СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА И УСТРОЙСТВО, И КАПСУЛА ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ ЭТОГО СПОСОБА
METHOD OF PREPARING BEVERAGE AND DEVICE, AND CAPSULE FOR APPLICATION OF THIS METHOD

Настоящее изобретение относится к способу приготовления напитка с помощью прохождения горячей воды под давлением в герметичную капсулу и к устройству, и к капсулам, которые позволяют применять этот способ.
Настоящее изобретение предназначается в частности для приготовления кофе, так что для упрощения последующее описание относится явным образом только к этому напитку. Однако настоящее изобретение будет также рассматриваться как предназначенное для приготовления любого напитка, который может быть получен путем прохождения горячей воды в капсулу, содержащую вещество, которое должно экстрагироваться, или растворенное вещество (обычно гранулы или порошок), согласно способам, описанным ниже.
Использование одноразовых капсул для приготовления кофе известно многие годы. Обычно они представляют собой герметичные капсулы, которые могут иметь фильтры, через которые инжектируется горячая вода, если необходимо под давлением, для экстрагирования кофе из порошка или гранул, содержащихся в капсуле. Вытекание напитка гарантируется отверстием, проделанным сквозь вторую стенку капсулы.
Поскольку качество получаемого напитка очень сильно зависит от способов, с помощью которых вода проходит через капсулу, со временем были разработаны многие процессы и устройства, предназначенные для приготовления таких напитков. Например, капсула, содержащая смесь порошкового кофе, может быть использована для получения простого вливания с помощью медленно проникающей через нее под низким давлением горячей воды или так называемого "эспрессо" (то есть, так сказать, напитка с существенно отличающимися органолептическими свойствами), если сквозь нее проникает горячая вода под давлением. Качество эспрессо может быть дополнительно улучшено с помощью вынужденного продавливания, перед началом распределения напитка из капсулы, а потом поддерживая заданное давление в капсуле во время всего периода распределения.
Обычно времена, температуры и давления во время стадий предвливания и распределения, межгранулярная скорость потока и, следовательно, образующиеся микротурбулентности являются самыми важными параметрами для получения хорошего органолептического результата. Поскольку не все растворимые вещества, содержащиеся в кофе, полезны для оптимального результата, должны быть сделаны попытки оптимизировать цикл экстракции, чтобы внешний вид, запах и вкус подтверждали положительный результат процесса. До настоящего времени эти эмпирические средства были единственными средствами, рассматриваемыми как действительно надежные для определения качества кофе.
Таким образом, основной способ создания эспрессо хорошего качества широко известен в общих чертах. Однако практическое достижение хорошего уровня качества и поддержание его постоянным по прошествии времени не являются определенными и легкими. Так происходит из-за присутствия множества факторов, которые содействуют успеху работы, их сложно определить количественно и иногда нет возможности четко их идентифицировать, поскольку даже минимальные изменения в условиях работы могут создать значимо различные эффекты. Кроме того, при выборе способов производства предпочтение должно быть отдано простым, надежным способам, с низкими затратами на производство, но гарантирующим хороший конечный результат. Не является коммерчески выгодным использование способов, которые слишком сложны и, следовательно, слишком дороги для того, чтобы достигнуть оптимального результата.
Как уже указано, одна из технологий, признанных имеющими возможность для улучшения результата, с учетом качества кофе эспрессо, представляет собой предвливание. Она включает в себя инжектирование горячей воды в капсулу, предотвращение ее вытекания до того момента, как внутреннее давление достигнет заданного значения (и если необходимо, это значение поддерживается в течение заданного времени). Эта операция должна давать возможность воде для глубокого проникновения в микропоры гранул/порошка кофе благодаря своему собственному давлению, сжимающему их и, следовательно, понижающему объем газообразных веществ, присутствующих в указанных порах. Это глубокое проникновение, с одной стороны, давало бы воде возможность для проникновения на значительно большую поверхность, чем поверхность, сформированная исключительно внешней оболочкой гранул, а с другой, делало бы возможным выделение ароматов и эфирных масел, находящихся в грануле, которые представляют собой большую часть этих веществ, которыми обладает кофе. Поэтому, таким образом, можно экстрагировать значительно улучшенный букет и запах кофе.
Тот факт, что приготовление напитков с использованием капсул было предметом большого интереса в течение продолжительного времени, показывается большим количеством патентов, относящихся к этой тематике. Например, это следующие патенты:
CH 406561, CH 605293, DE 3722554, DE 7430109U, EP 199953, EP 211511, EP 242 556, EP 382001, EP 468078, EP 468079, EP 468080, EP 469162, EP 471094, EP 507905, FR 757358, FR 1198879, FR 1537031, FR 2062337, FR 2171306, FR 2556323, GB 938617, GB 2023086, US 2715868, US 2899886, US 3094917, US 3292527, US 3347151, US 3403617, US 3470812, US 3589272, US 4077551, US 4136202, US 4921712 и WO 86/02537.
