BRPI0517296B1

BRPI0517296B1 - Cápsula com meio de vedação, sistema e método para produzir uma bebida

Info

Publication number: BRPI0517296B1
Application number: BRPI0517296-9A
Authority: BR
Inventors: Alfred Yoakim; Gilles Gavillet; Jean-Paul Denisart
Original assignee: Société des Produits Nestlé S.A.
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2022-05-17
Also published as: MA28939B1; EP1654966A1; CR9071A; MX2007004963A; DE602004008113D1; DE602004003713D1; CN101803870B; ATE369062T1; DK1702543T3; DK1700548T3; EP1702543A3; EP1700548B2; PL1702543T3; WO2006045515A2; EP1702543A2; NZ553635A; HK1112569A1; ES2277184T3; MEP23908A; CN102001496A

Abstract

CÁPSULA COM MEIO DE VEDAÇÃO. A presente invenção refere-se a uma cápsula contém ingredientes de bebida, tais como café moido, chá ou outros ingredientes e é configurada para inserção em um dispositivo de produção de bebida (2) a fim de deixar um líquido sob pressão entrar na cápsula (1) e interagir com os ingredientes (3) na cápsula (1). A cápsula (1) compreende um corpo de base e um elemento de folha (5) que fecham o corpo de base (4) ao ser fixado a um aro do tipo flange que se estende a partir da parede lateral (7) do corpo de base (4) da cápsula (1). O corpo de base (4) da cápsula (1) compreende um elemento de vedação resiliente (8), o elemento de vedação (8) sendo projetado para ficar em um encaixe de vedação com um elemento de sino (9) do dispositivo de produção de bebida (2).

Description

[001] A presente invenção refere-se, de modo geral, a cápsulas para a contenção de ingredientes de bebida, a um sistema de produção de bebidas para uso com relação a tais cápsulas, assim como a métodos para a produção de bebidas com base nos ingredientes contidos em tais cápsulas.

[002] O fundamento da presente invenção é o campo das cápsulas que contêm bebida ou outros ingredientes comestíveis (por exemplo, sopa). Por meio de uma interação destes ingredientes com um líquido, uma bebida ou outros comestíveis, tais como, por exemplo, sopas, podem ser produzidos. A interação pode ser, por exemplo, um processo de extração, de fermentação, de dissolução, etc. Tal cápsula é adaptada particularmente para conter café moído a fim de produzir uma bebida de café ao fazer com que uma água quente sob pressão entre na cápsula e drene uma bebida de café a partir da cápsula.

[003] Uma cápsula, conforme mostrada na Patente FR 2160634 refere-se a um aparelho para fazer uma bebida de café a partir de um cartucho no qual um dispositivo de injeção de água é colocado hermeticamente contra o lado superior do cartucho. O dispositivo de injeção de água inclui uma vedação que é aplicada sobre a borda superior da cápsula. No entanto, a vedação faz parte do aparelho.

[004] A Patente EP 0361569 A1 não mostra uma cápsula vedada, mas sim uma unidade de filtro de café que não é vedada quando colocada na máquina de café, mas simplesmente encaixada a pressão em um invólucro de cartucho, de tal modo que a água possa ser despejada sobre um filtro de papel provido no lado superior aberto da unidade de filtro de café. A fim de evitar o vazamento da água para fora da borda superior da unidade de filtro, a porção periférica de um filtro de papel é apertada entre a borda externa da parede de unidade de filtro de café e a parede circundante da máquina. Tal desenho é um dispositivo que filtra uma bebida à pressão atmosférica e que, portanto, não é adaptado para suportar a uma típica pressão de injeção de água de, por exemplo, mais de 3 bars ou ainda uma pressão muito mais elevada que reina na cápsula quando um café do tipo expresso é produzido.

