Герметичная капсула со средством вскрытия
Капсула (9) предназначена для экстрагирования под давлением, производимого в устройстве для экстрагирования, и содержит вещество (12) для приготовления напитка в герметичной системе и размещенные внутри указанной системы средства, обеспечивающие вскрытие капсулы во время ее использования и выливание указанного напитка за счет эффекта роста давления текучей среды в камере. Отсутствует необходимость контакта напитка с элементом устройства для эстрагирования. 2 н. и 27 з.п. ф-лы, 17 ил.
Изобретение относится к капсуле (картриджу) для проведения экстрагирования под давлением и размещения вещества, предназначенного для приготовления пищевого продукта, такого как напиток.
Картриджи для экстрагирования под давлением, содержащие вещество для приготовления напитка, уже имеются в продаже. К такому картриджу имеет отношение Европейский патент ЕР 0512468, выданный на имя компании - заявителя данного изобретения. Картридж предназначен для размещения в устройстве для экстрагирования. Поэтому картридж вскрывается при его контакте с опорным элементом указанного устройства, содержащим рельефные выступы, под действием давления текучей среды, поступающей в картридж. Проблема, возникающая при использовании такого картриджа, заключается в том, что экстрагируемый напиток выливается через опорный элемент и средства, обеспечивающие направленное вытекание напитка. Поэтому трудно, если невозможно, исходя из соображений наличия включений и вкусовых ощущений, предугадать экстрагирование при использовании в устройстве таких картриджей, содержащих вещества, отличные от обжаренных кофейных зерен, из-за остатка напитка, находящегося на опорном элементе устройства.
Патент GB 1256247 относится к картриджу, заполненному веществом, подходящим для приготовления напитка. Картридж открывают за счет деформации его крышки, используя размещенный внутри поршень, который взаимодействует с внешним пробойником. Такое устройство конструктивно усложнено с тем, чтобы его можно было использовать для вскрытия капсулы в заданное время.
Задача настоящего изобретения заключается в предоставлении в распоряжение потребителя капсулы, не имеющей указанного недостатка, другими словами, такой капсулы, которая может содержать большое разнообразие веществ, подлежащих экстрагированию, и которая позволяет приготавливать и выливать приготовленный напиток при отсутствии необходимости контакта напитка с элементом устройства для экстрагирования.
Настоящее изобретение относится к капсуле, предназначенной для экстрагирования, производимого в устройстве для экстрагирования путем инжектирования жидкости под давлением, заполненной веществом для приготовления напитка, которая содержит герметичную камеру с находящимся в ней веществом и средство, обеспечивающее вскрытие капсулы во время ее использования и вытекание указанного напитка.
Один из основополагающих принципов настоящего изобретения заключается в том, что каждая капсула имеет свое собственное средство вскрытия, приводимое в действие за счет роста давления текучей среды, введенной в капсулу, во время процесса экстрагирования. Другой принцип изобретения заключается в том, что капсула имеет собственное отводящее отверстие и собственные средства, обеспечивающие направленное течение напитка, что позволяет исключить или в значительной степени уменьшить его контакт с элементами системы или устройства для экстрагирования. Результатом реализации этих принципов, взятых по отдельности или в комбинации, является возможность экстрагирования, одного за другим, веществ различных типов или разновидностей без потери вкусовых качеств и без риска перекрестного загрязнения. Капсулы могут, таким образом, содержать вещества самого различного характера и/или типа, способные к экстрагированию или растворению в воде. Следовательно, возможно использование любого вещества, которое заваривается, или любого растворимого вещества, при этом должно быть понятным, что как для экстрагирования, так и для заваривания или растворения жидкая компонента представляет собой горячую, холодную или теплую воду.
Конструкция, в которой средство вскрытия выполнено специфичным для капсулы, имеет, кроме того, преимущество, состоящее в том, что каждое вскрытие может быть рассчитано и настроено в соответствии с характером и/или типом экстрагируемого вещества. Другими словами, в зависимости от выбранного вещества для достижения оптимального результата вскрытие можно осуществлять при различных давлениях и в различное время.
Предпочтительно вскрытие производится за счет взаимного контакта средства вскрытия и предохранительного (подлежащего пробиванию) элемента герметичной камеры. При этом контакт средства вскрытия и удерживающего элемента происходит под воздействием роста давления текучей среды в камере. Используемое в данном описании выражение "взаимный контакт" означает: для осуществления вскрытия можно перемещать или средство вскрытия или предохранительный элемент герметичной камеры, или попеременно оба друг относительно друга.
Согласно первому из принципов средство вскрытия может быть размещено внутри герметичной камеры, поэтому оно может перемещаться относительно предохранительного элемента камеры за счет нажимного воздействия, обусловленного ростом давления текучей среды в камере.
По второму принципу средство вскрытия может быть размещено снаружи герметичной камеры, и предохранительная перегородка перемещается под действием роста давления относительно средства вскрытия. В этом случае указанное средство может быть размещено в капсуле, но вне камеры, заполненной веществом.
Герметичная камера, конечно, должна представлять собой герметичную основную часть капсулы, содержащей экстрагируемое вещество.
Предпочтительно средство вскрытия представляют собой элемент, состоящий, по меньшей мере, из одного пробивающего (перфорирующего) элемента. Средство вскрытия может, таким образом, представлять собой поверхность, содержащую множество пробивающих элементов. Такая конструкция предпочтительна, поскольку в этом случае поверхность действует как распределитель давления, и ее воздействие допускает возрастание давления среды внутри капсулы в достаточной степени прежде, чем происходит пробивание; достижение такого давления важно для того, чтобы вещество экстрагировалось и обеспечивалось хорошее качество напитка.
