Картридж для приготовления напитков

Картридж для приготовления напитков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к картриджу для приготовления напитков и, в частности, к герметичным картриджам, которые образованы из по существу воздухо- и водонепроницаемых материалов и содержат один или более ингредиентов для приготовления напитков.

Ранее уже предлагали запечатывать ингредиенты для приготовления напитков в отдельные воздухонепроницаемые упаковки. Например, известны картриджи или капсулы, содержащие уплотненный молотый кофе, для использования в некоторых машинах для приготовления кофе, обычно называемых машинами «эспрессо». При приготовлении кофе с использованием таких машин картридж с кофе помещается в варочную камеру и горячая вода проходит через картридж при относительно высоком давлении, таким образом извлекая ароматические компоненты из молотого кофе с получением кофейного напитка. Обычно такие машины работают при давлении выше 6 х 10⁵ Па. Машины описанного типа в настоящее время являются относительно дорогими, поскольку детали такой машины, такие как водяные насосы и уплотнения, должны выдерживать высокие давления.

В заявке WO 01/58786 описан картридж для приготовления напитков, который работает при давлении в общем в пределах 0,7-2,0 х 10⁵ Па. Однако картридж предназначен для использования в машинах для приготовления напитков для торгового или промышленного рынка и является относительно дорогим. Следовательно, к картриджу для приготовления напитков существует требование, заключающееся в том, что картриджи и машина для приготовления напитка должны быть приемлемы для внутреннего рынка с точки зрения стоимости, работы и надежности.

Картридж по WO 01/58786 имеет по существу прямоугольную форму. Следовательно, слой ингредиентов напитка также является по существу прямоугольным по форме. Вода поступает в отделение, содержащее ингредиенты напитка, через щели, расположенные вниз по длинным сторонам отделения. Заваренный напиток, приготовленный из ингредиентов напитка, собирается в камере, размещенной на одном конце картриджа. Обнаружено, что порции воды, протекающей через картридж, находятся в слое ингредиентов напитка разное время в зависимости от того, через какую щель вода поступила в отделение. Это может привести к неравномерным экстракции и выходу ингредиентов напитка и в пределах одного картриджа, и между картриджами, следующими друг за другом. Кроме того, на стадии предварительного смачивания, когда вода впрыскивается в отдел, чтобы пропитать ингредиенты напитка, степень смачивания может быть неодинаковой по длине картриджа.

В JP 2000093309 A описан картридж с цилиндрической стенкой, закрытой на верхнем и нижнем концах алюминиевой фольгой. При использовании в верхней фольге пробивается входное отверстие, чтобы можно было впрыскивать воду в центральную колонну, из которой вода течет вниз через слой кофе, а затем через фильтровальную бумагу в цилиндрическую камеру для сбора. Выпускное отверстие для напитка образуют пробиванием нижней пленки. Этот картридж относительно сложен, в частности, потому что он требует наличия камеры для сбора, которая должна иметь размер, по меньшей мере равный размеру фильтровальной бумаги. Требование к камере сбора на нижнем конце картриджа также увеличивает общий размер картриджа. Кроме того, использование картриджа является относительно сложным, поскольку входное и выходное отверстия картриджа должны быть образованы на противоположных концах картриджа.

Соответственно настоящее изобретение предлагает картридж, содержащий один или более ингредиентов для напитка и образованный из по существу воздухо- и водонепроницаемых материалов, причем картридж содержит или может образовать по меньшей мере одно входное отверстие для подачи водной среды в картридж, и по меньшей мере одно выпускное отверстие, причем водная среда через картридж протекает в основном радиально вниз из по меньшей мере одного входного отверстия к по меньшей мере одному выпускному отверстию.

Понятно что под используемым здесь термином «картридж» подразумевается любая упаковка, контейнер, пакет, кассета, которая содержит один или более ингредиентов напитка так, как это описано. Картридж может быть жестким, полужестким или гибким.

Картридж по изобретению содержит один или более ингредиентов, пригодных для образования напитка. Напитком может быть, например, кофе, чай, шоколад или напиток на основе молока, содержащий молоко. Ингредиенты для напитка могут быть порошкообразными, молотыми, на основе листьев или жидкими. Ингредиенты для напитка могут быть нерастворимыми или растворимыми. Примеры включают обжаренные зерна кофе, молотый кофе, листовой чай, сухой и жидкий какао порошок, жидкие напитки на основе молока и концентрированные фруктовые соки.

Картридж может включать камеру, содержащую один или более ингредиентов для напитка. Эта камера может содержать по меньшей мере одно входное отверстие, направленное внутрь.

