СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА ИЗ КАПСУЛЫ
METHOD TO PREPARE DRINK FROM CAPSULE

Настоящее изобретение относится к способу приготовления и доставки напитка из капсулы, которая содержит один или более ингредиентов напитка. Более конкретно, настоящее изобретение имеет целью обеспечение способа заваривания чая из капсул в машине для напитков, хотя этим способом с успехом можно заваривать и другие напитки.
Известны различные способы приготовления напитков с использованием завариваемых капсул в подходящей для этого машине для напитков. Однако не существует способа, который может обеспечить высококачественный чайный напиток из капсулы, содержащей листовой чайный продукт.
Качество чайного напитка в значительной степени зависит от качества ингредиентов листового чая, т.е. от происхождения используемого чая (почва, сушка, купажирование и др.) и условий его хранения. Например, ингредиенты чая обычно являются чувствительными к действию кислорода и света. Предпочтительные ингредиенты чая получают из не скрученного чайного листа, разрезанного или разломанного на мелкие фрагменты. Однако условия заваривания также имеют важное значение для получения всех преимуществ от качества используемых начальных ингредиентов.
Другая проблема с чайными напитками заключается в том, что следует предпочтительно избегать перекрестного загрязнения вкуса. Перекрестное загрязнение вкуса происходит в том случае, когда две капсулы последовательно завариваются в машине, и когда остаток чая с присущим ему вкусом из первой капсулы остается на неподвижных частях машины, и впоследствии могут отрицательно повлиять на вкус чая второй капсулы, которая заваривается сразу после первой капсулы. В случае чая это может стать большой проблемой при заваривании некоторых сортов чая с богатым ароматическим профилем, таких как чай, ароматизированный мятой, или другие сильно ароматизированные сорта чая. Чайный остаток может служить также питательной средой для роста бактерий и может приводить к санитарно-гигиеническим проблемам, которые потребуют своего решения.
Один из успешно использующихся в торговле способов экстрагирования кофейного напитка из капсул предусматривает закладывание воздухо- и водонепроницаемой капсулы в экстракционное устройство, впрыскивание горячей воды в капсулу до тех пор, пока внутреннее давление в капсуле не достигнет значения, при котором запечатывающая капсулу мембрана разрывается или прокалывается, в результате чего жидкий экстракт может высвобождаться из капсулы. Способ, основанный на таком принципе, описывается в ЕР 0512470. Этот способ обеспечивает высококачественный кофе типа эспрессо. Молотый кофе помещается в капсулу свежим и может храниться в течение многих месяцев без существенной потери аромата. Высвобождение кофе несколько затягивается из-за замедленного открывания мембраны под давлением с момента начала впрыскивания воды в капсулу. В результате этого кофе может полностью экстрагироваться при оптимальных давлении и режимах нагрева. Вследствие специфичных условий указанного способа - высокой нагрузки, сброса давления и вкрапления газа - может образоваться также стабильный и плотный слой сливок или пены.
Однако такой способ не пригоден для осуществления настаивания или заваривания таких напитков, как чай или травяной чай. Получаемый результат является неудовлетворительным в плане вкуса, напиток имеет слишком высокую степень мутности и может содержать также нежелательный слой пены. Поэтому, как это не удивительно, таким способом нельзя достигнуть получения чайного напитка высокого качества.
Другие способы, использующие давление для заваривания капсул, содержащих продукт, могут давать только очень мутные чайные напитки с недостаточной концентрацией продукта и/или вкуса, которые с точки зрения экспертов по чаю являются недостаточно качественными продуктами.
Известны капсулы, содержащие обжаренный и молотый кофе, в который горячая вода поступает под действием силы тяжести через капсулу. Капсула такого общераспространенного типа описана в патенте Великобритании №1397116. В описанном способе вода впрыскивается из верхней части картриджа и стекает вниз через молотый кофе, через фильтр и, в заключение, через проколотое отверстие или отверстия в донной части. Более сложные системы базируются на аналогичном подходе с использованием картриджей в форме усеченного конуса, как в US 2002/0148356, или с использованием прямоугольных картриджей, как в US 2002/0148357.
ЕР 0615921 относится к жесткому картриджу для кофе, листового чая или шоколада. Пакет с ингредиентами напитка используется вкупе с восходящим потоком воды. Боковые стенки пакета выполнены из водонепроницаемого материала с целью поддержания равномерного потока воды через пакет с ингредиентами напитка. Одна из проблем состоит в том, что свежесть ингредиентов не может поддерживаться достаточно долго, если не предусмотреть дополнительную воздухонепроницаемую упаковку в качестве внешней обертки картриджа. Другая проблема, связанная с таким техническим решением, заключается в том, что напиток невозможно направить надлежащим образом в емкость-приемник (чашку, кружку, стакан и др.) после его высвобождения из пакета.
ЕР 1101430 относится к картриджной системе с фильтром для напитка, в которой вода под давлением (примерно от 1,4 до 1,7 бар) пропускается в нисходящем направлении через верхнюю сторону картриджа, а сам напиток собирается с нижней стороны картриджа. Указанный документ рассматривает также техническое решение, в котором горячая вода под давлением вводится в продукт для приготовления напитка снизу вверх. Однако в этом решении входное отверстие перекрывает фильтр, и отжатый осадок продукта со дна вместе с водой устремляются в итоге вниз через ингредиенты жидкой среды к выходному отверстию в донной части. Согласно патентной заявке введение горячей воды под давлением прожимает порошок напитка в осадок и способствует более эффективному пропитыванию порошка.
ЕР 1440904 А1 относится к картриджу с нижней крышкой, которая прокалывается в ходе работы, когда картридж занимает горизонтальное положение, обеспечивающее как приток, так и отток водной среды для получения напитка в результате взаимодействия среды с одним или более ингредиентов напитка в камере. Согласно этому документу горизонтальное позиционирование картриджа в процессе работы обеспечивает оптимизированный поток водной среды через картридж, в то время в вертикально ориентированных картриджах вода течет слишком быстро под действием силы тяжести и поэтому может обойти (не затронуть) некоторые порции ингредиентов напитка. Таким образом, указанный документ заявляет, что горизонтально ориентированный картридж позволяет избежать этой проблемы, в частности, за счет формирования восходящего элемента потока между положениями притока и оттока.
Однако удивительным образом было установлено, что более темная по цвету часть заваренного напитка склонна накапливаться на дне картриджа вследствие того, что ее плотность выше плотности остальной массы напитка. Поэтому внутри капсулы с порцией напитка более высокой плотности, оставшейся на дне капсулы, создается градиент концентрации напитка, и в итоге такая порция не поступает в чашку. В силу этого готовый чайный напиток в чашке может быть недостаточного качества, несмотря на использование начальных ингредиентов хорошего качества.
Таким образом, существует необходимость решения этой проблемы.
В настоящей заявке термины "капсула" или "картридж", или "пакет" следует рассматривать как синонимичные. Преимущественно употребляется термин "капсула". Слова "заваривание" или "настаивание" используются как синонимичные. Термин "заваривающая жидкость" в общем смысле относится к жидкости, которая служит для настаивания ингредиентов напитка, в более конкретном смысле - к горячей воде.
