用于监测和过滤用于浓咖啡机器的水的主动系统和相关的浓咖啡机器的制作方法

本发明总体上涉及用于制备饮料的机器领域。更具体地，本发明涉及一种用于监测和过滤用于浓咖啡机器的水的主动系统。本发明还涉及一种包括这种系统的浓咖啡机器。

背景技术：

水是浓咖啡中质量上最重要的成分，并且在咖啡本身之后，水是最影响饮料味道的成分。

除了获取饮料的不同类型的工艺外，与主要产品(咖啡)一起最重要的元素是“提取液”。一杯咖啡的成分的95-98％由水组成，这不是巧合，无论是浓咖啡还是过滤器咖啡，摩卡咖啡或煮沸的饮料。该至关重要元素可能包含能够改变饮料气味和味道的最终结果的不同物质。实际上，它不仅是一种惰性，无色，无味和无香气的溶剂，而且在所有意图和目的上它也可以被视为最终质量的基本成分。

通常，管理供水系统和供水的公司使用氯基物质。实际上，氯作为消毒剂起着重要作用。但是，如果一方面，氯从细菌学角度保护了消费者，另一方面，它对咖啡的最终品质产生了极其不利的影响。而且，由于形成的氯化合物，特别是在炎热的条件下，具有很强的氧化能力，作用于咖啡中存在的“脂肪”，因此它也对乳脂的形成产生负面影响。

一些咖啡烘烤器和/或咖啡机器生产商收集有关在各个区域中供应的水的一般信息，尤其是关于氯的存在和以法国度(f)表示为度量单位的硬度。

另一方面，最近对咖啡的感官方面进行的分析，例如香味，其在口中的持久风味，其味道，泡沫的质量和稠度以及其增强感官特性的能力证明了一些无机盐，特别是钙盐的重要性。鉴于以上所述，使用低矿物质水会适得其反，因为具有给定硬度的水可提供更好的饮料质量，醇厚的特性和糖浆稠度，并产生柔软稳定的乳脂。

申请人已经注意到，目前考虑到同一国家中的不同地点，和更重要的是，不同国家这两者，提供给咖啡机器的水的化学组成具有很大的可变性。

由公共供水总管提供的水包含多种数量的离子，例如钙和镁离子(硬度)，并且如果不适当处理，可能会在很短的时间内在浓咖啡生产机内形成不可接受的沉积物。例如由于不溶性盐例如碳酸钙和氢氧化镁的沉淀而发生这种情况。

目前，已知通过软化水来克服该缺点。特别是钠离子代替了负责硬度的离子，从而防止了水垢(碳酸钙和碳酸镁)的沉积。然而，申请人已经注意到，该策略对浓咖啡的感官特性有影响，因为它也改变了饮料的ph值。

申请人还注意到，碳酸盐和碳酸氢盐与钠一起的存在阻碍了咖啡的渗滤，从而增加了饮料的提取时间。离子的这种结合导致咖啡粉溶胀(特别是指不溶性多糖，如甘露聚糖和纤维素)，从而降低了咖啡粉圆盘(puck)的孔隙率，并使渗滤时间增加了约50％。此外，碳酸氢盐和钠的存在增加了杯子中乳脂的量。

此外，钠离子具有提取许多苦味挥发性芳香族化合物如咖啡因和松果碱的能力。

相反的软化策略是使用去矿物质水进行输注。然而，这种类型的水如果被加热并暴露于空气中，则可能会对咖啡机器产生侵蚀性，并且此外，其提取香气和赋予饮料感官价值的物质的能力可能很差。

ep2316796a2公开了一种用于为生产饮料的设备过滤水的系统。该过滤系统可以配备有用于检测沿管道系统循环的水的电导率的设备。由电导率仪组成的该检测系统操作用于根据溶解在其中的矿物质盐来控制由过滤系统产生的水的电导率。

us9986870b2公开了一种用于为饮料机提供液体的装置及其用途。可以附加地作出规定，至少一个填充水平传感器不仅将关于达到填充水平的信号输出到控制装置，而且还被附加地设计为确定罐内水的硬度。

