SYSTEM, METHOD AND CAPSULE FOR BEVERAGE PREPARATION
СИСТЕМА, СПОСОБ И КАПСУЛА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА

Изобретение относится к системе для приготовления заданного количества напитка, годного к употреблению, с использованием экстрагируемого продукта, содержащей сменную капсулу, и устройство, содержащее приемное гнездо для удержания сменной капсулы и устройство для выдачи текучей среды, предназначенное для подачи некоторого количества текучей среды, такой как вода, под давлением в сменную капсулу, при этом сменная капсула содержит периферическую стенку, дно, закрывающее периферическую стенку с первого конца, и закрывающий элемент, закрывающий периферическую стенку со второго конца, противоположную дну, при этом стенка, дно и закрывающий элемент ограничивают внутреннее пространство, содержащее экстрагируемый продукт, при этом дно содержит входную зону для подачи некоторого количества текучей среды устройством для выдачи текучей среды через входную зону в капсулу, при этом закрывающий элемент содержит выходную зону для подачи приготовленного напитка через выходную зону из капсулы в емкость.
Такие системы сами по себе известны. В данной системе такую капсулу можно использовать с входной зоной, через которую текучая среда подается в капсулу, и выходной зоной, через которую приготовленный напиток дозированно подается из капсулы. Для удерживания экстрагируемого продукта в открытой капсуле по меньшей мере выходную зону часто снабжают выходным слоем. Также ходную зону можно снабжать входным слоем.
Недостаток системы с такой капсулой состоит в том, что с ограниченной дозой экстрагируемого продукта в капсуле и высоким давлением текучей среды качество приготовленного напитка может становиться ниже необходимого.
Задачей изобретения является улучшение упомянутой выше системы и, конкретнее, улучшение качества приготовленного напитка.
Для этого согласно изобретению создана система для приготовления заданного количества напитка, годного к употреблению, с использованием экстрагируемого продукта, содержащая сменную капсулу и устройство, содержащее приемное гнездо для удержания сменной капсулы, а также устройство для выдачи текучей среды, предназначенное для подачи некоторого количества текучей среды, такой как вода, под давлением в сменную капсулу, при этом сменная капсула содержит периферическую стенку, дно, закрывающее периферическую стенку с первого конца, и закрывающий элемент, закрывающий периферическую стенку со второго конца, противоположную дну, причем стенка, дно и закрывающий элемент ограничивают внутреннее пространство, содержащее экстрагируемый продукт, при этом дно содержит входную зону для подачи дозы текучей среды устройством для выдачи текучей среды через входную зону в капсулу, при этом закрывающий элемент содержит выходную зону для подачи приготовленного напитка через выходную зону из капсулы в емкость, при этом сопротивление потоку входной зоны капсулы меньше сопротивления потоку выходной зоны, когда капсула содержит экстрагируемый продукт.
2
С созданием выходной зоны с сопротивлением потоку, большим сопротивления потоку входной зоны, когда капсула содержит экстрагируемый продукт, можно получить нарастание давления на экстрагируемом продукте в капсуле, таким образом, внося вклад в улучшение варки напитка. Вследствие нарастания давления в экстрагируемом продукте в капсуле можно получить лучшую экстракцию экстрагируемого продукта и, таким образом, лучший напиток. В частности, напиток может содержать больше CO, что влияет на пенный слой на приготовленном напитке. Также вследствие нарастания давления в экстрагируемом продукте текучая среда может дольше оставаться в капсуле, при этом, например, больше вкуса можно экстрагировать из экстрагируемого продукта, что дает в результате, например, более вкусно приготовленный напиток. Текучую среду можно подавать в капсулу под давлением приблизительно 12 бар (1200  кПа). Вследствие сопротивления потоку, в частности, выходного слоя можно получить рост давления в экстрагируемом продукте. Сопротивление потоку, в частности, выходной зоны может являться таким, что предотвращает сквозной проход текучей среды, пока давление выше по потоку от выходной зоны меньше, например, 4-5 бар (400-500 кПа).
С созданием выходной зоны с сопротивлением потоку, большим сопротивления потоку входной зоны, когда капсула заполнена экстрагируемым продуктом, рост давления в капсуле может становиться более точно воспроизводимым, что может давать в результате более стабильное качество кофе от одной капсулы к другой. Под сопротивленим потоку понимают сопротивление, создаваемое потоку текучей среды выходным (или входным) слоем в соединении с экстрагируемым продуктом. Выходной слой вместе с экстрагируемым продуктом создает барьер или дроссель для потока текучей среды в капсуле для выпуска из капсулы. Барьер, таким образом созданный, является показателем для сопротивления потоку выходного слоя с экстрагируемым продуктом. Сопротивление потоку создается выходным слоем во взаимодействии с экстрагируемым продуктом на выходном слое. Аналогично можно получить сопротивление потоку входного слоя во взаимодействии с экстрагируемым продуктом.
