Капсула, система и способ приготовления напитка и способ изготовления таких капсул - RU2604440C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к капсуле для приготовления заданного количества напитка, пригодного для употребления, с использованием экстрагируемого или растворимого продукта, например обжаренного молотого кофе, содержащей периферическую первую стенку, вторую стенку, закрывающую периферическую первую стенку на первом конце, перфорированную и/или пористую третью стенку, закрывающую периферическую первую стенку на втором открытом конце, противоположную второй стенке, выполненную для выпуска приготовленного напитка из капсулы, при этом первая, вторая и третья стенки создают внутреннее пространство, содержащее экстрагируемый продукт.

Такие капсулы известны сами по себе и могут использоваться в устройствах для приготовления напитка. Они удобны в использовании, а также создают воспроизводимые условия экстрагирования, обуславливающие простое приготовление чашки кофе одинакового качества. Известная капсула может быть открытой капсулой, содержащей периферическую стенку и область выхода, приспособленную для выпуска приготовленного напитка из капсулы. Во внутреннем пространстве подобной капсулы содержится доза экстрагируемого продукта, такого как обжаренный молотый кофе, в объеме меньше объема внутреннего пространства. Такую капсулу можно использовать в устройстве для приготовления напитка, в котором текучая среда под давлением поступает в капсулу для взаимодействия с экстрагируемым продуктом в капсуле и напиток выпускается из капсулы за пределы устройства в емкость, такую как кофейная чашка.

При использовании известной капсулы с открытой областью выхода и содержащей насыпной обжаренный молотый кофе подаваемая в капсулу вода может быстро проходить через капсулу, что приводит к недостаточному росту давления внутри капсулы и при этом к экстракции кофе при относительно низком давлении экстракции. Это может давать в результате неконтролируемый процесс приготовления напитка, что может вредить приготовленному напитку. В особенности, качество кофе может понизиться, например, поскольку при более низком давлении экстракции кофе может стать водянистым или получит пенный слой низкого качества вследствие более низкого содержания СО₂ в кофейном напитке, что происходит, если экстракция происходит при низком давлении, тогда как СО₂ важен для создания пенного слоя.

Задачей изобретения является создание улучшенной капсулы для приготовления напитка и, в частности, по меньшей мере частичное устранение описанной выше проблемы.

Кроме того, согласно первому аспекту изобретения, создана капсула описанного выше типа, в которой экстрагируемый продукт во внутреннем пространстве капсулы по меньшей мере частично спрессован.

При сжатии экстрагируемый продукт в капсуле, например обжаренный молотый кофе, прижимается к стенкам внутреннего пространства сменной капсулы, предотвращая таким образом возникновение преференциальных путей потока текучей среды вдоль соответствующих стенок капсулы. Это может также являться предпочтительным в случае, если капсулу нужно размещать в устройстве так, что периферическая сторона стенки обращена вниз и выходной фильтр направлен вбок. При использовании капсулы с прессованным кофе внутри, также и при повернутом положении капсулы, кофе в целом остается расположенным рядом со всем выходным фильтром, что предотвращает возникновение преференциальных путей потока. Следовательно, подаваемая текучая среда, такая как вода, направляется от области входа через кофейный слой к области выхода из капсулы независимо от положения капсулы, обеспечивая управляемое приготовление напитка. Таким образом, при сжатии кофе скорость потока текучей среды можно регулировать между областью входа и областью выхода из сменной капсулы. Более того, подобный сжатый кофейный слой вместе с областью выхода кофе обеспечивает желаемое дросселирование потока внутри капсулы во время приготовления напитка. Это обеспечивает более высокий рост давления экстракции во внутреннем пространстве капсулы, таким образом обеспечивая более высокий рост давления экстракции в варианте капсулы. Например такой, что получается кофейный напиток необходимой крепости и с более высоким содержанием СО₂, что может давать в результате высококачественный кофейный напиток с пенным слоем.

Предпочтительно, экстрагируемый продукт содержит обжаренный молотый кофе, например, дозу, подходящую для приготовления одной порции напитка, предпочтительно одной чашки напитка, к примеру, 30-200 мл приготовленного напитка. Капсула может при этом содержать 4,0-8,0 грамм или 4,5-8 грамм, предпочтительно 5,0-6,5 грамм, более предпочтительно приблизительно 5,2±0,15 грамм, еще более предпочтительно 5,3±0,2 грамм обжаренного молотого кофе. Например, капсулу, содержащую приблизительно 5,3 грамма, можно использовать для приготовления чашки кофе «эспрессо», а капсула, содержащая приблизительно 6,0±0,15 грамм, может подходить для приготовления чашки кофе «лонго». Конечно, капсулу, содержащую другое количество кофе между 4,0 и 8,0 грамм, можно использовать для приготовления других видов кофе. Сменная капсула, таким образом, является разовой порционной упаковкой. Таким образом, капсула подходит для приготовления заданного количества кофе путем подачи заданного количества горячей воды под высоким давлением в капсулу. Капсула, содержащая описанное выше количество кофе, создает кофейный напиток с подходящим количеством пены и необходимым количеством растворимого сухого вещества, экстрагированного из первичного кофейного материала. Следует отметить, что подходящее количество пены предпочтительно составляет по меньшей мере около 5 мл пены или больше, например 9 мл пены, поверх приготовленного напитка, в объеме около 40 мл. Кроме того, частицы в капсуле распределены достаточно свободно для предотвращения образования ограничения потока во всем слое кофе, предотвращая нежелательно долгое время приготовления напитка и попадание большого количества кофейного масла в состав напитка.

