BRPI0909506B1

BRPI0909506B1 - Cápsula com componente de controle de fluxo e filtragem e método para a produção de uma bebida

Info

Publication number: BRPI0909506B1
Application number: BRPI0909506-3A
Authority: BR
Inventors: Paul Eichler; Peter Koch; Francisco Campiche; Pierre Monnier
Original assignee: Nestec S.A
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2009-01-05
Publication date: 2019-04-02
Also published as: JP2012514482A; BRPI0909506A2; US8986762B2; PL2100824T3; CN101970314A; AU2009224911B2; CN101970314B; ATE508074T1; EP2265517A1; EP2100824B1; EP2100824A1; JP2011517551A; CA2716580A1; RU2010141757A; ES2365642T3; AU2009224911A1; WO2009112291A1; JP5800714B2; CA2716580C; RU2503604C2

Abstract

cápsula com componente de controle de fluxo e filtragem e método para a produção de uma bebida a invenção refere-se a uma cápsula vedada 5 que contém um ingrediente de bebida na forma de pó, em particular, café moído. a cápsula compreende um corpo de base (4) e um componente de folha (5) firmemente preso no corpo de base (4), o componente de folha (5) sendo feito de um material que permite a produção de várias perfurações do componente de folha (5) quando o componente de folha (5) é empurrado, através da pressão causada pela injeção de um líquido ou uma mistura de líquido/gás na cápsula, contra uma placa de relevo de uma máquina de produção de bebida, em que a cápsula é fornecida com um componente poroso de controle de fluxo (80), o componente poroso de controle de fluxo (80) sendo posicionado entre pelo menos uma porção dos ingredientes (3) e o componente de folha (5). o componente poroso de controle de fluxo proporciona um fluxo mais rápido e mais consistente do extrato do líquido através da cápsula e reduz significativamente o ressurgimento de sólidos não-solúveis.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para CÁPSULA COM COMPONENTE DE CONTROLE DE FLUXO E FILTRAGEM E MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UMA BEBIDA.

A presente invenção refere-se, de forma geral, a cápsulas para conter ingredientes de bebida, para um sistema de produção de bebida para uso em conjunto com tais cápsulas, bem como a métodos para a produção de bebidas com base nos ingredientes contidos em tais cápsulas.

O precedente da presente invenção é o campo de cápsulas que contêm bebida ou outros ingredientes comestíveis (por exemplo, sopa). Por meio da interação desses ingredientes com o líquido, uma bebida ou outros comestíveis, tal como, por exemplo, sopas, podem ser produzidos. A interação pode ser, por exemplo, um processo de extração, preparação, dissolução, etc. Tal cápsula é particularmente adaptada para conter café moído a fim de produzir uma bebida de café tendo água quente sob pressão entrando na cápsula e escoando uma bebida de café da cápsula.

FR 1537031 não mostra cápsulas separadas, mas uma cartela contendo pó de café. Como dois componentes de folha são vedados no componente de folha superior em uma área entre dois compartimentos adjacentes, esses compartimentos não podem ser separados um do outro sem perder a vedação hermética entre os componentes de folha. Um filtro é disposto no fundo de cada compartimento e assim oposto à área onde os dois componentes de folha são vedados. O lado de saída do compartimento é aberto movendo ativamente um componente de perfuração, através de uma força de mola, contra a face inferior do compartimento. Devido à tecnologia da cartela, a face superior dos compartimentos precisa ser plana.

Também de acordo com CH605293 um filtro é comprimido, na sua porção de beira, entre o componente de folha e a parede do corpo de base da cápsula. O componente de folha é adicionalmente fornecido com uma área enfraquecida e não é projetado para ser perfurado sendo empurrado contra uma placa de relevo. O filtro é usado como uma tela para evitar que os grãos do café sejam passados para o líquido.

EP0507905B1 refere-se a um aparelho e cartucho para preparar um produto líquido. Uma membrana de filtragem interna é colocada no fundo

Petição 870190005735, de 18/01/2019, pág. 7/18 do cartucho para reter as partículas sólidas no cartucho e impedir o entupimento dos canais de fluxo fornecidos nos componentes de perfuração.

EP-A-512468 refere-se a uma cápsula para a preparação de uma bebida onde um papel de filtro é soldado entre a área periférica da xícara e a membrana que pode ser rasgada. O papel de filtro é usado somente para garantir que nenhum grão de café possa sair da membrana quando rasgada.

US2006/0236871A1 refere-se a um cartucho de porção única que é adequado em particular para a preparação de uma porção de uma bebida de café em que uma estrutura de distribuição e/ou sustentação é fornecida com pelo menos uma abertura que é coberta por um tecido têxtil que forma uma tela entre o invólucro e a saída grande. O objetivo essencial dessa invenção é minimizar o escape das partículas da substância da bebida do cartucho durante a operação de preparação porque uma grande abertura é feita no fundo do corpo da cápsula e as cápsulas seriam removidas pela lavagem na ausência de tal estrutura de distribuição. O tecido têxtil tem um tamanho de poro na faixa de 10 a 500 mícrons, de preferência de 30 a 150 mícrons.

Sistemas e métodos para obter comestíveis fluidos a partir de cápsulas isoladas contendo substâncias são, por exemplo, conhecidos de EP-A-512470 (contraparte de US 5.402.707).

A cápsula 200 como mostrada na figura 1 tem uma xícara em formato troncocônico que pode ser cheia com, por exemplo, café torrado e moído 300 e que é fechada por uma cobertura de face de rasgo semelhante à folha 400 soldada e/ou plissada em uma beira semelhante ao flange 140 que se estende lateralmente da parede lateral da xícara. Um prendedor de cápsula 130 compreende uma grade de fluxo 120 com componentes de elemento de superfície de relevo.

O prendedor de cápsula 130 pode ser acomodado em um suporte maior 150 que tem uma parede lateral 240 e uma saída de bebida 270 para a passagem da bebida de café extraída.

Como pode ser observado da figura 1, o sistema de extração ainda compreende um injetor de água 700 tendo canal (is) de entrada de á gua 201 e um elemento anular 800 com um recesso interno do qual a forma substancialmente corresponde com a forma externa da cápsula. Na sua parte externa, o elemento anular 800 compreende uma mola 220 mantendo um anel 230 para liberar a cápsula na conclusão da extração.

Em operação, uma cápsula 200 é colocada no prendedor de cápsula 130. O injetor de água 700 perfura a face superior da xícara. A face de rasgo inferior 400 da cápsula repousa nos componentes radialmente dispostos do prendedor de cápsula 130.

A água é injetada através do canal 201 do injetor de água 700 e colide na camada 300 do café. A pressão na cápsula aumenta e a face de rasgo 400 segue cada vez mais a forma dos componentes de relevo de abertura radial. Tais componentes de relevo de abertura radial poderíam ser substituídos por relevos em formato de pirâmide ou outras formas de relevo. Quando o material constituinte da face de rasgo alcança o seu estresse de ruptura, a face de rasgo rasga ao longo dos elementos de relevo. O café extraído flui através dos orifícios da grade de fluxo 120 e é recuperado em um recipiente (não mostrado) abaixo da saída de bebida 270.

Os princípios desse processo de extração no que pode ser mantido de acordo com a presente invenção podem ser resumidos como segue:

- uma cápsula inicialmente vedada hermeticamente ao gás é inserida em recurso prendedor de cápsula.

- o recurso prendedor de cápsula é então introduzido associado com o recurso de injeção de água da máquina tal que um elemento anular circunda a cápsula vedada. Em uma primeira parede da cápsula pelo menos uma abertura é gerada.

- a água que entra na cápsula através da abertura na primeira parede está interagindo com os ingredientes contidos na cápsula enquanto atravessando o interior do ingrediente contido na cápsula e é então obrigada a deixar a cápsula através de pelo menos uma abertura/perfuração criada na segunda parede sob o efeito da formação de pressão da cápsula.

As perfurações na segunda face, especialmente quando cooperando com os componentes de relevo, filtram a bebida que deixa o interior da cápsula de modo que partículas de café não solúveis permanecem na cápsula. Foi considerado na técnica anterior que tal filtragem é suficiente (por exemplo, ver coluna 4 de EP512470B1).

EP 512468B1 ensina a ter uma cápsula com um componente de folha perfurável plano para entrega do café. Um papel de filtro pode ser vedado entre o componente de folha e a beira do corpo de base. A cápsula, isto é, a membrana abre sob o único efeito da pressão na cápsula.

Também de acordo com CH605293 um filtro é comprimido, na sua porção de beira, entre o componente de folha e a parede do corpo de base da cápsula. O componente de folha é adicionalmente fornecido com uma área enfraquecida e não é projetado para ser perfurado ao ser empurrado contra uma placa de relevo.

