ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ПОРЦИОННЫХ КАПСУЛ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ, ДОПОЛНИТЕЛЬНО СОДЕРЖАЩИХ ПО КРАЙНЕЙ МЕРЕ ОДИН ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ИНГРЕДИЕНТ

Полезная модель относится к используемым в специальных устройствах порционным капсулам для приготовления напитков, например кофе, чая, бульона, дополнительно содержащих функциональные ингредиенты, такие как витамины, биологически активные вещества, макро- и микроминералы, а именно к фильтрующему элементу этих капсул.
Современной тенденцией является обогащение рациона питания функциональными ингредиентами. Особо подходящими для введения функциональных ингредиентов являются напитки, употребляемые ежедневно, например, кофе, чай. Капсулы для приготовления одной порции напитка предоставляют возможность введения в них заданного количества функционального ингредиента, представляющего существенную часть от необходимой его суточной дозы.
Если просто смешивать ингредиент для приготовления напитка с функциональным ингредиентом, то существенная часть функционального ингредиента может адсорбироваться на частицах ингредиента для приготовления напитка, например, частицах молотого кофе.
Известны технические решения, в которых ингредиент для приготовления напитка и функциональный ингредиент вносятся в капсулу раздельно. Например, известна порционная капсула для приготовления кофе [Международная заявка WO 2016159835, опубл. 06.10.2016], в которой выполнена дополнительная камера для размещения функционального ингредиента. Конструкция капсулы выполнена таким образом, что вода сначала попадает в ту часть капсулы, где размещен кофейный порошок, а потом раствор кофе попадает в камеру с функциональным ингредиентом, и обогащенный кофе выводится из капсулы. Однако, при изготовлении этой капсулы имеются несколько проблем. Данный подход может быть реализован только на капсулах, имеющих дополнительную камеру, причем для внесения функциональных ингредиентов не годится стандартное оборудование. Заданные количества функциональных ингредиентов, вводимые в капсулы, являются небольшими, часто порядка миллиграммов или десятков миллиграммов, поэтому их точное дозирование крайне затруднительно без специально разработанных дозирующих устройств. Дозирование особенно сложно в случаях, если функциональный ингредиент является, например, очень гигроскопичным или обладает низкой текучестью (повышенной «липкостью»).
Другое известное решение - это капсула, в которой функциональный ингредиент распределен на внутренней поверхности капсулы в вододиспергируемом покрытии [см. Международная заявка WO 2015001340, опубл. 08.01.2015]. Часть капсулы, на поверхности которой имеется указанное покрытие, отделено от части капсулы, в которой размещен ингредиент для приготовления напитка, слоем гибкого пленочного материала. Однако и эта известная капсула имеет ряд недостатков. Она также может иметь иные размеры и конструкцию, чем стандартная капсула, поэтому стандартное оборудование не годится для изготовления таких капсул. Кроме этого, вододиспергируемый слой, состав которого описан в заявке, содержит целый ряд соединений, и он переносится в напиток, следовательно, влияет на органолептические свойства напитка.
Типичная капсула для приготовления в кофемашине напитка кофе описана, например в патенте RU 2243934, опубл. 10.01.2005. Капсула содержит стенки, основание капсулы и крышку капсулы. В капсуле размещен ингредиент для приготовления напитка - кофейный порошок. Между дном капсулы и порцией кофейного порошка размещен фильтрующий элемент, выполненный в виде сосуда открытого типа, имеющего нижнюю часть с отверстиями, диаметр которых меньше, чем диаметр отдельной частицы для приготовления напитка кофе. Между нижней частью фильтрующего элемента и основанием капсулы имеется полость для вхождения пробойника.
Техническим результатом, достигаемым полезной моделью, является обеспечение простого и точного дозирования функционального ингредиента в капсуле для приготовления напитка, не меняя процесс сборки на технологической линии капсулы, готовой к употреблению.
