КАРТРИДЖ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ
DRINKS PREPARATION CARTRIDGE

Настоящее изобретение относится к картриджу для приготовления напитков, и в частности к герметичным картриджам, которые выполнены из, по существу, воздухо- и водонепроницаемых материалов и которые содержат один или более ингредиентов для приготовления напитков.
5
В предшествующем уровне техники предлагалось герметизировать ингредиенты для приготовления напитков в индивидуальные воздухонепроницаемые упаковки. Например, известны картриджи или капсулы, содержащие прессованный молотый кофе для использования в определенных машинах для приготовления кофе, которые, как правило, называются машинами «эспрессо» (кофеварками эспрессо). При приготовлении кофе при помощи таких машин для приготовления картридж с кофе помещается в варочную камеру, и сквозь картридж пропускается горячая вода при относительно высоком давлении, таким образом извлекая ароматные компоненты кофе из молотого кофе для получения кофейного напитка. Как правило, такие машины работают при давлении более чем 6·10 Па. Машины для приготовления описанного типа до сих пор были относительно дорогостоящими, так как компоненты машины, такие как водяной насос и уплотнения, должны были обладать способностью выдерживать высокие давления.
5
В WO 01/58786 описан картридж для приготовления напитков, который работает при давлении в диапазоне от 0,7 до 2,0·10 Па. Однако картридж предназначен для использования в машинах для приготовления напитков для коммерческого или промышленного рынка и является относительно дорогостоящим. Поэтому сохраняется потребность в картридже для приготовления напитков, при котором картриджи и машины для приготовления напитков подходят, в частности, для внутреннего рынка с точки зрения стоимости, внешнего вида и надежности.
Соответственно настоящее изобретение обеспечивает картридж, содержащий один или более ингредиентов напитка, выполненный, по существу, из воздухонепроницаемых и водонепроницаемых материалов, при этом картридж содержит вход для ввода жидкой среды в картридж и выход для напитка, произведенного из вышеуказанных одного или более ингредиентов напитка, причем картридж содержит средства для производства струи напитка, где средства для производства струи напитка содержат отверстие на пути потока жидкости, связывающее вход с выходом, отличающийся тем, что картридж содержит один или более микроскопических выступов на отверстии или в его окрестности для контактирования с путем потока напитка.
Микроскопические выступы служат для создания турбулентности в потоке напитка, проходящем через напорный трубопровод (канал), что приводит к вовлечению большего количества более мелких пузырьков воздуха при фиксированном противодавлении напитка. Например, очень хорошую сливочную или молочную пену можно произвести при помощи отверстия, имеющего размеры примерно от 0,8 мм до 0,82 мм при давлении менее 1 бар. Контрольные эксперименты над напорными трубопроводами с гладкими стенками при таком же размере отверстия и давлении показали неудовлетворительное производство сливок или пены.
Один или более микроскопических выступов могут представлять собой фибриллы (тонкие волокна). Альтернативно один или более микроскопических выступов могут представлять собой неровности поверхности. Альтернативно один или более микроскопических выступов представляют собой ребра. Один или более микроскопических выступов могут брать начало от края отверстия. Альтернативно один или более микроскопических выступов могут брать начало от поверхности трубопровода, образующей участок пути потока напитка. Один или более микроскопических выступов предпочтительно расположены на входе в напорный трубопровод. Альтернативно один или более микроскопических выступов могут быть расположены в одном или более местах на участке, проходящем на расстояние до 30% вдоль длины напорного трубопровода при измерении от входа вверху по потоку.
Микроскопические выступы имеют высоту от 0,01 до 0,50 мм. Предпочтительно микроскопические выступы имеют высоту от 0,09 до 0,11 мм.
Микроскопические выступы могут иметь толщину от 0,01 до 0,50 мм. Предпочтительно микроскопические выступы имеют толщину от 0,06 до 0,10 мм. Более предпочтительно микроскопические выступы имеют толщину 0,08 мм.
Микроскопические выступы могут иметь длину до 2,5 мм. Особенно в случае, когда выступы лежат в обычном направлении потока.
2
Отверстие может иметь площадь поперечного сечения от 0,4 до 0,7 мм.
Отверстие может быть в форме вытянутой щели.
Вставка может дополнительно содержать, по меньшей мере, один вход для воздуха и средства для создания понижения давления струи напитка, посредством которых, при использовании, воздух из, по меньшей мере, одного входа для воздуха вводится в напиток в виде множества мелких пузырьков.
По меньшей мере, один вход для воздуха может быть оборудован внизу по потоку от отверстия.
Вставка может содержать выпускную трубу, ограничивающую выход.
Струя напитка, вытекающая из отверстия, может быть направлена в выпускную трубу.
Струя напитка может ударяться о поверхность выпускной трубы между выходом из отверстия и выпуском через выход.
Понятно, что под термином «картридж», используемом здесь, подразумевается любая упаковка, контейнер, пакет или резервуар, который содержит один или более ингредиентов напитка описанным образом. Картридж может быть жестким, полужестким или эластичным. Вход и выход картриджа могут быть открытыми или требовать открытия при помощи, например, прокалывания.
Картридж согласно настоящему изобретению содержит один или более ингредиентов напитка, подходящих для образования напитка. Напиток может быть, например, одним из кофе, чая, шоколада или напитком на молочной основе, включающим молоко. Ингредиенты напитка могут быть порошкообразными, молотыми, на листовой основе или жидкими. Ингредиенты напитка могут быть нерастворимыми или растворимыми, например жареный или молотый кофе, листовой чай, порошкообразный шоколад и суп, жидкие напитки на основе молока, газированные напитки и концентрированные фруктовые соки.
В нижеследующем описании термины «верхний» и «нижний» и их эквиваленты будут использованы для описания относительного расположения деталей изобретения. Термины «верхний» и «нижний» и эквиваленты следует относить к картриджу (или другим компонентам) в их нормальной ориентации для ввода в машину для приготовления напитков и последующего распределения, например, как показано на Фиг.4. В частности, «верхний» и «нижний» указывают соответственно на относительные положения ближе или дальше от верхней поверхности 11 картриджа. Дополнительно термины «внутренний» и «внешний» и эквиваленты будут использованы для описания взаимного расположения деталей изобретения. Термины «внутренний» и «внешний» и эквиваленты следует относить к взаимным расположениям в картридже (или другом компоненте) соответственно ближе или дальше от центральной или главной оси Х картриджа 1 (или другого компонента).
