Капсула, система и способ приготовления напитка и способ изготовления таких капсул - RU2601936C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к капсуле для приготовления заданного количества напитка, годного к употреблению, с использованием экстрагируемого или растворимого продукта, например обжаренного и молотого кофе, содержащей периферическую первую стенку, вторую стенку, закрывающую периферическую первую стенку с первого конца, перфорированную и/или пористую третью стенку, закрывающую периферическую первую стенку со второго открытого конца, противоположную второй стенке, выполненную для выпуска приготовленного напитка из капсулы, при этом первая, вторая и третья стенка заключают в себе внутреннее пространство, содержащее экстрагируемый продукт.

Такие капсулы сами по себе являются известными и могут использоваться в устройстве для приготовления напитка. Они удобны в использовании и обеспечивают воспроизводимость условий экстракции, что дает в результате простое приготовление чашки кофе с постоянным качеством. Известная капсула может являться открытой капсулой, содержащей периферическую стенку и выходную площадку, адаптированную для выпуска приготовленного напитка из капсулы. Во внутреннем пространстве капсулы создано некоторое количество экстрагируемого продукта, такого как обжаренный и молотый кофе, например, с количеством кофе с объемом меньше объема внутреннего пространства. Такую капсулу можно использовать в устройстве приготовления напитка, в котором жидкость под давлением входит в капсулу для взаимодействия с экстрагируемым продуктом в капсуле и выпуска напитка из капсулы и из устройства в емкость, такую как кофейная чашка.

При использовании известной капсулы с открытой выходной площадью и насыпным обжаренным и молотым кофе вода, поданная в капсулу, может прорываться через капсулу, давая в результате рост давления меньше, чем необходимо внутри капсулы, при этом с экстрагированием кофе с относительно низким давлением экстракции. Это может давать в результате неуправляемый процесс приготовления напитка, что может отрицательно влиять на приготовленный напиток. Особенно качество кофе может снижаться, например, поскольку при более низком давлении экстракции кофе может становиться водянистым или иметь недостаточный пенный слой вследствие более низкого содержания CO₂ в кофейном напитке, что происходит при экстрагировании при более низком давление экстракции, тогда как CO₂ важен для создания пены.

Задачей изобретения является создание улучшенной капсулы с экстрагируемым или растворимым продуктом для приготовления напитка и конкретнее, по меньшей мере, уменьшение остроты упомянутой выше проблемы. В частности, задачей изобретения является создание улучшенной капсулы, содержащей обжаренный и молотый кофе, дающей улучшенный вкус кофе, приготовленного с использованием такой капсулы.

Поэтому согласно первому аспекту изобретения создана капсула описанного выше типа, при этом экстрагируемый продукт во внутреннем пространстве капсулы имеет частицы, соответствующими заданному диапазону распределения по весу, при этом в 10-м процентиле размер частиц составляет 20-60 мкм, предпочтительно меньше 40 мкм, при этом в 50-м процентиле размер частиц составляет 400-600 мкм, предпочтительно 450-550 мкм и при этом в 90-м процентиле размер частиц составляет 700-1000 мкм, предпочтительно 825-950 мкм.

Предпочтительно капсула снабжена отверстиями в своей выходной площади, которые могут быть, по существу, равномерно распределены по сечению выходной площади. Должно быть ясно, что закраину капсулы можно не считать подходящей выходной площадью.

Обнаружено, что когда такую капсулу используют для приготовления кофе, более мелкие частицы при данном распределении по весу по существу не задерживаются внутри данных отверстий, что улучшает процесс приготовления кофе вследствие улучшения конфигураций прохождения потока. Кроме того, обнаружено, что количество нежелательного осадка в чашке уменьшается при использовании капсулы, снабженной выходными отверстиями, по сравнению с капсулой, предназначенной для разрыва во время использования. В частности, обнаружено, что в открытой капсуле, согласно аспекту изобретения снабженной отверстиями в выходной площади, частицам можно придавать крупность для соответствия данным отверстиям, что улучшает конфигурации прохождения потока жидкости, выходящей из капсулы. Кроме того, обнаружено, что такое соответствие может приводить к улучшенной концентрации масла в получающемся в результате напитке, а также к улучшенному накоплению сухого вещества с сохранением времени установки, по существу, одинакового с капсулой известного уровня техники. Конкретнее, такой гранулометрический состав обжаренного и молотого кофе внутри капсулы предотвращает разрушение слоя кофе при обработке кофе водой под давлением.

