Капсула и система для приготовления напитка путем центрифугирования в устройстве для производства напитков

Капсула и система для приготовления напитка путем центрифугирования в устройстве для производства напитков

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к капсуле, предназначенной для приготовления напитка путем центрифугирования, к использованию капсулы в устройстве для производства напитков и капсульной системе, включающей в себя капсулу и устройство для производства напитков, предназначенное для приготовления напитка из вещества напитка, содержащегося в капсуле, путем подачи жидкости устройством и протекания ее через вещество в капсуле за счет действия центробежных сил.

В частности, данное изобретение относится к капсуле, которая вместе с устройством для производства напитков образует специальный ограничительный клапан, формируя средства для создания заданного давления центрифугированной жидкости, вытекающей из капсулы.

Уровень техники, предшествующий изобретению

Существуют системы для приготовления напитков, таких как кофе, путем принудительной подачи жидкости через ингредиенты, содержащиеся в капсуле, с использованием центробежных сил.

В WO 2008/148604 описана капсула для приготовления напитка или жидкого пищевого продукта из вещества в центробежном аппарате путем пропускания воды через вещество, содержащееся в капсуле, с использованием центробежных сил, включающая в себя: полость, содержащую заранее заданную дозу вещества, откупоривающее приспособление, которое открывает капсулу под действием центробежных сил, чтобы позволить жидкости напитка вытечь из капсулы. Капсула может также содержать средства для контактирования капсулы с внешним вращающим приводным приспособлением центробежного смешивающего устройства, причем средства для контактирования имеют конфигурацию, позволяющую создавать сопротивление вращающему моменту во время вращения капсулы для поддержания капсулы в заданном положении вращения.

Таким образом, действие центробежных сил для приготовления кофе или других пищевых веществ обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с обычными способами приготовления напитков, в которых используются насосы для создания давления. Например, в традиционных способах приготовления кофейных напитков типа «эспрессо» или «лунго» с помощью нагнетательного насоса очень трудно контролировать все параметры, которые влияют на качество извлечения имеющегося кофейного экстракта. К этим параметрам обычно относятся давление, величина расхода, уменьшающаяся при увеличении давления, степень сжатия кофейного порошка, которая влияет на характеристики текучести и зависит от размера частиц молотого кофе, температуру, распределение потока воды и т.д. Следовательно, нелегко изменять давление экстракции и величины расхода, поскольку они по существу определяются сопротивлением слоя кофе и системой фильтрации, расположенной ниже по потоку.

Для экстракции с помощью центрифугирования обеспечение качества приготавливаемого кофе (насыщенность или крепость, вкус, аромат, пенистость и т.д.) является сложным процессом и зависит от регулирования разнообразных параметров приготовления напитка и конструкции капсулы. В частности, величина расхода впрыскиваемой в капсулу жидкости, по-видимому, играет важную роль. На величину расхода влияют различные параметры, такие как скорость вращения капсулы в устройстве, динамика жидкости внутри капсулы, обратное избыточное давление, приложенное к центрифугируемой жидкости. Например, для заданной величины обратного избыточного давления, чем выше будет скорость вращения, тем будет больше величина расхода. И, наоборот, для данной величины скорости вращения, чем больше величина обратного избыточного давления, тем меньше величина расхода.

Хотя скорость вращения капсулы обычно регулируется средствами управления, селективно включающими приводной двигатель, приводящий во вращение центробежное устройство для производства напитков, заранее заданное обратное избыточное давление может быть получено путем ограничения величины потока на выходе из капсулы или снаружи центробежного блока, в котором находится капсула.

В ЕР 651963 описано, что перепад давления обеспечивается резиновым эластичным элементом, расположенным на границе раздела между контактной крышкой и чашей центробежного блока, например, капсулы, содержащей порошкообразный кофе. Такой элемент эластично деформируется, оставляя фильтрационный проход для жидкости, когда на границе раздела будет достигнуто определенное давление.

В FR 2487661 и WO 2006/112691 описаны системы, в которых неподвижная перегородка расположена вниз по потоку от фильтра для создания перепада давления.

