КАПСУЛА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА ИЛИ ЖИДКОГО ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА И СИСТЕМА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ, ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ ЦЕНТРОБЕЖНУЮ СИЛУ
CAPSULE FOR PREPARATION OF BEVERAGE OR LIQUID FOOD PRODUCT AND BEVERAGE PREPARATION SYSTEM USING CENTRIFUGAL FORCE

Настоящее изобретение относится к капсуле для приготовления напитка или жидкого продукта питания, приготовляемых или экстрагируемых из пищевого материала с помощью развиваемых в центрифуге сил, воздействующих на контейнер, в котором содержится материал. Изобретение также относится к системе, предназначенной для осуществления данного способа.
Известен способ приготовления напитков, при котором смесь, состоящая из приготовленного кофе и кофейного порошка, разделяется с помощью центробежных сил. Такая смесь получается при приведении в контакт на ограниченное время горячей воды и порошка кофе. Затем вода продавливается через сетчатый фильтр, на котором присутствует порошковый материал.
Существующие системы включают помещение порошка кофе в приемную емкость, которая обычно является несъемной деталью машины, как, например, в ЕР 0367600 В1. Такие устройства имеют множество недостатков. Во-первых, порошок кофе должен правильным образом вручную дозироваться в приемную емкость. Во-вторых, отходы кофе после центрифугирования становятся сухими и для удаления с поверхности приемной емкости должны соскабливаться. В результате приготовление кофе требует значительных ручных усилий и является очень длительным. Кроме того, свежесть кофе может обычно значительно варьировать, и это может влиять на качество готового напитка в чашке, поскольку кофе, как правило, поступает из оптовой упаковки или же кофе мелется из зерен в самой приемной емкости.
Кроме того, качество чашки готового напитка может сильно меняться в зависимости от выполняемой вручную дозировки кофе и условий его приготовления (например, скорости центрифугирования, размера приемной емкости).
Поэтому эти системы никогда не достигали большого коммерческого успеха.
В документе DE 102005007852 машина содержит съемный держатель, в который вставляется открытая чашеобразная часть контейнера, при этом другая часть или крышка присоединяется к приводному валу машины. Однако имеется недостаток, заключающийся в необходимости интенсивных ручных действий. Другим недостатком является сложность управления качеством кофе вследствие недостаточных возможностей для регулирования дозировки порошка и отсутствия контроля свежести порошка кофе.
Другие устройства для приготовления кофе с использование развиваемых в центрифуге сил описаны в WO 2006/112691, FR 2624364, ЕР 0367600, GB 2253336, FR 2686007, ЕР 0749713, DE 4240429, ЕР 0651963, FR 2726988, DE 4439252, ЕР 0367600, FR 2132310, FR 2513106, FR 2487661, DE 3529053.
При этом эффект применения центробежных сил при приготовлении кофе или других пищевых продуктов предоставляет множество преимуществ по сравнению с обычными способами варки типа «эспрессо», использующими насосы высокого давления. При способах приготовления типа «эспрессо» очень трудно управлять всеми параметрами, влияющими на качество экстракции кофе. Эти параметры обычно представлены давлением, скоростью потока, которая падает с давлением, уплотнением порошка кофе, которое также влияет на реологические свойства и которое зависит от размера частиц молотого кофе, температурой, распределением расхода воды и так далее.
Поэтому имеется необходимость в том, чтобы предложить новый способ экстракции и приспособленную для применения с ним капсулу, способ, при котором параметрами экстрагирования можно более эффективно и более независимо управлять и, вследствие этого, являющийся более удобным в овладении с точки зрения управления качеством.
В то же самое время существует потребность в способе, который был бы более удобен по сравнению с применяющими центрифужные устройства способами существующего уровня техники, который обеспечивал бы лучшее качество готового напитка с более эффективным контролем таких важных для качества параметров, как свежесть и дозировка в приемную емкость.
В этой связи капсула изобретения предназначается для приготовления напитка или жидкого продукта питания из содержащегося в капсуле пищевого материала посредством пропускания через материал с помощью центробежных сил воды, при этом капсула содержит:
оболочку, содержащую заданную дозу материала,
устройства для присоединения капсулы к внешнему вращающему средству привода, при этом указанные устройства сконструированы так, чтобы оказывать сопротивление вращающему моменту во время вращения капсулы с тем, чтобы удерживать капсулу в исходном угловом положении.
В одном варианте выполнения устройство для присоединения капсулы предпочтительно содержит трубчатый участок, выступающий за пределы капсулы.
В другом варианте выполнения устройство для присоединения содержит, по меньшей мере, один участок в виде углубления.
В еще одном предпочтительном варианте выполнения поверхность капсулы содержит участок, которому придана шероховатость.
Благодаря приданию этому участку шероховатости создается достаточное противодействие ведущей поверхности устройства, что делает возможным приведение капсулы во вращение.
Поверхность капсулы, предпочтительно, содержит зубчатую структуру.
В другом варианте выполнения изобретения капсула содержит отпирающее устройство, предназначенное для обеспечения возможности приготовленной жидкости выходить из капсулы, при этом отпирающее устройство раскрывается под действием жидкости, перемещаемой центробежными силами, когда капсула приводится во вращение.
Например, отпирающее устройство образует, по меньшей мере, один радиально направленный канал для выпуска приготовленной жидкости.
