БЛОК ЭКСТРАКЦИИ НАПИТКА, УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА, ПРИМЕНЕНИЕ СМЕННОЙ КАПСУЛЫ И СИСТЕМА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА
BEVERAGE EXTRACTION UNIT, BEVERAGE MAKING DEVICE, USE OF REPLACEABLE CAPSULE AND BEVERAGE MAKING SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области экстракции напитка с использованием сменного порционного контейнера или капсулы в блоке экстракции напитка. В частности, оно относится к усовершенствованному блоку экстракции, выполненному с возможностью извлечения ингредиентов напитка, содержащихся в капсуле, таких как обжаренный и молотый кофе, в частности, в соответствии с различными возможными режимами экстракции, включающими высокое или низкое давление в зависимости от выбранного режима.
Уровень техники
Приготовление напитка путем экстракции кофе, содержащегося в капсуле, содержащей порцию обжаренного и молотого кофе, хорошо известно из предшествующего уровня техники. Порция, как правило, представляет собой одинарную или двойную порцию.
В EP0512468 описана капсула с чашеобразным корпусом и разрываемой мембраной выходного отверстия для напитка. Мембрана, как правило, представляет собой тонкую алюминиевую мембрану, которую разрывают относительно разрывной экстракционной пластины устройства для экстракции напитка, такого как устройство, описанное в EP0512470.
В EP0512470 описана система для экстракции напитка, в которой используют блок экстракции напитка с разрывной экстракционной пластиной, содержащей множество рельефных элементов и каналов между ними (такая пластина в виде проточной решетки называется «рельефным элементом»), которая выполнена с возможностью приема герметичной капсулы, подачи воды под давлением через водяной инжектор в капсулу, деформирования мембраны выходного отверстия или крышки (например, алюминиевой мембраны) и ее разрыва под действием давления жидкости, возрастающего в капсуле, для обеспечения высвобождения напитка из капсулы.
В EP0602203 описано герметичное гибкое саше в форме отдельной части, выполненной с возможностью выполнения экстракции под давлением и содержащей по меньшей мере одно порошкообразное вещество для приготовления напитка, такого как обжаренный и молотый кофе; причем саше содержит два идентичных гибких листа круглой, овальной или многоугольной формы, между которыми предусмотрено пространство для вещества и которые герметично прикреплены по периферии таким образом, что саше является, по существу, симметричным к плоскости герметизации, при этом саше открывают путем повышения давления в саше при подаче экстрагента.
В EP0870457 описан блок экстракции, аналогичный блоку экстракции согласно EP0512470, но адаптированный для закрытого непроницаемого саше, содержащего вещество в виде напитка, такое как вещество, описанное в EP0602203. Указанное устройство содержит верхний элемент, содержащий средство, выполненное с возможностью перфорации верхней поверхности саше и обеспечения введения воды в саше, нижний элемент, содержащий приемную часть для размещения капсулы, а также выступающие и полые участки; причем поверхность экстракции саше постепенно и локально притягивается к рельефным и полым участкам; при этом поверхность экстракции разрывается во множестве местоположений относительно канала, заданных местоположениями рельефных и полых участков, в которых достигается натяжение разрыва для обеспечения протекания потока жидкости после экстракции. Нижний участок, как правило, содержит проточные отверстия, выполненные с возможностью протекания через них напитка. Рельефные и полые участки предпочтительно имеют форму усеченных пирамид, разделенных сетью каналов.
Таким образом, в системах для экстракции напитка из предшествующего уровня техники, как правило, используют сменный контейнер (например, капсулу, саше или таблетку), содержащий разрываемую мембрану выходного отверстия для напитка (например, тонкую алюминиевую фольгу), которая может быть разорвана только при достаточной деформации указанной мембраны под воздействием рельефных элементов разрывной экстракционной пластины. Разрыв, как правило, происходит на краях рельефных элементов, которые обычно представляют собой множество небольших усеченных пирамид или прямолинейных ребер. Разрыв приводит к образованию небольших отверстий вдоль краев этих выступов или рельефных элементов. Эти отверстия относительно небольшие (например, 0,1–1,0 мм в длину и 0,1–0,3 мм в ширину), и, как правило, мембрана выходного отверстия по меньшей мере частично соответствует верхней и лицевой стороне рельефных элементов, вследствие чего площадь проточных отверстий будет даже меньше. Из-за этого падение давления на данной поверхности взаимодействия будет относительно высоким. Кроме того, на указанной ограниченной поверхности взаимодействия происходит фильтрация частиц напитка, что является преимуществом, поскольку нет необходимости предусматривать дополнительный фильтр внутри капсулы. Таким образом, указанная геометрия поверхности экстракции соответствует так называемой геометрии экстракционной пластины с рельефными элементами в данной заявке. Затем происходит сбор потока напитка в каналах и его выпускание через небольшие отверстия с точно определенными размерами в каналах.
Относительно высокое давление воды, поступающей в капсулу, необходимо для деформации мембраны и ее открывания, поскольку вещество напитка, как правило, обжаренный и молотый кофе, находится в ограниченном пространстве и обычно набухает при увлажнении и прижимается к мембране выходного отверстия под действием давления, за счет чего, таким образом, возникает высокое противодавление потоку воды в капсуле. В результате этого требуемое давление воды на входе в варочную камеру для разрыва мембраны выходного отверстия может повышаться до 7–12 бар и после вскрытия мембраны давление даже продолжает повышаться вследствие того, что кофе все еще сжимается, а проточные отверстия на поверхности взаимодействия между разрывной мембраной и разрывной пластиной устройства становятся еще меньше. Кроме того, мелкие частицы кофе (т.е. частицы, размер которых меньше 100 мкм), как правило, оседают на мембране выходного отверстия и могут частично закупоривать отверстия. Таким образом, после разрыва мембраны подачи давление воды в ходе экстракции напитка продолжает повышаться. Высокое усилие сдвига на поверхности взаимодействия способствует образованию густой пены с мелкими пузырьками («кремовой пенки») на поверхности кофе.
Таким образом, устройства из предшествующего уровня техники, выполненные с возможностью экстракции небольших или средних объемов кофе (ристретто, эспрессо или лунго) из капсулы, непригодны для экстракции больших объемов напитка, поскольку поток через капсулу и экстракционную пластину слишком медленен, и, как правило, происходит избыточная экстракция напитка, из-за чего обычно получаются горькие ароматические нотки. Таким образом, устройства из предшествующего уровня техники, по существу, пригодны для экстракции небольших или средних объемов кофе с кремовой пенкой.
В нижеследующих разделах описаны другие документы из предшествующего уровня техники.
В US2017280921 описано устройство для экстракции напитка с улучшенной экстракцией, содержащее экстракционную часть, имеющую пространство для установки, в которое устанавливают капсулу для приготовления напитка; открывающую и закрывающую часть, соединенную с экстракционной частью, для открытия или герметизации пространства для установки; соединительную часть, соединенную с по меньшей мере одной из экстракционной и открывающей частей; и перфорирующую часть, выполненную с возможностью возвратно-поступательного перемещения, чтобы перфорировать капсулу для приготовления напитка при перемещении соединительной части.
