ПОРЦИОННАЯ КАПСУЛА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА
PORTIONING CAPSULE FOR PREPARATION OF A BEVERAGE

Порционные капсулы известны в самых различных исполнениях. При этом горячая вода поступает либо через основание корпуса наружной капсулы и вновь наружу через пленку, которая закрывает отверстие капсулы, либо, как в случае соответствующего изобретению примера исполнения, поступает через пленку и вновь выходит наружу через выпускное отверстие для напитка в основании корпуса наружной капсулы. В обеих конструкциях важно то, что после установки порционной капсулы в машину для приготовления напитков, в частности, в машину для варки кофе или чая образуется стойкая обильная пена.
Задача изобретения заключается в создании порционной капсулы названного в начале типа, при которой при несложной и экономичной конструкции и монтаже, а также при высокой надежности сохранения качества и аромата обеспечена высокая функциональная надежность и при этом в достаточном количестве выработана стойкая пена. За счет этого достигают также защиты от подтекания. Задачей изобретения является также создание капсулы, содержащей разламываемые слабые места, в которой при изготовлении методом литья под давления, несмотря на слабые места, достигают равномерного расплава.
В соответствии с изобретением эту задачу решают за счет того, что капсула содержит в своем основании корпуса слабые места, которые раскрываются, разламываются или разрываются при присутствующем во внутреннем пространстве капсулы давлении жидкости с тем, чтобы пропустить жидкость из внутреннего пространства капсулы к отверстию для выпуска напитка, и что основание корпуса покрыто дискообразной внутренней пластиной, наружный край которой содержит проходные отверстия для жидкости, через которые при приложенном давлении жидкости жидкость протекает из внутреннего пространства капсулы к слабым местам основания. При такой конструкции достигают того, что под воздействием выработанного водой внутреннего давления основание капсулы надежно открывается в направлении отверстия для выпуска напитка, в результате чего приготовленный напиток может вытекать из капсулы. При этом внутренняя пластина на основании корпуса с помощью узких мест обуславливает замедление потока, завихрения, турбулентность и колебания давления, которые ведут к существенному увеличения количества и улучшению пены напитка. При этом капсула особенно проста в конструкции и монтаже. Далее, при хранении содержимое внутренней капсулы сохраняется неизменным на протяжении длительного времени, так что не возникает потеря аромата.
Далее, предлагается, что на основании корпуса расположенный коаксиально оси капсулы кольцевой выступ выступает во внутреннее пространство капсулы.
В специальном исполнении (фиг. 2) внутренняя пластина вложена во внутреннее пространство кольцевого выступа и при этом может выступать вверх над кольцевым выступом, чтобы быть вложенной своим наружным краем в кольцевое пространство, которое окружает кольцевой выступ.
Предпочтительно предложено, что наружный край внутренней пластины вложен в кольцевое пространство с геометрическим замыканием.
Для функции образования пенки внутренней пластины особенно предпочтительно, если наружный край внутренней пластины перфорирован в форме сита. Для этого предложено также, что наружный край внутренней пластины образует на обращенной к основанию корпуса нижней стороне проточные каналы, которые направляют жидкость от отверстий сита через кольцевой выступ к слабым местам.
Предпочтительно предложено, что основание внутренней капсулы для равномерного направления полимерного расплава в процессе литья под давлением содержит тонкие места в форме дуги окружности, которые также расположены на центрической окружности слабых мест, которые заполняют промежуточные пространства между слабыми местами, и имеют толщину материала, которая больше толщины материала слабых мест настолько, что в противоположность слабым местам они не разрываются или не разламываются под действием давления жидкости. Это ведет к оптимальному заполнению полостей. При этом выгодно, если от трех до шести, в частности, четыре слабых места расположены на окружности на одинаковом удалении друг от друга и промежуточные пространства окружности между слабыми местами заполнены кольцевидными тонкими местами с том же количеством.
В отношении слабых мест и тонких мест в пунктах с 15 по 17 формулы изобретения представлены предпочтительные размеры.
Оптимальной пенки и защиты от подтекания достигают также в случае, когда проходные отверстия для жидкости представляют собой каналы, прорези и/или пазы в наружном крае внутренней пластины. Для этого на внутренней пластине могут располагаться также сито или перфорированная пленка, покрывающая внутреннюю пластину.
Хранения субстрата напитка в капсуле с сохранением аромата достигают, если стенка капсулы содержит материал, не пропускающий водяной пар и/или кислород, или состоит из него. При этом боковая стенка и/или основание капсулы могут содержать два наружных слоя из проницаемого материала с расположенным между ними барьерным или запирающим слоем. Выгодно также, если стенка капсулы имеет слоистую структуру с барьерным слоем из полиолефина с внедренным сополимером этилен-винилового спирта (EVOH) или и биологически разлагаемого полиактида (PLA) с внедренным EVOH или поливиниловым спиртом (PVOH).
