Патент на изобретение №2397934

(54) ВСТРОЕННЫЙ КАРТРИДЖ, СОДЕРЖАЩИЙ ВЕЩЕСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ НАПИТКА

(57) Реферат:

Изобретение относится к картриджам и касается встроенного картриджа, содержащего вещество для получения напитка. Содержит главный корпус, содержащий чашеобразную часть и крышку. Чашеобразная часть содержит основание, боковую стенку и ободок, противоположный основанию. Крышка неподвижно прикреплена к ободку с образованием внутреннего объема картриджа, содержащего пищевое вещество. Указанная крышка содержит впускной элемент, образующий первый проход для жидкости под давлением, и основание указанной чашеобразной части содержит выпускной элемент, образующий второй проход для экстрагированного напитка. Выпускной элемент чашеобразной части выступает от основания наружу относительно внутреннего объема и содержит клапан, который неподвижно установлен на внутренней поверхности выпускного элемента чашеобразной части и который способен упруго открываться под давлением указанного экстрагированного напитка на стадии экстрагирования напитка. Предохранительный колпачок установлен на наружной поверхности выпускного элемента чашеобразной части и частично закрывает его наружный открытый конец. Изобретение обеспечивает создание конструкции картриджа, которая обеспечит легкое и быстрое ее изготовление, а также надежную работу на стадии экстрагирования напитка. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил.

Настоящее изобретение относится к встроенному картриджу, содержащему вещество для экстрагирования напитка, причем этим веществом может быть порошок, листья или обычное пищевое вещество, такое как молотый кофе, быстрорастворимый кофе, чай, порошкообразный шоколад или порошкообразное молоко, суп и т.п.

Известно, что для машин для экстрагирования напитка из сыпучего вещества обычно требуется, чтобы сыпучее вещество было размещено в фильтрующем приемнике, установленном в машине. В частности, автоматические или полуавтоматические экспресс-кофеварки содержат фильтрующий приемник, также называемый фильтродержателем, в который помещают порцию молотого кофе перед получением кофейного напитка.

Общие стадии получения кофейного напитка в экспресс-кофеварке, которые по существу эквивалентны стадиям других автоматических машин для приготовления напитка, начиная с пищевого вещества, включают стадию подачи горячей воды под соответствующим давлением в экстракционную камеру, которая включает фильтрующий приемник, за которым следуют стадия варки и стадия подачи сваренного напитка, готового для питья, в наружную чашеобразную часть, кружку или стакан.

Молотый кофе, а также другие пищевые вещества для приготовления напитков обычно являются веществом одноразового использования, в котором органолептические свойства, такие как вкус, аромат и консистенция сваренного напитка, безнадежно теряются при попадании воды в молотый кофе. Следовательно, в экспресс-кофеварках и в других варочных машинах пищевое вещество должно удаляться после одноразовой варки. Это является причиной, почему фильтрующий приемник, содержащий порцию молотого кофе, обычно вручную извлекается из экспресс-кофеварки для освобождения приемника от используемого молотого кофе и наполнения ее новой порцией молотого кофе.

Для облегчения операций наполнения и освобождения фильтрующего приемника были разработаны расфасованные таблетки молотого кофе одноразового пользования, состоящие из порции молотого кофе, содержащегося в мешочном бумажном фильтре или маленьком пакетике для непосредственного размещения в фильтродержателе экспресс-кофеварки. Эти таблетки соответствуют так называемому стандарту по удобному обслуживанию экспресс-кофеварки (E.S.E.). Хотя данное устройство было удобным, оно имело несколько недостатков. В частности, таблетка не является воздухонепроницаемой, и, следовательно, необходимо обеспечить вторую воздухонепроницаемую упаковку для содержания каждой порции с целью предотвращения загрязнения таблетки в условиях окружающей среды во время хранения.

Кроме того, руки пользователя соприкасаются с таблеткой при размещении таблетки в фильтродержатель, так что требования по гигиене не обеспечиваются полностью.

В течение прошлых лет были также созданы одноразовые капсулы, содержащие молотый кофе. Такие капсулы, обычно имеющие форму усеченного конуса, изготавливаются из пластмассы или алюминия и обеспечивают лучшую воздухонепроницаемую защиту от окружающей среды, чем бумажный фильтр, используемый в таблетках.

Известные капсулы, такие как капсула, раскрытая в CH-A-605293, имеют верхнюю поверхность, которая пробивается впрыскивающей иглой/наконечником экспресс-кофеварки для впрыскивания воды под давлением внутрь капсулы, и нижнюю поверхность, содержащую ослабленные участки, которые разрываются под давлением фильтрующих жидкостей. Внутренний фильтр также установлен внутри капсулы для предотвращения выхода твердых веществ из капсулы вместе с кофейным напитком.

Другие известные капсулы содержат цилиндрический корпус, выполненный из полипропилена, с верхней и нижней поверхностью, имеющей множество отверстий для распределения горячей воды через порцию молотого кофе, и содержащий прослойку из бумажного фильтра для блокировки прохождения молотого кофе наружу через отверстия нижней поверхности на стадии экстрагирования. Эти капсулы обычно должны быть размещены в дополнительную упаковку, такую как многослойный пластиковый пакетик.

Для того чтобы приготовить напиток, известные капсулы и картриджа размещают в приемнике, который образует экстракционную камеру. На стадии экстрагирования жидкость, полученная способом экстракции, может соприкасаться с внутренними поверхностями экстракционной камеры перед окончательным прохождением в наружную чашеобразную часть. Такой контакт засоряет экстракционную камеру, а также фильтродержатель, и после ряда операций по экстракции кофе качество напитка значительно снижается из-за остаточных примесей и загрязняющих веществ в экстракционной камере.Следовательно, экстракционный узел, содержащий экстракционную камеру и фильтродержатель, необходимо тщательно чистить после определенного количества операций по экстракции кофе; кроме того, декальцинация должна выполняться на регулярной основе.

