КАПСУЛА ДЛЯ ИНФУЗИОННЫХ ПРОДУКТОВ, В ЧАСТНОСТИ КОФЕ
CAPSULE FOR INFUSION PRODUCTS, IN PARTICULAR COFFEE

Данное изобретение относится к капсуле для инфузии продуктов, предназначенной для использования в машине для приготовления напитков, указанной в преамбуле независимого пункта 1 формулы изобретения.
Хотя изобретение в дальнейшем будет иллюстрироваться конкретной ссылкой на кофейную капсулу, оно предназначено для применения в целом к капсуле, содержащей любой другой продукт заварки.
Капсула указанного выше типа известна, например, из заявки WO 2014/037339. Такая капсула содержит, как правило, чашевидный корпус в виде усеченного конуса, с большим основанием или крышкой, через которые в капсулу подается горячая вода под давлением, и с меньшим основанием или нижней стенкой, имеющими выходное отверстие, через которое напиток вытекает из капсулы, собираясь в контейнере, например, в кофейной чашке. Внутри чашевидного корпуса предусмотрен отсек для кофе, который с боков ограничен чашевидным корпусом, а снизу - непромокаемой удерживающей стенкой. Удерживающая стенка содержит разрывную алюминиевую мембрану, которая приварена к чашевидному корпусу, обеспечивая герметичность отсека кофе против проникновения воздуха и жидкости. Удерживающая стенка отстоит от нижней стенки капсулы на некоторое расстояние, а между этими стенками расположена прокалывающая пластина, выполненная с возможностью прокалывания алюминиевой мембраны при повышении давления внутри капсулы.
Для того чтобы произвести заварку кофе водой, капсула вводится в камеру фильтрации кофеварки, затем некоторое количество горячей воды под давлением впрыскивается внутрь чашевидного корпуса капсулы через крышку и, таким образом, смешивается с кофе. Подача горячей воды под давлением вызывает увеличение давления внутри отсека, содержащего кофе, и, таким образом, вызывает деформацию удерживающей стенки в направлении прокалывающей пластины. В результате этой деформации алюминиевая мембрана удерживающей стенки соприкасается с перфорирующими элементами (штырьки на пластине) и разрывается. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, алюминиевая мембрана удерживающей стенки может просто порваться из-за увеличения давления, даже не касаясь перфорирующих элементов прокалывающей пластины. В этот момент напиток может начать вытекать из отсека через отверстия, возникшие в алюминиевой мембране в результате ее разрыва, а затем вытекать из капсулы через выходное отверстие, расположенное в нижней стенке чашеобразного корпуса.
Задачей настоящего изобретения является создание улучшенной капсулы по сравнению с упомянутой выше, в частности, капсулы, не требующей перфорирующей пластины для вскрытия удерживающей стенки.
Эта и другие задачи полностью решаются в соответствии с настоящим изобретением благодаря капсуле, имеющей признаки, определенные в прилагаемом независимом пункте 1 формулы изобретения.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения определены в независимых пунктах формулы изобретения, предмет которых должен рассматриваться как неотъемлемая и составная часть данного описания.
Если сформулировать коротко, изобретение основано на идее использования капсулы, находящейся ниже удерживающей стенки, которая ограничивает снизу отсек, содержащий инфузионный продукт (далее также именуемый «отсек ингредиента»), которая включает в себя непроницаемый слой, плотно закрепленный по периферийному краю ее к чашевидному корпусу; также имеется эластично деформируемый опорный перфорированный диск, который может изгибаться к нижней стене капсулы из первоначального недеформированного состояния, в результате чего возникает изгиб непроницаемого слоя при повышении давления внутри отсека при подаче горячей воды под давлением. Опорный диск не имеет перфорирующих элементов, обращенных к вышележащему непроницаемому слою. В предпочтительном варианте осуществления изобретения в начальном недеформированном состоянии опорный диск находится в контакте с удерживающей стенкой. Дополнительно, в исходном недеформированном состоянии опорный диск устроен так, что только его периферийный край опирается на нижнюю стенку чашевидного корпуса капсулы или на подходящую опорную поверхность, расположенную на некотором расстоянии от нижней стенки. После подачи горячей воды под давлением внутрь капсулы и, таким образом, в результате увеличения давления внутри отсека, содержащего инфузионный продукт, удерживающая стенка деформируется по направлению к нижней стенке капсулы, в результате чего опорный диск также деформируется. На этом этапе опорный диск сопровождает деформацию удерживающей стенки, в результате чего непроницаемый слой разрывается вследствие повышенного напряженного состояния, которому он подвергается в результате своей деформации, не в центре, а вблизи его периферийного края. Это позволяет получить лучший отток напитка из отсека и тем самым улучшить качество производимого напитка. Дополнительно, разрыв непроницаемого слоя происходит без взаимодействия с перфорирующими элементами, а только в результате деформации, которой он подвергается в результате повышения давления внутри отсека, содержащего инфузионный продукт, после подачи в капсулу горячей воды под давлением.
