ДОЗИРОВОЧНЫЙ УЗЕЛ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКОВ ИЗ РАСТВОРИМЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 2007 года по МПК A47J31/40 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к приготовлению напитков из растворимых продуктов, содержащихся в одноразовых контейнерах, например к приготовлению напитков, выполняемому в машинах, снабженных коллекторным устройством, выполненным с возможностью размещения патрона растворимого продукта с целью получения горячих напитков, таких как кофе, капучино, чай или т.п.

Уровень техники

В известных машинах группы, предназначенных для приготовления и разлива с дозированием напитков, обычно содержится коллекторное устройство, имеющее гнездо для размещения одноразового патрона.

Поскольку одноразовые патроны первоначально герметизированы для исключения рассыпания растворимого продукта во время обращения с ним, коллекторное устройство обычно снабжено пробивающим элементом, который открывает одно или более выходных отверстий в одной стенке патрона (например, на его стенке основания) в соответствии с множеством изготовленных заранее линий разрушения.

После вставления патрона в соответствующее гнездо на коллекторном устройстве вода под давлением подается внутрь патрона через его входной канал с целью образования напитка, состоящего из суспензии или дисперсии растворимого продукта в воде, который разливают через выходное отверстие, расположенное на патроне. Дозировочная группа должна обеспечивать полное и равномерное растворение или взвешивание/диспергирование продукта в жидкости (обычно воде) внутри патрона и хороший конечный внешний вид напитка; в случае кофе или 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 патрона являются одинаковыми для всех разливаемых продуктов, в то время как количество растворимого продукта в патроне сильно изменяется от продукта к продукту (например, 1.5 г для кофе эспрессо и 15-16 г для какао и капучино). Изменение количества влияет на возможность равномерного растворения продукта. 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 того же заявителя, все еще находящейся на рассмотрении, предлагается предусматривать дросселирующую систему на пути разлива напитка с целью улучшения смешивания растворимого продукта с водой, подаваемой в патрон, и для создания градиента давления внутри патрона 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 патрон определяет растворимость и выдачу напитка.

Однако было установлено, что получаемый напиток не всегда является оптимальным, в частности, относительно количества и стойкости создаваемого крема.

Раскрытие изобретения

Поэтому целью данного изобретения является создание дозировочной группы для приготовления напитков, способной обеспечивать оптимальную выдачу с точки зрения количества напитка, независимо от характеристик патрона, содержащего растворимый продукт.

Цель достигнута согласно данному изобретению с помощью группы для приготовления напитков согласно пункту 1 формулы изобретения. Частные варианты выполнения дозировочной группы согласно данному изобретению представлены в зависимых пунктах 2-15 формулы изобретения.

Согласно одному аспекту данного изобретения группа для приготовления напитков содержит средства для регулирования разлива с дозированием напитка так, что растворимый продукт поставляется в виде суспензии в течение, по меньшей мере, 75% всего времени разлива.

Согласно другому аспекту данного изобретения средства регулирования содержат выходное отверстие в патроне и пробивающий элемент с такими размерами, что пробивающий элемент первоначально полностью входит в зацепление с указанным выходным отверстием, т.е. перед разливом напитка, и что один или более выходных каналов присутствуют между указанным патроном и указанным пробивающим элементом во время и/или после разлива напитка.

В предпочтительном варианте выполнения дозировочный канал имеет по существу круговое сечение в виде короны, и отношение R диаметра D1 выходного отверстия к диаметру D2 сечения сцепления пробивающего элемента и составляет 1≤R≤1,067, предпочтительно 1≤R≤1,04 и еще более предпочтительно 1≤R≤1,02. Например, если диаметр D1 выходного отверстия в патроне равен 15 мм, то диаметр пробивающего элемента равен 15≤D2≤16 мм, более предпочтительно 15≤D2≤15,6 мм и еще более предпочтительно 15≤D2≤15,3 мм.

