ES2266999T3 - Un sistema y metodo para la preparacion de bebidas. - Google Patents
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Abstract
Un sistema de preparación de bebidas incluyendo: una máquina de preparar bebidas (201) que tiene medios para recibir un rango de cartuchos de bebida (1) y medios para pasar un medio acuoso a través de dichos cartuchos de bebida; un primer cartucho de bebida (1) conteniendo uno o varios ingredientes de bebida (200) para preparar una primera porción de una bebida; y un segundo cartucho de bebida (1) conteniendo uno o varios ingredientes de bebida (200) para preparar una segunda porción de dicha bebida, caracterizado porque uno de los cartuchos de bebida primero o segundo contiene un ingrediente líquido a base de leche.
Description
Un sistema y método para la preparación de
bebidas.
La presente invención se refiere a un sistema y
método para la preparación de bebidas y, en particular, al uso de
cartuchos sellados que se forman a partir de materiales
sustancialmente impermeables al aire y al agua y que contienen uno
o varios ingredientes para la preparación de bebidas.
Se ha propuesto previamente sellar los
ingredientes de preparación de bebidas en paquetes individuales
impermeables al aire para uso en máquinas de bebidas. Por ejemplo,
los cartuchos o cápsulas conteniendo café molido compactado son
conocidos para uso en algunas máquinas de preparar café que se
denominan en general máquinas "espresso". En la producción de
café utilizando dichas máquinas de preparación, el cartucho de café
se coloca en una cámara de preparación y se pasa agua caliente a
través del cartucho a presiones relativamente altas, extrayendo por
ello los constituyentes aromáticos del café molido para producir la
bebida de café. Típicamente, dichas máquinas operan a una presión
superior a 6 x 10^{5} Pa. Las máquinas de preparación del tipo
descrito han sido hasta la fecha relativamente caras dado que los
componentes de la máquina, tal como las bombas de agua y las juntas
estancas, deben ser capaces de resistir las altas presiones.
EP1153561 y W097/17006 describen máquinas de
preparar bebidas que pueden recibir cartuchos conteniendo café en
polvo o torrefacto y molido para dispensar una bebida de café.
En WO01/58786 se describe un cartucho para la
preparación de bebidas que opera a una presión generalmente en el
rango de 0,7 a 2,0 x 10^{5} Pa. Sin embargo, el cartucho se diseña
para uso en una máquina de preparar bebidas para el mercado
comercial o industrial y es relativamente cara.
Se conoce proporcionar ingredientes de bebidas a
base de leche en cartuchos en forma de polvo u otra forma
deshidratada. Sin embargo, los consumidores indican consistentemente
que el uso de tales productos a base de leche en polvo afecta
adversamente al sabor, color y textura de la bebida final. Además,
no se puede usar productos lácteos en polvo para producir una
espuma a base de leche con una capa de aspecto auténtico como
desean los consumidores de bebidas tipo cappuccino. Varias máquinas
de preparar bebidas proporcionan un tubo de vapor o similar para
espumar una cantidad de leche. Sin embargo, la adición del tubo de
vapor aumenta el costo de la máquina y requiere unos medios para
generar vapor. La operación del tubo de vapor se debe realizar
manualmente y requiere experiencia para que tenga éxito. Además,
dado que se está usando vapor, es posible que el consumidor se
queme con el vapor o los componentes calientes de la máquina.
Además, el consumidor debe mantener un suministro de leche
disponible separado de la máquina y realizar un paso de proceso
adicional de un tipo diferente con el fin de producir una bebida de
tipo cappuccino. Esto aumenta la complejidad y el tiempo requerido
para producir tales bebidas.
Por lo tanto, sigue necesitándose un sistema
para la preparación de bebidas donde los cartuchos y la máquina de
preparar bebidas del sistema sean adecuados, en particular, para el
mercado doméstico en términos de costo, rendimiento y fiabilidad.
También se necesita una máquina de preparar bebidas para tal sistema
que sea simple de operar y de operación fiable y pueda producir un
amplio rango de tipos de bebidas.
Por consiguiente, la presente invención
proporciona un método de preparar una bebida incluyendo los pasos
de:
- a)
- introducir un primer cartucho conteniendo uno o varios ingredientes de bebida en una máquina de preparar bebidas;
- b)
- operar dicha máquina de preparar bebidas para pasar un medio acuoso a través del primer cartucho de bebida para dispensar una primera porción de dicha bebida a un receptáculo;
- c)
- introducir un segundo cartucho conteniendo uno o varios ingredientes de bebida en la máquina de preparar bebidas; y
- d)
- operar la máquina de preparar bebidas para pasar un medio acuoso a través del segundo cartucho de bebida para dispensar una segunda porción de dicha bebida al receptáculo;
caracterizado porque uno de los
cartuchos de bebida primero o segundo contiene un ingrediente
líquido a base de
leche.
Se entenderá que por el término "cartucho"
en el sentido en que se usa aquí se entiende cualquier paquete,
recipiente, bolsa o receptáculo que contenga uno o varios
ingredientes de bebida de la manera descrita. El cartucho puede ser
rígido, semirrígido o flexible.
Los cartuchos para uso en la presente invención
pueden contener uno o varios ingredientes de bebida adecuados para
la formación de una porción de un producto de bebida. Las porciones
de producto de bebida pueden ser, por ejemplo, una de café, té,
chocolate o una bebida a base de leche, incluyendo leche. Los
ingredientes de bebida pueden estar en polvo, molidos, a base de
hojas o líquidos. Los ingredientes de bebida pueden ser insolubles
o solubles. Los ejemplos incluyen café torrefacto y molido, hojas de
té, sólidos de cacao en polvo y sopa, bebidas líquidas a base de
leche, bebidas carbónicas y zumos de fruta concentrados.
Utilizando dos o más cartuchos para preparar una
bebida, se puede producir una gran variedad de bebidas con la misma
máquina de preparar bebidas. Además, cada cartucho se puede
optimizar para dispensar ingredientes de bebida particulares. En
particular, la capacidad de dispensar ingredientes líquidos a base
de leche permite la formación de bebidas que tienen un aspecto,
sabor y sensación auténticos en la boca que solamente han sido
posibles previamente utilizando sistemas no basados en cartuchos,
tales como el uso de un tubo de vapor separado para espumar
cantidades de leche. El método presente proporciona un sistema
fiable y fácil de operar para formar dichas bebidas.
Preferiblemente, uno de los cartuchos de bebida
primero o segundo contiene un ingrediente para formar una porción
preparada de una bebida.
Preferiblemente, el método incluye además el
paso de quitar el primer cartucho de bebida antes de introducir el
segundo cartucho de bebida.
En una realización, el ingrediente de bebida en
los cartuchos de bebida primero o segundo es café torrefacto y
molido. En otra realización, el ingrediente de bebida en los
cartuchos de bebida primero o segundo es té a base de hojas. En
otro, el ingrediente de bebida en los cartuchos de bebida primero o
segundo es un ingrediente de café líquido.
Preferiblemente, el ingrediente de bebida
líquido es un producto lácteo concentrado. Ventajosamente, el
producto lácteo concentrado es leche líquida concentrada.
Preferiblemente, la leche líquida concentrada contiene entre 25 y
40% de sólidos totales. Más preferiblemente, la leche líquida
concentrada contiene 30% de sólidos totales. Además,
preferiblemente, la leche líquida concentrada contiene entre 0,1 y
12% de grasa.
Preferiblemente, el método incluye además el
paso de espumar el único o los varios ingredientes a base de leche
líquidos durante la dispensación.
La presente invención también proporciona un
sistema de preparación de bebidas incluyendo una máquina de preparar
bebidas que tiene medios para recibir un rango de cartuchos de
bebida y medios para pasar un medio acuoso a través de dichos
cartuchos de bebida, un primer cartucho conteniendo uno o varios
ingredientes de bebida para preparar una primera porción de una
bebida, y un segundo cartucho conteniendo uno o varios ingredientes
de bebida para preparar una segunda porción de dicha bebida,
caracterizado porque uno de los cartuchos de bebida primero o
segundo contiene un ingrediente líquido a base de leche.
En la descripción siguiente los términos
"superior" e "inferior" y equivalentes se usarán para
describir la colocación relacional de los elementos de la
invención. Los términos "superior" e "inferior" y
equivalentes se deberán entender referidos al cartucho (u otros
componentes) en su orientación normal para introducción en una
máquina de preparación de bebidas y posterior dispensación como se
representa, por ejemplo, en la figura 4. En particular,
"superior" e "inferior" se refieren, respectivamente, a
posiciones relativas más próximas o más alejadas de una superficie
superior 11 del cartucho. Además, los términos "interior" y
"exterior" y equivalentes se usarán para describir la
colocación relacional de los elementos de la invención. Los términos
"interior" y "exterior" y equivalentes se deberán
entender referidos a posiciones relativas en el cartucho (u otros
componentes) que están, respectivamente, más próximas o más alejadas
de un centro o eje principal X del cartucho 1 (u otro
componente).
Ahora se describirán realizaciones de la
presente invención, a modo de ejemplo solamente, con referencia a
los dibujos anexos, en los que:
La figura 1 es un dibujo en sección transversal
de un elemento exterior de las realizaciones primera y segunda del
cartucho para uso con la presente invención.
La figura 2 es un dibujo en sección transversal
de un detalle del elemento exterior de la figura 1 mostrando una
extensión cilíndrica dirigida hacia dentro.
La figura 3 es un dibujo en sección transversal
de un detalle del elemento exterior de la figura 1 mostrando una
ranura.
La figura 4 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento exterior de la figura 1.
La figura 5 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento exterior de la figura 1 en una orientación
invertida.
La figura 6 es una vista en planta desde arriba
del elemento exterior de la figura 1.
La figura 7 es un dibujo en sección transversal
de un elemento interior de la primera realización del cartucho.
La figura 8 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento interior de la figura 7.
La figura 9 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento interior de la figura 7 en una orientación
invertida.
La figura 10 es una vista en planta desde arriba
del elemento interior de la figura 7.
La figura 11 es un dibujo en sección transversal
de la primera realización del cartucho en una posición montada.
La figura 12 es un dibujo en sección transversal
de un elemento interior de la segunda realización del cartucho.
La figura 13 es un dibujo en sección transversal
de un detalle del elemento interior de la figura 12 mostrando un
agujero.
La figura 14 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento interior de la figura 12.
La figura 15 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento interior de la figura 12 en una orientación
invertida.
La figura 16 es otro dibujo en sección
transversal del elemento interior de la figura 12.
La figura 17 es un dibujo en sección transversal
de otro detalle del elemento interior de la figura 12 mostrando una
entrada de aire.
La figura 18 es un dibujo en sección transversal
de la segunda realización del cartucho en una posición montada.
La figura 19 es un dibujo en sección transversal
de un elemento exterior de las realizaciones tercera y cuarta del
cartucho para uso con la presente invención.
La figura 20 es un dibujo en sección transversal
de un detalle del elemento exterior de la figura 19 mostrando una
extensión cilíndrica dirigida hacia dentro.
La figura 21 es una vista en planta desde arriba
del elemento exterior de la figura 19.
La figura 22 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento exterior de la figura 19.
La figura 23 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento exterior de la figura 19 en una orientación
invertida.
La figura 24 es un dibujo en sección transversal
de un elemento interior de la tercera realización del cartucho.
La figura 25 es una vista en planta desde arriba
del elemento interior de la figura 24.
La figura 26 es un dibujo en sección transversal
de un detalle del elemento interior de la figura 24 mostrando un
reborde interior vuelto hacia dentro.
La figura 27 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento interior de la figura 24.
La figura 28 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento interior de la figura 24 en una orientación
invertida.
La figura 29 es un dibujo en sección transversal
de la tercera realización del cartucho en una posición montada.
La figura 30 es un dibujo en sección transversal
de un elemento interior de la cuarta realización del cartucho.
La figura 31 es una vista en planta desde arriba
del elemento interior de la figura 30.
La figura 32 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento interior de la figura 30.
La figura 33 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento interior de la figura 30 en una orientación
invertida.
La figura 34 es un dibujo en sección transversal
de la cuarta realización del cartucho en una posición montada.
La figura 35 es una vista en perspectiva frontal
de una máquina de preparación de bebidas para uso con la presente
invención.
La figura 36 es una vista en perspectiva frontal
de la máquina de la figura 35 con una cabeza de cartucho en una
posición abierta.
La figura 37 es una vista posterior en
perspectiva de la máquina de la figura 35 con algunas partes
omitidas para mayor claridad.
La figura 38 es otra vista posterior en
perspectiva de la máquina de la figura 35 con algunas partes
omitidas para mayor claridad.
La figura 39 es una vista en perspectiva de la
cabeza de cartucho de la máquina de la figura 35 con algunas partes
omitidas para mayor claridad.
La figura 40 es otra vista en perspectiva de la
cabeza de cartucho de la máquina de la figura 35 con algunas partes
omitidas para mayor claridad.
La figura 41 es una vista en sección transversal
de la cabeza de cartucho en una posición cerrada.
La figura 42 es una vista en sección transversal
de la cabeza de cartucho en una posición abierta.
La figura 43 es una disposición esquemática de
la máquina de la figura 35.
Las figuras 44a y 44b son disposiciones
esquemáticas de medios de reconocimiento de código primeros y
segundos para la máquina de la figura 35.
La figura 45 es una vista en planta de una
bebida de la presente invención incluyendo un código de barras.
La figura 46a es un gráfico de la concentración
en función del tiempo de ciclo operativo.
La figura 46b es un gráfico de la espumabilidad
en función del tiempo de ciclo operativo.
Y la figura 46c es un gráfico de la temperatura
en función del tiempo de ciclo operativo.
