RU2566319C2 - Капсула и система для приготовления напитка, содержащая растворимое вещество - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к системе для приготовления напитка. Система для приготовления заданного количества напитка, годного к употреблению, содержит сменную капсулу, содержащую периферическую стенку, дно, закрывающее периферическую стенку с первого конца, и закрывающий элемент, закрывающий периферическую стенку со второго конца, противоположный дну. При этом стенка, дно и закрывающий элемент ограничивают внутреннее пространство, содержащее ингредиент напитка для приготовления напитка. Дно содержит входную зону для подачи текучей среды в ингредиент, и закрывающий элемент содержит выходную зону для выпуска напитка из капсулы, и ингредиент напитка содержит по меньшей мере растворимое вещество. Также система содержит устройство, содержащее приемное гнездо для удержания сменной капсулы, и устройство для выдачи текучей среды, предназначенное для подачи некоторого количества текучей среды, такой как вода, под давлением в сменную капсулу через входную зону капсулы, при этом выходная зона капсулы выполнена с возможностью взаимодействия с выпуском приемного гнезда для выпуска напитка из капсулы в емкость, при этом приемное гнездо содержит прокалывающее средство для закрывающего элемента, предназначенное для прокалывания выходной зоны герметически закрытой капсулы, когда выходная зона достаточно прижимается к прокалывающему средству для закрывающего элемента под действием давления текучей среды и/или напитка в герметически закрытой капсуле, для создания по меньшей мере одного выходного отверстия, через которое напиток может выпускаться, выходная зона сменной капсулы содержит выходной фильтр, выполненн

Description

Изобретение относится к сменной капсуле для приготовления заданного количества пригодного для употребления напитка, содержащей периферическую стенку, дно, закрывающее периферическую стенку с первого конца, и закрывающий элемент, закрывающий периферическую стенку со второго конца, противоположную дну, при этом стенка, дно и закрывающий элемент ограничивают внутреннее пространство, содержащее ингредиент напитка для приготовления напитка, дно содержит входную зону для подачи текучей среды в ингредиент, и закрывающий элемент содержит выходную зону для выпуска напитка из капсулы.

Изобретение дополнительно относится к системе для приготовления заданного количества годного к потреблению напитка, содержащей такую сменную капсулу.

Такие системы сами по себе известны. Такая известная система может, например, содержать кофеварку типа «эспрессо» и закрытую капсулу, содержащую ингредиент напитка. Система предназначена для экстракции под давлением, при этом ингредиент напитка может содержать вещество для приготовления напитка, выбранное из следующего: обжаренный и молотый кофе, чай и растворимый кофе. Особый класс данных известных систем используют для приготовления напитка с использованием герметически закрытой капсулы, содержащей экстрагируемый продукт. Во время приготовления напитка входную зону такой герметически закрытой капсулы пробивают, таким образом создавая по меньшей мере одно входное отверстие для подачи текучей среды под давлением в ингредиент напитка во внутреннем пространстве капсулы через входное отверстие. Подача текучей среды под давлением во внутреннее пространство обуславливает рост давления во внутреннем пространстве капсулы. Это, в свою очередь, обуславливает прижатие выходной площади капсулы к средству пробивания закрывающего элемента, находящемуся в приемном гнезде. Когда выходная площадь прижимается к средству пробивания закрывающего элемента с достаточной силой, выходная зона прорывается на средстве пробивания закрывающего элемента с созданием по меньшей мере одного выходного отверстия, через которое напиток может выпускаться из капсулы. Такие капсулы могут содержать вещество для приготовления напитка, выбранное из следующего: молотый обжаренный кофе, чай, растворимый кофе, смесь молотого кофе и растворимого кофе, продукт на основе шоколада и т.п.

Вместе с тем обнаружено, что приготовление напитка в упомянутых выше известных системах с использованием капсулы, содержащей растворимые ингредиенты напитка, дает в результате неуправляемое приготовление напитка. Вследствие роста давления внутри капсулы выходная площадь герметически закрытой капсулы прижимается к средству пробивания закрывающего элемента. Это дает в результате разрыв выпускной стороны капсулы в неуправляемом режиме, что может давать в результате напиток ухудшенного качества, поскольку растворимый ингредиент напитка может полностью не раствориться, когда приготовленный напиток покидает капсулу. Кроме того, вследствие разорванной выходной площади нерастворенный ингредиент напитка может покидать капсулу одновременно с приготовленным напитком из растворенного ингредиента напитка и текучей среды. Это может приводить к подаче нежелательного нерастворенного ингредиента напитка в емкость приготовленного напитка, влияющего на качество приготовленного напитка.

Задачей изобретения является улучшение упомянутой выше системы, и конкретнее, по меньшей мере уменьшение остроты упомянутой выше проблемы.

Для этой цели, согласно первому аспекту изобретения, создана сменная капсула, при этом ингредиент напитка содержит по меньшей мере растворимое вещество, и при этом выходная зона закрывающего элемента капсулы содержит выходной фильтр, через который напиток может выпускаться из капсулы. Наличие такого выходного фильтра предотвращает разрыв закрывающего элемента капсулы и, таким образом, дает в результате лучше управляемое приготовление напитка. Кроме того, выходной фильтр может предотвращать сбой в работе системы, предотвращая выход растворимого вещества из капсулы в нерастворенной форме. Таким образом, создание выходного фильтра может улучшать качество приготовленного напитка. Одновременно, выходной фильтр может предотвращать загрязнение устройства для приготовления напитка нерастворенным веществом, возможно предотвращая рост бактерий вблизи выпускного устройства, давая в результате соблюдение требований гигиены приготовления напитка из растворимого вещества.

