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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filtergefäß zur Herstellung eines Filtrats, insbesondere aus Kaffee oder Tee gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung umfassend das Filtergefäß gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines Filtrats gemäß Anspruch 10 offenbart.
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Technologischer Hintergrund
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Die Filtration ist ein Verfahren zur Trennung von Stoffen, z. B. einer Suspension. Bei der Filtration handelt es sich um ein mechanisches Trennverfahren, welches ausschließlich auf physikalischer Basis beruht. Als Filtrat wird die filtrierte Flüssigkeit genannt. Für die Filtration wird ein Filtermedium verwendet, wobei bei einer Oberflächenfilterung die abfiltrierten Feststoffe eine Rückstandsschicht auf dem Filtermedium bilden, den sogenannten Filterkuchen.
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Die Kaffeezubereitung mittels Vakuum- oder Unterdruckmethode ist bekannt. Hierfür werden zwei Glaskugeln mittels einer Gummimanschette über ein Steigrohr miteinander verbunden. Dieses ist mit einem Ventil versehen, das sich bei Erreichen eines bestimmten Unterdrucks öffnet. In die untere Glaskugel wird Wasser gefüllt und in die obere Kaffeepulver. Das Wasser wird erhitzt und steigt in den oberen Kolben, wo es zu einer Vermischung mit dem Kaffeepulver kommt. Durch das Abkühlen des unteren Kolbens entsteht ein Unterdruck, welcher den im oberen Kolben aufgebrühten Kaffee in den unteren Glaskolben zurück saugt. Im oberen Kolben verbleibt das Kaffeemehl.
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Aus dem chemischen Labor ist eine Nutsche bzw. ein Büchnertrichter bekannt. Dabei handelt es sich um einen Filter zur mechanischen Trennung einer Suspension. Die Nutsche hat eine zylindrische Form und einen flachen Boden mit kleinen Öffnungen. Zur Filtration werden diese mit einem Filterpapier abgedeckt, welches nach der Filtration mit dem Feststoff entnommen werden kann. Am unteren Ende weist die Nutsche einen Trichter auf. Zur Saug- oder Vakuumfiltration von Feststoffen wird eine Nutsche zusammen mit einer Saugflasche verwendet.
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Hierfür wird der Trichter der Nutsche in die Saugflasche eingeführt und mit einer Gummimanschette luftdicht verbunden. Die Saugflasche wird für die Erzeugung des Unterdrucks an eine Pumpe angeschlossen.
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Druckschriftlicher Stand der Technik
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In der
EP 0 900 541 A1 wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Aromaauszügen, insbesondere aus Kaffee oder Tee, offenbart. Diese Vorrichtung umfasst einen Aufnahmebehälter sowie ein Filtergefäß, welches auf dem Aufnahmebehälter aufsitzt. Der Auflagebereich zwischen Filtergefäß und Aufnahmebehälter ist luftdicht abgeschlossen und im oberen Randbereich des Aufnahmebehälters mündet ein Luftabsaugkanal einer Evakuierungseinrichtung in den Aufnahmebehälter. Im Aufnahmebehälter wird ein Unterdruck erzeugt, durch den eine Extraktionsflüssigkeit im Filtergefäß in den Aufnahmebehälter gesaugt wird.
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Die
DE 601 01 092 T2 offenbart einen Filterhalter für eine Espresso-Kaffeemaschine mit einem Behälter für gemahlenen Kaffee, wobei der Boden mindestens eine Öffnung für den Durchfluss des Kaffees aufweist, über der sich eine Filterwand zum Zurückhalten des gemahlenen Kaffees und mindestens ein Verbindungsring aus elastischem Material erstreckt, der zwischen der Filterwand und dem genannten Boden angeordnet ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Wand mehrere Filteröffnungen mit einem Durchmesser aufweist, der geeignet ist, das sehr feine Kaffeemehl zurückzuhalten, und dass die genannte Dichtung um die Abflussöffnung(en) herum angeordnet ist, und dass sie einen festen unteren Teil aufweist, der fest mit der Basis verbunden ist, während ihr oberer Teil, der in Bezug auf die Basis vorsteht, zwischen mindestens zwei Positionen beweglich ist. So ist eine erste Stellung vorgesehen, in der sie gegen die Filterwand gedrückt wird, um den Durchgang der Flüssigkeit zur Durchflussöffnung zu verschließen, und eine zweite Stellung, in der sie durch Kompression im Wesentlichen senkrecht zur Filterwand bei einem vorbestimmten Wert des Drucks im Behälter verformt wird, um den Durchgang für die Flüssigkeit zur Durchflussöffnung freizugeben.
