СИСТЕМА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЗАВАРНОГО ПРОДУКТА
SYSTEM FOR PREPARATION OF BREWED PRODUCT

Данное изобретение относится к системе для приготовления заварного продукта, имеющей порционную капсулу, содержащую экстрагируемый материал, и экстракционный аппарат для приготовления заварного продукта из экстрагируемого материала, содержащегося в порционной капсуле, причем экстракционный аппарат содержит инжектор для ввода заварочной текучей среды в порционную капсулу и экстрактор для вывода продукта экстракции из порционной капсулы, причем инжектор и экстрактор образуют между собой приемную полость для порционной капсулы и выполнены с возможностью перемещения друг от друга для вставления порционной капсулы в приемную полость и перемещения друг к другу для фиксации приемной капсулы.
Такая система в целом известна, например, из документа ЕР 2 647 317 А1. В частности ее применяют для приготовления кофе.
Задача изобретения заключается в том, чтобы создать систему, которая делает возможным приготовление лучшего заварного продукта и в частности позволяет получить в чашке кофе более высокого качества.
Эта задача решается посредством системы с признаками пункта 1 формулы изобретения, в частности посредством того, что экстрактор имеет нажимное средство, посредством которого можно вдавить обращенную к экстрактору стенку порционной капсулы, вставленной в приемную полость, в направлении внутренней части капсулы для уплотнения экстрагируемого материала, содержащегося в порционной капсуле, перед тем, как инжектор вводит заварочную текучую среду в порционную капсулу.
В основе изобретения лежит общая идея, суть которой состоит в том, чтобы перед осуществлением процесса самого заваривания сжать порционную капсулу и уплотнить содержащийся в ней экстрагируемый материал. Второе сжатие порционной капсулы может последовать дополнительно, во время процесса заваривания, когда в порционную капсулу со стороны инжекции вводят находящуюся под давлением заварочную текучую среду. Как известно, уплотнение экстрагируемого материала перед процессом заваривания, которое в случае кофеварок рожкового типа обычно называют "трамбовкой", значительно улучшает качество заварного продукта. Уплотненный кофе тонкого помола оказывает высокое сопротивление воде, равномерное по всему объему капсулы, поэтому вода проходит равномерно через все области капсулы, при этом в отличие от случая, когда применяют несжатый кофе, при повышении давления расход воды уменьшается. В результате, во-первых, получают лучшее извлечение ароматов, во-вторых, благодаря более высокому давлению, получают лучший тонкий слой пенки, в частности желательный в случае кофейных напитков типа эспрессо. Кроме того, в случае горизонтального процесса заваривания, при котором текучая среда в порционной капсуле проходит не сверху вниз, а в горизонтальном направлении, сжатие капсулы и содержащегося в ней экстрагируемого материала предназначено для того, чтобы выровнять вызванное силой тяжести неравномерное распределение экстрагируемого материала в капсуле. В частности предотвращают возникновение в верхней части капсулы более низкого сопротивления потоку из-за того, что экстрагируемый материал накапливается в нижней части капсулы. Этот эффект представляет собой известную проблему, возникающую при применении порционной капсулы в предлагаемой системе, так как в ней имеется выпуклая крышка, в которой экстракционный материал не находится, то есть капсула наполнена не полностью и в ней имеется незаполненное пространство. Благодаря тому, что в соответствии с данным изобретением сжатие порционной капсулы происходит со стороны экстракции, уплотнение экстрагируемого материала возможно независимо от инжекции в порционную капсулу заварочной текучей среды, то есть уплотнение экстрагируемого материала, с одной стороны, и инжекцию заварочной текучей среды, с другой стороны, можно оптимизировать независимо друг от друга, благодаря чему в конечном итоге можно получить наилучшее качество заварного продукта.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения следуют из зависимых пунктов, описания и чертежей.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения нажимное средство является пассивным компонентом, вдавливающим стенку порционной капсулы, когда инжектор и экстрактор перемещаются друг к другу для фиксации капсулы. Таким образом, нажимное средство не нуждается в отдельном управлении, оно действует автоматически при фиксации порционной капсулы в приемной полости.
Предпочтительно нажимное средство содержит по меньшей мере один экстракционный шип экстрактора. В этом случае экстракционный шип выполняет двойную функцию. С одной стороны, этот шип сжимает порционную капсулу и уплотняет содержащийся в ней экстрагируемый материал, с другой стороны, он обеспечивает вывод продукта экстракции из порционной капсулы. Эта двойная функция экстракционного шипа способствует достижению более простой и экономичной конструкции экстракционного аппарата. Разумеется, в одной детали также можно комбинировать экстракционные шипы или другие прокалывающие элементы с отдельными нажимными средствами, например, с элементом в виде пуансона, при этом сам экстракционный шип не образует нажимное средство. В этом случае экстракционные шины или прокалывающие элементы могут иметь любую форму.
