Порционная капсула с экстрагируемым водой веществом в виде частиц для приготовления напитка - RU2243934C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к порционной капсуле с экстрагируемым водой веществом в виде частиц для приготовления напитка, согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.

Подобные порционные капсулы известны в разнообразных вариантах, причем, в частности, известны порционные капсулы для размещения молотого кофе с целью приготовления кофе-эспрессо. Принципиальное преимущество таких капсул состоит в том, что они газоплотные и поддерживают содержащийся в них кофейный порошок свежим в течение длительного времени. Для заваривания содержащегося в капсуле кофейного порошка до сих пор используют преимущественно полуавтоматические кофеварки "эспрессо", у которых капсулу вставляют в капсулодержатель крышкой вниз. Затем капсулодержатель вручную закрепляют на кофеварке, причем кофеварка в зоне закрепления держателя имеет заварочный стержень, который снабжен радиальными выходными отверстиями для протекания заварочной воды и который пробивает дно капсулы при закреплении капсулодержателя на кофеварке. В свою очередь, капсулодержатель снабжен на дне множеством возвышений, расположенных на сливной решетке. Эти возвышения проникают через крышку капсулы и разрывают ее, как только заварочная вода поступит в ситодержатель и гидравлическое избыточное давление прижмет капсулу к этим возвышениям. В процессе последующего заваривания заварочная вода поступает через заварочный стержень в капсулу, так что она может омывать при избыточном давлении находящийся в капсуле кофейный порошок и вытекать через отверстия в крышке. Свежезаваренный кофе может стекать по сливной решетке и выливаться через выпуски на нижней стороне ситодержателя. Кофеварка с подобным устройством для экстракции содержащегося в капсуле кофейного порошка известна, например, из ЕР 0512470.

Недостаток снабженного радиальными отверстиями заварочного стержня состоит в том, что важное для выпуска заварочной воды сечение заварочного стержня относительно быстро забивается из-за засорения. В качестве причин этого можно привести, например, кафеоль, кофейные частицы, а также известь в заварочной воде. По мере засорения заварочного стержня ухудшается, однако, и качество заваренного кофе. С гидравлической точки зрения, другая проблема подобных заварочных стержней состоит в том, что внутри капсулы возникают мертвые объемы, так что часть кофейного порошка не экстрагируется заварочной водой или экстрагируется лишь незначительно.

Другой недостаток названного заварочного стержня состоит в том, что он оставляет в капсуле относительно большое пробитое отверстие, через которое, в частности после извлечения заварочного стержня, может выпасть экстрагированный кофейный порошок, который, в конце концов, может засорить кофеварку. Эта проблема возникает, в частности, тогда, когда капсулу помещают в кофеварку так, что пробиваемая задняя часть капсулы проходит вертикально вниз, так что экстрагированный кофейный порошок после извлечения заварочного стержня может под действием силы тяжести выпасть вниз из капсулы.

Из ЕР 0521188 известно другое устройство для экстракции содержащегося в капсуле кофейного порошка. Помимо заварочного стержня для подачи заварочной воды в капсулу в одном предпочтительном примере выполнения этого устройства предусмотрена водораспределительная решетка, содержащая на своей нижней стороне выступающие элементы для перфорирования верхней стороны капсулы. Заварочная вода распределяется посредством водораспределительной решетки по верхней стороне капсулы и может проникнуть внутрь капсулы через щель между выступающими элементами и крышкой капсулы.

Далее из ЕР 0512468 известна порционная упаковка согласно родовому определению, также пригодная для размещения молотого кофе. Состоящая из комбинированного материала порционная упаковка не имеет фильтра и места ослабленной прочности, причем дно или крышка предназначены для разрыва только под действием давления эстракционной жидкости в начале экстракции.

Принципиальный недостаток известных порционных упаковок состоит в том, что со стороны машины требуются большие затраты, чтобы содержащийся в порционных упаковках кофейный порошок как можно более равномерно омывался заварочной водой и полностью экстрагировался. Кроме того, у порционных упаковок, разрывающихся только под действием давления эстракционной жидкости в начале экстракции, возникает опасность того, что капсула разорвется (перфорируется) не во всех нужных местах, из-за чего кофейный порошок опять-таки экстрагируется лишь недостаточно. Другой недостаток следует усматривать в том, что перфорационные отверстия частично нежелательно велики, а это не является благоприятным для протекающей заварочной воды, поскольку заварочная вода встречает лишь небольшое сопротивление и, кроме того, возникает опасность того, что через слишком большое отверстие из порционной упаковки сможет высыпаться кофейный порошок, который засорит кофеварку.