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In der
FR 941 460 A wird eine Kaffeezubereitungsvorrichtung beschrieben, die aus einer Wärmequelle mit einem Heißkolben, der im Inneren eines in Wasser eintauchbaren Wasserbehälters angeordnet ist, besteht, mindestens zwei Wärmestufen umfasst und Temperatur- und Druckbedingungen erzeugen kann, die der Zubereitung von Kaffeearomen und Espresso-Kaffee entsprechen.
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Die
WO 2019/150163 A1 beschreibt eine tragbare Kaffeemaschinenvorrichtung mit Unterdruckextraktion. Die Vorrichtung umfasst zwei Kammern, einer offenen und einer geschlossenen, die über eine oder mehrere, durch einen Filter abgetrennte Durchflussöffnungen verbunden sind, wobei eine Saugluftpumpe über eine Saugöffnung einen Unterdruck auf die geschlossene Kammer ausübt und die Flüssigkeit in der offenen Kammer durch den Unterdruck durch die Durchflussöffnungen in die geschlossene Kammer gesaugt wird, wobei der Filter dafür sorgt, dass die Filtrationsrückstände in der offenen Kammer verbleiben. Diese Maschine kann zur Zubereitung von Kaffee und, Tee und allgemein von durch Filterextraktion zubereiteten Getränken verwendet werden. Die Pumpe befindet sich dabei in der offenen Kammer und ist batteriebetrieben.
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In der
FR 83 175 E wird ein Filter offenbart, der in eine Kanne eingebracht werden kann und diese somit in zwei Hälften teilt, wobei in der oberen Hälfte Kaffee und Wasser eingefüllt wird und durch einen Luftkanal im Filter mittels einer externen Pumpe ein Unterdruck in der unteren Hälfte der Kanne erzeugt wird, so dass ein Filtrat extrahiert wird.
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Die
US 2006/0260471 A1 beschreibt eine Kaffee- oder Teefilterpresse, die einen Hohlzylinder mit einer oberen und unteren Öffnung, eine perforierte abnehmbare Kappe, die die untere Öffnung umschließt, einen abnehmbaren Kolben, der in die obere Öffnung eingeführt und nach unten gedrückt wird, um die Flüssigkeit im Zylinder durch die perforierte Kappe zu drücken, und eine Halterung, um die Presse über der Öffnung eines offenen Gefäßes zu halten, umfasst.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein neuartiges Filtergefäß sowie Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem bei einer vorteilhaften Filtrationseffizienz gleichzeitig eine erhöhte Flexibilität in der Anwendung bei vereinfachter Handhabung ermöglicht wird.
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Lösung der Aufgabe
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Die vorstehende Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9 und ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.
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Erfindungsgemäß ist ein Filtergefäß zur Herstellung eines Filtrats, insbesondere aus Kaffee oder Tee, vorgesehen, mit einer zylindrischen Kammer, welche eine Einfüllöffnung am oberen Ende und einen Boden am unteren Ende mit einem Filterbereich aufweist, wobei das Filtergefäß während eines Filtrationsprozesses auf einem, insbesondere variablen, Aufnahmebehälter aufsetzbar ist, wobei der Auflagebereich zwischen Filtergefäß und Aufnahmebehälter luftdicht abgeschlossen ist, und wobei mittels einer Evakuierungseinrichtung ein Unterdruck im Aufnahmebehälter erzeugbar ist, wobei kennzeichnenderweise das Filtergefäß an der Unterseite eine um den Filterbereich umlaufende Ausnehmung aufweist, wobei die Ausnehmung zur Aufnahme des Randes einer Öffnung des, insbesondere variablen, Aufnahmebehälters vorgesehen ist, wobei eine Dichtung in der Ausnehmung angeordnet ist, und wobei im Filtergefäß ein Luftkanal angeordnet ist, mit einer ersten Kanalöffnung, die sich an der Unterseite des Filtergefäßes innerhalb der Dichtung befindet, und einer zweiten Kanalöffnung, die zum Anschluss an die Evakuierungseinrichtung geeignet ist.
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Das Filtergefäß weist eine Einfüllöffnung am oberen Ende zur Eingabe von Filtern und/oder Stoffen bzw. Aromen, wie z. B. Kaffeepulver oder Tee auf. Hier kann auch Wasser oder eine andere Suspension eingefüllt werden. Bei der Kammer des Filtergefäßes handelt es sich vorzugsweise um eine offene zylindrische Kammer. Die Kammer weist dabei vorteilhafterweise keinen Deckel auf. Auch während eines Extrahiervorgangs kann die Kammer oben offen bleiben. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Kammer eine konische Form aufweisen, insbesondere die Form eines Kegelstumpfes. Die Deckfläche dieses Kegelstumpfes kann vorzugsweise den Boden, insbesondere einen flachen Boden, der Kammer bilden.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann das Filtergefäß aus Kunststoff gefertigt sein. Vorteilhafterweise kann das Filtergefäß einstückig gefertigt sein, so dass das Filtergefäß im Wesentlichen aus nur einem Teil bestehen kann. Die Dichtung sowie ein Filter, welcher in den Filterbereich eingelegt werden kann, können von der Einstückigkeit ebenso ausgenommen sein, wie ein Aufnahmebehälter oder eine Evakuierungseinrichtung. Das Filtergefäß kann somit vorteilhafterweise aus einem Stück desselben Materials gebildet sein.
