ИНТЕГРАЛЬНЫЙ КАРТРИДЖ ДЛЯ ЭКСТРАГИРОВАНИЯ НАПИТКА ИЗ СЫПУЧЕГО ВЕЩЕСТВА
INTEGRAL CARTRIDGE FOR EXTRACTION OF BEVERAGE FROM BULK SUBSTANCE

Настоящее изобретение относится к интегральному ("комплексному") картриджу для экстракции напитка из сыпучего вещества, например из молотого кофе, быстрорастворимого кофе, чая, порошкового шоколада или молока и т.п.
Известно, что в машинах для экстракции напитка из сыпучего вещества обычно требуется поместить такое вещество в фильтрующую емкость, установленную в машину. В частности, автоматические или полуавтоматические машины для приготовления кофе «эспрессо» содержат фильтрующую емкость, также называемую фильтрующим держателем, в которую помещают порцию молотого кофе перед экстракцией кофейного напитка.
Обычные стадии, выполняемые для экстракции кофейного напитка в машине для приготовления кофе «эспрессо», которые, по существу, эквивалентны стадиям, выполняемым в других автоматических машинах для варки напитка из исходного сыпучего вещества, содержат фазу подачи горячей воды под подходящим давлением в экстракционную камеру, которая включает фильтрующую емкость, фазу варки и фазу подачи сваренного напитка, готового к употреблению, к находящимся снаружи чашке или стакану.
Молотый кофе, также как и другие сыпучие вещества для приготовления свариваемых напитков, обычно представляет собой вещество для одноразового использования, поскольку органолептические свойства, такие как вкус, аромат и крепость, при смачивании молотого кофе безвозвратно теряются. Соответственно, в машинах для приготовления кофе «эспрессо» и в других варочных машинах сыпучее вещество после одной варки должно быть удалено. По этой причине фильтрующая емкость, содержащая порцию молотого кофе, обычно может удаляться вручную из машины для приготовления кофе «эспрессо», чтобы можно было удалить из емкости использованный молотый кофе и заполнить ее новой порцией молотого кофе.
Для того чтобы облегчить выполнение операций заполнения и опорожнения фильтрующей емкости, созданы предварительно расфасованные таблетки из молотого кофе, предназначенные для одноразового использования и содержащие порцию молотого кофе, находящуюся в мешке или в маленьком пакете из фильтрующей бумаги и помещаемую непосредственно в фильтрующий держатель машины для приготовления кофе «эспрессо». Хотя такая компоновка может быть легко получена, ей свойственны некоторые недостатки. В частности, таблетка не является воздухонепроницаемой и, соответственно, должна быть создана вторая, воздухонепроницаемая упаковка для заключения в нее каждой порции, чтобы сохранять таблетку в течение ее хранения не загрязненной внешней средой.
Кроме того, руки пользователя входят в контакт с таблеткой, когда таблетку устанавливают на фильтрующий держатель, так что гигиенические требования не будут полностью соблюдены.
В прошлом также были созданы капсулы для одноразового использования, содержащие молотый кофе. Такие капсулы, обычно имеющие форму усеченного конуса, изготавливают из пластиков или алюминия и они обеспечивают лучший воздухонепроницаемый барьер в отношении внешней среды, чем фильтрующая бумага, используемая для упомянутых таблеток.
Известная капсула имеет верхнюю поверхность, которую прокалывают нагнетательной иглой/соплом машины для приготовления кофе «эспрессо», чтобы нагнетать в капсулу воду под давлением, и донную поверхность, содержащую ослабленные зоны, которые разрываются под давлением перколируемых жидкостей. В капсуле также обеспечен внутренний фильтр для предотвращения выпуска из капсулы твердых веществ совместно с кофейным напитком.
Другая известная капсула содержит цилиндрический корпус, изготавливаемый из полипропилена, с верхней и донной поверхностями, имеющими множество отверстий для распределения горячей воды через порцию молотого кофе, и содержащий лист бумажного фильтра для блокирования прохождения молотого кофе наружу из отверстий донной поверхности в течение экстракционной фазы. Эти капсулы обычно помещают в дополнительную упаковку, например в маленькие пакеты из многослойного пластика.
Чтобы приготовить кофейный напиток, известные капсулы и картриджи помещают в фильтрующий держатель, который образует экстракционную камеру для кофе, когда его устанавливают на машину для приготовления кофе. В течение экстракционной фазы просачивающиеся жидкости могут входить в контакт с внутренними поверхностями экстракционной камеры перед окончательным вытеканием в находящуюся снаружи чашку для кофе. Такой контакт приводит к загрязнению экстракционной камеры, а также фильтрующего держателя, и после ряда операций экстракции кофе качество напитка будет значительно снижено вследствие влияния остатков и загрязнений, находящихся в экстракционной камере.
Соответственно, экстракционный узел, содержащий экстракционную камеру и фильтрующий держатель, должен быть аккуратно очищен после выполнения некоторого количества операций экстракции кофе, и, кроме того, на регулярной основе необходимо проводить декальцификацию.
Даже когда такие очистные операции выполняют регулярно, турбулентность жидкости внутри экстракционной камеры машины или недостаточное уплотнение для обеспечения герметичности у открытой верхней поверхности капсулы в течение впрыскивания воды вызывают скатывание экстрагируемого напитка или впрыскиваемой воды с частью наружной поверхности самой капсулы, вследствие чего происходит нарушение гигиенических требований, предъявляемых к экстракции.
Другой недостаток известных капсул заключается в том, что они не задерживают внутри себя остатки просачивающейся жидкости, поскольку перфорации или отверстия на верхней поверхности и/или на нижней поверхности капсул делают возможным утекание остатков жидкости, когда экстракция завершена и/или когда капсулу удаляют из машины, что приводит к капанию с капсулы на окружающие части машины для приготовления кофе и к их загрязнению.
Кроме того, известные капсулы и машины для приготовления кофе «эспрессо» не только имеют ограниченные характеристики, касающиеся гигиены, но и часто на их работу влияют недостаточно эффективное распределение горячей воды к молотому кофе и/или недостаточно производительная подача кофейного напитка.
По существу, в известных капсулах, имеющих форму усеченного конуса, горячую воду впрыскивают во внутренний объем посредством сопла, прокалывающего верхнюю поверхность, которая имеет меньший диаметр, чем донная поверхность, так что будет происходить распыление горячей воды из одной точки, а не равномерный полив всей порции кофе. Соответственно, горячая вода неоднородно омывает кофейные частицы.
Этот недостаток частично устранен посредством картриджа, раскрытого в документе ЕР-А-1344722, согласно которому внутри картриджа установлены два диска, имеющие множество отверстий и множество насечек рельефа, чтобы создать множество каналов для прохода жидкости. К сожалению, этот известный картридж для экстракции напитка должен быть проколот как в верхней, так и в нижней поверхности, при этом внутренний объем картриджа должен быть загружен дополнительными элементами, такими как распределительные диски.
Еще один недостаток известных картриджей состоит в том, что они не совсем удобны, поскольку пользователь должен контролировать направление введения, когда он вставляет картридж в экстракционную машину. Этот контроль может быть облегчен посредством определенной формы приемника картриджа в машине, но когда пользователь сильно торопится (например, когда пользователем является бармен, который должен непрерывно и быстро приготавливать кофейные напитки для множества покупателей), неприемлем даже незначительный контроль.
Содержание изобретения
Цель настоящего изобретения заключается в устранении недостатков известных картриджей и капсул посредством создания интегрального картриджа, с помощью которого большинство задач, которые обычно возникают в отношении машин для экстракции напитков, будут решены посредством самого картриджа.
В объеме этой цели настоящее изобретение предназначено для создания картриджа и экстракционного узла для получения напитка высокого качества, имеющего улучшенные органолептические свойства, особенно в том случае, когда машиной для экстракции напитка является машина для приготовления кофе «эспрессо».
Второй конкретной целью настоящего изобретения является создание картриджа и экстракционной системы, которые в значительной степени уменьшают или исключают загрязнение какого-либо компонента машин для получения напитка из сыпучего вещества.
Еще одна цель настоящего изобретения заключается в создании универсальной системы для экстракции напитков, которая позволяет использовать преимущество ее конструкции, заключающееся в том, что она не приводит к загрязнению, для возможности последовательных экстракций напитков из различных видов сыпучих веществ.
Еще одна конкретная цель настоящего изобретения заключается в гарантии высокого уровня консервации сыпучего вещества внутри картриджа, пока картридж не будет установлен в машину для экстракции напитка, что приводит к снижению загрязнения сыпучего вещества внешней средой.
Еще одна цель заключается в упрощении использования картриджа путем уменьшения количества операций, выполняемых для подготовки картриджа, чтобы установить его в машину для экстракции напитка.
Еще одна цель заключается в улучшении равномерности распределения впрыскиваемой жидкости по всей порции сыпучего вещества в картридже.
Еще одна задача изобретения состоит в упрощении и в снижении внутренней нагрузки картриджа и машины для экстракции напитка без влияния на качество конечного напитка.
Не менее важной задачей изобретения является создание картриджа и экстракционного узла, которые ускоряют операции по приготовлению напитка.
Эти и другие задачи, которые будут понятны из описания, решаются картриджем для экстракции напитка из сыпучего вещества, находящегося в нем, водой под давлением, содержащим основной корпус, содержащий чашеобразную часть и крышечную часть, причем чашеобразная часть имеет основание, боковую стенку и ободок, противоположный основанию, причем крышечная часть неподвижно прикреплена к ободку чашеобразной части для ограничения внутреннего объема картриджа, при этом внутренний объем картриджа вмещает сыпучее вещество, заключенное внутри фильтрующих средств для удерживания сыпучего вещества и для перколяции через них жидких веществ, крышечная часть содержит канал, образующий первый проход для перколируемых жидких веществ, а основание чашеобразной части содержит канал, образующий второй проход для перколируемых жидких веществ, отличающимся тем, что основание содержит множество ребер, образованных непосредственно на нем и выступающих во внутренний объем картриджа, для поддерживания фильтрующих средств и сыпучего вещества и для образования тонких каналов между фильтрующими средствами и каналом чашеобразной части.
Задачи изобретения также решаются посредством картриджа для экстракции напитка из содержащегося в нем сыпучего вещества водой под давлением, содержащего основной корпус, содержащий чашеобразную часть и крышечную часть, причем чашеобразная часть имеет основание, боковую стенку и ободок, противоположный основанию, причем крышечная часть неподвижно прикреплена к ободку чашеобразной части для ограничения внутреннего объема картриджа, при этом внутренний объем картриджа вмещает сыпучее вещество, заключенное внутри фильтрующих средств для задерживания сыпучего вещества и для перколяции через них жидких веществ, крышечная часть содержит канал, образующий первый проход для перколируемых жидких веществ, а основание чашеобразной части содержит канал, образующий второй проход для перколируемых жидких веществ, отличающегося тем, что он содержит диск из пористого материала, расположенный между фильтрующими средствами и основанием чашеобразной части, для поддерживания фильтрующих средств и сыпучего вещества и для образования тонких каналов между фильтрующими средствами и каналом чашеобразной части.
