Устройство для приготовления напитка с усовершенствованным управлением насосом
Группа изобретений относится к системе приготовления напитка для управления процессом приготовления напитка путем впрыска жидкости в картридж и к способу управления давлением экстракции в процессе приготовления напитка при впрыске жидкости в картридж. Система приготовления напитка для управления процессом приготовления напитка путем впрыска жидкости в картридж содержит насос, выполненный с возможностью корректировки давления, для обеспечения разных значений давления при изменении по меньшей мере одной из его приводных характеристик, такой как скорость насоса, датчик для измерения рабочего параметра насоса, такого как ток, потребляемый насосом, и датчик потока для измерения параметра потока жидкости, подаваемой в картридж. Система приготовления напитка дополнительно содержит блок управления, выполненный с возможностью управления давлением экстракции в картридже путем корректировки приводных характеристик насоса на основе предварительно заданных данных интерполяции давления в зависимости от измеренного параметра потока жидкости и измеренного рабочего параметра насоса. Технический результат - улучшение системы управления процессом приготовления напитка, посредством которой можно обеспечить воспроизводимое высокое качество напитка для сложных профилей параметров и/или для множества разных напитков. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники, к которой относится изобретения
Изобретение относится к системе приготовления напитка, выполненной с возможностью приготовления напитка из картриджа, такого как капсула, включающая ингредиенты напитка, причем система включает улучшенное управление насосом на основе предварительно заданных данных интерполяции давления.
Уровень техники
Из уровня техники хорошо известны устройства для приготовления напитков, предназначенные для приготовления напитка посредством картриджа, содержащего ингредиенты напитка, такого как кофейная капсула. Эти устройства для приготовления напитка снабжены линией подачи жидкости для впрыска жидкости в картридж, который может выборочно подаваться в устройство. При подаче жидкости в картридж жидкость входит во взаимодействие с ингредиентами напитка, хранящимися в картридже, например, посредством растворения и/или экстракции, а затем полученный напиток выходит из картриджа для его подачи в приемный сосуд. Картридж обычно предназначен для приготовления с его помощью одной порции напитка. Примеры таких устройств для приготовления напитка описаны в EP 2470053A1 и WO2009/113035.
Известные устройства для приготовления напитка, предназначенные для применения с такими картриджами, включают варочный блок для размещения картриджа, который соединен с линией подачи жидкости. Линия подачи жидкости, как правило, включает нагревательное средство, насос для дозирования жидкости в картридж и емкость для жидкости. Таким образом, линия подачи жидкости выполнена с возможностью выборочной подачи нагретой жидкости под давлением в картридж для приготовления из нее напитка. В зависимости от ингредиентов, содержащихся в картридже, теплые или горячие напитки, такие как кофе или чайный напиток, могут быть приготовлены при помощи такого устройства для приготовления напитка.
Для обеспечения воспроизводимого высокого качества напитка устройства для приготовления напитка, как правило, включают блок управления для управления расходом жидкости и/или давлением соответственно внутри варочного блока и внутри картриджа в соответствии с предварительно определенными параметрами в дополнение к контролю температуры подаваемой жидкости. Как правило, это достигается за счет применения специальных чувствительных средств определения температуры, расхода жидкости и давления в линии подачи жидкости устройства для приготовления напитка, причем датчики обеспечивают управление с обратной связью на основе измеренных параметров и в соответствии с предварительно определенными целевыми значениями для соответствующих параметров.
Недостатком этих решений предшествующего уровня техники является то, что в линии подачи жидкости устройства для приготовления напитка необходимо предусмотреть сложные чувствительные средства. В частности, в линии подачи жидкости должен быть предусмотрен дорогой датчик давления.
Следовательно, необходимо решение, которое позволит обеспечить точное управление параметрами экстракции и, таким образом, получить воспроизводимое высокое качество напитка и в то же время уменьшить количество чувствительных средств, предусмотренных в системе приготовления напитка.
EP 3 097 827 A1 относится к кофемашине с насосом, приводимым в действие электродвигателем насоса, и блоком управления для управления насосом. Блок управления выполнен с возможностью измерения рабочего параметра насоса, такого как, в частности, ток или напряжение, потребляемое насосом, и вычисления потока жидкости, проходящей через насос, на основе измеренного параметра. Блок управления дополнительно выполнен с возможностью вычисления давления на основе разности вычисленного потока жидкости и теоретического потока жидкости с применением виртуальной модели устройства.
