КАПСУЛА С РЕГУЛИРУЮЩИМ ПОТОКОМ И ФИЛЬТРУЮЩИМ ЭЛЕМЕНТОМ
CAPSULE WITH CONTROL FLOW AND FILTRATION ELEMENT

Настоящее изобретение относится в целом к капсулам, содержащим ингредиенты напитков, к оборудованию для производства напитков с такими капсулами, а также к способу производства напитков на основе ингредиентов содержащихся в таких капсулах.
Изобретение касается капсул, которые содержат ингредиенты напитков или других съедобных продуктов (например, супа). При взаимодействии этих ингредиентов с жидкостью могут быть получены напитки или другие съедобные продукты, такие как, например, супы. Таким взаимодействием может быть, например, процесс экстрагирования, приготовления, растворения и тому подобное. В частности, такая капсула используется для содержания молотого кофе при производстве кофейного напитка подачей в капсулу горячей воды под давлением и сливанием кофейного напитка с капсулы.
Документ FR 1537031 описывает не отдельные капсулы, а блистерную упаковку, содержащую порошкообразный кофе. Поскольку два элемента из фольги герметично соединены вместе у верхнего элемента из фольги в зоне между двумя соседними отделениями, эти отделения невозможно отделить друг от друга без нарушения герметичной укупорки между элементами. Фильтр размещен в нижней части каждого отделения, таким образом, он находится напротив зоны герметичного соединения двух элементов из фольги. Сторону выпуска отделения вскрывают, прижимая перфорирующий элемент под действием пружины к нижней поверхности отделения. Благодаря технологии блистерной упаковки верхняя поверхность отделения должна быть плоской.
Также согласно СН605293 фильтр своим ободком расположен между элементом из фольги и стенкой корпуса основания капсулы. Элемент из фольги дополнительно оснащен ослабленной зоной и не предназначен для перфорации прижатием к рельефной пластине. Фильтр используется в качестве сита, препятствующего попаданию зерен кофе в жидкость.
Документ ЕР0507905 В1 относится к аппарату и картриджу для приготовления жидкого продукта. В нижней части картриджа размещена внутренняя фильтрующая мембрана для удерживания твердых частиц в картридже и предупреждения закупорки каналов для жидкости, предусмотренных в перфорирующих элементах.
Документ ЕР-А-512468 относится к капсуле для приготовления напитков, отличающейся тем, что фильтровальная бумага приварена между периферической зоной чашки и отрываемой мембраной. Фильтровальная бумага применяется только для того, чтобы не допустить выпадения кофейных зерен при отрыве мембраны.
Документ US 2006/0236871 A1 относится к одиночному порционному картриджу, который пригоден, в частности, для приготовления порции кофейного напитка, характеризующемуся тем, что распределительная и/или опорная структура имеет по меньшей мере одно отверстие, которое покрыто тканью, образующей экран между замкнутым пространством и большим выпускным отверстием. Главная цель этого изобретения состоит в минимизации высвобождения частиц вещества напитка из картриджа во время операции приготовления, поскольку в дне корпуса капсулы образуется большое отверстие, и частицы, возможно, будут вымываться в отсутствие такой распределительной структуры. Размер пор ткани составляет от 10 до 500 микрон, предпочтительно от 30 до 150 микрон.
Системы и способы получения пищевых жидкостей из изолированных капсул, содержащих вещества, известны, например, из документа ЕР-А-512470 (эквивалент патента US 5,402,707). Капсула 200, как показано на фигуре 1, в форме усеченного конуса, которая может быть заполнена, например, поджаренным и смолотым кофе 300, закрыта внешней разрывной крышкой из фольги 400, приваренной и/или обжатой на отогнутом ободке 140, который выступает в плане относительно боковой стенки чашки. Держатель капсулы 130 включает сетку для струи 120 с элементами с рельефной поверхностью.
Держатель капсулы 130 может быть размещен в подставке большего размера 150, имеющей боковую стенку 240 и выходное отверстие для напитка 270 для прохода экстрагированного кофейного напитка. Как видно на фигуре 1 система экстрагирования также включает инжектор воды 700, имеющий входной(ые) канал(ы) для воды 201 и кольцевой элемент 800 с внутренним углублением, форма которого практически соответствует наружной форме капсулы. По внешней стороне кольцевой элемент 800 включает пружину 220, которая удерживает кольцо 230 для высвобождения капсулы после завершения экстрагирования. При работе капсула 200 устанавливается на держателе капсулы 130. Инжектор воды 700 пробивает отверстие в верхней поверхности чашки. Нижняя разрывная поверхность 400 капсулы располагается на радиально расположенных элементах держателя капсулы 130.
Вода впрыскивается через канал 201 инжектора воды 700 и попадает на слой кофе 300. давление в капсуле повышается, и разрывная поверхность 400 в нарастающей степени повторяет форму радиальных вскрывающих рельефных элементов. Такие радиальные вскрывающие рельефные элементы можно заменить пирамидальными рельефными элементами или другими рельефными формами. Когда напряжение материала, образующего разрывную поверхность, достигает предела прочности, разрывная поверхность разрывается по линии рельефных элементов. Экстрагированный кофе вытекает через отверстия в сетке для струи 120 и сливается в контейнер (не показан) под выходным отверстием для напитка 270.
Принципы этого способа можно обобщить следующим образом:
- изначально герметично укупоренную капсулу вставляют в средство для удерживания капсулы;
- средство для удерживания капсулы затем вводят совместно со средством для впрыска воды машины так, чтобы кольцевой элемент окружал укупоренную капсулу. В первой стенке капсулы проделывают по меньшей мере одно отверстие;
- вода, попадающая в капсулу через отверстие в первой стенке, взаимодействует с ингредиентами, содержащимися в капсуле, проходя через толщу ингредиента, содержащегося в капсуле, и затем ее вытесняют из капсулы по меньшей мере через одно отверстие /перфорацию, образовавшуюся во второй стенке под действием давления, формирующегося в капсуле.
Отверстия во второй поверхности, более конкретно, образовавшиеся при взаимодействии с рельефным элементами, фильтруют напиток, выходящий из внутренней полости капсулы так, чтобы нерастворимые частицы кофе оставались в капсуле. В прототипе такая фильтрация считалась достаточной (см. например, столбец 4 документа ЕР 512470 В1).
Документ ЕР 512468 В1 сообщает о капсуле с плоским перфорируемым элементом из фольги для выдачи кофе. Фильтровальную бумагу можно впаять между элементом из фольги и ободком корпуса основания. Капсула, то есть мембрана вскрывается только под действием давления в капсуле.
Также согласно СН605293 фильтр своим ободком расположен между элементом из фольги и стенкой корпуса основания капсулы. Элемент из фольги дополнительно оснащен ослабленной зоной и не предназначен для перфорации прижатием к рельефной пластине.
