ES2810273T3

ES2810273T3 - Cartucho para la preparación de bebidas

Info

Publication number: ES2810273T3
Application number: ES15733891T
Authority: ES
Inventors: Tulay Massey; John Melrose; Tony Saunders; Simon Carr; Ian Alexander James Radcliffe; Willem Paul Beeker; Stuart James Curtis
Original assignee: Koninklijke Douwe Egberts BV
Current assignee: Koninklijke Douwe Egberts BV
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2015-06-12
Publication date: 2021-03-08
Anticipated expiration: 2035-06-12
Also published as: EP3154875B1; TW201601984A; CA2894436A1; US20150360854A1; CA3011614C; RU2666512C2; GB201410615D0; BR112016029231B1; US20180093820A1; CA3011614A1; PH12016502473A1; WO2015189689A2; AU2015273190A1; WO2015189689A3; PL3154875T3; MX2016016385A; EP3154875A2; RU2016148239A; CN106660700A; KR20170009905A

Abstract

Un cartucho para la preparación de una bebida, estando sellado el cartucho antes de su uso y que contiene uno o más ingredientes de bebida, siendo adecuado el cartucho para recibir, durante el uso, un medio acuoso que puede ponerse en contacto con el uno o más ingredientes de bebida para producir una bebida que puede extraerse del cartucho, comprendiendo el cartucho: - un cuerpo (2) que define una cámara (6) de ingredientes de bebida que contiene el uno o más ingredientes de bebida; caracterizado por que el cartucho comprende además: - un primer filtro (8) que define una salida desde la cámara (6) de ingredientes de bebida; - un segundo filtro (9) corriente abajo y separado del primer filtro (8); y - una constricción de flujo corriente abajo del segundo filtro (9), tal que durante el uso, la bebida producida a partir del uno o más ingredientes de bebida pasa, por orden, a través del primer filtro (8), del segundo filtro (9) y de la constricción de flujo en donde el primer filtro (8) se extiende alrededor del segundo filtro (9).

Description

DESCRIPCIÓN

Cartucho para la preparación de bebidas

La presente descripción se refiere a cartuchos para la preparación de bebidas y que contienen uno o más ingredientes para la preparación de bebidas.

Antecedentes de la descripción

Las cafeteras de filtro domésticas han estado disponibles de forma generalizada desde los años 60. Las cafeteras domésticas se han desarrollado significativamente desde la introducción de las primeras máquinas de filtro y ahora son partes esenciales de menaje de cocina en muchos hogares. Algunas de estas máquinas dispensan raciones individuales de una bebida directamente en un receptáculo para beber, y obtienen la bebida de un suministro a granel de ingredientes de bebida o de envases individuales de ingredientes de bebida, como bolsitas, cápsulas o cartuchos. En la siguiente descripción se hará referencia a estos envases utilizando el término genérico de cartuchos. Las máquinas que utilizan estos cartuchos eliminan la necesidad de limpiar y pueden permitir al usuario hacer una selección de bebidas. En EP-A-1440903 se describe un ejemplo de un sistema que utiliza este tipo de cartuchos. Las bebidas se forman preparando, mezclando, disolviendo o suspendiendo los ingredientes de la bebida en agua. Por ejemplo, en las bebidas de café, el agua calentada se hace pasar a través de los cartuchos para formar la solución extraída. El uso de cartuchos en estas máquinas se ha hecho cada vez más popular debido a su comodidad y a la calidad de la bebida que se produce.

Para permitir a un usuario producir una amplia gama de bebidas en el hogar, no sólo es necesario proporcionar medios para percolar bebidas de alta calidad, tales como café y té de filtro, también es necesario proporcionar al usuario medios para producir bebidas o componentes de bebida espumados. Esto puede ser, por ejemplo, para hacer bebidas tales como capuccino. Tradicionalmente la leche espumada se ha producido en cafeterías utilizando un vaporizador para dirigir un chorro de vapor a un depósito de leche líquida. Este sigue siendo el principal método para hacer leche espumada en un entorno comercial. Sin embargo, es incómodo utilizar un equipo de chorro de vapor en el hogar dado que puede ser peligroso si no se utiliza correctamente y también puede ser difícil de limpiar. Esto es especialmente desventajoso para un equipo utilizado con leche que requiere una limpieza exhaustiva para evitar la contaminación.

De EP-A-1716055 se conoce un ejemplo de un cartucho para una máquina de bebidas doméstica adecuada para hacer leche espumada a partir de un ingrediente lácteo líquido concentrado. La leche espumada se produce a partir del cartucho haciendo que el aire sea arrastrado en una corriente de leche producida cuando el agua se mezcla con el ingrediente lácteo líquido concentrado contenido en el cartucho. Esto se logra haciendo pasar la bebida así formada a través de un eductor dentro del cartucho. El eductor comprende un orificio que forma una constricción en el paso de flujo que está dispuesto para producir un chorro de bebida, y una consiguiente reducción en la presión de la bebida. El chorro de bebida sale de la constricción y pasa por una entrada de aire mientras aún está a una presión subatmosférica, haciendo que el aire sea arrastrado a la bebida, creando de este modo una bebida espumada. La leche espumada producida a partir de tales cartuchos permite producir fácilmente bebidas como las de las cafeterías, tales como capuccino, en el hogar, sin necesidad de un equipo de varilla de vapor potencialmente peligroso y difícil de limpiar.

También pueden producirse bebidas espumadas a partir de cartuchos de este tipo que contenga ingredientes de bebida solubles y en polvo, por ejemplo, chocolate en polvo para una bebida de chocolate caliente o leche en polvo para una bebida tipo capuccino. Sin embargo, hay una serie de problemas particulares en el uso de estos cartuchos de ingredientes de bebida solubles, en polvo y líquidos.

Es necesario mezclar adecuadamente el ingrediente de la bebida con agua inyectada en el cartucho para proporcionar una bebida uniforme que contenga la cantidad deseada de ingrediente de bebida. Un mezclado inadecuado puede dar lugar a que algún ingrediente de bebida se quede en la cámara o que el ingrediente de bebida forme grumos en la bebida. Además, los grumos de este tipo pueden bloquear la constricción, impidiendo el flujo de la bebida a través de la constricción para formar un chorro. Esto puede causar una contrapresión no deseable en el cartucho detrás de la constricción, lo que da lugar a la ruptura u a otro fallo del cartucho y/o impide un funcionamiento correcto del eductor impidiendo la producción del chorro de bebida. Debe apreciarse también que la masa de bebida soluble puede contener una minoría de material insoluble (como el que se encuentra en el chocolate en polvo) o partículas grandes de ingredientes de bebida solubles (partículas de leche en polvo, por ejemplo) que pueden no disolverse completamente en el agua. Estas partículas también pueden hacer que la constricción del flujo se bloquee.

Por estos motivos, es necesario controlar el flujo de agua dentro del cartucho para asegurar un mezclado y distribución de presión adecuados y el espumamiento de la bebida.

Por tanto, se desea un cartucho de bebidas que asegure un mezclado adecuado de los ingredientes de bebida, asegure un flujo adecuado de agua dentro del cartucho y evite niveles no deseables de contrapresión cuando se utiliza una constricción de flujo para espumar la bebida.

Se entenderá que el término “ cartucho” como se utiliza en la presente memoria significa una cápsula, bolsita, envase o recipiente que contiene uno o más ingredientes de bebida en el modo descrito y que es adecuado para su uso con una máquina de preparación de bebidas. El cartucho puede comprender un solo componente o un equivalente de múltiples componentes. Preferiblemente, el cartucho está adaptado para producir una ración individual de bebida. El cartucho puede ser rígido, semirrígido o flexible. La entrada y la salida del cartucho pueden estar abiertas o requerir la abertura durante el uso, por ejemplo, mediante perforación.

En la siguiente descripción, se utilizarán los términos “ superior” e “ inferior” y equivalentes para describir el posicionamiento relacional de las características de la descripción. Debe entenderse que los términos “ superior” e “ inferior” y equivalentes se refieren al cartucho (u otros componentes) en su orientación normal para su inserción en una máquina de preparación de bebidas y su posterior dispensación. En particular, “ superior” e “ inferior” se refieren, respectivamente, a las posiciones relativas más cercana o lejana de una parte superior 29 cerrada del cartucho. Además, se utilizarán los términos “ interior” y “ exterior” y equivalentes para describir el posicionamiento relacional de las características de la descripción. Debe entenderse que los términos “ interior” y “ exterior” y equivalentes se refieren a posiciones relativas en el cartucho (u otros componentes) que están, respectivamente, más cerca o más lejos de un eje central o principal del cartucho 1 (u otro componente).

WO2010112353 describe una cápsula para su uso en un dispositivo de producción de bebidas, conteniendo la cápsula ingredientes para producir un líquido nutricional o alimenticio cuando se introduce un líquido dentro de la cápsula en una cara de entrada de la misma, estando provista la cápsula de un filtro que tiene una pluralidad de orificios de filtración, en donde comprende un elemento de recogida del flujo situado corriente abajo del filtro para recoger el líquido filtrado de los orificios de filtración. El elemento de recogida comprende al menos un orificio de restricción para concentrar el flujo de líquido en al menos un chorro de líquido a alta velocidad en el compartimento que contiene los ingredientes.

WO2009115475 describe un cartucho que contiene una sustancia alimenticia adaptada para interactuar con agua inyectada en el cartucho para producir un líquido alimenticio que comprende: una copela que tiene una cámara para contener la sustancia alimenticia y una tapa, una pared de suministro perforable que retiene la sustancia en la cámara, una estructura de perforación para perforar al menos una abertura en la pared de suministro como respuesta al llenado de agua de la cámara, un área de recolección para recoger el líquido que pasa a través de la pared de suministro en una dirección sustancialmente axial; estando situada dicha área de recogida corriente abajo de la pared de suministro perforable, al menos una salida de líquido en el área de recogida para permitir que el líquido salga del área de recogida, en donde el cartucho comprende una estructura de soporte que comprende al menos una superficie de soporte configurada para sostener al menos una parte de la pared de suministro para mantener un espacio de flujo entre la estructura de perforación y la al menos una salida.

WO2011154690 describe un cartucho que contiene un ingrediente de bebida que comprende un ingrediente líquido de bebida y partículas alargadas del ingrediente de bebida. El cartucho comprende una entrada para la introducción de un medio acuoso, una salida para una bebida producida a partir del ingrediente de bebida y un paso de flujo que conecta la entrada a la salida. El cartucho comprende además un filtro situado en el paso de flujo y un orificio situado en el paso de flujo corriente abajo del filtro, estando dispuesto el orificio, durante el uso, para generar un chorro de bebida. El filtro tiene una pluralidad de aberturas dimensionadas para retener una parte sustancial de las partículas alargadas en el lado corriente arriba del filtro para evitar la obstrucción del orificio. El área máxima de cada abertura en la cara corriente arriba del filtro no es más de diez veces el área del orificio.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona un cartucho para la preparación de una bebida según la reivindicación 1 o la reivindicación 9.

Sumario de la descripción

En un primer aspecto de la descripción, se proporciona un cartucho para la preparación de una bebida, estando el cartucho sellado antes de su uso y conteniendo uno o más ingredientes de bebida, siendo adecuado el cartucho para recibir, durante el uso, un medio acuoso que puede ponerse en contacto con el uno o más ingredientes de bebida para producir una bebida que puede extraerse del cartucho,

comprendiendo el cartucho:

- un cuerpo que define una cámara de ingredientes de bebida que contiene el uno o más ingredientes de bebida; - un primer filtro que define una salida desde la cámara de ingredientes de bebida;

- un segundo filtro corriente abajo y separado del primer filtro; y

- una constricción de flujo corriente abajo del segundo filtro,

de modo que, durante el uso, la bebida producida a partir del uno o más ingredientes de bebida pasa, por este orden, a través del primer filtro, del segundo filtro y de la constricción de flujo.

En la presente descripción se pretende que la referencia a “ uno o más ingredientes de bebida” e “ ingrediente(s) de bebida” se refiera a uno o más ingredientes adecuados para formar una bebida. El “ uno o más ingredientes de bebida” / “ ingrediente(s) de bebida” puede comprender una sola sustancia o puede comprender una composición de bebida que comprenda dos o más sustancias. A menos que lo exija explícitamente el contexto, se pretende que las referencias a “ ingrediente de bebida” en singular incluyan el plural y viceversa.