[005] A Patente FR 2617389 descreve um cartucho de filtro de baixo custo, adaptado para ser colocado em infusão a uma pressão relativamente baixa em um dispositivo de bebida. O corpo da cápsula é feito inteiramente de plástico moldado a injeção, preferivelmente polipropileno como o constituinte principal da cápsula. A cápsula tem um aro do tipo flange feito do mesmo material que o constituinte principal da cápsula, que é, deste modo, esmagado durante o fechamento do dispositivo sobre a cápsula. A cápsula é combinada a um dispositivo de infusão, que vem a ser um sistema de fechamento do tipo baioneta que aplica forças de fechamento sobre a borda da cápsula que depende do torque de aperto aplicado por um usuário. Sendo assim, a borda da cápsula é esmagada até um ponto em que um determinado efeito de vedação possa ser obtido. Um problema é que este efeito não é possível com um simples aro do tipo flange, mesmo com um aumento da espessura, feito do mesmo material plástico que o corpo da cápsula que normalmente requer uma rigidez suficiente, a fim de prover um efeito de vedação que seja suficiente para parar a água ou manter um nível de pressão interna controlado, à uma pressão de extração relativa elevada; isto é, dentro de uma faixa da pressão suficiente para produzir um café do tipo expresso com creme. Além disso, a maioria das modernas máquinas de bebida são dotadas de dispositivos de fechamento que se fecham a uma força de fechamento predefinida e não dependem da força do usuário, o que, conseqüentemente, requer uma adaptação da vedação à máquina e não o contrário.

[006] Os sistemas e métodos para a obtenção de comestíveis fluidos a partir de cápsulas contendo substâncias são, por exemplo, conhecidos a partir da Patente EP-A-512470 (contraparte da Patente U.S. N° 5.402.707).

[007] A cápsula 101, conforme mostrada na Figura 1 é dotada de um copo em forma de cone truncado 102 que pode ser enchido, por exemplo, com café moído e torrado 103, e o qual é fechado por uma tampa de face de rasgamento do tipo fole 104 soldada e/ou frisada em um aro do tipo flange que se estende lateralmente a partir da parede lateral do copo 102. Um prendedor de cápsula 111 compreende uma grade de fluxo 112 com elementos de superfície de relevo 113.

[008] O prendedor de cápsula 111 é acomodado em seu suporte 115 que tem uma parede lateral 124 e um furo 127 para a passagem da bebida de café extraída.

[009] Como pode observar a partir da Figura 1, o sistema de extração compreende ainda um injetor de água 107 que tem um canal de entrada de água 120 e um elemento anular 108 com um recesso interno cuja forma corresponde substancialmente à forma exterior da cápsula. Em sua parte externa, o elemento anular 108 compreende uma mola 122 que prende um anel 123 para liberar a cápsula ao término da extração.

[0010] Em operação, uma cápsula 101 é colocada no prendedor de cápsula 111. O injetor de água 107 perfura a face superior do copo 102. A face de rasgamento inferior 104 da cápsula se assenta sobre os elementos dispostos no sentido radial 113 do prendedor de cápsula 111.

[0011] A água é injetada através do canal 120 do injetor de água 107 e incide sobre o leito 103 de café. A pressão na cápsula 101 aumenta e a face de rasgamento 104 segue cada vez mais a forma dos elementos de relevo de abertura radiais 113. Tais elementos de relevo de abertura radiais podem ser substituídos por relevos em forma de pirâmide ou por outras formas do relevo. Quando o material constituinte da face de rasgamento atinge a sua tensão de ruptura, a face de rasgamento se rasga ao longo dos elementos de relevo. O café extraído corre através dos orifícios da grade de fluxo 112 e é recuperado em um recipiente (não-mostrado) abaixo do furo 127.

[0012] Os princípios deste processo de extração, contanto que possam ser mantidos com relação à presente invenção podem ser resumidos como se segue: - Uma cápsula inicialmente vedada é introduzida no meio de prendedor de cápsula; - O meio prendedor de cápsula é em seguida introduzido associado ao meio de injeção de água da máquina de tal modo que um elemento anular (108 na Figura 4) circunde a cápsula vedada. - Em uma primeira parede da cápsula pelo menos uma abertura é gerada. - A água que entra na cápsula através da abertura da primeira parede interage com os ingredientes contidos na cápsula ao atravessar o interior da cápsula e em seguida é levada a deixar a cápsula através de pelo menos uma abertura / perfuração criada na segunda parede.

