Картридж для приготовления напитков

Картридж для приготовления напитков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к картриджу и, в частности, к использованию герметичных картриджей, которые выполнены из по существу воздухо- и водонепроницаемых материалов и которые содержат один или несколько ингредиентов для приготовления напитков.

Ранее предлагалось запечатывать ингредиенты для приготовления напитка в отдельные воздухонепроницаемые упаковки. Например, известны картриджи или капсулы, содержащие уплотненный молотый кофе, предназначенные для использования в некоторых машинах для приготовления кофе, которые обычно называют машинами «эспрессо». При приготовлении кофе с использованием этих машин, картридж с кофе помещают в варочную камеру, а через картридж пропускают под относительно высоким давлением горячую воду, извлекая таким образом из молотого кофе ароматические компоненты с получением кофейного напитка. Обычно такие машины работают под давлением свыше 6х10⁵ Па. Машины для приготовления кофе описанного типа до настоящего времени были довольно дорогими, поскольку такие компоненты машины, как водяные насосы и уплотнения, должны быть способны выдерживать высокое давление.

В WO 01/58786 описан картридж для приготовления напитков, который работает под давлением по существу в интервале от 0,7 до 2,0х10⁵ Па. Однако этот картридж предназначен для использования в машине для коммерческого или промышленного приготовления напитка и является относительно дорогим. Поэтому сохраняется потребность в таком картридже для приготовления напитков, чтобы этот картридж и машина для приготовления напитка были пригодны, в частности, по стоимости, рабочим характеристикам и надежности, для применения в быту.

В типичных известных картриджах для напитков вход и выход для жидкости образованы с противоположных сторон картриджа. Это имеет тот недостаток, что машина для приготовления напитков, использующая такие картриджи, обычно требует сложной механической системы для приведения входного и выходного пробойников во взаимодействие с картриджем с противоположных направлений. Кроме того, входной и выходной пробойники могут также мешать введению и извлечению картриджа для напитка из машины для приготовления напитка. В WO 01/60220 предложен картридж для напитка, в котором вход и выход выполнены с одной стороны картриджа. Однако этот картридж имеет тенденцию к засорению входных пробойников, поскольку они контактируют непосредственно с ингредиентами напитка.

Соответственно, настоящее изобретение обеспечивает картридж, содержащий один или несколько ингредиентов напитка и выполненный из по существу воздухо- и водонепроницаемых материалов, причем картридж образует камеру для хранения, вмещающую один или несколько ингредиентов напитка, и коллекторную камеру, при этом картридж содержит отверстие, через которое один или несколько ингредиентов могут быть помещены в камеру для хранения, причем это отверстие закрыто крышкой, имеющей первый участок, накрывающий коллекторную камеру, и второй участок, накрывающий камеру для хранения, причем первый участок крышки является протыкаемым при использовании, чтобы принимать поступающий поток водной среды в коллекторную камеру, и крышка является протыкаемой, чтобы пропускать вытекающий поток напитка, образованного при взаимодействии водной среды и одного или нескольких ингредиентов напитка в камере для хранения.

Понятно, что термин «картридж», применяемый здесь, означает любую упаковку, контейнер, пакет-саше или приемник, который содержит один или несколько ингредиентов напитка так, как описано выше. Картридж может быть жестким, полужестким или гибким.

Картридж по изобретению содержит один или несколько жидких ингредиентов напитка, пригодных для образования готового напитка. Готовым напитком может быть, например, один из числа кофе, чая, шоколада или напиток на основе молочных продуктов, включая молоко. Ингредиенты напитка могут быть порошкообразными, измельченными, листовыми или жидкими. Ингредиенты напитка могут быть нерастворимыми или растворимыми. Примерами могут служить обжаренный и молотый кофе, листовой чай, шоколад в порошке и суп, жидкие напитки на основе молока и концентрированные фруктовые соки.

