RU2775729C2

RU2775729C2 - Method for making beverage of capsule with preliminary wetting

Info

Publication number: RU2775729C2
Application number: RU2019130883A
Authority: RU
Inventors: Бертран ГИОН; Серджо КЬОДА
Original assignee: Сосьете Де Продюи Нестле С.А.
Priority date: 2017-03-08
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2022-07-07

Abstract

FIELD: beverage making.

SUBSTANCE: invention relates to a method and a device for beverage making. The method is described for making a beverage in device (1) for making a beverage of capsule (2) containing beverage ingredients by means of water supply to the capsule through first capsule wall (6), using water pump (16) of the device, controlled by control unit (21), wherein the extraction of a brewed beverage is carried out through second capsule wall (9). The specified second wall is opened for the extraction of the brewed beverage due to the effect of pressure injection inside the capsule as a result of water supply to the capsule, including: supply of the first volume of water (V1) to the capsule containing beverage ingredients in a dry state for preliminary wetting of beverage ingredients in the capsule before the extraction of the beverage from second capsule wall (9) – preliminary wetting; supply of the second volume of water (V2-V1) to the capsule for the extraction of the beverage from second capsule wall (9). Moreover, the supply of the first volume is adjusted by at least one flow rate value, which provides for continuous increase in pressure of water from a pump at first stage (30) of increasing water pressure. At the same time, the supply of the second volume of water is adjusted so that it is performed right away and without interruption of a flow after the supply of the first volume of water, and is adjusted for increasing water pressure up to at least one extraction pressure after second stage (31) of increasing pressure, which is adjusted so that it is sharper than first stage (30) of increasing pressure.

EFFECT: reduction in time of beverage making, as well as reduction in electric power consumption during the beverage making.

15 cl, 7 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Изобретение относится к способу приготовления напитка в устройстве для приготовления напитка, таком как кофемашина, из капсулы, содержащей ингредиенты, посредством подачи воды насосом устройства в капсулу через первую стенку капсулы и последующей экстракции напитка через вторую стенку капсулы. Более конкретно способ сосредоточен на приготовлении горячего напитка, в частности кофе, из капсул, содержащих молотый кофе, для повышения качества напитка в чашке посредством усовершенствованного контроля и конкретной последовательности определенных параметров приготовления, в частности потока и давления воды, подаваемой в капсулу.The invention relates to a method for preparing a beverage in a beverage preparation device, such as a coffee machine, from a capsule containing ingredients by pumping water into the capsule through the first wall of the capsule and then extracting the drink through the second wall of the capsule. More specifically, the method focuses on the preparation of a hot drink, in particular coffee, from capsules containing ground coffee, to improve the quality of the drink in the cup through improved control and specific sequencing of certain preparation parameters, in particular the flow and pressure of water supplied to the capsule.

Уровень техники State of the art

Устройства для приготовления напитков, в которых применяются капсулы с ингредиентами для напитков, широко известны и распространены. Наиболее популярны устройства, в которых используются одноразовые капсулы, также называемые контейнерами или картриджами, которые содержат молотый кофе, смеси молотого кофе и молока, быстрорастворимый кофе, листовой чай или их комбинации. В данной области общеизвестны закрытые капсулы, такие как раскрытые в документе EP0512468, которые открываются по достижении достаточного давления. Способы, в которых применяются такие капсулы, также известны, например, в документе EP0512470.Beverage preparation devices using capsules of beverage ingredients are widely known and widely used. The most popular devices use disposable capsules, also called containers or cartridges, that contain ground coffee, ground coffee and milk blends, instant coffee, loose leaf tea, or combinations thereof. Closed capsules are well known in the art, such as those disclosed in EP0512468, which open when sufficient pressure is reached. Methods using such capsules are also known, for example in EP0512470.

Также известно, что предварительное смачивание кофе в профессиональных кофемашинах посредством впрыска небольшого количества воды и выдержки в течение нескольких секунд способно улучшить или изменить результаты экстракции, например, усилить ароматы.It is also known that pre-wetting coffee in professional coffee machines by injecting a small amount of water and holding for a few seconds can improve or change the results of the extraction, for example, enhance aromas.

Документ EP0870457 относится к гибкой водонепроницаемой капсуле (саше), располагаемой в камере, оснащенной фиксированным игольчатым средством, подходящим для перфорации материала капсулы после нагнетания в ней давления и ее смещения к стенкам камеры и средству для перфорации. В соответствии с настоящим документом вода подается в капсулу и поток воды прерывается до достижения давления, достаточного для обеспечения перфорации стенок капсулы.Document EP0870457 relates to a flexible waterproof capsule (sachet) placed in a chamber equipped with a fixed needle means suitable for perforating the material of the capsule after it has been pressurized and moved against the walls of the chamber and the perforation means. In accordance with this document, water is supplied to the capsule and the flow of water is interrupted until a pressure sufficient to ensure perforation of the walls of the capsule is reached.

Документ EP2001343B1 относится к способу приготовления напитка, включающему в себя стадии подачи воды в закрытую камеру приготовления напитка, в частности в закрытый жесткий картридж, для приготовления напитка, открытия камеры и выдачи приготовленного таким образом напитка из выходного канала камеры, причем он включает в себя следующие стадии:Document EP2001343B1 relates to a method for preparing a beverage, which includes the steps of supplying water to a closed beverage preparation chamber, in particular a closed rigid cartridge, for preparing a beverage, opening the chamber and dispensing the thus prepared beverage from the outlet of the chamber, and it includes the following stages:

- подача воды в камеру приготовления до достижения первого давления (P₁), которое составляет по меньшей мере 3 бара,- supplying water to the cooking chamber until a first pressure (P ₁ ) is reached, which is at least 3 bar,

- по меньшей мере однократное прерывание потока воды в камеру приготовления (t_подачи),- at least once interrupting the flow of water into the cooking chamber (t _supply ),

- поддержание камеры для приготовления в закрытом состоянии при первом давлении (P₁) в течение времени поддержания (t_подачи-t₁) давления, которое находится в диапазоне от 1 до 60 секунд,- keeping the cooking chamber closed at the first pressure (P ₁ ) for a pressure maintenance time (t _supply -t ₁ ) which ranges from 1 to 60 seconds,

- открытие выходного канала камеры приготовления и- opening the outlet channel of the cooking chamber and

- выдача приготовленного таким образом напитка.- issuance of the drink prepared in this way.

Иными словами, способ в соответствии с настоящим патентом включает в себя этап предварительного смачивания ингредиентов в жестком картридже, во время которого поток воды прерывается и давление поддерживается постоянным в течение нескольких секунд перед возобновлением потока для экстракции напитка.In other words, the method according to the present patent includes the step of pre-wetting the ingredients in the rigid cartridge during which the water flow is interrupted and the pressure is kept constant for a few seconds before the flow is resumed to extract the beverage.

Документ WO2015104165 относится к другому способу, согласно которому в капсулу подается первый объем воды, а после прерывания — второй объем воды, и при этом время прерывания потока воды в капсулу определяется путем оценки выходного сигнала измерения расходомера. В соответствии с этим способом можно более точно и более четко определить момент времени, в который капсула должным образом заполнится водой для предварительного смачивания. WO2015104165 relates to another method in which a first volume of water is supplied to the capsule, and after an interruption, a second volume of water, wherein the interruption time of the water flow into the capsule is determined by evaluating the measurement output of the flow meter. According to this method, the point in time at which the capsule is properly filled with pre-wet water can be determined more precisely and more clearly.

Проблема способов, известных в данной области техники, заключается в том, что предварительное смачивание имеет ряд недостатков. Это может привести к проблемам с блокировкой потока, если его регулирование не выполняется должным образом, в частности, если поток возобновляется при открытии подающей стенки капсулы. Управление насосом значительно более сложное, чем проиллюстрировано в документе WO2015104165. Время приготовления напитка также существенно возрастает по сравнению со стандартным способом приготовления без предварительного смачивания. Действительно, насос должен перейти из выключенного в полностью рабочий режим, а повышение давления займет больше времени. Используемая электрическая мощность также довольно существенна.A problem with the methods known in the art is that prewetting has a number of disadvantages. This can lead to blockage problems if the flow is not controlled properly, in particular if the flow resumes when the capsule feed wall is opened. Pump control is much more complex than illustrated in WO2015104165. The preparation time of the drink also increases significantly compared to the standard method of preparation without pre-wetting. Indeed, the pump must go from off to fully operational, and the pressure increase will take longer. The electrical power used is also quite significant.