Предпочтительно также, чтобы предохранительная перегородка представляла собой тонкую пленку (или крышку), которая может быть пробита. Предохранительная перегородка способствует герметизации камеры так же, как чаша или другие элементы, образующие контейнер для экстрагируемого вещества. Перегородка может быть образована пленкой или мембраной.
Средство вскрытия и предохранительная перегородка рассчитаны и расположены относительно друг друга таким образом, чтобы вскрытие происходило в определенном интервале давления, предпочтительно при заданном давлении, соответствующем оптимальному давлению процесса экстрагирования. Давление экстрагирования может изменяться в интервале от 4 до 8 бар, более предпочтительно оно составляет порядка 6 бар. Оптимальное давление может изменяться в зависимости от выбора экстрагируемого вещества.
Капсула согласно изобретению предпочтительно снабжена, кроме того, средствами накопления и выливания напитка. Задача таких средств состоит в том, чтобы направить поток или потоки напитка, вытекающего из капсулы, в емкость, например в кружку, так, чтобы избежать какого-либо контакта напитка с деталью устройства для экстрагирования. Средства накопления и выливания предпочтительно включают в себя участок камеры с увеличенным поперечным сечением, за которым следует участок с суженным поперечным сечением, концентрирующий напиток в одном или нескольких преимущественных направлениях. Указанные участки с увеличенным и уменьшенным сечениями могут быть сформированы из одной такой же сплошной части капсулы, которая проходит от предохранительного элемента в направлении одного или более выходных отверстий капсулы. Такой частью может быть, например, направленная вниз часть чаши, имеющая вогнутую внутреннюю поверхность, которая заканчивается, по меньшей мере, одним выходным отверстием.
Различные воплощения герметичной капсулы выполнены согласно данному изобретению. Согласно первому воплощению капсулы, соответствующему изобретению, герметичная камера включает в себя две сваренные половинки, имеющие вид раковин, симметричные друг другу или несимметричные, и содержит средство для вскрытия, представляющее собой стержень, установленный между раковинами. При этом стержень снабжен, по меньшей мере, одним отверстием, предпочтительно несколькими отверстиями, для подвода воды, расположенными вверху стержня или на его верхнем конце, и выполнен с профилированным элементом, направленным к днищу или расположенным на нижнем конце стержня, обеспечивающим пробивание места сварки раковин-половинок при размещении капсулы в устройстве для экстрагирования; кроме того, профилированный элемент образует фильтр. Стержень предпочтительно имеет стреловидную форму. Для экстрагирования из такой капсулы экстрагирующее устройство может быть просто снабжено распылительной головкой для подачи воды и средством, обеспечивающим перемещение стержня внутри капсулы так, чтобы вскрыть капсулу и тем самым дать возможность жидкости выливаться в кружку, установленную под устройством для экстрагирования. Чтобы предотвратить попадание в кружку кофейной гущи, необходимо разместить в заостренной части стержня (в профилированном элементе) фильтрующий элемент. Конечно же, во всех воплощениях изобретения капсула содержит определенное количество вещества в расчете на одну кружку, или две, или более; при этом количество вещества может изменяться от 4 до 30 г.
Во втором воплощении капсулы согласно изобретению герметичная камера содержит чашу и мембрану, приваренную к периферийной кромке чаши, и средство вскрытия, расположенное в днище чаши, представляющее собой диск со средствами пробивания днища чаши под воздействием роста давления внутри камеры во время экстрагирования. При введении капсулы в устройство для экстрагирования необходимо наличие одного или более разбрызгивающих элементов, которые пробивают мембрану и позволяют воде поступать в капсулу для того, чтобы предварительно замочить кофе или иное вещество так, что при этом давление в капсуле может увеличиться и, следовательно, его рост приведет к изменению формы диска от выпуклой к вогнутой и тем самым к перемещению средства пробивания, которое в результате пробивает дно чаши. Диск такой капсулы выполняет функцию уплотнения и в то же время - функцию пробивания. Нижняя часть диска снабжена средствами фильтрования, обеспечивающими проход потребляемого напитка.
Средства пробивания могут иметь различную форму, например форму наконечников, лезвий, ножей, игл и тому подобного. Средства для разбрызгивания также могут иметь различную форму, например, форму наконечников, лезвий, ножей, игл и тому подобного.
В третьем воплощении капсулы в соответствии с изобретением капсула содержит чашу, мембрану, приваренную к периферийной кромке чаши, и средство вскрытия, установленное на мембране и включающее в себя элемент, снабженный средствами пробивания мембраны, осуществляемого за счет возрастания давления внутри камеры. По сравнению с вторым воплощением средство вскрытия установлено на мембране, а не в чаше, но сам процесс вскрытия остается таким же, а именно: средства пробивания пробивают мембрану вместо чаши. Диск, помимо того, будет выполнять функцию герметизации и будет снабжен средством фильтрования.
