КАПСУЛА СО ВСТРОЕННЫМ АНТИМИКРОБНЫМ ФИЛЬТРОМ
CAPSULE WITH BUILT-IN ANTIBACTERIAL FILTER

Смеси для детского питания были разработаны как заменитель грудного молока с целью получения питательных веществ, необходимых грудным детям. В общем, основой смеси для детского питания является коровье или соевое молоко, причем эти смеси могут быть представлены в различном виде, например, в виде порошка или концентрированной жидкости.
Каждая из различных форм, в которой могут быть представлены смеси для детского питания, имеет собственные преимущества. Например, несмотря на то, что смесь для детского питания в виде порошка имеет относительно высокую питательную ценность, ее приготовление требует много времени, поскольку используемая для восстановления вода должна предварительно кипятиться, а затем охлаждаться перед заливкой в стерилизованный питьевой сосуд с порошком.
Приготовленные и потребляемые таким образом порошкообразные смеси для детского питания позволяют получить безопасный и надлежащий с точки зрения содержания питательных веществ заменитель грудного молока в ситуациях, описанных выше. Однако процесс необходимо повторять каждый раз, когда требуется выполнять кормление. Это, как можно легко понять, не всегда бывает удобно и, как следствие, многие родители и другие лица, осуществляющие уход за детьми, не готовят смеси надлежащим образом и, таким образом, подвергают ребенка риску инфекции. Например, кипячение воды может быть выполнено не перед самым использованием, и в этом случае патогенные микроорганизмы, содержащиеся в воде, попадают в организм ребенка.
В развитых странах источники воды в основном являются приемлемо безопасными, но это не является повсеместным. Как вариант, порции смеси для детского питания могут быть приготовлены и затем храниться до момента, когда они понадобятся. К сожалению, если какой-либо патогенный организм загрязнил смесь, он получает возможность воспроизводиться.
Были созданы готовые к употреблению однопорционные смеси для детского питания, которые помогли устранить недостатки, связанные с приготовлением смеси. Однако эти готовые к употреблению продукты имеют более высокую стоимость, чем смеси для детского питания, хранящиеся общей массой, и существует такая же необходимость в употреблении смеси непосредственно после открывания во избежание риска ее загрязнения бактериями.
Иммунная защита младенцев и маленьких детей развита не полностью и, как результат, они особенно подвержены как бактериальной, так и вирусной инфекции. Например, они могут быть подвержены инфекции при обстоятельствах, при которых иммунная система здорового взрослого человека будет сопротивляться инфекции, или они могут испытывать более серьезные последствия в результате инфекции, нежели здоровый взрослый человек. Подобные же трудности могут возникнуть у тех категорий людей, чья иммунная система подвергается опасности, например, у пожилых лиц. Как следствие, устройства, которые используются для приготовления питательных смесей, абсолютно безопасных для здоровых взрослых людей, не могут использоваться для приготовления продуктов, удовлетворяющих повышенным стандартам безопасности, действующим в отношении продуктов, потребляемых теми, кто имеет неразвитую или нездоровую иммунную систему.
Таким образом, существует потребность в наличии способа или устройства, которые обеспечивают получение питательной смеси, например, смеси для детского питания, удобным и безопасным образом.
В документе WO 2006/077259 описан способ приготовления отдельной порции питательной смеси, включающий введение жидкости, например, воды, в картридж, содержащий одноразовую порцию смеси в концентрированной форме. Вода обрабатывается перед ее вводом в картридж для удаления из нее патогенных микроорганизмов. Эта обработка может быть, например, предварительным нагревом, фильтрацией или облучением ультрафиолетовым светом.
Устройство, которое использует принцип обработки воды с помощью фильтра, используемого для приготовления питательных смесей из капсул в дозаторе, описано в одной из находящихся на рассмотрении европейских заявок №06117801.8 «Дозатор для приготовления питательной смеси», поданной 25.07.2006.
