КАПСУЛА, СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА
CAPSULE, SYSTEM AND METHOD FOR BEVERAGE PREPARATION

Область техники
Настоящее изобретение относится к капсуле, системе и способу для приготовления напитка.
В частности, настоящее изобретение относится к капсуле для приготовления напитка, такого как кофе, из одного или нескольких продуктов, содержащихся в одноразовой капсуле, с помощью варочной машины, нагнетающей горячую воду под давлением в капсулу для экстракции содержащегося в ней продукта. Изобретение также относится к системе для приготовления напитка, содержащей капсулу по изобретению и варочное устройство для нагнетания варочной жидкости в капсулу, снабженное прокалывающими средствами, предназначенными для перфорирования капсулы с целью получения по меньшей мере одного прохода для нагнетания варочной жидкости. Изобретение также относится к способу приготовления напитка.
Уровень техники
Капсулы для приготовления напитков, содержащие, например, быстрорастворимые, обезвоженные, концентрированные или свежемолотые или свежеизмельченные пищевые продукты, в последние годы стали весьма популярными, хотя они известны с первой половины XX столетия.
Эти капсулы обычно изготавливают из мягкого, полужесткого или жесткого материала, такого как бумага, слоистый пластик, алюминий, пластик, получаемый литьем под давлением, или пластик, получаемый совместным литьем под давлением. С недавних пор капсулы, изготавливаемые термолитьем или совместным литьем пластиковых материалов под давлением, приобрели популярность и широко используются, поскольку они представляют собой гигиеническое практичное средство для приготовления напитков.
Известны некоторые капсулы, такие как капсула, описанная в WO 2010076048, которые имеют две противолежащие стенки, перпендикулярные относительно продольной оси капсул, одну, так называемую стенку для впуска среды, где во время использования разбавляющее вещество (обычно вода) для приготовления напитка нагнетается через соответствующие средства впуска, и стенку, включающую в себя фланец, которая действует как стенка для выпуска напитка, т.е. в качестве выпуска для приготовленного напитка. Боковая стенка, по существу, имеющая форму усеченного конуса, соединяет две противолежащие стенки для образования закрытой камеры для хранения пищевых продуктов и приготовления готового напитка, который может быть получен различными способами, например, посредством настаивания, варки или растворения обезвоженных пищевых продуктов.
Специалистам в этой области известно, что стенка для впуска воды и боковая стенка могут непрерывно соединяться по одному радиусу, и вместе со стенкой для выпуска напитка они также могут быть спроектированы и собраны таким образом, чтобы капсулы были полностью запечатаны. В таком случае они могут быть изготовлены из высоконепроницаемого для кислорода барьерного материала, такого как алюминий или EVOH, иногда используемого совместно с другими материалами, при этом для получения необходимой формы могут применяться различные технологии. Как вариант, эти стенки могут быть изготовлены из слегка проницаемого для кислорода материала, что позволяет газам и другим мелким молекулам, в зависимости от относительных давлений по отношению к среде снаружи камеры, проникать в камеру или выходить из нее, при этом создается ограниченный барьерный эффект для противодействия ухудшению качества пищевых продуктов, содержащихся в капсуле.
В совершенно иных вариантах выполнения капсулы, которые могут использоваться с дозирующими устройствами, предназначенными для вышеуказанного существующего уровня техники, могут быть предусмотрены с отверстиями на поверхности стенки для впуска воды или стенке для выпуска напитка или на обеих этих стенках, которые образуют камеру, ограничиваемую двумя противолежащими стенками и боковой стенкой, т.е., фактически, «полуоткрытую» камеру. В отношении полуоткрытых камер предпочтительно требуется, чтобы капсула была обернута в дополнительную «вспомогательную» упаковку во избежание окисления содержащихся в ней продуктов или ухудшения их качества в результате контакта с такими средами, как воздух и влага, или загрязнения в результате непосредственного контакта с окружающей средой и загрязнителями. В этих капсулах наличие отверстий на поверхности стенки для впуска воды или стенки для выпуска напитка или на обеих этих стенках рассматривается по существующему уровню техники как желательный отличительный признак, поскольку такие отверстия обеспечивают свободное прохождение среды и/или препятствуют проявлению неустойчивых характеристик материала капсулы, которое может иметь место во время открывания средства впуска или средств выпуска или обоих этих средств.
Что касается стенки для выпуска напитка, по упомянутому уровню техники она ограничивается кольцевым фланцем, который, как правило, но не в обязательном порядке, выполняется из такого же материала на боковой стенке и стенке для впуска воды. Материал выбирается надлежащим образом для получения необходимых механических свойств применительно к рабочим давлениям и температурам, которые используются для приготовления готового продукта, при этом фланец обычно имеет уплотнительные средства для обеспечения водонепроницаемого уплотнения во время приготовления напитка.
Настоящее изобретение не ориентировано на вышеуказанную стенку для выпуска напитка и соответствующие уплотнительные средства, хотя стоит отметить, что доступные в настоящее время технологии могут предлагать использование разрываемых жестких крышек или предварительно прокалываемой фольги или разрываемой фольги или соответствующих дисков для нагнетания с предварительно образованными отверстиями, при этом для специалистов легкодоступными являются некоторые другие технологии, предусматривающие растворение материалов при контакте с разбавителями с целью обеспечения прохождения среды через средства для выпуска. Другими словами, для получения средств выпуска для готового напитка специалисты в этой области смогут сделать выбор из множества решений, которые могут рассматриваться применительно к капсуле, описанной в настоящей заявке.
В целях настоящей заявки достаточно сказать, что предпочтительной областью применения является использование полностью запечатанной стенки для выпуска напитка, которая может открываться посредством использования гидравлического давления в процессе приготовления продукта или посредством разрывания ослабленной стенки жесткого элемента или использования других способов, известных специалистам в этой области техники.
Устройство, предназначенное для использования с капсулой из этой заявки, является устройством такого типа, которое доступно специалистам в этой области техники, например, как описано в WO 2009115474. В частности, оно предназначено для обеспечения герметичного соединения между гидравлической системой, направляющей поступающую среду (обычно воду), и камерой капсулы с целью обеспечения приготовления напитка. Уплотнительные средства капсулы контактируют с сопрягающимися уплотнительными средствами дозирующего устройства. Рабочие давления обычно составляют 1-20 бар.
Для обеспечения поступления воды в камеру через стенку для впуска воды в известных машинах используются прокалывающие средства (например, поз. 28, фиг. 2, WO 2009115474). Такие прокалывающие средства могут, например, изготавливаться с помощью пробивки металла или других технологий, например, таких как термолитье полимеров. В общем, эти средства имеют форму ножей с наклонными плоскостями и заостренными вершинами для обеспечения надлежащего взаимодействия с капсулой.
Сущность такого взаимодействия, которое необязательно должно быть взаимодействием с целью разрывания, фактически, является иной согласно технологии, используемой применительно к технологии, которую выбирают для обеспечения жидкостного соединения между камерой капсулы и водяным контуром дозирующего устройства.
В документе ЕР 2476633, например, приводится описание капсулы и стенки для впуска воды, которые выполнены из термоформованного слоистого материала, при этом предусмотрены ножи для прокалывания стенки для впуска воды. Такое взаимодействие хорошо известно, например, из WO 2009115474.
Поскольку в ЕР 2476633 капсула выполнена из термоформуемого слоистого пластикового материала, она не может создавать требуемое жидкостное соединение, которое обеспечивается алюминиевыми капсулами, и характеристики капсулы не являются прогнозируемыми, что ведет к значительному варьированию качества напитка или даже невозможности подачи напитка. Фактически, в случае ненадлежащего жидкостного соединения может иметь место значительное разрушение капсулы.
В документе ЕР 2452893 описывается еще одна граница раздела между прокалывающими средствами и стенкой для впуска воды, где ножи («перфорирующие средства») приходят в контакт со стенкой капсулы для впуска воды, которая в этом случае выполнена из пластикового материала, получаемого термолитьем под давлением, и имеет предварительно выполненные отверстия. В этом применении давление, прикладываемое ножами к стенке для впуска воды, предназначено не для разрывания стенки для впуска воды, а для расширения вышеуказанных предварительно проколотых впускных отверстий с целью обеспечения улучшенного свободного прохождения разбавителя.
В документе GB2489409 описывается капсула, в которой ножи могут контактировать со стенкой для впуска воды и благодаря такому контакту, пусть даже без образования средств для впуска разбавителя, поскольку такие средства предварительно образованы в вышеуказанной стенке, могут взаимодействовать для деформирования упруго деформируемой секции капсулы.
Варианты выполнения по существующему уровню техники не обеспечивают надлежащую границу между прокалывающими средствами и капсулой, поскольку требуются или предварительно проколотые отверстия в стенке для впуска воды, которые, в свою очередь, позволяют кислороду быстро ухудшать качество пищевых продуктов, содержащихся в камере, особенно в случае использования жареного молотого кофе, или использование алюминия. В случае пластиковых капсул, где стенка для впуска воды прокалывается ножами, заявитель установил, что ножи создают препятствие для проникновения воды внутрь камеры, поскольку они занимают прокалываемую область пластикового материала и затрудняют надлежащее приготовление пищевых продуктов, содержащихся в камере.
Другая проблема известных капсул состоит в уплотнении приемника варочной машины у капсулы во время варочного цикла для предотвращения утечки воды наружу машины. Уплотнение затрудняется при использовании капсул, изготовленных из однокомпонентного пластикового материала по причине высокого давления, действующего во время цикла использования варочной воды.
Таким образом, требуется усовершенствованная капсула, которая может обеспечить, прежде всего, надежное гидравлическое соединение между средством подачи воды дозирующего устройства и камерой капсулы, так чтобы капсулы обеспечивали подачу готового продукта улучшенного качества.
Во-вторых, также требуется полностью запечатанная капсула, в которой средства впуска образуются после вставления капсулы в дозирующее устройство (варочное устройство) для приготовления напитка. Это обеспечивает максимальное сохранение ароматических свойств, в то же время, с учетом вспомогательной упаковки, исключая расходы на охрану окружающей среды и неудобства, связанные с вышеуказанной упаковкой.
В-третьих, требуется капсула, где необходимо обеспечить прогнозируемые характеристики во время ее открывания, и цикл приготовления продукта во избежание нестабильных условий и для обеспечения надежного постоянного качества готового напитка.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы решить или по меньшей мере частично устранить вышеуказанные проблемы.
Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить капсулу, которая имеет форму поверхности и конструкцию, которые могут быть адаптированы к технологии совместного литья под давлением с целью образования барьера внутри корпуса, противодействующего окислителям или веществам, которые ухудшают качество пищевых продуктов, содержащихся в камере, и обеспечения качества хранящихся пищевых продуктов на длительный срок.
Кроме того, усовершенствованная капсула настоящего изобретения предназначена для создания расширенного ряда схем прокалывания с целью обеспечения средств впуска в полностью запечатанной капсуле и максимальной гибкости конструкции дозирующего устройства, предназначенного для приготовления готового продукта, и манипулирования самой капсулой во время процесса приготовления напитка.
И, наконец, настоящая заявка также предназначена для получения системы, состоящей из усовершенствованной капсулы и дозирующего устройства, которое улучшает экстракцию или растворение пищевых продуктов, содержащихся в камере, и, таким образом, повышает качество готовых продуктов.
Раскрытие изобретения
Эти и другие задачи решаются с помощью капсулы по настоящему изобретению, т.е. капсулы для приготовления напитка из порции продукта по п. 1 формулы изобретения. Другими объектами изобретения являются система и способ для приготовления напитка соответственно по пп. 18 и 24 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения охарактеризованы зависимыми пунктами формулы изобретения.
Капсула по изобретению содержит боковую стенку, стенку для впуска воды и стенку для выпуска напитка, которые образуют полый закрытый корпус, в котором помещен продукт, предназначенный для варки. Стенка для впуска воды содержит по меньшей мере одну область прокалывания, которая прокалывается прокалывающими средствами варочного устройства для получения одного или нескольких отверстий для впуска воды на вышеуказанной стенке капсулы для впуска воды с целью подачи воды под давлением внутрь капсулы во время варочного цикла. Во время использования по меньшей мере одна область прокалывания стенки для впуска воды пригодна для перфорирования соответствующими прокалывающими средствами, предусмотренными на устройстве для приготовления напитка (т.е. на варочном устройстве), в которое вставлена капсула.
