КАПСУЛА, СИСТЕМА И СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА
CAPSULE, SYSTEM AND METHOD FOR PREPARING A BEVERAGE

ОБЛАСТЬ И УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к капсуле в соответствии со вступительной частью по п. 1. Такая капсула известна из заявки на европейский патент 0 468 079.
На практике такие капсулы в основном расположены и применяются для экстракции кофе путем прессования впрыскиваемой жидкости, такой как горячая вода, под давлением через порошок, полученный путем помола обжаренных кофейных зерен. Однако вещество, которое может быть в форме, например, гранул, стружки или хлопьев, также может быть образовано или может содержать ингредиенты, которые должны быть растворены и/или захвачены потоком, такие как сахар или сухое молоко. Экстрагируемые вещества могут также относиться к другим типам, отличным от кофе, например, чаю или травам.
На рынке широко применяются капсулы, в которых корпус капсулы изготовлен из алюминия или пластика и в которых открытый конец герметизирован тонким листом, как правило, из алюминия. Закрытый конец корпуса капсулы, как правило, называют нижней частью. Кофемашины имеют кожух, в который может быть введена основная часть корпуса капсулы, и закрывающий элемент. Кожух и/или закрывающий элемент выполнен (–ы) с возможностью перемещения относительно друг друга между рабочим положением, в котором кромка капсулы зажимается между кожухом и закрывающим элементом, и положением переноса, оставляющим отверстие, через которое можно удалить из кожуха использованную капсулу и вставить в кожух свежую капсулу. Предусмотрены прокалывающие элементы, которые внутри кожуха в процессе применения прокалывают нижнюю часть корпуса капсулы.
Когда жидкость под давлением подается в кожух, она проникает в капсулу через отверстия, выполненные прокалывающим элементом, и вызывает увеличение внутреннего давления, что приводит к разрыву крышки, например, с помощью прокалывающих элементов закрывающего элемента. Затем в вещество под давлением подается поток воды, а сваренный напиток выходит из капсулы и направляется в приемный сосуд для пользователя за пределами машины. Крышку также можно до некоторой степени открыть перед впрыскиванием жидкости под давлением, например, если капсула упакована в барьерный материал для удержания ароматизаторов, причем барьерный материал необходимо удалить перед применением.
При отведении прокалывающих элементов от капсулы вещество может выходить из капсулы через проколотые отверстия.
Кроме того, сито может влиять на распределение потока воды по веществу и, в частности, на равномерность его распределения по всему веществу и в течение всего периода стадии приготовления напитка. Кроме того, по–видимому, сито влияет на степень сжатия вещества и образование пены («кремовой пенки»).
Хотя важными факторами являются свойства, влияющие на чистоту кофемашины, а также органолептическое и визуальное качество напитка, с точки зрения упаковки продукта, такой как капсулы, которые производят в большом количестве, также важны стоимость изготовления и пригодность для переработки использованных материалов.
Со временем было предложено множество решений, касающихся сита или фильтра, в отношении удержания вещества в капсуле после ее вскрытия. Например, в заявке на европейский патент 0 468 079 сито приварено к плечу внутри корпуса капсулы, причем сито отделено от нижней части капсулы.
В заявке на европейский патент 1 165 398 описано сито, которое может быть проколото или может содержать отверстие, через которое может проходить прокалывающий элемент и через которое он может быть оттянут назад. Такое предварительно вырезанное отверстие выполнено в виде крестообразного выреза и оно закрывается при оттягивании прокалывающего элемента для удержания кофе за ситом.
В заявке на европейский патент 1 190 959 описано сито в виде листа ткани, который герметично присоединен к нижней части чашки над двумя зонами, с одной стороны к центральной части, а с другой стороны по периферии нижней части, что позволяет вводить прокалывающие элементы в пространство, оставшееся между нижней частью капсулы и ситом между центральной и периферийной герметизированными зонами.
В заявке на европейский патент 2 516 296 описано сито в виде фильтрующего элемента из нетканого материала, изготовленного из тонких пластмассовых волокон, причем указанное сито прикреплено с обеспечением пыленепроницаемой герметизации по периферии сита.
