КАПСУЛА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА
CAPSULE FOR PREPARING BEVERAGE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к контейнеру для приготовления пиши или напитка, причем упомянутый контейнер предназначен для присоединения к работающему при нормальном давлении источнику ингредиентов, такому как источник воды, для смешивания под давлением с содержимым контейнера для приготовления упомянутой пищи или напитка.
Уровень техники
В области приготовления пищи или напитка известно применение одноразовых капсул для примешивания подготовленного ингредиента, содержащегося в упомянутой капсуле, при этом примешиваемый ингредиент подают из находящегося под давлением источника, который содержится в устройстве для приготовления пищи или напитка.
По существу, устройства для приготовления пищи или напитка хорошо известны в области пищевых технологий и потребительских товаров. Такие устройства позволяют потребителю готовить дома пищу или напиток определенного типа, например, напиток на основе кофе, такой как эспрессо или кофе заварного типа, или другие типы напитков, такие как шоколад, чаи, супы и т.п.
В настоящее время большинство устройств для приготовления напитка в домашних условиях содержат систему, изготовленную из устройства, способного вмещать порционные ингредиенты для приготовления напитка. Такие порции могут представлять собой мягкие таблетки, пластинки или саше, но в системах все чаще применяют полутвердые или твердые порции, такие как твердые таблетки или капсулы.
Устройство содержит емкость или полость для вмещения упомянутой капсулы и систему подачи жидкости для подачи жидкости, предпочтительно воды, под давлением в капсулу. Вода, подаваемая под давлением в капсулу, для приготовления кофейного напитка в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно является горячей, т.е. имеет температуру более 70°С. Однако в некоторых конкретных случаях она может также иметь температуру окружающей среды или даже быть охлажденной. Давление (относительно атмосферного давления) внутри контейнера/капсульной камеры при экстракции и/или растворении содержимого капсулы, пока капсула не откроется, возрастает, как правило, от приблизительно 100 до приблизительно 800 кПа (от приблизительно 1 до приблизительно 8 бар) для растворения продуктов и от приблизительно 200 до приблизительно 1200 кПа (от приблизительно 2 до приблизительно 12 бар) для экстракции обжаренного и молотого кофе. Такой способ приготовления существенно отличается от способа приготовления напитка, называемого «завариванием», в частности, для чая и кофе, тем, что заваривание включает длительное настаивание ингредиента в жидкости (например, в горячей воде), тогда как способ приготовления напитка позволяет потребителю готовить напиток, например, кофе, в течение нескольких секунд.
Принцип экстракции и/или растворения содержимого закрытой капсулы под давлением известен и, как правило, состоит из вставки капсулы в емкость или полость устройства, подачи в капсулу некоторого количества воды под давлением по существу после прокалывания поверхности капсулы прокалывающим элементом для подачи, таким как игла для подачи жидкости, установленная на устройстве, для создания внутри капсулы среды с избыточным давлением либо для экстракции вещества, либо для его растворения, а затем высвобождения экстрагированного вещества или растворенного вещества через капсулу. Капсулы, позволяющие применять этот принцип, уже описаны, например, в европейских патентах заявителя №№ ЕР 1472156 В1 и ЕР 1784344 В1.
Устройства, позволяющие применять этот принцип, уже описаны, например, в патентах СН 605 293 и ЕР 242 556. В соответствии с этими документами устройство содержит емкость или полость для капсулы и элемент для перфорации и подачи, выполненный в форме полой иглы, содержащей в своем дистальном участке одно или более отверстий для подачи жидкости. Игла выполняет двойную функцию: с одной стороны, она открывает верхний участок капсулы, с другой стороны, она формирует канал для введения в капсулу воды.
Устройство дополнительно содержит резервуар для жидкости - в большинстве случаев эта жидкость представляет собой воду - для хранения жидкости, которую используют для растворения, и/или настаивания, и/или экстрагирования под давлением ингредиента(-ов), содержащегося(-ихся) в капсуле. Устройство содержит нагревательный элемент, такой как котел или теплообменник, который способен нагревать применяемую в нем воду до рабочих температур (в классическом варианте - до температур 80-90°С). Наконец, устройство содержит насосный элемент для циркуляции воды из резервуара в капсулу, необязательно через нагревательный элемент. Путь циркуляции воды в пределах устройства выбирают, например, посредством переключающего клапана, такого как, например, перистальтический клапан типа, описанного в европейском патенте заявителя ЕР 2162653 В1.
Когда напиток для приготовления представляет собой кофе, одним из интересных способов приготовления кофе является обеспечение потребителя капсулой, содержащей обжаренный и молотый порошок кофе, который необходимо экстрагировать подаваемой в нее горячей водой.
Во многих случаях устройство содержит держатель капсулы для удержания капсулы, который предназначен для вставки в соответствующую полость или емкость устройства и извлечения из них. Когда капсула загружена в держатель капсулы, и он функциональным образом вставлен внутрь устройства, средство подачи воды устройства может находиться в жидкостном соединении с капсулой для подачи в нее воды с целью приготовления пищи, как описано выше. Держатель капсулы описан, например, в европейском патенте заявителя ЕР 1967100 В1.
Капсулы разработаны для такого применения при приготовлении пищи и, в частности, для приготовления напитка, которые описаны и заявлены в европейском патенте заявителя ЕР 1784344 В1 или в заявке на европейский патент заявителя ЕР 2062831.
