ES2595245T3

ES2595245T3 - Sistema de producción de bebidas y cápsula con anillo de fuerza

Info

Publication number: ES2595245T3
Application number: ES11701402.7T
Authority: ES
Inventors: Daniel Abegglen; Alexandre Perentes; Carlo Magri; Arnaud Gerbaulet
Original assignee: Nestec SA
Current assignee: Nestec SA
Priority date: 2011-01-28
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2016-12-28
Anticipated expiration: 2031-01-28
Also published as: CN103347425A; AU2011357283B2; WO2012100836A1; BR112013018624A2; JP2014503325A; EP2667757A1; EP2667757B1; CA2824298A1; AU2011357283A1; CA2824298C; PT2667757T; US20130309371A1; US9694969B2; JP5833672B2; ZA201306449B

Abstract

Una cápsula (1) diseñada para inserción en un dispositivo de producción de bebidas (23) para preparar una bebida a partir de una sustancia contenida en la cápsula introduciendo líquido en la cápsula y pasando líquido a través de la sustancia utilizando fuerzas centrífugas, comprendiendo la cápsula: un cuerpo (2) que comprende un extremo de fondo y un extremo abierto, una pared superior (3) para cubrir el cuerpo en su extremo abierto, una envolvente (14) entre el cuerpo y pared superior que contiene una cantidad de sustancia de bebida predeterminada, comprendiendo la cápsula un borde a modo de aleta (4) que se extiende hacia fuera del cuerpo (2), en donde el borde a modo de aleta comprende por lo menos una parte doblada, curvada (16) formada de por lo menos una capa (16a, 16b), en donde la parte (16) se dobla para formar por lo menos dos capas dobladas (16a,16b) cuando se observa en vista lateral de sección transversal, caracterizada porque el borde a modo de aleta comprende un anillo de fuerza anulare (8) diseñado para ser empeñado por un miembro envolvente (49) de un dispositivo de producción de bebidas dedicado (23) en donde el anillo de fuerza comprende la parte por lo menos curvada, doblada (16) formada por dos capas (16a,16b); porque las dos capas (16a,16b) están sustancialmente adyacentes incluyendo una capa reentrante (16b) y porque la parte doblada curvada (16) del anillo de fuerza (8) se extiende, en una dirección opuesta al cuerpo de cápsula y rebasa un plano (P) en donde se sella la porción del borde a modo de aleta (3), según una distancia de extensión (h) desde dicho plano (P) y el borde a modo de aleta (4) está libre de cualquier extensión descendente por debajo del plano (P) o tiene una extensión más corta que la distancia de extensión (h) sobre el plano (P).

Description

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tejida o sin tejer que se sella sobre el borde 4. La pared superior puede ser también una combinación de una membrana perforable y una pared porosa como se ha definido previamente.

El cuerpo en forma de plato comprende una pared de fondo respectivamente extremo de fondo 6 y una pared lateral 7 que se ensancha de preferencia en dirección del extremo abierto grande del cuerpo opuesto a la pared de fondo 6. El cuerpo en forma de plato 2 es de preferencia rígido o semirrígido. Este puede formarse de un plástico de calidad alimenticia, por ejemplo polipropileno, con una capa de barrera de gas tal como EVOH y similar o aluminio o un laminado de plástico y aluminio, tal como PP/aluminio o PP/aluminio/PET. Por definición el término “aluminio” abarca aquí cualquier aleación que contenga aluminio. La membrana 3 puede obtenerse de un material más delgado tal como film plástico incluyendo también una capa de barrera o aleación de aluminio o una combinación de aleación de plástico y aluminio. La membrana 3 es usualmente de un espesor entre 20 y 350 micras, por ejemplo. La membrana está perforada para crear la admisión de agua como se describirá más adelante en la descripción. La membrana comprende además también un área periférica perforable 36.

En adición o en sustitución de la membrana 3, la pared superior de la cápsula 1 puede comprender un miembro de tapa rígido o semirrígido que tiene, de preferencia, forma de un disco de plástico que comprende una porción central que tiene un puerto de entrada para facilitar la introducción de un miembro de inyección de agua y una porción periférica que tiene aberturas de salida dispuestas circunferencialmente.

