!HU000004320T2! (19)
HU
(11) Lajstromszám:
E 004 320
(13)
T2
MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Magyar Szabadalmi Hivatal
EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA A47J 31/40
(21) Magyar ügyszám: E 05 100975 (22) A bejelentés napja: 2005. 02. 11. (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP 20050100975 (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP 1566127 A1 2005. 08. 24. (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP 1566127 B1 2008. 01. 09.
(51) Int. Cl.:
(30) Elsõbbségi adatok: 04003851 2004. 02. 20.
(73) Jogosult: NESTEC S. A., 1800 Vevey (CH)
EP
(72) Feltalálók: Mandralis, Zenon Ioannis, 1071, Chexbres (CH); Koch, Peter, 1350, Orbe (CH); Campiche, Francisco, 1400, Yverdon-les-Bains (CH) (54)
(2006.01)
(74) Képviselõ: Sári Tamás Gusztáv, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest
Rendszer rövid és hosszú kávéitalok kiadagolására
(57) Kivonat
HU 004 320 T2
Italrendszer rövid kávé-folyadékextraktumnak és hosszú kávé-folyadékextraktumnak ugyanazon kávéextraháló készülékben való vagylagos szolgáltatására, amely tartalmaz: õrölt kávét magukban foglaló patronokat (2);
fogadókészüléket (10) egy idõben egy patron fogadására és szivattyúzóeszközt (73) víznek nyomás alatt a patronba való injektálására; eszközöket a patron kinyitására, ahol is ezek az eszközök tartalmaznak visszatartó eszközt (21) a folyadék-
1. ábra A leírás terjedelme 14 oldal (ezen belül 3 lap ábra) Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 1995. évi XXXIII. törvény 84/H. §-a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Magyar Szabadalmi Hivatal nem vizsgálta.
1
HU 004 320 T2
2
nak nyomás alatt a patronban való visszatartására és kapcsolódóeszközt (15), amely a visszatartó eszközhöz kapcsolódik, hogy kinyissa a patront és kiszolgáltassa a kávé-folyadékextraktumot; továbbá a rendszer tartalmaz legalább egy elsõ patront (S), amely rövid kávé-folyadékextraktum szolgáltatására alkalmasan van kiképezve, továbbá a rendszer tartalmaz legalább egy második patront (L), amely lényegében ugyanazzal a külsõ kialakítással és alakkal rendelkezik, mint az elsõ patron
úgy, hogy alkalmas legyen ugyanazon fogadókészülékbe (10) való befogadásra, mint az elsõ patron (S), és amely alkalmasan van kialakítva hosszabb kávé-folyadékextraktum szolgáltatására, ahogy nagyobb mennyiségû víznek rajta való keresztülfolyása van lehetõvé téve, továbbá a hosszabb kávé-folyadékextraktumhoz való második patron (L) úgy van kialakítva, hogy víz nagyobb sebességgel folyik át rajta, mint az elsõ patronon (S) extrahálás közben.
A jelen találmány kávéitaloknak olyan patronokból való szolgáltatására szolgáló rendszerre vonatkozik, amelyek úgy vannak kialakítva, hogy nyomás alatt legyenek extrahálva, és amelyek élelmiszerterméket, mint például valamely ital elkészítéséhez való anyagot foglalnak magukban. A találmány ugyancsak vonatkozik oly módon kialakított patronra, hogy az hosszú csészényi kávét szolgáltasson olyan fluidumnyomást biztosító rendszerben, amely általában úgy van kialakítva, hogy rövid csészényi kávét extraháljon. A kávéitalok elkészíthetõek filteres kávéfõzõkkel. Mindazonáltal ezeknél csak nagyon kicsiny különbség van a rövid és hosszú kávéitalok jellemzõi között. Általában mind a kétfélénél hiányzik a hab vagy krém („crema”), és a minõségük nem állandó. Léteznek olyan kávékiadagoló rendszerek, amelyek hosszú csészényi kávét szolgáltatnak azáltal, hogy kávét extrahálnak szûrõpárnákból zárt kamrában. A nyomás általában meglehetõsen alacsony, 2 bar nagyságrendjében van, vagy kevesebb. Mindazonáltal, ha rövid csészényi kávét kívánnak elkészíteni az ilyen rendszerek segítségével, a kávéital nagyon híg, gyenge, aromátlan és silány krémje van. A piacon megtalálhatóak az olyan patronok is, amelyek nagyobb nyomás alatt történõ extrahálásra vannak tervezve, és amelyek ital elkészítésére szolgáló anyagot tartalmaznak. Ezek kényelmes használatot biztosítanak, csakúgy, mint reprodukálható extrahálási körülményeket, és gondoskodnak a bennük levõ anyag frissességérõl is. Mindez állandó minõségû, frissen extrahált italok szolgáltatását biztosítja. Az EP 0512468 B1 irat ilyen patront tár fel. A patron arra szolgál, hogy extrahálókészülékbe illesszék be, amelyben fluid anyag injektálható bele, és a patronba belépõ fluid anyag nyomásának hatása alatt a készülék kiemelkedõ elemeket tartalmazó megtámasztó részének nekinyomva kinyitható. Az EP 0512470 B1 irat patron extrahálására szolgáló eljárást tár fel a patron által tartalmazott kávépogácsán keresztülhaladó fluid anyag nyomása alatt; a patron membránt tartalmaz, amely visszatartja a nyomást, és felszakad a készülék kapcsolódóeszközének kiemelkedõ elemeivel való érintkezés során azért, hogy a folyadékextraktumot a csészébe engedje folyni. A WO 03/059778 számú irat többféle italú patronra vonatkozik, amely önmagát kinyitó eszközzel van ellát-
15 va. A kinyitás alapelve a patron membránján alapul, amely felszakad kiemelkedõ elemeken a fluid anyagnak a patronban kialakuló nyomásának hatása alatt. Ennek elsõdlegesen az az elõnye, hogy a kifolyás közvetlen a csészébe, és az extrahált folyadék nem érint20 kezik a készülék egyik részével sem. Példának okáért a „Nespresso®” védjegy alatt forgalmazott, ez idõ szerint sikeres rendszer elismerten jó minõségû rövid csészényi eszpresszó és ristretto típusú kávékat készít. A rövid csészényi kávét úgy definiál25 ják, mint amely 50 grammnál kevesebb kávé-folyadékextraktumot tartalmaz a csészében, és pontosabban mintegy 40 g¹nyit az eszpresszó típusú és mintegy 25 g¹nyit a ristretto típusú esetén. A 10–16 bar nagyságrendjében levõ, a patronban fenntartott nagynyo30 mású extrahálási körülmények következtében a szolgáltatott folyadékextraktum pontosan a kívánt minõségi sajátságokkal ruházható fel a kávékihozatal, a kávé szárazanyag-tartalma és a krém („crema”) tekintetében, továbbá olyan kiszolgáltatási átfolyási idõn belül, 35 amelyet a felhasználók elfogadhatónak találtak (azaz 15–30 s¹on belül). Egyes fogyasztók mindazonáltal arra a lehetõségre is igényt tartanak, hogy hosszú csésze kávét is elkészíthessenek a létezõ patronokkal. A hosszú csészényi kávét úgy definiálják, mint amely 40 mintegy 110 (±10) gramm kávé-folyadékextraktumot tartalmaz a csészében. Annak érdekében, hogy hosszabb csésze kávét szolgáltassanak, nagyobb mennyiségû vizet szükséges keresztülhajtani a patronon. Ezért jellemzõen a kávéitalnak túlságosan hosszú 45 idõre van szüksége az elkészüléshez, azaz több, mint 1 percre, és az eredményül kapott ital túl keserû és fanyar ízû lehet, és kissé gyenge és híg lehet. Az 1 percet meghaladó kiszolgáltatási idõ emellett kereskedelmi szempontból elfogadhatatlan, és kényelmetlen azon 50 fogyasztó számára, aki egymás után több csészényit kíván elkészíteni. Ezért szükség mutatkozik olyan új rendszerre, amely leküzdi azon problémákat, amelyek az ugyanazon kávéextraháló készülékben mind rövid, mind hosszú kávék 55 extrahálásával kapcsolatban merülnek fel. A jelen találmány megfelel ennek a szükségletnek. Ennek megfelelõen a jelen találmány ugyanazon kávéextraháló készülékben vagylagosan rövid kávéextraktumok és hosszú kávéextraktumok szolgáltatá60 sára szolgáló italkészítõ rendszerre vonatkozik. 2
1
HU 004 320 T2