В WO 2008/148646 предложено решение, в котором ограничительная перегородка расположена внутри или снаружи центробежного блока. Ограничительная перегородка может представлять собой регулирующий клапан, обеспечивающий положительный перепад давления. Клапан открывается под действием давления. Чем больше открывается клапан, тем больше будет величина расхода. Клапан может быть предварительно нагружен с помощью эластичного элемента (резинового или пружинного). Чем выше величина предварительной нагрузки, тем выше величина отпирающего давления для центрифугируемой жидкости вверх по потоку от клапана.

В ЕР 1654966 А1 описана капсула с герметизирующим приспособлением, включающая в себя основной корпус с фланцеобразным ободом и элемент из фольги, закрывающим корпус. Такая капсула не предназначена для использования в центробежном устройстве для приготовления напитков.

Центробежные системы для производства напитков, характерные для уровня техники, предшествующего данному изобретению, страдают от недостатка, заключающегося в том, что настройка обратного избыточного давления для получения его заданной величины требует наличия специального механизма, который усложняет настройку на большое число различных заранее заданных величин обратного избыточного давления.

Следовательно, необходимо понимать, что в частности в отношении кофейных напитков обратное избыточное давление, прикладываемое к центрифугируемой жидкости, определяет условия экстракции (например, величину расхода) и тем самым непосредственно влияет на вкус и аромат кофе. Кроме того, органолептическая текстура, такая как пенистость/наличие пенки, формируемой на поверхности приготовленного напитка, также в значительной степени зависит от прикладываемого обратного избыточного давления. Таким образом, в отношении пенистости/наличия пенки, а также величины расхода приготавливаемого кофейного напитка, для регулировки величины обратного избыточного давления в зависимости от природы вещества, содержащегося в конкретной капсуле, с целью получения различных типов напитков с разным качеством и/или количеством пенистости/наличия пенки желательно обеспечить разную величину расхода.

Соответственно, имеется необходимость предложить с помощью капсульной системы широкий набор кофейных напитков с различным вкусом, насыщенностью и/или различных типов, например, «ристретто», «эспрессо», «лунго», разбавленный кофе и т.д., в частности, в которой величина обратного избыточного давления, прикладываемого к центрифугируемой жидкости на границе раздела между капсулой и устройством может быть в лучшей степени, более независимо и более удобно контролироваться.

Термин «обратное избыточное давление клапанных средств» относится к потере давления, достигаемой с помощью ограничительной перегородки или ограничительного клапана. Поскольку ограничительная перегородка или ограничительный клапан создает «эффект узкого горла», давление жидкости образуется вверх по потоку от него за счет действия центробежных сил. В частности, образуется перепад давления, причем давление увеличивается постепенно от оси вращения по направлению к клапану. Благодаря этому ограничению давление перед ограничительной перегородкой возрастает, и именно это давление влияет на эффект взаимодействия между жидкостью и ингредиентом (например, путем экстракции вещества жидкостью). Это давление, создаваемое ограничительным клапаном, может быть также определено как относительное усилие («обратное усилие»), разделенное зоной поверхностного контакта у ограничительного клапана.

В европейской патентной заявке №08171069.1 («Капсула для приготовления напитка с помощью центрифугирования в устройстве для производства напитков и соответствующее устройство, предназначенное для этого») предложена капсула, на которой имеется упорное кольцо, контактирующее с нагнетающей поверхностью устройства для производства напитков с целью формирования клапанных средств, которые обеспечивают с помощью усилия, создаваемого эластичным приспособлением, связанным с нагнетающей поверхностью, и в зависимости от высоты или толщины упорного кольца определенную величину обратного избыточного давления во время экстракции напитка.

Было также обнаружено, что конструкция упорного кольца на капсуле влияет на качество готового кофе, в частности, на содержание ароматических веществ в кофейном экстракте.

Одна из задач данного изобретения - предложить капсулу, предназначенную для центробежной экстракции, которая дополнительно улучшает качество приготовленного напитка, в частности, кофе. Предлагаемое решение является простым в реализации, экономично и может быть легко осуществлено в условиях массового производства с точным соблюдением размерных допусков.