В четвертом воплощении капсула содержит чашу с бортом и днище с отверстием для вытекания напитка, а также мембрану, приваренную к периферийной кромке борта чаши, и средство для вскрытия капсулы, размещенное в днище чаши и представляющее собой элемент со средствами пробивания, покрытый тонкой пленкой. Эта тонкая пленка разрывается при контакте со средствами пробивания во время экстрагирования. Средства пробивания, кроме того, выполняют функцию фильтра. В данном воплощении элемент со средствами пробивания остается фиксированным, а тонкая пленка деформируется под действием давления и разрывается при контакте с вышеупомянутыми средствами пробивания. Точно так же, как и в предшествующем воплощении, необходимо одно или более чем одно средство разбрызгивания жидкости, пробивающее мембрану для того, чтобы предварительно замочить кофе и инициировать рост давления в капсуле, такой, чтобы тонкая пленка деформировалась и, в конце концов, разрывалась на средствах пробивания. Капсула имеет поперечное сечение по существу в виде окружности. Величина диаметра средства вскрытия капсулы не является существенным. Капсула согласно данному изобретению, как правило, имеет отношение диаметра средства вскрытия к диаметру капсулы в пределах от 1:6 до 1:1.
В рассматриваемом четвертом воплощении предусмотрены два варианта исполнения. Первый выполнен с элементом для вскрытия, представляющим собой отдельную деталь, размещенную в днище чаши, при этом указанная деталь имеет плоскую часть со средствами пробивания и заметно искривленную поверхность, оказывающую давление на дно чаши. Выбор средств пробивания не имеет решающего значения, и они могут иметь вид лезвий, наконечников, ножей, игл, элементов в виде углублений и выступов конической формы, пирамидальной формы или формы любой иной геометрии. Второй вариант выполнен со средствами вскрытия, включающими диск с элементами, образующими углубления и выступы, при этом диск расположен на отбортовке в днище чаши, а днище по существу в центральной части, имеет отверстие для вытекания напитка. Элементы в виде выступов и углублений могут иметь форму конусов, пирамид или какую-либо иную геометрию.
Согласно пятому воплощению капсула содержит чащу с бортом и днищем, имеющим отверстие для выливания напитка, мембрану, приваренную по краю борта чаши, и средство вскрытия, представляющее собой элементы в виде выступов и впадин, образующие днище чаши, покрытое тонкой пленкой. Указанная тонкая пленка разрывается на впадинах и выступах днища во время экстрагирования. Кроме того, тонкая пленка выполняет функцию фильтра. В данном воплощении элементы в виде выступов и впадин остаются в фиксированном положении, и именно тонкая пленка деформируется под действием давления и разрывается при контакте с вышеупомянутыми выступами и впадинами. Как и в предшествующем воплощении, необходимо иметь один или более чем один разбрызгивающий элемент для того, чтобы пробить мембрану, предварительно замочить кофе и повысить давление в капсуле с тем, чтобы тонкая пленка деформировалась и разорвалась на элементах, выполненных в виде выступов и впадин. Капсула имеет по существу круговое поперечное сечение. Диаметр средства вскрытия не имеет важного значения. Капсула в соответствии с данным изобретением обычно имеет отношение диаметра средства вскрытия к диаметру капсулы от 1:6 до 1:1. В этом воплощении выступы и впадины образуют днище капсулы. Выполнение выступов и впадин не имеет решающего значения, и они могут иметь различную геометрическую форму, например коническую, пирамидальную форму или любую другую геометрию.
В шестом воплощении капсула содержит чашу и мембрану, приваренную к кромке чаши и снабженную отверстием для выливания напитка, а средство для вскрытия размещено в полости, образованной в центральной зоне мембраны, и состоит из элемента со средствами пробивания, покрытого тонкой пленкой, при этом тонкая пленка разрывается на пробивающих элементах во время экстрагирования, причем средства пробивания выполняют также функцию фильтра. По сравнению с предшествующими воплощениями средство вскрытия размещено в центральной зоне мембраны, а не в днище чаши. Процесс экстрагирования остается таким же: разбрызгивающие элементы протыкают верх чаши, кофе предварительно замачивается, давление внутри капсулы возрастает, тонкая пленка деформируется и разрывается на средствах пробивания. Напиток выливается в емкость, расположенную под капсулой.
В другом исполнении предшествующего решения капсула включает две сваренные друг с другом раковины-половинки, заполненные экстрагируемым веществом, причем одна из них выполнена с отверстием для выливания напитка, а средство вскрытия размещено в раковине-половинке с отверстием и представляет собой диск со средствами пробивания, покрытый тонкой пленкой, при этом тонкая пленка вскрывается, контактируя со средствами пробивания во время процесса экстрагирования.
Средства пробивания выполнены такими же, что и упомянутые выше.
В седьмом воплощении капсулы согласно настоящему изобретению она включает в себя чашу и диск, приваренный к периферийной кромке чаши и имеющий отверстие для выливания напитка. Кроме того, капсула содержит средства вскрытия, включающие тонкую пленку, приваренную между диском и чашкой, и выступающие элементы на диске, взаимодействующие во время экстрагирования с тонкой пленкой для проведения вскрытия тонкой пленки за счет роста давления и обеспечивающие выливание напитка прямо в кружку. В этом случае для экстрагирования из капсулы также необходимо наличие устройства для экстрагирования, содержащего один или более разбрызгивающих элементов для поступления воды. В предпочтительном воплощении выступающие элементы представляют собой кольцевой элемент, выполненный по всей окружности диска. В этом последнем воплощении для обеспечения разрыва тонкой пленки необходимо, чтобы диск постоянно опирался на опорный элемент.
В описанном выше последнем воплощении капсулы, если для приготовления напитка выбрано растворимое вещество, то достаточно наличия тонкой пленки, однако если вещество не растворимое, в капсуле поперек пути течения напитка необходимо установить фильтр (например, под тонкой пленкой), который будет задерживать указанное вещество. Материал фильтра выбирают из группы, в которую входят фильтровальная бумага, тканые и нетканые волокна. Волокна могут быть выполнены из PET (полиэфир) или РР (полипропилен) или некоторых других полимеров.