В фильтрующем элементе для капсул, предназначенных для приготовления напитков, содержащих по крайне мере один функциональный ингредиент, выполненном в виде сосуда открытого типа, имеющего водопроницаемую нижнюю часть, являющуюся непроницаемой для нерастворимых частиц ингредиента для приготовления напитка, и стенки, согласно предложенной полезной модели, во внутреннем пространстве сосуда открытого типа размещено заданное количество, по крайней мере одного водорастворимого функционального ингредиента, нанесенное на поверхности выполненного в форме, не препятствующей прохождению напитка, нерастворимого носителя с открытыми порами, и фильтрующий элемент имеет верхнюю крышку, являющуюся водопроницаемой, устойчивой к разрыву при давлении воды, необходимом для приготовления напитка, и непроницаемой для нерастворимых частиц ингредиента для приготовления напитка. Существенной особенностью является то, что форма и размеры сосуда открытого типа, имеющего водопроницаемую нижнюю часть, в предлагаемой полезной модели остаются такими же, как в фильтрующем элементе для капсул, предназначенных для приготовления напитков, не содержащих введенный функциональный ингредиент. Предложенное решение дает возможность не нарушать традиционную технологию производства порционных капсул, единственное отличие - это то, что вместо ранее известного фильтрующего элемента при сборке используют фильтрующий элемент согласно предложенной полезной модели. Для точного дозирования заданного количества функционального ингредиента предложено использовать нерастворимый носитель с открытыми порами, на поверхности которого нанесен функциональный ингредиент. Нанесение функционального ингредиента может быть осуществлено, например, путем смачивания поверхности носителя с открытыми порами раствором, содержащим функциональный ингредиент в определенной концентрации, и последующего высушивания, или другими способами (ручным или автоматическим нанесением или напылением раствора), обеспечивающими равномерное распределение функционального ингредиента. Затем определяют плотность распределения функционального ингредиента на поверхности носителя, и дозирование функционального ингредиента производят путем размещения во внутреннем пространстве сосуда открытого типа необходимого количества (по размерам или массе) носителя.
Вводимый функциональный ингредиент предпочтительно выбран из группы, включающей водорастворимые витамины, биологически активные вещества, макроэлементы, микроэлементы и содержащие упомянутые вещества экстракты растений. Используемые функциональные ингредиенты должны быть растворимы в воде, устойчивы к воздействию высокой температуры (более 50°С), то есть должны не терять свои свойства в процессе приготовления напитка.
Нерастворимый носитель функционального ингредиента может быть выполнен в виде по крайней мере одного листа, причем этот лист должен по крайней мере частично покрывать нижнюю часть фильтрующего элемента, чтобы обеспечить эффективное протекание напитка через носитель по всей его площади, и таким образом эффективно смывать функциональный ингредиент с поверхности носителя. Выполнение носителя в форме листа очень удобно для точного дозирования функционального ингредиента, поскольку легко измерить и точно вырезать необходимый по площади участок носителя.
Нерастворимый носитель функционального ингредиента, выполненный в виде листа, может быть изготовлен из материала, выбранного из группы, включающей полимерные материалы, стекло и керамические материалы.
Нерастворимый носитель функционального ингредиента может быть выполнен в виде двух или более листов, на поверхности каждого из которых нанесены разные функциональные ингредиенты. Это позволяет комбинировать различные по действию добавки, например, витамины и биологически активные добавки.
На поверхности листа нерастворимого носителя могут быть нанесены два или более функциональных ингредиента.
Нерастворимый носитель функционального ингредиента может быть выполнен в виде объемных тел, что позволяет легко дозировать функциональный ингредиент при известном распределении его на носителе за счет варьирования количества объемных тел, размещенных в фильтрующем элементе.
Нерастворимый носитель функционального ингредиента может быть выполнен в виде объемных тел формы, выбранной из группы, включающей шарообразную, цилиндрическую, кубическую форму, причем объемные тела имеют преимущественно одинаковую форму и размер.
Объемные тела нерастворимого носителя преимущественно выполнены из материала, выбранного из группы, включающей полимерные материалы, стекло и керамические материалы.
Верхняя крышка фильтрующего элемента преимущественно выполнена из материала, выбранного из группы, включающей полимерные пленки, фильтровальную бумагу, металлическую фольгу.
Полезная модель поясняется примерами, изображенными на фигурах.
На фиг. 1 изображен продольный разрез фильтрующего элемента для капсул, предназначенных для приготовления напитков, содержащих по крайней мере один функциональный ингредиент, где в качестве носителя функционального ингредиента используется перфорированный лист из ретикулированного полимера.