Кроме того, предлагаемое решение позволяет легко и экономично обеспечить различные величины обратного избыточного давления в устройстве, например, для приготовления широкого спектра напитков (например, кофейных напитков). Кроме того, предложенное решение дает возможность использовать материалы, имеющие хорошие свойства газонепроницаемости, такие как алюминий, что позволяет избежать необходимости в применении дорогостоящей упаковки.

Данное изобретение обеспечивает решение упомянутых выше проблем, а также имеет дополнительные преимущества по сравнению с системами, характерными для уровня техники, предшествующего этому изобретению.

Данное изобретение относится к капсуле в соответствии с пп. 1 и 15 формулы изобретения.

Упорное кольцо для установки заданного давления конкретно предназначено для регулирования обратного избыточного давления, создаваемого клапанным приспособлением, когда капсула вставляется в устройство для производства напитков.

Более конкретно, упорное кольцо для установки заданного давления выступает в осевом направлении капсулы над плоскостью кольцевой фланцевой части для возможности контактирования с клапанным элементом устройства для производства напитков и выступает в осевом направлении капсулы под плоскостью фланцевой части для его вставки в кольцевую нижнюю часть или углубление держателя капсулы устройства для производства напитков.

Упорное кольцо для установки заданного давления совместно со специальной опорной поверхностью клапанного элемента устройства для производства напитков образует ограничительный клапан для потока напитка, вытекающего из капсулы в процессе центрифугирования. Упорное кольцо для установки заданного давления специально сконструировано таким образом, вместе с опорной поверхностью устройства для производства напитков, чтобы выборочно блокировать путь потока центрифугируемой жидкости, с целью задержать истечение жидкости из капсулы и установить величину расхода жидкости в зависимости от скорости вращения. Говоря более конкретно, когда будет достигнута достаточная величина давления центрифугируемой жидкости в клапанном приспособлении, т.е. центрифугируемой жидкости, оказывающей давление на упорное кольцо для установки заданного давления, клапанное приспособление открывается, т.е. обеспечивается зазор, ограничивающий поток с помощью опорной поверхности устройства, перемещающейся от упорного кольца установки заданного давления капсулы или наоборот - в сторону упорного кольца. До того, как будет достигнута заданная величина давления центрифугируемой жидкости, клапанное приспособление остается закрытым. Следовательно, упорное кольцо для установки заданного давления, находящееся в контакте с опорной поверхностью, блокирует путь потока центрифугируемой жидкости. Следует отметить, что открытие клапанного приспособления зависит от скорости вращения предусмотренных для этой цели приводных средств, которые приводят во вращение капсулу в устройстве для производства напитков. Следовательно, поскольку клапанное приспособление выборочно блокирует путь потока центрифугируемой жидкости, может быть осуществлен этап предварительного смачивания вещества напитка, например, молотого кофе, так как жидкость пока еще не вытекает из устройства. В результате предварительного смачивания и задержанного истечения вещества напитка возможно выполнить аккуратное смачивание вещества и обеспечить заданное время взаимодействия между жидкостью и веществом напитка, например, кофейным порошком, что существенно улучшает характеристики извлечения, например, содержание твердых веществ и процент выхода готового напитка.

Говоря более конкретно, для капсулы данного изобретения упорное кольцо для установки заданного давления капсулы выступает в осевом направлении капсулы над плоскостью кольцевой фланцевой части, и выступает на большее расстояние, чем оно выступает в осевом направлении капсулы под плоскостью фланцевой части.

В этом варианте осуществления данного изобретения упорное кольцо для установки заданного давления капсулы является полым. Более предпочтительно, чтобы упорное кольцо для установки заданного давления было сформировано в виде кольцеобразной спирали (завитка). Под «спиралью» или «спиральным концом» подразумевается часть свернутого материала, например, свернутый ламинат, образующий часть разгрузки напряжения на свободном конце фланцеобразного обода капсулы. Спираль материала может быть частично или полностью закручена. Образование спирали может быть выполнено с помощью различных способов, таких как формование, гофрировка, глубокая вытяжка и т.д. Более предпочтительно, чтобы спираль была закручена для образования по существу замкнутого, полого завитка. Такое свойство дает преимущество, заключающееся в том, что позволяет получить сравнительно легкую конструкцию и в то же время обеспечить достаточное сопротивление деформации упорного кольца в осевом направлении, когда оно сжимается клапанным элементом. Кроме того, это позволяет использовать материалы упаковки в виде листа путем глубокой вытяжки, прессования или формования.

