BRPI0615858A2 - cartucho para extrair uma bebida de uma substáncia comestìvel contida no mesmo, e, conjunto de extração para ser montado nas máquinas de extração de bebida - Google Patents

Abstract

CARTUCHO PARA EXTRAIR UMA BEBIDA DE UMA SUBSTáNCIA COMESTíVEL CONTIDA NO MESMO, E, CONJUNTO DE EXTRAçãO PARA SER MONTADO NAS MáQUINAS DE EXTRAçãO DE BEBIDA Um cartucho (1) para extrair uma bebida de uma substância comestível (4) contida no mesmo por meio de um líquido sob pressão, o cartucho incluindo: um corpo principal incluindo uma porção de taça (2) e uma porção de tampa (3), a porção de taça incluindo uma base (7), uma parede lateral (8), e um rebordo (9) oposto a dita base, a porção de tampa (3) sendo fixamente presa ao rebordo (9) da porção de taça (2) de forma a definir o volume interno do dito cartucho, o volume interno do dito cartucho alojandoa substância comestível (4); dita porção de tampa (3) incluindo uma porta de tampa (13) definindo a primeira passagem para dito líquido sob pressão e a base (7) da dita porção de taça incluindo uma porta de taça (6) definindo uma segunda passagem para a bebida extraída. A porta da taça (6) salienta-se a partir da dita base, para fora, em relação ao dito volume interno e inclui dispositivos de válvula (24) os quais são fixamente montados na superficie externa da porta do copo e os quais são abertos resilientemente sob pressão da dita bebida extraida durante a fase de extração da bebida, o diâmetro da extremidade aberta da dita porta da taça que é oposta à dita base da taça sendo dimensionada de forma a permitir a inserção dos ditos dispositivos de válvula na porta da taça. Uma cápsula de segurança (23) é montada na superficie externa da porta da taça e fecha parcialmente a abertura externa da mesma.

Description

"CARTUCHO PARA EXTRAIR UMA BEBIDA DE UMA SUBSTÂN&A^COMESTÍVEL CONTIDA NO MESMO, E, CONJUNTO DE EXTRAÇÃOPARA SER MONTADO NAS MÁQUINAS DE EXTRAÇÃO DE BEBIDA"Campo técnico

A presente invenção se refere a um cartucho que contém umasubstância para extrair uma bebida, onde a substância pode ser qualquer pó oufolha, ou geralmente substância comestível, tal como café moído, caféinstantâneo, chá, leite ou chocolate em pó, e semelhantes.

Fundamento da técnica

E sabido que máquinas para extrair uma bebida de umasubstância particular, geralmente requerem que a substância particular sejacolocada em um receptáculo de filtro instalado na máquina. Em particular,máquinas de café expresso, semi-automáticas ou automáticas incluem umreceptáculo de filtro, também chamado de porta-filtro, no qual uma dose depó de café é colocada antes que a extração da bebida de café seja feita.

As etapas gerais para extração de uma bebida de café em umamáquina de café expresso, que são substancialmente equivalentes àquelasoutras máquinas automáticas para preparar uma bebida a partir de umasubstância comestível, inclui uma fase de liberação de água quente sob umapressão adequada dentro de uma câmara de extração a qual inclui oreceptáculo de filtro, seguida de uma fase de preparação e uma fase quetransporta a bebida preparada para uma taça externa, jarro ou copo, prontopara beber.

Café moído, tanto quanto outras substâncias comestíveis parapreparar bebidas, é geralmente uma substância de uso único, uma vez que asqualidades organolépticas, como gosto, aroma e corpo da bebida preparadasão irremediavelmente perdidos, uma vez que o café moído foi saturado.Adequadamente, nas máquinas de café expresso e em outras máquinas depreparação, a substância deve ser removida depois de um único preparo. Estaé a razão pela qual o receptáculo do filtro, alojando uma dose de café em grãoé geralmente manualmente removido da máquina de café expresso, a fim depermitir esvaziar o receptáculo do café moído usado e enchê-lo com umanova dose de café moído.

A fim de facilitar as operações de encher e esvaziar oreceptáculo de filtro, tabletes pré-embalados de café moído para um únicouso, são providos, consistindo de uma dose de café moído em um a bolsinhaou sache de papel de filtrar, para ser colocado diretamente no porta-filtro damáquina de café expresso. Estes tabletes estão de acordo com padrão dochamado (ESE) Easy Serving Expresso. Ao mesmo tempo em que essearranjo mostrou-se prático, ele apresenta algumas desvantagens. Emparticular, o tablete não é hermético e adequadamente uma segundaembalagem hermética deve ser provida para fechar cada dose a fim de mantero tablete à prova de contaminação do meio ambiente, durante a armazenagem.

Além do mais, as mãos do usuário entram em contato com otablete quando o tablete é colocado no porta-filtro de forma que as exigênciasde higiene não são totalmente asseguradas.

Há alguns anos, cápsulas colocadas contendo café moídotambém foram providas. Tais cápsulas, geralmente tendo uma forma decilindro e feitas em geral de plástico ou alumínio e fornecem uma melhorbarreira hermética ao ambiente externo do que os filtros de papel usados nostabletes.

Cápsulas conhecidas, tais como a cápsula descoberta na CH-A-605293, tem uma superfície superior que é furada por uma agulha / bocalde injeção da máquina de café expresso, a fim de injetar água sob pressãodentro da cápsula, e uma superfície de fundo incluindo zonas enfraquecidas asquais se rompem sob pressão dos fluidos em percolação. Um filtro interno étambém provido dentro da cápsula para prevenir que substâncias sólidassejam ejetadas para fora da cápsula junto com a bebida de café.Outras cápsulas incluem um corpo cilíndrico feito depolipropileno, com uma superfície de topo e uma de fundo tendo umapluralidade de aberturas para distribuir água quente através da dose de pó decafé, e incluindo uma folha de papel filtro para bloquear a passagem do grãode café para fora das aberturas da superfície de fundo durante a fase deextração. Tais cápsulas têm geralmente sido colocadas em uma embalagemadicional, tal como um sache com várias camadas plásticas.

