Brevet FR2617389A1 — publié le 19890106

CARTOUCHE FILTRANTE ET MACHINE POUR LA PREPARATION D'UNE BOISSON EXPRESSE L'invention concerne le domaine de la préparation de boissons à partir d'une dose de mouture, telle que café, thé, chocolat, ou autres boissons se prêtant à ce procédé. L'invention vise, indifféremment, le domaine de la préparation manuelle, semi-automatique ou automatique de telles boissons. Pour préparer une boisson à partir d'une dose d'une mouture appropriée, plusieurs procédés peuvent être mis en oeuvre. Le premier consiste à placer la dose sur le circuit de circulation d'une quantité déterminée d'eau chaude amenée par gravité à traverser la mouture pour en extraire par filtration les principes essentiels. Le second procédé consiste à placer une dose de mouture dans une chambre dans laquelle est délivrée de l'eau chaude ou de la vapeur sous pression, chargée d'extraire, par expression, les principes essentiels de la mouture. L'invention concerne, plus spécifiquement, le deuxième procédé de préparation. Les machines de préparation par expression comportent, généralement, une cavité à la base de laquelle peut être adapté un porte-dose monté de façon étanche et temporaire. Le porte-dose contient une coupelle métallique amovible, perforée au moins sur toute la surface de son fond. Cette coupelle métallique est remplie, généralement de façon manuelle, avec une dose de mouture devant être traversée par l'eau chaude ou la vapeur délivrée sous pression. Une telle machine n'est pas satisfaisante pour différentes raisons. Le dosage précis dans la coupelle dépend, essentiellement, de la dextérité de l'opérateur, de sorte qu'une homogénéité ou régularité de qualité de boissons ne peut être garantie. Après chaque préparation par expression, il est nécessaire de démonter le porte-dose pour extraire la mouture de la coupelle métallique. Cette opération s'effectue de façon manuelle et, généralement par renversement, de façon à projeter la mouture dans un récipient de collecte. Malgré tous les moyens techniques mis en oeuvre pour que cette opération se déroule dans les meilleures conditions, il est fréquent de constater une pollution certaine de l'environnement, ainsi qu'une désolidarisation de la coupelle métallique par rapport au porte-dose. Un autre inconvénient réside dans le risque d'obturation de la coupelle métallique, en fonction de la fréquence d'utilisation et de la qualité de la mouture. Pour améliorer les conditions d'utilisation d'une machine de préparation par expression, il a été préconisé de réaliser une cartouche filtrante préconditionnée et contenant la dose de mouture appropriée. Une telle cartouche est destinée à être mise en place dans le porte-dose en remplacement de la coupelle métallique habituelle. Par un tel moyen, il devient possible de régler le problème du dosage précis répétitif pour chaque boisson, dans la mouture appropriée, ainsi que celui de la pollution de- l'environnement, étant donné qu'après chaque expression la cartouche filtrante peut être jetée, sans risque de déversement intempestif de la mouture. Pour garantir une durée de conservation de l'arôme de la mouture, la cartouche filtrante est, le plus généralement, associée à un ou deux opercules obturant les faces perforées ou filtrantes à travers lesquelles transitent, en premier lieu, l'eau chaude ou la vapeur sous pression et, en second lieu, la préparation exprimée. La technique antérieure a proposé, dans ce sens, plusieurs formes de cartouches pouvant être classées en deux catégories principales. La première concerne les cartouches filtrantes en forme de corps cylindrique, le plus généralement, réalisées en matière plastique. La seconde catégorie concerne les cartouches en forme de coupelles tronconiques dont la grande base, pourvue d'un élément filtrant, est orientée vers la chambre de distribution de l'eau chaude ou de la vapeur sous expression. Les coupelles, selon l'une ou l'autre des catégories -ci-dessus, se caractérisent par une difficulté de mise en place dans le porte-dose, en raison de la forme généralement non adaptée de ce dernier. Un autre inconvénient tient à la difficulté d'établir l'étanchéité entre le porte-dose, la cartouche et le corps de la machine. Il est fréquent de constater la présence d'une fuite, lors de la phase d'expression, ce qui a pour conséquence une réduction de la pression et de la quantité d'eau chaude ou de vapeur amenée à traverser la mouture. La boisson obtenue n'est pas toujours de qualité et les aléas, dans la maîtrise d'une telle fuite, ne permettent pas de garantir la production de boissons de caractéristiques homogènes reproductibles. La présente invention