Непроницаемый слой изготавливается из определенного материала и/или имеет заданную толщину, причем материал и/или толщина выбираются таким образом, чтобы обеспечить разрыв непроницаемого слоя при достижении заданного давления в отсеке для ингредиентов. Непроницаемый слой может, например, быть изготовлен из алюминия толщиной 0,02 мм. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, или в дополнение к нему, разрыв непроницаемого слоя удерживающей стенки может быть обеспечен путем нанесения по меньшей мере одного надреза в этом слое.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, опорный диск имеет на верхней грани, по меньшей мере, одну лабиринтную канавку, заканчивающуюся сквозным отверстием. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, опорный диск может иметь множество сквозных отверстий, распределенных по всему опорному диску, или, по меньшей мере, по его части.
Капсула дополнительно содержит фильтрующие средства, которые могут располагаться выше или ниже непроницаемого слоя, в контакте с таким слоем или на определенном расстоянии от него. Средства фильтрации могут, например, располагаться между непроницаемым слоем и опорным диском или под опорным диском, в контакте с ним или на определенном расстоянии от него.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения фильтрующие средства изготавливаются из слоя фильтровальной бумаги. Слой фильтровальной бумаги может располагаться под непроницаемым слоем, например, прочно соединяясь с опорным диском, или над непроницаемым слоем, например, будучи приваренным к опорной поверхности, образованной чашевидным корпусом капсулы.
Опорный диск может быть сделан из пластика или любого другого подходящего материала, как, например, фильтровальная бумага.
В другом варианте осуществления изобретения крышка капсулы непроницаема, будучи, например, образована алюминиевой фольгой. В этом случае капсула может дополнительно содержать верхнюю стенку, которая определяет, в первую очередь, отсек, содержащий инфузионный продукт, и отстоит от крышки таким образом, чтобы образовать с последней верхний отсек. Эта верхняя стенка имеет множество отверстий и образована, например, микроперфорированной пленкой. Горячая вода под давлением впрыскивается в верхний отсек иглой машины, после этого она же прорывает крышку, и отсюда попадает в отсек, содержащий инфузионный продукт, проходя через отверстия, предусмотренные в верхней стенке.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, крышка капсулы проницаема и отсек, содержащий инфузионный продукт, непосредственно закрывается крышкой, т.е. без верхнего отсека между крышкой и отсеком, содержащим инфузионный продукт. В этом случае горячая вода под давлением впрыскивается непосредственно в отсек, содержащий инфузионный продукт, через отверстия, имеющиеся в крышке. Поскольку в этом случае крышка проницаема, необходимо принять меры для предотвращения контакта инфузионного продукта, содержащегося в капсуле, с воздухом. В чистом виде, капсула может быть, например, помещена в упаковку из непроницаемого материала, такого, как алюминий.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения чашеобразный корпус капсулы имеет в своей нижней области, помимо выходного отверстия, боковое отверстие, выполненное с возможностью соединения нижнего отсека капсулы, т.е. отсека, предусмотренного между удерживающей стенкой и нижней стенкой, с внешней средой с целью поддержания давления внутри такого отсека, равного внешнему давлению.
