КАПСУЛА, СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЕМ
CAPSULE, SYSTEM AND METHOD FOR BEVERAGE PREPARATION BY WAY OF CENTRIFUGATION

Область техники
Изобретение относится к приготовлению напитков в соответствующем устройстве с использованием капсулы, содержащей ингредиент напитка, в частности изобретение относится к способу обнаружения капсулы.
Уровень техники
Известен способ приготовления напитка с использованием капсулы, содержащей ингредиент данного напитка. Обычно капсулу вставляют в соответствующее устройство, например в кофеварку, подают жидкость в капсулу, и напиток выводится из капсулы под действием давления или силы тяжести.
Известен способ приготовления напитка с помощью центрифугирования. Принцип, главным образом, состоит в том, что в капсулу, представляющую собой контейнер с компонентом напитка, подают жидкость, вращают этот контейнер с высокой скоростью для обеспечения взаимодействия жидкости с порошком, создавая градиент давления жидкости в контейнере, причем давление жидкости постепенно возрастает от центра контейнера к его периферии. При прохождении жидкости через слой кофе происходит извлечение соединений кофе, и жидкий экстракт перемещается к периферии контейнера.
Термин «капсула» относится к любому гибкому, жесткому или полужесткому контейнеру, содержащему ингредиент напитка. Другими синонимами термина «капсула» являются: «чалда», «фильтр-пакет», «картридж» или «пакетик саше». Капсулы могут быть одноразовыми. Контейнер может заполняться ингредиентом пользователем для образования капсулы непосредственно перед использованием.
Термин «ингредиент» означает любую пригодную для приготовления напитка субстанцию, такую как молотый кофе, растворимый кофе, чайные листья, растворимый чай, травяной чай, молочный порошок, детское питание, порошок для приготовления пищи и любую комбинацию вышеуказанных элементов.
Изобретение, в частности, относится к идентификации капсулы с помощью кода. Код может быть необходимым для управления параметрами устройства для приготовления напитков, такими как расход жидкости или напитка, давление, частота вращения, температура, а также комбинации данных параметров.
В документе ЕР 0451980 описаны пакеты, содержащие пищевые продукты для приготовления напитков. На пакет нанесены средства идентификации, которые могут включать в себя одну или несколько полосок магнитного материала, распознаваемые соответствующим магнитным датчиком, одну или несколько прикрепленных к пакету кусков металлической фольги определенной формы или разделенных, распознаваемые в устройстве за счет индукционного эффекта при перемещении пакета, а также одну или несколько выполненных на пакете электропроводных областей, которые могут восприниматься электрически.
В документе WO 02/28241 описан кодированный пакет с кофе для приготовления горячих или холодных напитков, содержащий фильтр с полостью, в которой расположен завариваемый ингредиент. Кроме того, данный пакет включает в себя расположенный на фильтре распознаваемый машиной элемент, такой как цвет, форма, рельефное изображение, текстовый элемент, штрихкод или цифровой водяной знак.
В документе WO 02/078498 раскрыт машиночитаемый идентификатор, размещенный на части пакета, содержащего молотый кофе для кофемашины эспрессо. В качестве идентификатора может использоваться концентрический штрихкод, считываемый при повороте капсулы вокруг оси, находящейся за пределами периметра капсулы, как, например, в случае хранения капсулы в поворотном магазине.
В документе WO 2005/044067 описана система идентификации капсулы с нанесенным на ней кодом, считываемым при УФ-облучении, или магнитным кодом типа ленты или ярлыка. Код может быть прочитан с помощью поворачивающейся магнитной считывающей головки. Однако такая система не в состоянии обнаружить капсулу в устройстве, использующем центробежную силу для приготовления напитка.
В документе WO 2009/007292 описан способ считывания штрихкодов в автомате по продаже напитков при переходе заварочной камеры из открытого положения в закрытое.
В документе WO 2010/026053 раскрыто регулируемое устройство для приготовления напитков с использованием центробежной силы. Капсула может содержать штрихкод, нанесенный на ее внешнюю поверхность и обеспечивающий распознавание типа капсулы и/или характера содержащихся в ней ингредиентов, для применения заранее заданного профиля экстракции с целью приготовления напитка.
Проблема идентификации капсулы в устройстве для приготовления напитков заключается в том, что извлечение или считывание информации с капсулы не всегда является надежным или удобным. Целью изобретения является решение данной проблемы.
