КАПСУЛЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НАСТОЕВ, ТАКИХ КАК КОФЕ ЭСПРЕССО, ИЛИ НАПИТКОВ ИЗ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ПРОДУКТОВ И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ МАШИНЫ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ТАКИЕ КАПСУЛЫ
CAPSULES FOR PRODUCTION OF INFUSIONS SUCH AS ESPRESSO COFFEE OR BEVERAGES FROM WATER-SOLUBLE PRODUCTS AND CORRESPONDING MACHINES USING SUCH CAPSULES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области капсул, изготовленных литьем под давлением или путем термоформования, герметично уплотненных и заполненных продуктами настоя, такими как кофе эспрессо, и/или водорастворимыми продуктами, такими как сухое молоко или какао, и соответствующих машин, использующих такие капсулы.
Уровень техники
Известны некоторые виды капсул, изготовленных литьем под давлением, содержащих внутренний канал выходного потока и наполненных продуктами настоя, такими как кофе эспрессо, или водорастворимыми продуктами. Некоторые из таких известных капсул являются громоздкими, дорогими и вызывают сложности при их изготовлении, потому что они сложны и очень детализированы, что замедляет их производство. Другие виды известных капсул уплотнены негерметично. Следовательно, качество продукта, содержащегося в капсулах, ухудшается со временем. Кроме того, продукт может случайно выйти из капсулы, а в результате снижается количество продукта, содержащегося в капсуле, и загрязняется окружающая среда, в которой производят и/или хранят капсулу.
Примеры капсул с внутренним каналом выходного потока, демонстрирующих указанные выше недостатки, могут быть найдены в документах WO 2009/008723 A1, WO 2008/078988 А1 и WO 2008/078991 A1.
Таким образом, недостаток, который необходимо устранить, заключается в осуществлении капсулы, изготовленной литьем под давлением или путем термоформования, уплотненной и негромоздкой, которую можно легко произвести, тем самым снизив затраты, и которая придает высокое качество напиткам с продуктами настоя и с водорастворимыми продуктами. Все недостатки, упомянутые выше относительно размеров и затрат, устранены в настоящем изобретении.
Кроме того, предложенное решение гарантирует высококачественный продукт, поскольку, будучи выполненным с возможностью герметичного уплотнения, оно обеспечивает возможность сохранения с течением времени органолептических свойств содержащегося продукта и обеспечивает возможность прохождения потока воды, после превращения ее в кофе эспрессо или напиток, в чашку через некоторое время предварительного настаивания под регулируемым давлением.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение основано на идеи обеспечения капсулы, в которой в результате впрыскивания воды под давлением в капсулу уплотняющий элемент поднимается, открывая внутреннее сквозное отверстие, так что напиток вытекает через внутреннее сквозное отверстие.
Согласно варианту реализации настоящего изобретения обеспечена капсула, изготовленная литьем под давлением или путем термоформования для получения настоев, таких как кофе эспрессо, или напитков из водорастворимых продуктов, содержащая внутренний канал выходного потока и выполненная с возможностью герметичного уплотнения посредством уплотняющего элемента, причем посредством впрыскивания воды под давлением в капсулу уплотняющий элемент поднимается, становясь отделенным от верхней части внутреннего канала выходного потока, открывая внутреннее сквозное отверстие внутреннего канала выходного потока, так что настой или напиток выходит наружу через внутреннее сквозное отверстие. Производство такой капсулы может представлять собой легкий и недорогостоящий процесс. Кроме того, такая капсула гарантирует высококачественные напитки.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена капсула, в котором уплотняющий элемент содержит отслаиваемую защитную пленочную уплотняющую мембрану. Мембрана может быть легко деформирована водой под давлением, впрыснутой в капсулу, для обеспечения возможности введения напитка в течение определенного периода времени внутрь капсулы перед вытеканием его через внутреннее сквозное отверстие, таким образом повышая качество напитка.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена капсула, в которой внутренний канал выходного потока по существу перпендикулярен дну капсулы. Такой тип канала может быть легко выполнен. Кроме того, напиток, таким образом, может легко вытекать через внутренний канал выходного потока.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена капсула, в которой верхняя часть внутреннего канала выходного потока является плоской. Такая особенность ослабляет адгезию уплотняющего элемента с верхней частью внутреннего канала выходного потока. Хорошая адгезия уплотняющего элемента с верхней частью внутреннего канала выходного потока улучшает функциональность капсулы, таким образом обеспечивая возможность равномерного подъема уплотняющего элемента относительно всей верхней части внутреннего канала выходного потока. Кроме того, таким образом гарантировано оптимальное уплотнение капсулы и предотвращение случайного выходного потока продукта через внутренний канал выходного потока в течение транспортирования и хранения капсулы.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена капсула, в которой верхняя часть внутреннего канала выходного потока расположена по существу на одном уровне с верхней поверхностью капсулы. Таким образом облегчается и ускоряется приварка уплотняющего элемента к кромке капсулы и к верхней части внутреннего канала выходного потока. Кроме того, уплотняющий элемент размещен по существу на горизонтальной плоскости, таким образом облегчая обработку и хранение капсулы, посредством чего снижена вероятность поломки уплотняющего элемента. Согласно альтернативным вариантам реализации настоящего изобретения верхняя часть внутреннего канала выходного потока может быть расположена на верхнем уровне относительно верхней плоскости капсулы так, чтобы выступать. Согласно альтернативным вариантам реализации верхняя часть внутреннего канала выходного потока может быть размещена на нижнем уровне относительно верхней плоскости капсулы с тем, чтобы ослабить выходной поток напитка через внутреннее сквозное отверстие.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена капсула, в которой внутренний канал выходного потока имеет по существу коническую форму. Такая форма может быть выполнена очень быстро и легко. Кроме того, данная форма облегчает выходной поток напитка.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена капсула, в которой внутренний канал выходного потока заканчивается цилиндрической частью, соответственно верхней части внутреннего канала выходного потока.