Дроссель потока может быть создан самим слоем фильтра и/или слоем фильтра в комбинации с зернами экстрагируемого продукта, например, когда зерна частично закупоривают поры и/или перфорации каналы фильтра. В зависимости от размера зерен отверстия могут иметь размер между приблизительно 0,2 мм и приблизительно 0,4 мм.
Предпочтительно, можно получить однородный рост давления в экстрагируемом продукте в капсуле, таким образом, создавая лучше приготовленный напиток. Также время нахождения горячей воды в капсуле для экстагирования напитка из экстрагируемого продукта можно оптимизировать и/или регулировать. Более длительное время экстрагирования напитка может давать в результате лучшее качество напитка. Сопротивление потоку выходного слоя определяет возможный рост давления в капсуле перед преодолением сопротивления потоку и проходом водной текучей среды в капсуле через выходной слой.
Приблизительно однородное нарастание давления в капсуле от дна к закрывающему элементу может давать приблизительно однородный перепад давления. Вместе с тем, нарастание давления может также быть ступенчатым, например, со ступенчатым перепадом давления по капсуле. Например, при давлении текучей среды, составляющим приблизительно 12 бар (1200 кПа), перепад давления на первой части или части капсулы выше по потоку может быть относительно небольшим, например, 0,5 бар (50 кПа). На второй части или части капсулы ниже по потоку перепад давления может быть относительно большим, например, 6 бар (600 кПа). В выходной зоне капсулы перепад давления может быть, например, приблизительно 5 бар (500 кПа). Перепад давления в выходной зоне капсулы может находиться между выходным слоем в выходной зоне и опорной поверхностью приемного гнезда или может находиться между выходным слоем в выходной зоне и прокалывающим закрывающий элемент средством приемного гнезда. Перепад давления в выходной зоне может вносить вклад в образование пенного слоя на сваренном напитке, например, когда напиток является кофе капуччино.
С созданием в капсуле сопротивления потоку на выходной зоне, когда капсула содержит экстрагируемый продукт, большего, чем на входной зоне, когда капсула содержит экстрагируемый продукт, можно обеспечивать оптимальное нарастание давления в капсуле и, таким образом, можно получить оптимальную экстракцию экстрагируемого продукта. Так, можно получить оптимально сваренный напиток.
В варианте осуществления изобретения входной слой и/или выходной слой капсулы содержит листовой перфорированный и/или пористый слой. Перфорации и/или пористость слоя могут быть выполнены с возможностью создания оптимального сопротивления потоку. Например, пористость входного слоя может быть больше пористости выходного слоя для получения сопротивления потоку входного слоя больше сопротивления потоку выходного слоя. Также перфорации входного слоя могут быть больше перфораций выходного слоя или может быть больше перфораций во входном слое, чем в выходном слое, для создания сопротивления потоку входного слоя, большего сопротивления потоку выходного слоя. Комбинации также возможны, так что входной слой может быть выполнен как перфорированный лист, а выходной слой может быть выполнен как пористый лист или, наоборот. Также входной слой и/или выходной слой сам может являться слоем перфорированного листа и пористого листа. Перфорированный лист также может быть пористым и, наоборот.
В варианте выполнения входной слой и/или выходной слой капсулы содержит фильтровальную бумагу и/или полимерную пленку с множеством отверстий, при этом выходной слой содержит, например, меньше отверстий, чем входной слой. Во время экстракции бумажный слой и/или пленочный слой остается целым. Сечение отверстий в слое остается приблизительно неизменным во время экстракции напитка. Отверстия не должны раздвигаться, или разрываться, или разрушаться во время использования капсулы в устройстве системы. С созданием, в частности, выходного слоя из фильтровальной бумаги и/или полимерной пленки выходной слой может быть достаточно прочным для обеспечения нарастания давления в экстрагируемом продукте в капсуле до достижения необходимого давления.
В варианте выполнения входной слой и/или выходной слой может быть снабжен множеством отверстий. Отверстия могут быть выполнены так, что сопротивление потоку входного слоя меньше сопротивления потоку выходного слоя. Например, во входном слое может быть создано больше отверстий, чем в выходном слое. Например, входной слой может быть снабжен более крупными отверстиями, чем выходной слой. Например, входной слой может быть снабжен отверстиями с конфигурацией, отличающейся от конфигурации отверстий выходного слоя. Также отверстия в слое могут иметь сужающуюся форму, например коническую форму. Во входном слое отверстия могут сужаться меньше, чем в выходном слое, когда, например, сужены в направлении потока.
