КАПСУЛА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПРОДУКТА ПИТАНИЯ ИЛИ НАПИТКА, ИМЕЮЩАЯ МЕМБРАНУ, ВЫПОЛНЕННУЮ С ВОЗМОЖНОСТЬЮ СМЕЩЕНИЯ, ДЛЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СО СРЕДСТВОМ ДЛЯ ВСКРЫТИЯ Российский патент 2023 года по МПК B65D85/804 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее 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 и впускную стенку, которая непроницаема для жидкостей и воздуха и прикреплена к корпусу (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, разрезается или 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 она не будет вскрыта.

В таких капсулах необходимо найти компромисс в отношении мембраны. С одной стороны, она должна быть достаточно жесткой, чтобы давление внутри камеры можно было поднимать до требуемого уровня, но, с другой стороны, мембрана должна быть растянута для надлежащего взаимодействия со средством для вскрытия.

Таким образом, хотя существующая конструкция обеспечивает хорошие результаты, ее можно оптимизировать, поскольку существующий способ не обеспечивает идеально равномерного и воспроизводимого вскрытия разных капсул.

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 и впускную стенку, которая является непроницаемой для жидкостей и газов и которая прикреплена к корпусу и выполнена с возможностью прокалывания для подачи жидкости внутрь капсулы,

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

- мембрану, расположенную на нижнем конце камеры, для поддержания внутреннего давления в камере,

- 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. Мембрана прикреплена к корпусу капсулы с помощью адгезивного уплотнения, которое при установлении внутри камеры давления высвобождения, которое меньше давления вскрытия, и его приложении к по меньшей мере части поверхности мембраны выполнено с возможностью обеспечения смещения мембраны относительно корпуса и взаимодействия со средством для вскрытия с сохранением при этом крепления между корпусом и мембраной.

Таким образом, в капсуле в соответствии с настоящим изобретением допускается небольшое перемещение мембраны по отношению к корпусу капсулы при приложении к мембране достаточного усилия под действием давления внутри камеры. По сравнению с предшествующим уровнем техники мембрана не только деформируется, взаимодействуя со средством для вскрытия, но также смещается относительно указанного средства для вскрытия.

Такое смещение возможно благодаря конфигурации адгезивного уплотнения, расположенного между мембраной и корпусом, как правило, между краевым участком мембраны и ободом, образованным вокруг отверстия в нижней части камеры капсулы. Адгезивное уплотнение крепит мембрану к корпусу капсулы и обеспечивает непроницаемое для жидкости уплотнение между мембраной и корпусом. Адгезия, обеспечиваемая адгезивным уплотнительным валиком, достаточна для надежного закрепления мембраны на корпусе капсулы, когда давление внутри и снаружи мембраны, по существу, сбалансировано (в течение срока годности давление внутри капсулы может быть немного выше атмосферного давления). Однако при достижении внутри камеры достаточного давления, которое называют давлением высвобождения, адгезионные свойства адгезивного уплотнения не позволяют выдерживать усилие, приложенное к мембране, из-за разницы давлений внутри и снаружи камеры. Это приводит к смещению мембраны, но прикрепление между мембраной и корпусом капсулы поддерживается таким образом, что камера остается закрытой до тех пор, пока она не будет вскрыта с помощью средства для вскрытия при достижении давления вскрытия, которое превышает давление высвобождения. Такое смещение обеспечивает правильное взаимодействие мембраны со средством для вскрытия перед разрывом мембраны, благодаря чему вскрытие является более предсказуемым и воспроизводимым. Поддержание герметизации, несмотря на смещение мембраны, позволяет избежать вскрытия камеры до достижения давления вскрытия.

Конфигурация адгезивного уплотнения для обеспечения смещения мембраны под действием давления высвобождения может, в частности, быть основана на по меньшей мере следующих параметрах: композиции адгезивного уплотнения, площади контакта адгезивного уплотнения между мембраной и корпусом капсулы, площади части мембраны, к которой прилагается давление при установлении определенного давления в камере.

Адгезивное уплотнение предпочтительно представляет собой лак горячего отверждения. Лак для уплотнения может состоять из полимерного материала или полимерных материалов. Например, полимерный (-ые) материал (-ы) включает (-ют) по меньшей мере один из следующих материалов: полипропилен (ПП), полистирол (ПС), полиэтилентерефталат (ПЭТ) и винил (ПВХ).