Далее в виде примера будут описаны воплощения настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 изображает вид в поперечном сечении внешнего элемента первого и второго воплощений картриджа, второе воплощение соответствует настоящему изобретению;
Фиг.2 изображает вид в поперечном сечении части внешнего элемента с Фиг.1, показывающий направленное внутрь цилиндрическое углубление;
Фиг.3 изображает вид в поперечном сечении части внешнего элемента с Фиг.1, показывающий щель;
Фиг.4 изображает вид в перспективе сверху внешнего элемента с Фиг.1;
Фиг.5 изображает вид в перспективе сверху внешнего элемента с Фиг.1 в перевернутой ориентации;
Фиг.6 изображает вертикальную проекцию сверху внешнего элемента с Фиг.1;
Фиг.7 изображает вид в поперечном сечении внутреннего элемента первого воплощения картриджа;
Фиг.8 изображает вид сверху в перспективе внутреннего элемента с Фиг.7;
Фиг.9 изображает вид сверху в перспективе внутреннего элемента с Фиг.7 в перевернутой ориентации;
Фиг.10 изображает вертикальную проекцию сверху внутреннего элемента с Фиг.7;
Фиг.11 изображает вид в поперечном сечении первого воплощения картриджа в собранном состоянии;
Фиг.12 изображает вид в поперечном сечении внутреннего элемента второго воплощения картриджа согласно настоящему изобретению;
Фиг.13 изображает вид в поперечном сечении части внутреннего элемента с Фиг.12, показывающий отверстие;
Фиг.14 изображает вид в перспективе сверху внутреннего элемента с Фиг.12;
Фиг.15 изображает вид в перспективе сверху внутреннего элемента с Фиг.12 в перевернутой ориентации;
Фиг.16 изображает другой вид в поперечном сечении внутреннего элемента с Фиг.12;
Фиг.17 изображает вид в поперечном сечении другой части внутреннего элемента с Фиг.12, показывающий вход для воздуха;
Фиг.18 изображает вид в поперечном сечении второго воплощения картриджа в собранном состоянии;
Фиг.19 изображает вид в поперечном сечении внешнего элемента третьего и четвертого воплощения картриджа, четвертое воплощение соответствует настоящему изобретению;
Фиг.20 изображает вид в поперечном сечении части внешнего элемента с Фиг.19, показывающий направленное внутрь цилиндрическое углубление;
Фиг.21 изображает вертикальную проекцию сверху внешнего элемента с Фиг.19;
Фиг.22 изображает вид в перспективе сверху внешнего элемента с Фиг.19;
Фиг.23 изображает вид в перспективе сверху внешнего элемента с Фиг.19 в перевернутой ориентации;
Фиг.24 изображает вид в поперечном сечении внутреннего элемента третьего воплощения картриджа;
Фиг.25 изображает вертикальную проекцию сверху внутреннего элемента с Фиг.24;
Фиг.26 изображает вид в поперечном сечении части внутреннего элемента с Фиг.24, изображающий повернутый внутрь верхний край;
Фиг.27 изображает вид в перспективе сверху внутреннего элемента с Фиг.24;
Фиг.28 изображает вид в перспективе сверху внутреннего элемента с Фиг.24 в перевернутой ориентации;
Фиг.29 изображает вид в поперечном сечении третьего воплощения картриджа в собранном состоянии;
Фиг.30 изображает вид в поперечном сечении внутреннего элемента четвертого воплощения картриджа;
Фиг.31 изображает вертикальную проекцию сверху внутреннего элемента с Фиг.30;
Фиг.32 изображает вид в перспективе сверху внутреннего элемента с Фиг.30;
Фиг.33 изображает вид в перспективе сверху внутреннего элемента с Фиг.30 в перевернутой ориентации;
Фиг.34 изображает вид в поперечном сечении четвертого воплощения картриджа в собранном состоянии;
Фиг.35 изображает схематичный вид в перспективе участка картриджа, показывающий отверстие для производства струи напитка; и
Фиг.36 изображает схематичный вид в перспективе участка картриджа, показывающий отверстие с Фиг.35 в альтернативном расположении.
Как показано на Фиг.11, картридж 1, как правило, содержит внешний элемент 2, внутренний элемент 3 и ламинат 5. Внешний элемент 2, внутренний элемент 3 и ламинат 5 собраны для образования картриджа 1, который имеет внутреннее пространство 120 для хранения одного или более ингредиентов напитка, вход 121, выход 122 и путь потока напитка, связывающий вход 121 с выходом 122 и проходящий через внутреннее пространство 120. Вход 121 и выход 122 изначально герметизированы ламинатом 5 и открываются путем прокалывания или разрезания ламината 5. Путь потока напитка ограничен пространственным взаимоотношением между внешним элементом 2, внутренним элементом 3 и ламинатом 5, что будет описано ниже. Другие компоненты могут по желанию быть включены в картридж 1, такие, например, как фильтр 4, что будет описано ниже.
Первый вариант картриджа 1, не в соответствии с изобретением, но который будет описан как пример предшествующего уровня техники, показан на Фиг. с 1 по 11. Первый вариант картриджа 1, в частности, предназначен для использования в распределении (раздаче) отфильтрованных продуктов, таких как жареный и молотый кофе или листовой чай. Однако этот вариант картриджа 1 и другие варианты, описанные ниже, могут быть использованы с другими продуктами, такими как шоколад, кофе, чай, подсластители, стимулирующие напитки, приправы, алкогольные напитки, сухое молоко, фруктовые соки, сквоши, фруктовые напитки и десерты.
Как можно увидеть на Фиг.5, общая форма картриджа 1, как правило, круглая или дискообразная, причем диаметр картриджа 1 значительно больше, чем его высота. Главная ось Х проходит через центр внешнего элемента, как показано на Фиг.1. Как правило, общий диаметр внешнего элемента 2 составляет 74,5 мм ± 6 мм и общая высота составляет 16 мм ± 3 мм. Как правило, объем картриджа 1 при сборке составляет 30,2 мл ± 20%.
Внешний элемент 2, в основном, содержит чашеобразный корпус 10, имеющий изогнутую кольцевую стенку 13, закрытую верхнюю поверхность 11 и открытое дно 12. Диаметр внешнего элемента 2 на верхней поверхности 11 меньше по сравнению с диаметром на дне 12, что происходит из-за расхождения кольцевой стенки 13 по мере ее прохождения от закрытой верхней поверхности 11 к открытому дну 12. Кольцевая стенка 13 и закрытая верхняя поверхность 11 вместе образуют резервуар, имеющий внутреннее пространство 34.
Полое, направленное внутрь, цилиндрическое углубление 18 оборудовано в закрытой верхней поверхности 11 с центром на главной оси Х. Как более ясно показано на Фиг.2, цилиндрическое углубление 18 содержит ступенчатый профиль, имеющий первый, второй и третий участки 19, 20 и 21. Первый участок 19 является прямым круглым цилиндром. Второй участок 20 имеет форму усеченного конуса и сужается внутрь. Третий участок 21 представляет собой другой прямой круглый цилиндр и закрыт нижней поверхностью 31. Диаметр первого, второго и третьего участков 19, 20 и 21 постепенно уменьшается так, что диаметр цилиндрического углубления 18 уменьшается при переходе от верхней поверхности 11 к закрытой нижней поверхности 31 цилиндрического углубления 18. Как правило, горизонтальное плечо 32 выполнено в цилиндрическом углублении 18 на стыке между вторым и третьим участками 20 и 21.