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена капсула, в которой внутренний канал выходного потока содержит концевую выступающую часть, выступающую по отношению к смежной части внешней поверхности дна капсулы для сдерживания потока настоя или напитка по внешней поверхности дна капсулы, проходящего через указанное внутреннее сквозное отверстие. Благодаря концевой выступающей части происходит эффективное вытеснение настоя или напитка, проходящего через внутреннее сквозное отверстие, из капсулы. В частности, выступающая часть сдерживает поток настоя или напитка по внешней поверхности дна капсулы. Таким образом, напиток не растрачивается по дну капсулы, а весь произведенный напиток эффективно собирается, и снижается вероятность загрязнения капсулы и, возможно, корпуса капсулы в разливочной машине, использующей такую капсулу.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена капсула, дополнительно содержащая нижний фильтрующий элемент, размещенный вблизи дна капсулы для формирования пространства для входа воды под давлением в капсулу. Вода, поступающая внутрь капсулы, таким образом, первоначально попадает в пространство, в котором отсутствует продукт. Поскольку сопротивление воде отсутствует, она может легко распространиться по всему объему входного пространства, и, таким образом, впоследствии эффективно попадать на весь продукт, содержащийся в капсуле. В частности, так как входное пространство для входа воды под давлением внутрь капсулы сформировано фильтрующим элементом, вода под давлением, после заполнения всего объема входного пространства, проходит через фильтрующий элемент и попадает в пространство капсулы, в котором содержится продукт. Наличие пространства для входа воды облегчает вход воды в капсулу, таким образом, снижая вероятность неэффективного попадания воды на продукт, содержащийся в капсуле. Таким образом, исключается потеря продукта и повышается качество произведенного напитка. В частности, в случае неоднородно сжатого продукта, содержащегося в капсуле, вода могла бы подниматься по избирательным направлениям, образованным в местах, имеющих более низкую степень прессовки, таким образом, не попадая на весь продукт, получая лишь частичный настой, и тем самым понижая качество напитка. Кроме того, наличие пространства для входа воды, в которой отсутствует продукт, обеспечивает возможность снижения вероятности возможного повреждения впрыскивающих средств для впрыскивания воды машины для использования капсулы, предназначенных для впрыскивания воды, например, от засорения продуктом или чрезмерного износа продуктом. В частности, впрыскивающие средства для впрыскивания воды, таким образом, вставлены в пространство, в котором отсутствует продукт, и тем самым не входят в прямой контакт с самим продуктом.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена капсула, в которой нижний фильтрующий элемент имеет больший диаметр, чем диаметр капсулы с тем, чтобы охватывать внешнюю кромку, выполненную с возможностью загиба для сцепления с частью внутренней поверхности боковой стенки капсулы. Таким образом, фильтрующий элемент может быть приварен к капсуле по внешней кромке, повышая жесткость фильтрующего элемента и устойчивость капсулы.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена капсула, дополнительно содержащая верхний фильтрующий элемент, расположенный между верхней частью внутреннего канала выходного потока и уплотняющим элементом, так что настой или напиток проходит через верхний фильтрующий элемент перед подъемом уплотняющего элемента и снова проходит через него перед вытеканием по внутреннему сквозному отверстию. Посредством такого решения фильтр, обеспечивающий возможность двойного фильтрования напитка перед его вытеканием из капсулы, выполняется легким и недорогим способом, значительно повышая качество напитка. Данное решение особенно предпочтительно для напитков, полученных из настаиваемых продуктов.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена капсула, в которой верхний фильтрующий элемент приварен к верхней поверхности капсулы и к верхней части внутреннего канала выходного потока, и уплотняющий элемент приварен к верхней поверхности капсулы и к верхней части внутреннего канала выходного потока через верхний фильтрующий элемент, так что нижняя поверхность уплотняющего элемента сцепляется с верхней поверхностью верхнего фильтрующего элемента.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена капсула, в которой по меньшей мере один или оба из нижнего фильтрующего элемента и верхнего фильтрующего элемента содержит проницаемый и фильтрующий термоуплотняемый материал. Термоуплотняемый материал может быть применен к корпусу капсулы легким, недорогим и быстрым способом. Согласно конкретным вариантам реализации настоящего изобретения проницаемый и фильтрующий термоуплотняемый материал содержит термоуплотняемую фильтровальную бумагу. Термоуплотняемая фильтровальная бумага предпочтительна вследствие ее невысокой стоимости.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена капсула, в которой внутренний канал выходного потока содержит увеличенную концевую часть вблизи дна капсулы для образования выступа внутри капсулы. Выступ, например, может быть выполнен с возможностью поддержания нижнего фильтрующего элемента. Таким образом, нижний фильтрующий элемент может быть эффективно размещен вблизи дна капсулы. Например, нижний фильтрующий элемент может быть приварен к выступу.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена капсула, в которой для продуктов настоя обеспечено фильтрующее колесо, вставленное соответственно верхней части внутреннего канала выходного потока и сидящее в круговом пазу капсулы. Таким образом, напиток фильтруется до подъема уплотняющего элемента капсулы, повышая качество напитка, полученного посредством капсулы.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена капсула, в которой внутреннее сквозное отверстие содержит множество фильтрующих отверстий вблизи верхней части внутреннего канала выходного потока. Таким образом, напиток фильтруется перед вытеканием из капсулы, тем самым повышая качество напитка, полученного посредством капсулы.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена капсула, причем указанная капсула герметично уплотнена уплотняющим элементом, приваренным к верхней поверхности капсулы и к верхней части внутреннего канала выходного потока посредством раскрепляемого сварного соединения отличающейся прочности. Такое герметичное уплотнение обеспечивает возможность сохранения органолептических свойств продукта, содержащегося в капсуле, в течение длительного периода времени. Кроме того, значительно снижается вероятность случайного выхода продукта, содержащегося в капсуле, из самой капсулы, например, в течение транспортирования и обращения с капсулой. Раскрепляемое сварное соединение отличающейся прочности обеспечивает возможность легкого подъема уплотняющего элемента от верхней части внутреннего канала выходного потока для открытия сквозного отверстия и возможность одновременного поддержания уплотняющего элемента в неподвижном состоянии по отношению к верхней кромке капсулы.