Было обнаружено, что если согласно указаниям в прототипе герметично укупоренную капсулу с простым перфорируемым элементом из фольги поместить в держатель капсулы с множеством мелких рельефных выступов, и, более конкретно, мелких квадратных или прямоугольных перфорирующих элементов, могут возникнуть следующие проблемы:
- процесс экстрагирования может замедлиться, более конкретно, для капсул, содержащих большую дозу кофе, предназначенных для приготовления кофейных напитков, процесс экстрагирования может проходить при нестабильном времени протекания через отдельные капсулы,
- экстрагирование проходит недостаточно чисто, и частицы кофе могут выходить из капсулы через мелкие отверстия, образующиеся в элементе из фольги после экстрагирования, когда капсулу извлекают из машины, в частности, из-за присутствия тонко измельченных частиц за пределами типичного диапазона помола, предусмотренного для существующей системы (например, мельче среднего размера помола 200 микрон).
Было предложено решить эти проблемы настоящим изобретением средствами, характеризующимися признаками независимых пунктов формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения развивают главную идею изобретения далее.
Согласно первому аспекту изобретение относится к капсуле для использования в машине для приготовления напитков, включающей:
- средство для перфорации входной стороны корпуса капсулы, противоположной элементу из фольги и отогнутому ободку, и впрыска жидкости или смеси жидкость/газ в капсулу,
- рельефную пластину с множеством рельефных элементов, которая размещена в машине таким образом, что давление впрыска прижимает элемент из фольги к рельефной пластине,
при этом капсула включает:
- корпус основания, укупоренный элементом из фольги, плотно прилегающим к отогнутому ободку корпуса основания,
- элемент из фольги, изготовленный из материала, который затем перфорируется рельефной пластиной с образованием множества отверстий, когда давление впрыскиваемой жидкости или смеси жидкость/газ достигает значения по меньшей мере 4 бар, отличающейся тем, что капсула дополнительно включает пористый регулирующий поток элемент, расположенный по меньшей мере между одной порцией ингредиентов в капсуле и элементом из фольги.
Таким образом, капсула оснащена регулирующим поток и фильтрующим элементом, называемым в остальной части описания "пористым регулирующим поток элементом". Пористый регулирующий поток элемент располагается, по меньшей мере между частью ингредиентов и элементом из фольги.
В результате, поток был значительно быстрее и стабильнее, чем поток из предыдущей капсулы, то есть не содержащей такого пористого регулирующего поток элемента.
В частности, было замерено, что время протекания может быть вплоть до 25% короче среднего времени протекания без существенного изменения качества жидкого экстракта кофе. Удивительным образом было отмечено четырехкратное уменьшение среднеквадратичного отклонения времени протекания по сравнению со средним временем протекания из большинства капсул. Наконец, молотый кофе успешно задерживался в капсуле при сниженном количестве частиц кофе, проникающих через перфорированную мембрану.
Пористый регулирующий поток элемент может быть расположен между ингредиентами и плоскостью, ограниченной кольцевой зоной укупорки между элементом из фольги и ободком корпуса основания.
Корпус основания капсулы может включать ободок, к которому по кольцевой зоне укупорки приваривается элемент из фольги. Ободок корпуса основания может быть выдвинут дальше наружу завернутым краем.
Корпус основания и/или элемент из фольги могут быть изготовлены из алюминия или алюминиевого сплава или ламинированного материала из алюминия или алюминиевого сплава и полимера.
Пористый регулирующий поток элемент может быть соединен с капсулой, располагаясь в зоне укупорки между ободком корпуса основания и элементом из фольги.
Пористый регулирующий поток элемент может обладать большей прочностью на изгиб, чем элемент из фольги с тем, чтобы этот элемент меньше деформировался под давлением, чем элемент из фольги при контакте с рельефными элементами. За счет меньшей деформации (или разницы в деформации) создается пространство между этим элементом и элементом из фольги во время экстрагирования, позволяющее напитку, например, жидкому экстракту кофе лучше вытекать через пробитые отверстия между рельефными элементами. В результате создается более быстрый поток жидкости через элемент из фольги без существенного отрицательного влияния на крепость жидкого экстракта (например, общее содержание сухого вещества, выход продукта). Более высокая прочность может быть обеспечена тем, что пористый элемент будет толще элемента из фольги и/или будет изготовлен из более жесткого материала.
Более конкретно, толщина пористого регулирующего поток элемента может составлять от 0,1 микрона до 1,5 мм. Предпочтительно толщина пористого регулирующего поток элемента составляет от 0,4 микрон до 1,0 мм.
Конфигурацию элемента из фольги капсулы подбирают так, чтобы он легко разрывался при контакте с множеством рельефных элементов рельефной пластины устройства для производства напитков. Конструкция элемента из фольги должна обеспечивать его разрыв согласованным образом, более конкретно, при достижении в капсуле определенного порогового давления. Следовательно, конструкция элемента из фольги и конструкция рельефной пластины устройства определяются таким образом, чтобы надежно и согласованно выполнялось вскрытие /разрыв элемента из фольги.
В этой связи предпочтительно, чтобы элемент из фольги имел толщину от 10 до 100 микрон, более предпочтительно от 15 до 45 микрон. Наиболее предпочтительно толщина элемента из фольги составляет около 30 микрон плюс или минус обычные производственные допуски (например+/- 5 микрон). Кроме того, элемент из фольги предпочтительно изготовлен из алюминия или алюминиевого сплава.
Предпочтительно отношение толщины пористого регулирующего поток элемента к толщине элемента из фольги составляет от 1,5:1,0 до 50:1, наиболее предпочтительно от 5:1 до 20:1.
Пористый регулирующий поток элемент может располагаться в капсуле способом, не соединяющим его со стенками капсулы, то есть быть отсоединенным от стенок. Например, пористый регулирующий поток элемент может быть свободно вложен между ингредиентами и элементом из фольги.
Пористый регулирующий поток элемент может покрывать по меньшей мере 62% общей внутренней поверхности элемента из фольги, чтобы обеспечить перекрытие большинства отверстий, образовавшихся в элементе из фольги, когда он разрывается под давлением, и таким образом не допустить создания эффекта обхода потоком и, следовательно, снижения эффективности регулировки потока.
Согласно предпочтительному способу регулирующий поток элемент имеет квадратную или прямоугольную форму. Поэтому стоимость производства регулирующего поток элемента может быть значительно снижена за счет существенно меньших отходов материала при резке листового или ламинированного материала.
Согласно другому способу пористый регулирующий поток элемент может быть соединен со стенками корпуса основания капсулы и/или с элементом из фольги. Пористый регулирующий поток элемент может быть соединен со стенками привариванием или другими способами соединения, например, механическим способом, более конкретно, обжатием.
Согласно некоторым способам регулирующий поток элемент является тонкой пористой мембраной из полимерного материала.
Согласно другим способам пористый элемент состоит в основном из полимерного материала, содержащего волокна.
Пористый регулирующий поток элемент может быть изготовлен из нетканого материала. Пористый регулирующий поток элемент может быть также изготовлен из тканого материала. Пористый элемент может быть сформован из плавких полимерных волокон пищевых кондиций.
Согласно предпочтительному способу пористый элемент включает микроволокна диаметром менее 20 микрон.
Согласно одному из способов пористый элемент включает материал, содержащий микроволокна, полученные аэродинамическим способом из расплава.
Пористый элемент может быть выбран из группы, включающей: полипропилен, полиэтилен, полибутилентерефталат (ПБТ), поликарбонат, поли(4-метилпентен-1), полиуретан, полиэтилентерефталат (ПЭТ), полиэфирсульфон, полиамид, пропитанное смолой стекловолокно и их сочетания.