В варианте выполнения сопротивление потоку в капсуле увеличивается от дна к закрывающему элементу. С созданием изменяющегося сопротивления потоку в капсуле давление может нарастать в капсуле перед выходом приготовленного напитка из капсулы через выходной слой. Предпочтительно, сопротивление потоку выходного слоя может быть больше сопротивления потоку в капсуле для обеспечения роста давления в капсуле, так что давление на закрывающем элементе может быть меньше давления на дне и, таким образом, создавать лучше сваренный напиток с более длительным временем контакта воды /экстрагируемого продукта и оптимальным и/или управляемым давлением. Изменяя сопротивление потоку и, таким образом, изменяя время контакта и давление, капсулу можно приспосабливать к созданию оптимального напитка.
В варианте выполнения сопротивление потоку в капсуле может зависеть от прессования экстрагируемого продукта в капсуле. Прессование экстрагируемого продукта может быть таким, что сопротивление потоку в капсуле увеличивается к закрывающему элементу так, что можно получить перепад давления в капсуле. Например, капсула содержит экстрагируемый продукт в виде обжаренного и молотого кофе. Прессование можно изменять в зависимости, например, от размера зерен и/или характеристик кофе, т.e. от того, крепкий кофе или с мягким вкусом или, например, для капуччино или эспрессо. Например, для кофе с более крупным размером зерен степень прессования может быть меньше, чем для кофе с более мелким размером зерен. Например, для кофе с мягким вкусом степень прессования может отличаться от степени прессования крепкого кофе. Например, размер зерен кофе может быть приблизительно между 0,2 и 0,4 мм, например, для 5 г молотого кофе в капсуле. Капсула может, например, быть заполнена между приблизительно 4-8 грамм обжаренного и молотого кофе для приготовления одной чашки напитка, например, 30-200 мл напитка, в зависимости, например, от размера зерен, степени прессования, характеристик кофе (мягкого вкуса/ крепкий). Сменная капсула может являться упаковкой на одну порцию.
В варианте выполнения экстрагируемый продукт может быть спрессован в таблетку, в которой прессование выполнено так, что сопротивление потоку таблетки увеличивается к закрывающему элементу. Когда используют таблетку прессованого экстрагируемого продукта, входной слой можно исключить. Дно имеет, таким образом, входную зону, через которую некоторое количество текучей среды можно подавать без входного слоя. Выходной слой может являться слоем фильтра для предотвращения выхода экстрагируемого продукта из капсулы. Сопротивление потоку выходного слоя закрывающего элемента может тогда быть больше сопротивления потоку входной зоны дна. Также экстрагируемый продукт может содержать различные таблетки спрессованного экстрагируемого продукта, например, отличающиеся по прессованию. Капсула вблизи закрывающего элемента может иметь самое большое сопротивление потоку, например может иметь самую высокую степень прессования. В предпочтительном варианте выполнения капсула может не иметь входного слоя, и потребитель может сам заполнять капсулу таблетками обжаренного и молотого кофе. Предпочтительно, сменную капсулу утилизируют после использования, но капсула повторного применения также возможна. Капсулу повторного применения потребитель может заполнять одной или несколькими таблетками обжаренного и молотого кофе. Предпочтительно, в капсуле повторного применения входной слой исключен, и выходной слой является достаточно прочным, так что мытье является возможным. Например, капсула повторного применения может выдерживать мытье в посудомоечной машине.
В варианте выполнения капсула может быть снабжена дополнительным листовым пористым и/или перфорированным слоем, при этом слой выполнен приблизительно параллельным дну и/или закрывающему элементу. С созданием одного или нескольких дополнительных слоев в капсуле сопротивление потоку в капсуле можно изменять так, что сопротивление потоку в капсуле увеличивается от дна к закрывающему элементу, и давление уменьшается от дна к закрывающему элементу. Предпочтительно сопротивление потоку дополнительного слоя во взаимодействии с экстрагируемым продуктом больше сопротивления потоку входного слоя во взаимодействии с экстрагируемым продуктом и меньше сопротивления потоку выходного слоя во взаимодействии с экстрагируемым продуктом. Такой дополнительный слой может быть создан, например, в дополнение или в комбинации с прессованным экстрагируемым продуктом. Например, с созданием дополнительных слоев капсулу можно разделить на отсеки. Таким образом, полученные отсеки можно, например, заполнять прессованным экстрагируемым продуктом, степень прессования которого различна для каждого отсека. С созданием дополнительных слоев и/или изменяемым прессованием экстрагируемого продукта может быть создано оптимальное сопротивление потоку в капсуле, которую можно оптимально приспособить для напитка, подлежащего изготовлению.
