КАПСУЛА, СИСТЕМА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ДВОЙНЫХ НАПИТКОВ, ТАКИХ КАК ДВОЙНОЙ ЭСПРЕССО, ДВОЙНОЙ ЛУНГО И ДВОЙНОЙ РИСТРЕТТО
CAPSULE, SYSTEM AND USE OF SYSTEM FOR PREPARING DOUBLE BEVERAGES SUCH AS DOUBLE ESPRESSO, DOUBLE LUNGO AND DOUBLE RISTRETTO

Настоящее изобретение относится к капсуле для варки кофейного напитка, причем капсула включает в себя:
– выполненный в форме усеченного конуса корпус капсулы, содержащий:
– периферийную боковую стенку, расположенную вокруг центральной оси чашеобразного корпуса;
– нижнюю стенку, соединенную с первым концом боковой стенки для закрытия первого конца корпуса капсулы;
– фланец, проходящий радиально наружу от второго конца периферийной боковой стенки;
при этом капсула дополнительно включает в себя:
– крышку, выполненную из фольги и соединенную с фланцем;
– слой кофе из помола кофе, который размещен во внутреннем пространстве, ограниченном корпусом капсулы и крышкой, причем слой кофе имеет максимальный диаметр слоя кофе, который соответствует внутреннему диаметру чашеобразного корпуса у второго конца периферийной стенки, при этом внутреннее пространство имеет высоту, определенную максимальным расстоянием между нижней частью и плоскостью, в которой проходит второй конец периферийной боковой стенки.
Подобная капсула известна как таковая. Эта известная капсула называется капсулой первого типа и наполнена приблизительно 5–6 граммами кофе для приготовления одинарного эспрессо или одинарного лунго из одной капсулы.
Системы приготовления эспрессо для кафе выполнены с возможностью приготовления как одинарных, так и двойных эспрессо или одинарных и двойных лунго. Для приготовления двойной порции бариста, как правило, будет удваивать вес кофе в корзине.
В последние годы широкое распространение получила домашняя эспрессо–система, которая может готовить в капсулах эспрессо и лунго и необязательно ристретто, однако, как указано выше, стандартная эспрессо–капсула, такая как использованная в системе Nespresso и выпускаемая в настоящее время несколькими производителями, выполнена с возможностью размещения в ней 5–6 г кофе и не способна вмещать большее количество кофе. Объем одинарного напитка ристретто обычно составляет 22–28 мл, более предпочтительно приблизительно 25 мл. Объем одинарного напитка эспрессо обычно составляет 35–60 мл, более предпочтительно приблизительно 40 мл. Объем одинарного напитка лунго обычно составляет 75–115 мл, более предпочтительно приблизительно 80 мл.
Желательно создать систему, выполненную с возможностью использования капсул, имеющих множество размеров, причем капсула первого размера – для одинарных напитков, а капсула большего размера – для двойных напитков.
Ниже описана система для варки со ссылкой на Фиг. 101–108. Предполагается, что размер стандартных/одинарных капсул фиксирован, и обычно они представляют собой усеченные конусы высотой (2,45) см с меньшим радиусом «верхней части» (1,1) см и большим радиусом «нижней части» (1,45 см). Капсулы имеют такие признаки, как куполообразная верхняя часть выше верхнего радиуса, которая прокалывается в процессе работы для создания впускного отверстия для воды, и обод вокруг нижнего радиуса, который служит для герметизации капсулы в варочной камере кофеварки.
стандартной капсулы для одинарного напитка
Форма и размер  (также называемой капсулой первого типа или STN–капсулой) принимаются как фиксированные. Настоящее описание касается оптимального, с учетом ряда конструктивных и функциональных ограничений, выбора капсулы большего размера (также называемой капсулой второго типа), выполненной с возможностью получения двойных напитков.
Первое ограничение
w
grind
заключается в том, что приготовленные одинарные и двойные напитки должны быть приемлемо близкими по качеству с точки зрения вкуса, аромата и кремовой пенки. На простейшем уровне это требует наличия у напитков «вполне близких» значений крепости и выхода напитка, достаточных для того, чтобы их нельзя было отличить при сенсорном тестировании. Крепость (S) и выход (Y) определяют в процентах следующим образом. Пусть M представляет собой массу всех экстрагированных в напиток компонентов кофе (молекулы, коллоиды, углеводы), пусть M – масса добавленной воды, а M – масса (сухая) помола в капсулах:
На практике крепость измеряют путем сушки и взвешивания остатков или с использованием денситометра (например, рефрактометра), откалиброванного по методам сушки.
Специалист обратит внимание на одну более крупную капсулу, которая в процессе варки проявляет себя как две идентичные стандартные капсулы, которые используют параллельно. Параллельное использование двух идентичных стандартных капсул подразумевает, что через эти капсулы протекает одинаковое количество воды за одно и то же время, как в случае использования только одной стандартной капсулы. По существу в этом случае получают двойное количество кофе с теми же характеристиками, что и для одной стандартной капсулы. Специалист также поймет, что две идентичные стандартные капсулы можно заменять одной более крупной капсулой, имеющей такую же высоту, что и стандартная капсула, и имеющей ширину площади поперечного сечения в первом направлении приблизительно вдвое больше ширины площади поперечного сечения стандартной капсулы, и имеющей ширину площади поперечного сечения во втором направлении, перпендикулярном первому направлению, приблизительно равную ширине площади поперечного сечения стандартной капсулы. Такая капсула в данном описании называется непосредственно двойной капсулой (SFD–капсулой). В этом случае скорость потока воды, которую подают в SFD–капсулу, следует удваивать, а вода должна распределяться и протекать через слой кофе большей капсулы таким же образом, как через слой кофе одной стандартной капсулы. Это можно реализовать с помощью устройства с достаточной производительностью насоса, и которое, например, впрыскивает воду в двух расположенных на расстоянии друг от друга местах в верхней части капсулы.
Согласно изобретению игнорируют вышеуказанное очевидное предположение о целесообразности создания SFD–капсулы. Другими словами, изобретение нарушает это предубеждение. Целью изобретения является создание улучшенной двойной капсулы большего размера (ILD–капсулы), отличной от SFD–капсулы, которая тем не менее обеспечивает хороший результат варки. Согласно изобретению ILD–капсула дополнительно имеет определенные преимущества по сравнению с SFD–капсулой. Таким образом, в целом ILD–капсула является улучшенной капсулой по сравнению с SFD–капсулой.
ILD–капсула, которую обеспечивают согласно изобретению, представляет собой капсулу второго типа для варки кофейного напитка, причем капсула включает в себя:
– выполненный в форме усеченного конуса корпус капсулы, содержащий:
– периферийную боковую стенку, расположенную вокруг центральной оси чашеобразного корпуса;
– нижнюю стенку, соединенную с первым концом боковой стенки для закрытия первого конца корпуса капсулы;
– фланец, проходящий радиально наружу от второго конца периферийной боковой стенки;
при этом капсула дополнительно включает в себя:
– крышку, выполненную из фольги и соединенную с фланцем;
– слой кофе из помола кофе, который размещен во внутреннем пространстве, ограниченном корпусом капсулы и крышкой, причем слой кофе имеет максимальный диаметр слоя кофе, который соответствует внутреннему диаметру чашеобразного корпуса у второго конца периферийной стенки, при этом внутреннее пространство имеет высоту, определенную максимальным расстоянием между нижней частью и плоскостью, в которой проходит второй конец периферийной боковой стенки,
причем вес слоя кофе находится в диапазоне 9–13 граммов, и при этом соотношение (высота)/(максимальная ширина) слоя кофе находится в диапазоне 0,9–1,2.
Как будет обсуждаться ниже, капсула согласно изобретению все–таки имеет (вопреки ожиданиям специалиста), с одной стороны, хорошие результаты варки, и с другой стороны – иные преимущества.
Одним из преимуществ является возможное использование устройства, которое не обеспечивает такое же (короткое) время варки, как для стандартной капсулы. Таким образом, требования к насосу не будут такими высокими. Другое преимущество заключается в возможно более привлекательной форме ILD–капсулы.
Указанная выше максимальная ширина слоя кофе соответствует максимальному внутреннему диаметру чашеобразного корпуса.
Это можно понять из пояснений в разделе I «Модель для ILD–капсулы».
Некоторые возможные практические варианты осуществления будут впоследствии обсуждены в разделе II «Возможные варианты осуществления ILD–капсулы»
Раздел I. Модель для ILD–капсулы
Теоретические аспекты для ILD–капсулы
A.
В разделе А приведены ссылки на следующие чертежи:
на Фиг. 1 показана характеристика насоса ULka–4;
на Фиг. 2 схематично показана капсула, имеющая форму усеченного конуса;
на Фиг. 3 и в таблице 1 схематично показаны размеры стандартной капсулы;
на Фиг. 4A показаны экспериментальные кривые зависимости давления от времени для капсулы с крышкой из фольги, которая разрывается при использовании;
на Фиг. 4B показаны экспериментальные кривые зависимости давления от времени для капсулы с крышкой из фольги в форме фильтра, который открыт и не разрывается при использовании;
на Фиг. 5A показана примерная кривая зависимости давления от времени при моделировании стандартной капсулы с различными значениями сопротивления;
на Фиг. 5B показана примерная кривая зависимости скорость потока от времени при моделировании стандартной капсулы с различными значениями сопротивления;
на Фиг. 5C показано моделирование влияния области выхода для управляемого давлением потока через пористый слой для кубовидного слоя, открытого на входе потока, но с различными значениями площади выхода;
на Фиг. 6A показан прогнозируемый вес варки в зависимости от времени;
на Фиг. 6B показана прогнозируемая крепость напитка в зависимости от времени;
на Фиг. 6C показан прогнозируемый выход напитка в зависимости от времени;
на Фиг. 7A на одном графике вместе с некоторыми экспериментальными данными для стандартной капсулы показана в соответствии с моделью расчетная оценка конечного выхода напитка для некоторых стандартных капсул в зависимости от времени работы насоса (времени до момента остановки насоса). Как в модели, так и в эксперименте допускается добавление капель в напиток (срав. Фиг. 4–5);
на Фиг. 7B на одном графике вместе с некоторыми экспериментальными данными для стандартной капсулы показана в соответствии с моделью прогнозируемая конечная крепость напитка для некоторых стандартных капсул в зависимости от времени работы насоса;
на Фиг. 8A на одном графике вместе с некоторыми экспериментальными данными для стандартной капсулы показан в соответствии с моделью прогнозируемый конечный выход напитка для DCA–капсул (таблица 2) в зависимости от времени работы насоса;
на Фиг. 8B на одном графике вместе с некоторыми экспериментальными данными для стандартной капсулы показана в соответствии с моделью прогнозируемая конечная крепость напитка для DCA–капсул (таблица 2) в зависимости от времени работы насоса;
на Фиг. 9 схемы капсул с различными коэффициентами масштабирования при одном и том же весе слоя кофе;
на Фиг. 10 показано, как в соответствии с моделью варьируется выход напитка с изменением коэффициента масштабирования и диапазона выхода напитка для STN–капсул;
на Фиг. 11 показано, как согласно модели варьируется зависимость крепости напитка с изменением коэффициента масштабирования;
на Фиг. 12 сравниваются прогнозы на основе модели выхода напитка эспрессо из 5,5 г в стандартной капсуле;
на Фиг. 13 показаны данные результата. DOD ниже 3 считается незначительной.
Как обсуждалось, идеальным решением был бы выбор более крупной формы капсулы, которая может как вмещать удвоенный вес кофе по сравнению со стандартной капсулой, так и может с учетом производительности насоса обеспечивать приготовление удвоенного объема напитка за одно и то же время варки. Однако, хотя такое решение теоретически, как обсуждалось выше, возможно, оно далеко от практического и приемлемого применения, учитывая следующие дополнительные ограничения и проблемы.
второе ограничение
В дополнение к вышеуказанному первому ограничению  заключается в том, что потребитель, если это возможно без потери качества приготовленного кофе, должен иметь основания полагать, что стандартная капсула и капсулы большего размера могут производить приемлемо близкий напиток. Таким образом, выбор конструкции, который не очевиден ввиду первого ограничения, может заключаться в изготовлении капсулы большего размера с той же формой или формой, близкой к форме стандартной капсулы. Этого можно добиться путем масштабирования размеров стандартных капсул: радиуса верхней части, радиуса нижней части и высоты с помощью одинаковых или численно близких коэффициентов. Однако, вероятно, это не приведет к получению приемлемых характеристик варки напитка в капсуле. При использовании приведенной ниже модели продемонстрировано, что при использовании коэффициента масштабирования можно получать все еще приемлемые характеристики варки напитка. Можно ожидать наилучших показателей варки напитка, если коэффициент масштабирования для слоя кофе приблизительно 11 г был бы равен 1,7. Однако, если коэффициент масштабирования в сочетании со слоем кофе, равным приблизительно 11 г, будет равен 1,3, могут быть приняты все еще приемлемые характеристики варки напитка, причем капсула в качестве дополнительного преимущества отличается тем, что ее объем меньше, чем объем капсулы, если был бы применен коэффициент масштабирования 1,7.
Именно факт возможности в соответствии с сущностью изобретения использования простого коэффициента масштабирования для получения капсулы большего размера на основе стандартной капсулы приводит к обеспечению более крупной капсулы, имеющей форму, аналогичную стандартной капсуле. Форма более крупной капсулы может быть определена как усеченно–коническая, причем ее соотношение (высота)/(максимальная ширина) находится в диапазоне 0,9–1,2. В этом случае капсулу можно наполнять 9–13 граммами кофе. Таким образом, согласно одному аспекту изобретения в капсуле содержится 9–13 граммов помола кофе, причем соотношение (высота)/(максимальная ширина) слоя кофе находится в диапазоне 0,9–1,2. Согласно другому аспекту изобретения объем слоя кофе внутри капсулы предпочтительно приблизительно соответствует объему внутреннего пространства капсулы. В случае когда вес слоя кофе составляет 11 граммов, это приводит к обеспечению коэффициента масштабирования 1,3, полученному с помощью модели. В случае когда вес слоя кофе превышает 11 граммов, предпочтительный коэффициент масштабирования был бы больше 1,3, однако согласно изобретению соотношение (высота)/(максимальная ширина) слоя кофе остается в диапазоне 0,9–1,2
Принимая данное ограничение масштабирования, выбор коэффициентов масштабирования является в силу вышесказанного сложной задачей. Между формой капсулы, свойствами варки и качеством напитка существует сложная взаимосвязь. Форма, уровень и вес кофе в капсуле являются ключевыми факторами, определяющими гидравлическое сопротивление капсул, что, в свою очередь, определяет реакцию насоса системы варки и скорости потока через слой в процессе варки и извлечения компонентов кофе из помола. В частности, это касается времени работы насоса, необходимого для получения требуемого объема напитка. До представления некоторых экспериментальных результатов создают теоретическую модель, позволяющую исследовать варианты конструкций без лишних экспериментов на заведомо неприемлемых вариантах.
По ряду причин было бы желательно обеспечить настолько малые коэффициенты масштабирования, насколько это возможно
Для предотвращения чрезмерного расхода материалов для корпуса капсулы
При большем коэффициенте масштабирования фиксированный вес кофе в слое кофе будет заполнять только часть объема капсулы
В системе нежелателен избыток воздуха
Часть воды, оставшейся в капсуле после варки, выходит в виде капель вследствие вытеснения захваченным сжатым воздухом, разрежающимся до атмосферного давления.
Широкая капсула может приводить к неоднородности потока воды через слой, что приведет к неравномерной экстракции.
Для случая единого коэффициента масштабирования существует минимальное значение коэффициента масштабирования, определяемое необходимостью удержания капсулой удвоенного по сравнению со стандартом веса кофе при той же объемной плотности. В стандартной конструкции капсулы имеется некоторое свободное пространство над продуктом для предотвращения проблем с наполнением во время производства, и такая же проблема может возникнуть в более крупной капсуле, если оно будет малым.