Пористый элемент может также включать волокна диаметром более 20 микрон. Например, пористый элемент может быть изготовлен из смесей микроволокон и волокон большего диаметра. Например, пористый элемент может быть изготовлен из материала, полученного аэродинамическим способом из расплава и/или спанбонда.
Согласно возможным способам пористый регулирующий поток элемент может быть твердой отлитой пластиной из пластика с мелкими отверстиями, регулирующими поток.
Предпочтительно пористый регулирующий поток элемент имеет размер пор (то есть средний диаметр отверстий) от 0,4 до 100 микрон. Особенно хорошие результаты по сокращению времени протекания были получены с пористым регулирующим поток элементом с размером пор от 0,4 до 25 микрон. Размер пор может быть меньше 10 микрон, даже меньше 2 микрон, то есть от 0,4 до 2 микрон. Сокращение времени протекания также было достигнуто с молотым кофе, имеющим размер частиц (D43) от 190 до 400 микрон.
Время протекания менее 40 секунд со среднеквадратичным отклонением менее 15 секунд было успешно достигнуто с капсулой, содержащей около 5,5 г молотого кофе, при приготовлении 40 г жидкого экстракта кофе, соответствующего кофе эспрессо с общим содержанием сухого вещества от 2,7 до 3,8% по весу. Аналогично, время протекания менее 30 секунд со среднеквадратичным отклонением менее 5 секунд было успешно достигнуто с капсулой, содержащей около 6 граммов молотого кофе, при приготовлении ПО г жидкого экстракта кофе, соответствующего кофе лунго с общим содержанием сухого вещества от 1,1 до 1,5% по весу.
Было также отмечено, что время протекания существенно уменьшалось при увеличении размера частиц молотого кофе.
Пористый регулирующий поток элемент может быть своим ободком заключен между элементом из фольги и стенками капсулы.
Пористый регулирующий поток элемент может быть расположен на расстоянии от элемента из фольги. Согласно возможному способу пористый регулирующий поток элемент может разделять поперек две порции ингредиентов, более конкретно, две порции молотого кофе.
4,3
4,3
Согласно возможному способу две порции молотого кофе обладают различными характеристиками приготовления. Особенности приготовления могут быть связаны применительно к каждой из упомянутых порций с массой, объемом, насыпным весом утряски, средним размером частиц (D), типом смеси, степенью обжарки и сочетаниями перечисленных признаков. Согласно одному из способов расположенная впереди по ходу порция молотого кофе включает массу молотого кофе с меньшим средним размером частиц D по сравнению с порцией молотого кофе, расположенной дальше по ходу. Расположенная впереди по ходу порция молотого кофе может быть больше или меньше по объему, чем порция молотого кофе, расположенная дальше по ходу. Согласно другому способу порция молотого кофе, расположенная впереди по ходу, включает массу молотого кофе с большим средним размером частиц по сравнению с порцией молотого кофе, расположенной дальше по ходу. И в этом случае расположенная впереди по ходу порция молотого кофе может быть больше или меньше по объему, чем порция молотого кофе, расположенная дальше по ходу. Эти вариации позволяют подстроить характеристики потока из капсулы, а также специально составить различные характеристики (заданная концентрация, выход, крема) приготовляемого экстракта кофе, соответствующие разным предпочтениям потребителей.
Пористый регулирующий поток элемент может быть расположен в капсуле рядом с элементом из фольги. Можно допустить наличие небольшого пространства между пористым элементом и элементом из фольги в связи с разницей в деформации этих двух элементов. Действительно, благодаря меньшей жесткости элемент из фольги в большей степени деформируется, образуя выпуклую форму под давлением газа (например, двуокиси углерода) внутри укупоренной капсулы, и между элементом из фольги и пористым элементом может сформироваться небольшой зазор.
Пористый регулирующий поток элемент может быть соединен с внутренней стороной элемента из фольги. Более конкретно, пористый регулирующий поток элемент может быть приварен к внутренней поверхности элемента из фольги. Согласно другому способу для уменьшения толщины элемента, регулирующего поток, пористый элемент можно непосредственно впечатать во внутреннюю поверхность элемента из фольги.
Пористый регулирующий поток элемент может быть толще элемента из фольги, предпочтительно по меньшей мере в 1,5 раза толще элемента из фольги.
Согласно возможному способу пористый регулирующий поток элемент может быть плоским или рифленым. Пористый регулирующий поток элемент может также включать, например, каналы и/или выступающие зоны, которые создают зазор для сбора напитка между элементом из фольги и регулирующим поток пористым элементом.
Элемент из фольги может быть освобожден от ослабленных зон перед установкой в машину для производства напитков.
Элемент из фольги может быть сплошным листом из металла или полимера или ламинированного материала из металла и полимера.
Пористый регулирующий поток элемент может быть расположен и ориентирован так, чтобы не быть размещенным между элементом из фольги и ободком корпуса основания. Например, пористый регулирующий поток элемент может свободно располагаться в капсуле или может быть прикрепленным в определенной зоне к внутренней поверхности элемента из фольги, причем край пористого регулирующего поток элемента находится на расстоянии от зоны укупорки элемента из фольги и корпуса основания.
Внешний край пористого регулирующего поток элемента может заканчиваться в позиции, расположенной радиально внутрь от зоны укупорки элемента из фольги и ободка корпуса основания.
Согласно другому способу пористый регулирующий поток элемент и разрывной элемент из фольги образуют многослойный ламинированный материал.
Предпочтительно многослойный ламинированный материал включает:
-
разрывной гибкий слой из алюминия или другого металла или полимера или из многослойного материала из алюминия и полимера или многослойного материала из полимеров и,
- по меньшей мере один пористый полимерный слой.
Пористый полимерный слой образует пористый регулирующий поток элемент капсулы. Металлический слой предпочтительно образует газовый барьер ламинированного материала. Для уменьшения толщины слоя металла и/или формирования газового барьера на слой металла может быть нанесен один или несколько дополнительных непористых слоев. Газовый барьер может также быть создан слоем полимера разрывного элемента из фольги, такого как сополимер этилена и винилового спирта, если он изготовлен из многослойного материала из полимеров.
Предпочтительно пористый регулирующий поток элемент устойчив к разрыву рельефным элементом, тогда как элемент из фольги разрывается рельефным элементом в условиях повышенного давления при экстрагировании.
Поэтому в ламинированном материале пористый полимерный слой, например, тонкая мембрана, предпочтительно обладает большей эластичностью, чем разрывной слой.
Поэтому при экстрагировании многослойный ламинированный материал обладает свойством деформироваться при контакте с рельефной пластиной, что приводит к разрыву непористого(ых) слоя(ев) с образованием множества мелких отверстий и растяжению или деформации пористого(ых) слоя(ев) без разрыва. В результате, способность непористого(ых) слоя(ев) регулировать поток сохраняется, когда жидкости позволяют проходить через выпускающие отверстия элемент из фольги капсулы.