Предпочтительно кофе в капсуле является прессованным. Например, подходящий кофейный исходный материал может быть сжатым внутри капсулы.

Должно быть ясно, что частицы кофейного исходного материала, входящего капсулу (то есть еще не спрессованные) могут иметь размеры несколько меньше частиц конечного продукта по п.1 формулы изобретения.

Например, частицы кофейного исходного материала могут иметь следующее распределение по весу: в 10-м процентиле размер частиц может составлять 25-55 мкм, предпочтительно меньше 40 мкм, в 50-м процентиле размер частиц может составлять 450-550 мкм и в 90-м процентиле размер частиц может составлять 600-800 мкм. Понятно, что после этапа прессования, например сжатия кофейного исходного материала, размер частиц может увеличиваться вследствие слипания частиц друг с другом.

В капсуле в результате сжатия кофе относительно мелкие частицы могут быть заключены между относительно крупными частицами так, что относительно мелкие частицы могут не перемещаться к выходному фильтру перед приготовлением напитка. При подаче воды во внутреннее пространство капсулы относительно мелкие частицы могут проходить с водой к выходному фильтру для образования дросселя потока вместе с выходным фильтром. Одновременно такой гранулометрический состав создает высококачественный кофе с хорошим вкусом. Если общий размер частиц слишком мал, слой кофе может разрушаться, мешая легкому проходу приготовленного напитка, что дает в результате нежелательно долгое время приготовления напитка. Если, с другой стороны, общий размер частиц слишком велик, поданная текучая среда должна прорываться через кофе, давая в результате водянистый кофейный напиток, содержащий низкую концентрацию растворенного сухого вещества без пенного слоя.

Отмечаем, что вышеупомянутый предпочтительный гранулометрический состав согласно изобретению определяется посредством общеизвестного анализатора Sympatec, подходящего для определения крупности и распределения частиц в сухом веществе. Такой анализатор может представлять собой Sympatec Central Unit «Helos», используемый в комбинации с блоком ситемы 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.

Должно быть ясно, что кофе можно соответствующим образом прессовать перед вводом в капсулу и/или в капсуле. Прессование перед вводом в капсулу можно получить с использованием подходящего плунжера. Должно быть ясно, что данной операции может предшествовать этап уплотнения, в котором поток экстрагируемого продукта проталкивается через узкую диафрагму под давлением. Прессование в капсуле можно получить соответствующим сжатием кофейного исходного материала в капсуле. При сжатии кофейного исходного материала в капсуле частицы обжаренного и молотого кофе прижимаются к стенкам внутреннего пространства сменной капсулы, что предотвращает возникновение преференциального пути потока текучей среды вдоль соответствующих стенок капсулы. Это также может быть предпочтительным в случае, если капсулу необходимо размещать в устройстве так, что выходной фильтр направлен вбок, например, выступающим, по существу, из вертикальной плоскости. С созданием капсулы с прессованным кофе внутри, также в повернутом положении капсулы, кофе остается за всем выходным фильтром, что предотвращает возникновение пути преференциального потока текучей среды. Следовательно, подаваемая текучая среда, такая как вода, направляется от входной площади через слой кофе к выходной площади капсулы независимо от положения капсулы, обеспечивая управляемое приготовление напитка. Таким образом, с помощью сжатия кофе можно управлять скоростью потока текучей среды между входной площадью и выходной площадью сменной капсулы. Кроме того, такой сжатый слой кофе вместе с выходной площадью кофе создает необходимый дроссель потока в капсуле во время приготовления напитка. Данное обеспечивает нарастание более высокого давления экстракции во внутреннем пространстве капсулы, создавая нарастание более высокого давления в капсуле. Например, такое, что может быть создан кофейный напиток с необходимой крепостью и с более высоким содержанием CO₂, давая в результате высококачественный кофейный напиток с пенным слоем.

