DE19909183A1

DE19909183A1 - Brühverfahren für Kaffee

Info

Publication number: DE19909183A1
Application number: DE19909183A
Authority: DE
Inventors: Fritz Curtius
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-03-03
Filing date: 1999-03-03
Publication date: 2000-09-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbrühen von Kaffee sowie Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens. Hierbei wird das Leitungsstück zu der Filtereinheit zuerst vorgewärmt. Anschließend wird die Brühwasserzufuhr zur Filtereinheit über das vorgewärmte Leitungsstück freigegeben. Hierdurch werden gleichmäßig hohe Brühtemperaturen erreicht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und des Patentanspruches 23 sowie jeweils eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 20, Patentanspruches 21 und Patentanspruches 22 zur Durchführung der Verfahren.

Eine derartige Behandlung des Brühwassers in einer Vorrichtung zum Brühen von mehreren Tassen Kaffee ist mit sogenannten Kaffee-Automaten möglich. Die Maschinen vom Typ TKA 27. der Fa. Bosch werden mit dem Qualitätssiegel "gut" angeboten.

Insbesondere sind diese Maschinen durch eine sogenannte Aromaspirale gekennzeichnet, um das Brühwasser vor der Aufgabe in den Kaffeefilter besser zu vergleichmäßigen. Wobei hier besondere Maßnahmen notwendig sind, um die Temperatur am Austritt des Brühwassers zum Beginn der Brühung zu erhöhen.

Im Rahmen der Tests von geröstetem Kaffee ist es üblich den zu prüfenden Kaffee in einer Tasse mit kochendem Wasser aufzubrühen. Dabei ist der aufgebrühte Kaffee etwas gröber gemahlen und der Kaffeesatz in der Tasse wird mit einem Löffel entfernt.

Der Erfindung liegt ausgehend von diesem Stand der Technik bei Brühverfahren die Aufgabe zu Grunde, die Brühwassertemperatur auf einem erhöhten Niveau zu vergleichmäßigen, um eine einheitliche Qualität des aufgebrühten Kaffees zu erreichen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch das Verfahren nach Anspruch 1 und das Verfahren nach Anpruch 23 sowie die Vorrichtungen nach den Ansprüchen 20, 21 und 22 gelöst. Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2-19 angegeben.

Früher wurde das Brühen von Kaffee von Hand ausgeführt, indem die gemahlenen Bohnen mit siedendem Wasser aufgegossen wurden; also nach der gleichen Methode, wie heute die Qualität getestet wird. Heute ist dieser Brühvorgang automatisiert. In diesen sogenannten Kaffeeautomaten ist nur die gewünschte Wassermenge und die passende Menge Pulverkaffee vorher aufzugeben.

Die Temperatur im Kaffeefilter bildet dabei einen wichtigen Parameter für die spätere Qualität des gebrühten Kaffees. Vorallem sollte diese Temperatur konstant verlaufen, um eine gleichbleibende Qualität beim Brühen sicherzustellen. Ein solcher Verlauf der Temperatur ist in Fig. 1 über der Zeit aufgetragen. Die hierzu gehörende Meßstelle 14 ist in Fig. 2 mit TIR (temperature indication recording) bezeichnet. Es wurden 4 Tassen aus 600 ml Wasser aufgebrüht. Die untere Kurve stammt von einem Kaffeeautomaten Typ TKA 27. Die obere Kurve ist durch die Aufgabe der gleichen Wassermenge aber bei höheren Temperaturen entstanden. Hierbei war die Wasseraufgabe nach 70 Sekunden abgeschlossen. Etwa die gleiche Zeit hat das Durchlaufen des restlichen Wassers in der Filtereinheit betragen. Mit diesen Messungen des Temperaturverlaufes wird ein Verfahren aufgezeigt, um die Brüheigenschaften unterschiedlicher Kaffeeautomaten zu bewerten.

Man spricht heute davon, daß sich die Bevölkerung an den Geschmack eines im Kaffeeautomaten gebrühten Kaffees gewöhnt hat, dennoch ist es wünschenswert, auch einen Kaffeeautomaten zu haben, in welchem ein Kaffee bei höheren und vorallem gleichbleibenden Temperaturen gebrüht werden kann.

Der Brühprozeß im Kaffeeautomat hat derzeit die Merkmale, daß zunächst kaltes Wasser auf Brühtemperatur erhitzt wird und anschließend durch partielle Verdampfung von dem Wärmeaustauscher in die Filtereinheit expandiert bzw. gedrückt wird. Dieses Arbeitsprinzip hat den Nachteil, daß das warme Wasser sich an den noch kalten Rohrwänden abkühlt, ehe es zu dem Kaffeepulver gelangt ist. Deshalb ist bei der Betriebstemperatur nach Fig. 1 in der Filtereinheit nur ein langsamer Anstieg der Temperatur zu erkennen.

