ГЕРМЕТИЧНАЯ КАПСУЛА, ПРЕДНАЗНАЧЕННАЯ ДЛЯ ПОМЕЩЕНИЯ В НЕЕ ИНГРЕДИЕНТОВ НАПИТКА И ОСНАЩЕННАЯ МЕМБРАНОЙ СО СТОРОНЫ ВПУСКНОЙ ГРАНИ
SEALED CAPSULE, DESIGNED FOR CONTAINING BEVERAGE INGREDIENTS IN IT AND EQUIPPED WITH MEMBRANE FROM INLET FACE

Настоящее изобретение, в целом, относится к области приготовления напитков или других жидких пищевых продуктов на основе ингредиентов, содержащихся в капсуле.
Подобные капсулы отличаются тем, что они вставляются в соответствующие машины для приготовления напитков (например, кофеварки). Вода впрыскивается в капсулу после ее помещения в экстракционную камеру машины для приготовления напитка. Вода взаимодействует с ингредиентами, содержащимися в капсуле. В результате взаимодействия происходит приготовление напитка или другого пищевого продукта, который затем может быть получен из капсулы.
В изобретении предпочтительно используются капсулы, герметично закупоренные в процессе их изготовления, которые вставляются в экстракционную камеру машины для приготовления напитка также в закупоренном состоянии. Капсула вскрывается как со стороны впускной грани для воды, для впрыскивания в капсулу воды под давлением, так и со стороны выпускной грани для выхода напитка. Вскрытие с обеих сторон может осуществляться специальными элементами машины. Следует отметить, что подобные элементы могут приводиться в действие вручную, например, при помощи рычажного механизма, автоматически, электродвигателем, или за счет деформации под воздействием внутреннего давления, создаваемого в капсуле.
Для удобства пользователя вскрытия закупоренной капсулы вручную не требуется.
ЕР 0512468 относится к газонепроницаемой капсуле с усеченным корпусом и разрывной мембраной, которая разрывается пробивным приспособлением машины под воздействием внутреннего давления, создаваемого внутри капсулы при впрыскивании жидкости через впускную грань капсулы.
В ЕР 870457 А1 и WO 94/02059 раскрываются аналогичные способы извлечения и экстракционные машины для, по существу, симметричных капсул.
В WO 94/01344 также описывается симметричная капсула.
ЕР-А-1772081 относится к устройству для приготовления жидкой настойки с использованием картриджа содержащего дно, образующее одновременно впускное отверстие для жидкости и выпускное отверстие для напитка. Дно дополнительно заглублено и содержит отверстия для впускания в картридж жидкости. Поток жидкости в картридже не оптимизирован, поскольку одна и та же сторона капсулы используется для образования впускного отверстия для жидкости и выпускного отверстия для напитка. Если подать в картридж жидкость под давлением, то жидкость в отсеке будет стремиться пройти мимо ингредиентов, следуя по кратчайшему пути. Обычно, подобные картриджи используются при низком давлении, а жидкость лишь проходит через ингредиенты, как в кипящем слое. Подобная капсула не предназначена для приготовления напитка при высоком давлении жидкости.
DE 2255552 относится к капсуле для напитка, в углублении которой находятся средства распределения потока, а в боковой стенке корпуса капсулы имеются прорези. Точно также, поток жидкости, проходящий через ингредиенты, не оптимизирован, а жидкость на пути к прорезям может проходить мимо ингредиентов.
ЕР 1344722 относится к картриджу, содержащему вставки, образующие средства распределения потока и средства объединения потока, с тиснением и каналами, расположенные соответственно между веществом и верхней мембраной или нижней стенкой картриджа.
При впрыскивании воды внутрь капсулы, особенно когда в качестве ингредиента используется молотый кофе, необходимо следить за тем, чтобы вода проникала в ингредиенты равномерно. Неравномерное распределение потока воды через ингредиенты приводит к низкому или нестабильному качеству приготовляемого напитка. В частности, жидкость стремится создавать избранные линии тока в слое вещества, при этом оставляя недостаточно промоченные области в слое вещества.
Одно из известных решений заключается в проделывании в капсуле множества отверстий и пропускании воды внутрь капсулы через отверстия таким образом, чтобы вода распределялась равномерно по всему поперечному сечению капсулы. Однако, это приводит к излишнему усложнению машины, т.к. нужно иметь множество перфорирующих/водо-впрыскивающих элементов. Кроме этого, при проделывании множества отверстий требуется относительно высокое усилие замыкания для правильного разрывания капсулы перед впрыскиванием воды.
Кроме этого, проделывание ровных, повторяющихся отверстий в капсуле, изготовленной из полужесткого или жестко пластика, может быть затруднено, поскольку пластик обычно деформируется под давлением разрывающих элементов, например, лезвий, а разрывающие элементы обычно затупляются после обработки некоторого количества капсул.
Другая проблема возникающая, в особенности при извлечении кофе из порошка молотого кофе, находящегося в капсуле, заключается в том, чтобы управлять скоростью потока горячей воды под давлением проходящей внутри капсулы. В зависимости от вида приготовляемого кофе необходимо обеспечивать разную скорость потока и давление внутри капсул. Скорость потока может зависеть от среднего размера частиц кофе и плотности наполнения капсулы с кофе. Например, скорость потока, проходящего через капсулу с кофе для приготовления длинного кофе («лунго») должна быть выше скорости потока для приготовления короткого кофе («эспрессо»).