Эти задачи также решаются посредством картриджа, в частности, предназначенного для установки в машины для приготовления кофе «эспрессо» и служащего для экстракции напитка из содержащегося в нем сыпучего вещества водой под давлением, содержащего основной корпус, включающий чашеобразную часть и крышечную часть, причем чашеобразная часть имеет основание, боковую стенку и ободок, противоположный основанию, причем крышечная часть неподвижно прикреплена к ободку чашеобразной части для ограничения внутреннего объема картриджа, вмещающего сыпучее вещество, заключенное внутри фильтрующих средств для задерживания сыпучего вещества и для перколяции через них жидких веществ, крышечная часть содержит канал, образующий первый проход для перколируемых жидких веществ, а основание чашеобразной части содержит канал, образующий второй проход для перколируемых жидких веществ, отличающегося тем, что внутренний объем содержит клапанные средства, расположенные на канале чашеобразной части, упруго открываемые под действием давления перколируемых жидкостей во время фазы экстракции напитка, так чтобы позволить проход перколируемых жидких веществ во время фазы экстракции напитка.
Кроме того, цели изобретения также достигнуты посредством картриджа, содержащего основной корпус, включающий чашеобразную часть и крышечную часть, при этом чашеобразная часть имеет основание, боковую стенку и ободок, противоположный основанию, причем крышечная часть неподвижно прикреплена к ободку чашеобразной части для ограничения внутреннего объема картриджа, вмещающего сыпучее вещество, заключенное внутри фильтрующих средств для задерживания сыпучего вещества и для перколяции через них жидких веществ, при этом крышечная часть содержит обычно закрытый канал, образующий первый проход для перколируемых жидких веществ, когда он открыт, отличающегося тем, что он содержит кулачок, установленный во внутреннем объеме, так чтобы прокалывать основание, когда к основанию прилагают давление в направлении внутреннего объема, обеспечивая при этом открывание обычно закрытого канала чашеобразной части.
Краткое описание чертежей
Другие характеристики и преимущества изобретения будут более понятны из последующего описания предпочтительных, но не исключающих друг друга вариантов выполнения конструкции, которые представлены в виде неограничивающих примеров на прилагаемых чертежах, на которых:
Фиг.1 - вид в перспективе картриджа согласно первому варианту выполнения изобретения;
Фиг.2 - подетальный вид в перспективе и в сечении картриджа по Фиг.1, причем поперечное сечение взято по плоскости А-А Фиг.1;
Фиг.3 - вид сверху чашеобразной части картриджа по Фиг.1;
Фиг.4 - вид чашеобразной части по Фиг.3 в сечении по плоскости В-В;
Фиг.5 - вид в перспективе и в сечении картриджа согласно второму варианту выполнения изобретения;
Фиг.6 - вид в перспективе и в сечении картриджа согласно третьему варианту выполнения изобретения;
Фиг.7 - вид в перспективе и с вырезом шайбы по Фиг.5;
Фиг.8 - вид в перспективе картриджа согласно четвертому варианту выполнения изобретения;
Фиг.9 - подетальный вид в перспективе и в сечении картриджа по Фиг.8;
Фиг.10 - вид в перспективе и в сечении картриджа согласно пятому варианту выполнения изобретения;
Фиг.11 - вид в перспективе внутренней стороны крышечной части картриджа по Фиг.10;
Фиг.12 - вид в перспективе картриджа согласно седьмому варианту выполнения изобретения;
Фиг.13 - вид в перспективе и в сечении картриджа по Фиг.12, при этом поперечное сечение взято вдоль радиальной плоскости;
Фиг.14 - вид в перспективе и в сечении, взятом вдоль радиальной плоскости, картриджа согласно седьмому варианту выполнения изобретения в проколотом состоянии;
Фиг.15 - вид в перспективе кулачкового узла, помещенного в картридж по Фиг.12;
Фиг.16 - вид в перспективе экстракционного узла согласно второму аспекту изобретения;
Фиг.17 - подетальный вид экстракционного узла по Фиг.16;
Фиг.18 - вид в перспективе и с вырезом экстракционного узла по Фиг.16, находящегося в положении экстракции напитка, с установленным внутри него картриджем;
Фиг.19 - вид в перспективе и с вырезом экстракционного узла, находящегося в положении экстракции напитка, с установленным внутри него дискоидальным картриджем;
Фиг.20 - вид в перспективе и с вырезом экстракционного узла по Фиг.16, находящегося в положении для удаления картриджа;
Фиг.21 - вид снизу сопла, используемого в экстракционном узле по Фиг.16;
Фиг.22 - вид сбоку с частичным поперечным сечением сопла, используемого в экстракционном узле по Фиг.16;
Фиг.23 - вид сбоку в сечении сопла, используемого в экстракционном узле по Фиг.19;
Фиг.24 - вид сбоку с вырезом экстракционного узла согласно еще одному варианту выполнения изобретения, в который установлена капсула по Фиг.12;
Фиг.25 - вид с вырезом экстракционного узла по Фиг.24, когда он находится в положении экстракции напитка;
Фиг.26 - вид сбоку в сечении нагнетательного сопла, используемого в экстракционном узле по Фиг.24;
Фиг.27 - вид сбоку в перспективе с поперечным сечением вдоль радиальной плоскости картриджа согласно еще одному варианту выполнения изобретения;
Фиг.28 - вид с вырезом экстракционного узла согласно еще одному варианту выполнения изобретения, в котором установлен картридж по Фиг.27.
Варианты выполнения изобретения
На Фиг.1 и 2 представлен картридж 1 согласно первому предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения. Картридж имеет в целом цилиндрическую форму и содержит чашеобразную часть 2 и закрепленную на ней крышечную часть 3.
Чашеобразная часть 2, в частности, содержит, по существу, круглое основание 7, цилиндрическую боковую стенку 8, отходящую от основания 7, и ободок 9а, который расположен, по существу, противоположно основанию 7 и образует открытый конец чашеобразной части 2.
Внутренний объем определен основанием 7 чашеобразной части, боковой стенкой 8 и крышечной частью 3, когда крышечная часть закреплена на чашеобразной части. Порцию молотого кофе 4 помещают в такой внутренний объем, при этом она будет находиться между фильтрующими средствами, предпочтительно состоящими из первого бумажного или тканого фильтра 5b и второго бумажного или тканого фильтра 5а. В альтернативном варианте может быть обеспечена таблетка известного типа, что будет описано далее.
Чашеобразная часть 2 содержит канал 6а, который предпочтительно расположен в центральной зоне основания 7 чашеобразной части и выступает в наружном направлении от внутреннего объема картриджа, формируя желоб. Как показано на Фиг.2, канал 6а чашеобразной части имеет, по существу, цилиндрическую форму и создает отверстие для доступа к внутреннему объему картриджа, тем самым позволяя проход жидкостей к внутреннему объему картриджа или из него. С этой целью в основании 7 чашеобразной части создано отверстие 103а, соответствующее каналу 6а чашеобразной части, как показано на Фиг.4.
Как вариант, основание 7 чашеобразной части содержит фланец 105а, выровненный в осевом направлении с боковой стенкой 8 и выступающий в наружном направлении от внутреннего объема картриджа. Такой фланец предпочтительно выполняют так, чтобы он оканчивался выступающей формой для облегчения манипулирования и автоматического выполнения производственных процессов, и содействия им. Кроме того, капсула может быть установлена в горизонтальном положении на поверхности стола без наклона или качения, причем ее можно легче упаковывать и хранить, и, кроме того, она может быть упакована посредством «полос», то есть закреплена и запечатана между двумя полосами многослойных пленок.
Крышечной части 3 придают такую форму, чтобы она прилегала к открытому концу чашеобразной части 2, при этом она содержит основание 7b, от которого вверх и несколько наружу отходит, по существу, цилиндрическая боковая стенка 105b, которая, по существу, перпендикулярна основанию 7b крышки. Боковая стенка 105b оканчивается кольцеобразным краем 9b, который расположен, по существу, противоположно основанию 7b крышки и выступает наружу от боковой стенки 105b, чтобы он прилегал к ободку 9а чашеобразной части 2 и опирался на него. Предпочтительно, чтобы кольцеобразный край 9b имел, по существу, ступенчатое поперечное сечение, так чтобы он входил в зацепление с сопрягающейся с ним опорой, расположенной у ободка 9а чашеобразной части 2, как показано на Фиг.3. Как вариант, могут быть выполнены и другие формы поперечного сечения кольцеобразного края 9b и ободка 9а, если эти формы обеспечивают возможность крепления крышечной части на чашеобразной части.
В предпочтительных вариантах выполнения крышечную часть и чашеобразную часть приваривают друг к другу, используя технологию ультразвуковой сварки по направляющей. Как вариант, могут быть использованы и другие известные способы сварки, например обычная ультразвуковая сварка, сварка посредством нагрева, а также сцепление и т.д. Картридж по изобретению также может быть изготовлен в виде одиночной отформованной детали.
Выступающую боковую стенку 105b предпочтительно создают для облегчения манипулирования и выполнения автоматизированных производственных процессов, и для содействия им, а также для разобщения зоны сварки по направляющей с кофейной таблеткой, тем самым доводя до минимума взаимовлияние мигрирующих кофейных частиц и пластикового сварного шва, что может неблагоприятно сказаться на характеристиках, касающихся уплотнения.
В предпочтительном варианте выполнения конструкции, представленном на Фиг.1 и 2, крышечная часть 3 содержит канал 6b, выполненный в центральной зоне ее основания 7b, имеющий, в общем, цилиндрическую форму и выступающий от основания 7b в наружном направлении от внутреннего объема картриджа. Канал 6b крышки создает отверстие для доступа к внутреннему объему картриджа, обеспечивая при этом возможность прохождения жидкостей во внутренний объем и из него. С этой целью в основании 7b крышки выполнено отверстие 103b в соответствии с каналом 6b, как показано на Фиг.2.
Как показано, фланцы 105а и 105b выполнены совместно с соответствующими каналом чашеобразной части и каналом крышечной части таким образом, что верхняя и донная зоны картриджа, по существу, имеют в целом Е-образное поперечное сечение.
В альтернативных вариантах выполнения конструкции, которые описаны далее, канал крышки не выступает от ее основания 7b или он обычно закрыт, и его прокалывают посредством нагнетательной иглы или сопла в течение выполнения экстракционной фазы. Альтернативные варианты подобного типа далее будут представлены.
В картриджах по изобретению канал 6b крышечной части или канал 6а чашеобразной части может содержать препятствия для отклонения потока жидкости. В частности, если возвратиться к вариантам по Фиг.2-4, то первый барьер 104а создан на внутренней стороне основания 7 чашеобразной части таким образом, что он пересекает в радиальном направлении центральное отверстие 103а, от которого выступает желоб 6а, а вторые барьеры 106а, 107а созданы на внутренней поверхности канала 6а чашеобразной части на расстоянии от первого барьера и от отверстия 103а.
Предпочтительно, чтобы вторые барьеры 106а и 107а были обращены друг к другу и выступали от внутренней поверхности канала 6а чашеобразной части, чтобы образовать зигзагообразный путь определенного типа для прохода текучей среды через канал 6а чашеобразной части, разбивая при этом любой прямой поток жидкости во внутренний объем картриджа и из него, и позволяя избежать поток жидкости с чрезмерным ускорением, который может привести к струйному рассеиванию, например, к разбрызгиванию.
Первый барьер 104а, в частности, используют либо для отклонения потока жидкости, либо для создания опоры, препятствующей деформации фильтрующей бумаги, которая может происходить вследствие гидравлического давления жидкости при экстракции. Соответственно, будут предотвращены закупорка отверстий 103а и возможный разрыв фильтрующей бумаги.
