PL249033B1 - Sposób próżniowego przygotowania kawy wspomaganego ultradźwiękami i urządzenie do próżniowego przygotowania kawy wspomaganego ultradźwiękami - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest urządzenie realizujące proces zaparzania kawy mielonej w warunkach obniżonego ciśnienia oraz pod wpływem oddziaływania ultradźwięków. Do zbiornika zaparzającego wsypuje się kawę i wlewa się wodę o temperaturze pokojowej lub niższej (0°C – 25°C). Wsypywanie kawy może zostać, może być realizowane w sposób ręczny, jak i zostać zautomatyzowane z zasobnika kawy lub bezpośrednio z młynka. Po zamknięciu zaworów doprowadzających wodę i kawę, otwiera się zawór połączony z pompą i odpompowuje powietrze do ciśnienia do 25 hPa, Następnie uruchamia się generator ultradźwiękowy, zasilający przetwornik piezoelektryczny wytwarzający drgania, które przekazywane są poprzez falowód do sonotrody zanurzonej w wodzie z kawą. W wyniku oddziaływania ultradźwięków w zbiorniku wytwarzane jest oddziaływanie kawitacyjne, które znacznie przyśpiesza i wzmacnia proces ekstrakcji kofeiny i innych substancji zawartych w ziarnach kawy.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób próżniowego przygotowania kawy wspomaganego ultradźwiękami i urządzenie do próżniowego przygotowywania kawy wspomaganego ultradźwiękami.

Znane metody parzenia kawy to przede wszystkim parzenie na gorąco oraz parzenie na zimno kaw typu „cold brew”. Parzenie na gorąco realizowane jest z użyciem gorącej wody lub pary wodnej, która szybko wypłukuje ekstrakt ze zmielonych ziaren. Parzenie na zimno polega na zalaniu zmielonej kawy zimną wodą i odstawienie jej na okres od 12 do 24 godzin. Uzyskanie naparów jak najwyższej jakości, w najbardziej wydajny i jak najszybszy sposób od lat jest celem wielu specjalistów parzenia kawy. Parzenie na zimno pozwala uzyskać ekstrakt, który jest mniej kwaśny, jednak jest mniej wydajny oraz wymaga większej ilości kawy dla uzyskania analogicznej ilości kofeiny.

W opisie patentowym numer WO2018231103 zaprezentowane jest urządzenie do przygotowania kawy poprzez odpompowanie powietrza z przed parzeniem na gorąco.

W opisie patentowym CN108478009 zaprezentowane jest urządzenie wykorzystujące komorę próżniową do parzenia liści herbaty. Odpompowanie powietrza wg opisu ma zwiększyć skuteczność parzenia. Na końcu opisu wspomniano możliwość wykorzystania urządzenia do parzenia kawy.

W opisie patentowym KR101972824 zaprezentowano urządzenie do dostarczania wody w procesie parzenia kawy na zimno pod ciśnieniem, co skutkuje skróceniem czasu parzenia.

W opisie patentowym CN109528005 zaprezentowano sposób parzenia kawy na zimno polegający na przetłaczaniu podciśnieniowym wielokrotnie wody przez warstwę zmielonej kawy.

W opisie patentowym PL2493356 przedstawiono urządzenie do próżniowego parzenia napojów oraz metodę parzenia próżniowego.

W opisie patentowym JP0678678 przedstawiono sposób uzyskiwania sproszkowanego ekstraktu kawy z wykorzystaniem próżni do ekstrakcji i osuszania.

W opisie patentowym PL241170 przedstawiono sposób urządzenie do próżniowego przygotowywania kawy. Rozwiązanie to wykorzystuje jedynie próżnię do parzenia kawy.

W opisie patentowym KR101630262 przedstawiono sposób ekstrakcji kawy na zimno z wykorzystaniem wibracji o częstotliwości 5 do 25 Hz wytwarzanych magnetycznym zespole wibracyjnym przekazywanych do cieczy przez ściankę naczynia.

W opisie patentowym WO2016149734 przedstawiono udoskonalenia związane z parzeniem kawy na gorąco polegające na przyłożeniu do bocznej ścianki naczynia rezonatora ultradźwiękowego i mieszanie zawiesiny kawy w wodzie za pomocą rezonatora o mocy 60 W i częstotliwości 28 kHz. Niewielka moc układu wytwarza w wodzie fale uderzeniową, mogącą w bezpośrednim sąsiedztwie ściany wytwarzać zjawisko kawitacji.

Celem rozwiązania według wynalazku jest skrócenie procesu parzenia kawy na zimno i zwiększenie wydajności procesu parzenia poprzez wykorzystanie zjawiska ekstrakcji ultradźwiękowej w warunkach obniżonego ciśnienia. W wynalazku wykorzystywane są drgania ultradźwiękowe o częstotliwości od 20 do 50 kHz emitowane z zanurzalnej sonotrody o mocy co najmniej 250 W. Zjawisko powstawania kawitacji w cieczy w warunkach obniżonego ciśnienia nad powierzchnią cieczy ma znacznie większą intensywność i zasięg. Kawitacja ultradźwiękowa jest zjawiskiem powstawania pęcherzyków pary wodnej w otoczeniu sonotrody przy obniżonym ciśnieniu wywołanym jej ruchem. Pęcherzyki te wraz ze wzrostem ciśnienia zapadają się powodując powstawanie fali, która jest w stanie rozproszyć cząstki zmielonej kawy i znacznie przyśpiesza ekstrakcję i transport substancji z materiału podlegającemu działaniem fal ultradźwiękowych do otaczającej wody.

