ЭКСТРАКЦИОННАЯ СИСТЕМА С КАМЕРОЙ ДЛЯ КАРТРИДЖА Российский патент 2017 года по МПК A47J31/36 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к системе, включающей в себя картридж и устройство экстракции картриджа, имеющее экстракционную камеру, в которую вводится картридж для проведения процесса экстракции и удаляется после завершения процесса. Экстракционное устройство может быть вмонтировано в машину для приготовления напитков.

В контексте настоящего изобретения под термином «напиток» подразумевается любой потребляемый человеком жидкий продукт, к примеру чай, кофе, горячий или холодный шоколад, молоко, суп, продукт детского питания и т.д. Подразумевается, что для вмещения любого предварительно расфасованного ингредиента напитка используются мягкие или гибкие картриджи, к примеру чалды, изготовленные из любого материала, подлежащего утилизации или не подлежащего утилизации, разлагаемого микроорганизмами или не разлагаемого микроорганизмами, например из алюминия, пластика, в частности чалды из алюминиевой фольги, либо капсулы из алюминиевой фольги.

Уровень техники

При эксплуатации систем с картриджами возникают проблемы, в частности, при установке картриджа в требуемое положение, при закрывании устройства, охватывающего картридж во время процесса экстракции, и при последующем удалении картриджа из экстракционного устройства. Как правило, пользователь должен разместить картридж на опоре для картриджа или в корпусе, после чего необходимо вручную или автоматически закрыть устройство, охватывающее картридж.

Важно правильно вставить картридж, чтобы экстракционная камера после закрытия надлежащим образом охватывала картридж, обеспечивая соответствующее уплотнение для создания необходимых условий проведения процесса экстракции. Если картридж установлен неправильно, возможно его повреждение, приводящее к нарушению условий экстракции.

Экстракционная камера должна быть закрыта с высокой степенью точности, чтобы вокруг картриджа создавалось герметичное уплотнение, исключающее утечку подаваемой под давлением жидкости при проведении соответствующего процесса экстракции. Чтобы обеспечивалась необходимая точность закрытия экстракционной камеры, в процессе изготовления устройства требуется регулировка вручную механических запорных приспособлений. Введение капсулы в камеру устройства должно быть не сложным и безошибочным, чтобы обеспечивалось правильное расположение капсулы в устройстве. Кроме того, введение капсулы в камеру устройства должно производиться быстро без лишних манипуляций.

Документ WO 2005/004683 относится к заварочному устройству для приготовления напитка из капсулированного ингредиента, включающему: первую часть; вторую часть, способную перемещаться относительно первой части; корпус, вмещающий капсулу и задающий положение капсулы вдоль оси вышеуказанного корпуса при закрытом положении подвижной части и неподвижной части для проведения экстракции; часть для введения и позиционирования, содержащую средства для направления капсулы и обеспечивающую введение капсулы под действием силы тяжести и установку вышеуказанной капсулы в промежуточном положении; систему раздачи напитка; причем вторая подвижная часть устройства, перемещаясь в закрытое положение, перемещает капсулу из промежуточного положения в положение экстракции. В документе ЕР 1721553 раскрывается заварочный блок кофе-машин, в которых используются капсулы, содержащие ингредиент. Блок имеет переднюю часть с выходным отверстием для напитка и заднюю часть с входным отверстием для горячей воды. Передняя часть и задняя часть размещены между парой обращенных друг к другу направляющих, имеющих буртики. По указанным направляющим передняя часть способна перемещаться к задней части для совместного формирования заварочной камеры, охватывающей капсулу в процессе экстракции, при этом в машине между направляющими перед передним элементом создается свободный объем.

В документе ЕР 1659547 раскрывается машина для приготовления напитков, а именно для приготовления настоев, в частности кофе эспрессо. Машина содержит заварочный блок, вмещающий камеру для приготовления настоя, которая имеет подвижный передний элемент с возвратной пружиной и выпускной патрубок для напитка, который продолжается через наружный корпус в сборе. Подвижный передний элемент находится во взаимодействии с задним элементом, который способен перемещаться в корпусе, оказывая давление на подвижный передний элемент, в результате чего, возвратная пружина сжимается и выпускной патрубок скользит через наружный корпус в сборе. Чалд вводится через отверстие в наружном корпусе и поступает в жесткий канал для подачи в камеру для приготовления настоя, затем чалд продвигается в камеру для приготовления настоя посредством наружной втулки, предусмотренной на подвижном заднем элементе заварочного блока, которая снабжена кулачковой деталью для перемещения заднего элемента. При указанной конфигурации устройства создается несколько проблем. Поскольку чалд продвигается в процессе закрытия заварочной камеры, может произойти его блокировка, в связи с чем требуется усложнение конструкции удерживающих средств. Кроме того, открытие и закрытие заварочной камеры обеспечивается в результате линейного перемещения подвижного заднего элемента в корпусе, одновременно с перемещением подвижного переднего элемента и скольжением выпускного патрубка через корпус, в связи с чем предъявляются повышенные требования к точности перемещения, связанного с риском заклинивания или неправильного выравнивания различных элементов, которые линейно перемещаются относительно друг друга. Жидкостная система содержит подвижный блок, что усложняет сборку жидкостной системы. При открытии заварочного блока для удаления использованного в процессе экстракции чалда может произойти выброс наружу воды, находящейся под давлением в камере для приготовления настоя. Кроме того, внутри машины остается свободный объем между передним элементом и корпусом, когда выпускной патрубок занимает втянутое положение.

В документах US 3,260,190 и WO 2005/072574 раскрывается кофе-машина, имеющая способный перемещаться ящик, вмещающий кофе-капсулу. В кофе-машине обеспечено горизонтальное перемещение ящика и подъем к устройству подачи воды.