A fim de preparar uma bebida, as cápsulas e cartuchosconhecidos são colocados em um receptáculo que constitui uma câmara deextração. Durante a fase de extração, o fluido de extração pode entrar emcontato com superfícies internas da câmara de extração antes de fluirdefinitivamente para fora, para dentro da taça externa. Tal contato contaminaa câmara de extração tanto quanto o porta-filtro e depois de várias operaçõesde extração de café, a qualidade da bebida é enormemente reduzida, sofrendocom resíduos e contaminações na câmara de extração.

Adequadamente, o conjunto de extração, incluindo a câmarade extração e o porta-filtro, têm que ser limpos com precisão depois de umdeterminado número de operações de extração de café; além disso,descalcificação deve ser executada regularmente.

Mesmo quando tais operações de limpeza são efetuadasregularmente, a turbulência do fluido dentro da câmara de extração damáquina ou a insuficiente vedação estanque a fluido na superfície de topoaberta da cápsula durante a injeção causam, tanto na bebida extraída quantona água injetada, porções enroladas da superfície externa da própria cápsula,comprometendo assim as condições de higiene da extração.

Outra desvantagem importante das cápsulas conhecidas é queelas podem não reter percolação de resíduos fluidos na cápsula, na qualperfurações e aberturas na superfície de topo e/ou na superfície de fundo dascápsulas fornecem para um escape dos resíduos fluidos quando a extração éterminada e/ou quando a cápsula é removida da máquina, ocasionando que acápsula vaze e suje ao redor da máquina de café.

Além do mais, a bebida obtida a partir das cápsulas conhecidasé geralmente facilmente reconhecida pelo usuário como não sendo umabebida obtida usando-se dispositivos comuns, e.g. máquinas de café expressousadas em bares ou em pubs, como características organolépticas tais comogosto, aroma ou corpo, as quais definem a qualidade da bebida, são diferentese mesmo pequenos desvios do padrão de qualidade podem ser facilmentepercebidos durante a degustação. A título de exemplo, se a bebida é caféexpresso, a camada de creme no topo da bebida em extração, a qual égeralmente identificada pelo termo italiano "crema", é imediatamente sentidapelo usuário. Se faltar o "crema", ou se ele tem um volume reduzido, vidacurta, ou cor pálida, ou se é composto por bolhas muito grandes, o caféexpresso é, mesmo visualmente, identificado como não sendo bom ou sendode qualidade inferior ao ótimo café expresso, cuja qualidade é explicadaabaixo.

Revelação da Invenção

Alvo da presente invenção é superar as desvantagens doscartuchos da técnica anterior e cápsulas provendo um cartucho para produziruma bebida de alta qualidade tendo aumentado as qualidades organolépticas,particularmente quando a máquina de extração é uma máquina de caféexpresso.

Dentro do escopo do alvo da presente invenção, um objeto dapresente invenção é prover uma estrutura de cartucho que permita fabricaçãofácil e rápida do mesmo tanto quanto uma operação segura durante a fase deextração da bebida.

Um objetivo adicional particular é o de reduzir grandementeou eliminar a contaminação de qualquer componente da máquina paraproduzir uma bebida a partir de uma substância particular e prover um sistemade extração de bebida universal que leva a vantagem de sua estrutura livre decontaminação para permitir extrações consecutivas de bebidas de diferentestipos de substâncias comestíveis.

Outro objeto da presente invenção é garantir um alto nível depreservação da substância particular dentro do cartucho até que o cartuchoseja inserido na máquina de extração de bebida, reduzindo contaminação departículas que derivam do ambiente externo.

Outro objetivo ainda é o de simplificar uso do cartucho,reduzindo o número de operações a serem concebidas para preparar ocartucho para inserção em uma máquina de extração de bebida.

Não menos objeto da presente invenção é prover um cartuchode baixo custo que pode ser facilmente fabricado usando técnicasconvencionais e em um tempo curto.

Este alvo, estes objetivos e outros que se tornarão aparentesdaqui por diante são alcançados por um cartucho incluindo um corpoprincipal tendo uma porção de taça e uma porção de tampa, a porção de taçaincluindo uma base, uma parede lateral e um rebordo oposto à base, a porçãode tampa sendo fixamente presa ao rebordo da porção de taça de forma adefinir o volume interno do cartucho, o volume interno do cartucho alojando asubstância comestível, a porção de tampa incluindo uma porta de tampadefinindo uma primeira passagem para o líquido sob pressão e a base daporção de taça incluindo uma porta de taça definindo uma segunda passagempara a bebida extraída, a porta da taça salientando-se a partir da base, parafora, em relação ao volume interno e incluindo dispositivos de válvula osquais são fixamente montados na superfície externa da porta do copo e osquais são abertos resilientemente sob pressão da bebida extraída durante afase de extração da bebida, em que uma cápsula de segurança é presa à portada taça, preferivelmente na superfície externa da mesma.

O alvo acima e objetivos são também alcançados por umcartucho para extrair bebidas a partir de uma substância comestível contida nomesmo por meio de um líquido sob pressão, o cartucho incluindo um corpoprincipal incluindo uma porção de taça e uma porção de tampa, a porção detaça incluindo uma base, uma parede lateral e um rebordo oposto à base, aporção de tampa fixamente presa ao rebordo da porção de taça de forma adefinir um volume interno do cartucho, o volume interno do cartuchoalojando a substância comestível, a porção da tampa incluindo uma porção detampa definindo uma primeira passagem para o líquido sob pressão e a baseda porção de taça incluindo uma porção de taça definindo uma segundapassagem para a bebida extraída, caracterizada pelo fato de que a porta dataça se salienta para fora a partir da base em relação ao volume interno, e emque a porta da taça inclui dispositivos de válvula os quais são fixamentemontados na superfície interna da porta da taça, preferivelmente por meio dedispositivos de ajuste por pressão, e os quais são resilientemente abertos sob pressão da bebida extraída durante uma fase de extração de bebida, odiâmetro da extremidade aberta da porta da taça que é oposta à base da taçasendo dimensionada de forma a permitir a inserção de um dispositivo deválvula dentro da porta da taça.

