Способ получения кофейного напитка путем центрифугирования в устройстве для приготовления напитков
Заявленный способ относится к области приготовления напитков при помощи устройств приготовления напитка, использующих капсулы. Способ приготовления экстракта крепкого кофе из капсулы, содержащей кофейный порошок, включает в себя этапы, на которых обеспечивают наличие капсулы, содержащей от 7 до 8 граммов молотого кофейного порошка; впрыскивают в капсулу жидкость, взаимодействующую с кофейным порошком; центрифугируют капсулу в устройстве для приготовления напитков для вытеснения за счет действия центробежных сил жидкого экстракта кофе из капсулы и собирают указанный экстракт кофе. При этом экстракцию жидкого экстракта кофе осуществляют за счет вращения капсулы со скоростью в диапазоне от 3000 до 4500 об/мин. Обеспечиваемые параметры и характеристики настроек устройства для приготовления напитков позволяют достичь высоких органолептических свойств конечного напитка. 10 з.п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к способу получения кофейного напитка путем центрифугирования.
Традиционный способ экстракции для приготовления крепких кофейных напитков, таких как ристретто или эспрессо, заключается в подаче воды под высоким давлением с одной стороны замкнутой области, в которой содержится молотый кофейный порошок, и извлечении экстракта кофе с противоположной стороны этой области. Такой способ позволяет получать кофейные напитки, обладающие насыщенным ароматом и глубиной вкуса, которые особенно нравятся ценителям кофе.
Другие способы заключаются в заваривании некрепкого кофе при низком давлении или под действием гравитации, как, например, при использовании капельных кофеварок. Использование низкого давления при экстракции придает кофе менее насыщенный аромат, поэтому, если в кофеварку не загрузить избыточное количество кофейного порошка, то часто кофе получается водянистым, имеет слабый аромат, низкие вкусовые качества и, как правило, небольшое количество пенки.
Из-за низкого давления капельный способ приготовления кофе не используется для приготовления крепких кофейных напитков, поскольку он не позволяет получать достаточную крепость, вкус, насыщенный аромат и «крему».
Также известно приготовление кофе путем центрифугирования. Принцип преимущественно заключается в помещении молотого кофе в емкость, подачу в емкость жидкости и вращение емкости с высокой скоростью для обеспечения взаимодействия жидкости с порошком при одновременном создании градиента давления жидкости в емкости: указанное давление постепенно увеличивается от центра к краю емкости. По мере прохождения жидкости через слой кофе происходит экстракция кофейных компонентов и образуется жидкий экстракт, который вытекает наружу у края емкости.
Проблема, возникающая при использовании известных способов центрифугирования кофе, заключается в неравномерном взаимодействии между жидкостью и кофе, что отрицательно влияет на качество экстрагируемого кофе. В частности, жидкость может неравномерно смачивать кофе, вода может создавать предпочтительный путь течения в кофейном порошке, в емкости с кофе могут образовываться водяные карманы и т.п. В результате этого переход твердых частиц кофе в жидкость может происходить неоптимально. Также могут теряться вкус кофе и насыщенность аромата. Особенно остро подобная проблема возникает при приготовлении путем центрифугирования крепких кофейных напитков, таких как ристретто или эспрессо, поскольку потеря качества кофе (крепости, аромата/вкуса, «крема» и т.п.) у них обычно более заметна, чем у некрепкого кофе (лунго или американо).
В документе WO 2008/148834 описана капсула для устройства приготовления напитков, использующего центробежные силы с целью экстракции напитка из этой капсулы. Например, капсула может содержать 6,5 г кофейного порошка с размером частиц 260 микрон. Капсула вращается со скоростью около 8000 об/мин, а расход жидкости составляет примерно 2 грамма в секунду.
Существует потребность в получении крепкого кофе улучшенного качества, в частности, интенсивность аромата и глубина вкуса которого соответствуют качеству кофе, получаемого при приготовлении традиционным способом. Настоящее изобретение направлено на решение данной проблемы.
Также существует потребность в получении ряда кофейных напитков при помощи единого способа, позволяющего улучшить качество кофе. В частности, существует потребность в улучшении качества экстракции кофейных напитков разного типа, например, крепкого, средней крепости и/или некрепкого кофе при одновременном сокращении недостатков известных способов.
Также существует потребность в улучшении «кремы» сверху кофейного напитка.
Первым объектом изобретения является способ получения крепкого кофе из капсулы, содержащей кофейный порошок, включающий в себя подготовку капсулы, содержащей от 5,0 до 8,5 г молотого кофейного порошка; впрыскивание в капсулу жидкости для ее взаимодействия с кофейным порошком и центрифугирование капсулы в устройстве для приготовления напитков для извлечения из нее за счет действия центробежных сил жидкого экстракта кофе; и сбор полученного экстракта кофе, при этом экстракцию жидкого экстракта кофе осуществляют путем вращения капсулы со скоростью в диапазоне от 2500 до 7500 об/мин.
Предпочтительно экстракцию жидкого экстракта кофе осуществляют путем вращения капсулы со скоростью в диапазоне от 2500 до 5000 об/мин. Наиболее предпочтительно скорость находится в диапазоне от 3500 до 4500 об/мин.
Вторым объектом изобретения является капсула, предназначенная для приготовления экстракта кофе, предпочтительно крепкого, путем ее центрифугирования в устройстве для приготовления напитков. Капсула содержит корпус, ободок и верхнюю стенку и вмещает в себя от 4 до 15 г кофейного порошка, предпочтительно - от 5 до 8,5 г, а наиболее предпочтительно - от 7 до 8 г, при этом размер (D4,3) частиц кофейного порошка находится в диапазоне от 160 до 400 мкм, предпочтительно от 160 до 255 мкм; полезный объем капсулы для вмещения кофейного порошка и газа составляет от 18 до 28 мл, предпочтительно около 24±1 мл; а ободок капсулы имеет кольцевую клапанную часть (8) толщиной от 1,0 до 3,5 мм, предпочтительно от 1,2 до 2,8 мм.
Третьим объектом изобретения является способ получения жидкого экстракта кофе заданного объема из капсулы, содержащей кофейный порошок, в устройстве для приготовления напитков путем впрыскивания жидкости, взаимодействующей с кофейным порошком, центрифугирования капсулы в устройстве для приготовления напитков для извлечения из нее за счет действия центробежных сил жидкого экстракта кофе и сбора полученного жидкого экстракта. Способ включает в себя этапы, на которых:
- выбирают капсулу из набора капсул, содержащих разные порции молотого кофе, каждая из которых соответствует определенному объему получаемого жидкого экстракта кофе;
- вращают капсулу в устройстве для экстракции жидкого экстракта кофе;
- регулируют объем жидкого экстракта, получаемого из капсулы,
в котором скорость вращения во время экстракции регулируют в диапазоне скоростей вращения от 500 до 7500 об/мин, а расход жидкости изменяют в зависимости от объема жидкого экстракта кофе и/или от размера капсулы из набора и/или от порции кофейного порошка, содержащегося в капсуле.
Четвертым объектом изобретения является способ получения жидкого экстракта кофе из капсулы, содержащей кофейный порошок, в устройстве для приготовления напитков путем впрыскивания жидкости, взаимодействующей с кофейным порошком, центрифугирования капсулы в устройстве для приготовления напитков для извлечения из нее за счет действия центробежных сил жидкого экстракта кофе и сбора полученного жидкого экстракта. Способ включает в себя этапы, на которых:
- выбирают капсулу из набора капсул, содержащих разные порции молотого кофе, каждая из которых соответствует определенному объему получаемого жидкого экстракта кофе;
- вращают капсулу в устройстве для экстракции жидкого экстракта кофе;
- регулируют объем жидкого экстракта, получаемого из капсулы,
в котором расход жидкости уменьшают при уменьшении объема жидкого экстракта кофе и/или размера капсулы из набора и/или порции кофейного порошка, содержащегося в капсуле.
