ПОРЦИОННАЯ КАПСУЛА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА С ПОРЦИОННОЙ КАПСУЛОЙ
PORTION CAPSULE FOR BEVERAGE PREPARATION WITH PORTION CAPSULE

Уровень техники
Данное изобретение относится к порционной капсуле для приготовления напитка, имеющей корпус капсулы с дном капсулы и стороной заполнения, причем между дном капсулы и стороной заполнения выполнено полое пространство для размещения порошкообразного или жидкого субстрата напитка и причем между субстратом напитка и дном капсулы расположен фильтрующий элемент.
Такие порционные капсулы общеизвестны из уровня техники. Например, в публикациях EP 1792850 B1, EP 1344722 A1 и US 2003/0172813 A1 раскрыты близкие по виду порционные капсулы для приготовления кофе и эспрессо. Предпочтительно, подобные порционные капсулы для приготовления напитка имеют форму в виде усеченного конуса или цилиндра и изготавливаются, например, из изготовленной способом глубокой вытяжки синтетической пленки или способом литья пластмасс под давлением. Обычно, они имеют открытую сторону заполнения с буртик, на который запечатывается или наклеивается покровная пленка, закрытое дно капсулы, причем между субстратом напитка и дном капсулы расположено опирающееся на дно капсулы сито для частиц. Эти сита отливаются под давлением из термопластичного синтетического материала или изготавливаются способом глубокой вытяжки или изготавливаются тиснением из синтетической пленки.
Для приготовления кофейного напитка порционная капсула вводится в заварочную камеру прибора для приготовления напитка. После или во время процесса закрытия заварочной камеры, капсула, предпочтительно на своей закрытой донной стороне, открывается посредством расположенного в заварочной камере сточного пробойника, и после герметизации заварочной камеры закрытая с помощью покровной пленки сторона заполнения порционной камеры прокалывается с помощью прокалывающих средств. Затем жидкость для приготовления напитка, предпочтительно горячая вода, подается под давлением в порционную капсулу. Жидкость для приготовления напитка протекает через субстрат для напитка и экстрагирует и/или растворяет требуемые для приготовления напитка вещества из субстрата напитка. Для приготовления эспрессо на кофейный порошок для экстрагирования эфирных масел воздействует, например, давление кипятка до 20 бар. Кроме того, это давление воздействует на находящуюся между кофейным порошком и дном капсулы и перед проткнутым выпускным отверстием капсулы фильтрующую среду.
Внезапная потеря давления на нижней стороне фильтрующей среды приводит к образованию пены в напитке, например в форме пенки кофейного напитка. Но для определенных напитков, например сваренного в кофеварке с фильтром классического кофе без пенки, который, прежде всего, потребляют в США и Скандинавии, образование пены является нежелательным.
Раскрытие изобретения
Поэтому задачей данного изобретения является создание порционной капсулы с конструкцией фильтра, в которой достигается уменьшенное или почти отсутствующее пенообразование по сравнению с уровнем техники или в которой полностью предотвращается пенообразование, даже если порционная капсула экстрагируется в машине для экстрагирования под большим давлением.
Эта задача решена с помощью порционной капсулы для приготовления напитка, имеющей корпус капсулы с дном капсулы и стороной заполнения, причем между дном капсулы и стороной заполнения выполнено полое пространство для размещения порошкообразного или жидкого субстрата для напитка, причем между субстратом для напитка и дном капсулы расположен фильтрующий элемент, причем фильтрующий элемент содержит имеющий открытые поры нетканый материал и/или войлок, и причем войлок и/или нетканый материал в обращенной к субстрату напитка первой области имеет средний первый размер пор, а в обращенной к дну капсулы второй области имеет средний второй размер пор, причем первый размер пор меньше, чем второй размер пор.