В CN201743493U описано устройство для экстракции напитка из капсулы, содержащее варочный стакан и насадку; прокалывающее устройство, шарнирно закрепленное в варочной чашке с помощью упруго смещаемого штока толкателя. Прокалывающее устройство может убираться после прокалывания капсулы, чтобы предотвратить закупоривание проколотого отверстия и повысить скорость потока кофе.
В WO2010029512 описано усовершенствование устройств из предшествующего уровня техники, которое заключается в постепенном пробивании мембраны капсулы. Устройство содержит штуцер подвода воды, держатель капсулы, сетку капсулы, прижимное приспособление и набор шипов для прокалывания мембраны, причем прижимное приспособление содержит прижимной поршень, установленный с возможностью перемещения относительно сетки. При заполнении водой в сетке вода под давлением перемещает прижимной поршень, который приводит в движение набор шипов вверх по направлению к мембране для прокалывания мембраны. Таким образом, набор шипов перемещается благодаря прижимному поршню в зависимости от давления, возникающего в экстракционной камере. В результате возможен только один режим экстракции, а шипы лишь обеспечивают более постепенное прокалывание мембраны.
В WO2013114294 описана пробойная игла устройства для приготовления напитка, предназначенная для экстракции порции, например молотого кофе, содержащегося в капсуле, содержащей экстракционную мембрану; причем пробойная игла предназначена для установки с возможностью перемещения относительно держателя капсулы и отличается тем, что на ее боковой поверхности предусмотрен по меньшей мере один канал в форме желоба, пригодный для протекания потока напитка. Изобретение также относится к узлу, сформированному из по меньшей мере одной такой пробойной иглы и держателя капсулы, формируемого из пластины с отверстиями, причем каждое из отверстий выполнено с возможностью приема пробойных шипов. Край каждого отверстия имеет наклонную плоскость, ориентированную по направлению к наружной поверхности держателя капсулы. Экстракционный шип и держатель капсулы выполнены с возможностью предотвращения отрезания от мембран нескольких кусков, которые могут быть захвачены смесью кофе/воды и будут представлять собой инородные включения в напитке. Как и в WO2010029512, шипы перемещаются прижимным поршнем в зависимости от давления, возникающего в экстракционной камере.
В WO2018026271 описана система для приготовления более широкого диапазона напитков из первой сменной капсулы или второй сменной капсулы различных размеров с помощью одного и того же устройства по сравнению с устройством, которым можно обрабатывать сменные капсулы, по существу, только одного размера. Система для приготовления некоторого количества напитка, пригодного для употребления, включает первую сменную капсулу с первой выходной поверхностью и вторую сменную капсулу со второй выходной поверхностью, причем диаметр второй выходной поверхности больше диаметра первой выходной поверхности. Система включает устройство, включающее экстракционную пластину, имеющую множество рельефных элементов для выборочного зацепления с одной из первой и второй выходных поверхностей, и устройство выдачи текучей среды для подачи некоторого количества воды под давлением в выбранную одну из сменных капсул, чтобы прижать ее выходную поверхность к рельефным элементам для открытия выходной поверхности. Экстракционная пластина может включать центральный участок и периферийный участок, а центральный участок может быть выполнен с возможностью перемещения относительно периферийного участка для избирательной адаптации к размеру первой или второй сменной капсулы.
Таким образом, существует потребность в универсальном, но при этом простом блоке экстракции напитка для приготовления более широкого диапазона напитков из одной и той же сменной капсулы для приготовления напитка.
Кроме того, существует потребность в блоке экстракции, с помощью которого можно обеспечивать, например, в зависимости от выбора пользователя либо экстракцию под высоким давлением, например для выдачи экстрактов напитка небольшого объема, либо экстракцию под более низким давлением, например для выдачи более легкого (например, фильтрованного) напитка, и/или напитка большего объема, и/или напитков, имеющих разные ароматические профили и/или различные характеристики пены (например, напитков с большим или меньшим количеством кремовой пенки). Предпочтительный напиток предпочтительно представляет собой кофейный экстракт, экстрагированный из обжаренного и молотого кофе, хотя может быть предусмотрена возможность получения и других экстрактов напитков из дополнительных или других ингредиентов или сырьевых материалов.
Раскрытие изобретения
Изобретение относится к блоку экстракции напитка для экстракции напитка из сменной порционной капсулы, содержащей ингредиенты напитка, предпочтительно экстрагируемого вещества, более предпочтительно, по существу, обжаренного и молотого кофе, имеющей стенку для введения жидкости и мембрану выходного отверстия для напитка, необязательно капсулы, имеющей кольцевую кромку, относительно которой и/или на которой герметично прикреплен элемент выходного отверстия для напитка в кромке.
Блок содержит:
- раму,
- впрыскивающую часть для размещения стенки для введения жидкости капсулы и содержащую по меньшей мере штуцер подвода воды для впрыскивания воды в капсулу,
- экстракционную часть, расположенную с возможностью закрытия вместе с впрыскивающей частью с образованием экстракционной камеры, причем экстракционную часть необязательно закрывают с впрыскивающей частью на вышеуказанной кромке (при наличии);
при этом экстракционная часть содержит экстракционную пластину, имеющую выходные отверстия для выпускания жидкого экстракта напитка, и множество рельефных элементов, выполненных с возможностью создания отверстий первого типа в мембране выходного отверстия за счет прижатия мембраны выходного отверстия к рельефным элементам под действием давления воды, подаваемой в экстракционную камеру;
причем экстракционная часть дополнительно содержит множество прокалывающих элементов, выполненных с возможностью создания отверстий второго типа в мембране выходного отверстия для напитка;
причем прокалывающие элементы расположены с возможностью перемещения относительно экстракционной пластины и сквозь нее между:
- выдвинутым, например развернутым, положением, в котором прокалывающие элементы проходят, например, по направлению к впрыскивающей части, за пределы рельефных элементов экстракционной пластины для создания отверстий второго типа в мембране выходного отверстия капсулы, заключенной в экстракционную камеру; и
- убранным положением, в котором прокалывающие элементы убраны таким образом относительно их выдвинутого положения, что рельефные элементы проходят, например, по направлению к впрыскивающей части, за пределы прокалывающих элементов или по меньшей мере, по существу, до уровня прокалывающих элементов.
Преимущество заключается в том, что в настоящем блоке экстракции напитка благодаря отверстиям второго типа в мембране выходного отверстия может быть достигнуто более низкое давление экстракции, в то время как благодаря отверстиям первого типа в мембране выходного отверстия под действием давления может быть достигнуто более высокое давление экстракции. Отверстия первого типа могут быть образованы за счет удержания прокалывающих элементов в убранном положении от момента закрытия блока до конца экстракции. Более низкое давление экстракции может быть дополнительно достигнуто путем перемещения прокалывающих элементов в убранное положение после формирования отверстий второго типа в мембране выходного отверстия для обеспечения беспрепятственного прохождения прокалывающих элементов через отверстия. Отверстия второго типа, сформированные прокалывающими элементами, выполнены с возможностью предотвращения роста давления, необходимого для формирования отверстий первого типа рельефными элементами.
