ES2936232T3

ES2936232T3 - Máquina para dispensar bebidas a base de café y método y programa de dispensación correspondiente

Info

Publication number: ES2936232T3
Application number: ES18829498T
Authority: ES
Inventors: Andrea Illy; Liverani Furio Suggi; Riccardo Piras; Michele Alessio; Eleonora Buligatto; Francesco Cescutti
Original assignee: Illycaffe SpA
Current assignee: Illycaffe SpA
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2018-11-21
Publication date: 2023-03-15
Anticipated expiration: 2038-11-21
Also published as: EP3713462B1; KR102609383B1; US11534022B2; US20200367689A1; CN111372500A; KR20200087245A; JP7282768B2; EP3713462A1; CA3081817A1; WO2019102509A1; BR112020010152A2; CN111372500B; JP2021503979A

Abstract

Máquina (10) para obtener bebidas a base de café capaz de suministrar, en cada ocasión, bebidas a base de café personalizadas en relación con la solicitud específica de un usuario de manera reproducible, precisa y en tiempos rápidos. La presente invención también se refiere a un método para dispensar café líquido utilizando una máquina dispensadora (10) de café líquido, y un programa de gestión y comando (21) que implementa el método de dispensación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Máquina para dispensar bebidas a base de café y método y programa de dispensación correspondiente Campo de la invención

Las realizaciones de la presente invención se refieren a una máquina dispensadora de bebidas a base de café capaz de proporcionar, en cada ocasión, bebidas a base de café personalizadas en relación con las solicitudes específicas de un usuario.

La presente invención también se refiere a un método para dispensar bebidas a base de café, este último denominado en lo sucesivo café líquido, utilizado para suministrar el tipo específico de café líquido solicitado por un usuario. Las realizaciones de la presente invención también se refieren a un programa adecuado para gestionar y controlar la máquina dispensadora de café líquido en relación con el tipo específico y las características del café líquido solicitado por un usuario.

Antecedentes de la invención

Existen máquinas dispensadoras de café líquido las cuales, mediante extracción, o percolación controlada de agua caliente a presión a través de un panel de café en polvo, dispensan el tipo de bebida a base de café requerida. Las máquinas están provistas con una bomba conectada a una fuente de suministro de agua, capaz de extraer agua de la fuente de suministro de agua para conducirla bajo presión hacia un dispositivo de calentamiento.

A partir del dispositivo de calentamiento se obtiene agua caliente y/o vapor de agua los cuales, mediante la bomba, se alimentan a una cámara de extracción para obtener café líquido, por percolación a través del panel de café presente en la cámara de extracción.

Algunas máquinas conocidas están provistas con una unidad de control y comando configurada para accionar la bomba, el dispositivo de calentamiento, posibles válvulas ubicadas antes de la cámara de extracción, pistones neumáticos para definir el volumen de la cámara de extracción, u otros componentes, en relación al tipo de café líquido a dispensar.

Las unidades de control y comando conocidas proporcionan detectar una pluralidad de parámetros a través de sensores instalados a lo largo del recorrido del agua, en la cámara de extracción y después de ésta.

Los parámetros detectados por los sensores son memorizados en la unidad de control y comando la cual los compara con datos predefinidos.

Se conocen máquinas dispensadoras de café líquido, capaces de dispensar tipos de café en relación con las demandas de un usuario las cuales, sin embargo, presentan numerosos problemas que las hacen ineficaces e inflexibles.

Los documentos EP-B-1.802.222 (EP'222) y US-B-8.124.150 (US'150) describen una máquina para dispensar bebidas, por ejemplo café, la cual comprende una unidad de control y comando capaz de detectar y memorizar al menos el caudal de café líquido dispensado.

En lo sucesivo nos referiremos al documento EP'222 pero las consideraciones hechas al respecto también pueden extenderse al documento US'150.

El documento EP'222 está provisto con una cámara de extracción que tiene un volumen el cual puede definirse en relación con la posición recíproca deseada de dos pistones.

Los pistones requieren un gasto energético elevado que lastra el funcionamiento de las demás partes de la máquina dispensadora de café y dificulta definir con precisión la presión dentro de la cámara de extracción, la cual es fundamental para obtener diferentes tipos de café con características específicas.

El documento EP'222 proporciona que también hay una válvula situada antes de la cámara de extracción la cual no permite determinar cuánto tiempo permanece el agua y/o el vapor en la cámara de extracción.

La solución conocida descrita por el documento EP'222 también proporciona que el caudal de café líquido dispensado y que sale de la cámara de extracción, y la temperatura dentro de la cámara de extracción, deben ser necesariamente detectados.

Además, esta solución conocida proporciona ajustar los parámetros de la máquina de café en relación con lo que se detecta después de la cámara de extracción, o en relación con el caudal de dispensación del café líquido, ya que la detección es diferida y por lo tanto también es el ajuste.

Debido a estas limitaciones, la solución conocida descrita en el documento EP'222 no es versátil ni flexible, ya que no es posible obtener una amplia diversidad de tipos de café con características específicas, por ejemplo del tipo el cual también incluye café cremoso, o en el cual se incorpora una cantidad deseada de aire.

Este enfoque conocido también es lento e impreciso ya que el ajuste se realiza en tiempos diferidos tanto para memorizar los datos detectados después de la dispensación del café, como también porque el ajuste se realiza después de la detección en tiempo real del flujo del café líquido dispensado.

Otro problema de esta solución conocida es que el café se dispensa antes de que se haya detectado el caudal, o en todo caso antes de que se hayan realizado los ajustes de los parámetros, si el café tiene características organolépticas tales como sabor, aroma, acidez, cuerpo, u otros, los cuales son distintos a los solicitados por el usuario, condicionan de forma incontrolable las características organolépticas del producto final vertido en la taza.

Los amantes o entusiastas del café pueden detectar variaciones en las propiedades organolépticas, incluso mínimas, las cuales pueden influir en su juicio sobre la bebida y su elección o preferencia por un tipo específico de café o productor de café.

Los documentos de la técnica anterior EP-B-2.409.613 (EP'613) y US-B-8.960.077 (US'077) también describen máquinas para dispensar bebidas, tales como por ejemplo café, las cuales tienen una cámara de extracción con un volumen regulable mediante dos pistones.

En particular, los pistones también se utilizan para definir la altura de la boquilla que dispensa la bebida. Estas soluciones tienen sustancialmente los mismos problemas que el documento EP'222; también actúan sobre parámetros, tales como la altura de la boquilla dispensadora, las cuales en ocasiones afectan de manera descontrolada las características organolépticas del café líquido dosificado.

Además, estas soluciones conllevan gastos de mantenimiento.

El documento EP-B-2.294.953 (EP'953) de la técnica anterior describe una máquina de café análoga a las descritas en los documentos anteriores que hemos comentado, la cual dispone de dos o más bombas situadas en serie conectadas al tanque de agua.

Además de los problemas descritos anteriormente, todos presentes, esta solución conocida es aún más derrochadora a partir del punto de vista energético en comparación con las soluciones conocidas que hemos comentado. Además, plantea otros problemas de coordinación y sobre todo de mantenimiento.

El documento EP-B-2.001.343 (EP'343) de la técnica anterior describe un método de dispensación y una máquina dispensadora de café capaz de realizar una pre-infusión en la cámara de extracción.

Sin embargo, esta solución conocida proporciona interrumpir el flujo de agua hacia la cámara durante un tiempo definido, incluso durante diversos segundos.

La interrupción del flujo de agua se realiza desactivando la bomba principal y/o accionando una válvula situada después de la propia bomba.

Esta solución conocida no sólo es lenta, sino que también es un desperdicio a partir del punto de vista energético, ya que la bomba se acciona diversas veces para dispensar una sola bebida de café.

Esto puede provocar un desequilibrio cuantitativo y cualitativo incontrolable tanto del agua utilizada para obtener la bebida a dispensar como de la propia bebida.

También conlleva a desgaste de los aparatos y componentes, complejidad en el programa de gestión y excesivo estrés en los componentes tanto mecánicos como hidráulicos y electrónicos.

Además, el documento EP'343 proporciona que cuando se interrumpe el flujo de agua, la cantidad de agua residual presente a lo largo de los tubos antes de la cámara de extracción se vierte en un recipiente de recogida. Esto requiere grandes espacios que hacen voluminosa la máquina dispensadora.

El documento EP'343 también proporciona dispositivos adicionales y una mayor complejidad del sistema de control y comando, los cuales se traducen en un desgaste de los componentes, un alto consumo de energía y problemas de estancamiento y contaminación debido al agua presente en un recipiente de recolección.

A partir del documento WO-A-2017/189628 también se conocen una máquina y un método para la producción de bebidas infusionadas.

Más específicamente, la máquina comprende un sistema de gestión de flujo de disolvente (SFMS), es decir, una bomba, un sistema de gestión de temperatura de disolvente (STMS), es decir, un calentador, una cámara de infusión, un sistema de gestión de solución/presión para la solución/infusión (SPMS), y un sistema de control utilizado para monitorizar y/o modificar de manera automática e independiente las variables características del solvente, tales como presión, temperatura y flujo.

La máquina también comprende sensores, tales como termopares, manómetros y medidores de flujo colocados a través de la máquina que produce las bebidas.

El sistema de control puede usar uno o más algoritmos de infusión para ayudar a controlar cualquiera de los SFMS, STMS y SPMS durante una infusión. El sistema de gestión/ajuste de la presión de infusión/solución (SPMS) modula selectivamente la presión de infusión añadiendo una resistencia de flujo generada por la válvula.

La configuración particular de la máquina descrita en WO-A-2017/189628, sin embargo, tiene una alta inercia térmica y mecánica la cual hace que la máquina sea particularmente lenta en responder a posibles fluctuaciones con respecto a las condiciones óptimas de funcionamiento.

El sistema de control del documento WO-A-2017/189628, de hecho, no es capaz de tener en cuenta la inestabilidad de funcionamiento, es decir, las condiciones de no linealidad, las cuales son inducidas por el accionamiento de cada uno de los componentes operativos de la máquina. También debe tenerse en cuenta que el proceso de dispensación de café, durante el intervalo de dispensación, puede durar algunas decenas de segundos.

Por lo tanto, existe la necesidad tanto de perfeccionar una máquina dispensadora de café líquido como también de perfeccionar el método de dispensación relativo a una máquina dispensadora de café líquido, así como perfeccionar el programa de gestión y control de una máquina dispensadora de café líquido.

