Tym razem powodem opracowanego artykułu był wypadek przy pracy tzn. brak podstawowych informacji o działaniu ekspresu do kawy. Zaczęło się banalnie, zostałem zaproszony na kawę z ekspresu, więc usiadłem sobie wygodnie w fotelu w oczekiwaniu na kawę, aż nagle otrzymałem komunikat, że ekspres się zaciął i chyba nie będzie kawy. Poderwałem się z fotela i zawiedziony faktem, że nie dostane kawy, poradziłem zrestartować urządzenie ale wcale nie byłem pewny czy to pomoże. Ostatecznie ekspres ruszył i zrobił obiecana kawę, więc nie miałem wyjścia musiałem zobaczyć do środka. Posiłkując się Internetem dowiedziałem się, że urządzenie musi być smarowane raz na 500 filiżanek kawy a dodatkowo należy wymienić główną uszczelkę pojemnika na ładunek zmielonej kawy. Po remoncie okazało się że ekspres ruszył i czeka na gości.
Patent US4681028 APPARATUS FOR THE PREPARATION OF HOT BEVERAGES, PARTICULARLY A COFFEE MACHINE, Gesamat AG, Schmed et al., Data patentu : 21.06.1987, przedstawia konstrukcje ekspresu do kawy z obudową, zamontowanym w nim zbiornikiem dostarczającym świeżą wodę, środkami grzewczymi przystosowanymi do podgrzewania świeżej wody oraz pompą zasilającą do dostarczania podgrzanej świeżej wody do komory parzenia pod ciśnieniem. Komora parzenia zawiera środki zamykające i wlot kawy w proszku, a także wylot zużytej kawy. Ekspres posiada instalację do wypychania i usuwania, odpowiednio, zaparzonej porcji zmielonej kawy z komory do zaparzania. Wszystkie części urządzenia, które są zanieczyszczone kawą w proszku lub kawą, a mianowicie komora parzenia, element zamykający, wlot kawy w proszku, wylot kawy i ewentualnie instalacja do wypychania i usuwania kawy w proszku, są połączone w modułową jednostkę, który jest wyjmowany z obudowy urządzenia. Pozostałe części, zwłaszcza zbiornik wody, podgrzewacz i pompa, a także wymagane elementy napędzające, sterujące są na stałe zainstalowane w obudowie i są przystosowane do połączenia roboczego z modułem po włożeniu do obudowy. W ten sposób zanieczyszczone części można łatwo i bez niebezpieczeństwa oczyścić, ponieważ modułową jednostkę można wyciągnąć z aparatu i wypłukać jako całość.
FIG.1 pokazuje podstawowe rozmieszczenie najważniejszych elementów ekspresu do kawy z ich wzajemnym połączeniem; FIG.2 przedstawia schematycznie widok z boku częściowo otwartego ekspresu do kawy z włożonym modułem wtykowym; FIG.3 pokazuje schematycznie widok z boku częściowo otwartego ekspresu do kawy z usuniętym modułem wtykowym; FIG.4 pokazuje częściowo przekrojowy widok z boku przykładu wykonania modułu wtykowego. Schemat funkcjonalny FIG.1 pokazuje skład i powiązanie najważniejszych elementów wspomnianego ekspresu do kawy. We wnętrzu obudowy 1, istnieje zbiornik 2 świeżej wody, który może być zasilany świeżą zimną wodą za pomocą otworu wlotowego 3. Alternatywne rozwiązanie, przedstawione liniami przerywanymi, polega na podawaniu świeżej wody bezpośrednio za pomocą przewodu 4 zawierającego zawór 5. W każdym przypadku świeża woda jest dalej transportowana przewodem 6 do środków grzewczych 7, które podgrzewają zawartą w nich wodę za pomocą elektrycznego elementu grzejnego 8. Ekspres posiada również termostat, pokazany jedynie schematycznie w pozycji 9, który przerywa operację ogrzewania, gdy tylko zostanie osiągnięta z góry określona lub wstępnie wybrana temperatura ogrzewania. Pojemnik do parzenia 13, zawiera cylindryczny element tulejowy 14 ograniczający wnętrze komory do zaparzania, który może być zamknięty za pomocą elementu zamykającego 15. W ten sposób określono komorę 16, która służy do przyjmowania ładunku zmielonej kawy, w proszku. Podgrzaną wodę podaje się pod ciśnieniem przewodem 12 do komory 16, zawarty w niej ładunek zmielonej kawy podlega procesowi parzenia, przy czym gotowa wywar kawa wycieka z komory 16 przez wylot 17. Wlot 18, który zostanie dalej wyjaśniony poniżej, służy do podawania zmielonej kawy do komory 16.
