BR112015005395B1

BR112015005395B1 - cartucho, sistema e método para preparação de bebidas

Info

Publication number: BR112015005395B1
Application number: BR112015005395-5A
Authority: BR
Inventors: Mark Richard Thomas Norton; Nick Andrew Hansen; Geoffrey York
Original assignee: Koninklijke Douwe Egberts B.V.
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2021-01-12
Also published as: RU2613575C2; AU2013315749A1; CN104619608A; TW201425203A; JP6400581B2; EP2895404B1; US20140072675A1; EP2895404A1; KR20150041115A; RU2015108153A; KR101975080B1; MX2015003160A; CA2879198A1; ES2661853T3; CN104619608B; MX363335B; KR20170085609A; JP2015531631A; AU2013315749B2; BR112015005395A2

Abstract

CARTUCHOS, SISTEMAS E MÉTODOS PARA PREPARAÇÃO DE BEBIDAS Um cartucho (1) que compreende um corpo em formato de bojo (2) tendo uma base, uma parede lateral periférica e um topo aberto com uma tampa (3) fixada ao corpo em formato de bojo para definir um volume de recipiente. Em que a tampa pode ser perfurada para acomodar um fluxo de entrada de um meio aquoso. Um filtro (8) estando localizado dentro do volume do recipiente para dividir o volume do recipiente em um volume de câmera para ingrediente e um volume de filtrado. Em que a base pode ser perfurada para acomodar um escoamento do volume do filtrado. A parede lateral periférica que compreende uma pluralidade de ranhuras que definem uma pluralidade de canais de filtrado configurados para direcionar o fluxo da bebida para baixo. Em que o corpo em formato de bojo é configurado para ser expansível lateralmente em uso quando o meio aquoso a uma temperatura de pelo menos 85°C e uma pressão de pelo menos 20 KPa é introduzido no volume de recipiente.

Description

O presente pedido se refere a cartuchos, sistemas e métodos para preparação de bebidas.

Antecedentes

Cartuchos para uso na preparação de bebidas são bem conhecidos. Por exemplo, é conhecida a técnica de fornecer um cartucho para uso em uma máquina para preparação de bebidas que, em uso, é perfurada por um elemento perfurador da máquina para preparação de bebidas para permitir quer a água quente flua através do cartucho para preparar um meio para bebidas, como café torrado e moído.

Um exemplo é descrito em US2010/0028495. Tais cartuchos e sistemas para preparação de bebida são frequentemente usados em ambientes domésticos e locais de trabalho. É desejado pelos consumidores que cada bebida seja dispensada da forma mais rápida possível. Entretanto, especialmente para bebidas que exigem a extração de ingredientes (como café torrado e moído), descobriu-se que é produzida uma bebida melhor em que os ingredientes para preparação de bebida são compactados e submetidos a pressões relativamente elevadas. Isso tende a exigir filtros tendo um tamanho pequeno de poros o que resulta em taxas de fluxo relativamente lentas através dos cartuchos.

Breve resumo

A presente revelação fornece um cartucho, contendo um ou mais ingredientes para preparação de bebida, e que compreende: um corpo em formato de bojo tendo uma base, uma parede lateral periférica e um topo aberto; uma tampa fixada ao corpo em formato de bojo para fechar o topo aberto para definir um volume de recipiente, em que a tampa pode ser perfurada para acomodar um fluxo de entrada de um meio aquoso no volume de recipiente; um filtro localizado dentro do volume do recipiente para dividir o volume do recipiente em um volume de câmera para ingrediente contendo um ou mais ingredientes para preparação de bebida e um volume de filtrado; em que a base pode ser perfurada para acomodar o escoamento do volume do filtrado de uma bebida formada do meio aquoso e um ou mais ingredientes para preparação de bebida; a parede lateral periférica que compreende uma pluralidade de ranhuras que definem uma pluralidade de canais de filtrado configurados para direcionar o fluxo da bebida para baixo em direção à base do corpo em formato de bojo; em que o corpo em formato de bojo é configurado para ser expansível lateralmente em uso quando o meio aquoso a uma temperatura de pelo menos 85°C e uma pressão de pelo menos 20 KPa é introduzido no volume de recipiente.

Sem desejar se ater à teoria, acredita-se que a expansão lateral do corpo em formato de bojo ajuda a assegurar que os canais de filtrado permaneçam desbloqueados e assim permitir um fluxo mais rápido. Além disso, a expansão do filtro pode permitir que uma área maior do filtro seja obtida, o que também pode reduzir o tempo de preparação.

O corpo em formato de bojo pode ser configurada para ser expansível lateralmente pela distorção das ranhuras da parede lateral periférica.

A parede lateral periférica pode ter um formato geralmente frusto-cônico antes do uso e, após a expansão lateral durante o uso, pode ter um formato geralmente cilíndrico.

Em um aspecto, a parede lateral periférica tem uma espessura de 0,15 a 0,35 mm.

