ES2290573T3 - Cartucho integrado para extraer una bebida a partir de una sustancia en particulas. - Google Patents
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Abstract
Cartucho, particularmente para máquinas de café expreso, para extraer una bebida de una sustancia en partículas contenida en su interior mediante agua bajo presión, comprendiendo el cartucho: un cuerpo principal que comprende una porción de taza (12) y una porción de tapa (13), comprendiendo la porción de taza (12) una base (17), una pared lateral (18) y un reborde (19a) opuesto a dicha base, estando sujeta de manera fija la porción de tapa (13) a dicho reborde (19a) de la porción de taza para definir un volumen interno de dicho cartucho, alojando el volumen interno de dicho cartucho la sustancia en partículas comprendida en el interior de medios de filtrado para retener dicha sustancia en partículas y para percolar dichas sustancias a través de los mimos, comprendiendo dicha porción de tapa (13) un puerto de la tapa (16b) que define un primer paso para sustancias fluidas de percolación, comprendiendo la base de dicha porción de taza un puerto de la taza (16a) que define un segundo paso para sustancias fluidas de percolación, caracterizado por el hecho de que dicho volumen interno comprende medios de válvula (116) montados sobre ducho puerto de la taza (16a) que se pueden abrir de manera elástica bajo presión de dichas sustancias fluidas de percolación durante una fase de extracción de la bebida, para permitir el paso de dichas sustancias fluidas de percolación a través de dicho puerto de la taza (16a) durante dicha fase de extracción de la bebida, comprendiendo dichos medios de válvula una almohadilla o disco (116, 126, 136, 186) de un material elástico que comprende por lo menos una hendidura u orificio pasante (118, 128) que está normalmente cerrado para aislar el volumen interno de dicho cartucho del ambiente externo y para retener residuos fluidos en el interior de dicho volumen interno cuando se ha terminado dicha extracción de la bebida.
Description
Cartucho integrado para extraer una bebida a
partir de una sustancia en partículas.
La presente invención se refiere a un cartucho
integrado para extraer una bebida a partir de una sustancia en
partículas, tal como café molido, café instantáneo, te, chocolate o
leche en polvo, y similares.
Se conoce que las máquinas para la extracción de
una bebida a partir de una sustancia en partículas requieren
usualmente que la sustancia en partículas se coloque en un
receptáculo de filtrado instalado en la máquina. En particular, las
máquinas de café expreso automáticas o semiautomáticas comprenden un
receptáculo de filtrado, llamado también soporte del filtro, en el
que se coloca una dosis de café molido antes de que se realice la
extracción de la bebida de café.
Las etapas generales para extraer una bebida de
café en una máquina de café expreso, que son substancialmente
equivalentes a las de otras máquinas automáticas para preparar una
bebida a partir de una sustancia en polvo, comprenden una fase de
alimentación de agua caliente bajo una presión adecuada en una
cámara de extracción que incluye un receptáculo de filtrado, una
fase de infusión y una fase de transporte de la bebida preparada a
una taza o un vaso externo, listo para beberse.
El café molido, así como otras sustancias en
partículas para preparar bebidas preparadas, es habitualmente una
sustancia de un solo uso, ya que las cualidades organolépticas tales
como el sabor, el aroma y el cuerpo de la bebida preparada se
pierden irremediablemente una vez se ha empapado el café molido. En
consecuencia, en las máquinas de café expreso y en otras máquinas
de infusión, la sustancia en partículas se ha de retirar después de
una sola infusión. Esta es la razón por la cual el receptáculo de
filtrado que aloja una dosis de café molido usualmente se puede
retirar manualmente de la máquina de café expreso, para permitir el
vaciado del receptáculo del café molido usado y su llenado con una
dosis nueva de café molido.
Para facilitar las operaciones de llenado y
vaciado del receptáculo de filtrado, se han previsto tabletas
empaquetadas previamente de café molido de un único servicio, que
consisten en una dosis de café molido contenida en una bolsa o saco
de papel de filtro, que se coloca directamente en un soporte del
filtro de la máquina de café expreso. Aunque está disposición ha
resultado práctica, se ve afectada por algunos inconvenientes. En
particular, la tableta no es estanca al aire y, en consecuencia, se
ha de proporcionar un segundo envoltorio hermético al aire para
encerrar cada dosis, para mantener la tableta no contaminada por el
ambiente externo durante su almacenamiento.
Además, las manos del usuario entran en contacto
con la tableta cuando la tableta se coloca sobre el soporte del
filtro, de manera que no se aseguran completamente los
requerimientos de higiene.
En los últimos años también se han previsto
cápsulas descartables que contienen café molido. Estas cápsulas,
que tienen generalmente una forma cónica, están hechas de materiales
plásticos o aluminio y proporcionan una mejor barrera hermética al
aire al ambiente externo que el papel de filtro usado en las
tabletas.
Una cápsula conocida tiene una superficie
superior que se puede perforar mediante una boquilla/aguja de
inyección de la máquina de café expreso, para inyectar agua bajo
presión en el interior de la cápsula, y una superficie inferior que
comprende zonas debilitadas que se desgarran bajo la presión de
fluidos de percolación. También se prevé un filtro interno en el
interior de la cápsula para evitar que las sustancias sólidas sean
expulsadas de la cápsula junto con la bebida de café.
Otra cápsula conocida comprende un cuerpo
cilíndrico hecho de polipropileno, con una superficie superior e
inferior que tiene una pluralidad de aberturas para distribuir agua
caliente a través de toda la dosis de café molido, y que comprende
una lámina de filtro de papel para bloquear el paso de café molido
al exterior de las aberturas de la superficie inferior durante la
fase de extracción. Estas cápsulas se han de colocar habitualmente
en otro paquete, tal como un saco de plástico de múltiples
capas.
Para preparar una bebida de café, las cápsulas y
los cartuchos conocidos se colocan en el soporte del filtro, que
constituye una cámara de extracción para el café cuando se instala
en la máquina de café. Durante la fase de extracción, los fluidos
de percolación pueden entrar en contacto con las superficies
internas de la cámara de extracción antes de fluir definitivamente
a la taza de café externa. Este contacto contamina la cámara de
extracción, y también el soporte del filtro y, después de una serie
de operaciones de extracción de café, la calidad de la bebida se ve
muy reducida, sufriendo de residuos y contaminantes en la cámara de
extracción.
En consecuencia, el conjunto de extracción, que
comprende la cámara de extracción y el soporte del filtro, se ha de
limpiar de una manera precisa después de un cierto número de
operaciones de extracción del café; además, se ha de realizar la
descalcificación sobre una base regular.
Incluso cuando estas operaciones de limpieza se
realizan de manera regular, la turbulencia del fluido en el
interior de la cámara de extracción de la máquina o el insuficiente
cierre hermético al fluido en la superficie superior abierta de la
cápsula durante la inyección de agua provoca que la bebida extraída
o el agua inyectada rocen porciones de la superficie externa de la
propia cápsula, perjudicando así los requerimientos de higiene de
la extracción.
Otro inconveniente de las cápsulas conocidas es
que no retienen los residuos de los fluidos de percolación en el
interior de la cápsula, que las perforaciones o aberturas sobre la
superficie superior y/o sobre la superficie inferior de las
cápsulas proporcionan un escape para los residuos del fluido cuando
se termina la extracción y/o cuando la cápsula se retira de la
máquina, provocando que la cápsula gotee y ensucie los alrededores
de la máquina de café.
Además, las cápsulas y las máquinas de café
expreso conocidas no sufren solamente de un carácter higiénico
limitado, sino que a menudo se ven afectadas por una distribución no
demasiado eficiente de agua caliente en el café molido y/o el
suministro de la bebida de café.
De hecho, en las cápsulas conocidas que tienen
una forma cónica, el agua caliente se inyecta en el volumen interno
mediante una boquilla que atraviesa la superficie superior, que
tiene un diámetro menor que la superficie inferior, de manera que
el agua caliente se pulveriza desde un único punto, más que se
pulverizarse de manera uniforme sobre toda la dosis de café. En
consecuencia, el agua caliente lava las partículas de café de una
manera no homogénea.
Este inconveniente se ha solucionado
parcialmente mediante el cartucho descrito en el documento
EP-A-1 344 722, en el que se prevén
dos discos en el interior del cartucho que tienen una pluralidad de
aberturas y una pluralidad de grabados, para crear una pluralidad
de canales de fluido. Desafortunadamente, este cartucho conocido se
ha de atravesar en la superficie superior e inferior para extraer la
bebida, y el volumen interno del cartucho se ha de cargar con
elementos adicionales tales como discos de distribución.
Otro inconveniente de los cartuchos de la
técnica anterior es que no son muy prácticos, ya que el usuario ha
de controlar la dirección de inserción cuando instala el cartucho en
una máquina de extracción. Este control puede verse facilitado
mediante una forma particular del receptáculo del cartucho en la
máquina, pero cuando el usuario tiene particularmente prisa (por
ejemplo, cuando el usuario es un barman cuya tarea es preparar
bebidas de café de una manera continua y rápida para muchos
clientes) incluso un control de una naturaleza menor es
inaceptable.
El propósito de la presente invención es superar
los inconvenientes de los cartuchos y las cápsulas de la técnica
anterior proporcionando un cartucho y un conjunto de extracción para
producir una bebida de alta calidad que tenga calidades
organolépticas mejoradas, en particular cuando la máquina de
extracción de la bebida es una máquina de café expreso.
Dentro del ámbito de este propósito, un objetivo
de la presente invención es reducir mayormente o eliminar la
contaminación de cualquier componente de las máquinas para producir
una bebida a partir de una sustancia en partículas, y proporcionar
un sistema universal de extracción de bebida, que tome ventaja de
esta estructura libre de contaminación para permitir extracciones
consecutivas de bebidas de distintos tipos de sustancias en
partículas.
Un segundo objetivo particular de la presente
invención es transferir la mayoría de las tareas que
convencionalmente son realizadas por las máquinas de extracción de
bebidas a los cartuchos a emplear en dichas máquinas de
extracción.
Otro objetivo particular de la presente
invención es garantizar un alto nivel de preservación de la
sustancia en partículas en el interior del cartucho hasta que el
cartucho está instalado en la máquina de extracción de bebidas,
reduciendo la contaminación de las partículas derivadas del ambiente
externo.
Otro objetivo es simplificar el uso del
cartucho, reduciendo el número de operaciones que se han de realizar
para preparar el cartucho para su instalación en una máquina de
extracción de bebidas.
Otro objetivo es proporcionar una distribución
uniforme mejorada del fluido de inyección en toda la dosis de la
sustancia en partículas del cartucho.
Otro objetivo es simplificar y reducir la carga
interna del cartucho y la máquina de extracción de bebidas sin
afectar a la calidad de la bebida final.
Un objetivo no menor de la invención es
proporcionar un cartucho y un conjunto de extracción que acelere las
operaciones de preparación de la bebida.