Como se representa en la figura 11, el cartucho
1 para uso con presente invención incluye en general un elemento
exterior 2, un elemento interior 3 y un laminado 5. El elemento
exterior 2, el elemento interior 3 y el laminado 5 están montados
formando el cartucho 1 que tiene un interior 120 para contener uno o
varios ingredientes de bebida, una entrada 121, una salida 122 y un
recorrido de flujo de bebida que enlaza la entrada 121 con la
salida 122 y que pasa por el interior 120. La entrada 121 y la
salida 122 están selladas inicialmente por el laminado 5 y se abren
durante el uso perforando o cortando el laminado 5. El recorrido de
flujo de bebida se define por interrelaciones espaciales entre el
elemento exterior 2, el elemento interior 3 y el laminado 5 como se
explica a continuación. Se puede incluir opcionalmente otros
componentes en el cartucho 1, tal como un filtro 4, como se
describirá mejor a continuación.
Una primera versión del cartucho 1 para uso en
la presente invención se representa en las figuras 1 a 11. La
primera versión del cartucho 1 está destinada en particular a uso al
dispensar productos filtrados tal como café torrefacto y molido o
té en hojas. Sin embargo, esta versión del cartucho 1 y las otras
versiones descritas más adelante se pueden usar con otros productos
tal como chocolate, café, té, edulcorantes, refrescos,
aromatizantes, bebidas alcohólicas, leche aromatizada, zumos de
fruta, extractos, salsas y postres.
Como se puede ver en la figura 5, la forma
general del cartucho 1 es generalmente circular o de disco, siendo
el diámetro del cartucho 1 considerablemente mayor que su altura. Un
eje principal X pasa por el centro del elemento exterior como se
representa en la figura 1. Típicamente el diámetro general del
elemento exterior 2 es 74,5 mm \pm 6 mm y la altura general es 16
mm \pm 3 mm. Típicamente el volumen del cartucho 1 cuando está
montado es de 30,2 ml \pm 20%.
El elemento exterior 2 incluye en general una
campana en forma de cuenco 10 que tiene una pared anular curvada
13, una parte superior cerrada 11 y un fondo abierto 12. El diámetro
del elemento exterior 2 es más pequeño en la parte superior 11 en
comparación con el diámetro en el fondo 12, que resulta de un
abocinamiento de la pared anular 13 cuando pasa de la parte
superior cerrada 11 al fondo abierto 12. La pared anular 13 y la
parte inferior cerrada 11 definen conjuntamente un receptáculo que
tiene un interior 34.
Se ha previsto una extensión cilíndrica hueca
dirigida hacia dentro 18 en la parte superior cerrada 11 centrada
en el eje principal X. Como se muestra más claramente en la figura
2, la extensión cilíndrica 18 incluye un perfil escalonado que
tiene porciones primera, segunda y tercera 19, 20 y 21. La primera
porción 19 es cilíndrica circular recta. La segunda porción 20 es
de forma frustocónica y está ahusada hacia dentro. La tercera
porción 21 es otro cilindro circular recto y se cierra por una cara
inferior 31. El diámetro de las porciones primera, segunda y
tercera 19, 20 y 21 disminuye incrementalmente de tal manera que el
diámetro de la extensión cilíndrica 18 disminuya al pasar de la
parte superior 11 a la cara inferior cerrada 31 de la extensión
cilíndrica 18. Un saliente generalmente horizontal 32 se forma en
la extensión cilíndrica 18 en la unión entre las porciones segunda
y tercera 20 y 21.
Se ha formado un saliente que se extiende hacia
fuera 33 en el elemento exterior 2 hacia el fondo 12. El saliente
que se extiende hacia fuera 33 forma una pared secundaria 15 coaxial
con la pared anular 13 para definir una pista anular que forma un
colector 16 entre la pared secundaria 15 y la pared anular 13. El
colector 16 pasa alrededor de la circunferencia del elemento
exterior 2. Se ha previsto una serie de ranuras 17 en la pared
anular 13 a nivel con el colector 16 para proporcionar comunicación
de gas y líquido entre el colector 16 y el interior 34 del elemento
exterior 2. Como se representa en la figura 3, las ranuras 17
incluyen hendiduras verticales en la pared anular 13. Se ha
previsto entre 20 y 40 ranuras. En la realización representada se
ha previsto treinta y siete ranuras 17 equiespaciadas en general
alrededor de la circunferencia del colector 16. Las ranuras 17
tienen preferiblemente entre 1,4 y 1,8 mm de longitud. Típicamente
la longitud de cada ranura es 1,6 mm, que representa 10% de la
altura general del elemento exterior 2. La anchura de cada ranura
es de entre 0,25 y 0,35 mm. Típicamente, la anchura de cada ranura
es 0,3 mm. La anchura de las ranuras 17 es suficientemente estrecha
para evitar que los ingredientes de bebida pasen a su través al
colector 16 durante el almacenamiento o durante el uso.
Se ha formado una cámara de entrada 26 en el
elemento exterior 2 en la periferia del elemento exterior 2. Se ha
previsto una pared cilíndrica 27, como se representa muy claramente
en la figura 5, que define la cámara de entrada 26 dentro, y divide
la cámara de entrada 26, del interior 34 del elemento exterior 2. La
pared cilíndrica 27 tiene una cara superior cerrada 28 que se forma
en un plano perpendicular al eje principal X y un extremo inferior
abierto 29 coplanar con el fondo 12 del elemento exterior 2. La
cámara de entrada 26 comunica con el colector 16 a través de dos
ranuras 30 como se representa en la figura 1. Alternativamente, se
puede usar entre una y cuatro ranuras para comunicar entre el
colector 16 y la cámara de entrada 26.
Un extremo inferior del saliente que se extiende
hacia fuera 33 está provisto de una pestaña que se extiende hacia
fuera 35 y que se extiende perpendicularmente al eje principal X.
Típicamente la pestaña 35 tiene una anchura de entre 2 y 4 mm. Una
porción de la pestaña 35 está ampliada para formar un asidero 24 con
el que se puede sujetar el elemento exterior 2. El asidero 24 está
provisto de un reborde vuelto hacia arriba 25 para mejorar el
agarre.
El elemento exterior 2 se forma como una sola
pieza integral de polietileno de alta densidad, polipropileno,
poliestireno, poliéster, o un laminado de dos o más de estos
materiales. Un polipropileno adecuado es el rango de polímeros que
se puede adquirir de DSM UK Limited (Redditch, Reino Unido). El
elemento exterior puede ser opaco, transparente o translúcido. El
proceso de fabricación puede ser moldeo por inyección.
El elemento interior 3 representado en las
figuras 7 a 10 incluye un bastidor anular 41 y un embudo cilíndrico
que se extiende hacia abajo 40. Un eje principal X pasa por el
centro del elemento interior 3 como se representa en la figura
7.
Como se representa bien en la figura 8, el
bastidor anular 41 incluye un reborde exterior 51 y un cubo interior
52 unidos por diez radios radiales equiespaciados 53. El cubo
interior 52 es integral y se extiende desde el embudo cilíndrico
40. Se ha formado agujeros de filtración 55 en el bastidor anular 41
entre los radios radiales 53. Un filtro 4 está dispuesto en el
bastidor anular 41 de manera que cubra los agujeros de filtración
55. El filtro se hace preferiblemente de un material con una alta
resistencia en húmedo, por ejemplo un material de fibra no tejido
de poliéster. Otros materiales que se puede usar incluyen un
material celulósico impermeable al agua, tal como un material
celulósico incluyendo fibras tejidas de papel. Las fibras tejidas de
papel se pueden mezclar con fibras de polipropileno, cloruro de
polivinilo y/o polietileno. La incorporación de estos materiales
plásticos al material celulósico hace que el material celulósico sea
termosellable. El filtro 4 también se puede tratar o recubrir con
un material que se active por calor y/o presión de manera que se
pueda sellar al bastidor anular 41 de esta forma.
Como se representa en el perfil en sección
transversal de la figura 7, el cubo interior 52 está situado en una
posición más baja que el reborde exterior 51, dando lugar a que el
bastidor anular 41 tenga un perfil más bajo inclinado.
La superficie superior de cada radio 53 está
provista de una hoja vertical 54 que divide un espacio vacío encima
del bastidor anular 41 en una pluralidad de pasos 57. Cada paso 57
está delimitado a ambos lados por una hoja 54 y en una cara
inferior por el filtro 4. Los pasos 57 se extienden desde el reborde
exterior 51 hacia abajo, y se abren, al embudo cilíndrico 40 en
agujeros 56 definidos por los extremos interiores de las hojas
54.
El embudo cilíndrico 40 incluye un tubo exterior
42 que rodea un pico de descarga interior 43. El tubo exterior 42
forma el exterior del embudo cilíndrico 40. El pico de descarga 43
está unido al tubo exterior 42 en un extremo superior del pico de
descarga 43 por medio de una pestaña anular 47. El pico de descarga
43 incluye en un extremo superior una entrada 45 que comunica con
los agujeros 56 de los pasos 57 y en un extremo inferior una salida
44 a través de la que la bebida preparada se descarga a una copa u
otro receptáculo. El pico de descarga 43 incluye una porción
frustocónica 48 en un extremo superior y una porción cilíndrica 58
en un extremo inferior. La porción cilíndrica 58 puede tener un
ligero ahusamiento de tal manera que se estreche hacia la salida
44. La porción frustocónica 48 contribuye a canalizar la bebida de
los pasos 57 hacia la salida 44 sin inducir turbulencia en la
bebida. Una superficie superior de la porción frustocónica 48 está
provista de cuatro hojas de soporte 49 equiespaciadas alrededor de
la circunferencia del embudo cilíndrico 40. Las hojas de soporte 49
definen canales 50 entremedio. Los bordes superiores de las hojas de
soporte 49 están a nivel entre sí y perpendiculares al eje
principal X.
El elemento interior 3 se puede formar como una
sola pieza integral de polipropileno o un material similar como se
ha descrito anteriormente y por moldeo por inyección de la misma
manera que el elemento exterior 2.
Alternativamente, el elemento interior 3 y/o el
elemento exterior 2 se pueden hacer de un polímero biodegradable.
Los ejemplos de materiales adecuados incluyen polietileno degradable
(por ejemplo, SPITEK suministrado por Symphony Environmental,
Borehamwood, Reino Unido), poliéster amida biodegradable (por
ejemplo, BAK 1095 suministrado por Symphony Environmental), ácidos
polilácticos (PLA suministrado por Cargil, Minnesota, EE.UU.),
polímeros a base de almidón, derivados de celulosa y
polipéptidos.
El laminado 5 se forma a partir de dos capas,
una primera capa de aluminio y una segunda capa de polipropileno
fundido. La capa de aluminio es de entre 0,02 y 0,07 mm de grosor.
La capa de polipropileno fundido es de entre 0,025 y 0,065 mm de
grosor. En una realización la capa de aluminio es 0,06 mm y la capa
de polipropileno es 0,025 mm de grosor. Este laminado es
especialmente ventajoso porque tiene una alta resistencia a la
ondulación durante el montaje. Como resultado, el laminado 5 se
puede precortar al tamaño y la forma correctos y después transferir
a la estación de montaje en la línea de producción sin experimentar
distorsión. En consecuencia, el laminado 5 es especialmente
adecuado para soldadura. Se puede usar otros materiales laminados
incluyendo laminados de PET/aluminio/PP, PE/EVOH/PP,
PET/metalizado/PP y aluminio/PP. Se puede usar material laminado en
rollo en lugar de material cortado a troquel.
El cartucho 1 se puede cerrar con una tapa
rígida o semirrígida en lugar de un laminado flexible.
El montaje del cartucho 1 implica los pasos
siguientes:
- a)
- el elemento interior 3 se introduce en el elemento exterior 2;
- b)
- el filtro 4 se corta a forma y coloca sobre el elemento interior 3 de manera que se reciba sobre el embudo cilíndrico 40 y descanse sobre el bastidor anular 41;
- c)
- el elemento interior 3, el elemento exterior 2 y el filtro 4 se unen por soldadura ultrasónica;
- d)
- el cartucho 1 se llena de uno o varios ingredientes de bebida;
- e)
- el laminado 5 se fija al elemento exterior 2.
Estos pasos se explicarán con mayor detalle a
continuación.
El elemento exterior 2 está orientado con el
fondo abierto 12 dirigido hacia arriba. El elemento interior 3 se
introduce después en el elemento exterior 2 recibiéndose el reborde
exterior 51 como un ajuste flojo en una extensión axial 14 en la
parte superior 11 del cartucho 1. La extensión cilíndrica 18 del
elemento exterior 2 se recibe al mismo tiempo en la porción
superior del embudo cilíndrico 40 del elemento interior 3. La
tercera porción 21 de la extensión cilíndrica 18 asienta dentro del
embudo cilíndrico 40 con la cara inferior cerrada 31 de la
extensión cilíndrica 18 apoyando sobre las hojas de soporte 49 del
elemento interior 3. El filtro 4 se coloca después sobre el
elemento interior 3 de tal manera que el material de filtro contacte
el reborde anular 51. A continuación se utiliza un proceso de
soldadura ultrasónica para unir el filtro 4 al elemento interior 3
y al mismo tiempo, y en el mismo paso de proceso, el elemento
interior 3 al elemento exterior 2. El elemento interior 3 y el
filtro 4 se sueldan alrededor del reborde exterior 51. El elemento
interior 3 y el elemento exterior 2 se unen por medio de líneas de
soldadura alrededor del reborde exterior 51 y también los bordes
superiores de las hojas 54.
Como se muestra más claramente en la figura 11,
el elemento exterior 2 y el elemento interior 3 cuando están unidos
definen un espacio vacío 130 en el interior 120 debajo de la pestaña
anular 41 y fuera del embudo cilíndrico 40 que forma una cámara de
filtración. La cámara de filtración 130 y los pasos 57 encima del
bastidor anular 41 están separados por el papel filtro 4.
