IT201800006242A1

IT201800006242A1 - Capsula per la preparazione di una bevanda a base di caffe'

Info

Publication number: IT201800006242A1
Application number: IT102018000006242A
Authority: IT
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2019-12-12
Also published as: US11939142B2; WO2019239248A1; AU2019285414A1; EP3807173A1; JP3244678U; CA3100951A1; US20210253336A1; AU2019285414B2; MX2020012677A; JP2021526485A

Description

DESCRIZIONE dell’invenzione industriale dal titolo:

“Capsula per la preparazione di una bevanda a base di caffè”

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo tecnico

La presente invenzione si riferisce in generale ai sistemi per la preparazione di bevande a base di caffè ed è stata sviluppata con particolare riferimento alle capsule contenenti precursori di tali bevande.

Stato della Tecnica

Vari sistemi per la preparazione di bevande a base di caffè, sia di tipo domestico sia di tipo vending, constano essenzialmente di due sotto-sistemi, concepiti per cooperare in modo da realizzare una bevanda oggetto di consumo.

Il primo sottosistema è costituito da una pluralità di capsule (o cartucce, secondo altre denominazioni correnti), che includono in genere un involucro di materiale impermeabile ai fluidi, atto a contenere il precursore della bevanda, ad esempio caffè torrefatto e macinato oppure caffè solubile.

Il secondo sottosistema è invece costituito da una cosiddetta “macchina da caffè”, ovverosia un apparecchio elettro-meccanico atto ad accogliere le suddette capsule e permettere l’infusione della bevanda, anche in pressione.

Una tipica macchina da caffè di questo tipo ha un circuito idraulico che include almeno una pompa, una caldaia ed un gruppo di infusione o di estrazione (“brewing unit”, secondo la corrente terminologia anglosassone), all’interno del quale viene di volta in volta caricata una capsula contenente il precursore della bevanda da preparare.

La figura 1 è un diagramma portata/pressione che esemplifica le caratteristiche di funzionamento tipiche di una pompa per macchine da caffè del tipo qui considerato. Il punto di lavoro della pompa è ottenuto come intersezione tra la caratteristica idraulica della pompa e quella della capsula inserita nella macchina stessa, ovvero nel suo circuito idraulico. Da questo discendono differenti portate e pressioni e, in ultima istanza, diverse caratteristiche chimico-fisiche della bevanda estratta.

La maggior parte dei gruppi di infusione delle macchine da caffè presenti sul mercato è contraddistinta dal fatto di avere una camera di alloggiamento della capsula a volumetria fissa: questo implica che la geometria e la tipologia costruttiva delle relative capsule debba essere anch’essa definita al momento della progettazione della macchina. Questa circostanza rappresenta un elemento di notevole rigidità commerciale, in quanto le dimensioni ed il correlato modo di funzionamento della capsula debbono rimanere sostanzialmente immutabili per quella particolare tipologia di macchina: in altre parole, per un produttore del sistema macchina capsule, non sarà possibile introdurre sul mercato nuove capsule aventi dimensioni diverse rispetto a quelle inizialmente proposte, salvo sviluppare nuove macchine adatte ad accogliere tali nuove capsule. Sarebbe certamente possibile realizzare macchine da caffè aventi un gruppo di infusione predisposto per definire una camera di alloggiamento a volumetria variabile, in modo da poter ricevere al proprio interno capsule di diverse dimensioni e/o formati: questo comporterebbe però un aumento significativo della complessità costruttiva e di funzionamento della macchina, nonché dei suoi costi.

Su tali basi, le macchine da caffè comunemente disponibili in commercio hanno quindi un gruppo di infusione con una camera a volume fisso ed il loro circuito idraulico è sostanzialmente progettato in modo da poter far fronte a due condizioni di impiego “limite”, in termini di portate/pressioni. Per meglio chiarire tale aspetto, in figura 2 sono esemplificati i punti di funzionamento delle due tipologie di capsule attualmente disponibili in commercio che, per le loro caratteristiche di funzionamento, rappresentano le due suddette condizioni limite, ovvero:

i) una capsula di tipo “caffè espresso”, ovvero destinata ad essere estratta con un tempo di contatto tipico acqua/caffè pari a circa 30 grammi / 30 secondi, a pressioni tipiche di circa 8 bar, con concentrazione pari a circa 5 – 8°Brix compresa tra circa il 18% ed il 24%;

ii) una capsula di tipo “the solubile”, ovvero destinata ad essere estratta a bassa pressione e con elevata portata.

L’unità di misura Brix esprime la quantità delle sostanze allo stato solido dissolte in un liquido, mentre con percentuale di estrazione si intende il residuo secco della bevanda (ovvero il peso del residuo ottenuto dopo essiccazione della bevanda a temperatura di 103°C fino a costanza di peso), rapportato in percentuale al peso del caffè tostato e macinato utilizzato per la preparazione.

Le capsule concepite per operare con una data macchina da caffè con camera di infusione a volume fisso debbono avere dimensioni tali da permettere di alloggiare alternativamente un precursore da infusione o un precursore solubile, ed in particolare:

i) un quantitativo di caffè utile ad estrarre una dose di caffè espresso, che è tipicamente compreso nel campo 5-10 grammi (g) di polvere di caffè torrefatto e macinato per una dose di bevanda di 30-40 g; oppure

ii) un quantitativo di polvere di prodotto solubile atto a realizzare bevande come the, latte in polvere reidratato, ginseng, eccetera, in dosi indicative pari a 80-150 g di bevanda.

Nei casi più diffusi il volume utile di tali capsule è compreso tra i 15 e i 30 centimetri cubi (cm<3>), con una geometria sostanzialmente tronco-conica.