В дальнейшей разработке изобретения внутреннее пространство капсулы имеет предпочтительный объем приблизительно 10-14 мл, предпочтительно 11,5-12,5 мл, более предпочтительно приблизительно 11,8 мл.

Предпочтительно, если внутреннее пространство полностью занято экстрагируемым продуктом, например обжаренным молотым кофе. Следовательно, наиболее оптимальное использование можно получить от улучшений во внутреннем объеме капсулы, когда используется молотый кофе с подходящей плотностью. Этим обеспечивается дополнительное преимущество в том, что экстрагируемый продукт не может полностью перемещаться во внутреннем пространстве при прохождении потока текучей среды через капсулу, так что преференциальные пути потока не могут образовываться. Кроме того, поскольку внутреннее пространство полностью занято кофе, вода не остается внутри капсулы между кофе и соответствующими боковыми стенками после приготовления напитка. Поэтому капсула может быть удалена из устройства с минимальным риском загрязнения устройства по причине утечки воды из капсулы.

Заявителем установлено, что согласно дополнительной проработке изобретения предпочтительно, если обжаренный молотый кофе сжат так, что сжатый кофе во внутреннем пространстве капсулы имеет в значительной степени гомогенную плотность. При использовании частицы гомогенного кофе внутри капсулы могут перераспределяться, что приводит к образованию относительно рыхлой прослойки в слое кофе, смежной со второй стенкой, то есть в области входа в капсулу, и относительно спрессованного слоя кофе, смежного с третьей стенкой, то есть в области выхода из капсулы. Таким образом, спрессованный слой кофе совместно с выходным фильтром обеспечивает фильтрующую способность капсулы с необходимым перепадом давления. Таким образом, спрессованная прослойка в слое кофе и выходной фильтр совместно создают замедление выпуска приготовленного кофейного напитка из капсулы.

Должно быть ясно, что прежде чем капсулу наполнять кофе, кофейную массу можно уплотнить, например, путем пропускания подходящего потока обжаренного молотого кофе через диафрагму под давлением.

Фильтрующую способность можно дополнительно улучшить, если согласно дополнительному варианту осуществления изобретения обжаренный молотый кофе имеет гранулометрический состав по весу, где в 10-м процентиле размер частиц 20-60 мкм, предпочтительно менее 40 мкм (например, 33-37 мкм), где в 50-м процентиле размер частиц 370-470 мкм (предпочтительно 370-570 мкм), предпочтительно менее 490 мкм, и где в 90-м процентиле размер частиц 600-800 мкм, предпочтительно меньше 700 мкм. Такой гранулометрический состав обжаренного молотого кофе внутри капсулы предотвращает разрушение слоя кофе под давлением воды. Вследствие сжатия кофе относительно малые частицы кофе могут быть окружены относительно крупными частицами так, что относительно малые частицы не могут смещаться к выходному фильтру до приготовления напитка. При подаче воды внутрь капсулы относительно малые частицы могут перемещаться с потоком воды к выходному фильтру, образуя вместе с упомянутым выше выходным фильтром дроссель потока. В то же время такой гранулометрический состав создает высококачественный кофе с хорошими вкусовыми характеристиками. Если в целом размер частиц слишком мал, слой кофе может разрушаться так, что приготовленный напиток не сможет легко проходить через кофе, что приведет к нежелательно долгому времени приготовления напитка. Если, с другой стороны, общий размер частиц слишком велик, подаваемый поток воды очень быстро пройдет через кофе, в результате чего кофейный напиток получится водянистым, без пенного слоя и будет иметь низкую концентрацию растворенного сухого вещества. Следует отметить, что описанный выше предпочтительный гранулометрический состав согласно изобретению определяется посредством общеизвестного анализатора Sympatec, подходящего для определения крупности и распределения частиц в сухом веществе. Подобный анализатор может представлять собой Sympatec Central Unit «Helos», используемый в комбинации с блоком системы сухой дисперсии Rodos T4.1. Используемый диапазон R7 измерений составляет 0,5/18,0-3500 мкм. Образец размещают в измерительном блоке. Посредством технологии лазерной дифракции определяют гранулометрический состав упомянутого образца. Свет, излучаемый лазером, преломляется частицами, содержащимися в образце. Величина дифракции зависит от размера частицы обжаренного молотого кофе в образце. Рассеянный свет обнаруживается детектором после прохождения через линзу, являющуюся линзой R7.

Обнаружено, что конечный продукт, т.е. прессованный экстрагируемый продукт, имеет гранулометрический состав по весу, где в 10-м процентиле размер частиц 20-60 мкм, предпочтительно менее 40 мкм, где в 50-м процентиле размер частиц 400-600, предпочтительно 450-550 мкм, и где в 90-м процентиле размер частиц 700-1000 мкм, предпочтительно 825-950 мкм.

Должно быть ясно, что размер частиц сжатого экстрагируемого продукта может быть немного больше размера частиц исходного вещества, поскольку при прессовании частицы могут слипаться.