Пористый полимерный слой предпочтительно является тонкой мембраной или слоем нетканого материала. Этот слой может быть изготовлен из материала, выбранного из числа следующих: полипропилен, полиэтилен, ПБТ, ПЭТ, полиэфирсульфон и полиамид.
Размер пор пористого слоя составляет от 0,4 до 25 микрон, более предпочтительно от 0,4 до 2 микрон.
Гибкий слой для ламинированного материала может быть из алюминия или другого металла в зависимости от механических свойств, подходящих для вскрытия капсулы, свойств материала, создающего газовый барьер, и от способа ламинирования.
Многослойный ламинированный материал облегчает операции с мембраной во время производства капсулы. Более конкретно, он снижает риск повреждения хрупкой мембраны пористого элемента при манипуляциях, заполнении и/или укупорке капсулы.
Ламинированный материал может быть получен любым подходящим способом, например, термическим ламинированием, в частности многослойной экструзией (коэкструзией), экструзионным ламинированием, ламинирующим формованием с применением температурных вальцов или температурного пресса.
Согласно другому аспекту изобретение относится к капсуле для применения в машине по производству напитков, включающей:
- корпус основания;
- перфорируемый непористый элемент из фольги, плотно прикрепленный к корпусу основания;
- по меньшей мере один пористый слой между ингредиентами в капсуле и элементом из фольги;
отличающейся тем, что пористый слой образует с перфорируемым непористым элементом из фольги многослойный ламинированный материал.
Многослойный ламинированный материал может включать:
- слой алюминия или другого металла или полимера или многослойный материал из алюминия и полимера и
-
по меньшей мере один пористый полимерный слой.
Слой металла предпочтительно образует газовый барьер ламинированного материала. Для уменьшения толщины слоя металла и/или формирования газового барьера на слой металла может быть нанесен один или несколько дополнительных непористых слоев. Газовый барьер может также быть создан слоем полимера разрывного элемента из фольги, такого как сополимер этилена и винилового спирта, если он изготовлен из многослойного материала из полимеров.
Другой аспект изобретения относится к способу применения капсулы, соответствующей любому из перечисленных выше признаков.
Более конкретно, способ предназначен для получения напитка на основе ингредиента в капсуле, причем способ включает следующие этапы:
- подача капсулы, предпочтительно включающей корпус основания в форме усеченного конуса, укупоренный элементом из фольги, который плотно прилегает к отогнутому ободку корпуса основания,
- размещение укупоренной капсулы в машине для производства напитка,
- перфорация входной стороны капсулы, противоположной элементу из фольги,
- впрыск жидкости или смеси жидкость/газ в капсулу, приводящий к созданию повышенного давления в капсуле и разрыву элемента из фольги при контакте с рельефным элементом машины для производства напитков,
причем элемент из фольги изготовлен из материала, который затем перфорируется с образованием множества отверстий, когда давление впрыснутой жидкости и смеси жидкость/газ достигает величины по меньшей мере 4 бар,
- слив напитка из капсулы, во время которого напиток проходит через множество отверстий между рельефными элементами,
включающий этап:
фильтрации напитка через пористый регулирующий поток элемент, расположенный по меньшей мере между одной порцией ингредиентов и элементом из фольги.
Более конкретно, упомянутый пористый регулирующий поток элемент эффективен для уменьшения времени протекания и/или повышения стабильности времени протекания, то есть уменьшения среднего квадратического отклонения среднего времени протекания при выдаче заданного объема экстракта кофе по сравнению с капсулой без упомянутого элемента. Более конкретно, среднеквадратичное отклонение может составлять менее 10% среднего времени протекания при выдаче 40 или ПО мл экстракта кофе.
Обычно капсула содержит дозу от 5,5 до 6,5 граммов молотого кофе. Для короткого кофе предпочтительна доза от 5,5 до 6,0 граммов. Для кофе лунго предпочтительна доза от 6,0 до 8,0 граммов кофе.
;
Согласно способу по изобретению более крепкий кофе лунго можно получить при сохранении приемлемого времени протекания, то есть менее чем примерно 40 секунд, более конкретно, менее чем 35 секунд. В частности, капсула для более крепкого кофе лунго содержит более 6,0 граммов молотого кофе, предпочтительно от 6,2 до 7,0 граммов. Кроме того, в капсуле содержится молотый кофе с размером частиц D43 от 250 до 450 микрон. Чем больше размер частиц, тем больше можно сократить время протекания. Следовательно, регулируя размер частиц молотого кофе, также можно сократить время протекания при сохранении по существу той же крепости кофе или альтернативно повысить крепость кофе (например, повысить заданную концентрацию, выход) без удлинения время протекания.
Согласно способу по изобретению время протекания для выдачи 40 мл экстракта кофе составляет меньше 40 секунд, предпочтительно меньше 30 секунд, наиболее предпочтительно меньше 25 секунд.
Согласно способу по изобретению время протекания для выдачи 110 мл экстракта кофе составляет меньше 40 секунд, предпочтительно меньше 30 секунд.
Предпочтительно размер пор пористого регулирующего поток элемента составляет от 0,4 до 100 микрон, предпочтительно от 0,4 до 25 микрон и наиболее предпочтительно от около 0,45 до 2 микрон.
Замечательные результаты были получены с пористым регулирующим поток элементом, представляющим собой тонкую пористую мембрану или элемент из нетканого материала. Замечательные результаты были также получены при толщине разрывного элемента из фольги от 15 до 45 микрон, то есть около 30 микрон. Элемент из фольги предпочтительно изготовлен из алюминия или алюминиевого сплава.
Фиксированный рельефный элемент устройства для производства напитков может включать разрывающую структуру, конфигурация которой предпочтительно обеспечивает перфорацию элемента из фольги в виде решетки.
Для этого фиксированный рельефный элемент устройства для производства напитков может включать разрывающую структуру, которая обладает исключительно разрывающими краями, которые образуют углы по меньшей мере 80°. Иначе говоря, в структуре отсутствуют острые формы с углами, составляющими менее 80°.
Предпочтительно разрывающая структура включает формы усеченных пирамид и канавки, образующие сеть каналов для сбора напитка; в результате усилия при давлении элемента из фольги на фиксированный рельефный элемент эта структура формирует частичные прямоугольные или квадратные лунки, образующие мелкие дискретные разрывы в элементе из фольги. Было отмечено, что элемент из фольги в большей степени проявляет склонность к деформации до разрыва при взаимодействии с этой структурой, тогда как пористый регулирующий поток элемент остается менее деформированным при взаимодействии с этой структурой и/или обладает большей способностью к эластичной деформации без разрыва при взаимодействии с упомянутой структурой. Структура также является такой (без острых краев типа иголок), что риск разрыва пористого элемента невелик, и пористый элемент может быть достаточно тонким, сохраняя при этом свои свойства регулировать поток.
Еще один аспект изобретения относится к сочетанию машины для производства напитков и капсулы, соответствующей любому из перечисленных выше признаков.
Дополнительные признаки, задачи и преимущества изобретения станут очевидными для специалиста из следующего подробного описания изобретения со ссылкой на приложенные чертежи.
