ITFI20070187A1 - "macchina per la produzione di bevande, in particolare caffe', con sistemi anticalcare e relativo metodo" - Google Patents

Description

- SAECO IPR Ltd.

a Dublino (Irlanda)

"MACCHINA PER LA PRODUZIONE DI BEVANDE, IN PARTICOLARE CAFFÈ', CON SISTEMI ANTICALCARE E RELATIVO METODO" DESCRIZIONE

Campo Tecnico

La presente invenzione riguarda una macchina per la preparazione di un prodotto alimentare, in partico-lare una bevanda, ed ancora più in particolare caffè, tramite l'utilizzo di acqua calda.

Stato della Tecnica

Fra i piccoli elettrodomestici di uso sempre più diffuso vi sono le macchine per la preparazione di be-vande tramite infusione con acqua calda. Tipicamente fra queste macchine hanno particolare rilievo quelle destinate alla produzione di caffè, sia di tipo auto-matico che semiautomatico o manuale.

Le macchine elettriche per la produzione di be-vande di questo tipo presentano normalmente un contenitore per l'acqua ed un circuito idraulico che com-prende in generale una pompa di alimentazione, una caldaia ed un gruppo di infusione. Nel gruppo di infu-sione viene definita una camera di infusione, nella quale viene caricato un prodotto alimentare (ad esempio polvere sfusa di caffè, confezioni monodose di polvere di caffè, confezioni di prodotti da diluire o sciogliere in acqua o simili). La camera di infusione viene attraversata da acqua calda in pressione per estrarre i componenti della bevanda dai prodotti alimentari caricati nella camera di infusione.

Uno dei maggiori inconvenienti che si riscontrano nell'utilizzo di queste macchine è la formazione di depositi calcarei, in particolare carbonato di calcio, e in misura minore carbonato di magnesio. Questi depositi si formano usualmente nella caldaia, ma anche nei condotti attraversati dall'acqua calda ed ostruiscono gradualmente il flusso dell'acqua. Le incrostazioni che si formano nella caldaia riducono l'efficienza dello scambio termico, poiché esse vanno a formare in sostanza uno strato termicamente isolante.

I depositi che si formano sono compatti ed ade-renti alle pareti della caldaia e dei condotti del-l'acqua e devono essere rimossi periodicamente tramite l'utilizzo di sostanze chimiche. Le operazioni di decalcificazione sono lunghe e fastidiose per l'utente, richiedono prodotti chimici costosi e obbligano a suc-cessivi cicli di lavaggio (ri-condizionamento) della macchina, per rimuovere i residui dei prodotti chimici utilizzati per la decalcificazione. Infatti, la presenza di tali prodotti nella bevanda prodotta dalla macchina comporta rischi per la salute e alterazioni organolettiche della bevanda stessa.

In alcuni casi l'utilizzo dei cicli di decalcifi-cazione non è comunque soddisfacente e non è in grado di rimuovere in modo efficace le incrostazioni di car-bonati dai circuiti idraulici delle macchine di questo tipo.

Scopo e sommario dell'invenzione

Uno scopo della presente invenzione è la realizzazione di una macchina per la produzione di bevande tramite acqua calda, in particolare una macchina da caffè, che superi in tutto od in parte gli inconve-nienti suddetti.

Secondo una particolare forma di attuazione, scopo dell'invenzione è la realizzazione di una macchina in cui venga ritardata, inibita o comunque ridotta la formazione di depositi di carbonati di calcio e magne-sio ed altri depositi difficilmente rimovibili dai circuiti idraulici.

Secondo un diverso aspetto, uno scopo dell'inven-zione è la realizzazione di un metodo per la prepara-zione di una bevanda calda, in specie caffè, che con-senta di ridurre la formazione di depositi di calcare senza alterare le caratteristiche organolettiche della bevanda ed eliminando la necessità di utilizzare prodotti chimici di decalcificazione o comunque riducendo la frequenza del loro utilizzo.

Sostanzialmente, secondo una forma di attuazione dell'invenzione viene prevista una macchina per la produzione di bevande ed altri alimenti, in specie caffè, tramite acqua calda, con un circuito idraulico comprendente: un serbatoio per l'acqua; una caldaia per il riscaldamento dell'acqua; una pompa per l'ali-mentazione dell'acqua; un gruppo di infusione che riceve acqua da detta caldaia ed in cui viene immesso un prodotto per la preparazione della bevanda od altro prodotto alimentare. La macchina caratteristicamente comprende anche un generatore di campo magnetico di-sposto per effettuare il trattamento dell'acqua con lo scopo di ridurre la formazione di depositi calcari nel circuito idraulico.