Предпочтительно, выходной фильтр имеет достаточно высокую прочность на разрыв и/или создает достаточно низкое сопротивление потоку, так что когда капсулу при использовании вставляют в известное устройство известной системы, ее закрывающий элемент не прокалывается прокалывающим средством для закрывающего элемента устройства и остается неповрежденным. Обнаружено что выходной фильтр, имеющий достаточно высокую прочность на разрыв и/или издающий достаточно низкое сопротивление потоку, не разрывается на средстве прокалывания закрывающего элемента. Таким образом, выходной фильтр образует, если необходимо, однородную выходную зону, через которую приготовленный напиток может выходить из капсулы. Это создает преимущество возможного выхода напитка из капсулы на большей площади, чем когда выходные отверстия образованы прокалыванием закрывающего элемента, что одновременно уменьшает риск возникновения преференциальных траекторий прохождения текучей среды в растворимом веществе в капсуле. Это создает преимущество растворения максимального количества растворимого ингредиента напитка, что улучшает качество напитка и дополнительно предотвращает выход нерастворенного вещества из капсулы. Дополнительно, капсула не прокалывается прокалывающим средством для закрывающего элемента, и оставаясь целой, создает преимущество в том, что заданный размер и распределение пор и/или выходных отверстий, определяющих выходные отверстия выходного фильтра, остается неизменным, так что размер и распределение выходных отверстий не зависят от случайных факторов, имеющих место при образовании выходных отверстий прокалыванием. Кроме того, обнаружено, что создание выходного фильтра также уменьшает риск разлива нерастворенного ингредиента напитка из капсулы при удалении капсулы из устройства. Следует отметить, что известное устройство по меньшей мере содержит приемное гнездо для удержания альтернативной капсулы, например, герметически закрытой капсулы, и устройство для выдачи текучей среды, предназначенное для подачи некоторого количества текучей среды, такой как вода, под давлением в альтернативную капсулу через входную площадь капсулы, при этом приемное гнездо содержит прокалывающее средство для закрывающего элемента, предназначенное для прокалывания выходной зоны альтернативной капсулы, когда выходная площадь достаточно прижимается к прокалывающему средству для закрывающего элемента под действием давления текучей среды и/или напитка в капсуле, для создания по меньшей мере одного выходного отверстия через которое напиток можно выпускать из альтернативной капсулы. Дополнительно следует отметить, что известная система содержит такое известное устройство и альтернативную капсулу, например, герметически закрытую капсулу.

В дополнительном аспекте изобретения выходной фильтр может содержать пористый слой, например, слой бумажного фильтрующего материала или слой нетканого материала, например, содержащий полимерные волокна, или перфорированный слой, такой как полимерная пленка, снабженная множеством выходных отверстий. Выходной фильтр может также являться многослойным фильтром.

Такой слой создает достаточно большие поры или отверстия для выхода приготовленного напитка из капсулы в управляемом режиме, но одновременно создает достаточно малые поры или отверстия для предотвращения выхода не растворенного ингредиента напитка из капсулы. При использовании слоя фильтровальной бумаги создается дешевый выходной фильтр. Кроме того, параметры фильтровальной бумаги, такие как плотность, толщина и/или содержание полиэтилена, можно легко выбрать для создания выходного фильтра, имеющего достаточно высокую прочность на разрыв и/или создающего достаточно низкое сопротивление потоку. Согласно дополнительному аспекту изобретения, растворимое вещество может являться по меньшей мере одним из следующего: растворимый шоколадный порошок, растворимый порошок кофе, растворимое порошковое молоко, растворимый ароматизирующий порошок, такой как мокко, амаретто, и т.п. растворимое вещество. Также возможно, что ингредиент напитка содержит, кроме того, экстрагируемый ингредиент, такой как обжаренный и молотый кофе. С созданием капсул, содержащих по меньшей мере один из ингредиентов, для каждого пользователя попеременно можно приготовить необходимый вид напитка без больших усилий. Только капсулу, содержащую необходимый вид ингредиента напитка, необходимо поместить в устройство, и устройство создает необходимый напиток. Капсула подходит для приготовления заданного количества напитка с подачей заданного количества горячей воды под высоким давлением в капсулу, при этом растворимый ингредиент напитка растворяется в поданной воде. Например, сменная капсула содержит заданное количество ингредиента напитка, например, 4-8 грамм, предпочтительно, приблизительно 5 грамм растворимого ингредиента напитка, и, таким образом является подходящей и предназначенной для приготовления одной порции напитка, предпочтительно, одной чашки напитка, например, 30-200 мл приготовленного напитка. Сменная капсула, таким образом, является упаковкой на одну порцию. Между заменами капсул, таким образом, после приготовления напитка устройство нет необходимости экстенсивно чистить, поскольку выходной фильтр предотвращает загрязнение устройства нерастворенным веществом, как описано выше.

Поэтому может быть предпочтительным, если согласно дополнительному аспекту изобретения входная зона содержит входной фильтр, например, из пористого листа, такого как лист бумаги или т.п. нетканого материала или перфорированного листа, такого как полимерная пленка, снабженная множеством входных отверстий, для подачи текучей среды к экстрагируемому продукту через него. С созданием капсулы, как с входным фильтром, так и с выходным фильтром, капсула также может не нуждаться в прокалывании дна, что дополнительно уменьшает риск выхода нерастворенного ингредиента напитка из капсулы, например, во время удаления капсулы из устройства, что дополнительно предотвращает загрязнение устройства. Кроме того, это создает преимущество уменьшения риска возникновения преференциальных траекторий прохождения потока текучей среды в ингредиенте напитка в капсуле, что дает в результате лучшее растворение ингредиента напитка, создающее лучшее качество напитка. В варианте выполнения системы согласно изобретению, входной фильтр проходит по существу по всей поверхности дна капсулы, при этом создавая преимущество возможности подачи текучей среды по существу по всему сечению внутреннего пространства. Таким образом, растворимое вещество смачивается удовлетворительно гомогенно, что дает в результате максимальное растворение растворимого вещества.

В другом варианте осуществления изобретения капсула может быть снабжена возмущающим элементом для создания турбулентного движения или вихревых потоков или другого неламинарного потока. С созданием такого возмущенного потока в капсуле растворимое вещество может растворяться быстрее и/или лучше и остаток нерастворенного вещества в капсуле можно минимизировать. Возмущающий элемент может, например, содержать древовидную конструкцию, проходящую от входа в капсулу до выхода из капсулы. Ветви древовидной конструкции могут быть выполнены с возможностью создания вихревого или турбулентного движения или другого неламинарного потока в капсуле. Возмущающий элемент может, например, также содержать структуру в виде лабиринта, выполненную выше по потоку от выходного слоя так, что накопление растворимого вещества может предотвращаться и/или перемешивание и/или растворение вещества может быть улучшено. Возмущающий элемент может, например, также содержать структуру в виде решетки. Также возмущающий элемент может иметь спиральную конструкцию и/или конструкцию с лопастями, например, для создания вихревого движения в потоке внутри капсулы для улучшения растворения растворимого вещества. Альтернативно и/или дополнительно, растворимое вещество можно перемешивать с зернами кофе для улучшения растворения растворимого вещества.