Кроме того, либо как вариант, соответствующие барьеры 104b и 107b потоку жидкости также могут быть созданы в канале 6b крышки, что видно на Фиг.2. В частности, барьер 104b перекрывает отверстие 103b крышки, в то время как барьер 107b выступает от внутренней поверхности канала 6b крышки, будучи обращенным к идентичному барьеру, чтобы определить путь прохождения жидкости, по существу, аналогичный тому пути, который образован внутри канала 6а чашеобразной части.
Хотя предпочтительные варианты выполнения картриджа по изобретению содержат препятствия на пути потока жидкости, которые показаны на Фиг.2-4, квалифицированные специалисты в этой области легко поймут, что для достижения той же самой цели могут быть использованы препятствия потоку, имеющие альтернативные компоновки или формы. Например, на пути потока жидкости может быть создан крестообразный барьер, так чтобы поддерживать бумажный фильтр и разбивать прямой поток жидкости на четыре отдельных потока. Как вариант, могут быть созданы радиальные выступы, образованные вокруг отверстия крышки или чашеобразной части, выступающие в радиальном направлении к центру такого отверстия, что будет описано ниже со ссылкой на Фиг.27.
Препятствия на пути потока жидкости могут и не быть образованы непосредственно на внутренней поверхности картриджа, а могут представлять собой отдельные средства, которые могут быть вставлены и прочно прикреплены к входному или к выходному каналу картриджа. Например, может быть обеспечена пластиковая трубочка с обоими открытыми концами, закрываемыми фильтрующим материалом, проницаемым жидкостью (например, пленками из сетчатого термопластика, либо из ткани или бумаги со сквозными лабиринтами). Пример отдельного препятствия на пути потока жидкости будет описан далее со ссылкой на Фиг.27.
Кроме того, препятствия на пути потока жидкости могут быть созданы в каналах как крышки, так и чашеобразной части, только в одном из этих каналов, либо их вообще не создают, что зависит от требований, предъявляемых к потоку жидкости.
Чашеобразная часть 6а, кроме того, содержит множество ребер 101а, образованных непосредственно на основании 7 и выступающих во внутренний объем картриджа, в частности, к наружной поверхности бумажного фильтра 5а. Как видно на Фиг.3, ребра 101а выполнены дугообразными и удлиненными. Они непосредственным образом соприкасаются с бумажным фильтром 5а, так чтобы образовать множество небольших каналов 102а-102b, которые проходят вдоль множества концентричных и радиальных направлений (как показано на Фиг.3), и для прохода жидкости сообщают всю донную поверхность узла 4, 5а из фильтра и кофе с каналом 6а чашеобразной части. Такие каналы предпочтительно имеют среднюю ширину/высоту около 1 мм.
Подобным же образом, на крышечной части 3 созданы ребра 101b, которые выступают во внутренний объем картриджа, в частности, к верхней поверхности бумажного фильтра 5b. Множество небольших каналов подходящим образом создано между фильтром 5b и основанием 7b крышки, при этом они соединяют канал 6b крышки со всей верхней поверхностью узла 4, 5b, состоящего из фильтра и кофе.
В альтернативных вариантах выполнения небольшие каналы для прохода жидкости могут быть созданы только на чашеобразной части либо только на крышечной части, или их могут вообще не создавать. В таких случаях на основании чашеобразной части, либо на основании крышки предпочтительно формируют уменьшенное количество ребер, при этом они выступают во внутренний объем картриджа, чтобы сформировать воздушное пространство между основанием чашеобразной части/крышки и фильтрующими средствами. Взятая в качестве примера компоновка такого типа будет разъяснена ниже со ссылкой на Фиг.11.
Как вариант, чтобы создать систему тонких каналов, по меньшей мере, на части внутренней поверхности картриджа, обращенной к верхней поверхности или к нижней поверхности порции, содержащей молотый кофе и фильтрующие средства, между такой порцией и каналом чашеобразной части, либо каналом крышечной части может быть расположен диск из пористого материала. Предпочтительно, чтобы такой диск проходил по всей верхней или донной поверхности порции.
Даже если на Фиг.1-4 это явно и не показано, канал крышечной части и/или канал чашеобразной части предпочтительно закупоривают пленкой, например, изготавливаемой из многослойных пластиков, которая может быть удалена вручную или может быть проколота, либо разорвана машиной в течение выполнения экстракционной фазы.
Как вариант, канал крышки или канал чашеобразной части может быть закупорен выполняемой заодно с ним поверхностью, создаваемой в течение изготовления крышечной части, либо посредством резиновой пробки или резинового уплотнения, что будет описано выше, либо весь картридж можно сохранять в небольшом пакете или в упаковке, которые открывают вручную перед использованием. Небольшой пакет или упаковка могут быть изготовлены из многослойной структуры с созданием вакуума или с заполнением инертным газом под давлением (например, так, как в Modified Atmosphere Packaging или согласно способам МАР).
Как канал крышки, так и канал чашеобразной части, как вариант, могут быть уплотнены посредством пищевых веществ (например, полисахаридов, протеинов и липидов), обеспечивающих герметичное, водорастворимое уплотнение, или уплотнение, плавящееся при температуре воды на входе.
Картридж 1 предпочтительно изготавливают из полипропилена и для его изготовления используют известные способы формования посредством литья под давлением. Во всяком случае этот картридж, а также какой-либо картридж по изобретению может быть изготовлен из следующих материалов: других термопластичных материалов, например полиэтилентерефталата; эластомерных, термопластичных материалов или TPE, например SANTOPRENE, то есть смеси непереплетенного этиленпропиленового каучука и полипропилена; термоотверждаемых композиций, например полиэфира; смол или эластомеров, например силикона или MVQ; многослойных термопластичных материалов, например композитного листа, изготовленного из полиэтилена, полиэтилентерефталата и поливинилиденхлорида; алюминия; других многослойных материалов, например композитного листа, изготовленного из полиэтилена, полиэтилентерефталата и алюминия. Картридж 1 также может быть изготовлен посредством использования других способов, например высокотемпературного формообразования.
Основной корпус картриджа, взятого в качестве примера, такого, который показан на Фиг.1, например, имеет высоту 30-35 мм и ширину 35-40 мм, при этом канал крышечной части и канал чашеобразной части имеют высоту примерно 7-8 мм и ширину примерно 8-10 мм. Однако квалифицированным специалистам в этой области будет вполне понятно, что размер картриджей по изобретению может быть иным в соответствии с требованиями, предъявляемыми к экстракции, и с конструкцией машины для экстракции напитков.
Теперь, определив основные характеристики картриджа 1, можно понять, что этот картридж позволяет исключить традиционное загрязнение экстракционной камеры кофеварочной машины, поскольку канал/желоб 6а чашеобразной части действует в качестве выхода для направления экстрагируемого напитка непосредственно в находящуюся снаружи чашку, которая затем будет использована для питья. Желоб 6а сформирован подходящим образом, так чтобы он подходил к известным держателям фильтра и так, чтобы он выступал наружу по отношению к специальным держателям фильтра, обеспечивая сохранение в совершенно чистом виде внутренних поверхностей держателя фильтра и препятствуя соприкосновению с такими поверхностями экстрагируемого напитка, выходящего из картриджа.
Кроме того, небольшие каналы, образованные непосредственно на внутренней поверхности чашеобразной части, позволяют исключить дополнительные элементы для направления жидкости с внутренней стороны картриджа, при этом их преимущественно сочетают с каналом чашеобразной части, чтобы образовать единое средство для продвижения экстрагируемого напитка. В то же время небольшие каналы обеспечивают возможность сохранения уровня падения внутреннего давления в картридже при значительно пониженном значении между верхней зоной и нижней зоной кофейного брикета, так что будет использован полный объем молотого кофе и получаемый напиток будет иметь улучшенные органолептические свойства.
По функциональным причинам предпочтительно сохранять пространство между кофейным брикетом и основанием чашеобразной части или крышечной части по возможности наименьшим.
Другое усовершенствование, обеспечиваемое конкретным картриджем по Фиг.1, заключается в том, что он выполнен обратимым, то есть он может быть вставлен вверх дном. По существу, основному корпусу картриджа придают такую форму, чтобы он был, по существу, симметричен по отношению к виртуальной плоскости, перпендикулярной оси инжекции воды. В частности, канал 6а чашеобразной части и канал 6b крышечной части, по существу, идентичны по форме и размеру, при этом они выровнены по одной и той же оси инжекции воды и высота фланца 105а, по существу, равна высоте цилиндрической боковой стенки 105b, как показано на Фиг.2. Выгодно, чтобы система тонких каналов была обеспечена на внутренних поверхностях как чашеобразной части, так и крышечной части.
Соответственно, картридж 1 может быть вставлен в фильтрующую емкость независимо от того, какой канал будет действовать в качестве входного канала и какой канал будет действовать в качестве выходного канала, что значительно облегчает выполнение операции введения картриджа в экстракционную машину.
Хотя характеристики представлены применительно к варианту конструкции, показанному в качестве примера на Фиг.1-4, некоторые альтернативные варианты по изобретению могут быть созданы либо посредством подходящего объединения уже представленных основных характеристик, либо посредством добавления других отличительных признаков, попадающих в объем изобретения.
На Фиг.5 представлен второй предпочтительный вариант выполнения изобретения. В частности, на Фиг.5 представлен вид в сечении картриджа 11, который, хотя его основной корпус снаружи подобен основному корпусу, показанному на Фиг.1, отличается вариантами выполнения его внутренней части.
Хотя на Фиг.5 показан лишь вид картриджа 11 в сечении, понятно, что этот вид взят вдоль виртуальной радиальной плоскости, делящей пополам целый картридж (не показана). Очевидно, что для квалифицированных специалистов в этой области не составит труда представить конструкцию картриджа 11 в целом, исходя из вида в сечении по Фиг.5.
Картридж 11, в общем, имеет цилиндрическую форму и содержит чашеобразную часть 12 и крышечную часть 13. Чашеобразная часть 12 содержит основание 17, боковую стенку 18 и ободок 19а, который расположен, по существу, противоположно основанию 17 и образует открытый конец чашеобразной части 12.
Внутренний объем определен основанием 17 чашеобразной части, боковой стенкой 18 и крышечной частью 13, когда крышечная часть установлена на открытый конец чашеобразной части 12. Порцию молотого кофе помещают в такой внутренний объем с охватом фильтрующими средствами способом, подобным тому, как показано на Фиг.2, либо ее выполняют в виде таблетки или брикета известного типа, что будет лучше описано ниже.
На Фиг.5 молотый кофе и фильтрующие средства для упрощения не показаны, но предполагается, что они, по существу, заполняют внутренний объем картриджа, как это происходит в варианте выполнения по Фиг.2.
Чашеобразная часть 12 содержит канал 16а, предпочтительно расположенный в центральной зоне ее основания 17 и выступающий в наружном направлении от внутреннего объема картриджа. Канал 16а чашеобразной части имеет, по существу, цилиндрическую форму и создает отверстие для доступа к внутреннему объему картриджа, позволяя при этом проход жидкостей во внутренний объем картриджа или из него. Для этой цели на основании 17 чашеобразной части создано отверстие 113а, соответствующее ее каналу 16а.
