ES2431115T3

ES2431115T3 - Máquina para la preparación de bebidas

Info

Publication number: ES2431115T3
Application number: ES04250362T
Authority: ES
Inventors: Andrew Halliday; Steven Carter
Original assignee: Kraft Foods R&D Inc Deutschland; Kraft Foods R&D Inc USA
Current assignee: Kraft Foods R&D Inc Deutschland; Kraft Foods R&D Inc USA
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2013-11-25
Anticipated expiration: 2024-01-23
Also published as: CN1761425A; EP1440637B1; EP1440637A1; GB0301735D0; GB2397504B; SI1440637T1; DK1440637T3; GB2397504A; CN100515293C

Abstract

Un mecanismo de cierre para una máquina (201) de preparación de bebidas, que comprende una parte inferior(255) y una parte superior (256), de tal modo que el mecanismo de cierre está en combinación con un cartucho (1)de bebida, de tal manera que el cartucho (1) de bebida comprende un camino o recorrido de flujo de bebida definidopor relaciones espaciales mutuas entre un miembro exterior (2), un miembro interior (3) y una lámina estratificada (5)del cartucho (1) de bebida, de modo que el miembro interior (3) constituye un miembro de soporte de carga queactúa manteniendo la lámina estratificada (5) y el miembro exterior (2) separados la una del otro cuando el cartucho(1) es comprimido, de forma que la parte superior (255) y la parte inferior (256) son movibles una con respecto a laotra desde una posición abierta en la que el cartucho (1) de bebida puede ser recibido dentro del mecanismo decierre, hasta una posición cerrada en la que el cartucho de bebida queda fijamente retenido entre la parte superior yla parte inferior, de tal manera que, en la posición cerrada, el mecanismo de cierre contacta con una superficiesuperior (11) y una superficie inferior o de fondo del cartucho de bebida, en, o cerca de, un centro del cartucho debebida, a fin de ejercer una fuerza de compresión de más de 50 N, para así comprimir o apretar los componentes delcartucho de bebida unos con otros, con lo que se garantiza que las dimensiones internas de las vías de paso yaberturas existentes dentro del cartucho de bebida no son capaces de cambiar durante el funcionamiento de lamáquina de preparación de bebidas.

Description

Máquina para la preparación de bebidas

La presente invención se refiere a una máquina para la preparación de bebidas y, en particular, para uso con cartuchos herméticamente cerrados u obturados que están hechos de materiales sustancialmente impermeables al aire y estancos al agua, y que contienen uno o más ingredientes para la preparación de bebidas.

Se ha propuesto, con anterioridad, encerrar herméticamente ingredientes para la preparación de bebidas en envases individuales impermeables al aire, para uso en las máquinas de bebidas. Por ejemplo, se conocen los cartuchos o cápsulas que contienen café molido y compactado y destinadas a utilizarse en ciertas máquinas de preparación de café que se denominan generalmente máquinas “exprés”. A la hora de producir café utilizando estas máquinas de preparación, el cartucho de café se coloca dentro de una cámara de infusión y se hace pasar agua caliente a través del cartucho a presiones relativamente elevadas, con lo que se extraen los constituyentes aromáticos del café desde el café molido, a fin de producir la bebida de café. Por lo común, tales máquinas funcionan a una presión mayor que 6 x 105 Pa. Las máquinas de preparación del tipo que se ha descrito han venido siendo hasta el presente relativamente caras, ya que ciertos componentes de la máquina, como las bombas de agua y los elementos de obturación, deben ser capaces de soportar las elevadas presiones.

Los documentos FR 1.537.031 y GB 1.215.840 describen mecanismos de cierre para máquinas de preparación de bebidas que comprenden una parte inferior y una parte superior, las cuales son movibles una con respecto a la otra desde una posición abierta hasta una posición cerrada en la que el cartucho de bebida puede quedar retenido fijamente entre las partes superior e inferior.

En el documento WO 01/58786 se describe un cartucho para la preparación de bebidas que funciona a una presión generalmente comprendida en el intervalo entre 0,7 y 2,0 x 105 Pa. Sin embargo, el cartucho se ha diseñado para ser utilizado en una máquina de preparación de bebidas destinada al mercado comercial o industrial, y es relativamente caro. En consecuencia, persiste la necesidad de un cartucho para la preparación de bebidas de tal manera que los cartuchos y la máquina de preparación de bebidas sean adecuados, en particular, para el mercado doméstico en términos de coste, rendimiento y fiabilidad. Existe también la necesidad de una máquina de preparación de bebidas para tales cartuchos, que sea simple a la hora de hacerla funcionar y fiable en su funcionamiento. En particular, se requieren medios para proporcionar una fuerza de obturación fiable y conocida, a fin de soportar la presión dentro del cartucho de bebida durante un ciclo de dispensación.

De acuerdo con ello, la presente invención proporciona un mecanismo de cierre para una máquina de preparación de bebidas, que comprende una parte inferior y una parte superior, de tal modo que el mecanismo de cierre se da en combinación con un cartucho (1) de bebida, de tal manera que el cartucho (1) de bebida comprende un camino o recorrido de flujo de bebida definido por relaciones espaciales mutuas entre un miembro exterior (2), un miembro interior (3) y una lámina estratificada (5) del cartucho (1) de bebida, de modo que el miembro interior (3) constituye un miembro de soporte de carga que actúa manteniendo la lámina estratificada (5) y el miembro exterior (2) separados la una del otro cuando el cartucho (1) es comprimido, de forma que la parte superior y la parte inferior son movibles una con respecto a la otra desde una posición abierta en la que el cartucho de bebida puede ser recibido dentro del mecanismo de cierre, hasta una posición cerrada en la que el cartucho de bebida queda fijamente retenido entre la parte superior y la parte inferior, de tal manera que, en la posición cerrada, el mecanismo de cierre contacta con una superficie superior y una superficie inferior o de fondo del cartucho de bebida, en, o cerca de, un centro del cartucho de bebida, a fin de ejercer una fuerza de compresión de más de 50 N, para así comprimir o apretar los componentes del cartucho de bebida unos con otros, con lo que se garantiza que las dimensiones internas de las vías de paso y aberturas existentes dentro del cartucho de bebida no son capaces de cambiar durante el funcionamiento de la máquina de preparación de bebidas.

El mecanismo de cierre de la presente invención hace posible un mecanismo extremadamente robusto que retiene firmemente el cartucho de bebida dentro de la máquina de preparación de bebidas. La fuerza de abrazamiento de más de 50 N garantiza que el cartucho no se expanda y experimente fugas o reviente durante la operación. Además, la fuerza de compresión aplicada actúa de manera que previene el fallo, o el movimiento relativo, de los componentes del cartucho de bebida. La fuerza de compresión también sirve para comprimir o apretar el componente o componentes del cartucho unos con otros. Esto garantiza que las dimensiones internas de las vías de paso y aberturas existentes en el cartucho son fijas e incapaces de cambiar durante la presurización del cartucho.

El cartucho destinado a utilizarse en la presente invención puede contener uno o más ingredientes de bebida adecuados para la elaboración de producto de bebida. El producto de bebida puede ser, por ejemplo, uno de entre café, té, chocolate o una bebida de base láctea, incluyendo la leche. Los ingredientes de la bebida pueden ser en polvo, molidos, de base de hoja o líquidos. Los ingredientes de la bebida pueden ser insolubles o solubles. Ejemplos de ello incluyen el café tostado y molido, el té en hojas, el chocolate en polvo y la sopa, bebidas líquidas basadas en la leche, bebidas carbonatadas y zumos de fruta concentrados.

El mecanismo de cierre puede ejercer una fuerza de compresión de más de 130 N.

Preferiblemente, el mecanismo de cierre ejerce una fuerza de compresión de aproximadamente 200 N.

Preferiblemente, el mecanismo de cierre, además, entra en contacto con un reborde o brida periférica del cartucho de bebida. Además, el mecanismo de cierre puede contactar con una superficie situada en posición más superior del cartucho de bebida.

De preferencia, el mecanismo de cierre comprende, adicionalmente, un miembro elástico que entra en contacto con al menos parte de la superficie superior del cartucho de bebida. El miembro elástico puede ser un miembro de carga elástica.

Preferiblemente, el miembro de carga elástica es una ventana de observación.

De preferencia, la parte inferior puede comprender una porción elevada que entra en contacto con una porción central de la superficie de fondo del cartucho de bebida. La porción elevada garantiza que la mayor parte de la fuerza de compresión aplicada al cartucho es transferida hacia arriba hasta la superficie superior del cartucho, a través de la región central del cartucho. Se ha proporcionado un miembro de soporte de carga en esta región central del cartucho.

Preferiblemente, la parte inferior está fija y la parte superior es susceptible de hacerse rotar con respecto a la parte inferior desde la posición abierta hasta la posición cerrada. De preferencia, el mecanismo de cierre comprende, de manera adicional, una montura de cartucho interpuesta entre la parte inferior y la parte superior y que es susceptible de hacerse rotar con respecto a la parte inferior y a la parte superior con el fin de recibir, en uso, el cartucho de bebida.

La presente invención también proporciona un método de abrazamiento de un cartucho de bebida utilizando un mecanismo de cierre, que comprende las etapas de insertar el cartucho de bebida entre las partes superior e inferior del mecanismo de cierre, desplazar las partes superior e inferior hasta la posición cerrada con el fin de retener de forma fija el cartucho de bebida, de tal manera que el mecanismo de cierre entra en contacto con las superficies superior e inferior o de fondo del cartucho de bebida en, o cerca de, un centro del cartucho de bebida para ejercer una fuerza de compresión que es mayor que 50 N, al objeto de comprimir o apretar los componentes del cartucho de bebida unos con otros, con lo que se garantiza que las dimensiones internas de las vías de paso y aberturas existentes dentro del cartucho de bebida son incapaces de cambiar durante el funcionamiento de la máquina de preparación de bebidas.

Preferiblemente, el mecanismo de cierre ejerce una fuerza de compresión que es mayor que 130 N, más preferiblemente, una fuerza de compresión de aproximadamente 200 N.

En la siguiente descripción, los términos “superior” e “inferior” y sus equivalentes se utilizarán para describir la ubicación relativa de características de la invención. Los términos “superior” e “inferior” y sus equivalentes han de entenderse como referidos al cartucho (u otros componentes) en su orientación normal para su inserción en una máquina de preparación de bebidas y la subsiguiente dispensación, tal como se muestra, por ejemplo, en la Figura

4. En particular, “superior” e “inferior” se refieren, respectivamente, a posiciones relativas más cercana a, o más alejada de, una superficie superior 11 del cartucho. Además, los términos “interior” y “exterior” y sus equivalentes se utilizarán para describir la ubicación relativa de características de la invención. Los términos “interior” y “exterior” y sus equivalentes han de entenderse como referidos a posiciones relativas en el cartucho (o en otros componentes) que son, respectivamente, más cercana a, o más alejada de, un centro o eje mayor X del cartucho 1 (o de otro componente).

Se describirán a continuación realizaciones de la presente invención, a modo de ejemplo únicamente, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

la Figura 1 es un dibujo en corte transversal de un miembro exterior de unas primera y segunda realizaciones de un cartucho para uso con la presente invención;

la Figura 2 es un dibujo en corte transversal de un detalle del miembro exterior de la Figura 1, que muestra una prolongación cilíndrica dirigida hacia dentro;

la Figura 3 es un dibujo en corte transversal de un detalle del miembro exterior de la Figura 1, que muestra una ranura;

la Figura 4 es una vista en perspectiva desde arriba del miembro exterior de la Figura 1;

la Figura 5 es una vista en perspectiva desde arriba del miembro exterior de la Figura 1, en una orientación invertida;

la Figura 6 es una vista en planta desde arriba, o planta superior, del miembro exterior de la Figura 1;

la Figura 7 es un dibujo en corte transversal de un miembro interior de la primera realización del cartucho;

la Figura 8 es una vista en perspectiva desde arriba del miembro interior de la Figura 7; la Figura 9 es una vista en perspectiva desde arriba del miembro interior de la Figura 7, en una orientación invertida; la Figura 10 es una vista en planta desde arriba del miembro interior de la Figura 7; la Figura 11 es un dibujo en corte transversal de la primera realización de cartucho, en un estado ensamblado; la Figura 12 es un dibujo en corte transversal de un miembro interior de la segunda realización de cartucho; la Figura 13 es un dibujo en corte transversal de un detalle del miembro interior de la Figura 12, que muestra una

abertura; la Figura 14 es una vista en perspectiva desde arriba del miembro interior de la Figura 12; la Figura 15 es una vista en perspectiva desde arriba del miembro interior de la Figura 12, en una orientación

invertida; la Figura 16 es otro dibujo en corte transversal del miembro interior de la Figura 12; la Figura 17 es un dibujo en corte transversal de otro detalle del miembro interior de la Figura 12, que muestra una

abertura de entrada de aire; la Figura 18 es un dibujo en corte transversal de la segunda realización de cartucho, en un estado ensamblado; la Figura 19 es un dibujo en corte transversal de un miembro exterior de unas tercera y cuarta realizaciones de

cartucho para uso con la presente invención;

la Figura 20 es un dibujo en corte transversal de un detalle del miembro exterior de la Figura 19, que muestra una

prolongación cilíndrica dirigida hacia dentro;

la Figura 21 es una vista en planta desde arriba, o planta superior, del miembro exterior de la Figura 19;

la Figura 22 es una vista en perspectiva desde arriba del miembro exterior de la Figura 19;

la Figura 23 es una vista en perspectiva desde arriba del miembro exterior de la Figura 19, en una orientación

invertida; la Figura 24 es un dibujo en corte transversal de un miembro interior de la tercera realización de cartucho; la Figura 25 es una vista en planta superior del miembro interior de la Figura 24; la Figura 26 es un dibujo en corte transversal de un detalle del miembro interior de la Figura 24, que muestra un

cerco o nervadura superior vuelta hacia dentro; la Figura 27 es una vista en perspectiva desde arriba del miembro interior de la Figura 24; la Figura 28 es una vista en perspectiva desde arriba del miembro interior de la Figura 24, en una orientación

invertida; la Figura 29 es un dibujo en corte transversal de la tercera realización de cartucho, en un estado ensamblado; la Figura 30 es un dibujo en corte transversal de un miembro interior de la cuarta realización de cartucho; la Figura 31 es una vista en planta desde arriba, o planta superior, del miembro interior de la Figura 30; la Figura 32 es una vista en perspectiva desde arriba del miembro interior de la Figura 30; la Figura 33 es una vista en perspectiva desde arriba del miembro interior de la Figura 30, en una orientación

invertida; la Figura 34 es un dibujo en corte transversal de la cuarta realización de cartucho, en un estado ensamblado; la Figura 35 es una vista en perspectiva delantera de una máquina de preparación de bebidas de acuerdo con la

presente invención;

la Figura 36 es una vista en perspectiva delantera de la máquina de la Figura 35, con una cabeza de cartucho en una posición abierta; la Figura 37 es una vista en perspectiva trasera de la máquina de la Figura 35, de la que se han omitido algunas

partes por claridad;

la Figura 38 es otra vista en perspectiva trasera de la máquina de la Figura 35, de la que se han omitido algunas partes por claridad;

la Figura 39 es una vista en perspectiva de la cabeza de cartucho de la máquina de la Figura 35, de se han omitido algunas partes por claridad;

la Figura 40 es otra vista en perspectiva de la cabeza de cartucho de la máquina de la Figura 35, de la que se han omitido algunas partes por claridad;

la Figura 41 es una vista en corte transversal de la cabeza de cartucho, en una posición cerrada;

la Figura 42 es una vista en corte transversal de la cabeza de cartucho, en una posición abierta;

la Figura 43 es una representación esquemática de la máquina de la Figura 35;

las Figuras 44a y 44b son representaciones esquemáticas de unos primeros y segundos medios de reconocimiento de código para la máquina de la Figura 35; y

la Figura 45 es una vista en planta de una bebida de la presente invención, que comprende un código de barras.