Предпочтительным образом, с помощью порционной капсулы согласно изобретению по сравнению с уровнем техники является возможным производить сваренный в кофеварке с фильтром кофе без пенки с помощью работающей под высоким давлением кофеварки (с давлением экстрагирования до 20 бар). Прежде всего, таким образом, впервые возможно также приготовление сваренного в кофеварке под высоким давлением кофе без пенки с помощью работающей под высоким давлением кофеварки с порционными капсулами. Эти преимущества достигаются посредством того, что в жидкости для экстрагирования при прохождении через фильтрующий элемент может уже уменьшено давление, так что на нижней стороне фильтрующего элемента не возникает резкой потери давления. За счет этого пенообразование по сравнению с уровнем техники значительно уменьшается или же, в зависимости от кофе и его степени помола, полностью предотвращается. Одновременно на обращенной к субстанции напитка стороне обеспечивается незначительный размер пор, так что за счет этого достигается эффективная фильтрация и в напиток не попадают мелкие частицы из капсулы, которые, например, могли бы привести к нежелательному загрязнению напитка. Порционная капсула согласно идее данного изобретения содержит герметично непроницаемую порционную капсулу. Это означает, что находящийся в порционной капсуле порошок для приготовления напитка или продукта питания, например мелко смолотый кофе, порошок для приготовления супа или чай, перед процессом экстрагирования закрыт по отношению к окружающей среде по существу без потери аромата. Фильтрующий элемент, предпочтительно, содержит один, два или три несущих слоя, которые соответственно пробиваются иглами или сваливаются для образования войлока. Работающая под высоким давлением кофеварка с порционными капсулами согласно идее данного изобретения включает в себя, прежде всего, кофеварку с порционными капсулами, которая может создавать давление до 20 бар. Такая работающая под высоким давлением кофеварка с порционными капсулами является, например, также в состоянии при применении обычных порционных капсул, то есть порционных капсул не согласно изобретению, приготовлять эспрессо и кофе с пенкой. Допустимым является то, что фильтрующий элемент выполнен из нетканого материала или войлока без дифференцированных слоев. Другими словами, между первой и второй областью отсутствуют четкие разделительные слои, а присутствует неопределенный переход.
Согласно следующей форме осуществления данного изобретения предусмотрено, что фильтрующий элемент имеет несущий слой, причем несущий слой на обращенной к субстанции напитка стороне и на обращенной к дну капсулы стороне имеет различное свойлачивание и/или различные волокна и/или волокна с различной толщиной волокон и/или различную термообработку. Предпочтительным образом, за счет этого является возможным сравнительно простое и недорогое изготовление фильтрующего элемента с имеющими два различных размера пор первой и второй областью.
Согласно следующей форме осуществления данного изобретения предусмотрено, что фильтрующий элемент имеет первый слой войлока и второй слой войлока, причем первый слой войлока расположен на обращенной к субстрату напитка стороне фильтрующего элемента, и причем второй слой войлока расположен на обращенной к дну капсулы стороне фильтрующего элемента, причем первый слой войлока имеет в среднем первый размер пор, а второй слой войлока имеет в среднем второй размер пор. Предпочтительным образом, фильтрующий элемент с двумя различными размерами пор осуществляется особо просто посредством применения двух различных слоев войлока. Предпочтительно, оба слоя войлока лежат свободно друг на друге или прочно соединены друг с другом, например оба слоя проколоты, сплетены, склеены и/или сварены друг с другом.
Согласно следующей форме осуществления данного изобретения предусмотрено, что войлок в первой области и/или первый слой войлока образован из волокон со средним первым диаметром волокон, и что войлок во второй области и/или второй слой войлока образован из волокон со средним вторым диаметром волокон, причем первый диаметр волокон в среднем меньше, чем второй диаметр волокон. С помощью различных диаметров волокон предпочтительным образом достигают простой реализации различных диаметров волокон.
2
2
2
Согласно следующей форме осуществления данного изобретения предусмотрено, что войлок содержит войлочный материал, изготовленный из синтетических тонких волокон, например полиэфирных тонких волокон, который, прежде всего, является войлочным материалом с неориентированным и/или ориентированным расположением волокон. Предпочтительно, войлок содержит распределение массы (также называемое грамматурой или весом, отнесенным к единице площади) между 40 и 1600 грамм на квадратный метр, особо предпочтительно между 200 и 900 грамм на квадратный метр, и совершенно особо предпочтительно, по существу, 650 грамм на квадратный метр. В качестве альтернативы, особо предпочтительно, предусмотрен войлок с распределением массы по существу 1150 на квадратный метр. Предпочтительно, войлок имеет толщину между 0,20 и 5 миллиметрами, особо предпочтительно между 1,5 и 3,5 миллиметрами, и совершенно особо предпочтительно, по существу, 3,2 миллиметра. Войлок имеет такую структуру, что воздухопроницаемость войлока при давлении 100 паскалей находится в диапазоне между 200 и 3000 л/(мс), особо предпочтительно в диапазоне между 200 и 1000 л/(мс), и совершенно особо предпочтительно составляет, по существу, 600 л/(мс). Неожиданно и непредсказуемо оказалось, что с помощью подобных войлочных материалов можно достичь оптимальных результатов относительно эффективности экстрагирования, перемешивания и стекания, а также сопротивляемости засорению.
