КАРТРИДЖ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА ПОД ДАВЛЕНИЕМ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ
CARTRIDGE FOR MAKING BEVERAGES UNDER PRESSURE AND METHOD OF ITS PREPARATION

Настоящее изобретение относится к картриджу и способу, предназначенным для приготовления горячих и холодных напитков. Изобретение также относится к способу раздачи упомянутых напитков.
Существуют два основных способа приготовления кофе с использованием раздаточного устройства: при загрузке ингредиентов, таких как зерна кофе или растворимые ингредиенты, в устройство, в виде массы сыпучего материала, который готов для дозирования и который в некоторых случаях (например, когда используется молотый кофе), в конечном итоге, выбрасывают, или с использованием картриджа, то есть капсулы или коробочки, содержащей заданное количество продукта. Продукт в картридже может представлять собой, например, молотый кофе, или листовой продукт, или растворимый ингредиент, такой как шоколад, или исходную смесь для приготовления каппучино.
Использование картриджа имеет преимущество герметизации внутри картриджа препарата для кофе (то есть молотого или растворимого продукта) в наилучших условиях, с максимальным сохранением его вкуса и аромата внутри картриджа или в контейнере картриджа.
Проблема, связанная с картриджами, возникает при необходимости получения хорошего количества сливок.
Другая проблема относится к самогерметизирующимся картриджам. В этих картриджах предусмотрено средство герметизации, которое герметизирует их, и при этом не используется отдельный контейнер. Средство герметизации должно эффективно герметизировать содержимое картриджа, защищая его от окисления воздухом, и в то же время оно должно легко открываться при использовании картриджа.
Кроме того, постоянная проблема, в частности, связанная с такими картриджами, которые содержат молотый или листовой продукт, связана с необходимостью улучшения условий заваривания для получения наилучшего качества напитка. Это в особенности важно для кофе.
В WO 02/076270 раскрыта система, предназначенная для приготовления напитка из продукта, содержащегося в одноразовом картридже в комбинации с устройством сбора, которое имеет средство сбора напитка, разработанное для содержания картриджа, в котором предусмотрен, по меньшей мере, один компонент для дросселирования на выходе из капсулы для получения управляемого потока напитка, вытекающего из картриджа. Хотя эта система обеспечивает исключительное качество смешивания напитка, она не является достаточно гибкой.
В WO 2004/030499 на имя настоящего заявителя, раскрывается устройство и способ, предназначенные для приготовления напитка, в соответствии с которыми плунжер перфорирует нижнюю стенку картриджа через выходное отверстие и образует в соответствии с упомянутым отверстием элемент дросселирования с определенными размерами, в результате чего происходит подача продукта-напитка в течение, по меньшей мере, 75% общего времени раздачи.
Эта капсула, так же как упомянутая выше, имеет недостаток, связанный с тем, что требуется плунжер, то есть перфорирующий элемент, для того чтобы открыть выходное отверстие в нижней стенке капсулы.
В устройстве ЕР 1555218 в нижней стенке капсулы предусмотрена область с меньшей толщиной, чем в остальной нижней стенке; в пределах этой области сформировано множество канавок: после того, как давление внутри капсулы достигает достаточной величины, более тонкий участок нижней стенки открывается вдоль канавок, формируя выход для напитка.
Данный вариант воплощения имеет недостаток, состоящий в том, что тонкий участок, включающий в себя канавки, не может гарантировать постоянную надежную герметизацию капсулы, поскольку тонкий участок и ослабленные канавки могут легко быть частично разрушены при случайном сжатии.
Поэтому существует потребность в улучшенном картридже и в улучшенном способе приготовления разливаемых напитков простым, надежным и эффективным по затратам способом.
Задача настоящего изобретения состоит в решении упомянутых выше проблем и предоставлении улучшенного картриджа для розлива напитка и способа, который обеспечивает получение превосходного напитка из одного или более ингредиентов.
Эта задача решается с помощью настоящего изобретения, которое характеризует картридж для устройства розлива напитка в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения.
В настоящем изобретении также предложен способ приготовления напитка в картридже для розлива напитка.
В соответствии с изобретением картридж для устройства для розлива напитков имеет средства для подачи воды в упомянутый картридж для приготовления упомянутого напитка и создания давления внутри упомянутого картриджа, и средства выхода для напитка, предназначенное для выпуска упомянутого напитка из упомянутого картриджа, в котором упомянутые средства выхода могут противостоять механической деформации, направленной внутрь картриджа в результате сжатия, после его помещения в устройство, при переходе на этап розлива до подачи горячей воды. Средства выхода вначале деформируется и затем разрывается после подачи воды в картридж в результате комбинированного воздействия упомянутой механической деформации и силы давления, созданного в упомянутом картридже.
