ES2322860T3 - Cartucho que contiene una sustancia para extraer una bebida. - Google Patents
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Abstract
Cartucho (1) para extraer una bebida a partir de una sustancia comestible (4) contenido en el mismo por medio de un líquido a presión, comprendiendo el cartucho (1): un cuerpo principal que comprende una porción de recipiente (2) y una porción de tapadera (3), comprendiendo la porción de recipiente (2) una base (7), una pared lateral (8) y un borde (9) opuesto a dicha base (7), estando la porción de tapadera (3) acoplada de forma fija a dicho borde (9) de la porción de tapadera (2) para definir un volumen interno de dicho cartucho (1), alojando el volumen interno de dicho cartucho (1) la sustancia comestible (4), comprendiendo dicha porción de tapadera (3) un orificio de tapadera (13) que define un primer paso para dicho líquido a presión y comprendiendo la base (7) de dicha porción de recipiente un orificio de recipiente (6) que define un segundo paso para la bebida extraída, caracterizado por el hecho de que dicho orificio de recipiente (6) sobresale de dicha base (7) hacia fuera respecto a dicho volumen interno, el orificio de recipiente (6) comprende medios de válvula (22) que están montados dentro del orificio de recipiente y que pueden abrirse de forma resilente bajo la presión de la bebida extraída durante una etapa de extracción de bebida, un tapón de seguridad (23) que cierra parcialmente el extremo abierto externo de dicho orificio de recipiente (6) estando sujetado al orificio de recipiente, preferiblemente a la superficie externa del mismo.
Description
Cartucho que contiene una sustancia para extraer
una bebida.
La presente invención se refiere a un cartucho
integrado que contiene una sustancia para extraer una bebida, donde
la sustancia puede ser cualquier sustancia en polvo o en hoja o
generalmente comestible, como café molido, café instantáneo, té,
chocolate o leche en polvo, sopa y similares.
Se conoce que las máquinas para extraer una
bebida de una sustancia particulada normalmente requieren que se
coloque la sustancia particulada dentro de un receptáculo filtrante
instalado en la máquina. En concreto, las máquinas de café exprés
automáticas o semiautomáticas comprenden un receptáculo filtrante,
también llamado portafiltro, en el que se coloca una dosis de café
molido antes de que se produzca la extracción de la bebida de
café.
Los pasos generales para extraer una bebida de
café en una máquina de café, que son substancialmente equivalentes
a los de otras máquinas automáticas para preparar una bebida
partiendo de una sustancia comestible, comprenden una fase en la que
se proporciona agua caliente bajo una presión adecuada dentro de una
cámara de extracción que incluye el receptáculo filtrante, seguido
de una fase de preparación y una fase de transporte de la bebida
preparada a la taza, jarra o vaso externo, lista para beber.
El café molido, junto con otras sustancias
comestibles para preparar bebidas, es normalmente una sustancia de
un solo uso, en la que las cualidades organolépticas como el gusto,
el aroma y el cuerpo de la bebida preparada se pierden
irremediablemente una vez que se ha empapado el café molido. Del
mismo modo, en máquinas de café exprés y en otras máquinas de
preparación, la sustancia comestible se tiene que retirar tras una
sola preparación. Esta es la razón por la que el receptáculo
filtrante que aloja una dosis de café molido se retira normalmente
de forma manual de la máquina de café exprés, con el objetivo de
permitir vaciar el receptáculo del café molido usado y rellenarlo
con una nueva dosis de café molido.
Para facilitar las operaciones de rellenado y
vaciado del receptáculo filtrante, se han proporcionado tabletas
envasadas de café molido de una sola ración, que consisten en una
dosis de café molido contenido en una bolsa o saquito de papel
filtrante, que se colocan directamente en un portafiltro de la
máquina de café exprés. Estas tabletas cumplen con el sistema
denominado Easy Serving Expresso (E.S.E. o cápsulas de café exprés).
Aunque esta disposición ha resultado ser muy útil, también le
afectan algunos inconvenientes. En concreto, la tableta no es
hermética y, por tanto, se debe proporcionar un segundo envase
hermético para cada dosis, con el objetivo de mantener la tableta
incontaminada del entorno externo durante su almacenamiento.
Además, las manos del usuario entran en contacto
con la tableta cuando se coloca en el portafiltro, por lo que los
requisitos de higiene no están completamente garantizados.
En los últimos años también se han proporcionado
cápsulas desechables con café molido. Tales cápsulas, que tienen
generalmente forma de tronco, están hechas de plásticos o aluminio y
proporcionan una barrera más hermética al entorno externo que el
papel filtrante utilizado en las tabletas.
Las cápsulas conocidas, como la cápsula descrita
en el documento CH-A-605293, tienen
una superficie superior que se puede agujerear con una aguja de
inyección o inyector de la máquina de café exprés, con el objetivo
de inyectar aguja a presión dentro de la cápsula, y una superficie
inferior que comprende zonas debilitadas que se rasgan bajo la
presión de líquidos de filtración. También se proporciona un filtro
interno dentro de la cápsula para prevenir que las sustancias
sólidas se expulsen de la cápsula junto con la bebida de café.
Otras cápsulas conocidas comprenden un cuerpo
cilíndrico hecho de polipropileno, con una superficie superior e
inferior con una pluralidad de aberturas para distribuir agua
caliente a través de la dosis de café molido, y que incluyen una
hoja de filtro de café para bloquear el paso del café molido fuera
de las aberturas de la superficie inferior durante la fase de
extracción. Estas cápsulas tienen que colocarse normalmente en un
envase adicional, como un saquito de plástico con múltiples
capas.