L'impiego di campi magnetici per influenzare le condizioni di precipitazione dei carbonati di calcio e di magnesio è stato fatto oggetto di numerosi studi con risultati contraddittori quanto a efficacia e ri-sultati conseguibili. In generale è stato tentato l'impiego di campi magnetici nel trattamento indu-striale delle acque e la rimozione tramite precipita-zione del carbonato di calcio e carbonato di magnesio.

Già nel brevetto USA n. 50,773 del 1865 è descritto l'impiego di campi magnetici generati da ma-gneti permanenti per ridurre la formazione di depositi calcarei in bollitori. In US-A-4216092 ed in US-A-2,652,925 sono descritti dispositivi magnetici per il trattamento dell'acqua. Questi dispositivi comprendono un condotto in cui fluisce acqua contenente ioni cal-cio e magnesio ed al cui interno od al cui esterno è disposta una successione di magneti permanenti in as-setto coassiale rispetto al condotto, aventi lo scopo di ridurre l'adesione di precipitati di calcio e ma-gnesio all'interno di scambiatori di calore e bollito-ri. In EP-A-1006083 è descritto un analogo sistema di trattamento industriale di acque per la riduzione dei depositi di carbonati. Un ulteriore dispositivo per il trattamento di acque industriali tramite un campo ma-gnetico è descritto in EP-A-0325185.

Ulteriori sistemi magnetici per il trattamento di flussi di acqua a scopo industriale sono descritti in WO-A-2006/029203 ed in WO-A-03/000596.

Tuttavia, nonostante che da più di un secolo sia nota la possibilità di influenzare le condizioni di precipitazione dei carbonati di calcio e magnesio tra-mite campi magnetici, ad oggi non risulta che questo fenomeno sia stato utilizzato come sistema di prevenzione o riduzione della formazione di depositi di carbonati all'interno di macchine per la preparazione di alimenti ed in particolare nelle macchine per la pre-parazione di caffè.

La circostanza è particolarmente rilevante considerando i sostanziali inconvenienti che derivano dalla precipitazione e dalla adesione di carbonati nei cir-cuiti idraulici delle macchine per la produzione di caffè, come sopra evidenziato.

Utilizzando un campo magnetico per ridurre la formazione di incrostazioni nelle macchine da caffè si ottengono sostanziali vantaggi, fra cui:

— un incremento della vita della caldaia ed una con-seguente riduzione dei costi di assistenza tecnica; — un miglioramento delle qualità organolettiche dell'alimento preparato;

— l'eliminazione dell'impiego di agenti chimici per la pulizia delle zone soggette alla formazione di incrostazioni, o quanto meno una sostanziale ridu-zione dell'impiego di tali agenti chimici;

— l'eliminazione (o quanto meno la riduzione) dei ci-cli di lavaggio per il ricondizionamento dell'appa-recchiatura dopo l'impiego degli agenti chimici di-sincrostanti;

— un risparmio energetico dovuto ad una minore diminuzione dell'efficienza di scambio termico in cal-daia, grazie al minore spessore delle incrostazioni che vi si formano, a parità di tempi di funziona-mento in assenza di dispositivo magnetico anticalcare.

Il dispositivo generatore di campo magnetico può comprendere uno o più magneti permanenti od uno o più elettromagneti o combinazioni di elettromagneti e ma-gneti permanenti.

In una forma di realizzazione, il generatore di campo magnetico può essere disposto all'interno del serbatoio dell'acqua, da cui la pompa preleva l'acqua per immetterla nella caldaia della macchina.

In una forma di realizzazione preferita dell'invenzione il dispositivo generatore di campo magnetico è posizionato lungo uno dei condotti del circuito idraulico della macchina. In una forma di realizzazione il generatore di campo magnetico è disposto lungo un condotto fra la pompa e la caldaia, a monte della caldaia, per agire sull'acqua che fluisce dalla pompa al-la caldaia e far si che l'effetto del campo magnetico applicato all'acqua riduca la formazione all'interno della caldaia di depositi difficilmente removibili. In una forma di realizzazione, lungo il condotto di flusso dell'acqua ed all'esterno di esso sono disposti uno o più magneti permanenti.

In alcune forme di realizzazione la caldaia può essere del tipo comprendente una serpentina per il passaggio dell'acqua disposta circa coassialmente all'esterno od all'interno di una resistenza elettrica, anch'essa avvolta in forma di serpentina. In altre forme di realizzazione la caldaia può essere del tipo comprendente un contenitore o serbatoio di acqua con un ingresso ed un'uscita, all'interno del quale è disposta una resistenza.