Em um aspecto, a base tem uma espessura de 0,35 a 0,55 mm.

O corpo em formato de bojo pode compreender um material polimérico.

O corpo em formato de bojo pode compreender um material laminado.

Por exemplo, o corpo em formato de bojo pode compreender um laminado de poliestireno e polietileno. Em outro exemplo, o corpo em formato de bojo pode ser formado a partir de um laminado tendo camadas de poliestireno, etileno vinil álcool (EVOH) e polietileno.

O corpo em formato de bojo pode compreender uma camada de barreira. A camada de barreira pode formar uma camada de uma estrutura de laminado do corpo em formato de bojo. A camada de barreira pode ser substancialmente impermeável a oxigênio/ar e/ou umidade. De preferência, a camada de barreira age para preservar o teor do cartucho contra degradação potencial devido à exposição a oxigênio/ar e/ou umidade. Um exemplo de uma camada de barreira adequada é EVOH.

Em um aspecto, o filtro pode ser formado a partir de um material laminar que pode ser formado em formato de bojo tendo uma parede lateral e uma base, em que o filtro pode compreender uma pluralidade de seções em que o material laminar inclui seções sobrejacentes quando preso ao corpo em formato de bojo e antes da introdução do meio aquoso.

Em uso, o filtro pode ser configurado para ser expansível lateralmente por movimento do material laminar.

Em uso, o filtro pode ser configurado para ser expansível longitudinalmente por movimento do material laminar sobrejacente.

Em um aspecto, o cartucho pode compreender ainda um elemento de anteparo localizado no volume do filtrado; em que o elemento de anteparo é formado separadamente a partir do corpo em formato de bojo e localizado no volume do filtrado para definir uma zona de saída, em que o elemento de anteparo é interposto entre o filtro e a zona de saída; em que o elemento de anteparo é configurado para evitar a invasão do filtro na zona de saída de modo que, em uso na extensão completa de um elemento perfurador de um aparelho para preparação de bebidas, o elemento perfurador pode ser colocado em comunicação fluida com a zona de saída sem o elemento perfurador em contato com o elemento de anteparo ou filtro.

O elemento de anteparo pode ser configurado para fornecer suporte físico a pelo menos uma porção do filtro em uso para limitar ou impedir a expansão axial do filtro.

O elemento de anteparo pode compreender uma superfície de apoio do filtro e pelo menos uma porção de escora para espaçamento da superfície de apoio do filtro a partir da superfície de perfuração do cartucho, em que uma extremidade distal da dita porção de escora pode ser confinada em um ângulo formado entre a parede lateral e a base.

O filtro compreende uma borda superior que é conectada em ou próxima a uma extremidade com tampa da parede lateral periférica e/ou entre a parede lateral periférica e a tampa e pode compreender ainda uma parede lateral do filtro que é desconectada da parede lateral periférica.

A presente revelação também fornece um sistema que compreende um cartucho e uma máquina para preparação de bebidas; em que a máquina para preparação de bebidas compreende: um anteparo para receber um cartucho contendo um ou mais ingredientes para preparação de bebida; um perfurador de entrada para perfurar uma tampa do dito cartucho para fornecer um meio aquoso para o cartucho; e um perfurador de saída para perfuração de uma base do dito cartucho para permitir o escoamento de uma bebida formado a partir de um ou mais ingredientes para preparação de bebida e do meio aquoso; em que o cartucho compreende um corpo em formato de bojo tendo a base, uma parede lateral periférica e um topo aberto fechada pela tampa e a parede lateral periférica compreende uma pluralidade de ranhuras; em que o anteparo compreende uma parede definindo uma cavidade para receber o cartucho, em que a cavidade tem um diâmetro interno que é maior do que um diâmetro externo de pelo menos uma porção substancial da parede lateral periférica do cartucho de modo que na inserção do cartucho à cavidade, um vão de expansão anular é fornecido entre pelo menos uma porção substancial da parede lateral periférica do cartucho e da parede do anteparo.

O corpo em formato de bojo pode ser configurado para ser expansível lateralmente em uso quando o meio aquoso a uma temperatura de pelo menos 85°C e uma pressão de pelo menos 20 KPa for introduzido no volume de recipiente pela máquina para preparação de bebidas.

A presente revelação também fornece um método para formação de uma bebida a partir de um cartucho tendo um corpo em formato de bojo e uma tampa e contendo um ou mais ingredientes para preparação de bebida, em que o método usa uma máquina para preparação de bebidas tendo um perfurador de entrada, um perfurador de saída e um anteparo para o cartucho, em que o método compreende as etapas de: inserir o cartucho no anteparo, de modo que o corpo em formato de bojo do cartucho seja recebido em uma cavidade delimitada por uma parede do anteparo; perfurar a tampa do cartucho com o perfurador de entrada; perfurar a base do cartucho com o perfurador de saída; injetar um meio aquoso através do perfurador de entrada no cartucho para formar a bebida, em que o meio aquoso é injetado a uma temperatura de pelo menos 85°C e uma pressão de pelo menos 20 KPa; e entregar a bebida através do perfurador de saída; em que, devido à passagem do meio aquoso através do cartucho, o corpo em formato de bojo é expandido lateralmente.