La membrana puede estar provista también, por lo menos en su región central, con una capa impermeable al líquido 41 como se describe en las solicitud de patente europea copendiente nº 09169679.9, teniendo dicha capa la función de asegurar una disposición hermética al líquido entre el elemento de inyección perforante del dispositivo y la membrana para evitar la fuga de líquido fuera de la perforación central como se describirá más adelante.

La pared superior de la cápsula 1 puede estar constituida también por un miembro de tapa amovible. Por tanto puede proporcionarse una cápsula rellenable que comprende esencialmente un cuerpo 2 y un miembro de tapa amovible o anexable. Así pues el miembro de tapa puede conectarse al cuerpo 2 de la cápsula mediante, por ejemplo, una junta de acoplamiento por presión.

La capsula se diseña de preferencia como siendo rotacionalmente simétrica entorno del eje central Z. De este modo se apreciará que la cápsula puede no tener, necesariamente, una sección circular entorno del eje Z sino que puede adoptar otra forma tal como una forma cuadrada o poligonal.

Como se muestra en la figura 1, el cuerpo de cápsula 2 comprende una sección cilíndrica o ligeramente troncocónica 9, por ejemplo, una sección escalonada. De preferencia la sección tiene un ángulo reducido respecto a un cilindro puro de alrededor de 7º (tolerancia +/-1º); simplificando este ángulo la operación de formar el cuerpo, en particular, cuando se embute un cuerpo obtenido de aluminio delgado. Así pues la sección 9 se extiende hasta una distancia L2 perpendicular al plano en donde se dispone la membrana 3. La distancia L2 es de preferencia entre 1 y 5 mm. Además, la sección escalonada 9 comprende, de preferencia, un diámetro externo D2 que se encuentra entre 45 y 55 mm. Como un ejemplo preferido, el diámetro externo D2 es de 48,9 mm. Se apreciará que la cápsula de conformidad con el presente invento puede comprender una porción de cuerpo 2 de diferentes formas con el fin de acomodar una cantidad diferente de sustancia de bebida dentro de la envolvente 14 de la cápsula. Así pues, la distancia indicada L1 entre la porción de fondo 6 y el borde 4 de la cápsula puede variar, de preferencia, entre 15 y 40 mm.

Así pues, la sección escalonada 9 con su diámetro externo D2 faculta un posicionado concéntrico de la cápsula 1 dentro de un porta cápsulas 34 dedicado (véase figura 5) que tiene un diámetro interno (no mostrado) destinado a acomodar circundando respectivamente la sección escalonada 9. Además, la porción de borde 4 se dispone para posicionarse sobre una superficie superior de dicho portacápsula del dispositivo de producción de bebidas dedicado con el fin de facilitar un soporte estable de la cápsula.

Como se indica en la figura 1, la cápsula de conformidad con el presente invento está circundada por un anillo de fuerza circunferencial 8 de preferencia sobresaliendo hacia el exterior de la cápsula perpendicular a un plano en donde se dispone la membrana 3. De este modo el anillo de fuerza 8 comprende un diámetro externo D1 que se encuentra entre 50 y 70 mm. En un ejemplo preferido el diámetro externo D1 es de 58 mm. El anillo de fuerza 8 constituye un miembro de empeño que está diseñado para ser empeñado por una superficie de presión dedicada de un miembro que incluye la cápsula del dispositivo.

La figura 2 muestra una vista lateral en sección del anillo de fuerza 8 dispuesto en una porción circunferencial externa del borde 4 del cuerpo de cápsula 2. De este modo el anillo de fuerza 8 se extiende hacia arriba desde el borde a modo de ribete 4 y está diseñado para formar parte de un medio de válvula para bloquear de forma selectiva y/o restringir el flujo del líquido centrífugo que sale de la cápsula como se explicará más adelante en la presente descripción.

De este modo el anillo de fuerza 8 se extiende de preferencia hasta una altura h desde el plano en donde se dispone la membrana 3. De este modo se apreciará que la altura h se encuentra entre 0,5 y 10 mm, mas preferentemente