На фигуре 1 показано известное устройство для производства напитков, в которое вставляется капсула с ингредиентом напитка,
На фигуре 2 показан пример капсулы и машины для производства напитков по настоящему изобретению,
На фигуре 3 показана капсула по настоящему изобретению со снятым элементом из фольги и снятым пористым элементом,
На фигуре 4 показана деталь капсулы по настоящему изобретению,
На фигуре 5 показана модификация капсулы по п.4 формулы,
Фигура 6 является фотографической иллюстрацией перфорированной капсулы после экстрагирования кофе без пористого регулирующего поток элемента,
Фигура 7 является фотографической иллюстрацией перфорированной капсулы после экстрагирования кофе с пористым регулирующим поток элементом,
Фигура 8 является еще одной фотографической иллюстрацией перфорированной капсулы после экстрагирования кофе без пористого регулирующего поток элемента,
Фигура 9 является еще одной фотографической иллюстрацией перфорированной капсулы после экстрагирования кофе с пористым регулирующим поток элементом,
На фигуре 10 показаны сравнительные кривые концентрации в процентах в чашке в зависимости от времени протекания в секундах для кофе типа эспрессо весом 40 граммов,
4,3
На фигуре 11 показано изменение времени протекания в секундах в зависимости от среднего размера частиц кофе (D) для чашки кофе "лунго" весом ПО граммов с капсулами, не имеющими пористых регулирующих поток элементов,
4,3
На фигуре 12 показано изменение времени протекания в секундах в зависимости от среднего размера частиц кофе (D) для чашки кофе "лунго" весом ПО граммов с капсулами, оснащенными пористыми регулирующими поток элементами (изобретение),
На фигуре 13 показано значение "крема" в зависимости от времени протекания для чашки кофе лунго, для капсулы, оснащенной пористым регулирующим поток элементом, и без него и,
На фигурах 14 и 15 показан вид капсулы в разрезе в соответствии с вариантами капсулы по настоящему изобретению,
На фигуре 16 показа частичный схематичный вид (половина изображения вдоль продольной медианной плоскости) капсулы согласно другому воплощению,
На фигуре 17 показан держатель капсулы устройства согласно изобретению.
Ниже представлено описание капсулы по изобретению на примере фигуры 2.
"Общее количество сухих веществ" определяется как вес экстрагированных сухих веществ, содержащихся в экстракте, разделенный на общий вес экстракта. Обычно этот показатель выражают в процентах.
"Выход экстракции" относится к природе экстракта и определяется как вес общего количества сухих веществ в жидком экстракте, разделенный на общий вес исходных ингредиентов кофе в картридже (например, обжаренного и молотого кофе). Обычно этот показатель выражают в процентах.
Средний размер частиц "D^" представляет собой средний объемный диаметр измельченного кофе, полученный измерением методом лазерной дифракции с помощью оптического прибора Мальверн (Malvern) и бутанола в качестве диспергирующего вещества для частиц.
4,3
"Крема" представляет собой пенку, образовавшуюся на экстракте кофе, текстура которой в значительной степени представлена мелкими пузырьками. Качественный признак крема можно измерить эмпирическим сахарным тестом, который заключается в размещении строго определенного слоя кристаллического сахара (например, кристаллического сахара с размером частиц D 660 микрон) сверху на свежеприготовленном кофе в чашке и измерении времени между началом размещения слоя и погружением основной части сахара. Так, "показатель сахарного теста" составляет несколько секунд.
"Давление жидкости или смеси жидкость/газ" обычно является показателем относительного давления, превышающего атмосферное давление, которое замеряют в точке впрыска в капсулу.
Обычно давление жидкости или смеси жидкость/газ согласно способу по изобретению составляет по меньшей мере 4 бар для обеспечения разрыва элемента из фольги во время экстрагирования, предпочтительно по меньшей мере 6 бар, наиболее предпочтительно по меньшей мере 8 бар.
Следует отметить, что ниже изобретение поясняется на примере конструкции капсулы, то есть конструкции, согласно которой капсула включает корпус типа чашки и закрывающий элемент из фольги. Как правило, капсула по настоящему изобретению включает, по меньшей мере, два противоположных элемента - стенки, которые соединены друг с другом краями, образуя укупоренную зону с отогнутым ободком, охватывая таким образом укупоренное внутреннее пространство.
В сравнении с прототипом в этом примере также показан держатель капсулы 13, имеющий рельефные элементы 12, которые предназначены для разрыва и перфорации элемента из фольги 5, закрывающего корпус основания типа чашки 4 капсулы 1. Разрыв элемента из фольги может, например, наступить, как только давление внутри капсулы превысит пороговое значение. Следует отметить, что рельефные элементы могут иметь любую выступающую форму, способную вызвать (частичный) разрыв элемента из фольги, предпочтительно они скомпонованы по типу сетки. В качестве предпочтительных примеров можно назвать пирамиды, выступы, цилиндры, продолговатые ребра.
Внутри капсулы 1 содержатся ингредиенты 3, и эти ингредиенты 3 выбирают так, чтобы можно было приготовить напиток, вводя жидкость в капсулу в районе верхней стенки 17 капсулы 1, которая затем взаимодействует с этими ингредиентами 3. Предпочтительными ингредиентами являются, например, молотый кофе, чай или любые другие ингредиенты, из которых можно приготовить напиток или другой жидкий или вязкий съедобный продукт (например, суп).
На фигуре 2 показано состояние, в котором такая капсула установлена в держателе капсулы 13, элемент из фольги 5, опирающийся на рельефный элемент 12 стороны держателя капсулы 13 и корпус основания типа чашки 4 капсулы 1, который уже частично окружен кольцевой стенкой 25 ограничивающего элемента 9 устройства для производства напитков. Показанный ограничивающий элемент имеет форму колокола. Возможны и другие формы, отличающиеся тем, что внутренняя конфигурация (выемки) ограничивающего элемента обычно адаптирована для совмещения с конфигурацией капсулы 1.
Следует отметить, что показанный элемент из фольги 5 может не быть строго плоским в связи с определенным избыточным давлением внутри капсулы, причем избыточное давление создается за счет введения, например, защитного газа при изготовлении заполненной капсулы и/или газа, высвобождаемого ингредиентами, которые содержатся в капсуле. Более конкретно, если речь идет о молотом кофе, после закрытия капсулы в месте изготовления высвобождается такой газ, как двуокись углерода, который приводит к деформации элемента из фольги до слабовыпуклой формы.
Элемент, регулирующий поток 80 размещается между ингредиентом 3 и элементом из фольги 5.
Ограничивающий элемент (колокол) 9 дополнительно включает прижимающую поверхность 18 для создания давления закрытия на зону ободка 8 капсулы, внешнюю резьбу 19 для установки колоколообразного элемента в устройство для производства напитка и входное отверстие 20 для подачи жидкости, такой как, например, горячая вода под давлением в инжектор 14 воды, который съемно монтируется (навинчивается) на колоколообразный элемент 9. Следует отметить, что резьба 19 является одним из примеров средства соединения, независимо, является ли оно съемным или постоянным средством соединения.
Другие компоненты устройства для производства напитков, такие как, например, механизм для перемещения колоколообразного элемента и при необходимости также держателя капсулы, известны из предшествующих автоматов эспрессо, работающих с капсулами.
