Машина для приготовления напитков

Машина для приготовления напитков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к машине для приготовления напитков, в частности, для ее использования совместно с запечатанными картриджами, которые выполняют из фактически воздухонепроницаемых и водонепроницаемых материалов и которые содержат один или более ингредиентов для приготовления напитка.

Ранее предлагалось запечатывать ингредиенты для приготовления напитков в отдельные воздухонепроницаемые упаковки для их использования в машинах для приготовления напитков. Например, известны картриджи или капсулы, содержащие уплотненный молотый кофе, которые предназначены для их использования в некоторых машинах для приготовления кофе, обычно называемых «экспресс» машинами. При приготовлении кофе с использованием таких машин картридж с кофе устанавливают в заварочную камеру и через картридж пропускают горячую воду под относительно высоким давлением, извлекая таким образом из молотого кофе ароматические составляющие, чтобы приготовить кофейный напиток. Обычно такие машины действуют под давлением, составляющим более 6х10⁵ Па. Машины описанного типа считают относительно дорогостоящими, поскольку их компоненты, такие как водяные насосы и уплотнения, должны выдерживать высокие давления.

В публикации WО01/58786 международной заявки описан картридж для приготовления напитков, который действует под давлением, обычно находящимся в диапазоне примерно от 0,7 до 2,0×10⁵ Па. Однако картридж сконструирован для использования в машине для приготовления напитков, предназначенной для коммерческого или промышленного рынка, и является относительно дорогостоящим. Следовательно, остается потребность в картридже для приготовления напитка так, чтобы картриджи и машина для приготовления напитков были приемлемы, в частности, для рынка, предназначенного для бытового потребления, по их стоимости, эксплуатационным качествам и надежности. Также имеется необходимость в машине для приготовления напитков, предназначенной для таких картриджей, которую легко эксплуатировать и которая надежна в работе.

Соответственно, согласно настоящему изобретению создана система низкого давления для приготовления напитков, предназначенная для автоматического приготовления ряда напитков из ряда картриджей для получения напитков, при этом система содержит:

машину для приготовления напитков;

картриджи для напитков, при этом каждый картридж содержит один или более ингредиентов, связанных с особым типом напитка, причем система для приготовления напитков содержит

а. средство для размещения одного из картриджей для напитка в машине для приготовления напитков и средство подачи, при использовании, к картриджу водной среды под давлением, составляющим менее 2 бар, для получения напитка из одного или более находящихся в нем ингредиентов;

b. считывающее устройство в машине для приготовления напитков, предназначенное для автоматической интерпретации кода, записанного на картридже для приготовления напитка;

с. средство обработки для создания определенного варочного цикла на основе кода;

d. средство для автоматического регулирования температуры водной среды на основе кода перед подачей водной среды к картриджу для напитка;

е. аэрирующее средство, по меньшей мере, в некоторых из картриджей для напитков, по выбору, в зависимости от типа напитка, обеспечивающее пенообразование напитка;

f. интерфейс пользователя для запуска рабочего цикла;

при этом система для приготовления напитков может создавать разные напитки, включая, по меньшей мере, но не ограничиваясь этим, отфильтрованный кофе, капучино, чай, шоколад и вспененное молоко, причем работа интерфейса пользователя происходит независимо от подаваемого типа напитка.

Предпочтительно, чтобы машину для приготовления напитков, выполненную согласно настоящему изобретению, было легко эксплуатировать. В частности, предпочтительно, чтобы потребитель использовал один и тот же способ работы независимо от подаваемого типа напитка.

Будет понятно, что термин «картридж», который здесь использован, означает любую упаковку, контейнер, пакет-саше или емкость, которые содержат один или более ингредиентов, как описано. Картридж может быть жестким, полужестким или гибким.

Картридж, предназначенный для использования в предложенной системе, может содержать один или более ингредиентов, пригодных для образования продукта в виде напитка. Продукт может представлять собой, например, кофе, чай, шоколад или напиток на основе молока. Ингредиенты для напитков могут быть порошкообразными, молотыми, листовыми или жидкими. Ингредиенты могут быть нерастворимыми или растворимыми. Их примеры могут включать в себя обжаренный и молотый кофе, листовой чай, твердые частицы порошкообразного какао и суп, жидкие напитки на основе молока и концентрированные фруктовые соки.

Предпочтительно, чтобы напитки включали в себя кофе, чай, шоколад, молоко, суп и фруктовые соки.

Предпочтительно, чтобы машина для приготовления напитков дополнительно содержала средство для очистки картриджа после разлива напитка.