Кроме того, стенка для впуска воды содержит по меньшей мере одну усиленную область и по меньшей мере одна область прокалывания стенки для впуска воды отличается от усиленной области, т.е. она расположена снаружи, вышеуказанной по меньшей мере одной усиленной области. Термин «снаружи» в данном контексте указывает, что область прокалывания не является частью по меньшей мере одной усиленной области. По меньшей мере одна область прокалывания имеет такие размеры и выполнена таким образом, что она может подвергаться пластической деформации во время приготовления напитка по меньшей мере у отверстий, выполненных ножами варочной машины. Этап прокалывания ведет к некоторому деформированию прокалываемой области, при этом дополнительная деформация в результате воздействия воды под давлением возникает после перфорирования по меньшей мере одной области перфорирования вышеуказанными прокалывающими средствами варочного устройства.
Выражение «подвергается пластической деформации» или «пластическая деформация» означает здесь, что в капсуле подвергается деформации по меньшей мере часть одной области прокалывания во время процесса приготовления напитка, при этом по меньшей мере часть переданной деформации сохраняется в области прокалывания в конце вышеуказанного цикла варки.
Другими словами, форма капсулы деформируется по сравнению с формой капсулы, когда ее вставляют в варочное устройство, и по меньшей мере часть этой деформации сохраняется капсулой в конце цикла варки.
Преимущественно наличие по меньшей мере одной усиленной области и по меньшей мере одной области прокалывания, расположенной на стенке для впуска воды снаружи вышеуказанной усиленной зоны стенки для впуска воды, позволяет получить области стенки для впуска воды, которые подвергаются разным деформациям во время процесса приготовления напитка.
Фактически, по меньшей мере одна область прокалывания стенки для впуска воды может быть более гибкой и деформируемой по сравнению с другими участками стенки для впуска воды и, в частности, по отношению к усиленной области, имеющей повышенную жесткость.
Таким образом, во время использования область стенки для впуска воды может эффективно прокалываться прокалывающими средствами варочного устройства для приготовления напитка, которые приходят в контакт со стенкой для впуска воды и, в частности, с по меньшей мере одной областью прокалывания стенки капсулы для впуска воды.
Кроме того, область прокалывания, включающая в себя по меньшей мере одно отверстие, выполненное ножами, преимущественно, по меньшей мере частично, подвергается пластической деформации, перемещаясь внутрь полого корпуса капсулы после прокалывания области прокалывания прокалывающими средствами варочного устройства. Таким образом, по меньшей мере участок стенки для впуска воды, где расположено отверстие, будет перемещаться относительно прокалывающего ножа, при этом область отверстия, где не расположен нож, будет увеличиваться, и также может увеличиваться расход воды, нагнетаемой в полый корпус капсулы с целью обеспечения полного и эффективного настаивания порции продукта, содержащегося в капсуле.
По меньшей мере одно отверстие, предусмотренное в области прокалывания стенки для впуска воды, после деформации области прокалывания может больше не приходить в контакт с прокалывающими средствами варочного устройства. Если предусмотрены одно или несколько прокалывающих средств, по меньшей мере одно из них может не находиться в полном контакте с областью прокалывания капсулы после пластической деформации. Таким образом, поток воды, нагнетаемый в капсулу, может быть увеличен благодаря увеличенному пространству, которое образуется между по меньшей мере одним прокалывающим средством и соответствующим отверстием в области прокалывания капсулы после ее деформации. Другими словами, после деформации стенки капсулы для впуска воды прокалывающие средства варочного устройства не препятствуют или не ограничивают прохождение потока воды в одно или несколько отверстий, расположенных в по меньшей мере одной области прокалывания.
По меньшей мере часть по меньшей мере одной области прокалывания подвергается пластической деформации посредством перемещения на по меньшей мере 50%, предпочтительно вплоть до 150% глубины проникновения вышеуказанных прокалывающих средств варочного устройства в стенку капсулы для впуска воды. Таким образом, может быть обеспечено увеличенное прохождение воды между стенкой для впуска воды и по меньшей мере одним из прокалывающих средств. Выражение «глубина проникновения» означает здесь относительное перемещение прокалывающих средств от первого контакта между прокалывающими средствами и наружной поверхностью капсулы (т.е. наружной поверхностью стенки для впуска воды). Другими словами, величина глубины проникновения соответствует расстоянию, которое проходят прокалывающие средства от положения первого контакта с наружной поверхностью капсулы до их конечного положения, которое достигается в конце этапа прокалывания.
По меньшей мере одна область прокалывания по меньшей мере частично подвергается пластической деформации под действием давления, прикладываемого к вышеуказанной стенке водой, нагнетаемой в капсулу. Как известно по существующему уровню техники, подача воды или другой варочной жидкости обеспечивается нагнетательным средством варочного устройства. Предпочтительно давление воды составляет 2-6 бар, наиболее предпочтительно 2-4 бар, т.е. впуск капсулы деформируется при давлении, которое может составлять 2-6 бар, предпочтительно 2-4 бар. Кроме того, пластическая деформация по меньшей мере одной области прокалывания имеет место между повышением давления внутри полого корпуса капсулы и первым выпуском приготовленного напитка из стенки для выпуска напитка. Во время процесса приготовления напитка после перфорирования области прокалывания капсулы прокалывающими средствами варочного устройства вода нагнетается в полый корпус капсулы через одно или несколько отверстий, образованных в области прокалывания, с целью повышения давления внутри капсулы для обеспечения эффективного настаивания содержащегося в ней продукта.
Пластическая деформация стенки капсулы для впуска воды обеспечивает по меньшей мере две отдельные стадии повышения давления нагнетаемой воды. Первое повышение давления обеспечивается после перфорирования по меньшей мере одной области прокалывания капсулы прокалывающими средствами варочного устройства и нагнетания воды в капсулу. Давление увеличивается до тех пор, пока по меньшей мере часть по меньшей мере одной области прокалывания не будет деформирована, тем самым, обеспечивая увеличенное прохождение потока воды внутрь капсулы. Второе повышение давления обеспечивается посредством нагнетания воды в капсулу через деформированную стенку для впуска воды до тех пор, пока не закончится настаивание продукта, содержащегося в полом корпусе капсулы, и давление внутри капсулы не обеспечит открывание стенки для выпуска готового продукта из капсулы.
По меньшей мере одна граничная линия образована между по меньшей мере одной усиленной областью и по меньшей мере одной областью прокалывания стенки для впуска воды. Другими словами, по меньшей мере одна граничная линия, по существу, разделяет область стенки капсулы для впуска воды, которая не деформируется (по меньшей мере часть усиленной области) и область стенки для впуска воды, которая деформируется (по меньшей мере часть области прокалывания).
Следует отметить, что по меньшей мере одна область прокалывания и по меньшей мере одна усиленная область могут быть расположены в разных местах на стенке капсулы для впуска воды согласно различным возможным вариантам выполнения.
По меньшей мере одна область прокалывания и по меньшей мере одна усиленная область расположены на стенке для впуска воды в шахматном порядке (или по «шахматной» траектории). Предпочтительно вышеуказанная по меньшей мере одна усиленная область и вышеуказанная по меньшей мере одна область прокалывания расположены в шахматном порядке в радиальном направлении, проходящем от боковой стенки капсулы и, в частности, ее периферийного края, к центральной оси полого корпуса капсулы.
В варианте выполнения по меньшей мере одна усиленная область и по меньшей мере одна область прокалывания расположены по кольцевой траектории. Однако по другим возможным вариантам выполнения усиленная область и/или область прокалывания могут быть расположены по окружной траектории, т.е. вышеуказанная область соответствует окружной поверхности стенки капсулы для впуска воды.
По предпочтительным вариантам выполнения капсула содержит по меньшей мере одну периферийную усиленную область, по существу, расположенную на участке стенки капсулы для впуска воды рядом с боковой стенкой. По другим возможным вариантам выполнения капсула содержит центральную усиленную область, по существу, расположенную на верхнем участке стенки для впуска воды.
По меньшей мере одна периферийная усиленная область и по меньшей мере одна центральная усиленная область могут быть предусмотрены на стенке капсулы для впуска воды вместе или по отдельности. Фактически, по иллюстративному варианту выполнения стенка капсулы для впуска воды может иметь периферийную усиленную область и область прокалывания, проходящую снаружи усиленной области, по существу, на верхнем участке стенки капсулы для впуска воды. И, наоборот, по возможному варианту выполнения стенка капсулы для впуска воды может иметь центральную усиленную область и по меньшей мере одна область прокалывания может быть предусмотрена на участке стенки для впуска воды между центральной усиленной областью и боковой стенкой.
В предпочтительном варианте выполнения по меньшей мере одна периферийная усиленная область и по меньшей мере одна центральная усиленная область могут быть совместно предусмотрены на стенке капсулы для впуска воды, при этом область прокалывания будет проходить между ними. Согласно этому предпочтительному варианту выполнения по меньшей мере одна область прокалывания проходит непрерывно или прерывисто вдоль, по существу, кольцевой области стенки для впуска воды между двумя усиленными областями.
Преимущественно такая конфигурация обеспечивает эффективное перфорирование области прокалывания и также эффективную пластическую деформацию по меньшей мере части области прокалывания. Различное поведение разных областей применительно к воздействию давления воды вызывает деформацию, которая возникает предпочтительно в области прокалывания у по меньшей мере прокалываемых отверстий.
По меньшей мере одна усиленная область содержит усиливающие средства, и/или она содержит по меньшей мере часть, имеющую увеличенную толщину по отношению к толщине по меньшей мере одной области прокалывания стенки для впуска воды. В конечном счете, увеличенная толщина усиленной области по отношению к области прокалывания также может использоваться совместно с усиливающими средствами, такими как ребра, предназначенными для образования по меньшей мере одной усиленной области.
В любом случае наличие усиливающих средств и/или увеличенной толщины стенки для впуска воды в по меньшей мере одной области прокалывания позволяет увеличить жесткость вышеуказанной области по сравнению с по меньшей мере одной областью прокалывания стенки для впуска воды, расположенной снаружи по меньшей мере одной области прокалывания. Следовательно, по меньшей мере одна область прокалывания может быть деформирована во время процесса приготовления напитка; деформация является по меньшей мере частично пластической деформацией, которую можно наблюдать в капсуле после ее использования в варочном цикле. Конечная деформация отличается от деформации на этапе прокалывания.
По возможному варианту выполнения усиливающие средства, образующие по меньшей мере одну усиленную область, проходят по меньшей мере частично по боковой стенке капсулы.
Вышеуказанные усиливающие средства, предназначенные для образования по меньшей мере одной усиленной области стенки для впуска воды, могут изготавливаться в различных формах согласно различным возможным вариантам выполнения. Усиливающее средство содержит один или несколько выступов или ребер, выступающих от поверхности стенки для впуска воды (или внутренней или наружной поверхности стенки для впуска воды или от обеих поверхностей стенки для впуска воды). Усиливающие средства в форме ребер могут быть расположены в окружном направлении и/или в радиальном направлении на вышеуказанной стенке для впуска воды.
Термин «ребро» означает здесь узкий выступ или подобный элемент, расположенный на стенке капсулы. Кроме того, термины «в радиальном направлении» или «в окружном направлении» соответственно означают, что одно или несколько ребер проходят, по существу, в радиальном направлении относительно центральной оси капсулы и по окружной линии относительно центральной оси капсулы.
По возможным вариантам выполнения усиливающие средства, образующие по меньшей мере одну усиленную зону, содержат по меньшей мере один углубленный участок, который или полностью содержится в стенке для впуска воды или проходит как по боковой стенке, так и по стенке для впуска воды.