В убранном положении прокалывающие элементы предпочтительно расположены с относительным смещением или на одном уровне с рельефными элементами, а в выдвинутом, например развернутом, положении прокалывающие элементы выступают за пределы рельефных элементов и таким образом создают множество отверстий в мембране выходного отверстия, когда контейнер заключен в экстракционную камеру.
Как правило, в убранном положении прокалывающих элементов отверстия первого типа формируются за счет гидравлического прижимания рельефных элементов и мембраны выходного отверстия на рельефных элементах друг к другу, например, путем повышения давления в капсуле для надувания и разрывания, и/или разламывания, и/или разрезания мембраны на рельефных элементах.
Как правило, в выдвинутом положении прокалывающих элементов отверстия второго типа формируются с помощью прокалывающих элементов путем введения прокалывающих элементов в мембрану выходного отверстия посредством механического прижатия мембраны выходного отверстия и прокалывающих элементов друг к другу, например за счет механического проталкивания и/или оттягивания одновременно (обычно всей) капсулы и прокалывающих элементов.
Блок экстракции может быть выполнен с возможностью задействования прокалывающих элементов в одном или более режимах, выбранных из:
- режима удержания прокалывающих элементов в неподвижном состоянии от начала до конца экстракции указанного ингредиента в такой капсуле в экстракционной камере, причем, например, прокалывающие элементы перемещаются внутрь экстракционной камеры и/или наружу из экстракционной камеры перед началом экстракции указанного ингредиента или удерживаются снаружи с возможностью предотвращения воздействия прокалывающих элементов на такую капсулу до конца экстракции;
- режима с перемещением прокалывающих элементов внутрь экстракционной камеры и необязательно наружу из нее перед началом экстракции указанного ингредиента в такой капсуле, когда такая капсула находится в экстракционной камере; и
- режима удержания прокалывающих элементов снаружи экстракционной камеры в начале экстракции указанного ингредиента в такой капсуле, а затем перемещения прокалывающих элементов внутрь экстракционной камеры и затем необязательно перемещения прокалывающих элементов наружу из экстракционной камеры (8), причем ингредиент, например, предварительно смачивают, и при этом напиток не вытекает в начале экстракции.
Может быть выбрана конструкция рельефных элементов для получения отверстий первого типа в мембране выходного отверстия исключительно под давлением после впрыскивания воды в экстракционную камеру. Рельефные элементы могут представлять собой усеченные пирамиды и/или участки ребер, разделенные каналами с выходными отверстиями.
Может быть выбрана конструкция прокалывающих элементов, с помощью которой можно получать отверстия второго типа в мембране выходного отверстия, когда мембрана выходного отверстия размещена смежно с экстракционной пластиной, в частности когда она прижата к экстракционной пластине, когда экстракционная часть и впрыскивающая часть закрыты вместе с образованием экстракционной камеры.
Отверстия второго типа могут быть образованы уже в выдвинутом положении элементов в варочной камере, когда капсула присутствует до впрыскивания воды в экстракционную камеру или, возможно, при низком давлении (например, 0,5–2 бар) при впрыскивании воды. Прокалывающие элементы могут представлять собой иглы, штыри и/или лезвия. Более конкретное преимущество игл или штырей заключается в получении с их помощью четко выраженных отверстий в мембране выходного отверстия, за счет чего обеспечивается более постоянный поток при экстракции напитка.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
Как правило, каждый прокалывающий элемент имеет меньшее поперечное сечение прокалывания, чем поперечное сечение рельефных элементов, а общее количество прокалывающих элементов равно количеству рельефных элементов или меньше его. В результате этого усилие, необходимое для прокалывания отверстий второго типа, меньше усилия, необходимого для образования отверстий первого типа. Например, прокалывающие элементы, такие как иглы, предпочтительно имеют торцевые поверхности для прокалывания менее 2 мм,более предпочтительно 1,8 мм, наиболее предпочтительно от 0,5 до 1 мм, например приблизительно 0,8 мм. Прокалывающие элементы могут иметь круглую форму или диаметр от 1,6 до 0,8 мм, наиболее предпочтительно приблизительно 1,0 мм. Количество прокалывающих элементов может составлять от 5 до 35, например от 10 до 30, например от 15 до 25. В результате этого общая площадь поверхности отверстий, образованных прокалывающими элементами, может составлять от 2,5 ммдо 65 мм, например от 5 до 55 мм, например приблизительно 10–30 мм, например от 5 до 25 мм.
Рельефные элементы могут иметь относительно прямолинейные краевые участки, проходящие в поперечном направлении экстракционной камеры. Рельефные элементы обеспечивают эффект разрывания мембраны, который может возникать только при приложении достаточного давления, тогда как прокалывающие элементы обеспечивают прокалывание мембраны предпочтительно перед экстракцией или под давлением меньше давления, необходимого для формирования отверстий первого типа рельефными элементами. Например, отношение количества прокалывающих элементов к количеству рельефных элементов составляет от 1 : 2 до 1 : 1,1 или 1 : 1. Экстракционная пластина может содержать от 30 до 50 рельефных элементов, например 25 рельефных элементов, например, в форме усеченных пирамид, расположенных в виде сетки с каналами между ними.
В выдвинутом положении прокалывающие элементы могут быть установлены через экстракционную пластину для прохождения рельефных элементов. Рельефные элементы, через которые проходят прокалывающие элементы, могут иметь свободный конец с, по существу, плоской поверхностью в поперечном направлении, в котором предусмотрен канал для обеспечения выхода прокалывающей иглы. Преимущество может заключаться в том, что благодаря положению прокалывающих элементов они не мешают каналам, предпочтительно расположенным между рельефными элементами. Таким образом, каналы и выходные отверстия в каналах не будут заблокированы. В результате всегда может быть обеспечено надлежащее выпускание напитка.
Например, если прокалывающие элементы меньше рельефных элементов, не все прокалывающие элементы проходят через рельефные элементы. Прокалывающие элементы могут быть расположены в центре экстракционной пластины, а на периферии экстракционной пластины отсутствуют прокалывающие элементы или их меньше. В местах на периферии экстракционной пластины, в которых имеются рельефные элементы, могут отсутствовать прокалывающие элементы, проходящие через рельефные элементы.
Экстракционная пластина может иметь фиксированный больший поперечный размер, т.е. постоянный диаметр. Экстракционная пластина может представлять собой жесткую неподвижную опору для мембраны выходного отверстия капсулы. Экстракционная пластина может содержать периферийный опорный участок без рельефных элементов для поддержки по меньшей мере части вышеуказанной кромки (при наличии) капсулы, когда она заключена в блок экстракции, причем впрыскивающая часть прижимает кромку капсулы.