Wynalazek US4659023A Process and an apparatus for the proportioning of coffee powder in a coffee machine, Gesamat AG, Hans-Peter Frei et al. Data patent 21.04.1987 dotyczy sposobu dozowania zmielonej w ekspresie do kawy, a także urządzenia do przeprowadzania tego procesu, w tym ekspresu do kawy wyposażonego w młynek do mielenia, przystosowany do przygotowania wymaganej porcji kawy w proszku z ziaren kawy i z komorą przetwarzania przyjmującą dozowaną kawę w proszku, która ma zostać zaparzona, w celu dostarczenia pożądanej filiżanki kawy. Młynek jest zasypany ziarnami kawy i działa przez określony czas, wytwarzając w ten sposób porcje kawy w proszku w otworze wylotowym. Zmielona kawa przygotowana przez wspomniany młynek do mielenia jest 
następnie wyrzucany ze wspomnianego otworu wylotowego wspomnianego młynka do sąsiedniej, zamkniętej komory dozowania. W ten sposób powstaje ciśnienie dynamiczne we wspomnianej zamkniętej komorze dozowania za pomocą wspomnianego proszku kawy wrzuconego do niej, a wspomniane ciśnienie dynamiczne przekształca się w odwracalną zmianę objętości komory dozującej. Na koniec, wspomniana zmiana objętości jest wykrywana i dalej zamieniana w sygnał sterujący do otwarcia wspomnianej komory dozowania w celu uwolnienia jej zawartości do komory parzenia, gdy tylko z góry określone ciśnienie dynamiczne, a tym samym z góry określona zmiana objętości została osiągnięta.
Patent US726793A Coffee making machine, L Bezzara, Data patentu: 28.04.1903 przedstawia ulepszenia w ekspresach do kawy, które stanowią przedmiot tego wynalazku przy czym odnoszą się, po pierwsze, do budowy pieca lub części grzewczej dla kotła, w którym woda jest przekształcana w parę; po drugie, do pozycji kurka mieszającego i wylotowego, a po trzecie, do budowy tego kurka. Wynalazek można czytelnie opisać przez odniesienie do towarzyszących rysunków, w których jest reprezentowana na przykład forma konstrukcyjna urządzenia zawierająca wspomniane ulepszenia.
Fig.1 jest ogólnym widokiem urządzenia – to znaczy kotła, częściowo w widoku bocznym, a częściowo w przekroju, wyposażonym w poziome komory cylindryczne b b, przypominające układ kotłów ogniowych, które to komory są dostosowane do przechowywania palników gazowych lub innego źródła ciepła. Ten widok pokazuje również kurek mieszający w elewacji bocznej. Fig.2 jest elewacją boczną, na większą skalę, wspomnianego kurka, w tym sekcji osiowej poprzez urządzenie przygotowujące i mieszające złożone we wspomnianym kurku. Fig.3 to widok przekroju części kurka, pokazujący w liniach kropkowanych odpowiednie pozycje gniazda i jego wtyczki w momencie, gdy nadwyżka pary jest odprowadzana z urządzenia do przygotowywania i mieszania gorącej wody i pary. Fig.4,5 i 6 to przekroje sekcji sterującej wzdłuż linii x y na Fig.2, pokazujące trzy różne pozycje wtyczki tego kurka odpowiadające trzem zdefiniowanym fazom działania urządzenia. Fig.7 przedstawia tarczę wskaźnikową; Fig.8 jest przekrojem wzdłuż linii 88, a Fig.9 jest przekrojem wzdłuż linii 99 na Fig.2.