Дополнительные свойства и преимущества настоящего изобретения будут ясны из следующего подробного описания, которое дается исключительно в виде неограничивающего примера, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
На фигуре 1 показан изометрический вид капсулы для инфузионных продуктов в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
На фигуре 2 показан осевой разрез капсулы фигуры 1;
На фигуре 3 в увеличенном масштабе показана деталь А фигуры 2;
На фигурах 4 и 5 представлены осевые сечения, показывающие в деталях нижнюю часть капсулы для инфузионных продуктов согласно дополнительному варианту осуществления настоящего изобретения, а именно, с помощью удерживающей стенки в начальном недеформированном состоянии и с удерживающей стенкой в деформированном состоянии в результате впрыска под давлением горячей воды внутрь капсулы и, как следствие, роста давления внутри капсулы;
На фигуре 6 показана деталировка вида спереди еще одного варианта осуществления капсулы; и
На фигуре 7 в увеличенном масштабе показан опорный диск капсулы, изображенной на фигуре 6.
На фигурах 1 и 2 капсула для инфузионных продуктов, например кофе, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, указана под номером 10. Капсула 10 содержит чашеобразный корпус 12 и крышку 14, которая закрывает чашеобразный корпус 12. Чашеобразный корпус 12 включает боковую стенку 16 и нижнюю стенку 18. Нижняя стенка 18 имеет, по меньшей мере, одно выходное отверстие 20, предпочтительно в центре, для того, чтобы напиток мог вытекать из капсулы. В предпочтительном варианте осуществления изобретения чашеобразный корпус 12 имеет, в целом, форму усеченного конуса, у которого нижняя стенка образует меньшее основание, а крышка представляет собой большее основание.
Инфузионный продукт (например, кофе) содержится в промежуточном отсеке или отсеке ингредиентов, 22, ограниченном сбоку боковой стенкой 16 чашеобразного корпуса 12, сверху - верхней стенкой 24 и снизу - нижней стенкой или удерживающей стенкой 26. Верхняя стенка 24 может быть не предусмотрена, и в этом случае отсек для ингредиентов 22 должен быть закрыт сверху непосредственно крышкой 14. Удерживающая стенка 26 отстоит от нижней стенки 18 чашеобразного корпуса 12 таким образом, чтобы образовать с последней нижний отсек 28.
В заявленном здесь варианте осуществления изобретения крышка 14 непроницаема, так как она, например, образована алюминиевой фольгой. Верхняя стенка 24 промежуточного отсека 22, если она предусмотрена, отстоит от крышки 14 таким образом, чтобы образовать вместе с последней верхний отсек 30. Кроме того, верхняя стенка 24 имеет множество отверстий, так как она образована, например, микроперфорированной пленкой, с тем чтобы обеспечить равномерное распределение внутри промежуточного отсека 22 горячей воды под давлением, которая впрыскивается в верхний отсек 30 иглой машины после того, как игла проколола крышку 14.
Согласно другому варианту осуществления изобретения, не показанному, крышка является проницаемой, так как она, например, образована микроперфорированной пленкой. В этом случае крышка непосредственно образует верхнюю стенку отсека ингредиентов, и поэтому между крышкой и отсеком ингредиентов нет верхнего отсека. Вода под давлением, таким образом, впрыскивается сразу в отсек ингредиентов через отверстия в крышке. Поскольку в этом случае крышка проницаема, необходимо принять меры для предотвращения контакта инфузионного продукта, содержащегося в капсуле, с воздухом. Как вариант, капсула может быть, например, помещена в упаковку из непроницаемого материала, такого, как алюминий.