В документе WO 2006/023309 раскрывается кофе-машина, оснащенная скользящим ящиком для введения кофе-картриджа в машину. Ящик способен перемещаться между открытым и закрытым положениями и имеет две поворотные полуоболочки для картриджа, которые при закрытом положении ящика повернуты друг к другу, формируя, таким образом, заварочную камеру, а при открытом положении ящика повернуты в разные стороны.

В документе US 6,966,251 раскрывается кофе-машина, имеющая ящик, который скользит в горизонтальном направлении, обеспечивая надлежащее позиционирование капсулы. Скользя внутри машины, указанный ящик перемещается вверх к неподвижному корпусу для совместного формирования заварочной камеры для капсулы. В документе ЕР 1566126 раскрывается кофе-машина с вертикальным заварочным блоком, вмещающим кофе-чалды. Заварочный блок имеет неподвижную верхнюю часть и подвижную нижнюю часть, которая может перемещаться вверх, удерживая чалд в требуемом положении для закрытия заварочного блока, и может опускаться вниз для введения или удаления чалда.

Заварочные блоки другого типа раскрыты в документах ЕР 0730425, ЕР 0862882, ЕР 1219217, ЕР 1480540, ЕР 1635680, ЕР 1669011, ЕР 1774878, ЕР 1776026, ЕР 1893064, FR 2424010, US 3,260,190, US 4,760,774, US 5,531,152, US 6,904,840, US 7,131,369, US 2005/0106288, US 2006/0102008, WO 2005/002405, WO 2005/016093, WO 2006/005756, WO 2006/066626 и WO 2007/135136.

Чтобы избежать проблем, связанных с точностью механического закрытия экстракционного устройства, охватывающего картридж с ингредиентом, закрытие экстракционной камеры обеспечивается посредством известной гидравлической системы, в которой нагретая вода, подаваемая в картридж для экстракции ингредиента, также используется для приведения в действие гидравлического запирающего механизма. В этом случае не требуется специального регулирования зазора при закрытии, поскольку под действием гидравлического усилия части, удерживающие картридж в экстракционном устройстве, смыкаются, охватывая картридж. На основе указанной идеи были разработаны различные системы, раскрытые, например, в документах ЕР 1219217, ЕР 1353591, ЕР 1480540, ЕР 1545278, ЕР 1776026, ЕР 1912542, WO 2005/115206, WO 2006/005736 и WO 2011/042400.

Другая проблема связана с оптимизацией экстракции завариваемых ингредиентов, доставляемых в картридже в экстракционное устройство. С одной стороны, имеется логическая и производственная потребность максимизировать заполнение картриджей ингредиентом, чтобы минимизировать соотношение размер картриджа/масса ингредиента, посредством чего можно сократить расход упаковочного материала и уменьшить объем картриджа для хранения и доставки ингредиента. Решением указанной проблемы является уплотнение завариваемого ингредиента в картридже. С другой стороны, чтобы экстрагент, например нагретая вода, беспрепятственно проходил через картридж, завариваемый ингредиент не должен быть уплотнен до такой степени, чтобы сформировалась более или менее непроницаемая масса. Несомненно, можно увеличить давление проходящего через картридж экстрагента до такой степени, чтобы он был способен преодолеть барьер, создаваемый массой ингредиента. Однако при этом значительно замедляется скорость экстракции и, соответственно, скорость приготовления напитка из-за падения давления жидкости, проходящей через массу ингредиента. Кроме того, когда нагнетаемый под большим давлением экстрагент проходит через завариваемый ингредиент, также происходит экстракция нежелательных компонентов завариваемого ингредиента, неблагоприятно влияющих на вкус напитка, который становится слишком резким и неприятным. Указанное явление известно в данной области техники как «сверхэкстракция».

Раскрытие изобретения

Таким образом, первостепенная задача настоящего изобретения состоит в облегчении, по меньшей мере, некоторых из вышеупомянутых проблем, в частности, в разрешении противоречия между максимизацией заполнения картриджей ингредиентом и минимизацией сверхэкстракции.

Изобретение относится к системе, содержащей картридж, вмещающий ингредиент напитка, и устройство для заваривания ингредиента в картридже посредством подачи в картридж жидкости для заваривания, например нагретой воды. Устройство содержит передний по ходу и задний по ходу охватывающие картридж элементы, перемещаемые относительно друг друга между открытым положением для введения и/или удаления картриджа и закрытым положением для формирования заварочной камеры, охватывающей картридж во время заваривания ингредиента.

Как правило, введение картриджа в устройство обеспечивается сверху под действием силы тяжести. Удаление картриджа после открытия охватывающих элементов обеспечивается также под действием силы тяжести.

Устройство для заваривания обычно используется в машине для приготовления напитков и приспособлено для вмещения картриджей с ингредиентом, таких как капсулы и/или чалды. Указанная машина может представлять собой, например, кофе-машину, машину для приготовления чая, шоколада или супа. В частности, машина сконструирована для приготовления в экстракционной камере напитка посредством подачи горячей воды или другой жидкости, проходящей через картридж, содержащий ингредиент приготавливаемого напитка, такой как молотый кофе, чай, шоколад или какао, либо сухое молоко.

Например, машина для приготовления напитков содержит: блок для приготовления напитка, к примеру экстракционное устройство, приспособленное для вмещения картриджей, подлежащих использованию, и для удаления использованных картриджей; корпус, в котором выполнено отверстие, через которое картриджи, удаляемые из заварочного блока, выводятся в специальную область; и контейнер, приспособленный для приема использованных картриджей и имеющий полость для хранения выгруженных картриджей, причем контейнер заполняется до определенного уровня. Контейнер устанавливается в специальной области для приема использованных картриджей и извлекается из специальной области для освобождения от накопившихся картриджей. Примеры указанных машин раскрыты в документах WO 2009/074550 и в WO 2009/130099.

Согласно настоящему изобретению внутри заварочной камеры предусмотрено ограниченное пространство расширения, которое:

- не заполнено картриджем до подачи жидкости в картридж при закрытом положении охватывающих картридж элементов; и

- заполнено после расширения картриджа, вызванного воздействием на ингредиент жидкости для заваривания.