技术实现要素：

申请人的目的是，为了进一步提高浓咖啡的质量，提供一种用于诊断进水(以便定义最佳过滤选项)和由过滤器处理过的水(以便用于随时间监测其效率)的系统。因此，实质是确定与供应特定的浓咖啡机器的水的成分有关的某些化学参数(在特定位置和特定时间)。一旦已经测量了这些参数(例如总硬度，暂时硬度，氯，氯化物，ph，碱度，tds(总溶解固体)，铁)，能够降低或在任何情况下修改在水中的这些参数的组成的过滤系统可以被使用。

该领域的现有技术的当前限制是测量和系统都是被动的。申请人除了在公司内部组织专业课程之外，为了提高浓咖啡机器用户和技术人员对此主题的认识，还与咖啡机器一起提供水分析套件。

本发明的目的是提供一种串联插入在咖啡机器进水口处的仪器，所述仪器允许实时测量许多重要的化学参数，这些参数可以提供有关进水品质的重要信息。这样，可以用适当的技术处理水。替代地或附加地，在系统检测到不在预定范围内的值的情况下，可以使用警报或发光或声音信号，以便确保杯中饮料的最好质量并保持所述咖啡机器的质量和效率。

有利地，该仪器能够借助于视觉消息(例如在显示器等上)和/或发光信号和/或声音信号来自动且清晰地向浓咖啡机器的用户提供信息。

必须检测和监测的水参数是以下一项或多项：

-ph

-碱度[ppm]

-温度[℃/°f]

-tds(总溶解固体)[ppm]

-总硬度[ppm]

-总铁(fe⁺²/fe⁺³)[ppm]

-总氯化物(cl^-)[ppm]

-游离氯(cl2)[ppm]

-总氯(cl2)[ppm]

-计算的langelier指数lsi

申请人已经注意到：

(a)借助差分测量，并且通常使用无法连续使用的技术来确定和评估某些上述参数；

(b)在测量过程中，某些上述参数可能会释放不希望的离子。例如，使用简单的组合电极进行ph测量可能将离子释放到水中，并且肯定不能长时间段保持浸入水中。

根据申请人，上述参数可以分为两组：第一组包括将由执行安装和维护操作的人员测量的参数，而第二组包括可以远程连续监测的参数。

申请人已经发现，水的硬度和电导率之间存在直接关系。因此，根据申请人，因此，有可能基于电导率测量也连续地并且必要时从远程位置导出与水的总硬度有关的信息。

根据第一方面，本发明提供一种用于制备和调配浓咖啡的机器，该机器包括：

-供水源；

-煮器，用于加热水；

-泵；

-调配组，其配置为与配备有装有咖啡粉圆盘的滤篮的外孔式过滤器(过滤器支持器)配合，所述机器配置为向所述咖啡粉圆盘供应加压水用于调配浓咖啡，和

-水监测系统，用于监测用于制备浓咖啡的水的至少一个参数，其中，所述监测系统包括电导率和温度探测器，其连续且实时地提供从关于水的电导率和温度的信息(值)得出的水硬度的值。

该机器可以包括校正器，该校正器被配置为校正检测到的不落在给定范围内的参数中的至少一个。根据实施例，校正器包括补充矿质器盒(remineralizercartridge)，其可以是可更换的。

在实施例中，机器还包括节流装置，其中所述节流装置被配置用于接收校正器上游的水并将水供应到测量装置，使得测量装置接收已经通过校正器的一部分水和未由校正器校正的一部分水。

