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Die Erfindung betrifft eine wiederbefüllbare Kapsel für ein Heißgetränk gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
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Aus dem Stand der Technik sind Kaffeekapseln für den Einmalgebrauch und wiederbefüllbare/wiederverwertbare Kaffeekapseln bekannt. Die Erfindung betrifft wiederbefüllbare/wiederverwertbare Kaffeekapseln. Von der Struktur her sind die beiden Arten von Kaffeekapseln, also die Kaffeekapseln für den Einmalgebrauch und die wiederbefüllbaren/wiederverwertbaren Kaffeekapseln, ähnlich aufgebaut.
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Die
WO 2008/011913 A1 offenbart eine für den Einmalgebrauch ausgebildete Kaffeekapsel zur Aufnahme einer vorgegebenen Menge gemahlenen Kaffees. Die Kaffeekapsel besteht aus drei Gehäuseteilen. Ein etwa zylindrisches, mit Kaffeepulver befülltes, ein Bodenteil aufweisendes Gehäusemittelteil, ein Deckelteil, welches durch eine Einströmöffnung für ein Extraktionsfluid das Gehäusemittelteil versiegelt, und eine weiteres Gehäuseteil. Das Bodenteil weist zumindest eine Durchströmöffnung für das Extraktionsfluid auf, über die es einem weiteren Gehäuseteil zugeleitet wird. Das weitere Gehäuseteil ist mit einem der Durchströmöffnung zugewandten rohrförmigen Einlasskanal sowie Strömungskanälen und einer Abgabeöffnung versehen. Dieser Einlasskanal ist mit einer Dichtungsmembrane zur Vermeidung des Eindringens von Verunreinigungen in den Innenraum der Kaffeekapsel überdeckt. Die Dichtungsmembrane gibt bei einem entsprechenden Mediumsdruck einen Durchlass für das Extraktionsfluid frei.
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Weiter ist aus dem Dokument
DE 10 207 024 579 A1 eine versiegelte Portionspackung für Kaffeepulver, also eine Kaffeekapsel für den Einmalgebrauch, bekannt. Ein das Kaffeepulver aufnehmendes dünnwandiges Gehäuse aus Kunststoff ist in etwa kegelstumpfförmig ausgebildet und mit einem Bodenteil verschlossen. Die Einfüllöffnung für das Kaffeepulver wird nach der Befüllung mit einer Folie versiegelt. Im Inneren des Gehäuses befindet sich eine das Bodenteil überdeckende, in Art eines Klappventils wirkende Membrane, die nach einem Durchstechen des Bodenteils zwecks Einbringens eines Extraktionsfluids in den Gehäuseinnenraum Strömungsöffnungen frei gibt, jedoch einen Austritt eines Inhaltsstoffes nach dem Gebrauch der Portionspackung verhindert. Das Extraktionsfluid fließt dabei vom Boden zur Dichtungsmembrane durch die Kaffeekapsel.