двойной капсулой A
Размеры капсулы с двойной порцией напитка, называемой в настоящем документе (DCA), приведены в подразделе C. Эта DCA–капсула является, таким образом, возможным вариантом осуществления описанной выше ILD–капсулы. Коэффициент масштабирования для DCA–капсулы будет выбран в модели равным приблизительно 1,3, причем капсула заполняют 11 г молотого кофе. Если однако коэффициент масштабирования был бы выбран равным приблизительно 1,7, модель показывает, что теоретически могут быть получены лучшие результаты варки. Однако, если коэффициент масштабирования равен 1,3, капсула обеспечивает на удивление все еще хорошие результаты варки и, кроме того, имеет другие преимущества. Если бы был применен коэффициент масштабирования 1,3, капсула большего размера имела бы соотношение (высота)/(максимальная ширина), равное 0,93. Таким образом, согласно более широкому аспекту изобретения в капсуле содержится 9–13 граммов помола кофе, причем соотношение (высота)/(максимальная ширина) слоя кофе находится в диапазоне 0,9–1,2. Следует обратить внимание на то, что модель обсуждается исключительно для демонстрации реального обеспечения удивительных результатов выбранными диапазонами согласно изобретению.
Модель насоса, капсулы и системы слоя, связанная с экстракцией из кофейных зерен
B.
B.1. Модель системы варки, слоя и капсул
Системы варки кофе в домашних системах по требованию (OD) обычно представляют собой вибрационный насос и систему управления, которая останавливает насос после накачивания заданного объема текучей среды, а более дорогие системы для кафе типа «от кофейных бобов до чашки» могут иметь ротационные насосы. Обычно используемые вибрационные насосы имеют четкое соотношение расхода противодавления, на Фиг. 1 показан пример с веб–сайта ULKA. График показывает возможности системы, причем мин. и макс. показывают предел изменения, который можно ожидать от варки к варке.
max
max
Характеристики насоса аппроксимируют (см. пунктирную линию на Фиг. 1) линейным выражением, представленным уравнением (2) и определяемым максимальным противодавлением P (при котором насос останавливается), и максимальным расходом Q, когда связанная с ним система открыта (очень низкое сопротивление). Капсулы и слой кофе представляют собой сопротивление R(t) для насоса, которое, как установлено, изменяется со временем t, и это в основном связано с процессом изменения самого слоя кофе. На практике поток и давление пульсируют вместе с насосом, обычно с частотой 50 Гц, однако в данный момент времени t при гидравлическом сопротивлении R(t) для капсул среднее значение частоты пульсаций давления и потока определяют как:
max
max
The Principles of Coffee Extraction from Packed Beds in on–Demand Coffee Systems
В приведенном ниже моделировании использованная характеристика насоса представляет собой аппроксимацию характеристики известного насоса ULKA4, примененного в системе Nespresso™: P=20 бар и Q=450 мл/мин. Учитывая модель R(t), решение уравнения (2) обеспечивает модель варки, предсказывающую изменение во времени потока и давления в системе, см.  Melrose et al (2014 г.), Proceedings of 25th ASIC conference Colombia, доступно по ссылке http://asic–cafe.org/proceedings.
Корпус капсулы близок по форме к усеченному конусу, как показано на Фиг. 2. Коммерческие капсулы могут иметь рифленые стороны и куполообразную верхнюю часть, при этом данные признаки не включены в моделирование, а на практике слой кофе занимает участок корпуса в форме усеченного конуса и не достигает куполообразной верхней части капсулы.
cap
Гидравлическое сопротивление R(t) слоя кофе при такой форме капсулы определяют как:
,
где Q представляет собой волюметрический поток текучей среды, а ΔΡ представляет собой разность давлений в слое. Сопротивление определяют как:
где μ представляет собой вязкость текучей среды, F(n) – коэффициент области выхода (см. ниже), а K(t) – проницаемость слоя, интенсивный параметр, возникающий из–за протекания текучей среды через сложную геометрию пространства пор между зернами в слое – предполагается, что поток не проникает через саму нанопористую матрицу зерна. Уравнение выполняется, если капсула полностью заполнена кофе, если слой кофе частично заполняет капсулу, а размеры в уравнении (4) представляют собой размеры слоя кофе внутри капсулы. В случае частичного заполнения возможно добавление дополнительного сопротивления для учета потока через пустой участок капсул, но на практике оно незначительно по сравнению с сопротивлением слоя кофе. Частично заполненные капсулы будут встречаться при моделировании результатов раздела С.
Общее выражение для проницаемости представляет собой обобщенную версию известных уравнений Козени – Кармана:
,
32
b
где θ(t) представляет собой долю любого газа в слое, s(b) – коэффициент дробления для шероховатой поверхности зерен, φ – сферичность зерна, d(t) представляет собой усредненный по площади размер гранулометрического состава, а∈ – пористость уплотнения зерна. Однако полная модель проницаемости является предметом многочисленных споров – уравнение (5) представляет собой выражение, обобщенное для случая уплотнения сфер, при котором, как было показано, оно хорошо выполняется.
Как видно, многие коэффициенты в уравнении (5) зависят от времени. Имеется несколько факторов, которые влияют на общее сопротивление связки капсула+слой и на процесс его изменения при прохождении через связку потока текучей среды, хотя доминирующий эффект обычно определяется уплотненным слоем зерен. Эти факторы приводят к естественному изменению сопротивления капсулы для проходящего через нее потока и, следовательно, к изменению потока во времени и характеристик от варки к варке, в частности, это приводит к наблюдаемому разбросу времени варки от варки к варке для получения требуемого объема напитка.
Отмечается влияние следующих факторов на проницаемость слоя.
Смоченные слои под давлением, приводящим в движение поток, уплотняются и сжимаются по высоте.
В макроскопическом масштабе слои могут иногда принимать куполообразную форму в центре и опускаться к стенкам капсулы, а также образовывать каналы и области захваченного газа.
В микроскопическом масштабе мелкие частицы между крупными зернами могут закупоривать слой, увеличивая сопротивление. Это сложное явление, связанное с прохождением потока через слой. С одной стороны, поток вызывает движение мелких частиц, но, с другой стороны, их можно захватывать в узких порах внутри слоя, и они могут образовывать пробки (скопления мелких частиц). Распределение и размеры пробок зависят от скорости потока и уплотнения слоя, что не до конца понятно или нелегко отследить.
Уровни мелких частиц увеличиваются, когда зерна влажные, поскольку некоторые мелкие частицы, когда они сухие, скапливаются на поверхности крупных частиц, и действительно, стандартная девиация размера (PSD) кофейных зерен, измеренная во влажном состоянии, дает значительно больше мелких частиц, чем при измерении в сухом состоянии.
Зерна могут набухать при увлажнении, и это может зависеть от качества воды.
2
Газ в системе в объеме приблизительно 50% от объема сухих зерен представляет собой воздух, причем будучи захваченным внутри слоя он повышает сопротивление. Газ CO также может выделяться пропитанными водой зернами в зависимости от того, насколько хорошо зерна были дегазированы.
Возникновение дополнительных эффектов связано с капсулой.
Капсулы имеют компонент сопротивления в области впуска, где они пронизаны небольшими отверстиями.
В начале нарастания давления на выходе капсулы система разрывает основание из алюминиевой фольги, прижимая фольгу к шипам в разрывной пластине. Площадь образовавшихся отверстий меньше площади диска нижней части капсулы, и, чтобы выйти из этих отверстий, поток должен направляться к выходу, когда внутри слоя этот эффект увеличивает общее сопротивление капсулы, при этом теоретические модели и эксперименты показывают, что, если область выхода составляет 10% от основания, сопротивление капсул увеличивается на коэффициент приблизительно F (10%) = 2, если на 1% оно масштабируется с коэффициентом F (1%) = 5 (срав. уравнение 5).
12
2
–14
2
Общее в зависимости от времени изменение проницаемости потока слоя слоев кофе чувствительно к скорости потока, что было измерено, и некоторые результаты приведены в («A new methodology to estimate the steady–state permeability of roast and ground coffee in packed beds»). J. Food Eng., 150, 106‒116. Corrochano et al (2015 г.). Значения проницаемости изменялись от ~ (10) м до ~ (10) м в течение 5–30 с, а затем в некоторых случаях немного увеличивались за минуты до достижения установившихся значений.
3
3
Весьма важно понимать, что большая часть варки в системе OD происходит до достижения устойчивого состояния, при этом для значительных порций варки сопротивление находится в переходном (изменяющемся) режиме. Это особенно значительный эффект для напитков с коротким временем варки, таких как эспрессо. Некоторыми авторами разработана эвристическая модель этого процесса, предполагающая увеличение времени как функции скорости потока, от высокой проницаемости, установленной сухой PSD и низкой плотностью (обычно 440–480 кг/м), до значительно более низкой проницаемости слоя, установленной влажной PSD и более высокой плотностью (обычно 500–530 кг/м). Включены дополнительные факторы, которые масштабируют сопротивление капсул вследствие впускных и выпускных эффектов, как описано выше.
В таких системах обычно продолжается капельный выход после остановки насоса (по указанным выше причинам), при этом добавочный объем и выход напитка могут быть значительными, особенно для эспрессо. Этот признак включен в моделирование. Это приводит к необходимости четкого определения понятия «время варки». Принятое в эксперименте и моделировании допущение приводит к построению графика зависимости данных от времени работы насоса, т. е. времени, когда насос останавливается. Тем не менее, выход и крепость учитывают объем варки с добавлением капельного объема.
B.2. Модель экстракции из зерен
Для оценки качества, крепости и выхода напитка необходимо создать вторую модель экстракции, описывающую экстракцию молекулярных и коллоидных частиц из кофейных зерен в слой, а затем через слой и в напиток. Такая модель разработана и опубликована в других статьях: «Numerical Modelling and Experimental Validation in Slurry Extractions», Proceedings of 25th ASIC conference, Colombia Corrochano et al (2014); «Optimising Coffee Brewing Using A Multiscale Approach» Proceedings of 24th ASIC conference Costa Rica Melrose et al (2012)) – это прямая адаптация опубликованных моделей в другом контексте. «Mathematical modelling and scale–up of size–exclusion chromatography». Biochemical Engineering J. 1998, 2 145–155 Li et al (1998), а также использование известных численных методов для объяснения диффузии частиц через зерна. Модель описывает частицы в слое, в котором экстрагирующие компоненты диффундируют через частицы в пористое пространство слоя с конвективным потоком через пористое пространство к выходу из слоя, при этом предполагается, что слой является осесимметричным, и не учитывается влияние стенок на концентрацию пространственных пор, а точка z вниз по оси определяется как:
,
b
bed
где ε представляет собой пористость слоя, а v – скорость текучей среды в пористом пространстве. D известен как коэффициент дисперсии, а j(R,t) представляет собой поток из зерен на единицу площади зерна. Продукты помола моделируют репрезентативными частицами, и, хотя можно моделировать многие частицы, установлено, что хорошим приближением является использование крупной и мелкой частицы, поскольку это отражает бимодальную природу распределения размера частиц продуктов помола. Поток задают путем моделирования профиля концентрации в каждом зерне. Зависящее от времени уравнение диффузии решают для каждой репрезентативной частицы/зерна:
Выражение для потока из зерна имеет вид:
,
где C(t) представляет собой концентрацию во внешнем по отношению к зерну пористом пространстве Начальную концентрацию внутри зерен устанавливают путем измерения максимального выхода для смеси и размера помола, измеренных в условиях разбавленной жидкой смеси после достижения равновесного состояния в течение нескольких часов.
На практике уравнение (6) дискретизируют по ячейкам вниз по оси z и в каждой ячейке с использованием выражений (3), (4) моделируют две репрезентативные частицы, одну крупную и одну мелкую. Выражение для потока, которое связывает (3), (4) и (2), имеет вид:
,
g
–10
2
где D представляет собой постоянную диффузию высвобождающихся частиц внутри зерен. В действительности существует множество различных высвобождающихся частиц, однако автором изобретения обнаружено, что использование D=1,0 х 10 м/с является хорошим приближением для общего выхода за время свыше 40–60 с.
Поток через слой и, следовательно, скорость пор в данном поперечном сечении капсулы определяют из уравнения (2). Время варки в этих капсулах определяют изменением во времени сопротивления капсулы потоку и решением уравнений (2, 3). Скорость потока изменяется во времени, однако такие системы отслеживают объем накачиваемой с течением времени текучей среды и отключают насос при получении предварительно установленного целевого объема. Обычно этот требуемый объем больше, чем желаемый объем напитка, поскольку некоторое количество текучей среды остается в капсулах после использования. Кроме того, как отмечалось ранее, после остановки насоса некоторое количество текучей среды поступает в напиток капельным путем вследствие разрежения захваченного газа в капсуле и системе до уровня атмосферного давления. Все эти эффекты включены в модель. Как и в реальных системах насос останавливают, как только получается требуемый объем напитка, например приблизительно 40 мл для одинарного и 2 х 40 мл для двойного эспрессо.
Слой продуктов помола в капсулах определяют с учетом формы капсулы, веса кофе и объемной плотности. Уравнение (6) решают путем дискретизации в слоях, перпендикулярных оси капсулы, причем каждый слой содержит 2–частичную модель PSD, поток из частицы определен, а конвекционные компоненты обмениваются концентрацией пористого пространства между слоями. В любой точке вниз по оси капсулы скорость потока в пористом пространстве, использованную в уравнении (6), определяют изменяющейся во времени волюметрической скоростью потока, деленной на площадь поперечного сечения и пористость слоя. Поток из нижней части системы и концентрацию в нижней части слоя с течением времени интегрируют для получения зависящих от времени крепости и выхода напитка.
C. Прогнозы на основе модели
Модель стандартной одинарной капсулы (см. Фиг. 3) имеет форму усеченного конуса с приведенными на фигуре размерами. Капсулы с близкими к указанным размерами широко используют в коммерческих целях. В частности, такие капсулы используют в семействе варочных систем Nespresso™.
Размеры капсул близки к размерам основного корпуса системы Nespresso™. Поток входит с узкой стороны и выходит с более широкой стороны капсулы. Кроме того, эти капсулы могут иметь куполообразную верхнюю часть, в которой иногда размещают фильтр, не учитываемый в модели, а слой обычно заполняет корпус, чуть–чуть не доходя до верхней части основного корпуса.
Вес наполнения в стандартной капсуле варьируется от 5 до 6 граммов, в зависимости от помола и смеси. Далее при моделировании вес засыпки принимается равным 5,5 грамма.
Конструкция капсул большего размера для варки двойных напитков (двойные эспрессо, двойные лунго и т. п.) представляет собой масштабированную версию этой стандартной формы
Таблица 2. Капсулы А двойного объема (DCA–капсула)
R<sub>1</sub>
= 1,27 х 1,45 см
R<sub>2 (верх)</sub>
= 1,31 х 1,10 см
h
= 1,37 х 2,45 см
Найдено, что для стандартных капсул с весом наполнения 5,5 грамма выход напитка составляет 22–27%, см. Фиг. 7A ниже. От варки к варке происходит изменение времени работы насоса (и, следовательно, производительности), это происходит из–за изменений сопротивления капсулы от прогона к прогону вследствие изменения всех вышеперечисленных факторов. Для имитации этого изменения в модели принят базовый случай оценки сопротивления с учетом типичной измеренной проницаемости как сухого, так и влажного слоя, типичной площади разрыва (10%), и наблюдаемого сопротивления на входе и шкалы времени для проницаемости, чтобы изменить состояние слоя от сухого до мокрого. Затем модель произвольно изменяет сопротивление, умножая его на некоторый коэффициент, чтобы сымитировать изменение вокруг этого базового значения.