Las mejoras anteriores pretenden superar al menos uno de los inconvenientes de la técnica anterior.

Un objeto de la presente invención es proporcionar una máquina para dispensar café líquido que pueda satisfacer los requisitos de dispensar el tipo específico de café líquido que tenga las características solicitadas por el usuario. Otro propósito de la presente invención es proporcionar una máquina para dispensar café líquido que sea flexible y permita obtener con adecuada repetibilidad, confiabilidad y precisión en una amplia gama de tipos de café, las características específicas deseadas por el usuario en una forma precisa y de manera oportuna.

Otro propósito es proporcionar una máquina, un programa y un método fiables que requieran poco o ningún mantenimiento.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar una máquina dispensadora de café líquido con un consumo energético limitado y la cual permita dispensar el tipo de café deseado de forma rápida y con alta precisión en las características específicas deseadas.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un método para dispensar café líquido capaz de gestionar y controlar de manera eficiente y rápida los parámetros de los componentes de la máquina para dispensar café, con el fin de obtener el café deseado.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un método para dispensar café líquido capaz de gestionar y controlar los componentes individuales de acuerdo como sea necesario y de manera coordinada, impidiendo el gasto de energía o la disipación de calor no deseados.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un programa capaz de gestionar y controlar una máquina para dispensar café líquido capaz de implementar los procedimientos de dispensación de café.

El Solicitante ha ideado, probado y realizado la presente invención para superar las deficiencias de la técnica anterior y conseguir estos y otros fines y ventajas.

Resumen de la invención

La presente invención se expone y caracteriza en las reivindicaciones independientes, a la vez que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la invención o variantes a la idea inventiva principal.

Las realizaciones de la presente invención se refieren a una máquina para dispensar café líquido que comprende un circuito provisto con al menos:

- una bomba configurada para alimentar una cantidad controlada de agua a presión,

- un dispositivo de calentamiento configurado para calentar el agua suministrada por la bomba,

- una cámara de extracción ubicada después del dispositivo de calentamiento y configurada para contener una cantidad deseada de café en polvo, y

- una válvula dispensadora del tipo proporcional y regulable selectivamente para controlar el caudal de distribución del café líquido que sale de la cámara de extracción.

De acuerdo con un aspecto de la invención, la máquina comprende:

- sensores configurados para detectar parámetros de funcionamiento del circuito,

- una interfaz de usuario con la cual un usuario puede seleccionar una de una pluralidad de recetas de café líquido, y - un dispositivo de memorización para memorizar una lista de curvas características de extracción del café líquido, cada una asociada a una de dichas recetas.

De acuerdo con posibles soluciones de la invención, los sensores están configurados para detectar, repetidamente durante el tiempo de dispensación, al menos un parámetro de funcionamiento del circuito.

Además, la máquina comprende una unidad de control y comando configurada para implementar:

- un modelo matemático no lineal con variables acopladas, configurado para describir matemáticamente el funcionamiento del circuito,

- un algoritmo de procesamiento y filtrado configurado para recibir al menos un parámetro de funcionamiento detectado por el sensor, y para determinar, repetidamente durante el tiempo de dispensación y con base en el modelo matemático, una pluralidad de variables del sistema adecuadas para describir el comportamiento del circuito a lo largo del tiempo,

- un algoritmo de control no lineal configurado para comparar e identificar, repetidamente durante el tiempo de dispensación, una desviación entre las variables del sistema y la curva de extracción característica seleccionada y para suministrar, a la salida, repetidamente durante el tiempo de dispensación, señales de comando al menos de la bomba, el dispositivo de calentamiento y la válvula dispensadora.

La combinación de las características técnicas anteriores permite controlar activamente, de manera sensible y predictiva, la máquina dispensadora de café repetidamente, durante cada dispensación.

Durante el intervalo de tiempo de dispensación y mediante dicha comparación entre las variables del sistema y la curva de extracción seleccionada por el usuario, el algoritmo de control no lineal es capaz de predecir la evolución en el tiempo de las distintas variables del sistema, aunque se comporten de forma no lineal. Sin embargo, la no linealidad de las variables del sistema puede estimarse utilizando dicho modelo matemático no lineal.

El sistema de control descrito anteriormente permite, de hecho, tomar en consideración el estado estacionario de alta transitoriedad que se establece durante cada proceso de extracción debido a las grandes perturbaciones y variabilidad inducida por los componentes, por ejemplo por las inestabilidades de flujo generadas por la bomba.

Además, la combinación de las características técnicas descritas anteriormente permite realizar, durante el intervalo de dispensación, una pluralidad de microajustes en la bomba, dispositivo de calentamiento y válvula de ajuste, los cuales permiten que todo el sistema no se desvíe de la curva de extracción seleccionada, gracias a la evaluación de cada desviación que se determina en cada ocasión.

La iteración continua de información entre el algoritmo de procesamiento y filtrado, el algoritmo de control no lineal y el modelo matemático no lineal permiten definir un sistema de control el cual, ventajosamente, es capaz de implementar lógicas de autoaprendizaje.

Por ejemplo, las lógicas de autoaprendizaje pueden prever que el algoritmo de control no lineal se configure para modificar, en el tiempo, incluso el modelo matemático no lineal de acuerdo con las variables del sistema que se determinen en cada ocasión.

Las realizaciones de la invención también se refieren a un método para dispensar café líquido a través de un circuito, el cual proporciona:

- alimentar una cantidad controlada de agua a presión a través de una bomba;

- calentar el agua alimentada por la bomba con un dispositivo de calefacción;

- colocar una cantidad deseada de café en polvo en una cámara de extracción;

- hacer pasar el agua calentada a partir de la bomba a través de la cámara de extracción;

- ajustar el caudal de distribución del café líquido que sale de la cámara de extracción con una válvula dispensadora del tipo proporcional y regulable selectivamente;

- detectar con sensores al menos un parámetro de funcionamiento del circuito;

- seleccionar una de una pluralidad de recetas para café líquido a través de una interfaz de usuario;

- memorizar una curva de extracción característica del café líquido, cada una asociada a una de las recetas, en un dispositivo de memorización.

De acuerdo con un aspecto de la invención, los sensores detectan, repetidamente durante el tiempo de dispensación, el al menos un parámetro de funcionamiento del circuito.

Además, el método proporciona:

- recibir el al menos un parámetro de funcionamiento y determinar con un algoritmo de procesamiento y filtrado, repetidamente durante el tiempo de dispensación, una pluralidad de variables del sistema adecuadas para describir el comportamiento del circuito en el tiempo, siendo determinadas también dichas variables del sistema con base en al menos de un modelo matemático no lineal con variables acopladas, configurado para describir matemáticamente el funcionamiento del circuito,

- comparar e identificar, repetidamente durante el tiempo de dispensación, con un algoritmo de control no lineal, una desviación entre las variables del sistema y la curva de extracción característica seleccionada,

- suministrar, a la salida, repetidamente durante el tiempo de suministro, señales de comando al menos de la bomba, el dispositivo de calentamiento y la válvula dispensadora.

De acuerdo con posibles realizaciones, la máquina dispensadora de acuerdo con cualquiera de las realizaciones aquí descritas puede utilizarse como un módulo de preparación automática para café líquido conectable funcionalmente a un aparato modular para la preparación de bebidas.

De acuerdo con posibles formulaciones el aparato modular puede corresponder a una de las realizaciones descritas en la solicitud WO-A-2016/193223 presentada por el Solicitante, y cuyo contenido se integra en la presente solicitud. Breve descripción de los dibujos

Estas y otras características de la presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción de algunas realizaciones, dadas a modo de ejemplo no limitativo con referencia a los dibujos adjuntos en donde:

- La Figura 1 es una vista esquemática de una máquina para dispensar café líquido de acuerdo con una posible realización de la presente invención;

- La Figura 2 es una vista esquemática de una máquina para distribuir café líquido de acuerdo con una posible variante de la realización;

- La Figura 3 es una vista esquemática en perspectiva de un aparato modular que comprende máquinas dispensadoras utilizadas como módulos;

- La Figura 4 es un diagrama de bloques de un método de dispensación de café líquido de acuerdo con una posible realización de la presente invención;

- La Figura 5 es una vista esquemática que muestra el funcionamiento de un programa de gestión y comando en relación a una máquina dispensadora de café líquido de acuerdo con una posible realización;

- La Figura 6 es una variante de la Figura 1;

- La Figura 7 es un componente de la máquina de acuerdo con la invención;

- La Figura 8 es una vista en sección de parte de la máquina de acuerdo con realizaciones de la invención;

- La Figura 9 es una ilustración esquemática de la unidad de control y comando de la máquina de la presente invención; - La Figura 10 es un diagrama del flujo de dispensación de control del café líquido;

- La Figura 11 es una ilustración esquemática de un mapa de correlación;

- La Figura 12 es una ilustración esquemática de una posible red neuronal.

Para facilitar la comprensión se han utilizado las mismas referencias, en lo posible, para identificar elementos comunes idénticos en los dibujos. Se entiende que los elementos y características de una realización pueden incorporarse convenientemente en otras realizaciones sin aclaraciones adicionales.

Descripción detallada de algunas realizaciones

Las realizaciones de la presente invención se refieren a una máquina 10 dispensadora de café líquido capaz de dispensar, con adecuada repetibilidad, fiabilidad y precisión, una amplia gama de tipos de café en las características deseadas por el usuario de manera precisa y oportuna y en un corto tiempo.

Algunas realizaciones proporcionan que la máquina 10 comprenda un circuito 22 provisto al menos de una bomba 12, un dispositivo 14 de calentamiento, una cámara 11 de extracción y una válvula 15 dispensadora conectadas entre sí para dispensar café líquido.

La máquina 10 también comprende una unidad 17 de control y comando configurada para controlar el funcionamiento de al menos la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento, y la válvula 15 dispensadora.

La bomba 12 está conectada a una fuente 13 de suministro de agua y puede extraer y transportar una cantidad deseada de agua a presión hacia la cámara 11 de extracción.

De acuerdo con posibles realizaciones, la bomba 12 puede ser del tipo de desplazamiento positivo, de jeringa, de lóbulos, peristáltica, de engranajes o vibratoria, o combinaciones de las mismas. La bomba 12 se puede usar para ajustar el flujo y la presión del agua extraída de la fuente 13 de suministro de agua.

