ПРИГОТОВЛЕНИЕ НАПИТКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЖИДКОСТИ ПОД ДАВЛЕНИЕМ
BEVERAGES PREPARATION USING LIQUID UNDER PRESSURE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к капсулам, устройству и способам приготовления напитков посредством нагнетания воды под высоким давлением в капсулы, содержащие ингредиент для приготовления напитка.
Предпосылки создания изобретения
Известны системы для производства напитков, в которых напиток производят посредством вставки капсулы, содержащей ингредиент в виде частиц, предназначенный для производства напитка, такой как молотый кофе, в блок для производства напитков в устройстве для производства напитков. Затем устройство обеспечивает нагнетание воды в капсулу, в которой ингредиент для производства напитка растворяется в воде или заваривается в воде для образования напитка. Напиток вытекает из капсулы по соответствующему выходному каналу, который может представлять собой просто отверстие или перфорационное отверстие в капсуле, или он может содержать выпускную трубку, которая прокалывает выходную зону капсулы. Капсула может включать в себя фильтр для предотвращения прохождения твердых компонентов, таких как кофейная гуща, из капсулы. Системы данного обычного типа, предназначенные для производства напитков, описаны, например, в документах WO94/01344, EP-A-0512468 и EP-A-0468079 (все на имя Nestle), в документах US-A-5840189 и WO-A-0160220 (Keurig), в документе ЕР-А-0272922 (Kenco), в документе WO-A-2007093355 (Samar Technologies), в документе US-A-20110142996 (Kruger), EP-A-0710462 (Illycaffe) и в документах EP-A-0821906, US-A-20110000376 и US-A-20110027425 (Sara Lee).
В документах GB-A-2121762, GB-A-2122881, EP-A-0179641, EP-A-0247841 и WO-A-9905044 описаны системы на основе капсул, предназначенные для приготовления напитков и представляющие собой системы такого типа, которые в настоящее время широко используются и поставляются на рынок компанией Mars Drinks под зарегистрированным товарным знаком FLAVIA. Приведенный в качестве примера вариант осуществления капсулы FLAVIA в соответствии с уровнем техники показан на фиг.1, 2а и 2b. Аналогичные капсулы описаны в документе JP-A-4142266.
Как показано на фиг.1, 2а и 2b, приведенная в качестве примера капсула 100 типа FLAVIA, предназначенная для приготовления напитка, содержит передний и задний листы 110, 112 из не проницаемого для жидкостей и воздухонепроницаемого листового материала, постоянно скрепленные вместе вдоль их верхних и боковых краев, как описано ниже более подробно. Передний и задний листы также скреплены вместе вдоль нижнего края 120 капсулы, но данное соединение выполнено с возможностью разъединения под действием тепла или давления внутри капсулы. Например, скрепление нижнего края 120 может быть выполнено посредством адгезива, склеивающего при надавливании. Внутри капсулы 100 имеется сложенная лента из фильтровального материала 130, прикрепленная к внутренним стенкам, образованным из переднего и заднего листов. Лента из фильтровального материала служит опорой для ингредиента 150 для приготовления напитка, такого как молотый кофе или чайные листья. Капсула 100 дополнительно содержит патрубок 140, имеющий трубчатый канал 142. Патрубок вставлен в верхний край капсулы и прикреплен с обеспечением воздухонепроницаемости к переднему и заднему листам, при этом патрубок выполнен с фланцем для облегчения правильного размещения капсулы 100 в машине для приготовления напитков. Канал патрубка первоначально герметично закрыт посредством соответствующего воздухонепроницаемого барьерного элемента, предназначенного для сохранения свежести.
При использовании капсулу 100 вводят в торговый автомат/дозирующую машину FLAVIA, которая содержит зажим, предназначенный для захвата патрубка под фланцем, и полую нагнетательную трубку с механизмом, предназначенным для вставки полой нагнетательной трубки в канал патрубка, в результате чего протыкается барьерный элемент, предназначенный для сохранения свежести. Торговый автомат/дозирующая машина дополнительно содержит источник горячей воды и насос, предназначенный для нагнетания горячей воды по нагнетательной трубке в капсулу. При вводе горячей воды по нагнетательной трубке и каналу патрубка ингредиент 150 для приготовления напитка, содержащийся в капсуле 100, смешивается с горячей водой, и осуществляется варка/заваривание напитка. Нижний шов 120 капсулы 100 раскрывается под действием тепла и давления жидкости, и напиток проходит через фильтровальную ткань 130 и открытое дно капсулы и скапливается в приемном резервуаре, расположенном в позиции для приемного резервуара, находящейся непосредственно под капсулой.
Как показано на фиг.2а, лист ленточного материала 130 сложен для образования W-образной формы в сечении и обеспечения опоры для завариваемого ингредиента 150, предназначенного для приготовления напитка. При вводе жидкости по трубке для жидкости, давление жидкости вызывает выворачивание вершины 132 W-образной конфигурации для получения выпуклого в направлении вниз, фильтрующего слоя, как показано на фиг.2b. Эффект выворачивания способствует разрушению чувствительного к воздействию давления, герметичного соединения в нижнем шве 120 для выдачи напитка, заваренного/сваренного в капсуле. Дополнительные детали и преимущества выворачивающихся фильтровальных лент можно обнаружить в документе ЕР-А-0179641. Капсулы FLAVIA и способ обеспечивают получение напитков высшего качества и, кроме того, обеспечивают преимущество, заключающееся в избежании перекрестного загрязнения устройства для приготовления напитков следующими друг за другом напитками, поскольку напиток не контактирует ни с каким компонентом устройства после приготовления.
Современные системы выдачи напитков типа FLAVIA выполнены с возможностью приготовления напитков посредством нагнетания горячей воды при только незначительно повышенных давлениях, например, манометрических давлениях, составляющих менее 1 бар. Капсулы не предназначены для функционирования при более высоких давлениях. В частности, нагнетание воды при более высоких давлениях может вызвать отделение фильтра от упаковки. Однако приготовление определенных высококачественных напитков, в частности, кофе эспрессо, требует пропускания воды через слой кофе под давлением, превышающим 5 бар и составляющим до приблизительно 20 бар. Следовательно, сохраняется потребность в капсулах, устройстве и способах приготовления напитков, которые предназначены для приготовления кофе эспрессо и других напитков, требующих экстракции под высоким давлением, и которые также обеспечивают вышеуказанные преимущества в отношении качества и отсутствия перекрестного загрязнения.
Также известна варка отдельных порций кофе эспрессо посредством отдельных капсул с молотым кофе. Капсулы, как правило, содержат порцию молотого кофе, герметично и плотно упакованную в капсуле, имеющей форму усеченного конуса или сплющенного сфероида и образованной из воздухо- и влагонепроницаемого материала. Капсулу вставляют в жесткую металлическую варочную камеру, которая обычно выполнена с такой формой, что она плотно прилегает вокруг капсулы. Варочная камера имеет фильтрующий элемент в ее основании, средства для прокалывания нижней стороны капсулы и средства для нагнетания горячей воды под давлением 500-1500 кПа (5-15 бар) во внутреннее пространство капсулы для варки кофе эспрессо. Капсулы и системы данного типа, предназначенные для варки кофе эспрессо, описаны, например, в документах WO93/17932 и WO94/02059.
Недостаток существующих капсул, предназначенных для варки кофе эспрессо, состоит в том, что они приспособлены для использования вместе с обычными машинами для варки кофе эспрессо/эспрессо-машинами, которые имеют жесткую варочную камеру, размеры которой обеспечивают возможность приема слоя кофе, имеющего определенные размеры, и приложения необходимого давления к такому слою кофе. Существуют пределы, в которых может изменяться количество кофе в капсуле или может изменяться степень уплотнения слоя кофе во время варки. Дополнительным недостатком существующих систем, предназначенных для варки кофе эспрессо, является перекрестное загрязнение между следующими друг за другом, сваренными напитками, поскольку напиток, выходящий из капсулы, проходит через базовую часть и, следовательно, загрязняет базовую часть варочной камеры.
В документе ЕР-А-0521186 описана капсула, содержащая спрессованный ингредиент для варки напитка, такой как молотый кофе, и предназначенная для использования в машинах типа эспрессо-машин. Капсула выполнена с возможностью ее деформирования для того, чтобы она могла принимать форму полости любой эспрессо-машины, в которой она используется. Это устраняет необходимость в специальном переходнике, предназначенном для адаптации существующих эспрессо-машин к точной форме и конфигурации капсулы. К сожалению, это также означает то, что кофе в капсуле может быть недостаточно уплотнен для оптимальной варки кофе эспрессо. Для данной конфигурации также существует проблема перекрестного загрязнения следующими друг за другом, сваренными напитками.
В документе ЕР-А-0821906 описаны способы варки/заваривания напитков, в которых вакуумную упаковку, содержащую ингредиент для варки/заваривания напитка, размещают в зажиме, обеспечивают нагнетание горячей воды в вакуумную упаковку через полую иглу и обеспечивают возможность выхода сваренного/заваренного напитка через закрывающийся шов в вакуумной упаковке. Упаковка включает в себя подвижную пластину, которая расположена напротив закрывающегося шва вакуумной упаковки и которая используется для сдавливания вакуумной упаковки в зажиме перед варкой/завариванием. Пластины, образующие полость для варки/заваривания, представляют собой жесткие плоские пластины. Данные пластины не могут обеспечить приложения высокого давления для сдавливания вакуумной упаковки без риска разрыва упаковки.
В документе WO-А-0219875 описано устройство для варки/заваривания напитка посредством перемещения жидкости на водной основе через капсулу (капсулу), содержащую ингредиент для варки/заваривания напитка, при этом указанное устройство содержит: один или более нагнетательных элементов, предназначенных для нагнетания жидкости на водной основе в капсулу во время указанной варки/указанного заваривания, и зажим для капсулы, при этом указанный зажим содержит один или более элементов, которые выполнены с возможностью перемещения для открытия и закрытия зажима, при этом указанные элементы имеют внутренние поверхности, которые при закрытом положении зажима определяют границы полости, образованной с возможностью по существу охвата капсулы и обеспечения опоры для капсулы во время указанной варки/указанного заваривания и, кроме того, созданной с возможностью образования канала для выхода напитка в нижней части полости, и при этом внутренняя поверхность, по меньшей мере, одного зажимного элемента содержит, по меньшей мере, одну деформируемую зону, удерживаемую на опоре, которая может перемещаться, когда зажим находится в указанном закрытом положении, в результате чего форма указанной полости или указанного выходного канала может быть изменена, пока зажим находится в указанном закрытом положении, для обеспечения заданной конфигурации капсулы при варке/заваривании. Капсула соответственно представляет собой капсулу типа FLAVIA, возможно, с модификациями.
В документе WO-A-2012175985 описана капсула для приготовления напитка, содержащая ингредиент для приготовления напитка и предназначенная для приготовления напитков посредством нагнетания воды под давлением. Капсула содержит корпус, имеющий боковые стенки, образованные из одного или более по существу воздухонепроницаемых и не проницаемых для жидкостей, листовых материалов и определяющие границы камеры, содержащей ингредиент для приготовления напитка, и, кроме того, определяющие границы выходного канала, который имеет входной конец, сообщающийся по текучей среде с камерой, и предназначен для выхода напитка из указанной камеры, при этом, по меньшей мере, некоторая зона выходного канала заполнена фильтрующим материалом для фильтрования напитка, выходящего из указанной камеры. Фильтрующий материал соответственно имеет форму двух или более наложенных друг на друга слоев из фильтрующего листа, например, образованных из одного фильтрующего листа, имеющего первый и второй края, прикрепленные к соответствующим противоположным боковым стенкам корпуса над выходным каналом, при этом лист сложен с образованием V-образной или W-образной конфигурации между боковыми стенками для формирования указанных наложенных друг на друга слоев в выходном канале.
Фиг.3 и 4 показывают капсулу, подобную описанной в документе WO-A-20121751585. Капсула 150 образована из переднего и заднего листов 151, 152 гибкого листового материала, скрепленных вместе посредством постоянного сварного шва, образованного термосваркой (или ультразвуковой сваркой) вдоль боковых краев 153, 154 и верхнего края 155. Нагнетательный патрубок 156 закреплен между передним и задним листами в центре верхнего края 155 с обеспечением воздухонепроницаемости. Постоянный сварной шов 170, образованный термосваркой, также проходит в поперечном направлении через капсулу на расстоянии от дна капсулы для образования нижней части камеры 162 для ингредиента напитка, но с центральным зазором, определяющим границы выходного канала 157, как показано пунктирными линиями на фиг.3. Камера для ингредиента напитка в основном заполнена ингредиентом 175, таким как молотый кофе. Постоянный сварной шов, образованный термосваркой, дополнительно содержит изогнутые вниз, выступающие части 158, 159, расположенные с обеих сторон от продольной оси капсулы ниже выходного канала 157 и образующие боковые края выходной камеры 160. Нижний край 161 капсулы герметизирован посредством прямолинейного шва, который образован посредством адгезива, поддается разъединению под действием тепла и обеспечивает барьер для сохранения свежести перед использованием капсулы. Ширина выходной камеры имеет промежуточное значение между шириной камеры 162 для ингредиента напитка и шириной более узкого выходного канала 157.
Фильтр в выходном канале 157 образован посредством одного прямоугольного листа фильтрующего материала 171, который сложен V-образно и противоположные края 172, 173 которого прикреплены к внутренней стороне соответственно переднего и заднего листов 151, 152 аналогично прикреплению фильтрующего листа в капсулах по предшествующему уровню техники, показанных на фиг.1-2. Края 172, 173 прикреплены к внутренней стороне переднего и заднего листов 151, 152 в месте, находящемся значительно выше выходного канала 157. Сложенный V-образно, фильтрующий лист проходит вниз через выходной канал 157, при этом нижняя часть 174 V-образной складки находится внутри выходной камеры 160. Таким образом, выходной канал 157 будет заполнен фильтрующим листовым материалом при его двойной толщине. Следует отметить, что V-образная полоска фильтрующего материала проходит по существу на всей ширине упаковки, в результате чего в зонах, в которых сложенный V-образно фильтрующий лист перекрывает постоянный сварной шов, образованный термосваркой, постоянный сварной шов, образуемый термосваркой, образуют посредством сложенного V-образно фильтрующего листа, так что передний и задний листы 151, 152 и сложенный V-образно фильтрующий лист 171 скрепляются все вместе. Этому способствует использование фильтрующего листа, содержащего термопластичные волокна, такие как полипропиленовые волокна. Тем не менее, фильтрующий лист не прикреплен к передней и задней поверхностям в выходной зоне, и он не проходит в зону 161 с поддающимся разъединению швом в нижней части упаковки.
При использовании капсулу для приготовления напитка по фиг.3 и 4 вставляют в зажимное устройство устройства для приготовления напитков так, чтобы выходной элемент капсулы был зажат между зажимными элементами в выходной зоне для обеспечения уменьшения поперечного сечения потока на выходе и поддержания высокого противодавления внутри корпуса капсулы. Воду под давлением 5-15 бар нагнетают в капсулу во входной зоне для получения напитка в капсуле, и напиток выходит через выходную зону.
Протекание жидкости по каналам через спрессованный слой материала для приготовления напитка во время варки/заваривания может происходить при приготовлении напитков с использованием систем на основе капсул (то есть капсульного типа), в особенности в том случае, когда требуются сравнительно высокие давления, такие как при приготовлении кофе эспрессо и напитков типа эспрессо. Данное протекание по каналам обеспечивает направление жидкости по предпочтительным каналам в спрессованном слое материала для приготовления напитка, что препятствует равномерному подверганию материала, предназначенного для приготовления напитка, воздействию жидкости, и приводит к напрасно израсходованному материалу, предназначенному для приготовления напитка, и к напитку, имеющему пониженную концентрацию растворенного или заваренного материала. Протекание по каналам может происходить, в частности, в том случае, если ингредиент напитка неравномерно и/или недостаточно спрессован в зажиме перед нагнетанием воды и во время нагнетания воды.
Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что прикрепление краев 172, 172 V-образного фильтра в местах, находящихся над выходным каналом 157, как показано на фиг.3 и 4, приводит к утечке жидкости через фильтр над выходным каналом и, следовательно, к неполной экстракции кофе, в особенности кофе, находящегося рядом с дном камеры для ингредиента напитка.
2
2
Также будет понятно, что в случае типовых капсул вышеуказанных типов, которые имеют зону варки/заваривания с площадью от 25 см до 50 см и в которых действует манометрическое давление при варке/заваривании, составляющее приблизительно 10 бар или более, сила порядка 5000 Н может быть приложена к зажиму устройства для приготовления напитков во время варки/заваривания. Это требует зажима, имеющего высокую стабильность размеров и прочность при действии таких сил, а также обеспечивающего легкость открытия и доступа перед варкой/завариванием и после варки/заваривания. Также желательно, чтобы зажим обеспечивал оптимальное сдавливание (уплотнение) слоя кофе внутри капсулы перед варкой, и, кроме того, чтобы он обеспечивал возможность сдавливания упаковки после варки/заваривания для обезвоживания упаковки перед удалением и для уменьшения капанья.
Соответственно, сохраняется потребность в усовершенствованных капсулах, устройстве и способах приготовления напитков из капсул, в особенности при высоких давлениях, таких какие требуются для получения кофе эспрессо и напитков типа эспрессо из гибких упаковок типа капсул.
Сущность изобретения
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложена капсула для приготовления напитка, содержащая ингредиент для приготовления напитка, при этом капсула для напитка содержит: передний и задний листы из по существу воздухонепроницаемых и не проницаемых для жидкостей, гибких пленочных материалов, при этом данные листы скреплены вместе - при обращенных друг к другу поверхностях - вдоль верхнего края, первого и второго боковых краев и нижнего края, при этом зона скрепления на нижнем крае выполнена с возможностью разъединения под действием тепла и/или давления для обеспечения возможности выхода напитка из капсулы во время приготовления напитка; при этом передний и задний листы дополнительно скреплены вместе - при обращенных друг к другу поверхностях - посредством поперечного сварного шва, проходящего между верхним и нижним краями, при этом поперечный сварной шов прерывается зазором, в результате чего зазор обеспечивает сообщение по текучей среде между камерой для ингредиента напитка, расположенной над зазором, и камерой для выхода напитка, расположенной под зазором, и сложенную фильтрующую полоску, проходящую в поперечном направлении через капсулу для обеспечения фильтрующего элемента в зазоре, при этом сложенная фильтрующая полоска имеет складку, проходящую в поперечном направлении ниже поперечного сварного шва, и переднюю и заднюю боковые панели, проходящие вверх сквозь поперечный сварной шов и прикрепленные соответственно к переднему и заднему листам капсулы, при этом передняя и задняя боковые панели не выступают более чем на приблизительно 10 мм в камеру для ингредиента напитка над поперечным сварным швом.
Соответственно, сложенный фильтрующий лист представляет собой простую сложенную V-образно фильтрующую полоску, при этом вершина V-образной складки расположена ниже поперечного промежуточного сварного шва в капсуле и боковые края V-образной складки проходят в поперечный сварной шов или немного выступают над поперечным сварным швом. Тем не менее, существует возможность того, что могут быть использованы полоски, сложенные с более сложной формой, такие как полоски, сложенные W-образно. Было обнаружено, что выполнение фильтра в виде сложенной V-образно полоски, которая не выступает в значительной степени или вообще не выступает над промежуточным поперечным сварным швом и, следовательно, над выходным каналом, позволяет обеспечить улучшенный поток жидкости через слой ингредиента в камере для ингредиента во время приготовления напитка. Соответственно, передняя и задняя боковые панели сложенной фильтрующей полоски не выступают более чем на приблизительно 5 мм в камеру для ингредиента напитка над поперечным сварным швом, более целесообразно, если они не выступают более чем на приблизительно 2 мм. Соответственно, ширина сложенной полоски (от верха до низа в капсуле) составляет от приблизительно 15 мм до приблизительно 25 мм. Таким образом, в случае сложенной V-образно полоски, это соответствует ширине от края до края в развернутом состоянии, составляющей от приблизительно 30 мм до приблизительно 50 мм.
