КАПСУЛА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ В МАШИНЕ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
CAPSULE FOR FOOD PRODUCTS PREPARATION IN FOOD PRODUCTS PREPARATION MACHINE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к капсуле для использования в машине для приготовления пищевого продукта и/или растворения содержащегося в капсуле пищевого ингредиента.
Уровень техники
Машины для приготовления напитков или других типов пищевых продуктов путем ввода в капсулу жидкости под давлением являются хорошо известными, особенно в области приготовления кофе или напитков кофейного типа. Кроме того, из капсулы могут извлекаться или растворяться и другие вещества, такие как шоколадные или молочные продукты, для приготовления напитков, а также других типов пищевых продуктов, например, детских пищевых продуктов. Преимущества такой системы заключаются, в частности, в сохранении и свежести ингредиентов, так же, как и в возможности упрощения операций приготовления напитка.
Способ приготовления напитков с помощью такого устройства заключается, в принципе, в следующем. Капсулу, как правило, сначала вставляют в приемную камеру устройства для приготовления напитков. После этого устройство для впрыска воды, такое как игла, соединенная с источником жидкости устройства и выдвигающаяся внутрь приемной камеры, проникает сквозь стенку, как правило, верхнюю стенку капсулы, чтобы ввести горячую или холодную жидкость внутрь капсулы и обеспечить взаимодействие данной жидкости с находящимися внутри капсулы ингредиентами. Пищевой продукт, как правило, жидкий напиток, получающийся в результате данного взаимодействия, выпускается затем через подающий элемент, обычно, через нижнюю стенку капсулы. Например, подающая стенка может открываться под действием внутреннего давления капсулы, возникающего при вводе жидкости.
В документе DE 102004056317 описано устройство для приготовления напитков, служащее для приготовления горячего напитка путем экстракции ингредиента, содержащегося в капсуле. Данное устройство включает в себя камеру извлечения (содержимого капсулы) и закрывающий элемент, служащий для закрытия данной камеры. Нижняя чашевидная сторона камеры извлечения выполняет роль точного держателя капсулы. Как нижняя сторона камеры извлечения, так и закрывающий элемент включают в себя инжектирующий элемент, совершающий возвратно-поступательное перемещение и служащий для перфорирования капсулы.
При закрытии и запирании камеры извлечения производится перфорация обоих краев капсулы инжектирующим элементом. Капсула содержит верхнее и нижнее внутренние фильтрующие средства, расположенные на расстоянии соответственно от верхней и нижней стенок, протыкаемых инжектирующими элементами. Внутреннее фильтрующее средство позволяет производить циркуляцию экстрагирующей жидкости через ингредиент без выхода указанного ингредиента за пределы капсулы.
Инжектирование экстрагирующей жидкости внутрь капсулы обычно производится под давлением. В отдельных случаях, когда потребитель удаляет капсулу, может произойти выброс жидкости из капсулы наружу через ее верхнюю стенку; это явление носит название "противоток". Данное явление является весьма нежелательным, поскольку потребитель может получить травму, если будет облит горячей водой из капсулы. Было обнаружено, что данное явление имеет место особенно часто, если внутри капсулы имеются отдельные ячейки.
В документе DE 102004056224 описана кофеварка для заварки горячего напитка, в частности, кофейного напитка, с помощью порционной капсулы с крышкой и основанием; данная кофеварка содержит устройство для ввода воды под давлением, капсулодержатель и контроллер. Держатель порционной капсулы (капсулодержатель) включает в себя два перемещаемых относительно друг друга перфорирующих элемента, протыкающих крышку и основание капсулы во время или после вставки капсулы в капсулодержатель, таким образом, что горячая вода может поступать в порционную капсулу через крышку, а напиток может выходить из порционной капсулы через ее основание. Вышеупомянутый контроллер служит для создания трех различных давлений воды, например, для заварки эспрессо, кофе с молоком и фильтр-кофе. Основание порционной капсулы может включать в себя предварительно ослабленную точку.
Следует иметь в виду, что взаимодействие между жидкостью и ингредиентами в капсуле может представлять собой, например, растворение, экстракцию, заваривание или любой другой тип взаимодействия, направленного на приготовление напитка с помощью содержащихся в капсуле ингредиентов.