A invenção verificou que, de acordo com o ensinamento da técnica anterior, quando uma cápsula vedada hermética ao gás com um componente de folha perfurável simples é colocada contra um prendedor de cápsula com vários pequenos relevos, e em particular, pequenos elementos de perfuração quadrados ou retangulares, uma pessoa pode ter os seguintes problemas:

- o processo de extração pode ser lento; em particular para cápsulas que contêm uma dose maior de café projetada para a entrega de bebidas de café,

- o processo de extração pode fluir em tempos de fluxo inconsistentes de uma cápsula para outra,

- a extração não é limpa o suficiente e as partículas de café podem escapar da cápsula através das pequenas perfurações criadas através do componente de folha depois da extração, quando a cápsula é removida da máquina em particular, devido à presença de trituração fina fora da faixa típica projetada para o sistema atual (por exemplo, abaixo de um tamanho de trituração médio de 200 mícrons).

Esses problemas são visados pela presente invenção e são remediados por meio dos aspectos das reivindicações independentes. As reivindicações dependentes ainda desenvolvem a ideia central da invenção.

De acordo com um primeiro aspecto, a invenção refere-se a uma cápsula para uso em uma máquina de produção de bebida, que compreende:

- recurso para perfurar o lado de entrada do corpo da cápsula oposto ao componente de folha e a beira semelhante ao flange e injetar um líquido ou uma mistura de líquido/gás dentro da cápsula,

- uma placa de relevo com vários elementos de relevo, cuja placa de relevo é disposta na máquina tal que a pressão de injeção empurra o componente de folha contra a placa de relevo, a cápsula compreendendo:

- um corpo de base lacrado por um componente de folha firmemente preso na beira semelhante a um flange do corpo de base, o componente de folha sendo feito de um material que é então perfurado pela placa de relevo para formar várias aberturas quando a pressão do líquido injetado ou mistura de líquido/gás alcança um valor de pelo menos 0,4 MPa (4 bar), em que a cápsula ainda compreende um componente poroso de controle de fluxo disposto entre pelo menos uma porção dos ingredientes na cápsula e o componente de folha.

A cápsula é assim fornecida com um componente de controle de fluxo e de filtragem chamado componente poroso de controle de fluxo no resto da descrição. O componente poroso de controle de fluxo é posicionado entre pelo menos uma porção dos ingredientes e o componente de folha.

Como resultado, o fluxo ficou significativamente mais rápido e mais consistente do que para o fluxo de uma cápsula da técnica anterior, isto é, que não compreende tal componente poroso de controle de fluxo.

Em particular, foi medido que o tempo de fluxo podería ser até 25% mais curto do que o tempo de fluxo médio sem alterar significativamente a qualidade do extrato do líquido de café. Um desvio padrão do tempo de fluxo quatro vezes menor foi também surpreendentemente observado quando comparando o tempo de fluxo médio de uma pluralidade de cápsulas. Finalmente, o café moído foi retido com sucesso na cápsula com ressurgimentos de sólidos de café reduzidos através da membrana perfurada.

O componente poroso de controle de fluxo pode ser posicionado entre os ingredientes e o plano definido pela área de vedação em formato de anel entre o componente de folha e a beira do corpo de base.

O corpo de base da cápsula pode compreender uma beira sobre a qual o componente de folha é vedado em uma área de vedação anular. A beira do corpo de base pode ainda se estender para fora por uma extremidade anelada.

O corpo de base e/ou o componente de folha podem ser feitos de alumínio ou liga de alumínio ou um laminado de alumínio ou liga de alumínio e polímero.

O componente poroso de controle de fluxo pode ser conectado na cápsula sendo comprimido, na área vedada, entre a beira do corpo de base e o componente de folha.

O componente poroso de controle de fluxo pode ter uma maior rigidez na flexão do que o componente de folha de modo que o componente deforma menos sob pressão do que o componente de folha contra os elementos de relevo. Uma menor deformação (ou um diferencial de deformação) fornece espaço entre o componente e o componente de folha durante a extração permitindo que a bebida, por exemplo, extrato de café líquido flua melhor entre as aberturas perfuradas e os elementos de relevo. Isso resulta em um fluxo mais rápido do líquido através do componente de folha sem afetar significativamente a concentração do extrato de líquido (isto é, conteúdo sólido total, rendimento). Uma maior rigidez pode ser obtida por um componente poroso sendo mais grosso do que o componente de folha e/ou sendo feito de material mais rígido.

Em particular, a espessura do componente poroso de controle de fluxo pode ser entre 0,1 mícron e 1,5 mm. De preferência, a espessura do componente poroso de controle de fluxo fica entre 0,4 mícron e 1,0 mm.

O componente de folha da cápsula é configurado para ser rasgado de maneira bem-sucedida contra vários elementos de relevo por uma placa de relevo do dispositivo de produção de bebida. O componente de folha precisa ser projetado para rasgar em uma maneira consistente, em particular, quando um limite predeterminado de pressão na cápsula é alcançado.

Portanto, o projeto do componente de folha e o projeto da placa de relevo do dispositivo são determinados em tal maneira que a abertura/rasgamento do componente de folha é executada de maneira confiável e consistente.

Portanto, de preferência, o componente de folha tem uma espessura entre 10 e 100 mícrons, mais preferivelmente entre 15 e 45 mícrons. Mais preferivelmente ainda, a espessura do componente de folha é de aproximadamente 30 mícrons mais ou menos as tolerâncias de fabricação típicas (por exemplo, +/- 5 mícrons). Além do mais, o componente de folha é preferivelmente feito de alumínio ou liga de alumínio.

De preferência, a razão da espessura do componente poroso de controle de fluxo em relação à espessura do componente de folha é compreendida entre 1,5:1,0 e 50:1, mais preferivelmente entre 5:1 e 20:1.

O componente poroso de controle de fluxo pode ser posicionado na cápsula em uma maneira separada das paredes da cápsula, isto é, desconectado das paredes. Por exemplo, o componente poroso de controle de fluxo pode ser frouxamente inserido entre os ingredientes e o componente de folha.

O componente poroso de controle de fluxo pode cobrir pelo menos 62% da superfície interna total do componente de folha para garantir que ele cubra a maior parte das aberturas criadas através do componente de folha quando rasgado sob pressão e assim impede o efeito de desvio do fluxo e dessa forma uma redução na eficiência do controle de fluxo.

Em um modo vantajoso, o componente de controle de fluxo tem uma forma quadrada ou retangular. Portanto, o custo de produção do componente de controle de fluxo pode ser significativamente reduzido com significativamente menos sobras de material durante o corte na chapa ou laminado.

Em outro modo, o componente poroso de controle de fluxo pode ser unido nas paredes do corpo de base da cápsula e/ou no componente de folha. O componente poroso de controle de fluxo pode ser unido na parede por vedação ou outros modos de união tal como engate mecânico, por exemplo, pinçamento.

Em certos modos, o componente de controle de fluxo é uma membrana porosa fina de material polimérico.

Em outros modos, o componente poroso compreende essencialmente material contendo fibra polimérica.

O componente poroso de controle de fluxo pode ser feito de um material não-tecido. O componente poroso de controle de fluxo pode também ser feito de um material tecido. O componente poroso pode ser formado de fibras poliméricas dissolúveis de qualidade alimentícia.

Em um modo preferido, o componente poroso compreende microfibras de diâmetro menor do que 20 mícrons.

Em um modo, o componente poroso compreende um material contendo microfibras sopradas derretidas (MB).

O componente poroso pode ser selecionado dentro do grupo consistindo em: polipropileno, polietileno, polibutilenotereftalato (PBT), policarbonato, poli(4-metil penteno-1), poliuretano, polietilenotereftalato (PET), poliétersulfona, poliamido, fibras de vidro ligadas com resina e combinações desses.

O componente poroso pode também compreender fibras de um diâmetro maior do que 20 mícrons. Por exemplo, misturas de microfibras e fibras de diâmetro maior podem formar o componente poroso. Por exemplo, um componente poroso pode ser formado de material soprado derretido (MB) e/ou unido por fiação (SB).

Em modos possíveis, o componente poroso de controle de fluxo pode ser uma placa plástica injetada sólida com pequenas aberturas de controle de fluxo.

De preferência, o componente poroso de controle de fluxo tem um tamanho de poro (isto é, diâmetro de abertura médio) compreendido entre 0,4 e 100 mícrons. Particularmente, bons resultados na redução do tempo de fluxo foram obtidos com um componente poroso de controle de fluxo com um tamanho de poro entre 0,4 e 25 mícrons. O tamanho de poro pode ser menor do que 10 mícrons, mesmo menor do que 2 mícrons, isto é, entre 0,4 e 2 mícrons. A redução no tempo de fluxo foi também obtida com café moído tendo um tamanho de partícula (D₄,₃) compreendido entre 190 e 400 mícrons.