Предпочтительно капсула согласно изобретению содержит количество кофе, подходящее для приготовления одной порции напитка, предпочтительно одной чашки напитка, например 30-200 мл приготовленного напитка. Капсула может поэтому содержать 4,0-8 грамм, предпочтительно 4,9-5,7 грамм, предпочтительно приблизительно 5,3±0,2 грамм обжаренного и молотого кофе. Например, капсулу, содержащую приблизительно 5,3 грамм можно использовать для приготовления чашки кофе эспрессо. Сменная капсула, таким образом, является упаковкой на одну порцию. Таким образом, капсулу выполняют подходящей для приготовления заданного количества кофе при подаче заданного количества горячей воды под высоким давлением в капсулу. Капсула, содержащая упомянутое количество кофе, создает кофейный напиток с предпочтительным количеством пены и необходимым количеством растворимого сухого вещества, экстрагируемого из кофейного исходного материала. Отмечаем, что предпочтительное количество пены составляет, по меньшей мере, около 5 мл пены или больше, например 9 мл пены, сверху приготовленного напитка, содержащего около 40 мл. Кроме того, капсула содержит распределение частиц, достаточно рыхлое для предотвращения образования дросселя потока во всем слое кофе, исключая нежелательно долгое времени приготовления напитка и большое количество кофейного масла в составе напитка.

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

Предпочтительно, если все внутреннее пространство занято экстрагируемым продуктом, например обжаренным и молотым кофе. Таким образом, можно оптимально использовать внутренний объем капсулы при использовании соответствующих плотностей молотого кофе. Данное дополнительно создает преимущество в том, что экстрагируемый продукт не может смещаться полностью во внутреннем пространстве, когда текучая среда проходит через капсулу, так что преференциальные пути не могут образовываться. Кроме того, поскольку все внутреннее пространство занято кофе, вода не должна оставаться внутри капсулы между кофе и соответствующими поверхностями стенок после приготовления напитка. Поэтому капсулу можно удалять из устройства с минимальным риском загрязнения устройства при утечке воды из капсулы. Обнаружено заявителем, что предпочтительно согласно дополнительной разработке изобретения, если обжаренный и молотый кофе сжат так, что сжатый кофе во внутреннем пространстве капсулы имеет, по существу, гомогенную плотность. Во время использования частицы такого гомогенного кофе внутри капсулы могут перераспределяться, давая в результате относительно рыхлую прослойку слоя кофе, смежную со второй стенкой, таким образом, входную площадь капсулы, и относительно спрессованную прослойку слоя кофе, смежную с третьей стенкой, таким образом, выходную площадь капсулы. Такая прессованная прослойка слоя кофе вместе с выходным фильтром создает фильтрующую способность капсулы с необходимым перепадом давления. Таким образом, прессованная прослойка слоя кофе и выходной фильтр вместе создают замедление выходного потока приготовленного кофейного напитка из капсулы.

Согласно другому аспекту изобретения третья стенка содержит выходной фильтр для выпуска приготовленного напитка из капсулы, при этом выходной фильтр, например, образован пористым или перфорированным листом. Выходной фильтр может быть выполнен из тканого или нетканого волокнистого листа, такого как фильтровальная бумаги, или пленки, такой как полимерная пленка, снабженная множеством выходных отверстий. При использовании такого выходного фильтра вместе с прессованной прослойкой слоя кофе, смежной с фильтром, создается необходимый дроссель потока, что может давать в результате кофейный напиток с хорошим качеством и хорошим вкусом. При использовании фильтровальной бумаги в качестве выходного фильтра создается экономичная третья стенка. Кроме того, третья стенка, являющаяся фильтровальной бумагой, может давать в результате отфильтровывание масла из напитка, т.е. из кофе, перед подачей кофе в емкость, такую как чашка. Данное может быть предпочтительным для уменьшения количества масел в кофе, которые могут отрицательно влиять на вкус и/или качество кофе. Особенно предпочтительным является отфильтровывание кафестола из кофе. 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 удовлетворительно 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 80-140 выходных отверстий, при этом диаметр отверстия составляет между 0,20 мм ± 0,05 мм и 0,40 мм ± 0,05 мм, предпочтительно приблизительно 0,3 мм ± 0,05 мм. Такие выходные отверстия вместе с относительно небольшими частицами кофе, которые перераспределяются при подаче воды и располагаются смежно с 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, такую как: цилиндрическая, полусферическая, форму усеченного конуса, или полигональную, такую как шестигранная или восьмигранная.

Предпочтительно капсула содержит входной фильтр, при этом входной фильтр имеет сопротивление потоку меньше сопротивление потоку спрессованного экстрагируемого продукта в комбинации 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 способствуют варке напитка.

