Способ и устройство для приготовления напитков из растворимых продуктов
Устройство и способ для приготовления напитков из растворимых продуктов, содержащихся в одноразовых контейнерах, например, для приготовления напитков, выполняемого в устройствах, снабженных коллекторным устройством, выполняемым с возможностью размещения капсулы растворимого продукта с целью получения горячих напитков, таких как кофе, капучино, чай или т.п. Данное устройство и способ для приготовления напитков способны обеспечивать оптимальные и постоянные результаты с точки зрения качества напитка. Способ и устройство для приготовления напитка из растворимого продукта, содержащегося в одноразовой капсуле, выполняются на основе регулирования разлива с дозированием напитка так, что растворимый продукт поставляется в суспензии в течение, по меньшей мере, 75% полного времени разлива с дозированием. 3 н. и 26 з.п. ф-лы, 9 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Данное изобретение относится к устройству и способу для приготовления напитков из растворимых продуктов, содержащихся в одноразовых контейнерах, например, для приготовления напитков, выполняемого в устройствах, снабженных коллекторным устройством, выполненным с возможностью размещения капсулы растворимого продукта с целью получения горячих напитков, таких как кофе, капучино, чай или т.п.
Уровень техники
В известных машинах группы, предназначенные для приготовления и разлива с дозированием налитков, обычно содержат коллекторное устройство, имеющее гнездо для размещения одноразовой капсулы.
Поскольку одноразовые капсулы первоначально герметизированы для исключения рассыпания растворимого продукта во время обращения с ними, коллекторное устройство обычно снабжено пробивающим элементом, который открывает одно или более выходных отверстий в одной стенке капсулы (например, в стенке основания) в соответствии с множеством изготовленных заранее линий разрушения.
После вставления капсулы в соответствующее гнездо на коллекторном устройстве горячая вода под давлением подается внутрь капсулы через один из его входных каналов с целью образования напитка, состоящего из суспензии, или дисперсии, или раствора растворимого продукта в воде, который разливают через выходное отверстие, расположенное на капсуле.
Хорошая дозировочная группа должна обеспечивать полное и равномерное растворение или взвешивание/диспергирование продукта в жидкости (обычно воде) внутри капсулы и хороший конечный внешний вид напитка; в случае кофе и капучино хороший конечный внешний вид означает "кремовость", т.е. наличие достаточного слоя устойчивой пены из мелких пузырьков. Получение такого результата усложняется тем, что форма и размеры капсулы являются одинаковыми для всех разливаемых продуктов, в то время как количество растворимого продукта в капсуле сильно изменяется от продукта к продукту (например, 1,5 г для кофе эспрессо и 15-16 г для какао и капучино). Это изменение количества может усложнять получение равномерно растворенного/взвешенного напитка. Другой проблемой известных дозировочных групп является обеспечение тщательной очистки группы; это требует исключения использования раздаточных линий и трубок с сечением менее 2 мм, поскольку существует опасность образования в них покрытий и осадков.
В предыдущей заявке на патент, находящейся на рассмотрении и не опубликованной, того же заявителя предлагается предусматривать дросселирующую систему на пути разлива напитка с целью улучшения смешивания растворимого продукта с водой, подаваемой в капсулу, и для создания градиента давления внутри капсулы для получения напитка хорошего качества с притягательным внешним видом при выдаче. Это достигается с помощью пробивающего элемента, имеющего диаметр больше диаметра выходного отверстия для продукта: давление воды при вхождении в капсулу определяет растворимость и выдачу напитка.
Однако было установлено, что получаемый напиток не всегда является оптимальным, в частности, относительно количества и стойкости создаваемой пенки.
Сущность изобретения
Поэтому задачей данного изобретения является создание устройства и способа для приготовления напитков, способных обеспечивать оптимальные и постоянные результаты с точки зрения качества напитка.
Эта задача достигнута согласно данному изобретению с помощью устройства для приготовления напитков согласно пункту 1 формулы изобретения. Частные варианты выполнения устройства согласно данному изобретению представлены в зависимых пунктах 2-14 формулы изобретения.