Кроме того, несмотря на все меры предосторожности, направленные на сведение к минимуму загрязнения нежелательными бактериями порошкообразных смесей для детского питания, сложно обеспечить впрыскивание стерильной жидкости, например, кипяченой воды, в капсулу несложным и практичным способом. Например, жидкость может быть стерилизована посредством нагрева в устройстве, но для кормления ребенка это требует этапа охлаждения до контролируемой температуры, например, около 35°. Таким образом, время приготовления значительно увеличивается или жидкость должна быть стерилизована заблаговременно. Это повышает уровень сложности и требует применения дополнительных средств управления устройством. Использование в устройстве ультрафиолетового света также увеличивает сложность и требует применения дополнительных средств управления и проведения регулярного техобслуживания.
Кроме того, некоторые питательные смеси могут являться питательной средой для роста бактерий, следовательно, длительные периоды хранения, особенно при повышенных температурах, могут способствовать увеличению количества бактерий.
Известно использование фильтра в капсуле, содержащей ингредиенты кофе, для фильтрации жидкого экстракта кофе и удержания твердых частиц в капсуле. Например, в документе ЕР 0507905 В1 описано устройство и капсула для приготовления жидкого продукта. Внутренняя фильтрующая мембрана расположена в нижней части картриджа для удержания твердых частиц и для предотвращения засорения проточных каналов, имеющихся в перфорирующих элементах.
Система и способы получения жидкой еды из веществ, содержащих изолированные капсулы, известны, например, из документа ЕР 512470 А (аналог - US 5402707).
Однако такие фильтры в капсулах для частиц молотого кофе обычно имеют размеры пор более 10 мкм, и эти размеры пор адаптированы для типовых размеров кофейной гущи. Предполагается, что эти (большие) размеры пор необходимы для обеспечения достаточной скорости протекания напитка. Таким образом, эти фильтры не могут удерживать микроорганизмы, которые обычно имеют размеры порядка нескольких мкм (бактерии) или даже намного меньше (вирусы).
В документе US 5681468 описан дозатор для стерильных жидкостей, содержащий контейнер для хранения стерильной жидкости, наконечник, установленный на контейнере, и фильтр, который имеет по меньшей мере одну поверхность и множество пор, покрытых металлическим материалом, например, металлом или окисью металла или солью металла, который является бактериостатическим или бактерицидным. Однако такое устройство является многопорционным и предназначено для многократного использования. Покрытие уменьшает рост микробов и их «беспрепятственный рост» на фильтре. Кроме того, использование бактерицидных материалов на металлической основе нежелательно, поскольку эти материалы могут перемещаться в готовый напиток в неконтролируемых количествах. К тому же жидкость проходит через устройство при относительно низком давлении посредством ручного сжатия контейнера.
Задача изобретения заключается в создании способа повышения микробиологической безопасности питательных жидкостей, приготавливаемых из ингредиентов, содержащихся в одноразовых капсулах, т.е. за счет подачи жидкости в капсулу.
Это особенно важно для жидкости, подаваемой в капсулу для смешивания с ингредиентами и/или питательными ингредиентами, например, ингредиентами смеси для детского питания, которые не являются абсолютно стерильными.
Указанная задача решена в устройствах и способе согласно независимым пунктам формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения дополнительно развивают основную идею изобретения.
Первым объектом изобретения является капсула для однократного использования в устройстве для приготовления напитка. Капсула содержит один или несколько ингредиентов для приготовления пищевого напитка или жидкости при подаче жидкости в капсулу. Капсула снабжена антимикробным фильтром, установленным поперек направления протекания жидкости, проходящей через капсулу. Антимикробный фильтр помещен между впускной и выпускной сторонами капсулы и, предпочтительно, на некотором расстоянии во внутреннем направлении от впускной стороны. В результате, подаваемая в капсулу жидкость неизбежно проходит через фильтр, независимо от того, смешивается она с имеющимися в капсуле ингредиентами или нет. Расстояние от впускной стороны обеспечивает также значительное снижение риска случайного или умышленного повреждения фильтра, например, при открывании поверхности капсулы (с возможностью использования капсулы в устройстве). Кроме того, фильтр также помещен на некотором расстоянии во внутреннем направлении от выпускной поверхности.
Антимикробный фильтр может быть помещен между выпускной поверхностью капсулы и ингредиентами, склонными к загрязнению бактериями.