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена капсула, дополнительно содержащая плоскую поверхность, имеющую меньшую толщину, чем толщина боковой стенки капсулы, на внешней боковой стенке капсулы. Данная плоская поверхность, имеющая меньшую толщину, чем боковая стенка капсулы, облегчает проникновение в капсулу впрыскивающих средств для впрыскивания воды под давлением.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена капсула, в которой дно капсулы содержит усиливающую конструкцию, выполненную с возможностью поддержания дна по существу плоским. В некоторых случаях дно капсулы могло бы согнуться внутрь капсулы. Наличие усиливающей конструкции снижает вероятность возникновения такого сгибания и одновременно стабилизирует дно капсулы. Пример усиливающей конструкции может быть задан парой концентрических и переплетенных архимедовых спиралей. Данное решение помимо обеспечения эффективного усиления для дна капсулы имеет конкретное эстетическое качество. Для дополнительного усиления дна капсулы две архимедовы спирали могут быть связаны ребрами друг с другом.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена машина для использования капсулы по настоящему изобретению, содержащая размещающие средства для размещения по меньшей мере одной капсулы в течение фазы разлива и впрыскивающие средства для впрыскивания воды под давлением в капсулу через боковую стенку капсулы для получения настоя или напитка, вытекающего из капсулы через внутреннее сквозное отверстие капсулы. Напитки или настои, полученные посредством такой машины, имеют очень высокое качество.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена машина, в которой впрыскивающие средства выполнены с возможностью создания завихрения воды под давлением в капсуле, так что завихрение закручивает весь содержащийся продукт, поднимает уплотняющий элемент и через некоторое время предварительного настаивания отделяет его от верхней части внутреннего канала выходного потока, открывая отверстие, через которое вытекает настой или напиток, даже если он густой и высоковязкий. Таким образом, продукт, содержащийся в капсуле, эффективно обдается водой, исключая потерю и повышая качество полученных напитков.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена машина, в которой впрыскивающие средства выполнены с возможностью создания деформации, направленной внутрь капсулы, на боковой стенке капсулы для улучшения уплотнения между впрыскивающими средствами и боковой стенкой капсулы. Такая деформация, или расхождение, улучшает уплотнение между впрыскивающими средствами и отверстием входа впрыскивающих средств в боковой стенке капсулы. Благодаря давлению в капсуле, вызванному водой, введенной впрыскивающими средствами, поверхность боковой стенки капсулы, в соответствии с деформацией, прижимается к впрыскивающим средствам, охватывая их и улучшая уплотнение.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена машина, в которой впрыскивающие средства содержат иглу, выполненную с возможностью перемещения в перпендикулярном направлении к оси капсулы и с возможностью проникновения через любую точку боковой стенки капсулы вблизи дна капсулы, предпочтительно через плоскую поверхность, толщина которой меньше, чем толщина боковой стенки капсулы. Игла эффективно проникает через любое место на боковой стенке капсулы, так что ориентация капсулы в машине не соответствует фактическому введению воды под давлением в капсулу. Кроме того, игла проникает в боковую стенку капсулы и может сформировать в самой стенке не только отверстие входа, но также и деформацию, или расхождение, боковой стенки капсулы во внутреннее пространство капсулы. Такая деформация улучшает уплотнение между иглой и отверстием входа иглы внутрь капсулы. В частности, благодаря давлению в капсуле, вызванному водой, введенной посредством иглы, поверхность боковой стенки капсулы, в соответствии с деформацией, прижимается к игле, охватывая и улучшая уплотнение. Деформация боковой стенки и уплотнение могут быть дополнительно улучшены при конической форме иглы.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена машина, в которой внутренний канал иглы изогнут, так что вода под давлением, вытекающая из данного канала, создает круговое завихрение от дна до верхней части внутри капсулы, захватывая весь продукт, содержащийся в капсуле. Канал в игле может иметь различные углы загиба. Например, изгиб может представлять собой 90° изгиб, т.е. прямой угол. В качестве альтернативы, загиб мог бы быть выполнен так, чтобы сформированный угол загиба составлял больше чем 90°.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена машина, в которой впрыскивающие средства дополнительно содержат уплотняющие средства, выполненные с возможностью герметичного уплотнения окружения отверстия, сформированного в боковой стенке капсулы для впрыскивания воды под давлением в капсулу. Таким образом, гарантируется, что вода под давлением, вытекающая из впрыскивающих средств, не выйдет из отверстия, сформированного на боковой стенке капсулы впрыскивающими средствами.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена машина, в которой уплотняющие средства содержат вертикальную пластину, приспособленную для герметичного уплотнения области, окружающей отверстие, сформированное в боковой стенке капсулы для впрыскивания воды под давлением в капсулу. Таким образом, уплотнение осуществляется легко реализуемым, эффективным и несложным способом.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена машина, дополнительно содержащая охватывающие средства для механического схватывания капсулы в разливочной машине в течение процесса разлива. Таким образом, для схватывания капсулы в течение процесса разлива обеспечен закрытый корпус. Согласно варианту реализации настоящего изобретения данный корпус может быть эффективно очищен. Например, может потребоваться чистка корпуса после предопределенного числа раздач, или при последовательном применении капсул, содержащих различные продукты, так что произведенные напитки обладают оригинальным вкусом. После раздачи, например кофе, целесообразно очистить корпус капсулы перед разливом, например, чая. Корпус может быть легко очищен путем вставки диска, имеющего по существу одинаковую форму и размерности с уплотняющим элементом капсулы. На данном этапе, не вставляя капсулу в корпус, впрыскивающие средства приводятся в действие для выброса воды под давлением. Полученная таким образом струя воды не вводится в капсулу, а вливается в корпус разливочной машины для его эффективной очистки. Диск, имеющий форму и размеры по существу идентичные форме и размерам уплотняющего элемента, легко вводит струю воды в корпус.