Tal como se muestra en la Figura 11, el cartucho 1 que se utiliza en la presente invención comprende generalmente un miembro exterior 2, un miembro interior 3 y una lámina estratificada 5. El miembro exterior 2, el miembro interior 3 y la lámina estratificada 5 son ensamblados para formar el cartucho 1, el cual tiene un interior 120 destinado a contener uno o más ingredientes de bebida, una abertura de entrada 121, una abertura de salida 122 y un camino o recorrido de flujo de bebida que comunica la abertura de entrada 121 con la abertura de salida 122 y que pasa a través del interior 120. La abertura de entrada 121 y la abertura de salida 122 están inicialmente cerradas herméticamente u obturadas por la lámina estratificada 121 y se abren durante el uso mediante la perforación o el corte de la lámina estratificada 5. El recorrido de flujo de bebida se define por las relaciones espaciales mutuas entre el miembro exterior 2, el miembro interior 3 y la lámina estratificada 5, tal y como se ha explicado anteriormente. Otros componentes pueden estar, opcionalmente, incluidos en el cartucho 1, tales como un filtro 4, como se describirá adicionalmente más adelante.

En las Figuras 1 a 11 se ha mostrado una primera versión del cartucho 1 que se describirá con propósitos de ilustración de antecedentes. La primera versión del cartucho 1 se ha diseñado particularmente para uso en la dispensación de productos filtrados tales como café tostado y molido o té en hojas. Sin embargo, esta versión del cartucho 1 así como las demás versiones que se describen más adelante pueden ser utilizadas con otros productos tales como chocolate, café, té, edulcorantes, néctares o concentrados de frutas, potenciadores del sabor, bebidas alcohólicas, leche con sabores, zumos de frutas, zumos de limón / naranja, salsas y postres.

Como puede observarse en la Figura 5, la forma global del cartucho 1 es generalmente circular o a modo de disco, de tal manera que el diámetro del cartucho 1 es significativamente mayor que su altura. Un eje mayor X pasa por el centro del miembro exterior, tal y como se muestra en la Figura 1. Por lo común, el diámetro global del miembro exterior 2 es 74,5 mm ± 6 mm y la altura total es 16 mm ± 3 mm. Por lo común, el volumen del cartucho 1 cuando está ensamblado es 30,2 ml ± 20%.

El miembro exterior 2 comprende generalmente una semienvuelta en forma de cuenco 10 que tiene una pared anular curva 13, una parte superior cerrada 11 y una parte inferior o de fondo abierta 12. El diámetro del miembro exterior 2 es más pequeño en la parte superior 11, en comparación con el diámetro en el fondo 12, como resultado de un abocinamiento de la pared anular 13 a medida que se va de la parte superior cerrada 11 a la parte inferior abierta 12. La pared anular 13 y la parte inferior o fondo cerrado 11 definen, en conjunto, un receptáculo que tiene un interior 34.

En la parte superior cerrada 11 se ha proporcionado una prolongación cilíndrica dirigida hacia dentro y hueca 18, centrada en el eje mayor X. Como se ha mostrado más claramente en la Figura 2, la prolongación cilíndrica 18 comprende un perfil escalonado que tiene unas primera, segunda y tercera porciones 19, 20 y 21. La primera porción 19 es cilíndrica circular recta. La segunda porción 20 es de forma troncocónica y es convergente o está gradualmente estrechada hacia dentro. La tercera porción 21 consiste en otro cilindro circular y recto y está cerrada por una cara inferior 31. El diámetro de las primera, segunda y tercera porciones 19, 20 y 21 se reduce a incrementos de un modo tal, que el diámetro de la prolongación cilíndrica 18 se reduce a medida que se va de la parte superior 11 a la cara inferior cerrada 31 de la prolongación cilíndrica 18. Existe un hombro generalmente horizontal 32, formado en la prolongación cilíndrica 18, en la junta de unión entre las segunda y tercera porciones 20 y 21.

Un hombro que se extiende hacia fuera 33 se ha formado dentro del miembro exterior 2, en dirección al fondo 12. El hombro que se extiende hacia fuera 33 forma una pared secundaria 15 coaxial con la pared anular 13, a fin de definir una pista o carril anular que forma un colector 16 entre la pared secundaria 15 y la pared anular 13. El colector 16 pasa en torno a la circunferencia o contorno del miembro exterior 2. Se han proporcionado una serie de ranuras 17 en la pared anular, al mismo nivel que el colector 16, a fin de proporcionar una comunicación de gas y de líquido entre el colector 16 y el interior 34 del miembro exterior 2. Como se muestra en la Figura 3, las ranuras 17 comprenden unas hendiduras verticales en la pared anular 13. Se han proporcionado entre 20 y 40 ranuras. En la realización mostrada se han proporcionado treinta y siete ranuras 17, generalmente equidistantes entre sí en torno a la circunferencia o contorno del colector 16. Las ranuras 17 son, preferiblemente, de entre 1,4 mm y 1,8 mm de longitud. Por lo común, la longitud de cada ranura es 1,6 mm, lo que representa el 10% de la altura total del miembro exterior 2. La anchura de cada ranura está comprendida entre 0,25 mm y 0,35 mm. Por lo común, la anchura de cada ranura es 0,3 mm. La anchura de las ranuras 17 es lo suficientemente estrecha como para impedir que los ingredientes de la bebida pasen a su través, al interior del colector 16, ya sea durante el almacenamiento o en uso.

Una cámara de entrada 26 se ha formado en el miembro exterior 2, en la periferia del miembro exterior 2. Se ha proporcionado una pared cilíndrica 27, como se muestra de la forma más clara en la Figura 5, la cual define en su interior la cámara de entrada 26 y divide la cámara de entrada 26 desde el interior 34 del miembro exterior 2. La pared cilíndrica 27 tiene una cara superior cerrada 28 que está formada en un plano perpendicular al eje mayor X, y un extremo inferior abierto 29, coplanario con el fondo 12 del miembro exterior 2. La cámara de entrada 26 se comunica con el colector 16 a través de dos ranuras 30, tal como se muestra en la Figura 1. Alternativamente, pueden utilizarse entre una y cuatro ranuras para la comunicación entre el colector 16 y la cámara de entrada 26.

Un extremo inferior del hombro que se extiende hacia fuera 33 se ha dotado de un reborde o brida 35 que se extiende perpendicularmente al eje mayor X. Por lo común, la brida 35 tiene una anchura de entre 2 mm y 4 mm. Una porción de la brida 35 está ensanchada para formar una asa 24 por la cual puede ser sujetado el miembro exterior 2. El mango 24 se ha dotado de un cerco o nervadura 25 para mejorar el agarre,

El miembro exterior 2 se ha formado como una única pieza integral de polietileno de alta densidad, polipropileno, poliestireno, poliéster o una lámina estratificada de dos o más de estos materiales. Un polipropileno adecuado es la gama de polímeros que están disponibles en la DSM UK Limited (de Redditch, Reino Unido). El miembro exterior puede ser opaco, transparente o translúcido. El procedimiento de fabricación puede ser el moldeo por inyección.

El miembro interior 3 según se muestra en las Figuras 7 a 10, comprende un armazón anular 41 y un embudo o tolva cilíndrica 40 que se extiende hacia abajo. Un eje mayor X pasa por el centro del miembro cilíndrico 3, tal como se muestra en la Figura 7.

Como mejor se observa en la Figura 8, el armazón anular 41 comprende un cerco o nervadura exterior 51 y un cubo interior 52, unido por diez rayos radiales 53 equidistantes entre sí. El cubo interior 52 es integral con la tolva cilíndrica 40 y se extiende desde esta. Se han practicado unas aberturas de filtración 55 en el armazón anular 41, entre los rayos radiales 53. Se ha dispuesto un filtro 4 en el armazón anular 41, de tal manera que cubre las aberturas de filtración 55. El filtro está hecho, preferiblemente, de un material con una elevada resistencia en mojado, por ejemplo, un material de fibras no tejidas de poliéster. Otros materiales que pueden utilizarse incluyen un material celulósico impermeable al agua, tal como un material celulósico que comprende fibras de papel tejidas. Las fibras de papel tejidas pueden ser mezcladas con fibras de polipropileno, poli(cloruro de vinilo) y/o polietileno. La incorporación de estos materiales plásticos al seno del material celulósico convierte al material celulósico en susceptible de formar un cierre hermético por calor. El filtro 4 puede también ser tratado o revestido con un material que sea activado por calor y/o presión, de tal manera que pueda, de esta manera, disponerse formando un cierre hermético con el armazón anular 41.

Como se muestra en el perfil en corte transversal de la Figura 7, el cubo interior 52 está situado en una posición más baja que la de la nervadura 51, con el resultado de que el armazón anular 41 tiene un perfil inferior en pendiente.

La superficie superior de cada rayo 53 está provista de un tabique vertical 54 que divide un espacio vacío situado por encima del armazón anular 41 en una pluralidad de pasos 57. Cada paso 57 está limitado, a cada lado, por un tabique 54 y, por la cara inferior, por el filtro 4. Los pasos 57 se extienden desde la nervadura exterior 51 hacia abajo, en dirección a la tolva cilíndrica 40, y desembocan en esta, en unas aberturas 56 definidas por las extremidades o terminaciones interiores de los tabiques 54.

La tolva cilíndrica 40 comprende un tubo exterior 42 que rodea un tubo de embocadura de descarga 43. El tubo exterior 42 constituye el exterior de la tolva cilíndrica 40. El tubo de embocadura de descarga 43 se une al tubo exterior 42 por un extremo superior del tubo de embocadura de descarga 43, por medio de una brida anular 47. El tubo de embocadura de descarga 43 comprende una abertura de entrada 45, situada en un extremo superior, que se comunica con las aberturas 56 de los pasos 57 y con una abertura de salida 44 situada en un extremo inferior, a través de la cual la bebida preparada es descargada al interior de una taza u otro recipiente. El tubo de embocadura de descarga 43 comprende una porción troncocónica 48 situada en un extremo superior, y una porción cilíndrica 58 situada en un extremo inferior. La porción cilíndrica 58 puede tener un ligero estrechamiento gradual o convergencia, de tal manera que se estrecha hacia la abertura de salida 44. La porción tronco cónica 48 ayuda a canalizar la bebida desde los pasos 57 hacia abajo, en dirección a la abertura de salida 44, sin inducir turbulencia en la bebida. Una superficie superior de la porción troncocónica 48 está provista de cuatro tabiques de soporte 49 equidistantes entre sí en torno a la circunferencia de la tolva cilíndrica 40. Los tabiques de soporte 49 definen unos canales 50 entre ellos. Los bordes superiores de los tabiques de soporte 49 están al mismo nivel unos con otros y son perpendiculares al eje mayor X.

El miembro interior 3 puede haberse formado como una pieza integral hecha de polipropileno o un material similar, tal y como se ha descrito anteriormente, y por moldeo por inyección de la misma manera que el miembro exterior 2.

Alternativamente, el miembro interior 3 y/o el miembro exterior 2 pueden estar hechos de un polímero biodegradable. Ejemplos de materiales adecuados incluyen polietileno degradable (por ejemplo, SPITEK, suministrado por la Symphony Environmental, de Borehamwood, Reino Unido), amida de poliéster biodegradable (por ejemplo, BAK 1095, suministrada por la Symphony Environmental), ácidos polilácticos (PLA –“poly lactic acids”–, suministrados por la Cargil, de Minnesota, USA), polímeros basados en almidón, derivados de celulosa y polipéptidos.

La lámina estratificada 5 está formada por dos capas, una primera capa de aluminio y una segunda capa de polipropileno colado. La capa de aluminio está comprendida entre 0,02 mm y 0,07 mm de espesor. La capa de polipropileno colado está comprendida entre 0,025 mm y 0,065 mm de espesor. En una realización, la capa de aluminio es de 0,06 mm de espesor, y la capa de polipropileno es de 0,025 mm de espesor. Esta lámina estratificada es particularmente ventajosa puesto que presenta una elevada resistencia al retorcimiento durante el ensamblaje. Como resultado de ello, la lámina estratificada 5 puede ser precortada hasta el tamaño y forma correctos, y subsiguientemente puede transferirse a la estación de ensamblaje de la cadena de producción, sin experimentar distorsiones. En consecuencia, la lámina estratificada 5 resulta particularmente bien adecuada para la soldadura. Pueden utilizarse otros materiales estratificados, incluyendo láminas estratificadas de PET / aluminio / PP, PE / EVOH / PP, PET / metalizado / PP, y aluminio / PP. Puede utilizarse género de lámina estratificada por laminación en rodillos en lugar de género cortado con troquel.