Согласно дополнительному аспекту изобретения экстрагируемый продукт спрессован в таблетку из кофейного исходного материала. Это создает преимущество сокращения риска образования преференциальных путей потока текучей среды в спрессованном в таблетку 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, в направлении 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 кофе;

- создание некоторого количества обжаренного и молотого кофе во внутреннем пространстве чашки приема кофе, имеющую заданное распределению по весу, в котором в 10-м процентиле размер частиц составляет 20-60 мкм, предпочтительно меньше 40 мкм, при этом в 50-м процентиле размер частиц составляет 400-600 мкм, предпочтительно 450-550 мкм и при этом в 90-м процентиле размер частиц составляет 700-1000 мкм, предпочтительно 825-950 мкм.

Должно быть ясно, что этап создания может содержать этап сжатия некоторого количества обжаренного и молотого кофейного исходного материала так, чтобы капсула содержала спрессованный кофе, имеющий распределением частиц по п.1 формулы изобретения. Например, частицы кофейного исходного материала могут иметь следующее распределение по весу: в 10-м процентиле размер частиц может составлять 25-55 мкм, предпочтительно меньше 40 мкм, в 50-м процентиле размер частиц может составлять 450-550 мкм и в 90-м процентиле размер частиц может составлять 600-800 мкм.

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 некоторого количества обжаренного и молотого кофейного исходного материала во внутреннем пространстве;

- сжатие первой части так, что первая часть спрессовывается;

- последовательное создание дополнительной части некоторого количества обжаренного и молотого кофейного исходного материала поверх сжатой первой части во внутреннем пространстве капсулы;

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

Должно быть ясно, что таблетка или таблетки могут иметь заданный гранулометрический состав по п.1 формулы изобретения. Кофейный исходный материал может иметь распределение частиц, описанное выше в данном документе.

Согласно дополнительному аспекту изобретения также возможно уплотнение посредством вибрации вводимого во внутреннее пространство капсулы первичного кофейного материала перед сжатием кофейного исходного 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 помощью такой капсулы 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 производство напитка низкого качества, поскольку из-за подобных отверстий возможна утечка кофе и текучей среды, не проходящих через выходной фильтр.

Прессование кофе дополнительно увеличивает качество герметизации 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 насыпной объем обжаренного и молотого кофейного исходного материала (еще не спрессованного) в диапазоне 600-750 мл на 250 грамм исходного кофейного материала. При таком насыпном объеме обжаренный молотый кофе после сжатия может иметь вес 4,0-8 грамм, предпочтительно 4,9-5,7 грамм, более предпочтительно около 5,3 грамм ± 0,2 грамм. Должно быть ясно, что термин исходный материал относится к состоянию кофе перед вводом в капсулу.

Заявителем обнаружено, что если сменная капсула согласно изобретению содержит кофе с насыпным объемом менее 600 мл на 250 грамм первичного кофейного материала, это дает в результате приготовленную с использованием капсулы чашку водянистого, без приятного пенного слоя кофе. Должно быть ясно, что насыпной объем в данном аспекте относится к состоянию кофе до этапа прессования в капсуле. Кроме того, если насыпной объем меньше 600 мл на 250 грамм, кофейный напиток может содержать относительно большое количество кофейного масла, что 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.

Отмечаем, что насыпной объем кофейного исходного материала определен измерением объема 250 г после помола и уплотнения. Для определения данного объема некоторое количество 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 выровненном некотором количестве 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 выровненное некоторое количество 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 25-55 мкм, где в 50-м процентиле размер частиц 400-550 мкм и где в 90-м процентиле размер частиц 600-800 мкм. При сжатии такого обжаренного и молотого исходного материала во внутреннем пространстве капсулы можно создавать заданное гомогенное распределение частиц, как описано выше, с распределением частиц по п.1 формулы изобретения.

Изобретение также относится к капсуле, получаемой описанным выше способом, и к системе для приготовления заданного количества напитка, годного к употреблению, по п.27 формулы изобретения и способ приготовления заданного количества напитка, годного к употреблению, по п.29 формулы изобретения.

Дополнительно, предпочтительные варианты осуществления капсулы, способ изготовления такой капсулы, система и способ приготовления напитка согласно изобретению изложены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Изобретение дополнительно описано с помощью 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 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.