Esiste almeno una ulteriore tipologia di bevanda a base di caffè molto diffusa, ovverosia il prodotto liquido noto come “caffè filtro”, largamente consumato nel Nord Europa, negli Stati Uniti ed in Canada. Il caffè filtro è una bevanda a base di caffè macinato che viene tipicamente ottenuta tramite percolazione, ovverosia facendo attraversare il caffè macinato da un flusso abbondante di acqua calda, in assenza di pressione o con modesta pressione, a seconda che la bevanda venga preparata manualmente oppure usando un percolatore. Il caffè macinato può essere trattenuto da un apposito filtro oppure essere contenuto in una grossa cialda in carta filtro.

Il caffè filtro ha tipicamente le seguenti caratteristiche:

- dose di bevanda: 150-300 g;

- pressione di estrazione: 0-1 bar circa;

- tempo di estrazione: 60 secondi circa;

- dose di polvere di caffè torrefatto e macinato: 9-14 g;

- concentrazione pari a circa 1 – 1,5 °Brix;

- percentuale di estrazione compresa circa tra il 18% ed il 24%.

La tabella che segue riassume per brevità i valori tipici di caffè espresso, the solubile e caffè filtro sinora considerati.

TABELLA 1

Al fine di fornire un maggior beneficio al consumatore nasce l’esigenza di aumentare il numero di possibili bevande a base di caffè in un sistema a capsule preesistente, ovverosia estendere tale potenzialità a beneficio del consumatore anche alla preparazione di una bevanda tipo caffè filtro, ovvero contraddistinta da un risultato organolettico simile a quello del caffè filtro. Come sopra spiegato, ciò dovrebbe essere fatto senza aumentare le dimensioni volumetriche della capsula, al fine di evitare di:

- dover incrementare eccessivamente il peso di riempimento, nel caso delle capsule per caffè espresso, generando in tal caso bevande eccessivamente estratte e forti, e

- dover sviluppare, ed in seguito commercializzare, macchine da caffè con diverse cavità di alloggiamento di capsule aventi dimensioni differenziate, una per ciascun tipo di precursore di bevanda a base di caffè (caffè espresso, caffè solubile, caffè filtro).

Come in precedenza spiegato, le macchine da caffè con camera a volume fisso usualmente disponibili in commercio sono concepite per gestire i due “estremi” rappresentati da una preparazione di caffè espresso ed una preparazione di the solubile. Si apprezzerà però che la predisposizione di capsule in grado di erogare una dose di bevanda con un risultato in tazza simile a quello del caffè filtro, che rispetti livelli qualitativi e di gusto mediamente accettabili, può essere difficilmente raggiungibile in un sistema tipicamente previsto per operare con capsule per espresso e capsule per precursori completamente solubili.

La miscelazione di caffè macinato e di caffè solubile, all’interno di una capsula o cartuccia, è già stata proposta in passato, ma con volumi relativamente elevati delle due componenti, spesso miscelate direttamente tra loro.

La stessa Richiedente ha sperimentato il risultato della miscelazione di caffè torrefatto e macinato con caffè di tipo solubile o “istantaneo” o instant (sia di tipo “freeze dry” che “spray dry”), dove:

con “caffè torrefatto e macinato” si intende il prodotto primario della torrefazione del caffè crudo macinato; tale prodotto non è ancora stato oggetto di estrazione acquosa;

con “caffè solubile” o “caffè istantaneo” si intende il residuo secco dell’infuso di caffè privato dalle componenti acquose, in grado - se ricostituito - di formare una bevanda il cui unico ingrediente - oltre l’acqua - è appunto il caffè.

Nella combinazione delle due tipologie di caffè in questione la componente solubile viene ad assumere la funzione - data la sua elevata resa per singola unità fluida di bevanda (% estrazione almeno pari al 50%) e data la volumetria relativamente ristretta della camera di infusione della capsula (non superiore a 30 cm<3>) - di permettere con un ridotto quantitativo in peso di estendere la dose di bevanda al di sopra dei 150 g, fino ai 300 g. Il caffè torrefatto e macinato assume invece la funzione di intervenire a livello organolettico, riducendo i tipici gusti della componente solubile e riconducendo la bevanda ad un gusto simile al caffè filtro classico.

Nel corso della sperimentazione condotta dalla Richiedente le capsule sono state testate su macchine da caffè di tipo standard, del tipo in precedenza indicato, idonee alla preparazione di caffè espresso e the solubile. Nel corso di tale fase della sperimentazione si sono riscontrati, con elevata frequenza, casi anomali e casuali di fallimenti tecnici (ovvero di funzionamento considerato non accettabile della macchina), nei quali la pressione all’interno della capsula si incrementava notevolmente rispetto al valore di progetto (circa 1 bar), determinando di conseguenza punti di lavoro molto distanti dalla condizione tipica prevista per una bevanda tipo caffè filtro. Il concetto è schematizzato nel diagramma portata/pressione di figura 3, nella quale sono evidenziati il punto di lavoro atteso per la preparazione di una bevanda tipo caffè filtro, ed il punto di lavoro corrispondente ad un tipico evento anomalo di funzionamento, contraddistinto da un notevole aumento di pressione (indicativamente circa 5 bar) all’interno della capsula. Un tale evento anomalo rappresenta evidentemente una non conformità sia funzionale sia organolettica, poiché:

- il consumatore deve attendere molto tempo per ottenere una tazza di una bevanda avente un risultato organolettico simile a quello del caffè filtro da circa 150-300 g, e

- in conseguenza della pressione e del tempo di contatto molto elevati, il profilo sensoriale ed organolettico della bevanda risultante varia in modo significativo rispetto a quello atteso.

La non sistematicità di questi eventi anomali di funzionamento, e quindi la non controllabilità del processo, complica ulteriormente la situazione.