Вкратце, такие капсулы, как правило, содержат:
- полый корпус и впускную стенку, которая является непроницаемой для жидкостей и воздуха и которая прикреплена к корпусу и выполнена с возможностью прокалывания, например, иглой для подачи устройства;
- камеру, содержащую слой обжаренного и молотого кофе для экстрагирования, или растворимый ингредиент, или смесь растворимых ингредиентов;
- алюминиевую мембрану, расположенную у нижнего конца капсулы и закрывающую капсулу для удержания внутреннего давления в камере.
Алюминиевая мембрана выполнена с возможностью прокола прокалывающими средствами, которые либо встроены в капсулу, либо размещены за пределами упомянутой капсулы, например, в пределах держателя капсулы устройства.
Прокалывающие средства выполнены с возможностью прокалывания отверстий для выдачи в алюминиевой мембране, когда внутреннее давление внутри камеры достигает некоторого предварительно определенного значения.
Также необязательно капсула может дополнительно содержать средство, выполненное с возможностью разрыва струи жидкости со снижением скорости струи жидкости, подаваемой в капсулу, и распределением жидкости по слою вещества с более низкой скоростью.
Во многих системах для приготовления пищи и напитка в одном устройстве могут применяться несколько типов контейнеров (таких как капсулы). Некоторые капсулы можно использовать для настаивания неподвижного подготовленного ингредиента (например, обжаренного и молотого кофе), через который протекает примешиваемый ингредиент (например, горячая вода). Некоторые другие капсулы могут также содержать растворимый подготовленный ингредиент, такой как растворимое сухое молоко или шоколадный порошок, который растворяется при смешивании с примешиваемым ингредиентом, таким как горячая вода.
В известных системах приготовления пищи и напитка устройство для приготовления пищи или напитка оснащено насосом, который вытягивает примешиваемую жидкость (как правило, воду) из резервуара устройства и перемещает ее по жидкостной системе трубок устройства к капсуле, в которую подается упомянутая вода.
ЕР 2236437 А1 представляет собой публикацию европейского патента, в котором описана капсула для применения в устройстве для приготовления напитка, причем капсула содержит ингредиенты для изготовления питательной или пищевой жидкости, когда жидкость подают в капсулу с ее входной стороны, при этом капсула снабжена фильтром, имеющим множеством фильтрующих отверстий, при этом она содержит элемент сбора потока, расположенный после фильтра, для сбора фильтруемой жидкости из фильтрующих отверстий. Элемент сбора потока содержит по меньшей мере одно ограничительное отверстие для концентрирования потока жидкости с образованием по меньшей мере одной струи жидкости с высокой скоростью в отделении, содержащем ингредиенты. Изобретение имеет особое преимущество при изготовлении питательной жидкости (например, детской смеси) или пищи, получаемой из порошковых ингредиентов, при использовании с устройством, способным подавать в него воду посредством насоса, помещенного внутрь упомянутого устройства.
WO 2012/104760 представляет собой заявку РСТ, в которой описана капсула, содержащая деформируемый и/или сжимаемый корпус, снабженный основной стенкой и боковой стенкой, образующими полость, которая открыта и подходит для содержания первоначального продукта, чтобы получать конечный пищевой продукт; опорный элемент, прикрепленный к первому краю упомянутого корпуса и обращенный к упомянутой полости; причем капсула дополнительно содержит сопло, прикрепленное к опорному элементу и выполненное с возможностью выпуска в полость жидкости, взаимодействующей с первоначальным продуктом, для изготовления конечного продукта, а также открытия основной стенки, что обеспечивает возможность выхода конечного продукта при сжатии и раздавливании корпуса. Капсула предназначена для применения с устройством, способным подавать в нее жидкость, такую как вода, посредством жидкостного насоса, помещенного внутрь упомянутого устройства.
US 2010 203198 представляет собой заявку на патент США, в которой описана одноразовая капсула для приготовления пищевой жидкости из пищевого вещества, содержащегося в капсуле, путем введения воды в капсулу и пропускания воды через вещество с помощью центробежных сил для изготовления пищевой жидкости, которая подвергается центрифугированию в капсуле по периферии относительно центральной оси капсулы, соответствующей оси вращения при центрифугировании. Вода, подаваемая внутрь упомянутой капсулы, вводится устройством для приготовления напитка, с которым соединена упомянутая капсула, причем упомянутое устройство содержит водяной насос.
Капсула для изготовления напитка в соответствии с WO 2011 117768 А содержит чашеобразный основной корпус, формирующий корпусную камеру, содержащую порошковое или жидкое вещество. Капсула предназначена для соединения с устройством для приготовления напитка, которое содержит насос, подающий воду в капсулу для получения напитка.
Для ясности, «насос» в соответствии со смыслом настоящего изобретения определяется как «устройство, преобразующее механическую энергию в гидравлическую энергию с помощью различных технологий, как правило, путем всасывания или сжатия, для перемещения воды, воздуха или других сред в систему, через систему или из нее». Как правило, в известных системах для приготовления пищи или напитка насос, содержащийся в устройстве, приводится в действие электродвигателем и преобразует механическую энергию, подводимую упомянутым электродвигателем, в гидравлическую энергию, которая обеспечивает циркуляцию воды из резервуара устройства в капсулу, как описано выше. Насосы, применяемые в устройствах для приготовления пищи или напитка, как правило, представляют собой возвратно-поступательные насосы, в которых используется технология электромагнитов.