Предпочтительно капсула имеет расширяющуюся конструкцию, и, по меньшей мере, один радиально направленный выпускной канал размещается или сформирован на или вблизи большей стороны расширяющейся конструкции. Эта конструкция и расположение выпускного канала способствуют затеканию центрифугируемой приготовленной жидкости в капсулу, ее накоплению и удалению из капсулы.
В предпочтительном варианте выполнения выпускной канал может быть получен под действием центробежных сил, которые прилагают изгибающее усилие к, по меньшей мере, одному отклоняемому участку капсулы.
Капсула может содержать корпус, имеющей форму чаши, и крышку, которая закрывает корпус.
Например, отклоняемый участок является гибкой губкой на поверхности капсулы, выполняющей функцию ее закупоривания. Отклоняемая губка составляет единое целое с, по меньшей мере, одной стенкой капсулы. Она может быть выпрессована из пластмассы вместе с частью капсулы, то есть крышкой или корпусом капсулы. Губка может, например, вставляться в расположенную на краю капсулы впадину или канавку. Канавка может быть выполнена в корпусе или крышке. Губка может быть образована на противостоящей канавке части, то есть на крышке или корпусе капсулы.
Изобретение относится также к капсуле для приготовления напитка или жидкого продукта питания посредством пропускания с помощью центробежных сил через содержащийся в капсуле материал воды, при этом капсула содержит:
герметичную оболочку, содержащую заданную дозу материала,
по меньшей мере, один выпускной канал, расположенный с краю оболочки и предназначенный для выпуска приготовленной жидкости, когда на капсулу воздействуют развиваемые в центрифуге силы.
В этом варианте выполнения в капсуле обеспечиваются заранее сделанные радиально направленные выпускные каналы для приготовленной жидкости. Например, в крышке и/или корпусе обеспечивается ряд разрезов. Когда капсула приводится во вращение, приготовленная жидкость может проходить через разрезы, в то время как твердые частицы задерживаются в капсуле. В зависимости от размера выпускных каналов может использоваться дополнительный фильтрующий слой для фильтрации жидкости.
Кроме того, капсула может содержать трубчатый участок впрыска для перемещения воды в капсуле. Трубчатый участок имеет впускное отверстие для воды на поверхности капсулы и отверстие для выпуска воды, сообщающиеся через внутреннюю полость капсулы. Предпочтительно капсула имеет расширяющиеся боковые стенки. Предпочтительно выпуск воды располагается близко к нижней части капсулы так, чтобы вода попадала внутрь полости, содержащей материал на своей нижней стороне. Под «нижней частью» понимается более узкая сторона капсулы в отношении ее расширяющегося конструктивного выполнения.
Капсула может содержать дозу материала для приготовления одной или самое большее двух порций налитка. Капсула содержит порошок молотого кофе, быстрорастворимый кофе или чай.
Изобретение также относится к системе для приготовления напитка или жидкого продукта питания из пищевого материала, содержащегося в проницаемом контейнере, посредством пропускания воды через материал с помощью центробежных сил, при этом система содержит:
устройство, содержащее
- устройство подачи воды для введения воды в контейнер,
- средство привода для приведения контейнера во вращение,
- устройства для установки и позиционирования контейнера в устройстве в соответствии с требуемым в процессе эксплуатации взаиморасположением относительно устройства для подачи воды и средством привода.
Согласно одному аспекту изобретения, контейнер образован капсулой, которая содержит устройство для присоединения капсулы к средству привода.
Устройство также содержит взаимодополняющее соединительное устройство для обеспечения сцепления с соединительным устройством капсулы.
Термин «закупоренная» капсула означает, что капсула изготовлена из материалов, обладающих свойствами газонепроницаемости, и закупорена герметичным образом так, чтобы не допускать проникновения в капсулу воздуха. Кроме того, капсула предпочтительно содержит инертный газ, который способствует сохранению свежести материала в капсуле. Капсула также может быть обернута внешней защитной мембраной.
Предпочтительно капсула содержит дозу материала для приготовления одной или двух порций (например, чашек) напитка. Обычные размеры чашки напитка составляют между около 25 и 110 мл.
Доза материала для одной чашки кофе может быть, например, между 4 и 8 граммами обжаренного молотого кофе.
Следует учесть, что с помощью этого способа достигаются неожиданно успешные результаты приготовления напитков, обеспечивающие большее содержание в чашке сухих экстрактивных веществ кофе, чем способы, использующие повышенное давление, например «эспрессо». Не претендуя на теоретическую глубину, предполагается, что находящийся под действием центрифуги поток воды распределяется более равномерно, и это обеспечивает образование меньшего количества (или полное отсутствие) преимущественных путей прохождения воды по массе кофейного порошка по сравнению с обычными способами, использующими повышенное давление.
Пищевой материал в капсуле может быть порошком молотого кофе, быстрорастворимым кофе или чаем.
Капсула предпочтительно приводится во вращение при скорости центрифуги, по меньшей мере в 5000 об/мин, более предпочтительно - превышающей 7000 об/мин. Скорость центрифуги для порошка молотого кофе лежит в диапазоне от 1000 до 16000 об/мин. Неожиданно было установлено, что при таких высоких скоростях вращения получается кофейная крема улучшенного качества. По сравнению с обычной, получаемой с помощью традиционных способов кремой, являющейся более водянистой, с пузырьками большего размера, крема имеет более кремообразную консистенцию, похожую на настоящую эмульсию из масла и воды.