Предпочтительно, возмущающий элемент содержит по меньшей мере структурный компонент, проходящий приблизительно поперек аксиального направления капсулы и/или структурный компонент, создающий составляющую вектора скорости в направлении приблизительно поперек аксиального направления капсулы, например, в радиальном направлении или в периферическом направлении для инициирования возмущения потока. Например, лопасть может быть по существу двухмерной и может быть установлена вверху аксиально в одном направлении и под углом к радиальному направлению в другом направлении. Также решетка, содержащая, например, поперечные стержни, может быть расположена по существу параллельно, например, выходному слою. По меньшей мере часть стержней поперечной решетки могут быть выполнены под углом к радиальному направлению, создающими при этом по меньшей мере составляющую вектора скорости поперек аксиального направления и, таким образом, возмущение потока. Возможны многие варианты и комбинации.

В другом варианте осуществления изобретения по меньшей мере часть ингредиента напитка может быть спрессована в таблетку, которую прессуют так, что ингредиент напитка по существу растворяется во время подачи текучей среды. Это создает преимущество в уменьшении риска получения нерастворенного ингредиента напитка, остающегося внутри капсулы. Кроме того, уменьшается возникновение преференциальной траектории прохождения потока в таблетке прессованного растворимого ингредиента напитка, при этом дополнительно увеличивается скорость растворения ингредиента напитка во время подачи текучей среды. С созданием ингредиента напитка в виде прессованной таблетки в капсуле, капсулу можно легко изготавливать. В дополнительном варианте капсулы согласно изобретению капсула может также содержать совокупность таблеток, при этом каждая таблетка, например, состоит из отличающегося ингредиента напитка. С созданием различных ингредиентов напитков в различных таблетках, можно легко изготавливать различные виды капсул для использования в приготовлении различных видов напитков. Также возможны таблетки, имеющие различные степени прессования. Совокупность таблеток может, например, быть разделена проницаемыми пленками и/или слоями. Альтернативно и/или дополнительно, разделяющая пленка и/или слой между таблетками могут сами являться растворимыми, например растворимыми со скоростью растворения, отличающейся от скорости растворения таблеток. Например, возможно увеличение степени прессования каждой таблетки в направлении от дна к закрывающему элементу капсулы. В данном случае усилие, требуемое для полного смачивания таблетки, должно также увеличиваться в направлении от дна к закрывающему элементу, с обеспечением того, что каждая таблетка выше по потоку уже надлежащим образом смачивается перед смачиванием следующей таблетки ниже по потоку, таким образом, обеспечивается удовлетворительно гомогенное смачивание всего объема растворимого ингредиента напитка, при этом улучшается растворение ингредиента напитка во время подачи текучей среды.

В варианте осуществления изобретения капсула может быть выполнена из различных отсеков, при этом, например, каждый отсек может содержать отличающееся растворимое вещество. Также каждый отсек может содержать возмущающие элементы для улучшения растворения растворимого вещества. Отсеки могут быть расположены по периметру друг за другом или могут быть расположены аксиально друг за другом, например, так что растворимое вещество в отсеке выше по потоку растворяется перед растворением растворимого вещества в отсеке ниже по потоку. Возможны многие варианты и комбинации.

Согласно дополнительному варианту осуществления изобретения, предпочтительно, если все внутреннее пространство капсулы занято по меньшей мере одним ингредиентом напитка, что дает в результате возможность изготовления капсулы из минимального количества требуемого материала, что уменьшает общую стоимость капсулы. Кроме того, это создает преимущество в том, что растворимое вещество не может смещаться во внутреннем пространстве капсулы, когда текучая среда проходит через капсулу, так что риск образования преференциальных траекторий потока текучей среды через вещество уменьшается.

В дополнительном предпочтительном аспекте изобретения, периферическая стенка капсулы может быть по существу жесткой. Это создает преимущество в том, что капсула не подвержена деформированию до использования, так что капсула может входить в приемное гнездо без проблем. Кроме того, малая вероятность деформации является предпочтительной, поскольку ингредиент напитка не должен нештатно выдавливаться из капсулы вследствие такой деформации, что предотвращает приготовление чашки некачественного напитка при использовании такой капсулы.

В конкретном варианте осуществления изобретения капсула дополнительно содержит изоляцию закрывающего элемента и/или изоляцию дна, по меньшей мере частично удаляемую, соединяющуюся с закрывающим элементом и/или дном, соответственно, для изолирования выходного фильтра и/или входного фильтра, соответственно, до использования. Таким образом, вход воздуха во внутреннее пространство через входной фильтр и/или через выходной фильтр до использования капсулы может быть предотвращен, что улучшает условия хранения продукта внутри капсулы. Кроме того, таким образом предотвращается вход влаги внутрь капсулы до использования капсулы. Влага может приводить к слипанию растворимого ингредиента напитка, что увеличивает риск не растворения ингредиента напитка в необходимом режиме, возможно дающего в результате ухудшенное качество напитка.

Изобретение также относится к способу приготовления напитка с использованием такой сменной капсулы.

Изобретение теперь будет дополнительно разъяснено с использованием не ограничивающих примеров со ссылками на чертежи, на которых:

На Фиг.1 показана система для приготовления напитка согласно первому варианту осуществления изобретения.

На Фиг.2 показан второй вариант выполнения системы согласно изобретению.

На Фиг.3 схематично показано сечение части капсулы согласно изобретению.

На Фиг.4 схематично показано сечение второго варианта выполнения капсулы согласно изобретению.

На Фиг.5 схематично показано сечение третьего варианта выполнения капсулы согласно изобретению.

На Фиг.6 схематично показано сечение четвертого варианта выполнения капсулы согласно изобретению.

На Фиг.7 схематично показано сечение пятого варианта выполнения капсулы согласно изобретению.

Следует отметить, что идентичные или соответствующие элементы на различных чертежах указаны идентичными или соответствующими ссылочными позициями.