Это известное решение имеет недостаток, заключающийся в том, что способ вычисления, основанный исключительно на параметре насоса, таком как ток, напряжение или число оборотов насоса, не очень точен. Дополнительно вычисление давления на основе измеренного параметра насоса и виртуальной модели устройства является относительно громоздким и не обеспечивает возможности упрощенного и в то же время точного управления для сложных профилей параметров и/или для приготовления множества разных напитков.
Таким образом, настоящее изобретение направлено на создание улучшенной системы управления процессом приготовления напитка, посредством которой можно обеспечить воспроизводимое высокое качество напитка для сложных профилей параметров и/или для множества разных напитков, которые можно приготовить при различных профилях экстракции.
Целью настоящего изобретения является устранение вышеописанных проблем. Изобретение также направлено на достижение других целей и, в частности, на решение других проблем, которые будут упомянуты в остальной части настоящего описания.
Раскрытие изобретения
В первом аспекте изобретение относится к системе приготовления напитка, предназначенной для управления процессом приготовления напитка путем впрыска жидкости в картридж, причем система включает:
- насос, выполненный с возможностью настройки давления, для обеспечения разных значений давления при изменении по меньшей мере одной из его приводных характеристик, такой как скорость насоса,
- датчик для измерения рабочего параметра насоса, такого как ток, потребляемый насосом,
- датчик потока для измерения параметра потока жидкости, впрыскиваемой в картридж,
- блок управления, выполненный с возможностью управления давлением экстракции в картридже путем настройки приводных характеристик насоса на основе предварительно заданных данных интерполяции давления и на основе измеренного параметра потока жидкости и измеренного рабочего параметра насоса.
Таким образом, система приготовления напитка в соответствии с изобретением позволяет определять давление экстракции в картридже, обеспечиваемое в системе посредством предварительно заданных данных интерполяции давления, и, таким образом, без фактического измерения давления экстракции в картридже или в линии подачи жидкости системы.
Таким образом, предварительно заданные данные интерполяции давления обеспечивают «виртуальное» значение давления на основе соответствующих измеренных параметров потока жидкости и рабочего параметра насоса. В соответствии с изобретением можно отказаться от обеспечения сложного и дорогостоящего датчика давления в системе. Дополнительно, благодаря тому, что система выполняется с возможностью измерения как рабочего параметра насоса, так и параметра потока жидкости и получения на их основе давления экстракции посредством предварительно заданных данных интерполяции давления, можно обеспечить очень точное управление давлением экстракции даже для множества разных картриджей, имеющих разные характеристики потока.
Предварительно заданные данные интерполяции давления предпочтительно представляют собой набор данных, который задает параметр давления экстракции во множестве картриджей разных типов, включающих разные характеристики потока в зависимости от соответствующих параметров потока жидкости и рабочего параметра насоса.
Предварительно заданные данные интерполяции давления предпочтительно представляют собой 3-мерную модель, связывающую соответствующие параметры давления, потока жидкости и работы насоса. Данные интерполяции давления также могут быть представлены в форме одной или предпочтительно множества справочных таблиц, включающих аппроксимации 3-мерной модели, связывающей соответствующие параметры давления, потока жидкости и работы насоса.
За основу предварительно заданных данных интерполяции давления предпочтительно принимают экспериментальные данные для обнаружения фактического давления экстракции для разных типов картриджей с отличающимися характеристиками потока и соответствующие обнаруженные поток жидкости и рабочий параметр насоса.
Данные интерполяции давления предпочтительно предварительно задаются экспериментальными данными, полученными с помощью системы приготовления напитка, включающей датчик давления, и путем впрыска жидкости во множество картриджей с разными характеристиками потока с целью измерения таким образом соответствующих параметров работы насоса, потока жидкости и давления. Затем на основе полученных данных может быть построена 3-мерная модель, связывающая соответствующие параметры работы насоса, потока жидкости и фактически обнаруженного давления экстракции. Множество картриджей с разными характеристиками потока может представлять собой картриджи с разными ингредиентами напитка и/или степенью прессования ингредиентов. Картриджи также могут быть снабжены разными впускными и/или выпускными отверстиями для моделирования разных характеристик потока в картриджах и получения разных значений давления в зависимости от соответствующих рабочего параметра и параметра потока жидкости.