El ensamblaje del cartucho 1 implica las siguientes etapas:

a) el miembro interior 3 es insertado en el miembro exterior 2;

b) el filtro 4 es cortado hasta conferirle su forma y colocado en el miembro interior 3, para que así sea recibido sobre la tolva cilíndrica 40 y se sitúe apoyado contra el armazón anular 41;

c) el miembro interior 3, el miembro exterior 2 y el filtro 4 son unidos por soldadura por ultrasonidos;

d) el cartucho 1 es llenado con uno o más ingredientes de bebida;

e) la lámina estratificada 5 se fija al miembro exterior 2.

Estas etapas serán explicadas con mayor detalle más adelante.

El miembro exterior 2 se orienta con el fondo abierto 12 dirigido hacia arriba. El miembro interior 3 es entonces insertado dentro del miembro exterior 2, de tal manera que el cerco o nervadura 51 es recibida en un ajuste suelto u holgado dentro de una prolongación axial 14 situada en la parte superior 11 del cartucho 1. La prolongación cilíndrica 18 del miembro exterior 2 es, al mismo tiempo, recibida dentro de la porción superior de la tolva cilíndrica 40 del miembro interior 3. La tercera porción 21 de la prolongación cilíndrica 18 es asentada dentro de la tolva cilíndrica 40, de manera que la cara inferior cerrada 31 de la prolongación cilíndrica 18 se apoya contra los tabiques de soporte 49 del miembro interior 3. El filtro 4 es entonces colocado sobre el miembro interior 3, de tal modo que el material del filtro entra en contacto con la nervadura anular 51. Se utiliza entonces un procedimiento de soldadura ultrasónica para unir el filtro 4 al miembro interior 3 y, al mismo tiempo, y en la misma etapa del procedimiento, el miembro interior 3 al miembro exterior 2. El miembro interior 3 y el filtro 4 son soldados en torno a la nervadura exterior 51. El miembro interior 3 y el miembro exterior 2 son unidos por medio de unos cordones de soladura en torno a la nervadura exterior 51 y también los bordes superiores de los tabiques 54.

Como se muestra más claramente en la Figura 11, el miembro exterior 2 y el miembro interior 3, cuando se unen uno con otro, definen un espacio vacío 130 en el interior 120, por debajo de la nervadura anular 41 y exterior a la tolva cilíndrica 40, que forma una cámara de filtración. La cámara de filtración 130 y los pasos 57 situados por encima de la nervadura anular 41 están separados por el papel de filtro 4.

La cámara de filtración 130 contiene los uno o más ingredientes 200 de la bebida. Los uno o más ingredientes de la bebida son envasados dentro de la cámara de filtración 130. Para una bebida al estilo filtrado, el ingrediente es, por lo común, café tostado y molido o té en hojas. La densidad de envasado de los ingredientes de la bebida dentro de la cámara de filtración 130 puede ser modificada según se desee. Por lo común, para un producto de café filtrado, la cámara de filtración contiene entre 5,0 gramos y 10,2 gramos de café tostado y molido en un lecho de filtración con un espesor comprendido, por lo común, entre 5 mm y 14 mm. Opcionalmente, el interior 120 puede contener uno o más cuerpos, tales como esferas, que son libremente movibles dentro del interior 120 para ayudar a la mezcla al inducir una turbulencia y deshacer los depósitos de ingredientes de bebida durante la descarga de la bebida.

La lámina estratificada 5 es entonces fijada al miembro exterior 2 mediante la formación de una soldadura 126 en torno a la periferia de la lámina estratificada 5, a fin de unir la lámina estratificada 5 a la superficie inferior de la brida 35 que se extiende hacia fuera. La soldadura 126 se prolonga para disponer la lámina estratificada 5 formando un cierre hermético con el borde inferior de la pared cilíndrica 27 de la cámara de entrada 26. Por otra parte, se forma una soldadura 125 entre la lámina estratificada 5 y el borde inferior del tubo exterior 42 de la tolva cilíndrica 40. La lámina estratificada 5 constituye la pared inferior de la cámara de filtración 130 y también forma un cierre hermético entre la cámara de entrada 26 y la tolva cilíndrica 40. Sin embargo, existe un pequeño espacio de separación o intersticio 123, antes de la dispensación, entre la lámina estratificada 5 y el borde inferior del tubo de embocadura de descarga 43. Es posible utilizar una variedad de métodos de soldadura, tales como la soldadura por calor y por ultrasonidos, dependiendo de las características del material de la lámina estratificada 5.

El miembro interior 3 se extiende entre el miembro exterior 2 y la lámina estratificada 5. El miembro interior 3 está hecho de un material con una rigidez relativa, tal como el polipropileno. Así, pues, el miembro interior 3 constituye un miembro de soporte de carga que actúa manteniendo la lámina estratificada 5 y el miembro exterior 2 separados una del otro cuando se comprime el cartucho 1. Se prefiere que el cartucho 1 sea sometido a una carga de compresión de entre 130 N y 280 N durante el uso. La fuerza de compresión actúa impidiendo que el cartucho falle al someterse a una presurización interna, y también sirve para apretar o comprimir el miembro interior 3 y el miembro exterior 2 uno con otro. Esto garantiza que las dimensiones internas de las vías de paso y aberturas del interior del cartucho 1 sean fijas e incapaces de cambiar durante la presurización del cartucho 1.

Para utilizar el cartucho 1, este es, primeramente, insertado dentro de una máquina de preparación de bebidas (que se describirá con mayor detalle más adelante), y la abertura de entrada 121 y la abertura de salida 122 son abiertas mediante unos miembros de perforación de la máquina de preparación de bebidas, que perforan y doblan hacia atrás la lámina estratificada 5. Un medio acuoso, por lo común agua, entra bajo presión en el cartucho 1 a través de la abertura de entrada 121, al interior de la cámara de entrada 26, a una presión de entre 0,1 bar y 2,0 bar. Desde allí, el agua es dirigida de manera que fluya a través de las ranuras 30 y en torno al colector 16, y al interior de la cámara de filtración 130 del cartucho 1, a través de la pluralidad de ranuras 17. El agua es forzada a pasar radialmente hacia dentro a través de la cámara de filtración 130, y se mezcla con los ingredientes 200 de la bebida contenidos en su interior. El agua es, al mismo tiempo, forzada a pasar hacia arriba, a través de los ingredientes de la bebida. La bebida formada por el paso del agua a través de los ingredientes de la bebida, pasa, a través del filtro 4 y de las aberturas de filtración 55, al interior de los pasos 57 que se extienden por encima del armazón anular 41. La formación de un cierre hermético del filtro 4 sobre los rayos 53 y la soldadura de la nervadura 51 con el miembro exterior 2 garantiza que no hay cortocircuitos y que toda la bebida tiene que pasar a través del filtro 4.

La bebida fluye entonces hacia abajo a lo largo de los pasos radiales 57 formados entre los tabiques 54, y a través de las aberturas 56, y al interior de la tolva cilíndrica 40. La bebida pasa a lo largo de los canales 50, entre los tabiques de soporte 47 y hacia abajo por el tubo de embocadura de descarga 43, hasta la abertura de salida 44, donde la bebida es descargada al interior de un recipiente tal como una copa.

Preferiblemente, la máquina de preparación de bebidas comprende una instalación de purga de aire, por medio de la cual el aire comprimido es forzado a pasar a través del cartucho 1 al final del ciclo de dispensación, para expeler por circulación la bebida que queda al interior del receptáculo.

En las Figuras 12 a 18 se muestra una segunda versión del cartucho 1. La segunda versión del cartucho 1 se ha diseñado particularmente para uso en la dispensación de productos al estilo exprés, tales como café tostado y molido, cuando es deseable producir una bebida que tenga una espuma de diminutas burbujas conocida como crema. Muchas de las características de la segunda versión del cartucho 1 son las mismas que en la primera versión, y se han utilizado los mismos números para hacer referencia a características similares. En la siguiente descripción se expondrán las diferencias entre las primera y segunda versiones. No se explicarán con detalle las características comunes que funcionan de la misma manera.

El miembro exterior 2 es de la misma construcción que en la primera versión del cartucho 1, y es como se ha mostrado en las Figuras 1 a 6.

El armazón anular 41 del miembro interior 3 es el mismo que en la primera versión. También, se ha dispuesto un filtro 4 en el armazón anular 41 con el fin de cubrir las aberturas de filtración 55. El tubo exterior 42 del embudo o tolva cilíndrica 40 es también como antes. Sin embargo, existen diversas diferencias en la construcción o estructura del miembro interior 2 de la segunda versión, en comparación con la primera versión. Como se muestra en la Figura 16, el tubo de embocadura de descarga 43 está provisto de un elemento divisorio 65 que se extiende parcialmente hacia arriba por el tubo de embocadura de descarga 43 desde la abertura de salida 44. El elemento divisorio 65 ayuda a impedir que la bebida se rocíe y/o salpique conforme sale del tubo de embocadura de descarga 43. El perfil del tubo de embocadura de descarga 43 es también diferente y comprende un perfil escalonado con una curva doble diferenciada 66 cerca un extremo superior del tubo 43.

Se ha proporcionado una nervadura 67 que se extiende verticalmente desde la brida anular 47 que une el tubo exterior 42 con el tubo de embocadura de descarga 43. La nervadura 67 rodea la abertura de entrada 45 hacia el tubo de embocadura de descarga 43 y define un canal anular 69 entre la nervadura 67 y la porción superior del tubo exterior 42. La nervadura 67 está provista de un hombro 68 dirigido hacia dentro. En un punto en torno a la circunferencia de la nervadura 67 se ha proporcionado una abertura 70 con la forma de una ranura que se extiende desde un borde superior de la nervadura 67 hasta un punto situado marginalmente por debajo del nivel del hombro 68, como se muestra de la forma más clara en las Figuras 12 y 13. La ranura tiene una anchura de 0,64 mm.

Se ha proporcionado una abertura 71 de entrada de aire en la brida anular 47, circunferencialmente alineada con la abertura 70, como se muestra en las Figuras 16 y 17. La abertura 71 de entrada de aire comprende una abertura que pasa a través de la brida 47 con el fin de proporcionar comunicación entre un punto situado por encima de la brida 47 y el espacio vacío situado por debajo de la brida 47, entre el tubo exterior 42 y el tubo de embocadura de descarga 43. De preferencia, y como se muestra, la abertura 71 de entrada de aire comprende una porción troncocónica superior 73 y una porción cilíndrica inferior 72. La abertura 71 de entrada de aire está formada, por lo común, por una herramienta de molde tal como un pasador. El perfil gradualmente estrechado de la abertura 71 de entrada de aire permite a la herramienta de moldeo ser más fácilmente extraída del componente moldeado. La pared del tubo exterior 42 situada en las proximidades de la abertura 71 de entrada de aire se ha conformado de manera que forma un pozo 75 que conduce desde la abertura 71 de entrada de aire hasta la abertura de entrada 45 del tubo de embocadura de descarga 43. Como se muestra en la Figura 17, se ha formado un hombro achaflanado 74 entre la abertura 71 de entrada de aire y el pozo 75 con el fin de garantizar que el chorro de bebida que sale de la ranura 70 no cae inmediatamente sobre la superficie superior de la brida 47, en las proximidades inmediatas de la abertura 71 de entrada de aire.

El procedimiento de ensamblaje para la segunda versión del cartucho 1 es similar al ensamblaje de la primera versión. Sin embargo, existen ciertas diferencias. Como se muestra en la Figura 18, la tercera porción 21 de la prolongación cilíndrica 18 está asentada dentro de la nervadura de soporte 67, en lugar de contra los tabiques de soporte. El hombro 32 de la prolongación cilíndrica 18, entre la segunda porción 20 y la tercera porción 21, se apoya contra el borde superior de la nervadura de soporte 67 del miembro interior 3. Se forma así una zona de interfaz 124 entre el miembro interior 3 y el miembro exterior 2, que comprende un elemento de obturación de cara entre la prolongación cilíndrica 18 y la nervadura de soporte 67, que se extiende en torno a casi toda la circunferencia del cartucho 1. La obturación existente entre la prolongación cilíndrica 18 y la nervadura de soporte 67 no es estanca al fluido, sin embargo, puesto que la ranura 70 existente en la nervadura de soporte 67 se extiende a través de la nervadura de soporte 67 y hacia abajo hasta un punto situado marginalmente por debajo del hombro 68. En consecuencia, el ajuste de superficie de separación o interfaz entre la prolongación cilíndrica 18 y la nervadura de soporte 67 transforma la ranura 70 en una abertura 128, como se observa de la manera más clara en la Figura 18, proporcionando una comunicación de gas y de líquido entre el canal anular 69 y el tubo de embocadura de descarga

43. La abertura es, por lo común, de 0,64 mm de ancho por 0,96 mm de largo.

El funcionamiento de la segunda versión del cartucho 1 para dispensar una bebida es similar al funcionamiento de la primera versión, pero con ciertas diferencias. La bebida contenida en los pasos radiales 57 fluye hacia abajo a lo largo de los pasos 57 formados entre los tabiques 54, y a través de las aberturas 56 y al interior del canal anular 69 del embudo o tolva cilíndrica 40. Desde el canal anular 69, la bebida es forzada a pasar, bajo presión, a través de la abertura 128 por la presión de retroceso de la bebida que se recoge en la cámara de filtración 130 y en los pasos 57. La bebida es forzada, de esta forma, a pasar a través de la abertura 128 como un chorro y al interior de la cámara de expansión formada por el extremo superior del tubo de embocadura de descarga 43. Como se muestra en la Figura 18, el chorro de bebida pasa directamente sobre la abertura 71 de entrada de aire. Conforme la bebida entra en el tubo de embocadura de descarga 43, la presión del chorro de bebida cae. Como resultado de ello, el aire es arrastrado al seno de la corriente de bebida en forma de una multitud de pequeñas burbujas de aire, a medida que el aire es aspirado a través de la abertura 71 de entrada de aire. El chorro de bebida que sale por la abertura 128 es encauzado hacia abajo hasta la abertura de salida 44, donde la bebida es descargada al interior de un recipiente tal como una taza, en la que las burbujas de aire forman la deseada crema. De esta forma, la abertura 128 y la abertura 71 de entrada de aire forman conjuntamente un eyector de chorro que actúa arrastrando aire al seno de la bebida. El flujo de bebida al interior del eyector de chorro ha de mantenerse tan suave como sea posible con el fin de reducir las pérdidas de presión. Ventajosamente, las paredes del eyector de chorro deben hacerse cóncavas con el fin de reducir las pérdidas debidas al rozamiento por ‘efecto de pared’. Preferiblemente, el tamaño de abertura es fijo, más

o menos 0,02 mm2. Pueden proporcionarse cabellos, fibrillas u otras irregularidades superficiales dentro del eyector de chorro o en la salida de este al objeto de incrementar el área de sección transversal eficaz, lo que se ha encontrado que aumenta el grado de arrastre de aire.