[0013] Os ingredientes na cápsula constituem o "gargalo de frasco" do trajeto de fluxo da água e, deste modo, provocarão uma queda de pressão entre o lado a montante e o lado a jusante do fluxo de líquido através da cápsula, cuja queda de pressão aumentará mesmo durante a interação entre o líquido e os ingredientes, por exemplo, devido a um inchamento dos ingredientes. De maneira correspondente, deve-se assegurar que apenas o fluxo de água está de fato ocorrendo através do interior da cápsula (seta A1) e que nenhuma água pode fluir do injetor de água para o interstício entre o elemento de encerramento anular 108 e o exterior da cápsula 101 e, em seguida, para o furo de drenagem 127 do dispositivo. A seta A2 ilustra este trajeto de fluxo de água indesejado. Com outras palavras, qualquer fluxo de água exterior à cápsula 101 tem que ser parado por um encaixe de vedação que é posicionado no interstício entre o elemento anular 108 e a cápsula 101 e no trajeto de fluxo entre o injetor de água e o furo de drenagem de bebida. Na modalidade conforme mostrada na Figura 1, tal encaixe de vedação pode ser obtido pelo menos a um determinado grau por meio do encaixe de aperto entre o elemento anular 108, o aro do tipo flange da parede lateral da cápsula 101 e o prendedor de cápsula.

[0014] No caso de o encaixe de vedação não estar funcionando de maneira apropriada e a água estiver fluindo para fora da cápsula, nenhuma pressão suficiente para causar o rasgamento da face de rasgamento será construída dentro da cápsula ou, de maneira alternativa, a pressão não causará nenhum rasgamento completo da face de rasgamento e, conseqüentemente, uma fraca extração da substância. Em tal situação, a água será escoada a partir do dispositivo de produção de bebida sem ter interagido ou sem ter interagido inteiramente sob condições suficientes de pressão com os ingredientes contidos na cápsula.

[0015] Um aperfeiçoamento pode ser pensado, de acordo com o qual um encaixe de vedação é ainda mais aperfeiçoado por meio do forro da parede interna do elemento anular com um material elástico a borracha. Em outras palavras, de acordo com a dita abordagem, o encaixe de vedação é garantido pelas estruturas fixadas a ou unidas ao dispositivo de produção de bebida. Isto apresenta desvantagens no sentido de que, após o uso de um número substancial de cápsulas, um desgaste do meio de vedação fixo pode ocorrer de tal modo que a qualidade da bebida produzida fique cada vez mais deteriorada pela passagem da água pela vedação não mais apropriadamente eficiente.

[0016] Qualquer "vazamento" no exterior da cápsula reduz a construção de pressão dentro da cápsula. Por outro lado, é bem conhecido que uma pressão de extração suficiente é um fator chave para a qualidade do café do tipo expresso.

[0017] A presente invenção, de forma correspondente, tem por objetivo um aperfeiçoamento do encaixe de vedação posicionado entre a entrada de líquido e o lado de drenagem de bebida de tal sistema de produção de bebida.

[0018] É, portanto, a idéia central da presente invenção transferir uma parte resiliente do encaixe de vedação do dispositivo de produção de bebida para a cápsula. A vantagem é que qualquer elemento de vedação resiliente é usado tão-somente uma vez (isto é, apenas com a cápsula associada) de tal modo que um funcionamento apropriado da vedação possa ser garantido e que nenhum problema higiênico possa ocorrer no elemento de vedação.

[0019] Observa-se que a presente invenção, deste modo, tem especialmente como objetivo um aperfeiçoamento das cápsulas, de tal modo que os dispositivos de produção de bebida do estado da técnica com um meio de vedação embutido, como, por exemplo, os mostrados na Patente EP-A-512470 possam também ser usados com relação a uma cápsula de acordo com a presente invenção.

[0020] O objeto é obtido por meio das características das reivindicações independentes. As reivindicações dependentes desenvolvem mais a idéia central da presente invenção.

[0021] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, uma cápsula para a contenção de ingredientes de bebida (ou outros comestíveis líquidos) é proposta. A cápsula é projetada para a inserção em um dispositivo de produção de bebida a fim de fazer com que um líquido sob pressão entre na cápsula e interaja com os ingredientes na cápsula. De acordo com a presente invenção, a superfície externa da cápsula compreende um elemento de vedação resiliente que é estruturalmente arranjado de modo a ficar em um encaixe de vedação com pelo menos uma superfície de pressão combinada do dispositivo de produção de bebida.

[0022] O elemento de vedação resiliente da cápsula é deformado quando a cápsula é colocada em um encaixe de vedação com o elemento de encerro do dispositivo de produção de bebida. A deformação conduz a uma polarização inicial do elemento de vedação contra o elemento de encerro.

[0023] O elemento de vedação pode, desta maneira, ser resiliente devido à sua forma e/ou ao material usado.

