一种利用蓄能咖啡机制备意式浓缩咖啡的方法与流程

本发明涉及一种利用蓄能咖啡机制备意式浓缩咖啡的方法。

背景技术：

意式浓缩(espresso)咖啡的制备，通常要求以90-95度的高温热水，经过25-35秒的时间，以9bar左右的压力，通过适量的研磨适度的咖啡粉，萃取出咖啡粉中的有效成分，形成高温溶液。

因为意式浓缩(espresso)咖啡的制备对设备要求较高，目前可见的用于制作意式浓缩(espresso)咖啡的咖啡机大致有以下几种：

家用震动泵压式意式咖啡机：采用结构简单的震动泵，将常温水泵压至电热板进行热交换，快速产生高温高压热水，通过咖啡粉，完成萃取。优点是价格低廉；缺点是：泵压无法满足持续提供稳定9bar压力的要求，使咖啡成品质量不稳定。

商用旋片泵加热水锅炉咖啡机：采用流量和功率很大的旋片泵压常温水，进入已预先加温大量热水通常为几升或十几升的高温锅炉，置换出高压热水，通过咖啡粉，完成萃取。优点是：压力、温度稳定，可快速连续制作；缺点是：价格昂贵，能耗较大，由于泵和热水锅炉的体积较大也造成整机的体积也很大。

便携式不通电咖啡机：通过充气瓶或气体容器预先储存高压气体，倒入热水后，用高压气体冲击热水，萃取咖啡。优点是：体积小，方便携带；缺点是：气压不足或不稳，零件多为易损的塑料材质，需人力充气或额外的高压气瓶等耗材。

传统手动拉杆式咖啡机：先用较短但较粗的活塞吸入电热锅炉中的热水，通过较大人力直接或通过压缩强力弹簧间接获得的动能对水施压，以通用的58mm直径活塞为例，产生9bar的压力需要人力通过杠杆向活塞施加238kg推力，完成萃取。优点：简单易用；缺点：体积较大，非常费力。

本发明提供一种通过多次加压热水，使蓄能器积蓄足够热水和压力势能后，打开放水阀门，使弹簧推动活塞挤压热水连续冲击咖啡粉，完成萃取过程的方法，并根据此方法提供了多种咖啡制备设备的方案。

此方法和设备具备以下优点：弹簧释放稳定的作用力贯穿整个加压萃取过程，压力稳定一致；根据不同的方案可提供多种设备，可在室内或室外使用；咖啡的制备过程操作简单，节约能源，省时省力。

技术实现要素：

本发明提供一种利用蓄能咖啡机制备意式浓缩咖啡的方法，其中蓄能咖啡机由小流量热水泵、吸水单向阀、热水槽、压水单向阀、蓄能器和酿造腔组成，其中蓄能器包括密封缸体、放水阀、活塞和蓄能弹簧，酿造腔包括分水器、咖啡粉碗和粉碗固定器，咖啡粉碗中放置咖啡粉，通过所述小流量高压热水泵分多次向蓄能器的活塞与密封缸体之间注入热水，热水推动活塞向上移动并压缩蓄能器的弹簧，弹簧受压发生形变并积蓄势能，热水被注入达到一定量后，打开蓄能器密封缸体下部的放水阀门，弹簧推动活塞挤压热水连续冲击酿造腔中咖啡粉，完成萃取过程。

通过被压入密封缸体的热水推动活塞上升，活塞上升时会压缩蓄能弹簧，使蓄能弹簧发生形变储存势能，蓄能弹簧的压缩力是根据活塞的截面积经过量化设计的，能够满足每平方厘米9公斤以上的压缩力。分水器位于酿造腔的入口位置，能够使热水从水柱变为均匀分布的水网，热水经过分水器后充分均匀地接触咖啡粉碗中预先放入的咖啡粉，咖啡粉事先被均匀研磨且份量合适，会对被蓄能弹簧加压的热水产生合适的阻力，其中阻力的大小是通过人为通过经验调整咖啡粉的颗粒度和克重来实现，咖啡粉碗的下部的有孔径合适的细孔，允许咖啡溶液滤过并流出，但咖啡粉中的不可溶解的部分，被细孔阻挡住无法流出，流出的咖啡溶液被容器收集，即得到意式浓缩咖啡。小流量高压热水泵与所述蓄能器之间由热水管路联结，或者所述小流量高压热水泵直接设置在蓄能器内的活塞上部。的小流量高压热水泵是手动泵或电动泵。

蓄能器可以设置在热水罐的内部，使蓄能器在蓄能过程中减少热量散失。热水罐中的热水温度可通过由水温传感器、温控器和电加热器组成的水温控制系统合理控制和调节。热水罐中的热水，可用于制备热蒸气。

附图说明

为了使本发明的技术方案更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

图1为本发明实施例1的图。

图2为本发明实施例2的图。

图3为本发明实施例3的图。

具体实施方式

实施例1

使用者拉起小流量热水泵101的小截面活塞111，此时吸水单向阀102被真空开放，热水槽103中的热水104通过热水管路105被吸入小流量热水泵101的下部的泵壳106中。

使用者压下小截面活塞111，吸水单向阀102会阻止热水104流回热水槽103，小截面活塞111会对泵壳106中的热水104施压，此时压水单向阀107被热水104推开，热水104被 压入蓄能器108下部的密封缸体181中，单次施压结束后，压水单向阀107会阻止热水104回流，重复所述过程可向密封缸体181中多次压入热水。