Даже когда такие очистные операции проводятся регулярно, турбулентность жидкости внутри экстракционной камеры машины или недостаточно герметичное уплотнение для текучей среды на открытой верхней поверхности капсулы во время впрыска воды являются причиной покрытия частей наружной поверхности самой капсулы экстрагированным напитком или впрыскиваемой водой, таким образом, приводя к возможному невыполнению требования по гигиене во время экстракции.

Другим важным недостатком известных капсул является то, что они не могут удерживать оставшуюся фильтрующую жидкость внутри капсулы, в которой отверстия на верхней поверхности и/или на нижней поверхности капсул пропускают оставшуюся жидкость, когда экстракция завершается, и/или когда капсула извлекается из машины, вызывая капание жидкости из капсулы и загрязнение вокруг кофеварки.

Кроме того, напиток, получаемый из известных капсул, обычно легко распознается пользователем как напиток, который не получен с использованием обычных средств, например экспресс-кофеварок, используемых в барах, поскольку органолептические качества, такие как вкус, аромат и консистенция, которые определяют качество напитка, отличаются, и даже незначительные отклонения от стандартного качества можно легко подметить во время употребления напитка. В качестве примера, если напитком является кофе «экспрессо», то слой пены в верхней части полученного напитка, который обычно обозначается итальянским термином crema, сразу оценивается пользователем. Если слой пены отсутствует или имеет уменьшенный объем или быстро исчезает, или имеет бледный цвет, или состоит из слишком больших пузырьков, то кофе «экспрессо», даже визуально, определяется как недоброкачественный или не очень хороший кофе «экспрессо», качество которого является ниже ожидаемого.

Задача настоящего изобретения состоит в устранении недостатков картриджей и капсул уровня техники посредством создания картриджа для получения высококачественного напитка, имеющего органолептические качества, особенно, когда машиной для экстрагирования напитка является экспресс-кофеварка.

В объеме данной цели задачей настоящего изобретения является создание конструкции картриджа, которая обеспечит легкое и быстрое ее изготовление, а также надежную работу на стадии экстрагирования напитка.

Другой конкретной задачей является значительное уменьшение или исключение загрязнения любого элемента машины для получения напитка из сыпучего вещества и создание универсального устройство для экстрагирования напитка, в котором используется преимущество стерильной конструкции для обеспечения последующих экстракций напитков из различных типов пищевых веществ.

Другой задачей настоящего изобретения является обеспечение высокого уровня сохранения сыпучего вещества внутри картриджа, пока картридж не будет установлен в машину для получения напитка, уменьшая загрязнение крупных частиц, поступающих из окружающей среды.

Еще одной задачей является более простое использование картриджа, уменьшая количество операций, выполняемых для подготовки картриджа с целью установки в машину для экстрагирования напитка.

Не менее важной задачей настоящего изобретения является создание дешевого картриджа, который можно легко изготовить за короткое время, используя обычные способы.

Указанные и другие задачи, которые станут понятными ниже, достигаются с помощью картриджа, содержащего главный корпус, включающий чашеобразную часть и крышку, причем чашеобразная часть содержит основание, боковую стенку и ободок, противоположный основанию, причем крышка неподвижно прикреплена к ободку чашеобразной части с образованием внутреннего объема картриджа, который содержит пищевое вещество, причем крышка содержит впускной элемент, образующий первый проход для жидкости под давлением, а основание чашеобразной части содержит выпускной элемент, образующий второй проход для экстрагированного напитка, причем выпускной элемент чашеобразной части выступает от основания наружу относительно внутреннего объема и содержит клапан, который неподвижно установлен на внутренней поверхности выпускного элемента чашеобразной части и который способен упруго открываться под давлением экстрагированного напитка на стадии экстрагирования напитка, в котором предохранительный колпачок прикреплен к выпускному элементу чашеобразной части предпочтительно на его наружной поверхности.

Указанные цель и задачи также достигаются при помощи картриджа для экстрагирования напитка из пищевого вещества, содержащегося в нем, с помощью жидкости под давлением, содержащего главный корпус, включающий чашеобразную часть и крышку, причем чашеобразная часть содержит основание, боковую стенку и ободок, противоположный основанию, причем крышка неподвижно прикреплена к ободку чашеобразной части для образования внутреннего объема картриджа, содержащего пищевое вещество, причем крышка содержит впускной элемент, образующий первый проход для жидкости под давлением, а чашеобразная часть содержит выпускной элемент, образующий второй проход для экстрагированного напитка, отличающийся тем, что выпускной элемент чашеобразной части выступает от основания наружу относительно внутреннего объема, при этом выпускной элемент чашеобразной части содержит клапан, который неподвижно установлен на внутренней поверхности выпускного элемента чашеобразной части, предпочтительно при помощи защелкивающегося средства, и который способен упруго открываться под давлением экстрагированного напитка на стадии экстрагирования напитка, причем диаметр открытого конца выпускного элемента чашеобразной части, противоположного основанию чашеобразной части, имеет размер для возможности введения клапана внутри выпускного элемента чашеобразной части.

Дополнительные характеристики и преимущества настоящего изобретения станут более понятными из нижеследующего описания предпочтительных, но не единственных вариантов осуществления, показанных в качестве неограничивающих вариантов осуществления на сопровождающих чертежах, на которых:

Фиг.1 – вид в сечении спереди по осевой плоскости картриджа по изобретению;

Фиг.2 – вид в перспективе с пространственным разделением элементов картриджа по изобретению;

Фиг.3 – вид в перспективе с пространственным разделением элементов мембраны и крышки картриджа по изобретению;

Фиг.4 – увеличенный вид сварного участка картриджа на Фиг.1;

Фиг.5 – вид в сечении экстракционного узла для использования с картриджем по изобретению;

Фиг.6 – частичный вид второго варианта выполнения предохранительного колпачка картриджа по изобретению.