Um tempo de fluxo menor do que 40 segundos, com um desvio padrão menor do que 15 segundos, foi obtido com sucesso, de uma cápsula contendo aproximadamente 5,5 gramas de café moído, para entregar um extrato líquido de café de 40 g correspondendo com café expresso com um conteúdo sólido total entre 2,7 e 3,8% em peso. Similarmente, um tempo de fluxo menor do que 30 segundos, com um desvio padrão menor do que 5 segundos, foi obtido com sucesso, de uma cápsula contendo aproximadamente 6 gramas de café moído, para entregar um extrato líquido de café de 110 g correspondendo com um café longo com um conteúdo sólido total entre 1,1 e 1,5% em peso.

Também foi observado que o tempo de fluxo foi significativamente reduzido quando o tamanho da partícula do café moído é aumentado.

O componente poroso de controle de fluxo pode ser comprimido, na sua beira, entre o componente de folha e as paredes da cápsula.

O componente poroso de controle de fluxo pode ser distanciado do componente de folha. Em um modo possível, o componente poroso de controle de fluxo pode separar transversalmente duas porções de ingredientes, em particular, duas porções de café moído.

Em um modo possível, as duas porções de café moído têm características de preparação diferentes. As propriedades de preparação podem se referir, em relação a cada uma das ditas porções, à massa, ao volume, à densidade da torneira, ao tamanho médio da partícula (D_4i3), ao tipo de mistura, ao grau de torrefação e combinações desses. Em um modo, a porção a montante da porção do café moído compreende uma massa de café moído que tem um menor tamanho médio de partícula D4 3 do que a porção a jusante do café moído. A porção a montante do café moído pode ser de um volume maior ou volume menor do que a porção a jusante. Em outro modo, a porção a montante da porção do café moído compreende uma massa de café moído que tem um maior tamanho médio de partícula D4 3 do que a porção a jusante do café moído. Novamente, a porção a montante do café moído pode ser de um volume maior ou volume menor do que a porção a jusante. Essas variações possibilitam aperfeiçoar as características de flu xo na cápsula e também adequar características diferentes (TC, rendimento, espuma) do extrato de café entregue na preferência de vários consumidores.

O componente poroso de controle de fluxo pode ser colocado adjacente ao componente de folha na cápsula. Um pequeno espaço pode ser permitido entre o componente poroso e o componente de folha devido ao diferencial de deformação entre os dois elementos. Na realidade, devido a sua menor rigidez, o componente de folha deforma mais para uma forma convexa sob a pressão do gás (por exemplo, gás carbônico) dentro da cápsula vedada e um pequeno vão pode se formar entre o componente de folha e o componente poroso.

O componente poroso de controle de fluxo pode ser preso no lado interno do componente de folha. Em particular, o componente poroso de controle de fluxo pode ser soldado na superfície interna do componente de folha. Em outro modo, a fim de reduzir a espessura do controle de fluxo, o componente poroso pode ser impresso diretamente na superfície interna do componente de folha.

O componente poroso de controle de fluxo pode ser mais grosso do que o componente de folha, de preferência pelo menos 1,5 vezes mais grosso do que o componente de folha.

Em modos possíveis, o componente poroso de controle de fluxo pode ser plano ou corrugado. O componente poroso de controle de fluxo pode também compreender, por exemplo, canais e/ou zonas projetadas que promovem um vão de coleta para a bebida entre o componente de folha e o componente poroso de fluxo.

O componente de folha pode ser isento de áreas enfraquecidas antes de ser inserido em uma máquina de produção de bebida.

O componente de folha pode ser uma chapa de metal contínua ou polímero ou um laminado de metal e polímero.

O componente poroso de controle de fluxo pode ser posicionado e disposto tal que ele não é comprimido entre o componente de folha e a beira do corpo de base. Por exemplo, o componente poroso de controle de fluxo pode ser colocado frouxamente na cápsula ou pode ser preso em uma área localizada sobre a superfície interna do componente de folha e com a borda do componente poroso de controle de fluxo estando em uma distância da área de vedação do componente de folha e do corpo de base.

A borda externa do componente poroso de controle de fluxo pode terminar em uma posição radialmente para dentro da área de vedação do componente de folha e da beira do corpo de base.

Em outra modalidade, o componente poroso de controle de fluxo e o componente de folha que pode ser rasgado formam um laminado de múltiplas camadas.

O laminado de múltiplas camadas preferivelmente compreende:

- uma camada de alumínio flexível que pode ser rasgada ou de outro metal ou de polímero ou múltiplas camadas de alumínio e polímero ou múltiplas camadas de polímeros e

- pelo menos uma camada polimérica porosa.

A camada polimérica porosa forma o componente poroso de controle de fluxo da cápsula. A camada de metal preferivelmente forma uma barreira ao gás do laminado. Uma ou mais camadas não porosas adicionais podem ser associadas com a camada de metal a fim de reduzir a espessura da camada de metal e/ou formar uma barreira ao gás. A barreira ao gás pode também ser obtida por uma camada de polímero do componente de folha que pode ser rasgada tal como EVOH quando ela é feita de múltiplas camadas de polímero.

De preferência, o componente poroso de controle de fluxo resiste ao rasgamento pelo componente de relevo quando o componente de folha é rasgado pelo componente de relevo sob a condição de extração pressurizada.

Portanto, no laminado, a camada polimérica porosa, por exemplo, a membrana fina, tem preferivelmente maiores propriedades elásticas do que a camada que pode ser rasgada.

Portanto, durante a extração, o laminado de múltiplas camadas tem a capacidade de deformar contra a placa de relevo causando o rasgamento da(s) camada(s) não porosa(s) para formar várias pequenas aberturas e o estiramento ou deformação sem o rasgamento da(s) camada(s) po rosa(s). Como resultado, as propriedades de controle de fluxo da(s) camada(s) não porosa(s) são mantidas quando o líquido consegue passar através do componente de folha de entrega da cápsula.

A camada polimérica porosa é preferivelmente uma membrana fina ou uma camada não-tecida. A camada pode ser feita de um material escolhido entre a lista de: polipropileno, polietileno, PBT, PET, polietersulfona e poliamido.

A camada porosa tem um tamanho de poro entre 0,4 e 25 mícrons, mais preferivelmente entre 0,4 e 2 mícrons.

A camada flexível para o laminado pode ser de alumínio ou outro metal dependendo das propriedades mecânicas adequadas para abertura da cápsula, das propriedades de barreira ao gás do material e da técnica de laminação.

Um laminado de múltiplas camadas facilita a manipulação da membrana durante a produção da cápsula. Em particular, ele reduz o risco da membrana frágil do componente poroso ser danificada durante a manipulação, enchimento e/ou vedação da cápsula.

O laminado pode ser produzido por qualquer método adequado tal como laminação térmica tal como a extrusão de múltiplas camadas (coextrusão), laminação com extrusão, moldagem de laminação usando rolos térmicos ou prensa térmica.

Em outro aspecto, a invenção refere-se a uma cápsula para uso em uma máquina de produção de bebida que compreende:

- um corpo de base,

- um componente de folha não poroso perfurável firmemente preso no corpo de base,

- pelo menos uma camada porosa entre os ingredientes na cápsula e o componente de folha, em que a camada porosa forma com o componente de folha não poroso perfurável um laminado de múltiplas camadas.

O laminado de múltiplas camadas pode compreender:

- uma camada de alumínio ou de outro metal ou de polímero ou múltiplas camadas de alumínio e polímero e

- pelo menos uma camada polimérica porosa.

A camada de metal preferivelmente forma uma barreira ao gás do laminado.

Uma ou mais camadas não porosas adicionais podem ser laminadas na camada de metal a fim de reduzir a espessura da camada de metal e/ou formar uma barreira ao gás. A barreira ao gás pode também ser obtida por uma camada de polímero do componente de folha que pode ser rasgado tal como EVOH quando ela é feita de múltiplas camadas de polímeros.

Outro aspecto da invenção refere-se a um método que usa uma cápsula de acordo com qualquer um dos aspectos acima mencionados.

Em particular, o método é para a produção de uma bebida com base em um ingrediente em uma cápsula, o método compreendendo as etapas de:

- fornecer uma cápsula que compreende um corpo de base preferivelmente troncocônico lacrado por um componente de folha firmemente preso na beira semelhante ao flange do corpo de base,

- inserir a cápsula vedada em uma máquina de produção de bebida,

- perfurar o lado de entrada da cápsula oposto ao componente de folha,

- injetar um líquido ou uma mistura de líquido/gás na cápsula causando uma formação de pressão na cápsula e o empurrão do componente de folha contra um componente de relevo fixo da máquina de produção de bebida, o componente de folha sendo feito de um material que é então perfurado por várias aberturas quando a pressão do líquido injetado e a mistura de líquido/gás alcançam um valor de pelo menos 0,4 MPa (4 bar),

- escoar uma bebida da cápsula, em que a bebida passa entre várias aberturas e o componente de relevo, compreendendo a etapa de:

- filtrar a bebida através de um componente poroso de controle de fluxo disposto entre pelo menos uma porção dos ingredientes e do componente de folha.

