КАПСУЛЫ, УСТРОЙСТВО И СПОСОБЫ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА
CAPSULE, DEVICE AND METHODS FOR BEVERAGE PREPARATION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к капсулам, устройству и способам приготовления напитков из капсул, содержащих ингредиент для приготовления напитка.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны системы для образования напитка, в которых напиток образуется посредством вставки капсулы, содержащей зернистый ингредиент для образования напитка, такой как молотый кофе, в станцию для образования напитка устройства для образования напитка. Устройство затем впрыскивает воду в капсулу, где ингредиент для образования напитка растворяется в или заваривается в воде для образования напитка. Напиток вытекает из капсулы через подходящий выход, который может представлять собой просто отверстие или перфорацию в капсуле, или он может содержать выходную трубку, которая прокалывает выходную область капсулы. Капсула может включать в себя фильтр для предотвращения выхода твердых компонентов, таких как кофейная гуща, из капсулы. Системы для образования напитка этого обычного типа описаны, например, в WO 94/01344, EP-A-0512468 и EP-A-0468079 (все Nestle), в US-A-5840189 и WO-A-0160220 (Keurig), в EP-A-0272922 (Kenco), в WO-A-2007093355 (Samar Technologies), в US-A-20110142996 (Kruger), EP-A-0710462 (Illycaffe) и в EP-A-0821906, US-A-20110000376 и US-A-20110027425 (Sara Lee).
GB-A-2121762, GB-A-2122881, EP-A-0179641, EP-A-0247841 и WO-A-9905044 описывают системы для приготовления напитка на основе капсулы типа, который теперь широко используется и продается Mars Drinks под зарегистрированной торговой маркой FLAVIA. Иллюстративный вариант осуществления капсулы FLAVIA в соответствии с современным уровнем техники показан на Фиг.1, 2а и 2b. Аналогичные капсулы описываются в JP-A-4142266.
Ссылаясь на Фиг.1, 2а и 2b, иллюстративная капсула 100 для приготовления напитка типа FLAVIA содержит передний и задний листы 110, 112 из непроницаемого для жидкости и воздуха листового материала, постоянно склеенных друг с другом по их верхнему и боковым краям, как описано более подробно ниже. Передний и задний листы также склеены друг с другом вдоль нижнего края 120 капсулы, но это склеивающее соединение является снимаемым под действием тепла или давления внутри капсулы. Например, склеивание нижнего края 120 может выполняться посредством чувствительного к давлению адгезива. В капсуле 100 находится сфальцованное полотно материала 130 фильтра, приклеенное к внутренним стенкам переднего и заднего листов. Полотно материала фильтра поддерживает ингредиент 150 для приготовления напитка, такой как молотый кофе или листовой чай. Капсула 100 дополнительно содержит сопло 140, имеющее трубчатое отверстие 142. Сопло вставлено в верхний край капсулы и приклеено воздухонепроницаемым образом к переднему и заднему листам, при этом сопло имеет фланец для способствования размещению капсулы 100 надлежащим образом в машину для приготовления напитка. Отверстие сопла первоначально укупорено посредством подходящего воздухонепроницаемого барьера для поддержания свежести.
При использовании капсула 100 вставляется в машину для розлива FLAVIA, которая содержит зажим для захвата сопла под фланцем и полую трубку инжектора с механизмом для вставки полой трубки инжектора в отверстие сопла, тем самым прокалывая барьер для поддержания свежести. Машина для розлива дополнительно содержит источник горячей воды и насос для впрыска горячей воды через трубку инжектора в капсулу. При впуске горячей воды через трубку инжектора и отверстие сопла ингредиент 150 для приготовления напитка, содержащийся в капсуле 100, смешивается с горячей водой, и напиток заваривается. Нижний шов 120 капсулы 100 открывается под действием тепла и давления жидкости внутри капсулы, и напиток проходит через полотно 130 фильтра и открытую нижнюю часть капсулы и собирается в приемник, расположенный на станции для приемника, размещенной непосредственно ниже капсулы.
Ссылаясь на Фиг.2а, лист материала 130 полотна сфальцован таким образом, чтобы образовать W в поперечном сечении, поддерживающем настаиваемый ингредиент 150 для приготовления напитка. При вводе жидкости через патрубок для жидкости давление жидкости побуждает вершину 132 W выворачиваться таким образом, чтобы обеспечить выпуклый вниз слой фильтра, как показано на Фиг.2b. Действие выворачивания способствует прорыванию чувствительного к давлению уплотнения нижнего шва 120 для розлива напитка, заваренного в капсуле. Дополнительные подробности и преимущества выворачивающихся полотен фильтра могут быть обнаружены в EP-A-0179641. Капсулы FLAVIA и способ обеспечивают напитки превосходного качества и, кроме того, обеспечивают преимущество, заключающееся в избежании взаимного загрязнения устройства для приготовления напитка последовательными напитками, так как напиток не контактирует с какой-либо частью устройства после приготовления.
Настоящие системы для розлива напитка типа FLAVIA выполнены с возможностью приготовления напитков посредством впрыска горячей воды только с незначительно повышенными давлениями, например менее давления в 1 бар по манометру. Капсулы не предназначены для работы при более высоких давлениях. В частности, впрыск воды с более высокими давлениями побуждал бы фильтр отделяться от упаковки. Однако приготовление определенных первосортных напитков, в частности кофе "эспрессо", требует прохождения воды через слой кофе с давлением больше 5 бар и вплоть до около 20 бар. Следовательно, остается потребность в капсулах, устройстве и способах приготовления напитка для приготовления кофе "эспрессо" и других экстрагируемых при высоких давлениях напитков, которые также обеспечивают вышеприведенные преимущества качества и отсутствие взаимного загрязнения.
Также является известным заваривать индивидуальные порции кофе "эспрессо" из индивидуальных капсул молотого кофе. Капсулы типично содержат порцию молотого кофе, плотно сжатого в капсуле, имеющей форму усеченного конуса или сплюснутого сфероида и образованной из непроницаемого для воздуха и влаги материала. Капсула вставляется в жесткую, металлическую камеру для заваривания, которая обычно имеет такую форму, чтобы плотно размещаться вокруг капсулы. Камера для заваривания имеет фильтрационный элемент в ее основании, средство для прокалывания нижней стороны капсулы и средство для впрыска горячей воды с давлением 500-1500 кПа (5-15 бар) во внутреннюю часть капсулы для заваривания кофе "эспрессо". Капсулы и системы для заваривания кофе "эспрессо" этого типа описываются, например, в WO 93/17932 и WO 94/02059.
Недостаток существующих капсул для заваривания "эспрессо" заключается в том, что они приспособлены для использования с традиционными машинами для "эспрессо", которые имеют жесткую полость для заваривания, имеющую такие размеры, чтобы размещать слой кофе определенных размеров и чтобы прикладывать необходимое давление к такому слою кофе. Имеется ограниченный предел для изменения количества кофе в капсуле или для изменения степени сжатия слоя кофе во время заваривания. Дополнительный недостаток существующих систем для "эспрессо" заключается во взаимном загрязнении между последовательными завариваниями, так как напитки, выходящие из капсулы, проходят через и, следовательно, загрязняют основную часть камеры для заваривания.
EP-A-0521186 описывает капсулу, содержащую сжатый ингредиент для заваривания напитка, такой как молотый кофе, для использования в машинах типа "эспрессо". Капсула является деформируемой для принятия формы полости любой машины для "эспрессо", в которой она используется. Это исключает необходимость в специальном адаптере для приспосабливания существующих машин для "эспрессо" к точной форме и конфигурации капсулы. К сожалению, это также означает, что кофе в капсуле может недостаточно сжиматься для оптимального заваривания кофе "эспрессо". Проблема взаимного загрязнения последовательными завариваниями также существует для этой конфигурации.
EP-A-0821906 описывает способы заваривания напитка, в которых вакуумная упаковка, содержащая ингредиент для заваривания напитка, размещается в зажим, горячая вода впрыскивается в вакуумную упаковку через полую иглу, и заваренный напиток имеет возможность выходить через закрывающий шов в вакуумной упаковке. Упаковка включает в себя подвижную пластину, противоположную относительно закрывающего шва вакуумной упаковки, которая используется для сжатия вакуумной упаковки в зажиме до заваривания. Пластины, образующие полость для заваривания, представляют собой жесткие, плоские пластины. Эти пластины не могут прикладывать высокое давление для сжатия вакуумной упаковки без риска прорывания упаковки.
WO-A-0219875 описывает устройство для заваривания напитка посредством переноса текучей среды на основе воды через капсулу (капсулу), содержащую ингредиент для заваривания напитка, при этом указанное устройство содержит: один или более инжекторов для впрыска текучей среды на основе воды в капсулу во время указанного заваривания; и зажим для капсулы, при этом указанный зажим содержит один или более элементов, которые являются подвижными для открывания и закрывания зажима, при этом указанные элементы имеют внутренние поверхности, которые в закрытом положении зажима задают полость, приспособленную, по существу, для охватывания и поддерживания капсулы во время указанного заваривания и дополнительно приспособленную для задания пути выхода напитка в нижней части полости, и причем внутренняя поверхность, по меньшей мере, одного зажимного элемента содержит, по меньшей мере, одну деформируемую область, смонтированную на поддерживающем элементе, который является подвижным, когда зажим находится в указанном закрытом положении, посредством чего форма указанной полости или указанного пути выхода может изменяться, когда зажим находится в указанном закрытом положении, для обеспечения требуемой конфигурации для заваривания капсулы. Капсула надлежащим образом представляет собой капсулу типа FLAVIA, если требуется, с модификациями.
Образование каналов жидкостью через сжатый слой материала для приготовления напитка во время заваривания может происходить, при приготовлении напитков, используя системы на основе капсулы (т.е. типа капсулы), особенно где требуются относительно высокие давления, например в приготовлении напитков "эспрессо" и типа "эспрессо". Это образование каналов направляет жидкость через предпочтительные пути в сжатом слое материала для приготовления напитка, предотвращая равномерное подвергание материала для приготовления напитка воздействию жидкости и приводя к бесполезно израсходованному материалу для приготовления напитка и напитку, имеющему уменьшенную концентрацию растворенного или настоянного материала. Образование каналов может происходить, в частности, если ингредиент напитка неравномерно и/или недостаточно сжимается в зажиме до или во время впрыска воды.
Соответственно, остается потребность в усовершенствованных капсулах, устройстве и способах приготовления напитков из капсул, особенно с высокими давлениями, например для приготовления напитков "эспрессо" и типа "эспрессо" из гибких упаковок типа капсулы.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В первом аспекте, настоящее изобретение обеспечивает капсулу для приготовления напитка, содержащую ингредиент для приготовления напитка, при этом капсула для напитка содержит корпус, имеющий боковые стенки, образованные из одного или более, по существу, непроницаемых для воздуха и жидкости листовых материалов, задающие камеру, содержащую ингредиент для приготовления напитка, и дополнительно задающие выходной канал, имеющий расположенный ближе по ходу конец во взаимодействии по текучей среде с указанной камерой для выпуска напитка из указанной камеры, в которой, по меньшей мере, область указанного выходного канала заполнена фильтрационным материалом для фильтрации указанного напитка, выпускаемого из указанной камеры.