Радиальное направление потока в эту камеру обеспечивает увеличение эффективности экстракций ингредиентов напитка при прохождении водной среды. Предпочтительно, картридж имеет форму диска. Предпочтительно, входное отверстие для подачи водной среды в картридж расположено на периферии картриджа или около нее. Периферический коллектор позволяет водной среде поступать в камеру, содержащую ингредиенты для напитка, одновременно из множества точек, предпочтительно равноудаленных друг от друга по окружности дискообразного картриджа. Предпочтительно, картридж, кроме того, содержит периферический коллектор, отделенный от камеры хранения стенкой, содержащей множество направленных внутрь входных отверстий. Предпочтительно, множество направленных внутрь входных отверстий направлены радиально внутрь. Картридж может содержать отверстие, через которое один или более ингредиентов напитка могут поступать в камеру, отверстие закрыто крышкой, которая при использовании может прокалываться, чтобы принять втекающий поток водной среды и вытекающий поток напитка, образовавшегося в результате взаимодействия водной среды и одного или более ингредиентов напитка в упомянутой камере.

Периферический коллектор предпочтительно расположен по краю картриджа и сообщен со входным отверстием. Следовательно, ингредиенты напитка быстрее смачиваются на начальных стадиях рабочего цикла и, кроме того, водная среда более эффективно используется на стадии смачивания. Кроме того, длина пути потока через камеру в основном постоянна, независимо от отверстия, через которое водная среда поступает в камеру. Предполагается что это приведет к улучшенной консистенции и крепости экстракта и к более быстрому рабочему циклу. Кроме того, длина пути потока через камеру сведена к минимуму для заданного объема камеры по сравнению с прямоугольным картриджем. Это приводит к минимизации противодавления, образующегося в картридже, поскольку длины путей потоков относительно короче по сравнению с прямоугольной камерой того же объема и толщины.

Предпочтительно, периферический коллектор расположен по краю картриджа. Предпочтительно, стенка содержит 3-40 отверстий. В одном варианте стенка содержит 3-5 отверстий. В другом варианте стенка содержит 35-40 упомянутых отверстий.

Предпочтительно, каждое отверстие имеет площадь поперечного сечения от 0,45 до 0,65 мм².

Предпочтительно, картридж содержит впускную камеру, сообщающуюся с периферическим коллектором. Предпочтительно, впускная камера сообщается с периферическим коллектором посредством одного или более отверстий, образованных в стенке впускной камеры.

В одном варианте, картридж дополнительно содержит фильтр, расположенный между камерой хранения и по меньшей мере частью нижней стороны верха картриджа, между фильтром и верхом картриджа образованы один или более проходов, которые сообщаются с выпускным отверстием, при этом путь потока напитка от входного отверстия до выпускного отверстия проходит вверх через фильтр в один или более проходов.

Предпочтительно, картридж содержит внешний элемент и внутренний элемент, соединенный при сборке с внешним элементом, причем внутренний элемент образует выпускное отверстие картриджа. Предпочтительно, внутренний элемент содержит выпускной носик, образующий выпускное отверстие.

Входное отверстие и/или выпускное отверстие могут быть закрыты по существу воздухо- и водонепроницаемым материалом до образования при использовании входного отверстия и/или выпускного отверстия в картридже. Предпочтительно, входное отверстие и/или выпускное отверстие закрыты по существу воздухо- или водонепроницаемым ламинированным материалом.

Внешний элемент и/или внутренний элемент могут быть образованы из полиэтилена высокой плотности. Внешний элемент и/или внутренний элемент могут быть образованы литьем под давлением.

Возможна также кассета, содержащая множество картриджей, в которой каждый картридж выполнен как описано выше, при этом процентный выход напитка, произведенного из одного или более ингредиентов, содержащихся в картридже, находится в пределах 1,0 стандартного отклонения.

Предпочтительно, стенка содержит 3-40 отверстий. В одном варианте стенка содержит 3-5 отверстий. В другом варианте стенка содержит 35-40 упомянутых отверстий.

Предпочтительно, каждое отверстие имеет площадь поперечного сечения от 0,45 до 0,65 мм².

Картридж может содержать впускную камеру, сообщающуюся со входным отверстием и периферическим коллектором. Предпочтительно, впускная камера сообщается с периферическим коллектором посредством одного или более отверстий, образованных в стенке впускной камеры.