В настоящей заявке термин "чай" охватывает любой сорт листового чая, такой как зеленый чай, черный (ферментированный) чай, белый чай (нескрученный, неферментированный чай; кит. байча), чай масала (с пряностями), ароматизированный чай и травяной чай, фруктовый чай и комбинации перечисленного. Термины "листовой чай" или "листовой ингредиент" относятся к способному завариваться чаю или другим ингредиентам, в каком бы виде они ни использовались - целые, резаные или ломаные листья, небольшие фрагменты листьев, чайный порошок или чайная крошка (даст).
Настоящее изобретение обеспечивает новый способ заваривания или настаивания напитка из капсулы в машине для приготовления напитков, который дает следующие преимущества:
- способ улучшает качество напитка, в частности, он обеспечивает правильную концентрацию напитка в чашке, хороший вкус и пониженную мутность,
- способ, использующий капсулу, является менее сложным и менее дорогостоящим в осуществлении,
- способ обеспечивает выдачу напитка в более чистых условиях и снижает или предупреждает перекрестное загрязнение вкуса и санитарно-гигиенические проблемы,
- способ повышает также удобство манипулирования капсулой, т.е. вкладывание капсулы в машину и сбор использованных капсул.
Для достижения этих целей, а также, возможно, и многих других, изобретение обеспечивает способ приготовления напитка через капсулу, вкладываемую в машину для напитков, причем капсула включает полость, содержащую один или более ингредиентов напитка,
в котором заваривающая жидкость вводится в полость, предпочтительно впрыскивается в полость, для заваривания указанного одного или более ингредиентов напитка,
в котором заваренная жидкость фильтруется через фильтрующую стенку и выходит из капсулы.
Помимо этого совместно с фильтрующей стенкой предусмотрена и перепускная стенка, и фильтруемая жидкость, проходящая через фильтрующую стенку, принудительно пропускается по меньшей мере через одно перепускное отверстие перепускной стенки.
Предпочтительно перепускное отверстие располагается по меньшей мере выше срединной (осевой) горизонтальной плоскости полости. Перепускная стенка имеет такую конфигурацию, что по меньшей мере часть заваренной жидкости, которая фильтруется через фильтрующее средство, принудительно перемещается вверх после фильтрующего средства до достижения перепускного отверстия. Эта часть жидкости предпочтительно является по меньшей мере более плотной жидкостью, накопившейся в полости.
Таким образом, согласно одному аспекту способа изобретения, но без привязки к какой-либо теоретической модели, может достигаться эффект "сифона", позволяющий более плотной жидкости выходить из капсулы и вместе с остальной массой жидкости выдаваться из машины в дозированном режиме при одновременном обеспечении полного погружения ингредиентов напитка в заваривающую жидкость, благодаря чему исключается образование не смачиваемых жидкостью зон и гарантируется полное взаимодействие всей массы ингредиентов с заваривающей жидкостью.
В результате этого способ изобретения объединяет как преимущества заваривания жидкостью, поступающей в направлении сверху вниз под действием силы тяжести, в котором может улавливаться и более плотная жидкость, так и преимущества заваривания жидкостью, поступающей в виде восходящего потока, в который может полностью и медленно погружаться вся масса продукта, и в то же время не содержит недостатков каждого из указанных принципов заваривания.
В одном варианте фильтрующее средство представляет собой стенку.
Предпочтительно фильтрующее средство доходит до уровня, лежащего ниже перепускного отверстия(й), так что нижняя часть профильтрованной заваренной жидкости принудительно перемещается вверх к перепускному отверстию. Предпочтительно фильтрующее средство является смежным с перепускной стенкой. Предпочтительно фильтрующая стенка проходит, в основном, вдоль всего поперечного сечения полости, более предпочтительно, в основном, со дна полости до верха полости. Поэтому эта фильтрующая стенка создает достаточно большую фильтрующую поверхность для заваренной жидкости, что благоприятствует снижению давления заваривания в полости и замедлению скорости потока при одновременном поддержании расхода жидкости в приемлемых пределах.
В одном аспекте перепускная стенка капсулы размещается обособленно перед фильтрующей стенкой с образованием щелевого промежутка между ними. Такая конфигурация, по-видимому, усиливает эффект "сифона", что позволяет более плотной жидкости на дне полости проходить через фильтрующую стенку и двигаться вверх в щелевой промежуток. Поэтому более плотная жидкость больше не скапливается на дне полости, а может выходить через образованный вышеуказанным путем щелевой промежуток. Размеры щелевого промежутка могут колебаться от 0,1 до 8 мм, предпочтительно - примерно от 0,5 до 3 мм.
В одном аспекте перепускное отверстие располагается выше ¾ высоты полости; более предпочтительно - указанное отверстие размещается, в основном, на одной горизонтальной линии с верхним концом полости. В результате этого вся масса ингредиентов напитка может должным образом погружаться и, следовательно, должным образом завариваться, независимо от уровня наполнения полости ингредиентами напитка.
В другом аспекте изобретения заметное улучшение качества напитка может достигаться в том случае, когда давление впрыска жидкости поддерживается минимальным. В частности, было установлено, что в этом случае напиток получается менее мутным, и вкус его заметно улучшается. Таким образом, согласно способу изобретения жидкость для заваривания вводится в полость при относительном давлении ниже 0,2 бар, предпочтительно - ниже 0,1 бар и наиболее предпочтительно - при давлении от атмосферного до значения, ниже 0,1 бар.
В контексте описания "относительное давление" означает давление, измеряемое вне отверстия для ввода жидкости в капсулу (и ниже предусмотренного в некоторых случаях клапана противодавления), и относится к величине давления, выше атмосферного давления.
В одном варианте воплощения изобретения фильтрующее средство является предварительно изготовленным заводским способом фильтром, а перепускная стенка -герметично запечатывающей (далее по тексту - герметизирующая стенка) капсулу стенкой, которая вскрывается непосредственно перед завариванием. Такая конфигурация дает преимущество уменьшения взаимодействия между капсулой и машиной, вследствие чего снижается риск возникновения санитарно-гигиенических проблем и проблем с загрязнением вкуса.
2
2
2
2
2
Согласно способу изобретения "предварительно изготовленное заводским способом фильтрующее средство" означает фильтровальную среду, функция которой состоит в удалении нежелательных нерастворимых частиц из заваренной жидкости. Фильтровальная среда может изготовляться из множества различных материалов, включая, но их перечень не ограничивается только названными здесь, пластик, фольгу, нетканый полиэстр, полипропилен, полиэтилен, бумажные материалы и комбинации перечисленного. Фильтровальная среда имеет одно или более фильтрующих отверстий, через которые обеспечивается свободное прохождение настоянного раствора при одновременном задержании значительного количества нежелательных нерастворимых частиц ингредиентов. В частности, в случае чайного напитка фильтровальная среда имеет важное значение, поскольку она удерживает внутри полости большую часть твердых частиц чая, состоящих из чайного порошка или тонкоизмельченных, нарезанных либо раздробленных частиц. Фильтр предпочтительно должен быть достаточно жестким с тем, чтобы он чрезмерно не деформировался под действием давления воды в полости, иначе в противном случае это может привести к перекрытию щелевого промежутка и блокированию восходящего потока напитка. Поэтому в случае бумажного фильтра G.S.M. (граммы/м) фильтра должно быть предпочтительно выше 10 г/м, более предпочтительно - выше 15 г/м. Следовательно, давление в полости должно оставаться низким, а проницаемость фильтра для жидкости должна быть достаточной для того, чтобы напиток мог медленно пройти через фильтр, не претерпевая чрезмерного сопротивления. Поэтому его проникающую способность можно определять по воздухопроницаемости фильтра, которая предпочтительно должна быть выше 1200 л/м, более предпочтительно - выше 1650 л/м. Перепускная стенка и фильтрующее средство могут быть изготовлены как одно целое. Например, фильтрующее средство может быть сформировано также из множества мелких игл, выступающих из перепускной стенки. В этом случае щелевой промежуток образуется между иглами.