На фиг.1 показан пример первого варианта выполнения системы 1 согласно изобретению для приготовления заданного количества годного к потреблению напитка с использованием ингредиента напитка, содержащего по меньшей мере растворимое вещество. Система 1 содержит сменную капсулу 2 и устройство 3. Устройство 3 содержит приемное гнездо 4 для удержания сменной капсулы 2. В данном примере приемное гнездо 4 имеет форму, комплементарную с формой капсулы 2. На фиг.1 изображен зазор между капсулой 2 и приемным гнездом 4 для наглядности. Должно быть ясно, что при использовании капсула 2 может находиться в контакте с приемным гнездом 4. Устройство 3 дополнительно содержит устройство 5 дозированной подачи для подачи дозы текучей среды, такой как вода, под давлением в сменную капсулу 2.

В системе 1, показанной на фиг.1, сменная капсула 2 содержит периферическую стенку 6, дно 7, закрывающее периферическую стенку 6 с первого конца 8, и закрывающий элемент 9, закрывающую периферическую стенку 6 со второго конца 10, противоположную дну 7. Периферическая стенка 6, дно 7 и закрывающий элемент 9 ограничивают внутреннее пространство 11, содержащее ингредиент напитка, такой как растворимый шоколадный порошок, растворимый порошок кофе, растворимое порошковое молоко, растворимый ароматизирующий порошок, такой как мокко, амаретто и подобное растворимое вещество. В другом варианте выполнения капсулы 2 согласно изобретению, капсула 2 может дополнительно содержать экстрагируемый ингредиент, такой как обжаренный и молотый кофе. Такую капсулу 2 с комбинированным содержимым можно, например, использовать для приготовления кофе с молоком, кофе с ароматом ванили или кофе с сахаром или подобных напитков. Преимущество такой комбинированной капсулы 2 состоит в том, что пользователь может приготовить необходимый напиток, приложив минимум усилий, только выбрав нужную капсулу 2 перед приготовлением напитка. В данном примере сменная капсула 2 содержит дозу растворимого вещества, например, между 4-8 грамм, предпочтительно, приблизительно 7 грамм, подходящего для приготовления одной порции напитка, предпочтительно, одной чашки напитка, например, 30-200 мл приготовленного напитка. Сменная капсула 2, таким образом, является упаковкой на одну порцию. Система 1 содержит прокалывающее средство 12 для дна, предназначенное для прокалывания капсулы 2. На фиг.1 показано прокалывающее средство 12 для дна в выдвинутом положении для создания входного отверстия 13 в дне 7, конкретнее, во входной зоне 15 дна 7. Через входное отверстие 13 текучую среду можно подавать в растворимое вещество, содержащееся во внутреннем пространстве 11 капсулы 2, под давлением приблизительно 4-20 бар (400-2000 КПа). Пробивающее средство 12 содержит канал 14, через который текучую среду из устройства 5 дозированной подачи можно подавать в растворимое вещество.

Согласно аспекту изобретения система 1, показанная на фиг.1, содержит прокалывающее средство 22 для закрывающего элемента, предназначенное для прокалывания выходного отверстия капсулы известного уровня техники, являющейся герметически закрытой капсулой, содержащей закрывающий элемент, выполненный с возможностью разрыва на прокалывающем средстве для дна под действием внутреннего давления в капсуле, создаваемого текучей средой в капсуле. Согласно изобретению, закрывающий элемент 9 капсулы 2 содержит выходной фильтр 23, через который напиток можно выпускать из капсулы 2. Выходной фильтр 23 выполнен имеющим достаточно высокую прочность на разрыв, что предотвращает прокалывание прокалывающим средством 22 для закрывающего элемента под действием давления внутри капсулы 2. Альтернативно или дополнительно, выходной фильтр 23 создает достаточно низкое сопротивление потоку для напитка, выходящего из капсулы 2, так что выходной фильтр 23 не прижимается к прокалывающему средству 22 для закрывающего элемента с достаточной силой для прокалывания прокалывающим средством 22 для закрывающего элемента, и закрывающий элемент остается неповрежденным. Таким образом, выходной фильтр 23 адаптирован к прокалывающему средству 22 для закрывающего элемента так, что капсула 2 при использовании не прокалывается прокалывающим средством 22 для закрывающего элемента, и закрывающий элемент 9 остается неповрежденным. В более общем плане, это означает, что выходной фильтр 23 и прокалывающее средство 22 для закрывающего элемента выполнены адаптированными друг к другу так, что капсула 2, при использовании, не прокалывается прокалывающим средством 22 для закрывающего элемента, и закрывающий элемент 9 остается неповрежденным.

В примере, показанном на фиг.1, выходной фильтр 23, образующий выходную площадь капсулы 2, через которую напиток, например, кофе, можно выпускать из капсулы, выполнен из пористого листа, такого как фильтровальная бумага. В данном примере весь закрывающий элемент 9 выполнен, как выходной фильтр 23. В примере, показанном на фиг.1, капсула 2 содержит выступающую наружу закраину 24 на втором конце 10, при этом закрывающий элемент 9 прикреплен к выступающей наружу закраине 24, например, клеевым соединением, сваркой или т.п. Таким образом, в данном примере выходной фильтр 23, т.е. пористый лист, прикреплен к выступающей наружу закраине 24. Выходной фильтр 23 предотвращает выход нерастворенных ингредиентов напитка из капсулы 2, например, во время или после приготовления напитка или во время удаления использованной капсулы 2 из устройства 3, тем самым предотвращая загрязнение устройства 3 и, одновременно, предотвращая вход нежелательных скоплений нерастворенного вещества S в емкость вместе с приготовленным напитком (см. фиг.3).

В варианте выполнения (не показано), капсула может быть снабжена возмущающими элементами для улучшения растворения вещества и минимизации количества нерастворенного вещества, остающегося в капсуле. Возмущающий элемент может, например, представлять собой спиральную конструкцию или конструкцию с лопастями или древовидную конструкцию или конструкцию в виде лабиринта или иную конструкцию, возмущающую поток в капсуле.

В данном примере выходной фильтр 23 образует по существу непрерывный проницаемый для текучей среды лист, перекрывающий по существу весь второй, открытый конец 10 капсулы 2. Таким образом, текучую среду можно выпускать из капсулы 2 на большой площади. Таким образом, получают удовлетворительно гомогенный выпуск напитка из растворимого вещества продукта. Таким образом, риск возникновения преференциальных траекторий, по которым текучая среда проходит через экстрагируемый продукт, значительно уменьшается.

