AZEK-05/4
BrÄhmaschine fÄr BrÄhmaterial-Kapseln in rotationssymmetrischen und
spiegelsymmetrischen Formen
BrÄhmaschine fÄr BrÄhmaterial, BrÄhmaterial enthaltende Portionskapsel und
Verfahren zum BrÄhen eines HeissgetrÅnks
Die Erfindung bezieht sich auf eine Br€hmaschine f€r Br€hmaterial, auf eine
Br€hmaterial enthaltende Portionskapsel sowie auf eine Br€hmaschine und ein
Verfahren zum Br€hen eines Heissgetr•nks.
Maschinen zum Herstellen von Br€hgetr•nken sind bekannt. Besonders
erw•hnenswert sind hier einerseits Kaffeemaschinen, welche eine Mahleinheit und
eine Br€heinheit aufweisen, und andererseits Kaffeemaschinen, welche zwar eine
Br€heinheit, aber keine Mahleinheit aufweisen.
Kaffeemaschinen mit Mahleinheit und Br€heinheit dienen zum Br€hen von Kaffee
ausgehend von Kaffeebohnen und Wasser. Der Benutzer verwendet Kaffeebohnen,
die typischerweise in einem ersten Vorratsbeh•lter der Kaffeemaschine bereitgestellt
werden, sowie Wasser, das typischerweise in einem zweiten Vorratsbeh•lter der
Kaffeemaschine oder durch Anschliessen der Kaffeemaschine an eine
Trinkwasserleitung bereitgestellt wird. Um eine Portion eines Kaffee-Heissgetr•nks
herzustellen, wird zun•chst in der Mahleinheit der Maschine eine der Portion
entsprechende Menge an Kaffeebohnen gemahlen und anschliessend das so
hergestellte Mahlgut in der Br€heinheit zusammen mit heissem Wasser und/oder
Heissdampf gebr€ht, um das Kaffee-Heissgetr•nk zu erhalten.
Kaffeemaschinen mit Br€heinheit und ohne Mahleinheit dienen zum Br€hen von
Kaffee ausgehend von Kaffeemahlgut und Wasser. Der Benutzer verwendet aus
Kaffeebohnen hergestelltes Mahlgut, das typischerweise in Kapseln bereitgestellt
wird, die jeweils eine Mahlgutportion enthalten, sowie Wasser, das typischerweise in
einem Vorratsbeh•lter der Kaffeemaschine oder durch Anschliessen der
Kaffeemaschine an eine Trinkwasserleitung bereitgestellt wird. Um eine Portion eines
Kaffee-Heissgetr•nks herzustellen, wird zun•chst eine derartige Kapsel in die
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Maschine eingef€hrt und anschliessend das in der Kapsel enthaltene Mahlgut im
Innern der hier eine Br€heinheit bildenden Kapsel zusammen mit heissem Wasser
und/oder Heissdampf gebr€ht, um das Kaffee-Heissgetr•nk zu erhalten.
Die Variante der Kaffeemaschinen mit Br€heinheit und ohne Mahleinheit bietet dem
Benutzer gegen€ber der Variante der Kaffeemaschinen mit Mahleinheit und
Br€heinheit gewisse Vorteile. Erstens sind solche Kaffeemaschinen ohne Mahleinheit
g€nstiger als Kaffeemaschinen mit Mahleinheit. Zweitens k‚nnen Kapseln mit
verschiedenen Mahlgutsorten bereitgestellt werden, so dass der Benutzer beim
Zubereiten jeder Portion nach Belieben ein Kaffee-Heissgetr•nk seiner Wahl
herstellen kann, indem er eine Kapsel mit dem entsprechenden Mahlgut ausw•hlt.
Die Variante der Kaffeemaschinen mit Br€heinheit und ohne Mahleinheit bringt
jedoch auch einen Nachteil mit sich. Beim Herstellen einer Portion eines KaffeeHeissgetr•nks l•sst man eine Kapsel in die Maschine hineinfallen, wobei die Kapsel
in einer Br€heinheit/Braueinheit im Innern der Kaffeemaschine zum Liegen kommt. In
der Br€heinheit wird dann das Mahlgut im Innern der Kapsel zusammen mit heissem
Wasser und/oder Heissdampf gebr€ht, um das Kaffee-Heissgetr•nk zu erhalten. Die
verbrauchte Kapsel f•llt nach dem Br€hen des Kaffee-Heissgetr•nks in einen
Schacht im Innern der Kaffeemaschine. Die bekannten Kaffeemaschinen mit
Br€heinheit verwenden kegelstumpfartige Kapseln und eine an diese angepasste
Br€heinheit/Braueinheit in der Kaffeemaschine.