Во втором аспекте, настоящее изобретение обеспечивает зажимной узел для приготовления напитка из капсулы, причем капсула имеет, по меньшей мере, одну гибкую стенку, при этом зажимной узел содержит два или более зажимных элементов, при этом, по меньшей мере, один зажимной элемент является подвижным для открывания и закрывания зажимного узла, причем соответствующие внутренние стенки указанных зажимных элементов в закрытом положении задают камеру, выполненную с возможностью, по существу, заключать в себя и поддерживать капсулу во время приготовления напитка, при этом камера имеет входную область для впрыска воды и выходную область для выпуска напитка, причем указанная внутренняя стенка, по меньшей мере, одного из указанных зажимных элементов содержит вогнутую основную поверхность для размещения указанной капсулы и одну или более нажимных подкладок, выступающих от указанной вогнутой основной поверхности в область вблизи указанной входной области для выборочного сужения области указанной капсулы вблизи указанной входной области.
В дополнительном аспекте, настоящее изобретение обеспечивает устройство для приготовления напитка, содержащее: один или более зажимных узлов в соответствии с настоящим изобретением; инжектор для впрыска воды в капсулу, удерживаемую внутри зажимного узла; и насос для подачи указанной воды через указанный инжектор с давлением больше 1 бара по манометру.
В дополнительном аспекте, настоящее изобретение обеспечивает систему для приготовления напитка, содержащую устройство для приготовления напитка в соответствии с изобретением, и дополнительно содержащую множество капсул для приготовления напитка в соответствии с изобретением, причем указанное множество капсул содержит разные ингредиенты для приготовления напитка, соответственно.
В дополнительном аспекте, настоящее изобретение обеспечивает способ образования напитка, содержащий вставку капсулы для приготовления напитка в соответствии с настоящим изобретением в зажимной узел устройства для приготовления напитка в соответствии с настоящим изобретением таким образом, что выход указанной капсулы сдавливается между зажимными элементами в указанной выходной области; впрыск жидкости на основе воды в указанную капсулу в указанной входной области для приготовления напитка в указанной капсуле и обеспечение возможности выпуска указанного напитка через указанную выходную область.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Дополнительные подробности и конкретные варианты осуществления, в качестве примера, настоящего изобретения будут теперь описываться дополнительно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на Фиг.1, 2а и 2b показана капсула типа FLAVIA в соответствии с предшествующим уровнем техники, как описано здесь выше;
на Фиг.3 показан вид сверху, с частичным вырезом, первой капсулы для приготовления напитка в соответствии с настоящим изобретением;
на Фиг.4 показан вид сверху второй капсулы для приготовления напитка в соответствии с настоящим изобретением;
на Фиг.5 показан вид сверху третьей капсулы для приготовления напитка в соответствии с настоящим изобретением;
на Фиг.6 показан вид сверху четвертой капсулы для приготовления напитка в соответствии с настоящим изобретением;
на Фиг.7 показан вид сверху пятой капсулы для приготовления напитка в соответствии с настоящим изобретением;
на Фиг.8 показан вид сверху шестой капсулы для приготовления напитка в соответствии с настоящим изобретением;
на Фиг.9А, 9В и 9С показаны вид сверху и продольный и поперечный разрезы седьмой капсулы для приготовления напитка в соответствии с настоящим изобретением;
на Фиг.10 показан схематичный вид в продольном разрезе капсулы в соответствии с изобретением, использующейся для приготовления напитка в зажиме в соответствии с изобретением;
на Фиг.11 показан вид в поперечном разрезе через выходную область капсулы и зажимного узла Фиг.10;
на Фиг.12 показан вид спереди зажимного элемента для зажимного узла в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;
на Фиг.13 показан перспективный вид зажимного элемента фиг.12;
на Фиг.14 показан вид сбоку зажимного элемента фиг.12;
на Фиг.15 показан схематичный продольный разрез зажимного элемента фиг.12 по линии А;
на Фиг.16 показан схематичный горизонтальный разрез зажимного элемента фиг.12 по линии В;
на Фиг.17 показан общий вид с вырезом машины для приготовления напитка в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В первом аспекте, настоящее изобретение обеспечивает капсулу для приготовления напитка, содержащую ингредиент для приготовления напитка, при этом капсула для напитка содержит корпус, имеющий боковые стенки, образованные из одного или более, по существу, непроницаемых для воздуха и жидкости листовых материалов, задающие камеру, содержащую ингредиент для приготовления напитка, и дополнительно задающие выходной канал, имеющий расположенный ближе по ходу конец во взаимодействии по текучей среде с указанной камерой для выпуска напитка из указанной камеры, в которой, по меньшей мере, область указанного выходного канала заполнена фильтрационным материалом для фильтрации указанного напитка, выпускаемого из указанной камеры.
Термин "капсула", как используется здесь, относится к надлежащим образом закупоренному контейнеру, имеющему материал для приготовления напитка, типично зернистый материал, такой как молотый кофе, содержащему, по меньшей мере, одну стенку из гибкого листового материала, типично две стенки из гибкого листового материала, например капсулы типа FLAVIA, описанные здесь выше и ниже.
Термин "корпус" используется здесь в его обычном значении трехмерной формы, включающей оболочку для удерживания ингредиента для заваривания напитка. Следует понимать, что корпус капсулы может быть любой подходящей формы на виде сверху, включая круглую, квадратную, другие правильные многоугольники или трапецеидальную.
Корпус задает камеру для ингредиента, в которой хранится ингредиент для приготовления напитка и в которой напиток приготавливается посредством настаивания или растворения ингредиента для приготовления напитка. Камера для ингредиента надлежащим образом, по существу, заполнена ингредиентом, например, по меньшей мере, около 50% объема камеры заполнено ингредиентом. Несжатый объем камеры надлежащим образом составляет от около 5 мл до около 100 мл.
Термин "выходной канал" относится к каналу, проходящему из камеры для ингредиента напитка, через который напиток выпускается из камеры во время приготовления напитка. Выходной канал, по существу, не имеет ингредиента напитка. Выходной канал имеет длину в направлении протекания напитка, и поперечное сечение, перпендикулярное относительно этого протекания. Длина выходного канала надлежащим образом составляет от около 1 мм до около 20 мм, например от около 5 мм до около 10 мм. Несжатая средняя площадь поперечного сечения выходного канала, по существу, меньше, чем несжатая средняя площадь поперечного сечения камеры для ингредиента напитка, например средняя несжатая площадь поперечного сечения выходного канала надлежащим образом не больше около 10% от средней несжатой площади поперечного сечения камеры для ингредиента напитка. Более того, как будет объяснено дополнительно ниже, выходной канал обычно сжимается (сдавливается) во время приготовления напитка для дополнительного уменьшения его поперечного сечения. В вариантах осуществления, средняя ширина выходного канала надлежащим образом составляет от около 5 мм до около 30 мм, например от около 10 мм до около 20 мм, и средняя несжатая глубина выходного канала составляет менее около 4 мм, например от около 0,4 мм до около 2 мм.
Выходной канал, по меньшей мере, частично заполняется фильтрационным материалом. Т.е., по меньшей мере, участок длины выходного канала, по существу, полностью заполнен фильтрационным материалом, посредством чего напиток, выпускаемый из камеры для ингредиента, должен проходить через фильтрационный материал, при перемещении через выходной канал. Надлежащим образом, фильтрационный материал проходит вдоль всей ширины и длины выходного канала, посредством чего выходной канал полностью заполнен фильтрационным материалом при использовании.
Капсула надлежащим образом представляет собой закупоренную капсулу, образованную из материалов, которые являются, по существу, непроницаемыми для кислорода и влаги для того, чтобы сохранить свежесть ингредиента напитка. Предпочтительно, капсула является, по существу, пригодной для длительного хранения. Т.е. она может храниться при температуре окружающей среды и атмосферных условиях в течение, по меньшей мере, 3 месяцев, предпочтительно, по меньшей мере, одного года, без существенного ухудшения содержимого.
Основа работы капсул в соответствии с изобретением заключается в том, что напиток приготавливается посредством впрыска воды в камеру для ингредиента напитка, где образуется напиток, и напиток фильтруется, когда он выпускается из камеры для ингредиента через выходной канал. Фильтрационный материал заполняет (закупоривает), по меньшей мере, участок длины выхода таким образом, что напиток не может выпускаться из корпуса, не проходя через фильтр. Фильтрационный материал создает обратное давление в выходном канале, посредством чего высокие давления заваривания могут поддерживаться внутри камеры для ингредиента (например, для заваривания кофе "эспрессо") без чрезмерно быстрого выпуска напитка. Это обратное давление может регулироваться или фиксироваться посредством применения сдавливания к выходному каналу для сжатия фильтрационного материала, тем самым изменяя поперечное сечение выпуска жидкости через выходной канал. Фильтрационный материал надлежащим образом является в достаточной мере сжимаемым, и, предпочтительно, упругим, для обеспечения возможности управления поперечным сечением выпуска жидкости посредством сжимания фильтрационного материала.
В вариантах осуществления, фильтрационный материал находится в форме пробки фильтрационного материала, расположенной в указанном выходном канале и необязательно приклеенной к боковым стенкам в выходном канале. Однако фильтрационный материал обычно не приклеен к стенке капсулы внутри выходного канала. В определенных вариантах осуществления, фильтрационный материал выступает из выходного канала в камеру, содержащую ингредиент для приготовления напитка, и он также может проходить дальше по ходу относительно выходного канала. Например, фильтрационный материал может выступать на от около 5 мм до около 100 мм в корпус капсулы, надлежащим образом от около 10 мм до около 50 мм в корпус капсулы. Эти варианты осуществления уменьшают склонность твердых компонентов напитка блокировать небольшое поперечное сечение выхода, и, следовательно, они обеспечивают более единообразное протекание.
В вариантах осуществления, фильтрационный материал находится в форме упругой фильтрационной подкладки, расположенной в выходе. Подходящими материалами для образования фильтра являются водонерастворимые, но надлежащим образом гидрофильные, соответствующие пищевым требованиям материалы. Например, они могут содержать проницаемый для жидкости пористый материал, такой как пенополиуретан или пенополиолефин с открытыми порами. Более надлежащим образом, фильтр содержит или состоит, главным образом, из волокон, по существу, водонерастворимого материала, например тканого или нетканого материала. Волокна, образующие фильтр, могут представлять собой любые подходящие соответствующие пищевым требованиям волокна, такие как целлюлозные волокна, полиолефиновые волокна или нейлоновые волокна.
В определенных вариантах осуществления, фильтр составлен из множества слоев традиционного листового материала фильтра для напитка, например, типа материала, использующегося для образования чайных или кофейных пакетиков. В вариантах осуществления, фильтр содержал бы, по меньшей мере, 2, например, 3-6, наложенных друг на друга слоев материала фильтра. В этих вариантах осуществления, например, фильтр мог бы быть выполнен посредством скручивания или фальцовки одного листа материала фильтра во множество слоев.
В вариантах осуществления, фильтрационный материал образован из одного листа листового материала фильтра для напитка, имеющего противоположные края, приклеенные к внутренней части камеры для ингредиента напитка, и проходящего в выходную камеру, с V-образной фальцовкой, расположенной в или ниже выходного канала, посредством чего фильтрационная пробка в выходном канале образована двойной толщиной листового материала фильтра в выходном канале. Надлежащим образом, один лист приклеивается поперек, по существу, всей ширины камеры для ингредиента напитка.