El documento US 2005/0084569 A1 describe un
cartucho para extraer una bebida según el preámbulo de la
reivindicación 1.
Para preparar una bebida, las cápsulas y
cartuchos conocidos se colocan en un receptáculo que constituye una
cámara de extracción. Durante la fase de extracción, el líquido de
extracción puede entrar en contacto con superficies internas de la
cámara de extracción antes de fluir definitivamente hacia el
recipiente externo. Tal contacto contamina la cámara de extracción,
además del portafiltro, y tras una pluralidad de operaciones de
extracción de café, la calidad de la bebida se reduce enormemente,
debido a los residuos y contaminantes de la cámara de
extracción.
Del mismo modo, el ensamblado de extracción, que
comprende la cámara de extracción y el portafiltro, tiene que
limpiarse minuciosamente tras un cierto número de operaciones de
extracción de café; también se deben realizar descalcificaciones de
forma regular.
\newpage
Incluso cuando tales operaciones de limpieza se
producen regularmente, la turbulencia del líquido dentro de la
cámara de extracción de la máquina o un sellado hermético del fluido
insuficiente en la superficie superior abierta de la cápsula durante
la inyección de agua provoca que la bebida extraída o el agua
inyectada de vueltas en porciones de la superficie externa de la
propia cápsula, poniendo en peligro los requisitos de higiene de la
extracción.
Otro inconveniente importante de las cápsulas
conocidas es que puede que no retengan residuos de líquido de
filtración dentro de la cápsula, por lo que las perforaciones o
aberturas en la superficie superior y/o la superficie inferior de
las cápsulas proporcionan un escape para los residuos de fluido
cuando se finaliza la extracción y/o cuando la cápsula se retira de
la máquina, causando que la cápsula gotee y ensucie los alrededores
de la máquina de café.
Además, la bebida obtenida de las cápsulas
conocidas suele ser fácilmente reconocible por el usuario como una
bebida que no se ha obtenido utilizando métodos convencionales, por
ejemplo, las máquinas de café exprés utilizadas en bares o
cafeterías, por los rasgos organolépticos como el sabor, la aroma o
el cuerpo, que definen la calidad de una bebida, que son diferentes,
e incluso las pequeñas desviaciones de la calidad estándar pueden
percibirse fácilmente cuando se bebe. A modo de ejemplo, si la
bebida es café exprés, el usuario puede sentir inmediatamente la
capa de crema en la parte superior de la bebida extraída, que se
identifica normalmente con el mismo término italiano "crema".
Si no hay crema, o se ha reducido su volumen, o dura muy poco o su
color es pálido, o si tiene demasiadas burbujas, el café exprés se
identifica incluso visualmente como no bueno o como peor que un
exprés óptimo, cuya calidad no está a la altura de las
expectativas.
El objetivo de la presente invención es superar
los inconvenientes de los cartuchos y cápsulas de la técnica
anterior proporcionando un cartucho para producir una bebida de alta
calidad con cualidades organolépticas mejoradas, particularmente
cuando la máquina de extracción de la bebida es una máquina de café
exprés.
Dentro del ámbito de este objetivo, un objeto de
la presente invención es proporcionar una estructura de cartucho
que permita una fabricación fácil y rápida del mismo, así como un
funcionamiento seguro durante la etapa de extracción de la
bebida.
Otro objeto particular es reducir enormemente o
eliminar la contaminación de cualquier componente de las máquinas
para producir una bebida a partir de una sustancia particulada y
proporcionar un sistema de extracción de bebidas universal que se
aproveche de su estructura libre de contaminación para permitir
extracciones consecutivas de bebidas a partir de distintos tipos de
sustancias comestibles.
Otro objeto de la presente invención es
garantizar un alto nivel de preservación de la sustancia particulada
dentro del cartucho hasta que el cartucho se introduzca dentro de la
máquina de extracción de bebida, reduciendo la contaminación del
particulado que deriva del entorno externo.
Otro objeto es simplificar el uso del cartucho,
reduciendo el número de operaciones que se tienen que realizar para
preparar el cartucho para su inserción en una máquina de extracción
de bebidas.
Y un objeto no menos importante de la invención
es proporcionar un cartucho de bajo coste que pueda fabricarse
fácilmente utilizando técnicas convencionales y en poco tiempo.
Este objetivo, estos objetos y otros que se
clarificarán a continuación se consiguen con un cartucho que
comprende un cuerpo principal que tiene una porción de recipiente
que comprende una base, una pared lateral y un borde opuesto a la
base, estando la porción de tapadera sujetada de forma fija al borde
de la porción de recipiente para definir un volumen interno del
cartucho, alojando el volumen interno del cartucho una sustancia
comestible, comprendiendo la porción de tapadera un orificio de
tapadera que define un primer paso para el líquido a presión y la
base de la porción de recipiente que comprende un orificio de
recipiente que define un segundo paso para la bebida extraída,
sobresaliendo el orificio de recipiente de la base hacia fuera
respecto al volumen interno y comprendiendo medios de válvula que
están montados de forma fija en la superficie interna del orificio
de recipiente y que pueden abrirse de forma resilente gracias a la
presión de la bebida extraída durante la fase de extracción de la
bebida, donde un tapón de seguridad está sujetado al orificio del
recipiente, preferentemente a la superficie externa del mismo.
