DE3620292A1 - Verfahren und vorrichtung zur zubereitung von filterkaffee - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Kaffeemaschine zur Herstellung einer größeren Menge von Filterkaffee in der Gastronomie, in Großküchen und Kantinen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bisher ist die Herstellung großer Mengen von Filterkaffee noch ungenügend gelöst. In der DE-PS 27 55 014 wird nachgewiesen, daß bereits bei der Filterung von mehr als 6 Tassen eine unge­ nügende Auslaugung des Kaffeepulvers erfolgt. Aus Untersuchungen des Filtervorganges ist bekannt, daß bei einer großen Menge von Kaffeepulver nicht mehr jedes Kaffeekorn gleichermaßen vom Wasser extrahiert wird, da sich im Kaffeepulver Durchströmungs­ kanäle ausbilden, durch die das Wasser ohne Extraktionswirkung abfließt. Um eine bessere Durchströmung des Kaffeepulvers zu erreichen, wird bei größeren Mengen eine grobe Mahlung des Kaffeepulvers vorgeschrieben und das Brühwasser unter Druck durch den Filter gepreßt. Durch eine grobe Mahlung sinkt jedoch die Extraktionsausbeute, die umso höher ist, je feiner der Kaffee gemahlen ist. Durch die Anwendung von Druck wird das Kaffeepulver im Filter stark zusammengepreßt, wodurch die Ausbildung von Kanälen im Filtergut begünstigt wird. Da der Filterwiderstand und der Druck auch von der Mahlfeinheit des Kaffeepulvers abhängt, wird bei größerer Mahlfeinheit eine Steigerung der Extraktionsausbeute nicht erreicht und ein nur ungenügender Geschmack des Kaffeegetränkes erzielt.

In der DE-OS 26 47 342 wird eine Kaffeemaschine beschrieben, bei welcher in einem Dosierbehälter heißes Wasser einge­ füllt wird, welches durch eine gesonderte Dampfdruckquelle durch den Filter gepreßt wird. Obwohl der Dampfdruck im wesentlichen konstant gehalten werden kann, ist ein Zusammen­ pressen des Filtergutes nicht zu verhindern.

Bekannt ist auch die Zubereitung von Filterkaffee nach dem Intervallbrühverfahren.

Die CH-PS 4 57 759 beschreibt eine Kaffeemaschine, bei welcher in Intervallen eine Kaltwasserdosierung vorgenommen wird und die Extraktion in einem offenen Sickerfilter erfolgt. Durch das Erhitzen kleinerer Wassermengen werden jedoch die im Kaffeefilter auftretenden Probleme einer ungenügenden Aus­ laugung nicht beseitigt.

Eine Kaffeemaschine mit Intervallbrühung wird auch in der DE-OS 32 05 719 beschrieben. Durch Verkleinerung des Wasserer­ hitzungskessels wird die Baugröße der Kaffeemaschine reduziert und die Dosierung verbessert. Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist derart, daß durch den beim Erhitzen des Brühwassers ent­ stehenden Dampfdruck das Brühwasser vollständig durch den Druckfilter gepreßt wird. Dies wird dadurch gewährleistet, daß die Heizspirale im Dosierbehälter angeordnet ist und erst abge­ schaltet wird, wenn sämtliches Brühwasser ausgelaufen ist. Die freiliegenden Heizspiralen entwickeln eine große Menge Dampf und überhitzen sich stark, so daß beim erneuten Einfließen von Frischwasser an der überhitzten Heizung weiterer Dampf ent­ steht, der das Filtergut austrocknet. Dieser bei Haushaltma­ schinen erwünschte Effekt, welcher ein Nachtropfen des Filters verhindert, hat den Nachteil, daß dadurch das Kaffeepulver im Filter stark zusammengepreßt wird. Bei den nachfolgenden Inter­ vallen erhöht sich damit zwangsläufig der Filterdruck und der Siedepunkt des Wassers.