Размеры пространства расширения ограничены. Таким образом, когда картридж заполняет указанное пространство расширения, исключается утечка сформированного в картридже напитка. Конкретнее, в указанном пространстве расширения исключается вскрытие картриджа, например разрез или разрыв картриджа.

Пространство расширения допускает определенное расширение полости картриджа для заваривания ингредиента, предотвращая сверхэкстракцию ингредиента жидкостью для заваривания. Указанная сверхэкстракция может быть вызвана чрезмерным сопротивлением смачиваемого и разбухающего ингредиента потоку подаваемой жидкости, если отсутствует соответствующее свободное пространство, способное воспринять расширение ингредиента, когда жидкость для заваривания нагнетается в полость картриджа под давлением, составляющим от 3 до 25 бар, как правило, от 5 до 20 бар.

Другие аспекты изобретения относятся к применению картриджа в указанной системе и к способу экстракции ингредиента, содержащегося в картридже, в указанной системе.

Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из подробного описания со ссылкой на чертежи и из формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Далее изобретение будет описано со ссылкой на схематичные чертежи, на которых:

На фиг. 1а и 2а показана система согласно известному уровню техники, включающая экстракционное устройство и картридж с ингредиентом, частичный вид и вид в перспективе соответственно.

На фиг. 1b, 1c, 1d, 2b и 2с - усовершенствованные детали устройства, показанного на фиг. 1а и 2а, входящего в варианты системы согласно настоящему изобретению.

Осуществление изобретения

Далее изобретение будет описываться со ссылкой на конкретный вариант его осуществления, проиллюстрированный на фиг. 1а-2с.

Указанные чертежи иллюстрируют различные аспекты системы, включающей заварочное устройство 1 и картридж 9 для приготовления напитков посредством пропускания нагретой жидкости, например воды, через картридж 9 с ингредиентом, к примеру, через более или менее мягкий или гибкий чалд, представляющий собой герметичную и воздухонепроницаемую гибкую упаковку, например упаковку из пластика или алюминиевой фольги, содержащую более или менее уплотненный ингредиент напитка, например молотый кофе, к примеру, серийно выпускаемый под маркой NESPRESSO™.

На чертежах представлен конкретный вариант картриджа 9 в виде круглой таблетки, имеющей оболочку 9' с периферийным участком 9ʺ, охватывающую полость 9''' для ингредиента. Периферийный участок 9ʺ имеет расширенную область, которая формирует кольцевой герметичный фланец 9'''' вокруг картриджа 9. Примеры указанных картриджей 9 подробно описаны в документах WO 2011/000723, WO 2011/000724 и WO 2011/000725.

Устройство 1 разработано для заваривания ингредиента в картридже 9 посредством пропускания через картридж жидкости для заваривания, к примеру нагретой воды, подаваемой по каналу 38 для доставки жидкости. Устройство 1 содержит передний по ходу и задний по ходу охватывающие картридж элементы 7, 8. Передний по ходу и задний по ходу охватывающие картридж элементы 7, 8 являются подвижными относительно друг друга при перемещении между открытым положением для введения и/или удаления картриджа 9 и закрытым положением для формирования заварочной камеры 11, охватывающей картридж 9 во время заваривания ингредиента.

Ароматизированный напиток, например чай или кофе, формируется посредством смешивания жидкости с ингредиентом в картридже 9, затем полученный напиток по каналу 31' подается к выходному патрубку 31.

В конкретном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 1а и фиг. 2а, передний по ходу элемент 7 имеет держатель 10 для манипулирования картриджем 9 при введении картриджа 9 в устройство 1 и/или при удалении из него. Альтернативно, держатель может быть закреплен на заднем по ходу элементе 8 или может перемещаться относительно обоих элементов 7, 8.

В открытом положении охватывающих картридж элементов 7, 8 держатель 10 картриджа располагается в зазоре между ними для приема и удержания картриджа, вводимого в устройство 1 сверху.

Держатель 10 имеет цилиндрическую или «кольцевую» форму. Он содержит первую камеру или приемную камеру 18, предназначенную для приема и удержания картриджа 9 в требуемом положении, когда заварочное устройство 1 находится в открытом положении. Держатель также содержит вторую камеру, или выходную камеру 19, предназначенную для приема картриджа 9, когда устройство 1 после завершения заваривания все еще закрыто, что, таким образом, способствует удалению картриджа при последующем открытии устройства 1. Приемная камера 18 разграничена коаксиальными удерживающими поверхностями 20, которые удерживают край картриджа, противодействуя силе тяжести. Поперечное сечение поверхностей 20 немного больше поперечного сечения охватывающего элемента 8, что позволяет элементу 8 перемещаться относительно приемной камеры 18. Поверхности 20 имеют цилиндрические участки, обеспечивающие вертикальное или слегка наклонное положение картриджа 9.

В верхней области камеры 18 выполнено отверстие 21 достаточной величины, через которое картридж 9 под действием силы тяжести вводится в камеру 18, как показано на фиг. 1а.

Выходная камера 19 расположена рядом с приемной камерой 18. Она имеет нижнее отверстие 22, по существу, напротив отверстия 21 для введения картриджа 9, чтобы он мог беспрепятственно выпасть под действием силы тяжести, когда устройство 1 открывается после завершения заваривания.

Держатель 10 имеет задний цилиндрический участок и передний цилиндрический участок несколько большего диаметра, чем наружный диаметр заднего по ходу элемента 8, чтобы элемент 8 мог перемещаться в держателе 10, достигая закрытого положения.