Также антимикробный фильтр может быть помещен в капсуле между впускной поверхностью и ингредиентами.
Фильтр может иметь номинальный размер пор не более 1 мкм, более предпочтительно не более 0,5 мкм, а наиболее предпочтительно - 0,2 мкм.
Ингредиенты, склонные к загрязнению бактериями, могут содержать сухое молоко и/или другие компоненты смеси для детского питания.
Антимикробный фильтр может быть расположен в выпускном отверстии капсулы.
Антимикробный фильтр может содержать пористую полимерную мембрану. Материал мембраны может быть выбран из следующих: полиэфирсульфон, ацетатцеллюлоза, нитратцеллюлоза, полиамид и их сочетание.
Дополнительно или как вариант, антимикробный фильтр содержит слой бумаги.
Ингредиенты могут быть расположены между антимикробным фильтром и выпускной поверхностью капсулы.
Как вариант, антимикробный фильтр может быть расположен между впускной поверхностью и ингредиентами.
Антимикробный фильтр может быть прикреплен к боковой стенке капсулы.
Антимикробный фильтр может поддерживаться по меньшей мере одной опорной стенкой, которая может быть расположена рядом с фильтром. Опорная стенка является более жесткой, чем фильтр. Опорная стенка обеспечивает защиту фильтра от разрушения, перфорации или повреждения от воздействия жидкости, находящейся в капсуле под повышенным давлением (например, 2-10 бар), и/или от воздействия струи, создаваемой потоком (потоками) жидкости, входящей в капсулу с высокой скоростью. Рядом с фильтром с его нижней стороны расположен по меньшей мере один опорный элемент. Второй опорный элемент может быть расположен с верхней стороны фильтра и рядом с ним.
Антимикробный фильтр не содержит бактериостатический или бактерицидный материал.
Кромка антимикробного фильтра может быть герметично прикреплена к стенке капсулы.
Если антимикробный фильтр помещен между дном капсулы и ингредиентами, он может находиться на некотором расстоянии от дна капсулы. Как вариант, антимикробный фильтр может, по меньшей мере частично, контактировать с дном капсулы. Антимикробный фильтр также может быть, по меньшей мере частично, герметично прикреплен к дну капсулы.
Антимикробный фильтр может быть прикреплен к капсуле снаружи, например, к дну капсулы или сверху капсулы.
Антимикробный фильтр, если смотреть с впускной стороны капсулы, может полностью проходить по всей внутренней части капсулы.
Антимикробный фильтр, если смотреть с впускной стороны капсулы, проходить только частично по внутренней части капсулы.
Антимикробный фильтр также может быть расположен в выпускном отверстии капсулы.
Если антимикробный фильтр расположен между верхней частью капсулы и ингредиентами, то он может быть расположен на расстоянии от верхней части капсулы. В частности, некоторое расстояние, например, 0,5-1,5 см, позволяет обеспечить достаточный зазор для вставления в капсулу средств впрыскивания, например, иголок, лезвий и т.п. без риска повреждения фильтра.
Фильтр может быть образован из по меньшей мере одной пористой полимерной тонкой мембраны.
Антимикробный фильтр может иметь толщину менее 500 мкм, предпочтительно менее 300 мкм.
Другим объектом изобретения является система приготовления напитков, содержащая вышеуказанную капсулу и машину для приготовления напитков.
Машина может быть снабжена камерой для вмещения и поддержки капсулы и средством подачи в капсулу жидкости и, по желанию, газа (например, сжатого воздуха, азота) для полного опорожнения капсулы.
Машина для приготовления напитков может дополнительно содержать средство открывания впускной стороны капсулы, например, прокалывающее средство.
Машина для приготовления напитков может быть выполнена таким образом, что приготовленный в капсуле напиток может быть получен из капсулы без контакта напитка с частью машины для приготовления напитков. Например, машина содержит держатель капсулы, нижнее отверстие в котором имеет достаточно большое сечение для полного открывания выпускного отверстия капсулы.