La cámara de filtración 130 contiene el único o
los varios ingredientes de bebida 200. El único o los varios
ingredientes de bebida se empaquetan en la cámara de filtración 130.
Para una bebida de tipo filtrado los ingredientes son típicamente
café torrefacto y molido u hojas de té. La densidad de envasado de
los ingredientes de bebida en la cámara de filtración 130 se puede
variar según se desee. Típicamente, para un producto de café
filtrado la cámara de filtración contiene entre 5,0 y 10,2 gramos de
café torrefacto y molido en un lecho de filtración de típicamente 5
a 14 mm de grosor. Opcionalmente, el interior 120 puede contener uno
o varios cuerpos, tal como esferas, que se pueden mover libremente
dentro del interior 120 para facilitar la mezcla induciendo
turbulencia y rompiendo los depósitos de ingredientes de bebida
durante la descarga de la bebida.
El laminado 5 se fija después al elemento
exterior 2 formando una soldadura 126 alrededor de la periferia del
laminado 5 para unir el laminado 5 a la superficie inferior de la
pestaña que se extiende hacia fuera 35. La soldadura 126 se
extiende para sellar el laminado 5 contra el borde inferior de la
pared cilíndrica 27 de la cámara de entrada 26. Además, se forma
una soldadura 125 entre el laminado 5 y el borde inferior del tubo
exterior 42 del embudo cilíndrico 40. El laminado 5 forma la pared
inferior de la cámara de filtración 130 y también sella la cámara
de entrada 26 y el embudo cilíndrico 40. Sin embargo, existe un
pequeño intervalo 123 antes de la dispensación entre el laminado 5
y el borde inferior del pico de descarga 43. Se puede usar varios
métodos de soldadura, tales como soldadura por calor y ultrasónica,
dependiendo de las características del material del laminado 5.
Ventajosamente, el elemento interior 3 se
extiende entre el elemento exterior 2 y el laminado 5. El elemento
interior 3 se forma a partir de un material de rigidez relativa, tal
como polipropileno. Como tal, el elemento interior 3 forma un
elemento de soporte de carga que actúa para mantener el laminado 5 y
el elemento exterior 2 separados cuando se comprime el cartucho 1.
Se prefiere que el cartucho 1 se someta a una carga compresiva de
entre 130 y 280N durante el uso. La fuerza de compresión actúa para
evitar que el cartucho falle bajo presurización interior y también
sirve para comprimir el elemento interior 3 y elemento exterior 2
conjuntamente. Esto garantiza que las dimensiones interiores de los
pasos y agujeros en el cartucho 1 sean fijas e incapaces de cambiar
durante la presurización del
cartucho 1.
cartucho 1.
Para utilizar el cartucho 1, en primer lugar se
introduce en una máquina de preparación de bebidas (que se
describirá con más detalle a continuación) y la entrada 121 y la
salida 122 se abren por elementos perforantes de la máquina de
preparación de bebidas que perforan y pliegan de nuevo el laminado
5. Un medio acuoso, típicamente agua, a presión entra en el
cartucho 1 a través de la entrada 121 a la cámara de entrada 26 a
una presión de entre 0,1-2,0 bar. Desde allí el
agua se dirige por las ranuras 30 y dando la vuelta al colector 16 y
a la cámara de filtración 130 del cartucho 1 a través de la
pluralidad de ranuras 17. El agua es empujada radialmente hacia
dentro a través de la cámara de filtración 130 y se mezcla con los
ingredientes de bebida 200 contenidos en ella. El agua es empujada
al mismo tiempo hacia arriba a través de los ingredientes de bebida.
La bebida formada por el paso del agua a través de los ingredientes
de bebida pasa por el filtro 4 y los agujeros de filtración 55 a
los pasos 57 que están encima del bastidor anular 41. El sellado del
filtro 4 sobre los radios 53 y la soldadura del reborde 51 con el
elemento exterior 2 garantiza que no haya cortocircuitos y que toda
la bebida tenga que pasar por el filtro 4.
La bebida fluye después hacia abajo a lo largo
de los pasos radiales 57 formados entre las hojas 54 y por los
agujeros 56 y al embudo cilíndrico 40. La bebida pasa a lo largo de
los canales 50 entre las hojas de soporte 47 y baja por el pico de
descarga 43 a la salida 44 donde la bebida se descarga a un
receptáculo tal como una taza.
Preferiblemente, la máquina de preparación de
bebidas incluye un dispositivo de purga de aire, donde el aire
comprimido es empujado a través del cartucho 1 al final del ciclo
operativo para expulsar la bebida restante al receptáculo.
Una segunda versión del cartucho 1 se representa
en las figuras 12 a 18. La segunda versión del cartucho 1 está
destinada especialmente para uso al dispensar productos de tipo
espresso tal como café torrefacto y molido donde es deseable
producir una bebida que tiene una capa superior de diminutas
burbujas denominadas crema. Muchas de las características de la
segunda versión del cartucho 1 son las mismas que las de la primera
versión y se han usado números análogos para hacer referencia a
características análogas. En la descripción siguiente se explicarán
las diferencias entre las versiones primera y segunda. Las
características comunes que funcionan de la misma manera no se
explicarán con detalle.
El elemento exterior 2 es de la misma
construcción que en la primera versión del cartucho 1 y como se
representa en las figuras 1 a 6.
El bastidor anular 41 del elemento interior 3 es
el mismo que en la primera versión. Además, un filtro 4 está
dispuesto en el bastidor anular 41 para cubrir los agujeros de
filtración 55. El tubo exterior 42 del embudo cilíndrico 40 también
es como antes. Sin embargo, hay varias diferencias en la
construcción del elemento interior 2 de la segunda versión en
comparación con la primera versión. Como se representa en la figura
16, el pico de descarga 43 está provisto de un tabique 65 que sube
en parte por el pico de descarga 43 de la salida 44. El tabique 65
contribuye a evitar que la bebida se esparza y/o salpique cuando
salga del pico de descarga 43. El perfil del pico de descarga 43
también es diferente e incluye un perfil escalonado con una pata
curvada distinta 66 cerca de un extremo superior del tubo 43.
Se ha previsto un reborde 67 que se alza desde
la pestaña anular 47 uniendo el tubo exterior 42 al pico de
descarga 43. El reborde 67 rodea la entrada 45 al pico de descarga
43 y define un canal anular 69 entre el reborde 67 y la porción
superior del tubo exterior 42. El reborde 67 está provisto de un
saliente dirigido hacia dentro 68. En un punto alrededor de la
circunferencia del reborde 67 se ha previsto un agujero 70 en forma
de una ranura que se extiende desde un borde superior del reborde 67
a un punto marginalmente debajo del nivel del saliente 68 como se
muestra muy claramente en las figuras 12 y 13. La ranura tiene una
anchura de 0,64 mm.
En la pestaña anular 47 se ha dispuesto una
entrada de aire 71 alineada circunferencialmente con el agujero 70
como se representa en las figuras 16 y 17. La entrada de aire 71
incluye un agujero que pasa a través de la pestaña 47 de manera que
proporcione comunicación entre un punto encima de la pestaña 47 y el
espacio vacío debajo de la pestaña 47 entre el tubo exterior 42 y
el pico de descarga 43. Preferiblemente, y como se representa, la
entrada de aire 71 incluye una porción frustocónica superior 73 y
una porción cilíndrica inferior 72. La entrada de aire 71 se forma
típicamente por una herramienta de molde tal como un pasador. El
perfil ahusado de la entrada de aire 71 permite quitar la
herramienta de molde más fácilmente del componente moldeado. La
pared del tubo exterior 42 cerca de la entrada de aire 71 se
configura para formar una canaleta 75 que conduce desde la entrada
de aire 71 a la entrada 45 del pico de descarga 43. Como se
representa en la figura 17, entre la entrada de aire 71 y la
canaleta 75 se forma un saliente inclinado 74 para garantizar que el
chorro de bebida que sale de la ranura 70 no caiga inmediatamente
sobre la superficie superior de la pestaña 47 en la proximidad
inmediata de la entrada de aire 71.
El procedimiento de montaje de la segunda
versión del cartucho 1 es similar al montaje de la primera versión.
Sin embargo, hay algunas diferencias. Como se representa en la
figura 18, la tercera porción 21 de la extensión cilíndrica 18 está
asentada dentro del reborde de soporte 67 en vez de contra las hojas
de soporte. El saliente 32 de la extensión cilíndrica 18 entre la
segunda porción 20 y la tercera porción 21 apoya sobre el borde
superior del reborde de soporte 67 del elemento interior 3. Así se
forma una zona de interface 124 entre el elemento interior 3 y el
elemento exterior 2 incluyendo entre la extensión cilíndrica 18 y el
reborde de soporte 67 una junta estanca frontal que se extiende
alrededor de casi toda la circunferencia del cartucho 1. No
obstante, la junta estanca entre la extensión cilíndrica 18 y el
reborde de soporte 67 no es estanca a los fluidos puesto que la
ranura 70 en el reborde de soporte 67 se extiende a través del
reborde de soporte 67 y hacia abajo a un punto marginalmente debajo
del saliente 68. En consecuencia, el ajuste de interface entre la
extensión cilíndrica 18 y el reborde de soporte 67 transforma la
ranura 70 en un agujero 128, como se muestra muy claramente en la
figura 18, proporcionando comunicación de gas y líquido entre el
canal anular 69 y el pico de descarga 43. El agujero es típicamente
de 0,64 mm de ancho por 0,69 mm de largo.
La operación de la segunda versión del cartucho
1 para dispensar una bebida es similar a la operación de la primera
versión pero con algunas diferencias. La bebida en los pasos
radiales 57 fluye hacia abajo a lo largo de los pasos 57 formados
entre las hojas 54 y a través de los agujeros 56 y al canal anular
69 del embudo cilíndrico 40. Desde el canal anular 69 la bebida es
empujada a presión a través del agujero 128 por la contrapresión de
bebida que se recoge en la cámara de filtración 130 y los pasos 57.
La bebida es empujada así a través del agujero 128 como un chorro y
a una cámara de expansión formada por el extremo superior del pico
de descarga 43. Como se representa en la figura 18, el chorro de
bebida pasa directamente sobre la entrada de aire 71. Cuando la
bebida entra en el pico de descarga 43, la presión del chorro de
bebida cae. Como resultado, se aspira aire a la corriente de bebida
en forma de una multitud de pequeñas burbujas de aire cuando el aire
es aspirado a través de la entrada de aire 71. El chorro de bebida
que sale del agujero 128 es canalizado hacia abajo a la salida 44
donde la bebida se descarga a un receptáculo tal como una copa donde
las burbujas de aire forman la crema deseada. Así, el agujero 128 y
la entrada de aire 71 forman juntamente un eductor que actúa para
arrastrar aire a la bebida. El flujo de bebida al eductor se deberá
mantener tan suave como sea posible para reducir las pérdidas de
presión. Ventajosamente, las paredes del eductor deberán ser
cóncavas para reducir las pérdidas debidas a rozamiento por
"efecto pared". La tolerancia dimensional del agujero 128 es
pequeña. Preferiblemente el tamaño del agujero es fijo más o menos
0,02 mm^{2}. Se puede disponer hilos, fibrillas u otras
irregularidades superficiales dentro o en la salida del eductor para
incrementar el área en sección transversal efectiva que se ha
hallado que incrementa el grado de arrastre de aire.
Una tercera versión del cartucho 1 se representa
en las figuras 19 a 29. La tercera versión del cartucho 1 está
diseñada especialmente para uso al dispensar productos solubles que
pueden estar en polvo, líquido, sirope, gel o una forma similar. El
producto soluble es disuelto por, o forma una suspensión en, un
medio acuoso tal como agua cuando el medio acuoso se pasa, durante
el uso, a través del cartucho 1. Los ejemplos de bebidas incluyen
chocolate, café, leche, té, sopa u otros productos rehidratables o
solubles-acuosos. Muchas de las características de
la tercera versión del cartucho 1 son las mismas que en las
versiones anteriores y se han usado números análogos para hacer
referencia a características análogas. En la descripción siguiente
se explicarán las diferencias entre las versiones tercera y
anteriores. No se explicarán con detalle las características
comunes que funcionan de la misma manera.
En comparación con el elemento exterior 2 de las
versiones anteriores, la extensión cilíndrica hueca dirigida hacia
dentro 18 del elemento exterior 2 de la tercera versión tiene un
diámetro general más grande como se representa en la figura 20. En
particular, el diámetro de la primera porción 19 es típicamente de
entre 16 y 18 mm en comparación con 13,2 mm para el elemento
exterior 2 de las versiones anteriores. Además, la primera porción
19 está provista de una superficie exterior convexa 19a, o
abombamiento, como se muestra muy claramente en la figura 20, cuya
función se describirá a continuación. Sin embargo, el diámetro de
las terceras porciones 21 de los cartuchos 1 es el mismo, lo que da
lugar a que el área del saliente 32 sea mayor en esta tercera
versión del cartucho 1. Típicamente el volumen del cartucho 1 cuando
está montado es 32,5 ml \pm20%.
El número y la colocación de las ranuras en el
extremo inferior de la pared anular 13 también es diferente. Se han
previsto entre 3 y 5 ranuras. En la realización representada en la
figura 23, se han previsto cuatro ranuras 36 equiespaciadas
alrededor de la circunferencia del colector 16. Las ranuras 36 son
ligeramente más anchas que en las versiones anteriores del cartucho
1 que son de entre 0,35 y 0,45 mm, preferiblemente 0,4 mm de
ancho.
En otros aspectos los elementos exteriores 2 de
los cartuchos 1 son los mismos.