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Weiterhin ist eine gattungsgemäße wiederbefüllbare Kapsel bekannt, welche für die Zubereitung eines Kaffeegetränks in einem Kaffeeautomaten geeignet ist. Diese Kapsel ist mit einem kegelstumpfförmigen Gehäuse versehen, welches einen mit Ausströmöffnungen zur Bildung einer Kaffeecrema eines Kaffeearomen aufweisenden Extraktionsfluid versehenen Boden umfasst. Zudem ist ein Deckel vorgesehen, der mit dem Gehäuse lösbar verbunden ist. Der Deckel und das Gehäuse sind miteinander verschraubt, wofür der Deckel und das Gehäuse jeweils einander zugeordnete Gewinde aufweisen. Das Gehäuse weist auf der dem Boden gegenüberliegenden Seite eine Füllöffnung auf, welche sich über die gesamte Breite des Gehäuses in diesem Bereich erstreckt. Über die Füllöffnung wird bei vom Gehäuse abgenommenen Deckel Kaffeepulver in die Kapsel eingebracht und nach Gebrauch hierüber wieder ausgebracht. Der Deckel schließt die Füllöffnung des Gehäuses vollständig ab. Zum Einbringen eines heißen Extraktionsfluids für die Extraktion mit dem Kaffeepulver ist eine Mehrzahl von kleinen Einströmöffnungen im Deckel vorgesehen. Im Bereich des Bodens ist in das Gehäuse ein Filter eingebracht, der das Gehäuse in einen Kaffeeteil, in dem das Kaffeepulver zwischen Deckel und Filter angeordnet ist, und einen Ausströmteil trennt, wo das mit Kaffeearomen versetzte Extraktionsfluid aus dem Gehäuse durch die Ausströmöffnungen im Boden des Gehäuses ausgebracht wird. Der Filter hat schlitzförmige Filteröffnungen. Am Umfangsrand ist der Filter mit einem Dichtungsring versehen, mit dem der Filter im Bodenbereich an der Gehäuseinnenwand zur Anlage kommt, sodass kein Kaffeepulver oder Extraktionsfluid den Filter seitlich passieren kann. Das Extraktionsfluid fließt dabei vom Deckel zum Boden durch den Filter durch die Kaffeekapsel.
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Diese gattungsgemäße Kapsel hat jedoch den Nachteil, dass sich die Schlitze im Filter mit Kaffeepulver zusetzen und der Filter verstopft, wodurch der Betrieb beeinträchtigt wird. Zudem kommt es immer wieder zu einem Verkanten des Filters beim Ein- und Ausbringen des Filters in das Innere des Gehäuses, beispielsweise nach einer Reinigung des Filters, wodurch dann Kaffeepulver den Filter seitlich passieren kann. Der Filter ist zudem sehr aufwändig gestaltet und daher teuer.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine wiederverwertbare Kaffeekapsel gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 anzugeben, welche unter Vermeidung der genannten Nachteile einfacher aufgebaut und kostengünstiger ist.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
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Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der während des Betriebs in der Kaffeekapsel herrschende Druck ausgenützt werden kann, um den Filter in dichtende Anlage an das Gehäuse zu bringen, indem der Filter eine Art topfförmige Ausbildung aufweist, auf dem Boden bündig anliegt und über den Topfrand während des Betriebs durch den Betriebsdruck und das eingebrachte Kaffeepulver gegen den Boden des Gehäuses gedrückt wird. Dadurch dichtet der Filter gegenüber dem Gehäuse auf einfache Weise ab. Hierdurch kann der Filter auch einfach in das Gehäuse ein- und wieder ausgebracht werden. Zudem erfolgt eine sichere Trennung zwischen Kaffeeteil und Ausströmteil des Gehäuses bei einfachem Aufbau des Filters.
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Nach der Erfindung weist daher der Filter eine äußere Auflagewand und eine innere Filterwand auf. Die Auflagewand liegt in einer Auflageebene auf dem Boden des Gehäuses auf und die Filterwand ist in einer Filterebene beabstandet von der Anlageebene angeordnet. Durch diese Ausbildung drückt das heiße Extraktionsfluid mit dem Kaffeepulver, welches mit Druck in die Kapsel eingebracht wird, auf der einen Seite der äußeren Auflagewand den Filter auf den Boden des Gehäuses, wodurch dieser einfach im Gehäuse während des Betriebs fixiert ist und abdichtet. Die Auflagewand liegt dabei bündig auf dem Boden des Gehäuses auf. Durch das Anpressen der Auflagewand auf den Boden des Gehäuses kann kein Extraktionsfluid oder Kaffeepulver den Filter seitlich passieren. Die Betriebssicherheit und eine gleichbleibende Qualität des Kaffees können dadurch gewährleistet werden.