Согласно другому аспекту изобретения третья стенка содержит выходной фильтр для выпуска приготовленного напитка из капсулы, при этом выходной фильтр, изготовленный, например, из фильтровальной бумаги или полимерной пленки, имеет множество выходных отверстий. При использовании такой выходной фильтр вместе со смежной с фильтром спрессованной прослойкой слоя кофе создает необходимое дросселирование потока, в результате чего получается кофейный напиток высокого качества с хорошими вкусовыми характеристиками. Должно быть ясно, что выходные отверстия могут быть равномерно распределены по диаметру капсулы, предпочтительно не покрывая краевых зон. Использование фильтровальной бумаги в качестве выходного фильтра позволяет получить дешевую третью стенку. Более того, состоящая из фильтровальной бумаги третья стенка может отфильтровывать масло из напитка, т.е. из кофе, до подачи кофе в контейнер, такой как чашка. Это может являться предпочтительным для сокращения содержания масел в кофе, которые могут отрицательно влиять на вкус и/или качество кофе. Особенно предпочтительным является отфильтровывание кафестола из кофе, поскольку предполагается, что кафестол повышает содержание холестерина в крови. Кроме того, будучи пористой, третья стенка предпочтительна тем, что напиток может выпускаться из капсулы по существу полностью по поперечному сечению внутреннего пространства. Следовательно, напиток может выходить из внутреннего пространства весьма гомогенно. Это может предотвратить образование преференциальных путей потока текучей среды во внутреннем пространстве. Известно, что преференциальные пути потока текучей среды снижают уровень воспроизводимости в процессе приготовления напитка.

Предпочтительно, если выходной фильтр, например, из полимерной пленки содержит 100-170 отверстий, предпочтительно 110-150, более предпочтительно около 145 отверстий, при этом диаметр отверстий составляет от 0,4±0,05 мм до 0,2±0,05 мм, предпочтительно около 0,3±0,05 мм. Такие выходные отверстия вместе с относительно небольшими частицами кофе, которые перераспределяются при подаче воды и прилегают к отверстиям, могут создавать необходимое дросселирование потока и, следовательно, перепад давления. Благодаря указанным отверстиям приготовленный напиток должен покидать капсулу с необходимой скоростью, так что время приготовления не должно быть слишком долгим, например не более 40 секунд, предпочтительно не более 30 секунд. Более того, отверстия достаточно малы, чтобы предотвращать выход кофейных частиц из капсулы и их попадание в чашку с приготовленным кофейным напитком. Предпочтительное количество отверстий в выходном фильтре позволяет выходному фильтру совместно с прессованным слоем кофе, прилегающим к фильтру, выполнять необходимое дросселирование потока таким образом, что получается кофейный напиток с приемлемым балансом масел, необходимой крепостью варки и приемлемым временем приготовления. Такой кофейный напиток должен иметь высокое качество и хорошие вкусовые характеристики.

В дополнительной разработке изобретения первая периферическая стенка, является по существу жесткой. В общем, периферическая первая стенка может иметь любую форму, например, цилиндрическую, полусферическую, форму усеченного конуса или полигональную, такую как шестигранную или восьмигранную. Предпочтительно, капсула содержит входной фильтр, при этом сопротивление потоку входного фильтра ниже, чем сопротивление потоку спрессованного экстрагируемого продукта в объединении с выходным фильтром, что предотвращает чрезмерный рост давления выше по потоку от входного фильтра. Это является предпочтительным, поскольку такой рост давления выше по потоку не способствует варке напитка.

Согласно дополнительному аспекту изобретения экстрагируемый продукт спрессован в таблетку. Это создает преимущество сокращения риска образования преференциальных путей потока текучей среды в прессованном экстрагируемом продукте. Должно быть ясно, что при использовании прессованной таблетки вторая стенка может быть исключена из капсулы, поскольку риск разлива экстрагируемого продукта значительно уменьшается.

В дополнительной разработке изобретения таблетка может содержать по меньшей мере один канал, проходящий от стороны таблетки, обращенной ко второй стенке, по направлению к третьей стенке. Таким образом, канал представляет собой средство инфузии для гомогенного увлажнения таблетки.

Также возможно прессование экстрагируемого продукта во множество таблеток, предпочтительно с различной плотностью упаковки. Возможно, например, создание экстрагируемого продукта в виде одной стопки таблеток с различной степенью прессования. Возможно, например, увеличение степени прессования в каждой таблетке в направлении от второй стенки к третьей стенке. Таким образом, усилие, необходимое для полного увлажнения таблетки, также должно увеличиваться в направлении от второй стенки к третьей стенке, обеспечивая надлежащее увлажнение каждой таблетки выше по потоку до увлажнения таблетки ниже по потоку, следовательно, создается удовлетворительное гомогенное увлажнение всего объема экстрагируемого продукта.

Изобретение дополнительно относится к способу изготовления вышеописанной капсулы, содержащему

- создание чашки приема кофе, содержащей периферическую первую стенку и одну из стенок, вторую или третью, образующих внутреннее пространство, выполненное для приема обжаренного и молотого кофейного исходного материала;

- создание дозы обжаренного и молотого кофейного исходного материала во внутреннем пространстве чашки приема кофе;

- сжатие дозы обжаренного и молотого кофейного исходного материала так, что капсула становится содержащей прессованный кофе. Общее количество кофе может быть создано во внутреннем пространстве капсулы и затем сжато для прессования данного количества кофе.

