Устройство прокалывания капсулы капсульной машины для приготовления безалкогольных напитков
DEVICE OF PIERCING CAPSULES OF THE CAPSULE MACHINE FOR THE PREPARATION OF SOFT DRINKS

Изобретение относится к устройству для подачи одноразовых капсул, содержащих порошковый безводный материал или материал в виде раствора для получения напитков, например, кофе, чая, супа и пр. В частности, речь идет о устройстве для подачи одноразовых капсул капсульных машин.
Капсульная машина предназначена для приготовления газированных и негазированных безалкогольных напитков как в домашних условиях, так и в предприятиях общепита.
Принцип ее действия заключается в подаче питьевой воды в капсулу, в которой содержится концентрат всех необходимых для приготовления соответствующего напитка ингредиентов. При смешении определенного количества воды с содержимым капсулы получается напиток, готовый к употреблению.
Одним из узлов машины является узел прокалывания капсулы. Узел прокалывания капсулы состоит из отверстия загрузки поз. 1, устройства фиксации и перемещения капсулы поз. 2, а также устройства непосредственного прокалывания капсулы поз. 4, обеспечивающего подачу в капсулу питьевой воды и вывода из нее готового напитка в тару потребления.
В WO 2016086780 описано устройство для получения напитка содержащее устройство непосредственного прокалывания капсулы, обеспечивающего подачу в капсулу питьевой воды и вывода из нее готового напитка в тару потребления и включающего полую иглу для подачи питьевой воды в капсулу, полую иглу для выхода готового напитка, привод приводящий во вращение иглу для подачи воды. При подаче воды в капсулу игла вращается и струя воды обращена к боковой стенке емкости капсулы, что ускоряет процесс смешивания и растворение порошка (концентрата) напитка полностью без остатка.
В CN 203861024 описано устройство для приготовления напитков. Устройство содержит узел прокалывания капсулы, включающий полую иглу для подачи питьевой воды в капсулу и полую иглу для выхода готового напитка. Сопло для выхода напитка расположено на внешней стороне выпускного канала, обратный клапан и пружина обратного клапана, расположены в канале для выпуска напитка, между выпускным соплом и иглой для вывода воды. Капсулу помещают в гнездо с помощью узла фиксации. Движение узла фиксации и перемещения капсулы осуществляется ручным способом посредством рычага.
В CN 107456080 раскрыто капсульное устройство для приготовления напитков. Устройство содержит корпус, механизм подачи жидкости и механизм прокалывания. Корпус машины содержит камеру для размещения капсулы открытым концом обращенную на внешнюю поверхность корпуса, снабженную крышкой для открывания и закрывания камеры. Когда крышка закрыта, в капсулу проникает игла для впуска воды. Во время приготовления напитка из-за того, что, когда пользователь закрывает камеру крышкой, игла для впуска воды входит в капсулу и нет необходимости в установке дополнительного привода для перемещения капсулы или узла прокалывания, так что объем устройства для приготовления напитка типа капсулы может быть уменьшен. Камер для размещения капсулы расположена на внешней стороне корпуса, что также приводит к уменьшению общего объема устройства.
Так же известно устройство прокалывания капсулы капсульной машины для приготовления безалкогольных напитков, содержащее ограниченную стенками камеру, в верхней части которой выполнено проходное отверстие по форме, повторяющей продольное сечение капсулы с герметизированным внутри нее пищевым продуктом, блок фиксации капсулы и ее перемещения в сторону узла прокалывания крышки капсулы двумя полыми иглами, одна из которых сообщена с источником подачи воды под давлением, а другая расположена в вертикальном направлении ниже первой и сообщена с узлом выдачи готового напитка потребителю (CN 104026980, A47J 31/00, A47J 31/18, A47J 31/44, опубл. 10.09.2014 г.).
Это решение принято в качестве прототипа для заявленного объекта.
Данное традиционное исполнение узла прокалывания имеет существенный недостаток. Конструктивно выход готового напитка из капсулы осуществляется через нижнюю иглу, с которой сообщена трубочка, конец которой выводится в зону размещения чашки или стакана потребителя. На стенках трубочки остаются следы напитка, которые при нечастом использовании капсульной машины засыхают. То де самое происходит, когда используются капсулы с различным содержимым, например, с кофе или соком. Таким образом, на стенках трубочки остаются высохшие или не высохшие осадки от напитков. Это серьезно влияет не только на вкусовые качества нового приготовленного напитка, но и на гигиеническую безопасность самого напитка. Остатки соков, даже в высохшем состоянии, являются благоприятной почвой для развития бактерий. В связи с этим, появляется необходимость частой промывки и очистки этой трубочки. А для такой очистки приходится разбирать капсульную машину иди вводить в нее такой конструктив, который позволяет извлекать капсульный блок с механизмом прокалывания из машины. Но в этом случае такая машина становится конструктивно сложной при том. что верхняя игла и сообщенная с ней трубочка (связь с резервуаром с водой) практически не подлежать очистке вследствие отсутствия осаждений на стенках этой трубочки.