Варианты выполнения изобретения

Как показано на чертежах, картридж 1 изображена в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения. Картридж имеет по существу цилиндрическую форму и содержит чашеобразную часть 2 и крышку 3, прикрепленную к ней для образования внутреннего объема картриджа 1. Внутренний объем картриджа содержит порцию 4 пищевого вещества, предпочтительно молотого кофе, которая размещена между двумя фильтровальными средствами 5a и 5b. Фильтровальными средствами 5a и 5b могут быть слои бумажного фильтра или тканевого фильтра. На чертежах порция 4 схематически изображена в виде цилиндра, но легко понять, что пищевое вещество равномерно распределено внутри и может полностью заполнить объем картриджа.

Чашеобразная часть 2 содержит основание 7, цилиндрическую боковую стенку 8, проходящую от основания 7, и ободок 9, по существу противоположный основанию 7 и образующий открытый конец чашеобразной части 2. Боковая стенка 8 немного сужается от основания 7 к ободку 9 и предпочтительно угол между образующей линией боковой стенки и осью картриджа составляет, приблизительно, 1-2 градусов.

Крышка 3 выполнена таким образом, чтобы соответствовать открытому концу чашеобразной части 2, и содержит ободок 10 для зацепления с соответствующим ободком 9 чашеобразной части 2 и основание 11 крышки, которое утоплено относительно ободка 10. Основание 11 крышки содержит на своей нижней стороне множество радиальных ребер 12 для обеспечения опоры для верхнего фильтровального средства 5b и полое пространство между верхним фильтровальным средством и основанием крышки по существу для радиального распределения входящей воды.

Впускной элемент 13 (впускной патрубок) крышки выступает от центрального участка основания 11 крышки наружу относительно внутреннего объема картриджа для образования выпускного отверстия, которое обеспечивает прохождение жидкости, впрыскиваемой в картридж. Впускной элемент 13 крышки по существу имеет цилиндрическую форму и предпочтительно закрыт на своем верхнем конце, где образован ослабленный участок 14 для облегчения разрыва на стадии экстрагирования закрытого верхнего конца крышки при помощи иглы, такой как игла экспресс-кофеварки, не изображенной на чертежах.

В альтернативных вариантах осуществления настоящего изобретения впускной элемент 13 крышки может иметь открытый верхний конец, который уплотнен с помощью полимерной пленки или резиновой пробки. Впускной элемент крышки также может быть уплотнен при помощи пищевых твердых веществ (например, полисахаридов, белков и жиров), которые являются воздухонепроницаемыми и водорастворимыми или которые расплавляются при температуре входящей воды.

Весь картридж при желании может быть помещен для хранения в пакетик или упаковку, открываемые перед использованием. Пакетик или упаковка могут быть выполнены из многослойного ламинированного материала, вакуумированного или заполненного инертным газом под давлением (например, в соответствии со способами упаковывания в модифицированной среде или MAP).

В соответствии с еще одними вариантами осуществления впускной элемент крышки может не выступать от основания крышки. Однако выступающий впускной элемент крышки является предпочтительным, так как он сможет обеспечить уплотнение, непроницаемое для текучей среды, если он соединен с уплотнительным кольцом, плотно окружающим наружную поверхность крышки, и радиально упирающимся о внутреннюю поверхность камеры или трубки, из которой впрыскивается вода в картридж, как это будет показано со ссылкой на Фиг.5. Это устройство устраняет любое возможное загрязнение экстрагированного напитка, поскольку вода впрыскивалась бы в картридж без попадания на любые части ее наружной поверхности.

Осевое расстояние между основанием 12 крышки и ободком 10 по существу равно высоте впускного элемента 13 крышки. Однако это является предпочтительным устройством, и расстояние между основанием крышки и ободком 10 может быть разным в соответствии с условиями. Кроме того, в соответствии с альтернативными вариантами осуществления настоящего изобретения, которые не проиллюстрированы на чертежах, крышка 3, в основном, может быть плоской или может даже иметь выпуклую форму.

Основание 7 чашеобразной части утоплено относительно нижнего края чашеобразной части 2 и содержит выпускной элемент 6 чашеобразной части на своем центральном участке, причем этот выпускной элемент выступает наружу от внутреннего объема картриджа и образует патрубок для выдачи экстрагированного напитка непосредственно в наружную чашку или стакан без загрязнения любого элемента экстракционной машины, такого как экстракционная камера или фильтродержатель. Как показано на Фиг.2, выпускной элемент 6 чашеобразной части по существу имеет цилиндрическую форму и обеспечивает открытый доступ к внутреннему объему картриджа, таким образом, обеспечивая прохождение полученного напитка.

Внутренняя поверхность основания 7 чашеобразной части содержит множество концентрических, дугообразных выступов 20, которые поддерживают нижнее фильтровальное средство 5a и образуют устройство тонких каналов, образованное при помощи множества концентрических каналов и радиальных каналов для направления экстрагированного напитка к выпускному элементу 6 чашеобразной части.

Центральные ребра 21 расположены на периферии основания выпускного элемента 6 чашеобразной части и выполнены для пересечения отверстия, образованного в этом основании. Эти ребра 21 образуют мембраны, которые поддерживают нижнее фильтровальное средство 5a и обеспечивают прохождение экстрагированного напитка, хотя уменьшая общий размер отверстия в основании выпускного элемента 6 чашеобразной части.