El primer filtro puede comprender una primera pared de filtro y el segundo filtro puede comprender una segunda pared de filtro.

El primer filtro y el segundo filtro pueden comprender, cada uno, un elemento rígido que tenga una pluralidad de orificios de filtración situados en los mismos.

El primer filtro se extiende alrededor del segundo filtro.

El primer filtro y el segundo filtro pueden estar dispuestos concéntricamente.

El primer filtro puede comprender un primer elemento tubular que tenga una pluralidad de primeros orificios de filtración situados en el mismo, y el segundo filtro puede comprender un segundo elemento tubular que tenga una pluralidad de segundos orificios de filtración situados en el mismo. El segundo elemento tubular puede estar dispuesto dentro del primer elemento tubular.

El cartucho puede comprender también un pico de descarga para canalizar la bebida, durante el uso, hacia una salida del cartucho. El primer y el segundo filtros pueden estar dispuestos alrededor del pico de descarga. Una dirección del flujo, durante el uso, de la bebida que fluye desde el segundo filtro hasta la constricción de flujo, puede ser opuesta a una dirección de flujo, durante el uso, de la bebida que fluye fuera del pico de descarga. Puede proporcionarse o formarse durante el uso una entrada del cartucho en, o cerca de, una periferia de la cápsula. El cartucho puede estar configurado para dirigir el medio acuoso que entra en la cámara de ingredientes de bebida para que circule alrededor del primer filtro.

La cámara de ingredientes de bebida puede ser anular, con el primer filtro que forma al menos una parte de una superficie interior de la cámara anular de ingredientes de bebida. El cuerpo del cartucho puede estar configurado para dirigir el medio acuoso que entra en la cámara de ingredientes de bebida en un ángulo mayor de 45°, preferiblemente de 90°, desde una dirección radial de la cámara anular de ingredientes de bebida, de modo que haga circular el medio acuoso alrededor de la cámara anular de ingredientes de bebida. Puede proporcionarse una, o más de una, entrada en ángulo a la cámara anular de ingredientes de bebida.

El espesor del lecho local del ingrediente de bebida puede ser de 1,5 a 2,2 veces la anchura del lecho local del ingrediente la bebida, más preferiblemente aproximadamente 2 veces la anchura del lecho local del ingrediente de la bebida.

Puede proporcionarse o formarse durante el uso una salida del cartucho en o cerca del centro de la cápsula.

El cartucho puede tener forma de disco.

Puede proporcionarse o formarse durante el uso una entrada del cartucho y puede proporcionarse o formarse durante el uso una salida del cartucho en la misma superficie del cartucho. La misma superficie puede ser una superficie inferior del cartucho cuando está contenido en una máquina de preparación de bebidas lista para la dispensación.

El primer filtro puede comprender una pluralidad de primeros orificios de filtración y el segundo filtro puede comprender una pluralidad de segundos orificios de filtración, y en donde una dimensión crítica de los primeros orificios de filtración puede ser mayor que una dimensión crítica de los segundos orificios de filtración.

El primer filtro y/o el segundo filtro pueden comprender orificios de filtración en forma de ranuras alargadas formadas respectivamente en un elemento de pared rígido, por lo demás impermeable. Las ranuras alargadas pueden extenderse desde un borde libre del elemento de pared respectivo.

El cuerpo puede comprender un elemento en forma de copela que aloja el primer filtro y el segundo filtro, estando una boca abierta de la carcasa en forma de copela sellada por una tapa.

El primer filtro y/o el segundo filtro pueden comprender orificios de filtración en forma de ranuras alargadas formadas respectivamente en un elemento de pared rígido, por lo demás impermeable, en donde las ranuras alargadas se extienden en contacto con la tapa.

El primer filtro y el segundo filtro pueden formar parte de un elemento interior situado dentro del elemento en forma de copela. El primer filtro y el segundo filtro pueden formarse como un moldeado unitario de un material polimérico. La constricción de flujo corriente abajo del segundo filtro puede dimensionarse y/o conformarse para producir un chorro de bebida a medida que la bebida la atraviesa.

El cartucho puede también comprender un orificio de entrada de aire situado en las proximidades de la constricción de flujo y corriente abajo de la misma, de forma que el chorro de bebida pase sobre el orificio de entrada de aire.

El cartucho puede comprender también:

- una segunda constricción de flujo corriente abajo del filtro,

en donde el cartucho comprende un primer paso de flujo desde el segundo filtro hasta la primera constricción de flujo y un segundo paso de flujo desde el segundo filtro hasta la segunda constricción de flujo,

en donde la primera y la segunda constricciones de flujo están configuradas de modo que, durante el uso, un primer chorro de bebida emana de la primera constricción de flujo y un segundo chorro de bebida emana de la segunda constricción de flujo, y la primera y la segunda constricciones de flujo están configuradas de modo que el primer y el segundo chorros de bebida colisionan.

La primera y la segunda constricciones de flujo pueden estar situadas opuestas entre sí de modo que el primer y el segundo chorros de bebida impacten entre sí sustancialmente de frente.

Un orificio de entrada de aire puede estar situado en las proximidades de cada constricción de flujo y corriente abajo de las mismas, de modo que cada chorro de bebida pase sobre un orificio de entrada de aire.

En un segundo aspecto de la presente descripción se proporciona un cartucho para la preparación de una bebida, estando sellado el cartucho antes de su uso y conteniendo uno o más ingredientes de bebida, siendo el cartucho adecuado para recibir, durante el uso, un medio acuoso que puede ponerse en contacto con el uno o más ingredientes de bebida para producir una bebida que puede extraerse del cartucho,

comprendiendo el cartucho:

- un cuerpo que define una cámara de ingredientes de bebida que contiene el uno o más ingredientes de bebida; - un filtro que define una salida desde la cámara de ingredientes de bebida; y

- una primera y una segunda constricción de flujo corriente abajo del filtro,

en donde el cartucho comprende un primer paso de flujo desde el filtro hasta la primera constricción de flujo y un segundo paso de flujo desde el filtro hasta la segunda constricción de flujo,

El filtro puede comprender una pared de filtro.

El filtro puede comprender un elemento rígido que tiene una pluralidad de orificios de filtración situados en el mismo.

El filtro puede comprender un elemento tubular que tiene una pluralidad de orificios de filtración situados en el mismo.

El cartucho puede comprender también un pico de descarga para canalizar la bebida, durante el uso, hacia una salida del cartucho.

El filtro puede estar dispuesto alrededor del pico de descarga.

Una dirección del flujo, durante el uso, de la bebida que fluye desde el filtro hasta la constricción de flujo puede ser opuesta a una dirección de flujo, durante el uso, de la bebida que fluye fuera del pico de descarga.

Puede proporcionarse o formarse durante el uso una entrada del cartucho en, o cerca de, una periferia de la cápsula.

El cartucho puede estar configurado para dirigir el medio acuoso que entra en la cámara de ingredientes de bebida para que circule alrededor del filtro.

La cámara de ingredientes de bebida puede ser anular, con el filtro formando al menos una parte de una superficie interior de la cámara anular de ingredientes de bebida.

El cuerpo del cartucho puede estar configurado para dirigir el medio acuoso que entra en la cámara de ingredientes de bebida en un ángulo mayor de 45°, preferiblemente de 90°, desde una dirección radial de la cámara anular de ingredientes de bebida, de modo que haga circular el medio acuoso alrededor de la cámara anular de ingredientes de bebida. Puede proporcionarse una, o más de una, entrada en ángulo a la cámara anular de ingredientes de bebida.

El espesor del lecho local del ingrediente de bebida puede ser de 1,5 a 2,2 veces la anchura del lecho local del ingrediente la bebida, más preferiblemente aproximadamente 2 veces la anchura del lecho local del ingrediente de bebida.

El cartucho puede tener forma de disco.

Puede proporcionarse o formarse durante el uso una entrada del cartucho y puede proporcionarse o formarse durante el uso una salida del cartucho en una misma superficie del cartucho. La misma superficie puede ser una superficie inferior del cartucho cuando está contenido en una máquina de preparación de bebidas listo para la dispensación. El filtro puede comprender orificios de filtración en forma de ranuras alargadas formadas en un elemento de pared rígido, por lo demás impermeable.

Las ranuras alargadas pueden extenderse desde un borde libre del elemento de pared.

El cuerpo puede comprender un elemento en forma de copela que aloja el filtro, estando una boca abierta de la carcasa en forma de copela sellada por una tapa.

El filtro puede comprender orificios de filtración en forma de ranuras alargadas formadas en un elemento de pared rígido, por lo demás impermeable, en donde las ranuras alargadas se extienden en contacto con la tapa.

El filtro puede formar parte de un elemento interior situado dentro del elemento en forma de copela.

El filtro puede formarse como un moldeado unitario de un material polimérico.

En cualquiera de los aspectos de la presente descripción, el primer filtro puede comprender una pluralidad de primeros orificios de filtración y el segundo filtro, cuando está presente, puede comprender una pluralidad de segundos orificios de filtración, y en donde una dimensión crítica (siendo la dimensión más pequeña, por ejemplo, la anchura) de los primeros y/o segundos orificios de filtración puede ser de 0,4 mm a 0,6 mm, preferiblemente 0,5 mm. En cualquiera de los aspectos de la presente descripción, el cartucho puede tener forma de disco con un eje longitudinal central, en donde una salida del cartucho puede estar orientada para extraer, durante el uso, la bebida sustancialmente en una dirección paralela al eje longitudinal, y en donde el primer filtro y el segundo filtro pueden estar orientados de modo que la bebida que pasa a través del primer filtro y del segundo filtro fluya entre el primer filtro y el segundo filtro en una dirección sustancialmente perpendicular al eje longitudinal.

En cualquiera de los aspectos de la presente descripción, el uno o más ingredientes de bebida pueden comprender uno o más ingredientes solubles de bebida. El uno o más ingredientes de bebida pueden comprender uno o más ingredientes de bebida en polvo. El uno o más ingredientes de bebida pueden comprender ingredientes insolubles o de solubilidad reducida, por ejemplo, partículas de cacao.

A continuación se establecerán otros aspectos de la presente descripción que pueden aplicarse tanto al primer como al segundo aspecto descritos anteriormente, solos o en combinación, o de forma alternativa a otros cartuchos que pueden no tener necesariamente todas las características del primer o segundo aspecto.

En otro aspecto de la presente descripción, puede configurarse un conducto corriente arriba de la constricción de flujo, o de cada una de las mismas, para evitar la deposición de un ingrediente de bebida no disuelto o parcialmente disuelto. Esta configuración puede comprender conformar el conducto corriente arriba de cada constricción de flujo, en particular la parte del conducto inmediatamente corriente arriba de la constricción de flujo, para que sea liso y no tenga espacios muertos, esquinas agudas o cambios repentinos de concavidad.

En un aspecto adicional de la presente descripción, la cámara de ingredientes de bebida puede comprender uno o más elementos de partición que actúen para delimitar dos o más zonas dentro de la cámara de ingredientes de bebida, cada una de las cuales contiene el uno o más ingredientes de bebida. Preferiblemente, el uno o más elementos de partición se extienden desde el primer filtro hacia el cuerpo del cartucho. La una o más particiones pueden ser planas y pueden estar orientadas radialmente dentro del cuerpo. De forma alternativa, la una o más particiones pueden estar curvadas. El uno o más elementos de partición pueden extenderse desde un primer filtro situado centralmente en contacto con una pared circundante del cuerpo para separar completamente zonas, una de otra, dentro de la cámara de ingredientes de bebida. Cada zona, por separado, comprenderá al menos una entrada que permita la entrada del medio acuoso en la zona y al menos una parte del primer filtro que permita la salida de bebida desde la zona.

En un ejemplo, se proporcionan cuatro particiones.

De forma ventajosa, separar la cámara de ingredientes de bebida en dos o más zonas puede producir una mejor disolución del uno o más ingredientes de bebida al centrarse el mezclado del medio acuoso y los ingredientes de bebida en áreas clave y proporcionar patrones de flujo alternativos.