Адгезивное уплотнение может иметь сопротивление разрыву в диапазоне от 4 Н/15 мм до 12 Н/15 мм (измеренное в соответствии со стандартом ISO 1924/1).

Давление высвобождения может быть установлено в диапазоне от 1 до 12 бар, например приблизительно 5 бар. Давление вскрытия может превышать давление высвобождения на величину от 0,5 до 10 бар.

Уплотнительный адгезивный материал может быть выбран из известных материалов, используемых в пищевой промышленности. Требуемое давление высвобождения и давление вскрытия могут быть определены на основании приготавливаемого напитка или пищевого продукта. Для экстрагирования вещества и приготовления напитка хорошего качества важно достичь этого давления. Давление вскрытия главным образом зависит от характеристик мембраны и средства для вскрытия. Давление высвобождения зависит от конфигурации уплотнения, в том числе от материала, из которого оно изготовлено, его формы (формы и размеров, и т. д.), а также от площади поверхности мембраны, к которой прилагается внутреннее давление камеры для создания усилия, которое выталкивает указанную мембрану наружу камеры.

Материал, из которого изготавливают мембрану, может иметь модуль Юнга более 10 ГПа, предпочтительно более 30 ГПа. Мембрана может быть, например, изготовлена из алюминия.

Модуль Юнга алюминия составляет около 69 ГПа. Высокий модуль Юнга мембраны обеспечивает возможность повышения давления в камере. Однако он ограничивает способность мембраны к деформации до ее разрыва. В настоящем изобретении возможно использование очень жестких (с нулевой эластичностью) мембран, и в то же время можно надежно получить правильное взаимодействие мембраны со средством для вскрытия.

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.

Материал, из которого сформирована камера, может включать по меньшей мере одно из: алюминия, алюминиево-пластмассового композита, алюминиево-пластмассово-картонного композита, ламинированного картона 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;

на фиг. 2 представлен схематический вид в перспективе пирамидальной пластины, представляющей собой средство для вскрытия, которое может быть использовано в капсуле в соответствии с изобретением;

на фиг. 3a–3c представлены схематические частичные виды в поперечном сечении капсулы, которые иллюстрируют поведение мембраны капсулы в соответствии с предшествующим уровнем техники;

на фиг. 4a–4c на видах, аналогичных видам на фиг. 3a–3c, представлено поведение мембраны капсулы в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

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, предпочтительно изготовленную из алюминия. 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 уплотнительного адгезивного материала 11. Уплотнительный адгезивный материал 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. Уплотнительный адгезивный материал 11 расположен между указанным ободом 12 и окружностью мембраны 9.

Капсула 1 согласно представленному иллюстративному варианту осуществления дополнительно содержит 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 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.

Однако мембрана должна быть достаточно жесткой, чтобы давление внутри камеры можно было повысить до требуемого уровня. Поэтому обычно используют алюминий, который также совместим с пищевыми продуктами. В то же время 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 предполагаемых отверстий, например, прорезей или разрывов, равномерно распределенных по поверхности мембраны.

На фиг. 3a, 3b и 3c проиллюстрировано поведение мембраны капсулы в соответствии с предшествующим уровнем техники при приготовлении пищевого или питьевого продукта.

На фиг. 3a 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 адгезивного уплотнения 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. 3b, 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 растяжению 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, благодаря заостренной конструкции выступающих элементов 16 средства 15 для вскрытия. 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. Это может привести 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. Фильтрующая функция алюминиевой мембраны важна для обеспечения высокого качества напитка, поскольку она должна обеспечивать удержание нерастворимых продуктов, таких как молотый обжаренный кофе, внутри капсулы, при этом через нее должен проходить поток напитка. В частности, алюминиевая мембрана должна надлежащим образом закрывать каналы, образованные в пирамидах средства для вскрытия, которые в противном случае могут пропускать нежелательные твердые частицы.

Для сравнения на фиг. 4a, 4b, и 4c проиллюстрировано поведение мембраны капсулы в соответствии с изобретением при приготовлении пищевого или питьевого продукта.