Otras características y ventajas de la invención
se clarificarán mejor a partir de la siguiente descripción de
realizaciones preferidas pero no exclusivas, ilustradas mediante
realizaciones no limitativas en los dibujos adjuntos, donde:
La figura 1 es una vista frontal transversal,
tomada a lo largo de un plano axial, del cartucho según la
invención,
La figura 2 es una vista perspectiva, expandida
del cartucho según la invención;
La figura 3 es una vista perspectiva, expandida
del tabique y el tapón del cartucho según una realización de la
invención;
La figura 4 es una vista aumentada de la zona de
soldadura del cartucho de la figura 1.
La figura 5 es una vista transversal de un
ensamblado de extracción para utilizar con el cartucho según la
invención;
La figura 6 es una vista recortada de una
segunda implementación del tapón de seguridad del cartucho según la
invención.
En referencia a las figuras, se muestra un
cartucho 1 según una realización preferida de la presente
invención. El cartucho tiene una forma sustancialmente cilíndrica y
comprende una porción de recipiente 2 y una porción de tapadera 3
fijadas al mismo de modo que definen un volumen interno del cartucho
1. El volumen interno del cartucho aloja una dosis 4 de una
sustancia comestible, preferiblemente café molido, que está colocado
entre dos medios filtrantes 5a y 5b. Los medios filtrantes 5a y 5b
pueden ser hojas de filtro de papel o de filtro de tejido. En las
figuras, la dosis 4 se muestra esquemáticamente como un cilindro,
pero se muestra de forma directa para entender que la sustancia
comestible está distribuida dentro uniformemente y puede llenar
completamente el volumen interno del cartucho.
La porción de recipiente 2 comprende una base 7,
una pared lateral sustancialmente cilíndrica 8 que se extiende
desde la base 7 y un borde 9, que está dispuesto sustancialmente
opuesto a la base 7 y define un extremo abierto de la porción de
recipiente 2. La pared lateral 8 se estrecha ligeramente desde la
base hacia el borde 9 y, preferentemente, la inclinación entre la
generatriz de la pared lateral y el eje del cartucho es de
aproximadamente 1-2 grados.
La forma de la porción de tapadera 3 está
definida para que encaje con el extremo abierto de la porción de
recipiente 2 y comprende un borde 10, para acoplarse con el borde
correspondiente 9 de la porción de recipiente 2, y una base de
tapadera 11 que está rebajada respecto al borde 10. La base de
tapadera 11 comprende, en una parte inferior de la misma, una
pluralidad de nervios radiales 12, para proporcionar un apoyo para
los medios filtrantes superiores 5b y un espacio hueco entre los
medios filtrantes superiores y la base de tapadera, para distribuir
radial y substancialmente el agua entrante.
Un orificio de tapadera 13 sobresale desde un
área central de la base de tapadera 11 hacia fuera respecto al
volumen interno del cartucho, de modo que forma un surtidor de
salida que permite el paso del líquido inyectado hacia el cartucho.
El orificio de tapadera 13 tiene una forma substancialmente
cilíndrica y se cierra preferentemente en un extremo superior del
mismo, donde se proporciona una línea debilitada 14 para facilitar
la ruptura, durante la fase de extracción, del extremo superior
cerrado del orificio de tapadera mediante una aguja como una aguja
de una máquina de café exprés, que no se muestra en las figuras.
En realizaciones alternativas de la invención,
el orificio de tapadera 13 puede tener un extremo superior abierto
sellado mediante una película de plástico o un tapón de goma. El
orificio de tapadera también puede estar sellado por medio de
sustancias sólidas comestibles (p. ej., polisacáridos, proteínas y
lípidos) que son impermeables al aire y solubles al agua o que se
derriten a la temperatura del agua entrante.
Opcionalmente puede guardarse todo el cartucho
en un saquito o envase para abrirlo manualmente antes de usarlo. El
saquito o envase pude estar hecho de polilaminado al vacío o
rellenado con un gas inerte a presión (como en las técnicas de
Atmósfera Protectora o MAP (del inglés, Modified Atmosphere
Technique).
Según otras realizaciones, el orificio de
tapadera puede que no sobresalga de la base de tapadera. Sin
embargo, se prefiere un orificio de tapadera que sobresalga, ya que
puede proporcionar un sellado hermético al líquido si se une a una
junta tórica que rodea firmemente la superficie externa del orificio
de tapadera y colinda radialmente con la superficie interna de la
cámara o tubo desde el que se inyecta el agua en el cartucho, como
se mostrará en referencia a la figura 5. Esta disposición elimina
cualquier contaminación posible de la bebida extraída ya que el agua
se inyectaría solo en el cartucho sin dar vueltas a cualquier
porción de su superficie externa.
La distancia axial entre la base de tapadera 11
y el borde 10 es substancialmente igual a la altura del orificio de
tapadera 13. Sin embargo, esta es una disposición preferida y la
distancia entre la base de la tapadera y el borde 10 puede ser
diferente, según las circunstancias. Además, según realizaciones
alternativas de la invención, que no se muestran en las figuras, la
porción de tapadera 3 puede ser generalmente plana o incluso tener
una forma convexa.
La base de recipiente 7 está rebajada respecto
al borde inferior de la porción de recipiente 2 y comprende un
orificio de recipiente 5 en una región central del mismo, cuyo
orificio sobresale hacia fuera del volumen interno del cartucho y
forma un surtidor de entrada, para entregar la bebida extraída
directamente a una taza o vaso externo sin contaminar ninguna parte
de la máquina de extracción, como la cámara de extracción o el
portafiltro. Como se muestra en la figura 2, el orificio de
recipiente 6 tiene una forma substancialmente cilíndrica y
proporciona un acceso abierto al volumen interno del cartucho,
permitiendo así el paso de la bebida extraída.