Инжектор воды включает перфорирующий(ие) элемент(ы) (нож, игла и тому подобное) 24, предназначенный(ые) для пробивки отверстия в верхней стенке 17 капсулы 1, когда держатель капсулы 13 и колоколообразный элемент 9 сдвигаются вплотную друг к другу, например ручным или автоматическим механизмом. Перфорирующий элемент 14 снабжен каналом (на чертеже не показан) так, что внутрь капсулы 1 можно подавать воду, после того как перфорирующий элемент 14 проникнет внутрь капсулы 1.
Капсула 1 включает упомянутую верхнюю стенку 17, боковую стенку 7 и отогнутый ободок 6, и характеризуется тем, что элемент из фольги 5 приварен к упомянутому отогнутому ободку 6 для герметической укупорки корпуса основания типа чашки 4 капсулы 1. Возможны другие конструкции капсулы при условии, что капсула может быть укупорена и может содержать упомянутые ингредиенты.
На фигуре 3 показана капсула 1, в которой элемент из алюминиевой фольги или алюминиевого сплава 5 представлен до его приваривания на корпус основания 4, а пористый регулирующий поток элемент 80 вставлен между слоем ингредиента 3 и фольгой 5. Виден также отогнутый ободок 6 корпуса основания капсулы 1.
Далее показан пористый регулирующий поток элемент 80. Пористый регулирующий поток элемент 80 является примером фильтрующей сетки, изготовленной из нетканого материала. Предпочтительно он изготовлен из полимера, такого как полипропилен, полиэтилен, полибутилентерефталат (ПБТ), поликарбонат, поли(4-метилпентен-1), полиуретан, полиэтилентерефталат (ПЭТ), полиэфирсульфон, полиамид или любых других плавких полимеров волокнистого строения. Размер его пор может составлять от 0,4 до 100 микрон, более точно от 0,4 до 30 микрон, более точно от 0,4 до 20 микрон, еще более точно от 0,4 до 10 микрон, и еще более точно от 0,4 до 2 микрон. Фильтрующий диск может быть усилен, например нетканым или тканым материалом, таким как полиэфир.
На фигуре 4 показан пористый регулирующий поток элемент 81, который был вырезан по нужному размеру и поэтому может быть укупорен вместе с алюминиевым элементом из фольги, например приварен ультразвуковой сваркой, к отогнутому ободку 6 капсулы 1. Поскольку пористый элемент изготовлен из плавкого(их) полимера(ов), это делает возможным его приваривание к капсуле. Предпочтительно размеры пористого регулирующего поток элемента такие, что край пористого регулирующего поток элемента перекрывает отогнутый ободок 6 корпуса основания 4 капсулы 1.
На фигуре 5 показан пример пористого регулирующего поток элемента 82, который был вырезан по нужному размеру, предпочтительно чуть меньшего диаметра "D0", чем внутренний диаметр "D" корпуса основания капсулы. Поэтому края пористого регулирующего поток элемента не достают до стенок капсулы, и пористый регулирующий поток элемент в этом случае просто укладывается на ингредиенты, уже предварительно засыпанные в капсулу. В конечном счете элемент из фольги 5 закрепляется, например, приваривается способом тепловой или ультразвуковой сварки к отогнутому ободку 6 капсулы 1.
Пористый регулирующий поток элемент и разрывной элемент могут также образовывать многослойный ламинированный материал для облегчения манипуляций при производстве капсулы. В этом случае регулирующий поток элемент обязательно используется как самый внутренний слой или многослойный элемент в капсуле относительно разрывного элемента из фольги. Регулирующий поток элемент может быть образован из пористой одно- или многослойной мембраны, уложенной слоем на одно- или многослойную непористую разрывную фольгу. Поэтому непористый разрывной элемент из фольги выбирают из материала, обеспечивающего контролируемые или воспроизводимые условия разрыва. Предпочтительным материалом является алюминий. Толщина слоя алюминия предпочтительно составляет от 20 до 50 микрон. На алюминий можно дополнительно нанести один или несколько слоев непористого полимера, такого как термоплавкий лак. Дополнительный слой может быть меньшей толщины (например, тоньше 5 микрон) и подходить для герметичного соединения с корпусом капсулы и пористым слоем.
Регулирующий поток элемент предпочтительно выбирают из материала с большей прочностью на разрыв, чем этот показатель у разрывного элемента из фольги; когда элемент из фольги вскрывается, то есть разрывается рельефным элементом 12 под действием внутреннего давления, пористый элемент растягивается в достаточной степени, чтобы противостоять разрыву в условиях повышенного давления экстрагирования. Более конкретно, регулирующий поток элемент является достаточно упругим для деформации без разрыва или образования увеличенных проходов для потока жидкости. Так, давление заставляет жидкость проходить через многочисленные поры регулирующего поток элемента, а затем через перфорацию в элементе из фольги, поскольку он разрывается при контакте с рельефным элементом.
Как было сказано выше, пористый элемент предпочтительно является однослойным или многослойным материалом, выбранным из числа следующих: полипропилен, полиэтилен, ПБТ, поликарбонат, поли(4-метилпентен-1), полиуретан, ПЭТ, полиэфирсульфон, полиамид, пропитанное смолой стекловолокно и их сочетаний.
Фигуры 6 и 7 иллюстрируют фильтрующий эффект настоящего изобретения. Как видно на фигурах, изобретение в частности адаптировано к перфорации элемента из фольги 5 капсулы по типу решетки 205, характеризующейся тем, что решетка составлена из небольших в основном прямоугольных или квадратных лунок, определяющих большинство перфораций элемента из фольги, образовавшихся в результате приготовления напитка. Перфорации создаются рельефными элементами 12 (фигуры 2 или 17), по которым элемент из фольги растягивается и разрывается под действием внутреннего давления во время экстрагирования. Разрывающая структура образована из поверхностей, не имеющих острых углов или краев, то есть углов меньших чем примерно 80°.
На фигуре 6 показано, что в отсутствие регулирующего поток элемента частички кофе выходят через перфорацию 205. На фигуре 7 показано значительное улучшение в случае капсул по изобретению, в которых полностью отсутствует выход твердых частиц.
На фигурах 8 и 9 более отчетливо показана перфорация 205 капсулы по изобретению. Иначе говоря, перфорация является более единообразной и имеющей более четкие контуры. На фигуре 8 можно видеть перфорацию разного размера и глубины.
Было обнаружено, что внутренний пористый регулирующий поток элемент по изобретению является особенно эффективным и подходящим в сочетании с элементом из фольги 5 из алюминия или алюминиевого сплава, который будет перфорирован с образованием структуры типа решетки с мелкими отверстиями 205.
В частности, падение давления при экстрагировании кофе в капсуле возникает в каналах машины для приготовления кофе, в слое кофе, но в основном в месте соприкосновения элемента из фольги и пробивающей пластины, то есть разрывающей структуры.