节流装置可包括比例阀。

在实施例中，水监测系统在测量装置的上游还包括预过滤构件，该预过滤构件用于对进入的水进行预过滤，以便去除可能存在于水中的设定尺寸的固体颗粒。

校正器可以被提供在预过滤构件的下游。

根据实施例，电导率的测量值以基本上线性的关系与水硬度值成正比。

根据实施例，该系统包括发送器和/或显示器，用于将所述导出的水硬度值发送到远程接收器和/或用于显示所述导出的水硬度值。

根据实施例，该机器还包括基于反渗透或盐水软化器的水处理装置。

根据实施例，该系统包括用于处理至少一部分测量值的处理单元。

根据实施例，水监测系统被布置在所述供水源的上游或在所述咖啡煮器或蒸汽煮器的上游。

根据第二方面，本发明提供一种在用于制备和调配浓咖啡的机器中监测用于制备浓咖啡的水的至少一个参数的方法，该机器包括：

供水源；

煮器，用于加热水；

泵；和

-调配组，其配置为与配备有带有咖啡粉圆盘的滤篮的外孔式过滤器(过滤器支持器)配合，该机器配置为向所述咖啡粉圆盘供应加压水，用于调配浓咖啡，

该方法包括连续且实时地获得从关于水的电导率和温度的信息得出的水硬度的值。

根据实施例，该方法还包括如果水硬度不落在给定的水硬度范围内，则校正水硬度。

根据实施例，该方法还包括提供节流装置，其中，所述节流装置被配置为在校正器的上游接收水并将水供应到测量装置，使得测量装置接收已经通过校正器的一部分水和未由校正器校正的一部分水。

根据实施例，所测量的电导率值以基本上线性的关系与水硬度值成正比。

根据实施例，该方法还包括在测量装置的上游对进来的水进行预过滤，以便去除水中可能存在的一定尺寸的固体颗粒。

根据实施例，校正步骤在预过滤步骤的下游执行。

附图说明

从以下通过将参考附图进行阅读的非限制性示例提供的详细描述中，本发明将变得完全清楚，附图中：

-图1是包括根据本发明的系统的浓咖啡机器的示意图；

-图2是示出水硬度相对于电导率绘制的图；

-图3.1是根据本发明的第一实施例的系统的简化图示；和

-图3.2是根据本发明的第二实施例的系统的简化图示。

具体实施方式

图1仅以示例的方式示出了总体上由附图标记10表示的浓咖啡机器。机器10包括基本上封闭的机器主体11，该机器主体容纳机器的主要部件，下面将描述一些主要部件。优选地，机器10在顶部包括可以放置杯子在上面的表面12。还可以提供用于加热在表面12上的杯子的电阻(未示出)或其他加热系统。

机器10包括用于调配浓咖啡的至少一个调配组13。优选地，机器10包括几个调配组13，例如三个组，类似于图1中示例性示出的机器。也可以有两个，四个或更多组。优选在调配组13的下方存在滴水盘14，该滴水盘14优选地在顶部被格栅15部分地封闭。通常，在调配浓咖啡期间，咖啡杯被放置在格栅15上。

用于支撑咖啡粉圆盘的滤篮的外孔式过滤器可以可移除地连接到每个调配组13。

优选地，机器10可包括一个或多个显示器16和按钮，例如用于打开/关闭机器和/或用于开始/结束调配。

对于每个调配组13，图1中示出的机器10还包括用于开始/结束对浓咖啡的调配和/或在调配浓咖啡期间改变调配压力的操作杆18(或图中未示出的按钮)。

根据本发明，机器10还包括系统50，该系统50被配置为至少监测与进入机器的水和/或由机器10处理的水有关的至少一个参数。

已知水的电导率与溶解在其中的所有盐的量有关：较大量的盐导致较高的电导率。

还已知水的硬度是由于钙和/或镁盐的存在，并且是所谓的“暂时硬度”(主要归因于碳酸氢盐)和“永久硬度”(主要是由于硫酸盐和氯化物)之和的结果。

这两个参数也受温度的影响很大。特别地，当温度升高时，电导率趋于增加，而暂时硬度降低并且永久硬度没有受到显著影响。

因此，尽管电导率与溶解在水中的任何离子种类有关，但硬度与mg⁺和ca⁺特别相关。

因此，申请人面临的问题是提供一种装置，该装置能够实时且连续地提供来自电导率测量的硬度值。

申请人已经进行了一系列实验性实验室测试以及在机器的实际操作中进行的测试。经过广泛的实验，申请人已经惊奇地发现硬度和被检水的电导率之间存在直接关系。继而，与本领域中已知的硬度测量相反，电导率测量是可以连续地或远程地进行的测量。