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Das Filtergefäß ist vorteilhafterweise aus einem Kunststoff mittels Spritzgussverfahren herstellbar. Mögliche Kunststoffe können z. B. Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polyethylenterephthalat (PET) umfassen. Weiter besteht die Möglichkeit, dass mindestens ein Teil des Filtergefäßes aus Polymethylmethacrylat (PMMA) hergestellt ist. In einer alternativen Ausgestaltung kann das Filtergefäß komplett oder teilweise aus Glas und/oder Keramik gefertigt sein.
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Die Höhe der Dichtung, welche in der Ausnehmung angeordnet ist, kann in einer bevorzugten Ausgestaltung geringer sein, als die Höhe der Ausnehmung. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Höhe der Dichtung der Höhe der Ausnehmung entsprechen. Vorzugsweise kann es sich bei der Dichtung um eine Flachdichtung handeln. Dadurch kann ein Aufsetzen auf den oberen Rand eines, insbesondere variablen, Aufnahmebehälters weiter vereinfacht werden. Die Flachdichtung kann vorzugsweise eine größere radiale Ausdehnung, also Breite, aufweisen, als die Breite des Randes des Aufnahmebehälters, also der Wandstärke des Aufnahmebehälters. Somit kann vorteilhafterweise auch für unterschiedlich große Aufnahmebehälteröffnungen eine vollständige luftdichte Bedeckung des Randes sichergestellt werden. Vorzugsweise kann das Filtergefäß aus einem Teil mit einer integrierten Flachdichtung bestehen. Die Dichtung hat zweckmäßigerweise eine universelle Passform für einen Aufnahmebehälter. Der Aufnahmebehälter kann vorteilhafterweise so dimensioniert sein, dass eine Portion des Filtrats, insbesondere eine Trinkportion Kaffee oder eine Trinkportion Tee, darin aufgenommen werden kann. Das hat zum Vorteil, dass mit dem Filtergefäß direkt eine Trinkportion in ein dafür vorgesehenes Trinkgefäß abgegeben werden kann. Das Filtrat, also z. B. eine Portion Kaffee oder Tee, kann anschließend vorteilhafterweise direkt aus dem Trinkgefäß konsumiert werden, ohne dass ein Umfüllen des Filtrats in ein anderes Behältnis notwendig ist. Es ist somit nicht notwendig, für den Extraktionsprozess eine Kanne oder ein ähnliches Behältnis, welches für mehr als eine Portion des Filtrats ausgelegt ist, zu verwenden. Daraus folgt der Vorteil, dass kein Umfüllen des Filtrats vom Aufnahmebehälter in ein weiteres Trinkgefäß notwendig ist.
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Die Ausnehmung kann einen Boden und zwei Seitenwände aufweisen. Die Dichtung ist vorzugsweise am Boden der Ausnehmung positioniert, so dass sich im aufgesetzten Zustand eine Abdichtung von oben auf den Rand des Aufnahmebehälters einstellt. Eine Abdichtung von oben kann dabei bedeuten, dass sich die Ebene der Dichtung auf oder über der Ebene des Randes der Öffnung des Aufnahmebehälters befindet. Die Ebene der Dichtung befindet sich hierbei zweckmäßigerweise nicht unterhalb der Ebene des Randes der Öffnung des Aufnahmebehälters, so dass die Abdichtung nicht an der Innenwand und/oder der Außenwand des Aufnahmebehälters erfolgt. In einer alternativen Ausgestaltung kann sich an den Wänden der Ausnehmung ebenfalls ein Teil der Dichtung befinden, so dass eine kegelstumpfförmige Dichtung vorliegt, welche von innen und/oder von außen am Rand des Aufnahmebehälters angreift. Das Filtergefäß wird im aufgesetzten Zustand vorteilhafterweise durch den Aufnahmebehälter bzw. ein Trinkgefäß an der gewünschten Position gehalten. Die Abdichtung kann dabei durch das Eigengewicht des Filtergefäßes erfolgen. Vorteilhafterweise ist zum Aufsetzen des Filtergefäßes auf den Aufnahmebehälter kein zusätzlicher Adapter notwendig.