Основание 17 чашеобразной части содержит фланец 115а, выровненный с боковой стенкой 18 и выступающий наружу от внутреннего объема картриджа.
Крышечной части 13 придают такую форму, чтобы она прилегала к открытому концу чашеобразной части 12, при этом она содержит основание 17b, от которого вверх и несколько наружу проходит, по существу, цилиндрическая боковая стенка 115b. Боковая стенка 115b оканчивается кольцеобразным краем 19b, который расположен, по существу, противоположно основанию 17b крышки, и который выступает наружу от боковой стенки 115b, чтобы прилегать к ободку 19а чашеобразной части 12 и опираться на него.
Предпочтительно, чтобы кольцеобразный край 19b имел, по существу, ступенчатое поперечное сечение, так чтобы он входил в зацепление с сопрягающейся с ним опорой на ободке 19а чашеобразной части 12, как показано на Фиг.5. Как вариант, могут быть созданы и другие формы поперечного сечения кольцеобразного края 19b и ободка 19а, при условии, что такие формы обеспечивают возможность крепления крышечной части на чашеобразной части.
Крышечная часть 13, кроме того, содержит обычно закрытый канал 16b, предпочтительно расположенный в центральной зоне основания 17b и выступающий наружу от внутреннего объема картриджа 11. Выражение «обычно закрытый» здесь означает канал, который уплотнен с обеспечением воздухонепроницаемости перед экстракцией и будет открыт либо вручную пользователем, либо автоматически машиной для экстракции напитков, например, посредством прокалывания поверхности, которая закупоривает отверстие.
В варианте выполнения по Фиг.5 канал 16b крышки закупорен посредством небольшой ослабленной поверхности 14, которая выполнена заодно с каналом 16b. Как вариант, канал крышки может быть закупорен посредством пластиковой пленки, приваренной на наружной горловине канала крышки, либо посредством резиновых или резинообразных пробки или уплотнения, что описано ниже.
Внутренняя поверхность канала 16b крышки, по существу, гладкая, но, как вариант, могут быть установлены препятствия потоку жидкости, например такие, которые описаны применительно к варианту выполнения по Фиг.2.
Чашеобразная часть 12 содержит канал 16а, расположенный на ее основании 17 и предпочтительно имеющий, по существу, цилиндрическую форму. В предпочтительном варианте выполнения конструкции, показанном на Фиг.5, канал 16а чашеобразной части расположен в центральной зоне основания 17, выступает наружу от внутреннего объема картриджа 11 и содержит препятствия 114, 117а и 117b для разбивания прямого потока жидкости, проходящего через канал чашеобразной части.
Первое препятствие 114 образовано внутри канала 16а чашеобразной части в непосредственной близости от его выходной горловины, так чтобы пересекать в радиальном направлении внутренний объем канала чашеобразной части, в то время как вторые препятствия 117а и 117b отходят в виде фланцев от внутренней поверхности канала чашеобразной части и обращены друг к другу.
Подобно варианту выполнения конструкции, представленному на Фиг.2, чашеобразная часть 12 содержит множество ребер 111а, которые созданы непосредственно на внутренней стороне основания 17 и выступают во внутренний объем картриджа. Ребра 111а определяют множество небольших каналов 112а, 112b между основанием 17 чашеобразной части и фильтрующими средствами, которые служат для перемещения напитка к каналу 16а чашеобразной части.
В конкретном варианте выполнения конструкции, показанном на Фиг.5, в отличие от крышечной части 3 между крышечной частью и узлом, состоящим из молотого кофе и фильтрующих средств, система тонких каналов не создана. Вместо этого на донной стороне крышечной части 13 созданы разнесенные каналы 111b для создания весьма небольшого зазора между крышечной частью и молотым кофе. Однако очевидно, что в качестве альтернативы этой компоновке все же может быть создана система каналов, которая описана выше со ссылкой на крышечную часть 3.
Выгодно, если картридж 11 содержит клапанные средства для регулирования прохождения потока жидкости через канал 16а чашеобразной части. Клапанные средства предполагается использовать специально для канала чашеобразной части, однако по изобретению они могут быть применены как к каналу чашеобразной части, так и к каналу крышечной части картриджа, либо только к каналу крышечной части в соответствии с функциональными требованиями, предъявляемыми к картриджу.
В варианте выполнения конструкции, показанном на Фиг.5, клапанные средства опираются на кольцеобразное углубление 15, созданное вокруг отверстия 113а, и закрывают отверстие 113а. С этой целью толщина основания 17 предпочтительно сужается от канала 16а чашеобразной части к периферии для возможности создания углубления 15.
Клапанные средства предпочтительно содержат выполненные из резины (например, из силиконовой резины), материала, подобного резине, эластомера или пластика, прокладку или диск, имеющие узкую сквозную щель или отверстие, соединяющее верхнюю поверхность прокладки с ее донной поверхностью. Если к прокладке не приложено осевое давление, то щель обеспечивает воздухонепроницаемое уплотнение, но если приложено осевое давление, например давление перколируемых жидкостей, экстрагированных из молотого кофе, то часть прокладки изгибается и несколько расширяет щель, позволяя при этом проход перколируемых жидкостей, то есть напитка.
Согласно конкретному варианту выполнения конструкции, представленному на Фиг.5, клапанные средства содержат резиновую прокладку или диск 116, опирающийся на углубление 15, так чтобы с обеспечением воздухонепроницаемости закрыть отверстие 113а канала чашеобразной части и действовать в качестве мембраны. Хотя прокладка 116 описана как просто опирающаяся на углубление 15, она, как вариант, может быть сцеплена с таким углублением или прикреплена иным образом, используя известные способы.
Прокладка 116 содержит верхнюю круглую поверхность и донную круглую поверхность, а также щель 118, которая пересекает прокладку в осевом направлении от центра верхней поверхности к центру донной поверхности.
Щель 118 представляет собой предварительно прокалываемую щель и ее предпочтительно создают посредством использования тонкой иглы. Щель, как вариант, может представлять собой радиальный линейный или крестообразный разрез, или канавку, либо через прокладку может быть выполнено множество щелей, при условии, что эти щели, разрезы или канавки, по существу, не обеспечивают возможность прохождения воздуха внутрь картриджа, когда картридж не находится под давлением жидкости, но обеспечивают возможность прохождения перколируемых жидкостей во время фазы экстракции напитка.
Чтобы создать опору для фильтрующих средств, охватывающих молотый кофе, и обеспечить перемещение экстрагируемого напитка к прокладке 116, ближе по ходу от прокладки 116 на основание 17 чашеобразной части преимущественно устанавливают шайбу 119.
Если, в частности, обратиться к виду с вырезом, показанному на Фиг.7, то шайба 119 содержит донную поверхность, которая обращена к прокладке 116 и которой придана такая форма, чтобы она образовывала каналы 319 для потока жидкости между самой шайбой и прокладкой; для этой цели донная поверхность шайбы 119 содержит ребра 219, ориентированные в радиальном направлении.
Верхняя поверхность шайбы 119 содержит ребра для поддерживания узла, состоящего из кофе и фильтрующих средств, при этом ребрам предпочтительно придают такой размер, чтобы толщина шайбы 119, по существу, была равна высоте ребер 111а чашеобразной части 12.
В альтернативных вариантах выполнения конструкции, которые на чертежах не показаны, шайба может содержать сквозные отверстия для перемещения перколируемых жидкостей к резиновой прокладке, или она может быть заменена каким-либо другим опорным средством, которое отделяет порцию молотого кофе от резиновой прокладки, например, как показано на описываемой ниже Фиг.27.
Еще в одном варианте клапанные средства вообще не содержат шайбу. Например, третий вариант выполнения изобретения, включающий такие альтернативные клапанные средства, содержит только прокладку или диск, изготавливаемые из резины, материала, подобного резине, из эластомера или какого-либо еще упругого материала.
В частности, как показано на Фиг.6, картридж 21 согласно третьему предпочтительному варианту выполнения содержит чашеобразную часть 22 цилиндрической формы, содержащую основание 27, боковую стенку 28 и открытый конец, с которым входит в зацепление крышечная часть 23, чтобы определить внутренний объем картриджа. Внутри картриджа помещают порцию молотого кофе и подходящие фильтрующие средства, как и в ранее описанных картриджах, но на Фиг.6 они для упрощения не показаны.
Крышечная часть 23 содержит обычно закрытый канал 26b и имеет, по существу, те же самые отличительные признаки, что и у уже описанной крышечной части 13.
Чашеобразная часть 22 содержит канал 26а, внутри которого созданы препятствия 124, 127а и 127b потоку жидкости. Кроме того, верхняя поверхность основания 27 содержит множество ребер 121, которые имеют дугообразную форму и распределены по всей поверхности основания 27, по существу, так же, как и ребра 111а, чтобы образовать концентричные, а также радиальные небольшие каналы, которые сходятся к кольцевому углублению 25. Круглая резиновая прокладка 126 опирается на углубление 25, так чтобы с обеспечением воздухонепроницаемости закупорить отверстие 123а канала 26а чашеобразной части. Хотя прокладка 126 описана здесь как просто опирающаяся на углубление 25, она, как вариант, может быть сцеплена с краем такого углубления или прикреплена иным образом с помощью известных средств.
Подобно прокладке 116, прокладка 126 в ее центре содержит сквозную щель 128 при этом щель обычно закрыта, и может несколько расширяться таким образом проход перколируемых жидкостей в течение экстракционной фазы.
Для поддерживания порции молотого кофе и фильтрующих средств прокладка 126 предпочтительно содержит ребра 129, которые образованы непосредственно на ее верхней поверхности и которым придают такую форму, чтобы позволить проход жидкостей, выходящих непосредственно из узла с кофе/фильтром и из каналов, образованных ребрами 121.
Прокладки 116 и 126 могут быть выполнены из резины, эластомера или других эластичных материалов. Эластичные свойства таких материалов обеспечивают возможность получения предварительно прокалываемого отверстия или канала, например щели 118 или щели 128, чтобы действовать в качестве воздухонепроницаемого уплотнения, но в то же время обеспечивать возможность быстрого реагирования на напряжения, вызываемые действием давления, направленного во внутренний объем картриджа, либо от него. Другими словами, такие прокладки действуют в качестве клапанов или перегородок.
Следовательно, картридж, содержащий такие прокладки, не требует средств для закупоривания канала чашеобразной части или канала крышки, если прокладка применена к каналу крышки способом, подобным описанному выше способу, например в виде пленок или прокалываемых диафрагм. В то же время после завершения фазы экстракции резкое падение внутреннего давления приводит к тому, что щель возвращается в ее начальное состояние покоя, предотвращая при этом возможность выхода из картриджа в виде капель находящихся в нем остатков жидкости.
Помимо функционирования подобно клапану, которое обеспечивает защиту картриджа от негативных влияний окружающей среды и в то же время допускает возможность дегазации картриджа, а также препятствует капельному выделению экстракционной жидкости после экстракции, описанная выше прокладка также обеспечивает возможность введения снаружи сжиженного инертного газа посредством полой иглы во время фазы упаковывания (МАР), чтобы привести капсулу в определенное состояние и подготовить ее к периоду длительного хранения. После того как игла для введения газа будет вытянута, резиновая прокладка автоматически закроется вследствие своей эластичности. Та же самая игла может быть использована для прокалывания прокладки, чтобы сформировать упомянутую выше щель.