Следует учесть, что скорость также зависит от природы пищевого ингредиента. В случае чайного листа скорость центрифуги предпочтительно является невысокой для того, чтобы обеспечивать настаивание, а не экстракцию под действием давления. В частности, для чайного листа скорость центрифуги лежит в диапазоне от 10 до 1000 об/мин, более предпочтительно от 50 до 500 об/мин.
Капсула может содержать закупоривающую крышку. Закупоривающая крышка может содержать гибкую мембрану. Мембрана может содержать газонепроницаемый слой и состоять из слоев, изготовленных из полимеров, алюминия и/или алюминиевых сплавов. Капсула может также содержать корпус в форме чаши, который закупоривается закупоривающей крышкой. Корпус в форме чаши также содержит газонепроницаемые материалы. Он может быть изготовлен из металла, такого как алюминиевая фольга, и/или из пластмассы.
В другом варианте выполнения капсула может быть изготовлена из двух герметично соединенных кусков гибкой фольги. Фольга может быть скомпонована симметричным образом, образуя две одинаковые стороны.
Способ, согласно изобретению, содержит операцию, при которой горячая вода вводится в капсулу по существу без всякого избыточного давления. Вода может вноситься с помощью устройства подачи горячей воды, использующего принцип всасывания или испарения.
В качестве варианта, в случае потока с большей густотой горячая вода может вводиться при помощи насоса низкого давления, такого как перистальтический насос или диафрагменный насос и т.п.
Способ также охватывает операцию, в ходе которой проделывается, по меньшей мере, одно радиально расположенное выпускное отверстие до или в процессе введения воды в закупоренную капсулу.
Выпускные отверстия могут прокалываться в крышке капсулы. Также выпускные отверстия могут прокалываться в боковых стенках капсулы.
В одном варианте выполнения проделывается множество выпускных отверстий нанесением проколов на периферийной области капсулы. Этот способ обладает тем преимуществом, что для него требуется простая капсула. Количество выпускных отверстий может быть подобрано таким, чтобы управлять интенсивностью подачи напитка. Так как выпускные отверстия представлены радиально ориентированными рядами, образуются слой или струи находящейся под высоким давлением приготовленной жидкости, которая выталкивается из капсулы.
Предпочтительно при осуществлении способа, согласно изобретению, приготовленную жидкость, кроме того, накапливают, чтобы затем образовывать однородный поток жидкого продукта питания или напитка, который может направляться в чашку.
В одном варианте выполнения, касающемся капсул системы, капсула содержит боковые стенки, образующие усеченный конус, которые способствуют истечению приготовленной жидкости через материал к выпускному отверстию (-ям) капсулы.
В другом возможном варианте выполнения капсула имеет жесткую крышку, упругим образом присоединенную к корпусу в форме чаши. Крышка может быть пластмассовой. Крышка и корпус могут соединяться через способное отгибаться в радиальном направлении закупоривающее устройство, которое раскрывается под действием центробежной силы, обеспечивая возможность прохождения пищевого продукта через крышку. Например, отгибаемое закупоривающее устройство может содержать, по меньшей мере, одну проходящую по краю пластмассовую губку крышки, приходящую в зацепление с посадочным местом на корпусе в форме чаши, или наоборот.
Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - система согласно изобретению, схематично;
фиг.2 - модуль приготовления напитка системы, согласно изобретению в открытом положении, в который вставлена капсула, схематично;
фиг.3 - модуль приготовления напитка системы, согласно изобретению, в закрытом положении, который содержит в себе капсулу;
фиг.4 - разрез системы, согласно первому предпочтительному варианту выполнения;
фиг.5 - трехмерное изображение другого предпочтительного варианта выполнения устройства;
фиг.6 - закупоренная капсула, которая может использоваться в устройстве, представленном на фиг.4 или 5;
фиг.7 - капсула после ее использования в системе;
фиг.8 - разрез системы согласно второму варианту выполнения;
фиг.9 - часть по фиг.8, детально;
фиг.10 - разрез корпуса капсулы в форме чаши в системе, показанной на фиг.7 и 8;
фиг.11 - обжатие кромки имеющего форму чаши корпуса;
фиг.12 - разрез части соединения зацеплением представленного на фиг.10 корпуса в форме чаши;
фиг.13 - вид сверху представленной на фиг.12 детали;
фиг.14 - разрез крышки капсулы в системе, представленной на фиг.8 и 9;
фиг.15 - отгибаемое закупоривающее устройство представленной на фиг.14 крышки;
фиг.16 - разрез корпуса капсулы в форме чаши согласно другому варианту выполнения;
фиг.17 - разрез детали представленного на фиг.16 корпуса;
фиг.18 - разрез крышки капсулы, которая соединяется с корпусом капсулы, представленным на фиг.16 и 17;
фиг.19 - часть представленной на фиг.18 крышки;
фиг.20 - закупоренная капсула и действия по удалению закупоривающей перемычки капсулы;
фиг.21 - схематичный вид системы согласно другому варианту выполнения изобретения;
фиг.22 - схематичный вид системы согласно другому варианту выполнения изобретения;
фиг.23 - схематичный вид системы согласно еще одному варианту выполнения изобретения;
фиг.24 - капсула согласно другому варианту выполнения изобретения;
фиг.25 - модуль приготовления напитка системы, согласно изобретению, в закрытом положении.