Sommario e sintesi

Nei suoi termini generali, la presente invenzione si propone di risolvere gli inconvenienti legati al verificarsi di eventi anomali del tipo indicato. In tale ambito, l’invenzione si propone di realizzare una capsula di struttura semplice, economica ed affidabile, atta a consentire la preparazione di una bevanda tipo caffè filtro, ovvero contraddistinta da un gusto e/o un risultato organolettico simile a quello del caffè filtro, di adeguata qualità anche su macchine da caffè concepite principalmente per operare con capsule destinate alla preparazione di caffè espresso e capsule destinate all’ottenimento di bevande a partire da precursori solubili. Un altro scopo dell’invenzione è quello di consentire l’ottenimento di una bevanda del tipo indicato di qualità soddisfacente, mediante capsule che contengono una quantità complessiva relativamente contenuta del precursore, particolarmente una quantità complessiva non superiore a circa 12 g, preferibilmente non superiore a 10 g.

Questi ed altri scopi ancora, che risulteranno chiari in seguito, sono raggiunti secondo la presente invenzione da una capsula per la preparazione di una bevanda a base di caffè avente le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni allegate, che costituiscono parte integrante dell’insegnamento tecnico qui fornito in relazione all’invenzione.

Formano altresì oggetto dell’invenzione un metodo per l’ottenimento di una tale capsula, ed un sistema per la preparazione di bevande utilizzante una tale capsula.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori scopi, caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue, effettuata con riferimento ai disegni annessi, forniti a puro titolo di esempio non limitativo, nei quali:

- la figura 1 è un diagramma semplificato portata/pressione volto ad esemplificare la curva caratteristica di funzionamento tipica di una pompa di una generica macchine da caffè a capsule, avente una camera di preparazione a volume fisso;

- la figura 2 è un diagramma simile quello di figura 1, in cui sono evidenziate due condizioni di funzionamento tipiche, rappresentate dalla preparazione di un caffè espresso ed un the solubile;

- la figura 3 è un diagramma simile quello di figura 1, in cui sono evidenziate una condizione di funzionamento atteso ed una condizione di funzionamento anomala nel caso di preparazione di una bevanda tipo caffè filtro;

- la figura 4 è una vista prospettica, schematica e sezionata, di una capsula in accordo a possibili forme di attuazione dell’invenzione, priva del relativo contenuto;

- la figura 5 è una vista schematica in sezione di una capsula in accordo a prime possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- la figura 6 è una vista schematica in sezione di una capsula in accordo a seconde possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- la figura 7 è una vista simile quella di figura 6, con la relativa capsula priva di contenuto;

- la figura 8 è una vista prospettica schematica di un setto divisore utilizzabile in capsule in accordo a possibili forme di attuazione dell’invenzione;

- la figura 9 è una rappresentazione schematica di una sequenza di operazioni di un metodo per la realizzazione di una capsula in accordo a possibili forme di attuazione dell’invenzione; e

- la figura 10 è una rappresentazione schematica di una macchina per la preparazione di bevande idonea all’utilizzo di capsule in accordo all’invenzione.

Descrizione di forme di attuazione preferite

Il riferimento ad una forma di attuazione all’interno di questa descrizione sta ad indicare che una particolare configurazione, struttura, o caratteristica descritta in relazione alla forma di attuazione è compresa in almeno una forma di attuazione. Quindi, frasi come “in una forma di attuazione”, “in varie forme di attuazione” e simili, eventualmente presenti in diversi luoghi di questa descrizione, non sono necessariamente riferite alla stessa forma di attuazione. Inoltre, particolari conformazioni, strutture o caratteristiche definite all’interno di questa descrizione possono essere combinate in ogni modo adeguato in una o più forme di attuazione, anche differenti da quelle raffigurate. I riferimenti numerici e spaziali (quali “superiore”, “inferiore”, “alto”, “basso”, eccetera) qui utilizzati sono soltanto per comodità e non definiscono dunque l’ambito di tutela o la portata delle forme di attuazione. Nelle figure sono utilizzati medesimi numeri di riferimento per indicare elementi analoghi o tra loro tecnicamente equivalenti.

In figura 4 è illustrata, a scopo esemplificativo, la struttura generale di una capsula (o cartuccia, secondo altra definizione corrente) idonea per l’implementazione della presente invenzione. La capsula, indicata con 1, definisce una camera 2 destinata a contenere una dose di un precursore suscettibile di formare un prodotto liquido tramite acqua e/o vapore. In varie forme di attuazione, la camera 2 ha un volume compreso tra 15 cm<3 >e 30 cm<3>, preferibilmente tra 17,20 cm<3 >e 26,90 cm<3>. Come si vedrà, nel caso qui considerato, il precursore comprende due diverse sostanze, ed in particolare caffè solubile e caffè torrefatto e macinato, entrambi in forma pulverulenta.

La struttura della capsula 1 è nel complesso conformata sostanzialmente come vaschetta o piccolo bicchierino, e comprende un corpo 3 con una parete periferica o circonferenziale 4, una sommità 5 ed un fondo 6. Nell’esempio, la sommità 5 ed il fondo 6 sono pareti generalmente trasversali - qui definite solo per semplicità anche “parete superiore” e “parete di fondo” - che chiudono assialmente il corpo 3 in corrispondenza delle estremità opposte della parete circonferenziale 4.

In varie forme di attuazione la capsula 1 è una capsula chiusa a tenuta ermetica, con una parete superiore 5 che è costituita da una lamina di sigillatura, mentre la parete di fondo 6 è priva di aperture ed è formata di pezzo con la parete circonferenziale 4. Ciò non costituisce comunque caratteristica essenziale, in quanto anche la parete di fondo potrebbe essere configurata come parte distinta rispetto al corpo 3, ad esempio in forma di lamina o fondello applicato ad un corpo 3 aperto inferiormente.