Для предупреждения значительного повышения давления в начале процесса заваривания перепускная запечатывающая стенка также предпочтительно вскрывается до того, как значительное количество жидкости поступит в полость. За счет регулирования размера перепускного отверстия можно значительно снизить противодавление, создаваемое перепускной стенкой, и, тем самым, предупредить в значительной мере рост давления в начале цикла заваривания.
Отверстие перепускной стенки может быть проделано многими различными путями, например путем прокалывания герметизирующей стенки в заданном месте перепуска или путем отрывания съемной мембраны, закрывающей предварительно проделанное отверстие. Однако более предпочтительным (в основном, по причине удобства исполнения) является проделывание по меньшей мере одного точечного отверстия в указанной герметизирующей стенке путем прокалывания последней.
Прокалывание герметизирующей стенки также может выполняться многими различными путями. Один из предпочтительных примеров предусматривает применение для этой цели механического перфоратора, который является частью капсулы; в этом случае взаимодействие между напитком и деталями машины уменьшается, в результате чего возникает меньше проблем с перекрестным загрязнением и мойкой. Механический перфоратор может приводиться в действие от приводной системы машины (например, толкателем с соленоидным приводом) или вручную самим пользователем без механического/гидравлического вмешательства машины.
В возможном альтернативном варианте по меньшей мере одно перепускное отверстие может проделываться механическим или гидравлическим перфоратором, являющимся частью машины. Механический перфоратор может состоять из одной или более игл или лезвий. Гидравлический перфоратор может состоять из одной или более струй жидкости с достаточной скоростью для точечной перфорации перепускной стенки.
В другом возможном варианте воплощения перепускная стенка содержит по меньшей мере одно предварительно проделанное перепускное отверстие. Перепуск может быть предварительно проделан заводским способом при изготовлении per se капсулы. Перепускная стенка может быть внутренней стенкой капсулы и защищаться наружной запечатывающей мембраной. Запечатывающая мембрана может герметично запечатывать капсулу, что облегчает поддержание свежести ингредиентов, содержащихся в полости. Прокалывание мембраны может осуществляться прокалывающим средством, которое может быть либо частью капсулы, либо размещаться снаружи капсулы (т.е. являться частью машины, в которую закладывается капсула). Прокалывание мембраны может осуществляться с целью образования выходного отверстия для подачи заваренного напитка из капсулы. Предпочтительно мембрана прокалывается в то время, когда в полости не отмечается повышенного положительного давления.
Число отверстий в перепускной стенке не является критическим. В одном примере герметизирующая или перепускная стенка освобождается для проделывания в ней одного отверстия для выхода напитка, пропущенного через фильтр, из полости. Перепускное отверстие должно иметь достаточно большую сквозную площадь, способную обеспечить выход напитка при достаточной величине расхода и не создавать слишком высокое противодавление, с тем, чтобы внутреннее давление в полости могло оставаться относительно низким.
Согласно другому аспекту изобретения заваренная жидкость подается вниз от перепускного отверстия по трубопроводу для напитка к выходному отверстию для напитка.
Поэтому подача заварочной жидкости в емкость-приемник (чашку, кружку и т.п.) может осуществляться должным образом и с соблюдением правил санитарии и гигиены при одновременном сохранении упрощенной конструкции капсулы и облегчении манипуляций с капсулой в машине.
С этой целью способ изобретения предусматривает позиционирование капсулы, в основном, вертикально, и подачу напитка из места расположения перепускного отверстия к выходному отверстию для напитка в нисходящем направлении. В результате этого, в то время как жидкость перемещается, в основном, горизонтально и вверх в полости и щелевом промежутке, подача напитка осуществляется снизу при вертикальном позиционировании капсулы в машине. Такой подход обеспечивает значительные преимущества перед существующими системами с горизонтальным размещением капсулы в машине. В настоящем изобретении не только возможно регулирование потока с целью замедления его через капсулу для лучшего качества настоя, но и значительно упрощены система капсулы в целом и управление ею.
Фактически, поскольку капсула может размещаться вертикально, вкладывание капсулы и ее выемка значительно облегчаются за счет того, что капсула может вставляться вертикально сверху машины, а удаляться путем открывания машины по той же оси или направлению просто за счет силы тяжести без необходимости использования сложных устройств для выемки (эжекторов) и/или вмешательства пользователя.
В предпочтительном варианте воплощения трубопровод для напитка и отверстие для выдачи напитка являются частями капсулы, и напиток вытекает из капсулы, не контактируя непосредственно с частями машины. Это обеспечивает дополнительные преимущества, заключающиеся в том, что исключается необходимость мойки или ополаскивания частей машины и может предупреждаться перекрестное загрязнение вкуса.
В другом варианте воплощения изобретения фильтрующее средство является герметизирующей капсулу стенкой, которая перфорируется множеством разрозненных перфорирующих элементов, сохраняющих свое положение в процессе заваривания, а перепускная стенка является наружной стенкой, обращенной лицевой стороной к перфорированной герметизирующей стенке капсулы. Другими словами, фильтр формируется путем соединения перфорированной герметизирующей стенки с разрозненными перфорирующими элементами машины. Когда перфорирующие элементы входят в зацепление в положении прокалывания с герметизирующей стенкой, то для прохождения заваренной жидкости остаются очень узкие щели, а твердые частицы удерживаются преимущественно внутри полости. Такой конфигурация дает преимущество снижения стоимости капсулы, хотя взаимодействие продукта между капсулой и машиной возрастает.
При необходимости можно использовать дополнительную фильтровальную среду.
В альтернативном варианте разрозненные перфорирующие элементы могут удаляться на период заваривания и может использоваться фильтровальная среда внутри капсулы.
Разрозненные перфорирующие элементы могут представлять собой иглы, лезвия, пирамиды или другие эквивалентные прокалывающие средства, способные выполнять точечные дискретные отверстия в герметизирующей стенке.
В одном из вариантов воплощения жидкость может вводиться в капсулу через входную стенку полости, расположенную напротив фильтрующей стенки. И вновь, в противоположность способам предшествующего уровня техники, жидкость может вводиться с любой возможной стороны капсулы. Предпочтительно жидкость вводится с противоположной стороны при одновременном сохранении всех полезных преимуществ изобретения, а именно замедленный поток в целях улучшения качества настаивания, регулируемое направление потока напитка в чашку, снижение риска перекрестного загрязнения и облегчение манипуляций с капсулой в машине. Такой подход, как "ввод с противоположной стороны", является даже более предпочтительным в силу того, что он, во-первых, обеспечивает возможность прохождения воды через всю массу ингредиентов и, во-вторых, оставляет больше площади для размещения системы впрыска жидкости по одной стороне и, тем самым, способствует компактности системы с капсулой (т.е. капсулы и машины).
Изобретение относится также к системе капсулы для приготовления напитка, включающей:
капсулу для напитка, имеющую полость, содержащую один или более ингредиентов напитка,
устройство для заваривания, содержащее управляющие капсулой элементы, которые удерживают капсулу в заданном положении заваривания,
фильтрующую стенку, предназначенную для фильтрации заваренной жидкости на выходе из полости. Кроме того, перепускная стенка размещается совместно с фильтрующей стенкой, и фильтруемая жидкость, проходящая через фильтрующую стенку, принудительно проталкивается через по меньшей мере одно перепускное отверстие перепускной стенки.
