КАПСУЛА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ
CAPSULE FOR PREPARING BEVERAGES

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение касается контейнера для приготовления пищи и напитков, подсоединяемого к источнику ингредиента под давлением, такого как источник воды под давлением, для смешивания с содержимым контейнера с целью приготовления указанного пищевого продукта или напитка.
Уровень техники
В области приготовления пищевых продуктов и напитков известен способ приготовления путем смешивания содержащегося в контейнере исходного ингредиента с перемешивающим ингредиентом, подаваемым из источника под давлением, являющегося частью устройства для приготовления пищевых продуктов или напитков.
В приведенном ниже описании подразумевается, что источником перемешивающего ингредиента является источник воды под давлением. Такое допущение не следует считать Фактором, ограничивающим объем изобретения. Раскрываемый и заявляемый здесь контейнер может использоваться и с другими, источниками перемешивающего ингредиента.
Кроме того, далее в настоящем описании с целью упрощения мы будем считать, что раскрываемый в настоящем изобретении контейнер представляет собой контейнер для приготовления напитков, например, капсулу для приготовления напитков. Как и в предыдущем случае, такое допущение не следует считать фактором, жестко ограничивающим объем изобретения. Контейнер согласно настоящему изобретению может представлять собой не только капсулу, но и контейнер иного типа, например, мягкий вкладыш, таблетку, маленький пакетик, жесткий или полужесткий картридж или комбинацию указанных типов контейнеров. Он может быть изготовлен из любого материала, например, из пластика, бумаги, картона, металла или сплава, стекла, синтетического или натурального каучука, эластомера или из комбинаций указанных выше материалов. Предпочтительно, материал для изготовления контейнера выбирают из числа экономически целесообразных и экологически чистых материалов, обладающих барьерными свойствами, по меньшей мере, по отношению к влаге и кислороду. Исходный ингредиент, содержащийся в контейнере согласно настоящему изобретению, может являться ингредиентом любого типа для приготовления пищевых продуктов или напитков. Ниже приводится подробное описание контейнера для приготовления напитков. Однако принцип настоящего изобретения может быть применен к любому контейнеру для приготовления употребляемых в пищу продуктов, будь то напиток или полутвердый/твердый пищевой продукт, например, такой как мороженое, густой суп, фруктовые коктейли, тесто, суп, содержащий твердые элементы, такие как гренки, или абсолютно густая пища, такая как паста.
В целом, устройства для приготовления пищевых продуктов или напитков хорошо известны в пищевой промышленности и в области потребительских товаров. Такие устройство позволяют потребителю приготовлять дома пищевой продукт или напиток требуемого типа, например, напиток типа кофе, кофе эспрессо или чашечку заварного кофе, а также напитки других типов, такие как шоколад, чаи, супы и т.п.
На сегодняшний день большинство устройств для приготовления напитков в. домашних условиях представляют собой устройства, в которые могут подаваться порции ингредиентов для приготовления напитка. Порции ингредиентов могут быть выполнены в виде мягких пакетиков или вкладышей из фильтровальной бумаги или пакетиков-саше, но во всем большем числе систем начинают применяться жесткие твердые или полутвердые порционные ингредиенты типа таблеток или капсул.
Устройство содержит гнездо или полость для вставки указанной капсулы и систему подачи жидкости для инжектирования жидкости, предпочтительно, воды, под давлением в указанную капсулу. Вода, инжектируемая под давлением в капсулу для приготовления кофейного напитка согласно настоящему изобретению, предпочтительно, является горячей, при температуре более 70°С. Однако в некоторых конкретных случаях она может быть комнатной температуры или даже охлажденной. Давление (относительно атмосферного давления) внутри контейнера/капсулы при извлечении и/или растворении содержимого перед открытием капсулы составляет приблизительно от 1 до 8 бар (от 100 до 800 кПа) для экстрагирования аромата жареного и молотого кофе. Такой процесс приготовления значительно отличается от так называемого процесса заваривания, применяемого на практике для чая и кофе; отличие заключается в том, что при заваривании процесс настаивания растворяющей жидкости (например, воды) на ингредиенте занимает достаточно длительное время, а рассматриваемая технология приготовления напитка позволяет потребителю приготовить напиток (например, кофе) в течение нескольких секунд.
Известен принцип экстрагирования и/или растворения содержимого закрытой капсулы под давлением, который, как правило, заключается в том, что капсулу вставляют в соответствующее гнездо/полость устройства, производится инжектирование определенного количества воды под давлением в капсулу, как правило, после перфорирования торца капсулы с помощью перфорирующего и инжектирующего устройства, например, иглы для инжектирования жидкости, с целью создания повышенного давления внутри капсулы, для того, чтобы экстрагировать или растворить содержимое капсулы, после чего производится разлив экстрагированного или растворенного вещества через капсулу. Капсулы, позволяющие применять данную технологию, раскрыты, например, в патентных документах №№ ЕР 1472156 В1 и ЕР 1784344 В1 настоящего заявителя.
Устройства, позволяющие применять вышеописанный принцип, раскрыты, например, в патентных документах №№ СН 605293 и ЕР 242556. Согласно вышеуказанным документам, устройство включает в себя гнездо или полость для вставки капсулы и перфорационно-инжектирующий элемент, выполненный в форме полой иглы, содержащей на своем дальнем конце одно или несколько отверстий для впрыска жидкости. Данная игла выполняет две функции, а именно, вскрывает верхнюю часть капсулы, и образует канал для поступления жидкости в капсулу.