In varie forme di attuazione il corpo 3 è generalmente semirigido, formato con materiale impermeabile all’acqua ed avente preferibilmente proprietà barriera rispetto all’ossigeno ed all’umidità, ad esempio un materiale plastico stampabile ad iniezione o termoformabile; non è comunque esclusa dall’ambito dell’invenzione una realizzazione del corpo 3 con un materiale a base di alluminio o con un materiale di tipo compostabile. La lamina che realizza la parete 5 è preferibilmente costituita da un materiale in foglio flessibile, eventualmente multistrato, particolarmente ma non esclusivamente a base di alluminio. Anche il corpo 3 può avere una struttura a strati.

La parete 5 è assicurata, ad esempio tramite termosaldatura o incollaggio, alla parete 4 in corrispondenza di una sua flangia anulare superiore 7, che circonda la parte di bocca del corpo 3 e che si estende trasversalmente verso l’esterno rispetto ad un asse centrale A della capsula 1, in corrispondenza dell’estremità superiore della parete 4. La capsula 1 ha quindi forma asimmetrica, rispetto ad un piano passante per la flangia 7. Nell’esempio, essendo la capsula 1 una capsula sigillata, la lamina che realizza la parete 5 è impermeabile ed assicurata a tenuta alla flangia 7, almeno in corrispondenza della superficie superiore di quest’ultima.

Nel caso esemplificato il corpo 3 presenta una conformazione a tazza o a vaschetta divergente a partire dal fondo 6 verso l'estremità chiusa dalla lamina 5. Di preferenza, tale conformazione divergente è una conformazione sostanzialmente troncoconica, peraltro non imperativa, in quanto la capsula 1 può presentare nel suo complesso forme diverse. Nell’esempio non limitativo raffigurato, il fondo 6 è piano o sostanzialmente piano, ma in altre forme di attuazione il fondo può avere una conformazione a volta concava, con la concavità di tale volta diretta verso l'esterno della capsula 1. Anche in questo caso, la scelta di tale conformazione non ha carattere imperativo, in quanto la capsula 1 potrebbe avere - ad esempio - una parete di fondo 6 a volta con concavità rivolta verso l'interno della capsula 1, o ancora un fondo variamente sagomato.

In generale, è preferibile che la parete di estremità con area maggiore, qui rappresentata dalla parete 5, realizzi il lato di ingresso ai fini dell’immissione nella capsula 1 di acqua e/o vapore in pressione, mentre la parete di estremità con area minore, qui rappresentata dalla parete 6, realizzi il lato di uscita della bevanda dalla capsula 1.

La capsula 1, e quindi una relativa macchina da caffè, può essere concepita in modo che la lacerazione o la perforazione del lato di uscita (parete 6) possa determinarsi a seguito dell'introduzione di acqua e/o vapore in pressione all'interno della capsula 1 attraverso il lato di ingresso (parete 5). In alternativa, la lacerazione o la perforazione del lato di uscita può intervenire “a freddo”, a seguito di un'azione di perforazione da parte di una o più punte di un dispositivo di foratura associato al porta-capsula del gruppo di infusione della macchina da caffè; tale lacerazione o perforazione può avvenire prima, insieme o dopo la lacerazione o perforazione del lato di ingresso da parte di una o più punte di un dispositivo di foratura superiore, associato all’iniettore del gruppo di infusione, anche prima che si determini l'afflusso di acqua e/o vapore all'interno della capsula 1.

Come detto, la camera 2 della capsula 1, destinata al contenimento del precursore, ha un volume compreso tra 15 cm<3 >e 30 cm<3>, preferibilmente compreso tra 17,20 cm<3 >e 26,90 cm<3>. Le caratteristiche del precursore della bevanda in seguito descritte si intendono correlate ad una camera 2 inclusa in tali dimensioni. Inoltre, come già accennato, il precursore comprende caffè torrefatto e macinato e caffè solubile. Di preferenza, la capsula in accordo all’invenzione contiene unicamente tali due sostanze, in una quantità complessiva non superiore a 12 g, molto preferibilmente non superiore a 10 g.

In accordo ad un aspetto dell’invenzione, fatto 100% il peso totale del precursore, almeno il 51% -preferibilmente almeno il 56%, molto preferibilmente almeno il 60% - è rappresentato da caffè torrefatto e macinato, ed il complemento a 100% è rappresentato da caffè solubile. In varie forme di attuazione, il peso totale del precursore è compreso tra 5 g e 12 g, molto preferibilmente tra 7 g e 10 g, dei quali tra 4 g e 8,5 g in caffè torrefatto e macinato e tra 1 g e 3,5 g in caffè solubile.

Riferendosi anche alla figura 5, le due componenti del precursore sono disposte in due strati, e segnatamente uno strato di caffè torrefatto e macinato GC ed uno strato di caffè solubile SC.

In accordo ad un altro aspetto dell’invenzione, lo strato di caffè torrefatto e macinato GC è disposto in corrispondenza del lato di uscita della capsula 1, ovvero nella parte inferiore della camera 2, mentre lo strato di caffè solubile SC è disposto in corrispondenza del lato di ingresso della capsula 1, ovvero nella parte superiore della camera 2, o comunque al di sopra dello strato GC.

A seguito delle analisi sperimentali menzionate nella parte introduttiva della presente descrizione, gli inventori hanno sorprendentemente rilevato che - in caso di miscelazione tra le due citate componenti del precursore -il caffè solubile, invece di sciogliersi in maniera ordinata per primo (avendo esso un maggiore potenziale di solubilità) e lasciare la seconda parte dell’estrazione al caffè macinato, tendeva a sciogliersi in maniera antagonistica assieme al caffè macinato, contribuendo con ciò a causare un incremento di pressione ed una riduzione di portata (spostando il punto di lavoro della pompa, come spiegato in relazione alla figura 3).