В результате этого получают капсулу, которая остается закрытой под давлением горячей воды в течение периода времени, который может составлять несколько секунд, например три или больше секунд, прежде чем она откроется под действием внутреннего давления. Благодаря этому значительно улучшается качество напитка.
В предпочтительном варианте воплощения средства выхода представляют собой участки на нижней стенке картриджа в виде канавок. Эти канавки выполнены достаточно толстыми, для того чтобы противодействовать деформации под действием сжатия, но разрываются при дополнительном приложении силы внутреннего давления.
Для приложения сил к средствам выхода, в них предпочтительно предусмотрены выступающие участки, которые направлены от нижней стенки таким образом, что нижняя стенка капсулы удерживается этими выступающими участками, когда картридж установлен во внешний элемент, такой как модуль сбора напитка, то есть модуль, в котором собирается напиток, поступающий из открытого картриджа.
В качестве альтернативы, выступающие части могут быть расположены на модуле сбора и могут быть выполнены как единая с ним деталь. Однако предпочтительно, чтобы выступающие участки были выполнены как единая деталь с выходными отверстиями картриджа.
В средстве сбора предусмотрен перфорированный участок на нижней стенке картриджа, предназначенный для сжатия и деформирования его в направлении внутрь картриджа. Сила, прикладываемая внешним элементом, не достаточна сама по себе для того, чтобы открыть средства выхода путем разрыва нижней стенки вдоль упомянутых выше канавок, которые противодействуют этой механической деформации дна, направленной внутрь картриджа.
Когда в картридже повышается давление при подаче в него воды под давлением, давление внутри картриджа уравновешивается силой реакции, прикладываемой внешним элементом к участкам нижней стенки, удерживаемых на выступах элемента сбора напитка. В случае, когда нижняя часть стенки не находится в контакте с модулем сбора, возникает сила разрыва, в результате чего происходит разрыв нижней стенки вдоль упомянутых канавок выходного отверстия, то есть, происходит раскрытие средств выхода картриджа.
Другими словами, когда внутри картриджа возрастает давление, участки нижней стенки картриджа, которые не поддерживаются модулем сбора, в котором установлен картридж, смещаются в направлении наружу из картриджа, в то время как участки нижней стенки, поддерживаемые модулем сбора или внешним элементом (уже смещенный тем же элементом в направлении внутрь), оказывают сопротивление упомянутой деформации, способствуя, таким образом, разрыву стенки вдоль канавок, предусмотренных в этом месте.
В соответствии с другим аспектом изобретения предложен способ розлива напитка, отличающийся подачей упомянутого напитка в упомянутые средства выхода, по меньшей мере, через один канал, расположенный в упомянутом картридже между упомянутой камерой приготовления напитка и упомянутым средством выходного отверстия и временно, и, по меньшей мере, частично блокирующий упомянутый, по меньшей мере, один канал с помощью элемента блокирования, до тех пор, пока не будет достигнуто давление, достаточное для деформации и/или разрыва упомянутого блокирующего элемента в упомянутом картридже, в результате чего упомянутый напиток протекает через упомянутый канал в упомянутое средство выходного отверстия.
Для настоящего изобретения средство "канал" означает любое пространство в камере заваривания или растворения и средствах выхода картриджа, через которое протекает напиток. В соответствии с предпочтительным вариантом воплощения канал ограничен нижней стенкой картриджа и области без отверстий держателя, при этом блокирующий элемент представляет собой стенку, расположенную между упомянутой нижней стенкой, и полной площадью упомянутой опоры фильтра. Блокирующая стенка может деформироваться для открывания канала в одной или больше точках и расположена между областью поддержки фильтра с отверстиями и средством выходного отверстия, то есть вдоль пути потока напитка.
Система розлива напитка в соответствии с настоящим изобретением позволяет получить ряд преимуществ.
Первое преимущество состоит в улучшенной герметизации картриджа. В связи с тем, что выходные отверстия розлива раскрываются в результате комбинированного воздействия давления и механического сжатия с помощью плунжера, они могут быть выполнены достаточно толстыми для обеспечения требуемой герметизации нижней капсулы, в отличие от известного уровня техники, в котором в них должны быть предусмотрены тонкие линии разрыва для обеспечения их раскрытия под давлением.
Другое преимущество состоит в том, что качество сливок улучшается в результате использования картриджа в соответствии с настоящим изобретением.