В этом последнем случае кольцевой элемент диска может быть сплошным или прерывистым. В случае воплощения капсулы с прерывистым кольцевым элементом диск содержит между элементами кольца ребра, направленные к центру диска.
Следует отметить, что во всех воплощениях капсулы, выполненной согласно данному изобретению, она содержит средство для накопления и для выливания напитка. Такое средство может представлять собой проточный канал, причем такой, что приготовленный напиток не контактирует с деталями устройства для экстрагирования. Местоположение канала не является существенным, предпочтительно же он расположен по существу в центральной части капсулы. Проточный канал предпочтительно формируют из части чаши, и, следовательно, он представляет собой элемент, выполненный заодно с чашей. Канал может иметь вогнутую внутреннюю поверхность, позволяющую накапливаемому напитку проходить через кромки или вдоль кромок средства вскрытия, для его накопления. Форма капсулы также является несущественной. Предпочтительно же капсула имеет по существу форму тела вращения.
Капсула может быть как позиционируемой, так и не позиционируемой. Термин "позиционируемая капсула" означает капсулу, которая несимметрична относительно плоскости ее сварки (см., например, на фиг.17) и которая может быть симметричной или не симметричной относительно ее вертикальной оси (также относится к фиг.17). Не позиционируемая капсула представляет собой такую капсулу, которая симметрична относительно плоскости ее сварки и относительно ее вертикальной оси.
Герметичная камера содержит или раковины-половинки, или чашу и мембрану, или же чашу и диск. В зависимости от обстоятельств тот или иной материал для изготовления герметичной камеры предпочтительно выбирают из группы материалов, в которую входят алюминий, композит алюминий/пластмасса, композит алюминий/пластмасса/бумага, однослойная или многослойная пластмасса. При этом используют такую пластмассу, которая применима в сфере пищевых продуктов и выбрана из группы, включающей EVOH (сополимер этилена и винилового спирта), PVDC (поливинилиденхлорид), РР (полипропилен), РЕ (полиэтилен), РА (полиамид), как в однослойном, так и в многослойном исполнении. Толщина используемого материала составляет от 5 до 100 микрон в зависимости от типа используемого материала.
Средства пробивания для воплощений от четвертого до седьмого используют такие же, что и в предшествующих им воплощениях.
В воплощениях от 4 до 7 капсула содержит тонкую пленку. Эта тонкая пленка выполнена из того же материала, что и герметичная камера.
Вещество для приготовления напитка выбирают из группы, в которую входят обжаренный молотый кофе, чай, растворимый кофе, смесь жареного молотого кофе с растворимым кофе, концентрат в виде сиропа, фруктовый экстракт, шоколадный продукт, продукт на основе молока или другой обезвоженный пищевой продукт, например обезвоженный сырьевой продукт. В соответствии с настоящим изобретением с одинаковой легкостью можно приготовить холодный, горячий или теплый напиток.
Как уже было сказано выше, большое преимущество капсулы, соответствующей изобретению, состоит в том, что она содержит, с одной стороны, свои собственные средства вскрытия, а, с другой стороны, позволяет, используя одно и то же устройство для экстрагирования, обеспечить возможность экстрагирования веществ различного типа и вида, таких как кофе, а после него - чай, при этом, покупая напиток, покупатель не ощущает остаточного вкуса от предшествующего экстрагирования. Выгода обусловлена, кроме того, чистотой, которую обеспечивает экстракция. Это связано с тем, что каждая капсула имеет свой собственный слив, не загрязняющий устройство для экстрагирования. Результатом является уменьшение или отсутствие чистки, большая безопасность пищи и гигиеничность, снижение риска загрязнения или размножения микроорганизмов в устройстве и, наконец, возможность экстрагирования бактериологически более чувствительных веществ, таких как сухое молоко или другие вещества, например, с нейтральным или слабо кислотным рН.
Настоящее изобретение, кроме того, относится к способу приготовления различных напитков в одном устройстве, в соответствии с которым жидкостное содержимое напитка не контактирует с элементами устройства, и капсула опирается на нижерасположенный элемент устройства. Кроме того, при использовании капсулы, соответствующей изобретению, экстрагирование можно проводить при более низком давлении, а именно при давлении ниже 10 бар. Данное изобретение относится, кроме того, к способу улучшения гигиены и уменьшения перекрестного загрязнения при приготовлении напитка из капсулы, содержащей пищевой продукт в герметичной камере, которая снабжена своим собственным средством вскрытия, при этом способ характеризуется тем, что в капсулу под давлением вводится текучая среда, и при достижении давления внутри капсулы определенного уровня средство вскрытия приводится в действие, открывает капсулу и освобождает ее от напитка.
Средство вскрытия предпочтительно приводится в действие посредством внутреннего давления, которое устанавливается внутри герметичной камеры.
Остальная часть описания излагается со ссылками на чертежи.
Фиг.1 - вид в перспективе герметичной камеры в соответствии с первым воплощением изобретения.
Фиг.2 - вид в перспективе стержня капсулы согласно первому воплощению.
Фиг.3 - схематическое изображение поперечного сечения капсулы в соответствии со вторым воплощением.
Фиг.4 - схематическое изображение поперечного сечения капсулы согласно третьему воплощению.
Фиг.5 - схематическое изображение поперечного сечения капсулы в соответствии с четвертым воплощением (первый вариант выполнения).