Типично, каждый корпус капсулы содержит, по меньшей мере, один пластиковый лист (например, термоформуемый или полученный литьем под давлением методом впрыска лист) и/или гибкий пленочный материал. Лист или гибкий пленочный материал обычно будет представлять собой слоистый материал, содержащий два или более следующих слоев: термопластичный герметизирующий слой для приклеивания листа к другим элементам упаковки; по существу, непроницаемый для газа барьерный слой, который надлежащим образом представляет собой металлическую пленку, такую как алюминиевая пленка; адгезивные слои для улучшения адгезии между другими слоями слоистого материала; конструкционные слои, например, для обеспечения сопротивления пробиванию; и/или слой подложки для печати. Конструкционные слои могут быть выполнены из полиолефинов, полиэфира, нейлонов или других полимеров, как является общеизвестным в данной области техники. В определенных вариантах осуществления, передняя часть и задняя часть капсулы содержат гибкие листы.
В определенных вариантах осуществления, капсула может содержать или состоять, по существу, из биоразлагаемого материала. Термин "биоразлагаемый" означает, что материал, по существу, разрушается в течение нескольких месяцев, надлежащим образом в течение нескольких недель, когда он компостируется. Типично, капсула компостируется, по меньшей мере, на около 90% в течение шести месяцев, как определено способом ISO14855, как в EN13432. Термопластичные биоразлагаемые полимеры, которые могут использоваться для капсулы, включают полимеры и сополимеры молочной кислоты и гликолиевой кислоты, полигидроксибутираты, поливиниловые спирты (PVOH), этиленвиниловые спирты (EVOH), производные крахмала, целлюлозу и производные целлюлозы и их смеси.
В одной группе вариантов осуществления, капсула может содержать два аналогичных или идентичных листа гибкого пленочного материала, склеенных друг с другом с взаимным расположением лицевая поверхность к лицевой поверхности для образования гибкого пленочного саше или капсулы. Надлежащим образом, материалы и способы изготовления описаны, например, в уже упомянутых патентных описаниях, относящихся к системе капсулы FLAVIA, например GB-A-2121762, GB-A-2122881, EP-A-0179641, EP-A-0247841 и WO-A-9905044. В другой группе вариантов осуществления, капсулы могут содержать первый лист, который был образован, например, посредством термоформования, в форму чашки или кубка с фланцевым краем, и второй лист, который приклеивается по фланцевому краю для образования капсулы. Например, первый лист может представлять собой относительно жесткий термопластичный лист, который был термосформован в форму чашки или кубка с фланцевым краем, и второй лист представляет собой плоский лист, который может быть выполнен из гибкого пленочного материала, который приклеивается по фланцевому краю. Надлежащие варианты осуществления капсулы описываются, например, в ссылочных документах, упомянутых выше.
Надлежащим образом, корпус образован из переднего и заднего листов, по меньшей мере, один из которых выполнен из гибкого пленочного материала, при этом указанные первый и второй листы склеены друг с другом с взаимным расположением лицевая поверхность к лицевой поверхности вдоль верхнего края и противоположных боковых краев, дополнительно содержат склеивающее соединение между указанными передним и задним листами и проходящее по указанной капсуле между указанными противоположными боковыми краями ниже указанного верхнего края, при этом указанное склеивающее соединение имеет промежуток, задающий указанный выход.
Капсула обеспечена с выходом из камеры для приготовления напитка. Напиток, приготовленный в камере, может выпускаться из камеры через выход. Например, в вариантах осуществления, в которых корпус образован из двух листов, склеенных друг с другом с взаимным расположением лицевая поверхность к лицевой поверхности (это включает варианты осуществления, имеющие один сфальцованный лист), камера может быть задана посредством склеивания листов друг с другом с взаимным расположением лицевая поверхность к лицевой поверхности по границе, и выход может быть обеспечен посредством оставления несклеенной области между листами в одной из границ. Надлежащим образом, выход имеет форму вытянутого отверстия в нижнем крае камеры, например щели. Выход надлежащим образом имеет длину от около 0,5 см до около 5 см, более надлежащим образом от около 1 см до около 3 см. Следует понимать, что более одного такого выхода может быть обеспечено.
В определенных вариантах осуществления, капсула дополнительно содержит расположенную дальше по ходу (выходную) камеру, расположенную во взаимодействии по текучей среде с расположенным дальше по ходу концом выходного канала, противоположным камере для ингредиента напитка. Расположенная дальше по ходу камера может быть образована посредством склеивания друг с другом листов материала капсулы аналогичным образом относительно камеры для ингредиента напитка. Надлежащим образом, камера для ингредиента напитка, выход и расположенная дальше по ходу камера - все образованы посредством склеивания друг с другом воедино передней и задней поверхностей листового материала. Расположенная дальше по ходу камера надлежащим образом значительно меньше, чем камера для ингредиента напитка, например не более чем около 25% от объема камеры для ингредиента напитка. Выходной канал и расположенная дальше по ходу камера (где имеется) надлежащим образом расположены на конце капсулы, противоположном относительно положения впрыска жидкости, например впрыскивающего сопла капсулы. В вариантах осуществления, капсула надлежащим образом, по существу, является аксиально-симметричной (т.е. имеет двойную зеркально-поворотную симметрию вокруг продольной оси), и надлежащим образом впрыскивающее сопло (где имеется), выходной канал и расположенная дальше по ходу камера (где имеется) лежат на продольной оси.
Расположенная дальше по ходу камера может функционировать в качестве камеры доведения до требуемого состояния для напитка, выходящего через выход, то есть камеры, в которой пузырьки в жидкости могут отделяться от жидкости для образования "крема" на кофе "эспрессо". В качестве альтернативы или дополнительно, расположенная дальше по ходу камера может содержать один или более каналов для направления напитка в один или более выходов для напитка. Например, расположенная дальше по ходу камера может быть раздвоена для направления напитка в два выхода, расположенных рядом с противоположными краями капсулы. В других вариантах осуществления, расположенная дальше по ходу камера может иметь воронкообразную форму для направления напитка в один выпуск, расположенный по центру. В этих вариантах осуществления, выход для напитка из расположенной дальше по ходу камеры (или из выходного канала, где нет расположенной дальше по ходу камеры) надлежащим образом укупоривается с помощью подходящего барьера для поддержания свежести до использования для сохранения свежести содержимого капсулы.
Термин "барьер для поддержания свежести" относится к барьеру, который, по существу, является непроницаемым для воздуха или влаги, для того, чтобы сохранить свежесть ингредиента для заваривания напитка посредством предотвращения проникновения воздуха или влаги через направляющий элемент для жидкости до начала заваривания. Барьер для поддержания свежести может быть снят посредством внешнего механического усилия или теплового поля, прикладывающегося во время заваривания. Барьер для поддержания свежести, предпочтительно, является снимаемым посредством действия давления и/или горячей воды изнутри капсулы во время заваривания. Например, барьер для поддержания свежести может содержать слой герметизирующего материала, который снимается посредством действия тепла и/или влаги, такого как адгезив, как описано в EP-A-0179641 или WO 99/05036.
В определенных вариантах осуществления, капсула дополнительно содержит сопло, через которое жидкость может впрыскиваться в камеру, содержащую ингредиент для приготовления напитка. Сопло надлежащим образом представляет собой термопластиковое сопло, имеющее трубчатое отверстие для размещения трубки инжектора жидкости от машины для приготовления напитка. Отверстие может быть цилиндрическим, или оно может иметь некруглое поперечное сечение. Сопло может иметь один выход внутри камеры, или оно может иметь множество выходов внутри камеры, например выходной трубопровод для распределения образующей напиток жидкости в оболочке. Выход или выходы сопла могут располагаться на крае капсулы, или они могут располагаться более по центру в оболочке. Подходящие сопла описаны в EP-A-0179641 и WO-A-9905036. Входной конец сопла может содержать кольцевое посадочное место (углубление) вокруг отверстия для размещения уплотнительного кольца на трубе впрыска для образования герметичного уплотнения между трубой впрыска и соплом.
Надлежащим образом, сопло укупоривается посредством хрупкого барьера для предотвращения выпуска ингредиента для приготовления напитка до приготовления напитка. Хрупкий барьер может содержать или состоять, по существу, из тонкого листа пленочного материала, который может прокалываться посредством трубки инжектора жидкости на машине для образования напитка. В других вариантах осуществления, в которых сопло сформовано из термопластиков, хрупкий барьер может представлять собой термопластичный барьер, сформованный в виде одного целого с соплом, и имеющий, по меньшей мере, периферийную область ослабления для обеспечения возможности прокалывания барьера посредством трубки инжектора жидкости на машине для образования напитка.
Типично, количество ингредиента, содержащегося в капсулах, является достаточным для приготовления одной порции напитка, т.е. в случае кофе "эспрессо" от около 10 до около 250 мл, надлежащим образом от около 25 мл до около 125 мл напитка. Например, капсула может содержать от около 2 г до около 25 г молотого кофе или от около 1 г до около 9 г листового чая.
При использовании, как объясняется дополнительно ниже, капсула, по существу, полностью заключается в и находится в контакте с внутренними поверхностями полости зажима. Полость поддерживает капсулу для заваривания напитка, заключенную в полости, тем самым обеспечивая высокие гидростатические давления, подлежащие обеспечению внутри капсулы, без прорывания капсулы. В действительности предполагается, что капсула может быть образована с очень тонкими стенками, тем самым уменьшая количество пластиковых отходов, которые остаются после заваривания.
Ссылаясь на Фиг.3, капсула 30 в соответствии с настоящим изобретением представляет собой модификацию капсулы, описанной в EP-A-0179641 и показанной на Фиг.1, 2а и 2b. Она содержит два гибких слоистых листа. Каждый слоистый лист содержит внутреннюю термопластичную герметизирующую пленку. Передний и задний листы склеены друг с другом вдоль краевых швов 31, верхнего шва 32 и нижнего шва 33. Склеивание верхних и боковых краев надлежащим образом выполняется посредством тепловой или ультразвуковой сварки для образования постоянного сварного шва между листами. По меньшей мере, центральная область нижнего шва 33 склеивается с помощью отслаивающегося адгезива, который может сниматься посредством действия тепла и/или давления жидкости внутри капсулы, и/или сопровождаться теплом, прикладываемым снаружи капсулы. Сопло 34 вставляется в верхний шов 32 капсулы. Сопло 34 имеет центральное цилиндрическое отверстие, укупоренное на верхней части посредством мембраны 35.
Дополнительный поперечный постоянно склеенный шов 36 между передним и задним листами проходит по капсуле между верхним и нижним поперечными герметизирующими швами для разделения капсулы на камеру 37 для ингредиента напитка и расположенную дальше по ходу камеру 38 для сбора/доведения до требуемого состояния напитка. Промежуточный шов не проходит полностью по капсуле. Несклеенный промежуток остается в промежуточном шве для обеспечения выходного канала из камеры для приготовления напитка. Этот промежуток заполняется фильтрационным элементом 39, образованным посредством скручивания и выравнивания листа листового материала фильтра. Фильтрационный элемент 39 склеивается с передним и задним листами в промежутке. Фильтрационный элемент выступает в камеру 37 для приготовления напитка таким образом, чтобы увеличить область, доступную для фильтрации, и чтобы предотвратить блокировку фильтра при использовании.
По существу, заполнение камеры 37 для ингредиента капсулы составляет около 15 г молотого обжаренного кофе. Капсула обеспечивает непроницаемую для кислорода и влаги оболочку для кофе, пока капсула не используется.