На фиг. 2 изображен продольный разрез капсулы, предназначенной для приготовления напитка, содержащего по крайней мере один функциональный ингредиент, которая в качестве составной части содержит фильтрующий элемент, изображенный на фиг. 1.
На фиг. 3 изображен продольный разрез фильтрующего элемента для капсул, предназначенных для приготовления напитков, содержащих по крайней мере один функциональный ингредиент, с выступающими наружу краями.
На фиг. 4 изображен продольный разрез капсулы, предназначенной для приготовления напитка, содержащего по крайней мере один функциональный ингредиент, которая в качестве составной части содержит фильтрующий элемент, изображенный на фиг. 3.
На фиг. 5 изображен продольный разрез фильтрующего элемента для капсул, предназначенных для приготовления напитков, содержащих по крайней мере один функциональный ингредиент, где в качестве носителей функционального ингредиента использованы два перфорированных листа из стекловолокна.
На фиг. 6 изображен продольный разрез фильтрующего элемента для капсул, предназначенных для приготовления напитков, содержащих по крайней мере один функциональный ингредиент, где в качестве носителя функционального ингредиента использованы шарики из ретикулированного полимера.
На фиг. 7 изображен продольный разрез фильтрующего элемента для капсул, предназначенных для приготовления напитков, содержащих по крайней мере один функциональный ингредиент, где в качестве носителей функционального ингредиента использованы два вида шариков из ретикулированного полимера.
На фиг. 8 изображен продольный разрез фильтрующего элемента для капсул, предназначенных для приготовления напитков, содержащих по крайней мере один функциональный ингредиент, где в качестве носителя функционального ингредиента использован носитель в виде цилиндров из керамического материала с открытыми порами.
Пример 1.
Фильтрующий элемент для капсул, предназначенных для приготовления напитков, содержащих по крайней мере один функциональный ингредиент, выполнен в виде сосуда открытого типа (фиг. 1), имеющего нижнюю часть 1 из полимерной пленки с отверстиям не более 300 мкм, являющуюся водопроницаемой, но непроницаемой для нерастворимых частиц ингредиента для приготовления напитка, и боковые стенки 2 по периметру. В полости 3 фильтрующего элемента размещен перфорированный лист с открытыми порами из нерастворимого носителя 4 - ретикулированного пенополиуретана. Пористый лист нерастворимого носителя 4 содержит нанесенный на него функциональный ингредиент - витамин В2, рибофлавин (в заданном количестве, например, 1 мг). Фильтрующий элемент покрыт верхней крышкой 5, выполненной из прессованной фильтровальной бумаги, устойчивой к разрыву при давлении воды, необходимом для приготовления напитка. Крышка 5 прикреплена к боковым стенкам фильтрующего элемента по периметру с помощью клея, не растворимого в горячей воде.
На фиг. 2 представлен продольный разрез капсулы, предназначенной для приготовления напитка, содержащего функциональный ингредиент, которая в качестве составной части содержит фильтрующий элемент, изображенный на фиг. 1. Конструкция и технология изготовления капсулы такие же как для капсулы, предназначенной для приготовления напитка без добавки функционального ингредиента. Капсула имеет стенки 6, основание капсулы 7 и крышку капсулы 8. Фильтрующий элемент опирается на стенки капсулы 6 по всей площади поверхности своих боковых стенок 2. Ингредиент для приготовления напитка - кофейный порошок 9 размещен в капсуле между крышкой капсулы 8 и верхней крышкой фильтрующего элемента 5. Между нижней частью фильтрующего элемента 1 и основанием капсулы 7 имеется полость 10 для вхождения пробойника 11.
Заварочная вода для заваривания содержащегося в капсуле кофейного порошка 9 и обогащения функциональными ингредиентами, содержащимися в фильтрующем элементе 4, подается под давлением 12 атмосфер снаружи через пробитое отверстие 12 в крышке капсулы 8. Далее заварочная вода попадет внутрь капсулы, где омывает кофейный порошок 9. Через верхнюю крышку фильтрующего элемента 5, которая является непроницаемой для частиц порошка кофе, заваренный напиток кофе попадает в полость фильтрующего элемента, где в нем растворяется функциональный ингредиент - витамин В2, нанесенный на нерастворимом носителе 4 с открытыми порами, при этом предотвращено контактирование напитка с растворенным в нем функциональным ингредиентом с частицами кофейного порошка, следовательно, предотвращена адсорбция функционального ингредиента на частицах кофейного порошка. Затем заваренный кофе, содержащий функциональный ингредиент - витамин В2 через отверстия в нижнем фильтре 1 фильтрующего элемента стекает к выполненному пробойником 11 в основании капсулы 7 центральному отверстию, откуда он вытекает из капсулы.
