ПОРЦИОННАЯ КАПСУЛА И СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА С ПОМОЩЬЮ ПОРЦИОННОЙ КАПСУЛЫ
PORTION CAPSULE AND BEVERAGE PREPARATION METHOD USING PORTION CAPSULE

Настоящее изобретение относится к порционной капсуле для приготовления напитка, имеющей корпус капсулы с дном капсулы и стороной заполнения, причем между дном капсулы и стороной заполнения выполнена полость для размещения порошкообразного или жидкого субстрата напитка, и причем между субстратом напитка и дном капсулы расположен фильтрующий элемент.
Такие порционные капсулы являются общеизвестными из уровня техники. Например, в публикациях EР 1792850 В1, ЕР 1344722 А1 и US 2003/0172813 А1 раскрыты родственные порционные капсулы для приготовления кофе и «эспрессо».
Такие порционные капсулы для приготовления напитка, предпочтительно, имеют форму усеченного конуса или цилиндра, и изготавливаются, например, из подвергнутой глубокой вытяжке пластмассовой пленки или способом литья пластмасс под давлением. Они обычно имеют открытую сторону заполнения с буртиком, к которому прикрепляется термосваркой или приклеивается покровная пленка, закрытое дно капсулы, причем между субстратом напитка и дном капсулы расположен опирающийся на дно капсулы ситовый фильтр частиц. Эти сита изготовлены или из термопластичной пластмассы литьем под давлением или из пластмассовой пленки способом глубокой вытяжки или штамповкой.
Для приготовления кофейного напитка порционная капсула помещается в заварочную камеру приготовительного устройства. После или во время процесса закрывания заварочной камеры капсула, предпочтительно на ее закрытой донной стороне, открывается посредством расположенного в заварочной камере открывающего стержня,, и после герметизации заварочной камеры закрытая покровной пленкой сторона заполнения порционной камеры прокалывается посредством прокалывающих средств. Затем жидкость для приготовления, предпочтительно горячая вода, подается под давлением в порционную камеру.
Жидкость для приготовления протекает через субстрат напитка и экстрагирует и/или растворяет необходимые для приготовления напитка вещества из субстрата напитка. Для приготовления «эспрессо» для экстракции эфирных масел на кофейный порошок действует, например, давление заварочной воды до 20 бар. Кроме того, это давление действует на расположенный между кофейным порошком и дном капсулы и перед проткнутым выпускным отверстием капсулы ситовый фильтр частиц.
Однако недостатком ситовых фильтров, изготовленных способом литья пластмасс под давлением или способом глубокой вытяжки или штамповой, является то, что для удержания частиц кофе отверстие ситового фильтра должны быть меньше, чем наименьшие частицы кофе. Так как в процессе помола кофе также неизбежно образуется определенное количество пыли, то при слишком больших отверстиях сита происходит прохождение частиц кофе или при слишком маленьких отверстиях, прежде всего при высоком давлении, происходит закупорка сита. Кроме того, под ситовыми фильтрами требуются соответствующие воздействующие на дно капсулы опорные элементы, чтобы воспринимать давления заварочной воды до 20 бар и предотвращать деформацию ситовых фильтров вследствие высокого давления заварочной воды (вместе с высокой температурой заварочной воды). Отрицательным образом эти опорные элементы требуют дополнительного расхода материала, прежде всего в случае изготовленных способом литья под давлением ситовых устройств, вследствие чего увеличиваются производственные расходы.
Поэтому из уровня техники известны ситовые устройства, которые должны предотвращать эти недостатки. В US 2778739, EР 1710173 А1 и US 5352765 раскрыты порционные капсулы с ситовыми устройствами, которые состоят из ситодержателя с относительно большими проходными отверстиями, причем эти отверстия закрыты фильтрующим материалом. Недостатком этих устройств является то, что при изготовлении таких ситовых устройств возникают дополнительные расходы на материал и изготовление, так как они состоят из прочного ситодержателя и расположенного на сито держателе фильтрующего материала.
Как у сит с ситовыми отверстиями, так и у ситовых устройств с дополнительным фильтрующим материалом должно обеспечиваться, что проходящий через ситовое устройство готовый напиток может течь к сливному отверстию капсулы, то есть между дном капсулы и ситовым устройством должно быть предусмотрено свободное пространство для оттока напитка. Кроме того, такие ситовые устройства требуют собственной доли пространства в порционной капсуле, что, ведет к увеличению объема капсулы и, таким образом, неизбежно также к дополнительному расходу материала.