На Фиг. 4A показаны экспериментальные кривые зависимости давления от времени для стандартной алюминиевой капсулы Nespresso с крышкой из фольги, которая разрывается под действием давления текучей среды. На Фиг. 4B показаны те же самые кривые для пластиковой капсулы L’or с открытой верхней частью и крышкой, которая не разрывается под действием давления текучей среды. На этих графиках заметны пульсации насоса. Для каждого цикла частотой 50 Гц показаны максимальное (макс.) давление, минимальное (мин.) давление и среднее давление.
max
max
–10
10
2
На фигурах 5A, B показаны некоторые смоделированные кривые зависимости давления от времени (A) и кривые зависимости скорости потока от времени (B) при моделировании стандартной капсулы для 5 различных значений сопротивления, которые имитируют наблюдаемое изменение сопротивления капсул (см. комментарии выше). Модель отражает только среднее давление и поток, а не полную картину пульсаций, наблюдаемую в реальной системе (срав. Фиг. 4). В этих прогонах использованы значения P=20 бар и Q=9 мл/с. Изменение сопротивления осуществляют следующим образом (см. уравнение 4) путем выбора значений проницаемости, уменьшающихся с 0,29 х 10 до 0,83 х 10 м с временем релаксации 0,5 с, и умножением на коэффициенты F(a) = 5,5; 6,0; 6,5; 7,0; 7,5 для моделирования различных значений области выхода, при этом коэффициент F(a) в уравнении (4) служит для задания диапазона характеристик. Значения коэффициентов F(a) установлены теоретически и экспериментально и показаны на Фиг. 5C.
На Фиг. 5C показано моделирование влияния области выхода путем решения хорошо известного уравнения Дарси для управляемого давлением потока через пористый слой для кубовидного слоя, открытого на входе потока, но с различными значениями площади выхода, при этом использовали расчетные кубические сетки с размерами ячейки сита 59 х 59 х 59 и 30 х 30 х 30. Окружности зеленого цвета показывают изменение схемы отверстий от центральных до периферийных отверстий. Квадраты фиолетового цвета показывают экспериментальные результаты для потока через цилиндрический слой радиусом 3,5 см и высотой 2 см со стальными пластинами в нижней части с различным количеством и разными размерами отверстий при фиксированном потоке 8 млс. Давление измеряли, а сопротивление системы оценивали по уравнению (3). Горизонтальная ось представляет собой соотношение в % вскрытой площади на выходе капсулы, а вертикальная ось – коэффициент F(a) уравнения (4).
На Фиг. 6A, 6B и 6C показаны соответственно прогнозируемая крепость варки, концентрация варки и выход напитка в зависимости от времени.
D. Прогнозы на основе модели выхода и крепости напитка в сравнении с экспериментальными данными
На Фиг. 7A и 7B сравнивают данные для эспрессо и лунго, сваренных в STN–капсулах (стандартная капсула или капсула первого типа) с прогнозами на основе модели для STN–капсул. Esp. Смесь А представляет собой экспериментальный результат для стандартной капсулы эспрессо для смеси А (5,7 грамма) при весах варки в диапазоне 39–45 граммов. Модель STN Lun. Смесь B представляет собой экспериментальный результат для стандартной капсулы эспрессо для смеси B (6,0 г) при весах варки лунго в диапазоне 110–116 г. Модельные прогнозы для обоих случаев показаны соединенными с помощью линий. Модель STN Esp обеспечивает расчетные (на основе модели, обсуждаемой в подразделах B и C) результаты для стандартной капсулы эспрессо для модели с размером частиц зерен грубого помола 340 мкм, сопоставимые с результатами для экспериментальной смеси, при которых модель давала веса варки в диапазоне 44–45 граммов, причем сопротивление капсулы изменяли для имитации изменения, наблюдаемого за реальное время работы насоса. Модель STN Lun обеспечивает расчетные (на основе модели, обсуждаемой в подразделах B и C) результаты для стандартной капсулы эспрессо для той же модели размера частиц зерен помола, дающей веса варки в диапазоне 115–117 граммов. Характерная зависимость между давлением и расходом (усредненная по пульсациям) для использованного насоса представлена на Фиг. 1. На Фиг. 7A показана зависимость выхода напитка от времени работы насоса, а на Фиг. 7B показана зависимость крепости напитка от времени работы насоса. В прогнозах на основе модели максимальный выход установлен на уровне 29%, что является типичным значением для использованных размеров частиц зерен помола. Изменение времени варки при моделировании генерируют путем изменения сопротивления капсул. На Фиг. 7A и 7B отмечена надежность модели.
Как в экспериментах, так и при моделировании наблюдается естественное изменение выхода эспрессо между 20 и 26% и крепости между 2,5 и 4%. С такими значениями сталкиваются на практике обычные потребители.
На Фиг. 8A и Фиг. 8B показаны сравнительные результаты моделирования и экспериментов для стандартной капсулы и DCA–капсулы при использовании в обеих смеси А. STN–капсулы наполняют кофе весом 5,7 грамма, DCA–капсулы наполняют кофе весом 10,7 грамма. В модели веса кофе составляли 5,5 г в случае STN и 11,0 г в случае DCA. И вновь данные модели показаны соединенными с помощью линий,
График выходов показан на Фиг. 8A, а крепости – на Фиг. 8B. Эксперименты в случае STN представляют собой те же данные, что и на Фиг. 7, с весами варки в диапазоне 39–45 граммов. Варка смеси А в DCA–капсулах давала двойной вес эспрессо в диапазоне 75–85 граммов, модели запускались с 5,5 г в стандартной капсуле и 11 г в конструкции с удвоенной порцией до веса 81–82 граммов. Время работы насоса больше, чем у идеальной конструкции, которая позволила бы увеличить время варки с сопоставимым разбросом по сравнению с одинарными капсулами. Двойные порции из DCA–капсул имеют диапазон выхода, начинающийся от диапазона одинарного выхода (эспрессо) и доходящий до более высоких значений. Несмотря на то что значения выхода масштабированных капсул лежат на верхнем уровне значений для стандартных капсул, они все же находятся в идеальном диапазоне 22–27%. При большем весе кофе в DCA–капсулах значения крепости двойных напитков сравнимы со значениями для одинарных капсул, а разбросы значений для одинарных STN и двойных DCA напитков сильно перекрываются.
Вывод настоящего раздела заключается в том, что модель дает сопоставимые с экспериментальными результаты (Фиг. 7) и может быть использована для исследований промышленного образца вне эксперимента. На Фиг. 8 показано, что одинарные эспрессо, сваренные в STN–капсулах, и двойные эспрессо из DCA–капсул имеют сравнимый разброс выхода и крепости, несмотря на (и что неожиданно) более длительное время работы насоса. Иначе говоря, с учетом ограничений, вынуждающих при выборе конструкции капсулы отклоняться от идеального варианта (см. следующий раздел, в котором идеальный вариант дает одинаковое время работы насоса для одинарных и двойных порций), обнаружено, что характеристики DCA–капсул оказываются приемлемыми так, что авторы изобретения нашли конструкцию, удовлетворяющую ограничениям, но с приемлемыми характеристиками.
E. Одинарные порции из стандартных капсул против двойных из масштабированных капсул
В этом разделе моделирование применено для изучения более широкого спектра вариантов формы капсул и устройства конструкции DCA, удовлетворяющей ограничениям по отношению к «идеальному» решению. Для простоты рассмотрим семейство капсул, сформированных из стандартных капсул на Фиг. 3 с размерами из таблицы 1, каждый из которых умножен на единый коэффициент f. Масштабированные капсулы наполняют с удвоенным по сравнению со стандартной капсулой весом наполнения и заваривают для получения двойного объема. Стандартную капсулу моделировали с 5,5 г кофе, а масштабированные капсулы заполняли 11 г кофе, очевидно при этом, что, чем больше коэффициент масштабирования, тем меньше объем капсулы, заполненный кофе с фиксированным весом. Предполагается, что масштабированные капсулы заполняют с выходной стороны (торец большего радиуса). Это схематично показано на Фиг. 9. При увеличении коэффициента масштабирования слой кофе наполняется от выхода вверх на все более и более малую высоту, становясь все шире и ниже.
На Фиг. 9 показан схематичный вид масштабированных капсул, заполненных фиксированным весом кофе, с увеличением коэффициента масштабирования слева направо, а заштрихованная зона показывает гипотетический наполнитель, слой кофе с фиксированным весом. Пунктирная рамка будет использована в обсуждении ниже.
Стандартную капсулу моделировали с 5,5 грамма кофе и средним наблюдаемым значением гидравлического сопротивления, причем время работы насоса составляет 15,5 с для получения веса варки 41,1 грамма с выходом 22,4% и крепостью 3,0%.
При использовании модели значения выхода напитка из капсулы с единым коэффициентом масштабирования и весом кофе 11 граммов эффекты влияния проницаемости слоя и области выхода устанавливали такими же, как и при моделировании стандартной капсулы, и следует отметить, что сопротивление капсулы изменяется в зависимости от ее формы, уменьшаясь с увеличением коэффициента масштабирования по мере снижения и расширения слоя, и, следовательно, изменяются время варки и выход напитка. Смоделированное время работы насоса составило 28 с при f=1,3, причем оно составило 24 с при f=1,7. Вес полученного напитка варьируется вследствие различных капельных эффектов, обусловленных захваченным газом, а время работы насоса и, следовательно, прокачиваемый объем текучей среды скорректированы для сохранения значений весов варки для двойного эспрессо в диапазоне 81–83 грамма. Более крупные капсулы требуют более длительного времени работы насоса для учета также и большего объема, необходимого для начального заполнения капсулы. Это приводит к дисперсии значений, показанной на Фиг. 10 и 11.
На Фиг. 10 показано, как изменяется выход напитка в зависимости от формы вследствие изменения сопротивления при фиксированных коэффициентах проницаемости слоя и выхода.
На Фиг. 11 показано, как соответствующая крепость напитка изменяется в зависимости от формы капсулы.
Как показано ниже на Фиг. 12 выбранная конструкция DCA с немного отличающимися коэффициентами для разных размеров (таблица 2) очень похожа по характеристикам на капсулу с единым коэффициентом масштабирования 1,3, эти характеристики обозначены стрелками на Фиг. 10 и 11.
На Фиг. 12 сравниваются прогнозы на основе модели для разного времени варки для выхода эспрессо из 5,5 грамма в стандартной капсуле, выхода двойного эспрессо из 11 граммов в капсуле с единым коэффициентом масштабирования f=1,3 (близко к DCA–капсуле) и выхода из 11 г в полноразмерном варианте DCA (таблица 2)
В то же время коэффициент 1,7 можно считать идеальным в том смысле, что он дает значения времени варки, выхода и крепости напитка близкие к значениям для стандартной капсулы. На практике капсулы были бы очень большими со слоем только в нижней части (см. Фиг. 9, изображение справа) и большим незаполненным объемом. Такая капсула большего размера, лишь частично заполненная слоем, на практике может давать ряд нежелательных эффектов, перечисленных в разделе А. Следует выбирать тонкую «плоскую» конструкцию, способную вместить как раз 11 г (как показано пунктирной рамкой на Фиг. 9), однако такая конструкция выглядела бы радикально иначе, чем стандартная капсула, что совершенно неприемлемо с точки зрения восприятия потребителем (ограничение 1 раздела A). Кроме того, по опыту авторов изобретения на практике трудно добиться получения однородной структуры потока через такой широкий и тонкий слой. Выбор удвоенной конструкции (это капсула с f=1,3, которая близка к DCA–капсуле и представляет собой вариант осуществления ILD–капсулы) обеспечивает варку немного другого напитка с более высокими значениями выхода и крепости. Однако он находится в допустимых пределах, что подтверждается сенсорными данными. Отсюда следует, что коэффициент масштабирования может находиться между 1,3 и 1,7. Это означает, что внутренний объем может находиться в диапазоне 27,66–68,67 см3.
F. Сенсорные данные
Для проверки различия между следующими пробами применяли сенсорную панель. Степень различия оценивали между следующими вариантами варки эспрессо. Испытывали 3 различные смеси:
эталонная – смесь L’or в Nespresso (Citiz Brewer)
смесь для слепого контроля – такая же, как и эталонная
смесь в стандартных капсулах, приготовленная на устройстве, обсуждаемом ниже
смесь в ILD–капсуле, приготовленная на устройстве, обсуждаемом ниже
На Фиг. 13 показаны данные результата. DOD ниже 3 считается незначительной.
G. Аналитические данные
Заваривали следующие пробы
Эспрессо 1: смесь А в STN–капсуле (выход напитка 40 мл)
Эспрессо 2: смесь А в DCA (двойной вес и выход напитка 80 мл)
Лунго 1: смесь B в STN–капсуле (выход напитка 110 мл)
Лунго 2: смесь B в DCA (двойной вес и выход напитка 220 мл)
На Фиг. 14A и 14B показаны графики данных, полученных методом газовой хроматографии – массовой спектрометрии (GCMS), для набора основных ароматических компонентов.
На Фиг. 14A показан нормализованный анализ аромата усредненного двойного эспрессо, сваренного в DCA–капсуле (эспрессо 2) в сравнении с усредненным одинарным эспрессо, сваренным в STN–капсуле (эспрессо 1), причем значения для STN–капсулы нормализованы к 100%. Таблица под фигурой содержит абсолютные значения в миллионных долях (ppm). Из представленных данных следует, что нет существенной разницы между компонентами в варках эспрессо 1 и эспрессо 2.
На Фиг. 14B показан нормализованный анализ аромата усредненного двойного лунго, сваренного в DCA–капсуле (лунго 2) в сравнении с усредненным одинарным лунго, сваренным в STN–капсуле (лунго 1), причем значения для STN–капсулы нормализованы к 100%. Таблица под фигурой содержит абсолютные значения в миллионных долях (ppm). Из представленных данных следует, что существует значительная разница в концентрации фенолов, а другие компоненты не показывают существенной разницы. Это неожиданный результат, поскольку ожидали более высокую концентрацию фенолов вследствие более длительного времени варки.
Данные нормализованы относительно данных для одинарных напитков, поэтому концентрация для двойных напитков представлена в процентах от концентрации для одинарных. В большинстве случаев данные согласуются с общими закономерностями по углеводам (см. Фиг. 18) и кислотному анализу (см. Фиг. 15) в плане незначительности отличия варок в пределах дисперсии измерений. Тем не менее, отклонение свыше 10% считается значительным, и это видно на Фиг. 14B для фенолов. Некоторые показатели разницы для тех же молекул присутствуют также и на Фиг. 14A. В обоих случаях это является неожиданным, но представляет собой довольно позитивное преимущество с точки зрения чувственного восприятия потребителем. Три молекулы представляют собой гваяколы, связанные с нежелательной избыточной экстракцией.
Цитирование по публикации Brita, F. The Craft and Science of Coffee Ch 15. (2017) Academic press ISBN: 978–0–12–803520–7. Внизу 2–го абзаца на странице 365 указано: «Lee et al (2011) показывают, как концентрация гваяколов, 4–этилгваяколов и 4–винилгваяколов увеличивалась во время экстракции, что тесно коррелировали с ростом неприятных запахов, связанных с чрезмерной экстракцией». Ссылка на Lee et al: «Analysis of off–flavour compounds from over–extracted coffee». Korean Journal of Food Science and Technology. (2011) 43(3), 348–360.
Таким образом известно, что эти молекулы относительно медленно высвобождаются и вызывают нежелательную чрезмерную экстракцию при длительном времени варки. DCA–капсулы, несмотря на то что они дают более длительное время варки для двойных порций по сравнению с одинарными (срав. Фиг. 8A, 8B), имеют пониженные уровни этих молекул вопреки более длительному времени варки, и можно полагать, что форма слоя ослабляет запахи, связанные, как полагают, с избыточной экстракцией, в противовес ожиданиям экспертов, что форма DCA с более длительными сроками варки может приводить к избыточной экстракции. Если не вдаваться в теорию, это может происходить, если молекулы, высвобожденные для осадков в верхней части высокого слоя, связываются с расположенными более низко зернами перед выходом из слоя.
На Фиг. 15 приведена таблица, относящаяся к дисперсии органических кислот, в которой эспрессо 1 относится к измерениям одинарного эспрессо, сваренного в STN–капсуле, а эспрессо 2 относится к измерениям двойного эспрессо, сваренного в DCA–капсуле. Никаких существенных различий между эспрессо 1 и эспрессо 2 не наблюдается. Лунго 1 относится к измерениям одинарного лунго, сваренного в STN–капсуле, а лунго 2 относится к измерениям двойного лунго, сваренного в DCA–капсуле. Различия, наблюдаемые между лунго 1 и лунго 2, находятся в пределах вариативности метода.