Breve descrição dos desenhos

Características adicionais e vantagens da invenção ficarãomais claras a partir da descrição das preferidas, mas não exclusivasconfigurações, ilustradas por configurações não limitantes nos desenhosanexos, em que:

Figura 1 é uma visão frontal seccional transversal, tomada aolongo de um plano axial, do cartucho de acordo com a invenção.

Figura 2 é uma visão em perspectiva explodida do cartucho deacordo com a invenção.

Figura 3 é uma visão em perspectiva explodida do septo e dacápsula do cartucho de acordo com uma configuração da invenção;Figura 4 é uma visão ampliada da região soldada do cartuchoda Figura 1.

Figura 5 é uma visão seccional transversal de um conjunto deextração para uso com o cartucho de acordo com a invenção;

Figura 6 é uma visão de corte de uma segunda implementaçãoda cápsula de segurança do cartucho de acordo com a invenção.

Maneiras de conceber a invenção.

Com referência às figuras, um cartucho 1 mostrado de acordocom a configuração preferida da presente invenção. O cartucho tem umaforma substancialmente cilíndrica e inclui uma porção de taça 2 e uma porçãode tampa 3 fixadas no mesmo de forma a definir um volume interno docartucho 1. O volume interno do cartucho aloja uma dose 4 de uma substânciacomestível, preferivelmente café moído, a qual é colocada como sanduícheentre dois dispositivos de filtro 5 a e 5b. Os dispositivos de filtro 5 a e 5bpodem ser folhas de filtro de papel ou filtro de tecido. Nas figuras, a dose 4 émostrada esquematicamente como um cilindro, mas ela é clara para entenderque a substância comestível é uniformemente distribuída dentro e pode enchercompletamente o volume interno do cartucho.

A porção de taça 2 inclui uma base 7, uma parede lateralsubstancialmente cilíndrica 8 estendendo-se a partir da base 7 e um rebordo 9,o qual é colocado substancialmente oposto à base 7, e define umaextremidade aberta da porção da taça. A parede lateral 8 é ligeiramenteafilada em relação à base 7 em direção ao rebordo 9, e preferivelmente, ainclinação entre a geratriz da parede lateral e o eixo do cartucho é cerca de 1-2 graus.

A porção de tampa 3, é moldada de forma a se ajustar àextremidade aberta da porção de taça 2 e inclui um rebordo 10, para engatecom o rebordo correspondente 9 da porção de taça 2, e uma base de tampa 11a qual é rebaixada em relação ao rebordo 10. A base da tampa 11 inclui, nolado inferior da mesma, uma pluralidade de rebordos radiais 12, para proverum apoio para os dispositivos de filtro superiores 5b e um espaço oco entre osdispositivos de filtro superiores e a base de tampa, para distribuir substanciale radialmente a entrada de água.

Uma porta de tampa 13 salienta-se a partir de uma área centralda base da tampa 11 para fora em relação ao volume interno do cartucho, deforma a formar uma torneira de entrada que permite a passagem do fluidoinjetado dentro do cartucho. A porta da tampa 13 tem uma formasubstancialmente cilíndrica e é preferivelmente fechada em uma extremidadesuperior da mesma, onde uma linha delineada é provida para facilitar aruptura, durante a fase de extração, da extremidade superior fechada da portada tampa por meio de uma agulha tal como uma agulha de uma máquina decafé expresso, não mostrada nas figuras.

Em configurações alternativas da invenção, a porta da tampa13 pode ter uma extremidade superior aberta, a qual é vedada por um filmeplástico ou por uma vedação de borracha. A porta da tampa pode também servedada por meio de substâncias sólidas comestíveis (e.g. polissacarídeos,proteínas e lipídeos) que são impermeáveis ao ar e solúveis em água ou quederretem à temperatura da água interna.

O cartucho inteiro pode ser mantido opcionalmente em umsache ou embalado para poder ser aberto antes do uso. O sache ou aembalagem podem ser feitos de um poli laminado a vácuo ou cheio com gásinerte sob pressão (tal como em Modified Atmosphere Packaging or MAPtechniques).

Ainda de acordo com outra configuração. A porta da tampapode não se salientar a partir da base. Entretanto, uma porta de tampasalientando-se é preferível, pois pode prover uma vedação estanque a fluidose acoplada com um anel- O circundando hermeticamente a superfície externada porta da tampa e radialmente limitando contra a superfície interna dacâmara do tubo pelo qual a água é injetada no cartucho, como será mostradocom referência à Figura 5. Esse arranjo elimina qualquer possibilidade decontaminação da bebida extraída como água seria injetada apenas no cartucho semenrolar qualquer porção de sua superfície externa.

A distância axial entre a base da tampa 12 e o rebordo 10 ésubstancialmente igual à altura da porta da tampa 13. Entretanto, este é umarranjo preferido e a distância entre a base da tampa e o rebordo 10 pode serdiferente, de acordo com as circunstâncias. Além do mais, de acordo comconfigurações alternativas da invenção, as quais não são mostradas nasfiguras, a porção de tampa 3 pode ser geralmente planar ou pode mesmo teruma forma convexa.

A base da taça 7 é rebaixada em relação ao fundo da porção dataça 2 e inclui uma porta de taça 6 na região central da mesma, cuja porta sesalienta para fora a partir do volume interno do cartucho e forma uma torneirade saída, para liberar a bebida extraída diretamente em uma taça ou copoexternos sem contaminar nenhuma parte da máquina de extração, tais como acâmara de extração ou o porta-filtro. Como mostrado na Figura 2, a porta dataça 6 tem uma forma substancialmente cilíndrica e provê um acesso abertopara o volume interno do cartucho, permitindo assim passagem da bebidaextraída.