В WO2015/087180 описано сито в виде фильтрующего элемента между веществом и нижней частью капсулы, причем сито не прикреплено к капсуле, так что оно может свободно перемещаться от нижней части, когда этому перемещению не противодействует сопротивление, оказываемое порошкообразным пищевым продуктом.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Целью настоящего изобретения является создание капсулы, которая может быть изготовлена простым способом при низких затратах и которая дополнительно улучшена с точки зрения переработки вещества в напиток с высоким органолептическим и визуальным качеством.
В соответствии с изобретением данная цель достигается путем получения капсулы по п. 1.
Поскольку сито прикреплено к корпусу капсулы таким образом, что сито отделяется от корпуса капсулы в процессе варки, сито может в большей степени перемещаться от нижней части корпуса капсулы при подаче жидкости в капсулу. Предпочтительно все сито отводят от нижней части корпуса капсулы при впрыскивании жидкости в капсулу, так чтобы оно полностью отделилось от нижней части. Таким образом, между ситом и нижней частью корпуса капсулы остается больше пространства для радиального распределения воды по веществу. С другой стороны, поскольку сито прикрепляют к корпусу капсулы перед варкой, сито надежно удерживается на месте во время наполнения и последующей обработки капсулы перед варкой, даже при встряхивании капсулы, например во время транспортировки.
Сито может, например, быть выполнено из фильтрующего материала, имеющего множество каналов, которые достаточно велики для прохождения через них по меньшей мере небольших частиц вещества. Более конкретно, фильтрующий материал может представлять собой нетканый материал. Показано, что такое сито обеспечивает превосходное распределение воды по слою вещества (в частности в слое молотого кофе), за счет чего улучшается экстракция. Без привязки к какой–либо теории ожидается, что улучшенная экстракция достигается за счет комбинации пористости фильтрующего материала с одной стороны и каналов в фильтрующем материале с другой стороны.
Например, каналы могут иметь диаметр 1–4 мм. Диаметр сита может составлять, например, 20–40 мм, например, 22–30 мм. Диаметр нижней части капсулы может составлять, например, 20–40 мм, например, 22–30 мм. Диаметр сита может быть приблизительно таким же (например, 95–105%), как диаметр внутренней части капсулы. Сито может, например, быть снабжено 4–30 каналами, предпочтительно приблизительно 15–25 каналами. Область сита, включающая в себя узор из каналов, может покрывать 50–100% нижней части, причем остальная площадь сита не содержит узора из каналов. В практическом варианте осуществления сито снабжено 15–18 каналами, каждый из которых имеет диаметр 1,5–2,5 мм, предпочтительно 1,6–2,2 мм, более предпочтительно 1,6–1,8 мм.
2
2
2
2
Материал сита может, например, иметь массу 20–200 г/см, предпочтительно 40–100 г/см. Материал сита может, например, иметь толщину 0,1–1 мм, предпочтительно 0,2–0,5 мм. Материал сита (без каналов) может, например, иметь воздухопроницаемость от 500 до 3000 л/(мс) при падении давления на материале сита 100 Па, предпочтительно от 1000 до 1500 л/(мс) при падении давления на материале сита 100 Па.
В зависимых пунктах формулы изобретения описаны конкретные разработки и варианты осуществления изобретения. Изобретение также может быть осуществлено в виде системы по п. 38 и в способе по п. 40.