In una forma di realizzazione, i magneti sono di-sposti con le polarità contrapposte. Ad esempio se è prevista una singola coppia di magneti, questi sono disposti all'esterno del condotto l'uno affacciato sul condotto con il polo nord (N) e l'altro con il polo sud (S). Non si esclude la possibilità di disporre at-torno al condotto più di due magneti, ad esempio due coppie di magneti. In una forma di realizzazione i ma-gneti sono disposti in modo da allineare i poli N-S lungo la direzione di flusso dell'acqua. E' possibile utilizzare un singolo magnete, oppure una singola cop-pia di magneti, oppure più coppie di magneti disposti nella stessa posizione, cioè affiancate tra loro, op-pure allineate lungo lo sviluppo del condotto in cui fluisce l'acqua.

Il condotto è preferibilmente realizzato in mate-riale plastico, ad esempio teflon, silicone, o altri materiali compatibili con il contatto con gli alimenti e tali da non ostacolare il passaggio delle linee di campo dei magneti disposti all'esterno del condotto. Non si esclude la possibilità di disporre i magneti all'interno del condotto.

E' stato rilevato che una maggiore efficacia si ottiene se il campo magnetico agisce su acqua a temperatura superiore alla temperatura ambiente. In parti-colare sono stati riscontrati risultati favorevoli nell'applicazione del campo magnetico ad acqua con temperatura attorno a 60°C od addirittura 80°C. Secon-do una forma di realizzazione dell'invenzione viene previsto dunque di preriscaldare l'acqua a monte della caldaia e fare in modo che l'acqua che fluisce attra-verso il campo magnetico od i campi magnetici generati dal generatore di campo magnetico sia già ad una tem-peratura superiore alla temperatura ambiente, ad esempio superiore alla temperatura ambiente, ad esempio superiore a 40°C e preferibilmente superiore a 50°C e ancora più preferibilmente attorno a 60°C ed al di so-pra di tale valore, ad esempio pari o superiore a 70°C. Per evitare di spostare il problema della precipitazione dei carbonati dalla caldaia della macchina ad una sezione del circuito idraulico a monte della caldaia stessa, il preriscaldamento dell'acqua viene di preferenza in condizioni di flusso, cioè riscaldan-do l'acqua quando questa si trova in movimento nel condotto, ad esempio disponendo una resistenza elet-trica in stretta adiacenza del generatore di campo ma-gnetico, cosicché non vi sia la possibilità di forma-zione di incrostazioni calcaree a monte della zona in cui agisce il campo magnetico.

In una possibile forma di realizzazione il campo magnetico utilizzato ha una induzione magnetica com-presa tra 0,1 e 5 Tesla (T), e preferibilmente tra 0,2 e 1,5 T e ancora più preferibilmente tra 0,4 e 1,2 T. In una forma di realizzazione, la portata di acqua attraverso il condotto su cui agiscono il od i campi ma-gnetici è dell'ordine di 90 g/min e in generale com-presa tra 50 e 200 g/min, preferibilmente tra 70 e 150 g/min..

Uno degli effetti più importanti dei campi magnetici, oggetto e dibattito di numerosi studi, è quello sulla struttura del carbonato di calcio. Questo compo-sto cristallino polimorfico cristallizza in tre modi diversi:

1.calcite: è un cristallo esagonale ed è la forma termodinamicamente più stabile del CaC03, oltre che uno dei minerali più comuni in natura

2.vaterite: è un cristallo esagonale ed è anche essa stabile ed è la più piccola forma cristallina sta-bile

3.aragonite: è un cristallo ortorombico che è meta-stabile a basse temperature e a pressione atmosfe-rica; precipita in soluzione in uno stretto range di condizioni fisico-chimiche, e comincia a preci-pitare a circa 60-70°C.

Si può ipotizzare che i cristalli di calcite cau-sano incrostazioni resistenti, mentre la presenza di aragonite, che spesso è presente sotto forma di cri-stalli aghiformi, è la causa principale del fatto che si formano depositi più morbidi, porosi, solubili e più facilmente rimovibili. Questo dovrebbe essere il meccanismo attraverso cui i campi magnetici influenza-no i depositi delle incrostazioni, ma la natura del fenomeno resta ancora senza un'esatta spiegazione scientifica.

Secondo un diverso aspetto, l'invenzione riguarda un metodo per la produzione di una bevanda od altro prodotto alimentare, ed in specie per la produzione di caffè tramite infusione con acqua calda di polvere di caffè, in cui per ridurre od eliminare la formazione di depositi calcarei l'acqua viene soggetta all'effetto di almeno un campo magnetico.