Чашеобразная часть 2 выполнена таким образом, что содержит фланец 15, расположенный по одной линии с боковой стенкой 8 и выступающий наружу относительно внутреннего объема картриджа. Такой фланец 15 предпочтительно образован для завершения выступающей формы, облегчая и ускоряя манипулирование и автоматизированные процессы производства. Кроме того, картридж может размещаться в горизонтальном положении на поверхности стола без опрокидывания или качения, ее можно легче упаковать и уложить, и она также может иметь «полосовую» упаковку, т.е. закрепляться и уплотняться между двумя полосками многослойных пленок.

Как будет объяснено ниже, фланец 15 также предотвращает легкий и непреднамеренный доступ к выпускному элементу чашеобразной части.

В предпочтительных вариантах осуществления крышка и чашеобразная часть свариваются вместе по ободкам 9 и 10 с использованием способа ультразвуковой сварки со сдвигом или способа обычной ультразвуковой сварки. Специалисту в данной области техники понятно, что в качестве альтернативы могут использоваться другие известные способы сварки для прикрепления крышки 3 к чашеобразной части 2, например горячая сварка, склеивание и т.д. Картридж по изобретению также может быть изготовлена в качестве одного литого элемента. Для облегчения сварки нижняя сторона ободка 10 содержит кольцо 16, которое соосно с ободком 10 и выступает от нижней стороны ободка 10 для возможности введения в соответствующую кольцевую выемку 17, образованную на верхней части ободка 9 (Фиг.4). Кольцо 16 предпочтительно имеет T-образное поперечное сечение, так что во время ультразвуковой сварки верхний конец вертикальной части и две боковые части T сначала расплавляются и затем заполняют любые полые пространства в кольцевой выемке 17.

Отмечено, что утопленная часть основания 12 крышки позволяет отделить сварные участки от пищевого вещества, помещенного в картридж, таким образом, сводя к минимуму взаимодействие между перемещающимися частицами вещества и пластмассовым сварным швом, что могло бы ухудшить его характеристики непроницаемого уплотнения.

Предпочтительно для предотвращения перемещения частиц пищевого вещества 4 к сварным участкам 16 и 17 картриджа вокруг крышки образован кольцевой выступ 18, который радиально упирается во внутреннюю сторону боковой стенки 8 чашеобразной части 2, когда крышка 3 вставлена в открытый конец чашеобразной части 2. С этой же целью второй кольцевой выступ 19 предпочтительно также образован на верхней части внутренней поверхности боковой стенки 8, чтобы радиально упираться во внешнюю поверхность крышки 3.

Как показано на Фиг.1, картридж по изобретению содержит клапан 22 в выпускном элементе 6 чашеобразной части, который предпочтительно закрыт колпачком 23. Более подробно, клапан 22 зацепляется с внутренней поверхностью выпускного элемента чашеобразной части, которое по существу является цилиндрическим, как указывалось выше.

Клапан содержит упругую прокладку или мембрану 24, размещенную над кольцевой опорой 25, которая по существу является жесткой.

Мембрана 24 может быть одной из резиноподобной, эластомерной или пластмассовой прокладки или шайбы, имеющей узкую сквозную прорезь или отверстие 26, образованное в ней и соединяющее верхнюю поверхность с нижней поверхностью прокладки. Если к мембране не приложено осевое давление, то отверстие обеспечивает воздухонепроницаемое уплотнение, тогда как если давление приложено, например, давление напитка, экстрагируемого из пищевого вещества 4, то часть мембраны деформируется, и прорезь немного расширяется так, как показано на Фиг.5, таким образом, обеспечивая прохождение напитка. По этой причине внутренний диаметр кольцевой опоры 25 становится достаточно широким, чтобы обеспечить выгибание вниз центрального участка мембраны во время экстракции напитка.

Поскольку отверстие 26 предпочтительно образуется посредством пробивания мембраны тонкой иглой, которая может затупиться со временем и может не всегда образовывать полностью сквозное отверстие, то мембрана 24 может, по желанию, содержать более одного отверстия 26 для случая, при котором одно или несколько отверстий остаются непробитыми насквозь.

Диаметр отверстия 26 является очень маленьким, например, порядка 0,1-0,5 мм, когда оно находится в открытом состоянии. Это обеспечивает очень надежное сохранение пищевого вещества в картридже и, кроме того, предотвращает просачивание экстрагированного напитка из картриджа при завершении стадии экстракции.

Подача под давлением экстрагированного напитка через мембрану, как оказалось, значительно увеличивает плотность и стабильность пены при использовании картриджа для экстрагирования кофе «экспрессо». Этот эффект является очень благоприятным, поскольку через объединение средства с относительно легким весом и простого элемента, такого как мембрана 24, можно достичь важного эффекта, который определяет качество напитка кофе «экспрессо».

Кроме того, поскольку картридж обычно является одноразовым, то гарантируется, что сваренный кофе «экспрессо» всегда имеет слой пены наилучшего качества в противоположность известным экспресс-кофеваркам, в которых устройства, которые увеличивают образование пены, являются частью самих машин, они используются для большого количества процессов экстракции и неизбежно со временем ухудшают качество сваренного кофе «экспрессо».

Мембрана 24 выполнена такого размера, что обеспечивает уплотнение, непроницаемое для текучей среды, в радиальном направления в выпускном элементе 6 чашеобразной части, и с этой целью диаметр мембраны предпочтительно равен внутреннему диаметру выпускного элемента чашеобразную часть или больше его. Кольцевые ребра 27 предпочтительно образованы вокруг боковой поверхности мембраны 24 для оптимизации уплотнения, непроницаемого для текучей среды. Специалисту в данной области техники легко понять, что клапан может содержать только упругую мембрану без опоры, без отхода от объема настоящего изобретения.