Кроме того, после того, как инжектирующая игла проткнула стенку капсулы и начался ввод жидкости, дальний конец иглы, вошедший в капсулу, находится в контакте с приготовляемым в ней напитком. После того как приготовление напитка завершено и иглу удаляют из капсулы, капли пищевого продукта могут оставаться на игле, в результате чего может произойти вторичное загрязнение продукта, который будет приготавливаться впоследствии. В некоторых случаях, когда устройство не используется в течение длительного времени, может произойти рост бактерий на дальнем конце иглы, находившемся в контакте с продуктом, что, разумеется, является крайне нежелательным для потребителя.
Таким образом, главной задачей настоящего изобретения является создание капсулы для приготовления пищевого продукта с помощью установки для приготовления пищевого продукта, являющейся удобной для потребителя и обеспечивающей хорошие характеристики растворения и/или экстрагирования содержащихся в ней ингредиентов, не создающей противотока жидкости и загрязнения иглы для ввода жидкости.
Раскрытие изобретения
Указанная задача решена в капсуле для использования в капсулодержателе машины для приготовления пищевых продуктов, при этом:
- машина содержит инжектирующую иглу, поддерживаемую инжекционной пластиной, для ввода одиночной струи жидкости внутрь капсулы, причем форма и размеры данной иглы позволяют производить перфорирование капсулы при установке капсулодержателя в машину для приготовления напитка,
- капсула содержит корпус с боковыми, нижней и верхней стенками, определяющими камеру, в которой находится пищевой продукт, подлежащий экстракции и/или растворению жидкостью, вводимой в указанную камеру через верхнюю стенку; данная капсула также содержит верхний периферический фланец, таким образом, что при вставке капсулы в капсулодержатель и установке капсулодержателя в машину для приготовления пищевого продукта поверхность раздела между пластиной иглы, капсулодержателем и фланцем капсулы является герметичной, так что жидкость из инжектирующего средства может проходить только через капсулу,
- верхняя стенка капсулы герметично запечатана на периферийном фланце,
отличающейся тем, что верхняя стенка капсулы включает в себя встроенное разбрызгивающее средство, имеющее, по меньшей мере, одно отверстие для вмещения иглы без перфорирования указанного разбрызгивающего средства и преобразования одиночной струи жидкости из иглы, по меньшей мере, в одну струю, направленную внутрь капсульной камеры.
Тот факт, что разбрызгивающее средство встроено в верхнюю стенку капсулы, значительно упрощает ее и удешевляет производство, поскольку нет необходимости в отдельном изготовлении каких-либо дополнительных элементов с последующей их установкой на верхней мембране или внутри капсулы.
Преимущество предлагаемой настоящим изобретением системы заключается также в том, что, разбрызгивающее средство содержит множество разбрызгивающих отверстий, диаметр каждого из которых меньше выходного диаметра иглы.
В любом случае, диаметр разбрызгивающего отверстия (отверстий), предпочтительно, меньше внутреннего диаметра выходного отверстия иглы, а скорость прохождения струи жидкости, входящей сквозь верхнюю стенку внутрь камеры, меньше, чем скорость струи жидкости, выходящей из иглы.
В первом варианте осуществления настоящего изобретения верхняя стенка является жесткой, а разбрызгивающее средство содержит встроенную часть, выступающую вниз внутрь капсульной камеры.
В этом случае предпочтительно, чтобы верхняя стенка была шарнирно прикреплена к боковым стенкам капсулы с помощью шарнирной петли.
Во втором возможном варианте осуществления данного изобретения верхняя стенка представляет собой гибкую пленку, запечатанную на периферическом фланце корпуса капсулы, причем данная верхняя стенка капсулы содержит по меньшей мере один слой предварительно перфорированной пленки, гибкость которой позволяет ей деформироваться без перфорирования при контакте с инжектирующей иглой.