Варианты исполнения изобретения изображены на чертежах и в последующем пояснены более подробно с помощью чертежей, на которых представлено следующее:
фиг. 1 - осевое сечение через порционную капсулу первого варианта исполнения;
фиг. 2 - осевое сечение через порционную капсулу второго варианта исполнения;
фиг. 3-8 - виды сверху на основание корпуса капсулы без внутренней пластины с слабыми местами различной формы.
Соответствующая изобретению порционная капсула 1 предусмотрена для вставления в устройство для приготовления напитка, в частности, в машину для приготовления кофе или чая из субстрата, гранулята или порошка, находящегося внутри капсулы. Порционная капсула 1 представляет собой горшкообразную капсулу 1, в которой находится субстрат, гранулят или порошок. Капсула открыта в направлении одной стороны, в этом случае впускного конца 4, причем это отверстие 5 закрыто пленкой или фольгой, которая прикреплена к имеющему форму фланца краю 5а капсулы, в результате чего отверстие 5 надежно закрыто. За счет этого, после прокалывания пленки/фольги трубкой, в частности, копьем, проникающая через трубку/копье жидкости, в частности, горячая или холодная вода поступает в капсулу 1.
Порционная капсула 1 образована горшкообразным корпусом из полимерного материала с нижним основанием 3 корпуса, на котором сформован кольцеобразный, выступающий во внутрь капсулы цилиндрический выступ (кольцевой выступ 11), ось которого совпадает с осью 12 капсулы. Внутренний диаметр кольцевого выступа составляет от 1/3 до 3/4 диаметра входного отверстия 5. Высота или ширины кольцевого выступа составляет от 2 до 6 мм.
Капсула 1 содержит в своем основании 3 внутри кольцевого выступа 11, по меньшей мере, одно, в частности, имеющее форму дуги окружности слабое место 6 в полимерном материале капсулы 1, которое раскрывается, разламывается или разрывается при присутствии давления внутри капсулы с тем, чтобы пропустить жидкость из внутреннего пространства капсулы к выпускному отверстию 7 для напитка. Слабое место 6 состоит предпочтительно из линии надрыва, так что при надрыве часть основания 10 корпуса проламывается вниз. Это слабое место 6 может представлять собой также надрез для отрыва, шов для отрыва или другой вид ослабления.
В показанном на фиг. 3 исполнении основание 3 капсулы 1 содержит четыре, в частности, слабых места 6 в форме дуги окружности, которые равномерно распределены по окружности, которая расположена рядом с краем основания центрически и, тем самым, коаксиально центральной оси 12 порционной капсулы. В области слабых мест полимерный материал основания имеет столь малую толщину, что там под действием возникающего внутри внутренней капсулы давления жидкости происходит проламывание/разрыв полимерного материала.
В одном исполнении для предотвращения снижения качества содержимого капсулы 1 в процессе хранения капсулы стенка капсулы 1 состоит из барьерного слоя или запирающего слоя, выполненного из сополимера этилен-винилового спирта (EVOH) или из полиолефина с внедренным промежуточным слоем из сополимера этилен-винилового спирта (EVOH) из биологически разлагаемого полиактида (PLA) с внедренным промежуточным слоем из EVOH или поливинилового спирта (PVOH).
Капсула 1 изготовлена методом литья под давлением. При этом важно, чтобы при впрыске полимерного материала в центр образующего основание 3 корпуса полого пространства литьевой формы расплав полимера протекал равномерно от центра к кольцеобразному краю основания. При этом, однако, мешающее влияние оказывают слабые места 6 в качестве тонких мест, которые соответственно создают сопротивление течению и мешают расплаву. Для достижения вопреки этому равномерного протекания вплоть до наружного края основания 3 и также к боковой стенке капсулы 1 между слабыми местами 6 расположены имеющие форму дуги окружности тонкие места 20, которые расположены на окружности, на которой расположены также слабые места 6 и центром которой является центр основания 3 капсулы 1, который одновременно представляет собой также место литника капсулы.
В области тонких мест 20 материал имеет толщину, которая больше толщины в области слабых мест 6, за счет чего обеспечено, что под действием давления жидкости внутри порционной капсулы происходит отрыв или разламывание только слабых мест 6, но не тонких мест 20.
Для того, чтобы при впрыске полимерного материала сопротивление течению было на протяжении всего периметра окружности и, тем самым, в тонких местах 20 столь же большим, что и в слабых местах 6, тонкие места 20 имеют большую радиальную ширину B1 по сравнению с радиальной шириной В2 слабых мест.