La construcción del embudo cilíndrico 40 del
elemento interior 3 es la misma que en la primera versión del
cartucho 1 disponiéndose un tubo exterior 42, pico de descarga 45,
pestaña anular 47 y hojas de soporte 49. La única diferencia es que
el pico de descarga 45 se configura con una sección frustocónica
superior 92 y una sección cilíndrica inferior 93.
En contraposición a las versiones anteriores y
como se representa en las figuras 24 a 28, el bastidor anular 41 se
sustituye por una porción de faldilla 80 que rodea el embudo
cilíndrico 40 y está unida a él por medio de ocho largueros
radiales 87 que se unen al embudo cilíndrico 40 en o cerca de la
pestaña anular 47. Una extensión cilíndrica 81 de la porción de
faldilla 80 se extiende hacia arriba de los largueros 87 para
definir una cámara 90 con una cara superior abierta. Un reborde
superior 91 de la extensión cilíndrica 81 tiene un perfil vuelto
hacia dentro como se representa en la figura 26. Una pared anular 82
de la porción de faldilla 80 se extiende hacia abajo de los
largueros 87 para definir un canal anular 86 entre la porción de
faldilla 80 y el tubo exterior 42.
La pared anular 82 incluye en un extremo
inferior una pestaña exterior 83 que es perpendicular al eje
principal X. Un reborde 84 cuelga hacia abajo de una superficie
inferior de la pestaña 83 y contiene cinco agujeros 85 que están
equiespaciados circunferencialmente alrededor del reborde 84. Así,
el reborde 84 está provisto de un perfil inferior almenado.
Los agujeros 89 están dispuestos entre los
largueros 87 permitiendo la comunicación entre la cámara 90 y el
canal anular 86.
El procedimiento de montaje de la tercera
versión del cartucho 1 es similar al montaje de la primera versión
pero con algunas diferencias. El elemento exterior 2 y el elemento
interior 3 se encajan conjuntamente por empuje como se representa
en la figura 29 y retienen por medio de un dispositivo de ajuste por
salto en vez de soldarse conjuntamente. Al unir los dos elementos,
la extensión cilíndrica dirigida hacia dentro 18 se recibe dentro
de la extensión cilíndrica superior 81 de la porción de faldilla 80.
El elemento interior 3 se retiene en el elemento exterior 2 por
interenganche de rozamiento de la superficie exterior convexa 19a
de la primera porción 19 de la extensión cilíndrica 18 con el
reborde vuelto hacia dentro 91 de la extensión cilíndrica superior
81. Con el elemento interior 3 situado en el elemento exterior 2 se
define una cámara mezcladora 134 situada fuera de la porción de
faldilla 80. La cámara mezcladora 134 contiene los ingredientes de
bebida 200 antes de la dispensación. Se deberá observar que las
cuatro entradas 36 y los cinco agujeros 85 están escalonados
circunferencialmente uno con respecto a otro. La posición radial de
las dos partes una con relación a otra no se tiene que determinar o
fijar durante el montaje puesto que el uso de cuatro entradas 36 y
cinco agujeros 85 garantiza que se produzca desalineación entre las
entradas y los agujeros sea cual sea la colocación rotacional
relativa de los componentes.
El único o los varios ingredientes de bebida se
empaquetan en la cámara mezcladora 134 del cartucho. La densidad de
empaquetado de los ingredientes de bebida en la cámara mezcladora
134 se puede variar según se desee.
El laminado 5 se fija después al elemento
exterior 2 y el elemento interior 3 de la misma manera que la
descrita anteriormente en las versiones anteriores.
Durante el uso, entra agua en la cámara
mezcladora 134 a través de las cuatro ranuras 36 de la misma manera
que en las versiones anteriores del cartucho. El agua es empujada
radialmente hacia dentro a través de la cámara mezcladora y se
mezcla con los ingredientes de bebida que contiene. El producto se
disuelve o mezcla en el agua y forma la bebida en la cámara
mezcladora 134 y después es movida a través de los agujeros 85 al
canal anular 86 por la contrapresión de la bebida y el agua en la
cámara mezcladora 134. El escalonamiento circunferencial de las
cuatro ranuras de entrada 36 y los cinco agujeros 85 garantiza que
no puedan pasar chorros de agua radialmente directamente desde las
ranuras de entrada 36 a los agujeros 85 sin circular primero dentro
de la cámara mezcladora 134. De esta forma, se incrementa
considerablemente el grado y la consistencia de la disolución o
mezcla del producto. La bebida es empujada hacia arriba en el canal
anular 86, a través de los agujeros 89 entre los largueros 87 y a
la cámara 90. La bebida pasa de la cámara 90 a través de las
entradas 45 entre las hojas de soporte 49 al pico de descarga 43 y
hacia la salida 44 donde la bebida se descarga a un receptáculo tal
como una copa. El cartucho halla aplicación especial con
ingredientes de bebida en forma de líquidos viscosos o geles. En
una aplicación el cartucho 1 contiene un ingrediente de chocolate
líquido con una viscosidad de entre 1700 y 3900 mPa a temperatura
ambiente y entre 5000 y 10000 mPa a 0°C y unos sólidos refractivos
de 67 Brix \pm3. En otra aplicación el cartucho 1 contiene café
líquido con una viscosidad de entre 70 y 2000 mPa a temperatura
ambiente y entre 80 y 5000 mPa a 0°C donde el café tiene un nivel
total de sólidos de entre 40 y 70%. El ingrediente de café líquido
puede contener entre 0,1 y 2,0% en peso de bicarbonato sódico,
preferiblemente entre 0,5 y 1,0 en peso. El bicarbonato sódico sirve
para mantener el nivel de pH del café a o por debajo de 4,8
permitiendo una duración en almacén de los cartuchos llenos de café
de hasta 12 meses.
Una cuarta versión del cartucho 1 se representa
en las figuras 30 a 34. La cuarta versión del cartucho 1 está
diseñada especialmente para uso al dispensar productos líquidos
tales como leche líquida concentrada. Muchas de las características
de la cuarta versión del cartucho 1 son las mismas que en las
versiones anteriores y se han usado números análogos para hacer
referencia a características análogas. En la descripción siguiente
se explicarán las diferencias entre las versiones cuarta y
anteriores. No se explicará con detalle las características comunes
que funcionan de la misma manera.
El elemento exterior 2 es el mismo que en la
tercera versión del cartucho 1 y como se representa en las figuras
19 a 23.
El embudo cilíndrico 40 del elemento interior 3
es similar al representado en la segunda versión del cartucho 1
pero con algunas diferencias. Como se representa en la figura 30, el
pico de descarga 43 se configura con una sección frustocónica
superior 106 y una sección cilíndrica inferior 107. Se han previsto
tres nervios axiales 105 en la superficie interior del pico de
descarga 43 para dirigir la bebida dispensada hacia abajo hacia la
salida 44 y evitar que la bebida descargada gire dentro del pico. En
consecuencia, los nervios 105 hacen de deflectores. Como en la
segunda versión del cartucho 1, se ha dispuesto una entrada de aire
71 a través de la pestaña anular 47. Sin embargo, la canaleta 75
debajo de la entrada de aire 71 es más alargada que en la segunda
versión.
Se ha previsto una porción de faldilla 80
parecida a la representada en la tercera versión del cartucho 1
descrita anteriormente. Se han previsto entre 5 y 12 agujeros 85 en
el reborde 84. Típicamente se prevén diez agujeros en vez de los
cinco dispuestos en la tercera versión del cartucho 1.
Se ha previsto una copa anular 100 que se
extiende desde y es integral con la pestaña 83 de la porción de
faldilla 80. La copa anular 100 incluye un cuerpo abocinado 101 con
una boca superior abierta 104 que se dirige hacia arriba. Cuatro
agujeros de alimentación 103 representados en las figuras 30 y 31
están situados en el cuerpo 101 en o cerca del extremo inferior de
la copa 100 donde se une a la porción de faldilla 80.
Preferiblemente, los agujeros de alimentación están equiespaciados
alrededor de la circunferencia de la copa 100.
El laminado 5 es del tipo antes descrito en las
realizaciones anteriores.
El procedimiento de montaje de la cuarta versión
del cartucho 1 es el mismo que el de la tercera versión.
La operación de la cuarta versión del cartucho
es similar a la de la tercera versión. El agua entra en el cartucho
1 y la cámara mezcladora 134 de la misma manera que antes. Allí el
agua se mezcla y diluye con el producto líquido que después es
expulsado por debajo de la copa y a través de los agujeros 85 hacia
la salida 44 como se ha descrito anteriormente. La proporción del
producto líquido se contiene inicialmente dentro de la copa anular
100 como se representa en la figura 34 y no se somete a dilución
inmediata por el agua que entra en la cámara mezcladora 134. El
producto líquido diluido en la parte inferior de la cámara
mezcladora 134 tenderá a salir a través de los agujeros 85 en vez
de ser empujado hacia arriba y a la copa anular 100 a través de la
boca superior 104. En consecuencia, el producto líquido en la copa
anular 100 permanecerá relativamente concentrado durante las etapas
iniciales del ciclo operativo en comparación con el producto en la
parte inferior de la cámara mezcladora 134. El producto líquido en
la copa anular 100 cae por gravedad a través de los agujeros de
alimentación 103 a la corriente de producto que sale de la cámara
mezcladora 134 a través de los agujeros 85 y debajo de la copa 100.
La copa anular 100 actúa para nivelar la concentración del producto
líquido diluido que entra en el embudo cilíndrico 40 manteniendo de
nuevo una proporción del producto líquido concentrado y liberándolo
a la corriente de líquido saliente de forma más estable durante el
ciclo operativo como se ilustra en la figura 46a donde la
concentración de la leche medida como porcentaje de sólidos totales
presentes se representa durante un ciclo operativo de
aproximadamente 15 segundos. La línea a ilustra el perfil de
concentración con la copa 110, mientras que la línea b ilustra un
cartucho sin la copa 100. Como se puede ver, el perfil de
concentración con la copa 100 es más incluso durante el ciclo
operativo y no hay gran caída inmediata de la concentración como se
produce sin la copa 100. La concentración inicial de la leche es
típicamente 30-35% SS y al final del ciclo 10% SS.
Esto da lugar a una relación de dilución de aproximadamente 3 a 1,
aunque son posibles relaciones de dilución de entre 1 a 1 y 6 a 1
con la presente invención. Para otros ingredientes de bebida
líquidos, las concentraciones pueden variar. Por ejemplo, para
chocolate líquido, la concentración inicial es aproximadamente 67%
SS y al final del ciclo 12-15% SS. Esto da lugar a
una relación de dilución (relación de medio acuoso a ingrediente de
bebida en la bebida dispensada) de aproximadamente 5 a 1, aunque
son posibles relaciones de dilución de entre 2 a 1 y 10 a 1 con la
presente invención. Para café líquido, la concentración inicial es
entre 40-67% y la concentración al final de la
dispensación es 1-2% SS. Esto da lugar a una
relación de dilución de entre 20 a 1 y 70 a 1, aunque son posibles
relaciones de dilución de entre 10 a 1 y 100 a 1 con la presente
invención.
Desde el canal anular 86 la bebida es empujada a
presión a través del agujero 128 por la contrapresión de la bebida
que se recoge en la cámara de filtración 134 y la cámara 90. La
bebida es empujada así a través del agujero 128 como un chorro y a
una cámara de expansión formada por el extremo superior del pico de
descarga 43. Como se representa en la figura 34, el chorro de
bebida pasa directamente por la entrada de aire 71. Cuando la
bebida entra en el pico de descarga 43, la presión del chorro de
bebida disminuye. Como resultado, se aspira aire a la corriente de
bebida en forma de múltiples burbujas de aire pequeñas cuando el
aire es aspirado a través de la entrada de aire 71. El chorro de
bebida que sale del agujero 128 es canalizado hacia abajo a la
salida 44 donde la bebida se descarga a un receptáculo tal como una
copa donde las burbujas de aire forman el aspecto espumoso
deseado.
Ventajosamente, el elemento interior 3, el
elemento exterior 2, el laminado 5 y el filtro 4 se pueden
esterilizar fácilmente debido a que los componentes son separables
y no incluyen individualmente pasos tortuosos o hendiduras
estrechas. Más bien, solamente después de unir los componentes,
después de la esterilización, es cuando se forman los pasos
necesarios. Esto es especialmente importante donde el ingrediente de
bebida es un producto lácteo tal como leche líquida
concentrada.
La cuarta realización del cartucho de bebida es
especialmente ventajosa para dispensar un producto lácteo líquido
concentrado tal como leche líquida. Previamente se facilitaban
productos lácteos en polvo en forma de bolsitas a añadir a una
bebida previamente preparada. Sin embargo, para un tipo de bebida
cappuccino hay que espumar la leche. Esto se lograba previamente
pasando vapor a través de un producto de leche líquida. Sin
embargo, para esto hay que disponer de un suministro de vapor que
aumenta el costo y la complejidad de la máquina usada para
dispensar la bebida. El uso de vapor también aumenta el riesgo de
lesión durante el funcionamiento del cartucho. Por consiguiente, la
presente invención proporciona un cartucho de bebida que tiene un
producto líquido a base de leche concentrado. Se ha hallado que,
concentrando el producto lácteo, se puede producir una mayor
cantidad de espuma para un volumen concreto de leche en comparación
con leche fresca o UHT. Esto reduce el tamaño requerido del
cartucho de leche. La leche semidesnatada fresca contiene
aproximadamente 1,6% de grasa y 10% de sólidos totales. Los
preparados de leche líquida concentrada de la presente invención
contienen entre 0,1 y 12% de grasa y 25 a 40% de sólidos totales. En
un ejemplo típico, la preparación contiene 4% de grasa y 30% de
sólidos totales. Los preparados de leche concentrada son adecuados
para espumación usando una máquina de preparación a presión baja
como se describirá más adelante. En particular, la espumación de la
leche se logra a presiones inferiores a 2 bar, preferiblemente a
aproximadamente 1,5 bar usando el cartucho de la cuarta realización
antes descrita.