Следует принять во внимание, что углубленные участки содержат по меньшей мере одну поверхность для образования своего рода непрерывного «гофрирования» в стенке капсулы для впуска воды. В процессе проектирования углубленный участок можно рассматривать в качестве «удаленного» участка объема капсулы в стенке капсулы для впуска воды / боковой стенке капсулы; таким образом, поверхность стенки для впуска воды модифицируется, и она «утапливаются» ниже ее исходного уровня и снова поднимается до исходного уровня и формы.
В предпочтительном иллюстративном варианте выполнения количество углубленных участков или углублений можно выбирать из неделимых чисел, предпочтительно из 5, 7, 11 или 13. Было установлено, что это создает особое преимущество в системе, где количество ножей или перфорирующих элементов в варочном устройстве равно 3 или другому нечетному числу.
Другие конструктивные особенности капсулы этого типа описаны в одной из заявок PCT/IB2012/002408, находящихся на одновременном рассмотрении. В варианте выполнения углубленные участки капсулы содержат по меньшей мере одну поверхность, которая лежит на плоскости или которая содержит по меньшей мере одну ось, сохраняющую постоянный угол (α) наклона относительно вышеуказанной центральной оси капсулы или относительно вертикальной оси, параллельной центральной оси. Кроме того, по меньшей мере одна поверхность или ось проходит между самой ближней и самой дальней концевыми частями углубленного участка относительно вышеуказанной центральной оси капсулы. Следует отметить, что предпочтительно наклон по меньшей мере одной поверхности углубленного участка измеряется с помощью соответствующего наклона плоскости или оси (прямой линии), направленной к центральной оси капсулы или к вертикальной оси, параллельной центральной оси капсулы, и/или пересекающейся с такой осью. Это означает, что по меньшей мере в одном месте, предпочтительно в некотором количестве мест, участок стенки для впуска воды отсутствует, и что в этих местах стенка заменяется по меньшей мере одной поверхностью, которая определяется как «углубленный участок», т.е. «утопленный участок» корпуса капсулы; термин «углубленный» используется со ссылкой на уровень стенки относительно остальной части корпуса капсулы.
По предпочтительному варианту выполнения по меньшей мере одна поверхность углубленного участка, которая сохраняет постоянный угол наклона относительно центральной оси капсулы или вертикальной оси, является нижней поверхностью углубленного участка.
Другими словами, каждый углубленный участок содержит по меньшей мере одну поверхность, предпочтительно «скошенную», т.е. наклонную, которая образует дополнительную поверхность, предпочтительно нижнюю поверхность углубленного участка, которая расположена под углом к вертикальной оси (т.е. к центральной оси капсулы или параллельной ей оси) с постоянным наклоном.
Вышеуказанная поверхность или ось расположена под углом относительно центральной оси капсулы или относительно вертикальной оси, параллельной центральной оси и образует предпочтительно острый угол α с вертикалью, т.е. относительно направления, параллельного центральной оси А капсулы или (что тоже самое) центральной оси капсулы. Предпочтительно угол α, как определено выше, составляет 10-75°, предпочтительно 25-60°, наиболее предпочтительно примерно 35-50°.
По меньшей мере боковая стенка и стенка для впуска воды выполнены как одно целое, и предпочтительно они выполнены из одного материала, предпочтительно из пластикового материала. Для простого и экономичного массового производства капсулы может использоваться другой производственный процесс. По возможному варианту выполнения, по меньшей мере стенка для впуска воды и боковая стенка выполняются посредством литья под давлением или совместного литья под давлением пластикового материала.
Экспериментальные исследования, выполненные заявителем, показывают, что использование пластикового материала, имеющего нижеуказанные тепловые и механические свойства, обеспечивает как эффективное перфорирование по меньшей мере одной области прокалывания стенки капсулы для впуска воды, так и пластическую деформацию по меньшей мере части области прокалывания в результате воздействия давления воды во время процесса приготовления напитка.
3
3
К материалам, пригодным для использования, относятся РР и РЕ, предпочтительно HDPE, имеющий плотность 850-1050 кг/м, предпочтительно 951 кг/м (измеренную по ISO 1872), показатель текучести расплава 9-13 г/10 мин, предпочтительно 11 г/10 мин (показатель текучести расплава, измеренный по ISO 1133), растягивающую нагрузку 23-29 МПа, предпочтительно 26 МПа (измеренную по ISO 527-2/1В). Предпочтительный материал должен соответствовать всем вышеуказанным предпочтительным значениям.
2
2
Пригодный материал имеет ударную вязкость по Шарпи на образцах с надрезом (при 23°C) 3,1-3,9 кДж/м, предпочтительно 3,5 кДж/м (измеренную по ISO 179). Предпочтительный материал должен соответствовать всем вышеуказанным предпочтительным значениям и ударной вязкости по Шарпи на образцах с надрезом.
Кроме того, температура размягчения по Вика составляет 50-80, предпочтительно 55-75 и наиболее предпочтительно 60-70 (измеряемая по ISO 306 (метод В50). При измерении по стандарту ASTM D1525 B50 температура размягчения по Вика предпочтительно составляет 50-60, предпочтительно 54-58 и наиболее предпочтительно 56. Температура плавления (второй нагрев) предпочтительно составляет 115-145°C, предпочтительно 131°C (измеряемая по ASTM D2117). Пригодный материал имеет твердость по Шору по шкале D в диапазоне 55-66, предпочтительно 60 (ASTM D2240).
Пригодным пластиковым материалом для изготовления капсулы является материал, который имеется в продаже под наименованием Rigidex BD5211EA и выпускается компанией INEOS.
Настоящее изобретение также относится к системе для приготовления напитка, содержащей капсулу такого типа, который описан выше, и варочное устройство, содержащее прокалывающие средства для прокалывания (перфорирования) по меньшей мере одной области прокалывания стенки капсулы для впуска воды, и нагнетательное средство для нагнетания воды под давлением внутрь полого корпуса капсулы через одно или несколько отверстий для впуска воды, выполненных в стенке капсулы для впуска воды прокалывающими средствами. Преимущественно по меньшей мере одна прокалывающая область стенки для впуска воды подвергается по меньшей мере частично пластической деформации во время приготовления напитка.
По меньшей мере часть деформированной области прокалывания может не контактировать с по меньшей мере одним прокалывающим средством, поэтому отверстия, образованные прокалывающими средствами, не будут заблокированы, и может быть увеличен поток воды, поступающий внутрь полого корпуса капсулы.
Дополнительные особенности системы для приготовления напитков раскрываются в зависимых пунктах формулы изобретения. Настоящее изобретение также относится к способу для приготовления напитка из капсулы такого типа, как описан выше, и к варочному устройству, содержащему прокалывающие средства и средство для нагнетания воды по п. 24 формулы изобретения.
Способ содержит следующие этапы:
прокалывание по меньшей мере части по меньшей мере одной области прокалывания стенки для впуска воды прокалывающими средствами варочного устройства для получения одного или нескольких отверстий для впуска воды в стенке капсулы для впуска воды;
пластическая деформация по меньшей мере части по меньшей мере одной области прокалывания стенки для впуска воды под действием давления воды, прикладываемого к стенке, которая нагнетается средством нагнетания воды варочного устройства во время приготовления напитка,
при этом по меньшей мере часть переданной деформации сохраняется в области прокалывания в конце цикла варки.
Дополнительные особенности способа по изобретению раскрыты в зависимых п.п. 25-31 формулы изобретения.
Другой объект изобретения относится к способу для приготовления напитка из содержимого капсулы по вышеописанному варианту выполнения и варочному устройству, содержащему прокалывающие средства и средство для нагнетания воды, при этом способ содержит прокалывания по меньшей мере одной области прокалывания стенки для впуска воды прокалывающими средствами варочного устройства для образования одного или нескольких отверстий для впуска воды в стенке капсулы для впуска воды и также содержит этап деформирования по меньшей мере части по меньшей мере одной области прокалывания стенки для впуска воды под действием давления, прикладываемого нажимным элементом к стенке для впуска воды, при этом область прокалывания вокруг указанных отверстий перемещается внутрь полого корпуса, освобождая по меньшей мере частично указанные отверстия от указанных прокалывающих средств. Предпочтительно по меньшей мере часть переданной деформации сохраняется в области прокалывания в конце вышеуказанного цикла варки. В этом объекте изобретения давление предпочтительно прикладывается механически, например, нажимным элементом, который перемещается с ножами, или другими прокалывающими средствами, или относительно ножей, для сжатия участка стенки для впуска воды, например, центральной усиленной области или области рядом с ножами, с целью перемещения внутрь по меньшей мере части области покалывания и обеспечения необходимой степени освобождения отверстий от ножей или других прокалывающих средств.
Капсула, пригодная для этого способа, является капсулой, которая соответствует вышеописанной капсуле, деформируемой водой, при этом по меньшей мере часть по меньшей мере одной области прокалывания стенки для впуска воды деформируется под действием давления, прикладываемого нажимным элементом к указанной стенке для впуска воды, и область прокалывания вокруг указанных отверстий перемещается внутрь указанного полого корпуса, освобождая по меньшей мере частично указанные отверстия от прокалывающих средств. Другим объектом настоящего изобретения является машина для варки напитков, а также система, включающая в себя машину для варки напитков, при этом указанная машина включает в себя приемник для размещения капсулы и прокалывающих средств, и указанная машина также содержит нажимной элемент, пригодный для контакта с по меньшей мере частью стенки для впуска воды с целью ее деформирования, при этом область прокалывания вокруг вышеуказанных отверстий перемещается внутрь указанного полого корпуса, освобождая по меньшей мере частично вышеуказанные отверстия от вышеуказанных прокалывающих средств.
Преимущественно, как указано выше, пластическая деформация по меньшей мере участка области прокалывания капсулы, которая включает в себя отверстия, выполненные прокалывающими средствами, позволяет увеличить прохождение потока воды внутрь капсулы. Фактически, после деформации стенки для впуска воды прокалывающие средства варочного устройства больше не блокируют одно или несколько отверстий, выполненных в стенке для впуска воды посредством перфорирования.
Это ведет к уменьшению длительности цикла варки и повышению эффективности варки, как показывают испытания определенного количества экстрактов. Кроме того, давление на этапе варки с использованием капсулы по изобретению может быть уменьшено по сравнению с обычными капсулами, что также обеспечивает преимущества в отношении уплотнения приемника системы при контакте с капсулой.
Фактически, уменьшенное давление варки также позволяет использовать более простые уплотнительные средства, которые не должны выдерживать высокое давление, используемое в существующем варочном устройстве, без возникновения утечек нагнетаемой воды наружу приемника, содержащего капсулу. В частности, как ни удивительно, вышеприведенные результаты получены применительно к материалам, отличающимся от традиционно используемого алюминия, который в настоящее время обеспечивает наилучшие результаты во время варочного цикла.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 - перспективный вид возможного варианта выполнения капсулы по настоящему изобретению, содержащей по меньшей мере одну усиленную область, имеющую углубления, проходящие по стенке для впуска воды и боковой стенке;
на фиг. 2 - вид в радиальном разрезе по плоскости, проходящей через центральную ось капсулы из фиг. 1;
на фиг. 3 - вид снизу внутреннего участка полого корпуса капсулы из фиг. 1 и 2;
на фиг. 4 - перспективный вид другого варианта выполнения капсулы по настоящему изобретению, содержащей по меньшей мере одну усиленную область, имеющую углубление, проходящее по стенке для впуска воды и боковой стенке;
на фиг. 5 и 5A - два возможных варианта выполнения капсулы по настоящему изобретению;
на фиг. 6 - перспективный вид другого возможного варианта выполнения капсулы по настоящему изобретению, содержащей одну усиленную область, имеющую углубление, содержащееся в стенке для впуска воды;
на фиг. 7 - вид в радиальном разрезе по плоскости, проходящей через центральную ось капсулы из фиг. 6;
на фиг. 8 - вид снизу внутреннего участка полого корпуса капсулы из фиг. 6 и 7;
на фиг. 9 - перспективный вид другого возможного варианта выполнения капсулы по настоящему изобретению, содержащей по меньшей мере одну усиленную область, имеющую углубление, содержащееся в стенке для впуска воды;
на фиг. 10 - другой возможный вариант выполнения капсулы по изобретению;
на фиг. 11 и 11A - два возможных варианта выполнения капсулы по настоящему изобретению, имеющей усиливающие средства в форме углубленных участков, полностью содержащихся в стенке для впуска воды;
на фиг. 12А и 12В - вид в частичном разрезе и вид снизу верхнего участка другого возможного варианта выполнения капсулы по изобретению, имеющей усиливающие средства в форме ребер;
на фиг. 12 и 13 - другой возможный вариант выполнения капсулы по изобретению, имеющей усиливающие средства в форме углубленных участков и ребер;
на фиг. 14 и 15 - перспективный вид в частичном разрезе капсулы по настоящему изобретению с частью области прокалывания в пластически деформированном состоянии;
на фиг. 16-20 - результаты сравнительных исследований процессов варки, выполненных заявителем.