Фиг.6 - схематическое изображение поперечного сечения капсулы в соответствии с четвертым воплощением (первый вариант выполнения).
Фиг.7 - вид в перспективе капсулы, представленной на предшествующей фигуре.
Фиг.8 - вид в перспективе средств вскрытия капсулы для второго варианта выполнения.
Фиг.9 - вид в перспективе средств вскрытия для второго варианта выполнения.
Фиг.10 - схематическое изображение поперечного сечения согласно пятому воплощению.
Фиг.11 - вид в перспективе капсулы, представленной на предшествующей фигуре.
Фиг.12 - вид в перспективе чашки снизу.
Фиг.13 - вид в перспективе чашки сверху.
Фиг.14 - схематическое изображение капсулы, установленной в устройстве для экстрагирования.
Фиг.15 - схематическое изображение поперечного сечения капсулы для шестого воплощения.
Фиг.16 - схематическое изображение поперечного сечения капсулы для другого варианта шестого воплощения.
Фиг.17 - капсула, соответствующая седьмому воплощению, в разобранном состоянии (детализация).
Фиг.1 наглядно отображает одну раковину-половинку (1); вторую раковину-половинку (не показана) приваривают вдоль линии сварки (2) и таким образом герметизируют капсулу (4). В капсуле имеется полость (3), в которой размещают вещество для экстрагирования, например обжаренный молотый кофе. Между двумя симметричными раковинами-половинками установлен стержень (5), показанный на фиг.2 и в своей верхней части имеющий отверстие (6), через которое поступает горячая вода для приготовления кофе. Кроме того, нижняя часть стержня выполнена с заостренным профилем-наконечником (7) для пробивания места сварки двух раковин-половинок. В заостренном наконечнике, помимо того, имеются отверстия (8), обеспечивающие свободный проход через них кофе, но препятствующие прохождению кофейной гущи. При размещении капсулы в устройстве для экстрагирования стержень давит вниз так, что заостренный наконечник (7) пробивает место сварки двух раковин-половинок.
На фиг.3 показана капсула (9), выполненная в соответствии со вторым воплощением данного изобретения. Эта капсула содержит чашу (10) и мембрану (11), приваренную по периферийной кромке (13) для сварки, образующей периферийную кромку чаши. Капсула содержит вещество (12). Система вскрытия капсулы состоит из диска (14), смонтированного в днище чаши (10) и снабженного пробивающим заостренным наконечником (15) и фильтром (60). Пробивающий наконечник при этом расположен внутри камеры, образованной чашей (10) и мембраной (11). Диск, таким образом, установлен в днище чаши и тем самым образует поверхность большей площади, на которую может воздействовать внутреннее давление в процессе экстрагирования. Во время экстрагирования капсулу вставляют в устройство для экстрагирования, воду подают через иглу, которая прокалывает мембрану (11), и за счет роста давления в капсуле на диск (14) действует усилие, направленное вниз, к предохранительному элементу (16) чаши, причем такое, что заостренный наконечник пробивает предохранительный элемент чаши, в результате напиток выливается. Капсула надежно удерживается на месте с помощью опорной детали (61), а фильтр (60) предотвращает попадание кофейной гущи в кружку (не показана), установленную под указанной капсулой.
На фиг.4 представлено другое воплощение капсулы. Отличие от предшествующей фигуры заключается только в том, что система вскрытия размещена не в чаше, а на мембране. Капсула содержит чашу (17) и мембрану (18), приваренную к периферийной кромке чаши, местоположение которой (кромки) обозначено на фигуре позицией (62). Экстрагируемое вещество (19) находится внутри капсулы. Диск (20), входящий в систему вскрытия, снабжен заостренным наконечником (21) для пробивания и фильтром (63). Во время экстрагирования рост давления внутри капсулы приводит к тому, что на диск действует давление, направленное вниз, к предохранительному элементу (22), и наконечник (21) пробивает предохранительный элемент (22) мембраны. Фильтр (63) обеспечивает задержание кофейной гущи.
На фиг.5 показана капсула, соответствующая данному изобретению, для четвертого воплощения. Капсула содержит чашу (23) и мембрану (24), приваренную вдоль периферийной кромки (26) под сварку к периферийной кромке чаши. Капсула заполнена веществом (25), подлежащим экстрагированию. Средство вскрытия расположено в полости (27), образованной в днище чаши. Это средство образовано элементом (28), снабженным средствами пробивания, покрытым тонкой пленкой (29). Средства пробивания представляют собой заостренные выступы (64), направленные к тонкой пленке. Как и в предшествующих воплощениях, воду подают через мембрану, и рост давления будет прижимать тонкую пленку к средствам пробивания таким образом, что тонкая пленка (29) прорывается, и напиток в результате может вытекать в нижерасположенную кружку. При этом элемент (28) выполняет функцию фильтра, и для реализации этой функции в нем имеется ряд отверстий (65) для протекания напитка.