Conformemente ad un aspetto dell’invenzione, tale problematica viene ridotta in parte dalla particolare dislocazione delle due componenti del precursore, disposte a strati, con lo strato SC più prossimo al lato di ingresso dell’acqua nella capsula 1, e con lo strato GC più prossimo al lato di uscita della bevanda: in questo modo è consentita una ordinata reazione, prima del caffè solubile e poi del caffè torrefatto e macinato.

La ripetibilità di questa corretta sequenza di solubilizzazione ed estrazione del caffè viene ulteriormente accresciuta, in accordo ad un ulteriore aspetto dell’invenzione, rendendo lo strato GC più densificato o compatto o pressato rispetto allo strato SC. A tale scopo, di preferenza, il caffè dello strato GC è densificato nella parte inferiore della capsula, ovvero verso il lato di uscita, con un rapporto peso/volume espresso in g/cm<3 >che è compreso tra 0,30 e 0,60, preferibilmente compreso tra 0,33 e 0,50, ancora più preferibilmente tra 0,38 e 0,49.

In varie forme di attuazione, lo strato GC occupa tra il 64% ed il 74% del volume totale della camera 2, preferibilmente tra il 65% e il 72%, ed ancora più preferibilmente tra il 68% e il 69%.

E’ invece preferibile che il caffè dello strato SC non venga sostanzialmente densificato o pressato all’interno del corpo capsula. Oltre a favorire la reazione ordinata di cui sopra, la densificazione dello strato GC consente di disporre superiormente ad esso uno spazio libero atto ad essere occupato dal caffè solubile dello strato SC. La densificazione consente anche alla polvere di caffè dello strato GC di riempire completamente il volume ad essa riservato, senza presentare rarefazioni che potrebbero causare una estrazione non ottimale.

In accordo ad un ulteriore aspetto dell’invenzione, la problematica in precedenza citata viene ulteriormente ridotta grazie al fatto che le dimensioni medie delle particelle dello strato di caffè solubile SC sono maggiori rispetto alle dimensioni medie delle particelle dello strato GC di caffè torrefatto e macinato.

In tale ambito generale, è preferibile che la granulometria o distribuzione dimensionale delle particelle (particle size distribution) dello strato GC valutata in x50 (ovvero come mediana delle dimensioni delle particelle, secondo raccomandazioni ISO) sia compresa tra 350 micron e 800 micron. Dall’altro lato, la granulometria in x50 per il caffè dello strato SC è preferibilmente compresa tra 1000 e 5000 micron, più preferibilmente tra 2000 e 4000 micron, ed ancor più preferibilmente tra 3000 e 4000 micron. Come si nota, di preferenza, le dimensioni medie dei granuli del caffè solubile sono decisamente maggiori rispetto alle dimensioni medie dei granuli del caffè torrefatto e macinato.

I due strati GC e SC possono essere posti direttamente l’uno sopra l’altro, come raffigurato schematicamente in figura 5. In forme di attuazione preferenziali, tuttavia, i due strati possono essere mantenuti distinti tra loro mediante un setto separatore poroso, ovvero permeabile all’acqua, quale quello indicato con 10 in figura 6. Come visibile anche in figura 7, la presenza di un tale setto suddivide la camera 2 in una sottocamera inferiore 2’ ed una sottocamera superiore 2”, nelle quali si trovano i due strati GC e SC, rispettivamente.

Il setto 10 interposto tra i due strati GC e SC evita il contatto o la miscelazione tra i due tipi di caffè, accrescendo ulteriormente la corretta sequenza di solubilizzazione ed estrazione delle sostanze. Tale effetto di separazione risulta particolarmente utile anche nel corso delle fasi che precedono la preparazione della bevanda, e segnatamente durante la movimentazione delle capsule che avviene in fase logistica (ad esempio nel corso del loro confezionamento in scatole, dello spostamento in ambienti di stoccaggio, del trasporto sui luoghi di vendita, del caricamento su scaffali nei punti vendita, eccetera).

Il setto 10 può eventualmente contribuire a mantenere il caffè dello strato GC nella sua condizione densificata o pressata.

Come detto, il setto separatore 10 è poroso o comunque permeabile all’acqua, e può essere ad esempio configurato come elemento stampato ad iniezione, oppure come foglio di carta porosa, o come foglio di tessuto non tessuto. Materiali plastici preferibili sono il polipropilene (PP), il polietilene (PE) o il polietilene tereftalato (PET). Il setto 10 viene naturalmente stampato o tranciato da foglio nella forma idonea all’inserimento all’interno della camera 2 della capsula 1.

Il setto può essere saldato o montato ad incastro sul corpo 3, oppure semplicemente appoggiato sullo strato inferiore GC di caffè torrefatto e macinato.

Nel caso raffigurato nelle figure 6 e 7 è utilizzato un setto separatore 10 che è sagomato in forma di disco piatto, come in figura 8, ottenibile ad esempio tramite fustellatura da un foglio di materiale permeabile, ad esempio un foglio di carta porosa o un foglio di tessuto non tessuto. In una tale configurazione, ad esempio, il setto 10 può essere incastrato, anche con leggera deformazione, rispetto alla parete 4 del corpo 3, oppure semplicemente appoggiato sopra lo strato GC.

Il setto separatore potrebbe comunque avere forma diversa da quella esemplificata in figura 8.

Prove pratiche effettuate dalla Richiedente hanno consentito di appurare come le capsule in accordo all’invenzione consentano di ottenere gli effetti desiderati, sia in termini di affidabilità nel corso della preparazione, sia in termini di livelli qualitativi e di gusto della bevanda.

A seguito del loro confezionamento, le capsule oggetto di prova sono state sollecitate meccanicamente, impartendo 30 rotazioni di 180° ad un contenitore delle dimensioni di 41x37x35 centimetri contenente 100 capsule. I corpi delle capsule trattate erano analoghi a quelli di tre tipologie di capsule già attualmente commercializzate dalla Richiedente, ed in particolare capsule note commercialmente con i nomi “A Modo Mio”, “Firma” e “Blue”, contraddistinte da volumi di contenimento pari a circa 17,3 cm<3>, 20,6 cm<3 >e 26,8 cm<3>, rispettivamente.