Осуществление изобретения
На фиг. 1-15 показана капсула 1 по иллюстративным вариантам выполнения настоящего изобретения, например, для приготовления напитков, таких как кофе, чай, горячих и холодных алкогольных напитков или какой-либо другой жидкой пищи из предварительно заданного количества экстрагируемого или растворимого или разбавляемого продукта, жидкого или твердого, содержащегося в капсуле. Предпочтительно порция продукта содержит гранулированный или измельченный в порошок продукт, такой как кофейный порошок или чайные листья, которые варятся с использованием варочной жидкости, предпочтительно горячей воды под давлением, которая нагнетается в капсулу для получения требуемого напитка.
Капсула по изобретению используется в устройстве для приготовления напитков (например, в варочном устройстве), снабженном закрывающимся элементом или емкостью (не показано на чертежах) и предназначенном для размещения по меньшей мере части капсулы во время процесса приготовления напитка. Варочное устройство также снабжено прокалывающим устройством 40, например, одним или несколькими ножами или схожими элементами для прокалывания капсулы, предпочтительно у стенки капсулы для впуска воды (у стенки впуска воды), для подачи варочной жидкости, предпочтительно горячей воды под давлением, внутрь капсулы. Несмотря на то, что будет приводиться конкретная ссылка на воду, следует отметить, что капсула по изобретению может использоваться с варочной жидкостью других типов. Некоторые из прокалывающих средств варочного устройства схематично показаны на фиг. 1, 10, 14 и 15. Варочная вода под давлением нагнетается в капсулу известным образом, например, с помощью нагнетательных средств варочного устройства, содержащих, к примеру, водяной насос, который не показан на приложенных чертежах.
Капсула 1, используемая совместно с варочным устройством, образует систему для приготовления напитков по изобретению, как будет подробно описано ниже.
В процессе использования закрывающий элемент варочного устройства перемещается относительно капсулы 1 и/или наоборот для получения плотного герметичного контакта с капсулой 1 (у фланца), и прокалывающие средства 40 приходят в контакт с капсулой для ее перфорирования, в частности, с областью 6 прокалывания стенки 3 капсулы для впуска воды. Варочное устройство и способ его функционирования известны по существующему уровню техники и взаимодействуют с капсулой по изобретению для получения заявленной системы для приготовления напитков и для выполнения этапов заявленного способа приготовления напитков.
Капсула 1 по изобретению содержит боковую стенку 2, стенку 3 для впуска воды и нижнюю стенку 4, при этом вышеуказанные стенки образуют полый корпус 5, в котором содержится порция продукта. Стенка 3 для впуска воды является поверхностью капсулы для впуска воды и подлежит перфорированию прокалывающими средствами 40 варочного устройства для получения впускных отверстий 6а (см. фиг. 14 и 15), обеспечивающих прохождение варочной жидкости в капсулу. Нижняя стенка 4 обеспечивает выпуск сваренного напитка из капсулы в контейнер, и средства выпуска напитка из капсулы, т.е. элементы, обеспечивающие выпуск сваренного напитка, могут быть выполнены различными способами.
Нижняя стенка 4, т.е. стенка для выпуска напитка или стенка, содержащая выпуск, через который напиток выходит из капсулы, может быть отдельным элементом, который соединен с нижним участком корпуса 5 капсулы для закрывания капсулы.
Для крепления нижней стенки 4 к корпусу 5 капсулы могут использоваться любые пригодные средства, и в других возможных вариантах выполнения нижняя стенка 4 может быть изготовлена как одно целое с боковой стенкой капсулы.
Нижняя стенка капсулы может быть изготовлена из другого материала по отношению к материалу капсулы, например, нижняя стенка 4 может быть предпочтительно непористой мембраной, например, алюминиевой или многослойной фольгой, предпочтительно многослойной фольгой, включающей в себя алюминий, как показано в разрезе на фиг. 2 и 7. К другим пригодным материалам относятся бумажный фильтр, нетканая ткань или крышка из термопластика или схожего жесткого или полужесткого материала, имеющего отверстия, которые известны применительно к их использованию в других капсулах для приготовления напитков.
Согласно известным альтернативным вариантам выполнения средства выпуска могут содержать самоперфорирующиеся элементы, которые разрушаются под действием механической силы и/или силы давления, которые прикладываются к капсуле, или одно или несколько отверстий, которые выполняются прокалывающими средствами варочного устройства. Как вариант, средства выпуска могут включать в себя открытые каналы. Эти технологии являются доступными для специалистов в этой области техники.
Самоперфорирующийся элемент, пригодный для нижней стенки 4, выступает от нижней поверхности нижней стенки 4 и образован канавками или линиями уменьшенной толщины, которые разрушаются под действием механической силы, прикладываемой варочным устройством, и/или силы, прикладываемой водой, которая подается в капсулу. Самоперфорирующиеся элементы этого типа подробно описаны в заявке WO 2007/063411, на которую делается ссылка применительно к другим конструктивным характеристикам.
Могут быть предусмотрены средства выпуска другого типа, т.е. экстракция напитка из капсулы может обеспечиваться, например, посредством перфорирования капсулы пригодными прокалывающими средствами варочного устройства; в другом варианте выполнения средство выпуска представляет собой водорастворимую мембрану.
Как показано на чертежах, капсула 1 имеет, по существу, чашеобразную форму или форму усеченного конуса с центральной осью А (вертикальной осью), другими словами, в иллюстративном варианте выполнения, показанном на чертежах, боковая стенка 2 не параллельна центральной оси, и полый корпус 5 закрыт нижней стенкой 4 с одного конца и стенкой 3 для впуска воды с противоположного конца боковой стенки относительно нижней стенки 4.
Боковая стенка 2 содержит окружной конец 2с, от которого стенка 3 для впуска воды проходит к центральной оси А. В варианте выполнения, показанном на чертежах, окружной конец 2с боковой стенки 2, от которого проходит стенка 3 для впуска воды, идентифицируется кольцевой линией 2с. Кроме того, хотя это не показано на чертежах, боковая стенка 2 может иметь различную толщину, когда она проходит между стенкой 3 для впуска воды и нижней стенкой 4. В варианте выполнения, показанном на чертежах, боковая стенка 2, по существу, делится линией 15 (см. фиг. 2 и 7) на нижний участок 2а и верхний участок 2b; нижний участок 2а боковой стенки 2 имеет большую толщину по сравнению с толщиной верхнего участка 2b боковой стенки 2. Как видно на показанном иллюстративном варианте выполнения, толщина стенки 3 для впуска воды является такой же, как и толщина верхнего участка 2b боковой стенки.
Несмотря на то, что в варианте выполнения на фиг. 12А и 12В верхний участок боковой стенки 2 имеет другую толщину по сравнению со стенкой 3 для впуска воды, капсула может иметь стенку для впуска воды и верхний участок боковой стенки одинаковой толщины, как в других вариантах выполнения, показанных на чертежах.
Согласно возможным вариантам выполнения толщина боковой стенки 2 и стенки 3 для впуска воды составляет 1,6-0,15 мм, и предпочтительно 1,2-0,2 мм. В предпочтительных вариантах выполнения толщина t1 стенки 3 для впуска воды составляет 0,2-0,5 мм. Толщина t2 нижнего участка 2а боковой стенки 2 составляет 0,55-0,7 мм.
Следует отметить, что в вариантах выполнения, показанных на чертежах, нижний участок 2а боковой стенки 2 имеет постоянную толщину t2. Однако по другим возможным вариантам выполнения участок 2d боковой стенки рядом с участком ободка капсулы в виде фланца может иметь увеличенную толщину по сравнению с нижним участком 2а боковой стенки 2. Кроме того, в этом варианте выполнения нижний участок 2а боковой стенки 2 имеет большую толщину по сравнению с толщиной верхнего участка 2b боковой стенки 2. Как видно на чертежах, участки 2а и 2b боковой стенки могут иметь разные наклоны относительно вертикальной (т.е. продольной) оси А капсулы.
Как показано на чертежах, толщина стенки 3 для впуска является постоянной, т.е. по меньшей мере одна область 6 прокалывания и по меньшей мере одна усиленная область 7, 7' имеют одинаковую толщину за исключением ребер. Однако по возможному варианту выполнения усиленная область 7, 7' стенки для впуска воды может иметь увеличенную толщину по сравнению с по меньшей мере одним участком стенки 3 для впуска воды снаружи по меньшей мере одной усиленной области 7.
В вариантах выполнения, показанных на фиг. 1-15, стенка 3 капсулы для впуска воды проходит от центральной оси А (от верхнего участка стенки для впуска воды) к боковой стенке 2 капсулы, при этом верхний участок капсулы закрывается внутренней стенкой 3.
Кроме того, как показано на чертежах, стенка 3 для впуска воды проходит от центральной оси А вплоть до окружного конца 2с боковой стенки 2.
Следует отметить, что стенка 3 для впуска воды может быть по меньшей мере частично плоской и/или выпуклой и/или конической, другими словами, стенка 3 для впуска воды может иметь различные формы для облегчения вставления капсулы в приемник варочного устройства, а также для перфорирования стенки 3 для впуска воды с помощью перфорирующих средств варочного устройства.
В варианте выполнения, показанном на фиг. 1-5, стенка 3 капсулы для впуска воды проходит к окружному краю 2с боковой стенки 2. Наклон стенки 3 для впуска воды у окружного края 2с боковой стенки 2 может варьироваться в зависимости от разных вариантов выполнения, и предпочтительно угол β (см. фиг. 2), образованный (внутри капсулы) между стенкой 3 для впуска воды и боковой стенкой 2 у окружного края 2с равен или превышает 90°. В варианте выполнения, показанном на чертежах, капсула имеет, по существу, выпуклую стенку 3 для впуска воды, и угол β, образованный между боковой стенкой 2 и стенкой 3 для впуска воды, превышает 90° для обеспечения дополнительной жесткости конструкции; предпочтительный диапазон угла β составляет 100-130°.
В другом возможном варианте выполнения, показанном на фиг. 6-11, стенка 3 капсулы для впуска воды, по существу, имеет куполообразную форму; эта форма стенки 3 для впуска воды может быть получена по другим возможным вариантам выполнения с помощью криволинейной поверхности или двух или более плоских поверхностей, расположенных наклонно относительно друг друга для получения, по существу, куполообразной формы.
Другими словами, на виде капсулы в разрезе по радиальной плоскости, проходящей через центральную ось капсулы, стенка для впуска воды образована криволинейной линией, имеющей, по существу, круглую или эллиптическую форму, или двумя или несколькими прямыми линиями, наклоненными друг к другу. В последнем примере прямые линии, к примеру, могут быть касательными к круглой или эллиптической линии.
Следует отметить, что по другому возможному варианту выполнения стенка для впуска воды может быть образована одной плоской поверхностью, расположенной наклонно относительно центральной оси, т.е. может образовывать коническую поверхность. Кроме того, следует отметить, что стенка для впуска воды может быть образована посредством комбинации криволинейных и плоских поверхностей.