В общем, параметры выходного фильтра 23 капсулы 2 системы 1 согласно изобретению можно выбирать такими, что выходной фильтр 23 не рвется или не разрывается, например, имеет достаточно высокую прочность на разрыв и/или создает достаточно низкое сопротивление потоку, чтобы не прокалываться или не разрываться. Должно быть ясно, что закрывающий элемент 9 и/или выходной фильтр 23 могут деформироваться на прокалывающем средстве 22 для закрывающего элемента, при этом не должны разрушаться или разрываться. Когда выходной фильтр 23, например, выполнен из фильтровальной бумаги, параметры фильтровальной бумаги, такие как плотность, толщина и/или содержание полиэтилена, можно легко выбрать для создания выходного фильтра, имеющего достаточно высокую прочность на разрыв и/или образующего достаточно низкое сопротивление потоку. Выходной фильтр может, например, являться многослойным фильтром. Альтернативно, когда выходной фильтр 23, например, выполнен из полимерной пленки, снабженной множеством выходных отверстий, параметры полимерной пленки, такие как плотность, толщина, число выходных отверстий, размер и/или форму выходных отверстий, можно легко выбрать для создания закрывающего элемента 9, имеющего достаточно высокую прочность на разрыв и/или создающего достаточно низкое сопротивление потоку и, одновременно, предотвращающего выход нерастворенных веществ из капсулы 2.

В примере, показанном на фиг.1, прокалывающее средство 22 для закрывающего элемента показано имеющим точки с острыми зубьями, предназначенными для пробивания закрывающего элемента 9. Должно быть ясно, что, альтернативно, прокалывающее средство 22 для закрывающего элемента может иметь притупленные пробивающие поверхности, например, такие, как показанные пунктирными линиями на фиг.2. В таком варианте осуществления упомянутую известного уровня техники капсулу можно, тем не менее, пробивать притупленным прокалывающим средством 22, например, когда закрывающий элемент состоит из листа алюминиевой фольги. Параметры выходного фильтра 23 капсулы 2 системы 1 согласно изобретению можно выбирать так, что выходной фильтр 23 имеет достаточно высокую прочность на разрыв и/или создает достаточно низкое сопротивление потоку для предотвращения пробивания или разрыва. Должно быть ясно, что когда прокалывающее средство 22 для закрывающего элемента является притупленным, параметры выходного фильтра 23 можно выбирать соответствующими данному притупленному прокалывающему средству. Когда прокалывающее средство 22 является притупленным, выходной фильтр 23 может, например, быть тоньше, чем когда прокалывающее средство 22 является острым, при этом гарантируя, что выходной фильтр 23 имеет достаточно высокую прочность на разрыв и/или создает достаточно низкое сопротивление потоку для предотвращения пробивания или разрыва.

Система 1 эксплуатируется следующим образом для приготовления чашки кофе, где растворимое вещество является растворимым порошком кофе. Капсулу 2 размещают в приемном гнезде 4. Пробивающее дно средство 12 приводят в действие для пробивания дна 7 капсулы 2 для создания входного отверстия 13. Текучая среда, здесь горячая вода под давлением, подается в растворимый порошок кофе во внутреннем пространстве 11 через входное отверстие 13. Вода должна смачивать растворимый порошок кофе и по существу растворять порошок кофе для образования кофейного напитка. Во время подачи воды под давлением во внутреннее пространство 11 давление внутри капсулы 2 должно расти. Когда давление достигает заданного уровня, кофейный напиток должен выпускаться из капсулы 2 через поры выходного фильтра 23 и выпуски 26 приемного гнезда 4 и может подаваться в емкость, такую как чашка (не показано).

На фиг.2 показан второй вариант выполнения системы 1 согласно изобретению, работающий по существу одинаково с системой, описанной выше и показанной на фиг.1. Для наглядности, только элементы, отличающиеся от системы 1, описанной выше и показанной на фиг.1, будут описаны здесь подробно. В системе, показанной на фиг.2, прокалывающее средство 12 содержит канал 14, через который текучая среда подается во внутреннее пространство 44 приемного гнезда 4. Текучая среда, здесь горячая вода под давлением, например, больше четырех бар (400-2000 КПа), должна проходить через входной фильтр 16 во внутреннее пространство 11 капсулы 2 для растворения необходимого вещества из растворимого ингредиента напитка, в данном примере приблизительно 4-8 грамм растворимого кофе для приготовления, в данном примере, одной чашки напитка, здесь кофе.

Таким образом, в более общем плане, в примере, показанном на фиг.2, дно 7 содержит входную зону 15, образованную входным фильтром 16, и система 1 выполнена для приведения в сообщение по текучей среде устройства 5 для выдачи текучей среды с входной площадью 15 для подачи текучей среды в растворимый продукт для приготовления напитка.

Согласно изобретению, входной фильтр 16 установлен на расстоянии от прокалывающего средства 12 для дна так, что капсула 2 не прокалывается прокалывающим средством 12 для дна, и дно 7 остается неповрежденным, когда прокалывающее средство 12 для дна приводится в выдвинутое положение (как показано на фиг.2). Таким образом, капсула 2 имеет высоту h2, которая меньше высоты h1 капсулы 2, показанной на фиг.1. Это предотвращает или по меньшей мере минимизирует выход нерастворенного вещества из капсулы 2 через входную площадь 15, например, во время удаления капсулы 2 из устройства 3 после приготовления напитка.

Капсула 2, как показано на фиг.2, содержит периферическую стенку 6 являющуюся по существу жесткой. Периферическая стенка может, например, состоять из пластика и может быть выполнена, например, с помощью литьевого формования, вакуумного формования, горячего формования или т.п. В примере, показанном на фиг.2, дно 7 является интегральным с периферической стенкой 6. В данном примере входной фильтр 16 образован множеством входных отверстий 17 в дне 7. В данном примере множество входных отверстий 17 распределено по существу по всему дну 7. Таким образом, текучая среда подается в растворимый продукт через множество входных отверстий 17, что обуславливает смачивание растворимого ингредиента по существу по всему сечению капсулы 2. Таким образом, получают удовлетворительно гомогенную подачу текучей среды в растворимый продукт. Таким образом, также значительно уменьшается риск возникновения преференциальных траекторий, по которым текучая среда проходит через растворимый продукт, при этом создается высокая скорость растворения растворимого вещества. Капсула 2 может быть выполнена из биоразлагающегося материала так, что капсулу 2 после приготовления напитка можно выбрасывать без существенного воздействия на окружающую среду.