En otro aspecto de la presente descripción, puede configurarse un paso de flujo desde el (los) filtro(s) hasta la(s) constricción(es) de flujo para que tenga forma espiral. Por ejemplo, puede haber situados unos elementos de rampa en espiral dentro de un espacio anular entre el filtro terminal (el segundo filtro, cuando está presente, o el primer filtro cuando solo se proporcione un filtro) y un tubo cilíndrico, en donde se fuerza el flujo de la bebida a través del espacio anular hacia la(s) constricción(es) de flujo. Los elementos de rampa espiral hacen que la bebida haga espirales alrededor del tubo cilíndrico, creando vórtices de mezclado adicionales y remolinos dentro de la bebida. De forma ventajosa, este patrón de flujo puede ayudar a disgregar pequeños grumos parcialmente humedecidos de ingredientes de bebida que puedan haber logrado pasar el (los) filtro(s). Puede proporcionarse obstrucciones adicionales, por ejemplo, nervaduras, esquinas, etc., en los elementos de rampa en espiral para ayudar a desintegrar los grumos.

En otro aspecto de la presente descripción, la cámara de ingredientes de bebida puede contener una pluralidad de cerdas. De forma ventajosa, las cerdas pueden actuar para interrumpir el paso de flujo con la cámara de ingredientes de bebida para favorecer turbulencias y un mejor mezclado del uno o más ingredientes de bebida. Las cerdas pueden estar dispuestas alrededor de, y separadas del, primer filtro. Las cerdas pueden comprender pasadores de plástico alargados. Las cerdas pueden extenderse a la altura total de la cámara de ingredientes de bebida. Las cerdas pueden estar formadas de forma unitaria como parte de un elemento interior que también comprenda el primer filtro recibido dentro del cuerpo.

En otro aspecto de la presente descripción, el cuerpo que define la cámara de ingredientes de bebida puede tener uno o más lóbulos como parte de una pared lateral exterior de la cámara de ingredientes de bebida. El uno o más lóbulos pueden estar suavemente curvados de forma convexa (vistos desde un punto central del cartucho). Puede proporcionarse un lóbulo entre pares de orificios de entrada a la cámara de ingredientes de bebida. De forma ventajosa, el uno o más lóbulos pueden mejorar la disolución del uno o más ingredientes de bebida confinando primero el medio acuoso entrante a un área de flujo de sección transversal más pequeña, dando lugar a fuerzas de cizalladura mejoradas y a velocidades de flujo más altas que mejoran la disolución. En segundo lugar, el uno o más lóbulos, cuando están situados entre pares de orificios de entrada, tienden a disminuir la cantidad de ‘espacio muerto’ en la cámara de ingredientes de bebida. Por ‘espacio muerto’ se entiende aquella parte o partes del volumen de la cámara de ingredientes de bebida donde el flujo circulante del medio acuoso y/o bebida tiende a no llegar. Por ejemplo, se ha descubierto que, con una cámara anular de ingredientes de bebida que tenga cuatro orificios de entrada equidistantes dirigidos radialmente, digamos a 0°, 90°, 180° y 270°, las ubicaciones en la pared lateral a 45°, 135°, 225° y 315° tienden a ser ‘espacios muertos’ que tienden a no ser alcanzados por el flujo circulante.

En otro aspecto de la presente descripción, la cámara de ingredientes de bebida puede comprender dos o más cámaras separadas, conteniendo cada una de ellas uno o varios ingredientes distintos de bebida. Por ejemplo, una primera cámara puede contener azúcar o uno o varios ingredientes de bebida que contengan azúcar, y una segunda cámara puede contener uno o varios ingredientes de bebida que contengan chocolate. Cada cámara, por separado, comprenderá al menos una entrada que permita la entrada del medio acuoso en la cámara y al menos una parte del primer filtro que permita la salida de bebida desde la cámara. De forma ventajosa, tal disposición puede utilizarse para ajustar el tamaño y número de orificios de entrada y el tamaño y número de orificios de filtración para cada ingrediente de bebida.

En otro aspecto de la presente descripción, la cámara de ingredientes de bebida puede comprender una cámara dedicada de acondicionamiento de flujo que recibe el medio acuoso entrante en una primera condición, y descarga el medio acuoso en un resto de la cámara de ingredientes de bebida en una segunda condición. La primera y la segunda condición pueden incluir una o más de: primera y segunda velocidades de flujo, primera y segunda direcciones de flujo, y primera y segunda composiciones de flujo (es decir, la composición del flujo en términos de las cantidades relativas de agua, ingrediente(s) de la bebida disuelto(s) y/o ingrediente(s) de bebida no disuelto(s) en esa ubicación). Por ejemplo, la cámara de acondicionamiento de flujo puede comprender una pared en ángulo para acondicionar un medio acuoso entrante que tenga una primera condición de una velocidad de flujo relativamente baja, una dirección de flujo radial y una composición de agua pura en una segunda condición de un flujo que tenga una velocidad de flujo relativamente alta, una dirección de flujo tangencial y una composición de agua mezclada con uno o más ingredientes de bebida.

En otro aspecto de la presente descripción, la cámara de ingredientes de bebida puede comprender un elemento de placa que se apoya inicialmente sobre un lecho de uno o más ingredientes de bebida. El uso del elemento de placa tiene una aplicación particular donde la(s) entrada(s) a la cámara de ingredientes de bebida está(n) situada(s) en o hacia el fondo de la cámara de ingredientes de bebida. Durante el uso, a medida que el uno o más ingredientes de bebida se disuelven progresivamente por debajo del elemento de placa, el peso del elemento de placa (que puede moverse libremente dentro de la cámara de ingredientes de bebida) hace pasar el ingrediente de bebida no disuelto más hacia arriba en la cámara de ingredientes de bebida y hacia abajo en el trayecto del medio acuoso entrante. El elemento de placa puede comprender orificios para permitir la circulación del medio acuoso y/o la bebida por encima y por debajo del elemento de placa durante el uso.

En otro aspecto de la presente descripción, la cámara de ingredientes de bebida puede contener un conjunto de palas mezcladoras giratorias. El conjunto de palas mezcladoras giratorias puede comprender una o más paletas o palas que actúan para desintegrar las aglomeraciones del ingrediente de bebida en polvo a medida que el conjunto de palas mezcladoras giratorias rota dentro de la cámara de ingredientes de bebida.

En otro aspecto de la presente descripción, la cámara de ingredientes de bebida puede comprender uno o más deflectores orientados para inducir vórtices verticales dentro de la cámara de ingredientes de bebida.

En cualquiera de las realizaciones o aspectos anteriores, el primer filtro puede comprender una pluralidad de primeros orificios de filtración y el segundo filtro, cuando está presente, puede comprender una pluralidad de segundos orificios de filtración, y en donde una dimensión crítica (siendo la dimensión más pequeña, por ejemplo, la anchura) de los primeros y/o segundos orificios de filtración puede ser de 0,4 mm a 0,6 mm, preferiblemente 0,5 mm.

Breve descripción de los dibujos

Se describirán ahora realizaciones de la presente descripción, solo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Figura 1 es una vista en perspectiva de una primera realización del cartucho según la presente descripción con un estratificado de sellado omitido para mostrar un detalle interno;

la Figura 2 es una vista en perspectiva de un elemento interior del cartucho de la Figura 1;

la Figura 3 es una vista en perspectiva del elemento interior de la Figura 2 desde otro ángulo;

la Figura 3a es una vista ampliada de una parte de la Figura 3;

la Figura 4 es una vista en sección transversal del elemento interior de la Figura 2;

la Figura 5 es una vista en planta del cartucho de la Figura 1;

la Figura 6 es una vista en sección transversal del cartucho de la Figura 1 con el estratificado de sellado unido; la Figura 7 es una vista en perspectiva de un elemento interior alternativo para usar en el cartucho de la Figura 1; la Figura 8 es una vista en sección transversal del elemento interior de la Figura 7;

la Figura 9 es una vista en perspectiva de otra realización de un cartucho según la presente descripción con un estratificado de sellado omitido para mostrar un detalle interno;

la Figura 10 es una vista en perspectiva de un elemento interior del cartucho de la Figura 9;

la Figura 11 es una vista en planta del cartucho de la Figura 9;

la Figura 12 es una vista en perspectiva de un cartucho comparativo; y

la Figura 13 es una vista en perspectiva de otro ejemplo de cartucho de la presente descripción;

las Figuras 14 a 32 muestran vistas de cartuchos que representan otros aspectos de la presente descripción.

Descripción detallada

En la descripción que sigue, la descripción se ilustrará a modo de ejemplo con referencia a un cartucho para formar una bebida (también conocido como cápsula de bebida), en particular un cartucho que es un cartucho sellado insertable en máquina que puede utilizarse con un sistema de preparación de bebidas para dispensar una de una gama de tipos de bebidas a demanda, preferiblemente en un ámbito doméstico.

Las Figuras 1 a 6 muestran una primera realización del cartucho 1 según la presente descripción. Para mayor claridad, el cartucho 1 se ilustra sin contener ningún ingrediente de bebida, de modo que las características del cartucho 1 puedan verse más fácilmente. Sin embargo, antes de su uso, y durante el montaje, el cartucho 1 recibiría uno o más ingredientes de bebida en su interior y luego se sellaría por medio de una tapa 5 como se describirá a continuación, y como se muestra en la Figura 6.

El cartucho 1 generalmente comprende un cuerpo 2, un elemento interior 3 y la tapa 5. El cuerpo 2, el elemento interior 3 y la tapa 5 se montan para formar el cartucho 1.

El cuerpo 2 puede comprender de forma general un elemento en forma de copela que define una cámara 6 de ingredientes de bebida en su interior. El cuerpo 2 puede tener una pared 21 lateral curva, una parte superior 29 cerrada y un fondo 30 abierto definiendo una boca abierta del cuerpo 2 que está rodeado por un cerco 46 y un borde 42 que se extiende radialmente hacia el exterior desde el cerco 46. Además, el cuerpo 2 también puede definir un espacio 44 hueco anular opcional entre una pared interior 43 del recipiente y el borde 42. En este caso, un borde libre de la pared interior 43 puede definir el cerco 46. La parte superior 29 cerrada del cuerpo 2 puede comprender, como se muestra en la Figura 6, un orificio cilíndrico 40 situado en el centro que forma una depresión en la superficie exterior del cuerpo 2. Un extremo cerrado del orificio cilíndrico 40 puede comprender una extensión cilíndrica 24 de un diámetro más estrecho comparado con el orificio cilíndrico 40, cuya función se describirá más adelante.

El cartucho 1 comprende además un punto 13 de entrada y un punto 14 de salida, como se muestra en la Figura 6. El punto 13 de entrada y el punto 14 de salida definen la ubicación de una entrada para que el medio acuoso, tal como agua, entre en el cartucho 1 durante el uso, y la ubicación de una salida para que la bebida abandone el cartucho 1 durante la dispensación. Preferiblemente, la entrada y la salida están inicialmente selladas por la tapa 5 de tal modo que el punto 13 de entrada y el punto 14 de salida son simplemente zonas predeterminadas de la tapa 5 que se perforarán, cortarán o de otro modo abrirán durante el uso. Pueden proporcionarse formas alternativas de entrada y salida, por ejemplo, en forma de elementos de válvula o elementos de rasgado que pueden ser retirados manualmente o por la máquina de preparación de bebidas.

El cuerpo 2 del cartucho 1 puede ser generalmente circular o en forma de disco, con un diámetro de cartucho 1 que sea mayor que su altura. De forma típica, el diámetro total del cuerpo 2 es de 74,5 mm ± 6 mm y la altura total es de 29 mm ± 3 mm. De forma típica, el volumen interno del cartucho 1 capaz de recibir el (los) ingrediente(s) de bebida cuando está montado es de un máximo de 55 ml (aunque no es necesario que el volumen interno llene toda su capacidad con el (los) ingrediente(s) de bebida). El diámetro del cuerpo 2 puede ser más pequeño en la parte superior 29 cerrada en comparación con el diámetro de la parte inferior 30 resultante de un ensanchamiento de la pared 21 lateral curvada desde la parte superior 29 cerrada hasta la parte inferior 30.