Цель настоящего изобретения заключается в предоставлении решения для этих недостатков.The purpose of the present invention is to provide a solution to these shortcomings.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Изобретение относится к способу приготовления напитка в устройстве для приготовления напитков из капсулы, содержащей ингредиенты напитка, посредством подачи воды в капсулу через первую стенку капсулы с помощью насоса устройства; причем экстракция заваренного напитка осуществляется через вторую стенку капсулы; при этом указанная вторая стенка предпочтительно открывается для экстракции заваренного напитка по меньшей мере за счет эффекта нагнетания давления внутри капсулы в результате продолжения подачи воды в капсулу; включающему:The invention relates to a method for preparing a drink in a device for preparing drinks from a capsule containing drink ingredients by supplying water to the capsule through the first wall of the capsule using a device pump; moreover, the extraction of the brewed beverage is carried out through the second wall of the capsule; wherein said second wall is preferably opened to extract the brewed beverage by at least the effect of pressurizing the inside of the capsule by continuing to supply water to the capsule; including:

- подачу первого объема воды в капсулу, содержащую ингредиенты напитка в сухом состоянии, для предварительного смачивания ингредиентов напитка в капсуле перед экстракцией напитка из второй стенки капсулы («предварительное смачивание»);supplying a first volume of water to the capsule containing the beverage ingredients in a dry state to pre-wet the beverage ingredients in the capsule prior to extracting the beverage from the second wall of the capsule ("pre-wet");

- подачу второго объема воды в капсулу для экстракции напитка из второй стенки капсулы;- feeding a second volume of water into the capsule to extract the drink from the second wall of the capsule;

причем подача первого объема регулируется по меньшей мере одним значением расхода, которое обеспечивает непрерывное повышение давления воды из насоса на первом этапе повышения давления воды, иmoreover, the supply of the first volume is controlled by at least one flow rate, which provides a continuous increase in water pressure from the pump in the first stage of water pressure increase, and

при этом подача второго объема воды регулируется так, чтобы она выполнялась сразу же и без прерывания потока после подачи первого объема воды, и регулируется для повышения давления воды до по меньшей мере одного давления экстракции после второго этапа повышения давления, которое регулируется так, чтобы оно было резче первого этапа повышения давления.wherein the supply of the second volume of water is controlled so that it is carried out immediately and without interruption of the flow after the supply of the first volume of water, and is regulated to increase the water pressure to at least one extraction pressure after the second stage of pressure increase, which is regulated so that it is sharper than the first stage of pressure increase.

Таким образом, изобретение обеспечивает эффективное предварительное смачивание ингредиентов напитка в капсуле посредством непрерывной подачи воды в капсулу без помех и при низком или пониженном расходе во время предварительного смачивания. Таким образом изобретение позволяет устранить проблемы, связанные со значительным временем выдержки капсулы, полностью заполненной водой, а также проблему, связанную с возобновлением потока из насоса после прерывания, и потенциальные проблемы с блокировкой, обусловленные таким изменением состояния насоса.Thus, the invention provides efficient pre-wetting of beverage ingredients in a capsule by continuously supplying water to the capsule without interference and at low or reduced flow rates during pre-wetting. Thus, the invention eliminates the problems associated with a significant residence time of the capsule completely filled with water, as well as the problem associated with the resumption of flow from the pump after an interruption, and potential blocking problems due to such a change in the state of the pump.

В одном аспекте расход насоса регулируется для подачи первого объема воды, в частности для соответствия по меньшей мере одной уставке расхода до тех пор, пока не будет достигнуто заданное время потока или заданный объем воды либо пока не будет достигнута заданная уставка давления, которая ниже давления экстракции. Таким образом, расход измеряют и сравнивают с уставкой, а конец первого объема определяют с помощью любого одного или любой комбинации: значения постоянной времени, значения постоянной объема или в ряде случаев значения постоянной давления. В последнем случае значение давления измеряется, например, непосредственно с помощью датчика давления или опосредованно путем измерения датчиком тока, потребляемого насосом, вычисления давления и сравнения с уставкой давления для прекращения подачи первого объема воды при более низком или пониженном расходе. Однако самым простым способом является определение предустановленного времени для первого объема воды, подаваемого в капсулу при регулируемом расходе.In one aspect, the flow rate of the pump is controlled to deliver a first volume of water, in particular to meet at least one flow setpoint until a predetermined flow time or a predetermined volume of water is reached, or until a predetermined pressure setpoint is reached that is lower than the extraction pressure. . Thus, the flow rate is measured and compared to the setpoint, and the end of the first volume is determined by any one or any combination of time constant values, volume constant values, or in some cases pressure constant values. In the latter case, the pressure value is measured, for example, directly with a pressure sensor or indirectly by measuring the current drawn by the pump with the sensor, calculating the pressure and comparing it with the pressure setpoint to stop the supply of the first volume of water at a lower or reduced flow rate. However, the simplest way is to determine a preset time for the first volume of water supplied to the capsule at a controlled rate.

В предпочтительном аспекте подачу первого объема воды регулируют в диапазоне от 20 до 120 мл/мин, более предпочтительно от 50 до 100 мл/мин в течение периода от 3 до 25 секунд, более предпочтительно от 5 до 20 секунд. При превышении заданного максимального предела расхода время предварительного смачивания необходимо сократить, а предварительное смачивание становится не таким эффективным, тогда как при значении ниже минимального предела время предварительного смачивания слишком велико, давление повышается слишком медленно и/или приготовление занимает слишком много времени.In a preferred aspect, the supply of the first volume of water is controlled in the range of 20 to 120 ml/min, more preferably 50 to 100 ml/min over a period of 3 to 25 seconds, more preferably 5 to 20 seconds. If the set maximum flow limit is exceeded, the pre-wetting time must be shortened and the pre-wetting becomes less effective, while below the minimum limit, the pre-wetting time is too long, the pressure rises too slowly and/or the cooking takes too long.

В одном аспекте давление водяного насоса регулируется для подачи второго объема воды, в частности для соответствия по меньшей мере одной уставке давления. Второй объем воды можно подавать до тех пор, пока не будет экстрагирован целевой объем напитка. В альтернативном варианте дополнительный(-ые) объем(-ы) воды подают до экстракции целевого объема напитка. Такой(-ие) дополнительный(-ые) объем(-ы) воды может(могут) регулироваться расходом или давлением. В частности расход и/или давление дополнительного(-ых) объема(-ов) может быть ниже или выше расхода и/или давления второго объема подаваемой воды. Изменение расхода и/или давления от одного объема к другому может быть непрерывным или ступенчатым в зависимости от регулирования.In one aspect, the pressure of the water pump is adjusted to deliver a second volume of water, in particular to meet at least one pressure set point. A second volume of water may be supplied until the target volume of beverage has been extracted. Alternatively, additional volume(s) of water is supplied prior to extraction of the target volume of beverage. Such additional volume(s) of water may be controlled by flow or pressure. In particular, the flow rate and/or pressure of the additional volume(s) may be lower or higher than the flow rate and/or pressure of the second supply water volume. The change in flow and/or pressure from one volume to another may be continuous or stepwise, depending on the regulation.

Следовательно, в отличие от первого объема воды, второй объем предпочтительно регулируется не расходом, а только давлением, поскольку становится возможно обеспечить разные значения давления экстракции в зависимости от типов капсул (например, содержащих смеси молотого кофе разного происхождения). Более того, актуальнее регулировать давление экстракции, чтобы избежать слишком высокого или слишком низкого давления экстракции для данной капсулы. Конечно же, можно предусмотреть и другие способы регулирования, например, регулирование расхода или смешанное регулирование (расхода и давления).Therefore, in contrast to the first volume of water, the second volume is preferably controlled not by flow, but only by pressure, since it becomes possible to provide different extraction pressures depending on the types of capsules (eg containing mixtures of ground coffee of different origins). Moreover, it is more important to adjust the extraction pressure to avoid too high or too low an extraction pressure for a given capsule. Of course, other control methods can also be envisaged, such as flow control or mixed control (flow and pressure).

Расход второго объема воды, подаваемого через первую стенку капсулы, выше, чем расход первого объема воды, подаваемого для предварительного смачивания. При регулировке давления для второго объема воды регулировка насоса выполняется при уставке давления выше 6 бар, предпочтительно от 8 до 25 бар, более предпочтительно при уставке давления от 10 до 20 бар.The flow rate of the second volume of water supplied through the first wall of the capsule is higher than the flow rate of the first volume of water supplied for pre-wetting. When adjusting the pressure for the second volume of water, the pump is adjusted at a pressure set point above 6 bar, preferably from 8 to 25 bar, more preferably at a pressure set point from 10 to 20 bar.

Предпочтительно, чтобы подача второго объема воды начиналась до достижения давления вскрытия для вскрытия второй стенки капсулы. Как правило, отверстие второй стенки получают посредством излома, разрезания или разрыва стенки об опору капсулы устройства, содержащую один или множество выступов. Для преодоления перепада давления, требуемого для вскрытия стенки, необходимо задать достаточно высокую уставку давления таким образом, чтобы этап повышения давления был достаточно резким и вскрытие прошло успешно.Preferably, the supply of the second volume of water is started before the opening pressure is reached to open the second wall of the capsule. As a rule, the opening of the second wall is obtained by breaking, cutting or breaking the wall against the support of the capsule of the device, containing one or more protrusions. To overcome the pressure drop required to open the wall, it is necessary to set the pressure setpoint high enough so that the pressurization step is abrupt enough for the opening to succeed.