Дальнейшие примеры патентов, описывающих различные способы открывания капсул, представляют собой следующие патенты: WO 2005090196, EP 1557373, EP 1243210, EP 1674007, EP 0726053, EP 1599117, WO 9507648, US 5243164, EP 1555218, EP 1247756.
Указанные патентные документы по существу описывают три основных способа приготовления кофе или напитков, использующих одноразовые герметичные капсулы: первый способ, в котором вторая стенка капсулы прокалывается до того, как в нее инжектируется вода, который по этой причине не использует предвливания; второй способ использует открывание внутрь открываемой части в основании капсулы (патенты EP 1557373 и EP 1243210) и третий способ, который вместо этого использует предвливание, и в нем вторая стенка капсулы прокалывается как прямое последствие повышения внутреннего давления из-за инжектирования в нее воды.
Относительно второго способа патент EP 1243210 и патент EP 1557373 описывают два очень похожих решения, в которых капсула открывается посредством деформации внутрь открываемой части стенки основания. В случае патента EP 1557373 открываемая часть получается с помощью надавливания на стенку основания вдоль ослабленной линии с использованием внешнего пробойника, после того как внутреннее давление достигло заданного значения. В отличие от этого, в случае патента EP 1243210, капсула уже изготавливается с частью, хотя последняя формируется таким образом, что она формирует клапан в начале инжектирования воды в капсулу. В частности, открываемая часть опирается на оставшуюся часть основания, чтобы она не могла открываться наружу. Как следствие, основание фактически открывается посредством внешнего контактного элемента, который взаимодействует с открываемой частью, когда, вследствие повышения давления, капсула достаточно раздувается.
В отличие от этого третий вышеупомянутый способ имеет две основных формы.
Первая форма, описанная, например, в патенте US 4136202, включает картридж, открывающийся с разделением из-за повышения давления, предпочтительно в его ослабленных зонах.
Во второй форме распределение кофе начинается после того, как основание капсулы прокалывается из-за вздутия основания в результате действия внутреннего давления, генерируемого введением воды, подразумевается, что основание разрывается о неподвижно закрепленный элемент, который является единым целым с основанием корпуса оболочки капсулы и выступает из него (патенты EP 468078 и EP 507905). Отверстие, полученное таким образом, позволяет воздуху и жидкости вытекать под давлением, которое определяется сопротивлением проколу основания капсулы и формой выступающего острого элемента.
Однако эти технические решения известного уровня техники имеют несколько недостатков. Когда основание капсулы вдавливается, условие получения вышеупомянутого сжатия воздуха или газа в микропорах гранул кофе не достигается. Увеличение давления происходит при одновременном присутствии жидкости и воздуха/газа во всей капсуле, а не только в микропорах, что означает, что фактически сжимается только воздух снаружи микропор. Таким образом, вода не проникает в микропоры до тех пор, пока существуют побочные явления, такие как микротурбулентности, которые могут динамически удалять часть воздуха, содержащегося в некоторых из этих микропор.
Однако нужно отметить, что в течение стадии распределения напитка, из-за динамического сопротивления вытеканию напитка из отверстия, в капсуле возникает некоторое новое повышение внутреннего давления, которое может сделать возможным частичное проникновение воды в микропоры гранул кофе. С другой стороны, после указанного нового увеличения, в отсутствие уменьшения давления, которое было бы необходимо для вытекания проникающей жидкости, растворимые вещества только частично вытекают из гранулы.
Таким образом, известный уровень техники, хотя он делает возможным получение результатов, в которых качество напитка иногда бывает хорошим, осуществляет по существу недостаточную обработку предвливания, и следовательно, должен подвергаться дальнейшим значительным улучшениям. Эти способы также не избавлены от конструкционных проблем, включая, в частности, ограниченность допусков на элементы, необходимых, чтобы гарантировать разрезание стенок основания капсул в требуемые отрезки времени и требуемыми способами, с необходимой воспроизводимостью и постоянством по прошествии времени.
Необходимо работать очень близко к максимальным пределам сопротивления капсулы прокалывания, чтобы получить удовлетворительные результаты, что делает сложным оптимизацию набора различных вовлеченных в процесс параметров и допусков (максимальное давление, которое может быть достигнуто насосом, деформируемость и относительная толщина материала капсулы, качество смеси, температура среды, острота элемента покалывания, степень выступания последнего и допуски на размеры в целом).
Из всего этого возможно заключить, что существует риск преждевременного прокалывания или даже полного отсутствия прокалывания. Кроме того, перфорация может быть иногда слишком четкой, оставляя открытым отверстие, которое недостаточно противодействует вытеканию, или отверстие может создавать трудности при открывании, продлевая время распределения больше, чем это необходимо.