Пятым объектом изобретения является способ получения жидкого экстракта кофе с кремой из капсулы, содержащей кофейный порошок, путем впрыскивания в капсулу жидкости, взаимодействующей с кофейным порошком, центрифугирования капсулы в устройстве для приготовления напитков для извлечения за счет действия центробежных сил жидкого экстракта кофе, который вылетает из капсулы через ограничитель потока напротив отражательной стенки, и сбора и раздачи указанного экстракта из устройства, в котором дальность полета составляет от 0,3 до 10 мм.
Шестым объектом изобретения является способ получения жидкого экстракта кофе с кремой из капсулы, содержащей кофейный порошок, путем впрыскивания в капсулу жидкости, взаимодействующей с кофейным порошком, центрифугирования капсулы в устройстве для приготовления напитков для извлечения за счет действия центробежных сил жидкого экстракта кофе, который вылетает из капсулы напротив отражательной стенки, и сбора и раздачи указанного экстракта из устройства, в котором экстракцию жидкого экстракта кофе достигают за счет вращения капсулы в заданном диапазоне скоростей, а дальность полета меняют в зависимости от объема получаемого жидкого экстракта кофе, и/или от размера капсулы, и/или от порции кофейного порошка, содержащегося в капсуле.
Седьмым объектом изобретения является способ приготовления кофейного напитка путем центрифугирования в устройстве для приготовления напитков, которое выполнено с возможностью осуществления следующих операций:
- подачи жидкости в помещенную в устройство емкость, содержащую сухой кофейный порошок,
- вращение емкости с определенной скоростью или в определенном диапазоне скоростей для обеспечения экстракции жидкого экстракта кофе у периферии емкости,
- сбор жидкого экстракта кофе,
в котором перед подачей жидкости в емкость осуществляют этап, на котором спрессовывают сухой кофе путем центрифугирования кофейного порошка, содержащегося внутри емкости в сухом состоянии («этап спрессовывания сухого кофе»).
В частности, емкость вращают таким образом, чтобы сухой кофейный порошок спрессовывался у окружной стенки емкости и оставлял проход для жидкости, подаваемой в центральную область емкости.
Установлено, что воздействие центробежных сил на сухой кофейный порошок в начале процесса приготовления напитка позволяет улучшить последующую экстракцию кофейной жидкости. В частности, подобная предварительная операция центрифугирования сухого порошка обеспечивает спрессовывание кофейного порошка в емкости перед подачей в емкость жидкости.
Степень спрессовывания сухого кофейного порошка в емкости на данном этапе можно регулировать за счет регулирования скорости и продолжительности вращения. Предпочтительно сухой кофе центрифугируют в емкости со скоростью не менее 500 об/мин в течение по меньшей мере 1 сек, предпочтительно, не менее 2 сек. Предпочтительно сухой кофе центрифугируют в емкости со скоростью не менее 2000 об/мин в течение по меньшей мере 2 сек, предпочтительно, по меньшей мере 3 сек. Наиболее предпочтительно вращение сухого кофейного порошка осуществляют со скоростью от 4500 до 10000 об/мин в течение от 4 до 10 сек, наиболее предпочтительно со скоростью около 8000 об/мин в течение около 6 сек.
Для сокращения продолжительности этапа прессовывания сухого кофе скорость вращения увеличивают. Скорость вращения на данном этапе предпочтительно увеличивают каждую секунду по меньшей мере на 500 об/мин, более предпочтительно каждую секунду по меньшей мере на 1000 об/мин, наиболее предпочтительно каждую секунду на величину в диапазоне от 1000 до 5000 об/мин.
Для обеспечения равномерного спрессовывания могут регулироваться другие параметры продукта, например степень помола кофе. В целом, степень помола частиц (D4,3) предпочтительно находится в диапазоне от 100 до 1000 мкм; более предпочтительно - от 160 до 700 мкм.
Емкость приводится во вращение вокруг ее центральной оси приводом вращения узлом, подобно тому, который описан, например, в документах WO 2009/106598 или EP 09178382.9. В частности, привод вращения содержит электродвигатель, например роторный электродвигатель постоянного тока, а также средства сопряжения, предназначенные для сцепления с емкостью и приведения ее во вращательное движение вокруг ее центральной оси. Скорость вращения обычно регулируется путем измерения скорости вращения электродвигателя, например при помощи оптического датчика или датчика на эффекте Холла; измеренный датчиком сигнал, зависящий от скорости, принимается и обрабатывается блоком управления устройства для приготовления напитков.
Регулирование количества жидкости, подаваемой в емкость, осуществляется блоком управления устройства, которое включает и выключает насос в зависимости от разных этапов процесса приготовления напитка. Насос может быть любым соответствующим насосом для подачи воды, например, соленоидным насосом, диафрагменным насосом, шланговым насосом и т.п.Предпочтительно жидкость в насос подается из источника жидкости, являющегося частью устройства, например, из резервуара с водой. Объем жидкости, подаваемой в емкость во время приготовления, может измеряться расходомером, который передает данные измерений в блок управления.
Расходомер может быть расположен на любом соответствующем отрезке контура циркуляции текучей среды, например, по потоку после, рядом или внутри источника подачи жидкости.
Скорость вращения емкости также может регулироваться блоком управления для приведения количества жидкости, подаваемой в емкость, в соответствие с эталонным расходом жидкости. Для этого расход жидкости отслеживается блоком управления и сравнивается с эталонным расходом жидкости. После получения информации блок управления корректирует скорость вращения и работу насоса для поддержания расхода жидкости максимально приближенным к эталонному. Подобный принцип подробно описан в документе WO 2009/106598.
Предпочтительно этапа центрифугирования сухого кофе следует этап подачи жидкости в емкость для предварительного смачивания кофе («этап предварительного смачивания»). Во время данного этапа и перед экстракцией кофейной жидкости предпочтительно вращение прекращается или замедляется по сравнению с предшествующим этапом, т.е. этапом центрифугирования сухого кофе. Этап предварительного смачивания позволяет заполнять емкость жидкостью и обеспечивает распределение жидкости в кофейном порошке, в частности, от центральной части емкости. Емкость предпочтительно либо не вращается совсем, либо вращается с низкой скоростью, предпочтительно менее 250 об/мин, более предпочтительно - менее 100 об/мин. Следует избегать больших центробежных сил, поскольку это приводит к неравномерному распределению жидкости в кофейном порошке. Предпочтительно этап предварительного смачивания осуществляется при расходе жидкости примерно от 1 до 10 мл/сек, предпочтительно примерно 4-6 мл/сек.
Предпочтительно количество жидкости, подаваемой в емкость на этапе предварительного смачивания, увеличивается при увеличении количества содержащегося в емкости кофейного порошка. В емкость может помещаться разное количество кофейного порошка, например, 5, 6, 7 или 10 г и т.д., в зависимости от типа или объема приготовляемого кофейного напитка, поэтому процесс заключается в регулировании устройства таким образом, чтобы жидкость для предварительного смачивания подавалась в емкость пропорционально количеству порошка. За счет этого кофе всегда получается хорошо смоченным, независимо от разных используемых объемов кофе (например, ристретто, эспрессо, лунго и т.п.).
На этапе предварительного смачивания количество подаваемой в емкость жидкости, превышает количество содержащегося в емкости кофе от одного до 2 раз, предпочтительно от 1,35 до 1,75 раз. Наиболее предпочтительно количество жидкости, подаваемой в емкость, превышает количество кофе в 1,5 раза.
После предварительно смачивания кофейного порошка емкость снова вращают с высокой скоростью для создания в жидкости достаточной центробежной силы, начав тем самым экстракцию кофейной жидкости из капсулы. Обычно скорость вращения увеличивают до необходимой величины с целью осуществления экстракции после того, как емкость была заполнена определенным количеством воды. Предпочтительно на этапе экстракции жидкость продолжает подаваться в емкость до тех пор, пока количество заполняющей жидкости не достигнет заданного объема, соответствующего требуемому объему кофейного напитка.