De acuerdo con una posible solución, la bomba 12 puede ser del tipo de micro-engranajes. Este tipo de bomba permite controlar el caudal de agua suministrado de forma muy precisa, y tiene una velocidad de respuesta extremadamente alta que permite tener en cuenta los transitorios muy inestables que se producen durante la dispensación del café líquido.

De acuerdo con una realización ventajosa, la máquina 10 comprende una sola bomba 12 capaz de extraer el agua de la fuente 13 de suministro de agua.

De acuerdo con posibles realizaciones, la fuente 13 de suministro de agua puede comprender un tanque, o un suministro de red, o una combinación de ambos.

El dispositivo 14 de calentamiento está ubicado entre la bomba 12 y la cámara 11 de extracción y está configurado para calentar el agua a la temperatura deseada.

De acuerdo con las posibles soluciones, el dispositivo 14 de calentamiento es del tipo rápido, es decir, tiene un tiempo de calentamiento del agua, para alcanzar la temperatura deseada, de menos de 3 segundos, preferiblemente menos de 2 segundos incluso más preferiblemente menos de 1 segundo. Además, el dispositivo 14 de calentamiento puede tener un retraso en la respuesta inferior o igual a un segundo.

De acuerdo con posibles realizaciones, el dispositivo 14 de calentamiento está configurado para calentar el agua a presión que llega de la bomba 12 a su paso por la misma. El tránsito del agua a presión puede ser instantáneo, es decir, del orden de un segundo, o menos.

El dispositivo 14 de calentamiento es capaz de variar y regular la cantidad de calor y la consiguiente temperatura del agua calentada en fracciones de segundo hasta 100 Hz, preferiblemente de 5 a 10 Hz, considerando la inercia térmica del sistema.

De acuerdo con un modo de realización de la invención, el dispositivo 14 de calentamiento puede comprender al menos un tubo 29 tubular de material conductivo eléctrico y térmico y por el cual se hace circular agua durante su uso. El tubo 29 tubular puede ser de acero, por ejemplo acero inoxidable AISI 304 o AISI 316.

El tubo 29 tubular puede tener un diámetro comprendido entre 1.5 mm y 8 mm, preferiblemente entre 2 mm y 5 mm. Los tamaños reducidos del tubo 29 tubular permiten aumentar la velocidad de calentamiento del agua, obteniendo una respuesta de calentamiento extremadamente rápida.

El tubo 29 tubular puede estar provisto de extremos 30 terminales que pueden conectarse selectivamente a una fuente de energía eléctrica. Los extremos 30 terminales pueden definir respectivamente el polo positivo y el polo negativo de la fuente de alimentación eléctrica, la cual se hace circular por el tubo 29 tubular. Este último por lo tanto se comporta como una resistencia eléctrica, y cuando es alimentado eléctricamente calienta el agua que transita a través de él. De acuerdo con una solución de la invención, la cámara 11 de extracción consta de al menos un componente 11a fijo y un componente 11c desmontable el cual puede combinarse temporalmente con el componente 11a fijo. Está presente al menos un tubo 11b de salida del café líquido, para dispensar este último a partir de la cámara 11 de extracción.

El componente 11c desmontable es adecuado para contener una cantidad deseada de café en polvo en el tamaño de grano seleccionado.

De acuerdo con posibles soluciones, el componente 11c desmontable tiene una geometría y dimensiones capaces de definir el volumen de la cámara 11 de extracción una vez que el componente 11c desmontable se combina temporalmente con el componente 11a fijo.

El componente 11c desmontable puede definir un compartimiento 36 recipiente en el cual se puede insertar café en polvo en el tamaño de grano seleccionado.

El compartimiento 36 recipiente está ubicado en comunicación fluida con el tubo 11b de salida. El agua alimentada por la bomba 12 se introduce en el compartimiento 36 recipiente, atraviesa el café en polvo contenido en él, y sale por el tubo 11b de salida.

De acuerdo con posibles realizaciones, el tubo 11b de salida puede ser integral con el componente 11c desmontable, o fijo.

Una vez acoplado el componente 11c desmontable con el componente 11a fijo, la cámara 11 de extracción tiene un volumen fijo.

De acuerdo con posibles variantes de realización, descritas mediante la Figura 2, la cámara 11 de extracción se puede conectar a un sistema 23 neumático a través de un tubo 24.

El sistema 23 neumático puede comprender medios 25 dispensadores capaces de introducir en la cámara 11 de extracción una cantidad deseada de fluido, por ejemplo aire comprimido, nitrógeno, dióxido de carbono u otro gas proveniente de una fuente de suministro de fluido, no mostrada.

Por ejemplo, los medios 25 de dispensación pueden comprender una válvula accionable selectivamente para permitir la introducción del fluido, y posiblemente dispositivos de bombeo.

El sistema 23 neumático está configurado para poner bajo presión la cámara 11 de extracción con el gas.

De acuerdo con esta realización, la presión en la cámara 11 de extracción se puede determinar tanto con el agua proveniente de la fuente 13 de suministro de agua, como con el gas, y también utilizando ambos.

Por ejemplo, el uso de aire comprimido, nitrógeno, dióxido de carbono, u otro gas permite incorporar aire, o el propio gas, directamente dentro de la bebida de café que se está preparando.

Además, una vez dispensada la bebida, el aire, o el gas, permite eliminar posibles restos de agua estancada y/o café presentes en la cámara 11 de extracción. Esto impide posibles contaminaciones, por ejemplo de carácter bacteriano. De acuerdo con posibles realizaciones, el sistema 23 neumático puede ser controlado y comandado por la unidad 17 de control y comando.

De acuerdo con otra variante de realización (Figura 6), el circuito 22 puede comprender un tubo 50 de derivación interpuesto entre el tubo de entrega de la bomba 12 y un tubo 51 de conexión previsto entre el dispositivo 14 de calentamiento y la cámara 11 de extracción.

El tubo 51 de conexión está provisto con una válvula 52 dispensadora, por ejemplo del tipo de tres vías, en la cual se conecta el tubo 50 de derivación.

La válvula 52 dispensadora se puede conectar a la unidad 17 de control y comando, y se puede controlar selectivamente para interceptar o permitir el flujo a través del tubo 50 de derivación y/o hacia la cámara 11 de extracción.

En particular, se puede prever que cuando se requiera dispensar el café líquido, la válvula 52 dispensadora permita el paso del agua a través del tubo 51 de conexión. Por el contrario, cuando el agua presente en el tubo 51 de conexión no está en las condiciones deseadas, por ejemplo, de temperatura, el agua es recirculada por el tubo 50 de derivación, impidiendo que sea introducida en la cámara 11 de extracción.

La derivación, además, puede permitir recircular el agua hacia el dispositivo 14 de calentamiento para alcanzar rápidamente la temperatura adecuada del agua incluso cuando la propia máquina 10 se pone en marcha en frío. De acuerdo con posibles realizaciones, el tubo 11b de salida se puede combinar con la válvula 15 dispensadora. La presencia de la válvula 15 dispensadora en el tubo 11b de salida permite controlar adecuadamente las condiciones del agua, y en particular la presión, en la cámara 11 de extracción.

La válvula 15 dispensadora, en particular, se puede instalar en el tubo 11b de salida, es decir, para dispensar el café líquido de la cámara 11 de extracción.

La válvula 15 dispensadora es del tipo proporcional, es decir, permite ajustar la sección de dispensación o tránsito del café líquido.

El tamaño de la sección de dispensación es controlado y definido proporcionalmente, en cada ocasión, por la unidad 17 de control y comando.

De acuerdo con posibles soluciones, la sección de dispensación determinada por la válvula 15 dispensadora y la presión con la cual se empuja la bebida a través de la propia sección de distribución son tales que generan un régimen turbulento que asocia aire con el café líquido que se dispensa.

El Solicitante ha encontrado que hay condiciones en las cuales la sección de distribución y la acción de la bomba permiten que el café líquido incorpore aire y lo haga cremoso. Estas condiciones proporcionan establecer un régimen de turbulencia definido.

De acuerdo con posibles realizaciones, la válvula 15 dispensadora puede incorporarse, o integrarse en el componente 11c desmontable y/o en el tubo 11b de salida.

De acuerdo con posibles realizaciones, la válvula 15 dispensadora puede comprender un obturador que tiene al menos una parte troncocónica la cual puede ser posicionada por un actuador, tal como un servomotor, con el fin de ajustar la sección de distribución del café de la cámara 11 de extracción.

De acuerdo con posibles soluciones, la válvula 15 dispensadora puede comprender un obturador que tiene al menos una porción esférica la cual presiona sobre un canal que sale de la cámara 11 de extracción el cual puede moverse de manera controlada impulsando, por ejemplo, una forma material de memoria asociado con el obturador.

Por ejemplo, el accionamiento puede ser de tipo eléctrico o magnético. En particular, en el caso de material con memoria de forma, el accionamiento puede obtenerse mediante un voltaje eléctrico que actúe sobre el material con memoria de forma.

De acuerdo con posibles realizaciones, la válvula 15 dispensadora puede ser una válvula que funcione con una lógica de modulación de ancho de pulso, o PWM. La válvula 15 dispensadora puede comprender una electroválvula, una válvula accionada electromagnética o magnéticamente, posiblemente en combinación con un elemento elástico, con doble campo magnético, o de otro tipo.

De acuerdo con posibles realizaciones, se ordena a la válvula 15 dispensadora que defina el tiempo de distribución de la bebida de café a través de una sección de distribución fija. Esta solución puede ser comandada mediante una lógica PWM.

Esta última solución permite dispensar la cantidad deseada de café líquido con gran precisión, y no requiere necesariamente intervenciones en el tubo de dispensación para mejorar las superficies del mismo, tal como la electrodeposición de una capa de recubrimiento.

Además, esta solución garantiza una alta precisión de dispensación para caudales comprendidos dentro del rango de caudales de la presente invención.

Otra ventaja de la solución la cual utiliza una válvula 15 dispensadora con lógica PWM es que es posible corregir los efectos de pérdidas de carga y/o variaciones en la geometría del tramo de paso en la distribución de la bebida de café.

Por ejemplo, la geometría del tramo de paso puede verse alterada por la presencia de restos de café sobre el obturador de la válvula 15 dispensadora y/o sobre las paredes del tubo de distribución.