A superfície extraída da base da taça 7 inclui uma pluralidadede cristas concêntricas, em forma de arcos 20, os quais apoiam os dispositivosde percolação inferiores 5 a e definem uma canalização fina formada por umapluralidade de canais concêntricos e canais radiais para transportar a bebidaextraída em direção à porta da taça.

Cristas centrais são localizadas na periferia da base da porta dataça 6 e são moldados de forma a cruzar a abertura provida por tal base. Estascristas 21 formam pontes, as quais tanto apoiam os dispositivos de percolaçãoinferiores como permitem a passagem da bebida extraída, embora reduzindo otamanho da abertura geral na base da porta da taça 6.

A porção de taça 2 é moldada de forma a incluir uma flange15, alinhada com a parede lateral 8 e salientando para fora com relação aovolume interno do cartucho. Tal flange 15 é provido preferivelmente a fim determinar com uma forma saliente facilitando e promovendo controle eprocessos de produção automatizada. Alem do mais, o cartucho pode sercolocado em uma posição horizontal em uma superfície de mesa, seminclinação ou rolamento, ele pode ser embalado e empilhado mais facilmentee pode também ser embalado em tiras, i.e. fixado e vedado entre duas tiras defilmes poli laminado.

Como será explicado daqui por diante, o flange 15 previnetambém acessos fáceis e inadvertidos à porta da taça.

Em configurações preferidas, a porção de tampa e a porção detaça são soldadas uma à outra nos rebordos 9 e 10 usando uma soldaduraultra-sônica de cisalhamento ou uma técnica de soldadura ultra-sônicaconvencional. Fica imediatamente aparente para as pessoas especialistas natécnica que, alternativamente, outras técnicas de solda conhecidas podem serusadas para fixar a porção de tampa 3 à porção de taça 2, por exemplo, soldaquente, cola e outras. O cartucho de acordo com a invenção pode também serfabricado como uma única peça moldada.

A fim de facilitar a soldagem, a parte de baixo do rebordo 10inclui um anel 16 o qual é coaxial ao rebordo 10 e se salienta a partir do ladode baixo do rebordo 10, para permitir a inserção em um rebaixo anularcorrespondente 17 provido na porção superior do rebordo 9 (Figura 4). O anel16 vantajosamente apresenta uma seção transversal em forma de T, de formaque, durante a soldagem ultra-sônica, a ponta da extremidade da haste e asduas porções laterais do "T" derretem primeiramente e em seguida enchemqualquer espaço vazio dentro do rebaixo anular 17.

Nota-se que a posição de rebaixo da base da tampa 12 permitedissociar as regiões de solda para fora da substância comestível alojada nocartucho, minimizando assim interface entre partículas de substânciamigrando e a solda plástica, as quais poderiam comprometer suascaracterísticas de vedação hermética.

Vantajosamente, a fim de evitar que partículas de substânciacomestível 4 migrem em direção às regiões de solda 16 e 17 do cartucho, umasaliência anular 18 é provida em volta da porção da tampa, a qual radialmentese limita contra o lado interno da parede lateral 8 da porção de taça 2 quandoa porção de tampa 3 é inserida na extremidade aberta da porção de taça 2.Com o mesmo propósito, uma segunda saliência anular 19 é também providapreferivelmente em uma porção superior da superfície interna da paredelateral 8, de forma a limitar-se radialmente contra a superfície externa daporção de tampa 3.

Voltando à Figura 1, o cartucho de acordo com a presenteinvenção inclui um dispositivo de válvula 22 na porta da taça 6, a qual évantajosamente fechada por uma cápsula 23.

Mais em detalhe, o dispositivo de válvula 22 é engatado com asuperfície interna da porta da taça, a qual é substancialmente cilíndrica comoestabelecido acima.

O dispositivo de válvula inclui um apoio elástico ou septo 24empilhado sobre um apoio anular 25 o qual é substancialmente rígido.

O septo 24 pode ser qualquer um do tipo de borracha, apoioelastomérico ou plástico ou disco tendo uma fenda estreita ou orifício 26formado no mesmo e conectando a superfície superior a uma superfície dofundo do apoio. Se nenhuma pressão axial é aplicada ao septo, o orifícioprovê para uma vedação de hermética, em que se é aplicada pressão, tal que apressão da bebida extraída da substância comestível 4, uma porção do septocurva-se e a fenda se alarga levemente como mostrado na Figura 5,permitindo assim passagem da bebida. Por esta razão, o diâmetro interno doapoio anular 25 é largo o suficiente para permitir a curva da região central dosepto durante a extração da bebida.

Uma vez que o orifício 26 é obtido preferivelmente pelaperfuração do septo com uma agulha fina, cuja agudez pode se estragar com opassar do tempo e pode nem sempre passar através do orifício, o septo podeopcionalmente incluir mais do que um orifício 26 como uma medida deprecaução, se um ou mais orifícios ficassem cegos depois da perfuração.

O diâmetro do orifício 26 é muito pequeno, e.g. na ordem de0.1 a 0.5 mm quando na posição aberta. Isso assegura uma conservação muitoboa da substância comestível no cartucho e também previne que a bebidaextraída vaze para fora do cartucho uma vez que a fase de extração éterminada.

Forçar a bebida extraída através do septo tem sido consideradocomo um grande aumento na densidade e na estabilidade do crema quando ocartucho é usado na extração do café expresso. Este efeito é muito vantajosodesde que através da integração de um dispositivo de um peso relativamenteleve e de natureza simples tal como o septo 24, é possível alcançar um efeitoimportante que caracteriza a qualidade de um café expresso.