Соответственно, нижний край сложенной фильтрующей полоски, например, вершина фильтра, образованного сложенной V-образно полоской, закреплен в нижнем краевом шве капсулы. Было обнаружено, что обеспечивается улучшение раскрытия нижнего краевого шва во время приготовления напитка. Как надежность и чистота раскрытия, так и слышимый «хлопок» при раскрытии упаковки повышаются/улучшается неожиданным образом за счет данного признака.
Соответственно, капсулы по изобретению дополнительно содержат патрубок для нагнетания жидкости, имеющий трубчатый канал, герметично закрытый барьерным элементом для сохранения свежести, при этом патрубок герметично закреплен с обеспечением воздухонепроницаемости в верхнем крае между передним и задним листами.
Соответственно, передний и задний листы скреплены вместе на части ширины капсулы между промежуточным поперечным сварным швом и нижним сварным швом для образования выходной камеры между передним и задним листами, имеющей ширину, которая меньше ширины камеры для ингредиента.
Соответственно, капсула состоит по существу из переднего и заднего листов, фильтрующей полоски, возможного, но необязательного патрубка и ингредиента. Соответственно, капсула представляет собой капсулу на одну порцию. Соответственно, она может представлять собой выбрасываемую капсулу одноразового использования.
Соответственно, зазор и выходная камера расположены в той зоне капсулы, которая является центральной в аксиальном направлении, и выходная камера имеет ширину, составляющую от приблизительно 20% до приблизительно 70% от ширины камеры для ингредиента напитка. Капсула соответственно имеет по существу зеркальную симметрию относительно продольной средней линии.
Зазор, образующий выходной канал, проходящий от камеры для ингредиента напитка, соответственно имеет ширину, составляющую от приблизительно 5 мм до приблизительно 25 мм, например, от приблизительно 8 мм до приблизительно 15 мм.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предложено устройство для приготовления напитков, предназначенное для приготовления напитка посредством нагнетания воды под давлением в капсулу, при этом капсула имеет, по меньшей мере, одну гибкую стенку, при этом указанное устройство для приготовления напитков включает в себя зажимное устройство, функционирующее так, что может находиться в открытой конфигурации или закрытой конфигурации варки/заваривания, предусмотренной для приготовления напитка, при этом указанное зажимное устройство содержит первый зажимной элемент, имеющий углубление на его внутренней стенке, предназначенное для приема части капсулы, второй зажимной элемент, при этом указанный второй зажимной элемент содержит жесткую периферийную рамку, имеющую центральное пустое пространство, и упругий слой, проходящий через указанное центральное пустое пространство, при этом передняя поверхность указанного упругого слоя образует вторую внутреннюю стенку для приема части капсулы, при этом соответствующие внутренние стенки указанных первого и второго зажимных элементов в указанной закрытой конфигурации варки/заваривания, определяют границы камеры, предназначенной для по существу ограждения капсулы и обеспечения опоры для капсулы во время приготовления напитка, и поршень, расположенный в центральном пустом пространстве жесткой рамки, при этом указанный поршень содержит рабочую поверхность поршня, предназначенную для прилегания к задней поверхности указанного упругого слоя, и корпус поршня, при этом указанный поршень упруго соединен с указанной жесткой периферийной рамкой для обеспечения возможности ограниченного упругого перемещения указанной жесткой рамки относительно указанного поршня вдоль направления закрытия зажима.
Гибкая стенка капсулы представляет собой стенку, которая выполнена с возможностью ее деформирования посредством устройства, и, таким образом, она позволяет зажимным элементам устройства манипулировать содержимым капсулы и размещать по-другому, то есть спрессовывать содержимое капсулы.
Направление закрытия определяется траекторией, вдоль которой зажимные элементы перемещаются при перемещении из открытой конфигурации в закрытую конфигурацию, предусмотренную при варке/заваривании.
Соответственно, поршень опирается на рычаг, который присоединен с возможностью поворота к раме устройства, в результате чего поршень может быть повернут в направлении от первого зажимного элемента вокруг оси, по существу перпендикулярной к направлению закрытия зажима, когда зажим разблокирован.
Соответственно, устройство содержит приводной механизм, присоединенный к поршню для принудительного перемещения второго зажимного элемента в закрытое положение рядом с первым зажимным элементом. Приводной механизм может быть выведен из контактного взаимодействия с поршнем, когда зажим заблокирован. В данных вариантах осуществления приводной механизм соответственно включает в себя паз в поршне, при этом паз проходит от поверхности поршня в направлении закрытия зажима, и ведущий штифт, вставленный в паз, при этом ведущий штифт может быть отведен внутри паза при закрытом и запертом положении/положении фиксации зажима для вывода приводного механизма из контактного взаимодействия с поршнем.
Соответственно, устройство содержит приводной механизм для закрытия зажима, при этом данный механизм содержит: кривошип, имеющий первый конец, присоединенный к поршню, и второй конец, присоединенный к коленчатому валу с зубьями, при этом ось коленчатого вала закреплена на раме устройства и проходит по существу перпендикулярно к направлению закрытия зажима, и при этом коленчатый вал с зубьями приводится в движение посредством приводного зубчатого колеса, соединенного с электродвигателем.
Внутренняя поверхность упругой зоны может содержать вогнутую базовую поверхность для приема капсулы и один или более прижимных опорных элементов, выступающих от вогнутой базовой поверхности для избирательного сужения поперечного сечения одной или более зон капсулы, удерживаемой в зажиме. Например, прижимные опорные элементы могут содержать один или более удлиненных прижимных опорных элементов или состоять из одного или более удлиненных прижимных опорных элементов, проходящих в направлении по существу от входной зоны зажима по направлению к выходной зоне зажима. Соответственно, один или более из прижимных опорных элементов имеют по существу дугообразное поперечное и/или продольное сечение при отсутствии внешней силы.
Устройство для приготовления напитков может содержать фиксирующий механизм, подобный описанному ниже. Фиксирующий механизм может содержать: по меньшей мере один первый фиксирующий штифт, выступающий от стороны первого зажимного элемента; по меньшей мере, один второй фиксирующий штифт, выступающий от стороны поршня, и подвижный фиксирующий запорный элемент, имеющий первый выступ, предназначенный для прилегания к первому фиксирующему штифту в закрытом и запертом положении/положении фиксации (когда фиксирующий механизм находится в его закрытой конфигурации варки/заваривания), и второй выступ, предназначенный для прилегания ко второму фиксирующему штифту в закрытом и запертом положении, при этом фиксирующий запорный элемент выполнен с возможностью перемещения при закрытии зажима из положения расфиксации (открытой конфигурации), в котором выступы не входят в контактное взаимодействие со штифтами, в запертое положение/положение фиксации (закрытую конфигурацию, предусмотренную при варке/заваривании), в котором выступы входят в контактное взаимодействие с противоположными сторонами соответственно первого и второго штифтов для предотвращения перемещения первого и второго штифтов друг от друга при одновременном обеспечении возможности перемещения первого и второго штифтов по направлению друг к другу.
Соответственно, множество соответствующих пар штифтов предусмотрены на противоположных сторонах первого зажимного элемента и поршня. Это обеспечивает фиксацию зажимных элементов вместе в множестве мест для гарантирования равномерных напряжений на зажимных элементах и фиксирующих элементах.
Соответственно, поршень содержит периферийный фланец, выступающий за жесткой рамкой, и упругое соединение между корпусом поршня и вторым зажимным элементом содержит множество пружин, расположенных на расстоянии друг от друга по периферии жесткой рамки и фланца поршня, при этом относительное перемещение поршня по направлению к жесткой рамке или от жесткой рамки обеспечивает соответственно сжатие или растяжение пружин относительно относительного положения, соответствующего нулевому смещению.
Устройство для производства напитков в соответствии с настоящим изобретением, как правило, дополнительно содержит позицию приема чашки, предназначенную для размещения чашки для приема напитка, приготовленного в зажиме, и водоструйное сопло, расположенное над позицией приема чашки для направления струи воды в чашку, находящуюся на позиции приема чашки. В данных вариантах осуществления система управления и пользовательский дисплей запрограммированы для предложения пользователю выбора между однородным напитком, таким как латте, и неоднородным напитком, таким как капуччино. Если выбран однородный напиток, то система управления запрограммирована для нагнетания воды в напиток в чашке после приготовления напитка в зажимном устройстве для завихрения и перемешивания напитка в чашке.
Устройство может дополнительно содержать устройство распознавания капсулы и систему управления и дисплей, запрограммированные для прерывания приготовления напитка и выдачи сигнала пользователю, когда капсула неправильного типа была вставлена в зажимное устройство.
Устройство по изобретению может дополнительно содержать позицию приема чашки, предназначенную для размещения чашки для приема напитка, приготовленного в зажиме, при этом позиция приема чашки содержит устройство обнаружения чашки, содержащее инфракрасный передатчик и инфракрасный приемник, расположенные так, что чашка, расположенная на позиции приема, прерывает инфракрасный луч между инфракрасным передатчиком и инфракрасным приемником для обнаружения наличия чашки на позиции приема чашки, при этом система управления устройством и пользовательский дисплей запрограммированы для выполнения следующих этапов, когда устройство обнаружения чашки не обнаруживает чашку на позиции приема чашки: (а) прерывания приготовления напитка и (b) инструктирования пользователя для выполнения одного из следующих возможных действий: или (i) вставки чашки на позицию приема чашки, или (ii) отключения функции обнаружения чашки.
Устройство для приготовления напитков в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно выполнено с возможностью приготовления напитка из капсулы в соответствии с настоящим изобретением. Соответственно, зажимное устройство выполнено с конфигурацией, обеспечивающей возможность сужения выходного канала капсулы за счет сжатия, когда зажимное устройство закрыто и зафиксировано вокруг капсулы, и нижний край капсулы проходит снаружи от зажима для предотвращения загрязнения зажима напитком, выходящим из капсулы.
Устройство по изобретению соответственно дополнительно содержит нагнетательную трубку, предназначенную для нагнетания воды в капсулу, удерживаемую внутри зажимного устройства, и насос для нагнетания воды через нагнетательный элемент под манометрическим давлением, превышающим приблизительно 5 бар, например, под манометрическим давлением, составляющим приблизительно 10 бар.
В данных вариантах осуществления устройство для приготовления напитков соответственно дополнительно содержит второе зажимное устройство, выполненное с возможностью приготовления напитка из капсулы при манометрических давлениях, составляющих менее приблизительно 2 бар, вторую нагнетательную трубку, предназначенную для нагнетания воды в капсулу, удерживаемую внутри второго зажимного устройства, и насос для нагнетания воды по второй нагнетательной трубке под манометрическим давлением, составляющим мерее приблизительно 2 бар, при этом устройство содержит одну систему управления и один пользовательский интерфейс для управления приготовлением напитков в обоих зажимных устройствах. Второй зажим и т.д. может быть, например, по существу таким же, как предназначенный для существующих систем FLAVIA низкого давления. Два зажима в данных вариантах осуществления соответственно смонтированы в одном корпусе. Устройство в соответствии с данными вариантами осуществления создает для пользователя возможность выбора между напитками, сваренными при высоком давлении, такими как кофе эспрессо, и напитками, сваренными/заваренными при низких давлениях, такими как заварной кофе или чай. Кроме того, зажим, работающий при низком давлении, может быть использован для приготовления молочного компонента многокомпонентного напитка из соответствующей капсулы с концентрированным молоком, возможно, со вспениванием, к которому небольшая порция кофе эспрессо может быть добавлена из зажима, работающего при высоком давлении.
Таким образом, система управления и дисплей могут быть запрограммированы для инструктирования пользователя для выполнения следующих последовательных этапов в ответ на команду варки/заваривания многокомпонентного напитка:
(а) вставки первой капсулы, содержащей первый ингредиент для варки/заваривания напитка, в один из зажимов;
(b) ожидания, пока не будет сварен/заварен первый компонент напитка из первой капсулы;
(с) перемещения приемного резервуара из позиции данного одного зажима, предназначенной для приема чашки, в предназначенную для приема чашки позицию другого зажима;
(d) вставки второй капсулы, содержащей второй ингредиент для варки/заваривания напитка, в держатель другого зажима; и
(е) ожидания, пока не будет сварен/заварен второй компонент напитка из второй капсулы.
Соответственно, согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения предложена система для приготовления напитков, содержащая: устройство для приготовления напитков в соответствии с изобретением, имеющее первый и второй зажимы для приготовления напитков; множество капсул первого типа, предназначенных для приготовления напитка и предназначенных для использования в первом зажиме устройства, предназначенном для приготовления напитка, и множество капсул другого типа, предназначенных для приготовления напитка и предназначенных для использования во втором зажиме устройства, предназначенном для приготовления напитка.
Капсулы в соответствии с настоящим изобретением могут быть н идеальными для использования в зажимах, работающих при низком давлении, таких как обычные зажимы FLAVIA. Аналогичным образом, обычные капсулы FLAVIA, такие как капсулы, показанные на фиг.1 и 2, могут быть неидеальными для использования в зажимах по настоящему изобретению, предназначенных для варки/заваривания при высоком давлении. Следовательно, система в соответствии с изобретением соответственно включает в себя устройство для предотвращения ошибочного использования капсул неправильного типа в соответствующих зажимах. Данное устройство может представлять собой систему распознавания капсул, подобную указанной выше, или одно из следующего.
Например, первый зажим включает в себя первый шпоночный паз, и второй зажим содержит второй шпоночный паз, отличающийся от первого шпоночного паза, при этом первый шпоночный паз допускает вставку капсулы первого типа, содержащей патрубок с первой конфигурацией, через шпоночный паз первого зажима, и второй шпоночный паз допускает вставку капсулы второго типа, содержащей патрубок со второй конфигурацией, через шпоночный паз второго зажима. Это обеспечивает простое механическое устройство сопряжения для предотвращения ошибочного использования капсул в неподходящем зажиме.
В альтернативном варианте первый зажим включает в себя датчик первого цвета патрубка, и второй зажим содержит датчик второго цвета патрубка, и при этом капсула первого типа содержит патрубок, имеющий первый цвет, и капсула второго типа содержит патрубок, имеющий второй цвет.
В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения предложен способ производства напитка, включающий вставку капсулы для приготовления напитка, имеющей ингредиент для приготовления напитка в предназначенной для ингредиента напитка камере капсулы, в зажимное устройство устройства для приготовления напитков в соответствии с изобретением так, чтобы выходной канал, проходящий от предназначенной для ингредиента напитка камеры капсулы, сужался между зажимными элементами за счет сжатия; фиксацию зажимного устройства в закрытой конфигурации варки/заваривания; нагнетание воды под манометрическим давлением, составляющим от приблизительно 5 до приблизительно 15 бар, в предназначенную для ингредиента напитка камеру указанной капсулы для получения напитка в указанной капсуле и обеспечение возможности выхода указанного напитка из капсулы и зажима по указанному выходному каналу.
Соответственно, способ включает этапы: вставки капсулы в зажим; фиксации первого зажимного элемента в фиксированном положении; последующего перемещения второго зажимного элемента по направлению к первому зажимному элементу до тех пор, пока упругий слой на жесткой рамке второго зажимного элемента не упрется в периферию первого зажимного элемента; последующего дальнейшего перемещения поршня по направлению к первому зажимному элементу для дополнительного поджима упругого слоя к первому зажимному элементу с целью сдавливания ингредиента напитка внутри капсулы; последующего указанного этапа нагнетания указанной воды в камеру для ингредиента напитка для приготовления напитка; последующего перемещения второго зажимного элемента от первого зажима для открытия зажима для удаления израсходованной капсулы.
В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения предложено устройство для приготовления напитков, предназначенное для приготовления напитка посредством нагнетания воды в капсулу, содержащее: первую секцию варки/заваривания, выполненную с конфигурацией, обеспечивающей возможность удерживания капсулы, содержащей ингредиент для варки/заваривания напитка, при этом первая секция варки/заваривания содержит первую дверцу, которая выполнена с возможностью перемещения между закрытым положением и открытым положением, предназначенным для приема капсулы в первой секции варки/заваривания; вторую секцию варки/заваривания, выполненную с конфигурацией, обеспечивающей возможность удерживания капсулы, содержащей ингредиент для варки/заваривания напитка, при этом вторая секция варки/заваривания содержит вторую дверцу, которая выполнена с возможностью перемещения между закрытым положением и открытым положением, предназначенным для приема капсулы во второй секции варки/заваривания; по меньшей мере, один источник горячей жидкости; по меньшей мере, один нагнетательный элемент (и предпочтительно при этом нагнетательный элемент предусмотрен для каждой секции варки/заваривания), при этом нагнетательный элемент выполнен с возможностью нагнетания горячей жидкости в капсулу, удерживаемую в секции варки/заваривания, для варки/заваривания компонента напитка в капсуле, и систему управления, предназначенную для обеспечения открытия каждой из первой дверцы и второй дверцы, при этом система управления запрограммирована для открытия первой дверцы в ответ на первую команду, введенную пользователем, и открытия второй дверцы в ответ на вторую команду, введенную пользователем.
Описание чертежей
Дополнительные детали и конкретные варианты осуществления настоящего изобретения будет дополнительно описаны далее в качестве примера со ссылкой на сопровождающие чертежи, в которых:
фиг.1, 2а и 2b показывают капсулу типа FLAVIA в соответствии с предшествующим уровнем техники, подобную описанной ранее;
фиг.3 показывает вид в плане капсулы по предшествующему уровню техники, предназначенной для приготовления напитка, подобной описанной в документе WO2012175985;
фиг.4 показывает продольное сечение капсулы по фиг.3 по предшествующему уровню техники, предназначенной для приготовления напитка;
фиг.5 показывает вид в плане капсулы в соответствии с настоящим изобретением, предназначенной для приготовления напитка;
фиг.6 показывает продольное сечение капсулы для приготовления напитка по фиг.5;
фиг.7 показывает схематический вертикальный вид сбоку зажимного устройства, содержащего фиксирующий механизм устройства для приготовления напитков в соответствии с настоящим изобретением в открытой конфигурации;
фиг.8 показывает схематический вертикальный вид сбоку зажимного устройства, содержащего фиксирующий механизм устройствадля приготовления напитков по фиг.7 в закрытой и запертой конфигурации варки/заваривания;
фиг.9 показывает схематический вертикальный вид сбоку зажимного устройства и приводного механизма в соответствии с настоящим изобретением в открытой конфигурации;
фиг.10 показывает схематический вертикальный вид сбоку зажимного устройства и приводного механизма по фиг.9 в закрытой конфигурации варки/заваривания;
фиг.11 показывает схематический вертикальный вид сбоку предохранителя для пальцев по настоящему изобретению в конфигурации при блокировке;
фиг.12 показывает схематический вертикальный вид сбоку предохранителя для пальцев по фиг.11 в конфигурации в разблокированном состоянии;
фиг.13 показывает схематическое поперечное сечение зоны выходного канала капсулы по фиг.5, когда она вставлена в зажимное устройство по настоящему изобретению;
фиг.14 показывает вид в перспективе спереди части второго зажимного элемента устройства для приготовления напитков в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.15а-15m показывают выполненные с частичным вырывом, схематические вертикальные виды сбоку устройства для приготовления напитков в соответствии с изобретением, показывающие этапы при приготовлении напитка из капсулы по изобретению;
фиг.16 показывает схематическое изображение устройства для приготовления напитков в соответствии с изобретением;
фиг.17а показывает вертикальный вид сбоку первого патрубка для капсулы в соответствии с изобретением, имеющего первый профиль шпоночного выступа;
фиг.17b показывает вид в плане сверху патрубка по фиг.17а;
фиг.18а показывает вертикальный вид сбоку второго патрубка для капсулы в соответствии с изобретением, имеющего второй профиль шпоночного выступа;
фиг.18b показывает вид в плане сверху патрубка по фиг.18а;
фиг.19а показывает поперечное сечение первого шпоночного паза в устройстве для приготовления напитков в соответствии с настоящим изобретением, предназначенного для вставки капсулы, включающей в себя патрубок, подобный показанному на фиг.17а и 17b; и
фиг.19b показывает поперечное сечение второго шпоночного паза в устройстве для приготовления напитков в соответствии с настоящим изобретением, предназначенного для вставки капсулы, включающей в себя патрубок, подобный показанному на фиг.18а и 18b.