В варианте выполнения периферическая стенка капсулы может быть создана с ребром для увеличения сопротивления потоку от дна к закрывающему элементу. Ребро может создавать механическое препятствие потоку воды в капсуле и может, таким образом, увеличивать сопротивление потоку, что обеспечивает рост давления в капсуле до значения, оптимального для варки напитка из экстрагируемого продукта. Например, при входном давлении, составляющем приблизительно 12 бар (1200 кПа), давление в капсуле может нарастать до приблизительно 4-5 бар (400-500 кПа), в зависимости от экстрагируемого продукта и/или необходимого напитка. Дополнительный перепад давления, например, до 0,5 бар (50 кПа) может возникать в выходной зоне или между выходной зоной и опорной поверхностью и/или прокалывающим закрывающий элемент средством приемного гнезда. Различные типы экстрагируемого продукта могут требовать, например, более высокого или более низкого оптимального давления для приготовления напитка хорошего качества. Ребро может иметь форму клина с увеличением сечения к закрывающему элементу. Механическое препятствие может также быть создано стержневыми элементами, проходящими между дном и закрывающим элементом, например, при этом стержневые элементы имеют увеличивающееся сечение к закрывающему элементу. Также периферическая стенка может быть создана с гребнем, проходящим в направлении приблизительно поперечном периферической стенке. Предпочтительно гребни проходят к центру капсулы для создания механического препятствия и, таким образом, увеличения сопротивления потоку в капсуле.
Различные комбинации являются возможными для увеличения сопротивления потоку в капсуле от дна к закрывающему элементу. Например, дополнительный перфорированный и/или пористый слой может быть создан в комбинации с механическим препятствием или в дополнение к нему, и/или с прессованным экстрагируемым продуктом, и/или с выходным слоем с некоторым сопротивлением потоку в комбинации с экстрагируемым продуктом на выходном слое, которое предпочтительно больше сопротивления потоку в капсуле, и/или с входным слоем с некоторым сопротивлением потоку в комбинации с экстрагируемым продуктом на входном слое, которое предпочтительно меньше сопротивления потоку в капсуле.
В варианте выполнения периферическая стенка капсулы является по существу жесткой. Капсула может, таким образом, не быть подвержена деформации до использования, так что капсула может входить в приемное гнездо относительно легко. Предпочтительно капсула содержит ребра жесткости, интегральные с периферической стенкой и/или дном для увеличения жесткости капсулы. В предпочтительном варианте выполнения ребра жесткости могут также создавать механическое препятствие текучей среде в капсуле, при этом увеличивая сопротивление потоку.
Изобретение также относится к капсуле для приготовления заданного количества напитка.
Изобретение дополнительно относится к способу приготовления заданного количества напитка.
Изобретение дополнительно относится к использованию капсулы для приготовления напитка с использованием устройства системы.
Изобретение будет теперь дополнительно подробно описано с использованием неограничивающих примеров со ссылками на чертежи, на которых:
На Фиг.1a показан пример первого варианта выполнения системы согласно изобретению.
На Фиг.1b показан пример второго варианта выполнения системы согласно изобретению.
На Фиг.2 показан пример варианта выполнения капсулы согласно изобретению.
На Фиг.3 показан пример варианта выполнения капсулы согласно изобретению.
На Фиг.4 показан пример варианта выполнения капсулы согласно изобретению.
На Фиг.5a 5b показан пример варианта выполнения капсулы согласно изобретению.
На фигурах соответствующие элементы указаны соответствующими позициями. На фигурах показаны неограничивающие примеры изобретения.
На фиг.1a показан пример первого варианта выполнения системы 1 для приготовления заданного количества напитка, годного к употреблению, с использованием экстрагируемого продукта согласно изобретению. Система 1 содержит сменную открытую капсулу 2 и устройство 4. Устройство 4 содержит приемное гнездо 6 для удержания сменной капсулы 2. На фиг.1a изображен зазор между капсулой 2 и приемным гнездом 6 для наглядности. Должно быть ясно, что при использовании капсула 2 может находиться в контакте с приемным гнездом 6. В данном примере приемное гнездо 6 имеет форму, комплементарную с формой капсулы 2. В данном примере приемное гнездо 6 содержит верхнюю часть 8 и опорную поверхность 10.
Устройство 4 дополнительно содержит устройство 12 для выдачи текучей среды, предназначенное для подачи некоторого количества текучей среды, такой как горячая вода под высоким давлением, например, больше приблизительно шести бар (600 кПа) (абсолютное давление), например, 12 бар (1200 кПа), в сменную капсулу 2.