Согласно первому аспекту данного изобретения устройство для приготовления напитков содержит средства для регулирования разлива с дозированием налитка так, что растворимый продукт поставляется в суспензии в течение, по меньшей мере, 75% всего времени разлива.
Согласно другому аспекту данного изобретения средство регулирования содержат один или более выходных каналов или проходов между пробивающим элементом и выходным отверстием капсулы.
В предпочтительном варианте выполнения выходной канал имеет по существу круговое сечение в виде короны, и отношение R между диаметром выходного отверстия и диаметром сечения сцепления пробивающего элемента составляет 1<R≤1,067, предпочтительно 1<R≤1,04, более предпочтительно 1<R≤1,02 и еще более предпочтительно 1<R≤1,014. Например, если диаметр D2 пробивающего элемента равен 15 мм, то диаметр D1 выходного отверстия в капсуле равен 15<D1≤16 мм, предпочтительно 15<D1≤15,6 мм, более предпочтительно 15<D1≤15,3 мм и еще более предпочтительно 15<D1≤15,2 мм.
В другом возможном варианте выполнения, который можно использовать в качестве альтернативы или в комбинации с предыдущим вариантом выполнения, средства регулирования содержат один или более стопорных элементов для ограничения деформации части стенки капсулы вблизи выходного отверстия.
Эти стопорные элементы могут содержать, например: одну или более опор пробивающего элемента, или кольцевой элемент, имеющий диаметр более диаметра выходного отверстия.
В последнем случае кольцевой элемент имеет часть поверхности, наклоненную в направлении пробивающего элемента и в направлении стенки основания капсулы, с наклоном между 1° и 45° относительно горизонтальной плоскости, опирающейся на кольцевой элемент, более предпочтительно с наклоном между 15° и 38° или еще более предпочтительно ровно 30° относительно горизонтальной плоскости, опирающейся на кольцевой элемент.
Согласно второму аспекту данного изобретения создан способ приготовления напитков согласно п.15 формулы изобретения. Другие предпочтительные характеристики способа согласно изобретению приведены в зависимых пп.16-29 формулы изобретения.
Дозировочное устройство согласно изобретению имеет ряд преимуществ. Уменьшенный диаметр разливочных отверстий, которые образованы между капсулой и пробивающим элементом, во время фазы разлива напитка образуют временное дросселирование, т.е. дросселирование, которое устраняется при каждой выдаче, когда капсула удаляется, и которое создается снова при следующей выдаче, когда новая капсула вставляется в коллекторно-пробивающее устройство. Другими преимуществами является гомогенное и равномерное растворение/диспергирование/взвешивание продукта и создание напитка с оптимальным внешним видом.
Краткое описание чертежей
Другие характеристики и преимущества данного изобретения следуют из приведенного ниже описания, данного в качестве примера и не ограничивающего изобретения, со ссылками на чертежи, на которых изображено:
фиг.1 - капсула, которую можно использовать в дозировочном устройстве согласно данному изобретению в изометрической проекции;
фиг.2 - разрез капсулы согласно фиг.1;
фиг.3 - коллекторно-пробивающее устройство в изометрической проекции;
фиг.4 - разрез коллекторно-пробивающего устройства согласно фиг.3 со вставленной и перфорированной капсулой;
фиг.5 - разрез коллекторно-пробивающего устройства другого типа, снабженного кольцом управления деформацией;
фиг.6 - коллекторно-пробивающее устройство согласно фиг.5 на виде сверху;
фиг.7 и 8 - два возможных варианта выполнения выходного отверстия для продукта капсулы на виде сверху и в увеличенном масштабе;
фиг.9 - разрез, аналогичный фиг.5, других средств управления деформацией.
Пути реализации изобретения
Как показано на фиг.1-3, дозировочное устройство согласно изобретению содержит одноразовую капсулу 1 и коллекторно-пробивающее устройство 2. Капсула 1 снабжена верхней поверхностью, имеющей отверстие 4, окруженное фланцем 3, и нижней стенкой 5 основания, на которой предусмотрена линия 5а разрушения, так что она задает выходное отверстие для растворимого продукта. Верхнее отверстие 4 закрыто известным образом крышкой (не изображена), снабженной одним или несколькими отверстиями для воды для заваривания, растворения или образования взвеси или суспензии. Как известно, линия 5а разрушения состоит из линейно изогнутой части стенки основания, имеющей уменьшенную толщину, так что ее можно легко разрушить с помощью пробивающего цилиндра 7 коллекторного устройства 2; линия 5а прервана в соответствии с частью 6, которая образует шарнир для части 8 стенки основания (называемой крышкой), заданной линией 5а, и предотвращает ее отделение от остальной стенки 5 основания после сцепления капсулы с коллекторно-пробивающим устройством 2 (фиг.4).
На фиг.4 показана капсула 1 в дозировочном положении, т.е. в положении, в котором она сцеплена с цилиндром 7, который создал отверстие в стенке 5 основания вдоль линии 5а и вызвал перемещение части 8 стенки основания в направлении внутрь капсулы с образованием соответствующего отверстия. Растворимый продукт, подлежащий выдаче, показан и обозначен позицией 9.
Согласно данному изобретению размеры пробивающего цилиндра 7 и части 8 основания 5 выбраны так, что когда капсула насажена на цилиндр 7 перед подачей горячей воды под давлением, имеется, по меньшей мере, один канал или пространство 10 между стенкой 5 основания и пробивающим элементом 7 для обеспечения выхода растворенного или диспергированного или взвешенного продукта. Канал 10 предпочтительно предусмотрен в виде круговой короны (смотри фиг.7), т.е. единого канала, который проходит по существу вокруг периметра цилиндра 7. Однако возможны другие варианты выполнения, которые допускают другие формы и/или присутствие большего числа отверстий между стенкой 5 основания и цилиндром 7. За счет использования линии 5а в виде эллипса можно создавать, например, два или более отверстий: если малая ось эллипса равна или меньше диаметра D2 цилиндра 7 (смотри фиг.8), то получают два отверстия, разделенных двумя точками контакта между основным отверстием и цилиндром 7, если малая ось эллипса длиннее диаметра D2, то получают непрерывное некруговое отверстие вокруг цилиндра 7.
В целом максимальная разница между линией 5а, которая образует кромку отверстия на стенке 5 основания, и стенкой цилиндра 7 находится в интервале между 0,4 и 1,5 мм и предпочтительно равна 1,5 мм. В любом случае полная площадь отверстия позволяет регулировать выдачу напитка так, чтобы обеспечивать одновременную выдачу воды и продукта в течение, по меньшей мере, 75% времени дозирования воды. Это одновременное дозирование можно контролировать визуально посредством наблюдения за цветом жидкости, выходящей из выхода капсулы: если жидкость окрашена немного или по существу не окрашена, то нет одновременного дозирования в указанном выше смысле. На практике было установлено, что хорошие результаты получаются также, когда размер пробивающего элемента и отверстия отличаются очень не намного (например, когда периметры почти равны или отличаются на 0,01 мм), если имеются выпускные каналы 10, даже если они являются экстремально малыми.
Поэтому предметом данного изобретения является дозировочное устройство для растворимого продукта указанного выше типа, в котором отношение между площадью пробивающего элемента 7 и площадью, заданной линией 5а разрушения, находится в интервале между 1,0 и 1,284, но с исключением отношения, равного 1, и с максимальной величиной пространства между линией 5а (кромкой отверстия в стенке основания) и стенкой пробивающего элемента 7 в интервале между 0,4 мм и 1,5 мм. Под площадью пробивающего элемента 7 понимается площадь сечения пробивающего элемента 7 на высоте стенки 5 основания капсулы 1, когда он расположен в коллекторном устройстве 2.
Приведенное ниже описание дано применительно к предпочтительному варианту выполнения, в котором элемент 7 и линия 5а являются оба круговыми (смотри фиг.7). В этом варианте выполнения канал 10, т.е. дозировочное отверстие, имеет по существу форму короны в сечении, и отношение R между диаметром D1 указанного выпускного канала 10 и диаметром D2 пробивающего элемента 7 находится между 1,001 и 1,04, предпочтительно между 1,001 и 1,02 и более предпочтительно между 1,001 и 1,014.
Как указывалось выше, капсула 1 выполнена из пластмассового материала, например гомополимера или сополимера этилена или пропилена, пригодных для использования с пищевыми продуктами. Предпочтительный материал имеет кристалличность свыше 75% и процентное содержание аморфного полимера, обеспечивающее вязкоупругую деформацию стенки основания капсулы во время подачи под давлением горячей воды. Понятие "вязкоупругая деформация" означает, что деформация материала стенки основания, по меньшей мере, в зоне вокруг кромки отверстия на стенке 5 основания вдоль линии 5а, уменьшается или почти исключается в конце дозирования или в одной или нескольких фазах во время дозирования. Другими словами, во время всей фазы разлива с дозированием напитка материал стенки основания, по меньшей мере, в указанном окружении выходного отверстия противостоит деформации, вызванной водой или другой жидкостью, подаваемой под давлением в капсулу. Таким образом, величина деформации и тем самым размеров выпускного канала 10 является управляемой во время разлива напитка. Технологию формования материала можно выбирать так, чтобы по возможности сохранять процентное содержание аморфного полимера в конечном изделии. Подходящие материалы выбираются из (со)полимеров этилена и пропилена, например: (со)полимеров пропилена, содержащих один или более альфа-олефинов, имеющих 2-10 атомов углерода, например, 1-бутен, 1-пентен, 4-метил-1-пентен, 1-гексен, 1-октен; композиций полипропилена, полученных посредством последовательной полимеризации пропилена и его смесей с этиленом и/или альфа-олефинами. (Со)полимеры обычно имеют индекс расплава между 0,2 и 60 при 230°С/21,6 Н.
Однако можно использовать капсулы, которые претерпевают упругую деформацию основания стенки после подачи под давлением горячей воды. В этом случае указанный выше вязкоупругий эффект противодействия деформации самим материалом не происходит, и используют механические средства для ограничения величины деформации стенки основания. На фиг.5 и 6 показан предпочтительный вариант выполнения этих средств, образуемых кольцом 12, расположенным концентрично пробивающему цилиндру 7 и на расстоянии от него. Кольцо 12 опирается на три ребра 11 и предпочтительно имеет часть 13 поверхности, наклоненной в направлении цилиндра 7, т.е. в направлении внутрь устройства 2, и в направлении стенки основания. Поэтому угол наклона верхней части 13 поверхности находится в диапазоне между 1° и 45°, предпочтительно между 15° и 38° и более предпочтительно равен 30° относительно горизонтали.
Можно использовать в качестве альтернативы кольцу 12 радиальные ребра 11 (см. фиг.9), которые проходят до высоты поверхности 13 кольца 12 и которые имеют часть своей верхней поверхности в форме, аналогичной наклонной поверхности 13 кольца, и расположены на аналогичном расстоянии от элемента 7.
Поэтому предметом изобретения является раздаточное устройство указанного выше типа, в котором предусмотрены средства управления деформацией стенки основания капсулы при разливе напитка. Эти средства образованы полимерным материалом конструкции капсулы, которая имеет по существу вязкоупругую деформацию, и/или механическими средствами опоры, такими как кольцо или опорные ребра для стенки основания. В обоих случаях величина угла деформации материала вокруг кромки 5а выходного отверстия для продукта сохраняется внутри интервала между 0° и 45°, предпочтительно между 15° и 38° и более предпочтительно около 30° во время разлива продукта.
Ниже приводится описание примеров выполнения изобретения, приведенных лишь в качестве иллюстрации.
Примеры
Группа 1. Десять (10) порций кофе были разлиты из машины для разлива горячих напитков Tuttoespresso, содержащей коллекторное устройство с пробивающим цилиндром с диаметром (D2) 14,7 мм и диаметром (D1) отверстия капсулы 15,0 мм. Используемая капсула выполнена из сополимера этилена с по существу вязкоупругой деформацией стенки основания.
Группа 2. Другие десять (10) порций кофе были разлиты с аналогичной капсулой, но выполненным из сополимера этилена с более высокой кристалличностью и более высокой упругой деформацией стенки основания капсулы. Коллекторное устройство имеет опорное кольцо, наклоненное на 30° внутрь и к основанию указанного устройства.
Группа 3. Для сравнения десять (10) порций кофе были разлиты при тех же условиях и из той же машины с использованием обычных капсул и обычного коллекторного устройства.
Оценка выполнялась посредством измерения объема (в кубических сантиметрах) полученной пленки. В результате получено среднее количество пленки 12,8 см3 для каждой порции кофе группы 1, среднее количество крема 9,6 см3 для каждой порции кофе группы 2 и среднее количество пленки 6,8 см3 для каждой порции кофе группы 3 (обычной).
1. Устройство для приготовления напитка из растворимого продукта, содержащего одноразовую капсулу (1), содержащую растворимый продукт (9), при этом капсула содержит, по меньшей мере, один выход для выдачи напитка, состоящего из растворимого продукта и жидкости, в которой, по меньшей мере, одно выходное отверстие задано, по меньшей мере, одной линией (5а) разрушения, присутствующей на стенке (5) капсулы, при этом устройство дополнительно содержит коллекторное устройство (2), имеющее гнездо, подходящее для размещения одноразовой капсулы, и при этом коллекторное устройство содержит пробивающий элемент (7) для пробивания капсулы в соответствии с линией разрушения, отличающееся тем, что содержит средства для регулирования выдачи напитка, содержащие, по меньшей мере, один выпускной канал (10) между стенкой пробивающего элемента и кромкой выходного отверстия так, что растворимый продукт выдается в течение, по меньшей мере, 75% всего времени разлива с дозированием.
2. Устройство по п.1, в котором, по меньшей мере, одна часть сцепления пробивающего элемента является, по существу, цилиндрической по форме с круговым сечением, и в которой выходное отверстие имеет, по существу, круговую форму.
3. Устройство по любому из пп.1 и 2, в котором сечение выпускного канала является по существу круговым в виде короны, и в котором отношение R между диаметром выходного отверстия и диаметром части сцепления пробивающего элемента составляет 1<R≤1,067, предпочтительно 1<R≤1,04 и более предпочтительно 1≤R≤1,02.
4. Устройство для приготовления напитка из растворимого продукта, содержащего коллекторное устройство (2), имеющее гнездо, подходящее для размещения одноразовой капсулы, содержащей растворимый продукт, при этом капсула имеет, по меньшей мере, одно выходное отверстие для выдачи напитка, состоящего из растворимого продукта и жидкости, в которой, по меньшей мере, одно выходное отверстие задано линией (5а) разрушения, предусмотренной на стенке (5) капсулы, и при этом коллекторное устройство (2) содержит, по меньшей мере, один пробивающий элемент (7) для пробивания капсулы в соответствии с линией (5а) разрушения для образования, по меньшей мере, одного выпускного канала для напитка, отличающееся тем, что содержит средства для управления деформацией стенки (5) основания капсулы во время стадии разлива напитка, при этом средства управления содержат опорный элемент (11, 11а, 13), который обеспечивает ограничение угла деформации кромки (5а) выпускного отверстия для продукта внутри диапазона 0-45°.
5. Устройство по п.4, в котором сечение выпускного канала является по существу круговым в виде короны, и в котором отношение R между диаметром выходного отверстия и диаметром части сцепления пробивающего элемента составляет 1<R≤1,067, предпочтительно 1<R≤1,04 и более предпочтительно 1≤R≤1,02.
6. Устройство по любому из пп.1 и 5, в котором сечение выпускного канала является по существу круговым в виде короны, и в котором отношение R между диаметром выходного отверстия и диаметром части сцепления пробивающего элемента составляет 1<R≤1,014.
7. Устройство по любому из пп.1 и 4, в котором средства регулирования содержат один или несколько стопорных элементов для ограничения деформации части стенки капсулы вблизи выходного отверстия.
8. Устройство по любому из пп.1 и 4, в котором средства содержат, по меньшей мере, одну часть стенки основания капсулы, выполненную из пластмассового материала с вязкоупругим поведением.
9. Устройство по п.7, в котором один или несколько стопорных элементов содержат одно или несколько ребер, на которые опирается пробивающий элемент.
10. Устройство по п.7, в котором один или несколько стопорных элементов содержат, по меньшей мере, один кольцевой элемент, имеющий диаметр больше выходного отверстия.
11. Устройство по п.10, в котором кольцевой элемент имеет часть поверхности, наклоненную в направлении стенки основания капсулы.
12. Устройство по п.11, в котором наклонная часть поверхности имеет угол наклона между 0 и 45° относительно горизонтальной плоскости, опирающейся на кольцевой элемент.
13. Устройство по п.11, в котором наклонная часть поверхности имеет угол наклона между 15 и 35° относительно горизонтальной плоскости, опирающейся на кольцевой элемент.
14. Устройство по п.11, в котором наклонная часть поверхности имеет угол наклона 30° относительно горизонтальной плоскости, опирающейся на кольцевой элемент.
15. Способ приготовления напитка из растворимого продукта (9), содержащегося в одноразовой капсуле (1), при этом капсула расположена в гнезде коллекторного устройства (2), имеющего, по меньшей мере, один пробивающий элемент (7) для открывания выходного отверстия из капсулы, при этом отверстие задано, по меньшей мере, одной линией (5а) разрушения, присутствующей на стенке (5) капсулы, и при этом вход для жидкости в капсуле предусмотрен через входной канал в нем для обеспечения разлива с дозированием напитка, состоящего из растворимого продукта и жидкости, отличающийся тем, что регулирование разлива с дозированием напитка осуществляют с помощью, по меньшей мере, одного выпускного канала (10) между стенкой (5) пробивающего элемента и кромкой (5а) выходного отверстия так, что растворимый продукт поставляется в течение, по меньшей мере, 75% всего времени разлива с дозированием.
16. Способ по п.15, в котором регулирование выполняют с помощью, по меньшей мере, одного выпускного канала между стенкой пробивающего элемента и кромкой выходного отверстия.
17. Способ по п.16, в котором, по меньшей мере, одну часть сцепления пробивающего элемента выполняют, по существу, цилиндрической по форме с круговым сечением, и в котором выходное отверстие имеет, по существу, круговую форму.
18. Способ по любому из пп.16 и 17, в котором сечение выпускного канала выполняют по существу круговым в виде короны, и в котором отношение R между диаметром выходного отверстия и диаметром части сцепления пробивающего элемента составляет 1<R≤1,067.
19. Способ по любому из пп.16 и 17, в котором сечение выпускного канала выполняют по существу круговым в виде короны, и в котором отношение R между диаметром выходного отверстия и диаметром части сцепления пробивающего элемента составляет 1<R≤1,04.
20. Способ по любому из пп.16 и 17, в котором сечение выпускного канала выполняют по существу круговым в виде короны, и в котором отношение R между диаметром выходного отверстия и диаметром части сцепления пробивающего элемента составляет 1<R≤1,02.
21. Способ по любому из пп.16 и 17, в котором сечение выпускного канала выполняют по существу круговым в виде короны, и в котором отношение R между диаметром выходного отверстия и диаметром части сцепления пробивающего элемента составляет 1<R≤1,014.
22. Способ по п.15, в котором регулирование разлива с дозированием выполняют с помощью одного или нескольких стопорных элементов для ограничения деформации части стенки капсулы вблизи выходного отверстия.
23. Способ по п.15, в котором выходное отверстие вырезают в стенке основания капсулы.
24. Способ по любому из пп.22 и 23, в котором один или несколько стопорных элементов выполняют с одним или несколькими ребрами, на которые опирается пробивающий элемент.
25. Способ по любому из пп.22 и 23, в котором один или несколько стопорных элементов выполняют с одним или несколькими кольцевыми элементами, имеющими диаметр больше выходного отверстия.
26. Способ по п.25, в котором кольцевой элемент выполняют с частью поверхности, наклоненной в направлении стенки основания капсулы.
27. Способ по п.26, в котором наклонная часть поверхности имеет угол наклона между 0 и 45° относительно горизонтальной плоскости, опирающейся на кольцевой элемент.
28. Способ по п.26, в котором наклонная часть поверхности имеет угол наклона между 15 и 35° и предпочтительно 30° относительно горизонтальной плоскости, опирающейся на кольцевой элемент.
29. Способ по п.15, в котором управление деформацией стенки выполняют с помощью использования пластмассового материала с вязкоупругим поведением для изготовления капсулы.