Подробное описание изобретения
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложена капсула для приготовления напитка, содержащая ингредиент для приготовления напитка, при этом капсула для напитка содержит: передний и задний листы из по существу воздухонепроницаемых и не проницаемых для жидкостей, гибких пленочных материалов, при этом данные листы скреплены вместе - при обращенных друг к другу поверхностях - вдоль верхнего края, первого и второго боковых краев и нижнего края, при этом зона скрепления на нижнем крае выполнена с возможностью разъединения под действием тепла и/или давления для обеспечения возможности выхода напитка из капсулы во время приготовления напитка; при этом передний и задний листы дополнительно скреплены вместе - при обращенных друг к другу поверхностях - посредством поперечного сварного шва, проходящего между верхним и нижним краями, при этом поперечный сварной шов прерывается зазором, в результате чего зазор обеспечивает сообщение по текучей среде между камерой для ингредиента напитка, расположенной над зазором, и камерой для выхода напитка, расположенной под зазором, при этом указанная выходная камера сообщается по текучей среде с указанной поддающейся разъединению зоной скрепления в нижнем крае, и сложенную V-образно, фильтрующую полоску, имеющую первый и второй края, прикрепленные к внутренним поверхностям соответственно первого и второго заднего листов, при этом указанные края проходят в поперечном направлении через указанную капсулу в пределах или вблизи промежуточного поперечного сварного шва, в результате чего сложенная V-образно, фильтрующая полоска проходит через зазор для обеспечения фильтрующего элемента в зазоре.
Термин «капсула» в используемом в данном документе смысле относится к контейнеру, герметизированному соответствующим образом и содержащему материал для приготовления напитка, как правило, материал в виде частиц, такой как молотый кофе. Ингредиент герметично упакован внутри капсулы перед использованием. То есть, по меньшей мере, камера капсулы, предназначенная для ингредиента напитка, герметично закрыта по существу с обеспечением воздухо- и влагонепроницаемости. Капсула образована соответствующим образом из материалов, которые являются по существу не проницаемыми для кислорода и влаги, для сохранения свежести ингредиента напитка. Предпочтительно, если капсула по существу пригодна для длительного хранения. То есть, она может храниться при температуре окружающей среды и атмосферных условиях в течение периода, составляющего, по меньшей мере, 3 месяца, предпочтительно, по меньшей мере, один год, без существенного ухудшения состояния содержимого.
Передний и задний листы капсулы образуют корпус капсулы. Термин «корпус» используется в данном документе в его обычном смысле, означающем трехмерную форму, включая ограждение для удерживания ингредиента для варки/заваривания напитка. Следует понимать, что корпус капсулы может иметь любую пригодную форму на виде в плане, включая круглую форму, квадратную форму, формы других правильных многоугольников или трапециевидную форму. Соответственно, корпус капсулы является по существу прямоугольным на виде в плане. Подходящие размеры таковы: высота - от приблизительно 5 см до приблизительно 12 см, ширина - от приблизительно 3 см до приблизительно 8 см. В данных вариантах осуществления ширина фильтрующей полоски в целом составляет от приблизительно 30 мм до приблизительно 50 мм, например, приблизительно 40 мм (то есть приблизительно 20 мм на каждой стороне складки).
Термины «верхний» и «нижний» в данном документе и соответствующие выражения, такие как «выше» и «ниже» и «передний» и «задний», представляют собой соотносительные термины/выражения, предназначенные для указания относительных положений и для разъяснения относительных положений элементов капсул и устройства со ссылкой на сопровождающие чертежи. Несмотря на то, что «верхний» конец капсул действительно может быть самым верхним при использовании, специалист сможет без труда понять, что это необязательно может иметь место в зависимости от ориентации машины для приготовления напитков. В любом случае «верхняя» (ʺtopʺ) или «верхняя» (ʺupperʺ) зоны капсулы - это те зоны, которые расположены выше по потоку, и «нижние» (ʺbottomʺ) или «нижние» (ʺlowerʺ) элементы расположены ниже по потоку относительно потока жидкости во время приготовления напитка. Например, существует возможность того, что машина для приготовления напитков будет ориентирована таким образом, что вода будет проходить через капсулу в горизонтальном направлении во время приготовления напитка. Таким образом, верхний конец капсулы и нижний конец капсулы будут находиться на одной и той же высоте в вертикальном направлении. Тем не менее, из описания и чертежей настоящего изобретения, представленных в данном документе, будет понятно, что машина для приготовления напитков предпочтительно ориентирована таким образом, чтобы вода проходила через капсулу в по существу вертикальном направлении во время приготовления напитка.
Передний и задний гибкие листы скреплены вместе для образования камеры для ингредиента, в которой хранится ингредиент для приготовления напитка и в которой происходит приготовление напитка посредством заваривания или растворения ингредиента для приготовления напитка. Камера для ингредиента соответствующим образом по существу заполнена ингредиентом, например, по меньшей мере, приблизительно 50% объема камеры заполнено ингредиентом. Объем камеры в несжатом состоянии соответственно составляет от приблизительно 5 мл до приблизительно 100 мл.
Зазор в промежуточном поперечном сварном шве образует выходной канал, который проходит от камеры для ингредиента напитка и по которому напиток выходит из камеры во время приготовления напитка. Выходной канал по существу свободен от ингредиента напитка. Выходной канал имеет некоторую длину в направлении потока напитка и поперечное сечение, перпендикулярное данному потоку. Длина выходного канала соответственно составляет от приблизительно 1 мм до приблизительно 20 мм, например, от приблизительно 5 мм до приблизительно 10 мм. Ширина выходного канала соответственно составляет от приблизительно 5 мм до приблизительно 50 мм, соответственно от приблизительно 10 мм до приблизительно 30 мм, например, приблизительно 15 мм. Средняя площадь поперечного сечения выходного канала в несжатом/несдавленном состоянии существенно меньше средней площади поперечного сечения камеры для ингредиента напитка, определяемой в несжатом состоянии, например, средняя площадь поперечного сечения выходного канала в несжатом состоянии соответственно составляет не более приблизительно 10% от средней площади поперечного сечения камеры для ингредиента напитка, определяемой в несжатом состоянии. Кроме того, как будет дополнительно разъяснено ниже, выходной канал обычно подвергают сжатию (сдавливанию) во время приготовления напитка для дополнительного уменьшения его поперечного сечения. В вариантах осуществления средняя ширина выходного канала соответственно составляет от приблизительно 5 мм до приблизительно 30 мм, например, от приблизительно 10 мм до приблизительно 20 мм, и средняя глубина выходного канала в несжатом состоянии составляет менее приблизительно 4 мм, например, от приблизительно 0,4 мм до приблизительно 2 мм.
Сложенная V-образно, фильтрующая полоска представляет собой простую сложенную полоску из фильтрующего материала, соответственно из нетканого текстильного материала, например, нетканого холста из полипропиленовых волокон. Общая ширина полоски (измеренная от первого продольного края до противоположного продольного края перпендикулярно V-образной складке) соответственно составляет от приблизительно 30 мм до приблизительно 50 мм, например, от приблизительно 35 мм до приблизительно 45 мм. V-образный сгиб соответственно расположен на средней линии полоски. Полоска соответственно имеет по существу такую же длину, как ширина капсулы, в результате чего она будет прикреплена в поперечном направлении внутри капсулы по существу на всей ширине капсулы, при этом края коротких концов полоски будут соответственно заделаны в боковые краевые сварные швы капсулы. Полоска имеет два продольных края, удаленных от V-образного сгиба. Каждый из данных краев прикреплен соответственно к передней и задней боковым стенкам капсул поперек к оси капсулы так, что V-образный сгиб будет расположен ниже боковых краев. Признаком данного изобретения является то, что боковые края полоски, сложенной V-образно, прикреплены к боковым стенкам в пределах или вблизи промежуточного поперечного сварного шва, в результате чего края полоски, сложенной V-образно, не выступают над поперечным сварным швом в какой-либо заметной степени. То есть, края не выступают над верхней частью поперечного сварного шва (и, следовательно, над верхней частью выходного канала) более чем на приблизительно 10 мм, предпочтительно выступают не более чем на приблизительно 5 мм, при этом в более предпочтительном варианте они вообще не выступают над верхней частью поперечного сварного шва. Данный признак способствует гарантированию того, что слой ингредиента будет полностью и равномерно смачиваться и подвергаться экстракции посредством потока жидкости, проходящего через камеру для ингредиента. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что капсулы по предшествующему уровню техники по фиг.3 и 4, которые имеют фильтр в виде сложенной V-образно полоски, прикрепленный к боковым стенкам значительно выше поперечного промежуточного сварного шва, позволяет жидкости проходить в боковом направлении через фильтр над боковым каналом и проходить вниз между фильтром и боковой стенкой камеры для ингредиента без подвергания ингредиента полной экстракции. Настоящее изобретение позволяет устранить данную проблему.
Фильтрующая полоска прикреплена к переднему и заднему листам в промежуточном поперечном сварном шве посредством термосварки или ультразвуковой сварки одновременно с образованием промежуточного поперечного сварного шва. Соответственно, фильтрующая полоска соответственно содержит термопластичные волокна, чтобы способствовать подобной сварке.
Основа функционирования капсул в соответствии с изобретением состоит в том, что напиток готовят посредством нагнетания воды в камеру для ингредиента напитка, в которой образуется напиток, и напиток подвергается фильтрации, когда он выходит из камеры для ингредиента по выходному каналу. Напиток не может выйти из корпуса, не пройдя через фильтр. Фильтрующий материал создает противодавление в выходном канале, в результате чего высокие давления при варке/заваривании могут поддерживаться внутри камеры для ингредиента (например, для варки кофе эспрессо) без чрезмерно быстрого выхода напитка. Данное противодавление может быть регулируемым или фиксированным за счет приложения сдавливающего усилия для уменьшения сечения выходного канала для сдавливания фильтрующего материала, в результате чего будет изменяться поперечное сечение выходного канала, по которому выходит жидкость. Фильтрующий материал в достаточной степени поддается сжатию и предпочтительно является упругим для обеспечения возможности регулирования поперечного сечения канала, по которому выходит жидкость, посредством сжатия фильтрующего материала.
Лист или гибкий пленочный материал, используемый для образования корпуса капсулы, обычно будет представлять собой ламинат, содержащий два или более из следующих слоев: слой термопластичного герметизирующего материала, предназначенный для прикрепления листа к другим элементам упаковки; по существу газонепроницаемый барьерный слой, который соответственно представляет собой металлическую пленку, такую как алюминиевая пленка; адгезионные слои, предназначенные для улучшения адгезионного сцепления между другими слоями ламината; структурообразующие слои, предназначенные, например, для придания прочности на прокол, и/или слой, образующий основу для выполнения печати. Структурообразующие слои могут быть выполнены из полиолефинов, сложного полиэфира, нейлонов или других полимеров, как хорошо известно в данной области техники. В определенных вариантах осуществления передняя и задняя стороны капсулы содержат гибкие листы. В определенных вариантах осуществления передняя и задняя поверхности могут быть образованы из одного листа материала, сложенного вдоль одного края. В определенных вариантах осуществления, по меньшей мере, некоторая зона, по меньшей мере, одного из переднего и заднего листов может быть прозрачной, чтобы дать возможность пользователю увидеть ингредиент.
Передний и задний листы и/или фильтр и/или нагнетательный патрубок могут содержать материал, поддающийся биологическому разложению, или могут по существу состоять из материала, поддающегося биологическому разложению. Термин «поддающийся биологическому разложению» означает, что материал по существу разлагается в течение нескольких месяцев, целесообразно в течение нескольких недель при его компостировании. Как правило, капсула разлагается при компостировании, по меньшей мере, на приблизительно 90% в течение шести месяцев, как определено посредством способа в соответствии со стандартом ISO14855, как в EN13432. Термопластичные поддающиеся биологическому разложению полимеры, которые могут быть использованы для капсулы, включают полимеры и сополимеры молочной кислоты и гликолевой кислоты, полигидроксибутираты, поливиниловые спирты (PVOH), этиленвиниловые спирты (EVOH), производные крахмала, целлюлозу и производные целлюлозы и их смеси.
Пригодные материалы и способы изготовления описаны, например, в описаниях уже упомянутых патентов, относящихся к системе с капсулами FLAVIA, например, в документах GB-A-2121762, GB-A-2122881, EP-A-0179641, EP-A-0247841 и WO-A-9905044.
Капсула дополнительно содержит расположенную ниже по потоку (выходную) камеру, расположенную с обеспечением сообщения по текучей среде с выходным концом выходного канала, противоположным по отношению к камере для ингредиента напитка. Соответственно, камера для ингредиента напитка, выходной канал и выходная/расположенная ниже по потоку камера образованы все посредством скрепления вместе передней и задней поверхностей листового материала при соответствующей конфигурации (профиле) скрепления. Выходная камера соответственно имеет значительно меньшие размеры, чем камера для ингредиента напитка, например, ее объем составляет не более приблизительно 25% от объема камеры для ингредиента напитка. Выходной канал и выходная камера (в случае ее наличия) расположены соответственно на конце капсулы, противоположном по отношению к месту ввода жидкости под давлением, например, по отношению к нагнетательному патрубку капсулы. В вариантах осуществления капсула соответственно является по существу осесимметричной (то есть имеет двойную вращательную/зеркальную симметрию относительно продольной оси), и, соответственно, нагнетательный патрубок (в случае его наличия), выходной канал и выходная камера (в случае ее наличия) находятся на продольной оси.
То обстоятельство, что выходная камера является более широкой, чем выходной канал, и сообщается по текучей среде с поддающимся разъединению, нижним швом на капсуле, способствует раскрытию данного шва, когда выходная камера заполняется горячим напитком из канала.
Выходная камера может также функционировать в качестве камеры для кондиционирования напитка, выходящего из выходного канала, то есть камеры, в которой пузырьки, имеющиеся в жидкости, могут отделяться от жидкости для образования «пенки» на кофе эспрессо. В качестве альтернативы или дополнения выходная камера может содержать один или более каналов для направления напитка к одному или более отверстиям для выпуска напитка. Например, выходная камера может разветвляться надвое для направления напитка к двум выпускным отверстиям, расположенным рядом с противоположными краями капсулы. В других вариантах осуществления выходная камера может быть воронкообразной для направления напитка к одному выпускному отверстию, расположенному в центре.
Как уже было указано, элемент для выпуска напитка из выходной камеры герметично закрыт посредством шва, поддающегося разъединению, который раскрывается под действием тепла и/или давления напитка в выходной камере (если требуется, при помощи внешнего нагрева, такого как нагрев горячим воздухом, подаваемым извне посредством варочного устройства). Шов, поддающийся разъединению, является по существу не проницаемым по отношению к воздуху или влаге для сохранения свежести ингредиента, предназначенного для варки/заваривания напитка, посредством предотвращения проникновения воздуха или влаги через направляющий элемент для жидкости перед началом варки/заваривания. Например, шов, поддающийся разъединению, может содержать слой адгезива, склеивающего при надавливании, как описано в документах ЕР-А-0179641 или WO99/05036.
В предпочтительных вариантах осуществления нижняя часть фильтра в виде полоски, сложенной V-образно, (то есть вершина V-образной складки) закреплена внутри нижнего краевого шва капсулы, в частности, в пределах поддающейся разъединению части шва. Было обнаружено, что заделывание нижней части фильтра, имеющего вид полоски, сложенной V-образно, внутри шва, поддающегося разъединению, приводит к более надежному раскрытию упаковки и более явному звуку «хлопка», когда упаковка открывается.
Соответственно, капсула дополнительно содержит патрубок, по которому жидкость может нагнетаться в камеру, содержащую ингредиент для приготовления напитка. Патрубок соответственно представляет собой термопластичный патрубок, имеющий трубчатый канал для приема трубки для нагнетания жидкости из машины для приготовления напитков. Канал может быть цилиндрическим, или он может иметь некруглое поперечное сечение. Патрубок может иметь один выходной элемент, расположенный внутри камеры, или он может иметь множество выходных элементов внутри камеры, например, выходную магистраль для распределения жидкости, предназначенной для производства напитка, в огражденном пространстве для ингредиента напитка. Выходной элемент или выходные элементы патрубка могут быть расположены у края капсулы, или они могут быть расположены более центрально в пределах огражденного пространства. Соответствующие патрубки описаны в документе ЕР-А-0179641 и WO-А-9905036. Входной конец патрубка может содержать кольцеобразное гнездо (углубление) вокруг канала, предназначенное для приема уплотнительного кольца на нагнетательной трубке для образования герметичного уплотнения между нагнетательной трубкой и патрубком.
Патрубок соответственно содержит фланец на входном конце патрубка для содействия захвату патрубка посредством зажима варочного устройства. Фланец может быть профилированным в продольном сечении для образования профиля шпоночного выступа, при этом капсула может быть вставлена в зажим варочного устройства только в том случае, если профиль шпоночного выступа фланца патрубка будет соответствовать шпоночному пазу в зажиме варочного устройства. В качестве альтернативы или дополнения патрубок может быть отформован из цветного пластика, например, черного, белого, красного или синего пластика, чтобы содействовать распознаванию капсулы пользователем и/или оптическими устройствами распознавания капсул, предусмотренными на варочном устройстве. Это может быть использовано для гарантирования того, что ненадлежащие капсулы не будут случайно вставлены в варочное устройство.
Соответственно, патрубок герметично закрыт разрушаемым барьерным элементом для сохранения свежести ингредиента для приготовления напитка перед приготовлением напитка. Разрушаемый барьерный элемент может содержать тонкий лист пленочного материала или состоять по существу из тонкого листа пленочного материала, который может быть проткнут трубкой для нагнетания жидкости на машине для производства напитков. В других вариантах осуществления, в которых патрубок отформован из термопластов, разрушаемый барьерный элемент может представлять собой барьерный элемент из термопласта, отформованный за одно целое с патрубком и имеющий, по меньшей мере, периферийную зону ослабления для обеспечения возможности протыкания барьерного элемента трубкой для нагнетания жидкости на машине для производства напитков.
Как правило, капсула представляет собой капсулу на одну порцию. То есть, количество ингредиента, содержащегося в капсулах, является достаточным для приготовления одной порции напитка, то есть в случае кофе эспрессо - от приблизительно 10 до приблизительно 250 мл, соответственно от приблизительно 25 мл до приблизительно 125 мл напитка. Например, капсула может содержать от приблизительно 2 г до приблизительно 25 г молотого кофе или от приблизительно 1 г до приблизительно 9 г чайных листьев. Соответственно, капсула представляет собой капсулу одноразового использования, которую выбрасывают или подвергают рециклингу после однократного использования.