Este propósito, estos objetivos y otros que se
harán evidentes a partir de ahora se consiguen mediante el cartucho
según la reivindicación 1.
El propósito y los objetivos de la invención
también se consiguen mediante un cartucho según la reivindicación
17.
Otras características y ventajas de la invención
se harán más evidentes a partir de la siguiente descripción de
realizaciones preferidas pero no exclusivas, representadas a modo de
realizaciones no limitativas en los dibujos adjuntos, en los
que:
La figura 1 es una vista en perspectiva de un
cartucho que no forma parte de la invención;
\newpage
\global\parskip0.900000\baselineskip
La figura 2 es una vista en perspectiva en
sección transversal en despiece del cartucho de la figura 1, tomada
a lo largo del plano A-A de la figura 1;
La figura 3 es una vista en planta de la porción
de taza del cartucho de la figura 1;
La figura 4 es una vista en sección transversal
de la porción de taza de la figura 3, tomada a lo largo del plano
B-B;
La figura 5 es una vista en perspectiva en
sección transversal de un cartucho según una realización de la
invención;
La figura 6 es una vista en perspectiva en
sección transversal de un cartucho según una realización de la
invención;
La figura 7 es una vista en perspectiva
seccionada de la cuña de la figura 5;
La figura 8 es una vista en perspectiva de un
cartucho según una realización de la invención;
La figura 9 es una vista en perspectiva en
sección transversal en despiece del cartucho de la figura 8;
La figura 10 es una es una vista en perspectiva
en sección transversal de un cartucho según la invención;
La figura 11 es una vista en perspectiva del
lado interno de la porción de tapa del cartucho de la figura
10;
La figura 12 es una vista en perspectiva en
sección del conjunto de extracción según un segundo aspecto de la
invención;
La figura 13 es una vista en despiece del
conjunto de extracción de la figura 12;
La figura 14 es una vista en perspectiva en
despiece del conjunto de extracción de la figura 12 dispuesto en la
posición de extracción de la bebida, con un cartucho instalado en su
interior;
La figura 15 es una vista en perspectiva en
despiece del conjunto de extracción dispuesto en la posición de
extracción de la bebida, con un cartucho en forma de disco instalado
en su interior;
La figura 16 es una vista en perspectiva en
despiece del conjunto de extracción de la figura 12 dispuesto en la
posición de expulsión del cartucho;
La figura 17 es una vista inferior de la
boquilla utilizada en el conjunto de extracción de la figura 12.
La figura 18 es una vista lateral parcial en
sección transversal de la boquilla utilizada en el conjunto de
extracción de la figura 12.
La figura 19 es una vista lateral en sección
transversal de la boquilla utilizada en el conjunto de extracción
de la figura 15.
La figura 20 es una vista en perspectiva en
sección transversal, tomada a lo largo de un plano radial, del
cartucho según una realización adicional de la invención;
La figura 21 es una vista en despiece de un
conjunto de extracción según una realización adicional de la
invención, en la cual está instalado el cartucho de la figura
20.
Con referencia a las figuras 1 y 2, se muestra
un cartucho 1 que no forma parte de la presente invención pero que
comprende algunas de las características de la invención. El
cartucho tiene una forma generalmente cilíndrica y comprende una
porción de taza 2 y una porción de tapa 3 fijada sobre la misma.
En particular, la porción de taza 2 comprende
una base substancialmente circular 7, una pared lateral cilíndrica
8 que se extiende desde la base 7 y un reborde 9a, que está
dispuesto substancialmente opuesto a la base 7 y que define un
extremo abierto de la porción de taza 2.
Un volumen interno está definido por la base de
la taza 7, la pared lateral 8 y la porción de tapa 3, cuando la
porción de tapa está fijada sobre la porción de taza. Una dosis de
café molido 4 se aloja en este volumen interno y está interpuesto
entre medios de filtrado, que consisten preferiblemente en un primer
filtro de papel 5b y un segundo filtro de papel 5a. En una
realización alternativa, se puede prever una tableta de un tipo
conocido, tal como se describirá a continuación.
La porción de taza 2 comprende un puerto de la
taza 6a, que está preferiblemente situado en una zona central de la
base de la taza 7 y sobresale hacia el exterior respecto al volumen
interno del cartucho, formado un pico. Tal como se muestra en la
figura 2, el puerto de la taza 6a tiene una forma substancialmente
cilíndrica y proporciona un acceso abierto al volumen interno del
cartucho, permitiendo así el paso de fluidos al o desde el volumen
interno del cartucho. Para este propósito, la abertura 103a está
prevista sobre la base de la taza 7 en correspondencia con el
puerto de la taza 6a, tal como se muestra en la figura 4.
\global\parskip1.000000\baselineskip
La base de la taza 7 comprende opcionalmente un
reborde 105a, alineado con la pared lateral 8 y que sobresale hacia
el exterior respecto al volumen interno del cartucho. Este reborde
está previsto preferiblemente para acabar con una forma saliente
que facilita y promueve la manipulación y los procesos de producción
automatizados. Además, la cápsula se puede colocar en una posición
horizontal sobre una superficie de mesa sin inclinarse o rodar, se
puede empaquetar y apilar más fácilmente y también puede
empaquetarse en "bandas", es decir, fijada y sellada entre dos
bandas de película de polilaminado.
La porción de la tapa 3 está conformada para
encajar con el extremo abierto de la porción de taza 2 y comprende
una base de la tapa 7b, desde la cual se extiende hacia arriba y
ligeramente hacia el exterior una pared cilíndrica substancialmente
cilíndrica 105b, y que es substancialmente perpendicular a la base
de la tapa 7b. La pared lateral 105b acaba con un borde anular 9b
que está situado substancialmente opuesto a la base de la tapa 7b y
que sobresale hacia el exterior desde la pared lateral 105b, para
ajustarse y apoyarse sobre el reborde 9a de la porción de taza 2.
Preferiblemente, el borde anular 9b tiene una sección transversal
substancialmente escalonada, para acoplarse con un soporte
complementario situado en el reborde 9a de la porción de taza 2,
tal como se muestra en la figura 3. Se pueden prever
alternativamente otras formas en sección transversal del borde
anular 9b y del reborde 9a, mientras que estas formas permitan fijar
la porción de tapa sobre la porción de taza.
En las realizaciones preferidas, la porción de
tapa y la porción de taza están soldadas entre sí usando una
técnica de soldadura de cizalladura ultrasónica. Alternativamente,
se pueden usar otras técnicas de soldadura conocidas, por ejemplo
soldadura ultrasónica común, soldadura en caliente, unión y
similares. El cartucho según la invención también se puede fabricar
como una única pieza moldeada.
La pared lateral saliente 105b está
preferiblemente prevista para facilitar y promover la manipulación y
los procesos de producción automatizados, así como para disociar la
zona de soldadura de cizalladura de la tableta de café, minimizando
así las interferencias de las partículas de café que migran con la
soldadura plástica, que podrían comprometer sus características de
sellado estanco.
En la realización preferida representada en las
figuras 1 y 2, la porción de tapa 3 comprende un puerto de la tapa
6b en una zona central de su base 7b, que tiene una forma
generalmente cilíndrica y que sobresale de la base 7b hacia el
exterior respecto al volumen interno del cartucho. El puerto de la
tapa 6b proporciona un acceso abierto al volumen interno del
cartucho, permitiendo así el paso de fluidos a o desde el volumen
interno. Para este propósito, la abertura 103b está prevista sobre
la base de la tapa 7b en correspondencia con el puerto de la tapa
6b, tal como se muestra en la figura 2.
En realizaciones alternativas, descritas
posteriormente, el puerto de la tapa no sobresale de la base de la
tapa 7b o está normalmente cerrado, pudiéndose perforar mediante una
aguja o boquilla de inyección durante la fase de extracción.
Realizaciones alternativas de un tipo similar se presentarán
posteriormente.
En los cartuchos según la invención, el puerto
de la tapa 6b o el puerto de la taza 6a pueden comprender obstáculos
para desviar un flujo de fluido. En particular, con referencia otra
vez a la realización de las figuras 2 a 4, se prevé una primera
barrera 104a en el lado interno de la base de la taza 7, de manera
que atraviesa radialmente la abertura central 103a desde la que
sobresale el pico 6a, y unas segundas barreras 106a, 107a están
previstas sobre la superficie interna del puerto de la taza 6a a una
distancia desde la primera barrera y desde la abertura 103a.
Preferiblemente, las segundas barreras 106a y
107a están encaradas entre sí y sobresalen de la superficie interna
del puerto de la taza 6a para definir una especie de trayectoria en
zigzag para el fluido que pasa a través del puerto de la taza 6a,
rompiendo así cualquier flujo de fluido directo hacia o desde el
volumen interno del cartucho y evitando un flujo de fluido
demasiado acelerado, que puede provocar efectos de pulverización
del chorro, tal como chispeado.
La primera barrera 104a es particularmente útil
para desviar el flujo de fluido o proporcionar un soporte contra la
deformación del papel de filtro que puede producirse a partir de la
presión del fluido de extracción hidráulico. En consecuencia, se
evitan la obstrucción de las aberturas 103a y la posible rotura del
papel de filtro.
Además o alternativamente, también están
previstas correspondientes barreras al flujo de fluido 104b y 107b
en el puerto de la tapa 6b, tal como se aprecia en la figura 2. En
particular, la barrera 104b abarca la abertura de la tapa 103b,
mientras que la barrera 107b sobresale de la superficie interna del
puerto de la tapa 6b, encarando una barrera idéntica para definir
una trayectoria de flujo del fluido substancialmente análoga a la
formada en el interior del puerto de la taza 6a.
A pesar de que las realizaciones preferidas del
cartucho según la invención comprenden obstáculos al flujo de
fluido tal como se muestra en las figuras 2 a 4, el experto en la
materia aprecia fácilmente que se pueden usar disposiciones o
formas alternativas de obstáculos al flujo de fluido para los mismos
propósitos. Por ejemplo, se puede prever una barrera al flujo de
fluido en forma atravesada, para soportar el filtro de papel y
romper el flujo de fluido directo en cuatro flujos separados.
Alternativamente, se pueden prever proyecciones radiales formadas
alrededor de la tapa o la abertura de la taza y que sobresalen de
manera radial hacia el centro de esta abertura, tal como se
describirá posteriormente con referencia a la figura 20.
\newpage
Los obstáculos al flujo de fluido pueden no
estar directamente formados sobre la superficie interna del
cartucho, sino que pueden ser unos medios separados que se pueden
insertar y fijar de manera fija a un puerto de entrada o salida del
cartucho. Por ejemplo, un pequeño tubo de plástico con los dos
extremos abiertos cerrados mediante un material de filtro permeable
al fluido (por ejemplo, películas de material de tamiz termoplástico
o tejido o papel labrado abierto). Un ejemplo de un obstáculo al
flujo de fluido separado se describirá posteriormente con
referencia a la figura 20.