Ссылаясь на Фиг.4, капсула 40 в соответствии с этим вариантом осуществления является аналогичной капсуле Фиг.3, но не включает в себя камеру для сбора/доведения до требуемого состояния напитка. Вместо того, нижний шов 41 капсулы представляет собой постоянно склеенный шов, имеющий центральный промежуток, аналогичный промежутку в промежуточном шве Фиг.3 для того, чтобы обеспечить выход из камеры 43 для напитка. Фильтрационный элемент 42 приклеивается в промежутке. Эти варианты осуществления могут требовать вторичной упаковки, такой как пакет или капсула, для поддерживания свежести ингредиента до использования.
Ссылаясь на Фиг.5, капсула 50 в соответствии с этим вариантом осуществления является аналогичной капсуле Фиг.3, имеющей камеру 51 для приготовления напитка и промежуточный шов 52 с центральным выходным промежутком, и элемент 53 фильтра, заполняющий выходной промежуток. Капсула 50 отличается наличием воронкообразной камеры 54 для сбора/доведения до требуемого состояния напитка, которая направляет напиток более точно в приемник, такой как чашка. Съемный укупоривающий элемент 55 в нижнем крае камеры 54 для доведения до требуемого состояния, аналогичный съемному укупоривающему элементу в нижнем крае 34 варианта осуществления Фиг.3, поддерживает свежесть ингредиентов капсулы до использования.
Ссылаясь на Фиг.6, капсула 60 в соответствии с этим вариантом осуществления является аналогичной капсуле Фиг.3, имеющей камеру 61 для приготовления напитка, и промежуточный герметизирующий шов 62 с центральным промежутком, образующим выходной канал из камеры для приготовления напитка, и элемент 63 фильтра, заполняющий выходной промежуток. Она отличается наличием раздвоенной камеры 64 для сбора/доведения до требуемого состояния напитка, которая имеет сходство с выходом традиционной машины для "эспрессо". Раздвоенная камера 64 для сбора/доведения до требуемого состояния имеет два выхода 65, 66 вблизи противоположных краев капсулы. Каждый выход 65, 66 укупорен посредством съемного укупоривающего элемента в его нижнем крае, аналогичного съемному укупоривающему элементу в нижнем крае 34 варианта осуществления Фиг.3, для поддержания свежести ингредиентов капсулы до использования. Раздвоенная камера 64 направляет напиток точно в приемник, такой как чашка, и более того дает в результате более доведенную до требуемого состояния пенку "крема" на получающемся кофе. Т.е. крема с более одинаковым, небольшим размером пузырьков.
Ссылаясь на Фиг.7, капсула 70 в соответствии с этим вариантом осуществления является аналогичной капсуле Фиг.3, имеющей камеру 71 для приготовления напитка, и промежуточный герметизирующий шов 72 с центральным промежутком, образующим выходной канал из камеры для приготовления напитка, и элемент 73 фильтра, заполняющий выходной промежуток. Она отличается наличием фильтрационного элемента 73, который проходит в камеру 71 для ингредиента больше чем на половину высоты камеры для ингредиента, тем самым достигая более эффективного сбора напитка из камеры для ингредиента.
Ссылаясь на Фиг.8, капсула в соответствии с этим вариантом осуществления является аналогичной капсуле Фиг.3, имеющей камеру 81 для приготовления напитка, и промежуточный герметизирующий шов 82 с центральным промежутком, образующим выходной канал из камеры для приготовления напитка, и элемент фильтра, заполняющий выходной промежуток. Она отличается наличием очень узкого промежутка (например, шириной от около 1 мм до около 10 мм) в промежуточном поперечном герметизирующем шве 82. Фильтрационный элемент имеет Н-образную форму, имеющую узкую часть 83, которая проходит через промежуток (выходной канал), и широкие участки 84, 85 выше и ниже промежутка. Эта конфигурация обеспечивает то, что фильтрационный элемент физически удерживается в выходном канале и, более того, увеличивает область для сбора напитка посредством фильтрационного элемента внутри камеры для ингредиента. Более того, узкий промежуток может обеспечивать возможность лучшего управления обратным давлением и скоростью протекания напитка через выходной канал.
Ссылаясь на Фиг.9 и 10, капсула 90 в соответствии с этим вариантом осуществления является аналогичной капсуле Фиг.1. Капсула 90 образована из переднего и заднего листов 91, 92 из гибкого листового материала, склеенных друг с другом посредством постоянного, полученного посредством тепла (или ультразвука) герметизирующего шва вдоль боковых краев 93, 94 и верхнего края 95. Впрыскивающее сопло 96, как описано здесь выше, приклеивается между передним и задним листами в центре верхнего края 95 воздухонепроницаемым образом. Постоянный, полученный посредством тепла герметизирующий шов также проходит по нижней части капсулы, на расстоянии от нижней части капсулы, и задает нижнюю часть камеры 96 для ингредиента напитка, но с центральным промежутком, задающим выходной канал 97, как показано пунктирными линиями на Фиг.9А. Постоянный, полученный посредством тепла герметизирующий шов дополнительно содержит искривленные вниз удлинения 98, 99 на каждой стороне продольной оси капсулы ниже выходного канала 97, задающие латеральные края расположенной дальше по ходу камеры 100. Нижний край 101 капсулы укупорен с помощью линейного, снимаемого посредством тепла адгезивного герметизирующего шва (также показанного пунктирными линиями на Фиг.9А), обеспечивающего барьер для поддержания свежести до использования капсулы. Ширина расположенной дальше по ходу камеры имеет величину, находящуюся между шириной камеры для ингредиента напитка и более узкого выходного канала 97.
В этих и других вариантах осуществления, фильтрационный материал в выходном канале 97 обеспечен посредством одного прямоугольного листа материала 102 фильтра, который имеет V-образную фальцовку с противоположными краями 103, 104, приклеенными к внутренней стороне переднего и заднего листов 91, 92, соответственно, аналогичным образом относительно приклеивания листа фильтра в капсулах предшествующего уровня техники Фиг.1-2. Лист фильтра с V-образной фальцовкой проходит вниз через выходной канал 97, с нижней частью 105 V, расположенной по направлению к нижней части расположенной дальше по ходу камеры 100. Выходной канал 97 тем самым заполняется двойной толщиной листового материала фильтра. Следует отметить, что в областях, где лист фильтра с V-образной фальцовкой накладывается на постоянный, полученный посредством тепла герметизирующий шов, постоянный, полученный посредством тепла герметизирующий шов образуется через лист фильтра с V-образной фальцовкой таким образом, что передний и задний листы 91, 92 и лист 102 фильтра с V-образной фальцовкой - все приклеиваются друг к другу. Это облегчается посредством использования листа фильтра, содержащего термопластичные волокна, такие как полипропиленовые волокна. Однако лист фильтра не приклеивается к передней и задней поверхностям в области выхода.
Можно легко увидеть, что вышеприведенные капсулы могут изготавливаться, используя только незначительную модификацию способов, использующихся для выполнения капсул GB-A-2121762, GB-A-2122881, EP-A-0179641, EP-A-0247841 и WO-A-9905044.
Во втором аспекте, изобретение обеспечивает зажимной узел для приготовления напитка из капсулы, причем капсула имеет, по меньшей мере, одну гибкую стенку, при этом зажимной узел содержит два или более зажимных элементов, при этом, по меньшей мере, один зажимной элемент является подвижным для открывания и закрывания зажимного узла, причем соответствующие внутренние стенки указанных зажимных элементов в закрытом положении задают камеру, выполненную с возможностью, по существу, заключать в себя и поддерживать капсулу во время приготовления напитка, при этом камера имеет входную область для впрыска воды и выходную область для выпуска напитка, причем указанная внутренняя стенка, по меньшей мере, одного из указанных зажимных элементов содержит вогнутую основную поверхность для размещения указанной капсулы и одну или более нажимных подкладок, выступающих от указанной вогнутой основной поверхности в область вблизи указанной входной области для выборочного сужения области указанной капсулы вблизи указанной входной области.
Надлежащим образом, зажим содержит один или более жестких основных элементов, более предпочтительно два таких жестких основных элемента, которые являются подвижными вместе образом лицевая поверхность к лицевой поверхности или складным образом для захвата капсулы. Надлежащим образом, зажим имеет складную конфигурацию, посредством чего два вогнутых основных элемента разъемно поворачиваются вместе, предпочтительно вокруг оси поворота на нижней части зажима, для зажатия капсулы между ними.
Одна или более внутренних поверхностей зажима может быть образована из или покрыта материалом, который является податливым, но, по существу, несжимаемым, например упругим материалом, таким как слой эластомера. Типично, слой эластомера имеет толщину от 5 до 25 мм и имеет твердость по Шору от 10 до 60 единиц твердости по Шору, предпочтительно от 20 до 50 единиц твердости по Шору. Упругость внутренней поверхности полости для заваривания может изменяться в разных областях поверхности для того, чтобы обеспечивать возможность изменения формы полости в ответ на давление во время заваривания.
Зажимной узел выполнен с возможностью прикладывания сдавливающего усилия к выходу капсулы для того, чтобы достигнуть оптимальной комбинации скорости выпуска напитка из капсулы и обратного давления, для оптимизации качества напитка и скорости заваривания. Например, область выхода из камеры для заваривания может содержать дополнительные зажимные элементы, предназначенные для сдавливания нижней части капсулы для обеспечения сужения. Различные конструкции являются подходящими, включая (а) сужение выхода постоянной конфигурации, (b) регулируемое сужение и/или (с) смещенное сужение.
В самой простой конструкции зажимной узел в закрытом положении имеет внутренние поверхности в области выходного канала, которые задают отверстие постоянного размера и формы, которое обеспечивает требуемую степень сжатия выходного канала капсулы. Например, один зажимной элемент может иметь плоскую поверхность в этой области, а другой зажимной элемент может иметь плоскую поверхность с каналом требуемых размеров, вырезанный в его поверхности. Когда плоские поверхности приводятся в прилегание, когда зажимной узел закрыт, требуемое отверстие в нижней части зажима образуется посредством указанного канала. Надлежащим образом, например, для использования с капсулами типа, показанного на Фиг.9 и 10, постоянный промежуток, обеспеченный в нижней части зажима, имеет глубину от около 0,4 мм до около 0,8 мм и ширину от около 10 мм до около 20 мм, например около 15 мм. Это обеспечивает требуемое сдавливающее усилие на выходной канал капсулы.
В других вариантах осуществления, размер отверстия, образованного в нижней части зажима, где сдавливающее усилие прикладывается к капсуле, может регулироваться, например посредством монтажа соответствующего участка одного из зажимных элементов на винт. Это обеспечивает возможность оптимизации размера отверстия для разных размеров капсулы, ингредиентов и/или требуемого обратного давления в капсуле. В действительности, посредством увеличения размера отверстия в достаточной мере, это обеспечивает возможность использования зажима как для заваривания при высоком давлении (например, "эспрессо"), так и также для заваривания при низком давлении (например, фильтрованный кофе или чай). Отверстие сужается для заваривания при высоком давлении для того, чтобы поддерживать высокое обратное давление в камере для ингредиента. Отверстие расширяется для заваривания при низком давлении для того, чтобы обеспечивать возможность удовлетворительной скорости протекания через выходной канал, при этом поддерживая обратное давление в камере для заваривания ниже около 1,5 бара.