El cuerpo 2 puede comprender una cámara 32 de entrada adyacente a la pared 21 lateral curvada alineada con el punto 13 de entrada. La cámara 32 de entrada comprende una estructura de pared cilíndrica que tiene una ranura 33 de inyección en un lado configurado para lanzar en chorro el medio acuoso, durante el uso, entrando en la cámara 32 de entrada desde el punto 13 de entrada dentro de la cámara 6 de ingredientes de bebida, de modo que el medio acuoso circule enérgicamente alrededor de la cámara 6 de ingredientes de bebida. La ranura de inyección 33 puede ser una ranura o hendidura alargada. Preferiblemente, la ranura 33 de inyección está orientada de forma que el medio acuoso entre en la cámara 6 de ingredientes de bebida en un ángulo mayor de 45°, preferiblemente de 90°, desde una dirección radial de la cámara 6 de ingredientes de bebida.

El elemento interior 3 está situado dentro del cuerpo 2. El elemento interior 3 está conectado al cuerpo 2 y comprende un borde 50 de montaje, un primer filtro 8, un segundo filtro 9, una constricción de flujo y un pico 12 de descarga. El elemento interior 3 puede estar situado centralmente dentro del cuerpo 2 de modo que un eje central del elemento interior 3 sea coincidente y esté alineado con un eje central del cuerpo 2. El borde 50 de montaje puede conectarse a una superficie interior de la parte superior 29 cerrada del cuerpo 2, por ejemplo mediante soldadura ultrasónica. En el montaje, el elemento interior 3 se extiende entre la parte superior 29 cerrada del cuerpo 2 y la tapa 5, como se muestra en la Figura 6. La tapa 5 se sella a unos cercos distales del elemento interior 3 así como del cuerpo 2 como se describirá más adelante.

Con el elemento interior 3 en posición dentro del cuerpo 2, la cámara 6 de ingredientes de bebida que contiene el ingrediente de bebida antes de la dispensación toma la forma de una cámara anular que se extiende entre la pared 21 lateral curvada del cuerpo 2 y el elemento interior 3.

El elemento interior 3 puede formarse como un solo moldeo íntegro.

Según muestran las Figuras 2 a 4, el primer filtro 8 puede adoptar la forma de un elemento tubular que se extienda desde el borde 50 de montaje y defina una primera pared cilíndrica 81 de filtro que forme una superficie exterior del elemento interior 3. La primera pared cilíndrica 81 de filtro se proporciona en un extremo distal desde el borde 50 de montaje con una pluralidad de primeros orificios 82 de filtración.

El segundo filtro 9 está dispuesto dentro de la primera pared cilíndrica 81 de filtro y adopta la forma de una segunda pared cilíndrica 91 de filtro. La segunda pared cilíndrica 91 de filtro se extiende desde un borde 17 de conexión transversal que une la segunda pared cilíndrica 91 de filtro a la primera pared cilíndrica 81 de filtro. La segunda pared cilíndrica 91 de filtro se proporciona en un extremo distal desde el borde 50 de montaje con una pluralidad de segundos orificios 92 de filtración.

Como muestra la Figura 4, el borde 17 de conexión transversal puede estar provisto de una pluralidad de nervaduras 60 de refuerzo radiales en su cara inferior y que se extienden entre la primera pared cilíndrica 81 de filtro y la segunda pared cilíndrica 91 de filtro. Además, el borde 17 de conexión transversal más radialmente hacia dentro puede estar provisto de una pluralidad de nervaduras 62 de refuerzo radiales en su cara inferior y que se extienden entre la segunda pared cilíndrica 91 de filtro y un tubo cilíndrico 16 que rodea el pico 12 de descarga. Además, el borde 17 de conexión transversal radialmente hacia dentro puede estar provisto de una pluralidad de nervaduras 63 de refuerzo radiales en su cara inferior y que se extienden entre el tubo cilíndrico 16 y una base del pico 12 de descarga.

Según muestran las Figuras 3 y 3a, el borde 17 de conexión transversal también puede estar provisto de una pluralidad de nervaduras 64 de refuerzo radiales en su cara superior y que se extienden entre la primera pared cilíndrica 81 de filtro y una pared cilíndrica 66 que está alineada con la segunda pared cilíndrica 91 de filtro, pero que se extienden hacia arriba desde el borde 17 de conexión transversal en la dirección opuesta desde la dirección de la segunda pared cilíndrica 91 de filtro. En otras palabras, la pared cilíndrica 66 y la segunda pared cilíndrica 91 de filtro se encuentran en lados opuestos del borde 17 de conexión transversal.

Además, el borde 17 de conexión transversal más radialmente hacia dentro puede estar provisto de una pluralidad de nervaduras 65 de refuerzo radiales en su cara superior y que se extienden entre la pared cilíndrica 66 y el cerco cilíndrico 20 que rodea un extremo superior del pico 12 de descarga.

Los primeros orificios 82 de filtración y los segundos orificios 92 de filtración se forman, preferiblemente, como ranuras que son relativamente finas en una dirección circunferencial de la primera pared cilíndrica 81 de filtro y la segunda pared cilíndrica 91 de filtro, y relativamente largas en su dirección longitudinal. Las ranuras pueden estar configuradas para filtrar partículas de ingredientes de bebida que tengan una dimensión de al menos 0,5 mm, preferiblemente en el intervalo de 0,5-2 mm. Una dimensión crítica (siendo la dimensión más pequeña, por ejemplo la anchura) de las ranuras de la primera pared cilíndrica 81 de filtro y la segunda pared cilíndrica 91 de filtro puede ser de 0,4 mm a 0,6 mm, preferiblemente 0,5 mm, para capturar las partículas más grandes pero permitir el flujo de la bebida fuera de la cámara 6 de ingredientes de bebida sin un aumento sustancial no deseado en la contrapresión. Las ranuras pueden extenderse desde un borde libre (es decir, el cerco) tanto de la primera pared cilíndrica 81 de filtro como de la segunda pared cilíndrica 91 de filtro. Las ranuras en la primera pared cilíndrica 81 de filtro pueden ser de 3,0 mm de longitud. Las ranuras en la segunda pared cilíndrica 91 de filtro pueden ser de 1,8 mm de longitud.

Tanto el primer filtro 8 como el segundo filtro 9 pueden formarse de un material impermeable rígido, tal como un material plástico, de modo que ni la bebida, ni el medio acuoso ni el ingrediente de bebida puedan pasar a través del primer filtro 8 ni del segundo filtro 9 excepto a través de los primeros orificios 82 de filtración y de los segundos orificios 92 de filtración.

Según muestra la Figura 2, la segunda pared cilíndrica 91 de filtro está dispuesta dentro de la primera pared cilíndrica 81 de filtro. De este modo, el segundo filtro 9 está dispuesto corriente abajo del primer filtro 8 y separado de este, aunque tanto el primer filtro 8 como el segundo filtro 9 pueden estar formados como partes integrantes del elemento interior 3. La primera pared cilíndrica 81 de filtro y la segunda pared cilíndrica 91 de filtro pueden estar dispuestas concéntricamente entre sí y también estar centradas en el eje central del cuerpo 2 cuando está montado.

El pico 12 de descarga del elemento interior 3 está dispuesto para canalizar la bebida hacia el punto 14 de salida del cartucho 1. Como se ilustra en la Figura 6, el punto 14 de salida puede proporcionarse en, o cerca, del eje central del cartucho 1. El pico 12 de descarga puede estar rodeado por el tubo cilíndrico 16 que se extiende parcialmente a lo largo de la longitud del elemento interior 3 desde el borde 17 de conexión transversal. El pico 12 de descarga y el tubo cilíndrico 16 pueden estar dispuestos concéntricamente dentro de la segunda pared cilíndrica 91 de filtro. Por tanto, preferiblemente toda la primera pared cilíndrica 81 de filtro, la segunda pared cilíndrica 91 de filtro, el tubo cilíndrico 16 y el pico 12 de descarga están dispuestos concéntricamente entre sí y centrados en el eje central del cartucho 1.

Hay definido un espacio anular 18 entre una cara interior de la segunda pared cilíndrica 91 de filtro y una cara exterior del tubo cilíndrico 16. El tubo cilíndrico 16 no está provisto de ninguna abertura y no permite el paso de fluido a través de su pared. En cambio, un canal 19 proporciona la comunicación de fluidos entre el espacio anular 18 y el pico 12 de descarga, según se muestra en las Figuras 3 a 5. El canal 19 define un paso, similar a una chimenea, que se extiende paralelo al eje central del cartucho 1 desde las proximidades de los segundos orificios 92 de filtración y a través del borde 17 de conexión transversal. El canal 19 está definido por dos paredes curvadas 19a y 19b que se extienden en la cara inferior del borde 17 de conexión transversal entre la segunda pared cilíndrica 91 de filtro y el tubo cilíndrico 16, y se extienden en la cara superior del borde 17 de conexión transversal entre la pared cilíndrica 66 y el cerco cilíndrico 20. El extremo inferior de las dos paredes curvas 19a y 19b acaba cerca de los cercos de la segunda pared cilíndrica 91 de filtro y del tubo cilíndrico 16 para formar un punto 67 de entrada del canal 19. Un punto de salida del canal 19 en el extremo superior del canal 19 está en comunicación de fluidos con la constricción de flujo, como se describirá más adelante.

El cartucho 1 puede estar provisto de medios para arrastrar aire a la bebida, por ejemplo, en forma de un eductor. En la presente memoria, el término eductor se refiere al uso de una constricción de flujo en forma de un orificio o estructura similar para formar un chorro de bebida, estando situado el orificio en el paso de flujo de la bebida corriente arriba de una entrada 27 de aire y de una cámara de expansión, estando dispuesto dicho orificio para producir un chorro de bebida que se proyecta en chorro dentro de la cámara de expansión para producir una zona de baja presión en las proximidades de la entrada 27 de aire, lo que hace salir el aire a través de la entrada 27 de aire y que sea arrastrado en la corriente de bebida como una pluralidad de burbujas.

En la primera realización de las Figuras 1 a 6, la constricción de flujo está dispuesta corriente abajo del segundo filtro 9, que está corriente abajo de la segunda pared cilíndrica 91 de filtro. Según muestran las Figuras 3, 3a y 6, el cerco cilindrico 20 rodea una entrada al pico 12 de descarga. Se proporciona un apoyo 26 dirigido hacia el interior dentro del cerco cilíndrico 20. En un punto alrededor de la circunferencia del cerco cilíndrico 20 se proporciona una ranura 25, que se extiende desde un borde superior del cerco cilíndrico 20 hasta un punto marginalmente por debajo del nivel del apoyo 26 dirigido hacia el interior. Como se muestra en la Figura 6, cuando el cartucho 1 está montado, la extensión cilíndrica 24 del cuerpo 2 está asentada dentro del cerco cilíndrico 20 y se apoya contra el apoyo 26 dirigido hacia el interior. La extensión cilíndrica 24 cierra sustancialmente la entrada del pico 12 de descarga, que incluye cerrar el extremo superior de la ranura 25. Debido a que la ranura 25 en el cerco cilíndrico 20 se extiende debajo del nivel del apoyo 26 dirigido hacia el interior, el orificio para formar un chorro de bebida permanece abierto para proporcionar un paso de fluidos a través del cerco cilíndrico 20. Por tanto, en el montaje, la ranura 25 junto con el cuerpo 2 definen la constricción de flujo en forma del orificio resultante. El orificio resultante puede tener unas dimensiones de 0,65 mm x 1,00 mm con un área de sección transversal de 0,65 mm2

Preferiblemente, la ubicación de la ranura 25 está alineada con el punto de salida del canal 19, como se muestra en la Figura 3a.

Como se muestra en la Figura 3a, la entrada 27 de aire está situada inmediatamente corriente abajo del orificio resultante del cierre parcial de la ranura 25. La entrada 27 de aire puede comprender un orificio redondo, pero en la realización ilustrada comprende una ranura alargada que se extiende a través del borde 17 de conexión transversal para proporcionar comunicación de gases entre un punto por encima del borde 17 de conexión transversal dentro de una parte superior del pico 12 de descarga y un espacio vacío por debajo del borde 17 de conexión transversal entre el tubo cilíndrico 16 y el pico 12 de descarga. Preferiblemente, la entrada 27 de aire está alineada circunferencialmente con la ranura 25. La entrada 27 de aire se proporciona dentro de un canal estrechado 70 formado en línea con la ranura 25. El canal estrechado 70 comprende un suelo y dos paredes laterales que convergen hacia un labio 72. La entrada 27 de aire puede estar situada hacia una raíz del canal estrechado 70 adyacente al cerco cilíndrico 20.