Для установки клапана 22 в выпускном элементе 6 чашеобразной части кольцевая опора предпочтительно содержит радиально увеличенный участок 28 для зацепления с соответствующей кольцевой выемкой 29, образованной на внутренней поверхности выпускного элемента чашеобразной части.

Понятно, что клапан 22 может прикрепляться к выпускному элементу чашеобразной части различными способами, которые известны специалисту в данной области техники. Например, в качестве альтернативы может использоваться соединение типа выступ-выемка или резьбовое соединение.

Однако защелкивающиеся соединения 28, 29, такие как соединения, описанные выше, являются предпочтительными, поскольку они значительно упрощают изготовление картриджа.

В частности, диаметр открытого конца выпускного элемента чашеобразной части, противоположного основанию чашеобразной части, по существу, равен внутреннему диаметру выпускного элемента чашеобразной части. Следовательно, такой диаметр имеет размер, чтобы обеспечить вставку клапана 22 в выпускной элемент 6 чашеобразной части непосредственно с наружной стороны картриджа, хотя может произойти незначительная упругая деформация или выпускного элемента чашеобразной части, или опоры 25 при вставке клапана в выпускной элемент чашеобразной части из-за диаметра опоры 25 на ее увеличенном участке 28.

Однако данное устройство ускоряет изготовление картриджа, поскольку вставка клапана может выполняться независимо от других производственных операций, таких как заполнение картриджа пищевым веществом. Кроме того, вставка клапана с наружной стороны картриджа является простой, поскольку выступающий выпускной элемент чашеобразной части пригоден для легкого манипулирования и идентификации автоматом.

Предпочтительной дополнительной отличительной особенностью настоящего изобретения является предохранительный колпачок 23, который будет описан со ссылкой на Фиг.3 и 6, которые изображают два разных осуществления одного и того же колпачка 23. На этих чертежах подобные ссылочные номера обозначают подобные элементы.

Колпачок 23 обычно имеет U-образное поперечное сечение и содержит основание 30, по существу цилиндрическую боковую стенку 31 и расширяющийся наружу ободок 32.

По меньшей мере, одно кольцевое ребро 33 (Фиг.3) или более предпочтительно два кольцевых ребра 33a и 33b (Фиг.6) образованы на внутренней поверхности боковой стенки 31 для зацепления с соответствующим внутренним ребром 34 выпускного элемента 6 чашеобразной части, чтобы чашеобразная часть могла легко прикрепляться к выпускному элементу 6 чашеобразной части во время изготовления картриджа 1. Ребра 33a и 33b образованы в верхнем положении внутренней поверхности боковой стенки 31, чтобы они были ближе к основанию 7 чашеобразной части, чем ребро 34, когда колпачок 23 прикреплен к выпускному элементу 6 чашеобразной части, как показано на Фиг.1, так что нижнее ребро 33b может упираться в ребро 34 выпускного элемента чашеобразной части на стадии экстрагирования напитка. Образование двух или множества ребер на внутренней поверхности боковой стенки 31 колпачка является предпочтительным, поскольку это обеспечивает более надежное прикрепление колпачка 23 к выпускному элементу 6 чашеобразной части в случае избыточного давления во время экстракции напитка. Верхние ребра, такие как ребро 33a, будут удерживать колпачок, прикрепленный к выпускному элементу чашеобразной части, если крепление, обеспечиваемое нижним ребром 33b, случайно нарушится и в результате этого колпачок 23 опустится.

Понятно, что могут быть образованы одна или более выемок на внутренней поверхности боковой стенки 31 чашеобразной части в качестве альтернативных крепежных средств, которые зацепляются с соответствующим ребром 34 выпускного элемента чашеобразной части. Подобным образом в качестве альтернативы одна или более выемок могут быть образованы на наружной поверхности выпускного элемента чашеобразной части для зацепления с соответствующими ребрами, образованными на внутренней поверхности 31 колпачка.

Понятно, что могут быть использованы любые другие альтернативные средства для закрепления колпачка на выпускном элементе чашеобразной части. Например, колпачок можно приварить к наружной поверхности выпускного элемента чашеобразной части, используя традиционные способы ультразвуковой сварки.

Колпачок 23 содержит внутреннюю цилиндрическую стенку 35, которая выступает от основания 30 соосно внешней боковой стенке 31 и которая образует первый участок 36 и второй кольцевой участок или кольцевой зазор 37 основания. Кольцевой участок 37 также содержит нижнее отверстие 38 для прохода экстрагированного напитка. Отмечено, что отверстие 38 расположено радиально относительно центральной оси колпачка картриджа.

Более одного нижнего отверстия 38 могут быть образовано для прохождения экстрагированного напитка через колпачок 23, например, четыре отверстия могут быть образованы на кольцевом участке 37, причем каждое отверстие может иметь угловую протяженность около 30°. Если образовано множество отверстий 38, то отверстия, предпочтительно, расположены смежно друг другу.

Колпачок, имеющий одно отверстие 38, является предпочтительным для слабых потоков экстрагируемого кофейного напитка («итальянский» кофе «экспрессо»), например, со скоростью приблизительно 0,5-1,5 г напитка кофе «экспрессо» в секунду.

В действительности, множество отверстий 38 является предпочтительным для более быстрых потоков экстрагируемого напитка, например, со скоростью более чем около 1,5 г кофейного напитка в секунду.