Nach den Merkmalen des Anspruch 1 wird das Brühen von Kaffee vorteilhaft in wenigsten 2 Arbeitsschritte unterteilt:

- Vorwärmen der Installation
- Heißwassererzeugung und Brühen.

Vielfach werden in Kaffeeautomaten fein gemahlene Bohnen eingesetzt. Dies hat zur Folge, daß die Lösung der sauren Bestandteile über die große Oberfläche des gemahlenen Kaffees rascher erfolgt als bei einer grob gemahlenen Bohne, die bei höheren Brühtemperaturen, wie aus alter Tradition bekannt, verwendbar ist.

Die Erfindung ist anhand der Fig. 1 bis Fig. 3 dargestellt. Anhand von Fig. 1 ist das Ergebnis des Brühverfahrens nach dem Stand der Technik dargestellt. Als 2te Meßkurve wird die erreichbare Verbesserung unter Verwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 aufgezeigt. Diese Gegenüberstellung erlaubt eine Bewertung von unterschiedlichen Brüheigenschaften. Fig. 2 zeigt die Erfindung anhand eines Kaffeeautomaten. Fig. 3 zeigt eine Ausgestaltung der Wärmeaustauscher-Stufe.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Fig. 2 beschrieben Hierin ist der Behälter zur Wasservorlage mit 1, die Wärmeaustauschereinheit mit 2 und die Filtereinheit mit 3 bezeichnet. Von dem Wasserbehälter 1 führt eine Leitung 4 für Brühwasser zu dem Wärmeaustauscher 2 und von dort die Leitung 5 zu der Filtereinheit 3. In die Leitung 4 ist ein Einwegeventil 6 eingebaut. Unter der Filtereinheit 3 steht ein Behälter 7 für gebrühten Kaffee. Dieser Behälter 7 kann indirekt von unten über den Wärmeaustauscher 2 warmgehalten werden und/oder er ist als Isolierkanne ausgeführt, dann ist eine zusätzliche Wärmezufuhr verzichtbar. Die Funktion des Schiebers 13 wird in Zusammenhang mit der Fig. 3 erläutert.

Bei der Durchführung des Verfahrens in der geschilderten Vorrichtung wird wenigstens ein Teil das Brühwasser der Vorlage 1 erhitzt, ohne daß Kaffee in die Filtereinheit eingefüllt ist. Das vorgewärmte Wasser kann anschließend aus der Kanne 7 in den Vorlagebehälter zurückgelehrt werden. Nach Einfüllen des Kaffeepulvers in die Filtereinheit 3 kann auf diese Weise der eigentliche Brühprozeß in der vorgewärmten Installation gestartet werden.

Durch den Einbau eines umschaltbaren 2-Wegeventiles 8 in die Leitung 5, die zu der Filtereinheit 3 führt, kann das Brühwasser als Wärmeträger verwendet werden und zunächst in den Vorlagebehälter 1 über eine weitere Leitung 11 zurückgeleitet werden. Nach einer bestimmten Zeit ist die hier erzielte Aufwärmung der Installation auf Betriebstemperatur abgeschlossen. Dann kann das Ventil 8 umgestellt werden. Der Impuls zum Umschalten des Ventils kann auf mehrere Arten erfolgen, wie z. B.: von Hand, über eine Temperaturmeßstelle 9 in dem Vorlagebehälter 1, über eine Zeitschaltuhr. Durch ein Vorwärmen der Wasservorlage wird der Wärmebedarf zur Aufheizung des Brühwassers kleiner, so daß der Brühvorgang auf höherer Temperatur und in weniger Zeit bei gleicher Wärmeleistung abläuft. Damit kann mit dem Verfahren in dem beschriebenen Kaffeeautomaten nach Fig. 2 ein heißer Kaffee, mit den Merkmalen des handgebrühten Kaffees hergestellt werden.