Следовательно, суммарное время, необходимое для экстрагирования определенного количества жидкости, зависит от явлений, происходящих между элементом из фольги и пробивающей пластиной (например, "пластиной с пирамидами"). Предполагается, что падение давления, наблюдающееся в месте соприкосновения мембраны и пластины с пирамидами, главным образом определяется величиной зазора между мембраной и "пластиной с пирамидами". Величина этого зазора устанавливается в начале экстрагирования, более конкретно, во время этапа разрыва мембраны. В этот момент могут происходить очень динамичные и в некоторой степени хаотичные явления. Физическая прочность мембраны (в частности, прочность на разрыв, прочность на прокол, растяжение перед разрывом), разрывное давление и гидродинамика воды влияют на то, насколько сильно мембрана будет прижата к пластине с пирамидами, и, следовательно, на величину зазора. Без пористого регулирующего поток элемента эти наблюдаемые явления происходят более хаотично, и поэтому приводят к значительно более выраженным колебаниям падения давления, а значит и к большему среднеквадратичному отклонению времени протекания. Кроме того, поток может перенести в этот очень узкий зазор очень тонкие частицы и закупорить выходное отверстие, что приведет к увеличению падения давления.
Предполагается, что установка пористого регулирующего поток элемента между слоем кофе и элементом из фольги будет оказывать действие на 3 следующих основных явления, определяющих падение давления:
а) Тонко измельченные частицы (то есть частицы размером менее чем примерно 90 микрон), которые могут быть вымыты из слоя кофе и увлечены к выходному отверстию капсулы, удерживаются пористым регулирующим поток элементом. Следовательно, они не скапливаются в очень узком зазоре между элементом из фольги и пробивающей пластиной. Таким образом, не допускается увеличение падения давления в связи с закупоркой тонкими частицами.
b) Пористый регулирующий поток элемент снижает динамическое давление воды, действующее на элемент из фольги в момент разрыва в начале экстрагирования. Элемент из фольги прижимается к пробивающей пластине не так сильно. Поэтому зазор между мембраной и пластиной с пирамидами будет шире, чем без пористого регулирующего поток элемента.
c) В связи с тем, что слой кофе создает падение давления во время экстрагирования, результирующая сила передается на элемент из фольги пробивающую пластину. Эта сила дополнительно сокращает величину зазора между элементом из фольги и пробивающей пластиной. Благодаря жесткости пористого регулирующего поток элемента, эта сила будет распределяться неодинаково по элементу из фольги и по пробивающей пластине. Сила будет больше на плоской горизонтальной поверхности пробивающих элементов пластины и меньше в бороздках или каналах пластины. Поскольку величина зазора, связанная с падением давления, в основном локализуется вокруг выходных отверстий, расположенных в бороздках, уменьшение силы, передаваемое кофе на бороздки, будет дополнительно уменьшать падение давления.
Согласно одному из способов пористый регулирующий поток элемент не располагается между элементом из фольги 5 и ободком 6 корпуса основания 4. Внешний край пористого регулирующего поток элемента может заканчиваться в позиции, расположенной радиально внутрь от зоны укупорки 209 элемента из фольги 5 и ободка корпуса основания.
Фигуры 14 и 15 показывают, что средство - внутренний пористый регулирующий поток элемент 206 может располагаться на расстоянии от элемента из фольги 5. Пористый регулирующий поток элемент 206 соответственно герметично соединен со стенками 7 корпуса основания капсулы. Таким образом, пористый регулирующий поток элемент может разделять поперек относительно направления приготовления напитка две порции ингредиентов, то есть, две порции молотого кофе. Соответственно, пористый регулирующий поток элемент может регулировать поток жидкости между двумя порциями. Так, порции ингредиентов могут обладать различными характеристиками, такими как разный гранулометрический состав, или быть разными смесями кофе.
Согласно воплощению, представленному на фигурах 14 и 15, имеются ингредиенты как над, так и под пористым регулирующим поток элементом 206. Позиция 207 указывает отогнутый внешний ободок капсулы. Элемент из фольги 5 и отогнутый ободок корпуса основания могут быть герметично соединены друг с другом в кольцевой зоне 209, расположенной изнутри рядом с отогнутым внешним ободком 207.
Фигура 16 иллюстрирует другой возможный способ воплощения капсулы по изобретению. Согласно этому способу капсула включает корпус основания типа чашки 4, закрывающую фольгу 5 и отогнутый ободок 6 корпуса, к которому приваривается кольцевая часть закрывающей фольги. Пористый регулирующий поток элемент 301 размещается в капсуле и отделяется от внутренней поверхности элемента из фольги разделительным элементом 302. Разделительный элемент может быть решеткой с большими отверстиями или жестким элементом с каналами и сквозными отверстиями, существенно не способствующими падению давления.
На фигуре 17 конструкция рельефных элементов держателя капсулы 13 такова, что у рельефного элемента нет углов меньших 80°, которые могут образовывать острые края. На фигуре 17 представлен пример подходящего держателя капсулы 13. Держатель капсулы 13 включает разрывающую структуру 92, включающую ряд усеченных пирамид 920, имеющих в основном квадратное сечение. Верхняя поверхность пирамид по существу является квадратной поверхностью 921 меньшего сечения, чем сечение основания 922 пирамид. Квадратные поверхности 921 образуют "плоскую горизонтальную поверхность" разрывающей структуры. Пирамида может включать нижнее основание 923 большего сечения, чем сечение основания 922. Число пирамид может составлять примерно от 25 до 50. Высота пирамид может составлять примерно от 0,5 до 3 мм. Разрывающие края структуры в основном располагаются по краю 924 верхней поверхности 921 и по краям 925 боковых стенок пирамиды. Все поверхности пирамид соединяются разрывающими краями, образуя углы более 80°. Более предпочтительно верхние разрывающие края 924 ограничены поверхностями, образующими угол более 90°.
Примеры:
Пример 1 - Время протекания короткого кофе (40 граммов):
2
На фигуре 10 показаны сравнительные кривые концентрации кофе в чашке в зависимости от времени протекания (в секундах) для выдачи 40 мл экстракта кофе, соответственно для капсул без пористого регулирующего поток элемента и капсул по изобретению с пористым регулирующим поток элементом. Кривые показывают среднеквадратичное отклонение времени протекания кофе с разным гранулометрическим составом, соответственно, 195, 267, 279 и 399 микрон (кофе, смолотый в кофемолке Пробат (Probat)). Капсула содержала 5,5 граммов молотого кофе и пористый элемент "Innovatec SAP489" (удельный вес 50 г/м), изготовленный из сетки, содержащей микроволокно, изготовленное из полиуретана. Пористый элемент диаметром около 33 мм был размещен рядом с элементом из фольги. Толщина элемента из фольги капсулы составляла 30 микрон. Экстрагирование капсул проводилось машиной "Nespresso Concept".
Результаты показывают относительно более короткое время протекания и меньшее среднеквадратичное отклонение для капсулы по изобретению по сравнению с капсулой, не имеющей такого регулирующего поток и фильтрующего элемента. Удивительным образом, также оказалось возможным создать более широкий диапазон концентраций кофе в чашке в зависимости от гранулометрического состава, например, в этом конкретном случае, концентрация составляла примерно от 2,8 до 3,6% по весу.
Численные результаты также представлены в таблице ниже.