В предпочтительном варианте осуществления блок управления выполнен с возможностью управления давлением экстракции путем измерения рабочего параметра насоса и параметра потока жидкости для определения интерполированного значения давления на основе предварительно заданных данных интерполяции давления и ответной настройки приводных характеристик насоса для корректировки в соответствии с заданным значением давления, таким как целевое значение давления экстракции профиля давления экстракции.
Блок управления предпочтительно включает по меньшей мере один предварительно заданный профиль давления экстракции для задания целевых значений давления экстракции для процесса приготовления напитка. По меньшей мере один предварительно заданный профиль давления экстракции предпочтительно включает целевые значения давления в зависимости от времени и/или объема жидкости, впрыскиваемой в картридж.
Блок управления более предпочтительно включает множество разных предварительно заданных профилей давления экстракции для процесса приготовления напитка. Эти разные профили экстракции предпочтительно специально адаптированы для разных типов напитков, таких как кофе, и/или типов картриджей.
Предпочтительно система дополнительно включает средство распознавания картриджа для идентификации предварительно определенного типа картриджа. Средство распознавания картриджа может включать датчик, такой как датчик распознавания изображения. Соответственно, средство распознавания картриджа может подавать на блок управления информацию о конкретном типе картриджа, вставленного, например, в варочную камеру устройства.
В предпочтительном варианте осуществления блок управления выполнен с возможностью управления давлением экстракции в соответствии с предварительно определенным профилем давления экстракции для конкретного типа картриджа. В этом случае блок управления сначала идентифицирует тип картриджа на основе данных, предоставленных средством распознавания картриджа, затем выбирает предварительно заданный профиль давления экстракции для этого конкретного типа картриджа и осуществляет процесс приготовления напитка и управление давлением экстракции в соответствии с целевым значением предварительно заданного профиля давления экстракции.
В соответствии с такой конфигурацией оптимальные параметры варки могут быть обеспечены посредством предварительно определенных профилей давления экстракции, которые адаптированы к конкретным ингредиентам типа картриджа. Таким образом, возможно получать пользовательские органолептические свойства для заданной смеси/продукта путем впрыска жидкости, в частности горячей воды, в конкретный картридж.
Система может дополнительно иметь пользовательский интерфейс, такой как дисплей, сенсорный экран или т.п. Пользовательский интерфейс может включать средство для настройки параметров процесса приготовления напитка, таких как, например, крепость напитка, температура и/или объем приготовленного напитка в соответствии со вкусом пользователя. Соответствующие данные, собранные средством настройки пользовательского интерфейса, можно применять для дальнейшей настройки процесса приготовления напитка в соответствии с вводными данными, предоставляемыми пользователем. Такие вводные данные могут, например, применяться для адаптации предварительно заданных профилей давления экстракции к конкретному типу картриджа.
Предпочтительно система дополнительно включает линию подачи жидкости, в которой размещены насос и датчик потока и которая соединяет насос и датчик потока с варочной камерой системы. Система может дополнительно включать источник жидкости, такой как бак для воды, который соединен с линией подачи жидкости.
Предпочтительно система дополнительно включает нагревательное средство, такое как термоблок или бойлер. Нагревательное средство предпочтительно соединено с блоком управления для обеспечения управления температурой жидкости.
Система предпочтительно состоит из устройства для приготовления напитка, такого как кофемашина. Устройство для приготовления напитка представляет собой предпочтительно устройство для приготовления напитка с использованием картриджа или контейнера. Устройство для приготовления напитка с использованием капсулы или контейнера предпочтительно включает варочную камеру для приема и размещения картриджа или контейнера внутри устройства во время впрыска жидкости и приготовления напитка.
Насос, выполненный с возможностью настройки давления, предпочтительно представляет собой шестеренный насос. Приводные характеристики, которые могут изменяться для обеспечения разных значений давления в линии подачи жидкости в системе, предпочтительно представляют собой скорость вращения шестеренного насоса. Однако к приводным характеристикам могут также относиться ток или объем, подаваемый на насос.
Измеренный рабочий параметр насоса представляет собой одно из тока или напряжения, потребляемого насосом, или скорости вращения насоса.
В дополнительном аспекте изобретение относится к способу управления давлением экстракции в процессе приготовления напитка при впрыске жидкости в картридж, причем способ включает стадии:
- измерения рабочего параметра насоса линии подачи жидкости в системе приготовления напитка,
- измерения параметра потока жидкости, подаваемой в картридж,
- определения давления экстракции для картриджа на основе предварительно заданных данных интерполяции давления, и
- управления приводной характеристикой, такой как скорость насоса, в соответствии с полученным давлением.