Además, los obstáculos al flujo de fluido pueden
preverse en los puertos de la tapa y la taza, en solamente uno de
estos puertos, o pueden no preverse en absoluto, según los
requerimientos del flujo de fluido.
La porción de taza 6a también comprende una
pluralidad de nervios 101a directamente formados sobre la base 7 y
que sobresalen hacia el volumen interno del cartucho, en particular
hacia la superficie externa del filtro de papel 5a. Los nervios
101a contactan directamente el filtro de papel 5a para formar una
pluralidad de pequeños canales 102a, 102b, que ponen en
comunicación fluida toda la superficie inferior del conjunto de
filtro del café 4, 5a con el puerto de la taza 6a. Estos canales,
preferiblemente, tienen una anchura/altura promedio de 1 mm
aproximadamente.
De una manera similar, los nervios 101b están
previstos sobre la porción de tapa 3 que sobresale hacia el volumen
interno del cartucho, en particular hacia la superficie superior del
filtro de papel 5b. Una pluralidad de pequeños canales están
previstos en consecuencia entre el filtro 5b y la base de la tapa
7b, conectando el puerto de la tapa 6b con toda la superficie
superior del conjunto de filtro del café 4, 5b.
En realizaciones alternativas, pueden
proporcionarse pequeños canales de fluido sólo en la porción de
taza, sólo sobre la porción de tapa, o pueden no proporcionarse en
absoluto. En dichos casos, un número reducido de nervios se forma
preferentemente ya sea sobre la base de la taza o sobre la base de
la tapa, y sobresalen hacia el volumen interno del cartucho para
formar un espacio de aire entre la base de la taza/tapa y los medios
de filtrado. Una disposición ejemplar de este tipo se explicará a
continuación con referencia a la Figura 11.
Alternativamente, para proporcionar una
canalización fina sobre por lo menos una porción de la superficie
interna del cartucho encarada con la superficie superior o la
superficie inferior de la dosis que comprende el café molido y los
medios de filtrado, se puede colocar un disco de material poroso
entre esta dosis y el puerto de la taza. Preferiblemente, este
disco se extiende a lo largo de toda la superficie inferior de la
dosis.
Aunque no se muestra de manera explícita en las
figuras 1 a 4, el puerto de la tapa y/o el puerto de la taza están
taponados preferiblemente mediante una película, por ejemplo hecha
de plástico con múltiples capas, que se puede retirar manualmente o
se puede pinchar o desgarrar mediante la máquina durante la fase de
extracción.
Alternativamente, el puerto de la tapa o el
puerto de la taza se pueden taponar mediante una superficie
integrada creada durante la fabricación de la porción de tapa o
mediante un tapón o sello de caucho, que se describirá
posteriormente, o todo el cartucho se puede mantener en un saco o
paquete que se abre manualmente antes de su uso. El saco o paquete
puede estar hecho de un polilaminado en vacío o lleno con un gas
inerte bajo presión (tal como en técnicas de Empaquetado de
Atmósfera Modificada o MAP).
El puerto de la tapa o el puerto de la taza
pueden estar alternativamente sellados mediante sustancias sólidas
comestibles (por ejemplo, polisacáridos, proteínas y lípidos) que
son impermeables al aire y solubles en agua o que se funden a la
temperatura del agua de entrada.
El cartucho 1 está preferiblemente hecho de
polipropileno y se fabrica usando técnicas de moldeado por inyección
conocidas. De todos modos, este cartucho, así como cualquier
cartucho según la invención, puede estar hecho de cualquier
material tal como: otros materiales termoplásticos, por ejemplo PET;
materiales termoplásticos elastoméricos o TPEs, por ejemplo,
SANTOPRENE, es decir, una mezcla de EPDM y polipropileno no
entrelazados; composiciones termoestables, por ejemplo, un
poliéster; cauchos o elastómeros, por ejemplo, silicona o MVQ;
materiales termoplásticos de polilaminado, por ejemplo una lámina
compuesta hecha de PE, PET y PVDC; aluminio; otros materiales
polilaminados, por ejemplo, una lámina compuesta hecha de PE, PET y
aluminio. El cartucho 1 también se puede fabricar usando otras
técnicas, tales como termoconformación.
El cuerpo principal de un cartucho de ejemplo
tal como el representado en la figura 1 es, por ejemplo, de una
altura de 30-35 mm y una anchura de
35-40 mm, y el puerto de la tapa y el puerto de la
taza son de unos 7-8 mm de alto y
8-10 mm de ancho. Sin embargo, el experto en la
materia entiende fácilmente que el tamaño de los cartuchos según la
invención puede ser diferente, según los requerimientos de
extracción y la estructura de la máquina de extracción de
bebidas.
Habiendo ahora definido las principales
características del cartucho 1, se puede apreciar que este cartucho
elimina la contaminación tradicional de la cámara de extracción de
una máquina de café, porque el puerto/pico de la taza 6a actúa como
una salida para dirigir la bebida extraída directamente a una taza
externa que se usa a continuación para beber. El pico 6a está
conformado en consecuencia para encajar en los soportes de filtros
conocidos o para sobresalir hacia el exterior respecto a los
soportes de los filtros integrados para este propósito, manteniendo
así perfectamente limpias las superficies internas del soporte del
filtro y evitar que la bebida extraída que sale del cartucho
contacte con estas superficies.
Además, los pequeños canales formados
directamente sobre la superficie interna de la porción de taza
permiten eliminar los elementos directores del fluido adicionales
del interior del cartucho y ventajosamente se combinan con el
puerto de la taza para definir un transportador integrado para la
bebida extraída. Al mismo tiempo, los pequeños canales permiten
mantener la caída del nivel de presión interna del cartucho en un
valor substancialmente menor entre la zona superior y la zona
inferior de la pastilla de café, de manera que se explota todo el
volumen del café molido y la bebida resultante tiene unas
cualidades organolépticas mejoradas.
Por motivos funcionales, es preferible mantener
el espacio entre la pastilla de café y la base de la porción de
taza o la porción de tapa lo más pequeño posible.
Otra mejora implicada por el cartucho particular
de la figura 1 es que es reversible, es decir, se pueden insertar
también invertido. De hecho, el cuerpo principal del cartucho está
conformado para ser substancialmente simétrico respecto a un plano
virtual perpendicular al eje de inyección de agua. En particular, el
puerto de la taza 6a y el puerto de la tapa 6b son substancialmente
idénticos en forma y tamaño, están alineados sobre un mismo eje de
inyección de agua y la altura del reborde 105a es substancialmente
igual a la altura de la pared lateral cilíndrica 105b, tal como se
muestra en la figura 2. Ventajosamente, se prevé una canalización
fina en las dos superficies internas de la porción de taza y de la
porción de tapa.
En consecuencia, el cartucho 1 se puede instalar
en un receptáculo de filtrado independientemente de qué puerto
actúe como puerto de entrada y qué puerto actúe como puerto de
salida, facilitando así en gran medida la operación de inserción
del cartucho en una máquina de extracción.
Aunque se han mostrado características con
referencia al cartucho de ejemplo de las figuras 1 a 4, se pueden
prever realizaciones de la invención combinando de manera adecuada
las características fundamentales ya descritas o añadiendo otras
características que también están incluidas en el ámbito de la
invención.
Con referencia a la figura 5, se muestra una
realización preferida de la invención. En particular, la figura 5
es una vista en sección transversal de un cartucho 11 que, aunque el
cuerpo principal es externamente similar al mostrado en la figura
1, tiene variantes internas.
Aunque solamente se muestra una vista en sección
del cartucho 11 en la figura 5, debe entenderse que esta vista está
tomada a lo largo de un plano radial virtual que parte por la mitad
todo el cartucho real, que no se muestra en las figuras por motivos
de claridad. Queda claro que el experto en la materia no tiene
ninguna dificultad en dibujar la estructura de todo el cartucho 11
a partir de la vista en sección de la figura 5.
El cartucho 11 tiene una forma generalmente
cilíndrica y comprende una porción de taza 12 y una porción de tapa
13. La porción de taza 12 comprende una base 17, una pared lateral
18 y un reborde 19a que está dispuesto substancialmente opuesto a
la base 17 y define un extremo abierto de la porción de taza 12.
Un volumen interno está definido mediante la
base de la taza 17, la pared lateral 18 y la porción de tapa 13,
cuando la porción de tapa está montada sobre el extremo abierto de
la porción de taza 12. Una dosis de café molido se aloja en este
volumen interno, encerrada mediante medios de filtrado de una manera
similar a la mostrada en la figura 2 o como en una tableta o
pastilla de un tipo conocido, tal como se describirá mejor
posteriormente.
En la figura 5, el café molido y los medios de
filtrado se han omitido por motivos de simplicidad, pero está
previsto que ocupen substancialmente el volumen interno del
cartucho, tal como ocurre en la realización de la figura 2.
La porción de taza 12 comprende un puerto de
taza 16a, preferiblemente situado en una zona central de la base de
la taza 17 y que sobresale hacia el exterior respecto al volumen
interno del cartucho. El puerto de la taza 16a tiene una forma
substancialmente cilíndrica y proporciona un acceso abierto al
volumen interno del cartucho, permitiendo así el paso de fluidos a
o desde el volumen interno del cartucho. Para este propósito, se
prevé una abertura 113a sobre la base de la taza 17 en
correspondencia con el puerto de la taza 16a.
La base de la taza 17 comprende preferiblemente
un reborde 115a, alineado con la pared lateral 18 y que sobresale
hacia el exterior respecto al volumen interno del cartucho.
La porción de tapa 13 está conformada para
encajar con el extremo abierto de la porción de taza 12 y comprende
una base de la tapa 17b, desde la cual se extiende hacia arriba y
ligeramente hacia el exterior una pared lateral substancialmente
cilíndrica 115b. La pared lateral 115b termina con un borde anular
19b que está situado substancialmente opuesto a la base de la tapa
17b y que sobresale hacia el exterior desde la pared lateral 115b,
para encajar con y apoyarse sobre el reborde 19a de la porción de
taza 12.
Preferiblemente, el borde anular 19b tiene una
sección transversal substancialmente escalonada, para acoplarse con
un soporte complementario situado en el reborde 19a de la porción de
taza 12, tal como se muestra en la figura 5. Alternativamente, se
pueden prever otras formas en sección transversal del borde anular
19b y del reborde 19a, mientras dichas formas permitan fijar la
porción de tapa sobre la porción de taza.
\newpage
La porción de tapa 13 también comprende un
puerto de la tapa 16b normalmente cerrado, situado preferiblemente
en una zona central de la base 17b y que sobresale hacia el exterior
respecto al volumen interno del cartucho 11. La expresión
"normalmente cerrado" tal como se pretende aquí indica un
puerto que está sellado estanco al aire antes de la extracción y se
abre manualmente por parte de un usuario o automáticamente por la
máquina de extracción de bebidas, por ejemplo atravesando la
superficie que tapona el puerto.