El extremo superior del pico 12 de descarga también puede estar provisto de una pluralidad de salientes verticales 71 que se extienden hacia arriba desde el borde 17 de conexión transversal y rodean una boca del orificio de salida del pico 12 de descarga.

El diámetro de la primera pared cilíndrica 81 de filtro puede ser relativamente grande en comparación con el diámetro interno de la cámara 6 de ingredientes de bebida. Por ejemplo, el diámetro de la primera pared cilíndrica 81 de filtro puede ser de 29 mm, y el diámetro interno máximo de la cámara 6 de ingredientes de bebida puede ser de 57 mm. Por lo tanto, cada lado de la cámara anular 6 resultante de ingredientes de bebida, como se muestra en la Figura 6, tiene una anchura, w, de 14 mm y una altura, h, de 29 mm. Así, se proporciona un espacio hueco que permite que el cartucho 1 se llene con el (los) ingrediente(s) de bebida, donde el espesor del lecho local del (de los) ingrediente(s) de bebida es de aproximadamente 2 veces la anchura del lecho local del (de los) ingrediente(s) de bebida.

La tapa 5 puede estar formada de un material compuesto. El material compuesto puede comprender una capa de aluminio. El material compuesto puede comprender una o más capas de polímero, por ejemplo, una capa de polipropileno y/o una capa de tereftalato de polietileno (PET).

Cuando se sella al cuerpo 2, la tapa 5 forma un sello con el borde 42 del cuerpo 2 y también un cerco de la cámara 32 de entrada. Además, la tapa 5 se sella al extremo distal del elemento interior 3, en concreto a los cercos formados por los bordes libres de la primera pared cilíndrica 81 de filtro, de la segunda pared cilíndrica 91 de filtro y del tubo cilíndrico 16.

El cartucho 1 puede contener uno o más ingredientes de bebida en la cámara 6 de ingredientes de bebida. El cartucho 1 de la presente descripción tiene una aplicación particular donde el uno o más ingredientes de bebida son uno o más ingredientes solubles de bebida. Por ejemplo, el uno o más ingredientes de bebida pueden comprender uno o más ingredientes en polvo de bebida. El uno o más ingredientes de bebida pueden comprender partículas insolubles o de solubilidad reducida, por ejemplo, cacao en polvo o mezclas en polvo que contengan especias con una molienda gruesa (por ejemplo, canela). Una lista no exhaustiva de ejemplos de ingredientes de bebida incluye chocolate en polvo, leche en polvo, sustitutos de leche en polvo, café soluble, frutas y vegetales en polvo, aromatizantes, hierbas y especias con molienda parcial/gruesa incluidas, aunque no de forma limitativa, canela, jengibre, cardamomo, etc.

Durante el uso, el cartucho 1 sellado se inserta, o de otro modo se acopla, a una máquina de preparación de bebidas para dispensar una bebida (o parte de bebida) del cartucho 1. Durante el funcionamiento del ciclo de dispensación, se forma una entrada en el punto 13 de entrada y se forma una salida en el punto 14 de salida, por ejemplo, perforando la tapa 5 mediante elementos de la máquina de preparación de bebidas. Puede definirse entonces un paso de flujo de la bebida uniendo el punto 13 de entrada con el punto 14 de salida a lo largo del cual puede pasar un fluido acuoso, tomándose a continuación como ejemplo agua caliente. El paso de flujo de la bebida está definido por interrelaciones espaciales entre el cuerpo 2, el elemento interior 3 y la tapa 5.

El paso de flujo de la bebida pasa, por orden, desde el punto 13 de entrada, a través de la cámara 32 de entrada, fuera de la ranura 33 de inyección, alrededor de la cámara anular 6 de ingredientes de bebida, a través de los primeros orificios 82 de filtración de la primera pared cilíndrica 81 de filtro, a través de los segundos orificios 92 de filtración de la segunda pared cilíndrica 91 de filtro, dentro del espacio anular 18, dentro y hacia arriba del canal 19, a través del orificio del eductor, sobre la entrada 27 de aire del eductor, al pico 12 de descarga y finalmente llega al punto 14 de salida. A partir de la salida en el punto 14 de salida, la bebida puede descargarse a un receptáculo adecuado.

La orientación de la ranura 33 de chorro hace que el agua caliente entre en la cámara anular 6 de ingredientes de bebida para que dé vueltas y circule alrededor del elemento interior 3 potencialmente un gran número de veces. De este modo el agua caliente puede disolver mejor los ingredientes solubles de la bebida. En particular, la naturaleza enérgica del chorro de agua caliente procedente de la ranura 33 de inyección y la circulación del agua caliente alrededor de toda la circunferencia de la cámara anular 6 de ingredientes de bebida ayuda a desintegrar cualquier aglomeración del ingrediente soluble de la bebida dentro del cartucho 1. Además, sin pretender imponer ninguna teoría, se cree que la configuración en donde el espesor del lecho local del ingrediente de bebida es de 1,5 a 2,2 veces la anchura del lecho local del ingrediente de bebida ayuda a la disgregación de las aglomeraciones de ingredientes solubles de bebida al confinar, en primer lugar, el agua circulante en un volumen anular relativamente estrecho, lo que da lugar al mantenimiento de velocidades del agua más altas dentro de la cámara 6 de ingredientes de bebida y, en segundo lugar, al proporcionar una superficie específica circunferencial mayor del ingrediente de bebida que puede estar directamente expuesta al agua.

Sin pretender imponer ninguna teoría, se entiende que la dispersión y disolución de los ingredientes solubles de la bebida son impulsadas por el tensión de cizalladura aplicado para disgregar la masa de polvo humedecida de los ingredientes solubles de bebida a medida que entra en contacto con el agua. Con el uso de la primera pared cilíndrica 81 de filtro, que puede ser relativamente grande en comparación con el diámetro interno de la cámara 6 de ingredientes de bebida, la velocidad de cizalladura del agua puede aumentarse, pudiendo aumentarse de este modo el tensión de cizalladura aplicado a la masa de polvo humedecido de la mezcla de ingredientes de bebida lo que lleva a una mejor disolución de los ingredientes solubles de bebida. Para un área de entrada de 3-2 mm2y trabajando a presiones de 0,6 a 1,2 bar, se descubrió que la bomba en un sistema de ensayo proporciona un caudal de 5,5 a 3,6 ml/s al punto 13 de entrada. La velocidad del fluido, V, a través del punto 13 de entrada estaba en el intervalo de 0,9 a 1,8 m/s. Donde la anchura anular de la cámara de ingredientes de bebida es 9,5 mm, dividir la velocidad de entrada por esta distancia da estimaciones de velocidades de cizalladura aplicadas en la cámara de entre 95 y 1901/s.

La bebida formada de este modo a partir del agua caliente y de los ingredientes de bebida disueltos puede salir entonces de la cámara 6 de ingredientes de bebida a través de los primeros orificios 82 de filtración de la primera pared cilíndrica 81 de filtro, y seguidamente de los segundos orificios 92 de filtración separados de la segunda pared cilíndrica 91 de filtro. El primer y segundo orificios 82, 92 de filtración actúan para filtrar las partículas insolubles de la bebida que puedan haber estado presente en los ingredientes de bebida y también partículas que tengan una solubilidad reducida, como aquellas que, por cualquier motivo, no se hayan disuelto durante el ciclo de dispensación.

Por tanto, el primer filtro 8 define una salida de la cámara 6 de ingredientes de bebida y el segundo filtro 9 forma un filtro secundario que mejora el rendimiento de filtración del cartucho 1. El tamaño de los segundos orificios 92 de filtración puede ser menor que el tamaño de los primeros orificios 82 de filtración, de modo que el primer filtro 8 actúe como un filtro ‘grueso’ y el segundo filtro 9 actúe como un filtro ‘fino’ .

Al proporcionar los primeros y segundos orificios 82, 92 de filtración para ser dispuestos alrededor de una parte principal de la circunferencia, respectivamente de la primera y segunda pared 81, 91 de filtro cilíndricas, el rendimiento de la dispensación del cartucho 1 se mantiene uniforme a medida que la primera y segunda pared 81, 91 de filtro cilíndricas retienen y contienen partículas en sus lados corriente arriba. Esto puede ser por dos motivos. En primer lugar, la superficie específica relativamente grande del primer filtro 8 y del segundo filtro 9 (puesto que se extienden alrededor de una parte principal de la circunferencia) significa que incluso si algunos orificios 82, 92 de filtración se bloquean en un grado suficiente, otros orificios 82, 92 de filtración están presentes para permitir un paso de flujo adecuado de la bebida sin generar un nivel de contrapresión demasiado elevado dentro del cartucho 1. En segundo lugar, la forma cilíndrica de, especialmente, el primer filtro 8 significa que hay una tendencia a ‘ lavar’ el primer filtro 8 de partículas filtradas retenidas por los primeros orificios 82 de filtración mediante la mezcla circulante de agua caliente/bebida dentro de la cámara anular 6 de ingredientes de bebida de forma que las partículas filtradas tiendan a ser transportadas de vuelta al flujo de fluido circulante en lugar de quedar atrapadas contra los primeros orificios 82 de filtración.

Una ventaja particular es que el primer filtro 8 y el segundo filtro 9 evitan que las partículas del ingrediente de bebida sean mayores que un tamaño predeterminado deseado para alcanzar la constricción de flujo, impidiendo que la constricción de flujo quede bloqueada parcial o totalmente por tales partículas.

La contrapresión de la bebida que se recoge en la cámara 6 de ingredientes de bebida fuerza el paso de la bebida bajo presión a través del primer filtro 8, del segundo filtro 9, del espacio anular 18 y arriba del canal 19. Seguidamente, la bebida pasa a través del eductor. Al hacerlo, el chorro de bebida pasa sobre la entrada 27 de aire. Como resultado de ello, se arrastra aire hacia la corriente de bebida en forma de una multitud de pequeñas burbujas de aire a medida que el aire se succiona a través de la entrada 27 de aire. El chorro de bebida que sale del orificio fluye de forma turbulenta dentro de la parte superior del pico 12 de descarga, en donde las colisiones con los salientes verticales 71 ayudan a modificar el tamaño de burbuja dentro de la bebida. A continuación, la bebida se dirige hacia abajo a lo largo del orificio de salida del pico 12 de descarga hacia la salida, donde la bebida se descarga en un receptáculo tal como una taza, donde las burbujas de aire forman la apariencia espumosa deseada.

Pueden hacerse diversas modificaciones al cartucho 1 de la presente descripción como se ha descrito anteriormente sin abandonar el ámbito de la presente descripción. En los apartados que siguen de la descripción se describirá una serie de modificaciones y alternativas que pueden hacerse individualmente o en cualquier combinación a menos que el contexto indique explícitamente lo contrario. A continuación solo se describirán en detalle los cambios. En otros aspectos, los cartuchos 1 son como se han descrito anteriormente. En la siguiente descripción se utilizan números similares para características y componentes similares.

Las Figuras 7 a 8 muestran una forma alternativa del elemento interior 103 que puede utilizarse con el cuerpo 2 como se ha descrito anteriormente para formar otra realización del cartucho 101. El elemento interior 103 es similar al elemento interior 3 descrito anteriormente salvo en que comprende una segunda constricción de flujo y se proporciona una segunda entrada 127 de aire en el borde 17 de conexión transversal. La segunda constricción de flujo y la segunda entrada 127 de aire tienen la misma forma que la constricción de flujo y la entrada 27 de aire. En cada caso, el tamaño del orificio resultante del eductor es la mitad del tamaño en comparación con la primera realización, teniendo cada orificio un área en sección transversal de 0,65 mm x 0,5 mm = 0,33 mm2 Por tanto, el área abierta combinada de los dos orificios del eductor es la misma que el área abierta del orificio único del eductor de la primera realización.

La segunda entrada 127 de aire está alineada circunferencialmente con la segunda constricción de flujo. Además, la segunda entrada 127 de aire y la segunda constricción de flujo están separadas de la entrada 27 de aire y de la primera constricción de flujo alrededor de la circunferencia del borde anular 17. Preferiblemente, pueden situarse diametralmente opuestas a la entrada 27 de aire y a la constricción 10 de flujo, como se muestra en la Figura 8.