[0024] O elemento de vedação pode ser dobrável de modo que o mesmo possa exercer uma força de polarização contra à superfície de pressão combinada do dispositivo de produção de bebida.

[0025] O elemento de vedação pode também ser compressível de modo que o encaixe de vedação seja obtido pela superfície de pressão do dispositivo de produção de bebida que exerce uma força positiva de pressão sobre o elemento de vedação, a partir de uma primeira espessura não comprimida da cápsula para uma segunda espessura comprimida do elemento.

[0026] O elemento de vedação pode ser feito integral à cápsula ou ser associado como uma peça separada à cápsula. No último caso, o elemento de vedação pode ser removível ou, de maneira alternativa, pode ser fixamente conectado à cápsula.

[0027] O elemento de vedação pode, por exemplo, ter a forma de um anel em O ou em L.

[0028] O elemento de vedação pode ser fixado à cápsula por meio do uso de um adesivo ou por meio de uma soldagem (térmica ou ultra- sônica). Alternativamente, o elemento de vedação pode ser mantido em posição, circundando a cápsula devido à sua tensão material inerente ou características de estiramento. Em uma outra modalidade possível, o elemento de vedação pode ser comprimido pelo material de cápsula.

[0029] A cápsula pode ser feita de plástico ou de metal, como, por exemplo, alumínio.

[0030] De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é proposta uma cápsula tendo um corpo de base e/ou um elemento de folha feito de material plástico, no qual pelo menos uma porção do corpo de base é desenhada de modo a ser perfurado quando apropriadamente colocado no dispositivo de produção de bebida.

[0031] De acordo com um outro aspecto, é proposto um sistema de produção de bebida compreendendo tal cápsula e um dispositivo de produção de bebida.

[0032] De acordo ainda com um outro aspecto da presente invenção, é proposto um método para a produção de uma bebida no qual um encaixe de vedação hermética à pressão de um elemento do dispositivo de produção de bebida e de um elemento de vedação da cápsula garante que o único trajeto de escoamento de meio líquido entre a abertura perfurada na parede de topo da base tipo copo e a abertura no elemento de folha atravesse o interior da cápsula.

[0033] Um outro aspecto da presente invenção refere-se a um método de produção de bebida de acordo com o qual tanto o corpo de base como o elemento de folha de tal cápsula, sendo ambos feitos de plástico, são geradas perfurações.

[0034] O termo "superfície de pressão combinada", conforme usado no presente documento, é tipicamente uma porção do dispositivo de produção de bebida. Este pode ser uma superfície do elemento de encerro que é tipicamente uma parte do dispositivo que cobre pelo menos um lado da cápsula após o fechamento do dispositivo de modo a abranger a cápsula.

[0035] Outras vantagens, características e objetos da presente invenção tornar-se-ão evidentes a uma pessoa versada na técnica ao ler a descrição detalhada a seguir das modalidades da presente invenção, tomadas em conjunto com as figuras dos desenhos em anexo.

[0036] A Figura 1 mostra uma cápsula de extração conhecida a partir da Patente EP-A-512470.

[0037] A Figura 2 mostra uma primeira modalidade da presente invenção, na qual uma cápsula é colocada sobre o prendedor de cápsula, mas ainda não alcançou a sua posição de fechamento no dispositivo de produção de bebida.

[0038] A Figura 3 mostra uma vista ampliada da Figura 2.

[0039] A Figura 4 mostra a primeira modalidade em um estado, no qual uma cápsula atingiu a sua posição de fechamento entre um elemento de sino e o prendedor de cápsula.

[0040] A Figura 5 mostra uma vista em perspectiva de um prendedor de cápsula, de um elemento de sino e de uma cápsula, de acordo com a primeira modalidade em uma posição na qual a cápsula ainda não atingiu a sua posição de fechamento.

[0041] A Figura 6 mostra uma segunda modalidade da presente invenção.

[0042] A Figura 7 é uma vista ampliada de um detalhe da Figura 6.

[0043] A Figura 8 é uma vista em perspectiva da segunda modalidade.

[0044] A Figura 9 mostra a segunda modalidade em um estado no qual a cápsula atingiu a sua posição de fechamento.

[0045] A Figura 10 mostra uma terceira modalidade na qual o elemento de vedação da cápsula faz parte da parede lateral da cápsula.

[0046] A Figura 11 é uma vista detalhada da Figura 10.