На фиг.6 и фиг.7 показана капсула, соответствующая данному изобретению, для альтернативного выполнения ее четвертого воплощения. Такая капсула содержит чашу (66) и мембрану (67), приваренную по периферийной кромке (68) для сварки к периферийной кромке чаши. В капсуле находится экстрагируемое вещество (69). Система вскрытия капсулы установлена в полости (70), образованной в днище чаши, и состоит из элемента (71) со средствами вскрытия, покрытого тонкой пленкой (72). Средства вскрытия представляют собой заостренные выступы (73), распределенные по всей поверхности элемента (71) и направленные к тонкой пленке (72). Кроме того, эти средства могут представлять собой элементы в виде впадин и выступов, форма которых отличается от показанных заостренных выступав. Как и в предшествующих воплощениях, воду подают через мембрану (67), и рост давления прижимает тонкую пленку (72) к пробивающим элементам таким образом, что происходит разрыв пленки и поэтому напиток может вытекать в нижерасположенную кружку. Элемент (71), помимо того, выполняет функцию фильтра и содержит ряд каналов (74) для прохода напитка. Каналы (74) расположены на поверхности элементов (71) таким образом, что они отделяют друг от друга заостренные выступы (73) и образуют решетчатую систему распределения напитка. Напиток протекает по указанным каналам и достигает края (75) элемента (71); с этого края поток стекает во внутреннюю полость (76), имеющуюся в днище чаши. Отверстия (77) позволяют напитку выливаться в кружку (не показана), расположенную ниже. Днище чаши и отверстия (77) вместе образуют средства накопления и выливания напитка. Отверстия (77) предпочтительно проходят вплоть до кромки цилиндрической трубчатой части чаши, заходящей во внутреннюю полость чаши, которая в своем основании заканчивается небольшим внутренним периферийным каналом. В соответствии с фиг.5 здесь идет речь о четырехкомпонентной капсуле, т.е. о капсуле, содержащей чашу, элемент со средствами вскрытия, мембрану и тонкую пленку. Такая конструкция обеспечивает контролируемое и менее бурное истечение жидкости и позволяет избежать разбрызгивание жидкости за пределы рабочей зоны. Чашу изготавливают путем термоформования, а диск - с помощью литья под давлением.
На фиг.8 показан вид в перспективе средства вскрытия капсулы, выполненного в соответствии с четвертым воплощением. Это средство (80) представляет собой диск, полученный с помощью литья под давлением, размещенный на дне чаши. Указанное средство содержит выступающие элементы в виде усеченных конусов (81), между которыми имеются промежутки (82). В капсуле, когда разрывается тонкая пленка, напиток протекает по промежуткам (82) в направлении выхода за пределы (83), т.е. за край поверхности диска. Можно очень хорошо представить себе такой диск, размещенный на дне чаши, выполненной в соответствии с фиг.6 и фиг.7; напиток в этом случае протекает по внутренней поверхности (76) дна чаши (66).
На фиг.9 представлено другое воплощение средства для вскрытия капсулы. Оно представляет собой диск (84), обеспечивающий вскрытие капсулы. Диск (84) изготовлен методом литья под давлением и размещен на дне чаши. Он содержит выступающие элементы в виде пирамид (85) с промежутками (86) между выступающими элементами. В капсуле, при разрыве тонкой пленки, напиток протекает по промежуткам (86) в направлении выхода за пределы (87) диска. Очень легко представить себе диск, расположенный на дне чаши, показанной на фиг.6 и фиг.7; напиток вытекает по внутренней поверхности (76) дна чаши (66).
На фиг.10 и 11 изображена капсула, соответствующая данному изобретению, для ее пятого воплощения. В этом случае речь идет о трехкомпонентной капсуле. Такая капсула содержит чашу (88) и мембрану (89), приваренную по окружной линии (90) сварки к периферийной кромке чаши. Капсула заполнена экстрагируемым веществом (91). Средство вскрытия выполнено на дне чаши и представляет собой выступающие элементы (93) и углубленные элементы - впадины (94), образующие дно чаши, при этом средство покрыто тонкой пленкой (92). Как и в предшествующих воплощениях, вода подводится через мембрану (89), и рост давления будет прижимать тонкую пленку (92) к выступам и впадинам так, что они прорывают тонкую пленку и напиток может вытекать в расположенную ниже кружку. Тонкая пленка (92), кроме того, выполняет функцию фильтра, а напиток протекает по промежуткам (94), образованным впадинами. Напиток протекает по промежуткам и в конце концов достигает трубчатой части с центральным отверстием (95), имеющимся в днище чаши (66). Отверстие (95) позволяет напитку поступать в кружку (не показана), установленную ниже. Как было отмечено выше, речь идет о трехкомпонентной капсуле, и в этом случае компонентами капсулы являются чаша, мембрана и тонкая пленка. Чашу изготавливают путем термоформования, что позволяет непосредственно в процессе термоформования получить средство вскрытия капсулы, а именно, элементы, выполненные в виде выступов и углублений.
Фиг.12 и 13 наглядно отображают перспективы снизу и сверху чаши (88), показанной на фиг.10 и 11. На этих фигурах хорошо видно центральное отверстие (95), позволяющее напитку выливаться во время экстрагирования. Показанная чаша получена термоформованием в виде одной детали с помощью соответствующей установки для термоформования. После этого к кромкам на внутренней поверхности дна чаши приваривают тонкую пленку, чашу заполняют веществом, например, в атмосфере азота или в другой атмосфере, более или менее свободной от кислорода, и, наконец, приваривают мембрану.
На фиг.14 схематически изображена капсула (100), выполненная согласно изобретению, размещенная в устройстве для экстрагирования. Капсула заключена между элементами (101) и (102) устройства для экстрагирования. Элемент (101) служит для подачи в капсулу воды сверху, осуществляемой через канал (103), а иглы (104) пробивают отверстия в верхней поверхности капсулы. Герметичность гарантируется сварным соединением (106). Опорный элемент (102) удерживает капсулу на месте, и во время ее вскрытия напиток проходит через выпускное отверстие (105) в размещенную ниже кружку.