Данное устройство содержит также бак для жидкости (в большинстве случаев, в качестве жидкости используется вода), в котором находится вода, используемая для растворения и/или настаивания и/или экстрагирования под давлением ингредиента, находящегося в капсуле. Устройство содержит также нагревательный элемент типа бойлера или теплообменника, который может нагревать находящуюся в нем воду до рабочей температуры (как правило, до 80-90°С). И, наконец, данное устройство включает в себя насосный элемент, который осуществляет подачу воды из бака в капсулу, при необходимости, через нагревательный элемент. Циркуляция воды внутри вышеуказанного устройства может осуществляться, например, с помощью выбранных клапанных средств, например, с помощью клапана перистальтического типа, раскрытого в патентном документе № ЕР 2162653 В1 настоящего заявителя.
В случае, когда приготовляемым напитком является кофе, один из интересных способов приготовления заключается в снабжении потребителя капсулой, содержащей поджаренный молотый кофе, экстрагирование аромата которого производится путем инжектирования горячей воды в капсулу.
Во многих случаях вышеупомянутое устройство включает в себя капсулодержатель, служащий для фиксации и удержания капсулы, вставляемой в соответствующую полость или гнездо устройства и впоследствии удаляемой из нее. При правильной вставке капсулы в капсулодержатель и в устройство средство инжектирования воды данного устройства может соединяться по текучей среде с капсулой, чтобы произвести впрыск воды в нее для приготовления пищевого продукта, как было указано выше. Конструкция капсулодержателя раскрыта, например, в патентном документе № ЕР 1967100 В1 настоящего заявителя.
Большинство известных контейнеров (например, капсул) для приготовления пищевых продуктов и напитков спроектированы для работы с устройствами для приготовления пищевых продуктов и напитков, содержащих средство для инжектирования перемешивающего ингредиента (например, воды) внутрь капсулы, которое является подвижной, точнее, которое перемещается к контейнеру, когда указанный контейнер вставляют в указанное устройство в рабочем положении. Как правило, перемещение указанного инжектирующего средства устройства происходит после того, как контейнер (например, капсулу) вставляют в устройство, и устройство закрывается. В такой конфигурации инжектирующее средство устройства выступает внутрь отделения, используемого для загрузки капсулы. Но, несмотря на то, что такой принцип соединения по текучей среде работает и повсеместно используется, он создает ряд проблем, к которым относится обеспечение надлежащей и надежной герметичности между капсулой и устройством. Причина заключается в том, что капсулы, как правило, изготовляются с тонкими стенками (по причинам экологического и экономического характера), так что они легко могут деформироваться при воздействии на них внешнего давления. Когда инжектирующее средство устройства перемещается к капсуле, последняя стремится деформироваться, пусть даже не очень сильно, что приводит к образованию каналов утечки. Такая вероятность образования утечки требует введения дополнительных конструктивных элементов и усиления капсулы и устройства для обеспечения герметичности, осуществление которых является сложным и требует дополнительных затрат.
Кроме того, были разработаны капсулы для приготовления пищевых продуктов, в частности, напитков, раскрытые в патентных документах № ЕР 1784344 В1 или в № ЕР 2062831 настоящего заявителя.
В целом, такие капсулы, как правило, содержат:
- полый корпус и перфорируемую стенку, непроницаемую для жидкостей и воздуха, прикрепленную к корпусу и предназначенную для перфорирования, например, инжектирующей иглой устройства;
- камеру, содержащую емкость для экстрагируемого жареного молотого кофе, растворимого ингредиента или перемешиваемого и растворимого ингредиентов;
- алюминиевую мембрану, расположенную на дне капсулы, предназначенную для удержания внутреннего давления в камере.
Алюминиевая мембрана предназначена для перфорирования перфорирующими элементами, которые либо являются частью капсулы, либо расположены вне указанной капсулы, например, в капсулодержателе устройства.
Перфорирующие элементы служат для перфорирования капсулы и образования выходных отверстий в алюминиевой мембране, когда внутреннее давление в камере достигнет определенного заданного уровня.
Кроме того, при необходимости капсула может также содержать средство, служащее для разделения струи жидкости с целью уменьшения скорости струи жидкости, инжектируемой в капсулу, и распределить струю жидкости по всей поверхности содержимого капсулы с меньшей скоростью.
Во многих системах для приготовления пищевых продуктов и напитков в одном и том же устройстве одновременно могут использоваться несколько различных типов контейнеров (например, капсул). Некоторые капсулы могут использоваться для заваривания неподвижного исходного ингредиента (например, жареного молотого кофе) струей перемешивающего ингредиента (например, горячей воды). Некоторые другие капсулы могут также содержать растворимый исходный ингредиент, такой как растворимое молоко или шоколадный порошок, которые растворяются при перемешивании со смешивающим ингредиентом, таким как горячая вода.
В частности, если содержащийся в капсуле исходный ингредиент является растворимым, он требует наличия большого объема свободного пространства внутри капсулы, чтобы поступающий в капсулу смешивающий ингредиент (предпочтительно, жидкость), инжектирование которого производится устройством, мог надлежащим образом перемешаться с исходным ингредиентом, содержащимся в капсуле. Такое полное перемешивание гарантируется вихревым движением ингредиентов в капсуле. Вихревое движение требует наличия достаточного пространства внутри капсулы.
