УПАКОВКА СУХИХ ЛИСТЬЕВ В ГЕРМЕТИЧНО ЗАПЕЧАТАННЫЕ КАПСУЛЫ
PACKAGING DRY LEAVES IN HERMETICALLY PRINTED CAPSULES

Это изобретение относится к способу упаковки сухих съедобных листьев или стеблей в герметично запечатанные капсулы, а именно сухих листьев или стеблей, содержащих чай, травяной чай или ароматические травы.
Существует известный способ изготовления герметично запечатанных капсул, содержащих вещества, такие как кофе, бульон или чай, для приготовления горячих напитков. Способ упаковки веществ в капсулы описан, например, в публикациях WO2008/129530 и WO2010/007633. Обычно, герметично запечатанная капсула размещена в машине, содержащей инжекционную головку и перфорирующую нижнюю стенку. Инжекционная головка перфорирует одну стенку капсулы, для того чтобы впрыскивать горячую воду в капсулу, и перфорирующая стенка открывает противоположную стенку капсулы, для того чтобы экстрагировать напиток при прохождении воды через вещество, содержащееся в капсуле. Путем упаковки веществ, таких как кофе или чай, в герметично запечатанные капсулы свойства веществ могут быть сохранены в течение относительно длительного периода, длящегося, пока напиток не приготовлен.
Имеются две возможности того, насколько чай затронут. Чай может быть размещен в капсуле либо в виде целых сухих листьев, либо в виде сухих чайных листьев, которые были разрезаны или раздроблены на кусочки. Если используются целые листья, время экстракции больше, так как площадь поверхности меньше, чем при экстрагировании чая из разрезанных листьев. Когда чай экстрагируется из капсул с помощью машин для впрыскивания воды, предпочтительно для времени экстракции быть как можно короче за счет того, как машина работает. Время экстракции три-пять минут, которое было бы типичным для приготовления чая в чашке или в стакане с использованием чайного пакетика или рассыпных листьев, не будет допустимым для приготовления чая из капсул в экстракционной машине. Более того, независимо от того, являются ли чайные листья целыми или разрезанными, окисление поверхности снижает качество чая с точки зрения вкуса и аромата. Эта проблема усугубляется, если чайные листья разрезаны на мелкие кусочки. В связи с этим традиционный подход заключается в сохранении чайных листьев целыми для обеспечения высококачественного вкуса, недостатком этого является длительное время экстракции.
Известные способы нарезания или дробления чайных листьев на кусочки, такие как описанные в публикациях US2533550, GB281922 и GB820728, не предотвращают окисление поверхности кусочков листьев, так как листья подвергаются воздействию воздуха во время процессов измельчения. В дополнение, так как листья образуют кучки, когда они разрезаются или дробятся между двумя роликами, вращающимися в противоположных направлениях, производится тепло в результате трения или разрезания, что приводит к более быстрому уплотнению при окислении и/или высушиванию открытой измельченной поверхности разрезанных листьев. Это уменьшает способность листа быстро поглощать воду, а также нагревает открытую поверхность, что также может приводить к другим химическим реакциям, которые могут изменять свойства чая или других сухих съедобных растений с точки зрения вкуса и аромата.
Проблема, описанная выше, также может влиять на листья и другие сухие съедобные растения, такие как травы.
Задачей изобретения является разработка способа упаковки сухих листьев или стеблей съедобных растений в герметично запечатанные капсулы и машины для осуществления способа, для того чтобы приготавливать напиток или жидкое питательное вещество с превосходными свойствами с точки зрения вкуса и аромата.
Задача изобретения заключается также в разработке способа упаковки сухих чайных листьев в герметично запечатанные капсулы и машины для осуществления способа, для того чтобы приготавливать чай с превосходными свойствами с точки зрения вкуса и аромата.
Предпочтительно разработать способ и машину для упаковки чая или другого съедобного продукта в капсулы, которые могут использоваться для приготовления чая или другого жидкого питательного вещества в течение короткого времени. Предпочтительно также разработать способ и машину для упаковки чая или другого съедобного продукта в герметично запечатанные капсулы, которые могут использоваться для приготовления чая или другого жидкого питательного вещества с очень высоким уровнем экстракции веществ, содержащихся в сухих листьях. Цели изобретения достигаются с помощью способа по пункту 22 формулы изобретения и машины для упаковки сухих листьев или стеблей растений в герметично запечатанные капсулы по пунктам 1, 2, 3 или 4 формулы изобретения.