Предпочтительно на этапе экстракции скорость вращения составляет от 2500 до 7000 об/мин, предпочтительно от 3000 до 4500 об/мин. Скорость может меняться в зависимости от количества содержащегося в емкости кофейного порошка, так чтобы при уменьшении количества порошка, расход также уменьшался. Скорость также регулируется в зависимости от противодавления, препятствующего выходу экстракта кофейной жидкости. Противодавление может создаваться за счет ограничителя потока, например, дроссельного клапана на периферии емкости, как это описано в документах WO 2009/106598 или EP 09178382.9. Скорость во время экстракции должна быть достаточной для того, чтобы обеспечивать проход кофейной жидкости через ограничитель потока, например, путем открытия клапана и прохождения через него жидкости. Задержку выхода жидкого экстракта кофе из емкости также можно установить при помощи дроссельного клапана до тех пор, пока скорость ни достигнет порогового значения, при котором происходит открытие дроссельного клапана. Согласно конкретному варианту осуществления изобретения дроссельный клапан образован частью ободка капсулы и прижимной частью устройства, которые упруго зацепляются при закрытии части ободка капсулы прижимной частью устройства за счет приложения к ней усилия упругим элементом (например, пружиной).
На этапе экстракции вращение емкости после прекращения подачи жидкости продолжается для обеспечения частичного или полного извлечения жидкости из емкости. На практике блок управления запрограммирован таким образом, чтобы он прекращал нагнетание жидкости насосом, но поддерживал вращение электродвигателя с достаточно высокой скоростью для продолжения извлечения кофейной жидкости из емкости. Следует отметить, что концентрация кофе в жидком экстракте уменьшается по мере осуществления экстракции из-за вымывания растворимых частиц кофе из слоя кофе. Предпочтительно скорость вращения при разгрузке капсулы составляет от 2500 до 8000 об/мин, предпочтительно от 3000 до 7000 об/мин.
Емкость, используемая в процессе согласно изобретению, может быть одноразовой капсулой подобно той, что описана в документах WO 2008/148604, WO 2008/148650, EP 09178382.9 или EP 10152158.1.
Капсула обычно содержит чашеобразный корпус и крышку, которая закрывает корпус. Крышка может быть перфорируемой мембраной, которая герметично закрывает корпус. Мембрана перфорируется при помещении капсулы в устройство с целью создания впускного отверстия для жидкости и/или выпускных отверстий для кофейной жидкости. Согласно другим вариантам капсула имеет крышку, в которой образуются выпускные отверстия для кофе под действием центробежной силы, создаваемой кофейной жидкостью по периферии капсулы, например, на гибком фланце. Согласно другим вариантам капсула может содержать верхнюю стенку с порами для жидкости, используемую в качестве крышки.
Как вариант, емкость может быть отсеком устройства, заполняемым молотым кофе из накопителя для кофе, например, резервуара для кофе, содержащегося в устройстве. Отсек может выниматься из устройства для упрощения загрузки порошкового кофе, подобно тому, как это, например, описано в документе FR 2712163. Согласно другому варианту кофе в отсек может поступать по трубопроводу, как это описано в документе WO 2006/112691.
Изобретение также относится к устройству для приготовления кофейного напитка, содержащему привод вращения, включающий в себя электродвигатель и средства его сопряжения с емкостью для приведения ее во вращение; средства подачи жидкости, включающие в себя жидкостной насос и форсунку для жидкости, выполненные с возможностью подачи жидкости в емкость по существу вдоль оси ее вращения; нагреватель для подогрева подаваемой жидкости и блок управления по меньшей мере электродвигателем и жидкостным насосом с целью осуществления описанного выше процесса.
Далее в качестве примеров будут рассмотрены варианты осуществления изобретения со ссылкой на чертежи.
Объекты изобретения представлены в прилагаемой формуле изобретения.
Используемые в описании термины «кофейный порошок» или «сухой кофе», по существу, означают молотый кофе или молотый и обжаренный кофейный порошок.
Используемый в описании термин «жидкость» по существу означает растворяющее вещество, используемое для экстракции кофе, в основном, воду, более предпочтительно, горячую воду.
Используемый в описании термин «кофейная жидкость» или «кофе» (используемый отдельно), либо «жидкий экстракт», по существу, означают экстракт кофе в жидкой форме, который получается или может быть получен непосредственно из емкости или в устройстве после его сбора.
Термины «количество» или «порция», по существу, относятся к мере веса.
Используемые в описании термины «размер капсулы» или «объем» означают свободный объем капсулы, в который может помещаться кофейный порошок.
Используемый термин «крепкий кофе» означает жидкий экстракт кофе от 10 мл до 60 мл, в частности 25±3 мл для ристретто и 40±3 мл для эспрессо.
Используемый термин «средней крепости кофе» означает жидкий экстракт кофе от 60 до 120 мл, в частности 120±10 мл для кофе лунго.
Используемый термин «некрепкий кофе» означает жидкий экстракт кофе от 120 до 500 мл (в частности 230±10) мл для большой чашки кофе.
Используемые в описании термины «в диапазоне от x до y» или «от x до y» включают в себя предельные значения x и y.
Термин «расход жидкости» означает величину расхода жидкости (выражаемую в мл/сек), измеряемую расходомером, расположенным в контуре подачи жидкости устройства для приготовления напитков.
«Дальность полета» означает наикратчайшее расстояние, отделяющее крайнюю внешнюю точку (или линию) любой вращающейся поверхности, соприкасающейся с экстрактом жидкого кофе, от точки (или линии) отражательной поверхности устройства, расположенной перпендикулярно оси вращения капсулы в устройстве.
Термины «пороговая величина давления» или «противодавление» в отношении дроссельного клапана согласно изобретению относятся к давлению, прикладываемому подпружиненными средствами устройства к зацепляемому ободку капсулы, и выражаются в кг-сила/см2.
Термин «экстракция кофе» относится к периоду экстракции, во время которого одновременно жидкость подается в капсулу, а жидкий экстракт кофе выходит из устройства для приготовления напитков.
В тексте настоящего описания, если не оговорено иначе, значения указаны с максимальной погрешностью в 5%.
Краткое описание чертежей
На фиг.1а-1с показаны различные емкости для приготовления кофейных напитков согласно вариантам осуществления изобретения, в частности, одноразовые капсулы разных размеров с разными высотами ободка, вид сбоку в поперечном разрезе;
на фиг.2 схематически показано устройство для центрифугирования, в которое вставлена капсула согласно изобретению и в котором противодавление создается подпружиненными средствами;
на фиг.3 показана предпочтительная схема процесса управления приготовлением кофейного напитка в устройстве, показанном на фиг.2;
на фиг.4 представлена сравнительная диаграмма, на которой показаны концентрации высоко-летучих ароматических веществ в экстракте кофе (в %) для традиционного способа заваривания под давлением и для способа центрифугирования согласно изобретению при разных скоростях вращения;
на фиг.5 представлена сравнительная диаграмма, на которой показаны концентрации высоко-летучих ароматических веществ в экстракте кофе (в %) для традиционного способа заваривания под давлением и для способа центрифугирования согласно изобретению при разных расходах жидкости;
на фиг.6 представлена сравнительная диаграмма, на которой показаны концентрации высоко-летучих ароматических веществ в экстракте кофе (в %) для традиционного способа заваривания под давлением и для способа центрифугирования согласно изобретению при разных весах капсул;
на фиг.7 представлена диаграмма, на которой показана концентрация высоколетучих ароматических веществ в экстракте кофе (в %) для традиционного способа заваривания под давлением в сравнении со способом оптимизированного центрифугирования согласно изобретению.
Осуществление изобретения
На фиг.1a, 1b и 1с показан набор емкостей согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения, а именно набор одноразовых капсул 1А, 1В, 1С согласно изобретению. Предпочтительно капсулы содержат чашеобразный корпус 2, ободок 3 и верхнюю стенку в виде перфорируемой мембраны 4. Ободок имеет по существу кольцевую форму. Таким образом, мембрана 4 и корпус 2 образуют отсек 6, имеющий по существу закругленный контур и содержащий кофейный порошок. Как показано на фигурах, мембрана 4 предпочтительно прикреплена к внутренней кольцевой части R ободка 3, величина которой предпочтительно составляет от 1 до 5 мм. Мембрана 4 герметично соединена с ободком 3 корпуса (например, посредством сварного соединения).