Фиг. 4a, на которой представлена нижняя концевая часть капсулы для приготовления продукта питания или напитка перед подачей жидкости внутрь камеры 10, идентична фиг. 3a. Это первоначальное состояние одинаково для обычной капсулы предшествующего уровня техники и капсулы в соответствии с настоящим изобретением.

В соответствии с настоящим изобретением адгезивное уплотнение 11, используемое для прикрепления мембраны 9 к корпусу 2 капсулы и обеспечения герметизации между ними, имеет следующие свойства. Когда внутри камеры 10 устанавливается заданное давление высвобождения, благодаря адгезивному уплотнению 11 мембрана может смещаться относительно корпуса и взаимодействовать со средством для вскрытия с сохранением герметизации между корпусом и мембраной, как показано на фиг. 4b. Другими словами, мембрана остается неподвижно прикрепленной к ободу 12 до момента достижения давления высвобождения внутри камеры 10. При достижении такого давления высвобождения адгезивное уплотнение не может сдерживать усилие, прилагаемое к поверхности мембраны 9, которая закрывает окруженное ободом 12 отверстие, и вызванное разницей давлений между внутренней и внешней частями камеры. Таким образом, мембрана смещается относительно корпуса и взаимодействует со средством 15 для вскрытия. В состоянии, представленном на фиг. 4b, внутри камеры 10 достигнуто давление высвобождения. Поскольку фиксация, обеспечиваемая адгезивным уплотнением, недостаточна для того, чтобы выдержать усилие, прилагаемое давлением внутри камеры 10 (при условии, что давление снаружи капсулы представляет собой атмосферное давление), периферия мембраны, прикрепленная к ободу 12, скользит по указанному ободу 12. Такое скользящее перемещение может быть обеспечено в зависимости от требуемого давления высвобождения с помощью адгезивного уплотнения, имеющего сопротивление разрыву в диапазоне от 4 Н/15 мм до 12 Н/15 мм (измеренное в соответствии со стандартом ISO 1924/1).

Таким образом, когда внутри камеры 10 устанавливается давление, превышающее давление высвобождения, только самая внутренняя в радиальном направлении часть обода 12 остается закрытой мембраной и прикрепленной к периферии мембраны. Однако мембрана 9 по-прежнему остается прикрепленной к корпусу 2 (т. е. в представленном варианте осуществления мембрана 9 прикреплена к ободу 12).

Несмотря на высокую жесткость материала, из которого сформирована мембрана 9, обеспечивается дополнительная поверхность для принятия мембраной формы выступающих элементов 17 средства для вскрытия (или, вообще говоря, 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. Принятие мембраной формы средства для вскрытия происходит более равномерно по всей поверхности мембраны.

Как показано на фиг. 4c, в ходе введения жидкости давление в камере 10 повышается до тех пор, пока не достигнет давления вскрытия. Таким образом, адгезивное уплотнение выполнено таким образом, чтобы давление вскрытия превышало давление высвобождения.

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. 4c, благодаря заостренной конструкции выступающих элементов 16 средства 15 для вскрытия, которое создает 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 не 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.

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 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. Наконец, обеспечивается постоянное качество и вкус продукта.

Важным аспектом настоящего изобретения является конфигурация адгезивного уплотнения. Эта конфигурация включает адгезионные и механические свойства (прочность на отслаивание, прочность на сдвиг) материала, используемого для изготовления уплотнения, а также его форму (толщину, поверхность и в более широком смысле его размеры и т. д.).

Конфигурация адгезивного уплотнения и площадь поверхности мембраны, к которой прилагается давление изнутри камеры капсулы, определяют давление высвобождения.

Давление вскрытия зависит от приготавливаемого с помощью данной капсулы напитка или пищевого продукта. Типовое давление, требуемое для приготовления кофе, составляет приблизительно 6–15 бар. Адгезивное уплотнение может быть выполнено с возможностью обеспечения давления высвобождения, которое составляет от 1 до 10 бар при давлении вскрытия. Например, если давление высвобождения составляет 6 бар или более, например 13 бар, может быть выбрано давление стравливания, равное 5 бар.