Система 1 согласно изобретению представлена в целом на фиг.1. Система содержит устройство 2 и капсулу 3. Устройство имеет модуль 4 приготовления напитка, в который может вводиться капсула для того, чтобы использоваться в приготовлении напитка, а затем после использования удаляться для того, чтобы направляться в утилизацию (например, в отходы или на рециклирование). Модуль сообщается по жидкости с емкостью 5 для воды, содержащей свежую или, в качестве варианта, подогретую воду. В системе циркуляции воды для перемещения воды из резервуара в модуль может быть обеспечено устройство для транспортировки жидкости, такое как низконапорный насос 6. Кроме того, предусмотрен водонагреватель 7 для подогрева воды до желательной температуры. Можно заметить, что вода могла бы нагреваться и в самом резервуаре, а также то, что вода могла бы транспортироваться из резервуара под действием испарения. Вода может подаваться в модуль 4 при низком или по существу отсутствующем избыточном давлении. Например, на впуске 8 модуля может быть предусмотрено давление, превышающее атмосферное давление на величину от 0 до 2 бар.
Модуль 4 приготовления напитка может содержать устанавливающие в исходное положение устройства 40, 41, предназначенные для удерживания капсулы в модуле в заданном положении. Капсула может поддерживаться в немного наклонном положении, чтобы способствовать выходу потока приготовленной жидкости по направлению к выпускному каналу 9 для приготовленной жидкости. Угол наклона относительно вертикали может составлять, например, от 2 до 65 градусов. Устройства для установки в исходное положение могут содержать держатель 410 капсулы и колпачок 400 для впрыска. И держатель 410, и колпачок 400 установлены так, чтобы вращаться вокруг оси вращения I. Держатель капсулы содержит полость, имеющую форму капсулы, которая в него помещается. Колпачок сконструирован так, чтобы съемным образом монтироваться вплотную к держателю. В модуле может быть создан проход 42 для жидкости с тем, чтобы сделать возможным истечение жидкости из капсулы и ее накопление для выдачи через неподвижный выпускной канал 9.
Обеспечивается средство привода 10, предназначенное для приведения во вращение совместно крышки 400 и держателя 410 капсулы и, как следствие, также и капсулы. Для этих целей средство привода включает электрический двигатель 11 с присоединенным к держателю капсулы валом, приводящим держатель 41 капсулы во вращение. Так как к держателю 41 капсулы присоединена крышка 40, то крышка также приводится во вращение с той же скоростью, что и держатель капсулы.
Температура поверхностей устройства для сбора может регулироваться так, чтобы выходящая из капсулы приготовленная жидкость поддерживалась при надлежащей температуре и не остывала перед попаданием в чашку. Для этого, в целях поддержания держателя капсулы при регулируемой повышенной температуре, узел крышки 40 и/или узел держателя 41 капсулы может быть соединен с нагревательными элементами 46, такими как проволочный или толстопленочный нагреватель и т.п.
Фиг.2 и 3 подробно представляют принцип центрифугирования капсулы. Устройство содержит узел 41 держателя капсулы с держателем 410, имеющим полость 44 в форме усеченного конуса, в которую вставляется капсула 3. Держатель установлен вдоль оси вращения I с помощью опоры 43. Узел 40 колпачка для впрыска снабжен внутренней крышкой 400, которая может поворачиваемым вокруг оси I образом устанавливаться на неподвижной опорной части 401 узла 40 колпачка для впрыска, когда устройство закрывается (фиг.3).
Узел колпачка и узел держателя капсулы соединены вдоль поперечной оси А, относительно которой происходят перемещения между открытым положением, представленным на фиг.2, и закрытым положением, представленным на фиг.3.
На внутренней поверхности колпачка 40 для впрыска размещается устройство 450 для протыкания, несущее функцию прокалывания стороны 30 капсулы, через которую производится впрыск. Устанавливается инжектор для воды или протыкающая трубка 50, который пересекает сторону 30, через которую производится впрыск, и который содержит инжекционный канал для переноса воды из системы циркуляции воды в капсулу. Инжектор 50 для воды предпочтительно расположен в центре капсулы. Таким образом, вода может впрыскиваться в капсулу в месте, расположенном между крышкой 30 капсулы и нижней частью 31 капсулы. Выпускное отверстие инжектора воды располагается ближе к нижней части 31, чем к крышке, так, чтобы вода могла сначала смачивать материал в области нижней части капсулы. Крышка, кроме того, содержит элементы 51 для прокалывания выпускных отверстий, которые размещаются на внутренней части крышки в радиальном положении. Предпочтительно ряды прокалывающих элементов 51 размещаются равномерно по периферии крышки. Кроме того, капсула содержит наклонную боковую стенку 32, которая расширяется от нижней части 31 к верхней части 30 в направлении радиальных отверстий или выпускных каналов, прокалываемых прокалывающими элементами 51. Крышка, кроме того, снабжена накопительным узлом 52, содержащим внутреннюю камеру 53, окружающую радиальные отверстия капсулы и патрубок 530, образующий трубку, направляющую напиток или жидкий продукт питания к получателю или в чашку. Можно заметить, что нет никакой необходимости в герметичном соединении верхней и нижней частей 40, 41 устройства. Так как вода проталкивается под действием силы тяжести, вода течет радиально и равномерно к боковой стенке 32 капсулы, пересекая материал по направлению к периферии капсулы и поднимаясь вверх к радиальному отверстию в боковой стенке 32. Приготовленная жидкость таким образом воздействует на внешнюю поверхность накопительного узла 52 и так накапливается и выталкивается под действием силы тяжести в накопительный патрубок 530. Преимущество системы состоит в наличии небольшого избыточного осевого давления и, вследствие этого, в снижении потребности в значительных механических усилиях для закупоривания. Технология является относительно простой, поскольку для обеспечения необходимого для осуществления процесса приготовления напитка механического момента достаточен двигатель, работающий при слабом токе. Кроме того, могут использоваться нагревательные устройства нескольких типов, такие как термос или газовый нагреватель.