Краткое описание чертежей
Далее описаны дополнительные отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения, которые станут более понятными после ознакомления с приведенным ниже описанием предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг.1 показан схематический вид в разрезе первого варианта осуществления капсулы согласно настоящему изобретению, используемой в капсулодержателе, имеющем форму капсулы;
на фиг.2 - схематическое изображение, аналогичное представленному на фиг.1, на котором капсула применяется с кольцевым капсул о держателем;
на фиг.3 - схематический вид в разрезе альтернативной конструкции первого варианта осуществления данного изобретения, представленного на фиг.1 и 2;
на фиг.4 - схематический вид в разрезе второго варианта выполнения капсулы согласно настоящему изобретению, используемой в капсулодержателе, имеющем форму капсулы;
на фиг.5 - схематическое изображение, аналогичное представленному на фиг.3, на котором капсула применяется с кольцевым капсулодержателем;
на фиг.6 - схематичное перспективное изображение капсулы со снимаемой закрывающей мембраной;
на фиг.7 - схематичный вид в разрезе еще одного варианта исполнения настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Далее описан пример установки (на чертежах не представлена) с капсулами для приготовления напитков, как правило, кофе. Указанная установка содержит инжектирующую иглу, поддерживаемую инжекционной пластиной, для ввода одиночной струи жидкости внутрь капсулы, причем форма и размеры данной иглы позволяют производить перфорирование капсулы при загрузке капсулодержателя в установку для приготовления напитка. Такая машина была описана, например, в документе EP 1967069 В1. Согласно настоящему изобретению, внешняя поверхность верхней стенки капсулы на этапе растворения/экстрагирования находится в контакте, по крайней мере, частично, с пластиной иглы установки для приготовления напитка.
На фиг.1 представлен первый вариант выполнения капсулы 1 согласно настоящему изобретению, в котором корпус капсулы имеет чашевидную форму с боковыми стенками 2, верхней стенкой 3 и нижней стенкой 4, в которой выполнено определенное количество раздаточных отверстий 5 для выхода наружу продукта, приготовленного внутри капсульной камеры. Верхняя стенка 3 капсулы является жесткой, внешняя поверхность жесткой верхней стенки на период хранения закрывается снимаемой крышкой, которая может быть приклеиваемой или запечатываемой фольгой, или полужесткой закрепляемой на ней крышкой (на чертеже не показана).
Капсулу 1 помещают в капсулодержатель 6, который может содержать поддерживающую вставку 7, служащую опорой для нижней стенки 4 капсулы. Данная вставка 7 может быть необходимой для предотвращения повреждения стенки капсулы, в частности, когда капсула содержит такие продукты, как жареный молотый кофе, требующий высокого давления жидкости внутри капсульной камеры для приготовления напитка, например, кофе эспрессо. В данном случае, если капсула, загружаемая в капсулодержатель, не соответствует точно его внутренней форме и размеру, при возрастании давления жидкости внутри капсулодержателя часть стенки капсулы, не поддерживаемая стенками капсулодержателя, может быть выгнута наружу и даже прорвана, что, разумеется, крайне нежелательно.
Вставка 7 выполняет еще одну важную роль: как показано на фиг.1, указанная вставка 7 уравновешивает поток продукта, выходящий из раздаточных отверстий 5 капсулы. Делая это, вставка 7 способствует поддержанию высокого давления внутри капсульной камеры, при этом позволяя вытекать продукту, образующемуся под действием экстрагирования под высоким давлением.
Данная вставка не является необходимой в случае, когда содержащийся внутри капсулы ингредиент предназначен для растворения или заварки при низком давлении, например, при приготовлении растворимого молока, чая, супа, растворимого кофе, или жареного молотого кофе, завариваемого при низком давлении, для приготовления продукта типа "фильтр-кофе".
Как показано на фиг.1, капсула 1 включает в себя верхний периферический фланец 8, расположенный в верхней части боковых стенок 2, таким образом, что когда указанную капсулу вставляют в капсулодержатель 6, и данный капсулодержатель помещают в устройство для приготовления напитка, поверхность раздела между пластиной иглы, капсулодержателем 6 и фланцем 8 капсулы является герметичной, так что жидкость, инжектируемая через иглу 9, может поступать только в указанную капсулу. Точнее говоря, верхняя стенка 3 капсулы герметично запечатана на периферийном фланце 8.