Множество прокалывающих элементов могут быть частью прокалывающего элемента, расположенного с возможностью перемещения относительно экстракционной пластины между выдвинутым положением и убранным положением прокалывающих элементов и содержащего опорную пластину, от которой проходят прокалывающие элементы. Прокалывающие элементы могут быть прикреплены к опорной пластине неподвижно или они могут быть подпружинены относительно нее. Такая конфигурация может быть компактной и простой для реализации и/или может надежно обеспечивать (за счет взаимного положения по отношению к экстракционной пластине) два различных режима экстракции, а именно режим экстракции под низким давлением и режим экстракции под более высоким давлением. Экстракционная часть может также содержать более одного прокалывающего элемента, например два прокалывающих элемента с одинаковыми или различными прокалывающими элементами. Прокалывающие элементы могут быть расположены с возможностью перемещения по отдельности или вместе относительно друг друга. Преимущество заключается в том, что путем выбора прокалывающего (-их) элемента (ов) и, таким образом, изменения количества отверстий вторых типов в мембране выходного отверстия могут быть обеспечены различные возможные режимы экстракции.
Согласно аспекту изобретения опорная пластина прокалывающего элемента проходит за экстракционной пластиной. Опорная пластина может быть расположена с противоположной стороны поверхности экстракционной пластины, на которой находятся рельефные элементы. Такая конструкция особенно компактна и обеспечивает более простое кинематическое устройство между убранным и выдвинутым положениями. Прокалывающий элемент может быть расположен с возможностью перемещения в по меньшей мере, по существу, направлении перевода и осевом направлении относительно экстракционной пластины. Осевое и прямолинейное перемещение может быть простым и может снижать риск закупоривания. Термин «осевой», как правило, относится к основному направлению выдвижения экстракционной камеры между впрыскивающей частью и экстракционной частью. Это направление может быть, по существу, перпендикулярным поперечному направлению экстракционной пластины. Однако возможны и другие варианты расположения, такие как спиральное размещение или расположение с возможностью поворотного перемещения прокалывающего элемента по отношению к экстракционной пластине.
Блок экстракции может иметь приводной элемент, выполненный с возможностью задействования прокалывающего элемента и/или экстракционной пластины при относительном перемещении между убранным положением и выдвинутым положением прокалывающих элементов. Приводной элемент может управлять прокалывающим элементом и/или экстракционной пластиной независимо от давления, возникающего в экстракционной камере.
Условия экстракции напитка могут быть выбраны путем выбора либо рельефных элементов, либо прокалывающих элементов для изменения типа отверстий в мембране и, следовательно, режима давления и потока через мембрану выходного отверстия капсулы.
Прокалывающий элемент может быть подвижным, а экстракционная пластина может быть неподвижной относительно рамы. Прокалывающий элемент может прокалывать мембрану выходного отверстия при ее перемещении из убранного положения в выдвинутое положение. С его помощью можно обеспечивать большую гибкость в отношении регулирования размера отверстий в мембране выходного отверстия.
Блок экстракции выполнен с возможностью обеспечения по меньшей мере двух различных режимов экстракции, например: одного режима, в котором в мембране выходного отверстия сформированы отверстия первого типа, за счет чего обеспечивается экстракция напитка под высоким давлением, и второго режима, в котором в мембране выходного отверстия сформированы отверстия второго типа, благодаря чему экстракция напитка происходит под относительно более низким давлением.
Приводной элемент может содержать любое из: электромагнитного поршня, гидравлического поршня или механизма с шаговым двигателем. Приводной элемент предпочтительно зафиксирован на раме и/или на экстракционной части.
Изобретение дополнительно относится к устройству для приготовления напитка, содержащему блок экстракции напитка, как описано выше и/или в прилагаемой формуле изобретения. Устройство содержит насос для подачи воды в блок экстракции (в частности, во впрыскивающую часть) и блок управления, выполненный с возможностью управления приводным элементом для перемещения прокалывающего элемента относительно экстракционной пластины между выдвинутым положением и убранным положением прокалывающих элементов.
Блок управления выполнен с возможностью управления приводным элементом для перемещения прокалывающего элемента обратно в убранное положение перед активацией насоса для подачи воды или непосредственно, например, через менее чем 5 секунд, например через менее чем 3 секунды, после запуска насоса. Таким образом, меньше блокируется поток напитка через отверстия второго типа, созданные в мембране выходного отверстия для напитка, а значит, можно применять относительно более низкие давления и обеспечивать более высокий расход, что может быть преимущественным для доставки экстрактов напитка больших объемов.
Кроме того, устройство для приготовления напитка может содержать средство выбора режима, имеющее по меньшей мере режим экстракции под высоким давлением, в котором блок управления приводит в действие насос для подачи воды в блок экстракции и в то же время удерживает прокалывающий элемент в убранном положении для создания отверстий первого типа, и режим экстракции под низким давлением, в котором блок управления приводит в действие приводной элемент для приведения в действие прокалывающего элемента в выдвинутом положении прокалывающих элементов для создания отверстий второго типа в мембране выходного отверстия перед задействованием насоса для подачи воды в блок экстракции.
Средство выбора режима может включать пользовательский интерфейс, такой как переключатели выбора, сенсорный экран или аналогичные устройства. Средство выбора режима может включать в себя систему идентификации капсулы, которая содержит устройство для идентификации капсулы, такое как устройство для считывания оптических кодов (например, инфракрасный считыватель), выполненное с возможностью идентификации капсулы и позволяющее определять режим, в котором предпочтительно использовать блок экстракции. Капсула может содержать идентификатор, идентифицируемый устройством для идентификации капсулы, такой как штрихкод (-ы), распознаваемый (-ые) цвет (-а), невидимый (-ые) печатный (ые) элемент (-ы), радиочастотная (-ые) метка (-и), отформованный элемент, магнитный (-ые) или индуктивный (-ые) элемент (-ы) и их комбинации. Пользователь может не участвовать в выборе надлежащего режима, адаптированного к типу контейнера, для облегчения приготовления напитка.
Устройство для приготовления напитка может дополнительно содержать нагревательное устройство для нагрева воды перед ее подачей в блок экстракции. Блок управления может управлять водонагревательным устройством для нагрева воды до подходящей температуры (температур) экстракции. Температура (-ы) может (могут) быть установлена (-ы) в соответствии с режимом, выбранным средством выбора режима, и/или в соответствии с другими параметрами, например типом ингредиента напитка, например смесью кофе, содержащейся в контейнере. Преимущество заключается в возможности более эффективной экстракции напитка и/или в большем количестве вариантов.
Для уменьшения количества «кремовой пенки» кофе в режиме с низким давлением блок управления может задействовать насос при давлении или диапазоне давлений (P2) в режиме низкого давления, которые могут быть ниже, чем давление или диапазон давления (P1) в режиме высокого давления. Давление может быть уменьшено путем снижения электрической мощности, или частоты, или напряжения, или тока, подаваемых на насос, чтобы обеспечивать снижение расхода воды и/или напитка. Например, уменьшением электрической мощности, или частоты, или напряжения, или силы тока может управлять блок управления, который контролирует расход, измеряемый датчиком расхода воды, например расходомером, по отношению к по меньшей мере одному заданному значению расхода воды. В альтернативном или дополнительном варианте осуществления снижение мощности, частоты, напряжения или силы тока может контролировать блок управления, отслеживающий давление воды, подаваемой в блок экстракции, например, посредством датчика давления по отношению к по меньшей мере одному заданному значению давления воды. Например, для электромагнитного водяного насоса блок управления выполнен с возможностью управления формой сигнала электрической энергии, подаваемой на насос, и срезания участка периода повторяющегося блока сигнала электрической энергии, подаваемой на насос. В WO2017/005618, например, описан способ снижения шума насоса, но в данном случае для уменьшения потребления электрической энергии в ходе экстракции он может быть применен, по существу, линейно в зависимости от времени.