F€r einen fehlerfreien Br€hvorgang/ Brauvorgang einer solchen Kaffeemaschine ist
es wichtig, dass die in der Br€heinheit liegende Kapsel richtig positioniert ist. Leider
ist dies bei den bekannten Kaffeemaschinen und bekannten Kapseln nicht immer der
Fall. So kann es z.B. vorkommen, dass eine kegelstumpfartige Kapsel beim
Hineinfallen in die Kaffeemaschine in der Br€heinheit in einer Position zum Liegen
kommt, bei welcher die Kegelstumpfachse gegen€ber der richtigen Orientierung der
Kapsel in der Br€heinheit verdreht ist. Die Kegelstumpfachse der Kapsel in der
Br€heinheit verl•uft dann nicht-parallel zur ihrer richtigen Orientierung in der
Br€heinheit.
Dies kann einerseits dazu f€hren, dass eine Kapsel von der Br€heinheit nicht richtig
aufgestochen wird. Dadurch str‚mt ein Teil oder die Gesamtheit des heissen
Wassers und/oder Heissdampfes an der Kapsel vorbei, was zu einem geschmacklich
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unbefriedigenden Heissgetr•nk f€hrt und dar€ber hinaus zu einem unkontrollierten
Austreten von heissem Wasser und/oder Heissdampf f€hren kann
Andererseits kann eine solche Fehlorientierung einer Kapsel in der Br€heinheit auch
dazu f€hren, dass die Kapsel w•hrend des Br€hvorgangs in der Br€heinheit
eingeklemmt wird und nach dem Br€hvorgang in der Br€heinheit eingeklemmt bleibt,
so dass die verbrauchte Kapsel nach dem Br€hvorgang nicht von allein aus der
Br€heinheit in den Schacht f•llt. Typischerweise muss dann der Benutzer einer
solchen herk‚mmlichen Kaffeemaschine und einer herk‚mmlichen Kapsel manuell
nachhelfen, um die Br€heinheit von der in ihr eingeklemmten verbrauchten Kapsel zu
befreien, damit die Kaffeemaschine wieder einsatzbereit wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei einer Br€hmaschine mit
Br€heinheit (und typischerweise ohne Mahleinheit) entstehenden Probleme zu l‚sen,
die beim Br€hen eines Br€hgetr•nks ausgehend von Br€hmaterial in einer
Portionskapsel auftreten k‚nnen.
Zur L‚sung dieser Aufgabe stellt die Erfindung einerseits eine BrÄhmaschine bereit,
in welche man eine ein Br€hmaterial enthaltende Portionskapsel durch eine ƒffnung
in die Br€hmaschine einf€hren kann,
- wobei die eingef€hrte Portionskapsel vor dem Br€hen entlang eines ersten Weges
von der ƒffnung bis zu einem Bearbeitungsbereich im Innern der Br€hmaschine
bewegt wird und in dem Bearbeitungsbereich gehalten wird;
- wobei die Portionskapsel in dem Bearbeitungsbereich an mindestens zwei
Kapselorten an der Oberfl•che der Portionskapsel mittels eines Aufstech- oder
Aufschlitz-Mittels aufgestochen und/oder aufgeschlitzt wird und mit heissem Wasser
und/oder heissem Wasserdampf von einem ersten Kapselort zu einem zweiten
Kapselort der Portionskapsel hin durchstr‚mt wird, um ein am zweiten Kapselort
austretendes heisses Br€hgetr•nk zu erhalten; und
- wobei die Portionskapsel nach dem Br€hen entlang eines zweiten Weges von dem
Bearbeitungsbereich bis zu einem Auffangbereich f€r verbrauchte Portionskapseln
bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Bearbeitungsbereich ein erstes Haltemittel und ein zweites Haltemittel aufweist,
welche aufeinander zu bewegbar sind, um eine Portionskapsel zwischen dem ersten
Haltemittel und dem zweiten Haltemittel zu halten, und voneinander weg bewegbar
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sind, um eine zwischen dem ersten Haltemittel und dem zweiten Haltemittel
gehaltene verbrauchte Portionskapsel zu l‚sen.