Система также может быть использована с одним или более картриджами, содержащими один или более ингредиентов, не предназначенных для напитков, например, для приготовления продуктов, не являющихся напитками, таких как соусы и десерты.

Считывающее устройство может представлять собой оптическое устройство для считывания штрих-кода.

Система может представлять собой бытовую систему низкого давления для приготовления напитков.

Согласно настоящему изобретению также создан способ приготовления, по меньшей мере, одного из напитков, при котором

а. вставляют, по меньшей мере, один картридж для напитка, содержащий один или более ингредиентов напитка, в машину низкого давления для приготовления напитков;

b. приводят в действие интерфейс пользователя в машине для приготовления напитков, чтобы запустить рабочий цикл;

с. приводят в действие считывающее устройство для распознавания кода, записанного на картридже для напитка;

d. выполняют определенный варочный цикл на основе кода;

е. пропускают водную среду через картридж, чтобы получить напиток, при этом температуру, предварительное увлажнение, объем, расход и воздушную очистку водной среды задают на основе кода;

f. образуют пену, по меньшей мере, для некоторых напитков;

при этом способ может обеспечить получение напитков, используя один или более картриджей, включающих в себя, по меньшей мере, но не ограничиваясь этим, отфильтрованный кофе, капучино, чай, шоколад и вспененное молоко, причем работа интерфейса пользователя происходит независимо от типа подаваемого напитка.

Согласно настоящему изобретению также создан способ приготовления напитка, при котором

а. вставляют первый картридж для напитка, содержащий один или более ингредиентов напитка, в машину для приготовления напитков;

b. приводят в действие машину для приготовления напитков, чтобы пропустить водную среду через первый картридж под давлением менее 2 бар для подачи в емкость первой части напитка;

c. сохраняют в памяти машины для приготовления напитков информацию о типе первого картриджа для напитка;

d. вставляют второй картридж для напитка, содержащий один или более ингредиентов напитка, в машину для приготовления напитка;

е. приводят в действие машину для приготовления напитков, чтобы пропустить водную среду через второй картридж под давлением менее 2 бар для подачи в емкость второй части напитка;

при этом один или более рабочих параметров машины для приготовления напитков в течение подачи из второго картриджа для напитка задают с учетом хранящейся в памяти информации, касающейся типа первого картриджа для напитка.

Как вариант, способ дополнительно содержит использование добавочных картриджей, чтобы подать три или более части напитка.

Предпочтительно, чтобы один или более рабочих параметров включали в себя:

I. температуру водной среды, пропускаемой через картридж для напитка;

II. расход водной среды;

III наличие или отсутствие стадии предварительного увлажнения;

IV. наличие или отсутствие стадии воздушной очистки;

V. давление водной среды;

VI. и/или полный объем подаваемой водной среды.

В последующем описании термин «верхний» и «нижний» и их эквиваленты будут использованы для описания относительного расположения деталей согласно изобретению. Термины «верхний» и «нижний» и их эквиваленты следует понимать как относящиеся к картриджу (или к другим компонентам) при его нормальной ориентации для вставки в машину для приготовления напитков и последующей подачи, как, например, показано на фиг. 4. В частности, «верхний» и «нижний» соответственно относятся к относительным положениям ближе или далее от верхней поверхности 11 картриджа. Кроме того, для описания относительного расположения деталей согласно изобретению будут использованы термины «внутренний» и «наружный» и их эквиваленты. Термины «внутренний» и «наружный» и их эквиваленты следует понимать как относящиеся к относительным положениям в картридже (или других компонентах), соответственно находящимся ближе или далее от центральной или главной оси Х картриджа 1 (или другого компонента).

Варианты осуществления конструкции согласно настоящему изобретению далее будут описаны лишь посредством примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 - вид в поперечном сечении наружного элемента первого и второго вариантов осуществления картриджа для использования совместно с настоящим изобретением;

фиг. 2 - вид в поперечном сечении фрагмента наружного элемента согласно фиг. 1, демонстрирующий направленное внутрь цилиндрическое удлинение;

фиг. 3 - вид в поперечном сечении фрагмента наружного элемента согласно фиг. 1, демонстрирующий прорезь;

фиг. 4 - вид в перспективе сверху наружного элемента согласно фиг. 1;

фиг. 5 - вид в перспективе сверху наружного элемента согласно фиг. 1 в перевернутой ориентации;

фиг. 6 - вид в плане сверху наружного элемента согласно фиг. 1;

фиг. 7 - вид в поперечном сечении внутреннего элемента согласно первому варианту осуществления картриджа;

фиг. 8 - вид в перспективе сверху внутреннего элемента согласно фиг. 7;