В то же время другое важное преимущество, обеспечиваемое прокладками по изобретению, заключается в значительном усовершенствовании в отношении образования и стабильности высоко ценимого пенного слоя (итал. 'crema') на верху экстрагируемого напитка, когда говорят о способах экстракции кофе «эспрессо».
Способ экстракции кофе «эспрессо» приводит к получению многофазного напитка, образованного пенным слоем из небольших пузырьков с рассеянными мелкими частицами, которые создают типичный и конкретный рисунок в виде тигровых полос на верхней части эмульсии из микроскопических масляных капель в водном многокомпонентном растворе с рассеянными газовыми пузырьками и твердыми частицами.
Формирование пены связано с поверхностно активными веществами, естественным образом присутствующими в кофе, а также с рядом явлений, которые инициируют посредством способов экстракции кофе «эспрессо».
Пена, плавающая на поверхности кофе «эспрессо», представляет собой весьма важную органолептическую составляющую и является отличительной особенностью приготовленного кофе «эспрессо» по сравнению с кофе, приготовленным другими способами.
Хорошо известно, что характеристики пены представляют собой то, что указывает на правильность приготовления, при этом любая ошибка (например, в отношении размалывания кофе, температуры воды, давления воды, времени перколяции и/или объема напитка и т.д.) или на какое-либо изменение (кофейной смеси, обжаривания и т.д.) сразу же скажется на цвете, текстуре и стабильности пены кофе «эспрессо».
Как описано выше, клапанные средства согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения содержат выполненные, по меньшей мере, из резины или материала, подобного резине, прокладку или диск со сквозной щелью, диаметр которой весьма мал, например, около 0,1-0,5 мм, когда она открыта. Нагнетание через нее экстрагируемого кофе, как установлено, приводит к значительному увеличению плотности и стабильности пены. Этот эффект является весьма полезным, поскольку путем введения средства с относительно малым весом и простым по своей природе можно достигнуть важного результата, который характеризует качество кофейного напитка «эспрессо».
Кроме того, поскольку резиновая прокладка для образования пены объединена с картриджем, который, в общем, является одноразовым, можно гарантировать, что полученный посредством экстракции кофе «эспрессо» будет иметь слой пены наивысшего качества в противоположность его получению в известных кофеварочных машинах для приготовления кофе «эспрессо», в которых устройства, усиливающие образование пены, составляют часть самих машин, при этом их используют для выполнения множества экстракционных процессов и они со временем могут ухудшить качество экстрагируемого кофе.
Картриджи по изобретению не ограничены, по существу, цилиндрическими картриджами, которые описаны выше. В частности, термин «цилиндр» следует понимать в его широком смысле, как обозначающий поверхность, определяемую любой линией, проходящей параллельно фиксированной оси и образующей замкнутую линию. Например, основной корпус картриджа согласно конкретным вариантам выполнения изобретения может иметь форму параллелепипеда, либо дискоидальную форму. Кроме того, термин «по существу, цилиндрический» также обозначает цилиндрические картриджи, имеющие форму несколько усеченного конуса, при этом наклон боковой стенки картриджа по изобретению может, например, составлять 1-2 градуса от точной цилиндрической поверхности.
Картридж в форме параллелепипеда, который на чертежах не показан, особенно предпочтителен, когда требуется небольшое занимаемое пространство.
Вместо вышеуказанного картриджа в альтернативном случае по другим причинам, которые поясняются ниже, и с получением полезных результатов может быть создан дискоидальный картридж. Взятый в качестве примера вариант выполнения изобретения, в котором основной корпус картриджа, по существу, выполнен дискоидальным, показан на Фиг.8 и 9. Картридж 31 этого типа имеет некоторые отличительные признаки описанных выше картриджей, в частности, он содержит чашеобразную часть 32 и крышечную часть 33, обе из которых, по существу, имеют форму тарелки.

Чашеобразная часть 32 содержит основание 37, кольцеобразную боковую стенку и фланцевый ободок 39а, который направлен, по существу, параллельно основанию 37 и, подобным же образом, крышечная часть 33 содержит основание, боковую стенку и фланцевый ободок 39b, которому придают такую форму, чтобы он входил в зацепление с ободком 39а, посредством чего будет определен внутренний объем картриджа. Внутренний объем картриджа сформирован таким образом, чтобы полностью вмещать таблетку или брикет 34 известного типа из молотого кофе, например таблетку, называемую E.S.E..
Такая известная таблетка содержит порцию молотого кофе, заключенную внутри небольшого пакета из фильтрующей бумаги, периферийный край которого плотно удерживают ободки 39а и 39b, когда картридж 31 находится в собранном состоянии. Ободки 39а и 39b могут быть прикреплены друг к другу посредством использования любого известного способа, например ультразвуковой сварки, сварки посредством нагревательного элемента или другими способами сварки, посредством сцепления или сочетания этих способов с обычными способами горячей штамповки или деформирования кромок.
Чашеобразная часть 32, кроме того, содержит, по существу, цилиндрический канал 36а, выступающий наружу от внутреннего объема картриджа 31 и преимущественно обеспеченный внутренними преградами 137а и 134а для разбивания прямого потока жидкости, проходящего через чашеобразную часть, которые подобны описанным выше преградам 117а, 117b, 114.
Основание 37 содержит множество ребер 131, распределенных по его плоской внутренней стороне, которые образуют множество небольших каналов между таблеткой 34 и основанием 37. Ребра 131 окружают центральное кольцевое углубление 35, подобное описанным выше углублениям 15 и 25, на которое опирается резиновая прокладка 136.
Прокладка 136 имеет расположенную по ее центру сквозную, обычно закрытую щель, а также поддерживающие ребра на ее верхней поверхности для поддерживания таблетки 34 и для возможности прохождения между ними жидкости. Видно, что прокладка 136 подобна описанной выше прокладке 126.
Канал 36b крышки выступает из центральной зоны крышечной части 33 и содержит на его внутренней поверхности обращенные друг к другу преграды 137b.
На Фиг.9 представлен вид картриджа 31 в сечении, при этом на этом чертеже показана только одна преграда 137b, однако понятно, что на противоположной стороне внутренней поверхности крышечной части имеется такая же преграда, обращенная к показанной преграде. Кроме того, отверстие, от которого выступает канал 36b крышечной части, перемыкает барьер 134b, который, по существу, аналогичен описанному выше барьеру 104b.
Канал 36b крышки закупорен пленкой из алюминия или многослойных пластиков 38, которая формирует воздухонепроницаемое уплотнение для канала крышки перед установкой картриджа в машину для приготовления кофе «эспрессо». Предпочтительно, чтобы пленку 38 можно было прокалывать нагнетательной иглой машины, но, как вариант, может быть использована пленка, удаляемая вручную.
Как и в картриджах, описанных со ссылкой на Фиг.5 и 6, крышечная часть 33 содержит на ее поверхности разнесенные ребра, направленные во внутренний объем, которые образуют очень маленькие зазоры между кофейной таблеткой 34 и самой крышечной частью.
Картридж 31 особенно выгоден в том отношении, что он полностью совместим с существующими кофейными таблетками. Кроме того, процесс изготовления этого картриджа протекает весьма быстро, поскольку не требуется введение в картридж дополнительных фильтрующих средств.
Далее видно, что картридж 31, также как и другие картриджи, которые описаны выше, представляет собой картридж типа «все в одном», то есть картридж, в случае которого большинство функциональных отличительных признаков стандартной машины для приготовления кофе «эспрессо», таких как фильтрация, распределение воды, улучшение пенообразования и подача напитка, объединены в самом картридже. Машина для приготовления кофе «эспрессо» функционирует, главным образом, для поддерживания картриджа и инжекции внутрь него воды под давлением.
На Фиг.10 представлен вид в сечении картриджа 41 согласно еще одному варианту выполнения настоящего изобретения. Этот картридж содержит большинство отличительных признаков картриджа 1, то есть цилиндрическую чашеобразную часть 42, основание 47, которое содержит множество ребер 141а и желоб 46а с преградами 144 и 147 потоку, порцию молотого кофе 4 и листы 5а и 5b из фильтрующей бумаги. Пленка 45 из алюминия или многослойных пластиков закупоривает наружную горловину желоба 46а, причем эту пленку можно удалять вручную.
В отличие от варианта картриджа 1 создана крышечная часть 43, имеющая, по существу, плоскую форму, при этом она содержит канал 46b, который лишь незначительно выступает от плоскости крышечной части, и кольцевой край 49b, который незначительно выступает от контура крышечной части.
Как показано на Фиг.10 и 11, внутренняя сторона крышечной части 43 содержит разнесенные радиальные ребра 141b, которые незначительно выступают во внутренний объем картриджа, так чтобы создать небольшой зазор между верхними фильтрующими средствами 5b и крышечной частью 43.
Кроме того, крышечная часть 43 содержит пробку или уплотнение 48 из резины или материала, подобного резине, которые входят в зацепление с горловиной, образованной каналом 46b крышки. Пробку 48 предпочтительно изготавливают из термопластичного эластомера, например из этиленпропиленового каучука или из блок-сополимера стирола и бутадиена с чередованием блоков, при этом она имеет центральную утоненную часть, которая может быть проколота, например, посредством нагнетательной иглы или сопла машины для приготовления кофе «эспрессо», а также имеет более толстую часть, окружающую центральную часть, которая зажимает горловину канала 46b крышки.
Более толстой и центральной частям пробки 48 придают такие размеры, чтобы они с обеспечением уплотнения входили в зацепление с трубкой или соплом, которые служат для подачи воды к картриджу. Другими словами, пробка 48 действует в качестве радиального уплотнения, обеспечивающего непроницаемость жидкостью, для нагнетательной трубки или сопла, препятствуя таким образом разбрызгиванию впрыскиваемой воды из крышечной части 46b во время фазы экстракции напитка.
Когда фаза экстракции завершена и картридж 41 должен быть отделен от нагнетательного сопла, пробка 48 упруго возвращается в положение покоя благодаря ее упругой природе, причем, даже если она была проколота, она служит надежным средством задерживания твердых и жидких остатков, которые сохраняются внутри картриджа, как только он будет удален из машины.
Хотя пробка 48 показана внутри картриджа 41, понятно, что такая пробка может быть применена к любому другому картриджу по изобретению, например, к ранее описанным картриджам.
На Фиг.27 показан картридж 81 согласно еще одному варианту выполнения изобретения. Этот картридж содержит отличительные признаки, по существу, соответствующие отличительным признакам картриджа 21, то есть цилиндрическую чашеобразную часть 82а, основание 87а которой содержит множество ребер 181 и каналов 182, образованных непосредственно на нем, и выступающий наружу канал 86а, а также крышечную часть 83а, прочно прикрепленную к верхнему ободку чашеобразной части 82а, так чтобы определить внутренний объем, в который помещают брикет из молотого кофе и фильтрующие средства (не показаны).
Крышечная часть 83а содержит основание 87b, на котором образованы разнесенные ребра, подобные ребрам 111b, а также содержит обычно закрытый канал 86b, который предпочтительно расположен в центральной зоне основания 87b и выступает наружу от внутреннего объема картриджа 81. Канал 86b крышки закупорен пленкой из алюминия или многослойных пластиков.