Как уже было указано, другие известные способы прокалывания механическим путем основания капсулы (в некоторых случаях удаление частей, в других случаях, упругая деформация краев, ограничивающих отверстие) до начала инжектирования воды в капсулу или одновременно с ним. Для простоты конструкции эти способы не используют предвливание, проводя альтернативно поиски приемлемого результата другими путями: большие значения рабочего давления, очень маленький размер измельченных гранул, высокие рабочие температуры, пониженные скорости гидравлического потока, явления турбулентности, вызываемые особыми формами капсулы. Все эти способы являются частично пригодными для этой цели, но, в свою очередь, сложны и не очень надежны (без неприемлемого повышения стоимости производства). Другие способы используют устройства электронного регулирования, получая замедленное предвливание при атмосферном давлении, а затем повышая давление во время следующей стадии, повышая производительность насоса.
Вкратце все эти способы известного уровня техники получают результаты, которые не предопределены или не являются вполне удовлетворительными, часто при значительно большей стоимости.
В этом случае техническая цель, которая формирует основу настоящего изобретения, представляет собой создание способа приготовления напитка, который преодолевает вышеупомянутые недостатки, а также предусматривает создание устройства и капсулы, которые делают возможным применение этого способа.
В частности, техническая цель настоящего изобретения заключается в создании способа приготовления напитка и соответствующей капсулы, и устройства, способного сделать возможным приготовление напитков с оптимальными органолептическими характеристиками.
Другая техническая цель настоящего изобретения заключается в создании способа приготовления напитка и соответствующей капсулы и устройства, которое гарантирует результат, который может быть повторен и может оставаться постоянным по прошествии времени.
Определенная техническая цель и указанные цели по существу достигаются способом приготовления напитка, соответствующего устройства и капсулы, как описано здесь в формуле изобретения.
Дальнейшие признаки и преимущества настоящего изобретения становятся более очевидными из подробного описания ниже, со ссылками на несколько предпочтительных, неограничивающих вариантов осуществления способа приготовления напитка и соответствующих устройств, и капсулы, показанных в прилагаемых чертежах, на которых:
фиг.1 - частичный схематический вид сбоку устройства, изготовленного в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.2 - вид сбоку в разрезе устройства на фиг.1;
фиг.3 - схематичный вид капсулы и режущих средств для капсулы в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.4 - разрез капсулы и режущих средств с фиг.3 по линии IV-IV; и
фиг.5-7 - схематические иллюстрации нескольких стадий способа в соответствии с настоящим изобретением.
Способ приготовления напитка в соответствии с настоящим изобретением включает в себя использование капсулы 1 (например, типа показанного на фиг.3 и 4), имеющей первую стенку 2 и вторую стенку 3, соединенные с помощью боковой стенки 4, и содержащей вещество 5, которое должно экстрагироваться, такое как кофе, порошок или гранулы. Преимущественно, капсула 1 может также содержать фильтры или диффузоры 6 типа, показанного на фиг.4. Кроме того, в варианте осуществления изобретения, показанном на прилагаемых чертежах, первая стенка 2 представляет собой верхнюю стенку капсулы, в то время как вторая стенка 3 представляет собой нижнюю стенку капсулы.
Известным путем способ приготовления напитка включает в себя рабочие стадии получения первого отверстия в первой стенке 2 капсулы 1, получения второго отверстия 7 во второй стенке 3 капсулы 1, инжектирования горячей воды в капсулу 1 через первое отверстие и осуществление вытекания напитка через второе отверстие 7.
Первое отверстие может быть создано любым способом, например, используя заостренный стержень 8, составляющий единое целое с подвижным узлом устройства 9, как показано на прилагаемых чертежах и описано ниже.
Аналогично, вода может инжектироваться в капсулу 1 любым способом, например с использованием каналов, непосредственно или опосредованно связанных с заостренным стержнем 8, который прокалывает первую стенку 2.
В свою очередь, согласно настоящему изобретению, стадия получения второго отверстия 7, через которое напиток должен иметь возможность для вытекания, включает в себя множество стадий. Во-первых, имеется рабочая стадия, на которой, по меньшей мере, один разрез 10, простирающийся линейно, создается во второй стенке 3 капсулы 1. Указанный разрез 10 предпочтительно делается до стадии инжектирования, что преимущественно делается по существу без удаления материала из стенки капсулы 1 так, что он ограничивается двумя соседними частями 11 второй стенки 3. Разрез 10 предпочтительно получается, используя лезвие 12. Кроме того, он может быть сделан как простирающимся прямолинейно, так и простирающимся криволинейно, хотя предпочтительно он делается таким образом, чтобы он не разграничивал разделенные на доли части, другими словами, так, чтобы расстояние между двумя не находящимися рядом, друг напротив друга, точками разреза 10 было всегда больше, чем взаимное расстояние между всеми точками, находящимися между ними, вдоль линии разреза.
Дополнительно, стадия создания разреза 10 предпочтительно выполняется без воздействия на то, что содержится в капсуле 1 (в частности, на фильтр 6, который может отделять основание капсулы от порошка кофе). В результате, в большинстве обычных воплощений данного изобретения разрез 10 обычно делается таким образом, чтобы он имел длину в пределах между 2 и 6 мм.