фиг. 9 - вид в перспективе сверху внутреннего элемента согласно фиг. 7 в перевернутой ориентации;

фиг. 10 - вид в плане сверху внутреннего элемента согласно фиг. 7;

фиг. 11 - вид в поперечном сечении первого варианта осуществления картриджа в собранном состоянии;

фиг. 12 - вид в поперечном сечении внутреннего элемента второго варианта осуществления картриджа;

фиг. 13 - вид в поперечном сечении фрагмента внутреннего элемента согласно фиг. 12, демонстрирующий отверстие;

фиг. 14 - вид в перспективе сверху внутреннего элемента согласно фиг. 12;

фиг. 15 - вид в перспективе сверху внутреннего элемента согласно фиг. 12 в перевернутой ориентации;

фиг. 16 - другой вид в поперечном сечении внутреннего элемента согласно фиг. 12;

фиг. 17 - вид в поперечном сечении еще одного фрагмента внутреннего элемента согласно фиг. 12, демонстрирующий отверстие для входа воздуха;

фиг. 18 - вид в поперечном сечении второго варианта осуществления картриджа в собранном состоянии;

фиг. 19 - вид в поперечном сечении наружного элемента третьего и четвертого вариантов осуществления картриджа для использования совместно с настоящим изобретением;

фиг. 20 - вид в поперечном сечении фрагмента наружного элемента согласно фиг. 19, демонстрирующий направленное внутрь цилиндрическое удлинение;

фиг. 21 - вид в плане сверху наружного элемента согласно фиг. 19;

фиг. 22 - вид в перспективе сверху наружного элемента согласно фиг. 19;

фиг. 23 - вид в перспективе сверху наружного элемента согласно фиг. 19 в перевернутой ориентации;

фиг. 24 - вид в поперечном сечении внутреннего элемента третьего варианта осуществления картриджа;

фиг. 25 - вид сверху в плане внутреннего элемента согласно фиг. 24;

фиг. 26 - вид в поперечном сечении фрагмента внутреннего элемента согласно фиг. 24, показывающий последовательно проходящий верхний обод;

фиг. 27 - вид в перспективе сверху внутреннего элемента согласно фиг. 24;

фиг. 28 - вид в перспективе сверху внутреннего элемента согласно фиг. 24 в перевернутой ориентации;

фиг. 29 - вид в поперечном сечении третьего варианта осуществления картриджа в собранном состоянии;

фиг. 30 - вид в поперечном сечении внутреннего элемента четвертого варианта осуществления картриджа;

фиг. 31 - вид в плане сверху внутреннего элемента согласно фиг. 30;

фиг. 32 - вид в перспективе сверху внутреннего элемента согласно фиг. 30;

фиг. 33 - вид в перспективе сверху внутреннего элемента согласно фиг. 30 в перевернутой ориентации;

фиг. 34 - вид в поперечном сечении четвертого варианта осуществления картриджа в собранном состоянии;

фиг. 35 - вид спереди в перспективе машины для приготовления напитков, выполненной согласно настоящему изобретению;

фиг. 36 - вид спереди в перспективе машины согласно фиг. 35 с головкой для картриджа в открытом положении;

фиг. 37 - вид сзади в перспективе машины согласно фиг. 35, при этом некоторые части для ясности фигуры не показаны;

фиг. 38 - другой вид сзади в перспективе машины согласно фиг. 35, при этом некоторые части для ясности фигуры не показаны;

фиг. 39 - вид в перспективе головки для картриджа машины согласно фиг. 35, при этом некоторые части для ясности фигуры не показаны;

фиг. 40 - еще один вид в перспективе головки для картриджа машины согласно фиг. 35, при этом некоторые части для ясности фигуры не показаны;

фиг. 41 - вид в поперечном сечении головки для картриджа в закрытом положении;

фиг. 42 - вид в поперечном сечении головки для картриджа в открытом положении;

фиг. 43 - схема машины согласно фиг. 35;

фиг. 44а и 44b представлены схемы первого и второго средств распознавания кода для машины согласно фиг. 35;

фиг. 45 - вид в плане картриджа для напитка согласно изобретению, содержащего штрих-код;

фиг. 46а - график зависимости концентрации от времени рабочего цикла;

фиг. 46b - график зависимости пенообразования от времени рабочего цикла;

фиг. 46с - зависимость температуры от времени рабочего цикла.