Дополнительные признаки, эффекты и детали изобретения приведены в подробном описании и на чертежах.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
На Фиг. 1 представлен вид в перспективе в поперечном сечении первого примера капсулы в соответствии с изобретением;
на Фиг. 2 представлен схематический вид сбоку в поперечном сечении капсулы по Фиг. 1, расположенной между кожухом и закрывающим элементом кофемашины, причем сито отделено от корпуса капсулы;
на Фиг. 3 представлен вид в перспективе в поперечном сечении второго примера капсулы в соответствии с изобретением;
на Фиг. 4 представлен вид сверху в горизонтальной проекции сита из третьего примера капсулы в соответствии с изобретением;
на Фиг. 5 представлен вид сверху в горизонтальной проекции сита из четвертого примера капсулы в соответствии с изобретением; и
на Фиг. 6 представлен вид сверху в горизонтальной проекции сита из пятого примера капсулы в соответствии с изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
На Фиг. 1 и 2 показан первый пример капсулы 1 в соответствии с изобретением. Капсула 1 имеет корпус 2 капсулы, имеющий нижнюю часть 3, боковую стенку 4, конец 5, противоположный нижней части 3, и кромку 6, проходящую наружу от боковой стенки 4 и вокруг открытого конца 5. Крышка 7 капсулы прикреплена к выступающей наружу кромке 6 и герметично закрывает конец 5 корпуса 5 капсулы напротив нижней части 3. В целях иллюстрации крышка 7 показана в виде прозрачного элемента. Крышка может быть также в некоторой степени открыта, например, в варианте осуществления, в котором капсула упакована в удерживающий ароматические вещества барьер, удаляемый перед использованием, и в котором не нужно дополнительно вскрывать крышку, чтобы обеспечить протекание сваренного напитка.
Корпус 2 капсулы и крышка 7 связаны с камерой 8 капсулы. Камера 8 капсулы содержит вещество 9, образованное массой свободных твердых частиц для приготовления напитка путем экстракции и/или растворения вещества посредством подачи впрыскиваемой под давлением жидкости в капсулу.
В этом примере и в вариантах осуществления изобретения в целом вещество может представлять собой, например, молотые обжаренные кофейные зерна, но также оно может представлять собой другое вещество, например чай, сухое молоко и/или сахар или дегидрированный суп, ингредиенты которого должны быть извлечены, и/или должны быть растворены, и/или эмульгированы при прохождении через них жидкости, такой как горячая вода, под давлением. Вещество может, например, иметь массу 5–40 грамм, предпочтительно 5–30 грамм, более предпочтительно 5–14 грамм обжаренного и молотого кофе.
Для обеспечения совместимости с широко применяемыми кофемашинами, как правило, предпочтительно, чтобы капсула соответствовала одному или более из следующих признаков, причем размеры необходимо выбирать в пределах этих диапазонов в зависимости от типа кофемашины, в которой будет применяться капсула:
внешний диаметр выступающей наружу кромки составляет приблизительно 37–45 мм,
диаметр нижней части капсулы составляет приблизительно 23–30 мм,
внутренний край искривленного внешнего края выступающей наружу кромки имеет радиус относительно центральной оси корпуса капсулы 32–42 мм;
искривленный внешний край выступающей наружу кромки имеет наибольший размер приблизительно 1,2–1,6 мм;
внутренний диаметр свободного конца боковой стенки корпуса капсулы составляет приблизительно 29–35 мм,
расстояние между свободным концом боковой стенки корпуса капсулы и самым внешним краем выступающей наружу кромки составляет приблизительно 3,5–5 мм,
высота корпуса капсулы составляет приблизительно 28–40 мм,
корпус капсулы является усеченным, причем предпочтительно, чтобы боковая стенка корпуса капсулы с линией, поперечной к центральной оси корпуса капсулы, формировала угол приблизительно 94–98°,
нижняя часть корпуса капсулы имеет наибольший внутренний диаметр приблизительно 23–29 мм,
нижняя часть капсулы имеет усеченную форму, и она предпочтительно имеет высоту нижней части приблизительно 4–7 мм, и при этом нижняя часть дополнительно имеет по существу плоскую центральную часть, расположенную напротив крышки, с диаметром приблизительно 8–11 мм;
высота части уплотнительного элемента, с которой в первую очередь будет контактировать свободный конец внешнего элемента, когда внешний элемент закрыт, составляет по меньшей мере приблизительно 0,1 мм, более предпочтительно по меньшей мере 0,2 мм и наиболее предпочтительно по меньшей мере 0,8 мм, и не более 3 мм, более предпочтительно не более 2 мм и наиболее предпочтительно не более 1,2 мм.
Толщина стенки крышки (предпочтительно изготовленной из алюминия) предпочтительно меньше толщины стенки корпуса капсулы, которая может, например, быть изготовлена из алюминия или пластикового материала, так чтобы открытие крышки можно было осуществлять с помощью давления, приложенного к камере капсулы, например, заставляющего алюминиевую крышку разорваться на закрывающем элементе устройства для приготовления напитка, например, на экстракционной пластине устройства для приготовления напитка, под действием давления жидкости в капсуле.