В ЕР 1101430 раскрыта система напиток-фильтр-капсула, снабженная уступчатой порционной капсулой. Капсула имеет несколько уступов, служащих для поддержания фильтрующего элемента и пористой мембраны. Между фильтрующим элементом и мембраной размещен порошок напитка. Между крышкой и фильтрующим элементом, а также между дном и мембраной остается промежуток, предусмотренный для бокового ввода впускной и сливной трубок.

Наконец из US 2778739 известна составная порционная капсула. Она состоит из чашеобразного корпуса, в который помещена вставка, изготовленная на нижней стороне из металла. Верхняя сторона закрыта приваренной крышкой. Названная вставка имеет одно круглое внешнее и одно примыкающее к нему на внутренней стороне центральное углубления. Центральное углубление глубже внешнего и может принимать в себя пробойник, с помощью которого пробивают дно капсулы. Пробойник служит одновременно для подачи заварочной воды. Вставка имеет множество отверстий, по которым заварочная вода может течь внутрь капсулы. Для пробивания крышки капсулы предусмотрены шипы.

Исходя из названного уровня техники, задача изобретения состоит в усовершенствовании порционной капсулы, указанной в ограничительной части п.1 формулы изобретения, таким образом, чтобы содержащееся в ней экстрагируемое вещество равномерно омывалось водой и как можно лучше экстрагировалось.

Эта задача в порционной капсуле с экстрагируемым водой веществом (КР) в виде частиц для приготовления напитка, содержащей установленный между дном капсулы и веществом (КР) и/или между крышкой капсулы и веществом (КР), выполненный с множеством отверстий конструктивный элемент, согласно изобретению решается тем, что он снабжен каналами, образованными выдавленными рельефами, для распределения воды или сбора приготовленного напитка соответственно.

Выдавленные рельефы конструктивного элемента могут быть направлены к дну капсулы, так что между конструктивным элементом и дном капсулы остаются свободные пространства, образующие каналы для жидкости.

Выдавленные рельефы конструктивного элемента могут быть направлены к крышке капсулы, так что между конструктивным элементом и крышкой капсулы остаются свободные пространства, образующие каналы для жидкости.

Отверстия для протекания жидкости расположены в зоне каналов для жидкости.

Выдавленные рельефы распределены таким образом, что конструктивный элемент плашмя опирается на дно или крышку капсулы соответственно.

Каналы для жидкости, идя от оси симметрии, проходят радиально наружу и вокруг оси симметрии.

Конструктивный элемент в качестве распределителя для воды и/или сборника для приготовленного сока соответственно расположен или выполнен с возможностью ввода через крышку и дно капсулы соответственно одного или нескольких пробойников без пробивания при этом распределителя и сборника соответственно.

Сборник и/или распределитель имеет, по меньшей мере, одно, обращенное внутрь капсулы углубление, в которое после пробивания дна и соответственно крышки входит пробойник или пробойники.

Сборник или распределитель может быть расположен внутри капсулы на расстоянии от дна или от крышки капсулы соответственно.

Углубление расположено по центру сборника и распределителя соответственно.

Углубление выполнено конусообразным, шарообразным или в форме параллелепипеда.

Средний диаметр отдельного отверстия меньше статистического среднего значения диаметра отдельной частицы экстрагируемого вещества.

Дно и/или крышка снабжены местом ослабленной прочности для ввода пробойника или пробойников.

Между дном капсулы и экстрагируемым веществом (КР) и между крышкой капсулы и экстрагируемым веществом (КР) расположены распределитель и сборник соответственно, причем сборник и распределитель снабжены каждый углублением, в которое после пробивания дна и крышки соответственно, по меньшей мере, один пробойник способен входить без пробивания распределителя и сборника.

Благодаря предусмотренному, по меньшей мере, одному органу названного рода можно на соответствующей стороне порционной капсулы независимо от числа и размера пробиваемых отверстий (отверстия) обеспечить равномерное распределение воды, введенной для экстрагирования вещества.

Преимущественно на обеих сторонах вещества, т.е. между дном капсулы и веществом и между крышкой капсулы и веществом, расположены соответственно распределитель для воды и сборник для приготовленного напитка. Помимо равномерного распределения воды это имеет то преимущество, что вещество заключено между этими обоими элементами без возможности высыпания через пробитые отверстия, даже если они относительно велики.

Размещение элемента между крышкой капсулы и веществом имеет то дополнительное преимущество, что после размещения распределителя из капсулы не могут высыпаться частицы вещества, что, например, положительно сказывается на приваривании крышки капсулы за счет того, что край капсулы менее "загрязняется" частицами.