В примере системы 1 как показано на фиг.2, прокалывающее средство 22 для закрывающего элемента содержит выступы, на которые закрывающий элемент 9 при использовании опирается. Такие выступы могут быть выполнены, как притупленное прокалывающее средство 22, показанное пунктирными линиями на фиг.2. Выступы могут, например, составлять по меньшей мере 10%, возможно, по меньшей мере 25% части поверхности приемного гнезда 4, которая, при использовании, совпадает с частью поверхности площади закрывающего элемента 9, перекрывающей второй открытый конец 10. Таким образом, при использовании, закрывающий элемент 9 может опираться на выступы, например, по меньшей мере частью, составляющей 10%, предпочтительно, по меньшей мере 25%, поверхности площади закрывающего элемента 9, перекрывающей второй открытый конец 10. Как указано выше, закрывающий элемент 9 герметически закрытой капсулы известного уровня техники может прокалываться такими выступами, при этом параметры выходного фильтра 23 капсулы 2 системы 1 согласно изобретению можно легко выбрать так, что выходной фильтр 23 имеет достаточно высокую прочность на разрыв и/или создает достаточно низкое сопротивление потоку для предотвращения прокалывания или разрыва. Выходной фильтр 23 выполнен из гибкой пленки, содержащей выходные отверстия. Следует отметить, что выходной фильтр 23 может вместо этого быть выполнен из гибкого пористого листа, такого как фильтровальная бумага, аналогично капсуле 2 согласно фиг.1. Должно быть ясно, что когда прокалывающее средство 22 для закрывающего элемента содержит выступы, параметры выходного фильтра 23 можно выбирать подходящими к такому прокалывающему средству 22 для закрывающего элемента.

В примере, показанном на фиг.2, выступы содержат не острые кромки. В данном примере радиус кривизны кромок составляет приблизительно 50 мкм, хотя другие радиусы являются приемлемыми, такие как 100, 200 или 500 мкм. Также возможно выполнение выступов прокалывающего средства 22 для закрывающего элемента с выпуклой вершиной, в которую упирается закрывающий элемент 9. Таким образом, когда закрывающий элемент 9, при использовании, прижимается к выступам, площадь поверхности, которой закрывающий элемент 9 опирается на гребни, увеличивается, таким образом, уменьшается локальное давление, передаваемое на закрывающий элемент 9 выступами. Таким образом, возможно обеспечение простым способом того, что закрывающий элемент 9, при использовании, не рвется и/или не разрушается и остается неповрежденным.

На фиг.4-7 показаны дополнительные варианты выполнения капсул 2 согласно изобретению, в которых капсулы 2 можно использовать в устройстве 3 системы 1, описанном выше и показанном на фиг.1 и 2.

На фиг.4 входной фильтр 16 также выполнен из гибкого пористого листа, такого как фильтровальная бумага. В данном примере входной фильтр 16 прикреплен к выступающей внутрь закраине 25. В данном примере входной фильтр 16 прикреплен к внутренней стороне выступающей внутрь закраины 25. Это максимизирует внутренний объем капсулы 2, поскольку толщина закраины отсутствует во внутреннем пространстве 11 капсулы 2.

На фиг.5 выходной фильтр 23 выполнен из гибкого пористого листа, такого как фильтровальная бумага, аналогично показанному на фиг.1-4. На фиг.5 входной фильтр 16 также выполнен из гибкого пористого листа, такого как фильтровальная бумага. В данном примере входной фильтр 16 прикреплен к наружной стороне выступающей внутрь закраины 25. Таким образом, уменьшен риск отрыва текучей средой под давлением входного фильтра 16 от выступающей внутрь закраины 25. Возможно перекрывание входным фильтром 16 периферической кромки дна 7. Таким образом, имеется увеличенная площадь поверхности для прикрепления входного фильтра 17 к дну 7 и периферической стенке 6, дающая в результате более прочную связь. Ингредиент напитка, находящийся в капсуле 2 согласно варианту осуществления изобретения, может быть спрессован в таблетку, которую прессуют так, что ингредиент напитка по существу растворяется во время подачи текучей среды. Капсула 2 согласно варианту выполнения, показанному на фиг.5, содержит множество таких прессованных таблеток 30, 32, 34, 36, уложенных стопкой во внутреннем пространстве 11 капсулы 2. Таблетки 30, 32, 34, 36 могут каждая иметь различную степень прессования, влияющую на процесс растворения ингредиента напитка так, что предпочтительно весь ингредиент напитка растворяется во время приготовления напитка. Кроме того, данные таблетки 30, 32, 34, 36, имеющие различные степени прессования и, следовательно, различные плотности, могут увеличивать сопротивление потоку к выходному фильтру 23, при этом с созданием лучшего роста давления в капсуле 2 так, что растворимое вещество может растворяться надлежащим образом. Плотность таблеток 30, 32, 34, 36 может увеличиваться в направлении от дна 7 к закрывающему элементу 9. Это создает преимущество в том, что текучая среда должна лучше смачивать таблетку более низкой плотности, чем таблетку более высокой плотности, так что каждая таблетка выше по потоку надлежащим образом смачивается, когда вода смачивает последовательно таблетки ниже по потоку. Таким образом, получают высоко гомогенное смачивание растворимого продукта. Хотя в примере показаны четыре уложенные стопкой таблетки, должно быть ясно, что можно использовать любое число таблеток.

Также возможно, что каждая таблетка 30, 32, 34, 36 содержит отличающийся ингредиент напитка, такой как отличающиеся растворимые вещества или комбинация растворимых веществ и экстрагируемого продукта, такого как обжаренный и молотый кофе.

Каждая таблетка 30, 32, 34, 36 может перекрывать по существу все сечение капсулы 2.

На фиг.6 показан дополнительный вариант выполнения капсулы 2 согласно изобретению. Капсула 2 согласно данному примеру содержит одну таблетку 38 прессованного растворимого продукта. Таблетка 38 создана смежной с выходным фильтром 23. Между прессованной таблеткой 38 и дном 7 капсулы 2 создана дополнительная доза растворимого вещества 37 или доза экстрагируемого продукта. На фиг.6 выходной фильтр 23 также образован слоем нетканого материала. Входная площадь 15 выполнена с возможностью пробивания пробивающим средством 12 (см. фиг.1) для образования входного отверстия 13.