В альтернативном варианте осуществления изобретения способ может содержать

- создание первой части дозы обжаренного и молотого кофейного исходного материала во внутреннем пространстве чашки приема кофе;

- сжатие первой части так, что первая часть спрессовывается;

- последовательное создание дополнительной части дозы обжаренного и молотого кофейного исходного материала поверх сжатой первой части во внутреннем пространстве чашки приема кофе;

- сжатие дополнительной части так, что дополнительная часть спрессовывается. Путем попеременного создания и сжатия частей всей дозы кофе можно легче вводить в капсулу и в то же время риск порчи первичного кофейного материала может быть уменьшен.

Согласно дополнительному аспекту изобретения также возможно уплотнение посредством вибрации вводимого во внутреннее пространство капсулы первичного кофейного материала.

Предпочтительным является объем прессованного обжаренного молотого кофе, являющийся по существу одинаковым с объемом внутреннего пространства чашки приема кофе. Такой способ создает преимущество в том, что распределение кофейных частиц внутри чашки приема кофе сменной капсулы можно определять в процессе изготовления. Распределение кофейных частиц, следовательно, может быть гомогенным, при этом относительно мелкие частицы могут быть окружены относительно крупными частицами. Вследствие прессования кофе распределение не должно значительно меняться, например, во время транспортировки сменных капсул. Следовательно, заданное распределение частиц внутри капсулы может оставаться неизменным. При приготовлении напитка с такой капсулой процесс приготовления кофе может являться управляемым и воспроизводимым.

Кроме того, при прессовании кофе во внутреннем пространстве капсулы создается плоская поверхность на стороне сменной капсулы, с которой должен соединяться выходной фильтр. Такая плоская поверхность улучшает герметичное уплотнение выходного фильтра на периферической первой стенке сменной капсулы, при этом предотвращая появление отверстий, например, между фольгой выходного фильтра и первой стенкой. Такие отверстия могут давать в результате капсулу низкого качества и возможность производства напитка низкого качества, поскольку из-за подобных отверстий возможна утечка кофе и текучей среды, не проходящих через выходной фильтр.

Прессование кофе дополнительно увеличивает качество уплотнения выходного фильтра на периферической первой стенке, поскольку снижается риск попадания частиц кофе на поверхность периферической первой стенки. Следовательно, качество уплотнения выходного фильтра вдоль всей периферической первой стенки не может быть снижено вследствие попадания частиц между фильтром и стенкой.

В дополнительной разработке способа согласно изобретению обжаренный молотый кофе сжимается давлением по существу 50-300 Н, предпочтительно 50-500 Н, предпочтительно по существу 400-600 Н. Хорошие результаты достигнуты при давлении около 500 Н.

Для создания заданного количества обжаренного и молотого кофейного исходного материала во внутреннем пространстве чашки приема кофе с объемом около 10-14 мл, предпочтительно 11,5-12,5 мл, более предпочтительно около 11,8 мл, является предпочтительным, что насыпной объем обжаренного и молотого кофейного исходного материала находится в диапазоне 600-750 мл на 250 грамм первичного кофейного материала (лучше порядка 620-670 мл на 250 грамм первичного кофейного материала) и, конкретнее, около 630-660 мл на 250 грамм первичного кофейного материала. При таком насыпном объеме обжаренный молотый кофе после сжатия может иметь вес 4,0-8,0 грамм, предпочтительно 5,0-6,5 грамм, более предпочтительно около 5,3 грамма ± 0,2 грамма.

Заявителем обнаружено, что сменная капсула согласно изобретению, содержащая кофе с насыпным объемом менее чем 600 мл на 250 грамм первичного кофейного материала, дает в результате чашку кофе, приготовленную с использованием капсулы, водянистого, без приятного пенного слоя. Должно быть ясно, что насыпной объем в данном аспекте относится к условию после уплотнения кофе, однако до этапа прессования в капсуле. Кроме того, кофейный напиток может тогда содержать относительно большое количество кофейного масла, которое отрицательно влияет на качество приготовленного напитка. Высокий насыпной объем, выше предпочтительного, упомянутого выше, также нежелателен, поскольку может давать в результате слишком долгое время приготовления напитка.

Следует отметить, что насыпной объем кофейного исходного материала определен измерением объема 250 г после помола и уплотнения. Для определения данного объема дозу обжаренного и молотого кофейного исходного материала засыпают из воронки в лоток, оборудованный так, что лоток имеет объем 250 мл. Лоток имеет спускной желоб, который закрывается, так что объем молотого кофе в 250 мл остается в лотке. Затем определяют вес молотого кофе в лотке и переводят в насыпной объем, выраженный в мл/250 г.

Кроме того, согласно дополнительному аспекту изобретения в обжаренном и молотом исходном материале необходимо влагосодержание 1,0-4,0%, предпочтительно 1,5-2,2%, более предпочтительно приблизительно 1,5%, перед прессованием обжаренного и молотого исходного материала во внутреннем пространстве капсулы. Влагосодержание кофейного исходного материала образуют резким охлаждением влажного кофейного исходного материала перед помолом кофейного исходного материала. Влажность определяют, измеряя потерю веса 5 г кофейного исходного материала в результате сушки кофейного исходного материала в печи 3 при 103°C.