Em particular, o dito componente poroso de controle de fluxo é efetivo para reduzir o tempo de fluxo e/ou melhorar a consistência do tempo de fluxo, isto é, reduzindo o desvio padrão do tempo de fluxo do tempo de fluxo médio, quando entregando um dado volume de extrato de café comparado com uma cápsula sem o dito componente. Em particular, um desvio padrão menor do que 10% do tempo de fluxo médio pode ser obtido quando entregando um extrato de café de 40 ou 110 mL.

Em geral, a cápsula contém uma dose entre 5,5 a 6,5 gramas de café moído. Para café curto, uma dose entre 5,5 e 6,0 gramas é preferida. Para um café longo, uma dose entre 6,0 e 8,0 gramas de café é preferida.

De acordo com o método da invenção, um café longo mais forte pode ser obtido enquanto mantendo um tempo de fluxo aceitável, isto é, menor do que aproximadamente 40 segundos, mais particularmente, menor do que 35 segundos. Em particular, uma cápsula para um longo mais forte contém acima de 6,0 gramas de café moído, de preferência entre 6,2 e 7,0 gramas.

Também, a cápsula contém café moído tendo um tamanho de partícula D_4i3 entre 250 e 450 mícrons. Quanto maior o tamanho da partícula, mais reduzido o tempo de fluxo pode ser. Portanto, aperfeiçoando o tamanho de partícula do café moído, também é possível obter menor tempo de fluxo enquanto mantendo substancialmente a mesma concentração do café ou, alternativamente, aumentar a concentração do café (por exemplo, TC mais alto, rendimento) sem aumentar o tempo de fluxo.

De acordo com o método da invenção, o tempo de fluxo para servir 40 mL de extrato de café é menor do que 40 segundos, de preferência menor do que 30 segundos, mais preferivelmente ainda menor do que 25 segundos.

De acordo com o método da invenção, o tempo de fluxo para servir 110 mL de extrato de café é menor do que 40 segundos, mais preferivelmente menor do que 30 segundos.

De preferência, o componente poroso de controle de fluxo tem um tamanho de poro compreendido entre 0,4 e 100 mícrons, de preferência entre 0,4 e 25 mícrons, mais preferivelmente entre aproximadamente 0,45 e 2 mícrons.

Resultados notáveis foram obtidos com um componente poroso \ de controle de fluxo que é uma membrana porosa fina ou um componente não-tecido. Resultados notáveis também foram obtidos quando o componente de folha que pode ser rasgado tem uma espessura de 15 e 45 mícrons, por exemplo, aproximadamente 30 mícrons. O componente de folha é preferivelmente alumínio ou liga de alumínio.

O componente de relevo fixo do dispositivo de produção de bebida pode compreender uma estrutura de rasgamento preferivelmente configurada para produzir uma perfuração semelhante à grade do componente de folha.

Para isso, o componente de relevo fixo do dispositivo de produção de bebida pode compreender uma estrutura de rasgamento que tem exclusivamente bordas de rasgamento formando ângulos de pelo menos 80 graus. Em outras palavras, a estrutura é isenta de forma pontiaguda com ângulos formados menores do que 80 graus.

De preferência, a estrutura de rasgamento compreende formas de pirâmides truncadas e recessos formando uma rede de canais de coleta de bebida; cuja estrutura forma, como resultado do impulso do componente de folha contra o componente de relevo fixo, impressões parciais retangulares ou quadradas que formam pequenos rasgos discretos no componente de folha. É observado que o componente de folha tende a deformar intimamente para rasgar contra a estrutura enquanto que o componente poroso de controle de fluxo permanece menos deformado contra tal estrutura e/ou tem uma maior capacidade de deformar elasticamente sem rasgar contra a dita estrutura. A estrutura é também tal (sem bordas pontiagudas como agulhas) que o risco de ruptura do componente poroso é pequeno e que o componente poroso pode ser fino o suficiente enquanto proporcionando as suas propriedades de controle de fluxo.

Outro aspecto da invenção se refere à combinação de uma cápsula e uma máquina de produção de bebida de acordo com qualquer um dos aspectos acima mencionados.

Aspectos adicionais, objetivos e vantagens da invenção se tornarão evidentes para a pessoa versada quando lendo a explicação detalhada seguinte de uma modalidade da invenção quando observada em conjunto com as figuras dos desenhos anexos.

A figura 1 mostra um dispositivo de produção de bebida conhecido encerrando uma cápsula com ingrediente de bebida,

A figura 2 mostra um exemplo de uma cápsula e uma máquina de produção de bebida de acordo com a presente invenção,

A figura 3 mostra uma cápsula de acordo com a presente invenção com um componente de folha removido e um componente poroso removido,

A figura 4 mostra um detalhe de uma cápsula de acordo com a presente invenção,

A figura 5 mostra uma modificação da cápsula da reivindicação 4,

A figura 6 ilustra uma ilustração fotográfica do efeito da presente invenção em uma cápsula perfurada depois da extração do café sem o componente poroso de controle de fluxo,

A figura 7 ilustra uma ilustração fotográfica do efeito da presente invenção em uma cápsula perfurada depois da extração do café, com o componente poroso de controle de fluxo (invenção),

A figura 8 ilustra outra ilustração fotográfica do efeito da presente invenção em uma cápsula perfurada depois da extração do café sem o componente poroso de controle de fluxo,

A figura 9 ilustra outra ilustração fotográfica do efeito da presente invenção em uma cápsula perfurada depois da extração do café, com o componente poroso de controle de fluxo (invenção),

A figura 10 mostra curvas comparativas da concentração na xícara, em porcentagem, como uma função do tempo de fluxo, em segundos, para uma xícara de café do tipo expresso pesando 40 gramas,

A figura 11 mostra a evolução do tempo de fluxo em segundos como uma função do tamanho de partícula médio de café (D₄₃) para uma xícara de café de xícara longa (lungo) pesando 110 gramas com cápsulas que não têm componentes porosos de controle de fluxo,

A figura 12 mostra a evolução do tempo de fluxo em segundos como uma função do tamanho médio de partícula (D_4i3) de café para uma xícara de café de xícara longa (lungo) pesando 110 gramas com cápsulas tendo componentes porosos de controle de fluxo (invenção),

A figura 13 mostra o valor de espuma como uma função do tempo de fluxo para uma xícara de café longo com e sem o componente poroso de controle de fluxo na cápsula e

As figuras 14 e 15 mostram vistas de uma cápsula cortada de acordo com variações da cápsula da presente invenção,

A figura 16 mostra uma vista esquemática parcial (meia-vista ao longo de um plano mediano longitudinal) de uma cápsula de acordo com outra modalidade,

A figura 17 mostra um prendedor de cápsula do dispositivo de acordo com o sistema da invenção.

Com referência à figura 2 agora uma primeira modalidade detalhada da cápsula da invenção será explicada.

Os sólidos totais são definidos como o peso de sólidos extraídos contidos no extrato dividido pelo peso total do extrato. Esse valor é tipicamente expresso em percentagem.

O rendimento da extração se refere ao caráter do extrato e ele é definido como o peso dos sólidos totais no extrato líquido dividido pelo peso total dos ingredientes do café de partida no cartucho (por exemplo, café torrado e moído). Esse valor é tipicamente expresso como uma percentagem.

O tamanho médio de partícula D43 representa o diâmetro volumétrico médio da trituração do café como obtido pelo método de difração a laser usando um instrumento ótico Malvern® e butanol como agente dispersante para as partículas.

A espuma é definida como o topo da espuma criada no extrato de café com uma textura substancialmente de pequenas bolhas. O atributo de espuma pode ser medido por um teste de açúcar empírico que consiste em dispor uma camada de açúcar cristal bem-definida (isto é, açúcar cristal de D₄.3 de 660 mícrons de tamanho de partícula) em cima de uma xícara de café recentemente preparada e medir o tempo decorrido entre o início da sobreposição e a parte principal do afundamento do açúcar. O valor de teste do açúcar é assim um número de segundos.

A pressão do líquido ou mistura de líquido/gás é tipicamente uma medida da pressão relativa acima da pressão atmosférica tomada no local da injeção na cápsula.

