МАШИНА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА Российский патент 2013 года по МПК A47J31/36 

Настоящее изобретение относится к усовершенствованной машине для приготовления напитка, и особенно к машине для приготовления напитка, использующей предварительно упакованные емкости с ингредиентами напитка.

Кофейни являются частью кофейной культуры с 17 века. С годами способы приготовления кофе были усовершенствованы, и мастера обучены приготовлению лучших кофейных напитков. Первые кофе-машины появились в начале 1800 годов, а автоматическая эспрессо-машина была изобретена в 1930 годах. Автоматизация процесса приготовления кофе привела, в свою очередь, к быстрому росту, особенно в последние десять лет, числа кофеен и магазинов кофе с большим числом специализированных напитков, таких как эспрессо и капуччино, спрос на которые очень велик. Эти виды напитков считались элитными, поскольку требовали дорогие, сложные машины с высоким давлением, необходимым для их приготовления, которыми могли правильно управлять и поддерживать в рабочем состоянии только обученные бармены для приготовления напитков высокого качества. Специалисты соглашаются, что эспрессо может быть испорчен плохо обученным оператором, несмотря на использование машины и кофе хорошего качества. Эта тенденция, однако, привела не только к повышению спроса пользователей на элитные напитки высшего качества, но также к спросу на широкий ассортимент специализированных напитков и возможность приготовления таких напитков у себя дома.

Хотя не существует установленного технического определения, в целом понятно, что по сравнению с фильтрованным кофе, качественный эспрессо, приготовленный барменом, имеет более густую консистенцию благодаря более высокому содержанию растворенных в воде веществ и капель высококачественного масла, экстрагированных в напиток. Однородная, но густая темная красно-коричневая кофейная пенка («крема») составляет 10-30% напитка. Кофейная пенка - это многофазная эмульсия воздуха и масел, протеинов и Сахаров, экстрагированных из кофе, приготовленного при высоком давлении, обычно около 9-10 бар. Высокое давление увеличивает степень увлажнения кофе и улучшает экстракцию, которая отвечает за получение кофейной пенки.

Пользователи эспрессо признают, что эспрессо, приготовленный с использованием воды холоднее оптимальной температуры, имеет кисловатый вкус, а эспрессо, приготовленный с использованием воды теплее оптимальной температуры, имеет горький вкус. Оптимальная температура должна составлять от 92° до 96°С. Другие факторы, влияющие на качество эспрессо, включают: обжаривание и созревание кофейных зерен, размер частиц, уплотнение частиц перед варкой и время варки. Эспрессо лучшего качества достигается посредством баланса между этими основными элементами процесса варки.

Бытовые кофе-машины появились в основном с момента изобретения первых фильтрующих устройств изобретенных в 1960 годах, и сегодня кофе-машина является естественным элементом кухонной техники во многих семьях. Некоторые из таких машин выдают отдельные порции напитка прямо в резервуар для питья и выводит напиток из основной массы ингредиентов напитка или из отдельных упаковок ингредиентов напитка, таких как капсулы, чалды или картриджи. В последующем описании все подобные упаковки будут обозначаться общим термином «картридж». Машины, использующие картриджи, не требуют очистки и позволяют пользователю выбирать напиток. Пример одного вида такого картриджа раскрыт в ЕР-А-1440903. Напитки получают варкой, смешиванием, растворением или экстрагированием ингредиентов напитка в воде. Например, для кофейных напитков, горячая вода пропускается через картридж для получения извлеченного раствора. Популярность использования картриджей в таких машинах стала возрастать благодаря удобству и качеству получаемых напитков.

Пример машины для приготовления напитков с использованием такого вида картриджа раскрыт в ЕР-А-1440644. Этот вид машины обеспечивал, в частности, усовершенствование известного прототипа в том, что он работал при меньшем давлении, чем ранее известные машины, произведенные больше для коммерческого рынка или рынка производителей, чем для домашнего использования. Следовательно, он больше подходил для домашнего использования из соображений цены надежности эксплуатационных качеств. Однако, проблема устройств, работающих при низком давлении, такова, что они не могут производить эспрессо высокого качества, который требует высокого давления.

С изменением пользовательских предпочтений, однако, существует потребность в бытовых машинах, которые могут производить эспрессо высокого качества и ряд других напитков, для работы с которыми не требуется обучение, доступные и требующие минимум очистки или не требующие ее вообще.

Некоторые машины, доступные на рынке, обеспечивают приготовление напитков более высокого качества, но по тем или иным причинам они являются сравнительно дорогими. Примеры таких машин - Gaggia L Amante, Gaggia Evolution, Nespresso Delonghi Latissima 660, и Krups XN2101, которые используют капсульную систему.

Большинство этих машин требуют картриджей особой конструкции повышенной сложности или из особых материалов для работы с высоким давлением в процессе варки эспрессо. Эти картриджи обычно содержат фильтры, и процесс использует геометрию картриджа для производства напитка требуемого качества при высоком давлении. Это ограничивает использование картриджей в именно той машине, для которой они сконструированы.

Однако, желательно обеспечить усовершенствованную машину для приготовления различных напитков, включая эспрессо отличного качества, а также другие напитки не являющиеся эспрессо, предпочтительно с использованием заранее изготовленных картриджей для напитка. Эта машина может также быть машиной для варки насыпного материала или другой машиной, не использующей картриджа.

Также желательно обеспечить машину, взаимно совместимую с существующими картриджами, такими как раскрытые в ЕР-А-1440903, используемыми в существующих машинах для приготовления напитков при низком давлении.

Таким образом, настоящее изобретение касается машины для приготовления напитков из картриджа, содержащего один или более ингредиентов напитка. Данная машина включает устройство распознавания картриджа для определения приготавливаемого типа напитка из картриджа, вставленного в машину, и характеризуется тем, что она снабжена клапаном изменяемой геометрии, расположенным по ходу после картриджа, когда он вставлен в машину, при этом указанный клапан позволяет приготавливать напитки в диапазоне различных давлений посредством того, что он имеет по меньшей мере одно открытое положение и по меньшей мере одно положение ограничения потока, и контроллером для выбора исходного положения клапана и управления последующей работой клапана в соответствии с типом приготавливаемого напитка, определенным устройством распознавания картриджа.

Клапан изменяемой геометрии предпочтительно дополнительно имеет закрытое положение, предотвращающее поток, и/или положение очистки для отвода отходов при очистке из выдачной области.

Предпочтительно, контроллер запрограммирован для изменения положения клапана изменяемой геометрии во время приготовления напитка соответственно давлению и/или требованиям потока цикла приготовления напитка

Клапан изменяемой геометрии может представлять собой вращающийся шаровой клапан или зажимной клапан.

Положение ограничения потока клапана изменяемой геометрии предпочтительно создает противодавление в картридже от 2 до 9 бар, и, предпочтительно, от 2 до 6 бар.

Изобретение также касается способа приготовления напитков, использующего машину для приготовления напитков из картриджа, содержащего один или более ингредиентов напитка, при этом указанная машина включает клапан изменяемой геометрии, расположенный по ходу после картриджа, когда картридж вставлен в машину, при этом указанный клапан позволяет приготавливать напитки в диапазоне различных давлений и имеет по меньшей мере открытое положение, не ограничивающее поток напитка, и положение ограничения потока, и устройство распознавания картриджа для определения типа напитка, подлежащего приготовлению из картриджа, вставленного в машину. Данный способ включает стадии определения типа напитка, подлежащего приготовлению из картриджа, выбора исходного положения клапана и управления последующей работой клапана изменяемой геометрии соответственно типу приготавливаемого напитка, определенному устройством распознавания картриджа.

Положение клапана изменяемой геометрии может быть изменено во время цикла приготовления напитка и/или может пульсировать между положениями во время цикла приготовления напитка.

Предпочтительные варианты выполнения настоящего изобретения будут изложены далее, исключительно в качестве примера, со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг.1 - вид спереди в перспективе машины уровня техники для приготовления напитка с головкой для картриджа в закрытом положении;

Фиг.2 - вид спереди в перспективе машины по Фиг.1 с головкой для картриджа в открытом положении;

Фиг.3 - вид сзади машины по Фиг.1 с некоторыми частями, опущенными для ясности;

Фиг.4 - вид спереди в перспективе головки для картриджа машины по Фиг.1 с некоторыми частями, опущенными для ясности;

Фиг.5 - другой вид спереди в перспективе головки для картриджа по Фиг.4 с некоторыми частями, опущенными для ясности;

Фиг.6 - вид в сечении головки для картриджа по Фиг.4 в закрытом положении, вмещающей картридж для напитка;

Фиг.7 - вид сбоку в сечении головки для картриджа по Фиг.4 в открытом положении, вмещающей картридж для напитка;

Фиг.7А - вид сверху резинового уплотнения головки для картриджа по Фиг.4;

Фиг.8 - схематичный вид различных компонентов машины по Фиг.1, включающих регулируемый выпускной клапан по изобретению;

Фиг.9 - схематичный вид в сечении выпускного патрубка головки для картриджа, вмещающего регулируемый выпускной клапан по Фиг.8;

Фиг.10-12 - виды в сечении варианта выполнения регулируемого клапана в выпускном патрубке по Фиг.9, на которых показаны его закрытое положение, открытое положение и положение ограничения потока, соответственно;

Фиг.13а и 13b - виды сбоку в сечении альтернативного регулируемого выпускного клапана, используемого в выпускном патрубке по Фиг.9 в его открытом и закрытом положениях соответственно;

Фиг.14 и 15 - виды сбоку в сечении клапана по Фиг.13а и 13b;

Фиг.16а - вид сбоку приемного резервуара для напитка, содержащего кофейный напиток, имеющий большой объем пенки, полученной при использовании улучшенной системы управления газом;

Фиг.16b - таблица параметров варки при приготовлении напитка, показанного на Фиг.16а;

Фиг.17а - вид сбоку резервуара напитка, содержащего кофейный напиток, имеющий небольшой объем пенки, полученной при использовании улучшенной системы управления газом;

Фиг.17b - таблица параметров варки при приготовлении напитка, показанного на Фиг.17а;

Фиг.18 - вид сверху картриджа для напитка, пригодного для использования в машине для приготовления напитков по Фиг.1;

Фиг.19 - вид сбоку в сечении наружного элемента картриджа по Фиг.18;

Фиг.20 - вид сбоку в сечении детали наружного элемента по Фиг.19, показывающий направленный внутрь цилиндрический выступ;

Фиг.21 - вид сбоку в сечении детали наружного элемента по Фиг.19, показывающий щель;

Фиг.22 - вид сверху в перспективе наружного элемента по Фиг.19;

Фиг.23 - вид сверху в перспективе наружного элемента по Фиг.19 в перевернутой ориентации;

Фиг.24 - вид сверху наружного элемента по Фиг.19;

Фиг.25 - вид в сечении внутреннего элемента картриджа;

Фиг.25а - вид в сечении детали внутреннего элемента по Фиг.25, показывающий отверстие;

Фиг.26 - вид сверху в перспективе внутреннего элемента по Фиг.25;

Фиг.27 - вид сверху в перспективе внутреннего элемента по Фиг.25 в перевернутой ориентации;

Фиг.28 - другой вид в сечении внутреннего элемента по Фиг.25;

Фиг.28а - вид в сечении другой детали внутреннего элемента по Фиг.25, показывающий впускное отверстие для воздуха;

Фиг.29 - вид сбоку в сечении картриджа в собранном состоянии; и

Фиг.30 - вид сбоку в сечении другого варианта картриджа.