Предпочтительно перепускное отверстие располагается по меньшей мере выше срединной горизонтальной плоскости полости. Перепускная стенка имеет такую конфигурацию, что по меньшей мере часть заваренной жидкости, которая фильтруется через фильтрующую стенку, принудительно перемещается вверх за фильтрующей стенкой до достижения перепускного отверстия. Эта часть жидкости предпочтительно является жидкостью с более высокой плотностью, накопившейся в полости.
Ниже описываются варианты воплощения настоящего изобретения на базе только примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, из которых:
на фиг.1 схематично представлена система с заваривающейся капсулой для осуществления способа изобретения согласно первому варианту воплощения;
на фиг.2 схематично представлена система заваривания фиг.1 в процессе заваривания капсулы;
на фиг.3 схематично представлена система с заваривающейся капсулой для осуществления способа изобретения согласно второму варианту воплощения;
на фиг.4 схематично представлена система заваривания фиг.3 в процессе заваривания капсулы;
на фиг.5 показан вид капсулы в перспективе согласно третьему варианту воплощения изобретения;
на фиг.6 показан поперечный разрез капсулы фиг.5 вдоль срединной вертикальной плоскости А;
на фиг.7 показан вид в перспективе наружной стороны крышки капсулы фиг.5;
на фиг.8 показан вид в перспективе внутренней стороны крышки капсулы фиг.5;
на фиг.9 показан вид крышки фиг.5 со стороны плоскости;
на фиг.10 показан вид в перспективе корпуса капсулы фиг.5, имеющего форму чашки;
на фиг.11 показана фаза вкладывания капсулы фиг.5-10 в устройство для заваривания;
на фиг.12 показана фаза закрывания устройства для заваривания вокруг капсулы;
на фиг.13 показана фаза создания перепускного отверстия капсулы перед процессом заваривания в устройстве для заваривания;
на фиг.14 показана фаза выемки капсулы из устройства для заваривания;
на фиг.15 показан поперечный разрез капсулы в форме усеченного конуса согласно четвертому варианту воплощения изобретения;
на фиг.16 показан поперечный разрез капсулы фиг.15 в направлении I-I срединной плоскости В;
на фиг.17 показан поперечный разрез прямоугольной капсулы согласно пятому варианту воплощения изобретения;
на фиг.18 показан поперечный разрез капсулы фиг.17 в направлении II-II срединной плоскости В;
на фиг.19 показан поперечный разрез капсулы согласно шестому варианту воплощения;
на фиг.20 показан поперечный разрез капсулы фиг.19 в направлении III-III срединной плоскости В;
на фиг.21 схематично представлен вид в перспективе принципа устройства капсулы согласно седьмому варианту воплощения;
на фиг.22 показан поперечный разрез капсулы фиг.21;
на фиг.23 показан поперечный разрез варианта капсулы фиг.22.
Ниже объясняется общий принцип способа изобретения со ссылкой на фиг.1 и 2 и в первом возможном варианте и со ссылкой на фиг.3 и 4 во втором возможном варианте.
Обеспечивается система капсулы 1, которая включает капсулу 2 и устройство для заваривания напитка 10. В целях упрощения устройство для заваривания напитка изображено лишь схематично и может, в действительности, включать дополнительные технические особенности в рамках обычных знаний квалифицированного специалиста в данной области техники. Капсула включает полость 20, содержащую ингредиенты напитка, такие как листовой чай и т.п. Полость ограничена имеющим форму чашки корпусом 21 и фильтрующей стенкой 22, которая неподвижно крепится к периферийному внутреннему уступу 23 корпуса 21. Корпус может иметь различную форму поперечного сечения, например форму круга, эллипсоида, квадрата, прямоугольника или многоугольника, которая фактически определяет общий профиль фильтрующей стенки 22. Полость имеет такие размеры, которые позволяют ей вмещать дозу листового ингредиента напитка, обычно составляющую примерно от 5 до 10 граммов, предпочтительно - от 2 до 5 граммов. Доза листового ингредиента может зависеть от конечного объема приготовляемого напитка. Для приготовления индивидуальной чашки чая типичная доза может составлять примерно 2 грамма, в то время как для приготовления чайной заварки в специальной емкости типичная доза может составлять примерно от 8 до 10 граммов. Как наглядно видно из фиг.1, капсула позиционирована по отношению к устройству для заваривания 10 таким образом, что фильтрующая стенка 22 вытянута, в основном, в вертикальном направлении и начинается, в основном, со дна полости. Для этого капсула предпочтительно позиционируется в "вертикальное" положение в устройстве для заваривания 10. Имеющий форму чашки корпус 21 может быть так ориентирован в пространстве, что его широкая горловина и дно займут вертикальное положение.
Капсула предпочтительно закрывается запечатывающей (герметизирующей) стенкой 3, которая герметично закрывает полость 20. Герметизирующая стенка может крепиться, например, к периферийному наружному ободку 24 корпуса в форме чашки.
Как герметизирующая стенка, так и корпус могут быть изготовлены из кислородонепроницаемых материалов, и полость может, в основном, не содержать кислорода, так что свежесть ингредиентов напитка может сохраняться в течение длительного периода времени. Герметизирующая стенка может быть выполнена в виде упругой мембраны или части из полужесткого пластика. Предпочтительной является пригодная для прокалывания точечных отверстий запечатывающая мембрана, например однослойная или многослойная мембрана, изготовляемая в типичных случаях из ламинатов РЕТ/алюминиевая фольга/РР, PE/EVOH/PP, РЕТ/металлизированный слой/РР, алюминиевая фольга/РР.
2
2
2
Полость предпочтительно не содержит кислорода и может содержать используемый для промывки инертный газ, такой как N, NO или CO.
Капсула может быть снабжена также закрывающим элементом (крышкой) 4, который также крепится к ободку 24 корпуса и соединяется внахлест с герметизирующей стенкой 3. Крышка формирует внутренний канал 40, который заканчивается на ее боковом конце выходным отверстием 41.
Форма капсулы не является особенно принципиальной. По разным причинам предпочтение отдается форме усеченного конуса, эллипсоидной или полусферической формам. Это позволяет увеличить поверхность для выхода напитка через герметизирующую стенку после ее перфорации и снизить внутреннее давление. Корпус может изготавливаться также заводским способом, вследствие чего снижаются затраты на термоформование пластика или глубокую прокатку алюминия или алюминия-пластика. Такая форма с ровными гладкими углами облегчает также отведение управляющих капсулой элементов и, тем самым, выемку капсулы.
Возвращаясь к устройству для заваривания 10, следует сказать, что оно содержит управляющие капсулой элементы 30, 31, которые имеют конфигурацию, позволяющую им удерживать капсулу в "вертикальном" положении, как и должно. Эти управляющие элементы 30, 31 могут быть зажимными приспособлениями машины или любым подходящим механическим огораживающим средством, которое может открываться и закрываться вокруг капсулы и способно прочно удерживать последнюю на месте. Исключается необходимость прикладывания значительных усилий для ограждения капсулы, поскольку возникающее в капсуле давление жидкости остается относительно низким и предпочтительно приближающимся, насколько это возможно, к атмосферному давлению. Следовательно, в силу того, что капсула может выдерживать низкое давление заваривания, нет необходимости полностью ограждать ее со всех сторон, а требуется лишь герметично удерживать воду в соответствующем месте в процессе заваривания. Это способствует упрощению машины и снижает производственные затраты на нее.