A rendszer tartalmaz õrölt kávét magukban foglaló patronokat; egy idõben egy patron befogadására szolgáló fogadókészüléket, valamint egy, a patronba nyomás alatt vizet fecskendezõ szivattyúzóeszközt; a patron nyitására szolgáló eszközt, továbbá ez az eszköz tartalmaz visszatartó eszközt a folyadéknak nyomás alatt a patronban való visszatartására és kapcsolódóeszközt, amely a visszatartó eszközhöz kapcsolódik azért, hogy kinyissa a patront, és hogy kiszolgáltassa a kávéextraktumot; továbbá a rendszer tartalmaz legalább egy rövid kávé-folyadékextraktum szolgáltatására alkalmasan kialakított elsõ patront. A találmány szerinti rendszer továbbfejlesztése abban áll, hogy a rendszer tartalmaz legalább egy olyan második patront, amely lényegében ugyanolyan külsõ kialakítással és alakkal rendelkezik, mint az elsõ patron, és amely hosszabb folyadékextraktum szolgáltatására alkalmasan van kialakítva ugyanazon fogadókészülékben, mint amely az elsõ patronhoz tartozik, annak hatására, hogy nagyobb térfogatú vizet enged keresztülfolyni azon, továbbá a hosszabb kávéextraktumhoz való második patron úgy van kialakítva, hogy az extrahálás közben nagyobb sebességgel folyik rajta keresztül a víz, mint az elsõ patronon. Ennek megfelelõen a találmány egy fontos jellemzõje az, hogy hosszabb kávé-folyadékextraktumhoz jutunk olyan patron révén, amely lehetõvé teszi víznek nagyobb sebességgel való átfolyását a rövid kávé-folyadékextraktumhoz kialakított patronhoz viszonyítva. Az elsõdleges elõnyök a következõk: (a) A hosszú kávéextraktum extrahálásához szükséges kiszolgáltatási idõ jelentõs mértékben lerövidül, ami a rendszert vonzóbbá teszi a kávéivók számára. (b) A kávé nem lesz túlextrahálva, mivel az õrölt kávé és a víz érintkezési ideje rövidebb ahhoz, hogy elérjük azokat a kívánt kulcsfontosságú minõségi sajátságokat a hosszú kávé-folyadékextraktumhoz, amelyek lényeges mértékben eltérnek a rövid kávé-folyadékextraktumhoz tartozóktól. (c) Az extrahálókészülék ugyanaz maradhat, mind a rövid, mind a hosszú kávé-folyadékextraktumok extrahálásához, és az ilyen patron külsõ kialakítása és alakja ugyanaz maradhat szintén, ami egyszerûbb és kényelmesebb rendszert eredményez. Egy elõnyös kiviteli alaknál a hosszú kávé-folyadékextraktum szolgáltatására szolgáló második patronba olyan mennyiségû õrölt kávé van adagolva, amely nagyobb, mint az elsõ patronba adagolt mennyiség. Meglepõ módon azt találtuk, hogy nagyobb mennyiségû õrölt kávénak ugyanolyan kialakítású patronba való rakása, azaz anélkül, hogy nagyobb patront készítenénk a pótlólagos mennyiségû õrölt kávé befogadására, a víz gyorsabb átfolyását biztosítja a kávén keresztül. Anélkül, hogy az elmélethez kötnénk magunkat, úgy gondoljuk, hogy a gyorsabb átfolyás abból származhat, hogy a kávépogácsában levõ törmelékeket vagy kisebb darabokat meggátoljuk abban, hogy rész-
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 3
2
legesen elzárják az áramlást a membránon tépett vagy lyukasztott kisméretû nyílásokon keresztül. Valójában amint forró víz lép be a patronba, a kávérészecskék megduzzadnak. Nagyobb mennyiségû kávét magában foglaló patron esetén nagy nyomóerõk hatnak a patron falára, ahogy a kávé megduzzad. Ezek az erõk összetömörítik a kávépogácsát, és ez az összetömörödés nem engedi a nagyon finom kávérészecskék számára, hogy szabadon mozogjanak, és hogy összegyûljenek a vízkivezetések közelében ahhoz, hogy megnöveljék a belsõ nyomást, és hogy elzárják a vízáramlást. A törmelékek helyükön való tartásával az áramlás gyorsabban történhet. Az aránylag nagyobb mennyiségû kávénak emellett fontos hatása van a hosszú extraktum kívánt végsõ minõségére, hogy biztosítsa azt, hogy a kávéextraktum a megfelelõ minõségi sajátságokkal és jellemzõkkel kerül felruházásra, például hogy nem túl híg, és hogy elegendõ habbal bír. Így elõnyösen a hosszabb kávé-folyadékextraktum szolgáltatására szolgáló második patron tömege szerint legalább 10%-kal, még elõnyösebben tömege szerint legalább 20%-kal több õrölt kávét foglal magában, mint a rövid kávé-folyadékextraktumhoz való elsõ patron. Optimálisan a második patron tömege szerint 20–30%-kal több õrölt kávéval rendelkezik, mint az elsõ patron. A második patron tömege szerint akár 40%-kal több õrölt kávéval rendelkezhet, mint az elsõ patron. Elõnyösen a nagyobb térfogatú kávéextraktum szolgáltatására szolgáló második patronban levõ kávé adagolt mennyiségét úgy határozzuk meg, hogy az extrahálási idõ ne haladja meg a 60 másodpercet, még elõnyösebben úgy, hogy ne haladja meg a 45 másodpercet. A második patron kifolyási ideje így elõnyösen 160 és 300 gramm/perc között van, míg ellenben az elsõ patron kifolyási ideje 50 és 150 gramm/perc között van. A különösen a hosszú kávéextraktumhoz kialakított második patron minõségi sajátságai elõnyösen úgy kerültek meghatározásra, hogy 15 és 30% közötti, még elõnyösebben 17 és 25% közötti extrahálási kihozatalt biztosítsanak, valamint hogy 1,0 és 1,9 tömeg%, legelõnyösebben 1,1–1,7 tömeg% teljes szárazanyag-tartalmat biztosítsanak. Ezért a nagyobb mennyiségû kávéextraktumhoz való második patron elõnyösen 6 és 8 gramm közötti õrölt kávét foglal magában, míg ellenben az elsõ patron 5 és 6 gramm közötti õrölt kávét foglal magában. Egy elõnyös kiviteli alaknál a visszatartó eszköz a kapcsolódóeszközön kiszakítható vagy kivágható a belsõ nyomás hatása alatt. A visszatartó eszköz membrán lehet, míg a visszatartó eszköz kiálló elemeket tartalmazó felület lehet. Mindemellett a technika állása szerinti ismert kávépatronok mind úgy vannak kialakítva, hogy nagyobb lyukasztási ellenállású membránokkal szolgáltassanak rövid kávét, és így olyan átfolyási sebességre vezetnek, amely túl lassú. A túl lassú átfolyási sebességek eredményeként elsõsorban a kávé minõségi sajátságai nem jól alakulnak, például a kávé túlextrahált, és túl fa-
1
HU 004 320 T2
nyar ízt kelt, másodsorban pedig a kiszolgáltatási idõ túl hosszúvá válik, amelyet nem fogadnak el azok a fogyasztók, akik a kávéfõzõnél való hosszas várakozás nélkül kívánnak kávézni. 5 A rajz rövid leírása Az 1. ábra vázlatos megjelenítése a találmány szerinti rendszernek, amely lehetõvé teszi hagyományos módon hosszú és rövid kávéitalok elkészítését legalább két különbözõ készletbõl származó patronokból való extrahálásra szolgáló egyetlen D készülék alkalmazásával; a 2. ábra a rendszer vázlatos megjelenítését mutatja be; a készülék zárt állapotban van, és a patron extrahálásra kerül a készülékben; a 3. ábra a patronokban uralkodó nyomás változásának összehasonlító görbéit mutatja be az idõ függvényében rendre hosszú és rövid kávé-folyadékextraktumokhoz; a 4–6. ábrák a patronok membránja lyukasztási ellenállásának lyukasztásiellenállás-vizsgálat során való mérése céljából kialakított mintatartót mutatnak be; a 7. ábra az lyukasztásiellenállás-vizsgálat áthatolószondáját mutatja be; a 8. ábra a találmány szerinti rendszer egy változatának vázlatos megjelenítését mutatja be; a 9. ábra a rendszer változatát mutatja be egy patron extrahálásának helyzetében; a 10. ábra az 1. és 2. ábrán látható találmány szerinti rendszerben az átfolyási sebesség változását mutatja be a tömörített sûrûség függvényében. Az elõnyös kiviteli alakok részletes leírása A jelen leírásban olyan kifejezéseket alkalmazunk, amelyekhez bevezetõként definíciókat közlünk az alábbiakban. Az „extrahálási kihozatal” az extraktum jellegére utal, és azt a folyadékextraktumban levõ összes szárazanyag tömegének és a patronban levõ kiindulási kávéösszetevõk (például pörkölt és õrölt kávé) teljes tömegének hányadosaként definiáljuk. Ez az érték jellemzõen százalékban van kifejezve. A „teljes szárazanyagot” úgy definiáljuk, mint az extraktum által tartalmazott extrahált szárazanyagok tömegének és az extraktum teljes tömegének hányadosát. Ez az érték jellemzõen százalékban van kifejezve. Az „extrahálási idõt” azon idõtartamként definiáljuk, amely a fluid anyag kávéscsészébe való esésének elsõ pillanatától addig a pillanatig telik el, amíg a kívánt tömeggel, erõsséggel és jelleggel bíró extraktum a csészébe kiszolgáltatásra került. A „rövid kávéextraktumot” azon folyadékextraktumként definiáljuk, ahogy azt a 25–40 gramm tömeggel bíró patronból kapjuk.