Управление приводной характеристикой насоса предпочтительно осуществляется так, чтобы достичь целевого значения давления экстракции, например, взятого из предварительно определенного профиля давления экстракции. Профиль давления экстракции может зависеть от конкретного типа картриджа, подаваемого в систему.
Рабочий параметр насоса и соответствующий параметр потока жидкости предпочтительно измеряют одновременно для получения связанного давления экстракции на основе предварительно заданных данных интерполяции давления. В случае если дискретное значение давления экстракции картриджа невозможно получить на основе предварительно заданных данных интерполяции давления для комбинации измеренных параметров, предпочтительно, чтобы давление экстракции было интерполировано на основе имеющихся данных.
Предварительно заданные данные интерполяции давления предпочтительно представляют собой 3-мерную модель интерполяции давления, связывающую соответствующие параметры давления, потока жидкости и работы насоса, или представлены в форме справочных таблиц, включающих аппроксимации 3-мерной модели, связывающей соответствующие параметры давления, потока жидкости и работы насоса.
Способ может дополнительно включать стадии:
- обнаружения предварительно определенного типа картриджа,
- установки предварительно определенного целевого профиля давления экстракции для обнаруженного типа картриджа в целях управления давлением экстракции.
Целевой профиль давления экстракции может храниться, например, в блоке управления системы или в соединенном с ним блоке хранения информации. Целевой профиль давления экстракции может быть предварительно определен для конкретного типа картриджа, например, производителем картриджей.
Управление процессом приготовления напитка предпочтительно выполняется в зависимости от объема жидкости, впрыскиваемой в картридж. В предпочтительном варианте осуществления целевое давление экстракции может быть установлено в зависимости из суммарного объема жидкости, подаваемой в картридж в процессе приготовления напитка.
Процессом приготовления напитка также можно управлять по времени. В этом случае целевое давление экстракции может быть установлено в зависимости от суммарного времени в процессе приготовления напитка.
Способ может дополнительно включать стадию предварительного смачивания картриджа. Эта стадия может включать подачу жидкости в картридж при пониженном давлении и/или с пониженными расходами жидкости. На такой стадии предварительного смачивания процессом приготовления напитка предпочтительно управляют в зависимости от времени.
Описанный выше способ может быть осуществлен с применением описанной выше системы. Признаки, описанные выше в отношении системы, в равной степени применимы к способу и наоборот.
Картридж в соответствии с настоящим изобретением может представлять собой капсулу или контейнер, как известно в настоящей области техники. Картридж включает вещество, которое при взаимодействии с жидкостью, в частности с водой, например, путем экстракции или растворения, образует жидкий съедобный продукт. Картридж может, например, включать обжаренный и молотый кофе, растворимый кофе, чайные листья, сухое молоко и т.д.
Картридж может представлять собой закрытый картридж, т.е. включающий закрытую камеру, в которой хранятся ингредиенты напитка. Картридж может дополнительно быть по существу газонепроницаемым. Такой картридж предпочтительно выполнен с возможностью перфорации специальным впрыскивающим элементом, таким как впрыскивающее острие системы приготовления напитка. Картридж также может представлять собой предварительно перфорированный картридж, включающий, например, впускное и/или выпускное отверстия или перфорации.
Краткое описание чертежей
Дополнительные признаки, преимущества и цели настоящего изобретения будут понятны специалисту в данной области после прочтения приведенного ниже подробного описания вариантов осуществления настоящего изобретения при их рассмотрении вместе с фигурами на прилагаемых графических материалах.
На фиг. 1 представлена схематичная иллюстрация предпочтительного варианта осуществления системы приготовления напитка в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 2a представлен 3-мерный график, на котором показаны данные интерполяции давления, полученные на основе экспериментальных результатов с разными типами картриджей с характеристиками несущего потока.
На фиг. 2b представлен предпочтительный вариант осуществления 3-мерных предварительно заданных данных интерполяции давления.
На фиг. 3 представлен пример осуществления профиля давления для процесса приготовления напитка путем впрыска жидкости в картридж.
На фиг. 4 представлена схематичная иллюстрация предпочтительного варианта осуществления процесса приготовления напитка.
Осуществление изобретения
Фиг. 1 относится к схематичной иллюстрации системы 10 приготовления напитка в соответствии с настоящим изобретением. Система включает линию 14 подачи жидкости, включающую источник 9 жидкости, такой как бак для воды, насос 2 и нагревательное средство 4. Таким образом, система 10 выполнена с возможностью подачи нагретой жидкости под давлением в картридж 20, который может избирательно подаваться в систему. Полученный напиток собирается в приемном сосуде 19, размещенном так, чтобы принимать напиток, приготовленный системой.
Нагревательное средство 4 системы предпочтительно представляет собой термоблок или бойлер.
Насос 2 предпочтительно представляет собой шестеренный насос, выполненный с возможностью обеспечения настраиваемой скорости подачи жидкости и, таким образом, настраиваемого выходного давления жидкости и, соответственно, давления экстракции при изменении приводной характеристики насоса, такой как, в частности, ток или напряжение, подаваемое на насос.
Система 10 дополнительно включает варочный блок 5, в который может вставляться картридж 20. Варочный блок 5 соединен с линией 14 подачи жидкости системы. Таким образом, во время работы системы жидкость поступает из линии 14 подачи жидкости в варочный блок 5, вмещающий картридж 20. Варочный блок 5 может включать специальное открывающее средство (не показано), такое как, например, средство для перфорации картриджа, для выборочного открывания картриджа и впрыска в него жидкости из линии 14 подачи жидкости.
Предпочтительно система 10 дополнительно включает средство 7 распознавания картриджа, выполненное с возможностью идентификации конкретного типа картриджа.
Предпочтительно система 10 дополнительно включает пользовательский интерфейс 8, выполненный с возможностью предоставления пользователю информации о процессе приготовления напитка и/или сбора вводных данных от пользователя для адаптации процесса приготовления напитка к индивидуальным предпочтениям.
Система 10 дополнительно включает датчик 3 для измерения рабочего параметра насоса 2, такого как, в частности, ток или напряжение, потребляемое насосом.
Система 10 дополнительно включает датчик 1 потока для измерения параметра потока жидкости, впрыскиваемой в картридж 20. Датчик 1 потока предусмотрен в линии 14 подачи жидкости, предпочтительно между источником 9 жидкости и насосом 2.
Система дополнительно включает блок 6 управления. Блок 6 управления соединен с насосом и выполнен с возможностью настройки по меньшей мере одной из его приводных характеристик, таких как, в частности, скорость и, соответственно, число оборотов насоса. Блок 6 управления дополнительно соединен с нагревательным средством 4 для контроля и настройки, в частности, температуры нагревательного средства.
Блок 6 управления дополнительно соединен с датчиками 1, 3 для обеспечения сигнала обратной связи в отношении измеренного параметра потока жидкости и измеренного рабочего параметра насоса 2, такого как, в частности, ток или напряжение, потребляемое насосом.
Блок 6 управления предпочтительно дополнительно соединен со средством 7 распознавания капсулы и пользовательским интерфейсом 8.
Блок 6 управления предпочтительно соединен со средством 11 хранения информации системы. Альтернативно средство 11 хранения информации может быть образовано как единое целое с блоком 6 управления системы, например, посредством внутренней памяти.
Средство 11 хранения информации предпочтительно включает предварительно заданные данные 12 интерполяции давления и предварительно заданные профили 13 давления экстракции, как будет дополнительно описано ниже.
Управляющее средство 6 выполнено с возможностью управления давлением экстракции в картридже 20 в процессе приготовления напитка путем настройки приводной характеристики насоса 2 на основе предварительно заданных данных 12 интерполяции давления и на основе измеренного параметра потока жидкости и измеренного рабочего параметра насоса 2.
Предварительно заданные данные 12 интерполяции давления представляют собой набор данных, задающий параметр давления экстракции для множества разных типов картриджей, включающих разные характеристики потока в зависимости от соответствующих параметров потока жидкости и рабочего параметра насоса. В частности, предварительно заданные данные 12 интерполяции давления связывают соответствующие параметры давления экстракции, потока жидкости и работы насоса для применения в процессе приготовления напитка. Посредством предварительно заданных данных 12 интерполяции давления можно определить давление экстракции, присутствующее в линии 14 подачи жидкости, с помощью блока 6 управления исключительно на основе измеренных параметров насоса 2 и датчика 1 потока без наличия датчика давления в линии 14 подачи жидкости.
Предварительно заданные данные 12 интерполяции давления будут дополнительно описаны со ссылкой на фиг. 2a и 2b.
Предварительно заданные данные интерполяции давления предпочтительно представлены в форме 3-мерной модели 12a, 12b, связывающей соответствующие параметры давления, потока жидкости и работы насоса. Таким образом, данные интерполяции давления предпочтительно включают данные для множества разных типов картриджей с отличающимися характеристиками потока. Соответственно, это обеспечивает очень точное определение значения давления экстракции для множества разных типов картриджей.
Предварительно заданные данные 12 интерполяции давления предпочтительно основаны на экспериментальных данных по обнаружению фактически имеющегося давления экстракции для разных типов картриджей с отличающимися характеристиками потока и основаны на соответствующем обнаруженном потоке жидкости и рабочем параметре насоса 2.
Для получения предварительно заданных данных 12 интерполяции давления проводят серию испытаний системы 10 приготовления напитка, причем в линии 14 подачи жидкости системы предусмотрен датчик давления. В серии испытаний жидкость впрыскивают во множество картриджей 20 с разными характеристиками потока и соответствующим рабочим параметром насоса, при этом регистрируют параметр потока жидкости и давление. На фиг. 2a показаны разные кривые A, B, C, D, E, F, G для разных типов картриджей, имеющих разные характеристики потока. В частности, на фиг. 2a показаны опорные точки, измеренные с использованием разных картриджей, имеющих разные размеры перфораций для имитации картриджей с разными характеристиками потока.
На основе полученных экспериментальных данных можно вычислить предварительно заданные данные 12 интерполяции посредством линейной интерполяции между зарегистрированными опорными точками. В частности, интерполированную 3-мерную модель 12b, как показано на фиг. 2b, можно вычислить на основе экспериментальных данных. Полученная интерполированная 3-мерная модель 12b связывает соответствующие значения давления экстракции, полученные при дискретных значениях, для комбинации параметров конкретного значения потока жидкости и конкретного рабочего значения насоса, такого как конкретный ток, потребляемый насосом.
На фиг. 3 представлен график 16, включающий пример предварительно заданного профиля 13 давления экстракции. График 16 дополнительно включает характеристическую кривую 17, относящуюся к давлению экстракции внутри линии 14 подачи жидкости, определяемую на основе предварительно заданных данных 12 интерполяции давления, а также характеристическую кривую 18, относящуюся к реальному/фактическому давлению, измеренному с помощью сопоставимой системы, включающей специальный датчик давления.
Как показано на графике 16, характеристические кривые давления, построенные на основе предварительно заданных данных 12 интерполяции давления, по существу соответствуют фактическому давлению внутри системы. Следовательно, способ определения в соответствии предварительно заданными данными 12 интерполяции давления является очень точным.
Предварительно заданный профиль 13 давления экстракции включает целевые значения давления экстракции в зависимости от времени и/или объема жидкости, подаваемого в картридж 20 во время обычного процесса приготовления напитка. Предварительно заданный профиль 13 давления экстракции предпочтительно адаптирован под определенный тип картриджа. Это позволяет адаптировать профиль давления экстракции под конкретные ингредиенты картриджа.
Предварительно заданный профиль 13 давления экстракции может начинаться с фазы предварительного смачивания при давлении от 0 до 7 бар, во время которой жидкость впрыскивают в картридж, но без давления, достаточного для обеспечения индуцированного давлением самооткрывания выпускной стороны картриджа. При дополнительном увеличении давления, подаваемого на картридж, выпускная сторона картриджа открывается, например, при 17 бар. Затем на предварительно определенных стадиях давление может снижаться, как показано на характеристической кривой 13.
В таблице 1 ниже приведены значения времени, давления, объема и температуры жидкости для предварительно заданного профиля давления экстракции, как показано на графике 16. Как показано в таблице, для давления задают целевые значения в диапазоне от 0 до 17 бар. Выпускная сторона картриджа начинает открываться при давлении 9–10 бар, например, для слива полученного напитка из картриджа в приемный сосуд 19. При постоянном давлении поток возрастает в течение времени варки, поэтому для ограничения потока давление снижают в зависимости от времени/объема. Таким образом, высокое давление достигается в начале, а низкое давление, например, менее 4–5 бар, возможно только по прошествии определенного времени, в противном случае поток будет отсутствовать.
Таблица 1
| Время [с] | Давление [бар] | Объем [мл] | Температура [°C] |
| 8 | 7 | 0 | 99 |
| 0 | 17 | 10 | 99 |
| 0 | 15 | 5 | 95 |
| 0 | 13 | 5 | 95 |
| 0 | 10 | 40 | 93 |
| 0 | 5 | 30 | 93 |
| 0 | 3 | 10 | 93 |
| 0 | 0 | 0 | 0 |
Значения температуры, указанные в таблице 1, соответствуют значениям температуры на выпуске термоблока. При применении термоблока в качестве нагревательного средства 4 при управлении температурой может учитываться инерция термоблока.
Управление профилем давления может быть основано на времени и/или объеме жидкости, впрыскиваемой в картридж. В предпочтительном варианте осуществления управление по меньшей мере стадией предварительного смачивания, предшествующей открыванию выпускной стороны картриджа, осуществляется на основе времени. После открытия выпускной стороны картриджа управление осуществляется на основе объема жидкости, впрыскиваемой в картридж.
На фиг. 4 представлена блок-схема процесса приготовления напитка с помощью системы настоящего изобретения.
На первой стадии S1 в систему 10 приготовления напитка подают картридж 20. При этом средство 7 распознавания картриджа предпочтительно определяет тип картриджа. Для этой цели блок 6 управления может сравнивать тип картриджа с предварительно заданными типами картриджей, сохраненными в блоке 6 управления или в средстве 11 хранения информации.
На второй стадии S2 блок 6 управления выбирает конкретный предварительно заданный профиль 13 давления экстракции для распознанного типа 20 картриджа.
На необязательной стадии S3 пользователь может адаптировать параметры приготовления под процесс приготовления напитка посредством пользовательского интерфейса 8. На этой стадии пользователь может, например, адаптировать объем полученного напитка и/или крепость напитка. Это может быть выполнено путем настройки специальных кнопок управления пользовательского интерфейса 8. Вводные данные от пользователя, полученные на этой стадии, могут применяться для настройки конкретного предварительно заданного профиля 13 давления экстракции, выбираемого на стадии S2, например, в соответствии с предпочтениями пользователя. Вводные данные от пользователя, полученные на стадии S3, могут применяться только к текущему процессу приготовления напитка или могут использоваться для постоянной настройки конкретного предварительно заданного профиля 13 давления экстракции для конкретного типа картриджа.
На следующей стадии S4 начинается процесс приготовления напитка. Примечательно, что это возможно только в том случае, если нагревательное средство 4 уже имеет желательную температуру для приготовления напитка. В противном случае процесс приготовления напитка откладывается до тех пор, пока нагревательное средство 4 не достигнет предварительно заданной температуры в соответствии с профилем 13 давления экстракции. Затем блок 6 управления подает пусковой ток на насос 2 для обеспечения потока жидкости в варочную камеру 5 и, таким образом, к размещенному в ней картриджу 20.
Затем блок 6 управления получает давление экстракции внутри линии 14 подачи жидкости путем измерения рабочего параметра насоса 2, в частности, тока, потребляемого насосом, и параметра потока жидкости с целью определения интерполированного значения давления на основе предварительно заданных данных 12 интерполяции давления для соответствующей комбинации измеренных параметров. Затем блок 6 управления сравнивает значение давления, определенное на основе данных 12 интерполяции, с целевым значением давления для конкретной фазы процесса приготовления напитка, полученным на основе профиля 13 давления экстракции.
Затем блок 6 управления настраивает приводные характеристики насоса 2, чтобы скорректировать давление экстракции, определенное на основе соответствующих данных 12 интерполяции, до целевого значения давления в соответствии с профилем 13 давления экстракции. Это предпочтительно осуществляется посредством общего управления циклом. Например, для управления давлением экстракции, полученным на основе данных 12 интерполяции, относительно целевого значения давления в соответствующем профиле 13 давления может применяться ПИД-контроллер. Это управление осуществляется в течение всего процесса приготовления напитка в соответствии с профилем 13 давления экстракции.
После процесса приготовления напитка, т.е. когда приготовление напитка было выполнено согласно соответствующему профилю 13 давления, блок управления останавливает насос 2 на стадии S5. После этого картридж можно извлечь из системы.
1. Система (10) приготовления напитка для управления процессом приготовления напитка путем впрыска жидкости в картридж (20), причем система включает
- насос (2), выполненный с возможностью корректировки давления, для обеспечения разных значений давления при изменении по меньшей мере одной из его приводных характеристик, такой как скорость насоса,
- датчик (3) для измерения рабочего параметра насоса (2), такого как ток, потребляемый насосом,
- датчик (1) потока для измерения параметра потока жидкости, подаваемой в картридж (20),
- блок (6) управления, выполненный с возможностью управления давлением экстракции в картридже (20) путем корректировки приводных характеристик насоса (2) на основе предварительно заданных данных (12) интерполяции давления в зависимости от измеренного параметра потока жидкости и измеренного рабочего параметра насоса.
2. Система по п. 1, в которой предварительно заданные данные (12) интерполяции давления представляют собой набор данных, определяющий параметр давления экстракции для множества разных типов картриджей, включающих разные характеристики потока в зависимости от соответствующих параметров потока жидкости и рабочего параметра насоса.
3. Система по п. 1 или 2, в которой данные интерполяции давления находятся в форме 3-мерной модели (12b), связывающей соответствующие параметры давления, потока жидкости и работы насоса.
4. Система по п. 1 или 2, в которой данные интерполяции давления находятся в форме справочных таблиц с аппроксимациями 3-мерной модели (12b), связывающей соответствующие параметры давления, потока жидкости и работы насоса.
5. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой предварительно заданные данные (12) интерполяции давления основаны на экспериментальных данных для обнаружения фактически имеющегося давления экстракции для разных типов картриджей с отличающимися характеристиками потока и основаны на соответствующем обнаруженном потоке жидкости и рабочем параметре насоса (2).
6. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой блок (6) управления выполнен с возможностью управления давлением экстракции путем измерения рабочего параметра насоса (2) и параметра потока жидкости для определения интерполированного значения давления на основе предварительно заданных данных интерполяции давления и ответной корректировки приводных характеристик насоса для корректировки в соответствии с заданным значением давления, таким как целевое значение давления экстракции профиля давления экстракции.
7. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой блок (6) управления включает разные предварительно заданные профили (13) давления экстракции для задания целевых значений давления экстракции для разных типов напитков и/или типов картриджей.
8. Система по любому из предшествующих пунктов, причем система дополнительно включает средство (7) распознавания картриджа для идентификации предварительно определенного типа картриджа (20), и причем блок (6) управления выполнен с возможностью управления давлением экстракции в соответствии с предварительно заданным профилем (13) давления экстракции для конкретного типа картриджа.
9. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой насос (2), выполненный с возможностью корректировки давления, представляет собой шестеренный насос, а приводные характеристики представляют собой число оборотов шестеренного насоса.
10. Система по любому из предшествующих пунктов, в которой измеренный рабочий параметр насоса (2) представляет собой одно из тока или напряжения, потребляемого насосом, или числа оборотов насоса.
11. Способ управления давлением экстракции в процессе приготовления напитка при впрыске жидкости в картридж (20), причем способ включает стадии:
- измерения рабочего параметра насоса (2) линии (14) подачи жидкости в системе (10) приготовления напитка,
- измерения параметра потока жидкости, подаваемой в картридж (20),
- получения давления экстракции для картриджа (20) на основе предварительно заданных данных (12) интерполяции давления, и
- управления приводной характеристикой, такой как скорость насоса (2), в соответствии с полученным давлением.
12. Способ по п. 11, в котором управление приводной характеристикой насоса (2) осуществляется так, чтобы достичь целевого значения давления экстракции, например, на основе предварительно определенного профиля (13) давления экстракции для конкретного типа картриджа.
13. Способ по любому из пп. 11 или 12, в котором предварительно заданные данные (12) интерполяции давления представляют собой 3-мерную модель (12b) интерполяции давления, связывающую соответствующие параметры давления, потока жидкости и работы насоса, или представлены в форме справочных таблиц, включающих аппроксимации 3-мерной модели (12b), связывающей соответствующие параметры давления, потока жидкости и работы насоса.
14. Способ по любому из пп. 11–13, причем способ дополнительно включает стадии:
- обнаружения предварительно определенного типа картриджа,
- установки предварительно определенного целевого профиля давления экстракции для обнаруженного типа картриджа в целях управления давлением экстракции.
15. Способ по любому из пп. 11–14, в котором управление процессом приготовления напитка осуществляется в зависимости от объема жидкости, впрыскиваемой в картридж (20).
16. Способ по любому из пп. 11–15, в котором управление фазой предварительного смачивания в процессе приготовления напитка осуществляется в зависимости от времени.