Преимущество картриджа по изобретению заключается в том, что поступление и вытекание напитка из картриджа происходит с одной и той же стороны, то есть через крышку. Это позволяет упростить конструкцию входного и выходного пробойников машины для приготовления напитков, предназначенной для использования с картриджем, поскольку оба пробойника могут быть помещены на общей плоскости. Кроме того, можно уменьшить общую высоту машины для приготовления напитков, поскольку отпадает необходимость в размещении пробивных средств и связанных с ними подводящих труб как выше, так и ниже картриджа. Улучшается также доступ для вставки и извлечения картриджа из машины для приготовления напитков, поскольку над картриджем требуется разместить меньше компонентов. Преимущество заключается также в том, что картридж по изобретению обеспечивает коллекторную камеру, в которую при использовании поступает водная среда, такая как вода. Коллекторная камера отделена от камеры для хранения, которая содержит ингредиенты напитка. Таким образом предотвращается засорение входного пробойника машины для приготовления напитков, поскольку входной пробойник не входит в непосредственный контакт с ингредиентами напитка. Кроме того, коллекторная камера улучшает циркуляцию воды внутри картриджа и повышает равномерность поступления воды в камеру для хранения и протекания через нее. Это улучшает постоянство выхода из картриджа для напитка.

Предпочтительно, картридж содержит также выдачную камеру, которую накрывает третий участок крышки, который является протыкаемым, чтобы пропускать вытекающий поток напитка, образованного за счет взаимодействия водной среды и одного или нескольких ингредиентов напитка в камере для хранения.

Предпочтительно, выдачная камера содержит выдачной патрубок.

Предпочтительно, коллекторная камера и камера для хранения разделены перегородкой, которая содержит одно или несколько отверстий. Размеры отверстий выбраны таким образом, чтобы воспрепятствовать прохождению одного или нескольких ингредиентов напитка из камеры для хранения в коллекторную камеру. Поскольку ингредиенты напитка не могут пройти через отверстия, коллекторная камера остается свободной от ингредиентов напитка.

Предпочтительно, коллекторная камера по меньшей мере частично охватывает камеру для хранения. В одном варианте выполнения коллекторная камера по существу окружает камеру для хранения. Обычно коллекторная камера по существу окружает камеру для хранения, а отверстия выполнены по существу вдоль всего перехода между коллекторной камерой и камерой для хранения.

Предпочтительно, ширина отверстий составляет от 0,25 до 0,35 мм и длина - от 1,4 до 1,8 мм. Обычно выполняют от 20 до 40 отверстий.

Предпочтительно, коллекторная камера содержит входной участок, в который поступает водная среда, причем входной участок сообщается с остальной частью коллекторной камеры через одно или несколько отверстий. Предпочтительно, входной участок является круглым.

Предпочтительно, камера для хранения и выдачная камера разделены внутренним элементом. Внутренний элемент может содержать одно или несколько отверстий. В одном варианте выполнения внутренний элемент содержит фильтр для предотвращения прохождения одного или нескольких ингредиентов напитка из камеры для хранения в выдачную камеру, пропуская при этом напиток.

Предпочтительно, крышка соединена с наружным элементом и внутренним элементом. Обычно крышку присоединяют к наружному элементу по периферии картриджа и соединяют с внутренним элементом по центру картриджа или рядом с ним. Крышка может быть соединена с выдачной воронкой внутреннего элемента.

Предпочтительно, наружный элемент имеет более высокую жесткость, чем крышка.

Предпочтительно, место протыкания крышки с целью пропускания поступающего и вытекающего потока расположено так, что водная среда, проходящая через картридж, движется в общем вверх от входа к выходу.

Также предпочтительно, картридж имеет такую форму, что водная среда проходит через камеру для хранения в общем направлении вверх.

Настоящее изобретение предлагает также кассету картриджей, в которой каждый картридж подобен описанному выше и обеспечивает выход в процентах напитка, произведенного из одного или нескольких ингредиентов напитка, содержащихся в картридже, является постоянным в пределах 1,0 стандартных отклонений.

Настоящее изобретение предлагает также способ использования картриджа, подобного описанному выше, при котором картридж смещается относительно одного или нескольких неподвижных пробивных элементов, чтобы образовать вход в картридж или выход из него. Преимущество такого подхода заключается в возможности использовать упрощенный пробивной механизм, который не требуется делать сочлененным или иным образом перемещать. Кроме того, поскольку пробивные механизмы неподвижны, можно добиться более точного выравнивания картриджа и пробивных элементов, что дает улучшение рабочих характеристик и уменьшает расплескивание водной среды. особенно при выдаче.

