一種利用蓄能咖啡機製備意式濃縮咖啡的方法與流程

2023-08-11 19:04:36 1

本發明涉及一種利用蓄能咖啡機製備意式濃縮咖啡的方法。

背景技術：

意式濃縮(espresso)咖啡的製備，通常要求以90-95度的高溫熱水，經過25-35秒的時間，以9bar左右的壓力，通過適量的研磨適度的咖啡粉，萃取出咖啡粉中的有效成分，形成高溫溶液。

因為意式濃縮(espresso)咖啡的製備對設備要求較高，目前可見的用於製作意式濃縮(espresso)咖啡的咖啡機大致有以下幾種：

家用震動泵壓式意式咖啡機：採用結構簡單的震動泵，將常溫水泵壓至電熱板進行熱交換，快速產生高溫高壓熱水，通過咖啡粉，完成萃取。優點是價格低廉；缺點是：泵壓無法滿足持續提供穩定9bar壓力的要求，使咖啡成品質量不穩定。

商用旋片泵加熱水鍋爐咖啡機：採用流量和功率很大的旋片泵壓常溫水，進入已預先加溫大量熱水通常為幾升或十幾升的高溫鍋爐，置換出高壓熱水，通過咖啡粉，完成萃取。優點是：壓力、溫度穩定，可快速連續製作；缺點是：價格昂貴，能耗較大，由於泵和熱水鍋爐的體積較大也造成整機的體積也很大。

可攜式不通電咖啡機：通過充氣瓶或氣體容器預先儲存高壓氣體，倒入熱水後，用高壓氣體衝擊熱水，萃取咖啡。優點是：體積小，方便攜帶；缺點是：氣壓不足或不穩，零件多為易損的塑料材質，需人力充氣或額外的高壓氣瓶等耗材。

傳統手動拉杆式咖啡機：先用較短但較粗的活塞吸入電熱鍋爐中的熱水，通過較大人力直接或通過壓縮強力彈簧間接獲得的動能對水施壓，以通用的58mm直徑活塞為例，產生9bar的壓力需要人力通過槓桿向活塞施加238kg推力，完成萃取。優點：簡單易用；缺點：體積較大，非常費力。

本發明提供一種通過多次加壓熱水，使蓄能器積蓄足夠熱水和壓力勢能後，打開放水閥門，使彈簧推動活塞擠壓熱水連續衝擊咖啡粉，完成萃取過程的方法，並根據此方法提供了多種咖啡製備設備的方案。

此方法和設備具備以下優點：彈簧釋放穩定的作用力貫穿整個加壓萃取過程，壓力穩定一致；根據不同的方案可提供多種設備，可在室內或室外使用；咖啡的製備過程操作簡單，節約能源，省時省力。

技術實現要素：

本發明提供一種利用蓄能咖啡機製備意式濃縮咖啡的方法，其中蓄能咖啡機由小流量熱水泵、吸水單向閥、熱水槽、壓水單向閥、蓄能器和釀造腔組成，其中蓄能器包括密封缸體、放水閥、活塞和蓄能彈簧，釀造腔包括分水器、咖啡粉碗和粉碗固定器，咖啡粉碗中放置咖啡粉，通過所述小流量高壓熱水泵分多次向蓄能器的活塞與密封缸體之間注入熱水，熱水推動活塞向上移動並壓縮蓄能器的彈簧，彈簧受壓發生形變並積蓄勢能，熱水被注入達到一定量後，打開蓄能器密封缸體下部的放水閥門，彈簧推動活塞擠壓熱水連續衝擊釀造腔中咖啡粉，完成萃取過程。