Пример 2.
Фильтрующий элемент для капсул, предназначенных для приготовления напитков, содержащих по крайне мере один функциональный ингредиент, выполнен в виде сосуда открытого типа (чашеобразной или тарельчатой) формы (фиг. 3), имеющего нижнюю часть 1 из полимерной пленки с отверстиям не более 300 мкм, являющуюся водопроницаемой, но непроницаемой для нерастворимых частиц ингредиента для приготовления напитка, и боковые стенки 2 с выступающими наружу краями 13 по всему периметру фильтрующего элемента. В полости 3 фильтрующего элемента размещен нерастворимый носитель 4 в виде перфорированного листа из ретикулированного полипропилена, который содержит нанесенную смесь функциональных ингредиентов - экстракт свекольного сока, источник нитратов и антиоксидантов (в определенном количестве, например, 250 мг), витамин В2, рибофлавин (в определенном количестве, например, 0.8 мг), витамин В9, фолиевую кислоту (в определенном количестве, например, 70 мг). Фильтрующий элемент покрыт верхней крышкой 5, выполненной из прессованной фильтровальной бумаги, которая прикреплена к боковым стенкам фильтрующего элемента по периметру с помощью ультразвуковой сварки.
На фиг. 4 показана порционная капсула, предназначенная для приготовления напитка, содержащего функциональные ингредиенты, которая в качестве составной части содержит фильтрующий элемент, изображенный на фиг. 3. Стенки капсулы 6 имеют выступ 14, направленный вовнутрь, форма которого соответствует выступающим наружу краям 13 фильтрующего элемента. Фильтрующий элемент устанавливается в капсуле таким образом, что выступающие наружу края 13 фильтрующего элемента опираются на выступы 14 стенок капсулы 6, таким образом обеспечивая дополнительную устойчивость фильтрующего элемента в капсуле при приготовлении напитка.
Остальная конструкция капсулы, технология ее изготовления и способ приготовления кофе, содержащего функциональный ингредиент, с помощью описанного фильтрующего элемента такие же как в примере 1.
Пример 3.
Фильтрующий элемент для капсул, предназначенных для приготовления напитков, содержащих по крайне мере один функциональный ингредиент, выполнен в виде сосуда открытого типа (фиг. 5), имеющего нижнюю часть 1 из полимерной пленки с отверстиями не более 300 мкм, являющуюся водопроницаемой, но непроницаемой для нерастворимых частиц ингредиента для приготовления напитка, и боковые стенки 2 по периметру. В полости фильтрующего элемента размещены перфорированные пористые листы 4, 15 из нерастворимого носителя - стекловолокна. Нижний лист 4 нерастворимого носителя содержит нанесенную смесь функциональных ингредиентов - экстракт манго Mangifera indica, который является источником мангиферина (ксантоноида) (в определенном количестве, например, 100 мг) и экстракт листьев шафрана Crocus sativus L, источника флавонов (в определенном количестве, например, 75 мг), а верхний лист 15 нерастворимого носителя содержит нанесенную смесь функциональных ингредиентов - пиконалата хрома (в определенном количестве, например, 5 мкг) и селена (в определенном количестве, например, 7 мкг). Фильтрующий элемент покрыт верхней крышкой 5, выполненной из прессованной фильтровальной бумаги, которая прикреплена к боковым стенкам фильтрующего элемента по периметру с помощью клея, не растворимого в горячей воде.
Конструкция капсулы, технология ее изготовления и способ приготовления напитка, содержащего функциональные ингредиенты, с помощью описанного фильтрующего элемента такие же, как в примере 1. В качестве ингредиента 9 для приготовления напитка используется бульонный порошок.
Пример 4.