В примере исполнения четыре имеющих форму дуги окружности слабых места 6 и расположенные между ними четыре имеющих форму дуги окружности тонких места 20 образуют вместе непрерывную окружность. Вместо этого окружность могут образовывать, однако, также три, пять или шесть слабых мест и тонких мест.
Основание 3 капсулы, слабые места 6 и тонкие места 20 имеют предпочтительно следующие размеры:
Толщина (мм)
Ширина (мм)
Длина дуги окружности (град.)
Основание 3 капсулы
0,5-1,0предпочтительно 0,7
-
-
Слабые места 6
0,10-0,20 предпочтительно 0,15
0,1-0,3 предпочтительно 0,2
3-50° предпочтительно от 10° до 40°
Тонкие места 20
0,20-0,30 предпочтительно 0,25
0,7-2,0 предпочтительно 1,3
75-85° предпочтительно 80°
В примере исполнения по фиг. 1 внутри кольцевого выступа 2 горизонтально и параллельно основанию 3 расположена внутренняя пластина 8. Эта внутренняя пластина 8 полностью заполняет внутреннее пространство кольцевого выступа, так что она вложена с геометрическим замыканием во внутреннее пространство кольцевого выступа 11 и закрывает там основание 3. При этом цилиндрический наружный край внутренней пластины 8 расположен вплотную к внутреннему краю кольцевого выступа 11. Толщина D внутренней пластины 8 составляет от 1 до 10 мм.
На наружном крае 9 внутренней пластины 8 расположены многочисленные прорези и/или пазы 35, которые ограничивают протекание поступающей из внутреннего пространства внутренней капсулы воды, так что находящаяся под давлением вода обтекает наружный край 9, чтобы достичь слабых мест 6 в основании 3. За счет этого достигают замедления течения и к тому же препятствуют подтеканию воды из порционной капсулы.
Расположенное над внутренней пластиной 8 сито 21, в частности, в форме перфорированной пленки, задерживает частицы субстрата.
На нижней стороне основания 3 корпуса расположен выступающий вниз сформованный второй кольцевой выступ 17, диаметр которого равен или меньше диаметра первого кольцевого выступа 11, причем диаметр второго кольцевого выступа 17 выбран настолько большим, что слабые места 6 расположены внутри второго кольцевого выступа 17. Ось второго кольцевого выступа лежит на оси 12 капсулы.
Второй кольцевой выступ 17 охвачен имеющим форму чаши полимерной частью 23, которая содержит нижнее выпускное пространство 22 порционной капсулы 1 и нижнее среднее выпускное отверстие 7 для напитка.
Показанная на фиг. 2 вторая форма исполнения отличается от первой главным образом тем, что внутренняя пластина 8 имеет больший наружный диаметр по сравнению с наружным диаметром первого кольцевого выступа 11, так что внутренняя пластина 8 радиально выступает вокруг кольцевого выступа 11 и для этого образует кольцеобразный наружный край 8а, который, в частности, с геометрическим замыканием заполняет кольцевое пространство 14. Здесь нижняя сторона наружного края 8а вплотную прилегает с уплотнением к основанию 3 и внутренняя пластина 8 содержит на своей нижней стороне открытый вниз кольцевой паз 8b, в который входит кольцевой выступ 11.
Кольцеобразный наружный край 8а содержит прямоугольные отверстия 16 сита в форме каналов, которые соединяют верхнюю сторону наружного края 8а с его нижней стороной, так что наружный край действует как сито. Нижняя сторона наружного края 8а содержит радиальные пропускные каналы 15, в которые впадают отверстия 16 сита. При создании давления жидкости во внутреннем пространстве порционной капсулы жидкость протекает от внутреннего пространства в отверстия 16 сита и в каналы 15, затем в кольцевой паз 8b, чтобы перетечь через кольцевой выступ 11 и ниже внутренней пластины 8 достичь слабых мест 6 для их раскрытия, в результате чего жидкость поступает в выпускное пространство 22 и к выпускному отверстию 7 для напитка.
Слабое место на фиг. 3 сформовано в виде части дуги окружности. На фиг. 4-8 слабые места 6 имеют, напротив, форму треугольника, волны, одного или нескольких зигзагов, овала, буквы U или V.
Внутри внутреннего пространства внутренней капсулы параллельно основанию 3 и параллельно верхней покровной пленки укреплена верхняя перфорированная пластина (не изображена), которая разделяет внутреннее пространство на верхнее пространство и нижнее пространство. В верхнем пространстве вода поступает через пику и через отверстия в перфорированной пластине вода протекает в нижнее пространство, в котором хранится субстрат напитка. Отверстия в перфорированной пластине расположены на равномерном расстоянии друг от друга, так что распределение воды в субстрате происходит равномерно.