Zur L‚sung dieser Aufgabe stellt die Erfindung andererseits eine Portionskapsel zur
Verwendung in der erfindungsgem•ssen Br€hmaschine bereit,
dadurch gekennzeichnet, dass die Portionskapsel rotationssymmetrisch bez€glich
einer Symmetrieachse und spiegelsymmetrisch bez€glich einer Symmetrieebene ist,
wobei die Symmetrieachse und die Symmetrieebene orthogonal zueinander
verlaufen und der Schwerpunkt der Portionskapsel im Schnittpunkt der
Symmetrieachse mit der Symmetrieebene liegt, und wobei die Portionskapsel
entlang ihrer Symmetrieachse zwei zueinander diametral gegen€berliegend
angeordnete, sich verj€ngende rotationssymmetrische Endbereiche hat.
Aufgrund der erfindungsgem•ssen Symmetrieeigenschaften der Portionskapsel und
ihres Schwerpunkts im Schnittpunkt der Kapsel-Symmetrieachse mit der KapselSymmetrieebene treten beim Einf€hren der erfindungsgem•ssen Portionskapsel in
die erfindungsgem•sse Br€hmaschine praktisch keine Kippmomente auf, so dass es
sehr unwahrscheinlich ist, dass die erfindungsgem•sse Portionskapsel mit einer
Fehlorientierung in der Br€heinheit zum Liegen kommt.
Sollte die Portionskapsel in der Br€heinheit dennoch fehlorientiert zum Liegen
kommen, so wird die Fehlorientierung der Portionskapsel beim Aufeinander-zubewegen des ersten Haltemittels und des zweiten Haltemittels der
erfindungsgem•ssen Br€hmaschine korrigiert. Diese Korrektur der Fehlorientierung
beim Aufeinander-zu-bewegen der beiden Haltemittel wird durch die mindestens zwei
Symmetrieeigenschaften, n•mlich der Rotationssymmetrie und der
Spiegelsymmetrie, der erfindungsgem•ssen Portionskapsel beg€nstigt, welche
entlang ihrer Symmetrieachse zwei zueinander diametral gegen€berliegend
angeordnete, sich verj€ngende rotationssymmetrische Endbereiche hat.
Diese beiden Vorteile der Erfindung treten stets auf, und zwar unabh•ngig davon,
wie die eingef€hrte Portionskapsel vor dem Br€hen entlang eines ersten Weges von
der ƒffnung bis zu dem Bearbeitungsbereich im Innern der Br€hmaschine bewegt
wird. Insbesondere beim Bewegen der Portionskapsel entlang des ersten Weges
unter Ausnutzung der Schwerkraft, wie z.B. Fallen der Portionskapsel entlang eines
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vertikalen Einf€hrschachts oder Gleiten und/oder Rollen der Portionskapsel entlang
eines geneigten Einf€hrschachts, kommen die Vorteile der Erfindung zur Geltung.