На Фиг. 16 приведена таблица, относящаяся к дисперсии pH/Ta, DMA и кофеина, в которой эспрессо 1 относится к измерениям одинарного эспрессо, сваренного в STN–капсуле, а эспрессо 2 относится к измерениям двойного эспрессо, сваренного в DCA–капсуле. Лунго 1 относится к измерениям одинарного лунго, сваренного в STN–капсуле, а лунго 2 относится к измерениям двойного лунго, сваренного в DCA–капсуле. Вещества, для которых наблюдается значительное отклонение, имеют отметку «да» в нижней части столбцов.
На Фиг. 17 приведена таблица, относящаяся к дисперсии биттерлактонов и хлорогеновых кислот, в которой эспрессо 1 относится к измерениям одинарного эспрессо, сваренного в STN–капсуле, а эспрессо 2 относится к измерениям двойного эспрессо, сваренного в DCA–капсуле. Лунго 1 относится к измерениям одинарного лунго, сваренного в STN–капсуле, а лунго 2 относится к измерениям двойного лунго, сваренного в DCA–капсуле. Что касается этих субстанций, то никаких существенных различий не наблюдалось.
На Фиг. 18 приведена таблица, относящаяся к дисперсии свободных углеводов и общего содержания углеводов, в которой эспрессо 1 относится к измерениям одинарного эспрессо, сваренного в STN–капсуле, а эспрессо 2 относится к измерениям двойного эспрессо, сваренного в DCA–капсуле. Лунго 1 относится к измерениям одинарного лунго, сваренного в STN–капсуле, а лунго 2 относится к измерениям двойного лунго, сваренного в DCA–капсуле. Что касается этих субстанций, то никаких существенных различий не наблюдалось.
Фиг. 19 представляет собой лепестковую диаграмму, на которой сравнивается варка из порции 1 смеси кофе Forza (10,7 г), помещенной в ILD–капсулу, с варками из обеих помещенных в STN–капсулы порции 1 смеси кофе Forza (5,7 г) и порции 2 смеси кофе Forza (5,7 г). На этой фигуре AR=аромат, AP=внешний вид, MF=ощущение во рту, FL=вкус и AT – послевкусие. Из лепестковой диаграммы можно сделать вывод, что варка из ILD–капсулы имеет значительно более темный цвет по сравнению с варкой из STN–капсулы. Тем не менее, варка Forza из ILD–капсулы показывает хорошее сенсорное совпадение с варкой из STN–капсулы.
Фиг. 20 представляет собой лепестковую диаграмму, на которой сравнивается варка из порции 1 смеси кофе Profondo (11,1 г), помещенной в ILD–капсулу, с варками из обеих помещенных в STN–капсулы порции 1 смеси кофе Profondo (6,15 г) и порции 2 смеси кофе Profondo (6,15 г). На этой фигуре также AR=аромат, AP=внешний вид, MF=ощущение во рту, FL=вкус и AT – послевкусие. Из лепестковой диаграммы можно сделать вывод, что варка из ILD–капсулы имеет значительно более темный цвет по сравнению с варкой из STN–капсулы. Кроме того, цитрусовый вкус варки из ILD–капсулы со смесью Profundo значительно слабее по сравнению с варкой из STN–капсулы со смесью Profondo. Тем не менее, варка Profondo из ILD–капсулы показывает хорошее сенсорное совпадение с варкой из STN–капсулы.
Раздел II. Практические варианты осуществления
В настоящем разделе приведены ссылки на следующие чертежи:
на Фиг. 101A и 101B показаны схематические изображения системы;
на Фиг. 102A показан вид в перспективе сбоку устройства в полусомкнутом состоянии;
на Фиг. 102B показан вид в перспективе сбоку устройства в полностью сомкнутом состоянии;
на Фиг. 103A–103B показано функционирование блокирующего механизма системы в состоянии, изображенном на Фиг. 101A, когда полость удерживает капсулу первого типа;
на Фиг. 104A–104B показано функционирование блокирующего механизма системы в состоянии, изображенном на Фиг. 101B, когда полость удерживает капсулу второго типа;
на Фиг. 105A–105C показано функционирование блокирующего механизма системы в состоянии, изображенном на Фиг. 101A, когда полость удерживает капсулу первого типа;
на Фиг. 106A–106B показаны соответственно капсула первого типа в варочной камере во время экстракции и капсула второго типа в варочной камере во время экстракции;
на Фиг. 107A–107B показана первая часть варочной камеры, повернутая вниз для выталкивания из полости под действием силы тяжести использованной первой и капсулы второго типа соответственно;
на Фиг. 108A–108B показан пример капсулы первого типа и капсулы второго типа, соответственно вставленных в варочную камеру, образованную первой частью варочной камеры и второй частью варочной камеры;
на Фиг. 109A показан вид варианта осуществления капсулы второго типа;
на Фиг. 109B показано поперечное сечение капсулы согласно Фиг. 109A;
на Фиг. 109C показан вид возможного варианта осуществления крышки в направлении стрелки Р, как показано на Фиг. 109A;
на Фиг. 109D показан вид альтернативного варианта осуществления крышки в направлении стрелки Р, как показано на Фиг. 109A; и
на Фиг. 109E показан вид альтернативного варианта осуществления крышки в направлении стрелки Р, как показано на Фиг. 109A.
На Фиг. 101A и 101B показаны схематические виды в поперечном сечении системы 1 для приготовления напитка. Система включает в себя устройство 2 и сменную капсулу. В данном случае система 1 выполнена с возможностью взаимодействия с капсулой 4A первого типа и капсулой 4B второго типа. Устройство 2, показанное на Фиг. 101A и 101B, является одним и тем же устройством. Устройство 2 выполнено с возможностью выборочного взаимодействия либо с капсулой 4A (см. Фиг. 101A), либо со капсулой 4B (см. Фиг. 101B). Следует понимать, что система 1 может включать в себя устройство 2, капсулу 4A и капсулу 4B.
Капсулы 4A, 4B представляют собой капсулы разного типа. В данном примере капсула 4B больше капсулы 4A. Длина по оси LB капсулы 4B больше длины по оси LA капсулы 4A. Диаметр DB капсулы 4B второго типа больше диаметра DA капсулы 4A первого типа. Несмотря на эти различия, в данном примере первая и вторая капсулы 4A, 4B выполнены с возможностью создания похожего визуального впечатления. Как объяснено выше, с точки зрения ожидаемого способа варки для такой увеличенной капсулы специалисту не очевидно, что капсула второго типа имеет ту же форму, что и капсула первого типа. Капсула второго типа, как обсуждено выше, представляет собой вариант осуществления ILD–капсулы. Капсула первого типа, как обсуждено выше, представляет собой вариант осуществления стандартной капсулы. Первая и вторая капсулы 4A, 4B выполнены с возможностью оформления в стиле семейства. При этом соотношение длины по оси и диаметра LA/DA капсулы 4A первого типа по существу такое же, как и соотношение длины по оси и диаметра LB/DB капсулы 4B второго типа. Предпочтительно соотношение длины и диаметра первой и второй капсул идентично в пределах 20%, предпочтительно в пределах 10%, например идентично.
Учитывая это подобие, обе капсулы 4A, 4B будут теперь описывать одновременно. В данном примере обе капсулы 4A, 4B имеют чашеобразный корпус 6A, 6B. При этом чашеобразный корпус 6A, 6B имеет нижнюю часть 8A 8B и периферийную стенку 10A, 10B. Нижняя часть 8A, 8B и периферийная стенка 10A, 10B могут формировать монолитную деталь. Обе капсулы 4A, 4B включают в себя крышку 12A, 12B. Крышка 12A, 12B закрывает открытый конец чашеобразного корпуса 6A, 6B. Крышка 12A, 12B включает в себя область 13A, 13B выхода, через которую можно выпускать напиток из капсулы, как пояснено ниже. В данном примере крышку 12A, 12B соединяют с ободом 14A, 14B фланцевого типа капсулы 4A, 4B. При этом обод 14A, 14B представляет собою выступающий наружу обод. Нижняя часть 8A, 8B, периферийная стенка 10A, 10B и обод 14A, 14B могут формировать монолитную деталь. При этом область 13A, 13B выхода определяет область крышки 12A, 12B, через которую напиток может потенциально выходить из капсулы 4A, 4B. Следовательно, область крышки 12A, 12B, герметично примыкающая к ободу 14A, 14B, не составляет часть области 13A, 13B выхода. В данном примере капсулы 4A, 4B по существу вращательно–симметричные относительно оси, проходящей от нижней части 8A, 8B к крышке 12A, 12B. Чашеобразный корпус 6A, 6B и крышка 12A, 12B охватывают внутреннее пространство 16A, 16B капсулы. Внутреннее пространство 16A, 16B включает в себя некоторое количество ингредиента напитка, такого как вещество, выполненное с возможностью экстракции или выполненное с возможностью растворения. Ингредиент напитка может, например, представлять собой обжаренный и молотый кофе, чай или т. п. Ингредиент напитка может представлять собой мелкомолотый кофе. Ингредиент напитка может быть жидкостью. Учитывая разницу в размере капсул 4A, 4B, следует понимать, что капсула 4B второго типа может включать в себя большее количество ингредиента напитка, чем капсула 4A первого типа. В данном примере внутреннее пространство 16B капсулы 4B второго типа приблизительно в два раза больше внутреннего пространства 16A капсулы 4A первого типа. Например, капсула 4A первого типа может включать в себя 4–8 граммов, например приблизительно 6 граммов молотого кофе. Например, капсула 4B второго типа может включать в себя 8–16 граммов, например приблизительно 12 граммов молотого кофе.
Можно изготавливать чашеобразный корпус 6A, 6B из металлической фольги, такой как алюминиевая фольга, пластмассового материала, такого как полипропилен или полиэтилен, или из их комбинации. Можно изготавливать чашеобразный корпус 6A, 6B путем прессования, глубокой вытяжки, вакуумной формовки, литья под давлением или т. п. Можно изготавливать крышку из металлической фольги, такой как алюминиевая фольга, пластмассового материала, такого как полипропилен или полиэтилен, или из их комбинации. В данном примере капсулы 4A, 4B являются так называемыми закрытыми капсулами. Это означает капсулы, которые являются герметично закрытыми до вставки в устройство. Устройство может открывать закрытые капсулы, как описано ниже. В альтернативном варианте осуществления можно использовать незапечатанные или выполненные с возможностью пополнения капсулы.
Устройство включает в себя первую часть 18 варочной камеры и вторую часть 20 варочной камеры. Можно тесно прижимать первую и вторую части 18, 20 варочной камеры друг к другу для формирования варочной камеры 22A, 22B (не показано на Фиг. 101A, 101B).
Первая часть 18 варочной камеры включает в себя полость 24. Полость 24 выполнена с возможностью приема первой или второй капсулы 4A, 4B. В данном случае полость 24 первой части 18 варочной камеры представляет собой предварительно определенную полость 24, выполненную с возможностью удержания капсулы 4A первого типа или капсулы 4B второго типа. В данном случае полость 24 имеет выполненную без возможности изменения форму для удержания капсулы первого типа или капсулы второго типа. При этом первая часть 18 варочной камеры выполнена с возможностью удержания капсулы первого типа или капсулы второго типа без изменения конфигурации первой части 18 варочной камеры. В данном примере первая часть 18 варочной камеры представляет собой монолитную деталь. В данном примере первая часть 18 варочной камеры включает в себя первую опорную поверхность 26. Первая опорная поверхность расположена внутри полости 24. В данном случае первая опорная поверхность 26 представляет собой первую, как правило, кольцевую опорную поверхность. Первая, как правило, кольцевая опорная поверхность 26 может быть непрерывно кольцевой, или она может быть прерывистой кольцевой, например, содержащей множество сегментов вдоль кольца. Первая опорная поверхность 26 может, например, принимать форму в виде одного или более, например, дуговых ребер, которые выступают в полость 24. В данном случае первая опорная поверхность 26 обеспечивает полость 24 ступенчатой формы. В данном примере первая часть 18 варочной камеры включает в себя вторую опорную поверхность 28. Вторая опорная поверхность расположена возле открытого конца полости 24. В данном случае вторая опорная поверхность 28 является второй, как правило, кольцевой опорной поверхностью. Вторая, как правило, кольцевая опорная поверхность 28 может быть непрерывно кольцевой, или она может быть прерывистой кольцевой, например, содержащей множество сегментов вдоль кольца. Вторая опорная поверхность 28 может, например, принимать форму в виде одного или более, например дуговых, ребер. Следует понимать, что первую опорную поверхность 26 и вторую опорную поверхность 28 располагают на расстоянии относительно друг друга в осевом направлении первой части 18 варочной камеры. Первую опорную поверхность 26 и вторую опорную поверхность располагают на фиксированном расстоянии друг от друга. Первая опорная поверхность 26 и вторая опорная поверхность неподвижны относительно друг друга. При этом первая часть 18 варочной камеры включает в себя выталкиватель 38. Выталкиватель 38 может включать в себя коническое кольцо и/или и упругий элемент 42, в данном случае спиральную пружину. Первая часть 18 варочной камеры включает в себя прокалывающее устройство 44 для прокалывания нижней части капсулы. В данном случае прокалывающее устройство включает в себя множество ножей, например три ножа.
Вторая часть 20 варочной камеры включает в себя экстракционную пластину 30. В данном примере экстракционная пластина 30 включает в себя центральный участок 32 и периферийный участок 34. Центральный участок 32 выполнен с возможностью перемещения относительно периферийного участка 34. В данном случае центральный участок 32 выполнен с возможностью перемещения в осевом направлении второй части 20 варочной камеры.
Описанную до сих пор систему 1 можно использовать для приготовления напитка следующим образом. Попутно будут объяснены дополнительные признаки системы 1.
В примере, изображенном на Фиг. 101A и 101B, устройство 2 находится в состоянии готовности к приему капсулы. На Фиг. 101A и 101B капсулу 4A, 4B только что вставили в полость первой части 18 варочной камеры. Первая часть 18 варочной камеры находится в наклонном положении. Открытый конец полости 24 направлен вверх.
Как показано на Фиг. 101 A, капсула 4A первого типа может падать в полость 24 под действием силы тяжести. При этом обод 14A капсулы 4A первого типа направляется внутренней поверхностью 36 первой части 18 варочной камеры. Нижняя часть 8A капсулы 4A первого типа опускается в полость 24, пока она не упрется в выталкиватель 38. При этом нижняя часть 8A капсулы 4A первого типа центрируется на выталкивателе 38. Следует понимать, что обод 14A капсулы 4A первого типа располагается между первой опорной поверхностью 26 и второй опорной поверхностью 28. В этом состоянии нижнюю часть 8A капсулы 4A первого типа еще не прокалывают.
Как показано на Фиг. 101B, капсула 4B второго типа может также падать в полость 24 под действием силы тяжести. При этом периферийную стенку 10B капсулы 4B второго типа направляют внутренней поверхностью 46 первой части 18 варочной камеры. Нижняя часть 8B капсулы 4B второго типа опускается в полость 24, пока она не упрется в выталкиватель 38. При этом нижняя часть 8B капсулы 4B второго типа центрируется на выталкивателе 38. Следует понимать, что обод 14B капсулы 4B второго типа располагается ниже второй опорной поверхности 28, если смотреть со стороны прокалывающего устройства 44. В этом состоянии нижнюю часть 8B капсулы 4B первого типа еще не прокалывают.
После вставки капсулы 4A, 4B в полость 24, как показано на Фиг. 101A и 101B, можно перемещать первую часть 18 варочной камеры ко второй части 20 варочной камеры для смыкания варочной камеры вокруг капсулы 4A, 4B. Первую часть 18 варочной камеры направляют в раму 48 устройства.