La espumación de la leche concentrada es
especialmente ventajosa para bebidas como cappuccinos y batidos de
leche. Preferiblemente el paso de la leche a través del agujero 128
y sobre la entrada de aire 71 y el uso opcional de la copa 100
permite niveles de espumación superiores a 40%, preferiblemente
superiores a 70% para la leche. Para chocolate líquido, son
posibles niveles de espumación superiores a 70%. Para café líquido,
son posibles niveles de espumación superiores a 70%. El nivel de
espumabilidad se mide como la relación del volumen de la espuma
producida al volumen de ingrediente de bebida líquida dispensada.
Por ejemplo, donde se dispensa 138,3 ml de bebida, de los que 58,3
m1 son espuma, la espumabilidad se mide como
[58,3/(138,3-58,3)]*100 = 72,9%. La espumabilidad
de la leche (y otros ingredientes líquidos) se mejora mediante la
provisión de la copa 100 como se puede ver en la figura 46b. La
espumabilidad de la leche dispensada con la copa 100 presente
(línea a) es mayor que la de leche dispensada sin la copa presente
(línea b). Esto es porque la espumabilidad de la leche está
correlacionada positivamente con la concentración de la leche y,
como se representa en la figura 46a, la copa 100 mantiene una
concentración más alta de la leche una parte más grande del ciclo
operativo. También es sabido que la espumabilidad de la leche está
correlacionada positivamente con la temperatura del medio acuoso
como se representa en la figura 46c. Así, la copa 100 es ventajosa
dado que queda más leche en el cartucho hasta cerca del final del
ciclo operativo cuando el medio acuoso está más caliente. Esto
mejora de nuevo la espumabilidad.
El cartucho de la cuarta realización también es
ventajoso al dispensar productos de café líquido.
Se ha hallado que las realizaciones del cartucho
de bebida de la presente invención proporcionan ventajosamente una
mejor consistencia de la bebida dispensada en comparación con
cartuchos de la técnica anterior. Se hace referencia a la Tabla 1
siguiente que muestra los resultados de rendimientos de mezcla para
veinte muestras de cartuchos A y B conteniendo café torrefacto y
molido. El cartucho A es un cartucho de bebida según la primera
realización de la presente invención. El cartucho B es un cartucho
de bebida de la técnica anterior como se describe en el documento
WO01/58786 del solicitante. El índice de refracción de la bebida
preparada se mide en unidades Brix y convierte a un porcentaje de
sólidos solubles (%SS) usando tablas y fórmulas estándar. En los
ejemplos siguientes:
%SS = 0,7774 * (valor Brix) +
0,0569.
% rendimiento = (%SS * Volumen de
mezcla (g))/(100 * Peso de café
(g))
Muestra | Volumen de mezcla (q) | Peso de café (g) | Brix | % SS (*) | % Rendimiento |
1 | 105,6 | 6,5 | 1,58 | 1,29 | 20,88 |
2 | 104,24 | 6,5 | 1,64 | 1,33 | 21,36 |
3 | 100,95 | 6,5 | 1,67 | 1,36 | 21,05 |
4 | 102,23 | 6,5 | 1,71 | 1,39 | 21,80 |
5 | 100,49 | 6,5 | 1,73 | 1,40 | 21,67 |
6 | 107,54 | 6,5 | 1,59 | 1,29 | 21,39 |
7 | 102,70 | 6,5 | 1,67 | 1,36 | 21,41 |
8 | 97,77 | 6,5 | 1,86 | 1,50 | 22,61 |
9 | 97,82 | 6,5 | 1,7 | 1,38 | 20,75 |
10 | 97,83 | 6,5 | 1,67 | 1,36 | 20,40 |
11 | 97,6 | 6,5 | 1,78 | 1,44 | 21,63 |
12 | 106,64 | 6,5 | 1,61 | 1,31 | 21,47 |
13 | 99,26 | 6,5 | 1,54 | 1,25 | 19,15 |
14 | 97,29 | 6,5 | 1,59 | 1,29 | 19,35 |
15 | 101,54 | 6,5 | 1,51 | 1,23 | 19,23 |
16 | 104,23 | 6,5 | 1,61 | 1,31 | 20,98 |
17 | 97,5 | 6,5 | 1,73 | 1,40 | 21,03 |
18 | 100,83 | 6,5 | 1,68 | 1,36 | 21,14 |
19 | 101,67 | 6,5 | 1,67 | 1,36 | 21,20 |
20 | 101,32 | 6,5 | 1,68 | 1,36 | 21,24 |
MEDIA | 20,99 |
Cartucho
B
\vskip1.000000\baselineskip
Muestra | Volumen de mezcla (q) | Peso de café (g) | Brix | % SS (*) | % Rendimiento |
1 | 100,65 | 6,5 | 1,87 | 1,511 | 23,39 |
2 | 95,85 | 6,5 | 1,86 | 1,503 | 22,16 |
3 | 98,4 | 6,5 | 1,8 | 1,456 | 22,04 |
4 | 92,43 | 6,5 | 2,3 | 1,845 | 26,23 |
5 | 100,26 | 6,5 | 1,72 | 1,394 | 21,50 |
6 | 98,05 | 6,5 | 2,05 | 1,651 | 24,90 |
7 | 99,49 | 6,5 | 1,96 | 1,581 | 24,19 |
8 | 95,62 | 6,5 | 2,3 | 1,845 | 27,14 |
9 | 94,28 | 6,5 | 2,17 | 1,744 | 25,29 |
10 | 96,13 | 6,5 | 1,72 | 1,394 | 20,62 |
11 | 96,86 | 6,5 | 1,81 | 1,464 | 21,82 |
12 | 94,03 | 6,5 | 2,2 | 1,767 | 25,56 |
13 | 96,28 | 6,5 | 1,78 | 1,441 | 21,34 |
14 | 95,85 | 6,5 | 1,95 | 1,573 | 23,19 |
15 | 95,36 | 6,5 | 1,88 | 1,518 | 22,28 |
16 | 92,73 | 6,5 | 1,89 | 1,526 | 21,77 |
17 | 88 | 6,5 | 1,59 | 1,293 | 17,50 |
18 | 93,5 | 6,5 | 2,08 | 1,674 | 24,08 |
19 | 100,88 | 6,5 | 1,75 | 1,417 | 22,00 |
20 | 84,77 | 6,5 | 2,37 | 1,899 | 24,77 |
MEDIA | 23,09 |
\vskip1.000000\baselineskip
La realización de un análisis estadístico de
prueba t en los datos anteriores da los resultados siguientes:
% rendimiento (Cartucho A) | % rendimiento (Cartucho B) | |
Media | 20,99 | 23,09 |
Varianza | 0,77 | 5,04 |
Observaciones | 20 | 20 |
Varianza agrupada | 2,90 | |
Diferencia media hipotetizada | 0 | |
Df | 38 | |
t Stat | -3,90 | |
P(T< = t) una cola | 0,000188 | |
T una cola crítica | 1,686 | |
P(T< = t) dos colas | 0,000376 | |
t dos colas crítica | 2,0244 | |
Desviación estándar | 0,876 | 2,245 |
El análisis muestra que la consistencia de % de
rendimiento, que es igual a la concentración del preparado, para
los cartuchos de la presente invención es considerablemente mejor
(con un nivel de confianza de 95%) que los cartuchos de la técnica
anterior, con una desviación estándar de 0,88% en comparación con
2,24%. Esto significa que las bebidas dispensadas con los cartuchos
de la presente invención tienen una concentración más repetible y
uniforme. Los consumidores lo prefieren, porque desean que sus
bebidas siempre tengan el mismo sabor y no desean cambios
arbitrarios en la concentración de la bebida.
Los cartuchos de bebida descritos anteriormente
se pueden usar en combinación para producir una amplia variedad de
bebidas. Por ejemplo, se puede usar una primera versión de cartucho
descrito anteriormente para dispensar una porción preparada de café
torrefacto y molido filtrado seguido de una cuarta versión de
cartucho descrito anteriormente para dispensar una porción de leche
espumada a la bebida. El orden de dispensación se puede invertir,
si se desea, dispensando primero la leche dispensado, seguida del
café. Se puede usar más de dos cartuchos para formar la bebida
acabada.
Los materiales de los cartuchos descritos
anteriormente pueden estar provistos de un recubrimiento barrera
para mejorar su resistencia al oxígeno y/o la humedad y/o la entrada
de otros contaminantes. El recubrimiento barrera también puede
mejorar la resistencia al escape de los ingredientes de bebida desde
dentro de los cartuchos y/o reducir el grado de filtración de
productos extraíbles de los materiales de cartucho que podrían
afectar adversamente a los ingredientes de bebida. El recubrimiento
barrera puede ser de un material seleccionado del grupo de PET,
poliamida, EVOH, PVDC o un material metalizado. El recubrimiento
barrera se puede aplicar mediante varios mecanismos incluyendo,
aunque sin limitación, deposición al vapor, deposición al vacío,
recubrimiento con plasma, coextrusión, etiquetado en molde y moldeo
bi/multietápico.
Una máquina de preparar bebidas 201 para uso con
la presente invención para uso con los cartuchos de bebida antes
descritos se representa en las figuras 35 a 45. La máquina de
preparar bebidas 201 incluye en general una carcasa 210 que
contiene un depósito de agua 220, un calentador de agua 225, una
bomba de agua 230, un compresor de aire 235, un procesador de
control, una interface de usuario 240 y una cabeza de cartucho 250.
La cabeza de cartucho 250 a su vez incluye en general un soporte de
cartucho 251 para sujetar, en la práctica, el cartucho de bebida 1,
medios de reconocimiento de cartucho 252 y perforadores de entrada y
salida 253, 254 para formar, en la práctica, la entrada 121 y la
salida 122 en el cartucho de bebida 1.
La carcasa 210 contiene y sujeta en posición los
otros componentes de la máquina 201. La carcasa 210 se hace
preferiblemente en todo o en parte de un material plástico robusto
tal como ABS. Alternativamente, la carcasa 210 se puede hacer en
todo o en parte de un material metálico tal como acero inoxidable o
aluminio. La carcasa 210 incluye preferiblemente un diseño de
concha que tiene una mitad delantera 211 y una mitad trasera 212
que permiten el acceso durante el montaje para montar los
componentes de la máquina 201 y se pueden unir después
conjuntamente para definir un interior 213 de la carcasa 210. La
mitad trasera 212 proporciona un rebaje 214 para la unión del
depósito de agua 220. La carcasa 210 se forma con medios, tal como
retenes, topes, salientes y porciones roscadas, para retener los
componentes de la máquina 201 en posición sin necesidad de un chasis
separado. Esto reduce el costo general y el peso de la máquina 201.
Una base 215 de la carcasa 210 está provista preferiblemente de
pies para que la máquina apoye encima de manera estable.
Alternativamente, la base 215 puede tener una forma que forme un
soporte estable.
La mitad delantera 211 de la carcasa 210 incluye
una estación dispensadora 270 donde tiene lugar la dispensación de
la bebida. La estación dispensadora 270 incluye un soporte de
receptáculo 271 que tiene un interior hueco que forma una bandeja
de goteo 272. Una superficie superior 273 del soporte de receptáculo
está provista de una rejilla 274 en la que se coloca el
receptáculo. La bandeja de goteo 272 se puede sacar de la carcasa
210 para facilitar el vaciado del agua recogida. Se ha formado un
rebaje 275 en la mitad delantera de la carcasa 210 encima del
soporte de receptáculo 271 para acomodar las dimensiones del
receptáculo.
La cabeza de cartucho 250 se coloca hacia la
parte superior de la carcasa 210 encima del soporte de receptáculo
como se representa en las figuras 35 y 36. Preferiblemente, la
altura de la rejilla 274 con relación a la cabeza de cartucho 250
se puede ajustar para acomodar tamaños diferentes de receptáculo. Se
prefiere que el receptáculo esté lo más cerca que sea posible de la
cabeza de cartucho 250, permitiendo al mismo tiempo introducir y
sacar el receptáculo de la estación dispensadora 270, para minimizar
la altura que la bebida dispensada tiene que descender antes de
contactar el receptáculo. Esto sirve para minimizar la dispersión y
salpicaduras de la bebida y para minimizar la pérdida de burbujas
de aire atrapado donde están presentes. Preferiblemente se puede
introducir receptáculos de entre 70 mm y 110 mm de altura entre la
rejilla 274 y la cabeza de cartucho 250.
La interface de usuario de la máquina 240 está
situada en la parte delantera de la carcasa 210 e incluye un botón
de arranque/parada 241, y una pluralidad de indicadores de estado
243-246.
Los indicadores de estado
243-246 incluyen preferiblemente un diodo fotoemisor
(LED) 243 para indicar que la máquina 201 está lista, un LED 244
para indicar si se ha producido un error en el funcionamiento de la
máquina 201, y uno o varios LEDs 245-256 para
indicar si la máquina 201 está operando en los modos manual o
automático. Los LEDs 243-246 se pueden controlar de
manera que se iluminan a una intensidad constante, destellen
intermitentemente, o ambas cosas dependiendo del estado de la
máquina 201. Los LEDs 243-246 pueden tener varios
colores incluyendo verde, rojo y amarillo.
El botón de arranque/parada 241 controla el
comienzo del ciclo operativo y es un pulsador de accionamiento
manual, interruptor o similar.