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Durch das Aufsitzen des Filtergefäßes auf dem Rand des Aufnahmebehälters ist für die Abdichtung kein Eindringen des Filtergefäßes bzw. der Dichtung in den Aufnahmebehälter notwendig. Es handelt sich somit zweckmäßigerweise um einen Aufsatz und nicht um einen Einsatz, so dass vorteilhafterweise kein Raum innerhalb des Aufnahmebehälters für die Abdichtung beansprucht wird. Es steht somit der volle Radius bzw. die gesamte Fläche des Filterbereiches für einen Extraktionsprozess zur Verfügung. Dies kann eine positive Auswirkung auf die Saugleistung haben, so dass das Filtrat in kürzerer Zeit gewonnen werden kann.
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Die Dichtung ist vorteilhafterweise auf verschiedene Trinkgefäße, wie z. B. verschieden große Tassen, Gläser oder Becher, aufsetzbar. Die radiale Ausdehnung der Dichtung bzw. der Ausnehmung kann dabei zweckmäßigerweise an die Größe der Öffnung einschlägiger Trinkgefäße angepasst sein. Es besteht die Möglichkeit, dass die Dichtung bzw. das Trinkgefäß an bestimmte Tassenklassen angepasst ist. Eine Einteilung erfolgt für gewöhnlich in:
- „Mug“ (mit einem Höhe-Breite-Verhältnis von ca. 3:1 und einem Inhalt von 0,33 - 0,4 I),
- „Becher“ (mit einem Höhe-Breite-Verhältnis von ca. 2:1 und einem Inhalt von 0,3 - 0,4 I),
- „Häferl“ (Henkelbecher, mit einem Höhe-Breite-Verhältnis von ca. 2:1 und einem Inhalt von 0,3 - 0,4 I),
- „Kaffeetasse“ (mit einem Höhe-Breite-Verhältnis von ca. 1:1 und einem Inhalt von 0,2 - 0,25 I),
- „Teetasse“ (mit einem Höhe-Breite-Verhältnis von ca. 1:2 und einem Inhalt von 0,2 - 0,25 I),
- „Bol“ (mit einem Höhe-Breite-Verhältnis von ca. 1:2 und einem Inhalt von 0,35 - 0,5 I) und
- „Suppentasse“ (mit einem Höhe-Breite-Verhältnis von ca. 1:3 und einem Inhalt von 0,35 - 0,5 I).
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Eine Voraussetzung für einen geeigneten Aufnahmebehälter, welcher mit dem Filtergefäß verwendbar ist, ist die Vakuumierbarkeit. Der Aufnahmebehälter kann hierfür vorzugsweise lediglich eine Öffnung aufweisen, welche durch die Dichtung des Filtergefäßes luftdicht verschließbar ist. Ferner ist darauf zu achten, dass die Größe bzw. die Dimensionierung des Aufnahmebehälters an das Filtergefäß angepasst ist und umgekehrt die Größe bzw. die Dimensionierung des Filtergefäßes an den Aufnahmebehälter angepasst ist.
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Das erfindungsgemäße Filtergefäß bzw. das erfindungsgemäße Verfahren sind vorteilhafterweise unabhängig vom Aufnahmebehälter. Somit besteht beispielsweise keine Notwendigkeit eines Luftanschlusses bzw. eines Vakuumanschlusses am Aufnahmebehälter oder einer sonstigen speziellen Ausgestaltung. Das Filtergefäß kann damit unabhängig vom speziell verwendeten Aufnahmebehälter für verschiedene Aufnahmebehälter bzw. Trinkgefäße eingesetzt werden. Es ist somit kompatibel mit herkömmlichen Aufnahmebehältern bzw. Trinkgefäßen.
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Der Filterbereich kann sich zweckmäßigerweise über 30%, insbesondere über 50%, insbesondere über 75%, insbesondere über 90% der Grundfläche bzw. des Bodens des Filtergefäßes erstrecken. Der Filterbereich kann hierfür als perforierte Fläche ausgebildet sein, welche beispielsweise zum Einlegen eines Filters geeignet ist. Bei dem Filter kann es sich zweckmäßigerweise um einen horizontalen und/oder scheibenförmigen Filter handeln. Der Filter kann z. B. aus Papier, Textilgewebe, Kunststoff oder Metall bestehen. In einer alternativen Ausgestaltung kann der Filter fest in den Filterbereich integriert sein und aus Kunststoff oder Metall bestehen. Es besteht somit alternativ die Möglichkeit einer eingearbeiteten Filterplatte bzw. Siebplatte.