Существуют картриджи содержащие скрытые вставки, помещенные внутрь камеры с ингредиентом, например, картриджи, описанные в ЕР 1344722. Вставки обладают рядом недостатков. В частности, они усложняют производство и логистику. Это связано тем, что вставки нужно подготовить, установить и зафиксировать в картридже. Большую часть времени вставки внутри капсул остаются не полностью зафиксированными и это может приводить к переменной толщине слоя вещества и значительной разнице в скорости потока.
Другая проблема заключается в том, что когда нужно приготовить «длинный» напиток (например, 110 мл и более) через ингредиенты приходится пропускать большее количество воды. Между тем, это может приводить к избыточному извлечению ингредиентов и горечи конечного напитка.
Таким образом, цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить усовершенствованную технологию распределения потока воды при приготовлении напитков из герметичной капсулы, содержащей ингредиенты, с гарантированным качеством.
Цель заключается в том, чтобы предложить капсулу, которая более проста в изготовлении и в которой используется меньшее количество скрытых компонентов, требующих обработки и сборки при производстве капсулы.
Другая цель заключается в том, чтобы упростить и сделать более надежным проделывание отверстий во впускной грани капсулы, в частности, даже в том случае если капсула, содержит формоустойчив(ые)ую детал(и)ь, иготовленн(ые)ую из такого материала как полужесткий или жесткий пластик. Таким образом, обеспечивается большая свобода в выборе материалов для изготовления необходимых деталей капсулы. Также предлагаются альтернативные решения по вскрытию впускной грани капсулы.
Настоящее изобретение призвано решить вышеупомянутые проблемы. Изобретение также нацелено на другие объекты и, в частности, на поиск решений для других проблем, как это будет видно далее из настоящего описания.
Сущность изобретения
По первому аспекту, настоящим изобретением предлагается герметичная капсула для приготовления напитка, содержащая жесткий корпус с первой впускной гранью для жидкости, проходящей через капсулу, второй выпускной гранью для напитка, выходящего из капсулы, а также, по меньшей мере, один отсек, содержащий ингредиенты, расположенный между первой впускной и второй выпускной гранями, упомянутая капсула дополнительно содержит углубленный участок рядом с впускной гранью корпуса капсулы, в котором имеется множество впрыскивающих отверстий, при этом упомянутый углубленный участок является составной частью корпуса, упомянутый углубленный участок также воздухонепроницаемо укупорен от внешней поверхности капсулы при помощи дополнительного закрывающего элемента, соединенного с корпусом капсулы.
Согласно настоящему изобретению надежное управление скоростью потока и давлением внутри капсулы может обеспечиваться за счет использования перфорированного углубленного участка рядом с впускной гранью корпуса капсулы. Кроме этого, можно регулировать распределение жидкости у впускной грани капсулы.
В предпочтительном варианте осуществления углубленный участок капсулы является жестким трубчатым элементом, содержащим кольцеобразную стенку и поперечную нижнюю грань. Нижняя грань, таким образом, расположена поперечно к линии тока жидкости при прохождении жидкости через капсулу от ее впускной грани к выпускной грани. Между тем, нижняя грань также может быть конусообразной или чашеобразной формы.
Предпочтительно, и кольцеобразная стенка и нижняя грань углубленного участка содержат отверстия для впрыскивания воды. Таким образом, поток воды, входящий в капсулу может быть распределен как, по существу, в осевом направлении, так и, по существу, в радиальном направлении, по меньшей мере, в одном отсеке, содержащем ингредиент. Комбинация из осевой и радиальной линий тока в месте распределения потока обеспечивает надлежащее промачивание всех частиц вещества, в особенности, со стороны входа. Траекторией и скоростью потока жидкости, проходящей через вещество, также можно управлять с большей гибкостью, в зависимости от расположения (радиального/осевого), количества и поперечного сечения впрыскивающих отверстий на углубленном участке.
Таким образом, впрыскивающие отверстия на углубленном участке различны для нижней грани и кольцеобразной стенки. Различие может, например, заключаться в разном поперечном сечении отверстий и/или плотности отверстий (т.е. количестве впрыскивающих отверстий на квадратный сантиметр).
Предпочтительно, за пределами углубленного участка какие-либо отверстия в корпусе капсулы, которые могли бы выступать в качестве впускных отверстий для жидкости или выпускных отверстий для напитка, отсутствуют. Очень важно, чтобы линия тока жидкости на пути к выпускной грани проходила через ингредиенты, как отмечалось выше, не ища коротких путей.
Корпус капсулы предпочтительно изготавливается из формоустойчивого пластика или металла, например, алюминия, обеспечивающего стабильность корпуса капсулы. Поскольку углубленный участок является составной частью корпуса капсулы, углубленный участок и корпус, предпочтительно, изготавливаются на одном этапе. Таким образом, углубленный участок предпочтительно изготавливается из того же материала, что и корпус капсулы. Между тем, вполне допустимо, чтобы углубленный участок изготавливался из другого материала. Соответственно, упомянутый углубленный участок и корпус капсулы соединяются на дополнительном производственном этапе. Например, углубленный участок может изготавливаться из металла, такого как алюминий, на который затем на этапе литья под давлением наносится покрытие, образуя корпус капсулы.