Предпочтительно, войлок расположен на дне капсулы таким образом, что он прилегает по наибольшей поверхности. Особо предпочтительно, войлок ко дну присоединен термосваркой, прежде всего посредством ультразвука.
Согласно следующему предмету или следующей форме осуществления данного изобретения фильтрующий элемент имеет войлочную структуру. Прежде всего, речь при этом идет о структуре нетканого изделия, полученного иглопробивным способом. Предпочтительно, фильтрующий элемент состоит, по меньшей мере, из войлочной структуры и несущей структуры, прежде всего тканевой структуры, причем, особо предпочтительно, войлочная структура, по меньшей мере, в одном частичном участке объема содержит несущую структуру. Предпочтительно, фильтрующий элемент имеет две войлочные структуры, которые отделены друг от друга несущей структурой. Толщина обеих несущих структур может быть одинаковой или различной. Предпочтительно, обращенная к порошку или чаю войлочная структура является тоньше, чем обращенная к дну капсулы войлочная структура. Предпочтительно, поверхность войлочной структуры обрабатывается, например, посредством термообработки для фиксации, например, расшатанных волокон. Предпочтительно, имеющий войлочную структуру фильтрующий элемент вставляется только в капсулу, прежде всего на ее дне. При перфорировании перфорирующее средство может легко проникать в этот фильтрующий элемент. Предпочтительно, несколько фильтрующих элементов, которые имеют одну или несколько войлочных структур и одну несущую структуру, расположены в капсуле друг над другом, предпочтительно соединены друг с другом.
Согласно предпочтительной форме осуществления данного изобретения, порционная капсула имеет отверстие в дне капсулы. На наружной стороне дна капсулы прикреплена закрывающая отверстие уплотнительная пленка. Уплотнительная пленка может быть удалена пользователем перед вводом порционной капсулы в кофеварку с порционными капсулами, прежде всего, может быть стянута. В качестве альтернативы допускается, что уплотнительная пленка перфорируется в заварочной камере с помощью перфорирующего средства или лопается или же разрывается при вводе экстрагирующей жидкости в порционную капсулу. Предпочтительным образом, за счет отверстия в дне капсулы уменьшается рост давления внутри капсулы, так что кофе может быть приготовлен почти без пенки. Отверстие расположено, прежде всего, по центру в дне капсулы и имеет максимальный диаметр в диапазоне между 5 и 15 миллиметрами, предпочтительно между 10 и 14 миллиметрами, и особо предпочтительно, по существу, 12 миллиметров. Предпочтительно, уплотнительная пленка имеет не прочно соединенный с дном капсулы стягивающий язычок, который для облегчения пользователю ручное удаление уплотнительной пленки. Предпочтительно, уплотнительная пленка наклеена на дно капсулы.
Следующим предметом данного изобретения является способ приготовления напитка, причем на первом этапе приготавливается порционная капсула согласно изобретению, причем на втором этапе порционная капсула вводится в заварочную камеру, и причем на третьем этапе для приготовления напитка жидкость для приготовления напитка под давлением до 20 бар вводится в порционную капсулу. Предпочтительно, порционная капсула изготовлена таким образом, что во время процесса экстрагирования внутри порционной капсулы создается давление в диапазоне между 2 и 14 бар, предпочтительно между 4 и 8 бар, и особо предпочтительно 6 бар.
Следующим предметом данного изобретения является применение порционной капсулы для приготовления напитка, предпочтительно для приготовления кофейного и/или чайного напитка.
Примеры осуществления изобретения изображены на фигурах и более подробно объяснены в нижеследующем описании. Фигуры описаны только примерно и не ограничивают общую идею изобретения.
Описание фигур
Фиг.1 показывает продольный разрез через порционную капсулу согласно примерной форме осуществления данного изобретения, которая предназначена для приготовления кофе.
Фиг.2 показывает продольный разрез через порционную камеру, находящуюся в закрытой заварочной камере согласно примерной форме осуществления данного изобретения.
Фиг.3А, 3Б показывают различные формы изобретения фильтрующего элемента порционной капсулы согласно примерной форме осуществления данного изобретения.
На разных фигурах одинаковые части всегда снабжены одинаковыми ссылочными позициями и поэтому, как правило, называются или же упоминаются в каждом случае только один раз.