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Die Größen und Proportionen sowie das Material des Filtergefäßes sind vorteilhafterweise für eine einfache und gründliche Reinigung ausgelegt. So kann das Filtergefäß vorzugsweise spülmaschinenfest sein und keine verjüngenden und/oder schwer zu reinigende Stellen aufweisen. Besonders von Vorteil ist hierfür, dass das Filtrat nach Verlassen des Filterbereichs nicht durch eine sich verjüngende Stelle zur Sammlung geleitet wird, insbesondere nicht durch einen Trichter, einen Kanal oder einen Adapter. Das Filtrat kann vorteilhafterweise nach Passieren des Filters bzw. des Filterbereichs direkt, d. h. ohne Sammlung, in den Aufnahmebehälter abgegeben werden. Die Abgabe kann vorzugweise über die gesamte Fläche des Filterbereiches bzw. der Öffnung des Aufnahmebehälters erfolgen. Die Ebene des Filterbereichs kann hierfür in den Aufnahmebehälter hinein ragen. Der Filterbereich kann vorzugsweise gleichzeitig die Auslassöffnung des Filtergefäßes für das Filtrat bilden.
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Vorzugsweise kann ein flächiger Filterbereich vorgesehen sein, welcher sich in einer parallelen Ebene zum Boden des Filtergefäßes befindet. Die Dichtung kann ferner in einer parallelen Ebene zum Boden des Filtergefäßes angeordnet sein. Der Filterbereich kann vorzugsweise als Vertiefung im Boden des Filtergefäßes ausgestaltet sein. Um den Filterbereich kann der Boden einen Rand bilden, der beispielsweise den Filterwechsel erleichtern kann. Zudem kann dadurch die Herausnahme des Retentats bzw. Tresters bzw. Filterkuchens nach dem Filtrationsprozesses erleichtert werden.
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Im Filtergefäß ist erfindungsgemäß ein Luftkanal angeordnet. Der Luftkanal kann vorzugsweise in das Filtergefäß integriert sein, so dass der Luftkanal im Material des Filtergefäß-Körpers verläuft. In einer bevorzugten Ausgestaltung verläuft der Luftkanal im Boden bzw. in der Ebene des Bodens des Filtergefäßes. Der Luftkanal weist zudem zwei Kanalöffnungen auf, wobei sich die erste Kanalöffnung an der Unterseite des Filtergefäßes innerhalb der Dichtung befindet. Beim Aufsetzen des Filtergefäßes auf einen Aufnahmebehälter zeigt die erste Kanalöffnung damit in den Aufnahmebehälter und liegt innerhalb des Randes der Öffnung des Aufnahmebehälters. Die erste Kanalöffnung mündet somit in den Aufnahmebehälter ein. Die erste Kanalöffnung kann vorzugsweise in der Ausnehmung angeordnet sein, innerhalb der umlaufenden Dichtung. In einer alternativen Ausgestaltung kann die erste Kanalöffnung an der Filterebene angeordnet sein.
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Zweckmäßigerweise kann die zweite Kanalöffnung an der Außenseite bzw. an der Außenwand des Filtergefäßes angeordnet sein. Damit kann der Anschluss einer Evakuierungseinrichtung gewährleistet werden. Vorteilhafterweise kann an der zweiten Kanalöffnung ein Auslassstutzen angeordnet sein, welcher insbesondere zum Anschluss eines Luftschlauchs bzw. eines Vakuumschlauchs geeignet ist. Sofern der Luftkanal innerhalb des Bodens des Filtergefäßes verläuft, kann sich die zweite Kanalöffnung in der Ebene des Bodens befinden. In einer bevorzugten Ausgestaltung kann sich die zweite Kanalöffnung über der Ebene des Filterbereiches und/oder über der Ebene der Dichtung befinden.