Ободок 3 капсул предпочтительно выступает наружу в направлении, по существу перпендикулярном (как это показано) или слегка наклоненном относительно оси Z вращения капсулы 1 (фиг.2). Эта ось Z является осью вращения капсулы во время ее центрифугирования в заварочном устройстве.
Следует понимать, что показанный вариант осуществления изобретения является лишь типовым вариантом осуществления, а капсула 1, в частности, ее корпус 2 согласно изобретению может иметь иную форму.
Корпус 2 соответствующей капсулы имеет единую объемную выпуклую часть 5а, 5b, 5с различной глубины d1, d2, d3, соответственно. Капсулы 1А, 1В, 1С предпочтительно имеют разный объем, но одинаковый посадочный диаметр D для упрощения помещения в устройство для приготовления напитков. На фиг.1а показана капсула 1А малого объема, на фиг.1b - капсула 1В большего или среднего объема, а на фиг.1с - капсула 1С еще большего объема или капсула большого объема. В данном примере посадочный диаметр D определяется по линии пересечения нижней поверхности ободка 3 с верхней частью корпуса 2.
Корпус 2 капсул предпочтительно является жестким или полужестким. Он может быть изготовлен из пищевого пластика, например полипропилена, с газовым барьерным слоем, например из поливинилового спирта (ПВС) или подобного материала, либо из сплава алюминия, слоистого материала из пластика и алюминиевого сплава или биоразлагаемого материала, такого как растительные волокна, крахмал или целлюлоза, либо их комбинаций. Мембрана 4 может быть выполнена из более тонкого материала, такого как пластиковая пленка также с барьерным слоем (поливиниловый спирт (ПВС), SiOx и т.п.) или слоем из алюминиевого сплава, либо из комбинации пластика и алюминиевого сплава. Обычно мембрана 4 имеет толщину от 10 до 250 мкм. Мембрана перфорирована вдоль оси вращения с целью создания впускного отверстия для воды, как это будет рассмотрено далее. Кроме того, мембрана также имеет перфорируемую периферийную выпускную область или часть.
Вместо верхней мембраны 4 капсулы 1А, 1В, 1С также могут содержать фильтрующую стенку, либо жесткий или полужесткий элемент в виде крышки, который предпочтительно имеет форму диска из пластика с центральной частью, в которой выполнено впускное отверстие, обеспечивающее введение впрыскивающего воду элемента, а также периферийной выпускной частью с расположенными по окружности выпускными отверстиями. Между центральным впускным отверстием и периферийными выпускными отверстиями у мембраны или крышки предпочтительно находится непроницаемая промежуточная часть, препятствующая выходу жидкости из капсулы прежде, чем она достигнет периферии капсулы.
Различия по объему между малой и большой капсулой можно добиться, в частности, меняя глубину (d1, d2, d3) корпуса 2 капсулы из набора. В частности, глубина корпуса малой капсулы 1А меньше глубины корпуса больших капсул 1В, 1С.
Различия по полезному объему (или размеру) капсул позволяют заполнять их разным количеством кофейного порошка в зависимости от получаемого кофейного напитка. В целом, чем больше размер капсулы (т.е. чем больше глубина), тем большее количество кофейного порошка в нее помещается. Также, в целом, чем больше количество, тем больше получается экстракта кофе, а чем больше количество кофейного порошка, тем больше будет объем подаваемой в капсулу жидкости. Разумеется, количество кофе в капсуле одного и того же объема также может меняться, поэтому в этом случае предпочтительно использовать капсулу большого объема для всех типов приготовляемых напитков.
Капсула 1А малого объема предпочтительно содержит меньшую порцию кофейного порошка по сравнению с порцией, находящейся в капсулах 1В, 1С большего объема. Капсула 1В среднего объема также содержит меньшую порцию кофейного порошка по сравнению с порцией, находящейся в капсуле 1С большего объема. Другими словами, порция порошка предпочтительно увеличивается при увеличении размера капсулы.
Так, малая капсула 1А предпочтительно предназначена для приготовления в комбинации с подаваемой водой крепкого кофе и содержит порцию молотого кофе весом от 4 до 15 г, более предпочтительно от 5 до 8,5 г, наиболее предпочтительно от 7 до 8 г.
Средняя по размеру капсула 1В предпочтительно предназначена для приготовления в комбинации с подаваемой жидкостью средней крепости кофе. Капсула 1В для приготовления средней крепости кофе предпочтительно содержит порцию молотого кофе весом от 7 до 15 г, более предпочтительно от 8 до 12 г.
Самая большая капсула 1С предпочтительно предназначена для приготовления в комбинации с подаваемой жидкостью некрепкого кофе. Капсула 1С для приготовления некрепкого кофе может содержать порцию молотого кофе весом от 10 до 30 г, более предпочтительно от 12 до 15 г.
Кроме того, капсулы из набора могут содержать разные сорта обжаренного и молотого кофе и/или кофе разного происхождения и/или с разной степень обжарки и/или степенью помола (например, определяемой как средний размер частиц D4,3). Кофейный порошок в емкости предпочтительно находится в сыпучем состоянии. Как это обычно бывает у порционного кофе, кофейный порошок может быть лишь немного спрессован перед закрытием капсулы крышкой.
В целях улучшения параметров экстракции для каждой капсулы выбирается степень помола. В частности малая капсула 1А предпочтительно наполняется молотым кофе со средним размером частиц D4,3 в диапазоне от 50 до 600 мкм, более предпочтительно от 160 до 400 мкм. Любопытно отметить, что размер частиц для чашек крепкого кофе вполне можно уменьшить в отличие от традиционного способа приготовления, при котором в целях предотвращения засорения капсулы во время выхода кофейного экстракта минимальный размер частиц обычно составляет 220 мкм. Таким образом, согласно одному из вариантов осуществления способа капсула 1А наполняется молотым кофе со средним размером частиц в диапазоне от 160 до 255 мкм, более предпочтительно от 160 до 220 мкм.
Для среднего по крепости напитка, такого как лунго (120 мл), было с удивлением замечено, что более высокие вкусовые качества при дегустации отмечались при использовании кофейного порошка среднего помола, размером свыше 200 мкм, в частности, от 300 до 700 мкм. Разумеется, подобные результаты также зависят от сорта и обжарки, но, в целом, подобный предпочтительный диапазон позволяет получить более высокие результаты.
Как показано на фигурах 1а-1с, геометрическая форма ободка 3 может быть изменена для образования по меньшей мере одной клапанной части 8 толщиной h1, h2, h3, выполненной с возможностью зацепления с клапанным элементом устройства для приготовления напитков. Для этого ободок может иметь, например, L-образное поперечное сечение с кольцевым внешним выступом 8, проходящим в направлении, перпендикулярном плоскости, в которой расположена мембрана 4. Толщина h1, h2, h3 ободка 3 (или клапанной части 8 упомянутого ободка) предпочтительно выбирается с учетом порции и/или характеристик вещества для приготовления напитка, находящегося в упомянутых капсулах 1А, 1В и 1С, для того, чтобы обеспечить регулировку противодавления, прикладываемого к капсуле, когда она закрывается специальным запирающим элементом 15 устройства для приготовления напитков. Ободок (в том числе его часть R) также может иметь по существу постоянную толщину для образования клапанной части 8 (см. например фиг.2). Толщина h1, h2, h3 ободка определяется как толщина ободка в осевом направлении (т.е. в направлении, параллельном оси капсулы) в его области с наибольшей толщиной. Путем определения противодавления и установки скорости вращения устройства во время экстракции кофе можно регулировать расход жидкости и, в итоге, влиять на параметры качества кофейного напитка.