Картридж, кроме того, может содержать фильтр, размещенный между камерой и по меньшей мере частью нижней стороны верха картриджа, причем между фильтром и верхом картриджа образованы один или более проходов, сообщенных с выпускным отверстием, при этом путь потока напитка от входного отверстия до выпускного отверстия проходит вверх через фильтр в один или более проходов.

Картридж, предпочтительно, содержит внешний элемент и внутренний элемент, соединенный при сборке с внешним элементом, при этом внутренний элемент образует выпускное отверстие картриджа.

Детали внутреннего элемента и внешнего элемента легче стерилизовать перед сборкой, когда они разделены. Когда детали собраны, образуется ряд извилистых каналов с небольшим отверстием, которые не могут быть эффективно стерилизованы известными способами. Возможность стерилизации деталей является особым преимуществом, когда картриджи используются для выдачи напитков на основе молока. Может использоваться защелкивающееся приспособление, которое обеспечивает быстрый и безопасный способ соединения внутреннего элемента и внешнего элемента. Его преимуществом является то, что защелкивающееся устройство исключает необходимость использования клея или другого адгезива во внутренней части картриджа, с которой будут контактировать ингредиенты напитка.

Предпочтительно, внутренний элемент содержит выпускной носик, образующий выпускное отверстие. Предпочтительно, внутренний элемент содержит выпускной носик. Выпускной носик служит для направления выливаемого напитка в приемник, такой как чашка. Выпускной носик позволяет избежать излишнего разбрызгивания или расплескивания напитка и также полезен для регулирования параметров потока напитка, когда он перемещается из картриджа в приемник. Например, выпускной носик может иметь форму, снижающую степень турбулентности, сообщаемой напитку, чтобы избежать возможное уменьшение количества пузырьков, содержащихся в напитке. Также предпочтительно, картридж содержит выпускной носик, а не снабжен отдельным выпускным носиком в машине для приготовления напитка. Таким образом, отсутствует опасность взаимного загрязнения одного напитка другим напитком между рабочими циклами, поскольку каждый выпускной носик будет использоваться только один раз, а затем заменяться вместе с картриджем. Также предпочтительно, напиток, выливаемый через выпускной носик, не будет контактировать с выпускным механизмом машины для приготовления напитков, таким образом исключая загрязнение машины для приготовления напитка. Предпочтительно, выпускной носик выполнен за одно целое с внутренним элементом. Предпочтительно, выпускной носик и внутренний элемент отлиты или иным образом выполнены в виде единого узла, что снижает стоимость производства картриджа и уменьшает количество деталей, требующих сборки.

В нижеследующем описании термины «верхний» и «нижний» и их эквиваленты используются для описания относительного положения деталей изобретения. Термины «верхний» и «нижний» следует понимать как относящиеся к картриджу (или другим деталям) в его нормальной ориентации для установки в машину для приготовления напитка и последующей выдачи, как показано, например, на фиг.4. В частности, «верхний» и «нижний» относятся соответственно к относительным положениям около или дальше от верхней поверхности 11 картриджа. Кроме того, термины «внутренний» и «внешний» и их эквиваленты используются для описания относительного положения деталей изобретения. Термины «внутренний» и «внешний» и их эквиваленты следует понимать как относящиеся к относительным положениям в картридже (или в других деталях) соответственно ближе или дальше от центра или большой оси Х картриджа 1 (или другой детали).

Ниже описаны варианты осуществления настоящего изобретения только в качестве примера со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг.1 - вид в сечении внешнего элемента первого или второго варианта выполнения картриджа по изобретению;

Фиг.2 - вид в сечении детали внешнего элемента по фиг.1, показывающий направленную внутрь цилиндрическую выступающую часть;

Фиг.3 - вид в сечении детали внешнего элемента по фиг.1, показывающий щель;

Фиг.4 - вид в перспективе сверху внешнего элемента по фиг.1;

Фиг.5 - вид в перспективе сверху внешнего элемента по фиг.1 в перевернутом положении;

Фиг.6 - вид сверху внешнего элемента по фиг.1;

Фиг.7 - вид в сечении внутреннего элемента первого варианта выполнения картриджа;

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

Фиг.9 - вид в перспективе сверху внутреннего элемента по фиг.7 в перевернутом положении;

Фиг.10 - вид сверху внутреннего элемента по фиг.7;

Фиг.11 - вид в сечении первого варианта выполнения картриджа в собранном состоянии;

Фиг.12 - вид в сечении внутреннего элемента второго варианта выполнения картриджа;

Фиг.13 - вид в сечении детали внутреннего элемента по фиг.12, показывающий отверстие;

