Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА ЭКСТРАКЦИИ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КАПСУЛЫ

Изобретение относится к системе экстракции для приготовления напитка, например, кофе, содержащей капсулу, используемую в приспособленном для этого устройстве.

Система, содержащая устройство, в котором используются капсулы, известна, например, из документа WO 205/004683. В этой системе капсула вставляется в корпус устройства между двумя частями камеры модуля экстракции. Капсула помещается в направляющие средства, в частности, в две направляющие, принимающие фланец капсулы, и капсула устанавливается в промежуточном положении при контакте с удерживающими средствами, в частности, выступами, расположенными в направляющих. Затем капсула охватывается по меньшей мере одной частью камеры («полостью впрыскивания»), которая линейно перемещается в направлении другой части камеры («экстракционной пластины»), вынуждая капсулу опускаться, что приводит к деформированию фланца и вынуждает капсулу проходить вниз удерживающих средств (выступов). Капсула располагается в положении экстракции и закрывается двумя частями камеры.

В документе WO 2009/043630 используется тот же принцип. Однако подвижная часть камеры соединена с направляющими средствами, что приводит к перемещению капсулы в направлении другой части камеры и ее прохождению через удерживающие средства (выступы).

Согласно этим документам, при повторном открытии устройства по меньшей мере одна из частей камеры отводится назад; в результате капсула больше не поддерживается удерживающими средствами (выступами), что вынуждает ее выпадать под действием собственного веса в поддон для сбора капсул.

При этом возникает проблема, состоящая в том, что поверхность экстракции может прилипать к экстракционной пластине. Это может происходить, в частности, в случаях, когда капсулу надолго оставляют в устройстве в закрытом положении. Эта проблема может иметь серьезные последствия, например, затвердевание остатка жидкости на поверхности, повторное размягчение и адгезия материала поверхности капсулы, механическое искривление поверхности на выступах экстракционной пластины и т.д. При возникновении этой проблемы капсула больше не может быть вытолкнута естественным образом, когда устройство открывается повторно (когда одна из частей камеры отводится назад). В таком случае необходимо вытолкнуть капсулу через корпус вручную или механическим способом. Капсула также может стать в устройстве неподвижной и препятствовать или задерживать использование системы с другой капсулой.

Задачей изобретения является решение этой проблемы за счет усовершенствования известных систем и разработка простого решения, которое обеспечит более надежное удаление капсулы.

Настоящее изобретение относится к системе для приготовления напитков с использованием капсулы согласно формуле изобретения.

В частности, изобретение относится к системе для приготовления напитка из капсулы, содержащей порцию ингредиентов, включающей в себя:

- капсулу с ингредиентами, которая содержит корпус в форме усеченного конуса, имеющий поверхность впрыскивания и поверхность экстракции с отверстием на более широкой стороне и заканчивающийся фланцем, и часть для подачи напитка, закрывающую, по меньшей мере частично, отверстие в корпусе; при этом фланец имеет участок основания, соединенный с корпусом, и оканчивается свободным краем, предпочтительно образующим валик, и содержит средство уплотнения, прикрепленное к фланцу или выполненное за одно целое с ним и дополнительно проходящее частично вдоль боковой стенки корпуса; причем средство уплотнения предпочтительно является выпуклым или имеет увеличенную толщину по сравнению с остальной частью фланца;

- устройство для приготовления напитков, содержащее: корпус; направляющие средства, обеспечивающие введение капсулы в устройство, в частности, посредством направления ее фланца; первую часть камеры, содержащую полость, форма которой по существу приспособлена для схватывания корпуса капсулы, средство впрыскивания жидкости и прижимную поверхность, которая входит в зацепление со средством уплотнения фланца; вторую часть камеры, содержащую экстракционную пластину, предпочтительно имеющую отверстия для выпуска напитка, проходящего через часть для подачи со стороны поверхности экстракции; при этом по меньшей мере одна из двух частей камеры выполнена с возможностью перемещения относительно другой части камеры из открытого положения, в котором вставляется капсула, в закрытое положение, в котором капсула запирается между двумя частями камеры.

Согласно изобретению первая часть камеры содержит средства для захвата капсулы, что позволяет удерживать ее в указанной полости первой части камеры во время перемещения из закрытого положения в открытое положение, при этом капсула содержит ответные средства, приспособленные для захвата захватывающими средствами.

Таким образом, исключается риск случайной задержки капсулы у экстракционной пластины, поскольку капсула удерживается в первой части камеры захватывающими средствами. При повторном открытии устройства капсула надежно удерживается на месте в части камеры, что по меньшей мере является достаточным для того, чтобы отделить капсулу от экстракционной пластины.