В еще других вариантах осуществления, по меньшей мере, один из элементов, обеспечивающих указанное сдавливание, имеет внутреннюю поверхность в указанной выходной области текучей среды, которая смещается для прикладывания сдавливающего усилия на капсулу в камере. Смещающее средство компенсирует изменения формы упаковки и также компенсирует деформацию зажимных элементов, когда в капсуле поднимается давление посредством впрыскиваемой воды. Надлежащим образом, указанная внутренняя поверхность в выходной области текучей среды может смещаться благодаря поддерживанию на пружине. Смещающее средство может быть регулируемым для изменения усилия смещения.
В системах для приготовления напитка типа, имеющего зажимной узел, задающий камеру для включения в себя капсулы для приготовления напитка, имеющей, по меньшей мере, одну гибкую стенку, настоящие изобретатели обнаружили, что усовершенствованное приготовление напитка может быть достигнуто, когда поверхность одного или более зажимных элементов содержит одну или более нажимных подкладок, которые выступают в камеру, образованную посредством зажимного узла, когда в закрытом положении. Нажимные подкладки обеспечивают равномерное сжатие слоя ингредиента напитка внутри капсулы. Нажимные подкладки могут быть выполнены или иметь профиль для того, чтобы оптимизировать протекание жидкости через слой ингредиента напитка.
Входная область зажима обычно располагается на первом конце полости зажима (также называемом здесь "верхним концом"), и выходная область обычно располагается на противоположном конце (также называемом здесь "нижним концом"). В вариантах осуществления, таких как варианты осуществления, описанные подробно здесь, вход надлежащим образом располагается выше выхода, например, по существу, непосредственно выше выхода. Термин "продольный" относится к направлению от входного конца к выходному концу. Термин "поперечный" или "горизонтальный" здесь относится к направлению, перпендикулярному относительно продольного. Термин "средняя линия" здесь относится к поперечной линии, расположенной по полпути между входом и выходом. Термин "область вблизи входа" относится к области полости зажима, расположенной между средней линией и входом. Термин "область вблизи выхода" относится к области полости зажима, расположенной между средней линией и выходом.
Внутренние поверхности зажимных элементов задают камеру для капсулы для приготовления напитка, когда зажимной узел находится в закрытом положении. Капсула для приготовления напитка поддерживается посредством и обычно, по существу, полностью охватывается и находится в контакте с зажимными элементами, тем самым обеспечивая высокие гидростатические давления, подлежащие обеспечению внутри капсулы, без прорывания капсулы. В действительности, предполагается, что капсула может быть образована с очень тонкими стенками, тем самым уменьшая количество пластиковых отходов, которые остаются после использования.
Когда зажимной узел находится в закрытом положении и охватывает капсулу для приготовления напитка в камере, одна или более нажимных подкладок сжимают верхнюю часть охваченной капсулы до впрыска воды в капсулу для приготовления напитка. Это, в свою очередь, помогает удерживать и сжимать слой материала для приготовления напитка (такого как кофе) в капсуле, что обеспечивает возможность равномерного протекания среды для приготовления напитка (типично воды) через слой, таким образом, уменьшая до минимума образование каналов жидкостью через материал для приготовления напитка во время заваривания и улучшая экстрагирование материала для приготовления напитка в среду для приготовления напитка.
Надлежащим образом, нажимные подкладки являются упругими. Соответственно, нажимные подкладки могут деформироваться и регулироваться для компенсации неправильной формы капсул для приготовления напитка и/или разных количеств ингредиента внутри капсул, и также могут компенсировать изменения давления во время впрыска текучей среды, таким образом, регулируя гидростатическое давление в капсуле. Это дает в результате более равномерное подвергание сжатого слоя материала для приготовления напитка воздействию жидкой среды (типично воды), что улучшает диффузию. Это обеспечивает напиток улучшенного качества, при этом одновременно уменьшая отходы материала для приготовления напитка вследствие образования каналов.
Более того, эта деформируемость обеспечивает возможность приспосабливания нажимных подкладок к капсулам для приготовления напитка, содержащим разные количества ингредиентов, улучшая универсальность зажимного узла.
Например, в вышеприведенных аспекте и вариантах осуществления, одна или более нажимных подкладок могут быть образованы из, или могут быть покрыты, материала, который является податливым, но, по существу, несжимаемым, например упругого материала, таким как эластомер. Типично, эластомер имеет твердость по Шору от 10 до 60 единиц твердости по Шору, предпочтительно от 20 до 50 единиц твердости по Шору. В подходящем варианте осуществления, одна или более нажимных подкладок образованы полностью из упругого материала, такого как эластомер.
Соответственно, узел для приготовления напитка настоящего изобретения обеспечивает повышенную эффективность и уменьшенное образование каналов жидкостью через слой материала для приготовления напитка, приводя к общему усовершенствованному способу приготовления напитка. Хотя это было бы преимуществом для приготовления напитка на основе капсулы, в общем смысле, эффекты являются особенно предпочтительными в способах приготовления напитка при высоком давлении, например, как требуется в приготовлении "эспрессо" или напитков типа "эспрессо".
Надлежащим образом, в вышеприведенных аспекте и вариантах осуществления, вогнутая основная поверхность одного или более зажимных элементов, задающая внутреннюю стенку камеры, образованной, когда зажимной узел находится в закрытом положении, имеет профиль, чтобы соответствовать, в общем смысле, форме капсулы. Это позволяет внутренней поверхности камеры соответствовать внешней поверхности капсулы для приготовления напитка и тем самым предохранять капсулу от прорывания, когда жидкость под давлением впрыскивается в капсулу. Точное соответствование зажимной поверхности внешней поверхности капсулы при использовании также способствует качеству заваривания напитка посредством уменьшения образования каналов жидкостью через слой ингредиента для заваривания напитка, так как это способствует равномерному сжатию ингредиента для заваривания напитка.
В вышеприведенных аспекте и вариантах осуществления, нажимные подкладки, выступающие от внутренней поверхности зажимных элементов, могут быть предназначены для сжатия ингредиента напитка и для уменьшения до минимума объема воздуха или жидкости в капсуле для приготовления напитка во время заваривания. Это предпочтительно уменьшает до минимума объем жидкости в капсуле, таким образом, способствуя приготовлению более концентрированных напитков, таких как "эспрессо", посредством увеличения до максимума подвергания слоя воздействию жидкости и обеспечения более эффективного процесса приготовления напитка.
Нажимная(ые) подкладка(и), выступающая(ие) от внутренней поверхности зажимных элементов в камеру, образованную посредством зажимных элементов в закрытом положении, может(гут) иметь любую подходящую конфигурацию для достижения требуемой цели выжимания верхнего пространства капсулы и сжатия слоя кофе внутри капсулы. Типично, одна или более из указанных нажимных подкладок имеет, по существу, дугообразное поперечное и/или продольное сечение в отсутствии внешнего усилия. Нажимные подкладки надлежащим образом имеют скругленную (двояковыпуклую), подобную подушке форму. Дугообразные нажимные подкладки надлежащим образом пересекают указанную вогнутую основную поверхность при угле контакта от около 2 градусов до около 45 градусов, например от около 10 градусов до около 30 градусов. Дугообразные нажимные подкладки надлежащим образом имеют максимальную высоту (измеряемую от касательной до располагающейся ниже кривой основной поверхности) от около 1 мм до около 15 мм, например от около 4 мм до около 10 мм.
Нажимные подкладки надлежащим образом располагаются, главным образом, вблизи входной области оболочки зажима. То есть больше половины объема нажимных подкладок расположено в верхней половине оболочки зажима. Это расположение достигает цели выжимания верхнего пространства капсулы и сжатия слоя ингредиента в нижней части капсулы. Это расположение также позволяет профилю нажимных подкладок направлять поток воды в слой ингредиента.
Как отмечено выше, функция нажимных подкладок заключается в сжатии, в частности, верхнего пространства капсулы для того, чтобы таким образом исключить верхнее пространство внутри капсулы и обеспечить полностью сжатый слой ингредиента внутри капсулы. Соответственно, по меньшей мере, одна из нажимных подкладок надлежащим образом проходит близко к или даже контактируя с противоположной внутренней поверхностью полости зажима, когда зажим закрыт и является пустым (т.е. не содержит капсулы). В вариантах осуществления, вершина, по меньшей мере, одной из нажимных подкладок располагается на расстоянии не более чем около 5 мм, например не более чем около 2 мм от противоположной внутренней поверхности полости зажима, когда зажим закрыт, и она может прилегать к указанной противоположной внутренней стенке. Это является эффективным для сдавливания области капсулы между нажимной подкладкой и противоположной внутренней стенкой, таким образом "уплотняя" указанную область от потока жидкости для достижения требуемых путей протекания жидкости внутри капсулы.
При сжатии верхней части капсулы остается необходимым для нажимных подкладок обеспечивать проход жидкости в слой ингредиента в нижней части капсулы. По этой причине нажимная(ые) подкладка(и) надлежащим образом имеет(ют) профиль поперечного сечения для задания одного или более продольных каналов меньшей высоты. Жидкость может протекать через капсулу снизу этих каналов. Надлежащим образом, по меньшей мере, один из каналов располагается, по существу, по центру таким образом, чтобы направлять поток по центру на слой ингредиента. Например, нажимная(ые) подкладка(и) может(гут) иметь, в общем смысле, m-образное поперечное сечение.
В вариантах осуществления одна или более нажимных подкладок имеют вытянутую форму и проходят, в общем смысле, в направлении от входной области к выходной области. В некоторых вариантах осуществления, одна или более нажимных подкладок - каждая может независимо проходить на от около 20% до около 80% от длины камеры, например от около 30% до около 75% от длины камеры. Другими словами, когда нажимная(ые) подкладка(и) располагается(ются) главным образом вблизи входной области, она(и) может(гут) проходить за среднюю линию полости по направлению к выходной области.
В некоторых вариантах осуществления, только одна нажимная подкладка имеется в зажимном узле. В других вариантах осуществления, зажимной элемент, содержащий нажимные подкладки, может содержать более одной нажимной подкладки. В некоторых вариантах осуществления, может иметься от 1 до 10 нажимных подкладок. В другом варианте осуществления, может иметься от 1 до 4 нажимных подкладок, например, зажимной элемент может содержать три нажимные подкладки.
Типично, зажимные элементы настоящего изобретения могут быть подготовлены с нажимными подкладками, объединенными с внутренней поверхностью зажимного элемента в виде цельной конструкции, такой как может быть изготовлена посредством литья. Например, внутренняя поверхность и нажимные подкладки могут быть отлиты в виде одной части (вкладыша), которая вставляется в углубление во внутренней стороне жесткого основного элемента, для образования внутренней поверхности зажимного элемента. Жесткий основной элемент надлежащим образом включает в себя окружную стенку ("раму") таким образом, чтобы охватывать края эластомерного слоя для уменьшения деформации слоя под давлением. В таких вариантах осуществления вставная часть, имеющая нажимные подкладки, может быть съемной с жесткого основного элемента. Это позволило бы оператору легко заменять зажимную поверхность и/или нажимные подкладки, если требуется. В качестве альтернативы, каждая нажимная подкладка может быть прикреплена к внутренней поверхности зажимного элемента в виде отдельной части.