При использовании, как дополнительно разъяснено ниже, капсула по существу полностью ограждена внутренними поверхностями полости зажима и находится в контакте с ними. Полость обеспечивает опору для капсулы, предназначенной для варки/заваривания напитка и огражденной внутри полости, в результате чего обеспечивается возможность создания высоких гидростатических давлений внутри капсулы без разрыва капсулы. Действительно, предусмотрено, что капсула может быть образована с очень тонкими стенками, в результате чего уменьшается количество расходуемого пластика, который остается после варки/заваривания.
Можно без труда увидеть, что вышеуказанные капсулы могут быть изготовлены посредством использования только незначительной модификации способов, используемых для изготовления капсул по документам GB-A-2121762, GB-A-2122881, EP-A-0179641, EP-A-0247841 и WO-A-9905044. В частности, капсулы могут быть изготовлены из непрерывных лент материала переднего и заднего листов и непрерывной ленты сложенного V-образно, фильтрующего материала посредством использования имеющих соответствующий профиль, сварочных губок для термосварки или ультразвуковой сварки для образования верхнего, краевых и промежуточных сварных швов и зоны скрепления под промежуточным сварным швом, которая определяет границу выходной камеры.
и перевода
В соответствии со вторым аспектом изобретения предложено устройство для приготовления напитков, предназначенное для приготовления напитка посредством нагнетания воды под давлением в капсулу, при этом капсула имеет, по меньшей мере, одну гибкую стенку, при этом устройство для приготовления напитков включает в себя зажимное устройство, выполненное с возможностью функционирования между открытой конфигурацией и закрытой конфигурацией, предусмотренной при варке/заваривании, для приготовления напитка, при этом зажимное устройство содержит: первый зажимной элемент, имеющий углубление на его внутренней стенке, предназначенное для приема части капсулы; второй зажимной элемент, при этом второй зажимной элемент содержит жесткую периферийную рамку и упругую центральную зону, образованную упругим слоем, перекрывающим периферийную рамку, при этом соответствующие внутренние стенки первого и второго зажимных элементов в закрытой конфигурации варки/заваривания, определяют границы камеры, предназначенной для по существу ограждения капсулы и обеспечения опоры для капсулы во время приготовления напитка, при этом камера имеет входную зону для нагнетания воды и выходную зону для выхода напитка; поршневой элемент, содержащий рабочую поверхность поршня, прилегающую к упругой центральной зоне второго зажимного элемента, и корпус поршня, упруго соединенный с жесткой периферийной рамкой для обеспечения возможности ограниченного упругого перемещения поршневого элемента относительно жесткой периферийной рамки, и приводной элемент, воздействующий на поршень для открытия и закрытия зажимного устройства.
Соответственно, устройство для приготовления напитков в соответствии с настоящим изобретением выполнено с возможностью приготовления напитка из капсулы в соответствии с изобретением. Устройство для приготовления напитков соответственно содержит жесткую раму из металла или аналогичного прочного материала, к которой прикреплены подвижные компоненты, вместе с кожухом, предназначенным для окружения рамы и подвижных компонентов.
Соответственно, первый и второй зажимные элементы выполнены с возможностью перемещения вместе, когда они обращены друг к другу, вдоль траектории (в дальнейшем «направления закрытия») для зажима и охватывания капсулы. Соответственно, один из первого и второго зажимных элементов зафиксирован относительно рамы устройства для приготовления напитков после вставки капсулы и перед зажимом. Зафиксированный зажимной элемент соответственно представляет собой первый зажимной элемент. Другой зажимной элемент перемещается посредством приводного механизма вдоль некоторой траектории для зажима капсулы. Соответственно, по меньшей мере, конечный участок указанной траектории является по существу прямолинейным вдоль указанного направления закрытия.
Входная зона камеры, образуемой первым и вторым зажимными элементами, обычно находится у первого конца камеры (также называемого в данном документе «верхним концом»), и выходная зона обычно находится у противоположного конца (также называемого в данном документе «нижним концом»). В вариантах осуществления, таких как варианты осуществления, подробно описанные в данном документе, вход соответственно расположен над выходом, например, по существу прямо над выходом. Термин «продольное» относится к направлению от входного конца к выходному концу. Термин «поперечное» или «горизонтальное» относится в данном документе к направлению, перпендикулярному к продольному направлению. Термин «средняя линия» в данном документе относится к поперечной линии, расположенной на половине расстояния между входом и выходом. Термин «зона вблизи входа» относится к той зоне камеры зажима, которая расположена между средней линией и входом. Термин «зона вблизи выхода» относится к той зоне камеры зажима, которая расположена между средней линией и выходом.
Внутренние поверхности зажимных элементов определяют границы камеры для капсулы для приготовления напитка, когда зажимное устройство находится в закрытом положении. Капсула для приготовления напитка опирается на зажимные элементы, обычно по существу полностью окружена зажимными элементами и находится в контакте с зажимными элементами, в результате чего обеспечивается возможность создания высоких гидростатических давлений внутри капсулы без разрыва капсулы. Действительно, предусмотрено, что капсула может быть образована с очень тонкими стенками, в результате чего уменьшается количество расходуемого пластика, который остается после использования. Фактическое ограждение, образованное первым зажимным элементом и вторым зажимным элементом при закрытой конфигурации варки/заваривания, будет иметь входное отверстие для обеспечения возможности нагнетания жидкости в капсулу, которая будет удерживаться в данной камере, и оно также имеет выход для обеспечения возможности выпуска сваренного/заваренного напитка из камеры. За исключением данных входа и выхода первый зажимной элемент и второй зажимной элемент образуют закрытую камеру, когда они находятся в закрытой конфигурации варки/заваривания.
Первый зажимной элемент соответственно окружает одну из передней или задней поверхностей капсулы и обеспечивает опору для одной из передней или задней поверхностей капсулы при использовании. Соответственно, внутренняя поверхность зажимного элемента является профилированной для прилегания к указанной передней или задней поверхности капсулы, например, указанная внутренняя поверхность является вогнутой. Первый зажимной элемент присоединен с возможностью поворота к раме устройства для приготовления напитков. В предпочтительном варианте осуществления первый зажимной элемент установлен вертикально (то есть первый зажимной элемент имеет входную часть на верхнем конце и выходную часть на нижнем конце), и первый зажимной элемент расположен снаружи от второго зажимного элемента внутри устройства. В предпочтительном варианте осуществления первый зажимной элемент выполнен с возможностью поворота вокруг одного края, предпочтительно нижнего края (на выходном конце), относительно рамы для вставки капсулы в первый зажимной элемент. Таким образом, первый зажимной элемент служит в качестве дверцы, которая может быть открыта для вставки капсулы и закрыта, когда устройство эксплуатируется или находится в состоянии покоя.
Первый зажимной элемент может быть зафиксирован в его закрытой конфигурации варки/заваривания, посредством механизма фиксации. Каждый из зажимных элементов может быть независимо перемещен в положение, соответствующее его закрытой конфигурации варки/заваривания. Только тогда, когда оба зажимных элемента размещены в их закрытых конфигурациях, предусмотренных при варке/заваривании, между данными двумя элементами образуется камера зажима.
Механизм фиксации первого зажимного элемента может быть разблокирован для обеспечения возможности доступа к первому зажимному элементу, например, для вставки капсулы для приготовления напитка. Механизм фиксации может обеспечить фиксацию первого зажимного элемента относительно рамы устройства. Соответственно, механизм фиксации содержит комплементарные фиксирующие компоненты на части первого зажимного элемента и на второй части на раме. Таким образом, первый зажимной элемент обладает сопротивлением смещению из его закрытой конфигурации варки/заваривания, при приложении к нему усилия во время процесса варки/заваривания. Механизм фиксации может представлять собой защелку. Защелка может иметь подпружиненный рычаг, присоединенный к первому зажимному элементу с возможностью поворота, и комплементарный выступ, выступающий от рамы, по которому скользит подпружиненный рычаг при перемещении первого зажимного элемента до его закрытой конфигурации варки/заваривания, при этом рычаг упруго «зацепляется» вокруг выступа, когда первый зажимной элемент достигает его закрытой конфигурации варки/заваривания. Таким образом, первый зажимной элемент может быть легко перемещен из его открытой конфигурации до его закрытой конфигурации варки/заваривания, но не может вернуться в открытую конфигурацию без выхода подпружиненного рычага из контактного взаимодействия с выступом рамы и его поворота.
В данных вариантах осуществления, в которых первый зажимной элемент может быть повернут для вставки капсулы, первый зажимной элемент может быть поджат с помощью пружины или эквивалентного средства так, что он будет поворачиваться в открытое положение при расфиксации фиксирующего механизма. В альтернативном варианте электродвигатель может быть функционально соединен с первым зажимным элементом для обеспечения поворота первого зажимного элемента между открытым и закрытым положениями. Первый зажимной элемент может быть выполнен из металла или аналогичного жесткого материала, и он может быть покрыт слоем упругого материала.
Первый зажимной элемент может содержать съемный покрывающий элемент, который образует внутреннюю стенку первого зажимного элемента. Съемный покрывающий элемент может удерживаться в заданном положении посредством посадки с натягом, фиксаторов или конструкции из магнитов. Наличие съемного покрывающего элемента обеспечивает возможность легкой очистки поверхности первого зажимного элемента, обращенной к капсуле, посредством извлечения съемного покрывающего элемента из устройства.
Второй зажимной элемент содержит упругий слой (образованный из любого подходящего материала, такого как эластомерный материал), опирающийся на жесткую рамку, имеющую центральное пустое пространство. Упругий слой имеет переднюю поверхность, предназначенную для контакта с капсулой для напитка и ограждения капсулы для напитка, и заднюю поверхность. Упругий слой перекрывает пустое пространство в центральной зоне жесткой рамки. Упругий слой является таким, что он может упруго деформироваться при приложении усилия (в частности, усилия, приложенного поршнем, как описано ниже). Жесткая рамка не является деформируемой в устройстве для приготовления напитков под действием сил, воспринимаемых во время его работы.
Поршень проходит внутрь пустого пространства жесткой рамки и имеет рабочую поверхность поршня, которая прилегает к задней стороне упругого слоя, в результате чего смещение поршня по направлению к жесткой рамке в направлении закрытия второго зажимного элемента (как задано выше) обеспечивает поджим рабочей поверхности поршня к задней стороне упругого слоя и смещение упругого слоя в полость зажима, предназначенную для приготовления напитка. Таким образом, зажимное устройство может обеспечить уплотнение, то есть сжатие капсулы в камере зажима. Оно также обеспечивает опору для содержимого капсулы во время нагнетания жидкости, что создает возможность достижения высоких давлений при варке/заваривании.
Поршень присоединен к жесткой рамке с помощью упругого средства, такого как пружина. Множество пружин может быть распределено по периферии поршня и жесткой рамки для функционирования в качестве упругих средств. Наличие упругих средств обеспечивает возможность упругого смещения поршня на ограниченное расстояние по направлению к жесткой рамке и от жесткой рамки относительно центрального положения (соответствующего нулевому смещению). Центральное положение представляет собой исходное положение поршня относительно жесткой рамки, когда никакая сила не действует для сообщения относительного перемещения между двумя компонентами. В центральном положении рабочая поверхность поршня расположена так, что она только контактирует с задней стороной упругого слоя, или расположена на коротком расстоянии, таком как 0-10 мм, от задней стороны упругого слоя за ней. Упругие средства обеспечивают возможность смещения поршня на ограниченное расстояние, составляющее, например, 5-15 мм, по направлению к жесткой рамке для смещения упругого слоя вперед от рамки в направлении закрытия второго зажимного элемента. Таким образом, поршень может перемещаться за центральное положение при одновременном сохранении контакта жесткой рамки с первым зажимным элементом, что гарантирует то, что капсула в камере зажима будет оставаться по существу окруженной, и позволяет капсуле оставаться захваченной между жесткой рамкой и первым зажимным элементом, даже несмотря на то, что поршень перемещается. Когда будет достигнуто максимальное смещение поршня в рамке в данном направлении, поршень сможет прилегать к рамке неупругим образом, так что любое дальнейшее смещение поршня потребует смещения рамки, чему противодействует фиксация первого зажимного элемента относительно рамы устройства, когда зажимное устройство находится в закрытой конфигурации варки/заваривания.
Как описано выше, упругое соединение между жесткой рамкой и поршнем создает возможность того, что перемещение поршня обеспечит перемещение жесткой рамки для ее ввода в контакт с первым зажимным элементом и последующего обеспечения равномерного контакта со всей периферией первого зажимного элемента. Перемещение поршня относительно жесткой рамки может продолжаться для уплотнения содержимого капсулы, имеющейся между двумя зажимными элементами. Таким образом, упругие средства позволяют увеличить допуски, в соответствии с которыми зажимное устройство изготовлено и/или функционирует, поскольку упругие средства обеспечивают возможность компенсации/коррекции, если одна часть жесткой рамки войдет в контакт с первым зажимным элементом раньше, чем остальная часть жесткой рамки, и гарантируют равномерный контакт между первым и вторым зажимными элементами.
Как описано выше, упругие средства могут быть выполнены в виде пружин. Пружины могут быть предусмотрены вокруг болтов, которые проходят между жесткой рамкой и поршнем. Болты могут проходить от одного из компонентов, представляющих собой поршень или жесткую рамку, и могут вставляться в другой компонент (то есть жесткую рамку или поршень в зависимости от конкретного случая) для гарантирования того, что поршень будет оставаться выровненным относительно пустого пространства в центре жесткой рамки, и того, что пружины будут оставаться в заданном положении между поршнем и жесткой рамкой.
Жесткая рамка соответственно выполнена из металла или жесткого пластика. Она соответственно имеет размеры, аналогичные наружным размерам предназначенной для приготовления напитков камеры капсулы, которая должна подвергаться процессу варки/заваривания, при этом края камеры для приготовления напитка будут плотно зажаты между жесткой рамкой (включая любой упругий слой на рамке) и противоположными краями первого зажимного элемента во время приготовления напитка для обеспечения герметичного уплотнения вокруг камеры для приготовления напитка.
Упругий слой соответственно имеет размеры, аналогичные размерам жесткой рамки, и соответственно выполнен с периферийной кромкой, при этом он наложен на переднюю поверхность жесткой рамке при его кромке, образующей посадку с натягом или соединение с защелкиванием вокруг наружной периферии жесткой рамки для удерживания упругого слоя на рамке. Это обеспечивает возможность легкой замены упругого слоя, когда он станет изношенным.
Упругий материал упругого слоя поддается изменению формы, но соответственно является по существу не сжимаемым, например, он может представлять собой сплошной слой эластомера. Как правило, слой эластомера имеет толщину, составляющую от 5 до 25 мм, и имеет твердость по Шору, составляющую от 10 до 60 единиц, предпочтительно от 20 до 50 единиц. Упругость передней поверхности упругого слоя может различаться в разных зонах слоя для обеспечения возможности изменения формы полости в зависимости от давления во время варки/заваривания. Передняя поверхность также может быть профилированной с прижимными опорными элементами для улучшения потока жидкости, проходящего через капсулу во время варки/заваривания, как дополнительно описано ниже.
Было обнаружено, что улучшенное приготовление напитков может быть обеспечено, когда внутренняя поверхность одного или более из зажимных элементов содержит один или более прижимных опорных элементов, которые выступают в камеру, образуемую зажимным устройством, когда оно находится в закрытом положении. Прижимные опорные элементы гарантируют равномерное сжатие слоя ингредиента напитка внутри капсулы. Прижимные опорные элементы могут быть выполнены с конфигурацией или профилем, позволяющими оптимизировать поток жидкости, проходящий через слой ингредиента напитка. Соответственно, прижимные опорные элементы предусмотрены на передней поверхности упругого слоя.
Когда зажимное устройство находится в закрытой конфигурации варки/заваривания, и окружает капсулу для приготовления напитка, находящуюся в камере, данные один или более прижимных опорных элементов сдавливают верхнюю часть окруженной капсулы перед нагнетанием воды в капсулу для приготовления напитка. Это, в свою очередь, способствует удерживанию и сжатию слоя материала для приготовления напитка (такого как кофе) внутри капсулы, что обеспечивает возможность равномерного протекания среды для приготовления напитка (как правило, воды) через данный слой, в результате чего обеспечивается минимизация протекания жидкости по каналам через материал для приготовления напитка во время варки/заваривания и улучшается экстракция материала для приготовления напитка в среду для приготовления напитка.
Упругий слой может деформироваться и «регулироваться» для компенсации неправильной формы капсул для приготовления напитков и/или различных количеств ингредиента внутри капсул и также может компенсировать изменения давления во время нагнетания текучей среды, в результате чего регулируется гидростатическое давление внутри капсулы. Это приводит к более равномерному подверганию сжатого слоя материала, предназначенного для приготовления напитка, воздействию жидкой среды (как правило, воды), что обеспечивает улучшение диффузии. В результате получают напиток повышенного качества при одновременном уменьшении отходов материала, предназначенного для приготовления напитка, которые возникают вследствие протекания по каналам.
Кроме того, данная деформируемость позволяет прижимным опорным элементам адаптироваться к капсулам для приготовления напитка, содержащим различные количества ингредиентов, что повышает универсальность/эксплуатационную гибкость зажимного устройства.
Соответственно, в вышеописанных вариантах осуществления вогнутая базовая передняя поверхность эластомерного слоя второго зажимного элемента является профилированной для обеспечения в целом соответствия ее формы форме капсулы. Это создает возможность обеспечения соответствия формы внутренней поверхности зажима форме наружной поверхности капсулы для приготовления напитка и, тем самым, предотвращения разрыва капсулы при нагнетании жидкости под давлением в капсулу. Точное соответствие формы поверхности зажима форме наружной поверхности капсулы при использовании также способствует обеспечению качества при варке/заваривании напитка за счет уменьшения протекания жидкости по каналам через слой ингредиента, предназначенного для варки/заваривания напитка, поскольку это способствует равномерному сдавливанию ингредиента, предназначенного для варки/заваривания напитка.
Прижимные опорные элементы, выступающие от внутренней поверхности зажимного элемента, могут быть выполнены с конфигурацией, обеспечивающей возможность сжатия ингредиента напитка и минимизации объема воздуха или жидкости в капсуле для приготовления напитка во время варки/заваривания. Это обеспечивает предпочтительную минимизацию объема жидкости в капсуле, что, тем самым, способствует приготовлению более концентрированных напитков, таких как эспрессо, за счет максимизации подвергания слоя воздействию жидкости и обеспечения более эффективного процесса приготовления напитка.
Прижимной (-ые) опорный (-е) элемент (-ы), выступающий (выступающие) от внутренней поверхности упругого слоя второго зажимного элемента в камеру, образуемую зажимными элементами при закрытой конфигурации варки/заваривания, может/могут иметь любую подходящую конфигурацию для достижения заданной цели сдавливания свободного пространства над ингредиентом в капсуле и сжатия слоя кофе внутри капсулы. Как правило, один или более из указанных прижимных опорных элементов имеют по существу дугообразное поперечное и/или продольное сечение при отсутствии внешней силы. Прижимные опорные элементы соответственно имеют скругленную (двояковыпуклую) подушкообразную форму. Дугообразные прижимные опорные элементы соответственно «пересекают» указанную вогнутую базовую поверхность под углом контакта, составляющим от приблизительно 2° до приблизительно 45°, например, от приблизительно 10° до приблизительно 30°. Дугообразные прижимные опорные элементы соответственно имеют максимальную высоту (измеренную от касательной до нижележащей кривой базовой поверхности), составляющую от приблизительно 1 мм до приблизительно 15 мм, например, от приблизительно 4 мм до приблизительно 10 мм.