Тот факт, что вода проходит через насос устройства, приводит к образованию окалины на внутренних элементах насоса. Если пользователь не удалит окалину из устройства надлежащим образом, насос может прекратить работу, и пользователю придется обратиться за технической поддержкой или заменить устройство. Более того, насосы, применяемые в настоящее время в известных системах для приготовления пищи или напитка, создают шумы, поскольку они подвержены воздействию вибраций, проходящих через систему трубок устройства. Кроме того, большинство из них являются дорогостоящими.
Следовательно, целью настоящего изобретения является обеспечение системы для пищи или напитка, в которой устранены указанные выше недостатки.
Раскрытие изобретения
Цель, изложенная выше, достигается с помощью контейнера для приготовления пищи или напитка, содержащего стенки, образующие по меньшей мере одно отделение, выполненное с возможностью содержать по меньшей мере один подготовленный ингредиент, причем упомянутые стенки содержат по меньшей мере одну втулку гидросоединения для гидросоединения с соответствующей втулкой гидросоединения устройства для приготовления пищи или напитка, имеющего по меньшей мере один источник жидкого примешиваемого ингредиента, с помощью которого пищевой или питьевой продукт готовится внутри упомянутого отделения посредством смешивания упомянутого примешиваемого ингредиента с упомянутым подготовленным ингредиентом, при этом упомянутый контейнер дополнительно содержит по меньшей мере одну выпускную стенку для пищи или напитка.
В соответствии с изобретением упомянутый контейнер отличается тем, что содержит встроенное насосное устройство, подходящее для перекачивания упомянутого примешиваемого ингредиента из упомянутого источника при наличии гидросоединения между упомянутым контейнером и упомянутым устройством и для создания циркуляции жидкости в упомянутом по меньшей мере одном отделении, в результате чего пищевой или питьевой продукт готовится и выталкивается через упомянутую выпускную стенку.
В наиболее предпочтительном варианте осуществления изобретения насосное устройство представляет собой замкнутый объем контейнера (предпочтительно, но не исключительно, внутри контейнера), который содержит:
(i) верхнюю впускную стенку контейнера, способную попеременно выдавливаться и затем вдавливаться благодаря эластичному растяжению или деформации внешним нажимным приводом устройства без разрыва или смятия;
(ii) входное отверстие, которое обеспечивает гидросоединение между устройством (1) и упомянутым замкнутым объемом, точнее - от источника воды к внутренней части замкнутого объема контейнера; и
(iii) выходное отверстие, которое обеспечивает гидросоединение от внутренней части к внешней части замкнутого объема.
Таким образом, насосное устройство, встроенное в контейнер, преимущественно выполнено из замкнутого, но деформируемого объема упомянутого контейнера, способного попеременно расширяться и сокращаться при приведении в действие, поэтому он будет вытягивать жидкость из источника жидкости устройства и создавать циркуляцию объема вытянутой жидкости через внутреннее пространство контейнера.
Важно отметить, что свойства объема и деформируемости насосного устройства контейнера - т.е. деформируемого замкнутого объема - таковы, что относительное изменение объема контейнера на каждой стадии - расширение, затем сжатие - насосных циклов находится в диапазоне от 5% до 200%, предпочтительно от 10% до 90%, более предпочтительно от 15% до 60% первоначального объема контейнера в состоянии покоя.
В наиболее предпочтительном варианте осуществления изобретения входное отверстие состоит из впускного обратного клапана и/или упомянутое выходное отверстие состоит из выпускного обратного клапана. При этом контейнер не только содержит насосную камеру и входное и выходное отверстия, но также содержит средства, обеспечивающие направление потока жидкости от источника жидкости к ингредиенту, содержащемуся внутри упомянутого контейнера. Однако, как следует понимать, обратные клапаны могут быть частью устройства, которое находится в гидросоединении с капсулой.
Предпочтительно обратные клапаны выбирают из следующего списка: клапаны «утиный нос», шаровые клапаны, зонтичные клапаны, перистальтические клапаны или их комбинация. Для цели настоящего изобретения можно использовать любой другой вид клапанов, при условии, что они представляют собой односторонние невозвратные клапаны или их можно использовать как односторонние клапаны.
Преимуществом является то, что упомянутая растягивающаяся или деформируемая стенка содержит узел механического соединения, подходящий для механического присоединения к соответствующему узлу механического соединения привода насоса устройства. В одном варианте осуществления узел механического соединения контейнера представляет собой жесткий захватывающий круговой выступ, а соответствующий узел механического соединения привода устройства представляет собой соединительную канавку, в которую может вставляться упомянутый выступ или которую он может захватывать иным образом.
Важно отметить, что насос, встроенный в контейнер в соответствии с настоящим изобретением, можно приводить в действие вручную, но, конечно, предпочтительно, чтобы он приводился в действие автоматически за счет присоединения контейнера к приводу, который присутствует в устройстве.