В зависимости от требований может быть сделано множество разрезов 10, каждый из них ограничивается двумя соседними частями 11 основания капсулы 1, эти разрезы 10 могут быть проделаны каждый в отдельной области второй стенки 3, или они могут пересекаться.
Нужно подчеркнуть, что стадия создания разреза 10 может быть осуществлена в момент, отличный от момента приготовления напитка. Разрез может быть уже сделан в момент, когда капсула 1 производится. В этом случае, однако, разрез 10 предпочтительно прикрывается, чтобы сохранить органолептические характеристики вещества, содержащегося в капсуле. Например, каждая капсула может быть индивидуально упакована в герметично запаянную обертку, или разрез может быть закрыт клейкой защитной пленкой, которая должна быть удалена до использования капсулы.
После того как разрез 10 сделан, следует стадия, на которой соседние части 11 второй стенки 3, которые ограничивают разрез 10, могут сближаться друг с другом снова, по существу для того, чтобы предотвратить, прямо или косвенно, как описано ниже, вытекание напитка через разрез. Это влечет за собой сначала удаление, если необходимо, из разреза 10 использованных режущих средств 35 (лезвия 12 или чего-то иного). Только в этот момент соседние части 11, которые ограничивают разрез 10, смогут свободно сближаться друг с другом снова, если необходимо, возвращаясь в их начальное положение. В частности, когда при работе для его создания разрез 10 перемещает (с помощью упругой деформации) соседние части 11 от их исходного положения (как правило, происходит перемещение вовнутрь капсулы 1), фактическое повторное сближение соседних частей может происходить или до следующей далее стадии инжектирования (например, благодаря упругости соседних частей 11), или после стадии инжектирования из-за увеличения давления, возникающего внутри капсулы 1. Кроме того, удаление режущих средств 35 из разреза 10 может быть вызвано увеличением давления внутри капсулы 1 из-за стадии инжектирования.
В любом случае, согласно настоящему изобретению, стадия повторного сближения осуществляется таким образом, чтобы после указанной стадии разрез 10 имел такой поперечный размер и/или такую форму, что он по существу препятствует прохождению жидкости через него, но позволяет прохождение воздуха. Как описано ниже, таким образом, разрез 10 дает воздуху выходить из капсулы 1 и в тоже время обеспечивает оптимальное предвливание напитка. Если это невозможно, после стадии повторного сближения разрез 10 предпочтительно должен бы был по-прежнему иметь такой поперечный размер и/или форму, что он по существу препятствует прохождению через него частиц вещества 5, которое должно экстрагироваться (кофе), которые обычно удаляются первыми каплями воды, проходящими через вещество. Следовательно, в этом случае другая стадия работы может идентифицироваться как блокирование разреза 10 посредством указанных частиц, принесенных близко к разрезу 10 водой, инжектированной в капсулу 1. Как можно легко заключить, во время этой стадии блокировки некоторые капли жидкости выходят через второе отверстие 7 до тех пор, пока последнее полностью не блокируется. Однако в этом случае нельзя говорить о распределении напитка.
Следовательно, когда разрез 10 создается таким образом, чтобы он имел такой поперечный размер, что он удовлетворяет одному из двух указанных выше требований, после инжектирования воды в капсулу 1 удаляется, по меньшей мере, часть воздуха, содержащегося в ней, после чего несколько капель жидкости может распределиться, но за этим следует период, в течение которого распределение напитка по существу затрудняется.
Иначе говоря, в момент, когда вода инжектируется в капсулу 1, разрез 10, проделанный сквозь вторую стенку 3, действует как клапан, фактически открытый для воздуха или газов, содержащихся в капсуле 1, но закрытый для самых первых капель поступающей жидкости, в которых содержится много твердых частиц.
Это соответствует случаю, когда поперечный размер разреза 10 слишком мал для того, чтобы сделать возможным прохождение воздуха. В этом случае кромки, которые ограничивают разрез 10, являются по существу компланарными и соединены вместе встык, но не составляют единого целого друг с другом. Однако минимальное избыточное давление в капсуле 1 (например, около 0,1 бар) достаточно для того, чтобы две кромки, ограничивающие разрез 10, начали перемещаться в стороны друг от друга, немного сгибаясь таким образом, чтобы создать зазор, достаточный для прохождения газа. Однако в этом патенте указанное минимальное сгибание не рассматривается как деформация второй стенки 3, поскольку это определение сохраняется для деформаций, которые делают возможным прохождение напитка.
Как уже указано, в этот момент осуществления описываемого способа напиток все еще не имеет возможности покинуть капсулу 1, поскольку второе отверстие 7 не может рассматриваться как полностью сформированное.