In der Folge werden, wie bekannt, durch die Ausbildung von Strömungskanälen im Filtergut nur noch wenige Teile des Kaffeepulvers ausreichend extrahiert. Mit der Erhöhung des Siedepunktes erhöht sich der Energieverbrauch und die Brüh­ temperatur. Durch die unzulässige Erhöhung der Brühtempera­ tur wird der Geschmack des Kaffeegetränkes erheblich durch Bitter- und Gerbstoffe verschlechtert.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung des Geschmacks von Filterkaffee. Durch eine Verbesserung des Filtervorganges soll eine gleichmäßige Extraktion des Kaffeepulvers und damit eine Erhöhung des Extraktionsgrades gegenüber bekannten Kaffeema­ schinen erzielt werden. Unerwünschte hohe Brühtemperaturen sollen verhindert und dadurch die verstärkte Auslaugung von Bitter- und Gerbstoffen vermieden und der Energieverbrauch ge­ senkt werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Filterwiderstand im Kaffeefilter zu verringern und alle Teile des Kaffeepulvers gleichmäßig mit dem Brühwasser in Kontakt zu bringen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Intervallbrühver­ fahren gelöst, in dem zwischen den Intervallen das Kaffeepulver im Filter durch Unterdruck aufgewirbelt und aufgelockert wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Brühwasser in einem Wasserkessel erhitzt und durch den Dampfdruck, der durch Er­ wärmung des Wassers erzeugt wird, über eine Steigleitung durch den Filter gedrückt. Dabei wird nur soviel Brühwasser ausge­ trieben, daß die Heizung ständig mit Brühwasser bedeckt bleibt und eine nur geringe Menge Dampf entwickelt, der gerade aus­ reicht, den Wasserkessel bis zur Unterkante des Steigrohres zu entleeren, ohne das Brühwasser, wie üblich, vollständig durch den Kaffeefilter zu pressen.

Nach der Beendigung der Intervallbrühung wird das Luftvolumen durch Einspritzen von kaltem Wasser aufgrund dem Gay-Lussaci­ schen Gasgesetzes schlagartig verringert und in dem Wasser­ druckkessel ein Unterdruck erzeugt, der sich über das Steig ­ rohr bis zum Filter hin fortpflanzt und das Kaffeemehl Wasser- Gemisch ansaugt, wobei das Kaffeepulver aufgelockert und auf­ gewirbelt wird. Dadurch verringert sich der Filterwiderstand erheblich und alle Teile des Kaffeepulvers werden gleißmäßig mit dem Brühwasser in Berührung gebracht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt einen zweiteiligen Wassererhitzungskessel mit einem Dosier- und einem Wasserer­ hitzungsanteil. Im Dosierbereich ist eine Steigrohrleitung und im unteren Teil eine Tauchsiederheizung angeordnet. Das Dosier­ volumen wird durch einen oberen Niveauschalter und die Unter­ kante der Steigrohrleitung begrenzt. Wesentlich ist die An­ ordnung der Heizung unterhalb der Steigrohrleitung. In Höhe der Unterkante des Steigrohres ist ein zweiter Niveauschalter an­ geordnet, welcher mit dem Auslaufen des Brühwassers die Heizung abschaltet, wodurch eine weitere Wärmezufuhr unterbleibt und die Dampfbildung sofort beendet ist. Zugleich wird das Elektro­ magnetventil einer Kaltwasserleitung geöffnet und kaltes Wasser unter Druck in den erhitzten Wasserkessel eingespritzt. Dabei kondensiert der restliche Dampf und der Dampfdruck wird aufge­ hoben, wodurch im Kaffeefilter eine Restwassermenge verbleibt, welche nicht unmittelbar wegen des fehlenden Druckes abfließen kann.

Durch weiteres einfließendes Kaltwasser wird das erhitzte Luft­ volumen schlagartig verringert und das im Kaffeefilter enthal­ tene Wasser-Kaffeepulver-Gemisch durch Unterdruck angesaugt.

Mit der Beendigung des Füllvorganges ist ein Druckausgleich vorhanden und das Kaffeepulver im Filter aufgelockert. Durch die Verringerung des Filterwiderstandes und die Durch­ wirbelung des Kaffeepulvers wird gegenüber bekannten Kaffee­ maschinen die Extraktionsausbeute wesentlich erhöht und gleichzeitig der Anteil der Gerb- und Bitterstoffe gesenkt. Dadurch ist eine Verbesserung des Geschmackes des Kaffee­ getränkes bzw. bei Beibehaltung des Geschmacksniveaus eine Einsparung an Filterkaffee möglich. Mit der Begrenzung der Brühtemperatur wird die Dampfbildung gering gehalten und der Energieverbrauch gesenkt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt eine erfindungs­ gemäße Kaffeemaschine in schematischer Darstellung.