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Vorzugsweise sind dabei die Auflagewand, und somit die Auflageebene, und die Filterwand, und somit die Filterebene, parallel zueinander ausgerichtet,um eine einfache Herstellung des Filters zu ermöglichen. Hierfür kann der Filter auch rotationssymmetrisch ausgebildet sein.
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Zwischen Auflagewand und Filterwand kann eine im Winkel zur Auflagewand und Filterwand angeordnete Umfangswand vorgesehen sein, welche insbesondere durchgängig geschlossen ausgebildet ist. Alternativ kann auch die Umfangswand Filteröffnungen aufweisen.
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Die Umfangswand kann dabei zylindrisch oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Bei einer kegelstumpfförmigen Ausbildung ist die Umfangswand so geneigt, dass die Umfangswand den Filter in Richtung Boden des Gehäuses verbreitert. Hierdurch werden die beim Betrieb auftretenden Kräfte auch über die Filterwand und die Umfangswand auf die Auflagewand zum Abdichten des Filters gegenüber dem Gehäuse übertragen.
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In der Filterwand sind vorzugsweise mehrere Filterbohrungen als Filteröffnungen vorgesehen, welche gegenüber den bekannten schlitzförmigen Filteröffnungen weniger verstopfen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Filterbohrungen in einem Kreis mit gleichem Abstand zueinander, insbesondere konzentrisch zum Filter, in der Filterwand angeordnet.
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Dabei können auch mehrere zueinander sowie zum Filter konzentrisch ausgerichtete Kreise mit Filterbohrungen vorgesehen sein.
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Der Boden des Gehäuses weist einen Rücksprung auf, sodass eine ringförmige Bodenwand und eine zentrale Ausgabewand mit den Ausströmöffnungen gebildet sind. Die ringförmige Bodenwand und die Ausgabewand sind in Abstand zueinander, insbesondere auch parallel zueinander, angeordnet und ausgerichtet. Hierdurch kann die Kapsel in Getränkeautomaten eingesetzt werden, welche zum Durchstechen des Bodens von Einwegkapseln einen Stichdorn oder eine andere vorstehende Gestaltung aufweisen. Zudem hat diese Ausbildung den Vorteil, dass, wenn ein Kaffeekorn den Filter seitlich passieren sollte, dieses Kaffeekorn die Ausströmöffnungen nicht erreichen kann, da diese von der Aufstandsfläche des Filters versetzt angeordnet sind und durch den Druck des Extraktionsfluids weiter nach unten gedrückt werden. Hierdurch wird ein Verstopfen der Ausströmöffnungen verhindert.
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Insbesondere bilden mehrere, insbesondere fünf, kleine Ausströmbohrungen die Ausströmöffnungen. Diese einen kleinen Durchmesser aufweisenden Ausströmbohrungen im Boden des Gehäuses sind die die Kaffeecrema erzeugenden Löcher, welche sehr fein sind und welche aus dem die Kaffeearomen enthaltenden Extraktionsfluid die Crema erzeugen. Insofern ist es für die Qualität des Heißgetränks wichtig, dass diese auf alle Fälle frei bleiben und nicht verstopfen.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden das Gehäuse und/oder der Filter aus einem tiefgezogenen nichtrostenden Metall, insbesondere Edelstahl, gebildet.
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Der Deckel und/oder das Gehäuse können rotationssymmetrisch ausgebildet sein, um die Herstellung zu vereinfachen.
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Vorzugsweise ist der Deckel aus Kunststoff gebildet, wodurch die Herstellungskosten weiter gesenkt werden können.
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Der Deckel kann ebenfalls mit einem Rücksprung versehen sein, so dass eine ringförmige Deckelwand und eine zentrale Deckelwand mit den Einströmöffnungen gebildet sind. Hierdurch kann die Kapsel in Getränkeautomaten eingesetzt werden, welche zum Durchstechen des Deckels von Einwegkapseln einen Stichdorn oder eine andere vorstehende Gestaltung aufweisen.
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Der Deckel kann mit einem Dichtungsring versehen seien, der eine dichte Verbindung von Deckel und Gehäuse gewährleistet.