En las Figuras 19 a 29 se muestra una tercera versión del cartucho 1. La tercera versión del cartucho 1 está particularmente diseñada para uso en la dispensación de productos solubles que pueden estar en forma pulverulenta, líquida, de sirope, gel o similar. El producto soluble es disuelto por un medio acuoso, tal como agua, o forma una suspensión en este, cuando se hace pasar el medio acuoso, durante el uso, a través del cartucho 1. Ejemplos de bebidas incluyen chocolate, café, leche, té, sopa u otros productos rehidratables o solubles en un medio acuoso. Muchas de las características de la tercera versión del cartucho 1 son las mismas que en las versiones previas, y se han utilizado los mismos números de referencia para hacer referencia a características similares. En la siguiente descripción se expondrán las diferencias entre la tercera versión y las anteriores. Las características comunes que funcionen de la misma manera no se explicarán en detalle.

Comparada con el miembro exterior hueco 2 de las versiones previas, la prolongación cilíndrica hueca y dirigida hacia dentro 18 del miembro exterior 2 de la tercera versión tiene un diámetro total más grande, como se muestra en la Figura 20. En particular, el diámetro de la primera porción 19 está comprendido, por lo común, entre 16 mm y 18 mm, en comparación con los 13,2 mm del diámetro exterior 2 de las versiones previas. Además de ello, la primera porción 19 está provista de una superficie exterior convexa 19a, o abombamiento, como se muestra más claramente en la Figura 20, cuya función se describirá más adelante. El diámetro de las terceras porciones 21 de los cartuchos 1 es, sin embargo, el mismo, de lo que resulta que el área del hombro 32 es mayor en esta tercera versión del cartucho 1. Por lo común, el volumen del cartucho 1, cuando está ensamblado, es 32,5 ml ± 20%.

El número y la ubicación de las ranuras en el extremo inferior de la pared anular 13 también es diferente. Se han proporcionado entre 3 y 5 ranuras. En la realización según se muestra en la Figura 23, se han proporcionado cuatro ranuras 36 equidistantes entre sí en torno a la circunferencia del colector 16. Las ranuras 36 son ligeramente más anchas que en las versiones anteriores del cartucho 1, y están comprendidas entre 0,35 mm y 0,45 mm, preferiblemente 0,4 mm, de ancho.

A otros respectos, los miembros exteriores 2 de los cartuchos 1 son semejantes.

La construcción o estructura de la tolva cilíndrica 40 del miembro interior 3 es la misma que en la primera versión del cartucho 1, habiéndose proporcionado un tubo exterior 42, un tubo de embocadura de descarga 45, una brida anular 47 y unos tabiques de soporte 49. La única diferencia es que el tubo de embocadura de descarga 45 se ha conformado con un tramo o sección troncocónica superior 92 y una sección cilíndrica inferior 93.

En contraste con las versiones previas y como se muestra en las Figuras 24 a 28, el armazón anular 41 ha sido reemplazado por una porción de falda 80 que rodea la tolva cilíndrica 40 y se une a la misma por medio de ocho tirantes radiales 87 que se unen a la tolva cilíndrica 40 en, o cerca de, la brida anular 47. Una prolongación cilíndrica 81 de la porción de falda 80 se extiende hacia arriba desde los tirantes 87 con el fin de definir una cámara 90 con una cara superior abierta. Un cerco o nervadura superior 91 de la prolongación cilíndrica 81 tiene un perfil vuelto hacia dentro, tal como se muestra en la Figura 26. Una pared anular 82 de la porción de falda 80 se extiende hacia abajo desde los tirantes 87 para definir un canal anular 86 entre la porción de falda 80 y el tubo exterior 42.

La pared anular 82 comprende, en un extremo inferior, una brida exterior 83 que se extiende perpendicularmente al eje mayor X. Una nervadura 84 pende hacia abajo desde una superficie inferior de la brida 83 y contiene cinco aberturas 85 que son circunferencialmente equidistantes entre sí en torno a la nervadura 84. De esta forma, la nervadura 84 se ha dotado de un perfil inferior almenado. Se han proporcionado unas aberturas 89 entre los tirantes 87, permitiendo la comunicación entre la cámara 90 y el canal anular 86.

El procedimiento de ensamblaje para la tercera versión del cartucho 1 es similar al ensamblaje de la primera versión, pero con ciertas diferencias. El miembro exterior 2 y el miembro interior 3 son encajados por la fuerza uno con otro como se muestra en la Figura 29, y retenidos por medio de una disposición de ajuste por salto elástico, en lugar de soldarse entre sí. Al unir los dos miembros, la prolongación cilíndrica dirigida hacia dentro 18 es recibida en el interior de la prolongación cilíndrica superior 81 de la porción de falda 80. El miembro interior 3 es retenido dentro del miembro exterior 2 por una disposición mutua de rozamiento de la superficie exterior convexa 19a de la primera porción 19 de la prolongación cilíndrica 18 con la nervadura vuelta hacia dentro 91 de la prolongación cilíndrica superior 81. Una vez colocado el miembro interior 3 dentro del miembro exterior 2, se define una cámara de mezcla 134, situada exteriormente a la porción de falda 80. La cámara de mezcla 134 contiene los ingredientes 200 de la bebida, antes de su dispensación. Ha de apreciarse que las cuatro aberturas de entrada 36 y las cinco aberturas 85 están escalonadas circunferencialmente unas con respecto a otras. La posición radial de las dos partes una con respecto a otra no necesita ser determinada o fijada durante el ensamblaje, puesto que el uso de cuatro aberturas de entrada 36 y cinco aberturas 85 garantiza que se produzca una desalineación entre las aberturas de entrada y las aberturas cualquiera que sea la ubicación rotacional relativa de los componentes.

Los uno o más ingredientes de la bebida son envasados dentro de la cámara de mezcla 134 del cartucho. La densidad de envasado de los ingredientes de la bebida dentro de la cámara de mezcla 134 puede variarse según se desee.

La lámina estratificada 5 es entonces fijada al miembro exterior 2 y al miembro interior 3 de la misma manera que se ha descrito anteriormente en las versiones previas.

Durante el uso, el agua entra en la cámara de mezcla 134 a través de las cuatro ranuras 36 de la misma manera que en versiones previas del cartucho. El agua es forzada a pasar radialmente hacia dentro a través de la cámara de mezcla y se mezcla con los ingredientes de la bebida contenidos en su interior. El producto es disuelto o mezclado en el agua y forma la bebida dentro de la cámara de mezcla 134, y es entonces impulsado, a través de las aberturas 85, al interior del canal anular 86 por la presión de retroceso de la bebida y el agua dentro de la cámara de mezcla

134. El escalonamiento circunferencial de las cuatro ranuras de entrada 36 y las cinco aberturas 85 garantiza que los chorros de agua no son capaces de pasar en dirección radial directamente desde las ranuras de entrada 36 a las aberturas 85, sin circular primero por el interior de la cámara de mezcla 134. De esta manera, el grado y la consistencia de la disolución o mezcla del producto se ve significativamente incrementado. La bebida es forzada a ascender por el canal anular 86, a través de las aberturas 89 existentes entre los tirantes 87, y a introducirse en la cámara 90. La bebida pasa desde la cámara 90, a través de las aberturas de entrada 45 existentes entre los tabiques de soporte 49, al interior del tubo de embocadura de descarga 43 y hacia la abertura de salida 44, donde la bebida es descargada dentro de un recipiente tal como una taza. El cartucho encuentra particular aplicación con ingredientes de bebida en forma de líquidos viscosos o geles. En una aplicación, un ingrediente de chocolate líquido está contenido en el cartucho 1, con una viscosidad de entre 1.700 mPa y 3.900 mPa a temperatura ambiental, y de entre 5.000 mPa y 10.000 mPa a 0ºC, y una concentración de sólidos refractantes de 67 Brix ± 3. En otra aplicación, hay café líquido contenido en el cartucho 1, con una viscosidad de entre 70 mPa y 2.000 mPa a la temperatura ambiental y entre 80 mPa y 5.000 mPa a 0ºC, de manera que el café tiene un grado o concentración de sólidos total de entre el 40% y el 70%.

Una cuarta versión del cartucho 1 se ha mostrado en las Figuras 30 a 34. La cuarta versión del cartucho 1 se ha diseñado particularmente para uso en la dispensación de productos líquidos tales como lecha líquida concentrada. Muchas de las características de la cuarta versión del cartucho 1 son las mismas que en versiones previas, y se han utilizado los mismos números para hacer referencia a características similares. En la siguiente descripción se expondrán las diferencias entre la cuarta versión y las anteriores. Las características comunes que funcionan de la misma manera no se explicarán en detalle.

El miembro exterior 2 es el mismo que en la tercera versión del cartucho 1 y es como se ha mostrado en las Figuras 19 a 23.

La tolva cilíndrica 40 del miembro interior 3 es similar a la que se ha mostrado en la segunda versión del cartucho 1, pero con ciertas diferencias. Como se muestra en la Figura 30, el tubo de embocadura de descarga 43 se ha conformado con una sección superior troncocónica 106 y una sección inferior cilíndrica 107. Se han proporcionado tres costillas axiales 105 en la superficie interior del tubo de embocadura de descarga 43 con el fin de dirigir la bebida dispensada hacia abajo, en dirección a la abertura de salida 44, e impedir que la bebida descargada gire o se arremoline dentro del tubo de embocadura de salida. En consecuencia, las costillas 105 actúan como paneles difusores. Al igual que en la segunda versión del cartucho 1, se ha proporcionado una abertura 71 de entrada de aire a través de la brida anular 47. Sin embargo, el pozo 75 situado por debajo de la abertura 71 de entrada de aire es más alargado que en la segunda versión.

Se ha proporcionado una porción de falda 80 similar a la que se ha mostrado en la tercera versión del cartucho 1 anteriormente descrita. Se han proporcionado entre 5 y 12 aberturas en la nervadura 84. Por lo común, se han proporcionado diez aberturas en lugar de las cinco proporcionadas en la tercera versión del cartucho 1.

Se ha proporcionado un cuenco anular 100 que se extiende desde la brida 83 de la porción de falda 80 y es integral con ella. El cuenco anular 100 comprende un cuerpo abocardado 101 con una boca superior abierta 104 que está dirigida hacia arriba. Cuatro aberturas de alimentación 103 mostradas en las Figuras 30 y 31, están situadas en el cuerpo 101, en, o cerca de, el extremo inferior del cuenco 100, donde se une a la porción de falda 80. Preferiblemente, las aberturas de alimentación son equidistantes entre sí en torno a la circunferencia o contorno del cuenco 100.

La lámina estratificada 5 es del tipo que se ha descrito anteriormente en las realizaciones previas.

El procedimiento de ensamblaje para la cuarta versión del cartucho 1 es el mismo que el de la tercera versión.

El funcionamiento de la cuarta versión de cartucho es similar al de la tercera versión. El agua entra en el cartucho 1 y en la cámara de mezcla 134 de la misma manera que antes. Allí, el agua se mezcla con el producto líquido y lo diluye, y este es entonces forzado a pasar a través de las aberturas 85, hacia la abertura de salida 44, como se ha descrito anteriormente. Una cierta proporción del producto líquido está inicialmente contenida dentro del cuenco anular 100, tal como se muestra en la Figura 34, y no es sometida a una dilución inmediata por el agua que entra en la cámara de mezcla 134. El producto líquido diluido en la parte inferior de la cámara de mezcla 134 tenderá a salir a través de las aberturas 85, en lugar de ser forzado a ascender y a entrar en el cuenco anular 100 a través de la boca superior 104. En consecuencia, el producto líquido contenido en el cuenco anular 100 permanecerá relativamente concentrado, en comparación con el producto contenido en la parte inferior de la cámara de mezcla 134. El producto líquido contenido en el cuenco anular 100 gotea a través de las aberturas de alimentación 103, al seno de la corriente de producto que sale de la cámara de mezcla 134 a través de las aberturas 85. El cuenco anular 100 actúa uniformizando la concentración del producto líquido diluido que entra en la tolva cilíndrica 30, al retener una cierta proporción del producto líquido concentrado y liberarla en el seno de la corriente líquida existente de forma más estacionaria a todo lo largo del ciclo de dispensación.

Desde el canal anular 86, la bebida es forzada a pasar, bajo presión, a través de la abertura 128 por la presión de retroceso de la bebida que se recoge en la cámara de filtración 134 y en la cámara 90. La bebida es forzada, de esta forma, a pasar a través de la abertura 128 como un chorro y al interior de una cámara de expansión formada por el extremo superior del tubo de embocadura de descarga 43. Como se muestra en la Figura 34, el chorro de bebida pasa directamente por encima de la abertura 71 de entrada de aire. A medida que la bebida entra en el tubo de embocadura de descarga 43, la presión del chorro de bebida cae. Como resultado de ello, se arrastra aire al seno de la corriente de bebida en la forma de una multitud de pequeñas burbujas de aire, a medida que el aire es aspirado a través la abertura 71 de entrada de aire. El chorro de bebida que sale de la abertura 128 es canalizado hacia la abertura de salida 44, donde la bebida es descargada al interior de un recipiente tal como una taza, en la que las

burbujas de aire forman el deseado aspecto espumoso.

Ventajosamente, el miembro interior 3, el miembro exterior 2, la lámina estratificada 5 y el filtro 4 pueden ser, todos ellos, fácilmente esterilizados debido a que los componentes son separables y no comprenden, individualmente, vías de paso tortuosas ni rendijas estrechas. En lugar de ello, es solo después de haber juntado todos los componentes, tras la esterilización, que se forman las necesarias vías de paso. Esto es particularmente importante en el caso de que el ingrediente de la bebida sea un producto de base láctea tal como concentrado líquido de leche.