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 4
2
A „hosszú kávéextraktumot” azon folyadékextraktumként definiáljuk, ahogy azt a 100–120 gramm tömeggel bíró patronból kapjuk. A „belsõ nyomást” az extrahálás közben a patronban fenntartott nyomás szintjeként definiáljuk, amelyet a patronon keresztülfolyó fluid anyag és a kávéscsészébe elvezetett, eredményül kapott folyadékextraktum eredményez. Ez az érték jellemzõen bar-ban van kifejezve. A „nyitónyomást” úgy definiáljuk, mint a patronban megtartott maximális nyomást, amelyet a patronba belépõ fluid anyag eredményez, és mielõtt a patron kinyílik a nyitóeszközön való kilyukasztódás révén. Ez az érték jellemzõen bar-ban van kifejezve. A „lyukasztási ellenállást” a patron membránjának kilyukasztásához szükséges energiaként definiáljuk a Fuch Industrievertretungen (Svájc) által szállított MTS Synergie 400 szakítókészülék alkalmazásával, ahogy azt a példáknál részletezzük. Ez az érték millijoule-ban van kifejezve. Az õrölt kávé „szemcsenagyságát” („granulometry”) a kávérészecskék átmérõjeként definiáljuk, ahogy azt az õrlés után eredményül kapjuk, és ahogy az a példáknál kifejtésre kerül. A „tömörített sûrûséget” („tap density”) úgy definiáljuk, mint a száraz kávé térfogategységre esõ tömegét, ahogy a patronba be van töltve. Az õrölt kávé ütõgépben tömörítésre kerül, ahogy az a kávéfeldolgozó ágazatban ismert az õrlés után alkalmazott úgynevezett „normalizáló” vagy „tamperolási” feldolgozási mûvelet során. A tömörített sûrûség meghatározásának protokollját a példáknál magyarázzuk el. Ez az érték jellemzõen gramm per literben van kifejezve. A „krémet” („crema”) lényegében kicsiny buborékokból álló textúrával bíró, a kávéextraktumon kialakuló habkoronaként definiáljuk. A krém jellemzõ empirikus cukorteszt révén mérhetõ, amely abból áll, hogy jól meghatározott kristálycukorréteget (azaz 660 mikronos D4,3 részecskemérettel rendelkezõ kristálycukrot) rendezünk el egy csésze frissen elkészített kávé tetején, és megmérjük a rárétegzés kezdete és a cukor fõ részének elsüllyedése között eltelõ idõt. A „cukortesztérték” így másodpercekben kifejezett szám. A „választék” („variety”) kávéfajtákat jelent származási (termesztési) ország szerint és/vagy bizonyos területek szerint (például a változatok), mint például az arabicák, kolumbiaiak, etiópiaiak, brazíliaiak, Costa Rica-iak, kenyaiak stb. A jelen találmány olyan rendszerre vonatkozik, amely zárt patront és az ahhoz tartozó elõnyöket alkalmazza úgy, mint fent leírtuk ahhoz, hogy akár rövid, akár hosszú térfogatú italokat szolgáltasson. Valójában fontos elõnyt jelent az, hogy lényegében ugyanolyan kialakítású patronnal képesek vagyunk különféle italjellemzõkkel rendelkezõ italokat ajánlani, mint például különféle térfogattal rendelkezõket úgy, hogy közben tekintettel vagyunk az egyes italok kulcsfontosságú minõségi sajátságaira, úgymint bizonyos extrahálási kihozatalra, bizonyos tartományban levõ szárazanyag-tartalomra, jó minõségû krémre, továbbá anél-
1
HU 004 320 T2
kül, hogy rossz irányban befolyásolnánk a kiszolgáltatás idejét. Jóllehet az eszpresszó típusú kávé esetén általánosan ismertek a kulcsfontosságú minõségi sajátságok, igen kevés olyan tanulmány született, amely képes lenne a felhasználók igényeinek megfelelõ hosszú csészényi kávé definíciójának meghatározására. A hosszú csészényi kávék esetén a kulcsfontosságú minõségi sajátságok eltérõ eszközökkel állapíthatóak meg, mint például a fogyasztói tesztek és fókuszcsoportok. A kulcsfontosságú minõségi sajátságok lényegében felölelik az extrahálási kihozatalt, a teljes szárazanyag-tartalmat és a krémet. Azt találtuk, hogy az extrahálási kihozatalt egy bizonyos tartományon belül kell elõnyösen tartani. Amennyiben az extrahálási kihozatal túl nagy, úgy a kávét általában keserûnek és fanyarnak tartjuk, mivel nemkívánatos vegyületek túl hosszú extrahálási idõn át kerültek extrahálásra. Ezért nemcsak abból a nyilvánvaló okból fontos a hosszú kávéextraktumok kiszolgáltatási idejének lerövidítése, hogy lerövidüljön a várakozási idõ, hanem azért is, mert a rövidebb kiszolgáltatási idõ abba az irányba hat, hogy megszûnjenek a kávé túlextrahálásához kapcsolódó problémák. Ezzel ellentétben, amennyiben az extrahálási kihozatal túl alacsony, úgy a kávé vízízû, híg lesz, és az átlagos fogyasztó ugyanúgy nem találja elfogadhatónak. Ezért megállapítottuk, hogy az extrahálási kihozatal megfelelõ tartománya általában 15–30%, elõnyösebben 17–25%, leginkább elõnyösen 17–22%. Hasonlóan a csészében található teljes szárazanyag-mennyiségnek elegendõnek kell lennie ahhoz, hogy megfelelõ testet és textúrát kölcsönözzön az italnak; másképpen a kávé vízízû, és a felhasználók nem fogják elfogadni. Ezért, bár ez is ízlés kérdése lehet, a hosszú ital esetén az összes szárazanyag koncentrációját úgy határoztuk meg, hogy az az 1,0–1,9 térfogat%¹os tartományon belül, még elõnyösebben 1,1–1,7 tömeg%, legelõnyösebben 1,1–1,5 tömeg% legyen. Végül a hosszú csésze esetén ugyancsak kulcselemként elvárjuk a krémet, és a hosszú csészényi kávénak szintén kellõképpen sûrû és stabil krémet kell biztosítania. A krémnek be kell borítania az ital teljes felületét a csészében anélkül, hogy fekete lyukak maradnának. Ezt különösképpen nehéz megvalósítani, mivel a hosszú kávéextraktum felülete sokkal nagyobb, mint a rövid kávéextraktumé (a kávésbögrék és az eszpresszóscsészék közötti különbséggel). A krémnek szintén krémesnek vagy bársonyosnak kell lennie textúráját tekintve, nem pedig szappanszerûnek vagy buborékosnak. Színének a barnás és a vöröses között kell változnia, nem pedig fehérnek. Ezért a cukortesztnek 7 másodperc feletti értéket kell mutatnia, és elõnyösen több, mint 10 másodperces értéket. Például patronok egy elsõ készleténél rövid eszpresszókávét szolgáltathatunk krémmel, míg patronok egy második készleténél hosszú kávét szolgáltathatunk a fent említett kulcsfontosságú minõségi sajátságokkal, amelyek között van a kielégítõ krém azért, hogy megfeleljen a különbözõ típusú fogyasztók várakozásainak.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 5
2