Настоящее изобретение относится к способу упаковки сухих съедобных растений, особенно чая, в герметично запечатанную капсулу, включающий этапы, на которых измельчают целые сухие листья в среде неокисляющего газа, вводят измельченные листья в капсулу в среде неокисляющего газа и герметично запечатывают капсулу. Измельчение сухих листьев или стеблей включает в себя этап, на котором их сгибают, пока они не сломаются. Предпочтительно измельчать листья на нескольких ступенях, причем каждая последующая ступень измельчает листья или стебли на более мелкие кусочки, чем предыдущая ступень.
Изобретение относится также к системе для упаковки сухих съедобных растений, особенно чая, в герметично запечатанную капсулу. Система включает в себя машину для измельчения сухих листьев или стеблей съедобных растений, особенно чая. Машина содержит впуск для подачи сухих листьев или стеблей, выпуск для освобождения измельченных сухих листьев или стеблей и по меньшей мере одно измельчительное устройство, включающее в себя первый измельчительный элемент и второй измельчительный элемент, который может быть удален относительно первого измельчительного элемента. Первый и второй измельчительные элементы выполнены с возможностью сгибания сухих листьев или стеблей, пока они не сломаются.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения машина может предпочтительно содержать источник неокисляющего газа, такого как азот, выполненный с возможностью обеспечения газовой среды в машине, для того чтобы предотвращать окисление листьев или стеблей во время измельчения до их введения в капсулу.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения машина может содержать устройство подачи, размещенное над первым измельчительным устройством, выполненное с возможностью создавать хорошо распределенный поток листьев или стеблей, падающих по отдельности на поверхность указанного первого измельчительного элемента. Поток листьев или стеблей предпочтительно выполнен так, что одновременно только один лист или стебель попадает в полость первого измельчительного устройства в случае большого числа листьев, падающих на первое измельчительное устройство. В идеальном случае одновременно только один лист или стебель должен быть в каждой полости (эффект потока) для предотвращения листьев или стеблей от дробления, и чтобы гарантировать наилучшие возможные условия для измельчения каждого сухого листа или стебля исключительно в результате сгибания. А также в изобретении, создавая поток листьев или стеблей, падающих на первое измельчительное устройство, последний выполнен с возможностью перемещения на скорости, которая может регулироваться, чтобы учитывать характеристики листьев или стеблей, особенно тип, происхождение, влагосодержание и средний размер (диаметр, длина) каждого листа или стебля. Устройство подачи может предпочтительно содержать сетку или вибрационный лоток с краем падения вдоль всей длины первого измельчительного элемента, выполненный с возможностью создания регулярного мелкого потока или завесы сухих листьев или стеблей вдоль всей длины первого измельчительного элемента.
Устройство подачи также может содержать одну или более сеток или вибрационных лотков, размещенных перед указанной сеткой или вибрационным лотком для предотвращения листьев или стеблей от скопления и для обеспечения оптимального расстояния между ними. Машина может предпочтительно содержать несколько измельчительных устройств, предпочтительно по меньшей мере три измельчительных устройства.
Машина может предпочтительно содержать несколько измельчительных устройств, размещенных одно сверху другого, например, собранных одно сверху другого по вертикали. В этом варианте выполнения измельченные листья перемещается от одного устройства к следующему под действием силы тяжести. Однако другие средства перемещения листьев между последовательными измельчительными устройствами, такие как конвейерные ленты, вибрационные конвейеры или вдуваемый газ, могут быть предусмотрены как часть этого изобретения. Измельчительные устройства не обязательно должны быть размещены по вертикали, но вместо этого могут быть собраны по горизонтали или в виде каскада или даже разнесены. В этой последней альтернативе сухие листья могут быть измельчены как часть цепного или периодического процесса. Периодический процесс разделен на несколько независимых или автономных ступеней для измельчения листьев на кусочки постепенно уменьшающегося размера.