Устройство согласно изобретению содержит также средства для освобождения капсулы, которые воздействуют на капсулу и/или захватывающие средства для освобождения капсулы из первой части камеры для того, чтобы капсула могла затем выпадать под действием собственного веса. Предпочтительно, освобождающие средства воздействуют на фланец капсулы и являются упором для него во время относительного перемещения частей камеры, когда устройство открывается, способствуя тем самым выталкиванию капсулы из полости первой части камеры.

Капсула приспособлена к устройству и, в значительной мере, к захватывающим средствам. Для этого капсула имеет свободный край, который предпочтительно содержит участок в виде валика, образующий по меньшей мере одну часть указанных ответных средств, которые могут захватываться в захватывающие средства. В этом случае захватывающие средства предпочтительно образованы одним захватом. Этот захват предпочтительно расположен на наружном краю первой части камеры. Он может выступать от прижимного края указанной первой части камеры для схватывания фланца капсулы - предпочтительно указанного участка в виде валика, который радиально выступает от прижимного края.

Предпочтительно, валик на свободном краю фланца образует по существу торообразный край с диаметром, обеспечивающим его размещение в по меньшей мере двух захватах. Предпочтительно захваты расположены под углом на некотором расстоянии по обеим сторонам наружного края первой части камеры. Угловое смещение по меньшей мере двух захватов обеспечивает более надежный захват фланца капсулы. Предпочтительно захватывающие средства содержат по меньшей мере два диаметрально противоположных захвата или три захвата, распределенных по окружности наружного края части камеры. Каждый захват является упруго деформируемым и открывается под действием давления капсулы, например, ее фланца, при контакте с захватом и повторно закрывается, как только капсула будет установлена на место в полость части камеры. В частности, захват содержит основную часть, которая может изгибаться наружу во время выхода валика фланца.

Капсула удерживается захватывающими средствами, в частности вышеуказанными захватами. С этой целью диаметр фланца по существу равен расстоянию между внутренними углублениями указанных захватов, но немного превышает максимальное расстояние между их наклонными участками. Максимальный диаметр (D) фланца равен приблизительно 37 мм, а максимальная толщина (w) - приблизительно от 0,5 до 2 мм.

Для улучшения захвата капсулы имеются и другие захватывающие средства: захватывающие средства содержат по меньшей мере одно выступающее ребро, проходящее внутрь полости от ее внутренней поверхности для образования части полости в виде суженного отверстия. Капсула на поверхности корпуса содержит участок стенки по форме усеченного конуса, образующий другую часть указанных ответных средств, для деформирования без разрушения при контакте с указанным выступающим ребром. Участок стенки капсулы в виде усеченного конуса предпочтительно образует участок, сечение которого немного больше сечения отверстия полости, ограниченного указанным по меньшей мере одним ребром, чтобы этот участок мог деформироваться без разрушения во время введения капсулы в полость. Во время введения капсулы участок ее стенки деформируется без разрушения по меньшей мере двумя ребрами, которые расположены под углом на некотором расстоянии друг от друга и выступают от внутренней поверхности полости, или непрерывным ребром, проходящим по всей окружности полости.

Участок стенки корпуса капсулы в форме усеченного конуса предпочтительно изготовлен из деформируемого материала, например, из алюминия, пластика или материала на основе крахмала. Предпочтительно, весь корпус изготовлен из одного и того же материала. Однако в этом участке могут быть предусмотрены армирование или более гибкий участок и/или замена материала для улучшения деформирования вышеуказанного участка без разрушения.

Участок стенки капсулы в виде усеченного конуса предпочтительно имеет толщину в основном от 0,1 до 1 мм, предпочтительно от 0,2 до 0,7 мм.

Вне ребер полость части камеры имеет по существу форму усеченного конуса, предпочтительно соответствующую форме капсулы, но по существу более широкую. В частности, размеры корпуса капсулы позволяют ему образовывать зазор между его поверхностью и прижимным участком указанной первой части камеры у опорной поверхности фланца. Прижимной участок также содержит пазы, проходящие радиально и/или внутрь полости. Эти пазы заполняются деформируемым средством уплотнения посредством его сжатия по меньшей мере по периферийной линии для получения уплотнения между капсулой и первой частью камеры во время закрытия первой и второй частей камеры вокруг капсулы, и/или когда средство уплотнения приходит в контакт с впрыскиваемой жидкостью.

Средство уплотнения, например, может быть образовано выпуклым кольцом, прикрепленным к опорной части корпуса капсулы или выполненным за одно целое с ней. Оно может быть выполнено из такого материала, как силикон, резина, целлюлоза, модифицированный крахмал или любой комбинации этих материалов.