Secondo una particolare forma di realizzazione, il metodo prevede di trattare l'acqua prima del suo ingresso nella caldaia. Secondo una forma di realizzazione perfezionata dell'invenzione, il metodo prevede una fase di pre-riscaldo dell'acqua in flusso, attra-versamento di almeno un campo magnetico e successiva immissione in caldaia per l'innalzamento della tempe-ratura fino alla temperatura utile per l'infusione.

Ulteriori vantaggiose caratteristiche del metodo e della macchina secondo l'invenzione sono indicate nelle allegate rivendicazioni.

Breve descrizione dei disegni

L'invenzione verrà meglio compresa seguendo la descrizione e l'unito disegno, il quale mostra prati-che forme di realizzazione non limitative dell'inven-zione. Più in particolare, nel disegno mostrano: la Fig.l una macchina da caffè automatica a cui può essere applicata la presente invenzione; la

Fig.2 uno schema delle parti della macchina di Fig.l rilevanti per la comprensione della presente in-venzione; la

Fig.3 un dettaglio della disposizione dei magne-ti; la

Fig.4 un diagramma mostrante i risultati sperimentali ottenuti in un ciclo di test; la

Fig.5 uno schema di applicazione di una coppia di magneti permanenti su un tubo ad "U"; le

Figg.6, 7A e 7B diagrammi mostranti i risultati di ulteriori sperimentazioni con una disposizione di magneti come in Fig.5; e la

Fig.8 uno schema analogo a quello della Fig.2 in una forma di realizzazione perfezionata dell'invenzio-ne.

Descrizione dettagliata di forme di attuazione del-1'invenzione

La presente invenzione verrà descritta nel segui-to con applicazione ad una macchina automatica per la produzione di caffè, benché il suo impiego possa essere previsto anche su macchine da caffè elettriche se-miautomatiche o manuali od in generale a macchine per la produzione di bevande od altri alimenti tramite l'impiego di acqua calda.

In Fig.l è schematicamente illustrata ed indicata con 1 una macchina da caffè comprendente un gruppo di infusione 3 di tipo automatico di per sé noto.

Nello schema di Fig.2 è ancora mostrato il gruppo di infusione automatico 3 che viene alimentato nel mo-do appresso descritto tramite acqua proveniente da un serbatoio 5 posto usualmente nella zona posteriore della macchina 1. Attraverso un flussimetro 7 (ad esempio un flussometro a turbina) per la misurazione della portata l'acqua viene aspirata dal serbatoio 5 per mezzo di una pompa 9 che alimenta una caldaia 11. Con 13 è indicato un condotto di collegamento fra la pompa 9 e la caldaia 11 e con 15 il condotto di colle-gamento della caldaia 11 al gruppo di infusione 3. La pompa 9 può essere corredata di un condotto di ricir-colo 17 che permette il ricircolo dell'acqua in uscita dalla pompa 9 verso il suo ingresso. Il condotto di ricircolo 17 è collegato alla pompa 9 tramite valvole a tre vie 19 e 21.

Con 23 è indicato il condotto di uscita del caffè che termina con un beccuccio erogatore 25 o con una coppia di beccucci erogatori 25, al di sotto dei quali possono essere disposte una o due tazzine T per la raccolta del caffè ottenuto dall'infusione all'interno della camera di infusione formata nel gruppo 3.

Secondo una forma di realizzazione dell'invenzione, lungo il condotto 13 è disposto un generatore di campo magnetico 31. In una forma di realizzazione il generatore 31 comprende un primo magnete permanente 33 ed un secondo magnete permanente 35, posizionati fra loro contrapposti attorno al condotto 13. Quest'ultimo è vantaggiosamente realizzato in un materiale plastico, ad esempio teflon, silicone, od in altro materiale idoneo al contatto con gli alimenti, cioè compatibile con il contatto con l'acqua destinata alla produzione della bevanda. Il materiale di cui è costituito il condotto 13 è inoltre tale da non ostacolare il pas-saggio delle linee di forza del campo magnetico gene-rato dai due magneti permanenti 33 e 35.

In una forma di realizzazione i magneti 33 e 35 sono disposti con le polarità contrapposte: il magnete 33 è rivolto con il polo nord (N) verso il condotto 13, mentre il magnete 35 è rivolto con il polo sud (S) verso il suddetto condotto.