В системе 1, показанной на фиг.1a, сменная капсула 2 содержит по существу жесткую периферическую стенку 14, дно 16, закрывающее периферическую стенку 14 с первого конца 18, и закрывающий элемент 20, закрывающий периферическую стенку 14 со второго конца 22, противоположную дну 16. Периферическая первая стенка 14, дно 16 и закрывающий элемент 20 ограничивают внутреннее пространство 24, содержащее экстрагируемый продукт, в данном примере обжаренный и молотый кофе. В данном примере сменная капсула 2 содержит некоторое количество экстрагируемого продукта, например, приблизительно 4-8 г обжаренного и молотого кофе, подходящего для приготовления одной порции напитка, предпочтительно, одной чашки напитка, например, 30-200 мл приготовленного напитка. Сменная капсула, таким образом, является упаковкой на одну порцию.
В примере, показанном на фиг.1a, периферическая первая стенка 14 является по существу жесткой. Периферическая стенка 14 может, например, состоять из пластика и может быть выполнена, например, с помощью литьевого формования, вакуумного формования, горячего формования или т.п.
В данном примере дно 16 является интегральным с периферической стенкой 14. В данном примере дно 16 имеет листовую форму и содержит множество входных отверстий 26 для обеспечения входа текучей среды в капсулу 2.
В данном примере закрывающий элемент 20 имеет листовую форму. Дополнительно в данном примере закрывающий элемент 20 является пористым. Закрывающий элемент 20 является в данном примере изготовленный из фильтровальной бумаги. В данном примере фильтровальная бумага содержит волокна полиэтилена. Также другие волокна и/или нити, например биоразлагающиеся или металлические нити, яются возможными. В данном примере закрывающий элемент 20 соединен с периферической стенкой 14 термосклеиванием. В данном примере закрывающий элемент 20 образует самую дальнюю границу капсулы 2 в направлении ее оси. На фиг.1а показано, что закрывающий элемент 20 опирается на опорную поверхность 10 приемного гнезда 6. Многие другие варианты выполнения слоя фильтра являются возможными.
Система 1, показанная на фиг.1a, эксплуатируется следующим образом для приготовления чашки кофе.
Капсулу 2 размещают в приемном гнезде 6. Закрывающий элемент 20 опирается на опорную поверхность 10. Текучая среда, здесь горячая вода под давлением, например, 12 бар (1200 кПа), подается в экстрагируемый продукт во внутреннем пространстве 24 через входные отверстия 26. Вода должна смачивать кофейную гущу и экстрагировать необходимые вещества для образования кофейного напитка. Приготовленный кофе должен выпускаться из капсулы 2 через пористый закрывающий элемент 20. Кофейный напиток далее выпускается из приемного гнезда 6 через множество выпусков 28 и может подаваться в емкость 30, такую как чашка.
В примере, показанном на фиг.1a, дно 16 содержит входной слой 32 с множеством входных отверстий 26, которые распределены по существу по входному слою 32. В данном примере входной слой 25 образует дно 16. Входной слой 32 имеет некоторое сопротивление потоку, определяемое, например, шириной, сечением и/или распределением входных отверстий 26 по входному слою 32 и/или материалом входного слоя 32 в комбинации с экстрагируемым продуктом. Сопротивление потоку входного слоя является свойством входного слоя в комбинации и/или во взаимодействии с экстрагируемым продуктом. Экстрагируемый продукт, находящийся вблизи входного слоя, также определяет сопротивление потоку входной зоны.
В примере, показанном на фиг.1a, закрывающий элемент 20, образующий выходную зону капсулы 2, через которую напиток, здесь кофе, может выпускаться из капсулы, содержит выходной слой 34. В данном примере выходной слой 34 образует закрывающий элемент 20. В данном примере выходной слой 34 выполнен из пористого листа, такого как фильтровальная бумага. В данном примере весь закрывающий элемент 20 выполнен, как пористый лист выходного слоя 34. В данном примере закрывающий элемент 20 образует по существу непрерывный, проницаемый для текучей среды лист, перекрывающий по существу весь второй конец 22 капсулы 2. Выходной слой 34 имеет некоторое сопротивление потоку, определяемое, например, пористостью и/или проницаемостью фильтровальной бумаги. Сопротивление потоку выходного слоя является свойством, определяемым качествами выходного слоя во взаимодействии с экстрагируемым продуктом вблизи выходного слоя. Экстрагируемый продукт на выходном слое в комбинации с самим выходным слоем создает барьер или дроссель потока, или сопротивление текучей среде в капсуле для выпуска из капсулы. После преодоления данного барьера текучей средой в капсуле текучая среда проходит через выходную прослойку и выпускается из капсулы. Данный барьер является показателем сопротивления потоку выходной зоны, когда капсула заполнена экстрагируемым продуктом.