Внутренняя поверхность канала 86b крышки, по существу, гладкая, а крестообразная преграда 89 потоку жидкости делит на четыре части отверстие 183b, от которого выступает канал 86b крышки. Преграда 89 предпочтительно выступает во внутренний объем картриджа, так что фильтрующие средства, которые покрывают брикет из сыпучего вещества, будут удержаны на расстоянии от основания 87b крышечной части 83а.
Диаметр канала 86b крышки обычно больше диаметра других каналов крышки, которые описаны выше, чтобы он мог полностью принять сопло для инжекции воды без необходимости использования иглы для доступа к внутреннему объему картриджа. Внутренний диаметр канала крышки предпочтительно составляет по меньшей мере 5 мм, однако этот диаметр может быть даже больше, например, он, по существу, может быть равен диаметру основания 87b крышки.
Ребра 181 основания 87а окружают центральное кольцевое углубление 85а, образованное вокруг отверстия 183а, от которого выступает канал 86а чашеобразной части. Ребра, которые близко окружают отверстие 183а, содержат выступы 184, которые проходят в радиальном направлении к центру отверстия 183а и которые имеют толщину такую же, как толщина самих ребер 181. Выступы 184 действуют как в качестве опоры для брикета из сыпучего материала и для фильтрующих средств, так и в качестве преграды потоку для разбивания прямого потока жидкости.
Картридж 81, кроме того, содержит резиновую прокладку 186, которую устанавливают между выступами 184 и кольцевым углублением 85а и которая содержит центральную сквозную щель. Резиновая прокладка 186 представляет собой клапанное средство, назначение которого указано выше.
Канал 86а чашеобразной части преимущественно содержит преграду 187 потоку жидкости, представляющую собой отдельную деталь, которую вставляют в канал чашеобразной части и которая входит в плотное зацепление с внутренней поверхностью этого канала. Создание отдельной преграды потоку жидкости и исключение преград, образованных непосредственно на внутренней поверхности канала, представляет собой предпочтительную компоновку, которая, в частности, приемлема для так называемых способов изготовления последовательным формованием.
«Отдельная» преграда 187 предпочтительно содержит полую трубочку 188 из пластика, открытые концы которой закрыты фильтрующим материалом, позволяющим проход жидкости, например пленкой из пластикового сетчатого материала или из ткани/бумаги с открытыми лабиринтами. Как вариант, на внутренней поверхности трубочки 188 могут быть образованы внутренние барьеры, которые, по существу, подобны описанным выше барьерам 114, 117а и 117b.
В варианте выполнения конструкции, показанном на Фиг.27, трубочка 188 содержит верхнюю сетчатую пленку 185b и донную сетчатую пленку 185а. Чтобы прикрепить преграду 187 к внутренней поверхности канала 86а чашеобразной части, трубочка 188 содержит на ее наружной боковой стенке кольцевое ребро 189а для установки посредством защелкивания в соответствующее кольцевое углубление 189b, образованное вокруг внутренней поверхности канала 86а чашеобразной части. Очевидно, что квалифицированным специалистам в этой области будет понятно, как создать многие другие компоновки для крепления отдельного преграждающего средства к каналу чашеобразной части или к крышечному каналу.
Как показано на Фиг.12-15, картридж или капсула 51 согласно еще одному варианту выполнения изобретения содержит чашеобразную часть 52, имеющую закрытое основание 57 и периферийный фланец 59а на ее горловине. По существу, плоская крышечная часть 53 неподвижно прикреплена к чашеобразной части 52, например, посредством осевой тепловой сварки периферийного края 59b крышечной части 53 с фланцем 59а. Очевидно, что в качестве альтернативы может быть обеспечен любой другой способ крепления крышечной части к чашеобразной части, например ультразвуковая сварка, сцепление либо их сочетание со способами горячей штамповки или деформации.
Крышечная часть 53 содержит обычно закрытый канал 56b, имеющий М-образное поперечное сечение, и, кроме того, включает выпуклости 151а и 151b для создания небольшого зазора между крышечной частью и порцией молотого кофе 54, заполняющей капсулу 51 и находящейся между фильтрующими средствами, например листами фильтрующей бумаги.
Основание 57 и порция молотого кофе формируют, по существу, конический полый объем, в который помещают кулачок 159. Здесь кулачок образован в виде прокалывающего элемента из весьма твердого материала, например из пластика, имеющего шип 156 определенного вида, выступающий от поддерживающей части 157 кулачка.
Кулачок 159 расположен внутри полого конического объема таким образом, что этот кулачок 159 в обычном состоянии опирается на канал 56а чашеобразной части посредством шипа 156, как показано на Фиг.13.
В предпочтительном варианте выполнения опорная часть 157 кулачка представляет собой диск, проходящий по донной поверхности порции молотого кофе, при этом диск содержит множество сквозных отверстий 55, равномерно распределенных на его верхней поверхности. Кроме того, донная сторона кулачка 159 предпочтительно содержит радиальные ребра 154, 158.
В предпочтительном варианте выполнения конструкции, представленном на Фиг.15, кулачок 156 содержит поверхностные канавки 155, проходящие вдоль продольного направления от верхнего кончика шипа к донной поверхности диска 157, так что шип 156 имеет сходство с кончиком отвертки Филипса. Очевидно, что эта форма является лишь вариантом и что могут быть созданы другие альтернативные формы шипа 156, при условии, что эти формы обеспечивают возможность прокалывания кулачком основания 57 капсулы.
В начале фазы экстракции напитка, когда держатель фильтра вставляют в байонетный держатель, к основанию 57 прилагают механическое давление, при этом основание стремится отклониться к кулачку. Вследствие этого канал 56а чашеобразной части будет проколот шипом 156 и автоматически будет создано выходное отверстие для экстрагируемого напитка. Зазор для перемещения экстрагируемого напитка наружу будет сохранен посредством ребер 154, 158 и канавок 155.
Канал 56b крышки вместо того, что было указано ранее, прокалывают нагнетательным соплом экстракционной машины, и нагнетаемая вода будет распространяться по верхней поверхности молотого кофе посредством формы поверхности крышечной части 53.
Капсулу 51 предпочтительно изготавливают посредством высокотемпературного формообразования из исходной пленки или листа многослойного термопластика, или из термоотверждающихся композиций, например из многослойного листа, содержащего полиэтилен, полиэтилентерефталат и поливинилиденхлорид. В случае такого способа изготовления получаемая капсула будет весьма легкой и удобной, и при этом также будет использовано умеренное количество упаковочного материала.
Таким образом, понятно, что если капсула 51 объединяет большинство отличительных признаков стандартных экстракционных камер, а также других картриджей по изобретению, она гарантирует сохранение воздухонепроницаемости молотого кофе.
Кроме того, в течение выполнения фазы экстракции у канала 56а чашеобразной части автоматически будет образован желоб, посредством которого экстрагируемый напиток будет подан непосредственно к находящимся снаружи чашке или стакану для питья без загрязнения при этом картриджа или держателя фильтра.
Выше описаны различные варианты выполнения картриджа по изобретению. Далее будет подробно описан выполняемый согласно второму аспекту изобретения экстракционный узел для его использования в стандартной машине для приготовления кофе «эспрессо» либо в другой машине, которая может нагнетать воду или другие жидкости под давлением, предназначенные для заваривания, чтобы получить напиток.
Как показано на Фиг.16-18, экстракционный узел 60 согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения содержит опору, подсоединяемую к машине для приготовления кофе «эспрессо», которая предпочтительно состоит из соединительного элемента 62 для подсоединения экстракционного узла к трубке для инжекции воды машины для экстракции напитка и байонетного держателя 63.
Соединительный элемент 62 имеет основание и цилиндрическую боковую стенку, приподнимающуюся от основания и оканчивающуюся фланцевым ободком, который служит для крепления опоры на экстракционной машине (не показана), например, посредством использования винтов. Основание соединительного элемента 62 содержит выступающий входной канал 65, который может быть соединен с выходом для воды в экстракционной машине, и находящуюся на противоположной стороне основания круглую направляющую стенку 259, которая описана ниже.
Байонетный держатель 63 имеет, по существу, цилиндрическую форму и содержит верхний открытый конец, в который устанавливают цилиндрическую боковую стенку соединительного элемента 62. Предпочтительно, чтобы байонетный держатель 63 был прикреплен к соединительному элементу 62 посредством тех же самых винтов, которые используют для крепления соединительного элемента к экстракционной машине. Очевидно, что байонетный держатель и соединительный элемент могут быть прикреплены друг к другу любым иным известным способом, например, наружная поверхность цилиндрической боковой стенки соединительного элемента и верхняя внутренняя поверхность цилиндрической боковой стенки байонетного держателя могут иметь резьбовую нарезку. Как вариант, соединительный элемент и байонетный держатель могут быть выполнены в виде единой детали.
Байонетный держатель 63, кроме того, имеет открытый донный конец, на котором выполнены направляющие 263 известного типа для байонетного соединения с держателем 64 картриджа, который обеспечен рукояткой 61 для захватывания.
Держатель 64 картриджа содержит, по существу, цилиндрический корпус, внутренняя конфигурация которого такова, чтобы он полностью вмещал картридж 21. В частности, он содержит цилиндрическую боковую стенку, которая сопрягается с боковой стенкой 28 картриджа.
Кроме того, основание держателя 64 картриджа содержит кольцевую канавку 261, в которую со скольжением заходит фланец 125а картриджа, и донную часть 250, которая расположена внутри цилиндрического корпуса держателя картриджа и содержит отверстие 267 в ее центральной зоне.
Глубина кольцевой канавки 261, по существу, равна высоте фланца 125а, так что когда картридж 21 вставляют в держатель 64, поверхность основания 27 почти полностью опирается на донную часть 250 и канал 26а чашеобразной части выступает из отверстия 267.
Следовательно, внутренняя форма держателя 64 картриджа, по существу, соответствует наружной форме картриджа 21, посредством чего будет обеспечена плотная посадка картриджа внутри держателя.
Экстракционный узел 60 дополнительно содержит нагнетательное сопло в сборе 265а, 265b, которое прочно устанавливают на донном открытом конце входа 65, обращенного к держателю картриджа, например, посредством резьбового соединения. Как вариант, сопло в сборе и канал 65 для входа воды могут быть изготовлены в виде единой детали.
Как показано на Фиг.21 и 22, сопло в сборе содержит полый корпус 265а и прокалывающий элемент или иглу 265b, прочно прикрепленную к внутренней поверхности корпуса сопла. Если говорить более подробно, то корпус сопла, по существу, выполнен трубчатым и содержит два открытых конца 251 и 254.
Открытый конец 254 расположен у донного конца корпуса сопла, при этом он достаточно широк для принятия в себя выступающего крышечного канала картриджа по изобретению, например канала 26b крышки.
Открытый конец 251 образован у верхнего конца корпуса сопла посредством стенки 253, которой придают такую форму, чтобы она плотно прилегала к внутренней поверхности открытого донного конца входа 65. Наружная поверхность верхней стенки 253 и внутренняя поверхность входа 65 могут быть выполнены с резьбовой нарезкой для крепления корпуса сопла к соединительному элементу 62. Также могут быть созданы альтернативные компоновки для соединения сопла в сборе с входом соединительного элемента, при условии, что они будут прилегать друг к другу с обеспечением воздухонепроницаемости.