Per verificare l'efficienza del sistema magnetico nella riduzione della formazione di incrostazioni permanenti di carbonato di calcio è stata condotta una sperimentazione su due macchine da caffè fra loro identiche salvo per la presenza nell'una del generatore di campo magnetico 31, di cui la seconda era priva. Le macchine sono state tenute accese per lo stesso numero di ore ed è stata fatta circolare in esse la stessa quantità di acqua per generare lo stesso numero di caffè e produrre la stessa quantità di vapore in iden-tiche condizioni operative. L'accumulo del calcare è stato valutato smontando a più riprese le caldaie delle due macchine ed eseguendone una pesatura, previa eliminazione dell'acqua residua tramite soffiaggio di aria compressa ed essiccazione a temperatura ambiente. L'aumento di peso nel tempo è imputabile alla forma-zione di incrostazioni di carbonato di calcio sulle pareti della caldaie. Le macchine erano dotate di cal-daie del tipo a serpentina, con un condotto elicoidale per il passaggio dell'acqua, con una resistenza anch'essa avvolta elicoidalmente, disposta all'interno del volume racchiuso dalle spire del condotto dell'acqua.

Le macchine sono state sottoposte per il periodo di sperimentazione ad un uso intensivo effettuando un elevato numero di caffè e prelevando quantità elevate di acqua calda e minori quantità di vapore per accelerare i tempi di deposito e quindi per ottenere rile-vanti quantità di calcare in caldaia. Tutti i volumi di acqua impiegati sono stati monitorati e registrati.

La Fig.4 mostra i risultati ottenuti da queste sperimentazioni. In ascissa è riportato il numero di giorni di sperimentazione ed in ordinate la quantità in grammi di carbonato di calcio (CaCOa), data dalla differenza di peso della caldaia ad ogni pesatura ri-spetto al peso della caldaia nuova. La curva Ci costi-tuisce 1'interpolaz ione fra i punti di misura eseguiti sulla macchina dotata del generatore di campo magnetico, mentre la curva C2 è la curva di interpolazione dei risultati ottenuti sulla macchina di confronto. La seguente tabella riassume i dati sperimentali ottenuti dopo il, 18 e 46 giorni di sperimentazione rispettivamente.

Giorni di Peso calcare nella Peso calcare nella Riduzione funzionamento macchina con magneti macchina senza %

(g) magneti (g)

11 0,37 0,62 40,3 18 0,85 1,44 41,0 46 1,88 3,17 40,7

Nel grafico di Fig.4 e nella precedente tabella si può riscontrare una riduzione dell'ordine del 40% della formazione di calcare grazie all'impiego del ge-neratore di campo magnetico 31.

Da un esame delle caldaie dopo i test è risultato che l'incrostazione di calcare nella caldaia di con-trollo, priva di magneti, si presenta molto consistente e compatta, nonché presente in grande quantità. Dalle immagini eseguite al microscopio a scansione elettronica è emersa una distribuzione eterogenea di cristalli con habitus prismatico allungato. L'esame cristallografico ha evidenziato una componente calcica mista ad una notevole componente aragonitica. Tali os-servazioni sono state confermate anche dall'analisi effettuata ai raggi X.

Nella caldaia con magneti si è rilevata una pre-senza di un deposito con una formazione facilmente asportabile senza necessità di esercitare alcuno sforzo particolare per provocarne il distacco dalle pareti. La quantità di deposito è risultata nettamente infe-riore rispetto al caso della caldaia di controllo. L'esame microscopico ha evidenziato una distribuzione dimensionale omogenea dei cristalli, con un habitus prismatico allungato avente, tuttavia, dimensioni inferiori rispetto al caso della caldaia di controllo. Anche in questo caso l'analisi effettuata ai raggi X ha mostrato una prevalente presenza di fase aragonitica. Inoltre, si è osservato che il deposito ottenuto nella caldaia con magneti si presenta con un maggiore grado di vuoto rispetto a quello formato nella caldaia priva di magneti.

In Fig.5 è schematicamente mostrata una diversa disposizione dei magneti, ancora indicati con33, 35, che in questo caso hanno una forma a C o ad U e sono applicati in corrispondenza di una curva o di un gomi-to di un condotto 13. Una configurazione di questo ti-po è stata impiegata per un secondo ciclo di sperimen-tazioni, impiegando magneti con una intensità di 0,1 T di forma semicirconferenziale, applicati attorno ad un gomito tubolare di acciaio con un diametro interno di 4 mm ed un diametro esterno di 7 mm ed una lunghezza di 30 mm. In Fig. 6 sono riportate curve analoghe a quelle di Fig.4. Le curve CI e C2 indicano l'andamento del peso in grammi (ordinate) in funzione del tempo di funzionamento (in giorni sulle ascisse). La curva CI è relativa alla caldaia con magnete, la curva C2 alla caldaia senza magnete (caldaia di controllo).