通過被壓入密封缸體的熱水推動活塞上升，活塞上升時會壓縮蓄能彈簧，使蓄能彈簧發生形變儲存勢能，蓄能彈簧的壓縮力是根據活塞的截面積經過量化設計的，能夠滿足每平方釐米9公斤以上的壓縮力。分水器位於釀造腔的入口位置，能夠使熱水從水柱變為均勻分布的水網，熱水經過分水器後充分均勻地接觸咖啡粉碗中預先放入的咖啡粉，咖啡粉事先被均勻研磨且份量合適，會對被蓄能彈簧加壓的熱水產生合適的阻力，其中阻力的大小是通過人為通過經驗調整咖啡粉的顆粒度和克重來實現，咖啡粉碗的下部的有孔徑合適的細孔，允許咖啡溶液濾過並流出，但咖啡粉中的不可溶解的部分，被細孔阻擋住無法流出，流出的咖啡溶液被容器收集，即得到意式濃縮咖啡。小流量高壓熱水泵與所述蓄能器之間由熱水管路聯結，或者所述小流量高壓熱水泵直接設置在蓄能器內的活塞上部。的小流量高壓熱水泵是手動泵或電動泵。

蓄能器可以設置在熱水罐的內部，使蓄能器在蓄能過程中減少熱量散失。熱水罐中的熱水溫度可通過由水溫傳感器、溫控器和電加熱器組成的水溫控制系統合理控制和調節。熱水罐中的熱水，可用於製備熱蒸氣。

附圖說明

為了使本發明的技術方案更加清楚，下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述：

圖1為本發明實施例1的圖。

圖2為本發明實施例2的圖。

圖3為本發明實施例3的圖。

具體實施方式

實施例1

使用者拉起小流量熱水泵101的小截面活塞111，此時吸水單向閥102被真空開放，熱水槽103中的熱水104通過熱水管路105被吸入小流量熱水泵101的下部的泵殼106中。

使用者壓下小截面活塞111，吸水單向閥102會阻止熱水104流回熱水槽103，小截面活塞111會對泵殼106中的熱水104施壓，此時壓水單向閥107被熱水104推開，熱水104被 壓入蓄能器108下部的密封缸體181中，單次施壓結束後，壓水單向閥107會阻止熱水104回流，重複所述過程可向密封缸體181中多次壓入熱水。

當放水閥182關閉時，被壓入密封缸體181中的熱水104隻能推動活塞183上升，活塞183上升時會壓縮蓄能彈簧184，使蓄能彈簧184發生形變儲存勢能。蓄能彈簧184的壓縮力是根據活塞183的截面積經過量化設計的，能夠滿足每平方釐米9公斤以上的壓縮力。活塞杆185對活塞183的運動起到穩定和導向作用。

當密封缸體181儲存了足夠的熱水104後，使用者打開放水閥182，使熱水104可流出密封缸體181，此時蓄能彈簧184儲存的勢能也被釋放，使熱水產生9bar以上的壓力，高速衝入分水器191。位於釀造腔109的入口的分水器191作用類似蓮蓬頭，可使熱水104從水柱變為均勻分布的水網。熱水104經過分水器191，能夠充分均勻地接觸咖啡粉碗192中預先放入的咖啡粉193。咖啡粉193事先被均勻研磨且份量合適，會對被蓄能彈簧184加壓的熱水104產生合適的阻力，阻力的大小可通過人為通過經驗調整咖啡粉的顆粒度和克重來實現。咖啡粉碗192下部的有孔徑合適的細孔，允許咖啡溶液濾過並流出，但咖啡粉中的不可溶解的部分，被細孔阻擋住無法流出，流出的咖啡溶液被容器110收集，即為意式濃縮expresso咖啡。

實施例2

本實施例是運用此種方法製作咖啡的可攜式的手動設備，結構簡單可靠。

使用者首先打開上蓋220，通過保護套223與密封缸體281之間的開口向熱水槽203中倒入適量的熱水204，再關閉上蓋220，熱水槽203外部的保溫層222，可以延緩熱水204的熱量散失。

使用者通過拔起壓鈕221拉起小流量熱水泵201內部的小截面活塞211，此時吸水單向閥202被真空開放，熱水槽203中的熱水204被吸入小流量熱水泵201的泵殼206中。