На фиг.4 показана более сложная система изобретения. Система содержит держатель 41 капсулы, который соединен с центральным вращающимся стержнем 45, установленным на нижнем подшипнике 43, который закреплен на опоре 46. Своим нижним концом стержень 45 соединен с поворотным электродвигателем 11. С противоположной стороны крышка 40 связана с верхним подшипником 47 по полому вращающемуся стержню 48 для впуска в капсулу воды через канал 49, проходящий через вращающийся стержень 48. Вращающийся стержень 45 установлен на верхней раме 60 системы. На стороне крышки 40 также установлен ряд игл 51 для получения малых отверстий на периферии верхней стороны капсулы. Количество игл может быть установлено между 5 и 50, предпочтительно между 10 и 30. Чем больше количество игл, тем более однородным может быть распределение жидкости. Когда иглы 51 входят в контакт с капсулой, крышка приводится во вращение самой капсулой, которая направляется ротором 45.
Скорость вращения может быть установлена в пределах от 1000 до 20000 об/мин. С этой целью в устройстве обеспечен блок управления С (фиг.1) для того, чтобы регулировать частоту вращения в зависимости от того напитка, который готовится. Чем выше частота вращения, тем большее радиальное давление оказывается на капсулу жидкостью и в тем большей степени уплотняется материал на боковой стенке капсулы. Кроме того, чем выше скорость, тем меньше время пребывания жидкости в капсуле.
Например, для чая частота вращения может быть минимальной, чтобы сделать возможным медленное прохождение воды через массу чайных листьев и обеспечить настаивание чая.
Для молотого кофе скорость должна быть высокой, то есть выше 5000 об/мин, предпочтительно в диапазоне от 8000 до 16000 об/мин, с тем, чтобы представить оптимальные условия экстрагирования в отношении содержания в чашке сухих веществ кофе и качества кремы. Неожиданно было обнаружено, что получаемая крема оказалась намного более кремообразной, чем обеспечиваемая при использовании стандартных эспрессо-способов приготовления кофе.
Поэтому в зависимости от типа напитка, который планируется к приготовлению, блок управления может быть запрограммирован так, чтобы задать оптимальные условия центрифугирования. Например, блок управления может подсоединяться к системе распознавания капсул, делающей возможным определение типа капсулы, то есть кофе эспрессо, лунго, капучино, латте, чая и т.д., и регулировать скорость и/или другие параметры приготовления напитка (например, температуру воды) в соответствии с той капсулой, которая вставлена в устройство.
Приготовленная жидкость собирается в накопительной камере 52 опоры 46 и вытекает через накопительную трубку 9.
На фиг.5 показан другой вариант выполнения, в котором колпачок 40 для впрыска соединен с держателем капсулы 41 байонетным соединением 55 или с помощью любого другого эквивалентного способа соединения. В этом варианте выполнения необходимым является только один, нижний подшипник (не показан). Держатель капсулы 41 и колпачок 40 таким образом оказываются соединенными друг с другом и оба поворачиваются вокруг нижней оси вращения 45. Держатель капсулы содержит полость 550, предназначенную для помещения в нее капсулы. Колпачок для впрыска затем соединяется с держателем капсулы винтовым затягивающим импульсом байонетного устройства 55. Например, байонетное устройство может содержать ряд радиально расположенных выступов на крышке, которые вставляются в ряд захватов, имеющихся на краю держателя капсулы. Затягивание может быть выполнено зажимающим участком 61, размещенным на верхней стороне крышки. Однако узел должен давать возможность жидкости проходить между крышкой и держателем. Поэтому уплотнительное соединение между крышкой и держателем не желательно. Также для управления исходящим потоком приготовленной жидкости может быть обеспечен заранее определенный зазор, посредством выполнения щелей или канавок заданных размеров на поверхности контакта между крышкой и держателем.
Также вокруг камеры 40, 41 для приготовления напитка располагается накопительный узел 46, имеющий форму чаши большего, чем держатель капсулы, размера и предназначенный для сбора приготовленной жидкости. Накопительный узел опирается на основание 62 устройства, к которому присоединен двигатель 11. На стороне чаши, которая немного наклонена вниз, обеспечен проход 9 для жидкости, предназначенный для направления потока жидкости к приемной емкости (например, чашки для напитка).
На фиг.6 и 7 представлена капсула, которая может подходить к устройству согласно различным, показанным на фиг.2-5, выполнениям. На фиг.6 капсула 7 содержит чашеобразный корпус 70 с направленной кверху боковой стенкой 76 и нижней стенкой 77. Боковая стенка образует конусообразный участок, который способствует накоплению приготовленной жидкости внутри. Корпус заканчивается верхней кромкой 72, выдающейся за пределы, ограничиваемые закупоривающей крышкой 71. Крышка может быть гибкой прокалываемой мембраной из алюминия и/или пластмассы толщиной в несколько микрон. Крышка может быть приварена к верхним кромкам 72 корпуса. Можно отметить, что мембрана и корпус предпочтительно содержат газонепроницаемые слои, например, из алюминия и/или EVOH (сополимер этилена и винилового спирта).