На фигуре 3 удерживающая стенка 26 включает непроницаемый слой 32, который прочно соединен с боковой стенкой 16 чашеобразного корпуса 12, например, по горизонтальной плоской поверхности 16а (фиг. 3) боковой стенки 16, действующей в качестве плеча, с тем чтобы герметизировать от жидкости и воздуха ниже расположенный отсек ингредиентов 22. Непроницаемый слой 32 настроен на автономный разрыв, без контакта с элементами перфорации или элементами капсулы, в результате только роста давления в отсеке ингредиентов 22 при подаче горячей воды под давлением. Непроницаемый слой 32 изготавливается, например, из алюминия толщиной 0,02 мм. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, непроницаемый слой 32 может быть изготовлен, например, из пластмассы. Чтобы облегчить разрыв непроницаемого слоя 32 и/или вызвать разрыв в одной или нескольких заранее определенных точках, в этом слое могут быть предусмотрены одна или несколько насечек для разрыва.
Капсула 10 дополнительно содержит упруго деформируемый опорный диск 34, расположенный под непроницаемым слоем 32. Опорный диск 34 удерживается в чашевидном корпусе 12, например, с помощью блокирующего соединения. В частности, опорный диск 34 опирается одним только своим периферийным краем 34а (фиг. 3) на подходящую опорную поверхность, которая образована боковой стенкой 16 чашеобразного корпуса 12 и расположена на некотором расстоянии от нижней стенки 18, как в варианте фигур 1-3, или непосредственно на нижней стенке 18. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, опорный диск 34 может быть выполнен в виде единой детали с чашевидным корпусом 12. Опорный диск 34 выполнен с возможностью эластично прогибаться вниз, т.е. к нижней стенке 18, в результате сгибания непроницаемого слоя 32, когда давление внутри ингредиентного отсека 22 увеличивается в результате подачи в капсулу горячей воды под давлением, от начального недеформированного состояния (показано на фигурах 2 и 3) до деформированного состояния. Кроме того, опорный диск 34 перфорирован, что позволяет напитку проходить через сам диск к нижнему отсеку 28 и выходному отверстию 20 в результате разрыва непроницаемого слоя 32. В связи с этим, в другом варианте осуществления фигур 2 и 3 опорный диск 34 имеет множество отверстий 35, распределенных по части самого опорного диска, но в качестве альтернативы отверстия могут быть распределены и по всему опорному диску. Опорный диск 34 не имеет перфорирующих элементов, обращенных к вышележащему непроницаемому слою 32.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения опорный диск 34 выполняется из пластика, но он также может быть изготовлен и из другого подходящего материала, например, из фильтровальной бумаги, чтобы деформироваться вместе с непроницаемым слоем 32, однако, без разрыва в результате повышенного давления в отсеке ингредиентов, когда горячая вода вводится под давлением в капсулу 10; он также может служить в качестве фильтрующего средства.
Капсула 10 дополнительно содержит фильтрующий элемент 36, предназначенный для фильтрации напитка до того, как последний вытечет из капсулы через выходное отверстие 20, тем самым предотвращая прохождение гранул продукта через удерживающую стенку 22 вместе с напитком в результате разрыва непроницаемого слоя 32. Фильтрующий элемент 36 создается, например, слоем фильтровальной бумаги. В варианте осуществления изобретения, показанном на фигурах 1-3, фильтрующий элемент 36 расположен над опорным диском 34 и прочно соединен с последним.
В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, фильтрующий элемент 36 может располагаться под опорным диском 34 (в контакте с ним или на определенном расстоянии от него) или над непроницаемым слоем 32.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения, чашеобразный корпус 12 имеет в своей нижней части, помимо выпускного отверстия 20, боковое отверстие 38 (фиг. 2), выполненное с возможностью соединения нижнего отделения 28 с внешней средой, чтобы удерживать давление в этом отсеке равным внешнему давлению и тем самым улучшить дозирование напитка из капсулы.
