Жесткий фильтр для капсул, пригодных для экстрагирования напитков, в частности кофе эспрессо
Изобретение относится к жесткому фильтру для капсул, пригодных для экстрагирования напитков, в частности кофе эспрессо. Изобретение направлено на создание фильтра, позволяющего существенно сократить время и затраты на производство упомянутой капсулы, а также позволяет быстро и просто установить и закрепить капсулу внутри фильтра и обеспечить хорошую фильтрацию даже при наличии гребней на дне капсулы, на которое уложен фильтр. Жесткий фильтр для капсул, пригодных для экстрагирования напитков, содержит по существу плоский корпус, имеющий множество сквозных фильтрующих отверстий, которые имеют такой размер, чтобы препятствовать прохождению твердых частиц и пропускать сваренную жидкость или напиток. Отверстия имеют по существу симметричную форму относительно средней плоскости плоского корпуса, так что фильтр может быть вставлен в капсулу, не заботясь об ориентации этих отверстий относительно порошкообразного вещества внутри капсулы. Отверстия имеют форму двойного усеченного конуса, причем диаметр каждого отверстия в его центральной области является более узким, чем диаметр отверстия в поверхностных областях плоского корпуса, так что поперечное сечение каждого отверстия симметрично расширяется от центральной области к поверхностным областям. Угол расширения от центральной области к любой из поверхностных областей каждого отверстия составляет от 1° до 30°, а диаметр центральной области отверстия составляет от 0,1 мм до 1,0 мм. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 6 ил.
Настоящее изобретение относится к жесткому фильтру для капсул, пригодных для экстрагирования напитков, в частности кофе эспрессо.
За последние несколько лет значительно увеличилось использование разовых капсул или картриджей, содержащих пищевые порошкообразные вещества, из которых может быть экстрагирован напиток, используя горячую воду под давлением.
В частности, капсулы, содержащие порцию молотого кофе для варки, также называемого итальянцами кофе "эспрессо", стали достаточно популярными, потому что напиток, полученный из таких капсул, очень близок по вкусу и внешнему виду к эспрессо, полученному на обычной эспрессокофеварке, используемой в барах и ресторанах.
Среди таких капсул WO 2005/092160 и WO 2005/092162 раскрывают специфическую капсулу, которая содержит порошкообразное вещество, предпочтительно обжаренный и молотый кофе, причем капсула имеет эластичную перегородку, создающую устойчивую пену и посредством которой возможно экстрагировать напиток с улучшенными физическими и органолептическими характеристиками.
Известная эластичная перегородка фиксируется в нижней части потока порции молотого кофе из фильтрующего полотна, сделанного из бумаги или ткани, расположенного между порцией и перегородкой. Перегородка в своей основе является эластичной мембраной, которая имеет, по меньшей мере, одно сквозное отверстие или щель, представленное в центральной области, и которое эластично открывается, когда давление изнутри капсулы превышает порог определенного значения.
Недостаток, замеченный в известных капсулах, связан со сложностью в производстве капсулы. В частности, некоторые операции, которые затрудняют процесс производства, связаны с правильной установкой бумажного или тканевого фильтра в капсулу, которая преимущественно вызывает проблемы с захватом и удержанием из-за эластичности фильтра.
Другой недостаток обусловлен тем обстоятельством, что капсула, которая содержит молотый кофе, в типичном варианте использует бумажные фильтры для удерживания твердых частиц и предотвращения их попадания во внешнюю чашку. Выбор бумажных фильтров влечет за собой ограничения в конструкции капсулы, например, усиление конструкции низа капсулы, для того чтобы не было областей, в которых бумажный фильтр мог быть разорван под давлением внутри капсулы или из-за поверхностных неровностей или дырок.
Фильтр из полипропилена был предложен в ЕР-А 0309708. Однако этот фильтр отличается отверстиями в виде усеченного конуса и соответствующими гребнями, выступающими к экстрагируемому веществу. Поэтому этот известный жесткий фильтр до сих пор допускает проблемы в производстве, потому что должно достигаться корректное расположение относительно порошкообразного вещества, когда фильтр устанавливается в капсулу.