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена машина, в которой охватывающие средства содержат крышку, которая в закрытом положении оказывает механическое давление на периферийную кромку уплотняющего элемента против верхней поверхности капсулы для предотвращения отсоединения уплотняющего элемента от кромки капсулы в течение фазы разлива при максимальном давлении в капсуле. Такая крышка позволяет эффективно удерживать кромку уплотняющего элемента, прижатой к капсуле, тогда как часть уплотняющего элемента, соответственно внутреннему сквозному отверстию канала выходного потока, приподнимается от отверстия, освобождая его и обеспечивая возможность вытекания напитка.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена машина, в которой охватывающие средства дополнительно содержат регулирующие средства, выполненные с возможностью регулировки внутреннего давления капсулы при размещении капсулы в машине в течение фазы разлива. Таким образом, можно точно регулировать время, при котором вода остается под давлением внутри капсулы, и, таким образом, в случае использования продуктов настоя регулировать концентрацию и вкус произведенных напитков. Например, при установленном низком давлении в капсуле вода будет оставаться в капсуле в течение короткого промежутка времени, а напиток будет обладать мягким вкусом. Увеличение внутреннего давления, которое может быть достигнуто в капсуле, означает, что вода будет оставаться в капсуле в течение более длительного промежутка времени, таким образом, увеличивая время настоя и подчеркивая вкус напитка. Таким образом, воздействуя на регулирующие средства, можно удовлетворять вкусы нескольких пользователей, не изменяя структурные свойства капсулы и не изменяя качество и/или количество продукта, содержащегося в капсуле. Другими словами, исходя из идентичных капсул, наполненных одинаковым количеством одного и того же продукта, можно получить более или менее насыщенные напитки и, таким образом, удовлетворить вкусы разных пользователей.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена машина, в которой регулирующие средства расположены в соответствии с верхней частью внутреннего канала выходного потока капсулы, когда капсула размещена в машине в течение фазы разлива. Регулирующие средства соответственно воздействуют на часть уплотняющего элемента капсулы, прикрепленного к верхней части канала выходного потока, регулирующего внутреннее давление, необходимое для подъема уплотняющего элемента от верхней части канала выходного потока.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения обеспечена машина, в которой регулирующие средства, выполненные с возможностью регулировки внутреннего давления капсулы, содержат скользящий штифт, соединенный с пружиной, давление которой регулируется посредством резьбовой рукоятки. Такое решение обеспечивает возможность легкой реализации средств для регулирования внутреннего давления капсулы.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение описано в отношении приложенных чертежей, на которых одинаковые ссылочные номера относятся к одинаковым частям и/или к подобным частям и/или к соответствующим частям системы. На чертежах:
на фиг.1 схематично показан внешний вид капсулы по варианту реализации настоящего изобретения;
на фиг.2 схематично показан вертикальный разрез капсулы по варианту реализации настоящего изобретения;
на фиг.2b схематично показан вертикальный разрез капсулы по дополнительному варианту реализации настоящего изобретения, а также показано увеличение части капсулы;
на фиг.3 схематично показан вертикальный разрез капсулы по дополнительному варианту реализации настоящего изобретения;
на фиг.4 схематично показан вертикальный разрез капсулы, показанной на фиг.3, внутри которой находятся впрыскивающие средства машины для использования капсулы по варианту реализации настоящего изобретения;
на фиг.4b схематично показан горизонтальный разрез системы, показанной на фиг.4;
на фиг.5 схематично показан вертикальный разрез системы, показанной на фиг.4, после начала впрыскивания впрыскивающими средствами воды под давлением в капсулу;
на фиг.6 схематично показан вертикальный разрез системы, показанной на фиг.4, в течение разлива напитка;
на фиг.7 схематично показан вертикальный разрез капсулы по дополнительному варианту реализации настоящего изобретения;
на фиг.8 схематично показан вертикальный разрез капсулы, показанной на фиг.7, внутри которой находятся впрыскивающие средства машины для использования капсулы по варианту реализации настоящего изобретения;
на фиг.9 схематично показан вертикальный разрез системы, показанной на фиг.8, после начала впрыскивания впрыскивающими средствами воды под давлением в капсулу;
на фиг.10 схематично показан вертикальный разрез системы, показанной на фиг.8, в течение разлива напитка;
на фиг.11 схематично показан вертикальный разрез капсулы по варианту реализации настоящего изобретения, размещенной в машине для использования капсулы по варианту реализации настоящего изобретения;
на фиг.12 схематично показана система, показанная на фиг.11, после закрытия охватывающих средств машины;
на фиг.13 схематично показана система, изображенная на фиг.12, в течение разлива напитка в случае продукта настоя;
на фиг.14 схематично показана система, изображенная на фиг.12, в течение разлива напитка в случае водорастворимого продукта;
на фиг.15 схематично изображен вертикальный разрез капсулы по варианту реализации настоящего изобретения, размещенной в машине для использования капсул, содержащей регулирующие средства для регулировки давления внутри капсулы по варианту реализации настоящего изобретения;
на фиг.16 схематично изображает систему, показанную на фиг.15, после закрытия охватывающих средств машины;
на фиг.17 схематично показана система, показанная на фиг.16, после начала впрыскивания впрыскивающими средствами воды под давлением в капсулу;
на фиг.18 схематично показана система, изображенная на фиг.16, в течение разлива напитка;
на фиг.19 схематично показана система, изображенная на фиг.16, при равновесии давления, оказанного регулирующими средствами, с внутренним давлением капсулы;
на фиг.20 схематично изображен вертикальный разрез капсулы по дополнительному варианту реализации настоящего изобретения, а также на данной фиг.20 изображены отмеченные увеличения двух частей;
на фиг.21 схематично показана внешняя поверхность дна капсулы по дополнительному варианту реализации настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
В приведенном ниже описании настоящее изобретение представлено в отношении конкретных вариантов реализации, изображенных на приложенных чертежах. Однако настоящее изобретение не ограничено конкретными вариантами реализации, раскрытыми в приведенном ниже подробном описании и показанными на чертежах, а скорее описанные варианты реализации просто представлены в качестве примеров нескольких аспектов настоящего изобретения, объем которого определен формулой изобретения.