Как показано на фиг. 11, картридж 1, предназначенный для использования совместно с настоящим изобретением, в общем, содержит наружный элемент 2, внутренний элемент 3 и слоистую структуру 5. Наружный элемент 2, внутренний элемент 3 и слоистую структуру 5 собирают так, чтобы сформировать картридж 1, который имеет внутреннюю часть 120 для нахождения в ней одного или более ингредиентов напитка, впускное отверстие 121, выпускное отверстие 122 и путь прохождения напитка, связывающий впускное отверстие 121 с выпускным отверстием 122 и проходящий через внутреннюю часть 120. Впускное отверстие 121 и выпускное отверстие 122 первоначально изолированы слоистой структурой 5 и открываются для использования путем прокалывания или разрезания слоистой структуры 5. Путь прохождения напитка определен пространственными взаимосвязями между наружным элементом 2, внутренним элементом 3 и слоистой структурой 5, что будет обсуждено ниже. В картридж 1, как вариант, могут быть включены и другие компоненты, например фильтр 4, что будет дополнительно обсуждено ниже.

Первый вариант выполнения картриджа 1, который будет описан в целях рассмотрения предпосылок для создания изобретения, показан на фиг. 1-11. Первый вариант картриджа 1, в частности, предназначен для его использования с целью подачи отфильтрованных продуктов, например, обжаренного и молотого кофе, либо листового чая. Однако этот вариант картриджа 1 и другие варианты, которые описаны ниже, могут быть использованы совместно с другими продуктами, такими как шоколад, кофе, чай, подслащивающие вещества, сладкие наливки, ароматизирующие вещества, алкогольные напитки, молоко с вкусовыми наполнителями, фруктовые соки, фруктовые напитки типа сока из цитрусовых с газированной водой, соусы и десерты.

Как можно видеть на фиг. 5, картриджу 1 в целом придана круглая или дискообразная форма, при этом диаметр картриджа 1 значительно больше, чем его высота. Главная ось Х проходит через центр наружного элемента, как показано на фигуре 1. Обычно полный диаметр наружного элемента 2 составляет 74,5 мм±6 мм, а его полная высота составляет 16 мм±3 мм. Полный объем картриджа 1 в собранном состоянии обычно составляет 30,2 мл±20%.

Наружный элемент 2 обычно содержит чашеобразную оболочку 10, имеющую криволинейную кольцевую стенку 13, закрытую верхнюю часть 11 и открытую донную часть 12. Диаметр наружного элемента 2 меньше в верхней части 11 по сравнению с диаметром донной части 12, что является следствием расширения кольцевой стенки 13, как только она переходит от закрытой верхней части 11 к открытой донной части 12. Кольцевая стенка 13 и закрытая верхняя часть 11 совместно образуют резервуар с внутренней частью 34.

В закрытой верхней части 11 обеспечено полое, направленное внутрь цилиндрическое удлинение 18, сцентрированное по главной оси Х. На фигуре 2 показано более четко, что цилиндрическое удлинение 18 содержит ступенчатый профиль, имеющий первую, вторую и третью части 19, 20 и 21. Первая часть 19 представляет собой правильный круглый цилиндр. Вторая часть 20 имеет форму усеченного конуса и сужается внутрь. Третья часть 21 представляет собой другой правильный круглый цилиндр и закрыта нижней стороной 31. Диаметр первой, второй и третьей частей 19, 20, 21 последовательно уменьшается, при этом диаметр цилиндрического удлинения 18 уменьшается при переходе от верхней части 11 к закрытой нижней стороне 31 цилиндрического удлинения 18. На цилиндрическом удлинении 18 у соединения между второй и третьей частями 20 и 21 обычно образовано горизонтальное плечо 32.

В наружном элементе 2 по направлению к донной части 12 образовано проходящее наружу плечо 33. Проходящее наружу плечо 33 формирует вспомогательную стенку 15, соосную с кольцевой стенкой 13, чтобы определить кольцевой путь, формирующий канал 16 между вспомогательной стенкой 15 и кольцевой стенкой 13. Канал 16 проходит по окружности наружного элемента 2. В кольцевой стенке 13 на одном уровне с каналом 16 выполнен ряд прорезей 17 для обеспечения прохождения газа и жидкости между каналом 16 и внутренней частью 34 наружного элемента 2. Как показано на фигуре 3, прорези 17 представляют собой вертикальные щели в кольцевой стенке 13. Выполняют от 20 до 40 прорезей. В показанном варианте осуществления конструкции выполнено тридцать семь прорезей 17, обычно находящихся на равном расстоянии друг от друга по окружности канала 16. Длина прорезей 17 обычно составляет от 1,4 до 1,8 мм. Как правило, длина каждой прорези равна 1,6 мм, что составляет порядка 10% полной высоты наружного элемента 2. Ширина каждой прорези составляет от 0,25 до 0,35 мм. Обычно ширина каждой прорези составляет 0,3 мм. Ширина прорезей 17 достаточно мала, чтобы предотвратить прохождение через них ингредиентов напитков в канал 16 в течение хранения или использования.