Кроме того, из уровня техники, например W02012/010317, известен фильтр, изготовленный из нетканого волокнистого материала. Однако этот фильтр является применимым не для всех кофейных автоматов.
Поэтому задачей настоящего изобретения была разработка порционной капсулы с фильтрующим устройством, которая по сравнению с уровнем техники является более экономичной в производстве и у которой одновременно предотвращаются упомянутые в связи с уровнем техники недостатки.
Эта задача решена посредством порционной капсулы для приготовления напитка, имеющей корпус капсулы с дном капсулы и стороной заполнения, причем между дном капсулы и стороной заполнения выполнена полость для размещения порошкообразного или жидкого субстрата напитка и причем между субстратом напитка и дном капсулы расположен фильтрующий элемент, причем фильтрующий элемент предусмотрен из нетканого материала, который расположен в области дна капсулы, причем фильтрующий элемент предусмотрен из двух слоев.
По сравнению с уровнем техники порционная капсула согласно изобретению имеет преимущество, что в качестве фильтрующего сита находит применение простой и экономичный фильтрующий нетканый материал или войлок. Таким образом, являются исключаемыми дорогостоящий процесс литья пластмасс под давлением или способы глубокой вытяжки или штамповки для изготовления сит. Таким образом, значительно снижается стоимость изготовления. К тому же не требуется поддерживающая структура, так как нетканый материал опирается непосредственно на дно капсулы. По сравнению с известными из уровня техники пластмассовыми фильтрами, фильтрующий нетканый материал к тому же обладает преимуществом, что он имеет заметно большую поверхность входа жидкости. Кроме того, становится возможным поперечное течение жидкости (параллельно главной плоскости распространения поверхности фильтра), благодаря чему достигаются лучшее перемешивание и характер стекания. Сверх того оказалось, что при использовании фильтрующего, нетканого материала заметно снижается или почти полностью устраняется опасность закупорки сита. Удивительным образом фильтрующий нетканый материал проявил себя стойким к закупорке как при приготовлении напитка с находящейся под сравнительно низким давлением жидкостью для приготовления, так и при приготовлении напитка с находящейся под сравнительно высоким давлением жидкостью для приготовления. Кроме того, постоянно надежно поддерживается поперечное течение жидкости в фильтрующем нетканом материала и обеспечивается отток поступающих в фильтрующий нетканый материал жидкостей к сточному отверстию. Тем не менее, на поверхности напитка, прежде всего «эспрессо», образуется так называемая «пенка», то есть пена. За счет двухслойности фильтрующего элемента слой может протыкаться протыкающим элементом без того, что в приготавливаемый напиток попадет заметное количество гранулята.
Предпочтительно, оба слоя сначала являются раздельными и соединяются перед и/или в процессе изготовления порционной капсулы, прежде всего, когда они соединяются с дном порционной капсулы.
Порционная капсула в духе настоящего изобретения, предпочтительно, содержит герметичную порционную капсулу. Это означает, что находящийся в порционной капсуле порошок напитка или продукта питания, например порошок кофе, порошок супа или чай, перед процессом экстракции по существу ароматонепроницаемо закрыт относительно окружающей среды. Однако порционная капсула не должна быть герметичной, а может быть также перед использованием находиться в герметичной упаковке, которая затем открывается, например, вручную.
Нетканый материал в духе изобретения является неупорядоченной, нетканой структурой из волокон, прежде всего пластмассовых волокон. Нетканый материал в духе изобретения может быть изготовлен из пластмассы и/или природных волокон. Нетканый материал может, например, состоять из бумаги или бумагоподобных веществ.
Предпочтительно, оба слоя изготовлены из нетканого материала. Предпочтительно, оба слоя нетканого материала в отношении материала, толщина и/или диаметра идентичны. Предпочтительно, оба слоя соединены друг с другом, прежде всего посредством сварки, предпочтительно, ультразвуковой сварки. Предпочтительно, соединение происходит по окружности, которая, особо предпочтительно, находится вблизи краевой области фильтра.