Еще одним объектом изобретения является способ снижения микробной нагрузки в питательной жидкости, получаемой посредством подачи жидкости в капсулу, содержащую ингредиент, и обеспечения взаимодействия ингредиентов с жидкостью, в котором получаемая питательная жидкость фильтруется с помощью антимикробного фильтра, являющегося частью капсулы и расположенного внутри капсулы или прикрепленного к ней снаружи.
Другие особенности и преимущества изобретения станут более понятными из дальнейшего описания предпочтительных вариантов его осуществления.
На фиг.1 показана капсула согласно изобретению;
на фиг.2 - капсула с антимикробным фильтром во впускном отверстии;
на фиг.3 - капсула с антимикробным фильтром в основной оболочке;
на фиг.4 - капсула с антимикробным фильтром в основной оболочке, расположенным между впускной поверхностью и ингредиентами.
В общем, согласно изобретению предлагается встраивать антимикробный фильтр в капсулу, содержащую ингредиент.
Термин «антимикробный фильтр» означает фильтр, который посредством механической фильтрации уменьшает количество микроорганизмов, например, бактерий, на нижней стороне фильтра.
В основном изобретение относится к капсулам, которые содержат ингредиенты напитка или пищи, и, в частности, к капсулам, содержащим ингредиенты смеси для детского питания, например, порошки на основе молока. Предпочтительно такие капсулы согласно изобретению герметизируются на месте производства после предпочтительной обработки защитным газом, например азотом, и открываются после их расположения в соответствующей машине для приготовления напитка или жидкости. Предпочтительно открывание капсул выполняется не вручную, а с помощью компонента соответствующей машины для приготовления напитков и/или внутреннего механизма капсулы. Этот способ открывания уменьшает риск загрязнения внутренней части капсулы.
Капсула подается в камеру машины для приготовления напитков вручную или автоматически. Капсула удерживается в камере в заданном положении. Подача жидкости внутрь капсулы и слив питательной жидкости из капсулы выполняется обычно тогда, когда капсула неподвижно закреплена в камере.
Приготовление питательной жидкости может быть основано на широком диапазоне способов взаимодействия жидкости и ингредиента, например, растворении, разбавлении, заварке, экстракции, смешивании, суспендировании и т.п. Растворение, разбавление и суспендирование предпочтительны в случае наличия внутри капсулы смесей для детского питания в виде порошка, хлопьевидных ингредиентов или ингредиентов в виде жидкого концентрата.
Предпочтительно капсулы открываются на впускной стороне с помощью соответствующих средств открывания или перфорирования, имеющихся в машине. Открывание или перфорирование на выпускной стороне капсул может быть выполнено или с помощью встроенного в капсулу средства открывания/перфорирования, или с помощью соответствующего средства открывания/перфорирования, являющегося частью машины для приготовления напитков.
В частности, механизм открывания может быть предназначен для прижатия поверхности открываемой капсулы к встроенному или наружному средству перфорирования/открывания за счет давления, повышающегося внутри капсулы. Это повышающееся давление может создаваться за счет впрыскивания жидкости, например, воды в капсулу через впускную поверхность капсулы.
Капсула также может быть открыта через мембрану или клапан, открывающиеся в результате повышения давления в капсуле или за счет использования толкателя, вставленного в капсулу для обеспечения протекания потока через мембрану или клапан.
Предпочтительно используется встроенный механизм перфорирования/открывания, который будет описан со ссылкой на фиг.1. Этот внутренний механизм, в частности, применяется для так называемых «прямоточных» капсул, в которых приготавливаемая жидкость может быть получена (т.е. подана) из капсулы без ее контакта с частями машины. Это значительно снижает риск загрязнения напитка после его приготовления в капсуле за счет взаимодействия впрыскиваемой жидкости с содержащимися в капсуле ингредиентами.
Закрытая капсула с встроенным средством открывания известна из документа ЕР 1472156 В1 и будет кратко описана со ссылкой на фиг.1.