Еще одно преимущество, помимо прочего, состоит в том, что время заваривания, то есть время для приготовления напитка, продлевается и увеличивается по сравнению со временем, требуемым в соответствии с известными способами, при прочих равных условиях. Такое продленное время обеспечивает лучшую экстракцию молотого кофе (или листьев) и лучшее растворение растворимых продуктов, в результате чего получается лучший конечный напиток.
Кроме того, картридж в соответствии с настоящим изобретением позволяет получать напиток, имеющий лучшие органолептические характеристики по сравнению с напитком, который может быть получен при использовании традиционных картриджей при тех же условиях.
Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения будут более понятны из следующего описания, приведенного в качестве неограничивающего примера, со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
- на фиг.1 показан вид сверху внутренней части капсулы;
- на фиг.2 показан вид в перспективе с увеличением участка капсулы по фиг.1;
- на фиг.3 показан вид снизу капсулы по фиг.1;
- на фиг.4-6 показаны виды вдоль различных плоскостей продольного разреза капсулы в соответствии с изобретением по фиг.1-3;
- на фиг.6А показан вид в разрезе дополнительного варианта воплощения картриджа;
- на фиг.7 схематично показан вид в разрезе картриджа на этапе его и раскрытия в результате комбинирования механического воздействия и действия давления,
- на фиг.8 показан вид варианта воплощения по фиг.7 на следующем этапе;
- на фиг.9 схематично показан вид в перспективе плунжера и устройства сбора варианта воплощения по фиг.1-6;
- на фиг.10 показан вид в разрезе капсулы по фиг.1 и плунжера, и устройства сбора;
- на фиг.10А и 10В показан вид в перспективе с разрезом верхней части устройства сбора по фиг.9;
- на фиг.11 показан вид сбоку капсулы по фиг.1 в первой конфигурации;
- на фиг.12 показан вид сбоку капсулы по фиг.1 во второй конфигурации;
- на фиг.13-14 показан дополнительный вариант воплощения устройства сбора в соответствии с настоящим изобретением.
Как показано на чертежах, картридж 1 содержит нижний участок 2 и верхний участок 3, которые соединены вместе любым соответствующим способом, например, с помощью клея, термосварки и так далее, для получения контейнера для продукта для приготовления напитка. Здесь показано, что на верхнем участке 3 предусмотрена герметизирующая фольга 4, которую пробивают заостренными элементами 5, то есть множеством пробивочных средств, после подачи воды из насоса: этот вариант воплощения раскрыт в одновременно находящейся на рассмотрении заявке n. РСТ/IT2004/000503, поданной 17.09.2004 от имени "Tuttoespresso". Объем изобретения не ограничивается представленным вариантом воплощения; другие известные варианты воплощения, например, такие, в которых присутствуют отверстия, или в которых используется пробивочное средство, не установленное на картридже, можно использовать в настоящем изобретении, и они находятся в пределах объема защиты данной заявки. Фактически, также картриджи, которые не являются картриджами самогерметизирующего типа, например, такие картриджи, которые имеют верхний участок 3, на котором предусмотрено множество отверстий и которые упакованы в отдельный, герметизированный контейнер, находятся в пределах объема защиты настоящего изобретения при условии, что они имеют заявленное средство накопления внутреннего давления в форме герметично закрытых выходных отверстий, описанных ниже.
На фигурах 4-6 также показан фильтр 6 и элемент 7 поддержки фильтра, которые расположены на нижнем участке 2 картриджа 1 на множестве гребней, выступающих в направлении вверх от нижней стенки 9 картриджа 1. Эти гребни более подробно показаны на фиг.1 и фиг.2.
Внутри нижней стенки 9 выполнен гребень в форме круглой стенки 10, которая направлена практически вертикально вверх, и которая (фиг.4 и 6) примыкает к элементу 7 поддержки фильтра. Можно использовать круглую стенку 10, в которой предусмотрено множество отверстий или проемов.
В представленном варианте воплощения стенка 10 имеет деформируемые участки, которые становятся отверстиями при подаче воды в картридж. В показанном элементе 7 для фильтра предусмотрено множество отверстий 11, которые расположены только в пределах участка, определенного круглой стенкой 10, и которые не присутствуют в центральной области фильтра. Таким образом, камера 12 для приготовления напитка, образованная в верхнем участке 3, и элемент 7 поддержки фильтра соединены с помощью отверстий 11 с камерой 13 давления, ограниченной элементом 7 поддержки фильтра, круглой стенкой 10 и нижней стенкой 9. Когда воду подают в камеру 12, она перемешивается вместе с находящимся в ней продуктом для приготовления, в результате чего напиток протекает через отверстия 11 в камеру 13 давления.