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El sistema comprende una cápsula 1 como se ha citado antes y un dispositivo de presión de bebidas 23. El dispositivo tiene un módulo 24 en el que puede insertarse una cápsula. La cápsula contiene una sustancia alimenticia para ser elaborada y la cápsula se aparta del módulo después del uso para ser descartada (por ejemplo para desecho o reciclado de los materiales brutos orgánicos e inorgánicos). El módulo 24 está en comunicación de fluido con un suministro de agua tal como un depósito de agua 25. Se proporciona un medio de transporte de fluido tal como una bomba 26 en el circuito de fluido 27 entre el módulo y el suministro de agua. Se proporciona además un calefactor 28 para calentar agua en el circuito de fluido antes que el agua entre en el módulo. El calefactor de agua puede insertarse en el circuito de fluido para calentar agua fresca procedente del depósito. Alternativamente el calefactor de agua puede disponerse en el propio depósito de agua que se vuelve un hervidor de agua en este caso. Evidentemente el agua puede también tomarse directamente de un suministro de agua doméstico a través de una conexión de toma de agua. El dispositivo puede comprender además medios de control y medios de activación para activar el método de preparación de bebidas (no ilustrado).

El agua puede alimentarse en el módulo 24 a baja presión o aún a presión de gravedad. Por ejemplo, puede considerarse una presión de entre 0 y 2 bar sobre la presión atmosférica en la entrada de agua del módulo. El agua a una presión superior a 2 bar puede también suministrarse si se utiliza una bomba de presión tal como una bomba de pistón.

El módulo de elaboración 24 puede comprender dos sub-conjuntos que abarcan la cápsula principal 29, 30; comprendiendo principalmente un sub-conjunto de inyección de agua o cabeza de inyección de agua y un subconjunto receptor de líquido incluyendo un portador de cápsula. Los dos subconjuntos forman medios de posicionado y centrado para situar la cápsula en rotación en el dispositivo.

Los dos subconjuntos se cierran conjuntamente para encajonar una cápsula por ejemplo mediante un sistema de conexión de tipo bayoneta 31 o cualquier otro medio de cierre apropiado tal como un mecanismo basado en un principio de cierre tipo mordaza. El subconjunto receptor de líquido 30 comprende un conducto de líquido 32, por ejemplo, sobresaliendo de un lateral del subconjunto para guía del líquido centrifugado procedente de la cápsula a un receptáculo de servicio tal como una copa o vaso. El conducto de líquido está en comunicación con un receptor de líquido 33 formando una sección anular en forma de U o V circundando un portacápsulas que comprende un tambor giratorio o portacápsulas 34 en el que puede insertarse la cápsula como se ilustra en la figura 5. El receptor de líquido 33 define una cavidad colectora 63 para recoger el líquido como se explicará más adelante en la descripción. Por debajo del subconjunto receptor de líquido 30 se disponen medios para impulsar el tambor receptor de cápsulas 34 en rotación en el interior del subconjunto.

Los medios de accionamiento comprenden, de preferencia, un motor giratorio 40 que puede alimentarse con electricidad o gas.

El subconjunto de inyección de agua comprende un lateral de entrada de agua que comprende una entrada de agua 35 que comunica corriente arriba con el circuito de fluido de agua 27.

El tambor giratorio 34 se prolonga axilmente mediante un árbol giratorio 37 que se mantiene en relación de giro respecto a una base externa 38 del receptor de líquido 33 con un medio de guía giratorio 39 como un cojinete de bolas o cojinete de agujas. Por consiguiente, el tambor giratorio está diseñado para girar entorno de un eje medio I mientras que la base externa 38 del receptor está fijada respecto al dispositivo. Un acoplamiento mecánico puede disponerse en la interfase entre el árbol giratorio 37 del tambor y el árbol 42 del motor 40.

Considerando el subconjunto de inyección de agua 29, este comprende un inyector de agua dispuesto en el centro 45 que se fija respecto al eje longitudinal I del dispositivo. El inyector de agua comprende un miembro tubular central 46 para transportar agua desde la entrada 35 a una salida de agua 47 que está prevista para proyectarse en el interior de la envolvente 14 de la cápsula. El miembro tubular central se extiende mediante una aguja hueca 90 para introducir en la cápsula e inyectar líquido. Por esto la salida de agua está asociada con un medio de punción tal como una punta tubular afilada 48 que es capaz de crear un orificio punzonado a través de la tapa de membrana 3 de la cápsula.

Entorno del inyector de agua se monta un miembro envolvente respectivamente una parte de empeño giratoria 49. La parte de empeño 49 tiene un orificio central para recibir el inyector de agua y medios de guía rotativos tales como un cojinete de bolas o agujas 50 insertado entre la parte 49 y el extremo del inyector 45. Un medio sellante 89 se posiciona entre el cojinete de bolas 50 y la aguja de inyección 90 para prevenir cualquier posible ingreso de líquido desde la cápsula en el interior del cojinete.