Капсула содержит материал, выбранный из списка, состоящего из молотого кофе, растворимого кофе, чая, забеливателя, представляющего собой молочный или немолочный ингредиент (-ы), травяного чая, питательного материала, кулинарных ингредиентов и их смеси.
На фиг.7 представлена капсула после завершения приготовления напитка из материала в устройстве. В крышке проколото центральное впускное отверстие 73 для воды, предназначенное для пропускания инжектора 50 для воды. На стороне крышки проколоты сообщающиеся с внутренней полостью выпускные отверстия 74, предназначенные для того, чтобы обеспечить возможность выхода приготовленной жидкости из капсулы.
Со ссылками на фиг.8 и 9 представлен другой вариант выполнения настоящего изобретения. В этом варианте выполнения капсула 8 содержит свои собственные устройства для притока и истечения воды. Конкретнее, капсула содержит изготовленный из пластмассы корпус 80 в форме чаши, на котором закрепляется пластмассовая крышка 81. Крышка может быть плотно закреплена на корпусе по его кромке закупоривающим устройством 82, более подробно показанным на фиг.9, 14 и 15. Закупоривающее устройство действует как клапан. Конкретнее, кромка корпуса содержит периферическую канавку 83, образованную из двух малых, проходящих по окружности, параллельных друг другу участков поднимающейся вверх стенки. Для этого крышка имеет периферический участок стенки, образующей губку 84, которая вставляется в канавку 83. Губка 84 может оканчиваться более толстой скругленной формой 85, предназначенной для создания в корпусе давления запирания на поверхности канавки 83, при этом для того, чтобы жидкость получила возможность проходить через выемку или кольцеобразную канавку 83, это давление должно быть преодолено. Уплотнительная губка 84 сконструирована таким образом, чтобы она под действием жидкости могла открывать для приготовленной жидкости радиальный проход в канавке, когда эта жидкость центрифугируется.
По краю крышки обеспечивается вторичная закупоривающая губка 86, которая соответствует внешней кромке 87 корпуса. Эта вторая губка 86 предназначена для запирания крышки на корпусе капсулы. Для этого губка 86 содержит увеличенную часть 860, которая насаживается на наружную поверхность 87 кромки корпуса.
Вторичная губка 86 несет функцию зажатия при присоединении крышки к корпусу, и в конечном счете она также образует второй барьер, который необходимо преодолеть приготовленной жидкости, чтобы пройти. Этот извилистый путь, образованный рядом губок 84, 86 и канавкой 83, вызывает генерирование высоких сдвиговых усилий в приготовленной жидкости. Вторичная губка может также пересекаться радиальными разрезами, способствующими протеканию приготовленной жидкости (не показаны). В случае кофе это может приводить к образованию более плотной и более устойчивой кремы. Можно отметить, что применительно к капсуле более простой конструкции эта губка может быть исключена.
В центре крышки капсулы обеспечивается элемент для распределения расхода воды, который образован трубчатым участком 88, продолжающимся из крышки. Этот трубчатый участок 88 имеет впускное отверстие 89 для воды, которое может соответствовать каналу 49 нагнетания воды имеющегося в системе колпачка 40 для впрыска. Трубчатый участок 88 оканчивается устройством 880 для распределения потока, образованным несколькими щелями, направленными наружу из полости капсулы. Несколько щелей размещаются на свободном конце трубчатого участка 88. Опора трубчатого участка может упираться торцом в нижнюю поверхность корпуса для разграничения щелей и для того, чтобы направлять воду во многих радиальных направлениях. Например, количество щелей может составлять между 2 и 10. Поэтому поступающая сверху вода пройдет по трубке 88 и выйдет из трубки по щели в радиальном направлении, обозначенном на фиг.9 стрелкой В. Можно заметить, что таким образом вода предпочтительно вводится близко к нижней части капсулы, вследствие чего обеспечивается надлежащее смачивание материала, например порошка кофе, в направлении от нижней части до верха (то есть между крышкой и корпусом), откуда приготовленная жидкость покидает капсулу.
Согласно этому варианту выполнения, капсула 8 на фиг.8-15 может, кроме того, включать устройство 840 для зажимания нижней части капсулы, тем самым делая возможным должное приведение капсулы во вращательное движение этим устройством. Для этих целей устройство 840 содержит небольшой трубчатый участок, выдающийся в нижней части капсулы, в который может быть вставлен взаимодополняющий трубчатый участок 450 вращательного средства привода устройства.
Средство привода устройства содержит, кроме того, ведущий вал 45, соединенный с опорой 451, предназначенной для удержания нижней части капсулы. Форма зажимного устройства может принимать множество других вариантов без отступления от объема настоящего изобретения. Фиг.12 и 13 показывают конструкцию зажимного устройства 840, имеющего центральную выемку 841 и четыре дугообразные выемки 842, 843, 844, 845, продолжающиеся от центральной выемки 841. Это зажимное устройство образует замок, к которому подходит дополняющее его устройство 450 зацепления, то есть ключ, держателя 451 капсулы. Дополняющие друг друга формы капсулы и держателя капсулы делают возможным исполнение как передаточной функции для приведения капсулы во вращение с высокой скоростью, так и функции обеспечения безопасности, гарантирующей, что применяться и успешно использоваться в приготовлении напитков могут только подходящие для данного устройства капсулы.
В этом представленном на фиг.8 и 9 варианте выполнения устройство содержит, как и в предыдущих вариантах, верхний и нижний подшипники 43, 47, чтобы делать возможным совместное вращение с капсулой 3 колпачка для впрыска и опоры 451 капсулы. Вокруг капсулы расположен накопительный узел 52 с чашей 520, образованной боковой и нижней стенками 521 и верхней закупоривающей крышкой 522. Крышка также служит для размещения верхнего подшипника 43, в то время как нижняя чаша 520 имеет центральную выемку для размещения нижнего подшипника 47. Чаша 520 и крышка 522 могут быть собраны непроницаемым для жидкостей образом с тем, чтобы избежать неуправляемых выбросов приготовленной жидкости. В этой связи может быть обеспечено соединительное устройство 523 с непроницаемым для жидкостей уплотнительным элементом, таким как уплотнительное кольцо 524, который может также служить для обеспечения плотности посадки между этими двумя частями. Также может быть обеспечена выпускная трубка для напитка (не показана) для вывода напитка из накопительного узла.
Как видно из фиг.8, средство привода устройства содержит расположенный снизу электрический двигатель 11, который соединен с ведущим валом или приводной соединительной муфтой 45, которая, в свою очередь, присоединяется к держателю капсулы 451. Следует заметить, что держатель капсулы может быть простой пластинчатой опорой или диском 451, или же опорой, выполненной в форме чаши.
Действие при приготовлении напитка представленного на фиг.8 и 9 устройства вкратце могут быть пояснены следующим образом.
Предусматривается описанная выше капсула 3, содержащая дозу материала. Капсула может быть заполнена жареным и молотым кофе. После снятия крышки капсула вставляется в чашу 520 и размещается на держателе 451 капсулы с устройством 450 зацепления, подходящим к участку 840 в виде выемки на нижней части капсулы. При подведении и присоединении крышки 522 к чаше 520 к крышке 81 капсулы затем прикрепляется или присоединяется колпачок 40 для впрыска с устройством 89 для подачи воды, приходящим в соединение с трубкой 88 капсулы, предназначаемой для впрыска воды. Когда устройство находится в представленном на фиг.8 закрытом положении, вода может впрыскиваться под небольшим давлением или просто заливаться в канал через трубчатый участок 88. Предпочтительно заливается некоторое количество воды, чтобы начать смачивание материала в капсуле до того, как капсула приводится во вращение вращательным средством привода устройства. Затем блок управления запускает двигатель и капсула таким образом приводится во вращение с высокой скоростью для осуществления операции по приготовлению напитка с использованием центробежной силы. Под действием центробежных сил порошковый материал стремится уплотняться в радиальном направлении, а вода при этом вынуждается к прохождению через материал. Это приводит к тому, что материал оказывается одновременно уплотненным и хорошо смоченным водой. Благодаря высокой скорости вращательного движения центробежные силы равномерно воздействуют на массу материала. Следовательно, распределение воды также оказывается более однородным по сравнению с обычными способами, использующими для приложения давления к слою материала нагнетательные насосы. В результате уменьшается риск возникновения преимущественных путей протекания через материал, которые могут приводить к образованию областей, не смачиваемых должным образом и, вследствие этого, не подвергающихся надлежащей экстракционной обработке. В случае порошка молотого кофе жидкость, которая достигает внутренней боковой стенки капсулы, тем самым оказывается жидким экстрактом кофе. Затем этот жидкий экстракт вынуждается перетекать по стороне капсулы вверх к закупоривающему устройству 82. Таким образом, закупоривающее устройство 82 подвергается воздействию стремящейся его открыть силы, развиваемой жидкостью под действием центрифуги. Это приводит к тому, что губка стремится отогнуться наружу, создавая проход между поверхностью 85 и внутренней поверхностью канавки. Аналогичным образом вторая губка также вынуждается отогнуться или, в качестве варианта, может допустить некоторую утечку по, например, заранее проделанным прорезям для того, чтобы сделать возможным вытекание жидкости из капсулы. Жидкость сможет, таким образом, протечь по небольшой периферической канавке 83 и выйти из капсулы. Приготовленная жидкость может быть собрана коллектором 52 и выведена из устройства к получателю.
На фиг.16-19 представлен другой вариант выполнения капсулы согласно изобретению. Эта капсула имеет корпус 80 в форме чаши, содержащий на своей наружной поверхности такое же зажимное устройство 840, предназначенное для того, чтобы сделать возможным приведение капсулы в устройстве во вращение. Капсула также содержит крышку 81, показанную на фиг.18 и 19. В отличие от капсулы предыдущего варианта, крышка 80 и корпус 81 соединены постоянным образом, например ультразвуковой сваркой. Приготовленной жидкости, находящейся под действием центробежных сил, дается возможность пройти через ряд разрезов 810, представленных на выступающей вверх кромке 880 корпуса. Размеры разрезов сделаны такими, чтобы они работали как фильтр для удерживания твердых частиц, таких как частицы молотого кофе, но давали возможность жидкости вытекать из капсулы. Крышка соединена с кромкой 880, входящей в радиальную канавку 840 крышки 81 (фиг.19). Фиг.17 также показывает небольшие зубцы 830, выполняющие функцию энергонаправляющих элементов, которые могут плавиться во время ультразвуковой сварки. В данном варианте капсула не содержит отгибающуюся губку уплотнения, а просто имеет прорези 810, чтобы дать возможность приготовленной жидкости проходить через капсулу. Капсула в соответствии с этим вариантом выполнения может использоваться в устройстве, представленном на фиг.8 и 9.
На фиг.20 показана закупоренная капсула. Капсула образована, как описано в предыдущих вариантах, корпусом 80 в форме чаши, на котором установлена крышка 81. Впускное отверстие 89 для воды закрыто в крышке закупоривающей мембраной 890. Радиальная выпускная область, расположенная между крышкой и корпусом, также накрыта закупоривающей мембраной 891. Следует учесть, что одна и та же закупоривающая мембрана может закрывать и впускное отверстие 89 для воды, и выпускную область для приготовленной жидкости. Закупоривающая мембрана 891 может быть элементом с контролем вскрытия, таким как липкая мембрана в виде ленты, запечатывающей линию между крышкой и корпусом. Лента может рассекаться в машине режущим инструментом 910, таким как лезвие или эквивалентное устройство. Когда капсула приводится во вращение (как показано стрелкой С), режущий инструмент приходит в контакт с лентой, которая таким образом автоматически рассекается. Капсула больше не остается непроницаемой и жидкость может выходить через радиальную кромку капсулы, как пояснялось ранее. Можно отметить, что закупоривающая мембрана (-ы) может также изготавливаться из отслаивающегося липкого материала так, чтобы сам пользователь мог ее (их) снять.
Согласно фиг.21, система может также предусматривать впрыск воды, обусловленный всасыванием под действием вращательного импульса. Для этого капсула размещается в устройствах для установки в исходное положение 40, 41. Нагнетательная труба 8 соединяет емкость для воды с внутренней частью капсулы. Устройство ориентируется таким образом, чтобы резервуар находился ниже капсулы и вода перемещалась под действием разрежения, которое развивается в центре капсулы. Нагнетательная трубка также заводится в капсулу предпочтительно вплоть до ближайшей к более узкой стороне области или нижней части так, чтобы вода могла смачивать всю массу материала, например порошка молотого кофе.
Можно отметить, что капсула может быть установлена так, чтобы ее боковая стенка расширялась книзу. Подобной является и система на фиг.22, но ориентация капсулы перевернута и она расширяется вверх.
В двух выполнениях на фиг.21 и 22 вода предпочтительно вводится около более узкой стороны капсулы, то есть напротив расширяющейся стороны, с тем, чтобы жидкость протекала через материал в направлении более широкой стороны капсулы и затем выходила из капсулы.
На фиг.23 представлена другая капсула, согласно изобретению. Капсула содержит устройство для того, чтобы присоединяться к внешнему вращательному средству привода устройства. Для этой цели капсула имеет зубчатую структуру 75 на по меньшей мере одной из ее внешних поверхностей. Капсула имеет корпус 70, содержащий верхнюю кромку 72, которая может закрываться верхней мембраной 71. Зубчатая структура содержит ряд зубцов, которые расположены ниже кромки или обода 72 корпуса капсулы. Зубцы расположены по всей окружности корпуса капсулы. Корпус капсулы может быть изготовлен из пластмассы и/или алюминия, или алюминиевого сплава. Например, он может быть получен литьем под давлением пластмассы или глубокой вытяжкой алюминия. Форма зубцов может быть, например, близкой к треугольной, овальной, прямоугольной или пирамидальной. Следует заметить, что зубцы могут быть заменены другими эквивалентными структурами, такими как ряды элементов с выпуклостями и/или углублениями. Например, могут быть предусмотрены прорези, шпильки или небольшие иглы.
Само устройство, которое вмещает представленную на фиг.23 капсулу, содержит зубчатую поверхность дополняемой формы. Фиг.24 показывает держатель 44 капсулы, приспособленный для размещения капсулы по фиг.23. Держатель капсулы имеет полость, в которой обеспечиваются впадины 440 в форме зубцов. Впадины в форме зубцов упорядочены так, чтобы совпадать с зубцами 750 на наружной поверхности капсулы.
Следует учесть, что представленная на фиг.23 конструкция устройства для присоединения или зацепления может заменять конструкцию капсулы по фиг.8 и 9, и наоборот.
На фиг.25 представлен другой вариант выполнения предназначенной для приготовления напитков системы. Различие заключается в том, что в дополнение к основному каналу 50 подвода воды обеспечивается боковой канал 500 подвода воды, предназначенный для увеличения объема воды в накопительном узле 52. Некоторый объем воды может прибавляться до, во время или после завершения операции приготовления напитка в капсуле. Боковой канал заканчивается на верхней поверхности вращающейся крышки 400. Верхняя поверхность крышки 400 может содержать устройство для распределения воды, такое как состоящее из радиальных канавок или выемок, и предназначенное для того, чтобы способствовать притоку воды к поверхности накопительного узла. Блок управления может управлять подачей добавляемого объема воды так, чтобы этот объем прибавлялся в то же самое время, когда под действием центрифугирования поступал экстракт кофе, так, чтобы пена, которая образуется на поверхности напитка, не разрушалась.
Система и способ согласно изобретению обеспечивают улучшенные результаты приготовления напитков с величинами содержания сухого вещества, превышающими получаемые с помощью обычных способов и устройств. Результаты показывают очень высокую воспроизводимость от капсулы к капсуле. Крема также оказалась заметно улучшенной, обладая более сливочной, более устойчивой и более плотной текстурой.
Изобретение может охватывать множество вариантов, которые являются включенными в объем притязаний формулы изобретения, которая следует далее.