Иными словами, когда контейнер для пищи и напитка - например, капсула для кофе - функциональным образом вставлен в устройство для приготовления пищи и напитка, выполняются два типа соединений. Первое соединение представляет собой гидросоединение, которое связывает контейнер с жидкостной системой трубок устройства таким образом, чтобы жидкость могла циркулировать от источника жидкости устройства - например, резервуара для воды - к отделению контейнера и через него, при этом упомянутая жидкость смешивается в качестве примешиваемого ингредиента с подготовленным ингредиентом пищи или напитка - например, порошком кофе, - который содержится в отделении контейнера.
Второй тип соединения, осуществляемого между контейнером и устройством, представляет собой механическое соединение, которое механически связывает контейнер с приводом насоса устройства. Механическое соединение служит для приведения в действие насосных устройств, встроенных в контейнер, так, что жидкость может вытягиваться из жидкостной системы устройства и может проводиться через отделение контейнера, как описано выше.
Также предпочтительно, чтобы упомянутая втулка гидросоединения располагалась рядом или была объединена с упомянутым узлом механического соединения. Пример конфигурации упомянутых соединений в контейнере в соответствии с изобретением будет более подробно представлен ниже в описании вариантов осуществления.
В наиболее предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения контейнер представляет собой жесткую или полужесткую капсулу для приготовления пищи или напитка. Как правило, это одноразовая капсула для приготовления таких напитков как кофе, чай, шоколад, молочные продукты или их комбинации, а также супов или питательных продуктов, таких как, без ограничений, детские смеси или питательные продукты для пожилых людей. Ее можно также использовать для приготовления других типов пищевых продуктов, например, нежидкой пищи, такой как мороженое, десертные желе, желеобразные бульоны, супы с сухариками или густые супы. Давление при приготовлении продуктов в пределах таких жестких или полужестких капсул может быть по существу эквивалентно атмосферному давлению для приготовления, которое основано на настаивании. Упомянутое давление при приготовлении продуктов внутри отделения контейнера может также превышать атмосферное давление для выполнения экстракции или растворения подготовленного ингредиента. В этом случае упомянутое давление при приготовлении, как правило, может находиться в пределах диапазона от 110 до 2000 кПа (от 1,1 до 20 бар), предпочтительно от 200 до 1500 кПа (от 2 до 15 бар) (относительное давление). Точное давление при приготовлении зависит от типа приготавливаемого продукта. Например, если продукт представляет собой кофе эспрессо, который готовят из подготовленного ингредиента в виде обжаренного и молотого кофе, то давление предпочтительно находится в пределах диапазона от 500 до 1900 кПа (от 5 до 19 бар), более предпочтительно от 800 до 1500 кПа (от 8 до 15 бар).
Альтернативно контейнер в соответствии с изобретением может представлять собой мягкую таблетку или саше, которые можно использовать, например, для настаивания трав или чайных листьев при давлении внутри отделения контейнера, которое по существу эквивалентно атмосферному давлению. Его также можно использовать, например, для приготовления напитков с сиропами из жидких концентратов в качестве подготовленного ингредиента.
Настоящее изобретение также относится к системе для приготовления пищи или напитка, содержащей:
(i) описанный выше контейнер; и
(ii) устройство для приготовления пищи или напитка, имеющее резервуар с жидкостью для примешивания, жидкостную систему трубок, необязательно устройство для нагревания и/или охлаждения жидкости, средство - предпочтительно трубку гидросоединения, выполненную с возможностью перемещения - для присоединения втулки гидросоединения контейнера к выходу системы трубок устройства, и дополнительно содержащее механический привод и узел механического соединения для механического присоединения упомянутого привода к эластично растягивающейся или деформируемой стенке контейнера.
Предпочтительно упомянутая втулка гидросоединения расположена рядом или объединена с упомянутым узлом механического соединения.
Краткое описание чертежей
Дополнительные элементы и преимущества настоящего изобретения раскрыты в описании предпочтительных в настоящее время вариантов осуществления и будут очевидны из этого описания, которое приведено ниже со ссылкой на рисунки, на которых:
на фиг. 1 представлен вид в перспективе контейнера и устройства для пищи или напитка;
на фиг. 2 представлен вид в перспективе в разрезе первого варианта осуществления контейнера в соответствии с изобретением;
на фиг. 3 представлен вид в перспективе в разрезе второго варианта осуществления контейнера в соответствии с изобретением;
на фиг. 4 представлен схематический вид в перспективе, на котором показано соединение контейнера с источником жидкости и приводом устройства для приготовления пищи или напитка;
на фиг. 5 представлен вид сбоку, аналогичный виду, показанному на фиг. 4;
на фиг. 6 представлен вид в перспективе в разрезе, на котором показан контейнер в соответствии с изобретением, присоединенный к приводу устройства для приготовления пищи или напитка;
на фиг. 7 представлен вид в перспективе в разрезе, аналогичный виду, показанному на фиг. 6, на котором показано гидросоединение, установленное между упомянутым контейнером и упомянутым устройством;
на фиг. 8 представлен вид в перспективе в разрезе контейнера в соответствии с изобретением, когда привод насоса устройства для приготовления пищи или напитка раздвигает стенку насоса контейнера наружу для увеличения внутреннего объема упомянутого контейнера;
на фиг. 9 представлен вид в перспективе в разрезе контейнера в соответствии с изобретением, когда привод насоса устройства для приготовления пищи или напитка прижимает стенку насоса контейнера вовнутрь для уменьшения внутреннего объема упомянутого контейнера;
на фиг. 10А и 10В представлены виды в перспективе в разрезе контейнера в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения в расширенном и, соответственно, сжатом состоянии насоса.