Egészében véve az egyes készletekhez tartozó patronok oly módon árusíthatóak, hogy könnyedén megkülönböztethetõek legyenek a felhasználók által különféle külsõleges azonosítókódok alkalmazásával, mint például különbözõ színek, elnevezések, jelölések vagy más fajtájú kódok révén. Elõnyösen a patronok elsõ készlete és a patronok második készlete külön-külön hüvelyekbe vagy vékony mûanyag tasakokba vagy bármilyen más megfelelõ és kényelmes csomagolásokba van csomagolva, amelyek általában ismertek a szakterületen. A találmány vonatkozásában a patronok egy készlete legalább egy patron sorozatát jelenti, elõnyösen kettõ vagy több patronét. Míg nincs elméleti maximális határ a patronok számára, a felsõ határ általában legalább 10–20 vagy 25 vagy több lesz. Szükség szerint könnyedén kialakíthatóak nagy dobozok 100–200 vagy több patronnal. Az elsõ és második patronok általában külön-külön kerülnek csomagolásra, azonban együtt is csomagolhatóak, feltéve, hogy a felhasználó meg tudja különböztetni a különbözõ patronokat a színjelölés vagy bármilyen más azonosító jelölés következtében. Az 1. és 2. ábra vázlatosan egy, a találmány szerinti példakénti rendszert illusztrál. A találmány szerint D készülék 10 extrahálómodult tartalmaz kávé extrahálására egy idõben egyetlen patronból. Az extrahálómodul 11 alátámasztó alap vagy gyûjtõeszköz formájában fogadóeszközt és 12 injektálórészt tartalmaz. Az alátámasztó alap és az injektálórész belsõ teret határoz meg a két résznek a patron befogadása érdekében történõ összezárása után. Az alátámasztó alapban 13 kapcsolódóeszköz helyezkedik el, úgy elrendezve, hogy összekapcsolódjék a patron visszatartó részével, amikor fluid anyag nyomása felépült a patron belsejében. A 13 kapcsolódóeszköz átlyukasztó vagy dombormintás eszköz lehet, például kiemelkedõ elemek sorozata, mint például gúlák, hosszúkás bordák hálózata vagy tûk, amelyek egy lemez felületén vannak kialakítva. A kávéextraktum elsõsorban azáltal lesz megszûrve, hogy rendkívül szûk hézag alakul ki a kiálló elemek és a membrán nyílásainak élei között. A lemez egy sor nyílást tartalmaz azért, hogy azok elvezessék az extraktumot, és hogy adott esetben visszatartsanak bármely szilárd kávérészecskét. A nyílások kialakíthatóak a lemezeken keresztül a kiálló elemek között kialakított csatornákban, vagy ennek alternatívájaként magukon a kiálló elemeken keresztül is kialakíthatóak. A készülék tartalmaz továbbá legalább egy 72 fluidanyag-vezetéket, amelyhez a fluid anyag táplálható a patronban 70 injektoron keresztül. Az injektor egy vagy több tût vagy kést tartalmazhat, amelyek egy vagy több átjárót hoznak létre a víz számára azért, hogy az belépjen a patronba. A fluid anyag nyomás alatt van a vezetékbe táplálva 73 szivattyú segítségével. A szivattyú elektromágneses dugattyúszivattyú lehet, vagy bármilyen más, vizet szivattyúzó szerkezet, mint például membránszivattyú vagy túlnyomásos gázterû rendszerek. Fluid anyag 74 tartálya iktatható be a 73 szivattyútól az áramlás iránya szerint felfelé azért, hogy lehetõvé tegye, hogy a fluid anyag kellõ mennyiségben le-
1
HU 004 320 T2
gyen betáplálható ahhoz, hogy fluid anyag legyen biztosítható egynél több patron extrahálásához. Elõnyösen a tartály több, mint 750 ml vizet tartalmaz azért, hogy megelõzze a tartály ismételt újratöltésébõl adódó kényelmetlenségeket néhány extrahálási ciklus után. 75 fûtõrendszer lehet kialakítva a vezeték mentén a tartály és a 10 extrahálómodul között azért, hogy a fluid anyagot a kívánt hõmérsékletre melegítse. A fûtõrendszer úgy van kialakítva, hogy a vizet az extrahálás 70 és 100 °C közötti hõmérsékletére melegítse. A fûtõrendszer termoblokk vagy gyors felfûtésû készülék lehet, mint például kerámia fûtõelemek. A tartály olyan is lehet, mint egy kazán, amely a fluid anyagot melegen vagy forrón tudja tartani. Az extrahálási ciklus automatikus elindítása érdekében általában ugyancsak jó szolgálatot tesz egy vezérlõkártya kapcsolókkal. Különféle ellenõrzõ szervek adhatóak hozzá, mint például hõmérséklet-érzékelõk, idõzítõk, áramlásmérõk, nyomásérzékelõk, forgólapátok, szondák s így tovább, az extrahálási mûveletek ellenõrzésére és monitorozására. Az elsõ és második patronok ugyancsak részét képezik a rendszernek. Az elsõ S patronok különösképpen rövid kávéextraktumok szolgáltatására vannak kialakítva, míg a második L patronok hosszú kávéextraktumok szolgáltatására vannak kialakítva. Mind a rövid és hosszú patronok ugyanolyan külsõ kialakítással és alakkal bírnak. Elõnyösen csomagolásként mind az S, mind az L patronok ugyancsak azonos belsõ térfogattal bírnak. Elõnyösen minden egyes patron belsõ térfogata 10 és 25 ml között van, elõnyösebben 12 és 20 ml között, még elõnyösebben mintegy 13 és 16 ml között. Elõnyösen mind az S, mind az L patronok õrölt kávét tartalmaznak, és azok légmentes 20 tárolórészt tartalmaznak 21 visszatartó elemmel, amely a tárolórész 22 pereme körül tömített lezárással rendelkezik. Az S és L patronok visszatartó eleme membrán vagy hasonló lehet. A membrán sík, konvex vagy konkáv lehet. Jellemzõen a membrán olyan anyagból készül, mint például az alumínium vagy mûanyag. A patron némi túlnyomással inert gázzal tölthetõ fel annak érdekében, hogy meghosszabbítsuk a benne levõ kávé eltarthatóságát. A membrán kissé konvex alakot vesz fel a gáz belsõ nyomásának eredményeként. Az inert gáz jellemzõen nitrogén, azonban más inert gázok is használhatóak. A kávéból származó szén-dioxid gáz ugyancsak részt vesz a nyomás belsõ felépülésében az õrölt kávénak a patronon belüli kigázosodása eredményeként a patron megtöltése és lezárása után. Ezért a membránnak kellõképpen ellenállónak kell lennie ahhoz, hogy kiállja a gáz belsõ nyomását, beleértve a kigázosodásból származó gázét is. Amikor a 10 extrahálómodul körbezárja a 2 patront, és a patron elhelyezést nyer a modulban úgy, ahogyan az a 2. ábrán látható, a visszatartó elem a készülék 13 kapcsolódóeszközével szomszédosan helyezkedik el, vagy attól rövid távolságra. A patron membránja nem nyílik ki addig, amíg bizonyos nyitónyomás nem épül fel a patronon belül a patronba belépõ víznek köszönhetõen. A membrán és a kapcsolódóeszköz úgy van elrendezve, hogy ne okozzanak véletlen kinyílást, mielõtt
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 6
2
az extrahálás megkezdõdik. Így ahogy víz lép be a patronon belülre a 75 szivattyúzóeszköz által szivattyúzva, a belsõ nyomás felépül a patronon belül, és ez a 21 visszatartó elem deformálódását okozza, és azt, hogy rányomódik a 13 kapcsolódóeszközre egészen addig, mígnem átlyukasztással vagy felszakítással kinyitásra nem kerül. A patron egy bizonyos nyitónyomásnál kezd el kinyílni, azonban a nyomás általában tovább növekszik az õröltkávé-pogácsa tömörödése következtében a patronon belül, és a patron membránján keresztül szakítással vagy átlyukasztással keletkezett szûk nyílások által létrehozott ellenállásnak köszönhetõen. Ezután a nyomásszint általában beáll az extrahálási nyomásra, amely jellemzõen több bar-ral a nyitónyomás felett van, majd azután leesik, amikor a szivattyú kikapcsol. A nyomásszint általában a tömörödött kávépogácsa révén létrehozott nyomás és a membránon keresztüli kicsiny nyílások nyomásának összege. A szivattyúnak rögzített teljesítmény-jelleggörbéje van, ami azt jelenti, hogy a víz egy bizonyos átfolyási sebességét hozza létre, amikor a szivattyútól az áramlás iránya szerint lefelé a patron típusától függõen bizonyos nyomást kell leküzdenie; például rövid vagy hosszú extraktumhoz való patron esetén. Példának okáért amennyiben a nyomás mintegy 9 bar, úgy a szivattyú