Materiais adequados para o filtro incluem materiais tecidos e não tecidos, papel e celulose, assim como plásticos como polipropileno e polietileno. O papel ou material de celulose pode conter fibras de outro material, por exemplo, polipropileno ou polietileno.

A tampa pode ser formada a partir de polietileno, polipropileno, poliésteres incluindo politereftalato de etileno, cloreto de polivinila, cloreto de polivinilideno, poliamidas incluindo náilon, poliuretano, papel, viscose e/ou um laminado metálico. A tampa pode compreender um laminado, ser metalizado ou formado de copolímeros. Em um exemplo, a tampa compreende um laminado de polietileno- alumínio.

A revelação encontra aplicação específica quando o meio para bebidas for um produto extraível/infusível como café torrado e moído ou folhas de chá. Entretanto, o meio para bebidas pode ser alternativamente um ingrediente solúvel em água como café instantâneo secado por atomização ou liofilizado, chocolate em pó, leite em pó ou creme em pó. Leite em pó pode incluir leite desnatado em pó, leite semidesnatado em pó e leite integral, concentrados de proteína do leite em pó, isolatos e frações, ou qualquer combinação dos mesmos. Creme em pó pode ser fabricado a partir de ingredientes à base de laticínios ou não e tipicamente contêm gordura emulsionada, estabilizado por proteína ou amido modificado, disperso em um veículo que facilita a secagem, especialmente secagem

por atomização. O produto em pó pode ser aglomerado. Como alternativa, o meio para bebidas pode ser uma mistura de ingredientes extraíveis/infusíveis e ingredientes solúveis em água, por exemplo, uma mistura de café torrado e moído e café instantâneo liofilizado.

Descrição dos desenhos

Serão descritos a seguir aspectos da presente revelação, somente a título de exemplo, com referência aos desenhos anexados, nos quais:

A Figura 1 é uma elevação em seção transversal de um cartucho de acordo com uma modalidade da presente revelação;

A Figura 2 é uma vista em seção transversal em perspectiva do cartucho da Figura 1;

A Figura 3 é uma vista em perspectiva de um porta- filtro do cartucho da Figura 1;

A Figura 4 é uma elevação em seção transversal do cartucho da Figura 1 durante a dispensação;

A Figura 5 é uma vista em perspectiva de uma outra modalidade de um porta-filtro da presente revelação;

A Figura 6 é uma elevação em seção transversal de um cartucho contendo o porta-filtro da Figura 5 durante a dispensação;

A Figura 7 é uma vista em seção transversal através do corpo em formato de bojo do cartucho da Figura 1;

A Figura 8 é uma vista em perspectiva de um filtro para uso em uma modalidade dos cartuchos da presente revelação;

A Figura 9 é uma elevação em seção transversal de um cartucho de acordo com uma outra modalidade da presente revelação;

A Figura 10 é uma vista em seção transversal em perspectiva do cartucho da Figura 9; e

A Figura 11 é uma vista lateral mostrando o formato típico dos cartuchos da presente revelação após a dispensação.

Descrição detalhada

Conforme mostrado na Figura 1, em um primeiro aspecto o cartucho 1 compreende um corpo em formato de bojo 2, uma tampa 3, um porta-filtro 6 e um filtro 8.

O corpo em formato de bojo 2 da Figura 1 compreende uma base circular 4 e uma parede lateral se estendendo para cima 5 que termina em uma borda superior 21 que define uma extremidade superior aberta 20 do corpo em formato de bojo 2. Conforme mostrado nas Figuras 2 e 7, a parede lateral 5 é provida em sua face interna de uma pluralidade de ranhuras que incluem protuberâncias 28 que se projetam radialmente para dentro de modo a definir canaletas 29 interpostas entre as protuberâncias 28 que correm ao longo de uma extensão substancial da parede lateral 5 da extremidade superior aberta 20 em direção à base 4. A parede lateral 5 é geralmente frusto-cônico no formato, com um diâmetro na extremidade superior aberta 20 sendo maior do que um diâmetro na parede lateral 5 adjacente à base 4. Uma região superior da parede lateral 5 adjacente à borda superior 21 tem uma seção afunilada para dentro 22 se estendendo para baixo a partir da borda superior 21. Além disso, a parede lateral 5 na região da base 4 é provida de uma seção afunilada para fora 23. Uma extremidade superior da região afunilada para fora 23 se conecta ao restante da parede lateral 5 em um ombro virado para fora 24.

A base 4 ilustrada, por exemplo, na Figura 4, é geralmente plana e inclui um recesso anular 26 (ilustrado na Figura 2) que é fornecido em sua periferia externa em um canto 27 entre a base 4 e a parede lateral 5. Uma porção plana 4a da base 4 fornece uma superfície de perfuração inferior 40 do cartucho 1.