На фиг.1 изображена примерная форма осуществления порционной капсулы 1 согласно изобретению. Порционная капсула 1 содержит корпус 1 капсулы в форме усеченного конуса с дном 3 капсулы и расположенным на его стороне 4 заполнения буртиком 5, на который наваривается или наклеивается защитная пленка 6. Дно 3 капсулы в исходном состоянии либо закрыто, либо уже имеет в своем исходном состоянии выходное отверстие 20, которое герметизировано, например, с помощью уплотнительной пленки (не изображена), стягиваемой перед процессом экстрагирования или перфорируемой в заварочной камере. Таким образом, между дном 3 капсулы и защитной пленкой 6 в исходном состоянии порционной капсулы 1 выполнено, предпочтительно, воздухо- и ароматонепроницаемое закрытое полое пространство 100, которое заполнено порошкообразной и гранульной субстанцией 101 напитка. При этом субстанция 101 напитка содержит кофейный и/или чайный гранулят. На внутренней стороне 3А дна 3 капсулы, то есть внутри полого пространства 100, расположен фильтрующий элемент 7, состоящий из войлока. Войлок лежит либо незакрепленно на внутренней стороне 3А дна 3 капсулы, либо закреплен, то есть, предпочтительно посредством сплошного соединения, соединен с внутренней стороной 3А дна 3 корпуса капсулы. Во втором варианте фильтрующий элемент 7 посредством сплошного соединения закреплен только в краевой области 3' дна 3 капсулы на дне 3 капсулы. Предпочтительно, войлок содержит изготовленный из полиэфирных тонких волокон войлочный материал. Фильтрующий элемент 7, предпочтительно посредством высекания, лазерной резки, резки струей воды, ультразвуковой резки и/или подобного, отделяется из рулона ткани.
Кроме того, войлок имеет обращенную к субстанции 101 напитка первую область 200 и обращенную к дну 3 капсулы вторую область 201. В первой области 200 войлок имеет в среднем первый размер пор, тогда как войлок во второй области 201 имеет в среднем второй размер пор. При этом первый размер пор меньше, чем второй размер пор. Тем самым, проходящий через фильтрующий элемент 7 напиток может начинаться терять давление уже во второй области 201 и, тем самым, внутри фильтрующего элемента 7, так что внезапное падение давления на нижнем крае войлока становится меньше и уменьшается пенообразование. Уникальным образом при экстракции порционной капсулы 1 в работающей под высоким давлением кофеварке, которая работает, например, под давлением в диапазоне до 20 бар, полностью предотвращается образование пенки на кофе или, по меньшей мере, значительно снижается.
Допустимым является то, что войлок для достижения двух различных областей 200, 201 с различным размером пор содержит несущий материал, который в первой области 200 и во второй области 201 прокалывается с разной интенсивностью и/или в первой области 200 и во второй области 201 свойлачивается с помощью разных волокон. Предпочтительно, войлок более сильно прокалывается на обращенной к субстанции 101 напитка стороне, чем на обращенной к дну 3 капсулы стороне, так что размер пор на обращенной к субстанции 101 напитка в стороне среднем является меньшим.