De acuerdo con posibles realizaciones, la válvula 15 dispensadora puede comprender un canal para la interceptación/paso del café líquido, es decir, un tubo de entrada o salida, revestido con un material capaz de garantizar una tolerancia superficial del propio canal predefinido. Por ejemplo, el material se puede depositar en el canal por electrodeposición.

De acuerdo con posibles realizaciones, la válvula 15 dispensadora puede estar hecha de un material plástico resistente a una temperatura inferior o igual a aproximadamente 150°C, preferiblemente inferior o igual a aproximadamente 130°C.

De acuerdo con posibles soluciones, la válvula 15 dispensadora está configurada para gestionar y resistir presiones comprendidas entre 1.5 bar y 20 bar y caudales comprendidos entre 1 ml/s y 6 ml/s.

En particular, se puede prever que la válvula 15 dispensadora se interponga a lo largo de la extensión del tubo 11b de salida (Figura 8).

De acuerdo con posibles soluciones (Figura 8), la válvula 15 dispensadora comprende un obturador 31 adecuado para asumir una primera posición, en la cual cierra o intercepta el tubo 11b de salida, para condicionar el tiempo de permanencia del agua en la cámara 11 de extracción, y al menos una segunda posición abierta controlable que define la sección de dispensación del café líquido.

De acuerdo con una posible solución, el componente 11c desmontable puede estar provisto con un asiento 32 de carcasa el cual intercepta, durante el uso, el tubo 11b de salida, y en el cual se instala el obturador 31. La válvula 15 dispensadora también puede comprender una corredera 33 instalada deslizándose en el asiento 32 de carcasa y conectada al obturador 31. La corredera 33 puede moverse selectivamente en una dirección horizontal o sustancialmente horizontal.

Entre la corredera 33 y el obturador 31 se puede interponer un elemento 34 elástico, configurado para mantener el obturador 31 en una condición en donde cierra o abre el tubo 11b de salida.

La válvula 15 dispensadora también comprende un actuador 35 configurado para accionar el obturador 31 y llevarlo al menos a dichas posiciones primera y segunda.

El actuador 35 está conectado a la unidad 17 de control y comando para ajustar el espacio por donde pasa el agua.

El actuador 35 puede ser de tipo electromagnético. Este tipo de actuación permite obtener tiempos de respuesta extremadamente reducidos y una altísima precisión en el ajuste.

De acuerdo con una posible solución, el actuador 35 puede controlarse en PWM.

De acuerdo con una variante de realización, el actuador 35 puede estar provisto con un solenoide accionable selectivamente para determinar el movimiento del obturador 31.

La combinación de un actuador 35 de tipo electromagnético con la presencia de un elemento 34 elástico asociado al obturador 31 permite alcanzar en un tiempo muy corto, también en el rango de décimas de segundo, un punto de equilibrio que depende de la presión en la cámara 11 de extracción.

La presión en la cámara 11 de extracción es, de hecho, una función tanto del caudal que ingresa a la cámara 11 de extracción, generado por la bomba 12, como también de la fuerza generada por el actuador 35.

Controlando adecuadamente esta condición de equilibrio entre la acción del elemento 34 elástico y el actuador 35 es posible obtener un control del caudal de salida del café líquido de la cámara 11 de extracción.

El actuador 35 se puede fijar con respecto al componente 11c desmontable, el cual, durante el uso, se posiciona en cooperación con el actuador 35.

De acuerdo con la presente invención, la máquina 10 también comprende sensores 16 conectados al circuito 22 y a sus componentes y capaces de detectar, en tiempo real, una pluralidad de parámetros físicos, es decir, parámetros de funcionamiento del circuito 22.

Los sensores 16 pueden comprender al menos uno de un sensor de temperatura T, un sensor de presión P o un caudalímetro F.

De acuerdo con posibles soluciones de la presente invención, los sensores 16 también pueden asociarse con al menos uno de la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento o la válvula 15 dispensadora para detectar sus parámetros de funcionamiento. Únicamente a modo de ejemplo, se puede prever que los sensores 16 estén configurados para detectar parámetros eléctricos, tales como voltaje, corriente, potencia, y parámetros de funcionamiento de uno y/u otro de los componentes del circuito 22.

Solo a modo de ejemplo, los sensores 16 pueden configurarse para detectar el voltaje eléctrico “V”, o la corriente de suministro “I” que alimenta la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento y la válvula 15 dispensadora.

De acuerdo con posibles soluciones de la invención, los sensores 16 pueden configurarse para detectar al menos uno de los caudales, temperatura y presión, ya sea directa o indirectamente, por ejemplo determinando los parámetros de funcionamiento eléctrico de uno u otro de los componentes del circuito 22.

Sólo a modo de ejemplo, se puede prever que uno de los sensores 16 está configurado para detectar la resistividad del dispositivo 14 de calentamiento para determinar en consecuencia la temperatura del agua.

De acuerdo con la invención, los sensores 16 están compuestos por: dos sensores de temperatura T, uno antes y otro después del dispositivo 14 de calentamiento, dos sensores de presión P, uno de los cuales está situado entre la bomba 12 y el dispositivo 14 de calentamiento y uno situado en la cámara 11 de extracción, y un caudalímetro F situado después de la bomba 12. En posibles variantes de realización, la máquina 10 puede comprender sólo uno, o una combinación de dos o más de los sensores 16.

De acuerdo con posibles soluciones, el muestreo de las detecciones de los parámetros físicos detectados por los sensores 16 se realiza a una frecuencia comprendida entre 80 Hz y 120 Hz, preferiblemente a 100 Hz.

De acuerdo con otras soluciones de la invención, el caudalímetro F puede configurarse para detectar el caudal de agua suministrado por la bomba 12 con una frecuencia de muestreo comprendida entre 20 Hz y 50 Hz, lo que permite tener en cuenta la alta inestabilidad de comportamiento de la presión en el tiempo.

De acuerdo con otra realización de la invención, los sensores de temperatura T están configurados para detectar la temperatura del agua que pasa por el circuito 22 con una frecuencia comprendida entre 5 Hz y 10 Hz. Los valores de frecuencia de muestreo permiten tener en cuenta la inercia térmica de los diferentes componentes de la máquina. De acuerdo con posibles realizaciones ventajosas, en la cámara 11 de extracción solo está presente un sensor de presión P.

Esta configuración de los sensores 16 es ventajosa para ajustar los parámetros 20 de funcionamiento de la máquina 10 con alta reproducibilidad, precisión y rapidez, ya que minimiza el número de sensores 16 necesarios que se utilizan y que se encuentran antes de la válvula 15 dispensadora.

De acuerdo con una posible solución de la presente invención, la máquina 10 puede comprender una interfaz 37 de usuario con la cual un usuario puede seleccionar una de una pluralidad de recetas de café líquido que desea dispensar. Únicamente a modo de ejemplo, las recetas pueden estar relacionadas con el tipo de café líquido que se dispensa, por ejemplo café expreso, largo, Americano, frío, y/o relacionadas con el tipo, u origen del café a utilizar.

A cada receta se le puede asociar una curva 43 característica de extracción del café líquido.

Las curvas 43 características de extracción pueden identificar los parámetros nominales de funcionamiento de la máquina 10 para obtener un café líquido con las propiedades deseadas.

Las curvas 43 características de extracción pueden identificar la evolución en el tiempo de al menos la presión, la temperatura y el caudal de agua el cual se introduce en la cámara de extracción, para cada instante de tiempo, o intervalo, de dispensación del café líquido.

De acuerdo con posibles realizaciones de la invención, la máquina 10 comprende un dispositivo 45 de memorización configurado para memorizar al menos una lista de curvas características de extracción de café líquido, cada una de las cuales está asociada a una de dichas recetas.

La unidad 17 de control y comando está configurada para implementar un modelo 38 matemático no lineal con variables acopladas, configurado para describir matemáticamente el funcionamiento del circuito 22, o al menos de la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento y la válvula 15 dispensadora.

De acuerdo con una posible implementación de la invención, la unidad 17 de control y comando está configurada para implementar un algoritmo 39 de procesamiento y filtrado configurado para recibir al menos un parámetro de funcionamiento detectado por los sensores 16, y para determinar, repetidamente durante el tiempo de dispensación y con base en al menos al modelo matemático, una pluralidad de variables 40 del sistema las cuales son adecuadas para describir el comportamiento, en el tiempo, del circuito 22.

Las variables 40 del sistema pueden ser independientes, es decir, medidas y/o configuradas, por ejemplo, como señales de comando, y dependientes, es decir, determinadas como una función de las variables 40 independientes del sistema.

En particular, los parámetros de funcionamiento detectados por los sensores 16 pueden ser procesados con el algoritmo 39 de procesamiento y filtrado para determinar las variables del sistema y, en consecuencia, para estimar los estados del sistema.

De acuerdo con algunas soluciones, el modelo 38 matemático puede comprender una pluralidad de ecuaciones no lineales de primer principio que gobiernan los fenómenos físicos del circuito 22 y las cuales se utilizan para determinar las variables del sistema.

Estas ecuaciones no lineales de primer principio dependen de una pluralidad de parámetros experimentales que permiten describir el comportamiento, posiblemente también correlacionado con cada instante de un intervalo de tiempo de dispensación, de cada componente del circuito, en diferentes condiciones de funcionamiento. Solo a modo de ejemplo, se puede proporcionar que los parámetros experimentales se determinen mediante técnicas numéricas y experimentales.

De acuerdo con la invención, los parámetros experimentales pueden ser detectados por mediciones reales realizadas sobre el circuito 22, por ejemplo mediante técnicas de “modelado de caja gris”.

De acuerdo con posibles soluciones, los parámetros experimentales pueden comprender la construcción y los parámetros físicos de los componentes del circuito 22, tales como, a modo de ejemplo solamente, el volumen de la bomba 12, la resistividad del dispositivo 14 de calentamiento, los tamaños de la válvula 15 dispensadora, los diámetros de los tubos de conexión entre los diversos componentes, las propiedades térmicas/eléctricas de cada componente.

De acuerdo con posibles soluciones, el modelo 38 matemático puede comprender, o implementar, una pluralidad de mapas 19 de correlación configurados para correlacionar, posiblemente en cada instante del tiempo de dispensación, las variables del sistema, también denominadas estados del sistema, los componentes del circuito 22, o al menos de la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento y la válvula 15 dispensadora para describir el comportamiento de cada uno de estos componentes. Los mapas 19 de correlación pueden proporcionar una correlación entre las variables 40 del sistema dependiente e independiente.