mintegy 300 g/perces vízátfolyási sebességet fog szolgáltatni. Ahogy a nyomás 15 bar¹ra nõ, a szivattyú vízátfolyási sebessége leesik mintegy 120 g/percre. A szivattyú úgy lehet programozva, hogy be¹, illetve kikapcsoljon olyan vízmennyiség szolgáltatásának szem elõtt tartásával, amely megfelel a készülékbe beillesztett patron típusától függõen az ital megfelelõ térfogatának. A szivattyú manuálisan is leállítható lehet, például mûködtetõkar révén mûködtetett szelep segítségével, amikor a megfelelõ méretû kávéscsésze tele van. A szivattyú automatikusan is megállítható lehet áramlásmérõ alkalmazása révén, vagy egyszerûen egy, a készülékben levõ idõzítõ alkalmazása révén, amely a szivattyú lekapcsolását vezérli. A találmánynak megfelelõen a találmány szerinti rendszer úgy van elrendezve, hogy a szivattyúzóeszközével a hosszúkávé-patronhoz nagyobb átfolyási sebességet szolgáltat a rövidkávé-patronnal való összehasonlításban. A nagyobb átfolyási sebesség szolgáltatására való képesség a behelyezett patron típusa révén (S patron vagy L patron) van meghatározva, és pontosabban azon nyomás révén, amelyet ez a patron fog kialakítani az extraháláskor. Az a szint, amelyet a nyomás el fog érni az extrahálás közben, a patron által tartalmazott kávé mennyisége révén van meghatározva, azaz azáltal, hogy az L patronon belül nagyobb adag õrölt kávé van. Különösen a második L patron legalább 10%-kal, elõnyösen legalább 20 térfogat%-kal több kávét tartalmaz, mint az elsõ S patron. Példának okáért a hosszú kávéextraktum szolgáltatására szolgáló második patronban levõ adagolt kávémennyiség 6 és 8 gramm közötti õrölt kávé tartalmazását jelenti, míg ellenben az elsõ patron 5 és 6 gramm közötti õrölt kávét foglal magában. A patronok teljes térfogata 10 ml¹tõl 30 ml¹ig terjed, elõnyösen 15–20 ml, még elõ-
1
HU 004 320 T2
nyösebben mintegy 15 ml, és ez ugyanannyi mind az L, mind az S patronok esetén. Az L patronok több kávét foglalnak magukban, és ezért jobban meg vannak töltve, míg az S patronok több szabad térrel rendelkeznek belül. Ennek eredményeként ahhoz, hogy az S patronból jellemzõen 25–40 gramm rövid kávéextraktumot készítsünk, arra van szükség, hogy a fogyasztó 15–60 másodpercig várjon. A rövid kávéextraktumhoz az átfolyási sebesség mintegy 50–150 gramm/perc. A találmány szerinti második L patron lehetõvé teszi, hogy ugyanaz az extrahálókészülék 160–300 gram/percet biztosítson úgy, hogy a mintegy 100 grammos hosszú kávéextraktum elkészítésére a fogyasztónak csak 25–45 másodpercet kell várnia. Amennyiben a fogyasztó az S patront használná hosszú kávéextraktumhoz, úgy 45–130 másodpercet kellene várnia, ami egyrészt kényelmetlen, másrészt nemkívánatos „túlextrahált” ízek kialakulását eredményezné. Annak érdekében, hogy felsõbb tartományba esõ átfolyási sebességet érjünk el a hosszú kávé L patronoknál, megállapítottuk, hogy a patronokat és a készülékek nyitóeszközét úgy kell kölcsönösen egymástól függõen elrendezni, hogy alacsonyabb nyitónyomásnál szolgáltasson kávéextraktumot, mint az elsõ patron és a nyitóeszköz révén megtartott nyitónyomás. Elõnyösen a második patronban a nyitóeszköz általi nyitás elõtt megtartott nyitónyomás legalább 20%-kal alacsonyabb, mint a nyitóeszköz általi nyitást megelõzõen az elsõ patronokban megtartott nyitónyomás, és a második patron belsõ nyomása legalább 20%-kal alacsonyabb, mint az elsõ patron belsõ nyomása. A 3. ábra az S patronokból nyert rövid kávéextraktum és az L patronokból kapott hosszú kávéextraktumok esetén fellépõ nyomások görbéjére mutat be példát. Például rövid kávéhoz az S patron mintegy 6,5 bar¹os nyomásnál nyit ki, míg hosszú kávéhoz az L patron már mintegy 3 bar¹os nyomásnál kinyit. Az extrahálási nyomás aránylag állandó nyomásszintet ér el mintegy 10 bar¹os értéknél az S patronnál, míg mintegy 14 bar¹os szintet ér el az L patronnál. A nyomások eltérése lehetõvé teszi, hogy a kívánt italhoz igazodó minõségi sajátságokkal rendelkezõ kávét szolgáltassunk. A patronban levõ anyag adagolásán túlmenõen az átfolyási sebesség és így a kiszolgáltatási idõ szabályozható még azáltal, hogy a rendszerben a nyitóeszköz eltérõ kialakítását alkalmazzuk attól függõen, hogy melyik patron kerül extrahálásra, azaz egy „rövid” vagy egy „hosszú”. Valójában a nyitóeszközt érintõ eltérést azáltal kaphatjuk, hogy megváltoztatjuk a kapcsolódóeszköz jellemzõit és/vagy a visszatartó eszköz jellemzõit. Megvizsgálva elsõ helyen a visszatartó eszközt érintõ eltérést – amit az extrahálás mûködési feltételeinek a kívánt kávé fajtájától függõ további befolyásolásának elõnyös módjaként tartunk számon – a hosszú L patron membránja elõnyösen úgy van kialakítva, hogy kisebb lyukasztási ellenállást biztosítson, mint az S patron membránja. A lyukasztási ellenállásnak fontos szerepe van az átfolyási sebesség szempontjából. Az
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 7
2
L patron lyukasztási ellenállásának legalább 10%-kal kisebbnek kell lennie, mint az S patroné. Elõnyösen az L patron lyukasztási ellenállásának akár legalább 30%kal kisebbnek, és legelõnyösebben 50%-kal kisebbnek kell lennie. Az elõnyös példánál az L patron lyukasztási ellenállása mintegy 40%-kal kisebb, mint az S patroné. Számszerûleg az L patron lyukasztási ellenállása elõnyösen a 0,6 mJ¹tól az 1,1 mJ¹ig terjedõ tartományban van, míg ellenben az S patron lyukasztási ellenállása elõnyösen az 1,1 mJ feletti tartományban van. A kisebb lyukasztási ellenállás bármilyen alkalmas módon elérhetõ azáltal, hogy az L patronnak olyan vastagsággal bíró membránja van, amely kisebb, mint az S patron membránjáé, és/vagy azáltal, hogy olyan másféle anyagból kialakított membránnal bír, amely könnyebben átlyukasztható és/vagy szakítható anyag, mint az S patron anyaga. Alumínium anyag esetére az L patron membránja elõnyösen 15–25 mikronos vastagsággal rendelkezik, leginkább elõnyösen mintegy 20 mikronossal, és az S patron membránja 25–35 mikronos vastagsággal rendelkezik, legelõnyösebben mintegy 30 mikronossal. A membrán lyukasztási ellenállásán túlmenõen az L patronnak az S patronhoz viszonyított korábbi kinyílása szabályozásának másik módja az lenne, ha az S patron kapcsolódóeszközével összehasonlítva nagyobb mértékben metszõ kialakítású 13 kapcsolódóeszköz állna rendelkezésre. Ezért elképzelhetõ az, hogy a 13 kapcsolódóeszköz eltávolítható, és más, nagyobb mértékben metszõ kialakítású kapcsolódóeszközzel felcserélhetõ, amikor az L patron extrahálását vesszük tervbe. A kapcsolódóeszköz kicserélése manuális lehet, vagy automatikusan végrehajtható maga a készülék által, például azáltal, hogy a készülék leolvas egy, a patron által hordozott kódot, és a leolvasott kódnak megfelelõen változatlanul hagyja, vagy kicseréli a kapcsolódóeszközt. A kapcsolódóeszköz emellett beépíthetõ lehet a patronba, és eltérõ lehet a két patronnál (azaz nagyobb mértékben