В частности, для капсул, содержащих небольшое количество кофейного порошка, например, капсулы 1А для приготовления, например, кофейного напитка ристретто или эспрессо может быть желательным использовать более медленную экстракцию для обеспечения более высокой насыщенности кофе (например, поступления большего количества твердых частиц кофе в кофейный экстракт). Данные характеристики отличаются от подобных характеристик быстрой экстракции, которая может быть желательна для выхода напитка из капсул 1В и 1С, содержащих большую порцию кофейного порошка. В данном случае экстракция определяется как «более медленная» за счет обеспечения более медленного расхода жидкости во время экстракции кофе. Такой более медленный расход можно регулировать за счет вращения капсулы с меньшей скоростью и/или создания более высокого противодавления за счет дросселирования жидкого экстракта, выходящего из капсулы. Другими словами, чем меньше порция кофейного порошка, находящегося в капсуле, тем предпочтительно меньшим должен быть расход жидкости. Аналогичным образом, поскольку меньшая по размеру капсула содержит меньшую порцию кофе, то, чем меньше капсула, тем предпочтительно меньшим должен быть расход жидкости. Аналогичным образом, поскольку для получения крепкого кофейного напитка ободок предпочтительно имеет большую толщину, то, чем больше толщина, тем меньше будет расход жидкости.
Например, для небольшой по размеру капсулы, изображенной на фиг.1а, толщина h1 предпочтительно составляет от 1,5 до 3, 5 мм, более предпочтительно от 2,0 до 3,0 мм, а наиболее предпочтительно от 2,0 до 2,8 мм. Для больших по размеру капсул, изображенных на фиг.1b и 1с, толщины h2 и h3, соответственно, предпочтительно составляют соответственно от 0,8 до 2,5 мм, более предпочтительно от 0,8 до 2,0 мм, а наиболее предпочтительно - от 1,0 до 1,5 мм. Разумеется, указанные значения могут существенно отличаться в зависимости от конфигурации клапанных средств, в частности, содержащихся в устройстве.
Следует понимать, что толщина (h1, h2, h3) ободка 3, и соответственно высота кольцевого выступа 8 конкретной капсулы может быть изменена не только с учетом объема капсулы (т.е. полезного объема), но также и с учетом особенностей вещества для приготовления напитка, находящегося внутри капсулы (например, размера порции, плотности, состава и т.п.), таким образом, чтобы противодавление, создаваемое при сцеплении ободка 3 капсулы с частью клапана конкретного устройства, можно было корректировать до нужной величины. Толщина является фактическим расстоянием, позволяющим корректировать противодавление во время процесса экстракции напитка после помещения капсулы в устройство.
На фиг.2 в разрезе показано устройство для приготовления напитков в закрытом состоянии, являющееся частью системы согласно изобретению. Устройство содержит привод вращения, в том числе вращающийся держатель 10 капсулы, поворотный двигатель 27, соединенный с держателем 10 капсулы при помощи вала с осью Z вращения. Устройство также содержит накопитель 11, о который центрифугируемая жидкость ударяется и стекает через выпускное отверстие 12 для напитка.
Кроме того, устройство содержит средства 18 подачи жидкости с форсункой 13 для жидкости, которая может разрывать мембрану 4 капсулы 1 в ее центральной части и подавать жидкость (предпочтительно горячую воду) в капсулу. Средства 18 впрыскивания предпочтительно также содержат несколько перфорирующих средств 24 для проделывания выпускных отверстий, как это описано в документе WO 2008/148604. Соответственно, выпускные отверстия проделываются в кольцевой части мембраны 4 для того, чтобы экстрагируемый напиток мог выходить из капсулы 1 во время ее вращательного движения. Средства 18 подачи жидкости соединены с жидкостным контуром 22, состоящим из резервуара 21 с жидкостью, насоса 20 и нагревателя 19 и обеспечивающим подачу определенного объема нагретой жидкости под давлением в капсулу 1 во время процесса приготовления напитка.
Устройство также содержит клапанную часть 15, которая расположена вокруг средств 18 подачи жидкости и имеет нижнюю кольцевую прижимную поверхность 15а.
Клапанная часть 15 и устройство 18 впрыскивания предпочтительно подвижны относительно держателя 10 капсулы, что позволяет вставлять и вынимать капсулу 1 в держатель 10 капсулы и из него, соответственно до и после процесса экстракции напитка. Кроме этого, средства 18 подачи жидкости, клапанная часть 15 и держатель 10 капсулы могут вращаться вокруг оси Z. Клапанная часть 15 также может перемещаться независимо от средств 18 подачи жидкости с учетом возможно разной толщины капсул, не влияя при этом на относительное положение впрыскивающей части при ее зацеплении с капсулой. Для этого часть 15 может быть подвижно установлена вокруг средств 18 подачи жидкости.
Капсула 1 плотно прилегает своим ободком 3 к верхнему фланцу 10а держателя 10 капсулы, по существу, без радиальной деформации корпуса 2. В данной компоновке средства 18 подачи жидкости и клапанная часть 15 зацепляются соответственно с мембраной 4 и ободком. Система, таким образом, образует дроссельный клапан 23 за счет зацепления клапанной части 15 устройства с клапанной частью 8 капсулы. В разомкнутом положении клапана 23 создается дроссельное отверстие для потока, которое позволяет концентрировать поток центрифугируемой жидкости в по меньшей мере одну узкую струю жидкости, бьющую в ударную стенку 11 устройства. Дроссельное отверстие является кольцевым отверстием с площадью поверхности предпочтительно от 1,0 до 50 мм2, предпочтительно от 1,0 до 10,0 мм2. Площадь поверхности дроссельного отверстия может меняться в зависимости от величины противодавления в клапане, определяемого капсулой, формы клапанной части, в частности толщины h1, h2 или h3, а также скорости вращения капсулы, причем, в общем, чем выше скорость, тем больше будет площадь поверхности. Дроссельное отверстие может быть образовано непрерывной окружной прорезью или несколькими отдельными окружными дроссельными отверстиями.
Дроссельный клапан 23 выполнен с возможностью закрытия или по меньшей мере дросселирования прохода для потока под действием упругой смыкающей нагрузки, создаваемой системой 16, 17 создания нагрузки, предпочтительно содержащей подпружиненные элементы 16. Подпружиненные элементы 16 прикладывают заданную упругую нагрузку к клапанной части 15. Нагрузка преимущественно распределяется вдоль прижимной поверхности 15а клапанной части 15, воздействуя при смыкании на кольцевую поверхность клапанной части ободка 3. Такая поверхность также может быть просто кольцевой линией контакта. Следовательно, клапан 23 обычно перекрывает поток центрифугируемой жидкости до тех пор, пока центрифугируемой жидкостью, выходящей через отверстия, созданные перфорирующими элементами 24, не будет приложено достаточное давление к области клапана, расположенной по потоку спереди. Следует отметить, что просачивание небольших количеств жидкости или газа через клапанное средство 23 может быть необходимо для выпуска газа или воздуха из капсулы во время предварительного смачивания капсулы жидкостью (не показано). Предпочтительно утечки газа регулируются таким образом, чтобы они были достаточно малыми и не допускали выхода жидкости или по меньшей мере сводили объем утечек жидкости к минимуму по меньшей мере до тех пор, пока в периферийной части капсулы не будет достигнуто определенное давление. Разумеется, подпружиненные элементы 16 могут иметь различную конфигурацию. Например, элементы 16 и часть 15 могут быть выполнены как единый упругий элемент.
Во время экстракции жидкость проходит между мембраной 4 и клапанной частью 15 и заставляет клапан 23 открываться, полностью выталкивая весь запирающий элемент 15 вверх против усилия подпружиненного элемента 16. За счет этого центрифугируемая жидкость может проходить через дроссельное отверстие, создаваемое между поверхностью 15а части 15 и верхней поверхностью или линией ободка 3 или выступающей части 18. Таким образом, жидкость ударяется с высокой скоростью о накопитель 11, как это показано стрелкой А на фиг.2, либо иную вертикально расположенную стенку устройства, находящуюся между накопителем и клапаном 23 (не показано).