Как показано на фиг.1, верхняя стенка 3 содержит встроенный разбрызгивающий элемент. Данный разбрызгивающий элемент 10 - это элемент, выступающий вниз внутри капсульной камеры, встроенный в верхнюю стенку 3 и включающий в себя определенное количество разбрызгивающих отверстий, диаметр которых меньше выходного диаметра иглы 9 для ввода жидкости. Игла 9 может входить в разбрызгивающий элемент 10, не протыкая его; при этом выходящая из иглы 9 одна струя жидкости преобразуется в несколько струй (показаны стрелками на фиг.1), направленных внутрь капсульной камеры.
Верхняя стенка 3 может быть выполнена из любого подходящего материала, такого как картон с покрытием, металл, пластик, жесткая ламинированная пленка, или из комбинаций данных материалов, но предпочтительно выполняется посредством литья под давлением термопластика типа полиэтилена или полипропилена.
На фиг.2 представлен вариант исполнения, описанный выше относительно фиг.1. В данном случае, в качестве опоры для капсулы 1 служит кольцеобразный капсулодержатель 6. Как было указано выше, поверхность раздела между пластиной иглы, капсулодержателем 6, и фланцем 8 капсулы является герметичной, так что жидкость, вводимая через иглу 9, может поступать только в указанную капсулу.
В данном случае можно увидеть, что ни боковые стенки 2, ни нижняя стенка 4 капсулы не имеют вставки для поддержания. Принимая во внимание приведенные выше объяснения, можно сделать вывод, что капсула, представленная на фиг.2, предназначена, таким образом, для приготовления пищевых продуктов при низком давлении жидкости.
На фиг.3 показан еще один вариант осуществления изобретения, описанный выше со ссылкой на фиг.1 и 2. В данном случае верхняя стенка 3 шарнирно прикреплена к боковым стенкам 2 капсулы с помощью шарнирной петли 12. Точнее говоря, данная шарнирная петля установлена между верхней стенкой 3 и периферическим фланцем 8. В данном случае, нижняя стенка 4, боковые стенки 2, шарнир 12 и верхняя стенка 3 капсулы изготовлены как единое целое посредством литья под давлением термопластичного материала.
На фиг.4 показан второй вариант осуществления настоящего изобретения, в котором верхняя стенка 3 капсулы 1 является гибкой пленкой. Данная гибкая пленка 3 представляет собой многослойную пленку, содержащую внешний сплошной перфорируемый слой 13 и внутренний слой 14, включающий в себя деформируемый слой, при разрыве образующий множество разбрызгивающих отверстий 11. Когда игла 9 надавливает на верхнюю стенку 3 капсулы, первый слой 13 верхней стенки разрывается, и игла проходит сквозь него и входит в контакт с нижним деформируемым слоем 14. При этом происходит расслаивание обоих слоев 13, 14 верхней стенки, как это показано на фиг.4 или 5, таким образом, что деформируемый слой 14 принимает форму и размер иглы, которая не проходит сквозь него. При вводе жидкости через иглу жидкость заполняет пространство 15 между двумя слоями 13, 14, и начинает вытекать через разбрызгивающие отверстия 11 деформируемого слоя 14.
В этот момент струйки жидкости, образующиеся внутри капсулы, имеют меньшую скорость, чем скорость струи жидкости, выходящей из иглы.
На фиг.5 представлен вариант осуществления изобретения, описанный выше относительно фиг.4. В данном случае в качестве опоры для капсулы 1 служит кольцеобразный капсулодержатель 6. Как было указано выше, поверхность раздела между пластиной иглы, капсулодержателем 6 и фланцем 8 капсулы является герметичной, так что жидкость, вводимая через иглу 9, может поступать только в указанную капсулу.
В данном случае, можно увидеть, что ни боковые стенки 2, ни нижняя стенка 4 капсулы не имеют вставки для поддержания. Принимая во внимание приведенные выше объяснения, можно сделать вывод, что капсула, представленная на фиг.5, предназначена, таким образом, для приготовления пищевых продуктов при низком давлении жидкости.