W wynalazku wykorzystane jest również wspomniane w stanie techniki zjawisko wrzenia wody w obniżonej temperaturze.

Oba zjawiska oddziałując jednocześnie w procesie parzenia według sposobu mają charakter synergiczny.

Wykorzystano zjawisko obniżania się temperatury wrzenia wody wraz z obniżaniem ciśnienia nad jej powierzchnią. W warunkach normalnych (1013 hPa) woda wrze przy 100°C, natomiast w warunkach obniżonego ciśnienia zjawisko wrzenia może zachodzić przy temperaturze 20°C. W warunkach tych zachodzi również zwiększone natężenie zjawiska kawitacji ultradźwiękowej.

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie realizujące proces zaparzania kawy mielonej w warunkach obniżonego ciśnienia oraz pod wpływem oddziaływania ultradźwięków.

Sposób według wynalazku polega na tym, że poprzez zawór do zbiornika zaparzającego wlewa się wodę o temperaturze pokojowej lub niższej (0-25°C). Następnie do zbiornika wsypuje się poprzez zawór zmieloną kawę. Proces wsypywania kawy, może być ręczny lub zautomatyzowany z zasobnika kawy lub bezpośrednio z młynka. Po zamknięciu zaworów doprowadzających wodę i kawę otwiera się zawór połączony z pompą i odpompowuje powietrze do ciśnienia do 25 hPa. Następnie uruchamia się generator ultradźwiękowy zasilający przetwornik piezoelektryczny wytwarzający drgania, które przekazywane są do sonotrody zanurzonej w wodzie z kawą. W wyniku oddziaływania ultradźwięków w zbiorniku wytwarzane jest oddziaływanie kawitacyjne, które znacznie przyśpiesza i wzmacnia proces ekstrakcji kofeiny i innych substancji zawartych w ziarnach kawy.

Urządzenie do próżniowego parzenia kawy wspomaganego ultradźwiękami przedstawiono na Fig. 1. Składa się ono ze zbiornika ciśnieniowego [1] w kształcie walca zakończonego u dołu stożkiem ściętym do którego zainstalowano zawór spustowy [2] oraz filtr [3]. W górnej części zbiornik zamknięty jest szczelną pokrywą [4], w której hermetycznie osadzono, zasilany z generatora ultradźwiękowego dużej mocy [5], układ ultradźwiękowy składający się z przetwornika [6] i części roboczej nazywanej sonotrodą [7] znajduje się wewnątrz zbiornika [1]. Na pokrywie zainstalowano zasobnik wody [8] połączony ze zbiornikiem ciśnieniowym [1] zaworem wody [9] oraz zasobnik zmielonej kawy [10] lub młynek do kawy połączony ze zbiornikiem zaworem odcinającym kawy [11]. Po umieszczeniu wody i kawy w zbiorniku, zawory wody [9] i odcinający kawy [11] zamykają się, a poprzez zawór próżni [12] pompa próżniowa [13] wysysa powietrze ze zbiornika ciśnieniowego [1]. Poziom podciśnienia wewnątrz zbiornika ciśnieniowego [1] wskazywany jest wakuometrem [14] i po uzyskaniu podciśnienia uruchamiany jest generator ultradźwiękowy [5] na 60 do 90 sekund, który zasila przetwornik piezoceramiczny [6] emitujący drgania przekazywane poprzez sonotrodę [7] do mieszaniny kawy z wodą. Następnie generator ultradźwiękowy [5] i pompa próżniowa [13] są wyłączane, a uzyskany ekstrakt kawowy jest usuwany ze zbiornika przez zawór spustowy [2] i filtr [3].

Claims (3)

1. Sposób próżniowego parzenia kawy wspomaganego ultradźwiękami, znamienny tym, że do zbiornika ciśnieniowego [1] o dowolnym kształcie ręcznie lub automatycznie poprzez zawór wody [9] wlewa się ją o temperaturze 1-25°C, następnie poprzez zawór odcinający kawę [11] wsypuje się zmieloną kawę i zamyka naczynie, po czym, poprzez zawór próżni [12] połączony z pompą próżniową [13] odpompowuje się powietrze do uzyskania podciśnienia maksymalnie 25 hPa, po czym uruchamiany jest generator ultradźwiękowy [5], korzystnie na 60 do 90 sekund, zasilający przetwornik piezoceramiczny [6] wytwarzający drgania, które przekazywane są do sonotrody [7] znajdującej się wewnątrz zbiornika [1] i zanurzonej w wodzie z kawą, powodując kawitację, po czym układ jest wyłączany, a naczynie opróżniane jest przez zawór spustowy [2] w dnie do którego przyłączony jest filtr [3] oddzielający ekstrakt od pozostałości stałych kawy.

2. Urządzenie do próżniowego parzenia kawy wspomaganego ultradźwiękami, znamienne tym, że posiada zbiornik ciśnieniowy [1] korzystnie w kształcie walca przechodzącego w kształt lejka, przykryty hermetyczną pokrywą [4], w otworze której hermetycznie zainstalowano, układ ultradźwiękowy [6] składający się z przetwornika piezoceramicznego i sonotrody [7] oraz zawory [9] [11] [12] poprzez które do wnętrza wlewana, jest woda, wsypywana zmielona kawa oraz odprowadzane powietrze, natomiast w dolnej części poprzez zawór spustowy [2] przyłączony jest filtr [3] do opróżniania zbiornika.

3. Urządzenie do próżniowego parzenia kawy wspomaganego ultradźwiękami według zastrzeżenia 2, znamienne tym, że kawa jest podawana do zaworu odcinającego kawy [11] z zasobnika na zmieloną kawę [10] lub bezpośrednio z młynka do kawy.