Раскрытие изобретения
Задачей изобретения является разработка усовершенствованного способа идентификации капсулы в устройстве для приготовления напитков для обеспечения более надежного и удобного получения или считывания информации с целью регулирования рабочих параметров устройства.
Данная задача решается за счет использования капсулы для приготовления напитка, включающей в себя контейнер с содержащимся в нем ингредиентом напитка, при этом контейнер содержит код для идентификации или считывания его внешними считывающими устройствами, причем указанный код расположен на контейнере так, чтобы обеспечить его считывание при вращении капсулы вокруг оси, пересекающей эту капсулу.
В частности, на капсуле имеется окружность, вдоль которой или вдоль дуги которой размещен код. В конкретном варианте исполнения капсулы нанесенный на нее по окружности код включает в себя последовательные прямоугольные сегменты, занимающие, по меньшей мере, часть данной окружности. В частности, код размещен на по меньшей мере одной восьмой длины окружности. Данная конфигурация обеспечивает надежное считывание и извлечение информации. Для гарантирования надежного считывания и извлечения информации код повторяется по длине вышеуказанной окружности. Повторение кода обеспечивает более высокую вероятность того, что по меньшей мере один код будет считан, а также потенциально может сократить время считывания.
Предпочтительно, вышеупомянутый код является оптическим. Данный код может быть разрядным, выполненным в форме ряда отдельных многоугольных (например, прямоугольных или квадратных) или точечных поверхностей, напечатанных и/или выдавленных на контейнере.
Предпочтительно, код наносится чернилами, видимыми человеческим глазом при естественном освещении или, наоборот, невидимыми человеческим глазом при естественном освещении (например, чернилами, видимыми при УФ-излучении).
Предпочтительно, данный код печатается или выдавливается таким образом, чтобы сформировать структуру с поверхностями, имеющими различные светоотражающие и/или светопоглощающие характеристики. В частности, данная структура включает в себя первые и вторые поверхности, обладающие разными светоотражающими и/или светопоглощающими свойствами. Точнее вышеупомянутая структура включает в себя первые поверхности, наклонно отражающие или поглощающие свет, и вторые поверхности, зеркально плоско отражающие свет.
В одном из возможных вариантов осуществления изобретения код механически выдавлен или выгравирован на контейнере с помощью лазера или какого-либо другого устройства типа пресса.
В одном из возможных вариантов осуществления изобретения контейнер включает в себя корпус и соединенную с ним крышку, на которую нанесен код. Крышка может представлять собой, например, закрывающую фольгу и/или фильтр.
В другом возможном варианте осуществления изобретения код нанесен на ободок капсулы. В наиболее предпочтительном варианте осуществления изобретения код нанесен на нижнюю часть ободка капсулы, расположенную противоположно крышке капсулы. Нижняя часть ободка капсулы находится достаточно далеко от областей впрыска жидкости и слива напитка, что снижает вероятность того, что считывание кода не удастся произвести вследствие его полного или частичного закрытия остатками напитка или другими частицами (например, частицами кофе). В результате обеспечивается более надежное считывание кода. Считывание кода также может производиться, когда капсула находится на своем установочном месте в устройстве для приготовления напитков. Таким образом, упрощается приготовление напитка, и сокращается время его приготовления.
Кроме того, объектом изобретения также является система для приготовления напитка из вышеупомянутой капсулы, содержащая устройство для приготовления напитков, которое включает в себя средство фиксации капсулы, привод вращения этого средства фиксации совместно с капсулой вокруг вышеупомянутой оси вращения, а также устройство для считывания кода при вращении капсулы вокруг указанной оси.
В частности, считывающее устройство может содержать излучатель света и фотодетектор. Возможно использование в считывающем устройстве индукционного датчика. Оптическое считывающее устройство или индукционный датчик размещены таким образом, чтобы они могли обнаруживать код на ободке капсулы.
Кроме того, объектом изобретения является способ приготовления напитка с помощью системы, включающей в себя описанную выше капсулу и устройство для приготовления напитков, которое включает в себя средство фиксации капсулы, привод вращения средства фиксации совместно с капсулой относительно вышеупомянутой оси вращения, а также устройство для считывания кода при вращении капсулы.