O corpo em formato de bojo 2 pode ser formado a partir de um laminado tendo camadas de poliestireno, etileno vinil álcool (EVOH) e polietileno. A camada de EVOH pode agir como uma camada de barreira que pode ser substancialmente impermeável ao oxigênio/ar e/ou umidade. De preferência, a camada de barreira age para preservar o teor do cartucho contra degradação potencial devido à exposição a oxigênio/ar e/ou umidade.

Uma pluralidade de corpos em formato de bojo 2 pode ser empilhada antes da montagem dos cartuchos 1.

A tampa 3 compreende um disco que é ligado ou de outro modo vedado à borda superior 21 do corpo em formato de bojo 2 para fechar a extremidade superior aberta 20 do cartucho 1. A tampa 3 define uma superfície de perfuração superior 43 do cartucho 1.

Em uma modalidade, o filtro 8 tem uma forma geralmente em formato de bojo tendo uma borda de filtro superior 50 que é ligada ou de outro modo vedada ao corpo em formato de bojo 2 (por exemplo, a uma parede lateral periférica) em ou próximo à borda superior 21. Em um exemplo não ilustrado, a borda de filtro 50 é ligada entre a borda superior 21 do corpo em formato de bojo 2 e da tampa 3. Uma parede lateral do filtro 51 pode se estender para baixo da borda de filtro 50 e pode ser fechada em uma extremidade inferior por uma base de filtro 52 conforme ilustrado. O filtro 8 pode ser moldado a partir de um material adequado. Alternativamente, o filtro 8 pode ser formado a partir de material laminar que é subsequentemente formado no formato geométrico necessário.

O porta-filtro 6 pode ser formado como um componente separado do corpo em formato de bojo 2 e do filtro 8 e pode ser localizado em uma extremidade inferior do corpo em formato de bojo 2 conforme mostrado nas Figuras 1 e 2. Conforme claramente mostrado na modalidade da Figura 3, o porta-filtro 6 compreende uma porção superior 9 definindo uma superfície superior 10 e uma parede circunferencial 11 que, na modalidade ilustrada, se estende para baixo e para fora a partir da porção superior 9 para interromper em uma borda inferior 31. A porção superior 9 compreende uma borda circunferencial externa 14 e uma borda circunferencial interna 15 que são unidas por uma pluralidade de barras radiais 12 que definem aberturas superiores interpostas 13. A borda interna 15 define uma abertura central 16 que se estende para baixo através de um tubo que se estende para baixo 17. A parede circunferencial 11 pode incluir uma pluralidade de barras em orientação axial (ou substancialmente axial) 18 que se estendem a partir da borda inferior 31 para a borda externa 14 e que definem aberturas laterais interpostas 19. O porta-filtro 6, ilustrada na Figura 3, é geralmente frusto-cônico no formato com um diâmetro da borda inferior 31 sendo maior que o diâmetro da borda externa 14.

O porta-filtro 6 pode ser rígido; o que significa que tem resistência estrutural suficiente de modo a não sofrer deformação substancial durante o uso descrito a seguir.

Vantajosamente, o porta-filtro 6 é conformada de modo a ser um componente empilhável antes da montagem do cartucho 1. O tubo que se estende para baixo 17 serve para assegurar que os anteparos de filtro adjacentes 6 sejam ligeiramente espaçados uns dos outros quando empilhados para assegurar a facilidade de separação de cada porta-filtro 6 da pilha.

Conforme claramente mostrado na Figura 2, a borda inferior 31 do porta-filtro 6 pode ser localizado no recesso anular 26 do corpo em formato de bojo 2 com a borda inferior 31 presa em contato com o canto 27 entre a parede lateral 5 e a base 4.

Em uma técnica de montagem exemplificadora do cartucho 1 conforme mostrado na Figura 1, o porta-filtro 6 é primeiramente inserido no corpo em formato de bojo 2 com o topo aberto e empurrado para baixo de modo a engatar a borda inferior 31 como um encaixe por impulso em contato com o canto 27 e o recesso 26. A inserção do porta-filtro 6, em uma modalidade, é acomodada por flexão da parede lateral 5 para permitir que a borda inferior relativamente rígida 31 passe no diâmetro menor do corpo em formato de bojo 2 no nível do ombro virado para fora 24. A parede lateral 5 é resiliente em natureza de modo que quando inserida após o ombro virado para fora 24, o porta-filtro 6 é preso e retido pela parede lateral 5 em contato com o canto 27 entre a base 4 e a parede lateral 5 sem precisar de ligação adicional ou meio de conexão.

Em seguida, o filtro 8 é inserido no corpo em formato de bojo 2 através da extremidade superior aberta 20 e ligado ou de outro modo conectado em ou próximo à borda superior 21, por exemplo, por termocolagem.