В наружном элементе 2 у периферии этого элемента 2 образована впускная камера 26. Выполнена цилиндрическая стенка 27, что наиболее ясно показано на фигуре 5, которая определяет впускную камеру 26 во внутренней части 34 наружного элемента 2 и отделяет впускную камеру 26 от этой части. Цилиндрическая стенка 27 имеет закрытую верхнюю сторону 28, которая образована в плоскости, перпендикулярной главной оси Х, и открытый нижний конец 29, копланарный с донной частью 12 наружного элемента 2. Впускная камера 26 сообщается с каналом 16 через две прорези 30, как показано на фигуре 1.

Как вариант, может быть использовано от одной до четырех прорезей для сообщения между каналом 16 и впускной камерой 26.

Нижний конец проходящего наружу плеча 33 выполнен с проходящим наружу фланцем 35, который проходит перпендикулярно главной оси Х. Ширина фланца 35 обычно составляет от 2 до 4 мм. Часть фланца 35 увеличена для формирования рукояточной части 24, посредством которой можно удерживать наружный элемент 2. Для улучшения захвата рукояточную часть 24 выполняют с направленным вверх ободком 25.

Наружный элемент 2 формируют как одно целое из имеющих высокую плотность полиэтилена, полипропилена, полистирола, полиэфира либо из слоистой структуры, состоящей из двух или более указанных материалов. Подходящий полипропилен находится в ряду полимеров, которые могут быть получены от DSM UK Limited (Redditch, Соединенное Королевство). Наружный элемент может быть непрозрачным, прозрачным или полупрозрачным. Процесс его изготовления может представлять собой инжекционное формование.

Внутренний элемент 3, который показан на фиг. 7-10, содержит кольцевую раму 41 и отходящую вниз цилиндрическую воронку 40. Главная ось Х проходит через центр внутреннего элемента 3, как показано на фиг. 7.

На фиг. 8 наилучшим образом показано, что кольцевая рама 41 содержит наружный обод 51 и внутреннюю ступицу 52, соединенные десятью радиальными спицами 53, отстоящими друг от друга на одинаковом расстоянии. Внутренняя ступица 52 выполнена как одно целое с цилиндрической воронкой 40 и отходит от нее. В кольцевой раме 41 между радиальными спицами 53 образованы фильтрационные отверстия 55. На кольцевой раме 41 расположен фильтр 4, так чтобы он закрывал фильтрационные отверстия 55. Фильтр предпочтительно изготавливают из материала, обладающего высокой прочностью в мокром состоянии, например, из нетканого волокнистого материала, представляющего собой полиэфир. Другие материалы, которые могут быть использованы, включают в себя водонепроницаемый целлюлозный материал, например, целлюлозный материал, содержащий тканые бумажные волокна. Тканые бумажные волокна могут быть смешаны с волокнами из полипропилена, поливинилхлорида и/или полиэтилена. Введение этих пластиковых материалов в целлюлозный материал обеспечивает возможность уплотнения целлюлозного материала под действием тепла. Фильтр 4 также может быть обработан или покрыт материалом, который активируют посредством тепла и/или давления, так чтобы он при этом мог быть уплотнен по отношению к кольцевой раме 41.

Как показано на профиле в поперечном сечении согласно фиг. 7, внутреннюю ступицу 52 располагают в более низком положении, чем наружный обод 51, что приводит к получению кольцевой рамы 41, имеющей наклонный нижний профиль.

Верхняя поверхность каждой спицы 53 обеспечена проходящей вверх перегородкой 54, которая делит пустое пространство над кольцевой рамой 41 на большое количество каналов 57. Каждый канал 57 ограничен с каждой стороны перегородкой 54, а с нижней стороны - фильтром 4. Каналы 57 проходят от наружного обода 51 вниз и выходят к цилиндрической раме 40 у отверстий 56, образуемых внутренними окончаниями перегородок 54.