Выступающее наружу плечо 33 образовано на внешнем элементе 2 около дна 12. Выступающее наружу плечо 33 формирует вторую стенку 15, коаксиальную с кольцевой стенкой 13 так, чтобы ограничивать кольцевой путь, образующий трубопровод 16 между второй стенкой 15 и кольцевой стенкой 13. Трубопровод 16 проходит вокруг окружности периметра внешнего элемента 2. Ряд щелей 17 оборудован в кольцевой стенке 13 на уровне трубопровода 16 для обеспечения газожидкостного соединения между трубопроводом 16 и внутренним пространством 34 внешнего элемента 2. Как показано на Фиг.3, щели 17 содержат вертикальные разрезы в кольцевой стенке 13. Оборудовано от 20 до 40 щелей. В показанном воплощении оборудовано тридцать семь щелей 17, равномерно разнесенных по периметру трубопровода 16. Щели 17 предпочтительно имеют длину от 1,4 до 1,8 мм. Как правило, длина каждой щели составляет 1,6 мм, что представляет 10% от общей высоты внешнего элемента 2. Ширина каждой щели составляет от 0,25 до 0,35 мм. Как правило, ширина каждой щели составляет 0,3 мм. Ширина щелей 17 достаточно узкая для предотвращения прохождения между ними ингредиентов напитка в трубопровод 16 либо в течение хранения, либо при использовании.
Впускная камера 26 оборудована на внешнем элементе 2 на периметре внешнего элемента 2. Оборудована цилиндрическая стенка 27, как наиболее ясно показано на Фиг.5, которая ограничивает впускную камеру 26 внутри и отделяет впускную камеру 26 от внутреннего пространства 34 внешнего элемента 2. Цилиндрическая стенка 27 имеет закрытую верхнюю поверхность 28, которая сформирована на плоскости, перпендикулярной главной оси Х, и открытый нижний конец 29, лежащий в одной плоскости с дном 12 внешнего элемента 2. Впускная камера 26 сообщается с трубопроводом 16 через две щели 30, как показано на Фиг.1.
Альтернативно для сообщения между трубопроводом 16 и впускной камерой 26 может быть оборудовано от одной до четырех щелей.
Нижний конец выступающего наружу плеча 33 оборудован проходящим наружу фланцем 35, который проходит перпендикулярно главной оси Х. Как правило, фланец 35 имеет ширину от 2 до 4 мм. Участок фланца 35 увеличен для образования рукоятки 24, при помощи которой можно удерживать внешний элемент 2. Рукоятка 24 оборудована повернутым вверх ободом 25 для улучшения захвата.
Внешний элемент 2 выполнен как одна деталь из полиэтилена с высокой плотностью, полипропилена, полистирола, полиэфира или из слоистого материала из двух или более из этих материалов. Подходящий полипропилен может быть из ряда полимеров, выпускаемых DSM UK Limited (Redditch, United Kingdom). Внешний элемент может быть непрозрачным, прозрачным или полупрозрачным. Процесс изготовления может представлять собой литьевое формование.
Внутренний элемент 3, как показано на Фиг. с 7 по 10, содержит кольцевую раму 41 и проходящую вниз цилиндрическую воронку 40. Главная ось Х проходит через центр внутреннего элемента 3, как показано на Фиг.7.
Как наилучшим образом показано на Фиг.8, кольцевая рама 41 содержит внешний обод 51 и внутреннюю ступицу 52, соединенные десятью равномерно разнесенными радиальными спицами 53. Внутренняя ступица 52 объединена с цилиндрической воронкой 40 и проходит от нее. Фильтрационные отверстия 55 выполнены в кольцевой раме 41 между радиальными спицами 53. Фильтр 4 располагается на кольцевой раме 41 так, чтобы накрывать фильтрационные отверстия 55. Фильтр предпочтительно изготовлен из материала с высокой прочностью во влажном состоянии, например из нетканого волокнистого материала из полиэфира. Другие материалы, которые могут быть использованы, включают в себя водонепроницаемые целлюлозные материалы, такие как целлюлозный материал, содержащий тканые волокна бумаги. Тканые волокна бумаги могут быть примешаны к волокнам полипропилена, поливинилхлорида и/или полиэтилена. Включение этих пластиковых материалов в целлюлозный материал наделяет целлюлозный материал термоплавкостью. Фильтр 4 также может быть обработан или покрыт материалом, который активируется теплом и/или давлением, так что он, таким образом, может быть герметично скреплен с кольцевой рамой 41.
Как показано на виде в поперечном сечении с Фиг.7, внутренняя ступица 52 располагается в нижнем положении относительно внешнего обода 51, что приводит к тому, что кольцевая рама 41 имеет наклонный вниз профиль.
Верхняя поверхность каждой спицы 53 оборудована вертикальной перегородкой 54, которая разделяет свободное пространство над кольцевой рамой 41 на множество проходов 57. Каждый проход 57 ограничен с обеих сторон перегородкой 54 и на нижней поверхности фильтром 4. Проходы 57 от внешнего обода 51 проходят вниз и выходят в цилиндрическую воронку 40 через отверстия 56, ограниченные внутренними окончаниями перегородок 54.
Цилиндрическая воронка 40 содержит внешнюю трубу 42, окружающую внутреннюю выпускную трубу 43. Внешняя труба 42 образует внешнюю поверхность цилиндрической воронки 40. Выпускная труба 43 соединена с внешней трубой 42 на верхнем конце выпускной трубы 43 при помощи кольцевого фланца 47. Выпускная труба 43 содержит вход 45 на верхнем конце, который сообщается с отверстиями 56 проходов 57, и выход 44 на нижнем конце, через который готовый напиток может выливаться в чашку или другой резервуар. Выпускная труба 43 содержит участок 48 в форме усеченного конуса на верхнем конце и цилиндрический участок 58 на нижнем конце. Цилиндрический участок 58 может иметь небольшое сужение, такое, что он сужается по направлению к выходу 44. Участок 48 в форме усеченного конуса помогает направить напиток из проходов 57 вниз к выходу 44 без возникновения турбулентности в напитке. На верхней поверхности участок 48 в форме усеченного конуса оборудован четырьмя опорными перегородками 49, равномерно разнесенными вокруг периметра цилиндрической воронки 40. Опорные перегородки 49 образуют каналы 50 между ними. Верхние грани опорных перегородок 49 выровнены друг с другом и перпендикулярны главной оси Х.
Внутренний элемент 3 может быть выполнен как одна деталь из полипропилена или подобного материала, как описано выше, путем литьевого формования таким же способом, как и внешний элемент 2.
Альтернативно внутренний элемент 3 и/или внешний элемент 2 может быть выполнен из биоразлагающего полимера. Примеры подходящих материалов включают в себя разлагаемый полиэтилен (например, SPITEK, производимый Symphony Environmental, Borehamwood, United Kingdom), разлагаемый полиэфирамид (например, BAK 1095, производимый Symphony Environmental), полилактичные кислоты (PLA, производимые Cargil, Миннесота, США), полимеры на основе крахмала, производные целлюлозы и полипептиды.
Ламинат 5 образован двумя слоями - первый слой из алюминия и второй слой из литого полипропилена. Алюминиевый слой имеет толщину от 0,02 до 0,07 мм. Слой из литого полипропилена имеет толщину от 0,025 до 0,065 мм. В одном воплощении алюминиевый слой имеет толщину 0,06 мм, и слой полипропилена имеет толщину 0,025 мм. Этот ламинат является особо преимущественным, так как обладает высокой сопротивляемостью скручиванию в ходе сборки. В результате ламинат 5 может быть предварительно отрезан до подходящего размера и формы и затем транспортирован на участок сборки на производственной линии без деформации. Следовательно, ламинат 5 особо хорошо подходит для сварки. Могут быть использованы и другие слоистые материалы, включающие РЕТ(полиэтилен терефталат)/алюминий/РР(полипропилен), РЕ(полиэтилен)/EVOH(этилен виниловый спирт)/РР, РЕТ/металлизированный/РР и алюминий/РР ламинаты. Рулонная заготовка ламината может быть использована вместо штампованной заготовки.