Осуществление изобретения
В представленном ниже описании считается, что источник примешиваемого ингредиента представляет собой источник воды. Такое ограничение не следует считать ограничением объема изобретения. Контейнер, описанный и заявленный в нем, можно использовать с другими источниками примешиваемого ингредиента.
Кроме того, в остальной части настоящего описания в целях упрощения будет считаться, что контейнер изобретения представляет собой контейнер для напитка, а точнее - одноразовую капсулу для приготовления напитка. Это также не следует считать строгим ограничением объема изобретения. Контейнер изобретения может представлять собой другой тип, отличный от капсулы, например, может представлять собой мягкую таблетку, пластинку, саше, жесткую или полужесткую капсулу или их комбинацию.
Контейнер изобретения можно получить из любого типа непроницаемого материала, такого как пластмасса, мелованная бумага, мелованный картон, металл или сплав, стекло, синтетический или натуральный каучук или эластомер, или их комбинации. Предпочтительно материалы выбирают из экономичных и экологичных материалов, обладающих защитными свойствами, предпочтительно по меньшей мере от влаги и кислорода.
Подготовленный ингредиент, содержащийся в контейнере изобретения, может быть любого типа, подходящего для приготовления пищевого или питьевого продукта. Ниже контейнер для напитка будет описан более подробно. Однако принцип изобретения может применяться к любому контейнеру для приготовления пищевых продуктов, будь то налиток, твердая или полутвердая пища, например, такая как, без ограничений, мороженое, густой суп, фруктовые/овощные коктейли, кулинарная паста, супы, содержащие твердые элементы, такие как сухарики, или даже полностью твердая пища, такая как кондитерское изделие.
Два варианта осуществления контейнера в соответствии с настоящим изобретением будут подробно описаны со ссылкой на рисунок. В этих двух вариантах осуществления подразумевается, что контейнер представляет собой капсулу для приготовления напитка, которую используют в устройстве для приготовления напитка. Капсула содержит подготовленный ингредиент, как правило, обжаренный и молотый порошок кофе. Устройство и капсула формируют систему для приготовления напитка, показанную на фиг. 1.
Как показано на фиг. 1, устройство 1 содержит корпус 2 устройства, резервуар 3, выполненный с возможностью содержать примешиваемый ингредиент, например, воду. Резервуар можно извлекать из корпуса 2 устройства для перезаправки. Корпус 2 устройства содержит кнопку 4 включения/выключения. Устройство 1 дополнительно содержит экстракционную головку 5. Головка 5 содержит переключатель температуры воды для горячей или холодной воды в форме двух кнопок 6 (одна для выбора горячего напитка, другая - для холодного напитка) и съемный держатель 7 капсулы. Устройство 1 дополнительно содержит поддон 8 для чашек для удержания чашки 9 под экстракционной головкой. Устройство дополнительно содержит панель 10 управления, содержащую селекторное колесико, например, для выбора объема выдаваемого напитка, а также экран, на котором представлены данные о настройках при приготовлении напитка. Держатель 7 капсулы выполнен с возможностью приема капсулы 11.
Устройство 1 содержит жидкостную систему трубок, которая перемещает воду, находящуюся в резервуаре 3, к экстракционной головке 5, откуда она подается внутрь капсулы 11. Необязательно примешиваемую жидкость можно перемещать через нагревающий или охлаждающий элемент устройства, который размещен между резервуаром 3 и экстракционной головкой 5. Вода выпускается в капсулу устройством 1 в качестве работающего при нормальном давлении источника.
По существу, в контексте настоящего изобретения под источником примешиваемого ингредиента (например, воды), «работающего при нормальном давлении», подразумевается, что источник не содержит элемент, способный создавать давление для принудительного направления потока примешиваемого ингредиента к капсуле. Относительное давление примешиваемого ингредиента в пределах жидкостной системы устройства приблизительно равно атмосферному давлению. Однако примешиваемый ингредиент предпочтительно находится при относительном давлении внутри капсулы, которое находится в диапазоне от 100 до 2000 кПа (от 1 до 20 бар), более предпочтительно от 200 до 1500 кПа (от 2 до 15 бар).
Первый вариант осуществления капсулы 11 для приготовления напитка представлен на фиг. 2. Капсула 11 содержит корпус капсулы, образованный из стенок 12 капсулы, которые выполнены из жесткого или полужесткого термопластика, такого как полипропилен или полиэтилен. Стенки 12 корпуса капсулы имеют по существу цилиндрическую форму или форму усеченного конуса. Материал также может быть выполнен из биоразлагаемого материала, такого как, например, материал, содержащий целлюлозные волокна, или крахмал. Процесс изготовления может представлять собой термоформование или литье под давлением. Он может также включать в себя вплавление этикетки, например, для придания капсуле конкретных защитных свойств с использованием пленочной этикетки, обладающей свойствами защиты от влаги и кислорода. Такой процесс вплавления этикетки при изготовлении капсулы по существу описан в публикации европейского патента заявителя ЕР 2559636 А1.