В известных технических решениях производится увеличение объема капсулы намного больше необходимого для содержания исходного ингредиента, с целью образования достаточного дополнительного пространства для процесса перемешивания. Однако увеличение объема капсулы требует увеличения количества упаковочного материала, необходимого для ее изготовления. Это нежелательно с точки зрения удобства применения, вследствие дополнительных затрат и по экологическим причинам. Таким образом, дополнительный объем капсулы считается бесполезным, и его следует избегать всеми возможными способами.
В связи с этим, целью настоящего изобретения является создание контейнера, свободного от вышеуказанных недостатков контейнеров и систем для приготовления пищевых продуктов и напитков.
Раскрытие изобретения
Цель настоящего изобретения достигается с помощью контейнера для приготовления пищевых продуктов и напитков, служащего для содержания по меньшей мере одного исходного ингредиента по меньшей мере в одной внутренней полости, содержащего инжекционную стенку для соединения с устройством для приготовления пищевых продуктов или напитков, включающим в себя по меньшей мере один источник смешивающего ингредиента под давлением, приготовление пищевого продукта или напитка с помощью которого осуществляется в указанном контейнере путем перемешивания указанного смешивающего ингредиента с указанным исходным ингредиентом, содержащий также по меньшей мере одну перегородку подачи пищевого продукта или напитка и отличающегося тем, что указанная инжекционная стенка содержит выдвигающееся наружу соединительное средство, служащее для соединения указанного контейнера с указанным источником смешивающего ингредиента и установления соединения по текучей среде указанного контейнера с указанным источником смешивающего ингредиента.
Благодаря тому, что соединение по текучей среде капсулы с устройством осуществляется путем растяжения капсулы и ее приближения к устройству, в месте образования соединения на капсулу не действует сжимающее усилие, которое могло бы привести к нежелательной деформации и утечкам; расширение капсулы является контролируемым, и соединение по текучей среде в месте сопряжения капсулы с устройством, таким образом, является герметичным.
Выдвигающееся наружу соединительное средство может содержать либо по меньшей мере один растягиваемый участок, либо, как вариант, по меньшей мере один выдвигаемый участок инжекционной стенки типа сильфона, способный упруго или пластично деформироваться наружу под действием растягивающей наружу силы без разрывания или нарушения целостности.
В наиболее предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения вышеупомянутая деформация является упругой, так что после прекращения действия на контейнер направленной наружу вытягивающей силы деформированный участок контейнера возвращает свою форму и свое исходное положение.
Предпочтительно, выдвигающееся соединительное средство содержит:
(i) соединительное отверстие для подачи указанного смешивающего ингредиента из указанного по меньшей мере одного источника смешивающего ингредиента во внутреннюю полость контейнера после установления соединения по текучей среде между указанным контейнером и указанным источником;
(ii) растягиваемый участок стенки контейнера, который может растягиваться с выдвижением наружу и увеличением внутреннего объема контейнера на величину от 1% до 200%, предпочтительно, от 2% до 100%, еще более предпочтительно, от 5% до 80%, и
(iii) захватывающее средство, расположенное рядом с указанным растягиваемым участком, предназначенное для взаимодействия с растягивающим приводом устройства, который может растягивать указанный растягиваемый участок стенки.
В таком случае растягиваемый участок стенки, предпочтительно, имеет круглую форму и окружает указанное соединительное отверстие.
Кроме того, соединительное отверстие, предпочтительно, имеет форму цилиндра, отходящего наружу от инжекционной стенки, и более предпочтительно, указанное соединительное средство содержит также стенку, расположенную рядом с растягиваемым участком стенки, предназначенную для закрывания указанного соединительного отверстия, причем указанная стенка (15) выполнена из материала, являющегося непроницаемым по меньшей мере для влаги и кислорода, и ее вскрытие осуществляется с помощью источника смешивающего ингредиента под давлением.
В последнем случае вскрытие непроницаемой стенки осуществляется либо путем перфорирования перфорационным элементом источника смешивающего ингредиента под давлением, либо путем разрыва давлением смешивающего ингредиента.
Захватывающее средство может содержать жесткую канавку или магнитную поверхность. Предпочтительно, указанное захватывающее средство окружает и ограничивает соединительное отверстие.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, контейнер представляет собой капсулу для приготовления пищевых продуктов или напитков. Предпочтительно, контейнер содержит жесткий корпус, включающий в себя боковые стенки, нижнюю стенку, причем боковые стенки образуют верхнее отверстие с внешней наружной кромкой, к которой прикреплена инжекционная стенка.
Предпочтительно, контейнер содержит также жесткую или полужесткую пластинку с одним или несколькими отверстиями, герметично прикрепленную к наружной кромке корпуса капсулы и расположенную под инжекционной стенкой рядом с указанной стенкой, и содержащую также втулку (23), служащую для отпускаемого закрытия соединительного отверстия капсулы. Такая втулка обеспечивает возможность повторного герметичного закрытия контейнера после использования, в частности, если деформация соединительного средства является упругой, т.е. если соединительное средство может восстановить свою исходную форму после прекращения действия деформирующего усилия. Это устраняет вероятность выхода или утечки продукта через соединительное отверстие, если некоторое количество продукта остается под давлением в контейнере после прекращения соединения между контейнером и устройством.