В камере 8 капсулы расположено сито 10 из материала, проницаемого для воды и непроницаемого для основной части частиц вещества 9. Сито 10 расположено между веществом 9 и нижней частью 3 капсулы и имеет центр, приблизительно соосный с центральной линией 11 капсулы 1. В положении, показанном на Фиг. 1, сито 10 прикреплено к корпусу 1 капсулы вдоль зон 12 крепления, расположенных на расстоянии от центра 11 и расположенных по окружности на расстоянии друг от друга. В положении, показанном на Фиг. 2, сито 10 отделено от корпуса 2 капсулы, т. е. уже не прикреплено к корпусу 2 капсулы и опирается на вещество 9 в капсуле.
В некоторых вариантах осуществления иногда, как правило или всегда возникает ситуация, при которой сито не полностью отделяется от нижней части корпуса капсулы. В зависимости от структуры неотделяемых областей крепления это может приводить к тому, что сито устанавливается в корпусе капсулы в смещенное положение. Однако, вероятно, вследствие проницаемости сита не было обнаружено заметного влияния на качество заваренного напитка.
Места крепления в зонах 12 удерживают сито 10 в требуемом положении в капсуле 1 непосредственно после его закрепления в нижней части, во время наполнения капсулы, а также во время хранения и обработки перед варкой, но по существу не препятствуют протеканию жидкости через сито 10, поскольку сито 10 отделяется от нижней части 3 корпуса 2 капсулы во время варки таким образом, что относительно большая часть сита 10 вплоть до его периферийного края доступна для прохождения жидкости, и сито 10 перемещается в положение, расположенное относительно далеко от нижней части 3 корпуса 2 капсулы и по существу по всей площади ее поверхности таким образом, чтобы осталось больше пространства для жидкости, поступающей в капсулу через точки 16 прокалывания, образованные в нижней части 3 с помощью прокалывающих элементов 13, которые легко распределить в радиальном направлении по площади поверхности сита 10, и вещества 9 ниже по течению относительно сита 10.
В настоящем примере сито 10 прикреплено таким образом, что во время варки происходит разрушение мест 12 крепления. Таким образом обеспечивают быстрое отделение сита 10, когда в процессе варки увеличивается падение давления по всему ситу 10.
Сито 10 прикреплено к нижней части 3 в зонах 12 крепления, которые удлинены в радиальном направлении и имеют большую часть внутренних концов, расположенную на некотором расстоянии в радиальном направлении от центральной оси 11 капсулы 1. При запуске процесса варки сито 10 будет выгибаться в центральной области таким образом, что силы отслаивания, воздействующие на зоны 12 крепления, будут концентрироваться на его внутренних концах. Поскольку эти зоны 12 крепления удлинены в радиальном направлении, эти зоны 12 относительно невелики в направлении по окружности. Таким образом, усилие, которое обеспечивает оттягивание сита 10 от нижней части 3, концентрируется в очень небольших пределах в направлении по окружности таким образом, что к внутренним концам зон крепления прилагается большое усилие отслаивания, и для инициирования отслаивания сита 10 от нижней части 3 требуется относительно небольшое усилие. После начала отслаивания имеющиеся внутренние концы оставшихся зон 12 крепления смещаются радиально наружу до тех пор, пока не будут достигнуты наружные концы зон 12 крепления. После этого сито 10 полностью отделяется от нижней части 3.
Для облегчения отслаивания вдоль длины зон 12 крепления предпочтительно зоны 12 крепления имеют ширину менее 2 мм и более предпочтительно менее 1 или 0,6 мм. Для обеспечения надежности прикрепления и простоты производства предпочтительной является ширина зоны крепления по меньшей мере 0,3 или 0,4 мм.