Без пористого регулирующего поток элемента
С пористым регулирующим поток элементом
Загрузка капсулы (г)
Средний размер части (микрон)
Среднее время протекания (с)
Среднеквадратчное отклонение (с)
Среднеквадратчное отклонение(%)
Среднее время протекания (с)
Среднеквадратичное отклонение (с)
Среднеквадратич-ное отклонение (%)
5,5
195
74
24
32%
34
8
23%
5,5
267
60
18
29%
23
4
18%
5,5
279
43
15
35%
16
1
8%
5,5
399
40
16
40%
12
1
7%
Пример 2 - Время протекания кофе лунго (110 граммов):
На фигурах 11 и 12 показано сравнительное изменение времени протекания в зависимости от размера частиц для выдачи ПО граммов экстракта кофе лунго из капсул, содержащих около 6 граммов кофе и имеющих элемент из. фольги толщиной около 30 микрон. Пористый элемент диаметром около 33 мм был размещен рядом с элементом из фольги. Удивительным образом было отмечено, что время протекания было существенно снижено ниже 30 секунд для частиц размером в диапазоне от 289 до 403 микрон (более конкретно, для 289, 318, 347, 375 и 403 микрон, соответственно). Также было поразительно отметить, что среднеквадратичное отклонение времени протекания было значительно снижено менее чем до 5 секунд для частиц всех размеров. Экстрагирование капсул проводилось машиной "Nespresso Concept".
В таблице 1 ниже представлены результаты испытаний на капсулах с пористым регулирующим поток элементом (называемым "фильтром") или без него, соответствующих фигурам 11 и 12.
Кофе: VIVALTO 6 г, обжаренный
Капсула: нормально укупоренная
в капсуле
алюминиевая мембрана 30 мл
Фильтр диаметр 33 м
Экстрагирующая машина:ref.
Чашка: размер 110 г
- 24 экстрагирования
Тип фильтра
R&G D(4,3) [мкм]
Тип потока
Врем протекания [сек.]
Скорость потока [г/мин.]
Заданная концентрация экстракта %
Выход экстракции %
Нет фильтра
289
Медленный
50
133
1,4
26,2
Быстрый
36
185
1,4
25,9
318
Медленный
53
124
1,4
25,2
Быстрый
30
217
1,3
24,4
347
Медленный
43
153
1,3
24,2
Быстрый
26
258
1,2
23,4
375
Медленный
61
108
1,3
24,2
Быстрый
27
243
1,2
22,5
403
Медленный
51
131
1,3
22,8
Быстрый
26
258
1,2
22,3
С фильтром
289
Медленный
30
220
1,4
26,1
Быстрый
28
236
1,4
26,1
318
Медленный
28
236
1,3
24,4
Быстрый
26
252
1,3
24,7
347
Медленный
26
259
1,2
23,5
Быстрый
25
267
1,2
23,4
375
Медленный
25
262
1,2
22,7
Быстрый
25
268
1,2
22,6
403
Медленный
25
263
1,2
22,5
Быстрый
25
269
1,2
22,0
Таблица 1
Пример 3 - Результаты по крема:
На фигуре 13 показаны результаты образования крема при применении капсул по изобретению в сравнении с капсулами без пористого регулирующего поток элемента. Кривые представляют собой сравнительные кривые "крема" (время в секундах по "сахарному тесту") в зависимости от времени протекания для выдачи ПО граммов экстракта кофе в секундах. Капсула содержала 6 граммов молотого кофе и пористый элемент "Innovatec SAP489", изготовленный из сетки из микроволокна из полиуретана. Толщина элемента из фольги капсулы составляла 30 микрон. Результаты явно показывают, что пористый регулирующий поток элемент не влияет на формирование крема при существенном уменьшении времени протекания.
В примере на фигуре 13 крема замеряли согласно эмпирическому тесту, называемому "сахарный тест". Объяснение процедуры этого теста приведено ниже.
Пример 4 - Время протекания для длинного кофе (ПО граммов) и большей массы молотого кофе (6,2 граммов):
Было проведено сравнительное испытание капсул с элементом, регулирующим поток 6,6, "Ultipor N6,6 Posydine" компании PALL, изготовленным из мембраны из нейлона размером 0,65 микрон и диаметром 33 мм, или без него. Капсулы содержали 6,2 граммов молотого кофе с размером частиц D43 320 микрон. Пористый элемент диаметром около 33 мм был размещен рядом с элементом из фольги. Для капсул с нейлоновой мембраной время протекания составляло от 33 до 37 секунд со средним временем 34 секунды. Замеренный выход кофе составлял примерно от 22 до 23%. Для сравнения капсулы с теми же характеристиками, но без пористого регулирующего поток элемента демонстрировали время протекания от 24 до 72 секунд со средним временем протекания 49 секунд. Эти результаты также показывают, что при большей массе 6,2 грамма в среднем время протекания сокращается, и стабильность потока значительно улучшается в случае капсул по изобретению.
Пример 5 - Время протекания для разных пористых регулирующих поток элементов: В таблице ниже приведены результаты по времени протекания для различных протестированных пористых элементов компании PALL. Для сравнения была взята капсула без пористого элемента внутри. Эти результаты показывают, что время протекания улучшается для пористых элементов от 0,45 до 100 микрон. Выход кофе составлял примерно от 22 до 23%.
Пористый элемент
Тип
Размер пор [мкм]
Время протекания в с/110 мл
HDC II
Полипропилен
0,60
26
HDC II
Полипропилен
20,00
20
Preflow UB
Пропитанное смолой стекловолокно
0,45
28
Ultipor GF Plus
Пропитанное смолой стекловолокно
1,00
29
UltiporN6,6
Нейлон 6,6
0,65
32
Ultipor N6,6 Posidyne
Нейлон 6,6
0,65
27
Элемент для сравнения
42
Смесь кофе
D4,3 400 микрон
4
3
Пример 6: Сахарный тест для определения крема: Механическое устройство для проведения сахарного теста состоит из небольшой емкости с сахаром. Эта емкость призматической V-образной формы, имеющая щель определенного размера (2 мм × 40 мм) на нижнем конце, может создавать постоянную завесу из сахара, пока щель остается свободной, и в емкости остается минимальное количество сахара. Эту емкость можно перемещать горизонтально с регулируемой скоростью (~40 мм/с) из точки "А" в точку "В" (расстояние между А и В составляет 20 см). В конечном положении в обеих точках отражатель не позволяет сахару высыпаться, если устройство находится в режиме ожидания. При движении емкости создается завеса из сахара по всему маршруту между двумя точками "А" и "В". Крема в чашке, размещенной на расстоянии 60 мм под этим маршрутом между двумя точками, посыпают равномерным слоем сахара при прохождении над ней емкости. Хронограф запускают, когда слой сахара накладывается на слой пенки. Количество сахара (толщина слоя для получения точного веса 5 г сахара), насыпаемое в чашку, регулируется изменением скорости движения емкости или размеров емкости. Сахар представляет собой кристаллический сахар с D, равным 660 микрон. Необходимо точно соблюдать период ожидания (20 сек. для маленьких чашек) между окончанием экстрагирования и началом сахарного теста. Слой сахара остается в течение некоторого времени сверху крема. Затем, когда большая часть сахара внезапно тонет, наблюдающий оператор должен остановить хронограф.
Показателем "сахарного теста" является количество секунд, зафиксированных хронографом. Дополнительную информацию об этом тесте можно найти в документе ЕР 1842468 В1.