El conjunto de variables del sistema define un mapeo del circuito 22, es decir, una pluralidad de mapas 19 de correlación para el funcionamiento de al menos uno de la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento o la válvula 15 dispensadora, preferiblemente de los tres componentes.

Con referencia a la Figura 11, se muestra un posible mapa 19 de correlación del funcionamiento de la bomba 12, en el cual se identifican correlaciones entre la velocidad de giro “u>” de la bomba 12, la presión “p” y el caudal “qeff' de agua que sale de la bomba 12.

El mapa 19 de correlación, que se muestra en la Figura 11, identifica dos variables independientes, es decir, la velocidad de rotación y la presión, y una variable dependiente que es el caudal, aunque los mapas 19 de correlación también son aplicables a espacios de tamaño arbitrario, por ejemplo con más de dos variables independientes.

En general, además, con estas variables del sistema es posible describir matemáticamente todas las características no lineales presentes en el circuito 22 hidráulico/térmico, o de sus componentes.

De acuerdo con una implementación de la invención, el modelo 38 matemático está configurado para implementar redes 41 neuronales adecuadas para procesar los parámetros 20 de funcionamiento detectados y para determinar dichas variables 40 del sistema.

Las redes 41 neuronales pueden implementarse en el algoritmo 39 de procesamiento y filtrado.

De acuerdo con una posible solución (Figura 12), las redes 41 neuronales están determinadas por una pluralidad de parámetros estáticos W1, también llamados pesos.

Los parámetros estáticos W1 se combinan entre sí mediante funciones de acoplamiento a definidas por algoritmos de optimización para determinar las variables 40 del sistema.

Las funciones de acoplamiento a permiten hacer converger la variable 40 del sistema a determinar, utilizando segundos pesos W2, hacia un solo valor.

De esta forma es posible obtener una estimación suficientemente fiable de las variables 40 del sistema que se determinan a partir de los parámetros 20 de funcionamiento.

De acuerdo con una posible solución, los parámetros estáticos W1 del sistema pueden ser detectados mediante ensayos, o mediciones, o entrenamientos fuera de línea, en los cuales se procesan una pluralidad de datos experimentales, detectados en bancos de prueba por un algoritmo de optimización fuera de línea que converge en un conjunto de parámetros que minimizan el error entre los datos reales y las salidas de los mapas de correlación.

Los parámetros experimentales así determinados permanecen inalterables en el tiempo y se convierten en constantes utilizadas por la unidad 17 de control y comando, en tiempo real, para estimar y caracterizar el funcionamiento del circuito 22.

De acuerdo con otra implementación de la invención, las variables 40 del sistema pueden determinarse mediante ensayos, o detecciones, realizadas directamente, durante el uso, de la máquina, es decir, en línea. Las variables 40 del sistema pueden ser memorizadas durante el uso de la máquina 10 y procesadas por un algoritmo de optimización, también realizado en tiempo real, el cual permite adaptar los mapas 19 de correlación al posible cambio progresivo en las propiedades del circuito 22, por ejemplo debido desgaste, daños, formación de depósitos calcáreos, funcionamiento no óptimo de los componentes del circuito. Este modo de operación permite implementar lógicas automáticas de autoaprendizaje por parte del circuito 22, particularmente en lo que se refiere a las propiedades hidráulicas del ladrillo de café, las cuales cambian durante la extracción, y de una extracción a otra.

Solo a modo de ejemplo, la Figura 12 muestra, de manera simplificada, una posible red neuronal aplicada a la bomba 12. En este caso específico, la red 41 neuronal se utiliza para aproximar el vínculo estático existente entre la velocidad de rotación instantánea u> de la bomba 12, la presión resistente instantánea, y el caudal instantáneo real. Este último difiere del caudal nominal, sin recirculación, por fugas del tubo de entrega al de aspiración, y asume un comportamiento en general no lineal.

La superficie tridimensional que se muestra en el gráfico de la Figura 11 muestra la salida de la red neuronal, a la vez que los puntos muestran las medidas reales en el circuito 22. La superficie tridimensional es un mapeo preciso equivalente al rendimiento volumétrico de la bomba 12, es decir, la relación entre la tasa de flujo real y nominal.

En general, las redes 41 neuronales también se pueden utilizar de manera similar para describir matemáticamente todas las características no lineales del circuito hidráulico y térmico.

De acuerdo con posibles implementaciones de la invención, el algoritmo 39 de procesamiento y filtrado comprende uno o más filtros configurados para filtrar perturbaciones e inestabilidades de los parámetros 20 de funcionamiento detectadas por los sensores 16.

Los parámetros 20 de funcionamiento comprenden un fuerte componente de ruido el cual también puede amplificarse aún más por diversos factores.

El algoritmo 39 de procesamiento y filtrado permite, de hecho, detectar solo algunos parámetros 20 de funcionamiento, a la vez que los otros parámetros se estiman determinando las variables 40 del sistema.

El algoritmo 39 de procesamiento y filtrado permite por lo tanto reducir el número total de sensores 16 a un número mínimo, para que el circuito permanezca observable.

De acuerdo con una posible implementación de la invención, el algoritmo 39 de procesamiento y filtrado puede comprender un “Filtro Kalman Sin Olor”. Sólo a modo de ejemplo, las señales de presión representan un componente de ruido sustancial introducido, por ejemplo, por la conformación de la bomba, por ejemplo, por los engranajes, si la bomba es del tipo de engranajes.

Estos excitadores, junto con el comportamiento dinámico de las cámaras hidráulicas, en algunos casos se amplifican aún más. Además, técnicamente no siempre es posible, ni económicamente ventajoso, medir todas las variables que describen el comportamiento del sistema. El Filtro Kalman Sin Olor permite filtrar las señales medidas y, con base en el modelo matemático no lineal, estimar los estados o variables no medidas. Por lo tanto, el Filtro Kalman Sin Olor permite optar por utilizar un subconjunto de sensores para estimar todos los estados, siempre que el sistema permanezca observable. Con el Filtro Kalman Sin Olor es posible monitorizar los parámetros del sistema para identificar posibles desviaciones en el tiempo para realizar el correcto mantenimiento de los componentes.

De acuerdo con posibles soluciones, la unidad 17 de control y comando está configurada para implementar un algoritmo 42 de control no lineal el cual está configurado para comparar e identificar, repetidamente durante el tiempo de dispensación, una desviación entre las variables 40 del sistema y la curva 43 de extracción característica seleccionada por el usuario.

Además, el algoritmo 42 de control no lineal está configurado para suministrar, a la salida, repetidamente durante el tiempo de dispensación, señales 44 de comando al menos de la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento y la válvula 15 dispensadora.

Las señales de comando permiten implementar micro-correcciones instantáneas del funcionamiento del circuito 22 para que las condiciones que se establecen en la cámara 11 de extracción sean las definidas por las curvas características de extracción.

De acuerdo con posibles soluciones, las señales 44 de comando pueden comprender un parámetro de accionamiento de los componentes del circuito 22.

En posibles soluciones, el parámetro de accionamiento puede comprender un parámetro de accionamiento eléctrico para la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento y la válvula 15 dispensadora.

Solo a modo de ejemplo, la señal 44 de comando puede comprender un voltaje eléctrico para energizar la bomba, un voltaje eléctrico para energizar el dispositivo 14 de calentamiento y un voltaje eléctrico para energizar la válvula 15 dispensadora.

De acuerdo con una posible solución, el algoritmo 42 de control no lineal puede comprender un MPC de control predictivo modelo de tipo adaptativo.

Las señales 44 de comando se determinan para hacer que las variables 40 del sistema realicen las trayectorias requeridas definidas por las curvas 43 de extracción características.

El algoritmo 42 de control no lineal permite predecir, instante a instante, la respuesta del circuito en el futuro inmediato, con base en el modelo 38 matemático, y calcula las señales 44 de comando óptimas mediante un procedimiento de optimización.

Con referencia a la Figura 10 describiremos ahora un flujo de control, implementado por la unidad 17 de control y comando en el circuito 22.

Inicialmente, a través de la interfaz 37 de usuario, el usuario elige el tipo de café requerido, o identifica una receta deseada para café líquido.

La unidad 17 de control y comando recibe esta información de la interfaz 37 de usuario e identifica una curva de extracción característica para la receta específica seleccionada.

La unidad 17 de control y comando inicia el proceso de dispensación del café líquido accionando los componentes del circuito 22.

Cuando se accionan estos componentes, se detectan los parámetros 20 de funcionamiento al menos de la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento y la válvula 15 dispensadora.

En particular, se pueden detectar valores de presión, temperatura y caudal a lo largo del circuito 22, o parámetros eléctricos de voltaje y/o corriente. Algunos de estos parámetros 20 de funcionamiento pueden determinarse y/o estimarse de manera indirecta, a partir de otros parámetros 20 de funcionamiento detectados directamente.

Además, al comienzo de la dispensación, se establecen señales de comando para la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento y la válvula 15 dispensadora.

Las señales de comando y los parámetros de funcionamiento son procesados por el algoritmo 39 de procesamiento y filtrado, el cual también con base en el modelo 38 matemático identifica el estado del sistema o todas las variables 40 del sistema las cuales caracterizan al menos la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento y la válvula 15 dispensadora.

El algoritmo 42 de control no lineal compara las variables 40 del sistema con la curva de extracción característica seleccionada por el usuario e identifica una desviación. El algoritmo 42 de control no lineal, también sobre la base del modelo 38 matemático y de la desviación detectada, permite identificar señales 44 de comando para la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento y la válvula 15 dispensadora.

Todo el flujo de control se repite continuamente, diversas veces durante el proceso de dispensación, suministrando las señales 44 de comando como entrada al menos al algoritmo 39 de procesamiento y filtrado. Este último combina las señales de comando con parámetros de funcionamiento actualizados y repite el control.

Las señales 44 de comando determinadas en cada ocasión también pueden ser suministradas al modelo 38 matemático con el fin de actualizarlo.

Las lógicas de control descritas anteriormente permiten obtener un café líquido con las propiedades deseadas por el usuario, incluso si hay mal funcionamiento de algunos componentes.

Además, la unidad 17 de control y comando descrita anteriormente permite obtener bebidas de café con características organolépticas óptimas incluso en condiciones extremas de funcionamiento de la máquina 10.