Адгезивное уплотнение может, например, иметь конфигурацию, в которой покрытое мембраной отверстие на нижнем конце камеры имеет площадь поверхности 600 мм². Адгезивное уплотнение изготовлено из лака горячего отверждения. Уплотненную область формируют на плоском ободе, который непосредственно окружает указанное отверстие. Таким образом, уплотненная область имеет плоскую кольцевую форму и ширину приблизительно 3,5 мм. Например, толщина адгезивного уплотнения может составлять от 5 до 20 микрометров.

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) и впускную стенку (4), которую прокалывают для подачи жидкости в капсулу, камеру (10), образованную внутри корпуса, содержащую ингредиент, мембрану (9), расположенную на нижнем конце камеры, и средство (15) для вскрытия, расположенное за пределами камеры (10) вблизи мембраны (9). 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. Мембрана прикреплена к корпусу (2) капсулы с помощью адгезивного уплотнения (11), которое обеспечивает герметизацию между корпусом (2) и мембраной (9). Когда внутри камеры (10) устанавливается давление высвобождения, благодаря адгезивному уплотнительному валику (11) мембрана (9) может смещаться относительно корпуса (2) и взаимодействовать со средством (15) для вскрытия, с сохранением крепления между мембраной и корпусом (2) капсулы. Технический результат заключается в обеспечении возможности более предсказуемого и воспроизводимого вскрытия капсулы, благодаря тому, что мембрана не только деформируется, взаимодействуя со средством для вскрытия, но также смещается относительно указанного средства для вскрытия. 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

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

- полый корпус (2) и впускную стенку, которая является непроницаемой для жидкостей и газов и которая прикреплена к корпусу (2) и выполнена с возможностью прокалывания для подачи жидкости внутрь капсулы (1),

- 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 приготовления,

- мембрану (9), расположенную на нижнем конце камеры (10), для поддержания внутреннего давления в камере (10),

- 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 мембрана (9) прикреплена к корпусу (2) капсулы с помощью адгезивного уплотнения, которое при установлении внутри камеры (10) давления высвобождения, которое меньше давления вскрытия, и его приложении к по меньшей мере части поверхности мембраны (9) выполнено с возможностью обеспечения смещения мембраны (9) относительно корпуса (2) и взаимодействия со средством (15) для вскрытия с сохранением при этом крепления между корпусом (2) и мембраной (9).

2. Капсула по п. 1, в которой конфигурация адгезивного уплотнения, позволяющая мембране (9) смещаться под действием давления высвобождения, основана на, по меньшей мере, следующих параметрах: композиции адгезивного уплотнения, площади контакта адгезивного уплотнения между мембраной (9) и корпусом (2) капсулы, площади части мембраны (9), к которой прилагается давление при достижении определенного давления в камере (10).

3. Капсула по п. 1 или 2, в которой адгезивное уплотнение представляет собой лак горячего отверждения.

4. Капсула по п. 3, в которой лак горячего отверждения состоит из полимерного материала или полимерных материалов.

5. Капсула по п. 4, в которой полимерный материал или материалы включает(ют) по меньшей мере один из следующих материалов: полипропилен (ПП), полистирол (ПС), полиэтилентерефталат (ПЭТ) и винил (ПВХ).

6. Капсула по любому из пп. 1-5, в которой адгезивное уплотнение имеет сопротивление разрыву в диапазоне от 4 до 12 Н/15 мм при его измерении в соответствии со стандартом ISO 1924/1.

7. Капсула по любому из пп. 1-6, в которой давление высвобождения устанавливают в диапазоне от 1 до 12 бар, например около 5 бар.

8. Капсула по п. 7, в которой давление вскрытия превышает давление высвобождения на величину от 0,5 до 10 бар.

9. Капсула по любому из пп. 1-8, в которой материал, из которого изготовлена мембрана (9), имеет модуль Юнга выше 10 ГПа, предпочтительно выше 30 ГПа.

10. Капсула по любому из пп. 1-9, в которой мембрана (9) изготовлена из алюминия.

11. Капсула по любому из пп. 1-10, 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).

12. Капсула по п. 11, в которой выступающие элементы (16) представляют собой пирамиды или усеченные пирамиды.

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

14. Капсула по любому из предшествующих пунктов, в которой содержащийся в камере (10) ингредиент включает 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 в молоке.