In Fig.7A è riportata la curva rappresentativa della riduzione percentuale di calcare in funzione del tempo, mentre in Fig.7B è mostrata la curva rappresen-tativa della riduzione percentuale di calcare nella caldaia con magnete (in ordinate) in funzione dell'ac-cumulo di calcare nella caldaia di riferimento (sulle ascisse, in grammi).

Senza voler essere limitati ad alcun tipo di spiegazione chimico-fisica dei complessi fenomeni che possono portare ai significativi risultati sperimenta-li ottenuti, si può osservare che l'effetto rilevante del campo magnetico è di non modificare l'equilibrio chimico dell'acqua, ma di interferire sui processi di nucleazione dei cristalli agendo sui livelli di ipersaturazione nell'intorno del germe e di provocare una modificazione della fase cristallochimica. Come indi-cato in precedenza, il carbonato di calcio nella sua forma cristallina può presentarsi in tre diverse fasi: 1.calcite, con cristallizzazione nel sistema rombo-edrico a tre assi

2.aragonite, con cristallizzazione nel sistema rom-bico ad un asse

3.vaterite, con cristallizzazione di tipo sferico.

Delle tre forme termodinamicamente la più proba-bile a temperatura e pressione ambiente è quella sta-bile della calcite.

Nei normali processi di riscaldamento delle acque in circuiti termici, il bicarbonato di calcio nella sua successiva decomposizione con formazione della specie carbonatica, forma una incrostazione compatta e fortemente aderente alle pareti metalliche. Una in-terpretazione sulla evoluzione e formazione della calcite risiede in una deficienza di un doppietto elet-tronico sull'atomo di carbonio, deficienza che l'atomo di carbonio tende ad eliminare catturando un doppietto elettronico da un atomo avente capacità di donazione. Tale attitudine è tipica dei metalli che dispongono generalmente di doppietti elettronici liberi che pos-sono mettere in compartecipazione.

Nella maggior parte dei casi, tale azione viene esercitata dalla superficie a contatto con l'acqua, che, con la sua rugosità microscopica, favorisce la formazione dei germi cristallini mettendo in compartecipazione con il carbonio un doppietto elettronico, formando un legame metallo-carbonio che fissa stabil-mente alle pareti il germe cristallino, germe che an-drà sempre più crescendo. Tale crescita è da ricercare sugli atomi che sono intervenuti nella formazione del legame, sui quali rimangono dei residui di carica, che innescano dei dipoli che fungono da punti di attrazio-ne e di orientamento per altre molecole che, in suc-cessione si aggregano. L'unione tra le molecole nel processo di cristallizzazione non avverrà caoticamen-te, ma avverrà secondo l'orientamento dei dipoli elet-trici esistenti e dei campi magnetici generati dagli elettroni; l'attacco delle molecole sarà orientato nello spazio secondo le direzioni in cui le attrazioni sono maggiori e minori le interferenze magnetiche.

Sulla base di questi aspetti elettrochimici un'eventuale influenza esercitata da un campo magneti-co applicato dall'esterno comporta una modificazione strutturale fisica ma non chimica, in quanto non andrebbe a influire sulla solubilità dei composti, e perciò a variare il valore del prodotto di solubilità.

Tale influenza, tanto rilevante quanto maggiore è l'intensità del campo magnetico, risulta essere deter-minante sulla evoluzione e sullo sviluppo della germinazione cristallina. Nel fenomeno della solvatazione, ogni ione metallico è circondato da un certo numero di molecole d'acqua per effetto della presenza di dipoli elettrici, le cui estremità cariche si orientano nello spazio a seguito dell'attrazione elettrostatica degli ioni. In tale complesso acqua-ione, lo ione occupa la cavità centrale ed il raggio effettivo dello ione di-pende dall'orientamento del dipolo stesso. Il raggio effettivo è maggiore del raggio cristallografico e per i cationi, quando non è applicata nessuna forza esterna, tale differenza risulta essere di 0,1 A.

L'influenza di un campo magnetico ad alta inten-sità capace di annullare i campi magnetici originati dagli elettroni, impedisce il libero ed armonico orientamento. I dipoli dovranno orientarsi perciò secondo le linee di forza del campo magnetico applicato e tale orientamento forzato influirà sul raggio effet-tivo dello ione.