La superficie interna de la base de recipiente 7
comprende una pluralidad de salientes concéntricos en forma de arco
20, que soportan los medios filtrantes inferiores 5a y definen una
canalización fina formada por una pluralidad de canales concéntricos
y radiales para transportar la bebida extraída hacia el orificio de
recipiente 6.
Los salientes centrales 21 están ubicados en la
periferia de la base del orificio de recipiente 6 y se les ha dado
una forma definida para que crucen la abertura proporcionada por
dicha base. Estos salientes 21 forman puentes que soportan los
medios filtrantes inferiores 5a y permiten el paso de la bebida
extraída, aunque reducen el tamaño de la abertura total en la base
del orificio de recipiente 6.
\newpage
La forma de la porción de recipiente 2 esta
definida para comprender una pestaña 15, alineada con la pared
lateral 8 y que sobresale hacia fuera respecto al volumen interno
del cartucho. Tal pestaña 15 se proporciona preferiblemente para que
acabe en una forma que sobresale facilitando y estimulando el manejo
y los procesos de producción automatizados. Además, el cartucho se
puede colocar en una posición horizontal sobre una superficie de
mesa sin inclinarse ni rodar, puede envasarse y apilarse más
fácilmente y también puede envasarse en "tiras", es decir,
fijarse y sellarse entre dos tiras de películas polilaminadas.
Como se explicará a continuación, la pestaña 15
también evita un acceso fácil e involuntario al orificio de
recipiente.
En realizaciones preferidas, la porción de
tapadera y la porción de recipiente están soldadas entre sí en los
bordes 9 y 10 utilizando una soldadura de corte ultrasónica o
técnicas de soldadura ultrasónica convencionales. Resulta
inmediatamente aparente para los expertos en la materia que,
alternativamente, se pueden utilizar otras técnicas de soldadura
conocidas para fijar la porción de tapadera 3 a la porción de
recipiente 2, por ejemplo, soldadura caliente, aglomeración,
etcétera. El cartucho según la invención también puede producirse
como una sola pieza moldeada.
Para facilitar la soldadura, la parte inferior
del borde 10 comprende un anillo 16 que es coaxial al borde 10 y
sobresale de la parte inferior del borde 10, para permitir la
inserción en un entrante anular correspondiente 17 provisto en la
porción superior del borde 9 (figura 4). El anillo 16 tiene
ventajosamente una sección transversal en forma de T, de modo que,
durante la soldadura ultrasónica, el extremo del tronco y las dos
porciones laterales de la "T" que primero se derriten
rellenarán a continuación cualquier espacio hueco dentro del
entrante anular 17.
Se indica que la posición rebajada de la base de
tapadera 11 permite disociar las zonas de soldadura lejos de la
sustancia comestible alojada dentro del cartucho, minimizando así la
interferencia entre las partículas de sustancia emigrantes y la
soldadura de plástico, que pueden incluir sus características de
hermeticidad.
Ventajosamente, para prevenir que las partículas
de sustancia comestible 4 vayan hacia las zonas de soldadura 16 y
17 del cartucho, se proporciona una protrusión anular 18 alrededor
de la porción de tapadera, que colinda radialmente con la parte
interna de la pared interna 8 de la porción de recipiente 2 cuando
se introduce la porción de tapadera 3 en el extremo abierto de la
porción de recipiente 2. Por el mismo propósito, también se
proporciona preferentemente una segunda protrusión anular 19 en una
porción superior de la superficie interior de la pared interna 8,
para que colinde radialmente con la superficie externa de la porción
de tapadera 3.
Volviendo a la figura 2, el cartucho según la
invención comprende un medio de válvula 22 dentro del orificio de
recipiente 6, que está ventajosamente cerrado mediante un tapón
23.
Más detalladamente, el medio de válvula 22 está
acoplado a la superficie interna del orificio de recipiente, que es
substancialmente cilíndrico, como se ha indicado anteriormente.
El medio de válvula comprende una almohadilla o
tabique elástico 24 colocado por encima de un soporte anular 25 que
es sustancialmente rígido.
El tabique 24 puede ser una almohadilla o disco
similar al caucho, elastomérico o plástico con una hendidura u
orificio estrecho 26 formado en el mismo y que conecta una
superficie superior con una superficie inferior de la almohadilla.
Si no se aplica presión axial al tabique, el orificio proporciona un
sellado hermético, mientras que si se aplica presión, como la
presión de la bebida extraída de la sustancia comestible 4, una
porción del tabique se tuerce y la hendidura se ensancha ligeramente
como se muestra en la figura 5, permitiendo así el paso de la
bebida. Por esta razón, el diámetro interno del soporte anular 25 es
suficientemente ancho para permitir que una zona central del tabique
se doble hacia abajo durante la extracción de la bebida.
Dado que el orificio 26 se obtiene
preferiblemente agujereando el tabique con una aguja fina, cuyo
filo puede disminuir con el tiempo y puede que no siempre produzca
un orificio transversal, el tabique 24 puede comprender
opcionalmente más de un orificio 26 como medida de prevención, ya
que uno o más orificios pueden resultar inválidos tras el
agujereado.
El diámetro del orificio 26 es muy pequeño, por
ejemplo, entre 0,1 y 0,5 mm cuando está en la condición abierta.
Esto garantiza una muy buena conservación de la sustancia comestible
dentro del cartucho y también previene que la bebida extraída gotee
fuera del cartucho cuando la fase de extracción ha finalizado.
Se ha hallado que forzar la bebida extraída a
través del tabique aumenta enormemente la densidad y la estabilidad
de la crema cuando se utiliza el cartucho para la extracción de café
exprés. Este efecto es muy ventajoso, ya que, a través de la
integración de un medio de peso relativamente ligero y de naturaleza
simple como el tabique 24, se puede conseguir un efecto importante
que caracteriza la calidad de una bebida de café exprés.
Además, dado que el cartucho es generalmente
desechable, se garantiza que el café exprés extraído tenga siempre
una capa de crema de la mejor calidad, como no ocurre en las
máquinas de café exprés conocidas en las que los dispositivos que
potencian la formación de crema son parte de la propia máquina, se
utilizan para un gran número de procesos de extracción y deterioran
necesariamente la calidad del café extraído con el paso del
tiempo.
El tamaño 24 del tabique se selecciona para
garantizar un sellado hermético en la dirección radial dentro del
orificio de recipiente 6, por este objetivo, el diámetro del
orificio es preferiblemente igual o mayor que el diámetro interno
del orificio de recipiente. Se proporcionan ventajosamente nervios
anulares 27 alrededor de la superficie lateral del tabique 24 para
optimizar el sellado hermético al líquido.
Resulta sencillo para los expertos en la materia
que el medio de válvula pueda comprender solo un tabique elástico y
ningún soporte, sin apartarse del ámbito de la invención.
Para fijar el medio de válvula 22 dentro del
orificio de recipiente 6, el soporte anular comprende
preferiblemente una región aumentada radialmente 28 para acoplarse
con un entrante anular 29 provisto en la superficie interna del
orificio de recipiente.
Obviamente, el medio de válvula 22 puede estar
fijado al orificio de recipiente de varias formas, que están
claramente al alcance de los expertos en la materia. Por ejemplo, se
pueden proporcionar como alternativa acoplamientos de agujero
dentado o roscados.
Sin embargo, se prefieren los acoplamientos a
presión 28, 29 como los descritos anteriormente, ya que simplifican
enormemente la fabricación del cartucho.
En concreto, el diámetro del extremo abierto del
orificio de recipiente opuesto a la base de recipiente es
substancialmente igual al diámetro interno del orificio de
recipiente. Por tanto, el tamaño de tal diámetro se define para
permitir la inserción del medio de válvula 22 dentro del orificio de
recipiente 6 directamente desde fuera del cartucho, aunque puede
producirse una pequeña deformación elástica del orificio de
recipiente o del soporte 25 cuando se introduce el medio de válvula
en el orificio de recipiente, debido al diámetro del soporte 25 en
su zona aumentada 28.
Sin embargo, esta disposición acelera la
fabricación del cartucho, ya que la inserción del medio de válvula
puede realizarse independientemente de otras operaciones de
fabricación, como rellenar el cartucho con la sustancia comestible.
Además, la inserción del medio de válvula desde el exterior del
cartucho es sencilla, ya que el orificio de recipiente que sobresale
es adecuado para ser manejado e identificado fácilmente por una
máquina automática.
Una característica adicional preferida de la
invención es el tapón de seguridad 23, que se describirá ahora en
referencia a las figuras 3 y 6, que muestran dos implementaciones
diferentes del mismo tapón 23. En estas figuras, números idénticos
indican partes iguales.
El tapón 23 tiene una sección transversal
generalmente en forma de U y comprende una base 30, una pared
lateral substancialmente cilíndrica 31 y un borde ensanchado hacia
fuera 32.
Al menos un nervio anular 33 (figura 3) o, más
preferiblemente, dos nervios anulares 33a y 33b (figura 6) se
proporcionan en la superficie interna de la pared lateral 31 para
acoplarse con un nervio anular externo correspondiente 34 del
orificio de recipiente 6, de modo que puede ser fácilmente acoplado
al orificio de recipiente 6 durante la fabricación del cartucho 1.
Los nervios 33a y 33b están provistos en una posición superior a la
superficie interna de la pared lateral 31, de modo que están más
cerca de la base de recipiente 7 que el nervio 34 cuando el tapón 23
se monta en el orificio de recipiente 6, como se muestra en la
figura 1, de modo que el nervio inferior 33b puede estar contiguo al
nervio 34 del orificio de recipiente durante la fase de extracción
de la bebida. Es preferible una provisión doble o múltiple de
nervios en la superficie interna de la pared lateral del tapón 23,
ya que permite una fijación más segura del tapón 23 al orificio de
recipiente 23 en caso de un exceso de presión durante la extracción
de la bebida. Los nervios superiores como el nervio 33a mantendrán
el tapón sujetado al orificio de tapón, si la fijación proporcionada
por el nervio inferior 33b falla accidentalmente y el tapón 23 se
baja como consecuencia del mismo.
Obviamente, se pueden proporcionar uno o más
entrantes en la superficie interna de la pared interna 31 del tapón
como un medio de fijación alternativo que se acopla con el nervio
correspondiente 34 del orificio de recipiente. De forma similar,
pueden proporcionarse alternativamente uno o más entrantes en la
superficie externa del orificio de recipiente, para acoplarse con
los nervios correspondientes provistos en la superficie interna 31
del tapón.
Resulta claro que cualquier otro medio
alternativo se puede proporcionar para asegurar el tapón al
orificio de recipiente. Por ejemplo, el tapón puede soldarse a la
superficie externa del orificio de tapón utilizando técnicas de
soldadura ultrasónica convencionales.
El tapón 23 comprende una pared cilíndrica
interna 35 que sobresale desde la base 30 coaxialmente con la pared
lateral externa 31 y que define una primera área 36 y una segunda
área anular o corona 31 de la base. El área anular 27 también
comprende una abertura inferior 38 para permitir el paso de la
bebida extraída. Se indica que la abertura de tapón 38 está
desplazada radialmente respecto al eje central del tapón y el
cartucho.
Se puede proporcionar más de una abertura
inferior 38 para permitir el paso de la bebida extraída a través
del tapón 23: por ejemplo, se pueden incluir en el área anular
cuatro aberturas, teniendo cada una abertura angular de alrededor de
30º. Más preferentemente, si se proporciona una pluralidad de
aberturas 38, las aberturas se desplazarán preferiblemente de modo
que estén adyacentes entre sí.
Es preferible un tapón con una abertura simple
38 para flujos bajos de bebida de café extraída (café exprés
"italiano" de, por ejemplo, un peso de alrededor de
0,5-1,5 g de bebida de café exprés por segundo.
En su lugar, se prefiere una pluralidad de
aberturas 38 para flujos mayores de bebida extraída, de por
ejemplo, un peso de más de alrededor de 1,5 g de bebida de café por
segundo.
El tamaño de la pared interna 35 es
preferiblemente el que colinde con el soporte 25 de tabique 24
cuando el tapón está montado en el orificio de recipiente del
cartucho y comprende al menos una abertura vertical 39 para permitir
el paso de la bebida extraída desde el interior al exterior del
volumen rodeado por la pared cilíndrica interna 35. En concreto, las
aberturas 39 conectan una primera cámara, encerrada dentro de la
primera área 36 de la base, la pared lateral interna 35, el soporte
25 y el tabique 24, a una segunda cámara anular, encerrada dentro de
la segunda área anular 37 de la base del recipiente, la pared
lateral interna 35, el soporte 25 y al menos una pared interna del
orificio de recipiente 6 o la pared lateral externa 31 del
tapón.
Según una realización particular de la
invención, se proporcionan dos paredes verticales dirigidas
radialmente 380 que sobresalen desde la base del recipiente dentro
de la segunda área anular 37 y en lados opuestos de la abertura
inferior 38 del tapón, como se muestra en la figura 6. Las paredes
verticales 380 tienen una altura que no previene el paso de la
bebida hacia la abertura inferior 38.
Como se ha anticipado anteriormente, en las
realizaciones en las que el tapón 23 comprende más de una abertura
inferior 38, las aberturas inferiores 38 son adyacentes entre sí
dentro de la corona 37. En este caso, las aberturas inferiores 38 se
alternan preferiblemente con tales paredes verticales 380 y la pared
interna 35 comprende preferiblemente solo una abertura vertical 39,
en una posición opuesta a la zona donde se desplazan las aberturas
inferiores adyacentes 38.
El tapón 23 tiene muchas funciones ventajosas.
La primera función del tapón es actuar como un medio amortiguador,
para regular el flujo de salida de bebida. En concreto, durante la
fase de extracción, la bebida que pasa a través del orificio 26
golpea el área central 36 del tapón y se dirige hacia la cámara
anular mediante las aberturas 39. A continuación, la bebida es
transportada hacia la abertura inferior 38 del tapón y puede ser
recogida finalmente en un recipiente externo para beberse. Las
paredes 380 permiten ventajosamente un flujo de salida de la bebida
vertical más estable.
Además, el tapón 23 es un medio de seguridad
adicional para mantener el medio de válvula 22 dentro del orificio
de recipiente 6, evitando así la expulsión accidental del medio de
válvula desde el cartucho durante la extracción de la bebida. La
fijación del medio de válvula 22 a la superficie interna del
orificio de recipiente se puede evitar debido a la acción del
tapón.
También se indica que el tapón 23 se puede
montar en el cartucho sin orientar angularmente el tapón respecto
al cartucho. Además, la provisión de una pestaña periférica 15
alrededor del orificio de recipiente 6 dificulta al usuario retirar
manualmente el tapón 23.
El cartucho 1 y el tapón 23 están hechos
preferiblemente de polipropileno y se fabrican utilizando técnicas
de moldeo de inyección conocidas. De todos modos, este cartucho, así
como cualquier cartucho según la invención puede estar hecho de
cualquier material como: otros materiales termoplásticos, por
ejemplo PET; materiales elasoméricos-termoplásticos
o TPE, por ejemplo, SANTOPRENE, es decir, una mezcla de EPDM no
entrelazado y polipropileno, composiciones termoreducibles, por
ejemplo, un poliéster; cauchos o elastómeros, por ejemplo, silicona
o MVQ; materiales termoplásticos polilaminados, por ejemplo una hoja
compuesta hecha de PE, PET y PVDC; aluminio; otros materiales
polilaminados, por ejemplo una hoja compuesta hecha de PE, PET y
aluminio.
Preferiblemente, el soporte anular 25 está hecho
de polipropileno y el tabique 24 está hecho de un caucho SEBS
(estireno-etileno/butileno-estireno),
como LAPRENE. Para asegurar un acoplamiento fuerte entre los
mismos, el tabique 24 se moldea directamente en el soporte 25.
El cuerpo principal de un cartucho ejemplar como
el descrito en la figura 1 tiene, por ejemplo, 30-35
mm de alto y 35-40 mm de ancho y el orificio de
tapadera y el orificio de recipiente tienen alrededor de
7-8 mm de alto y 8-10 mm de ancho,
respectivamente. Sin embargo, los expertos en la materia entenderán
fácilmente que el tamaño de los cartuchos según la invención puede
ser diferente, según los requisitos de extracción y la estructura de
la máquina de extracción de bebidas.