Se puede prever un control de ajuste de volumen
para que el usuario de la máquina 201 pueda ajustar manualmente el
volumen de la bebida dispensada sin alterar las otras
características operativas. Preferiblemente el control de ajuste de
volumen permite un ajuste de volumen de más o menos 20%. El control
de ajuste de volumen puede ser un botón rotativo, una corredera
lineal, una lectura digital con botones de aumento y disminución, o
análogos. Más típicamente, el volumen es controlado por el usuario
pulsando el botón de arranque/parada 241.
Se puede disponer en la máquina 201 un
conmutador manual de potencia (no representado). Alternativamente,
el suministro de energía eléctrica se puede controlar simplemente
por introducción o extracción del enchufe de energía eléctrica de
la red de alimentación.
El depósito de agua 220 está situado en la parte
trasera de la carcasa 210 y está conectado a la mitad trasera 212
de la carcasa 210. El depósito de agua 220 incluye un cuerpo
generalmente cilíndrico 221 que puede ser circular recto o un
frustro según se desee por razones estéticas. El depósito incluye
una entrada para llenar de agua el depósito que se cierra durante
el uso con una tapa extraíble manualmente 222. Hacia un extremo
inferior del depósito se ha dispuesto una salida que comunica con la
bomba de agua 230. El depósito de agua 220 se puede hacer de un
material transparente o translúcido para que el consumidor pueda ver
la cantidad de agua que queda en el depósito. Alternativamente, el
depósito de agua 220 se puede hacer de un material opaco pero
disponiendo en él una ventana de visión. Además, o en lugar de lo
anterior, el depósito de agua 220 puede estar provisto de un sensor
de nivel bajo que evita la operación de la bomba de agua 230 y
opcionalmente dispara un indicador de aviso, tal como un LED,
cuando el nivel del agua en el depósito desciende a un nivel
preseleccionado. El depósito de agua 220 tiene preferiblemente una
capacidad interior de aproximadamente 1,5 litros.
La bomba de agua 230 está conectada
operativamente entre el depósito de agua 220 y el calentador de agua
225 como se representa esquemáticamente en la figura 43 y es
controlada por el procesador de control. La bomba proporciona un
caudal máximo de 900 ml/min de agua a una presión máxima de 2,5 bar.
Preferiblemente, en el uso normal, la presión se limitará a 2 bar.
El caudal de agua a través de la máquina 201 puede ser controlado
por el procesador de control de manera que sea un porcentaje del
caudal máximo de la bomba interrumpiendo cíclicamente el suministro
eléctrico a la bomba. Preferiblemente la bomba se puede mover a 10%,
20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% o 100% del caudal de régimen
máximo. La exactitud del volumen de agua bombeada es
preferiblemente
+ o - 5%, lo que da lugar a una exactitud de + o - 5% del volumen final de la bebida dispensada. Una bomba adecuada es la bomba Evolution EP8 producida por Ulka S.r.l. (Pavía, Italia). Se dispone preferiblemente un sensor de flujo volumétrico (no representado) en la línea de flujo hacia arriba o hacia abajo de la bomba de agua 230. Preferiblemente, el sensor de flujo volumétrico es un sensor rotativo.
+ o - 5%, lo que da lugar a una exactitud de + o - 5% del volumen final de la bebida dispensada. Una bomba adecuada es la bomba Evolution EP8 producida por Ulka S.r.l. (Pavía, Italia). Se dispone preferiblemente un sensor de flujo volumétrico (no representado) en la línea de flujo hacia arriba o hacia abajo de la bomba de agua 230. Preferiblemente, el sensor de flujo volumétrico es un sensor rotativo.
El calentador de agua 225 está situado en el
interior de la carcasa 210. El calentador 225 tiene un régimen de
potencia de 1550 W y es capaz de calentar agua recibida de la bomba
de agua 230 desde una temperatura inicial de aproximadamente 20°C a
una temperatura operativa de alrededor de 85°C en menos de 1 minuto.
Preferiblemente, el tiempo de parada entre el final de un ciclo
operativo y el tiempo en que el calentador 225 es capaz de iniciar
un ciclo operativo siguiente es inferior a 10 segundos. El
calentador mantiene la temperatura seleccionada dentro de
+ o - 2°C durante el ciclo operativo. Como se explica a continuación, el agua para el ciclo operativo se puede suministrar a la cabeza de cartucho 250 a 83°C o 93°C. El calentador 225 es capaz de ajustar rápidamente la temperatura de dispensación a 83°C o 93°C desde una temperatura nominal del agua de 85°C. El calentador 225 incluye un interruptor de temperatura excesiva que corta la corriente del calentador si la temperatura excede de 98°C. El agua salida del calentador 225 se alimenta a la cabeza de cartucho 250 y el cartucho 1 por medio de una válvula de tres vías. Si la presión del flujo de agua es aceptable, el agua se pasa al cartucho 1. Si la presión está por debajo o por encima de límites predeterminados, el agua se desvía por medio de la válvula de tres vías al receptáculo de recuperación 270 de la bandeja de goteo.
+ o - 2°C durante el ciclo operativo. Como se explica a continuación, el agua para el ciclo operativo se puede suministrar a la cabeza de cartucho 250 a 83°C o 93°C. El calentador 225 es capaz de ajustar rápidamente la temperatura de dispensación a 83°C o 93°C desde una temperatura nominal del agua de 85°C. El calentador 225 incluye un interruptor de temperatura excesiva que corta la corriente del calentador si la temperatura excede de 98°C. El agua salida del calentador 225 se alimenta a la cabeza de cartucho 250 y el cartucho 1 por medio de una válvula de tres vías. Si la presión del flujo de agua es aceptable, el agua se pasa al cartucho 1. Si la presión está por debajo o por encima de límites predeterminados, el agua se desvía por medio de la válvula de tres vías al receptáculo de recuperación 270 de la bandeja de goteo.
El compresor de aire 235 está conectado
operativamente a la cabeza de cartucho 250 por medio de una válvula
unidireccional y es controlado por el procesador de control. El
compresor de aire 235 proporciona un caudal máximo de aire de 500
ml/min a 1,0 bar. Durante el uso se presioniza un volumen operativo
de 35 ml a 2,0 bar. Preferiblemente, el compresor de aire 235 puede
producir dos caudales: un caudal rápido (o máximo) y un caudal
lento.
El procesador de control de la máquina de
preparación de bebidas 201 incluye un módulo de tratamiento y una
memoria. El procesador de control está conectado operativamente a, y
controla la operación de, el calentador de agua 225, la bomba de
agua 230, el compresor de aire 235 y la interface de usuario
240.
La memoria del procesador de control incluye una
o más variables para uno o varios parámetros operativos para la
máquina de preparación de bebidas 201. En la realización ilustrada
los parámetros operativos son la temperatura del agua pasada a
través del cartucho de bebida 1 durante la etapa operativa, la
velocidad de carga del cartucho de bebida 1, la presencia o no de
un paso de impregnación, el volumen total dispensado de la bebida,
el caudal del agua durante la etapa de descarga, y el caudal y
período de la etapa de purga.
Las variables para los parámetros operativos se
almacenan en la memoria. El cartucho 1 incluye un código dispuesto
sobre o en el cartucho 1 que representa los parámetros operativos
requeridos para dispensación óptima de la bebida en dicho cartucho
1. El código está en formato binario e incluye una pluralidad de
bits de datos correspondientes a las variables almacenadas en la
memoria del procesador de control. La Tabla 3 ilustra cómo se puede
usar 13 bits de datos para representar las variables necesarias
para los parámetros operativos descritos anteriormente.
\vskip1.000000\baselineskip
Bit | Parámetro | Descripción |
0 y 1 | Temperatura del agua | 00 = fría |
01 = caliente | ||
10 = 83°C | ||
11 = 93°C | ||
2 y 3 | Carga del cartucho | 00 = carga rápida con impregnación |
01 = carga rápida sin impregnación | ||
10 = carga lenta con impregnación | ||
11 = carga lenta sin impregnación | ||
4, 5, 6 y 7 | Volumen de bebida | 0000 = 50 ml |
0001 = 60 ml | ||
0010 = 70 ml | ||
0011 = 80 ml | ||
0100 = 90 ml | ||
0101 = 100 ml | ||
0110 = 110 ml | ||
0111 = 130 ml | ||
1000 = 150 ml | ||
1001 = 170 ml | ||
1010 = 190 ml | ||
1011 = 210 ml | ||
1100 = 230 ml | ||
1101 = 250 ml | ||
1110 = 275 ml | ||
1111 = 300 ml |
Bit | Parámetro | Descripción |
8, 9 y 10 | Caudal | 000 = 30% |
001 = 40% | ||
010 = 50% | ||
011 = 60% | ||
100 = 70% | ||
101 = 80% | ||
110 = 90% | ||
111 = 100% | ||
11 y 12 | Purga | 00 = flujo lento/período corto |
01 = flujo lento/período largo | ||
10 = flujo rápido/período corto | ||
11 = flujo rápido/período largo |
El código sobre o en el cartucho 1 incluirá
normalmente uno o más bits de datos extra para verificación de
errores. En un ejemplo se facilita un código de 16 bits. Por
ejemplo, usando las variables enumeradas en la Tabla 3, un cartucho
1 que lleve el código "1000100011110" tendrá los parámetros
operativos siguientes:
- 10
- Temperatura del agua de 83°C
- 00
- Carga rápida con impregnación
- 1000
- Volumen de bebida dispensado de 150 ml
- 111
- Velocidad de flujo igual a 100%
- 10
- Purga rápida de flujo de aire/período corto.
Así, a diferencia de las máquinas de preparación
de bebidas de la técnica anterior, la memoria del procesador de
control no almacena instrucciones operativas para cartuchos de
bebidas en base al tipo de cartucho, es decir, instrucciones para
un cartucho de café, instrucciones para un cartucho de chocolate,
instrucciones para un cartucho de té, etc. En su lugar, la memoria
del procesador de control guarda variables para regular los
parámetros operativos individuales del ciclo de dispensación. Esto
tiene varias ventajas. En primer lugar, se puede lograr un mayor
grado de control del ciclo operativo. Por ejemplo se puede usar
parámetros operativos ligeramente diferentes para calidades
diferentes o mezclas de café en vez de usar los mismos parámetros
para todos los tipos de café. Las soluciones de codificación de la
técnica anterior que se basan en almacenar instrucciones por tipo
de cartucho en vez de por parámetros individuales no son adecuadas
para sutiles diferencias de los ciclos operativo para tipos
similares de bebidas porque consumen rápidamente el espacio de
almacenamiento disponible en el medio de codificación y el
procesador de control. En segundo lugar, el método de codificación
de la presente invención permite usar nuevos tipos de cartuchos de
bebida en máquinas ya existentes de preparación de bebidas incluso
donde los parámetros operativos para el ciclo operativo para el
nuevo cartucho de bebida 1 solamente se deciden después de la venta
de la máquina de preparación de bebidas 201. Esto es debido a que
el procesador de control de la máquina de preparación de bebidas 201
no tiene que reconocer que la bebida es de un tipo nuevo. Más bien,
los parámetros operativos del ciclo operativo se establecen sin
referencia directa al tipo de bebida. Por lo tanto, el método de
codificación de la presente invención proporciona excelente
retrocompatibilidad de las máquinas de preparación de bebidas con
los nuevos tipos de bebidas. En contraposición, con las máquinas de
la técnica anterior, el fabricante está limitado a dispensar un
nuevo tipo de bebida usando uno de los ciclos de dispensación
preexistentes determinados por las máquinas comercializadas.
La cabeza de cartucho 250 se representa en las
figuras 39 a 42. El soporte de cartucho 251 de la cabeza de
cartucho 250 incluye una parte inferior fija 255, una parte superior
rotativa 256 y un conjunto de cartucho pivotable 257 colocado entre
la parte inferior fija 255 y la parte superior rotativa 256. La
parte superior 256, la parte inferior 255 y el conjunto de cartucho
257 se giran alrededor de un eje de articulación común 258. Las
figuras 39 a 42 muestran el soporte de cartucho 251 con algunos
componentes de la máquina 201 omitidos para mayor claridad.
La parte superior rotativa 256 y el conjunto de
cartucho pivotable 257 se mueven con relación a la parte inferior
fija 255 por medio de un mecanismo de fijación 280. El mecanismo de
fijación 280 incluye una palanca de fijación que tiene primeros y
segundos elementos o partes 281 y 282. La primera parte 281 de la
palanca de fijación incluye un brazo en forma de U que está montado
pivotantemente en la parte superior 256 en dos primeros puntos de
pivote 283, uno en cada lado del soporte de cartucho 251.
La segunda parte de la palanca de fijación
incluye dos brazos sobre centro 282, uno en cada lado del soporte
de cartucho 251 que están montados pivotantemente en la parte
superior 256 en un segundo punto de pivote 285 situado en el eje de
articulación 258 que acopla la parte superior 256 a la parte
inferior fija 255. Cada brazo sobre centro 282 es un elemento
alternativo incluyendo un cilindro 282a, un vástago 282b y un
manguito elástico 282c. El cilindro 282a tiene un agujero interior
y está montado rotativamente en un extremo en el eje de
articulación 258. Un primer extremo del vástago 282b se recibe
deslizantemente en el agujero del cilindro 282a. El extremo opuesto
del vástago 282b está montado rotativamente en el brazo en forma de
U 281 en un tercer punto de pivote 286. Los terceros puntos de
pivote 286 no están conectados, y se pueden mover libremente con
relación, a la parte superior 256 y la parte inferior 255. El
manguito elástico 282c está montado fuera del vástago 282b y se
extiende, durante el uso, entre superficies de tope en el cilindro
282a y el vástago 282b. El manguito elástico 282c acomoda el
acortamiento del brazo sobre centro 282 pero empuja el brazo
sobrecentro 282 a una configuración extendida. La aproximación y el
alejamiento de los terceros puntos de pivote 286 del eje de
articulación 258 es así posible por el movimiento relativo de los
vástagos 282b en los cilindros 282a. Los manguitos elásticos 282c
se forman preferiblemente de silicona.