В одном варианте осуществления данного изобретения упорное кольцо для установки заданной величины давления образует овальную спираль, более длинная ось которого расположена в аксиальном направлении. Такое свойство обеспечивает более высокое сопротивление деформации упорного кольца без необходимости увеличения толщины материала.

В другом варианте осуществления данного изобретения упорное кольцо для установки заданного давления образует овальную спираль, более длинная ось которого расположена в поперечном направлении.

Однако в других вариантах реализации капсул упорное кольцо для установки заданного давления образует относительно круглую спираль, в частности, когда расстояние выступа упорного кольца установки заданного давления над плоскостью кольцевой фланцевой части остается относительно малым.

В частности, упорное кольцо для установки заданного давления может быть изготовлено из пластика и/или металла. Более предпочтительно, чтобы оно изготавливалось из алюминия или многослойным из алюминия и пластика, предпочтительно из ламината алюминия и полипропилена. Под «алюминием» здесь подразумевается также любой сплав или композитный материал на основе алюминия. Предпочтительно, чтобы упорное кольцо для установки заданного давления изготавливалось из одного куска материала вместе с фланцевой частью и корпусом капсулы.

Капсула может представлять собой замкнутую капсулу, в которой верхняя стенка представляет собой мембрану, закрывающую корпус капсулы. Более предпочтительно, чтобы капсула была заключена в газонепроницаемую оболочку для обеспечения более длительного срока хранения капсулы без ухудшения ее свойств. С этой целью упаковочный материал (материалы) выбираются таким образом, чтобы обеспечить газонепроницаемость всех граней капсулы. Кроме того, капсула может заполняться газом, защищающим находящееся в ней вещество от окисления, таким как азот или смесь двуокиси углерода и азота. В другом возможном варианте осуществления данного изобретения капсула не является полностью замкнутой, а содержит верхнюю стенку с порами или отверстиями, позволяющими заполнять ее жидкостью или откачивать из нее жидкость. Поры или отверстия в верхней стенке предпочтительно располагаются на периферии верхней стенки. Поры или отверстия предпочтительно расположены на периферии вдоль, по существу, кольцевого участка и на небольшом расстоянии от фланцевой части, например в диапазоне от 0,5 мм до 10 мм, предпочтительно в диапазоне от 1 мм до 8 мм.

В другом варианте осуществления данного изобретения упорное кольцо для установки заданного давления является плоским. Под «плоским» здесь подразумевается, что упорное кольцо установки заданного давления не является полым, а заполняется тем же самым или другим материалом. Упорное кольцо установки заданного давления может быть сформировано, например, в виде утолщения фланцеобразного обода, выступающего над и под плоскостью его фланца. К примеру, увеличение толщины материала образует часть, которая является интегральной с остальной частью фланцеобразного обода. В другом примере кольцевая фланцевая часть изготовлена из эластичной пленки, на которой герметично крепится кольцевая часть из плоского монолитного материала, например, твердого пластика или резины.

В предпочтительном варианте осуществления данного изобретения отношение расстояния упорного кольца для установки заданного давления над плоскостью фланцевой части к расстоянию кольца ниже плоскости фланцевой части находится в диапазоне от 5:1 до 1:0,5. В частности, расстояние над плоскостью фланцевой части предпочтительно составляет от 0,5 мм до 3 мм, более предпочтительно от 0,8 мм до 2,5 мм. Кроме того, расстояние под плоскостью фланцевой части предпочтительно составляет от 0,1 мм до 2 мм, более предпочтительно от 0,1 мм до 1 мм, и наиболее предпочтительно от 0,3 мм до 0,5 мм.