Следует понимать, что отверстия для впрыскивания воды на плоской нижней грани трубчатого элемента обращены в сторону центра отсека для ингредиентов. Таким образом, жидкость, проходящая черед эти отверстия, направляется к центру капсулы. Соответственно, жидкость, проходящая через множество отверстий, имеющихся в пределах кольцеобразной стенки трубчатого элемента, направляется к боковым поверхностям капсулы. Поэтому, жидкость, проходящая через перфорированный углубленный участок, может равномерно распределяться внутри отсека капсулы с ингредиентом, поскольку отверстия обращены как к центру отсека, так и к краевому участку отсека. Таким образом, обеспечивается равномерное распределение жидкости внутри капсулы.
В этой связи, впрыскивающие отверстия для воды на углубленном участке могут быть различными для кольцеобразной стенки и его поперечной нижней грани. Впрыскивающие отверстия могут отличаться по форме и по размеру. Кроме этого, плотность впрыскивающих отверстий (т.е. количество впрыскивающих отверстий на номинальной площади поверхности), образованных на кольцеобразной стенке, может отличаться от плотности отверстий на нижней поверхности. Поэтому, можно использовать впрыскивающие отверстия различной формы, размера и плотности для регулирования скорости потока, проходящего через впрыскивающие отверстия. Соответственно, можно обеспечивать различную скорость потока, проходящего через нижнюю поверхность и кольцеобразную стенку. Таким образом, можно управлять количеством жидкости, подаваемой к центру и боковой части отсека с ингредиентами внутри корпуса капсулы.
Впрыскивающие отверстия углубленного участка также могут быть выполнены таким образом, чтобы сопротивление потоку, проходящему через нижнюю поверхность, было меньше по краям, чем в его центральной части. Например, количество впрыскивающих отверстий и/или их поперечное сечение может быть больше у кольцеобразного участка углубленного участка, чем на его нижней поверхности. Подобная конструкция позволяет распределять жидкость, впрыскиваемую в капсулу, более равномерно по всему сечению отсека с ингредиентами капсулы.
Впрыскивающие отверстия углубленного участка могут выполняться с использованием процесса литья под давлением или обычной технологии штамповки.
В предпочтительном варианте осуществления дополнительным закрывающим элементом, используемым для уплотнения углубленного участка рядом с впускной гранью капсулы от ее внешней части, является тонкая мембрана, пригодная для обеспечения воздухонепроницаемого соединения с корпусом капсулы. Подобное соединение может быть создано, например, при помощи пайки или склеивания. Предпочтительно, закрывающий элемент является тонкой металлической мембраной, пригодной для разрывания специальными вскрывающими средствами, имеющимися в устройстве, с которым капсула должна быть соединена для впрыскивания в капсулу жидкости. В другом предпочтительно варианте осуществления закрывающий элемент является тонкой пластиковой мембраной, пригодной для расплавления или растворения нагревающими средствами для впрыскивания в капсулу жидкости.
В другом предпочтительном варианте осуществления капсула может содержать перепускной канал, проходящий от впускной грани к выпускной грани корпуса капсулы. В этой связи, перепускной канал предпочтительно является трубчатым элементом, расположенным в центре отсека с ингредиентом. Предпочтительно, перепускной канал соединен, по меньшей мере, с дном углубленного участка. Для этого на нижней поверхности предпочтительно образовано отверстие для обеспечения жидкостного соединения между углубленным участком и перепускным каналом при прохождении жидкости через капсулу.
Перепускной канал может быть составной частью углубленного участка или соединен с ним посредством пайки или склеивания.
Соответственно, жидкость, впрыскиваемая с впускной стороны капсулы, может проникать в отсек с ингредиентами капсулы через перфорированные отверстия, имеющиеся в кольцеобразных сторонах углубленного участка. Между тем, поскольку перепускной канал соединен, по меньшей мере, с одним отверстием или перфорированным отверстием, образованным в нижней поверхности углубленного участка, жидкость может проходить мимо отсека с ингредиентами, не взаимодействуя с находящимся там ингредиентами. Данный вариант осуществления особенно предпочтителен при приготовлении «длинных напитков». Соответственно можно эффективно избежать избыточного извлечения ингредиентов и появляющейся горечи конечного напитка, поскольку часть раздаваемой жидкости не взаимодействует с ингредиентами внутри капсулы. В этой связи, количество жидкости, проходящей по перепускному каналу, можно регулировать посредством перфорированных отверстий или отверстий, соединенных с перепускным каналом у донной поверхности углубленного участка. Соответственно, скорость потока в перепускном канале можно эффективно изменять, а количество жидкости, проходящей мимо ингредиентов, можно регулировать.
Для дополнительного регулирования скорости потока, проходящего по перепускному каналу, перепускной канал может также содержать средства регулирования, такие как трубопровод, клапан или аналогичные им. Кроме этого, в другом предпочтительном варианте осуществления перепускной канал может также содержать перфорированные отверстия у окружной поверхности канала для того, чтобы непосредственно распределять жидкость из канала в центральную часть отсека с ингредиентами.
Перепускной канал предпочтительно имеет постоянный диаметр в несколько миллиметров. Также допустимо, чтобы диаметр перепускного канала был переменным. Например, перепускной канал может быть большего диаметра, образуя дополнительный отсек для ингредиентов. Соответственно, одинаковые или разные ингредиенты могут помещаться в первый отсек с ингредиентами капсулы, а также во второй отсек с ингредиентами, образуемый перепускным каналом.
Поэтому, по настоящему изобретению, за счет отличающихся впрыскивающих отверстий на углубленном участке можно эффективно регулировать распределение жидкости между первым и вторым отсеками с ингредиентами.