Наружная поверхность корпуса 265а сопла содержит выступающую в радиальном направлении ступенчатую часть 257 для ограничения осевого смещения выталкивателя 269 картриджа, что будет описано ниже. Внутренняя поверхность корпуса 265а сопла вместо того, что было указано, содержит кольцевой выступ 252, который проходит внутрь и предпочтительно расположен в средней зоне внутренней поверхности корпуса сопла.
Иглу 265b вставляют в осевом направлении и крепят в отверстии, образованном кольцевым выступом 252. Чтобы позволить проход жидкости из открытого верхнего конца 251 к открытому нижнему концу 254, в кольцевом выступе 252 образованы сквозные отверстия 256.
Внутренняя поверхность корпуса 265а сопла, кроме того, содержит кольцевое углубление 255, которое расположено в донной зоне этой внутренней поверхности, причем предпочтительно вокруг открытого донного конца 254. Такое углубление вмещает О-образное кольцо 266, которое действует в качестве средства создания радиального, непроницаемого жидкостью уплотнения между соплом в сборе и входным каналом 26b картриджа 21 во время фазы экстракции напитка.
Значительное преимущество, обеспечиваемое О-образным кольцом 266, заключается в том, что оно препятствует загрязнению впрыскиваемой воды каким-либо внутренним компонентом или поверхностью экстракционного узла 60 и выплескиванию на наружную поверхность картриджа, до которой должен дотрагиваться и с которой обращается пользователь. Соответственно будет гарантировано превосходное состояние в отношении гигиены, при этом экстракционная машина может быть использована сотни раз без необходимости чистки компонентов экстракционного узла, таких как держатель 64 картриджа и опора 62, 63.
Такая не приводящая к загрязнениям компоновка также выгодно сочетается с объединением наружного желоба с картриджем по изобретению. Одна и та же машина для экстракции напитков и один и тот же экстракционный узел могут быть непрерывно использованы с картриджами, содержащими различные съедобные вещества, такие как кофе, шоколад, чай или травяные настои, супы, другие напитки, содержащие горячее молоко, без наличия в такой машине или в таком узле недостатков обычных систем, которые вызывают загрязнение и негативно влияют на результаты экстракции при непрерывном выполнении экстракций напитков.
Кроме того, упругость О-образного кольца 266 обеспечивает возможность использования различных картриджей, имеющих входные каналы с разными радиальными размерами, при условии, что эти радиальные размеры не превышают средний диаметр донного отверстия 254 сопла в сборе.
Чтобы повысить практичность экстракционного узла, в кольцевое пространство, образованное направляющей стенкой 259 и частью корпуса 265а сопла, выступающей от входа 65 для воды, устанавливают выталкиватель 269 картриджа. Выталкиватель 269 картриджа выполняют, по существу, тороидальным, при этом ему предпочтительно придают такую форму, чтобы устанавливать его в кольцевое пространство, образованное направляющей стенкой 259, основанием соединительного элемента 62, крышечной частью картриджа и частью корпуса 265а сопла, выступающей от входа 65 для воды во время фазы экстракции.
Выталкиватель 269 картриджа содержит множество пружин 268, расположенных в соответствующих полых гнездах, имеющих открытый конец, из которого могут проходить пружины. Пружины 268 примыкают к основанию соединительного элемента 62 и к соответствующим упорным поверхностям, обеспеченным внутри полых гнезд выталкивателя картриджа.
Когда держатель 64 картриджа крепят к байонетному держателю 63, выталкиватель 269 подводят к основанию соединительного элемента 62 и пружины 268 будут сжаты. Как видно на Фиг.18, в этом положении канал 26b крышки будет проколот иглой 265b и вода может быть впрыснута внутрь картриджа, как было описано выше.
Как только держатель картриджа удален, выталкиватель 269 сохраняет картридж 21 внутри держателя 64, что видно на Фиг.20. Чтобы прекратить перемещение выталкивателя, когда держатель картриджа освобожден, обеспечивают кольцевой выступ 258 вокруг внутренней поверхности тороидального корпуса выталкивателя картриджа, который примыкает к ступенчатой части 257 корпуса 265а сопла, когда выталкиватель скользит вниз к держателю картриджа.
Хотя конкретный вариант выполнения экстракционного узла машины для приготовления кофе «эспрессо» описан со ссылкой на картридж такого типа, который показан на Фиг.6, понятно, что может быть создан любой эквивалентный экстракционный узел, который в значительной степени пригоден для любого картриджа по изобретению.
Например, как показано на Фиг.19, в соответствии с предложенными выше идеями может быть сконструирован определенный экстракционный узел 70, пригодный для дискоидального картриджа 71 по изобретению.
Дискоидальный картридж 71 до этого не был описан подробно, однако он может быть получен непосредственным сочетанием отличительных признаков вариантов выполнения картриджа по изобретению, которые уже были подробно описаны. Это сочетание здесь представлено для показа того, что элементы из различных вариантов могут быть объединены для получения дополнительных вариантов конструкции, которые, безусловно, относятся к той же самой идее изобретения и которые, конечно же, могут быть разработаны квалифицированными специалистами в этой области.
Картридж 71 включает отличительные признаки картриджей 11, 31 и 41. Точнее, он имеет, в общем, дискоидальную форму и вмещает кофейную таблетку известного типа, как и картридж 31. Чашеобразная часть картриджа 71 подобна чашеобразной части 37, но содержит шайбу 119 и резиновый клапан или прокладку 116 такого типа, которую используют в картридже 11; прокладка 116 показана в деформированном состоянии, которое достигают во время фазы экстракции. В отличие от картриджа 31 канал крышки лишь незначительно выступает по отношению к самой крышечной части и закрыт уплотнением или резиновой пробкой 78, идентичной пробке 48, используемой в картридже 41.
Соответственно, экстракционный узел 70 содержит опору, соединяемую с машиной для приготовления кофе «эспрессо», которая предпочтительно состоит из соединительного элемента 72 для соединения экстракционного узла с трубкой для инжекции воды машины для экстракции напитка и байонетного держателя 73.
Соединительный элемент 72 содержит канал 75 для входа воды, предназначенный для подсоединения к каналу для инжекции воды в машине для экстракции напитка, и кольцевую стенку 359, выступающую во внутренний объем байонетного держателя 73, когда тот установлен на соединительном элементе.
Байонетный держатель 73 имеет, по существу, цилиндрическую форму с верхним открытым концом, в который заходит кольцевая стенка 359 соединительного элемента 72. Предпочтительно, чтобы байонетный держатель 73 был прикреплен к соединительному элементу 72 посредством тех же самых винтов, которые используют для крепления соединительного элемента к экстракционной машине. Очевидно, что байонетный держатель и соединительный элемент могут быть прикреплены друг к другу любым иным известным способом, например, наружная поверхность цилиндрической боковой стенки соединительного элемента и верхняя поверхность цилиндрической боковой стенки байонетного держателя могут иметь резьбовую нарезку. Как вариант, соединительный элемент и байонетный держатель могут быть выполнены в виде единой детали.
Байонетный держатель 73, кроме того, содержит открытый донный конец, на котором выполнены направляющие 263 известного типа для байонетного соединения с держателем 74 картриджа.
Держатель 74 картриджа содержит, по существу, сплюснутый корпус, внутренняя конфигурация которого сопрягается с чашеобразной частью картриджа 71. Кроме того, основание держателя 74 картриджа содержит отверстие 377, находящееся в его центральной зоне, через которое устанавливают канал 76а чашеобразной части картриджа 71.
Когда держатель 74 картриджа прочно прикреплен к байонетному держателю 73, периферийный плоский ободок 79 картриджа 71 будет плотно удержан между кольцевой стенкой 359 и ободком держателя 74 картриджа.
Экстракционный узел, кроме того, содержит сопло 275, которое крепят к входному каналу 75 и которое выступает к держателю картриджа.
Как показано на Фиг.23, сопло 275 представляет собой, по существу, цилиндрическую полую деталь, имеющую внутреннюю осевую полость 359 для приема воды из входа 75, а также выполненную заодно с ней иглу или прокалывающий элемент 358. Полость 359 проходит до иглы, которая выполнена полой в осевом направлении и содержит радиальные сквозные отверстия 356 для подачи воды, по существу, в радиальном направлении.
Сопло 275, кроме того, имеет выполненное в нем кольцевое углубление 355, в частности, расположенное вокруг иглы 358. Углублению 355 придают такую форму, чтобы в него заходила более толстая периферийная часть пробки 78, как только держатель 74 картриджа прикреплен к байонетному держателю 73. Как следует из Фиг.19, в этом положении пробка 78 проколота иглой 358, так чтобы вода могла быть впрыснута внутрь картриджа, при этом пробка 78 обеспечивает непроницаемое жидкостью уплотнение между соплом 275 и каналом крышки картриджа 71.
Следовательно, пробка 78 действует в качестве средства обеспечения непроницаемого жидкостью радиального уплотнения между входным каналом для воды в экстракционном узле и картриджем, препятствуя тем самым разбрызгиванию нагнетаемой воды на наружную поверхность картриджа.
Выгодно, чтобы экстракционный узел 70 содержал выталкиватель 369 картриджа, который помещают в кольцевое пространство, образованное стенкой 359 и соплом 275 и который подобен выталкивателю 269.
Когда держатель 74 картриджа прикреплен к байонетному держателю 73, выталкиватель 369 будет продвинут вверх к соединительному элементу 72 посредством пружин 368, которые соответственно будут сжаты. Напротив, когда держатель 74 картриджа удален из байонетного держателя 73, выталкиватель 269 сохраняет картридж 71 внутри держателя 74. Чтобы прекратить перемещение выталкивателя, когда держатель картриджа освобожден, вокруг внутренней поверхности тороидального корпуса выталкивателя 369 картриджа выполнен кольцеобразный выступ 378, который примыкает к ступенчатой части 357 корпуса 275 сопла, когда выталкиватель скользит вниз к держателю картриджа.
Как показано на Фиг.24-26, экстракционный узел 80 согласно еще одному варианту выполнения изобретения содержит опору, которая может быть подсоединена к машине для приготовления кофе «эспрессо» и предпочтительно состоит из соединительного элемента 82 для соединения экстракционного узла с трубкой для инжекции воды, имеющейся в машине для экстракции напитка, и байонетного держателя 83.
Соединительный элемент 82 имеет основание и цилиндрическую боковую стенку, приподнимающуюся от основания и оканчивающуюся фланцевым ободком, который служит для монтажа опоры на экстракционной машине (не показана), например, посредством использования винтов. Основание соединительного элемента 82 содержит выступающий входной канал 85, соединяемый с выходом для воды в экстракционной машине, и находящуюся на противоположной стороне основания круглую направляющую стенку 459. Как видно, соединительный элемент 82, по существу, подобен ранее описанному соединительному элементу 62.
Байонетный держатель 83 имеет, по существу, цилиндрическую форму с открытым верхним концом, в который устанавливают цилиндрическую боковую стенку соединительного элемента 82. Предпочтительно, чтобы байонетный держатель 83 был прикреплен к соединительному элементу 82 посредством тех же самых винтов, которые используют для крепления соединительного элемента к экстракционной машине. Очевидно, что байонетный держатель и соединительный элемент могут быть прикреплены друг к другу любым иным известным способом. Например, наружная поверхность цилиндрической боковой стенки соединительного элемента и верхняя внутренняя поверхность цилиндрической боковой стенки байонетного держателя могут иметь резьбовую нарезку. Как вариант, соединительный элемент и байонетный держатель могут быть выполнены в виде единой детали.