В данном примере первая часть 18 варочной камеры включает в себя первые выступы 50 и вторые выступы 52, как показано на Фиг. 102A и 102B. Первые выступы 50 направляют в первую канавку 54 рамы 48. Вторые выступы 52 направляют во вторую канавку 56 рамы 48. Следует понимать, что выступы 50, 52 и канавки 54, 56 определяют траекторию, по которой будет следовать первая часть 18 варочной камеры. В данном случае в боковой стенке 57 рамы 48 обеспечивают первую канавку 54 и вторую канавку 56. Первая канавка 54 проходит в боковую стенку 57 на первую глубину. Вторая канавка 56 проходит в боковую стенку на вторую глубину. Вторая глубина больше первой глубины. Диаметр первого выступа 50 больше диаметра второго выступа 52. Ширина первой канавки 54 больше ширины второй канавки 56. Ширина первой канавки 54 соответствует диаметру первого выступа 50. Ширина второй канавки 56 соответствует ширине второго выступа 52. Следует понимать, что первая канавка 54 проходит по траектории, отличающейся от траектории второй канавки 56. Различные ширины и глубины канавок позволяют первому и второму выступам 50, 52 двигаться по разным траекториям. Данная конструкция обеспечивает очень компактную конструкцию для направления первого и второго выступов 50, 52.
Устройство 2 включает в себя рычаг 58. Пользователь может вручную приводить в действие рычаг. Рычаг с возможностью поворота соединяют с рамой 48 вокруг оси 60 рычага. Первую часть 18 варочной камеры соединяют с рамой 48 посредством коленчатого шарнира 62. Коленчатый шарнир 62 включает в себя шток 64 толкателя и кривошип 66. Шток 64 толкателя с возможностью поворота соединяют с кривошипом 66 на оси 68 колена. Кривошип 66 с возможностью поворота соединяют с рамой 48 на оси 70 кривошипа. Рычаг 58 соединяют с коленчатым шарниром 62 для приведения в движение первой части 18 варочной камеры. В данном случае рычаг 58 соединяют с коленчатым шарниром 62 посредством звена 74 рычага. Звено 74 рычага с возможностью поворота соединяют с рычагом 58 на оси 76 звена рычага. Звено 74 рычага с возможностью поворота соединяют со штоком 74 толкателя на оси 78 звена колена.
Захватное кольцо 80 выполнено с возможностью окружения первой части 18 варочной камеры. Захватное кольцо 80 выполнено с возможностью перемещения в осевом направлении относительно первой части 18 варочной камеры. В данном случае захватное кольцо 80 направляется внешней поверхностью первой части 18 варочной камеры. Захватное кольцо соединяют с первой частью варочной камеры посредством одного или более упругих элементов 82, в данном случае спиральных пружин. Шток толкателя с возможностью поворота соединяют с захватным кольцом 80 на оси 72 штока толкателя. Следовательно, в данном случае коленчатый шарнир 62 косвенно соединяют с первой частью 18 варочной камеры, т. е. посредством захватного кольца 80 и одного или более упругих элементов 82. Функция захватного кольца будет описана ниже.
При перемещении рычага 58 в нижнем направлении коленчатый шарнир 62 будет толкать первую часть 18 варочной камеры ко второй части 20 варочной камеры. Одновременно за счет формы первой и второй канавок 54, 56 будут поворачивать первую часть 18 варочной камеры из наклонной ориентации вверх в совмещенную ориентацию, в которой осевое направление первой части 18 варочной камеры совмещают с осевым направлением второй части 20 варочной камеры.
Как упоминалось выше, устройство 2 выполнено с возможностью выборочного взаимодействия либо с капсулой 4A первого типа, либо с капсулой 4B второго типа. В данном случае система 1 выполнена с возможностью автоматической регулировки варочной камеры в зависимости от того, вставлена ли капсула 4A первого типа или капсула 4B (или 4B’, см. ниже) второго типа. Это обеспечивает преимущество, заключающееся в отсутствии пользовательского ввода для выбора правильной обработки первой или капсулы второго типа. Следовательно, значительно снижают риск ошибки.
Как упоминалось, вторая часть 20 варочной камеры включает в себя экстракционную пластину 30 с центральным участком 32 и периферийным участком 34. В данном случае центральный участок 32 выполнен с возможностью перемещения в осевом направлении второй части 20 варочной камеры. Центральный участок 32 в данном примере включает в себя вал 32’, выполненный с возможностью осевого скользящего перемещения относительно рамы 48. Центральный участок 32 соединяют с рамой 48 посредством упругого элемента 84, в данном случае спиральной пружины. Упругий элемент 84 смещает центральный участок в положение готовности, изображенное на Фиг. 101A и 101B. В данном примере положение готовности представляет собой выдвинутое положение. Можно располагать центральный участок 32 в первое положение варки для взаимодействия с капсулой 4A первого типа. Можно располагать центральный участок во второе положение варки для взаимодействия с капсулой 4B второго типа. В данном примере система 1 включает в себя блокирующий механизм 86, выполненный с возможностью блокировки центрального участка 32 в первом положении варки или возле него, когда полость 24 удерживает капсулу 4A первого типа.
Блокирующий механизм 86 включает в себя фиксатор 88. В данном случае фиксатор 88 выполняют в виде поворотного пальца, выполненного с возможностью поворота вокруг оси 90 вращения. Фиксатор 88 смещают в положение, отвернутое в сторону от вала 32’. Фиксатор можно также смещать в любое другое подходящее положение. Блокирующий механизм 86 дополнительно включает в себя толкатель 92. Толкатель направляют с возможностью скольжения в корпус 94 второй варочной части 20. Толкатель 92 соединен с корпусом 94 посредством упругого элемента 96, в данном случае спиральной пружины. Упругий элемент 96 смещает толкатель в выдвинутое положение. Первая часть 18 варочной камеры включает в себя исполнительный механизм 98. В данном случае исполнительный механизм образован фронтальной поверхностью первой части 18 варочной камеры.
На Фиг. 103A и 103B показано функционирование блокирующего механизма 86, когда полость 24 удерживает капсулу 4A первого типа. В данном примере наиболее удаленная от центра часть капсулы 4A первого типа, сформированная здесь крышкой 12A, областью 13A выхода и/или ободом 14A, располагается ближе к задней части, т. е. больше к прокалывающему устройству 44, относительно исполнительного механизма 98. В результате при продвижении капсулы 4A первого типа ко второй части 20 варочной камеры исполнительный механизм 98 коснется толкателя 92 прежде, чем наиболее удаленная от центра часть капсулы 4A первого типа коснется центрального участка 32. Толкатель отталкивается отклоняющим усилием упругого элемента 96. Буртик 100 толкателя 92 будет скользить вдоль наклонной поверхности 102 фиксатора 88, за счет чего фиксатор 88 будет поворачиваться к валу 32’. В результате выступ 104 фиксатора 88 размещают на траектории перемещения части 106 центрального участка 32 (см. Фиг. 103B). При дополнительном продвижении капсулы 4A первого типа ко второй части 20 варочной камеры капсула 4A первого типа упрется в центральный участок 32. За счет этого отклоняющее усилие упругого элемента 84 отклонит центральный участок. Повернутый фиксатор 88 предотвращает перемещение центрального участка дальше положения, в котором часть 106 упирается в выступ 104. В настоящем документе это определяют как первое положение варки. Таким образом, капсула 4A первого типа выполнена с возможностью перемещения центрального участка 32 из положения готовности в первое положение варки. Во время варки капсулу первого типа 4A удерживают между первой и второй частями 18, 20 варочной камеры, причем центральный участок 32 находится в первом положении варки.
На Фиг. 104A и 104B показано функционирование блокирующего механизма 86, когда полость 24 удерживает капсулу 4B’ (или 4B’) второго типа. В данном примере наиболее удаленная от центра часть капсулы 4B второго типа, сформированная здесь крышкой 12B, областью 13B выхода и/или ободом 14B, располагается ближе к передней части, т. е. больше ко второй части 20 варочной камеры, относительно исполнительного механизма 98. В результате при продвижении капсулы 4B второго типа ко второй части 20 варочной камеры наиболее удаленная от центра часть капсулы 4B второго типа упрется в центральный участок 32 прежде, чем исполнительный механизм 98 коснется толкателя 92. Центральный участок 32 отталкивается отклоняющим усилием упругого элемента 84, при этом фиксатор 88 все еще отвернут в сторону от вала 32’. В результате часть 106 проходила под выступом 104. Только после прохождения части 106 мимо выступа 104 толкатель отталкивается отклоняющим усилием упругого элемента 96 с помощью исполнительного механизма 98. Буртик 100 толкателя 92 будет по–прежнему скользить вдоль наклонной поверхности 102 фиксатора 88, за счет чего фиксатор 88 будет поворачиваться к валу 32’. Однако в этот момент часть 106 уже миновала выступ 104. В данном примере капсула 4B второго типа толкает центральный участок 32 до упора в корпус 94. В настоящем документе это определяют как второе положение варки. Таким образом, капсула 4B второго типа выполнена с возможностью перемещения центрального участка 32 из положения готовности во второе положение варки. Во время варки капсулу 4B второго типа удерживают между первой и второй частями 18, 20 варочной камеры, причем центральный участок 32 находится во втором положении варки.
Таким образом, блокирующий механизм 86 выполнен с возможностью блокировки центрального участка 32 в первом положении экстракции, когда полость 24 удерживает капсулу 4A первого типа. Как отмечалось, блокировка может быть односторонней, т. е. блокирующий механизм может предотвращать перемещение центрального участка 32 дальше первого положения экстракции, когда полость 24 удерживает капсулу 4A первого типа. Однако это не может предотвращать перемещение центрального участка 32 из первого положения экстракции в положение готовности. Блокирующий блок 86 выполнен с возможностью выборочного предотвращения блокировки центрального участка 32 в первом положении варки или возле него, когда капсулу 4B второго типа вставляют в варочную камеру. Блокирующий блок 86 выполнен с возможностью выборочного обеспечения перемещения центрального участка 32 во второе положение варки, когда капсулу второго типа вставляют в варочную камеру.
При сравнении Фиг. 103A и 104A следует понимать, что при продвижении первой части 18 варочной камеры ко второй части 20 варочной камеры капсулу 4A первого типа отводят дальше вглубь первой части варочной камеры по сравнению с капсулой 4B второго типа. Кроме того, первую крышку 12A, область 13A выхода и/или обод 14B отводят дальше вглубь первой части 18 варочной камеры по сравнению со второй крышкой 12B, областью 13B выхода и/или ободом 14B.
При сравнении Фиг. 103B и 104B следует понимать, что, когда варочная камера удерживает капсулу 4A первого типа, центральный участок 32 проходит в полость 24. Центральный участок 32 проходит в первую часть 18 варочной камеры дальше положения, в котором находились бы крышка 12B, область 13B выхода и/или обод 14B капсулы 4B второго типа, если бы капсулу второго типа вставили в первую часть 18 варочной камеры.
Как упоминалось выше, коленчатый шарнир 62 косвенно соединяют с первой частью 18 варочной камеры, т. е. посредством захватного кольца 80 и одного или более упругих элементов 82. На Фиг. 105A–105C показано функционирование захватного кольца 80.
На Фиг. 105A капсула 4A первого типа упирается в центральный участок 32, когда центральный участок находится в первом положении варки. Захватное кольцо 80 все еще находится в заднем положении. Следует понимать, что рычаг 58 еще не достигнет своего конечного положения. Первая часть 18 варочной камеры включает в себя выступ 108. В данном случае выступ 108 представляет собой по существу кольцевой выступ. Выступ 108 выходит наружу. При этом выступ 108 формирует наиболее удаленный от центра край первой части 18 варочной камеры. Вторая часть 20 варочной камеры включает в себя удерживающее устройство 110. В данном случае удерживающее устройство 110 выполнено в виде окружного кольца из захватных буртиков. Удерживающее устройство 110 с возможностью поворота соединяют с корпусом 94. В данном случае удерживающее устройство 110 упруго с возможностью поворота соединено с корпусом 94. Удерживающее устройство 110 включает в себя зубец 112. В данном случае зубец имеет первую наклонную поверхность 114 и вторую наклонную поверхность 116.
При опускании рычага 58 захватное кольцо 80 будут продвигать ко второй части 20 варочной камеры. Один или более упругих элементов 82 будут толкать первую часть 18 варочной камеры перед захватным кольцом 80, пока первая часть варочной камеры не упрется во вторую часть варочной камеры 20, например, с зажатием между ними капсулы 4A, 4B. Во время этого перемещения выступ 108 будет продвигаться на уровне первой наклонной поверхности 114. За счет этого удерживающее устройство 110 оказывается повернутым к наружной стороне (см. Фиг. 105A). За счет дополнительного продвижения выступ 108 перемещают за вторую наклонную поверхность 116, за счет чего поворачивают ко внутренней стороне удерживающее устройство 110 (см. Фиг. 105B). За счет дополнительного опускания рычага 58 первая часть варочной камеры упрется во вторую часть варочной камеры 20, что приведет к сжатию одного или более упругих элементов 82. В результате захватное кольцо 80 продвинется ко второй части 20 варочной камеры. За счет полного опускания рычага 58 захватное кольцо 80 разместится между удерживающим устройством 110 и запорным кольцом 118 (см. Фиг. 105C). Захватное кольцо 80, окружающее удерживающее устройство 110, предотвращает поворот захватного устройства 110 к наружной стороне. Таким образом, первую часть варочной камеры блокируют относительно второй части 20 варочной камеры. Первую часть варочной камеры блокируют на второй части 20 варочной камеры.
Устройство может включать в себя систему подачи текучей среды для подачи текучей среды, например жидкости, такой как горячая вода под давлением, в первую часть 18 варочной камеры. Когда варочная камера находится под давлением текучей среды для варки напитка, первая и вторая части 18, 20 варочной камеры будут отталкиваться друг от друга давлением текучей среды. Удерживающее устройство 110 и захватное кольцо 80, а также необязательно запорное кольцо 118 будут выдерживать полностью или частично усилие, созданное давлением текучей среды. Захватное кольцо 80, размещенное между удерживающим устройством 110 и запорным кольцом 118, повышает механическую устойчивость. Захватное кольцо 80 не должно выдерживать все усилия, оказанные на него удерживающим устройством 110, так как оно может упираться в запорное кольцо 118 и передавать по меньшей мере часть усилий на запорное кольцо 118. Запорное кольцо 118 может быть неподвижным, и, следовательно, его можно без труда усиливать. Так как первую часть варочной камеры блокируют на второй части 20 варочной камеры, рама 48 и исполнительный механизм, например коленчатый шарнир, не должны выдерживать это усилие или по меньшей мере его меньшую часть. Следовательно, можно проектировать более слабые и/или более дешевые раму и/или исполнительный механизм.
Хотя функционирование захватного кольца 80 показано на Фиг. 105A–105C в отношении капсулы 4A первого типа, следует понимать, что захватное кольцо 80 может функционировать идентично в отношении капсулы 4B второго типа. На Фиг. 106A показана капсула 4A первого типа в варочной камере во время экстракции. На Фиг. 106B показана капсула 4B второго типа в варочной камере во время экстракции.
Прокалывающий элемент 44 выполнен с возможностью прокалывания нижней части 8A, 8B капсулы 4A, 4B. Как также можно заметить на Фиг. 105A–105C, в данном примере прокалывающий элемент 44 не прокалывает нижнюю часть 8A, 8B, пока крышка 12A, 12B капсулы 4A, 4B не упрется в центральный участок 32 в первом или во втором положении варки. Для этой цели можно выбирать жесткость упругого элемента 42 и упругого элемента 84. В данном примере жесткость упругого элемента 42 выбирают так, чтобы она была больше жесткости упругого элемента 84. Однако следует понимать, что жесткость упругого элемента 42 может быть также равной жесткости упругого элемента 84 или что жесткость упругого элемента 42 может быть меньше жесткости упругого элемента 84.
После включения капсулы 4A, 4B в варочную камеру и прокалывания нижней части 8A, 8B текучую среду, в данном примере горячую воду под давлением, можно подавать в варочную камеру. Поэтому желательно, чтобы варочная камера была герметичной. Для этой цели центральный участок 32 обеспечивают первым уплотнительным элементом 120. Периферийный участок 34 обеспечивают вторым уплотнительным элементом 122. Устройство 2 для приготовления напитка выполнено с возможностью приготовления некоторого количества напитка, пригодного для употребления, с использованием либо капсулы 4A первого типа, либо капсулы 4B второго типа. Количество может быть предварительно заданным количеством. Количество может также быть количеством, выполненным с возможностью выбора, установки или программирования пользователем.