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Vorteilhafterweise kann das Filtergefäß an der Unterseite einen um den Filterbereich umlaufenden Standfuß mit mindestens einer Standfläche aufweisen. Die Standfläche kann sich in einer parallelen Ebene zur Ebene des Bodens des Filtergefäßes befinden. Vorzugsweise liegt die Ebene des Filterbereichs höher als die Ebene des Standfußes, also zwischen der Ebene der Standfläche und der Ebene der Einfüllöffnung, so dass das Filtergefäß nach Gebrauch, also nach einem Filtrationsprozess, neben dem Aufnahmebehälter abgestellt werden kann, ohne dass der Filterbereich auf der Abstellfläche aufliegt bzw. diese berührt. Dies hat den Vorteil, dass es zu keinem Verschmutzen der Ablagefläche durch Filtrationsreste am Filterbereich bzw. an der Unterseite des Filtergefäßes kommt. Es besteht ferner die Möglichkeit, dass die Ebene des Filterbereichs zwischen der Ebene der Standfläche und der Ebene der Dichtung angeordnet ist. Der Standfuß kann radial zwischen Filterbereich und Ausnehmung angeordnet sein und/oder umlaufend um die Ausnehmung angeordnet sein. Der um die Ausnehmung umlaufende Standfuß kann vorteilhafterweise für Stabilität sorgen und somit die Gefahr eines Umfallens des Filtergefäßes verringern. In einer alternativen Ausgestaltung kann der Standfuß mindestens eine Wand der Ausnehmung bilden, wobei es sich um die innere und/oder die äußere Wand der Ausnehmung handeln kann. Der Standfuß kann zweckmäßigerweise durchgängig, also ohne Unterbrechungen, ausgestaltet sein. In einer alternativen Ausgestaltung kann der Standfuß mit Unterbrechungen bzw. segmentiert ausgestaltet sein. Die Unterbrechungen und/oder die Segmentierung haben den Vorteil, dass nach dem Gebrauch des Filtergefäßes beim Abstellen auf eine ebene Fläche eine Luftzirkulation zum Filterbereich von unten stattfinden kann, so dass beispielsweise Staunässe vermieden werden kann bzw. eine Trocknung gewährleistet werden kann.
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Nebengeordnet beansprucht die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Aromaauszügen, insbesondere aus Kaffee oder Tee, umfassend einen, insbesondere in der Größe variablen, Aufnahmebehälter für das fertige Filtrat und ein Filtergefäß gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer offenen zylindrischen Kammer, welche eine Einfüllöffnung am oberen Ende und einen Boden am unteren Ende mit einem Filterbereich aufweist, wobei das Filtergefäß während eines Filtrationsprozesses auf dem Aufnahmebehälter aufsitzt, wobei der Auflagebereich zwischen Filtergefäß und Aufnahmebehälter luftdicht abgeschlossen ist, und wobei mittels einer Evakuierungseinrichtung ein Unterdruck im Aufnahmebehälter erzeugbar ist, wobei kennzeichnenderweise das Filtergefäß gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestaltet ist, wobei das Filtergefäß an der Unterseite eine um den Filterbereich umlaufende Ausnehmung aufweist, wobei die Ausnehmung zur Aufnahme des Randes einer Öffnung des, insbesondere variablen, Aufnahmebehälters vorgesehen ist, wobei eine Dichtung in der Ausnehmung angeordnet ist, und wobei im Filtergefäß ein Luftkanal angeordnet ist, mit einer ersten Kanalöffnung, die in den Aufnahmebehälter einmündet und sich an der Unterseite des Filtergefäßes innerhalb der Dichtung befindet, sowie einer zweiten Kanalöffnung, die zum Anschluss an die Evakuierungseinrichtung geeignet ist.
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Bei der Evakuierungseinrichtung kann es sich vorzugsweise um eine handbetätigte Pumpe, eine Membranpumpe oder einer Wasserstrahlpumpe handeln. Der Unterdruck wird somit extern erzeugt und nicht über eine in das Filtergefäß integrierte Einrichtung. In einer Ausgestaltung erfolgt die Erzeugung des Unterdrucks bzw. des Vakuum mittels manuell betätigbaren Pumpen und/oder Balgen. Diese Ausgestaltung ist insbesondere für Endanwender geeignet. In einer alternativen Ausgestaltung erfolgt die Erzeugung des Unterdrucks bzw. des Vakuum über eine mit Netzspannung versorgte externe Saugvorrichtung. Diese automatisierte Ausgestaltung ist insbesondere für gewerbliche Anwendungen geeignet. Darüber hinaus können auch spezielle Pumpen zum Gebrauch mit dem beschriebenen Filtergefäß bzw. dem Verfahren bestimmt sein.
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Nebengeordnet beansprucht die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Filtrats, insbesondere aus Kaffee oder Tee, wobei ein zu trennendes Gemisch, insbesondere eine Suspension, in ein Filtergefäß eingegeben wird, wobei das Filtergefäß, mit einer offenen zylindrischen Kammer, welche eine Einfüllöffnung am oberen Ende und einen flachen Boden am unteren Ende mit einem flachen Filterbereich aufweist, auf einem, insbesondere variablen, Aufnahmebehälter aufsitzt, wobei der Auflagebereich zwischen Filtergefäß und Aufnahmebehälter luftdicht abgeschlossen ist, und wobei mittels einer Evakuierungseinrichtung ein Unterdruck im Aufnahmebehälter erzeugt wird, wobei kennzeichnenderweise eine Vorrichtung gemäß einer oben ausgeführten Ausgestaltung bzw. gemäß Anspruch 9 verwendet wird, wobei die Evakuierungseinrichtung mit dem Filtergefäß verbunden ist, so dass sich zur Erzeugung des Unterdrucks im Aufnahmebehälter eine Sogwirkung in Richtung des Filtergefäßes einstellt, wobei das Filtrat vom Filterbereich direkt, insbesondere über dessen gesamte flächige Ausdehnung, in den Aufnahmebehälter abgegeben wird.