В одном предпочтительном примере выполнения предусмотрено, что соответствующий элемент снабжен выдавленными рельефами, направленными к дну и крышке капсулы, так что между соответствующим элементом и дном или крышкой капсулы остаются свободные пространства, образующие каналы для жидкости. Это выполнение пригодно, в частности, для комбинирования с распределителем или сборником, который расположен или выполнен с возможностью ввода одного или нескольких пробойников через дно или соответственно крышку капсулы, не пробивая при этом распределитель или сборник. У выполненной таким образом капсулы заварочная вода может быть введена снаружи в капсулу через пробитое отверстие. Благодаря тому, что соответствующий элемент плашмя опирается на дно или крышку капсулы, как это заявлено в предпочтительном примере выполнения, гарантируется к тому же, что каналы для жидкости между крышкой капсулы и распределителем сохраняются даже при действующем снаружи на капсулу давлении.

Ниже пример выполнения изобретения более подробно поясняется с помощью чертежей. На этих чертежах изображают:

- фиг.1: отдельные части порционной капсулы в разобранном виде;

- фиг.2: продольный разрез первого примера выполнения порционной капсулы;

- фиг.3: продольный разрез второго примера выполнения порционной капсулы;

- фиг.4: продольный разрез третьего примера выполнения порционной капсулы;

- фиг.5: продольный разрез четвертого примера выполнения порционной капсулы;

- фиг.6: продольный разрез пятого примера выполнения порционной капсулы;

- фиг.7: сечение порционной капсулы по линии Н-Н на фиг.6.

На фиг.1 в разобранном виде более подробно поясняется принципиальная конструкция порционной капсулы. Хотя в подобных порционных капсулах могут быть размещены, в принципе, самые разные, экстрагируемые водой вещества для приготовления напитков, ниже исходят из порционных капсул, заполненных кофейным порошком для приготовления обычного кофе или кофе-эспрессо. При взгляде снизу вверх порционная капсула состоит из чашки 1, нижнего сборника 2, верхнего распределителя 3 и крышки 4. Находящийся между сборником 2 и распределителем 3 в чашке 1 кофейный порошок здесь не виден. Как чашка 1, так и крышка 4 изготовлены из газоплотной многослойной комбинированной пленки. Сборник 2 и распределитель 3 выполнены, по существу, тарельчатой формы и изготовлены преимущественно глубокой вытяжкой.

Слегка расширяющаяся конически вверх чашка 1 снабжена в верхней части огибающим уступом 5, который образует на внутренней стороне круговой заплечик 5а, служащий для опирания верхнего распределителя 3. На верхней стороне чашка имеет огибающий край 6, на котором закреплена крышка 4. Закрепление крышки 4 может происходить, например, клеем или сваркой. Сборник 2 имеет множество выдавленных рельефов 9 а форме кругового сегмента, которые в виде возвышений выступают за нижнюю сторону сборника 2. Когда сборник 2 помещен в чашку 1, выдавленные рельефы 9 опираются на дно чашки 1, так что между выдавленными рельефами 9 и дном чашки образуются каналы 17 для жидкости, которые, идя от оси симметрии, проходят радиально наружу, а также вокруг оси симметрии. Вне выдавленных рельефов 9 в зоне каналов 17 для жидкости сборник 2 снабжен множеством отверстий 8. В центре сборника 2 расположено центральное, направленное внутрь капсулы углубление 10, выполненное конусообразным. Плоская средняя часть сборника 2 переходит на радиусе 11 в выпуклый край 12. Это выполнение препятствует перекосу сборника 2 при вкладывании в чашку 1.

Верхний распределитель 3 выполнен, в основном, зеркально-симметрично относительно нижнего сборника 2. Распределитель 3 также имеет множество выдавленных рельефов 13 в форме кругового сегмента, которые в виде возвышений выступают за верхнюю сторону распределителя 3. За счет этих выдавленных рельефов 13 на верхней стороне распределителя 3 образуются каналы 18 для жидкости, которые, идя от оси симметрии, проходят радиально наружу, а также вокруг оси симметрии. Вне выдавленных рельефов 13 в зоне каналов 18 для жидкости также предусмотрено множество отверстий 14. В центре распределителя 3 расположено центральное, направленное внутрь капсулы углубление 15, выполненное конусообразным. На наружной стороне распределитель 3 снабжен огибающим краем 19, который возвышается относительно каналов 18 для жидкости и верхняя сторона которого, в основном, совпадает с верхней стороной выдавленных рельефов 13.