使用者向下壓動壓鈕221，會同時壓下小截面活塞211，吸水單向閥會阻止熱水204流回熱水槽203，小截面活塞211推動泵殼206中的熱水204實現加壓，此時壓水單向閥207被加壓的熱水204推開，熱水204被壓入熱水槽203下部的密封缸體281中，完成單次加壓動作。

單次加壓結束後，壓水單向閥207會阻止熱水204回流入熱水槽203，重複單次加壓的過程可向密封缸體281的下部分次壓入更多的熱水204。

當放水閥282處在關閉狀態時，被壓入密封缸體281中的熱水204隻能推動活塞283上升，活塞283上升時會壓縮蓄能彈簧284，使蓄能彈簧284發生形變儲存勢能。蓄能彈簧284的彈簧推力是根據活塞283的截面積經過量化設計的，能夠滿足每平方釐米9公斤以上的力。

當密封缸體281下部儲存了足夠的熱水204後，使用者通過粉碗固定器294將已放入咖啡粉293的咖啡粉碗292固定在密封缸體281的底部，此時打開放水閥282，使熱水204可流出密封缸體281，蓄能彈簧284儲存的勢能也被釋放，使熱水產生9bar以上的壓力，高速衝入分水器291。

位於釀造腔209的下口的分水器291作用類似蓮蓬頭，可使熱水204從水柱變為均勻分布的水網，使熱水204充分均勻地接觸咖啡粉碗292中預先放入的咖啡粉293。咖啡粉293事先被均勻研磨且份量合適，會對被蓄能彈簧284加壓的熱水204產生合適的阻力，阻力的大小可通過使用者的經驗，調整咖啡粉的顆粒度和克重來實現。咖啡粉碗292下部的有孔徑合適的細孔，允許咖啡溶液濾過並流出，但咖啡粉293中的不可溶解的部分，被細孔阻擋住無法流出，流出的咖啡溶液被容器210收集，即為製成的意式濃縮expresso咖啡。

實施例3

本實施例是運用此種方法製作咖啡的電動設備，使用方便。

在咖啡製備之前，使用者打開上蓋320，向熱水槽303中到入常溫水，然後將加熱器333通電使常溫水變為熱水304，熱水304的溫度被溫度探針332檢測並將檢測電信號輸入給溫控器331，溫控器331可以根據預先設定的目標溫度控制加熱器333的工作，當溫度探針332檢測到水溫到達預先設定的目標溫度時，加熱可停止。保溫外殼322可延緩熱水304的熱量過早散失。

熱水304的溫度達到要求後，小流量熱水電動泵301通過熱水管路305將熱水槽303中的熱水304加壓，此時壓水單向閥307被加壓的熱水304開放，而放水閥382處於關閉狀態，保持了密封缸體381的密封性。此時小流量熱水電動泵301可將熱水304泵入密封缸體381並推動活塞383向上移動，壓縮蓄能彈簧384，使蓄能彈簧384產生形變儲存勢能。

當密封缸體381被泵入的熱水304足夠多時，活塞383向上移動達到一定高度時，活塞383會碰到接觸開關385，接觸開關385被觸發後，產生的電信號可以將放水閥382打開，將熱水304以9bar以上的壓力，高速衝入釀造腔309，位於釀造腔309的入口的分水器391作用類似蓮蓬頭，可使熱水304從水柱變為均勻分布的水網，使熱水304充分均勻地接觸咖啡粉碗392中預先放入的咖啡粉393，並將咖啡粉碗392中咖啡粉393中的有效成分萃取出來，存入容器310，完成意式濃縮expresso咖啡的製作。

該設備還可產生足夠的蒸汽，用於加熱牛奶等其他液體。當溫控器331的目標溫度被調高到大於水沸騰所需的100攝氏度時，熱水304沸騰後也會被繼續加熱，產生熱蒸汽。使用者可通過開放蒸汽閥323，控制熱蒸汽通過蒸汽管路324噴出以加熱其它液體。

為防止保溫外殼322中的蒸汽壓力過載發生危險，應在合適位置設置壓力保護器321。