Aus Fig. 2 ist weiter ersichtlich, daß beim Öffnen des Ventils 6 das Brühwasser zunächst durch den Wärmeaustauscher 2 hindurchfließt und auf eine bestimmte Höhe 9 in der Leitung 5 steigt. Falls der Wärmeaustauscher 2 beim Eintritt des Wasser noch nicht in Funktion ist, so ist eine Erwärmung des Brühwassers in dem Steigrohr 5 mit dem Wärmeaustauscher 2 nicht möglich. Um dieses Wasser im Zufließen zu erwärmen, muß zuvor der Wärmeaustauscher 2 mit elektrischer Heizung oder einem anderen Wärmeträger auf Betriebstemperatur gebracht werden. Wie in jedem industriellen Prozeß ist also auch beim "Brühen von Kaffee" die Betriebseinrichtung zunächst auf Betriebstemperatur zu bringen. Erst anschließend kann der eigentliche Arbeitsprozeß, nämlich die kontinuierliche Aufbereitung des Brühwassers gestartet werden.

Eine weitere Möglichkeit zur Vorwärmung ist der Einbau eines weiteren Wärmeaustauschers 10 in die Leitung 5. Vorteilhaft kann dieser Wärmeaustauscher auch elektrisch beheizt werden. Bei einer anderen Bauart der Kaffeemaschinen kann die Leitung 5 doppelwandig ausgeführt sein und z. B. mit Dampf oder Druckwasser vorgewärmt werden. Dadurch können in großen Maschinen über ein vorgewärmtes Leitungssystem auch kleine Kaffeemengen heiß gebrüht werden, was besonders beim tassenweisen Verkauf von Kaffee vorteilhaft ist. Diese Möglichkeit ist in Fig. 3 dargestellt.

Ein weiterer Vorteil des unter Fig. 2 beschriebenen Verfahrens besteht darin, daß der heiße aufgebrühte Kaffee ohne Nacherwämung in eine Thermoskanne gegeben werden kann.

In Fig. 2 ist mit dem Anschluß der Leitung 15 für Frischwasser eine weitere Möglichkeit zu Durchführung des Verfahrens angegeben. In diesem Fall wird kaltes Wasser zeitweise oder permanent in die Leitung 4 aufgegeben. Dadurch ist es mit der gezeigten Vorrichtung möglich anstatt den Behälter 7 auch einzelne Tassen mit heißem Kaffe zu befüllen. Der Filter 3 ist dabei vor jedem Brühvorgang mit frischen Pulver aufzufüllen.

Im Zusammenhang mit Fig. 3 wird jetzt eine weitere Ausgestaltung der Erfindung beschrieben. In die Leitung 4 vor dem Wärmeaustauscher 2 ist ein Ventil 13 eingebaut, welches z. B. als Auf-/Zuventil arbeitet. Weiter ist mit der Angabe der Regelcharakteristik (F = f(t)); die Arbeitsweise des Ventiles 13 beschrieben. In diesem Fall wird vor Beginn der Brühverfahrens bei geschlossenem Ventil 13 die Beheizung 19 des Wärmeaustauschers gestartet und dieser, vergleichbar einer elektrischen Kochplatte vorgeheizt. Nach einer bestimmten Zeit (t) wird das Ventil 13 geöffnet und Wasser dem heißen Wärmeaustauscher zugeführt. Das verdampfende Wasser entweicht zuerst und heizt mittels Kondensation die Brühwasserleitung vor. Diese Verfahrensweise zu Vorwärmung mit Dampf ist vorteilhaft, weil der kondensierende Dampf auf der Innenseite der Rohrleitung einen besonders guten Wärmeaustausch mit hohen Wärmeübergangs zahlen ermöglicht. Gleichzeitig verbleibt das aus dem Dampf entstehende Kondensat in der Rohrleitung 5 unter Ausbildung eines Unterdruckes. Hierdurch wird die Installation zwar vorgewärmt, aber der Wärmeträger verbleibt wenigstens teilweise in der Rohrleitung, ohne daß Emissionen und/oder Verluste an Brühwasser entstehen.

In Fig. 3 ist mit dem Doppelrohrwärmeaustauscher 16 eine weitere Möglichkeit des Brühens von Kaffee aufgezeigt. In diesem Wärmeaustauscher 16 wird vor dem Brühvorgang über die Leitung 17 heißes Wasser und/oder Dampf zugeführt. Dabei wird die Leitung 5 erwärmt. Der an der Stelle 18 austretenden Wärmeträger kann dann noch zum Vorwärmen des zu befüllenden Behälters (Kanne oder Tasse) vorteilhaft eingesetzt werden.

Mit dem beschriebenen Verfahren ist es möglich in Kaffeeautomaten eine gleichmäßige und höhere Betriebstemperatur zu erzeugen. Hierdurch kann das Kaffeearoma bei einem gröberen Mahlgrad optimal genutzt und freigesetzt werden. Insbesondere ergeben sich dadurch auch im Vertrieb von Kaffee neue Marktchancen für die Kaffeeröster.