Для предоставления желаемого широкого выбора видов напитков высокого качества, имеющих разные свойства, настоящее изобретение включает одно или более значительных усовершенствований известных машин для приготовления напитков. Эти усовершенствования позволяют создавать и поддерживать достаточно высокие давления для приготовления эспрессо высокого качества и изменять давление незаметным для пользователя образом, не требующим ручного вмешательства. Кроме того, они позволяют улучшить пенку кофе невозможным прежде образом.

Данные усовершенствования, которые будут более подробно описаны ниже, включают:

1. обеспечение клапана изменяемой геометрии по ходу после картриджа для напитка для возможности работы машины для приготовления напитков при различных давлениях; и

2. обеспечение большего контроля над конечным видом выданного напитка, в частности, напитков с пенкой, посредством регулирования объема газа, проходящего через ингредиенты напитка.

Вышеупомянутые усовершенствования будут описаны со ссылкой на известную машину 10 для приготовления напитков, показанную на Фиг.1-7 сопровождающих чертежей. Однако следует отметить, что эти усовершенствования найдут применение в различных машинах для приготовления напитков, способных использовать разнообразные картриджи, которые, как отмечено выше, включают капсулы, чалды, жесткие и полужесткие картриджи.

Машина 10 для приготовления напитков по Фиг.1-3 обычно включает кожух 11, резервуар 12, водонагреватель 13, управляющий процессор (не показан), пользовательский интерфейс 16 и головку 17 для размещения в ней картриджа. Головка 17 для картриджа в свою очередь обычно включает держатель 18 для удерживания картриджа 100 для напитка при использовании, и устройство 20 распознавания картриджа. Головка 17 для картриджа также содержит входной и выходной протыкающие элементы 21, 22 для образования, при использовании, в картридже 100 впускного отверстия 107 для входа жидкости в картридж 100 и выпускного отверстия 108 для выхода приготовленного напитка из картриджа 100.

Хотя вода является наиболее часто используемой жидкостью для приготовления таких напитков, как кофе, машина 10 также способна работать с другими жидкостями, такими как молоко или молочные смеси, для их смешивания с ингредиентами 200 напитка. Любую ссылку на воду в данной заявке следует понимать как включающую любой вид жидкости, используемой для приготовления напитков.

Кожух 11 предпочтительно выполнен полностью или частично из подходящего пластикового материала или металла. Кожух 11 предпочтительно имеет конструкцию в виде двухстворчатой оболочки, имеющей переднюю половину 25 и заднюю половину 26, обеспечивающие доступ во время сборки составных частей машины 10.

Передняя половина 25 кожуха 11 содержит область 27, где происходит выдача напитка, которая включает подставку 23 для чашки с поддоном для сбора капель, расположенным под ней. На передней половине кожуха 11 также расположен пользовательский интерфейс 16 машины, содержащий множество управляющих переключателей, например кнопку 28 пуска/остановки, и ряд индикаторов 29-32 состояния. Индикаторы 29-32 состояния предпочтительно являются светодиодами (LED), которые, например, показывают готовность машины 10, возникновение ошибки в работе машины 10 и режим работы машины 10. Светодиоды 29-32 могут управляться так, чтобы они светились с постоянной интенсивностью, периодически мигали или осуществляли оба действия, в зависимости от состояния машины 10. Светодиоды 29-32 могут быть различного цвета, включая зеленый, красный и желтый. Кнопка 28 пуска/остановки управляет началом выдачного цикла и предпочтительно является нажимаемым вручную переключателем или подобным средством.

Резервуар 12 расположен с задней стороны кожуха 11 и предпочтительно включен в заднюю половину 26 кожуха 11 или соединяется с ней. Резервуар 12 имеет впускное отверстие для заполнения резервуара 12 водой или другой жидкостью, которое блокируется, когда резервуар 12 помещен в машину 10. Выпускное отверстие, сообщенное с насосом 11 обеспечено у нижнего конца резервуара 12. Резервуар 12 может быть выполнен из прозрачного или полупрозрачного материала, чтобы пользователь мог видеть количество воды, оставшейся в резервуаре 12. Альтернативно резервуар 12 может быть выполнен из непрозрачного материала, но при этом снабжен смотровым окном в нем. В дополнение или вместо вышеуказанного, резервуар 12 может быть снабжен датчиком низкого уровня (жидкости), который предотвращает работу насоса 14 или, возможно, включает предупреждающий индикатор, такой как светодиод, когда уровень жидкости в резервуаре снижается до определенного уровня. Резервуар 12 предпочтительно имеет вместимость приблизительно 1,5 литра.

Насос 14 оперативно соединен между резервуаром 12 и водонагревателем 13, как схематично показано на Фиг.8, и управляется процессором. Подходящий насос обеспечивает поток воды с расходом 900 мл/мин под давлением в 6 бар. Расход воды в машине 10 может управляться процессором так, что этот расход составлял проценты от максимально возможного расхода, обеспечиваемого насосом 14, а именно посредством цикличного электропитания насоса. Предпочтительно, насос запитываться таким образом, чтобы он обеспечивал 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% или 100% от максимального расхода. Точность объема закачиваемой воды предпочтительно плюс-минус 5%, что приводит к плюс-минус 5%-ной точности конечного объема выдаваемого напитка. Волюметрический датчик потока (не показан) предпочтительно расположен в линии потока по ходу до или после насоса 12. Предпочтительно, волюметрический датчик потока представляет собой вращающийся счетчик.

Водонагреватель 13 расположен внутри кожуха 11. Один подходящий нагреватель 13 имеет номинальную мощность 1550 Вт и может нагревать воду, полученную из насоса 14 при начальной температуре около 20°С, до номинальной рабочей температуры около 85°, менее чем за одну минуту. Предпочтительно, период времени между окончанием одного выдачного цикла и готовностью нагревателя 13 начать следующий выдачной цикл составляет менее 10 секунд. Нагреватель поддерживает выбранную температуру в пределах плюс-минус 2°С во время выдачного цикла. Воду для выдачного цикла подают в головку 17 для картриджа с заданной температурой. Нагреватель 13 может быстро отрегулировать температуру подаваемой воды до требуемой температуры, составляющей обычно от 80°С до 98°С, которая, возможно, выше температуры поступающей воды. Нагреватель 13 содержит средство против перегрева, которое выключает нагреватель 13, если температура превысит 98°С. Как требуется, машина 10 может включать паровую очистку. Предпочтительно, для паровой очистки используют водонагреватель 13 в виде мгновенного (проточного) нагревателя. Обычно такие мгновенные нагреватели включают трубку, по которой пропускают воду в то время как трубка нагревается одним или более резистивными элементами. Мгновенный нагреватель может использоваться не только для нагревания воды для приготовления напитков, но также, при более высокой мощности, для генерирования пара для паровой очистки посредством кипячения воды, остающейся в трубе мгновенного нагревателя после приготовления напитка. Преимущество мгновенных нагревателей состоит в том, что с ними не требуется ждать, пока вода в нагревателе нагреется. Мгновенные нагреватели нагревают воду по требованию и выключаются немедленно после каждой стадии варки и, таким образом, они очень эффективно используют электроэнергию.

Вода, выпускаемая из нагревателя 13, подается через подходящую систему подачи в головку 17 для картриджа и в картридж 100 через клапан. Если давление водного потока является приемлемым, то вода пропускается к картриджу 100. Если давление ниже или выше заданных пределов, то вода отводится посредством клапана в приемник для стоков.

Система подачи включает трубопроводы, которые соединяют между собой резервуар 12, водный насос 14, водонагреватель 13 и головку 17 для картриджа (как показано на Фиг.8), для подачи воды из резервуара 12 в картридж 100.

Держатель 18 картриджа выполнен так, чтобы он мог выдержать усилие открывания, создаваемое давлением в картридже 100, которое составляет около 250 кг для напитков типа эспрессо. В процессе работы машины 10 картриджи 100 стремятся к расширению, но целостность картриджей 100 должна быть сохранена. Кроме того, пользователь должен быть неспособен открыть держатель 18, пока система находится под давлением, и для этого обеспечены соответствующие запирающие механизмы.

Одна подходящая конструкция головки 17 для размещения картриджа, раскрытая в WO-A-2006/014936, показана на Фиг.4-7. Держатель 18 картриджа головки 17 содержит неподвижную нижнюю часть 43, поворотную верхнюю часть 44 и поворотную опору 45, на которую устанавливают картридж, расположенную между неподвижной нижней частью 43 и поворотной верхней частью 44. Верхняя часть 44 и опора 45 для картриджа поворачиваются вокруг общей шарнирной оси 46. На Фиг.4-7, показывающих держатель 18, некоторые части машины 10 опущены для ясности.

Поворотная верхняя часть 44 и поворотная опора 45 для картриджа могут поворачиваться относительно неподвижной нижней части 43 с помощью зажимного механизма. Зажимной механизм содержит зажимной рычаг, имеющий первую и вторую части 47 и 48. Первая часть 47 зажимного рычага имеет U-образную форму и поворотно установлена на верхней части 44 на двух первых точках 48 поворота, по одной на каждой стороне держателя 18.