Отмечаем, 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, годного 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 форме 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 некоторого количества 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 с первого конца 18, и третью стенку 20, закрывающую периферическую первую стенку 14 со второго открытого конца 22, противоположную второй стенке 16. Периферическая первая стенка 14, вторая стенка 16 и третья стенка 20 заключают в себе внутреннее пространство 24, содержащее экстрагируемый продукт, в данном примере обжаренный и молотый кофе. В данном примере сменная капсула 2 содержит некоторое количество экстрагируемого продукта, например приблизительно 4,9-5,7 грамм обжаренного и молотого кофе, предпочтительно приблизительно 5,3 грамм ± 0,2 грамм, подходящего для приготовления одной порции напитка, предпочтительно одной чашки напитка, например 30-200 мл приготовленного напитка. В капсуле 2 согласно изобретению находится обжаренный молотый кофе, частицы которого соответствуют заданному распределению по весу, при этом в 10-м процентиле размер частиц составляет 20-60 мкм, предпочтительно меньше 40 мкм, при этом в 50-м процентиле размер частиц составляет 400-600 мкм, предпочтительно 450-550 мкм и при этом в 90-м процентиле размер частиц составляет 700-1000 мкм, предпочтительно 825-950 мкм.

Обнаружено, что такое распределение частиц действует предпочтительно, уменьшая время варки и количество осадка в чашке. Вместе с тем, должно быть ясно, что имеется взаимосвязь между следующими параметрами: степень измельчения, количество кофе, количество и размер отверстий в выходной площади третьей стенки и время варки и количество осадка, накапливающегося в чашке.

Например, при увеличении степени измельчения время варки и количество осадка чашке может предпочтительно уменьшаться. Обнаружено, что на основе гранулометрического состава частиц в открытой капсуле согласно изобретению количество кофе, необходимое для приготовления вкусного кофейного напитка, может быть уменьшено, что экономически предпочтительно.

В зависимости от необходимой крепости приготовленного напитка некоторое количество экстрагируемого продукта может изменяться. Например, для приготовления чашки кофе эспрессо капсула 2 может содержать приблизительно 5,3 грамм 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 грамм, предпочтительно между 4,9-5,7 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 листовой. 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, эксплуатируется следующим образом для приготовления чашки кофе.

Капсулу 2 размещают в приемном гнезде 6. Третья стенка 20 опирается 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), предпочтительно около 6 бар (600 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 давление экстракции 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 удовлетворительно 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, выполнен из пористого листа, такого 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, текучую среду можно выпускать из капсулы 2 на большой площади. Таким образом получают удовлетворительно 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 может быть снабжено 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, отмечаем, что капсулу согласно изобретению можно использовать в любом подходящем устройстве для приготовления напитка с использованием высокого давления.

На Фиг.2-5 показаны варианты осуществления капсул согласно изобретению. На Фиг.2 вторая стенка 16 является интегральной с периферической первой стенкой 14 аналогично показанному на Фиг.1. Вторая стенка 16 содержит множество входных отверстий 26. Третья стенка 20 выполнена из гибкой фольги 36, например капсула содержит полимерную фольгу, снабженную 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, сваркой, термосклеиванием или т.п. Таким образом, третья стенка 20 может быть прочно прикреплена к закраине 40. Должно быть ясно, что возможно прохождение выступающий 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.е. когда прикладывают давление текучей среды, таким образом, уменьшается риск отделения третьей стенки 20 от закраины 40.