La cuarta realización del cartucho de bebida resulta particularmente ventajosa para dispensar un producto líquido de base láctea, tal como leche líquida. Anteriormente, se han venido proporcionado productos de leche en polvo en forma de bolsitas para añadir a una bebida previamente preparada. Sin embargo, para una bebida del estilo de un capuchino, es necesario espumar la leche. Esto se ha conseguido anteriormente haciendo pasar vapor a través de un producto de leche líquida. Sin embargo, ello requiere la provisión de una fuente de suministro de vapor, lo que incrementa el coste y la complejidad de la máquina que se utilice para dispensar la bebida. El uso de vapor también aumenta el riesgo de lesiones durante el funcionamiento del cartucho. De acuerdo con ello, el cartucho de bebida puede tener un producto líquido de base láctea concentrado en su interior. Se ha encontrado que, al concentrar el producto lácteo, es posible producir una cantidad mayor de espuma para un volumen concreto de leche, en comparación con leche fresca o sometida a UHT. Esto reduce el tamaño necesario para el cartucho de leche. La leche fresca semidesnatada contiene aproximadamente el 1,6% de materia grasa y el 10% de sólidos en total. Las preparaciones de leche concentrada líquida de la presente invención contienen entre el 3% y el 10% de materia grasa y entre el 25% y el 40% de contenido total de sólidos. En un ejemplo convencional, la preparación contiene el 4% de materia grasa y el 30% de contenido total de sólidos. Las preparaciones de leche concentrada son adecuadas para el espumado utilizando una máquina de preparación de baja presión, como se describirá más adelante. En particular, el espumado de la leche se consigue a presiones por debajo de 2 bar, preferiblemente, de aproximadamente 1,5 bar, utilizando el cartucho de la cuarta realización anteriormente descrita.

El cartucho de la cuarta realización resulta también ventajoso a la hora de dispensar productos de café líquido.

Se ha encontrado que las realizaciones de cartucho de bebida de la presente invención proporcionan, ventajosamente, una consistencia mejorada de la bebida infundida, en comparación con cartuchos de la técnica anterior. Se hace referencia a la Tabla 1 siguiente, la cual muestra los resultados de rendimiento de infusión para veinte muestras, de tal manera que cada uno de los cartuchos A y B contiene café tostado y molido. El cartucho A es un cartucho de bebida de acuerdo con la primera realización de la presente invención. El cartucho B es un cartucho de bebida de la técnica anterior, según se ha descrito en el documento WO 01/58786, del presente Solicitante. El índice de refracción de la bebida infundida se ha medido en unidades de Brix y convertido en un porcentaje de sólidos solubles (%SS) utilizando tablas y fórmulas convencionales. En los ejemplos siguientes:

%SS = 0,7774 * (valor en Brix) + 0,0569.

Rendimiento en % = (%SS * Volumen de infusión (g)) / (100 * Peso de café (g))

Tabla 1

CARTUCHO A

Muestra: Volumen de infusión (g) Peso de café (g) Brix % SS (*) Rendimiento en %

1: 105,6 6,5 1,58 1,29 20,88

2: 104,24 6,5 1,64 1,33 21,36

3: 100,95 6,5 1,67 1,36 21,05

4: 102,23 6,5 1,71 1,39 21,80

5: 100,49 6,5 1,73 1,40 21,67

6: 107,54 6,5 1,59 1,29 21,39

7: 102,70 6,5 1,67 1,36 21,41

8: 97,77 6,5 1,86 1,50 22,61

9: 97,82 6,5 1,7 1,38 20,75

10: 97,83 6,5 1,67 1,36 20,40

La realización de un análisis estadístico de prueba t de Student sobre los datos anteriores arroja los siguientes resultados: Tabla 2 Prueba t de Student: Dos muestras suponiendo varianzas iguales

% Rendimiento (Cartucho A): % Rendimiento (Cartucho B)

Media: 20,99 23,09

Varianza: 0,77 5,04

Observaciones: 20 20

Varianza combinada: 2,90

Diferencia media hipotética: 0

df: 38

t estad.: -3,90

P(T<=t) de una cola: 0,000188

t crítica de una cola: 1,686

P(T<=t) de dos colas: 0,000376

t crítica de dos colas: 2,0244

Desviación típica 0,876 2,245

El análisis muestra que la consistencia del rendimiento en %, que es igual a la intensidad de la infusión, para los cartuchos de la presente invención es significativamente mejor (para un nivel de confianza del 95%) que para los cartuchos de la técnica anterior, con una desviación típica del 0,88%, comparado con el 2,24%. Esto significa que las bebidas infundidas con los cartuchos de la presente invención tienen una intensidad más repetible y uniforme. Esto se prefiere por parte de los consumidores a los que les gusta que su bebida sepa igual una vez tras otra, y que no desean cambios arbitrarios en la intensidad de la infusión.

Los materiales de los cartuchos anteriormente descritos pueden ser dotados de un revestimiento de barrera con el fin de mejorar sus resistencia al oxígeno y/o a la humedad y/o a la entrada de otros contaminantes. El revestimiento de barrera puede también mejorar la resistencia a las fugas de los ingredientes de la bebida desde el interior de los cartuchos, y/o reducir el grado de lixiviación de las sustancias extraíbles de los materiales del cartucho, que podría afectar negativamente a los ingredientes de la bebida. El revestimiento de barrera puede ser de un material seleccionado de entre el grupo consistente en PET, poliamida, EVOH, PVDC o un material metalizado. El revestimiento de barrera puede ser aplicado por medio de diversos mecanismos que incluyen deposición en vacío, revestimiento por plasma, extrusión conjunta o coextrusión, marcación dentro de molde y moldeo de doble etapa / etapas múltiples, si bien no están limitados por estos.

En las Figuras 35 a 45 se ha mostrado una máquina 201 de preparación de bebidas de acuerdo con la presente invención, para uso con los cartuchos de bebida anteriormente descritos. La máquina 201 de preparación de bebidas comprende generalmente un alojamiento 210 que contiene un depósito de agua 220, un calentador de agua 225, una bomba de agua 230, un compresor de aire 235, un procesador de control, una interfaz 240 de usuario y una cabeza 250 de cartucho. La cabeza 250 de cartucho, a su vez, comprende generalmente un soporte 251 de cartucho para sujetar, durante el uso el cartucho 1 de bebida, unos medios 252 de reconocimiento de cartucho y unos perforadores 253, 254 de aberturas de entrada y de salida, a fin de formar, durante el uso, la abertura de entrada 121 y la abertura de salida 122 en el cartucho 1 de bebida.

El alojamiento 210 contiene y sujeta en su posición los otros componentes de la máquina 201. El alojamiento 210 está hecho, preferiblemente, en todo o en parte, de un material plástico robusto tal como el ABS. Alternativamente, el alojamiento 210 puede estar hecho, en todo o en parte, de un material metálico tal como el acero inoxidable o el aluminio. El alojamiento 210 comprende, de preferencia, un diseño en forma de concha de almeja que tiene una mitad delantera 211 y una mitad trasera 212 que permiten el acceso durante el ensamblaje para el montaje de los componentes de la máquina 201, y que pueden, tras ello, ser unidas una con otra para definir un interior 213 del alojamiento 210. La mitad trasera 212 proporciona un rebaje 214 para la fijación del depósito de agua 220. El alojamiento 210 se ha formado con unos medios, tales como fiadores, topes, tetones y porciones roscadas, destinados a retener los componentes de la máquina 201 en su posición sin la necesidad de un chasis independiente. Esto reduce el coste y el peso totales de la máquina 201. Una base 215 del alojamiento 210 está provista, preferiblemente, de unos pies para sostener la máquina sobre ellos de una manera estable. Alternativamente, la propia base 215 puede tener, en sí misma, una forma que constituye un soporte estable.

La mitad delantera 211 del alojamiento 210 comprende una estación de dispensación 270 en la que tiene lugar la dispensación de la bebida. La estación de dispensación 270 comprende un sostén 271 de recipiente que tiene un interior hueco que forma una bandeja 272 de goteo. Una superficie superior 273 del sostén de recipiente está provista de una rejilla 274 sobre la que se coloca el recipiente. La bandeja de goteo 272 es extraíble o desmontable del alojamiento 210 para facilitar el vaciamiento del agua recogida. Se ha formado un rebaje 275 en la mitad delantera del alojamiento 210, por encima del sostén 271 de recipiente, a fin de adaptarse a las dimensiones del recipiente.

La cabeza 250 del cartucho se coloca en dirección a la parte superior del alojamiento 210, por encima del sostén de recipiente, tal como se muestra en las Figuras 35 y 36. Preferiblemente, la altura de la rejilla 274 con respecto a la cabeza 250 del cartucho puede ser ajustada de manera que se adapte a diferentes tamaños del recipiente. Se prefiere que el recipiente esté tan cerca de la cabeza 250 del cartucho como sea posible, mientras siga permitiendo que el recipiente sea insertado en la estación de dispensación 270 y extraído de esta, al objeto de minimizar la altura que tiene que descender la bebida dispensada antes de contactar con el recipiente. Esto tiene el efecto de minimizar el rociamiento y la salpicadura de la bebida, así como de minimizar las pérdidas de burbujas de aire arrastradas cuando estas están presentes. Preferiblemente, pueden insertarse entre la rejilla 274 y la cabeza 250 del cartucho recipientes de entre 70 mm y 110 mm de altura.

La interfaz 240 de usuario de la máquina está situada en la parte frontal o delantera del alojamiento 210 y comprende un botón de puesta en marcha / detención 241 y una pluralidad de indicadores de estado 243-246.

Los indicadores de estado 243-246 incluyen, preferiblemente, un diodo emisor de luz o electroluminiscente (LED – “light emitting diode”) 243 para indicar el apresto de la máquina 201, un LED 244 para indicar si se ha producido algún error en el funcionamiento de la máquina 201, y uno o más LEDs 245-256 para indicar si la máquina 201 está funcionando en los modos manual o automático. Los LEDs 243-246 pueden ser controlados para iluminar con una intensidad constante, para destellar intermitentemente o para ambas cosas, dependiendo del estado de la máquina

201. Los LEDs 243-246 pueden tener una variedad de colores, incluyendo el verde, el rojo y el amarillo.

El botón de puesta en marcha / detención 241 controla el comienzo del ciclo de dispensación y es un botón pulsador

o de apriete, conmutador o similar, accionado manualmente.

Puede proporcionarse un control de ajuste de volumen para permitir a un usuario de la máquina 201 ajustar manualmente el volumen de la bebida suministrada sin necesidad de alterar las demás características de funcionamiento. Preferiblemente, el control de ajuste de volumen permite un ajuste del volumen de más o menos el 20%. El control de ajuste de volumen puede ser un pomo rotatorio, una corredera lineal, una lectura digital con botones de incremento y de decremento o un elemento similar. Más comúnmente, el volumen es controlado por un usuario al accionar el botón de puesta en marcha / detención 241.

Puede haberse proporcionado en la máquina 201 un conmutador de alimentación de energía manual (no mostrado). Alternativamente, el suministro de energía puede ser controlado simplemente mediante la inserción de la clavija de enchufe para suministro de energía en el suministro de energía de la red de alimentación, o su extracción de este.

El depósito de agua 22 está situado hacia la parte trasera del alojamiento 210 y está conectado a la mitad trasera 212 del alojamiento 210. El depósito de agua 220 comprende un cuerpo generalmente cilíndrico 221 que puede ser circular recto o en forma de cono truncado, según se desee por razones estéticas. El depósito comprende una abertura de entrada para el llenado del depósito con agua, que se cierra durante el uso por medio de una tapa extraíble manualmente 222. Se ha proporcionado una abertura de salida hacia un extremo inferior del depósito, la cual se comunica con la bomba de agua 230. El depósito de agua 220 puede estar hecho de un material transparente o translúcido con el fin de permitir a un consumidor ver la cantidad de agua que queda en el depósito. Alternativamente, el depósito de agua 220 puede estar hecho de un material opaco, pero habiéndose proporcionado en él una ventana de observación. Además de lo anterior, o en lugar de ello, el depósito de agua 220 puede haberse provisto de un sensor de nivel bajo que impide el funcionamiento de la bomba de agua 230 y, opcionalmente, dispara un indicador de aviso, tal como un LED, cuando el nivel de agua en el depósito desciende hasta un nivel preseleccionado. El depósito de agua 220 tiene, preferiblemente, una capacidad interna de aproximadamente 1,5 litros.

La bomba de agua 230 está conectada operativamente entre el depósito de agua 220 y el calentador de agua 225, como se muestra esquemáticamente en la Figura 43, y está controlada por el procesador de control. La bomba proporciona un caudal de flujo máximo de 900 ml/min de agua a una presión máxima de 2,5 bar. Preferiblemente, en uso normal, la presión estará limitada a 2 bar. El caudal de flujo de agua a través de la máquina 201 puede ser controlado por el procesador de control de manera que sea un porcentaje del caudal de flujo máximo de la bomba mediante la interrupción del ciclo de la alimentación eléctrica a la bomba. Preferiblemente, la bomba puede ser accionada a uno de entre el 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% y 100% del caudal de flujo máximo establecido. La precisión del volumen de agua bombeado es, preferiblemente, de + o - 5%, lo que conduce a una

precisión de + o - 5% en el volumen final de la bebida dispensada. Una bomba adecuada es la bomba Evolution (RTM) EP8, producida por la Ulka S.r.l. (de Pavía, Italia). Se ha proporcionado, preferiblemente, un sensor de flujo volumétrico (no mostrado) en la línea o conducción de flujo, bien aguas arriba o bien aguas abajo de la bomba de agua 230. Preferiblemente, el sensor de flujo volumétrico es un sensor rotatorio.

El calentador de agua 225 está situado en el interior del alojamiento 210. El calentador 225 tiene un flujo de potencia de 1.550 W y es capaz de calentar agua recibida desde la bomba de agua 230 desde una temperatura de partida de aproximadamente 20ºC hasta una temperatura de funcionamiento de en torno a 85ºC en menos de 1 minuto. Preferiblemente, el tiempo muerto entre el final de un ciclo de dispensación y el momento en que el calentador 225 es capaz de comenzar un ciclo de dispensación subsiguiente es de menos de 10 segundos. El calentador mantiene la temperatura seleccionada dentro de + o - 2ºC durante el ciclo de dispensación. Como se expondrá más adelante, el agua para el ciclo de dispensación puede ser suministrada a la cabeza 250 del cartucho a 83ºC o 93ºC. El calentador 225 es capaz de ajustar rápidamente la temperatura de suministro, ya sea en 83ºC, ya sea en 93ºC, a partir de una temperatura nominal del agua de 85ºC. El calentador 225 comprende un interruptor de temperatura excesiva que apaga el calentador si la temperatura supera los 98ºC. El agua suministrada como salida desde el calentador 225 es aportada a la cabeza 250 de cartucho y al cartucho 1 por medio de una válvula de tres vías. Si la presión del flujo de agua es aceptable, entonces se hace pasar agua al cartucho 1. Si la presión se encuentra por debajo o por encima de límites predeterminados, entonces el agua es desviada por medio de la válvula de tres vías al interior de un recipiente de recuperación 270 de bandeja de goteo.

El compresor de aire 235 está conectado operativamente a la cabeza 250 del cartucho por medio de una válvula de paso único, y es controlado por el procesador de control. El compresor de aire 235 proporciona un caudal de flujo máximo de aire de 500 ml/min a 1,0 bar. Durante el uso, un volumen de trabajo de 35 ml es presurizado hasta 2,0 bar. Preferiblemente, el compresor de aire 235 puede producir dos caudales de flujo: un caudal de flujo rápido (o máximo) y un caudal de flujo lento.

El procesador de control de la máquina 201 de preparación de bebidas comprende un módulo de procesamiento o tratamiento y una memoria. El procesador de control está conectado operativamente a, y controla el funcionamiento de, el calentador de agua 225, la bomba de agua 230, el compresor de aire 235 y la interfaz 240 de usuario.

La memoria del procesador de control incluye una o más variables para uno o más parámetros operativos para la máquina 201 de preparación de bebidas. En la realización ilustrada, los parámetros operativos son la temperatura del agua que se hace pasar a través del cartucho 1 de bebida durante el estado de funcionamiento, la velocidad de carga del cartucho 1 de bebida, la presencia o ausencia de una etapa de empapamiento, el volumen total dispensado de la bebida, el caudal de flujo del agua durante el estado de descarga, y el caudal de flujo y el periodo de duración del estado de purga.

Las variables para los parámetros operativos son almacenadas en la memoria. El cartucho 1 comprende un código proporcionado en el cartucho 1 o dentro de este, que representa los parámetros operativos necesarios para una dispensación óptima de la bebida contenida en ese cartucho 1. El código está en formato binario y comprende una pluralidad de bits de datos correspondientes a las variables almacenadas en la memoria del procesador de control. La Tabla 3 ilustra el modo como pueden utilizarse 13 bits de datos para representar las variables necesarias para los parámetros operativos anteriormente descritos.

Tabla 3

Bit: Parámetro Descripción

0 & 1: Temperatura del agua 00 = fría 01 = templada 10 = 83ºC 11 = 93ºC

2 & 3: Carga del cartucho 00 = carga rápida con empapamiento 01 = carga rápida sin empapamiento 10 = carga lenta con empapamiento 11= carga lenta sin empapamiento

4, 5, 6 & 7: Volumen de bebida 0000 = 50 ml 0001 = 60 ml 0010 = 70 ml 0011 = 80 ml 0100 = 90 ml 0101 = 100 ml 0110 = 110 ml 0111 = 130 ml 1000 = 150 ml 1001 = 170 ml

1010 = 190 ml 1011 = 210 ml 1100 = 230 ml 1101 = 250 ml 1110 = 275 ml 1111 = 300 ml

8, 9 & 10: Caudal de flujo 000 = 30%

001 = 40%

010 = 50%

011 = 60%

100 = 70%

101 = 80%

110 = 90%

111 = 100%

11 & 12: Purga 00 = flujo lento / periodo de duración corto

01 = flujo lento / periodo de duración largo

10 = flujo rápido / periodo de duración corto

11 = flujo rápido / periodo de duración largo

El código dispuesto en el cartucho 1 o dentro de este comprenderá normalmente uno o más bits de datos extra para la comprobación de errores. En un ejemplo, se proporciona un código de 16 bits. Por ejemplo, utilizando las variables listadas en la Tabla 3, un cartucho 1 que lleve el código “1000100011110” tendrá los siguientes parámetros

operativos:

10: Temperatura del agua de 83ºC

00: Carga rápida con empapamiento

1000: Volumen de bebida dispensado de 150 ml

111: Caudal de flujo igual al 100%

10: Purga con flujo de aire rápido / periodo de duración corto.

De esta forma, a diferencia de las máquinas de preparación de bebidas anteriores, la memoria del procesador de control no almacena instrucciones operativas para los cartuchos de bebida basándose en el tipo de cartucho, es decir, instrucciones para un cartucho de café, instrucciones para un cartucho de chocolate, instrucciones para un cartucho de té, etc. En lugar de ello, la memoria del procesador de control almacena variables para ajustar los parámetros operativos individuales del ciclo de dispensación. Esto tiene un cierto número de ventajas. En primer lugar, puede ejercerse un mayor grado de control del ciclo de dispensación. Por ejemplo, pueden utilizarse parámetros operativos ligeramente diferentes para diferentes calidades o mezclas de café, en lugar de utilizar los mismos parámetros para todos los tipos de café. Las soluciones de codificación anteriores que se basan en el almacenamiento de instrucciones por el tipo de cartucho, en lugar de por parámetros individuales, resultan inadecuadas para estas sutiles diferencias en los ciclos de dispensación para tipos de bebida similares, debido a que consumen rápidamente el espacio de almacenamiento disponible en el medio de codificación y en el procesador de control. En segundo lugar, el método de codificación de la presente invención hace posible el uso de nuevos tipos de cartuchos de bebida en máquinas de preparación de bebidas preexistentes, incluso en el caso de que únicamente se decida sobre los parámetros operativos para el ciclo de dispensación para el nuevo cartucho 1 de bebida después de la venta de la máquina 201 de preparación de bebidas. Esto se debe a que el procesador de control de la máquina 201 de preparación de bebidas no necesita reconocer que la bebida es de un nuevo tipo. En lugar de ello, los parámetros operativos del ciclo de dispensación son establecidos sin referencia directa al tipo de bebida. En consecuencia, el método de codificación de la presente invención proporciona una excelente compatibilidad retrospectiva de las máquinas de preparación de bebidas con los nuevos tipos de bebida. En contraposición, con las máquinas anteriores, el fabricante se ve limitado a dispensar un nuevo tipo de bebida utilizando uno de los ciclos de dispensación preexistentes, conforme están determinados por las máquinas ya en el mercado.

En las Figuras 39 a 42 se ha mostrado la cabeza 250 del cartucho. El soporte 251 de cartucho de la cabeza 250 del cartucho comprende una parte inferior fija 255, una parte superior susceptible de hacerse rotar 256 y una montura de cartucho pivotante 257, situada entremedias de la parte inferior fija 255 y la parte superior susceptible de hacerse rotar 256. La parte superior 256, la parte inferior 255 y la montura 257 de cartucho se hacen rotar alrededor de un eje de articulación común 258. Las Figuras 39 a 42 muestran el soporte 251 de cartucho, y en ellas se han omitido algunos componentes de la máquina 201 por claridad.

La parte superior susceptible de hacerse rotar 256 y la montura de cartucho pivotante 257 son movidas con respecto a la parte inferior fija 255 por medio de un mecanismo de abrazamiento 280. El mecanismo de abrazamiento 280 comprende una palanca de abrazamiento que tiene unos primer y segundo miembros o partes 281 y 282. La primera parte 281 de la palanca de abrazamiento comprende un brazo con forma de U que está montado de forma pivotante en la parte superior 256, en dos primeros puntos de pivote 283, uno a cada lado del soporte 251 de cartucho.

La segunda parte de la palanca de abrazamiento comprende dos brazos excéntricos 282, uno a cada lado del soporte 251 de cartucho, que están, cada uno de ellos, montado de forma pivotante en la parte superior 256, y un segundo punto de pivote 285, situado en el eje de articulación 258, que acopla la parte superior 258 a la parte inferior fija 255. Cada brazo excéntrico 282 consiste en un miembro de movimiento alternativo o de vaivén que comprende un cilindro 282a, un vástago 282b y un manguito elástico 282c. El cilindro 282a tiene un ánima interna y está montado a rotación, por uno de sus extremos, en el eje de articulación 258. Un primer extremo del vástago 282b es recibido de forma deslizante dentro del ánima del cilindro 282a. El extremo opuesto del vástago 282b está montado de forma rotativa en el brazo en forma de U 281, en un tercer punto de pivote 286. Los terceros puntos de pivote 286 están desconectados o desunidos de, y son libremente movibles con respecto a, la parte superior 256 y la parte inferior 255. El manguito elástico 282c está montado externamente en el vástago 282b y se extiende, durante el uso, entre unas superficies de tope del cilindro 282a y del vástago 282b. El manguito elástico 282c se adapta al acortamiento del brazo excéntrico 282, pero carga el brazo excéntrico 282 hasta una configuración extendida. El movimiento de los terceros puntos de pivote 286 hacia el eje de articulación 258 y en alejamiento de este es, por tanto, posible por el movimiento relativo de los vástagos 282b dentro de los cilindros 282a. Los manguitos elásticos 282c están hechos, preferiblemente, de silicona. Si bien la realización ilustrada se sirve de dos brazos excéntricos 282, resultará evidente que el mecanismo de cierre puede haberse configurado como con un único brazo excéntrico

282.

El brazo en forma de U 281 se extiende en torno a la parte delantera o frontal del soporte 251 de cartucho, y comprende dos miembros de gancho pendientes hacia abajo 287, uno a cada lado del soporte 251 de cartucho, cada uno de los cuales comprende una superficie de leva 288 situada de cara al eje de articulación 258. La parte inferior fija 255 del soporte 251 de cartucho está provista de dos tetones 259, o fiadores, situados uno a cada lado de la parte inferior 255, en, o cerca de, un borde frontal o delantero 260 de la misma, alineados generalmente con los miembros de gancho 287.

Como se muestra en la Figura 39, el brazo en forma de U 281 puede haberse formado por un moldeo de plástico en una sola pieza que comprende un asidero de mano ergonómico y los miembros de gancho 287, integrales con el brazo.

La montura 257 de cartucho está montada a rotación entre las partes superior e inferior 255, 256 del soporte 251 de cartucho. La montura 257 está provista de un rebaje sustancialmente circular 290 que recibe, durante el uso, el cartucho 1 de bebida. El rebaje 290 incluye una irregularidad 291 para dar acomodo a la porción de asa 24 del cartucho 1 de bebida, que también actúa impidiendo la rotación del cartucho 1 de bebida dentro del soporte 251 de cartucho. La montura 257 de cartucho es cargada elásticamente con respecto a la parte inferior fija 255, de tal modo que, en la posición abierta, tal como se muestra en la Figura 41, la montura 257 de cartucho es cargada en el sentido de interrupción del contacto con la parte inferior fija 255, de tal manera que la montura 257 de cartucho es desplazada hasta dejar de hacer contacto con los miembros perforadores 254, 254 de la abertura de entrada y la abertura de salida. La montura 257 de cartucho está provista de una abertura 292 destinada a recibir a su través los perforadores 253, 254 de la abertura de entrada y la abertura de salida, así como una cabeza 300 de los medios 252 de reconocimiento de cartucho, cuando la montura 257 de cartucho es desplazada hasta la posición cerrada.

La parte superior 255 comprende un cuerpo generalmente circular 310 que alberga una ventana de observación circular 312 a través de la cual un consumidor puede ver el cartucho 1 de bebida durante un ciclo de dispensación y también confirmar si se ha cargado un cartucho 1 en la máquina 201. La ventana de observación 312 tiene forma de taza, con una nervadura 311 dirigida hacia abajo. La ventana de observación 312 es capaz de moverse axialmente con respecto al cuerpo 310 de la parte superior 255. Una disposición para llevar a efecto el movimiento relativo consiste en proporcionar un muelle o resorte ondulado (no mostrado) o unos medios elásticos similares, tales como un anillo de caucho, situados entre la ventaja de observación 312 y el cuerpo circular 310. En una realización alternativa, se han proporcionado una serie de resortes de compresión helicoidales (no mostrados) que se extienden entre la ventana de observación 312 y el cuerpo 310. En ambos casos, los medios elásticos permiten que la ventana de observación 312 se desplace axialmente con respecto al cuerpo circular 310 en un pequeño grado.

Cuando el soporte 251 de cartucho se encuentra en la posición cerrada, la ventana de observación 312 se apoya contra el cartucho 1 de bebida y contra la parte inferior 256. En una disposición, la nervadura 311 de la ventana de observación contacta con, y se apoya en, la brida 35 del cartucho de bebida. Al mismo tiempo, la ventana 312 contacta con la parte superior cerrada 11 del cartucho 1. En una realización alternativa, únicamente la ventana de observación 312 contacta con la parte superior cerrada 11 del cartucho 1, y no hay contacto de apoyo entre la nervadura 311 y la brida 35. La presión ejercida por la nervadura 311 sobre la brida 35 y/o por la ventana 312 sobre la parte superior cerrada 11 garantiza una obturación estanca al líquido entre el cartucho 1 y el soporte 251 de cartucho.

La parte inferior 255 comprende los perforadores 253, 254 de la abertura de entrada y la abertura de salida, así como la cabeza 300 de los medios 252 de reconocimiento de cartucho. El perforador 253 de la abertura de entrada comprende un tubo 260 en forma de aguja hueca que tiene un extremo aguzado 261 para la perforación de la lámina estratificada 5 del cartucho 1 de bebida, durante el uso. El perforador 253 de la abertura de entrada está en comunicación de fluido con un conducto de agua 262, tal y como se muestra en la Figura 42, que pasa a través de la parte inferior 255 y está conectado a un conducto de salida 263 del calentador de agua 225. El perforador 254 de la abertura de salida es de tipo similar al perforador de la abertura de salida descrito en las Patentes Europeas del presente Solicitante Nos. EP 0 389 141 y EP 0 334 572, y comprende un cilindro 264 de extremos abiertos, con una sección transversal circular o en forma de D y que tiene dimensiones mayores que el tubo de embocadura de descarga 43. Una porción arqueada 265 del extremo superior del perforador 254 de la abertura de salida está provista de dientes de sierra con el fin de perforar y, en última instancia, cortar la lámina estratificada del cartucho 1 de bebida. La parte restante del extremo superior es recortada hacia atrás, longitudinalmente con respecto al cilindro, al menos hasta la base de los dientes 266 de la porción configurada en dientes de sierra, a fin de doblar o tirar de la lámina estratificada 5 cortada en alejamiento de la abertura de salida, antes de que la bebida sea dispensada a su través. El perforador 254 de la abertura de salida perfora la lámina estratificada 5 externamente con respecto al tubo de embocadura de descarga y, cuando la montura 257 de cartucho se encuentra en la posición cerrada, descansa dentro de la cavidad interior anular existente entre el tubo de embocadura de descarga 43 y la pared exterior 42 de la tolva de descarga 40. El perforador 254 de la abertura de salida se dobla hacia atrás la lámina estratificada 105 cortada, al interior de la cavidad interna anular. Con ello, tanto el perforador 254 de abertura de salida como la lámina estratificada 105 cortada se mantienen fuera del camino de la bebida descargada.

El perforador 254 de la abertura de salida está rodeado por un saliente 254a que está resaltado o elevado con respecto a su entorno en 0,5 mm.

Ventajosamente, el perforador 254 de la abertura de salida es desmontable con respecto a la parte inferior 255 a fin de permitir que esta sea limpiada a fondo, por ejemplo, en un lavavajillas. El perforador de abertura de salida desmontable 254 es recibido dentro de un rebaje 267 practicado en la parte inferior, donde queda asentado. El perforador 253 de la abertura de entrada y/o el perforador 254 de la abertura de salida pueden estar hechos de metal, tal como acero inoxidable, o de un material plástico. Ventajosamente, el uso de elementos de corte plásticos se hace posible en virtud del uso de una lámina estratificada 5 que es susceptible de ser perforada y cortada por un material no metálico. En consecuencia, los perforadores 253, 254 pueden hacerse menos afilados, lo que disminuye el riesgo de lesiones del consumidor. Además, los elementos perforadores de plástico no son propensos al óxido o herrumbre. De preferencia, el perforador 253 de abertura de entrada y el perforador 254 de abertura de salida están hechos de una única unidad integral que es extraíble o desmontable de la parte inferior 255.

Durante el uso, la parte superior 256 del soporte 251 de cartucho es movible desde una posición abierta en la está orientado verticalmente o hacia la vertical, como se muestra en la Figura 36, hasta una posición cerrada en la que está orientado de forma sustancialmente horizontal y en contacto o acoplamiento mutuo con la parte inferior fija 255 y la montura 257 de cartucho. La parte superior 256 es desplazada desde la posición abierta hasta la posición cerrada mediante el accionamiento de la palanca de abrazamiento. Para cerrar la parte superior 256, un usuario sujeta la palanca de abrazamiento por el brazo en forma de U 281 y tira de ella hacia abajo. En consecuencia, la parte superior 256 rota, lo que lleva, en primer lugar, la nervadura 311 de la ventana de observación 312 hasta entrar en contacto con la brida 35 del cartucho de bebida 1, dentro de la montura 257 de cartucho, y/o la propia ventana 312 hasta entrar en contacto con la parte superior cerrada 11 del cartucho 1. La rotación continuada de la parte superior 256 hace rotar la parte superior 256 y la montura 257 de cartucho hacia abajo, hasta entrar en contacto con la parte inferior 255. La rotación adicional del brazo en forma de U 281 hace que el brazo en forma de U 281 rote con respecto a la parte superior 256 y a la parte inferior 255, con el resultado de que los miembros de gancho 287 de la parte superior 256 se acoplan o contactan con los tetones 259 de la parte inferior 255, de tal manera que la superficie de leva 288 se monta sobre los tetones 259. Durante esta último estadio de rotación, el cartucho 1 es comprimido entre la montura 257 de cartucho y la ventana de observación 312. Como resultado de ello, la ventana de observación 312 es desplazada axialmente con respecto al cuerpo circular 310 de la parte superior 256, en contra de la carga del resorte ondulado de los resortes helicoidales. Este movimiento permite una absorción o acomodamiento de las tolerancias en el cartucho 1 de bebida y en la máquina de preparación de bebidas, y garantiza que la magnitud de la fuerza de compresión aplicada al cartucho se mantenga dentro de un intervalo aceptable. La fuerza de abrazamiento del mecanismo, tal y como es moderada por la acción del resorte ondulado o de los resortes helicoidales, garantiza una cierta presión de abrazamiento sobre el cartucho. Para la disposición en la que se aplica presión de apoyo tanto a la brida 35 como a la parte superior cerrada 11 del cartucho 1, se ha encontrado que es necesaria una presión de entre 130 N y 280 N. Preferiblemente, la fuerza es de aproximadamente 200 N. Una fuerza menor que aproximadamente 130 N no proporciona una obturación apropiada, en tanto que una fuerza mayor que aproximadamente 280 N conduce a un fallo plástico de los componentes del cartucho 1. Para la disposición en la que la presión de apoyo se aplica únicamente sobre la parte superior cerrada 11 del cartucho 1, se ha encontrado que es necesaria una presión de entre 50 N y 280 N. Se apreciará que es posible un nivel o magnitud de presión inferior con esta disposición sin que se produzca un efecto perjudicial en la obturación del cartucho 1. Durante el cierre de la cabeza del cartucho, la lámina estratificada 5 del cartucho 1 es tensada conforme se hace entrar en contacto con el saliente 254a que rodea el perforador 254 de abertura de salida, lo que hace que la lámina estratificada 5 se flexione y se salga del plano, a medida que el extremo distal del tubo exterior 42 de la tolva cilíndrica es desplazado hacia arriba 0,5 mm con respecto a la brida 35. Este movimiento también garantiza que la mayor parte de la fuerza de compresión aplicada al cartucho actúe a través de la región central del cartucho 1, a través del miembro interior 3 de soporte de carga. En la posición cerrada, el cartucho 1 puede, de esta forma, ser abrazado en torno a la brida 35 por medio de la nervadura 311 de la ventana de observación 312, y está siempre firmemente abrazado entre la parte superior cerrada 11 del cartucho y el tubo exterior 42 del miembro interior 3 en virtud del contacto con la ventana de observación 312 y el saliente 254a. Estas fuerzas de abrazamiento ayudan a evitar el fallo del cartucho 1 durante la presurización y también garantizan que el miembro interior 3 y el miembro exterior 2 queden completamente asentados uno con respecto al otro, y, de esta forma, que todas las vías de paso y aberturas internas permanezcan con sus dimensiones deseadas, incluso durante la presurización interna.

Puede trazarse una línea de un sistema de referencia imaginario entre los primer y segundo puntos de pivote 283, 285 del soporte 251 de cartucho. Como puede observarse en la Figura 41, en la posición abierta, los terceros puntos de pivote 286 están situados en el lado de la línea de sistema de referencia más próximo a la parte inferior fija 255. Conforme la parte superior 256 llega a la posición cerrada, los terceros puntos de pivote 286 de la palanca de abrazamiento pasan a través de la línea de sistema de referencia que une los primer y segundo puntos de pivote 283, 285, hacia el lado opuesto de la línea, más alejado de la parte inferior fija 255. En consecuencia, el brazo en forma de U 281 pasa mediante ‘salto elástico’ de una primera posición estable a una segunda posición estable. Se da acomodo a la acción de paso por salto elástico mediante el acortamiento de los brazos excéntricos 282 y la compresión consiguiente de los manguitos elásticos 282c. Una vez que los terceros puntos de pivote 286 han sobrepasado la línea del sistema de referencia imaginario, entonces la recuperación de los manguitos elásticos 282c actúa haciendo proseguir el movimiento de los terceros puntos de pivote 286 en alejamiento de la línea del sistema de referencia imaginario. La palanca de abrazamiento tiene, por tanto, un funcionamiento biestable en tanto en cuanto la palanca es estable en las posiciones abierta y cerrada, pero inestable en el punto en que los terceros puntos de pivote 286 se encuentran en la línea de sistema de referencia imaginario que une los primer y segundo puntos de pivote 283, 285. Así, pues, la acción de paso por salto elástico de la palanca de abrazamiento proporciona un mecanismo de cierre positivo que conduce a una acción de cierre definitivo en virtud de la cual, en los estadios finales de la rotación de la palanca de abrazamiento, la acción de paso por salto elástico del brazo en forma de U y de los segundos brazos 284 fuerza los miembros de gancho 287 firmemente a contacto o acoplamiento con los tetones 259. Además, los manguitos elásticos 282c proporcionan una resistencia a la reapertura de la parte superior 256, puesto que se requiere una fuerza mínima para comprimir los manguitos 282c lo suficiente para mover los terceros puntos de pivote 286 hasta volver a estar en línea con la línea de sistema de referencia que une los primeros y segundos puntos de pivote 283, 285. Ventajosamente, el contacto o acoplamiento mutuo de los miembros de gancho 287 y los tetones 259 impide la separación de las partes superior e inferior de otro modo que por rotación de la palanca de abrazamiento. Esto resulta útil para evitar la apertura de la cabeza 250 del cartucho durante el funcionamiento, cuando la cabeza 250 del cartucho es sometida a presurización interna.

El propósito de los medios 252 de reconocimiento de cartucho consiste en hacer posible que la máquina 201 reconozca el tipo de cartucho 1 de bebida que se ha insertado y que ajuste en correspondencia uno o más parámetros operativos. En una realización típica, los medios 252 de reconocimiento de cartucho comprenden un lector de código de barras óptico que lee un código de barras impreso 320 proporcionado sobre la lámina estratificada 5 del cartucho 1 de bebida, tal como se muestra en la Figura 45. El código de barras 320 está formado por una pluralidad de barras de color de contraste. Preferiblemente, las barras son negras sobre fondo blando con el fin de maximizar el contraste. No es necesario que el código de barras 320 se adecue a un estándar publicado, sino que es posible utilizar un formado estándar para códigos de barras, tal como el EAN-13, el UPC-A o el Interleaf 2 of

5. El lector de código de barras óptico comprende uno o más LEDs 320 para iluminar el código de barras 320, una lente de enfoque 322 para captar una imagen del código de barras, un dispositivo de acoplamiento de carga (CCD – “charge coupled device”) 323 para producir una señal eléctrica representativa de la imagen captada, y circuitos de soporte para los LEDs y el CCD. El espacio de la parte inferior destinado a dar acomodo al lector de código de barras es limitado. Es posible utilizar un espejo o espejos 324 para reflejar la luz procedente de los LEDs 321 hacia una lente de enfoque que no está situada en la parte inferior 255. En las Figuras 44a y 44b se muestran disposiciones esquemáticas. La parte inferior 255 comprende una abertura 326 que es del mismo tamaño que el código de barras 320 situado en el cartucho 1 de bebida. En uso, las señales eléctricas producidas son descodificadas por programación o software de tratamiento de señal y los resultados son remitidos al procesador de control. El software puede reconocer si la lectura del código de barras contiene errores. El código de barras 320 puede ser reexplorado un cierto número de veces antes de que se presente un mensaje de error al consumidor. Si la máquina 201 no es capaz de leer el código de barras, el usuario tiene la posibilidad de utilizar el cartucho 1 de bebida para dispensar una bebida utilizando el modo manual de funcionamiento.

La cabeza 250 de cartucho también incluye un sensor de cartucho para detectar si está presente un cartucho dentro del soporte 251 de cartucho.

La cabeza 250 de cartucho incluye también un sensor de bloqueo que detecta si el soporte 251 de cartucho está adecuadamente cerrado. Preferiblemente, el sensor de bloqueo comprende un microconmutador que es disparado cuando el soporte 251 de cartucho se cierra y bloquea. De preferencia, el sensor de cartucho y el sensor de bloqueo están conectados en serie de un modo tal, que la salida de ambos sensores ha de ser satisfactoria, es decir, ha de estar presente un cartucho y el mecanismo estar bloqueado antes de que pueda comenzarse el ciclo de dispensación.

El funcionamiento de la máquina 201 comprende la inserción de un cartucho 1 de bebida en la cabeza 250 de cartucho, la realización de un ciclo de dispensación en el que la bebida es dispensada, y la extracción del cartucho 1 de la máquina.

5 El comportamiento operativo de la máquina 201 viene determinado por el software incorporado en el procesador de control. El funcionamiento de la máquina puede describirse en términos de ‘Estados’, de tal manera que la máquina 201 estará, normalmente, en un Estado concreto hasta que se produzca un suceso que cambie el Estado, una etapa denominada transición de Estado.

La Tabla 4 muestra una Tabla de transición de Estado que ilustra los Estados y las transiciones de Estado para una 10 realización de la máquina 201 de preparación de bebidas.

Tabla 4 El siguiente ejemplo ilustra un ciclo de dispensación destinado a ejemplificar el uso de las Transiciones de Estado por parte del procesador de control.

Estado: Descripción del Estado Temperatura Sensor de bloqueo Variable de sensor de cartucho (OK, NOK, CLR) Indicador de nivel de agua Caudal de flujo de agua Arranque Parada

1: CALENTAMIENTO DE AGUA > o = 85, ir a 2 Cerrado: [Sensor de cartucho = leerpod()] Abierto: [Sensor de cartucho = CLR] N/A Bajo, ir a 10 N/A Ninguna Acción

2: AGUA LISTA Si expira tiempo de 10 min, ir a 9 < 85, ir a 2 Cerrado: [Sensor de cartucho = leerpod()] Abierto: [Sensor de cartucho = CLR] Sensor de cartucho = OK, ir a 4 Sensor de cartucho = NOK, ir a 3 Bajo, ir a 10 N/A Ninguna Acción

3: LISTO PARA INFUSIÓN AUTOMÁTICA N/A [temperatura controlada de fondo] Abierto: [Sensor de cartucho = CLR], ir a 2 N/A Bajo, ir a 10 N/A Ir a 5

4: INFUSIÓN AUTOMÁTICA EN PROGRESO [Estado de infusión en marcha], ir a 7 N/A [temperatura controlada de fondo] Abierto: [Sensor de cartucho = CLR], ir a 10 N/A Bajo, ir a 10 Sin flujo, ir a 10 Agua cerrada, ir a 6

5: INFUSIÓN SUSPENDIDA N/A [temperatura controlada de fondo] Abierto: [Sensor de cartucho = CLR], ir a 10 N/A Bajo, ir a 10 N/A Ir a 5

6: LISTO PARA INFUSIÓN MANUAL N/A [temperatura controlada de fondo] Abierto: [Sensor de cartucho = CLR], ir a 2 N/A Bajo, ir a 10 N/A [Agua abierta], ir a 8

7: INFUSIÓN MANUAL EN PROGRESO N/A [temperatura controlada de fondo] Abierto: [Sensor de cartucho = CLR], ir a 10 N/A Bajo, ir a 10 Sin flujo, ir a 10 Liberado, ir a 7

8: PURGA [Agua cerrada; aire abierto, tiempo de expiración de n seg., entonces ir a 9] N/A [temperatura controlada de fondo] Abierto: [Sensor de cartucho = CLR], ir a 10 N/A Ninguna Acción N/A Ninguna Acción

9: INFUSIÓN HECHA [purga con aire] [Sensor de cartucho = CLR], si expira tiempo de 10 s, ir a 2 N/A [temperatura controlada de fondo] Abierto, ir a 2 N/A Bajo, ir a 10 N/A Ir a 9

10: PARADA EN ESPERA N/A [calentador apagado] Abierto: [Sensor de cartucho = CLR], ir a 1 Cerrado: [Sensor de cartucho = leerpod()] N/A Bajo, ir a 10 N/A Ir a 1

11: ERROR Se requiere apagar/ encender la alimentación de energía para restitución N/A N/A N/A N/A N/A N/A

12: AGUA BAJA Ir a 10

Se supone que la máquina 201 está inicialmente apagada o desconectada y sin ningún cartucho 1 insertado en la

5 cabeza 250 de cartucho. Cuando la máquina 201 se conecta o enciende, el procesador de control se encuentra en el Estado 1. El calentador 225 se enciende. Una vez que la temperatura ha alcanzado 85ºC, el procesador de control pasa al Estado 2. Si, en cualquier momento durante el Estado 1 o el 2, el soporte 251 de cartucho es cerrado, el sensor de bloqueo se disparará para enviar una señal al procesador de control que indica que el soporte 251 de cartucho está adecuadamente cerrado. El procesador de control interroga entonces al sensor de cartucho mediante

10 el envío de una instrucción ‘leerpod’ (‘readpod’). El sensor de cartucho devuelve al procesador de control una señal que indica si hay un cartucho colocado en el soporte 251 de cartucho. Si no hay ningún cartucho presente, el procesador de control pasa al Estado 3, en el que este permanece en un estado de apresto hasta que el soporte 251 de cartucho es reabierto, momento en el cual el procesador de control pasa de vuelta al Estado 2. Si hay un cartucho presente en el Estado 2, entonces el procesador de control pasa al Estado 4 y el funcionamiento se inicia

15 automáticamente. Durante los Estados 4 a 9, la temperatura del agua es controlada de fondo con el fin de que permanezca dentro del intervalo de tolerancias requerido de la temperatura deseada, según se ha ajustado por los parámetros operativos establecidos por el código de barras existente sobre el cartucho 1 de bebida. Una vez que se ha completado el estadio de descarga de la dispensación, se inicia una purga con aire en el Estado 8. Una vez que se ha completado la purga con aire, el ciclo de funcionamiento se completa y la máquina entra en el modo de parada

20 en espera, en el Estado 10. Si durante el funcionamiento se produce un error, entonces el procesador pasa al Estado 11. Si se detecta un nivel de agua bajo, entonces el procesador pasa al Estado 12.

Para insertar el cartucho 1, el soporte 251 de cartucho es abierto como se ha descrito anteriormente, a fin de exponer o dejar al descubierto la montura 257 de cartucho. El cartucho 1 es entonces colocado en la montura 257 de cartucho recibida dentro del rebaje 290, de tal manera que el asa 24 del cartucho queda colocada dentro de la 25 irregularidad 291. El código de barras óptico o magnético 320 del cartucho 1 es orientado directamente por encima de la abertura 326 existente en la montura 257 de cartucho. El soporte 251 de cartucho es entonces cerrado mediante el accionamiento de la palanca de abrazamiento, tal y como se ha descrito anteriormente. Durante el cierre, los perforadores 253, 254 de la abertura de entrada y la abertura de salida perforan la lámina estratificada 5 del cartucho 1 con el fin de formar la abertura de entrada 121 y la abertura de salida 122 del cartucho. Como se ha

descrito anteriormente, la lámina estratificada 5 cortada por el perforador 254 de la abertura de salida, es doblada hasta introducirla en la cavidad interior anular que rodea el tubo de embocadura de descarga 43. Cuando se cierra, el soporte 251 de cartucho agarra el cartucho 1 en torno a la nervadura 35, entre la montura 257 de cartucho y la parte superior 256 y/o entre la ventana 311 y la parte superior 11 del cartucho 1, a fin de formar una obturación o cierre estanco al fluido de la suficiente integridad como para soportar las presiones desarrolladas durante el ciclo de dispensación.

Para iniciar el ciclo de funcionamiento, el consumidor acciona el botón de puesta en marcha / detención 241.

El ciclo de funcionamiento comprende las etapas de reconocimiento de cartucho y de ciclo de descarga.

El reconocimiento de cartucho es llevado a cabo por los medios ópticos 252 de reconocimiento de cartucho según se ha descrito anteriormente, suponiendo que las salidas del sensor de cartucho y del sensor de bloqueo son satisfactorias. Una vez que se ha descodificado el código de barras 320, los parámetros operativos de la máquina 201 son ajustados por el procesador de control. El ciclo de descarga es entonces iniciado automáticamente.

El ciclo de descarga tiene cuatro estadios principales, no todos los cuales se utilizan para todos los tipos de bebida:

(i): Mojado previo

(ii): Pausa

(iii): Infusión / mezcla

(iv): Purga

En el estadio de mojado previo, el cartucho es cargado con agua procedente del depósito de almacenamiento de agua 220 por medio de la bomba de agua 230. La carga con agua hace que los ingredientes 200 de la bebida contenidos en la cámara de filtración 130 se mojen. La carga puede tener lugar a un caudal de flujo “rápido” de 600 ml/min o a un caudal de flujo “lento” de 325 ml/min. El caudal de carga lento resulta particularmente útil para cartuchos que contienen ingredientes de bebida líquidos viscosos, de tal manera que los ingredientes requieren una cierta disolución antes de que sean susceptibles de ser bombeados a un caudal de flujo volumétrico más elevado. El volumen de agua que se inyecta en el cartucho 1 se selecciona de manera que se asegure que el agua o la bebida no gotea fuera de la abertura de salida 122 del cartucho durante este estadio.

El estadio de pausa permite que los ingredientes 200 de la bebida se empapen en el agua inyectada durante el estadio de mojado previo, durante un periodo de tiempo predeterminado. Es conocido que tanto el estadio de mojado previo como el de empapamiento aumentan el rendimiento de transferencia de las sustancias extraíbles desde los ingredientes 200 de la bebida y mejoran el sabor final de la bebida. El mojado previo y el empapamiento se utilizan en particular cuando los ingredientes de la bebida son café tostado y molido.

En el estadio de infusión / mezcla, se hace pasar agua a través del cartucho 1 al objeto de producir la bebida a partir de ingredientes 200 de la bebida. La temperatura del agua es determinada por el procesador de control, que envía instrucciones al calentador de agua 225 para calentar el agua que pasa desde el depósito de agua 220 a la cabeza 250 del cartucho. El agua entra por la parte inferior 255 del soporte 251 de cartucho, a través del conducto 262, pasando por la válvula de entrada y por el perforador 253 de la abertura de entrada, al interior de la cámara de entrada 126 del cartucho 1 de bebida. La infusión y/o mezcla y la subsiguiente dispensación de la bebida desde el cartucho 1 de bebida son como se ha descrito anteriormente con referencia a las versiones del cartucho 1 de bebida.

La purga con aire comprende el soplado de aire a presión a través de la máquina de preparación de bebidas y del cartucho 1 de bebida, a fin de asegurarse de que toda la bebida es dispensada y de que el recorrido del flujo queda despejado y listo para dispensar otra bebida. La purga con aire no comienza inmediatamente después del cese del estadio de infusión / mezcla, para permitir que la mayor parte del fluido despeje el recorrido del flujo. Esto evita un pico inaceptable en la presión interna al comienzo de la purga con aire.

En funcionamiento normal, un usuario detiene manualmente la máquina 201 accionando el botón de puesta en marcha / detención 241. Una vez completado el ciclo de funcionamiento, el consumidor extrae el cartucho 1 abriendo el soporte 251 de cartucho, y extrae manualmente y desecha el cartucho. Alternativamente, la máquina 201 puede estar provista de un mecanismo de expulsión o eyección automática para extraer el cartucho automáticamente con la apertura del soporte 251 de cartucho.

Los tiempos de entrega para las bebidas utilizando la máquina 201 y los cartuchos 1 están comprendidos, por lo común, entre 10 segundos y 120 segundos, preferiblemente entre 30 segundos y 40 segundos, para café tostado y molido, entre 5 segundos y 120 segundos, preferiblemente entre 10 segundos y 20 segundos, para chocolate, y entre 5 segundos y 120 segundos, preferiblemente entre 10 segundos y 20 segundos, para leche.

La máquina 201 puede también comprender, ventajosamente, una memoria en comunicación operativa con el

procesador de control, que almacena información sobre el tipo de bebida dispensada por un usuario. El ciclo de funcionamiento de la máquina 201 puede ser entonces ajustado para el siguiente cartucho 1. Esto es especialmente ventajoso en el caso de que se utilicen dos o más cartuchos 1 de bebida secuencialmente para elaborar una bebida. Por ejemplo, puede dispensarse un cartucho de café, seguido de un cartucho de leche para elaborar una bebida de 5 café con leche capuchino. Alternativamente, puede utilizarse un cartucho de chocolate, seguido de un cartucho de leche para producir una bebida de chocolate cremoso caliente. Mediante el uso de una memoria que almacena información sobre la primera bebida dispensada, la manera de dispensar el segundo cartucho, póngase por caso un cartucho de leche, puede ser modificada para producir una bebida óptima. En el ejemplo anterior, la leche dispensada para el chocolate caliente puede, por lo común, ser diluida menos que la leche que se añade al café. 10 Además, la leche dispensada para el chocolate puede ser dispensada a un caudal de flujo más lento con el fin de mitigar el grado de formación de espuma de la bebida. Son posibles muchas combinaciones de cartuchos y de sistemas operativos, como será evidente para la persona experta. Además, la memoria puede ser utilizada para permitir a la máquina 201 ‘predecir’ el tipo de bebida que el usuario deseará dispensar a continuación. Por ejemplo, si un usuario bebe predominantemente un tipo determinado de bebida, entonces la máquina puede dar instrucciones

15 al calentador de agua para que permanezca a la temperatura óptima para ese tipo de bebida.

Claims

REIVINDICACIONES

1.-Un mecanismo de cierre para una máquina (201) de preparación de bebidas, que comprende una parte inferior

(255) y una parte superior (256), de tal modo que el mecanismo de cierre está en combinación con un cartucho (1) de bebida, de tal manera que el cartucho (1) de bebida comprende un camino o recorrido de flujo de bebida definido por relaciones espaciales mutuas entre un miembro exterior (2), un miembro interior (3) y una lámina estratificada (5) del cartucho (1) de bebida, de modo que el miembro interior (3) constituye un miembro de soporte de carga que actúa manteniendo la lámina estratificada (5) y el miembro exterior (2) separados la una del otro cuando el cartucho

(1) es comprimido, de forma que la parte superior (255) y la parte inferior (256) son movibles una con respecto a la otra desde una posición abierta en la que el cartucho (1) de bebida puede ser recibido dentro del mecanismo de cierre, hasta una posición cerrada en la que el cartucho de bebida queda fijamente retenido entre la parte superior y la parte inferior, de tal manera que, en la posición cerrada, el mecanismo de cierre contacta con una superficie superior (11) y una superficie inferior o de fondo del cartucho de bebida, en, o cerca de, un centro del cartucho de bebida, a fin de ejercer una fuerza de compresión de más de 50 N, para así comprimir o apretar los componentes del cartucho de bebida unos con otros, con lo que se garantiza que las dimensiones internas de las vías de paso y aberturas existentes dentro del cartucho de bebida no son capaces de cambiar durante el funcionamiento de la máquina de preparación de bebidas.
2.-Un mecanismo de cierre de acuerdo con la reivindicación 1, de tal manera que el mecanismo de cierre ejerce una fuerza de compresión de más de 130 N.
3.-Un mecanismo de cierre de acuerdo con la reivindicación 1, de tal manera que el mecanismo de cierre ejerce una fuerza de compresión de aproximadamente 200 N.
4.-Un mecanismo de cierre de acuerdo con cualquier reivindicación 1 anterior, de tal manera que el mecanismo de cierre contacta con una superficie más superior del cartucho de bebida.
5.-Un mecanismo de cierre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, de tal manera que el mecanismo de cierre contacta, además, con un reborde o brida periférica (35) el cartucho de bebida.
6.-Un mecanismo de cierre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende adicionalmente un miembro elástico que contacta con al menos una parte de la superficie superior (11) el cartucho de bebida.
7.-Un mecanismo de cierre de acuerdo con la reivindicación 6, en el cual el miembro elástico es un miembro de carga elástica.
8.-Un mecanismo de cierre de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual el miembro de carga elástica es una ventana de observación (312).
9.-Un mecanismo de cierre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual la parte inferior (255) comprende una porción elevada (254a) que contacta con una porción central de la superficie inferior o de fondo del cartucho de bebida.
10.- Un mecanismo de cierre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual la parte inferior es fija y la parte superior es susceptible de hacerse rotar con respecto a la parte inferior desde la posición abierta hasta la posición cerrada.
11.- Un mecanismo de cierre de acuerdo con la reivindicación 8, que comprende adicionalmente una montura (257) de cartucho, interpuesta entre la parte inferior y la parte superior y que es susceptible de hacerse rotar con respecto a la parte inferior y a la parte superior para recibir, en uso, el cartucho de bebida.
12.- Un método de abrazamiento de un cartucho (1) de bebida utilizando un mecanismo de cierre de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende las etapas de insertar el cartucho de bebida de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes entre las partes superior e inferior (256, 255) del mecanismo de cierre, mover las partes superior e inferior hasta la posición cerrada con el fin de retener fijamente el cartucho de bebida, de tal manera que el mecanismo de cierre entra en contacto con las superficies superior e inferior o de fondo del cartucho de bebida en, o cerca de, un centro del cartucho de bebida con el fin de ejercer una fuerza de compresión de más de 50 N, al objeto de comprimir o apretar los componentes del cartucho de bebida unos con otros, por lo que se garantiza que las dimensiones internas de las vías de paso y aberturas del interior del cartucho de bebida no son capaces de cambiar durante el funcionamiento de la máquina de preparación de bebidas.
13.- Un método de acuerdo con la reivindicación 12, en el cual el mecanismo de cierre ejerce una fuerza de compresión de más de 130 N.
14.- Un método de acuerdo con la reivindicación 13, en el cual el mecanismo de cierre ejerce una fuerza de compresión de aproximadamente 200 N.