Свойств защиты стенок контейнера от влаги и кислорода можно достичь с помощью любого вида подходящего материала, такого как защитные термопластичные пленки, имеющие один или множество слоев, или алюминий, или бумага, или их комбинация.
Стенки 12 корпуса капсулы содержат верхнее и нижнее отверстия. Верхнее отверстие корпуса капсулы закрыто верхней впускной стенкой 13. Капсула 11 дополнительно содержит жесткую распределительную стенку 14, которая размещена между упомянутой впускной стенкой 13 и внутренним отделением капсулы. Верхняя впускная стенка 13 приварена по верхним периферийным краям 15 стенок 12 корпуса капсулы, как показано на фиг. 2.
Капсула 11, показанная на фиг. 2, дополнительно содержит нижнюю стенку 16, имеющую отверстие 17 для выдачи. Она дополнительно содержит прокалываемую мембрану 18, предпочтительно выполненную из алюминия, которая герметично закреплена между боковыми стенками 12 капсулы и нижними стенками 16. Между прокалываемой мембраной 18 и нижней стенкой 16 находится прокалывающая пластина 19, которая используется для открывания прокалываемой мембраны путем прокалывания или разрыва, когда возрастает давление жидкости внутри отделения капсулы, чтобы позволить продукту, образованному внутри упомянутого отделения, выйти к чашке 9 потребителя.
Как показано на фиг. 2, 3 и 5, верхняя впускная стенка 13 капсулы дополнительно содержит втулку 20 гидросоединения для обеспечения гидросоединения капсулы 11 с соответствующей втулкой 21 гидросоединения устройства 1 для приготовления пищи или напитка.
В соответствии с изобретением капсула 11 дополнительно содержит встроенное насосное устройство, подходящее для перекачивания воды из устройства 1 при наличии гидросоединения между упомянутой капсулой 11 и упомянутым устройством и для создания циркуляции жидкости в пределах отделения, в результате чего пищевой или питьевой продукт готовится и выталкивается через упомянутую выпускную стенку капсулы (т.е. нижнюю стенку 16 и ее отверстие 17 для выдачи).
Насосное устройство представляет собой замкнутый объем 21 внутри капсулы, который содержит:
(i) участок 10 верхней впускной стенки 13 капсулы, способный попеременно выдавливаться и затем вдавливаться благодаря эластичному растяжению внешним нажимным приводом устройства без разрыва или смятия;
(ii) впускной обратный клапан 22, который обеспечивает гидросоединение между устройством 1 и упомянутым замкнутым объемом, точнее - от источника воды к внутренней части замкнутого объема капсулы;
(iii) выпускной обратный клапан 23, который обеспечивает гидросоединение от внутренней части к внешней части замкнутого объема 21.
Как показано на фиг. 2, обратные клапаны представляют собой односторонние клапаны «утиный нос».
В первом варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 2, замкнутый объем 21 образован между впускным обратным клапаном 21, прикрепленным к верхней впускной стенке 13, и выпускным обратным клапаном 23, прикрепленным к жесткой распределительной стенке 14 и отделяющим упомянутый замкнутый объем 21 от остальной части отделения капсулы, которая заключает в себе подготовленный ингредиент (например, порошок кофе).
Во втором варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 3, выпускной обратный клапан 23 размещен на дне капсулы и закрывает отверстие 17 для выдачи капсулы. Вследствие этого жесткая распределительная стенка 14 не отделяет внутреннее отделение капсулы, так как содержит по меньшей мере одно сквозное отверстие 29. Таким образом, все внутреннее отделение капсулы выполняет роль замкнутого объема 21, формирующего насосную камеру капсулы. Предпочтительно, чтобы подготовленный ингредиент, содержащийся в капсуле, был размещен в участке
отделения капсулы, находящемся между жесткой распределительной стенкой 14 и нижней стенкой 16 капсулы. Однако также возможно, чтобы один и тот же ингредиент был заключен во всем объеме отделения капсулы, или, альтернативно, два разных ингредиента могут быть отделены друг от друга жесткой распределительной стенкой 14.
Число отверстий 29 и их диаметр выбираются надлежащим образом в зависимости от типа ингредиента и соответствующего типа процесса приготовления продукта. При наличии только одного отверстия, как показано на фиг. 3, поток жидкости через упомянутое отверстие будет создавать единственную струю с мощным эффектом перемешивания. Эту конфигурацию предпочтительно выбирают в том случае, когда ингредиент, содержащийся в капсуле, представляет собой растворимый порошок, для которого требуется мощное вихревое перемещение вместе с подаваемой в капсулу водой для улучшения растворения упомянутого порошка с помощью упомянутой воды. Альтернативно, в том случае, когда ингредиент, содержащийся в отделении капсулы, представляет собой обжаренный и молотый кофе, жесткая стенка 14 содержит множество отверстий 19, равномерно распределенных по ее поверхности, чтобы обеспечить надлежащее смачивание слоя кофе, содержащегося между упомянутой стенкой 14 и нижней стенкой 16 капсулы.
Во всех случаях весьма предпочтительно, чтобы диаметр отверстий 29 был меньше самых маленьких частиц подготовленного ингредиента, но при этом достаточным для обеспечения надлежащего потока воды через жесткую распределительную стенку 14. Диаметр, как правило, может находиться в диапазоне от 10 микрон до 3 мм, предпочтительно от 100 микрон до 1 мм.