В соответствии с одним аспектом изобретения, можно использовать, по меньшей мере, один канал Р, который соединяет камеру 12 со средствами 14 выхода для напитка. В представленном варианте воплощения такие каналы образованы внутренними гребнями или стенками 10В, которые направлены вертикально от нижней стенки 9 до элемента 7 для направления потока напитка в круглую стенку 10. В канале Р предусмотрено средство блокирования, предназначенное для временного предотвращения вытекания полученного напитка из камеры 12 через камеру 13 в средства 14 для выхода, предназначенное для предотвращения выпуска, прежде чем будет достигнуто достаточное внутреннее давление. Другими словами, средство блокирования действует как средство создания давления и, после того как будет достигнуто достаточное давление в картридже, средство блокирования деформируется и/или разрушается, обеспечивая возможность протекания напитка в направлении выхода через канал Р.
В представленном варианте воплощения средство блокирования представляет собой участок 10А круглой стенки 10, который расположен между стенками 10В, и который выполнен с возможностью деформации, обычно пластической деформации, или с возможностью разрушения, после того, как давление внутри камеры 13 достигнет достаточного значения (например, от 3 до 20 бар). Когда участки 10А стенки деформируются и станут частично плоскими, напиток будет протекать через канал Р в область, расположенную за пределами круглой стенки 10, между стенкой 10 и стенкой нижнего участка 2 картриджа.
Другими словами, участки 10А стенки временно перекрывают каналы Р к средству 14 для выхода напитка. Средства 10А после их деформации под действием давления напитка, присутствующего в камере 13, становятся дросселирующим элементом в открытом канале Р, по которому напиток протекает в средства 14 выхода. Присутствие дросселирующего элемента представляет собой дополнительное преимущество для качества напитка.
Как упомянуто выше, наличие деформируемого участка 10А стенки 10 существенным признаком изобретения.
По меньшей мере, одно выходное отверстие выполнено в нижней стенке 9 для выпуска приготовленного напитка из картриджа в модуль сбора и в итоге в оконечную емкость (например, в чашку или стакан).
В соответствии с настоящим изобретением, на нижней стенке 9 картриджа выполнено несколько распределяющих выходных отверстий, выполненных в виде линий разрыва или канавок 15. На представленных чертежах необходимые средства выхода 14 расположены по внешнему контуру нижней стенки 9; однако для целей изобретения (фиг.6А) можно использовать единственное выходное отверстие 9В или комбинацию центрального выходного отверстия 9В с расположенными по периферии средствами выхода 14.
Для того чтобы открыть одно или больше выходных отверстий (9В, 14), на этих участках нижней стенки 9 предусмотрены выступающие элементы, которые в показанном предпочтительном варианте выполнения выполнены как единое целое с участками 9В или 14 и образованы, например, частью клиновидной формы упомянутых участков отверстий. Другими словами, нижняя стенка 9, которая соответствует участкам 9В и 14, выполненными линией 15 разрыва, продолжается наружу, образуя выступающий участок. Для того чтобы предотвратить падение участков 9В, 14 в модуль сбора напитка, предусмотрено средство их удержания на нижней стенке 9 капсулы. В представленном варианте воплощения упомянутое средство удержания представляет собой неразрушаемые петли 16; при этом понятно, что петли могут быть получены с использованием любого соответствующего способа, например, путем придания формы соответствующему внутреннему участку нижней стенки.
В соответствии с настоящим изобретением, участки средства выхода 9В, 14 раскрываются в результате комбинации механического воздействия, приложенного к участкам гнезда капсулы модуля 17 сбора (фиг.9-10В) и в результате создания давления внутри картриджа.
Если помимо приложении механического воздействия и создания давления для раскрытия средств выхода в капсуле будет предусмотрена внутренняя разрушающаяся стенка 10, как описано выше, приготовление напитка будет происходить в два этапа создания давления: первый этап, в результате которого происходит деформация участка 10А круглой стенки 10 для раскрытия канала Р, и второй этап, в результате которого раскрываются участки 14 нижней стенки 9 картриджа.
На фиг.6А показан другой вариант воплощения, в котором держатель центральной области 7С фильтра выполнен большим, чем на фиг.5 и 6. На нижней стенке 9 предусмотрена круглая стенка 10, как описано выше, с дополнительной круглой стенкой 10С, установленной вокруг средства 9В центрального выходного отверстия. Канал в этом месте имеет стенку 10C, используемую в качестве временно блокирующего элемента, который деформируется под действием давления напитка. В выходном отверстии 9В выполнены канавки 15, и участок 14А клиновидной формы для их раскрытия.