Было замечено, что параметры «кремы» в чашке можно значительно улучшить за счет регулирования наикратчайшего расстояния, именуемого здесь «дальностью полета», между крайней внешней центрифугирующей поверхностью контакта (например, поверхностью дроссельного отверстия или иной поверхностью) и отражательной стенкой (например, цилиндрической вертикальной стенкой на фиг.2) накопителя 11. В частности, было замечено, что для получения наибольшего количества кремы расстояние должно быть коротким. Было замечено, что предпочтительно дальностью полета находится в диапазоне от 0,3 до 10 мм, более предпочтительно в диапазоне от 0,3 до 3 мм, наиболее предпочтительно в диапазоне от 0,5 до 1 мм. Кроме этого, было установлено, что при увеличении объема получаемого экстракта кофе дальностью полета необходимо увеличивать с целью соответствующего корректирования количества кремы. Любопытно, что наибольшая крема всегда получалась при дальности полета менее 1 мм. Разумеется, создание кремы также зависит от других возможных параметров, таких как противодавление клапана, которое может соответствующим образом корректироваться, как это будет рассмотрено далее (обычно, чем больше противодавление, тем больше крема).
Таким образом, экстракция напитка из капсулы 1 осуществляется за счет приведения средств 18 подачи жидкости, клапанной части 15 и держателя 10 капсулы вместе с капсулой во вращение (Y) вокруг оси Z при одновременной подаче в капсулу жидкости. Вращение обеспечивается поворотным электродвигателем 27, соединенным по меньшей мере с держателем 10 капсулы или устройством 18 впрыскивания. Поэтому во время использования капсулы 1, помещаемой в систему согласно изобретению, капсула 1 вращается вокруг оси Z. В свою очередь жидкость, впрыскиваемая в центр капсулы 1, стремится пройти через кофейный порошок и направляется вдоль внутренней поверхности боковой стенки корпуса 2 вверх, к внутренней поверхности мембраны 4, а затем через перфорированные выпускные отверстия, созданные в мембране 4 перфорирующими элементами 24. За счет центробежных сил, возникающих в жидкости внутри капсулы 1, жидкость и кофейный порошок взаимодействуют, образуя жидкий пищевой продукт (например, жидкий экстракт) перед выходом через клапан 23.
Следует понимать, что усилие, прикладываемое к ободку 3 капсулы 1 прижимной поверхностью 15а, может регулироваться за счет геометрической формы ободка 3, например, толщины h ободка 3 (либо толщины h1, h2 и h3 внешнего выступа 8 на фиг.1a-1c). Так, в частности, противодавление, воздействующее на ободок 3, можно регулировать за счет изменения толщины h ободка 3 до заранее заданных значений. Таким образом, более высокого противодавления можно добиться за счет увеличения толщины «h», поскольку это приводит к более сильному сжатию подпружиненного элемента 16, который, в свою очередь, прикладывает большее усилие к прижимной поверхности 15а. Соответственно, меньшая толщина «h» приводит к менее сильному сжатию подпружиненного элемента 16 и соответственно к меньшему усилию, воздействующему на прижимную поверхность 15а, и меньшему противодавлению. Поэтому толщину h предпочтительно увеличивают для создания более высокого противодавления. Как показано на фиг.2, измерительные средства 26 могут быть соединены с блоком 25 управления устройства для предоставления ему информации, относящейся к текущему противодавлению, воздействующему на ободок 3 зацепленной капсулы, т.е. к величине давления или усилия.
Блок 25 управления предпочтительно соединен, по меньшей мере, с роторным электродвигателем 27, жидкостным насосом 20, нагревателем 19 и датчиками. Поэтому параметры заваривания, такие как скорость вращения электродвигателя 27, температура, давление и/или объем жидкости, подаваемой в капсулу во время процесса приготовления напитка, могут регулироваться в зависимости от запрограммированного цикла приготовления, с использованием, в конечном счете, информации от измерительных средств 26 или других датчиков, содержащихся в устройстве. Например, в зависимости от информации, регистрируемой датчиками 26 давления и/или расходомером, скорость вращения может регулироваться до нужной величины, соответствующей требуемому расходу жидкости. Выбор скорости осуществляется блоком 25 управления, который, в свою очередь, управляет поворотным электродвигателем 27, а также, при необходимости, расходом жидкости из насоса 20 для обеспечения подачи достаточного количества жидкости в капсулу с учетом выбранной скорости вращения. Регулирование производительности насоса также может осуществляться для ограничения входного давления (давления воды, впрыскиваемой в капсулу); такое ограничение давления достигается за счет плотного зацепления капсулы с устройством, например, при помощи уплотнительной прокладки вокруг впрыскивающего устройства 13.
На фиг.3 изображен возможный цикл работы устройства согласно изобретению, а также приготовления кофейного напитка из капсул на фиг.1а-1с.
Как отмечалось ранее, вначале капсула 1a, 1b или 1с вставляется в устройство. Пользователь обычно включает переключатель на панели (не показана) для начала процесса приготовления, либо процесс может начинаться автоматически после вставки капсулы в устройство. На этапе 100 «центрифугирования сухого кофе» блок 25 управления отдает команду средству приведения во вращение (электродвигателю 27 на фиг.2) начать оптимальное центрифугирование сухого кофейного порошка. На данном этапе жидкостной насос 20 пока не включен. Скорость вращения предпочтительно является достаточно высокой, а продолжительность короткой, для того чтобы обеспечить быстрое и эффективное спрессовывание кофе о периферийную часть капсулы, преимущественно о боковую стенку и периферийную область верхней стенки. Предпочтительно скорость вращения составляет примерно от 4000 до 8000 об/мин, наиболее предпочтительно примерно от 4000 до 7500 об/мин и поддерживается в течение примерно от 0,5 сек до 6 сек. Кроме этого, во время данного этапа скорость вращения предпочтительно увеличивают. В результате этого кофейный порошок перемещается в сторону внутренней, периферийной части емкости, где он спрессовывается, оставляя проход в центре. Таким образом, кофе принимает форму спрессованной тороидальной кофейной массы. Данный этап сухого центрифугирования позволяет уменьшить проблему засорения впрыскивающего устройства порошком. Поэтому данный этап является необязательным и может быть пропущен, если устройство впрыскивания сконструировано таким образом, чтобы снизить вероятность его засорения.
На втором этапе или этапе 110 «предварительного смачивания», вращение капсулы прекращается, либо замедляется по меньшей мере в два или более раз, т.е. электродвигатель 27 останавливается, а через впрыскивающее устройство 13 в центр капсулы подается жидкость. Жидкость может впрыскиваться в капсулу предпочтительно в количестве, по существу, пропорциональном количеству кофейного порошка, находящегося в капсуле. Расход впрыскиваемой жидкости во время предварительного смачивания предпочтительно составляет от 1 до 10 мл/сек, более предпочтительно от 4 до 6 мл/сек.
Важно, чтобы на этапе предварительного смачивания все свободное пространство в капсуле полностью заполнялось жидкостью. Поэтому количество жидкости, заполняющей капсулу, может меняться от капсулы к капсуле в зависимости от ее размера (малого, среднего, большого), а также в зависимости от количества порошка или уровня заполнения капсулы. Поскольку во время экстракции капсула функционирует подобно центробежному насосу, то для того, чтобы работа такого насоса была эффективной, он должен быть полностью заполнен жидкостью (т.е. горячей водой с минимальным количеством воздуха). Это обеспечивает повышенную надежность с учетом стабильности расхода жидкости, скорости вращения и т.п.
Во время предварительного смачивания расход жидкости и количество жидкости регулируются расходомером (не показан), который передает информацию по расходу в блок управления для расчета и управления работой подающего жидкостного насоса.