В сите 10 предусмотрены множество каналов 23, размеры которых позволяют по меньшей мере части вещества 9 проходить через каналы 23 в твердом виде. Доля вещества 9, которая может пройти через каналы, может составлять, например, по меньшей мере 10%, 30% или 50% вещества 9. Также может быть предусмотрено, чтобы все частицы вещества в принципе были способны проходить через каналы или чтобы некоторые из каналов обеспечивали прохождение большей доли вещества, чем другие каналы. Кроме того, хотя частицы в принципе способны проходить через каналы, на практике большая часть вещества, а также большая часть фракции, которая может пройти через каналы, фактически не пройдет через каналы. Это связано с тем, что после варки большая часть вещества не испытывает возвратного потока достаточной силы, чтобы увлечь эти частицы через каналы, а также с тем, что частицы склонны слипаться друг с другом после смачивания. Однако было обнаружено, что значительное количество частиц все же проходит через каналы и даже за пределы капсулы, так что после варки образец вещества, из которого варится напиток, виден потребителю и потребитель может легко ощутить его запах.
Более того, эти каналы 23 обеспечивают распределение воды по веществу 9, через которое пропускают воду, при меньшем падении давления на сите, поскольку относительно большие каналы создают распределенные локальные области, где сопротивление потоку является особенно низким. Это позволяет распределять воду по путям протока, включая пути движения относительно большой длины, в которых в ином случае падение давления на единицу расстояния потока было относительно низким. Также уменьшается любая тенденция прохождения воды по траекториям, окружающим сито 10, или прохождения существенной ее доли через отверстие, проколотое в сите, благодаря уменьшению падения давления на сите 10. Уменьшение падения давления на сите 10 дополнительно обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что большая часть общего падения давления сохраняется как чистое падение давления на веществе 9, так что экстракция может быть более интенсивной.
Чтобы облегчить смещение сита 10 прокалывающими элементами 13 без его прокалывания, сито 10 предпочтительно выполняют из гибкого материала, такого как бумага, пластиковая пленка или волокнистый материал в виде тканой, нетканой или трикотажной структуры. Хороший результат варки при низких затратах можно получить, если сито 10 изготовлено из фильтровальной бумаги. Если фильтровальная бумага содержит термопластичные компоненты, такие как волокна и/или связующий материал, то их можно применять для создания герметичного соединения с корпусом капсулы в зонах крепления, как будет описано ниже более подробно.
Для облегчения смещения сита 10 с помощью прокалывающих элементов 13 также предпочтительно, чтобы все зоны крепления были распределены только по периферии элемента–сита.
На Фиг. 2 также показаны соответствующие части кофемашины, которые вместе с капсулой 1 образуют систему варки напитка. Эти части включают в себя кожух 14, в который может быть введен основной участок корпуса 2 капсулы, и закрывающий элемент 15 с каналами 17 для обеспечения вытекания сваренного напитка из капсулы 1. Кожух 14 и/или закрывающий элемент 15 выполнен (–ы) с возможностью перемещения относительно друг друга между рабочим положением, в котором кромка 6 капсулы 1 зажимается между кожухом 14 и закрывающим элементом 15, и положением перемещения, оставляющим отверстие, через которое можно удалить из кожуха 14 использованную капсулу 1 и вставить в кожух 14 свежую капсулу 1. Прокалывающие элементы 13 выполнены с возможностью прокалывания в процессе применения нижней части 3 корпуса 2 капсулы внутри кожуха 14 в нескольких точках 16 прокола (в принципе можно также использовать один прокалывающий элемент для прокалывания в одном месте; в этом примере предусмотрено три прокалывающих элемента, которые расположены по окружности таким образом, что каждый из прокалывающих элементов прокалывает капсулу сразу снаружи от центральной области нижней части). Такие кофемашины имеются в продаже и, следовательно, не описываются более детально.
В процессе работы капсулу 1 размещают в кожухе 14 и зажимают между кожухом 14 и закрывающим элементом 15 с перфорациями 17 для обеспечения вытекания сваренного напитка через крышку 7 из капсулы 1. Нижняя часть 3 корпуса 2 капсулы внутри кожуха 14 прокалывается и впрыскиваемая жидкость под давлением, например, горячая вода, подается в кожух 14, что приводит к проникновению впрыскиваемой жидкости в капсулу 1 через по меньшей мере одно отверстие 16, проколотое в нижней части 3. Отверстие также может быть выполнено в нижней части перед размещением капсулы в кожухе, например, во время изготовления.