В возможном варианте осуществления данного изобретения упорное кольцо для установки заданного давления выступает в осевом направлении только над плоскостью фланцевой части обода, а под вышеупомянутой плоскостью не имеет никакого осевого выступа. В этом случае предпочтительно, чтобы фланцеобразный обод был деформируемым по меньшей мере в месте соединения между фланцевой частью и упорным кольцом установки заданного давления, когда давление клапанного элемента прикладывается к упорному кольцу для обеспечения соответствующей вставки капсулы в устройство и точной установки величины обратного избыточного давления. Например, деформируемость фланцеобразного обода обеспечивается наличием по меньшей мере одного участка уменьшенной толщины фланцевой части и/или достаточно малой толщиной фланцевой части, например, местного участка с толщиной менее 0,8 мм для пластика или других полимеров и менее 0,4 мм для алюминия.

Кроме того, капсула данного изобретения выполнена особого размера для обеспечения у упорного кольца для установки заданного давления достаточно больших центробежных сил или величин давления. Радиальное расстояние от центральной оси (I) капсулы до упорного кольца установки заданного давления составляет от 25 мм до 30 мм. Удивительно, но было обнаружено, что выше указанного верхнего предела можно ожидать значительной потери аромата кофе независимо от скорости вращения капсулы в устройстве. Такая потеря объясняется худшими условиями экстракции кофе при таком значении. Ниже нижнего предела из-за меньших центробежных сил, прикладываемых к упорному кольцу, величина расхода становится слишком низкой, что отрицательно сказывается на условиях экстракции вещества напитка. Следовательно, радиус, превышающий заданный нижний предел, позволяет поддерживать относительно небольшие скорости вращения, в то же время поддерживая достаточные величины давления и расхода у упорного кольца. Кроме того, меньший радиус потребовал бы увеличения глубины капсулы для поддержания размера капсулы, позволяющего хранить то же самое количество кофейного порошка. Это, по всей вероятности, привело бы к меньшей однородности экстракции с зонами, в которых кофейный порошок смачивается в меньшей степени, чем в других зонах. Как будет объяснено ниже, радиус здесь измеряется как расстояние от центральной оси капсулы до верхней точки упорного кольца, представляющее расстояние (обозначенное далее h₁) упорного кольца для установки заданного давления над плоскостью (обозначенной далее Р) фланцевой части буртика.

Данное изобретение относится, кроме того, к набору капсул, содержащему по меньшей мере две капсулы различных типов, предпочтительно по меньшей мере три капсулы различных типов, причем каждая капсула имеет конструкцию, соответствующую вышеупомянутой капсуле;

причем расстояние в осевом направлении над плоскостью упорного кольца изменяется в зависимости от типа капсул.

Благодаря разнице вышеупомянутого расстояния в осевом направлении устанавливаются различные величины обратного избыточного давления с помощью упорного кольца для установки заданного давления капсулы, когда капсула вставляется в устройство для производства напитков, что позволяет изменять характеристики центрифугируемого напитка. В частности, когда расстояние над плоскостью упорного кольца для установки заданного давления возрастает, это приводит к увеличению давления в капсуле и время нахождения жидкости в капсуле при данном значении скорости вращения.

Термин «тип капсул» относится здесь к капсулам, имеющим по меньшей мере одно отличие, которое характеризует различные напитки, например, кофейные напитки, способное обеспечить различные основные свойства напитка (аромат, крепость, наличие пенки/пенистость, время истечения и т.д.), причем такое отличие характеризуется любым из следующих параметров: количество вещества, плотность вещества (например, плотность при истечении), специальный состав (например, смесь сортов, страну и место происхождения), размер зерен, уровень наполнения и комбинацию вышеуказанных параметров. Термин «размер капсулы» означает, в частности, объем хранения вещества в капсуле, который может потенциально размещаться в капсуле, и/или внешний объем капсулы, например, ее корпуса.

Термин «набор капсул» означает ряд или серию, включающую в себя по меньшей мере две, три, четыре, пять, шесть или большее количество капсул различных типов.

Предпочтительно, чтобы расстояние в осевом направлении ниже плоскости (Р) фланцевой части упорного кольца для установки заданного давления было постоянным у всех капсул набора. Соответственно это расстояние служит в качестве заданной справочной характеристики для всех капсул данного набора, что гарантирует точность позиционирования каждой капсулы в устройстве и обеспечивает то, что упорное кольцо для установки заданного давления не отклоняется или не деформируется в значительной степени, поскольку такое отклонение или деформация может отрицательно влиять на точность установки величины обратного избыточного давления.