Внутренняя стенка 35, предпочтительно, выполнена такого размера, что упирается в опору 25 мембраны 24, когда колпачок установлен на выпускном элементе чашеобразной части картриджа и содержит по меньшей мере одно вертикальное отверстие 39 для прохода экстрагируемого напитка из объема, окруженного внутренней цилиндрической стенкой 35, наружу. В частности, отверстия 39 соединяют первую камеру, закрытую первым участком 36 основания, внутренней боковой стенкой 35, опорой 25 и мембраной 24, со второй кольцевой камерой, закрытой вторым кольцевым участком 37 основания колпачка, внутренней боковой стенкой 35, опорой 25 и, по меньшей мере, одной из боковой стенки выпускного элемента 6 чашеобразной части или наружной боковой стенки 31 колпачка.

В соответствии с конкретным вариантом осуществления настоящего изобретения образованы две радиально направленные вертикальные стенки 380, которые выступают от основания колпачка на втором кольцевом участке 37 и на противоположных сторонах нижнего отверстия 38 крышки, как показано на Фиг.6. Вертикальные стенки 380 имеют высоту, которая не препятствует прохождению напитка к нижнему отверстию 38.

Как указывалось выше, в вариантах осуществления, в которых колпачок 23 содержит более одного нижнего отверстия 38, нижние отверстия 38 расположены смежно друг другу в кольцевом зазоре 37. В этом случае нижние отверстия 38 предпочтительно чередуются с такими вертикальными стенками 380, и внутренняя стенка 35, предпочтительно, содержит только одно вертикальное отверстие 39 противоположное участка, на котором расположены соседние нижние отверстия 38.

Колпачок 23 может иметь много полезных функций. Первая функция колпачка заключается в том, что он используется в качестве буферного средства для регулирования выхода напитка. В частности, на стадии экстрагирования напиток, проходящий через отверстие 26, попадает на центральный участок 36 колпачка и направляется к кольцевой камере через отверстие 39. Затем напиток перемещается к нижнему отверстию 38 колпачка и, в конечном счете, может собираться во внешнюю чашеобразную часть для питья. Стенки 380 эффективно обеспечивают более стабильный вертикальный выход напитка.

Кроме того, колпачок 23 является дополнительным предохранительным средством для удерживания клапана 22 в выпускном элементе 6 чашеобразной части, таким образом, предотвращая случайный выход клапана из картриджа во время экстракции напитка. Прикрепление клапана 22 к внутренней поверхности выпускного элемента чашеобразной части можно даже исключить благодаря действию колпачка.

Также отмечено, что колпачок 23 можно устанавливать на картридж без угловой ориентации колпачка относительно картриджа. Кроме того, образование периферийно фланца 15 вокруг выпускного элемента 6 чашеобразной части осложняет удаление колпачка 23 пользователем вручную.

Картридж 1 и колпачок 23 предпочтительно выполняются из полипропилена и изготавливаются с использованием известных способов литьевого формования. Во всяком случае, этот картридж, а также любой картридж по изобретению могут быть выполнены из любого материала, такого как: другие термопластические материалы, например, PET (полиэтилентерефталат); эластомерные термопластические материалы или TPE (термопластические эластомеры), например, SANTOPRENE, т.е. смесь EPDM (сополимера этилена, пропилена и диенового мономера) без волоконного переплетения и полипропилена; термореактивные составы, например, полиэфир; каучуки или эластомеры, например, силикон или MVQ; многослойные термопластические материалы, например, биметаллический лист, выполненный из PE (полиэтилена), PET (полиэтилентерефталата) и PVDC (поливинилиденхлорид); алюминий; другие многослойные материалы, например, биметаллический лист, выполненный из PE (полиэтилена), PET (полиэтилентерефталата) и алюминия.

Предпочтительно кольцевая опора 25 выполнена из полипропилена, и мембрана 24 выполнена из каучука на основе SEBS (стирол-этилен/бутилен-стирол), такого как LAPRENE. Для обеспечения плотного соединения между ними мембрана 24 запрессована непосредственно на опоре 25.

Главный корпус иллюстративного картриджа, такой как картридж, изображенный на Фиг.1, например, имеет высоту 30-35 мм и ширину 35-40 мм, а впускной элемент крышки и выпускной элемент чашеобразной части имеют, приблизительно, высоту 7-8 мм и ширину 8-10 мм соответственно. Однако специалист в данной области техники легко поймет, что размер картриджей по изобретению может отличаться согласно требованиям к экстракции и конструкции машины для экстрагирования напитка.

Как показано на Фиг.5, экстракционный узел, пригодный для картриджа по изобретению, содержит опору, выполненную с возможностью соединения с экспресс-кофеваркой, которая предпочтительно состоит из соединительного элемента 41 для соединения экстракционного узла с трубкой для впрыска воды машины для экстрагирования напитка и байонетного фиксатора 42. Байонетный фиксатор 42 содержит нижний открытый конец, на котором образованы направляющие известного типа для байонетного соединения с фильтродержателем 43, который содержит ручку (не показана).

Основание соединительного элемента 41 содержит центральный выступающий впускной элемент, соединяемое с выпускным элементом (соплом) для воды машины для экстрагирования напитка и на противоположной стороне основания круглую выемку, вмещающую кольцевой выталкиватель 48 картриджа, который используется для удерживания картриджа внутри фильтродержателя 43, когда фильтродержатель удаляется из байонетного фиксатора 42. В частности, винтовая пружина 49 установлена для проталкивания выталкивателя 48 к ободку 10 картриджа, таким образом, оставляя небольшую поверхность контакта между выталкивателем и картриджем.