Фильтрующий элемент для капсул, предназначенных для приготовления напитков, содержащих по крайне мере один функциональный ингредиент, выполнен в виде сосуда открытого типа (фиг. 6), имеющего нижнюю часть 1 из полимерной пленки с отверстиями не более 300 мкм, являющуюся водопроницаемой, но непроницаемой для нерастворимых частиц ингредиента для приготовления напитка, и боковые стенки 2. В полости 3 фильтрующего элемента размещен нерастворимый пористый носитель 16 в виде шариков из ретикулированного пенополивинилхлорида. На поверхности шариков пористого носителя 16, имеющего открытые поры, содержится нанесенная смесь функциональных ингредиентов - экстракт манго Mangifera indica, источника мангиферина (в определенном количестве, например, 150 мг), витамин В1,тиамин (в определенном количестве, например, 0,5 мг), витамин В3, ниацин (в определенном количестве, например, 5 мг). Фильтрующий элемент покрыт верхней крышкой 5, выполненной из перфорированной полимерной пленки с отверстиями диаметром не более 100 мкм, которая прикреплена к боковым стенкам фильтрующего элемента по периметру с помощью сварки.
Конструкция капсулы, технология ее изготовления и способ приготовления кофейного напитка, содержащего функциональные ингредиенты, с помощью описанного фильтрующего элемента такие же, как в примере 1.
Пример 5.
Фильтрующий элемент для капсул, предназначенных для приготовления напитков, содержащих по крайне мере один функциональный ингредиент, выполнен в виде сосуда открытого типа (фиг. 7), имеющего нижнюю часть 1 из полимерной пленки с отверстиям не более 300 мкм, являющуюся водопроницаемой, но непроницаемой для нерастворимых частиц ингредиента для приготовления напитка и боковые стенки 2. В полости 3 фильтрующего элемента размещен нерастворимый пористый носитель в виде шариков 17, 18 из ретикулированного пенополивинилхлорида, имеющего открытые поры. На поверхности шариков 17 пористого носителя содержится нанесенная смесь функциональных ингредиентов - экстракт листьев Perilla frutescens, источника танинов (в определенном количестве, например, 100 мг), витамин В12, цианкобаламин (в определенном количестве, например, 100 мг), а на поверхности шариков 18 содержится экстракт женьшеня, источника терпеноидов (в определенном количестве, например, 1 мг). Фильтрующий элемент покрыт верхней крышкой 5, выполненной из перфорированной полимерной пленки с отверстиями диаметром не более 100 мкм, которая прикреплена к боковым стенкам фильтрующего элемента по периметру с помощью сварки.
Конструкция капсулы, технология ее изготовления и способ приготовления напитка - чая, содержащего функциональные ингредиенты, с помощью описанного фильтрующего элемента такие же как в примере 1. В качестве ингредиента 9 для приготовления напитка используется гранулированный черный чай.
Пример 6.
Фильтрующий элемент для капсул, предназначенных для приготовления напитков, содержащих по крайне мере один функциональный ингредиент, выполнен в виде сосуда открытого типа формы (фиг. 8), имеющего нижнюю часть 1 из полимерной пленки с отверстиям не более 300 мкм, являющуюся водопроницаемой, но непроницаемой для нерастворимых частиц ингредиента для приготовления напитка и боковые стенки 2. В полости 3 фильтрующего элемента размещен нерастворимый носитель 19 в виде цилиндров из керамического материала с открытыми порами. На поверхности цилиндров 19 содержится нанесенная смесь функциональных ингредиентов - экстракт манго Mangifera indica, источник мангиферина (в определенном количестве, например, 150 мг), витамин В1, тиамин (в определенном количестве, например, 0,5 мг), витамин В3, ниацин (в определенном количестве, например, 5 мг). Фильтрующий элемент покрыт верхней крышкой 5, выполненной из прессованной фильтровальной бумаги, которая прикреплена к боковым стенкам фильтрующего элемента по периметру с помощью клея, не растворимого в горячей воде.
Конструкция капсулы, технология ее изготовления и способ приготовления кофейного напитка, содержащего функциональные ингредиенты, с помощью описанного фильтрующего элемента такие же как в примере 1.
Все описанные в примерах фильтрующие элементы для капсул, предназначенных для приготовления напитков, дополнительно содержащих по крайне мере один функциональный ингредиент, имеют такую конструкцию, которая обеспечивает простое и точное дозирование функционального ингредиента в капсуле для приготовления напитка, и дает возможность не менять процесс сборки капсул на технологической линии, таким образом достигается заявленный технический результат.