Устройство для заваривания включает источник водоснабжения 32, например танк для воды, водяной насос 33, нагреватель 34 и линию впрыска горячей воды 35, который управляется от управляющего элемента 30. Устройство для заваривания может также включать контроллер и интерфейс пользователя (не показаны) для управления циклами приготовления напитка, как известно из уровня техники. Можно предусмотреть клапан противодавления 36 для снижения давления на стороне выхода или элемент для впрыска 38 (такой как игла(ы) или лезвие(я) и впускное отверстие для воды) в капсуле. Само собой разумеется, что вместо клапана противодавления можно использовать насос низкого давления, способный подавать жидкость под низким давлением. Однако насос, работающий при давлении от среднего до высокого, может быть более предпочтительным в силу своей прочности и надежности и может применяться также в комбинации с клапаном противодавления.
Помимо этого, устройство для заваривания может включать средство 37 для перфорации герметизирующей стенки в месте предполагаемой локализации перепуска в полости. Как показано на фиг.1, перфорирующее средство 37 может приводиться в действие после смыкания управляющих элементов 30, 31 вокруг капсулы. Перфорирующее средство 37 принудительно вводится через крышку 4 и герметизирующую стенку 3 с целью проделывания перепускного отверстия 25, а затем отводится назад из отверстия 25, оставляя его полностью открытым.
Важно, что в ходе операции заваривания, показанной на фиг.2, капсула в итоге заключает в себе перепускную стенку 3 с перепускным отверстием 25, расположенным по меньшей мере выше срединной горизонтальной плоскости Р полости. Как также очевидно из фиг.2, фильтрующая стенка 22 и перепускная стенка 3 расположены друг от друга на небольшом расстоянии, достаточном для образования щелевого промежутка "s", который, как предполагается (без ссылки на теорию), работает как своего рода "сифон" и может способствовать восходящему движению более плотной части напитка, преимущественно локализующейся на дне полости.
Со ссылкой на фиг.2 способ изобретения работает следующим образом. Капсула вкладывается в устройство для заваривания, и управляющие капсулой элементы смыкаются вокруг капсулы, придавая ей положение, в котором герметизирующая капсулу стенка устанавливается, в основном, вертикально. Перепускное отверстие 25 проделывается с помощью перфорирующего средства 37, которое прокалывает герметизирующую стенку 3 и отводится назад, оставляя отверстие открытым. С противоположной стороны капсулы в полость капсулы вводится элемент для впрыска жидкости. Благодаря этому горячая вода впрыскивается в капсулу при относительно низком давлении, предпочтительно при давлении, не превышающем 0,2 бар. Горячая вода медленно заполняет капсулу, и все ингредиенты напитка в полости полностью погружаются в воду. Заваренный напиток фильтруется через фильтрующую стенку 22. Более плотная часть 5 напитка может осесть на дне полости; эта часть также фильтруется через фильтрующую стенку, поскольку фильтрующая стенка практически примыкает к указанной части жидкости. Более плотный напиток откачивается через щелевой промежуток "s", что вызывается колебаниями давления между нижней частью и верхней частью указанного промежутка, который работает подобно "сифону". Остальная масса напитка также фильтруется и также путем прохождения через фильтрующую стенку на разных вертикальных уровнях вплоть до верхнего уровня жидкости в полости и откачивается через перепускное отверстие 25.
Следует заметить, что перепускное отверстие должно предпочтительно располагаться выше ¾ общей высоты полости, более предпочтительно - выше 4/5 общей высоты полости; при таком его расположении обеспечивается более полное погружение ингредиентов напитка и более медленное откачивание напитка из полости, что благоприятствует улучшению процесса настаивания.
"Общая высота" полости означает общее расстояние, отделяющее самую нижнюю точку полости от самой верхней ее точки, когда капсула занимает положение готовности к операции заваривания в машине для напитков. В одном варианте фильтрующая стенка, в основном, равна общей высоте полости.
Можно заметить, что "прямой поток" может достигаться в том случае, если заваренная жидкость выдается прямо в емкость-приемник 6 (например, чашку, кружку и т.п.). "Прямой поток" означает, что выходное отверстие размещается по отношению к устройству для заваривания таким образом, что заваренная жидкость не контактирует ни с одной неподвижной частью устройства при выходе через выходное отверстие. Другими словами, выходное отверстие размещается достаточно низко и с боковых сторон отстоит от управляющих капсулой элементов во избежание любого значительного контакта жидкости с указанными элементами при высвобождении.
Принцип способа заваривания согласно фиг.1 и 2 охватывает различные варианты и эквивалентности.
Например, перепускная стенка 3 может и не перфорироваться, а заранее снабжаться предварительно проделанным перепускным отверстием. Предварительно проделанное перепускное отверстие означает отверстие, изготовленное заводским способом на стадии производства капсулы. Свежесть ингредиентов напитка может сохраняться с помощью различных средств, например с помощью герметично закрываемой крышки с герметично запечатанным выходным отверстием, которое распечатывается непосредственно перед завариванием, или с помощью герметичной внешней обертки для капсулы.
Капсула может изготавливаться и без крышки 4 с ее каналообразующей функцией. В этом случае передний управляющий элемент 31 может иметь конструкцию, приспособленную для сбора заваренной жидкости по мере прохождения ею перепускной стенки 3 и подачи вниз в емкость-приемник.
Другой совершенно отличный вариант воплощения изобретения описывается со ссылкой на фиг.3 и 4. В целях упрощения на этих чертежах для указания технических средств или признаков, совпадающих с изображенными на фиг.1 и 2, используются те же цифровые обозначения, что и на фиг.1 и 2. Настоящий вариант отличается тем, что капсула больше не несет перепускной стенки, а канал и отверстие для выдачи напитка являются частью машины для заваривания. Это приводит к значительному упрощению капсулы, снижению ее стоимости, но делает более сложным устройство для заваривания, которое можно рассматривать как эквивалентное, когда это касается общего принципа заваривания.
2
2
2
Таким образом, капсула может включать полость, ограничиваемую корпусом 21 в форме чашки и герметизирующей капсулу стенкой 26, которая герметично крепится на корпусе, например, по его периферийной уплотнительной кромке 24. Герметизирующая стенка 26 является упругой, поддающейся прокалыванию мембраной, которая герметично закрывает корпус. Полость предпочтительно не содержит кислорода и может содержать используемый для промывки инертный газ, такой как N, NO и СО.
3
4
Перепускная стенка является в данном случае частью устройства для заваривания и обозначена на чертежах как 3В. На ее поверхности, обращенной к герметизирующей стенке капсулы, предусмотрено множество прокалывающих элементов 39. Эти прокалывающие элементы предпочтительно распределены по поверхности таким образом, что они покрывают, в основном, по меньшей мере / поверхности герметизирующей стенки. Более важным является то, что прокалывающие элементы должны выходить вертикально вверх поближе к дну полости с тем, чтобы обеспечить откачивание более плотной части заваренной жидкости, оседающей на дне полости.