Затем осуществляется разрывание крышки 7, предпочтительно под воздействием давления жидкости в капсуле 1, и поток впрыскиваемой жидкости проходит по меньшей мере частично через сито 10, внутрь и через вещество, и через крышку, так что сваренный напиток выходит из капсулы; и сваренный напиток направляют в приемный сосуд.
Поскольку каналы 23 имеют такие размеры, чтобы частицы вещества 9 могли проходить по ним в твердой форме, заметное количество частиц будет выходить наружу из корпуса 2 капсулы и/или после того, как прокалывающие элементы 13 будут отведены и давление больше не будет прикладываться к капсуле 2. Таким образом, пользователь сможет видеть и лучше ощутить запах вещества, из которого был сварен напиток, что улучшает сходство и ассоциацию с варкой кофе в заполняемом вручную устройстве для варки, таком как традиционная машина для эспрессо, которую необходимо заполнять молотым кофе вручную.
Для радиального распределения воды предпочтительно, чтобы по меньшей мере некоторые из каналов 23 располагались по периферии от участка или участков 16 для прокалывания или отверстий, заранее выполненных в нижней части.
На Фиг. 3 показан второй пример капсулы 51 в соответствии с изобретением. В принципе, описаны только признаки этой капсулы 51, которые значительно отличаются от капсулы 1, показанной на Фиг. 1 и 2. В целях иллюстрации крышка 57 на Фиг. 3 представлена в виде прозрачного элемента.
В этой капсуле 51 зоны 62 крепления также удлинены, но проходят по окружности от внутренних концов и изогнуты, проходя более радиально к наружным концам. Это позволяет использовать относительно длинные зоны 62 крепления для надежного прикрепления, в то время как отслаивание в радиальном направлении становится более легко обеспечить радиально в направлении наружных концов зон 62 крепления, когда усилие отслаивания, как правило, становится меньшим.
В этом примере каналы 73, проходящие через сито 60, которые достаточно велики, чтобы пропускать частицы вещества 59 в твердой форме, расположены в один круг, а не в два концентрических круга, как в примере, показанном на Фиг. 1 и 2.
На Фиг. 4 показан еще один пример сита 110 для капсулы в соответствии с изобретением. В этом примере зона 112 крепления выполнена в виде непрерывной замкнутой окружности вокруг центральной оси сита 110. В таком варианте осуществления зона 112 крепления не имеет свободного дальнего конца, с которого может быть начато отслаивание. Однако, поскольку жидкость для варки не может выходить иным образом, кроме как через сито 110, зона крепления будет находиться в относительно тесном контакте с жидкостью для варки и падение давления на сите 110 будет относительно большим, в частности, если сито 110 выполнено из материала, который является непроницаемым для жидкости или имеет низкую проницаемость для жидкости, и в случае отсутствии каналов в материале сита внутри окружности, образованной зоной крепления, а все отверстия в нижней части, через которые поступает жидкость, находятся внутри окружности крепления.
В частности, в такой конструкции зоны крепления, но также в зонах крепления с другими конструкциями надежное отделение сита 110 может быть обеспечено путем выполнения крепления с применением термочувствительного адгезива пищевого класса, включающего составной компонент, имеющий температуру стеклования ниже 92 °C и предпочтительно ниже 85 °C. Воздействие тепла жидкости для варки, используемой для варки, например, кофе или чая, приводит к тому, что адгезив становится легко деформируемым таким образом, что крепление отделяется легче.
Надежность отделения сита также может быть повышена за счет выполнения крепления из адгезива пищевого класса, который является водорастворимым или включает водорастворимый компонент. Как правило, жидкость для варки представляет собой воду. Контакт с теплой жидкостью для варки приводит к быстрому растворению водорастворимого компонента адгезива, при этом сито будет отделяться вдоль зоны 112 крепления.
На Фиг. 5 показан дополнительный пример сита 160 для капсулы в соответствии с изобретением. В этом примере каждая из зон 162 крепления имеет внутренний концевой участок, имеющий ширину, уменьшающуюся в направлении вовнутрь к острому концу на внутреннем конце. Таким образом, это позволяет обеспечить очень легкое инициирование отслаивания в радиальном направлении наружу.