Кроме того, когда появляются трубочки (сообщающие иглы с водой или выходным каналом для слива напитка) приходится использовать уплотнения на иглах. Эти уплотнения необходимы для исключения падения давления внутри капсулы после подачи в нее воды (это обеспечивает перемешивание содержимого капсулы с водой). И это же давление в капсуле обеспечивает вытекание напитка по трубочке нижней иглы. Потеря давления приводит к нарушению цикла перемешивания содержимого капсулы с водой и не позволяет осуществить гарантированный слив готового напитка. В связи с этим эти уплотнения требуют периодической замены на новые по мере старения резины или разрушения латекса.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции при повышении санитарно-гигиенической безопасности приготовления напитка в момент прокалывания капсулы.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве прокалывания капсулы капсульной машины для приготовления безалкогольных напитков, содержащем ограниченную стенками камеру, в верхней части которой выполнено проходное отверстие по форме, повторяющей продольное сечение капсулы с герметизированным внутри нее пищевым продуктом, блок фиксации капсулы и ее перемещения в сторону узла прокалывания крышки капсулы двумя полыми иглами, одна из которых сообщена с источником подачи воды под давлением, а другая расположена в вертикальном направлении ниже первой и сообщена с узлом выдачи готового напитка потребителю, в донной стенке камеры выполнено сквозное отверстие, являющееся узлом выдачи готового напитка потребителю, вторая игла выполнена глухой с противоположного заострению края и имеет в своей стенке, расположенной над сквозным отверстием в донной стенке камеры на участке у своего заострения радиально выполненное отверстие для слива готового напитка через сквозное отверстие в донной стенке камеры потребителю, а блок фиксации капсулы и ее перемещения в сторону узла прокалывания крышки капсулы выполнен в виде двух захватов с проточками под отбортовку капсулы, имеющих возможность перемещения в сторону заострений обеих игл для ввода этих заострений через крышку в полость капсулы.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение поясняется примером реализации, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг. 1 изображен узел загрузки капсулы в капсульную машину, начальное положение капсулы;
на фиг. 2 - то же. что на фиг. 1, капсула в положении ее прокола двумя иглами;
на фиг. 3 - вид А по фиг. 1, положение игл по отношению к каналу выдачи готового продукта;
на фиг. 4 - захваты с проточками под отбортовку капсулы блока фиксации капсулы и ее перемещения в сторону узла прокалывания;
на фиг. 5 - форма поперечного вытянутого по дуге отверстия второй иглы.
Согласно настоящему изобретению рассматривается конструкция устройства прокалывания капсулы в капсульной машине для производства напитков, Представляемое устройство является частью капсульной машины для приготовления напитков, а также может быть использовано в любой другой капсульной машине, использующей капсулы. Устройство обеспечивает простоту загрузки капсулы и ориентацию капсулы в приемном устройстве в таком положении, чтобы обеспечивалось практически полное извлечение продукта из капсулы. При этом создан новый конструктив прокалывания и слива готового напитка.
В качестве капсул для хранения пищевого продукта, подлежащего приготовлению, например, путем разбавления горячей или холодной водой, используются капсулы емкостью около 40-50 мл. Капсула 1 имеет форму четырехугольной усеченной пирамиды или усеченного конуса и состоит из корпуса, непосредственно имеющего эту форму, и отбортовки 2 (или обечайки) в виде отстоящей от корпуса в верхней его расширенной части по периметру поверхности, образующей по периметру площадку повышенной жесткости для прикрепления к ней либо специально выполненной отформованной крышки 3 для получения капсулы в виде стаканчика, либо крышки из термоприкрепляемой пленки (платинки). Главным для таких капсул является то, что такие крышки должны гарантировано герметизировать содержимое в корпусе капсулы и могли быть проколоты иглами механизма извлечения приготовленного напитка и подачи холодной или горячей воды. Как пример, капсула 1 представляет из себя емкость изготовленную из пищевого полимера, алюминиевой фольги или их комбинации объемом около 50 мл. Сверху она запаяна термоспособом платинкой (крышкой), сделанной из алюминиевой фольги.
Устройство прокалывания капсулы имеет ряд особенностей, которые не встречаются в других аналогичных устройствах. Для выявления этих особенностей необходимо подробное описание работы узла прокалывания капсулы.
Устройство прокалывания капсулы капсульной машины для приготовления безалкогольных напитков выполнено совмещенным с блоком приема капсулы 1 и представляет собой ограниченную стенками камеру 4, в верхней части которой выполнено проходное отверстие по форме, повторяющей продольное сечение капсулы с герметизированным внутри нее пищевым продуктом.