Nel caso dello ione calcio, tale orientamento forzato dei dipoli porta un sensibile aumento del raggio effettivo rispetto al raggio cristallografico, in tal modo si comporta come uno ione con raggio ionico maggiore di 0,1 A dando luogo a cristalli del sistema rombico e non romboedrico. Tale deformazione dello io-ne corrisponde ad un assorbimento di energia da parte del sistema che si trasferisce nel precipitato, costituito dalla fase aragonite, metastabile con un conte-nuto energetico superiore a quello della calcite. Ma probabilmente l'effetto antincrostante non è da ricer-care solo nella diversa forma cristallochimica di formazione da calcite ad aragonite, in quanto entrambi, in particolare la calcite, danno luogo ad aggregati e depositi compatti. Nella formazione dell'aragonite, infatti le molecole si orienteranno secondo le linee di forza del campo magnetico per effetto della presenza di un dipolo elettrico e tale modificazione provo-cherà un impedimento sterico alla costruzione del re-ticolo cristallino, non potendosi orientare liberamen-te nello spazio e congiungersi secondo le linee di at-trazione dei dipoli elettrici su loro presenti. Dette attrazioni costituiscono le forze intramolecolari che causano la coesione cristallina. La mancanza di esse, porta alla formazione di depositi amorfi, i quali si presentano come un soffice ed inconsistente talco pol-veroso, costituito da un insieme di piccolissimi cristalli aventi un habitus aciculare molto leggero e fa-cilmente asportabile dall'azione fluidodinamica dell'acqua.

Risultati ancora più rilevanti di quelli sopra riportati possono essere ottenuti con una forma di realizzazione perfezionata dell'invenzione ed illustrata in Fig.8 in modo schematico. Numeri uguali indicano parti uguali od equivalenti a quelle dello schema di Fig.2.

Nella forma di realizzazione di Fig.8, oltre ai componenti già descritti con riferimento alla Fig.2, viene previsto, in associazione al generatore di campo magnetico 31, un sistema 41 di pre-riscaldo dell'acqua che fluisce attraverso il condotto 13 verso la caldaia 11. Il sistema di pre-riscaldo 41 è schematizzato come una resistenza elettrica avvolta attorno al condotto 13. In realtà il sistema di pre-riscaldo può essere costituito ad esempio da una porzione di condotto 13 realizzata in materiale metallico od altro materiale termicamente conduttivo per poter eseguire un preriscaldo in flusso dell'acqua direttamente a monte del generatore di campo magnetico 31 od addirittura al-l'interno della zona in cui questo è posizionato. E' così possibile riscaldare l'acqua durante il suo flus-so verso la caldaia in una zona immediatamente adiacente o coincidente con quella di azione del campo ma-gnetico generato dal o dai magneti del generatore 31.

In questo modo si evita di trasferire semplicemente il problema e la formazione di depositi calcarei dalla caldaia 11 al sistema di pre-riscaldo. Allo stesso tempo è possibile trattare magneticamente 1'acqua già parzialmente riscaldata ottenendo un effetto più incisivo del campo magnetico nella prevenzione della formazione dei depositi calcarei. Valori idonei di temperatura di pre-riscaldo possono essere compresi tra 40 ed 80°C e preferibilmente tra 50 e 70°C o supe-riori.

E' inteso che il disegno non mostra che una esem-plificazione data solo quale dimostrazione pratica dell'invenzione, la quale può variare nelle forme e disposizioni senza peraltro uscire dall'ambito del concetto alla base dell'invenzione. L'eventuale pre-senza di numeri di riferimento nelle rivendicazioni accluse ha lo scopo di facilitare la lettura delle ri-vendicazioni con riferimento alla descrizione ed al disegno, e non limita l'ambito della protezione rap-presentata dalle rivendicazioni.

Claims (27)