En la realización de la figura 5, el puerto de
la tapa 16b está taponado por una pequeña superficie debilitada 14
que está integrada con el puerto de la tapa 16b. Alternativamente,
el puerto de la tapa puede estar taponado mediante una película de
plástico soldada sobre la boca externa del puerto de la tapa o
mediante un tapón o sello de caucho o similar, descrito
posteriormente.
La superficie interna del puerto de la tapa 16b
es substancialmente lisa, pero se pueden prever alternativamente
obstáculos al flujo de fluido como los descritos con referencia a la
realización de la figura 2.
La porción de taza 12 comprende un puerto de la
taza 16a, situado sobre la base de la taza 17 y que tiene
preferiblemente una forma substancialmente cilíndrica. En la
realización preferida mostrada en la figura 5, el puerto de la taza
16a está situado en la zona central de la base 17, sobresale hacia
el exterior respecto al volumen interno del cartucho 11 y comprende
obstáculos 114, 117a y 117b para romper el flujo de fluido directo
que pasa a través del puerto de la taza.
El primer obstáculo 114 está formado en el
interior del puerto de la taza 16a en proximidad con su boca de
salida para atravesar radialmente el volumen interno del puerto de
la taza, mientras los segundos obstáculos 117a y 117b sobresalen de
la superficie interna del puerto de la taza y están encarados entre
sí.
De una manera similar a la realización mostrada
en la figura 2, la porción de taza 12 comprende una pluralidad de
nervios 111a que están directamente formados sobre el lado interno
de la base 17 y sobresalen hacia el volumen interno del cartucho.
Los nervios 111a definen una pluralidad de pequeños canales 112a,
112b entre la base de la taza 17 y los medios de filtrado, para
transportar la bebida extraída al puerto de la taza 16a.
En la realización particular mostrada en la
figura 5, a diferencia de la porción de tapa 3, no está prevista
una canalización fina entre la porción de tapa y el conjunto que
consiste en el café molido y los medios de filtrado. En su lugar,
están previstos nervios 111b separados en el lado inferior de la
porción de tapa 13, que sirven para el propósito de crear un hueco
muy pequeño entre la porción de tapa y el café molido. Sin embargo,
queda claro que como alternativa a esta disposición todavía se puede
prever una canalización, tal como se ha descrito anteriormente con
referencia a la porción de tapa 3.
Ventajosamente, el cartucho 11 comprende medios
de válvula, para regular el paso del flujo de fluido a través del
puerto de la taza 16a. Los medios de válvula están particularmente
concebidos para su aplicación al puerto de la taza, pero se pueden
aplicar al puerto de la taza y al puerto de la tapa de un cartucho
según la invención, o al puerto de la tapa solamente, según los
requerimientos funcionales del cartucho.
En la realización mostrada en la figura 5, los
medios de válvula se apoyan sobre un receso anular 15, que está
formado alrededor de la abertura 113a y cubren la abertura 113a.
Para este propósito, el espesor de la base 17 se estrecha desde el
puerto de la taza 16a hacia la periferia, para permitir la formación
del receso 15.
Los medios de válvula comprenden preferiblemente
una almohadilla o disco de caucho (por ejemplo caucho de silicona),
de una material similar al caucho, elastomérico o plástico que tiene
una estrecha hendidura u orificio pasante formado en su interior
que conecta una superficie superior a una superficie inferior de la
almohadilla. Si no se aplica ninguna presión axial a la
almohadilla, la hendidura proporciona un sello estanco al aire,
mientras que si se aplica una presión axial, tal como la presión de
los fluidos de percolación extraídos del café molido, una porción
de la almohadilla se deforma y la hendidura se ensancha ligeramente,
permitiendo así el paso de los fluidos de percolación, es decir, de
la bebida.
Según la realización particular representada en
la figura 5, los medios de válvula comprenden una almohadilla o
disco de caucho 116, que se apoya sobre el receso 15 para cerrar de
una manera estanca al aire la abertura 113a del puerto de la taza y
actuar como un septo. Aunque la almohadilla 116 se describe como que
se apoya simplemente sobre el receso 15, se puede unir
opcionalmente a este receso o fijarse de otra manera usando
técnicas conocidas.
La almohadilla 116 comprende una superficie
circular superior y una superficie circular inferior y una hendidura
118 que atraviesa axialmente la almohadilla desde el centro de la
superficie superior al centro de la superficie inferior.
La hendidura 118 está
pre-perforada y se hace preferiblemente usando una
aguja fina. La hendidura puede ser alternativamente un corte o una
incisión lineal radial o en forma transversal, o se pueden prever
una pluralidad de hendiduras a través de la almohadilla, mientras
que estas hendiduras, cortes o incisiones no permitan
substancialmente el paso de aire al interior del cartucho cuando el
cartucho no está bajo la presión del fluido y permita el paso de
los fluidos de percolación durante la fase de extracción de la
bebida.
\newpage
Para proporcionar un soporte para los medios de
filtrado que encierran el café molido y transportar la bebida
extraída a la almohadilla 116, está ventajosamente montada una cuña
119 sobre la base de la taza 17 y antes de la almohadilla 116.
Con particular referencia a la vista seccionada
de la figura 7, la cuña 119 comprende una superficie inferior que
está encarada con la almohadilla 116 y está conformada para definir
canales de flujo del fluido 319 entre la cuña y la almohadilla:
para este propósito, la superficie inferior de la cuña 119 comprende
unos nervios 219 orientados radialmente.
La superficie superior de la cuña 119 comprende
unos nervios para soportar el conjunto de los medios de filtrado
del café, que están preferiblemente dimensionados de manera que el
espesor de la cuña 119 es substancialmente igual a la altura de los
nervios 111a de la porción de taza 12.
En realizaciones alternativas, no representadas
en las figuras, la cuña puede comprender orificios pasantes para
transportar los fluidos de percolación a la almohadilla de caucho, o
se puede sustituir por otros medios de soporte que separan la dosis
de café molido de la almohadilla de caucho, tal como los
representados en la figura 20 que se describirá posteriormente.
En otra realización, los medios de válvula no
comprenden ninguna cuña separada. Por ejemplo, una realización
adicional de la invención que comprende estos medios de válvula
alternativos comprende solamente una almohadilla o disco, hecho de
caucho, material a modo de caucho, elastomérico, o cualquier
material elástico.
En particular, con referencia a la figura 6, un
cartucho 21 según una realización adicional preferida de la
invención comprende una porción de taza de forma cilíndrica 22, que
comprende una base 27, una pared lateral 28 y un extremo abierto
sobre el que se acopla una porción de tapa 23 para definir un
volumen interno del cartucho. En el interior del cartucho, está
prevista una dosis de café molido y los correspondientes medios de
filtrado, como en los cartuchos descritos anteriormente, pero no se
muestran en la figura 6, por motivos de simplicidad.
La porción de tapa 23 comprende un puerto de la
tapa 26b normalmente cerrado y tiene substancialmente las mismas
características que la porción de tapa 13 ya descrita.
La porción de taza 22 comprende un puerto de la
taza 26a, en cuyo interior están previstos obstáculos al flujo de
fluido 124, 127a y 127b. Además, la superficie superior de la base
27 comprende una pluralidad de nervios 121, cuyos nervios están
distribuidos a lo largo de la superficie de la base 27
substancialmente como nervios 111a y que convergen en un receso
anular 25. Una almohadilla de caucho circular 126 se apoya sobre el
receso 25 para taponar de una manera estanca al aire la abertura
123a del puerto de la taza 26a. Aunque la almohadilla 126 se
describe aquí como que simplemente se apoya sobre el receso 25,
puede estar opcionalmente unida a un borde de este receso o puede
estar fijada de otra manera a través de medios conocidos.
De una manera similar a la almohadilla 116, la
almohadilla 126 comprende una hendidura pasante 128 en su centro,
cuya hendidura está normalmente cerrada y se ensancha ligeramente,
permitiendo así el paso de los fluidos de percolación, durante la
fase de extracción de la bebida.
Para soportar la dosis de café molido y los
medios de filtrado, la almohadilla 126 comprende preferiblemente
nervios 129, que está directamente formados sobre su superficie
superior y conformados para permitir el paso de los fluidos que se
derivan directamente desde el conjunto de café/filtro y desde los
canales definidos mediante los nervios 121.
Las almohadillas 116 y 126 se han descrito como
que están hechas de caucho, material elastomérico u otros
materiales flexibles. Las propiedades elásticas de estos materiales
permiten que un orificio o un canal pre-perforado,
tal como la hendidura 118 o la hendidura 128, actúen como un sello
estanco al aire, pero al mismo tiempo permitan una rápida respuesta
a las tensiones de la presión dirigidas hacia o desde el volumen
interno del cartucho. En otras palabras, estas almohadillas actúan
como válvulas o deflectores.
Por lo tanto, un cartucho que comprende estas
almohadillas no requiere medios para taponar el puerto de la taza
-o el puerto de la tapa, si la almohadilla se aplica al puerto de la
tapa de una manera similar a la descrita anteriormente-, tales como
películas o diafragmas que se puede perforar. Al mismo tiempo,
después de que haya terminado la fase de extracción, la caída
súbita de la presión interna provoca que la hendidura retorne a la
condición de reposo inicial, evitando así que los posibles residuos
del fluido interno se caigan del cartucho.
Más allá de este funcionamiento a modo de
válvula que protege el cartucho de las influencias negativas del
ambiente, al mismo tiempo que permite la desgasificación del
cartucho y del fluido de extracción que cae después de la
extracción, la almohadilla descrita anteriormente también permite la
inserción de gas inerte líquido desde el exterior mediante una
aguja hueca durante la fase de empaquetado (MAP), para acondicionar
la cápsula y prepararla para periodos de almacenamiento más largos.
La almohadilla de caucho a continuación se cierra automáticamente
por su propia elasticidad después de que se haya retirado la aguja.
La misma aguja puede ser una que perfora la almohadilla para formar
la hendidura indicada anteriormente.
Al mismo tiempo, otra importante ventaja
proporcionada por las almohadillas según la invención es la gran
mejora en la formación y la estabilidad de la apreciada capa de
crema sobre la bebida de extracción, que usualmente se identifica
con el término italiano de "crema" cuando se refiere a
procedimientos de extracción de café expreso.
El procedimiento de extracción del expreso
produce una bebida polifásica constituida por una capa espumosa de
pequeñas burbujas con finas partículas dispersas que crean el típico
y particular diseño de cola de tigre sobre una emulsión de
microscópicas gotas de aceite en una solución acuosa de múltiples
componentes con burbujas de gas y partículas sólidas dispersas.
La formación de la espuma está relacionada con
los sulfactantes presentes de manera natural en el café y a una
pluralidad de fenómenos que se activan mediante los procedimientos
de extracción expreso.