Предпочтительно выбран тип насоса с возможностью регулирования давления и расхода, такой как шестеренный, мембранный или шприцевой насос. Размер насоса выбирают так, чтобы он обеспечивал расход в широком диапазоне значений расхода, например, от 50 до 500 мл/мин.Preferably, a pump type is selected that is capable of controlling pressure and flow, such as a gear, diaphragm, or syringe pump. The pump is sized to provide a flow rate over a wide range of flow rates, eg 50 to 500 ml/min.

В одном аспекте расход определяется с помощью средства определения расхода, расположенного в соответствии с любым одним или комбинации следующих способов:In one aspect, the flow rate is determined by a flow rate determination means arranged in accordance with any one or combination of the following methods:

а) путем определения уменьшения объема за единицу времени в напорной водяной камере шприцевого насоса устройства, илиa) by determining the decrease in volume per unit time in the pressurized water chamber of the syringe pump of the device, or

b) путем измерения с помощью расходомера расхода воды, подаваемой насосом в капсулу, илиb) by measuring with a flow meter the flow of water supplied by the pump to the capsule, or

c) путем измерения скорости вращения двигателя роторного объемного насоса и соответствующего вычисления расхода.c) by measuring the rotational speed of the rotary positive displacement pump motor and calculating the flow accordingly.

В частности, в способе a) уменьшение объема напорной водяной камеры можно определить по относительному смещению подвижной разграничивающей камеру стенки, смещаемой электрическим исполнительным механизмом, в зависимости от времени.In particular, in method a), the reduction in volume of the water pressure chamber can be determined from the relative displacement of the movable wall delimiting the chamber, displaced by the electric actuator, as a function of time.

Более того, тип капсулы можно идентифицировать устройством для приготовления напитка. Некоторые параметры приготовления определяют блоком управления в зависимости от типа идентифицированной капсулы. В частности, блок управления может управлять подачей первого объема воды и/или второго объема воды в зависимости от типа идентифицированной капсулы. Например, в зависимости от типа капсулы, например, кофейной смеси, подача первого объема воды может быть регулируемой с разным расходом или значениями расхода и/или подача второго объема воды может выполняться при разном давлении или значениях давления. Также можно регулировать подачу дополнительного(-ых) объема(-ов) воды.Moreover, the type of capsule can be identified by the beverage preparation device. Some cooking parameters are determined by the control unit depending on the type of capsule identified. In particular, the control unit may control the supply of the first volume of water and/or the second volume of water depending on the type of identified capsule. For example, depending on the type of capsule, eg coffee blend, the supply of the first volume of water may be controlled at different flow rates or flow rates and/or the supply of the second volume of water may be performed at different pressures or pressures. It is also possible to regulate the supply of additional volume(s) of water.

Как правило, подача первого объема воды может быть альтернативно задана с помощью блока управления без регулирования расхода, но с простой подачей питания с заданным уровнем силы тока на насос в течение заданного времени, чтобы обеспечить низкий расход и постоянное повышение давления, требуемого для предварительного смачивания. В этом случае эти характеристики для подачи первого объема воды, т.е. питание насоса и временной интервал, могут быть заданы, например, в зависимости от типа капсулы.Typically, the supply of the first volume of water can alternatively be set by the control unit with no flow control, but with a simple power supply at a given level of current to the pump for a given time to ensure low flow and a constant increase in pressure required for prewetting. In this case, these characteristics for the supply of the first volume of water, i.e. pump power and time interval can be set, for example, depending on the type of capsule.

Изобретение дополнительно относится к устройству для приготовления напитка для реализации вышеупомянутого способа, содержащему:The invention further relates to a beverage preparation device for implementing the above method, comprising:

источник воды,water source,

отверстие для выдачи,dispensing hole,

варочный блок для приема капсулы,brewing unit for taking the capsule,

водяной насос для подачи воды в варочный блок,water pump for supplying water to the brewing unit,

при этом оно содержит блок управления, расположенный с возможностью регулирования насоса для:at the same time, it contains a control unit located with the possibility of regulating the pump for:

- подачи первого объема воды в капсулу, содержащую ингредиенты напитка в сухом состоянии, для предварительного смачивания ингредиентов напитка в капсуле перед экстракцией напитка из второй стенки капсулы («предварительное смачивание»);supplying a first volume of water to the capsule containing the beverage ingredients in a dry state to pre-wet the beverage ingredients in the capsule prior to extracting the beverage from the second wall of the capsule ("pre-wet");

- подачи второго объема воды в капсулу для экстракции напитка из второй стенки капсулы;- supplying a second volume of water into the capsule to extract the drink from the second wall of the capsule;

Устройство может содержать шприцевой насос, с помощью которого определяют расход воды, или же расход вычисляют по уменьшению объема напорной водяной камеры в зависимости от времени. Альтернативно устройство содержит насос и расходомер для измерения расхода, подаваемого насосом в капсулу. Также альтернативно устройство может содержать роторный объемный насос, с помощью которого измеряют скорость вращения двигателя и в соответствии с результатом данного измерения вычисляют расход воды.The device may include a syringe pump, which determines the flow of water, or the flow rate is calculated from the decrease in the volume of the pressure water chamber depending on time. Alternatively, the device comprises a pump and a flow meter for measuring the flow delivered by the pump into the capsule. Also alternatively, the device may comprise a rotary positive displacement pump, with which the speed of rotation of the engine is measured and, in accordance with the result of this measurement, the water flow is calculated.

Устройство может также содержать датчик давления или датчик для измерения по меньшей мере одного электрического параметра, характеризующего потребление питания насосом. Электрический параметр обеспечивает исходные данные для блока управления, характеризующие давление воды. Блок управления может быть соединен с насосом для регулирования питания, подаваемого на насос, для поддержания выходного потока воды при уставке давления или для изменения давления в соответствии с профилем давления, включающим в себя более одной уставки давления.The device may also include a pressure sensor or a sensor for measuring at least one electrical parameter indicative of the power consumption of the pump. The electrical parameter provides the initial data for the control unit, characterizing the water pressure. A control unit may be connected to the pump to regulate the power to the pump to maintain the output water flow at a pressure setpoint or to vary the pressure according to a pressure profile including more than one pressure setpoint.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фиг. 1 показано типовое схематическое изображение устройства для приготовления напитка, выполненное с возможностью реализации способа в соответствии с изобретением.In FIG. 1 shows an exemplary schematic representation of a beverage preparation device capable of implementing the method according to the invention.

На фиг. 2 представлен типовой график, где изображено измеренное увеличение объема воды, подаваемого насосом в капсулу (левая ось Y), и измеренное давление воды (правая ось Y) в зависимости от времени (ось X) при подготовке и подаче воды объемом 60 мл для приготовления жидкого кофейного экстракта.In FIG. 2 is a typical plot showing the measured increase in the volume of water delivered by the pump to the capsule (left y-axis) and the measured water pressure (right y-axis) versus time (x-axis) during preparation and supply of 60 ml water for liquid preparation. coffee extract.

На фиг. 3 представлен пример составленной на компьютере контрольной диаграммы приготовления кофейной жидкости, изображенной на фиг. 2, на которой приведены соответственно (сверху вниз) временная шкала, температура воды, целевой объем воды, гибридное регулирование потока и давления, порог расхода при регулировании потока и уставка давления при регулировании давления.In FIG. 3 is an example of a computer-generated control chart for preparing the coffee liquid shown in FIG. 2, which shows respectively (from top to bottom) the time scale, water temperature, target water volume, hybrid flow and pressure control, flow control flow threshold, and pressure control setpoint.

На фиг. 4 показан более подробный внутренний вид в поперечном сечении устройства для приготовления напитка со шприцевым насосом для реализации способа по изобретению.In FIG. 4 shows a more detailed internal cross-sectional view of a beverage preparation device with a syringe pump for carrying out the method of the invention.

На фиг. 5 представлен вид в перспективе в поперечном сечении водяного насоса устройства, изображенного на фиг. 4.In FIG. 5 is a cross-sectional perspective view of the water pump of the apparatus shown in FIG. four.

На фиг. 6 представлен вид в перспективе исполнительного механизма и трансмиссии водяного насоса устройства, изображенного на фиг. 4.In FIG. 6 is a perspective view of the water pump actuator and transmission of the apparatus shown in FIG. four.

На фиг. 7 представлен вид в поперечном сечении водяного насоса, изображенного на фиг. 4, на котором схематически проиллюстрировано электрическое соединение насоса с источником электропитания, связанным с датчиком тока, предназначенным для измерения по меньшей мере одного электрического параметра, характеризующего потребление питания исполнительным механизмом.In FIG. 7 is a cross-sectional view of the water pump shown in FIG. 4, which schematically illustrates the electrical connection of a pump with a power source associated with a current sensor designed to measure at least one electrical parameter characterizing the power consumption of the actuator.