1. RIVENDICAZIONI 1. Una macchina per la produzione di bevande e altri alimenti tramite acqua calda, con un circuito idraulico comprendente: un serbatoio per l'acqua; una caldaia per il riscaldamento dell'acqua; una pompa per l'alimentazione dell'acqua; un gruppo di infusione che riceve acqua da detta caldaia ed in cui viene immesso un prodotto per la preparazione della bevanda od altro alimento; caratterizzata dal fatto di comprendere un generatore di campo magnetico per il trattamento del-l'acqua per ridurre la formazione di depositi calcarei in detto circuito idraulico.
2. 2. Macchina come da rivendicazione 1, caratteriz-zata dal fatto che detto generatore di campo magnetico comprende almeno un magnete permanente.
3. 3. Macchina come da rivendicazione 1 o 2, carat-terizzata dal fatto che detto generatore di campo ma-gnetico comprende almeno un elettromagnete.
4. 4. Macchina come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto ge-neratore di campo magnetico è disposto lungo un con-dotto di flusso dell'acqua.
5. 5. Macchina come da una o più delle rivendicazio-ni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto generatore di campo magnetico comprende una coppia di magneti tra loro contrapposti, tra i quali è definito un volume contenente acqua.
6. 6. Macchina come da rivendicazione 5, caratteriz-zata dal fatto che i magneti di detta coppia sono disposti tra loro affacciati con polarità opposte.
7. 7. Macchina come da rivendicazione 5 o 6, carat-terizzata dal fatto che detto volume comprende una porzione di un condotto di flusso dell'acqua.
8. 8. Macchina come da una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto ge-neratore di campo magnetico è posizionato lungo un condotto di flusso a monte di detta caldaia.
9. 9. Macchina come da rivendicazione 8, caratteriz-zata dal fatto che detto generatore di campo magnetico è disposto fra detta pompa e detta caldaia.
10. 10. Macchina come da una o più delle rivendicazio-ni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere un dispositivo di pre-riscaldo dell'acqua a monte di detta caldaia.
11. 11. Macchina come da rivendicazione 10, caratte-rizzata dal fatto che detto dispositivo di pre-riscaldo è associato a detto generatore di campo ma-gnetico ed è disposto in modo tale che l'acqua che at-traversa detto campo magnetico è a temperatura superiore alla temperatura ambiente.
12. 12. Macchina come da rivendicazione 10 o 11, ca-ratterizzata dal fatto che detto dispositivo di pre-riscaldo è disposto e realizzato per riscaldare l'ac-qua mentre essa fluisce attraverso il campo magnetico.
13. 13. Macchina come da rivendicazione 10, 11 o 12, caratterizzata dal fatto che detto dispositivo di pre-riscaldo è disposto almeno parzialmente nel campo ma-gnetico generato da detto generatore di campo magneti-co.
14. 14. Macchina come da una o più delle rivendicazio-ni precedenti, caratterizzata dal fatto di essere una macchina da caffè.
15. 15. Macchina come da rivendicazione 14, caratte-rizzata dal fatto di comprendere una camera di infusione per il contenimento di polvere di caffè, attra-versata dal flusso di acqua proveniente da detta cal-daia.
16. 16. Un metodo per la produzione di una bevanda od altro alimento comprendente le fasi di: - generare un flusso di acqua calda; - far attraversare a detto flusso di acqua calda una massa di una sostanza alimentare tramite cui pro-durre detta bevanda o detto alimento; caratterizzato dal fatto di trattare l'acqua con almeno un campo magnetico per ridurre i depositi calcarei.
17. 17. Metodo come da rivendicazione 16, caratteriz-zato dal fatto che detta bevanda è caffè.
18. 18. Metodo come da rivendicazione 16 o 17, carat-terizzato dal fatto di far passare l'acqua lungo un condotto di flusso che attraversa detto campo magneti-co.
19. 19. Metodo come da rivendicazione 18, caratteriz-zato dal fatto che detto campo magnetico è generato a monte di una caldaia di riscaldamento dell'acqua.
20. 20. Metodo come da rivendicazione 18 o 19, carat-terizzato dal fatto di generare un campo magnetico tramite almeno una coppia di magneti contrapposti, tra i quali fluisce l'acqua.
21. 21. Metodo come da rivendicazione 20, caratterizzato dal fatto che detti magneti sono posti con pola-rità tra loro opposte.
22. 22. Metodo come da una o più delle rivendicazioni 16 a 21, caratterizzato dal fatto di pre-riscaldare l'acqua prima di trattarla tramite detto campo magnetico e di riscaldare ulteriormente l'acqua dopo il trattamento tramite detto campo magnetico.
23. 23. Metodo come da rivendicazione 22, caratteriz-zato dal fatto di pre-riscaldare l'acqua in condizioni di flusso.
24. 24. Metodo come da rivendicazione 22 o 23, carat
25. 25. Metodo come da rivendicazione 22 o 23 o 24, caratterizzato dal fatto di pre-riscaldare l'acqua ad una temperatura pari o superiore a 40°C e preferibil-mente pari o superiore a 50°C e ancora più preferibil-mente tra 55°C e 80°C.
26. 26. Metodo come da una o più delle rivendicazioni 16 a 25, caratterizzato dal fatto che detto campo ma-gnetico ha una induzione magnetica compresa tra 0,1 e 5 Tesla, e preferibilmente tra 0,2 e 1,5 Tesla e anco-ra più preferibilmente tra 0,4 e 1,2 Tesla.
27. 27. Metodo come da una o più delle rivendicazioni 16 a 26, caratterizzato dal fatto di far fluire l'ac-qua attraverso detto campo magnetico con una portata compresa tra 70 e 150 g/min.