En referencia a la figura 5, un ensamblado de
extracción adecuado para el cartucho según la invención comprende
un soporte que se puede conectar a una máquina de café exprés, que
está preferiblemente compuesta de un elemento conector 41, para
conectar el ensamblado de extracción al tubo de inyección de agua de
la máquina de extracción de bebida, y un soporte a bayoneta 42. El
soporte a bayoneta 42 comprende un extremo inferior abierto en el
que guías de tipo conocido se proporcionan para acoplar la bayoneta
con un portafiltro 43, que se proporciona con una maneta con
empuñadura (no se muestra).
La base del elemento conector 41 comprende un
orificio de admisión central que sobresale y se puede conectar a la
salida de agua (inyector) de una máquina de extracción de bebida y,
en la parte opuesta a la base, un entrante circular que aloja un
expulsor de cartucho anular 48, que se utiliza para mantener el
cartucho dentro del portafiltro 43 cuando el portafiltro se retira
del soporte a bayoneta 42. En concreto, se proporciona un muelle
helicoidal 49 para empujar el expulsor 48 hacia el borde 10 del
cartucho, dejando así una superficie de contacto pequeña entre el
expulsor y el cartucho.
El receptáculo o portafiltro de la máquina de
extracción en el que el cartucho según la invención se puede montar
se forma preferentemente internamente para que encaje y sea
complementario a la forma externa de la porción de recipiente. En
concreto, el receptáculo o portafiltro 43 tiene una forma interna
sustancialmente cilíndrica y comprende una muesca anular 44, dentro
de la cual la pestaña 15 del cartucho encaja de forma deslizante.
Además, el receptáculo o portafiltro comprende una abertura en la
porción trasera del mismo para permitir la inserción del orificio de
recipiente y el tapón 23, de modo que la bebida extraída puede salir
directamente hacia un recipiente externo sin dar vueltas a ninguna
superficie interna del portafiltro. Cuando el cartucho se coloca en
el portafiltro 43, la pestaña 32 del tapón 23 colinda con la zona
del borde de la abertura inferior del portafiltro 43, de modo que el
tapón se mantiene y se sujeta firmemente contra la base del cartucho
durante la fase de extracción de la bebida. Se pueden proporcionar
ventajosamente proyecciones en la base del portafiltro o en la base
del cartucho (como se muestra en la figura 5) para evitar que se
doble la base del cartucho durante la fase de extracción de la
bebida.
Un ensamblado de boquilla está montado dentro
del orificio de entrada central del elemento conector 41 del
ensamblado de extracción en una relación coaxial al receptáculo del
cartucho dentro del portafiltro 43. El ensamblado de boquilla
comprende un cuerpo de boquilla hueco 45 y un elemento para
agujerear o aguja 46 montado de forma fija en la superficie interna
del cuerpo de boquilla 45. La disposición del ensamblado de boquilla
permite que el orificio de tapadera del cartucho sea agujereado por
la aguja 46 tras sujetar el portafiltro 43 al soporte a bayoneta
42.
El ensamblado de boquilla también comprende, en
una porción superior del mismo, una válvula 47, que normalmente
cierra el paso entre el inyector de agua de la máquina de extracción
y el ensamblado de boquilla a través de la acción de un muelle que
mantiene la válvula 47 en la posición cerrada, como se muestra en la
figura 5. La válvula 47 puede ser bajada mediante el flujo entrante
de agua desde el inyector durante la fase de extracción de
bebida.
De forma ventajosa, se monta una tuerca 51 en el
elemento conector 41 y rodea el ensamblado de boquilla para definir
un receptáculo de una junta tórica 50, que es coaxial al ensamblado
de boquilla y colinda radialmente con la superficie externa del
orificio de tapadera 13 del cartucho, evitando que el agua entrante
penetre dentro de la cámara de extracción y contamine los
componentes y superficies internos del ensamblado de extracción. La
tuerca 51 también define una superficie de apoyo para la base de la
porción de tapadera del cartucho que previene el posible doblado de
la porción de tapadera debido a la presión dentro del cartucho.
Se ha mostrado por tanto que la presente
invención cumple con el objetivo y los objetos propuestos.
Claramente, puede que el ámbito de las reivindicaciones no esté
limitado por las ilustraciones o las realizaciones preferidas
descritas en la descripción en forma de ejemplos.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de referencias citadas por el
solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no
forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto el
máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u
omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este
respecto.
\bullet CH 605293 A [0008]
\bullet US 20050084569 A1 [0010]
Claims (22)
1. Cartucho (1) para extraer una bebida a partir
de una sustancia comestible (4) contenido en el mismo por medio de
un líquido a presión, comprendiendo el cartucho (1):
un cuerpo principal que comprende una porción de
recipiente (2) y una porción de tapadera (3), comprendiendo la
porción de recipiente (2) una base (7), una pared lateral (8) y un
borde (9) opuesto a dicha base (7), estando la porción de tapadera
(3) acoplada de forma fija a dicho borde (9) de la porción de
tapadera (2) para definir un volumen interno de dicho cartucho (1),
alojando el volumen interno de dicho cartucho (1) la sustancia
comestible (4), comprendiendo dicha porción de tapadera (3) un
orificio de tapadera (13) que define un primer paso para dicho
líquido a presión y comprendiendo la base (7) de dicha porción de
recipiente un orificio de recipiente (6) que define un segundo paso
para la bebida extraída, caracterizado por el hecho de que
dicho orificio de recipiente (6) sobresale de dicha base (7) hacia
fuera respecto a dicho volumen interno,
el orificio de recipiente (6) comprende medios
de válvula (22) que están montados dentro del orificio de recipiente
y que pueden abrirse de forma resilente bajo la presión de la bebida
extraída durante una etapa de extracción de bebida,
un tapón de seguridad (23) que cierra
parcialmente el extremo abierto externo de dicho orificio de
recipiente (6) estando sujetado al orificio de recipiente,
preferiblemente a la superficie externa del mismo.