Дополнительные модификации и изменения настоящего изобретения будут очевидны для специалиста в данной области техники. Таким образом, настоящее описание должно быть рассмотрено как содержащее в себе все указанные модификации и/или изменения настоящего изобретения, объем которого определен формулой изобретения.
На фиг.1 показан внешний вид капсулы 1 по варианту реализации настоящего изобретения. На данном чертеже можно заметить наличие плоской поверхности 2, занимающей часть внешней боковой стенки капсулы.
На фиг.2 схематично показано осевое сечение конструкции капсулы, по существу цилиндрической, полученной литьем под давлением термопластического материала, биоразлагаемого материала или путем термоформования. Внутренний канал 3 выходного потока, обладающий по существу конической формой и заканчивающийся в цилиндрической части 3', расположен по центру капсулы 1. Канал 3 выходного потока содержит внутреннее сквозное отверстие 4, и его плоская верхняя часть 7 расположена по существу на одном уровне с верхней поверхностью 5 капсулы 1. Верхняя поверхность 5 имеет кольцеобразную форму. Кроме того, верхняя поверхность 5 имеет кольцевой паз 6 в ее внутренней части. Плоская поверхность 2, обладающая меньшей толщиной, чем толщина боковой стенки капсулы, расположена на внешней стороне капсулы. Внутренний канал 3 выходного потока является вертикальным, а именно по существу перпендикулярным дну капсулы 1.
Капсула 1 обладает по существу цилиндрической формой, и канал выходного потока расположен в соответствии с осью симметрии, соответствующей высоте цилиндра. Капсула 1 может иметь, например, любую форму осевой симметрии, а канал выходного потока предпочтительно может быть расположен в соответствии с осью симметрии системы.
На фиг.2b показан альтернативный вариант реализации капсулы, в которой сквозное отверстие 4 на верхней части 7 канала выходного потока обеспечено множеством небольших фильтрующих отверстий 4'. Данные отверстия 4' обеспечивают возможность фильтрования напитка прежде, чем он вытечет через сквозное отверстие 4 и внутренний канал 3 выходного потока.
На фиг.3 изображено осевое сечение капсулы 1 по дополнительному варианту реализации изобретения. Капсула заполнена продуктом 8 настоя, например молотым кофе, и фильтрующее колесо 9 отцентрировано центральным отверстием и плотно посажено на цилиндрической части 3' внутреннего канала 3 выходного потока в соответствии с верхней частью 7 канала 3 выходного потока. Капсула герметично уплотнена уплотняющим элементом 10, например отслаивающейся защитной пленочной уплотняющей мембраной, приваренным к верхней поверхности 5 капсулы и к верхней части 7 внутреннего канала 3 выходного потока. Уплотняющий элемент 10 сцепляется с верхней поверхностью фильтрующего колеса 9.
На фиг.4 показано осевое сечение капсулы 1 по фиг.3, внутри которой находятся впрыскивающие средства машины, предназначенной для использования капсулы по варианту реализации настоящего изобретения. Впрыскивающие средства содержат иглу 11, которая со стороны проникает в капсулу вблизи дна 16 капсулы сквозь плоскую поверхность 1, и вертикальную пластину 12, переносящую иглу 11 и герметично уплотненнную по соответствующей плоской поверхности 2.
На фиг.4b показано горизонтальное поперечное сечение системы, показанной на фиг.4. Концевая часть внутреннего канала 11' иглы 11 загнута. Таким образом, внутренний канал 11' иглы 11 уходит в сторону относительно концевой заостренной части иглы 11. В примере, показанном на фиг.4b, сгибающееся закругление внутреннего канала иглы выполнено так, чтобы формировать угол по существу 90°. В качестве альтернативы, закругление могло быть выполнено так, чтобы формировать углы больше чем 90°.
На фиг.5 отображено формирование водой под давлением, вошедшей в капсулу 1 через иглу 11, завихрения, которое повысило давление в капсуле 1, приподнимая уплотняющий элемент 10 без отделения его и инициации предварительного настаивания.
На фиг.6 показано что, в результате дальнейшего увеличения внутреннего давления капсулы 1, уплотняющий элемент 10 отделен от верхней части 7 внутреннего канала 3 выходного потока.