Картридж 1 может быть закрыт жесткой или полужесткой крышкой вместо эластичного ламината.
Сборка картриджа 1 включает в себя следующие этапы:
а) внутренний элемент 3 помещается во внешний элемент 2;
b) фильтр 4 отрезается по форме и помещается на внутренний элемент 3 так, чтобы помещаться над цилиндрической воронкой 40 и опираться на кольцевую раму 41;
с) внутренний элемент 3, внешний элемент 2 и фильтр 4 соединяются при помощи ультразвуковой сварки;
d) картридж 1 заполняется одним или более ингредиентами напитка;
е) ламинат 5 прикрепляется на внешний элемент 2.
Эти этапы будут более подробно описаны ниже.
Внешний элемент 2 сориентирован так, что его открытое дно 12 направлено вверх. Внутренний элемент 3 затем помещается во внешний элемент 2, причем его внешний обод 51 помещается в свободной посадке на осевое протяжение 14 на верхней поверхности 11 картриджа 1. Цилиндрическое углубление 18 внешнего элемента 2 в это же время помещается в верхний участок цилиндрической воронки 40 внутреннего элемента 3. Третий участок 21 цилиндрического углубления 18 помещен внутрь цилиндрической воронки 40 так, что закрытая нижняя поверхность 31 цилиндрического углубления 18 опирается на опорные перегородки 49 внутреннего элемента 3. Фильтр 4 затем помещается поверх внутреннего элемента 3 так, что фильтрационный материал контактирует с кольцевым ободом 51. Затем используется процесс ультразвуковой сварки для соединения фильтра 4 с внутренним элементом 3 и в то же время, и на том же технологическом этапе внутреннего элемента 3 и внешнего элемента 2. Внутренний элемент 3 и фильтр 4 привариваются вокруг внешнего обода 51. Внутренний элемент 3 и внешний элемент 2 соединяются при помощи линий сварки вокруг внешнего обода 51, а также по верхним граням перегородок 54.
Как наиболее ясно показано на Фиг.11, внешний элемент 2 и внутренний элемент 3, будучи соединенными, образуют свободное пространство 130 во внутреннем пространстве 120 ниже кольцевого фланца 41 и снаружи от цилиндрической воронки 40, которое образует фильтрационную камеру. Фильтрационная камера 130 и проходы 57 над кольцевой рамой 41 разделены фильтрационной бумагой 4.
Фильтрационная камера 130 содержит один или более ингредиентов напитка 200. Один или более ингредиентов напитка упакованы в фильтрационную камеру 130. Для фильтрованного напитка ингредиентом, как правило, является жареный или молотый кофе или листовой чай. Плотность упаковки ингредиентов напитка в фильтрационной камере 130 по желанию может быть изменена. Как правило, для фильтрованного кофе фильтрационная камера содержит от 5 до 10,2 граммов жареного и молотого кофе на фильтрационном пласте толщиной, как правило, от 5 до 14 мм. По выбору внутреннее пространство 120 может содержать один или более корпусов, таких как сферы, которые способны свободно перемещаться во внутреннем пространстве 120 для способствования перемешиванию, создавая турбулентность и разрушая отложения ингредиентов напитка в ходе выпуска напитка.
Ламинат 5 затем прикрепляется к внешнему элементу 2 при помощи выполнения сварного шва 126 по периметру ламината 5 для присоединения ламината 5 к нижней поверхности выступающего наружу фланца 35. Сварной шов 126 продлевается для присоединения ламината 5 к нижней грани цилиндрической стенки 27 впускной камеры 26. Дополнительно выполняется сварной шов 125 между ламинатом 5 и нижней гранью внешней трубы 42 цилиндрической воронки 40. Ламинат 5 образует нижнюю стенку фильтрационной камеры 130, а также герметизирует впускную камеру 26 и цилиндрическую воронку 40. Однако до распределения между ламинатом 5 и нижней гранью выпускной трубы 43 существует небольшой зазор 123. Может быть применено множество способов сварки, такие как термическая и ультразвуковая сварка, в зависимости от особенностей материала ламината 5.
Преимущественно внутренний элемент 3 размещен между внешним элементом 2 и ламинатом 5. Внутренний элемент 3 изготовлен из относительно жесткого материала, такого как полипропилен. Как таковой, внутренний элемент 3 образует силовой элемент, который предназначен для поддержания ламината 5 и внешнего элемента 2 в отдаленном друг от друга положении, когда картридж 1 сжимается. Предпочтительно, чтобы картридж 1 подвергался сжимающей нагрузке от 130 до 280 Н при использовании. Сжимающая сила предотвращает разрушение картриджа под действием внутреннего давления, а также служит для прижатия внутреннего элемента 3 и внешнего элемента 2 друг к другу. Это обеспечивает то, что внутренние размеры проходов и отверстий в картридже 1 являются неизменными и неспособны изменяться в ходе увеличения давления в картридже 1.
Для использования картриджа 1, в первую очередь, он помещается в машину для приготовления напитков, и вход 121 и выход 122 открываются при помощи прокалывающих элементов машины для приготовления напитков, которые протыкают и отворачивают ламинат 5. Жидкая среда, как правило вода, под давлением входит в картридж 1 через вход 121 во впускную камеру 26 под давлением от 0,1 до 2,0 бар (10-200 кПа). Из нее вода направляется по потоку через щели 30 и вокруг трубопровода 16 и в фильтрационную камеру 130 картриджа 1 через множество щелей 17. Вода нагнетается радиально внутрь через фильтрационную камеру 130 и перемешивается с ингредиентами 200 напитка, содержащимися в ней. Вода в то же время нагнетается вверх, сквозь ингредиенты напитка. Напиток, сформированный при помощи прохождения воды через ингредиенты напитка, проходит через фильтр 4 и фильтрационные отверстия 55 в проходы 57, расположенные над кольцевой рамой 41. Герметичное соединение фильтра 4 со спицами 53 и сварка обода 51 с внешним элементом 2 обеспечивает то, что не будет каких-либо обходных путей, и весь напиток будет вынужден пройти через фильтр 4.
Напиток затем протекает вниз вдоль радиальных проходов 57, образованных между перегородками 54, и через отверстия 56 в цилиндрическую воронку 40. Напиток проходит вдоль каналов 50 между опорными перегородками 47 и вниз по выпускной трубе 43 к выходу 44, где напиток выходит в контейнер, такой как чашка.
Предпочтительно машина для приготовления напитков содержит приспособление для продувки воздухом, при помощи которого сжатый воздух направляется через картридж 1 в конце цикла распределения для сгона оставшегося напитка в резервуар.
Теперь со ссылкой на Фиг. с 12 по 18 будет описан второй вариант картриджа 1, воплощающий настоящее изобретение. Второй вариант картриджа 1, в частности, предназначен для использования в распределении продуктов вида эспрессо, таких как жареный и молотый кофе, когда желательно произвести напиток, имеющий пену из маленьких пузырьков, известную как «crema». Многие детали второго варианта картриджа 1 подобны деталям первого варианта, и для обозначения похожих деталей использованы похожие сcылочные номера. В последующем описании будет описана разница между первым и вторым вариантами. Общие детали, функционирующие одинаковым образом, не будут описаны подробно.