Объектом настоящего изобретения является также способ приготовления пищевого продукта или напитка с помощью описанного выше контейнера, содержащего по меньшей мере один исходный ингредиент, включающий в себя выполнение следующих этапов:
(i) вставку указанного контейнера в устройство для приготовления пищевых продуктов или напитков, содержащее источник смешивающего ингредиента под давлением;
(ii) установление соединения по текучей среде между указанным контейнером и указанным источником;
(iii) подачу указанного смешивающего ингредиента в указанный контейнер и перемешивание указанного смешивающего ингредиента с указанным исходным ингредиентом с целью приготовления пищевого продукта или напитка;
(iv) подачу указанного пищевого продукта или напитка потребителю через перегородку подачи указанного контейнера;
отличающийся тем, что соединение указанного контейнера с указанным источником смешивающего ингредиента под давлением осуществляют путем вытягивания наружу выдвигающегося соединительного средства контейнера.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения вытягивание соединительного средства контейнера осуществляют путем механического подсоединения захватывающего средства контейнера к растягивающему приводу устройства с последующей активацией указанного привода для приложения направленной наружу силы к указанному выдвигающемуся соединительному средству, таким образом, что образуется герметичное соединение по текучей среде соединительного отверстия указанного контейнера с выходным каналом источника смешивающего ингредиента под давлением.
Далее, расширение соединительного средства контейнера могут осуществлять либо путем растяжения по меньшей мере одного участка инжекционной стенки, способного упруго или пластично деформироваться наружу под действием направленной наружу силы без разрыва или нарушения целостности, либо путем выдвижения по меньшей мере одного участка инжекционной стенки сильфонного типа, способного деформироваться наружу под действием направленной наружу вытягивающей силы без разрыва или нарушения целостности.
Краткое описание чертежей
Дополнительные отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут ясными после ознакомления с приведенным ниже описанием со ссылками на чертежи, на которых:
На фиг. 1 схематично показана система для приготовления пищевых продуктов или напитков, содержащая устройство и капсулу, вид в перспективе;
На фиг. 2 схематично показана капсула согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, вид сбоку в разрезе;
На фиг. 3 - то же, в разобранном состоянии;
На фиг. 4 схематично показана капсулы согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, вид сбоку в разрезе;
На фиг. 5 - то же, вид в разобранном состоянии;
На фиг. 6 схематично показан процесс вставки капсулы согласно первому варианту осуществления изобретения в устройство для приготовления пищевых продуктов или напитков, вид сбоку в разрезе;
На фиг. 7 и 8 - то же, виды в перспективе в разрезе;
На фиг. 9 схематично показана капсула согласно первому варианту осуществления изобретения, вставленная в устройство для приготовления пищевых продуктов или напитков, вид сбоку в разрезе;
На фиг. 10 - 12 схематично показано расширение капсулы для подсоединения к источнику жидкости под давлением вышеупомянутого устройства, виды сбоку в разрезе;
На фиг. 13 показан процесс вставки в устройство капсулы согласно второму варианту осуществления изобретения;
На фиг. 14 показан путь прохождения потока смешивающего ингредиента, вводимого в показанную на фиг. 13 капсулу для смешивания с находящимся в ней исходным ингредиентом;
На фиг. 15 показан процесс удаления из устройства капсулы, изображенной на фиг. 13 и 14.
Осуществление изобретения
Ниже приводится подробное описание двух вариантов выполнения контейнера согласно настоящему изобретению со ссылками на прилагаемые чертежи. В вышеупомянутых двух вариантах осуществления изобретения предполагается, что указанный контейнер представляет собой капсулу, предназначенную для использования в устройстве для приготовления напитков. В капсуле содержится исходный ингредиент, как правило, порошок жареного молотого кофе. Устройство и капсула составляют систему для приготовления напитков, показанную на фиг. 1.
Как показано на фиг. 1, устройство 1 включает в себя корпус 2, емкость 3, в которой содержится смешивающий ингредиент, например, вода; указанная емкость можно снимать с корпуса 2 для повторного заполнения водой. Корпус 2 содержит нажимную кнопку Вкл./Выкл. 4. Устройство 1 содержит также извлекающую головку 5. Головка 5 содержит переключатель выбора температуры для выбора подачи горячей или холодной воды, выполненный в виде двух кнопок 6 (одна для приготовления холодного напитка, другая - для приготовления горячего напитка), фиксирующий рычаг 7 и отверстие для вставки капсулодержателя 8. Далее, устройство 1 содержит также подставку 9 для чашки, на которую ставится чашка под извлекающей головкой. Устройство 1 включает в себя также пульт управления 10, содержащий регулировочное колесико для выбора, например, объема напитка, которые следует приготовить, а также экран, на котором отражаются данные, касающиеся установок по приготовлению напитка. Капсулу 11 вставляют в капсулодержатель 8.
Устройство содержит также систему трубок для подачи жидкости и насос, осуществляющий подачу воды из емкости в извлекающую головку, в которую вставляют капсулу. При необходимости, подача смешивающей жидкости может производиться через нагревательный или охлаждающий элемента устройства, расположенный между емкостью устройства и извлекающей головкой. Жидкость подается в капсулу в качестве источника под давлением. Иными словами, источник жидкости под давлением включает в себя устройство для приготовления напитков, содержащее емкость для жидкости, гидронасос и, при необходимости, устройство для нагревания или охлаждения указанной жидкости.