Jak pokazano na Fig.1, kurek doprowadzający zamiast być zamontowany na górnej części kotła a, jest umieszczony w jego dolnej części w taki sposób, że wrząca woda może dotrzeć do kurka nawet wtedy, gdy jest prawie na wyczerpaniu. Dzieje się tak, ponieważ dociera on do kurka przez rurkę d, podczas gdy rurka c pozwala na ujście pary, która gromadzi się w górnej części kotła, a pod wpływem wywieranego przez nią ciśnienia wpycha wrzącą wodę do rurki d. Położenie komory palnika bb sprawia, że urządzenie może być transportowane, natomiast przy dotychczasowych ustawieniach należy je zamocować na stole lub blacie. Kurek doprowadzający, Fig.2, zawiera metalową część e, zaopatrzoną w kołnierz f, przeznaczony do zamocowania do ściany kotła. Część e ma w swojej przedniej części perforowaną zatyczkę g, zaopatrzoną w uchwyt roboczy h, ze wskaźnikiem dostępnych faz działania urządzenia j.
Zgodnie z tradycja można również przedstawić polski patent PL205569 Urządzenie do przygotowywania małych i dużych porcji kawy, NESTEC S.A, Z.I.Mandralis et al. , Data patentu 31.05.2010, który zastrzega urządzenie do przygotowywania napojów przystosowane do selektywnego dozowania, za pomocą tego samego urządzenia do parzenia, małych i dużych porcji płynnego ekstraktu kawy, które zawiera: kapsułki (2) zawierające mieloną kawę; urządzenie przyjmujące (10, 100) do przyjmowania jednej kapsułki na raz i środek pompujący do wtryskiwania wody pod ciśnieniem do kapsułki; środek do otwierania kapsułki, składający się ze środka zatrzymującego (21, 34) ciecz pod ciśnieniem w kapsułce oraz środka sprzęgającego (13, 35), który zahacza o środek zatrzymujący, w celu otwarcia kapsułki i dostarczenia płynnego ekstraktu kawy, przy czym urządzenie zawiera przynajmniej pierwszą kapsułkę (S) przystosowaną do dostarczania małej porcji płynnego ekstraktu kawy oraz zawiera przynajmniej drugą kapsułkę (L), która posiada zasadniczo taki sam zewnętrzny układ i kształt, co pierwsza kapsułka (S) i która jest przystosowana do dostarczania dużej porcji płynnego ekstraktu kawy, po przepłynięciu przez nią większej ilości wody, przy czym ta druga kapsułka (L) jest tak zaprojektowana, że woda przepływa przez nią podczas zaparzania z większą prędkością, niż przez pierwszą kapsułkę (S).
Przykłady realizacji wynalazku zostaną zaprezentowane z nawiązaniem do rysunku, na którym: Fig.1 przedstawia schemat urządzenia według niniejszego wynalazku, który umożliwia wygodne przygotowywanie małych i dużych porcji napojów kawowych przy zastosowaniu jednego urządzenia D do parzenia kawy z kapsułek występujących przynajmniej w dwóch różnych zestawach; Fig.2 – schemat urządzenia, w którym urządzenie jest zamknięte, a kapsułka kawowa jest właśnie zaparzana w urządzeniu; Fig.3 – wykres porównujący przebieg krzywych zmienności ciśnienia w kapsułkach wraz z upływem czasu dla, odpowiednio, płynnych ekstraktów dużej i małej porcji kawy; Fig.4 do 6 – przykładowe urządzenie do pomiaru odporności na przebicie membran kapsułek w teście odporności na przebicie; Fig.7 – próbnik penetracyjny używany w teście odporności na przebicie; Fig.8 – schemat wariantu urządzenia według niniejszego wynalazku; Fig. 9 – wariant urządzenia w pozycji kapsułki, w której odbywa się parzenie; Fig.10 – wykres zmienności wielkości przepływu w zależności od gęstości nasypowej dla urządzenia według wynalazku, pokazanego na Fig.1 i 2.