В одном варианте выполнения первый измельчительный элемент является удаляемым и содержит ролик, который выполнен с возможностью вращения двигателем. Ролик может содержать активные линии с по существу цилиндрической верхней поверхностью, прерываемой полостями, выполненными с возможностью улавливания сухих листьев, причем активные линии отделены канавками вокруг ролика. Полости имеют радиальные поверхности, образующие верхние края с верхней поверхностью, и канавки имеют боковые поверхности, образующие боковые края с радиальными поверхностями. Предпочтительно, если глубина полостей относительно верхней поверхности и ширина полостей, а также ширина канавок отличаются от одного измельчительного устройства к другому, особенно, если ширина полостей и канавок уменьшается от ближнего измельчительного элемента до дальнего измельчительного элемента. В предпочтительном варианте выполнения каждый из роликов приводится в движение управляемой системой привода так, что скорость каждого ролика машины может регулироваться отдельно. Система привода может предпочтительно содержать отдельный двигатель для каждого ролика.
В предпочтительном варианте выполнения второй измельчительный элемент содержит измельчительную стенку с зубцами, вставленными в канавки роликов, и управляемым промежутком между зубцами над верхней поверхностью роликов, позволяя определенный зазор от этой поверхности. Зазор может, например, быть между 0,001 мм и 1 мм.
Зубцы, особенно у первого и возможно второго измельчительного устройства, могут предпочтительно содержать выпуклый передний край, образующий V-образную форму, например, с общим углом между 80° и 160°.
Предпочтительно, если нижняя поверхность канавок выше, чем нижняя поверхность полостей. Неподвижное измельчительное устройство может быть прикреплено к впускной направляющей в форме воронки для направления измельченных листьев на поверхность удаляемого измельчительного элемента.
Один угол Θ измельчительной стенки относительно ортогональной плоскости на поверхности первого измельчительного элемента может конкретно находиться между -50° и +60°.
Другие цели и преимущества изобретения будут очевидны из формулы изобретения или из подробного описания варианта выполнения, представленного ниже со ссылкой на сопровождающие фигуры чертежей, на которых:
Фиг. 1а представляет собой вид в изометрии машины для упаковки сухих листьев, особенно чая, в капсулы согласно одному варианту выполнения изобретения;
Фиг. 1b представляет собой вид в изометрии машины с частью внешней конструкции, удаленной для лучшей иллюстрации машины;
Фиг. 1c представляет собой вид в изометрии машины согласно Фигуре 1а, показывающий устройство подачи машины более подробно;
Фиг. 2а представляет собой вид в изометрии машины для упаковки сухих листьев, особенно чая, в капсулы согласно одному варианту выполнения изобретения;
Фиг. 2b представляет собой вид сбоку машины, показанной на Фигуре 2а;
Фиг. 2c представляет собой вид спереди машины, показанной на Фигуре 2а;
Фиг. 3 представляет собой вид в изометрии части машины, показанной на Фигуре 2а, представляющий измельчительное устройство при взгляде сверху;
Фиг. 4 представляет собой вид роликов измельчительного устройства при взгляде сверху в одной альтернативе;
Фиг. 5а представляет собой подробный схематический вид в сечении измельчительного устройства машины для измельчения сухих листьев согласно одному варианту выполнения изобретения;
Фиг. 5b и 5c иллюстрируют части альтернативных измельчительных роликов;
Фиг. 5d представляет собой схематическую иллюстрацию, показывающую зубцы измельчительной стенки, зацепляющие измельчительный ролик согласно одной альтернативе;
Фиг. 5e представляет собой схематическую иллюстрацию, указывающую размеры зубцов и канавок измельчительного устройства согласно одной альтернативе;
Фиг. 6a представляет собой вид в изометрии ролика измельчительного устройства машины согласно одному варианту выполнения изобретения;
Фиг. 6b представляет собой вид сверху ролика, показанного на Фигуре 6a;