Die Filterkaffeemaschine besteht aus einem druckfesten Wasser­ kessel 1, in dessen oberem Teil ein Steigrohr, welches aus dem Hüllrohr 2 und dem Überlaufrohr 3 gebildet wird, angeordnet ist, einem Druckfilter 4 und der im unteren Teil des Wasser­ kessel 1 angeordneten Heizung 5. Der Wasserkessel 1 ist mit einer Zulaufleitung 6 an das Wasserleitungsnetz angeschlossen, wobei der Zulauf des Kaltwassers mittels eines Elektromagnet­ ventils 7 gesteuert wird. Kommunizierend mit dem Wasserkessel 1 ist ein Behälter 10 mit einer oberen Wasserstandselektrode 8 und einer unteren Elektrode 9 verbunden. Durch Abstand zwischen der oberen Wasserstandselektrode 8 und der Unterkante des Hüll­ rohres 2 wird das Dosiervolumen von vorzugsweise 1 bis 2 Tassen festgelegt. In Höhe der Unterkante des Hüllrohres 2 und ober­ halb der Tauchsiederheizung 5 ist die untere Elektrode 9 ange­ ordnet. Diese ist mit einer elektronischen Steuerung für eine Intervallbrühung, der Heizung 5 und mit dem Elektromagnetventil 7 derart verbunden, daß die Heizung 5 abgeschaltet wird, wenn in Abhängigkeit des Dampfdruckes das Brühwasser ausgeflossen ist und neues Kaltwasser nachfließt, wodurch eine weitere Dampfbildung ausgeschlossen ist.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Kaffeefilterverfahren wird der Kaffee in Intervallen gebrüht und zwischen den Intervallen das Kaffeemehl im Druckfilter aufgelockert. Die gesamte Kaffeemenge wird feinkörnig in den Druckfilter eingebracht und durch das erhitzte Brühwasser extrahiert. Wenn der tiefste Wasserstand erreicht ist, wird durch die Elektrode 9 die Heizung 5 ausgeschaltet. Die Heizung 5 befindet sich voll­ ständig im Wasser und besitzt demzufolge eine Temperatur von 100°C, da im Wasser eine Temperaturerhöhung über den Siede­ punkt hinaus nicht möglich ist. Mit dem Abschalten der Heizung erfolgt eine sofortige Unterbrechung der Dampfbildung, damit das Brühwasser im Kaffeefilter 4 nicht restlos durchgepreßt wird. Zugleich mit dem Abschalten der Heizung 5 wird das Elektromagnetventil 7 geöffnet und kaltes Wasser eingelassen. Durch das kalte Wasser wird der Restdruck durch Kondensation des Wasserdampfes aufgehoben und die Kaffeemaschine drucklos, bevor das Brühwasser vollständig durch den Kaffeefilter 4 ge­ drückt wurde. Bei weiterer Zufuhr von kaltem Wasser wird die erhitzte Luft im Wasserkessel 1 abgekühlt, wobei die Volumen­ kontraktion des Gases aufgrund des Gay-Lussacschen Gasgesetzes schneller vonstatten geht, als durch das zufließende Wasser die Luft verdrängt wird. Damit wird ein Unterdruck erzeugt und Luft über das Steigrohr und dem Filter 4 angesaugt, wodurch das Kaffeemehl aufgelockert, aufgewirbelt und intensiv mit dem Brühwasser durchmischt wird. Dadurch wird der Filterwiderstand erheblich verringert, wodurch eine Überhitzung des Brühwassers vermieden wird. Bei einem Überdruck von 2,5 kg/cm² des Sicher­ heitsventils beträgt der tatsächliche Siedepunkt bereits 125°C. Dadurch werden vor allem Bitter- und Gerbstoffe extrahiert und höhere Energiekosten erforderlich.

• Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
  1 - Wasserkessel
  2 - Hüllrohr des Steigrohres
  3 - Überlaufrohr des Steigrohres
  4 - Druckfilter
  5 - Heizung
  6 - Zulaufleitung des Kaltwassers
  7 - Elektromagnetventil
  8 - obere Elektrode des Füllstandes
  9 - untere Elektrode des Füllstandes
  10 - Behälter für Elektroden

Claims (2)

1. Verfahren zur Zubereitung von Filterkaffee durch Inter­ vallbrühung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Intervallen im Wasserkessel (1) durch Abkühlung des Luftvolumens ein Unterdruck erzeugt und durch Ansaugen von Luft das Kaffeepulver im Filter (4) aufgelockert und aufgewirbelt wird.

2. Vorrichtung zur Zubereitung von Filterkaffee durch Inter­ vallbrühung mit einer Druckkaffeemaschine mit Steigrohr und Dosierelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zweiteiligen Wasserkessel (1) eine ständig mit Wasser be­ deckte Heizung (5) und oberhalb der Heizung (5) eine den Dosierbereich bestimmende obere Wasserstandselektrode (8) und das Steigrohr (2/3) sowie eine untere Elektrode (9) in Höhe der Unterkante des Steigrohres (2/3) angeordnet sind, wobei die untere Elektrode (9) mit einer elektronischen Steuerung für die Intervallbrühung, der Heizung (5) und dem Elektromagnetventil (7) derart verbunden ist, daß mit dem Abschalten der Heizung (5) das Elektromagnetventil (7) ge­ öffnet wird.