Задача настоящего изобретения состоит в устранении недостатков известных капсул посредством создания фильтра, позволяющего существенно сократить время и затраты на производство упомянутой капсулы.
В рамках этого задачей данного изобретения также является предоставление особенно быстрой и простой установки и закрепления капсулы внутри такого фильтра.
Другая задача изобретения состоит в обеспечении хорошей фильтрации даже при наличии гребней на дне капсулы, на которое уложен фильтр.
Эта и другие задачи, которые будут понятны из нижеследующего описания, решаются жестким фильтром для капсул, пригодных для экстрагирования напитков, содержащим по существу плоский корпус, имеющий множество сквозных фильтрующих отверстий, которые имеют такой размер, чтобы препятствовать прохождению твердых частиц, но пропускать сваренную жидкость или напиток, отличающийся тем, что отверстия имеют по существу симметричную форму относительно средней плоскости плоского корпуса, так что фильтр может быть вставлен в капсулу, не заботясь об ориентации этих отверстий относительно порошкообразного вещества внутри капсулы.
Дополнительные характеристики и преимущества изобретения станут более очевидными из описаний предпочтительных, но не исключающих вариантов его осуществления, проиллюстрированных путем неограничивающих примеров в сопровождающих чертежах, в которых:
фиг.1 - детальный вид в перспективе капсулы, содержащей фильтр по изобретению;
фиг.2 - вид в сечении капсулы по фиг.1 в собранном состоянии;
фиг.3 - вид сверху фильтра по первому варианту выполнения, использованного в капсулах по фиг.1 и 2;
фиг.4 - вид сверху фильтра по второму варианту выполнения;
фиг.5 - вид фильтра по фиг.4 в сечении по V-V; и
фиг.6 - вид сверху фильтра по третьему варианту выполнения.
В последующем описании идентичные позиции означают элементы, которые идентичны или имеют эквивалентные технические функции.
Со ссылкой на фиг.1 и 2 капсула, пригодная для содержания фильтра по изобретению, обозначенная в целом позицией 1, по существу является цилиндрической (но может быть также в виде усеченного конуса или призматической) и содержит коробчатый корпус, который образован предпочтительно двумя частями, т.е. чашевидной частью 2 и элементом 3 для закрывания чашевидной части 2 сверху. Закрывающий элемент 3 представлен с входным отверстием 3а, которое предпочтительно, но необязательно, выступает и закрыто и может быть открыто, известным образом, машиной по выработке напитков прокалыванием для того, чтобы позволить впуск потока горячей воды под давлением в капсулу. Чашка 2 и закрывающий элемент 3 сварены вместе предпочтительно посредством ультразвука или подобными известными методиками, как раскрыто, например, в документах предшествующего уровня техники WO 2005/092160 и WO 2005/092162, которые включены в материалы настоящей заявки посредством ссылки.
Коробчатый корпус 2, 3 содержит вещество в виде порошка 4, предпочтительно молотый кофе, который подходит для возможности выпуска напитков, например для кофе эспрессо, посредством горячей воды под давлением. Вещество в виде порошка 4 может содержаться между двумя фильтрующими элементами 5а и 5b, которые приспособлены для удерживания твердых частиц, например для гранулированных кофейных остатков внутри капсулы 1.
По меньшей мере, один из таких фильтрующих элементов, предпочтительно нижний фильтрующий элемент 5b, представлен по изобретению и предпочтительно изготовлен из отформованного пластика, такого как полипропилен. Фильтр может также быть выполнен из металла или любого другого материала, который делает фильтр по существу жестким. Под термином «жесткий» подразумевается по существу жесткое тело, которое незначительно выгибается под типичным давлением внутри капсулы по выпуску напитков, например при давлении вплоть до 10 бар.
Коробчатый корпус капсулы имеет основание 6, представленное с выходным отверстием 7 для выходящего потока выпускаемого напитка. Основание содержит предпочтительно множество гребней 61 для образования узких каналов 62 между основанием и нижним фильтром 5b, чтобы доставлять экстрагированные напитки к выходному отверстию 7. Канал является достаточно тонким, предпочтительно около 1 мм ширины или меньше.