Es bedeuten:
F - flow
I - indication
C - controll
f - Funktion

Claims

1. Verfahren zum Aufbrühen von Kaffee, bestehend aus einer Filtereinheit für Kaffee und einer Leitung zur Zuführung von Brühwasser, wobei in die Brühwasserzuführleitung wenigstens eine Absperreinrichtung und eine Wärmeaustauscherstufe eingebaut sind dadurch gekennzeichnet, daß das Brühverfahren in wenigstens 2 Stufen betrieben wird,

- einer Vorwärmung des Leitungsstückes zu der Filtereinheit
- und der Brühwasserzufuhr in die Filtereinheit über das vorgewärmte Leitungsstück.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeaustauscherstufe vor Eintritt des zum Brühen verwendeten Wassers vorgewärmt wird.

3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsstück zu der Filtereinheit durch einen Wärmeträger von außen erwärmt wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitungsstück zu der Filtereinheit durch einen Wärmeträger von innen erwärmt wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeträger das Brühwasser verwendet wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Zeitpunkt der Vorwärmung die Leitung zur Filtereinheit mittels einer Absperreinheit geschlossen ist und der durchströmende Wärmeträger durch eine weitere Öffnung mittels der Absperreinheit abgeleitet wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeführte Wärmeträger zum Vorwärmen des Brühwassers verwendet wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeträger in den Vorlagebehälter für das Brühwasser aufgegeben wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Wärmeträger das Brühwasser in flüssigem und/oder dampfförmigen Zustand verwendet wird.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung der Absperreinheit durch eine physikalische Größe wie Druck, Temperatur oder Zeit ausgelöst wird.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperreinheit von Hand verstellt wird.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinheit durch ein elektronisches Signal verstellt wird.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperreinheit als umschaltbares 2 Wegeventil ausgeführt ist.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das angewärmte Brühwasser ohne Filterung von Kaffee der Kaffeekanne zugeführt wird.

15. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser in den Vorlagebehälter für Brühwasser zurückgekippt wird.

16. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu Verbesserung der Stoffaustauschbedingungen die Filtereinheit mit einem grober gemahlenen Kaffee befüllt wird.

17. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß verbesserte Betriebsbedingungen durch eine geänderte Betriebsweise des Kaffeeautomaten erreicht werden und diese durch Hinweise in der Betriebsanweisung ermöglicht werden.

18. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

- zur Vorwärmung des Leitungsstückes zum Filter in die Leitung vor der Wärmeaustauscherstufe weitere Absperrmittel eingebaut sind,
- im Verlaufe der Vorwärmstufe die Absperrmittel geöffnet werden
- und die Vorwärmung des Leitungsstückes zum Filter wenigstens teilweise mit kondensierendem Dampf erfolgt.

19. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehend aufgeführten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Brühtemperatur der Strömungswiderstand in der Brühwasserleitung durch eine Verengung des Austrittsquer schnittes aus der Wärmetauscherstufe angehoben wird.

20. Vorrichtung zu Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 18 bestehend aus einer Brühwasserleitung, Absperrmitteln und einem Wärmeaustauscher, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrmittel nach der Aufheizung des Wärmeaustauscher zu öffnen sind.

21. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bestehend aus einer Brühwasserleitung, einer an diese Leitung anschließenden Filtereinheit und einem umschaltbaren 2 Wegeventil, dadurch gekennzeichnet, daß das 2 Wegeventil in die Brühwasserleitung einbaubar ist und über die Stellung des 2 Wegeventiles das Brühen des Kaffees in eine Vorwärmung und den Brühvorgang unterteilbar ist.

22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehend aufgeführten Ansprüche und zur Vorwärmung der Leitungen in bestehenden Kaffeeautomaten, bestehend aus einem umschaltbaren 2-Wegeventil, dadurch gekennzeichnet, daß

- dieses 2-Wegeventil in den Leitungsteil zwischen Wärmetauscher und Filtereinheit einbaubar ist und
- in der Zeit der Vorwärmung überschüssiges Wasser in den Vorlagebehälter zurückführbar ist und
- nachdem Umstellen des Ventiles dieses Brühwasser in dem bestehenden Wärmeaustauscher aufheizbar ist.

23. Verfahren zum Brühen von Kaffee, unter Verwendung von Kaffeeautomaten, die mit einer Stufe zur Vorwärmung der brühwasserführenden Leitung zu der Filtereinheit ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der Filtereinheit gröber gemahlene Kaffeebohnen verwendet werden.