Данное изобретение относится, кроме того, к системе для приготовления напитка по пп. 18 и 20.

Говоря более конкретно, держатель капсулы включает в себя кольцевую поперечную опорную кромку, содержащую первую вогнутую внутрь часть для поддержания кольцевой фланцевой части и вторую выпуклую наружу часть для поддержания упорного кольца для установки заданного давления, причем вторая выпуклая наружу часть образует утопленную вниз ступеньку или углубление по сравнению с первой вогнутой частью.

В предпочтительном варианте осуществления данного изобретения устройство для производства напитков содержит дополнительно средства регулирования, предназначенные для регулирования величины расхода жидкости и/или скорости вращения приводного приспособления в зависимости от типа капсулы, вставленной в устройство. В частности, регулирование величины расхода жидкости и/или скорости вращения может осуществляться путем поддержания по меньшей мере одного из этих параметров (т.е. величины расхода и/или скорости вращения) на постоянном уровне или путем его изменения согласно заранее заданному профилю (например, в соответствии с заданной кривой изменения скорости) или путем динамической настройки вышеупомянутого параметра в функции изменения другого параметра, например, второго из этих параметров. В конкретном варианте осуществления данного изобретения величина расхода жидкости поддерживается постоянной, по меньшей мере, в течение периода времени в процессе экстракции вещества, путем изменения скорости вращения в процессе экстракции.

Данное изобретение относится также к использованию вышеупомянутой капсулы в таком устройстве для приготовления напитка.

Данное изобретение может также относиться к капсульному комплекту, предназначенному для заполнения веществом напитка и вставки в устройство для производства напитков для приготовления напитка путем введения жидкости в капсулу и прохождения жидкости через вещество за счет действия центробежных сил. Капсульный комплект может содержать все характерные элементы капсулы, приведенные в данном техническом описании, в частности упорное кольцо для установки заданного давления. Капсульный комплект, кроме того, содержит соединительное приспособление, позволяющее присоединять верхнюю стенку к корпусу капсулы, причем такое соединительное приспособление имеет конфигурацию, позволяющую прикреплять верхнюю стенку к корпусу после заполнения капсулы веществом напитка.

Соединительное приспособление может иметь конструкцию запрессовки, резьбового соединения, клеевого соединения и комбинации вышеуказанных способов. Предпочтительно, чтобы соединительное приспособление было сконструировано таким образом, чтобы пользователь мог присоединять верхнюю стенку к корпусу без необходимости использования инструментов.

Краткое описание чертежей

Дополнительные характеристики, преимущества и задачи данного изобретения раскрыты в описании вариантов осуществления данного изобретения, рассматриваемых в сочетании с прилагаемыми чертежами.

На фиг. 1 дан вид сбоку на капсулу для напитка согласно данному изобретению, причем эта капсула принадлежит к серии или набору капсул, предназначенных для производства разнообразных кофейных напитков, и данная капсула является наименьшей капсулой в серии.

На фиг. 2 дано детальное изображение части двух корпусов капсул фиг. 1, в частности, показывающее упорное кольцо для установки заданного давления, когда капсулы укладываются в стопку друг на друга во время хранения.

На фиг. 3 дан вид сбоку на капсулу для напитка согласно данному изобретению, причем эта капсула имеет средний размер в серии.

На фиг. 4 приведено детальное изображение части корпусов капсул, изображенных на фиг. 3, когда они уложены в стопку.

На фиг. 5 дан вид сбоку на капсулу для напитка согласно данному изобретению, причем эта капсула представляет наибольший размер в серии.

На фиг. 6 приведено детальное изображение части корпусов капсул, показанных на фиг. 5, когда они уложены в стопку.

На фиг. 7 дан вид в разрезе устройства для производства напитков, содержащего капсулу, показанную на фиг. 1.

На фиг. 8 дан в увеличенном масштабе вид в разрезе устройства, включая капсулу, изображенную на фиг. 1.

На фиг. 9 дан в увеличенном масштабе вид в разрезе, приведенный на фиг. 8.