При установке верхнего распределителя 3 он опирается направленным вниз бортиком 16 на огибающий заплечик 5а уступа 5 чашки 1. При подаче заварочной воды для заваривания кофе верхний распределитель 3 действует в качестве фильтра и распределителя для воды, тогда как нижний сборник 2 действует также в качестве фильтра и сборника для заваренного кофе.

На фиг.2 изображен продольный разрез готовой порционной капсулы с находящимся в ней кофейным порошком КР. Кофейный порошок КР заключен между нижним сборником 2 и верхним распределителем 3. Как видно, за счет опирающихся на дно 7 чашки 1 выдавленных рельефов 9 сборника 2 образуются каналы 17 для жидкости. Также за счет выдавленных рельефов 13 в распределителе 3 между распределителем 3 и крышкой 4 образуются каналы 18 для жидкости.

Для вскрытия порционной капсулы сверху и снизу крышку 4 и дно 7 пробивают пробойниками 20, 21. Пробойники 20, 21 вводят в зоне соответствующего углубления 10, 15 через крышку 4 и дно 7 так, что ни верхний распределитель 3, ни нижний сборник 2 не пробиваются пробойником 20, 21. Соответствующей пробойник, напротив, входит в соответствующее углубление 10, 15. Заварочную воду для заваривания содержащегося в капсуле кофейного порошка подают преимущественно снаружи через пробитое отверстие, как это описано, например, в ЕР 01810498. Правда, нет никакой необходимости направлять заваренный кофе к центральному пробитому отверстию, а важно лишь, чтобы заваренный кофе за счет сборника 2 мог как можно более беспрепятственно течь к пробитому отверстию или отверстиям и вытекать оттуда из капсулы. В данном случае следует исходить из того, что заварочную воду подают через капсулу сверху вниз. Однако вполне можно дать течь заварочной воде через капсулу во встречном направлении, т.е. снизу вверх, как это обозначено двойной стрелкой 22. За счет каналов 18 для жидкости подаваемая заварочная вода равномерно распределяется по всему сечению капсулы. Через отверстия 14 в верхнем распределителе 3 заварочная вода попадает внутрь капсулы, где она омывает кофейный порошок КР. Через отверстия 8 в нижнем сборнике 2 заваренный кофе течет на нижнюю сторону сборника 2 и стекает по образованным на дне 7 чашки 1 каналам 17 для жидкости к выполненному пробойником 20 центральному пробитому отверстию, откуда он вытекает из капсулы и направляется дальше другими средствами (не показаны). За счет выполненных подобным образом распределителя 3 и сборника 2 гарантируется то, что находящиеся в капсуле частицы напитка однородно омываются заварочной водой и достигается равномерная экстракция всего кофейного порошка. В случае, если бы заварочная вода текла через капсулу снизу вверх, функции распределителя 3 и сборника 2 поменялись бы местами, в результате чего нижний элемент действовал бы как распределитель, а верхний - как сборник. В этом смысле термины "распределитель" и "сборник" ни в коем случае не следует понимать как ограничивающие. Выдавленные рельефы 9, 13 в любом случае распределены таким образом, что соответствующий конструктивный элемент 2, 3 плашмя опирается на дно 7 или крышку 4 капсулы. Это предпочтительно, в частности, тогда, когда заварочную воду, как в данном случае, подают в капсулу снаружи через пробитое отверстие. За счет этого опирания плашмя гарантируется то, что свободные пространства 17а, 18а между крышкой 4 капсулы и распределителем 3, образующие каналы 17, 18 для жидкости, сохранятся также при давлении, действующем на капсулу снаружи. При необходимости внутри капсулы могут быть предусмотрены также вертикальные перегородки, способствующие равномерному омыванию кофейного порошка и/или стабильной конструкции капсулы.

Диаметр выполненных в распределителе 3 и сборнике 2 отверстий 8, 14 преимущественно меньше, чем статистический диаметр отдельной частицы (кофейной крупинки) для приготовления напитка, преимущественно меньше, чем х-σ, где под х следует понимать среднее арифметическое значение диаметра, а под σ - стандартное отклонение. Этим гарантировано то, что практически ни одна частица не выйдет или не будет вымыта из капсулы, а именно независимо от величины пробитого отверстия.