Кроме того, байонетный держатель 83 содержит открытый донный конец, на котором выполнены направляющие известного типа для байонетного соединения с держателем 84 картриджа.
Чтобы подать воду внутрь картриджа 51, сопло 285 крепят к входному каналу 85, при этом оно выступает к держателю 84 картриджа.
Как показано на Фиг.26, сопло 285 представляет собой, по существу, цилиндрическую полую деталь, в которой образована внутренняя осевая полость 459 для приема воды из входа 85. Заодно с соплом 285 выполнена полая игла или прокалывающий элемент 458, при этом полость 459 проходит до иглы. Выгодно, чтобы игла 458 содержала радиальные сквозные отверстия 456 для подачи воды, по существу, в радиальном направлении.
Внутри сопла 285, кроме того, образовано кольцевое углубление 455, в частности, вокруг иглы 458, предназначенное для расположения в нем О-образного кольца 466, которое действует в качестве средства обеспечения радиальной герметизации по жидкости, между соплом в сборе и входным каналом 56b картриджа 51 во время фазы экстракции напитка.
Выгодно, чтобы экстракционный узел 80 содержал выталкиватель 469 картриджа, который помещают в кольцевое пространство, образованное стенкой 459 и соплом 285 и который подобен выталкивателю 269.
Выталкиватель 469 предпочтительно содержит периферийное кольцевое ребро 470, находящееся на его донной стороне, которому придают такую форму, чтобы оно входило в зацепление с периферийной выгнутой частью 151а крышечной части картриджа 51, когда держатель картриджа прикреплен к байонетному держателю.
Держатель 84 имеет, по существу, цилиндрический корпус, внутренней части которого придают такую форму, чтобы он вмещал капсулу 51. В частности, он содержит внутреннюю боковую стенку, которой придана форма, по существу, сопрягающаяся с боковой стенкой капсулы, и которая оканчивается кольцеобразным заплечиком 86 в верхней зоне и отверстием 477, находящимся в донной зоне держателя капсулы.
Основание держателя 84 не имеет того же самого наклона, как у основания 57 капсулы 51. Предпочтительно, чтобы зона основания держателя 84 капсулы была наклонена, по существу, параллельно ребрам 154 и 158 кулачка 159. Соответственно, в начальном состоянии, в котором держатель не полностью прикреплен к байонетному держателю, капсула 51 удерживает саму себя на контуре отверстия 477 только в соответствии с зоной вокруг канала 56а чашеобразной части, при этом фланцы 59а, 59b находятся в приподнятом положении по отношению к кольцевому заплечику 86 держателя 84.
Как только держатель 84 картриджа будет вручную повернут для его крепления к байонетному держателю 83, крышечная часть капсулы 51 вначале примыкает к донной поверхности выталкивателя 469, а затем примыкает к кольцевой стенке 459. Соответственно, к основанию 57 будет приложено давление, которое приводит к тому, что шип 156 протыкает канал 56а чашеобразной части и основание 57 выгибается к донной стороне кулачка 159.
В конечном положении, то есть в положении, показанном на Фиг.25, в котором держатель 84 капсулы полностью прикреплен к байонетному держателю 83 и система готова для выполнения фазы экстракции напитка, канал 56а чашеобразной части будет полностью открыт и экстрагируемый напиток может быть подан непосредственно в находящуюся снаружи чашку.
На Фиг.25 также показано, что в положении экстракции напитка сопло 285 прокалывает входной канал 56b капсулы 51. Выгодна М-образная форма входного канала 56b, поскольку она обеспечивает легкое зацепление с игольчатой частью сопла 285.
Выгодно, чтобы сразу же после удаления держателя 84 из байонетного держателя выталкиватель 469 обеспечивал сохранение картриджа 51 внутри держателя 84. Чтобы прекратить перемещение выталкивателя, когда держатель картриджа освобожден, вокруг внутренней поверхности тороидального корпуса выталкивателя картриджа создан кольцевой выступ 478, который останавливается у упора 57 корпуса 285 сопла, когда выталкиватель скользит вниз.
Вышеупомянутый экстракционный узел содержит нагнетательное сопло, которое обеспечивают иглой для разрыва пробки или уплотнения верхнего канала картриджа и для доступа во внутренний объем картриджа. Кроме того, верхним каналам упомянутых картриджей придают такие размеры, чтобы их можно было вводить в соответствующее охватывающее сопло. Однако без отклонения от объема настоящего изобретения можно создать обратное соединение между соплом для инжекции и верхним каналом картриджа. Например, как показано на Фиг.28, экстракционный узел согласно еще одному варианту выполнения изобретения содержит опору, подсоединяемую к машине для приготовления кофе «эспрессо», которая предпочтительно состоит из соединительного элемента 582, предназначенного для соединения экстракционного узла с трубкой для инжекции воды в машине для экстракции напитка, и из байонетного держателя 583.
Соединительный элемент 582 имеет основание и цилиндрическую боковую стенку, приподнимающуюся от основания и оканчивающуюся фланцевым ободком, который служит для монтажа опоры на экстракционной машине (не показана), например, посредством использования винтов. Основание соединительного элемента 582 содержит выступающий входной канал 585, соединяемый с выходом для воды в экстракционной машине, а на противоположной стороне основания находится круглая направляющая стенка 559.
Байонетный держатель 583 имеет, по существу, цилиндрическую форму с открытым верхним концом, в который устанавливают соединительный элемент 582. Предпочтительно, чтобы байонетный держатель 583 был прикреплен к соединительному элементу 582 посредством тех же самых винтов, которые используют для крепления соединительного элемента к экстракционной машине, как и в вариантах выполнения конструкции, которые были описаны выше. Очевидно, что байонетный держатель и соединительный элемент могут быть прикреплены друг к другу любым иным известным способом, например, наружная поверхность цилиндрической боковой стенки соединительного элемента и верхняя внутренняя поверхность цилиндрической боковой стенки байонетного держателя могут иметь резьбовую нарезку. Как вариант, соединительный элемент и байонетный держатель могут быть выполнены в виде единой детали.
Байонетный держатель 583, кроме того, содержит открытый донный конец, на котором обеспечены направляющие известного типа для байонетного соединения с держателем 584 картриджа.
Держатель 584 картриджа содержит, по существу, цилиндрический корпус, внутренней части которого придают такую форму, чтобы в него мог быть полностью помещен описанный выше картридж 81. В частности, он содержит цилиндрическую внутреннюю боковую стенку, которая сопрягается с боковой стенкой картриджа.
Кроме того, основание держателя 584 картриджа содержит кольцевую канавку 561, в которую посредством скольжения заходит нижний фланец картриджа 81, и донную часть 550, которая расположена внутри цилиндрического корпуса держателя картриджа и которая содержит отверстие 567, находящееся в ее центральной зоне. Кольцевой канавке 561 и донной части 550 придают такую форму, чтобы при введении картриджа 81 в держатель 584 поверхность его основания 87а почти полностью опиралась на донную часть 550, а канал 86а чашеобразной части выступал из отверстия 567.
Экстракционный узел по Фиг.28, кроме того, содержит нагнетательное сопло 575, которое неподвижно прикреплено к открытому донному концу входа 585, обращенному к держателю картриджа, например, посредством резьбового соединения. Как вариант, сопло и канал 585 для входа воды могут быть выполнены в виде единой детали.
Сопло 575 содержит полый цилиндрический корпус с противоположными открытыми концами, а в его средней зоне выполнен фланец 557.
Полая концевая часть 558, по существу, цилиндрической формы выступает в осевом направлении от фланца 557 сопла к держателю картриджа, при этом ей придают такую форму, чтобы она имела наружный диаметр, который, в общем, меньше внутреннего диаметра канала 86b крышки. Соответственно концевая часть 558 может быть полностью вставлена в канал крышки, когда держатель 584 картриджа прочно устанавливают на байонетном держателе 583, благодаря каналу 86b крышки, имеющему подходящую ширину.
Концевая часть 558 значительно шире, чем (обычная) нагнетательная игла, но достаточно мала для возможности ее введения, как охватываемой части, в канал картриджа, например в канал 86b крышки. Выгодно, чтобы концевая часть 558 содержала кольцевое углубление, образованное вокруг наружной поверхности, для помещения в него уплотняющего средства, например О-образного кольца 566.
Выгодно, чтобы экстракционный узел содержал тороидальный выталкиватель 569 картриджа, который помещают в кольцевое пространство, образованное стенкой 559 соединительного элемента и соплом 575, и который подобен другим выталкивателям картриджа, описанным здесь выше.
Перемещение выталкивателя 569 в осевом направлении ограничено посредством обычных защелок-державок 578, которые проходят вверх и которые посредством скольжения будут вставлены в подходящее кольцевое углубление 579, окружающее сопло 575. Ограничительный стопор для защелок-державок 578 образован фланцем 557 сопла 575.
Выгодно, чтобы тороидальный выталкиватель 569 картриджа содержал внутреннюю концентричную боковую стенку 568, которой придают такие размеры, чтобы образовать кольцевой зазор с концевой частью 558 нагнетательного сопла, при этом зазор будет полностью заполнен боковой стенкой канала 86b крышки, когда картридж 81 крепят к экстракционному узлу. Следовательно, в случае конкретной компоновки, показанной на Фиг.28, выталкиватель картриджа также действует в качестве задерживающей стенки, препятствующей возможному расширению канала крышки в течение экстракционной фазы.
Экстракционный узел по Фиг.28 выгоден тем, что имеет простое устройство, которое позволяет исключить прокалывающие иглы и в то же время обеспечивает не приводящее к загрязнению соединение между картриджем, экстракционной камерой и камерой для инжекции воды. По существу, независимо от того, закрыт или нет канал крышки перед введением в экстракционный узел, нагнетательное сопло действует в качестве охватываемой части, а канал крышки в качестве охватывающей части, при этом нагнетательное сопло может прокалывать верхнее уплотнение, если таковое имеется, канала крышки без необходимости использования подходящей иглы.
Нагнетательную часть 575, 585 экстракционного узла сохраняют изолированной от экстракционной камеры, образованной картриджем, посредством наружного О-образного кольца, при этом весьма значительное количество последовательных экстракционных процессов для приготовления одного и того же напитка, либо разных напитков, может быть выполнено без проведения очистки или обслуживания экстракционного узла.
Кроме того, наружное О-образное кольцо 566 нагнетательного сопла легко может быть заменено или обслужено без необходимости доступа к внутренним частям самого нагнетательного сопла.
Таким образом, показано, что в настоящем изобретении поставленные цели выполнены. Безусловно, некоторые модификации картриджей и экстракционных узлов по изобретению будут очевидны для квалифицированных специалистов в этой области и легко могут быть изготовлены ими, но без отклонения от объема настоящего изобретения. При этом объем пунктов формулы изобретения не должен быть ограничен иллюстрациями или предпочтительными вариантами выполнения конструкции, которые приведены в описании в качестве примеров, точнее пункты формулы изобретения должны охватывать все отличительные признаки патентоспособной новизны, которая свойственна настоящему изобретению, включая все те отличительные признаки, которые будут переработаны в виде эквивалентов квалифицированными специалистами в этой области.
Содержание заявок ЕР 04007293.6, 04007294.4, 04007295.1, 04007296.9, определяющих приоритет пунктов формулы изобретения настоящей заявки, включено сюда путем ссылки.