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Настоящее изобретение относится к способу приготовления с применением устройства 1 для приготовления напитка, представленного на фиг. 1 и не имеющего ограничительного характера. Как правило, устройство 1 выполнено с возможностью приема капсулы 2 для приготовления напитка и приготовления из нее напитка. Капсула, как правило, поступает в блок 3 экстракции напитка, выполненный с возможностью вмещения капсулы и ее заполнения водой, поступающей из регулируемой линии 4 подачи жидкости. Устройство может необязательно содержать блок 5 идентификации капсулы, в котором каждая капсула 2 может быть индивидуально идентифицирована, чтобы обеспечить адаптацию приготовления, в частности параметры приготовления, в соответствии с идентифицированной капсулой. Например, условия предварительного смачивания могут быть изменены в зависимости от типа капсулы, идентифицированной с помощью блока 5 идентификации.The present invention relates to a preparation method using the beverage preparation device 1 shown in FIG. 1 and is not restrictive. Typically, the device 1 is configured to receive and prepare a beverage capsule 2. The capsule typically enters a beverage extraction unit 3 configured to receive the capsule and fill it with water coming from an adjustable liquid supply line 4 . The device may optionally comprise a capsule identification unit 5 in which each capsule 2 can be individually identified in order to allow adaptation of the preparation, in particular the preparation parameters, according to the identified capsule. For example, the pre-wetting conditions may be changed depending on the type of capsule identified by the identification unit 5 .

В капсуле 2, как правило, содержится первая стенка 6, через которую вода из линии подачи жидкости подается в ингредиенты 7 напитка в капсуле. Для обеспечения подачи воды первая стенка может быть, например, перфорирована перфорационными элементами 8. В капсуле дополнительно содержится вторая стенка 9, через которую осуществляется экстракция напитка из капсулы. Вторая стенка предпочтительно изначально закрыта и открывается вследствие спаренного эффекта повышения давления в капсуле и механического взаимодействия с опорой 10 капсулы устройства. Как известно, опора капсулы может содержать один или множество выступов, механически взаимодействующих со второй стенкой, которая под давлением деформируется до разрыва или перфорации. Напиток может поступать через каналы или отверстия 11 и собираться в накопительной камере 12, а затем выдаваться через выходной канал 14 в приемный сосуд 13, помещенный ниже. Также в объем изобретения входит капсула со второй стенкой, которая открывается только вследствие повышения давления в капсуле и без какого-либо механического воздействия или в результате спаренного эффекта повышения давления в капсуле и механического взаимодействия элемента(-ов), предусмотренных в самой капсуле.The capsule 2 typically contains a first wall 6 through which water from the liquid supply line is supplied to the beverage ingredients 7 in the capsule. To ensure the supply of water, the first wall can be, for example, perforated with perforation elements 8. The capsule additionally contains a second wall 9 through which the beverage is extracted from the capsule. The second wall is preferably initially closed and opens due to the coupled effect of pressurizing the capsule and mechanical interaction with the support 10 of the device capsule. As is known, the support of the capsule may contain one or more protrusions, mechanically interacting with the second wall, which under pressure is deformed to rupture or perforation. The drink may enter through the channels or openings 11 and be collected in the storage chamber 12 and then dispensed through the outlet channel 14 into a receiving vessel 13 placed below. Also within the scope of the invention is a capsule with a second wall that opens only due to pressurization of the capsule and without any mechanical action, or as a result of the coupled effect of pressure increase in the capsule and mechanical interaction of the element(s) provided in the capsule itself.

Линия подачи жидкости в устройстве для приготовления напитка содержит источник воды, который может представлять собой, например, водяной бак 15. Водяной бак, как правило, является многоразовым и поэтому может иметь разъемное соединение на одном конце линии подачи жидкости. Линия 4 подачи жидкости дополнительно содержит водяной насос 16, соединенный по текучей среде с водяным баком, например, посредством первого водопровода 17, в который подается вода. Она также содержит водонагреватель 18, соединенный по текучей среде с водяным насосом, например, посредством второго водопровода 19. Варочный блок 3 может быть соединен с водонагревателем, например, посредством третьего водопровода 20. Допускается применение дополнительных водопроводов, не проиллюстрированных в настоящем документе, например, для обхода водонагревателя или подключения к дополнительным компонентам, таким как водоохладитель, продувочный или предохранительный клапан либо циркуляционные водопроводы.The liquid supply line in the beverage preparation device contains a source of water, which may be, for example, a water tank 15. The water tank is typically reusable and therefore may have a plug connection at one end of the liquid supply line. The liquid supply line 4 further comprises a water pump 16 fluidly connected to the water tank, for example, via a first water line 17 to which water is supplied. It also includes a water heater 18 fluidly connected to a water pump, for example, through a second water line 19. The brewing unit 3 may be connected to the water heater, for example, through a third water line 20. Additional water lines not illustrated herein may be used, for example, for bypassing a water heater or connecting to additional components such as a water cooler, blowdown or safety valve, or water circulation pipes.

Устройство для приготовления напитка содержит блок 21 управления, который, как правило, выполнен с возможностью получения входных данных 22 от разных электронных компонентов устройства и регулирования такими компонентами, например, обеспечивая вывод данных 23 на различные электронные компоненты устройства. Блок 21 управления может быть разделен на электронным образом соединенные подблоки, которые могут быть физически разделены в устройстве. Блок управления по существу содержит средство обработки, такое как микроконтроллер, по меньшей мере одно энергозависимое и/или энергонезависимое запоминающее устройство для кодирования команд для реализации способа, например, в форме одной или более операционных программ и значений, таких как уставки, например, температур(-ы), расход(-ов), давления(-ий), связанных с током данных, времени и т.п.The beverage preparation device comprises a control unit 21 which is generally configured to receive input data 22 from various electronic components of the device and control such components, for example providing data output 23 to various electronic components of the device. The control unit 21 may be divided into electronically connected subunits, which may be physically separated in the device. The control unit essentially comprises processing means, such as a microcontroller, at least one volatile and/or non-volatile memory device for encoding instructions for implementing the method, for example, in the form of one or more operating programs and values, such as setpoints, for example, temperatures ( s), flow(s), pressure(s), current-related data, time, etc.

Устройство может содержать средство определения расхода для измерения расхода воды, поступающей в капсулу. Средство определения расхода может содержать расходомер 24, расположенный по текучей среде в линии подачи жидкости для измерения потока воды, подаваемой из насоса 16 в капсулу, расположенную в варочном блоке, и предоставления соответствующих входных данных о расходе в блок управления. Как проиллюстрировано на фиг. 1, расходомер 24 может быть расположен в водопроводе 17 между водяным баком 15 и насосом 16 или в другом положении вдоль водяной линии, если это требуется в большей степени. Средство определения расхода также может быть осуществлено в самом насосе. Например, насос может представлять собой шприцевой насос, с помощью которого по уменьшению объема напорной камеры в зависимости от времени определяется расход воды. Более подробное описание устройства, содержащего шприцевой насос, приведено в отношении фиг. 4 и 7, а также подробно описано в одновременно рассматриваемой заявке на европейский патент № 16177217.3. Насос может содержать вращающуюся часть, скорость вращения которой пропорциональна расходу воды, вычисляемому блоком управления.The device may include a flow rate means for measuring the flow rate of water entering the capsule. The means for determining the flow rate may include a flow meter 24 located in the fluid line of the liquid supply to measure the flow of water supplied from the pump 16 to the capsule located in the brewing unit, and provide the appropriate flow rate input to the control unit. As illustrated in FIG. 1, the flow meter 24 may be located in the plumbing 17 between the water tank 15 and the pump 16, or in another position along the water line if more so desired. The means for determining the flow may also be implemented in the pump itself. For example, the pump may be a syringe pump, which determines the flow rate of water as a function of time by decreasing the volume of the pressure chamber. A more detailed description of the device containing the syringe pump is given in relation to FIG. 4 and 7, and is also detailed in the co-pending European Patent Application No. 16177217.3. The pump may include a rotating part, the rotation speed of which is proportional to the water flow calculated by the control unit.