2
2
2
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения предусмотрено, что нетканый материал содержит полученный из тонких пластмассовых волокон, например тонких полиэфирных волокон, нетканый материал, который, прежде всего, является нетканым материалом из спутанного волокна и/или нетканым материалом с ориентированным волокном. Предпочтительно, нетканый материал имеет распределение масс (называемое также граммажем или весом единицы поверхности) между 40 и 250 граммами на квадратный метр, особо предпочтительно между 80 и 120 граммами на квадратный метр, и наиболее предпочтительно по существу в 100 грамм на квадратный метр. Предпочтительно, один слой фильтрующего элемента имеет толщину между 0,2 и 2,0 миллиметрами особо предпочтительно между 0,25 и 0,39 миллиметрами, и наиболее предпочтительно по существу 0,32 мм. Нетканый материал выполнен так, что воздухопроницаемость нетканого материала при 100 Паскаль лежит между 1000 и 3000 л/(мс), особо предпочтительно между 1500 и 2500 л/(мс), и наиболее предпочтительно по существу равна 2000 л/(мс). Неожиданным и непредсказуемым образом оказалось, что с подобными неткаными материалами достигаются оптимальные результаты в отношении эффективности экстракции, смешивания и характера отекания, а также стойкости к закупорке, и, несмотря на это, образуется «пенка». Несмотря на это, субстрат напитка хорошо удерживается также когда прокалывающий стержень надкалывает и/или прокалывает фильтрующий элемент.
Предпочтительно, нетканый материал располагается на дне капсулы так, что он занимает наибольшую площадь. Особо предпочтительно, нетканый материал присоединяется ко дну термосваркой, предпочтительно с помощью ультразвука. Далее, нетканый материал, предпочтительно, перед его закреплением на капсуле, прежде всего на дне капсулы, растягивается для улучшения прилегания ко дну.
Предпочтительно, фильтрующий элемент полностью или только частично перекрывает дно капсулы.
При открывании капсулы посредством перфорирующего средства является предпочтительным, если оно перемещает нетканый материал от дна капсулы, и при этом растягивает или дополнительно растягивает. При этом перфорирующее средство может проникать по меньшей мере в один слой нетканого материала и/или проникать через по меньшей мере один слой нетканого материала.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения фильтрующий элемент имеет один слой нетканого материала и один слой с войлочной структурой. Прежде всего, при этом речь идет о структуре, полученной иглопробивным способом. Предпочтительно, войлочный слой состоит, по меньшей мере, из войлочной структуры и несущей структуры, прежде всего тканой структуры, причем, особо предпочтительно, войлочная структура включает в себя, по меньшей мере, участок объема несущей структуры.
Предпочтительно, войлочная структура соединена с несущей структурой с, геометрическим, силовым и/или материальным замыканием.
Предпочтительно, поверхность войлочной структуры или нетканого материала подвергается обработке, например тепловой обработке, чтобы, например, закрепить несвязанные волокна.
Предпочтительно, слой, который имеет войлочную структуру, соединяется, со слоем нетканого материала, прежде всего, посредством материального замыкания.
Имеющий несущую структуру, прежде всего тканую структуру, и войлочную структуру фильтрующий элемент изготавливается, например, посредством того, что, предпочтительно, подготавливаются тканая структура, состоящая из продольных и поперечных волокон. Для изготовления войлока, прежде всего полученного иглопробивным способом войлока, выбираются, предпочтительно, волокна с 0.8-7 детекс. Соединение отдельных волокон с образованием войлока и/или его закрепление на несущей структуре происходит, предпочтительно, процессом иглопрокалывания. При этом иглы с обратными крючками втыкаются с большой скоростью в разложенный пакет волокон и снова вытягиваются. Благодаря крючкам волокна посредством множества возникающих петель сплетаются друг с другом и/или с несущей тканью.
Несущая структура, имеющая одну или несколько войлочных структур, предпочтительно, имеет распределение масс (называемое также граммажем или весом единицы поверхности) между 100 и 1500 граммами на квадратный метр, особо предпочтительно между 200 и 650 граммами на квадратный метр, и наиболее предпочтительно по существу 150-250 граммами на квадратным метр, прежде всего для приготовления чая, но также и кофе, «эспрессо» и тому подобного, и 600-700 граммами на квадратный метр для приготовления кофе, «эспрессо» или тому подобного, но также и чая. Наиболее предпочтительно, граммаж для приготовления кофе, «эспрессо» и тому подобного, но и для чая, составляет 1000-1300 грамм на квадратный метр. Предпочтительно, слой с войлочной структурой имеет толщину между 0,4 и 5,0 миллиметрами, особо предпочтительно между 1,1 и 3,0 миллиметрами, и наиболее предпочтительно 1,2-1,4 миллиметров, для приготовления чая и 2,6-3,0 для приготовления кофе.