metszõ kapcsolódóeszköz lehet beépítve az L patronba). A patronon belüli õrölt kávé szemcsenagyságáról ugyancsak bebizonyosodott, hogy fontos szerepet játszik az L patron átfolyási sebességének nagyobb értékre való beállítása szempontjából az S patron átfolyási sebességéhez képest. Nagyobb átfolyási sebességeket kapunk, amikor az L patron szemcsenagysága 300–600 mikronos, míg ellenben az S patron szemcsenagysága 200–400 mikronos. A nagyobb részecskeméret kisebb nyomásesést okoz, és a szivattyú ezáltal nagyobb átfolyási sebességet tud biztosítani. A tömörített sûrûség ugyancsak befolyással van az átfolyási sebességre. Különösen az L patron tömörített sûrûségét nagyobb értéken tartjuk, mint az S patron tömörített sûrûségét. Így az L patron tömörített sûrûségének 390–500 g/l¹nek kell lennie, míg az elsõ patron tömörített sûrûségének 300–430 g/l¹nek kell lennie. Anélkül, hogy az elmélethez kötnénk magunkat, úgy gondoljuk, hogy a kávéõrlési technológiában gyakorlattal bíró személyek által „normalizálásnak” vagy „tömörítésnek” ismert mûveleten átesett õröltkávé-részecskék
1
HU 004 320 T2
kevésbé összenyomhatóvá válnak, és ezért könnyebb nyílt áramlási csatornák fenntartása a kávépogácsában, amelyeken keresztül nagyobb mérvû áramlás tud keresztülhaladni. A 8. és a 9. ábra a találmány szerinti rendszer egy olyan változatát szemlélteti, amelynél a nyitóeszköz integráns részét képezi a patronoknak, és amelynél az extrahálókészüléknek egyszerûen csak injektálóeszköze és fogadóeszköze van a patronhoz, azonban nincs kapcsolódóeszköze. Pontosabban ez a rendszer legalább egy, rövid kávéextraktum szolgáltatásához kialakított elsõ patront vagy S patront, valamint legalább egy, hosszú kávéextraktum szolgáltatásához kialakított második L patront tartalmaz; az S és L patronok magukban foglalják a saját nyitókészüléküket, amely a patronokba belépõ fluid anyag nyomásának hatása alatt egy pontosan meghatározott szintnél nyit. Az S és L patronok 30 tartályrészt, egy, a tartályrész 37 kerületi pereme mentén tömítve lezárt 31 felsõ fedelet, egy, a fluid anyag eljuttatására szolgáló gyûjtõeszközzel bíró 32 alsó kivezetõnyílást és 33 nyitóeszközt tartalmaznak. A nyitókészülék 34 membránnal és lyukasztó¹, vágó- vagy szakító- 35 lemezzel van kialakítva. A tartályrész, a fedele és a membrán együttesen légmentes 36 kamrát határoznak meg az õrölt kávé számára. A D extrahálókészülék 110 patrontartóval és 120 injektálórésszel bíró 100 fogadórészegységgel rendelkezik. A patrontartó olyan alakúra van kialakítva, hogy befogadja a tartályrészt, és hogy elégséges átjárást hagyjon a folyadékextraktumnak ahhoz, hogy átjusson rajta anélkül, hogy érintkezésbe kerülne a készülékkel úgy, hogy nem léphet fel kölcsönös szennyezõdés, mint az a 9. ábrán látható. A vizet 740 víztartályból vesszük, és azt nyomás alatt 730 vízszivattyú szolgáltatja, és adott esetben 750 fûtõeszköz melegíti, mielõtt a 700 injektálóeszközön, mint például tûkön vagy hasonlókon keresztül 720 fluidanyag-vezeték mentén beinjektálásra kerül a patronba. A készüléknek a patron köré való záródása hatására 111 tömítõeszközt biztosítunk a 110 tartó kamrájának kerületénél annak érdekében, hogy a felsõ felületet fluidumzáróan tartsa, és hogy lehetõvé tegye, hogy a nyomás megfelelõen kialakuljon a patron 36 kamráján belül. Az extrahálás alapelve a patron típusától függõen azonos; azaz rövid és hosszú kávé esetén, habár az extrahálási jellemzõk, illetve feltételek eltérnek. Ahogy víz lép be a patronba, nyomás alakul ki a 36 kamrában, amely a visszatartó eszközt vagy 34 membránt nekinyomja a 35 kapcsolódóeszköznek, és végül annak átlyukasztását, törését vagy szakadását okozza elõre meghatározott nyitónyomásnál. Ahogy a folyadékextraktum elkezd kijutni a patron 32 kivezetõnyílásán keresztül, a nyomás továbbra is növekszik, egészen az extrahálási nyomás lényegében állandó szintjéig. Amikor a szivattyú leáll, a nyomás leesik, és a folyadék elvezetése befejezõdik a kivezetõnyíláson keresztül. Hasonló módon az S és L patronok azonos külsõ kialakítással, azonban eltérõ extrahálási jellemzõkkel vannak kialakítva annak érdekében, hogy mind a rövid, mind a hosszú kávéextraktumok kevesebb mint 60 má-
2
sodperc alatt legyenek kiszolgáltatva a hosszú kávéextraktum aránylag nagyobb átfolyási sebességû kiszolgáltatása mellett. Különösen a hosszúkávé-patron olyan mennyiségû õrölt kávéval van adagolva, amely 5 legalább 0,2-szeresével nagyobb, mint a rövidkávépatron által tartalmazott adag. Elõnyösen a patronok italkiadagoló szerkezetének nyitóeszközével kapcsolatban ugyancsak megállapítható, hogy (a) az L patron membránjának olyan vastagsága van, amely kisebb, mint az S patron membrán10 jának vastagsága; és/vagy (b) az L patron membránja olyan anyagból készül, amely kisebb lyukasztási ellenállással rendelkezik, mint az S patron membránjának anyaga; és/vagy 15 (c) az L patron lyukasztó¹, törõ- vagy szakítólemeze nagyobb mértékben metszõ kialakítású, mint az S patron lyukasztó¹, törõ- vagy szakítólemeze. Példák Az összes alábbi példa esetén ugyanazt az extrahálógépet alkalmaztuk, a szivattyút, a fûtõeszközt, a vízinjektálást vagy a gép bármely más elemét érintõ módosítás nélkül. A (kereskedelmi forgalomban hozzá25 férhetõ) Nespresso® C300 gépet használtuk. A lyukasztási ellenállás a szemcsenagyság és a tömörített sûrûség mérésének protokollját az alábbiakban elmagyarázzuk. 20
30
35
40
45
50
55
60 8
Lyukasztási ellenállás A vizsgálatot minden egyes membrántípus tíz példányán hajtottuk végre. Legalább tíz mintát kivágtunk a vizsgálandó anyagból. A mintákat két sorból vettük a tekercsrõl, öt minta jutott a tekercs szélességére. A mintákat 22 mm¹es átmérõjû kör alakú vágószerszám alkalmazásával vágtuk ki. A mintatartó a 4–6. ábrán került ábrázolásra. Két menetes részbõl áll; 40 anyarészbõl és 41 aparészbõl. A mintát a 40 anyarészbe helyeztük be, a lakk felfelé nézett (a vizsgálatot az alumínium oldalán hajtottuk végre). A 22 mm¹rel egyenlõ d2 átmérõvel bíró aparészt becsavartuk az anyarészbe, és megszorítottuk. Az áthatolószonda 10 mm¹es hosszúságú és 1 mm¹es átmérõjû henger volt (0,5 mm¹es sugarú) félgömb alakú heggel, ahogy az a 7. ábrán látható. Ezt a szakítókészülék erõmérõ szelencéjére rögzítettük a keresztfejen. A vizsgálóberendezést olyan szakítókészülék képezte, amelynek keresztfeje 10 mm/perces elmozdulási sebességre képes, és 10 N¹os erõmérõ szelencével van felszerelve. Sík vízszintes lemezt rögzítettünk a készülék alsó álló felfogóelemére. A mintát tartalmazó mintatartót a lemezre helyeztük, és a keresztfejet leengedtük olyan helyzetbe, ahol a szonda belép a mintatartón levõ 5 mm¹es nyílásba (d1 átmérõ) anélkül, hogy hozzáérne a mintához. A mintatartót központosítottuk a szondához képest. A keresztfejet ezután lefelé mozgattuk 5 mm per perces sebességgel, mígnem 0,1 N¹os elõterhelést értünk el.