El brazo en forma de U 281 se extiende alrededor
de la parte delantera del soporte de cartucho 251 e incluye dos
elementos de gancho 287 que cuelgan hacia abajo, uno en cada lado
del soporte de cartucho 251, incluyendo cada uno una superficie
excéntrica 288 que mira al eje de articulación 258. La parte
inferior fija 255 del soporte de cartucho 251 está provista de dos
salientes 259, o retenes, situado uno en cada lado de la parte
inferior 255 en o cerca de su borde delantero 260 alineados en
general con los elementos de gancho 287.
Como se representa en la figura 39, el brazo en
forma de U 281 se puede formar a partir de una sola pieza moldeada
de plástico incluyendo una empuñadura ergonómica y los elementos de
gancho 287 integrales al brazo.
El conjunto de cartucho 257 está montado
rotativamente entre las partes superior e inferior 255, 256 del
soporte de cartucho 251. El conjunto 257 está provisto de un rebaje
sustancialmente circular 290 que recibe durante el uso el cartucho
de bebida 1. El rebaje 290 incluye una irregularidad 291 para alojar
la porción de asidero 24 del cartucho de bebida 1 que también sirve
para evitar la rotación del cartucho de bebida 1 en el soporte de
cartucho 251. El conjunto de cartucho 257 se monta sobre resortes
con relación a la parte inferior fija 255 de tal manera que, en la
posición abierta, representada en la figura 41, el conjunto de
cartucho 257 sea expulsado del contacto con la parte inferior fija
255 de manera que el conjunto de cartucho 257 se desplace del
contacto con los elementos perforadores de salida y entrada 254,
253. El conjunto de cartucho 257 está provisto de un agujero 292
para recibir a su través los perforadores de entrada y salida 253,
254 y una cabeza 300 de los medios de reconocimiento de cartucho
252 cuando el conjunto de cartucho 257 se desplaza a la posición
cerrada.
La parte superior 255 incluye un cuerpo
generalmente circular 310 que aloja una ventana circular de visión
312 a través de la que un consumidor puede ver el cartucho de bebida
1 durante un ciclo operativo y también confirmar visualmente si un
cartucho 1 está cargado en la máquina 201. La ventana de visión 312
tiene forma de copa con un reborde dirigido hacia abajo 311 que
engancha y agarra la pestaña 35 del cartucho de bebida 1 contra la
parte inferior 256 cuando el soporte de cartucho 251 se cierra. Al
mismo tiempo la ventana de visión 312 contacta el bucle cerrado 11
del cartucho 1. Un muelle ondulado (no representado) está colocado
entre la ventana de visión 312 y el cuerpo circular 310 para poder
mover la ventana de visión 312 axialmente con relación al cuerpo
circular 310 un grado pequeño. La presión ejercida por el reborde
311 en la pestaña 35 y por la ventana 312 en la parte superior
cerrada 11 asegura un cierre estanco a los fluidos entre el cartucho
1 y el soporte de cartucho 251.
La parte inferior 255 incluye los perforadores
de entrada y salida 253, 254 y la cabeza 300 de los medios de
reconocimiento de cartucho 252. El perforador de entrada 253 incluye
un tubo hueco en forma de aguja 260 que tiene un extremo afilado
261 para perforar el laminado 5 del cartucho de bebida 1 en la
práctica. El perforador de entrada 253 está en comunicación de
fluido con un conducto de agua 262 representado en la figura 42 que
pasa a través de la parte inferior 255 y está conectado a un
conducto de salida 263 del calentador de agua 225. El perforador de
salida 254 es de tipo similar al perforador de salida descrito en
las Patentes Europeas del Solicitante EP 0 389 141 y EP 0 334 572 e
incluye un cilindro de extremo abierto 264 de sección transversal
circular o en forma de D que tiene dimensiones mayores que el pico
de descarga 43. Una porción arqueada 265 del extremo superior del
perforador de salida 254 está dentada para perforar y cortar
eventualmente el laminado del cartucho de bebida 1. El resto del
extremo superior se corta longitudinalmente del cilindro al menos
hasta la base de los dientes 266 de la porción dentada para plegar
o tirar del laminado cortado 5 alejándolo del agujero de salida
antes de dispensar la bebida a su través. El perforador de salida
254 perfora el laminado 5 externamente del pico de descarga 43 y
cuando el montaje de cartucho 257 está en la posición cerrada,
descansa en el anillo entre el pico de descarga 43 y la pared
exterior 42 del embudo de descarga 40. El perforador de salida 254
pliega de nuevo el laminado cortado 105 al anillo. Por ello, el
perforador de salida 254 y el laminado cortado 105 se mantienen
fuera del camino de la bebida descargada.
El perforador de salida 254 está rodeado por una
repisa 254a que se eleva 0,5 mm con relación a su entorno.
Ventajosamente, el perforador de salida 254 se
puede sacar de la parte inferior 255 para poder limpiarlo a fondo,
por ejemplo, en un lavavajillas. El perforador de salida extraíble
254 se recibe en un rebaje 267 en la parte inferior 255 donde está
asentado. El perforador de entrada 253 y/o el perforador de salida
254 se pueden hacer de un metal, tal como acero inoxidable, o de un
material plástico. Ventajosamente, el uso de elementos cortantes de
plástico es posible mediante el uso de un laminado 5 que es capaz de
ser perforado y cortado por un material no metálico. En
consecuencia, los perforadores 253, 254 se pueden hacer menos
afilados, lo que disminuye el riesgo de lesión del consumidor.
Además, los elementos perforadores de plástico no son propensos a
la oxidación. Preferiblemente, el perforador de entrada 253 y el
perforador de salida 24 se forman como una sola unidad integral que
se puede sacar de la parte inferior 255.
Durante el uso, la parte superior 256 del
soporte de cartucho 251 se puede mover de una posición abierta en
la que está orientada verticalmente o hacia la vertical como se
representa en la figura 36, a una posición cerrada en la que está
orientada de forma sustancialmente horizontal y en interenganche con
la parte inferior fija 255 y el conjunto de cartucho 257. La parte
superior 256 se desplaza de la posición abierta a la cerrada por la
operación de la palanca de fijación. Para cerrar la parte superior
256 el usuario agarra la palanca de fijación por el brazo en forma
de U 281 y tira hacia abajo. En consecuencia, la parte superior 256
gira poniendo en primer lugar el reborde 311 de la ventana de
visión 312 en contacto con la pestaña 35 del cartucho de bebida 1
en el conjunto de cartucho 257 y/o la ventana 312 propiamente dicha
en contacto con la parte superior cerrada 11 del cartucho 1. La
rotación continuada de la parte superior 256 gira la parte superior
256 y el conjunto de cartucho 257 hacia abajo a contacto con la
parte inferior 255. La rotación adicional del brazo en forma de U
281 hace que el brazo en forma de U 281 gire con relación a la parte
superior 256 y la parte inferior 255 dando lugar a que los
elementos de gancho 287 de la parte superior 256 enganchen los
salientes 259 de la parte inferior 255, cabalgando la superficie
excéntrica 288 sobre los salientes 259. El cartucho 1 se comprime
entre el conjunto de cartucho 257 y la ventana de visión 312 durante
esta última etapa de rotación. Como resultado, la ventana de visión
312 es movida axialmente con relación al cuerpo circular 310 de la
parte superior 256 contra el empuje del muelle ondulado. Este
movimiento permite compensar las tolerancias del cartucho de bebida
1 y la máquina de preparación de bebidas y garantiza que la cantidad
de fuerza de compresión aplicada al cartucho se mantenga dentro de
un rango aceptable. La fuerza de fijación del mecanismo moderada por
la acción del muelle ondulado garantiza una presión de fijación en
el cartucho de entre 130 y 280N. Preferiblemente, la fuerza es de
aproximadamente 200N. Una fuerza de menos de aproximadamente 130N no
proporciona un cierre hermético adecuado, mientras una fuerza
superior a aproximadamente 280N conduce a fallo del plástico de los
componentes del cartucho 1. Durante el cierre de la cabeza de
cartucho, el laminado 5 del cartucho 1 se tensa cuando se pone en
contacto con la repisa 254a que rodea el perforador de salida 254,
lo que hace que el laminado 5 se flexione de plano cuando el
extremo distal del tubo exterior 42 del embudo cilíndrico se
desplace 0,5 mm hacia arriba con relación a la pestaña 35. Este
movimiento también garantiza que la mayor parte de la fuerza de
compresión aplicada al cartucho actúe a través de la región central
del cartucho 1 a través del elemento interior de soporte de carga
3. En la posición cerrada, el cartucho 1 está así fijado alrededor
de la pestaña 35 por medio del reborde 311 de la ventana de visión
312 y firmemente fijado entre la parte superior cerrada 11 del
cartucho y el tubo exterior 42 del elemento interior 3 por contacto
con la ventana de visión 312 y la repisa 254a. Estas fuerzas de
fijación ayudan a evitar el fallo del cartucho 1 durante la
presurización y también garantizan que el elemento interior 3 y el
elemento exterior 2 estén plenamente asentados uno con relación a
otro y así que todos los pasos interiores y agujeros permanezcan en
sus dimensiones previstas incluso durante la presurización
interior.
Se puede trazar una línea de referencia
imaginaria entre los primeros y segundos puntos de pivote 283, 285
del soporte de cartucho 251. Como se puede ver en la figura 41, en
la posición abierta, los terceros puntos de pivote 286 están
situados en el lado de la línea de referencia más cerca de la parte
inferior fija 255. Cuando la parte superior 256 llega a la posición
cerrada, los terceros puntos de pivote 286 de la palanca de
fijación pasan a través de la línea de referencia que une los
primeros y segundos puntos de pivote 283, 285 al lado opuesto de la
línea, más lejos de la parte inferior fija 255. En consecuencia, el
brazo en forma de U 281 "salta" de una primera posición
estable a una segunda posición estable. La acción de salto se
acomoda acortando los brazos sobre centro 282 y la compresión
consiguiente de los manguitos elásticos 282c. Una vez que los
terceros puntos de pivote 286 han pasado por la línea de referencia
imaginaria, la recuperación de los manguitos elásticos 282c sirve
para continuar el alejamiento de los terceros puntos de pivote 286
de la línea de referencia imaginaria. La palanca de fijación tiene
así una operación biestable en la que la palanca es estable en las
posiciones abierta y cerrada, pero inestable en el punto en que los
terceros puntos de pivote 286 están en la línea imaginaria de
referencia que une los primeros y segundos puntos de pivote 283,
285. Así, la acción de salto de la palanca de fijación proporciona
un mecanismo de cierre positivo que conduce a una clara acción de
cierre donde en las etapas finales de rotación de la palanca de
fijación, la acción de salto del brazo en forma de U 281 y los
segundos brazos 284 empuja los elementos de gancho 287 firmemente a
enganche con los salientes 259. Además, los manguitos elásticos 282c
proporcionan resistencia a la reapertura de la parte superior 256
puesto que se requiere una fuerza mínima para comprimir
suficientemente los manguitos 282c para mover los terceros puntos
de pivote 286 de nuevo a línea con la línea de referencia que une
los primeros y segundos puntos de pivote 283, 285. Ventajosamente,
el interenganche de los elementos de gancho 287 y los salientes 259
evita la separación de las partes superior e inferior distinta de
por rotación de la palanca de fijación. Esto es útil para evitar la
apertura de la cabeza de cartucho 250 durante el funcionamiento
cuando la cabeza de cartucho 250 está sometida a presurización
interior.
La finalidad de los medios de reconocimiento de
cartucho 252 es que la máquina 201 pueda reconocer el tipo de
cartucho de bebida 1 que se ha introducido y regule
consiguientemente uno o varios parámetros operativos. En una
realización típica, los medios de reconocimiento de cartucho 252
incluyen un lector óptico de código de barras que lee un código de
barras impreso 320 dispuesto en el laminado 5 del cartucho de bebida
1 como se representa en la figura 45. El código de barras 320 se
forma a partir de una pluralidad de barras de color de contraste.
Preferiblemente, las barras son negras sobre fondo blanco para
maximizar el contraste. El código de barras 320 no se tiene que
adaptar a un estándar publicado, pero se puede usar un formato
estándar para códigos de barras, tal como EAN13, UPCA, o Interleaf
2 de 5. El lector óptico de código de barras incluye uno o más LEDs
321 para iluminar el código de barras 320, una lente de enfoque 322
para adquirir una imagen del código de barras, un dispositivo de
acoplamiento de carga (CCD) 323 para producir una señal eléctrica
representativa de la imagen adquirida y circuitería de soporte para
los LEDs y CCD. El espacio en la parte inferior para alojar el
lector de código de barras es limitado. Se puede usar uno o varios
espejos 324 para reflejar la luz de los LEDs 321 a una lente de
enfoque que no está situada en la parte inferior 255. Se muestran
montajes esquemáticos en las figuras 44a y 44b. La parte inferior
255 incluye un agujero 326 que es del mismo tamaño que el código de
barras 320 en el cartucho de bebida 1. Durante el uso, las señales
eléctricas producidas son decodificadas por software de procesado
de señal y los resultados son enviados al procesador de control. El
software puede reconocer si la lectura del código de barras contenía
errores. El código de barras 320 puede ser reexplorado varias veces
antes de que se presente un mensaje de error al consumidor. Si la
máquina 201 es incapaz de leer el código de barras, el consumidor
es capaz de usar el cartucho de bebida 1 para dispensar una bebida
usando un modo de operación manual.
La cabeza de cartucho 250 también incluye un
sensor de cartucho para detectar si un cartucho está presente en el
soporte de cartucho 251.