Предпочтительно, фильтрующий элемент закладывается в корпус капсулы и затем соединяется с ним и/или боковой стенкой, прежде всего сваркой, например, с помощью ультразвука, прежде чем корпус капсулы заполняется субстратом напитка.
Предпочтительно, корпус капсулы выполнен в виде усеченного конуса или цилиндра и изготавливается, например, из пластмассы, природного материала и/или биологически расщепляемого материала, из подвергнутой глубокой вытяжке пластмассовой пленки или способом литья под давлением. Предпочтительно, корпус капсулы на стороне заполнения имеет буртик, к которому прикрепляется термосваркой или приклеивается покровная пленка. Альтернативно является возможным, что корпус капсулы и крышка капсулы соединены друг с другом механическим способом. Предпочтительно, дно порционной капсулы закрыто и, предпочтительно, только в заварочной камере перфорируется действующим снаружи на дно капсулы перфорирующим средством для создания сливного отверстия. Альтернативно было бы также возможным, что дно порционной капсулы снабжено уже на заводе сливным отверстием, которое, предпочтительно, закрыто уплотнительной пленкой. Тогда уплотнительная пленка является перфорируемой посредством перфорирующего средства или снимаемой со дна капсулы вручную. Предпочтительно, фильтрующий элемент выполнен прочным на разрыв. В отношении уплотнительной пленки речь идет, предпочтительно, о пластмассовой пленке, которая имеет по меньшей мере один барьерный слой, например металлический слой, прежде всего алюминиевый слой. Предпочтительно, пластмассовая пленка на ее обращенной к капсуле стороне имеет «отслаиваемый слой», чтобы иметь возможность сравнительно легко отделять пластмассовую пленку от дна капсулы.
Предпочтительно, сливное отверстие предусмотрено настолько большим, что оно может без соприкосновения воспринимать имеющееся перфорирующее средство. Особо предпочтительно, сливное отверстие предусмотрено настолько большим, что на нем при вытекании приготовленного напитка не возникает заметной потери давления, прежде всего, что не происходит заметного завихрения приготовленного напитка, который мог бы приводить к поступлению газа в напиток и, тем самым, к образованию пены.
Предпочтительно, порционная капсула имеет распределитель жидкости, который отклоняет втекающую жидкость и распределяет по поперечному сечению порционной капсулы.
Предпочтительно, фильтрующий элемент выполнен эластичным и расположен и/или закреплен, по меньшей мере, в своей краевой зоне в области дна капсулы. Когда дно капсулы прокалывается внешним перфорирующим средством, фильтрующий элемент при контакте с перфорирующим средством по причине своей эластичности может не выдерживать или растягиваться таким образом, что отверстие в фильтрующем элементе, по меньшей мере, уменьшается. За счет этого устраняется опасность, что фильтрующий элемент будет полностью проткнут перфорирующим средством, и субстанция напитка будет вымыта из порционной капсулы нефильтрованной. Жестко заданное расстояние между фильтрующим элементом и дном капсулы, как оно известно из уровня техники, не требуется, так как это расстояние автоматически задается перфорирующим средством. Таким, образом, под фильтрующим элементом дополнительно образуется сборник для прошедшей через фильтрующий элемент жидкости напитка.
Предпочтительно, по меньшей мере, один слой фильтрующего элемента натягивается перфорирующим средством, надкалывается и/или прокалывается.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения предусмотрено, что фильтрующий элемент перекрывает дно капсулы полностью или только частично. Прежде всего, достаточно, если фильтрующий элемент расположен исключительно в области прокалывания или в области выпускного отверстия в дне капсулы.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения предусмотрено, что фильтрующий элемент закреплен на дне капсулы, причем фильтрующий элемент, закреплен, предпочтительно, с неразъемным соединением материала на дне капсулы, прежде всего путем термосваривания. За счет этого, предпочтительным образом, предотвращается сдвиг фильтрующего элемента. Предпочтительно, это закрепление происходит посредством ультразвуковой сварки.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения предусмотрено, что фильтрующий элемент закреплен в краевой области дна капсулы на дне капсулы. Предпочтительно, таким образом предотвращается сдвиг фильтрующего элемента и усиливается уплотняющее действие между корпусом капсулы и фильтрующим элементом, причем одновременно подъем фильтрующего элемента в его центральной области становится возможным в большей степени. При этом фильтрующий элемент, предпочтительно, выполнен эластичным.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения предусмотрено, что дно капсулы имеет впадину в обращенном от стороны заполнения направлении. Предпочтительно, эта впадина служит для размещения перфорирующего средства, так что при вкалывании перфорирующего средства в дно капсулы дно капсулы хотя и прокалывается, однако перфорирующее средство, остается исключительно в полости впадины. Предпочтительно, при этом по меньшей мере один слой фильтрующего элемента надкалывается и/или прокалывается. Предпочтительно, впадина, по меньшей мере, частично принимает войлочный элемент.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения предусмотрено, что фильтрующий элемент приподнимается над дном капсулы только в центральной области, а в краевой области дна капсулы прилегает ко дну капсулы или прикреплен ко дну капсулы. Следовательно, предпочтительным образом, предотвращается сдвиг фильтрующего элемента, и усиливается уплотняющее, действие между корпусом капсулы и фильтрующим элементом, причем одновременно подъем фильтрующего элемента в его центральной области становится возможным в большей степени. При этом фильтрующий элемент, предпочтительно, выполнен эластичным.