Прижимные опорные элементы соответственно расположены главным образом вблизи внутренней зоны ограждения, образуемого зажимом. То есть, более половины объема прижимного опорного элемента находится в верхней половине камеры зажима. Данное расположение обеспечивает достижение цели сдавливания свободного пространства над ингредиентом в капсуле и выдавливания слоя ингредиента в нижнюю часть капсулы. Данное расположение также создает возможность того, что профиль прижимных опорных элементов обеспечит направление потока воды в слой ингредиента.
При сдавливании верхней части капсулы сохраняется необходимость в том, чтобы прижимные опорные элементы обеспечивали возможность пропускания жидкости в слой ингредиента в нижней части капсулы. По этой причине прижимной (-ые) опорный (-ые) элемент (-ы) соответственно выполнен (-ы) с таким профилем в поперечном сечении, чтобы образовать один или более продольных каналов с меньшей высотой. Жидкость может проходить через капсулу под данными каналами. Соответственно, по меньшей мере один из каналов расположен по существу центрально для направления потока в центре на слой ингредиента. Прижимной (-ые) опорный (-е) элемент (-ы) может/могут иметь, например, по существ m-образное поперечное сечение.
Данные один или более прижимных опорных элементов предпочтительно имеют удлиненную форму и проходят по существу в направлении от входной зоны к выходной зоне. Прижимной опорный элемент или каждый прижимной опорный элемент может независимо иметь протяженность, составляющую от приблизительно 20% до приблизительно 80% от длины камеры, например, от приблизительно 30% до приблизительно 75% от длины камеры. Другими словами, при размещении прижимного (-ых) опорного (-ых) элемента (-ов) главным образом вблизи входной зоны они могут проходить за среднюю линию полости по направлению к выходной зоне.
В некоторых вариантах осуществления только один прижимной опорный элемент имеется в зажимном устройстве. В других вариантах осуществления зажимной элемент, содержащий прижимные опорные элементы, может содержать более одного прижимного опорного элемента. В некоторых вариантах осуществления может быть предусмотрено от 1 до 10 прижимных опорных элементов. В предпочтительном варианте осуществления может быть предусмотрено от 1 до 4 прижимных опорных элементов, например, зажимной элемент может содержать три прижимных опорных элемента.
Соответственно, прижимные опорные элементы состоят из трех подушкообразных (двояковыпуклых) удлиненных опорных элементов, проходящих от входной части по направлению к выходной части на упругом слое второго зажимного элемента. Опорные элементы соответственно «перекрываются» в поперечном направлении для образования волнистой внутренней поверхности. Соответственно, наружный опорные элементы имеют профиль с большей высотой, чем центральный удлиненный опорный элемент. Соответственно, опорные элементы на проходят до самого выхода, в результате чего остается пространство в выходной зоне полости зажима, в которое выдавливается ингредиент напитка.
Как отмечено ранее, давление воды внутри зажима может создавать силы, составляющие 5000 Н или более, действующие на зажимные элементы во время варки/заваривания. Данная сила должна быть локализована надежным образом. Кроме того, данная сила, действующая на приводной механизм зажима устройства, может привести к смещению приводного механизма из надлежащего выровненного положения. Следовательно, устройство для варки/заваривания напитков по настоящему изобретению соответственно выполнено с такой конфигурацией, чтобы силы данного уровня не передавались таким образом, что это вызывало бы повреждение приводного механизма.
Предпочтительный способ достижения этого состоит в использовании схемы расположения, которая соответствует так называемой верхней мертвой точке (TDC), для геометрического «замыкания» второго зажимного элемента в заданном положении. При данном подходе приводной механизм содержит коленчатый вал и кривошип, так что коленчатый вал вращается вокруг центра коленчатого вала и соединен с первым концом кривошипа в первом шарнире так, что кривошип может поворачиваться относительно коленчатого вала. Второй конец кривошипа, противоположный по отношению к первому концу, соединен с поршнем во втором шарнире. Это обеспечивает возможность поворота кривошипа относительно поршня. Перемещение поршня ограничено, как правило, прямолинейным перемещением по направлению к первому зажимному элементу и от первого зажимного элемента. Таким образом, при приведении коленчатого вала во вращение посредством электродвигателя рабочая поверхность поршня перемещается по направлению или к первому зажимному элементу, или от первого зажимного элемента. При схеме расположения, которая соответствует верхней мертвой точке, рабочая поверхность поршня находится в месте, в котором она удалена как можно дальше от центра коленчатого вала, и центр коленчатого вала, первый шарнир и второй шарнир расположены на одной прямой так, что первый шарнир расположен между центром коленчатого вала и вторым шарниром. Кроме того, любая сила, действующая на кривошип и коленчатый вал со стороны второго зажимного элемента посредством поршня, действует в направления выравнивания шарниров. В этом положении любая сила, действующая на рабочую поверхность поршня, не приведет к повороту коленчатого вала, и, таким образом, устраняется риск приведения электродвигателя во вращение в обратном направлении, и электродвигатель, тем самым, будет защищен от потенциального повреждения. Таким образом, в положении, соответствующем верхней мертвой точке, подвижные компоненты (поршень и коленчатый вал) находятся в состоянии геометрического замыкания, так что второй зажимной элемент удерживается в заданном положении при противодействии большим силам, возникающим при варке, которые возникают в камере зажима.
Существует приемлемая величина допуска, связанная со схемой расположения, которая соответствует верхней мертвой точке, поскольку электродвигатель может создавать некоторое сопротивление силам, вызывающим движение в обратном направлении, без его повреждения. В настоящем изобретении схема расположения, которая соответствует верхней мертвой точке, остается эффективной при условии, что центр коленчатого вала, первый шарнир и второй шарнир находятся по существу на одной прямой и по существу при схеме расположения, которая соответствует верхней мертвой точке. В данном контексте термин «по существу» означает, что коленчатый вал может находиться под углом, который составляет не более ±5°, предпочтительно не более ±2,4°, относительно расположения, соответствующего верхней мертвой точке.
Схема расположения, которая соответствует верхней мертвой точке и описана выше, означает, что второй зажимной элемент будет зафиксирован в заданном положении при отсутствии необходимости в сложных дополнительных компонентах, таких как фиксирующий механизм, показанный на фиг.7 и 8.
В качестве альтернативы фиксации второго зажимного элементав заданном положении посредством схемы расположения, которая соответствует верхней мертвой точке, (или, возможно, даже в дополнение к ней) устройство по настоящему изобретению может содержать фиксирующий механизм, который обеспечивает фиксацию первого зажимного элемента и второго зажимного элемента в закрытой конфигурации варки/заваривания. Один подобный фиксирующий механизм показан на фиг.7 и 8. Фиксирующий механизм может создать возможность ограниченной деформации упругого слоя второго зажимного элемента в закрытой конфигурации варки/заваривания, для обеспечения уплотнения (сдавливания) капсулы перед варкой/завариванием и/или обезвоживания капсулы после варки/заваривания. Соответственно, фиксирующий механизм входит в контактное взаимодействие с первым зажимным элементом и поршнем, но не входит в непосредственное контактное взаимодействие с жесткой рамкой или упругим слоем. Вместо этого при закрытой конфигурации варки/заваривания, жесткая рамка второго зажимного элемента принудительно смещается к первому зажимному элементу - для герметизации ограждения капсулы с образованием камеры зажима - под действием упругой силы, передаваемой от поршня жесткой рамке за счет упругого соединения между поршнем и жесткой рамкой. Упругое соединение и фиксирующий механизм обеспечивают возможность дополнительного ограниченного перемещения поршня по направлению к жесткойрамке при закрытой конфигурации варки/заваривания, например, для содействия расфиксации фиксирующего механизма и/или для толкания упругого слоя дальше в полость для варки/заваривания для уплотнения ингредиента напитка внутри капсулы и/или для обезвоживания капсулы после приготовления напитка. В завершение, устройство соответственно выполнено с конфигурацией, обеспечивающей возможность отсоединения приводного механизма от поршня, пока происходит варка/заваривание, так что вся сила, действующая вследствие давления при варке/заваривании внутри камеры зажима, будет восприниматься фиксирующим механизмом, а не приводным механизмом.
Соответственно, фиксирующий механизм содержит: по меньшей мере один первый фиксирующий штифт, выступающий от стороны первого зажимного элемента; по меньшей мере один второй фиксирующий штифт, выступающий от стороны поршня, и подвижный фиксирующий запорный элемент, имеющий первый выступ, предназначенный для прилегания к первому фиксирующему штифту в закрытом и запертом положении (которое также названо в данном документе закрытой конфигурацией фиксирующего механизма, предусмотренной при варке/заваривании), и второй выступ, предназначенный для прилегания ко второму фиксирующему штифту в закрытом и запертом положении, при этом фиксирующий запорный элемент выполнен с возможностью перемещения, когда зажимное устройство находится в закрытой конфигурации варки/заваривания, из открытого положения, в котором выступы не входят в контактное взаимодействие со штифтами, в запертое положение/положение фиксации, в котором выступы входят в контактное взаимодействие с противоположными сторонами соответственно первого и второго штифтов для предотвращения перемещения первого и второго штифтов в сторону друг от друга при одновременном обеспечении возможности перемещения первого и второго штифтов по направлению друг к другу.
Соответственно, штифты на первом зажимном элементе и на поршне расположены напротив друг друга на линии, по существу параллельной направлению закрытия зажимных элементов. Соответственно, соответствующие первый и второй фиксирующие штифты и фиксирующие запорные элементы расположены с противоположных сторон первого зажимного элемента и поршня. Соответственно, две, три или более пар фиксирующих штифтов предусмотрены в находящихся на расстоянии друг от друга местах на соответствующих сторонах первого зажимного элемента и поршня, при этом соответствующие фиксирующие запорные планки и фиксирующие выступы обеспечивают фиксацию с обеих сторон в множестве мест, находящихся на расстоянии друг от друга.
Фиксирующий запорный элемент соответственно содержит вертикальную приводную штангу и одну или более поперечных фиксирующих запорных планок, прикрепленных к приводной штанге и имеющих соответствующие выступы на противоположных концах каждой фиксирующей запорной планки. «Поперечное» в данном случае означает направление закрытия зажимных элементов. Фиксирующий запорный элемент соответственно соединен с рамой устройства и перемещается перпендикулярно к направлению закрытия половин зажима посредством соответствующего приводного механизма.
Один или оба из зажимных элементов могут включать в себя нагреватель, предназначенный для нагрева ингредиента напитка внутри капсулы перед приготовлением напитка и/или во время приготовления напитка. Нагреватель может содержать, например, электронагревательный элемент внутри или на поверхности одного или обоих из зажимных элементов. В других вариантах осуществления один или оба из зажимных элементов могут быть нагреты за счет циркуляции горячей воды или пара по каналам внутри элемента. Нагреватель соответственно обеспечивает достижение температуры 90-110°С на поверхности нагретого зажимного элемента. Нагрев ингредиента напитка желателен для обеспечения постоянной, оптимизированной температуры экстракции, например, составляющей приблизительно 90°С - 95°С для кофе эспрессо. При отсутствии внешнего нагрева тепловая энергия, необходимая для нагрева ингредиента напитка, может вызвать первоначальное падение температуры при варке ниже оптимальных значений, в особенности в случае напитков, которые требуют небольшого объема горячей воды, таких как кофе эспрессо.
3
3
3
3
Максимальный объем варочной камеры, когда зажим находится в закрытом и запертом положении при отсутствии внутреннего давления, соответственно составляет от приблизительно 25 см до приблизительно 250 см, более целесообразно - от приблизительно 30 см до приблизительно 150 см. Минимальный объем, когда поршень полностью выдвинут в варочную камеру, составляет соответственно приблизительно 75% или менее от максимального объема, например, приблизительно 50% или менее от максимального объема.
Зажимное устройство выполнено с возможностью приложения силы сжатия к выходному каналу, выходящему из предназначенной для ингредиента напитка камеры капсулы, так, чтобы обеспечить оптимальную комбинацию скорости выхода напитка из капсулы и противодавления внутри камеры для ингредиента напитка для оптимизации качества напитка и скорости варки/заваривания. Например, зажимное устройство может содержать в зоне выхода из варочной камеры зажимные элементы, выполненные с конфигурацией, обеспечивающей возможность уменьшения поперечного сечения выходного канала капсулы для обеспечения сужения. Пригодны различные конструкции, включая (а) сужение выходного канала с фиксированной конфигурацией, (b) регулируемое сужение и/или (с) сужение за счет поджима.
В самой простой конструкции зажимное устройство в закрытом положении имеет внутренние поверхности в зоне выходного канала, которые определяют границы отверстия с фиксированными размерами и формой, которые обеспечивают заданную степень «сжатия» выходного канала капсулы. Например, один зажимной элемент может иметь плоскую поверхность в данной зоне, и другой зажимной элемент может иметь плоскую поверхность с пазом с заданными размерами, прорезанным на данной поверхности. Когда плоские поверхности вводятся в контакт при закрытии зажимного устройства, заданное отверстие в нижней части зажима образуется посредством указанного паза. Например, в случае применения вместе с капсулами такого вида, как показанная на фиг.5 и 6, фиксированный зазор, предусмотренный в нижней части камеры зажима, соответственно имеет глубину от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 0,8 мм и ширину от приблизительно 10 мм до приблизительно 20 мм, например, приблизительно 15 мм. Это обеспечивает заданную силу сжатия, действующую на выходной канал капсулы. Паз соответственно выполнена на жесткой поверхности первого зажимного элемента, и плоская поверхность образована слоем эластомера, расположенным поверх жесткой рамки второго зажимного элемента.
В других вариантах осуществления размер отверстия, образуемого в выходной зоне зажима при приложении силы сжатия к капсуле, может регулироваться, например, посредством установки соответствующей части одного из зажимных элементов на винте. Это обеспечивает возможность оптимизации размера отверстия для разных размеров капсул, ингредиентов и/или заданного противодавления в капсуле. Действительно, при увеличении размера отверстия в достаточной степени обеспечивается возможность использования зажима как для варки при высоком давлении (например, варки кофе эспрессо), так и также для варки/заваривания при низком давлении (например, заварного кофе или чая). Отверстие сужают для варки при высоком давлении для поддержания высокого противодавления в камере для ингредиента. Отверстие расширяют для варки/заваривания при низком давлении для обеспечения возможности прохождения потока с достаточной скоростью потока по выходному каналу при одновременном поддержании противодавления в варочной камере на уровне ниже приблизительно 1,5 бар.
В других вариантах осуществления, по меньшей мере, один из элементов, обеспечивающих указанное сжатие, имеет такую внутреннюю поверхность в указанной зоне выхода текучей среды, которая смещается/поджимается для приложения силы сжатия к капсуле в камере. Средство поджима компенсирует отклонения в форме упаковки, а также компенсирует деформацию зажимных элементов при повышении давления в капсуле под действием нагнетаемой воды. Соответственно, указанная внутренняя поверхность в зоне выхода текучей среды может быть поджата за счет того, что она опирается на пружину, как описано более подробно в документе WO2012175985. Средство поджима может быть регулируемым для изменения усилия поджима.
Второй зажимной элемент может опираться на рычаг, прикрепленный к поршню и проходящий по существу перпендикулярно к направлению закрытия зажима. Конец рычага, дистальный по отношению к поршню, прикреплен к раме устройства для приготовления напитков посредством шарнирного соединения. Это позволяет рычагу обеспечивать поворот второго зажимного элемента в направлении от первого зажимного элемента для открытия зажима и создания возможности выбрасывания капсулы в контейнер внутри устройства. Поршень может быть перемещен посредством ведущего штифта, вставленного в паз в задней части поршня. Ведущий штифт соответственно прикреплен к одному концу кривошипа. Другой конец кривошипа может быть прикреплен посредством шарнирного соединения к коленчатому валу с зубьями, который приводится в движение электродвигателем, имеющим зубчатое колесо, входящее в контактное взаимодействие с коленчатым валом с зубьями посредством соответствующего зубчатого зацепления для обеспечения дополнительного выигрыша в силе. Коленчатый вал вращается вокруг оси (соответствующей центру коленчатого вала), которая установлена на раме устройства для приготовления напитков, при этом коленчатый вал предпочтительно по существу выровнен относительно центральной продольной оси зажима для обеспечения уравновешенной закрывающей силы, действующей на зажим. Как уже было отмечено, от привода зажима требуется только приложение достаточной силы для закрытия зажима и для приведения поршня в движение в направлении внутрь для сжатия предназначенной для варки/заваривания напитка камеры капсулы перед нагнетанием и после нагнетания воды под давлением в зажим. Вся сила, действующая со стороны жидкости под давлением во время варки/заваривания, воспринимается фиксирующим устройством. Следовательно, от самогó зажимного механизма не требуется приложение очень больших сил.
Устройство в соответствии с настоящим изобретением соответственно дополнительно содержит нагнетательную трубку или нагнетательные трубки для нагнетания жидкости на водной основе во внутреннее пространство капсулы, когда капсула удерживается в полости для варки/заваривания. Нагнетательная трубка соответственно изготовлена из металла и соответственно имеет заостренный конец для облегчения прокалывания предназначенного для сохранения свежести, барьерного элемента патрубка капсулы. Нагнетательная трубка может быть вставлена в патрубок в верхней части капсулы, как описано в документе GB-A-2121762. Соответственно, устройство дополнительно содержит механизм, предназначенный для перемещения нагнетательного элемента в капсулу перед началом варки/заваривания и из капсулы после завершения варки/заваривания. Данный механизм может быть приведен в действие посредством закрытия и открытия первого зажимного элемента, или он может быть приведен в действие посредством отдельных механических или электромеханических устройств. Нагнетательная трубка соответственно сообщается с источником воды под давлением посредством обратного клапана, такого как шаровой клапан, который открывается под действием давлений, превышающих, например, приблизительно 5 бар, для обеспечения возможности прохода воды по трубке под давлением, но который препятствует вытеканию воды из нагнетательной трубки, когда она не используется, при этом данное вытекание может быть вызвано, например, тепловым расширением воды во время нагрева варочного устройства. Соответственно, уплотнительное кольцо установлено вокруг нагнетательной трубки для образования герметичного уплотнения вместе с входным патрубком капсулы, как дополнительно описано ниже. Уплотнительное кольцо может удерживаться на месте посредством фланца или втулки, прикрепленной к нагнетательной трубке над уплотнительным кольцом и прилегающей к уплотнительному кольцу.
Устройство содержит насос, предназначенный для подачи воды в нагнетательную трубку при манометрических давлениях, превышающих 5 бар, например, при манометрических давлениях, составляющих 10-15 бар. Типовой насос представляет собой насос с ползунком, который функционирует при фиксированном расходе и фиксированной скорости, при этом скорость потока воды уменьшается при увеличении противодавления до максимального давления, составляющего, как правило, приблизительно 16 бар. Соответственно, устройство дополнительно содержит нагреватель для подачи водной среды для варки/заваривания, такой как горячая вода или пар, соответственно горячей воды при температуре, соответственно составляющей от приблизительно 80 до приблизительно 100°С, в насос.
Устройство по изобретению может дополнительно содержать позицию приема чашки, предназначенную для размещения чашки для приема напитка, приготовленного в зажимном устройстве, при этом указанная позиция приема чашки содержит устройство обнаружения чашки, содержащее инфракрасный передатчик и инфракрасный приемник, расположенные так, что чашка, расположенная на позиции приема, прерывает инфракрасный луч между указанным инфракрасным передатчиком и указанным инфракрасным приемником для обнаружения наличия чашки на позиции приема чашки, при этом система управления и пользовательский интерфейс устройства запрограммированы для выполнения следующих этапов, когда устройство обнаружения чашки не обнаруживает чашку на позиции приема чашки: (а) прервать приготовление напитка и (b) выдать пользователю указание выполнить одно из следующих возможных действий: или (i) вставить чашку на позицию приема чашки или (ii) отключить функцию обнаружения чашки.