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Man erkennt in Fig. 1 bis Fig. 9 eine erste Ausf€hrung sowie in Fig. 17 bis 26 eine
zweite und dritte Ausf€hrung einer Br€hmaschine (1), in welche man eine ein
Br€hmaterial enthaltende Portionskapsel (2) durch eine ƒffnung (3) in die
Br€hmaschine einf€hren kann. Die eingef€hrte Portionskapsel (2) wird vor dem
Br€hen entlang eines ersten Weges von der ƒffnung (3) bis zu einem
Bearbeitungsbereich (4) im Innern der Br€hmaschine bewegt und in dem
Bearbeitungsbereich (4) gehalten. Die Portionskapsel (2) wird in dem
Bearbeitungsbereich (4) an mindestens zwei Kapselorten (2a, 2b) an der Oberfl•che
der Portionskapsel (2) mittels eines Aufstech- oder Aufschlitz-Mittels aufgestochen
und/oder aufgeschlitzt und mit heissem Wasser und/oder heissem Wasserdampf von
einem ersten Kapselort (2a) zu einem zweiten Kapselort (2b) der Portionskapsel (2)
hin durchstr‚mt, um ein am zweiten Kapselort (2b) austretendes heisses Br€hgetr•nk
zu erhalten. Die Portionskapsel (2) wird nach dem Br€hen entlang eines zweiten
Weges von dem Bearbeitungsbereich bis zu einem Auffangbereich (5) f€r
verbrauchte Portionskapseln (2) bewegt. Der Bearbeitungsbereich (4) enth•lt ein
erstes Haltemittel (H1) und ein zweites Haltemittel (H2), welche aufeinander zu
bewegbar sind, um eine Portionskapsel (2) zwischen dem ersten Haltemittel (H1) und
dem zweiten Haltemittel (H2) zu halten, und welche voneinander weg bewegbar sind,
um eine zwischen dem ersten Haltemittel (H1) und dem zweiten Haltemittel (H2)
gehaltene verbrauchte Portionskapsel (2) zu l‚sen.
Bei der ersten Ausf€hrung der Br€hmaschine 1 gem•ss Fig. 1 bis 9 werden beim
Durchlaufen der vier Zyklen das erste Haltemittel H1 und das zweite Haltemittel H2
mittels des Zahnrads Z gegenl•ufig bewegt. Dabei greift das Zahnrad Z in einen
jeweiligen Zahnstangenbereich H1b bzw. H2b des Haltemittels H1 und des
Haltemittels H2 ein (K•mmung von Zahnrad Z mit jeweiligem Zahnstangenbereich
H1b bzw H2b der Haltemittel H1 und H2).
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Bei der ersten Ausf€hrung der Br€hmaschine 1 gem•ss Fig. 1 bis 9 werden beim
Durchlaufen der vier Zyklen das beidseitig wirkende dritte Haltemittel H3 mittels des
Nockens des Zahnrads Z gegenl•ufig bewegt. Dabei gleitet der Nocken des
Zahnrads Z an einem Nockenanschlag auf beiden Seiten des dritten Haltemittels H3
(Gleiten des Nockens des Zahnrads Z an dem jeweiligem Nockenanschlag des
dritten Haltemittels H3). Das dritte Haltemittel H3 enth•lt zwei zwei gesonderte
Haltemittelteile, die aufeinander zu und voneinander weg bewegbar sind. Die beiden
Haltemittelteile sind jeweils als verschwenkbar gelagerter erster Schenkel H3a bzw.
zweiter Schenkel H3b ausgebildet, die aufeinander zu und voneinander weg
bewegbar sind. Wenn die beiden Schenkel H3a, H3b in der aufeinander zu bewegten
Stellung sind, dienen sie dazu, eine von oben in die Br€heinheit eingeworfene
Portionskapsel 2 aufzufangen. Wenn die beiden Schenkel H3a, H3b in der
voneinander weg bewegten Stellung sind, dienen sie dazu, eine von oben in die
Br€heinheit eingeworfene Portionskapsel 2 nach unten aus der Br€heinheit
herausfallen zu lassen.
Die geradlinigen gegenl•ufigen Bewegungen der beiden Haltemittel H1 und H2
zueinander erfolgen daher in Abstimmung bzw. in einem konstanten Phasenbezug
mit den gegenl•ufigen Schwenkbewegungen der beiden Schenkel H3a, H3b des
dritten Haltemittels H3.
Bei der zweiten und dritten Ausf€hrung der Br€hmaschine 1 gem•ss Fig. 17 bis 26
werden ebenfalls beim Durchlaufen der vier Zyklen das erste Haltemittel H1 und das
zweite Haltemittel H2 mittels des Zahnrads Z gegenl•ufig bewegt. Dabei greift das
Zahnrad Z in einen jeweiligen Zahnstangenbereich H1b bzw. H2b des Haltemittels
H1 und des Haltemittels H2 ein (K•mmung von Zahnrad Z mit jeweiligem
Zahnstangenbereich H1b bzw H2b der Haltemittel H1 und H2).