Для увеличения автоматизации устройство для приготовления напитка может содержать механизированный приводной узел для закрытия впрыскивающей части с экстракционной частью. Как правило, блок управления выполнен с возможностью управления механизированным приводным узлом между открытым положением блока экстракции и закрытым положением блока экстракции и выполнен с возможностью задействования прокалывающего элемента в выдвинутом положении для формирования отверстий второго типа в мембране выходного отверстия в закрытом положении блока экстракции, например когда средство выбора выбрало режим с низким давлением. Преимущество заключается в автоматическом закрывании и открывании устройства для приготовления напитка, автоматическом выборе режимов экстракции напитка и автоматическом управлении прокалывающим элементом. Выполнение операций устройства для приготовления напитка может быть облегчено, когда из-за закрытия устройства для приготовления напитка происходит автоматический запуск выбора режима экстракции напитка.
Другой аспект изобретения относится к применению сменной капсулы, содержащей ингредиенты напитка, для экстракции в экстракционной камере: вышеописанного блока экстракции или вышеописанного устройства для приготовления напитка, причем в капсуле предусмотрена стенка для введения жидкости и мембрана выходного отверстия для напитка. Например, капсула имеет кольцевую кромку относительно которой и/или на которой герметично прикреплена мембрана выходного отверстия для напитка.
Дополнительный аспект изобретения относится к системе для приготовления напитка, содержащей устройство для приготовления напитка или блок экстракции, как описано выше, и сменную капсулу, содержащую ингредиенты напитка и имеющую стенку для введения жидкости и мембрану выходного отверстия для напитка. Например, капсула имеет кольцевую кромку относительно которой и/или на которой герметично прикреплена мембрана выходного отверстия.
Значения давления, как правило, измеряют ниже по потоку относительно насоса и выше по потоку относительно штуцера подвода воды, например, в жидкостной линии между штуцером подвода воды и насосом. Давление в экстракционной камере или в капсуле может быть снижено по сравнению с таким измеренным давлением при наличии обратного клапана, например, на штуцере подвода воды впрыскивающей части, и/или дросселирующих устройств, установленных в штуцере подвода воды впрыскивающей части, или с помощью прокалывающих элементов, встроенных в стенку для введения капсулы, и/или ингредиентами в капсуле, и/или другими препятствиями.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлен двухмерный вид спереди блока экстракции в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 2 представлен вид в поперечном сечении вдоль плоскости A-A, показанной на фиг. 1, блока экстракции изобретения, в частности, в открытом положении блока;
на фиг. 3 представлен вид в поперечном сечении блока экстракции в закрытом положении блока и в убранном положении прокалывающего элемента;
на фиг. 4 представлен частичный вид в перспективе блока экстракции, изображающий, в частности, экстракционную часть с прокалывающим элементом в убранном положении, показанном на фиг. 5;
на фиг. 5 представлен вид в поперечном сечении блока экстракции в закрытом положении блока и в выдвинутом положении прокалывающего элемента;
на фиг. 6 представлен частичный вид в перспективе блока экстракции, изображающий, в частности, экстракционную часть с прокалывающим элементом в выдвинутом положении, показанном на фиг. 5;
на фиг. 7 представлен частичный вид в перспективе экстракционной пластины с прокалывающим элементом в убранном положении;
на фиг. 8 представлен двухмерный вид спереди экстракционной пластины и соединенного с ней прокалывающего элемента;
на фиг. 9 представлен вид в поперечном сечении вдоль плоскости B-B экстракционной пластины, показанной на фиг. 8, и соединенного с ней прокалывающего элемента;
на фиг. 10 показана сменная капсула со множеством отверстий первого типа 91 после экстракции с применением режима высокого давления;
на фиг. 11 представлен частичный вид в перспективе экстракционной пластины с прокалывающим элементом в выдвинутом положении;
на фиг. 12 представлен вид спереди экстракционной пластины в плоскости и соединенного с ней прокалывающего элемента;
на фиг. 13 представлен вид в поперечном сечении вдоль плоскости B-B экстракционной пластины и соединенного с ней прокалывающего элемента;
на фиг. 14 показана сменная капсула со множеством отверстий 90 первого типа после экстракции с применением режима низкого давления;
на фиг. 15 представлено схематическое изображение устройства для приготовления напитка, содержащего блок экстракции по изобретению;
на фиг. 16 представлена блок-схема функционирования устройства для приготовления напитка в соответствии с двумя разными режимами экстракции;
на фиг. 17 представлен вариант блок-схемы по фиг. 16;
на фиг. 18 представлен график типовых профилей давления в соответствии с тремя возможными режимами экстракции: для режима экстракции под высоким давлением, режима экстракции под низким давлением без регулирования расхода и режима экстракции под низким давлением с регулированием расхода;
на фиг. 19 представлен график типовых профилей расхода в соответствии с тремя режимами, представленными на фиг. 18.
Осуществление изобретения
Пример блока 1 экстракции настоящего изобретения в целом описан со ссылкой на фиг. 1–3. Блок расположен с возможностью приема сменной капсулы 2, содержащей разделенные на порции ингредиенты, такие как обжаренный и молотый кофе.
В данном примере капсула представляет собой капсулу для приготовления напитка с относительно жестким стаканчиком, закрытым гибкой мембраной выходного отверстия. В возможных вариантах блок экстракции также может быть выполнен с возможностью приема капсулы, изготовленной в виде гибкой таблетки или саше. Таблетка, как правило, сформирована из гибких стенок. В типовом примере в сменной капсуле предусмотрена стенка 3 для введения жидкости, кольцевая кромка 4 и мембрана 5 выходного отверстия для напитка. Капсула может содержать порцию обжаренного и молотого кофе. Мембрана 5 выходного отверстия для напитка может быть непроницаемой для жидкости и должна быть перфорирована или разорвана, чтобы через нее мог проходить напиток. Мембрана выходного отверстия для напитка может быть изготовлена из алюминия или может представлять собой слоистую конструкцию из бумаги с полимерным покрытием, бумаги с алюминиевым покрытием или бумаги с алюминиевым и полимерным покрытиями. Капсула для приготовления напитка может иметь чашеобразный корпус со стенкой для введения жидкости и кромкой, к которой припаяна мембрана выходного отверстия для напитка. Например, мембрана выходного отверстия может иметь толщину от 30 до 50 мкм, например толщину приблизительно 40 мкм (в определяемой толщине, как правило, не учитывается возможный вытисненный узор). Таблетка может иметь две гибкие стенки, герметично прикрепленные на кромке. Таблетка может быть симметричной вдоль плоскости кромки, благодаря чему обеспечивается возможность экстракции напитка через любую из двух стенок. Таким образом, одна стенка представляет собой стенку для введения, а другая стенка представляет собой мембрану выходного отверстия для напитка в зависимости от ориентации таблетки в блоке экстракции напитка.