Каналы 173, 174, 175 размещены тремя кольцевыми зонами, концентрически расположенными вокруг центра 176 сита 160. Каналы 173, 174 во внутренних кольцах образованы отверстиями в материале сита 160, причем отверстия разделены по окружности материалом сита 160. Каналы 175 во внешней кольцевой зоне образованы изгибами внешней круговой кромки сита 160. Изгибы образуют области с пониженным сопротивлением потоку, в которых вода может проходить между периметром сита 160 и боковой стенкой корпуса капсулы.
На Фиг. 6 показан еще один пример сита 210 для капсулы в соответствии с изобретением. В этом примере каналы 223 (не все из них обозначены справочным номером) расположены в виде узора, который является равномерным по всей площади поверхности сита 210. Преимущество каналов, расположенных равномерным узором, состоит в том, что материал сита можно очень эффективно снабдить каналами до того, как сита будут вырезаны из материала сита. Затем сита можно вырезать или иным образом выделить из материала сита с узором.
В этом примере узор представляет собой однородный узор из столбцов и рядов на одинаковых расстояниях друг от друга. Однако также и другие узоры, такие как узоры, в которых последовательные ряды расположены в шахматном порядке в продольном направлении, например, со сдвигом в половину шага между последовательными столбцами, или узор, в котором каналы центрированы по углам воображаемых шестиугольных ячеек.
В этом примере зоны 212 крепления (не все из них обозначены условным номером) расположены в виде узора, который отличается от равномерного узора каналов 223. Расположение зон 212 крепления определяется инструментом для герметизации сита в нижней части корпуса капсулы и, соответственно, степенью, в которой сито 210 отцентрировано внутри корпуса капсулы, отцентрировано по отношению к центру 226 и наружной окружности сита 210, но не определяется поворотом вокруг приблизительного центра 226 сита 210. В противоположность этому, расположение равномерного узора на сите 210 является (почти) совершенно случайным, поскольку сито вырезают из листа материала сита, в котором предварительно были образованы каналы 223, не отслеживая расположение узора каналов 223 относительно центра 226 и внешнего края сита. Зоны 212 крепления расположены в такой конфигурации, что независимо от расположения равномерного узора каналов 223 относительно зон крепления зоны крепления в треугольнике из зон 212 крепления, которые расположены ближе всего друг к другу (например, треугольник A из зон крепления), не могут все одновременно полностью находиться (и предпочтительно также не могут частично находиться) в пределах каналов любого треугольника из каналов 223 (например, каналов 223 треугольника, образованного из каналов B, или C, или D). Таким образом, в худшем случае две соседние зоны 212 крепления могут попадать в пределы каналов 223 и не обеспечивать прикрепление сита 210 к нижней части корпуса капсулы. Однако в этом случае другие зоны 212 крепления обеспечивают достаточное закрепление сита 210 в корпусе капсулы.
В настоящем примере количество зон крепления равно пяти, так что если две смежные зоны 212 крепления полностью совпадают с каналами 223, зоны крепления, смежные с этими двумя зонами крепления, будут по меньшей мере частично обеспечивать закрепление сита 210 и они размещены достаточно далеко друг от друга для обеспечения требуемого закрепления сита 210 по отношению к корпусу капсулы. Количество зон крепления также может быть большим пяти, но для быстрого отделения во время варки и для быстрого крепления при, например, термической герметизации, предпочтительно, чтобы количество зон крепления не превышало десяти и более предпочтительно было меньшим восьми.
С точки зрения эффективного распределения воды в радиальные наружные участки капсулы и вещества 59 преимуществом является то, что по меньшей мере некоторые из каналов 73 расположены от центра на расстоянии, составляющем более 40%, и более предпочтительно более 50% или более 60% расстояния от периферийного края до центра при измерении в направлении от центра к соответствующему каналу. Распределение воды в радиальном направлении наружу дополнительно улучшается, если это относится ко всем каналам.