Além do mais, uma vez que o cartucho é geralmentedisponível, é garantido que o café expresso extraído sempre tem uma camadade creme da melhor qualidade, ao contrário das máquinas de café expressoconhecidas nas quais os dispositivos que intensificam a formação do cremesão parte da máquina em si, elas são usadas para um grande número deextrações precoces e necessariamente deterioram a qualidade do café extraídoatravés do tempo.

O septo 24 é dimensionado de forma a garantir uma vedaçãoestanque a fluido na direção radial dentro da porta da taça 6 e, para estepropósito, o diâmetro do septo é preferivelmente igual ou maior do que odiâmetro interno da porta da taça. Rebordos anulares 27 são providosvantajosamente ao redor da superfície lateral do septo 24 para aperfeiçoar avedação estanque a fluido.

É claro para as pessoas especializadas na técnica que osdispositivos de válvula podem incluir apenas um septo elástico e nenhumapoio, sem sair do escopo da invenção.

A fim de fixar os dispositivos de válvula 22 na porta da taça 6,o apoio anular inclui preferivelmente uma região radialmente ampliada 28para engate com um rebaixo anular correspondente 29 provido na superfícieinterna da porta da taça.

Obviamente, o dispositivo de válvula 22 pode ser fixado naporta da taça através de várias maneiras, as quais estão claramente ao alcanceda pessoa especializada na técnica. Por exemplo, furo denteado ouacoplamento rosqueado podem ser providos como alternativas.

Entretanto, acoplamentos de ajuste por pressão 28, 29, taiscomo aqueles descritos acima são preferidos uma vez que eles simplificamgrandemente a fabricação do cartucho.

Em particular, o diâmetro da extremidade aberta da porta dataça que é oposta à base da taça é substancialmente igual ao diâmetro internoda porta da taça. Portanto, tal diâmetro é dimensionado de forma a permitir ainserção de dispositivos de válvula 22 dentro da porta de taça 6 diretamente apartir do lado de fora do cartucho, embora uma pequena deformação elásticada porta da taça ou do apoio 25 pode ocorrer ao inserir os dispositivos deválvula na porta da taça por causa do apoio do diâmetro 25 em sua regiãoalargada 28.

Entretanto, esse arranjo acelera a fabricação do cartucho, comoa inserção dos dispositivos de válvula pode ser executada independentementeou outras operações de fabricação tais como enchimento do cartucho comsubstância comestível. Além do mais, inserção do dispositivo de válvula apartir do exterior é simples como a saliência da porta da taça é adequada paraser controlada e identificada por uma máquina automática.

Uma característica adicional preferida da invenção é a cápsulade segurança 23, a qual será descrita agora com referência à Figura 3 e 6, asquais mostram duas implementações diferentes da mesma cápsula 23. Nestasfiguras, numerais de referência indicam partes.

Cápsula 23 tem uma seção transversal em forma de U e incluiuma base 30, uma parede lateral substancialmente cilíndrica 31 e um rebordosinalizado para fora 32.

Pelo menos um rebordo anular 33 (Figura 3) oupreferivelmente, dois rebordos anulares 33 a e 33b (Figura 6) são providos nasuperfície interna da parede lateral 31 para engatar com o rebordo anularexterno correspondente 34 da porta de taça 6, de forma que a tampa possa serfacilmente presa à porta da taça 6 durante a fabricação do cartucho 1. Osrebordos 33 a e 33b são providos em uma posição superior da superfícieinterna 31 de forma que eles estejam mais perto da base da taça 7 do que osrebordos 34 quando a cápsula 23 é montada na porta da taça 6, comomostrado na Figura 1, de forma que o rebordo mais baixo 33b possa se limitarcontra o rebordo 34 da porta da taça durante a fase de extração da bebida.

Uma provisão dupla ou múltipla de rebordos na superfície interior da paredelateral da cápsula 31 é preferida uma vez que permite uma fixação desegurança da cápsula 23 à porta da taça 23 no caso de pressão excessivadurante a extração da bebida. Rebordos superiores tais como rebordos 33amantêm a cápsula segura à porta da taça, se a fixação provida pelo rebordoinferior 33b acidentalmente faltar e, como conseqüência, a cápsula 23 éabaixada.

Obviamente, um ou mais rebaixos podem ser providos nasuperfície interior da parede interna 31 da cápsula como um dispositivo defixação alternativo que se engata com o rebordo correspondente 34 da portada taça. Semelhantemente, um ou mais recessos podem ser providosalternativamente na superfície externa da porta da taça, para se engatar comos rebordos correspondentes fornecidos na superfície interior 31 da cápsula.

Claro que quaisquer outros dispositivos alternativos podem serprovidos para prender a cápsula à porta da taça. Por exemplo, a cápsula podeser soldada à superfície externa da porta da taça usando técnicas de soldagemultra-sônica.

A cápsula 23 inclui uma parede de cilindro interna 35 que sesalienta a partir da base 30 coaxialmente com a parede lateral externa 31 e aqual define uma primeira área 36 e uma segunda área anular ou em forma decírculo 37 da base. A área anular também inclui uma abertura de fundo 38para permitir passagem da bebida extraída. Nota-se que a abertura da cápsula38 é radialmente deslocada em relação ao eixo central da cápsula e ocartucho.

Mais de uma abertura de fundo 38 pode ser provida parapermitir passagem da bebida extraída através de cápsula 23: por exemplo,quatro aberturas cada uma tendo uma abertura angular de cerca de 30° podeser incluída na área anular 37. Mais preferivelmente, se uma pluralidade deaberturas 38 é provida, as aberturas são deslocadas preferivelmente de formaa ficarem adjacentes umas às outras.

Uma cápsula tendo uma única abertura 38 é preferida parafluxos baixos de bebida extraída de café ("Italian expresso coffee), e.g. umpeso de cerca de 0.5-1.5 g de bebida de café expresso por segundo.

Ao contrário, uma pluralidade de aberturas é preferida parafluxos altos de bebidas extraídas, e.g. um peso de mais que cerca de 1.5g debebida de café por segundo.