По второму аспекту настоящим изобретением предлагается система для приготовления напитка из пищевого вещества, содержащегося в капсуле, путем впрыскивания жидкости в капсулу, при этом подобная система содержит устройство, в котором имеется, по меньшей мере, один замыкающий элемент, соединенный с замыкающим механизмом для выборочного замыкания упомянутой капсулы в принимающей камере устройства, упомянутое устройство дополнительно содержит насос для подачи в капсулу жидкости, средства вскрытия для вскрытия первой впускной грани и второй выпускной грани капсулы, а также блок управления для управления, по меньшей мере, насосом в устройстве, при этом средства вскрытия предназначены для подачи жидкости, поступающей с насоса, внутрь капсулы, при этом капсула дополнительно содержит замкнутый жесткий корпус и углубленный участок, образованный в виде составной части корпуса, при этом также упомянутый углубленный участок образован у впускной грани капсулы и содержит множество перфорированных отверстий. За пределами углубленного участка на впускной грани перфорированные отверстия, которые могли бы служить в качестве выпускных отверстий для напитка, отсутствуют. Выпускные отверстия для напитка имеются только у выпускной грани капсулы, которая отделена отсеком, содержащим ингредиенты. Таким образом, выпускная грань расположена с противоположной, по отношению к отсеку, стороны от впускной грани. В результате, линия тока жидкости, проходящая через капсулу, надлежащим образом управляется для обеспечения равномерного намачивания ингредиентов в отсеке.
Термин «углубленный участок» следует понимать как участок, который углублен по отношению к краям корпуса капсулы при виде сбоку.
При помощи устройства по настоящему изобретению возможно обеспечить взаимодействие между жидкостью, подаваемой устройством, а точнее насосом устройства, и ингредиентами, содержащимися в капсуле, помещаемой в устройство. Давление внутри капсулы, которое увеличивается по мере подачи в капсулу жидкости, приводит к раскрытию нижней грани капсулы, что обеспечивает выход приготовляемого напитка. Таким образом, впрыскивание жидкости, подаваемой устройством, происходит у верхней грани капсулы, которая вскрывается при помощи средств вскрытия имеющихся в устройстве. Как отмечалось ранее, выход приготовляемого напитка происходит у нижней грани капсулы, что обеспечивает прямой поток жидкости. Соответственно, емкость, например чашка, может быть помещена снизу капсулы для приема приготовляемого напитка.
Замыкающий механизм устройства может находиться в раскрытом и сомкнутом состоянии. Капсула может быть вставлена или вынута из устройства только когда замыкающий механизм находится в раскрытом состоянии. Поскольку замыкающий механизм соединен со средствами вскрытия вскрывающими капсулу, он вызывает относительное перемещение упомянутых средств вскрытия и капсулы. Соответственно, за счет использования замыкающего механизма капсула, помещаемая в принимающую камеру устройства, может быть эффективно вскрыта и соответственно соединена с источником жидкости, подаваемой в капсулу.
В предпочтительном варианте осуществления капсула, пригодная для замыкания, по меньшей мере, упомянутым одним замыкающим элементом устройства, имеет конусообразную форму и жесткий корпус.Упомянутая капсула дополнительно содержит первую впускную грань и вторую выпускную грань, при этом жидкость может впрыскиваться в капсулу через упомянутую впускную грань. Капсула содержит один или более ингредиентов. После впрыскивания жидкости в капсулу выход из капсулы может быть задержан на какое-то время для обеспечения взаимодействия жидкости с ингредиентами, содержащимися внутри капсулы. Для выхода приготовляемого напитка из капсулы, могут использоваться средства вскрытия, такие как выступы, расположенные напротив выпускной мембраны, раскрывающие выпускную грань капсулы. Подобные средства вскрытия приводятся в действие по мере увеличения давления в капсуле при впрыскивании жидкости. Одним из преимуществ капсулы является то, что напитки могут приготавливаться без «перекрестного загрязнения», т.е. когда первый приготовляемый напиток передает одно или более нежелательных свойств, таких как вкус, цвет и/или запах второму напитку, раздаваемому после первого. Настоящее изобретение также может относиться к любым другим картриджам с пищевыми продуктами или напитками, чалдам или пакетикам, содержащим ингредиент(ы) завариваемые, растворяемые или разводимые в устройстве для приготовления напитка.
В предпочтительном варианте осуществления капсула содержит отверстие у впускной грани капсулы закрытое мембраной, например, тонкой мембраной или аналогичным приспособлением, обеспечивающим воздухонепроницаемое укупоривание капсулы. Кроме этого, углубленный участок может быть образован снизу закрывающего элемента. Упомянутый углубленный участок предпочтительно изготавливается как составная часть корпуса капсулы. Кроме этого, на упомянутом углубленном участке устройства могут быть установлены средства вскрытия, предназначенные для взаимодействия с капсулой. Таким образом, углубленный участок может иметь трубчатую или конусообразную форму. Предпочтительно, углубленный участок содержит множество перфорированных отверстий для регулирования скорости потока жидкости, проходящей через капсулу.
Выпускная грань предпочтительно выполнена в виде разрывной мембраны. Выпускная грань капсулы предпочтительно является тонкой алюминиевой мембраной. Мембрана предпочтительно пригодна для вскрытия средствами вскрытия, имеющимися в устройстве. Подобные средства вскрытия, например, могут быть выступающими гребнями или т.п., предпочтительно расположенными у нижнего замыкающего элемента устройства, с которым соединяется капсула. При увеличении давления внутри капсулы в результате впрыскивания воды, выпускная грань капсулы взаимодействует с упомянутыми средствами вскрытия и таким образом разрывается. Соответственно, жидкий пищевой продукт может вытекать из капсулы. Толщина выпускной грани предпочтительно составляет от 20 до 100 микрон.