Верхняя растягивающаяся стенка 13 для подачи выполнена из любого подходящего материала, обладающего свойствами упругой деформации, например, натуральных или синтетических эластомеров, таких как эластомеры на кремниевой основе, каучук или, альтернативно, просто пластмассовые материалы, подходящие для изготовления тонкой стенки жесткой капсулы с помощью литья под давлением, экструзии или термоформования, а также пластичной пленки для деформируемого участка капсулы.
Как показано на фиг. 2, растягивающаяся впускная стенка 13 содержит узел 25 механического соединения, подходящий для механического присоединения к приводу 24 насоса устройства посредством горизонтального скользящего перемещения капсулы относительно привода 24, как показано стрелками на фиг. 4, 5 и 6. Точнее, узел 25 механического соединения содержит жесткий захватывающий круговой выступ 25’, который можно вставить в соответствующую соединительную канавку 26 привода 24 насоса.
Важно отметить, что насос, встроенный в капсулу в соответствии с настоящим изобретением, можно приводить в действие вручную, но, конечно, предпочтительно, чтобы он приводился в действие автоматически при присоединении контейнера к приводу 24, который присутствует в устройстве. Привод приводится в действие электродвигателем — не показан на рисунке — который обеспечивает перемещения привода 24 вперед и назад.
Иными словами, когда контейнер для пищи и напитка — например, капсула для кофе — функциональным образом вставлен в устройство для приготовления пищи и напитка, выполняются два типа соединений. Первое соединение представляет собой гидросоединение, которое связывает контейнер с жидкостной системой трубок устройства таким образом, чтобы жидкость могла циркулировать от источника жидкости устройства — например, резервуара для воды — к отделению контейнера и через него, при этом упомянутая жидкость смешивается в качестве примешиваемого ингредиента с подготовленным ингредиентом пищи или напитка — например, порошком кофе — который содержится в отделении контейнера.
Второй тип соединения, осуществляемого между контейнером и устройством, представляет собой механическое соединение, которое механически связывает контейнер с приводом насоса устройства. Механическое соединение служит для приведения в действие насосных устройств, встроенных в контейнер, так, что жидкость может вытягиваться из жидкостной системы устройства и может проводиться через отделение контейнера, как описано выше.
Втулка гидросоединения объединена с упомянутым узлом 25 механического соединения. Как показано на фиг. 2, 3 и на фиг. 8, механический захватывающий выступ 25’, который размещен в центре верхней растягивающейся впускной стенки 13 капсулы, содержит центральный канал 27, обеспечивающий гидросоединение системы 28 трубок устройства с внутренней частью капсулы и, в частности, с замкнутым объемом 21, который формирует насосную камеру упомянутой капсулы 11. Впускной обратный клапан 22 размещен в пределах центрального канала 27, как показано на фиг. 2 и 3.
Втулка 20 гидросоединения капсулы содержит прокалываемую защитную мембрану 30, которая служит для герметизации капсулы 11 при хранении до ее фактического использования в устройстве. Защитная мембрана 30 герметично закреплена на верхней поверхности втулки 20 гидросоединения, как показано, например, на фиг. 3, 5 или 7. При хранении полная защита от влаги и кислорода достигается между внутренней и наружной частью капсулы за счет защитных свойств стенок 12 капсулы, верхней впускной стенки 13, верхней защитной мембраны 30 и прокалываемой нижней мембраны 18.
Важно отметить, что насос, встроенный в капсулу в соответствии с настоящим изобретением, можно приводить в действие вручную, но, конечно, предпочтительно, чтобы он приводился в действие автоматически при присоединении контейнера к приводу 24, который
присутствует в устройстве. Привод приводится в действие электродвигателем - не показан на рисунке - который обеспечивает перемещения привода 24 вперед и назад.
Иными словами, когда контейнер для пищи и напитка - например, капсула для кофе - функциональным образом вставлен в устройство для приготовления пищи и напитка, выполняются два типа соединений. Первое соединение представляет собой гидросоединение, которое связывает контейнер с жидкостной системой трубок устройства таким образом, чтобы жидкость могла циркулировать от источника жидкости устройства - например, резервуара для воды - к отделению контейнера и через него, при этом упомянутая жидкость смешивается в качестве примешиваемого ингредиента с подготовленным ингредиентом пищи или напитка - например, порошком кофе - который содержится в отделении контейнера.
Второй тип соединения, осуществляемого между контейнером и устройством, представляет собой механическое соединение, которое механически связывает контейнер с приводом насоса устройства. Механическое соединение служит для приведения в действие насосных устройств, встроенных в контейнер, так, что жидкость может вытягиваться из жидкостной системы устройства и может проводиться через отделение контейнера, как описано выше.
Втулка гидросоединения объединена с упомянутым узлом механического соединения. Как показано на фиг. 2, 3 и на фиг.8, механический захватывающий выступ 25, который размещен в центре верхней растягивающейся впускной стенки 13 капсулы, содержит центральный канал 27, обеспечивающий гидросоединение системы 28 трубок устройства с внутренней частью капсулы и, в частности, с замкнутым объемом 21, который формирует насосную камеру упомянутой капсулы 11. Впускной обратный клапан 22 размещен в пределах центрального канала 27, как показано на фиг. 2 и 3.