В вариантах воплощения в соответствии с изобретением картридж имеет, по меньшей мере, одно выходное отверстие, которое может быть выполнено в центре или вдоль внешнего контура (как в описанном выше варианте воплощения), или в обоих этих местах. Следует подчеркнуть, что наличие участков 10А разрушающейся стенки или стенки ЮС представляет собой дополнительный признак в случае необходимости добавляющийся (или возможно использующийся в качестве альтернативы) к признаку наличия выступающих участков на выходных отверстиях или в соответствии с ними.
В настоящем варианте воплощения вода сначала поступает в картридж через множество отверстий, предусмотренных на верхнем участке 3, где происходит приготовление напитка в результате заварки или растворения продукта для напитка в камере 12, и далее его поток через отверстия 11 направляется в камеру 13 (раскрывая блокировочный канал (каналы) Р, образованный стенками 10А и 10В, если они присутствуют). После того, как давление напитка внутри картриджа достигнет достаточного уровня, раскрываются средства выхода 9В и 14.
На одном или больше участках средств выхода 9В, 14 нижней стенки 9 предусмотрена канавка 15, которая образует участок стенки, раскрывающийся для выпуска напитка. Раскрытие средств выхода 14 осуществляется частично вместе с внешним элементом, который выталкивает участки нижней стенки 9, которые соответствуют выходному отверстию 9В и 14 в направлении внутрь картриджа. Такой внешний элемент выполнен в форме участка модуля 17 сбора для напитка, как показано на фигурах 9-10В и 13-14. Для раскрытия выходных отверстий 9В, 14 при использовании комбинаций внешнего и внутреннего давлений (внешнее механическое воздействие и вода под давлением изнутри), выступающий элемент должен присутствовать для приложения требуемого усилия к внешним участкам выходного отверстия. Как упомянуто выше, это предпочтительно обеспечивается тем, что выступы 14А предусмотрены на картридже или на внешнем элементе, то есть на или модуле сбора, или на обоих этих участках.
Как показано на чертежах, в средствах выхода 9В и 14 предпочтительно предусмотрен выступающий участок 14А, который в предпочтительном варианте воплощения выполнен как единая с ними деталь. В другом варианте воплощения предусматривается наличие соответствующих выступов на модуле сбора для картриджа. Фактически, такие выступы могут быть расположены на нижней стенке 9, рядом с канавками 15, но снаружи от средств выхода 9В или 14, для концентрации режущих сил на канавках и для того чтобы выходные отверстия раскрывались изнутри наружу; однако ранее раскрытый вариант выполнения с выступами, выполненными как единая деталь с выходными отверстиями, является чрезвычайно предпочтительным для упрощения функционирования, повышения надежности и чистки устройства.
Выступающие участки 14А предпочтительно имеют такую форму, что напряжения деформации концентрируются на части канавки 15 и облегчают раскрыв выходных отверстий; причем предпочтительная форма выступающего участка представляет собой клиновидную форму, показанную на чертежах. Другими словами, нижняя стенка 9, которая соответствует участкам 14, определенным канавками 15, продолжается наружу для получения выступающих участков 14А клиновидной формы.
На фиг.9-10В представлен модуль 17 сбора напитка в соответствии с изобретением. В этом модуле предусмотрена верхняя часть 21, в которой находится картридж, и нижняя часть 22, которая содержит плунжер и, по меньшей мере, один канал или аналогичное средство для розлива напитка в оконечную емкость для напитка, в такую как чашка или в другое средство сбора напитка (не показано). Часть 21 соединена с частью 22 любым соответствующим известным способом, например, с помощью клея, сварки или механическим способом, например, байонетного соединения.
Нижний участок 22 средства сбора и распределения содержит круглую камеру 23 сбора, установленную коаксиально вокруг центрального поршня 20 и центральной камеры 20А сбора, и один или больше каналов розлива, по которым напиток направляется в чашку.
В варианте воплощения, раскрытом со ссылкой на чертежи, представлен только вариант воплощения, используемый в качестве примера, при этом круглая камера 23 имеет наклонную нижнюю часть, то есть нижнюю стенку 18, которая совмещена с плоскостью, расположенной под углом к горизонтальной плоскости модуля 17. Камера 23 используется для розлива кофе, и нижняя стенка 18 направляет собранный напиток к выходному отверстию 24, которое соединено с каналом 19 розлива. Камера 20А соединена с каналом 19А и используется для розлива напитков, полученных из растворимых продуктов, таких как шоколад, или капучино, или порция молока для капучино, в то время как порция кофе получается с помощью другой части картриджа. В других вариантах воплощения в соответствии с изобретением предусмотрена только одна камера для сбора.