Например, экстракционный шип может обладать пирамидальной или конической основной формой и иметь боковую поверхность, проходящую от базового элемента до обращенного к инжектору кончика экстракционного шипа.
В области своего кончика экстракционный шип предпочтительно имеет расширение, в частности выступ. Это расширение способствует тому, что экстракционный шип не только просто прокалывает стенку порционной капсулы, обращенную к экстрактору, и ровно входит в порционную капсулу, но посредством расширения опирается на стенку порционной капсулы, чтобы переместить ее внутрь в необходимой степени, т.е. вдавить ее для уплотнения экстрагируемого материала.
Например, экстракционный шип может иметь по меньшей мере одно выступающее ребро, проходящее от базового элемента вдоль боковой поверхности в направлении кончика, при этом предпочтительно расположено по меньшей мере три таких ребра, равномерно распределенных вокруг боковой поверхности. Предпочтительно ребро или каждое ребро заканчивается на некотором расстоянии от кончика.
Эти ребра в свою очередь выполняют двойную функцию: они не только образуют вышеупомянутое расширение экстракционного шипа, приводящее к лучшему уплотнению экстрагируемого материала, но и обеспечивают улучшенный вывод продукта экстракции из порционной капсулы. В процессе заваривания в результате инжекции в порционную капсулу заварочной текучей среды в капсуле возникает избыточное давление, вследствие которого та стенка порционной капсулы, которая обращена к экстрактору, перемещается в направлении экстрактора и прилегает к боковой поверхности экстракционного шипа. В этом случае ребра экстракционного шипа способствуют тому, что в стенке капсулы остаются небольшие выходные отверстия, через которые продукт экстракции может быть выведен из порционной капсулы.
Для вывода продукта экстракции в базовом элементе в области ребра или каждого ребра предпочтительно имеется проходное отверстие. Например, в каждом случае на обеих сторонах одного или каждого ребра может иметься по одному проходному отверстию
Кроме того, можно дополнительно улучшить вывод продукта экстракции из порционной капсулы, если вдоль ребра или каждого ребра проходит канал, выходящий в проходное отверстие, который выполнен, например, в виде канавки и через который может контролируемо вытекать экстрагируемый материал. Предпочтительно канал, выходящий в проходное отверстие, проходит в каждом случае на обеих сторонах ребра или каждого ребра.
Чтобы равным образом оптимизировать уплотнение содержащегося в порционной капсуле экстрагируемого материала и вывод продукта экстракции во время заваривания, нажимное средство предпочтительно содержит пять экстракционных шипов. Например, четыре из этих экстракционных шипов могут быть расположены в углах квадрата, в то время как пятый шип находится в центре этого квадрата. Нажимное средство такой конструкции особенно хорошо подходит для вдавливания стенки порционной капсулы, имеющей кубическую или прямоугольную форму. Поэтому соответствующая порционная капсула по существу имеет кубическую или прямоугольную основную форму. Независимо от геометрии капсулы, чтобы получить эффективное вдавливание капсулы и уплотнение экстрагируемого материала, особенно хорошо подходит нажимное средство, расположенное центрально по отношению к капсуле, например, экстракционный шип, установленный приблизительно в центре, или группа экстракционных шипов, установленных в центре.
При этом является предпочтительным, чтобы расположение экстракционных шипов соответствовало размеру порционной капсулы, в особенности, чтобы диагонали квадрата, образованного этими экстракционными шипами, были короче максимальной диагонали или максимального диаметра той стенки порционной капсулы, которая обращена к экстрактору.
В соответствии с особенно предпочтительным вариантом осуществления изобретения по меньшей мере та стенка порционной капсулы, которая обращена к экстрактору, изготовлена из пластика. При этом пластик стенки, обращенной к экстрактору, должен иметь такие свойства, чтобы, хотя он и может прокалываться экстракционными шипами, однако при этом он не разрывался, а оказывал этим шипам достаточное сопротивление, чтобы та стенка капсулы, которая обращена к экстрактору и предназначена для уплотнения экстрагируемого материала, содержащегося в порционной стенке, могла вдавливаться в достаточной степени.
Кроме того, особенно простое и экономичное изготовление порционной капсулы возможно в том случае, если все ее стенки состоят из пластика, предпочтительно из одинакового пластика. Подходящим пластиком, например, является полипропилен, например, с толщиной стенки от 0,1 до 0,7 мм.
Предпочтительно пластик имеет барьерный слой, служащий в качестве барьера для кислорода и, таким образом, сохранения аромата содержимого капсулы. В качестве материала такого барьерного слоя, например, можно применить сополимер этилена и винилового спирта (EVOH).