На третьем этапе или этапе 120 экстракции капсула снова центрифугируется путем приведения в действие блоком управления роторного электродвигателя 27. Впрыскиваемая жидкость продолжает нагнетаться насосом. Скорость вращения регулируется блоком управления с учетом количества кофейного порошка в капсуле и/или типа капсулы в устройстве. Скорость вращения также может регулироваться для поддержания эталонного расхода жидкости во время экстракции, как это описано в WO 2009/106598. В целом, расход жидкости обычно измеряется расходомером, расположенным в устройстве между нагревателем и экстракционной головкой.
Следует отметить, что этап 100 сухого центрифугирования, а также этап 110 предварительного смачивания могут осуществляться одновременно как единый этап.
Было установлено, что скорость вращения во время указанного этапа экстракции предпочтительно составляет от 500 до 8000 об/мин, более предпочтительно от 2500 до 7500 об/мин. Скорость вращения выбирается в предпочтительном диапазоне в зависимости от объема получаемого напитка. Для всех получаемых объемов жидкого экстракта кофе было установлено, что скорость предпочтительно следует выбирать в диапазоне от 500 до 8000 об/мин, более предпочтительно от 2500 до 7500 об/мин, наиболее предпочтительно от 3000 до 4500 об/мин. К удивлению было обнаружено, что аромат и вкус становятся более насыщенными при увеличении скорости центрифугирования. Между тем, чувствительные различия становятся менее заметны по мере увеличения объема кофейного экстракта, в особенности для больших кофейных экстрактов (230 мл). Как отмечалось ранее, насыщенность вкуса и аромата кофе можно дополнительно усилить за счет подбора количества кофе в капсуле, расхода жидкости, а также степени помола.
Во время этапа 120 экстракции жидкость подается до тех пор, пока общее количество подаваемой жидкости не достигнет, по меньшей мере, заданного объема, соответствующего необходимому объему кофейного напитка. Возможно, в капсулу следует подавать больше жидкости, чем это необходимо для приготовления кофейного напитка, поскольку некоторое количество жидкости после экстракции может оставаться внутри капсулы. Кофейный экстракт проходит через клапан 23, собирается в накопителе 11 и раздается по каналу 12 в чашку. В память блока управления могут быть заложены разные предустановленные объемы, например, 25 мл для ристретто, 40 мл для эспрессо, 120 мл для лунго и 230 мл для американо. Блок управления получает от расходомера информацию по расходу, которая позволяет регулировать объем напитка известным образом, и останавливает работу жидкостного насоса 20 после того как заданный объем будет достигнут.После остановки насоса вращение капсулы продолжается для удаления из капсулы кофейной жидкости. Таким образом, электродвигатель продолжает приводить капсулу во вращение с достаточно высокой скоростью, предпочтительно в том же самом диапазоне скоростей, что и во время первой части этапа 120 экстракции. Установлено, что операция осушения фактически не влияет на качества получаемого кофе (Тс или общее количество твердых веществ, дегустационное восприятие). Подобная операция по существу выполняется для удаления жидкости из капсулы.
Согласно другому возможному варианту осуществления изобретения (не показан), противодавление может создаваться за счет использования неподвижных дроссельных отверстий, например, по меньшей мере одного, а предпочтительно - нескольких радиально расположенных выпускных отверстий в капсуле. Общая площадь отверстий может меняться в зависимости от типа капсулы из набора. Дроссельные отверстия создают противодавление, которое зависит от количества выпускных отверстий, а также от сечения каждого индивидуального отверстия.
ПРИМЕРЫ
1. Аромат над чашкой
1.1. Влияние скорости вращения на концентрацию ароматических летучих соединений
На фиг.4 показаны результаты сравнения между экстрактами крепкого кофе (25 мл), полученными в традиционной заварочной системе и в системе согласно изобретению, использующей центрифугирование.
В традиционной заварочной системе использовалась доступная в продаже капсула Nespresso® Arpeggio. Экстракция капсулы осуществлялась в соответствии с процессом, описанным в документе EP 0512470, в устройстве Nespresso® Concept®. Вес кофе (порции обжаренного и молотого кофе в капсуле) составлял 5,5 г.
В системе заваривания с центрифугированием согласно изобретению расход жидкости поддерживался постоянным на протяжении этапа экстракции на уровне примерно 1,4 мл/сек. Использовались две разные экспериментальные скорости вращения: 3500 и 6000 об/мин. Вес кофе в капсуле малого объема составлял 7 г. Давление открытия дроссельного клапана составило 3,33 кг-сила/см2.
В результате было установлено, что при скорости вращения 3500 об/мин АСА (концентрация высоко- и среднелетучих веществ) была примерно на 12% выше, чем при скорости вращения 6000 об/мин. Кроме того, при скорости вращения 3500 об/мин была достигнута примерно такая же концентрация летучих веществ, как и при традиционном способе экстракции. Скорость вращения не оказала существенного влияния на количество слаболетучих соединений в экстракте (результаты не показаны).
Анализ определения АСА летучих веществ называется IDA (изотопный анализ раствора) и, в основном, заключается в:
- экстракции кофе, взятии проб и, в конечном счете, разбавлении в зависимости от образца и аналит-веществ, определяемых при анализе,
- охлаждении до комнатной температуры,
- добавлении внутренних стандартных веществ (дейтерия или 13С)
- перемешивании и уравновешивании (в целом, 10 минут),
- помещении в пробирки размером от 7 мл до 20 мл со свободным пространством над продуктом, а также
- взятии проб летучих соединений с микро экстракцией твердой фазы из свободного пространства над продуктом (HS-SPME), отделении соединений при помощи газовой хроматографии и определении количества при помощи масс-спектрометрии (GC-MS). Было определено количество примерно одиннадцати летучих соединений, являющихся высоко-, средне- и слаболетучими фракциями кофейного аромата (т.е. пиразинов, соединений серы, дикетонов и фенолов).
1.2. Влияние расхода жидкости на концентрацию ароматических летучих соединений
Влияние расхода жидкости во время экстракции на АСА измерялось по концентрации летучих веществ в экстракте крепкого кофе (25 мл). Результаты показаны в виде диаграммы на фиг.5.
Вес кофе в капсулах остался прежним: 7 г для центрифугируемых капсул и 5,5 г для капсулы Nespresso, используемой в традиционном процессе экстракции.
При расходе 1,5 мл/сек была получена значительно более высокая концентрация, чем при расходе 0,6 мл/сек, а именно, на 16% больше высоколетучих веществ, на 11% больше среднелетучих веществ и на 8% больше слаболетучих веществ.
1.3. Влияние веса кофе на летучие вещества
Измерялось влияние размера порции кофе в малой капсуле для получения 25 мл экстракта кофе на концентрацию летучих веществ. Было проведено сравнение капсулы, заполненной 5,5 г кофейного порошка, с капсулой, заполненной 7 г кофейного порошка с использованием способа центрифугирования. Расход жидкости во время экстракции поддерживался на уровне 1,4 мл/сек, а экстракция осуществлялась при скорости вращения 6000 об/мин. Результаты приведены на фиг.6.
Чем больше был вес кофе, тем больше была АСА. Кроме этого, в 7 г кофе было на 18% больше высоколетучих веществ и на 7% больше среднелетучих веществ, чем в 5,5 г.
1.4. Оптимальные условия экстракции для летучих веществ
Наиболее высокая АСА во время экстракции была получена при расходе жидкости в 1,5. мл/сек, скорости вращения от 3500 до 4500 об/мин и 7 г кофе. В подобных условиях уровень АСА был выше, чем при экстракции из капсулы традиционным способом. Результаты графически показаны на фиг.7.
2. Дегустационный профиль
2.1. Чашка ристретто (25 мл)
Было произведено сравнение дегустационного профиля кофейного экстракта, полученного при помощи способа согласно изобретению при разных скоростях центрифугирования, но постоянном расходе жидкости во время экстракции кофе. Полученный экстракт кофе был крепким кофе объемом 25 мл. В качестве жидкости использовалась минеральная вода, реализуемая под торговой маркой Parma®. Капсула была заполнена 5,5 г кофейного порошка сорта Nespresso®, предлагаемого под торговой маркой Arpeggio.