Согласно еще одному варианту осуществления дно капсулы постоянно имеет выходное отверстие, которое, предпочтительно, герметизировано пленкой, причем пленка, особо предпочтительно, имеет отрывной язычок для снятия пленки вручную. При этом прокалывание дна капсулы посредством внешнего перфорирующего средства, предпочтительным образом, не требуется. Перед вкладыванием порционной капсулы в заварочную камеру пленка посредством отрывного язычка снимается со дна капсулы, и процесс заварки может быть запущен. Комбинация заранее созданного и, таким образом, сравнительно большого выходного отверстия с фильтрующим элементом из одного или нескольких слоев нетканого материала и/или слоем с войлочной структурой, прежде всего полученного иглопробивным способом войлока, имеет преимущество, что жидкость напитка, вытекает из выходного отверстия не под высоким давлением и, следовательно, предотвращается образование пены («пенки»), прежде всего при приготовлении американского кофе или чая.
Еще одним предметом настоящего изобретения является способ изготовления порционной капсулы, причем фильтрующий элемент, который состоит из двух слоев, вводится в порционную капсулу и соединяется с дном капсулы, в котором оба слоя по существу одновременно соединяются друг с другом.
Выполненные в отношении одного предмета настоящего изобретения описания справедливы в равной степени для других предметов, и наоборот.
Предпочтительно, соединение фильтрующего элемента с дном и соединение между слоями происходит посредством сварки, прежде всего ультразвуковой сварки. Во время соединения нижнего касающегося дна слоя с дном по существу одновременно создается соединение обоих слоев друг с другом, предпочтительно тем же самым сонотродом (ультразвуковым сварочным инструментом).
Еще одним предметом настоящего изобретения является способ приготовления напитка с помощью порционной капсулы согласно изобретению, в котором на первом шаге способа заранее обеспечивается порционная капсула, на втором шаге способа дно капсулы прокалывается посредством внешнего перфорирующего средства, и на третьем шаге способа по меньшей мере один слой фильтрующего элемента, по меньшей мере, частично отводится на расстояние от дна капсулы, и/или увеличивается расстояние между слоями.
Выполненные в отношении одного предмета настоящего изобретения описания справедливы в равной степени для других предметов, и наоборот.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения предусмотрено, что фильтрующий элемент при отведении центральной области от дна капсулы, по меньшей мере, частично растягивается. За счет этого становится возможным закрепление краевой области фильтрующего элемента на дне капсулы, причем, несмотря на это, фильтрующий элемент в центральной области дна капсулы может быть приподнят. За счет этого объединяются преимущества максимального уплотняющего действия с преимуществами приподнимаемого фильтрующего элемента. Альтернативно или дополнительно расстояние между слоями локально, прежде всего в центральной области, увеличивается.
Еще одним предметом настоящего изобретения является применение порционной капсулы для приготовления напитка, предпочтительно для приготовления кофе, какао, чая и/или молочного напитка.
Выполненные в отношении одного предмета настоящего изобретения описания справедливы в равной степени для других предметов, и наоборот.
Примеры осуществления изобретения представлены на фигурах и более подробно разъяснены в нижеследующем описании. Фигуры описаны только в качестве примера и не ограничивают общие идеи изобретения. Описание в равной степени справедливо для всех предметов настоящего изобретения.
Фиг. 1 показывает продольный разрез через порционную капсулу согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, которая выполнена для приготовления «эспрессо».