La espuma sobrenadante del café expreso o crema
es una característica organoléptica extremadamente importante y
representa una marca de distinción entre el café expreso y otras
preparaciones.
Es bien conocido que las características de
espuma son la firma de una preparación perfecta, siendo cualquier
error (por ejemplo en el molido del café, la temperatura del agua,
la presión del agua, el tiempo de percolación y/o el volumen de la
bebida, etc.) o cualquier cambio (mezcla de café, tostado, etc.)
inmediatamente denunciado por el color, la textura y la
persistencia de la espuma del expreso.
Tal como se ha descrito anteriormente, los
medios de válvula según la realización preferida de la invención
comprenden por lo menos una almohadilla o un disco de caucho o a
modo de caucho que tiene una hendidura pasante cuyo diámetro es muy
pequeño, por ejemplo del orden de 0,1 a 0,5 mm cuando está abierta.
Al forzar el café extraído a través de la misma se ha encontrado
que aumenta en gran medida la densidad y la estabilidad de la
crema. Este efecto es muy ventajoso ya que, a través de la
integración de unos medios de peso relativamente ligero y de
naturaleza simple, es posible conseguir un efecto importante que
caracteriza la calidad de una bebida de café expreso.
Además, como la almohadilla de caucho para la
formación de la crema está integrada con el cartucho, que es
generalmente descartable, se garantiza que el café expreso extraído
tenga una capa de crema de la mejor calidad, al contrario que las
máquinas de café expreso conocidas, en las que los dispositivos que
mejoran la formación de la crema son parte de las máquinas, se usan
para un gran número de procesos de extracción y pueden deteriorar
la calidad del café extraído a lo largo del tiempo.
Los cartuchos según la invención no están
limitados a los cartuchos substancialmente cilíndricos descritos
anteriormente. Particularmente, el término "cilindro" se ha de
entender en un sentido general amplio e indica la superficie
trazada por cualquier línea que se mueve paralela a un eje fijo y
que intercepta una línea cerrada. Por ejemplo, el cuerpo principal
del cartucho según realizaciones particulares de la invención puede
ser también en forma de paralelepípedo o en forma de disco. Además,
el término "substancialmente cilíndrico" también indica
cartuchos cilíndricos que tienen una forma ligeramente cónica, es
decir, por ejemplo, la inclinación de la pared lateral de un
cartucho según la invención puede desviarse 1-2
grados respecto a la superficie cilíndrica perfecta.
Un cartucho de forma paralelepipédica, no
representado en las figuras, se prefiere particularmente cuando se
requiere una pequeña ocupación del espacio.
En cambio, se puede prever ventajosamente un
cartucho en forma de disco en una alternativa por otras razones,
que se explicarán ahora. Una realización de ejemplo de la invención,
la que el cuerpo principal del cartucho es substancialmente en
forma de disco, se muestra en las figuras 8 y 9. Un cartucho 31 de
este tipo presenta alguna de las características de los cartuchos
anteriores, en particular, comprende una porción de taza 32 y una
porción de tapa 33, teniendo ambas substancialmente la forma de un
plato.
La porción de taza 32 comprende una base 37, una
pared lateral anular y un reborde de pestaña 39a que está dirigido
substancialmente paralelo respecto a la base 37 y, de una manera
similar, la porción de tapa 33 comprende una base, una pared
lateral y un reborde de pestaña 39b que está conformado para
acoplarse con el reborde 39a, definiendo así un volumen interno del
cartucho. El volumen interno del cartucho está conformado para
alojar completamente una tableta o pastilla de café molido 34 de un
tipo conocido, tal como la tableta llamada E.S.E.®.
Esta tableta conocida comprende una dosis de
café molido encapsulada en un saco de papel de filtro, cuyo borde
periférico está retenido de manera ajustada mediante los rebordes
39a y 39b cuando el cartucho 31 está en la condición montada. Los
rebordes 39a y 39b se pueden fijar de manera recíproca usando
cualquier procedimiento conocido, tal como soldadura por
ultrasonidos, soldadura con elemento caliente, u otras técnicas de
soldadura, encolado o combinaciones de estas con procedimientos de
fraguado o deformación de ribeteado comunes.
La porción de taza 32 también comprende un
puerto de la taza 36a substancialmente cilíndrico que sobresale
hacia el exterior respecto al volumen interno del cartucho 31, que
está ventajosamente provisto de obstáculos internos 137a y 134a
para romper los flujos de fluido directos que pasan a través del
puerto de la taza, que son similares a los obstáculos 117a, 117b,
114 descritos anteriormente.
\newpage
La base 37 comprende una pluralidad de nervios
131 distribuidos sobre su lado plano interno, que definen una
pluralidad de pequeños canales entre la tableta 34 y la base 37. Los
nervios 131 rodean un receso anular central 35, similar a los
recesos 15 y 25 descritos anteriormente, sobre los cuales se apoya
una almohadilla de caucho 136.
La almohadilla 136 tiene una hendidura pasante
normalmente cerrada en su centro y nervios de soporte sobre su
superficie superior para soportar la tableta 34 y permitir el paso
de fluido a través de los mismos. Se aprecia que la almohadilla 136
es similar a la almohadilla 126 descrita anteriormente.
Un puerto de la tapa 36b sobresale de la zona
central de la porción de tapa 33 y comprende obstáculos 137b
encarados entre sí sobre su superficie interna.
La figura 9 es una vista en sección transversal
de un cartucho 31 y, como tal, muestra solamente un obstáculo 137b,
pero debe entenderse que un obstáculo idéntico está presente sobre
el lado opuesto de la superficie interna del puerto de la tapa que
está encarado con el representado. Además, la abertura desde la que
el puerto de la tapa 36b sobresale está conectada mediante una
barrera del flujo de fluido 134b, que es substancialmente análoga a
la barrera 104b descrita anteriormente.
El puerto de la tapa 36b está taponado por una
película de aluminio o plástico de múltiples láminas 38, que forma
un sello estanco al aire para el puerto de la tapa antes de instalar
el cartucho en una máquina de café expreso. La película 38
preferiblemente se puede perforar mediante una aguja de inyección de
la máquina, pero se puede prever una película que se puede retirar
manualmente como alternativa.
Como en los cartuchos representados en las
figuras 5 y 6, la porción de la tapa 33 comprende nervios separados
sobre la superficie dirigida hacia el volumen interno, que definen
un hueco muy pequeño entre la tableta de café 34 y la propia
porción de la tapa.
El cartucho 31 es particularmente ventajoso
porque es totalmente compatible con las tabletas de café existentes.
El proceso de fabricación de este cartucho también se acelera, ya
que no se han de insertar medios de filtrado adicionales en el
cartucho.
Además, se aprecia que el cartucho 31, así como
los otros cartuchos descritos anteriormente, en un cartucho todo en
uno, es decir, un cartucho en el que la mayoría de las
características funcionales de la máquina de café expreso, tal como
el filtrado, la distribución de agua, la mejora de la crema y el
suministro de bebida están integradas en el propio cartucho. Las
funciones de la máquina de café expreso son principalmente las de
soportar el cartucho e inyectar agua bajo presión en su
interior.
La figura 10 es una vista en sección transversal
de un cartucho 41 según otra realización de la presente invención.
Este cartucho comprende la mayoría de las características del
cartucho 1, es decir, una porción de taza cilíndrica 42 cuya base
47 comprende una pluralidad de nervios 141a y un pico 46a con
obstáculos de flujo de fluido 144 y 147, una dosis de café molido 4
y láminas de papel de filtro 5a y 5b. Una película de aluminio o de
plástico con múltiples capas 45 tapona la boca externa del pico 46a
y se puede retirar manualmente.
A diferencia de la realización del cartucho 1,
se prevé que la porción de tapa 43 tenga una forma substancialmente
plana, comprendiendo un puerto de la tapa 46b que solamente
sobresale ligeramente del plano de la porción de tapa y un borde
anular 49b que sobresale ligeramente del contorno de la porción de
tapa.
Con referencia a las figuras 10 y 11, el lado
interno de la porción de tapa 43 comprende nervios radiales
separados 141b que sobresalen ligeramente hacia el volumen interno
del cartucho, para crear un pequeño hueco entre los medios de
filtrado superiores 5b y la porción de tapa 43.
Además, la porción de tapa 43 comprende un tapón
o sello de caucho/similar al caucho 48 que se acopla en la boca
definida por el puerto de la tapa 46b. El tapón 48 está
preferiblemente hecho de elastómero termoplástico (TPE) tal como
EPR o SBS y tiene una porción central más fina que se puede
perforar, por ejemplo mediante una aguja de inyección o una
boquilla de la máquina de café expreso, y tiene una porción más
gruesa que rodea esta porción central que sujeta la boca del puerto
de la tapa 46b.
Las porciones más gruesas y centrales del tapón
48 están dimensionadas para acoplarse de manera sellada con el tubo
o la boquilla que suministra agua al cartucho. En otras palabras, el
tapón 48 actúa como un sello radial estanco al fluido para el tubo
de inyección o la boquilla, evitando así que el agua inyectada se
salga del puerto de la tapa 46b durante la fase de extracción de la
bebida.
Al terminar la fase de extracción y separar el
cartucho 41 de la boquilla de inyección, el tapón 48 vuelve
elásticamente a una posición de reposo debido a su naturaleza
elástica y, aunque se ha perforado, es un buen retenedor de
residuos sólidos y fluidos, que se mantienen en el interior del
cartucho tan pronto como se retira de la máquina.
Aunque el tapón 48 se ha representado en el
interior del cartucho 41, debe entenderse que este tapón se puede
aplicar a cualquier otro cartucho según la invención, tal como a los
cartuchos descritos previamente.
La figura 20 muestra un cartucho 81 según otra
realización de la invención. Este cartucho comprende características
que se corresponden substancialmente a las del cartucho 21, es
decir, una porción de taza cilíndrica 82a cuya base 87a comprende
una pluralidad de nervios 181 y canales 182 formados directamente
sobre la misma y un puerto de la taza 86a que sobresale
externamente, una porción de tapa 83a que está sujeta de manera fija
al reborde superior de la porción de taza 82a para definir un
volumen interno en el que están alojados una pastilla de café
molido y medios de filtrado (no representados).
La porción de tapa 83a comprende una base 87b,
sobre la que están formados unos nervios separados similares a los
nervios 111b, y que comprende un puerto de la tapa 86b normalmente
cerrado, que está preferiblemente situado en una zona central de la
base 87b y que sobresale hacia el exterior respecto al volumen
interno del cartucho 81. El puerto de la tapa 86b está taponado por
una película de aluminio o de plástico polilaminado.
La superficie interna del puerto de la tapa 86b
es substancialmente lisa y un obstáculo transversal al flujo de
fluido 89 parte la abertura 183b de la cual sobresale el puerto de
la tapa 86b. El obstáculo 89 sobresale preferiblemente hacia el
volumen interno del cartucho, de manera que los medios de filtrado
que cubren la pastilla de la sustancia en partículas se mantiene a
una distancia separada de la base 87b de la porción de tapa
83a.
El diámetro del puerto de la tapa 86b es
generalmente más ancho que el de los otros puertos de la tapa
descritos anteriormente, para alojar completamente una boquilla de
inyección de agua sin la necesidad de usar una aguja para acceder
al volumen interno del cartucho. El diámetro interno del puerto de
la tapa es preferiblemente de al menos 5 mm de ancho, pero este
diámetro puede ser incluso más ancho, por ejemplo, puede ser
substancialmente igual al diámetro de la base de la tapa 87b.
Los nervios 181 de la base 87a rodean un receso
anular central 85a formado alrededor de la abertura 183a, desde el
cual sobresale el puerto de la taza 86a. Los nervios que rodean de
manera cercana la abertura 183a comprenden salientes 184 que se
extienden radialmente hacia el centro de la abertura 183a y son tan
gruesos como los propios nervios 181. Los salientes 184 actúan como
soporte para la pastilla de la sustancia en partículas y los medios
de filtrado y como un obstáculo al flujo de fluido para romper el
flujo de fluido directo.
El cartucho 81 también comprende una almohadilla
de caucho 186, que se instala entre los salientes 184 y el receso
anular 85a y que comprende una hendidura central pasante. La
almohadilla de caucho 186 es uno medio de válvula tal como se
pretendía anteriormente.
El puerto de la taza 86a comprende
ventajosamente un obstáculo al flujo de fluido 187, que es una pieza
separada que se inserta en el puerto de la taza y está acoplada de
manera ajustada con la superficie interna del puerto de la taza.
Proporcionando un obstáculo al flujo de fluido y eliminando los
obstáculos directamente formados sobre la superficie interna de un
puerto hay una disposición ventajosa que es particularmente adecuada
para las llamadas técnicas de fabricación por moldeado
secuencial.
El obstáculo "separado" 187 comprende
preferiblemente un pequeño tubo de plástico hueco 188 cuyos extremos
abiertos están cerrados con un material de filtro que permite el
flujo, por ejemplo una película de material plástico de tamiz o
tejido/papel labrado abierto. Alternativamente, se pueden formar
barreras internas sobre la superficie interna del tubo 188 que son
substancialmente similares a las barreras 114, 117a y 117b descritas
anteriormente.
En la realización representada en la figura 20,
el tubo 188 comprende una película de tamiz superior 185b y una
película de tamiz inferior 185a. Para fijar el obstáculo 187 a la
superficie interna del puerto de la taza 86a, el tubo 188 comprende
un nervio anular 189a sobre su pared lateral externa para su
acoplamiento a presión con un receso anular 189b correspondiente
formado alrededor de la superficie interna del puerto de la taza
86a. Obviamente, muchas otras disposiciones para fijar unos medios
de obstáculo separados al puerto de la taza o el puerto de la tapa
están claramente dentro del alcance del experto en la materia.
Se han descrito anteriormente varias
realizaciones del cartucho según la invención. Según un segundo
aspecto de la invención, se describirá ahora en detalle un conjunto
de extracción para su aplicación a una máquina de café expreso
estándar o a otra máquina que pueda bombear agua caliente u otros
fluidos de infusión bajo presión para producir bebidas.
Con referencia a las figuras 12 a 14, un
conjunto de extracción 60 según una realización preferida de la
invención comprende un soporte que se puede conectar a una máquina
de café expreso, que está preferiblemente compuesto por un elemento
conector 62, para conectar el conjunto de extracción al tubo de
inyección de agua de la máquina de extracción de bebidas, y un
soporte de bayoneta 63.
El elemento conector 62 tiene una base y una
pared lateral cilíndrica que se eleva desde la base y que finaliza
con un reborde con una pestaña que sirve para montar el soporte
sobre la máquina de extracción (no representada), por ejemplo
usando tornillos. La base del elemento conector 62 comprende un
puerto de entrada saliente 65 que se puede conectar a la salida de
agua de la máquina de extracción y, sobre el lado opuesto de la
base, una pared de guía circular 259, que se describe a
continuación.
\newpage
El soporte de bayoneta 63 tiene una forma
substancialmente cilíndrica y comprende un extremo abierto superior
en el que se encaja la pared lateral cilíndrica del elemento
conector 62. Preferiblemente, el soporte de bayoneta 63 está fijado
al elemento conector 62 mediante los mismos tornillos usados para
montar el elemento conector a la máquina de extracción. Obviamente,
el soporte de bayoneta y el elemento conector puede estar fijados
de manera recíproca de cualquier otra manera conocida; por ejemplo,
la superficie externa de la pared lateral cilíndrica del elemento
conector y la superficie interna superior de la pared lateral
cilíndrica del soporte de bayoneta pueden están roscadas.
Alternativamente, el elemento conector y el soporte de bayoneta
pueden estar integrados como una sola pieza.
El soporte de bayoneta 63 también comprende un
extremo inferior abierto sobre que están previstas guías 263 de un
tipo conocido para su ajuste de bayoneta con un soporte del cartucho
64, que está provisto de un asa de agarre 61.
El soporte del cartucho 64 comprende un cuerpo
substancialmente cilíndrico que está conformado internamente para
alojar completamente el cartucho 21. En particular, comprende una
pared lateral cilíndrica que es complementaria a la pared lateral
28 del cartucho.
Además, la base del soporte del cartucho 64
comprende una ranura anular 261, en la que el reborde 125a del
cartucho se ajusta de manera deslizante, y un fondo 250, que está
situado en el interior del cuerpo cilíndrico del soporte del
cartucho y que comprende una abertura 267 en su zona central.
La profundidad de la ranura anular 261 es
substancialmente igual a la altura del reborde 125a, de manera que
cuando el cartucho 21 está insertado en el soporte del cartucho 64,
la superficie de la base 27 se apoya casi completamente contra el
fondo 250 y el puerto de la taza 26a sobresale de la abertura
267.
El conjunto de extracción 60 también comprende
un conjunto de boquilla de inyección 265a, 265b que está montado
firmemente sobre el extremo abierto inferior de la entrada 65
encarada con el soporte del cartucho, por ejemplo mediante un
encaje roscado. Alternativamente, el conjunto de la boquilla y el
puerto de entrada de agua 65 pueden estar hechos en una sola
pieza.
Con referencia a las figuras 17 y 18, el
conjunto de la boquilla comprende un cuerpo de boquilla hueco 265a
y un elemento de perforación o aguja 265b montado de manera fija en
la superficie interna del cuerpo de la boquilla. En mayor detalle,
el cuerpo de la boquilla es substancialmente tubular y comprende dos
extremos abiertos 251 y 254.
El extremo abierto 254 está situado en el
extremo inferior del cuerpo de la boquilla y es lo suficientemente
amplio para recibir un puerto de la tapa saliente de un cartucho
según la invención, por ejemplo el puerto de la tapa 26b.
El extremo abierto 251 está definido en el
extremo superior del cuerpo de la boquilla mediante la pared 253,
que está conformada para encajar de manera ajustada con la
superficie interna del extremo inferior abierto de la entrada 65.
La superficie externa de la pared superior 253 y la superficie
interna de la entrada 65 pueden estar roscadas para fijar el cuerpo
de la boquilla en el elemento conector 62. También se pueden prever
disposiciones alternativas para acoplar el conjunto de la boquilla a
la entrada del elemento conector, mientras se garantice el encaje
ajustado del fluido entre los mismos.
La superficie externa del cuerpo de la boquilla
265a comprende una porción escalonada 257 que sobresale radialmente
para limitar el desplazamiento axial de un eyector del cartucho 269,
tal como se describe posteriormente. La superficie interna del
cuerpo de la boquilla 265a, por el contrario, comprende un saliente
anular 252 que se extiende hacia el interior y que está
preferiblemente situado en una zona media de la superficie interna
del cuerpo de la boquilla.
La aguja 265b está axialmente insertada y fijada
en la abertura definida mediante el saliente anular 252. Para
permitir el paso del fluido desde el extremo superior abierto 251 al
extremo inferior abierto 254, están previstas aberturas pasantes
256 en el saliente anular 252.
La superficie interna del cuerpo de la boquilla
265a también comprende un receso anular 255, que está situado en
una zona inferior de la misma superficie interna, preferiblemente
alrededor del extremo inferior abierto 254. Este receso aloja una
arandela 266, que actúa como medio para proporcionar un sello radial
estanco al fluido entre el conjunto de la boquilla y el puerto de
entrada 26b del cartucho 21 durante la fase de extracción de la
bebida.
Una gran ventaja aportada por la arandela 266 es
que evita que el agua inyectada se contamine de cualquier
componente interno o superficie del conjunto de extracción 60 y que
roce la superficie externa del cartucho, la cual se ha de tocar y
manipular por parte del usuario. En consecuencia, se garantizan unas
condiciones higiénicas superiores y la máquina de extracción se
puede usar cientos de veces sin tener que limpiar los componentes
del conjunto de extracción, tal como el soporte del cartucho 64 y el
soporte 62, 63.
Esta disposición libre de contaminación también
se combina ventajosamente con la integración de un pico de salida
en el cartucho según la invención. La misma máquina de extracción de
bebidas y el mismo conjunto de extracción se pueden usar de manera
consecutiva para cartuchos que contienen diferentes sustancias
comestibles, tales como café, chocolate, te o infusiones de
hierbas, sopas, otras bebidas de leche caliente, sin incorporar el
principal inconveniente de los sistemas comunes que contaminan e
influencian de manera negativa los resultados de la extracción de
consecutivas extracciones de bebidas.
Además, la naturaleza elástica de la arandela
266 permite usar varios cartuchos que tienen puertos de entrada de
diferentes tamaños radiales, mientras este tamaño radial no supere
el diámetro promedio de la abertura inferior 254 del conjunto de la
boquilla.
Para mejorar la practicidad del conjunto de
extracción, un eyector del cartucho 269 está montado en el espacio
anular definido por la pared de guía 259 y la porción del cuerpo de
la boquilla 265a que sobresale de la entrada de agua 65. El eyector
del cartucho 269 es substancialmente toroidal y está conformado
preferiblemente para encajar en el espacio anular definido por la
pared de guía 259, la base del elemento conector 62, la porción de
tapa del cartucho y la porción del cuerpo de la boquilla 265a que
sobresale de la entrada de agua 65 durante la fase de
extracción.
El eyector del cartucho 269 comprende una
pluralidad de muelles 268 situados en respectivos alojamientos
huecos que tienen un extremo abierto desde el que se pueden
extender los muelles. Los muelles 268 topan contra la base del
elemento conector 62 y contra respectivas superficies de tope
previstas en el interior de los alojamientos huecos del eyector del
cartucho.
Cuando el soporte del cartucho 64 está fijado al
soporte de la bayoneta 63, el eyector 269 es empujado hacia la base
del elemento conector 62 y los muelles 268 se comprimen. Tal como se
aprecia en la figura 14, en esta posición el puerto de la tapa 26b
es perforado mediante la aguja 265b y el agua se puede inyectar en
el interior del cartucho tal como se ha descrito anteriormente.
Tan pronto como se retira el soporte del
cartucho, el eyector 269 mantiene el cartucho 21 en el interior del
soporte del cartucho 64, tal como puede apreciarse en la figura 16.
Para detener el desplazamiento del eyector cuando se libera el
soporte del cartucho, se prevé un saliente anular 258 alrededor de
la superficie interna del cuerpo toroidal del eyector del cartucho,
que topa contra la porción escalonada 257 del cuerpo de la boquilla
265a cuando el eyector se desliza hacia abajo hacia el soporte del
cartucho.
Aunque se ha descrito una realización particular
de un conjunto de extracción para una máquina de café expreso con
referencia a un cartucho del tipo mostrado en la figura 6, debe
entenderse que se puede prever cualquier conjunto de extracción
equivalente que es particularmente adecuado para cualquier cartucho
según la invención.
Por ejemplo, con referencia a la figura 15, se
puede diseñar un conjunto de extracción 70 particular adecuado para
un cartucho discoidal 71 según la invención, según las enseñanzas
anteriores.
El cartucho discoidal 71 no se ha descrito en
detalle, pero es derivable inmediatamente mediante la combinación
de las características de las realizaciones del cartucho según la
invención que ya se han descrito en detalle. Esta combinación se
presenta aquí para mostrar que los elementos de diferentes
realizaciones se pueden combinar para obtener otras realizaciones
que claramente están incluidas bajo el mismo concepto inventivo y
que están claramente al alcance del experto en la materia.
El cartucho 71 incorpora características de los
cartuchos 11, 31 y 41. En detalle, tiene una forma general
discoidal y aloja una tableta de café de un tipo conocido, como el
cartucho 31. La porción de taza del cartucho 71 es similar a la
porción de taza 37, pero comprende una cuña 119 y una válvula o
almohadilla de caucho 116 del tipo usado en el cartucho 11; la
almohadilla 116 se muestra en una condición deformada, que se
alcanza durante la fase de extracción. A diferencia del cartucho
31, el puerto de la tapa sobresale solamente ligeramente respecto a
la porción de tapa y está cerrado mediante un tapón o sello de
caucho 78, idéntico al tapón 48 usado en el cartucho 41.
En consecuencia, el conjunto de extracción 70
comprende un soporte que se puede conectar a una máquina de café
expreso, que está preferiblemente compuesta por un elemento conector
72, para conectar el conjunto de extracción al tubo de inyección de
agua de la máquina de extracción de bebidas, y un soporte de
bayoneta 73.
El elemento conector 72 comprende un puerto de
entrada de agua 75, para su conexión a un puerto de inyección de
agua de una máquina de extracción de bebidas, y una pared anular 359
que sobresale hacia el volumen interno del soporte de bayoneta 73
cuando está montado en el elemento conector.
El soporte de bayoneta 73 tiene una forma
substancialmente cilíndrica y comprende un extremo abierto superior
en el que encaja la pared anular 359 del elemento conector 72.
Preferiblemente, el soporte de bayoneta 73 está fijado al elemento
conector 72 mediante los mismos tornillos usados para montar el
elemento conector a la máquina de extracción. Obviamente, el
soporte de bayoneta y el elemento conector pueden estar fijados de
manera recíproca de cualquier otra manera conocida; por ejemplo, la
superficie externa de la pared lateral cilíndrica del elemento
conector y la superficie interna superior de la pared lateral
cilíndrica del soporte de bayoneta puede estar roscadas.
Alternativamente, el elemento conector y el soporte de bayoneta
puede estar integradas en una sola pieza.
El soporte de bayoneta 73 también comprende un
extremo inferior abierto sobre el que están previstas guías 263 de
un tipo conocido para el encaje de bayoneta con un soporte del
cartucho 74.
El soporte del cartucho 74 comprende un cuerpo
substancialmente plano cuya forma interna es complementaria a la
porción de taza del cartucho 71. Además, la base del soporte del
cartucho 74 comprende una abertura 377 en su zona central, a través
de la cual se coloca un puerto de la taza 76a del cartucho 71.
Cuando el soporte del cartucho 74 está
firmemente fijado al soporte de bayoneta 73, el reborde periférico
plano 79 del cartucho 71 se mantiene ajustado entre la pared anular
359 y el reborde del soporte del cartucho 74.
El conjunto de extracción también comprende una
boquilla 275 que está fijada al puerto de entrada 75 y que
sobresale hacia el soporte del cartucho.
Con referencia a la figura 19, la boquilla 275
es una pieza hueca substancialmente cilíndrica que tiene una
cavidad axial interna 359 para recibir agua desde la entrada de agua
75 y que tiene una aguja o elemento de perforación 358 integrado en
el mismo. La cavidad 359 se extiende como la aguja, que es
axialmente hueca y comprende aberturas radiales pasantes 356 para
suministrar agua en una dirección substancialmente radial.
También está previsto un receso anular 355 en la
boquilla 275, en particular alrededor de la aguja 358. El receso
355 está conformado para recibir la porción periférica más gruesa
del tapón 78 tan pronto como el soporte del cartucho 74 se fije al
soporte de bayoneta 73. Tal como se muestra en la figura 15, en esta
posición el tapón 78 es perforado mediante la aguja 358, de manera
que el agua se puede inyectar en el interior del cartucho, y el
tapón 78 proporciona un sello estanco al fluido entre la boquilla
275 y el puerto del tapón del cartucho 71.
Por lo tanto, el tapón 78 actúa como medios para
proporcionar un sello radial estanco al fluido entre el puerto de
entrada de agua del conjunto de extracción y el cartucho, evitando
así que el agua inyectada roce la superficie externa del
cartucho.
Ventajosamente, el conjunto de extracción 70
comprende un eyector del cartucho 369 que está alojado en el
espacio anular definido por la pared 359 y la boquilla 275 y que es
similar al eyector 269.
Cuando el soporte del cartucho 74 está fijado al
soporte de bayoneta 73, el eyector 369 es empujado hacia arriba
hacia el elemento conector 72 mediante unos muelles 368, que se
comprimen en consecuencia. Por el contrario, cuando el soporte del
cartucho 74 se retira del soporte de bayoneta 73, el eyector 269
mantiene el cartucho 71 en el interior del soporte del cartucho 74.
Para detener el desplazamiento del eyector cuando se libera el
soporte del cartucho, se prevé un saliente anular 378 alrededor de
la superficie interna del cuerpo toroidal del eyector del cartucho
369, que topa contra la porción escalonada 357 del cuerpo de la
boquilla 275 cuando el eyector se desliza hacia abajo hacia el
soporte del cartucho.
Los conjuntos de extracción anteriores
comprenden una boquilla de inyección que está provista de una aguja
para romper el tapón o sello del puerto superior del cartucho y para
acceder al volumen interno del cartucho. Además, los puertos
superiores de los cartuchos anteriores están dimensionados para
poderse insertarse en una boquilla hembra correspondiente. Sin
embargo, es posible proporcionar un acoplamiento opuesto entre la
boquilla de inyección y el puerto superior de un cartucho sin
apartarse del ámbito de la presente invención. Por ejemplo, con
referencia a la figura 21, un conjunto de extracción según otra
realización de la invención comprende un soporte que se puede
conectar a una máquina de café expreso, que está preferiblemente
compuesta por un elemento conector 582, para conectar el conjunto
de extracción al tubo de inyección de agua de la máquina de
extracción de bebidas, y un soporte de bayoneta 583.
El elemento conector 582 tiene una base y una
pared lateral cilíndrica que se eleva desde la base y finaliza con
un reborde con una pestaña que sirve para montar el soporte sobre la
máquina de extracción (no representada), por ejemplo usando
tornillos. La base del elemento conector 582 comprende un puerto de
entrada saliente 585 que se puede conectar a la salida de agua de
la máquina de extracción y, sobre el lado opuesto de la base, a una
pared de guía circular 559.
El soporte de bayoneta 583 tiene una forma
substancialmente cilíndrica y comprende un extremo superior abierto
en el que encaja el elemento conector 582. Preferiblemente, el
soporte de bayoneta 583 está fijado al elemento conector 582
mediante los mismos tornillos usados para montar el elemento
conector a la máquina de extracción, como en las realizaciones
descritas anteriormente. Obviamente, el soporte de bayoneta y el
elemento conector pueden fijarse recíprocamente de cualquier otra
manera conocida; por ejemplo, la superficie externa de la pared
lateral cilíndrica del elemento conector y la superficie superior
interna de la pared lateral cilíndrica del soporte de bayoneta
puede estar roscadas. Alternativamente, el elemento conector y el
soporte de bayoneta puede estar integrados como una sola pieza.
El soporte de bayoneta 583 también comprende un
extremo inferior abierto sobre el que están previstas guías de un
tipo conocido para el ajuste de bayoneta con un soporte del cartucho
584.
El soporte del cartucho 584 comprende un cuerpo
substancialmente cilíndrico que está conformado internamente para
alojar completamente el cartucho 81 descrito anteriormente. En
particular, comprende una pared interna cilíndrica que es
complementaria con la pared lateral del cartucho.
Además, la base del soporte del cartucho 584
comprende una ranura anular 561 en la que encaja de manera
deslizante el reborde inferior del cartucho 81, y un fondo 550 que
está situado en el interior del cuerpo cilíndrico del soporte del
cartucho y que comprende una abertura 567 en su zona central. La
ranura anular 561 y el fondo 550 están conformados de manera que
cuando se inserta el cartucho 81 en el soporte del cartucho 584, la
superficie de su base 87a se apoya casi completamente contra el
fondo 550 y el puerto de la taza 86a sobresale de la abertura
567.
El conjunto de extracción de la figura 21
también comprende una boquilla de inyección 575 que está firmemente
montada sobre el extremo inferior abierto de la entrada 585 encarada
con el soporte del cartucho, por ejemplo mediante un encaje
roscado. Alternativamente, el conjunto de la boquilla y el puerto de
entrada de agua 585 pueden estar hechos de una sola pieza.
La boquilla 575 comprende un cuerpo cilíndrico
hueco con extremos abiertos opuestos y comprende un reborde 557 en
una zona media del mismo.
Un extremo de punta hueca 558 de una forma
substancialmente cilíndrica sobresale axialmente del reborde 557 de
la boquilla hacia el soporte del cartucho y está conformado para
tener un diámetro externo que es generalmente menor que el diámetro
interno del puerto de la tapa 86b. En consecuencia, el extremo de
punta 558 se puede insertar completamente en el puerto de la tapa
cuando el soporte del cartucho 584 está montado de manera fija
sobre el soporte de bayoneta 583, gracias al puerto de la tapa 56b
apropiadamente amplio.