Как показано на фиг.3, способ может начинаться с размещения капсулы между двумя управляющими капсулой элементами 30, 31 устройства для заваривания, при этом прокалывающие элементы 39 должны быть достаточно удалены от герметизирующей поверхности с тем, чтобы облегчить вкладывание капсулы в устройство. Капсула может удерживаться на месте до закрывания устройства с помощью любой подходящей удерживающей системы 310, входящей в зацепление с периферийной кромкой 24 устройства, как показано схематически на чертеже.
Для заваривания капсулы устройство для заваривания закрывается вокруг капсулы, что приводит к прокалыванию герметизирующей капсулу стенки 26 прокалывающими элементами 39. Комбинация прокалывающих элементов 39 и герметизирующей стенки в положении прокалывания помогает сформировать фильтрующее средство, достаточное для фильтрации заваренной жидкости, выходящей из полости.
Прокалывающие элементы могут подбираться по количеству, форме и размерам с тем, чтобы достигалась фильтрация, достаточно эффективная для удаления мути из выходящей заваренной жидкости. Указанные характеристики прокалывающих элементов также подбираются с учетом того, чтобы не создавать слишком высокое противодавление, которое может форсировать повышение давления внутри полости и негативно сказаться на качестве напитка. В предпочтительном примере количество прокалывающих элементов составляет от 10 до 100, предпочтительно - от 20 до 40. Поперечное сечение прокалывающих элементов может варьировать от 0,01 до 2 мм, предпочтительно - от 0,1 до 1 мм. Форма может быть конической, цилиндрической, квадратной, в виде звезды, пирамиды и др.
Следовательно, заваренная жидкость может фильтроваться между отверстиями, проделанными прокалывающими элементами, и поверхностями указанных элементов и высвобождаться таким путем в щелевой промежуток "s" между перфорированной герметизирующей стенкой 26 и перепускной стенкой 3В заварочного устройства, обращенной лицевой стороной к герметизирующей стенке 26. Щелевой промежуток может образоваться при прокалывании стенки 26 на ограниченную длину прокалывающих элементов 39 и при обеспечении постепенного смыкания управляющих капсулой элементов и/или опорного средства, расположенного между ними. При этом заваренная жидкость может собираться в щелевом промежутке через герметизирующую стенку на разных вертикальных уровнях полости в зависимости от удельной плотности заваренных слоев и отводиться через щелевой промежуток и перепускное отверстие 250, принадлежащее переднему управляющему капсулой элементу 31. Затем заваренная жидкость направляется вниз в канал для потока напитка 400 к выходному отверстию для напитка 410 и может выдаваться в щадящем режиме в виде направленного потока прямо в чашку.
Другой вариант воплощения изобретения показан на фиг.5-10. Эти чертежи представляют вариант капсулы 2 для осуществления способа изобретения.
Капсула для напитка 2 включает полость 20, содержащую один или более ингредиентов напитка. Полость 20 ограничивается узлом из оболочки (корпуса) в форме чашки 21 и фильтрующей стенки 22. Наружная герметизирующая стенка 3В герметично закрывает оболочку 21 и выполняет функцию перепускной стенки, как объясняется ниже. Капсула содержит также крышку 4 с периферийным ободком, который скрепляется с периферийным ободком 42 корпуса 21. Соединение крышки с корпусом может быть выполнено склейкой, сваркой, с помощью защелкивающегося крепления или любых комбинаций перечисленного.
Выходная герметизирующая стенка 3В может изготавливаться из жестких, полужестких или нежестких материалов либо их комбинаций. Пригодные для этого материалы включают, но их перечень не ограничивается только названными здесь, пластики, PET, алюминиевую фольгу, полимерную пленку, бумагу и т.п. В предпочтительном варианте воплощения стенка является упругой мембраной, изготовленной из монослоя или ламината с газонепроницаемостью, а кислород, в основном, удаляется из полости в процессе изготовления путем промывки инертным газом или подобным способом в целях поддержания свежести ингредиентов напитка до их использования.
Крышка 4 служит опорой по меньшей мере для одного прокалывающего средства или средства индикации прокола 8. Фактически капсула включает по меньшей мере одно прокалывающее средство 8, расположенное относительно герметизирующей стенки 3В с возможностью пробивания по меньшей мере одного перепускного отверстия в герметизирующей стенке. В предпочтительном примере, показанном здесь, капсула включает два прокалывающих средства 8А, 8В. Необходимость наличия двух прокалывающих средств на капсуле станет очевидной из нижеследующего описания, но, говоря проще, это позволяет использовать капсулу в разных положениях в машине для заваривания и обеспечить, тем самым, более удобное для пользователя управление капсулой.
Прокалывающие средства размещаются с некоторым смещением от центра по отношению к срединной плоскости В, представляющей собой горизонтальную плоскость, проходящую через центр полости 20, когда капсула приведена в рабочее состояние в устройстве для заваривания 10.
В указанном предпочтительном варианте капсула включает два комплекта (соответственно обозначенные "А" и "В") из одного прокалывающего средства 8А, 8В и одного выходного отверстия для напитка 41А, 41В, причем каждый из комплектов размещается со смещением от центра по отношению к срединной центральной плоскости В выходной герметизирующей стенки и один напротив другого. В частности, два комплекта 8А, 41А; 8В, 41В из указанных прокалывающих средств и указанных выходных отверстий располагаются симметрично по отношению к срединной плоскости (В), проходящей через центральную плоскость герметизирующей выходной стенки.
Основное преимущество такой конфигурации в том, что капсула может быть ориентирована в пространстве в двух возможных положениях под углом примерно 180° одно к другому, благодаря чему облегчается вкладывание и размещение капсулы в машине. Само собой разумеется, что число комплектов может превышать два, предпочтительно оно может составлять, например, четыре комплекта, которые группируются по два под углом 90° друг к другу, что обеспечивает четыре разных возможных положения капсулы в машине.
Капсула содержит также фильтрующую стенку 22, которая пространственно отстоит от герметизирующей стенки на небольшом расстоянии с целью образования щелевого промежутка "s" между ними. Фильтрующая стенка может крепиться к периферийному уступу 23 корпуса с помощью любого подходящего способа соединения, например с помощью сварки, склейки, защелкивающегося крепления или других эквивалентных средств. Фильтровальная среда может изготовляться из множества различных материалов, включая, но их перечень не ограничивается только названными здесь, полимерную пленку, не привитый полиэстр, полипропилен, полиэтилен, бумажные материалы и комбинации перечисленного.
Средство подачи потока напитка 40 может предпочтительно размещаться, примыкая к герметизирующей выходной стенке или вне ее. В результате этого капсула может устанавливаться вертикально, например, ее выходная стенка может принимать вертикальное положение с тем, чтобы направить поток напитка прямо в чашку через средство подачи потока напитка 40 и выходное отверстие для напитка. Дополнительным преимуществом этого является то, что капсула может обеспечить "прямой поток" в том смысле, что напиток на выходе из машины попадает прямо в чашку, не контактируя ни с какой частью машины. Полезность этого еще и в том, что снижается опасность перекрестного загрязнения, ухудшающего вкус, и сокращаются затраты на мойку.
Согласно одному из аспектов изобретения прокалывающие средства 8А, 8В и выходные отверстия для напитка 41А, 41В соответственно располагаются в двух противоположных местах относительно центра или плоскости В герметизирующей выходной стенки или полости. Тот факт, что напиток выходит из полости примерно в самой высокой ее точке и проходит через выходное отверстие для напитка примерно в самой низкой, противоположной, точке капсулы, дает комбинированное преимущество, заключающееся в том, что капсула может удерживаться в вертикальном положении для улучшения заваривания и одновременно обеспечивать "прямой поток" напитка в чашку.