Позиция приема чашки обычно расположена непосредственно под нижней частью выходного канала упаковки при использовании, то есть под выходным каналом камеры зажима, так что напиток попадает в чашку под действием силы тяжести. Позиция приема чашки может содержать полку для обеспечения опоры для чашки. Высота полки по вертикали может быть регулируемой для размещения чашек разных размеров. В альтернативном варианте полка может находиться на фиксированной высоте по вертикали под нижней частью выходного канала упаковки, но является подвижной, так что она может быть смещена из позиции для продажи напитка в торговом автомате. Это создает возможность использования полки, если требуется, в зависимости от размера чашки, в которую напиток будет выдан, при этом в случае чашек большего размера можно отказаться от использования полки, и чашки большего размера могут быть размещены на основании секции для приема чашки непосредственно под нижней частью выходного канала упаковки.
Инфракрасный детектор для обнаружения чашки хорошо известен в данной области техники и не будет описан дополнительно. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что недостаток подобных инфракрасных детекторов для обнаружения чашек состоит в том, что они могут не обнаружить стеклянные чашки вследствие прозрачности стекла по отношению к инфракрасному излучению. Данный недостаток может быть преодолен посредством выполнения пользовательского интерфейса с опцией отключения функции обнаружения чашки и продолжения приготовления напитка, если, например, используется стеклянная чашка, которая приводит к выдаче ложного отрицательного выходного сигнала из инфракрасного детектора, предназначенного для обнаружения чашки.
Устройство может содержать датчик давления для измерения давления в магистрали, предназначенной для ввода жидкости в капсулу, находящуюся в зажиме (противодавления). Устройство может дополнительно содержать управляющие элементы для изменения подачи насоса и/или конфигурации зоны выходного канала в зажиме в качестве реакции на измеренное противодавление, например, для поддержания по существу постоянного противодавления во время приготовления напитка.
Устройство предпочтительно содержит второе зажимное устройство для удерживания второй капсулы, нагнетательный элемент, предназначенный для нагнетания воды в капсулу, удерживаемую внутри зажимного устройства, и насос, предназначенный для нагнетания указанной воды через указанный нагнетательный элемент под манометрическим давлением, составляющим менее приблизительно 1 бар. Второй зажим и нагнетательный элемент могут быть, например, аналогичны зажиму и нагнетательному элементу, описанным в вышеупомянутых описаниях патентов GB-A-2121762, GB-A-2122881, EP-A-0179641, EP-A-0247841 и WO-A-9905044. Таким образом, одно устройство имеет зажимы, приспособленные для приготовления напитков соответственно при высоком давлении и низком давлении. Соответственно, первое и второе зажимные устройства находятся в одном корпусе, при этом одна система управления и один дисплей взаимодействуют с ними.
Соответственно, устройство может содержать систему управления и дисплей, запрограммированные для выдачи указания пользователю на выполнение следующих последовательных этапов:
(а) выбрать напиток, подлежащий приготовлению;
(b) вставить капсулу в соответствующий зажим; и
(с) ожидать, пока напиток не будет приготовлен с помощью капсулы.
Как правило, подсказка (а) инструктирует пользователя сделать выбор из различных возможных напитков, таких как заварной кофе, чай, приготовленный с использованием фильтра, кофе эспрессо или двухкомпонентные напитки, такие как кофе капуччино.
Подсказка для выбора напитка может быть сделана посредством одного или более экранов выбора в меню с доступом посредством экранных/сенсорных клавиш. Устройство также может быть запрограммировано для выдачи пользованию указания на выполнение платежа перед указанным этапом (а) или после указанного этапа (а). Платеж может быть выполнен посредством механизма монетного автомата или сканирования карты, или какой-либо другой процедуры автоматического снятия средств со счета, предусмотренной в системе.
Дисплей может показывать экран приветствия, такой как логотип или рисунок чашки кофе, когда он не используется. Устройство также может быть запрограммировано для выдачи указания пользователю разместить приемный резервуар на предназначенной для приема чашки позиции устройства перед указанным этапом (а). Как отмечено выше, устройство может содержать механизм блокировки, связанный с обнаружением чашки, например, механизм блокировки с инфракрасным детектором, предназначенный для блокировки или прерывания работы устройства, если отсутствует приемный резервуар в позиции приема напитка в устройстве. Система управления может быть выполнена с возможностью выдачи указания пользователю вставить чашку (или отключить обнаружение чашки, как описано выше), если никакая чашка не будет обнаружена на позиции приема чашки на любой стадии процедуры.
Система управления и дисплей могут содержать, например, жидкокристаллический дисплей и средства управления в виде экранных/сенсорных клавиш. Помимо визуальных подсказок или в качестве альтернативы визуальным подсказкам на экране дисплея подсказка (b) может включать механическое открытие соответствующего зажима для обеспечения возможности вставки капсулы. Подсказка (b) может включать визуальную подсказку на дисплее для выбора капсулы такого типа, который соответствует данному зажиму (то есть капсулы для приготовления при высоком давлении в соответствии с изобретением, предназначенной для напитка, приготавливаемого при высоком давлении, такого как кофе эспрессо, или обычной капсулы FLAVIA для напитка, приготавливаемого при низком давлении в зажиме, предназначенном для приготовления при низком давлении). Таким образом, пользователь будет проинструктирован для размещения капсулы в соответствующем зажиме, что позволяет избежать какого-либо замешательства, связанного с тем, куда следует поместить капсулу для продолжения процесса варки/заваривания.
Функция выдачи подсказок обычно применяется для устройства для приготовления напитков, имеющего множество мест, в которые могут быть помещены капсулы. Процесс открытия соответствующего отверстия, то есть открытия дверцы соответствующей секции для варки/заваривания, обеспечивает интуитивно-понятное инструктирование пользователя для размещения капсулы в требуемом положении для выбранного напитка.
В качестве альтернативы или дополнения, устройство для производства напитков может дополнительно выдать подсказку после подсказки (с) для выполнения следующего этапа: (d) переместить приемный резервуар из позиции приема напитка под вторым зажимным устройством в позицию приема напитка под первым зажимным устройством. Данная подсказка будет уместной, например, в случае приготовления двухкомпонентного напитка, например, напитка типа капуччино, содержащего горячий вспененный молочный компонент, приготовленный во втором зажимном устройстве из капсулы с забеливателем/сухим молоком/молоком, к которому затем добавляют небольшую порцию кофе эспрессо, приготовленного из капсулы с кофе в первом зажимном устройстве.
Таким образом, в данных вариантах осуществления устройство для производства напитков может содержать систему управления и дисплей, запрограммированные для выдачи указания/подсказки пользователю для выполнения следующих последовательных этапов в ответ на команду варки многокомпонентного напитка:
(а) вставить первую капсулу, содержащую первый ингредиент для варки напитка, в один из зажимов;
(b) ожидать, пока первый компонент напитка не будет сварен с помощью первой капсулы;
(с) переместить приемный резервуар из предназначенной для приема чашки позиции данного указанного одного зажима в предназначенную для приема чашки позицию другого зажима;
(d) вставить вторую капсулу, содержащую второй ингредиент для варки напитка, в держатель другого зажима; и
(е) ожидать, пока второй компонент напитка не будет сварен с помощью второй капсулы.
Устройство также выполнено с возможностью приготовления обоих компонентов напитка в одном зажиме, например, если зажимное устройство в соответствии с изобретением имеет выходную зону, которая может быть отрегулирована для получения большего отверстия, что приводит к низкому противодавлению в камере для ингредиента для приготовления компонентов, представляющих собой заварной кофе или вспененное молоко, после чего будет использовано отверстие меньшего размера для обеспечения высокого противодавления для приготовления порции кофе эспрессо. В данных вариантах осуществления система управления и дисплей запрограммированы для выдачи указания/подсказки пользователю для выполнения следующих последовательных этапов в ответ на команду варки многокомпонентного напитка:
(а) вставить первую капсулу, содержащую первый ингредиент для варки напитка, в зажим;
(b) ожидать, пока первый компонент напитка не будет сварен с помощью первой капсулы;
(с) вставить вторую капсулу, содержащую второй ингредиент для варки напитка, в держатель; и
(d) ожидать, пока второй компонент напитка не будет сварен и выпущен из второй капсулы.
Во всех из вышеприведенных вариантов осуществления устройство для производства напитков может дополнительно выдавать последнюю подсказу для выполнения следующего этапа: удалить приемный резервуар, содержащий напиток, из устройства.
В том случае, когда устройство для приготовления напитков содержит два зажимных устройства, предпочтительно, чтобы данные два зажимных устройства были выполнены с конфигурацией, обеспечивающей возможность приведения их в действие посредством одного входа питания в устройстве. Это сохраняет простоту использования для пользователя и минимизирует проблемы, связанные с отдельными источниками питания, потребляющими ток одновременно из множества сетевых розеток у пользователя.
В том случае, когда устройство для приготовления напитков содержит два зажимных устройства, предпочтительно, чтобы данные два зажимных устройства были выполнены с конфигурацией, обеспечивающей возможность совместного использования одного резервуара для воды. Это позволяет уменьшить сложность устройства и сохранить меньший коэффициент формы.
Устройство для приготовления напитков соответственно дополнительно содержит механическое выталкивающее средство, предназначенное для выталкивания капсул из держателя после завершения нагнетания воды. Соответственно, капсулы выталкиваются в контейнер внутри устройства.
Устройство для приготовления напитков в соответствии с изобретением может дополнительно содержать воздушный насос и соответствующие трубопроводы/каналы и один или более клапанов, управляемых системой управления устройства и предназначенных для нагнетания воздуха в капсулу после приготовления напитка для обезвоживания капсулы.
2
2
2
Соответственно, устройство для производства напитков в соответствии с любым из вышеприведенных вариантов осуществления дополнительно содержит сопло для образования струи воды, питаемое одним из насосов для направления струи воды в жидкость, содержащуюся в приемном резервуаре на предназначенной для приема чашки позиции одного или обоих зажимов, для вспенивания жидкости посредством интенсивного смешивания воздуха и жидкости с большими силами сдвига, когда данная струя сталкивается с поверхностью жидкости в приемном резервуаре. Площадь внутреннего поперечного сечения выходного канала сопла, образующего струю, как правило, составляет от приблизительно 0,2 до приблизительно 3 мм, предпочтительно от приблизительно 0,4 до приблизительно 2 мм, например, приблизительно 1 мм. Поскольку вода является по существу не сжимаемой и не обладает существенной вязкоупругостью, из этого следует, что будет образована струя воды, имеющая круглое сечение и диаметр, составляющий от приблизительно 0,5 до приблизительно 2 мм, предпочтительно от приблизительно 0,7 до приблизительно 1,5 мм. Детали подобных сопел для образования струй и их применение для получения вспененных напитков описаны в документе WO-А-02/087400, все содержание которого включено в данный документ путем ссылки.
Сопло для образования струи также может быть использовано для перемешивания напитка на любой стадии процедуры приготовления напитка посредством кратковременной подачи струи для завихрения жидкости в приемном резервуаре. Таким образом, подобная струя может быть использована, например, для перемешивания напитка в качестве последнего этапа в процедуре приготовления напитка. Это обеспечивает дополнительные опции в процессе приготовления напитка. Например, в обычном процессе приготовления капуччино вспененное молоко образуют в чашке, как описано выше. Это обычно выполняется в зажиме, предназначенном для варки при низком давлении. После этого небольшую порцию кофе эспрессо подают в чашку из зажима, предназначенного для варки при высоком давлении, как описано выше. Это обеспечивает получение капуччино, имеющего четко отличимый, темный слой кофе внизу и четко отличимый, светлый и молочный слой вверху. Некоторые потребители предпочитают данное распределение, в особенности для обеспечения внешней привлекательности в стеклянной чашке. Однако другие потребители предпочитают полностью перемешанное «латте» однородного цвета. Следовательно, система управления и пользовательский дисплей устройства по настоящему изобретению соответственно включают опцию выбора капуччино или латте пользователем. Если будет выбран любой из данных двух вариантов, то выполняют указанную последовательность варки из двух упаковок, описанную выше. Если будет выбрано латте, то процесс включает дополнительный этап подачи струи воды в чашку после ввода небольшой порции кофе для завихрения жидкости в чашке с целью равномерного смешивания слоев.
Сопло для образования струи может быть образовано из эластомерного материала, такого как силикон. Это гарантирует то, что сопло для образования струи будет иметь некоторую степень гибкости, что облегчает очистку и обеспечивает противодействие образованию отложений, таких как известковый налет. Устройство для приготовления напитков может быть выполнено с конфигурацией, обеспечивающей возможность периодического манипулирования соплом, предназначенным для образования струи, в качестве части нормальной эксплуатации/работы устройства. Данная манипуляция обеспечивает перемещение сопла, предпочтительно резкое, что способствует отделению любого налета, который мог образоваться с течением времени. Регулярной операцией, при которой обеспечивается одновременное манипулирование соплом для образования струи, может быть удаление контейнера, в котором скапливаются израсходованные капсулы. Операция удаления контейнера не является частью процесса варки напитка, и поэтому отделенный налет не будет случайным образом попадать в приготовленный напиток.
В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения предложена система для приготовления напитков, содержащая устройство для приготовления напитков в соответствии с настоящим изобретением и дополнительно содержащая множество капсул для приготовления напитков, предпочтительно выполненных в соответствии с настоящим изобретением и предназначенных для использования в данном устройстве. Соответственно, множество капсул содержат соответствующие разные ингредиенты для приготовления напитков. В том случае, когда устройство приспособлено для варки/заваривания как при высоком давлении, так и при низком давлении, например, в случае вариантов осуществления, описанных выше и предусмотренных с двумя зажимными устройствами, капсулы соответственно включают различные капсулы, специально приспособленные для варки/заваривания соответственно при высоком давлении и низком давлении.
Приготовление напитков в устройстве и системе для приготовления напитков, описанных в данном документе, предпочтительно осуществляется посредством открытия капсул в сухом состоянии во время приготовления напитка. Капсулы для приготовления напитков, описанные в данном документе, предпочтительно выполнены с возможностью их открытия в сухом состоянии. В используемом в данном документе смысле термин «открытие в сухом состоянии» означает, что капсулы открываются под действием давления воздуха, а не под непосредственным воздействием давления жидкости, то есть то, что вышеупомянутая зона скрепления в нижнем крае капсулы, которая поддается разъединению для обеспечения возможности выхода напитка из капсулы во время приготовления напитка, разрушается под действием давления воздуха, а не под непосредственным воздействием давления жидкости. Во время приготовления напитка вода под давлением нагнетается в капсулу посредством нагнетательного элемента, и термин «открытие в сухом состоянии» означает, что при нагнетании воды под давлением в капсулу или в нагнетательный элемент, или в систему трубок, которая обеспечивает подачу воды под давлением из резервуара для воды в нагнетательный элемент, остаточный воздух, имеющийся в капсуле и/или нагнетательном элементе и/или указанной системе трубок, будет вытесняться к внутренней стороне нижнего края капсулы таким образом, что именно указанный остаточный воздух, находящийся под давлением жидкости под давлением, а не сама жидкость под давлением, будет обеспечивать разрыв нижнего края капсулы до того, как вода под давлением войдет в контакт с ним. Открытие капсулы под действием давления воздуха, а не под непосредственным воздействием давления жидкости предпочтительно приводит к более «чистому» открытию капсулы, что позволяет избежать какого-либо неконтролируемого распыления жидкости во время открытия капсулы. Открытию в сухом состоянии по настоящему изобретению соответствует отчетливо выраженный звук срабатывания/хлопок.
В альтернативном варианте капсулы могут быть открыты за счет наличия жидкости, введенной под давлением, у нижнего края капсулы. В частности, открытие капсулы может быть обеспечено за счет тепла и/или давления жидкости у нижнего края.
Соответственно, система содержит как капсулы в соответствии с изобретением (например, для приготовления небольших порций кофе эспрессо), так и капсулы не в соответствии с изобретением, предназначенные для приготовления напитков, таких как заварной кофе, чай, приготовленный с использованием фильтра, или горячее вспененное молоко, предназначенное для добавления в небольшую порцию кофе эспрессо для образования капуччино, при низком давлении. Капсулы не в соответствии с изобретением соответственно выполнены согласно одному из патентов на систему FLAVIA, указанных выше. Капсулы для приготовления горячего вспененного молока соответственно содержат сухое молоко или концентрированное жидкое молоко, как подробно описано, например, в документе WO-А-02/087400.
Поскольку нежелательно использовать капсулу, предназначенную для применения при низком давлении, в зажиме, предназначенном для использования при высоком давлении, и наоборот, устройство соответственно содержит средства, предназначенные для гарантирования того, что только капсула надлежащего вида будет использоваться в каждом зажиме.
Например, устройство для приготовления напитков может дополнительно содержать устройство распознавания капсул в зажимном устройстве или в каждом зажимном устройстве, функционально соединенное с системой управления и дисплеем устройства для приготовления напитков. В самом простом варианте данное устройство распознавания может представлять собой простой двухрежимный детектор, такой как источник ультрафиолетового излучения и световой детектор, предназначенный для обнаружения того, имеется ли флуоресцентная зона на капсуле. Также предусмотрены более сложные устройства распознавания капсул, такие как считыватели штрихового кода или детекторы чипов радиочастотной идентификации (RFID). В качестве альтернативы или дополнения капсулы могут быть идентифицированы посредством использования пластиков разных цветов для патрубков капсул. Например, капсулы для варки/заваривания при высоком давлении могут содержать патрубки, образованные из черного пластика, в то время как капсулы, предназначенные для варки/заваривания при низком давлении, могут содержать патрубки, образованные из белого или просвечивающего пластика. В данных вариантах осуществления зажимы устройства дополнительно содержат источник света и световой детектор, предназначенный для определения цвета патрубка капсулы, и система управления запрограммирована для прерывания процесса приготовления напитка, если капсула неподходящего типа будет вставлена в зажим.
Основное назначение устройства распознавания капсул состоит в определении того, правильный ли тип капсулы был вставлен в зажим, то есть капсула, предназначенная для использования при высоком давлении и представляющая собой капсулу такого типа, как описанная в соответствии с настоящим изобретением и предназначенная для зажима для варки/заваривания при высоком давлении, или капсула, предназначенная для использования при низком давлении, такая как обычные капсулы типа FLAVIA, предназначенные для зажима с конфигурацией для варки/заваривания при низком давлении. Система управления запрограммирована так, что в том случае, если устройство распознавания определит, что была вставлена капсула неподходящего типа, система управления выдаст указание пользователю заменить капсулу. Устройство распознавания может осуществлять считывание с капсулы дополнительной информации, относящейся к ингредиентам капсулы, и в этом случае система управления адаптирует параметры цикла варки/заваривания, такие как время/температура/объем воды, для оптимизации продукта для данного ингредиента.
В качестве альтернативы или дополнения первый зажим может включать в себя первый шпоночный паз, и указанный второй зажим содержит второй шпоночный паз, отличающийся от указанного первого шпоночного паза, и при этом первая капсула содержит патрубок с первой конфигурацией, которая обеспечивает возможность вставки первой капсулы в первый зажим через шпоночный паз первого зажима, но не во второй зажим через выполненный со шпоночным пазом элемент второго зажима, и вторая капсула содержит патрубок со второй конфигурацией, которая обеспечивает возможность вставки второй капсулы во второй зажим через выполненный со шпоночным пазом элемент второго зажима, но не в первый зажим через первый шпоночный паз.