Корпус капсулы и углубленный участок предпочтительно изготавливается из алюминия или пластика.
Закрывающий элемент, который закрывает отверстие впускной грани капсулы, предпочтительно является тонкой алюминиевой мембраной. Между тем, закрывающий элемент может также изготавливаться из пластика.
Средства вскрытия, имеющиеся в устройстве для вскрытия капсулы, могут быть любыми средствами, пригодными для нарушения целостности закрывающего элемента. Средства вскрытия, например, могут быть игольчатым компонентом, подходящим для пробивания закрывающего элемента. В другом предпочтительном варианте осуществления средства вскрытия могут содержать нагревательные средства для расплавления, прожигания крышки или, как вариант, размягчения крышки во время ее разрывания. Таким образом, вскрытие крышки происходит с большей надежностью. Это особенно предпочтительно, если закрывающий элемент капсулы изготовлен из пластика.
Кроме этого, капсула предпочтительно содержит средства герметизации для герметизации, по меньшей мере, одной грани капсулы при ее соединении с выделенным устройством. Таким образом, после смыкания замыкающего механизма вокруг капсулы может быть обеспечена эффективная герметизация капсулы. Соответственно, для жидкости, впрыскиваемой в капсулу, может быть создано препятствие для выхода из капсулы.
По третьему аспекту изобретение относится устройству для приготовления напитка, в котором имеется, по меньшей мере, один замыкающий элемент, соединенный с замыкающим механизмом, для выборочного замыкания упомянутой капсулы в принимающей камере устройства, упомянутое устройство дополнительно содержит:
насос для подачи жидкости в капсулу,
средства вскрытия, для вскрытия впускной грани и выпускной грани капсулы,
блок управления для управления, по меньшей мере, насосом устройства,
при этом средства вскрытия содержат нагревательные компоненты для проделывания, по меньшей мере, одного отверстия за счет размягчения или расплавления, по меньшей мере, одного участка впускной грани капсулы.
Изобретение также относится к системе приготовления напитков, содержащей устройство, такое как упомянутое выше устройство, и одноразовую капсулу, выполненную с возможностью помещения в устройство и содержащую впускную грань, имеющую размягчаемый и расплавляемый участок рядом с его впускной гранью.
По четвертому аспекту изобретением предлагается способ подачи жидкости в одноразовую капсулу с жестким корпусом, состоящий из этапов вскрытия закрывающей мембраны, обеспечивающей воздухонепроницаемое укупоривание впускной стороны капсулы, и пропускания жидкости через углубленный участок капсулы, при этом углубленный участок является составной частью корпуса капсулы и отличается тем, что углубленный участок содержит множество отверстий для впрыскивания воды.
По пятому аспекту изобретение относится к способу подачи жидкости в одноразовую капсулу с корпусом, состоящему из этапов вскрытия впускной грани капсулы и пропускания жидкости, по меньшей мере, через один отсек, содержащий ингредиенты напитка, при этом вскрытие капсулы для пропускания жидкости через впускную грань осуществляется за счет размягчения и расплавления, по меньшей мере, одного участка впускной грани капсулы.
Краткое описание чертежей
Дополнительные признаки, преимущества и цели настоящего изобретения станут очевидны для специалистов после ознакомления со следующим подробным описанием вариантов осуществления настоящего изобретения с учетом прилагаемых чертежей.
На фиг.1 показано устройство для приготовления напитка по настоящему изобретению на виде сбоку.
На фиг.2 показана принимающая камера для капсулы в сечении на виде сбоку.
На фиг.3 показан предпочтительный вариант осуществления капсулы по настоящему изобретению в сечении на виде сбоку.
На фиг.4 показан другой предпочтительный вариант осуществления капсулы по настоящему изобретению в сечении на виде сбоку, отличающийся тем, что перепускной канал находится внутри капсулы.
На фиг.5 показан другой предпочтительный вариант осуществления капсулы по настоящему изобретению в сечении на виде сбоку, отличающийся тем, что капсула содержит два отсека для ингредиентов.
На фиг.6 показан другой предпочтительный вариант осуществления капсулы по настоящему изобретению в сечении на виде сбоку, отличающийся тем, что перепускной канал образует отдельный отсек для ингредиентов.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показано устройство 50 для приготовления напитка по настоящему изобретению на виде сбоку. Устройство 50 состоит из корпуса 50а. содержащего, по меньшей мере, нагреватель 60, насос 70 и средства 80 управления. Устройство дополнительно содержит бак 40 с жидкостью (который, факультативно, можно заменить на внешний источник жидкости), соединенный с устройством, экстракционную головку 20 и основание 50f. Устройство дополнительно содержит подставку 50d для емкости, например кружки, с верхней поверхностью 50е и решеткой 50g, на которую ставится емкость.
Бак 40 используется для подачи жидкости, например, воды в нагреватель 60 и насос 70 и, соответственно, в экстракционную головку 20 устройства 50. Предпочтительно, бак 40 съемно соединен с устройством и в нем имеется впускное отверстие 40b для подачи жидкости. Выпускное отверстие 40с, предпочтительно расположенное снизу бака 40, обеспечивает соединение между баком 40 и устройством 50.