Предпочтительно, согласно дополнительному варианту осуществления способа согласно изобретению зерна кофе для обжаренного и молотого кофейного исходного материала обжаривают в течение приблизительно 250-1000 секунд, предпочтительно в течение 450-700 секунд, при этом степень обжарки обжаренного и молотого кофейного исходного материала предпочтительно находится в диапазоне 30-60 единиц согласно методике измерения, описанной ниже. Сменная капсула, содержащая такой обжаренный и молотый кофе, дает чашку кофейного напитка с хорошим ароматом, содержащего приемлемое количество кофейного масла. Такая степень обжарки дополнительно создает обжаренный и молотый кофейный исходный материал, который можно прессовать необходимым способом, с необходимым давлением, упомянутым выше. Степень обжарки кофейного исходного материала определяют, измеряя отражение света на выровненной дозе молотого кофейного исходного материала. Это можно выполнять, например, с помощью светоделительного устройства LK100, тип LMG163 фирмы Dr. Bruno Lange GmbH. Количество света, например, с длиной волны 640 мкм направляют на образец, содержащий выровненную дозу молотых зерен. В зависимости от темноты молотых зерен некоторое количество света отражается и измеряется. Полученное значение указывает степень обжарки. Светоделительное устройство калибруют ежедневно, последовательно используя две калибрующих плитки. Затем проводят измерения на калибрующих плитках и на образце. Если необходимо, обжаренные зерна мелют с получением частиц на 3/4, имеющих средний размер частицы приблизительно 0,39 мм. Выравнивание кофе следует выполнять, удерживая линейку отвесно и под углом 90 градусов к поверхности кофе. Кофе выравнивают тремя ровными перемещениями (вперед и назад) над поверхностью полной тарелки с образцом. Если явные неровности можно определить на поверхности кофе, выравнивание следует повторить.

В дополнительной разработке изобретения зерна кофе мелют для создания обжаренного и молотого исходного материала с гранулометрическим составом по весу, где в 10-м процентиле размер частиц 20-60 мкм, предпочтительно меньше 40 мкм, где в 50-м процентиле размер частиц 370-570 мкм, предпочтительно меньше 490 мкм, и где в 90-м процентиле размер частиц 600-800 мкм, предпочтительно меньше 700 мкм. При сжатии такого обжаренного и молотого исходного материала во внутреннем пространстве капсулы можно создавать заданное гомогенное распределение частицы, как описано выше.

Изобретение также относится к капсуле, получаемой описанным выше способом, и системе для приготовления заданного количества напитка, пригодного к употреблению, по п.28 и способу приготовления заданного количества напитка, пригодного к употреблению, по п.30 формулы изобретения.

Дополнительно предпочтительный вариант осуществления изобретения 1,0-4,0%, предпочтительно 1,5-2,2%, более предпочтительно приблизительно 1,5% капсулы, способ изготовления такой капсулы, система и способ приготовления напитка согласно изобретению изложены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Изобретение дополнительно подробно описано ниже с использованием неограничивающих примеров со ссылками на чертежи, на которых показано следующее.

На фиг.1 показан пример первого варианта осуществления системы для приготовления напитка согласно изобретению.

На фиг.2 показан первый вариант осуществления капсулы согласно изобретению.

На фиг.3 показана капсула по фиг.2 во время приготовления напитка.

На фиг.4 показан второй вариант осуществления капсулы согласно изобретению.

На фиг.5 показан третий вариант осуществления капсулы согласно изобретению.

На фиг.6 показан четвертый вариант осуществления капсулы согласно изобретению.

Следует отметить, что идентичные или соответствующие элементы на различных чертежах указаны идентичными или соответствующими позициями.

На фиг.1 показан пример первого варианта осуществления системы 1 для приготовления заданного количества напитка, пригодного к употреблению, с использованием экстрагируемого продукта согласно изобретению. Система 1 содержит сменную открытую капсулу 2 и устройство 4. Устройство 4 содержит приемное гнездо 6 для удержания сменной капсулы 2. На фиг.1 нарисован зазор между капсулой 2 и приемным гнездом 6 для наглядности. Должно быть ясно, что при использовании капсула 2 может находиться в контакте с приемным гнездом 6. В данном примере приемное гнездо 6 имеет форму, комплементарную с формой капсулы 2. В данном примере приемное гнездо 6 содержит верхнюю часть 8 и опорную поверхность 10.

Устройство 4 дополнительно содержит устройство 12 дозированной подачи для подачи дозы текучей среды, такой как горячая вода под высоким давлением, например, больше приблизительно шести бар (600 КПа) (абсолютное давление), в сменную капсулу 2.

В системе 1, показанной на фиг.1, сменная капсула 2 содержит по существу жесткую периферическую первую стенку 14, вторую стенку 16, закрывающую периферическую первую стенку 14 на первом конце 18, и третью стенку 20, закрывающую периферическую первую стенку 14 на втором открытом конце 22, противоположную второй стенке 16. Периферическая первая стенка 14, вторая стенка 16 и третья стенка 20 охватывают внутреннее пространство 24, содержащее экстрагируемый продукт, в данном примере обжаренный и молотый кофе. В данном примере сменная капсула 2 содержит дозу экстрагируемого продукта, например, приблизительно 5,0-6,5 грамм обжаренного и молотого кофе, предпочтительно приблизительно 5,3 грамма ± 0,2 грамма, подходящего для приготовления одной порции напитка, предпочтительно одной чашки напитка, например, из 30-200 мл приготовленного напитка. В зависимости от необходимой крепости приготовленного напитка доза экстрагируемого продукта может изменяться. Например, для приготовления чашки кофе эспрессо капсула 2 может содержать приблизительно 5,3 грамма, и для приготовления чашки кофе лонго капсула 2 может содержать приблизительно 6,0 грамм. В другом варианте осуществления изобретения капсула может также содержать другие количества, между 4,0-8,0 грамм кофе. Внутреннее пространство 24 может иметь объем приблизительно 10-14 мл, предпочтительно 11,5-12,5 мл, более предпочтительно приблизительно 11,8 мл. Сменная капсула, таким образом, является упаковкой на одну порцию. Согласно дополнительному аспекту изобретения экстрагируемый продукт во внутреннем пространстве 24 капсулы 2 является прессованным.