Внешний элемент 2 имеет ту же конструкцию, как и в первом варианте картриджа 1, и показан на Фиг. с 1 по 6.
Кольцевая рама 41 внутреннего элемента 3 такая же, как и в первом варианте. Также фильтр 4 расположен на кольцевой раме 41 так, чтобы закрывать фильтрационные отверстия 55. Внешняя труба 42 цилиндрической воронки 40 такая же, как и раньше. Однако существует ряд отличий в конструкции внутреннего элемента 3 второго варианта, по сравнению с первым вариантом. Как показано на Фиг.16, выпускная труба 43 оборудована перегородкой 65, которая проходит вверх в выпускной трубе 43 от выхода 44. Перегородка 65 помогает предотвращать распыление напитка и/или его разбрызгивание при выходе из выпускной трубы 43. Профиль выпускной трубы 43 также отличается и содержит ступенчатый профиль с отдаленным изломом 66 около верхнего конца трубы 43.
Предусмотрен обод 67, проходящий вверх от кольцевого фланца 47, соединяющего внешнюю трубу 42 с выпускной трубой 43. Обод 67 окружает вход 45 выпускной трубы 43 и ограничивает кольцевой канал 69 между ободом 67 и верхним участком внешней трубы 42. Обод 67 оборудован плечом 68, направленным внутрь. В одной точке на периметре обода 67 имеется отверстие 70 в форме щели, которое проходит от верхней грани обода 67 до точки, чуть ниже уровня плеча 68, что наиболее ясно показано на Фиг.12 и 13. Щель имеет ширину 0,64 мм.
В соответствии с настоящим изобретением, и как схематично показано на Фиг.35 и 36, отверстие 70 снабжено одним или более микроскопическими выступами 150, которые сталкиваются с потоком жидкости через отверстие 70. На чертежах выступы 150 показаны в увеличенном масштабе в целях иллюстрации. На Фиг.35 выступ 150 имеет форму U-образного ребра, которое расположено на входе 154 вверху по потоку трубопровода 152 непосредственно перед отверстием 70. Ребро проходит от одной стороны трубопровода 152 до другой, проходя по дну трубопровода 152. Ребро 150 выступает в трубопровод на расстояние h, как показано на Фиг.35. «Высота» h ребра может составлять от 0,001 до 0,50 мм в зависимости от желаемого воздействия на проходящий напиток. Предпочтительно высота h составляет от 0,09 до 0,11 мм. Ребро 150 имеет «толщину» t в направлении потока, составляющую от 0,01 мм до 0,50 мм в зависимости от желаемого воздействия на проходящий напиток. Предпочтительно толщина t составляет от 0,06 до 1,00 мм. Более предпочтительно толщина t составляет 0,08 мм.
Может быть предусмотрено более одного ребра. U-образное ребро может быть замещено двумя ребрами по боковым стенкам трубопровода 152, оставляя дно трубопровода 152 чистым. Может быть предусмотрено множество ребер 150 вдоль длины напорного трубопровода 152. Предпочтительно ребра или другие выступы ограничиваются участком, составляющим 30% от длины напорного трубопровода 152, отмеренным от входа 154 вверху по потоку.
Один или более выступов 150 могут быть расположены на ободе 151 внизу по потоку отверстия 70.
В другом воплощении, как показано на Фиг.36, выступы могут содержать ряд ребер, проходящих вдоль напорного трубопровода 152. Ребра могут быть прямыми или извилистыми. Ребра могут иметь высоту от 0,001 мм до 0,50 мм в зависимости от желаемого воздействия на проходящий напиток. Предпочтительно высота h составляет от 0,09 до 0,11 мм. Ребра могут иметь длину от 0,2 до 2,50 мм. Альтернативно ребра могут быть перпендикулярны или располагаться под углом к направлению потока. В непоказанном воплощении выступы могут иметь форму волосков или фибрилл, выступающих от стенок трубопровода 152 в напорном трубопроводе 152. Альтернативно выступы могут иметь более распространенную форму неровностей поверхности.
Выступы 150 могут быть равномерно расположены и разнесены или случайно расположены и разнесены.
Выступы могут быть образованы из того же материала и в том же процессе, что и в напорном трубопроводе 152, например в течение формования, или могут быть сформированы после напорного трубопровода 152 при помощи этапа обработки, такого как абляция (вымывание), размалывание, придание шероховатости поверхности трубопровода или добавление материала при помощи клея.
Вход для воздуха 71 оборудован на кольцевом фланце 47, выровненный по окружности с отверстием 70, как показано на Фиг.16 и 17. Вход для воздуха 71 содержит отверстие, проходящее через фланец 47 так, чтобы обеспечивать соединение между точкой над фланцем 47 и свободным пространством под фланцем 47 между внешней трубой 42 и выпускной трубой 43. Предпочтительно и как показано, вход для воздуха 71 содержит верхний участок 73 в форме усеченного конуса и нижний цилиндрический участок 72. Вход для воздуха 71, как правило, формируется при помощи формовочного инструмента, такого как шпилька. Конический профиль входа для воздуха 71 позволяет проще удалить формовочный инструмент из формованного компонента. Стенка внешней трубы 42 в окрестности входа для воздуха 71 имеет такую форму, чтобы образовывать переход (скат) 75, ведущий от входа для воздуха 71 к входу 45 выпускной трубы 43. Как показано на Фиг.17, наклонное плечо 74 образовано между входом для воздуха 71 и переходом 75 для обеспечения того, что струя напитка, выходящая из щели 70, не ударяется сразу об верхнюю поверхность фланца 47 в непосредственной близости от входа для воздуха 71.
Процедура сборки для второго варианта картриджа 1 подобна сборке первого варианта. Однако существуют некоторые отличия. Как показано на Фиг.18, третий участок 21 цилиндрического углубления 18 посажен внутрь опорного обода 67, а не на опорные перегородки. Плечо 32 цилиндрического углубления 18 между вторым участком 20 и третьим участком 21 опирается на верхнюю грань опорного обода 67 внутреннего элемента 3. Таким образом, формируется зона стыка 124 между внутренним элементом 3 и внешним элементом 2, содержащая торцевое уплотнение между цилиндрическим углублением 18 и опорным ободом 67, которое проходит вокруг практически всего периметра картриджа 1. Уплотнение между цилиндрическим углублением 18 и опорным ободом 67 не является герметичным из-за того, что щель 70 в опорном ободе 67 проходит через опорный обод и вниз к точке, слегка ниже плеча 68. Следовательно, взаимодействие между цилиндрическим углублением 18 и опорным ободом 67 трансформирует щель 70 в отверстие 128 прямоугольной формы, что наиболее ясно видно на Фиг.18, обеспечивающее газожидкостное соединение между кольцевым каналом 69 и выпускной трубой 43. Отверстие, как правило, имеет ширину 0,64 мм и длину 0,69 мм.