Такую порционную капсулу, например, можно изготовить следующим образом. Глубокой вытяжкой образуют пятистороннюю многогранную основную часть, открытую с шестой стороны, эту основную часть наполняют экстрагируемым материалом, а затем открытую шестую сторону закрывают крышкой, например, крышку сваривают с основной частью или приклеивают к основной части. Альтернативно такую многогранную основную часть могут изготовить способом литья под давлением.
Крышку можно изготовить либо способом литья под давлением, либо способом глубокой вытяжки, причем в этом случае из-за небольшой глубины крышки способ глубокой вытяжки похож на способ тиснения.
В частности для стенки, обращенной к экстрактору, то есть в случае только что описанной конструкции - для крышки, исходные материалы и параметры процесса выбирают так, чтобы получить вышеописанные требуемые свойства в отношении прокалывания.
Изобретение также относится к экстракционному аппарату с признаками пункта 14 формулы изобретения, при помощи которого соответственно можно достичь вышеописанных преимуществ. Предпочтительные варианты осуществления экстракционного аппарата пояснены выше на основе системы согласно изобретению.
Кроме того, изобретение также относится к способу с признаками пункта 15 формулы изобретения, при помощи которого также можно достичь вышеописанных преимуществ.
Изобретение описано ниже исключительно лишь в качестве примера на основании возможного варианта его осуществления и со ссылками на прилагаемые чертежи. На чертежах изображено следующее.
Фиг. 1а, 1b - виды в разрезе заварочного модуля предлагаемого экстракционного аппарата с помещенной в него порционной капсулой перед осуществлением процесса заваривания: фиг. 1а - в плоскости, проходящей через центральную точку порционной капсулы, фиг. 1а - в плоскости, параллельной вышеуказанной плоскости, но расположенной ближе к наружной части.
Фиг. 2а-2с - различные виды расположения экстракционных шипов экстрактора заварочного модуля на фиг. 1.
Фиг. 3а, 3b - виды в разрезе согласно фиг. 1 после осуществления процесса заваривания.
На фиг. 1 показан заварочный модуль экстракционного аппарата, в данном примере осуществления - заварочный модуль кофеварки, в который помещена порционная капсула 10, содержащая экстрагируемый материал, в данном случае - кофе тонкого помола.
Порционная капсула 10 имеет по меньшей мере почти кубическую основную форму и шесть стенок 12 капсулы, которые сделаны из пластика, в данном случае - из пропилена, и в каждом случае имеют толщину стенки в диапазоне от 0,1 до 0,7 мм. Перед вставкой порционной капсулы 10 в заварочный модуль отдельные стенки 12 капсулы имеют по меньшей мере почти плоскую форму. Благодаря незначительной толщине стенки и тому, что они изготовлены из пластика, стенки 12 капсулы легко деформируются под давлением.
Заварочный модуль содержит инжектор 14 для ввода в порционную капсулу 10 горячей заварочной текучей среды и экстрактор 16 для вывода продукта экстракции из порционной капсулы 10 во время процесса заваривания. Инжектор 14 и экстрактор 16 образуют между собой приемную полость 18 для порционной капсулы 10. Для вставления новой порционной капсулы 10 в приемную полость 18 или извлечения использованной порционной капсулы 10 из приемной полости 18, заварочный модуль может быть открыт, при этом инжектор 14 и экстрактор 16 можно переместить друг от друга, причем оба устройства 14, 16 вполне могут быть установлены с возможностью перемещения и перемещаться фактически, или с возможностью перемещения может быть установлено и перемещаться только одно из устройств 14, 16, в то время как другое устройство 16,14 установлено жестко и неподвижно.
Инжектор 14 содержит расположенный центрально подводящий канал 20, по которому вводят заварочную текучую среду в приемную полость 18 во время процесса заваривания, а также несколько инжекционных шипов 22 для прокалывания той стенки 12а порционной капсулы 10, помещенной в приемную полость 18, которая обращена к инжектору 14, чтобы заварочная текучая среда, подаваемая при помощи инжектора 14, могла проникать в порционную капсулу 10 во время процесса заваривания.
Соответственно экстрактор 16 имеет несколько экстракционных шипов 24 для прокалывания той стенки 12b порционной капсулы 10, которая обращена к экстрактору 16, чтобы во время процесса заваривания продукт экстракции, в данном случае - кофе, мог выйти из порционной капсулы 10 и вытечь по отводящему каналу 26 экстрактора 16.