Цилиндрическая воронка 40 содержит наружную трубку 42, окружающую внутренний выпускной патрубок 43. Наружная трубка 42 формирует внешнюю часть цилиндрической воронки 40. Выпускной патрубок 43 соединен с наружной трубкой 42 у верхнего конца патрубка 43 посредством кольцевого фланца 47. Выпускной патрубок 43 содержит впускное отверстие 45 у верхнего конца, которое сообщается с отверстиями 56 каналов 57, и выпускное отверстие 44 в нижнем конце, через которое приготовленный напиток выпускают в чашку или другую емкость. Выпускной патрубок 43 содержит часть 48 в виде усеченного конуса в верхнем конце и цилиндрическую часть 58 в нижнем конце. Цилиндрическая часть 58 может иметь незначительное сужение, так чтобы она сужалась к выпускному отверстию 44. Часть 48 в виде усеченного конуса способствует прохождению напитка из каналов 57 вниз к выпускному отверстию 44 без возникновения турбулентности напитка. Верхняя поверхность части 48 в виде усеченного конуса обеспечена четырьмя опорными перемычками 49, отстоящими на равном расстоянии друг от друга по окружности цилиндрической воронки 40. Опорные перемычки 49 образуют между собой каналы 50. Верхние края опорных перемычек 49 находятся на одном уровне по отношению друг к другу и перпендикулярны главной оси Х.

Внутренний элемент 3 может быть сформирован в виде единой детали из полипропилена или подобного материала, как описано выше, посредством инжекционного формования таким же образом, как и наружный элемент 2.

Как вариант, внутренний элемент 3 и/или наружный элемент 2 могут быть изготовлены из полимера, разлагаемого под действием микроорганизмов. Примеры приемлемых материалов включают в себя разлагаемый полиэтилен (например, SPITEK, поставляемый Symphony Environmental, Borehamwood, Соединенное Королевство), разлагаемый под действием микроорганизмов полиэфирамид (например, ВАК 1095, поставляемый Symphony Environmental), полимолочные кислоты (PLA, поставляемый Cargil, Миннесота, США), полимеры на основе крахмала, производные целлюлозы и полипептиды.

Слоистую структуру 5 формируют из двух слоев - первого слоя из алюминия и второго слоя из литого полипропилена. Толщина алюминиевого слоя составляет от 0,02 до 0,07 мм. Толщина литого слоя из полипропилена составляет от 0,025 до 0,065 мм. В одном из вариантов осуществления конструкции используют алюминиевый слой толщиной 0,06 мм и слой полипропилена толщиной 0,025 мм. Такая слоистая структура особенно предпочтительна, поскольку она обладает высокой стойкостью к скручиванию в течение сборки. В результате слоистая структура 5 может быть предварительно обрезана для получения надлежащих размера и формы, и после этого перемещена к посту сборки на производственной линии без ее искажения. Поэтому слоистая структура 5 особенно пригодна для сварки. Могут быть использованы и другие слоистые материалы, включая слоистые структуры из полиэтилентерефталата, алюминия, полипропилена; полиэтилена, EVOH, полипропилена; полиэтилентерефталата, металлизации, полипропилена; алюминия и полипропилена. Вместо вырубленного слоистого сырья может быть использовано рулонное слоистое сырье.

Вместо гибкой слоистой структуры картридж 1 может быть закрыт жесткой или полужесткой крышкой.

При сборке картриджа 1:

а) внутренний элемент 3 вставляют в наружный элемент 2;

b) вырезают фильтр 4 для придания ему формы и располагают его на внутреннем элементе 3, чтобы он заходил поверх цилиндрической воронки 40 и опирался о кольцевую раму 41;

с) внутренний элемент 3, наружный элемент 2 и фильтр 4 соединяют посредством ультразвуковой сварки;

d) картридж 1 заполняют одним или более ингредиентами напитка;

е) к наружному элементу 2 крепят слоистую структуру 5.

Далее эти стадии будут обсуждены более подробно.

Наружный элемент 2 ориентируют таким образом, чтобы открытая донная часть 12 была направлена вверх. После этого внутренний элемент 3 вставляют в наружный элемент 2, так чтобы наружный обод 51 заходил по свободной посадке в осевое продолжение 14 в верхней части 11 картриджа 1. В то же время цилиндрическое удлинение 18 наружного элемента 2 заходит в верхнюю часть цилиндрической воронки 40 внутреннего элемента 3. Третью часть 21 цилиндрического удлинения 18 сажают внутри цилиндрической воронки 40 так, что закрытая нижняя поверхность 31 цилиндрического удлинения 18 опирается об опорные перемычки 49 внутреннего элемента 3. После этого поверх внутреннего элемента 3 устанавливают фильтр 4, так чтобы фильтровальный материал входил в соприкосновение с кольцевым ободом 51. Затем используют процесс ультразвуковой сварки для соединения фильтра 4 с внутренним элементом 3, причем в то же время и на той же самой стадии процесса внутренний элемент 3 соединяют с наружным элементом 2. Внутренний элемент 3 и фильтр 4 приваривают вокруг наружного обода 51. Внутренний элемент 3 и наружный элемент 2 соединяют посредством линий сварки вокруг наружного обода 51, а также верхних краев перемычек 54.