Гребни 61 могут быть в форме арки и концентрически сдвинуты вокруг выходного отверстия таким образом, что каналы 62 направлены концентрически один к другому и взаимно радиально соединены, как в WO 2005/092160 и WO 2005/092162.
Фильтр 5b может быть положен на основание 6 или может быть прикреплен к его периферической области. Предпочтительно, гребни 61 поддерживают фильтр 5b, так чтобы предотвратить выгибание фильтра в процессе выработки напитков.
Выходное отверстие 7 расположено предпочтительно в центральной области основания 6, окружено ободком и по существу закрыто упругой пенообразующей перегородкой 9, которая может открываться под давлением.
Перегородка 9 содержит упругую мембрану, сделанную из эластичного или резиноподобного материала, предпочтительно из термопластического эластомера (ТРЕ), такого как блок-сополимер SEBS (блок-сополимер на основе стирола, этилена, бутилена, стирола) или Laprene® (основанного на блок-сополимере SEBS и полиолефинах).
Эластичная мембрана может содержать сквозное отверстие 10, которое поддерживает перегородку 9 и соответственно выходное отверстие 7 для напитка закрытым, когда капсула 1 не используется, но позволяет прохождение напитка, когда давление внутри капсулы превышает определенное значение, например 6 бар, вызывая деформацию и вследствие этого расширение сквозного отверстия 10.
В качестве альтернативы к сквозному отверстию 10 эластичная мембрана может содержать несквозное отверстие (на показано на фигурах), которое может быть открыто вскрытием, когда давление в капсуле достигает определенного порога.
Эластичная перегородка 9 может быть образована вместе с коробчатым корпусом 2, 3 капсулы 1, которая предпочтительно сделана из полипропилена, чтобы исключать промежуточные механические действия по фиксированию перегородки 9 в ободок 8 выходного отверстия 7.
В качестве альтернативного варианта, эластичная мембрана может быть образована вместе с жестким поддерживающим кольцом (не показанного на фигурах), которое приспособлено быть заблокированным в выступающем цилиндрическом ободке выходного отверстия 7.
Капсула 1 дополнительно содержит предохранительную крышку 11, которая смонтирована с коробчатым корпусом у основания 6 для того, чтобы увеличить аксиальные размеры коробчатого корпуса. Более точно, крышка 11 зафиксирована с коробчатым корпусом капсулы так, что выступает из основания 6 по существу в направлении оси симметрии капсулы вдоль направления потока воды.
Крышка 11 предпочтительно фиксируется механически к периферийному ободку 15 основания 6, например зажимом, с тем чтобы позволить ее быструю подгонку к коробчатому корпусу капсулы 1.
Предохранительная крышка 11 представлена с цилиндрическим выступом 12, который входит в перегородку 9 и приспособлен удерживать перегородку 9 напротив выходного отверстия 7, представленного в основании 6 так, чтобы предотвращать непредумышленное выталкивание перегородки 9 из капсулы вследствие высоких давлений, достигаемых в процессе выпуска напитка.
Выступ 12 может иметь, по меньшей мере, один проход 14 для того, чтобы допустить напиток к выходу из капсулы 1 протеканием через предохранительную крышку 11. Для этой цели крышка 11 содержит, по меньшей мере, одно выходное отверстие 13.
Крышка 11 может быть обеспечена второй закрытой цилиндрической стенкой 16, которая окружает выступ 12 и может быть заблокирована цилиндрическим посадочным местом 17, которое определено на основании 6 вокруг выходного отверстия 7. Стенки 12 и 16, таким образом, образуют цилиндрическое кольцо, в котором напиток, который выходит из отверстия 10 перегородки 9, течет перед тем, как достигнуть выходного отверстия 13, представленного на предохранительной крышке 11.
Далее сделана ссылка на нижний фильтрующий элемент 5b по изобретению, являющийся предпочтительным в использовании в вышеприведенной капсуле 1. Очевидно, специалист в данной области техники будет понимать, что такой фильтр может быть использован в любой капсуле, содержащей порошкообразные вещества, из которых может быть экстрагирован напиток, используя воду под давлением.