Блок экстракции содержит раму 6, впрыскивающую часть 7 и экстракционную часть 20.
Впрыскивающая часть 7 расположена с возможностью размещения в ней стенки 3 для введения жидкости капсулы и подачи воды в экстракционную камеру 8, когда блок экстракции напитка закрыт, как показано на фиг. 3. Впрыскивающая часть содержит по меньшей мере один штуцер 9 подвода воды для впрыскивания воды. Впрыскивающая часть может включать сетку 10, формирующую полость для приема стенки для введения жидкости, и может включать перфорирующие элементы 11 для перфорации стенки 3 для введения жидкости капсулы. Перфорирующие элементы 11 могут представлять собой лезвия или иглы, выступающие из нижней части выемки 10. На переднем конце полости 10 обеспечена кольцевая прижимная кромка 12 для закрытия экстракционной камеры 8 на кромке 4 капсулы и прижимания кромки к экстракционной части 20. Экстракционная камера 8 может быть ограничена полостью сетки 10 впрыскивающей части вплоть до прижимной кромки 12, причем давление прикладывается к мембране 5 выходного отверстия капсулы, смежной с экстракционной частью 20. Блок экстракции, как правило, содержит водопроводную линию 15 для подачи воды в штуцер 9 подвода воды. В блоке экстракции может быть установлен водонагреватель 16 для нагрева воды до температуры, подходящей для экстракции ингредиента напитка в капсуле. В впрыскивающей части 7 устройства может быть предусмотрена полость, выполненная с возможностью размещения в ней капсул с одинаковым диаметром кромки. На основании диаметра кромки можно определять совместимость капсулы, которую прижимают впрыскивающей частью к экстракционной части. Однако впрыскивающая часть также может быть расположена с возможностью расширения для адаптации экстракционной камеры к капсулам с различными значениями диаметра и/или длины, как описано в EP2906092, EP2906093 или EP2908706.
В этом варианте осуществления экстракционная часть 20 может быть установлена с возможностью перемещения относительно рамы 6, чтобы перемещаться между открытым положением (фиг. 2) и закрытым положением (фиг. 3), в котором формируется экстракционная камера 8. Экстракционная часть 20 может быть направлена в боковом направлении в раме, например, с помощью рельсовых направляющих 75, и т.п. Экстракционную часть 20 можно приводить в движение между двумя положениями с помощью механизированного или ручного узла 17 привода. Дополнительная информация о конфигурации такого типа приведена в WO 2012/025258, WO 2012/025259, WO 2012/093108 и WO 2013/127476. Конечно, можно устанавливать впрыскивающую часть с возможностью перемещения относительно рамы. Как впрыскивающая, так и экстракционная части могут быть выполнены с возможностью перемещения относительно рамы, или только одна из впрыскивающей и экстракционной частей может быть выполнена с возможностью перемещения относительно рамы.
В открытом положении экстракционная часть 20 находится на расстоянии от впрыскивающей части 7, благодаря чему можно вставлять капсулу в блок экстракции в канал 40 для вставки. Для этого в раме может быть предусмотрена конструкция 19 скольжения (например, две поперечные канавки для скольжения). Как видно из фиг. 6, рама может содержать профилированное отверстие 80, имеющее форму, пригодную для установки в него капсулы, благодаря чему можно вставлять капсулу в конструкцию скольжения и вводить ее в канал. Рама может дополнительно содержать упорное средство 81, например, расположенное в конструкции скольжения, для остановки капсулы в канале 40, когда блок экстракции находится в открытом положении, как показано на фиг. 2, и обеспечивает тем самым возможность приема капсулы во впрыскивающей части, когда блок экстракции переводят в закрытое положение. Возможны и другие системы загрузки капсулы.
Экстракционная часть 20 содержит экстракционную пластину 21, которая выполнена с возможностью взаимодействия с мембраной выходного отверстия для напитка капсулы в закрытом положении блока экстракции. Экстракционная пластина может быть расположена с возможностью обеспечения взаимодействия между мембраной выходного отверстия и экстракционной пластиной, когда капсула размещена на месте, а блок экстракции находится в закрытом положении впрыскивающей части и экстракционной части (фиг. 3 и 5). Экстракционная часть имеет выходные отверстия 22 для напитка для выпускания жидкого экстракта напитка при его высвобождении из капсулы в ходе экстракции. Выходные отверстия 22 для напитка могут быть обеспечены посредством экстракционной пластины 21. Экстракционная часть 20 может содержать элемент 23 для сбора и выдачи напитка ниже по потоку относительно экстракционной пластины 21 для сбора экстракта напитка с выходных отверстий для напитка. Указанный элемент для сбора и выдачи может содержать главное выходное отверстие 24 для напитка для выдачи экстракта напитка в принимающую емкость, такую как чашка. Компонент для сбора и выдачи может содержать часть (-и), которая (-ые) представляет (-ют) собой фиксированную или выровненную часть экстракционной пластины, и часть (-и), которая (-ые) находится (находятся) на расстоянии от экстракционной пластины, такую (такие) как наружная крышка 25. Компонент для сбора и выдачи может содержать дополнительные элементы, такие как паровой экстрактор, разделитель (-и) потока, дополнительный коллектор и/или противовспениватель (-и).
Экстракционная пластина 21 имеет множество рельефных элементов 26, выполненных с возможностью создания отверстий первого типа в мембране выходного отверстия. Например, количество и форму рельефных элементов определяют для перфорации, например разрыва, мембраны выходного отверстия капсулы только при определенном давлении (также называемом «давление открытия») или выше него при впрыскивании воды в экстракционную камеру. Экстракционная пластина имеет такую конфигурацию, что давление открытия, как правило, составляет 8 бар или более, более предпочтительно находится в диапазоне от 8 до 12 бар. Давление также сильно зависит от сопротивления разрыву мембраны выходного отверстия и, таким образом, от материала (-ов) и толщины мембраны выходного отверстия.
Экстракционная пластина может включать периферийный опорный участок 41 без рельефных элементов 26 для поддержки кромки капсулы на месте в блоке. Экстракционная пластина может иметь постоянный поперечный размер, т.е. постоянный диаметр. Экстракционная пластина может быть образована из жесткой в поперечном направлении части, т.е. периферийной части и/или центральной части без возможности осевого перемещения. Экстракционная пластина может быть изготовлена из, по существу, монолитной детали. Экстракционная пластина может быть изготовлена из полиамида с высокой механической и тепловой стойкостью, такого как полифталамид (торговое название: EMS Grivory) или аналогичного материала. Для дополнительного улучшения его механических свойств материал экстракционной пластины (например, полифталамид) может быть заполнен коротким стекловолокном или другим наполнителем для механического упрочнения.