1
HU 004 320 T2
A vizsgálat 10 mm/perces áthatolási sebességgel kezdõdött. Akkor indítottuk, amikor az elõterhelést elértük, és megállítottuk, amint a minta átlyukasztásra került. A terhelést és az elmozdulást regisztráltuk. Az átlyukasztás pontját a maximális terhelés pontjaként határoztuk meg. A lyukasztási ellenállást az átlyukasztás energiájaként határoztuk meg, azaz az erõelmozdulás görbe alatti területként az elõterhelés és az átlyukasztás között. A legtöbb szakításvizsgáló szoftver képes ennek automatikus kiszámítására, mint például az MTS Systems Corporation TestWorks 4, Version 4.06. Szemcsenagyság A részecskeméret-eloszlást lézerdiffrakció révén határoztuk meg a Malvern® 1000 mm¹es optikai lencsével felszerelt „Mastersizer S” készülékének alkalmazásával. 1–2 g port eloszlattunk 1 liter butanolban, és a lézersugár elõtt cirkuláltattuk annak érdekében, hogy 15 és 20% közötti elsötétedést érjünk el. A részecskeméret-eloszlást a diffrakciós minta Fraunhoferközelítése révén kaptuk. A teljes kísérletet három alkalommal megismételtük (vagy mígnem StDev<5% lett), és az eredményeket átlagoltuk. Tömörített sûrûség A tömörített sûrûséget a Micromeritics® Geopyc készülékével határoztuk meg. Öt gramm R&G kávémintát öntöttünk 25,4 mm átmérõjû mintaüregbe, és 10 N¹os erõvel összepréseltük. A kávé tömegét ezután elosztottuk a Geopyc mûszerrel kapott térfogattal, hogy meghatározzuk a tömörített sûrûséget. Cukorteszt a krém (crema) méréséhez A gépesített cukortesztkészüléket egy kisméretû, cukrot tartalmazó siló alkotta. Az alsó élénél meghatározott (2 mm·40 mm¹es) rést tartalmazó siló prizmás V alakja egyenletes cukorfüggönyt tud létrehozni mindaddig, amíg a rés szabad, és egy bizonyos minimális cukormennyiség marad a silóban. Ezt a silót vízszintes irányban mozgatni lehet szabályozott sebességgel (~40 mm/s) „A” ponttól „B” pontig (az A és B pontok közötti távolság 20 cm). A véghelyzetben mindkét pontnál takarólap akadályozza meg a cukrot abban, hogy kifolyjék, amennyiben a készülék készenléti helyzetben van. Amikor a silót mozgatjuk, a két „A” és „B” pont között végig létrejön a cukorfüggöny. Az ezen útvonal alatt 60 mm¹rel, a két pont között elhelyezett csészében levõ krémre egyenletes cukorréteg kerül felhelyezésre, amikor a siló elhalad fölötte. Az idõszámlálót elindítottuk, amikor a cukorréteg a hab rétegén elhelyezésre került. A csészébe bevitt cukor mennyisége (a réteg ahhoz szükséges vastagsága, hogy pontosan 5 g tömegû cukrot kapjunk) beállítható a siló sebességének vagy a rés méreteinek változtatásával. A cukor 660 mikronnal egyenlõ D4,3-értékkel rendelkezõ kristálycukor. Egy bizonyos pontos várakozási idõtartamot (20 mp¹et a rövid csészékhez, és 10 mp¹et a hosszú csészékhez) be kell tartani az extrahálás vége és a cukorteszt megkezdése között.
5
10
15
20
25
2
A cukorréteg bizonyos ideig a krém tetején marad. Késõbb, amikor a cukor fõ része hirtelen elsüllyed, a megfigyelést végzõ kezelõnek meg kell állítania az idõszámlálót. A „cukortesztérték” az idõszámláló által mutatott másodpercek száma. 1. példa: rövid kávé krémmel Öt gramm õrölt kávét alumíniumpatronba helyeztünk („Cosi” típusú Nespresso® patron). A kávéõrlemény 350 mikronos átlagos részecskemérettel rendelkezett. A patron olyan vastag alumínium csonkolt serleget tartalmaz, amely az éleinél 30 mikronos alumíniummembránnal van peremezve, és tömítve lezárva. A membrán lyukasztási ellenállását 1,3 mJ¹nak mértük. Az õrölt kávét az õrlés során 405 g/l¹es tömörített sûrûségûre normalizáltuk. A patront az 1. és 2. ábra rendszerében extraháltuk Nespresso® „Concept” C300 gép alkalmazásával. (Az ebben az iratban leírt összes vizsgálathoz és példához ugyanezt a gépet alkalmaztuk). Az átfolyási sebesség a patronon keresztül 122 g/perc volt. A szivattyút 20 másodperc után állítottuk meg. Az eredmény olyan 40 grammos rövid csészényi kávé volt, amely a következõ minõségi sajátságokkal rendelkezett: extrahálási kihozatal: 20,8%, teljes szárazanyag-tartalom: 2,6 tömeg%, krém (cukorteszt): 14 másodperc.
2. példa: hosszú kávé krémmel – sötétre pörkölt keverék 6,5 gramm sötétre pörkölt õrölt kávét ugyanabban az alumíniumpatronban helyeztünk el, mint az 1. példa esetén. A kávéõrlemény 325 mikronos átlagos ré35 szecskemérettel rendelkezett. A patron olyan alumínium csonkolt serleget tartalmazott, amely az éleinél 20 mikronos alumíniummembránnal volt peremezve, és tömítve lezárva. A membrán lyukasztási ellenállását 0,8 mJ¹nak mértük. Az õrölt kávét az õrlés közben 40 410 g/l¹es tömörített sûrûségûre normalizáltuk. A patront ugyanabban a rendszerben extraháltuk, mint az 1. példánál. Az átfolyási sebesség 187 g/perc volt. A szivattyút 35 másodperc után állítottuk meg. Az eredmény olyan 110 grammos hosszú csészényi kávé volt, amely 45 a következõ minõségi sajátságokkal rendelkezett: extrahálási kihozatal: 25,8%, teljes szárazanyag-tartalom: 1,47 tömeg%, krém (cukorteszt): 17 másodperc. 30
3. példa: hosszú kávé krémmel – világosra pörkölt keverék 6,5 gramm világosra pörkölt õrölt kávét ugyanabban az alumíniumpatronban helyeztünk el, mint az 1. példa esetén. A kávéõrlemény 312 mikronos átlagos 55 részecskemérettel rendelkezett. A patron olyan vastag alumínium csonkolt serleget tartalmazott, amely az éleinél 20 mikronos alumíniummembránnal volt peremezve, és tömítve lezárva. A membrán lyukasztási ellenállását 0,8 mJ¹nak mértük. Az õrölt kávét az õrlés 60 közben 450 g/l¹es tömörített sûrûségûre normalizáltuk. 50
9
1
HU 004 320 T2
A patront ugyanabban a rendszerben extraháltuk, mint az 1. példánál. Az átfolyási sebesség 179 g/perc volt. A szivattyút 37 másodperc után állítottuk meg. Az eredmény olyan 110 grammos hosszú csészényi kávé volt, amely a következõ minõségi sajátságokkal rendelkezett: extrahálási kihozatal: 26,0%, teljes szárazanyag-tartalom: 1,48 tömeg%, krém (cukorteszt): 14 másodperc. 4. példa: nagy és kicsi lyukasztási ellenállás Egy elsõ kávépatront vizsgáltunk nagy lyukasztási ellenállású membránnal. A patront 6,5 gramm 425 mikronos átlagos részecskeméretû, világosra pörkölt kávéõrleménnyel töltöttük meg. Az õrölt kávé 430 g/l¹es tömörített sûrûségre volt normalizálva. A patron membránja alumíniumból volt, 30 mikronos vastagsággal. A lyukasztási ellenállást 1,3 mJ¹nak mértük. Az átfolyási sebesség 112 g/perc volt. 60 másodpercig tartott 110 grammos hosszú kávéextraktum kiszolgáltatása. Egy második kávéspatront kisebb lyukasztási ellenállású membránnal vizsgáltunk. A patron ugyanolyan mennyiségû kávéval volt megtöltve. A kávé 430 g/l¹es szemcsenagysággal rendelkezett. A tömörített sûrûség ugyanaz volt (430 g/l). A patron membránja olyan 20 mikronos vastagságú alumíniumból készült, amely 0,8 mJ¹os lyukasztási ellenállást mutatott. Az elõzõ patronnal összehasonlítva az átfolyási sebesség nagyobb, és 192 g/perc volt. Mindössze 34 másodpercet vett igénybe 110 g¹os hosszú csészényi kávé kiszolgáltatása. 5. példa: a tömeg és a szemcsenagyság hatása az extrahálási idõre Egy elsõ patront 5 gramm õrölt kávéval töltöttünk meg. A kávé 350 mikronos átlagos részecskeméretûre volt õrölve. A membrán 30 mikronos vastagsággal rendelkezett, 1,3 mJ¹os lyukasztási ellenállással. A tömörített sûrûség normalizálást követõen 405 g/l volt. Az átfolyási sebességet 122 g/percnek mértük. Mintegy 54 másodpercet vett igénybe 110 grammos hosszú csészényi kávé kiszolgáltatása. Egy második patront 6,5 gramm õrölt kávéval töltöttünk meg. A szemcsenagyság és a tömörített sûrûség ugyanaz volt, mint az elsõ patron kávéja esetén. A vastagság ugyancsak 30 mikron, 1,3 mJ¹os lyukasztási ellenállással. Az átfolyási sebességet 177 g/percnek mértük. Mindössze 37 másodpercet vett igénybe 110 grammos hosszú csészényi kávé kiszolgáltatása.