На фиг.3 изображен продольный разрез второго примера выполнения порционной капсулы, не полностью заполненной кофейным порошком КР. Нижний распределитель 24 посредством вспомогательной рамки 25 отстоит от дна 7 капсулы настолько, что кофейный порошок КР полностью заполняет пространство между нижним распределителем 24 и верхним сборником 26. Этим можно воспрепятствовать тому, что кофейный порошок КР будет размещен в капсуле косо, что привело бы к неравномерному распределению заварочной воды в капсуле и возникновению подобия гидравлического короткого замыкания, из-за чего кофейный порошок КР экстрагировался бы неравномерно. Заварочную воду следует в этом примере выполнения подавать в капсулу со стороны дна 7, поскольку нижний распределитель 24 не может воспринимать высокие гидравлические сжимающие усилия, действующие в направлении дна 7 капсулы.

На фиг.4 изображен продольный разрез третьего примера выполнения порционной капсулы, причем капсула и здесь заполнена порошком напитка не полностью. В этом примере верхний распределитель 29 посредством рамки 30, опирающейся на заплечик 5а и крышку 4, отстоит от крышки 4 капсулы настолько, что кофейный порошок КР и здесь полностью заполняет пространство между верхним распределителем 29 и нижним сборником 28. Заварочную воду в этом примере выполнения подают в капсулу со стороны крышки 4.

На фиг.5 изображена выполненная аналогично примеру на фиг.4 капсула, у которой верхний сборник 31 также посредством рамки 32 отстоит от крышки 4 капсулы настолько, что кофейный порошок КР полностью заполняет пространство между нижним распределителем 34 и верхним сборником 31. Правда, рамка 32 выполнена в этом случае прочной на сжатие за счет того, что она снабжена кольцеобразной внутренней частью 33 и вертикальными ребрами, так что заварочную воду можно подавать в капсулу со стороны дна, как это обозначено стрелкой. Понятно, что рамка 32, 33 в процессе заваривания опирается не на крышку 4 капсулы, а на элементы кофеварки (не показаны). Конечно, заварочную воду можно подавать в капсулу также с другой стороны, т.е. со стороны крышки 4.

Наконец, на фиг.6 изображен пятый пример выполнения порционной капсулы, у которой нижний сборник 36 опирается на дно 7 капсулы посредством прочной на сжатие рамки 35.

На фиг.7 рамка из фиг.5 и 6 изображена в сечении по линии VII-VII на фиг.6. При этом видны, в частности, кольцеобразная внутренняя часть 33 и вертикальные ребра 37.

Если распределитель или сборник, как показано в некоторых из предыдущих примеров выполнения, отстоит от дна или крышки, можно отказаться от углубления для размещения пробойника, поскольку пробойник после пробивания может входить в свободное пространство между дном или, соответственно, крышкой и распределителем или, соответственно, сборником, не пробивая последний.

Вместо центрального, выполненного конусообразным углубления для размещения пробойника может быть предусмотрено, например, также кругообразное углубление, выполненное в сечении конусообразным. Выполненное подобным образом углубление напрашивалось бы, например, тогда, когда предусмотрено несколько распределенных по круговой траектории пробойников. Вместо выполненного конусообразным углубления для размещения пробойника может быть предусмотрено, например, также углубление, выполненное шарообразным или в форме параллелепипеда. Для облегчения пробивания пробойником дна или крышки дно или крышка может быть снабжена местом ослабленной прочности (не показано). Это место ослабленной прочности выполнено так, что тот слой многослойной комбинированной пленки, который газоплотен, не повреждается.

Благодаря описанным выше примерам порционных капсул достигаются несколько преимуществ:

- благодаря распределителю по всему сечению порционной капсулы происходит равномерное распределение заварочной воды, что обеспечивает равномерную экстракцию кофейного порошка. Это достигается также у порционных капсул, заполненных кофейным порошком не полностью;

- выход или вымывание кофейных частиц в значительной степени предотвращается, что снижает засорение кофеварки. В этом отношении величина пробитого отверстия или отверстий имеет второстепенное значение;

- величине пробитого отверстия или отверстий также в отношении скорости протекания больше не придается решающего значения, поскольку заварочная вода практически независимо от величины пробитого отверстия или отверстий встречает равномерное сопротивление;

- порционные капсулы на фиг.2, 5 и 6 имеют универсальное применение за счет того, что заварочную воду можно направлять через порционную капсулу как сверху вниз, так и во встречном направлении;

- на стороне распределителя или сборника требуется предусмотреть только соответственно одно пробитое отверстие.

Реферат

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для приготовления, например, кофе-эспрессо. Между дном капсулы и веществом и/или между крышкой капсулы и веществом установлен выполненный с множеством отверстий конструктивный элемент с множеством отверстий. Элемент снабжен каналами, образованными вдавленными рельефами для распределения воды или сбора приготовленного напитка соответственно. Изобретение обеспечивает равномерное омывание водой для лучшего экстрагирования вещества.13 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула