BR112021008939A2

BR112021008939A2 - cápsula para preparação de alimentos ou bebidas contendo uma membrana deslocável para engate com meios de abertura

Info

Publication number: BR112021008939A2
Application number: BR112021008939-0A
Authority: BR
Inventors: Christophe Boss; David Nordqvist
Original assignee: Société des Produits Nestlé S.A.
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-08-10
Also published as: WO2020120432A1; ES2943513T3; JP7403543B2; CN113165799A; US20220024684A1; EP3894339B1; MX2021005851A; JP2022511917A; CA3121329A1; EP3894339A1; PH12021551014A1; KR20210101211A; SG11202104733PA; CN113165799B; AU2019398305A1; CL2021001367A1

Abstract

CÁPSULA PARA PREPARAÇÃO DE ALIMENTOS OU BEBIDAS CONTENDO UMA MEMBRANA DESLOCÁVEL PARA ENGATE COM MEIOS DE ABERTURA. A presente invenção refere-se a uma cápsula (1) para preparação de alimentos ou bebidas que compreende um corpo oco (2) e uma parede de injeção (4) a ser perfurada para injeção de fluido na cápsula, uma câmara (10) formada dentro do corpo contendo um ingrediente, uma membrana (9) disposta em uma extremidade inferior da câmara e meios de abertura (15) dispostos fora da câmara (10) nas proximidades da membrana (9). Os meios de abertura (15) são configurados para abrir a membrana (9) quando a dita membrana (9) é pressionada contra os ditos meios de abertura (15) sob uma pressão de abertura. A membrana é fixada ao corpo (2) da cápsula por uma vedação adesiva (11) que fornece vedação entre o corpo (2) e a membrana (9). Quando uma pressão de liberação é estabelecida dentro da câmara (10), o cordão de vedação adesiva (11) permite que a membrana (9) seja deslocada em relação ao corpo (2) e engate contra os meios de abertura (15) enquanto mantém uma fixação entre a membrana e o corpo da cápsula (2).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CÁPSULA PARA PREPARAÇÃO DE ALIMENTOS OU BEBIDAS

CONTENDO UMA MEMBRANA DESLOCÁVEL PARA ENGATE COM MEIOS DE ABERTURA". CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se ao campo de cápsulas de alimentos ou bebidas, que compreendem um corpo oco que contém um ingrediente para o preparo de um alimento ou uma bebida. No campo de preparo de alimentos ou bebidas, é conhecido o uso de cápsulas de porção individual para misturar um ingrediente contido na dita cápsula com um fluido alimentado a partir de uma fonte pressurizada contida em uma máquina para o preparo de alimentos ou bebidas. Mais particularmente, tais cápsulas são adaptadas para o preparo de um alimento ou uma bebida por dissolução no fluido ou extração pelo fluido sob uma pressão de preparação. Isso inclui o preparo de café (nesse caso, o ingrediente é café torrado e moído a ser extraído com vapor d'água e/ou água quente líquida), e ingredientes solúveis ou uma mistura de ingredientes solúveis para o preparo de uma bebida, como café instantâneo, chocolate quente, ou uma sopa ou outro produto comestível desidratado a ser dissolvido em água ou leite quente ou frio.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] O princípio de extração e/ou dissolução do conteúdo (isto é, ingredientes) de uma cápsula fechada sob pressão é conhecido e consiste tipicamente em inserir a cápsula em um receptáculo ou uma cavidade de uma máquina, injetando uma quantidade de água pressurizada ou outro fluido adaptado na cápsula, geralmente após perfurar uma face da cápsula com um elemento de injeção perfurante, como uma agulha de injeção de fluidos montada na máquina, para criar um ambiente pressurizado dentro da cápsula para extrair a substância ou dissolvê-la, e então liberar a substância extraída ou dissolvida através da cápsula.

[0003] Foram desenvolvidas cápsulas para tal aplicação de preparo de alimentos e, em particular, para o preparo de bebidas, que são descritas e reivindicadas na patente europeia do requerente N° EP 1784344 B1 ou no pedido de patente europeia N° EP 2062831.

[0004] Em suma, tais cápsulas tipicamente compreendem: - um corpo oco que compreende uma parede de injeção que é impermeável a líquidos e ao ar e que é fixada ao corpo (ou produzida como uma parte integral do corpo) e adaptada para ser perfurada por, por exemplo, uma agulha de injeção da máquina, - uma câmara contendo um leito de café torrado e moído a ser extraído, ou um ingrediente solúvel ou uma mistura de ingredientes solúveis, - uma membrana, geralmente feita de alumínio, disposta na extremidade inferior da cápsula e presa ao corpo.

[0005] A membrana fecha a câmara, para reter a pressão interna na câmara quando fluido pressurizado é introduzido na cápsula.

[0006] A abertura da câmara para liberação de bebida é obtida mediante o aumento da pressão dentro da câmara. Essa pressão é aumentada pela introdução de uma quantidade de fluido pressurizado, como água, na câmara. Quando a pressão interna é suficiente, a membrana é aberta após o contato com os meios de abertura. A presente invenção se refere a uma cápsula que tem os meios de abertura dentro da cápsula ou, em outras palavras, a uma cápsula que compreende seus próprios meios de abertura ativados pelo aumento da pressão do fluido introduzido na cápsula no momento da extração de bebida. Esse tipo de cápsula é revelado, por exemplo, no pedido de patente europeia EP 1472156. Os meios de abertura estão dispostos no interior da cápsula, fora da câmara, nas proximidades da membrana. Quando uma pressão suficiente é estabelecida dentro da câmara, a membrana tende a ser pressionada contra os ditos meios de abertura, sendo rompida e, dessa forma, aberta. A bebida flui através das aberturas assim produzidas.

[0007] Os meios de abertura são, por exemplo, formados por uma assim chamada "placa piramidal" que compreende elementos elevados e rebaixados. A membrana engata os componentes elevados e rebaixados da placa piramidal sob o efeito do aumento de pressão na câmara da cápsula até que a membrana se rompa e se abra.

[0008] Em tais cápsulas, é preciso encontrar um meio-termo com relação à membrana. Por um lado, ela deve ser rígida o suficiente para permitir que a pressão aumente dentro da câmara até o nível desejado, mas, por outro lado, a membrana deve ser estendida para engatar corretamente os meios de abertura.

[0009] Como consequência, embora o design atual forneça bons resultados, ele poderia ser otimizado porque o modo como as cápsulas se abrem não é perfeitamente regular e não reproduzível de uma cápsula para outra.

[0010] A presente invenção se refere, portanto, a uma cápsula para o preparo de alimentos ou bebidas configurada para resolver o problema mencionado acima.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0011] De acordo com a invenção, é fornecida uma cápsula para o preparo de alimentos ou bebidas, sendo que a cápsula compreende: - um corpo oco e uma parede de injeção que é impermeável a líquidos e a gases e que é fixada ao corpo e adaptada para ser perfurada por uma injeção de fluído na cápsula, - uma câmara formada dentro do corpo e contendo um ingrediente para preparar alimentos ou bebidas por dissolução no fluido sob pressão ou extração pelo fluido sob pressão abaixo de uma pressão de preparação,

- uma membrana disposta em uma extremidade inferior da câmara, para reter a pressão interna na câmara, - meios de abertura dispostos fora da câmara nas proximidades da membrana, os meios de abertura sendo configurados para abrir a membrana quando a dita membrana é pressionada contra os ditos meios de abertura sob uma pressão de abertura. A membrana é fixada ao corpo da cápsula por uma vedação adesiva de modo que, quando uma pressão de liberação menor que a pressão de abertura é estabelecida dentro da câmara e aplicada a ao menos parte da superfície da membrana, a vedação adesiva é configurada para permitir que a membrana seja deslocada em relação ao corpo e engate contra o meio de abertura enquanto mantém uma fixação entre o corpo e a membrana.

[0012] A cápsula de acordo com a invenção permite, portanto, um leve movimento da membrana em relação ao corpo da cápsula quando uma força suficiente é aplicada à membrana pela pressão dentro da câmara. Em comparação com a técnica anterior, a membrana não é apenas deformada para engatar com os meios de abertura, mas também é deslocada contra os ditos meios de abertura.

[0013] Esse deslocamento é possível devido à configuração de uma vedação adesiva interposta entre a membrana e o corpo, tipicamente entre a porção de borda da membrana e um aro formado ao redor de uma abertura formada no fundo da câmara da cápsula. A vedação adesiva fixa a membrana ao corpo da cápsula e fornece uma vedação à prova de fluidos entre a membrana e o corpo. A adesão fornecida pelo cordão de vedação adesiva é suficiente para manter a membrana presa confiavelmente ao corpo da cápsula quando as pressões dentro e fora da membrana são substancialmente equilibradas (durante a vida útil, a pressão dentro da cápsula pode ser ligeiramente maior que a pressão atmosférica). Entretanto, quando uma pressão suficiente chamada de pressão de liberação é estabelecida dentro da câmara, a vedação adesiva tem propriedades adesivas que não são suficientes para sustentar a força aplicada sobre a membrana devido à diferença de pressão entre o interior e o exterior da câmara. Isso causa um deslocamento da membrana, mas a fixação entre a membrana e o corpo da cápsula é mantida de modo que a câmara permaneça fechada até que a membrana seja aberta pelos meios de abertura sob uma pressão de abertura que é maior que a pressão de liberação. Tal deslocamento assegura que a membrana se engate corretamente aos meios de abertura antes de ser rasgada e aberta, tornando possível obter uma abertura mais previsível e reproduzível. Manter a vedação apesar do deslocamento da membrana evita que a câmara seja aberta antes que a pressão de abertura seja alcançada.

[0014] A configuração da vedação adesiva para permitir que a membrana seja deslocada sob a pressão de liberação pode em particular ser baseada ao menos nos seguintes parâmetros: a composição de vedação adesiva, a área de contato da vedação adesiva entre a membrana e o corpo da cápsula, a área da parte da membrana à qual a pressão se aplica quando uma pressão é estabelecida na câmara.

[0015] A vedação adesiva é de preferência um verniz de vedação a quente. O verniz de vedação pode ser composto por um material polimérico ou materiais poliméricos. Por exemplo, os materiais poliméricos compreendem pelo menos um dos seguintes materiais: polipropileno (PP), poliestireno (PS), tereftalato de polietileno (PET) e vinila (PVC).

[0016] A vedação adesiva pode ter uma resistência à ruptura compreendida entre 4N/15 mm e 12N/15 mm, medida de acordo com a norma ISO 1924/1.

[0017] A pressão de liberação pode ser ajustada entre 1 e 12 bar,

por exemplo, cerca de 5 bar. A pressão de abertura pode ser 0,5 a 10 bar acima da pressão de liberação.

[0018] O material da vedação adesiva pode ser escolhido a partir de materiais conhecidos usados na indústria alimentícia. A pressão de liberação e a pressão de abertura desejadas podem ser determinadas com base no produto de bebida ou produto alimentício a ser preparado. É importante alcançar essa pressão para que a substância seja extraída e uma bebida de boa qualidade seja formada. A pressão de abertura depende principalmente das características da membrana e dos meios de abertura. A pressão de liberação depende da configuração da vedação, incluindo o material do qual é feito, seu formato (forma e dimensões, etc.), e da área superficial da membrana à qual a pressão interna da câmara é aplicada para gerar a força que empurra a dita membrana para fora da câmara.

[0019] O material do qual a membrana é feita pode ter um módulo de elasticidade acima de 10 GPa, de preferência acima de 30 GPa. A membrana pode, por exemplo, ser feita de alumínio.

[0020] O módulo de elasticidade do alumínio é de cerca de 69 GPa. Um alto módulo de elasticidade da membrana promove o aumento de pressão na câmara. Entretanto, isso limita a capacidade da membrana de se deformar antes de ser rasgada e aberta. A invenção possibilita o uso de membranas muito rígidas (não elásticas) enquanto permite que o engate correto da membrana com os meios de abertura possa ser confiavelmente obtido.

[0021] Os meios de abertura podem compreender (ou ser constituídos por) uma placa que tem uma superfície superior voltada para a membrana, e a superfície superior forma ou suporta elementos agudos. Os elementos afiados podem ser pirâmides ou pirâmides truncadas.

[0022] Uma placa que tem uma superfície superior suportando pirâmides truncadas ou outros elementos de perfuração agudos fornece uma configuração vantajosa porque tal superfície atua como um meio de espalhamento de pressão e tem o efeito de permitir que a pressão do fluido aumente suficientemente dentro da cápsula antes que ocorra a perfuração (e abertura) da membrana.

[0023] O material do qual a câmara é formada pode ser pelo menos um dos seguintes: alumínio, compósito de alumínio/plástico, compósito de alumínio/plástico/papel, laminados de papel, e plásticos em uma única camada ou em uma forma multicamada.

[0024] O ingrediente contido na câmara pode compreender café torrado e moído a ser extraído com vapor d’água e/ou água quente líquida, ou pode compreender um ingrediente solúvel ou uma mistura de ingredientes solúveis para o preparo de uma bebida, como café instantâneo, chocolate quente, ou uma sopa ou outro produto comestível desidratado a ser dissolvido em água ou leite quente ou frio.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0025] Recursos e vantagens adicionais da presente invenção são descritos em e serão evidentes a partir da descrição das modalidades preferenciais a seguir, que são especificadas abaixo com referência às figuras, nas quais:

[0026] A Figura 1 é uma vista esquemática em perspectiva em seção transversal de uma cápsula para o preparo de alimentos ou bebidas;

[0027] A Figura 2 é uma vista esquemática em perspectiva de uma placa piramidal que constitui meios de abertura que podem ser usados em uma cápsula de acordo com a invenção;

[0028] As Figuras 3a a 3c são vistas esquemáticas em seção transversal parcial de uma cápsula que ilustram o comportamento de uma membrana de uma cápsula de acordo com a técnica anterior;

[0029] As Figuras 4a a 4c são vistas similares àquelas das Figuras

3a-3c e ilustram o comportamento de uma membrana de uma cápsula de acordo com uma modalidade da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0030] A cápsula 1 da Figura 1 compreende um corpo da cápsula 2 produzido a partir de paredes da cápsula 3. Na modalidade representada, as paredes do corpo da cápsula 3 têm um formato substancialmente frustocônico.

[0031] As paredes da cápsula 3 podem ser produzidas a partir de materiais diferentes. Elas podem ser feitas de alumínio, compósito de alumínio/plástico ou compósito de alumínio/plástico/papel. Elas podem ser produzidas a partir de termoplásticos rígidos ou semirrígidos, como polipropileno ou polietileno. Os plásticos podem estar em uma única camada ou em uma forma multicamada. O corpo da cápsula pode, por exemplo, ser produzido também a partir de qualquer tipo adequado de material impermeável, como papel revestido, papelão revestido, outros materiais contendo fibras celulósicas, ou amido, por exemplo, metal ou liga, vidro, borracha sintética ou natural ou elastômero, ou uma combinação dos mesmos. De preferência, os materiais serão escolhidos a partir de um material ecológico e com boa relação custo/benefício, por exemplo, um material biodegradável, que possua propriedades de barreira, de preferência ao menos contra umidade e oxigênio.

[0032] Dependendo do material usado, o processo de fabricação pode ser termoformação ou injeção. Ele pode envolver também rotulagem em molde, por exemplo, a fim de fornecer à cápsula propriedades de barreira específicas pelo uso de um rótulo de filme com propriedades de barreira de umidade e oxigênio. Tal processo de rotulagem em molde para a fabricação de uma cápsula é descrito genericamente na publicação de patente europeia do requerente n° EP 2559636 A1. As propriedades de barreira de umidade e oxigênio das paredes do recipiente podem ser conseguidas com qualquer tipo de material adequado, como filmes termoplásticos de barreira que têm camadas únicas ou são multicamadas, ou alumínio, ou papel ou uma combinação dos mesmos. As paredes do corpo da cápsula 3 compreendem aberturas superior e inferior.

[0033] A abertura superior do corpo da cápsula é fechada por uma parede de injeção superior 4 que forma a face de topo 5. A parede de injeção superior 4 pode ser soldada às bordas periféricas superiores 6 das paredes do corpo da cápsula 3.

[0034] A cápsula 1 compreende adicionalmente uma parede de fundo 7 que tem uma abertura de dispensação 8. Ela compreende adicionalmente uma membrana penetrável 9, de preferência feita de alumínio. A membrana 9 é presa ao corpo da cápsula 2. Uma câmara 10 é assim formada no interior do corpo 2, delimitada pelas paredes do corpo 3, pela parede de injeção 4 e pela membrana 9.

[0035] A membrana 9 é presa ao corpo 2 por uma vedação adesiva

11. A vedação adesiva 11 fornece vedação entre o corpo 2 e a membrana 9.

[0036] Mais particularmente, a câmara 10 é fechada em sua extremidade inferior pela membrana 9, sendo que a extremidade inferior da câmara 10 compreende uma abertura fechada pela dita membrana

9. A abertura na extremidade inferior da câmara 10 é circundada por um rebordo 12. O rebordo 12 se estende em um plano paralelo à face de topo 5 da cápsula e fornece uma superfície plana para prender a membrana 9. A vedação adesiva 11 é interposta entre o dito aro 12 e uma periferia da membrana 9.

[0037] A cápsula 1 da modalidade exemplificadora representada compreende adicionalmente uma parede distribuidora 13 situada entre a dita parede de injeção 4 e um compartimento inferior da cápsula 14.

[0038] De preferência, o ingrediente contido na cápsula está situado no compartimento interno 14, isto é, na porção da câmara da cápsula 10 que está entre a parede distribuidora 13 e a membrana de fundo 9.

[0039] Entretanto, também é possível dispor o mesmo ingrediente em todo o volume da câmara 10, ou alternativamente, dois ingredientes diferentes podem ser separados um do outro pela parede distribuidora

13.

[0040] A parede distribuidora 13 compreende orifícios passantes. Seu diâmetro é adequadamente escolhido dependendo do tipo de ingrediente contido na cápsula e do tipo correspondente de preparo de produto. Se a parede distribuidora compreender apenas um orifício, o fluxo de fluido através do dito orifício criará um único jato, com um poderoso efeito de misturação. Essa configuração é, de preferência, escolhida no caso em que o ingrediente contido na cápsula é um pó solúvel, que requer um vigoroso movimento de misturação da água injetada em seu interior para melhorar a dissolução do pó com a água. Alternativamente, por exemplo, se o ingrediente contido no compartimento da cápsula for café torrado e moído, a parede distribuidora 13 compreenderá uma pluralidade de orifícios distribuídos igualmente por sua superfície para assegurar um umedecimento adequado do leito de café contido entre a parede distribuidora 29 e a parede de fundo 32 da cápsula.

[0041] O diâmetro dos orifícios é, de preferência, menor que as menores partículas do ingrediente, mas ainda suficiente para assegurar um fluxo adequado de água através da parede distribuidora rígida 13. O diâmetro pode, por exemplo, estar compreendido tipicamente entre 10 mícrons e 3 mm, de preferência, entre 100 mícrons e 1 mm.

[0042] Entre a membrana 9 e a parede de fundo 7 são fornecidos meios de abertura 15. Os meios de abertura 15 têm o formato geral de uma placa, a face superior da dita placa voltada para a membrana 9 e sendo disposta dentro do corpo da cápsula 2 próximo à membrana 9. A face superior da placa dos meios de abertura forma elementos agudos adaptados para perfurar ou rasgar a membrana 9 quando a pressão hidrostática dentro do compartimento da cápsula aumenta, engatando assim a membrana aos meios de abertura 15 e pressionando a dita membrana contra os ditos meios de abertura.

[0043] A Figura 2 é uma vista em perspectiva detalhada de uma modalidade exemplificadora dos meios de abertura 15, correspondente aos meios de abertura usados na cápsula da Figura 1. A face superior dos meios de abertura 15 é mostrada na Figura 2. De acordo com essa modalidade, os meios de abertura 15 para abrir a membrana 9 consiste em um disco com elementos rebaixados e elevados 16. Os elementos rebaixados e elevados 16 têm um formato de pirâmide (mais precisamente um formato de pirâmide ligeiramente truncada). Em outra modalidade, os elementos rebaixados e elevados têm qualquer outra geometria adaptada para abrir a membrana, como um formato de cone. Elementos elevados menores 17 também são dispostos em espaços 18 entre os elementos elevados piramidais 16.

[0044] A placa compreende orifícios formados, de preferência, nos espaços 18 entre os elementos elevados piramidais 16 (por exemplo, no topo dos ditos elementos elevados menores) de modo a deixar que o produto formado por dissolução ou extração no compartimento 14 saia em direção à caneca do consumidor quando a membrana 9 é aberta.

[0045] À medida que a membrana engata e é pressionada contra a face superior dos meios de abertura, a membrana tem também uma função filtrante para a bebida preparada.

[0046] Entretanto, a membrana precisa ser rígida o suficiente para permitir que a pressão aumente dentro da câmara até o nível desejado. É por isso que o alumínio, que também é compatível para o contato com alimentos, é geralmente usado. Ao mesmo tempo, a membrana precisa engatar corretamente com os meios de abertura e, em particular,

precisa ser deformada e estirada para se conformar às superfícies piramidais (ou às superfícies de outros elementos de abertura) para fornecer, de uma maneira reproduzível, uma abertura previsível, como orifícios ou rasgos distribuídos de maneira uniforme sobre a superfície da membrana.

[0047] As Figuras 3a, 3b e 3c ilustram o comportamento de uma membrana de uma cápsula de acordo com a técnica anterior, quando um produto de alimento ou de bebida é produzido.

[0048] A Figura 3a representa a porção de extremidade inferior de uma cápsula para o preparo de alimentos ou bebidas antes da injeção de fluido dentro da câmara 10. A membrana 9 é presa ao aro 12 formado pelas paredes 3 do corpo 2 pela vedação adesiva 11. Como a pressão é equilibrada entre o interior da cápsula (câmara 10) e o exterior da cápsula, nenhuma força devido a uma diferença de pressão é aplicada à membrana 9. Nesse estado, a superfície externa da membrana 9 (face da membrana fora da câmara 10) está voltada para os meios de abertura 15 próximos a uma face superior dos ditos meios de abertura

15.

[0049] Na Figura 3b, o fluido, que é tipicamente água e/ou vapor d’água, é introduzido sob pressão (isto é, acima da pressão atmosférica) na câmara 10 formada dentro do corpo da cápsula 2. A pressão aumenta dentro da câmara 10. A pressão é aplicada às paredes do corpo 3 e à membrana 10. Mais particularmente, a pressão é aplicada à parte da membrana 9 que fecha a abertura circundada pelo rebordo 12. A diferença de pressão entre o interior da cápsula (câmara 10) e o exterior da cápsula, em particular sob a membrana 9, gera uma força distribuída sobre a área superficial da membrana que fecha a abertura circundada pelo rebordo 12. Essa força empurra a membrana 9 em uma direção de dentro para fora da câmara 10. A membrana 9 engata com os meios de abertura 15. Conforme mostrado na Figura 3b, devido ao fato de que a membrana é feita de um material rígido, como alumínio, a deformação da membrana 9 é limitada. Mais particularmente, o aumento da área superficial da membrana, isto é, a capacidade da membrana de ser estirada antes de se romper, é limitado. Dessa forma, a membrana se conforma apenas à parte superior de alguns dos elementos elevados dos meios de abertura.

[0050] A pressão aumenta na câmara 10 com a introdução de fluido até atingir a assim chamada pressão de abertura. Com o aumento de pressão dentro da câmara, a membrana é pressionada contra os meios de abertura pela força gerada pela diferença de pressão entre a pressão dentro da câmara 10 e a pressão atmosférica fora da dita câmara 10. Quando a pressão de abertura é alcançada, a membrana se abre (isto é, é perfurada, cortada ou rasgada) conforme mostrado na Figura 3c devido ao design afiado dos elementos elevados 16 dos meios de abertura 15. O produto alimentício ou de bebida obtido flui através da membrana 9 e dos meios de abertura 15 para ser liberado pela abertura de dispensação 8.

[0051] Entretanto, devido ao fato de que a conformação da membrana ao elemento elevado é limitada antes de ser aberta, a membrana pode ter uma abertura irregular: a abertura pode ser irregularmente distribuída sobre a superfície da membrana em contato com os meios de abertura, a membrana pode ser rompida antes de se conformar aos meios de abertura (de modo que a pressão diminua e a bebida flua através de uma abertura da membrana com um formato indesejado). A abertura da membrana pode também ser diferente de uma cápsula para outra. Isto pode alterar a qualidade ou o sabor do produto de alimento ou da bebida preparada, porque a pressão dentro da câmara durante o preparo da bebida pode mudar de uma cápsula para outra, e porque a função de filtro da membrana e dos meios de abertura pode ser modificada. A função de filtro da membrana de alumínio é importante para garantir uma boa qualidade da bebida, já que precisa manter produtos não dissolúveis, como café torrado e moído, no interior da cápsula, ao mesmo tempo em que permite que a bebida flua. Em particular, a membrana de alumínio deve cobrir adequadamente as passagens formadas nas pirâmides dos meios de abertura que podem, de outro modo, deixar passar partículas sólidas indesejadas.

[0052] A título de comparação, as Figuras 4a, 4b e 4c ilustram o comportamento de uma membrana de uma cápsula de acordo com a invenção quando um produto de alimento ou de bebida é produzido.

[0053] A Figura 4a representa a porção de extremidade inferior de uma cápsula para o preparo de alimentos ou bebidas, antes da injeção de fluido dentro da câmara 10, idêntico à Figura 3a. Esse estado inicial é o mesmo para uma cápsula da técnica anterior convencional e uma cápsula de acordo com a invenção.

[0054] De acordo com a presente invenção, a vedação adesiva 11 usada para fixar a membrana 9 ao corpo 2 da cápsula e fornecer vedação entre eles possui as seguintes propriedades. Quando uma dada pressão de liberação é estabelecida dentro da câmara 10, a vedação adesiva 11 permite que a membrana seja deslocada em relação ao corpo e engate contra os meios de abertura enquanto mantém a vedação entre o corpo e a membrana, conforme mostrado na Figura 4b. Em outras palavras, a membrana permanece presa de modo fixo ao aro 12 até que a pressão de liberação seja atingida dentro da câmara 10. Quando essa pressão de liberação é estabelecida, a força aplicada à superfície da membrana 9 que cobre a abertura circundada pelo aro 12 e causada pela diferença de pressão entre o interior e o exterior da câmara não pode ser sustentada pela vedação adesiva. A membrana é, portanto, deslocada em relação ao corpo para engatar os meios de abertura 15. No estado representado na Figura 4b, a pressão de liberação foi alcançada dentro da câmara 10. Visto que a fixação fornecida pela vedação adesiva não é forte o suficiente para sustentar a força aplicada pela pressão dentro da câmara 10 (desde que a pressão fora da cápsula seja pressão atmosférica), a periferia da membrana fixada ao aro 12 desliza sobre o dito aro 12. Esse movimento deslizante pode ser obtido, dependendo da pressão de liberação desejada, com uma vedação adesiva que tem uma resistência à ruptura compreendida entre 4N/15 mm e 12N/15 mm, medida de acordo com a norma ISO 1924/1.