Tipicamente, a pressão do líquido ou mistura de líquido/gás de acordo com o processo da invenção é de pelo menos 0,4 MPa (4 bar) para proporcionar o rasgamento do componente de folha durante a extração, de preferência de pelo menos 0,6 MPa (6 bar), mais preferivelmente de pelo menos 0,8 MPa (8 bar).

Observe que no seguinte a invenção será explicada com referência a um certo projeto de uma cápsula, isto é, um projeto de acordo com o qual a cápsula compreende um corpo de base semelhante à xícara e um componente de folha de fechamento. De forma geral, uma cápsula de acordo com a presente invenção compreende pelo menos dois componentes de parede opostas que são unidos nas bordas para formar uma área de beira semelhante ao flange vedado, assim envolvendo o interior vedado.

Comparável com a técnica anterior também essa modalidade mostra um prendedor de cápsula 13 tendo elementos de relevo 12 que são projetados para rasgar e perfurar um componente de folha 5 isolando um corpo de base semelhante à xícara 4 da cápsula 1. Esse rasgamento do componente de folha pode ocorrer, por exemplo, tão logo a pressão dentro da cápsula exceda um valor limite. Observe que os elementos de relevo podem ter qualquer forma projetada capaz de causar um rasgamento (parcial) do componente de folha, de preferência de projeto semelhante à grade. Como um exemplo, pirâmides, inchaços, cilindros, nervuras alongadas são citados como exemplos preferidos.

Dentro da cápsula 1 os ingredientes 3 ficam contidos, em que os ingredientes 3 são selecionados tal que uma bebida pode ser produzida quando o líquido entra na cápsula na região da parede superior 17 da cápsu

Ia 1 e a seguir interage com tais ingredientes 3. Modalidades preferidas são, por exemplo, café moído, chá ou quaisquer outros ingredientes dos quais uma bebida ou outro líquido ou comestível viscoso (por exemplo, sopa), pode ser produzido.

A figura 2 mostra um estado no qual tal cápsula foi colocada em um prendedor de cápsula 13, o componente de folha 5 repousando no lado do elemento de relevo 12 do prendedor de cápsula 13 e o corpo de base semelhante à xícara 4 da cápsula 1 já sendo parcialmente circundado pela parede circunferencial 25 de um componente envolvente 9 do dispositivo de produção de bebida. O componente envolvente mostrado tem a forma de um sino. Outras formas são viáveis, onde o projeto dos contornos (recesso) interiores do componente envolvente é geralmente adaptado para igualar substancialmente os contornos da cápsula 1.

Observe que o componente de folha 5 como mostrado pode não ser exatamente plano devido a uma pressão excessiva definida dentro da cápsula, cuja pressão excessiva é gerada pela introdução, por exemplo, de um gás protetor quando produzindo a cápsula cheia e/ou pelo gás ser liberado pelos ingredientes contidos na cápsula. Em particular com café moído, gás, tal como gás carbônico, é liberado depois do fechamento da cápsula no local de produção, o que resulta na deformação do componente de folha para uma forma ligeiramente convexa.

De acordo com a invenção, um componente de controle de fluxo 80 é colocado entre o ingrediente 3 e o componente de folha 5.

O componente envolvente (sino) 9, além do mais, compreende uma superfície de compressão 18 para aplicar uma pressão de fechamento na área de beira 8 da cápsula, uma rosca externa 19 para montagem do componente de sino em um dispositivo de produção de bebida e uma abertura de entrada de água 20 para alimentar um líquido tal como, por exemplo, água quente sob pressão para um injetor de água 14 que é montado (atarraxado) de maneira a poder ser liberado no componente de sino 9.

Observe que a rosca 19 é apenas um exemplo para o recurso de conexão, seja ele um recurso de conexão que pode ser solto ou permanente.

Os outros componentes do dispositivo de produção de bebida, tal como, por exemplo, o mecanismo para deslocamento do componente de sino e eventualmente também o prendedor de cápsula são conhecidos da técnica anterior no campo de máquinas de expresso com base em cápsula.

O injetor de água compreende elemento(s) de perfuração (lâmina, pino, etc.) 24 projetados para produzir uma abertura na parede superior 17 da cápsula 1 quando o prendedor de cápsula 13 e o componente de sino 9 são movidos próximos, por exemplo, por um mecanismo manualmente operado ou automático. Um canal (não mostrado nos desenhos) atravessa o elemento de perfuração 14, tal que a água pode ser alimentada para o interior da cápsula 1 uma vez que o elemento de perfuração 14 se projeta para o interior da cápsula 1.

A cápsula 1 compreende a dita parede superior 17, uma parede lateral 7 e uma beira semelhante ao flange 6, em que o componente de folha 5 é vedado na dita beira semelhante ao flange 6 para isolar hermeticamente o corpo de base semelhante à xícara 4 da cápsula 1. Novamente, outros projetos para a cápsula são possíveis contanto que a cápsula possa ser vedada e contenha os ingredientes mencionados.

A figura 3 mostra uma cápsula 1 com o componente de folha de alumínio ou de liga de alumínio 5 antes dele ser vedado sobre o corpo de base 4 e o componente poroso de controle de fluxo 80 inserido entre a camada 3 de ingrediente e a folha 5.

Também a beira semelhante ao flange 6 do corpo de base da cápsula 1 é visível.

Adicionalmente, um componente poroso de controle de fluxo 80 é mostrado. O componente poroso de controle de fluxo 80 é um exemplo de uma rede de filtragem composta de um material não-tecido. Ele é preferivelmente feito de polímero tais como polipropileno, polietileno, polibutilenotereftalato (PBT), policarbonato, poli(4-metil penteno-1), poliuretano, polietilenotereftalato (PET), polietersulfona, poliamido ou quaisquer outros polímeros fibrosos dissolúveis. O seu tamanho de poro pode variar de 0,4 a 100 mícrons, mais precisamente de 0,4 a 30 mícrons, mais precisamente de 0,4 a 20 mí crons, até mesmo mais precisamente entre 0,4 e 10 mícrons, até mesmo mais precisamente entre 0,4 e 2 mícrons. O disco de filtro pode ser reforçado, por exemplo, por um material não-tecido ou tecido tal como poliéster.

A figura 4 mostra um componente poroso de controle de fluxo 81 que foi cortado nas dimensões apropriadas e que pode então ser vedado, junto com o componente de folha de alumínio, por exemplo, através da soldagem ultrassom, na beira semelhante ao flange 6 da cápsula 1. Desde que o componente poroso é feito de polímero(s) dissolúvel(is), a sua soldagem na cápsula é assim possível. De preferência, as dimensões do componente poroso de controle de fluxo são tais que a borda do componente poroso de controle de fluxo sobrepõe a beira semelhante ao flange 6 do corpo de base 4 da cápsula 1.

A figura 5 mostra o exemplo de um componente poroso de controle de fluxo 82 que foi cortado nas dimensões apropriadas, de preferência diâmetro D0 ligeiramente menor do que o diâmetro interno D do corpo de base da cápsula. Portanto, as bordas do componente poroso de controle de fluxo não alcançam as paredes da cápsula e o componente poroso de controle de fluxo é então simplesmente colocado nos ingredientes já cheios na cápsula antecipadamente. Finalmente, o componente de folha 5 é preso, por exemplo, vedado com calor ou ultrassonicamente, na beira semelhante ao flange 6 da cápsula 1.

O componente poroso de controle de fluxo e o componente que pode ser rasgado podem também formar um laminado de múltiplas camadas para facilitar a manipulação durante a produção da cápsula. Nesse caso, o componente de controle de fluxo é necessariamente fornecido como a camada mais interna ou múltiplas camadas na cápsula relativa ao componente de folha que pode ser rasgado. O componente de controle de fluxo pode ser formado de uma membrana porosa de uma ou de múltiplas camadas laminada em uma folha que pode ser rasgada não porosa de uma ou múltiplas camadas. O componente de folha que pode ser rasgado não poroso é, portanto escolhido em um material que proporciona condições de rasgamento controláveis e reprodutíveis. Um material preferido é alumínio. A espessura da camada de alumínio é preferivelmente de 20 a 50 mícrons. O alumínio pode ser ainda laminado com uma ou mais camadas de camada de polímero não poroso tal como uma laca termofusível. A camada adicional pode ser de espessura menor (por exemplo, menos do que 5 mícrons) e ser adequada para vedação no corpo da cápsula e camada porosa.

O componente de controle de fluxo é preferivelmente escolhido em um material tendo uma maior resistência ao rasgamento do que o do componente de folha que pode ser rasgado quando o componente de folha é aberto, isto é, rasgado pelo componente de relevo 12 sob o efeito da pressão interna, o componente poroso estica suficientemente para resistir ao rasgamento sob as condições de extração pressurizadas. Em particular, o componente de controle de fluxo é resiliente o suficiente para deformar sem romper ou formar passagens alargadas para o fluxo do líquido. O líquido é assim forçado sob pressão a passar através de muitos poros do componente de controle de fluxo, então para as perfurações fornecidas através do componente de folha já que esse rasga contra o componente de relevo.