В варианте выполнения, показанном на фиг. 6-10, капсула содержит стенку для впуска воды куполообразной формы, образованную, по существу, круглой поверхностью, имеющей, по существу, плоский верхний участок 3а. Другими словами, как наиболее наглядно показано на виде в разрезе на фиг. 7 по радиальной плоскости, проходящей через центральную ось А капсулы, стенка 3 для впуска воды образована криволинейной линией, имеющей, по существу, круглую или эллиптическую форму за исключением верхнего участка, который является, по существу, плоским.
В варианте выполнения, показанном на фиг. 10, по существу, куполообразная форма стенки 3 для впуска воды образована плоскими поверхностями 3а, 3b, 3c, 3d, 3e, наклоненными друг к другу. Фактически, как показано на виде в разрезе на фиг. 10, наклонные плоские поверхности 3а, 3b, 3c, 3d, 3e стенки 3 для впуска воды соответствуют прямым линиям, наклоненным друг к другу. Следует отметить, что плоские поверхности/прямые линии могут быть расположены по касательной к круглой или эллиптической линии для образования, по существу, куполообразной поверхности.
Другие примеры куполообразных капсул показаны на фиг. 11, 11А, 12А и 12В.
Капсула 1 по настоящему изобретению содержит по меньшей мере одну усиленную область 7, 7' стенки 3 для впуска воды и по меньшей мере одну область 6 прокалывания, предназначенную для перфорирования прокалывающим средством варочного устройства, которое расположено снаружи по меньшей мере одной усиленной области 7, 7'.
Усиление обеспечивается за счет ребер и/или увеличенной толщины по отношению к области прокалывания или других материалов.
По меньшей мере одна область 6 прокалывания является более гибкой и деформируемой по сравнению с другими участками стенки 3 для впуска воды и, в частности, по отношению к по меньшей мере одной усиленной области 7, 7' стенки 3 капсулы для впуска воды.
Таким образом, прежде всего по меньшей мере одна область 6 прокалывания фактически перфорируется прокалывающим средством 40 варочного устройства 40 для получения отверстий 6а, и затем она деформируется во время процесса приготовления напитка.
По предпочтительному варианту выполнения по меньшей мере одна область 6 прокалывания, включающая в себя отверстия 6а по меньшей мере частично деформируется внутрь полого корпуса 5 капсулы для увеличения прохождения варочной воды в капсулу через отверстия 6а. По меньшей мере одна область 6 перфорирования по меньшей мере частично пластически деформируется после прокалывания области 6 прокалывания прокалывающим средством варочного устройства, когда в области 6 прокалывания стенки 3 капсулы для впуска воды образуются одно или несколько отверстий 6а для впуска воды.
Капсула по изобретению, имеющая деформированную область прокалывания, показана на фиг. 14 и 15.
Как будет подробно описано ниже, по меньшей мере одна область 6 прокалывания может быть деформирована под действием давления, прикладываемого водой к стенке 3 капсулы для выпуска воды, которая нагнетается в капсулу с помощью соответствующего нагнетательного средства варочного устройства; капсула может деформироваться при давлении воды 2-6 бар, предпочтительно 2-4 бар.
Область или области 6 прокалывания прокалываются с помощью прокалывающих средств варочного устройства, проходящих по заданной траектории для перфорирования капсулы с целью обеспечения траектории подачи варочной жидкости в капсулу. Область или области 6 прокалывания капсулы, предусмотренные на стенке 3 для впуска воды, проходят по меньшей мере частично по траектории, которая соответствует траектории, на которой расположены прокалывающие средства варочного устройства.
Область прокалывания подвергается прокалыванию и последующей деформации во внутреннем направлении внутри полого корпуса капсулы таким образом, чтобы область прокалывания и, в частности, по меньшей мере одно из предусмотренных на ней отверстий больше не контактировали с прокалывающими средствами варочного устройства.
По меньшей мере часть по меньшей мере одной области 6 прокалывания деформируется посредством перемещения на по меньшей мере 50-150% глубины проникания прокалывающих устройств 40 варочного устройства в стенку для впуска воды для обеспечения увеличенного прохождения воды между стенкой 3 для впуска воды и прокалывающими устройствами.
В процессе использования область или области 6 прокалывания стенки 3 для впуска воды контактируют или перфорируются прокалывающими средствами и затем деформируются во внутреннем направлении предпочтительно под действием давления воды, нагнетаемой в капсулу.
Как упомянуто выше, капсула по изобретению содержит по меньшей мере одну усиливающую область 7, 7' стенки 3 для впуска воды, которая обеспечивает эффективное перфорирование области прокалывания за счет повышения жесткости стенки для впуска воды снаружи области перфорирования, при этом усиливающая область (области) 7, 7' может деформироваться и может не деформироваться во время нагнетания воды под давлением в капсулу.
По возможному варианту выполнения настоящего изобретения, который не показан на чертежах, усиленная зона 7 стенки для впуска воды имеет увеличенную толщину по сравнению с участками стенки 3 для впуска воды снаружи усиленных областей 7 и, в частности, по сравнению с по меньшей мере одной областью 6 прокалывания, которая расположена снаружи усиленных областей 7.
Другими словами, по возможному варианту выполнения усиленные области 7 стенки 3 для впуска воды имеют большую толщину по сравнению с по меньшей мере одной областью 6 прокалывания для обеспечения других характеристик этих областей стенки для впуска воды, так чтобы области 6 прокалывания могли сначала эффективно прокалываться с помощью прокалывающих средств варочного устройства и затем деформироваться под действием давления воды.
По меньшей мере одна усиленная область 7 стенки 3 капсулы для впуска воды содержит усиливающие средства 10, 20. По возможному варианту выполнения усиливающие средства могут проходить по меньшей мере частично также на боковой стенке 2 капсулы. Следует отметить, что увеличение жесткости по меньшей мере одной усиленной области 7, 7' стенки для впуска воды может быть обеспечено за счет комбинации увеличенной толщины по сравнению с по меньшей мере одной областью прокалывания и наличия усиливающих средств 10, 20.
По возможному варианту выполнения усиливающие средства 10, 20, предназначенные для образования по меньшей мере одной усиленной области 7 на стенке 3 капсулы для впуска воды, содержат один или несколько выступов или ребер 20, выступающих от поверхности стенки для впуска воды и расположенных в окружном направлении и/или радиально на стенке 3 для впуска воды.
Усиливающие средства 10, 20, образующие по меньшей мере одну усиленную область 7, содержат по меньшей мере один углубленный участок 10, который полностью находится в стенке 3 для впуска воды или проходит по боковой стенке 2 и стенке 3 для впуска воды.
Следует отметить, что усиливающие средства 10, 20 в форме выступов 20 и углубленных участков 10 могут использоваться совместно или отдельно в одной и той же усиленной области 7.
Как будет подробно описано ниже по меньшей мере одна граничная линия 8, 8' образована между по меньшей мере одной усиленной областью 7 и по меньшей мере одной областью 6 прокалывания стенки 3 для впуска воды. Следует отметить, что граничная линия 8 может быть воображаемой линией и может не представлять собой физическую линию или отличительный элемент капсулы. При деформировании по меньшей мере одной области 6 прокалывания по меньшей мере граничная линия соответствует границе деформируемой (изгибаемой) части стенки 3 для впуска воды, т.е. по меньшей мере одной области прокалывания, и недеформируемой (неизгибаемой) части стенки для впуска воды, т.е. по меньшей мере одной усиленной области 7. Линия 8 может действовать как в качестве «шарнира» между разными участками стенки для впуска воды.
По меньшей мере одна область 6 прокалывания и по меньшей мере одна усиленная область 7 расположены в чередующемся порядке на стенке 3 для впуска воды. Предпочтительно по меньшей мере одна усиленная область 7 и по меньшей мере одна область 6 прокалывания чередуются в радиальном направлении, соединяясь с окружным краем 2с боковой стенки 2 относительно центральной оси А полого корпуса 5 капсулы.
Как показано на приложенных чертежах, предусмотрены две усиленные области 7, 7' стенки 3 для впуска воды, и по меньшей мере одна область 6 прокалывания проходит непрерывно или прерывисто вдоль, по существу, кольцевой области стенки 3 для впуска воды между двумя усиленными областями 7.
Предпочтительно первая усиленная область 7' предусмотрена на центральном верхнем участке стенки 3 для впуска воды, и вторая усиленная область 7 предусмотрена на периферийном участке стенки для впуска воды, предпочтительно рядом с окружным краем 2 с между стенкой 3 для впуска воды и боковой стенкой 2 капсулы. Между центральной усиленной областью 7' и окружной усиленной областью 7 в области стенки для впуска воды расположена по меньшей мере одна область 6 прокалывания.
Капсула по варианту выполнения, показанному на фиг. 1-5, имеет усиливающие средства, образующие по меньшей мере одну усиленную область 7, содержащую по меньшей мере один или предпочтительно некоторое количество, углубленных участков 10, проходящих по стенке 3 для впуска воды и на боковой стенке 2 и соединяющих области указанных стенок. Другими словами, капсула имеет по меньшей мере один углубленный участок 10, образующий ребро жесткости на окружном конце 2с боковой стенки 2. Следует отметить, что по меньшей мере один углубленный участок 10 определяет модификацию формы стенки 3 для впуска воды и боковой стенки 2 у периферийного края 2с боковой стенки 2, от которого проходит стенка 3 для впуска воды.
В частности, углубленный участок 10 предусмотрен на окружном конце 2с боковой стенки 2, от которого проходит стенка 3 для впуска воды, и, таким образом, углубленный участок проходит как по боковой стенке, так и по стенке капсулы для впуска воды. Углубленный участок 10 содержит по меньшей мере одну поверхность, которая соединяет боковую стенку со стенкой капсулы для впуска воды и образует, фактически, дополнительную стенку, которая соединяет боковую стенку 2 и стенку 3 для впуска воды и расположена под углом относительно обеих указанных стенок.
По меньшей мере один углубленный участок 10 содержит по меньшей мере одну поверхность 12, которая лежит в плоскости Р или содержит по меньшей мере одну ось В, имеющую постоянный угол α наклона относительно центральной оси А капсулы или относительно вертикальной оси, параллельной центральной оси А. Следует отметить, что предпочтительно угол α наклона поверхности 12 углубленного участка 10 измеряется посредством соответствующего угла наклона плоскости Р или оси (прямой линии) В.
Предпочтительно плоскость Р или по меньшей мере одна ось В поверхности 12 направлены к центральной оси А капсулы или вертикальной оси, параллельной центральной оси А, или пересекаются с указанной осью.
В показанном варианте выполнения толщина стенки 3 для впуска воды, верхнего участка 2b боковой стенки и углубленных участков 10 является постоянной; однако изобретение включает в себя варианты выполнения с разной толщиной в различных областях стенок. Как показано на виде в разрезе на фиг. 2, каждому наружному углубленному участку 10 соответствует выступ 11 внутри полого корпуса 5 капсулы, т.е. углубленные участки 10 капсулы образуют модификацию боковой стенки и стенки для впуска воды капсулы, обеспечивая соответствующий внутренний выступ внутри капсулы.
Углубленный участок 10 может рассматриваться в качестве «удаления» части объема капсулы из соединения (окружной край 2с) между стенкой 3 для впуска воды и боковой стенкой 2; таким образом, стенки модифицируются, и они «утапливаются» ниже их исходного уровня и снова поднимаются до исходного уровня и формы. Иллюстративными формами удаленного объема являются призмы или части призм, предпочтительно призма, выбранная из призм с основанием в форме треугольника, параллелепипеда, цилиндра и шестиугольника или призм, имеющих основание, образованное правильным или неправильным многоугольником. Таким образом, по меньшей мере одна поверхность 12 углубленного участка 10 «относится» к по меньшей мере части призмы, используемой при проектировании для «удаления» некоторого объема капсулы.
Таким образом, углубленный участок 10 содержит поверхность 12, соединяющую стенку 3 для впуска воды с боковой стенкой 2 капсулы. Таким образом, поверхность 12 образует дополнительный участок стенки капсулы. Другими словами, в углубленном участке 10 стенка 3 для впуска воды соединяется с боковой стенкой 2 с помощью по меньшей мере одной поверхности 12 углубленного участка 10.