[0055] Dessa forma, quando uma pressão mais alta que a pressão de liberação é estabelecida dentro da câmara 10, apenas a parte radialmente mais interna do aro 12 permanece coberta pela membrana e fixada à periferia da membrana. Entretanto, uma fixação entre a membrana 9 e o corpo 2 é mantida (isto é, entre a membrana 9 e o aro 12 na modalidade representada).

[0056] Apesar da alta rigidez do material que forma a membrana 9, uma superfície extra é fornecida para conformação da membrana ao formato dos elementos elevados 17 dos meios de abertura (ou, de modo geral, para conformação da membrana ao formato dos meios de abertura). Em comparação com a membrana de uma cápsula da técnica anterior, a membrana 9 de uma cápsula de acordo com a invenção pode entrar mais profundamente nos espaços 18 entre os elementos elevados piramidais 16. A conformação da membrana ao formato dos meios de abertura é mais regular em toda a superfície da membrana.

[0057] Conforme mostrado na Figura 4c, a pressão aumenta na câmara 10 com a introdução de fluido até atingir a pressão de abertura. A vedação adesiva é dessa forma configurada de modo que a pressão de abertura seja maior que a pressão de liberação.

[0058] A membrana é pressionada contra os meios de abertura pela força gerada pela diferença de pressão entre a pressão dentro da câmara 10 e a pressão atmosférica fora da dita câmara 10. Quando a pressão de abertura é atingida, a membrana se abre (isto é, é perfurada, cortada ou rasgada) conforme mostrado na Figura 4c devido ao desenho afiado dos elementos elevados 16 dos meios de abertura 15 que criam um efeito de alavanca mecânica sobre a membrana, portanto um esforço mecânico no material de membrana até que este atinja seu ponto de falha mecânica e rasgue ou, de modo mais genérico, se rompa. Essa ruptura do material não precisa necessariamente estar em um plano perpendicular ao plano geral da membrana, mas pode também estar em qualquer outra direção, e não necessariamente por toda a espessura do material, contanto que seja criada uma passagem entre o interior da cápsula e o exterior, de modo a permitir que o produto flua do interior da cápsula em direção ao exterior. O produto alimentício ou de bebida obtido flui através da membrana 9 e dos meios de abertura 15 para ser liberado pela abertura de dispensação 8.

[0059] Graças à melhor conformação da membrana ao formato dos meios de abertura, uma abertura regular pode ser obtida sobre toda a superfície da membrana em contato com os meios de abertura. Na modalidade exemplificadora representada, a membrana, após a abertura, apresenta aberturas uniformemente distribuídas formadas pelo topo de cada elemento de abertura piramidal. Isso também resulta em uma pressão constante e, dessa forma, mais previsível dentro da câmara 10 quando um alimento ou uma bebida é preparada de uma cápsula para outra. Finalmente, são fornecidos uma qualidade e um sabor constantes do produto.

[0060] Um aspecto importante da invenção é a configuração da vedação adesiva. A configuração compreende as propriedades adesivas e mecânicas (resistência ao descolamento, resistência a cisalhamento) do material usado para formar a vedação, e seu formato (espessura, superfície e, mais genericamente, suas dimensões, etc.).

[0061] A configuração da vedação adesiva e a área superficial da membrana às quais a pressão dentro da câmara da cápsula é aplicada determinam a pressão de liberação.

[0062] A pressão de abertura depende do produto de bebida ou alimento a ser preparado com uma determinada cápsula. Uma pressão típica adaptada para o preparo de café é de cerca de 6 a 15 bar. A vedação adesiva pode ser configurada para fornecer uma pressão de liberação que é de 1 a 10 bar sob a pressão de abertura. Por exemplo, uma pressão de liberação de 5 bar pode ser escolhida quando a pressão de abertura é de 6 bar ou mais, por exemplo, 13 bar.