Фильтр 5b приспособлен удерживать твердые частицы напитка экстрагированного из порошкообразного вещества 4 с такой же эффективностью, как бумажный фильтр. В частности, фильтр 5b содержит плоский корпус 51, окруженный толстым ободком 52, который выступает на одинаковое расстояние с обеих сторон плоского корпуса 51. Множество сквозных отверстий 53, также представленных в плоском корпусе 51, имеют такой размер, чтобы блокировать прохождение твердых частиц и пропускать сваренную жидкость или напиток.
Отверстия 53 могут быть размещены с любым рисунком по всей поверхности плоского корпуса 51. Например, отверстия 53 могут быть размещены с решетчатым рисунком, как на фиг.3, или по концентрическим окружностям, как на фиг.4. Преимущественно, если фильтр должен быть положен на множество гребней, которые образуют каналы для направления напитка к выходу капсулы, предпочтительно, чтобы отверстия 53 были выровнены и наложены на каналы, а не на гребни, чтобы предотвратить закупоривание отверстий гребнями и, соответственно, чтобы улучшить равномерность потоков напитка и эффективность фильтрования.
Например, отверстия 53 фильтра 5b фиг.4 взаимно концентрически расположены так, что они выровнены с концентрическими и радиальными каналами 62 капсулы 1.
Отверстия 53 имеют симметричную форму относительно средней плоскости F плоского корпуса 51, так что фильтр может быть вставлен в капсулу, не заботясь об ориентации этих отверстий относительно порошкообразного вещества в капсуле.
В частности, диаметр каждого отверстия 53 в его средней области 54 является более узким, чем диаметр отверстия 53 в поверхностных областях 55 плоского корпуса 51, так что поперечное сечение каждого отверстия 53 симметрично расширяется от средней области 54 к поверхностным областям 55.
Форма отверстий 53 в виде двойного усеченного конуса дает фильтру лучшую стойкость, чем цилиндрическая форма, и также удобна в процессе формовки фильтра 5b, в частности, когда форма должна быть открыта и фильтр удален.
Угол расширения от центральной области 54 к любой поверхностной области предпочтительно от 1° до 20° или 30°, более предпочтительно около 10°. Диаметр каждой центральной области 54 предпочтительно от 0,1 мм до 1,0 мм, более предпочтительно от 0,2 мм до 0,4 мм и даже более предпочтительно от 0,25 мм до 0,35 мм.
Чтобы дополнительно увеличить эффективность фильтрования, вышеупомянутые отверстия могут быть расположены в зигзагообразной конфигурации 53а-53b, как на фиг.6, вдоль пунктирной линии 58 (например, по рисунку с концентрическими окружностями) и должны быть расположены над передающими каналами внизу капсулы, такими как каналы 62. Таким образом, плотность отверстий по рисунку расположения и над передающими каналами по существу удвоена относительно, например, фильтра фиг.4.
Плоский корпус 51 фильтра 5b может быть представлен по существу с круглой центральной областью 56, не имеющей отверстий. Такая "сплошная" центральная область 56 особо подходит для капсул, содержащих эластичную перегородку для производства пены, таких как капсула 1 на фиг.1 и 2, потому что она не дает сваренному напитку под высоким давлением попадать прямо на перегородку 9.
Кроме того, отсутствие отверстий в центральной области 56 улучшает фильтрующую работу фильтра 5b. Фактически, фильтр 5b может сгибаться в процессе фазы выхода напитка из-за присутствия свободной зоны ниже центральной зоны фильтра, то есть выходного отверстия 7. Если отверстия присутствовали в центральной области 56, такие отверстия должны были быть расширены, тем самым ухудшая фильтрующую работу.
По этой причине диаметр сплошной центральной области 56 фильтра 5b выбирается, чтобы быть по существу равным диаметру выходного отверстия 7. Специалисту будет понятно, что фильтр 5b с областью, лишенной любых сквозных отверстий, может быть использован в любых капсулах для экстрагирования напитков, которые содержат достаточно большие свободные зоны, в которые фильтр мог бы выгибаться.
Фильтр 5b может также содержать поднутрение 57 вокруг внутренней периферии ободка 52, удобное для процесса формования.