Надлежащим образом, слой, содержащий нажимные подкладки, ограничен жесткой подложкой и жесткими окружными краями, проходящими вверх от жесткой подложки вокруг слоя, посредством чего слой может поддерживать давление от 5 до 15 бар на внешней поверхности капсулы без чрезмерной деформации. Надлежащим образом, упругая область должна проходить по всей части внутренней поверхности зажима, которая будет находиться в контакте с каким-либо тонким пленочным участком капсулы. Более предпочтительно, слой эластомера покрывает, по существу, всю внутреннюю поверхность, по меньшей мере, одного основного элемента зажима, который задает полость.
В особенно подходящем варианте осуществления зажим содержит два, в общем смысле, вогнутых зажимных элемента, которые могут перемещаться вместе для закрывания зажима. В этих вариантах осуществления надлежащим образом нажимные подкладки имеются только на одном из элементов. Надлежащим образом, нажимные подкладки состоят из трех подобных подушке (двояковыпуклых) вытянутых подкладок, проходящих от входа по направлению к выходу. Подкладки надлежащим образом накладываются в поперечном направлении таким образом, чтобы иметь складчатую внутреннюю поверхность. Надлежащим образом, внешние подкладки имеют более высокий профиль, чем центральная вытянутая подкладка. Надлежащим образом, внешние подкладки прилегают к противоположной внутренней поверхности зажима, когда он закрыт, но центральная подкладка так не прилегает, тем самым задавая канал для протекания жидкости между внешними подкладками. Надлежащим образом, подкладки не проходят на всем протяжении к выходу, тем самым оставляя пространство в выходной области полости зажима, в которой сжимается ингредиент напитка.
Один или оба зажимных элемента могут включать в себя нагреватель для нагревания ингредиента напитка внутри капсулы до и/или во время приготовления напитка. Нагреватель, например, может содержать электрический нагревательный элемент внутри или на поверхности одного или обоих зажимных элементов. В других вариантах осуществления, один или оба зажимных элемента могут нагреваться посредством циркуляции горячей воды или пара через каналы внутри элемента. Нагреватель, надлежащим образом, достигает температуры от 90 до 110°С на поверхности нагреваемого зажимного элемента. Нагревание ингредиента напитка является желательным для того, чтобы обеспечить постоянную, оптимизированную температуру для экстрагирования, например от около 90°С до 95°С для кофе "эспрессо". В отсутствие внешнего нагревания, тепловая энергия, необходимая для нагревания ингредиента напитка, может вызывать начальное падение температуры заваривания ниже оптимальных значений, особенно для напитков, которые требуют маленького объема горячей воды, таких как кофе "эспрессо".
В вариантах осуществления, конфигурация полости зажима фиксируется, как только зажимные элементы были приведены в сцепление для зажатия капсулы. В других вариантах осуществления, конфигурация полости зажима может изменяться во время цикла приготовления напитка, например, как описано в WO-A-0219875, все содержание которой включено в настоящее описание путем ссылки.
В этих вариантах осуществления, по меньшей мере, один зажимной элемент содержит, по меньшей мере, одну деформируемую область. Другими словами, по меньшей мере, одна область элемента, образующая внутреннюю поверхность полости, не является полностью жесткой. По меньшей мере, одна из внутренних поверхностей, образующая полость зажима, содержит деформируемую область, которая обеспечивает возможность изменения формы этой поверхности, и, следовательно, полости или пути выхода, при независимом регулировании после того, как зажим был закрыт, для того, чтобы приспосабливаться к требуемой конфигурации заваривания капсулы. Это изменение формы одной из поверхностей полости обычно представляет собой изменение кривизны поверхности. Например, деформируемая область может быть упругой и/или гибкой. Деформируемая область монтируется на поддерживающий элемент, который является независимо перемещаемым, когда зажим находится в указанном закрытом положении. То есть поддерживающий элемент для деформируемой области является перемещаемым независимо от других зажимных элементов для изменения формы полости. Это обеспечивает возможность управления формой и объемом полости посредством изменения внешнего усилия, прикладываемого к поддерживающему элементу, например механического или гидравлического усилия. Надлежащим образом, деформируемая область располагается на той же стороне зажима, что и нажимные подкладки, и в вариантах осуществления нажимные подкладки являются деформируемыми.
В вариантах осуществления нажимные подкладки и вогнутая поверхность образованы в виде одного целого из листа эластомера, который монтируется по его периферии на жесткую раму. Нижняя часть рамы задает выходную область сдавливания, как рассмотрено здесь. Сзади эластомерного листа монтируется один или более поддерживающих элементов для поддерживания листа эластомера. Один или более поддерживающих элементов является перемещаемым таким образом, чтобы смещать лист эластомера. В вариантах осуществления перемещаемый поддерживающий элемент представляет собой поверхность поршня, прилегающую к задней части эластомерного листа.
Надлежащим образом, деформируемая область приспосабливается таким образом, чтобы прилегать непосредственно к и сжимать область поверхности капсулы во время заваривания. Это улучшает возможность приспосабливать полость к капсулам разных размеров, например для разных крепостей заваривания напитка, с одним и тем же количеством жидкости для заваривания. Деформируемая область также обеспечивает возможность прикладывания дополнительного давления к капсуле, например, для сжатия слоя ингредиента для заваривания напитка в капсуле во время заваривания. Это, конечно, является особенно полезным для заваривания кофе типа "эспрессо". Аналогичным образом, возможность деформировать полость для заваривания в выходной области обеспечивает возможность управления размером выходного отверстия и тем самым обеспечивает возможность управления гидростатическим давлением в полости для заваривания во время заваривания совместно с управлением скоростью выпуска напитка из полости.
Управление формой полости зажима, обеспеченной посредством деформируемой области, может быть статическим или динамическим. То есть деформируемая область может использоваться для предварительного задания формы полости после того, как капсула была зажата, но до заваривания, и для поддержания этой формы в течение всего этапа заваривания. В качестве альтернативы, форма полости для заваривания может изменяться динамическим образом во время заваривания напитка, как описано более подробно ниже.
Динамическое управление формой полости для заваривания и выходной областью также может быть достигнуто там, где деформируемая область содержит подвижную область, поддерживаемую на емкости для текучей среды. Перемещаемая область может представлять собой эластомерный лист, задающий вогнутую поверхность и нажимные подкладки, как описано выше. Емкость для текучей среды, предпочтительно, представляет собой емкость для жидкости и, следовательно, по существу, является несжимаемой.
В этих вариантах осуществления устройство дополнительно содержит канал для ввода или удаления текучей среды из емкости для того, чтобы изменять форму полости во время или непосредственно до заваривания. Управление количеством текучей среды в емкости может быть достигнуто, например, посредством включения механического или электромеханического клапана, или даже электрореологической текучей среды в канале. Предпочтительно, канал соединен с насосом или другим механическим или электромеханическим приводным средством для ввода или удаления текучей среды из полости. Устройство может включать в себя средство, по существу, для выравнивания давления текучей среды внутри капсулы и в заполненной текучей средой емкости для того, чтобы уменьшить до минимума нагрузку на стенку капсулы.
Дополнительная степень управления формой полости для заваривания может быть получена, когда, по меньшей мере, один зажимной элемент содержит множество деформируемых областей, которые монтируются на множество независимо перемещаемых поддерживающих элементов. Поддерживающий элемент может быть независимо механически перемещаемым, или деформируемые области могут содержать множество заполненных текучей средой емкостей, поддерживающих множество перемещаемых областей, как описано здесь выше. Содержимое множества заполненных текучей средой емкостей может независимо управляться. Конечно, внутренняя поверхность зажима может содержать, дополнительно к одной или более деформируемым областям, поддерживающимся на независимых поддерживающих элементах, по меньшей мере, одну область из твердого эластомера, поддерживающуюся на жесткой основной части зажима.
3
3
3
3
Максимальный объем полости для заваривания, когда зажим находится в закрытом положении в отсутствии внутреннего давления, составляет надлежащим образом от около 25 см до около 250 см, более надлежащим образом от около 30 см до около 150 см. Минимальный объем, когда боковые стенки полностью сжаты, составляет, предпочтительно, 50% или меньше от максимального объема, более предпочтительно 25% или меньше от максимального объема.
Ссылаясь на Фиг.10, на чертеже показан схематичный разрез зажимного узла, использующегося в устройстве в соответствии с изобретением, для приготовления напитка из капсулы в соответствии с изобретением. Зажим содержит левый и правый корпусы 110, 111 зажима. Правый корпус 111 зажима выполнен из металла или жесткого пластика, такого как политетрафторэтилен. Левый корпус 110 зажима имеет раму 140 из металла или жесткого пластика, такого как политетрафторэтилен. Лист 112 из упругого эластомера приклеен к раме по ее периферии 143. Лист 112 поддерживается посредством твердой поверхности 142 поршня, которая является перемещаемой поперечно для нажатия эластомерного листа 112 вперед в первое положение, где он образует соответствующую посадку вокруг капсулы 130, или дополнительно в одно или более вторых передних положений для сжатия слоя кофе до или после заваривания. Правый корпус 111 зажима имеет электрический нагревающий элемент 113, встроенный в него, для предварительного нагревания содержимого капсулы. Внутренние поверхности корпусов 110, 111 являются вогнутыми для размещения и плотного охватывания капсулы во время приготовления напитка. В этом варианте осуществления корпусы монтируются параллельно и перемещаются непосредственно в прилегание посредством подходящего механического зажимного средства, такого как зажимной патрон, плечо рычага или тому подобное (не показано). Запаянные края 131 капсулы захватываются краями корпусов зажима.
Нижняя часть корпусов 110, 111 зажима позиционируется таким образом, чтобы сдавливать промежуточный поперечный герметизирующий шов 136 и выходной канал капсулы. Расположенная дальше по ходу камера 138 капсулы, следовательно, позиционируется снаружи зажима во время этапа приготовления напитка. Нижняя часть корпусов зажима имеет элементы для прикладывания управляемого сдавливающего усилия к выходному каналу капсулы, как показано более подробно на Фиг.11. Нижняя поверхность первого корпуса зажима содержит отверстие 120 и поршень 121, размещенный в отверстии и способный выполнять возвратно-поступательное перемещение относительно внутренней поверхности корпуса зажима. Поршень подпружинен таким образом, чтобы прикладывать смещающее усилие к поршню, чтобы прижимать переднюю поверхность поршня к капсуле в области выходного канала с постоянным (но регулируемым) усилием. Нижняя поверхность второго корпуса 111 зажима содержит неглубокое углубление 124, надлежащим образом, с глубиной от 0,5 до 4 мм, расположенное в центре зоны сдавливания, противоположной выходному каналу капсулы.
При использовании капсула вставляется в зажим машины для заваривания напитка, где она захватывается зажимом с достаточным усилием для выдерживания давления текучей среды, впрыскиваемой в капсулу. Капсула предварительно нагревается посредством нагревателя 113 до и во время приготовления напитка. Полая игла 117 вставляется через канал в верхней части зажима и в отверстие сопла капсулы таким образом, чтобы прокалывать мембранное уплотнение, и горячая вода впрыскивается с давлением приблизительно 10 бар по манометру для заваривания кофе внутри капсулы. Уплотнительное кольцо 116 размещается в неизменном положении на трубе впрыска и удерживается в указанном положении посредством фланцев на трубе впрыска для герметизации относительно ответного кольцевого углубления в верхней части сопла 114 капсулы. Сдавливание, прикладывающееся к выходному каналу капсулы, является непосредственно достаточным для обеспечения возможности выпуска получающегося напитка через выходной канал с требуемой скоростью, при этом поддерживая высокое давление внутри капсулы, без чрезмерного создания обратного давления в камере для ингредиента.