Como antes mencionado, o componente poroso é preferivelmente de camada única ou de múltiplas camadas escolhido entre: polipropileno, polietileno, PBT, policarbonato, poli(4-metil penteno-1), poliuretano, PET polietersulfona, poliamido, fibras de vidro unidas com resina e combinações desses.

As figuras 6 e 7 ilustram o efeito de filtragem da presente invenção. Como pode ser visto, a invenção é particularmente adaptada a uma perfuração em formato de grade 205 do componente de folha 5 da cápsula, em que a grade é compreendida por pequenas impressões essencialmente retangulares ou quadradas definindo uma pluralidade de perfurações do componente de folha obtidas como um resultado do processo de preparação. A perfuração é provida pelos elementos de relevo 12 (figuras 2 ou 17) sobre os quais o componente de folha se estende e rasga sob o efeito da pressão interna durante a extração. A estrutura de rasgamento é formada de superfícies que são livres de ângulos ou bordas pontiagudas, isto é, ângulos menores do que aproximadamente 80 graus.

A figura 6 mostra que existe o ressurgimento das partículas de café através da perfuração 205 na ausência do componente de controle de fluxo. A figura 7 mostra uma melhora significativa sem ressurgimento em todos os sólidos com as cápsulas da invenção.

Surpreendentemente, as figuras 8 e 9 também mostram uma perfuração mais esmerada 205 para a cápsula da invenção. Em outras palavras, as perfurações aparentam ser mais consistentes e de um perfil mais bem-definido. Na figura 8, a pessoa pode observar as perfurações de tamanho e profundidade diferentes.

Foi verificado que os recursos do componente poroso de controle de fluxo interno de acordo com a invenção são particularmente efetivos e adequados em combinação com um componente de folha de alumínio ou liga de alumínio 5 a ser perfurado em tal estrutura semelhante à grade e com pequenas aberturas 205.

Em particular, a queda de pressão durante a extração sob pressão do café na cápsula é causada na canalização da máquina de café, na camada do café, mas primariamente através da interface do componente de folha e da placa de punctura, isto é, a estrutura de rasgamento.

O tempo resultante requerido para extrair certa quantidade de líquido depende, portanto, dos fenômenos que acontecem entre o componente de folha e a placa de punctura (isto é, placa de pirâmide). Sem ser limitado por teoria, os inventores acreditam que a queda de pressão que ocorre na interface da placa de pirâmide-membrana é principalmente determinada pela largura do vão entre a membrana e a placa de pirâmide. A largura desse vão é estabelecida no começo da extração, particularmente durante a fase quando a membrana rompe. Fenômenos muito dinâmicos e até certa extensão caóticos podem acontecer nesse momento. A resistência física da membrana (por exemplo, resistência de tração, resistência à punctura, alongamento antes da ruptura), pressão de ruptura e comportamento hidrodinâmico da água influenciam na intensidade em que a membrana será pressionada contra a placa de pirâmide e assim a largura do vão. Sem o componente poroso de controle de fluxo, esses fenômenos observados são mais caóticos, assim levando a uma variação razoavelmente alta de queda de pressão e consequentemente a um elevado desvio padrão do tempo de fluxo. Adicionalmente, partículas muito finas podem ser transportadas para esse vão muito estreito e obstruir a saída, assim criando um aumento na queda de pressão.

Supõe-se que a adição de um componente poroso de controle de fluxo entre a camada de café e o componente de folha aja nos 3 fenômenos principais seguintes que determinam a queda de pressão:

a) partículas finas (isto é, partículas menores do que aproximadamente 90 mícrons), que podem ser lavadas para fora da camada de café e transportadas para a saída da cápsula são retidas pelo componente poroso de controle de fluxo. Portanto, elas não se acumulam no vão muito estreito entre o componente de folha e a placa de punctura. Um aumento devido à obstrução pelas partículas finas é, portanto evitado.

b) o componente poroso de controle de fluxo reduz a pressão dinâmica da água que age no componente de folha no momento da ruptura no começo da extração. O componente de folha é pressionado contra a placa de punctura menos intensamente. Portanto, o vão entre a membrana e a placa de pirâmide será mais largo do que sem o componente poroso de controle de fluxo.

c) como a camada de café cria uma queda de pressão durante a extração, a força resultante é transmitida para o componente de folha e placa de punctura. Essa força ainda reduzirá a largura do vão entre o componente de folha e a placa de punctura. Através da rigidez do componente poroso de controle de fluxo, entretanto, a força será distribuída diferentemente para o componente de folha e a placa de punctura. A força será maior no platô dos elementos de punctura da placa e menor nas ranhuras ou canais da placa. Como a largura do vão relevante para a queda de pressão é principalmente ao redor dos furos de saída localizados nas ranhuras, a redução da força transmitida pelo café nas ranhuras reduzirá mais a queda de pressão.

Em um modo, o componente poroso de controle de fluxo não é comprimido entre o componente de folha 5 e a beira 6 do corpo de base 4. A borda externa do componente poroso de controle de fluxo pode terminar em uma posição radialmente para dentro da área de vedação 209 do compo25 nente de folha 5 e da beira do corpo de base.

As figuras 14 e 15 mostram que os recursos do componente poroso de controle de fluxo interno 206 podem ser distanciados do componente de folha 5. O componente poroso de controle de fluxo 206 é respectivamente vedado nas paredes 7 do corpo de base da cápsula. O componente poroso de controle de fluxo pode assim separar transversalmente com relação à direção de preparação das duas porções dos ingredientes, por exemplo, duas porções de café moído. O componente poroso de controle de fluxo pode assim regular o fluxo do líquido entre as duas porções. Também, as porções de ingrediente podem ter características diferentes tal como uma granulometria diferente ou ser misturas diferentes de café.

Na modalidade das figuras 14 e 15, existem ingredientes acima e abaixo do componente poroso de controle de fluxo 206.

O sinal de referência 207 indica a beira externa anelada da cápsula. O componente de folha 5 e o flange da beira do corpo de base podem ser vedados juntos em uma área em formato de anel 209 dentro e adjacente à beira externa anelada 207.

A figura 16 ilustra outro modo possível para uma cápsula do sistema da invenção. Desse modo, a cápsula compreende um corpo de base semelhante à xícara 4, uma folha de fechamento 5 e uma beira semelhante ao flange 6 do corpo sobre a qual é vedada uma parte anular da folha de fechamento. Um componente poroso de controle de fluxo 301 é colocado na cápsula e fica espaçado da superfície interna do componente de folha por um elemento de espaçamento 302. O elemento de espaçamento pode ser uma grade com grandes furos ou componente rígido com canais e furos vazados proporcionando significativamente nenhuma queda de pressão.

Em vista da figura 17, os elementos de relevo do prendedor de cápsula 13 são projetados tal que nenhum ângulo do elemento de relevo está abaixo de 80 graus, o que podería formar bordas pontiagudas. Com referência à figura 17, um exemplo de um prendedor de cápsula adequado 13 é representado. O prendedor de cápsula 13 compreende uma estrutura de rasgamento 92 que compreende uma série de pirâmides truncadas 920 tendo seções substancialmente quadradas. A superfície superior das pirâmides é basicamente uma superfície quadrada 921 de seção menor do que a seção de base 922 das pirâmides. As superfícies quadradas 921 formam o platô da estrutura de rasgamento. A pirâmide pode compreender uma base inferior 923 de seção maior do que a seção de base 922. O número de pirâmides pode variar de aproximadamente 25 a 50. A altura das pirâmides pode ser de aproximadamente 0,5 a 3 mm. As bordas de rasgamento da estrutura ficam principalmente situadas na borda 924 da superfície superior 921 e nas bordas 925 das paredes laterais da pirâmide. Todas as superfícies das pirâmides se unem nas bordas de rasgamento pela formação de ângulos maiores do que 80 graus. Mais preferivelmente, as bordas de rasgamento superiores 924 são delimitadas por superfícies que formam um ângulo maior do que 90 graus.

Exemplos:

Exemplo 1 - Tempo de fluxo para café curto (40 gramas):

A figura 10 mostra curvas comparativas da concentração da xícara de café como uma função do tempo de fluxo (em segundos) para a entrega de 40 mL de extrato de café, para respectivamente cápsulas sem o componente poroso de controle de fluxo e cápsulas de acordo com a invenção com um componente poroso de controle de fluxo. As curvas mostram os resultados do desvio padrão dos tempos de fluxo para granulometrias diferentes, respectivamente, 195, 267, 279 e 300 mícrons (café moído em um moedor Probat). A cápsula continha 5,5 gramas de café moído e um componente poroso feito de uma rede contendo microfibra, Innovatec SAP489 (peso específico de 50 g/m2), feita de poliuretano. O componente poroso de um diâmetro de aproximadamente 33 mm foi colocado adjacente ao componente de folha. O componente de folha da cápsula tinha uma espessura de 30 mícrons. As cápsulas foram extraídas em uma máquina Nespresso Concept®.