A parede interna 35 é dimensionada preferivelmente de formaa limitar-se contra o apoio 25 do septo 24 quando a cápsula é montada naporta da taça do cartucho e inclui pelo menos uma abertura vertical 39 parapermitir passagem da bebida extraída de dentro para fora do volumecircundado pela parede cilíndrica interna 35. Em particular, aberturas 39conectam uma primeira câmara, incluídas na primeira ares 36 da base, aparede lateral interna 35, o apoio 25, e o septo 24, para uma segunda câmaraanular, incluída na segunda área anular 37 da base da cápsula, a parede lateralinterna 35, o apoio 25 e pelo menos uma da parede lateral da porta da taça 6ou a parede lateral 31 da cápsula.

De acordo com uma configuração particular da invenção, duasparedes radialmente diretas verticais 380 são providas e se salientam a partirda base da cápsula dentro de uma segunda área anular 37 e em lados opostos àabertura do fundo 38 da cápsula, como mostrado na Figura 6. As paredesverticais 380 têm uma altura que não previnem a passagem da bebida emdireção à abertura do fundo 38.

Como antecipado acima, nas configurações onde a cápsula 23inclui mais do que uma abertura de fundo 38, as aberturas de fundo 38 sãoadjacentes uma à outra dentro do anel circular 37. Neste caso, as aberturas dofundo 38 alternam preferivelmente com tais paredes verticais 380 e a paredeinterna 35 inclui preferivelmente apenas uma abertura vertical 39 em umaposição oposta à região onde as aberturas de fundo adjacentes 38 sãodeslocadas.

A cápsula 23 tem muitas funções vantajosas. A primeirafunção da cápsula é atuar como um dispositivo amortecedor, para regular ofluxo de saída da bebida. Em particular, durante a fase de extração, a bebidapassando através do orifício 26 atinge a área central 36 da cápsula e édirecionada em direção da câmara anular por meio das aberturas 39. Assim, abebida é transportada através da abertura do fundo 38 da cápsula e podefinalmente ser coletada em uma taça externa para beber. As paredes 380permitem com vantagem um fluxo de saída vertical da bebida mais estável.

Além do mais, a cápsula 23 é um dispositivo de segurançaadicional para manter os dispositivo de válvula 22 na porta da taça 6, evitandoassim ejeção adicional do dispositivo de válvula do cartucho durante extraçãoda bebida. Fixação do dispositivo de válvula 22 à superfície interior daportada taça pode ser mesmo evitada devido à ação da cápsula.

E notado também que a cápsula 23 pode ser montada nocartucho angularmente orientando a cápsula com relação ao cartucho. Alémdo mais a provisão de um flange periférico 15 ao redor da porta da taça 6torna difícil para um usuário remover manualmente a cápsula 23.

O cartucho Iea cápsula 23 são feitos preferivelmente depolipropileno e são fabricados usando técnicas de moldagem de injeçãoconhecidas. De qualquer modo, este cartucho tanto quanto qualquer cartuchode acordo com a invenção pode ser feito de qualquer material tal como: outrosmateriais termoplásticos, por exemplo, PET; materiais termoplásticos-elastoméricos ou TPEs5 por exemplo, SANTOPRENE, i.e. uma mistura deEPDM não entrelaçado e polipropileno; composições termo curadas, porexemplo um poliéster; borrachas ou elastômeros, por exemplo, silicone ouMVQ; materiais termo plásticos poli laminados, por exemplo, uma folhacomposta feita de PE, PET e PVDC; alumínio; outros materiais polilaminados, por exemplo, uma folha composta feita de PE, PET e alumínio.

Preferivelmente, o apoio anular 25 é feito de polipropileno e osepto 24 é feito de uma borracha SEBS (Estireno - Etileno - Butileno -Estireno), tal como LAPRENE. A fim de assegurar um acoplamentohermético entre os mesmos, o septo 24 é moldado diretamente no apoio 25.

O corpo principal de um cartucho de exemplo tal como odescrito na Figura 1 tem, por exemplo, 30-35 mm de altura e 35-40 mm delargura e a porta da tampa e a porta da taça têm cerca de 7-8 mm de altura e 8-10 mm de largura, respectivamente. Entretanto, o especialista na técnicaprontamente entende que o tamanho do cartucho de acordo com a invençãopode ser diferente, de acordo com as exigências da extração e a estrutura damáquina de extração de bebida.Com referência a Figura 5, um conjunto de extração adequadapara o cartucho de acordo com a invenção inclui um apoio que pode seconectar à uma máquina de café expresso, a qual é preferivelmente compostade um membro conector 41, para conectar o conjunto de extração ao tubo de5 injeção de água da máquina de extração de bebida, e um suporte de baioneta42. O suporte de baioneta 42 inclui uma extremidade aberta de fundo na qualguias de uma qualidade conhecida são providos para ajustar baionetas comum porta-filtro 43, o qual é provido com um cabo para segurar (nãomostrado).

A base do membro de conexão 41 inclui uma porta de entradasaliente, central, que pode se conectar à saída de água (injetor) de umamáquina de extração de bebida e, no lado oposto da base, um rebaixo circularalojando um ejetor de cartucho anular 48, o qual é usado para manter ocartucho dentro do porta-filtro 43 quando o porta-filtro é removido do suportebaioneta 42. O suporte baioneta 42 inclui uma abertura de fundo na qual guiasde uma qualidade conhecida são providos para ajustar baionetas com umporta-filtro 43, o qual é provido com um cabo para segurar (não mostrado).

A base do membro de conexão 41 inclui uma porta de entradasaliente, central, que pode se conectar à saída de água (injetor) de umamáquina de extração de bebida e, no lado oposto da base, um rebaixo circularalojando um ejetor de cartucho anular 48, o qual é usado para manter ocartucho dentro do porta-filtro 43 quando o porta-filtro é removido do suportebaioneta 42. Em particular, uma mola helicoidal 49 é provida para empurrar oejetor 48 em direção ao rebordo 10 do cartucho, deixando assim superfície decontato pequena entre o ejetor e o cartucho.