По другим возможным вариантам выполнения каждый углубленный участок 10 образован одной непрерывной поверхностью или двумя или более поверхностями, которые могут быть ориентированы другим образом с целью образования углубленного участка 10. Следует принять во внимание, что если углубленный участок 10 получен посредством «удаления» объема, соответствующего части цилиндра, углубленный участок 10 содержит только одну непрерывную поверхность 12, соединяющую стенку для впуска воды и боковую стенку (см. вариант выполнения, показанный на фиг. 5). В случае, когда углубленный участок получен посредством удаления объема, соответствующего части призмы с другой формой, такой как параллелепипед или шестиугольная призма, углубленный участок образован двумя или более поверхностями 12 (см. вариант выполнения, показанный на фиг. 5а).
Как упомянуто выше, в варианте выполнения, показанном на фиг. 1-5, углубленный участок 10 содержит по меньшей мере одну наклонную поверхность 12 относительно вертикали, которая соединяет стенку 3 для впуска воды с боковой стенкой 2.
В варианте выполнения, показанном на фиг. 1-5, углубленный участок 10 содержит по меньшей мере одну наклонную поверхность 12 относительно вертикали, т.е. относительно центральной оси (А) или параллельной ей оси.
Предпочтительно по меньшей мере одна поверхность 12 углубленного участка 10, которая сохраняет постоянный угол наклона относительно центральной оси А капсулы или вертикальной оси, является нижней поверхностью углубленного участка 10. Другими словами, каждый углубленный участок 10 содержит по меньшей мере одну поверхность 12, предпочтительно «скошенную», т.е. наклонную и образующую дополнительную поверхность, предпочтительно нижнюю поверхность углубленного участка 10, которая расположена под углом относительно вертикальной оси (т.е. центральной оси А капсулы или параллельной ей оси) с постоянным наклоном.
Как упомянуто выше и показано на чертежах, поверхность 12 углубленного участка 10 предпочтительно является плоской, фактически, вышеуказанная поверхность лежит в плоскости Р или она содержит по меньшей мере одну прямую линию В (ось). Кроме того, по меньшей мере одна поверхность 12 углубленного участка 10 предпочтительно сохраняет постоянный угол α наклона относительно центральной оси А капсулы или параллельной ей оси на всем своем протяжении. В других вариантах выполнения центральная ось А образована расположенными под углом участками, и углубленный участок содержит расположенные под углом поверхности вдоль оси А.
Предпочтительно наклонная поверхность 12 образует острый угол α (см. фиг. 2) с вертикалью, т.е. относительно направления, параллельного центральной вертикальной оси вращения, т.е. продольной оси А капсулы или просто оси А, как показано на фиг. 2. В общем, острый угол α, как определено выше, составляет 10-75°, предпочтительно 25-60°, наиболее предпочтительно 35-50°.
Как показано на чертежах, поверхность 12 углубленного участка 10 и предпочтительно нижняя поверхность проходят между самой ближней и самой дальней концевыми частями 10а, 10b углубленного участка 10 относительно центральной оси А капсулы.
Другими словами, по меньшей мере одна поверхность 12 проходит от самой ближней концевой части 10а углубленного участка 10 относительно центральной оси А до самой дальней концевой части 10b углубленного участка 10 от центральной оси А капсулы.
Следует отметить, что выражение «концевая часть 10а углубленного участка 10, наиболее близко расположенная к центральной оси А капсулы» означает по меньшей мере одну точку или область углубленного участка 10, наиболее близко расположенную к центральной оси А капсулы. Аналогично, выражение «концевая часть 10b углубленного участка 10, наиболее далеко расположенная от центральной оси А капсулы» означает наибольшее расстояние по меньшей мере одной точки или области углубленного участка 10 от центральной оси А капсулы.
Наиболее удаленная концевая часть 10b углубленного участка 10 расположена на боковой стенке 2 ниже окружного конца 2с боковой стенки 2. Другими словами, по меньшей мере одна точка или область углубленного участка 10, наиболее удаленная от центральной оси А, находится ниже окружного конца 2с боковой стенки 2.
В частности, в варианте выполнения, показанном на фиг. 1-5, каждый углубленный участок 10 образован наклонной поверхностью 12, которая имеет две боковые поверхности 12'. Наклонная поверхность 12, по существу, является плоской и наклонена относительно вертикали, и угол α, образованный между наклонной поверхностью 12 и вертикалью, т.е. направлением, параллельным центральной оси А, является острым углом. Боковые поверхности 12' углубленного участка 10 предпочтительно расположены на плоскости, проходящей через центральную ось А капсулы.
По аспекту настоящего изобретения углубленные участки 10 расположены радиально относительно центральной оси А капсулы, и предпочтительно капсула содержит некоторое количество углубленных участков 10, расположенных на равном расстоянии вдоль окружного конца 2с боковой стенки 2, тем самым, обеспечивая равномерное увеличение жесткости боковой стенки и стенки для впуска воды капсулы.
Предпочтительно углубленные участки 10 имеют такие размеры, чтобы обеспечить постоянное чередование «целый-полый» вдоль окружного конца 2с боковой стенки, от которой проходит стенка 3 для впуска воды, т.е. постоянное чередование углубленного участка 10 (полый) и участка боковой стенки 2 и стенки для впуска воды, где отсутствуют полые участки (целый).
В варианте выполнения капсулы, показанном на фиг. 1-4 количество углубленных участков 10 увеличено по сравнению с вариантами выполнения, показанными на фиг. 5, 5а. Кроме того, в вариантах выполнения, показанных на фиг. 1-4, углубленные участки являются более узкими по сравнению с углубленными участками 10 варианта выполнения, показанного на фиг. 5, 5а. В частности, на фиг. 1-4 ширина w наклонной поверхности 12 углубленных участков 10 меньше по сравнению с вариантами выполнения на фиг. 5, 5а.
На фиг. 5, 5а показано четное количество углубленных участков, а именно, шесть углубленных участков. Как указано выше, количество углубленных участков можно выбирать из неделимых чисел, предпочтительно из 5, 7, 11, и 13; на фиг. 4 показана капсула с одиннадцатью углубленными участками. Выбор неделимого числа применительно к количеству углубленных участков ведет к увеличенному случайному позиционированию капсулы внутри приемника варочного устройства, куда помещают капсулу с целью прокалывания, относительно прокалывающих элементов, предусмотренных в вышеуказанном приемнике. Это увеличение случайного позиционирования капсулы относительно прокалывающих элементов будет уменьшать возможное ненадлежащее функционирование системы.
Преимущественно по возможному варианту выполнения изобретения толщина углубленного участка 10 равна толщине стенки 3 для впуска воды и/или боковой стенки 2 снаружи вышеуказанного углубленного участка, при этом могут быть предусмотрены другие толщины согласно техническим условиям на материалы, используемые для изготовления капсулы. Как указано выше, в настоящем описании выражение «толщина углубленного участка» означает толщину сечения капсулы стенки капсулы на углубленном участке и, в частности, толщину по меньшей мере одной поверхности 12 углубленного участка 10, которая соединяет стенку для впуска воды и боковую стенку капсулы.
По меньшей мере одна область 6 прокалывания стенки 3 для впуска воды расположена рядом с усиленной областью 7 стенки 3 для впуска воды, образованной углубленными участками 10, предпочтительно за концевой частью 10а по меньшей мере одного углубленного участка 10 на стенке 3 для впуска воды.
Предпочтительно граничная линия 8 между усиленной областью 7 и по меньшей мере одной областью 6 прокалывания образована кольцевой линией, соединяющей концевые части 10а углубленных участков 10.
Следует отметить, что выражение «концевая часть» 10а углубленного участка используется здесь, чтобы указать, где углубленный участок 3 заканчивается на стенке 3 для впуска воды, т.е. означает часть, которая расположена рядом с центральной осью А капсулы и обозначена на чертежах ссылочным номером 10а. Сторона углубленного участка напротив конца 10а представляет собой конец 10b, который расположен на боковой стенке 2; поверхность 12 соединяет концевые части 10а и 10b.
Следует отметить, что по другим возможным вариантам выполнения по меньшей мере одна область 6 прокалывания может быть предусмотрена в области между концевыми частями 10а углубленных участков 10 и вершинной точкой стенки 3 для впуска воды, соответствующей центральной оси А капсулы.
В варианте выполнения, показанном на фиг. 1-5, стенка 3 капсулы для впуска воды имеет вторую усиленную область 7', расположенную на центральном верхнем участке стенки для впуска воды. В показанном варианте выполнения усиленная область 7' образована усиливающими средствами в форме некоторого количества ребер 20, выступающих от внутренней поверхности стенки 3 для впуска воды. Ребра 20 предпочтительно расположены в радиальном направлении от центрального участка стенки 3 для впуска воды, по существу, от центральной оси А. Ребра 20, предусмотренные в центральной части внутренней поверхности стенки 3 для впуска воды, показаны на виде капсулы снизу на фиг. 3.
Предпочтительно граничная линия 8' между усиленной областью 7' и областью 6 прокалывания образована кольцевой линией, соединяющей концы 20а радиально расположенных ребер 20. Следует отметить, что в варианте выполнения капсулы, имеющей такие ребра 20, одна или несколько областей 6 прокалывания предпочтительно расположены между углубленными участками 10 и ребрами 20. В частности, одна или несколько областей 6 прокалывания расположены на стенке 3 для впуска воды между концевой частью 10а углубленного участка 10, т.е. усиленной областью 7, и концевой частью 20а ребер 20, т.е. усиленной областью 7'.
Как указано выше, толщина области 6 прокалывания может быть меньше толщины стенки 3 для впуска воды в усиленной области 7.
Варианты выполнения капсулы, показанные на фиг. 6-11, схожи с вариантом выполнения, показанным на фиг 1-5, за исключением усиливающих средств в форме углубленных участков 10, предназначенных для образования по меньшей мере одной усиленной области 7 стенки 3 капсулы для впуска воды.
Фактически, как указано выше, в варианте выполнения, показанном на фиг. 1-5, углубленные участки 10 проходят по стенке для впуска воды и боковой стенке, в то время как в варианте выполнения, показанном на фиг. 6-11, углубленные участки полностью расположены в стенке 3 капсулы для впуска воды, т.е. они не проходят по боковой стенке 2 и, в частности, они не проходят ниже окружного конца 2 с боковой стенки 2. На фиг. 1-5 и на фиг. 6-11 соответствующие элементы обозначены соответствующими ссылочными номерами.
Как описывается со ссылкой на фиг. 1-5, и также на фиг. 6-11, стенка 3 капсулы для впуска воды имеет вторую усиленную область 7', расположенную на центральном верхнем участке стенки для впуска воды. В показанном варианте выполнения усиленная область 7' определяется усиливающими средствами в форме некоторого количества ребер 20, выступающих от внутренней поверхности стенки 3 для впуска воды. Конструктивные особенности центрального усиленного участка 7' являются такими же, как и конструктивные особенности, описанные выше со ссылкой на фиг. 1-5.
На фиг. 12, 13 показан другой возможный вариант выполнения капсулы по изобретению. В частности, капсула 1 содержит некоторое количество углубленных участков 10, которые, как описано выше, могут быть расположены как на стенке 3 для впуска воды, так и на боковой стенке 2 капсулы, или могут быть полностью расположены в стенке 3 капсула для впуска воды. Участки 10 имеют первую наружную окружную усиленную область 7. Центральная усиленная область 7' имеет ребра 20, расположенные радиально; у двух граничных линий 8, 8' предусмотрены окружные ребра 20b.
Согласно возможному варианту выполнения, который не показан на чертежах, окружное ребро 20b, расположенное между центральной усиленной областью 7' и областью 6 прокалывания, может быть удалено.
Фактически, следует отметить, что кольцевое ребро 20b, расположенное у концевых участков 20а радиально расположенных ребер 20, расположенных на центральном верхнем участке 7' стенки 3 для впуска воды, является необязательным.