Сопротивление потоку выходного слоя 34 является более высоким, чем сопротивление потоку входного слоя 32, для обеспечения роста давления в капсуле 2 перед выпуском напитка из капсулы 2 через выходной слой 20. Например, если горячая вода подается под давлением приблизительно 12 бар (1200 кПа) и давление в капсуле может расти приблизительно до 4-5 бар (400-500 кПа). Давление в капсуле 2 может являться оптимальным для процесса варки и может давать лучший напиток. Также время нахождения горячей воды в капсуле 2 для экстракции напитка из экстрагируемого продукта может становиться большим для лучшей экстракции и, таким образом, в результате можно получать лучший напиток. Также можно предотвращать нарастание давления выше по потоку от капсулы, которое может повредить систему 1 и/или является неблагоприятным для процесса варки. На входной зоне может возникать небольшой перепад давления (например, 0,5 бар (50 кПа) в первой части (части выше по потоку) капсулы, и здесь может возникать дополнительный небольшой перепад давления (например, 0,5 бар (50 кПа), за которым может следовать более значительный перепад давления во второй части капсулы (части ниже по потоку), например, 4-5 бар (400-500 кПа). Во входной зоне и/или после входной зоны может возникать дополнительный перепад давления (например, 4-5 бар (400-500 кПа). Таким образом, можно получить относительно оптимальное нарастание давления на капсуле для оптимальной экстракции и процесса варки.
На фиг.1b показан пример второго варианта выполнения системы 1 согласно изобретению для приготовления заданного количества напитка, годного к употреблению, с использованием экстрагируемого продукта. Система 1 содержит сменную капсулу 2 и устройство 4. Устройство 4 содержит приемное гнездо 6 для удержания сменной капсулы 2. В данном примере приемное гнездо 6 имеет форму, комплементарную с формой капсулы 2. На фиг.1b изображен зазор между капсулой 2 и приемным гнездом 6 для наглядности. Должно быть ясно, что при использовании капсула 2 может находиться в контакте с приемным гнездом 6. Устройство 4 дополнительно содержит устройство 12 для выдачи текучей среды, предназначенное для подачи некоторого количества текучей среды, такой как вода, под давлением в сменную капсулу 2.
В системе 1, показанной на фиг.1b, сменная капсула 2 содержит периферическую стенку 14, дно 16, закрывающее периферическую стенку 14 с первого конца 18, и закрывающий элемент 20, закрывающий периферическую стенку 14 со второго конца 22, противоположную дну 16. Периферическая стена 14, дно 16 и закрывающий элемент 20 ограничивают внутреннее пространство 24, содержащее экстрагируемый продукт. В данном примере сменная капсула 2 содержит некоторое количество экстрагируемого продукта, подходящего для приготовления одной порции напитка, предпочтительно одной чашки напитка, например 30-200 мл приготовленного напитка. Сменная капсула, таким образом, является упаковкой на одну порцию.
В данном варианте выполнения дно 16 содержит входной слой 32 с входными отверстиями 26, распределенными по входному слою 32, которые распределены по существу по всему дну 16. В примере, показанном на фиг.1b, дно 16 является интегральным с периферической стенкой 14.
В данном варианте выполнения система 1 фиг.1b содержит прокалывающее дно средство 122, предназначенное для прокалывания капсулы. На фиг.1b показано прокалывающее дно средство 122 в выдвинутом положении, предназначенном для создания входного отверстия в дне 16 капсулы. Вместе с тем, здесь дно 16 капсулы 2 установлено на расстоянии от прокалывающего дно средства 122, так, что капсула 2 не проколота прокалывающим дно средством 122 и дно 16 остается неповрежденным, когда прокалывающее дно средство 122 приводят в выдвинутое положение.
На фиг.1b прокалывающее дно средство 122 содержит канал 126, через который текучая среда подается во внутреннее пространство приемного гнезда 6. Текучая среда, здесь горячая вода под давлением, например больше 6 бар (600 кПа), например 12 бар (1200 кПа), должна проходить через входной слой 32 во внутреннее пространство 24 капсулы 2 для экстрагирования необходимых веществ из экстрагируемого продукта, в данном примере приблизительно 7 г обжаренного и молотого кофе для приготовления, в данном примере, одной чашки напитка, здесь кофе. Сопротивление потоку входного слоя 32 обычно может быть достаточно низким, так что является возможными отсутствие роста давления выше по потоку от входного слоя в приемном гнезде 6 или канале 126, которое может иметь отрицательное влияние на систему 1 и/или напиток.