El subconjunto de empeño de cápsula 29 puede comprender además una porción tubular de faldón 62 que sobresale en la cámara anular interna 63 del subconjunto receptor de líquido 30 cuando los dos subconjuntos se cierran uno respecto del otro entorno de una cápsula. Esta porción tubular o faldón 63 forma una pared de impacto para el líquido centrifugado que existe en la cápsula centrifugada. Esta porción 62 se fija de preferencia sobre el subconjunto 29. El subconjunto comprende además una porción de asido 64 para facilitar la conexión del

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subconjunto receptor de líquido 30. Esta porción de asido 64 puede tener una superficie periférica moleteada para manipulación. La porción de asido puede fijarse sobre la base fija del subconjunto 29 mediante tornillos 67.

La porción puede evidentemente sustituirse por un mecanismo de palanca o medios de asido similares.

De conformidad con el invento la parte de empeño giratoria comprende miembros de perforación 53 situados en la periferia de la parte (figura 6). Los miembros de perforación se disponen para perforar la membrana 3 de la cápsula en su periferia, mas particularmente, en el área periférica anular de la membrana superior 3 de la cápsula. Más particularmente los miembros de perforación están formados por proyecciones afiladas que sobresalen de la superficie inferior de la parte de empeño. La membrana se perfora, de preferencia, cuando del subconjunto de inyección de agua 29 se mueve respecto a la cápsula, cuando la cápsula está en posición en el portacápsula del subconjunto inferior 30, durante el cierre del dispositivo, o sea, de los dos sub-conjuntos 29,30, entorno de la cápsula.

Los elementos de perforación se distribuyen de preferencia a lo largo de una trayectoria circular de la parte y cerca del borde de la cápsula.

En un modo preferido los miembros de perforación 53 son sólidos (o sea, no atravesados por un conducto de suministro de líquido) en la punta.

Se proporciona un medio de válvula 51 en el sistema de la trayectoria de flujo del líquido centrifugado corriente abajo de los elementos de perforación. Los medios de válvula pueden ser cualquier válvula apropiada que proporcione apertura o ensanchamiento de la trayectoria de flujo del líquido centrifugado que abandona la cápsula cuando se obtiene un umbral dado de presión. Los medios de válvula se calibran así para abrir a una presión dada. Este calibrado se lleva a cabo esencialmente mediante el anillo de fuerza de la cápsula en función de su altura o espesor. Por ejemplo, la presión de abertura es de alrededor de 0,5 a 4 bar, de preferencia alrededor de 1-2 bar, de presión (presión por encima de la atmosférica).

En el modo preferido, como se ilustra, los medios de válvula 51 del sistema comprenden una porción de empeño, o sea, un anillo de fuerza 8 de la cápsula 1, que se proyecta del borde a modo de aleta 4 de la cápsula. Esta porción de empeño forma de preferencia una proyección extendida hacia arriba desde la superficie sustancialmente plana del borde 4. El anillo de fuerza 8 se forma de preferencia integralmente a partir del borde a modo de aleta. En el lateral opuesto los medios de válvula comprenden una superficie de empeño respectivamente superficie de presión 83 de la parte de empeño 49. La superficie de empeño 83 es parte de una porción de presión anular 52 de la parte de empeño 49. La porción de presión 52 montada entorno de la placa perforante 55 que comporta los miembros de perforación 53. Un elemento sellante tal como un anillo O 56 se dispone también entre la placa central 55 y la porción de presión anular 55. La placa de perforación 55 puede tener una forma convexa para asegurar una presión de contacto en el centro de la cápsula con el fin de reducir la fuga de líquido fuera de la perforación central de la membrana.

La superficie de presión 83 puede comprender varias formas dependiendo de la forma particular del anillo de fuerza

8. En un modo preferido la superficie de empeño 83 es una superficie sustancialmente llana tal como una superficie plana anular. La superficie de empeño puede formarse como una porción deprimida anular de la superficie en la periferia de la superficie inferior 54 de la parte de empeño giratoria 49 permitiendo de este modo que la base de miembros de perforación sea inferior a la base del anillo de fuerza 8.

Se apreciará que la superficie de empeño 83 puede tener muchas formas diferentes a parte de plana tal como cóncava o convexa.