Давление и температура горячего кофе в расположенной дальше по ходу камере вызывает отслаивание слабо приклеенной граничной области 133 на нижней части капсулы, освобождая получающийся кофе управляемым образом.
Ссылаясь на Фиг.12 и 13, зажимной элемент 200 в соответствии с вариантом осуществления изобретения содержит внешний корпус 204 зажима, выполненный из металла или жесткого пластика, такого как политетрафторэтилен. Внешний корпус 204 зажима имеет, по существу, прямоугольное углубление в его внутренней стороне, в которое размещается литой нераздельный лист 205 из упругого твердого эластомера для образования контактирующей с капсулой внутренней поверхности зажима. Подходящий эластомер представляет собой силиконовый эластомер, имеющий твердость по Шору около 30 единиц. Внутренняя поверхность эластомерного листа имеет профиль для плотного охватывания капсулы, когда зажим закрыт для приготовления напитка. Профилирование внутренней поверхности является, по существу, вогнутым таким образом, чтобы соответствовать внешней поверхности капсулы для приготовления напитка, с нажимными подкладками, как описано дополнительно ниже. Зажимной элемент имеет углубление 201, образованное в верхней части корпуса 204 зажима, и вырезанную секцию 202 в центральной нажимной подкладке 207, которые вместе образуют отверстие на верхней части зажимного узла, имеющее такие размеры, чтобы охватывать входное сопло капсулы, когда зажимной узел находится в закрытом положении, таким образом, задавая входную область камеры. Выходная область задается посредством вырезанной секции 206 в нижней части корпуса зажима и внутренней поверхности. Входная область приспособлена таким образом, чтобы обеспечивать возможность впрыска воды в капсулу для приготовления напитка, заключенную в камеру, образованную посредством двух зажимных элементов, и выходная область приспособлена таким образом, чтобы обеспечивать возможность выпуска приготовленного напитка из нижней части заключенной капсулы и из зажимного узла для потребления.
Три нажимные подкладки 203 и 207 образованы в виде одного целого с остальной частью упругой вставки 205 и проходят продольно в направлении от области вблизи входной области 201/202 по направлению к выходной области 206. Нажимные подкладки выступают внутрь от вогнутой основной поверхности упругого элемента, обеспечивая возможность выборочного ограничения области капсулы вблизи указанной входной области. В этом варианте осуществления все имеют, по существу, дугообразные продольный и поперечный разрезы (см. Фиг.14 и 15, соответственно). В варианте осуществления, изображенном на Фиг.12-16, внешние нажимные подкладки 203 имеют разные геометрические размеры относительно центральной нажимной подкладки 207. В частности, внешние нажимные подкладки 203 выше, чем центральная нажимная подкладка 207, посредством чего внешние нажимные подкладки прилегают к противоположной внутренней поверхности камеры зажима, когда закрыт, чтобы направлять поток воды через промежуток, расположенный между внешними нажимными подкладками 203.
Ссылаясь на Фиг.14-16, на виде сбоку показаны в этом варианте осуществления нажимные подкладки 203 и 207, выступающие латерально от полости внутренней вогнутой основной поверхности 205 наружу профиля внешнего корпуса 204 зажима. Нажимные подкладки могут надлежащим образом деформироваться для обеспечения возможности прилегания двух таких зажимных элементов 200 в закрытом положении зажимного узла в соответствии с изобретением.
Ссылаясь на продольный разрез вдоль линии "А" Фиг.12, видимый на Фиг.15, вогнутая внутренняя поверхность 205 является видимой относительно внешнего корпуса 204 зажима, и разные длины и глубины нажимных подкладок 203 и 207 этого варианта осуществления могут быть видны.
Ссылаясь на поперечный разрез вдоль линии "В" Фиг.12, видимый на Фиг.16, вогнутая внутренняя основная поверхность 205 является ясно видимой относительно внешнего корпуса 204 зажима, и разные ширины и глубины нажимных подкладок 203 и 207 этого варианта осуществления являются очевидными.
В этом варианте осуществления, нажимные подкладки представляют собой сплошные выступы, образованные из упругого материала. В альтернативном варианте осуществления, упругие нажимные подкладки могут быть полыми, посредством чего заполненная текучей средой полость внутри одной или более нажимных подкладок может надуваться для изменения формы нажимных подкладок до, во время или после приготовления напитка для достижения уплотнения ингредиента для приготовления напитка до или во время приготовления напитка и/или обезвоживания ингредиента после приготовления напитка. В этих вариантах осуществления, основание зажима включает в себя один или более каналов для подачи текучей среды в или из полости или полостей, и устройство дополнительно содержит источник текучей среды под давлением, предпочтительно жидкости под давлением, для этой цели.
В дополнительном аспекте, настоящее изобретение обеспечивает устройство для приготовления напитка, содержащее: один или более зажимных узлов в соответствии с настоящим изобретением; инжектор для впрыска воды в капсулу, удерживаемую внутри зажимного узла; и насос для подачи указанной воды через указанный инжектор с давлением больше 1 бара по манометру.
Устройство в соответствии с настоящим изобретением надлежащим образом содержит трубку или трубки инжектора для впрыска текучей среды на водной основе во внутреннюю часть капсулы, когда капсула удерживается в полости для заваривания. Надлежащим образом, устройство дополнительно содержит механизм, функционально связанный с зажимом для отвода трубки или трубок инжектора, когда зажим является открытым. Трубка инжектора может вставляться в сопло на верхней части капсулы, как описано в GB-A-2121762. Трубка инжектора надлежащим образом сообщается с источником воды под давлением через обратный клапан, например шаровой клапан, который открывается при давлениях больше чем, например, около 5 бар, для обеспечения возможности прохода воды через трубку под давлением, но который блокирует капанье воды из трубки инжектора, когда он не используется, например вследствие термического расширения воды во время подогревания заварочного устройства. Надлежащим образом, уплотнительное кольцо монтируется вокруг трубки инжектора для образования герметичного уплотнения с входным соплом капсулы, как описано дополнительно ниже. Уплотнительное кольцо может удерживаться на месте посредством фланца или втулки, прикрепленной к трубке впрыска сверху и с прилеганием к уплотнительному кольцу.
Устройство содержит насос для подачи воды к трубке инжектора с давлениями больше 5 бар по манометру, например при 10-15 барах по манометру. Типичный насос представляет собой возвратно-поступательный насос, который работает с постоянным смещением и постоянной скоростью, посредством чего скорость протекания воды уменьшается, когда обратное давление увеличивается вплоть до максимального давления, обычно, около 16 бар. Надлежащим образом, устройство дополнительно содержит нагреватель для подачи среды для заваривания на основе воды, такой как горячая вода или пар, надлежащим образом горячей воды, при температуре надлежащим образом от около 80 до около 100°С, в насос.
В определенных вариантах осуществления, устройство может содержать датчик давления для измерения давления во входной линии для жидкости к капсуле в зажиме (обратное давление). В вариантах осуществления, устройство может дополнительно содержать элементы управления для изменения производительности насоса и/или конфигурации области выходного канала зажима в ответ на измеренное обратное давление, например для поддержания, по существу, постоянного обратного давления во время приготовления напитка.
В определенных вариантах осуществления, устройство может содержать второй зажимной узел для удерживания второй капсулы, инжектор для впрыска воды в капсулу, удерживаемую внутри зажимного узла; и насос для подачи указанной воды через указанный инжектор с давлением меньше около 1 бара по манометру. Второй зажим и инжектор могут, например, быть аналогичными зажиму и инжектору, описанным в вышеупомянутых патентных описаниях GB-A-2121762, GB-A-2122881, EP-A-0179641, EP-A-0247841 и WO-A-9905044. Таким образом, одно устройство имеет зажимы, приспособленные, соответственно, для приготовления напитка при высоком давлении и низком давлении. Надлежащим образом, первый и второй зажимные узлы располагаются в одном корпусе с одной системой управления и дисплеем, связанным с ней.
Надлежащим образом, устройство может содержать систему управления и дисплей, запрограммированные таким образом, чтобы инструктировать пользователя для выполнения нижеследующих последовательных этапов:
(а) выбрать напиток, подлежащий приготовлению;
(b) вставить капсулу в соответствующий зажим; и
(с) ожидать, пока напиток приготовится из капсулы.
В типичных вариантах осуществления, инструкция (а) направляет пользователя к выбору из различных вариантов напитка, таких как фильтрованный кофе, фильтрованный чай, кофе "эспрессо" или двухкомпонентные напитки, такие как кофе капучино.
Инструкция для выбора напитка может выполняться посредством одного или более экранов выбора из меню, доступных посредством виртуальных кнопок. Устройство также может быть запрограммировано инструктировать пользователя для обеспечения оплаты до или после указанного этапа (а). Оплата может выполняться посредством безмонетного механизма или считывающего устройства для карточек, или некоторой другой автоматической процедуры оплаты, обеспеченной в системе.
Дисплей может показывать экран приветствия, такой как логотип или изображение чашки кофе, когда не используется. Устройство также может быть запрограммировано инструктировать пользователя размещать приемник на место получения напитка ("станцию для чашки") устройства до указанного этапа (а). Устройство может содержать блокировочное устройство обнаружения чашки, например инфракрасное блокировочное устройство обнаружения, для блокировки или прерывания работы устройства, если в положении получения напитка в устройстве нет приемника. Система управления может быть выполнена с возможностью обеспечения инструкции для пользователя вставить чашку, если обнаружено, что на станции для размещения чашки на любом этапе операции нет чашки.
Система управления и дисплей могут содержать, например, жидкокристаллический дисплей и виртуальные кнопочные управляющие элементы. Кроме того или в качестве альтернативы визуальным инструкциям на дисплейном экране, инструкция (b) может включать механическое открывание соответствующего зажима для обеспечения возможности вставки капсулы. Инструкция (b) может включать визуальную инструкцию на дисплее для выбора капсулы типа, подходящего для этого зажима (т.е. капсулы высокого давления в соответствии с настоящим изобретением для напитка высокого давления, например кофе "эспрессо", или традиционной FLAVIA капсулы для напитка низкого давления для приготовления в зажиме низкого давления).
В качестве альтернативы или дополнительно, устройство для образования напитка может дополнительно обеспечивать инструкцию после инструкции (с) для выполнения нижеследующего этапа: (d) переместить приемник из станции для получения напитка ниже второго зажимного узла на станцию для получения напитка ниже первого зажимного узла. Эта инструкция была бы подходящей, например, при приготовлении двухкомпонентного напитка, например напитка типа капучино, содержащего горячий вспененный молочный компонент, приготовленный во втором зажимном узле из капсулы с забеливателем/молоком, к которому затем добавляется небольшая порция кофе "эспрессо", приготовленного из капсулы с кофе в первом зажимном узле.
Таким образом, в этих вариантах осуществления, устройство для образования напитка содержит систему управления и дисплей, запрограммированные инструктировать пользователя выполнять нижеследующие последовательные этапы в ответ на команду заварить многокомпонентный напиток:
(а) вставить первую капсулу, содержащую первый ингредиент для заваривания напитка в один из зажимов;
(b) ожидать, пока первый компонент напитка заварится из первой капсулы;
(с) переместить приемник из станции для размещения чашки указанного одного зажима на станцию для размещения чашки другого зажима;
(d) вставить вторую капсулу, содержащую второй ингредиент для заваривания напитка, в держатель другого зажима; и
(е) ожидать, пока второй компонент напитка заварится из второй капсулы.