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

Фиг.15 - вид в перспективе сверху внутреннего элемента по фиг.12 в перевернутом положении;

Фиг.16 - вид в другом сечении внутреннего элемента по фиг.12;

Фиг.17 - вид в сечении другой детали внутреннего элемента по фиг.12, показывающий отверстие для впуска воздуха;

Фиг.18 - вид в сечении второго варианта выполнения картриджа в собранном состоянии;

Фиг.19 - вид в сечении внешнего элемента третьего и четвертого вариантов выполнения картриджа по изобретению;

Фиг.20 - вид в сечении детали внешнего элемента по фиг.19, показывающий направленную внутрь цилиндрическую выступающую часть;

Фиг.21 - вид сверху внешнего элемента по фиг.19;

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

Фиг.23 - вид в перспективе сверху внешнего элемента по фиг.19 в перевернутом положении;

Фиг.24 - вид в сечении внутреннего элемента третьего варианта выполнения картриджа;

Фиг.25 - вид сверху внутреннего элемента по фиг.24;

Фиг.26 - вид в сечении детали внутреннего элемента по фиг.24, показывающий загнутый верхний край;

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

Фиг.28 - вид в перспективе сверху внутреннего элемента по фиг.24 в перевернутом положении;

Фиг.29 - вид в сечении третьего варианта выполнения картриджа в собранном состоянии;

Фиг.30 - вид в сечении внутреннего элемента четвертого варианта выполнения картриджа;

Фиг.31 - вид сверху внутреннего элемента по фиг.30;

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

Фиг.33 - вид в перспективе сверху внутреннего элемента по фиг.30 в перевернутом положении;

Фиг.34 - вид в сечении четвертого варианта выполнения картриджа в собранном состоянии;

Фиг.35а - график зависимости концентрации от времени рабочего цикла;

Фиг.35b - график зависимости пенообразования от времени рабочего цикла; и

Фиг.35с - график зависимости температуры от времени рабочего цикла.

Как показано на фиг.11, картридж 1 по изобретению в общем содержит внешний элемент 2, внутренний элемент 3 и ламинированный материал 5. Внешний элемент 2, внутренний элемент 3 и ламинированный материал 5 собраны с получением картриджа 1, который имеет внутреннее пространство 120 для одного или более ингредиентов напитка, входное отверстие 121, выпускное отверстие 122 и путь для потока напитка, соединяющий входное отверстие 121 с выпускным отверстием 122 и проходящий через внутреннее пространство 120. Входное отверстие 121 и выпускное отверстие 122 исходно герметизированы ламинированным материалом 5 и открываются при использовании за счет прокалывания или разрезания ламинированного материала 5. Путь потока напитка определяется пространственными взаимоотношениями между внешним элементом 2, внутренним элементом 3 и ламинированным материалом 5, как обсуждается ниже.

Первый вариант картриджа 1, описываемый ниже, показан на фиг.1-11. Первый вариант картриджа 1, в частности, предназначен для использования при выдаче таких фильтрованных продуктов, как обжаренный и молотый кофе или листовой чай. Однако этот вариант картриджа 1 и другие варианты, описанные ниже, могут использоваться и с другими продуктами, такими, как шоколад, кофе, чай, заменители сахара, специи, алкогольные напитки, ароматизированное молоко, фруктовые соки, фруктовые напитки, соусы и десерты.

Как видно из фиг.5, картридж 1 имеет в общем круглую или дискообразную форму, причем диаметр картриджа 1 значительно больше его высоты. Большая ось X проходит через центр внешнего элемента, как показано на фиг.1. Обычно, общий диаметр внешнего элемента 2 составляет 74,5 мм + 20%, а его общая высота составляет 16 мм + 3 мм. Обычно объем собранного картриджа составляет 30,2 мл + 20%.

Внешний элемент 2 обычно содержит чашеобразный корпус 10 с изогнутой кольцевой стенкой 13, закрытой верхней частью 11 и открытой нижней частью 12. Диаметр внешнего элемента 2 в верхней части 11 меньше по сравнению с диаметром нижней части 12 в результате расширения книзу кольцевой стенки 13 по мере перемещения от закрытой верхней части 11 к открытому днищу 12. Кольцевая стенка 13 и закрытая верхняя часть 11 вместе определяют приемник с внутренним пространством 34.