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Um einen statischen Unterdruck im Aufnahmebehälter zu erhalten wird ein dynamischer Sog in Richtung der ersten Kanalöffnung und somit in Richtung des Filtergefäßes erzeugt. Ferner wird das Filtrat vom Filterbereich direkt in den Aufnahmebehälter abgegeben. Vorteilhafterweise kann dies über die gesamte Fläche des Filterbereiches erfolgen. Dies hat zum Vorteil, dass die Saugwirkung optimiert wird und diese unabhängig vom Aufnahmebehälter aufgebracht werden kann.
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Das Verfahren bietet den weiteren Vorteil, dass eine vollständige Trennung der Flüssigkeit von der Suspension bzw. vom Trester innerhalb kurzer Zeit erfolgen kann. Dabei ist keine hohe mechanische Kraft aufzuwenden. Es besteht auch keine Notwendigkeit der Aufbringung von manuellem Druck. Dadurch ist dieses Verfahren sehr benutzerfreundlich und für einen Endverbraucher in einfacher Weise umzusetzen. Zudem ist der Aufbau aus Filtergefäß und Aufnahmebehälter sehr stabil, da das Filtergefäß auf dem Rand des Aufnahmebehälters aufsitzt und durch sein Eigengewicht an der korrekten Position gehalten wird. Neben einem manuellen Betrieb, beispielsweise mit einer Handpumpe, ist auch eine Teil- oder Vollautomatisierung, beispielsweise mit einer netzbetriebenen Pumpeinrichtung, möglich. Eine Teil- oder Vollautomatisierung ist insbesondere für einen Einsatz in der Gastronomie geeignet, so dass mehrere Filtrationen innerhalb kurzer Zeit durchgeführt werden können. Die einfache Reinigungsmöglichkeit des Filtergefä-ßes ist von Vorteil, so dass insbesondere Hygienestandards in einfacher Weise eingehalten werden können.
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Ein weiterer Vorteil ist die direkte Extraktion des Filtrats im Aufnahmebehälter. Eine schnelle und direkte Zubereitung eines Kaffeeextraktes im Trinkgefäß ist somit möglich, während das Trinkgefäß austauschbar ist. Durch den angelegten Unterdruck kann das Brühwasser beschleunigt vom Kaffeesatz oder Tee getrennt werden. Ferner ergibt sich die Möglichkeit einer einfachen Portionierung, da je nach Bedarf eine Portion eines Aromaauszuges erzeugt werden kann.
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Figurenliste
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Zweckmäßige Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden anhand von Zeichnungsfiguren nachstehend näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine stark vereinfachte Schnittdarstellung eines Filtergefäßes;
- 2a-d Teildarstellungen unterschiedlicher Ausgestaltungen des Filtergefäßes;
- 3a-b stark vereinfachte Darstellungen des Filtergefäßes in Aufsicht und Untersicht;
- 4 eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer Vorrichtung bestehend aus einem Filtergefäß und einem Aufnahmebehälter; und
- 5a-b stark vereinfachte schematische Darstellungen eines Filtrationsprozesses mittels der Vorrichtung.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßes Filtergefäß 1 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Das Filtergefäß 1 besteht aus einer zylindrischen Kammer 2, die eine Einfüllöffnung 3 am oberen Ende aufweist sowie einen Boden 4 am unteren Ende. Im Boden 4 ist ein Filterbereich 5 angeordnet. An der Unterseite 6 des Filtergefäßes 1 befindet sich eine um den Filterbereich 5 umlaufende Ausnehmung 7. In der Ausnehmung 7 ist eine Dichtung 8 angeordnet, welche um den Filterbereich 5 herum läuft, um einen luftdichten Abschluss beim Aufsetzen auf einen Aufnahmebehälter 20 zu gewährleisten. Der Schnitt der Darstellung verläuft hier parallel mit dem Luftkanal 9, welcher einen erste Kanalöffnung 10 und eine zweite Kanalöffnung 11 aufweist. Die erste Kanalöffnung 10 befindet sich an der Unterseite 6 innerhalb der Dichtung 8 und die zweite Kanalöffnung 11 an der Außenseite bzw. an der Außenwand 14 des Filtergefäßes 1.