Втулка 20 гидросоединения капсулы содержит прокалываемую защитную мембрану 30, которая служит для герметизации капсулы 11 при хранении до ее фактического использования в устройстве. Защитная мембрана 30 герметично закреплена на верхней поверхности втулки 20 гидросоединения, как показано, например, на фиг. 3, 5 или 7. При хранении полная защита от влаги и кислорода достигается между внутренней и наружной частью капсулы за счет защитных свойств стенок 12 капсулы, верхней впускной стенки 13, верхней защитной мембраны 30 и прокалываемой нижней мембраны 18.
После вставки капсулы 11 в устройство 1 и механического присоединения к приводу упомянутого устройства, как показано на фиг. 4, 5 и 6, гидросоединение между капсулой и устройством осуществляется при перемещении трубки 31 гидросоединения устройства, которая находится в непосредственном гидросоединении с остальной частью жидкостной системы 28 трубок устройства, как показано стрелкой на фиг. 7. При перемещении трубки 31 гидросоединения вниз нижний кончик упомянутой трубки 31 прокалывает герметизирующую верхнюю мембрану 30 капсулы, что создает гидросоединение между капсулой 11 и жидкостной системой 28 трубок устройства 1, как показано на фиг. 8.
После установления гидросоединения между капсулой и устройством можно начать приведение в действие насоса капсулы. Привод 24 и трубка 31 гидросоединения вместе перемещаются вверх, как показано двойными стрелками на фиг. 8. Это вызывает расширение объема капсулы за счет растяжения растягивающегося участка 10 капсулы, поскольку капсула находится в механическом и гидросоединении с приводом 24 насоса и трубкой 31 гидросоединения устройства. Как привод 24, так и трубка 31 перемещаются с помощью привода, такого как электродвигатель, или другого аналогичного привода, содержащегося в устройстве (не показано на рисунке).
Благодаря растягивающему перемещению растягивающегося участка 10 верхней стенки 13 капсулы вверх возрастает замкнутый внутренний объем 21 упомянутой капсулы, что создает понижение давления внутри упомянутого замкнутого объема 21 и, следовательно, эффект всасывания из жидкостной системы трубок устройства. Вследствие этого впускной клапан 22 открывается, и вода из жидкостной системы трубок 28 устройства поступает в замкнутый объем 21 капсулы, как показано одиночными стрелками на фиг. 8.
Некоторое количество воды протекает через отверстие 29 жесткой распределительной стенки 14 и начинает смешивание с подготовленным ингредиентом (не показано на рисунке), содержащимся в основном внутреннем объеме отделения капсулы, для создания конечного продукта.
Затем узел, образованный приводом 24 и трубкой 31, перемещается вниз, как показано двойными стрелками на фиг. 9, что деформирует растягивающийся участок 10 верхней впускной стенки 13 вниз и закрывает впускной клапан 22. Вследствие этого уменьшается замкнутый объем 21 капсулы и внутри капсулы создается давление.
Узел, образованный приводом 24 и трубкой 31, продолжает попеременно перемещаться вверх и вниз, как описано выше со ссылкой на фиг. 8 и 9, так что все большее количество воды поступает во внутренний объем и отделение капсулы и смешивается с подготовленным ингредиентом. Внутреннее давление P воды возрастает.
Когда давление P жидкости достигает некоторого предварительно заданного значения, алюминиевая мембрана 18 прогибается вниз и получает прокол, натолкнувшись на прокалывающую поверхность прокалывающей пластины 19, что позволяет продукту, содержащемуся в отделении капсулы, вытекать наружу через отверстие 17 для выдачи и выпускной клапан 23 в чашку 9, как показано пунктирной стрелкой на фиг. 9. Когда соответствующий предварительно заданный объем воды будет подан в капсулу, насос приводит к перемещению трубки 31 вперед и назад, а привод 24 останавливается. Использованную капсулу можно извлечь из устройства и утилизировать.
Аналогичная схема функционирования представлена на фиг. 10А и 10В, на которых капсула выполнена в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения, указанным выше.
В этом случае вода перекачивается внутрь замкнутого объема 21, образованного между впускным обратным клапаном 22 и выпускным обратным клапаном 23 при расширении капсулы, как показано на фиг. 10А, а затем этот перекачанный объем воды выпускается через выпускной обратный клапан 23 в основное отделение капсулы, как показано на фиг. 10В, где он смешивается с подготовленным ингредиентом. По мере поступления воды в основное внутреннее отделение капсулы из замкнутого объема 21 насоса давление P жидкости возрастает до тех пор, пока нижняя мембрана 18 не будет проколота при столкновении с прокалывающей пластиной 19 так, чтобы продукт, содержащийся в отделении капсулы, мог вытечь наружу, как показано пунктирной стрелкой на фиг. 10В.
Следует понимать, что специалистам в данной области будут очевидны различные изменения и модификации предпочтительных в настоящее время вариантов осуществления, описанных в настоящем документе. Такие изменения и модификации можно осуществлять без выхода за рамки сущности и объема настоящего изобретения и без преуменьшения присущих ему преимуществ. Следовательно, предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает такие изменения и модификации.