Предпочтительно одно из выходных отверстий для напитка 8А, 8В, в зависимости от ориентации капсулы в устройстве для заваривания, обращено книзу, что обеспечивает выход напитка в направлении, ортогональном, в основном, тому направлению, в котором напиток высвобождается из места перепуска. Эта конфигурация позволяет ориентировать капсулу в машине таким образом, чтобы напиток выходил в нисходящем направлении прямо в чашку, что благоприятствует "прямому потоку" без контакта с машиной.
В предпочтительном варианте средство подведения потока 40 работает сразу на два комплекта А, В. Результатом этого является рационализация конструкции капсулы и снижение затрат на ее изготовление.
Как наглядно показано, в частности, на фиг.7 или 9, капсула может также иметь форму, которая облегчает и показывает пользователю конкретное направление ее вкладывания в устройство для заваривания. Например, капсуле может быть придана удлиненная форма с расстоянием по продольной оси L и более коротким расстоянием в поперечнике W, в которой по меньшей мере одно прокалывающее средство 8А, 8В и по меньшей мере одно выходное отверстие 41А, 41В размещаются, в основном, на продольной оси.
Прокалывающее средство 8А, 8В содержит два механических перфорирующих элемента с пружинящим уклоном, которые лучше всего показаны на фиг.8 и 9. Каждый элемент образован одним упругим пластиковым язычком 810, изготовленным как одно целое с остальной частью крышки. Указанный язычок своим прогибающимся концом 811 опирается на внутренний острый выступ 812, достаточно большой, чтобы создать перепускное отверстие достаточного сечения в герметизирующей стенке. Закрепленный конец 813 язычка неразъемно соединен с поперечной поверхностью крышки. Вследствие этого прокалывающее средство и выходное отверстие размещаются в одну линию на продольной оси крышки.
Внутренняя вогнутая сторона 81 крышки, внутренние части стенки 820, 821 выполнены таким образом, что они располагаются параллельно друг другу и по каждую сторону прокалывающего средства. Часть стенки 820 направлена внутрь и перпендикулярно вогнутой стороне 81 и близко подходит к герметизирующей стенке 3В. Указанные части стенки выходят из точки вблизи двух выходных отверстий 41А, 41В, образуя внутренний канал 40, способный направлять поток заваренной жидкости из перепускного отверстия в соответствующее выходное отверстие, расположенное на противоположной стороне крышки.
Фиг.10 показывает корпус или оболочку 21 капсулы. В частности, корпус может быть изготовлен термоформованием, формованием методом выдувания или методом впрыска из такого пластика, как РР или РР ламинат, обладающего кислородонепроницаемостью, или любого другого полимера пищевого качества, или методом глубокой прокатки из алюминия либо ламината алюминий-полимер. Корпус имеет периферийный ободок в форме фланца, образующего, в основном, плоскую уплотнительную часть, к которой может герметично крепиться герметизирующая капсулу стенка, а также крышка 4 с помощью защелкивающегося крепления и/или уплотнения. Предусмотрен небольшой уступ 23, направленный радиально внутрь к ободку и предназначенный для закрепления фильтрующей стенки, которая может быть соединена с помощью уплотнения или каким-либо иным образом с плоской радиальной частью уступа. Глубина уступа зависит от толщины фильтрующей стенки и от регулируемого размера щелевого промежутка, обеспечивающего эффект сифона. Например, толщина фильтрующей стенки может колебаться от 0,1 до 1,5 мм, в то время как глубина уступа варьирует от 0,2 до 5 мм, а размер щелевого промежутка - от 0,1 до 3,5 мм.
На задней стороне корпуса стенка корпуса может иметь выпуклую зону 26, которая служит зоной впрыска для введения жидкости в капсулу. Выпуклая зона выполнена таким образом, что она может противостоять усилию сжатия, развиваемому устройством для впрыска 38, и более легко поддается прокалыванию по центру.
Следует заметить, что прокалывающее средство можно заменить более простым средством индикации прокола, например, по меньшей мере одного точечного отверстия в крышке, которое стратегически должно располагаться так, чтобы направить перфоратор, прикладываемый извне устройства для заваривания, по такому же пути, что и в варианте на фиг.1.
Фиг.11-14 относятся к способу заваривания и к используемой для этой цели машинной системе капсулы, представленной на фиг.5-10. Преимущества "вертикального" размещения капсулы в устройстве для заваривания, касающиеся удобства манипуляций с капсулой от ее вкладывания до выемки, более всего очевидны из этих чертежей.
Пример модуля заваривания, представленный более подробно на фиг.11-14, показывает варианты вкладывания и выемки капсулы. Модуль заваривания 3В включает два основных управляющих капсулой элемента 30, 31, которые входят в зацепление друг с другом, смыкаясь вокруг капсулы 2 фиг.5. Передний управляющий элемент 31 может быть жестко закреплен относительно устройства для заваривания (полностью не показано), в то время как задний управляющий элемент 30 может быть подвижным по отношению к элементу 31. Следует заметить, что можно сделать и наоборот: передний элемент может быть мобильным, а задний - жестко закрепленным, либо оба элемента могут быть мобильными. Передний управляющий элемент направляет средство для вкладывания 320, которое осуществляет вкладывание капсулы в устройство для заваривания. Средство 320 может представлять собой боковой элемент с двумя боковыми прорезями 320 с каждой стороны капсулы, предназначенными для зацепления с ободком 24 капсулы. Прорези могут иметь небольшой наклон в сторону переднего управляющего элемента, что позволяет обеспечить постепенное подведение капсулы ближе к переднему управляющему элементу по мере постепенного опускания капсулы под действием силы тяжести в устройстве. На нижней части управляющего элемента предусмотрено удерживающее средство 310, служащее для удержания капсулы в том месте, куда она была вставлена. Благодаря этому нижняя часть ободка 24 капсулы входит в зацепление с торцевой частью средства 310.
В переднем управляющем элементе предусмотрен механический толкатель 370, монтируемый с возможностью скольжения через опорную часть 371 управляющего элемента. Механический толкатель может быть соединен с приводным средством, таким как электромеханический соленоид, кулачковый механизм или другое аналогичное средство (не показано), которое способно перемещать механический толкатель вперед и назад через опорную часть. Механический толкатель может перемещаться в два положения: в первое положение полного отведения назад, показанное на фиг.11, в котором свободный конец 372 толкателя удален от капсулы в момент вкладывания ее в устройство, и во второе положение полного растягивания, показанное на фиг.13, в котором толкатель практически входит в зацепление с верхним прокалывающим средством 8.
Задний управляющий элемент 30 имеет корпус 300 такой формы, которая является, в основном, взаимодополняющей форму оболочки (корпуса) 21 капсулы. На своем нижнем конце корпус содержит элемент для впрыска жидкости 38, который может представлять собой, например, заостренную иглу 380, перемещаемую жидкостным трубопроводом 381. На задней стороне заднего управляющего элемента предусмотрен сальник, который соединен с системой труб для жидкости (не показана), связанной с жидкостной системой устройства для приготовления напитков. Корпус 300 имеет на своем открытом конце небольшую периферийную выемку 301, в которой помещается кольцевое уплотнительное соединение 302, обеспечивающее герметизацию жидкости с обратной стороны ступенчатого ободка 24 капсулы в процессе смыкания.