Экстракционная головка 20 устройства содержит замыкающий механизм 21 для замыкания капсулы 1, помещаемой в устройство 50 и факультативного механизма 27 управления (рычаг, переключатель и т.п.) для подачи воды в экстракционную головку 20 и соответственно в капсулу 1. Таким образом, рычаг 27 управления соединен, по меньшей мере, со средствами 80 управления устройства 50.
Устройство дополнительно содержит главный выключатель 50b и множество индикаторов 50 с управления, которые могут информировать пользователя о рабочем состоянии устройства 50. Средства 80 управления, по меньшей мере, соединены с насосом 70 устройства для управления подачей жидкости.
Как показано на фиг.1, в экстракционной головке 20 устройства 50 имеется отверстие 22 для доступа к принимающей камере 16 экстракционной головки. Отверстие 22 может открываться и закрываться при помощи замыкающего механизма 21 устройства 50. Таким образом, замыкающий механизм 21 соединен, по меньшей мере, с одним замыкающим элементом 13 а, который может перемещаться в результате приведения в действие замыкающего механизма 21, соответственно открывая или закрывая отверстие 22. Соответственно, капсула 1 может быть помещена в упомянутую принимающую камеру 16, если замыкающий механизм 21 находится в открытом состоянии. Капсула может быть помещена в принимающую камеру 16 вручную или посредством капсулодержателя, который может быть соединен с устройством. Предпочтительно, подобный капсулодержатель входит в отверстие 22, имеющееся в экстракционной головке.
Устройство дополнительно содержит главный выключатель 50b и множество индикаторов 50 с управления, которые могут информировать пользователя о рабочем состоянии устройства 50.
На фиг.2 показан вид в сечении сбоку экстракционной головки 20 устройства 50. Принимающая камера 16 сомкнута первым и вторым замыкающими элементами 13а, 13b. По меньшей мере, один из упомянутых замыкающих элементов соединен с замыкающим механизмом 21 для обеспечения относительного перемещения замыкающих элементов 13а, 13b. Поэтому, после того как капсула 1 вставлена в принимающую камеру 16, а замыкающий механизм 21 находится в раскрытом состоянии, замыкающий механизм 21 может быть переведен в сомкнутое состояние таким образом, чтобы замыкающие элементы 13а, 13b сближались относительно друг друга. Таким образом, капсула 1, находящаяся внутри принимающей камеры 16, может быть замкнута замыкающими элементами 13а, 13b как это показано на фиг.2.
В первом замыкающем элементе 13а имеются средства 14 впрыскивания, предназначенные для подачи жидкости в укупоренную капсулу, находящуюся в принимающей камере 16. Упомянутые средства 14 впрыскивания соединены с насосом 70 устройства 50. Поэтому жидкость может эффективно проходить из бака 40 в принимающую камеру 16. Средства 14 впрыскивания содержат средства 15 вскрытия, которые заходят в принимающую камеру 16 устройства 50 при переводе замыкающего механизма 21 в сомкнутое состояние. Соответственно, капсула 1, замыкаемая внутри принимающей камеры 16, может быть вскрыта упомянутыми средствами 15 вскрытия. Соответственно, капсула 1 может быть эффективно соединена со средствами 14 впрыскивания, а жидкость, подаваемая насосом 70 на средства 14 впрыскивания, таким образом, может впрыскиваться в капсулу 1.
Средства вскрытия могут быть любым подходящим средством, пригодным для проделывания, по меньшей мере, одного отверстия в закрывающей мембране 5 капсулы, как это будет рассмотрено позже.
В предпочтительном варианте осуществления упомянутый закрывающий элемент 5 является тонкой мембраной, предпочтительно изготовленной из металла, например, алюминия и/или полимера. Предпочтительно, закрывающая мембрана 5 изготавливается из материала, имеющего меньшее сопротивлению перфорированию, чем материал корпуса. Соответственно, средства 15 вскрытия могут быть острым выступающим игольчатым элементом, подходящим для пробивания закрывающей мембраны 5. Термин «игольчатый» охватывает разрывающие средства, такие как лезвия или штыри различной формы.
В другом предпочтительном варианте осуществления упомянутый закрывающий элемент 5 капсулы изготавливается из расплавляемого или размягчаемого материала, такого как термопластик, например полиэтилена, полиамида или полипропилена. Таким образом, средства 15 вскрытия могут быть нагревающим элементом, пригодным для расплавления или прожигания закрывающего элемента 5 с целью вскрытия капсулы 1 и впрыскивания в нее жидкости. Разумеется, средства 15 вскрытия могут быть одновременно разрывающими и теплоразмягчающими компонентами. Например, средства 15 вскрытия могут быть одной или несколькими иглами, которые нагреваются до температуры, достигающей точки размягчения или расплавления крышки. Это позволяет использовать некоторые виды пластика, которые трудно пробить иглами без подогрева, но легко вскрыть подогреваемыми иглами, поскольку сопротивлению разрыву при нагреве иглы уменьшается. Например, иглы могут нагреваться за счет теплопередачи с использованием электропроводов, встроенных во впрыскивающую головку. Средства вскрытия также могут быть бесконтактными теплоизлучающими средствами, такими как лампы или нагревающие провода.
Средства 16 вскрытия у нижнего замыкающего элемента 13b предназначены для взаимодействия с выпускной гранью 3b капсулы 1. Упомянутые средства 16 вскрытия предпочтительно являются пластиной, содержащей выступающие компоненты 17b, такие как небольшие пирамидки или иглы, пригодные для пробивания выпускной грани 3b капсулы 1. Поэтому, жидкость, впрыскиваемая в капсулу 1, может проходить через упомянутую выпускную грань 3b. Кроме этого, средства 16 вскрытия предпочтительно содержат каналы 17а для жидкости, которые соединяют верхнюю поверхность раскрывающего элемента 16 с его нижней поверхностью. Соответственно, жидкость, проходящая через капсулу 1, может эффективно направляться от верхней поверхности раскрывающих средств 16 к выпускному отверстию 18, соединенному с каналами 17а для жидкости.