В примере, показанном на фиг.1b, периферическая стенка 14 является по существу жесткой. Периферическая стенка 14 может, например, состоять из пластика и может быть выполнена, например, с помощью литьевого формования, вакуумного формования, горячего формования или т.п., или может быть выполнена из металла. Дополнительно система 1, показанная на фиг.1b, может содержать прокалывающее закрывающий элемент средство 128, предназначенное для прокалывания закрывающего элемента альтернативной капсулы. Вместе с тем, закрывающий элемент 20 капсулы 2 содержит выходной слой 34, через который напиток можно выпускать из капсулы 2. Выходной слой 34 выполнен имеющим достаточно высокую прочность на разрыв и/или достаточно жестким для исключения прокалывания прокалывающим закрывающий элемент средством 128 под действием давления внутри капсулы 2. Вместе с тем, выходной слой 34 может деформироваться на прокалывающем средстве под действием давления в капсуле, но не должен разрушаться и/или разрываться, и/или прокалываться прокалывающим средством. Перепад давления на капсуле может давать, в результате, относительно оптимальную экстракцию и/или процесс варки. Может возникать перепад давления между выходным слоем 34 и прокалывающим закрывающий элемент средством 128, который может являться оптимальным для образования пенного слоя на сваренном напитке.
В примере, показанном на фиг.1b, выходной фильтр 34, образующий выходную зону капсулы 2, через которую напиток, здесь кофе, можно выпускать из капсулы, выполнен из пористого листа, такого как фильтровальная бумага. В данном примере выходной фильтр 34 установлен в выходной зоне закрывающего элемента 20. Выходной фильтр 36 может образовывать по существу непрерывный, проницаемый для текучей среды лист, перекрывающий по существу весь второй конец 22 капсулы 2. Таким образом, текучую среду можно выпускать из капсулы 2 в относительно большой зоне.
Сопротивление потоку выходного слоя 34 обычно является достаточно высоким, так что рост давления в капсуле 2 может возникать для увеличения времени нахождения горячей воды в капсуле и/или увеличения давления в капсуле. Предпочтительно сопротивление потоку выходного слоя 34 больше сопротивления потоку входного слоя 32, так что оптимальное нарастание давления может происходить в капсуле 2 для лучшей экстракции экстрагируемого продукта и лучше сваренного напитка.
В дополнение к достаточно высокому сопротивлению потоку выходного слоя 34 выходной слой 34 может также иметь достаточно высокую прочность на разрыв и/или достаточную жесткость, так что выходной фильтр 34 не деформируется и/или не рвется, и/или не разрушается на прокалывающем закрывающий элемент средстве. Когда выходной фильтр 34, например, выполнен из фильтровальной бумаги, параметры фильтровальной бумаги, такие как материал, плотность, толщина и/или содержание полиэтилена, можно легко выбрать для создания выходного фильтра, имеющего достаточно высокую прочность на разрыв и/или образующего достаточное сопротивление потоку. Альтернативно, когда выходной фильтр 34, например, выполнен из полимерной пленки, снабженной множеством выходных отверстий, параметры полимерной пленки, такие как плотность, толщина, число выходных отверстий, размер и/или форма выходных отверстий, можно легко выбрать для создания закрывающего элемента 20, имеющего достаточную прочность на разрыв и/или образующую достаточное сопротивление потоку. Альтернативно фильтр и/или капсула могут быть выполнены из металла или материал может содержать металл.
Параметры выходного слоя 34 капсулы 2 системы 1 согласно изобретению можно выбрать так, что выходной слой 34 имеет достаточную прочность на разрыв и/или достаточное сопротивление потоку для предотвращения прокалывания или разрыва.
На фиг.2 показано, что входной слой 32 дна 16 является интегральным с периферической стенкой 14. Входной слой 32 содержит множество входных отверстий 26. Закрывающий элемент 20 содержит выходной слой 34 из пленки, например полимерной пленки, снабженной множеством выходных отверстий 36. Капсула 2 содержит выступающую наружу закраину 38, к которой прикреплен закрывающий элемент 20, например посредством склеивания, сваркой, термосклеиванием или т.п. Выходной слой 34 может содержать меньше отверстий, чем входной слой 32, так что сопротивление потоку выходного слоя 34 больше сопротивления потоку входного слоя 32. Также прикрепление выходного слоя 34 к закраине 38 может выдерживать достаточное давление. Дополнительно, входной слой 32 может, например, являться отдельным слоем фильтра, который может быть прикреплен, например, к выступающей внутрь закраине 42 (например, показанной на фиг.3) дна. Также входной слой и/или выходной слой может быть прикреплен снаружи или изнутри к периферической стенке 14. Также выходной слой может быть интегрирован с периферической стенкой.