В примере, показанном на фиг.1, периферическая первая стенка 14 является по существу жесткой. Периферическая первая стенка 14 может, например, состоять из пластика и может быть выполнена, например, с помощью литья под давлением, вакуумного формования, горячего формования или т.п.

В данном примере вторая стенка 16 является интегральной с периферической первой стенкой 14. В данном примере вторая стенка 16 является по существу жесткой и содержит множество входных отверстий 26 для обеспечения входа текучей среды в капсулу 2. Вторая стенка 16 создает входной фильтр капсулы 2.

В данном примере третья стенка 20 является гибкой и имеет листовую форму. Дополнительно, в данном примере третья стенка является пористой. Третья стенка 20 является в данном примере изготовленной из фильтровальной бумаги. В данном примере фильтровальная бумага содержит волокна полиэтилена. В данном примере третья стенка 20 соединена с периферической первой стенкой 14 термосклеиванием. В данном примере третья стенка 20 образует самую дальнюю границу капсулы 2 в направлении ее оси. На фиг.1 показано, что третья стенка 20 опирается на опорную поверхность 10 приемного гнезда 6.

Система 1, показанная на фиг.1, используется следующим образом для приготовления чашки кофе.

Капсулу 2 размещают в приемном гнезде 6. Третью стенку 20 опирают на опорную поверхность 10. Текучая среда, здесь горячая вода под давлением, подается из устройства 12 дозированной подачи в экстрагируемый продукт во внутреннем пространстве 24 через входные отверстия 26. Устройство 12 дозированной подачи может быть выполнено с возможностью подачи воды в сменную капсулу 2, под давлением приблизительно 4-20 бар (400-2000 КПа), например 9-15 бар (900-1500 КПа). Хорошие результаты получены при росте давления около 6 бар (600 КПа) в устройстве дозированной подачи. Вода должна смачивать кофейную гущу и экстрагировать необходимые вещества для образования кофейного напитка. Приготовленный кофе должен выпускаться из капсулы 2 через пористую третью стенку 20. Кофейный напиток далее выпускается из приемного гнезда 6 через множество выпусков 28 и может подаваться в емкость 30, такую как чашка. Во время подачи воды в прессованный кофе во внутреннем пространстве капсулы 2 частицы кофе перераспределяются во внутреннем пространстве 24 капсулы 2 так, что образуется относительно рыхлая прослойка L слоя кофе, смежная со второй стенкой 16, и относительно спрессованная прослойка С слоя кофе, смежная с третьей стенкой 20 (см. фиг.3). Относительно мелкие частицы S смещаются вместе с водой к выходному фильтру, образующему третью стенку 20, и должны располагаться смежно с отверстиями 38 выходного фильтра 20. Мелкие частицы S должны вместе с выходным фильтром 36 образовывать дроссель потока капсулы 2 (см. фиг.3), создающий необходимый перепад давления и, таким образом, необходимое экстрагирующее давление внутри капсулы 2, такое, что растворимое сухое вещество из спрессованного кофе можно экстрагировать и получить чашку напитка с необходимой крепостью варки и качеством.

В примере, показанном на фиг.1, множество входных отверстий 26 распределено по существу по всей второй стенке 16. Таким образом, текучая среда подается в экстрагируемый продукт через множество входных отверстий 26, что обуславливает смачивание экстрагируемого продукта по существу по всему сечению капсулы 2. Таким образом, получают удовлетворительную гомогенную подачу текучей среды в экстрагируемый продукт. Таким образом, риск возникновения преференциальных путей, по которым текучая среда проходит через экстрагируемый продукт, значительно уменьшается.

В другом (не показано) варианте осуществления капсулы 2 согласно изобретению третья стенка 20, образующая выходной фильтр капсулы 2, через который напиток, здесь кофе, можно выпускать из капсулы 2, образована пористым листом, таким как фильтровальная бумага. Всю третью стенку 20 можно тогда выполнить в виде пористого листа. Например, третья стенка 20 может образовывать по существу непрерывный проницаемый для текучей среды лист, перекрывающий по существу весь второй открытый конец 22 капсулы 2. Таким образом, текучая среда может выпускаться из капсулы 2 на большой площади. Таким образом, получают удовлетворительный гомогенный выпуск напитка из экстрагируемого продукта. Таким образом, риск возникновения преференциальных путей, по которым текучая среда проходит через экстрагируемый продукт, значительно уменьшается.

Должно быть ясно, что в других непоказанных вариантах осуществления системы устройство может отличаться от устройства, описанного в первом варианте осуществления системы. Например, устройство можно снабдить пустым пространством между третьей стенкой 20 капсулы 2 и выпускными отверстиями 28 устройства 4. В другом примере, устройство может содержать пробивающее средство для пробивания крышки герметично закрытой известной капсулы. Таким образом, следует отметить, что капсулу согласно изобретению можно использовать в любом подходящем устройстве для приготовления напитка с использованием высокого давления.