На Фиг. 103B описано уплотнение с учетом капсулы 4A первого типа. Первый уплотнительный элемент 120 выполнен с возможностью обеспечения герметичного для текучей среды сцепления между центральным участком 32 и первой частью варочной камеры 18 при формировании варочной камеры для удержания капсулы 4A первого типа. Первый уплотнительный элемент 120 может быть изготовлен из любой упругой пластмассы или резины, например из силикона, обладающей жесткостью в диапазоне, например, 50–70 по Шору, шкала А. В этом примере первый уплотнительный элемент 120 упирается в первую часть 18 варочной камеры, когда капсулу 4A первого типа вставляют в варочную камеру. Это обеспечивает уплотнение для воды, присутствующей в полости 24 снаружи капсулы 4A. Таким образом предотвращают обход варочной текучей среды, поданной в варочную камеру 22A, вокруг наружной части капсулы 4A. В примере, изображенном на Фиг. 103B, первый уплотнительный элемент 120 включает в себя упругий буртик 121. Упругий буртик 121 выполнен с возможностью обеспечения самоусиливающегося герметичного сцепления между центральным участком 32 и первой частью 18 варочной камеры под действием давления текучей среды в варочной камере, которое, например, может достигать 5–20 бар. Поэтому жесткость упругого буртика 121 может быть выше или ниже жесткости остальной части первого уплотнительного элемента 120, либо совпадать с ней. В данном примере первый уплотнительный элемент 120 упирается в обод 14A капсулы 4A первого типа. Обод 14A прижимается к первому уплотнительному элементу 120 первой опорной поверхностью 26. Это обеспечивает герметичное сцепление между центральным участком 32 и капсулой 4A, препятствующее выходу напитка из капсулы 4A через область 13A выхода. Следует понимать, что в данном случае боковая сторона обода 14A, направленная от чашеобразного корпуса 6A, герметично примыкает ко второй части 20 варочной камеры. Для усиления герметичного сцепления первый уплотнительный элемент 120 может включать в себя небольшое выступающее ребро, выполненное с возможностью приема в соответствующей канавке на ободе 14A, направленном от чашеобразного корпуса 6A капсулы 4A первого типа. Это небольшое выступающее ребро также может быть выполнено с возможностью герметичного сцепления с плоской частью на ободе 14A, направленной от чашеобразного корпуса 6A капсулы 4A первого типа. Альтернативно или дополнительно боковая сторона обода 14A, направленная к чашеобразному корпусу 6A, может герметично примыкать к первой части 18 варочной камеры. С этой целью можно обеспечивать дополнительное уплотнение на первой части 18 варочной камеры, например на первой опорной поверхности 26, и/или на капсуле 4A, например на ободе 14A или на чашеобразном корпусе 6A. Понятно, что уплотнение на капсуле может быть дополнительным к уплотнению между первой частью 18 варочной камеры и второй частью 20 варочной камеры. За счет этого можно снижать герметизирующее действие первого уплотнительного элемента 120.
На Фиг. 104B описано уплотнение с учетом капсулы 4B второго типа. Второй уплотнительный элемент 122 выполнен с возможностью обеспечения герметичного для текучей среды сцепления между периферийным участком 34 и первой частью варочной камеры 18 при формировании варочной камеры для удержания капсулы 4B второго типа. Второй уплотнительный элемент 122 может быть изготовлен из любой упругой пластмассы или резины, например из силикона, обладающей жесткостью в диапазоне, например, 50–70 по Шору, шкала A. Специалисту в данной области техники будет понятно, что признаки второго уплотнительного элемента, например размер, толщина, жесткость или другие, могут, но необязательно, быть такими же, как и у первого уплотнительного элемента 120. В данном примере второй уплотнительный элемент 122 упирается в первую часть 18 варочной камеры, когда капсулу 4B второго типа включают в варочную камеру. Это обеспечивает уплотнение для воды, присутствующей в полости 24 снаружи капсулы 4B. В примере, изображенном на Фиг. 104B, второй уплотнительный элемент 122 имеет упругий буртик 123. Упругий буртик 123 выполнен с возможностью обеспечения самоусиливающегося герметичного сцепления между периферийным участком 34 и первой частью 18 варочной камеры под действием давления текучей среды в варочной камере, которое, например, может достигать 5–20 бар. Поэтому жесткость упругого буртика 123 может быть выше или ниже жесткости остальной части второго уплотнительного элемента 122, либо совпадать с ней. Кроме того, признаки упругого буртика 123, как например длина, тоже могут, но необязательно, быть такими же, как у упругого буртика 121 первого уплотнительного элемента 120. В данном примере второй уплотнительный элемент 122 упирается в обод 14B капсулы 4B второго типа. Обод 14B прижимается ко второму уплотнительному элементу 122 второй опорной поверхностью 28. Это может обеспечивать герметичное сцепление между периферийным участком 34 и капсулой 4B, препятствующее выходу напитка из капсулы 4B через область 13B выхода. На Фиг. 104B первый уплотнительный элемент 120 обеспечивает герметичное сцепление между центральным участком 32 и периферийным участком 34 при формировании варочной камеры для удержания капсулы 4B второго типа. Герметичное сцепление между центральным участком 32 и периферийным участком 34 может быть самоусиливающимся. С этой целью сцепление между периферийным участком 34 и капсулой 4B второго типа может допускать пропускание варочной текучей среды к первому уплотнительному элементу 120. Таким образом, первый уплотнительный элемент 120 обеспечивает герметичное сцепление между центральным участком 32 и капсулой 4B, препятствующее выходу напитка из капсулы 4B через область 13B выхода. В одном варианте осуществления первый уплотнительный элемент 120 может находиться в непосредственном герметичном сцеплении с частью периферийного участка 34, выступающей между первым уплотнительным элементом 120 и вторым уплотнительным элементом 122 при формировании варочной камеры для удержания капсулы 4B второго типа. В альтернативном варианте осуществления первый уплотнительный элемент 120 может быть в непосредственном герметичном сцеплении со вторым уплотнительным элементом 122, входящим в периферийный участок 34. Следует понимать, что в данном случае боковая сторона обода 14B, направленная от чашеобразного корпуса 6B, причем обод может быть покрыт или не покрыт крышкой (например, фольгой), герметично примыкает ко второй части 20 варочной камеры. Альтернативно или дополнительно боковая сторона обода 14B, направленная к чашеобразному корпусу 6B, может герметично примыкать к первой части 18 варочной камеры. С этой целью можно обеспечивать дополнительное уплотнение на первой части 18 варочной камеры, например на второй опорной поверхности 28, и/или на капсуле 4B, например на ободе 14B или на чашеобразном корпусе 6B. Понятно, что уплотнение на капсуле может быть дополнительным к уплотнению между первой частью 18 варочной камеры и второй частью 20 варочной камеры. За счет этого можно снижать герметизирующее действие второго уплотнительного элемента 122.
Когда текучую среду под давлением подают в капсулу 4A, 4B в варочной камере, область 13A, 13B выхода может открываться к экстракционной пластине 30. Экстракционная пластина 30 в данном примере включает в себя множество рельефных элементов 124. В данном случае рельефные элементы 124 представляют собой усеченные пирамиды. Повышение давления внутри капсулы 4A, 4B может приводить к разрыву области 13A, 13B выхода рельефными элементами, что позволит напитку выходить из капсулы 4A, 4B.
Напиток может проходить сквозь экстракционную пластину 30 через отверстия в экстракционной пластине. Далее напиток может протекать к выпускному отверстию 126. Из выпускного отверстия 126 напиток может протекать в приемный сосуд, такой как чашка.
После варки напитка рычаг 58 можно перемещать вверх. Это приведет к удалению захватного кольца 80 из удерживающего устройства 110. Далее первую часть 18 варочной камеры будут перемещать в обратном направлении. Вторая наклонная поверхность 116 удерживающего устройства 110 может позволять удерживающему устройству миновать выступ 108. Первая часть варочной камеры 18 будет отходить от второй части 20 варочной камеры. Центральный участок 32 будет возвращаться в положение готовности. Выступы 50, 52 и канавки 54, 56 определяют траекторию, по которой будет следовать первая часть 18 варочной камеры. Как показано на Фиг. 107A и 107B, первая часть варочной камеры повернется вниз. Это способствует выбросу использованной капсулы 4A, 4B из полости 24 под действием силы тяжести. Выталкиватель 38 может помочь в выталкивании капсулы 4A, 4B с прокалывающего элемента 44 и из полости 24. Использованные капсулы 4A, 4B могут падать в корзину для отходов устройства 2.
В данном примере первая и вторая капсулы 4A, 4B выполнены с возможностью создания похожего визуального впечатления. На Фиг. 108A показан пример капсулы 4A первого типа, вставленной в варочную камеру 22A, сформированную первой частью 18 варочной камеры и второй частью 20 варочной камеры. Следует понимать, что периферийная стенка 10A уже, чем полость 24, в этом месте. В результате имеется первый объем 126, окружающий капсулу 4A первого типа внутри полости 24. На Фиг. 108B показан пример капсулы 4B второго типа, вставленной в варочную камеру 22B, сформированную первой частью 18 варочной камеры и второй частью 20 варочной камеры. Следует понимать, что часть 128 периферийной стенки 10B уже, чем полость 24, в этом месте. Эта часть 128 образована частью периферической стенки 10B, проходящей за первую опорную поверхность 26. В результате имеется второй объем 130, окружающий капсулу 4B второго типа внутри полости 24.
Как отмечалось, первый объем 126 не занимается капсулой 4A первого типа, когда варочная камера удерживает капсулу 4A первого типа. Однако этот первый объем 126 занят частью капсулы 4B второго типа, когда варочная камера удерживает капсулу 4B второго типа. Второй объем 130 не занят капсулой 4B второго типа, когда варочная камера удерживает капсулу 4B второго типа. Этот второй объем 130 принимает центральный участок 32 экстракционной пластины 30, когда варочная камера удерживает капсулу 4A первого типа.
Когда при варке напитка используют капсулу 4A первого типа, первый объем 126 будет заполняться текучей средой, такой как вода, причем эту текучую среду не используют для варки напитка. После варки эту текучую среду можно сливать в корзину для отходов. Когда при варке напитка используют капсулу 4B второго типа, второй объем 130 будет заполняться текучей средой, такой как вода, причем эту текучую среду не используют для варки напитка. После варки эту текучую среду можно сливать в контейнер, например в корзину для отходов. В данном примере первый объем 126 по существу равен второму объему 130. Следовательно, объем текучей среды, направленный в корзину для отходов, по существу одинаковый при варке напитка с использованием капсулы 4A первого типа и при варке напитка с использованием капсулы 4B второго типа.
В настоящем документе изобретение описывают со ссылкой на конкретные примеры вариантов осуществления изобретения. Однако следует понимать, что в эти примеры можно вносить различные модификации и изменения без отступления от сущности изобретения. Для ясности и краткости описания в настоящем документе признаки описывают в рамках одного и того же или отдельных вариантов осуществления, однако альтернативные варианты осуществления, имеющие комбинации всех или некоторых из признаков, описанных в этих отдельных вариантах осуществления, тоже предусмотрены.
В этих примерах центральный участок экстракционной пластины включает в себя множество рельефных элементов. Периферийный участок не включает в себя рельефные элементы. Однако следует понимать, что периферийный участок тоже может включать в себя рельефные элементы. Можно адаптировать экстракционную пластину и вторую область выхода друг к другу таким образом, чтобы гидравлическое сопротивление второй области выхода, когда она открыта, было меньше гидравлического сопротивления первой области выхода, когда она открыта. Можно адаптировать экстракционную пластину и вторую область выхода друг к другу таким образом, чтобы вторая область выхода разрывалась на экстракционной пластине на большей площади поверхности, чем первая область выхода. Можно адаптировать экстракционную пластину и вторую область выхода друг к другу таким образом, чтобы вторая область выхода разрывалась на экстракционной пластине в большем количестве мест, чем первая область выхода. Наружные рельефные элементы могут быть выполнены с возможностью разрыва как первой, так и второй области выхода, причем вторая область выхода разрывается на наружных рельефных элементах на большей площади поверхности, чем первая область выхода. Экстракционная пластина может включать в себя рельефные элементы первого типа и по меньшей мере один рельефный элемент второго типа, причем рельефные элементы первого типа выполнены в пределах области, соответствующей первой области выхода, и при этом по меньшей мере один рельефный элемент второго типа выполнен в пределах области, соответствующей второй области выхода, и за пределами области, соответствующей первой области выхода. Рельефный элемент второго типа может иметь более острый край, чем рельефные элементы первого типа. Вторая область выхода может включать в себя ослабленную зону. Ослабленную зону можно располагать в периферийной области второй области выхода.
В примерах капсула первого типа имеет выступающий наружу обод фланцевого типа. Следует понимать, что капсула первого типа может не иметь выступающего наружу обода. В примерах капсула второго типа имеет выступающий наружу обод фланцевого типа. Следует понимать, что капсула второго типа может не иметь выступающего наружу обода.
В примерах корпус и крышка капсулы изготавливают из алюминиевой фольги, предпочтительно из полимера, имеющего покрытие из алюминиевой фольги, чтобы обеспечивать легкое приваривание крышки к корпусу. Следует понимать, что корпус и/или крышка капсулы могут быть изготовлены из самых разнообразных материалов, которые квалифицированный специалист считает подходящими и которые могут быть переработаны в лист, пленку или фольгу с использованием технологий, обычно известных в данной области техники, таких как экструзия, коэкструзия, литье под давлением, выдувное формование, вакуумное формование и т. д. Подходящие материалы для корпуса капсулы и/или крышки включают в себя, без ограничений, пластики, в частности термопласты, например полиолефиновый полимер, например полиэтилен или полипропилен, ПВХ, сложные полиэфиры, например полиэтилентерефталат (ПЭТФ); металлические фольги, например, из алюминия, нержавеющей стали, металлических сплавов и т. д.; или листы тканого или нетканого или иным образом обработанного волоконного материала вроде бумаги, полиэфира и т. д.; или их комбинации, например многослойные материалы. Материал для капсулы может быть биоразложимым полимером или другим биоразложимым материалом. Специалисты в данной области техники будут способны выбирать подходящий материал с учетом предполагаемого использования вместе с пищевым материалом или любых имеющих отношение к делу обстоятельств во время использования капсулы. Можно выбирать толщину листа или фольги таким образом, чтобы обеспечивать капсулу устойчивой формы. Толщина листа или фольги может меняться в зависимости от характера материала.
В примерах капсулы являются закрытыми капсулами. Можно также обеспечивать систему с открытой капсулой. Открытую капсулу открывают перед ее вставкой в устройство. Можно предварительно перфорировать открытую капсулу. Можно упаковывать открытую капсулу в герметично закрытую упаковку, которую нужно снимать перед вставкой открытой капсулы в устройство. В примерах капсулы прокалывают прокалывающим устройством. Можно также обеспечивать систему капсулой, которую не прокалывают прокалывающим устройством. Такие капсулы могут, например, включать в себя входной фильтр. В примерах капсулы открываются к экстракционной пластине. Можно также обеспечивать систему капсулой, которая не открывается к экстракционной пластине. Такие капсулы могут, например, включать в себя выходной фильтр.
В примерах сами капсулы не включают в себя уплотнительный элемент. Следует понимать, что капсулы можно обеспечивать уплотнительным элементом, например упругим уплотнительным элементом. Уплотнительный элемент может, например, помещаться на обод, например, на стороне, направленной к чашеобразному корпусу, или на стороне, направленной от чашеобразного корпуса. Альтернативно или дополнительно можно обеспечивать уплотнительный элемент на периферийной стенке и/или на нижней части.
В примерах захватное кольцо и удерживающее устройство проходят вдоль по существу всего периметра первой и второй частей варочной камеры. Это обеспечивает особенно хорошую блокировку двух частей варочной камеры друг на друге. Однако следует понимать, что захватное кольцо и удерживающее устройство могут также включать в себя средство захвата и средство удержания в одном или более дискретных положениях вдоль периметра, например в двух, трех, четырех, шести или восьми положениях.