Wnioski
Kawa jest najpopularniejszym napojem sporządzany z palonych, a następnie zmielonych lub poddanych instantyzacji ziaren kawowca, zwykle podawana na gorąco, który został odkryty w Etiopii w XI wieku i ostatecznie rozprzestrzenił się na cały świat. Mimo że w XIX wieku cieszył się dużą popularnością, parzenie kawy było jednak bardzo czasochłonne. Genialnym rozwiązaniem, które zautomatyzowało proces parzenia kawy była konstrukcja ekspresu do kawy opracowanego przez Luigi Bezzerra i Desiderio Pavoni , opatentowana w USA ( US726793), w 1903 roku. Zaleta urządzenia jest to, że każda pojedyncza filiżanka kawy jest przygotowywana oddzielnie, z nowej porcji kawy, tak aby zawsze podawana była świeża kawa. Proporcję mieszaniny określa się na podstawie wielkości pojemnika q oraz ilości kawy umieszczonej w naczyniu s z perforowanym dnem. Po napełnieniu filiżanki kawą naczynie s może zostać usunięte i zastąpione innym, które jest gotowe po naładowaniu odpowiednią ilością kawy. Urządzenie posiada rurę wydmuchową pary i wody, która jest otwierana tylko wtedy, gdy komunikacja przewodu n z przewodami do przyjmowania wody i pary zostanie przerwana, czyli powiedzmy, po zaparzeniu każdej filiżanki kawy . Rura w pozwala na ucieczkę do atmosfery pary pozostałej w urządzeniu oraz zrzutu wody kondensacyjnej w razie potrzeby. Aby to zrobić, konieczne jest tylko obróć wtyczkę g w taki sposób, aby otwór przewodu k był naprzeciwko otworu przewodu z , Rys.3 i 6.
Wynalazek US4681028 dotyczy tak zwanych maszyn „espresso”, które są coraz częściej stosowane w gospodarstwach domowych i które pozwalają na przygotowanie nieograniczonej liczby filiżanek świeżej kawy, jedna po drugiej. Jeszcze bardziej szczegółowo, wynalazek odnosi się do ekspresu do kawy, który zawiera obudowę, wlot świeżej wody lub zbiornik doprowadzający świeżą wodę, środki grzewcze przystosowane do podgrzewania świeżej wody, instalację do dostarczania podgrzanej świeżej wody do komory parzenia pod ciśnienie. Wspomniana komora parzenia zawiera środki zamykające wlot zmielonej kawy w proszku, a także wylot napoju, a ponadto zawiera, w razie potrzeby, instalację do wypychania i usuwania, odpowiednio, zaparzonej porcji kawy w postaci krążka, odpowiednio z komory do zaparzania, a także zawiera środki napędzające i sterujące dla wspomnianych instalacji i środków. Zasadnicza wada, wspólna zarówno dla aparatury używanej w domu, jak i komercyjnie wykorzystywanej, może wynikać z faktu, że niektóre części aparatury ulegają zanieczyszczeniu. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku tych części aparatu, które z jednej strony stykają się z kawą w proszku, zwłaszcza podczas parzenia kawy, a z drugiej strony z przygotowanym napojem. W celu zapewnienia nienagannych warunków higienicznych konieczne będzie okresowe czyszczenie wspomnianych części. Chociaż taka procedura czyszczenia wiąże się z pewnymi niedogodnościami i dodatkowymi pracami w odniesieniu do urządzeń gospodarstwa domowego, przerwy operacyjne podczas procesu czyszczenia w przypadku urządzeń używanych w handlu są znacznie poważniejsze i należy je wziąć pod uwagę. Znane urządzenia komercyjne należy całkowicie wyłączyć z eksploatacji i najlepiej je odłączyć od zasilania, podczas gdy zanieczyszczone części są dokładnie czyszczone.
Te i inne cele wynalazku zostały spełnione, na podstawie urządzenia, jak zdefiniowano powyżej, przez fakt, że co najmniej prawie wszystkie części urządzenia, które są zanieczyszczone zmieloną kawą lub napojem są połączone w modułową jednostka, która jest wyjmowana-wkładana do obudowy urządzenia, podczas gdy pozostałe części urządzenia są trwale zainstalowane w obudowie i są przystosowane do działania połączonego z modułem po włożeniu go do obudowy. W ten sposób możliwe jest, że zanieczyszczone części urządzenia, są łatwo dostępne, po usunięcie jednostki modułowej z obudowy urządzenia, a tym samym łatwe do czyszczenia, poprzez płukanie ich pod bieżącą wodą lub za pomocą urządzenia do płukania . Z uwagi na fakt, że części, które mają być czyszczone, można całkowicie oddzielić od obudowy urządzenia, nie ma potrzeby wyłączania urządzenia z działania, co zapewnia, że unika się schładzania i kolejnego okresu rozgrzewania ekspresu.