Le capsule in questione, contenenti il precursore di bevanda secondo quanto indicato, sono state sottoposte ad erogazione utilizzando macchine da caffè “Minù”, “LF400” e “LB2317”, commercializzate dalla Richiedente, rispettivamente per le suddette serie di capsule “A Modo Mio”, “Firma” e “Blue”, e concepite dal punto di vista progettuale per gestire i rispettivi “estremi” in precedenza citati, rappresentati da capsule per la preparazione di caffè espresso e capsule per la preparazione di the solubile. La tabella che segue evidenzia, per ciascuno dei tre tipi di capsule utilizzate, il volume V1 occupato dallo strato GC.

TABELLA 2

Test 1

Le capsule di volume pari a 26,8 cm<3 >contenevano 1,5 g di caffè solubile, con x50 pari a 3000 micron, e 7 g di caffè torrefatto e macinato, con x50 pari a 450 micron. Le due componenti erano miscelate tra loro, e quindi in assenza di setto separatore. 100 di queste capsule sono state sottoposte ad erogazione su macchine LB2317. Nel 20% dei casi si sono verificate condizioni anomale di erogazione del tipo indicato con riferimento alla figura 3 in precedenza discussa, reputate non accettabili.

Test 2

Le capsule di volume pari a 26,8 cm<3 >contenevano uno strato superiore di 1,5 g di caffè solubile, con x50 pari a 3000 micron, ed uno strato inferiore di 7 g di caffè torrefatto e macinato, con x50 pari a 800 micron. I due strati erano sovrapposti in assenza di setto separatore (come alla figura 5). 100 di queste capsule sono state sottoposte ad erogazione su macchine LB2317. Non si sono verificate condizioni anomale, con tutte le erogazioni reputate accettabili.

Test 3

Le capsule di volume pari a 20,6 cm<3 >contenevano uno strato superiore di 1,5 g di caffè solubile, con x50 pari a 3000 micron, ed uno strato inferiore di 7 g di caffè torrefatto e macinato, con x50 pari a 450 micron. I due strati erano sovrapposti in assenza di setto separatore (come alla figura 5). 100 di queste capsule sono state sottoposte ad erogazione su macchine LF400. Non si sono verificate condizioni anomale, con tutte le erogazioni reputate accettabili.

Test 4

Le capsule di volume pari a 17,3 cm<3 >contenevano uno strato superiore di 1,5 g di caffè solubile, con x50 pari a 3000 micron, ed uno strato inferiore di 5,5 g di caffè torrefatto e macinato, con x50 pari a 450 micron. I due strati erano sovrapposti in assenza di setto separatore (come alla figura 5). 100 di queste capsule sono state sottoposte ad erogazione su macchine Minù. Non si sono verificate condizioni anomale, con tutte le erogazioni reputate accettabili.

Test 5

Le capsule di volume pari a 26,8 cm<3 >contenevano uno strato superiore di 1,5 g di caffè solubile, con x50 pari a 3000 micron, ed uno strato inferiore di 7 g di caffè torrefatto e macinato, con x50 pari a 450 micron. I due strati erano sovrapposti in presenza di setto separatore (come alla figura 6). 100 di queste capsule sono state sottoposte ad erogazione su macchine LB2317. Non si sono verificate condizioni anomale, con tutte le erogazioni reputate accettabili.

Test 6

Le capsule di volume pari a 26,8 cm<3 >contenevano uno strato superiore di 1,5 g di caffè solubile, con x50 pari a 3000 micron, ed uno strato inferiore di 8 g di caffè torrefatto e macinato, con x50 pari a 450 micron. I due strati erano sovrapposti in assenza di setto separatore (come alla figura 5). 100 di queste capsule sono state sottoposte ad erogazione su macchine LB2317. Non si sono verificate condizioni anomale, con tutte le erogazioni reputate accettabili.

Dai risultati del Test l si evince come la miscelazione tra le due componenti del precursore determini una elevata incidenza di situazioni anomale di erogazione. Per contro, tutti gli altri test dimostrano come le capsule in accordo all’invenzione consentano di risolvere tale problematica, garantendo al contempo una qualità soddisfacente della bevanda ottenuta.

In figura 9 è esemplificata una possibile sequenza di ottenimento di una capsula in accordo all’invenzione. Dopo l’ottenimento del corpo 3 (ad esempio tramite stampaggio o termoformatura), come alla parte a) di figura 9, all’interno dello stesso viene immessa la quantità dosata di caffè torrefatto e macinato destinata a costituire lo strato GC, come alla parte b) della figura. La parte c) della figura esemplifica la fase successiva in cui, tramite un organo di pressatura meccanica, lo strato GC viene densificato all’interno del corpo 3: in tal modo, il volume originariamente occupato dal caffè in polvere dello strato GC si riduce. In varie forme di attuazione, l’organo di pressatura viene introdotto all’interno del corpo 3 almeno sino al 50% dell’altezza complessiva del corpo stesso (intesa come distanza tra la parete inferiore 6 e la flangia 7, vedere figura 4).

La parte d) di figura 9 esemplifica la successiva fase opzionale di posizionamento del setto 10 all’interno del corpo 3, al di sopra dello strato GC, cui segue l’immissione della quantità dosata di caffè solubile destinata a costituire lo strato GC, come alla parte e) di figura 9. Il processo ha termine con l’apposizione della parete o lamina di sigillatura superiore 5, ad esempio termosaldata alla flangia 7 del corpo 3. Eventualmente, la sigillatura può essere realizzata in modo da produrre il vuoto all’interno della capsula 1, oppure immettendovi un gas inerte (ad esempio N2 o N2O o CO<2>), particolarmente per preservare il precursore nel tempo.