В закрытой верхней части 11 обеспечена полая направленная внутрь цилиндрическая выступающая часть 18, центрированная на большой оси Х. Как лучше показано на фиг.2, цилиндрическая выступающая часть 18 содержит ступенчатый профиль с первым, вторым и третьим участками 19, 20 и 21. Первый участок 19 имеет правильную круглую цилиндрическую форму. Второй участок 20 имеет форму усеченного конуса и сужается вниз. Третий участок 21 является еще одним правильным круглым цилиндром и закрыт нижним торцом 31. Диаметр первого, второго и третьего участков 19, 20 и 21 ступенчато уменьшается так, что диаметр цилиндрической выступающей части 18 уменьшается по мере перемещения от верхней части 11 к закрытому нижнему торцу 31 цилиндрической выступающей части 18. На цилиндрической выступающей части 18 в месте соединения между вторым и третьим участками 20 и 21 образован по существу горизонтальный заплечик 32.

На внешнем элементе 2 ближе к нижней части 12 образован продолжающийся наружу заплечик 33. Продолжающийся наружу заплечик 33 образует вторичную стенку 15, коаксиальную кольцевой стенке 13 так, чтобы определить границы кольцевого пути, образующего коллектор 16 между вторичной стенкой 15 и кольцевой стенкой 13. Коллектор 16 проходит вокруг окружности внешнего элемента 2. В кольцевой стенке 13 предусмотрен ряд щелей 17 на одном уровне с коллектором 16 для обеспечения сообщения по газу и жидкости между коллектором 16 и внутренним пространством 34 внешнего элемента 2. Как показано на фиг.3, щели 17 выполнены в виде вертикальных щелей в кольцевой стенке 13. Предусмотрено от 20 до 40 щелей. В показанном варианте предусмотрено тридцать семь щелей 17 по существу на равном расстоянии друг от друга по окружности коллектора 16. Щели 17 предпочтительно имеют длину между 1,4 и 1,8 мм. Обычно длина каждой щели составляет 1,6 мм, что составляет 10 % полной высоты внешнего элемента 2. Ширина каждой щели составляет от 0,25 до 0,35 мм. Обычно ширина каждой щели составляет 0,3 мм. Ширина щелей 17 достаточно мала, чтобы препятствовать прохождению через нее ингредиентов напитка в коллектор 16 во время хранения или при использовании.

Впускная камера 26 образована во внешнем элементе 2 на периферии внешнего элемента 2. Предусмотрена цилиндрическая стенка 27, как лучше видно на фиг.5, которая образует внутри впускную камеру 26 и отделяет впускную камеру 26 от внутреннего пространства 34 внешнего элемента 2. Цилиндрическая стенка 27 имеет закрытый верхний торец 28, который образован на плоскости, перпендикулярной большой оси Х, и открытый нижний торец 29, копланарный нижней части 12 внешнего элемента 2. Впускная камера 26 сообщается с коллектором 16 посредством двух щелей 30, как показано на фиг.1. Альтернативно, для сообщения между коллектором 16 м впускной камерой 26 может использоваться от одной до четырех щелей.

Нижний конец выступающего наружу заплечика 33 снабжен выступающим наружу фланцем 35, который проходит перпендикулярно большой оси Х. Обычно фланец 35 имеет ширину между 2 и 4 мм. Часть фланца 35 увеличена для формирования ручки 24, за которую можно держать внешний элемент 2. Ручка 24 снабжена направленной кверху кромкой 25 для улучшения захвата.

Внешний элемент 2 выполнен в виде одной детали из полиэтилена высокой плотности, полипропилена, полистирола, полиэфира или из ламинированного материала из одного или двух этих материалов. Подходящим полипропиленом является ряд полимеров, имеющихся у DSM UK Limited (Redditch, Великобритания). Внешний элемент может быть непрозрачным, прозрачным или полупрозрачным. Способом изготовления может быть литье под давлением.

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

Как лучше видно на фиг.8, кольцевая рама 41 содержит внешний обод 51 и внутреннюю втулку 52, соединенные десятью расположенными на равном расстоянии друг от друга радиальными перемычками 53. Внутренняя втулка 52 выполнена за одно целое с цилиндрической воронкой 40 и выступает из нее. Фильтрационные отверстия 55 образованы в кольцевой раме 41 между радиальными перемычками 53. Фильтр 4 расположен на кольцевой раме 41 так, чтобы закрывать фильтрационные отверстия 55. Фильтр, предпочтительно, выполнен из материала с высокой прочностью во влажном состоянии, например, из нетканого волокнистого материала из полиэфира. Могут использоваться и другие материалы, включая водонепроницаемый целлюлозный материал, такой как целлюлозный материал, содержащий тканые бумажные волокна. Тканые бумажные волокна могут быть смешаны с волокнами полипропилена, поливинилхлорида и/или полиэтилена. Включение этих пластиков в целлюлозный материал делает этот целлюлозный материал термосвариваемым. Фильтр 4 может быть также обработан или покрыт материалом, который активируется нагреванием и/или давлением так, что он может быть прочно прикреплен таким образом к кольцевой раме 41.