Как показано на фиг.6, капсула согласно настоящему изобретению может быть изготовлена таким образом, что верхняя стенка 3, содержащая разбрызгивающий элемент 10, закрыта отслаивающимся пленочным слоем 16а, герметично закрепленным на периферическом фланце 8 корпуса капсулы. Аналогичным образом, нижняя стенка 4 может быть закрыта съемным пленочным слоем 16b, герметично прикрепленным к периферическому фланцу указанной нижней стенки. Такие съемные слои 16а, 16b устраняют необходимость во вторичной упаковке, охватывающей всю капсулу для сохранения свежести продукта при хранении, когда в верхней и/или нижней стенках капсулы предусмотрены входные и раздаточные отверстия, как показано на фиг.1, 2, или 3.
На фиг.7 представлен еще один вариант, представляющий собой вариант осуществления изобретения, представленный на фиг.1. В данном случае разбрызгивающий выступ 10 выступает вниз в капсульную камеру, но имеет углообразную форму, так что его дальний конец отходит в сторону по горизонтали в поперечном сечении капсульной камеры. Как показано на фиг.7, выходящая из выступа жидкость (показана маленькими стрелками) лучше распределяется по площади капсульной камеры. Для обеспечения равномерного распределения жидкости по площади капсульной камеры могут быть предусмотрены различные формы дальнего конца выступа 10 разбрызгивающего элемента.
Во всех вариантах осуществления изобретения и вариантах, описанных выше, поверхность раздела между частью пластины иглы, на которой установлена игла 9, и верхней стенкой 3 капсулы 1, должна быть абсолютно герметичной. В данном случае часть пластины иглы, окружающая иглу, предпочтительно имеет форму, описанную в документе EP 1967099 B1, с целью обеспечения герметичности, как минимум, локально, вокруг точки ввода между иглой 9 и верхней стенкой 3.
В качестве альтернативы герметичности, достигаемой локально вокруг точки ввода, уплотнение может быть выполнено на поверхности раздела между верхней кромкой капсулодержателя, периферическим фланцем 8 капсулы и окружающими элементами игольной пластины 17, как показано пунктирными кружочками на фиг.5.
Для того чтобы гарантировать свежесть содержащихся в капсуле ингредиентов, она должна храниться закрытой и открываться только в момент использования в устройстве для приготовления продукта. Первая возможность заключается в открытии самой капсулы с ее верхней и/или нижней стороны, как показано на фиг.1-5. Герметичность во время хранения гарантируется вторичной упаковкой, как, например, упаковкой "флоу-пак" (трехшовный пакет) - не показано на чертеже.
Кроме того, предпочтительно, капсула сама может быть закрыта, чтобы избежать необходимости использования вторичной упаковки при сохранении свежести продукта, хранимого внутри капсулы в течение длительных периодов времени. В этом случае, как показано на фиг.6, открытые стенки капсулы могут закрываться съемной мембранной пленкой, предпочтительно выполняемой из материала, не пропускающего газ и свет. Съемные мембранные пленки могут быть теплоизолирующими, изолирующими от ультразвука, могут приклеиваться или прикрепляться любыми другими способами, обеспечивающими герметичность и одновременно позволяющими потребителю легко удалять данную пленку. В альтернативном варианте осуществления изобретения (не показан на чертежах), съемные мембранные пленки заменены жесткими или гибкими крышками, прикрепленными к стенкам капсулы.
Капсула согласно настоящему изобретению пригодна для экстракции содержащихся в ней ингредиентов под высоким или низким давлением. В случае если содержимым капсулы является кофе, капсула согласно настоящему изобретению может использоваться для экстракции под высоким давлением жареных молотых зерен кофе, а также для растворения при низком давлении растворимого порошкового кофе. Принцип работы данной капсулы, независимо от представленных здесь отличительных признаков и пунктов формулы изобретения, может быть приспособлен для использования при высоком и низком давлении, которые специалисты в данной области смогут правильно выбрать. При необходимости, описанная выше вставка может использоваться для обеспечения возможности создания высокого давления внутри капсулы без ее повреждения.
Следует понимать, что различные изменения и модификации предпочтительных в настоящее время вариантов осуществления изобретения будут очевидны специалистам в данной области техники. Такие изменения и модификации могут быть сделаны без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения и утери характерных преимуществ данного изобретения. Поэтому предполагается, что такие изменения и модификации охватываются прилагаемой формулой изобретения.