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Insbesondere werden die Verbindungsmittel des Deckels und des Gehäuses durch einander zugeordnete Klemmmittel gebildet, um ein einfaches Verbinden von Deckel und Gehäuse zu ermöglichen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen.
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In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten aufgeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordneten Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung bedeutet:
- 1 eine perspektivische Explosionsansicht von schräg oben auf eine Kaffeekapsel nach der Erfindung;
- 2 eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf die Kaffeekapsel von 1;
- 3 eine Seitenansicht auf die Kaffeekapsel von 1;
- 4 eine Ansicht von oben auf die Kaffeekapsel von 1, und
- 5 eine Ansicht von unten auf die Kaffeekapsel von 1.
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Eine Ausführungsform einer wiederverwertbaren und wiederbefüllbaren Kaffeekapsel 10 nach der Erfindung ist in den 1 bis 5 in unterschiedlichen Ansichten dargestellt, wobei die Kaffeekapsel 10 die für den mehrfachen Gebrauch mit Kaffeepulver wiederbefüllbar ausgebildet ist.
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Die Kaffeekapsel 10 besteht aus einem bevorzugt tiefgezogenen Gehäuse 12 und einem auf diesem als Verschluss wirkenden, nach der Befüllung mit dem Kaffeepulver aufbringbaren Deckel 14. Der Deckel 14 verschließt eine obere, dem Boden gegenüberliegende Einfüllöffnung 16 des Gehäuses 12. Über die Einfüllöffnung wird frisches Kaffeepulver in die Kapsel 10 eingebracht und gebrauchtes Kaffeepulver wieder ausgebracht.
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Das Gehäuse 12 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch kegelstumpfförmig ausgebildet und mit einem Boden 18 versehen.
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Der Boden 18 weist einen ringförmigen Randbereich 18a auf, der wiederum einen kreisförmigen Zentrumsbereich 18b umgibt. Der Bereich zwischen dem kreisförmigen Zentrumsbereich 18b und dem ringförmigen Randbereich 18a ist in Richtung eines Gehäuseinnenraums 20 eingeformt. Zudem verläuft der Boden 18 mit dem ringförmigen Randbereich 18a in einer ersten Ebene und der Zentrumsbereich 18a in einer zweiten, zur ersten Ebene parallelen Ebene. Hierdurch wird eine Ausnehmung durch einen Rücksprung 18c geschaffen, in welchen hier nicht weiter dargestellte Elemente von Getränkeautomaten eingreifen können, wie sie vielfach bei Kaffeeautomaten vorgesehen sind.
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Der Boden 18 weist lediglich im Zentrumsbereich 18b verteilt kleine Bohrungen 22 als Ausströmöffnungen für in die Kaffeekapsel über den Deckel 14 eingebrachte Extraktionsflüssigkeit auf. Diese Bohrungen 22 dienen zur Erzeugung der Kaffeecrema aus der die Kaffeearomen aufweisenden Extraktionsflüssigkeit.
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Das Gehäuse 12 ist durch drei umlaufende, parallel zueinander angeordnete Absätze 12a, 12b, 12c in vier Bereiche 12d, 12e, 12f, 12g unterschiedlicher Höhe eingeteilt. Der oberste Bereich 12d verläuft zylindrisch nach unten bis zum ersten Absatz 12a. Daran schließt sich der mittlere kegelstumpfförmig nach unten verlaufende Hauptbereich 12e bis zum zweiten Absatz 12b an. Dann folgt mit einer geringeren Höhe gegenüber den beiden oberen Bereichen 12d, 12e deutlich kegelstumpfförmiger nach unten bis zum dritten Absatz 12c verlaufend der dritte Bereich 12f. Hieran schließt sich ein zylindrisch ausgebildeter unterster Bereich 12g mit der geringsten Höhe gegenüber den anderen beiden Bereichen 12c und 12d an. Über eine Schräge 12h erfolgt ein Übergang zu dem ebenen ringförmigen Randbereich 18a des Bodens 18.