Помимо этого, капсула 1 предпочтительно содержит средства 10 уплотнения, пригодные для герметизации принимающей камеры 16 при впрыскивании жидкости в капсулу 1. Средства уплотнения предпочтительно расположены по окружности выпускной грани 3b капсулы 1. Более предпочтительно, средства уплотнения расположены по окружности фланца 2а корпуса 2 капсулы 1. Поэтому, когда замыкающий механизм 21 переводится в сомкнутое состояние, тем самым, сближая замыкающие элементы 13а, 13b, средства 10 уплотнения сжимаются между замыкающими элементами 13а, 13b, как это показано на фиг.2. Таким образом, обеспечивается эффективное уплотнение принимающей камеры 16.
На фиг.3 показан предпочтительный вариант осуществления капсулы 1 по настоящему изобретению в сечении на виде сбоку. Как видно из данной фигуры, капсула 1 имеет конусообразную форму и содержит корпус, в котором имеется впускная грань 3а и мембрана, образующая выпускную грань 3b. Корпус капсулы 2 предпочтительно является жестким или, по меньшей мере, формоустойчивым корпусом, изготовленным из пластика или металла, например, алюминия.
Выпускная грань 3b предпочтительно является тонкой мембраной, например алюминиевой мембраной, которая соединена с фланцем 2а жесткого корпуса 2. Выпускная грань 3b предпочтительно загерметизирована к упомянутому фланцу 2а при помощи сварки и/или обжима.
Капсула 1 содержит, по меньшей мере, один отсек 7 для ингредиентов, который замкнут в жесткий корпус 2, а также выпускную грань 3b капсулы 1.
У впускной грани 3а капсулы 1 углубленный участок 4 образован как составная часть корпуса 2. Термин «углубленный» следует понимать как углубленный по отношению к внешней поверхности в остальных случаях, по существу, выпуклого корпуса.
При изготовлении корпуса углубленный участок 4 может формироваться путем деформирования листа, используемого для изготовления корпуса. Поскольку, см. более подробное описание ниже, углубленный участок 4 может выступать в качестве средства распределения воды, средство распределения воды может быть встроено в стенки корпуса, а не использоваться как отдельная деталь.
Как показано на фигуре упомянутый углубленный участок 4 предпочтительно содержит кольцеобразную цилиндрическую стенку 4а и поперечную нижнюю грань 4b. Нижняя грань 4b также может иметь конусообразную или чашеобразную форму. Кольцеобразная стенка 4а содержит множество перфорированных отверстий 6b, которые предпочтительно равномерно расположены по поверхности стенки 4а. Возможно неравномерное расположение перфорированных отверстий 6b по поверхности стенки 4а. Кроме этого, размер, форма и количество перфорированных отверстий могут быть разными для разных участков кольцеобразной стенки 4а с целью регулирования скорости потока жидкости, проходящей через упомянутые перфорированные отверстия. Таким образом, перфорированные отверстия могут быть любой геометрической формы, например круглыми или квадратными.
За исключением углубленного участка 4, другие отверстия в корпусе 2 отсутствуют.
Нижняя грань 4b углубленного участка 4 предпочтительно содержит перфорированные отверстия 6а, которые отличаются от перфорированных отверстий 6b, имеющихся в кольцеобразной стенке 4а. Перфорированные отверстия могут отличаться по размеру, форме, а также по количеству перфорированных отверстий 6b в нижней грани 4b. Соответственно, можно обеспечивать разную скорость потока жидкости, проходящей через перфорированные отверстия 6а в кольцеобразной стенке 4а и перфорированные отверстия 6b в нижней грани 4b.
Как видно из фигур, нижняя грань 4b углубленного участка обращена в сторону центральной части отсека 7 для ингредиентов. Кольцеобразная стенка 4а, наоборот, обращена в сторону боковых стенок корпуса 2 капсулы 1. Соответственно, скорость потока, проходящего через перфорированные отверстия в кольцеобразной стенке 4а и нижней грани 4b можно регулировать для достижения предпочтительного распределения жидкости в отсеке 7 для ингредиентов капсулы 1.
Углубленный участок 4 может быть углублен еще больше в направлении центра отсека 7 для ингредиентов по сравнению с вариантом осуществления показанным на фиг.3. Это может обеспечить дополнительные возможности по регулировке распределения жидкости в капсуле 1.
Для закрытия впускной грани За капсулы используется закрывающая мембрана 5, которая обеспечивает воздухонепроницаемое укупоривание впускной грани 3а. Закрывающая мембрана 5 предпочтительно является тонкой мембраной, которая устанавливается в корпусе 2 в качестве отдельной детали, например при помощи сварки или приклеивания. Диаметр закрывающей мембраны 5 больше, чем у углубленного участка 4, поэтому закрывающая мембрана 5 перекрывает внахлест смыкающую стенку корпуса 2, окружающую углубленный участок 4.
Закрывающий элемент 5 является деталью, отделенной от корпуса 2 и углубленного участка 4, он может быть изготовлен из материала, отличного от материала корпуса 2. Так, например, корпус может быть изготовлен из пластика, который ввиду его упругости не так просто вскрыть механическим способом, тогда как закрывающий элемент 5 может быть металлической мембраной (например, из алюминия), который легче перфорировать.