Egy második patront ugyanolyan mennyiségû õrölt kávéval töltöttünk meg, mint az elsõ patronnál. A szemcsenagyság 353 mikronos volt. A membrán 30 mikronos vastagságú volt, és 1,3 mJ¹os lyukasztási ellenál5 lást mutatott. A tömörített sûrûség 432 g/l volt. Az átfolyási sebesség 290 g/perc volt. Mindössze 23 másodpercet vett igénybe 110 grammos kávé kiszolgáltatása. Egy másik kávékeverékkel kísérletek egy másik sorozatánál a 10. ábra görbéje által mutatott módon vál10 tozott az átfolyási sebesség a tömörített sûrûség függvényében.
SZABADALMI IGÉNYPONTOK 15
20
25
30
35
40
45
50 6. példa: tömörített sûrûség hatása az átfolyási sebességre Egy elsõ patront 6,5 gramm olyan õrölt kávéval töltöttünk meg, amely 353 mikronos szemcsenagysággal rendelkezett. Az alumíniummembrán 30 mikronos vastagságú volt, és 1,3 mJ¹os lyukasztási ellenállást mutatott. A tömörített sûrûség normalizálást követõen 405 g/l. Az átfolyási sebesség 177 g/perc. Mintegy 37 másodpercet vett igénybe 110 gramm kávé kiszolgáltatása.
2
55
60 10
1. Italrendszer rövid kávé-folyadékextraktumnak és hosszú kávé-folyadékextraktumnak ugyanazon kávéextraháló készülékben való vagylagos szolgáltatására, amely tartalmaz: õrölt kávét magukban foglaló patronokat (2); fogadókészüléket (10, 100) egy idõben egy patron fogadására és szivattyúzóeszközt víznek nyomás alatt a patronba való injektálására; eszközöket a patron kinyitására, ahol is ezek az eszközök tartalmaznak visszatartó eszközt (21, 34) a folyadéknak nyomás alatt a patronban való visszatartására és kapcsolódóeszközt (15, 35), amely a visszatartó eszközhöz kapcsolódik, hogy kinyissa a patront és kiszolgáltassa a kávé-folyadékextraktumot; továbbá a rendszer tartalmaz legalább egy elsõ patront (S), amely rövid kávé-folyadékextraktum szolgáltatására alkalmasan van kiképezve, azzal jellemezve, hogy a rendszer tartalmaz legalább egy második patront (L), amely lényegében ugyanazzal a külsõ kialakítással és alakkal rendelkezik, mint az elsõ patron úgy, hogy alkalmas legyen ugyanazon fogadókészülékbe való befogadásra, mint az elsõ patron (S), és amely alkalmasan van kialakítva hosszabb kávé-folyadékextraktum szolgáltatására, ahogy nagyobb mennyiségû víznek rajta való keresztülfolyása van lehetõvé téve, továbbá a hosszabb kávé-folyadékextraktumhoz való második patron (L) úgy van kialakítva, hogy víz nagyobb sebességgel folyik át rajta, mint az elsõ patronon (S) extrahálás közben. 2. Az 1. igénypont szerinti rendszer, amelynél a hosszabb kávé-folyadékextraktum szolgáltatására szolgáló második patron (L) olyan mennyiségû õrölt kávéval van adagolva, amely nagyobb, mint az elsõ patronba (S) adagolt mennyiség. 3. Az 1. igénypont szerinti rendszer, amelynél a második patron (L) tömeg szerint legalább 10%-kal több õrölt kávét foglal magában, mint a rövid kávéextraktumhoz való elsõ patronok (S). 4. A 3. igénypont szerinti rendszer, amelynél a második patronok (L) legalább 20%-kal több õrölt kávét foglalnak magukban, mint az elsõ patronok (S). 5. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti rendszer, amelynél a hosszabb kávé-folyadékextraktum szolgáltatásá-
1
HU 004 320 T2
ra szolgáló második patronban (L) levõ kávé adagolt mennyisége úgy van meghatározva, hogy az átfolyási sebesség 160 és 300 gramm/perc között van, míg ellenben az elsõ patronban (S) levõ adagolt mennyiség úgy van meghatározva, hogy az átfolyási sebesség 50 és 150 gramm/perc között van. 6. Az 1., 2. vagy 3. igénypont szerinti rendszer, amelynél a hosszabb kávé-folyadékextraktum szolgáltatására szolgáló második patronban (L) levõ kávé adagolt mennyisége 17 és 30% közötti extrahálási kihozatallal, valamint 1,1 és 1,9 tömeg% közötti teljes szárazanyag-tartalommal rendelkezik. 7. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti rendszer, amelynél a hosszabb kávé-folyadékextraktumhoz való második patron (L) 6 és 8 gramm közötti õrölt kávét foglal magában, míg ellenben az elsõ patron (S) 5 és 6 gramm közötti õrölt kávét foglal magában. 8. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti rendszer, amelynél a második patron (L) nyitóeszköze (13, 21, 34, 35) és a hosszabb folyadékextraktum szolgáltatására szolgáló készülék úgy van kölcsönösen egymástól függõen elrendezve, hogy a kávéextraktumot olyan nyitónyomásnál szolgáltassák, amely kisebb, mint az elsõ patronban (S) megtartott nyitónyomás. 9. A 8. igénypont szerinti rendszer, amelynél a nyitóeszköz (13, 21, 34, 35) általi nyitás elõtt a második patronban (L) megtartott nyitónyomás legalább 20%-kal kisebb, mint a nyitóeszköz (13, 21, 34, 35) általi nyitás elõtt az elsõ patronokban (S) megtartott nyitónyomás, és a második patron (L) belsõ nyomása legalább 20%kal kisebb, mint az elsõ patron (S) belsõ nyomása. 10. Az elõzõ igénypontok bármelyike szerinti rendszer, amelynél a hosszabb kávé-folyadékextraktum
5
10
15
20
25
30
11
2
szolgáltatására szolgáló második patronban (L) levõ õrölt kávé szemcsenagysága nagyobb, mint az elsõ patronban (S) levõ õrölt kávé szemcsenagysága. 11. A 10. igénypont szerinti rendszer, amelynél a második patronban (L) levõ õrölt kávé szemcsenagysága 300–600 mikron, míg ellenben az elsõ patron (S) szemcsenagysága 200–400 mikron. 12. Bármelyik elõzõ igénypont szerinti rendszer, amelynél a második patronban (L) a tömörített sûrûség nagyobb, mint az elsõ patronban (S) a tömörített sûrûség. 13. A 12. igénypont szerinti rendszer, amelynél a második patronban (L) a tömörített sûrûség 390–500 g/l, míg ellenben az elsõ patron (S) tömörített sûrûsége 300–430 g/l. 14. Bármely elõzõ igénypont szerinti rendszer, amelynél a visszatartó eszköz (21, 34) a patronban levõ nyomás hatása alatt a kapcsolódóeszköznek (13, 35) nyomva szakítható vagy vágható. 15. A 14. igénypont szerinti rendszer, amelynél a visszatartó eszköz (21, 34) membrán, és a kapcsolódóeszköz (13, 35) kiálló elemekkel felületet tartalmaz. 16. A 15. igénypont szerinti rendszer, amelynél az elsõ és második patronok (S, L) eltérõ átfolyási sebessége a nyitóeszköz eltérõ kialakítása révén van elérve; többek között: (a) a második patron (L) membránja (34) kisebb lyukasztási ellenállással rendelkezik, mint az elsõ patron (S) membránja (34), és/vagy (b) a második patron (L) kapcsolódóeszköze (35) nagyobb mértékben metszõ kialakítású a második patronok kinyitása céljából, mint az elsõ patron (S) nyitása céljából.
HU 004 320 T2 Int. Cl.: A47J 31/40
12
HU 004 320 T2 Int. Cl.: A47J 31/40
13
HU 004 320 T2 Int. Cl.: A47J 31/40
Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest Felelõs vezetõ: Törõcsik Zsuzsanna Windor Bt., Budapest