На фиг.15 показана капсула согласно шестому воплощению. По сравнению с фиг.5 различие заключается в расположении системы вскрытия, которая в данном воплощении размещена в полости, образованной в мембране, а не в чаше. Капсула содержит чашу (30), к которой вдоль линии (35) сварки приварена мембрана (31). Капсула содержит вещество (36). Система вскрытия включает в себя элемент (32) со средствами пробивания, покрытый тонкой пленкой (33). Как и в предшествующей капсуле, вода инжектируется с верхней поверхности чаши, рост давления внутри капсулы прижимает тонкую пленку (33) к средствам пробивания, имеющимся на элементе (32), и напиток вытекает через центральную зону мембраны.
На фиг.16 показана капсула, состоящая из двух симметричных раковин-половинок (37, 38), сваренных по линии (39) сварки и содержащая экстрагируемое вещество (42). Средство вскрытия капсулы расположено в раковине (38) и представляет собой диск (41) с элементами для пробивания отверстий, покрытый тонкой пленкой (40). Так же как и при использовании других капсул, возрастание давления в капсуле оказывает давление на тонкую пленку в направлении пробивающих элементов до тех пор, пока пленка не разрывается. Напиток затем выливается в подставленную кружку.
На фиг.17 показана капсула для последнего из воплощений изобретения, в подетальном виде. Она содержит чашу (44), к которой приварен диск (46) по линии (51) сварки. В капсуле находится экстрагируемое вещество (43). Средство вскрытия капсулы включает тонкую пленку (45), приваренную между диском и чашкой. Диск содержит кольцевой выступающий элемент (48) и кольцевой канал (49) для вытекания напитка. Эта капсула является предпочтительной, если экстрагируемым веществом является растворимый кофе. Однако при экстрагировании обжаренного молотого кофе капсулу, соответствующую данному изобретению, необходимо дополнить фильтром (47), причем этот фильтр устанавливают под тонкой пленкой и тем самым он препятствует прохождению кофейной гущи. Процесс экстрагирования осуществляют следующим образом: капсулу помещают в устройство для экстрагирования. Это устройство содержит средство для вскрытия капсулы на участке, показанном позицией (50); вода поступает в капсулу, и рост давления в капсуле будет прижимать тонкую пленку (45) к кольцевому элементу (48).
Тонкая пленка разрывается, и напиток выливается по каналу (49) в нижерасположенную кружку. В этом случае для диска всегда необходим опорный элемент (см. фиг.14), причем опорный элемент образует часть устройства для экстрагирования.
Термины "пробивать отверстие" и "пробивание" относятся к одному или большему количеству средств (методов), назначение которых заключаются в том, чтобы образовать отверстие при контакте с твердым, гибким или же ослабленным или частично вскрытым участком поверхности не только путем пробивания в строгом смысле этого термина, но, кроме того, и с помощью эквивалентных методов, таких как резание или разрыв.
Термин "напиток" включает в себя любой тип напитка, который может быть приготовлен из растворимого или частично растворимого вещества, которое может быть процежено, отфильтровано и, кроме того, охватывает приготовление супа, бульона или другие подобные виды приготовления пищевого продукта.
Используемые сокращения:
PET - полиэфир, РР - полипропилен, EVOH - сополимер этилена и винилового спирта, PVDC - поливинилиденхлорид, РЕ - полиэтилен, РА - полиамид.
1. Капсула для экстрагирования путем инжекции жидкости под давлением в устройстве для экстрагирования, содержащая вещество для приготовления напитка, включающая в себя герметичную камеру с указанным веществом и средства, обеспечивающие вскрытие капсулы во время ее использования, отличающаяся тем, что вскрытие для выливания напитка достигается за счет взаимного контакта средства вскрытия с предохранительным элементом герметичной камеры, а взаимный контакт осуществляется за счет эффекта роста давления текучей среды в камере.
2. Капсула по п.1, отличающаяся тем, что средство вскрытия размещено внутри герметичной камеры и перемещается, оказывая давления на предохранительный элемент камеры за счет роста давления текучей среды в камере.
3. Капсула по п.1, отличающаяся тем, что средство вскрытия размещено снаружи герметичной камеры, а предохранительный элемент имеет возможность перемещения под воздействием роста давления в направлении средств вскрытия.
4. Капсула по п.1, отличающаяся тем, что средство вскрытия представляет собой элемент, включающий в себя по меньшей мере один элемент для пробивания отверстия.
5. Капсула по любому из пп.1, 2 или 3, отличающаяся тем, что предохранительный элемент представляет собой тонкую пленку, в которой могут быть пробиты отверстия.
6. Капсула по п.2, отличающаяся тем, что герметичная камера содержит чашу и мембрану, приваренную к периферийной кромке чаши, а средство вскрытия размещено на дне чаши и включает диск со средствами для пробивания отверстий в дне чаши за счет роста давления внутри камеры.
7. Капсула по п.2, отличающаяся тем, что герметичная камера содержит чашу и мембрану, приваренную к периферийной кромке чаши, а средство вскрытия размещено на мембране и включает элемент со средствами пробивания отверстий в мембране за счет роста давления внутри камеры.
8. Капсула по п.4, отличающаяся тем, что она содержит чашу с бортом и дном, имеющим отверстие для вытекания напитка, и мембрану, приваренную к периферийной кромке борта чаши, а также тем, что средство вскрытия представляет собой элемент с большим количеством средств пробивания отверстий, покрытый тонкой пленкой, разрывающейся во время экстрагирования при контакте со средствами пробивания.