Фиг. 2 показывает продольный разрез через лежащую в закрытой заварочной камере порционную капсулу согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 показывает продольный разрез через лежащую в закрытой заварочной камере порционную капсулу согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 4 показывает первый вариант осуществления фильтрующего элемента.
Фиг. 5 показывает схематически изготовление порционной капсулы.
Фиг. 6 показывает схематически надкалывание порционной капсулы.
Фиг. 7 показывает порционную капсулу с закрытым донным отверстием.
Фиг. 8 показывает второй вариант осуществления фильтра.
Фиг. 9 показывает прокалывание фильтра согласно фиг. 8.
На разных фигурах одинаковые части всегда снабжены одинаковыми ссылочными обозначениями и поэтому называются или упоминаются, как правило, только один раз.
На фиг. 1 показан первый вариант осуществления порционной капсулы 1 согласно изобретению. Порционная капсула 1 имеет корпус 2 капсулы в виде усеченного конуса с закрытым дном 3 капсулы и с расположенным на его стороне 4 заполнения буртиком 5, к которому приварена или приклеена покровная пленка 6. Таким образом, между дном 3 капсулы и покровной пленкой 6 выполнена герметично и ароматонепроницаемо закрытая полость 100, которая заполнена порошкообразным или гранулированным веществом 101 напитка. При этом вещество 101 напитка включает в себя, например, порошок (или гранулят) кофе, какао, чая и/или молока. На внутренней стороне 3а закрытого дна 3 капсулы, то есть внутри полости 100, расположен фильтрующий элемент 7, который будет более подробно описан со ссылкой на нижеследующие фигуры. Фильтрующий элемент 7 прилегает к внутренней стороне 3а дна 3 капсулы и жестко, то есть, предпочтительно, с неразъемным соединением материала, соединен с внутренней стороной 3а дна 3 капсулы. Предпочтительно, фильтрующий элемент 7 закреплен с неразъемным соединением материала только в краевой области 3' дна 3 капсулы на дне 3 капсулы, прежде всего вдоль окружности. Фильтрующий элемент содержит по меньшей мере один слой нетканого материала, прежде всего изготовленного из полиэфирных волокон нетканого материала. Волокна термически соединены друг с другом, предпочтительно, посредством каландра, например, множество экструдированных полиэфирных волокон располагаются друг на друге или рядом друг с другом и затем скрепляются посредством нагретых валков (каландрируются плоскостно). Нетканый материал включает в себя нетканый материал со спутанным волокном и/или ориентированным волокном).
На фиг. 2 представлена порционная капсула 1 согласно показанному на фиг. 1 варианту осуществления настоящего изобретения, причем порционная капсула 1 на фиг. 2 расположена в закрытой заварочной камере 8. Заварочная камера 8 состоит из первого элемента 9 заварочной камеры и второго элемента 10 заварочной камеры, причем первый элемент 9 заварочной камеры для введения порционной капсулы 1 предусмотрен подвижным относительно второго элемента 10 заварочной камеры, или наоборот. Между обоими элементами 9, 10 заварочной камеры расположено уплотнение 11. Первый элемент 9 заварочной камеры по существу состоит из закрывающего поршня 12 с прокалывающими элементами 13а, 13b для открывания покровной пленки 6 порционной капсулы 1, отверстия 14 подачи жидкости для приготовления и уплотнения 11. Второй элемент 10 заварочной камеры состоит по существу из частично окружающей порционную камеру 1 конической части 15 заварочной камеры с расположенным на дне конической части 15 открывающим стержнем 16, который снабжен сточными желобками 17, и сливного отверстия 18 для напитка. Для размещения порционной капсулы 1 заварочная камера 8 находится в не показанном открытом состоянии, в котором первый и второй элементы 9, 10 заварочной камеры расположены на некотором расстоянии друг от друга, чтобы обеспечить подвод порционной капсулы 1, и в показанном закрытом состоянии, в котором посредством порционной капсулы 1 является выполняемым процесс приготовления напитка. В закрытом состоянии заварочная камера 8 закрыта герметично. При переводе заварочной камеры 8 из открытого состояния в показанное закрытое состояние покровная пленка 6 прокалывается прокалывающими элементами 13а, 13b, так что жидкость для приготовления, прежде всего горячая заварочная вода, через отверстия 14 подачи жидкости для приготовления попадает