Водяной насос 16 может быть любого подходящего типа, но предпочтительно насос выполнен с возможностью регулирования, например, посредством широтно-импульсной модуляции, блоком управления мощности, подаваемой на исполнительный механизм 25 насоса, для изменения расхода и/или давления. Таким образом, насос предпочтительно представляет собой мембранный, шестеренный или шприцевой насос. Исполнительный механизм 25 может представлять собой вращательный электропривод, действующий на активацию мембраны, передаточного средства или поршня шприцевого насоса. Он включает в себя средство ввода, которое принимает входные сигналы от блока управления для регулирования скорости его вращения. Исполнительный механизм дополнительно предпочтительно соединен с датчиком 26 тока, который соединен с блоком управления для ввода сигнала, характеризующего ток, потребляемый исполнительным механизмом. Для измерения по меньшей мере одного электрического параметра, характеризующего потребление энергии исполнительным механизмом от источника тока, снабжающего исполнительный механизм (не представлен), может использоваться по меньшей мере один из амперметра, вольтметра и потенциометра.The water pump 16 may be of any suitable type, but preferably the pump is configured to be controlled, for example by pulse width modulation, by a control unit of the power supplied to the pump actuator 25 to vary the flow and/or pressure. Thus, the pump is preferably a diaphragm, gear or syringe pump. The actuator 25 may be a rotary electric actuator acting on the activation of the membrane, the transmission means or the plunger of the syringe pump. It includes an input means that receives input signals from the control unit to control the speed of its rotation. The actuator is additionally preferably connected to a current sensor 26 which is connected to a control unit for inputting a signal indicative of the current drawn by the actuator. At least one of an ammeter, a voltmeter, and a potentiometer can be used to measure at least one electrical parameter indicative of the power consumption of the actuator from a current source supplying the actuator (not shown).

Для определения давления воды в выходном канале 52 насоса блок 21 управления, соединенный с датчиком 26 тока, расположен в соответствии со своей логической схемой управления. Измеренный(-ые) электрический(-ие) параметр(-ы), такой как потребляемый ток, может представлять собой по меньшей мере один параметр, предусмотренный для определения давления. В свою очередь, блок управления выполнен с возможностью регулирования электропитания, подаваемого на исполнительный механизм 25 от источника электропитания (не представлен). Следует отметить, что датчик 26 тока может быть интегрирован в сам блок управления или в исполнительный механизм насоса. Блок управления также может являться частью силового блока, включающего в себя источник питания.To determine the water pressure in the outlet channel 52 of the pump, the control unit 21 connected to the current sensor 26 is located in accordance with its control logic. Measured(s) electrical(s) parameter(s), such as current consumption, may be at least one parameter provided for determining the pressure. In turn, the control unit is configured to regulate the power supplied to the actuator 25 from a power source (not shown). It should be noted that the current sensor 26 may be integrated into the control unit itself or into the pump actuator. The control unit may also be part of a power unit that includes a power source.

В одном варианте датчик 26 тока может быть заменен на датчик давления (например, преобразователь давления) или эквивалентное средство определения давления.In one embodiment, the current sensor 26 may be replaced with a pressure sensor (eg, a pressure transducer) or an equivalent means for detecting pressure.

Водонагреватель 18 также соединен с блоком 21 управления посредством обеспечения исходных данных о температуре воды, например, с помощью одного или более датчиков 27 температуры (таких как датчики с отрицательным температурным коэффициентом). Блок управления соединен с нагревателем для регулирования активации нагревательного элемента и для соответствующего регулирования температуры.The water heater 18 is also connected to the control unit 21 by providing raw water temperature data, for example, using one or more temperature sensors 27 (such as NTC sensors). The control unit is connected to the heater to regulate the activation of the heating element and to regulate the temperature accordingly.

Необязательно устройство оснащено элементом 28 идентификации капсул, предназначенным для идентификации капсулы и/или считывания данных с носителя данных на капсуле перед приготовлением напитка в варочном блоке. Элемент идентификации капсулы обеспечивает подачу входного сигнала на блок управления с данными о типе капсулы и/или параметрах приготовления (например, уставках, времени, объемах и т.д.), связанных с такой капсулой. Характеристика капсулы, которая могут быть измерена с помощью элемента идентификации капсулы, может относиться к механическому, электрическому, электромагнитному и/или оптическому свойству. Определяться может по меньшей мере одно из цвета, графического рисунка, формы, электрической проводимости, емкостной проводимости, индуктивной проводимости и магнитной проницаемости капсулы.Optionally, the device is provided with a capsule identification element 28 for identifying the capsule and/or reading data from the data carrier on the capsule prior to preparation of the beverage in the brew unit. The capsule identification element provides an input signal to the control unit with data on the type of capsule and/or preparation parameters (eg, setpoints, times, volumes, etc.) associated with such a capsule. The characteristic of the capsule that can be measured by the capsule identification element may refer to a mechanical, electrical, electromagnetic and/or optical property. At least one of the color, pattern, shape, electrical conductivity, capacitance, inductive conductivity, and magnetic permeability of the capsule may be determined.

Идентификация капсулы позволяет определить тип капсулы и соответствующим образом адаптировать параметры приготовления, включая условия регулирования первого объема для предварительного смачивания и второго объема воды для экстракции напитка. Разные типы капсул могут соответствовать разным характеристикам капсулы, таким как разные кофейные смеси, массы кофе, размеры капсул и их комбинации. Разные кофейные смеси могут включать в себя разные характеристики измельчения кофе (например, гранулометрический состав, средние диаметры), области происхождения кофе, значения плотности, степень обжарки и их комбинации.The identification of the capsule makes it possible to determine the type of capsule and adapt the preparation parameters accordingly, including the conditions for controlling the first volume for pre-wetting and the second volume of water for extracting the beverage. Different types of capsules may correspond to different characteristics of the capsule, such as different coffee blends, coffee weights, capsule sizes, and combinations thereof. Different coffee blends may include different coffee grind characteristics (eg particle size distribution, average diameters), coffee origins, gravities, roast levels, and combinations thereof.

Ниже будет описан способ по изобретению со ссылкой на фиг. 2 и 3. После поступления капсулы в варочный блок 3 и соответствующей подачи на блок управления сигнала начала приготовления (например, после идентификации капсулы и/или нажатия кнопки в интерфейсе пользователя устройства) первый объем воды V1 под управлением блока управления подается от насоса в капсулу для предварительного смачивания ингредиентов напитка (фиг. 2). Этот первый объем воды V1 предпочтительно регулируется посредством расхода с применением средства определения расхода. Поток регулируется так, чтобы он был медленным, но непрерывным. Медленный расход, предпочтительно в диапазоне от 50 до 100 мл/мин, поддерживается в течение нескольких секунд, предпочтительно от 5 до 20 секунд. В течение этого периода времени напиток не экстрагируется из второй стенки 9 капсулы. Вторая стенка капсулы остается предпочтительно невскрытой до окончания подачи первого объема, поскольку давление у стенки не достигает давления вскрытия, например, давления разрыва. Для этого расход и время потока задаются в зависимости от давления вскрытия предпочтительно капсул каждого типа с учетом их характеристик противодавления. Как проиллюстрировано на фиг. 2, давление растет постепенно на первом этапе 30 повышения давления по мере заполнения капсулы водой. Регулирование расхода водяного насоса осуществляется с помощью блока управления с использованием средства измерения потока таким образом, что измеренный расход сравнивается с по меньшей мере одной уставкой расхода (допускается несколько разных значений для возможного профиля расхода на данном этапе), а для соответствия уставке расхода расход насоса корректируется, например, посредством широтно-импульсной модуляции. В проиллюстрированном примере в памяти присутствует уставка расхода в блоке, равная 50 мл/мин.The method of the invention will be described below with reference to FIG. 2 and 3. After the capsule has entered the brewing unit 3 and the control unit has been given a signal to start cooking (for example, after identifying the capsule and/or pressing a button in the user interface of the device), the first volume of water V1 under the control of the control unit is supplied from the pump to the capsule for pre-wetting the ingredients of the drink (Fig. 2). This first volume of water V1 is preferably controlled by means of a flow using means for determining the flow. The flow is adjusted so that it is slow but continuous. A slow flow, preferably in the range of 50 to 100 ml/min, is maintained for a few seconds, preferably 5 to 20 seconds. During this period of time, the drink is not extracted from the second wall 9 of the capsule. The second wall of the capsule remains preferably unopened until the end of the supply of the first volume, since the pressure against the wall does not reach the opening pressure, for example the burst pressure. To do this, the flow rate and flow time are set depending on the opening pressure, preferably capsules of each type, taking into account their back pressure characteristics. As illustrated in FIG. 2, the pressure builds up gradually in the first pressurization step 30 as the capsule is filled with water. The flow control of the water pump is carried out by the control unit using a flow measurement so that the measured flow is compared to at least one flow setpoint (several different values are allowed for the possible flow profile at this stage) and the pump flow is corrected to match the flow setpoint , for example, by means of pulse-width modulation. In the illustrated example, there is a block flow setpoint in memory of 50 ml/min.