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Die 2a bis 2d zeigen Teildarstellungen unterschiedlicher Ausgestaltungen des Filtergefäßes 1. In 2a ist eine Ausgestaltung eines Filtergefäßes 1 mit einem Standfuß 12 dargestellt. Der Standfuß 12 umfasst eine Standfläche 13 auf die das Filtergefäß 1 abgestellt werden kann. Ferner sind drei Ebenen I bis III in 2a eingezeichnet. Ebene I zeigt die Ebene der Dichtung 8, wobei Ebene II die Ebene des Filterbereichs 5 zeigt. Ebene III verläuft durch die Standfläche 13 des Standfußes 12. Die in 2b dargestellte Ausgestaltung weist eine erste Kanalöffnung 10 des Luftkanals 9 auf, die an der Filterebene 5 angeordnet ist. Die Ausnehmung 7 in 2c weist eine Tiefe in der Größenordnung der Höhe der Dichtung 8 auf. Hierbei befinden sich die Dichtung 8 und der Filterbereich 5 auf derselben Ebene. In 2d ist eine Ausnehmung 7 gezeigt, welche lediglich eine Seitenwand aufweist. Diese Seitenwand der Ausnehmung 7 kann hierbei gleichzeitig einen Standfuß 12 bilden.
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Die 3a und 3b zeigen Darstellungen eines Filtergefäßes 1 in einer Aufsicht von oben und in einer Untersicht von unten. In der Aufsicht in 3a ist das Filtergefäß 1 gezeigt, welches eine zylindrische Kammer 2 mit einer Einfüllöffnung 3 aufweist. Der Boden 4 umfasst einen Filterbereich 5 in mittiger Anordnung. In der Untersicht in 3b ist die Unterseite 6 des Filtergefäßes 1 dargestellt. In mittiger Position ist der Filterbereich 5 angeordnet mit einer umlaufenden Ausnehmung 7. In der Ausnehmung 7 befindet sich die Dichtung 8. Die erste Kanalöffnung 10 des Luftkanals 9 liegt in der Ausnehmung 7 innerhalb der Dichtung 8. Die Dichtung 8 weist für die erste Kanalöffnung 10 eine kleine Aussparung auf.
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4 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung bestehend aus einem Filtergefäß 1 und einem Aufnahmebehälter 20. Das Filtergefäß 1 befindet sich im aufgesetzten Zustand auf dem Rand 21 des Aufnahmebehälters 20. Der obere Rand 21 des Aufnahmebehälters 20 wird dabei von der Ausnehmung 7 aufgenommen. Der Auflagebereich zwischen Filtergefäß 1 und Aufnahmebehälter 20 wird durch die Dichtung 8 luftdicht abgeschlossen. Die Unterseite 6 des Filterbereichs 5 ragt dabei in die Öffnung des Aufnahmebehälters 20 hinein. Die erste Kanalöffnung 10 des Luftkanals 9 ist mit dem Inneren des Aufnahmebehälters 20 verbunden.
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In den 5a bis 5b wird ein Filtrationsprozess mittels der Vorrichtung dargestellt. In 5a ist ein Filter 40 in den Filterbereich 5 des Filtergefäßes 1 eingelegt. Der Filter 40 ist zweckmäßigerweise als horizontaler und/oder scheibenförmiger Filter ausgestaltet. Auf dem Filter 40 befindet sich Kaffeepulver 41. Von oben ist Wasser 42 auf das Kaffeepulver 41 im Filtergefäß 1 gegeben worden. Zudem ist an die zweite Kanalöffnung 11 ein Vakuumschlauch 31 angeschlossen, welcher den Luftkanal 9 mit einer Evakuierungseinrichtung 30 verbindet. In 5b wird mittels der Evakuierungseinrichtung 30 ein Unterdruck -p im Aufnahmebehälter 20 erzeugt. Dies führt zu einer Saugwirkung auf die Suspension 43 im Filtergefäß 1. Die Suspension 43 wird dabei durch den Filter 40 in den Aufnahmebehälter 20 gesaugt. Im Aufnahmebehälter 20 wird das Filtrat 44 aufgefangen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Filtergefäß
- 2
- Kammer
- 3
- Einfüllöffnung
- 4
- Boden
- 5
- Filterbereich
- 6
- Unterseite
- 7
- Ausnehmung
- 8
- Dichtung
- 9
- Luftkanal
- 10
- erste Luftkanalöffnung
- 11
- zweite Luftkanalöffnung
- 12
- Standfuß
- 13
- Standfläche
- 14
- Außenwand
- 20
- Aufnahmebehälter
- 21
- Rand der Aufnahmebehälteröffnung
- 30
- Evakuierungseinrichtung
- 31
- Vakuumschlauch
- 40
- Filter
- 41
- Kaffeepulver
- 42
- Wasser
- 43
- Suspension
- 44
- Filtrat