Настоящее изобретение предлагает также картридж, содержащий один или несколько ингредиентов напитка, и выполненный из по существу воздухо- и водонепроницаемых материалов, причем картридж ограничивает камеру, вмещающую один или несколько ингредиентов напитка, картридж содержит также крышку и выполнен с возможностью протыкания крышки при использовании, когда картридж имеет горизонтальную ориентацию, чтобы обеспечить как втекание, так и вытекание водной среды для образования напитка за счет взаимодействия в камере водной среды и одного или нескольких ингредиентов напитка. По существу, горизонтальное положение картриджа при использовании позволяет добиться оптимизации протекания водной среды через картридж. В вертикально ориентированных картриджах вода или другая водная среда протекает под воздействием силы тяжести быстро, и может таким образом обходить часть ингредиентов напитка. С горизонтально ориентированным картриджем этой проблемы можно избежать, особенно при направлении вверх потока на участке между входом и выходом.

Предпочтительно, водный поток втекает в первую камеру и вытекает из второй камеры. Первой камерой может быть коллекторная камера. Второй камерой может быть выдачная камера. Предпочтительно, камера для хранения, содержащая один или несколько ингредиентов напитка, отделена от коллекторной камеры и выдачной камеры.

В следующем описании термины «верхний» и «нижний» а также эквивалентные им будут использованы для описания относительного расположения признаков изобретения. Термины «верхний» и «нижний», а также эквивалентные им должны рассматриваться как относящиеся к картриджу (или другим компонентам) в его нормальной ориентации при установке в машине для приготовления напитков и последующей выдачи, как показано, например, Фиг.4. В частности «верхний» и «нижний» относятся, соответственно, к относительным положениям ближе и дальше от верхней поверхности 11 картриджа. Кроме того, термины «внутренний» и «наружный», а также эквивалентные им термины будут использоваться для описания относительного положения признаков изобретения. Термины «внутренний» и «наружный», а также эквивалентные им термины должны рассматриваться как относящиеся к относительным положениям на картридже (или других компонентах), находящимся, соответственно, ближе и дальше от центра или главной оси Х картриджа 1 (или другого компонента).

Далее только в качестве примера будут описаны варианты выполнения настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - вид в сечении наружного элемента первого и второго вариантов выполнения картриджа по изобретению;

Фиг.2 - вид в сечении детали наружного элемента по Фиг.1, показывающий обращенный внутрь цилиндрический выступ;

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

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

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

Фиг.6 - вид сверху наружного элемента по Фиг.1;

Фиг.7 - вид в сечении внутреннего элемента по первому варианту 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 - другой вид в сечении внутреннего элемента по Фиг.12;

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

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

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

Фиг.20 - вид в сечении детали наружного элемента по Фиг.19, показывающий обращенный внутрь цилиндрический выступ;

Фиг.21 - вид сверху наружного элемента по Фиг.19;

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

Фиг.23 - вид в перспективе сверху наружного 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 завернутый внутрь верхний обод;

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.35 - вид в перспективе спереди машины для приготовления напитков по изобретению;

Фиг.36 - вид в перспективе спереди машины по Фиг.35 с картриджем, находящимся в открытом положении;

Фиг.37 - вид в перспективе сзади машины по Фиг.35, где некоторые детали опущены для наглядности;

Фиг.38 - другой вид в перспективе сзади машины по Фиг.35, где некоторые детали опущены для наглядности;

Фиг.39 - вид в перспективе картриджной головки машины по Фиг.35, где некоторые детали опущены для наглядности;

Фиг.40 - другой вид в перспективе картриджной головки машины по Фиг.35, где некоторые детали опущены для наглядности;

Фиг.41 - вид в сечении картриджной головки в закрытом положении;

Фиг.42 - вид в сечении картриджной головки в открытом положении;

Фиг.43 - блок-схема машины по Фиг.35;

Фиг.44а и 44b - блок-схемы первого и второго средств распознавания кода для машины по Фиг.35;

Фиг.45 - вид напитка по изобретению, включающего штрих-код.