На фиг.2-5 показаны варианты осуществления капсулы согласно изобретению. На фиг.2 вторая стенка 16 является интегральной с периферической первой стенкой 14, как на фиг.1. Вторая стенка 16 содержит множество входных отверстий 26 во второй стенке 16. Третья стенка 20 выполнена из гибкой фольги 36, например полимерной фольги, снабженной множеством выходных отверстий 38. На фиг.2 капсула 2 содержит выступающую наружу закраину 40 на втором конце 22 периферической первой стенки 14. Третья стенка 20 прикреплена к выступающей наружу закраине 40, например, посредством склеивания, сварки, термосклеивания или т.п. Таким образом, третью стенку 20 можно прочно прикрепить к закраине 40. Должно быть ясно, что возможно прохождение выступающей наружу закраины 40 между верхней частью 8 приемного гнезда 6 и опорной поверхностью 10 приемного гнезда 6 так, что закраина 40 зажимается между верхней частью 8 и опорной поверхностью 10. Таким образом, третья стенка 20 является прижатой к закраине 40 при использовании, т.e. когда прикладывают давление текучей среды, таким образом, уменьшается риск отделения третьей стенки 20 от закраины 40.

На фиг.4 показана третья стенка 20, выполненная из гибкого пористого листа, такого как фильтровальная бумага. На фиг.4 вторая стенка 16 также выполнена из гибкого пористого листа, такого как фильтровальная бумага. В данном примере вторая стенка 16 прикреплена к выступающему внутрь фланцу 42. В данном примере вторая стенка 16 прикреплена к внутренней стороне выступающего внутрь фланца 42.

Ясно, что в других непоказанных вариантах осуществления третья стенка 20 может быть выполнена из пористого листа, такого как фильтровальная бумага или полимерная фольга, снабженная множеством выходных отверстий 30, аналогично показанному на фиг.1 и 2. Должно быть ясно, что капсула 2 может содержать любую вторую стенку 16 согласно любому из показанных вариантов осуществления в комбинации с любой третьей стенкой 20 согласно любому из показанных вариантов осуществления. Предпочтительно, периферическая первая стенка 14 является по существу жесткой. Таким образом, капсула 2 не должна быть подвержена деформации при доставке и/или перегрузке, поскольку капсула 2 должна всегда вставать в приемное гнездо 6. Кроме того, периферическая первая стенка 14 является предпочтительно упругой, так что любая возможная деформация периферической первой стенки 14 должна исчезать после снятия силы, вызывающей деформацию. В любом случае возможно выполнение периферической первой стенки 14 из гибкого листа, предпочтительно интегральной со второй стенкой 16. Таким образом, по существу, вся капсула 2 может быть изготовлена из гибкого листа, что уменьшает количество материала, требуемого для создания капсулы 2.

В примерах периферическая первая стенка 14 является по существу цилиндрической. Должно быть ясно, что капсула согласно изобретению не ограничена такой формой. Периферическая первая стенка 14 может, например, иметь форму усеченного конуса, полусферическую или полигональную, такую как шестигранную, восьмигранную и т.д. Капсулу 2 согласно изобретению предпочтительно изготавливают, создавая чашку 32 приема кофе, содержащую периферическую первую стенку 14 и вторую стенку 16. Первая стенка 14 и вторая стенка 16 образуют внутреннее пространство 24. Обжаренный и молотый кофейный исходный материал, например, кофе Арабика с максимальным содержанием 30% кофе Робуста, с необходимым распределением частиц, необходимой влажностью, необходимой степенью обжарки и необходимым насыпным объемом подается во внутреннее пространство 24 чашки 32 приема кофе. Затем кофейный исходный материал сжимается подходящим средством сжатия, например, с силой сжатия приблизительно 500 Н. После сжатия кофе во внутреннем пространстве 24 чашки поверхность сжатого кофе, обращенная от второй стенки 16, может становиться по существу плоской. Кроме того, самое большее ограниченное количество частиц кофе может попадать на верхнюю поверхность периферической первой стенки 14, обращенной от второй стенки 14. В данном примере капсулы 2 согласно изобретению самое большее ограниченное количество частиц кофе может попадать на выступающую закраину 40. Следовательно, выходной фильтр, например слой 36 полимерной фольги, можно просто выполнять и герметично уплотнять на выступающей закраине 40 периферической первой стенки 14 с минимизированным риском возникновения неуплотненных зон между периферической первой стенкой 14 и выходным фильтром 20. Это дает в результате капсулу 2, имеющую по существу плоскую третью стенку 20, другими словами, третья стенка 20 не должна по существу отходить от периферической первой стенки 14 в направлении, параллельном центральной осевой линии А капсулы 2 (см. фиг.3). Таким образом, при использовании такой капсулы 2 в устройстве 4 для приготовления напитка капсулу 2 можно легко размещать в приемном гнезде 6 без прихвата вследствие выступающей третьей стенки 20. В альтернативном варианте осуществления изобретения возможен ввод первой части кофейного исходного материала во внутреннее пространство 24 капсулы 2. Данную первую часть кофейного исходного материала можно сжимать подходящим средством сжатия, например, с силой сжатия приблизительно 500 Н. Должно быть ясно, что средство сжатия может поворачиваться во время сжатий или в интервалах между последовательными сжатиями. Это является предпочтительным, поскольку масла могут существенно уменьшаться, с одной стороны, и диметиламин может увеличиваться или оставаться постоянным, с другой стороны. Последовательно, сверху сжатой первой части кофейного исходного материала можно создать дополнительную часть дозы обжаренного и молотого кофейного исходного материала во внутреннем пространстве 24 капсулы 2. Затем дополнительную часть дозы кофейного исходного материала сжимают подходящим средством сжатия, например, с силой сжатия приблизительно 500 Н, так дополнительная часть спрессовывается. Это обеспечивает простой ввод и сжатие кофейного исходного материала в капсулу 2. Также возможно присутствие в способе изготовления капсулы поочередного ввода и сжатия более двух частей количества кофейного исходного материала внутри капсулы 2.