[0063] A vedação adesiva pode, por exemplo, ter a configuração a seguir quando a abertura na extremidade inferior da câmara que é coberta pela membrana tem uma área superficial de 600 mm2. A vedação adesiva é um verniz de vedação a quente. A área vedada é formada em um aro plano que circunda diretamente a dita abertura. A área vedada tem, portanto, um formato anular plano, e tem uma largura de cerca de 3,5 mm. Por exemplo, a espessura da vedação adesiva pode estar compreendida entre 5 e 20 micrômetros.

[0064] Deve-se entender que várias alterações e modificações às presentes modalidades preferenciais aqui descritas ficarão evidentes aos versados na técnica. Tais alterações e modificações podem ser feitas sem se afastar do espírito ou do escopo da presente invenção, e sem diminuir suas vantagens presentes. Pretende-se, portanto, que tais alterações e modificações sejam abrangidas pelas reivindicações em anexo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Cápsula (1) para o preparo de alimentos ou bebidas que compreende: - um corpo oco (2) e uma parede de injeção que é impermeável a líquidos e a gases e que é fixada ao corpo (2) e adaptada para ser perfurada para uma injeção de fluído na cápsula (1), - uma câmara (10) formada dentro do corpo (2) contendo um ingrediente para preparar alimentos ou bebidas por dissolução no fluido sob pressão ou extração pelo fluido sob pressão de preparação, - uma membrana (9) disposta em uma extremidade inferior da câmara (10), para reter a pressão interna na câmara (10), - meios de abertura (15) dispostos fora da câmara (10) nas proximidades da membrana (9), os meios de abertura (15) sendo configurados para abrir a membrana (9) quando a dita membrana (9) é pressionada contra os ditos meios de abertura (15) sob uma pressão de abertura, caracterizada por a membrana (9) ser fixada ao corpo (2) da cápsula por uma vedação adesiva de modo que, quando uma pressão de liberação menor que a pressão de abertura é estabelecida dentro da câmara (10) e aplicada a pelo menos parte da superfície da membrana (9), é configurada para permitir que a membrana (9) seja deslocada em relação ao corpo (2) e engate contra os meios de abertura (15) enquanto mantém uma fixação entre o corpo (2) e a membrana (9).

2. Cápsula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a configuração da vedação adesiva para permitir que a membrana (9) seja deslocada sob a pressão de liberação ser baseada pelo menos nos seguintes parâmetros: a composição de vedação adesiva, a área de contato da vedação adesiva entre a membrana (9) e o corpo (2) da cápsula, a área da parte da membrana (9) à qual a pressão se aplica quando uma pressão é estabelecida na câmara (10).

3. Cápsula, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por a vedação adesiva ser um verniz de vedação a quente.

4. Cápsula, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada por o verniz de vedação a quente ser composto de um material polimérico ou de materiais poliméricos.

5. Cápsula, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por o material ou materiais poliméricos compreenderem pelo menos um dos seguintes materiais: polipropileno (PP), poliestireno (PS), tereftalato de polietileno (PET) e vinila (PVC).

6. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por a vedação adesiva ter uma resistência ao rasgamento compreendida entre 4N/15 mm e 12N/15 mm, medida de acordo com o padrão ISO 1924/1.

7. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por a pressão de liberação ser ajustada entre 1 e 12 bar, por exemplo, cerca de 5 bar.

8. Cápsula, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada por a pressão de abertura ser 0,5 a 10 bar acima da pressão de liberação.

9. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada por o material do qual a membrana (9) é produzida ter um módulo de elasticidade acima de 10 GPa, de preferência acima de 30 GPa.

10. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada por a membrana (9) ser feita de alumínio.

11. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada por os meios de abertura (15)

compreenderem uma placa que tem uma superfície superior voltada para a membrana (9), e sendo que a superfície superior forma ou suporta elementos elevados afiados (16).

12. Cápsula, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por os elementos elevados (16) serem pirâmides ou pirâmides truncadas.

13. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada por o material do qual a câmara (10) é formada ser pelo menos um dentre os seguintes: alumínio, compósito de alumínio/plástico, compósito de alumínio/plástico/papel, laminados de papel e plásticos em uma única camada ou em uma forma multicamada.

14. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada por o ingrediente contido na câmara (10) compreender café torrado e moído a ser extraído com vapor d’água e/ou água quente líquida, ou compreender um ingrediente solúvel ou uma mistura de ingredientes solúveis para o preparo de uma bebida como café instantâneo, chocolate quente, ou uma sopa ou outro produto comestível desidratado a ser dissolvido em água ou leite quente ou frio.