Фиг. 6c представляет собой вид в направлении оси вращения ролика, показанного на Фигуре 6a;
Фиг. 7а представляет собой вид в изометрии измельчительного ролика для измельчения листьев на более мелкие кусочки, чем измельчительный ролик, показанный на Фигуре 6a;
Фиг. 7b представляет собой вид сверху ролика, показанного на Фигуре 7a;
Фиг. 7c представляет собой вид в направлении оси вращения ролика, показанного на Фигуре 7a;
Фиг. 8а представляет собой вид в изометрии ролика измельчительного устройства машины согласно другому варианту выполнения изобретения;
Фиг. 8b представляет собой вид сверху ролика, показанного на Фигуре 8a;
Фиг. 8c представляет собой вид в направлении оси вращения ролика, показанного на Фигуре 8a;
Фиг. 9a представляет собой вид в изометрии измельчительной стенки машины согласно одному варианту выполнения изобретения;
Фиг. 9b представляет собой вид сверху стенки, показанной на Фигуре 9a;
Фиг. 9c представляет собой вид в направлении стрелки C, показанной на Фигуре 9b;
Фиг. 9d представляет собой вид в направлении стрелки D, показанной на Фигуре 9b;
Фиг. 10a представляет собой вид в изометрии измельчительной стенки для измельчения листьев на более мелкие кусочки, чем измельчительная стенка, показанная на Фигуре 9a;
Фиг. 10b представляет собой вид сверху измельчительной стенки, показанной на Фигуре 10a;
Фиг. 10c представляет собой вид в направлении стрелки C, показанной на Фигуре 10b; и
Фиг. 10d представляет собой вид в направлении стрелки D, показанной на Фигуре 10b.
Фиг. 1а представляет собой вид в изометрии машины 4 для измельчения сухих листьев растений и особенно сухих чайных листьев. Машина является частью системы 1 для упаковки листьев, особенно чая, в герметично запечатанную капсулу 3. Машина содержит впуск 11 для подачи сухих листьев, выпуск 12 для освобождения измельченных листьев и направления их в капсулу и по меньшей мере одно измельчительное устройство 5а, 5b, 5c.
В проиллюстрированном варианте выполнения машина 4 содержит несколько измельчительных устройств, собранных одно сверху другого по вертикали. Также будет возможным размещать измельчительные устройства друг за другом по горизонтали или в других положениях и иметь механизм перемещения, такой как конвейерная лента, для перемещения листьев от одного устройства к другому.
В предпочтительном варианте выполнения имеются три измельчительных устройства 5а, 5b и 5c.
Измельчительные устройства могут быть установлены в шкафу 13, по меньшей мере частично, причем внутренняя область указанного шкафа снабжается нейтральным газом, такими как азот, для того чтобы предотвращать окисление листьев или стеблей во время измельчения до их введения в капсулу. Нейтральный газ охватывает измельчительные устройства и весь маршрут, занимаемый измельченным листом или стеблем до того, как он достигает капсулы. В связи с этим капсулы 3 также наполняются нейтральным газом перед герметичным запечатыванием. Это не только исключает окисление листьев или стеблей во время и после измельчения, но и сохраняет их органолептические свойства и предотвращает микробиологическую активность. Машина 4 также может быть установлена в воздушном шлюзе в управляемой среде, особенно если нейтральный газ, такой как азот, используется для заполнения воздушного шлюза.
В одном варианте выполнения изобретения каждое измельчительное устройство 5 содержит удаляемый измельчительный элемент 6 и неподвижный измельчительный элемент 8. В предпочтительном варианте выполнения удаляемый измельчительный элемент 6 содержит двигатель 26, который заставляет ролик 16а, 16b, 16c вращаться. Ролик содержит активные линии 22 с цилиндрической верхней поверхностью 18, прерываемой полостями 20, выполненными с возможностью частичного улавливания листьев 2, как показано на Фиг. 5. Имеются несколько активных линий, отделенных канавками 24 вокруг ролика. Полости имеют нижнюю поверхность 17 и радиальные поверхности 19, образующие верхние края 21 с верхней поверхностью 18. Канавки 24 имеют нижнюю поверхность 23 и боковые поверхности 25, образующие боковые края 27 с радиальными поверхностями 19 полостей 20.
Предпочтительно, если каждый из роликов приводится в движение отдельно управляемым двигателем 26a, 26b, 26c так, что скорость каждого ролика машины может регулироваться отдельно. Скорость вращения роликов может быть определена эмпирически в зависимости от типа измельчаемого сухого листа, например, чая, а также в зависимости от различий в пределах одного типа продукта. Эти различия могут касаться структуры сухих листьев различного происхождения, их влагосодержания или их устойчивости к измельчению. Однако в других альтернативах возможно иметь один или более двигателей, работающих на постоянной скорости, и коробку передач или систему соединения регулируемой, управляемой скорости для соединения двигателя или двигателей с роликами.
Предпочтительно, если глубина Pа, Pb, Pc полостей 20 относительно верхней поверхности 18 и ширина La, Lb, Le полостей, а также ширина Wa, Wb, Wc канавок отличаются от одного измельчительного устройства к другому. Ширины полостей и канавок удаляемого измельчительного элемента первого устройства (верхнего элемента) 6a больше, чем у второго удаляемого измельчительного элемента (промежуточного элемента) 6b, которые, в свою очередь, больше, чем у третьего удаляемого измельчительного элемента (нижнего элемента) 6c. Уменьшение в размерах учитывает, что сухие чайные листья измельчаются на последовательных ступенях, когда они проходят от каждого измельчительного ролика к измельчительному ролику ниже, постепенно уменьшаясь в размере. Верхняя часть листа (еще не измельченного) должна предпочтительно отскакивать «автономно» и падать обратно вниз для измельчения без дробления между зубьями ролика и листа, т.е. исключительно в результате сгибания.
Неподвижный измельчительный элемент 8, 8а, 8b, 8c содержит измельчительную стенку 9, 9а, 9b, 9c с зубцами 30, 30а, 30c, вставленными в канавки 24 между линиями 22, и промежутками 32, 32a, 32c между зубцами непосредственно над верхней поверхностью, позволяя определенный управляемый зазор от этой поверхности. Промежутки 32 между зубцами могут ломать концы сухих чайных листьев, появляющихся в радиальном направлении над верхними краями 21 полостей 20. Зубцы 30 могут ломать концы сухих чайных листьев 2, появляющихся в латеральном направлении от полостей 20 над боковыми краями 27. Зубцы 30 также выполнены с возможностью толкать листья, которые падают в канавки 24, латерально так, что они будут подаваться в пределах боковых краев 27 полостей 20. С этой целью предпочтительно для зубцов 30 иметь выпуклый передний край 34, образующий V-образную форму, например, (смотри Фигуры 5d, 9a и 9c), чтобы собирать и толкать листья латерально так, чтобы они, скорее всего, были поданы с одним концом частично в полостях 20. Поскольку первый ролик 6a и второй ролик 6b затронуты, V-образный передний край может иметь общий угол, который предпочтительно имеет значение между 80° и 160°, например, между 110° и 130°. В одной альтернативе нижняя поверхность 15 канавки 24 может быть выше, чем нижняя поверхность 17 полостей, другими словами, на средней глубине относительно верхней поверхности 18, но ниже глубины Ра, Pb, Pc полостей 20. Это делает проще подачу листьев частично в полости 20, помогая им падать в полости. Профиль нижней поверхности 25 канавки 24, рассматриваемый как продольное сечение, содержащее ось А вращения ролика, может быть по существу прямым, как проиллюстрировано, или незначительно выпуклым, чтобы помогать чайным листьям, падающим в канавки, скользить или выступать по направлению к полостям 20.
Неподвижный измельчительный элемент 8 может быть образован за одно целое или прикреплен к впускной направляющей 10 в форме воронки для направления измельченных чайных листьев на поверхность удаляемого измельчительного элемента 6a, 6b, 6c и для перенаправления к поверхности удаляемого измельчительного элемента любых чайных листьев, подброшенных в воздух при измельчении.
В одном предпочтительном способе сухие листья или стебли, либо целые, либо по существу целые, подаются на первый ролик 6a устройством 28 подачи, выполненным с возможностью создавать поток листьев, падающих не слишком плотно на поверхность удаляемого измельчительного элемента между впускными стенками 10 и, в частности, между измельчительными стенками 9. Регулярный мелкий поток сухих листьев покрывает всю длину первого измельчительного элемента. Листья падают по отдельности на поверхность указанного первого измельчительного элемента так, что одновременно имеется предпочтительно только один лист в каждой полости 20, но максимум два или три. Устройство подачи может содержать сетку или другой вибрационный лоток, чтобы освобождать листья друг за другом и создавать регулярный мелкий поток сухих листьев. Если плотность листьев, падающих на первый удаляемый измельчительный элемент 6a, является слишком высокой, полости 20 могут стать заблокированными, и листья не будут измельчаться оптимальным образом. Даже если полости 20 не станут заблокированными, листья измельчатся оптимальным образом, только если один или не более двух или трех листьев находятся в полости 20, для того чтобы предотвращать листья от скопления и сжатия между верхними краями 21 и боковыми краями 27 полости 20 и неподвижным измельчительным элементом 8, когда края встречаются с неподвижным измельчительным элементом, что может снижать эффективность процесса измельчения. Лист обычно отскакивает вдоль измельчительного элемента несколько раз. Измельчение листьев путем дробления или разрезания освобождает тепловую энергию, которая вредна для свойств поверхности, открытой после измельчения, тогда как измельчение каждого листа по отдельности путем сгибания, как в этом изобретении, включает открытие очень большой поверхности при измельчении листа и освобождение минимума тепловой энергии.
Для предотвращения листьев от скопления и, в результате, верхней части листа от дробления (т.е. части выше измельчаемой части), лист должен оставаться «изолированным», вот почему так важно обеспечивать оптимальное регулирование «потока листьев». Поток листьев может регулироваться вручную оператором (оптимальный баланс между скоростью роликов, скоростью распределительных вибрационных устройств, и эффектом потока) или согласно параметрам, определенным во время испытаний, выполненных предварительно в зависимости от типа листа и его влагосодержания. В связи с этим предпочтительно, если скорость каждого ролика может регулироваться отдельно от скорости других роликов. Как уже говорилось, различия во влагосодержании или устойчивости к измельчению оказывают влияние на регулирование скорости. Лист отскакивает несколько раз от нескольких роликов.
На Фигурах 1а и 1c устройство 28 подачи в предпочтительном варианте выполнения содержит вибрационный лоток 36 со сливным краем 38, покрывающим всю длину первого ролика и размещенным выше первого ролика 16а. В проиллюстрированном варианте выполнения листья подаются в соответствии с осью измельчительного ролика, причем сливной край размещен под острым углом относительно оси так, что край покрывает всю длину ролика. Также возможно подавать листья поперечно по отношению к оси вращения измельчительного ролика, как, например, в случае устройства подачи, проиллюстрированного на Фигуре 2а.
Устройство 28 подачи также может содержать один или более вибрационных лотков 40, расположенных перед вибрационным лотком 36, причем ближние вибрационные лотки предотвращают сухие листья или стебли от скопления и отделяют их до их подачи на вибрационный лоток 26. Эта конструкция помогает управлять и регулировать распределение листьев или стеблей и обеспечивает оптимальное расстояние между ними до того, как они достигают сливного края 38 так, что мелкий поток листьев падает на первое измельчительное устройство, причем одновременно один лист или стебель падает в полость измельчительного устройства.
На Фигуре 5а угол Θ измельчительной стенки 8 относительно радиального направления R на пересечении между измельчительной стенкой и верхней поверхностью 18 ролика может конкретно быть между -50° (Θ min) и +60° (Θ max). На Фигурах 5b и 5c угол δ между радиальной поверхностью 19 полостей 20 и плоскостью 7, тангенциальной к верхней поверхности 18, может конкретно быть между 30° и 125°. Угол δ может изменяться в зависимости от угла Θ, учитывая, что оба этих угла влияют на положение опорных точек, применяемых к сухому листу, попавшему между измельчительной стенкой 9 и зубцом 30 на одной стороне и верхним краем 21 радиальной поверхности 19 на другой, а также свободное пространство, позволяя листу сгибаться. Цель заключается в том, чтобы заставлять лист измельчаться путем сгибания, а не в результате резкого разрыва, или размола, или дробления.