Экстракционная часть имеет прокалывающие элементы 29, которые выполнены с возможностью перемещения относительно экстракционной пластины, например сквозь экстракционную пластину, между втянутым и выдвинутым, например развернутым, положением. Экстракционная часть 20 может включать прокалывающий элемент 27, расположенный с возможностью перемещения относительно экстракционной пластины 21. Прокалывающий элемент может содержать опору или основание 28, из которого выступает множество таких прокалывающих элементов 29. Прокалывающие элементы могут представлять собой иглы или штыри. Прокалывающий элемент может быть изготовлен из того же материала, что и экстракционная пластина.
Прокалывающий элемент 27 выполнен с возможностью перемещения между убранным положением, показанным на фиг. 2, 3, 4, 7 и 9, и выдвинутым положением, например развернутым, показанным на фиг. 5, 6, 12 и 13. В убранном положении прокалывающие элементы могут быть неактивными, а рельефные элементы 26 проходят за пределы прокалывающих элементов 29 или по меньшей мере, по существу, до уровня прокалывающих элементов 29 для взаимодействия с мембраной выходного отверстия. Для этого прокалывающие элементы расположены с относительным смещением за свободным концом рельефных элементов. В выдвинутом положении прокалывающие элементы активны и выступают за свободный конец рельефных элементов. Прокалывающие элементы предпочтительно выступают на достаточное расстояние (например, 1–2 мм) для создания отверстий второго типа в мембране выходного отверстия, например, путем механического воздействия, когда прокалывающие элементы находятся в выдвинутом положении, а мембрана выходного отверстия расположена вблизи экстракционной пластины, когда впрыскивающая часть закрыта относительно экстракционной части.
Блок 1 экстракции может быть выполнен с возможностью задействования прокалывающих элементов 29 в одном или более режимах, выбранных из:
- режима удержания прокалывающих элементов 29 в неподвижном состоянии от начала до конца экстракции указанного ингредиента в такой капсуле 2 в экстракционной камере 8, причем, например, прокалывающие элементы 29 перемещаются внутрь экстракционной камеры и/или наружу из экстракционной камеры перед началом экстракции ингредиента или удерживаются снаружи с возможностью предотвращения воздействия прокалывающих элементов 29 на такую капсулу 2 до конца экстракции;
- режима с перемещением прокалывающих элементов 29 внутрь и необязательно наружу из экстракционной камеры 8 перед началом экстракции ингредиента в такой капсуле 2, когда такая капсула 2 находится в экстракционной камере 8; и
- режима удержания прокалывающих элементов 29 снаружи экстракционной камеры 8 в начале экстракции ингредиента в такой капсуле 2, а затем перемещения прокалывающих элементов 29 внутрь и затем необязательно их перемещения наружу из экстракционной камеры 8, причем ингредиент, например, предварительно смачивают, и при этом напиток не вытекает в начале экстракции.
Прокалывающий элемент 27 может быть установлен с экстракционной пластиной с возможностью перемещения в направлении перевода между двумя положениями. Направление (T) перевода предпочтительно, по существу, выровнено или параллельно или по меньшей мере не наклонено более чем на 5–10 градусов относительно осевого направления (I) экстракционной пластины и/или капсулы, причем экстракционная пластина и/или мембрана выходного отверстия проходят, по существу, поперечно в таком направлении.
2
2
Как показано на фиг. 13, прокалывающий элемент может перемещаться вместе с прокалывающими элементами, направляемыми при переводе во множестве сквозных каналов 31, образованных в экстракционной пластине. Прокалывающий элемент может, таким образом, возвратно-поступательно скользить между указанными двумя положениями. В выдвинутом положении прокалывающего элемента опора 28 упирается в заднюю (или внешнюю поверхность) экстракционной пластины 21, в то время как прокалывающие элементы в положении прокалывания полностью выходят за пределы поверхностей свободных концов рельефных элементов 26 на несколько миллиметров. Прокалывающие элементы могут быть расположены с возможностью прохождения через рельефные элементы. Для этого каждый рельефный элемент предпочтительно проходит по центру сквозных каналов 31. Проточные каналы 32 и выходные отверстия 22, предусмотренные в каналах, могут быть не заняты прокалывающими элементами. В альтернативном или дополнительном варианте осуществления прокалывающие элементы размещают в сквозных каналах, обеспеченных в проходах. Количество прокалывающих элементов, как правило, зависит от площади поверхности раскрытия, необходимой для обеспечения достаточного уменьшения давления экстракции. Прокалывающие элементы по отдельности имеют меньшее поперечное сечение по сравнению с поперечным сечением рельефных элементов. Поперечное сечение прокалывающего элемента меньше 0,8 мм, предпочтительно составляет от 0,1 до 0,6 мм.
Прокалывающий элемент можно перемещать между двумя (убранным и выдвинутым) положениями с помощью приводного элемента 30. Приводной элемент расположен с возможностью перемещения прокалывающего элемента относительно экстракционной пластины, предпочтительно в направлении перевода между убранным положением и выдвинутым положением прокалывающих элементов. Приводной элемент может включать, например, электромагнитный поршень, или гидравлический поршень, или шаговый электрический двигатель, который может быть соединен с валом 77 опоры 28 прокалывающего элемента или может быть непосредственно соединен с опорой. Например, гидравлический поршень можно приводить в действие с помощью водяного насоса устройства для приготовления напитка посредством жидкостной линии, которая не связана с впрыскиванием воды во впрыскивающей части.
На фиг. 7 и 9 показано убранное положение прокалывающего элемента, которое также соответствует положению экстракции под высоким давлением, в котором мембрану выходного отверстия прокалывают или разрывают с помощью множества рельефных элементов с образованием отверстий первого типа. Пластина может быть выполнена с несколькими массивами отдельных пирамидальных рельефных элементов, разделенных сетью ортогонально расположенных каналов 32, например, описанных в EP0512470 в отношении фиг. 10. Рельефные элементы могут содержать наклонные боковые поверхности под углами от 10 до 30° с террасированными зонами и проточными каналами. Рельефные элементы могут представлять собой прямолинейные радиальные секции, например, идентичные или аналогичные секциям, описанным в отношении фиг. 2, 5a–5d и 8 в EP0512470. Экстракционная пластина может быть такой, что при образовании отверстия первого типа рельефные элементы разрывают мембрану выходного отверстия в месте расположения этих рельефных элементов с достижением разрывного напряжения мембраны, чтобы напиток мог протекать по каналам и выходить через выходные отверстия 22 для напитка. Давление открывания мембраны выходного отверстия в этой конфигурации может составлять несколько бар, например от 7 до 12 бар, в зависимости от характеристик обжаренного и молотого кофе (т.е. смеси, массы, гранулометрического состава, насыпной плотности после уплотнения и т.д.) и мембраны выходного отверстия (материала, толщины).