Следовательно, на следующей стадии описываемого способа, после упомянутого выше выброса воздуха, продолжая осуществление стадии инжектирования горячей воды в капсулу 1, внутреннее давление в капсуле 1 дополнительно повышается для того, чтобы создать существенную деформацию (упругую или постоянную) второй стенки 3 и последующее перемещение в стороны друг от друга соседних частей 11, ограничивающих разрез 10, таким образом, чтобы мог проходить напиток. Кроме того, в зависимости от требований деформация второй стенки 3 может воздействовать только на часть второй стенки (как в случае устройства, показанного на прилагаемых чертежах), или на всю вторую стенку 3.
Поэтому, преимущественно, стадия инжектирования, в свою очередь, разделяется на первую подстадию, во время которой внутреннее давление в капсуле 1 повышается без деформации второй стенки 3, но с выдуванием воздуха, и вторую подстадию, во время которой давление повышается дополнительно и вместо этого деформирует вторую стенку 3 (преимущественно с упругой деформацией). Практически переход от первой ко второй подстадии соответствует превышению порогового давления для того, чтобы преодолеть структурное сопротивление материала второй стенки 3 капсулы 1 и/или сделать возможным выдувание любых частиц, блокирующих разрез 10.
Совершенно ясно, что сила, необходимая для стадии по существу деформации второй стенки 3, должна быть намного больше, чем та, что необходима для того, чтобы позволить кромкам перемещаться в стороны друг от друга так, чтобы воздух мог вытекать, если разрез 10 имеет очень ограниченный поперечный размер. Это обстоятельство усиливается тем фактом, что микроскопические частицы, накопленные в разрезе 10, оказывают блокирующее действие на разрез 10, которое помогает поддерживать его по существу герметично закрытым, предотвращая прохождение жидкости через него. Нужно отметить, что, приблизительно и схематично, можно представить себе микрочастицы, имеющие сферическую форму со средним диаметром около 0,1-0,2 мм, так что чтобы позволить им проходить через разрез 10 и, следовательно, разблокировать разрез 10 и позволить жидкости вытекать, требуется деформация, намного большая, чем та, что достаточна для того, чтобы сделать возможным прохождение только воздуха или жидкости. Из этого можно сделать вывод, что давление должно значительно возрасти до того, как разрез 10 фактически открывается и позволяет прохождение напитка. Приблизительно, превышение давления должно быть, по меньшей мере, в 20-30 раз больше, чем то, которое позволяет простое прохождение воздуха. Однако должно быть упомянуто, что все показатели, указанные здесь, даются только как пример и никак не ограничивают рамки изобретения, поскольку они практически неразрывно связаны с формой и размером разреза 10 и плотностью и типом материала, используемого при создании второй стенки 3 капсулы 1.
Фиг.5-7 схематически показывают стадии создания разреза 10, повторное сближение соседних частей, ограничивающих разрез, и последующую деформацию второй стенки 3 капсулы 1.
Также следует отметить, что если во второй стенке 3 создаются два или более разрезов, все стадии, описанные выше, и в частности, стадии повторного сближения и расхождения соседних частей 11, которые ограничивают их, предпочтительно выполняются для каждого разреза 10.
Относительно производства напитка следует отметить, что на стадии повышения давления и выброса воздуха, при все еще закрытом разрезе 10, имеется глубокое и обширное проникновение жидкости в микроскопические полости в гранулах, что делает возможным обильное извлечение желаемых органолептических веществ, и это становится возможным из-за того факта, что воздух и/или газы в межгранулярных пространствах постепенно выбрасываются. Поэтому в конце выброса только воздух/газ остается в микропорах отдельных гранул, которые по этой причине легко сжимаются и их объем может быть уменьшен в 5-10 раз. Однако фактическое сжатие указанного воздуха зависит от внутреннего давления в капсуле 1, так что максимальное сжатие достигается в тот момент, когда деформация второй стенки 3 и/или выброс блокирующих частиц позволяет напитку вытекать через разрез 10 (в момент максимального давления).
Непосредственно после начала распределения напитка в капсуле 1 происходит быстрое понижение внутреннего давления, которое позволяет воздуху/газу в микропорах снова расширяться, выталкивая воду, которая ранее проникла туда и которая при этом экстрагировала ароматы из внутреннего пространства частиц. Быстрота явления также вызывает явления микротурбулентности, которые очень полезны для процесса экстракции.
Способ, описанный выше, может применяться вместе с любым устройством 9, пригодным для этой цели.
Однако предпочтительное воплощение устройства 9 для выполнения способа, описанного выше, описывается ниже со ссылками на фиг.1-4.
В целом, устройство 9 содержит, по меньшей мере, одну оболочку 13, в которую может вставляться капсула 1, которая содержит вещество 5, которое должно экстрагироваться, и которая связана со средствами 14 для получения первого отверстия в первой стенке 2 капсулы 1 и средствами 15 для получения второго отверстия 7 во второй стенке 3 капсулы 1. Преимущественно, оболочка 13 имеет такую форму, которая соответствует капсуле 1, которая должна быть помещена в нее.