под давлением в полость 100 порционной камеры 1. Кроме того, при закрывании заварочной камеры 8 дно 3 капсулы прокалывается выполненным как открывающий стержень 16 перфорирующим средством, так что в порционной капсуле 1 образуется выходное отверстие 107, через которое приготовленная жидкость напитка может выходить из порционной капсулы 1 в направлении сливного отверстия 18 для напитка. Предпочтительно, для содействия отводу, жидкости напитка открывающий стержень 16 на своей боковой поверхности имеет сточные желобки 17. На изображении дно 3 находящейся в заварочной камере 9, 10 порционной капсулы 1 проколото открывающим стержнем 16 второго элемента заварочной камеры, но расположенный над местом прокалывания фильтрующий элемент 7 прокалывающим острием 19 открывающего стержня 16 слегка приподнят, но не проколот. Это, прежде всего, достигается тем, что центральная область 7'' не соединена с неразъемным соединением материала с дном 3 капсулы, а фильтрующий элемент 7 соединен с неразъемным соединением материала с дном 3 капсулы только в краевой области 3' дна 3 капсулы, так что вследствие механического контакта с острием открывающего стержня 16 он только приподнимается над дном 3 капсулы и, таким образом, остается не проколотым (то есть не прокалывается открывающим стержнем 16). В краевой области 3' дна 3 капсулы или в краевой области 7' фильтрующего элемента 7 дно 3 капсулы и фильтрующий элемент 7 остаются в контакте и, прежде всего, соединены друг с другом с неразъемным соединением материала, так что никакое вещество 101 напитка не попадает мимо фильтрующего элемента 7 в сливное отверстие 18 для напитка. Однако также возможно, что открывающий стержень 16 надкалывает и/или прокалывает по меньшей мере один слой фильтрующего элемента 7.
На фиг. 3 показана порционная капсула 1 согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, причем второй вариант осуществления по существу подобен показанному на фиг. 2 первому варианту осуществления, и порционная капсула 1 также показана в закрытой заварочной камере 8. Однако в отличие от первого варианта осуществления дно 3 порционной капсулы в области прокалывания открывающего стержня 16 имеет направленную против впадины 20 в дне 3а заварочной камеры выпуклость 21 (таким образом, выпуклость 21 направлена в противоположном от стороны 4 заполнения направлении), в которое вкалывается открывающий стержень 16 без того, чтобы проколоть фильтрующий элемент 7. Таким образом, прежде всего не требуется приподнимание фильтрующего элемента 7 над дном 3 капсулы. Для приготовления напитка снова после внесения порционной капсулы 1 в заварочную камеру 8 заварочная камера 8 закрывается. Во время процесса закрывания покровная пленка 6 порционной капсулы 1 прокалывается посредством прокалывающих средств 13а, 13b, и после последующего сведения и уплотнения первого и второго элементов 9, 10 заварочной камеры (посредством уплотнения 11) через отверстие 6 подачи жидкости подается заварочная вода. Также во время процесса закрывания заварочной камеры открывающий стержень 16 прокалывает отверстие в дне 3 порционной капсулы 1. Лежащий над местом прокалывания фильтрующий элемент 7 по своей толщине и прочности на разрыв согласован с глубиной проникновения прокалывающего острия 19 открывающего стержня 16, так что фильтрующий элемент 7 не прокалывается. Альтернативно фильтрующий элемент 7 располагается над выпуклостью 21 дна 3 капсулы, которая лежит во впадине дна 23 заварочного колокола, и открывающий стержень 16 прокалывает только выпуклость 21 дна 3 капсулы и не доходит до фильтрующего элемента 7. Затем жидкость, в случае приготовления кофе, например, горячая вода, втекает в капсулу 1. В капсуле эта жидкость протекает через субстрат 101 напитка и экстрагирует и/или растворяет необходимые для приготовления вещества из субстрата 101 напитка. Течение жидкости в субстрате 101 напитка показано ссылочным обозначением 22. После этого получающийся напиток течет через расположенный между субстратом 101 напитка и расположенный на дне 3 капсулы фильтрующий элемент 7, который предотвращает, что составные части субстрата 101 напитка в виде частиц попадут в получающийся напиток и через проколотое открывающим стержнем 16 в дне 3 капсулы отверстие и через сточные желобки 17 открывающего стержня 16 попадут дальше в приемный сосуд, например чашку или кружку.