В целом, в контексте настоящего изобретения, термин "источник смешивающего реагента (например, воды) под давлением" означает, что данный источник содержит элемент, создающий повышенное давление для подачи смешивающего ингредиента к капсуле. Однако давление смешивающего ингредиента внутри капсулы не обязательно бывает выше атмосферного давления. Предпочтительно, давление смешивающего ингредиента внутри капсулы составляет от 1 до 20 бар (от 100 до 2000 кПа), более предпочтительно, от 2 до 12 бар (от 200 до 1200 кПа).
Устройство 1 предназначено для вставки в него капсулы с исходным ингредиентом, как будет описано ниже. В приведенном ниже подробном описании изобретения считается, что исходный ингредиент, содержащийся внутри капсулы, представляет собой порошок жареного молотого кофе (в описываемом первом варианте осуществления изобретения) или порошок растворимого кофе, который растворяется смешивающим ингредиентом (водой).
Первый вариант выполнения капсулы для приготовления напитков 11 представлен на фиг. 2 и 3. Капсула 11 представляет собой закрытую емкость, содержащую корпус 12 капсулы, выполненный из жесткого или полужесткого термопластика, такого как полипропилен или полиэтилен. Термин "закрытая емкость" означает, что капсула является непроницаемой по меньшей мере для твердых веществ, порошков, гелей и жидкостей. Корпус 12 капсулы имеет, в целом, цилиндрическую или усеченно-коническую форму. В качестве материала для изготовления также может использоваться биоразлагаемый материал, например, целлюлозное волокно или крахмал. В качестве технологии производства может применяться термоформовка или инжекционная формовка. Применяемая технология также может включать в себя нанесение в пресс-форме покрытия, например, для создания у капсулы определенных характерных изолирующих свойств посредством использования пленочного покрытия, непроницаемого для влаги и кислорода. Такая технология нанесения в пресс-форме покрытия при изготовлении капсулы в общем виде раскрыта в патентном документе № ЕР 2559636 А1 настоящего заявителя. Капсула, содержащая такое нанесенное в пресс-форме покрытие, показана на фиг. 2 и 3, корпус 12 капсулы содержит внешнюю оболочку 13 из инжектированного пластика и внутреннюю оболочку 14, представляющую собой покрытие, непроницаемое для влаги и кислорода. Внутренняя оболочка 14 наносится в пресс-форме таким образом, что она перекрывается с другими элементами капсулы, обладающими барьерными свойствами, такими как верхний уплотнительный слой 15, закрывающая верхнюю часть капсулы, и нижний уплотнительный слой 16, закрывающий нижнее разливное отверстие капсулы 11. Такое перекрытие барьерных элементов капсулы гарантирует герметичность по влаге и кислороду, что обеспечивает защиту содержащегося в капсуле ингредиента от окисления и ухудшения его органолептических свойств во время хранения. Барьерные свойства могут обеспечиваться применением любого соответствующего материала, такого как герметизирующие термопластические пленки, состоящие из одного или нескольких слоев, алюминий или бумага, или комбинации указанных материалов.
Корпус 12 капсулы содержит верхнее и нижнее отверстия. Верхнее отверстие корпуса капсулы закрывается верхней инжекционной стенкой 17 с верхним уплотнительным слоем 15, расположенным, предпочтительно, между указанной инжекционной стенкой 17 и внутренней полостью капсулы. Верхняя инжекционная стенка 17 приварена к верхней наружной кромке корпуса капсулы, как показано на фиг. 2.
Согласно настоящему изобретению и как показано на фиг. 2 и 3, инжекционная стенка 17 содержит выдвигающееся наружу соединительное средство, с помощью которого капсулу можно соединить с источником смешивающего ингредиента (т.е. к устройству) и установить соединение по текучей среде между указанным контейнером и указанным устройством. При выдвижении наружу указанного соединительного средства капсула 11 открывается, обеспечивая вхождение смешивающей жидкости (например, воды) под давлением во внутреннюю полость капсулы. В последующем описании предполагается, что выдвижение наружу достигается за счет растяжения по меньшей мере части указанного соединительного средства.
Растяжение может быть:
- упругим (т.е. происходящим в зоне упругой деформации материала, так что данный материал может восстановить свою исходную форму при прекращении действия растягивающего усилия), или
- постоянным, при котором после однократного подсоединения капсулы растянутая часть капсулы не может восстановить свою исходную форму. В этом случае постоянная деформация обеспечивает невозможность повторного использования капсулы после однократного использования.
В данном варианте выполнения капсулы растяжение является упругим.
Кроме того, растягиваемое наружу соединительное средство включает в себя:
(i) соединительное отверстие 18 для прохождения воды из устройства 1 во внутреннюю полость капсулы 11 при установлении соединения по текучей среде между указанной капсулой и указанным устройством;
(ii) растягиваемый участок 19 стенки капсулы, который может растягиваться наружу с увеличением внутреннего объема капсулы на величину от 5% до 80%; и
(iii) захватывающее средство 20, расположенное рядом с указанным растягиваемым участком 19 и предназначенное для взаимодействия с растягивающим приводом 21 устройства 1, который может растягивать указанный растягиваемый участок стенки.
В рассматриваемом варианте выполнения растягиваемый участок 19 стенки капсулы представляет собой область круглой формы, которая окружает соединительное отверстие, как показано на фиг. 3.
Кроме того, соединительное отверстие 18 имеет цилиндрическую форму и выступает наружу из инжекционной стенки.