В иллюстрируемом воплощении изобретения устройство 9 также содержит основной корпус 16 и вспомогательный корпус 17, которые работают во взаимодействии друг с другом, образуя оболочку 13. До тех пор, пока объем оболочки 13 почти полностью находится внутри основного корпуса 16, вспомогательный корпус 17 имеет возможность для перемещения относительно основного корпуса 16 между открытым положением, в котором он позволяет доступ к оболочке 13, и закрытым положением, в котором он герметично закрывает оболочку 13 и формирует ее верхнюю закрывающую стенку.
В частности, оболочка 13 в основном изготавливается в верхней поверхности основного корпуса 16, в то время как вспомогательный корпус 17 располагается над верхней поверхностью и поворачивается на основном корпусе 16 в соответствии с горизонтальной осью вращения 18. Вспомогательный корпус 17 по этой причине может поворачиваться между закрытым положением (в котором он является горизонтальным на прилагаемых чертежах) и открытым положением (в котором он поворачивается вверх относительно закрытого положения). На фиг.1 и 2 вспомогательный корпус 17 показывается в промежуточном положении между открытым и закрытым положениями.
Средства герметизации 19 на прилагаемых чертежах показаны как уплотнение, сформированное в виде кольца, которое помещается между основным корпусом 16 и вспомогательным корпусом 17, оно конструируется для того, чтобы создать уплотнение между капсулой 1 и вспомогательным корпусом 17.
Имеется также, по меньшей мере, одна отводная трубка, которая не показана, которая известным способом позволяет напитку вытекать из оболочки 13.
Взаимное перемещение основного корпуса 16 и вспомогательного корпуса 17 гарантируется средствами 20 для перемещения вспомогательного корпуса 17 относительно основного корпуса 16.
В варианте осуществления, показанном на фиг.1, средства перемещения 20 содержат:
по меньшей мере, один первый качающийся рычаг 21, промежуточная часть которого поворачивается на основном корпусе 16;
по меньшей мере, один приводной элемент 22, связанный с первым краем 23 первого качающегося рычага 21; и
по меньшей мере, одну планку 24, первый край 25 которой поворачивается на втором краю 26 первого качающегося рычага 21, а второй край 27, которой поворачивается на вспомогательном корпусе 17.
Преимущественно, однако, устройство 9 содержит два первых качающихся рычага 21 и две планки 24, закрепленных зеркально на двух сторонах основного корпуса 16, в то время как приводной элемент 22 соединен с обоими первыми качающимися рычагами 21. Приводной элемент 22 может, например, состоять из элемента, сформированного в форме буквы C, в котором оба плеча буквы C соединяются с двумя первыми качающимися рычагами 21, в то время как центральная часть формирует рукоятку для пользователя (не показана).
Поворот первого качающегося рычага 21 вокруг точки, где он поворачивается на основном корпусе 16, используя приводной элемент 22, вызывает, посредством планки 24, поворот вспомогательного корпуса 17 между открытым положением и закрытым положением.
В варианте осуществления, показанном на фиг.1, первый качающийся рычаг 21 имеет изогнутую форму (по существу образует прямой угол), и приводной элемент 22 подсоединяется к качающемуся рычагу согласно направлению срабатывания X, по существу параллельному линии, соединяющей точку 28, где первый качающийся рычаг 21 поворачивается на основном корпусе 16, с точкой 29, где планка 24 поворачивается на первом качающемся рычаге 21 (фиг. 1).
Каждый первый качающийся рычаг 21 может перемещаться между положением, соответствующим положению максимального приложенного усилия, в котором точка 29, где планка 24, которая поворачивается на первом качающемся рычаге 21, совмещается по вертикали ниже точки 28, где первый качающийся рычаг 21 поворачивается на основном корпусе 16, и положением, в котором оболочка 13 является открытой (положения на прилагаемых чертежах не показаны).
Когда первый качающийся рычаг 21 находится в открытом положении, точка 29, где планка 24 поворачивается на первом качающемся рычаге 21, поворачивается на заданный угол поворота относительно положения, соответствующего максимальному приложенному усилию, согласно второму направлению поворота, которое на фиг.1 соответствует направлению по часовой стрелке. В положении первого качающегося рычага 21, соответствующем максимальному приложенному усилию, вспомогательный корпус 17 находится в его положении, ближайшем к основному корпусу 16, и следовательно, с максимальным давлением на средства герметизации 19.