这样的测量可以在浓咖啡机器的上游或在机器的液压回路中(例如在咖啡煮器或蒸汽煮器的上游)进行，因此可以在具有不同温度的水上进行，而同时仍可以提供测量的电导率和推断的硬度之间的可靠相关性。

首次实验测量与评估饮用水中电导率和硬度之间的直接相关性有关。图2是示出取决于它们的电导率的一些水实例的硬度和电导率之间的基本线性关系的图。第一条曲线(图中的菱形点)涉及工艺用水(processwater)，申请人在运行条件下(通过煮器后)使用传感器直接测量。第二条曲线(图中的方形点)涉及在实验室中使用电导率仪测试的矿泉水。

申请人收集通过煮器之后的具有不同的电导率值和所测量的硬度工艺用水。

图2所示的结果表明，使用不同的设备测得的硬度和电导率之间存在很大的线性关系。在这两种情况下，线性相关因子都很高，从而证实了所实现的结果的有效性。

作为非限制性示例，下面示出了两条直线的方程式。第一个方程式(i)是从真实条件下对工艺用水进行的测试得出的。第二个方程式(ii)是从对矿泉水的测试实验性获得的。

y＝-156.57+51.714xr²＝0.98183(i)

y＝-104.31+39.343xr²＝0.97263(ii)

如上所述，确定系数r²(其代表数据的可变性和所使用的统计模型的正确性之间的比例)非常接近1。这表明该模型几乎可以完美地解释数据。

更一般地，硬度和电导率之间的关系可以被认为是线性关系，其梯度在约30至约60之间，优选地在约35至约55之间，并且更优选地在约40至约50之间。

探测器可用于连续测量电导率。

例如，由德国的avsing.j.c.gmbh出售的型号cs-958p3-6ff-s8(l＝0.2-20ms)的电导率计可以被使用。参考图3.1，系统50包括测量装置37，其布置在浓咖啡机器10的上游或在咖啡机器10的液压回路中(例如，在咖啡煮器或蒸汽煮器的上游)。通常，测量装置37位于预过滤构件30的下游，预过滤构件30又从自来水管或从任何其他水源(或储水箱)接收水。

测量装置37能够检测水的以下参数中的至少一个：

-ph

-碱度[ppm]

-温度[℃/°f]

-tds(总溶解固体)[ppm]

-总硬度[ppm]

-总铁(fe⁺²/fe⁺³)[ppm]

-总氯化物(cl^–)[ppm]

-游离氯(cl2)[ppm]

-总氯(cl2)[ppm]

测量装置37可以包括例如上述类型的电导率仪，其提供从与水的电导率有关的信息中得出的水硬度测量。优选地实时提供所述测量。有利地，测量装置还可包括用于测量水的温度的温度传感器。水电导率仪和水温传感器可以集成在单个装置中，也可以相互连接。

与由测量装置37检测到的参数有关的信息被提供给处理单元38。借助于处理单元38，所检测到的信息可以在显示器例如浓咖啡机器10的显示器或装置50上的显示器上示出。附加地或替代地，检测到的信息可以存储在例如提供在板(例如，还安装有处理单元38的板)上的存储器单元中。附加地或替代地，所检测到的信息可以通过任何传输系统和通过任何方式(例如，通过电缆或无线地)被传输到另一装置或服务器。可以使用蓝牙标准，众所周知，该蓝牙标准提供了一种通过安全的短程射频在不同装置之间交换信息的标准方法。附加地或替代地，机器10可以设置有警告灯和/或声音警报，以警告用户关于由测量装置37检测到的信息。例如，可以提供警告灯，以便警告酒保水的ph不在被认为可接受的预定范围内。