Во всех приведенных выше примерах можно заменять капсулу 4B капсулой 4B’, что будет обсуждаться ниже.
Для детального описания варианта осуществления (см. Фиг. 109A–109C) капсулы 4B второго типа (также называемой ILD–капсулой) принимается, что капсула 4B включает в себя корпус 6B в форме усеченного конуса. Корпус содержит периферийную боковую стенку 10B, проходящую вокруг центральной оси чашеобразного корпуса, нижнюю стенку 8B, соединенную с первым 9B концом боковой стенки для закрытия первого конца корпуса капсулы, и фланец (также называемый как обод или обод фланцевого типа) 14B, проходящий радиально наружу от второго конца 11B периферийной боковой стенки.
Капсула дополнительно включает в себя соединенную с фланцем крышку 12B из фольги. Она также включает в себя слой 13B кофе из помола кофе, который размещен во внутреннем пространстве 16B, ограниченном корпусом капсулы и крышкой. Слой кофе имеет максимальный диаметр D1 слоя кофе, который соответствует внутреннему диаметру чашеобразного корпуса на втором конце периферийной стенки. Внутреннее пространство имеет высоту H1, определенную максимальным расстоянием между нижней частью и плоскостью, в которой проходит второй конец периферийной боковой стенки. Вес слоя кофе находится в диапазоне 9–13 граммов. Соотношение (высота)/(максимальная ширина) слоя кофе находится в диапазоне 0,9–1,2. В этом примере D1 равняется приблизительно 34 мм, а H1 равняется приблизительно 39 мм. Соотношение (высота внутреннего пространства)/(внутренний диаметр чашеобразного корпуса на втором конце периферийной стенки) также находится в диапазоне 0,9–1,2. Таким образом, высота слоя кофе по существу равна высоте внутреннего пространства. И корпус 6B капсулы, и крышка 12B изготовлены из алюминия. Капсула 4B герметично закрыта. Нижняя часть капсулы 4B выполнена с возможностью открытия при прокалывании для подачи воды под давлением в капсулу, и причем крышка выполнена с возможностью открытия при разрыве под действием давления воды в капсуле, как обсуждалось выше.
В результате капсула второго типа имеет хорошие показатели варки. Например, показатели варки можно охарактеризовать следующим образом:
– содержание сухого вещества находится в диапазоне 2,8–3,4% для эспрессо и 1,3–1,5% для лунго;
– соотношение (биттерлактоны)/(уксусные кислоты) находится в диапазоне 220–245 для эспрессо и в диапазоне 480–510 для лунго;
– соотношение (биттерлактоны)/(хинные кислоты) находится в диапазоне 95–105 для эспрессо и в диапазоне 210–230 для лунго;
– соотношение (биттерлактоны)/(лимонные кислоты) находится в диапазоне 210–225 для эспрессо и 390–420 для лунго;
– выход находится в диапазоне 20–28%;
– крепость находится в диапазоне 2,6–3,9%;
– аромат находится в диапазоне 7180–7750 ppm для эспрессо и 7300–7550 ppm для лунго
Другие диапазоны значений показаны на Фиг. 14A, 14B, 15, 16, 17, 18, 19 и 20, на которых значения, касающиеся эспрессо 2, относятся к варке эспрессо из DCA–капсулы, которая согласно изобретению представляет собой вариант осуществления ILD–капсулы. Значения, касающиеся лунго 2, относятся к варке лунго из DCA–капсулы, которая согласно изобретению представляет собой вариант осуществления ILD–капсулы. Значения, касающиеся эспрессо 1 и лунго 1, связаны с варками, которые приготовили с помощью стандартной капсулы (STN) не в соответствии с настоящим изобретением.
Диапазоны значений, показанные на Фиг. 14A, 14B, 15, 16, 17, 18, 19 и 20, и относящиеся к эспрессо 2, лунго 2 (для Фиг. 14A, 14B, 15, 16, 17 и 18), и относящиеся к Forza B1 ILD 10,7 г (для Фиг. 19), и относящиеся к Profondo B1 ILD 11,1 г (для Фиг. 19), также характеризуют показатели варки варианта осуществления ILD–капсулы согласно изобретению и включены в настоящий документ посредством ссылки. Вес слоя кофе может предпочтительно находиться в диапазоне 10,0–12,5 грамма.
Предпочтительно обычно можно считать, что объем слоя кофе по меньшей мере по существу равен объему внутреннего пространства. Кроме того, можно полагать, что соотношение (объем слоя кофе)/(объем внутреннего пространства) находится в диапазоне 0,6–1,0, предпочтительно в диапазоне 0,75–1,0, более предпочтительно в диапазоне 0,85–1,0, еще более предпочтительно в диапазоне 0,9–1,0 и наиболее предпочтительно в диапазоне 0,95–1,0. Факт состоит в том, что внутреннее пространство, (почти) заполненное кофе, обеспечивает предсказуемость способа варки. Если бы оно не было (почти) полностью заполнено, форма слоя кофе варьировалась бы. Вызывает удивление, что такую капсулу можно использовать для приготовления двойного ристретто, двойного эспрессо и двойного лунго. Для специалиста будет ожидаемо, что капсула для двойного лунго будет (почти) полностью заполнена кофе и что капсула для ристретто и/или эспрессо не будет полностью заполнена слоем кофе. В этом случае оставшееся свободное пространство в нижней части капсулы может быть заполнено пластиковым наполнителем, имеющим открытую структуру, чтобы вода могла протекать через него. Этот наполнитель обеспечивает требуемую форму слоя кофе, причем предотвращено образование в нем каналов. Он также предотвращает усиление крепости напитков эспрессо или ристретто. В соответствии с одним аспектом изобретения наполнитель заменяют на помол кофе. Это показывает, что крепость напитка для эспрессо или ристретто все еще остается желаемой и не становится излишне сильной.
Ввиду этого изобретение также относится к системе, содержащей первую капсулу 4B второго типа, как обсуждалось выше, и вторую капсулу 4B второго типа (включая вторую капсулу 4B’ второго типа), обсуждаемую ниже, как упоминалось выше, причем первая капсула 4B второго типа заполнена слоем кофе для приготовления двойного ристретто или двойного эспрессо, и при этом вторая капсула 4B. 4B’ второго типа заполнена слоем кофе для приготовления двойного лунго, причем высота слоя кофе первой капсулы второго типа приблизительно равна высоте слоя кофе второй, и при этом высота каждого из слоев кофе предпочтительно по существу соответствует высоте внутреннего пространства 16B.
В более общем смысле предпочтительно, чтобы объем внутреннего пространства находился в диапазоне 25–30 мл, более предпочтительно в диапазоне 27,5–28,5 мл. Это соответствует возможному коэффициенту масштабирования f, как обсуждалось выше. Кроме того, в более общем смысле объем слоя кофе находится в диапазоне 25,0–30,0 мл, более предпочтительно в диапазоне 27,5–28,5 мл.
Кроме того, более общим является то, что высота внутреннего пространства находится в диапазоне 37,0–39,0 мм, предпочтительно 38,0–38,8 мм; и/или внутренний диаметр корпуса капсулы на втором конце периферийной стенки находится в диапазоне 33,0–35,0 мм, предпочтительно 34,0–34,9 мм (диаметр отверстия чашеобразного корпуса); и/или внутренний диаметр корпуса капсулы на первом конце периферийной стенки находится в диапазоне 27,0–30,0 мм, предпочтительно 28,0–29,0 мм (диаметр нижней части); В смысле более общих характеристик заявляется, что капсула выполнена с возможностью приготовления кофейного напитка в объеме более 50 мл. В настоящем варианте осуществления корпус капсулы и/или крышку обеспечивают покрытием.
В соответствии с дополнительным аспектом изобретения для капсулы второго типа заявляется, что:
– распределение размера помола;
– средний размер помола;
– процентное содержание мелких частиц;
3
– насыпную плотность кофе (г/см);
– средний объемный диаметр; и
3
– плотность слоя кофе, г/см, в капсуле
выбирают так, что при полном заполнении или альтернативно частичном заполнении помолом кофе вкус полученного напитка определяют по характерному признаку, который обусловлен по меньшей мере одним из следующих параметров:
– содержание сухого вещества находится в диапазоне 2,8–3,4% для эспрессо и 1,3–1,5% для лунго;
– соотношение (биттерлактоны)/(уксусные кислоты) находится в диапазоне 220–245 для эспрессо и в диапазоне 480–510 для лунго;
– соотношение (биттерлактоны)/(хинные кислоты) находится в диапазоне 95–105 для эспрессо и в диапазоне 210–230 для лунго;
– соотношение (биттерлактоны)/(уксусные кислоты) находится в диапазоне 210–225 для эспрессо и в диапазоне 390–420 для лунго;
– выход находится в диапазоне 20–28%;
– крепость находится в диапазоне 2,6–3,9%;
– аромат находится в диапазоне 7180–7750 ppm для эспрессо и 7300–7550 ppm для лунго.
Соотношение (диаметр крышки)/(толщина крышки) предпочтительно находится в диапазоне 700–2100, предпочтительно в пределах 900–1400. Такая крышка открывается при разрыве в оптимальный момент во время использования, несмотря на то что она имеет относительно большую площадь поверхности.
Указанные выше диапазоны обеспечивают более предсказуемые желаемые значения выхода и крепости, как обсуждалось выше.
В соответствии с другим аспектом изобретения для капсулы второго типа заявляется, что:
– высота слоя кофе находится в диапазоне 23,0–39,0 мм, предпочтительно 35,0–38,8 мм; и/или
– максимальный диаметр слоя кофе находится в диапазоне 33,0–35,0 мм, предпочтительно 34,0–34,9 мм; и/или
– объем внутреннего пространства находится в диапазоне 25,0–30,0 мл, предпочтительно 27,5–28,5 мл;
и при этом: по меньшей мере одно из свойств слоя кофе находится в следующих диапазонах:
насыпная плотность:
380–500 г/л, предпочтительно 400–460 г/л;
процентное содержание мелких частиц:
6–24% < 90 мкм, предпочтительно 10–21% < 90 мкм
средний объемный диаметр:
240–440 мкм, предпочтительно 260–400 мкм
Эффекты заключаются в том, что капсула второго типа при использовании обеспечивает количество кофейного напитка в диапазоне 50–220 мл за период времени 10–73 с, так что средняя скорость потока составляет 3–5 мл/с. Причем нижняя часть диапазона объема связана с двойным ристретто, средняя часть диапазона объема связана с двойным эспрессо, а верхняя часть диапазона объема связана с двойным лунго.
Как отмечалось, процентное содержание мелких частиц и средний объемный диаметр (VMD) согласно изобретению определяют с помощью широко известного анализатора Sympatec, который подходит для определения распределения и размера частиц в сухих продуктах. Таким анализатором может быть центральный блок Sympatec «Helos», использованный в сочетании с блоком Rodos T4.1 системы сухого диспергирования. Примененный диапазон измерения R6 составляет 9,0–1750. Пробу помещают в измерительный блок. С помощью технологии лазерной дифракции для указанной пробы определяют распределение частиц по размерам. Свет, излучаемый лазером, рассеивается частицами пробы. Степень дифракции зависит от размера частиц пробы жареного и молотого кофе. Рассеянный свет обнаруживают детектором после прохождения линзы, которая представляет собой линзу R6.
Можно получать кофейный напиток, для которого характерный признак включает в себя по меньшей мере один из следующих параметров:
– содержание сухого вещества находится в диапазоне 2,8–3,4% для эспрессо и 1,3–1,5% для лунго;
– соотношение (биттерлактоны)/(уксусные кислоты) находится в диапазоне 220–245 для эспрессо и в диапазоне 480–510 для лунго;
– соотношение (биттерлактоны)/(хинные кислоты) находится в диапазоне 95–105 для эспрессо и в диапазоне 210–230 для лунго;
– соотношение (биттерлактоны)/(лимонные кислоты) находится в диапазоне 210–225 для эспрессо и 390–420 для лунго;
– выход находится в диапазоне 20–28%;
– крепость находится в диапазоне 2,6–3,9%;
– аромат находится в диапазоне 7180–7750 ppm для эспрессо и 7300–7550 ppm для лунго.
В соответствии с еще другим аспектом изобретения для капсулы второго типа заявляется, что:
– высота внутреннего пространства находится в диапазоне 37,0–39,0 мм, предпочтительно 38,0–38,8 мм; и/или
– внутренний диаметр чашеобразного корпуса на втором конце находится в диапазоне 33,0–35,0 мм, предпочтительно 34–34,9 мм; и/или
– объем внутреннего пространства находится в диапазоне 25,0–30,0 мл, предпочтительно 27,5–28,5 мл; и
причем угол φ боковой стенки относительно центральной оси находится в диапазоне 4,5–5,5 градуса, предпочтительно 4,9–5,1 градуса.
Это показывает, что такая капсула может быть изготовлена из алюминия, причем корпус капсулы может быть сформирован посредством процесса глубокой вытяжки без риска образования разрыва корпуса капсулы во время процесса глубокой вытяжки и/или появления искусственных складок. Коэффициент вытяжки для капсулы (изготовленной из круглого алюминиевого листа) составляет 1,28–1,31. В этом случае при угле свыше 5 градусов производство капсулы без вышеуказанных рисков весьма затруднительно.
Капсула второго типа предпочтительно имеет наплыв 17 клея во внутреннем пространстве на переходной кромке между периферийной стенкой и фланцем 14B. Это предотвращает возможный отрыв крышки от корпуса капсулы в процессе варки. Это может обеспечивать некоторую дополнительную опору для получения надлежащего уплотнения с устройством, как обсуждалось выше, при взаимодействии с поверхностью крышки для образования уплотнения вместо взаимодействия с фланцем корпуса капсулы.
Кроме того, в соответствии с другим аспектом изобретения для капсулы второго типа заявляется, что:
– внутренний диаметр чашеобразного корпуса на втором конце периферийной стенки находится в диапазоне 33,0–35,0, предпочтительно 34,0–34,9 мм; и/или
– внутреннее пространство имеет объем в диапазоне 25,0–30,0 мл, предпочтительно 27,5–28,5 мл; и/или
– высота внутреннего пространства находится в диапазоне 37,0–39,0 мм, предпочтительно 38,0–38,8 мм; и
причем толщина периферийной стенки и нижней стенки чашеобразного корпуса находится в диапазоне 105–120 мкм. Относительная толстая стенка также помогает предотвращать образование искусственных складок, как обсуждалось выше.
Кроме того, согласно другому аспекту изобретения для капсулы второго типа заявляется, что внутренний диаметр чашеобразного корпуса на втором конце периферийной стенки находится в диапазоне 33,0–35,0 мм, предпочтительно в диапазоне 34,0–34,9 мм. Диаметр крышки находится в диапазоне 34,0–48,0 мм, предпочтительно между 39,0–43,0 мм, даже более предпочтительно приблизительно 40,8 мм. Это обеспечивает достаточно большую площадь поверхности для соединения крышки с фланцем. Толщина крышки находится в диапазоне 20–47 мкм, предпочтительно в пределах 30–40 мкм. Крышка соединяется вдоль кольцеобразной области соединения с фланцем чашеобразного корпуса, причем соотношение (Ar/Al) площади поверхности (Ar) кольцеобразной области соединения и площади поверхности (Al) крышки находится в диапазоне 0,36–0,41, предпочтительно 0,375–0,385. Величина выпуклости, т. е. расстояния между центром крышки и плоскостью, в которой проходит второй конец периферийной стенки, находится в диапазоне 0,8–2,0 мм. Такая допустимая величина выпуклости обеспечивает упаковку помола кофе в закрытую капсулу с сохранением его свежести и полного аромата. Внутреннее давление, при котором крышка открывается при разрыве без контакта с шиповой пластиной или при котором крышка отрывается от фланца, находится в диапазоне 1,2–1,9 бар, более предпочтительно в диапазоне 1,6–1,8 бар
Теперь будет рассмотрен другой вариант осуществления капсулы 4B’ второго типа. Эта вторая капсула 4B’ второго типа такая же, как и (первая) капсула 4B второго типа с той разницей, что крышка 12B’ (Фиг. 109D), которая соединена с фланцем 14B, обеспечена выпускным отверстием 21B’ (Фиг. 109D) или множеством выпускных отверстий 21B’ (Фиг. 109E). Капсула 4B’ дополнительно содержит выпускной фильтр 19B’ (схематично показан в качестве дополнительного варианта пунктирными линиями на Фиг. 109A, 109B и показан на Фиг. 109D и 109E), который располагается между слоем 13B’ кофе и крышкой 12B’. Толщина выпускного фильтра предпочтительно находится в диапазоне 1,2–1,6 мм, и/или проницаемость выпускного фильтра находится в диапазоне от 100 мм/с при 200 Па до 700 мм/с при 200 Па в соответствии с DIN и ISO 9237, и/или выпускной фильтр содержит полиэфирные волокна и/или вес фильтра составляет 300–600 г/м2.