Conforme mostrado na Figura 1, com o filtro 8 no lugar um volume do recipiente do cartucho 1 é dividido em um volume de ingrediente para bebida B para um lado do filtro 8 e um volume de filtrado C para o outro lado do filtro 8. O porta-filtro 6 é localizado no volume do filtrado C abaixo do filtro 8. As canaletas 29 formadas entre as ranhuras 28 formam parte do volume do filtrado C conforme elas 'descem' do filtro 8.

Uma porção de ingredientes para preparação de bebida 7, como café torrado e moído, é preenchida através da extremidade superior aberta 20 no volume de ingrediente para bebida B. O cartucho 1 é então fechado pela vedação da tampa 3 para a borda superior 21 com ou sem formação de sanduíche da borda de filtro 50 entre os mesmos. Duas ou mais das etapas de montagem descritas acima podem ser combinadas em uma única etapa de processo de montagem.

Na Figura 1, quando montado, o filtro base 52 é fisicamente suportado pela superfície superior 10 do porta- filtro 6. Em uma modalidade, a superfície superior 10 do porta-filtro 6 é configurada para assegurar que o material do filtro 8 não se estende em uma porção do volume do filtrado C que pode ser considerada uma zona de saída D do cartucho 1. A zona de saída D é definida como o volume entre o porta-filtro 6 e a base 4 do corpo em formato de bojo 2. Em uma modalidade, o porta-filtro 6 é configurado para receber o elemento perfurador de modo que, quando o elemento

perfurador for completamente estendido em uso, o elemento perfurador não mexe o porta-filtro 6. Em uma modalidade, o porta-filtro 6 é configurado para receber o elemento perfurador de modo que, quando o elemento perfurador for completamente estendido em uso, o elemento perfurador não entra em contato com o porta-filtro 6. Em uma modalidade, o porta-filtro 6 define uma abertura 56a que pode ser configurado para receber um elemento perfurador de um aparelho para preparação de bebidas de modo que, quando o elemento perfurador for completamente estendido para a zona de saída D em uso, o elemento perfurador é colocado em comunicação fluida com a zona de saída D.

Em uso, conforme mostrado na Figura 4, o cartucho 1 é inserido em um anteparo 58 de um aparelho para preparação de bebidas. Uma parede periférica do anteparo 58 define uma cavidade que é conformada e dimensionada para receber o cartucho 1 de modo que haja um vão de expansão anular 59 inicialmente entre o anteparo e a parede lateral 5 do cartucho 1. O vão de expansão anular 59 pode ser 2 mm em cada lado do cartucho 1.

A máquina para preparação de bebidas compreende um elemento perfurador de entrada 55 e elemento perfurador de saída 56 que são engatados com o cartucho 1 para permitir a preparação e a dispensação. Conforme mostrado, o elemento perfurador de entrada 55 perfura a superfície de perfuração superior 43 do cartucho 1 para formar uma entrada de modo a fornecer comunicação fluida ao volume de ingrediente para bebida B. O elemento perfurador de saída 56 perfura a superfície de perfuração inferior 40 da base 4 para formar uma saída para fornecer uma trajetória de

fluxo de saída para a bebida, formada a partir do ingrediente para bebida 7 deixar o cartucho 1 e depois disso o aparelho para preparação de bebidas pode ser dispensado para um receptáculo, como uma caneca. O elemento perfurador de saída 56 pode ser deslocado a partir do centro do cartucho 1 de modo a não ser impedido pelo tubo se estendendo para baixo 17.

O meio aquoso, como água quente, é injetado no cartucho 1 através do elemento perfurador de entrada 55 para entrar em contato com o meio de bebida 7. Dessa forma, é formado um extrato de bebida que atravessa o filtro 8 no volume do filtrado C. O extrato de bebida atravessa a parede lateral do filtro 51 para as canaletas 29, onde consegue correr para baixo e para a zona de saída D através das aberturas laterais 13 no porta-filtro 6. O extrato também atravessa o filtro 8 através do filtro base 52 e para a zona de saída D através das aberturas superiores 13 e da abertura central 16 do porta-filtro 6.

Durante o fluxo da água através do cartucho 1, o cartucho se expande lateralmente devido à pressurização interna do cartucho e do efeito amaciante da água que tem, tipicamente, uma temperatura de pelo menos 85 graus Celsius. A expansão lateral é facilitada pela configuração da parede lateral 5 para compreender as ranhuras 28. A expansão lateral faz com que o vão de expansão anular 59 seja reduzido ou mesmo fechado inteiramente. Como as porções superior e inferior da parede lateral 8 são mais resilientes à expansão lateral, o processo de expansão resulta na parede lateral frusto-cônica 5 deformando em um formato cilíndrico conforme mostrado, por exemplo, na Figura 11.

Foi descoberto que a expansão lateral do corpo em formato de bojo 2 do cartucho 1 reduz vantajosamente os tempos de formação de bebida, o que será discutido ainda mais a seguir.