当放水阀182关闭时，被压入密封缸体181中的热水104只能推动活塞183上升，活塞183上升时会压缩蓄能弹簧184，使蓄能弹簧184发生形变储存势能。蓄能弹簧184的压缩力是根据活塞183的截面积经过量化设计的，能够满足每平方厘米9公斤以上的压缩力。活塞杆185对活塞183的运动起到稳定和导向作用。

当密封缸体181储存了足够的热水104后，使用者打开放水阀182，使热水104可流出密封缸体181，此时蓄能弹簧184储存的势能也被释放，使热水产生9bar以上的压力，高速冲入分水器191。位于酿造腔109的入口的分水器191作用类似莲蓬头，可使热水104从水柱变为均匀分布的水网。热水104经过分水器191，能够充分均匀地接触咖啡粉碗192中预先放入的咖啡粉193。咖啡粉193事先被均匀研磨且份量合适，会对被蓄能弹簧184加压的热水104产生合适的阻力，阻力的大小可通过人为通过经验调整咖啡粉的颗粒度和克重来实现。咖啡粉碗192下部的有孔径合适的细孔，允许咖啡溶液滤过并流出，但咖啡粉中的不可溶解的部分，被细孔阻挡住无法流出，流出的咖啡溶液被容器110收集，即为意式浓缩expresso咖啡。

实施例2

本实施例是运用此种方法制作咖啡的便携式的手动设备，结构简单可靠。

使用者首先打开上盖220，通过保护套223与密封缸体281之间的开口向热水槽203中倒入适量的热水204，再关闭上盖220，热水槽203外部的保温层222，可以延缓热水204的热量散失。

使用者通过拔起压钮221拉起小流量热水泵201内部的小截面活塞211，此时吸水单向阀202被真空开放，热水槽203中的热水204被吸入小流量热水泵201的泵壳206中。

使用者向下压动压钮221，会同时压下小截面活塞211，吸水单向阀会阻止热水204流回热水槽203，小截面活塞211推动泵壳206中的热水204实现加压，此时压水单向阀207被加压的热水204推开，热水204被压入热水槽203下部的密封缸体281中，完成单次加压动作。

单次加压结束后，压水单向阀207会阻止热水204回流入热水槽203，重复单次加压的过程可向密封缸体281的下部分次压入更多的热水204。

当放水阀282处在关闭状态时，被压入密封缸体281中的热水204只能推动活塞283上升，活塞283上升时会压缩蓄能弹簧284，使蓄能弹簧284发生形变储存势能。蓄能弹簧284的弹簧推力是根据活塞283的截面积经过量化设计的，能够满足每平方厘米9公斤以上的力。

当密封缸体281下部储存了足够的热水204后，使用者通过粉碗固定器294将已放入咖啡粉293的咖啡粉碗292固定在密封缸体281的底部，此时打开放水阀282，使热水204可流出密封缸体281，蓄能弹簧284储存的势能也被释放，使热水产生9bar以上的压力，高速冲入分水器291。

位于酿造腔209的下口的分水器291作用类似莲蓬头，可使热水204从水柱变为均匀分布的水网，使热水204充分均匀地接触咖啡粉碗292中预先放入的咖啡粉293。咖啡粉293事先被均匀研磨且份量合适，会对被蓄能弹簧284加压的热水204产生合适的阻力，阻力的大小可通过使用者的经验，调整咖啡粉的颗粒度和克重来实现。咖啡粉碗292下部的有孔径合适的细孔，允许咖啡溶液滤过并流出，但咖啡粉293中的不可溶解的部分，被细孔阻挡住无法流出，流出的咖啡溶液被容器210收集，即为制成的意式浓缩expresso咖啡。

实施例3

本实施例是运用此种方法制作咖啡的电动设备，使用方便。

在咖啡制备之前，使用者打开上盖320，向热水槽303中到入常温水，然后将加热器333通电使常温水变为热水304，热水304的温度被温度探针332检测并将检测电信号输入给温控器331，温控器331可以根据预先设定的目标温度控制加热器333的工作，当温度探针332检测到水温到达预先设定的目标温度时，加热可停止。保温外壳322可延缓热水304的热量过早散失。

热水304的温度达到要求后，小流量热水电动泵301通过热水管路305将热水槽303中的热水304加压，此时压水单向阀307被加压的热水304开放，而放水阀382处于关闭状态，保持了密封缸体381的密封性。此时小流量热水电动泵301可将热水304泵入密封缸体381并推动活塞383向上移动，压缩蓄能弹簧384，使蓄能弹簧384产生形变储存势能。

当密封缸体381被泵入的热水304足够多时，活塞383向上移动达到一定高度时，活塞383会碰到接触开关385，接触开关385被触发后，产生的电信号可以将放水阀382打开，将热水304以9bar以上的压力，高速冲入酿造腔309，位于酿造腔309的入口的分水器391作用类似莲蓬头，可使热水304从水柱变为均匀分布的水网，使热水304充分均匀地接触咖啡粉碗392中预先放入的咖啡粉393，并将咖啡粉碗392中咖啡粉393中的有效成分萃取出来，存入容器310，完成意式浓缩expresso咖啡的制作。

该设备还可产生足够的蒸汽，用于加热牛奶等其他液体。当温控器331的目标温度被调高到大于水沸腾所需的100摄氏度时，热水304沸腾后也会被继续加热，产生热蒸汽。使用者可通过开放蒸汽阀323，控制热蒸汽通过蒸汽管路324喷出以加热其它液体。

为防止保温外壳322中的蒸汽压力过载发生危险，应在合适位置设置压力保护器321。