Si noti che le fasi c) e d), di pressatura dello stato GC e di posizionamento del setto 10, possono essere effettuate con una sequenza inversa (ovvero prima posizionando il setto e poi premendo il setto e lo strato GC verso il basso), oppure essere sostituiti da un’unica operazione, ad esempio attrezzando l’organo di pressatura P in modo da portare esso stesso il setto 10 all’interno del corpo 3 e rilasciarlo sullo strato GC al termine della sua pressatura.

Nella figura 10 è rappresentata in forma schematica una macchina da caffè utilizzabile in un sistema secondo l’invenzione. La macchina, indicata complessivamente con M, ha un circuito idraulico includente un gruppo di infusione 100 (che dal punto di vista idraulico è sostanzialmente equivalente ad uno strozzatore), che è configurata per erogare una bevanda verso un contenitore di raccolta 102, quale una tazza o simile.

In varie forme di attuazione, il gruppo 100 comprende due parti, delle quali almeno una mobile rispetto all’altra, particolarmente un iniettore 100’ ed un portacapsula 100”, con quest’ultimo che definisce un alloggiamento di volume fisso, atto a ricevere almeno parzialmente una capsula 1. Il citato alloggiamento ha di preferenza un volume non superiore a 30 cm<3>.

Almeno uno tra l’iniettore 100’ ed il porta-capsula 100” è spostabile, di modo che le due parti possano essere portate in una posizione di caricamento o apertura, nella quale la capsula 1 può raggiungere il suddetto alloggiamento, ed una posizione di chiusura o erogazione, nella quale le due parti del gruppo 100 definiscono una camera di infusione, in cui è contenuta la capsula 1 che può essere fatta attraversare da un flusso di acqua. A tale scopo, in varie forme di attuazione, almeno una delle due parti del gruppo può includere uno o più elementi di apertura (ad esempio in forma di punte) per causare la lacerazione o la foratura di almeno una delle due pareti di estremità 5 e 6 della capsula 1.

La macchina M comprende una pompa elettrica 103, suscettibile di forzare l’acqua necessaria alla preparazione di una bevanda verso il gruppo 100 ad una pressione almeno pari a 4 bar o superiore. La pompa 103 ha l'ingresso collegato ad un serbatoio d'acqua 104 tramite una condotta di aspirazione 105, sulla quale può essere interposto un flussimetro 106, ad esempio del tipo a turbina, per fornire segnali elettrici (impulsi) indicativi della portata d'acqua aspirata dalla pompa 103. La pompa 103 può essere una pompa elettrica a vibrazione, oppure una pompa azionata da un motore elettrico 107.

L'acqua in pressione emessa in uscita dalla pompa 103 perviene ad un dispositivo riscaldatore elettrico o caldaia 109, e da questo prosegue verso il gruppo di infusione 100. Fra il dispositivo riscaldatore 109 ed il gruppo di infusione 100 è preferibilmente interposta almeno una valvola idraulica unidirezionale 110 normalmente chiusa, atta a consentire un flusso d'acqua verso il gruppo di infusione 100 quando la pressione dell'acqua proveniente dalla pompa 103 supera un valore di soglia predeterminato, pari ad esempio a 2 bar.

In varie forme di attuazione la macchina può essere provvista di una valvola di scarico, indicata con 112, ad esempio a due vie e due posizioni, preferibilmente avente un ingresso 12IN collegato fra l'uscita della valvola unidirezionale 110 e l'ingresso del gruppo di infusione 100, ed un'uscita 12OUT collegata ad un recipiente di scolo 111, quale ad esempio un vassoio o cassetto raccogli-gocce. In varie forme di attuazione, la valvola 112 è un’elettrovalvola che comprende un solenoide di eccitazione 12a, collegato ad un'unità di controllo CU della macchina M tramite un'apposita linea elettrica 113. In altre forme di attuazione, invece, la valvola 112 è una valvola a pilotaggio idraulico, ed il circuito è modificato di conseguenza.

La capsula in accordo all’invenzione può essere priva di elementi filtranti interni in corrispondenza del suo lato di uscita, come nei casi sinora esemplificati. Ciò è possibile quando il dispositivo di foratura associato alla parte del gruppo di infusione destinato a forare tale parete (tipicamente il dispositivo di foratura associato ad u porta-capsula 100”) è predisposto per evitare il passaggio all’esterno della capsula di particelle di caffè non solubili nel corso dell’erogazione della bevanda. Tuttavia, in altre forme di attuazione, all’interno della camera 2, tra lo strato di caffè GC e la parete di uscita 6 destinata alla perforazione o alla lacerazione, può essere disposto almeno un elemento filtrante, al fine di prevenire la suddetta fuoriuscita di particelle non solubili.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche della presente invenzione, così come chiari risultano i suoi vantaggi. E’ chiaro che numerose varianti sono possibili per la persona esperta del ramo alla capsula descritta a titolo di esempio, senza per questo uscire dall’ambito dell’invenzione così come definita nelle rivendicazioni che seguono.