На фиг.2 изображена порционная капсула согласно показанной на фиг.1 в качестве примера форме осуществления данного изобретения, причем порционная капсула 1 на фиг.2 расположена в закрытой заварочной камере 8. Заварочная камера 8 состоит из первого элемента 9 заварочной камеры и второго элемента 10 заварочной камеры, причем первый элемент 9 заварочной камеры для ввода порционной капсулы 1 предусмотрен подвижно по отношению ко второму элементу 10 заварочной камеры, или наоборот. Между обоими элементами 9, 10 заварочной камеры расположено уплотнение 11. Первый элемент 9 заварочной камеры состоит, по существу, из запирающего поршня 12 с прокалывающими элементами 13a, 13b для открытия защитной пленки 6 порционной капсулы, подвода 14 жидкости для приготовления напитка и уплотнения 11. Второй элемент 10 заварочной камеры состоит, по существу, из частично закрывающего порционную капсулу 1 конуса 15 заварочной камеры с расположенным на дне конуса 15 заварочной камеры сточным пробойником 16, который снабжен сточными желобками 17, и стоком 18 напитка. Для размещения порционной капсулы 1 заварочная камера 8 находится в не изображенном открытом состоянии, в котором первый и второй элементы 9, 10 заварочной камеры расположены на расстоянии друг от друга для обеспечения подачи порционной капсулы, и в изображенном закрытом состоянии, в котором может осуществляться процесс приготовления напитка с помощью порционной капсулы 1. В закрытом состоянии заварочная камера 8 герметично закрыта. При переводе заварочной камеры 8 из открытого состояния в изображенное закрытое состояние защитная пленка 6 протыкается прокалывающими элементами 13a, 13b, так что жидкость для приготовления, прежде всего горячая вода для заваривания, через подвод 14 для жидкости для приготовления под давлением попадает в полое пространство 100 порционной капсулы 1. Если порционная капсула 1 имеет закрытое дно 3 капсулы, дно 3 капсулы при закрытии заварочной камеры 8 перфорируется выполненным в виде сточного пробойника 16 перфорирующим средством, так что создается выходное отверстие 20, через которое приготовленная жидкость напитка может выходить из порционной капсулы 1 в направлении стока 18 напитка. Для усиления отвода жидкости напитка сточный пробойник 16 на своей боковой поверхности имеет сточные желобки 17. В не изображенной альтернативной форме осуществления дно 3 капсулы имеет выходное отверстие 20, которое в исходном состоянии герметично закрыто уплотнительной пленкой для герметичного запечатывания полого пространства 100. Перед вводом порционной капсулы 1 в заварочную камеру 8 уплотнительная пленка стягивается руками пользователя, так что сточный пробойник 16 может беспрепятственно через выпускное отверстие 8 вдаваться в порционную капсулу 1. Однако, в качестве альтернативы, также допустимо, что уплотнительная пленка удаляется пользователем не вручную, а перфорируется посредством сточного пробойника 16 при закрытии заварочной камеры 8. Поступающая в полое пространство 100 под давлением до 20 бар жидкость для приготовления напитка взаимодействует внутри полого пространства 100 с субстанцией 101 напитка, посредством чего образуется напиток. Затем напиток течет из порционной капсулы 1 через фильтрующий элемент 7 и через выходное отверстие 20. Предпочтительным образом, при этом эффективно предотвращается образование пенки за счет оригинального фильтрующего элемента 7, хотя заварочная камера 8 эксплуатируется при давлении до 20 бар.
На фиг.3А и фиг.3Б показаны различные формы осуществления фильтрующего элемента 7 порционной капсулы 1 согласно изображенной на фиг.1 и фиг.2 примерной форме осуществления.
Изображенный на фиг.3А фильтрующий элемент 7 имеет только один единственный войлочный слой, который в своей первой области 200 имеет первый размер пор, а в своей второй области 201 имеет больший второй размер пор. Различные размеры пор достигаются, например, посредством того, что в первой области 200 для образования войлока применяются волокна с первым средним диаметром волокон, тогда как во второй области 201 для образования войлока применяются волокна со вторым средним диаметром волокон, причем второй диаметр волокон больше, чем первый диаметр волокон.
Напротив, изображенный на фиг.3Б фильтрующий элемент имеет войлок, выполненный из двух отдельных войлочных слоев. Войлок содержит первый войлочный слой 202 и второй войлочный слой 203. При этом первый и второй войлочные слои 202, 203 лежат свободно друг на друге или крепко соединены между собой. Допустимо, например, что первый и второй войлочные слои 202, 203 прочно сплетены, склеены или сварены между собой. Первый войлочный слой 202 имеет первый размер пор и, таким образом, представляет первую область, тогда как второй войлочный слой 203 имеет больший второй размер пор и, таким образом, представляет вторую область 201. В качестве альтернативы, допустимо также то, что первый и второй войлочные слои 202, 203 отделены друг от друга промежуточным слоем (не изображен).
Список ссылочных обозначений
1 Порционная капсула
2 Корпус порционной капсулы
3 Дно капсулы
3А Внутренняя сторона
3' Краевая область
4 Сторона заполнения
5 Буртик
6 Защитная пленка
7 Фильтрующий элемент
8 Заварочная камера
9 Первый элемент заварочной камеры
10 Второй элемент заварочной камеры
11 Уплотнение
12 Запирающий поршень
13а Прокалывающие элементы
13b Прокалывающие элементы
14 Подвод жидкости для приготовления напитка
15 Конус заваривающей камеры
16 Сточный пробойник
17 Сточные желобки
18 Сток напитка
20 Выпускное отверстие
100 Полое пространство
101 Субстанция напитка
200 Первая область
201 Вторая область
202 Первый войлочный слой
203 Второй войлочный слой