O receptáculo ou porta-filtro da máquina de extração na qual ocartucho de acordo com a invenção pode ser montado é preferivelmentemoldado internamente de forma a ajustar-se e complementar-se a um moldeexterno da porção de taça. Em particular, o receptáculo ou porta-filtro 43 temuma forma interna substancialmente cilíndrica e inclui uma ranhura anular 44,dentro da qual o flange 15 do cartucho se ajusta de forma corrediça. Além domais, o receptáculo ou porta-filtro inclui uma abertura na porção do fundo domesmo para permitir a inserção da porta de taça e da cápsula 23, de forma quea bebida extraída possa fluir para fora diretamente para dentro da taça externasem enrolar quaisquer superfícies internas do porta-filtro. Quando o cartuchoé colocado dentro do porta-filtro 43, o flange 32 da cápsula 23 limita-sevantajosamente contra a região de beirada da região da abertura do fundo doporta-filtro 43, de forma que a cápsula é mantida e firmemente presa contra abase do cartucho durante a fase de extração da bebida. Projeções podem servantajosamente providas tanto na base do porta-filtro quanto na base docartucho (como mostrado na Figura 5) de forma a evitar dobragem docartucho durante a fase de extração da bebida.

Um conjunto de bocal é colocado dentro da porta internacentral do membro conector 41 do conjunto de extração em uma relaçãocoaxial com o receptáculo de cartucho dentro do porta-filtro 43. O conjuntodo bocal inclui um corpo oco de bocal 45 e um membro perfurador ou agulha46 fixamente montada na superfície interna do corpo de bocal 45. O arranjodo conjunto do bocal permite que a porta da tampa do cartucho seja perfuradapor uma agulha 46 ao apoiar o porta-filtro 43 na porta baioneta 42.

O conjunto do bocal inclui adicionalmente, em uma posiçãosuperior do mesmo, uma válvula 47, a qual normalmente fecha a passagementre o injetor de água da máquina de extração e o conjunto do bocal atravésda ação de uma mola que mantém a válvula 47 na posição fechada, comomostrado na Figura 5. A válvula 47 pode ser abaixada pelo influxo de água domembro injetor 41 e cerca o conjunto do bocal de forma a definir umreceptáculo de um anel-O 50, que é coaxial ao conjunto de bocal eradialmente se limita contra a superfície da porta da tampa 13 do cartucho,prevenindo assim que a água de entrada penetre na câmara de extração econtamine os componentes e superfícies do conjunto de extração. A porca 51também define uma superfície de apoio para a base da porção da tampa docartucho que previne possível dobragem da porção de tampa devido à pressãodentro do cartucho.

Foi assim mostrado que a presente invenção preenche o alvo eobjetivos propostos. Claramente, várias modificações tanto nos cartuchoscomo no conjunto de extração de acordo com a invenção serão aparentes epodem ser executadas prontamente por uma pessoa especialista na técnicasem se afastar do escopo da presente invenção. Portanto, o escopo dasreivindicações não deve ser limitado às ilustrações das configuraçõespreferidas dadas na descrição em forma de exemplos, mas, preferivelmente,as reivindicações devem cercar todas as características da novidadepatenteada que reside na presente invenção, incluindo todas as característicasque seriam tratadas como equivalentes pelo especialista na técnica.

Onde características técnicas mencionadas em qualquerreivindicação são seguidas por sinais de referência, estes sinais de referênciaforam incluídos com o único propósito de aumentar a inteligibilidade dasreivindicações e adequadamente, tais sinais de referência não tem nenhumefeito limitador na interpretação de cada elemento identificado a título dereferência por tais sinais de referência.

A descoberta em EPA N0. 05020525.1 a partir da qual estasreivindicações de aplicação de prioridade são incorporadas aqui como referência.

Claims (23)

1. Cartucho (1) para extrair uma bebida de uma substânciacomestível (4) contida no mesmo, por meio de um líquido sob pressão, ocartucho incluindo:um corpo principal incluindo uma porção de taça (2) e umaporção de tampa (3), a porção de taça incluindo uma base (7), uma paredelateral (8), e um rebordo (9) oposto à dita base (7), a porção de tampa (3)sendo fixamente presa ao rebordo (9) da porção de taça (2) de forma a definiro volume interno do dito cartucho (1), o volume interno do dito cartucho (1)alojando a substância comestível (4),dita porção de tampa (3) incluindo uma porta de tampa (13)definindo a primeira passagem para dito líquido sob pressão e a base (7) dadita porção de taça incluindo uma porta de taça (6) definindo uma segundapassagem para a bebida extraída,caracterizado pelo fato de que a dita porta da taça (6) salienta-se a partir da dita base (7), para fora, em relação ao dito volume interno,a porta de taça (6) incluindo dispositivos de válvula (22) osquais são montados na porta da taça e os quais são abertos resilientemente sobpressão da bebida extraída durante a fase de extração da bebida,uma cápsula de segurança (23) a qual fecha parcialmente aextremidade aberta externa da dita porta da taça (6) sendo apoiada na porta detaça, preferivelmente na superfície externa da mesma.

2. Cartucho (1) para extrair uma bebida de uma substânciacomestível (4) contida no mesmo por meio de um líquido sob pressão, ocartucho (1) incluindo:um corpo principal incluindo uma porção de taça (2) e umaporção de tampa (3), a porção de taça (2) incluindo uma base (7), uma paredelateral (8), e um rebordo (9) oposto à dita base (7), a porção de tampa (3)sendo fixamente presa ao rebordo (9) da porção de taça (2) de forma a definiro volume interno do dito cartucho (1), o volume interno do dito cartucho (1)alojando a substância comestível (4),dita porção de tampa (3) incluindo uma porta de tampa (13)definindo a primeira passagem para dito líquido sob pressão e a base (7) dadita porção de taça incluindo uma porta de taça (6) definindo uma segundapassagem para a bebida extraída,caracterizado pelo fato de que a dita porta da taça (6) salienta-se a partir da dita base (7), para fora, em relação ao dito volume interno,e pelo fato de que a porta de taça (6) incluindo dispositivos deválvula (22) os quais são fixamente montados na superfície da porta da taça(6) por meio de um dispositivo de ajuste por pressão (28, 29), e os quais sãoabertos resilientemente sob pressão da bebida extraída durante a fase deextração da bebida, o diâmetro da extremidade de abertura da dita porta detaça (6) que é oposta à dita base de taça sendo dimensionado de forma apermitir inserção dos ditos dispositivos de válvula dentro da porta de taça.