Si segnala, ad esempio, che la capsula in accordo all’invenzione può anche avere almeno una delle sue pareti di estremità - quale ad esempio la parete inferiore o di fondo - provvista di uno o più passaggi preformati e/o includere una parete permeabile all’acqua (ad esempio in carta filtro o un tessuto non tessuto), anche chiusi da una pellicola atta a lacerarsi al raggiungimento di una data pressione d’acqua e/o vapore all’interno della capsula stessa.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Una capsula per l’estrazione di una bevanda a base di caffè, avente un corpo di capsula (3) formato con materiale impermeabile all’acqua, il corpo di capsula (3) definendo una camera (2) all’interno della quale si trova un precursore della bevanda che comprende caffè solubile e caffè torrefatto e macinato, il corpo di capsula (3) essendo configurato in modo da avere una parete di ingresso (5), per l’immissione di acqua in pressione all’interno del corpo di capsula (3), ed una parete di uscita (6), per la fuoriuscita della bevanda dal corpo di capsula (3), in cui almeno il 51% in peso del precursore è caffè torrefatto e macinato avente una granulometria espressa in x50 compresa tra 350 e 800 micron, in cui il complemento a 100% in peso del precursore è caffè solubile avente una granulometria espressa in x50 compresa tra 1000 e 5000 micron, in cui il caffè torrefatto e macinato è disposto a formare un primo strato (GC) nella parte inferiore del corpo di capsula (3), ovverosia in corrispondenza della parete di uscita (6), ed il caffè solubile (SC) è disposto a formare un secondo strato (SC) nella parte superiore del corpo di capsula, ovvero in corrispondenza della parete di ingresso (5) e/o al di sopra del primo strato (GC), in cui il primo strato di caffè torrefatto e macinato (GC) è densificato, o pressato, all’interno del corpo di capsula (3), ed il secondo strato di caffè solubile (SC) è all’interno del corpo capsula (3) sostanzialmente non densificato o pressato.
2. La capsula secondo la rivendicazione 1, in cui il primo strato di caffè torrefatto e macinato (GC) è densificato con rapporto peso/volume espresso in g/cm<3 >che è compreso tra 0,30 e 0,60, preferibilmente compreso tra 0,33 e 0,50, ancora più preferibilmente tra 0,38 e 0,49.
3. La capsula secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui la camera (2) del corpo di capsula (3) ha un volume compreso tra 15 cm<3 >e 30 cm<3>, preferibilmente tra 17,20 cm<3 >e 26,90 cm<3>.
4. La capsula secondo la rivendicazione 3, in cui il primo strato di caffè torrefatto e macinato (GC) occupa tra il 64% ed il 74% del volume totale della camera (2) del corpo di capsula (3), preferibilmente tra il 65% e il 72%, ancora più preferibilmente tra il 68% e il 69%.
5. La capsula secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-4, in cui il peso complessivo del precursore non è superiore a 12 g, preferibilmente non superiore a 10 g.
6. La capsula secondo la rivendicazione 5, in cui il peso complessivo del precursore è compreso tra 5g e 12 g, preferibilmente tra 7 g e 10 g.
7. La capsula secondo la rivendicazione 6, in cui: - il primo strato di caffè torrefatto e macinato (GC) comprende tra 5 g e 8,5 g di caffè torrefatto e macinato, e - il secondo strato di caffè solubile (SC) comprende tra 1 g e 3,5 g di caffè solubile.
8. La capsula secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-7, in cui tra il primo strato di caffè torrefatto e macinato (GC) ed il secondo strato di caffè solubile (SC) è interposto un setto separatore (10) permeabile all’acqua.
9. Un metodo per ottenere una capsula per la preparazione di una bevanda a base di caffè, comprendente i passi di: a) provvedere un corpo di capsula (3) che definisce una camera (2) atta a ricevere un precursore della bevanda ed avente una parete di uscita (6) per il deflusso della bevanda dalla capsula, b) immettere nella camera (2) un precursore della bevanda che include caffè solubile e caffè torrefatto e macinato, e c) provvedere il corpo di capsula (3) di una parete di ingresso (5) per l’immissione di acqua nella capsula, in cui il passo b) comprende le operazioni di b1) immettere nella camera (2) una quantità di caffè torrefatto e macinato avente una granulometria espressa in x50 compresa tra 350 e 800 micron, per formare uno strato inferiore (GC), b2) densificare il caffè torrefatto e macinato dello strato inferiore (GC) tramite pressatura meccanica, b3) immettere nella camera (2) una quantità di caffè solubile avente una granulometria espressa in x50 compresa tra 1000 e 5000 micron, per formare uno strato superiore (GC) in assenza di pressatura meccanica, in cui il caffè torrefatto e macinato dello strato inferiore (GC) forma almeno il 51% in peso del precursore ed il caffè solubile dello strato superiore (SC) forma il complemento a 100% in peso del precursore.
10. Il metodo secondo la rivendicazione 9, in cui l’operazione b2) comprende densificare il caffè torrefatto e macinato con rapporto peso/volume espresso in g/cm<3 >che è compreso tra 0,30 e 0,60, preferibilmente tra 0,33 e 0,50, ancora più preferibilmente tra 0,38 e 0,49.
11. Il metodo secondo la rivendicazione 9 o la rivendicazione 10, in cui - il passo a) comprende provvede un corpo di capsula (3) con una camera (2) avente un volume totale compreso tra 15 e 30 cm<3>, preferibilmente tra 17,20 cm<3 >e 26,90 cm<3>, - l’operazione b1) comprende immettere nella camera (2) una quantità di caffè torrefatto e macinato (GC) compresa tra 5 g e 8,5 g, e - l’operazione b2) comprende densificare il caffè torrefatto e macinato (GC) in un volume compreso tra il 64% ed il 74% del volume totale della camera (2), preferibilmente tra il 65% e il 72%, ancora più preferibilmente tra il 68% e il 69%.
12. Il metodo secondo la rivendicazione 9, in cui tra lo strato inferiore (GC) e lo strato superiore (SC) viene disposto un setto separatore (10) permeabile all’acqua.
13. Un sistema per la preparazione di bevande a base di caffè, comprendente: - una capsula secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-8, e - una macchina per la preparazione di bevande avente un circuito idraulico che comprende una pompa (103), un dispositivo di riscaldamento di acqua (109) ed un gruppo di infusione (100), in cui la pompa (103) è configurata per forzare l’acqua verso il gruppo di infusione (100) ad una pressione almeno pari a 4 bar.