Únicamente a modo de ejemplo, se puede proporcionar apagar completamente el dispositivo 14 de calentamiento y, por lo tanto, proporcionar agua a la cámara 11 de extracción a temperatura ambiente o fuente, por ejemplo entre 4°C y 20°C, a la vez que aún se garantiza la extracción de una bebida de café, el llamado “expreso-frío”.

En posibles soluciones, se puede prever que el rango de temperatura del agua suministrada a la cámara 11 de extracción esté comprendido entre 4° y 100°C.

De acuerdo con una posible solución, la unidad 17 de control y comando comprende instrucciones básicas y medios para procesar tanto las instrucciones básicas como las instrucciones 18 de usuario proporcionadas por un usuario, así como los parámetros físicos, para proporcionar instrucciones específicas en tiempo real a los componentes dedicados del circuito.

Las instrucciones básicas pueden ser memorizadas en la unidad 17 de control y comando, o puestas a su disposición mediante conexiones remotas.

Las instrucciones básicas pueden comprender las funciones de inicio/parada de la máquina, inicio del modo de espera, la medición y verificación de la cantidad de agua presente en el tanque, la medición y verificación de la cantidad de agua suministrada por la fuente de agua, u otras funciones normalmente previstas en las máquinas dispensadoras automáticas de café líquido.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, la unidad 17 de control y comando está configurada para condicionar en tiempo real, de forma coordinada, y en cada ocasión, al menos uno de los parámetros 20 de funcionamiento de al menos uno de la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento o la válvula 15 dispensadora.

De acuerdo con posibles soluciones ventajosas, la unidad 17 de control es adecuada para procesar los parámetros físicos detectados por los sensores 16 y las instrucciones 18 de usuario en relación con al menos un mapa 19 de correlación (véase la Figura 5) de los parámetros 20 de funcionamiento memorizados en la unidad 17 de control y comando.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, la unidad 17 de control y comando está configurada para acondicionar en tiempo real, y de manera coordinada, al menos los parámetros 20 de funcionamiento de la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento y la válvula 15 dispensadora.

El ajuste se realiza en relación a los parámetros físicos detectados por los sensores 16, a las instrucciones 18 de usuario y al menos un mapa 19 de correlación de los parámetros 20 de funcionamiento memorizados en la propia unidad 17 de control y comando.

Más específicamente, con base en el mapa 19 de correlación y en los parámetros detectados por los sensores 16, la unidad 17 de control y comando puede condicionar, de manera coordinada, el funcionamiento de los distintos componentes, obteniendo en cada ocasión tipos de café líquido que de otro modo no se obtendrían si estos últimos elementos se controlaran de forma independiente.

El Solicitante ha encontrado que no es necesario detectar el caudal del café líquido dispensado a partir de la cámara de extracción y que, en cambio, es ventajoso ajustar el tiempo de permanencia del agua en la cámara 11 de extracción mediante la válvula 15 dispensadora.

El Solicitante también ha encontrado que es ventajoso, en diversas ocasiones, condicionar la presión en la cámara 11 de extracción con la bomba 12.

Se ha observado que la acción coordinada de la bomba 12 con la válvula 15 dispensadora permite obtener los caudales y presiones deseadas del café líquido que sale de la cámara 11 de extracción y al mismo tiempo permite obtener tipos de líquido café que tenga las características deseadas, tales como cremosidad, cuerpo, etc.

La posibilidad de gestionar y controlar los parámetros de funcionamiento de la válvula 15 dispensadora con la bomba 12 de manera coordinada, es decir, adaptando la presión y la sección de dispensación del café líquido dosificado, permite también obtener cafés cremosos, o cafés similares a los que se obtienen con cápsulas y/o monodosis.

En particular, se ha encontrado que es posible mantener la bomba 12 en funcionamiento y al mismo tiempo abrir la válvula 15 dispensadora cuando se alcanza la presión deseada.

En relación con la presión del agua y la sección definida por la válvula 15 dispensadora, es posible obtener el tipo de café líquido deseado.

De esta forma es posible obtener tipos de café líquido típicamente obtenidos con cápsulas y/o monodosis sin necesidad de desechar las cápsulas, o las monodosis después de su uso.

Las instrucciones 18 de usuario se pueden proporcionar de forma remota, o a través de una interfaz de usuario conectada a la unidad 17 de control y comando.

La unidad 17 de control y comando está configurada para implementar una lógica de control multientrada/multisalida (MIMO), es decir, es capaz de condicionar una pluralidad de parámetros 20 de funcionamiento, a la vez que adquiere una pluralidad de parámetros físicos de los sensores 16 y en relación con el mapa 19 de correlación.

El mapa 19 de correlación define el desarrollo funcional de uno o más parámetros 20 de funcionamiento en relación con uno o más de los otros parámetros 20 de funcionamiento y/o de los parámetros físicos detectados por los sensores 16. Por ejemplo, el mapa 19 de correlación define una correlación multivariable entre dos o más parámetros 20 de funcionamiento.

Por ejemplo, un mapa 19 de correlación comprende los desarrollos funcionales cruzados de la fuente de alimentación de la bomba 12, la corriente eléctrica que alimenta el dispositivo 14 de calentamiento, la posición del obturador de la válvula 15 dispensadora, la presión en la cámara 11 de extracción, el caudal de agua después de la bomba 12, y otros parámetros 20 específicos de funcionamiento y/o parámetros físicos detectados por los sensores 16.

Gracias a los mapas 19 de correlación memorizados en la unidad 17 de control y comando, o accesibles a distancia a partir de ella, es posible coordinar el accionamiento de la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento y la válvula 15 dispensadora para obtener, con cada repetición, el café líquido específico que tiene las características deseadas.

El accionamiento coordinado de la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento y la válvula 15 dispensadora permite optimizar, en tiempo real, el funcionamiento de los componentes individuales del circuito. La optimización también puede operar sobre el consumo de energía de la máquina, actuando en las zonas funcionales del mapa de correlación que permiten minimizar la energía utilizada. Además, se puede prever que el dispositivo 14 de calentamiento se pueda controlar exclusivamente de acuerdo con las necesidades y durante tiempos cortos, incluso inferiores a un segundo.

Esto permite ahorrar energía y no dispersar el calor sin que sea utilizado efectivamente para calentar el agua necesaria para hacer café líquido.

De acuerdo con posibles realizaciones, el mapa 19 de correlación puede comprender zonas funcionales en las cuales existe una no linealidad elevada de los parámetros 20 de funcionamiento.

Estas zonas funcionales no lineales pueden ser identificadas en tiempo real por la unidad 17 de control y comando en relación con los parámetros físicos detectados por los sensores 16 y las instrucciones 18 de usuario.

La unidad 17 de control y comando puede configurarse para identificar estas zonas funcionales e impedir que los componentes de la máquina 10 operen con estos parámetros 20 de funcionamiento.

La unidad 17 de control y comando puede configurarse para optimizar y gestionar los componentes del circuito 22 en las zonas no lineales utilizando algoritmos y/o procedimientos de funcionamiento específicos.

Por ejemplo, la unidad 17 de control y comando puede configurarse para aproximar los parámetros 20 de funcionamiento con desarrollos lineales.

En relación con esta aproximación lineal, la unidad 17 de control y comando puede configurarse para comandar los componentes del circuito 22.

Gracias al conocimiento detallado de los desarrollos funcionales de los componentes de la máquina 10 proporcionados por el mapa 19 de correlación, la unidad 17 de control y comando puede optimizar el consumo de energía en tiempo real.

La unidad 17 de control y comando puede configurarse para identificar los parámetros 20 de funcionamiento los cuales minimizan la energía a utilizar para obtener el café líquido requerido por el usuario.

La identificación de los parámetros 20 de funcionamiento los cuales minimizan la energía se puede realizar a través de un programa capaz de determinar, en relación con las instrucciones 18 de usuario y los parámetros físicos detectados por los sensores 16, la energía asociada a un conjunto de parámetros 20 de funcionamiento.

A partir de la comparación de las energías relativas a un número predefinido de conjuntos de parámetros 20 de funcionamiento en la vecindad de aquellos los cuales permiten obtener el tipo de café líquido solicitado, es posible identificar el conjunto de parámetros 20 de funcionamiento a los cuales está asociada la energía mínima.

Los mapas 19 de correlación también pueden comprender información relativa a las energías asociadas a una pluralidad de conjuntos de parámetros 20 de funcionamiento para acelerar la identificación de los parámetros 20 de funcionamiento los cuales minimizan la energía consumida.

De acuerdo con posibles realizaciones, la unidad 17 de control y comando puede configurarse para controlar y comandar el dispositivo 14 de calentamiento en relación con el estado instantáneo del propio dispositivo 14 de calentamiento.

Por ejemplo, la unidad 17 de control y comando puede implementar un modelo analítico no lineal para obtener en tiempo real el modelo linealizado a utilizar para un control de temperatura no lineal.

De acuerdo con posibles realizaciones, la unidad 17 de control y comando puede implementar en el programa que la gobierna un filtro Kalman extendido, una aplicación del tipo Filtro Kalman Sin Olor para gestionar la no linealidad, u otros.

De acuerdo con posibles soluciones, manteniendo la bomba 12 en funcionamiento, la válvula 15 dispensadora está configurada para posicionar el obturador al menos en posición cerrada para acondicionar el agua y/o el vapor que permanece en la cámara 11 de extracción, y al menos una posición abierta, o parcialmente abierta, que define una sección de distribución a través de la cual se distribuye el café hacia el tubo 11b de salida.

La válvula 15 dispensadora permite definir la sección de paso del café líquido de manera proporcional, es decir, la unidad 17 de control y comando ajusta la sección en relación al tipo de café a dispensar y a los mapas 19 de correlación.

En posición cerrada, el obturador de la válvula 15 dispensadora es capaz de definir el tiempo de permanencia del agua en la cámara 11 de extracción con el fin de realizar la pre-infusión deseada.

En esta condición, gracias a la acción coordinada de la bomba 12 con la cámara 11 de extracción, ésta se puede saturar de agua a una presión definida por la propia bomba 12, de acuerdo con el tipo de café a dispensar.

La bomba 12 y la válvula 15 dispensadora pueden configurarse para simular las condiciones de una cápsula de expreso en la cámara 11 de extracción. Ventajosamente, la acción combinada de la bomba 12 y la válvula 15 dispensadora puede obtener la situación en la cual se crea presión un contador de presión, tal como para definir turbulencia en la bebida y obtener una crema persistente.

Estas condiciones se definen en función del tiempo de permanencia del agua en la cámara 11 de extracción y de la presión alcanzada en su interior, la cual se mantiene en un valor definido, o se ajusta continuamente con un desarrollo definido, a través de la bomba 12 comandada por la unidad 17 de control y comando.

Después de un tiempo establecido, el obturador de la válvula 15 dispensadora se abre para definir una sección de distribución de manera proporcional. Actuando sobre la bomba 12 y sobre la abertura de la sección de distribución definida por la válvula 15 dispensadora la cual puede ser fija, o definida por una serie de pulsos, es ventajosamente posible generar turbulencias las cuales permiten incorporar aire al café de manera que se obtenga una bebida cremosa.

Típicamente, la turbulencia se genera debido a la pérdida de carga que ocurre cuando el extracto de café líquido es empujado a través de la sección dispensadora.

En relación a la apertura ajustada por la posición del obturador de la válvula 15 dispensadora, y la acción de la bomba 12, se define el caudal de café líquido dispensado.

Por lo tanto, la válvula 15 dispensadora se controla definiendo el caudal de café líquido dispensado y el tiempo que permanece el agua en el panel de café en combinación con el modo de funcionamiento de la bomba 12.

El Solicitante ha encontrado que, ventajosamente, podría ser innecesario monitorizar directamente el caudal del café líquido dispensado con un sensor específico o de otra manera, ya que puede ser suficiente monitorizar el flujo de agua detectado entre la bomba 12 y el dispositivo 14 de calentamiento.

De acuerdo con posibles variantes, no representadas, la máquina 10 puede comprender una unidad de pesaje situada debajo del recipiente en el cual se dispensa el café líquido y configurada para pesar el recipiente con el café líquido dispensado.

Por ejemplo, la unidad de pesaje puede comprender una celda de carga. La unidad de pesaje se puede conectar a la unidad 17 de control y comando para permitir que la unidad de pesaje suministre a la unidad 17 de control y comando información en tiempo real sobre el peso del café líquido dispensado.

Esto puede tener la ventaja de acelerar cualquier ajuste de los parámetros 20 de funcionamiento para obtener el tipo específico de café líquido con las características solicitadas por el usuario. De hecho, gracias a la presente invención puede que no sea necesario esperar a que se dispense parte del café líquido para detectar su caudal.

De acuerdo con posibles implementaciones de la invención, la unidad de pesaje permite realizar una operación de pesaje, antes del inicio de la dispensación, a intervalos regulares durante la dispensación, por ejemplo cada 100 ms, al final de la dispensación, y hasta que se retira la taza ubicada en el grupo de pesaje.

De esta forma, ventajosamente, el café líquido dispensado no se ve alterado de forma descontrolada por una cantidad de café líquido de características diferentes a las solicitadas por el usuario.

La acción combinada de la bomba 12 y la válvula 15 dispensadora permite ajustar el caudal y la presión actuando sobre dos puntos distintos de la máquina 10.

Con base en los tiempos de cierre de la válvula 15 dispensadora, la presión y el caudal definidos por la bomba 12 en combinación con la pérdida de carga definida por la válvula 15 dispensadora, es posible definir, en cada ocasión, las condiciones específicas que permiten obtener un producto específico en la taza.

Las posibles realizaciones de la presente invención se refieren a un método para dispensar bebidas a base de café a través de una máquina 10 dispensadora de café líquido como en una de las realizaciones descritas.

De acuerdo con la presente invención, el método de dispensación proporciona:

- suministrar a la unidad 17 de control y comando, además de las instrucciones básicas, al menos un mapa 19 de correlación de los parámetros 20 de funcionamiento relativos a al menos una bomba 12, un dispositivo 14 de calentamiento y una válvula 15 dispensadora,

- suministrar a la unidad 17 de control y comando las instrucciones 18 de usuario en relación con el tipo de café líquido a dispensar;

- detectar parámetros físicos en tiempo real a lo largo del circuito 22 a través de sensores 16;

- condicionar en tiempo real, y de manera coordinada, uno o más parámetros 20 de funcionamiento de al menos la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento y la válvula 15 dispensadora, en relación con los parámetros físicos detectados por los sensores 16, las instrucciones 18 de usuario y el mapa 19 de correlación suministrado.

De acuerdo con posibles realizaciones, el método de dispensación puede prever mantener la válvula 15 dispensadora en una posición cerrada y simultáneamente accionar la bomba 12 para definir la presión y el tiempo que permanece el agua en la cámara 11 de extracción.

De acuerdo con posibles realizaciones, el método proporciona accionar la válvula 15 dispensadora a la vez que se mantiene la bomba 12 en funcionamiento para definir una sección para dispensar el café líquido a partir de la válvula 15 dispensadora.

De acuerdo con posibles realizaciones, se puede inyectar un fluido, tal como aire comprimido, nitrógeno, u otro gas, en la cámara 11 de extracción.

El fluido se puede introducir en la cámara 11 de extracción incluso simultáneamente con el agua, y la presión en la cámara 11 de extracción está definida por el efecto combinado de ambas sustancias.

De acuerdo con posibles soluciones, el método de dispensación proporciona identificar en tiempo real y en relación con las instrucciones 18 de usuario, los parámetros físicos detectados por los sensores 16 y el mapa 19 de correlación, los parámetros 20 de funcionamiento los cuales minimizan la energía requerida para suministrar el tipo de café líquido requerido.

De acuerdo con posibles soluciones, el método de dispensación proporciona que la unidad 17 de control y comando condicione el funcionamiento de al menos la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento y la válvula 15 dispensadora con los parámetros 20 de funcionamiento que han sido identificados y son tales como para minimizar la energía.

De acuerdo con posibles soluciones, el método de dispensación permite identificar una o más zonas funcionales del mapa 19 de correlación, en las cuales los parámetros 20 de funcionamiento tienen desarrollos funcionales no lineales.

Si se identificara la zona o zonas funcionales que tienen desarrollos no lineales de los parámetros 20 de funcionamiento, el método de dispensación puede permitir aproximar los parámetros 20 de funcionamiento en las zonas no lineales con desarrollos lineales, para optimizar y gestionar los componentes del circuito 22.

De acuerdo con posibles soluciones, el método de dispensación proporciona que la unidad 17 de control y comando no accione al menos la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento y la válvula 15 dispensadora con los parámetros 20 de funcionamiento los cuales tienen desarrollos funcionales no lineales identificados.

De acuerdo con posibles formulaciones, la presente invención también se refiere a un programa 21 procesador para gestionar y controlar una máquina 10 dispensadora de café capaz de implementar el método de dispensación descrito.

De acuerdo con posibles soluciones, el programa 21 de gestión y control es capaz de identificar en tiempo real y en relación con las instrucciones 18 de usuario, los parámetros físicos detectados por los sensores 16 y el mapa 19 de correlación, los parámetros 20 de funcionamiento de al menos la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento y la válvula 15 dispensadora las cuales minimizan la energía necesaria para dispensar el tipo de café solicitado, pudiendo dicho programa 21 de gestión y control acondicionar la unidad 17 de control y comando para accionar al menos la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento y la válvula 15 dispensadora con los parámetros 20 de funcionamiento identificados.

De acuerdo con posibles realizaciones, el programa 21 de gestión y comando está configurado para identificar una o más zonas funcionales del mapa 19 de correlación, en las cuales los parámetros 20 de funcionamiento tienen desarrollos funcionales no lineales.

El programa 21 de gestión y control puede configurarse para condicionar la unidad 17 de control y comando para no accionar al menos la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento y la válvula 15 dispensadora con los parámetros 20 de funcionamiento relativos a estas zonas funcionales.

El programa 21 de gestión y control puede configurarse para acondicionar la unidad 17 de control y comando para accionar al menos la bomba 12, el dispositivo 14 de calentamiento y la válvula 15 dispensadora con parámetros 20 de funcionamiento los cuales tienen desarrollos funcionales no lineales y los cuales están linealizados.

Es claro que se pueden realizar modificaciones y/o adiciones de partes a la máquina 10 dispensadora de café, al método de dispensación, y al programa 21 de gestión y control como se ha descrito anteriormente, sin salirse del campo y alcance de la presente invención.

De acuerdo con posibles realizaciones, la máquina 10 dispensadora puede utilizarse como módulo para la preparación automática de café líquido que puede conectarse funcionalmente de manera desmontable a un aparato 26 modular para la preparación de bebidas (Figura 3).

Los módulos de preparación automática individuales son autónomos y permiten que el aparato 26 modular prepare independientemente también diferentes bebidas.

El aparato 26 modular está configurado para funcionar incluso cuando uno o más módulos de preparación automática no están instalados.

Si la máquina 10 dispensadora de acuerdo con la presente invención se utiliza como un módulo de preparación automática, la unidad 17 de control y comando gestiona el funcionamiento de la máquina 10 dispensadora individual.

De acuerdo con posibles realizaciones, el aparato 26 modular puede comprender una unidad 27 de control y gestión global configurada para gestionar el funcionamiento de los módulos individuales conectados al aparato 26 modular de la misma manera que las unidades 17 de control y comando individuales.

De acuerdo con posibles realizaciones, el aparato 26 modular puede comprender una unidad para suministrar agua caliente y/o vapor 28.