В еще других вариантах осуществления, устройство является способным приготавливать оба компонента напитка в одном зажиме, например, если зажимной узел в соответствии с изобретением имеет выходную область, которая может регулироваться для обеспечения большего отверстия, приводя к низкому обратному давлению в камере для ингредиента для приготовления фильтрованного кофе или вспененных молочных компонентов, за которым следует меньшее отверстие для обеспечения высокого обратного давления для приготовления небольшой порции кофе "эспрессо". В этих вариантах осуществления, система управления и дисплей, запрограммированные инструктировать пользователя выполнять нижеследующие последовательные этапы в ответ на команду заварить многокомпонентный напиток:
(а) вставить первую капсулу, содержащую первый ингредиент для заваривания напитка в зажим;
(b) ожидать, пока первый компонент напитка заварится из первой капсулы;
(с) вставить вторую капсулу, содержащую второй ингредиент для заваривания напитка в держатель; и
(d) ожидать, пока второй компонент напитка заварится из второй капсулы.
Во всех вышеприведенных вариантах осуществления, устройство для образования напитка может дополнительно обеспечивать конечную инструкцию выполнить нижеследующий этап: удалить приемник, содержащий напиток, из устройства.
Устройство для образования напитка, надлежащим образом, дополнительно содержит механическое выталкивающее средство для выталкивания капсул из держателя после того, как впрыск воды завершен. Предпочтительно, устройство дополнительно содержит механизм, функционально связанный с держателем для отвода трубки или трубок впрыска, когда держатель является открытым.
2
2
2
Надлежащим образом, устройство для образования напитка дополнительно содержит образующее струю воды сопло, питающееся посредством одного из насосов, для направления струи воды в жидкость в приемнике в станции для размещения чашки одного или более зажимов для вспенивания жидкости посредством мешания с большими сдвиговыми усилиями воздуха и жидкости, когда он сталкивается с поверхностью жидкости в приемнике. Внутренняя площадь поперечного сечения образующего струю выхода сопла обычно составляет от около 0,2 до около 3 мм, предпочтительно от около 0,4 до около 2 мм, например около 1 мм. Так как вода, по существу, является несжимаемой и не является существенно вязкоэластичной, она протекает таким образом, что образуется круглая струя воды, имеющая диаметр от около 0,5 до около 2 мм, предпочтительно от около 0,7 до около 1,5 мм. Подробности таких образующих струи сопел и их использования для изготовления вспененных напитков описываются в WO-A-02087400, полное содержание которого включено в настоящее описание путем ссылки.
Надлежащим образом, устройство для образования напитка дополнительно содержит устройство распознавания капсулы в зажимном узле, функционально связанное с системой управления и дисплеем устройства. В своем самом простом виде это устройство может представлять собой простой бимодальный детектор, такой как источник УФ излучения и световой детектор, для детектирования того, имеется ли флюоресцентная область на капсуле. Более сложные устройства распознавания капсул, такие как устройства считывания штрихового кода или детекторы RFID чипа, также предусматриваются. Главная цель устройства распознавания капсулы заключается в определении того, был ли вставлен в зажим правильный тип капсулы, т.е. капсула высокого давления типа, описанного в соответствии с настоящим изобретением для зажима для заваривания высокого давления, или капсула низкого давления, такая как традиционные капсулы типа FLAVIA для зажима конфигурации низкого давления. Если устройство распознавания определяет, что был вставлен неправильный тип капсулы, тогда система управления запрограммирована инструктировать пользователя заменить капсулу. В вариантах осуществления, устройство распознавания может считывать дополнительную информацию от капсулы, относительно ингредиентов капсулы, и система управления затем приспосабливает параметры цикла заваривания, такие как время/температура/объем воды, для оптимизации продукта для этого ингредиента.
На Фиг.17 показан общий вид с частичным вырезом устройства для образования напитка в соответствии с изобретением. Видна полость для размещения капсулы напитка с подушкообразными подкладками 203, выступающими в полость. Эластомерный лист с подушкообразными подкладками 203 поддерживается на подвижном поршне 142. Передний корпус зажима шарнирно соединен на нижней части 221 таким образом, что дверь 220 может поворачиваться наружу для вставки капсулы в полость для капсулы. Инжектор 117 монтируется на подходящий приводной механизм для автоматического отвода и вставки в капсулу. Уплотнительное кольцо 116 монтируется на фланец на инжекторе таким образом, что оно образует уплотнение на верхнем крае 214 с фаской держателя сопла зажима (т.е. в этом варианте осуществления уплотнительное кольцо уплотняет на верхней части зажима, а не на верхней части самого сопла капсулы).
В дополнительном аспекте, настоящее изобретение обеспечивает систему для приготовления напитка, содержащую устройство для приготовления напитка в соответствии с настоящим изобретением и дополнительно содержащую одну или более капсул для приготовления напитка в соответствии с изобретением.
Надлежащим образом, система содержат как капсулы в соответствии с изобретением (например, для приготовления небольших порций "эспрессо"), так и капсулы не в соответствии с изобретением, для приготовления напитков низкого давления, таких как фильтрованный кофе, фильтрованный чай или горячее вспененное молоко для последующего добавления к небольшой порции "эспрессо" для образования капучино. Капсулы не в соответствии с изобретением, надлежащим образом, выполняются в соответствии с одним из патентов FLAVIA, указанных выше. Капсулы для горячего вспененного молока, надлежащим образом, содержат твердый или жидкий молочный концентрат, например, как подробно описано в WO-A-02087400.
В дополнительном аспекте, настоящее изобретение обеспечивает способ образования напитка, содержащий вставку капсулы для приготовления напитка в соответствии с изобретением в зажимной узел устройства для приготовления напитка в соответствии с настоящим изобретением таким образом, что выходной канал указанной капсулы сдавливается между зажимными элементами в указанной выходной области; впрыск жидкости на основе воды в указанную капсулу в указанной входной области для приготовления напитка в указанной капсуле; и обеспечение возможности выпуска указанного напитка через указанный выходной канал и расположенному дальше по ходу камеру (где имеется).
Нижняя часть капсулы проходит через выходную область зажима, посредством чего напиток, выходящий из капсулы, не контактирует с зажимом. Это, по существу, исключает взаимное загрязнение между последовательными напитками, приготовленными в одном и том же зажиме.
В этих способах, капсула для приготовления напитка вставляется в зажимной узел машины для заваривания напитка, где она захватывается зажимными элементами с достаточным усилием для выдерживания давления текучей среды, впрыскиваемой в капсулу. Зажимные элементы монтируются параллельно и перемещаются непосредственно в прилегание посредством подходящего механического зажимного средства, такого как зажимной патрон, плечо рычага или тому подобное (не показано). Запаянные края 31 капсулы захватываются краями корпусов зажима. Уплотнительное кольцо может размещаться в зажиме над соплом для уплотнения на трубке впрыска воды устройства. В качестве альтернативы, уплотнительное кольцо может размещаться в неизменном положении на трубке впрыска и удерживаться в указанном положении посредством фланцев на трубке впрыска.
Нажимные подкладки, проходящие вдоль внутренней стенки камеры, охватывающей капсулу, контактируют и сжимают капсулу для приготовления напитка, когда зажим закрывается вокруг капсулы. Сжатый слой кофе (или другого ингредиента) внутри капсулы получает профиль посредством буферных подкладок, и было обнаружено, что это улучшает качество конечного напитка, в частности всех экстрагируемых твердых веществ. Это улучшение предполагается вследствие уменьшения образования каналов жидкостью через профилированный слой ингредиента внутри капсулы. Дополнительное преимущество нажимных подкладок заключается в том, что они обеспечивают возможность использования одного и того же зажима для капсул, содержащих разные количества ингредиента. Типично, системы этого типа используют капсулы, имеющие идентичные размеры, но содержащие разные количества молотого кофе для образования продуктов разных объемов или крепостей. Буферные подкладки обеспечивают возможность для зажима эффективно сжимать капсулы, содержащие диапазон разных количеств ингредиента.
Капсула может предварительно нагреваться посредством нагревателя в зажимном узле до и во время приготовления напитка. Полая игла вставляется через входную область в верхней части зажимного узла и в отверстие сопла капсулы таким образом, чтобы прокалывать мембранное уплотнение, и горячая вода впрыскивается с давлением, приблизительно, 10 бар по манометру, для заваривания кофе внутри капсулы. Давление и температура горячего кофе в расположенной дальше по ходу камере вызывает отслаивание слабо приклеенной граничной области на нижней части капсулы, освобождая получающийся кофе из выхода зажимного узла управляемым образом.
Когда сдавливание прикладывается к выходному каналу капсулы, как рассмотрено выше, сдавливающее усилие является непосредственно достаточным для обеспечения возможности выпуска получающегося напитка через выходной канал с требуемой скоростью, при этом поддерживая высокое давление внутри капсулы, без чрезмерного создания обратного давления в камере для ингредиента.
Надлежащим образом, текучая среда на основе воды впрыскивается с давлением от около 5 до около 15 бар по манометру, например около 10 бар по манометру. Типично, текучая среда на основе воды впрыскивается с температурой от около 88°С до около 98°С, например около 90°С. Жидкость может впрыскиваться в капсулу со средней скоростью, надлежащим образом, от около 25 мл/мин до около 500 мл/мин и более предпочтительно от около 50 до около 150 мл/мин. Продолжительность впрыска воды, надлежащим образом, составляет от около 10 до около 30 секунд, например от около 12 до около 15 секунд. Надлежащим образом, текучая среда на основе воды состоит, по существу, из воды и ингредиент для заваривания содержит молотый кофе. Это обеспечивает возможность приготовления кофе типа "эспрессо".
Жидкость может впрыскиваться периодическим или импульсным образом для оптимизации органолептических свойств продукта. Способ может дополнительно содержать этап впрыска воздуха в капсулу после заваривания для удаления остаточного напитка из капсулы. В качестве альтернативы или дополнительно, обезвоживание твердого остатка может быть получено посредством сжатия слоя ингредиента после заваривания посредством перемещения одной или обеих подвижных стенок зажима внутрь, как описано выше. Аналогичное сжатие слоя ингредиента (например, молотого кофе) может выполняться до впрыска воды для объединения слоя ингредиента. Эксперименты показали, что имеется оптимальная степень сжатия слоя ингредиента, которая дает максимальное образование крема "эспрессо" и других эспрессоподобных характеристик в кофе.
Надлежащим образом, по существу, все этапы способа, за исключением выбора типа напитка и вставки капсулы в зажим, выполняются автоматически посредством устройства.
Следует понимать, что для сокращения описания предпочтительные и альтернативные особенности, в некоторых случаях, были описаны относительно только одного аспекта изобретения, даже если они являются применимыми ко всем другим аспектам. Соответственно, любая особенность, которая была описана выше относительно любого одного аспекта изобретения, также может применяться к любому другому аспекту изобретения.
Вышеприведенные варианты осуществления были описаны только в качестве примера. Многие другие варианты осуществления, подпадающие под объем прилагаемой формулы изобретения, будут очевидными для специалиста в данной области.