В соответствии с дополнительным аспектом настоящего изобретения предложен способ приготовления напитка, включающий вставку капсулы для приготовления напитка в соответствии с изобретением в зажимное устройство устройства для приготовления напитков в соответствии с настоящим изобретением таким образом, чтобы обеспечивалось сужение поперечного сечения выходного канала указанной капсулы за счет сжатия между зажимными элементами в указанной выходной зоне; нагнетание жидкости на водной основе в указанную капсулу в указанной входной зоне для получения напитка в указанной капсуле и обеспечение возможности выхода указанного напитка по выходному каналу и через выходную камеру.
Нижняя часть капсулы проходит через нижнюю часть зажима, в результате чего напиток, выходящий из капсулы, не контактирует с зажимом. Это позволяет по существу устранить перекрестное загрязнение между следующими друг за другом напитками, приготавливаемыми в одном и том же зажиме.
Прижимные опорные элементы, проходящие вдоль внутренней стенки камеры, окружающей капсулу, контактируют с капсулой для приготовления напитка и обеспечивают сжатие капсулы для приготовления напитка, когда зажим закрыт вокруг капсулы. Спрессованному слою кофе (или другого ингредиента) внутри капсулы придается определенный профиль посредством буферных опорных элементов, и было обнаружено, что это обеспечивает повышение качества конечного напитка, в частности, улучшение общей экстракции из твердых компонентов. Представляется, что данное повышение обусловлено уменьшением протекания жидкости по каналам через профилированный слой ингредиента внутри капсулы. Дополнительное преимущество прижимных опорных элементов заключается в том, что они позволяют использовать один и тот же зажим для капсул, содержащих разные количества ингредиента. Как правило, в системах данного типа используются капсулы, имеющие идентичные размеры, но содержащие разные количества молотого кофе для получения продуктов с разными объемами или крепостью. Буферные опорные элементы позволяют зажиму эффективно сдавливать капсулы, содержащие некоторый диапазон разных количеств ингредиента.
Капсула может быть предварительно нагрета посредством нагревателя в зажимном устройстве перед приготовлением напитка и во время приготовления напитка. Полую иглу вставляют через входную зону в верхней части зажимного устройства и в канал патрубка капсулы для протыкания мембранного уплотнения, и горячую воду нагнетают под манометрическим давлением, составляющим приблизительно 10 бар, для варки кофе внутри капсулы. Было обнаружено, что повышение давления внутри капсулы, вызываемое нагнетанием воды, приводит к повышению давления воздуха в нижней части капсулы, что приводит к быстрому разрушению нижнего шва капсулы, создающему возможность раскрытия выходного канала капсулы в сухом состоянии, до того, как жидкость достигнет низа капсулы. Это имеет преимущество, заключающееся в более «чистом» раскрытии по сравнению с процессом/способом, в котором жидкость непосредственно вызывает открытие выходного канала/отверстия капсулы.
Когда силу сжатия прикладывают к выходному каналу капсулы, как рассмотрено выше, сила сжатия будет достаточной только для обеспечения возможности выхода получающегося в результате напитка по выходному каналу с заданной скоростью при одновременном сохранении высокого давления внутри капсулы и при отсутствии чрезмерного нарастания противодавления в камере для ингредиента.
Соответственно, жидкость на водной основе нагнетают под манометрическим давлением, составляющим от приблизительно 5 до приблизительно 15 бар, например, приблизительно 10 бар. Как правило, жидкость на водной основе нагнетают при температуре, составляющей от приблизительно 88°С до приблизительно 98°С, например, приблизительно 90°С. Нагнетание жидкости в капсулу может осуществляться со средней скоростью, составляющей соответственно от приблизительно 25 мл/мин до приблизительно 500 мл/мин и более предпочтительно - от приблизительно 50 до приблизительно 150 мл/мин. Продолжительность нагнетания воды соответственно составляет от приблизительно 10 до приблизительно 30 секунд, например, от приблизительно 12 до приблизительно 15 секунд. Соответственно, жидкость на водной основе состоит по существу из воды, и ингредиент для варки содержит молотый кофе. Это обеспечивает возможность получения кофе типа эспрессо.
Нагнетание жидкости может осуществляться периодически или в импульсном режиме для оптимизации органолептических свойств продукта. Способ может дополнительно включать этап нагнетания воздуха в капсулу после варки/заваривания для вытеснения оставшегося напитка из капсулы. В качестве альтернативы или дополнения, обезвоживание остатков может быть обеспечено посредством сдавливания слоя ингредиента после варки/заваривания при перемещении эластомерной стенки зажима внутрь, как описано выше. Аналогичное сжатие слоя ингредиента (например, молотого кофе) соответственно выполняют перед нагнетанием воды для уплотнения слоя ингредиента. Эксперименты показали, что существует оптимальная степень сжатия слоя ингредиента, которая обеспечивает максимальное образование пенки на кофе эспрессо и другие характеристики кофе, подобные характеристикам кофе эспрессо.
Соответственно, по существу все этапы способа, отличные от выбора типа напитка, вставки чашки на позицию (-и) для чашки и вставки капсулы (капсул) в зажим (-ы), выполняются устройством автоматически.
Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, показанные на чертежах, будут описаны далее более подробно.
Как показано на фиг.5 и 6, капсула 10 в соответствии с настоящим изобретением представляет собой модификацию капсулы, описанной в документе WO2012175985 и показанной на фиг.3 и 4. Она содержит два гибких многослойных листа 11, 12. Каждый многослойный лист содержит внутреннюю термопластичную пленку для сварки, слой не проницаемой по отношению к кислороду, металлической фольги и наружный слой для печати. Передний и задний листы 11, 12 скреплены вместе вдоль краевых сварных швов 14, 15, верхнего сварного шва 13 и нижнего шва 16. Скрепление верхнего и боковых краев выполнено соответственно посредством термосварки или ультразвуковой сварки для образования постоянного сварного соединения между листами. По меньшей мере, центральная зона 23 нижнего шва 16 скреплена посредством склеивающего при надавливании, поддающегося расслаиванию адгезива, который может быть «разъединен» под действием тепла и/или давления жидкости и/или воздуха внутри капсулы и/или при помощи тепла, подводимого с наружной стороны капсулы. Патрубок 17 вставлен в верхний шов 13 капсулы. Патрубок 17имеет центральный цилиндрический канал и фланец на входном (верхнем) конце. Выходной (нижний) конец 18 патрубка имеет ромбовидную форму в поперечном сечении для облегчения вставки в верхний краевой шов 13 с обеспечением герметичного прикрепления к переднему и заднему листам. Цилиндрический канал патрубка герметично закрыт сверху разрушаемой мембраной.
Дополнительный поперечный, постоянный сварной шов 19 между передним и задним листами проходит поперек капсулы между верхним и нижним поперечными сварными швами для разделения капсулы на камеру 22 для ингредиента напитка и выходную камеру 23 для накопления/кондиционирования напитка. Промежуточный сварной шов 19 не проходит поперек капсулы на всей ее ширине. Нескрепленный зазор 20 остается в промежуточном сварном шве для обеспечения выходного канала, проходящего от камеры для приготовления напитка.
Когда предназначенная для ингредиента камера 22 капсулы по существу заполнена, в ней имеется приблизительно 15 г молотого обжаренного кофе 27. Капсула обеспечивает не проницаемое для кислорода и влагонепроницаемое «ограждение» для кофе до тех пор, пока капсула не будет использоваться.
Постоянный поперечный промежуточный сварной шов 19, образованный термосваркой, дополнительно содержит изогнутые в направлении вниз, выступающие части 21, расположенные с обеих сторон от продольной оси капсулы под выходным каналом 20 и образующие боковые края расположенной ниже по потоку (выходной) камеры 23. Ширина выходной камеры 23 имеет промежуточное значение между шириной камеры 22 для ингредиента напитка и шириной более узкого выходного канала 20.
Фильтрующий материал в выходном канале обеспечивается посредством одной сложенной V-образно, прямоугольной полоски 24 из нетканого фильтрующего материала из полипропиленовых волокон, которая закреплена на всей ширине капсулы. Длинные боковые края полоски, сложенной V-образно, закреплены в поперечном промежуточном сварном шве 19, то есть фильтрующая полоска не выступает над промежуточным сварным швом 19. Сложенная V-образно, фильтрующая полоска 24 проходит вниз через выходной канал 20 и выходную камеру 23, при этом вершина V-образной складки закреплена в нижнем краевом шве 16 капсулы, включающем в себя зону 23, поддающуюся разъединению под действием тепла. Таким образом, выходной канал 20 будет заполнен фильтрующим листовым материалом при его двойной толщине. Следует отметить, что в зонах, в которых сложенный V-образно, фильтрующий лист перекрывает промежуточный поперечный сварной шов, боковые краевые сварные швы и нижний краевой сварной шов 16, указанный сварной шов между передним и задним листами образуется посредством сложенного V-образно, фильтрующего листа, так что передний и задний листы и сложенный V-образно, фильтрующий лист скрепляются/свариваются все вместе. В зонах, в которых постоянный сварной шов образован посредством термосварки, этому способствует использование фильтрующего листа, содержащего термопластичные волокна или состоящего из термопластичных волокон, таких как полипропиленовые волокна.
На фиг.7 и 8 зажимное устройство 30, предусмотренное в устройстве в соответствии с настоящим изобретением, показано схематически. Зажим содержит первый зажимной элемент 31 и второй зажимной элемент. Первый зажимной элемент 31 образован из металла или аналогичного жесткого материала с внутренней поверхностью, имеющей плоскую периферию и вогнутую центральную зону 33, которая в возможном варианте, но необязательно является съемной и предназначена для приема предназначенной для ингредиента напитка камеры капсулы, такой как соответствующие камеры согласно фиг.5 или 6. Уплотнительное кольцо 34 размещено в канавке, проходящей по всей плоской периферии.
Второй зажимной элемент содержит жесткую рамку 32. Жесткая рамка 32 из металла или аналогичного материала окружает центральное пустое пространство. Слой эластомера 37, имеющий отбортованную периферию 42, размещен поверх жесткой рамки 32 с образованием посадки с натягом. Поверхность слоя эластомера, обращенная к первому зажимному элементу, является профилированной для образования углубления, в котором имеются подушкоообразные опорные элементы, подобные показанным более подробно на фиг.14. Противоположная сторона слоя эластомера обращена к рабочей поверхности 49 поршня на поршне 36, в результате чего смещение рабочей поверхности 49 поршня относительно жесткой рамки 32 по направлению к первому зажимному элементу 31 вызывает смещение слоя эластомера наружу, так что он выпучивается в направлении первого зажимного элемента 31.
Поршень 36 содержит шток поршня, вставленный с обеспечением сопряжения в центральное пустое пространство жесткой рамки 32, и фланец поршня, выступающий на периферии от штока поршня за жесткой рамкой 32, то есть со стороны жесткой рамки 32, обращенной от первого зажимного элемента 31. Множество распределенных по окружности пружин 35 проходят между жесткой рамкой 32 и фланцем поршня для обеспечения возможности ограниченного упругого перемещения поршневого элемента и жесткой рамки 32 друг относительно друга.
Три фиксирующих штифта 43 могут проходить от каждой стороны первого зажимного элемента, и три фиксирующих штифта 44 могут проходить от каждой стороны фланца поршня. Соответствующие пары фиксирующих штифтов на первом зажимном элементе и на фланце поршня выровнены вдоль направления закрытия первого и второго зажимных элементов. Фиксирующее устройство, показанное штрихпунктирными линиями на фиг.7 и 8, выполнено в виде фиксирующих штанг 45 с каждой стороны зажимного устройства, при этом каждая фиксирующая штанга 45 имеет три поперечные фиксирующие запорные планки 46, и каждая указанная фиксирующая запорная планка 46 имеет выступы 47, 48 на ее концах, предназначенные для входа в контактное взаимодействие за соответствующими штифтами 43, 44 на первом зажимном элементе и фланце поршня, как показано на фиг.8, для фиксации/запирания зажима в закрытом положении. Приводной механизм (непоказанный) обеспечивает перемещение фиксирующих штанг 45 в вертикальном направлении (то есть перпендикулярно к направлению зажима) для фиксации и расфиксации зажима. Можно видеть, что в запертом положении, показанном на фиг.8, фиксирующий механизм обеспечивает возможность незначительного перемещения поршня 36 по направлению к первому зажимному элементу 31, но предотвращает смещение первого зажимного элемента и поршня в направлении друг от друга. Небольшое допустимое дополнительное перемещение поршня по направлению к первому зажимному элементу может быть использовано для: (а) простого блокирования и разблокирования фиксирующего механизма; (b) сдавливания (уплотнения) ингредиента напитка внутри зажима перед варкой/завариванием и (с) сдавливания ингредиента напитка после варки/заваривания для обезвоживания капсулы после варки/заваривания.
Кроме того, можно видеть, что в запертом положении, показанном на фиг.8, пружины 35 поджимают жесткую рамку 32 по направлению к первому зажимному элементу 31 для приложения уплотняющей силы по всей периферии первого зажимного элемента, где он входит в контактное взаимодействие с жесткой рамкой 32 второго зажимного элемента.
Задняя сторона поршня 36 содержит расположенную в центре, заднюю выступающую часть 38, имеющую паз 40, в который вставлен ведущий штифт 39 приводного механизма. Опорный рычаг 41 проходит от задней выступающей части 38 для обеспечения опоры для поршня 36 с возможностью поворота, как описано более подробно в связи с фиг.15а-15m. Ведущий штифт 39 приводится в действие посредством механизма для приведения поршня 36 в движение по направлению к первому зажимному элементу 31, который зафиксирован относительно рамы варочного устройства. При использовании ведущий штифт 39 и приводной механизм вначале обеспечивают приведение второго зажимного элемента в движение вперед до тех пор, пока периферийная зона эластомерного покрытия на жесткой рамке 32 не упрется в периферийную зону первого зажимного элемента 31. Дальнейшее перемещение ведущего штифта 39 вперед вызовет сжатие пружин 35 и обеспечит перемещение рабочей поверхности 49 поршня вперед относительно жесткой рамки 32. Поршень 36 приводится в движение вперед за положение, показанное на фиг.8, для вдавливания рабочей поверхности 49 поршня в заднюю сторону слоя 37 эластомера и, тем самым, обеспечения выпучивания слоя 37 эластомера внутрь полости для варки/заваривания напитка для сдавливания ингредиента напитка внутри капсулы. Фиксирующие запорные элементы 45 затем опускаются, и ведущий штифт перемещается назад, так что фиксирующие штифты 43, 44 упираются в выступы 47, 48 фиксирующих запорных элементов 45 для фиксации/запирания зажима. После этого ведущий штифт 39 перемещается дальше назад вдоль паза 40, как показано на фиг.8, так что он выходит из контактного взаимодействия с поршнем 36, когда варка/заваривание происходит внутри камеры зажима, для гарантирования того, что силы, возникающие вследствие давления внутри камеры зажима во время варки/заваривания, не будут передаваться приводному механизму, в котором они могли бы вызвать деформацию и рассогласование в будущем. Как только приготовление напитка из капсулы будет завершено, ведущий штифт 39 снова перемещается вперед для приведения поршня 36 в движение до места, находящегося дальше по отношению к положению, показанному на фиг.8, для вдавливания рабочей поверхности 49 поршня в заднюю сторону слоя 37 эластомера и, тем самым, обеспечения выпучивания слоя эластомера внутрь полости для варки/заваривания напитка с целью сдавливания ингредиента напитка внутри капсулы для сдавливания и обезвоживания капсулы. Это также вызывает выход фиксирующих штифтов 43, 44 из контактного взаимодействия с выступами 47, 48 фиксирующих запорных элементов. Фиксирующие запорные элементы 45 затем поднимаются, и ведущий штифт 39 перемещается назад для перемещения второго зажимного элемента так, как описано дополнительно в связи с фиг.15а-15m.
Фиг.9 показывает детали предпочтительного приводного механизма, который может быть использован вместе с зажимным устройством и предпочтительно в качестве альтернативы фиксирующему механизму по фиг.7 и 8. Фиг.9 показывает конструкцию зажимного устройства в открытой конфигурации. Все элементы, которые эквивалентны элементам, описанным в отношении конструкции зажимного устройства по фиг.7 и 8, имеют те же ссылочные позиции.
В варианте осуществления по фиг.9 приводной механизм имеет коленчатый вал 84, соединенный с рамой варочного устройства в точке поворота, а именно в центре 86 коленчатого вала. Соответственно, коленчатый вал 84 может вращаться вокруг центра 86 коленчатого вала.
Коленчатый вал 84 присоединен с возможностью поворота к одному концу кривошипа 88 в шарнире 90, что обеспечивает возможность поворота кривошипа относительно коленчатого вала вокруг данной точки поворота. Кривошип 88, в свою очередь, присоединен с возможностью поворота к поршню 36 в дополнительном шарнире 92. Соответственно, кривошип 88 также может поворачиваться относительно поршня 36 вокруг шарнира 92. Данные два шарнира 90, 92 на кривошипе 88 расположены на противоположных концах кривошипа 88.
Перемещение поршня 36 вдоль направления к первому зажимному элементу 31 ограничено. Следовательно, в данной конструкции вращение коленчатого вала 84 может быть использовано для регулирования расстояния от поршня 36 по прямой до центра 86 коленчатого вала, при этом положение данного центра является фиксированным относительно рамы. Поскольку положение первого зажимного элемента 31 также является фиксированным относительно рамы перед варкой/завариванием, вращение коленчатого вала 84 также вызывает перемещение второго зажимного элемента относительно первого зажимного элемента 31. Когда все точки поворота/шарниры находятся на одной прямой, как показано на фиг.10, поршень 36 находится в точке, в которой он наиболее удален от центра 86 коленчатого вала, и в точке, в которой расположен ближе всего к первому зажимному элементу 31. Следовательно, устройство настроено так, что данная схема расположения приводного механизма соответствует зажимному устройству, находящемуся в закрытой конфигурации варки/заваривания. Преимуществом такого подхода является устранение какого-либо результирующего крутящего момента, действующего на коленчатый вал 84, даже когда поршень подвергается воздействию значительной продольной силы, действующей со стороны второго зажимного элемента и связанной с противодавлением, обусловленным процессом варки/заваривания. Следовательно, данная конструкция приводного механизма обеспечивает эффективную механическую фиксацию зажимного устройства в закрытой конфигурации варки/заваривания, при этом гарантируется то, что электродвигатель (непоказанный), который обеспечивает приведение коленчатого вала во вращение, не будет подвергаться воздействию сил, которые могли бы вызвать его повреждение.
Устройство для приготовления напитков может иметь предохранитель для пальцев, такой как проиллюстрированный на фиг.11 и 12, который блокирует доступ к камере зажима, когда зажимное устройство открыто, но обеспечивает возможность выхода жидкости из камеры зажима, когда зажимное устройство находится в закрытой конфигурации варки/заваривания. В частности, предохранитель для пальцев может ограждать выход зажимного устройства. В проиллюстрированном примере предохранитель 94 для пальцев прикреплен с возможностью поворота к раме варочного устройства и подпружинен до конфигурации, обеспечивающей огораживание, при этом он опирается на выступ 96 рамы. Когда предохранитель 94 для пальцев находится в конфигурации, обеспечивающей огораживание, доступ пользователя к зажимному устройству с наружной стороны рамы будет невозможен. Это гарантирует то, что пользователь не разместит случайным образом какой-либо предмет или выступающий элемент между первым зажимным элементом 31 и вторым зажимным элементом во время процесса зажима что позволяет избежать риска травмирования пользователя или повреждения зажима.