Otra diferencia es que la segunda pared cilíndrica 91 de filtro se extiende directamente desde el borde 50 de montaje más que desde el borde 17 de conexión transversal. Por tanto, el borde 17 de conexión transversal en esta realización solo se extiende radialmente hacia adentro desde la segunda pared cilíndrica 91 de filtro. Como consecuencia de ello, las nervaduras 160 de refuerzo radiales entre la primera pared cilíndrica 81 de filtro y la segunda pared cilíndrica 91 de filtro son más altas que en la primera realización descrita anteriormente.

Al igual que el canal 19, se proporciona un segundo canal 119 para proporcionar comunicación de fluidos entre el espacio anular 18 y el pico 12 de descarga. La segunda constricción de flujo está dispuesta corriente abajo del segundo canal 119 de modo que se definan dos pasos de flujo desde el espacio anular 18 hasta el pico 12 de descarga, pasando el primer paso de flujo a través del canal 19, que forma ahora un primer canal y una primera constricción de flujo, y pasando el segundo paso de flujo a través del segundo canal 119 y la segunda constricción de flujo.

Debido a que la segunda constricción de flujo está separada de la primera constricción de flujo alrededor de la circunferencia del borde anular 17 durante el uso, los chorros de bebida que salen de la primera constricción de flujo y la segunda constricción de flujo chocan en la parte superior del pico 12 de descarga, lo que da lugar a un mejor mezclado y a una mejor formación de espuma de la bebida. En la disposición preferida, donde los dos eductores están diametralmente opuestos entre sí, los chorros de bebida impactan entre sí sustancialmente de frente. Se ha descubierto que la inclusión de la segunda constricción de flujo da lugar a una contrapresión reducida dentro del cartucho 101 durante el uso.

Durante el uso, la contrapresión de la bebida que se recoge en la cámara 6 de ingredientes de bebida fuerza el paso de la bebida bajo presión a través del primer filtro 8 y del segundo filtro 9 como se ha descrito anteriormente. A continuación, el flujo de bebida se separa en dos flujos, pasando el primer flujo a través del primer canal 19 y la primera constricción de flujo, y pasando el segundo paso de flujo a través del segundo canal 119 y la segunda constricción de flujo, saliendo desde cada constricción de flujo como un chorro hacia el extremo superior del pico 12 de descarga. Un primer chorro de bebida sale de la primera constricción de flujo y pasa sobre la entrada 27 de aire. Un segundo chorro de bebida sale de la segunda constricción de flujo y pasa sobre la segunda entrada 127 de aire. Como resultado de ello, se arrastra aire hacia las dos corrientes de bebida en forma de una multitud de pequeñas burbujas de aire a medida que el aire se succiona a través de las entradas 27, 127 de aire. Los dos chorros chocan en el pico 12 de descarga antes de dirigirse hacia abajo a la salida.

Las Figuras 9 a 11 muestran otra forma alternativa del elemento interior 203 que puede utilizarse con el cuerpo 2 descrito anteriormente o con un cuerpo modificado 202 descrito más adelante para formar otra realización del cartucho 201.

Como en el caso anterior, el cartucho 201 comprende una cámara 32 de entrada. Sin embargo, la cámara 32 de entrada no está provista de una ranura 33 de inyección que se comunique directamente con la cámara 6 de ingredientes de bebida. Más bien, la cámara 32 de entrada está provista de ranuras opuestas 133 que se comunican con el espacio hueco anular 44. Además, se proporciona a la pared interior 43 un par de entradas 213 dispuestas en lados opuestos de la cámara 6 de ingredientes de bebida como se muestra en la Figura 9. El par de entradas 213 pueden estar diametralmente opuestas entre sí y pueden estar en forma de pequeñas ranuras en la pared interior 43.

El cartucho 201 comprende además la forma alternativa del elemento interior 203. El elemento interior 203 comprende un filtro 208, una primera constricción de flujo, una segunda constricción de flujo y un pico 12 de descarga. El filtro 208 define una salida desde la cámara 6 de ingredientes de bebida. El filtro 208 realiza la misma función que el primer filtro 8 descrito anteriormente. En esta realización no hay un segundo filtro. La primera constricción de flujo y la segunda constricción de flujo están dispuestas corriente abajo del filtro 208.

El filtro 208 comprende una pared 281 de filtro cilindrica que tiene una pluralidad de orificios 282 de filtración ubicados en la misma. La pared 281 de filtro cilíndrica tiene forma de un elemento tubular que comprende los orificios 282 de filtración. Los orificios 282 de filtración se forman, preferiblemente, como ranuras que son relativamente finas en una dirección circunferencial de la pared cilíndrica 281 de filtro y relativamente largas en una dirección longitudinal de la misma. Las ranuras pueden estar configuradas para filtrar partículas de ingredientes de bebida que tengan una dimensión de al menos 0,5 mm, preferiblemente en el intervalo de 0,5-2 mm. Una dimensión crítica (siendo la dimensión más pequeña, por ejemplo la anchura) de las ranuras de la pared cilíndrica 281 de filtro puede ser de 0,4 mm a 0,6 mm, preferiblemente de 0,5 mm, para capturar las partículas más grandes pero permitiendo el flujo de la bebida fuera de la cámara 6 de ingredientes de bebida sin un aumento sustancial no deseado en contrapresión. Las ranuras pueden extenderse desde un borde libre (es decir, el cerco) de la pared cilíndrica 281 de filtro. Las ranuras en la pared cilíndrica 281 de filtro pueden ser de 3,0 mm de longitud.

El pico 12 de descarga y el tubo cilíndrico 16 del elemento interior 203 están dispuestos dentro de la pared cilíndrica 281 de filtro, y están conectados a la misma mediante el borde 17 de conexión transversal como en el caso anterior.

Hay definido un espacio anular 218 entre una cara interior de la pared cilíndrica 281 de filtro y una cara exterior del tubo cilíndrico 16. La comunicación de fluidos entre el espacio anular 218 y el pico 12 de descarga viene dada por el canal 19 que forma ahora un primer canal y un segundo canal 119 como en la realización descrita anteriormente. La disposición de la primera constricción de flujo, la segunda constricción de flujo y el pico 12 de descarga son las descritas para el elemento interior 103.

El diámetro de la pared cilíndrica 281 de filtro puede ser menor que el de la primera pared cilíndrica 81 de filtro de las realizaciones descritas anteriormente. Por ejemplo, el diámetro de la pared cilíndrica 281 de filtro puede ser de 18,5 mm. Como en el caso anterior, el diámetro interno máximo de la cámara 6 de ingredientes de bebida puede ser de 57 mm. Por lo tanto, cada lado de la cámara anular 6 de ingredientes de bebida resultante tiene una anchura, w, de 19 mm y una altura, h, de 29 mm. Por tanto, se proporciona un espacio hueco que permite que el cartucho 1 se llene del ingrediente de bebida, donde el espesor del lecho local del ingrediente de bebida es de aproximadamente 1,5 veces la anchura del lecho local del ingrediente de bebida.

El uso del cartucho 201 es el mismo que el descrito anteriormente con referencia al cartucho 101, incluyendo el elemento interior 103, salvo con las diferencias descritas a continuación.

Al inyectar el agua caliente en la cámara 32 de entrada, el agua pasa a través de las ranuras opuestas 233 hacia el espacio hueco anular 44 hasta que alcanza el par de entradas 213. Seguidamente, el agua se desvía para ser proyectada en chorro a la cámara 6 de ingredientes de bebida en una dirección radial hacia el elemento interior 203. El agua impacta en el elemento interior 203, y luego rebota y forma un patrón circulatorio dentro de la cámara anular 6 de ingredientes de bebida. Como en el caso anterior, el paso del agua caliente dentro de la cámara anular 6 de ingredientes de bebida actúa para disolver los ingredientes solubles de bebida.

La contrapresión de la bebida recogida en la cámara anular 6 de ingredientes de bebida fuerza el paso de la bebida bajo presión a través del filtro 208. La bebida pasa directamente al espacio anular 218. A continuación, el flujo de bebida se separa en dos flujos, pasando el primer flujo a través del primer canal 19 y la primera constricción de flujo, y pasando el segundo paso de flujo a través del segundo canal 119 y la segunda constricción de flujo como en el elemento interior 103. Posteriormente, la dispensación es la descrita anteriormente.

Como se indica, las modificaciones y alternativas descritas anteriores pueden hacerse individualmente o en cualquier combinación, no solo en aquellas combinaciones mencionadas anteriormente de modo explícito en las realizaciones descritas. Por ejemplo, como se utiliza en algunos de los ejemplos elaborados a continuación, las realizaciones del cartucho según la presente descripción pueden combinar el cuerpo 2 de la Figura 1 (que tiene la ranura 33 de inyección) con un elemento interior (no ilustrado) que tiene una única pared cilíndrica 281 de filtro que tiene orificios 282 de filtración y un único eductor. O en otro ejemplo, el cartucho puede combinar el cuerpo 202 de la Figura 9 (que tiene las ranuras opuestas 133) con un elemento interior (no ilustrado) que tiene una única pared cilíndrica 281 de filtro que tiene orificios 282 de filtración y un único eductor.

Ejemplos

En los ejemplos que siguen, los cartuchos se prepararon y posteriormente se dispensaron en una máquina de bebidas utilizando agua caliente a ~85 °C.

En cada ensayo se utilizó la misma composición de ingredientes de bebida, que era una mezcla convencional de ingredientes de bebida de chocolate soluble que comprendía:

azúcar (~45-50 %)

cacao en polvo (~5-10 %)

leche entera en polvo (~5-10 %)

leche desnatada en polvo (~15-25 %)

lactosuero en polvo (0-15 %)

sustituto de leche en polvo (0-10 %)

siendo el resto otros ingredientes menores, como aromatizantes (<1 %).

En todos los casos, la mezcla de ingredientes de bebida de chocolate en polvo soluble se cargó en el cartucho con pesos de llenado dentro del rango de 25-33 g. A continuación, el cartucho se selló con la tapa 5. El cartucho se dispensó en una máquina de preparación de bebidas Tassimo® T-20/Amia funcionando a 240 V. Durante la dispensación, se midió y registró la presión máxima durante la etapa de ‘ percolado’ y la etapa de ‘ purga’ . La etapa de ‘ percolado’ es el periodo del ciclo de dispensación donde la mayor parte del agua caliente se inyecta dentro del cartucho para mezclarse con los ingredientes de bebida y se dirigir hacia el receptáculo. La etapa de ‘ purga’ sigue a la etapa de ‘ percolado’ e implica la inyección de vapor a través del cartucho (aunque también puede haber presente cierta cantidad de agua residual) para sacar la mayor cantidad de líquido posible del cartucho al receptáculo. En el extremo de dispensación de bebidas, se registraron el peso de la bebida proporcionada al receptáculo y el peso del cartucho con líquido. Por último, los cartuchos húmedos se colocaron en un horno a~103-105 °C durante tres horas o hasta que se hubo evaporado todo el agua. El residuo seco en gramos se midió pesando los cartuchos secos, calculando a continuación el % de sólidos en la taza y expresado como % de rendimiento en la taza. Todas las pruebas se repitieron 100 veces y se promediaron los resultados para cada tipo de cartucho.

Un resumen de los resultados se muestra en la Tabla 1 a continuación, en donde:

Para el Ejemplo 1 se utilizó un ejemplo comparativo de un cartucho como el que se muestra en la Figura 12 que tiene un cuerpo 202 del mismo tipo que el que se muestra en la Figura 9, un elemento interior 303 que tiene una pared cilíndrica 381 de 18,5 mm de diámetro y provisto de orificios grandes 382 (no orificios de filtración) y con un único eductor. El peso de llenado del ingrediente de bebida es de 33 g.

Para el Ejemplo 2 se utilizó un cartucho como el que se muestra en la Figura 13 que tiene un cuerpo 202 del mismo tipo que el mostrado en la Figura 9, un elemento interior 403 similar al elemento interior 203, como el que se muestra en la Figura 10 en que tiene una única pared 281 de filtro cilíndrica de 18,5 mm de diámetro pero un único eductor. El peso de llenado es de 33 g.