Сразу после предварительного смачивания первым объемом воды насос подает в капсулу второй объем воды V2 - V1 без перерыва между первым и вторым объемами воды (фиг. 2). В частности, давление значительно повышается, например, посредством блока управления, повышающего силу тока на насосе. Во время подачи второго объема воды работа насоса регулируется блоком управления посредством давления, но предпочтительно не расхода, как это происходило ранее. Для этого управляющая логическая схема блока управления расположена с возможностью немедленного переключения от регулирования расхода к регулированию давления, например, по истечении времени, установленного для первого объема, путем определения давления воды в выходном канале насоса. По меньшей мере одна уставка давления становится контрольной для регулировки силы тока, подаваемого на насос. Уставку давления выбирают так, чтобы значение превышало характеристику вскрытия второй стенки капсулы. Например, уставку давления принимают равной 20 бар, тогда как давление вскрытия второй стенки составляет 8 бар. Переход к такой максимальной уставке давления приводит к тому, что насос подает воду в капсулу с более высоким расходом по меньшей мере временно и адаптирует расход в зависимости от возникшего противодавления. Этапы экстракции могут быть запрограммированы для постепенного или ступенчатого уменьшения или увеличения расхода. Количество этапов экстракции не ограничено, и такие этапы можно регулировать посредством давления или расхода. В одном из возможных примеров регулирование насоса можно запрограммировать, чтобы обеспечить капельное дозирование напитка по аналогии с принципом действия капельной кофеварки.Immediately after pre-wetting with the first volume of water, the pump delivers a second volume of water V2 - V1 into the capsule without a break between the first and second volumes of water (Fig. 2). In particular, the pressure is significantly increased, for example by means of a control unit increasing the current to the pump. During the supply of the second volume of water, the operation of the pump is controlled by the control unit by pressure, but preferably not by flow, as was the case before. To do this, the control logic of the control unit is located with the possibility of immediately switching from flow control to pressure control, for example, after the time set for the first volume, by determining the water pressure in the outlet channel of the pump. At least one pressure setpoint becomes a reference for adjusting the amount of current supplied to the pump. The pressure setting is chosen so that the value exceeds the opening characteristic of the second wall of the capsule. For example, the pressure setting is assumed to be 20 bar, while the opening pressure of the second wall is 8 bar. The change to such a maximum pressure setting causes the pump to deliver water to the capsule at a higher flow rate at least temporarily and adapt the flow rate depending on the back pressure encountered. Extraction steps can be programmed to reduce or increase the flow rate gradually or stepwise. The number of extraction steps is not limited, and such steps can be controlled by pressure or flow. In one possible example, the control of the pump can be programmed to provide drip dispensing of a beverage in a manner similar to how a drip coffee maker works.

В начале подачи второго объема воды ингредиенты напитка, такие как молотый кофе, могут спрессовываться о вторую стенку, при этом может существенно расти противодавление. В результате этого для противодействия противодавлению также может по меньшей мере временно увеличиваться расход. Это может приводить к формированию более крутого участка кривой расхода (на что указывает часть объема 32 аккумулированной воды от объема воды V3-V1). В результате этого этап 31 повышения давления для второго объема воды становится более крутым, чем этап 30 повышения давления в первом объеме.At the beginning of the supply of the second volume of water, the beverage ingredients, such as ground coffee, may be pressed against the second wall, and the back pressure may increase significantly. As a result, the flow rate can also be increased at least temporarily to counteract the back pressure. This can lead to the formation of a steeper section of the flow curve (as indicated by the fraction of the volume of stored water 32 from the volume of water V3-V1). As a result, the pressurization step 31 for the second volume of water becomes steeper than the pressurization step 30 in the first volume.

Термин «более крутой» для оценки второго этапа 31 повышения по сравнению с первым этапом 30 повышения означает, что часть кривой давления на данном этапе является более вертикальной в направлении оси приложения давления (ось Y). Более конкретно, в зависимости от предлагаемого предварительного смачивания по изобретению, выполняемого при низком расходе, на первом и втором этапах повышения давления может формироваться кривая, являющаяся экспоненциальной или близкой к экспоненциальному росту. Таким образом, любой тангенс (первая производная экспоненциальной кривой в этой точке), измеренный на втором этапе 31 повышения, имеет более высокий наклон (и, следовательно, «более крутой»), чем любой тангенс, измеренный на первом этапе повышения.The term "steeper" for evaluating the second rise stage 31 compared to the first rise stage 30 means that part of the pressure curve at this stage is more vertical in the direction of the pressure application axis (Y-axis). More specifically, depending on the proposed prewetting according to the invention, performed at low flow rates, the first and second stages of pressurization can form a curve that is exponential or close to exponential growth. Thus, any tangent (the first derivative of the exponential curve at that point) measured in the second boost step 31 has a higher slope (and therefore "steeper") than any tangent measured in the first boost step.

Вскрытие второй стенки капсулы по существу происходит в промежуточной точке 33 давления, которая может отличаться в зависимости от капсулы, так как зависит от параметров вскрытия второй стенки (например, толщины стенки, материала). После вскрытия капсулы давление, как правило, продолжает расти до давления экстракции 34, регулируемого блоком. После достижения максимального давления экстракции давление может стабилизироваться на уровне максимального давления 34 экстракции до конца процесса экстракции или даже снизиться.The opening of the second wall of the capsule essentially occurs at the intermediate pressure point 33, which may differ depending on the capsule, as it depends on the parameters of the opening of the second wall (eg, wall thickness, material). After opening the capsule, the pressure generally continues to rise to the extraction pressure 34 controlled by the unit. After reaching the maximum extraction pressure, the pressure may stabilize at the level of the maximum extraction pressure 34 until the end of the extraction process, or even decrease.

В одном из вариантов для цикла приготовления напитка может быть предусмотрено несколько уставок давления для формирования профиля давления (вместо одной уставки давления). Таким образом, регуляция экстракции напитка может осуществляться при более чем одном значении давления экстракции, например, двух или трех разных уставках в зависимости от времени. На кривую давления может также влиять противодавление, создаваемое в капсуле и на границе контакта с опорой капсулы, например, за счет прессования ингредиентов и/или области отверстия потока, создаваемой во второй стенке при экстракции.In one embodiment, the beverage preparation cycle may have multiple pressure set points to form the pressure profile (instead of a single pressure set point). Thus, the regulation of the beverage extraction can be carried out at more than one extraction pressure, for example, two or three different settings depending on the time. The pressure curve can also be affected by the back pressure created in the capsule and at the contact interface with the capsule support, for example, due to the compression of the ingredients and/or the area of the flow hole created in the second wall during extraction.

Конец подачи второго объема воды может определяться по аккумулированному объему воды, определяемому с помощью средства определения расхода и регулируемого посредством блока управления. Насос останавливается соответственно при достижении объема аккумулированной воды (например, при 60 мл на фиг. 2 и 3).The end of the supply of the second volume of water can be determined by the accumulated volume of water, determined by means of determining the flow rate and regulated by the control unit. The pump stops accordingly when the volume of accumulated water is reached (eg at 60 ml in FIGS. 2 and 3).

Предпочтительно часть или все параметры приготовления, в частности аккумулированный(-ые) объем(-ы) воды, уставка(-и) расхода, уставка(-и) давления, время подачи первого объема воды, температура воды или нагревателя могут составлять параметры приготовления, которые могут храниться в памяти блока управления. Эти параметры могут частично или полностью содержаться в по меньшей мере одной справочной таблице памяти или могут быть частично или полностью перенесены с носителя данных на капсуле или внешнего устройства в память блока управления.Preferably, some or all of the cooking parameters, in particular the accumulated volume(s) of water, the flow setpoint(s), the pressure setpoint(s), the timing of the first volume of water, the temperature of the water or the heater may constitute the cooking parameters, which can be stored in the memory of the control unit. These parameters may be partly or wholly contained in at least one memory look-up table, or may be partially or wholly transferred from the data carrier on the capsule or external device to the memory of the control unit.

На фиг. 4–7 проиллюстрирован пример осуществления устройства 1 для приготовления напитка с водяным баком 15 и отверстием 14 для выдачи, соединенным посредством водяного насоса 16. Водяной бак 15 может соединяться с соединительным трубопроводом 17 для соединения водяного бака 15 с насосом 16. Водяной насос 16 может быть выполнен с возможностью подачи воды из водяного бака к выходному каналу через капсулу (не представлена), расположенную в блоке 3 экстракции напитка.In FIG. 4 to 7 illustrate an exemplary embodiment of a beverage preparation device 1 with a water tank 15 and a dispensing port 14 connected by a water pump 16. The water tank 15 may be connected to a connecting conduit 17 to connect the water tank 15 to the pump 16. The water pump 16 may be is configured to supply water from the water tank to the outlet channel through a capsule (not shown) located in the beverage extraction unit 3.

Насос 16 представляет собой насос шприцевого типа, который включает в себя камеру 35 и подвижную стенку 36, разграничивающую камеру. Насос дополнительно содержит электрический исполнительный механизм 25, приводящий в движение подвижную стенку 36 между первым положением и вторым положением, обеспечивая подачу жидкости из источника воды в камеру 35 и обеспечивая отток воды из камеры 35 в камеру экстракции напитка. Например, такая вода подается насосом через нагреватель 18.The pump 16 is a syringe type pump that includes a chamber 35 and a movable wall 36 delimiting the chamber. The pump further comprises an electrical actuator 25 that drives the movable wall 36 between the first position and the second position to supply liquid from the water source to chamber 35 and to drain water from chamber 35 to the beverage extraction chamber. For example, such water is pumped through the heater 18.