На фиг.7 показан другой вариант выполнения капсулы 2 согласно изобретению. Капсула 2 содержит таблетку 40 из прессованного ингредиента напитка. Таблетка 40 имеет такую форму сечения, что поток текучей среды в капсуле 2 можно определить. В данном варианте наружная периферическая стенка 41 таблетки проходит от стороны 42 таблетки, обращенной к выходному фильтру 23, к дну 7 капсулы 2. Конечно, другие формы (сечения) таблетки 40 являются возможными для определения некоторых свойств приготовления напитка капсулы 2, таких как траектории потока текучей среды или ход растворения растворимого ингредиента напитка во время подачи текучей среды.

В примере, показанном на фиг.7, входной фильтр 16 и выходной фильтр 23 капсулы 2 являются по существу такими, как показано на фиг.5. Должно быть ясно, что таблетку 40 или совокупность таблеток 30, 32, 34, 36, показанных на фиг.6, можно использовать в соединении с любой капсулой 2, описанной выше.

Во всех вариантах выполнения, показанных на фиг.1-7, выходной фильтр 23 образован гибким листовым материалом. Конкретнее, во всех вариантах осуществления, показанных на фиг.1-7, закрывающий элемент 9 образован только гибким листовым материалом. Обнаружено, что, в общем, не требуется несущей структуры, такой как по существу жесткая решетка, например, ниже по потоку от выходной пленки для опирания выходной пленки для предотвращения разрыва и/или разрушения выходной пленки.

В вариантах выполнения, показанных на фиг.2-4 и 6-7, входной фильтр 16 образован гибким листовым материалом. Конкретнее, во всех вариантах осуществления, показанных на фиг.2-4 и 6-7, входная площадь 15 образована только гибким листовым материалом. Обнаружено, что, в общем, не требуется несущей структуры, такой как по существу жесткая решетка, например, ниже по потоку от входной пленки, для опирания входной пленки для предотвращения разрыва и/или разрушения входной пленки.

Во всех вариантах выполнения, показанных на фиг.1-7, выходной фильтр 23 образует самую дальнюю границу капсулы 2 в ее осевом направлении.

Должно быть ясно, что капсула 2 может содержать любой входной фильтр согласно любому из показанных вариантов выполнения в комбинации с любым выходным фильтром согласно любому из показанных вариантов выполнения. Хотя не показано, возможно, что закрывающий элемент содержит по существу жесткую стенку, снабженную выходными отверстиями. Кроме того, возможно, что входной фильтр 16 выполнен из пленки, такой как гибкая полимерная пленка, снабженная множеством выходных отверстий.

В общем, выходные отверстия, или поры пористого листа, имеют такие размеры, что размер отверстия или поры достаточно мал для удержания нерастворенного растворимого вещества внутри капсулы 2. Также, в общем, входные отверстия 17, или поры пористого листа, имеют такие размеры, что размер отверстия 17 или поры достаточно мал для удержания нерастворенного растворимого вещества внутри капсулы 2.

Предпочтительно, периферическая стенка 6 является по существу жесткой. Таким образом, капсула 2 не должна быть подвержена деформации при доставке и/или перегрузке, так что капсула 2 должна всегда входить в приемное гнездо 4 устройства 3. Кроме того, периферическая стенка 6 является предпочтительно упругой, так что любая возможная деформация периферической стенки 6 должна исчезать с удалением силы, вызывающей деформацию. Для улучшения жесткости капсулы 2 капсула 2 может содержать ребра жесткости, интегральные с периферической стенкой 6. Ребра жесткости могут проходить от первого конца 8 ко второму концу 10. Альтернативно или дополнительно, ребра жесткости могут проходить в периферическом направлении. Когда дно 7 является интегральным с периферической стенкой 6, ребра жесткости могут также быть интегральными с дном 7.

В примерах периферическая стенка 6 является по существу образующей усеченный конус. Должно быть ясно, что капсула 2 согласно изобретению не ограничена данной формой. Периферическая стенка может, например, быть цилиндрической, полусферической или полигональной, такой как шестигранная, восьмигранная и т.д. Должно быть ясно, что описанные выше капсулы 2 можно также использовать в альтернативном устройстве для приготовления напитка, например, в устройстве, не снабженном прокалывающим средством 12 для дна и/или не снабженным прокалывающим средством 22 для закрывающего элемента.

Изобретение описано выше для конкретных примеров вариантов осуществления. Вместе с тем, очевидно, что различные модификации и изменения могут быть выполнены в нем без отхода от сущности и объема изобретения, более широко раскрытых и изложенных в прилагаемой формуле изобретения.

Например, возможно содержание капсулы 2 в воздухонепроницаемой обертке до использования для улучшения условий хранения.

Также возможно наличие в дне углубленной площади для приема пробивающего дно средства без пробивания дна для увеличения объема капсулы.

В приведенных выше примерах, выходной фильтр образует закрывающий элемент. Также возможно, что выходной фильтр образует часть закрывающего элемента. Закрывающий элемент может, например, быть частично пористым и/или частично перфорированным.

В приведенных выше примерах, входной фильтр образует дно. Также возможно, что выходной фильтр образует часть дна. Дно может, например, быть частично пористым и/или частично перфорированным. Предпочтительна утилизация сменной капсулы после однократного использования.

Вместе с тем, другие модификации, изменения и альтернативы также возможны. Описания, чертежи и примеры являются, соответственно, иллюстративными, но не ограничивающими.

В формуле изобретения любые ссылочные обозначения, помещенные в скобках, не следует считать ограничивающими заявку. Слово «содержащий» не исключает присутствия других признаков или этапов, кроме перечисленных в пункте формулы.

Кроме того, слова в единственном числе не следует считать ограниченными значением «только один», но, вместо этого, следует считать означающими, «по меньшей мере один», и не исключающими множества. Просто факт, что некоторые меры изложены в различных пунктах формулы не указывает, что комбинацию данных мер нельзя использовать для выгоды.