Было произведено сравнение двух экстрактов кофе. Один экстракт кофе был получен при скорости вращения 3000 об/мин (низкой скорости), другой - при скорости вращения 6000 об/мин (высокой скорости). Были произведены дегустирование и оценка полученных экстрактов кофе подготовленными дегустаторами в количестве 12 человек.
Что касается аромата, то экстракты, полученные при низкой скорости, в целом имели более высокую насыщенность с более сильным ароматом обжарки. Что касается вкуса, то экстракты, полученные при низкой скорости, в целом имели более высокую насыщенность с более сильным вкусом обжарки и были менее горькими. Что касается текстуры и послевкусия, то экстракты, полученные при низкой скорости, были более густыми и стойкими.
2.2. Чашка эспрессо (40 мл)
Также был получен дегустационный профиль для экстракта кофе объемом 40 мл. Капсулы были заполнены 5,8 г порошкового кофе. Во время экстракции расход жидкости поддерживался на уровне примерно 1,4 мл/сек. Противодавление, измеренное на дроссельном клапане, составляло примерно 3,3 кг-сила/см2.
Было произведено сравнение экстрактов кофе полученных при скоростях вращения 3500-4500 об/мин (низкая скорость) и 6000-7000 об/мин (высокая скорость).
Насыщенность аромата и вкуса у экстрактов, полученных при более высокой скорости, были заметно ниже, в частности, в плане оттенков обжарки. Текстура также была менее густой.
2.3. Чашка лунго (120 мл)
Был получен дегустационный профиль для экстракта кофе лунго. Капсулы были заполнены 6,4 г порошкового кофе. Во время экстракции расход жидкости поддерживался на уровне примерно 3,5 мл/сек. Противодавление, измеренное на дроссельном клапане, составляло примерно 3,3 кг-сила/см2.
Было произведено сравнение экстрактов кофе полученных при скоростях вращения 4000-5000 об/мин (низкая скорость) и 6000-7000 об/мин (высокая скорость).
Точно также, насыщенность аромата и вкуса у экстрактов, полученных при более высокой скорости, были ниже, в частности, в плане оттенков обжарки. Текстура также была менее густой. Между тем, различия были менее заметны, чем у меньших по размеру экстрактов кофе (25 или 40 мл). 2.4. Большая чашка (230 мл)
Был получен дегустационный профиль для большого экстракта кофе. Капсулы были заполнены 12 г порошкового кофе. Во время экстракции расход жидкости поддерживался на уровне примерно 3,5 мл/сек. Противодавление, измеренное на дроссельном клапане, составляло примерно 3,3 кг-сила/см2.
Было произведено сравнение экстрактов кофе полученных при скоростях вращения 5000-6000 об/мин (низкая скорость) и 8000-9000 об/мин (высокая скорость).
Различия были едва заметны, однако экстракты, полученные при более низкой скорости, имели более выраженные оттенки обжарки.
3. Влияние гранулометрии на выход
Влияние гранулометрии (среднего размера частиц) было изучено на примере экстракта крепкого кофе (25 мл) с использованием капсул, заполненных 6 г кофейного порошка (сорта Arpegio).
Скорость вращения находилась в диапазоне 4000-6000 об/мин.
Полученные результаты выхода кофе приведены в таблице ниже:
| Средняя степень помола (D4,3) | Выход кофе (%) |
| 60 | 12,5 |
| 75 | 12 |
| 100 | 12 |
| 160 | 27,5 |
| 174 | 27 |
| 211 | 26,5 |
| 227 | 28,5 |
| 266 | 26,5 |
Средний размер частиц и более мелкие частицы (F<91,2 мкм) были измерены при помощи лазерной дифракции с использованием оборудования «Mastersizer S» фирмы Malvern®, оснащенного 1000 мм оптическими линзами. 1-2 г порошка были растворены в 1 литре бутанола и перемешаны под лучом лазера для создания затемнения в диапазоне от 15 до 20%. Распределение по размеру частиц было получено при помощи фраунгоферовой аппроксимации дифракционного порядка. Полное исследование повторялось 3 раза (либо до тех пор, пока стандартное отклонение не превышало 5%), а результаты были округлены.
«Степень экстракции» определялась путем деления общего веса твердых частиц, содержащихся в жидком экстракте, на общий вес сухого кофейного порошка в картридже. Данная величина обычно выражается в процентах.
Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления, в нем могут быть осуществлены многочисленные модификации и изменения специалистами в данной области техники без выхода за объем настоящего изобретения, который определен в его формуле.
1. Способ приготовления экстракта крепкого кофе из капсулы, содержащей кофейный порошок, включающий в себя этапы, на которых:
- обеспечивают наличие капсулы, содержащей от 7 до 8 г молотого кофейного порошка,
- впрыскивают в капсулу жидкость, взаимодействующую с кофейным порошком, и центрифугируют капсулу в устройстве для приготовления напитков для извлечения из нее за счет действия центробежных сил жидкого экстракта кофе;
- затем собирают полученный экстракт кофе,
в котором экстракцию жидкого экстракта кофе осуществляют путем вращения капсулы со скоростью в диапазоне от 3000 до 4500 об/мин и в котором расход жидкости во время экстракции экстракта кофе из капсулы составляет от 1,0 до 2,0 мл/секунду.
2. Способ по п. 1, в котором экстракцию жидкого экстракта кофе осуществляют путем вращения капсулы со скоростью в диапазоне от 3500 до 4500 об/мин.
3. Способ по п. 1, в котором расход жидкости во время экстракции жидкого экстракта кофе объемом примерно 25±3 мл, например «ристретто», меньше, чем во время экстракции жидкого экстракта кофе объемом примерно 40±3 мл, например «эспрессо».
4. Способ по п. 3, в котором расход жидкости составляет от 1,2 до 1,4 мл/секунду во время экстракции жидкого экстракта кофе объемом примерно 25±3 мл и 2,0 мл/секунду во время экстракции жидкого экстракта кофе объемом примерно 40±3 мл.
5. Способ по п. 1, в котором средний размер (D4,3) частиц кофейного порошка составляет от 160 до 400 мкм, предпочтительно от 160 до 255 мкм.
6. Способ по п. 5, в котором при получении жидкого экстракта кофе объемом примерно 25±3 мл средний размер (D4,3) частиц кофейного порошка меньше, чем при получении жидкого экстракта кофе объемом примерно 40±3 мл.
7. Способ по п. 1, в котором полезный объем капсулы для вмещения кофейного порошка и газа составляет от 18 до 28 мл, предпочтительно около 24±1 мл.
8. Способ по п. 1, в котором перед экстракцией жидкого экстракта из капсулы осуществляют предварительное смачивание сухого кофейного порошка жидкостью, предпочтительно горячей водой, во время которого капсулу, в которую подают жидкость, предпочтительно с расходом, составляющим 3 мл/сек или меньше, предпочтительно от 1 до 3 мл/сек, для смешивания с кофейным порошком, не вращают, либо вращают со скоростью менее 1000 об/мин, предпочтительно менее 500 об/мин, а наиболее предпочтительно - менее 250 об/мин.
9. Способ по п. 1, в котором центрифугируемый жидкий экстракт пропускают через ограничитель потока, обеспечивающий формирование струи центрифугируемого жидкого экстракта, которую после ее удара об отражательную стенку собирают и раздают.
10. Способ по п. 9, в котором ограничитель потока предпочтительно представляет собой дроссельный клапан (23), открывающийся и/или увеличивающий площадь поверхности своего отверстия под давлением центрифугируемого жидкого кофейного экстракта, при этом противодавление упомянутого клапана определяется толщиной (h1) ободка капсулы, находящегося в зацеплении с клапанной частью (15) устройства.
11. Способ по п. 10, в котором дроссельный клапан при отсутствии воздействия на него центрифугируемого жидкого экстракта кофе закрыт для перекрытия потока или уменьшения площади поперечного сечения потока под действием противодавления, составляющего от 1 до 20 кг-сила/см2, предпочтительно от 3 до 15 кг-сила/см2, наиболее предпочтительно от 5 до 12 кг-сила/см2.