Приемник или фильтродержатель экстракционной машины, в который может устанавливаться картридж по изобретению, предпочтительно, внутри выполнен таким образом, чтобы соответствовать внешней форме чашеобразной части картриджа и быть комплементарным ей. В частности, приемник или фильтродержатель 43 имеет по существу цилиндрическую внутреннюю форму и содержит кольцевой паз 44, в который вставляется с возможностью скольжения фланец 15 картриджа. Кроме того, приемник или фильтродержатель содержит отверстие на своей нижней части для введения выпускного элемента чашеобразной части картриджа, а также колпачок 23, так что экстрагированный напиток может вытекать непосредственно в расположенную снаружи чашку без попадания на внутренние поверхности фильтродержателя. Когда картридж помещается в фильтродержатель 43, фланец 32 колпачка 23 предпочтительно упирается в краевой участок нижнего отверстия фильтродержателя 43, так что колпачок удерживается и прочно прикреплен к основанию картриджа на стадии экстракции напитка. Предпочтительно выступы могут быть образованы или на основании фильтродержателя, или на основании картриджа (как показано на Фиг.5) для предотвращения изгиба основание картриджа на стадии экстрагирования напитка.

Выпускной узел установлен в центральном впускном отверстии соединительного элемента 41 экстракционного узла соосно с емкостью картриджа в фильтродержателе 43. Выпускной узел содержит полый корпус 45 (сопло) и пробивной элемент или иглу 46, прикрепленную к внутренней поверхности корпуса 45 (сопла). Конструкция выпускного узла позволяет пробить впускной элемент крышки картриджа иглой 46 при установке фильтродержателя 43 на байонетном фиксаторе 42.

Выпускной узел дополнительно содержит на своей верхней части клапан 47, который обычно закрывает проход между устройством для впрыска воды экстракционной машины и выпускным узлом благодаря действию пружины, которая удерживает клапан 47 в закрытом положении, как показано на Фиг.5. Клапан 47 может опускаться в результате подачи воды из впрыскивающего устройства на стадии экстрагирования напитка.

Предпочтительно гайка 51 установлена на соединительном элементе 41 и окружает выпускной узел так, чтобы принимать уплотнительное кольцо 50, коаксиальное выпускному узлу и радиально упирающееся в наружную поверхность впускного элемента 13 крышки картриджа, таким образом предотвращая проникновение входящей воды в экстракционную камеру и загрязнение внутренних элементов и поверхностей экстракционного узла. Гайка 51 также образует опорную поверхность для основания крышки картриджа, которая предотвращает возможный изгиб крышки вследствие давления в картридже.

Из вышеизложенного понятно, что настоящее изобретение решает поставленные задачи. Несомненно, некоторые модификации картриджа или экстракционного узла по изобретению будут понятны и могут быть легко осуществлены специалистами в данной области без отхода от объема настоящего изобретения. Следовательно, объем формулы изобретения не должен ограничиваться иллюстрациями или предпочтительными вариантами осуществления, данными в описании в виде примеров, а скорее формула изобретения будет включать все патентоспособные признаки, которые присущи настоящему изобретению, включая все признаки, которые будут рассматриваться в качестве эквивалентов специалистами в данной области.

Технические признаки, указанные в каждом пункте формулы изобретения, сопровождаются цифровыми позициями, которые включены с целью лучшего понимания формулы изобретения, и, следовательно, эти позиции не ограничивают интерпретацию каждого элемента, обозначенного в качестве примера такими цифровыми позициями.

Описание заявки EP 05020525.1, по которой установлен приоритет настоящей заявки, включено сюда путем ссылки.

Формула изобретения

1. Картридж (1) для экстрагирования напитка из содержащегося в картридже пищевого вещества (4) жидкостью под давлением, содержащий главный корпус, содержащий чашеобразную часть (2) и крышку (3), причем чашеобразная часть (2) содержит основание (7), боковую стенку (8) и ободок (9), противоположный указанному основанию (7), причем крышка (3) неподвижно прикреплена к указанному ободку (9) чашеобразной части (2) с образованием внутреннего объема указанного картриджа (1), содержащего пищевое вещество (4), причем указанная крышка (3) содержит впускной элемент (13), образующий первый проход для указанной жидкости под давлением, а основание (7) указанной чашеобразной части содержит выпускной элемент (6), образующий второй проход для экстрагированного напитка, отличающийся тем, что указанный выпускной элемент (6) чашеобразной части выступает от указанного основания (7) наружу относительно указанного внутреннего объема, причем выпускной элемент (6) чашеобразной части содержит клапан (22), который установлен в выпускном элементе чашеобразной части и способен упруго открываться под давлением экстрагированного напитка на стадии экстрагирования напитка, предохранительный колпачок (23), частично закрывающий наружный открытый конец указанного выпускного элемента (6) чашеобразной части, и прикрепленный к выпускному элементу чашеобразной части, предпочтительно, на его наружной поверхности.

2. Картридж (1) для экстрагирования напитка из содержащегося в картридже пищевого вещества (4) жидкостью под давлением, содержащий главный корпус, содержащий чашеобразную часть (2) и крышку (3), причем чашеобразная часть (2) содержит основание (7), боковую стенку (8) и ободок (9), противоположный указанному основанию (7), причем крышка (3) неподвижно прикреплена к указанному ободку (9) чашеобразной части (2) с образованием внутреннего объема указанного картриджа (1), содержащего пищевое вещество (4), причем указанная крышка (3) содержит впускной элемент (13), образующий первый проход для указанной жидкости под давлением, а основание (7) указанной чашеобразной части содержит выпускной элемент (6), образующий второй проход для экстрагированного напитка, отличающийся тем, что указанный выпускной элемент (6) чашеобразной части выступает от указанного основания (7) наружу относительно указанного внутреннего объема, при этом выпускной элемент (6) чашеобразной части содержит клапан (22), неподвижно установленный на внутренней поверхности выпускного элемента (6) чашеобразной части при помощи защелкивающих средств (28,29) и способный упруго открываться под давлением указанного экстрагированного напитка на стадии экстрагирования напитка, причем диаметр открытого конца указанного выпускного элемента (6) чашеобразной части, противоположного основанию чашеобразной части, выполнен такого размера, чтобы позволить введение указанного клапана в выпускной элемент чашеобразной части.