Насос 16 включает в себя силовой блок 38, который содержит источник 39 электропитания и который выполнен с возможностью подачи питания на исполнительный механизм 25. Силовой блок 38 может быть подключен при помощи штепсельной вилки или разъема 37 к сети электропитания или другому источнику питания, например, аккумулятору или трансформатору (постоянного тока) и/или источнику возобновляемой энергии (источнику фотоэлектрической солнечной энергии).The pump 16 includes a power unit 38 which contains a power supply 39 and which is configured to supply power to the actuator 25. The power unit 38 may be connected via a plug or connector 37 to the mains or other power source such as a battery. or a transformer (DC) and/or a renewable energy source (solar photovoltaic source).

Силовой блок 38 имеет датчик 26 для измерения по меньшей мере одного электрического параметра, характеризующего потребление исполнительным механизмом 25 энергии от источника электропитания. Силовой блок 38 содержит блок 21 управления, соединенный с датчиком 26 и источником питания. Блок 21 управления выполнен с возможностью регулирования питания, подаваемого на электрический исполнительный механизм 25 источником 39 питания, в зависимости от: по меньшей мере одного измеренного параметра; и требуемого объема подачи воды в камеру 35 и/или требуемого объема отведения жидкости из камеры 35, например, требуемого потока и/или давления подачи и/или отвода жидкости.The power unit 38 has a sensor 26 for measuring at least one electrical parameter indicative of the power consumption of the actuator 25 from the power supply. The power unit 38 includes a control unit 21 connected to a sensor 26 and a power source. The control unit 21 is configured to regulate the power supplied to the electric actuator 25 by the power source 39 depending on: at least one measured parameter; and the required volume of water supply to the chamber 35 and/or the required volume of liquid withdrawal from the chamber 35, for example, the required flow and/or pressure of supply and/or removal of liquid.

Блок 21 управления может управлять водонагревателем 18. Блок 21 управления может управлять открытием и закрытием варочного блока 3, содержащего опору 10 капсулы и сетку 41 капсулы. Блок управления может также управлять открытием и закрытием подвижного гнезда 40, на котором может быть расположена капсула перед вставкой в устройство (также показано на фиг. 1).The control unit 21 may control the water heater 18. The control unit 21 may control the opening and closing of the brewing unit 3 comprising the capsule support 10 and the capsule net 41. The control unit may also control the opening and closing of the movable seat 40 on which the capsule may be placed prior to insertion into the device (also shown in FIG. 1).

Блок 21 управления может быть подключен посредством проводного или беспроводного соединения к пользовательскому интерфейсу 42 или к модулю связи для обмена данными с внешним устройством, например сетью и/или портативным устройством (например, смартфоном).The control unit 21 may be wired or wirelessly connected to the user interface 42 or communication module for communication with an external device such as a network and/or a portable device (eg a smartphone).

При использовании шприцевого насоса водяная камера 35 может иметь входной канал 43 насоса, находящийся в соединении по текучей среде с водяным баком, и выходной канал 44 насоса, находящийся в соединении по текучей среде с водонагревателем и варочной камерой. Такой входной канал 43 насоса может иметь обратный клапан 53 для предотвращения оттока жидкости из камеры 35 через входной канал. Выходной канал 44 насоса может иметь обратный клапан 54 для предотвращения притока жидкости в камеру 35 через выходной канал. Как правило, водяная камера 35 образует единую полость переменного объема, с которой такое входной и выходной каналы имеют соединение по текучей среде.When using a syringe pump, the water chamber 35 may have a pump inlet 43 in fluid communication with the water tank and a pump outlet 44 in fluid communication with the water heater and the cooking chamber. Such pump inlet 43 may have a check valve 53 to prevent liquid from flowing out of chamber 35 through the inlet. The pump outlet 44 may include a check valve 54 to prevent fluid from entering the chamber 35 through the outlet. Typically, the water chamber 35 forms a single variable volume cavity with which such inlet and outlet channels are in fluid communication.

Исполнительный механизм 25, который, как правило, представляет собой электродвигатель, соединен с подвижной стенкой 36 при помощи трансмиссии 46. Трансмиссия 46, связанная с двигателем, может содержать зубчатую передачу, такую как прямозубая цилиндрическая зубчатая передача, механизм которой состоит из одного или более (зубчатых) колес 47, (зубчатой) шестерни 48, спирали или архимедова винта 49 так, что зубчатое колесо 47 посредством зубчатой шестерни 48 соединено с дополнительным зубчатым колесом 50, находящимся в зацеплении с архимедовым винтом 49, прикрепленным к подвижной стенке 36.The actuator 25, which is typically an electric motor, is connected to the moving wall 36 via a transmission 46. The transmission 46 associated with the engine may include a gear train, such as a spur gear, the mechanism of which consists of one or more ( (toothed) wheels 47, (gear) gear 48, spiral or Archimedean screw 49 so that the gear wheel 47 is connected by means of the gear wheel 48 to an additional gear wheel 50 meshing with the Archimedean screw 49 attached to the movable wall 36.

Блок 21 управления может быть выполнен с возможностью управления источником электропитания, чтобы подавать на электрический исполнительный механизм 25 требуемое напряжение, такое как постоянное или переменное напряжение, например переменное напряжение с постоянной или регулируемой частотой и/или с постоянной или регулируемой амплитудой. Датчик 26 может быть выполнен с возможностью измерения по меньшей мере одного параметра потребления тока исполнительным механизмом при требуемом напряжении.The control unit 21 may be configured to control the power supply to supply the electrical actuator 25 with a desired voltage, such as a constant or alternating voltage, such as an alternating voltage with a constant or adjustable frequency and/or a constant or adjustable amplitude. The sensor 26 may be configured to measure at least one parameter of the current consumption of the actuator at the desired voltage.

Блок 21 управления может быть выполнен с возможностью управления источником электропитания, чтобы подавать на электрический исполнительный механизм 25 требуемый ток, такой как постоянный или переменный ток, например переменный ток постоянной или регулируемой частоты и/или с постоянной или регулируемой амплитудой. Датчик 26 может быть выполнен с возможностью измерения по меньшей мере одного параметра потребления напряжения исполнительным механизмом 25 при требуемой силе тока.The control unit 21 may be configured to control the power supply to supply the electrical actuator 25 with a desired current, such as direct or alternating current, such as alternating current of constant or adjustable frequency and/or constant or adjustable amplitude. The sensor 26 may be configured to measure at least one parameter of the voltage consumption of the actuator 25 at the desired current strength.

Блок 21 управления может быть выполнен с возможностью:The control unit 21 can be configured to:

- выполнения сравнения, такого как сравнение во времени, по меньшей мере одного измеренного параметра и заданной уставки, сохраненной в блоке управления, например, заданной уставки, выбранной из: уставки, сохраненной на заводе; заданной уставки, сохраненной в результате обновления блока управления, например обновления с применением проводных или беспроводных средств связи; и ввода заданной уставки, предусмотренной специально для порции напитка, например заданной уставки, связанной с ингредиентом порции напитка или с пользовательским вводом, предназначенным для порции напитка; и- performing a comparison, such as comparing over time, at least one measured parameter and a setpoint stored in the control unit, for example, a setpoint selected from: a setpoint stored at the factory; a setpoint saved as a result of updating the control unit, for example, updating using wired or wireless communications; and entering a predetermined setpoint specific to the beverage serving, such as a predetermined setpoint associated with the beverage serving ingredient or with a user input dedicated to the beverage serving; and

- регулирования питания, подаваемого на исполнительный механизм 25, в зависимости от результата сравнения.- adjusting the power supplied to the actuator 25, depending on the result of the comparison.

Блок 21 управления может быть выполнен с возможностью корректировки потребления напряжения исполнительным механизмом 25 от источника питания для обеспечения требуемого потребления тока исполнительным механизмом, которое получают в результате измерения при помощи датчика 26 тока потребления тока в качестве по меньшей мере одного параметра, например для подачи жидкости с требуемым давлением из камеры 35 в направлении отверстия для выдачи.The control unit 21 can be configured to adjust the voltage consumption of the actuator 25 from the power source to provide the required current consumption of the actuator, which is obtained by measuring using the current sensor 26 current consumption as at least one parameter, for example, to supply liquid with required pressure from chamber 35 towards the dispensing opening.