С другой стороны, если корпус изготавливается из металла, закрывающий элемент может быть изготовлен из пластика для того, чтобы его можно было открыть путем нагревания (расплавления).
Закрывающий элемент 5 предпочтительно имеет куполообразную форму, как это показано на фигуре. Между тем, закрывающий элемент 5 также может иметь плоскую поверхность или чашеобразную поверхность. Кроме этого, закрывающий элемент 5 предпочтительно изготавливается из металла, такого как алюминий. В другом предпочтительном варианте осуществления закрывающий элемент 5 изготовлен из пластика. Таким образом, закрывающий элемент 5 может обеспечивать эффективное уплотнение капсулы 1.
Помимо этого, фланец 2а корпуса 2 капсулы предпочтительно содержит средства 10 уплотнения. Поэтому, когда капсула 1 соединяется с выделенным устройством, при использовании устройства может обеспечиваться эффективное уплотнение.
На фиг.4 показан другой предпочтительный вариант осуществления капсулы 1 по настоящему изобретению в сечении, на виде сбоку. В данном варианте осуществления используется перепускной канал 8, который содержит впускное отверстие 11а и выпускное отверстие 11b. Предпочтительно, впускное отверстие 11а соединено с углубленным участком 4 капсулы 1. Выпускное отверстие 11b предпочтительно расположено вблизи выпускной грани 3b капсулы 1. Перепускной канал предпочтительно имеет конусообразную форму и постоянный диаметр d1. Предпочтительно диаметр составляет от 0.5 мм до 3 мм. Соответственно, жидкость, впрыскиваемая в капсулу 1, может направляться через перфорированные отверстия 6а, 6b и впускное отверстие 11а перепускного канала для регулирования распределения жидкости внутри капсулы 1.
В другом предпочтительном варианте осуществления перепускной канал может содержать дополнительные средства для управления скоростью потока в канале, такие как воздуховод или клапан. Кроме этого, перепускной канал может факультативно содержать у его окружной поверхности перфорированные отверстия 9 для подачи жидкости, поступающей в канал 8, к центру отсека 7 с ингредиентами.
Как показано на фиг.4, закрывающий элемент 5 предпочтительно соединен с впускной гранью 3а капсулы 1 у окружной поверхности 12 впускной грани 3а. Края поверхности 12 и закрывающего элемента 5 предпочтительно нахлестываются у кругового участка d2. Таким образом, закрывающий элемент 5 обеспечивает эффективное уплотнение капсулы 1.
На фиг.5 показан другой предпочтительный вариант осуществления капсулы по настоящему изобретению. Здесь капсула 1 содержит разделительный элемент 19, который предпочтительно является тонкой стенкой или мембраной и разделяет внутреннюю часть капсулы 1 таким образом, что два отсека 7, 7' для ингредиентов образованы симметрично или асимметрично с двух сторон разделяющего элемента 19. За счет этого разделительный элемент 19 может образовывать два одинаковых отсека 7, 7'. Между тем, также могут быть образованы два разных, с точки зрения их объема, отсека 7, 7'. По настоящему изобретению, внутри этих отсеков могут находиться два разных или одинаковых ингредиента.
Разделительный элемент 19 предпочтительно является тонкой стенкой, изготовленной из металла или пластика. Разделительный элемент 19 с одной из его сторон соединен с углубленным участком 4, а с другой стороны - с выпускной гранью 3b капсулы 1. Предпочтительно, разделительный элемент 19 является составной частью углубленного участка 4.
Следует понимать, что по данному варианту осуществления углубленный элемент 4 содержит различные перфорированные отверстия для поддержания жидкостной связи с первым и вторым отсеками 7, 7'. Поэтому, перфорированные отверстия 6а и 6b, образованные у кольцеобразной стенки 4а и у нижней грани 4b, соединяющие впускную сторону 3а капсулы с первым отсеком 7 для ингредиентов, предпочтительно отличаются от соответствующих перфорированных отверстий 6а' и 6b', ведущих ко второму отсеку 7' для ингредиентов. Поэтому скорость потока, проходящего через данные перфорированные отверстия 6а, 6b, 6а', 6b' может эффективно регулироваться для каждого из имеющихся отсеков 7, 7' для ингредиентов.
На фиг.6 показан другой предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения, отличающийся тем, что разделительный элемент 19 имеет круговую форму, образуя трубчатый элемент внутри отсека 7 для ингредиентов. Соответственно, второй отсек 7' для ингредиентов образован упомянутым трубчатым элементом 19.
В данном варианте осуществления перфорированные отверстия 6а и 6b соответствуют перфорированным отверстиям по фиг.3. Между тем, перфорированные отверстия 6с в центре нижней грани 4b углубленного участка 4, соединяющие впускную сторону 3а капсулы со вторым отсеком 7' для ингредиентов, предпочтительно отличаются от перфорированных отверстий 6а, образованных на кольцеобразном участке нижней грани 4b, соединяющих впускную сторону 3а с первым отсеком 7 для ингредиентов. Поэтому скорость потока и распределение жидкости, впрыскиваемой в капсулу 1, можно эффективно регулировать для первого и второго отсеков 7, 7'.
Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления, специалистами в данной области техники могут быть осуществлены многочисленные модификации и изменения, не отходя от объема настоящего изобретения, который определен в прилагаемой формуле изобретения.