W interesie uproszczonej konstrukcji może być wskazane, aby wymieniona jednostka modułowa, z jednej strony, zawierała pierwsze środki napędowe do napędzania środków zamykających związanych z komorą do zaparzania oraz drugie środki napędowe do napędzania instalacji do wypychania i usuwania zużytego ładunku kawy. W tym drugim przypadku wspomniane pierwsze i drugie środki napędowe są sprzężone mechanicznie i są napędzane wspólnym elementem napędowym. Powoduje to, że przenoszenie mocy z silnika napędowego zamocowanego na stałe w obudowie urządzenia do modułu wtykowego odbywa się tylko w jednym ustalonym położeniu.
Wynalazek US4659023 dotyczy sposobu dozowania zmielonej w ekspresie do kawy, a także urządzenia do przeprowadzania tego procesu, w tym ekspresu do kawy wyposażonego w młynek do mielenia przystosowany do przygotowania wymaganej porcji kawy w proszku z ziaren kawy, z komorą przetwarzania przyjmującą dozowaną kawę w proszku, która ma zostać zaparzona, w celu dostarczenia pożądanej porcji kawy.
Młynek jest zasypany ziarnami kawy i działa przez określony czas, wytwarzając w ten sposób kawę w proszku na jej otworze wylotowym. Zmielona kawa przygotowana przez wspomniany młynek do mielenia jest następnie wyrzucany ze wspomnianego otworu wylotowego wspomnianego młynka do sąsiedniej, zamkniętej komory dozowania. W ten sposób powstaje ciśnienie dynamiczne we wspomnianej zamkniętej komorze dozowania za pomocą wspomnianego proszku kawy wrzuconego do niej, a wspomniane ciśnienie dynamiczne przekształca się w odwracalną zmianę objętości komory dozującej. Na koniec, wspomniana zmiana objętości jest wykrywana i dalej zamieniana w sygnał sterujący do otwarcia wspomnianej komory dozowania w celu uwolnienia jej zawartości do komory parzenia, gdy tylko z góry określone ciśnienie dynamiczne, a tym samym z góry określona zmiana objętości została osiągnięta.
Polski patent PL 205569 Urządzenie do przygotowywania małych i dużych porcji kawy, zastrzega z kolei urządzenie do przygotowywania napojów przystosowane do selektywnego dozowania, za pomocą tego samego urządzenia do parzenia, małych i dużych porcji płynnego ekstraktu kawy, które zawiera: kapsułki (2) zawierające mieloną kawę; urządzenie przyjmujące (10, 100) do przyjmowania jednej kapsułki na raz i środek pompujący do wtryskiwania wody pod ciśnieniem do kapsułki; środek do otwierania kapsułki, składający się ze środka zatrzymującego (21, 34) ciecz pod ciśnieniem w kapsułce oraz środka sprzęgającego (13, 35), który zahacza o środek zatrzymujący, w celu otwarcia kapsułki i dostarczenia płynnego ekstraktu kawy, przy czym urządzenie zawiera przynajmniej pierwszą kapsułkę (S) przystosowaną do dostarczania małej porcji płynnego ekstraktu kawy oraz zawiera przynajmniej drugą kapsułkę (L), która posiada zasadniczo taki sam zewnętrzny układ i kształt, co pierwsza kapsułka (S) i która jest przystosowana do dostarczania dużej porcji płynnego ekstraktu kawy, po przepłynięciu przez nią większej ilości wody, przy czym ta druga kapsułka (L) jest tak zaprojektowana, że woda przepływa przez nią podczas zaparzania z większą prędkością, niż przez pierwszą kapsułkę (S).
Materiał filmowy ilustrujący budowę i eksploatacje opisywanego modułu kawowego ilustruke film: Jak dogłębnie oczyścić Gaggia Brera Brew Group
Pełna wersja artykułu zawarta jest w pliku. Eksperes do kawySaecoTotal