Такие капсулы в соответствии с Фиг. 109A и 109B с крышкой в соответствии с Фиг. 109D или 109E можно использовать для приготовления двойного лунго из кофе, который не содержит или почти не содержит кремовую пенку. Такой экстракт кофе также называют заварным кофе.
2
Общая площадь поверхности отверстия 21B’ или множества отверстий 21B’ может находиться в диапазоне 1,5–5,0 см.
Изобретение также относится к системе, содержащей первую капсулу 4B второго типа, как описано выше, и вторую капсулу 4B’ второго типа, как обсуждалось выше, причем первая капсула 4B второго типа заполнена слоем кофе для приготовления двойного ристретто или двойного эспрессо, и при этом вторая капсула 4B’ второго типа заполнена слоем кофе для приготовления двойного лунго по существу без кремовой пенки, причем высота слоя кофе первой капсулы второго типа приблизительно такая же, как и высота слоя кофе второй капсулы второго типа, и при этом предпочтительно высота каждого слоя кофе по существу соответствует высоте внутреннего пространства 16B.
Согласно другому аспекту изобретения система содержит устройство 2 для варки кофе, как описано выше, и капсулу 4B или 4B’ второго типа, причем устройство выполнено с возможностью приготовления двойного ристретто или двойного эспрессо, при этом при использовании капсулы 4B второго типа насос устройства работает на полную мощность так, что скорость потока текучей среды, которая с помощью насоса подается для варки кофе в капсулу второго типа, в системе максимален.
Согласно еще одному аспекту устройство выполнено с возможностью приготовления двойного лунго при использовании капсулы 4B или 4B’ второго типа, причем поток воды, который с помощью насоса подается в капсулу второго типа, регулируется в течение периода времени, предпочтительно в течение полного периода времени работы насоса, так, что скорость потока не превышает предварительно заданного значения, при этом предварительно заданное значение находится в диапазоне 2,5–5,0 мл/с, предпочтительно 3,0–4,0 мл/с. В такой системе избегают того, чтобы при использовании капсулы 4B’ второго типа, которая по своей природе обладает более низким гидравлическим сопротивлением по сравнению с капсулой 4B второго типа, скорость потока через капсулу 4B’ второго типа не был слишком высоким, несмотря на относительно гидравлическое сопротивление капсулы 4B’. Ниже в примере A период времени представляет собой полный период времени работы насоса. Ниже в примере B период времени может начаться через 10 секунд после начала работы насоса.
В альтернативном варианте осуществления устройство выполнено с возможностью приготовления двойного лунго при использовании капсулы 4B второго типа, причем насос устройства работает на полную мощность так, что скорость потока текучей среды, которая с помощью насоса подается для варки кофе в капсулу первого типа, максимален внутри системы. В этом случае устройство также выполнено с возможностью приготовления двойного лунго при использовании капсулы 4B’ второго типа, причем поток воды, который с помощью насоса подается в капсулу второго типа, регулируется в течение периода времени, предпочтительно в течение полного периода времени работы насоса, так, что скорость потока не превышает предварительно заданного значения, при этом предварительно заданное значение находится в диапазоне 2,5–5,0 мл/с, предпочтительно 3,0–4,0 мл/с. Проблемы с работой насоса на полной мощности не возникло бы, если бы использовали капсулу 4B, поскольку она имеет более высокое сопротивление, чем капсула 4B’.
Для этого в устройстве в примере А можно обеспечивать три кнопки 300 (схематично показаны только на Фиг. 106B), которые можно использовать в комбинации с капсулой 4B, 4B’ второго типа для выбора способа варки: первая кнопка для выбора режима приготовления двойного ристретто, причем, если активирована первая кнопка, устройство при работе подает достаточное количество горячей воды в капсулу (4B) второго типа для приготовления двойного ристретто на максимальной мощности насоса, вторая кнопка для выбора режима приготовления двойного эспрессо, причем, если активирована вторая кнопка, устройство при работе подает достаточное количество горячей воды в капсулу (4B) второго типа для приготовления двойного эспрессо на максимальной мощности насоса, и третья кнопка для выбора режима приготовления двойного лунго, причем, если активирована третья кнопка, устройство при работе подает достаточное количество горячей воды в капсулу (4B или 4B’) второго типа для приготовления двойного лунго, тогда как скорость потока поддерживается ниже предварительно заданного максимального значения.
В альтернативном варианте осуществления в устройстве можно обеспечивать четыре кнопки 300 (схематично показаны только на Фиг. 106B), которые можно использовать в комбинации с капсулой 4B, 4B’ второго типа для выбора способа варки: первая кнопка для выбора режима приготовления двойного ристретто, причем, если активирована первая кнопка, устройство при работе подает достаточное количество горячей воды в капсулу (4B) второго типа для приготовления двойного ристретто на максимальной мощности насоса, вторая кнопка для выбора режима приготовления двойного эспрессо, причем, если активирована вторая кнопка, устройство при работе подает достаточное количество горячей воды в капсулу (4B) второго типа для приготовления двойного эспрессо на максимальной мощности насоса, третья кнопка для выбора режима приготовления двойного лунго, при котором, если активирована третья кнопка, устройство при работе подает достаточное количество горячей воды в капсулу (4B) второго типа для приготовления двойного лунго на максимальной мощности насоса, и четвертая кнопка для выбора режима приготовления двойного лунго по существу без кремовой пенки, причем, если активирована четвертая кнопка, устройство при работе подает достаточное количество горячей воды в капсулу 4B’ второго типа для приготовления двойного лунго по существу без кремовой пенки, тогда как скорость потока поддерживается ниже предварительно заданного максимального значения.
Кроме того, в альтернативном варианте осуществления в примере B устройство обеспечивают тремя кнопками для выбора способа варки. Первую кнопку используют для выбора режима приготовления двойного ристретто, причем, если активирована первая кнопка, устройство при работе подает достаточное количество горячей воды в капсулу 4B второго типа для приготовления двойного ристретто на максимальной мощности насоса. Вторую кнопку используют для выбора способа приготовления двойного эспрессо, причем, если активирована вторая кнопка, устройство при работе подает достаточное количество горячей воды в капсулу 4B второго типа для приготовления двойного эспрессо на максимальной мощности насоса. Третью кнопку используют для выбора способа приготовления двойного лунго, причем, если активирована третья кнопка, устройство при работе подает достаточное количество горячей воды в капсулу 4B или 4B’ второго типа для приготовления двойного лунго. Можно дополнительно обеспечивать устройство средством обнаружения, таким как расходомер, для определения, превышает ли скорость потока в предварительно заданный период процесса варки (например, первые 10 секунд после начала варки) предварительно заданное первое значение (например, 7–9 мл/с) и/или превышает ли количество произведенного напитка предварительно заданное второе значение (например, 50 мл). Устройство может быть дополнительно выполнено с возможностью поддержания расхода ниже предварительно заданного максимального значения (как обсуждалось выше) для расхода в течение второго периода времени варки (например, начиная с 10 секунд после начала варки и до окончания варки), который следует после первого периода времени, если в течение первого периода времени обнаружено, что скорость потока превышает предварительно заданное первое значение и/или количество произведенного напитка превышает предварительно заданное второе значение. Способ варки в этом примере определяют общим периодом времени, в течение которого работает насос.
Устройство также предпочтительно выполнено с возможностью приготовления одинарного ристретто, одинарного эспрессо и одинарного лунго с использованием капсулы первого типа, которая меньше капсулы второго типа. В этом случае насос постоянно работает на полную мощность так, что скорость потока текучей среды, которая с помощью насоса подается для варки кофе в капсулу первого типа, максимален внутри системы. Устройство может быть выполнено с возможностью отличения (автоматически) капсулы первого типа от капсулы второго типа.
В этом случае для решения с тремя кнопками, рассмотренного выше, можно использовать те же самые три кнопки для выбора способа варки при загрузке капсулы первого типа, причем устройство распознает, что загружена капсула первого типа. В этом случае активация трех кнопок имеет функцию, отличную от описанной выше в отношении капсулы второго типа. Первую кнопку используют для выбора режима приготовления одинарного ристретто, причем, если активирована первая кнопка, устройство при работе подает достаточное количество горячей воды в капсулу (4A) первого типа для приготовления одинарного ристретто на максимальной мощности насоса, вторую кнопку используют для выбора режима приготовления одинарного эспрессо, причем, если активирована вторая кнопка, устройство при работе подает достаточное количество горячей воды в капсулу (4A) первого типа для приготовления одинарного эспрессо на максимальной мощности насоса, и третью кнопку используют для выбора режима приготовления одинарного лунго, причем, если активирована третья кнопка, устройство при работе подает достаточное количество горячей воды в капсулу (4A’) второго типа для приготовления одинарного лунго на максимальной мощности насоса.
Для решения с четырьмя кнопками, рассмотренного выше, можно использовать те же самые первые три кнопки для выбора способа варки при загрузке капсулы первого типа. Кроме того, устройство распознает, что загружена капсула первого типа. В этом случае активация четырех кнопок имеет функцию, отличную от описанной выше в отношении капсулы второго типа. Первую кнопку используют для выбора режима приготовления одинарного ристретто, причем, если активирована первая кнопка, устройство при работе подает достаточное количество горячей воды в капсулу (4A) первого типа для приготовления одинарного ристретто на максимальной мощности насоса, вторую кнопку используют для выбора режима приготовления одинарного эспрессо, причем, если активирована вторая кнопка, устройство при работе подает достаточное количество горячей воды в капсулу (4A) первого типа для приготовления одинарного эспрессо на максимальной мощности насоса, и третью кнопку используют для выбора режима приготовления одинарного лунго, причем, если активирована третья кнопка, устройство при работе подает достаточное количество горячей воды в капсулу (4A’) второго типа для приготовления одинарного лунго на максимальной мощности насоса. Четвертую кнопку не используют для капсулы первого типа.
Максимальная скорость потока, когда капсулу 4B второго типа используют для приготовления двойного эспрессо или двойного ристретто или необязательно двойного лунго (насос работает на полную мощность), находится в диапазоне 2,0–7,0 мл/с Максимальная скорость потока, когда используют капсулу 4A первого типа, находится в диапазоне 1,5–7,0 мл/с.
Устройство выполнено так, что для приготовления двойного лунго поток воды, который с помощью насоса подается в капсулу, регулируется так, что скорость потока не превышает предварительно установленного значения, причем предварительно заданное значение находится в диапазоне 7–9 мл/с.
Система предпочтительно выполнена так, что температурный профиль воды во впускном отверстии для воды в варочной камере, в которой в процессе варки размещается кофейная капсула второго типа, соответствует, например, следующим параметрам:
– от начала до 3 с: температура воды находится в диапазоне 90–95°C
– от 3 секунд до 15 секунд: температура воды находится в диапазоне 83–95°C;
– после 15 с: температура воды находится в диапазоне 88–95°C.
Результатом является то, что конечная температура варки полного объема заварного кофе находится в диапазоне 85–92°С. Кроме того, получают кофейный напиток, который имеет характерный признак, включающий в себя по меньшей мере один из следующих параметров:
–содержание сухого вещества находится в диапазоне 2,8–3,4% для эспрессо и 1,3–1,5% для лунго;
–соотношение (биттерлактоны)/(уксусные кислоты) находится в диапазоне 220–245 для эспрессо и в диапазоне 480–510 для лунго;
–соотношение (биттерлактоны)/(хинные кислоты) находится в диапазоне 95–105 для эспрессо и в диапазоне 210–230 для лунго;
–соотношение (биттерлактоны)/(лимонные кислоты) находится в диапазоне 210–225 для эспрессо и 390–420 для лунго;
–выход находится в диапазоне 20–28%;
–крепость находится в диапазоне 2,6–3,9%;
–аромат находится в диапазоне 7180–7750 ppm для эспрессо и 7300–7550 ppm для лунго
Рисунок прокалывания, сформированный в процессе варки в крышке капсулы 4A первого типа, предпочтительно отличается от рисунка прокалывания, сформированного в процессе варки в крышке капсулы 4B второго типа, причем рисунок прокалывания, сформированный в процессе варки в крышке капсулы первого типа, отличается от рисунка прокалывания, сформированного в процессе варки в крышке капсулы второго типа, при этом область, содержащая проколотые отверстия, в капсуле первого типа немного меньше области, содержащей проколотые отверстия, в капсуле второго типа, в частности меньше на 0,5–5,0%.
Согласно другому аспекту системы в соответствии с изобретением заявляется, что капсула второго типа при использовании обеспечивает количество кофейного напитка в диапазоне 50–220 мл за период времени 10–73 с, так что средняя скорость потока составляет 3–5 мл/с,
при этом соотношение (средняя скорость потока)/(максимальный диаметр слоя кофе) находится в диапазоне 0,008–0,16 мл/мм.
С помощью такой системы можно получать кофе, который имеет характерный признак, включающий в себя по меньшей мере один из следующих параметров:
–содержание сухого вещества находится в диапазоне 2,8–3,4% для эспрессо и 1,3–1,5% для лунго;
–соотношение (биттерлактоны)/(уксусные кислоты) находится в диапазоне 220–245 для эспрессо и в диапазоне 480–510 для лунго;
–соотношение (биттерлактоны)/(хинные кислоты) находится в диапазоне 95–105 для эспрессо и в диапазоне 210–230 для лунго;
–соотношение (биттерлактоны)/(лимонные кислоты) находится в диапазоне 210–225 для эспрессо и 390–420 для лунго;
–выход находится в диапазоне 20–28%;
–крепость находится в диапазоне 2,6–3,9%;
–аромат находится в диапазоне 7180–7750 ppm для эспрессо и 7300–7550 ppm для лунго.
В другом аспекте изобретение также относится к системе по п. 26, в которой с помощью первой капсулы второго типа варят двойной ристретто или двойной эспрессо и в которой с помощью второй капсулы второго типа варят двойной лунго.
Наконец, согласно другому аспекту изобретение относится к применению системы по любому из пп. 27–40, при котором с помощью капсулы второго типа варят двойной ристретто, двойной эспрессо или двойной лунго.
Следует понимать, что также можно обеспечивать второе устройство, выполненное с возможностью варки напитка с использованием капсулы второго типа, но выполненное без возможности варки напитка с использованием капсулы первого типа. Такое второе устройство можно включать в систему вместе с устройством, описанным со ссылкой на фигуры, и капсулой второго типа, и необязательно с капсулой первого типа.
Однако другие модификации, изменения и варианты тоже возможны. Соответственно, описания, чертежи и примеры следует рассматривать в иллюстративном, а не в ограничивающем смысле.
Для ясности и краткости описания в настоящем документе признаки описывают в составе одного и того же или отдельных вариантов осуществления, однако следует понимать, что объем настоящего изобретения может включать в себя варианты осуществления, имеющие комбинации всех или некоторых из описанных признаков.
В формуле изобретения любые номера позиций, указанные в скобках, не следует трактовать как ограничивающие пункт формулы изобретения. Слово «содержащий» не исключает наличия других элементов или стадий, отличных от перечисленных в пункте формулы изобретения. Кроме того, слово «один» не следует толковать как ограниченное «только один», но вместо этого его используют для обозначения «по меньшей мере одного» и оно не исключает множества. Простой факт того, что определенные показатели указаны во взаимно отличающихся пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что при необходимости нельзя использовать комбинацию этих показателей.