Как показано на Фиг.11, картридж 1 по изобретению в общем содержит наружный элемент 2, внутренний элемент 3 и ламинированный материал 5. Наружный элемент 2, внутренний элемент 3 и ламинированный материал 5 собраны с получением картриджа 1, который имеет внутреннюю часть 120 для содержания одного или нескольких ингредиентов напитка, вход 121, выход 122 и путь для потока напитка, соединяющий вход 121 и выход 122 и которая проходит через внутреннюю часть 120. Вход 121 и выход 122 первоначально запечатаны ламинированным материалом 5 и открываются при использовании путем протыкания или прорезания ламинированного материала 5. Путь для потока напитка определяется пространственными взаимосвязями между наружным элементом 2, внутренним элементом 3 и ламинированным материалом 5, как будет рассмотрено ниже. В картридж 1 могут быть дополнительно включены другие компоненты, такие как фильтр 4, как будет описано далее.

Первый вариант картриджа 1, который будет описан в качестве базового варианта, показан на Фиг.1-11. Первый вариант картриджа 1, в частности, предназначен для фильтруемых материалов, таких как обжаренный и молотый кофе или листовой чай. Однако этот вариант картриджа 1 и другие варианты, описанные ниже, могут использоваться с другими продуктами, такими как шоколад, кофе, чай, подсластитель, энергетический напиток, ароматизатор, спиртной напиток, ароматизированное молоко, фруктовый сок, сквош (разбавленный сок), соус и десерт.

Как показано на Фиг.5, картридж 1 имеет по существу круглую или дискообразную форму, причем диаметр картриджа 1 значительно больше его высоты. Главная ось Х проходит через центр наружного элемента, как показано на Фиг.1. Обычно весь диаметр наружного элемента 2 составляет 74,5 мм ±6 мм, а общая высота составляет 16 мм±3 мм. Обычно объем картриджа 1 после сборки составляет 30,2 мл ±20%.

Наружный элемент 2 содержит по существу чашеобразный корпус 10, имеющий криволинейную кольцевую стенку 13, закрытый верх 11 и открытую нижнюю часть 12. Диаметр наружного элемента 2 наверху 11 меньше, чем диаметр нижней части 12, что связано с расширением кольцевой стенки 13 книзу, при переходе от закрытого верха 11 к открытому дну 12. Кольцевая стенка 13 и закрытый верх 11 ограничивают вместе приемник с внутренней частью 34.

В закрытом верхе 11 выполнен обращенный внутрь полый цилиндрический выступ 18, центрированный по главной оси Х. Как показано более ясно Фиг.2, цилиндрический выступ 18 содержит ступенчатый профиль, имеющий первый, второй и третий участки 19, 20 и 21. Первый участок 19 является прямым, круговым, цилиндрическим. Второй участок 20 имеет форму усеченного конуса и скошен вовнутрь. Третий участок 21 является другим прямым, круговым, цилиндрическим и замыкается нижней поверхностью 31. Диаметр первого, второго и третьего участков 19, 20 и 21 последовательно уменьшается, так что диаметр цилиндрического выступа 18 уменьшается при перемещении от верха 11 до закрытой нижней поверхности 31 цилиндрического выступа 18. По существу горизонтальный заплечик 32 образован на цилиндрическом выступе 18 в месте стыка между вторым и третьим участками 20 и 21.

На наружном элементе 2 в направлении нижней части 12 выполнен выступающий наружу заплечик 33. Выступающий наружу заплечик 33 образует вторичную стенку 15, соосную с кольцевой стенкой 13 так, чтобы образовать кольцевой путь, образующий трубопровод 16 между вторичной стенкой 15 и кольцевой стенкой 13. Трубопровод 16 проходит по окружности наружного элемента 2. В кольцевой стенке 13 выполнен ряд щелей 17 вровень с трубопроводом 16, чтобы обеспечить перемещение газа и жидкости между трубопроводом 16 и внутренней частью 34 наружного элемента 2. Как показано на Фиг.3, щели 17 представляют собой вертикальные прорези в кольцевой стенке 13. Применяется от 20 до 40 щелей. В показанном варианте выполнения использовано тридцать семь щелей 17, по существу равноразнесенных по периферии трубопровода 16. Щели 17 предпочтительно имеют длину от 1,4 до 1,8 мм. Обычно длина каждой щели составляет 1,6 мм, составляя 10% от общей высоты наружного элемента 2. Ширина каждой щели составляет от 0,25 до 0,35 мм. Обычно ширина каждой щели составляет 0,3 мм. Щели 17 достаточно узки, чтобы не допустить попадания ингредиентов напитка в трубопровод 16 как при хранении, так и при использовании.

Входная камера 26 образована в наружном элементе 2 по периферии наружного элемента 2. Как наиболее ясно показано на Фиг.5, предусмотрена цилиндрическая стенка 27, которая ограничивает собою входную камеру 26 и отделяет входную камеру 26 от внутренней части 34 наружного элемента 2. Цилиндрическая стенка 27 имеет закрытую верхнюю поверхность 28, которая располагается в плоскости, перпендикулярной главной оси Х, и открытый нижний конец 29, находящийся в одной плоскости с нижней частью 12 наружного элемента 2. Входная камера 26 сообщается, как показано на Фиг.1, с трубопроводом 16 через две щели 30. С другой стороны, для сообщения между трубопроводом 16 и входной камерой 26 может использоваться от одной до четырех щелей.

Нижний конец выступающего наружу заплечика 33 снабжен выступающим наружу фланцем 35, который отходит перпендикулярно главной оси Х. Обычно фланец 35 имеет ширину от 2 до 4 мм. Часть фланца 35 увеличена, образуя ручку 24, за которую можно держать наружный элемент 2. Ручка 24 снабжена обращенным вверх ребром 25 с целью улучшить захват.

Наружный элемент 2 выполнен как единое цельное изделие из полиэтилена высокой плотности, полипропилена, полистирола, полиэфира или ламинированного материала из двух или более указанных материалов. Подходящий полипропилен можно выбрать из числа полимеров, поставляемых компанией DSM UK Limited (Реддич, Великобритания). Наружный элемент может быть непрозрачным, прозрачным или полупрозрачным. Для производства может использоваться литьевое формование.

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

Как показано лучше всего Фиг.8, кольцевая рама 41 содержит наружный обод 51 и внутреннюю втулку 52, которые соединены между собой десятью размещенными через одинаковые промежутки радиальными перемычками 53. Внутренняя втулка 52 образует одно целое с цилиндрической воронкой 40 и отходит от нее. В кольцевой раме 41 между радиальными перемычками 53 выполнены фильтровальные отверстия 55. Фильтр 4 размещен на кольцевой раме 41 таким образом, чтобы накрыть фильтровальные отверстия 55. Фильтр предпочтительно изготавливают из материала, имеющего высокую прочность во влажном состоянии, например из нетканого волокнистого материала из полиэфира. Другие материалы, которые могут использоваться, включают водонепроницаемый целлюлозный материал, такой как целлюлозный материал, содержащий тканые бумажные волокна. Тканые бумажные волокна могут быть смешаны с волокнами из полипропилена, поливинилхлорида и/или полиэтилена. Включение этих пластиковых материалов в целлюлозный материал делает целлюлозный материал термосвариваемым. Фильтр 4 может также быть обработан и покрыт материалом, который активируется нагревом и/или давлением, так что он может прикрепляться к кольцевой раме 41 таким образом.

Как показано на выполненном в разрезе профиле по Фиг.7, когда внутренняя втулка 52 расположена в нижнем положении относительно наружного обода 51, кольцевая рама 41 имеет наклонный нижний профиль.

Верхняя поверхность каждой перемычки 53 снабжена вертикальной перегородкой 54, которая разделяет пространство полости над кольцевой рамой 41 на множество проходов 57. Каждый проход 57 ограничен по сторонам перегородкой 54 и снизу фильтром 4. Проходы 57 идут от наружного обода 51 вниз до цилиндрической воронки 40, открываясь в проемы 56, образованные внутренними краями перегородок 54.