Вторая часть 48 зажимного рычага включает два смещенных от центра плеча 49, по одному на каждой стороне держателя 18, поворотно установленные на верхней части 44 на второй точке 50 поворота, расположенной на шарнирной оси 46, соединяющей верхнюю часть 44 с неподвижной нижней частью 43. Каждое смещенное от центра плечо 49 выполнено в виде возвратно-поступательно перемещающегося элемента, содержащего цилиндр 49а, шток 49b и упругий рукав 49с. Цилиндр 49а имеет внутренний канал и поворотно установлен на одном конце шарнирной оси 46. Канал цилиндра 49а скользящим образом принимает первый конец штока 49b. Противоположный конец штока 49b поворотно установлен на U-образной части 47 на третьей точке 51 поворота. Третьи точки 51 поворота не соединены с верхней частью 44 и нижней частью 43, и следовательно, свободно подвижны. Упругий рукав 49с установлен снаружи штока 49b и продолжается, при использовании, между стопорными поверхностями цилиндра 49а и штока 49b. Упругий рукав 49с позволяет плечу 49 сокращаться, но при этом подталкивает плечо 49 в выдвинутое положение. Таким образом, становится возможным перемещение третьих точек 51 поворота к и от шарнирной оси 46 посредством относительного перемещения штоков 49b в цилиндрах 49а. Упругие рукава 49с предпочтительно выполнены из силикона. Хотя показанный вариант выполнения использует два смещенных от центра плеча 49, понятно, что закрывающий механизм может быть выполнен с единственным плечом 49, смещенным от центра.

U-образная часть 47 продолжается вокруг передней стороны держателя 18 и содержит два продолжающихся вниз зацепляющих элемента 52, по одному на каждой стороне держателя 18, каждый из которых содержит кулачковую поверхность, обращенную к шарнирной оси 46. Неподвижная нижняя часть 43 держателя 18 снабжена двумя выступами 53 или фиксаторами, расположенными по одному на каждой стороне нижней части 43 у или возле ее переднего края 54 по существу выровненно с зацепляющими элементами 52.

Как показано на Фиг.4, U-образная часть 47 может быть выполнена из одной пластиковой литой детали, содержащей удобный захват для руки и зацепляющие элементы 52, выполненные за одно целое с частью 47.

Опора 45 для картриджа поворотно установлена между верхней и нижней частями 43, 44 держателя 18. Опора 45 снабжена по существу круглой выемкой 55, которая принимает, при использовании, картридж 100 (который описан более подробно ниже). Выемка 55 включает неровность 56 для приема участка 24 картриджа 100, служащего в качестве рукоятки, а также для предотвращения вращения картриджа 100 в держателе 18. Опора 45 для картриджа подпружинена относительно неподвижной нижней части 43, так что в открытом положении, показанном на Фиг.7, опора 45 для картриджа отталкивается от неподвижной нижней части 43, чтобы опора 45 не контактировала с входным и выходным протыкающими элементами 21, 22. Опора 45 для картриджа снабжена отверстием 57 для пропускания входного и выходного протыкающих элементов 21, 22 и головки устройства 20 распознавания картриджа, когда опору 45 для картриджа перемещают в закрытое положение.

Верхняя часть 43 содержит по существу круглый кожух 38, вмещающий круглое смотровое окно 59, через которое пользователь может видеть картридж 100 во время выдачного цикла для визуального подтверждения присутствия картриджа 100 в машине 10. Смотровое окно 59 имеет чашеобразную форму и направленный вниз ободок. Кроме того, смотровое окно снабжено прижимным элементом в виде направленного внутрь трубчатого выступа 61, как показано на Фиг.7. Выступ 61 направлен к нижней части 44 и расположен внутри головки для картриджа, находящейся в закрытом положении, как показано на Фиг.6. Смотровое окно 59 можно аксиально перемещать относительно круглого кожуха 38 верхней части 43. Один пример конструкции для такого перемещения использует гибкую пружину (не показана) или подобное пружинящее средство, например прорезиненное кольцо, расположенное между смотровым окном 59 и круглым кожухом 38. В альтернативной конструкции может быть обеспечено несколько спиральных пружин, продолжающихся между смотровым окном 59 и круглым кожухом 38. В обоих случаях упругие средства позволяют смотровому окну 59 аксиально перемещаться относительно круглого кожуха 38.

Когда держатель 18 находится в закрытом положении, дистальный конец 62 трубчатого выступа 61 смотрового окна 59 упирается в прижимную поверхность 18а картриджа 100, смещая его к нижней части 44 держателя, как показано на Фиг.6 (где показана конструкция, вмещающая картридж, имеющий большую глубину). Давление, прикладываемое трубчатым выступом 61 к наружному элементу 102, обеспечивает уплотнение по текучей среде между картриджем 100 и держателем 18. Следует отметить, что высота смотрового окна 59 и, следовательно, также головки 17 для картриджа, такова, что в головку могут быть вставлены картриджи различной глубины. На Фиг.6 показана конструкция с относительно глубоким картриджем. Эта же головка 17 для картриджа может вмещать менее глубокие картриджи. В этом случае будет промежуток между верхней поверхностью 11 картриджа 100 и смотровым окном 59. Однако картридж 100 полностью уплотняется на входе и выходе посредством давления, прикладываемого трубчатым выступом 61.

Нижняя часть 43 включает входной и выходной протыкающие элементы 21, 22. и головку устройства 20 распознавания картриджа. Входной протыкающий элемент 21 содержит полую иглообразную трубку 63, имеющую заостренный конец 64 для перфорирования ламинированного материала 105 картриджа 100 напитка при использовании. Входной протыкающий элемент 21 для входа сообщен по текучей среде с каналом 65 для воды, как показано на Фиг.7, который проходит через нижнюю часть 43 и соединен с выходным каналом 66 водонагревателя 13. Выходной протыкающий элемент 22 подобен протыкающему элементу, описанному в ЕР-А-0389141 и ЕР-А-0-334572, и представляет собой цилиндр с открытым концом круглого или D-образного поперечного сечения, размер которого больше размера отверстия 108 выпускного носика 143. Дугообразный участок 67 верхнего конца выходного протыкающего элемента 22 имеет зубцы зазубрен для протыкания и, в итоге, разрезания ламинированного материала картриджа 100. От остальной части верхнего конца удалена задняя часть цилиндра по меньшей мере до основания зубцов 68 участка 67, чтобы сгибать или отводить отрезанный ламинированный материал 105 от выпускного отверстия перед выдачей через него напитка. Выходной протыкающий элемент 22 протыкает ламинированный материал 105 снаружи выпускного носика 143, и когда опора 45 для картриджа находится в закрытом положении, отрезанный материал остается в кольцевом пространстве между выпускным носиком 143 и наружной стенкой 142 выпускной воронки 140. Выходной протыкающий элемент 22 отгибает отрезанный ламинированный материал 105 внутрь кольцевого пространства. При этом, и выходной протыкающий элемент 22, и отрезанный ламинированный материал 105 удерживаются вне потока вытекающего напитка.

Выходной протыкающий элемент 22 окружен выступом, приподнятым относительно его окружения на 0,5 мм.

Предпочтительно, выходной протыкающий элемент 22 выполнен с возможностью его удаления из нижней части 43, чтобы ее можно было тщательно отмыть, например, в посудомоечной машине. Удаляемый выходной протыкающий элемент 22 принимается в выемку в нижней части 43, где он размещен. Входной протыкающий элемент 21 и выходной протыкающий элемент 22 могут быть выполнены из металла, такого как нержавеющая сталь, или из пластика. Предпочтительно, использование пластиковых режущих элементов допускается благодаря использованию ламинированного материала 105, который можно протыкать или разрезать неметаллическим материалом. Следовательно, протыкающие элементы 21, 22 могут быть менее острыми, что снижает риск ранения пользователя. Кроме того, пластиковые протыкающие элементы не ржавеют. Предпочтительно входной и выходной протыкающие элементы 21, 22 выполнены в виде единого, интегрального узла, который можно удалить из нижней части 43.

При использовании, верхняя часть 44 держателя 18 может перемещаться из открытого положения, в котором она ориентирована вертикально или по направлению к вертикали, как показано на Фиг.2, в закрытое положение, в котором она ориентирована по существу горизонтально и взаимно зацеплена с неподвижной нижней частью 43 и опорой 45 для картриджа. Верхняя часть 44 перемещается из открытого в закрытое положение с помощью зажимного рычага. Для закрывания верхней части 44, пользователь захватывает зажимной рычаг за U-образную часть 47 и тянет вниз. Вследствие этого, верхняя часть 44 поворачивается, что сначала вводит трубчатый выступ 61 смотрового окна 59 в контакт с прижимной поверхностью 118а картриджа 100. Дальнейший поворот верхней части 44 вниз вводит верхнюю часть 44 и опору 45 для картриджа в контакт с нижней частью 43. Дальнейший поворот U-образной части 47 поворачивает ее относительно верхней части 44 и нижней части 43, в результате чего зацепляющие элементы 52 верхней части 44 зацепляют выступы 53 нижней части 43 кулачковой поверхностью поверх выступов 53. На этой, последней стадии поворота картридж 100 зажимается между опорой 45 и смотровым окном 59. В результате смотровое окно немного перемещается аксиально относительно круглого кожуха 38 верхней части 44 против усилия гибкой или спиральной пружины. Это перемещение позволяет компенсировать допуски в картридже 100 и в машине 10, и гарантирует, что сила сжатия, приложенная к картриджу 100, останется в допустимых пределах. Сила сжатия механизма, ограниченная действием гибкой или спиральной пружины, обеспечивает зажим картриджа 100 с требуемым давлением. Установлено, что для противодействия давлению внутри картриджа 100 требуется сила сжатия от 150 N до 400 N. Во время закрывания головки для картриджа, ламинированный материал 105 картриджа 100 натягивается, поскольку он вводится в контакт с выступом, который окружает выходной протыкающий элемент 22 и который вызывает выгибание ламинированного материала 105 из плоскости, в то время как дистальный конец наружной трубки 42 цилиндрической воронки перемещается вверх на 0,5 мм относительно фланца 147. Это перемещение также гарантирует, что сила сжатия, приложенная к картриджу 100, воздействует в основном на центральную часть картриджа 100 через нагружаемый внутренний элемент 103. Эта сила сжатия помогает предотвратить повреждение картриджа 100 внутренним давлением, а также гарантирует, что внутренний элемент 103 и наружный элемент 102 правильно посажены относительно друг друга и, таким образом, обеспечивает, что все внутренние каналы и отверстия сохраняют свои размеры даже при внутреннем давлении в картридже.