Граничная линия 8' между усиленной областью 7', расположенной по центру на верхнем участке стенки для впуска воды, и по меньшей мере одной областью 6 прокалывания стенки 3 капсулы для впуска воды, по существу, соответствует кольцевому ребру 20b. Граничная линия 8 между усиленной областью 7 расположенной по периферии на стенке для впуска воды, и по меньшей мере одной областью 6 прокалывания стенки 3 капсулы для впуска воды, по существу, соответствует кольцевому ребру 20b.
На фиг. 12А и 12В показан вариант выполнения, в котором углубленные участки 10 заменены усиливающими средствами 20с в форме ребер, предпочтительно расположенных радиально и проходящих по стенке 3 для впуска воды или предпочтительно как по стенке 3 для впуска воды, так и по боковой стенке 2. Некоторое количество радиальных ребер 20с расположено на периферийной части стенки 3 для впуска воды, т.е. на той части, которая расположена рядом с окружным краем 2с между стенкой для впуска воды и боковой стенкой, для получения усиленного участка 7. По предпочтительному аспекту радиально расположенные ребра 20с также проходят по боковой стенке 2 капсулы.
Кроме того, кольцевое ребро 20b выступает от нижней поверхности стенки 3 для впуска воды, и предпочтительно она проходит в окружном направлении относительно окружного края 2с стенки 3 для впуска воды, т.е. образует кольцевую линию относительно центральной линии А капсулы. Таким образом, усиленная область 7, расположенная на периферийной части стенки 3 для впуска воды, определяется кольцевым ребром 20b и радиально расположенными ребрами 20с (как показано в варианте выполнения на фиг. 12А и 12В). Следует отметить, что граничная линия 8 между усиленной областью 7 и по меньшей мере одной областью 6 прокалывания стенки 3 капсулы для впуска воды, по существу, соответствует кольцевому ребру 20b. В случае, когда кольцевое ребро 20b на стенке 3 капсулы для впуска воды не предусматривается, граничная линия 8 между периферийной усиленной областью 7 и по меньшей мере одной областью 6 прокалывания может быть образована концевыми участками радиально расположенных ребер 20с, которые близко расположены к центральной оси А капсулы.
Следует отметить, что согласно другим возможным вариантам выполнения, по меньшей мере одна область 6 прокалывания может быть предусмотрена в области между граничной линией 8 усиленной области 7, т.е. кольцевым ребром 20b в варианте выполнения, показанном на фиг. 12, 13, 12А и 12В, и верхним участком стенки 3 для впуска воды, соответствующим центральной оси А капсулы.
В варианте выполнения, показанном на фиг. 12А и 12В, стенка 3 капсулы для впуска воды имеет вторую усиленную область 7', предусмотренную на центральном верхнем участке стенки 3 для впуска воды. В показанном варианте выполнения усиленная область 7' образована усиливающими средствами в форме некоторого количества ребер 20, выступающих предпочтительно от внутренней поверхности стенки 3 для впуска воды. Ребра 20 предпочтительно расположены в радиальном направлении от центрального участка стенки 3 для впуска воды, по существу, от центральной оси А.
Предпочтительно граничная линия 8' между центральной усиленной областью 7' и по меньшей мере одной областью 6 прокалывания определяется кольцевой линией, соединяющей концы 20а радиально расположенных ребер 20 центральной усиленной области 7'.
В варианте выполнения, показанном на фиг. 12А и 12В, и, как наиболее наглядно показано на фиг. 12В, т.е. на виде капсулы снизу, центральная усиленная область 7' содержит первое некоторое количество 20' радиально расположенных ребер, которые начинаются в точке, соответствующей центральной оси А капсулы.
Кроме того, центральная усиленная область 7' содержит второе некоторое количество радиально расположенных ребер 20ʺ, которые начинаются в точке, соответствующей центральной оси А капсулы.
Предпочтительно граничная линия 8' между центральной усиленной областью 7' и по меньшей мере одной областью 6 прокалывания определяется кольцевой линией, соединяющей концы 20а второго некоторого количества радиально расположенных ребер 20ʺ.
В показанных предпочтительных вариантах выполнения капсулы, имеющей ребра 20, радиально расположенные на верхнем усиленном участке 7' стенки для впуска воды, (одна или несколько) область 6 прокалывания расположена между утопленными участками 10 или периферийно расположенными радиальными ребрами 20с и ребрами 20, радиально расположенными на участке стенки для впуска воды. В частности, в варианте выполнения, показанном на фиг. 12, 13, одна или несколько областей 6 прокалывания могут быть расположены на стенке 3 для впуска воды между концевой частью 10а углубленного участка 10 и концевой частью 20а ребер 20, расположенных на верхнем участке стенки 3 для впуска воды для получения расположенной по центру усиленной области 7.
Как упомянуто выше, толщина области 6 прокалывания может быть меньше толщины стенки 3 для впуска воды в усиленной области 7.
В капсуле по меньшей мере одна область 6 прокалывания предпочтительно расположена на кольцевом участке стенки для впуска воды, имеющем две граничные окружности, расположенные друг от друга на расстоянии 3,1-4,1 мм и предпочтительно 3,3-3, 9 мм.
Со ссылкой на показанные варианты выполнения, в которых область 6 прокалывания расположена между двумя усиленными областями 7, 7' (расположенными на периферии и в центре на стенке 3 для впуска воды), граничные линии 8 и 8' между усиленными областями и областью прокалывания расположены друг от друга на расстоянии 3,1-4,1 мм и предпочтительно 3,3-3,9 мм.
В капсуле по изобретению периферийная усиленная область 7, т.е. усиленная область, расположенная рядом с окружным краем боковой стенки 2с, проходит (в радиальном направлении) по стенке 3 для впуска воды на 20-40% и предпочтительно на 25-35% радиального расстояния между боковой стенкой 2 (и предпочтительно ее периферийными краем 2с) и верхним краем стенки 3 капсулы для впуска воды (и предпочтительно ее центральной осью А). В предпочтительном варианте выполнения каждый участок 7, 7' и 6 проходит 20-40% и предпочтительно 25-35% радиального расстояния между боковой стенкой 2 (и предпочтительно ее периферийными краем 2с) и центральной осью А стенки 3 капсулы для впуска воды при 100%) радиуса от оси А до края 2с.
Кроме того, в вариантах выполнения, показанных на фиг. 1-15, за исключением вариантов выполнения, показанных на фиг. 12А и 12В, капсула имеет вертикальные стойки 9, выступающие от внутренней поверхности боковой стенки 2 и предназначенные для препятствования штабелированию капсул во время процесса приготовления напитка. Выступающие стойки могут быть усеченными, как показано на фиг. 12А, для осуществления и облегчения штабелирования в случае необходимости. Толщина, форма и радиус такой стойки (таких стоек) будет варьироваться в зависимости от способов изготовления, выбранных из ряда способов, упомянутых выше, как должно быть понятно специалистам в этой области.
Вертикальные стойки могут проходить как на стенке 3 для впуска воды, так и на боковой стенке 2, или они могут быть предусмотрены только на боковой стенке 2 капсулы, как в вариантах выполнения, показанных на фиг. 1-12 и 13-15. В вариантах выполнения, показанных на фиг. 12А 12В, и, в общем, в капсуле, в которой периферийная усиленная область 7 содержит усиливающее средство в форме ребер 20с, проходящих также на боковой стенке 2, функцию вертикальных стоек 9 может выполнять участок усиливающих ребер 20с, проходящих по боковой стенке 2.
Кроме того, в показанных иллюстративных вариантах выполнения на ободке капсулы в виде фланца предусмотрен по меньшей мере один уплотнительный элемент 30, т.е. участок капсулы, предназначенный для контакта с приемником и, в частности, с нижним краем приемника, т.е. участком сжатия приемника для обеспечения уплотнительного контакта.
Может быть использован любой пригодный уплотнительный элемент.
Капсула по изобретению может быть изготовлена из пластика, биопластика, так называемого «green»-пластика (пластик, получаемый из возобновляемых источников).
Капсула может изготавливаться посредством литья под давлением или термоформованием. Капсула может быть снабжена слоем, который действует в качестве барьера для кислорода и проникновения газа.
Известным пригодным барьерным материалом является, например, EVON, который может иметь вид многослойной структуры с полипропиленом, например, PP-EVON-PP, или предпочтительно с полиэтиленом, например, PE-EVON-PE. Многослойная структура может быть слоистым материалом, который используется в термоформовании; как вариант, многослойная структура может быть получена посредством совместного литья под давлением корпуса капсулы; совместное литье под давлением кофейных капсул является способом, который хорошо известен специалистам в этой области и не является предметом настоящего изобретения. Такой способ является доступным для приобретения.
Барьер также может быть предусмотрен снаружи в качестве покрытия. К пригодным покрытиям относятся такие покрытия, как например, Nanolok™ РТ ADV-7 и покрытия PDV или PECVD. Покрытия могут наноситься посредством распыления или погружения, при этом пригодные покрытия, в особенности нанопокрытия, могут быть получены с помощью состава, включающего в себя каолиновую глину или силикатные наночастицы и полимеры, по усмотрению в качестве состава на водной основе. Такие составы представляют собой, например, концентрированную нанокомпозиционную суспензию, которая включает в себя силикатный наполнитель и матричный полимер и распыляется в водной среде, как описано, например, в WO 2009/114071, WO 2006/115729, WO 2008/147380, WO 2009/114072, US 8309230. барьер другого типа может быть получен посредством добавления соответствующего нанокомпозита к пластиковому материалу, как описано, например, в WO 2007/106671.
По меньшей мере боковая стенка 2 и стенка 3 для впуска воды капсулы выполнены как одно целое. Кроме того, по другому аспекту изобретения стенка 3 для впуска воды и боковая стенка 2 выполнены из одинакового материала, предпочтительно из пластикового материала.
Для получения капсулы по изобретению может использоваться другой производственный процесс, например по меньшей мере стенка 3 для впуска воды и боковая стенка 2 могут быть выполнены посредством литья под давлением или совместного литья под давлением пластикового материала.
Следует отметить, что механические и тепловые характеристики материала, используемого для изготовления капсулы, и, в частности, стенки 3 для впуска воды, являются критичными для обеспечения деформации по меньшей мере части одной или нескольких областей прокалывания.
Экспериментальные исследования, выполненные заявителем, показывают, что использование пластикового материала, имеющего нижеуказанные тепловые и механические свойства, обеспечивает одновременно эффективное перфорирование по меньшей мере одной области прокалывания стенки капсулы для впуска воды и последующее деформирование по меньшей мере части области прокалывания во время процесса приготовления напитка.
3
3
К материалам, пригодным для использования, относятся РР и РЕ, предпочтительно HDPE, имеющий плотность 850-1050 кг/м, предпочтительно 951 кг/м (измеренную по ISO 1872), показатель текучести расплава 9-13 г/10 мин, предпочтительно 11 г/10 мин (показатель текучести расплава, измеренный по ISO 1133), растягивающую нагрузку 23-9 МПа, предпочтительно 25 МПа (измеренную по ISO 527-2/1 В). Предпочтительный материал должен соответствовать всем вышеуказанным предпочтительным значениям.
2
2
Пригодный материал имеет ударную вязкость по Шарпи на образцах с надрезом 3,1-3,9 кДж/м, предпочтительно 3,5 кДж/м (измеренную по ISO 179). Предпочтительный материал должен соответствовать всем вышеуказанным предпочтительным значениям и ударной вязкости по Шарпи на образцах с надрезом.
Кроме того, температура размягчения по Вика составляет 50-80, предпочтительно 55-75 и наиболее предпочтительно 60-70 (измеряемая по ISO 306 (метод В50). При измерении по стандарту ASTM D1525 В50 температура размягчения по Вика предпочтительно составляет 50-60, предпочтительно 54-58 и наиболее предпочтительно 56. Температура плавления (второй нагрев) предпочтительно составляет 115-145°С, предпочтительно 131°С (измеряемая по ASTM D2117). Пригодный материал имеет твердость по Шору по шкале D в диапазоне 55-66, предпочтительно 60 (ASTM D2240).
Пригодным пластиковым материалом для изготовления капсулы является материал, который имеется в продаже под наименованием Rigidex HD5211EA и выпускается компанией INEOS.