Цилиндрическая воронка 40 содержит внутреннюю трубу 42, окружающую внутренний выдачной патрубок 43. Наружная труба 42 образует внешнюю часть цилиндрической воронки 40. Выдачной патрубок 43 соединяется с наружной трубой 42 на верхнем конце выдачного патрубка 43 посредством кольцевого фланца 47. Выдачной патрубок 43 содержит на верхнем конце вход 45, который сообщается с проемами 56 проходов 57 и выходом 44 на нижнем конце, через который приготовленный напиток выдают в чашку или другой приемник. Выдачной патрубок 43 содержит участок в форме усеченного конуса 48 на верхнем конце и цилиндрический участок 58 на нижнем конце. Цилиндрический участок 58 может иметь небольшую конусность, так что он сужается по направлению к выходу 44. Участок 48 в форме усеченного конуса помогает передавать напиток от проходов 57 вниз, в направлении выхода 44, без придания турбулентности напитку. Верхняя поверхность участка 48 в форме усеченного конуса снабжена четырьмя опорными перемычками 49, равноразнесенными по периферии цилиндрической воронки 40. Опорные перемычки 49 ограничивают каналы 50 между ними. Верхние кромки несущих перемычек 49 расположены на одном уровне друг с другом и перпендикулярно главной оси Х.

Внутренний элемент 3 может быть выполнен как единое цельное изделие из полипропилена или подобного материала, как описано выше, и путем литьевого формования таким же образом, как и наружный элемент 2.

С другой стороны, внутренний элемент 3 и/или наружный элемент 2 могут быть изготовлены из биоразлагаемого полимера. Примеры подходящих материалов включают биоразлагаемый полиэтилен (например, SPITEK, который поставляет компания Symphony Environmental, Борхэмвуд, Великобритания), биоразлагаемый полиэфирамид (например, BAK 1095, который поставляет компания Symphony Environmental), молочные поликислоты (PLA, которую поставляет компания Cargil, шт. Миннесота, США), полимеры на основе крахмала, производные целлюлозы и полипептидов.

Ламинированный материал 5 образован из двух слоев, первого слоя из алюминия и второго слоя из литого полипропилена. Толщина слоя алюминия составляет от 0,02 до 0,07 мм. Толщина слоя литого полипропилена составляет от 0,025 до 0,065 мм. В одном варианте выполнения толщина слоя алюминия составляет 0,06 мм и слоя полипропилена - 0,025 мм. Этот ламинированный материал особенно пригоден, поскольку проявляет более высокое сопротивление скручиванию при сборке. В результате ламинированный материал 5 можно предварительно разрезать с приданием нужного размера и формы, и затем передать на сборочный участок производственной линии, при том, что он не подвергается короблению. Следовательно, ламинированный материал 5 особенно пригоден для сварки. Возможно использование других слоистых материалов, включая ламинированный материалы РЕТ/Алюминий/РР, РЕ/EVON/PP, PET/металлизованный/РР и Алюминий/РР. Вместо вырезанной штампом заготовки возможно применение ламинированного материала в рулонах.

Вместо гибкого ламинированного материала картридж 1 может быть закрыт жесткой или полужесткой крышкой.

Сборка картриджа 1 предусматривает следующие операции:

а) внутренний элемент 3 вставляют в наружный элемент 2;

b) фильтр 4 вырезают с приданием нужной формы и помещают на внутренний элемент 3 таким образом, чтобы разместить его поверх цилиндрической воронки 40 и наложить на кольцевую раму 41;

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

d) картридж 1 заполняют одним или несколькими ингредиентами напитка;

е) ламинированный материал 5 прикрепляют к наружному элементу 2.

Эти операции будут более подробно рассмотрены ниже.

Наружный элемент 2 располагают открытой нижней частью 12 вверх. Затем внутренний элемент 3 вкладывают в наружный элемент 2 с наружным ободом 51, свободно посаженным в осевой выступ 14 наверху 11 картриджа 1. Цилиндрический выступ 18 наружного элемента 2 в то же время вставлен в верхнюю часть цилиндрической воронки 40 внутреннего элемента 3. Третий участок 21 цилиндрического выступа 18 помещен внутри цилиндрической воронки 40 с закрытой нижней поверхностью 31 цилиндрического выступа 18, опирающейся на опорные перемычки 49 внутреннего элемента 3. Затем на внутренний элемент 3 помещают фильтр 4 таким образом, чтобы материал фильтра соприкасался с кольцевым ободом 51. После этого используют сварку ультразвуком для соединения фильтра 4 с внутренним элементом 3 одновременно с операцией соединения внутреннего элемента 3 с наружным элементом 2. Внутренний элемент 3 и фильтр 4 сваривают по наружному ободу 51. Внутренний элемент 3 и наружный элемент 2 соединяют сварными швами вокруг наружного обода 51 и, кроме того, вдоль верхних кромок перемычек 54.