На фиг. 11 наиболее четко показано, что наружный элемент 2 и внутренний элемент 3, когда они соединены друг с другом, образуют пустое пространство 130 во внутренней части 120 ниже кольцевого фланца 41 и снаружи от цилиндрической воронки 40, которое формирует фильтрационную камеру. Фильтрационная камера 130 и каналы 57 над кольцевой рамой 41 разделены фильтрационной бумагой 4.

Фильтрационная камера 130 содержит один или более ингредиентов 200 напитка. Один или более ингредиенты напитка запакованы в фильтрационной камере 130. Для напитка отфильтрованного типа ингредиент обычно представляет собой обжаренный и молотый кофе или листовой чай. Плотность упаковывания ингредиентов напитка в фильтрационной камере 130 по желанию может быть изменена. Обычно для отфильтрованного кофейного продукта фильтрационная камера содержит от 5,0 до 10,2 граммов обжаренного и молотого кофе в фильтрационном слое, толщина которого обычно составляет от 5 до 14 мм. Как вариант, внутренняя часть 120 может содержать одно или более тела, например сферы, которые могут свободно перемещаться во внутренней части 120 для содействия перемешиванию посредством создания турбулентности и разбиения нижних осадков ингредиентов напитка в течение подачи напитка.

Затем к наружному элементу 2 крепят слоистую структуру 5 посредством выполнения сварного шва 126 по периферии слоистой структуры 5 для соединения этой структуры 5 с нижней поверхностью проходящего наружу фланца 35. Сварной шов 126 проходит так, чтобы уплотнять слоистую структуру 5 относительно нижнего края цилиндрической стенки 27 впускной камеры 26. Кроме того, сварной шов 126 образован между слоистой структурой 5 и нижним краем наружной трубки 42 цилиндрической воронки 40. Слоистая структура 5 формирует нижнюю стенку фильтрационной камеры 130, а также уплотняет впускную камеру 26 и цилиндрическую воронку 40. Однако перед розливом имеется небольшой зазор 123 между слоистой структурой 5 и нижним краем выпускного патрубка 43. Могут быть использованы разнообразные способы сварки, например тепловая и ультразвуковая сварка в зависимости от характеристик материала слоистой структуры 5.

Предпочтительно, чтобы внутренний элемент 3 находился между наружным элементом 2 и слоистой структурой 5. Внутренний элемент 3 формируют из относительно жесткого материала, например, из полипропилена. Внутренний элемент 3, как таковой, образует элемент для выдерживания нагрузки, который действует для удержания слоистой структуры 5 и наружного элемента 2 так, чтобы они отстояли друг от друга, когда картридж 1 сжимают. Предпочтительно, чтобы картридж 1 при его использовании был подвергнут сжимающей нагрузке, составляющей от 130 Н до 280 Н. Сила сжатия действует для того, чтобы предотвратить повреждение картриджа под действием внутреннего давления, а также служит для прижатия внутреннего элемента 3 и наружного элемента 2 друг к другу. Это гарантирует, что внутренние размеры проходных путей и отверстий в картридже 1 будут неизменны, и не будут меняться в течение создания давления в картридже 1.

Для использования картриджа 1 его вначале вставляют в машину для приготовления напитков (которая ниже будет описана более подробно), причем впускное отверстие 121 и выпускное отверстие 122 открывают прошивными элементами машины для приготовления напитков, которые перфорируют и отгибают слоистую структуру 5. Водная среда, обычно вода, под давлением поступает в картридж 1 через впускное отверстие 121 и далее во впускную камеру 26 под давлением от 0,1 до 2,0 бар (˜0,1-2 атмосферы), хотя в случае картриджа согласно настоящему изобретению могут быть использованы и более высокие давления. Отсюда воду направляют так, чтобы она текла через прорези 30, вокруг канала 16 и в фильтрационную камеру 130 картриджа 1 через большое количество прорезей 17. Воду подают радиально внутрь через фильтрационную камеру 130, и она перемешивается с находящимися в ней ингредиентами 200 напитка. В то же время воду подают вверх через ингредиенты напитка. Напиток, образованный посредством прохождения воды через его ингредиенты, проходит через фильтр 4 и фильтрационные отверстия 55 в каналы 57, лежащие над кольцевой рамой 41. Уплотнение фильтра 4 со спицами 53 и приваривание обода 51 к наружному элементу 2 гарантирует отсутствие коротких путей прохождения, поэтому весь напиток будет проходить через фильтр 4.