Изобретение станет более понятным из дальнейшего подробного описания неограничивающих примеров его осуществления со ссылками на чертежи.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан основной принцип центробежной экстракции;
на фиг.2 - способ считывания при наличии метки на поверхности крышки капсулы;
на фиг.3 - то же при отсутствии метки;
на фиг.4 - альтернативное расположение кода на капсуле, в частности, при размещении его на нижней стороне ободка капсулы, вставленной в держатель устройства экстракции;
на фиг.5 и 6 - комбинация лазерного источника света с детектором при позитивном и негативном обнаружении, например, для альтернативного расположения кода, показанного на фиг.4;
на фиг.7 - обнаружение цветного кода на капсуле, например, для альтернативного расположения кода, показанного на фиг.4.
Осуществление изобретения
На фиг.1 представлена система 1 для приготовления напитков, описанная в документе WO 2010/026053, в которой может быть использована капсула согласно настоящему изобретению.
Центробежный блок 2 включает в себя центробежную камеру 3. Центробежная камера 3 может включать в себя держатель капсулы и вставленную в него капсулу. Центробежный блок соединен с приводом 5, например, ротационным двигателем. Центробежный блок включает в себя накопительную часть и выпускную трубку 35. Под выпускной трубкой может устанавливаться сосуд 48 для приема экстрагированного напитка. Система содержит также средства подачи жидкости: резервуар 6 для воды и трубопровод 4. Кроме того, в резервуаре или вдоль трубопровода могут быть установлены нагревательные устройства 31. Средства подачи жидкости также могут включать в себя соединенный с резервуаром насос 7. Для ограничения расхода выходящей из капсулы центрифугированной жидкости имеется дроссельное устройство 19. Система дополнительно может включать в себя расходомер, например турбинный расходомер 8, для измерения расхода воды, поступающей в камеру 3. К турбинному расходомеру 8 может быть подсоединен счетчик 11 для анализа генерируемых импульсных данных 10. Проанализированные данные затем передаются в процессор 12, поэтому точный фактический расход жидкости в трубопроводе 4 может быть вычислен в реальном времени. Может быть предусмотрен пользовательский интерфейс 13, позволяющий потребителю вводить информацию, передаваемую на блок 9 управления. Дальнейшие характеристики системы могут быть найдены в документе WO 2010/026053.
В следующих примерах (фиг.4) капсула включает в себя чашевидный корпус 69 с выступающим ободком 73. К корпусу присоединена крышка 60 в виде фольги или мембраны (герметичная или проницаемая для жидкости), например, герметично соединенная с ободком. Капсула заполнена ингредиентом напитка, например молотым кофе.
Капсула может вращаться вокруг оси А. Данная ось перпендикулярно пересекает центр мембраны, имеющей форму диска. Ось А проходит также через центр нижней части корпуса мембраны. Данная ось А позволяет определить понятие «окружность», которая представляет собой круглый контур капсулы, для которого ось А является осью симметрии. Вышеупомянутая окружность может находиться на крышке капсулы, например на мембране, или на элементе корпуса капсулы, например на ободке. Крышка капсулы может быть непроницаемой для жидкости перед установкой капсулы в устройство или проницаемой для жидкости за счет маленьких отверстий или пор, выполненных в центре и/или по периферии крышки. Код размещается по указанной окружности или на ее части. Код может включать в себя последовательные криволинейные сегменты. Код также может состоять из последовательно расположенных прямолинейных сегментов, размещенных, по меньшей мере, на части окружности. Согласно одному из возможных вариантов осуществления изобретения датчик не может производить считывание кода без вращения капсулы. Это тот случай, когда код размещен на по меньшей мере одной восьмой, предпочтительно на по меньшей мере одной четвертой (или даже более), части окружности. Размещение кода по кривой, имеющей форму дуги, делает задачу считывания качающимся лучом трудновыполнимой. По этой причине вращение капсулы играет важную роль. В случае размещения кода на корпусе необходимо вращать капсулу, чтобы фотодетектор мог произвести считывание всего набора знаков, составляющих код. Помимо того, код расположен вблизи наружной кромки капсулы. Наружная кромка определяется как наиболее удаленная кольцевая линия капсулы. Предпочтительно, расстояние от кода до наружной кромки составляет не более 10 мм, более предпочтительно - не более 8 мм.
Согласно возможному варианту осуществления изобретения код напечатан чернилами, невидимыми человеческим глазом при естественном освещении (например, чернилами, видимыми при УФ-излучении). В этом случае датчик содержит источник УФ-излучения и УФ-детектор.