В варианте выполнения сопротивление потоку увеличивается в капсуле от дна 16 к закрывающему элементу 20. Например, как показано на фиг.3, дополнительный слой 40 может быть создан в капсуле 2. Дополнительный слой 40 может являться листовым пористым и/или перфорированным слоем, выполненным приблизительно параллельно с входным слоем 32 и выходным слоем 34. Дополнительный слой согласно фиг.3 снабжен отверстиями 44. Сопротивление потоку дополнительного слоя 40 предпочтительно больше сопротивления потоку входного слоя 32 и меньше сопротивления потоку выходного слоя 34. Поэтому дополнительный слой 40 может иметь меньше отверстий 44, чем входной слой 32, и иметь больше отверстий 44, чем выходной слой 34.
Также сопротивление потоку в капсуле 2 можно изменять с созданием экстрагируемого продукта в прессованных таблетках 58, 60, 62 и 46, как показано на фиг.4. Каждая из таблеток может иметь различную степень прессования, и поэтому сопротивление потоку каждой таблетки может быть различным. Предпочтительно таблетка вблизи дна 16 имеет самое низкое сопротивление потоку, и таблетка вблизи закрывающего элемента 20 имеет самое высокое сопротивление потоку. Таблетка 64 имеет сопротивление потоку больше, чем таблетка 62, которая имеет сопротивление потоку больше, чем таблетка 60. Таблетка 58 имеет более низкое сопротивление потоку. Также сопротивление потоку может изменяться на таблетке с более высоким сопротивлением потоку на одной стороне и более низким сопротивлением потоку на противоположной стороне.
Сопротивление потоку выходного слоя 34 больше, чем сопротивление потоку таблеток, так что оптимальное нарастание давления, например перепад давления, можно получить в капсуле для оптимальной экстракции. Давление может, таким образом, расти до заданной величины, например между приблизительно 4-10 бар (400-1000 кПа), предпочтительно 5-6 бар (500-600 кПа). Затем сопротивление потоку выходного слоя 34 может преодолеваться, и экстрагированный продукт может выпускаться из капсулы через выходной слой 34 в чашку 30, как показано на фиг.1a. С созданием достаточного перепада давления в капсуле 2 вследствие увеличивающегося сопротивления потоку от дна 16 до закрывающего элемента 20 качество экстрагированного напитка может улучшаться. Также с созданием увеличивающегося сопротивления потоку от дна к закрывающему элементу время нахождения горячей воды в капсуле 2 может увеличиваться, таким образом, также улучшая качество экстрагированного напитка. Дополнительно, с созданием перепада давления на выходной зоне и/или после выходной зоны, например, между выходным слоем и прокалывающим закрывающий элемент средством можно получить пенообразующее действие.
Сопротивление потоку экстрагируемого продукта в капсуле 2 зависит, например, от размера зерен продукта, степени прессования продукта, необходимого качества напитка и многих других переменных. Например, капсула 2 содержит обжаренный и молотый кофе с прессованием, обеспечивающим увеличение сопротивления потоку от дна к закрывающему элементу. Приблизительно капсула может быть заполнена 4-8 г обжаренного и молотого кофе. Размер зерен кофе может, например, находиться между 0,2 и 0,4 мм для приблизительно 5 г молотого кофе в капсуле 2.
На фиг.5a и на фиг.5b показан вариант выполнения капсулы согласно изобретению, в которой сопротивление потоку увеличивается от дна к закрывающему элементу механическим средством. Механическим средством в варианте выполнения, показанном на фиг.5a и на фиг.5b, являются ребра 46 в форме клина. Сечение ребер 46 увеличивается от дна 16 к закрывающему элементу 20 для создания препятствия потоку воды в капсуле 2 и, таким образом, увеличения сопротивления потоку к закрывающему элементу. Может быть выполнено несколько ребер 46, также может быть выполнено другое механическое средство создания препятствий, такое, например, как гребни, проходящие от периферической стенки внутрь капсулы.
Изобретение описано выше со ссылкой на конкретные примеры вариантов выполнения. Вместе с тем, должно быть очевидно, что различные модификации и изменения могут быть выполнены в нем без отхода от сущности и объема изобретения, более широко раскрытых и изложенных в прилагаемой формуле изобретения. Изобретение не ограничено использованием фильтровальной бумаги для выходного и/или входного слоя. Ясно, что многие другие варианты для выходного фильтра и/или входного фильтра являются возможными.
В формуле изобретения любые ссылочные обозначения, помещенные в скобках, не следует считать ограничивающими формулу изобретения. Слово «содержащий» не исключает присутствия других признаков или этапов, кроме перечисленных в пункте формулы.
Кроме того, слова в единственном числе не следует считать ограниченными значением «только один», но, вместо этого, следует считать означающими «по меньшей мере, один» и не исключающими множества. Сам факт, что некоторые меры изложены в различных пунктах формулы, не указывает, что комбинацию данных мер нельзя использовать предпочтительно.