También está claro que, aunque la presente invención se ha descrito con referencia a algunos ejemplos específicos, un experto en la técnica sin duda podrá lograr diversas otras formas equivalentes de máquina 10 dispensadora de café, método de dispensación, y programa 21 de gestión y control, que tiene las características expuestas en las reivindicaciones y, por lo tanto, todas ellas comprendidas en el campo de protección definido por las mismas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Máquina para dispensar café líquido que comprende un circuito (22) provisto de al menos: una bomba (12) configurada para alimentar una cantidad controlada de agua a presión, un dispositivo (14) de calentamiento configurado para calentar el agua suministrada por dicha bomba (12), una cámara (11) de extracción situada después de dicho dispositivo (14) de calentamiento y configurada para contener una cantidad deseada de café en polvo, y una válvula (15) dispensadora de tipo proporcional y ajustable selectivamente para controlar el caudal de dispensación de dicho café líquido que sale de dicha cámara (11) de extracción, y en donde dicha máquina comprende sensores (16) configurados para detectar al menos un parámetro (20) de funcionamiento de dicho circuito (22), una interfaz (37) de usuario con la cual un usuario puede seleccionar una de una pluralidad de recetas de café líquido, y un dispositivo (45) de memorización para memorizar una lista de curvas (43) características de extracción del café líquido, cada una asociada con una de dichas recetas, identificando dichas curvas (43) características de extracción el desarrollo en el tiempo de al menos la presión, temperatura y caudal del agua el cual se introduce en la cámara de extracción, para cada instante de tiempo, o intervalo, de dispensación de café líquido, caracterizado porque dichos sensores (16) comprenden dos sensores de temperatura (T), uno antes y otro después del dispositivo (14) de calentamiento, dos sensores de presión (P), uno de los cuales está ubicado entre la bomba (12) y el dispositivo (14) de calentamiento y uno ubicado en la cámara (11) de extracción, y un caudalímetro (F) ubicado después de la bomba (12), dichos sensores (16) están configurados para detectar, repetidamente durante el tiempo de dispensación, respectivos dichos parámetros (20) de funcionamiento de dicho circuito (22), que incluye presión y caudal después de la bomba (12), temperatura antes y después del dispositivo (14) de calentamiento y presión en el interior de la cámara (11) de extracción, y porque dicha máquina comprende una unidad (17) de control y comando configurada para implementar:

- un modelo (38) matemático no lineal con variables acopladas, configurado para describir matemáticamente el funcionamiento de al menos la bomba (12), el dispositivo (14) de calentamiento y la válvula (15) dispensadora de dicho circuito (22)

- un algoritmo (39) de procesamiento y filtrado configurado para recibir dichos parámetros (20) de funcionamiento detectados por dicho sensor (16), y para determinar, repetidamente durante el tiempo de dispensación y con base en dicho modelo (38) matemático, una pluralidad de variables (40) del sistema adecuadas para describir el comportamiento de dicho circuito (22) en el tiempo que caracteriza al menos la bomba (12), el dispositivo (14) de calentamiento y la válvula (15) dispensadora,

- un algoritmo (42) de control no lineal que comprende un modelo de control predictivo MPC del tipo adaptativo y configurado para comparar e identificar, repetidamente durante el tiempo de dispensación, una desviación entre dichas variables (40) del sistema y dicha curva (43) de extracción característica seleccionada y para suministrar, a la salida, repetidamente durante el tiempo de dispensación, señales (44) de comando al menos de dicha bomba (12), dicho dispositivo (14) de calentamiento y dicha válvula (15) dispensadora;

en donde dicho modelo (38) matemático no lineal comprende una pluralidad de ecuaciones de primer principio no lineales que gobiernan los fenómenos físicos del circuito (22) y que se utilizan para determinar dichas variables (40) del sistema, dichas ecuaciones de primer principio no lineales en función de una pluralidad de parámetros experimentales que describen el comportamiento de cada componente del circuito (22), en diferentes condiciones de funcionamiento y detectados por mediciones reales realizadas sobre el circuito (22), se configura dicho modelo (38) matemático no lineal para implementar redes (41) neuronales adecuadas para procesar dichos parámetros (20) de funcionamiento detectados y determinar dichas variables (40) del sistema, comprendiendo dicho modelo (38) matemático no lineal, o implementando, una pluralidad de mapas (19) de correlación configurados correlacionar dichas variables (40) del sistema entre sí;

en donde dicho algoritmo (39) de procesamiento y filtrado comprende uno o más filtros configurados para filtrar las perturbaciones e inestabilidades de los parámetros (20) de funcionamiento detectadas por los sensores (16).

2. Máquina de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el algoritmo (39) de procesamiento y filtrado comprende un “Filtro Kalman Sin Olor”.

3. Máquina de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque dicha bomba (12) es del tipo de microengranaje.

4. Máquina de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho dispositivo (14) de calentamiento es del tipo rápido, y está configurado para tener un tiempo de calentamiento del agua, con el fin de alcanzar la temperatura deseada, inferior a 3 segundos, preferiblemente menos de 2 segundos.

5. Máquina de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicha válvula (15) dispensadora es una válvula que funciona con una lógica de modulación de ancho de pulso (PWM).

6. Máquina de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicha válvula (15) dispensadora es una válvula accionada electromagnéticamente.

7. Máquina de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dichos parámetros experimentales comprenden parámetros de construcción y físicos de los componentes del circuito (22), que incluyen volumen de la bomba (12), resistividad del dispositivo (14) de calentamiento, tamaños de la válvula (15) dispensadora, diámetros de los tubos de conexión entre los componentes, las propiedades térmicas/eléctricas de cada componente.

8. Máquina de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dichos mapas (19) de correlación están configurados para correlacionar las variables (40) del sistema, de la bomba (12), del dispositivo (14) de calentamiento y de la válvula (15) dispensadora de manera como para describir el comportamiento de cada uno de estos componentes, dichos mapas (19) de correlación proporcionan una correlación entre las variables dependientes e independientes del sistema (40), en donde un conjunto de variables (40) del sistema, define un mapeo del circuito (22), es decir, una pluralidad de mapas (19) de correlación para el funcionamiento de la bomba (12), el dispositivo (14) de calentamiento o la válvula (15) dispensadora.

9. Método para dispensar café líquido a través de un circuito (22), que proporciona alimentar una cantidad controlada de agua a presión a través de una bomba (12); calentar el agua alimentada a partir de dicha bomba (12) con un dispositivo (14) de calentamiento; colocar una cantidad deseada de café en polvo en una cámara (11) de extracción; hacer pasar el agua calentada a partir de dicha bomba (12) a través de dicha cámara de extracción; ajustar el flujo de distribución de dicho café líquido que sale de dicha cámara (11) de extracción con una válvula (15) dispensadora del tipo proporcional y ajustable selectivamente; detectar con sensores (16) al menos un parámetro (20) de funcionamiento de dicho circuito (22); seleccionar una de una pluralidad de recetas para café líquido a través de una interfaz (37) de usuario, memorizar una lista de curvas características de extracción del café líquido, cada una asociada con una de dichas recetas, en un dispositivo (45) de memorización, identificando dichas curvas (43) características de extracción la evolución en el tiempo de al menos la presión, temperatura y caudal de agua el cual se introduce en la cámara de extracción, para cada instante del tiempo, o intervalo, de dispensación del café líquido, caracterizado porque dichos sensores (16) comprenden dos sensores de temperatura (T), uno de los cuales está antes y otro después del dispositivo (14) de calentamiento, dos sensores de presión (P), uno de los cuales está ubicado entre la bomba (12) y el dispositivo (14) de calentamiento y uno ubicado en la cámara (11) de extracción, y un caudalímetro (F) ubicado después de la bomba (12), en donde dichos sensores (16) detectan, repetidamente durante el tiempo de dispensación, dicho funcionamiento respectivo parámetros (20) de dicho circuito (22), que incluye presión y caudal después de la bomba (12), temperatura antes y después del dispositivo (14) de calentamiento y presión en el interior de la cámara (11) de extracción, y en que dicho método proporciona:

- recibir dichos parámetros (20) de funcionamiento y determinar con un algoritmo (39) de procesamiento y filtrado, repetidamente durante el tiempo de dispensación, una pluralidad de variables (40) del sistema adecuadas para describir el comportamiento de dicho circuito (22) en el tiempo que caracteriza al menos la bomba (12), el dispositivo (14) de calentamiento y la válvula (15) dispensadora, determinándose además dichas variables (40) del sistema con base en al menos a un modelo (38) matemático no lineal con variables acopladas, configurado para describir matemáticamente el funcionamiento de al menos la bomba (12), el dispositivo (14) de calentamiento y la válvula (15) dispensadora de dicho circuito (22),

- comparar e identificar, repetidamente durante el tiempo de dispensación, con un algoritmo (42) de control no lineal que comprende un modelo de control predictivo MPC del tipo adaptativo y, una desviación entre dichas variables (40) del sistema y dicha curva (43) de extracción característica seleccionada,

- suministrar, a la salida, repetidamente durante el tiempo de dispensación, señales (44) de comando al menos de dicha bomba (12), dicho dispositivo (14) de calentamiento y dicha válvula (15) dispensadora;

en donde dicho modelo (38) matemático no lineal comprende una pluralidad de ecuaciones de primer principio no lineales que gobiernan los fenómenos físicos del circuito (22) y que se utilizan para determinar dichas variables (40) del sistema, dichas ecuaciones de primer principio no lineal en función de una pluralidad de parámetros experimentales que describen el comportamiento de cada componente del circuito (22), en diferentes condiciones de funcionamiento y detectados por mediciones reales realizadas sobre el circuito (22), dicho modelo (38) matemático no lineal está configurado para implementar redes (41) neuronales adecuadas para procesar dichos parámetros (20) de funcionamiento detectados y determinar dichas variables (40) del sistema, comprendiendo dicho modelo (38) matemático no lineal, o implementando, una pluralidad de mapas (19) de correlación configurados para correlacionar dichas variables (40) del sistema entre sí;

10. Método de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque dichas señales (44) de comando se suministran a la entrada de dicho modelo (38) matemático.

11. Método de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, caracterizado porque dicho parámetro de funcionamiento comprende el caudal de agua suministrado por la bomba (12) y porque dicho caudal es detectado por dichos sensores (16) con una frecuencia de muestreo comprendida entre 20 Hz y 50 Hz.

12. Método de acuerdo con la reivindicación 9, 10 u 11, caracterizado porque dicho parámetro de funcionamiento comprende la temperatura del agua en tránsito en el circuito (22), y porque dicho caudal es detectado por dichos sensores (16) con una frecuencia de muestreo comprendida entre 5Hz y 10Hz.

13. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque dichos parámetros experimentales comprenden parámetros constructivos y físicos de los componentes del circuito (22), que incluye volumen de la bomba (12), resistividad del dispositivo (14) de calentamiento, tamaños de la válvula (15) dispensadora, diámetros de los tubos de conexión entre los componentes, las propiedades térmicas/eléctricas de cada componente.

14. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque dichos mapas (19) de correlación correlacionan las variables (40) del sistema, de la bomba (12), del dispositivo (14) de calentamiento y de la válvula (15) dispensadora de manera como para describir el comportamiento de cada uno de estos componentes, dichos mapas (19) de correlación proporcionan una correlación entre las variables dependientes e independientes del sistema (40), en donde un conjunto de variables (40) del sistema, define un mapeo del circuito (22), es decir, una pluralidad de mapas (19) de correlación para el funcionamiento de la bomba (12), el dispositivo (14) de calentamiento o la válvula (15) dispensadora.