Захватывающее средство содержит жесткую кольцевую канавку 20. Как показано на фиг. 2 и 3, данная захватывающая канавка 20 окружает и ограничивает соединительное отверстие 18.
В первом варианте выполнения, показанном на фиг. 2 и 3, открытие капсулы производится в ее нижней части путем отрыва или, в общем, разрыва нижнего уплотнительного слоя 16 с помощью внешнего пробивающего средства (термин "внешнее" в данном случае означает "не являющееся частью самой капсулы"), как правило, за счет повышения давления во внутренней полости капсулы при инжектировании воды устройством. При повышении давления во внутренней полости капсулы происходит выгибание наружу нижнего слоя 16 и его прижатие к указанному пробивающему средству, которое вскрывает указанный нижний слой 16, обеспечивая возможность выхода содержимого капсулы.
Капсула 11, выполненная в соответствии с первым вариантом, предназначена для порошка жареного молотого кофе. Для обеспечения эффективного и равномерного смачивания массы кофейного порошка, а также для обеспечения оптимального экстрагирования кофе, капсула И содержит также жесткую пластинку 21 с выполненными в ней несколькими распределительными отверстиями 22. Пластинка 21 герметично прикреплена к верхней наружной кромке корпуса 12 капсулы и расположена под инжекционной стенкой 17 рядом с данной стенкой.
Кроме того, как показано на фиг. 2, пластинка 21 содержит также выступающую втулку 23, служащую для закрытия соединительного отверстия 18 капсулы. Такая втулка 23 обеспечивает возможность повторного герметичного закрытия капсулы 11 после использования, в частности, если деформация соединительного средства является упругой, -т.е. если соединительное средство может восстановить свою исходную форму после прекращения действия деформирующего усилия. Это устраняет вероятность выхода или утечки продукта через соединительное отверстие, если некоторое количество продукта остается под давлением в контейнере после прекращения соединения между контейнером и устройством. Работа закрывающей втулки 23 будет описана ниже. В целом, втулка 23 имеет форму вертикально расположенного цилиндра, внешний диаметр которого практически равен (с учетом производственных допусков) внутреннему диаметру соединительного отверстия 18. Как вариант, внешний диаметр втулки 23 может быть больше внутреннего диаметра соединительного отверстия 18, но он не должен выходить за пределы растягиваемой зоны верхней инжекционной стенки 17. В последнем случае, уплотнительный эффект втулки 23 достигается за счет контакта с нижней поверхностью инжекционной стенки 17, как показано, например, на фиг. 2.
Необходимо отметить, что соединение по текучей среде контейнера (например, капсулы) с источником смешивающего ингредиента (например, воды) под давлением может происходить в момент механического соединения контейнера с растягивающим приводом или позже. Например, соединение по текучей среде может происходить после растяжения растягиваемой части контейнера, или даже позже, в момент подачи давления к источнику жидкости (например, с помощью насоса).
Второй вариант выполнения капсулы 11 для приготовления напитков представлен на фиг. 4 и 5. В целом, конструкция капсулы по второму варианту аналогична описанной выше конструкции капсулы по первому варианту. Два основных различия между вышеупомянутыми двумя вариантами касаются, во-первых, распределительной пластинки 21, и во-вторых, пробивающего устройства, создающего отверстие в нижнем уплотнительном слое 16.
Распределительная пластинка 21 во втором варианте выполнения содержит одно распределительное отверстие 22, как показано на Фиг. 4 и 5. Это одно распределительное отверстие 22 создает мощную струю воды, поступающей внутрь капсулы, которая образует вихревое течение воды во всей внутренней полости капсулы. Такое завихрение является очень полезным с точки зрения улучшения перемешивания и растворения растворимого порошка в воду, и, в некоторых случаях, способствует аэрированию образующегося в капсуле напитка, создавая мягкую, насыщенную кислородом, пенистую структуру, когда это является необходимым (например, при приготовлении молочных продуктов, фруктовых коктейлей или холодного чая).
Пробивающее средство, выполняющее образование отверстий в нижнем уплотнительном слое 16, является неотъемлемым элементом капсулы, в отличие от первого варианта выполнения, в котором оно представляет собой внешнее устройство, как было указано выше. Такое пробивающее средство изображено на фиг. 5; оно представляет собой ряд направленных вверх встроенных выступов 24, имеющих форму шипов или лезвий. При повышении давления во внутренней полости капсулы (в момент инжектирования воды внутрь капсулы для растворения находящегося в ней растворимого порошка) эти вскрывающие выступы производят разрывание, отрывание или перфорирование нижнего уплотнительного слоя 16, который расположен над ними. При заданной величине давления нижний уплотнительный слой 24 изгибается и прижимается к шипам или лезвиям 24.
Объектом настоящего изобретения является также способ приготовления пищевого продукта или напитка с помощью описанного выше контейнера. Данный способ предполагает выполнение следующих описанных ниже этапов.
Во-первых, капсулу согласно настоящему изобретению вставляют в устройство для приготовления пищевых продуктов или напитков с источником смешивающего ингредиента под давлением, как это показано на фиг. 6. Точнее говоря, капсулу 11 вставляют в напоминающий лоток капсулодержатель 25, отделяемый или полуотделяемый от основного корпуса устройства 1.