Перемещение предохранителя 94 для пальцев до конфигурации, не обеспечивающей огораживания и проиллюстрированной на фиг.12, представляет собой часть действий зажимного устройства, перемещающегося в положение, соответствующее закрытой конфигурации варки/заваривания. Это может быть осуществлено посредством выступа 98 на поршне 36, перемещающегося по направлению к предохранителю 94 для пальцев, когда поршень 36 перемещается в положение, соответствующее закрытой конфигурации варки/заваривания. Когда второй зажимной элемент входит в контакт с первым зажимным элементом 31, выступ 98 контактирует с предохранителем 94 для пальцев и, таким образом, обеспечивает его перемещение до конфигурации, не обеспечивающей огораживания, при преодолении воздействия пружины предохранителя для пальцев. При последующем перемещении зажимного устройства обратно до его открытой конфигурации посредством перемещения второго зажимного элемента от первого зажимного элемента 31 предохранитель 94 для пальцев автоматически вернется к его конфигурации, обеспечивающей огораживание, под действием пружины.
Выступ 98 расположен со стороны выхода из камеры зажима так, что его наличие не создает препятствий для жидкости, выходящей из камеры зажима. Могут быть предусмотрены два выступа, по одному с каждой стороны выхода из камеры зажима, для обеспечения приложения уравновешенной силы к предохранителю 94 для пальцев во время открытия.
Фиг.13 показывает схематическое поперечное сечение части зажимного устройства 30 в месте расположения выходного канала 20 капсулы при использовании. Можно видеть, что поперечная герметично соединенная зона 19 и выходной канал 20 капсулы зажаты между первым зажимным элементом 31 и эластомерным слоем 37, покрывающим жесткую рамку 32 второго зажимного элемента. Неглубокое углубление 50 имеется в первом зажимном элементе в зоне выходного канала 20, при этом сдавливание является достаточным для поддержания только заданного противодавления внутри предназначенной для ингредиента камеры капсулы во время приготовления напитка при одновременном обеспечении возможности достаточно быстрого вытекания напитка по выходному каналу.
Фиг.14 показывает вид в перспективе спереди жесткой рамки 32 и эластомерного покрывающего элемента 37 второго зажимного элемента. Жесткая рамка 32 является по существу прямоугольной и выполнена с размерами, обеспечивающими возможность ее установки вокруг предназначенной для ингредиента напитка камеры капсулы. Эластомерный покрывающий элемент 37 отформован как одно целое из силиконового эластомера. Он содержит периферийную кромку 42, которая плотно прилегает вокруг жесткой рамки 32 для фиксации покрывающего элемента на рамке при одновременном обеспечении возможности его легкого снятия для замены в случае необходимости. Передняя (обращенная к капсуле) поверхность эластомерного покрывающего элемента 37 содержит по существу плоскую периферию 54 для прилегания к периферии первого зажимного элемента 31. При использовании периферия капсулы зажата между данной периферией 53 эластомерного покрывающего элемента 37 и периферией первого зажимного элемента 31. Нижняя зона периферии эластомерного покрывающего элемента 37 обеспечивает сужение выходного канала 20 капсулы 10. Верхняя зона периферии эластомерного покрывающего элемента включает в себя неглубокое V-образное углубление 58 для приема части верхнего края капсулы 10, имеющей ромбовидный корпус патрубка, вставленный в нее.
Центральная зона 54 передней поверхности эластомерного покрывающего элемента 37 является в основном вогнутой для приема одной стороны капсулы 10. Тем не менее, три подушкообразных выступа 55, 56, 57 проходят вверх от вогнутой поверхности для обеспечения улучшенного уплотнения ингредиента напитка, в частности, молотого кофе, внутри капсулы и для улучшения прохода потока жидкости через слой ингредиента во время варки/заваривания, как описано в данном документе.
На фиг.15а-15m определенные механизмы устройства 60 для производства напитков в соответствии с настоящим изобретением показаны схематически. Устройство 60 содержит жесткую раму 61, имеющую металлические боковые плиты, между которыми расположено большинство компонентов устройства. Первый (передний) зажимной элемент закреплен на дверце 62, которая прикреплена к раме посредством шарнира 63, расположенного рядом с нижней частью дверцы, который обеспечивает возможность открытия дверцы, как показано на фиг.15b, когда фиксирующий механизм 65 выключен. Данный поворот может быть осуществлен посредством электродвигателя. Закрытие дверцы 62 посредством того же самого электродвигателя может быть осуществлено пользователем, слегка толкающим дверцу 62 по направлению к закрытому положению, после того, как будет выполнена вставка капсулы, как показано на фиг.15с. Как только дверца 62 будет закрыта, автоматически включается механизм 65 запирания дверцы, подобный показанному на фиг.15d, для фиксации верхней части дверцы относительно рамы 61, так что дверца и первый зажимной элемент не будут перемещаться относительно рамы 61 во время приготовления напитка.
Устройство по фиг.15 дополнительно содержит второй зажимной элемент 64, подобный описанному выше. Конструкция 64, состоящая из второго зажимного элемента и поршня, закреплена на жестком поворотном рычаге 79, имеющем проксимальный конец, жестко прикрепленный к поршню, и дистальный конец, прикрепленный с возможностью поворота к раме 61 посредством оси 66, проходящей через раму над местом расположения второго зажимного элемента, когда он находится в закрытой конфигурации варки/заваривания. Поршень, как описано выше, имеет заднюю выступающую часть, в которой имеется паз, и которая выступает от задней стороны штока поршня. Ведущий штифт 67, предназначенный для приведения в действие поршня, вставлен через паз таким образом, что он может свободно перемещаться в пазе. Ведущий штифт 67 прикреплен с возможностью поворота к проксимальному концу кривошипа 68. Дистальный конец кривошипа присоединен к коленчатому валу 70 посредством шарнира 69. Коленчатый вал 70 установлен на оси 72, установленной на раме 61 с возможностью поворота. Окружная периферийная часть 70а коленчатого вала является зубчатой для зацепления с приводным зубчатым колесом 73 электродвигателя, также неподвижно установленного на раме 61.
После загрузки капсулы в машину и фиксации дверцы и переднего зажимного элемента так, как показано на фиг.15d, электродвигатель приводят в действие для обеспечения поворота коленчатого вала 70 в максимальной степени, при этом кривошип 68 и ведущий штифт 67 обеспечивают приведение в действие конструкции 64, состоящей из поршня и второго зажимного элемента, для закрытия зажимного устройства, как показано на фиг.15е. Жесткая рамка, покрытая эластомерным слоем, вводится в контакт с первым зажимным элементом, и после этого поршень перемещается на 1-15 мм за положение, соответствующее закрытой конфигурации поршня, предусмотренной при варке/заваривании, для уплотнения ингредиента внутри капсулы посредством вдавливания эластомерного слоя второго зажимного элемента в полость для варки/заваривания, как описано выше. Затем приводится в действие запирающий механизм 76, как показано на фиг.15f, для опускания запорных элементов (непоказанных), подобных описанным выше в связи с фиг.7 и 8. После этого электродвигатель включается на короткое время для вращения в противоположном направлении для возврата коленчатого вала 70 и кривошипа 68 в положение, показанное на фиг.15g. Это обеспечивает перевод фиксирующих штифтов на зажимных элементах в положение контакта с выступами запорных элементов, как описано выше, в результате чего первый зажимной элемент, второй зажимной элемент и поршень фиксируются в закрытой конфигурации варки/заваривания. Кроме того, как видно на фиг.8 и 15g, ведущий штифт 67 немного отводится назад в пазе на задней стороне поршня. Это гарантирует то, что никакая нагрузка не будет приложена к ведущему штифту 67 во время приготовления напитка внутри камеры зажима. Зажимное устройство теперь готово для приготовления напитка внутри капсулы.
Устройство дополнительно содержит трубку 78 для нагнетания воды, как показано на фиг.15g. После фиксации зажима приводной механизм обеспечивает перемещение трубки 78 для нагнетания воды вниз для прокалывания предназначенного для сохранения свежести, герметизирующего элемента патрубка капсулы и образования уплотнения в патрубке капсулы, создаваемого за счет сопряжения. После этого вода нагнетается в капсулу 10 из резервуара 80 посредством насоса 81 с ползунком под давлением, составляющим приблизительно 10 бар, как показано на фиг.15h, для приготовления напитка внутри капсулы. Напиток вытекает из нижней части капсулы 10 в чашку 82, расположенную на позиции устройства, предназначенной для приема чашки, под зажимом.
Когда нагнетание воды будет завершено, электродвигатель снова приводится в действие на короткое время для вращения в прямом направлении с целью приведения кривошипа 68, ведущего штифта 67 и, тем самым, поршня в движение в направлении закрытия, как показано на фиг.15i. Это снова обеспечивает выпучивание эластомерного слоя на втором зажимном элементе в направлении камеры капсулы, в результате чего происходит сдавливание капсулы для вытеснения дополнительного напитка из капсулы (это также называют обезвоживанием капсулы). Данное перемещение поршня также вызывает выход фиксирующих штифтов на поршне и первом зажимном элементе из контакта с фиксирующими запорными элементами. После этого фиксирующие запорные элементы поднимаются, как показано посредством перемещения механизма 76 на фиг.15j, и нагнетательная трубка отводится. Затем электродвигатель включается для вращения в обратном направлении для поворота второго зажимного элемента в направлении от первого зажимного элемента, как показано на фиг.15k. Это обеспечивает открытие задней стороны зажима и позволяет механизму (непоказанному) удаления капсулы вытолкнуть израсходованную капсулу в контейнер 74 внутри устройства, как показано на фиг.15l. После этого устройство находится в показанном на фиг.15m состоянии готовности к извлечению чашки 82, содержащей напиток, после чего процесс может быть повторен. Следует понимать, что по существу такая же последовательность может быть использована при закрытии/фиксации камеры зажима посредством использования схемы расположения/конструкции приводного механизма с верхней мертвой точкой вместо фиксирующего механизма по фиг.7 и 8.
Фиг.16 показывает схематическое частичное изображение устройства 200 для приготовления напитков в соответствии с изобретением. Устройство 200 содержит зажимное устройство 30, аналогичное зажимному устройству, описанному выше в связи с фиг.7 и 8. Первый (передний) зажимной элемент поворачивается в нижней части посредством шарнира, который позволяет первому зажимному элементу поворачиваться наружу для загрузки капсулы 10 в соответствии с изобретением в зажим. Капсулу 10 загружают в зажим посредством вставки патрубка капсулы через шпоночный паз 214 в передней части устройства. После пропускания через шпоночный паз 214 патрубок капсулы закрепляется в пазе в положении, показанном на фиг.16, в котором фланец патрубка капсулы опирается на опору 212, имеющую паз, через который проходит патрубок. Зона выходного канала 20, выходящего из предназначенной для ингредиента напитка камеры капсулы, зажимается посредством нижней части зажимного устройства. Выходная камера 20 и поддающийся разъединению, нижний краевой шов 23 капсулы проходят ниже зажимного устройства, в результате чего гарантируется то, что напиток не будет загрязнять зажим во время процесса приготовления и выдачи. Устройство 200 может дополнительно содержать источник тепла (непоказанный), такой как источник горячего воздуха или лучистого тепла, расположенный рядом с поддающимся разъединению, нижним краевым швом 23 капсулы ниже зажима и предназначенный для нагрева поддающегося разъединению нижнего краевого шва 23 для облегчения открытия капсулы.
Зажимное устройство 30 дополнительно содержит второй зажимной элемент и фиксирующие элементы, подобные описанным выше. Последовательность работы приводного механизма для второго зажимного элемента описана выше в связи с фиг.15а-15m.
Устройство по фиг.16 дополнительно содержит позицию приема чашки, расположенную под зажимом, в виде ниши, имеющей полку 204 для обеспечения опоры для чашки 82. Инфракрасный передатчик 206 и детектор 207 инфракрасного излучения расположены с противоположных сторон данной ниши, при этом наличие чашки 82 на позиции приема чашки будет вызывать прерывание инфракрасного луча между передатчиком 206 и приемником 207 для обеспечения выполнения функции обнаружения чашки. Контейнер 74 для отходов также предусмотрен внутри устройства для приема израсходованных капсул 10 после приготовления напитка. Устройство в соответствии с данным вариантом осуществления дополнительно содержит механизм (непоказанный) для выталкивания израсходованных капсул 10 в контейнер 74 после того, как приготовление напитка будет завершено, и после отвода второго зажимного элемента. Данный механизм может быть аналогичен соответствующему механизму, используемому в существующих машинах FLAVIA, предназначенных для приготовления напитков.
Устройство 200 дополнительно содержит трубку 78 для нагнетания жидкости, выполненную в виде металлической трубки, имеющей заостренный конец для прокалывания барьерного элемента, предназначенного для сохранения свежести, и прохода в канал патрубка капсулы для нагнетания воды в капсулу. Нагнетательная трубка 78 образует посадку сопряжения внутри канала патрубка капсулы. Нагнетательная трубка 78 дополнительно предусмотрена с уплотнительным кольцом 213, надетым вокруг трубки и удерживаемым под фланцем 211 нагнетательной трубки. При использовании уплотнительное кольцо плотно прижимается к верхней части фланца патрубка капсулы для образования герметичного уплотнения между нагнетательной трубкой и патрубком капсулы. Нагнетательная трубка 78 установлена на механизме 210, совершающем возвратно-поступательное движение, для перемещения нагнетательной трубки вниз в патрубок капсулы перед приготовлением напитка и во время приготовления напитка и вверх в сторону во время вставки и удаления капсулы.
Устройство дополнительно содержит сопло 208 для подачи струи, предназначенное для подачи струи воды в приемный контейнер 82, находящийся на позиции приема чашки. Сопло 208 для подачи струи расположено немного выше верхней части приемного контейнера и под некоторым углом относительно вертикали, так что струя воды из сопла обеспечивает завихрение жидкости внутри чашки. Сопло для подачи струи может представлять собой сопло, имеющее сужающийся на конус, внутренний канал, например, по существу подобный описанному в документе GB-А-2379624.
Устройство дополнительно содержит резервуар 216 для воды (который может быть предусмотрен с подогревом), насос 217 с ползунком, выполненный с возможностью подачи воды под давлениями, составляющими 10-15 бар, и нагревательный блок 218 подогрева воды, предназначенный для нагрева воды под давлением до заданной температуры, составляющей 90-100°С. За нагревателем нагревательным блоком 218 подогрева воды по ходу потока канал для прохода воды разделяется на первый канал, проходящий через клапан 220 к нагнетательному патрубку 78 зажимного устройства, и второй канал, проходящий через клапан 221 к соплу 208 для подачи струи для вспенивания или перемешивания в чашке. Устройство может дополнительно содержать воздушный насос (непоказанный), предназначенный для подачи воздуха под давлением или в канал нагнетательной трубки и/или в сопло для подачи струи через соответствующие клапаны. Может быть осуществлено нагнетание сжатого воздуха в капсулу после варки/заваривания для обезвоживания капсулы после варки/заваривания. В качестве альтернативы или дополнения может быть осуществлено нагнетание воздуха под давлением в капсулу перед варкой/завариванием для открытия капсулы непосредственно перед нагнетанием воды. В качестве альтернативы или дополнения воздух под давлением может быть использован для очистки каналов для прохода воды от жидкости для устранения капанья и для предотвращения образования накипи в каналах для прохода воды.
Устройство по фиг.16 дополнительно содержит систему 224 управления и пользовательский интерфейс 226. Система 224 управления управляет насосом 217, нагревателем 218, клапанами 220, 221, механизмами открытия и закрытия зажимного устройства, любыми системами и клапанами для подачи горячего воздуха, механизмом удаления капсулы и т.д. в соответствии с последовательностями, описанными в данном документе, для получения желательных напитков. Пользовательский интерфейс 226 соответственно содержит дисплей и соответствующие экранные клавиши или управляющие элементы на сенсорном экране для того, чтобы дать возможность пользователю выбрать желательный напиток и инициировать процесс.
Как показано на фиг.17а и 17b, патрубок 230 с первым шпоночным выступом, предназначенный для капсулы в соответствии с настоящим изобретением, содержит ромбовидное основание 234, трубчатый стержень 242 и верхний фланец, образованный из первой части 235, которой придана форма шестигранной призмы, и верхней, второй части 236, которая является ромбовидной. Данные компоненты соответственно образованы как одно целое посредством литья под давлением или трехмерной печати. В собранной капсуле ромбовидное основание вставлено и закреплено между передним и задним листами капсулы в верхнем крае капсулы. Трубчатый канал 233 проходит через все данные компоненты для приема предназначенной для нагнетания воды трубки варочного устройства при использовании. Канал 233 герметично закрыт поперечным барьерными элементом 237, предназначенным для сохранения свежести, который может быть отформован как одно целое с остальными компонентами патрубка в виде разрушаемого барьерного элемента или может представлять собой мембрану из другого материала, прикрепленную от края до края верхней части канала.
Как показано на фиг.18а и 18b, патрубок 240 со вторым шпоночным выступом, предназначенный для капсулы в соответствии с настоящим изобретением, содержит ромбовидное основание 244, трубчатый стержень 242 и фланец 245, которому придана форма шестигранной призмы. Данные компоненты соответственно образованы как одно целое посредством литья под давлением или трехмерной печати. В собранной капсуле ромбовидное основание 244 вставлено и закреплено между передним и задним листами капсулы в верхнем крае капсулы. Трубчатый канал 243 проходит через все данные компоненты для приема предназначенной для нагнетания воды трубки варочного устройства при использовании. Канал герметично закрыт поперечным изолирующим элементом 237, предназначенным для сохранения свежести, который может быть отформован как одно целое с остальными компонентами патрубка в виде разрушаемого барьерного элемента или может представлять собой мембрану из другого материала, прикрепленную от края до края верхней части канала. Шестигранный призматический фланец 245 патрубка по фиг.18а и 18b имеет бóльшую толщину при измерении вдоль главной оси призмы, чем шестигранный призматический фланец патрубка по фиг.17а и 17b.
Фиг.19а и 19b показывают поперечные сечение первого и второго шпоночных пазов 250, 260 на первом и втором зажимных устройствах варочных устройств для приема капсул, имеющих соответствующие патрубки в соответствии с фиг.17а и 17b и фиг.18а и 18b. Легко можно увидеть, что патрубки 230 по фиг.17а и 17b будут вставляться через шпоночный паз 254 по фиг.19а, но не через шпоночный паз 260 по фиг.19b. Аналогичным образом, патрубки 240 по фиг.18а и 18b будут вставляться через шпоночный паз 260 по фиг.19b, но не через шпоночный паз 250 по фиг.19а. Соответственно, капсулы, которые предназначены для использования в зажимах, предназначенных для варки/заваривания при высоком давлении и подобных описанным в данном документе, и которые имеют выходной канал, который сужают посредством зажима, выполнены с патрубком со шпоночным выступом первого типа, и капсулы, которые предназначенные для использования в зажимах, предназначенных для варки/заваривания при низком давлении, и которые имеют выходной канал большего сечения, такие как обычные капсулы FLAVIA, предназначенные для использования в обычных зажимах типа FLAVIA, предназначенных для варки/заваривания, имеют патрубок со шпоночным выступом второго типа, при этом шпоночные пазы, выполненные в соответствующих зажимах, предотвращают ошибочное использование капсул.
Следует понимать, что для сокращения объема описания предпочтительные и альтернативные признаки в некоторых случаях были описаны только в связи с одним аспектом изобретения, даже несмотря на то, что они применимым для всех остальных аспектов. Соответственно, любой признак, который был описан выше в связи с любым одним аспектом изобретения, также может быть применен для любого другого аспекта изобретения.
Вышеприведенные варианты осуществления были описаны только в качестве примера. Многие другие варианты осуществления, находящиеся в пределах объема сопровождающей формулы изобретения, будут очевидны для специалиста.