На Фигуре 5e зазоры j1, 2, 3 между концом 30 измельчительной стенки и верхней поверхностью 18 линии 22 удаляемого измельчительного элемента находятся предпочтительно между 0,001 мм и 1,8 мм. Угол Θ измельчительной стенки 9, угол на переднем крае зубцов, зазоры j1, j2, j3 и размеры полостей 20 и канавок 24 выполнены так, что чайный лист 2, падающий в полость 20, становится попавшим между измельчительной стенкой и верхним краем 21 или боковым краем 27 полости 20. Далее лист сгибается, пока он не сломается, когда ролик 6 поворачивается и полость перемещается к измельчительной стенке 9. Когда лист ломается, он имеет тенденцию к внезапному неровному разрыву, особенно если он вызывается сгибанием сухого листа, пока он не сломается. Это отличается от резкого разрыва или разрезания, или измельчения, полученного размолом или дроблением листа.
В изобретенной системе цель заключается в исключении размола листьев или вызова резкого разрыва или разрезания. Во-первых, открытая поверхность ломаного листа является неровной и шероховатой, делая ее гораздо больше, чем у разрезанного листа. Главное преимущество этого заключается в том, что измельчение чайных листьев путем сгибания в неокисляющей среде, т.е. без кислорода, предотвращает окисление поверхности и позволяет листу поглощать воду весьма быстро, для того чтобы экстрагировать вещества из чая и приготовлять напиток. Не только эти вещества могут быть экстрагированы очень быстро, но тонкие ароматы также сохраняются, предотвращая окисление открытых поверхностей, когда листья измельчаются путем сгибания. Более того, поверхность чайного листа, которая была разрезана или размолота, претерпевает интенсивный локализованный нагрев, эффект которого заключается в восстановлении разрезанной или размолотой поверхности и уменьшении ее способности быстро поглощать воду и быстро освобождать растворимые вещества, содержащиеся в чайном листе. Измельчение путем сгибания создает меньше тепловой энергии на измельченной поверхности, и в связи с этим эта поверхность остается более пористой для поглощения воды и освобождения растворимых продуктов. Аромат чая изменяется в меньшей степени, исключая локализованный нагрев измельченной поверхности. Чайные листья из различных областей имеют различные механические свойства, размеры и уровни влагосодержания. В результате, необходимые параметры для измельчения листьев оптимальным образом могут изменяться. В связи с этим машина 4 имеет систему привода, выполненную с возможностью управления скоростью вращения удаляемых измельчительных элементов, предпочтительно для управления скоростью вращения каждого измельчительного элемента по отдельности. Система привода может содержать один или более двигателей и по возможности один или более механизмов, таких как одна или более коробок передач, для управления скоростями вращения. В проиллюстрированной альтернативе машина 4 содержит двигатели 26a, 26b, 26c для приведения в движение удаляемых измельчительных элементов 6a, 6b, 6c, которые управляются по отдельности. Скорость каждого измельчительного ролика определяется скоростью каждого соответствующего двигателя, соединенного с соответственным роликом. Оптимальная скорость для каждого из измельчительных роликов может быть определена для каждого типа чая посредством эмпирического измерения. Например, очень сухие, очень хрупкие чайные листья могут быть измельчены с более высокими скоростями вращения роликов 16а, 16b и 16c, чем для более упругих, менее хрупких листьев. В связи с этим возможно изменять угол Θ стенки и зазор между верхней поверхностью и частью промежутка между зубцами измельчительной стенки в соответствии с упругостью, размерами, плотностью, влагосодержанием и другими характеристикам чайных листьев. Также возможно заменять измельчительные стенки и ролики, для того чтобы изменять размеры и углы канавок, полостей и зубцов в зависимости от размеров и механических свойств, относящихся к типу листьев, упаковываемых в капсулы. Скорость измельчительных роликов также может зависеть от скорости, при которой сухие листья подаются ближним устройством подачи, для того чтобы предотвращать некоторые листья от скопления в полостях роликов. В идеальном случае цель заключается в обеспечении того, что одновременно один лист падает в каждую полость измельчительных роликов, для того чтобы обеспечивать оптимальное измельчение путем сгибания без дробления. Оптимальные скорости измельчительных роликов, которые, в частности, зависят от характеристик упаковываемых листьев и от скорости, при которой они подаются, могут регулироваться эмпирически путем выполнения анализов на измельченных листьях, покидающих машину.
Когда сухие листья или стебли 2 падают в полости, части, появляющиеся из полости выше верхней поверхность 18 или латерально над краем, будут ломаться, когда они будут вступать в контакт с измельчительной стенкой. Часть сломанного листа или стебля, вероятно, остается в полости, а другая часть, вероятно, подбрасывается в воздух до падения обратно вниз на поверхность удаляемого измельчительного элемента. Если часть подбрасывается в воздух еще выше, чем глубина или ширина полости 20, она может быть сломана снова. В отношении части сломанного листа или стебля, которая остается в полости 20, когда полость проходит под измельчительной стенкой 9, эта часть листа или стебля падает из полости во впускную направляющую 10b измельчительного элемента, размещенную под ним, и далее измельчается дополнительно на более мелкие кусочки. Посредством множественных удаляемых измельчительных элементов, собранных один сверху другого, чайные листья могут быть измельчены на все меньшие и меньшие кусочки на последовательных ступенях, для того чтобы упаковывать маленькие кусочки измельченных чайных листьев, образующих очень большую неокисленную поверхность поглощения. В связи с этим время, необходимое для экстрагирования веществ, содержащихся в чае или другом съедобном растении, уменьшается до менее 30 секунд по сравнению со временем экстракции в несколько минут для традиционного способа приготовления чая. В результате, экстрагируемые вещества имеют большее органолептическое качество, чем у экстрагируемых из традиционных чайных листьев или других съедобных растений. В одной альтернативе измельчительные устройства также могут быть собраны по горизонтали, одно рядом с другим, или разнесены, и измельченные листья или стебли перемещается от одного устройства к другому с помощью средства перемещения, такого как конвейер, вибрационная пластина или система вдуваемого газа. Полости 20 могут иметь активные линии и канавки, которые являются ортогональными относительно оси А вращения, как проиллюстрировано на Фигуре 3, но в одной альтернативе (не проиллюстрированной) активные линии и канавки могут образовывать спираль вокруг ролика.
В одной альтернативе радиальные стенки 19 на обеих сторонах полостей 20 по существу параллельны оси вращения роликов, как проиллюстрировано в варианте выполнения на Фигурах 3 и 6a-6c. В другой альтернативе стенки 19 могут быть расположены под острым углом φ относительно направления оси вращения, как проиллюстрировано на Фигурах 4 и 8а-8c, острый угол φ предпочтительно составляет между 10° и 35° относительно направления оси вращения.
Поддерживая цель изобретения, способ измельчения сухих листьев или стеблей чая или других растений может быть осуществлен с помощью вариантов выполнения измельчительных элементов, кроме тех, что проиллюстрированы. Вместо ролика удаляемый измельчительный элемент может быть, например, по существу плоским элементом, оснащенным полостями и колеблющимся из стороны в сторону относительно измельчительной стенки. Пара гофрированных листов или листов с противоположными зубчатыми краями или противоположными полостями и выступами также может использоваться в качестве измельчительных элементов. Сухие чайные листья будут попадать в полости одного из листов, и выступы другого листа будут вставляться в полости, для того чтобы сгибать листья, пока они не сломаются, причем цель заключается в том, чтобы заставлять листья измельчаться путем сгибания, а не в результате резкого разрыва или размола листьев. Также будет возможным иметь два удаляемых измельчительных элемента. Пример:
Пример конкретной конфигурации измельчительных стенок и роликов на основе варианта выполнения, который проиллюстрирован на Фигурах 1а-2c, для упаковки сухих чайных листьев может иметь параметры (показанные на Фигурах 5а-5e, 6b, 6c, 7b, 7c) со значениями, близкими к следующим значениям:
Параметр
Первый ролик
Второй ролик
Третий ролик
α
120°
120°
120°
Θ
45°
45°
45°
δ
90°
90°
90°
W
11,8 мм
4,3 мм
2,8 мм
P
3 мм
3 мм
2,5 мм
L
6,7 мм
4,7 мм
1,7 мм
J1
1,5 мм
1,4 мм
1,3 мм
J2
1,5 мм
1,4 мм
1,3 мм
J3
0,1 мм
0,1 мм
0,1 мм