[0047] A Figura 12 mostra o encaixe de vedação de acordo com a terceira modalidade.

[0048] A Figura 13 mostra uma quarta modalidade na qual o elemento de vedação faz parte do elemento de parede de topo da cápsula, e

[0049] A Figura 14 mostra a quarta modalidade no estado final.

[0050] Com referência à Figura 2, será explicada a seguir uma primeira modalidade detalhada da presente invenção.

[0051] Nota-se que, a seguir, será explicada a presente invenção com referência a um determinado desenho de uma cápsula, isto é, um desenho de acordo com o qual a cápsula compreende um corpo de base do tipo copo e um elemento de folha de fechamento. No entanto, deve- se entender que outros desenhos da cápsula são viáveis, como, por exemplo, as cápsulas que têm um cone invertido ou uma forma lenticular com duas paredes essencialmente combinadas e opostas (por exemplo, folhas) que são vedadas, por exemplo, na borda em forma de anel. De modo geral, uma cápsula de acordo com a presente invenção compreende pelo menos dois elementos de parede opostos que se conectam um ao outro nas bordas de modo a formar uma área de aro do tipo flange, encerrando, deste modo, um interior vedado.

[0052] Comparável à técnica anterior, a presente modalidade mostra também um prendedor de cápsula 13 dotado de elementos de relevo 12 quais são projetados para rasgar e perfurar um elemento de folha 5, fechando um corpo de base do tipo copo 4 da cápsula 1. Este rasgamento do elemento de folha pode, por exemplo, ocorrer assim que a pressão dentro da cápsula exceda um valor limite. A palavra "rasgamento" inclui ações tais como quebrar, cortar ou puncionar, assim como um rasgamento típico por meio do estiramento do material além de sua tensão de ruptura. Nota-se que os elementos de relevo podem ter qualquer forma saliente capaz de provocar o rasgamento (parcial) do elemento de folha. Apenas como um exemplo, pirâmides, agulhas, lâminas, ressaltos, cilindros, nervuras alongadas são citados.

[0053] Dentro da cápsula 1, ficam contidos os ingredientes 3, cujos ingredientes 3 são selecionados de tal modo que uma bebida possa ser produzida ao fazer com que um líquido entre na cápsula, na região da parede de topo 17 da cápsula 1, e, em seguida, interaja com tais ingredientes 3. Os ingredientes preferidos são, por exemplo, café moído, chá ou quaisquer outros ingredientes dos quais uma bebida ou outro comestível líquido ou viscoso (por exemplo, sopa) podem ser produzidos.

[0054] A Figura 2 mostra um estado no qual uma cápsula é colocada sobre um prendedor de cápsula 13, o elemento de folha 5 assentando-se sobre o lado do elemento de relevo 12 do prendedor de cápsula 13 e do corpo de base do tipo copo 4 da cápsula 1 que já se encontra parcialmente circundada pela parede circunferencial 25 de um elemento de encerro 9 do dispositivo de produção de bebida. O elemento de encerro mostrado tem a forma de um sino. Outras formas são viáveis, nas quais o desenho dos contornos internos (recesso) do elemento de encerro é de modo geral adaptado para combinar substancialmente com os contornos da cápsula 1.

[0055] Nota-se que o elemento de folha 5, conforme mostrado, não é exatamente plano devido a uma pressão excedente definida dentro da cápsula, cuja pressão excedente é gerada por meio da introdução, por exemplo, de um gás protetor ao se produzir a cápsula enchida.

[0056] A cápsula pode incluir ainda um dentre mais filtros internos. Um filtro de fundo pode ser colocado em contato com a superfície interna de folha 5 e/ou um filtro de topo pode ser colocado pelo menos parcialmente em contato com a superfície interna do corpo 4.

[0057] Em uma outra modalidade, a cápsula pode ter ainda um elemento de folha 5 plano ou até mesmo curvado para dentro na direção do interior da câmara e que se deforma a uma certa amplitude como uma resposta à pressão exercida dentro da câmara durante o processo de extração.

[0058] O elemento de encerro 9 (sino) compreende ainda uma saia de suporte anular 18, cuja função será explicada mais adiante, uma rosca externa 19 para a montagem do elemento de sino em um dispositivo de produção de bebida e uma abertura de entrada de água 20 a fim de alimentar um líquido, como, por exemplo, água quente sob pressão para um injetor de água 14 que seja montado de forma liberável (parafusado) ao elemento de sino 9.