В другом возможном варианте выполнения, который можно использовать в качестве альтернативы или в комбинации с предыдущим вариантом выполнения, дозировочная группа согласно изобретению содержит выходное отверстие в патроне и пробивающий элемент с такими размерами, что пробивающий элемент сначала полностью входит в зацепление с указанным отверстием, т.е. перед разливом напитка, и один или более каналов присутствуют между указанным патроном и указанным пробивающим элементом во время и/или после разлива напитка, а также средства, ограничивающие деформацию стенки основания патрона максимальным углом около 45°. В одном варианте выполнения эти средства ограничения деформации содержит один или более стопорных элементов, расположенных на указанном коллекторном устройстве вблизи выходного отверстия установленного патрона.

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 наклонную часть поверхности, повернутую в направлении пробивающего элемента и в направлении нижней стенки патрона, с наклоном между 0° и 45° относительно горизонтальной плоскости, опирающейся на кольцевой элемент, более предпочтительно с наклоном между 15° и 38°, еще более предпочтительно с наклоном ровно 30° относительно горизонтальной плоскости, опирающейся на кольцевой элемент.

Согласно другому аспекту данного изобретения создан способ приготовления напитков согласно п.16 формулы изобретения. Другие предпочтительные характеристики способа согласно изобретению приведены в зависимых пп.17-30 формулы изобретения.

Дозировочная группа согласно изобретению имеет ряд преимуществ. Уменьшенный диаметр разливочных каналов, которые образованы между патроном и пробивающим элементом, во время фазы разлива образуют временное дросселирование, т.е. дросселирование, которое устраняется при каждой выдаче, когда патрон удаляется, и которое создается снова при следующей выдаче, когда новый патрон вставляется в коллекторно-пробивающее устройство. Другими преимуществами является гомогенное и равномерное растворение 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 - патрон в изометрической проекции, который можно использовать в дозировочной группе, согласно данному изобретению;

фиг.2 - разрез патрона согласно фиг.1;

фиг.3 - коллекторно-пробивающее устройство в изометрической проекции;

фиг.4 - разрез коллекторно-пробивающего устройства согласно фиг.3 с вставленным и перфорированным патроном во время разлива;

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 - частичный разрез пробивающего элемента и стенки основания патрона с выходным отверстием на виде снизу;

фиг.8 - разрез зоны сцепления между пробивающим элементом и стенкой основания патрона во время разлива напитка в увеличенном масштабе;

фиг.9 - разрез варианта выполнения коллекторного устройства.

Осуществление изобретения

Как показано на фиг.1-3, дозировочная группа согласно изобретению содержит одноразовый патрон 1 и коллекторно-пробивающее устройство 2. Патрон 1 снабжен верхней поверхностью, имеющей отверстие 4, окруженное фланцем 3 и низкой 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, которая используется 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 отделение ее от остальной стенки 5 основания после сцепления патрона с коллекторно-пробивающим устройством 2 (фиг.4). На фиг.4 показан патрон 1 в дозировочном положении, т.е. в положении, в котором он сцеплен с цилиндром 7, который создал отверстие в стенке 5 основания вдоль линии 5а и вызвал перемещение части 8 стенки основания в направлении внутрь патрона. Растворимый продукт, подлежащий выдаче, показан и обозначен позицией 9.

Согласно данному изобретению патрон выполнен из деформируемого материала, и размеры сечения сцепления пробивающего цилиндра 7 больше или равны размерам части 8 основания 5, так что когда патрон насажен на цилиндр 7, то во время подачи горячей воды под давлением имеется, по меньшей мере, один канал или пространство 10 между стенкой 5 основания и пробивающим элементом 7 для обеспечения выхода растворимого продукта.

Канал 10 предпочтительно предусмотрен в виде круговой короны (смотри фиг.7), т.е. единственного канала, который проходит по существу вокруг периметра цилиндра 7. Однако возможны другие варианты выполнения, которые допускают другие формы и/или присутствие во время, по меньшей мере, части фазы выдачи напитка большего числа каналов между стенкой 5 основания и цилиндром 7. За счет использования линии 5а нерегулярной формы можно создавать, например, два или более каналов.