На фиг. 4 показан первый вариант осуществления фильтрующего элемента 7. Он согласно изобретению имеет первый слой 7.1 и второй слой 7.2, которые в данном случае изготовлены соответственно из нетканого материала. Оба слоя 7.1, 7.2 соединены друг с другом с неразъемным соединением материала, прежде всего посредством сварки, предпочтительно, посредством ультразвуковой сварки. Оба слоя в данном случае предусмотрены как круглые диски. Предпочтительно, соединение происходит вдоль окружности, которая, особо предпочтительно, простирается концентрически вокруг оси вращения порционной капсулы. Предпочтительно, оба слоя предусмотрены идентичными, однако могут также отличаться в отношении материала, толщины или диаметра.
Как, прежде всего, можно понять из фиг.5, оба слоя, предпочтительно, сначала вкладываются как отдельные детали в порционную капсулу, и затем нижний слой 7.2 соединенного с дном 3 порционной капсулы фильтрующего элемента 7 соединяется с дном 3 порционной капсулы сваркой, прежде всего ультразвуковой сварки. Одновременно при этом оба слоя 7.1 и 7.2 соединяются друг с другом. Соединение как между фильтрующим элементом 7 и дном 3 капсулы, так и между обоими слоями 7.1, 7.2 фильтрующего элемента происходит, предпочтительно, вдоль кольца. Предпочтительно, сонотрод прижимает оба слоя друг к другу и при этом ко дну порционной капсулы. При этом происходит сваривание друг с другом обоих слоев и соединение нижнего слоя с дном порционной капсулы, по меньшей мере по существу одновременно.
На фиг. 6 показано прокалывание порционной капсулы посредством открывающего стержня 16, которые сначала прокалывает дно 3 капсулы и таким образом создает сточное отверстие для подлежащего приготовлению напитка.
Как можно понять из изображения согласно фиг. 6, открывающий стержень, предпочтительно, прокалывает по меньшей мере нижний слой фильтрующего элемента и по меньшей мере надкалывает верхний слой 7.2. Прежде всего, расстояние между обоими слоями локально, в данном случае в центральной области фильтрующего элемента, увеличивается.
На фиг. 7 показан еще один вариант осуществления порционной капсулы согласно изобретению. В данном случае в дне капсулы предусмотрено постоянное отверстие, которое здесь закрыто отрывным язычком 109. Этот отрывной язычок может прокалываться открывающим стержнем или удаляться перед приготовлением напитка вручную, например, путем отрывания.
На фиг. 8 показан еще один вариант осуществления фильтра 7, который опять предусмотрен двухслойным, причем фильтрующий элемент в данном случае имеет первый слой 7.2, состоящий из нетканого материала, и второй слой 7.1, состоящий из войлочного материала. Предпочтительно, оба слоя соединены друг с другом с неразъемным соединением материала и, особо предпочтительно, поверхность, на которую натекает жидкость, или диаметр слоя 7.1 меньше по сравнению со слоем 7.2. Толщина обоих слоев может быть одинаковой или разной.
На фиг. 9 схематически показано прокалывание порционной капсулы, в которой находится фильтрующий элемент 7. Можно ясно понять, что слой 7.1 прокалывается, а слой 7.2 только надкалывается. Благодаря этому гарантируется, что никакой гранулят не попадет, например, в подлежащий приготовлению напиток.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 Порционная капсула
2 Корпус капсулы
3 Дно капсулы
3а Внутренняя сторона капсулы
3' Краевая область дна капсулы
4 Сторона заполнения
5 Буртик
6 Покровная пленка
7 Фильтрующий элемент
7' Краевая область фильтрующего элемента
7'' Центральная область фильтрующего элемента
7.1 Войлочная структура, иглопробивная войлочная структура
7.2 Несущая структура
7.3 Войлочная структура, иглопробивная войлочная структура
8 Заварочная камера
9 Первый элемент заварочной камеры
10 Второй элемент заварочной камеры
11 Уплотнитель
12 Закрывающий поршень
13а Прокалывающий элемент
13b Прокалывающий элемент
14 Отверстие подачи жидкости для приготовления
15 Заварочный колокол
16 Открывающий стержень
17 Сточные желобки
18 Сливное отверстие
19 Прокалывающее острие
20 Впадина
21 Выпуклость
22 Течение жидкости для приготовления
23 Дно заварочного колокола
100 Полость
101 Субстрат напитка
102 Область боковой стенки
103 Прикрепление фильтра 7, сварка
103' Волнистая или складчатая область
104 Заданное место разрушения
105 Линии ослабления
106 Центральная точка
107 Выходное отверстие
108 Пленка
109 Отрывной язычок.