Как показано в сечении на фиг.7, внутренняя втулка 52 расположена ниже внешнего обода 51, приводя к тому, что кольцевая рама 41 имеет наклонный вниз профиль.

Верхняя поверхность каждой перемычки 53 снабжена вертикальной перегородкой 54, которая разделяет свободное пространство над кольцевой рамой 41 на множество проходов 57. Каждый проход 57 граничит на каждой стороне с перегородкой 54, а на нижней поверхности - с фильтром 4. Проходы 57 проходят от внешнего обода 51 вниз к цилиндрической воронке 40 и открываются в нее в отверстиях 56, ограниченных внутренними концами перегородок 54.

Цилиндрическая воронка 40 содержит внешнюю трубку 42, окружающую внутренний выпускной носик 43. Внешняя трубка 42 образует наружную часть цилиндрической воронки 40. Выпускной носик 43 подсоединен к внешней трубке 42 на верхнем конце выпускного носика 43 посредством кольцевого фланца 47. Выпускной носик 43 содержит входное отверстие 45 на верхнем конце, который сообщается с отверстиями 56 проходов 57, и выпускное отверстие 44 на нижнем конце, через который готовый напиток выливается в чашку или другой приемник. Выпускной носик 43 содержит участок 48 в форме усеченного конуса на верхнем конце и цилиндрический участок 58 на нижнем конце. Цилиндрический участок 58 может иметь небольшое сужение, такое, что он сужается к выпускному отверстию 44. Участок 48 в форме усеченного конуса способствует направлению напитка из проходов 57 вниз к выпускному отверстию 44 без возникновения турбулентности в напитке. Верхняя поверхность участка 48 в форме усеченного конуса снабжена четырьмя опорными перегородками 49, равноразнесенными по окружности цилиндрической воронки 40. Опорные перегородки 49 определяют границы каналов 50 между ними. Верхние края опорных перегородок 49 находятся на одном уровне друг с другом и перпендикулярны большой оси Х.

Внутренний элемент 3 может быть выполнен в виде одной детали из полипропилена или подобного материала, как описано выше, и путем литья под давлением тем же способом, как и внешний элемент 2.

Альтернативно, внутренний элемент 3 и/или внешний элемент 2 могут быть выполнены из биоразлагаемого полимера. Примеры подходящих материалов включают биоразлагаемый полиэтилен (например, SPITEK фирмы Symphony Environmental, Borehamwood, Великобритания), биоразлагаемый полиэфирамид (например, BAK 1095 фирмы Symphony Environmental), полимолочные кислоты (PLA фирмы Cargil, Миннесота, США), полимеры на основе крахмала, производные целлюлозы и полипептиды.

Ламинированный материал 5 образован из двух слоев, первого слоя из алюминия и второго слоя из литого полипропилена. Алюминиевый слой имеет толщину между 0,02 и 0,07 мм. Слой из литого полипропилена имеет толщину между 0,025 и 0,065 мм. В варианте осуществления алюминиевый слой имеет толщину 0,06 мм, а слой из литого полипропилена имеет толщину 0,025 мм. Этот ламинированный материал особенно предпочтителен, поскольку он имеет высокое сопротивление скручиванию во время сборки. В результате ламинированный материал 5 может быть предварительно вырезан правильного размера и формы, а затем подан на сборочную станцию производственной линии, не подвергая его деформации. Следовательно, ламинированный материал 5 особенно подходит для сварки. Могут использоваться и другие ламинированные материалы, включая полиэтилентерефталат PET/Алюминий/полипропилен РР, полиэтилен PE/Винил этиленгликоля EVOH/ полипропилен РР, полиэтилентерефталат PET/металлизированный/ полипропилен РР и Алюминий/ полипропилен РР слои. Вместо отрезанных заготовок может использоваться рулон ламинированного материала.

Картридж 1 может быть закрыт жесткой или полужесткой крышкой вместо ламинированного материала.