La cabeza de cartucho 250 también incluye un
sensor de bloqueo que detecta si el soporte de cartucho 251 está
correctamente cerrado. Preferiblemente, el sensor de bloqueo incluye
un microinterruptor que se dispara cuando el soporte de cartucho
251 se cierra y bloquea. Preferiblemente, el sensor de cartucho y el
sensor de bloqueo están conectados en serie de tal manera que la
salida de ambos sensores deba ser satisfactoria, es decir, cartucho
presente y mecanismo bloqueado, antes de que pueda comenzar el ciclo
operativo.
La operación de la máquina 201 incluye la
introducción de un cartucho de bebida 1 en la cabeza de cartucho
250, realizar un ciclo operativo en el que se dispensa la bebida, y
la extracción del cartucho 1 de la máquina.
El comportamiento operativo de la máquina 201 lo
determina el software embebido en el procesador de control. La
operación de la máquina se puede describir en términos de
"Estados", donde la máquina 201 estará normalmente en un
estado concreto hasta que se produzca un evento para cambiar de
estado, un paso llamado transición de estado.
La Tabla 4 muestra una tabla de transición de
estado que ilustra los estados y las transiciones de estado para
una realización de la máquina de preparación de bebidas 201.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
El ejemplo siguiente ilustra un ciclo operativo
para ejemplificar el uso de las transiciones de estado realizadas
por el procesador de control.
Se supone que la máquina 201 está inicialmente
apagada y sin cartucho 1 introducido en la cabeza de cartucho 250.
Cuando se enciende la máquina 201, el procesador de control está en
el estado 1. Se enciende el calentador de agua 225. Una vez que la
temperatura llega a 85°C el procesador de control pasa al estado 2.
Si en cualquier momento durante el estado 1 o 2 se cierra el
soporte de cartucho 251, el sensor de bloqueo se disparará enviando
al procesador de control una señal que indica que el soporte de
cartucho 251 está cerrado adecuadamente. El procesador de control
interroga posteriormente al sensor de cartucho enviando una
instrucción “readpod”. El sensor de cartucho devuelve al procesador
de control una señal que indica si un cartucho está en posición en
el soporte de cartucho 251. Si no hay cartucho, el procesador de
control pasa al estado 3 donde permanece en un estado preparado
hasta que el soporte de cartucho 251 se vuelve a abrir, punto en el
que el procesador de control pasa de nuevo al estado 2. Si hay un
cartucho en el estado 2, el procesador de control pasa al estado 4
y la operación se inicia automáticamente. Durante los estados 4 a 9
la temperatura del agua se controla en el fondo de manera que
permanezca dentro del rango de tolerancia requerido de la
temperatura deseada establecido por los parámetros operativos
puestos por el código de barras en el cartucho de bebida 1. Una vez
terminada la etapa de descarga de dispensación, se inicia la purga
de aire en el estado 8. Una vez terminada la purga de aire, se
termina el ciclo operativo y la máquina entra en modo de espera en
el estado 10. Si, durante el funcionamiento, se produce un error,
el procesador pasa al estado 11. Si se detecta un nivel bajo del
agua, el procesador pasa al estado 12.
Para introducir el cartucho 1 se abre el soporte
de cartucho 251 como se ha descrito anteriormente para exponer el
conjunto de cartucho 257. Después, se pone el cartucho 1 en el
conjunto de cartucho 257 recibido dentro del rebaje 290 de tal
manera que el asidero 24 del cartucho esté situado en la
irregularidad 291. El código de barras óptico o magnético 320 del
cartucho 1 se orienta directamente encima del agujero 326 en el
conjunto de cartucho 257. Posteriormente se cierra el soporte de
cartucho 251 por la operación de la palanca de fijación como se ha
descrito anteriormente. Durante el cierre, los perforadores de
entrada y salida 253, 254 perforan el laminado 5 del cartucho 1
para formar la entrada 121 y salida 122 del cartucho. Como se ha
descrito anteriormente, el laminado 5 cortado por el perforador de
salida 254 se pliega al anillo que rodea el pico de descarga 43.
Cuando se cierra, el soporte de cartucho 251 agarra el cartucho 1
alrededor del reborde 35 entre el conjunto de cartucho 257 y la
parte superior 256 y/o entre la ventana 311 y la parte superior 11
del cartucho 1 para formar un cierre estanco a los fluidos de
integridad suficiente para resistir las presiones desarrolladas
durante el ciclo operativo.
Para comenzar el ciclo operativo, el consumidor
pulsa el botón de arranque/parada 241.
El ciclo operativo incluye los pasos de
reconocimiento del cartucho y el ciclo de descarga.
El reconocimiento del cartucho lo llevan a cabo
los medios de reconocimiento óptico de cartucho 252 como se ha
descrito anteriormente suponiendo que las salidas del sensor de
cartucho y sensor de bloqueo sean satisfactorias. Una vez que el
código de barras 320 ha sido decodificado, los parámetros operativos
de la máquina 201 son regulados por el procesador de control.
Posteriormente se inicia automáticamente el ciclo de descarga.
El ciclo de descarga tiene cuatro etapas
principales, no todas las cuales se utilizan para todos los tipos
de bebidas:
- (i)
- Prehumectación
- (ii)
- Pausa
- (iii)
- Mezcla/Preparación
- (iv)
- Purga
En la etapa de prehumectación el cartucho 1 se
carga con agua del depósito de agua de almacenamiento 220 por medio
de la bomba de agua 230. La carga con agua hace que se humedezcan
los ingredientes de bebida 200 en la cámara de filtración 130. La
carga puede tener lugar a un caudal "rápido" de 600 ml/min o un
caudal "lento" de 325 ml/min. La velocidad de carga lenta es
especialmente útil para cartuchos que contienen ingredientes de
bebida líquidos viscosos donde los ingredientes requieren cierta
dilución antes de poderse bombear a un caudal volumétrico más alto.
El volumen de agua inyectada al cartucho 1 se selecciona para
garantizar que el agua o la bebida no goteen por la salida de
cartucho 122 durante esta etapa.
La etapa de pausa permite que los ingredientes
de bebida 200 se impregnen en el agua inyectada durante la etapa de
prehumectación durante un período de tiempo predeterminado. Es
sabido que las etapas de prehumectación e impregnación incrementan
el rendimiento de las sustancias extraíbles de los ingredientes de
bebida 200 y que mejoran el aroma final de la bebida. La
prehumectación y la impregnación se utilizan en particular donde
los ingredientes de bebida son café torrefacto y molido.
En la etapa de mezcla/preparación se pasa agua a
través del cartucho 1 para producir la bebida a partir de los
ingredientes de bebida 200. La temperatura del agua la determina el
procesador de control que envía instrucciones al calentador de agua
225 para calentar el agua que pasa del depósito de agua 220 a la
cabeza de cartucho 250. El agua entra en la parte inferior 255 del
soporte de cartucho 251 a través del conducto 262 a través de la
válvula de entrada y el perforador de entrada 253 a la cámara de
entrada 126 del cartucho de bebida 1. La mezcla y/o preparación y
siguiente dispensación de la bebida del cartucho de bebida 1 son las
descritas anteriormente con referencia a las versiones del cartucho
de bebida 1.
La purga de aire incluye el soplado de aire a
presión a través de la máquina de preparación de bebidas y el
cartucho de bebida 1 para garantizar que toda la bebida se dispense
y que el recorrido de flujo se limpie preparándose para dispensar
otra bebida. La purga de aire no comienza inmediatamente al cesar la
etapa de mezcla/preparación para que la mayor parte del fluido
salga del recorrido de flujo. Esto evita un pico inaceptable de
presión interior al comienzo de la purga de aire.
En funcionamiento normal, el usuario para
manualmente la máquina 201 pulsando el botón de arranque/parada
241.
Una vez que ha terminado el ciclo operativo, el
consumidor quita el cartucho 1 abriendo el soporte de cartucho 251
y quitando manualmente y desechando el cartucho. Alternativamente,
la máquina 201 puede estar provista de un mecanismo de expulsión
automática para sacar automáticamente el cartucho al abrir el
soporte de cartucho 251.
Como se ha descrito anteriormente, se usan dos o
más cartuchos de bebida en combinación según la presente invención
para producir una amplia variedad de bebidas que incluyen incorporar
la ventaja de dispensar una porción de bebida líquida a base de
leche de un cartucho del mismo tamaño general que los cartuchos
usados para preparar el resto de la bebida. Así, se puede usar una
sola máquina de preparar bebidas con todos los tipos de cartuchos
dado que la interface entre los cartuchos y la máquina es la misma
independientemente de los ingredientes de bebida contenidos en los
cartuchos.
Los tiempos de dispensación de bebidas usando la
máquina 201 y los cartuchos 1 son típicamente de entre 10 y 120
segundos, preferiblemente de 30 a 40 segundos para café torrefacto y
molido, de entre 5 y 120 segundos, preferiblemente de 10 a 20
segundos para chocolate y de entre 5 y 120 segundos, preferiblemente
de 10 a 20 segundos para leche.
La máquina 201 también puede incluir
ventajosamente una memoria en comunicación operativa con el
procesador de control que almacena información sobre el tipo de
bebida dispensado por un usuario. El ciclo operativo de la máquina
201 se puede ajustar entonces para el cartucho siguiente 1. Esto es
especialmente ventajoso donde se usan secuencialmente dos o más
cartuchos de bebidas 1 para formar una bebida. Por ejemplo, se puede
dispensar un cartucho de café seguido de un cartucho de leche para
formar una bebida de cappuccino. Alternativamente, se podría usar
un cartucho de chocolate seguido de un cartucho de leche para
producir una bebida cremosa de chocolate caliente. Utilizando una
memoria que almacena información sobre la primera bebida dispensada,
se puede alterar la manera de dispensar el segundo cartucho, por
ejemplo, un cartucho de leche, para lograr una bebida óptima. En el
ejemplo anterior la leche dispensada para chocolate caliente se
puede diluir, típicamente, menos que la leche añadida al café.
Además, la leche dispensada para chocolate se puede dispensar a una
velocidad de flujo más lenta para disminuir el grado de espumación
de la bebida. Son posibles muchas combinaciones de cartuchos y
parámetros operativos como será obvio a los expertos. Además, la
memoria se puede usar para que la máquina 201 pueda "predecir"
el tipo de bebida que un usuario deseará dispensar después. Por
ejemplo, si un usuario bebe predominantemente un tipo de bebida, la
máquina puede ordenar al calentador de agua que siga a la
temperatura óptima para dicho tipo de bebida.
Claims (13)
1. Un sistema de preparación de bebidas
incluyendo: una máquina de preparar bebidas (201) que tiene medios
para recibir un rango de cartuchos de bebida (1) y medios para pasar
un medio acuoso a través de dichos cartuchos de bebida; un primer
cartucho de bebida (1) conteniendo uno o varios ingredientes de
bebida (200) para preparar una primera porción de una bebida; y un
segundo cartucho de bebida (1) conteniendo uno o varios ingredientes
de bebida (200) para preparar una segunda porción de dicha bebida,
caracterizado porque uno de los cartuchos de bebida primero
o segundo contiene un ingrediente líquido a base de leche.
2. Un método de preparar una bebida incluyendo
los pasos de:
- a)
- introducir un primer cartucho de bebida (1) conteniendo uno o varios ingredientes de bebida (200) en una máquina de preparar bebidas (201);
- b)
- operar dicha máquina de preparar bebidas para pasar un medio acuoso a través del primer cartucho de bebida para dispensar una primera porción de dicha bebida a un receptáculo;
- c)
- introducir un segundo cartucho de bebida (1) conteniendo uno o varios ingredientes de bebida (200) en la máquina de preparar bebidas; y
- d)
- operar la máquina de preparar bebidas para pasar un medio acuoso a través del segundo cartucho de bebida para dispensar una segunda porción de dicha bebida al receptáculo;
caracterizado porque uno de
los cartuchos de bebida primero o segundo contiene un ingrediente
líquido a base de
leche.
3. Un método como el reivindicado en la
reivindicación 2, donde uno de los cartuchos de bebida primero o
segundo (1) contiene un ingrediente para formar una porción
preparada de una bebida.
4. Un método como el reivindicado en la
reivindicación 2 o la reivindicación 3, incluyendo además el paso
de quitar el primer cartucho de bebida (1) antes de introducir el
segundo cartucho de bebida (1).
5. Un método como el reivindicado en cualquiera
de las reivindicaciones 2 a 4, donde el ingrediente de bebida en
los cartuchos de bebida primero o segundo es café torrefacto y
molido.
6. Un método como el reivindicado en cualquiera
de las reivindicaciones 2 a 4, donde el ingrediente de bebida en
los cartuchos de bebida primero o segundo es té a base de hojas.
7. Un método como el reivindicado en cualquiera
de las reivindicaciones 2 a 4, donde el ingrediente de bebida en
los cartuchos de bebida primero o segundo es un ingrediente de café
líquido.
8. Un método como el reivindicado en cualquiera
de las reivindicaciones 2 a 7, donde el ingrediente líquido a base
de leche es un producto lácteo concentrado.
9. Un método como el reivindicado en la
reivindicación 8, donde el producto lácteo concentrado es leche
líquida concentrada.
10. Un método como el reivindicado en la
reivindicación 9, donde la leche líquida concentrada contiene entre
25 y 40% de sólidos totales.
11. Un método como el reivindicado en la
reivindicación 10, donde la leche líquida concentrada contiene 30%
de sólidos totales.
12. Un método como el reivindicado en cualquiera
de las reivindicaciones 9 a 11, donde la leche líquida concentrada
contiene entre 0,1 y 12% de grasa.
13. Un método como el reivindicado en cualquiera
de las reivindicaciones 2 a 12, incluyendo además el paso de
espumar el único o los varios ingredientes líquidos a base de leche
durante la dispensación.
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