2
Работа второго варианта картриджа 1 для распределения напитка подобна работе первого варианта, но с некоторыми отличиями. Напиток в радиальных проходах 57 проходит вниз вдоль проходов 57, образованных между перегородками 54, и через отверстия 56, и в кольцевой канал 69 цилиндрической воронки 40. Из кольцевого канала 69 напиток нагнетается под давлением через отверстие 128 под действием противодавления напитка, собирающегося в фильтрационной камере 130 и проходах 57. Напиток, таким образом, нагнетается через отверстие 128 как струя и поступает в расширительную камеру, образованную верхним концом выпускной трубы 43. Струя напитка протекает поверх и/или через микроскопические выступы 150 на ободе 151 отверстия 128 или в напорном трубопроводе 152. Как показано на Фиг.18, струя напитка проходит непосредственно над входом для воздуха 71. Когда напиток входит в выпускную трубу 43, давление напитка падает. В результате воздух внедряется в поток напитка в форме множества маленьких пузырьков воздуха по мере того, как воздух выходит через вход для воздуха 71. Струя напитка, выходящая из отверстия 128, направляется вниз к выходу 44, где напиток высвобождается в резервуар, такой как чашка, где воздушные пузырьки формируют желаемую пену. Таким образом, отверстие 128 и вход для воздуха 71 вместе образуют эдуктор, который предназначен для внедрения воздуха в напиток. Присутствие микроскопических выступов приводит к снижению размеров пузырьков воздуха, внедряемых в поток. Поток напитка в эдукторе должен поддерживаться как можно более гладким, что снизит потери давления. Преимущественно стенки эдуктора должны быть вогнутыми, чтобы снизить потери из-за трения в пристеночной области. Допуск на размер отверстия 128 является маленьким. Предпочтительно размер отверстия является фиксированным плюс или минус 0,02 мм.
Теперь, в целях описания предшествующего уровня техники, будет описан третий вариант картриджа 1, который показан на Фиг. с 19 по 29. Третий вариант картриджа 1, в частности, предназначен для распределения растворимых продуктов, которые могут быть порошкообразными, жидкими, сиропообразными, гелевыми или иметь другую форму. Растворимый продукт растворяется или образует суспензию в жидкой среде, такой как вода, когда жидкая среда пропускается при использовании через картридж 1. Примеры напитков включают шоколад, кофе, молоко, чай, суп или другие обезвоженные или растворимые в воде продукты. Многие детали третьего варианта картриджа 1 такие же, как и в предыдущих вариантах, и похожие номера используются для ссылки на похожие детали. В нижеприведенном описании будет описана разница между третьим вариантом и предыдущими вариантами. Общие детали, функционирующие одинаково, не будут описаны подробно.
По сравнению с внешним элементом 2 предшествующих вариантов полое направленное вниз цилиндрическое углубление 18 внешнего элемента 2 третьего варианта имеет больший общий диаметр, как показано на Фиг.20. В частности, диаметр первого участка 19, как правило, составляет от 16 до 18 мм, по сравнению с 13,2 мм для внешнего элемента 2 предшествующих вариантов. Дополнительно первый участок 19 снабжен выпуклой внешней поверхностью 19а или выпуклостью, как показано наиболее ясно на Фиг.20, назначение которого будет описано ниже. Диаметр третьего участка 21 картриджа 1, однако, такой же, что приводит к тому, что площадь плеча 32 в этом третьем варианте картриджа 1 больше. Как правило, объем картриджа 1 при сборке составляет 32,5 мл ± 20%.
Количество и расположение щелей на нижнем конце кольцевой стенки 13 также отличается. Предусмотрено от 3 до 5 щелей. В воплощении, показанном на Фиг.23, предусмотрено четыре щели 36, равномерно разнесенных по периметру трубопровода 16. Щели 36 слегка шире, чем в предыдущих вариантах картриджа 1, и их ширина составляет от 0,35 до 0,45 мм, предпочтительно 0,4 мм.
В других отношениях внешние элементы 2 картриджей 1 подобны.
Конструкция цилиндрической воронки 40 внутреннего элемента 3 подобна первому варианту картриджа 1, она оборудована внешней трубой 42, выпускной трубой 45, кольцевым фланцем 47 и опорными перегородками 49. Единственное отличие заключается в том, что выпускная труба 45 имеет форму с участком 92 в форме усеченного конуса и нижним цилиндрическим участком 93.
В отличие от предшествующих вариантов и как показано на Фиг. с 24 по 28, кольцевая рама 41 заменена участком юбки 80, который окружает цилиндрическую воронку 40 и присоединен к ней при помощи восьми радиальных распорок 87, которые присоединяются к цилиндрической воронке 40 на или рядом с кольцевым фланцем 47. Цилиндрическое протяжение 81 участка юбки 80 проходит вверх от распорок 87, для того чтобы образовывать камеру 90 с открытой верхней поверхностью. Верхний обод 91 цилиндрического протяжения 81 имеет повернутый внутрь профиль, как показано на Фиг.26. Кольцевая стенка 82 участка юбки 80 проходит вниз от распорок 87 так, чтобы ограничивать кольцевой канал 86 между участком юбки 80 и внешней трубой 42.
Кольцевая стенка 82 содержит на нижнем конце внешний фланец 83, который располагается перпендикулярно главной оси Х. Обод 84 проходит вниз от нижней поверхности фланца 83 и содержит пять отверстий 85, которые равномерно разнесены по окружности вокруг обода 84. Таким образом, обод 84 снабжен зазубренным нижним профилем.
Отверстия 89 образованы между распорками 87, делая возможным соединение между камерой 90 и кольцевым каналом 86.
Процедура сборки третьего варианта картриджа 1 подобна сборке первого варианта, но с некоторыми отличиями. Внешний элемент 2 и внутренний элемент 3 плотно посажены друг на друга, как показано на Фиг.29, и удерживаются при помощи защелкивания, а не при помощи сварки. При соединении двух элементов направленное внутрь цилиндрическое углубление 18 помещается внутрь вертикального цилиндрического протяжения 81 участка юбки 80. Внутренний элемент 3 удерживается во внешнем элементе 2 при помощи фрикционного зацепления выпуклой внешней поверхности 19а первого участка 19 цилиндрического углубления 18 с загнутым внутрь ободом 91 верхнего цилиндрического протяжения 81. Когда внутренний элемент 3 расположен во внешнем элементе 2, образуется камера 134 для перемешивания, расположенная снаружи от участка юбки 80. Камера 134 для перемешивания содержит ингредиенты 200 напитка до распределения. Следует отметить, что четыре входа 36 и пять отверстий 85 расположены в шахматном порядке по окружности относительно друг друга. Радиальное расположение двух частей относительно друг друга не должно быть ограничено или зафиксировано в ходе сборки, так как использование четырех входов 36 и пяти отверстий 85 обеспечивает то, что между входами и отверстиями при любом относительном вращательном расположении компонентов возникает смещение.
Один или более ингредиентов напитка упаковываются в камеру 134 для перемешивания в картридже. Плотность упаковки ингредиентов напитка в камере 134 для перемешивания может быть при желании изменена.
Затем на внешний элемент 2 и внутренний элемент 3 прикрепляется ламинат 5 таким же образом, как описано выше в предыдущих вариантах.