[0059] Nota-se que a rosca 19 é apenas um exemplo para um meio de conexão, quer seja um meio de conexão liberável ou permanente.

[0060] Os demais componentes do dispositivo de produção de bebida, como, por exemplo, o mecanismo para deslocar o elemento de sino e também eventualmente o prendedor de cápsula, são conhecidos a partir da técnica anterior no campo das máquinas de expresso à base de cápsula.

[0061] O injetor de água compreende um elemento de perfuração (lâmina, pino, etc.) 24 projetado para produzir uma abertura na parede de topo 17 da cápsula 1 quando o prendedor de cápsula 13 e o elemento de sino 9 se movimentam juntos, por exemplo, por meio de um mecanismo manualmente operado ou automático. Um canal (não mostrado nos desenhos) atravessa o elemento de perfuração 14 de tal modo que a água possa ser alimentada para o interior da cápsula 1, uma vez que o elemento de perfuração 14 se projeta para o interior da cápsula 1.

[0062] A cápsula 1 compreende a dita parede de topo 17, uma parede lateral 7 e um aro do tipo flange 6 com uma porção de aperto 29, em que o elemento de folha 5 é vedado no dito aro do tipo flange 6 a fim de fechar hermeticamente o corpo de base do tipo copo 4 da cápsula 1. Mais uma vez, outros desenhos para a cápsula são possíveis, contanto que a cápsula possa ser vedada e contiver os ingredientes mencionados.

[0063] De acordo com a presente invenção, a superfície externa da cápsula 1 apresenta um elemento de vedação dedicado 8. O elemento de vedação 8 pode ser resiliente devido ao material usado e/ou devido à forma geométrica do elemento de vedação 8.

[0064] Além disso, o elemento de vedação 8 pode ser integral à cápsula 1 ou ser uma peça separada. No último caso, o elemento de vedação pode ser montado de forma liberável ao corpo de base 4 ou fixado ao mesmo, por exemplo, por meio de soldagem ou por meio de um adesivo.

[0065] No caso de o elemento de vedação 8 ser uma peça separada unida à cápsula 1, o mesmo pode ser montado na cápsula como uma peça integral. De maneira alternativa, o mesmo pode ser aplicado em uma forma fluida ou viscosa e, em seguida, pode se endurecer (por exemplo, se polimerizar), uma vez aplicado sobre a superfície externa da cápsula, que é o caso, por exemplo, ao se aplicar silicone.

[0066] Se um material resiliente for usado para o elemento de vedação 8, serão usados preferivelmente materiais elásticos à borracha. O termo "elástico à borracha" significa qualquer material adequado tendo uma elasticidade de borracha, incluindo, porém não se limitando aos elastômeros, aos silicones, aos plásticos, ao látex, ao balata ou a outros.

[0067] Os materiais particularmente adequados para o elemento de vedação 8 são o EPDM (Monômero de Etileno Propileno Dieno), NBR (Elastômero de Nitrila Acrílica), TPE (elastômero termoplástico) ou borracha de silicone. Estes materiais possuem boas propriedades compressivas, e boa flexão, e podem resistir a altas temperaturas sem rachar.

[0068] No caso de o material do elemento de vedação ser igual ao usado para a cápsula (por exemplo, um metal tal como o alumínio, ou plástico), de preferência, a natureza resiliente do elemento de vedação é obtida pelo formato geométrico do elemento de vedação.

[0069] Na modalidade de acordo com a Figura 2, o elemento de vedação 8 é deformável de maneira resiliente devido à forma do tipo bordo. Esta forma prolonga a porção de aperto 29 do aro do tipo flange, mas isto não pressupõe que a mesma fique apertada de modo a poder se deformar livremente sob pressão. Este elemento é feito do mesmo material que a cápsula, preferivelmente plástico. O mesmo pode ser uma peça integral do corpo de base 4 da cápsula 1.

[0070] A porção de aperto 29 do aro do tipo flange é configurada de modo a formar uma superfície anular que é apertada pelo menos parcialmente pelas superfícies combinadas do dispositivo de produção de bebida. Como um resultado, o elemento de vedação 8 é liberado das forças ou tensões que podem ser aplicadas em conseqüência do rasgamento do elemento de folha 5 sobre os elementos de relevo 12.