El extremo de punta 558 es substancialmente más
amplio que una aguja de inyección (común), pero es lo
suficientemente pequeño para poderse insertar como una parte macho
en un puerto del cartucho tal como el puerto de la tapa 86b.
Ventajosamente, el extremo de punta 558 comprende un receso anular
formado alrededor de su superficie externa, para alojar unos medios
de sellado tales como una arandela 566.
Ventajosamente, el conjunto de extracción
comprende un eyector del cartucho toroidal 569, que está alojado en
el espacio anular definido por la pared 559 del elemento conector y
la boquilla 575, y que es similar a los otros eyectores de
cartuchos descritos anteriormente.
El desplazamiento axial del eyector 569 está
limitado mediante abrazaderas a presión comunes 578, que se
extienden hacia arriba y que están insertadas de manera deslizante
en un receso anular 579 apropiado que rodea la boquilla 575. El
tope límite para las abrazaderas a presión 578 está definido
mediante el reborde 557 de la boquilla 575.
Ventajosamente, el eyector del cartucho toroidal
569 comprende una pared lateral interna concéntrica 568 que está
dimensionada para definir un hueco anular entre el extremo de punta
558 de la boquilla de inyección, cuyo hueco se llena completamente
con la pared lateral del puerto de la tapa 86b cuando el cartucho 81
está montado en el conjunto de extracción. Por lo tanto, en la
disposición particular mostrada en la figura 21, el eyector del
cartucho actúa también como una pared de retención contra una
posible expansión del puerto de la tapa durante la fase de
extracción.
El conjunto de extracción de la figura 21 se
beneficia de una disposición simple que elimina las agujas de
perforación y, al mismo tiempo, garantiza un acoplamiento libre de
contaminación entre el cartucho, la cámara de extracción y la
cámara de inyección de agua. De hecho, independientemente de si el
puerto de la tapa está cerrado o no antes de su instalación en el
conjunto de extracción, la boquilla de inyección actúa como una
parte macho y el puerto de la tapa como una parte hembra, y la
boquilla de inyección puede perforar el sello superior, si lo hay,
del puerto de la tapa sin la necesidad de una aguja apropiada.
La porción de inyección 575, 585 del conjunto de
extracción se mantiene aislada de la cámara de extracción definida
por el cartucho mediante una arandela externa, y un número muy alto
de procesos de extracción consecutivos de la misma o diferentes
bebidas se pueden realizar sin limpiar o realizar el mantenimiento
de ninguna manera del conjunto de extracción.
Además, la arandela externa 566 de la boquilla
de inyección se puede reemplazar o mantener fácilmente sin tener
que acceder a las partes internas de la propia boquilla de
inyección.
Así se ha mostrado que la presente invención
satisface el propósito y los objetivos propuestos. Claramente, será
evidente realizar varias modificaciones a los cartuchos y a los
conjuntos de extracción según la invención y se pueden realizar
fácilmente por parte del experto en la materia sin apartarse del
ámbito de la presente invención, como se define en las
reivindicaciones adjuntas.
Donde las características técnicas mencionadas
en cualquier reivindicación están seguidas por signos de referencia,
aquellos signos de referencia se han incluido para el único
propósito de aumentar la inteligibilidad de las reivindicaciones y,
en consecuencia, estos signos de referencia no tienen ningún efecto
limitativo sobre la interpretación de cada elemento identificado a
modo de ejemplo mediante estos signos de referencia.
Claims (21)
1. Cartucho, particularmente para máquinas de
café expreso, para extraer una bebida de una sustancia en partículas
contenida en su interior mediante agua bajo presión, comprendiendo
el cartucho:
un cuerpo principal que comprende una porción de
taza (12) y una porción de tapa (13), comprendiendo la porción de
taza (12) una base (17), una pared lateral (18) y un reborde (19a)
opuesto a dicha base, estando sujeta de manera fija la porción de
tapa (13) a dicho reborde (19a) de la porción de taza para definir
un volumen interno de dicho cartucho,
alojando el volumen interno de dicho cartucho la
sustancia en partículas comprendida en el interior de medios de
filtrado para retener dicha sustancia en partículas y para percolar
dichas sustancias a través de los mimos,
comprendiendo dicha porción de tapa (13) un
puerto de la tapa (16b) que define un primer paso para sustancias
fluidas de percolación, comprendiendo la base de dicha porción de
taza un puerto de la taza (16a) que define un segundo paso para
sustancias fluidas de percolación,
caracterizado por el hecho de que dicho
volumen interno comprende medios de válvula (116) montados sobre
ducho puerto de la taza (16a) que se pueden abrir de manera
elástica bajo presión de dichas sustancias fluidas de percolación
durante una fase de extracción de la bebida, para permitir el paso
de dichas sustancias fluidas de percolación a través de dicho
puerto de la taza (16a) durante dicha fase de extracción de la
bebida, comprendiendo dichos medios de válvula una almohadilla o
disco (116, 126, 136, 186) de un material elástico que comprende
por lo menos una hendidura u orificio pasante (118, 128) que está
normalmente cerrado para aislar el volumen interno de dicho
cartucho del ambiente externo y para retener residuos fluidos en el
interior de dicho volumen interno cuando se ha terminado dicha
extracción de la bebida.
2. Cartucho según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dichos medios de válvula
(116) están normalmente cerrados cuando no se aplica presión a
dichas sustancias fluidas de percolación, para aislar el volumen
interno de dicho cartucho del ambiente externo cuando dicho cartucho
no está instalado en una máquina de extracción de bebidas.
3. Cartucho según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado por el hecho de que dichos medios de válvula
(116) se pueden cerrar de manera elástica tan pronto como dicha
presión de las sustancias fluidas de percolación cae debido a la
finalización de dicha fase de extracción de la bebida, para retener
residuos fluidos en el interior de dicho volumen interno.
4. Cartucho según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dicho material elástico se selecciona entre el grupo que
comprende cauchos, elastómeros, plásticos flexibles.
5. Cartucho según la reivindicación 4,
caracterizado por el hecho de que dicha almohadilla o disco
(126, 136) comprende nervios de superficie (129) para permitir el
paso de fluido entre los mismos y para soportar dicha sustancia en
partículas y dichos medios de filtrado.
6. Cartucho según la reivindicación 4 ó 5,
caracterizado por el hecho de que dichos medios de válvula
(116) comprende una cuña (119) montada sobre dicha almohadilla
(116) para soportar dicha sustancia en partículas y dichos medios
de filtrado y para permitir el paso de fluido hacia dicha hendidura
(118).
7. Cartucho según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dichos medios de válvula (116), en su condición abierta,
permiten el paso de dichas sustancias fluidas de percolación a
través de por lo menos un orificio estrecho, para aumentar la
formación y la estabilidad de la crema en la bebida extraída de
dicho cartucho cuando dicha sustancia en partículas comprende café
molido.
8. Cartucho según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dicha base (17) comprende una pluralidad de nervios (111a)
formados directamente sobre la misma y que sobresalen hacia el
volumen interno del cartucho, para soportar dichos medios de
filtrado y dicha sustancia en partículas y para definir una fina
canalización para poner en una comunicación fluida dichos medios de
filtrado y dicha sustancia en partículas con dicho puerto de la
copa (16a).
9. Cartucho según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que comprende un disco de material poroso dispuesto entre dichos
medios de filtrado y la base (17) de dicha porción de copa, para
formar una fina canalización para poner en una comunicación fluida
dichos medios de filtrado y dicha sustancia en partículas con dicho
puerto de la copa (16a).
10. Cartucho según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dicho puerto de la copa (16a) sobresale de la base (17) de
dicha porción de copa (12) hacia el exterior respecto a dicho
volumen interno, para transportar la bebida extraída directamente a
una copa externa sin contaminar ningún componente de una máquina de
extracción de bebidas.
11. Cartucho según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que por lo menos uno de dicho puerto de la copa o dicho puerto de
la tapa comprende obstáculos al flujo de fluido (117a, 117b)
formados sobre su superficie interna o montados sobre el mismo, para
romper el flujo de fluido directo a través de dicho puerto de la
copa o dicho puerto de la tapa, respectivamente.
12. Cartucho según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dicho puerto de la tapa (16b) sobresale de dicha porción de
tapa (13) y tiene una forma substancialmente cilíndrica.
13. Cartucho según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dicha porción de tapa comprende una pluralidad de nervios
formados directamente sobre su lado interno y que sobresalen hacia
el volumen interno del cartucho, para soportar dichos medios de
filtrado y dicha sustancia en partículas y para formar una fina
canalización para poner en una comunicación fluida dichos medios de
filtrado y dicha sustancia en partículas con dicho puerto de la
tapa.
14. Cartucho según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicha porción de tapa (13)
comprende nervios finos (111b) formados directamente en su lado
interno y que sobresalen hacia el volumen interno del cartucho,
para crear una pequeña separación entre dicha porción de tapa y
dichos medios de filtrado.
15. Cartucho según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dicho puerto de la tapa comprende un sello de caucho (48) que
tiene una porción central que se puede perforar y una porción
periférica más gruesa para proporcionar un sello radial estanco al
fluido cuando el cartucho está instalado en una máquina de
extracción de bebidas.
16. Cartucho según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que el puerto de la tapa y el puerto de la copa están
substancialmente alineados sobre un eje de inyección de agua,
estando conformado dicho cuerpo principal para ser substancialmente
simétrico respecto a un plano perpendicular a dicho eje de
inyección de agua, de manera que dicho cartucho se puede instalar
sobre una máquina de extracción de bebidas independientemente de
qué puerto funcionará como puerto de entrada para recibir agua e
independientemente de qué puerto funcionará como puerto de salida
para expulsar la bebida extraída.
17. Cartucho según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dicho cuerpo principal tiene una forma substancialmente
cilíndrica.
18. Cartucho según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que está hecho de cualquier material seleccionado entre los
siguientes: termoplásticos, aluminio, caucho, plásticos
polilaminados, composiciones termoestables, y cualquier combinación
de los mismos.
19. Cartucho según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dicha sustancia en partículas se selecciona entre el grupo que
comprende: café molido, café molido tostado, café instantáneo, té,
chocolate en polvo, leche en polvo, bebidas o sopas de base
instantánea.
20. Cartucho según una cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que el puerto de la tapa (86b) o el puerto de la copa (86a) están
dimensionados para ser más anchos que una boquilla de inyección de
agua de una máquina de extracción de bebidas, de manera que dicho
puerto de la tapa o dicho puerto de la copa pueden alojar dicha
boquilla en su interior durante la fase de extracción de la
bebida.
21. Conjunto de extracción que se monta sobre
máquinas de extracción de bebidas, caracterizado por el hecho
de que comprende un soporte (62, 63) que se puede conectar a una
salida de agua de una máquina de extracción de bebidas y un soporte
de cartucho (64) que se puede fijar a dicho soporte y soporta un
cartucho según la reivindicación 1.
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