Как показано на фиг. 2, экстрактор 16 имеет пять экстракционных шипов 24, четыре из которых образуют квадрат, в центре которого расположен пятый экстракционный шип 24. Экстракционные шипы 24 выходят из пластинчатого базового элемента 28 и в каждом случае имеют пирамидальную основную форму, в данном случае - форму четырехсторонней пирамиды. Вдоль каждой стороны 30 пирамиды от базового элемента 28 в направлении кончика экстракционного шипа 24 проходит выступающее ребро 32. Каждое ребро 32 имеет четырехугольное поперечное сечение, причем тот конец каждого ребра 32, который обращен в противоположную от базового элемента 28 сторону, заостряется и заканчивается на некотором расстоянии от кончика экстракционного шипа 24. На обеих сторонах каждого ребра 32 проходит канавка 34, выходящая в проходное отверстие 36, которое расположено в базовом элементе 28 у основания ребра 32 и соединено с отводящим каналом 26 экстрактора 16.
Инжекционные шипы 22 и экстракционные шипы 24 расположены так, что они прокалывают со стороны инжекции и, соответственно, со стороны экстракции порционную капсулу 10, вставленную в приемную полость 18, когда заварочный модуль закрывается, а инжектор 14 и экстрактор 16 перемещаются друг к другу. Другими словами, минимальное расстояние между инжекционными шипами 22 и экстракционными шипами 24 меньше расстояния между стенками 12а, 12b новой, несжатой порционной капсулы 10, обращенными инжектору 14 и, соответственно, к экстрактору 16.
Кроме того, минимальное расстояние между инжекционными шипами 22 и экстракционными шипами 24 установлено так, что, как видно из фиг. 1, стенка 12b капсулы, обращенная к экстрактору 16, не только прокалывается, но и в некоторой мере вдавливается внутрь капсулы. Это сжатие порционной капсулы 10 перед осуществлением процесса заваривания вызывает уплотнение содержащегося в порционной капсуле 10 экстрагируемого материала и ведет к заметному повышению качества заварного продукта в чашке, т.е. кофе.
Для осуществления процесса заваривания заварочная текучая среда, например, горячая вода, под давлением направляется по подводящему каналу 20 в приемную полость 18, в результате со стороны инжекции возникает дополнительное сжатие порционной капсулы 10.
Если давление в промежуточном пространстве 38, ограниченном, с одной стороны, инжектором 14, а с другой стороны - стенкой 12а капсулы, обращенной к инжектору 14, достаточно велико, то заварочная текучая среда входит в порционную капсулу 10 в местах прокола, образованных при помощи инжекционных шипов 44. Благодаря входящей заварочной текучей среды давление в порционной капсуле 10 повышается и капсула 10 расширяется до тех пор, пока боковые стенки 12 капсулы и стенка 12b капсулы, обращенная к экстрактору 16, не станут прилегать к поверхностям стенок заварочного модуля, ограничивающим приемную полость 18.
Как показано на фиг. 3, при этом, в частности, стенка 12b капсулы, обращенная к экстрактору 16 и вдавленная перед этим, снова отжимается наружу, т.е. в направлении экстрактора 16. При этом экстракционные шипы 24 все дальше проникают в порционную капсулу 10 до тех пор, пока стенка 12b капсулы не станет прилегать к базовому элементу 28 экстрактора 16. При этом материал стенки 12b, тем временем оттесненный экстракционными шипами 24, прилегает к сторонам 30 пирамиды экстракционных шипов 24, вследствие чего проколотые отверстия, созданные экстракционными шипами 24, в значительной степени герметизируются.
Только ребра 32, имеющиеся на сторонах 30 пирамиды обеспечивают, чтобы на обеих сторонах каждого ребра 32 оставался определенным промежуток между стенкой 12b капсулы и экстракционным шипом 24. Вместе с канавками 34, проходящими вдоль ребер 32, эти промежутки образуют выходные отверстия, через которые продукт экстракции может выйти из порционной капсулы 10, если давление в порционной капсуле 10 увеличилось в достаточной степени. Продукт экстракции, выходящий из порционной капсулы 10, вытекает по канавкам 34 на экстракционных шипах 24, а затем через проходные отверстия 36 базового элемента 28 - в отводящий канал 26 экстрактора 16, по которому его подают в чашку.
Если после окончании процесса заваривания заварочный модуль снова открывают и инжектор 14 и экстрактор 16 перемещаются друг от друга, то инжекционные шипы 22 и экстракционные шипы 24 выдвигаются из порционной капсулы 10, при этом порционная капсула 10 может упасть в предназначенный для этого приемный контейнер, чтобы освободить приемную полость 18 для новой порционной капсулы 10.
Список номеров позиций
10 порционная капсула
12 стенка капсулы
14 инжектор
16 экстрактор
18 приемная полость
20 подводящий канал
22 инжекционный шип
24 экстракционный шип
26 отводящий канал
28 базовый элемент
30 сторона пирамиды
32 ребро
34 канавка
36 проходное отверстие
38 промежуточное пространство