В целом, максимальная величина пространства между пробивающим элементом и выходным профилем, т.е. максимальная разница между диаметром D2 сечения сцепления цилиндра 7 и диаметром D1 выходного отверстия, заданного линией 5а на стенке 5 основания патрона, находится в диапазоне между 0,4 и 1,5 мм. В любом случае полная площадь канала 10 во время разлива такова, что можно обеспечивать одновременное дозирование воды и продукта в течение, по меньшей мере, 75% времени дозирования воды. Этот одновременное дозирование можно контролировать визуально посредством наблюдения за цветом жидкости, выходящей из выхода патрона: если жидкость окрашена немного или по существу не окрашена, то нет одновременного дозирования в указанном выше смысле.

Поэтому предметом данного изобретения является дозировочная группа для растворимого продукта указанного выше типа, в которой отношение между площадью пробивающего элемента 7 и площадью, заданной линией 5а разрушения, находится в диапазоне между 1,0 и 1,284, предпочтительно с максимальной величиной пространства между отверстием в стенке основания и стенкой пробивающего элемента 7 в диапазоне между 0,4 мм и 1,1 мм. Под площадью пробивающего элемента 7 понимается площадь сечения пробивающего элемента 7 на высоте стенки 5 основания патрона 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. дозировочный канал, образованный во время разлива напитка (смотри фиг.8) посредством деформации стенки основания патрона по линии 5а, теоретически является по существу круговым и имеет форму короны в сечении, и отношение R диаметра D1 выхода в стенке 5 основания патрона к диаметру D2 пробивающего элемента 7 и находится между 1,0 и 1,04, предпочтительно между 1,0 и 1,02 и более предпочтительно между 1,0 и 1,014.

Как указывалось выше, патрон 1 выполнен из деформируемого материала, обычно изготовленного 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 патрона 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 патрон. 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.

В другом варианте выполнения изобретения величиной деформации управляют с использованием механических средств. Например, это происходит при использовании патронов, которые претерпевают упругую деформацию стенки основания после подачи горячей воды под давлением. В этом случае указанный выше эффект противодействия деформации с помощью самого материала не происходит, и используются «механические средства» с целью 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 0° и 45°, предпочтительно между 15° и 38° и более предпочтительно равен 30 относительно горизонтали. Указанные механические средства могут использоваться дополнительно с патроном, имеющим, по меньшей мере, стенку основания из упругодеформируемого материала.

Поэтому предметом изобретения является раздаточная группа указанного выше типа, в которой имеются средства управления деформацией стенки основания патрона после подачи горячей воды. Эти средства образованы полимерным материалом конструкции патрона, который обладает по существу вязкоупругой деформацией, и/или механическими средствами опоры, такими как опорное кольцо основания или ребра. В обоих случаях величина угла деформации материала вокруг кромки 5а выходного отверстия для продукта сохраняется внутри диапазона между 1° и 45°, предпочтительно между 15° и 38° и более предпочтительно около 30° во время разлива продукта, растворенного в воде.

В качестве альтернативы кольцу 12 можно использовать радиальные ребра 11 (смотри фиг.9), которые проходят до высоты поверхности 13 кольца 12 и которые имеют часть своей верхней поверхности в форме, сходной с формой наклонной поверхности 13 кольца, и расположены на том же расстоянии от элемента 7.

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) 15,0 мм и диаметром (D1) отверстия патрона 14,7 мм. Используемый патрон выполнен из сополимера этилена с по существу вязкоупругой деформацией стенки основания.

Группа 2. Другие десять (10) порций кофе были разлиты с аналогичным патроном, но выполненным из сополимера этилена с более высокой кристалличностью и более высокой упругой деформацией стенки основания патрона. Коллекторное устройство имеет опорное кольцо, наклоненное на 30° внутрь, и основание указанного устройства.

Группа 3. Для сравнения десять (10) порций кофе были разлиты при тех же условиях и из той же машины с использованием обычных патронов и обычного коллекторного устройства.

Оценка выполнялась посредством измерения объема (в кубических сантиметрах) полученного крема. В результате получено среднее количество крема 16,8 см³ для каждой порции кофе группы 1, среднее количество крема 9,6 см³ для каждой порции кофе группы 2 и среднее количество крема 6,8 см³ для каждой порции кофе группы 3 (обычной).

Дозировочная группа относится к приготовлению напитков из растворимых продуктов, содержащихся в одноразовых контейнерах. Данная дозировочная группа для приготовления напитков позволяет обеспечить оптимальную выдачу с точки зрения количества напитка независимо от характеристик патрона, содержащего растворимый продукт. Способ и дозировочное устройство для приготовления напитка из растворимого продукта, содержащегося в одноразовом патроне, 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. Согласно одному варианту выполнения указанная группа содержит выпускной канал между стенкой пробивающего элемента (7) и кромкой выходного отверстия патрона. 3 н. и 28 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Дозировочное устройство для приготовления напитка из растворимого продукта, содержащего коллекторное устройство, имеющее гнездо, подходящее для размещения одноразового патрона, содержащего растворимый продукт, при этом указанный патрон содержит, по меньшей мере, одно выходное отверстие для выдачи напитка, состоящего из указанного растворимого продукта и жидкости, в которой указанное, по меньшей мере, одно выходное отверстие задано, по меньшей мере, одной линией разрушения, присутствующей на стенке указанного патрона, и в которой указанное коллекторное устройство содержит, по меньшей мере, один пробивающий элемент для пробивания указанного патрона в соответствии с указанной линией разрушения и для полного сцепления с указанным выходным отверстием, образованным им, характеризующееся тем, что содержит средства для регулирования разлива с дозированием указанного напитка так, что указанный растворимый продукт поставляется в течение, по меньшей мере, 75% всего времени разлива с дозированием.2. Устройство по п.1, в котором указанные средства регулирования содержат, по меньшей мере, один выпускной канал между стенкой указанного пробивающего элемента и кромкой указанного выходного отверстия, при этом указанный канал отсутствует перед фазой выдачи напитка и присутствует во время указанной фазы.3. Устройство по п.1, в котором указанная, по меньшей мере, одна часть сцепления указанного пробивающего элемента является по существу цилиндрической по форме с круговым сечением, и в которой указанное выходное отверстие имеет по существу круговую форму.4. Устройство по п.2, в котором отношение R между диаметром D2 части сцепления указанного пробивающего элемента и диаметром D1 указанного выходного отверстия составляет 1≤R≤1,067.5. Устройство по п.2, в котором отношение R диаметра D1 указанного выходного отверстия к диаметру D2 части сцепления указанного пробивающего элемента и составляет 1≤R≤1,04.6. Устройство по п.2, в котором отношение R между диаметром D2 части сцепления указанного пробивающего элемента и диаметром D1 указанного выходного отверстия составляет 1≤R≤1,02.7. Устройство по п.2, в котором отношение R между диаметром D2 части сцепления указанного пробивающего элемента и диаметром D1 указанного выходного отверстия составляет 1≤R≤1,014.8. Устройство по п.1, в котором указанные средства регулирования содержат один или несколько стопорных элементов для ограничения деформации части стенки указанного патрона вблизи указанного выходного отверстия.9. Устройство по п.8, в котором указанные один или несколько стопорных элементов содержат одно или несколько ребер, на которые опирается указанный пробивающий элемент.10. Устройство по п.8, в котором указанные один или несколько стопорных элементов содержат, по меньшей мере, один кольцевой элемент, имеющий диаметр больше указанного выходного отверстия.11. Устройство по п.10, в котором указанный кольцевой элемент имеет часть поверхности, наклоненную в направлении стенки основания указанного патрона.12. Устройство по п.11, в котором указанная наклонная часть поверхности имеет угол наклона между 0 и 45° относительно горизонтальной плоскости, опирающейся на указанный кольцевой элемент.13. Устройство по п.11, в котором указанная наклонная часть поверхности имеет угол наклона между 15 и 35° относительно горизонтальной плоскости, опирающейся на указанный кольцевой элемент.14. Устройство по п.11, в котором указанная наклонная часть поверхности имеет угол наклона 30° относительно горизонтальной плоскости, опирающейся на указанный кольцевой элемент.15. Устройство по любому из пп.1-14, в котором указанные средства управления деформацией стенки основания выполнены из пластмассового материала, имеющего вязкоупругую деформацию.16. Способ приготовления напитка из растворимого продукта, содержащегося в одноразовом патроне, при этом указанный патрон расположен в гнезде коллекторного устройства, имеющего, по меньшей мере, один пробивающий элемент с целью открывания выходного отверстия из указанного патрона, при этом указанное отверстие задано, по меньшей мере, одной линией разрушения, присутствующей на стенке указанного патрона, и находится полностью в зацеплении с указанным пробивающим элементом после формирования указанного отверстия, и в котором вход жидкости в указанный патрон предусмотрен через входной канал патрона с целью обеспечения разлива с дозированием напитка, состоящего из указанного растворимого продукта и указанной жидкости, характеризующийся тем, что предусмотрено регулирование разлива с дозированием указанного напитка так, что указанный растворимый продукт поставляется в течение, по меньшей мере, 75% всего времени разлива с дозированием.17. Способ по п.16, в котором указанные средства регулирования содержат, по меньшей мере, один выпускной канал между стенкой указанного пробивающего элемента и кромкой указанного выходного отверстия во время фазы дозирования указанного напитка.18. Способ по п.16, в котором указанная, по меньшей мере, одна часть сцепления указанного пробивающего элемента является по существу цилиндрической по форме с круговым сечением, и в котором указанное выходное отверстие имеет по существу круговую форму.19. Способ по п.16, в котором регулирование разлива с дозированием выполняют с помощью одного или нескольких стопорных элементов для ограничения деформации части стенки указанного патрона вблизи указанного выходного отверстия во время указанной фазы разлива с дозированием.20. Способ по п.17, в котором отношение R между диаметром D2 части зацепления указанного пробивающего элемента и диаметром D1 указанного выходного отверстия составляет 1≤R≤1,067.21. Способ по п.17, в котором отношение R между диаметром D2 части зацепления указанного пробивающего элемента и диаметром D1 указанного выходного отверстия составляет 1≤R≤1,04.22. Способ по п.17, в котором отношение R между диаметром D2 части зацепления указанного пробивающего элемента и диаметром D1 указанного выходного отверстия составляет 1≤R≤1,02.23. Способ по п.17, в котором отношение R между диаметром D2 части зацепления указанного пробивающего элемента и диаметром D1 указанного выходного отверстия составляет 1≤R≤1,014.24. Способ по п.19, в котором указанные один или несколько стопорных элементов содержат одно или несколько ребер, на которые опирается указанный пробивающий элемент.25. Способ по п.23, в котором указанные один или несколько стопорных элементов содержат, по меньшей мере, один кольцевой элемент, имеющий диаметр больше указанного выходного отверстия.26. Способ по п.25, в котором указанный кольцевой элемент имеет часть поверхности, наклоненную в направлении стенки основания указанного патрона.27. Способ по п.26, в котором указанная наклонная часть поверхности имеет угол наклона между 0 и 45° относительно горизонтальной плоскости, опирающейся на указанный кольцевой элемент.28. Способ по п.26, в котором указанная наклонная часть поверхности имеет угол наклона между 15 и 35° относительно горизонтальной плоскости, опирающейся на указанный кольцевой элемент.29. Способ по п.26, в котором указанная наклонная часть поверхности имеет угол наклона 30° относительно горизонтальной плоскости, опирающейся на указанный кольцевой элемент.30. Способ по любому из пп.16-29, характеризующийся тем, что управление указанной деформацией стенки выполняют с помощью использования пластмассового материала с вязкоупругой деформацией, по меньшей мере, в части указанной стенки основания указанного патрона.31. Одноразовый патрон для приготовления напитка из растворимого продукта в группе для приготовления напитка по любому из пп.1-15 или посредством выполнения способа по любому из пп.16-30.