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Der Deckel 14 umfasst einen ringscheibenförmigen Trägerteil 14a und einen in dem Trägerteil 14a in Richtung Gehäuseinnenraum 20 über einen stutzenförmigen Ansatz 14b versetzten kreisscheibenförmigen Zentralbereich 14c mit Einströmbohrungen 14d zum Einbringen eines temperierten Extraktionsfluids. Die Einströmbohrungen 14d sind zentral in einem Kreis angeordnet und erstrecken sich sternförmig geschwungen nach außen. Durch die Verteilung der Einströmbohrungen 14d in dem Zentralbereich 14c wird dem in der Kaffeekapsel 10 befindlichen Kaffeepulver sehr rasch und auf das gesamte Füllvolumen gleichmäßig einwirkendes Extraktionsfluid, siehe Pfeile 24 in 1, zugeführt. Hierdurch wird eine ausgewogene Qualität an Kaffee erreicht.
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Auf der dem Gehäuse 12 zugewandten Seite des Deckels 14 erstreckt sich der stutzenförmige Ansatz 14b, der konzentrisch zur Einfüllöffnung 16 und somit zum Gehäuse 12 angeordnet ist.
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An der Außenseite des Absatzes 14b ist unterhalb des ringförmigen Trägerteils 14a in eine in den Absatz 14b eingebrachte Nut ein Dichtungsring 26 eingebracht, der den Deckel 14 und das Gehäuse 12 abdichtet.
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An der Außenseite des stutzenförmigen Ansatzes 14b ist im Anschluss an den Dichtungsring 26 eine Klemmnut 14e als erstes Klemmmittel für die Befestigung des Deckels 14 an dem Gehäuse 12 vorgesehen. Der Außendurchmesser des stutzenförmigen Ansatzes 14b entspricht dabei im Wesentlichen dem Innendurchmesser im oberen Randbereich des Gehäuses 12 und somit der Einfüllöffnung 16 der Kaffeekapsel 10.
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Zusätzlich zur Klemmnut 14e als erstes Klemmmittel des Deckels 14 sind im oberen Bereich des Gehäuses 12 vier um 90° versetzt angeordnete Vorsprünge 28 als zweite Klemmmittel des Gehäuses 12 vorgesehen. Die Vorsprünge 28 greifen bei aufgesetztem Deckel 14 in die Klemmnut 14e ein und halten diese kraftschlüssig. Durch die Elastizität des Gehäuses 12 bewegen sich die Vorsprünge 28 beim Aufsetzen des Deckels 14 auf das Gehäuse 12 zunächst leicht radial nach außen und schnappen dann in die Klemmnut 14e ein. Analog bewegen sich die Vorsprünge 28 beim Abnehmen des Deckels 12 elastisch nach außen und bewegen sich dann in ihre Ausgangslage zurück.
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Ein Filter 30 ist in das Gehäuse 12 eingebracht und liegt auf dem ringförmigen Randbereich 18a des Bodens 18 bündig auf. Hierfür weist der Filter 30 eine ringförmige Auflagewand 30a auf, welche im Wesentlichen mit dem ringförmigen Randbereich 18a korrespondiert. Von der radial inneren Seite der Auflagewand 30a erstreckt sich kegelförmig eine geschlossene Umfangswand 30b bis zu einer parallel zur Auflagewand 30a ausgerichteten Filterwand 30c. Die Auflagewand 30a und die Filterwand 30c sind axial zueinander beabstandet, wobei der Zwischenbereich durch die geschlossene, in einem Winkel zu der Auflagewand 30a und der Filterwand 30c ausgerichtete Umfangswand 30b überbrückt wird. Hierdurch ergibt sich eine Topfform, die sich von der Filterwand 30c zu der Auflagewand 30a vergrößert.