Сборка картриджа 1 включает следующие стадии:

внутренний элемент 3 вставляют во внешний элемент;

отрезают фильтр 4 нужной формы и помещают на внутренний элемент 3 так, чтобы разместить его над цилиндрической воронкой 40 и опереть на кольцевую раму 41;

внутренний элемент 3, внешний элемент 2 и фильтр 4 соединяют посредством ультразвуковой сварки;

картридж 1 заполняют одним или более ингредиентами напитка;

ламинированный материал 5 прикрепляют к внешнему элементу 2.

Эти стадии подробнее обсуждаются ниже.

Внешний элемент 2 ориентируют так, чтобы открытая нижняя часть 12 была направлена вверх. Затем внутренний элемент 3 вставляют во внешний элемент 2 так, чтобы внешний обод 51 вошел со свободной посадкой в осевое продолжение 14 верхней части 11 картриджа 1. Цилиндрическую выступающую часть 18 внешнего элемента 2 одновременно размещают в верхней части цилиндрической воронки 40 внутреннего элемента 3. Третий участок 21 цилиндрической выступающей части 18 расположен внутри цилиндрической воронки 40 с закрытой нижней поверхностью 31 цилиндрической выступающей части 18, опирающейся на перегородки 49 внутреннего элемента 3. Фильтр 4 затем помещают поверх внутреннего элемента 3 так, что фильтрующий материал контактирует с кольцевым ободом 51. Затем с использованием ультразвуковой сварки фильтр 4 прикрепляют к внутреннему элементу 3 и одновременно, на той же стадии, внутренний элемент 3 прикрепляют к внешнему элементу 2. Внутренний элемент 3 и фильтр 4 свариваются вместе по внешнему ободу 51. Внутренний элемент 3 и внешний элемент 2 скрепляются сварными швами по внешнему ободу 41, а также по верхним краям перегородок 54.

Как лучше показано на фиг.11, внешний элемент 2 и внутренний элемент 3, когда они соединены, определяют границы свободного пространства 130 во внутреннем пространстве 120 под кольцевым фланцем 41 и снаружи цилиндрической воронки 40, образующего фильтрационную камеру. Фильтрационная камера 130 и проходы 57 над кольцевой рамой 41 разделены фильтровальной бумагой 4.

Фильтрационная камера 130 содержит один или более ингредиентов 200 напитка. Один или более ингредиентов напитка «упакованы» (уплотнены) в фильтрационной камере 130. Для напитка фильтруемого типа таким ингредиентом обычно является обжаренный и молотый кофе или листовой чай. Плотность набивки ингредиентов напитка в фильтрационной камере 130 может меняться по желанию. Обычно для получения кофе фильтрационная камера содержит от 5,0 до 10,2 граммов обжаренного и молотого кофе в фильтрационном слое толщиной обычно от 5 до 14 мм. Внутреннее пространство 120 может содержать одно или более тел, таких как шарики, свободно перемещающихся во внутреннем пространстве 120, чтобы способствовать перемешиванию, создавая турбулентность и разрушая осадок ингредиентов напитка во время выпуска напитка.

Ламинированный материал 5 затем прикрепляют к внешнему элементу 2 путем образования сварного соединения по периферии ламинированного материала 5 для его присоединения к нижней поверхности выступающего наружу фланца 35. Сварное соединение 126 расположено так, чтобы герметично прикрепить ламинированный материал 5 к нижнему краю цилиндрической стенки 27 впускной камеры 26. Кроме того, сварное соединение 125 образовано между ламинированным материалом 5 и нижним краем внешней трубки 42 цилиндрической воронки 40. Ламинированный материал 5 образует нижнюю стенку фильтрационной камеры 130, а также герметизирует впускную камеру 26 и цилиндрическую воронку 40. Однако между ламинированным материалом 5 и нижним краем выпускного носика 43 для выдачи существует небольшой зазор 123. Могут быть использованы различные способы сварки, такие как сварка нагреванием и ультразвуковая сварка, в зависимости от характеристик ламинированного материала 5.

Предпочтительно, внутренний элемент 3 расположен между внешним элементом 2 и ламинированным материалом 5. Внутренний элемент 3 выполнен из относительно жесткого материала, такого как полипропилен. Как таковой, внутренний элемент 3 образует несущий нагрузку элемент, который удерживает ламинированный материал 5 и внешний элемент 2 на расстоянии друг от друга, когда на картридж 1 воздействует давление. Предпочтительно, при использовании на картридж 1 действует давление между 130 и 280 Н. Это давление служит для предотвращения поломки картриджа под действием внутреннего давления, а также для сжатия внутреннего элемента 3 и внешнего элемента 2 вместе. Это обеспечивает постоянство внутренних размеров проходов и отверстий в картридже 1 и невозможность их изменения при повышении давления в картридже 1.