A expansão lateral da parede lateral 5 do cartucho 1 pode ser acompanhada pela expansão lateral do filtro 8. Isso pode ser particularmente o caso quando o filtro 8 é formado a partir de um material laminar que é formado em um formato de bojo pela sobreposição do material laminar conforme mostrado, por exemplo, na Figura 8. Nesse caso, a expansão lateral é acomodada pela sobreposição das seções do material laminar em movimento em relação uma à outra, de modo que o filtro 8 se desdobre parcialmente. A presença do porta- filtro 2 limita ou impede a expansão axial do filtro 8 para baixo em direção à base 4. Pode ser preferido configurar o filtro 8, em termos de tamanho e disposição das seções de sobreposição, para assegurar que a parede lateral 5 do corpo em formato de bojo 2 possa se expandir lateralmente a um grau maior do que a parede lateral do filtro. Isso ajuda a assegurar que as canaletas 29 sejam sempre mantidas abertas.

Vantajosamente, conforme mostrado na Figura 4, uma distância d entre a base 4 do corpo em formato de bojo 2 e a face inferior das barras radiais 12 do porta-filtro 6 é maior que uma distância de penetração p do elemento perfurador de saída 56 no cartucho 1. Isso garante que durante o uso, o elemento perfurador de saída 56 não entre em contato com o porta-filtro 6 ou o filtro 8. Em uma modalidade, a abertura 56a do porta-filtro 6 se estende a partir da base 4 em direção à superfície superior 10 uma distância que é maior que a distância de penetração p.

A Figura 5 mostra outro aspecto do porta-filtro 6’ que pode ser incorporado à cápsula 1 no lugar do porta- filtro 6 da Figura 3. Ao se descrever esse aspecto, recursos comuns ao aspecto anterior, em particular a configuração do corpo em formato de bojo 2, a tampa 3 e o filtro 8 não serão descritos adicionalmente e deve ser feita referência às passagens acima.

Como antes, o porta-filtro 6 pode ser formado como um componente separado do corpo em formato de bojo 2 e está localizado em uma extremidade inferior do corpo em formato de bojo 2 conforme mostrado na Figura 6. O porta- filtro 6’ compreende uma porção anular definindo uma superfície superior 10’, uma parede circunferencial externa 11’ e uma parede circunferencial interna, ambas as paredes se estendendo para baixo a partir da porção superior para unir um elemento de flange inferior. O elemento de flange inferior define uma borda inferior 31’. Uma abertura central 16’ é fornecida na superfície superior 10’. A parede circunferencial interna compreende uma pluralidade de seções de parede 18’ que definem aberturas laterais interpostas 19’.

O porta-filtro 6’ pode ser rígido, o que significa que tem resistência estrutural suficiente de modo a não passar por nenhuma deformação substancial durante o uso descrito a seguir. A montagem do cartucho 1 é como descrito anteriormente exceto que o porta-filtro 6' é inserido de tal modo que a borda inferior 31' é engajada dentro ou perto da borda 27 do corpo em formato de bojo 2. Como acima, a seção afunilada para dentro 23 serve para manter o porta-filtro 6’ na posição correta.

Conforme pode ser visto da Figura 6, quando montado o filtro base 52 é fisicamente apoiado pela superfície superior 10’ do porta-filtro 6’, o que garante que o material do filtro 8 não se estenda para uma porção do volume do filtrado C, o que pode ser considerada uma zona de saída D do cartucho 1. A zona de saída D é definida como o volume fechado entre o porta-filtro 6' e a base 4 do corpo em formato de bojo 2.

O uso do cartucho 1 é conforme descrito acima, com exceção de que o extrato de bebida atravessando o filtro 8 é canalizado para o perfurador de saída 56 através das aberturas laterais 19’ e da zona de saída anular D.

Em uma modificação do aspecto acima, a parede circunferencial externa 11’ também pode ser fornecida com aberturas 19’ para passagem de fluxo de bebida para a zona de saída D.

As Figuras 9 e 10 ilustram um segundo aspecto do cartucho 1 de acordo com a presente revelação. É similar ao primeiro aspecto descrito acima e a seguir apenas as diferenças serão descritas. Números de referência semelhantes foram usados para componentes semelhantes.

Esse aspecto é substancialmente igual ao primeiro aspecto com exceção de que o cartucho 1 não contém um porta-filtro 2. Em vez disso, o filtro 8 é suspenso e configurado para ser mantido longe do perfurador de saída 56 em seu comprimento axial.

O uso do cartucho 1 é conforme descrito acima. Entretanto, agora o filtro 8 pode se estender lateralmente e longitudinalmente para baixo em direção, de certa forma, à base 4 do cartucho 1. Como no primeiro aspecto, foi

descoberto que essa expansão de toda a lateral do cartucho 1 e da expansão do filtro 8 é vantajosa para redução dos tempos de formação de bebida.