Для обеспечения надежного считывания предпочтительно код повторяется по длине окружности. Код повторяется по длине окружности, как минимум, дважды. Предпочтительно, код повторяется от трех до шести раз по длине окружности. Повторение кода означает дублирование одного и того же кода и размещение отдельных кодов последовательно по длине окружности, чтобы при повороте капсулы на 360° один и тот же код мог быть считан более одного раза.
Примеры
1) Оптическое считывание с фольги, то есть с верхней поверхности ободка капсулы (фиг.2 и 3)
Луч света проецируется на крышку капсулы, например на мембрану или фольгу 60, как показано на фиг.2.
На фольге 60 капсулы по окружности или по ее дуге нанесено множество меток, образующих код 61.
Предпочтительно, код размещен на плоской части крышки вблизи наружной кромки капсулы. Предпочтительно, код нанесен на крышке, которая поддерживается ободком капсулы или перекрывается ободком. Таким образом, код не искажается вследствие механических ограничений, и его считывание является более надежным.
Метки могут представлять собой:
- отражающие или поглощающие поверхности для создания бита «0» и,
- рассеивающие и отражающие поверхности для создания бита «1».
Двоичные значения «0» и «1» выбираются произвольно и могут меняться местами. Чтение кода осуществляется посредством вращения капсулы вокруг центральной оси А (фиг.1).
Считывающее устройство или фотодетектор 62 является частью центробежного блока 2 и состоит из источника света с фокусирующей оптикой или без нее и фотодетектора с фокусирующей оптикой или без нее.
Свет может быть неполяризованным, или поляризованным (лазерным), или спектральным (любым, но предпочтительно инфракрасным).
Код может быть нанесен на капсулу посредством:
- печатания (поглощение/отражение + рассеивание) видимой или невидимой краской,
- выдавливания (отражение + грубое отражение + рассеивание),
- лазерного гравирования.
При необходимости двоичный код также может включать в себя различные цветовые растры, воздействующие на цветораспознающее устройство. Сочетание различных цветов и считывание на заданной скорости вращения обеспечивает хорошо определяемый «смешанный цвет». Например, капсула, одна половина окружности которой окрашена в голубой цвет, а вторая половина - в желтый цвет, обеспечит при вращении считывание зеленого цвета. Аналогичным образом, при окраске одной третьей окружности в голубой, а остальной части в желтый цвет, в результате считывания при вращении получится другой цвет. В этом случае свет может создаваться простым его источником без каких-либо специальных средств сведения.
Как показано на фиг.2, когда луч света 63, посылаемый источником света фотодетектора 62, касается отражающей поверхности метки (небольшие прямоугольники 65), он отражается в виде луча 64, который не попадает на фотодетектор.
При вращении капсулы (фиг.3) луч света 63 касается рассеивающих отражательных поверхностей (поверхности между вышеупомянутыми маленькими прямоугольниками) и частично отражается обратно к фотодетектору. Отраженный луч 66 воспринимается фотодетектором, в то время как другие лучи 67, 68 рассеиваются или отражаются, не попадая в фотодетектор.
2) Оптическое считывание с нижней стороны капсулы (фиг.4-7)
Код 70 может быть нанесен на нижней стороне 72 ободка 73 капсулы 7. Двоичный код формируется с помощью последовательности небольших прямоугольных поверхностей, обладающих светоотражающими свойствами, и расположенных между ними промежуточных поверхностей, обладающих плоско-зеркальными и/или рассеивающими свойствами. Вышеуказанные поверхности расположены по окружности или по ее дуге, по меньшей мере, на части окружности капсулы.
Луч света 74 проецируется на ободок 73 капсулы.
На ободке капсулы по окружности или по ее дуге нанесен двоичный код.
Двоичный код может создаваться:
- наклонно-отражающими или (плоскими) поглощающими поверхностями для создания бита «0»,
- плоско-зеркальными или плоско-отражающими (рассеивающими) поверхностями для создания бита «1».
Чтение двоичного кода осуществляется посредством вращения капсулы вокруг ее центральной оси А.
Считывающее устройство может содержать:
- источник света с фокусирующей оптикой или без нее,
- фотодетектор с фокусирующей оптикой или без нее.
Свет может быть:
- неполяризованным,
- поляризованным (лазерным),
- спектральным (любым, но предпочтительно инфракрасным).
Код может быть нанесен на капсулу посредством:
- печатания (поглощение/отражение + рассеивание) видимой или невидимой краской,
- лазерного гравирования (например, для поглощающих/отражающих-рассеивающих поверхностей),
- выдавливания (плоских и наклонных отражающих поверхностей).