Блок 21 управления может быть выполнен с возможностью корректировки потребления тока исполнительным механизмом 25 от источника питания для обеспечения требуемого потребления напряжения исполнительным механизмом, которое получают по результатам измерения при помощи датчика 26 тока потребления напряжения в качестве по меньшей мере одного параметра, например для подачи жидкости с требуемым расходом (мл/мин) из камеры 35 в направлении выходного канала.The control unit 21 can be configured to adjust the current consumption of the actuator 25 from the power source to ensure the required voltage consumption of the actuator, which is obtained from the results of measurement using the current sensor 26 of the voltage consumption as at least one parameter, for example, for supplying liquid with the required flow rate (ml/min) from the chamber 35 towards the outlet channel.

Блок 21 управления может быть выполнен с возможностью прерывания питания исполнительного механизма 25, когда подвижная стенка 36, разграничивающая камеру, достигает торцевой стенки 51 камеры или конечного положения, определяемого физически или при помощи датчика, например концевого положения, определяемого при помощи магнитного или оптического датчика, или концевого положения, определяемого механическим упором (не представлен).The control unit 21 may be configured to interrupt the power supply to the actuator 25 when the movable wall 36 delimiting the chamber reaches the end wall 51 of the chamber or an end position determined physically or by a sensor, for example an end position determined by a magnetic or optical sensor, or end position determined by a mechanical stop (not shown).

Для определения расхода воды блок 21 управления может принимать входной сигнал, относящийся к уменьшению объема камеры 35 в зависимости от времени. Объем камеры 35 уменьшается непосредственно за счет смещения подвижной стенки 36 в направлении торцевой стенки 51. Таким образом, смещение может быть определено путем измерения датчиком скорости вращения по меньшей мере одного из элементов вращения трансмиссии, например, шестерни 47. Затем вычисляют расход на основании измерения скорости вращения с учетом пропорциональности объему камеры. Альтернативно положение подвижной стенки или архимедова винта можно определить с помощью датчиков положения и расхода, вычисленного на основании положения стенки в зависимости от времени.In order to determine the flow rate of water, the control unit 21 may receive an input relating to a decrease in the volume of the chamber 35 as a function of time. The volume of the chamber 35 is reduced directly by the displacement of the movable wall 36 towards the end wall 51. Thus, the displacement can be determined by measuring the rotational speed of at least one of the rotational elements of the transmission, for example, the gear 47. The flow rate is then calculated based on the measurement of the speed. rotation, taking into account the proportionality of the volume of the chamber. Alternatively, the position of the movable wall or Archimedean screw can be determined using position sensors and a flow rate calculated from the position of the wall as a function of time.

Блок 21 управления, как правило, может быть выполнен с возможностью: проведения сравнения, такого как сравнение во времени по меньшей мере одного измеренного параметра и заданной уставки, которые связаны с капсулой; регулирования питания, подаваемого на исполнительный механизм 37, в зависимости от результата сравнения. Например, блок 21 управления регулирует питание, подаваемое на исполнительный механизм 25, чтобы свести к минимуму разницу между заданной уставкой и по меньшей мере одним измеренным параметром (например, давлением воды). Заданная уставка может быть получена на основании характеристики капсулы, содержащей ингредиенты, или пользовательского ввода, связанного с ингредиентом. Характеристика ингредиентов могут быть получена на основании характеристик потока ингредиентов в варочном блоке. Эти характеристики потока могут быть получены на основании по меньшей мере одного электрического параметра, характеризующего потребление питания от источника исполнительным механизмом, который измеряется датчиком тока. В зависимости от типа напитка ингредиент (например, молотый и/или растворимый кофе, чай, молочный концентрат или порошок), используемый для его приготовления, может быть более или менее устойчив к потоку протекающей через него жидкости.The control unit 21 can generally be configured to: perform a comparison, such as comparing over time, at least one measured parameter and a setpoint that are associated with the capsule; adjusting the power supplied to the actuator 37, depending on the result of the comparison. For example, the control unit 21 regulates the power supplied to the actuator 25 to minimize the difference between a given setpoint and at least one measured parameter (eg, water pressure). The setpoint may be derived from a characteristic of the capsule containing the ingredients or a user input associated with the ingredient. The characterization of the ingredients can be derived from the characteristics of the flow of ingredients in the brewing unit. These flow characteristics can be derived from at least one electrical parameter indicative of power consumption from the source by the actuator as measured by a current sensor. Depending on the type of beverage, the ingredient (eg ground and/or instant coffee, tea, milk concentrate or powder) used to prepare it may be more or less resistant to the flow of liquid flowing through it.

Claims

1. A method for preparing a drink in a device (1) for preparing a drink from a capsule (2) containing drink ingredients by supplying water to the capsule through the first wall (6) of the capsule using a water pump (16) of the device controlled by a control unit (21) ; moreover, the extraction of the brewed beverage is carried out through the second wall (9) of the capsule; wherein said second wall is opened to extract the brewed beverage by a pressurizing effect inside the capsule as a result of supplying water to the capsule; including:

- feeding the first volume of water (V1) into the capsule containing the beverage ingredients in a dry state for pre-wetting the beverage ingredients in the capsule before extracting the beverage from the second wall (9) of the capsule - pre-wetting;

- feeding a second volume of water (V2 - V1) into the capsule to extract the beverage from the second wall (9) of the capsule;

moreover, the supply of the first volume is controlled by at least one flow rate, which provides a continuous increase in water pressure from the pump in the first stage (30) of water pressure increase, and

while the supply of the second volume of water is controlled so that it is carried out immediately and without interruption of the flow after the supply of the first volume of water, and is regulated to increase the water pressure to at least one extraction pressure after the second stage of pressure increase (31), which is regulated so that so that it is sharper than the first stage (30) of pressure increase.

2. The method according to claim 1, wherein the flow rate of the water pump (16) is adjusted to supply the first volume of water (V1) to meet at least one flow setpoint until a predetermined flow time or a predetermined volume of water is reached, or until the set pressure setpoint is reached, which is lower than the extraction pressure.

3. The method according to claim 1, wherein the supply of the first volume of water (V1) is controlled by a predetermined supply of power to the water pump (16) for a predetermined period of time.

4. The method according to paragraphs. 1-3, in which the supply of the first volume is adjusted in the range from 50 to 100 ml/min over a period of 5 to 20 seconds.

5. The method according to any one of paragraphs. 2-4, in which the pressure of the water pump (16) is adjusted to deliver a second volume of water (V2 - V1) to match at least one pressure setpoint.

6. The method according to claim 5, wherein the second volume of water (V2 - V1) is supplied to extract the target volume of the beverage.

7. The method according to claim 5 or 6, wherein the second volume of water is adjustable to start until the opening pressure (33) is reached, at which the second wall (9) of the capsule opens.

8. The method according to paragraphs. 5-7, in which the pressure for supplying the second volume (V2 - V1) is measured using a pressure transducer or transducer (26) measuring the current-related variable of the motor driving the water pump (16).

9. The method according to paragraphs. 5-8, in which the pressure is controlled at a pressure setpoint in the range of 8 to 20 bar or in the range of 10 to 15 bar.

10. The method according to any of the preceding paragraphs. 2, 4-9, in which the flow rate is determined using the flow rate determination means in accordance with any of the following methods:

a) by determining the decrease in volume per unit time in the pressurized water chamber of the syringe pump (16) of the device, or

b) by measuring with a flow meter the flow of water supplied by the pump to the capsule, or

c) by measuring the rotational speed of the rotary positive displacement pump motor and calculating the flow accordingly.

11. The method according to claim 10, in which in method a) the decrease in the volume of the pressure water chamber per unit of time is determined by the relative displacement of the movable wall delimiting the chamber, displaced by an electric actuator.

12. The method according to any one of the preceding claims, wherein the type of capsule is identified by the beverage preparation device and at least the supply of the first volume of water (V1) and/or the second volume of water (V2 - V1) is controlled by the control unit depending on the type of capsule identified .

13. A beverage preparation device for implementing the method according to any one of the preceding claims, comprising:

water source (15),

hole (14) for dispensing,

brewing unit (3) for taking the capsule (5),

water pump (16) for supplying water to the brewing unit,

moreover, it contains a control unit (21) located with the possibility of regulating the pump for:

- feeding a second volume of water (V2 - V1) into the capsule to extract the drink from the second wall (9) of the capsule;

moreover, the supply of the first volume (V1) is controlled by at least one flow rate, which provides a continuous increase in water pressure from the pump in the first stage (30) of water pressure increase, and

14. A device for preparing a drink according to claim 13, which contains:

- a syringe pump (16), with which the water flow is determined by reducing the volume of the pressure water chamber per unit of time, or

- a pump (16) and a flow meter (24) to measure the flow delivered by the pump into the capsule, or

- a rotary positive displacement pump, which measures the rotational speed of the motor of the rotary positive displacement pump and calculates the flow rate accordingly.

15. A beverage preparation device according to any one of claims 13 or 14, which contains a sensor (26) for measuring at least one electrical parameter characterizing the power consumption of the water pump, and a control unit connected to the pump for regulating the power supply to the pump with the purpose of maintaining water flow at an appropriate pressure setpoint or changing pressure according to a pressure profile containing more than one pressure setpoint.