В верхней части 21 устройства 17 для сбора (фиг.10, 10А и 10В) предусмотрены боковые вертикальные стенки 25 и нижняя кольцевая и горизонтальная стенка 26, перфорированная, то есть расположенная над камерой 23 для сбора. Горизонтальная кольцевая стенка 26 поддерживает выступающие участки 14А кольцевых выходных отверстий 14, центральный поршень 20 поддерживает выступ 14А выходного отверстия 9В, если он присутствует (фиг.6А), или поддерживает центральную часть нижней стенки картриджа 9 для предотвращения ее деформации снаружи, в то время как центральное выходное отверстие не предусмотрено (фиг.10).
Длина L стенки 25, расположенной между горизонтальной стенкой 26 и оконечным участком 27 упомянутой стенки 25, меньше, чем сумма длины L1 вертикальной стенки 2 картриджа (где L1 продолжается от нижней поверхности фланца 2А до нижней оконечности стенки, фиг.4), плюс длина L2 части 14А средства 14 выхода, продолжающегося ниже стенки 2 (фиг.4), то есть L<L1+L2. Предпочтительно, значение L больше, чем значение L1 (L>L1).
Как схематично показано на фиг.10, это обеспечивает то, что, по меньшей мере, часть нижней стенки 9, близкой к выходным отверстиям 14 (или 9В) и выступам 14А, не контактирует с опорным средством, т.е. с перфорированной круглой стенкой или фланцем 26, а вместо этого ниже, по меньшей мере, упомянутой секции стенки 9, имеется достаточное пространство для движения упомянутой стенки. В случае выполнения модуля 17 из пластмассы, которая не может выдерживать нагрузки на картридж, на нем может быть выполнен внешний металлический элемент. В этом случае верхняя кромка элемента 36 металлического корпуса (как показано пунктирными линиями в левой части фиг.10) будет находиться в контакте с фланцем 2А картриджа, и в длине L потребуется учитывать дополнительную длину между кромкой 27 элемента 21 и кромкой элемента 36 металлического корпуса.
Другими словами, если присутствует элемент 36 корпуса, длина стенки 25 элемента 21 будет такой, что кромка 27 будет немного ниже, чем кромка элемента 36, и фланец 2А контактирует с элементом 36 (пунктирные линии в левой части фиг.10). В этом варианте воплощения длина L представляет собой расстояние между перфорированной стенкой 26 и верхней кромкой элемента 36.
В любом случае разность упомянутых выше длин L, L1 и L2 такова, что, когда картридж установлен в элементе 17 и прижат к оконечности 27 стенки 25 (или к оконечности элемента 36) для обеспечения требуемой герметизации между ними, до того, как вода будет подана в картридж, стенка 26 контактирует с участками 14А выходных отверстий 14, оказывая на них направленное вверх усилие, то есть в направлении верхней части картриджа, а также возможно на другие части картриджа. В этом состоянии, которое также схематично показано на фиг.7, выходное отверстие еще не открывается, и канавки 15 все еще остаются неразрушенными или практически неразрушенными. Другими словами, средство 14 (и 9В) выхода может противодействовать силе сжатия, со стороны элемента сбора напитка, когда картридж расположен в модуле сбора и прижат устройством на этапе, следующем перед подачей воды в картридж, то есть на этапе непосредственно перед началом закачки воды в устройство для раздачи.
На этом этапе вода еще не была подана в картридж.
После начала этапа подачи воды давление в картридже увеличивается, поскольку отсутствует отверстие для выхода воды, поданной в картридж. Давление, образующееся в картридже, приводит к тому, что жидкость давит на боковые и нижние стенки картриджа; поскольку нижняя стенка расположена на некотором расстоянии от круглой стенки 26 верхнего участка 21 модуля сбора, она может перемещаться вниз. Поэтому внутреннее давление картриджа выталкивает нижнюю стенку 9 вниз, в направлении перфорированной круглой стенки 26 и поршня 20 (см. фиг.10).
Комбинированное действие механического давления стенки 26 на элементы 14А и давления внутри картриджа на нижнюю стенку 9 приводит к разрыву канавок, то есть линий 15 разрыва, и раскрытию средств 14 и/или 9В выхода (фиг.8).