После этого напиток течет вниз вдоль радиальных каналов 57, образованных между перемычками 54, через отверстия 56 и в цилиндрическую воронку 40. Напиток проходит вдоль каналов 50 между опорными перегородками 47 и вниз от выпускного патрубка 43 к выпускному отверстию 44, где напиток подают в емкость, например в чашку.

Предпочтительно, чтобы машина для приготовления напитков содержала оборудование для воздушной очистки, при этом сжатый воздух подают через картридж 1 в конце рабочего цикла для вымывания остающегося напитка в емкость.

Второй вариант картриджа 1 показан на фиг. 12-18. Второй вариант картриджа 1, в частности, предназначен для использования при подаче продуктов типа «экспресс», например, обжаренного и молотого кофе, когда желательно получить напиток, имеющий пену из маленьких пузырьков, известную как крем. Многие из деталей второго варианта картриджа 1 - такие же, что и в первом варианте, при этом для обозначения подобных деталей использованы одинаковые позиции. В последующем описании будет обсуждено различие между первым и вторым вариантами. Общие детали, которые функционируют одинаково, подробно обсуждены не будут.

Наружный элемент 2 имеет ту же самую конструкцию, что и в первом варианте картриджа 1, показанном на фиг. 1-6.

Кольцевая рама 41 внутреннего элемента 3 такая же, что и в первом варианте. Фильтр 4 также расположен на кольцевой раме 41, чтобы закрывать фильтрационные отверстия 55. Наружная трубка 42 цилиндрической воронки 40 такая же, что и ранее. Однако по сравнению с первым вариантом во втором варианте имеется ряд различий, касающихся конструкции внутреннего элемента 2. Как показано на фигуре 16, выпускной патрубок 43 обеспечен перегородкой 65, которая проходит часть пути от выпускного отверстия 44 вверх по выпускному патрубку 43. Перегородка 65 содействует предотвращению разбрызгивания и/или выплескивания напитка, когда он выходит из выпускного патрубка 43. Профиль выпускного патрубка 43 также иной и представляет собой ступенчатый профиль с отличием в виде резкого изгиба 66 вблизи от верхнего конца патрубка 43.

Имеется обод 67, проходящий вверх от кольцевого фланца 47, соединяющего наружную трубку 42 с выпускным патрубком 43. Обод 67 окружает впускное отверстие 45 выпускного патрубка 43 и определяет кольцевой канал 69 между самим ободом 67 и верхней частью наружной трубки 42. Обод 67 выполнен с направленным внутрь плечом 68. В одном месте по окружности обода 67 выполнено отверстие 70 в форме прорези, которая проходит от верхнего края обода 67 к месту, находящемуся немного ниже уровня плеча 68, что наиболее ясно видно на фигурах 12 и 13. Ширина прорези составляет 0,64 мм.

В кольцевом фланце 47 выполнено отверстие 71 для входа воздуха, совпадающее по окружности с отверстием 70, как показано на фигурах 16 и 17. Отверстие 71 для входа воздуха представляет собой отверстие, проходящее через фланец 47 таким образом, чтобы обеспечить сообщение между тем местом, которое находится над фланцем 47, и пустым пространством ниже фланца 47 между наружной трубкой 42 и выпускным патрубком 43. Предпочтительно, как показано, чтобы отверстие 71 для входа воздуха содержало верхнюю часть 73 в виде усеченного конуса и нижнюю цилиндрическую часть 72. Отверстие 71 обычно формируют посредством формовочного инструмента, такого как формовочная шпилька. Сужающийся профиль отверстия 71 для входа воздуха обеспечивает возможность более простого удаления формовочного инструмента из отформованного компонента. Стенке наружной трубки 42 вблизи от отверстия 71 для входа воздуха придана такая форма, чтобы образовать наклонный канал 75, идущий от отверстия 71 к впускному отверстию 45 выпускного патрубка 43. Как показано на фигуре 17, между отверстием 71 для входа воздуха и наклонным каналом 75 образовано угловое плечо 74 для гарантии того, что струя напитка, выпускаемая из прорези 70, сразу же не загрязнит верхнюю поверхность фланца 47 в непосредственной близости от отверстия 71 для входа воздуха.

Процесс сборки второго варианта картриджа 1 аналогичен сборке первого варианта. Однако имеются определенные различия. Как показано на фиг. 18, третья часть 21 цилиндрического удлинения 18 посажена внутри опорного обода 67, а не на опорные перегородки. Плечо 32 цилиндрического удлинения 18 между второй частью 20 и третьей частью 21 опирается на верхний край опорного обода 67 внутреннего э