Фактически, фильтр по изобретению, который предпочтительно производится, используя две симметричные формы, имеющие соответствующие штырьки в виде усеченного конуса, направленные друг к другу так, чтобы образовать отверстия 53, удерживается за поднутрение 57, когда он должен быть вытолкнут.
Изобретение полностью решает поставленные задачи, поскольку позволяет значительно упростить операцию сборки капсул для изготовления напитков. Несмотря на то что изобретение предназначено, в частности, для капсул, пригодных для приготовления кофе эспрессо, оно может в любом случае быть использовано в общем для капсул, которые содержат пищевые вещества, в целом пригодные для производства напитков фильтрованием или для фильтродержателей, используемых в машинах по производству напитков или кофе эспрессо.
Капсула и фильтр, таким образом, допускают многочисленные модификации и варианты, все из которых находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения. Все детали могут дополнительно быть заменены другими технически эквивалентными элементами.
На практике используемые материалы, так же как размеры, могут быть любыми в соответствии с потребностями и с уровнем техники.
1. Жесткий фильтр для капсул, пригодных для экстрагирования напитков, содержащий, по существу, плоский корпус, имеющий множество сквозных фильтрующих отверстий, которые имеют такой размер, чтобы препятствовать прохождению твердых частиц и пропускать сваренную жидкость или напиток, причем отверстия имеют, по существу, симметричную форму относительно средней плоскости плоского корпуса, так что фильтр может быть вставлен в капсулу, не заботясь об ориентации этих отверстий относительно порошкообразного вещества внутри капсулы,
при этом отверстия имеют форму двойного усеченного конуса, причем диаметр каждого отверстия в его центральной области является более узким, чем диаметр отверстия в поверхностных областях плоского корпуса, так что поперечное сечение каждого отверстия симметрично расширяется от центральной области к поверхностным областям, и
при этом угол расширения от центральной области к любой из поверхностных областей каждого отверстия составляет от 1° до 30°, а диаметр центральной области отверстия составляет от 0,1 мм до 1,0 мм.
2. Фильтр по п.1, в котором плоский корпус фильтра содержит, по существу, круглую центральную область, не имеющую отверстий, а отверстия равномерно распределены вокруг этой центральной области.
3. Фильтр по п.1, в котором плоский корпус окружен более толстым ободком, который выступает на одинаковое расстояние с обеих сторон плоского корпуса.
4. Фильтр по п.3, в котором упомянутый ободок содержит поднутрение вокруг внутренней периферии.
5. Фильтр по п.1, в котором отверстия расположены в зигзагообразной конфигурации вдоль рисунка расположения.
6. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что выполнен из отформованного пластика, такого как полипропилен.
7. Капсула для экстрагирования напитков из порошкообразного вещества, предпочтительно молотого кофе, посредством воды под давлением, содержащая коробчатый корпус, который содержит упомянутое порошкообразное вещество, причем коробчатый корпус имеет основание, снабженное выходным отверстием для выходящего потока экстрагированного напитка, отличающаяся тем, что капсула содержит жесткий фильтр по любому предшествующему пункту, расположенный между упомянутым порошкообразным веществом и упомянутым выходным отверстием.
8. Капсула по п.7, в которой упомянутое основание содержит множество гребней, выступающих к упомянутому фильтру и образующих множество каналов для направления сваренной жидкости или напитка к выходному отверстию, причем упомянутый фильтр содержит, по существу, круглую центральную область, не имеющую отверстий, диаметр которой, по существу, равен диаметру выходного отверстия, так что не имеется отверстий, непосредственно обращенных к выходному отверстию.
9. Капсула по п.7, в которой упомянутое основание содержит множество гребней, выступающих к упомянутому фильтру и образующих множество каналов для направления сваренной жидкости или напитка к выходному отверстию, причем указанные отверстия выровнены и наложены на указанные каналы, но не на гребни, чтобы предотвратить закупоривание отверстий указанными гребнями.
10. Капсула по п.8 или 9, в которой фильтр опирается на упомянутые гребни.
11. Капсула по п.8, в которой упомянутое выходное отверстие, по существу, закрыто эластичной пенообразующей перегородкой, которая может отрываться под давлением, причем упомянутая перегородка направлена к упомянутой центральной области фильтра, не имеющей отверстий.