9. Капсула по п.3, отличающаяся тем, что она содержит чашу с бортом и дном, имеющим отверстие для вытекания напитка, и мембрану, приваренную к периферийной кромке борта чаши, а также тем, что средство вскрытия представляет собой выступы и впадины, образующие дно чаши, покрытое тонкой пленкой, разрывающейся во время экстрагирования при контакте с выступами и впадинами.
10. Капсула по п.1, отличающаяся тем, что средства для накопления и выливания напитка предпочтительно включают в себя участок с увеличенным поперечным сечением за которым следует участок с суженным поперечным сечением, концентрирующий напиток в одном или нескольких преимущественных направлениях.
11. Капсула по п.9, отличающаяся тем, что элемент со средствами пробивания отверстий представляет собой диск, полученный литьем под давлением, или элемент с плоской поверхностью, снабженный средствами вскрытия и криволинейной поверхностью, оказывающей давление на дно чаши.
12. Капсула по п.9, отличающаяся тем, что средство для пробивания отверстий включает в себя элементы в виде впадин и выступов, выполненные на дне чаши, при этом дно имеет, по существу, в его центральной части, отверстие для выливания напитка.
13. Капсула по п.3, отличающаяся тем, что она содержит чашу и мембрану, приваренную к периферийной кромке чаши и имеющую отверстие для выливания напитка, а также тем, что средство для вскрытия расположено в полости, образованной в центральной части мембраны, и состоит из элемента со средствами пробивания отверстий, покрытого тонкой пленкой, прорывающейся при контакте со средствами пробивания отверстий во время экстрагирования.
14. Капсула по п.3, отличающаяся тем, что она содержит две сваренные друг с другом раковины-половинки, одна из которых имеет отверстие для выливания напитка, а также тем, что средство вскрытия размещено в раковине-половинке, выполненной с отверстием, и состоит из диска, снабженного элементами для пробивания отверстий, покрытого тонкой пленкой, разрывающейся во время экстрагирования при контакте с элементами для пробивания отверстий.
15. Капсула по п.3, отличающаяся тем, что она содержит чашу и диск, приваренный к периферийной кромке чаши, при этом чаша снабжена отверстием для выливания напитка, а также тем, что средство для вскрытия включает тонкую пленку, приваренную между диском и чашей, и выступающие элементы на диске, взаимодействующие во время экстрагирования с тонкой пленкой, обеспечивая при этом образование отверстий в тонкой пленке за счет роста давления.
16. Капсула по п.15, отличающаяся тем, что она, кроме того, содержит фильтр, приваренный к периферийной кромке чаши между тонкой пленкой и диском.
17. Капсула по одному из пп.15 и 16, отличающаяся тем, что выступающие элементы представляют собой сплошной или прерывистый кольцевой элемент.
18. Капсула по п.17, отличающаяся тем, что кольцевой элемент выполнен прерывистым, а диск содержит ребра, расположенные между элементами кольца, направленные к центру диска.
19. Капсула по п.1, отличающаяся тем, что материал (материалы) герметичной камеры выбран (выбраны) из группы, включающей алюминий, композит алюминий/пластмасса, композит алюминий/пластмасса/бумага, пластмасса в чистом виде или полимолекулярная пластмасса.
20. Капсула по п.19, отличающаяся тем, что в качестве материала герметичной камеры используют пластмассу, выбранную из группы пластмасс, в которую входят EVOH (сополимер этилена и винилового спирта), PVDC (поливинилиденхлорид), РР (полипропилен), РЕ (полиэтилен), РА (полиамид), как в однослойном, так и в многослойном исполнении.
21. Капсула по п.4, отличающаяся тем, что средство пробивания отверстий выбрано из группы, в которую входят острый конец, наконечник, лезвие, нож, игла и тому подобное средство.
22. Капсула по п.5, отличающаяся тем, что тонкая пленка изготовлена из материала, выбранного из группы материалов, в которую входят алюминий, композит алюминий/пластмасса, композит алюминий/пластмасса/бумага, однослойная или многослойная пластмасса.
23. Капсула по п.16, отличающаяся тем, что материал для фильтра выбран из группы материалов, в которую входят бумага, слои из тканого и нетканого материала.
24. Капсула по п.1, отличающаяся тем, что вещество для приготовления напитка выбрано из группы напитков, в которую входят обжаренный молотый кофе, чай, растворимый кофе, смесь обжаренного молотого кофе с растворимым кофе, продукты из шоколада, продукты на основе молока, концентрированный сироп, концентрат фруктового экстракта или любого другого обезвоженного съедобного вещества.
25. Способ приготовления напитка из капсулы, содержащей в герметичной камере пищевой продукт и снабженной своим собственным устройством для вскрытия, отличающийся тем, что в капсулу под давлением вводят жидкость, а также тем, что при достижении внутри камеры определенной величины давления устройство для вскрытия приводится в действие со вскрытием капсулы и выливанием напитка.
26. Способ по п.25, отличающийся тем, что средство вскрытия происходит при давлении от 4 до 8 бар.
27. Способ по п.25 или 26, отличающийся тем, что вскрытие осуществляется устройством для вскрытия, расположенным вне герметичной камеры.
28. Способ по п.25, отличающийся тем, что вскрытие осуществляется относительным взаимодействием устройства для вскрытия и предохранительной перегородки камеры.
29. Способ по п.28, отличающийся тем, что предохранительная перегородка камеры представляет собой тонкую пленку, которая пробивается, по меньшей мере, одним пробивающим элементом устройства для вскрытия.