Как показано на фиг.1, капсула 9 содержит чашеобразный основной корпус 10, который является формоустойчивым и изготовлен, например, из пластика, а также мембрану 11, приваренную по краю 13, образующему периферию чашеобразного основного корпуса 10. Мембрана 11 может быть изготовлена, например, из многослойной или металлической фольги. Позицией 12 обозначены ингредиенты. Система открывания капсулы согласно этому варианту осуществления изобретения содержит диск 14, расположенный в нижней части чашеобразного основного корпуса 10, и прокалывающий элемент 15. Прокалывающий элемент 15 помещен в камеру, образованную чашеобразным основным корпусом 10 и мембраной 11. Диск, расположенный в нижней части чаши, образует широкую поверхность, по которой во время экстракции может распределяться внутреннее давление. Для осуществления экстракции капсула вводится в машину для приготовления напитка, вода подается через иголку, которая перфорирует мембрану 11, и под действием повышенного давления в капсуле 9 диск 14 подвергается воздействию осевого усилия, направленного вниз к удерживающему элементу 16, так что прокалывающий элемент 15 открывает удерживающий элемент 16 чашеобразного основного корпуса 10, обеспечивая тем самым слив напитка, приготовленного внутри капсулы 9.
Позицией 1 на фиг.1 обозначен антимикробный фильтр согласно изобретению.
Как показано на фиг.1, этот фильтр расположен между по меньшей мере частью ингредиентов 12 и выпускным отверстием капсулы 9.
Предпочтительно антимикробный фильтр имеет номинальный размер отверстий не более 1 мкм, а более предпочтительно - не более 0,5 мкм, например, 0.2 мкм.
Предпочтительно фильтр 1 содержит по меньшей мере одну фильтрующую пористую мембрану, которую иногда также называют «микропористым фильтром». Например, фильтр может быть изготовлен из тонких слоев полимера и может иметь толщину менее 500 мкм, предпочтительно 10-300 мкм.
Предпочтительно антимикробный фильтр 1 имеет высокую пористость (например, 70-90% всего фильтра), чтобы чрезмерно не препятствовать протеканию жидкости через фильтр 1.
Кроме того, фильтр может быть снабжен (например, покрыт) используемым с пищевыми продуктами антимикробным веществом (например, эфирными маслами), уничтожающим микробы при прохождении напитка через фильтр 1.
Предпочтительно антимикробный фильтр 1 может использоваться совместно с капсулой, содержащей сухое молоко и/или другие компоненты смеси для детского питания.
Другие варианты осуществления изобретения показаны на фиг.2 и 3. Стрелка 3 показывает входящий поток жидкости, например, воды, на впускной стороне (верхней стороне) капсулы 9. Позицией 17 обозначено средство перфорирования впускной поверхности капсулы и подачи жидкости, которая может быть, например, горячей жидкостью под давлением, предпочтительно водой.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.2, антимикробный фильтр 1 расположен в выпускном отверстии 4 капсулы 9. В этом случае капсула может иметь только одно основное отделение 5, по меньшей мере частично заполненное ингредиентами напитка.
Давление впрыскиваемой жидкости 3 достаточно для перемещения через фильтр 1 напитка, приготавливаемого за счет взаимодействия жидкости 3 с ингредиентами в отделении 5. Оставшаяся в капсуле жидкость может быть легко удалена посредством подачи в капсулу сжатого воздуха, чтобы получить готовый питательный напиток.
Как показано на фиг.2 и 3, приготовленная жидкость может непосредственно стекать (например, капать) в бутылочку 2 для детского питания, помещенную под выпускной стороной капсулы 9.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.3, антимикробный фильтр 1 установлен так, что между выпускным отверстием 4 капсулы 9 и основным отделением 5 для ингредиентов имеется второе отделение 6. При необходимости это второе отделение 6 также может быть, по меньшей мере частично, заполнено ингредиентами, в особенности ингредиентами, которые не предрасположены или предрасположены в меньшей степени к бактериальному загрязнению по сравнению с ингредиентами, содержащимися в отделении 5.
Антимикробный фильтр 1, показанный на фиг.3 полностью пересекает внутреннюю часть капсулы 9, а антимикробный фильтр 1, показанный на фиг.2, только частично перекрывает поверхность (если смотреть сверху) внутренней части капсулы.