Bei der zweiten und dritten Ausf€hrung der Br€hmaschine 1 gem•ss Fig. 17 bis 26
werden ebenfalls beim Durchlaufen der vier Zyklen das beidseitig wirkende dritte
Haltemittel H3 mittels des Nockens des Zahnrads Z gegenl•ufig bewegt. Dabei
gleitet der Nocken des Zahnrads Z an einem Nockenanschlag auf beiden Seiten des
dritten Haltemittels H3 (Gleiten des Nockens des Zahnrads Z an dem jeweiligem
Nockenanschlag des dritten Haltemittels H3).
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Die geradlinigen gegenl•ufigen Bewegungen der beiden Haltemittel H1 und H2
zueinander erfolgen daher auch hier in Abstimmung bzw. in einem konstanten
Phasenbezug mit den gegenl•ufigen Schwenkbewegungen der beiden Schenkel des
dritten Haltemittels H3.
Bei der zweiten und dritten Ausf€hrung der Br€hmaschine 1 gem•ss Fig. 17 bis 26
erfolgt ausserdem eine Kraft€bertragung von dem Drehhebel D auf das erste
Haltemittel H1 und das zweite Haltemittel H2.
Man erkennt in Fig. 10 bis Fig. 16 eine Portionskapsel (2), enthaltend Br€hmaterial,
zur Verwendung in der genannten Br€hmaschine (1). Die Portionskapsel (2) ist
rotationssymmetrisch bez€glich einer Symmetrieachse (21) und spiegelsymmetrisch
bez€glich einer Symmetrieebene (22). Die Symmetrieachse (21) und die
Symmetrieebene (22) verlaufen orthogonal zueinander, und der Schwerpunkt (23)
der Portionskapsel (2) liegt im Schnittpunkt der Symmetrieachse (21) mit der
Symmetrieebene (22). Die Portionskapsel (2) hat entlang ihrer Symmetrieachse (21)
zwei zueinander diametral gegen€berliegend angeordnete, sich verj€ngende
rotationssymmetrische Endbereiche.
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Bezugszeichen:
1
Br€hmaschine
2
Portionskapsel
3
ƒffnung
4
Bearbeitungsbereich
5
Auffangbereich
7
erstes Aufstech- oder Aufschlitzmittel
8
zweites Aufstech- oder Aufschlitzmittel
11
Dichtungsmittel
H1
erstes Haltemittel mit Zahnstangenbereich
H1a
Haltebereich des ersten Haltemittels
H1b
Zahnstangenbereich des ersten Haltemittels
H2
zweites Haltemittel mit Zahnstangenbereich
H2a
Haltebereich des zweiten Haltemittels
H2b
Zahnstangenbereich des zweiten Haltemittels
H3
drittes Haltemittel mit Nockenanschlag
H3a
erster Schenkel
H3b
zweiter Schenkel
Z
Zahnrad mit Nocken
L
Hebel
D
Drehhebel
21
Symmetrieachse
22
Symmetrieebene
K
Kopplungszahnrad
KH1
erster Kipphebel des Kipphebel-Systems
KH2
zweiter Kipphebel des Kipphebel-Systems
11
Portionskapsel
12
Portionskapsel
12'
Portionskapsel mit Umfangsring ("Saturnring")
12a
Umfangsring
13
Portionskapsel
13'
Portionskapsel mit Umfangsring ("Saturnring")
13a
Umfangsring innerhalb der Symmetrieebene
13b
stirnseitige Abflachung
8
13c
stirnseitige Abflachung
14
Portionskapsel
14'
Portionskapsel mit Umfangsring ("Saturnring")
14a
Umfangsring innerhalb der Symmetrieebene
14b
stirnseitige Abflachung
14c
stirnseitige Abflachung
15
Portionskapsel
15'
Portionskapsel mit Umfangsring ("Saturnring")
15a
Umfangsring innerhalb der Symmetrieebene
15b
stirnseitige Abflachung
15c
stirnseitige Abflachung
16
Portionskapsel
16'
Portionskapsel mit Umfangsring ("Saturnring")
16a
Umfangsring innerhalb der Symmetrieebene
16b
stirnseitige Abflachung
16c
stirnseitige Abflachung
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