Другим аспектом изобретения является ориентация экстракционной пластины в таком положении, чтобы снизить риск блокирования, как описано в заявке ЕР 10290148.5. С этой целью поверхность экстракционной пластины снабжена группой из нескольких рядов выпуклых элементов, ограничивающих несколько рядов каналов, и содержит средства для ее установки в корпусе или в его части. Указанные средства установки сконфигурированы относительно средств позиционирования указанной пластины для ориентирования этой пластины таким образом, чтобы указанные каналы были наклонены относительно горизонтальной плоскости под углом более 15°, предпочтительно около 45±10°.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 схематично показана система в состоянии, когда капсула (показана прозрачной) находится в промежуточном положении после ее введения в устройство, вид в продольном разрезе;

на фиг.2 показана система в состоянии, когда устройство повторно запирает капсулу, но перед полным механическим закрытием, вид в продольном разрезе;

на фиг.3 показана система в состоянии, когда устройство закрыто, и капсула находится в состоянии экстракции, вид в продольном разрезе;

на фиг.4 показана капсула, охваченная захватывающими средствами устройства, вид в разрезе в увеличенном масштабе;

на фиг.5 схематично показана система в состоянии, когда устройство повторно открывается, вид в продольном разрезе;

на фиг.6 показана система при повторном открытии устройства, приводящем к выталкиванию капсулы, вид в продольном разрезе;

на фиг.7 показан корпус устройства, вид в продольном разрезе;

на фиг.8 показана поршневая часть камеры, вид в перспективе сзади;

на фиг.9 - то же, вид в перспективе спереди;

Как показано на фиг.1, система согласно изобретению содержит капсулу 1, которая используется в устройстве 2 для приготовления напитков (показано частично).

Капсула содержит корпус 3 в форме усеченного конуса. Корпус имеет с первой стороны поверхность 4 впрыскивания, которая, как правило, бывает закрытой и может перфорироваться или может иметь уже готовые отверстия, позволяющие воде проходить через капсулу. Корпус капсулы оканчивается со второй стороны фланцем 5, который выступает радиально наружу корпуса по всей окружности его более широкого основания. На этой стороне поверхности экстракции корпус содержит отверстие, закрытое, по меньшей мере частично, частью для подачи или стенкой 6. Фланец содержит участок 7 основания и свободный край 8, предпочтительно, в форме валика. Фланец содержит средство 9 уплотнения, которое крепится к участку 7 основания или встраивается в него. Средство уплотнения может быть сжимаемым материалом. Оно также может размягчаться при контакте с жидкостью, подаваемой под давлением во время экстракции. Указанные сжатие и размягчение могут сочетаться для получения уплотняемого соединения.

Капсула содержит ингредиенты для приготовления напитка. В частности, ингредиентами могут быть молотый или растворимый кофе, чай, какао, сухое молоко и любая возможная комбинация этих ингредиентов.

Следует отметить, что размеры и форма капсула приспособлены для размещения в устройстве и образования взаимосвязанной системы, которая может легко и эффективно использоваться.

Со своей стороны устройство для приготовления напитков содержит направляющие средства в форме двух направляющих 10, расположенных с обеих сторон капсулы на некотором расстоянии друг от друга и обеспечивающих направление фланца 5 капсулы (на фиг.1 показана только одна направляющая 10). Таким образом, это направляющее средство позволяет вставлять капсулу в посадочное место 11 корпуса 12 устройства. Как показано на фиг.1, капсула удерживается в промежуточном положении удерживающими средствами 13, в частности, выступами, расположенными в направляющих, на такой высоте, чтобы капсула удерживалась над продольной осью экстракции, что будет пояснено ниже.

Устройство содержит первую часть 14 камеры и вторую часть 15 камеры, ограничивающие посадочное место 11. Эти части 14 и 15 могут перемещаться по направлению друг к другу для запирания капсулы. Следует отметить, что подвижной может быть либо только одна часть камеры при неподвижной другой, либо обе части могут быть подвижными. В показанном варианте выполнения первая часть 14 камеры является подвижной, а вторая часть 15 камеры является неподвижной, но может быть и наоборот, как описано в документе WO 2009/043630.