В варианте осуществления изобретения, представленном на фиг.4, источник света помещен около дна центробежной камеры 3. Данная камера является светопроводной, что позволяет лучу достигнуть нижней поверхности 72 ободка 73. Отраженный свет проходит по прозрачной (светопроводной) центробежной камере 3 и попадает на фотодетектор 62. Если фотодетектор 62 невозможно отцентрировать относительно прозрачной части центробежной камеры 3, устанавливают зеркало, как показано на фиг.4, для отклонения световых лучей, идущих к нижней стороне ободка и обратно от него.
Как показано на фиг.5, луч света 74 от его источника L касается зеркальной поверхности метки (маленький прямоугольник 81) и отражается от нее в виде отраженного луча 76, который попадает на фотодетектор S с высокой интенсивностью. Таким образом, на блок управления попадают биты «0» или «1».
Как показано на фиг.6, луч света 74 от его источника L касается рассеивающих или поглощающих поверхностей (поверхность 82 между двумя маленькими прямоугольниками). Возвращающийся луч света 77, поступающий на фотодетектор S, обладает малой интенсивностью. Остальные лучи, такие как луч 78, рассеиваются и не попадают на фотодетектор S вследствие рассеивающих свойств вышеупомянутой поверхности.
В любой конфигурации (например, показанной на фиг.5 и 6), бит «1» или «0» поступает в блок управления.
Таким образом, количество битов и создаваемый ими двоичный код зависит от количества и конкретного расположения отражающих поверхностей (т.е. прямоугольников), а также рассеивающих и поглощающих поверхностей (т.е. зон между этими прямоугольниками). Одна и та же последовательность битов, образующая код, может повторяться несколько раз по окружности ободка капсулы. Такое повторение обеспечивает дублирование и повышение надежности считывания кода.
При необходимости код также может включать в себя различные цветовые рисунки, воспринимаемые цветораспознающим устройством (фиг.7). Сочетание различных цветов и считывание на заданной частоте вращения обеспечивает хорошо определяемый «смешанный цвет». Например, капсула, одна половина «точек» по окружности которой окрашена в голубой цвет, а вторая половина - в желтый цвет, обеспечит при вращении считывание зеленого цвета.
3) Способы нанесения кодов на капсулу
Коды, описанных в предыдущих примерах, могут наноситься на капсулу разными
способами, например:
- печатанием или механическим деформированием на сформованной капсуле,
- печатанием или механическим деформированием на исходном материале капсулы (фольге) до формирования контейнера,
- печатанием на внешней поверхности контейнера капсулы,
- печатанием на внутренней поверхности контейнера капсулы, используя волнистость в качестве информационного обеспечения (технология алюминиевых капсул).
4) Индукционное считывание кода
Еще один способ заключается в считывании кода, нанесенного на металлическую поверхность капсулы, посредством индукционного датчика. Код формируется с помощью выступов и впадин на металлической поверхности. Пусть, например, капсула содержит металлический ободок по окружности, на котором нанесена последовательность отдельных выступов и/или впадин. При вращении капсулы вокруг ее центральной оси ободок перемещается относительно фотодетектора, так что вышеупомянутые выступы и впадины могут быть обнаружены. Считывание кода производится по опорному генератору процессора устройства для приготовления напитков. Максимальная скорость вращения, при которой возможно считывание кода, зависит от используемых детектора и процессора в данном устройстве.
5) Другие общие характеристики для всех вариантов осуществления изобретения.
Частота вращения для считывания может составлять, например, от 0,1 до 1000 об/мин.
При считывании кода можно уже производить подачу жидкости в капсулу с целью предварительного смачивания ингредиента напитка.
Предпочтительно код включает в себя три секции: секцию синхронизации, секцию информационного наполнения и секцию проверки. Секция синхронизации служит для синхронизации, т.е. для информирования детектора о том, где начинается код. Поскольку скорость вращения капсулы может варьироваться, синхронизация обеспечивается известной последовательностью битов, например 0,1,0,1. Затем можно произвести считывание кода, идентифицирующего данную капсулу. Чтобы избежать неправильной интерпретации кода, после секции информационного наполнения следует секция проверки. Эти биты могут представлять собой контрольную сумму по информационному наполнению или выполнять аналогичную проверочную функцию.
Код может повторяться по длине носителя, так чтобы при получении неправильной информации из какого-либо кода ее можно было бы проверить с помощью других кодов.