Распределение воды в радиальном направлении наружу (которое также может быть эффективно достигнуто при помощи сита с однородным узором отверстий) особенно актуально, если, как, например, в примерах, показанных на Фиг. 1–3, 15. Корпус 2, 52 капсулы имеет внутреннюю площадь поперечного сечения вдоль плоскости, параллельной крышке 7, 57, которая больше у крышки 4, 57, чем у нижней части 3, 53. В такой капсуле 1, 51 площадь поперечного сечения увеличивается от нижней части 3, 53 к крышке 7, 57, т. е. в направлении потока воды через вещество, так что вода должна будет распределяться по большей площади поперечного сечения по мере ее протекания через вещество 9, 59. Из–за того, что относительно большая часть воды направляется радиально наружу, а на сите создается лишь относительно небольшая потеря давления, обеспечивается эффективное распределение воды по внешним областям поперечных сечений вещества вблизи крышки 7, 57.
Распределение воды в радиальном направлении наружу является еще более актуальным, если в боковой стенке указанного корпуса капсулы предусмотрено плечо, причем площадь внутреннего поперечного сечения больше со стороны указанного плеча, обращенной к крышке, чем со стороны указанного плеча, обращенной к нижней части.
2
2
2
Особенно эффективное снижение локального сопротивления потоку достигается, если по меньшей мере некоторые или все каналы имеют площадь поперечного сечения по меньшей мере 3 мм, например 3–7 мм, более предпочтительно 4–5,5 мм и/или размер поперечного сечения по меньшей мере 1–4 мм. Размер поперечного сечения сита может составлять, например, 20–40 мм, например, 22–30 мм. Диаметр нижней части капсулы может составлять, например, 20–40 мм, например, 22–30 мм. Диаметр сита может быть приблизительно таким же, как диаметр нижней части внутри капсулы. Сито может, например, быть снабжено 4–30 каналами, предпочтительно приблизительно 15–25 каналами. Область сита, в которой размещены каналы, может покрывать 50–100% нижней части. В практическом варианте осуществления сито снабжено 15–18 каналами, каждый из которых имеет диаметр 1,5–2,5 мм, предпочтительно 1,6–2,2 мм, более предпочтительно 1,6–1,8 мм.
2
2
2
2
Материал сита может, например, иметь удельную массу 20–200 г/см, предпочтительно 40–100 г/см. Материал сита может, например, иметь толщину 0,1–1 мм, предпочтительно 0,2–0,5 мм. Материал сита (без каналов) может, например, иметь воздухопроницаемость от 500 до 3000 л/(мс) при падении давления на материале сита 100 Па, предпочтительно от 1000 до 1500 л/(мс) при падении давления на материале сита 100 Па.
Сито имеет область поверхности, которая может рассматриваться как состоящая из внутренней области поверхности и внешней области поверхности, окружающей внутреннюю область поверхности, причем внутренняя область поверхности образует по меньшей мере 25% общей площади поверхности сита, а внутренняя часть каналов во внутренней области поверхности обеспечивает открытую площадь поверхности первой доли внутренней области поверхности, при этом внешняя часть каналов во внешней области поверхности обеспечивает открытую площадь поверхности второй доли внешней области поверхности. Для распределения воды в направлении наружу является преимуществом, если вторая доля больше первой доли. Внутренняя область поверхности может образовывать по меньшей мере 40%, 50% или 60% общей площади поверхности сита, а внутренняя область поверхности также может не содержать каналов, по меньшей мере до варки. Внутренняя область поверхности может иметь границу в виде окружности, причем центр сита образует центр внутренней области поверхности.
Сито предпочтительно выполнено из водопроницаемого материала (например, одного или более слоев волокнистого материала, такого как фильтровальная бумага, нетканый материал или тканый материал), так что не весь поток воды концентрированно идет через каналы. Однако если количество каналов достаточно велико и каналы по существу равномерно распределены, сито также может быть изготовлено из непроницаемого для воды материала.
Некоторые особенности были описаны как часть одного или отдельных вариантов осуществления. Однако следует понимать, что объем изобретения также включает в себя варианты осуществления, имеющие комбинации всех или некоторых из этих признаков, отличных от конкретных комбинаций признаков, осуществленных в примерах.