Устройство 33 для приготовления напитка включает блок 1 экстракции. Устройство для приготовления напитка, как правило, содержит насос 34 для подачи воды в блок экстракции и блок 35 управления, выполненный с возможностью управления приводным элементом 30, который перемещает прокалывающий элемент между двумя положениями. Устройство для приготовления напитка может также содержать водяной бак 36 для подачи воды в насос 34 по жидкостной линии 37. Устройство может содержать датчик 76 расхода воды для измерения расхода воды, подаваемой во впрыскивающую часть блока экстракции, и отправки входных данных о расходе в блок управления для сравнения с заданным значением расхода и управления расходом через насос в качестве ответной реакции.
Устройство для приготовления напитка может содержать средство 38 выбора режима для выбора режима экстракции под давлением блока экстракции. Средство 38 выбора может, например, содержать физические или виртуальные кнопки в интерфейсе пользователя. Средство выбора режима может также быть расположено на расстоянии от устройства для приготовления напитка, например, оно может представлять собой удаленный пользовательский интерфейс, например смартфон и т.п. Средство выбора режима предпочтительно содержит по меньшей мере один режим экстракции под высоким давлением, в котором блок управления управляет насосом для подачи воды в блок экстракции и удерживает при этом прокалывающий элемент в убранном положении, как показано на фиг. 3. Он также предпочтительно содержит по меньшей мере один режим экстракции под более низким давлением, в котором блок управления задействует приводной элемент 30 для приведения прокалывающего элемента в выдвинутое положение для прокалывания мембраны выходного отверстия, как показано на фиг. 5, перед включением насоса для подачи воды в блок экстракции.
Устройство для приготовления напитка может дополнительно содержать электрический двигатель 39 для автоматического приведения в действие приводного узла 17 блока экстракции между открытым и закрытым положениями впрыскивающей части по отношению к экстракционной части. Блок 35 управления, как правило, задействует двигатель 39 после выполнения пользователем выбора с помощью средства 38 выбора режима.
На фиг. 16 представлена блок-схема операций устройства для приготовления напитка в двух возможных режимах экстракции. Если устройство готово на этапе 100, блок управления на средстве выбора режима может выбирать 110 режим экстракции. Следует отметить, что указанный выбор не обязательно может предполагать выбор пользователем, если устройство для приготовления напитка содержит систему идентификации капсулы, с помощью которой можно идентифицировать капсулу, например, посредством оптического кода. Выбор режима, таким образом, будет выполнен путем идентификации капсулы устройством для приготовления напитка.
В выбранном режиме 120 экстракции под низким давлением блок экстракции закрывают с помощью механизированного приводного узла, приводимого в действие блоком управления на этапе 130. Блок управления также приводит в действие приводной элемент 30 для выдвижения прокалывающего элемента на этапе 140. Очевидно, что этот этап можно опустить, если прокалывающий элемент перед началом уже находится в выдвинутом положении. Благодаря комбинации указанных двух операций, а именно закрытия блока экстракции и выдвижения прокалывающего элемента, обеспечивается прокалывание мембраны выходного отверстия размещенной внутри капсулы. В следующей операции 150 блок управления приводит в действие приводной элемент 30 для втягивания прокалывающего элемента. В результате этого получают проколотые отверстия второго типа. Прокалывающие элементы, убранные из проколотых отверстий, таким образом предотвращают повышение противодавления в ходе экстракции и способствуют протеканию напитка по каналам и через экстракционную пластину. В следующей операции 160 блок управления активирует насос (т.е. он запускается и останавливается) для выполнения экстракции напитка. Активация насоса заканчивается, когда происходит автоматическая или ручная остановка насоса при достижении требуемого объема экстракта напитка. Кроме того, может происходить периодический запуск насоса для обеспечения предварительного смачивания сухого ингредиента кофе. Автоматической остановкой насоса может управлять датчик расхода, отправляющий входные данные об объеме воды в блок управления. Блок экстракции может необязательно автоматически открываться в качестве конечной операции 170. В менее предпочтительном варианте прокалывающий элемент перемещается в убранное положение после запуска активированного насоса, но до завершения активации. В этом случае втягивание должно предпочтительно происходить вскоре после запуска насоса (например, через менее чем 5 секунд).
Если выбран режим 125 с высоким давлением, блок управления не приводит в действие прокалывающий элемент в выдвинутом положении или, если прокалывающий элемент уже находится в выдвинутом положении, он переводит его в убранное положение. Блок управления может непосредственно закрывать блок экстракции на этапе 135 и активировать насос для запуска и остановки подачи воды в варочную камеру. По мере повышения давления в капсуле рельефные элементы перфорируют мембрану выходного отверстия с образованием отверстий первого типа 91 (фиг. 10). Отверстия, как правило, находятся в контакте с рельефными элементами и таким образом обеспечивают высокое гидравлическое сопротивление. Гидравлическое сопротивление, обеспечиваемое этими отверстиями, превышает гидравлическое сопротивление, создаваемое отверстиями второго типа (фиг. 14) в режиме с низким давлением.
На фиг. 17 представлен вариант блок-схемы операций устройства для приготовления напитка в двух возможных режимах экстракции. Отличие от предыдущей операции заключается в том, что блок управления может изменять давление и/или расход в насосе. Блок управления предпочтительно задействует насос при пониженном давлении в режиме экстракции под низким давлением (этап 155) и задействует насос при стандартном давлении в режиме экстракции под высоким давлением (этап 165).
В режиме с пониженным давлением образование кремовой пенки кофе может быть уменьшено или прекращено вследствие снижения давления, создаваемого насосом. Блок управления предпочтительно задействует насос при давлении или диапазоне P2 давлений в диапазоне, например, от 1 до 5 бар выше атмосферного давления. В режиме с высоким давлением давление воды, подаваемой насосом, возрастает выше 6 бар, предпочтительно в диапазоне от 8 до 20 бар. Давление может быть изменено путем изменения величины электрической мощности или напряжения, подаваемого на насос, из-за которого, как правило, меняется расход напитка. Например, уменьшением электрической мощности или напряжения может управлять блок управления, который управляет расходом, измеряемым датчиком расхода воды по отношению к по меньшей мере одному заданному значению расхода воды. В альтернативном или дополнительном варианте осуществления снижение мощности или напряжения может контролировать блок управления, который управляет давлением воды, подаваемой в блок экстракции, например, с помощью датчика давления по отношению к по меньшей мере одному заданному значению давления воды.
На фиг. 18 представлены профили давления воды в зависимости от времени в трех возможных режимах экстракции. Верхняя кривая представляет изменение давления в стандартных условиях, в которых мембрану выходного отверстия перфорируют с помощью рельефных элементов под действием давления. Капсула открывается под действием давления только при взаимодействии со множеством рельефных элементов. Средняя кривая представляет изменение давления после прокалывания мембраны прокалывающим элементом без снижения расхода в насосе. Нижняя кривая представляет изменение давления после прокалывания мембраны прокалывающим элементом и со снижением расхода в насосе.
На фиг. 19 представлены соответствующие профили расхода воды в зависимости от времени в режимах экстракции, представленных на фиг. 18. Получен такой же порядок кривых (высокий, средний, низкий).