Как указано выше, настоящее изобретение также относится к системе для приготовления напитка, содержащей капсулу вышеописанного типа.
В частности, капсула используется в варочном устройстве, содержащем прокалывающие устройства, предназначенные для перфорирования по меньшей мере одной области прокалывания стенки 3 капсулы для впуска воды с целью получения одного или нескольких отверстий 6а для впуска воды. Варочное устройство содержит средства нагнетания воды для нагнетания воды под давлением внутрь полого корпуса 5 капсулы через одно или несколько отверстий 6а для впуска воды.
По меньшей мере одна область 6 прокалывания стенки 3 для впуска воды по меньшей мере частично подвергается пластической деформации во время процесса приготовления напитка.
Область или области 6 прокалывания, предусмотренные на стенке 3 для впуска воды, проходят по меньшей мере частично по траектории, соответствующей траектории, на которой расположены прокалывающие средства варочного устройства.
Как указано выше, по меньшей мере одна область прокалывания капсулы по меньшей мере частично подвергается пластической деформации во внутреннем направлении полого корпуса. Деформируемая стенка для впуска воды по возможному варианту выполнения капсулы показана на фиг. 14 и 15.
Фактически, по меньшей мере одна область 6 прокалывания по меньшей мере частично подвергается пластической деформации после прокалывания области 6 прокалывания прокалывающим средством 40 варочного устройства и образования одного или нескольких отверстий 6а для впуска воды в области 6 прокалывания стенки 3 капсулы для впуска воды.
В частности, как показано на фиг. 14 и 15, по меньшей мере одна область 6 прокалывания стенки 3 для впуска воды после деформирования больше не контактирует с прокалывающими средствами 40 варочного устройства.
Кроме того, по меньшей мере часть по меньшей мере одной области 6 прокалывания подвергается пластическому деформированию посредством перемещения по меньшей мере на 50-150% глубины проникновения прокалывающих средств 40 варочного устройства в стенке для впуска воды. Таким образом, имеется возможность обеспечения увеличенного прохождения воды между стенкой для впуска воды и прокалывающими средствами варочного устройства.
Настоящее изобретение также относится к способу приготовления напитка из капсулы такого типа, который описан выше, и варочному устройству, содержащему прокалывающие средства и средства нагнетания воды.
Способ содержит этапы прокалывания по меньшей мере части по меньшей мере одной области прокалывания стенки для впуска воды прокалывающими средствами варочного устройства для получения одного или нескольких отверстий для впуска воды в стенке капсулы для впуска воды; и этап пластической деформации по меньшей мере части по меньшей мере одной области прокалывания стенки для впуска воды во время приготовления напитка.
Преимущественно, как указано выше, пластическая деформация по меньшей мере участка области прокалывания капсулы позволяет увеличить прохождение воды внутрь капсулы. Фактически, после деформации стенки для впуска воды прокалывающие средства варочного устройства не закрывают одно или несколько отверстий для впуска воды, образованных на стенке для впуска воды в результате ее деформации.
Следует отметить, что в способе по изобретению по меньшей мере одна область 6 прокалывания по меньшей мере частично подвергается пластической деформации после перфорирования прокалывающими средствами 40 варочного устройства по меньшей мере части области прокалывания с целью получения одного или нескольких отверстий 6а для впуска воды.
Как указано выше по меньшей мере одна область 6 прокалывания по меньшей мере подвергается пластической деформации под действием давления, прикладываемого к стенке для впуска водой, нагнетаемой средствами для нагнетания воды варочного устройства.
В этом отношении способ содержит этап нагнетания воды внутрь полого корпуса 5 капсулы через одно или несколько отверстий 6а для впуска воды, образованных на стенке 3 для впуска воды на этапе а) способа с помощью средств для нагнетания воды варочного устройства. Таким образом по меньшей мере одна область 6 прокалывания по меньшей мере частично подвергается пластической деформации на указанном этапе b) способа под действием давления воды, прикладываемого к стенке 3 для впуска воды, нагнетаемой средствами для нагнетания воды варочного устройства.
Предпочтительно давление воды составляет 2-4 бар.
По способу задаются по меньшей мере две отдельных ступени увеличения давления, когда вышеуказанные средства нагнетания воды варочного устройства нагнетают воду в капсулу.
Предпочтительно пластическая деформация по меньшей мере одной области прокалывания имеет место между повышением давления внутри полого корпуса капсулы и первым выпуском приготовленного напитка из стенки для выпуска напитка. Фактически, во время процесса приготовления напитка после перфорирования области прокалывания капсулы прокалывающими средствами варочного устройства, вода нагнетается в полый корпус капсулы через одно или несколько отверстий, образованных в области прокалывания, с целью повышения давления внутри капсулы для обеспечения эффективного настаивания содержащегося в ней продукта.
Пластическая деформация стенки капсулы для впуска воды обеспечивает по меньшей мере две отдельные стадии повышения давления нагнетаемой воды. Фактически, первое повышение давления обеспечивается после перфорирования по меньшей мере одной области прокалывания прокалывающими средствами варочного устройства и нагнетания воды в капсулу. Давление увеличивается до тех пор, пока по меньшей мере часть по меньшей мере одной области прокалывания не будет деформирована, тем самым, обеспечивая увеличенное прохождение потока воды внутрь капсулы. Второе повышение давления обеспечивается посредством нагнетания воды в капсулу через деформированную стенку для впуска воды до тех пор, пока не закончится настаивание продукта, содержащегося в полом корпусе капсулы, и давление внутри капсулы не обеспечит открывание стенки для выпуска готового продукта из капсулы.
В соответствии с другой особенностью способа пластическая деформация по меньшей мере одной области 6 прокалывания имеет место между повышением давления внутри полого корпуса 5 и первым выпуском приготовленного напитка из стенки 4 для выпуска напитка.
На фиг. 14 и 15 показана капсула по изобретению, имеющая форму, схожую с формой, описанной со ссылкой на фиг. 1-4, в которой по меньшей мере часть области 6 прокалывания повергается пластической деформации.
Как показано на фиг. 14 и 15, по меньшей мере часть области 6 прокалывания деформируется внутрь полого корпуса 5 капсулы, и преимущественно только область 6 прокалывания по меньшей мере частично деформируется. Фактически, усиленная область или области 7 не деформируются во время процесса приготовления напитка. В частности, деформация области прокалывания, по существу, имеет место в пределах по меньшей мере граничной линии 8, которая, по существу, проходит между по меньшей мере одной усиленной областью 7 и по меньшей мере одной областью 6 прокалывания.
Как показано на фиг. 14, 15, область 6 прокалывания деформируется, по существу, в области между двумя граничными линиями 8, которые теоретически отделяют две усиленные области 7 от кольцевой области 6 прокалывания.
Несмотря на то, что область прокалывания показана на чертежах полностью деформированной, может подвергаться деформации только по меньшей мере часть области прокалывания.
Кроме того, следует отметить, что, хотя это и не показано на чертежах, капсула, показанная в вариантах выполнения на фиг. 5-13, будет иметь схожие характеристики во время процесса приготовления напитка, при этом подвергаться деформации будет по меньшей мере часть области прокалывания, как в капсуле, показанной на фиг. 14 и 15.
Изобретение также будет описано со ссылкой на следующие сравнительные испытания капсулы по изобретению и капсулы, имеющейся в продаже.
Результаты сравнительных испытаний показывают увеличенный параметр выхода варки в капсуле по изобретению независимо от используемой машины.
Параметр выхода варки рассчитывается по математической формуле, приведенной ниже:
Выход варки зависит от процентного содержания экстрагированных твердых частиц, массы приготавливаемого напитка и массы наполнения капсулы.
Нижеописанные испытания выполнялись с использованием двух разных кофейных порошков.
Кофе А: смесь жареного молотого кофе сортов робуста и арабика со средне-темным цветом обжарки (8,5 La).
Кофе В: 100% жареный молотый кофе сорта арабика с темным цветом обжарки (6,5 La).
Были использованы следующие имеющиеся в продаже кофе-машины.
Кофе-машина «U» Nespresso, автоматическая машина для варки эспрессо с использованием автоматического прижимного усилия.
Кофе-машина «Pixie» Nespresso, автоматическая машина для варки эспрессо с использованием ручного прижимного усилия.
Пример 1
В капсулу по настоящему изобретению поместили ровно 5,2 г кофе А. Затем эту капсулу поместили в автоматическую машину U Nespresso для приготовления эспрессо, после чего был приготовлен эспрессо. Далее измерили % экстрагированных твердых частиц, используя плотномер «Kyoto», известный по существующему уровню техники, для подсчета экстрагируемых /экстрагированных твердых частиц на основе плотности варки и в пересчете на г на 100 г.
Готовый напиток имел 26% выход варки.
Сравнительный пример 1
Кофе А также был сварен, используя капсулу Nespresso (т.е. без использования усовершенствованной конструкции капсулы по изобретению), в той же машине для приготовления эспрессо, при этом был получен только 24% выход варки.
На фиг. 16 показано сравнение выхода варки (%) в усовершенствованной капсуле и капсуле Nespresso в U машине.
Пример 2
В капсулу по настоящему изобретению поместили ровно 5,2 г кофе А. Затем эту капсулу поместили в автоматическую машину Pixie Nespresso для приготовления эспрессо, после чего был приготовлен эспрессо. Далее измерили % экстрагированных твердых частиц, используя плотномер «Kyoto», и % выхода варки был подсчитан, как описано в Примере 1. Готовый напиток имел 25% выход варки.
Сравнительный пример 2
Кофе А также был сварен в оригинальной капсуле Nespresso без использования усовершенствованной конструкции капсулы по изобретению, при этом было получено только 24,5% выхода варки.
На фиг. 17 показано сравнение выхода варки (%) в усовершенствованной капсуле и капсуле Nespresso в машине Pixie.
Пример 3
В капсулу Nespresso и капсулу по настоящему изобретению поместили ровно 5,2 г кофе В. Затем обе капсулы поместили в машину Pixie Nespresso, после чего был приготовлен эспрессо. В результате использования усовершенствованной капсулы по настоящему изобретению был получен 21% выход варки.
Сравнительный пример 3
Кофе В также был сварен в оригинальной капсуле Nespresso без использования усовершенствованной конструкции капсулы по изобретению, при этом был получен только 18,5% выход варки.
На фиг. 18 показано сравнение выхода варки (%) в усовершенствованной капсуле и капсуле Nespresso в машине Pixie.
Пример 4
В капсулу Nespresso и капсулу по настоящему изобретению поместили ровно 5,2 г кофе В. Затем обе капсулы поместили в машину Pixie Nespresso, после чего были приготовлены напитки эспрессо. Во время варки также были измерены время варки и давление варки. Кофе В в капсуле по настоящему изобретению был сварен за меньшее время (17 с) и при более низком давлении (11,5 бар), при этом был получен более высокий выход варки, т.е. 21%.
Сравнительный пример 4
Кофе В также был сварен, используя капсулу Nespresso, в такой же машине для варки эспрессо, при этом время варки было более длительным (21 с) при более высоком давлении (14,5 бар), и был получен более низкий выход варки, т.е. 18,5%.
На фиг. 19 показаны время варки, давление варки и % выхода варки в машине Pixie с использованием и без использования усовершенствованной конструкции капсулы по настоящему изобретению.
Пример 5
В капсулу Nespresso и капсулу по настоящему изобретению поместили ровно 5,2 г кофе В. Затем обе капсулы поместили в машину U Nespresso, после чего были приготовлены напитки эспрессо.
Во время варки также были измерены время варки и давление варки. Кофе В в капсуле по настоящему изобретению был сварен за меньшее время (20 с) и при более низком давлении (15 бар), при этом был получен такой же % выхода варки, т.е. 20%, как и для кофе В в капсуле Nespresso, сваренного в машине U Nespresso.
На фиг. 20 показаны время варки, давление варки и % выхода варки в U машине с использованием и без использования усовершенствованной конструкции капсулы по настоящему изобретению.
Вышеприведенные результаты подтверждают преимущества, обеспечиваемые капсулой по настоящему изобретению.