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In die Filterwand sind Filterbohrungen 30d eingebracht, welche in Bezug auf den Filter 30 so angeordnet sind, dass sie konzentrische Kreise bilden.
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Der Filter 30 ist wie das Gehäuse 12 und der Deckel 14 rotationssymmetrisch ausgebildet. Der Filter 30 ist aus demselben Werkstoff wie das Gehäuse 12 ausgebildet.
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Das Gehäuse 12 besteht aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere einem Niro-Werkstoff, zum Beispiel AISI 304, AISI 316 oder ähnlichem, gemäß der internationalen Werkstoffbezeichnung. Das Gehäuseteil ist somit für die gängigen Reinigungsverfahren und den Einsatz im Lebensmittelbereich, vor allem für Kaffeeautomaten, geeignet und für den Einsatz in bekannten Kaffeeautomaten ausgelegt.
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Während des Betriebs wird zunächst die Kaffeekapsel 10 nach der Erfindung mit Kaffeepulver befüllt. Dann wird der Deckel 14 mit dem Gehäuse 12 verbunden. Sodann wird die Kaffeekapsel 10 in einen Kaffeeautomaten eingelegt und der Prozess initiiert. Dabei wird Extraktionsflüssigkeit zur Aufbereitung eines Kaffeegetränks mit einer Temperatur von in etwa 90°C und mit einem Druck von etwa 3 bis 6 bar durch den Deckel 14 mit den Einströmöffnungen 14d dem Gehäuseinnenraum 20 und damit dem in die Kaffeekapsel 10 eingebrachten Kaffeepulver zugeführt. Anschließend wird die nunmehr zu Kaffee gewordene Flüssigkeit durch den Filter 30 über die Filterbohrungen 30d und anschließend über die Ausströmöffnungen 22 im Boden 18 des Gehäuses 12 hindurchgedrückt. Mit Passieren der Ausströmöffnungen 22 bildet sich auch eine Kaffeecrema. Der Kaffee mit der Kaffeecrema wird dann über den Kaffeeautomaten ausgegeben. Anschließend wird die Kaffeekapsel 10 gereinigt, indem der Deckel 14 vom Gehäuse 12 abgenommen wird, der Trester entfernt wird, der Filter 30 entnommen wird und alle Teile abgespült werden. Anschließend kann der Vorgang mit der gleichen Kaffeekapsel 10 wiederholt werden.
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Die Erfindung zeichnet sich durch ihren einfachen Aufbau, insbesondere durch die einfache und kostengünstige Gestaltung des Filters 30, aus, bei dem allein durch die Formgebung des Filters 30 auf zusätzliche Dichtungsmaßnahmen verzichtet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kaffeekapsel
- 12
- Gehäuse
- 12a
- oberster Absatz
- 12b
- mittlerer Absatz
- 12c
- unterster Absatz
- 12d
- oberster Bereich
- 12e
- Hauptbereich
- 12f
- dritter Bereich
- 12g
- zylindrischer Bereich
- 12h
- Schräge
- 14
- Deckel
- 14a
- ringscheibenförmiger Trägerteil
- 14b
- stutzenförmiger Ansatz
- 14c
- Zentralbereich
- 14d
- Einströmöffnung
- 14e
- Klemmnut
- 16
- Einfüllöffnung für das Kaffeepulver
- 18
- Boden
- 18a
- ringförmiger Randbereich
- 18b
- Zentrumsbereich
- 20
- Gehäuseinnenraum
- 22
- Bohrung, Ausströmöffnung im Boden 18
- 24
- Pfeile, welche die Bewegungsrichtung des Extraktionsfluids anzeigen
- 26
- Dichtungsring
- 28
- Vorsprünge im Gehäuse 12
- 30
- Filter
- 30a
- ringförmige Auflagewand
- 30b
- Umfangswand
- 30c
- Filterwand
- 30d
- Filterbohrungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/011913 A1 [0003]
- DE 10207024579 A1 [0004]