图3.2示出了包括如上所述的测量装置37的另一系统50。根据图3.2的系统50是主动系统，其被配置为调整至少一些检测到的参数，以便如果检测到这些值不落在特定范围内，则将它们重置为正确值。

根据图3.2的系统50还优选地在测量装置37的上游包括用于对进入的水(进(in))进行预过滤的预过滤构件30。预过滤构件(30)的目的是去除可能存在于水中的固体颗粒(例如，尺寸大于约5微米的那些)。优选地在预过滤构件30的下游提供用于处理水的装置33和校正器/整合器构件36。水处理装置33可以包括任何已知的净化器，例如基于反渗透的净化器或盐水软化器。校正器/整合器36被配置为校正(可选地整合)未落入某些范围内的至少一些检测到的参数。校正器36可以包括例如可更换的补充矿质器盒。

优选地，还可以提供节流装置35，所述装置在校正器36的上游接收水并且将水供应至测量装置37。这样，测量装置37接收已经通过校正器36的一部分水和未由校正器校正和/或整合的一部分水。节流装置可以是例如比例阀35。

优选地，系统50包括一个或多个流率测量装置。例如，第一流量计31可以提供在水处理装置33的上游，第二流量计可以提供在节流装置的上游。还可以提供第三流量计32，用于监测来自水处理装置33的排放水流。

根据本发明，处理单元38连接至测量装置37，并且处理所接收的与水参数有关的信息。处理单元38还连接至节流装置35。基于测量装置37接收的信息，处理单元38控制节流装置35的操作，使得其将不同量的水供应至测量装置的输入端。例如，如果测量装置检测到不符合设定参数的少量矿物，则节流装置35相应地节流水流通道，使得更多量的水流过校正器36。然而，如果测量装置37检测到过量的矿物质，节流装置35相应地打开水流通道，使得较少量的水流过校正器36。优选地，处理单元3还连接至一个或多个上述流率测量装置31、32和34。

以此方式，提供了一种主动监测和校正系统，所述系统连续地监测和校正水的一个或多个参数，以使得供应到咖啡机器10的水具有与已建立并被认为是最佳的那些参数一致的参数。

表1列出了用于生产浓咖啡的水的某些参数的最佳值范围。

表1

根据本发明，还提供一种用于处理浓咖啡机器中使用的水的方法。该方法设想测量水的电导率，并从这些电导率测量中得出水的硬度测量。

基于该电导率信息和/或基于得出的硬度测量和/或基于对所考虑的水进行的其他测量，对水进行至少部分处理(例如，使用基于反渗透的净化器或盐水软化器)和/或校正/整合，以校正(如果需要，与预定量的预定物质整合)没有落在某些范围内的至少一些检测到的参数。该校正可以例如使用可更换的补充矿质器盒来执行。

优选地，还设想节流步骤(例如，通过节流装置35执行，该节流装置在校正器36的上游接收水并将水供应到测量装置37)。以这种方式，测量装置37接收已经通过校正器36的一部分水和未被校正器校正和/或整合的一部分水。节流装置可以是例如比例阀35。

根据本发明，测量由处理单元38处理。处理单元38还连接到节流装置35。基于由测量装置37接收的信息，处理单元38控制节流装置35的操作，以便它向测量装置的输入端供应不同量的水。例如，如果检测到不符合设定参数的少量矿物，则节流装置35相应地节流水流通道，使得较大量的水通过校正器36。但是，如果测量装置37检测到过量的矿物质，节流装置35相应地打开水流通道，从而使较少量的水通过整合器/校正器36。

以此方式，提供了一种主动监测和校正系统，所述系统连续地监测和校正水的一个或多个参数，以使得供应到咖啡机器10的水具有与已建立并被认为是最佳的那些参数一致的参数。