Указанные две камеры 18, 19 держателя 10 отделены друг от друга фиксатором 25 картриджа, располагаемым перпендикулярно направлению закрытия. Фиксатор 25 может иметь наклонную поверхность, содержащую пару дугообразных выступов, на которые может опираться фланец 9'''' картриджа 9. Выступы содержат участки, которые направлены внутрь и продолжаются с двух сторон картриджа в радиальном направлении для поддержания картриджа. Размер указанных участков определяется диаметром охватывающего элемента 8. Например, указанный размер может составлять примерно от 1 до 4 мм.

Держатель 10 имеет пару выступающих назад крепежных планок 28, посредством которых держатель 10 крепится к боковым сторонам переднего по ходу элемента 7. Таким образом, держатель 10 неподвижно закреплен на переднем по ходу элементе 7, но перемещается относительно заднего по ходу элемента 8 при закрытии камеры.

Подробное описание держателя 10, используемого для манипулирования картриджем 9 внутри сборки, включающей передний по ходу элемент 7 и задний по ходу элемент 8, приведено в документе WO 2007/135135, с которым читатель может ознакомиться при осуществлении устройства 1.

Приведение в движение переднего по ходу и заднего по ходу элементов 7, 8 для перемещения между открытым и закрытым положениями подробно проиллюстрировано в вышеупомянутом документе WO 2007/135135. Варианты приведения в движение элементов устройства 1 раскрыты в документе WO 2011/042400.

Охватывающие картридж элементы 7, 8 могут быть смонтированы вдоль рамы, чтобы они были способны совершать возвратно-поступательное движение вдоль, по существу, продольной оси. Для закрытия элементов 7, 8 вокруг картриджа 9, передний по ходу и задний по ходу элементы 7, 8 принудительно приближаются друг к другу до положения, в котором они, соединяясь вместе, способны обеспечить герметичное соединение соответствующих периферийных стыкующихся поверхностей, перфорируя фланец 9'''' картриджа 9 одновременно с закрытием.

Обычно, экстракционное устройство 1 интегрировано в машину для приготовления напитков, содержащую жидкостной контур с устройством для подачи жидкости.

Следовательно, экстракционное устройство 1 может быть соединено с жидкостным контуром, включающим устройство для подачи жидкости, которое содержит: источник жидкости, к примеру холодной воды, в частности, резервуар, насос для нагнетания жидкости из резервуара в трубопровод, нагреватель для нагрева жидкости и канал 38 для доставки нагретой жидкости в заварочную камеру 11.

В камере 11 нагретая жидкость под давлением проходит через картридж 9, при этом ингредиент, содержащийся в полости 9''' картриджа 9, экстрагируется для формирования напитка, готовый напиток собирается и по выходному патрубку 31, подсоединенному к заднему по ходу элементу 8, распределяется, например, в пользовательскую чашку или кружку, расположенную ниже.

Когда устройство 1 приспособлено для заваривания напитков из ингредиентов, содержащихся в герметичных или полугерметичных картриджах 9, устройство 1 может содержать перфорирующие элементы 30, 34 для вскрытия картриджа. Например, передний по ходу элемент 7 может содержать передний по ходу перфорирующий элемент 34 для вскрытия картриджа и/или задний по ходу элемент 8 может содержать задний по ходу перфорирующий элемент 30 для вскрытия картриджа.

Как показано на фиг. 1b, 1с и 1d, заварочная камера 11 имеет ограниченное пространство 12 расширения, которое не заполнено картриджем 9 до подачи жидкости в картридж при закрытом положении охватывающих картридж 9 элементов 7, 8; и заполнено после расширения картриджа 9, вызванного воздействием на ингредиент жидкости для заваривания.

Как подробно показано на фиг. 1с и 1d, пространство 12 расширения может быть ограничено полостью или углублением 12', примыкающим к периферийному участку 9ʺ картриджа 9, когда картридж 9 охвачен передним по ходу и задним по ходу элементами 7, 8. В зависимости от того, какой величины должно быть пространство расширения, размер полости или углубления 12' может варьироваться. Конфигурация пространства 12 расширения, несомненно, зависит от профиля картриджа 9 и необходимого расширения картриджа 9 во время заваривания. Следовательно, пространство расширения, увеличивающее объем заварочной камеры, не обязательно имеет вид полости или углубления.

До воздействия жидкости для заваривания на ингредиент, содержащийся в полости 9''', периферийный участок 9ʺ картриджа располагается вне пространства 12 расширения, как показано пунктирной линией 12' на фиг. 1d. В этом случае периферийный участок 9ʺ картриджа, в общем, имеет форму усеченного конуса. При взаимодействии жидкости для заваривания с ингредиентом напитка происходит смачивание ингредиента, вызывающее расширение ингредиента в полости 9''' картриджа, в результате чего, периферийный участок 9ʺ картриджа выдвигается в пространство 12 расширения, направляясь к полости или углублению 12', или даже может принять конфигурацию полости или углубления 12'.

Размеры пространства 12 расширения ограничены. Таким образом, когда картридж 9 заполняет указанное пространство 12 расширения, исключается утечка сформированного в картридже 9 напитка. Конкретнее, в указанном пространстве 12 расширения исключается возможность вскрытия картриджа 9, например, в виде разреза или разрыва.

Пространство 12 расширения допускает определенное расширение полости 9''' картриджа для заваривания ингредиента, предотвращая сверхэкстракцию ингредиента жидкостью для заваривания. Указанная сверхэкстракция может быть вызвана чрезмерным сопротивлением смачиваемого и разбухающего ингредиента потоку подаваемой жидкости, если отсутствует соответствующее свободное пространство, способное воспринять расширение ингредиента, когда жидкость для заваривания нагнетается в полость картриджа 9''' под давлением, составляющим от 3 до 25 бар, как правило, от 5 до 20 бар.

Как правило, пространство 12 расширения имеет объем, составляющий от 1 до 10% объема заварочной камеры 11 или объема полости 9''' картриджа 9 для ингредиента, в частности от 1 до 5%, например от 1,5 до 4% при закрытом положении охватывающих картридж 9 элементов 7, 8 до подачи жидкости, вызывающей расширение картриджа.

Картридж 9 после расширения может занимать по меньшей мере 50% объема пространства 12 расширения, в частности по меньшей мере 60% или 70% объема указанного пространства. Как правило, картридж 9 после расширения занимает по меньшей мере 80% объема пространства 12 расширения, в частности по меньшей мере 90% объема пространства 12 расширения, например по меньшей мере 95% или 98% объема указанного пространства. Заполнение пространства 12 расширения картриджем 9 будет зависеть от гибкости картриджа 9, природы и степени заполнения полости 9''' ингредиентом, а также от давления, создаваемого потоком жидкости в картридже 9.

Пространство 12 расширения может быть образовано в заднем по ходу элементе 8, например, как в конкретном варианте осуществления изобретения, представленном на чертежах. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения пространство расширения может быть образовано в переднем по ходу элементе или даже в обоих элементах.

Пространство 12 расширения ограничено поверхностью полости или углубления 12', которая немного наклонена относительно периферийного участка 9ʺ картриджа 9, в частности угол наклона составляет не более 10°, например, не более 5°. Благодаря указанному небольшому углу наклона исключается образование в камере 11 острых кромок и, следовательно, предотвращается разрыв или разрез оболочки 9' картриджа в полости или углублении 12' или поблизости в процессе расширения картриджа 9 в камере 11.

Как показано на фиг. 2b и фиг. 2с, передний по ходу элемент 7, как правило, имеет по меньшей мере одну жидкостную форсунку 32 для введения жидкости в картридж 9. Когда оболочка 9' картриджа запечатана на передней по ходу стороне картриджа, указанная форсунка 32 может иметь перфорирующий элемент 34, приспособленный для перфорирования переднего по ходу участка оболочки 9', и канал 38 для доставки жидкости в картридж 9 после его перфорирования. В частности, жидкостная форсунка 32 имеет несколько перфорирующих элементов 34 и/или несколько каналов 38 для доставки жидкости. В иллюстративном варианте осуществления изобретения перфорирующие элементы 34 размещены в форсунке 32 в кольцевом и радиальном направлении.

Подающие жидкость перфорирующие элементы 34 обычно имеют клиновидную форму, в частности цилиндрическую и/или коническую, либо призматическую и/или пирамидальную форму, например клиновидную форму, которая образована секущей поверхностью 35, ограничивающей перфорирующую кромку 34'. Для вскрытия картриджа 9 подающие жидкость перфорирующие элементы 34 могут приводиться в действие вручную.

Канал 38 для доставки жидкости может ограничиваться снаружи и частично внутри перфорирующим элементом 34. В частности, по меньшей мере один перфорирующий элемент 34 может ограничивать пару каналов 38 для доставки жидкости.

В одном из вариантов перфорирующие элементы функционируют отдельно от трубопровода для введения жидкости. Такие перфорирующие элементы, используемые для вскрытия картриджа, являются «простыми» перфорирующими элементами, а не «подающими жидкость» перфорирующими элементами 34, приспособленными для подачи жидкости в картридж, в этом случае жидкость вводится в картридж рядом с перфорирующими элементами, без их помощи.

Перфорирующий элемент 34 может иметь опору с выступающей сбоку усиливающей лапкой, например лапкой, предназначенной деформировать оболочку 9' картриджа 9, если необходимо, по существу, без разреза или разрыва. Указанная лапка обеспечивает усиление перфорирующего элемента 34, предотвращая его разрушение и, следовательно, отказ в работе. Следует отметить, что при этом способность перфорирующего элемента вскрывать картридж 9 не ухудшается (то есть не изменяется положение режущей кромки и угол проникновения перфорирующего элемента в картридж), а также не изменяется усилие, необходимое для вскрытия картриджа.

Указанная лапка может иметь участок 34ʺ, который продолжается вокруг всей периферии опоры, и/или участок 34''', выступающий от опоры радиально или диаметрально, либо по диагонали.

Как показано на фиг. 2b и фиг. 2с, форсунка 32 имеет крепежные средства 32', обеспечивающие крепление форсунки 32 к переднему по ходу элементу 7, например, в виде отстоящих друг от друга и кольцеобразно расположенных отверстий 32', используемых для крепления форсунки 32 заклепками и/или винтами к элементу 7.

Форсунка 32 может быть установлена в неглубокой выемке переднего по ходу элемента 7. Безусловно, форсунка 32 сконструирована так, чтобы вода под давлением подавалась в картридж 9 только после надежного закрытия устройства 1. Форсунка 32 может иметь по меньшей мере одно входное отверстие для воды и может содержать перфорирующие элементы 34.

Кроме того, передний по ходу элемент 7, как правило, содержит передний по ходу толкатель 36, выталкивающий использованный картридж 9 из переднего по ходу элемента 7 при открытии устройства для удаления картриджа 9. Конкретнее говоря, подвижный толкатель 36 легко и надежно отделяет картридж 9, в частности, от перфорирующего элемента(ов) 34, выталкивая картридж 9 из форсунки 32, когда охватывающие картридж элементы 7, 8 открываются после завершения экстракции для удаления картриджа. Таким образом, картридж отделяется от перфорирующих элементов 34 и выпадает под действием силы тяжести из камеры 11. Возвратно-поступательное движение толкателя 36 может быть скоординировано с действием приводного механизма охватывающих картридж элементов 7, 8. Подобный толкатель 36 и его установка в экстракционном устройстве 1 подробно раскрыты в документе WO 2007/135135.

Вскрытие заднего по ходу участка картриджа 9 для выдачи напитка и/или для фильтрации напитка может выполнять перфорирующий элемент 30. К примеру, указанный перфорирующий элемент может быть изготовлен в виде пластины с выпуклостями для прокалывания картриджа во время закрытия устройства или под действием давления, создаваемого в картридже в процессе заваривания.

Когда запечатан, в частности, передний по ходу участок 9' картриджа, задний по ходу элемент 8 может содержать перфорирующий элемент 30. Указанное устройство может содержать один или несколько перфорирующих элементов, например, в виде конусов, пирамид, шипов и т.п.

Перфорирующий элемент 30, как правило, сформирован в виде пластины.

Перфорирующий элемент 30 может быть закреплен в отверстии 30' заднего по ходу элемента 8, например установлен в центре кольцевого пространства 12 расширения.

Перфорирующий элемент 30 в форме диска, несущего вскрыватели картриджа (например, перфораторы), показан на фиг. 1а и схематично обозначен на фиг. 1d. Отверстие 30', выполненное в нижнем по ходу элементе 8, для вмещения элемента 30 показано на фиг. 1b и 1с. Также выполнено отверстие 30ʺ для крепления элемента 30, показанное на фиг. 1с. Например, лапка перфорирующего элемента 30 может быть вставлена в отверстие 30ʺ с натягом, может быть закреплена с помощью зажима, привинчена, приклеена или приварена.

Задний по ходу перфорирующий элемент 30 может быть перфорирующим элементом отсроченного действия, например, вскрывающим картридж 9, когда картридж 9, расширяясь под давлением подаваемой в него жидкости, примыкает вплотную к элементу 30.

Задний по ходу элемент 8 может иметь полость для вмещения датчиков 30''', к примеру, свидетельствующих о наличии картриджа 9 и/или идентифицирующих тип картриджа 9, введенного в устройство 1. Подобная сенсорная система для идентификации картриджа раскрыта в документах WO 2011/000723, WO 2011/000724 и WO 2011/000725.

Как показано на фиг. 1b, 1с и 1d, задний по ходу элемент 8 может содержать задний по ходу толкатель 37 картриджа, способствующий отделению картриджа 9 от перфорирующего элемента 30, в частности продвигающий и деформирующий картридж 9, если требуется, без разреза и разрыва картриджа 9. Толкатель 37 картриджа перемещается в направлении выталкивания под действием пружины 37', оказывая давление на картридж.

В конкретном варианте осуществления изобретения, раскрытом на фиг. 1b-1d, толкатель 37 установлен таким образом, что оказывает давление на периферийный участок 9ʺ полости 9''' картриджа 9 для ингредиента. Следовательно, толкатель 37 оказывает давление на весь корпус картриджа 9 для ингредиента, а не только на фланец 9'''' картриджа (который может быть легко деформируемым).

В частности, если устройство 1 имеет передний по ходу перфорирующий элемент(ы) 34 и задний по ходу перфорирующий элемент 30 для вскрытия картриджа, целесообразно снабдить устройство 1 толкателем 36 картриджа, связанным с передним по ходу перфорирующим элементом 30, а также толкателем 37 картриджа, связанным с задним по ходу перфорирующим элементом 34. Таким образом, при открытии устройства 1 для удаления картриджа 9 можно избежать проблем, связанных с удалением картриджа 9 из устройства 1.

Передний по ходу толкатель 36 и/или задний по ходу толкатель 37 могут быть выполнены в виде поршня, в частности в виде поршня, приводимого в поступательное движение.

В частности, задний по ходу элемент 8 устройства 1 может иметь по меньшей мере один позиционирующий элемент 39, в частности пару позиционирующих элементов, которые задают положение картриджа 9 между передним по ходу и задним по ходу элементами 7, 8, выравнивая ось картриджа 3' с осью камеры 3.

Следовательно, картридж 9 позиционируется таким образом, чтобы он находился не только на надлежащей высоте и его ось 3' проходила между передним по ходу и задним по ходу элементами 7, 8, но чтобы он также был центрирован в поперечном направлении относительно указанных элементов. Ось 3' картриджа 9 выравнивается с осью 3 элементов 7, 8. Ось 3 проходит через центр камеры 11. Ось 3' проходит через центр картриджа 9, как показано на фиг. 1а.

Позиционирующий элемент 39, в частности, воздействует на периферийный нижний участок 9ʺ картриджа 9, выравнивая картридж 9 относительно переднего по ходу и заднего по ходу элементов 7, 8. Позиционирующий элемент 39, если требуется, способен деформировать картридж 9 в направлении закрытия, когда передний по ходу и задний по ходу элементы 7, 8 перемещаются относительно друг друга в закрытое положение.

Позиционирующий картридж элемент 39 предотвращает несоосность картриджа 9, когда последний просто поддерживается держателем 10.

Как показано на фиг. 1b и 1с, позиционирующий элемент 39 может немного выступать из переднего по ходу или заднего по ходу элементов 7, 8, благодаря чему, позиционирующий элемент 39 не задерживает картридж 9 при открытии или закрытии экстракционного устройства 1. Указанный элемент 39 имеет дугообразный контактный участок 39', чтобы дугообразная оболочка 9', в частности участок 9ʺ картриджа 9 позиционировался посредством точечного или местного контакта с элементом 39. Таким образом, предусмотрена пара позиционирующих элементов 39, которые совместно с держателем 10 обеспечивают горизонтальное положение картриджа 9 и выравнивание картриджа 9 относительно экстракционного устройства 1.

Согласно прилагаемым чертежам держатель 10 и позиционирующий элемент(ы) 39 не обязательно должны быть вместе смонтированы на одном из элементов 7, 8, т.е. на переднем по ходу либо на заднем по ходу элементе. Они могут быть смонтированы на одном и том же или на разных элементах. Однако их функции несколько отличаются: держатель 10 удерживает картридж 9, противодействуя силе тяжести картриджа 9, а позиционирующий элемент 39 выравнивает картридж 9 относительно переднего по ходу и заднего по ходу элементов 7, 8, обеспечивая, таким образом, надлежащее схватывание картриджа 9 указанными элементами 7, 8.

Изобретение также относится к применению картриджа 9 в описанной выше системе 7, 8, 9 и способу экстракции содержащегося в картридже 9 ингредиента в указанной системе.

Изобретение относится к системе, содержащей картридж, вмещающий ингредиент напитка, и устройство для заваривания ингредиента в картридже посредством подачи в картридж жидкости для заваривания, например нагретой воды. Устройство содержит передний по ходу и задний по ходу охватывающие картридж элементы, перемещаемые относительно друг друга между открытым положением для введения и/или удаления картриджа и закрытым положением для формирования заварочной камеры, охватывающей картридж во время заваривания. В заварочной камере предусмотрено ограниченное пространство расширения, которое: не заполнено картриджем до подачи жидкости в картридж при закрытом положении охватывающих картридж элементов и заполнено после расширения картриджа, вызванного воздействием на ингредиент жидкости для заваривания. Таким образом, обеспечивается максимизация заполнения картриджей ингредиентом и минимизация сверхэкстракции. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Система, содержащая картридж (9), вмещающий ингредиент напитка, и устройство (1) для заваривания ингредиента в картридже посредством подачи в картридж жидкости для заваривания, например нагретой воды, причем устройство содержит передний по ходу и задний по ходу охватывающие картридж элементы (7, 8), перемещаемые относительно друг друга между открытым положением для введения и/или удаления картриджа и закрытым положением для формирования заварочной камеры (11), охватывающей картридж во время заваривания; при этом внутри заварочной камеры (11) предусмотрено ограниченное пространство (12) расширения, которое:

- не заполнено картриджем (9) до подачи жидкости в картридж при закрытом положении охватывающих картридж элементов (7, 8); и

- заполнено после расширения картриджа, вызванного воздействием на ингредиент жидкости для заваривания, отличающаяся тем, что передний по ходу элемент (7) содержит по меньшей мере одну жидкостную форсунку (32) для подачи жидкости в картридж (9), причем жидкостная форсунка (32) содержит перфорирующий элемент (34), приспособленный для перфорирования переднего по ходу участка оболочки (9') картриджа (9), и канал (38) для доставки жидкости в картридж после его перфорирования, при этом дополнительно жидкостная форсунка может содержать несколько перфорирующих элементов и/или несколько каналов для введения жидкости.

2. Система по п. 1, в которой пространство (12) расширения имеет объем, составляющий от 1 до 10% объема заварочной камеры (11) или объема полости (9ʺ') картриджа (9) для ингредиента, в частности от 1 до 5%, например от 1,5 до 4% при закрытом положении охватывающих картридж (9) элементов (7, 8) до подачи жидкости, вызывающей расширение картриджа.

3. Система по п. 1, в которой картридж (9) после расширения занимает по меньшей мере 50% объема пространства (12) расширения, в частности по меньшей мере 60% или 70% объема указанного пространства, а именно по меньшей мере 80% объема пространства (12) расширения, например по меньшей мере 90%, то есть по меньшей мере 95% или 98% объема указанного пространства.

4. Система по п. 2, в которой картридж (9) после расширения занимает по меньшей мере 50% объема пространства (12) расширения, в частности по меньшей мере 60% или 70% объема указанного пространства, а именно по меньшей мере 80% объема пространства (12) расширения, например по меньшей мере 90%, то есть по меньшей мере 95% или 98% объема указанного пространства.

5. Система по п. 1, в которой пространство расширения (12):

- образовано в заднем по ходу элементе (8); и/или

- ограничено поверхностью углубления (12'), которая немного наклонена относительно периферийного участка (9ʺ) картриджа (9), в частности угол наклона составляет не более 10°, например не более 5°.

6. Система по п. 2, в которой пространство расширения (12):

- образовано в заднем по ходу элементе (8); и/или

- ограничено поверхностью углубления (12'), которая немного наклонена относительно периферийного участка (9ʺ) картриджа (9), в частности угол наклона составляет не более 10°, например не более 5°.

7. Система по п. 3, в которой пространство расширения (12):

- образовано в заднем по ходу элементе (8); и/или

- ограничено поверхностью углубления (12'), которая немного наклонена относительно периферийного участка (9ʺ) картриджа (9), в частности угол наклона составляет не более 10°, например не более 5°.

8. Система по п. 4, в которой пространство расширения (12):

- образовано в заднем по ходу элементе (8); и/или

- ограничено поверхностью углубления (12'), которая немного наклонена относительно периферийного участка (9ʺ) картриджа (9), в частности угол наклона составляет не более 10°, например не более 5°.

9. Система по любому из пп. 1-8, в которой перфорирующий элемент (34):

- имеет, как правило, цилиндрическую и/или коническую, либо призматическую и/или пирамидальную форму, в частности клиновидную форму, которая образована секущей поверхностью (35), ограничивающей перфорирующую кромку (34');

- ограничивает снаружи и частично внутри себя канал (38) для доставки жидкости, в частности пару каналов 38 для подачи жидкости;

- имеет опору с выступающей сбоку усиливающей лапкой, которая деформирует картридж (9), если необходимо, по существу, без разреза или разрыва, в частности лапка имеет участок (34ʺ), который продолжается вокруг всей периферии опоры, и/или участок (34ʺ'), выступающий от опоры радиально или диаметрально, либо по диагонали, при этом, необязательно, передний по ходу элемент (7) содержит передний по ходу толкатель (36) для выталкивания использованного картриджа из переднего по ходу элемента при открытии устройства для удаления картриджа (9).

10. Система по любому из пп. 1-8, в которой задний по ходу элемент (8) содержит перфорирующий элемент (30), при этом, необязательно, задний по ходу элемент содержит задний по ходу толкатель (37) картриджа, способствующий удалению картриджа (9) из перфорирующего элемента (30), в частности продвигающий и деформирующий картридж, то есть без разрыва или разреза картриджа, а именно толкатель картриджа перемещается в направлении выталкивания, в частности, под действием пружины (37'), оказывая давление на картридж, причем толкатель установлен таким образом, что оказывает давление на периферийный участок (9ʺ) полости (9ʺ') картриджа для ингредиента.

11. Система по п. 9, в которой задний по ходу элемент (8) содержит перфорирующий элемент (30), при этом, необязательно, задний по ходу элемент содержит задний по ходу толкатель (37) картриджа, способствующий удалению картриджа (9) из перфорирующего элемента (30), в частности продвигающий и деформирующий картридж, то есть без разрыва или разреза картриджа, а именно толкатель картриджа перемещается в направлении выталкивания, в частности, под действием пружины (37'), оказывая давление на картридж, причем толкатель установлен таким образом, что оказывает давление на периферийный участок (9ʺ) полости (9ʺ') картриджа для ингредиента.

12. Система по любому из пп. 1-8, 11, которая содержит:

- держатель картриджа (10), принимающий и удерживающий указанный картридж, противодействуя силе тяжести, когда картридж вводится в устройство и опускается под действием силы тяжести между охватывающими элементами, находящимися в открытом положении до закрытия для формирования заварочной камеры (11), причем держатель, в частности, закреплен на переднем по ходу элементе (7) или составляет с ним единое целое; и

- по меньшей мере один позиционирующий элемент (39) для картриджа, в частности пару позиционирующих элементов, которые горизонтально направляют картридж (9) к принимающему его держателю, выравнивая картридж между передним по ходу и задним по ходу элементами (7, 8), причем позиционирующий элемент, в частности, закреплен на заднем по ходу элементе (8) или составляет с ним единое целое, причем

позиционирующий элемент (39), в частности, располагается на периферийном нижнем участке (9ʺ) картриджа, когда картридж выравнивается между передним по ходу и задним по ходу элементами (7, 8), причем позиционирующий элемент (39), если требуется, деформирует картридж (9) в направлении закрытия, когда передний по ходу и задний по ходу элементы (7, 8) перемещаются относительно друг друга в закрытое положение, указанный позиционирующий элемент(ы) для картриджа, если требуется, содержится в заднем по ходу элементе (8).

13. Система по п. 9, которая содержит:

- держатель картриджа (10), принимающий и удерживающий указанный картридж, противодействуя силе тяжести, когда картридж вводится в устройство и опускается под действием силы тяжести между охватывающими элементами, находящимися в открытом положении до закрытия для формирования заварочной камеры (11), причем держатель, в частности, закреплен на переднем по ходу элементе (7) или составляет с ним единое целое; и

- по меньшей мере один позиционирующий элемент (39) для картриджа, в частности пару позиционирующих элементов, которые горизонтально направляют картридж (9) к принимающему его держателю, выравнивая картридж между передним по ходу и задним по ходу элементами (7, 8), причем позиционирующий элемент, в частности, закреплен на заднем по ходу элементе (8) или составляет с ним единое целое, причем

позиционирующий элемент (39), в частности, располагается на периферийном нижнем участке (9ʺ) картриджа, когда картридж выравнивается между передним по ходу и задним по ходу элементами (7, 8), причем позиционирующий элемент (39), если требуется, деформирует картридж (9) в направлении закрытия, когда передний по ходу и задний по ходу элементы (7, 8) перемещаются относительно друг друга в закрытое положение, указанный позиционирующий элемент(ы) для картриджа, если требуется, содержится в заднем по ходу элементе (8).

14. Система по п. 10, которая содержит:

- держатель картриджа (10), принимающий и удерживающий указанный картридж, противодействуя силе тяжести, когда картридж вводится в устройство и опускается под действием силы тяжести между охватывающими элементами, находящимися в открытом положении до закрытия для формирования заварочной камеры (11), причем держатель, в частности, закреплен на переднем по ходу элементе (7) или составляет с ним единое целое; и

- по меньшей мере один позиционирующий элемент (39) для картриджа, в частности пару позиционирующих элементов, которые горизонтально направляют картридж (9) к принимающему его держателю, выравнивая картридж между передним по ходу и задним по ходу элементами (7, 8), причем позиционирующий элемент, в частности, закреплен на заднем по ходу элементе (8) или составляет с ним единое целое, причем

позиционирующий элемент (39), в частности, располагается на периферийном нижнем участке (9ʺ) картриджа, когда картридж выравнивается между передним по ходу и задним по ходу элементами (7, 8), причем позиционирующий элемент (39), если требуется, деформирует картридж (9) в направлении закрытия, когда передний по ходу и задний по ходу элементы (7, 8) перемещаются относительно друг друга в закрытое положение, указанный позиционирующий элемент(ы) для картриджа, если требуется, содержится в заднем по ходу элементе (8).

15. Применение картриджа (9) в системе по любому из предшествующих пунктов и способ экстракции ингредиента, содержащегося в картридже (9), в системе по любому из предшествующих пунктов.

16. Способ заваривания ингредиента в картридже (9) в устройстве (1) системы по любому из предшествующих пп. 1-14, включающий в себя следующие этапы, на которых:

- перемещают передний по ходу и задний по ходу охватывающие картридж элементы (7, 8) в открытое положение и вводят картридж (9);

- приводят передний по ходу и задний по ходу охватывающие картридж элементы (7, 8) в закрытое положение для формирования заварочной камеры (11), охватывающей картридж (9), при этом ограниченное пространство (12) расширения внутри заварочной камеры (11) не заполнено картриджем (9); и

- воздействуют на ингредиент жидкостью для заваривания, что вызывает расширение картриджа и заполнение им ограниченного пространства (12) расширения внутри заварочной камеры (11),

в котором передний по ходу участок оболочки (9') картриджа (9) перфорируют посредством перфорирующего элемента (34) жидкостной форсунки (32) и доставляют жидкость в картридж после его перфорирования посредством канала (38) для доставки жидкости, при этом дополнительно жидкостная форсунка может содержать несколько перфорирующих элементов и/или несколько каналов для введения жидкости.