На фиг. 10 дан в увеличенном масштабе вид в разрезе, приведенный на фиг. 8, во время центрифугирования жидкости из капсулы в устройстве.

На фиг. 11 дан в увеличенном масштабе вид в разрезе, аналогичный фиг. 9, для капсулы, изображенной на фиг. 5.

На фиг. 12 дан вид сбоку на капсулу данного изобретения согласно второму варианту осуществления данного изобретения.

На фиг. 13 дан в увеличенном масштабе вид в разрезе части капсулы, показанной на фиг. 12.

Фиг. 1, 3 и 5 и соответствующие им фиг. 2, 4 и 6, на которых дано детальное изображение частей капсул, относятся к предпочтительному варианту реализации набора капсул 1А, 1В, 1С согласно данному изобретению. Каждая капсула рассчитана на однократное использование и предназначена для дозированной выдачи напитка из устройства для производства напитков. Капсула предпочтительно содержит чашеобразный корпус 2, круглый кольцевой фланцеобразный обод 3 и элемент верхней стенки в форме диска, предпочтительно, перфорируемую мембрану 4. Чашеобразный корпус 2 может быть выполнен в форме чаши, как показано на рисунках, или иметь другую форму. Таким образом, мембрана 4 и корпус 2 образуют полость, представляющую собой отсек 6 для ингредиента. Как показано на рисунках, мембрана 4 предпочтительно соединяется с внутренней кольцевой фланцевой частью 7 обода 3, который имеет ширину предпочтительно от 1 мм до 5 мм. Мембрана 4 соединяется с ободом 3 корпуса с помощью герметичного соединения, такого как термическая или ультразвуковая сварка.

Обод не обязательно расположен горизонтально, как показано на рисунках. Он может быть немного изогнут вверх или вниз, для того чтобы увеличить стойкость герметичного соединения к повышенному давлению, оказываемому на мембрану со временем в результате дегазации вещества капсулы или ингредиента по прошествии времени.

Обод 3 капсулы предпочтительно выдается наружу в направлении, по существу перпендикулярно (как показано) или немного наклонно (если он изогнут, как упоминалось выше) относительно центральной оси симметрии I корпуса, соответствующей оси вращения Z капсулы 1 в устройстве для производства напитков (см. фиг. 7). В общем случае ось I представляет собой также центр, вокруг которого располагается кольцевой фланцеобразный обод. Таким образом, ось симметрии I центрируется относительно оси вращения Z во время центрифугирования капсулы в устройстве для приготовления напитков. Например, небольшой наклон представляет собой угол от 1° до 30° относительно центральной оси симметрии.

Следует понимать, что показанная здесь реализация капсулы в форме чаши является всего лишь примером варианта осуществления данного изобретения, и что капсула и в частности корпус 2 капсулы согласно данному изобретению может иметь самые разнообразные формы.

Капсулы 1А, 1В, 1С представляют собой одноразовые капсулы для однократного использования. Однако следует отметить, что капсулы могут выдавать более чем один напиток за один раз, например, если объем кофейного экстракта достаточен для наполнения двух чашек одновременно.

Корпус 2 капсул 1А, 1В, 1С имеет соответственно выгнутую часть 5а, 5b, 5с изменяемой глубины, соответственно d₁, d₂, d₃. Однако, часть 5а, 5b, 5с может также иметь форму срезанного конуса или цилиндрическую форму или сочетание частей различной формы, таких как срезанный конус, цилиндрическая, сферическая и т.д.

Таким образом, капсулы 1А, 1В, 1С предпочтительно имеют различные объемы для хранения ингредиентов, но одинаковый диаметр вставки ′D′. На фиг. 1 показана капсула 1А малого объема, тогда как на фиг. 3 показана капсула 1В среднего объема, а на фиг. 5 показана капсула 1С большого объема. Диаметр вставки ′D′, таким образом, определяется на линии пересечения между нижней поверхностью обода 3 и поверхностью боковой стенки корпуса 2. Однако у капсулы данного изобретения может быть и другой базовый справочный диаметр.

Капсулы данного изобретения 1А, 1В, 1С, кроме того, имеют особые размеры для обеспечения оптимальных величин расхода у упорного кольца 8 для установки заданного давления, когда капсула центрифугируется в устройстве для производства напитков, как будет объясняться ниже. В этой целью радиус R, представляющий собой расстояние между осью I и расстоянием h₁ над плоскостью Р, предпочтительно составляет от 24 мм до 31 мм. Более предпочтительно, чтобы этот радиус составлял от 25 мм до 30 мм, а наиболее предпочтительно, чтобы он был равен 28 мм (+/- 1 мм). Если этот радиус слишком мал, величина расхода снижается значительно при той же величине запирающего давления на упорном кольце. Для того чтобы компенсировать такую низкую величину расхода, необходимо увеличить скорость вращения, но это отрицательно сказывается на других факторах, таких как уровень шума и стоимость системы. С другой стороны, слишком большой радиус также отрицательно влияет на устойчивость во время процесса центрифугирования системы и приводит к усложнению конструкции капсулы в устройстве.

Кроме того, больший внутренний диаметр полости капсулы, измеренный в месте соединения между частью 7 фланцеобразного обода и корпусом 2 (непосредственно под верхней стенкой 4), составляет предпочтительно от 45 мм до 50 мм. Эти граничные значения также являются предпочтительными, чтобы обеспечить достаточную ширину выходной зоны у верхней стенки капсулы. Чем меньше это значение, тем ниже давление в верхней периферии полости при данной скорости вращения. Выше указанного верхнего предела было бы невозможно эффективно позиционировать упорное кольцо.

Корпус 2 капсул предпочтительно изготавливается жестким или полужестким. Он может быть изготовлен из пищевого пластика, например, полипропилена, с газонепроницаемым слоем, таким как поливинилспирт (EVOH) или аналогичный материал, или алюминий, или ламинат пластика и алюминия, такой как ламинат из слоев алюминия и полипропилена, причем предпочтительно, чтобы полипропилен образовывал внутренний слой ламината, а алюминий образовывал наружный слой ламината. Могут наноситься также дополнительные слои лака или краски. Пластик также может представлять собой биоразлагаемые пластики, такие как кристаллический полиацетат (PLA) или аналогичный ему материал. Мембрана 4 может изготавливаться из более тонкого материала, такого как пластиковая пленка, также включающая в себя герметизирующий слой или алюминий, или комбинацию пластика и алюминия. Мембрана 4 обычно имеет толщину, например, от 10 мкм до 250 мкм. Мембрана перфорируется для создания входного отверстия для воды, как будет описано ниже. Мембрана также дополнительно содержит перфорируемую периферийную зону.

Вместо мембраны 4 капсулы 1А, 1В, 1С могут также иметь жесткий, полужесткий или эластичный элемент контактной крышки, который предпочтительно имеет форму диска, содержащего центральную часть, имеющую входной порт для введения элемента инжекции воды и периферийную часть, имеющую расположенные по окружности выходные отверстия.

К примеру, выходные отверстия могут быть сформированы с помощью кольцевого слоя фильтрационной бумаги и/или синтетической ткани. Входной порт и/или выходные отверстия изготавливаются заранее, перед вставкой капсулы в устройство. Они могут быть закрыты удаляемым газонепроницаемым слоем перед вставкой, такой как внешняя упаковочная оболочка или протыкаемая мембрана.

Разница в объеме между малой и большой капсулами обеспечивается в частности за счет изменения глубины d₁, d₂, d₃ корпуса 2 капсул в наборе. В частности, глубина корпуса меньшей капсулы 1А меньше глубины корпуса капсул 1В среднего размера и глубины капсулы 1С большего размера.

В более общем случае внутренний объем капсулы предпочтительно составляет от 18 мл до 50 мл. Эти объемы были определены для обеспечения достаточного пространства для заполнения достаточным количеством кофейного порошка и при этом обеспечения оптимальных условий центробежной экстракции кофе.

Еще один вариант может быть реализован путем обеспечения только капсул самого большого размера (см. фиг. 5) и различных уровней заполнения веществом, содержащимся в отсеках, в зависимости от типа приготавливаемого напитка (например, «ристретто», «эспрессо», «лунго», разбавленный к