Как лучше всего показано на Фиг.11, наружный элемент 2 и внутренний элемент 3, будучи соединены между собой, образуют полость 130 во внутренней части 120 ниже кольцевого фланца 41 и наружной части цилиндрической воронки 40, образующую фильтровальную камеру. Фильтровальная камера 130 и проходы 57 над кольцевой рамой 41 отделены фильтровальной бумагой 4.

Фильтровальная камера 130 содержит один или несколько ингредиентов напитка 200. Один или несколько ингредиентов напитка упакованы в фильтровальную камеру 130. Для напитка фильтруемого типа ингредиентом обычно является обжаренный молотый кофе или листовой чай. Плотность упаковки ингредиентов напитка в фильтровальной камере 130 может варьироваться по желанию. Обычно для получения фильтрованного готового кофе фильтровальная камера содержит от 5,0 до 10,2 грамм обжаренного и молотого кофе в фильтровальном слое обычной толщиной 5-14 мм. Дополнительно внутренняя часть 120 может содержать одно или несколько элементов, таких как шары, которые свободно перемещаются во внутренней части 120, способствуя перемешиванию путем стимулирования турбулентности и разрушая скопления ингредиентов напитка во время выдачи напитка.

Ламинированный материал 5 прикрепляют затем к наружному элементу 2 путем образования сварного шва 126 по периферии ламинированного материала 5 для соединения ламинированного материала 5 с нижней поверхностью выступающего наружу фланца 35. Сварной шов 126 продолжается для плотного прикрепления ламинированного материала 5 к нижней кромке цилиндрической стенки 27 входной камеры 26. Далее, между ламинированным материалом 5 и нижней кромкой наружной трубы 42 цилиндрической воронки 40 образуют сварной шов 125. Ламинированный материал 5 образует нижнюю стенку фильтровальной камеры 130 и запечатывает также входную камеру 26 и цилиндрическую воронку 40. Однако перед выдачей между ламинированным материалом 5 и нижней кромкой выдачного патрубка 43 существует небольшой зазор 123. Можно использовать различные способы сварки, такие как сварка нагревом и ультразвуком, в зависимости от свойств ламинированного материала 5.

Предпочтительно внутренний элемент 3 продолжается между наружным элементом 2 и ламинированным материалом 5. Внутренний элемент 3 выполнен из относительно жесткого материала, такого как полипропилен. Как таковой, внутренний элемент 3 образует элемент, несущий нагрузку, который служит для удержания ламинированного материала 5 и наружного элемента 2 разделенными при сжатии картриджа 1. Желательно, чтобы при использовании картридж 1 подвергался сжимающей нагрузке от 130 до 280 Н. Сжимающее усилие помогает предотвратить разрушение картриджа под воздействием внутреннего давления и служит также, чтобы прижимать друг к другу внутренний элемент 3 и наружный элемент 2. Это гарантирует, что внутренние размеры проходов и отверстий в картридже 1 остаются фиксированными и не могут изменяться во время нагнетания давления в картридже 1.

Для использования, картридж 1 сначала вставляют в машину для приготовления напитков, открывая вход 121 и выход 122 пробивными элементами машины для приготовления напитков, которые пробивают и отгибают ламинированный материал 5. Водная среда, обычно вода, поступает в картридж 1 под давлением через вход 121 во входную камеру 26 под давлением 0,1-2,0 бар. Отсюда воду направляют для протекания через щели 30 и по трубопроводу 16 в фильтровальную камеру 130 картриджа 1 через множество щелей 17. Вода подается радиально внутрь через фильтровальную камеру 130 и смешивается с ингредиентами 200 напитка, содержащимися в ней. В то же время вода направляется вверх через ингредиенты напитка. Напиток, образованный при прохождении воды через ингредиенты напитка, проходит через фильтр 4 и фильтровальные отверстия 55 в проходы 57, лежащие над кольцевой рамой 41. Герметичное соединение фильтра 4 с перемычками 53 и приваривание обода 51 к наружному элементу 2 гарантирует отсутствие обходных путей и то, что весь напиток должен пройти через фильтр 4.