Рисунки 4 и 5, на которых деталям и элементам капсулы, идентичным соответствующим элементам капсулы на предыдущих фигурах, были даны те же ссылочные номера, показывают дальнейшее усовершенствование капсулы согласно изобретению. Согласно этому варианту осуществления изобретения, опорный диск 34 упирается своим периферийным краем 34а в нижнюю стенку 18 капсулы. Кроме того, непроницаемый слой 32, в предпочтительном варианте осуществления изобретения образованный алюминиевой пленкой, расположен в контакте с верхней гранью опорного диска 34 и прочно закреплен, например, сваркой, к плечу 16а боковой стенки 16 чашеобразного корпуса 12. Фильтрующий элемент 36, в предпочтительном варианте осуществления изобретения, образован слоем фильтровальной бумаги и расположен над непроницаемым слоем 32. Дополнительный фильтрующий элемент (не показан) также может быть расположен ниже непроницаемого слоя 32 и быть приварен к верхней грани опорного диска 34. На фиг. 4 показаны опорный диск 34 и удерживающая стенка 26 в начальном недеформированном состоянии перед впрыском горячей воды под давлением в капсулу, в то время как на фигуре 5 показаны опорный диск 34 и удерживающая стенка 26 в деформированном состоянии после впрыска горячей воды под давлением в капсулу. Как показано на фиг. 5, в результате напряженного состояния в непроницаемом слое 32, вследствие деформации этого слоя, вызванного повышением давления в капсуле, непроницаемый слой 32 разрывается в области (обозначенной Т) рядом с периферийным краем 34а опорного диска 34.
Наконец, еще один вариант осуществления изобретения капсулы показан на фигурах 6 и 7, где детали и элементы, идентичные или соответствующие элементам капсулы, показанным на фигурах 1-3, имеют одинаковые ссылочные номера. Этот дальнейший вариант конструкции капсулы существенно отличается от фигур 1-3 тем, что опорный диск 34 имеет на верхней грани одну или несколько лабиринтных канавок 40 (в иллюстрированном примере две канавки), каждая из которых заканчивается соответствующим отверстием 42. Благодаря наличию лабиринтной канавки (канавок) 40 напиток, вытекающий из отсека ингредиентов 22, подвергается большему эффекту трения до того, как он будет дозирован из капсулы, что предпочтительно для некоторых видов напитков. Кроме того, все, что было сказано ранее применительно к варианту осуществления фигур 1-3, относится и к этому дополнительному варианту осуществления.
Капсула 10, описанная выше, работает следующим образом.
Горячая вода под давлением вводится в капсулу 10 с помощью иглы машины после прокалывания крышки 14. Вода, введенная таким образом в капсулу 10, проходит через верхнюю стенку 24, если она имеется, отсека ингредиентов 22 и, таким образом, попадает в другой отсек, где смешивается с содержащимся в нем инфузионным продуктом. Увеличение давления в отсеке ингредиентов 22 за счет впрыска воды под давлением приводит к тому, что удерживающая стенка 26 прогибается вниз, т.е. к нижней стенке 18 (см. фиг. 5), до разрыва непроницаемого слоя 32. Как уже упоминалось ранее, из-за того, что опорный диск 34 следует за деформацией непроницаемого слоя 22, который деформируется вместе с опорным диском 34, разрыв непроницаемого слоя 22 происходит в районе Т рядом с периферийным краем 34а опорного диска 34, а не в центральной части этого слоя. Разрыв непроницаемого слоя 22 позволяет напитку вытекать из отсека ингредиентов 22 в сторону нижнего отсека 28, а отсюда вытекать из капсулы через выходное отверстие 20. Разрыв непроницаемого слоя 32 происходит автономно, исключительно в результате увеличения напряженного состояния вследствие деформации, вызванной увеличением давления внутри отсека ингредиентов 22, без необходимости расположения, ниже непроницаемого слоя 32, перфорирующих элементов, приспособленных для контакта с таким слоем.
Из-за того, что разрыв непроницаемого слоя 22 происходит без взаимодействия с перфорирующими элементами, фильтрующий элемент 36 остается неизменным, т.е. не рвется, и поэтому он способен в полной мере выполнять свои фильтрующие функции за все время процесса подготовки напитка, даже в случае использования продукта очень мелкого помола, при этом качество напитка получается значительно выше.
Разумеется, не изменяя принцип настоящего изобретения, варианты осуществления изобретения и детали конструкции могут значительно отличаться от таковых, описанных и изображенных исключительно в виде неограничивающего примера, не выходя при этом за пределы объема изобретения, определяемого в прилагаемой формуле изобретения.