Claims (19)

1. Система для приготовления заданного количества напитка, годного к употреблению, содержащая:
сменную капсулу, содержащую:
периферическую стенку, дно, закрывающее периферическую стенку с первого конца, и закрывающий элемент, закрывающий периферическую стенку со второго конца, противоположный дну,
при этом
стенка, дно и закрывающий элемент ограничивают внутреннее пространство, содержащее ингредиент напитка для приготовления напитка,
дно содержит входную зону для подачи текучей среды в ингредиент, и закрывающий элемент содержит выходную зону для выпуска напитка из капсулы, и
ингредиент напитка содержит по меньшей мере растворимое вещество,
а также устройство, содержащее приемное гнездо для удержания сменной капсулы, и устройство для выдачи текучей среды, предназначенное для подачи некоторого количества текучей среды, такой как вода, под давлением в сменную капсулу через входную зону капсулы, при этом выходная зона капсулы выполнена с возможностью взаимодействия с выпуском приемного гнезда для выпуска напитка из капсулы в емкость,
при этом приемное гнездо содержит прокалывающее средство для закрывающего элемента, предназначенное для прокалывания выходной зоны герметически закрытой капсулы, когда выходная зона достаточно прижимается к прокалывающему средству для закрывающего элемента под действием давления текучей среды и/или напитка в герметически закрытой капсуле, для создания по меньшей мере одного выходного отверстия, через которое напиток может выпускаться,
выходная зона сменной капсулы содержит выходной фильтр, выполненный с возможностью, по существу, предотвращения выхода не растворенного растворимого вещества из сменной капсулы,
причем выходной фильтр образован перфорированным гибким пленочным слоем, снабженным множеством выходных отверстий и выполненным так, что имеет прочность на разрыв, такую, что при использовании данный слой не прокалывается и не прорывается, когда прижимается к прокалывающему средству для закрывающего элемента устройства, и закрывающий элемент остается неповрежденным.

2. Система по п. 1, в которой сменная капсула дополнительно снабжена возмущающим элементом для улучшения растворения растворимого вещества.

3. Система по п. 1, в которой перфорированный слой представляет собой полимерный пленочный слой, снабженный множеством выходных отверстий.

4. Система по п. 1, в которой растворимое вещество является по меньшей мере одним из следующего: растворимый шоколадный порошок, растворимый порошок кофе, растворимое порошковое молоко, растворимый ароматизирующий порошок, такой как мокко, амаретто, и т.п. растворимое вещество.

5. Система по п. 4, в которой ингредиент напитка дополнительно содержит экстрагируемый ингредиент, такой как обжаренный и молотый кофе.

6. Система по п. 1, в которой входная зона содержит входной фильтр, например, из пористого листа, такого как лист бумаги, или т.п. нетканого материала, или перфорированного листа, такого как полимерная пленка, снабженная множеством входных отверстий, для подачи текучей среды к экстрагируемому продукту через него.

7. Система по п. 1, в которой по меньшей мере часть ингредиента напитка является спрессованной в таблетку, спрессованной так, что ингредиент напитка, по существу, растворяется во время подачи текучей среды.

8. Система по п. 1, в которой сменная капсула содержит множество таблеток, при этом, например, каждая таблетка состоит из отличающегося ингредиента напитка.

9. Система по п. 1, в которой все внутреннее пространство занято по меньшей мере одним ингредиентом напитка.

10. Система по п. 1, в которой периферическая стенка является, по существу, жесткой.

11. Система по п. 1, в которой сменная капсула содержит выступающую наружу закраину на втором конце, при этом закрывающий элемент прикреплен к выступающей наружу закраине.

12. Система по п. 11, в которой выходной фильтр прикреплен к выступающей наружу закраине.

13. Система по п. 1, в которой выходной фильтр является частью закрывающего элемента, при этом поверхность выходного фильтра меньше поверхности закрывающего элемента.

14. Система по п. 1, в которой сменная капсула дополнительно содержит изоляцию закрывающего элемента и/или изоляцию дна, по меньшей мере частично соединенные с возможностью удаления с закрывающим элементом и/или дном, соответственно, для изолирования выходного фильтра и/или входного фильтра, соответственно, до использования.

15. Система по п. 1, в которой периферическая стенка является цилиндрической, полусферической, образующей усеченный конус или полигональной, например шестигранной или восьмигранной.

16. Система по п. 1, в которой сменная капсула является биоразлагающейся.

17. Система по п. 1, в которой устройство для выдачи текучей среды выполнено с возможностью подачи текучей среды в сменную капсулу под давлением приблизительно 4-20 бар (400-2000 кПа).

18. Способ приготовления заданного количества напитка, годного к употреблению, включающий:
обеспечение сменной капсулы, содержащей периферическую стенку, дно, закрывающее периферическую стенку с первого конца, и закрывающий элемент, закрывающий периферическую стенку со второго конца, противоположный дну, при этом стенка, дно и закрывающий элемент ограничивают внутреннее пространство, содержащее ингредиент напитка, при этом дно содержит входную зону для подачи текучей среды в ингредиент, и закрывающий элемент сменной капсулы содержит выходной слой для выпуска через него приготовленного напитка из сменной капсулы,
обеспечение устройства, содержащего приемное гнездо для удержания сменной капсулы, устройство для выдачи текучей среды, предназначенное для подачи некоторого количества текучей среды, такой как вода, под давлением в сменную капсулу, и выпуск, который при использовании находится в сообщении по текучей среде со сменной капсулой для выпуска приготовленного напитка из капсулы и подачи напитка в контейнер, такой как чашка, причем приемное гнездо содержит прокалывающее средство для закрывающего элемента, предназначенное для прокалывания выходной зоны герметически закрытой капсулы, когда выходная зона достаточно прижимается к прокалывающему средству для закрывающего элемента под действием давления текучей среды и/или напитка в герметически закрытой капсуле, для создания по меньшей мере одного выходного отверстия, через которое напиток может выпускаться, и
подачу текучей среды в ингредиент для приготовления напитка, причем ингредиент по меньшей мере содержит растворимое вещество,
при этом выходной слой является выходным фильтром, который предотвращает выход нерастворенного ингредиента из капсулы, и
выходной фильтр образован перфорированным гибким пленочным слоем, снабженным множеством выходных отверстий и выполненным так, что имеет прочность на разрыв такую, что данный слой не прокалывается и не прорывается, когда прижимается к прокалывающему средству для закрывающего элемента устройства, и закрывающий элемент остается неповрежденным.

19. Способ по п. 18, в котором используется система по любому из пп. 1-17.

Images