Для использования картридж 1 сначала вставляют в машину для приготовления напитка, при этом входное отверстие 121 и выпускное отверстие 122 открываются под действием прокалывающих элементов машины для приготовления напитка, которые протыкают и отгибают ламинированный материал 5. Водная среда, обычно чистая вода, под давлением поступает в картридж 1 через входное отверстие 121 во впускную камеру 26 под давлением 0,1-2,0 бар. Оттуда вода направляется через щели 30 и по коллектору 16 в фильтрационную камеру 130 картриджа 1 через множество щелей 17. Вода направляется радиально внутрь через фильтрационную камеру 130 и смешивается с размещенными в ней ингредиентами 200 напитка. Одновременно вода направляется вверх сквозь ингредиенты напитка. Напиток, образовавшийся в результате прохождения воды через ингредиенты напитка, проходит через фильтр 4 и фильтрационные отверстия 55 в проходы 57, расположенные над кольцевой рамой 41. Герметичное закрепление фильтра 4 на перемычках 53 и сваривание обода 51 с внешним элементом 2 гарантирует, что жидкость не найдет более короткий путь и весь напиток пройдет через фильтр 4.

Затем напиток течет вниз по радиальным проходам 57, образованным между перегородками 54, и через отверстия 56 в цилиндрическую воронку 40. Напиток проходит по каналам 50 между опорными перегородками 47 и вниз по выпускному носику 43 к выпускному отверстию 44, из которого напиток выливается в такой приемник, как чашка.

Предпочтительно, машина для приготовления напитка содержит средство для продувки воздухом, в котором сжатый воздух подается через картридж 1 в конце рабочего цикла, чтобы сдуть оставшийся напиток в приемник.

Второй вариант картриджа 1 показан на фиг.12-18. Второй вариант картриджа 1, в частности, предназначен для использования при выдаче продуктов типа эспрессо, таких как обжаренный и молотый кофе, когда желательно получить напиток с пеной из мелких пузырьков, известной как "кремб" (итал. "пенка"). Многие признаки второго варианта картриджа 1 являются такими же, как и в первом варианте, и для обозначения аналогичных признаков использованы те же позиции. В нижеследующем описании будут обсуждаться различия между первым и вторым вариантами. Общие для них признаки, выполняющие аналогичные функции, подробно обсуждаться не будут.

Внешний элемент 2 имеет такую же конструкцию, как и в первом варианте картриджа 1, как показано на фиг.1-6.

Кольцевая рама 41 внутреннего элемента 3 является такой же, как и в первом варианте. Также фильтр 4 расположен на кольцевой раме 41 так, чтобы закрывать фильтрационные отверстия 55. Внешняя трубка 42 цилиндрической воронки 40 такая же, как и раньше. Однако есть ряд отличий в конструкции внутреннего элемента 2 второго варианта по сравнению с первым вариантом. Как показано на фиг.16, выпускной носик 43 снабжен перегородкой 65, которая продолжается вверх по части выпускного носика 43 от выпускного отверстия 44. Перегородка 65 способствует предотвращению распыления и/или разбрызгивания напитка, когда он выходит из выпускного носика 43. Профиль выпускного носика 54 тоже отличается и представляет собой ступенчатый профиль с отчетливым изгибом 66 около верхнего конца трубки 43.

Предусмотрен обод 67, выступающий вверх от кольцевого фланца 47, соединяющего внешнюю трубку 42 с выпускным носиком 43. Обод 67 окружает входное отверстие 45 до выпускного носика 43 и образует кольцевой канал 69 между ободом 67 и верхней частью внешней трубки 42. Обод 67 снабжен направленным внутрь заплечиком 68. В одной точке по окружности обода 67 предусмотрено отверстие 70 в форме щели, которая продолжается от верхнего края обода 67 к точке немного ниже уровня заплечика 68, как лучше всего видно на фиг.12 и 13. Щель имеет ширину 0,64 мм.

В кольцевом фланце 47 предусмотрено отверстие 71 для поступления воздуха, периферически выровненное с отверстием 70, как показано на фиг.16 и 17. Отверстие 71 проходит сквозь фланец 47 так, чтобы обеспечить сообщение между точкой над фланцем 47 и свободным пространством под фланцем 47 между внешней трубкой 42 и выпускным носиком 43. Предпочтительно, и как показано, отверстие 71 содержит верхний участок 73 в форме усеченного конуса и нижний цилиндрический участок 72. Отверстие 71 обычно образуют посредством штыря пресс-формы. Сужающийся