Однако для того, чтобы предотвратить случайное открытие оболочки 13, устройство 9 также содержит средства 30 для блокирования планки 24, когда вспомогательный корпус 17 находится в закрытом положении, указанные средства содержат, по меньшей мере, один зубец 31 и, по меньшей мере, один вырез 32, имеющий такую форму, чтобы она соответствовала зубцу, один из них связан с планкой 24, а другой связан с основным корпусом 16 (оба на фиг.1). Фиг.8 показывает альтернативный вариант осуществления средств перемещения 20. Часть первого качающегося рычага 21, образующая первый край 23, заменяется на первое зубчатое колесо 50, соосное точке 28, где первый качающийся рычаг 21 поворачивается на основном корпусе 16. Первое зубчатое колесо 50 зацепляется со вторым зубчатым колесом 51, вращающимся на основном корпусе, посредством штока 52. Второе зубчатое колесо 51 может быть приведено в действие с возможностью вращения вокруг штока 52 с помощью приводного элемента 22, который может быть жестко соединен либо напрямую со вторым зубчатым колесом 51, либо со сквозной планкой (не показана), которая соединяет два первых зубчатых колеса 51, расположенных по обе стороны основного корпуса 16 (аналогично тому, что описано выше относительно первых качающихся рычагов 21).
Поэтому в этом случае приводной элемент 22 не ограничивается жестко первым качающимся рычагом 21, а только зацепляется с ним.
Имеются связанные с оболочкой 13 средства для инжектирования горячей воды в капсулу 1, которые в иллюстрируемом варианте осуществления содержат канал 33, заканчивающийся в углублении 34, простирающемся вокруг средств 14, для получения первого отверстия, которые, в свою очередь, содержат закрепленный шип 8, составляющий единое целое с вспомогательным корпусом 17 и расположенный таким образом, чтобы он выступал в оболочку 13, прокалывая капсулу 1, когда оболочка 13 закрывается.
В любом случае, средства для инжектирования воды и для получения первого отверстия могут принимать любую форму (например, канал 33 может простираться внутри шипа 8, который может быть изготовлен полым).
Суть описанного устройства 9 состоит в том факте, что средства 15 для получения второго отверстия 7 содержат режущие средства 35, сконструированные для того, чтобы создавать, по меньшей мере, один линейный разрез 10 во второй стенке 3, а также в том факте, что оно также содержит средства перемещения 36 для взаимного перемещения режущих средств 35 и оболочки 13 между положением резания, в котором режущие средства 35 выступают в оболочку 13 и могут разрезать вторую стенку 3 капсулы 1, введенной в нее, и исходным положением, в котором режущие средства 35 не могут препятствовать введению капсулы 1 в оболочку 13. Как показано на фиг.2, в иллюстрируемом случае основной корпус 16 и, следовательно, оболочка 13 остаются неподвижными, в то время как средства перемещения 36 действуют только на режущие средства 35.
В иллюстрируемом варианте осуществления режущие средства 35 содержат, по меньшей мере, одно лезвие 12, встроенное в верхний край стержня 37, который может перемещаться вертикально под оболочкой 13 между нижним положением и верхним положением. Толщина лезвия 12 предпочтительно ограничивается, чтобы разрез 10, который он создает, представлял собой по существу линейный разрез 10 (прямой или изогнутый) в соответствии с настоящим изобретением. Стержень 37 устанавливается с возможностью перемещения с гидравлическим уплотнением по отношению к основному корпусу 16.
Средства перемещения 36 перемещают стержень 37 таким образом, чтобы, когда он находится в верхнем положении, лезвие 12 выступало в оболочку 13, и когда он находится в нижнем положении, лезвие 12 вводилось в углубление 38, изготовленное в основании оболочки 13. Углубление 38 может также иметь функцию ограничения зоны второй стенки 3, которая может деформироваться. Если основание оболочки 13 формируется так, чтобы оно соответствовало по форме второй стенке 3, только часть второй стенки 3 в углублении 38 может быть предметом стадии деформации, описанной выше.
В иллюстрируемом варианте осуществления средства перемещения 36 содержат, по меньшей мере, один второй качающийся рычаг 39 с промежуточной частью, поворачивающейся на основном корпусе 16, и соединенный на первом краю 40 с режущими средствами 35 (со стержнем 37) и на втором краю 41 с приводным элементом 42. Таким образом, второй качающийся рычаг 39 может перемещаться между первым положением, в котором режущие средства 35 находятся в исходном положении (фиг.2), и вторым положением, в котором режущие средства 35 находятся в положении резания (не показано).
Предпочтительно, упругий возвратный элемент (пружина) 43 подсоединяется ко второму качающемуся рычагу 39 так, чтобы в отсутствие напряжений от приводного элемента 42 он удерживался в его первом положении. На фиг.2 упругий элемент 43 присоединяется между вторым качающимся рычагом 39 и приводным элементом 42. Перемещение вверх с помощью последнего предотвращается с помощью вертикального выступа 44 основного корпуса 16, который имеет также и другую функцию, описанную ниже.
Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления средства 36 для перемещения режущих средств 35 работают напрямую посредством средств перемещения 20 вспомогательного корпуса 17. Для этой цели приводной элемент 42 имеет первый элемент зацепления 45, который может зацепляться со средствами перемещения 20 и, в частности, со вторым элементом зацепления 46, составляющим единое целое с первым качающимся рычагом 21, для перемещения приводного элемента 42, когда основной корпус 16 перемещается из открытого положения к закрытому положению, с тем чтобы перемещать режущие средства 35 к положению резания.