3. Картридж по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанный клапан обычно закрыт, когда к нему не приложено давление экстрагированной жидкости, так, чтобы изолировать внутренний объем указанного картриджа от окружающей среды, когда картридж не установлен в машину для экстрагирования напитка.

4. Картридж по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанный клапан способен упруго закрываться при падении указанного давления экстрагированной жидкости в результате завершения стадии экстракции напитка, чтобы удержать оставшуюся жидкость внутри указанного внутреннего объема.

5. Картридж по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанный клапан содержит мембрану из материала, выбранного из группы, включающей каучуки, эластомеры, гибкие пластмассы, причем указанная мембрана содержит сквозное отверстие, которое обычно закрыто для изоляции внутреннего объема указанного картриджа от окружающей среды и для удерживания оставшейся жидкости внутри указанного внутреннего объема, когда указанное экстрагирование напитка завершено.

6. Картридж по п.5, отличающийся тем, что указанная мембрана выполнена из стирол-этилен-бутилен-стирольного (SEBS) каучука.

7. Картридж по п.5, отличающийся тем, что указанная мембрана выполнена такого размера, чтобы обеспечить непроницаемое для жидкости уплотнение с внутренней поверхностью выпускного элемента чашеобразной части.

8. Картридж по п.7, отличающийся тем, что указанная мембрана содержит кольцевые ребра на своей боковой поверхности для обеспечения непроницаемого для жидкости взаимодействия с внутренней поверхностью выпускного элемента чашеобразной части.

9. Картридж по п.5, отличающийся тем, что указанная мембрана расположена на кольцевой опоре, которая содержит указанные защелкивающие средства.

10. Картридж по любому из пп.1, 2, 9, отличающийся тем, что указанные защелкивающие средства содержат кольцевой выступ, который окружает указанный клапан и зацеплен с соответствующей кольцевой выемкой на внутренней поверхности указанного выпускного элемента чашеобразной части.

11. Картридж по любому из пп.1, 2, 6-9, отличающийся тем, что он содержит предохранительный колпачок, установленный на наружной поверхности указанного выпускного элемента чашеобразной части и частично закрывающий наружный открытый конец указанного выпускного элемента чашеобразной части.

12. Картридж по п.1, отличающийся тем, что указанный колпачок содержит основание и боковую стенку, причем основание указанного колпачка частично закрывает указанный открытый конец выпускного элемента чашеобразной части, и боковая стенка колпачка содержит средства для неподвижного зацепления с наружной поверхностью выпускного элемента чашеобразной части.

13. Картридж по п.1, отличающийся тем, что боковая стенка колпачка неподвижно прикреплена к наружной поверхности указанного выпускного элемента чашеобразной части.

14. Картридж по п.13, отличающийся тем, что средство неподвижного прикрепления колпачка к наружной поверхности выпускного элемента чашеобразной части содержит, по меньшей мере, одно кольцевое ребро, которое взаимодействует с соответствующим кольцевым ребром, окружающим наружную поверхность указанного выпускного элемента чашеобразной части.

15. Картридж по любому из пп.12-14, отличающийся тем, что основание указанного колпачка содержит внутреннюю цилиндрическую стенку, выступающую от основания колпачка и коаксиальную боковой стенке колпачка, причем указанная внутренняя цилиндрическая стенка образует первый участок и второй кольцевой участок основания, причем второй кольцевой участок содержит, по меньшей мере, одно нижнее отверстие для прохода экстрагированного напитка.

16. Картридж по п.15, отличающийся тем, что внутренняя цилиндрическая стенка выполнена такого размера, что упирается в опору мембраны, и содержит, по меньшей мере, одно отверстие для прохода экстрагированного напитка из объема, окруженного указанной внутренней цилиндрической стенкой, наружу.

17. Картридж по п.15, отличающийся тем, что указанное, по меньшей мере, одно нижнее отверстие указанного предохранительного колпачка частично окружено противоположными вертикальными стенками, продолжающимися от указанного основания на указанном втором кольцевом участке.

18. Картридж по любому из пп.1, 2, 6-9, 12-14, 16-17, отличающийся тем, что указанное основание содержит множество выступов, непосредственно образованных на нем и выступающих к внутреннему объему картриджа так, что образуют множество концентрических и радиальных каналов для направления экстрагированного напитка к выпускному элементу чашеобразной части.

19. Картридж по любому из пп.1, 2, 6-9, 12-14, 16-17, отличающийся тем, что впускной элемент крышки имеет по существу цилиндрическую форму.

20. Картридж по любому из пп.1, 2, 6-9, 12-14, 16-17, отличающийся тем, что главный корпус имеет по существу цилиндрическую форму.

21. Картридж по любому из пп.1, 2, 6-9, 12-14, 16-17, отличающийся тем, что он выполнен из материала, выбранного из термопластмассы, алюминия, каучука, многослойных ламинированных пластиков, термореактивных композиций и любой их комбинации.

22. Картридж по любому из пп.1, 2, 6-9, 12-14, 16-17, отличающийся тем, что указанное сыпучее вещество выбрано из группы, включающей молотый кофе, обжаренный молотый кофе, растворимый кофе, чай, порошкообразный шоколад, порошкообразное молоко, быстрорастворимые заварки или супы.

23. Экстракционный узел для установки на машинах для экстрагирования напитка, отличающийся тем, что он содержит опору, выполненную с возможностью соединения с водовыпускным патрубком машины для экстрагирования напитка, и держатель картриджа, способный прикрепляться к указанной опоре и пригодный для удерживания картриджа по любому предшествующему пункту.

РИСУНКИ