В показанном примере первая часть 14 камеры содержит полость 16, форма которой по существу соответствует форме корпуса капсулы, т.е. эта полость по существу также имеет форму усеченного конуса и расширяется в направлении ее отверстия, так что в этой полости может разместиться капсула при закрывании устройства. Часть 14 камеры содержит средство 17 впрыскивания жидкости (горячей воды под давлением), содержащее, например, впускной канал 18 для жидкости, средства 19 перфорирования поверхности впрыскивания капсулы 1, например, лезвия, и обратный клапан 20. Часть камеры может быть образована из нескольких частей, как показано на чертежах: из основной части 21, и вставленной в нее поршневой части 22. Поршневая часть отводится назад во время ее примыкания к фланцу капсулы за счет гидравлического усилия жидкости, которое действует на поршневую часть в направлении осевого закрывания, как описано в документе ЕР 2068684. Часть 14 камеры, в частности, ее поршневая часть 22, содержит переднюю прижимную поверхность 23, которая предназначена для прижатия к средству 9 уплотнения капсулы с целью создания герметичного или по возможности герметичного контакта с жидкостью под давлением. Во время прижатия или надавливания средство уплотнения сжимается, чтобы компенсировать неровности прижимной поверхности 23. Как описано в документе ЕР 2068684, прижимная поверхность 23 первой части камеры предпочтительно содержит канавки, проходящие, по меньшей мере радиально, с обеих сторон передней прижимной поверхности.

Устройство также содержит исполнительный механизм 24 для сведения вместе частей камеры, в частности, в показанном примере для перемещения первой части. Может быть использован любой механизм, например, шарнирно-рычажный, который может приводиться в действие рычагом (не показан), или кулачковый или винтовой механизм.

Вторая часть 15 камеры содержит экстракционную пластину 25, имеющую выпускные отверстия 26 для отвода напитка. Кроме того, пластина может содержать выпуклые элементы 27, позволяющие участку подачи (например, алюминиевой или пластиковой мембране) открываться под действием внутреннего давления, создаваемого в капсуле. Этот принцип описан в документе ЕР 0512470 В1. Экстракционная пластина 25 может быть размещена в посадочном месте в передней части 28 корпуса устройства. Эта передняя часть также может содержать камеру 29 сбора, оканчивающуюся трубкой 30 для подачи напитка. Также следует отметить, что в одном из возможных вариантов экстракционная стенка устанавливается в подвижной части второй части камеры.

На фиг.2 показано закрытое устройство в положении запирания капсулы. Для этого первая часть камеры с помощью исполнительного механизма 24 по существу линейно перемещается в направлении второй части 15 камеры. Первая часть 14 камеры во время перемещения направляется для поступательного перемещения по направляющим средствам, содержащим, помимо прочего, две канавки 31, выполненные в корпусе, в которых располагаются два боковых направляющих ребра или выступа 50, 51 (фиг.4) на части 14. Следует отметить, что перемещение части камеры в корпусе необязательно должно быть строго линейным, а может также сочетать в себе горизонтальное и наклонное перемещения (например, с помощью наклонного участка) в зависимости от конкретной формы направляющих канавок 31.

Как описано в документе WO 2005/004683, существенным является то, что первая часть 14 камеры охватывает капсулу 1 во время своего перемещения по направлению ко второй части 15 камеры и прикладывает к ней усилие, чтобы опустить капсулу из промежуточного положения (фиг.1) в положение экстракции (фиг.3). Для этого капсула удерживается в промежуточном положении (фиг.1) (в наклонном положении из-за ее ассиметричной формы и из-за сдвига ее центра тяжести относительно фланца) выше оси X, представляющей собой ось экстракции, когда капсула заперта (фиг.3). Ось экстракции является средней линией капсулы или полости 16 и проходит через центр экстракционной стенки, когда устройство закрыто. Захват капсулы выполняется с помощью полости 16 первой части, охватывающей корпус 3 капсулы и прикладывающей усилие для опускания капсулы и ее установки вдоль оси Х экстракции. Когда капсула опускается, фланец капсулы деформируется для прохождения удерживающих средств (выступов). Также необходимо отметить, что перемещение является относительным, и что подвижной может быть вторая часть, перемещающая капсулу в направлении первой неподвижной части. Также следует отметить, что удерживающие средства могут быть упруго деформируемыми.