При использовании вода входит в камеру 134 для перемешивания через четыре щели 36 таким же образом, как и в предыдущих вариантах картриджа. Вода нагнетается радиально внутрь через камеру для перемешивания и смешивается с ингредиентами напитка, содержащимися в ней. Продукт растворяется или перемешивается с водой и образует напиток в камере 134 для перемешивания, и затем проходит через отверстия 85 в кольцевой канал 86 при помощи противодавления напитка и воды в камере 134 для перемешивания. Окружное расположение в шахматном порядке четырех входных щелей 36 и пяти отверстий 85 обеспечивает то, что струи воды не способны проходить радиально непосредственно из входных щелей 36 в отверстия 85 без предварительной циркуляции внутри камеры 134 для перемешивания. Таким образом, степень и консистенция растворения или перемешивания продукта значительно увеличивается. Напиток нагнетается вверх в кольцевом канале 86, через отверстия 89 между распорками 87 и в камеру 90. Напиток проходит из камеры 90 через входы 45 между опорными перегородками 49 в выпускную трубу 43 и по направлению к выходу 44, где напиток высвобождается в резервуар, такой как чашка. Картридж находит особое применение с ингредиентами напитка в форме вязких жидкостей или гелей. В одном применении в картридже 1 содержится ингредиент жидкого шоколада с вязкостью от 1700 до 3900 мПа при комнатной температуре и от 5000 до 10000 мПа при 0°С, и является преломляющим твердым веществом при 67 Бриксах ± 3. В другом применении в картридже 1 содержится жидкий кофе с вязкостью от 70 до 2000 мПа при комнатной температуре и от 80 до 5000 мПа при 0°С, где кофе имеет общий уровень твердых веществ от 40 до 70%.
Четвертый вариант картриджа 1, воплощающий настоящее изобретение, показан на Фиг. с 30 по 34. Четвертый вариант картриджа 1 предназначен в особенности для использования в распределении жидких продуктов, таких как концентрированное жидкое молоко. Многие детали четвертого варианта картриджа 1 схожи с предшествующими вариантами и похожие номера использованы для ссылки на похожие детали. В нижеприведенном описании объяснена разница между четвертым вариантом и предыдущими вариантами. Общие детали, функционирующие одинаковым образом, не будут описаны подробно.
Внешний элемент 2 такой же, как и в третьем варианте картриджа 1, и показан на Фиг. с 19 по 23.
Цилиндрическая воронка 40 внутреннего элемента 3 подобна показанной во втором варианте картриджа 1, но с некоторыми отличиями. Как показано на Фиг.30, выпускная труба 43 имеет форму с верхним участком 106 в форме усеченного конуса и нижним цилиндрическим участком 107. На внутренней поверхности выпускной трубы 43 оборудованы три осевых ребра 105 для направления распределенного напитка вниз к выходу 44 и предотвращения вращения высвобождаемого напитка внутри трубы. Следовательно, ребра 105 выполняют функцию барьеров. Как и во втором варианте картриджа 1, вход для воздуха 71 оборудован в кольцевом фланце 47, и вход снабжен микроскопическими выступами 150 в соответствии с настоящим воплощением типа, описанного со ссылкой на второй вариант картриджа. Однако спуск 75 под входом 71 для воздуха более вытянут, чем во втором варианте.
Предусмотрен участок юбки 80, подобно показанному в третьем варианте картриджа 1, описанном выше. В ободе 84 предусмотрено от 5 до 12 отверстий 85. Как правило, предусмотрено десять отверстий, а не пять, как в третьем варианте картриджа 1.
Имеется кольцевая чаша 100, проходящая от фланца 83 участка юбки 80 и объединенная с ним. Кольцевая чаша 100 содержит раструбный корпус 101 с открытым верхним раструбом 104, направленным вверх. Четыре подающих отверстия 103, показанные на Фиг.30 и 31, расположены в корпусе 101 на нижнем конце чаши 100 или около него, где она соединяется с участком юбки 80. Предпочтительно четыре отверстия равномерно разнесены по периметру чаши 100.
Ламинат 5 такого же типа, как описано выше в предыдущих воплощениях.
Процедура сборки четвертого варианта картриджа 1 такая же, как и для третьего варианта.
Работа четвертого варианта картриджа подобна работе третьего варианта. Вода входит в картридж 1 и в камеру 134 для перемешивания таким же образом, что и раньше. Здесь вода перемешивается и разбавляет жидкий продукт, который затем нагнетается через отверстие 85 по направлению к выходу 44, как описано выше. Часть жидкого продукта изначально содержится в кольцевой чаше 100, как показано на Фиг.34, и не подвергается немедленному разжижению водой, входящей в камеру 134 для перемешивания. Разжиженный жидкий продукт в нижней части камеры 134 для перемешивания будет стремиться выйти через отверстия 85, а не нагнетаться вверх и в кольцевую чашу 100 через верхний раструб 104, следовательно, жидкий продукт в кольцевой чаше 100 останется относительно концентрированным по сравнению с продуктом в нижней части камеры 134 для перемешивания. Жидкий продукт в кольцевой чаше 100 капает через подающие отверстия 103 в поток продукта, выходящий из камеры 134 для перемешивания через отверстия 85. Кольцевая чаша 100 предназначена для выравнивания концентрации разжиженного продукта, входящего в цилиндрическую воронку 40, путем удерживания части концентрированного жидкого продукта и высвобождения его в выходящий жидкий поток более равномерно на протяжении цикла распределения.
Из кольцевого канала 86 напиток нагнетается под давлением через отверстие 128 под действием противодавления напитка, собирающегося в фильтрационной камере 134 и камере 90. Напиток нагнетается, таким образом, в виде струи через отверстие 128 и через микроскопические выступы 150 и в расширительную камеру, образованную верхним концом выпускной трубы 43. Как показано на Фиг.34, струя напитка проходит непосредственно над входом для воздуха 71. По мере попадания напитка в выпускную трубу 43, давление струи напитка падает. В результате воздух внедряется в поток напитка в форме множества маленьких пузырьков воздуха по мере прохождения воздуха через вход для воздуха 71. Струя напитка, выходящая из отверстия 128, направляется вниз к выходу 44, где напиток высвобождается в резервуар, такой как чашка, где воздушные пузырьки образуют желательный эффект пены.
Преимущественно внутренний элемент 3, внешний элемент 2, ламинат 5 и фильтр 4 могут все быть с легкостью стерилизованы из-за возможности разделения компонентов и из-за того, что они по отдельности не содержат извилистых проходов или узких щелей. Наоборот, лишь после соединения компонентов, после стерилизации, образуются необходимые проходы. Это особо важно в случае, если ингредиент напитка основан на молочных продуктах, таких как концентрат жидкого молока.