Exemplos

Quatro tipos de cartucho 1 foram preparados. Cada tipo tinha um peso de enchimento do café torrado e moído de 9g. Dez amostras de cada tipo de cartucho foram então preparadas com o uso de uma máquina para preparação de bebidas Cuisinart modelo SS-700, disponível junto à Cuisinart, Stamford, CT, EUA. O vão de expansão anular entre a parede do anteparo e a parede lateral do corpo em formato de bojo era de aproximadamente 2 mm. A máquina para preparação de bebidas foi ajustada para entregar uma bebida de tamanho 8’ (um tamanho de bebida nominal de 0,2 l (8 onças) que durante os experimentos entregou um peso de bebida de aproximadamente 205 a 210 g) e o tempo de preparação para entregar cada amostra foi então medido.

Os tipos de cartucho eram os seguintes:

Tipo 1 — Um cartucho 1 conforme descrito no segundo aspecto, ou seja, sem um porta-filtro 2.

Tipo 2 - Um cartucho 1 conforme descrito no segundo aspecto, ou seja, sem um porta-filtro 2 mas adicionalmente tendo um colar colocado ao redor da parede lateral periférica 5 do corpo em formato de bojo 2 para impedir substancialmente qualquer expansão lateral do corpo em formato de bojo 2.

Tipo 3 - Um cartucho 1 conforme descrito no primeiro aspecto, ou seja, com um porta-filtro 2 conforme mostrado na Figura 3.

Tipo 2 - Um cartucho 1 conforme descrito no primeiro aspecto, ou seja, com um porta-filtro 2 conforme mostrado na Figura 3, mas adicionalmente tendo um colar colocado ao redor da parede lateral periférica 5 do corpo em formato de bojo 2 para impedir substancialmente qualquer expansão lateral do corpo em formato de bojo 2.

Dessa forma, os cartuchos do Tipo 2 e do Tipo 4 agiram como controles para ressaltar o efeito técnico da expansão lateral dos cartuchos dos Tipos 1 e 3.

Os tempos médios de preparação foram da seguinte forma: Tabela 1

Conforme pode ser visto, a expansão lateral do cartucho 1 do Tipo 1 levou a uma redução do tempo de preparação de 49 segundos em comparação com os 52 segundos do controle. No caso do cartucho 1 do Tipo 3, a redução do tempo de preparação foi de muito significativos 10 segundos, de 61 segundos para 51 segundos.

Sem desejar se ater à teoria, acredita-se que a expansão lateral do corpo em formato de bojo 2 (e opcionalmente o filtro 8 dentro do mesmo) ajuda a assegurar que as canaletas 29 que agem drenando a bebida para baixo em direção à base 4 da cápsula 1 permaneçam desbloqueadas e assim permitindo um fluxo mais rápido. Além disso, a expansão do filtro 8 permite que uma área maior do filtro seja obtida, o que também pode reduzir o tempo de preparação.

Ao mesmo tempo em que tempos de preparação mais rápidos foram obtida quando um porta-filtro 2 não foi usado, 5 em algumas circunstâncias as vantagens de se usar um porta- filtro compensará o tempo de preparação mais longo. Mesmo nesse caso, foi descoberto que a expansão lateral é vantajosa porque reduz o tempo de preparação em cerca de 6%.

A partir do que foi acima mencionado, será entendido 10 que os cartuchos para preparação de bebidas e componentes para tais cartuchos são fornecidos.

Claims

1. Cartucho (1), contendo um ou mais ingredientes para preparação de bebida (7), e compreendendo: um corpo em formato de bojo (2) tendo uma base (4), uma parede lateral periférica (5) e um topo aberto (20); uma tampa (3) fixada ao corpo em formato de bojo (2) para fechar o topo aberto (20) para definir um volume de recipiente, em que a tampa (3) pode ser perfurada para acomodar um fluxo de entrada de um meio aquoso no volume de recipiente; um filtro (8) localizado dentro do volume do recipiente para dividir o volume do recipiente em um volume de câmera para ingrediente (B) contendo um ou mais ingredientes para preparação de bebida (7) e um volume de filtrado (C); em que a base (4) pode ser perfurada para acomodar o escoamento do volume do filtrado (C) de uma bebida formada do meio aquoso e um ou mais ingredientes para preparação de bebida (7); a parede lateral periférica (5) que compreende uma pluralidade de ranhuras (28) que definem uma pluralidade de canais de filtrado (29) configurados para direcionar o fluxo da bebida para baixo em direção à base (4) do corpo em formato de bojo (2); em que o corpo em formato de bojo (2) é configurado para ser expansível lateralmente em uso quando o meio aquoso a uma temperatura de pelo menos 85°C e uma pressão de pelo menos 20 KPa é introduzido no volume de recipiente; em que o corpo em formato de bojo (2) é configurado para ser expansível lateralmente pela desvirtuação das ranhuras (28) da parede lateral periférica (5); e a parede lateral periférica (5) tem um formato geralmente frusto-cônico antes do uso e, após expansão lateral durante o uso, tem um formato geralmente cilíndrico; caracterizado pelo fato de que a parede lateral periférica (5) tem uma espessura de 0,15 a 0,35 mm e/ou a base (4) tem uma espessura de 0,35 a 0,55 mm.