Os resultados mostram um tempo de fluxo relativamente menor e menos desvio padrão para a cápsula da invenção comparada com a cápsula não tendo componente de controle de fluxo e filtragem. Surpreenden temente, também é possível criar uma faixa mais ampla na concentração do café na xícara dependendo da granulometria, por exemplo, nesse exemplo específico, uma concentração variando de aproximadamente 2,8 a 3,6% em peso. Os resultados numéricos são também fornecidos na tabela seguinte.

Tempos de fluxo para obter 40 mL de extrato de café

		Sem componente poroso de controle de fluxo	Com componente poroso de controle de fluxo
carga da cápsula (g)	tamanho médio da partícula (mícrons)	tempo de fluxo médio (s)	desvio padrão (s)	desvio padrão (%)	tempo de fluxo mé- dio (s)	desvio padrão (s)	desvio padrão (%)
5,5	195	74	24	32%	34	8	23%
5,5	267	60	18	29%	23	4	18%
5,5	279	43	15	35%	16	1	8%
5,5	399	40	16	40%	12	1	7%

Exemplo 2 - Tempo de fluxo para café longo (110 gramas):

As figuras 11 e 12 mostram uma evolução comparativa do tempo de fluxo como uma função do tamanho da partícula D₄₃ para a entrega de um extrato de café longo de 110 gramas a partir de cápsulas contendo aproximadamente 6 gramas de café e tendo um componente de folha de aproximadamente 30 mícrons. O componente poroso de um diâmetro de aproximadamente 33 mm foi colocado adjacente ao componente de folha. É surpreendentemente observado que o tempo de fluxo é significativamente reduzido abaixo de 30 segundos para o tamanho de partícula na faixa de 289 a 403 mícrons (mais particularmente, para respectivamente 289, 318, 347, 375 e 403 mícrons). Também é notável observar que o desvio padrão do tempo de fluxo é significativamente reduzido para menos do que 5 segundos para todos os tamanhos de partículas. As cápsulas foram extraídas em uma máquina Nespresso Concept®.

A tabela 1 seguinte fornece resultados dos testes nas cápsulas com ou sem o componente poroso de controle de fluxo (chamado filtro) correspondendo com as figuras 11 e 12.

Café: VIVALTO - 6 g R&G por cápsula

Filtro: diâmetro 33 mm

Cápsula: membrana Al NC 30 mL Máquina de extração: Perlican ref. Xícara: tamanho 110 g, 24 extrações

Tipo de filtro	R&G D(4,3)[pm]	Tipo de fluxo	Tempo do fluxo (s)	Taxa de fluxo (g/min)	Extrato TC %	Rendimento da extração %
sem filtro	289	lento	50	133	1,4	26,2
rápido	36	185	1,4	25,9
318	lento	53	124	1,4	25,2
rápido	30	217	1,3	24,4
347	lento	43	153	1,3	24,2
rápido	26	258	1,2	23,4
375	lento	61	108	1,3	24,2
rápido	27	243	1,2	22,5
403	lento	51	131	1,3	22,8
rápido	26	258	1,2	22,3
com filtro	289	lento	30	220	1,4	26,1
rápido	28	236	1,4	26,1
318	lento	28	236	1,3	24,4
rápido	26	252	1,3	24,7
347	lento	26	259	1,2	23,5
rápido	25	267	1,2	23,4
375	lento	25	262	1,2	22,7
rápido	25	268	1,2	22,6
403	lento	25	263	1,2	22,5
rápido	25	269	1,2	22,0

tabela 1.

Exemplo 3 - Resultados da espuma:

A figura 13 mostra os resultados sobre os resultados da formação de espuma usando cápsulas da invenção e comparativamente cápsulas sem o componente poroso de controle de fluxo. As curvas são curvas comparativas da espuma (tempo em segundos para teste do açúcar) como uma função do tempo de fluxo para a entrega de 110 gramas de extrato de café em segundos. A cápsula continha 6 gramas de café moído e um componente poroso feito de rede microfibrosa Innovatec SAP489 em poliureta10 no. O componente de folha tinha uma espessura de 30 mícrons. Os resultados mostram claramente que o componente poroso de controle de fluxo não afeta a formação de espuma enquanto que o tempo de fluxo é significativa29 mente reduzido.

Para o exemplo da figura 13, a espuma é medida de acordo com um teste empírico chamado teste do açúcar. O procedimento para esse teste é explicado abaixo.

Exemplo 4 - Tempo de fluxo para café longo (110 gramas) e maior massa de café moído (6,2 gramas):

Um teste comparativo foi executado para cápsulas com ou sem o componente de controle de fluxo feito de membrana de náilon 6,6, Ultipor N6,6 Posydine de PALL Company de 0,65 mícrons e 33 mm de diâmetro. As cápsulas continham 6,2 gramas de café moído tendo tamanho de partícula D₄.3 de 320 mícrons. O componente poroso de um diâmetro de aproximadamente 33 mm foi colocado adjacente ao componente de folha. Para cápsulas com a membrana de náilon, o tempo de fluxo foi compreendido entre 33 e 37 segundos com um tempo médio de fluxo de 34 segundos. O rendimento do café foi medido entre aproximadamente 22 e 23%. Comparativamente, cápsulas das mesmas características, mas sem o componente poroso de controle de fluxo exibiram um tempo de fluxo entre 24 e 72 segundos com um tempo de fluxo médio de 49 segundos. Esses resultados também mostram que para uma massa maior de 6,2 gramas, o tempo de fluxo é reduzido em média e a consistência do fluxo é muito melhorada com as cápsulas da invenção.

Exemplo 5 - Tempo de fluxo para componentes porosos de controle de fluxo diferentes:

A tabela seguinte fornece os resultados sobre o tempo de fluxo para outros componentes porosos diferentes testados de PALL Company. A referência era uma cápsula sem componente poroso no interior. Esse resultado mostra que o tempo de fluxo é melhorado para componentes porosos entre 0,45 a 100 mícrons. O rendimento do café foi compreendido entre aproximadamente 22 e 23%.

Componente poroso	Tipo	Tamanho do poro (pm)	tempo de fluxo em s/110 mL
HDC II	Polipropileno	0,60	26
HDC II	Polipropileno	20,00	20
	fibra de vidro unida
Pré-fluxo UB	com resina	0,45	28
	fibra de vidro unida
Ultipor GF Plus	com resina	1,00	29
Ultipor N6,6	Náilon 6,6	0,65	32
Ultipor N6,6
Posidine	Náilon 6,6	0,65	27
Referência			42

Mistura de café , D4,3 de 400 mícrons

Exemplo 6: teste do açúcar para determinação da espuma:

O dispositivo de teste do açúcar mecanizado é composto de um pequeno silo contendo açúcar. A forma em V prismática desse silo compre. 5 endendo uma fenda definida (2 mm x 40 mm) na borda inferior pode criar uma cortina de açúcar uniforme contanto que a fenda fique livre e um mínimo de açúcar permaneça no silo. Esse silo pode ser movido horizontalmente, com velocidade controlada (~40 mm/s) de um ponto A para um ponto B (distância entre A e B é de 20 cm). Na posição final em ambos os pontos 10 um defletor impede que o açúcar flua para fora se o dispositivo está no modo de espera. Quando o silo é movido, a cortina de açúcar é produzida inteiramente entre os dois pontos A e B. A espuma em uma xícara que é colocada em 60 mm abaixo dessa trajetória dentro dos dois pontos será coberta com uma camada uniforme de açúcar quando o silo passa sobre ela. O cro15 nógrafo é iniciado quando a camada de açúcar fica posicionada na camada de espuma. A quantidade de açúcar (uma espessura da camada para obter um peso preciso de 5 g de açúcar) deposto na xícara é ajustável variando a velocidade do silo ou as dimensões da fenda. O açúcar é açúcar cristal de D₄₃ igual a 660 mícrons. Um período de espera preciso (20 segundos para pequenas xícaras) precisa ser observado entre o fim da extração e o início do teste de açúcar. A camada de açúcar permanece algum tempo no topo da espuma. A seguir, quando a parte principal do açúcar afunda repentinamente, o operador observador precisa parar o cronógrafo.