Четвертое воплощение картриджа для напитков является особо преимущественным для распределения концентрированных жидких продуктов на молочной основе, таких как жидкое молоко. Раньше порошкообразные молочные продукты были оборудованы в форме пакетов для добавления к предварительно приготовленному напитку. Однако для напитка в стиле каппучино (кофе со взбитыми сливками) необходимо вспенить молоко. Раньше это достигалось при помощи пропускания пара через жидкий молочный продукт. Однако это требует обеспечения источника подачи пара, что увеличивает стоимость и сложности машины, используемой для распределения напитков. Использование пара также увеличивает риск повреждения в ходе работы картриджа. В соответствии с настоящим изобретением обеспечивается картридж для напитков, в котором заключен концентрированный жидкий продукт на основе молока. Оказалось, что из концентрированного молочного продукта может быть произведено большее количество пены на тот же объем молока, по сравнению со свежим молоком или пастеризованным молоком. Это снижает размер, требуемый для молочного картриджа. Свежее полуснятое молоко содержит приблизительно 1,6% жирности и 10% общего содержания твердых веществ. Приготовленное концентрированное жидкое молоко в соответствии с настоящим изобретением содержит от 3 до 10% жирности и от 25 до 40% общего содержания твердых веществ. В типичном примере заготовка содержит 4% жирности и 30% общего содержания твердых веществ. Заготовки концентрированного молока подходят для вспенивания при помощи машины для приготовления с низким давлением, как будет описано ниже. В частности, вспенивание молока достигается при давлении ниже 2 бар, предпочтительно примерно в 1,5 бар (150 кПа), при помощи картриджа согласно четвертому воплощению, описанному выше.
Картридж, согласно четвертому воплощению, также преимущественен при распределении жидких кофейных продуктов.
Оказалось, что воплощения картриджа для напитка согласно настоящему изобретению преимущественно обеспечивают улучшенную консистенцию распределяемого напитка по сравнению с картриджами предшествующего уровня техники. Со ссылкой на Таблицу 1, приведенную ниже, показаны результаты выхода напитка для двадцати образцов каждого из картриджей А и В, содержащих жареный и молотый кофе. Картридж А представляет собой картридж для напитков в соответствии с первым воплощением настоящего изобретения. Картридж В представляет собой картридж для напитков предшествующего уровня техники, описанный в документе заявителя WO 01/58786. Индекс преломления сваренного напитка измеряется в единицах Брикса и переводится в проценты содержания твердых веществ (%SS) при использовании стандартных таблиц и формул. В нижеприведенных примерах:
%SS = 0,7774 · (Brix value) + 0,0569
%Yield = (%SS · Brew Volume (g))/(100 · Coffee Weight (g)),
где
%SS - процентное содержание твердых веществ
Brix value - значение по Бриксу
Yield - выход
Brew volume - объем напитка
Coffee weight - вес кофе,
g - грамм
Таблица 1
Картридж А
Образец
Объем напитка (г)
Вес кофе (г)
Брикс
%SS твердых веществ (*)
% выхода
1
105,6
6,5
1,58
1,29
20,88
2
104,24
6,5
1,64
1,33
21,36
3
100,95
6,5
1,67
1,36
21,05
4
102,23
6,5
1,71
1,39
21,80
5
100,49
6,5
1,73
1,40
21,67
6
107,54
6,5
1,59
1,29
21,39
7
102,70
6,5
1,67
1,36
21,41
8
97,77
6,5
1,86
1,50
22,61
9
97,82
6,5
1,7
1,38
20,75
10
97,83
6,5
1,67
1,36
20,40
11
97,6
6,5
1,78
1,44
21,63
12
106,64
6,5
1,61
1,31
21,47
13
99,26
6,5
1,54
1,25
19,15
14
97,29
6,5
1,59
1,29
19,35
15
101,54
6,5
1,51
1,23
19,23
16
104,23
6,5
1,61
1,31
20,98
17
97,5
6,5
1,73
1,40
21,03
18
100,83
6,5
1,68
1,36
21,14
19
101,67
6,5
1,67
1,36
21,20
20
101,32
6,5
1,68
1,36
21,24
Среднее
20,99
Картридж В
Образец
Объем напитка (г)
Вес кофе (г)
Брикс
%SS твердых веществ (*)
% выхода
1
100,65
6,5
1,87
1,511
23,39
2
95,85
6,5
1,86
1,503
22,16
3
98,4
6,5
1,8
1,456
22,04
4
92,43
6,5
2,3
1,845
26,23
5
100,26
6,5
1,72
1,394
21,50
6
98,05
6,5
2,05
1,651
24,90
7
99,49
6,5
1,96
1,581
24,19
8
95,62
6,5
2,3
1,845
27,14
9
94,28
6,5
2,17
1,744
25,29
10
96,13
6,5
1,72
1,394
20,62
11
96,86
6,5
1,81
1,464
21,82
12
94,03
6,5
2,2
1,767
25,56
13
96,28
6,5
1,78
1,441
21,34
14
95,85
6,5
1,95
1,573
23,19
15
95,36
6,5
1,88
1,518
22,28
16
92,73
6,5
1,89
1,526
21,77
17
88
6,5
1,59
1,293
17,50
18
93,5
6,5
2,08
1,674
24,08
19
100,88
6,5
1,75
1,417
22,00
20
84,77
6,5
2,37
1,899
24,77
Среднее
23,09
Осуществление статистического анализа вышеприведенных данных по критерию Стьюдента дает следующие результаты.
Таблица 2
Проверка по критерию Стьюдента: две выборки с одинаковой дисперсностью
% выхода (картридж А)
% выхода (картридж В)
Среднее значение
20,99
23,09
Дисперсия
0,77
5,04
Количество наблюдений
20
20
Суммарная ошибка
2,9
Гипотетическая ошибка среднего значения
0
df
38
t стат
-3,90
P(T<=t) односторонний критерий
0,000188
t критическое при одностороннем критерии
1,686
P(T<=t) двусторонний критерий
0,000376
t критическое при двустороннем критерии
2,0244
Стандартное отклонение
0,876
2,245
Анализ показал, что консистенция % выхода, которая приравнивается к крепости напитка, для картриджа согласно настоящему изобретению значительно лучше (с 95% доверительным уровнем), по сравнению с картриджами предшествующего уровня техники, со стандартным отклонением 0,88% по сравнению с 2,24%. Это означает, что напитки, распределенные при помощи картриджа согласно настоящему изобретению, обладают более повторяющейся и равномерной крепостью. Это предпочтительно для покупателей, которые любят, чтобы их напитки имели одинаковый вкус раз за разом и не хотят случайных изменений в крепости напитка.
Материалы картриджа, описанного выше, могут быть оборудованы защитным покрытием для улучшения их сопротивляемости кислороду и/или жидкости, и/или другим загрязняющим проявлениям. Защитное покрытие может также повысить сопротивляемость утечке ингредиентов напитка из картриджа и/или снижение степени выщелачивания экстрактов из материалов картриджа, что может неблагоприятно повлиять на ингредиенты напитка. Защитное покрытие может состоять из материала, выбранного из группы, включающей PET (полиэтилен терефталат), полиамид, EVOH, PVDC (поливинилиденхлорид) или металлизированного материала. Защитное покрытие может быть нанесено при помощи ряда механизмов, включая, но не исключительно, паровое нанесение, вакуумное нанесение, плазменное покрытие, совместное выдавливание, маркировку внутри формы и двух-/многоэтапное литье.
Изобретение было описано выше в виде примера, воплощенного в картридж, состоящий из, помимо других частей, внешнего элемента и внутреннего элемента. В частности, отверстие 128 было описано как ограниченное участками внешнего и внутреннего элементов. Однако следует понимать, что изобретение также применимо к отверстиям, выполненным в одном компоненте, а не при помощи соединения двух компонентов.