В частности, когда вспомогательный корпус 17 закрывается до закрытого положения, второй элемент зацепления 46 зацепляет первый элемент зацепления 45 так, чтобы дальнейший поворот первого качающегося рычага 21 (против часовой стрелки на фиг.2) вызывал поворот - линейное перемещение приводного элемента 42 (с перемещением влево на фиг.2) и, следовательно, поворот второго качающегося рычага 39 (против часовой стрелки на фиг.2), что заставляет режущие средства 35 подниматься к положению резания. Поскольку вспомогательный корпус 17 находится близко к закрытому положению, капсула 1 фактически блокируется в оболочке 13 и ее вторая стенка 3 может быть легко прорезана режущими средствами 35.
После того как разрез 10 сделан, дальнейший поворот первого качающегося рычага 21 заставляет первый элемент зацепления 45 взаимодействовать с жестким выступом 44, составляющим единое целое с основным корпусом 16, который образует элемент расцепления. Частично благодаря скошенной форме первого элемента зацепления 45 его взаимодействие с выступом 44 заставляет его вращаться вниз, что приводит к тому, что первый элемент зацепления 45 высвобождается из второго элемента зацепления 46. В этот момент упругий возвратный элемент 43 возвращает как второй качающийся рычаг 39, так и приводной элемент 42 в исходное положение, показанное на фиг.2, извлекая режущие средства 35 из оболочки 13. Наконец, нужно отметить, что различные детали имеют такие размеры, чтобы расцеплять приводной элемент 42 и первый качающийся рычаг 21 до того, как вспомогательный корпус 17 достигнет своего закрытого положения.
Наконец, как уже указывалось, настоящее изобретение также относится к капсуле для приготовления напитков, которая делает возможным применение способа, описанного выше.
Известным образом капсула содержит вещество, которое должно экстрагироваться, и содержит, по меньшей мере, первую стенку 2, сконструированную так, чтобы она формировала приемную стенку, для инжектирования воды в капсулу, и вторую стенку 3, сконструированную так, чтобы она формировала выпускную стенку для экстрагирования полученного с помощью взаимодействия между водой и веществом напитка.
В соответствии с настоящим изобретением, вторая стенка 3 имеет, по меньшей мере, один разрез 10, который простирается линейно, изготовленный по существу без удаления материала из второй стенки 3. Разрез ограничивается двумя соседними частями 11 второй стенки, сближенными друг с другом, и имеет размер и/или форму, такую, чтобы после повторного сближения друг с другом соседних частей 11, ограничивающих его (способом, описанным выше), если необходимо, это позволяло прохождение воздуха и по существу предотвращало непосредственное или опосредованное прохождение жидкости.
В частности, разрез 10 имеет такой размер и/или форму, чтобы после повторного сближения друг с другом соседних частей 11, ограничивающих его, если необходимо, это по существу предотвращало бы прохождение частиц вещества, содержащегося в капсуле 1, которые вода приносит в него, частицы и разрез 10 работают во взаимодействии с друг с другом для того, чтобы предотвратить прохождение жидкости.
Как уже указывалось, разрез 10 может иметь длину в пределах между 2 и 6 мм.
Кроме того, капсула может иметь множество разрезов 10, каждый из них ограничивается двумя соседними частями 11, сближенными друг с другом, где каждый из них может находиться в отдельной зоне второй стенки 3, или они могут пересекаться.
Капсула, изготовленная, как описано выше, относится к варианту осуществления описываемого способа, в котором разрез 10 во второй стенке создается в момент производства капсулы.
Настоящее изобретение приносит важные преимущества.
Во-первых, описанный способ позволяет надежное и постоянное предвливание без необходимости в узких допусках или особенно сложных и дорогостоящих механических или электромеханических деталях.
Кроме того, не составляет проблемы забивание частичками кофе. В случае, если происходит забивание, давление в капсуле может снова быстро повыситься, автоматически устраняя блокировку. Однако нужно подчеркнуть, что было практически продемонстрировано, что явление блокировки обычно проявляется только для первых капель напитков с большим содержанием частиц.
Устройство имеет то большое преимущество, что делает возможным единственным рабочим перемещением контролировать все операции, связанные с созданием разреза и закрыванием/открыванием оболочки.
Кроме того, способ закрывания оболочки посредством взаимодействия между зубцами и вырезами гарантирует максимальную способность поглощения напряжений, возникающих из-за внутреннего давления.
Также должно быть отмечено, что настоящее изобретение относительно легко осуществлять, и даже затраты, связанные с осуществлением изобретения, невысоки.
Описанное изобретение может быть модифицировано и адаптировано несколькими способами без отступления, таким образом, от рамок концепции изобретения. Все детали изобретения могут быть заменены технически эквивалентными элементами и практически все используемые материалы, так же как и формы, и размеры различных компонентов, могут быть любыми, согласно требованиям.