Para el Ejemplo 3 se utilizó un cartucho que comprende un cuerpo 2 como el mostrado en la Figura 1, un elemento interior que tiene una única pared de filtro cilíndrica de 29 mm de diámetro y que tiene orificios de filtración y un único eductor. El peso de llenado es de 25 g.

Para el Ejemplo 4 se utilizó un cartucho que comprende un cuerpo 2 como el mostrado en la Figura 1 y un elemento interior 103 como el mostrado en las Figuras 7 y 8 que tiene una primera y una segunda pared 81, 91 de filtro cilíndricas que tienen orificios de filtración en estas, teniendo la primera pared cilíndrica 81 de filtro un diámetro de 29 mm. El peso de llenado es de 25 g.

Para el Ejemplo 5 el cartucho utilizado es el mismo que el del Ejemplo 2 pero con un peso de llenado de 26 g.

En cada el ejemplo el cartucho se sella con una tapa.

Tabla 1

Como puede observarse de los resultados, los cartuchos del Ejemplo 1, que no tienen un primer filtro 8 ni segundo filtro 9 según la presente descripción y solo poseen una única restricción de flujo en forma de un único eductor, tienen presiones máximas relativamente altas, durante la etapa de percolado de 1,6 bar y durante la etapa de purga de 2,1 bar. Sin pretender imponer ninguna teoría, se cree que las elevadas presiones máximas son causadas por el bloqueo parcial o total (para al menos parte del ciclo de dispensación) de la única restricción de flujo en el punto más estrecho de la ranura del eductor producido por partículas del (de los) ingrediente(s) de bebida que son relativamente insolubles o no se han disuelto suficientemente antes de alcanzar la restricción de flujo. El rendimiento de los cartuchos también es relativamente bajo, del 82 %.

Los cartuchos del Ejemplo 2, que poseen tan solo un único filtro y una única restricción de flujo en forma de un único eductor, se benefician de presiones máximas ligeramente reducidas en comparación con el Ejemplo 1, durante la etapa de percolado de 1,0 bar y durante la etapa de purga de 1,6 bar. Sin embargo, el rendimiento de las cápsulas es bajo, del 77 %.

Por el contrario, los cartuchos de los Ejemplos 3 a 5 se benefician de presiones máximas significativamente reducidas en combinación con rendimientos mejorados. Con máxima preferencia, los cartuchos del Ejemplo 4 tienen presiones máximas bajas, durante la etapa de percolado de 0,6 bar y durante la etapa de purga de 0,9 bar junto con el rendimiento de las cápsulas que se incrementa hasta el 91 %.

Sin pretender imponer ninguna teoría, se cree que las mejoras, en particular para los cartuchos de los Ejemplos 3 a 5, proceden de una combinación de factores. Se cree que la provisión de al menos un filtro en forma de una pared de filtro con orificios de filtración ayuda a evitar un bloqueo parcial o total de la(s) restricción(es) de flujo en el punto más estrecho de la ranura del (de los) eductor(es) producido por partículas del (de los) ingrediente(s) de bebida que son relativamente insolubles o no se han disuelto suficientemente, ya que esas partículas son retenidas por los orificios de filtración corriente arriba de la restricción de flujo. Además, configurar el filtro como un filtro cilíndrico con un gran número de orificios de filtración individuales en forma de ranuras significa que, incluso si algunas se bloquean, quedan otras para permitir que la bebida siga fluyendo hacia el punto de salida. Además, el flujo circulante que da vueltas dentro de la cámara anular 6 de ingredientes de bebida puede tener una tendencia a ‘ lavar’ las partículas de la superficie de la pared del filtro, dando lugar a la reapertura de los orificios de filtración bloqueados. Este efecto ventajoso se potencia cuando el elemento interior tiene un diámetro relativamente grande en comparación con el cuerpo, de modo que el espesor del lecho local del ingrediente de bebida sea de 1,5 a 2,2 veces la anchura del lecho local del ingrediente de bebida.

A continuación se describirán otras modificaciones diversas que pueden hacerse a cualquiera de los cartuchos de la presente descripción como se ha descrito anteriormente (u otros cartuchos) sin abandonar el ámbito de la presente descripción. En los apartados que siguen se describirá un número de modificaciones y alternativas que pueden hacerse individualmente o en cualquier combinación a menos que el contexto indique explícitamente lo contrario. A continuación solo se describirán en detalle los cambios. En otros aspectos, los cartuchos pueden ser como se han descrito anteriormente o como se exponen en las reivindicaciones anexas. En la siguiente descripción se utilizan números similares para características y componentes similares.

Como se muestra en las Figuras 14 y 14b, puede configurarse un conducto corriente arriba de la constricción de flujo, o de cada una de las mismas, para impedir la deposición de un ingrediente de bebida no disuelto o parcialmente disuelto. Como puede verse en la versión del cartucho mostrado en la Figura 14a, la forma y el tamaño de la protuberancia 40 situada en el centro con su extensión cilíndrica 24 puede dar lugar a que exista un ‘espacio muerto’ 150 en un extremo superior del canal 19 inmediatamente corriente arriba de cada constricción 10 de flujo. En el cartucho modificado mostrado en la Figura 14b, la parte del canal 19 inmediatamente corriente arriba de la constricción 10 de flujo se ha suavizado extendiendo la protuberancia 40 situada en el centro de modo que termina al ras con el borde superior de la ranura 25 de la restricción 10 de flujo. Esto da lugar a que no haya espacios muertos, esquinas agudas o cambios repentinos en la concavidad corriente arriba de la restricción de flujo que pudieran favorecer la deposición de partículas.

Como se muestra en las Figuras 15 a 18, la cámara 6 de ingredientes de bebida puede comprender uno o más elementos 151 de partición que actúen para delimitar dos o más zonas 6a a 6d dentro de la cámara 6 de ingredientes de bebida, cada una de las cuales contiene el uno o más ingredientes de bebida. Preferiblemente, el uno o más elementos 151 de partición se extienden desde el primer filtro 8 hacia el cuerpo 2 del cartucho 1. La una o más particiones 151 pueden ser planas, como se muestra en la Figura 16, y pueden estar orientadas radialmente dentro del cuerpo 2. En el ejemplo mostrado en las Figuras 15 y 16, hay cuatro particiones 151 proporcionadas equidistantes alrededor de la circunferencia.

La Figura 17 muestra una alternativa en donde la una o más particiones 152 son curvas. Esto puede ayudar a dirigir la bebida hacia el primer filtro 8.

La una o más particiones 151, 152 pueden extenderse desde el primer filtro 8 situado en el centro hacia la pared circundante del cuerpo 2. De forma alternativa, como se muestra en la Figura 18, pueden proporcionarse particiones 153 que se extiendan en contacto con la pared circundante del cuerpo de modo que separen completamente entre sí las zonas 6a a 6d, dentro de la cámara 6 de ingredientes de bebida. Cada zona 6a 6d separada comprenderá al menos una entrada 33 que permita la entrada del medio acuoso en la zona y al menos una parte del primer filtro 8 que permita la salida de bebida desde la zona.

De forma ventajosa, separar la cámara 6 de ingredientes de bebida en dos o más zonas 6a a 6d puede producir una mejor disolución del uno o más ingredientes de bebida centrando el mezclado del medio acuoso y de los ingredientes de bebida en áreas clave y proporcionando patrones de flujo alternativos.

Como se muestra en las Figuras 19 a 21, puede configurarse un paso de flujo desde el (los) filtro(s) 8, 9 hasta la(s) constricción(es) 10 de flujo para que tenga forma espiral. Por ejemplo, pueden situarse elementos 154 de rampa en espiral dentro de un espacio anular 18 entre el filtro terminal (el segundo filtro 9, cuando está presente, o el primer filtro 8 cuando solo se proporcione un filtro) y el tubo cilíndrico 16, en donde se fuerza el paso del flujo de la bebida a través del espacio anular 18 de camino a la(s) constricción(es) 10 de flujo. Los elementos 154 de rampa en espiral hacen que la bebida se mueva en espiral alrededor del tubo cilíndrico 16, creando vórtices de mezclado adicionales y remolinos dentro de la bebida. De forma ventajosa, este patrón de flujo puede ayudar a disgregar pequeños grumos parcialmente humedecidos de ingredientes de bebida que puedan haber logrado pasar el (los) filtro(s). Pueden proporcionarse obstrucciones 155 adicionales, por ejemplo, nervaduras, esquinas, etc., en los elementos 154 de rampa en espiral para ayudar a disgregar los grumos. En el ejemplo ilustrado, se proporcionan cuatro elementos 154 de rampa espiral separados alrededor de la circunferencia, girando cada elemento 154 de rampa espiral aproximadamente 90 grados.

Como se muestra en las Figuras 22 a 24, la cámara 6 de ingredientes de bebida puede contener una pluralidad de cerdas 156. De forma ventajosa, las cerdas 156 pueden actuar para interrumpir el paso de flujo con la cámara 6 de ingredientes de bebida para favorecer turbulencias y un mejor mezclado del uno o más ingredientes de bebida. Las cerdas 156 pueden estar dispuestas alrededor de, y separadas del, primer filtro 8. Las cerdas 156 pueden comprender pasadores de plástico alargados. Las cerdas pueden extenderse a la altura total de la cámara 6 de ingredientes de bebida. Las cerdas 156 pueden estar formadas de forma unitaria como parte del elemento interior 3 que también comprenda el primer filtro 8 recibido dentro del cuerpo 2. En el ejemplo mostrado, las cerdas 156 se extienden hacia abajo desde el borde 50 de montaje. Las cerdas 156 se disponen en tres anillos concéntricos alrededor del primer filtro 8. La separación entre cerdas 156 vecinas es tal que las cerdas 156 no llevan a cabo una función de filtración, sino que más bien actúan para disgregar las aglomeraciones del ingrediente de bebida en polvo.

Como se muestra en la Figura 25, el cuerpo 2 de la cámara anular 6 de ingredientes de bebida puede comprender múltiples puntos 33 de entrada, cada uno de los cuales puede estar inclinado de modo que se impida que el flujo de medio acuoso entre radialmente, pero esté bastante inclinado a más de 45° y preferiblemente a 90°. Como se muestra en la Figura 25, la inclinación puede conseguirse proporcionando una cubierta 160 en forma de L para cada ranura 33 de entrada, de modo que el flujo gire 90° antes de entrar en la cámara anular de ingredientes de bebida. Como se muestra, el cuerpo comprende cuatro puntos 33 de entrada separados a 90° entre sí. Pueden proporcionarse otros números de puntos de entrada.

Como se muestra en la Figura 26, el cuerpo 2 que define la cámara 6 de ingredientes de bebida puede tener uno o más lóbulos 162 como parte de una pared lateral exterior de la cámara 6 de ingredientes de bebida. El uno o más lóbulos 162 pueden estar suavemente curvados de forma convexa (vistos desde un punto central del cartucho) con una cara 163 lisa orientada hacia el interior. Puede proporcionarse un lóbulo 162 entre pares de orificios 33 de entrada a la cámara 6 de ingredientes de bebida. De forma ventajosa, el uno o más lóbulos 162 pueden mejorar la disolución del uno o más ingredientes de bebida confinando primero el medio acuoso entrante a un área de flujo de sección transversal más pequeña, llevando a fuerzas de cizalladura mejoradas y a velocidades de flujo más altas que mejoran la disolución. En segundo lugar, el uno o más lóbulos 162, cuando están situados entre pares de orificios 33 de entrada, tienden a reducir la cantidad de ‘espacio muerto’ en la cámara 6 de ingredientes de bebida. Por ‘espacio muerto’ se entiende aquella parte o partes del volumen de la cámara 6 de ingredientes de bebida donde el flujo circulante del medio acuoso y/o bebida tiende a no alcanzarlo. Por ejemplo, se ha descubierto que, con una cámara anular 6 de ingredientes de bebida que tenga cuatro orificios 33 de entrada equidistantes dirigidos radialmente, digamos a 0°, 90°, 180° y 270°, las ubicaciones en la pared lateral a 45°, 135°, 225° y 315° tienden a ser ‘espacios muertos’ que tienden a no ser alcanzados por el flujo circulante.