На фигурах 11 и 12, соответственно, показан картридж перед его раскрытием и после раскрытия поверхностью 26 устройства 17 сбора. Когда картридж закрыт и готов к использованию (фиг.11), участки 14А выступают из нижней части 9 картриджа 1, герметизируя при этом выходные отверстия 14. Когда картридж проходит цикл розлива напитка (фиг.12), стенка или фланец 26 модуля 17 смещается к выступающим участкам 14А для достижения, вместе с давлением, накапливающимся внутри картриджа, под действием воды, подаваемой в него, частичного разделения упомянутых участков 14А от нижней части 9 картриджа, в результате этого происходит раскрытие выходных отверстий 14 (фиг.11 и 12). Стенка 26 действует как плунжер и выталкивает выступающие участки 14 в направлении внутрь картриджа до тех пор, пока поверхность 26 плунжера не упрется в нижнюю часть 9 картриджа. Выступающие участки 14А поворачиваются вокруг соответствующей петли 16 и входят внутрь картриджа 1. Таким образом, выходные отверстия 14 открываются, по меньшей мере, частично. Стрелки на фиг.12 показывают возможный путь для потока напитка через выходные отверстия 14.
Приведенные выше замечания также с необходимыми поправками относятся к варианту воплощения, в котором также предусмотрено, или в качестве альтернативы, используется расположенное в центре выходное отверстие 9В с выступающим участком 14А (фиг.6А). В этом случае, как упомянуто выше, выступающий участок 14А выходного отверстия 9В действует таким же образом, как и выступающие участки выходных отверстий 14. В варианте выполнения, показанном на фиг.9 и 10, предусмотрен поршень 20, расположенный в центре стенки 9 и отнесенный не нее на некоторое расстояние таким образом, что обеспечивается упор для стенки 9 во время этапа повышения давления, и требуемое пространство под ней; в случае центрального расположения выходного отверстия 9В нижняя стенка картриджа соответствующим образом модифицируется, и верхняя сторона поршня будет достаточно длинной, так, что она открывает соответствующее выходное отверстие 9В при такой же процедуре, как описано выше. Для облегчения выпуска напитка из выходного отверстия 9В в соседней области нижней стенки 9 предпочтительно предусмотрены канавки или ребра для потока напитка.
В изобретении, таким образом, предусмотрен канал, который обеспечивает дросселирование на пути подачи напитка, причем упомянутое дросселирование обеспечивается выходным отверстием, которое получается после разрыва канавок 15, и узким каналом между раскрытыми выходными отверстиями 14, 9В и перфорированным фланцем (или стенкой) 26 модуля сбора и/или поршня 20.
Время работы для картриджа, то есть длительность времени между началом закачки воды и раскрытием выходных отверстий можно регулировать при прочих равных условиях соответствующим выбором материала картриджа и конструкцией картриджа и модуля 17 сбора.
Материалы, пригодные для капсулы в соответствии с изобретением, представляют собой полипропилен, гомо- и сополимеры и полиэтилен высокой плотности, с пределом прочности на разрыв в диапазоне от 23 до 29 МПа для сополимеров, и 32-36 для гомополимеров. Предпочтительные материалы представляют собой смеси сополимеров и гомополимеров полипропилена в пропорции гомо/сополимеры, в диапазоне от 30/70 до 50/50, причем упомянутая смесь имеет предел прочности на разрыв пределах диапазона 27-31 МПа.
Выступающие участки 14А имеют максимальную высоту (то есть они продолжаются от нижней стенки 9) в пределах диапазона от 1,2 до 4,2 мм и, предпочтительно, 2,0-3,0 мм. Значение механической деформации, то есть деформации или смещения выходных отверстий картриджа на этапе перед подачей воды, предпочтительно, составляет в пределах диапазона 0,5-2,5 мм, в зависимости от материала пластмассы.
В предпочтительном варианте воплощения максимальная высота L2 клиновидного участка 14А равна 2,5 мм, и разность (L1+L2)-L составляет 1,7 мм. Это означает, что когда при сжатии, перед подачей воды в картридж, выступы деформируются, но не проталкиваются полностью внутрь картриджа: при этом приблизительно 0,8 мм выступов 14А все еще выступают от нижней стенки картриджа, то есть выходные отверстия еще не открыты. При такой величине деформации выходные отверстия все еще закрыты, когда воду подают в картридж, и разрываются только после достижения достаточного давления; в представленном варианте воплощения давление, требуемое для раскрытия картриджа, составляет 6-8 бар, и выходное отверстие раскрывается, путем разрыва вдоль канавок 15 приблизительно через 3 секунды.