Во время перемещения на закрытие (фиг.2 и 3) часть 14 камеры контактирует с фланцем капсулы за счет прижатия, сдавливая фланец у периферийной поверхности экстракционной пластины 25. Между полостью 16 и поверхностью корпуса капсулы образуется зазор. Однако во время экстракции жидкость не может вытекать по прижимной поверхности 23 благодаря наличию средства уплотнения капсулы, которое, по меньшей мере частично, заполняет неровности (канавки) вышеуказанной поверхности. Таким образом, жидкость может проходить через капсулу (и слой ингредиентов) от средства 20 впрыскивания до выпускных отверстий, расположенных в экстракционной пластине 25.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, показанному на фиг.4, во время закрытия устройства капсула 1 взаимодействует с устройством 2 и захватывается в полости 16 первой части 14 камеры, где она удерживается захватывающими средствами во время закрытия в положение, показанное на фиг.3. Захватывающие средства содержат по меньшей мере один захват 32, который выступает за прижимную поверхность 23 в направлении наружу от нее. Захват выступает наружу полости от наружной поверхности 33 первой части камеры (поршневой части 22). Свободный конец 8 фланца капсулы выполнен в форме валика, который входит в зацепление с захватом 32 посредством зажимания в захвате во время закрывания устройства, т.е. за счет прижимных усилий, прикладываемых прижимным краем 23 к фланцу 5. Предпочтительно имеется несколько захватов, расположенных на наружной поверхности полости по окружности на расстоянии друг от друга. Для надлежащего удерживания и предотвращения частичного разъединения капсулы и полости, предпочтительно, имеются по меньшей мере два захвата.

Размеры фланца 5 позволяют полностью вставлять его в захваты: максимальный диаметр D фланца по существу превышает максимальное расстояние d между наклонными участками 34 захватов, что позволяет ему входить в зацепление в углублениях 35 захватов. Толщина фланца также позволяет вставлять его в углубление 35. Оптимальный диаметр фланца составляет приблизительно 37 мм, а его оптимальная толщина w - приблизительно 0,5-2 мм. Толщина w в этом примере измеряется по оси, т.е. перпендикулярно диаметру. Внутри углубления захвата также имеется наклонная поверхность, что позволяет освобождать фланец посредством прикладывания усилия к основной части захвата для его изгиба наружу, когда фланец находится в состоянии зацепления с опорным средством, как будет объяснено ниже.

В положении зацепления капсулы в захватывающем средстве или захватах 32 (фиг.4) средство 9 уплотнения или уплотнение 9 недостаточно сжимается поверхностью 23 для образования уплотнения (т.е. для компенсации материалом уплотнения неровностей поверхности, таких как радиальные канавки), поэтому оно не прикладывает усилий, обеспечивающих всасывание, или не оказывает другого воздействия, в результате чего освобождение капсулы могло бы вызвать затруднения.

Могут иметься и другие захватывающие средства, например, выступающие ребра 38, проходящие от внутренней поверхности полости внутрь нее. Эти ребра определяют суженную или уменьшенную секцию полости 16, прикладывающую усилия к корпусу капсулы для ее деформирования во внутреннем направлении, как показано на фиг.4. Для этого капсула в первоначальном состоянии имеет стенку 39 в форме усеченного конуса большего сечения, которая деформируется без разрушения под действием давления, прикладываемого ребрами 38. Когда капсула помещается в полость первой части 14 камеры, стенка 39 капсулы деформируется ребрами, которые ориентированы немного в сторону поверхности 4 впрыскивания, так чтобы удерживать капсулу захваченной в полости.

Возможно наличие только одного захватывающего средства, т.е. или захватов 32, или ребер 38.

Когда устройство открывается по окончании экстракции, как показано на фиг.5, части камеры отводятся друг от друга. Имеются средства освобождения капсулы для извлечения ее из полости под действием относительного перемещения вышеуказанных частей. В частности, когда первая часть 14 камеры отводится назад, она вынуждает фланец капсулы (который выступает радиально наружу от части камеры) прижиматься к опорной поверхности 40 на корпусе. Опорная поверхность 40 может содержать несколько участков, которые имеют такие размеры и расположены таким образом, чтобы они могли входить в контакт со свободным краем или валиком 8 фланца. В корпусе также имеется боковое углубление 44 для прохождения захватов во время блокировки фланца капсулы.

Как показано на фиг.5 и 6, далее капсула освобождается из захватывающего средства и под действием собственного веса может выпадать через отверстие 41 в корпусе.

На фиг.8 и 9 детально показана поршневая часть 22 первой части камеры. Следует отметить, что внутренняя поверхность части 22 (фиг.8) содержит несколько ребер 38а, 38b, 38с, распределенных по периферии полости и образующих удерживающее отверстие для капсулы. Также показаны два захвата 32а, 32b, выполненные из одного материала и за одно целое с поршневой частью. Захваты могут упруго деформироваться, поскольку он выполнены из пластмассы и/или металла. Следует отметить, что прижимная поверхность 23 имеет несколько радиальных канавок 42, которые предназначены для взаимодействия при зацеплении со средством уплотнения капсулы. Канавки могут проходить внутрь полости, образуя канавки 43 большей глубины.

Разумеется, изобретение может предусматривать множество вариантов его осуществления.