Los medios de válvula 51 se diseñan para cerrar bajo la fuerza de una carga de cierre elástico mediante un sistema generador de carga 70 que comprende elementos influenciados por resorte 71, 72 (véase la figura 6). Los elementos influenciados por resorte 71, 72 se insertan entre la porción prensora 52 y una base de soporte anular 57. Los elementos 71, 72 aplican una carga elástica predefinida sobre la porción prensora giratoria 52. Los elementos influenciados por resorte pueden formarse de dos, tres, cuatro o más resorte helicoidales. Debido a que la porción prensora 52 es influenciada contra la fuerza de los resortes 71, 72 independientemente de la placa de perforación central 55, ésta puede moverse respecto a la placa como una respuesta a la inserción de la cápsula en el dispositivo. Así pues, la carga se distribuye principalmente de por si sobre la superficie de empeño 83 actuando en cierre contra el anillo de fuerza 8 de la cápsula. Si bien la porción prensora anular se retrae más o menos dependiendo del espesor o altura del anillo de fuerza 8, la placa de perforación 55 adopta una posición fija de empeño contra la cápsula asegurando de este modo un área superficial fiable y reproducible de perforaciones en la membrana 3 de la cápsula.

Como se ilustra en la figura 7 los medios de válvula normalmente cierran la trayectoria de flujo para el líquido centrifugado hasta que se ejerce una presión suficiente sobre el anillo de fuerza 8 por el líquido centrifugado que sale a través de los orificios 58 creados por los elementos de perforación en la membrana 3. El líquido fluye de este modo entre la membrana 3 y la superficie superior 54 de la placa de perforación 55 y fuerza la válvula 51 a abrirse

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figura 9 puede llenarse también mediante un material de relleno y/o refuerzo dedicado 15 con el fin de realzar mas la rigidez de la estructura del anillo de fuerza 8 como se muestra en la figura 12. Así pues, el material de relleno 15 puede ser cualquier material para ser suministrado o proporcionado al espacio hueco 19 tal como, por ejemplo, material plástico sólido o granular.

5 Las figuras 10 y 11 muestran la porción de borde de la cápsula que comprende una disposición de capa simple, no de conformidad con el presente invento.

Como se muestra en las figuras 10 y 11, el anillo de fuerza 8 comprende una sola capa 16a constituida 10 esencialmente en forma de U invertida. Así pues, la capa simple 16a se extiende hasta una altura h desde el plano P en donde se dispone la pared superior 3 de la cápsula 1.

De conformidad con la modalidad de la figura 10, la capa simple 16a comprende un borde circunferencia externo 8d que delimita la capa simple 16a. Así pues, el borde circunferencial externo 8d no se extiende, de preferencia, sobre 15 un plano F en donde se dispone una superficie inferior de la porción de borde 4 de la cápsula hacia el cuerpo 2 de la cápsula 1. Mas preferentemente, la superficie inferior de la porción de borde 4 y el borde circunferencial externo 8d se disponen en un plano común F de modo que la superficie inferior de la porción de borde 4 del borde circunferencial 8d pueden proporcionar un soporte estable de la cápsula 1 cuando se empeñan mediante un miembro incluyente dedicado de un dispositivo de bebida. Sin embargo, el borde circunferencial 8d puede también

20 estar distanciado del plano F según una distancia “a” como se expone por ejemplo con respecto a la modalidad según la figura 2.

Como se muestra en la figura 11, la capa simple 16a del anillo de fuerza 8 puede comprender también una porción extrema anular 20c que se dispone esencialmente paralela al plano P en donde se dispone la pared superior 3 de la 25 cápsula 1. Así pues la porción anular 20c se delimita de preferencia por un borde circunferencial externo 8d.

La porción anular 20c está distancia, de preferencia, según una distancia  de un plano F en donde se encuentra la superficie inferior de la porción de borde 4 de la cápsula 1. Sin embargo, la distancia puede ser también “0” de modo que la porción anular 20c se encuentre dentro del mismo plano F en donde se dispone la porción de borde 4.

30 Si bien el presente invento se ha descrito con referencia a sus modalidades preferidas, pueden realizarse muchas modificaciones y alternativas por un experto que tenga experiencia en el arte sin apartarse del alcance de este invento que se define en las reivindicaciones anexas.

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