Затем напиток протекает вниз вдоль радиальных проходов 57, образованных между спиц 54, и через проемы 56 в цилиндрическую воронку 40. Напиток проходит по каналам 50 между опорными перемычками 47 и вниз по выдачному патрубку 43 к выходу 44, где напиток выпускают в приемник типа чашки.

Предпочтительно машина для приготовления напитка содержит устройство для продувки, которое продувает сжатый воздух через картридж 1 в конце выдачного цикла, чтобы удалить остатки напитка в приемник.

Фиг.12-18 показан второй вариант картриджа 1. Второй вариант картриджа 1 разработан специально для использования при выдаче продуктов типа эспрессо, таких как обжаренный и молотый кофе, когда желательно получить напиток, содержащий пену из крошечных пузырьков, известных как «крема» (итал. «пенка»). Многие признаки второго варианта картриджа 1 являются такими же, как и в первом варианте, и для обозначения одинаковых признаков использованы одинаковые позиции. В дальнейшем описании будут рассмотрены различия между первым и вторым вариантами. Общие признаки, действующие одинаковым образом, рассматриваться подробно не будут.

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

Кольцевая рама 41 внутреннего элемента 3 является такой же, как и в первом варианте. К тому же фильтр 4 располагается на кольцевой раме 41 таким образом, чтобы накрыть фильтровальные отверстия 55. Наружная труба 42 цилиндрической воронки 40 тоже такова же, как и ранее. Однако существует ряд различий в конструкции внутреннего элемента 2 второго варианта по сравнению с первым вариантом. Как показано на Фиг.16, выдачной патрубок 43 снабжен перегородкой 65, которая частично простирается вверх по выдачному патрубку 43 от выхода 44. Перегородка 65 помогает не допустить разбрызгивание и/или расплескивание напитка при его выходе из выдачного патрубка 43. Профиль выдачного патрубка 43 также отличается и содержит ступенчатый профиль с четко видимым искривлением 66 возле верхнего конца трубы 43.

Предусмотрен обод 67, восстающий от кольцевого фланца 47 и соединяющий наружную трубу 42 с выдачным патрубком 43. Обод 47 окружает вход 45 в выдачной патрубок 43 и ограничивает кольцевой канал 69 между ободом 67 и верхней частью наружной трубы 42. Обод 67 снабжен обращенным внутрь заплечиком 68. В одной точке по окружности обода 67 выполнено отверстие 70 в форме щели, идущей от верхней кромки обода 67 до точки, расположенной на минимальном расстоянии ниже уровня заплечика 68, как наиболее ясно показано на Фиг.12 и 13. Ширина щели равна 0,64 мм.

В кольцевом фланце 47 предусмотрен вход 71 для воздуха, совмещенный по окружности с отверстием 70, как показано на Фиг.16 и 17. Вход 71 для воздуха содержит отверстие, проходящее сквозь фланец 47 таким образом, чтобы обеспечить сообщение между точкой выше фланца 47 и полостью ниже фланца 47 между наружной трубой и выдачным патрубком 43. Предпочтительно, и как показано, вход 71 для воздуха содержит верхний участок 73 в форме усеченного конуса и нижний цилиндрический участок 72. Вход для воздуха 71 обычно образуют формовочным инструментом, таким как шпилька. Конусный профиль входа 71 для воздуха облегчает извлечение формовочного инструмента из формованного компонента. Стенке наружной трубы 42 рядом со входом 71 для воздуха придана форма желоба 75, ведущего от входа для воздуха 71 до входа 45 выдачного патрубка 43. Как показано на Фиг.17, между входом 71 для воздуха и желобом 75 образован скошенный заплечик 74 с целью гарантировать, что сильная струя напитка, выходящая из щели 70, не ударится сразу же о верхнюю поверхность фланца 47 в непосредственной близости от входа 71 для воздуха.

Процедура сборки второго варианта картриджа 1 сходна со сборкой первого варианта. Однако существуют определенные различия. Как показано на Фиг.18, третий участок 21 цилиндрического выступа 18 помещен скорее внутрь опорного обода 67, чем на опорные перемычки. Заплечик 32 цилиндрического выступа 18 между вторым участком 20 и третьим участком 21 опирается на верхнюю кромку опорного обода 67 внутреннего элемента 3. Между внутренним элементом 3 и наружным элементом 2 образуется таким образом зона 124 перехода, содержащая торцевое уплотнение между цилин