Показанная на Фиг.4 третья стенка 20 выполнена 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 из полимерной фольги, снабженной множеством выходных отверстий 30, таких как показанные 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, так что капсула 2 должна всегда вставляться 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 удаления силы, обуславливающей деформацию. Тем не менее, 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 данной формой. Периферическая первая стенка 14 может, например, иметь форму усеченного конуса, полусферическую или полигональную, такую как шестигранная, восьмигранная, 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, подают 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 являться, по существу, плоской. Кроме того, самое большее, ограниченное количество частиц кофе может размещаться на верхней поверхности в пределах периферической первой стенки 14, обращенной ко второй стенке 16. В данном примере капсулы 2 согласно изобретению, самое большее, капсула содержит ограниченное количество частиц кофе, предпочтительно вообще не содержит частиц, на выступающей закраине 40. Следовательно, выходной фильтр, например слой 36 полимерной фольги, можно просто создавать и герметично уплотнять на выступающей закраине 40 периферической первой стенки 14 с минимизацией риска возникновения негерметичных зон между периферической первой стенкой 14 и выходным фильтром 20. В результате получают капсулу 2, имеющую, по существу, плоскую третью стенку 20, другими словами, третья стенка 20 должна, по существу, проходить 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 наличия выступающей третьей стенки 20. В альтернативном варианте осуществления изобретения возможен ввод первой части кофейного исходного материала во внутреннее пространство 24 капсулы 2. Данная первая часть кофейного исходного материала может быть сжата подходящим средством сжатия, например, с силой сжатия приблизительно 500 Н. Должно быть ясно, что средство сжатия может поворачиваться во время сжатия или в интервалах между последовательными сжатиями. Данное предпочтительно тем, что масла могут существенно уменьшаться, с одной стороны, и что накопление сухого вещества может увеличиваться или оставаться на одном уровне, с другой стороны. Последовательно, сверху сжатой первой части кофейного исходного материала дополнительная часть некоторого количества обжаренного и молотого кофейного исходного материала (как описано выше) может быть создана во внутреннем пространстве 24 капсулы 2. Затем дополнительная часть некоторого количества кофейного исходного материала сжимается подходящим средством сжатия, например, с силой сжатия приблизительно 500 Н, так, дополнительная часть становится прессованной. Это дает простой способ ввода и сжатия кофейного исходного материала в капсуле 2. Также возможно, что способ изготовления капсулы содержит попеременный ввод и сжатие более двух частей некоторого количества кофейного исходного материала внутри капсулы 2.

На Фиг.5 показан пример капсулы 2 согласно изобретению, в которой экстрагируемый продукт прессуют в множество, в данном примере четыре, таблетки 58, 60, 62, 64. На Фиг.5 таблетки 58, 60, 62, 64 уложены стопкой внутри внутреннего пространства 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.е. 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 проще смачивать таблетки более низкой плотности, чем таблетки более высокой плотности, так что каждая таблетка выше по потоку уже надлежащим образом смочена, когда вода смачивает следующие таблетки ниже по потоку. Таким образом, достигается высокогомогенное смачивание экстрагируемого продукта. Хотя в примере показаны четыре уложенные стопкой таблетки, должно быть ясно, что любое число таблеток можно использовать.

На Фиг.6 показан пример капсулы 2, содержащей одну таблетку 66 прессованного 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 проходов текучей среды через таблетку 66, но создают текучей среде проход в ядро таблетки 66. Данные каналы 68 обеспечивают заданное проникновение текучей среды в таблетку. Таким образом, можно получить предпочтительное смачивание прессованного экстрагируемого продукта.

Должно быть ясно, что таблетку 66 или совокупность 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 строго не требуется, поскольку разлив экстрагируемого продукта из капсулы 2 до использования маловероятен.

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 помещение открытой капсулы в воздухонепроницаемую обертку до использования для улучшения условий хранения.

Например, возможно изготовление капсулы 2 из биоразлагающихся материалов.

Например, возможны различные размеры или различные формы капсулы 2.

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 кофейный исходный материал в таблетку 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 ссылочные позиции, помещенные 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 «а» и «an» не следует считать ограниченными значением «только один», но вместо этого использовать как имеющие значение «по меньшей мере, один», и не исключающими множества. Факт, что некоторые меры, изложенные в различных пунктах формулы изобретения, не указывают, что капсулу, содержащую комбинацию данных мер, предпочтительно нельзя использовать.

Реферат

Изобретение относится к капсуле (2) для приготовления заданного количества напитка, годного к употреблению, с использованием экстрагируемого продукта, например обжаренного и молотого кофе, содержащей периферическую первую стенку (14), вторую стенку (16), закрывающую периферическую первую стенку с первого конца (18), перфорированную и/или пористую третью стенку (20), закрывающую периферическую первую стенку со второго открытого конца (22), противоположную второй стенке, выполненную для выпуска приготовленного напитка из капсулы, при этом первая, вторая и третья стенки заключают в себе внутреннее пространство (24), содержащее экстрагируемый продукт. При этом экстрагируемый продукт во внутреннем пространстве имеет частицы, соответствующие заданному распределению по весу, при этом в 10-м процентиле размер частиц составляет 20-60 мкм, при этом в 50-м процентиле размер частиц составляет 400-600 мкм и при этом в 90-м процентиле размер частиц составляет 700-1000 мкм. Изобретение дополнительно относится к способу изготовления такой капсулы, системе, содержащей такую капсулу для приготовления напитка, и способу приготовления напитка. 7 н. и 27 з.п. ф-лы, 6 ил.

Формула