vise à résoudre les problèmes ci-dessus, en proposant une nouvelle cartouche filtrante permettant de produire des boissons de caractéristiques constantes, supprimant les difficultés d'adaptation au montage et d'extraction au démontage du porte-dose après expression et réalisant, de façon certaine, un montage étanche entre le corps de la machine et le porte-dose amovible, pour éviter les fuites de grande importance responsables d'une qualité non homogène de boissons. Un autre objet de l'invention est de proposer une nouvelle cartouche filtrante, aisément fabricable à un prix de revient intéressant et pouvant faire l'objet d'un conditionnement par chaine de remplissage et de fermeture automatique. Un objet supplémentaire de l'invention est de proposer une nouvelle cartouche filtrante dont le corps, bien que de faible épaisseur, présente une résistance mécanique suffisante pour permettre un stockage par gerbage vertical. La forme spécifique du corps est, également, choisie pour lui conférer une bonne résistance au flambage, afin de supporter une pression par le porte-dose apte à établir une fermeture étanche par rapport au corps. La cartouche filtrante conforme à l'invention est caractérisée, dans ce but, en ce qu'elle est constituée par une coupelle réalisée en matière plastique et comprenant : - un dessus comportant en son centre un puits de cent rage, - et un dessous formé par une grande base ouverte qui définit une feuillure interne d'appui et de scellage d'un fond filtrant et qui est bordée par une collerette extérieure dont la face annulaire, tournée vers le dessus, est destinée à former une portée d'étanchéité en coopérant avec la tête d'une machine de préparation d'une boisson par expression. L'invention a, également, pour objet une machine pour la préparation d'une boisson expresse à partir d'une cartouche filtrante du type ci-dessus. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. 1 est une coupe-élévation de la cartouche filtrante selon l'invention. La fig. 2 est une coupe-élévation partielle illustrant une variante de réalisation de la cartouche. La fig. 3 est une coupe-élévation partielle d'une machine pour l'utilisation de la cartouche selon l'invention. La fig. 4 est une coupe-élévation partielle illustrant une variante de réalisation de l'objet de l'invention. La cartouche filtrante selon la fig. 1 est constituée par une coupelle 1, de preférence réalisée en matière plastique injectée. Dans l'exemple illustré, la coupelle 1 présente une forme générale tronconique, compren-ant une paroi périphérique 2, une petite base 3 fermée et une grande base ouverte 4. La paroi périphérique 2 présente au moins une conformation périphérique locale 5, telle qu'un contre-pli ou un gradin, assumant une fonction de raidissement. La paroi périphérique 2 peut, ainsi, être réalisée sous une faible épaisseur, tout en présentant des caractéristiques de résistance mécanique, notamment au flambage, relativement importantes. Cette caractéristique permet de procéder à un empilement de cartouches 1 conditionnées, sans risque d'écrasement et de détérioration.La conformation 5 est, également, prévue pour éviter, lors de l'empilage à vide, un coincement entre deux coupelles successives, tel que cela résulte fréquemment en présence de deux formes conjuguées emboitables. La petite base fermée 3, destinée à constituer le dessus, est réalisée pour présenter une zone 3a ajourée ou perforée selon une maille déterminée en fonction de la finesse de la mouture M devant être conditionnée à l'intérieur de la coupelle 1. En outre, la petite base ou dessus 3 comporte, dans sa partie centrale, un puits 3b fermé, s'étendant axialement à l'intérieur de la coupelle. La petite base 3 pourrait aussi être constituée de façon ouverte et comporter alors une nappe filtrante rapportée par thermoscellage ou procédé analogue, sur un rebord matérialisant le plan de la petite base 3 et sur des nervures radiales reliant le rebord au puits 3b. La grande base ouverte 4, formant le fond, est destinée à permettre un remplissage de la coupelle 1 avec une dose de mouture M qui peut être distribuée par une installation automatique. La dose M peut etre prévue pour la préparation d'une boisson à caractère individuel ou collectif. La'grande base ouverte 4 forme, dans son plan, une collerette annulaire 6 s'étendant parallèlement à la petite base 3 et extérieurement à la périphérie de la paroi 2. La collerette 6 délimite une feuillure 7 destinée à la mise en place d'une nappe filtrante 8 rapportée par un procédé de thermoscellage ou analogue. La cartouche filtrante 1 est destinée, selon l'invention, à être utilisée en présentant la petite base 3 orientée vers le dessus pour assurer son engagement à l'intérieur du corps d'une machine de préparation d'une boisson par expression. La cartouche filtrante 1 est, à cet effet, posée par la collerette 6 sur un porte-dose adaptable de façon amovible à la base du corps ou de la tête d'une machine de préparation de boissons par expression. La cartouche filtrante, décrite ci-dessus, est complétée par la présence de deux opercules 9 et 10 rapportés, notamment par thermoscellage, sur la petite base 3 et sur la collerette 6. Les opercules 9 et 10 assurent l'isolement étanche de la mouture M par rapport au milieu ambiant et garantissent ainsi une bonne conservation des arômes. La fig 2 montre que l'opercule 9 peut aussi être rapporté sur un rebord annulaire 11 formé en saillie par la petite base 3 pour circonscrire la zone perforée ou filtrante 3a. Les opercules 9 et 10 peuvent être réalisés en feuille d'aluminium, traitée sur une face pour faciliter un thermoscellage peripherique avec la matière constitutive de la coupelle 1 qui est, de préférence, réalisée en polypropylène injecté. La nappe filtrante constituant la surface 3a ainsi que la nappe 8 peuvent être réalisées de plusieurs façons convenabLes- et, notamment, en un papier du type de celui retenu pour la fabrication des cornets de filtration utilisés dans les machines de préparation de boissons par filtration. Pour utiliser une cartouche filtrante du type ci-dessus-, l'invention préconise, également, une machine de préparation par expression comprenant un corps 20 à la base duquel est fixée une- embase 21, éventuellement amovible. L'embase 21 délimite, intérieurement, une chambre C d'admission d'une quantité d'eau chaude ou de vapeur délivrée sous pression par un tube distributeur 22. La chambre d'admission C est séparée, par un diffuseur 23, d'ux logement 24 d'emboitement d'une cartouche filtrante 1. Selon l'exemple des fig. 1 et 3, le logement 24 s'ouvre, par sa grande base, à la partie inférieure de l'embase 21.Le logement 24 comporte une petite base 25 ouverte, materialisée par un rebord annulaire 26, constituant une butée d'engagement d'une cartouche filtrante 1. Le logement 24 présente, dans ce cas, une forme tronconique complémentaire et conjuguée à celle de la cartouche 1 qui peut, ainsi, y être emboitée par présentation de sa petite base 3, de manière à assurer son centrage par coopération du puits 3b avec un pion 27 prolongeant la base du tube 22. Le logement tronconique 24 est matérialisé dans le plan de sa grande base par un rebord annulaire 28 détouré pour constituer un siège d'appui pour la face 6a de la collerette 6 tournée vers la petite base 3. Le siège 28 est, de préférence, réalisé de manière à comporter des filets annulaires 29 d'incrustation dans la face 6a de la collerette 6. La grande base ouverte du logement 24 comporte, par ailleurs, des moyens 30 pour la coopération avec des moyens compLémentaires 31 qui sont formés par un porte-dose ou porte-cartouche 32 amovible. Les moyens 30 et 31 sont du type à baïonnette et à rampe hélicoidale. Le porte-dose 32 présente, dans sa face supérieure, une cavité 33 formée par une double feuillure 34 dont le premier gradin est réservé à la réception de la collerette 6 d'une cartouche filtrante 1 dont la petite base 3 est dirigée vers le haut. Le second gradin de la feuillure double 34 est réservé au montage amovible d'un fond filtrant 35, de préférence métallique, séparant la cavité 33 d'un bassinet collecteur 36 délimité par le porte-dose 32. Le bassinet 36 peut comporter des cloisons à disposition radiale assumant une fonction de support du fond filtrant 35 et permettant le montage d'un organe 37 de fixation de ce fond. Le bassinet collecteur 36 aboutit à un trou d'écoulement 38 débouchant à la base du porte-dose 32. Ainsi que cela ressort de la fig. 3, l'utilisation de la machine consiste à placer, dans la cavité 33, une cartouche filtrante 1 dépourvue des opercules 9 et 10, de manière à la faire reposer par L'embase 6 dans le premier gradin de la double feuitlure 34. Le montage du porte-dose intervient, de façon habituelle, par présentation en coincidence des moyens complémentaires 30 et 31, pour faire pénétrer la cartouche 1 dans Le logement 24 dans lequel elle est centrée par engagement relatif du pion 27 dans le puits 3b. La présentation est suivie d'une rotation partielle angulaire du porte-dose 32 permettant de presser la face 6a contre le siège 28, afin d'assurer la fermeture étanche du logement 24. Cette fermeture étanche est produite par l'effet de rampe dû aux moyens 30 et 31.La cartouche 1 est ainsi sollicitée et pressée axialement dans le logement 24 et contre le siège 28. La résistance, suffisante à la pression axiale permettant l'incrustation des filets 29, est conférée, dans le cas où le logement 24 offre un emboîtement ajusté, par la conformation 5 de raidissement de la paroi 2 s'opposant au flambage. La distribution de la quantité d'eau chaude ou de vapeur sous pression assure l'expression des principes de la mouture M contenue dans la cartouche 1, la collecte de cette expression par le bassinet 36 et son écoulement dans un récipient sous-jacent de forme appropriée. L'ouverture s'obtient en procédant de façon inverse pour abaisser le porte-dose 32 qui entraine avec lui la cartouche filtrante 1. L'orientation de cette cartouche et la forme complémentaire du logement 24 assurent une chute par gravité de la cartouche 1 sans risque de coincement ou blocage. Dans le même but, la fig. 4 montre qu'il peut être prévu de décolleter la base du tube 22 pour permettre l'accrochage d'un ressort spiral conique 39 s'étendant dans le logement 24 à travers la petite base 25. Le ressort 39 est ainsi comprimé par la petite base 3 lors de l'adaptation d'une cartouche et restitue le travail emmagasiné lors de l'ouverture du porte-dose pour éjecter la cartouche 1. Le porte-dose 32 est réalisé de manière à comporter une gouttière périphérique 40 destinée à récupérer les gouttes ou coulures susceptibles de se produire en cours d'utilisation. La gouttière 40 communique, par des trous 41 à disposition radiale, avec le trou d'écoulement 38. Dans une variante de réalisation, la cartouche 1 présente une forme cylindrique, pourvue des mêmes caractéristiques constructives que celles ci-dessus. REVENDICATIONS : i - Cartouche filtrante pour la préparation d'une boisson expresse, du type constituée par une coupelle (i) contenant une dose de mouture (M) et dont les bases (3 et 4) sont poreuses, caractérisée en-ce que la coupelle est réalisée en matière plastique et comprend - un dessus (3) comportant en son centre un puits de centrage (3b), - et un dessous formé par une grande base ouverte (4) qui définit une feuillure interne (7) d'appui et de scellage d'un fond filtrant (8) et qui est bordée par une collerette extérieure (6) dont la face annulaire (6a), tournée vers le dessus, est destinée à former une portée d'étanchéité en coopérant avec la tête d'une machine de préparation d'une boisson par expression. 2 - Cartouche filtrante selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un bord périphérique (2) formant un gradin (5). 3 - Cartouche filtrante selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un dessus (3) ouvert fermé par une paroi filtrante rapportée. 4 - Cartouche filtrante selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le dessus et le dessous sont revêtus d'un opercule thermoscellé (9), respectivement (10). 5 - Machine pour la préparation d'une boisson expresse à partir d'une cartouche filtrante contenant une dose de mouture, machine du type comprenant un corps de support (20) raccordé à une source de distribution d'eau chaude ou de vapeur sous pression et pourvu à sa base d'une embase (21) d'adaptation délimitant un logement (24) de réception d'une cartouche filtrante d'emboitement partiel de la cartouche et un bassinet collecteur (36) raccordant la cavité à un conduit d'écoulement (38), caractérisée en ce que - le logement (24) comporte un pion de centrage (27) pour la coopération avec le puits (3b) d'une cartouche (1) et définit une base inférieure ouverte bordée par un siège annulaire d'appui (28), - la cavité (33) du porte-cartouche est définie par une double feuillure (34) annulaire, apte à recevoir une collerette (6) bordant la base inférieure de la cartouche (1) et supportant un fond filtrant (35)-séparant la cavité du bassinet, - les moyens de montage temporaire (30, 31) sont du type à baionnette et à rampe inclinée pour assurer la coopération par incrustation entre la collerette d'une cartouche et le siège annulaire. 6 - Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que le siège annulaire (28) forme des filets annulaires (29) concentriques d'incrustation dans la collerette (6) de grande base de la cartouche filtrante (i).. 7 - Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que le fond filtrant (35) est constitué par une plaque perforée amovible. 8 - Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que la base supérieure ouverte du logement (24) est pourvue d'un ressort (39) d'éjection de la cartouche filtrante (1). 9 - Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que le porte-cartouche forme à sa base une gouttière collectrice (40) communiquant par des trous (41) sensiblement radiaux avec le conduit d'écoulement (38).