3. Cartucho de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato de que ditos dispositivos de válvula são normalmentefechados quando nenhuma pressão das ditas substâncias de fluido depercolação é aplicada, de forma a isolar o volume interno do dito cartucho doambiente externo quando o dito cartucho não está instalado em uma máquinade extração de bebida.

4. Cartucho de qualquer uma das reivindicações precedentes,caracterizado pelo fato de que ditos dispositivos de válvula sãoresilientemente fechados tão logo a pressão de percolação de substânciasfluidas cai devido à terminação da dita fase de extração de bebida, de forma,então, para reter resíduos fluidos dentro do dito volume interno.

5. Cartucho de acordo com qualquer das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que nos ditos dispositivos de válvulainclui um septo de um material selecionado do grupo que inclui borrachas,elastômeros, plásticos flexíveis, dito septo incluindo um orifício penetrávelque normalmente está fechado, para isolamento do volume interno do ditocartucho do meio ambiente externo para reter resíduos fluidos dentro do ditovolume interno quando a dita fase de extração de bebida está terminada.

6. Cartucho de acordo com reivindicação 5, caracterizado pelofato de que o septo é feito de borracha de SEBS- Estireno-Etileno-Butileno-Estireno.

7. Cartucho de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de que o septo é dimensionado de forma a ajustar de forma estanquea fluido com a superfície interna da porta da taça.

8. Cartucho de acordo com a reivindicação 7, caracterizadopelo fato de que dito septo inclui rebordos anulares na sua superfície lateral deforma a prover um engate estanque a fluido com a superfície interna da portada taça.

9. Cartucho de acordo com a reivindicação 5, caracterizadopelo fato de que o dito septo é empilhado em um apoio anular, o qual incluiditos dispositivos de ajuste por pressão.

10. Cartucho das reivindicações 1, 2 ou 9, caracterizado pelofato de que dispositivos de ajuste por pressão incluem uma saliência anular aqual cerca ditos dispositivos de válvula e o qual é engatado com um rebaixoanular correspondente na superfície interna da dita porta de taça.

11. Cartucho de qualquer das reivindicações anteriores de 2 a-10, caracterizado pelo fato de que inclui uma cápsula de segurança a qual émontada na superfície externa da dita porta de taça e a qual fechaparcialmente a abertura externa da dita porta de taça.

12. Cartucho das reivindicações de 1 ou 11, caracterizado pelofato de que dita cápsula inclui uma base e uma parede lateral, a base dacápsula da dita cápsula fechando parcialmente a dita extremidade aberta daporta da taça e a parede lateral da cápsula incluindo um dispositivo parafixamente engatar-se com a superfície externa da porta da taça.

13. Cartucho das reivindicações 1 ou 11, caracterizado pelofato de que a parede lateral da cápsula é fixada à superfície externa da ditaporta de taça.

14. Cartucho de acordo com a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que dispositivos para engatar fixamente a cápsula à superfícieexterna da porta da taça incluem pelo menos um rebordo anular o qual seengata com um rebordo anular correspondente que circunda a superfícieexterna da dita porta de taça.

15. Cartucho de qualquer uma das reivindicações 12 a 14,caracterizado pelo fato de que a base da dita cápsula inclui uma paredecilíndrica interna a qual se salienta a partir da base da cápsula e é coaxial àparede lateral da cápsula, dita parede cilíndrica interna definindo umaprimeira área e uma segunda área anular da base, a segunda área anularincluindo pelo menos uma abertura de fundo para permitir passagem dabebida extraída.

16. Cartucho de acordo com as reivindicações 9 e 15,caracterizado pelo fato de que a parede cilíndrica interna é dimensionada deforma a limitar-se contra o apoio de septo e inclui pelo menos uma aberturapara permitir a passagem da bebida extraída do interior para o exterior dovolume circundado pela dita parede cilíndrica interna.

17. Cartucho de acordo com reivindicações 15 ou 16,caracterizado pelo fato de que dita pelo menos uma abertura de fundo da ditacápsula de segurança é parcialmente circundada por paredes verticais opostasestendendo-se a partir da dita base na dita segunda área anular.

18. Cartucho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que dita base inclui uma pluralidadede cristas diretamente formados aí e salientando-se em direção ao volumeinterno do cartucho de forma a definir uma pluralidade de canais concêntricose radiais para transportar a bebida extraída para a porta da taça.

19. Cartucho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que a dita porta da taça tem uma formasubstancialmente cilíndrica.

20. Cartucho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que, dito corpo principal tem umaforma substancialmente cilíndrica.

21. Cartucho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que é feito de qualquer materialselecionado a partir do seguinte: termoplásticos, alumínio, borracha, plásticospoli-laminados, composições termo-curadas e qualquer combinação dosmesmos.

22. Cartucho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, caracterizado pelo fato de que dita substância de partículas éselecionada do grupo incluindo: café moído, café moído torrado, caféinstantâneo, chá, chocolate em pó, leite em pó, sopas ou infusões de baseinstantânea.

23. Conjunto de extração para ser montado nas máquinas deextração de bebida, caracterizada pelo fato de que inclui um apoio que seconecta a uma saída de água de uma máquina de extração de bebida e umporta cartucho preso no dito apoio e adequado para prender um cartuchocomo definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.