В закрытом положении, расстояние дистального конца 62 трубчатого выступа 61 от нижней части 44 обозначено буквой D на Фиг.6. Это расстояние зафиксированного разиерами смотрового окна 59, кожуха 38 и нижней части 44. В варианте по Фиг.30 расстояние D выбрано равным или чуть меньшим расстояния между прижимной поверхностью 118а и нижней поверхностью картриджа из ламинированного материала 105. Таким образом, при закрывании головки 17, картридж 100 подвергается фиксированной, известной степени сжатия. Кроме того, и картриджи по первому и второму вариантам выполнения могут зажиматься с одинаковой силой сжатия, поскольку расстояние D одинаково в обоих вариантах выполнения картриджа.

Воображаемая базовая линия может быть проведена между первой и второй точками 48, 50 поворота держателя 18. Как можно видеть на Фиг.7, в открытом положении третьи точки 51 поворота расположены на стороне базовой линии, ближайшей к неподвижной нижней части 43. Когда верхняя часть 44 достигает закрытого положения, третьи точки 51 поворота зажимного рычага проходят через базовую линию, соединяющую первую и вторую точки 48, 50 поворота с противоположной стороной этой линии, наиболее удаленной от неподвижной нижней части 43. Следовательно, U-образная часть 47 «защелкивается» из первого устойчивого положения во второе устойчивое положение. Защелкивание сопровождается укорочением плеч 49 и, следовательно, сжатием упругих рукавов 49с. Когда третьи точки 51 поворота пройдут мимо базовой линии, упругое восстановление формы рукавов 49с вызывает дальнейшее перемещение третьих точек 51 поворота от базовой линии. Зажимной рычаг, таким образом устойчив в двух положениях - открытом и закрытом, но неустойчив в положении, в котором третьи точки 51 поворота находятся на воображаемой базовой линии, соединяющей первую и вторую точки 48, 50 поворота. Таким образом, защелкиваемый зажимной рычаг обеспечивает механизм поступательного закрывания, который приводит к уверенному действию закрывания, когда на конечных стадиях поворота зажимного рычага действие защелкивания U-образной части 47 и плеч 49 надежно вводит зацепляющие элементы 52 в зацепление с выступами 53. Кроме того, упругие рукава 49 с обеспечивают сопротивление открыванию верхней части 44, поскольку требуется некоторое усилие для сжатия рукавов 49с в достаточной степени для перемещения третьих точек 51 поворота назад обратно на базовую линию, соединяющую первые и вторые точки 48, 50 поворота. Предпочтительно, взаимное зацепление зацепляющих элементов 52 и выступов 53 препятствует иному разделению верхней и нижней частей, кроме как посредством поворота зажимного рычага. Это полезно для предотвращения открывания головки 17 для картриджа во время работы, когда головка 17 для картриджа подвергается воздействию внутреннего давления.

Давление, оказываемое на верхний участок 44, обеспечивает полное уплотнение по текучей среде между картриджем 100 и держателем 18 картриджа. Сила сжатия помогает предотвратить повреждение картриджа 100 во время создания давления, а также гарантирует, что все внутренние каналы и отверстия в картридже 100 сохранят предусмотренные размеры даже во время создания внутреннего давления. Совершенствуя уплотнения картриджей 100, заявитель обнаружил, что покрытие выемки 55 основания 45 картриджа резиновым уплотнением 55а (см. Фиг.7а) улучшает способность машины выдерживать значительно более высокие давления, создаваемые на стадии варки.

Стадия варки управляется процессором машины 10 для приготовления напитка, который включает блок обработки и память. Управляющий процессор оперативно соединен с и управляет нагревателем 13, насосом 14, пользовательским интерфейсом 16 и другими частями машины, описанными ниже.

Работа машины 10 определяется программой, зашитой в управляющем процессоре, например, как описано в ЕР-А-1440644. Память управляющего процессора содержит одну или более переменных для одного или более рабочих параметров машины 10 для приготовления напитков. В машинах уровня техники этими параметрами обычно являются температура жидкости, проходящей на стадии варки через картридж 100 напитка, скорость загрузки картриджа 100, наличие или отсутствие стадии выдержки, общий выдаваемый объем напитка, расход жидкости на стадии выдачи и длительность стадии очистки.

Одна из целей устройства 20 для распознавания картриджа состоит в том, чтобы, помимо прочего, позволить машине 10 распознать вид вставленного картриджа 100 и выбрать один или более соответствующих рабочих параметров. Переменные для рабочих параметров хранятся в памяти. Картридж 100 содержит код 120, обеспеченный на или в картридже 100 и представляющий рабочие параметры, требуемые для оптимальной выдачи напитка в таком картридже 100. Пример кода описан в ЕР-А-1440644.

Память управляющего процессора, кроме того, сохраняет информацию о типе выдаваемого напитка, так чтобы цикл работы машины 10 мог регулироваться для следующего картриджа 100. Это особенно предпочтительно, когда два или более разных картриджей 100 используют последовательно для приготовления напитка. Например, за картриджем с кофе может последовать картридж с молоком для приготовления напитка капуччино. Альтернативно, картридж с шоколадом может предшествовать картриджу с молоком для приготовления кремообразного горячего шоколада для питья. С помощью памяти, хранящей информацию о первом выданном напитке, способ выдачи со вторым картриджем, например, картриджем с молоком, может быть изменен для достижения оптимального напитка. В вышеприведенном примере молоко, выдаваемое для горячего шоколада, обычно должно быть менее разбавленным, чем молоко, добавляемое в кофе. Кроме того, молоко, выдаваемое для шоколада, может быть выдано с меньшей скоростью для уменьшения ценообразования. Специалисту будут очевидны многие возможные комбинации картриджей и рабочие параметры. Кроме того, память может использоваться для того, чтобы машина могла предсказывать», какой тип напитка пользователь захочет выдать следующим. Например, если пользователь пьет главным образом один и тот же тип напитка, то машина может послать водонагревателю команду на поддержание оптимальной температуры для данного типа напитка.

Работа машин 10 уровня техники включает вставление картриджа 100 в головку 17 для картриджа, проведение выдачного цикла, при котором выдается напиток, и извлечение картриджа 100 из машины.

Для вставления картриджа 100, держатель 18 картриджа открывают, как описано выше, чтобы открыть опору 45 для картриджа. Картридж 100 затем помещают на опору 45 для картриджа в выемку 46. Держатель 18 картриджа затем закрывают посредством поворота зажимного рычага 51, как описано выше. Во время закрывания, входной и выходной протыкающие элементы протыкают картридж 100 с образованием впускного отверстия 107 и выпускного отверстия 108 картриджа.

Для запуска рабочего цикла пользователь нажимает кнопку 28 пуска/остановки. Рабочий цикл включает стадии распознавания картриджа и цикла приготовления картриджа.

Распознавание картриджа осуществляется оптическим устройством 20 распознавания картриджа, как описано выше, подразумевая, что датчик картриджа и датчик запирания выдали удовлетворительные данные. Когда штрих-код 40 расшифрован, рабочие параметры машины 10 регулируются управляющим процессором. Затем автоматически начинается цикл приготовления. Цикл приготовления имеет четыре основные стадии, хотя не все из них используются для всех типов напитков:

1. Увлажнение

2. Пауза

3. Стадия варки

4. Очистка

На стадии увлажнения картридж 100 заполняется жидкостью из резервуара 12 посредством насоса 14. Заполнение картриджа жидкостью вызывает смачивание ингредиентов 200 напитка в камере 160. Заполнение картриджа может происходить при «быстром» расходе жидкости 600 мл/мин или «медленном» расходе жидкости 325 мл/мин. Медленное заполнение особенно предпочтительно для картриджей 100, содержащих вязкие жидкие ингредиенты напитка, требующие некоторого разбавления, прежде чем они смогут быть закачаны насосом с высоким объемным расходом. Объем жидкости, вводимой в картридж 100 выбирается таким, чтобы жидкость не вытекала из выпускного отверстия 108 картриджа на этой стадии.

Стадия паузы позволяет ингредиентам 200 напитка впитать жидкость, введенную на стадии увлажнения, в течение заданного периода времени. Как известно, стадии увлажнения и впитывания улучшают экстрагирование ингредиентов 200 напитка и усиливают аромат полученного напитка. Увлажнение и впитывание в частности используют, когда ингредиентом напитка является обжаренный и молотый кофе.

На стадии варки жидкость проходит через картридж 100 для получения напитка из ингредиентов 200. Температура жидкости определяется управляющим процессором, который посылает команды нагревателю 13 для нагревания жидкости, проходящей от резервуара 12 к головке 17 для картриджа. Жидкость поступает в держатель 18 картриджа через входной клапан и входной протыкающий элемент, а затем проходит во входную камеру 126 картриджа 100. Варку и/или смешивание напитка в картридже 100 для напитка проводят, как описано в ЕР-А-1440644, прежде чем приготовленный напиток покинет картридж через выпускное отверстие 108, поступит в выпускной клапан 60 и направится в принимающую емкость, подходящим образом расположенную в области 27 выдачи напитка.

Во время стадии очистки, температура водонагревателя 13 существенно повышается для превращения воды, остающейся в системе, в пар, и продувания пара под давлением через машину 10 для приготовления напитков и через картридж 100. Это гарантирует, что напиток выдан полностью, а очищенный путь потока готов к выдаче другого напитка. Цикл очистки может не начинаться немедленно после остановки стадии варки/смешивания, чтобы позволить жидкости в основном покинуть путь потока.

Когда рабочий цикл завершается, машина автоматически останавливается и пользователь извлекает картридж 100 посредством открывания держателя 18 картриджа и ручного извлечения и выбрасывания картриджа 100. Альтернативно, машина 10 может быть снабжена выбрасывающим механизмом для автоматического удаления картриджа при открывании держателя 18 картриджа.

Первое из вышеупомянутых значительных усовершенствований известных машин 10 для приготовления напитков состоит в снабжении машины клапаном 60 изменяемой геометрии (см. Фиг.9-15) смежно выпускному отверстию 108 картриджа для управления давлением по ходу после картриджа. Это позволяет машине 10 производить разнообразные напитки, поскольку она может селективно экстрагировать картриджи 100 - при высоком давлении, при низком давлении, или при изменяемом давлении во время стадии варки, в зависимости от типа варки, требуемой для ингредиентов напитка в картридже, идентифицированных устройством 20 распознавания картриджа, обеспечивая таким образом автоматизированную систему изменения давления. Модифицированная машина способна производить напитки в диапазоне давлений, например, от 0 до 9 бар и, более предпочтительно, от 0 до 6 бар.

Клапан изменяемой геометрии 60 расположен по ходу после картриджа 100 и предпочтительно расположен в отверстии 37 для выпуска напитка, которое частично расположено в и продолжается из нижней части 43 головки 17 для картриджа (см. Фиг.6 и 7). Рабочие положения клапана 60 включают по меньшей мере открытое положение и положение (состояние или режим) ограничения потока и, более предпочтительно, все положения, указанные ниже:

1. Открытое положение (Фиг.11)

2. Положение ограничения потока (Фиг.12)

3. Закрытое положение (Фиг.10)

4. Положение очистки/продувки

Различные виды клапанов могут использоваться в качестве выпускного клапана 60, такие как шаровой клапан, пережимаемый клапан, золотниковый клапан, тарельчатый клапан или дисковый клапан. Вариант выполнения, показанный на Фиг.10-12, представляет собой шаровой клапан, имеющий вращающийся элемент 69, расположенный в камере 70 в отверстии 37 для выпуска напитка. Вращающийся элемент 69 может совершать поворот между заданными положениями для обеспечения требуемого положения. Диаметр канала клапана 60 в полностью открытом положении предпочтительно составляет по меньшей мере 5 мм, например, для картриджей 100, экстрагирующих напиток при низком давлении.

Альтернативный подходящий клапан представляет собой пережимаемый клапан, показанный на Фиг.13-15, включающий эластичную трубку 71, предпочтительно выполненную из силиконового каучука или эластомерного материала, и зажимной механизм 72. В полностью открытом положении клапана (Фиг.13а и 14) напиток свободно течет через трубку 71. Зажимной механизм 72 активируется для ограничения потока (Фиг.13b и 1) и для его полного прекращения.

Клапан 60 управляется автоматически процессором машины 10. Когда тип картриджа 100, помещенного в машину 10, идентифицирован посредством расшифровки штрих-кода 40, управляющий процессор выбирает правильные исходные установки и, если требуется, все параметры последующей работы клапана 60 для соответствующего типа напитка.

Машина 10 может работать при ряде режимов с клапаном 60 в одном или более рабочих положений, примерами которых являются:

1. Клапан находится в открытом положении во время стадии варки

Когда клапан 60 находится в открытом положении, рабочее давление составляет менее 2 бар, обеспечивая стабильный расход жидкости до 400 мл/мин. Напиток выдается при условиях, подобных описанным в ЕР-А-1440644. Этот режим особенно полезен в том, что он обеспечивает совместимость машины 10 с существующими картриджами для приготовления напитков при низком давлении, таких как чай, молоко с пеной или шоколад.

2. Клапан находится в положении ограничения потока во время стадии варки

Когда клапан 60 находится в положении ограничения потока, он создает относительно высокое противодавление в картридже 100, что приводит к повышению рабочего давления до 4, 6 или даже 9 бар и обеспечивает стабильный расход жидкости 60-300 мл/мин. Этого достаточно для достижения требуемой для эспрессо степени экстрагирования сухих веществ и эмульгирования масел из ингредиентов 200 напитка. Последующее ограничение отверстия 37 для выпуска напитка создает в проходящем через клапан 60 напитке высокое усилие. сдвига и перемешивания, обеспечивая хорошее эмульгирование воздуха/жидкости и улучшенную пену. Этот режим может предпочтительно использоваться для приготовления напитков при высоком давлении, таких как эспрессо и капуччино, из картриджей 100, не имеющих средств введения воздуха для смешивающего действия, например, так называемые неэдукторные картриджи.

3. Клапан находится в закрытом положении, а затем в положении ограничения потока

Если клапан 60 закрывают немедленно при начале стадии варки (прежде чем насос 14 начнет работать и во время стадии увлажнения), это позволяет создать более высокое давление в картридже 100, чем когда клапан 60 находится в положении ограничения потока.

Следующие комбинации также могут быть целесообразны: клапан в закрытом, а затем в открытом положении; или клапан в закрытом положении, затем в положении ограничения потока, и затем в открытом положении; в соответствии с эффектом, который желательно получить.

Если требуется, клапан 60 может пульсировать между различными положениями во время стадии варки или его части. Такой способ работы клапана во время выдачи напитка позволяет получать напитки с пеной, имеющей постепенно изменяющийся цвета и/или размер пузырьков.

На стадии продувки паром, клапан 60 управляется процессором для отвода пара в область для стоков, а не к области 27 выдачи, чтобы сохранить вид напитка и предотвратить загрязнение.

Второе из вышеупомянутых усовершенствований известных машин 10 для приготовления напитков состоит в добавлении регулирования газа к системе управления стадией варки. Неожиданно заявитель обнаружил, что характеристики напитков, приготовленных в машине для приготовления напитков такого типа, могут быть модифицированы сверх пределов, доступных для машин уровня техники. Неожиданный эффект достигается путем регулирования объема газа в системе подачи во время приготовления напитка для получения заданного объема пены высокого качества в напитке, от тонкого слоя до неожиданно толстого (высокого) слоя пены в готовом напитке. Заявитель обнаружил способ эффективного использования газов в машине для напитков для изменения пропорции газ:жидкость для получения такого объема хорошей устойчивой пены в приготовленных напитках, которого нельзя было раньше получить в машинах уровня техники. Поддержание увеличенного объема газа в системе подачи позволяет достичь гораздо большей пропорции газ:жидкость во время варки и выдачи, и, соответственно обеспечивает больший объем. Уменьшение объема газа позволяет уменьшить указанную пропорцию с уменьшением объема пены. На величину пузырьков также влияет пропорция газ:жидкость, так что меньшая пропорция может использоваться для получения плотной и кремообразной пены, а большая пропорция - для получения более рыхлой пены с крупными пузырьками. Это усовершенствование, следовательно, обеспечивает возможность оптимизировать объем пены и величину пузырьков для каждого выдаваемого напитка. Было обнаружено это путем манипулирования с газом может быть сварен эспрессо хорошего качества с объемом пены, составляющим более 25% объема напитка при минимизации возникновения пузырьков с диаметром более 172 микрон, что ранее не представлялось возможным в известных машинах этого типа. В машинах с картриджами уровня техники обычно было невозможно получить эспрессо с объемом пены более 10% объема напитка.

Усовершенствование достигнуто модификации управления стадией варки путем обеспечения средств управления объемом газа в системе подачи воды из резервуара 12 к ингредиентам 200 напитка и к отверстию для выпуска напитка. Предполагается, что все последующие ссылки на систему подачи, включают любые заданные участки этой системы, например, участок, продолжающийся от водонагревателя 13 к картриджу 100, а объем газа может также включать, когда это уместно, газ, содержащийся в свободном пространстве картриджа 100.

«Базовый объем» газа, который может находиться в системе подачи машины 10 этого типа, зависит от ее конструкции. Фактический объем» в любой данный момент будет изменяться в зависимости от того, использовалась ли машина только что для приготовления напитка, для какого типа напитка она использовалась, и был проведена стадия паровой очистки. Таким образом, улучшенное управление стадией варки включает средство изменения объема газа в системе подачи в соответствии с типом выдаваемого напитка (например, требующего меньшее количество пены с мелкими пузырьками или больше пены с более крупными пузырьками учитывая фактический объем уже присутствующего в системе газа. Изменение объема газа может быть достигнуто комбинацией следующих приемов:

1. очистки системы подачи после завершения стадии варки и до последующей варки при высоком давлении, что увеличит пропорцию газ:жидкость;

2. удаления газа из системы подачи до варки при низком давлении, что уменьшит пропорцию газ:жидкость и

3. введения газа в систему подачи до варки при высоком давлении, что увеличит пропорцию газ:жидкость.

Предпочтительно, обеспечены клапанные средства для возможности сокращения объема газа в системе подачи, и воздушный насос для возможности введения газа (обычно воздуха) в систему. Отдельный, специальный клапан для воздуха может быть включен в систему подачи по ходу до или после картриджа 100. Предпочтительно, вышеописанный клапан изменяемой геометрии 60 может использоваться в качестве такого клапанного средства.

Для осуществления улучшенного управления стадией варки,. в памяти процессора могут храниться дополнительные параметры, кроме указанных в связи с базовой конструкцией машины 10. Эти дополнительные параметры включают базовый объем газа для конкретной машины 10 (которые будут применяться к машине 10, которая не использовалась, или после стадии очистки) и объем, требуемый во время варки при высоком давлении, для оптимизации пены для каждого конкетного напитка. Предпочтительно дополнительные параметры также включают фактический объем газа, который будет оставаться в системе подачи после каждого типа варки, возможного в машине 10. Однако не является абсолютно необходимым программировать машину 10 на проведение стадии паровой очистки всякий раз после выдачи очередного напитка, которая эффективно переустанавливает фактический объем на базовый объем, поскольку очистка продувает систему подачи по ходу после водонагревателя 13, освобождая ее от любой оставшейся жидкости.

Стадия варки поэтому будет включать дополнительную стадию, а именно, стадию регулирования газа перед стадией увлажнения. Стадия регулирования газа таким образом включает:

1. Определение требуемого объема газа для данного типа приготавливаемого напитка. Удобнее всего это сделать путем выбора из памяти процессора требуемого параметра, связанного с кодом 120 картриджа;

2. Определение фактического объема газа, находящегося в настоящее время в средстве подачи в соответствии с последней операцией машины 10. Это будет базовым объемом для неиспользованной машины или когда проведена стадия очистки. Если машина только что была использована для приготовления напитка без стадии очистки, процессор, в идеале, выбирает из памяти параметр оставшегося газа в соответствии с последним напитком. Альтернативно, также могут быть обеспечены для мониторинга объема газа в системе подачи в любой момент времени;

3. Расчет объема газа, подлежащего введнию, или удалению из системы подачи для достижения требуемого объема;

4. Модификация объема газа, если она требуется, посредством введения дополнительного газа (обычно воздуха) или удаления избытка газа.

В одном примере машина 10 для приготовления напитков имеет базовый объем газа 36 мл, на участке средства подачи, продолжающемся между водонагревателем 13 и ингредиентами напитка 200.

Существует несколько разных режимов работы для стадии 4 в зависимости от исхода стадии 3, зависящего от типа используемых клапанных средств. Если клапанное средство расположено по ходу после картриджа, например, в выпускном отверстии, то один из способов управления объемом воздуха по ходу до ингредиентов 200 напитка перед варкой при высоком давлении, состоит в закрывании клапана в выпускном отверстии в различные моменты стадии варки, а именно:

1. В системе присутствует правильный объем газа. Если процессор вычислит, что требуется полный базовый объем газа (36 мл) для выдаваемого напитка, как определено из чтения кода 120, он закрывает клапан в выпускном отверстии в начале стадии варки, прежде чем вода поступит из нагревателя 13. Это означает, что сжатие газа в системе подачи начнется немедленно, картридж 100 будет подвергнут более высоким давлениям во время стадий увлажнения и впитывания, а клапан будет открыт только для выдачи готового напитка. Поскольку клапан закрывают до того, как насос 14 начинает работать, все 36 мл захваченного газа смешиваются с готовым напитком, и достигается больший объем пены с немного более крупными пузырьками в градуированном лабораторном стакане с плоским дном (Фиг.16а). В показанном примере объем пены Y в градуированном лабораторном стакане с плоским дном составил 20 мл, по сравнению с объемом жидкости X, составившей 50 мл.

В таблице на Фиг.16b представлены примерные параметры стадии варки, использованные для производства напитка в этом режиме с большим объемом пены в исследованных условиях.

В этой таблице «стоп/0 (например, на стадии извлечения газа) означает, что стадия не проводилась.

2. В системе присутствует слишком много газа

С другой стороны, если вставленный картридж предназначен для получения напитка с малым объемом пены, и в системе присутствует избыток газа, то клапан выпускного отверстия закрывают после того, как насос 14 проработает в течение короткого периода, в течение которого избыток газа выходит из системы подачи через открытый клапан при низком давлении. Если клапан закрывают позже на стадии варки, то требуемый объем газа удаляют в атмосферу через картридж 100 и клапан, так что меньшее количество захваченного газа остается для сжатия и смешивания с готовым напитком во время варки при высоком давлении и, следовательно, достигается меньший объем качественной пены фиг.17а). На показанном примере объем пены Y в градуированном лабораторном стакане с плоским дном составил 5 мл по сравнению с объемом жидкости X, который составил 50 мл.

Таблица на Фиг.17b, представляет примерные параметры варки для производства напитка в этом режиме с меньшим объемом пены в исследованных условиях.

3. Присутствует недостаточное количество газа

Если стадия 3 показывает, что требуется ввести больше газа, то клапан в выпускном отверстии закрывают немедленно, и воздушный насос работает до восполнения дефицита. После этого начинают варку при высоком давлении.

Приведенный ниже график показывает результаты цифрового анализа изображения, позволяющие сравнить характеристики пены, получаемой настоящей машиной 10 для приготовления напитков (машина А), использующей систему управления газом, и двух машин уровня техники (машины B и С) без управления газом.

Сравнивая профили каждой машины вправо от пика при диаметре пузырьков около 172 микрон (т.е. в направлении увеличения размера пузырьков), можно видеть, что машина A обеспечивает очень узкое распределение мелких пузырьков в пене. Машина C (the Nespresso Latissima (tm) для экстракции напитка под высоким давлением, которое может достигать около 19 бар, и с рабочим давлением от 9 до 15 бар) производит пену с более широким/грубым распределением, включающую пузырьки большего диаметра, тогда как машина B (собственная машина заявителя Tassimo/Bosch Machine (tm) для экстракции напитка под низким давлением с рабочим давлением менее 2 бар), подобная описанной в ЕР-А-1440644) дает пену с еще более широким распределением размеров пузырьков, хотя и без очень крупных пузырьков, как в случае машины С.Общая площадь в кв.мм

Левые концы кривых на графике (очень мелкие пузырьки) ограничены пределом разрешения системы анализа изображений, использованной для составления графика, и они по существу совпадают.

Некоторые элементы системы регулирования газа в машине 10 для напитков могут также управляться вручную, посредством нажатия соответствующих кнопок пользователем для указания типа желаемого напитка и требуемых свойств пены.

Хотя это усовершенствование раскрытого со ссылкой на машины 10, использующие картриджи 100 он также может использоваться в насыпных кофеварках и других машинах для приготовления напитка, не использующих картриджа.

Варианты выполнения картриджей 100, пригодных для использования в машине 10 с вышеописанными усовершенствованиями, показаны на Фиг.18-30.

Картридж 100 обычно содержит наружный элемент 102, внутренний элемент 103 и ламинированный материал 105. Наружный элемент 102, внутренний элемент 103 и ламинированный материал 105 собраны вместе с образованием картриджа 100, имеющего внутреннее пространство 106 для вмещения одного или более ингредиента напитка, впускное отверстие 107, выпускное отверстие 108 и путь для потока напитка, соединяющий впускное отверстие 107 и выпускное отверстие 108 и проходящий через внутреннее пространство 106. Впускное отверстие 107 и выпускное отверстие 108 изначально запечатаны ламинированным материалом 105 и открываются при использовании протыканием или разрезанием ламинированного материала 105. Путь для потока напитка образуется пространствами между взаимодействием между наружным элементом 102, внутренним элементом 103 и ламинированным материалом 105, как обсуждается ниже. Другие компоненты, если требуется, также могут быть включены в картридж 100, такие как фильтр 104, как описано ниже.

Первый вариант картриджа 100 показан на Фиг.19-29. Этот вариант картриджа 100 специально разработан для выдачи напитков вида эспрессо, например, из обжаренного молотого кофе, когда желательно образование пены. Однако этот вариант картриджа 100 может также использоваться с другими продуктами, такими как шоколад, кофе, чай, подсластители, крепкие напитки, ароматизаторы, алкогольные напитки, ароматизированное молоко, фруктовые соки, газированные напитки с фруктовым соком («сквош»), соусы и десерты.

Как показано на Фиг.23, общая форма картриджа 100 является по существу круглой или дискообразной, причем диаметр картриджа 100 значительно больше его высоты. Главная ось Х проходит через центр наружного элемента, как показано на Фиг.19. Обычно общий диаметр наружного элемента 102 составляет 74,5 мм ± 6 мм, а общая высота составляет 16 мм ± 3 мм. Обычно объем картриджа 100 в собранном состоянии составляет 30,2 мл ± 20%.

Наружный элемент 102 обычно включает чашеобразную оболочку 110, имеющую изогнутую кольцевую стенку 113, закрытый верх 111 и открытое дно 112. Диаметр наружного элемента 102 меньше в верху 111, чем в области дна 112, вследствие расширения кольцевой стенки 113 от закрытого верха 111 к открытому дну 112. Кольцевая стенка 113 и закрытое дно 112 вместе образуют вместилище с внутренним пространством 134.

В закрытом верху 111 обеспечено полый направленный внутрь цилиндрический выступ 118, расположенный центрально по главной оси X. Как лучше показано на Фиг.20, цилиндрический выступ 118 имеет ступенчатый профиль с первым, вторым и третьим участками 119, 120, 121. Первый участок 119 имеет форму правильного круглого цилиндра. Второй участок 120 имеет форму усеченного конуса, сужающегося внутрь. Третий участок 121 является еще одним правильным круглым цилиндром и закрыт поверхностью 131. Диаметр первого, второго и третьего участков 119, 120, 121 ступенчато уменьшается, так что диаметр цилиндрического выступа 118 уменьшается по мере его продолжения от верха 111 к закрытой нижней поверхности 131 цилиндрического выступа 118. По существу горизонтальный заплечик 132 образован на цилиндрическом выступе 118 на соединении между вторым и третьим участками 120 и 121.

Продолжающийся наружу заплечик 133 образован в наружном элементе 102 возле дна 112. Продолжающийся наружу заплечик 133 образует вторичную стенку 115, коаксиальную кольцевой стенке 113 с образованием обозначения кольцевого пути, образующего коллектор 116 между вторичной стенкой 115 и кольцевой стенкой 113. Коллектор 116 проходит вокруг наружного элемента 102. Ряд щелей 117 обеспечен на уровне кольцевой стенки 113 с коллектором 116 для сообщения по газу и жидкости между коллектором 116 и внутренним пространством 134 наружного элемента 102. Показанные на Фиг.21 щели 117 представляют собой вертикальные прорези в кольцевой стенке 113. Обеспечено от двадцати до сорока щелей. В показанном варианте выполнения тридцать семь щелей 117 расположены с по существу равными расстояниями друг от друга по окружности коллектора 116. Длина щелей 117 предпочтительно составляет от 1,4 до 1,8 мм. Обычно каждая щель 117 имеет длину 1,6 мм, что составляет 10% общей высоты наружного элемента 102. Ширина каждой щели 117 составляет от 0,25 до 0,35 мм. Обычно ширина каждой щели 117 составляет 0,3 мм. Щели 117 являются сравнительно узкими для предотвращения прохождения ингредиентов через щели в коллектор 116, как при хранении, так и при использовании.

Входная камера 126 образована в наружном элементе 102 на периферии наружного элемента 102. Обеспечена цилиндрическая стенка 127, которая, как наиболее ясно показано на Фиг.23, образует входную камеру 126 и ее перегородки, во внутреннем пространстве 134 наружного элемента 102. Цилиндрическая стенка 127 имеет закрытую верхнюю поверхность 128, образованную на плоскости, перпендикулярной основной оси X,. и открытый нижний конец 129, копланарный с дном 12 наружного элемента 102. Входная камера 26 сообщается с коллектором 116 через две щели 130, как показано на Фиг.19. Альтернативно, от одной до четырех щелей может использоваться для сообщения между коллектором 116 и входной камерой 126.

Нижний конец продолжающегося наружу заплечика 133 снабжен продолжающимся наружу фланцем 135, перпендикулярным основной оси X. Обычно фланец 135 имеет ширину от 2 до 4 мм. Один участок фланца 135 увеличен для образования рукоятки 124, за которую можно держать наружный элемент 102. Рукоятка 124 снабжена завернутым вверх ободком 125 для улучшенного захвата.

Наружный элемент 102 выполнен за одно целое в виде одной детали из полиэтилена высокой плотности, полипропилена, полистерола, полиэфира или ламинированного материала из двух или более этих материалов. Подходящий полипропилен может быть выбран из полимеров фирмы DSM UK Limited (Реддитч, Великобритания). Наружный элемент может быть непрозрачным, полупрозрачным или прозрачным. Способ производства может быть литьем под давлением.

Внутренний элемент 103, как показано на Фиг.25-28, включает кольцевую рамку 141 и продолжающуюся вниз цилиндрическую воронку 140. Основная ось Х проходит через центр внутреннего элемента 103, как показано на Фиг.25.

Как лучше всего показано на Фиг.26 и 27, кольцевая рамка 141 включает наружный ободок 151 и внутреннюю ступицу 152, соединенную с ним десятью равноразнесенными радиальными спицами 153. Внутренняя втулка 152 интегральна с и продолжается от цилиндрической воронки 140. В кольцевой-рамке 141 между радиальными спицами 153 образованы фильтрационные отверстия 155. Фильтр 104 расположен на кольцевой рамке 141 так, что покрывает фильтрационные отверстия 155. Фильтр предпочтительно выполнен из материала высокой прочности во влажном состоянии, например, из полиэфирного нетканого материала. Другие материалы, которые могут использоваться, включают водонепроницаемый целлюлозный материал, такой как целлюлозный материал, включающий тканые бумажные волокна. Тканые бумажные волокна могут быть смешаны с волокнами полипропилена, поливинилхлорида и/или полиэтилена. Включение этих пластиковых материалов в целлюлозный материал делает целлюлозный материал термосвариваемым. Фильтр 104 может обрабатываться или покрываться материалом, активируемым теплом и/или давлением, так что он может быть прикреплен к кольцевой рамке таким образом.

Как показано в сечении на Фиг.25, внутренняя втулка 152 расположена ниже, чем наружный ободок 151, что приводит к тому, что кольцевая рамка 141 имеет наклонный нижний профиль.

Верхняя поверхность каждой спицы 153 снабжена стоячим полотном 154, которое разделяет свободное пространство над кольцевой рамкой 141 на множество проходов 157. Каждый проход 157 ограничен с каждой стороны полотном 154 и на нижней поверхности фильтром 104. Проходы 157 продолжаются от наружного ободка 151 вниз и открываются в цилиндрическую воронку 140 отверстиями 156, образованными внутренними концами полотен 154.

Цилиндрическая воронка 140 включает наружную трубку 142, окружающую внутренний выпускной носик 143. Наружная трубка 142 образует наружную часть цилиндрической воронки 140. Выпускной носик 143 соединен с наружной трубкой 142 в верхнем конце выпускного носика 143 кольцевым фланцем 147. Выпускной носик 143 включает вход 145 в верхнем конце, который сообщается с отверстиями 156 проходов 157, и выход 144 в нижнем конце, через который приготавливаемый напиток выпускается в чашку или другую принимающую емкость. Сечение выпускного носика 143 имеет ступенчатый профиль с отчетливым изломом 166 возле верхнего конца трубки 142.

Как показано на Фиг.25, выпускной носик 143 снабжен перегородкой 165, продолжающейся вверх на часть длины выпускного носика 143 от выхода 144. Перегородка 165 помогает предотвратить разбрызгивание и/или расплескивание напитка, когда он выходит из выпускного носика 143.

Обеспечен стоячий ободок 167, который продолжается вверх от кольцевого фланца 147, соединяющего наружную трубку 142 с выпускным носиком 143. Ободок 167 окружает вход 145 к выпускному носику 143 и образует кольцевой канал 169 между ободком 167 и верхним участком наружной трубки 142. Ободок 167 снабжен направленным внутрь заплечиком 168. В одном месте на периферии ободка 167 обеспечено отверстие 170 в форме щели, которое продолжается от верхнего края ободка 167 к месту немного ниже уровня заплечика 168, как наиболее ясно показано на Фиг.25 и 25а. Щель имеет ширину 0.64 мм.

В кольцевом фланце 147 обеспечен вход 171 для воздуха, периферически выровненный с отверстием 170, как показано на Фиг.28 и 28а. Вход 171 для воздуха включает отверстие, проходящее через фланец 147 для обеспечения сообщения между местом над фланцем 147 и пустым пространством под фланцем 147 между наружной трубкой 142 и выпускным носиком 143. Предпочтительно, и как показано, вход 171 для воздуха включает верхний участок 173 в форме усеченного конуса и нижний цилиндрический участок 172. Вход 171 для воздуха обычно образуют таким формующим инструментом как штифт. Суженный профиль входа 171 для воздуха облегчает извлечение формующего инструмента из формованного компонента. Стенка наружной трубки 142 вблизи входа 171 для воздуха выполнена такой формы, что она образует желоб, ведущий от входа 171 для воздуха к входу 145 выпускного носика 143. Как показано на Фиг.28а, скошенный заплечик 174 расположен между входом 171 для воздуха и желобом для обеспечения того, что струя напитка, вытекающая из щели 170, сразу не загрязнит верхнюю поверхность фланца 147 в непосредственной близости к входу 171 для воздуха.

Внутренний элемент 103 может быть образован в виде одной интегральной детали из полипропилена или подобного материала, как описано выше, посредством литья под давлением таким же образом, как наружный элемент 102.

Альтернативно, внутренний элемент 103 и/или наружный элемент 102 могут быть выполнены из биоразлагаемого полимера. Примеры подходящих материалов включают разлагаемый полиэтилен (например, SPITEK, поставляемый Symphony Environmental, Богемвуд, Великобритания), биоразлагаемые полиэфирные амиды (например, ВАК 1095, поставляемый Symphony Environmental), полимолочные кислоты (PLA, применяемые Cargil, Миннесота, США), полимеры на основе крахмала, производные целлюлозы и полипептиды.

Ламинированный материал 105 выполнен из двух слоев - первого слоя алюминия и второго слоя литого полипропилена. Толщина слоя алюминия составляет от 0,02 до 0,07 мм. Толщина слоя литого полипропилена составляет от 0,025 до 0,065 мм. В одном варианте выполнения ширина слоя алюминия составляет 0,06 мм, а слоя полипропилена - 0,025 мм. Этот ламинированный материал 105 особенно предпочтителен, поскольку он имеет высокую сопротивляемость скручиванию во время сборки. В результате ламинированный материал 105 может быть предварительно нарезан на куски правильного размера и формы, а затем передан на место сборки на производственнной линии, не подвергаясь деформации. Следовательно, ламинированный материал 108 особенно подходит для сварки. Другие ламинированные материалы, которые могут использоваться, включают РЕТ/Алюминий/РР, PE/EVOH/PP, РЕТ/метализированный/РР и Алюминий/РР ламинированные материалы. Вместо нарезанных кусков может использоваться рулонный ламинированный материал.

Картридж 100 может быть закрыт твердой или полутвердой крышкой вместо гибкого ламинированного материала 105.

Сборка картриджа 100 включает следующие стадии:

a) внутренний элемент 103 вставляют в наружный элемент 102;

b) фильтр 104 обрезают до нужной формы и помещают на внутренний элемент 103, так чтобы установить над цилиндрической воронкой 140 и опереть на кольцевую рамку 141;

c) внутренний элемент 103, наружный элемент 102 и фильтр 104 соединяют ультразвуковой сваркой;

d) картридж 100 заполняют одним или более ингредиентами напитка;

e) ламинированный материал 105 прикрепляют к наружному элементу 102.

Эти стадии более подробно обсуждаются ниже.

Наружный элемент 103 ориентируют так, чтобы открытое дно 112 было направлено вверх. Внутренний элемент 103 затем вставляют в наружный элемент 102 с наружным ободком 151, вставленным со свободной посадкой в аксиальный выступ 114 в верху 111 картриджа 100. Цилиндрический выступ 118 наружного элемента 102 в это же время вставляется в верхний участок цилиндрической воронки 140 внутреннего элемента 103.

Третий участок 121 цилиндрического выступа 118 устанавливается внутри поддерживающего ободка 167. Заплечик 132 цилиндрического выступа 118 между вторым участком 120 и третьим участком 121 опирается на верхний край поддерживающего ободка 167 внутреннего элемента 103. Таким образом между внутренним элементом 103 и наружным элементом 102 образуется граничная область, включающая торцевое уплотнение между цилиндрическим выступом 118 и поддерживающим ободком 167, которое продолжается почти по всей периферии картриджа 100. Уплотнение между цилиндрическим выступом 118 и поддерживающим ободком 167 не является водонепроницаемым, хотя щель 170 в поддерживающем ободке 167 продолжается через поддерживающий ободок 167 и вниз к месту немного ниже заплечика 168. Следовательно, граничная область между цилиндрическим выступом 118 и поддерживающим ободком 167 трансформиррует цель 170 в отверстие, обеспечивающее сообщение по газу и жидкости между кольцевым каналом 169 и выпускным носиком 143. Это отверстие обычно имеет ширину 0,64 мм и длину 0,69 мм.

Фильтр 104 затем помещают поверх внутреннего элемента 103, так что материал фильтра контактирует с кольцевым ободком 151. Процесс ультразвуковой сварки затем используют для прикрепления фильтра 104 к внутреннему элементу 103, и в то же время на этой же стадии - внутреннего элемента 103 к наружному элементу 102. Внутренний элемент 103 и фильтр 104 сваривают вокруг наружного ободка 151. Внутренний элемент 103 и наружный элемент 102 соединяют посредством сварных линий вокруг наружного ободка 151, а также верхних краев полотен 154.

Как наиболее ясно показано на Фиг.29, наружный элемент 102 и внутренний элемент 103 при соединении вместе образуют внутреннее пространство 106 под кольцевым фланцем 141 и снаружи цилиндрической воронки 140, образующее фильтрационную камеру. Фильтрационная камера 160 и проходы 157 над кольцевой рамкой 141 разделены фильтрационной бумагой 104.

Фильтрационная камера 160 содержит один или более ингредиентов 200 напитка. Указанные ингредиенты 200 напитка упакованы в фильтрационной камере 160. Для напитков типа эспрессо ингредиентом обычно является обжаренный и молотый кофе. Плотность упаковки ингредиентов напитка в фильтрационной камере 160 может меняться по желанию. Обычно для фильтрованного кофе фильтрационная камера содержит от 5,0 до 10,2 граммов обжаренного и молотого кофе в виде фильтрующего слоя, обычно толщиной 5-14 мм. Если требуется, внутреннее пространство 106 может содержать один или более элементов (тел), таких как шарики, свободно подвижные во внутреннем пространстве 106 для содействия смешиванию посредством создания турбулентности и для разбивания отложений ингредиентов напитка во время выдачи напитка.

Ламинированный материал 105 затем прикрепляют к наружному элементу 102 посредством сварного шва 161 вокруг периферии ламинированного материала 105 для соединения ламинированного материала 105 с нижней поверхностью продолжающегося наружу фланца 135. Сварной шов 161. продолжается так, что прикрепляет ламинированный материал 105 к нижнему краю цилиндрической стенки 127 входной камеры 126. Сварной шов 162 также выполнен между ламинированным материалом 105 и нижним краем наружной трубки 142 цилиндрической воронки 140. Ламинированный материал 105 образует нижнюю стенку фильтрационной камеры 160, а также запечатывает входную камеру 126 и цилиндрическую воронку 140. Однако, до выдачи существует небольшой зазор 163 между ламинированным материалом 105 и нижним краем выпускного отверстия 43. Для сварки может использоваться ряд способов, таких как термосварка и ультразвуковая сварка, в зависимости от свойств ламинированного материала 105.

Предпочтительно внутренний элемент 103 соединяет наружный элемент 102 и ламинированный материал 105 внутренний элемент 103 выполнен из относительно жесткого материала, такого как полипропилен. Таким образом, внутренний элемент 103 образует элемент, несущий нагрузку, который удерживает ламинированный материал 105 и наружный элемент 102 на расстоянии друг от друга при сжатии картриджа. Предпочтительно, картридж 100 подвергается нагрузке сжатия от 130 до 280 Н при использовании. Сила сжатия предотвращает разрушение картриджа внутренним давлением, а также служит для сжатия вместе внутреннего элемента 103 и наружного элемента 102. Это обеспечивает постоянство внутренних размеров проходов и отверстий картриджа 100 и невозможность из изменения при создании давления внутри картриджа 100.

При использовании, вода под давлением поступает в картридж 100 через впускное отверстие 107 во входную камеру 126. Оттуда поток воды направляется через щели 117, вокруг коллектора 116 и в фильтрационную камеру 160 картриджа 100 через множество щелей 117. Вода направляется радиально внутрь через фильтрационную камеру 160 и смешивается с ингредиентами 200 напитка, содержащимися в ней. Вода в то же время направляется вверх через ингредиенты 200 напитка. Напиток образуется при прохождении воды через ингредиенты 200 напитка, фильтр 104 и фильтрующие отверстия 155 в проходы 157, находящиеся над кольцевой рамкой 141.

Напиток в радиальных проходах 157 протекает вниз, вдоль проходов 157, образованных между полотнами 154, через отверстия 156 в кольцевой канал 169 цилиндрической воронки 140. Из кольцевого канала 169 напиток направляется под давлением через отверстие 128 под действием противодавления напитка, собирающегося в фильтрационной камере 160 и проходах 157. Таким образом напиток направляется через отверстие струей в расширительную камеру, образованную верхним концом выпускного носика 143. Как показано на Фиг.29, струя напитка проходит непосредственно над входом 171 для воздуха. Прохождение напитка через суженное отверстие вызывает снижение давления напитка. Когда напиток входит в выпускной носик 143, давление напитка все еще является относительно низким. В результате, поток напитка захватывает воздух в виде множества мелких пузырьков, поскольку воздух втягивается вверх через вход 171 для воздуха. Струя напитка, выходящая из отверстия, воронкой направляется вниз к выходу 144, где напиток выдается в емкость, такую как чашка, в которой пузырьки воздуха образуют желаемую пену. Таким образом, отверстие и вход 171 для воздуха вместе образуют эдуктор для введения воздуха в напиток. Поток напитка в эдуктор должен поддерживаться как можно более равномерным для уменьшения потерь давления. Однако, следует отметить, что в состоянии высокого давления этот механизм введения воздуха деактивируется.

Прикрепление фильтра 104 на спицах 153 и сварка ободка 151 с наружным элементом 102 обеспечивает, что побочные пути для жидкости будут исключены, и что весь напиток пройдет через фильтр 104.

На Фиг.30 показан второй вариант выполнения картриджа 100 напитка, который может использоваться в машине 10 для приготовления напитков по изобретению. Одинаковые детали первого и второго вариантов выполнения обозначены одинаковыми позициями. Многие детали и функции второго варианта выполнения картриджа 100 совпадают с деталями и функциями первого варианта выполнения. Однако, как можно видеть на чертежах, картридж 100 на Фиг.30 имеет увеличенную высоту по сравнению с картриджем 100 на Фиг.29. Наружный элемент 102 выше и поэтому образует большее свободное пространство, в которое можно поместить большее количество ингредиентов 200 напитка. Второй вариант выполнения картриджа 100, таким образом, пригоден для выдачи большего объема напитков. Диаметр наружного элемента 102 и картриджа 100 совпадают с первым вариантом выполнения. Обычно загружаемый объем собранного картриджа 100 составляет 50-58 мл±20%. Как и в случае первого варианта выполнения, верхняя поверхность наружного элемента 102 снабжена выемкой, имеющей прижимную поверхность 118, расположенную на ее дне. Согласно изобретению расстояние D между поверхностью 118а и поверхностью ламинированного материала 105 такое же, как в первом варианте выполнения. В результате, удлиненная выемка продолжается примерно на 60% расстояния до ламинированного материала 105. Это обеспечивает упрощенный механизм прижатия при использовании, как описано выше.

Кроме того, второй вариант выполнения картриджа 100 не имеет эдукторного входа 171 для воздуха.

Первый и второй варианты выполнения картриджа 100, описанные выше, приведены в качестве примеров картриджей эдукторного типа и неэдукторного типа, которые могут использоваться с усовершенствованной машиной для приготовления напитков, раскрытой выше.

Машина для приготовления напитков из картриджа, содержащего один или более ингредиентов напитка, включает устройство распознавания картриджа для определения типа напитка, подлежащего приготовлению из картриджа, клапан изменяемой геометрии, расположенный по ходу после картриджа, когда он вставлен в машину, а также контроллер. Указанный клапан позволяет приготавливать напитки при различных давлениях посредством того, что он имеет по меньшей мере открытое положение и по меньшей мере одно положение ограничения потока. При этом для выбора начального положения клапана и управления последующей работой клапана в соответствии с определением типа приготавливаемого напитка устройством распознавания картриджа служит контроллер. Предусмотрен также способ приготовления напитков с использованием машины для приготовления напитков из картриджа. Изобретение направлено на усовершенствование известных машин для приготовления напитков, которые позволяют производить широкий выбор видов напитков высокого качества, имеющих разные свойства, для работы с которыми не требуется специальное обучение, а также которые требуют минимум очистки или не требуют ее вообще. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 36 ил.

1. Машина для приготовления напитков из картриджа, содержащего один или более ингредиентов напитка, при этом указанная машина включает устройство распознавания картриджа для определения типа напитка, подлежащего приготовлению из картриджа, вставленного в машину, отличающаяся тем, что она снабжена клапаном изменяемой геометрии, расположенным по ходу после картриджа, когда он вставлен в машину, причем указанный клапан позволяет приготавливать напитки при различных давлениях посредством того, что он имеет по меньшей мере открытое положение и по меньшей мере одно положение ограничения потока, а также контроллером для выбора начального положения клапана и управления последующей работой клапана в соответствии с определением типа приготавливаемого напитка устройством распознавания картриджа.

2. Машина по п.1, в которой клапан изменяемой геометрии дополнительно имеет закрытое положение, предотвращающее поток.

3. Машина по п.1, в которой клапан изменяемой геометрии дополнительно имеет положение очистки для удаления загрязняющих остатков из выдачной области.

4. Машина по любому из пп.1-3, в которой контроллер запрограммирован изменять положение клапана изменяемой геометрии во время приготовления напитка в соответствии с давлением и/или требованиями потока цикла приготовления напитка.

5. Машина по любому из пп.1-3, в которой клапан изменяемой геометрии представляет собой вращающийся шаровой клапан.

6. Машина по любому из пп.1-3, в которой клапан изменяемой геометрии представляет собой зажимной клапан.

7. Машина по любому из пп.1-3, в которой клапан изменяемой геометрии в положении ограничения потока создает обратное давление в картридже от 2 до 9 бар, и предпочтительно 2-6 бар.

8. Способ приготовления напитков с использованием машины для приготовления напитков из картриджа, содержащего один или более ингредиентов напитка, при этом указанная машина включает клапан изменяемой геометрии, расположенный по ходу после картриджа, когда он вставлен в машину, причем указанный клапан позволяет приготавливать напитки при различных давлениях и имеет по меньшей мере открытое положение, не ограничивающее поток напитка, и положение ограниченного потока, контроллер для выбора начального положения клапана и управления последующей работой клапана, а также устройство распознавания картриджа для определения типа напитка, подлежащего приготовлению из картриджа, вставленного в машину, при этом способ включает стадии определения типа напитка, производимого из картриджа, выбора исходного положения клапана и управления последующей работой клапана изменяемой геометрии в соответствии с определением типа приготавливаемого напитка устройством распознавания картриджа.

9. Способ по п.8, в котором положение клапана изменяемой геометрии изменяют во время цикла приготовления напитка.

10. Способ по п.9, в котором положение клапана изменяемой геометрии пульсирует между положениями во время цикла приготовления напитка.