После загрузки капсулы 11 в капсулодержатель 25, капсулодержатель вставляют в извлекающую головку устройства 1, как показано на фиг. 7. Устройство 1 содержит пластинку 26 с пробивающим устройством, выполненным в виде множества вскрывающих выступов (например, шипов 24) на поверхности по меньшей мере части указанной вскрывающей пластинки, как показано на фиг. 7. Пластинка 26 закреплена на устройстве подвижно, так что она может перемещаться горизонтально при воздействии силы на ее передний конец 27. При воздействии силы пластинка 26 перемещается и проскальзывает в корпус устройства, а затем, после прекращения действия толкающей силы, возвращается в свое исходное "выдвинутое" положение.
В описанном выше первом варианте выполнения капсулы высота капсулы такова, что ее нижняя часть не выходит за нижнюю поверхность капсулодержателя. Таким образом, при вставке в устройство капсулодержателя с загруженной в него капсулой вскрывающая пластинка 26 устройства не смещается, как показано на фиг. 8, поскольку капсула не входит в контакт с передним краем 27 указанной пластинки 26. Далее, когда капсулодержатель 25 вставляют в устройство 1, захватывающая канавка 20 капсулы 11 входит в зацепление с соответствующей захватывающей канавкой 28 растягивающего привода 29 устройства и механически соединяется с ней, как показано на фиг. 8 и 9.
Затем происходит дополнительное соединение указанной капсулы 11 с источником воды под давлением за счет смещения вниз удерживающего кольца 30 устройства (как показано стрелками на фиг. 10), которое входит в контакт и оказывает давление на определенную кольцевую зону верхней поверхности капсулы 11, жестко удерживая капсулу по периферии в процессе подсоединения и приготовления напитка, в результате чего происходит выдвижение наружу выдвигающегося соединительного средства контейнера, и образуется соединение по текучей среде между указанным контейнером и указанным источником. Затем производится растяжение капсулы за счет перемещения вверх растягивающего привода 29 устройства, как показано стрелками на фиг. 11, до тех пор, пока не образуется герметичное соединение по текучей среде между соединительным отверстием 18 капсулы с выходным каналом 31 источника воды под давлением. При перемещении вверх растягивающего привода 29 на растягиваемый участок 19 капсулы воздействует вытягивающее усилие, которое производит упругое растяжение указанного участка 19 без его разрыва или разлома. В качестве варианта, деформация материала капсулы может быть неупругой (т.е. необратимой). В этом случае, после однократного использования капсула будет необратимо повреждена, и данная необратимая деформация будет служить свидетельством того, что капсула уже использовалась, аналогично тому, как это делается в известной технологии крышек, обеспечивающих индикацию первого вскрытия.
Кроме того, при образовании соединения выходного канала 31 источника воды устройства и соединительным отверстием 18 капсулы, происходит вскрытие верхнего уплотнительного слоя 15, как это показано на фиг. 11. В зависимости от положения данного верхнего уплотнительного слоя 15, его вскрытие может происходить при образовании соединения между капсулой 11 и устройством 1, или, как вариант, его вскрытие может происходить позже, при инжектировании в капсулу воды под давлением. В любом случае, предпочтительным является его механическое вскрытие за счет давления, производимого выходным каналом 31, или за счет гидравлического давления самой воды. Процесс вскрытия верхнего уплотнительного слоя 15 более подробно изображен на фиг. 12.
На фиг. 12 показано также, каким образом уплотнительное кольцо 32, прикрепленное либо к выходному каналу 31, либо к внутренней поверхности соединительного отверстия 18 капсулы, располагается между выходным каналом 29 и соединительным отверстием 18 капсулы 11, с целью предотвращения утечек воды под давлением по щелям между устройством и капсулой при инжектировании воды.
При растяжении капсулы 11, как показано на фиг. 12, объем ее внутренней полости увеличивается, и между верхней стенкой 17 капсулы и распределительной пластинкой 21 образуется свободное пространство 33. В такой растянутой конфигурации капсулы образуется расстояние между нижней частью соединительного отверстия 18 и вышеупомянутой втулкой 23, в результате чего освобождается путь для прохождения воды из устройства внутрь капсулы.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает отличное техническое решение для создания соответствующего свободного пространства внутри капсулы в момент смешивания ингредиентов. Свободное пространство, образующееся при растяжении капсулы, может быть либо дополнительным (в случае, если капсула уже содержала определенное свободное пространство до подсоединения к устройству и растяжения), или же данное свободное пространство может образовываться полностью в процессе растяжения (т.е. в случае, когда до растяжения капсулы она не содержала никакого свободного пространства и была полностью заполнена исходным ингредиентом). Под свободным пространством мы подразумеваем пустой объем внутри капсулы, заполненный только газом, например, воздухом, или нейтральным газом, или комбинацией данных двух газов.
Затем, на третьем этапе, как показано на фиг. 12, производится подача воды в капсулу. Путь прохождения воды показан стрелками; вода поступает из выходного канала 31 устройства в свободное пространство 33 между верхней стенкой 17 и распределительной пластинкой 21, а затем через р распределительные отверстия 22 во внутреннюю полость 34 капсулы, где происходит ее смешивание с исходным ингредиентом, например, с порошком жареного молотого или растворимого кофе, для образования пищевого продукта или напитка.