2. Cartucho (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo em formato de bojo (2) compreende um material polimérico, ou um material laminado, preferencialmente um laminado de poliestireno e polietileno.

3. Cartucho (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo em formato de bojo (2) compreende uma camada de barreira.

4. Cartucho (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o filtro (8) é formado a partir de um material laminar que é formado em um formato de bojo tendo uma parede lateral (51) e uma base (52), em que o filtro (8) compreende uma pluralidade de seções em que o material laminar inclui seções sobrejacentes quando presos ao corpo em formato de bojo (2) e antes da introdução do meio aquoso.

5. Cartucho (1), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que, em uso, o filtro (8) é configurado para ser expansível lateralmente e/ou longitudinalmente pelo movimento do material laminar.

6. Cartucho (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente um elemento de anteparo (6) localizado no volume do filtrado (c); em que o elemento de anteparo (6) é formado separadamente a partir do corpo em formato de bojo (2) e localizado no volume do filtrado (c) para definir uma zona de saída (D), em que o elemento de anteparo (6) é interposto entre o filtro (8) e a zona de saída (D); em que o elemento de anteparo (6) é configurado para evitar a invasão do filtro (8) na zona de saída (D) de modo que, em uso na extensão completa de um elemento perfurador (56) de um aparelho para preparação de bebidas, o elemento perfurador (56) pode ser colocado em comunicação fluida com a zona de saída (D) sem o elemento perfurador (56) em contato com o elemento de anteparo (6) ou filtro (8).

7. Cartucho (1), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o elemento de anteparo (6) é configurado para fornecer suporte físico a pelo menos uma porção do filtro (8) em uso para limitar ou impossibilitar a expansão axial do filtro (8).

8. Cartucho (1), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o elemento de anteparo (6) compreende uma superfície de apoio do filtro e pelo menos uma porção de escora para espaçamento da superfície de apoio do filtro a partir da superfície de perfuração do cartucho (1), em que uma extremidade distal da dita porção de escora é confinada em um ângulo formado entre a parede lateral (5) e a base (4).

9. Cartucho (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o filtro (8) compreende uma borda superior (50) que é conectada em ou próxima a uma extremidade com tampa da parede lateral periférica (5) e/ou entre a parede lateral periférica (5) e a tampa (3) e compreende ainda uma parede lateral do filtro (51) que é desconectada da parede lateral periférica (5).

10. Sistema caracterizado por compreender um cartucho (1), conforme definido na reivindicação 1, e uma máquina para preparação de bebidas; em que a máquina para preparação de bebidas compreende: um anteparo (58) para receber um cartucho (1) contendo um ou mais ingredientes para preparação de bebida (7); um elemento perfurador de entrada (55) para perfurar uma tampa do dito cartucho (1) para fornecer um meio aquoso para o cartucho (1); e um elemento perfurador de saída (56) para perfuração de uma base (4) do dito cartucho (1) para permitir o escoamento de uma bebida formado a partir de um ou mais ingredientes para preparação de bebida (7) e do meio aquoso; em que o anteparo (58) compreende uma parede definindo uma cavidade para receber o cartucho (1), em que a cavidade tem um diâmetro interno que é maior do que um diâmetro externo de pelo menos uma porção substancial da parede lateral periférica do cartucho (1) de modo que na inserção do cartucho (1) à cavidade, um vão de expansão anular (59) é fornecido entre pelo menos uma porção substancial da parede lateral periférica (5) do cartucho (1) e da parede do anteparo (58).

11. Método para formação de uma bebida a partir de um cartucho (1), conforme definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método usa uma máquina para preparação de bebidas tendo um elemento perfurador de entrada (55), um elemento perfurador de saída (56) e um anteparo para o cartucho (1), em que o método compreende as etapas de: inserir o cartucho (1) no anteparo (58), de modo que o corpo em formato de bojo (2) do cartucho (1) seja recebido em uma cavidade delimitada por uma parede do anteparo (58); perfurar a tampa (3) do cartucho (1) com o elemento perfurador de entrada (55); perfurar a base do cartucho (1) com o elemento perfurador de saída (56); injetar um meio aquoso através do elemento perfurador de entrada (55) no cartucho (1) para formar a bebida, em que o meio aquoso é injetado a uma temperatura de pelo menos 85°C e uma pressão de pelo menos 20 KPa; e entregar a bebida através do elemento perfurador de saída (56); em que, devido à passagem do meio aquoso através do cartucho (1), o corpo em formato de bojo (2) é expandido lateralmente de modo que a parede lateral periférica (5) do corpo em formato de bojo (2) incluindo as ranhuras (28) tem um formato geralmente cilíndrico após a expansão lateral.