Здесь можно увидеть, что посредством подъема уплотняющего элемента 10 путь для настоя 14 открыт по направлению к отверстию 4 канала 3, через которое настой вытекает наружу. Фильтрация настоя осуществляется фильтрующим колесом 9 прежде, чем он достигнет отверстия 4 канала 3.
На фиг.7 показано осевое сечение капсулы 1 по дополнительному варианту реализации настоящего изобретения. Капсула заполнена водорастворимым продуктом 13, например сухим молоком, какао и т.д., и уплотняющий элемент 10 приварен к верхней поверхности 5 капсулы и к верхней части внутреннего канала 3 выходного потока. В данном случае фильтрующее колесо 9 отсутствует, так как продукт водорастворимый.
На фиг.8 изображено осевое сечение капсулы 1 с фиг.7, внутри которой находятся впрыскивающие средства машины, предназначенной для использования капсулы по варианту реализации настоящего изобретения. Впрыскивающие средства содержат иглу 11, которая со стороны проникает в капсулу вблизи дна 16 через плоскую поверхность 2, и вертикальную пластину 12, переносящую иглу 11 и герметично уплотненную по соответствующей плоской поверхности 2 боковой стенки капсулы.
На фиг.9 отражено формирование водой под давлением, поступившей в капсулу 1 через иглу 11, завихрения, которое повысило давление внутри капсулы 1, приподнимая уплотняющий элемент 10 и инициируя процесс растворения продукта 13 в воде.
На фиг.10 показано что, в результате дальнейшего повышения внутреннего давления капсулы 1, уплотняющий элемент 10 отделен от верхней части 7 внутреннего канала 3 выходного потока. Посредством подъема уплотняющего элемента 10 для напитка 15 открыт путь к отверстию 4 внутреннего канала 3 выходного потока, через который напиток вытекает наружу.
На осевом сечении фиг.11 изображено размещение капсулы 1 в разливочной машине 17. Игла 11 разливочной машины отведена, а крышка 18 разливочной машины поднята.
На осевом сечении фиг.12 изображено прижатие крышки 18 разливочной машины 17 к кромке уплотняющего элемента 10 капсулы и поверх верхней поверхности 5 капсулы 1. Игла 11 переместилась, проникая со стороны в капсулу вблизи дна 16. Вертикальная пластина 12 создает герметичное уплотнение по соответствующей плоской поверхности 2 капсулы.
На осевом сечении фиг.13 изображено, что завихрение воды под давлением поступило в капсулу 1 через иглу 11, подняло уплотняющий элемент 10 капсулы, отделяя его от верхней части 7 внутреннего канала 3 выходного потока, обеспечивая настою 14 возможность прохождения через отверстие 4 к чашке. Настой 14 фильтруется фильтрующим колесом 9 прежде, чем он достигнет отверстия 4 внутреннего канала 3 выходного потока. Крышка 18 механически прижата по кромке уплотняющего элемента 10 и препятствует отсоединению элемента от верхней поверхности 5 капсулы даже при воздействии на него давления. Кроме того, крышка 18 содержит углубление, предназначенное для обеспечения свободного пространства, достаточного для отделения и подъема уплотняющего элемента 10 от верхней части 7 канала 3 выходного потока, для открытия внутреннего сквозного отверстия 4 и обеспечения напитку возможности вытекания из капсулы 1.
На осевом сечении фиг.14 изображено, что завихрение воды под давлением поступило в капсулу 1 через иглу 11, подняло уплотняющий элемент 10 капсулы, отделяя его от верхней части 7 внутреннего канала 3 выходного потока, обеспечивая напитку 15 возможность вытекания через отверстие 4 в стакан. Крышка 18 механически прижата по кромке уплотняющего элемента 10, препятствуя отсоединению элемента от верхней поверхности 5 капсулы, даже при воздействии на него давления. Кроме того, крышка 18 содержит углубление, предназначенное для обеспечения свободного пространства, достаточного для отделения и подъема уплотняющего элемента 10 от верхней части 7 канала 3 выходного потока, для открытия внутреннего сквозного отверстия 4 и обеспечения напитку возможности вытекания из капсулы 1. Поскольку продукт водорастворимый, фильтрующее колесо 9 отсутствует.
На осевом сечении фиг.15 изображен дополнительный вариант реализации разливочной машины 17 по настоящему изобретению.
Разливочная машина 17 дополнительно содержит регулирующие средства, выполненные с возможностью регулировки внутреннего давления капсулы 1 при размещении капсулы в машине в течение фазы разлива.
В частности, в примере, показанном на фиг.15, крышка 18 машины 17 обеспечена по центру с помощью скользящего штифта 19, соединенного с пружиной 20, усилие которой регулируется посредством резьбовой рукоятки 21.
На фиг.16, 17 и 18 последовательно изображено изменение давления внутри капсулы, необходимого для отделения уплотняющего элемента 10 от верхней части 7 канала 3 выходного потока и для открытия пути выхода настоя 14 наружу, при изменении усилия на скользящий штифт 19.
На осевом сечении фиг.19 изображает уравновешенность давления на мембрану 10, поднимающего ее и вызванного жидкостью, содержащейся в капсуле, и давления регулирующих средств, противодействующих внутреннему давлению.
На фиг.20 показана капсула согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения. Данная капсула заполнена продуктом 8 настоя.
Капсула содержит нижний фильтрующий элемент 9", расположенный вблизи дна 16 капсулы 1 для формирования пространства, предназначенного для входа воды под давлением в капсулу. В данном пространстве продукт настоя отсутствует. В частности, продукт 8 настоя, содержащийся в капсуле, размещен выше нижнего фильтрующего элемента 9". Согласно фиг.20, впрыскивающие средства разливочной машины проникают через боковую стенку капсулы вблизи дна капсулы для впрыскивания воды под давлением в пространство, сформированное между дном капсулы и нижним фильтрующим элементом 9". Таким образом, вода занимает всю полезную поверхность капсулы и, поднимаясь через фильтрующий элемент 9", попадает на весь продукт, содержащийся в капсуле.
Например, при неоднородно спрессованном продукте, содержащимся в капсуле, жидкость под давлением могла бы подняться по избирательным проходам, созданным в областях, в которых продукт имеет более низкое сжатие, тем самым не попадая на весь продукт и получая частичный настой, понижая качество напитка. Пространство, образованное посредством нижнего фильтрующего элемента 9", обеспечивает возможность преодоления такого недостатка.
Кроме того, поскольку впрыскивающие средства впрыскивают воду в пространство, в котором отсутствует продукт, риск забивания или разрушения впрыскивающих средств из-за твердых компонентов продукта снижен. Например, игла впрыскивающих средств, таким образом, защищена от попадания частиц кофе.
Так как нижний фильтрующий элемент 9" осуществляет фильтрацию, он не подвержен воздействию давления жидкости и, таким образом, также не подвержен ни поломкам, ни отсоединению.
Нижний фильтрующий элемент 9" особенно предпочтителен для продуктов настоя.
Нижний фильтрующий элемент 9" может быть выполнен из проницаемого и фильтрующего термоуплотняемого материала. Термоуплотняемый материал легко применим для капсулы. Например, нижний фильтрующий элемент 9" может быть выполнен из термоуплотняемой фильтровальной бумаги, которая особенно предпочтительна ввиду ее невысокой стоимости и возможности получения, например, из рулона.
В примере, показанном на фиг.20, нижний фильтрующий элемент 9" легко и эффективно размещен вблизи дна капсулы следующем способом. Внутренний канал 3 выходного потока обеспечен увеличенной концевой частью вблизи дна 16 капсулы для образования выступа 26 внутри капсулы. Например, в случае круглого горизонтального поперечного сечения у внутреннего канала 3 выходного потока выступ 26 формирует круглую кольцевую грань, окружающую поверхность внутреннего канала 3 выходного потока, обращенную внутрь капсулы. Нижний фильтрующий элемент 9" может быть приложен к выступу 26. Практически внутренний канал 3 выходного потока центрирует и поддерживает нижний фильтрующий элемент 9" посредством выступа 26. Нижний фильтрующий элемент 9" может быть приварен, например, путем термической сварки, к выступу 26.
Кроме того, нижний фильтрующий элемент 9" может иметь диаметр, больший, чем диаметр капсулы с тем, чтобы охватывать внешнюю кромку 25, которая может быть загнута так, чтобы сцепляться с частью внутренней поверхности боковой стенки капсулы. Таким образом, нижний фильтрующий элемент 9" может быть приварен, например, посредством термической сварки к капсуле по кромке 25.
Сварные швы к выступу 26 и к кромке 25 придают жесткость нижнему фильтрующему элементу 9" и увеличивают устойчивость капсулы.
Капсула, показанная на фиг.20, дополнительно содержит верхний фильтрующий элемент 9', размещенный между верхней частью 7 внутреннего канала 3 выходного потока и уплотняющим элементом 10. В частности, верхний фильтрующий элемент 9' приварен к верхней поверхности 5 капсулы и к верхней части 7 внутреннего канала 3 выходного потока. Уплотняющий элемент 10 размещен над верхним фильтрующим элементом 9' и, таким образом, приварен к верхней поверхности 5 капсулы и к верхней части 7 внутреннего канала выходного потока через верхний фильтрующий элемент 9'. Таким образом, верхний фильтрующий элемент 9' помещен между продуктом, содержащимся в капсуле, и уплотняющим элементом 10 капсулы. Верхний фильтрующий элемент 9', таким образом, сцепляется с уплотняющим элементом 10. В частности, верхняя поверхность верхнего фильтрующего элемента 9' сцепляется с нижней поверхностью уплотняющего элемента 10. Кроме того, капсула может быть заполнена продуктом, например продуктом 8 настоя, таким образом, чтобы верхняя поверхность продукта сцеплялась с нижней поверхностью верхнего фильтрующего элемента 9'. Верхний фильтрующий элемент 9' может обладать одинаковой формой и размерностями с уплотняющим элементом 10.
Жидкость под давлением внутри капсулы пересекает верхний фильтрующий элемент 9', толкает уплотняющий элемент 10, поднимая его от верхней части 7 канала 3 выходного потока, и в этот момент, поскольку жидкость может пройти через пространство, открытое уплотняющим элементом 10, снова пересекает верхний фильтрующий элемент 9' перед вытеканием из капсулы через внутреннее сквозное отверстие 4 канала 3 выходного потока. Таким образом, напиток подвержен двойной фильтрации до его разлива.
Поскольку верхний фильтрующий элемент 9' осуществляет фильтрацию, он не подвержен воздействию давления жидкости и, таким образом, не подвержен ни поломкам, ни отсоединению.
Верхний фильтрующий элемент 9' особенно предпочтителен для продуктов настоя.
Верхний фильтрующий элемент 9' может быть изготовлен из проницаемого и фильтрующего термоуплотняемого материала. Термоуплотняемый материал легко применим к капсуле. Например, верхний фильтрующий элемент 9' может быть изготовлен из термоуплотняемой фильтровальной бумаги, которая особенно предпочтительна ввиду ее невысокой стоимости и возможности получения, например, из рулона.
На фиг.20 дополнительно показано, что внутренний канал 3 выходного потока содержит концевую выступающую часть 24, выступающую по отношению к смежной части внешней поверхности 16' дна 16 капсулы с тем, чтобы сдерживать поток настоя или напитка по внешней поверхности 16' дна капсулы, проходящего через внутреннее сквозное отверстие. Концевая выступающая часть 24 может содержать, например, круговое кольцо, окружающее выходное отверстие канала 3 выходного потока по дну 16. Таким образом, можно предотвратить прохождение жидкости, вытекающей из канала 3 выходного потока, по внешней поверхности 16' дна капсулы. Благодаря концевой выступающей части 24, жидкость, выходящая из канала 3 выходного потока, падает непосредственно в контейнер, в котором она должна быть собрана, и не растрачена по внешней поверхности 16' дна капсулы.
Необходимо отметить, что хотя на фиг.20 изображена капсула, в которой верхний фильтрующий элемент, нижний фильтрующий элемент и концевая выступающая часть показаны в комбинации, тем не менее каждый из данных компонентов независим от других, т.е. возможно, чтобы каждый из них присутствовал индивидуально или в любой возможной комбинации в капсулах по настоящему изобретению.
Кроме того, на фиг.20 схематично показано формирование в боковой стенке капсулы деформации впрыскивающими средствами 11 разливочной машины, направленной внутрь капсулы. Практически, впрыскивающие средства не просто формируют отверстие в боковой стенке капсулы для впрыскивания в нее воды, но они разделяют и/или деформируют, по направлению вовнутрь капсулы, поверхность боковой стенки капсулы, смежной с отверстием. Такая деформация улучшает уплотнение между впрыскивающими средствами и отверстием входа впрыскивающих средств в боковой стенке капсулы. Благодаря давлению воды в капсуле, поверхность боковой стенки капсулы, в соответствии с деформацией, давит на впрыскивающие средства, охватывая их и улучшая уплотнение. Такие результаты могут быть легко получены, например, путем обеспечения впрыскивающих средств с иглой, имеющей коническую форму, как показано на фиг.20.
Капсула, изображенная на фиг.20, не обеспечена поверхностью 2, обладающей меньшей толщиной, чем толщина боковой стенки капсулы.
На фиг.21 схематично изображена наружная поверхность дна капсулы согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения.
Дно капсулы содержит усиливающую конструкцию, выполненную с возможностью укрепления дна и сохранения его по существу плоским.
В примере, показанном на фиг.21, усиливающая конструкция содержит пару концентрических и переплетенных архимедовых спиралей 22 и 22'. Кроме того, в нескольких точках спирали 22 и 22' связаны друг с другом посредством ребер 23. Ребра 23 дополнительно усиливают дно капсулы.
Несмотря на то что настоящее изобретение было раскрыто в отношении вариантов реализации, представленных в приведенном выше описании, для специалиста в данной области техники будет очевидно, что возможна реализация некоторых модификаций, изменений и усовершенствований настоящего изобретения, исходя из приведенного выше описания и в пределах приложенной формулы изобретения, не отступая от сущности и объема защиты настоящего изобретения.
Например, несмотря на то, что в вариантах реализации, представленных в приведенном выше описании, капсула имеет по существу цилиндрическую форму, она может быть выполнена в нескольких формах.
Кроме того, для исключения чрезмерного затенения описанного изобретения, те моменты, которые считаются хорошо известными для специалиста в данной области техники, не были рассмотрены в настоящем описании.
Соответственно, настоящее изобретение не должно быть ограничено определенными примерными вариантами реализации, а только объемом приложенной формулы изобретения.
Ссылочные обозначения
На чертежах, каждый элемент обозначен следующим образом:
1 - капсула, полученная литьем под давлением термопластического материала или термоформованием;
2 - плоская поверхность на внешней боковой стенке капсулы;
3 - внутренний канал выходного потока капсулы;
3' - концевая цилиндрическая часть внутреннего канала выходного потока;
4 - сквозное отверстие внутреннего канала выходного потока;
4' - небольшие фильтрующие отверстия на верхней части внутреннего канала выходного потока;
5 - верхняя поверхность капсулы;
6 - паз на верхней поверхности капсулы, который может быть использован, например, для размещения фильтрующего колеса;
7 - верхняя часть внутреннего канала выходного потока;
8 - продукт настоя, содержащийся в капсуле;
9 - фильтрующее колесо;
9' - верхний фильтрующий элемент;
9" - нижний фильтрующий элемент;
10 - уплотняющий элемент капсулы, например отслаивающаяся защитная пленочная уплотняющая мембрана, герметично уплотненная к верхней части внутреннего канала выходного потока и к верхней поверхности капсулы;
11 - впрыскивающие средства для впрыскивания воды под давлением в капсулу, например игла с изогнутым каналом, пробивающая боковую стенку капсулы и впрыскивающая воду под давлением;
11' - изогнутый канал в игле;
12 - вертикальная пластина, переносящая иглу и выполненная с возможностью уплотнения ее в капсуле в течение нагнетания;
13 - водорастворимый продукт, содержащийся в капсуле;
14 - полученный настой;
15 - полученный напиток;
16 - дно капсулы;
16' - наружная поверхность дна капсулы;
17 - разливочная машина;
18 - крышка разливочной машины;
19 - скользящий штифт разливочной машины;
20 - регулируемая пружина разливочной машины;
21 - резьбовая рукоятка для регулировки упругости пружины;
22 и 22' - две концентрические и переплетенные архимедовы спирали, размещенные на наружной поверхности дна капсулы;
23 - ребра, соединяющие две архимедовы спирали 21 и 22 друг с другом;
24 - концевая выступающая часть внутреннего канала выходного потока, выступающая по отношению к смежной части наружной поверхности дна капсулы;
25 - внешняя кромка нижнего фильтрующего элемента 9";
26 - выступ, сформированный в капсуле увеличенной концевой частью внутреннего канала 3 выходного потока.