В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.3, антимикробный фильтр расположен на некотором расстоянии от дна 20 капсулы 9. В этом случае предпочтительно, чтобы имелась опорная стенка для поддержания мембраны фильтра и ее защиты от разрыва под действием давления жидкости в капсуле. Опорная стенка может быть сеткой из пластика или металла, помещенной, например, под мембраной фильтра. Следует отметить, что антимикробный фильтр 1 также может быть помещен на дно 20 капсулы 9 и может полностью или частично закрывать его. Антимикробный фильтр 1 может быть герметично прикреплен к дну 20 по всей его поверхности или только частично, например, по его кромке.
Следует обратить внимание, что антимикробный фильтр 1 также может быть прикреплен к наружной поверхности капсулы 9, предпочтительно к наружной поверхности дна 20 капсулы.
Антимикробный фильтр 1 может быть прикреплен (например, герметично присоединен в месте, обозначенном позицией 19) к внутренней поверхности боковых стенок 18 капсулы 9. Герметичное соединение 19 может быть выполнено, например, посредством ультразвуковой сварки, склеивания, запрессовки и т.д. Герметичное соединение предотвращает протекание напитка через возможный зазор между фильтром 1 и внутренней поверхностью стенок капсулы 9, который может создавать обходной путь для нефильтрованной жидкости.
Из фиг.3 понятно, что ингредиент, помещенный во второе отделение 6, т.е. с нижней стороны фильтра 1, не будет фильтроваться, а будет попадать в приемник (бутылочку) 2 без фильтрации.
За последнее время привлекли внимание некоторые разновидности бактерий, поскольку было обнаружено, что они обладают полезными свойствами для организма человека при их приеме внутрь. В частности, было обнаружено, что специальные разновидности молочных бактерий и бифидобактерий могут колонизировать слизистую оболочку кишечника и уменьшать способность болезнетворных бактерий прилипать к кишечной эпителиальной ткани с целью иммуномодулирующего действия и поддержания хорошего самочувствия. Такие бактерии иногда называют пробиотиками.
Было предложено добавлять пробиотики в смеси для детского питания с целью поддержания колонизации кишечника и содействия колонизации «хорошими» бактериями - бифидобактериями и молочными бактериями, а не вредными бактериями - патогенными микроорганизмами, например, клостридиями и т.п. Обычно минимальное количество добавок составляет 10Е7 КОЕ/г, хотя, в общем, предпочтительны более высокие значения добавок, например, до 10Е12 КОЕ/г. Однако ввиду того, что пробиотики являются бактериями или другими микроорганизмами, антимикробный фильтр согласно изобретению будет удерживать их также эффективно, как и патогенные микроорганизмы. Таким образом, если желательно, чтобы смесь для детского питания в капсуле содержала пробиотики, необходимо, чтобы пробиотики подавались в бутылочку с восстановленной смесью. Например, микроорганизмы пробиотиков могут находиться во втором отделении 6. Фильтр 1, таким образом, не будет удерживать пробиотики в основном отделении 5.
На фиг.4 показан другой вариант осуществления изобретения. В этом варианте антимикробный фильтр расположен между впускной стороной 8 и ингредиентами, помещенными в отделение 5. Такие ингредиенты могут содержать смесь для детского питания в виде порошка или жидкого концентрата. Смесь может включать в себя пробиотики в сухом виде, покрытые оболочкой для физической защиты от других ингредиентов. Фильтр помещен на определенном расстоянии от впускной стороны 8 фильтра, достаточном для обеспечения ввода средства 17 впрыскивания, например, иголки. Фильтр может быть присоединен, например герметично, к ступенчатому участку 21 капсулы. В нижней части капсулы могут быть расположены прорываемая или прокалываемая мембрана 16 и средство открывания, например, прокалывающая пластина или диск 14, помещенный между дном 20 или выпускным отверстием 4 капсулы и мембраной 16. Мембрана может быть герметично присоединена ко второму нижнему ступенчатому участку 22 капсулы. Разумеется, прокалывающая пластина может быть выполнена за одно целое с дном капсулы. В этом варианте осуществления изобретения фильтр 1 может дополнительно поддерживаться опорным элементом (не показан), помещенным между ингредиентом и фильтром. Впускная сторона 8 может быть выполнена из гибкого перфорируемого материала, например, алюминия и/или пластика.