2. Cartucho de la reivindicación 1, en el que
los medios de válvula (22) están montados de forma fija en la
superficie interna del orificio de recipiente (6) a través de un
medio a presión (28, 29), teniendo el diámetro del extremo abierto
de dicho orificio de recipiente (6) que es opuesto a dicha base de
recipiente un tamaño que permita la inserción de dichos medios de
válvula dentro del orificio del recipiente.
3. Cartucho de la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado por el hecho de que dichos medios de válvula
normalmente están cerrados cuando no se aplica ninguna presión de
una sustancia líquida, para aislar el volumen interno de dicho
cartucho del entorno externo cuando dicho cartucho no está instalado
en una máquina de extracción de bebida.
4. Cartucho de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dichos medios de válvula pueden cerrarse de forma resilente en
el momento en que una presión de una sustancia líquida gotea debido
a la finalización de dicha etapa de extracción de bebida, para
retener residuos de líquido dentro de dicho volumen interno.
5. Cartucho de cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dichos medios de válvula comprenden un tabique (24) de un
material seleccionado entre el grupo que incluye gomas, elastómeros,
plásticos flexibles, comprendiendo dicho tabique un orificio
transversal que normalmente está cerrado, para aislar el volumen
interno de dicho cartucho del entorno externo y para retener los
residuos de líquido dentro de dicho volumen interno cuando se ha
finalizado dicha extracción de bebida.
6. Cartucho de la reivindicación 5,
caracterizado por el hecho de que dicho tabique está hecho de
caucho SEBS
Estireno-Etileno-Butileno-Estireno.
7. Cartucho de la reivindicación 5,
caracterizado por el hecho de que el tamaño de dicho tabique
es tal que encaja herméticamente con la superficie interna del
orificio de recipiente.
8. Cartucho de la reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que dicho tabique comprende
nervios anulares en su superficie lateral, para proporcionar un
acoplamiento hermético con la superficie interna del orificio de
recipiente.
9. Cartucho de la reivindicación 5,
caracterizado por el hecho de que dicho tabique está apilado
en un soporte anular (25), que comprende dichos medios a presión
(28, 29).
10. Cartucho de las reivindicaciones 2 ó 9,
caracterizado por el hecho de que dichos medios a presión
comprenden una protrusión anular (28) que rodea dichos medios de
válvula y que está acoplada con un entrante anular correspondiente
(29) en la superficie interna de dicho orificio de recipiente.
11. Cartucho de la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho tapón comprende una
base y una pared lateral, la base de tapón de dicho tapón cierra
parcialmente dicho extremo abierto del orificio de recipiente y la
pared lateral del tapón comprende un medio (33) para acoplarse de
forma fija con la superficie externa del orificio de recipiente.
12. Cartucho de la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que la pared lateral del tapón
está fijada a la superficie externa de dicho orificio de
recipiente.
13. Cartucho de la reivindicación 12,
caracterizado por el hecho de que dichos medios para acoplar
de forma fija el tapón con la superficie externa del orificio de
recipiente comprende al menos un nervio anular (33) que se acopla
con un nervio anular correspondiente (34) que rodea la superficie
externa de dicho orificio de recipiente.
14. Cartucho según cualquiera de las
reivindicaciones 11 a 13, caracterizado por el hecho de que
la base de dicho tapón comprende una pared cilíndrica interna (35)
que sobresale de la base (20) del tapón y es coaxial a la pared
interna del tapón (31), definiendo dicha pared cilíndrica interna
una primera área (36) y una segunda área anular (37) de la base,
comprendiendo la segunda área anular al menos una abertura inferior
(38) para permitir el paso de la bebida extraída.
15. Cartucho según las reivindicaciones 9 y 14,
caracterizado por el hecho de que el tamaño de la pared
cilíndrica interna es tal que colinda con el soporte del tabique y
comprende al menos una abertura (39) para permitirle paso de la
bebida extraída desde el interior al exterior del volumen rodeado
por dicha pared cilíndrica interna.
16. Cartucho según las reivindicaciones 14 o 15,
caracterizado por el hecho de que al menos una abertura
inferior de dicho tapón de seguridad está parcialmente rodeada de
paredes verticales opuestas que se extienden desde dicha base en
dicha segunda área anular.
17. Cartucho según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dicha base comprende una pluralidad de salientes (20) formados
directamente en el mismo y que sobresalen hacia el volumen interno
del cartucho, para definir una pluralidad de canales concéntricos y
radiales para transportar la bebida extraída al orificio de
recipiente.
18. Cartucho según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dicho orificio de recipiente tiene una forma sustancialmente
cilíndrica.
19. Cartucho según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dicho cuerpo principal tiene una forma sustancialmente
cilíndrica.
20. Cartucho según 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 termoreducibles, y cualquier
combinación de los mismos.
21. Cartucho según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dicha sustancia particulada está seleccionada del grupo que
comprende: café molido, café tostado molido, café instantáneo, té,
colócate en polvo, leche en polvo, infusiones o sopas
instantáneas.
22. Un ensamblado de extracción para ser montado
en máquinas de extracción de bebida, caracterizado por el
hecho de que comprende un soporte (42) que se puede conectar a una
salida de agua de una máquina de extracción de bebida y un soporte
de cartucho (43) que se puede sujetar a dicho soporte y soportar un
cartucho según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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