Блок фиксации капсулы и ее перемещения в сторону узла прокалывания крышки капсулы выполнен с двумя полыми иглами 5 и 6, которые стационарно (неподвижно) зафиксированы в стенке камеры 4 напротив предполагаемого размещения крышки или платинки капсулы. Одна игла 5, имеющая заострение на одном конце, сообщена с источником подачи воды под давлением через трубочку на другом конце.
Другая игла 6 расположена в вертикальном направлении ниже первой и сообщена с узлом выдачи готового напитка потребителю.
Узел выдачи готового напитка потребителю представляет собой выполненное в донной стенке камеры 4 сквозное отверстие 7 или канал. Вторая игла 6 выполнена глухой с противоположного заострению края и имеет в своей стенке, расположенной над сквозным отверстием 7 в донной стенке камеры и на участке у своего заострения радиально выполненное отверстие 8 для прямого слива готового напитка через сквозное отверстие 7 потребителю (чашка или стакан располагается под сквозным отверстием 7).
Блок фиксации капсулы 1 и ее перемещения в сторону узла прокалывания крышки капсулы выполнен в виде двух захватов 9 с проточками под отбортовку капсулы. Эти захваты 9 связаны или выполнены заодно с посадочным гнездом каретки 10 для корпуса капсулы (при опускании капсулы последняя по направляющим приемного окна камеры 4 соскальзывает и укладывается корпусом в гнездо каретки), эта каретка и, соответственно, захваты, имеют возможность перемещения в сторону заострений обеих игл для ввода этих заострений через крышку в полость капсулы.
На фиг. 1 изображено исходное положение капсулы в камере 4, а на фиг. 2 изображено положение капсулы при приготовления напитка.
Капсула помещается пользователем в отверстие загрузки (приемное окно камеры 4), которое имеет профиль для однозначного расположения капсулы при загрузке. Капсула под собственным весом попадает на устройство фиксации и перемещения капсулы. Фиксацию капсулы обеспечивают два захвата 9 с проточками под обечайку капсулы. Устройство фиксации и перемещения капсулы обеспечивает поступательное перемещение капсулы к узлу прокалывания и осуществляет прокалывание платинки капсулы двумя иглами 5 и 6. В капсуле 1 происходит смешение питьевой воды, подающейся в капсулу через полую иглу 5, с концентратом напитка, содержащегося в капсуле. Выход готового напитка происходит через отверстие в платинке, полученное от глухой иглы 6, имеющую продольный вырез (сквозное отверстие) в нижней части стенки. В потребительскую тару напиток попадает через отверстие 7 в донной стенке камеры 4 посредством небольшого избыточного давления входящей в капсулу питьевой воды. Движение Блок фиксации капсулы 1 и ее перемещения осуществляется ручным способом посредством рычага и кривошипно-шатунного механизма 11 (возможно использование передачи зубчатое колесо  -зубчатая рейка, эксцентрикового механизма или аналогичных передач, обеспечивающих возвратно - поступательное движение исполнительного узла). Также возможно использование электропривода для перемещения и прокола капсулы, например, соленоида.
Отличительной особенностью устройства прокалывания капсулы капсульной машины является:
1. Подача самой капсулы 1 к устройству прокалывания, а не наоборот.
2. Прокалывается не сама капсула, а платинка, что не требует больших усилий прокалывания.
3. При подаче питьевой воды в капсулу через полую иглу 5 происходит смешивание и вытеснение из капсулы уже готового напитка в потребительскую тару. Сама капсула выступает в роли одноразовой емкости смешения, обеспечивая тем самым микробиологическую чистоту процесса и исключая смешения вкусов в случае использования капсул с разными видами напитков.
4. Не требуется уплотнение места прокалывания платинки иглами 5 и 6, т.к. вся подающаяся питьевая вода и концентрат оказываются в потребительской таре.
5. Глухая игла 6 производит прокалывание платинки в самом нижнем месте капсулы, обеспечивая выход готового напитка полностью.
6. Если подача питьевой воды в капсулу происходит по соединительным трубкам общей длинной около 300 мм, то подача готового напитка в потребительскую тару происходит через прокол платинки глухой иглой 6 по самому короткому пути, через отверстие 7, которое легко подвергается мойке. Из капсулы готовый напиток не контактируя со стенками трубопроводов и полостью насоса попадает в потребительскую тару. Этим обеспечивается микробиологическая чистота участка подачи готового напитка, а также не происходит смешения вкусов в случае использования следующей капсулы с концентратом другого напитка. Благодаря этому отсутствует необходимость промывки трубопровода после каждого использования капсулы.