Como se muestra en la Figura 27, la cámara 6 de ingredientes de bebida puede comprender dos o más cámaras 164, 165 separadas conteniendo cada una de ellas un ingrediente de bebida distinto. Por ejemplo, una primera cámara 165 puede contener azúcar o un ingrediente que contenga azúcar, y una segunda cámara 164 puede contener un ingrediente que contenga chocolate. Cada cámara, por separado, comprenderá al menos una entrada 33a, 33b que permita la entrada del medio acuoso en la cámara y al menos una parte del primer filtro 8 que permita la salida de bebida desde la cámara. De forma ventajosa, esta disposición puede utilizarse para ajustar el tamaño y número de orificios de entrada y el tamaño y número de orificios de filtración para cada ingrediente.

Como se muestra en la Figura 28, la cámara 6 de ingredientes de bebida puede comprender una cámara dedicada 168 de acondicionamiento de flujo que recibe el medio acuoso entrante en una primera condición, y descarga el medio acuoso en un resto de la cámara de ingredientes de bebida en una segunda condición. La primera y segunda condiciones pueden incluir una o más de: primera y segunda velocidades de flujo, primera y segunda direcciones de flujo y primera y segunda composiciones de flujo. Por ejemplo, la cámara 168 de acondicionamiento de flujo puede comprender una pared 167 en ángulo para acondicionar un medio acuoso entrante que tenga una primera condición de una velocidad de flujo relativamente baja, una dirección 169 de flujo radial y una composición de agua pura en una segunda condición de un flujo que tenga una velocidad de flujo relativamente alta, una dirección 166 de flujo tangencial y una composición de agua mezclada con uno o más ingredientes de bebida.

Según muestra la Figura 29, la cámara 6 de ingredientes de bebida puede comprender un elemento 175 de placa que se apoya inicialmente sobre un lecho del uno o más ingredientes de bebida. El uso del elemento 175 de placa tiene una aplicación particular donde la(s) entrada(s) 33 a la cámara de ingredientes de bebida está(n) situada(s) en o hacia el fondo de la cámara de ingredientes de bebida. Durante el uso, a medida que el uno o más ingredientes de bebida se disuelven progresivamente por debajo del elemento 175 de placa, el peso del elemento 175 de placa (que puede moverse libremente dentro de la cámara 6 de ingredientes de bebida) hace pasar el ingrediente de bebida no disuelto más hacia arriba en la cámara de ingredientes de bebida y hacia abajo en el paso del medio acuoso entrante. El elemento 175 de placa puede comprender orificios 176 para permitir la circulación del medio acuoso y/o de la bebida por encima y por debajo del elemento de placa durante el uso, como muestran las flechas 177.

Como muestra la Figura 30, la cámara 6 de ingredientes de bebida puede contener un conjunto 178 de palas mezcladoras giratorias. La unidad 178 de palas mezcladoras giratorias puede comprender una o más paletas o palas 179 que actúen para desintegrar las aglomeraciones del ingrediente de bebida en polvo a medida que el conjunto 178 de palas mezcladoras giratorias rota dentro de la cámara 6 de ingredientes de bebida. La rotación del conjunto 178 de palas mezcladoras giratorias se genera por el movimiento del medio acuoso y, en este caso, la rotación puede mejorarse inyectando el medio acuoso en la cámara 6 de ingredientes de bebida con una componente direccional tangencial para generar un flujo de vórtice dentro de la cámara 6 de ingredientes de bebida.

Como se muestra en las Figuras 31 y 32, la cámara 6 de ingredientes de bebida puede comprender uno o más deflectores orientados para inducir vórtices verticales dentro de la cámara de ingredientes de bebida. En el ejemplo de la Figura 31 se proporciona un deflector curvado 190 como parte del elemento interior 3 y el medio acuoso entrante recibido que se inyecta en la cámara de ingredientes de bebida en el fondo de la cámara. El deflector curvado 190 dirige el flujo hacia arriba de modo que se crea un vórtice vertical de flujo como muestra la flecha 191. En el ejemplo de la Figura 32 se proporciona un deflector 193 en la base de la cámara 6 de ingredientes de bebida cerca del punto 33 de entrada que hace que el fluido entrante se dirija hacia arriba inicialmente para crear un vórtice vertical como muestra la flecha 194.

La descripción se ha descrito anteriormente en forma de ejemplo que tiene un cuerpo 2, 202 y un elemento interior 3, 103, 203 formado como componentes separados que se unen durante el montaje del cartucho. De forma alternativa, el cuerpo 2, 202 y el elemento interior 3, 103, 203 pueden formarse como un solo componente.

La descripción se ha descrito anteriormente a modo de ejemplo materializado en un cartucho formado a partir de, entre otras partes, un elemento exterior 2 y un elemento interior 3. En particular, la constricción del flujo se ha descrito como delimitada por partes del cuerpo 2, 202 y del elemento interior 3, 103, 203. Sin embargo, debe entenderse que la descripción también es aplicable a orificios formados en un solo componente más que por la unión de dos componentes.

El uno o más ingredientes de bebida pueden ser un polvo, un líquido concentrado o un gel. El cartucho descrito es adecuado para cualquier producto que forme grumos o aglomerados o que comprenda partículas susceptibles de permanecer sin diluir por el medio acuoso. Por ejemplo, los ingredientes de bebida pueden ser chocolate concentrado, jarabes para mejorar el sabor, suplementos de vitaminas o mezcla de chocolate en polvo, que contengan partículas insolubles de cacao, que tienen, de forma típica, un tamaño de 0,5 a 2 mm.

El cartucho 1, 101, 201 puede ser rígido, semirrígido o flexible. El cuerpo 2 puede formarse como una pieza integrante individual a partir de polietileno de alta densidad, polipropileno, poliestireno, poliéster o un estratificado de dos o más de estos materiales. El cuerpo 2, 202 puede ser opaco, transparente o translúcido. El cuerpo 2, 202 y/o el elemento interior 3, 103, 203 pueden formarse a partir de un polímero biodegradable.

El cuerpo 2, 202, descrito anteriormente, es generalmente circular o con forma de disco. De forma alternativa, el cuerpo 2, 202 puede tener otra forma adecuada para su inserción en una máquina de bebidas a demanda, por ejemplo, el cuerpo 2, 202 puede tener forma troncocónica o de copela.

El cartucho 1, 101, 201 puede cerrarse con una tapa rígida o semirrígida en lugar de con un estratificado flexible.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un cartucho para la preparación de una bebida, estando sellado el cartucho antes de su uso y que contiene uno o más ingredientes de bebida, siendo adecuado el cartucho para recibir, durante el uso, un medio acuoso que puede ponerse en contacto con el uno o más ingredientes de bebida para producir una bebida que puede extraerse del cartucho,

comprendiendo el cartucho:

- un cuerpo (2) que define una cámara (6) de ingredientes de bebida que contiene el uno o más ingredientes de bebida;

caracterizado por que el cartucho comprende además:

- un primer filtro (8) que define una salida desde la cámara (6) de ingredientes de bebida;

- un segundo filtro (9) corriente abajo y separado del primer filtro (8); y

- una constricción de flujo corriente abajo del segundo filtro (9),

tal que durante el uso, la bebida producida a partir del uno o más ingredientes de bebida pasa, por orden, a través del primer filtro (8), del segundo filtro (9) y de la constricción de flujo

en donde el primer filtro (8) se extiende alrededor del segundo filtro (9).

2. Un cartucho según la reivindicación 1, en donde el primer filtro (8) comprende una primera pared (81) de filtro y el segundo filtro comprende una segunda pared (91) de filtro; y/o

en donde el primer filtro (8) y el segundo filtro (9) comprenden, cada uno, un elemento rígido que tiene una pluralidad de orificios (82, 92) de filtración situados en el mismo.

3. Un cartucho según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer filtro (8) y el segundo filtro (9) están dispuestos concéntricamente.

4. Un cartucho según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer filtro (8) comprende un primer elemento tubular que tiene una pluralidad de primeros orificios (82) de filtración situados en el mismo, y el segundo filtro (9) comprende un segundo elemento tubular que tiene una pluralidad de segundos orificios (92) de filtración situados en el mismo, y preferiblemente el segundo elemento tubular está dispuesto dentro del primer elemento tubular.

5. Un cartucho según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un pico (12) de descarga para canalizar la bebida, durante el uso, hacia una salida del cartucho y, preferiblemente, el primer y segundo filtros (8, 9) están dispuestos alrededor del pico (12) de descarga; en donde, preferiblemente, una dirección del flujo, durante el uso, de la bebida que fluye desde el segundo filtro (9) hasta la constricción de flujo es opuesta a una dirección de flujo, durante el uso, de la bebida que fluye fuera del pico (12) de descarga.

6. Un cartucho según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cartucho está configurado para dirigir el medio acuoso que entra en la cámara (6) de ingredientes de bebida para que circule alrededor del primer filtro (8).

7. Un cartucho según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la cámara (6) de ingredientes de bebida es anular, formando el primer filtro (8) al menos una parte de una superficie interior de la cámara anular (6) de ingredientes de bebida y, preferiblemente, el cuerpo (2) del cartucho está configurado para dirigir el medio acuoso que entra en la cámara (6) de ingredientes de bebida en un ángulo mayor que 45°, preferiblemente a 90°, desde una dirección radial de la cámara anular (6) de ingredientes de bebida, de modo que se haga circular el medio acuoso alrededor de la cámara anular (6) de ingredientes de bebida.

8. Un cartucho según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer filtro (8) comprende una pluralidad de primeros orificios (82) de filtración y el segundo filtro (9) comprende una pluralidad de segundos orificios (92) de filtración, y en donde una dimensión crítica de los primeros orificios (82) de filtración es mayor que una dimensión crítica de los segundos orificios (92) de filtración.

9. Un cartucho para la preparación de una bebida, estando sellado el cartucho antes de su uso y que contiene uno o más ingredientes de bebida, siendo adecuado el cartucho para recibir, durante el uso, un medio acuoso que puede ponerse en contacto con el uno o más ingredientes de bebida para producir una bebida que puede extraerse del cartucho,

comprendiendo el cartucho:

caracterizado por que el cartucho además comprende:

- un filtro (8) que define una salida desde la cámara (6) de ingredientes de bebida; y

- una primera y una segunda constricción de flujo corriente abajo del filtro (8),

en donde el cartucho comprende un primer paso de flujo desde el filtro (8) hasta la primera constricción de flujo y un segundo paso de flujo desde el filtro (8) hasta la segunda constricción de flujo,

10. Un cartucho según la reivindicación 9, en donde la primera y la segunda constricciones de flujo se sitúan opuestas entre sí de modo que el primer y el segundo chorros de bebida impacten entre sí sustancialmente de frente; y/o

en donde un orificio (27, 127) de entrada de aire está situado en las proximidades de cada constricción de flujo y corriente abajo de las mismas, de modo que cada chorro de bebida pase sobre un orificio (27, 127) de entrada de aire.

11. Un cartucho según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 10, en donde el filtro (8) comprende una pared (81) de filtro.

12. Un cartucho según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en donde el filtro (8) comprende un elemento rígido que tiene una pluralidad de orificios (82) de filtración ubicados en el mismo; y/o en donde el filtro (8) comprende un elemento tubular que tiene una pluralidad de orificios (82) de filtración situados en el mismo.

13. Un cartucho según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en donde el cartucho está configurado para dirigir el medio acuoso que entra en la cámara (6) de ingredientes de bebida para que circule alrededor del filtro.

14. Un cartucho según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en donde la cámara (6) de ingredientes de bebida es anular, formando el filtro (8) al menos una parte de una superficie interior de la cámara (6) de ingredientes de bebida anular y, preferiblemente, el cuerpo (2) del cartucho está configurado para dirigir el medio acuoso que entra en la cámara (6) de ingredientes de bebida en un ángulo mayor que 45°, preferiblemente a 90° desde una dirección radial de la cámara anular (6) de ingredientes de bebida, de modo que se haga circular el medio acuoso alrededor de la cámara anular (6) de ingredientes de bebida.

15. Un cartucho según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el primer filtro (8) comprende una pluralidad de primeros orificios (82) de filtración y el segundo filtro (9), cuando está presente, comprende una pluralidad de segundos orificios (92) de filtración y en donde una dimensión crítica (siendo la dimensión más pequeña, por ejemplo, la anchura) de los primeros y/o segundos orificios (82, 92) de filtración es de 0,4 mm a 0,6 mm, preferiblemente 0,5 mm.