На фиг.5 показан пример капсулы 2 согласно изобретению, в которой экстрагируемый продукт спрессован во множество, в данном примере четыре таблетки 58, 60, 62, 64. На фиг.5 таблетки 58, 60, 62, 64 уложены стопкой во внутреннем пространстве 24. На фиг.5 каждая таблетка 58, 60, 62, 64 перекрывает по существу все сечение внутреннего пространства 24 капсулы 2. В данном примере плотность, т.e. степень прессования таблеток 58, 60, 62, 64, является различной для каждой из таблеток. Плотность таблеток 58, 60, 62, 64 увеличивается в направлении от второй стенки 16 к третьей стенке 20. Это создает преимущество в том, что текучая среда должна более интенсивно смачивать таблетки более низкой плотности, чем таблетки более высокой плотности, так что каждая таблетка выше по потоку уже надлежащим образом смочена, когда вода смачивает последовательно таблетки ниже по потоку. Таким образом, получают высокогомогенное смачивание экстрагируемого продукта. Хотя в примере показаны четыре уложенных стопкой таблетки, должно быть ясно, что любое число таблеток можно использовать. На фиг.6 показан пример капсулы 2, содержащей одну таблетку 66 спрессованного экстрагируемого продукта. В примере, показанном на фиг.6, таблетка 66 содержит каналы 68, проходящие в таблетку 66 от стороны таблетки 66, обращенной ко второй стенке 16, в направлении третьей стенки 20. Длина каналов 68 меньше толщины таблетки 66 в направлении вдоль канала 68. Таким образом, каналы 68 не образуют коротких путей для текучей среды через таблетку 66, но создают проход текучей среды в ядро таблетки 66. Данные каналы 68 обеспечивают заданное проникновение текучей среды в таблетку. Таким образом, можно получить предпочтительное смачивание спрессованного экстрагируемого продукта.

Должно быть ясно, что таблетку 66 или множество таблеток 58, 60, 62, 64 можно использовать в соединении с любой капсулой 2, описанной выше. Должно также быть ясно, что, если экстрагируемый продукт является прессованным в таблетку (таблетки), вторая стенка 16 капсулы обязательно не требуется, поскольку экстрагируемый продукт наверняка не разольется из капсулы 2 перед использованием.

Изобретение описано выше для конкретных примеров вариантов осуществления. Вместе с тем очевидно, что различные модификации и изменения можно выполнять в нем без отхода от сущности и объема изобретения, более широко раскрытых и изложенных в прилагаемой формуле изобретения.

Например, возможно хранение капсулы в воздухонепроницаемой обертке до использования для увеличения срока хранения.

Например, возможно изготовление капсулы 2 из биоразлагающихся материалов.

Например, возможно придание капсуле 2 различных размеров или различных форм.

Дополнительно возможно прессование кофе на внутренней стороне капсулы с использованием различных подходящих устройств для прессования.

Кофе можно в альтернативном варианте осуществления изобретения прессовать перед подачей во внутреннее пространство капсулы. Например, сначала можно сжимать кофе в таблетки с размерами, соответствующими размерам внутреннего пространства чашки приема кофе капсулы. Вместе с тем, другие модификации, изменения и альтернативы также возможны. Описания, чертежи и примеры являются, соответственно, иллюстративными, но не ограничивающими.

В формуле изобретения любые ссылки, размещенные между вводными компонентами, не следует считать ограничивающими заявку. Слово «содержащий» не исключает присутствия других признаков или этапов, кроме перечисленных в пункте формулы.

Кроме того, слова «a» и «an» не следует считать ограниченными значением «только один», но, вместо этого, следует считать означающими «по меньшей мере один» и не исключающими множества. Тот факт, что некоторые меры изложены в различных пунктах формулы изобретения, не указывает, что комбинацию данных мер нельзя использовать предпочтительно.

Реферат

Капсула для приготовления заданного количества напитка, пригодного к употреблению, с использованием экстрагируемого продукта, такого как обжаренный и молотый кофе, содержит периферическую первую стенку, вторую стенку, закрывающую периферическую первую стенку на первом конце, перфорированную и/или пористую третью стенку, закрывающую периферическую первую стенку на втором открытом конце, противоположном второй стенке, выполненную для слива готового напитка из капсулы. Первая, вторая и третья стенки охватывают внутреннее пространство, содержащее экстрагируемый продукт, и экстрагируемый продукт во внутреннем пространстве капсулы является по меньшей мере частично прессованным. Третья стенка содержит выходной фильтр, установленный для слива готового напитка из капсулы. Выходной фильтр содержит 100-170 отверстий, диаметр которых составляет от 0,4 мм ±0,05 мм до 0,2 мм ±0,05 мм. Капсула содержит входной фильтр, имеющий сопротивление потоку, которое меньше сопротивления потоку спрессованного экстрагируемого продукта в комбинации с выходным фильтром. Группа изобретений обеспечивает распределение давления для качественного заваривания кофе. 5 н. и 25 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула