КАПСУЛА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПРОДУКТА ПИТАНИЯ ИЛИ НАПИТКА, СОДЕРЖАЩАЯ МЕМБРАНУ БОЛЬШОГО РАЗМЕРА Российский патент 2023 года по МПК B65D85/804 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области капсул для продукта питания или напитка, имеющих полый корпус, который содержит ингредиент для приготовления продукта питания или напитка. В области приготовления пищи или напитков известно применение одноразовых капсул для примешивания ингредиента, содержащегося в указанной капсуле, при этом жидкость подается из источника подачи жидкости под давлением, содержащегося в устройстве для приготовления пищи или напитков. Более конкретно такие капсулы позволяют приготовить продукт питания или приготовить напиток путем растворения в жидкости или экстракции жидкостью под давлением приготовления. Это включает приготовление кофе (в таком случае ингредиент представляет собой обжаренный молотый кофе для экстракции водяным паром и/или горячей жидкой водой) и растворение растворимых ингредиентов или смеси растворимых ингредиентов для приготовления напитка, такого как быстрорастворимый кофе, горячий шоколад, либо супа или другого дегидратированного пригодного для употребления в пищу продукта в горячей или холодной воде или в молоке.

Уровень техники

Принцип экстракции и/или растворения содержимого (т.е. ингредиентов) закрытой капсулы под давлением известен и, как правило, включает вставку капсулы в приемный сосуд или полость устройства, подачу в капсулу некоторого количества воды или другой подходящей жидкости под давлением, как правило, после прокалывания поверхности капсулы прокалывающим элементом подачи, таким как игла для подачи жидкости, установленная на устройстве, для создания внутри капсулы среды под давлением для экстракции вещества или его растворения, а затем высвобождения экстрагируемого вещества или растворенного вещества через капсулу.

Капсулы разработаны для такого применения при приготовлении пищи и, в частности, для приготовления напитка, как описано и заявлено в европейском патенте EP 1784344 B1 заявителя или в заявке на европейский патент EP 2062831 заявителя.

Иными словами, такие капсулы, как правило, содержат:

- полый корпус, содержащий впускную стенку, которая непроницаема для жидкостей и воздуха и прикреплена к остальной части корпуса (или выполнена как одно целое с корпусом), а также выполнена с возможностью прокалывания, например, иглой для подачи в составе устройства,

- камеру, содержащую слой обжаренного молотого кофе, подлежащего экстрагированию, либо растворимого ингредиента или смеси растворимых ингредиентов,

- мембрану, обычно изготовленную из алюминия, расположенную на нижнем конце капсулы и прикрепленную к корпусу.

Мембрана закрывает камеру для поддержания в ней внутреннего давления при введении в капсулу жидкости под давлением.

Вскрытие камеры для доставки напитка достигается за счет повышения давления внутри камеры. Давление повышают путем введения в камеру некоторого количества жидкости, такой как вода, под давлением. Когда внутреннее давление становится достаточным, мембрана вскрывается при вступлении в контакт со средством для вскрытия. Настоящее изобретение относится к капсуле, имеющей средство для вскрытия внутри капсулы или, иными словами, к капсуле, которая содержит свое собственное средство для вскрытия, активируемое путем повышения давления жидкости, вводимой в капсулу во время экстракции напитка. Капсула такого типа описана, например, в заявке на европейский патент EP 1472156. Средство для вскрытия расположено внутри капсулы, снаружи камеры, вблизи мембраны. Когда внутри камеры устанавливается достаточное давление, мембрана, как правило, прижимается к указанному средству для вскрытия, разрывается и таким образом вскрывается. Напиток протекает через образованные таким образом отверстия.

Средство для вскрытия сформировано, например, так называемой «пирамидальной пластиной», содержащей выступающие и углубленные элементы. Мембрана взаимодействует с выступающими и углубленными элементами пирамидальной пластины в результате повышения давления в камере капсулы до тех пор, пока мембрана не разорвется и не вскроется.

Для создания безопасного воспроизводимого давления внутри капсулы при приготовлении пищевого или питьевого продукта, а также для обеспечения эффективной фильтрующей функции мембраны при взаимодействии со средствами для вскрытия необходимо обеспечить правильное взаимодействие мембраны со средством для вскрытия.

Следует отметить, что мембрана перед ее вскрытием должна принять форму, максимально приближенную к форме средства для вскрытия. Правильное взаимодействие соответствует состоянию, в котором мембрана деформируется таким образом, чтобы покрыть заданный процент, например, по меньшей мере 60%, общей увеличенной площади поверхности средства для вскрытия (т.е. поверхности средства для вскрытия вблизи мембраны перед повышением давления внутри капсулы).

Однако мембрана должна быть изготовлена из достаточно жесткого материала, чтобы давление внутри камеры можно было повысить до требуемого уровня. Мембрана, как правило, изготовлена из алюминия. Этот материал удобен для формирования мембраны, и его применение на практике в капсуле для приготовления продукта питания или напитка хорошо известно. Однако механические свойства материала не допускают растяжения мембраны в достаточной степени для ее разрыва.

Таким образом, настоящее изобретение относится к капсуле для приготовления продукта питания или напитка, выполненной с возможностью решения вышеупомянутой проблемы.

Раскрытие изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предложена капсула для приготовления продукта питания или напитка, содержащая:

- полый корпус, который является непроницаемым для жидкостей и воздуха и выполнен с возможностью прокалывания для подачи жидкости внутрь капсулы,

- камеру, сформированную внутри корпуса и содержащую ингредиент для приготовления продукта питания или напитка путем растворения в жидкости под давлением или экстракции жидкостью под давлением,

- мембрану, прикрепленную к корпусу для поддержания давления в камере, причем по меньшей мере часть указанной мембраны покрывает сформированное в нижнем конце камеры отверстие, при этом отверстие окружено ободом, к которому прикреплен край мембраны с помощью крепежного средства, которое формирует уплотнение между корпусом и мембраной, и

- средство для вскрытия, расположенное снаружи камеры вблизи мембраны, причем средство для вскрытия выполнено с возможностью вскрытия мембраны при прижатии указанной мембраны к указанному средству для вскрытия под действием давления вскрытия.

Часть мембраны, окруженная уплотнением, имеет увеличенную площадь поверхности, составляющую от 110% до 140% площади плоской поверхности, окруженной указанным уплотнением.

Таким образом, в капсуле в соответствии с настоящим изобретением обеспечена дополнительная площадь поверхности (по сравнению с предшествующим уровнем техники) для взаимодействия мембраны со средством для вскрытия без ее растяжения или по меньшей мере без ее существенного растяжения. При создании внутри камеры давления, превышающего атмосферное давление, путем введения жидкости под давлением для приготовления продукта питания или напитка мембрана выталкивается в направлении наружу от камеры. Таким образом, прежде чем мембрана будет подвергнута упругой или пластической деформации для взаимодействия со средством для вскрытия, она выступает из камеры.

Сформированное в нижнем конце камеры отверстие может иметь площадь около 600 мм², тогда как часть мембраны, покрывающая это отверстие, имеет увеличенную площадь поверхности более 750 мм².

Крепежное средство может предусматривать уплотнительную адгезивную ленту.

Мембрана может быть сформирована из плоского листа, имеющего окружность, длина которой превышает длину окружности окружающего отверстие обода, причем длина окружности мембраны избыточна по сравнению с длиной окружности обода отверстия и равномерно распределена вдоль указанной окружности обода отверстия.

Сформированное в нижнем конце камеры отверстие может быть, по существу, округлым, и при создании в камере (10) давления, превышающего давление снаружи камеры, мембрана может формировать купол над сформированным в нижнем конце камеры отверстием.

Часть мембраны, которая покрывает сформированное в нижнем конце камеры отверстие, может иметь складки таким образом, чтобы быть, по существу, плоской при уравновешивании давления с каждой стороны. Под действием созданного в камере давления мембрана может по меньшей мере частично разворачиваться.

Одной из сложностей при реализации настоящего изобретения является способ размещения мембраны на отверстии с меньшими размерами и прикрепления мембраны по окружности к области прикрепления меньших размеров, такой как окружающий отверстие обод. Использование уплотнительной адгезивной ленты, например, лака горячего отверждения, позволяет прикреплять край мембраны к такому ободу, даже если окружность мембраны имеет большую длину, чем длина окружности окружающего отверстие обода. Материал уплотнительной адгезивной ленты может быть выбран из известных материалов, используемых в пищевой промышленности.

Например, по окружности мембраны созданы небольшие складки, чтобы уменьшить ее кажущуюся длину. Лак горячего отверждения принимает форму небольших неровностей, формируемых складками по окружности мембраны, обеспечивая непроницаемое для жидкости уплотнение между мембраной и корпусом капсулы.

Если мембрана прикреплена к корпусу с помощью круговой уплотнительной адгезивной ленты, она, как правило, принимает куполообразную форму внутри камеры капсулы. Для максимального увеличения объема камеры выполненную таким образом мембрану можно сделать более плоской путем создания складок, которые разворачиваются при установлении высокого давления внутри камеры.

Средство для вскрытия может содержать пластину (или состоять из нее), имеющую обращенную к мембране верхнюю поверхность и формирующую или несущую заостренные элементы на верхней поверхности. Заостренные элементы могут быть сформированы в виде пирамид или усеченных пирамид.

Пластина, имеющая верхнюю поверхность, содержащую усеченные пирамиды или другие заостренные прокалывающие элементы, имеет предпочтительную конфигурацию, поскольку такая поверхность выступает в качестве средства распределения давления и обеспечивает достаточное повышение давления жидкости внутри капсулы перед прокалыванием (и вскрытием) мембраны. Совместно с мембраной она обеспечивает фильтрующую функцию, позволяющую избегать доставки ингредиента, такого как молотый обжаренный кофе, вместе с приготовленным напитком.

Часть мембраны, которая покрывает сформированное в нижнем конце камеры отверстие, может иметь площадь поверхности более 60% увеличенной площади поверхности пластины.

Такая конфигурация мембраны допускает ее правильное взаимодействие со средством для вскрытия и допускает принятие мембраной правильной формы, соответствующей форме указанного средства для вскрытия, а также обеспечивает эффективное взаимодействие между мембраной и средством для вскрытия для осуществления фильтрующей функции.

Мембрана изготовлена, например, из алюминия или имеет слоистую структуру, содержащую алюминиевую фольгу и полимерный слой. Альтернативно мембрана изготовлена, например, из пластмассы с металлическим покрытием. Мембрана может содержать предварительно ослабленные участки.

В настоящем изобретении возможно использование очень жестких (с низкой или нулевой эластичностью) мембран и в то же время правильное взаимодействие мембраны со средством для вскрытия.

Материал, из которого сформирована камера, может включать по меньшей мере одно из: алюминия, алюминиево-пластмассового композита, алюминиево-пластмассово-картонного композита и пластмассы в однослойной или в многослойной форме.

Содержащийся в камере ингредиент представляет собой обжаренный молотый кофе для экстракции водяным паром и/или горячей жидкой водой либо растворимый ингредиент или смесь растворимых ингредиентов для приготовления напитка, такого как быстрорастворимый кофе, горячий шоколад, или супа или другого дегидратированного пригодного для употребления в пищу продукта в горячей или холодной воде или в молоке.

Краткое описание чертежей

Дополнительные элементы и преимущества настоящего изобретения раскрыты в описании и будут очевидны из описания предпочтительных в настоящее время вариантов осуществления, которые приведены ниже со ссылкой на следующие графические материалы.

На фиг. 1 представлен схематический вид в перспективе в поперечном сечении капсулы для приготовления продукта питания или напитка в соответствии с предшествующим уровнем техники;

на фиг. 2 представлен схематический вид в перспективе в поперечном сечении капсулы для приготовления продукта питания или напитка в соответствии с иллюстративным вариантом осуществления изобретения;

на фиг. 3 представлен схематический вид в перспективе пирамидальной пластины, представляющей собой средство для вскрытия, которое может быть использовано в капсуле в соответствии с изобретением;

на фиг. 4a–4c представлены схематические частичные виды в поперечном сечении капсулы, которые иллюстрируют поведение мембраны капсулы в соответствии с предшествующим уровнем техники;

на фиг. 5a и 5b представлены виды, аналогичные виду, показанному на фиг. 4, двух альтернативных вариантов осуществления капсулы в соответствии с изобретением;

на фиг. 5c и 5d представлены виды, аналогичные видам, показанным на фиг. 4b и 4c, поведения мембраны капсулы в соответствии с изобретением при создании высокого давления внутри камеры капсулы.

Осуществление изобретения

Капсула 1 на фиг. 1 содержит корпус 2 капсулы, состоящий из стенок 3 капсулы. В представленном варианте осуществления стенки 3 корпуса капсулы имеют, по существу, усеченно-коническую форму.

Стенки 3 капсулы могут быть изготовлены из различных материалов. Они могут быть изготовлены из алюминия, алюминиево-пластмассового композита или алюминиево-пластмассово-картонного композита. Они могут быть изготовлены из жестких или полужестких термопластичных пластмасс, таких как полипропилен или полиэтилен. Пластмассы могут быть однослойными или многослойными. Корпус капсулы также может быть, например, изготовлен из непроницаемого материала любого подходящего типа, такого как бумага с покрытием, картон с покрытием, другие материалы, содержащие целлюлозные волокна или крахмал, например, металл или сплав, стекло, синтетический или натуральный каучук или эластомерный материал, или их комбинации. Предпочтительно материалы выбраны из экономичных и экологически благоприятных материалов, например, из биоразлагаемых материалов, обладающих барьерными свойствами для защиты, предпочтительно по меньшей мере от влаги и кислорода.

В зависимости от используемого материала способ изготовления может представлять собой термоформование или литье под давлением. Он может также включать в себя вплавление этикетки, например, для придания капсуле конкретных защитных свойств с использованием пленочной этикетки, обладающей свойствами защиты от влаги и кислорода. Такой процесс вплавления этикетки при изготовлении капсулы, по существу, описан в публикации европейского патента заявителя EP 2559636 A1. Свойств защиты стенок контейнера от влаги и кислорода можно достичь с помощью любого вида подходящего материала, такого как защитные термопластичные пленки, имеющие один или множество слоев, или алюминий, или бумага, или их комбинация. Стенки 3 корпуса капсулы содержат верхнее и нижнее отверстия.

Верхнее отверстие корпуса капсулы закрыто верхней впускной стенкой 4, формирующей верхнюю поверхность 5. Верхняя впускная стенка 4 может быть приварена на верхние периферийные края 6 стенок 3 корпуса капсулы.

Капсула 1 дополнительно содержит нижнюю стенку 7, имеющую дозирующее отверстие 8. Она также содержит прокалываемую мембрану 9, например, изготовленную из алюминия. Мембрана 9 предпочтительно имеет слоистую структуру и содержит алюминиевую фольгу и по меньшей мере один полимерный слой. Более конкретно мембрана 9 может содержать уплотнительный слой, который позволяет прикреплять алюминиевую фольгу к корпусу капсулы (например, изготовленной из пластмассы). Для предотвращения повреждений алюминиевой фольги, вызванных агрессивными частицами порошка содержащегося внутри капсулы ингредиента, в соответствующих случаях может быть обеспечен верхний слой защитного лака. Мембрана 9 прикреплена к корпусу 2 капсулы. Таким образом, внутри корпуса 2 сформирована камера 10, ограниченная стенками 3 корпуса, впускной стенкой 4 и мембраной 9.

Мембрана 9 прикреплена к корпусу 2 с помощью уплотнительной адгезивной ленты 11. Уплотнительная адгезивная лента 11 обеспечивает уплотнение между корпусом 2 и мембраной 9.

Более конкретно нижний конец камеры 10 закрыт мембраной 9, причем нижний конец камеры 10 содержит отверстие, закрытое указанной мембраной 9. Отверстие на нижнем конце камеры 10 окружено ободом 12. Обод 12 проходит в плоскости, параллельной верхней поверхности 5 капсулы, и обеспечивает плоскую поверхность для прикрепления мембраны 9. Уплотнительная адгезивная лента 11 расположена между указанным ободом 12 и окружностью мембраны 9.

Капсула 1 согласно представленному иллюстративному варианту осуществления дополнительно содержит жесткую распределительную стенку 13, которая расположена между указанной впускной стенкой 4 и нижним отделением 14 капсулы.

Предпочтительно содержащийся в капсуле ингредиент размещен во внутреннем отделении 14, т.е. в части камеры 10 капсулы, которая находится между распределительной стенкой 13 и нижней мембраной 9.

Однако один и тот же ингредиент также может быть распределен по всему объему камеры 10, или альтернативно два разных ингредиента могут быть отделены друг от друга распределительной стенкой 13.

Распределительная стенка 13 содержит сквозные отверстия. Их диаметр выбран соответствующим образом в зависимости от типа содержащегося в капсуле ингредиента и от соответствующего типа приготовления продукта. Если в распределительной стенке имеется одно отверстие, поток жидкости через указанное отверстие будет создавать единственную струю с мощным перемешивающим эффектом. Эта конфигурация предпочтительно выбрана в том случае, если содержащийся в капсуле ингредиент представляет собой растворимый порошок, для которого требуется мощное вихревое перемещение подаваемой в капсулу воды для улучшения растворения порошка в воде. Альтернативно, например, если содержащийся в отделении капсулы ингредиент представляет собой обжаренный молотый кофе, распределительная стенка 13 содержит множество отверстий, равномерно распределенных по ее поверхности для обеспечения надлежащего смачивания слоя кофе, содержащегося между распределительной стенкой 29 и нижней стенкой 32 капсулы.

Предпочтительно, чтобы диаметр отверстий был меньше наименьших частиц ингредиента, но достаточным для обеспечения надлежащего потока воды через жесткую распределительную стенку 13. Диаметр, как правило, может, например, находиться в диапазоне от 10 мкм до 3 мм, предпочтительно от 100 мкм до 1 мм.

Между мембраной 9 и нижней стенкой 7 размещено средство 15 для вскрытия. Средство 15 для вскрытия в целом имеет форму пластины, причем верхняя поверхность указанной пластины обращена к мембране 9 и расположена внутри корпуса 2 капсулы вблизи мембраны 9. На верхней поверхности пластины средства для вскрытия сформированы заостренные элементы, выполненные с возможностью прокалывания или разрыва мембраны 9 при повышении давления жидкости внутри отделения капсулы и, таким образом, взаимодействии мембраны со средством 15 для вскрытия и прижатии указанной мембраны к указанному средству для вскрытия.

На фиг. 2 представлен иллюстративный вариант осуществления капсулы в соответствии с настоящим изобретением, показанной на виде, аналогичном виду на фиг. 1.

Общая конфигурация капсулы, показанной на фиг. 2, идентична общей конфигурации капсулы, показанной на фиг. 1, за исключением мембраны 9. Таким образом, приведенное выше подробное описание капсулы, показанной на фиг. 1, применимо к капсуле, показанной на фиг. 2, с указанными ниже отличиями.

Мембрана 9 капсулы предшествующего уровня техники, показанной на фиг. 1, обычно изготовлена из плоской алюминиевой фольги (или фольги из другого подходящего материала), обрезанной до размера, требуемого для покрытия отверстия на нижнем конце камеры 10 и опоры на обод 12, к которому она прикреплена с помощью крепежного средства, такого как уплотнительная адгезивная лента (например, изготовленная из лака горячего отверждения), которая формирует уплотнение между мембраной 9 и ободом 12. В отсутствие воздействий на мембрану 9 разницы давления между внутренней и наружной частями камеры она является, по существу, плоской.

В соответствии с настоящим изобретением, и как показано на фиг. 2, часть мембраны, окруженная уплотнением, имеет увеличенную площадь поверхности, составляющую от 110% до 140% площади плоской поверхности, окруженной указанным уплотнением. Иными словами, часть мембраны, окруженная крепежным средством, имеет площадь поверхности, которая на 10–40% больше соответствующей площади поверхности плоской мембраны в соответствии с предшествующим уровнем техники, показанным на фиг. 1. Это означает, что часть мембраны 9, окруженная крепежным средством, не может быть плоской. Если формируемое уплотнительной адгезивной лентой 11 уплотнение имеет, по существу, округлую форму, эта часть мембраны 9 может иметь форму купола.

Как и на предшествующем уровне техники, мембрана 9 может быть получена в виде плоской алюминиевой (или из другого подходящего материала) фольги. Например, если обод 12, к которому прикреплена мембрана, имеет округлую форму, можно использовать округлую мембрану 9 большего диаметра, чем обод 12. Таким образом, окружность мембраны 9 имеет большую длину, чем длина окружности окружающего отверстие обода 12. Избыточная длина окружности мембраны может быть равномерно распределена вдоль окружности обода 12. В частности, на окружности мембраны 9 могут быть выполнены небольшие складки для размещения мембраны 9 на ободе 12, имеющем меньшую длину окружности.

Благодаря использованию уплотнительной адгезивной ленты, такой как лак горячего отверждения, в качестве крепежного средства может быть обеспечено непроницаемое для жидкости уплотнение, несмотря на неровности поверхности из-за наличия складок на окружности мембраны 9.

Как описано ниже со ссылкой на фиг. 4a–5d, благодаря большей площади поверхности мембраны по сравнению с капсулой в соответствии с предшествующим уровнем техники мембрана 9 правильно взаимодействует со средством 15 для вскрытия и принимает его форму при установлении в камере 10 давления, превышающего атмосферное давление, при подаче в камеру 10 жидкости для приготовления продукта питания или напитка.

На фиг. 3 представлен подробный вид в перспективе иллюстративного варианта осуществления средства 15 для вскрытия, соответствующего средству для вскрытия, применяемому в капсуле, изображенной на фиг. 1. Верхняя поверхность средства 15 для вскрытия показана на фиг. 2. В соответствии с этим вариантом осуществления средство 15 для вскрытия, выполненное с возможностью вскрытия мембраны 9, состоит из диска с углубленными и выступающими элементами 16. Углубленные и выступающие элементы 16 имеют пирамидальную форму (точнее, слегка усеченную пирамидальную форму). В другом варианте осуществления углубленные и выступающие элементы имеют любую другую геометрическую форму, позволяющую вскрыть мембрану, например, коническую форму. Выступающие элементы 17 меньшего размера также размещены в промежутках 18 между выступающими пирамидальными элементами 16.

Пластина содержит отверстия, предпочтительно сформированные в промежутках 18 между выступающими пирамидальными элементами 16 (например, в верхней части указанных выступающих элементов меньшего размера), через которые продукт, полученный при растворении или экстракции внутри отделения 14, может проходить в чашку потребителя после вскрытия мембраны 9.

При взаимодействии мембраны с верхней поверхностью средства для вскрытия и прижатии к ней мембрана также выполняет фильтрующую функцию для приготовленного напитка.

Мембрана должна правильно взаимодействовать со средством для вскрытия и, в частности, должна быть деформирована и растянута для принятия формы пирамидальных поверхностей (или поверхностей с другими элементами для вскрытия) для обеспечения воспроизводимым путем соответствующих отверстий, например, отверстий или разрывов, равномерно распределенных по поверхности мембраны, а также для обеспечения фильтрующей функции, позволяющей избежать попадания частиц ингредиента в пищевой или питьевой продукт. Для повышения воспроизводимости вскрытия мембраны она может содержать предварительно ослабленные участки. Предварительно ослабленные участки преимущественно могут быть размещены таким образом, чтобы совпадать с выступающими элементами средства для вскрытия при взаимодействии мембраны с указанным средством для вскрытия.

На фиг. 4a, 4b и 4c проиллюстрировано поведение мембраны капсулы в соответствии с предшествующим уровнем техники при приготовлении пищевого или питьевого продукта.

На фиг. 4a представлена нижняя концевая часть капсулы для приготовления продукта питания или напитка перед подачей жидкости внутрь камеры 10. Мембрана 9 прикреплена к формируемому стенками 3 корпуса 2 ободу 12 с помощью уплотнительной адгезивной ленты 11. Поскольку давление между внутренним пространством капсулы (камерой 10) и наружной стороной капсулы уравновешено, к мембране 9 не прилагается никакого усилия, обусловленного разницей давления. В этом состоянии наружная поверхность мембраны 9 (поверхность мембраны снаружи камеры 10) обращена к средству 15 для вскрытия вблизи верхней поверхности указанного средства 15 для вскрытия.

Как показано на фиг. 4b, жидкость, как правило воду и/или водяной пар, вводят под давлением (т.е. под давлением выше атмосферного давления) в камеру 10, сформированную внутри корпуса 2 капсулы. Давление внутри камеры 10 повышается. Давление прилагается к стенкам 3 корпуса и к мембране 10. Более конкретно давление прилагается к части мембраны 9, которая закрывает окруженное ободом 12 отверстие. Разница давления между внутренним пространством капсулы (камерой 10) и наружной стороной капсулы, в частности под мембраной 9, приводит к созданию усилия, распределенного по площади поверхности мембраны, которая закрывает окруженное ободом 12 отверстие. Это усилие толкает мембрану 9 в направлении изнутри вовне за пределы камеры 10. Мембрана 9 взаимодействует со средством 15 для вскрытия. Как показано на фиг. 3b, поскольку мембрана изготовлена из жесткого материала, такого как алюминий, деформация мембраны 9 ограничена. Более конкретно увеличение площади поверхности мембраны, т.е. способности мембраны к удлинению до ее разрыва, ограничено. Таким образом, мембрана принимает форму только верхней части некоторых выступающих элементов средства для вскрытия.

В ходе введения жидкости давление в камере 10 повышается до тех пор, пока не достигнет так называемого давления вскрытия. При повышении давления внутри камеры мембрана прижимается к средству для вскрытия под действием усилия, создаваемого разницей давления между давлением внутри камеры 10 и атмосферным давлением снаружи указанной камеры 10. При достижении давления вскрытия мембрана вскрывается (т.е. прокалывается, разрезается или разрывается), как показано на фиг. 3c, под действием выступающих элементов 16 средства 15 для вскрытия, которые создают эффект механического рычага на мембране, следовательно, механическое напряжение в материале мембраны растет до тех пор, пока в нем не будет достигнута точка механического повреждения и пока он не разорвется или чаще всего разрушится. Такой разрыв материала необязательно должен находиться в плоскости, перпендикулярной общей плоскости мембраны, но также может происходить в любом другом направлении, и необязательно по всей толщине материала при условии, что между внутренней частью капсулы и наружной стороной создается канал, через который продукт может вытекать изнутри капсулы наружу. Полученный пищевой или питьевой продукт протекает через мембрану 9 и средство 15 для вскрытия для доставки через дозирующее отверстие 8.

Однако поскольку принятие мембраной формы выступающего элемента до ее вскрытия ограничено, мембрана может быть вскрыта неправильно: вскрытие может быть неравномерно распределено по поверхности мембраны при вступлении в контакт со средством для вскрытия, мембрана может разорваться до того, как она примет форму средства для вскрытия (таким образом, что давление будет снижаться и напиток будет протекать через отверстие мембраны, имеющее нежелательную форму). Вскрытие мембраны также может различаться для разных капсул. Осуществление фильтрующей функции мембраны 9 вместе со средством для вскрытия может различаться для разных капсул. Частицы ингредиента, содержащегося в отделении 14 (или в камере 10 в целом), могут проходить через мембрану и средство для вскрытия. При приготовлении кофе это может привести к тому, что кофе будет иметь неприятный вкус или текстуру.

Плохая воспроизводимость вскрытия мембраны и ее фильтрующей функции от одной капсулы к другой может приводить к изменению качества или вкуса приготовленного продукта питания или напитка, поскольку давление внутри камеры во время приготовления напитка может изменяться от одной капсулы к другой и поскольку фильтрующая функция мембраны и средства для вскрытия может осуществляться по-разному.

Для сравнения на фиг. 5a, 5b, 5c и 5d проиллюстрировано поведение мембраны капсулы в соответствии с изобретением при приготовлении пищевого или питьевого продукта или напитка.

Более конкретно на фиг. 5a и 5b представлены виды, аналогичные видам на фиг. 4a, двух альтернативных вариантов осуществления капсулы в соответствии с настоящим изобретением, а на фиг. 5c и 5d представлены виды, аналогичные видам на фиг. 4b и 4c, на которых показано поведение мембраны капсулы в соответствии с изобретением (например, в соответствии с вариантами осуществления, показанными на фиг. 5a и 5b), при создании высокого давления внутри камеры капсулы.

На фиг. 5a представлена нижняя концевая часть капсулы для приготовления продукта питания или напитка перед подачей жидкости в камеру 10. Вариант осуществления, изображенный на фиг. 5a, соответствует варианту осуществления, изображенному на фиг. 2. Мембрана 9 имеет окруженную уплотнительной адгезивной лентой 11 часть большего размера по сравнению с плоской поверхностью, окруженной указанной уплотнительной адгезивной лентой (т.е. в данном случае большей, чем отверстие на нижнем конце камеры 10). Мембрана 9 формирует купол над указанным отверстием.

По сравнению с вариантом осуществления, изображенным на фиг. 5a, в варианте осуществления, изображенном на фиг. 5b, мембрана сложена в исходном состоянии (перед приготовлением пищевого или питьевого продукта) таким образом, что она имеет кажущуюся плоскую форму над отверстием в нижнем конце камеры 10. Складки мембраны могут иметь определенную или случайную конфигурацию. Кажущаяся плоская форма мембраны 9 обеспечивает большее доступное для ингредиента пространство внутри камеры 10.

Как показано на фиг. 5c, как и на фиг. 4b, жидкость, такую как вода и/или водяной пар, вводят под давлением (т.е. выше атмосферного давления) в камеру 10, сформированную внутри корпуса 2 капсулы. Давление внутри камеры 10 повышается. Давление прилагается к стенкам 3 корпуса и к мембране 10. Разница давления между внутренним пространством капсулы (камерой 10) и наружной стороной капсулы, в частности под мембраной 9, приводит к созданию усилия, распределенного по поверхности мембраны, которая покрывает окруженное ободом 12 отверстие. Это усилие толкает мембрану 9 в направлении изнутри вовне за пределы камеры 10. Таким образом, мембрана 9 взаимодействует со средством 15 для вскрытия.

Благодаря конфигурации мембраны в капсуле в соответствии с настоящим изобретением обеспечивается дополнительная поверхность для принятия мембраной формы выступающих элементов 17 средства для вскрытия (или в целом для принятия мембраной формы средства для вскрытия). По сравнению с мембраной капсулы из предшествующего уровня техники мембрана 9 капсулы в соответствии с настоящим изобретением может глубже входить в промежутки 18 между пирамидальными выступающими элементами 16. Она покрывает большую часть обращенной к мембране поверхности средства для вскрытия. Например, мембрана 9 может иметь размеры, позволяющие обеспечить покрытие более 60%, а предпочтительно более 70% этой поверхности до вскрытия указанной мембраны.

В случае капсулы в соответствии с настоящим изобретением принятие мембраной формы средства для вскрытия является более равномерным по всей поверхности мембраны (или, точнее, по всей поверхности обращенной к средству для вскрытия части мембраны).

Как показано на фиг. 5d, в ходе введения жидкости давление в камере 10 повышается до тех пор, пока не достигнет давления вскрытия. Мембрана прижимается к средству для вскрытия под действием усилия, создаваемого разницей давления между давлением внутри камеры 10 и атмосферным давлением снаружи указанной камеры 10. При достижении давления вскрытия мембрана вскрывается (т.е. прокалывается, разрезается или разрывается), как показано на фиг. 5c, благодаря заостренной конструкции выступающих элементов 16 средства 15 для вскрытия. Полученный пищевой или питьевой продукт протекает через мембрану 9 и средство 15 для вскрытия и надлежащим образом фильтруется с помощью этих средств, что позволяет избежать попадания слишком большого количества частиц ингредиента в продукт, выпускаемый через дозирующее отверстие 8.

Благодаря лучшему принятию мембраной формы средства для вскрытия могут быть обеспечены соответствующие отверстия по всей поверхности мембраны, находящейся в контакте со средством для вскрытия. В представленном иллюстративном варианте осуществления после вскрытия мембраны отверстия в ней присутствуют равномерно распределенные отверстия, формируемые верхней частью каждого пирамидального элемента для вскрытия. Кроме того, это позволяет обеспечить постоянное и, следовательно, более прогнозируемое давление внутри камеры 10, когда для приготовления продукта питания или напитка используют одну капсулу за другой. Эффективное осуществление фильтрующей функции обеспечивается взаимодействием между мембраной и средством для вскрытия. Наконец, обеспечивается постоянное качество и вкус продукта.

Следует понимать, что специалистам в данной области будут очевидны различные изменения и модификации предпочтительных на данный момент вариантов осуществления, описанных в настоящем документе. Такие изменения и модификации можно осуществлять без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения и без преуменьшения присущих ему преимуществ. Следовательно, предполагается, что прилагаемая формула изобретения охватывает такие изменения и модификации.

Изобретение относится к области капсул для продукта питания или напитка, имеющих полый корпус, который содержит ингредиент для приготовления продукта питания или напитка. Капсула (1) для приготовления продукта питания или напитка содержит полый корпус (2), выполненный с возможностью прокалывания для подачи жидкости внутрь капсулы (1), камеру (10), сформированную внутри корпуса (2) и содержащую ингредиент, мембрану (9), покрывающую образованное в нижнем конце камеры (10) отверстие. Край мембраны прикреплен к окружающему отверстие ободу (12) с помощью крепежного средства, которое формирует уплотнение между корпусом (2) и мембраной (9), а также средство для вскрытия, расположенное снаружи камеры (10) вблизи мембраны (9) и выполненное с возможностью вскрытия мембраны при ее прижатии к указанному средству для вскрытия под действием давления вскрытия. Часть мембраны (9), которая окружена уплотнением, имеет увеличенную площадь поверхности, составляющую от 110% до 140% площади плоской поверхности, окруженной указанным уплотнением. Технический результат заключается в обеспечении дополнительной площади поверхности для взаимодействия мембраны со средством для вскрытия без ее растяжения или по меньшей мере без ее существенного растяжения. 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Капсула (1) для приготовления продукта питания или напитка, содержащая:

- полый корпус (2), который является непроницаемым для жидкостей и воздуха и выполнен с возможностью прокалывания для подачи жидкости внутрь капсулы,

- камеру (10), сформированную внутри корпуса (2) и содержащую ингредиент для приготовления продукта питания или напитка путем растворения ингредиента в жидкости под давлением или экстракции жидкостью под давлением,

- мембрану (9), прикрепленную к корпусу (2) для поддержания давления в камере (10), причем по меньшей мере часть указанной мембраны (9) покрывает сформированное в нижнем конце камеры (10) отверстие, причем отверстие окружено ободом (12), к которому прикреплен край мембраны (9) с помощью крепежного средства, которое формирует уплотнение между корпусом (2) и мембраной (9), и

- средство (15) для вскрытия, расположенное снаружи камеры (10) вблизи мембраны (9), причем средство (15) для вскрытия выполнено с возможностью вскрытия мембраны (9) при прижатии указанной мембраны (9) к указанному средству (15) для вскрытия под действием давления вскрытия,

отличающаяся тем, что часть мембраны (9), которая окружена уплотнением, имеет увеличенную площадь поверхности, составляющую от 110% до 140% площади плоской поверхности, окруженной указанным уплотнением.

2. Капсула по п. 1, в которой сформированное в нижнем конце камеры (10) отверстие имеет площадь около 600 мм², тогда как часть мембраны (9), покрывающая это отверстие, имеет увеличенную площадь поверхности более 660 мм² и предпочтительно более 750 мм².

3. Капсула по п. 1 или 2, в которой крепежное средство предусматривает уплотнительную адгезивную ленту.

4. Капсула по любому из пп. 1–3, в которой мембрана (9) сформирована из плоского листа, имеющего окружность, длина которой превышает длину окружности окружающего отверстие обода (12), причем длина окружности мембраны (9) избыточна по сравнению с длиной окружности обода (12) отверстия и равномерно распределена вдоль указанной окружности обода (12) отверстия.

5. Капсула по любому из пп. 1–4, в которой образованное в нижнем конце камеры (10) отверстие имеет по существу округлую форму, а мембрана (9) формирует купол над сформированным в нижнем конце камеры (10) отверстием при создании в камере (10) давления, превышающего давление снаружи камеры (10).

6. Капсула по любому из пп. 1–5, в которой часть мембраны (9), которая покрывает сформированное в нижнем конце камеры (10) отверстие, содержит складки, благодаря чему она является по существу плоской при уравновешивании давления с каждой стороны мембраны (9), причем мембрана (9) может быть по меньшей мере частично развернута под действием созданного в камере (10) давления.

7. Капсула по любому из пп. 1–6, в которой средство (15) для вскрытия содержит пластину, имеющую обращенную к мембране (9) верхнюю поверхность, причем верхняя поверхность формирует или несет заостренные выступающие элементы (16).

8. Капсула по п. 7, в которой выступающие элементы (16) представляют собой пирамиды или усеченные пирамиды.

9. Капсула по п. 7 или 8, в которой часть мембраны (9), которая покрывает сформированное в нижнем конце камеры (10) отверстие, имеет площадь поверхности более 60% увеличенной площади поверхности пластины.

10. Капсула по любому из пп. 1–9, в которой мембрана (9) изготовлена из алюминия или имеет слоистую структуру и содержит алюминиевую фольгу и полимерный слой.

11. Капсула по любому из пп. 1–9, в которой мембрана (9) изготовлена из пластмассы с металлическим покрытием.

12. Капсула по любому из пп. 1–11, в которой мембрана содержит предварительно ослабленные участки.

13. Капсула по любому из пп. 1–12, в которой материал, из которого изготовлена камера (10), представляет собой по меньшей мере одно из алюминия, алюминиево-пластмассового композита, алюминиево-пластмассово-картонного композита и пластмассы в однослойной или многослойной форме.

14. Капсула по любому из пп. 1–13, в которой содержащийся в камере (10) ингредиент предусматривает молотый обжаренный кофе для экстракции водяным паром и/или горячей жидкой водой либо растворимый ингредиент или смесь растворимых ингредиентов для приготовления напитка, такого как быстрорастворимый кофе, горячий шоколад, или супа или другого дегидратированного пригодного для употребления в пищу продукта, подлежащего растворению в горячей или холодной воде или молоке.