Задний управляющий элемент 30 может передвигаться, в основном, по горизонтальной траектории с помощью коленчато-рычажной системы 9, которая здесь подробно не описывается, поскольку квалифицированный специалист в данной области техники может самостоятельно выбирать из многих различных механических или гидравлических средств, способных передвигать управляющий элемент в положение смыкания вокруг капсулы вкупе с передним управляющим элементом.
Фиг.12 показывает задний управляющий элемент 30, который передвигается с помощью коленчато-рычажной системы 9, способной растягиваться в направлении положения закрывания устройства для заваривания, и в который с задней стороны капсулы входит элемент для впрыска 38.
На фиг.13 показано, что, когда управляющие элементы 30, 31 находятся в положении смыкания вокруг капсулы, а сама капсула герметично запечатана по ступенчатому ободку 24, то механический толкатель 370 приводится в действие в растянутом положении с целью проталкивания верхнего прокалывающего средства 8 к герметизирующей стенке 3 капсулы. Это приводит к прокалыванию герметизирующей стенки в том месте, где должно быть расположено перепускное отверстие. Затем механический толкатель перемещается в положение отведения назад до упора, полностью освобождая отверстие. На следующей стадии может начинаться заваривание, и жидкость может впрыскиваться в капсулу для заваривания ингредиентов, как уже объяснялось выше.
На фиг.14 управляющие элементы показаны в открытом виде, т.е. задний управляющий элемент отведен до упора, что вынуждает капсулу несколько втянуться внутрь, в результате чего она может затем опускаться вниз под действием силы тяжести и выбрасываться.
Фиг.15 и 16 показывают другой вариант капсулы изобретения, в котором процесс заваривания осуществляется при "горизонтальном" позиционировании капсулы в машине для заваривания. Общий принцип заваривания остается таким же, что и в предыдущих примерах. Капсула включает полость 20, содержащую один или более ингредиентов, подлежащих завариванию. Полость ограничивается оболочкой (корпусом) 21 в форме усеченного конуса, нижней стенкой 27 и внутренней фильтрующей стенкой 22. Фильтрующая стенка разделяет внутренний объем оболочки в поперечном направлении на две части - собственно полость и второй объем 26 для сбора напитка. Фильтрующая стенка размещается таким образом, что она вытянута от одного (верхнего) до другого (нижнего) конца полости, так что более плотная жидкость, которая склонна скапливаться на дне полости, может удаляться через фильтр. Нижняя стенка 27 может быть выполнена в форме круга, который крепится к ободку 24 корпуса 21 с помощью зажимов, сваркой, склейкой или с помощью комбинаций перечисленного. Она несет перепускную стенку 3С, которая вытянута вверх внутри корпуса перед фильтром, и оставляет перепускное отверстие 255 в зоне, прилегающей к верхней донной части/стенке корпуса 21. Перепускная стенка отстоит на небольшом расстоянии "s" от фильтрующей стенки 22. Выходное отверстие для напитка 41 предусмотрено в камере сбора 26 и проходит через нижнюю стенку 27. Капсула для напитка на фиг.15 и 16 заваривается при "горизонтальном" ее положении, т.е. нижняя стенка и выходное отверстие 41 обращены книзу. Вода впрыскивается под низким давлением в полость, предпочтительно через нижнюю стенку. Заваренная жидкость пропускается через фильтрующую стенку 22 и принудительно проталкивается через перепускное отверстие 3С в камеру сбора 26, а затем вниз к выходному отверстию 41.
Фиг.17 и 18 показывают еще один вариант капсулы, предназначенной для заваривания согласно способу изобретения. Капсула имеет те же отличительные особенности, что и капсула на фиг.15 и 16, за исключением того, что она прямоугольной формы. Капсула также включает точку впрыска 29, которая может представлять собой предварительно помеченную или непрочную часть для введения форсунки для воды устройства для заваривания. Непрочная зона может быть выполнена из пластика, который разрывается, когда через него принудительно вводится форсунка.
Фиг.19 и 20 показывают другой возможный вариант воплощения капсулы, предназначенной для заваривания согласно общему принципу изобретения. В этом варианте перепускная стенка представляет собой воронку 3D, которая служит продолжением выходного отверстия 41 внутри капсулы. Воронка предусмотрена достаточно короткой с целью образования верхнего зазора 256 между ее концом и верхней поверхностью капсулы, который и служит перепускным отверстием. Следует заметить, что несущая структура капсулы может включать множество вариантов, один из которых показан в настоящем примере. В данном примере капсула имеет оболочку (корпус) 210 в форме перевернутого U с нижней стенкой 211, образующей дно капсулы, и закрывается крышкой 260. Плоской вертикально стоящей фильтрующей стенкой 22 оболочка (корпус) разделяется на два объема. Впрыск воды в полость 20, которая содержит ингредиент, может осуществляться либо через крышку 260 (в этом случае крышка представляет собой предпочтительно поддающуюся прокалыванию мембрану), либо через оболочку 210 (т.е. сбоку или снизу).
Фиг.21 и 22 показывают еще один вариант, в котором капсула изготовлена из концентрических трубчатых элементов постепенно уменьшающегося диаметра (т.е. соответственно с первого по третий элемент). Наружная оболочка или корпус капсулы изготовлен из первого трубчатого тела 220. Перепускная стенка изготовлена из второй трубчатой части 3Е меньшего диаметра и меньшей высоты. Фильтрующий элемент 22 изготовлен из третьей трубчатой части меньшего диаметра, но равной, в основном, по высоте наружному телу. Указанная третья трубчатая часть может представлять собой, например, трубку из губчатого или бумажного материала, или из привитого либо не привитого, либо полученного спеканием пластика, или комбинации перечисленного. Ингредиент напитка заполняет внутренний объем третьей трубчатой части, в результате чего образуется полость 20. Наружное тело может герметично запечатываться с верхней и нижней сторон с помощью соответственно верхней и нижней крышек 261, 262.
Вследствие меньшей высоты второго трубчатого тела формируется перепускное отверстие 257, через которое может пропускаться заваренная жидкость после фильтрации через фильтрующую трубчатую часть 22. Само собой разумеется, что нижняя крышка 262 может быть изготовлена как одно целое с перепускной стенкой, например, из пластика методом впрыска. Нижняя крышка, перепускная стенка и первая часть также могут быть изготовлены как одно целое из формованного пластика. Первая часть может также иметь и не трубчатую форму. Точки О1, О2 обозначают возможные места введения воды в капсулу. Как показано на чертежах, вода может вводиться в верхнем или нижнем центре капсулы через верхнюю или нижнюю крышку прямо в полость. Точки P1, P2 обозначают возможное место выхода заваренного напитка. Напиток может также выходить из капсулы в любом подходящем месте между первой и второй трубчатыми частями через нижнюю крышку 262.
Фиг.23 показывает другой вариант концентрического расположения трубчатых частей постепенно уменьшающегося диаметра (т.е. соответственно с первой по третью части), который несколько отличается от предыдущего варианта тем, что полость 20 предусмотрена в наиболее удаленном от центра кольцевом объеме между первой наружной частью 220 и второй фильтрующей трубчатой частью 22. В данном варианте третья трубчатая часть 3F меньшего диаметра и меньшей высоты размещается в центре для обеспечения принудительного перепуска заваренного напитка. Точки О1, О2, О3, О4 обозначают возможные места ввода жидкости. Точка Р1 обозначает возможное место выхода напитка.