Затем продукт, наконец, попадает в чашку 35, поставленную внизу под капсулой (см. фиг. 6) через канал разлива 36 вскрывающей пластины 26. Открытие самой капсулы происходит, когда давление во внутренней полости капсулы возрастает настолько, что выгибает указанный нижний уплотнительный слой 16 вниз, прижимая его к вскрывающим выступам 24 вскрывающей пластины 26, которые разрушают указанный слой 16, вскрывая его в соответствии с принципом самораскрытия капсулы, раскрытым в патентном документе № ЕР 1472156 В1 данного заявителя.
На фиг. 13, 14 и 15 показано, каким образом капсула согласно второму варианту выполнения используется для приготовления напитка в устройстве для приготовления напитков. Как уже указывалось выше, указанная капсула, предпочтительно, используется для приготовления напитка из исходного ингредиента, содержащегося внутри капсулы, который представляет собой растворимый ингредиент, например, такой как сухое молоко, порошок экстракта чая или быстрорастворимый кофе или шоколад. В таком случае высота капсулы 11 больше, так что ее нижняя часть выступает наружу из нижнего отверстия капсулодержателя 25. Как показано на фиг. 13, когда капсулодержатель с установленной в нем капсулой вставляют в устройство 1, выступающая нижняя часть капсулы давит на передний край 27 вскрывающей пластины 26. Таким образом, вставляя капсулодержатель 25 с капсулой 11 в устройство 1, потребитель одновременно задвигает вскрывающую пластину 26 внутрь устройства, как показано стрелкой на фиг. 13. Вставка капсулодержателя производится посредством его передвижения по соответствующим направляющим, например, по направляющим рейкам извлекающей головки устройства, которые удерживают капсулодержатель в вертикальном положении и обеспечивают его скользящее передвижение внутрь устройства и наружу из устройства.
На фиг. 14 приведено изображение, аналогичное представленному на фиг. 12, которое показывает путь прохождения жидкости из устройства в капсулу, когда она соединена с устройством и находится в растянутом (расширенном) состоянии. В целом, принцип работы капсулы 11 и устройства 1 аналогичен принципу, описанному выше для первого варианта выполнения капсулы. Вскрытие нижнего уплотнительного слоя 16 путем прижатия к вскрывающим выступам 24 при повышении давления внутри капсулы является аналогичным. Однако в данном случае вскрывающие выступы выполнены заодно с капсулой, т.е. являются частью капсулы, как показано на фиг. 13 и 14. После вскрытия дна капсулы происходит разлив продукта в чашку непосредственно по каналу разлива 37 капсулы, как показано на фиг. 14.
После наливания полученного продукта в чашку потребитель может остановить работу устройства, или устройство может остановиться самостоятельно. Вариант выполнения устройства с ручным остановом проиллюстрирован на фиг. 15; данное устройство содержит рычаг 38, служащий для поднятия или опускания растягивающего привода 29 устройства и создания соединения по текучей среде указанного устройства с капсулой. По окончании приготовления и разлива напитка потребитель с помощью указанного рычага может опустить растягивающий привод 29 и устранить растягивающее усилие, действующее на растягиваемый участок 19 капсулы 11, который возвращается в свое исходное положение, как показано на фиг. 15. В этом положении нижняя часть соединительного отверстия 18 капсулы упирается во втулку 23, так что поток жидкости практически блокирован, и жидкость или твердые частицы не могут проходить вверх из внутренней полости капсулы через соединительное отверстие капсулы. Было обнаружено также, что при таком закрытии верхней части капсулы поступление остаточной жидкости из внутренней емкости капсулы по нижнему каналу разлива 37 существенно уменьшается.
Кроме того, в таком положении захватывающая канавка 20 капсулы может выходить из соответствующей захватывающей канавки 28 привода, и капсулодержатель 25 с установленной в нем использованной капсулой можно извлечь из устройства, как показано стрелкой на фиг. 15. После извлечения капсулодержателя 25 из устройства установленная на пружине вскрывающая пластина 26 возвращается в свое исходное положение, как также показано стрелкой на фиг. 15. Затем использованную капсулу можно извлечь из капсулодержателя и утилизировать или повторно заполнить продуктом и использовать, если такая возможность существует. Предпочтительно, капсулы согласно настоящему изобретению являются капсулами одноразового применения.
И, наконец, что не менее важно, неожиданно было обнаружено, что капсула согласно настоящему изобретению обеспечивает возможность упрощения и усовершенствования конструкции устройства, в котором ее предполагается использовать. Поскольку капсула растягивается для подсоединения к устройству, источник воды в устройстве может не перемещаться, что обеспечивает упрощение системы трубок для подачи воды в устройстве, и становится возможным использовать жесткие трубки взамен гибких трубок, используемых, как правило, в устройствах такого типа, в которых систему инжектирования воды необходимо придвигать к капсуле. Кроме того, использование жестких трубок значительно уменьшает уровень шума и вибрации, возникающих при работе устройства (было обнаружено, что шум возникает в результате вибрации гибких трубок при протекании по ним жидкости). Таким образом, устройство для использования вместе с капсулой согласно настоящему изобретению является намного более компактным благодаря уменьшенной сложности системы трубок подачи жидкости.
Следует иметь в виду, что специалистам в данной области будут очевидны различные возможные изменения и модификации описанного здесь предпочтительного варианта осуществления изобретения. Такие изменения и модификации могут быть сделаны без отклонения от сущности и без выхода за рамки объема настоящего изобретения, а также без какого-либо уменьшения преимуществ данного изобретения. Таким образом, предполагается, что все изменения и модификации подобного рода охватываются пунктами прилагаемой формулы изобретения.