O valor de teste do açúcar é o número de segundos mostrado pelo cronógrafo. Informação adicional quanto a esse teste pode ser encontrada em EP1842468B1.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Cápsula para uso em uma máquina de produção de bebida, que compreende:

- recurso para perfurar o lado de entrada do corpo da cápsula (1) oposto ao componente de folha (5) e a beira semelhante ao flange e injetar um líquido ou uma mistura de líquido/gás dentro da cápsula (1),

- uma placa de relevo com vários elementos de relevo, cuja placa de relevo é disposta na máquina tal que a pressão de injeção empurra o componente de folha (5) contra a placa de relevo, a cápsula (1) compreendendo:

- um corpo de base (4) troncocônico lacrado por um componente de folha (5) firmemente preso na beira semelhante a um flange (6) do corpo de base (4), o componente de folha (5) sendo feito de um material que é então perfurado pela placa de relevo para formar várias aberturas quando a pressão do líquido injetado ou mistura de líquido/gás alcança um valor de pelo menos 0,4 MPa (4 bar), em que a cápsula ainda compreende um componente poroso de controle de fluxo (201, 203, 204, 206, 208) disposto entre pelo menos uma porção dos ingredientes na cápsula (1) e o componente de folha (5), caracterizada pelo fato de que o componente poroso de controle de fluxo da cápsula tem um tamanho de poro compreendido entre 0,4 e 25 mícrons e, em que o componente de folha (5) tem uma espessura entre 15 e 45 mícrons.

2. Cápsula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente poroso de controle de fluxo tem um tamanho de poro menor do que 10 mícrons.

3. Cápsula, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que o componente poroso (201, 203, 204, 206, 208) é feito de pelo menos uma membrana polimérica fina.

4. Cápsula, de acordo com a reivindicação 2,

Petição 870190005735, de 18/01/2019, pág. 8/18 caracterizada pelo fato de que o componente poroso (201, 203, 204, 206, 208) compreende material(is) contendo fibra essencialmente poliméricos e feitos de um material tecido e/ou não-tecido.

5. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

5 4, caracterizada pelo fato de que o material para o componente poroso é escolhido entre a lista de: polipropileno, polietileno, PBT, náilon, policarbonato, poli(4-metil penteno-1), poliuretano, PET, polietersulfona, poliamido, fibras de vidro unidas com resina e combinações desses.

6. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações

10 precedentes, caracterizada pelo fato de que a cápsula contém café moído tendo um tamanho de partícula (D4,3) compreendido entre 190 e 400 mícrons.

7. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o componente poroso de contro-

15 le de fluxo (201, 203, 204, 206, 208) tem maior rigidez na flexão do que o componente de folha.

8. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o componente poroso de controle de fluxo (201, 203, 204, 206, 208) fica adjacente ao componente de folha

20 (5).

9. Cápsula, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o componente de folha (5) e o componente poroso de controle de fluxo formam um laminado de múltiplas camadas.

10. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1

25 a 7, caracterizada pelo fato de que o componente poroso de controle de fluxo (201, 203, 204, 206, 208) é distanciado do componente de folha (5).

11. Cápsula, de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o componente poroso de controle de fluxo (201, 202, 203, 204, 206, 208) é vedado nas paredes laterais do corpo de base (4) da cáp-

30 sula (1).

12. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que o componente poroso de controle de flu

Petição 870190005735, de 18/01/2019, pág. 9/18 xo (201, 203, 204, 206, 208) está livre de conexão relativa ao corpo e componente de folha.

13. Cápsula, de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o componente poroso de controle de fluxo (201, 203, 204, 206, 208) é frouxamente inserido entre os ingredientes (3) e o componente de folha (5).

14. Cápsula, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o componente poroso de controle de fluxo tem uma forma quadrada ou retangular.

15. Cápsula, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizada pelo fato de que a borda externa do componente poroso de controle de fluxo (201, 203, 204, 206, 208) termina em uma posição radialmente para dentro da área de vedação (209) do componente de folha (5) e da beira semelhante ao flange (6) do corpo de base (4).

16. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o componente poroso de controle de fluxo compreende microfibras de diâmetro menor do que 20 mícrons.

17. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o corpo de base (4) é feito de alumínio, liga de alumínio ou um laminado de alumínio ou liga de alumínio e polímero.

18. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o componente de folha é feito de alumínio, liga de alumínio ou um laminado de alumínio ou liga de alumínio e polímero.

19. Cápsula para uso em uma máquina de produção de bebida, caracterizada pelo fato de que compreende:

- um corpo de base (4), um componente de folha (5) não poroso perfurável firmemente preso no corpo de base (4),

- pelo menos uma camada porosa entre os ingredientes na cápsula (1) e o componente de folha (5), em que a camada porosa forma com o

Petição 870190005735, de 18/01/2019, pág. 10/18 componente de folha não poroso perfurável um laminado de múltiplas camadas, caracterizada pelo fato de que o componente poroso de controle de fluxo da cápsula tem um tamanho de poro compreendido entre 0,4 e 25 mícrons e, em que o componente de folha (5) tem uma espessura entre 15 e 45 mícrons.

20. Cápsula, de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que a resistência ao rasgo da camada porosa, sob as condições de extração da pressão, é mais alta do que a do componente de folha.

21. Cápsula, de acordo com a reivindicação 19 ou 20, caracterizada pelo fato de que o material para a camada porosa é escolhido entre a lista de: polipropileno, polietileno, PBT, PET, polieterssulfona e poliamido.

22. Cápsula, de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que a camada porosa tem um tamanho de poro entre 0,4 e 100 mícrons, de preferência entre 0,4 e 2 mícrons.

23. Método para a produção de uma bebida com base em um ingrediente em uma cápsula, o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

- fornecer uma cápsula (1) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 23,

- inserir a cápsula vedada (1) em uma máquina de produção de bebida,

- perfurar um lado de entrada da cápsula (1) oposto ao componente de folha (5),

- injetar um líquido ou uma mistura de líquido/gás na cápsula causando uma formação de pressão na cápsula e no componente de folha (5) para empurrar contra um componente de relevo fixo da máquina de produção de bebida, o componente de folha (5) sendo feito de um material que é então perfurado por várias aberturas quando a pressão do líquido injetado e mistura de líquido/gás alcançam um valor de pelo menos 0,4 MPa (4 bar),

- escoar uma bebida da cápsula, em que a bebida passa entre

Petição 870190005735, de 18/01/2019, pág. 11/18 várias aberturas e o componente de relevo, compreendendo a etapa de:

- passar (201, 203, 204, 206, 208) a bebida através de um componente poroso de controle de fluxo (201, 203, 204, 206, 208) disposto entre pelo menos uma porção dos ingredientes e o componente de folha (5); o dito componente poroso de controle de fluxo sendo efetivo para reduzir o tempo de fluxo e/ou melhorar a consistência do tempo de fluxo quando entrega um dado volume de extrato de café comparado com uma cápsula sem o dito componente.

24. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a cápsula contém uma dose entre 5,5 a 7,0 gramas de café moído, o café moído tem um tamanho de partícula D4,3 entre 250 e 450 mícrons e o componente poroso de fluxo tem um tamanho de poro compreendido entre 0,4 e 100 mícrons, resultando na bebida sendo escoada da cápsula com um tempo de fluxo para entrega de 40 mL de extrato de café menor do que 40 segundos.

25. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a cápsula contém uma dose entre 6,0 a 7,0 gramas de café moído, o café moído tem um tamanho de partícula D4,3 entre 250 e 450 mícrons, de preferência 280 e 400 mícrons, e o componente poroso de fluxo tem um tamanho de poro compreendido entre 0,4 e 100 mícrons, resultando na bebida sendo escoada da cápsula com um tempo de fluxo para entrega de 110 mL do extrato de café menor do que 30 segundos.

26. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 ou 25, caracterizado pelo fato de que o componente poroso de controle de fluxo tem um tamanho de poro compreendido menor do que 10 mícrons.

27. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 26, caracterizado pelo fato de que o componente poroso compreende uma membrana fina ou fibras não-tecidas e/ou tecidas.

28. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 27, caracterizado pelo fato de que o material para o componente poroso é escolhido entre a lista de: polipropileno, polietileno, PBT, policarbonato, po

Petição 870190005735, de 18/01/2019, pág. 12/18 li(4-metil penteno-1), poliuretano, PET, polietersulfona, poliamido, fibra de vidro unida com resina e combinações desses.

29. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 28, caracterizado pelo fato de que o componente de folha e o componente poroso de controle de fluxo formam um laminado de múltiplas camadas.

30. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que o componente poroso de controle de fluxo resiste ao rasgamento pelo componente de relevo quando o componente de folha é rasgado pelo componente de relevo sob as condições de extração pressurizadas.

31. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 23 a 29, caracterizado pelo fato de que o componente de folha é feito de alumínio ou liga de alumínio e tem uma espessura de 15 e 45 mícrons.