Упомянутый выше вариант воплощения в особенности полезен для приготовления свежего кофе из молотого кофе, но те же свойства можно использовать с другими продуктами для приготовления напитков.
На фигурах 13-14 показан дополнительный вариант выполнения устройства сбора в соответствии с настоящим изобретением; в этом устройстве ранее описанная верхняя часть 21 модуля сбора преобразована в корпус 28 картриджа, который вставляют в модуль 32 сбора, используемый в устройствах, управляемых вручную, такого типа, как используется в барах. Основная структура элемента 28 остается той же, что и у элемента 21 модуля сбора, показанного на фиг.9 и 10.
Как показано, в корпусе 28 картриджа предусмотрен нижний фланец, имеющий перфорированную стенку 26 и два гнезда 29 и 30, для установки двух прокладок. Элемент 28 установлен в адаптере 31, который расположен в модуле 32 сбора, таким образом, что его можно использовать с модулем 33 подачи воды, для имеющихся в продаже кофе-машин.
Стержень или аналогичный элемент 35 предусмотрен в нижней части модуля 32 сбора; этот стержень имеет то же назначение, что и у поршня 20 в модуле 17 сбора, то есть обеспечивает поддержку нижней стенки 9 картриджа таким образом, что исключается ее деформация наружу при подаче горячей воды под давлением в картридж, что обеспечивает возможность вытекания напитка из модуля 32.
Когда картридж вставлен в корпус 28 в модуле 32 сбора, и модуль 32 вставлен в модуль 33 подачи воды (фиг.14), картридж сжимается, при этом клиновидные участки 14А деформируются в направлении внутрь картриджа так, что при этом не раскрываются выходные отверстия 14. В предпочтительном варианте воплощения для этого случая разность (L1+L2)-L составляет 1,7 мм, как в упомянутом выше варианте воплощения автоматического устройства, в котором используется модуль 17 сбора. И снова, при таком значении деформации, выходное отверстие все еще остается закрытым до подачи воды в картридж и раскрывается с разрывом только после достижения достаточного давления; в представленном варианте воплощения давление, требуемое для раскрытия картриджа, составляет 6-8 бар, и выходное отверстие раскрывается путем разрыва вдоль канавок 15 приблизительно через 3 секунды.
Изобретение дополнительно иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1 (базовый) - приготовление кофе эспрессо.
Стандартный картридж, то есть со средствами выходного отверстия, уже раскрытым перед подачей воды в картридж, содержащий 7,0 г жареного молотого кофе, использовали для приготовления кофе эспрессо. Размер частиц, по меньшей мере, 90% упомянутого кофе, был меньше, чем 600 мкм. Картридж использовали в полном цикле, и через 25 секунд получили 35 мл кофе. В гидравлическом контуре раздаточного устройства использовали вибрационный насос (Hulka), и измеряли задержку времени между началом работы водяного насоса и выходом напитка (задержку выхода напитка). Кроме того, количество сухого остатка кофе измеряли в полученном в результате напитке после испарения воды, как процент от веса исходного молотого кофе. Были получены следующие результаты:
- задержка выхода напитка 1,5 с
- сухой остаток 23%.
Пример 2 - приготовление кофе эспрессо
Использовали картридж в соответствии с настоящим изобретением, в котором предусмотрены четыре выходных отверстия, расположенные вдоль внешнего контура капсулы, содержащий 7,0 г жареного молотого кофе. Размер частиц, по меньшей мере, 90% упомянутого кофе был меньше 600 мкм. Картридж был изготовлен из смеси гомо/сополимеров пропилена в соотношении 40/60 с пределом прочности на разрыв 28 МПа. Разность (L1+L2)-L составила 1,7 мм с остаточной деформацией 0,8 мм; давление раскрытия, измеренное в гидравлическом контуре над картриджем, составило 6 бар. Картридж был пропущен через полный цикл розлива, и через 25 секунд было получено 35 мл кофе. В гидравлическом контуре раздаточного устройства использовали вибрационный насос, и измеряли задержку времени между началом водяного насоса и выходом напитка (задержку напитка). Количество сухого остатка кофе измеряли в полученном в результате напитке после испарения воды, в процентном отношении к исходному весу молотого кофе. Были получены следующие результаты:
- задержка выхода напитка 4 с
- сухой остаток 30%.
Сухой остаток кофе во втором примере больше, чем сухой остаток кофе в первом примере. Другими словами, картридж в соответствии с настоящим изобретением позволяет обеспечить лучшую экстракцию кофе по сравнению с традиционными картриджами при тех же условиях. Эти данные соответствуют лучшим характеристикам полученного напитка.