[0071] O bordo livre flexível 8 se estende a partir da borda externa do aro do tipo flange 6 e é inclinado para fora. Na modalidade mostrada, o bordo flexível é a borda das paredes laterais do corpo de base da cápsula, cuja borda é dobrada por um ângulo A (relativo à porção de aperto plana do aro do tipo flange ou ao plano de vedação P) de mais do que aproximadamente 90 graus, de preferência compreendido entre 95 e 175 graus.

[0072] Nota-se que tal elemento de vedação deformável 8 pode ser colocado em qualquer posição sobre a cápsula 1, contanto que a posição seja adaptada para um encaixe de vedação externo do elemento de vedação 8 e do elemento de encerro 9 entre o injetor de água 14 e as perfurações do elemento de folha 5. O elemento de vedação 8 pode também ser provido sobre a região da parede de topo 17 da cápsula 1 que circunda o injetor de água 14 quando o injetor de água 14 se encontra em uma posição que se projeta para o interior da cápsula 1. O elemento de vedação 8 pode também ser disposto de modo a cobrir porções diferentes (de fundo, de parede lateral, de aro do tipo flange) da cápsula.

[0073] Como se pode observar em detalhe na Figura 3, o elemento de sino 9 de acordo com a presente modalidade não compreende nenhum elemento de vedação resiliente dedicado. No entanto, o elemento de sino opcionalmente pode compreender ainda um elemento de vedação resiliente.

[0074] Uma superfície de vedação inclinada 15 do elemento de sino 9 é projetada de modo a cooperar com o elemento de vedação deformável de maneira resiliente 8 da cápsula 1. A superfície de vedação 15 é inclinada na direção do bordo flexível livre que constitui o elemento de vedação. Em particular, a superfície de vedação 15 forma preferivelmente um ângulo B com relação à vedação ou ao plano de fechamento P, quando medida na direção interna da cápsula, de 90 graus ou menos. De preferência, o ângulo B é de 85 a 50 graus.

[0075] Dependendo da forma e do material do elemento de vedação 8 da cápsula 1, a superfície cooperante do elemento de sino 9 pode ter qualquer forma, posição ou orientação que sejam adaptadas para um encaixe de vedação com o elemento de vedação 8 da cápsula 1.

[0076] Após o fechamento do dispositivo sobre a cápsula, conforme mostrado na Figura 4, o elemento de sino 9 e o prendedor de cápsula 13 prendem juntos a cápsula ao longo da porção de aperto 29 do aro do tipo flange. Para isto, o elemento de sino 9 pode incluir uma ou mais porções de elevação anulares que firmemente comprimem ou apertam a porção de aperto 29 da cápsula para uma superfície de porção de alojamento 31 do prendedor de cápsula. A porção de aperto pode ainda formar um recorte que é complementar a um entalhe da superfície 31. Sendo assim, uma câmara anular 32 é formada como o resultado do conjunto no fechamento do elemento de sino 9 e do prendedor de cápsula 13 que encerra o elemento de vedação 8. Como um resultado, a cápsula fica firmemente presa no lugar e as forças de tração são liberadas no bordo livre que pode se deformar livremente na câmara na direção da superfície inclinada 15, por meio de que pode-se obter uma perfeita vedação à prova de água.

[0077] A Figura 4 mostra o estado no qual o elemento de sino 9 e o prendedor de cápsula 13 são colocados em um encaixe de pressão de fechamento e, devido à entrada da água no interior da cápsula e à construção de uma pressão ali, os elementos de relevo piramidais 12 do prendedor de cápsula 13 já produzem aberturas no elemento de folha 5 da cápsula 1. Após a inserção da cápsula, o elemento de lâmina 24 do injetor de água 14 cria uma perfuração 16 na parede de topo 17 da cápsula 1. Quando uma pressão de fluido suficiente é construída dentro da cápsula, a bebida produzida a partir dos ingredientes contidos na cápsula pode ser drenada nos pequenos interstícios entre os elementos de relevo 12 e o elemento de folha circundante 5.

[0078] No estado mostrado na Figura 4, o elemento de vedação deformável resiliente 8 da cápsula 1, isto é, o bordo flexível, é polarizado contra a superfície de vedação inclinada correspondente 15 do elemento de encerro 9. A saia de suporte anular 18 cobre agora a extremidade do aro do tipo flange 6 da cápsula 1, enquanto a porção de aperto 29 é presa entre as superfícies 30, 31 do dispositivo de modo a garantir que o elemento de vedação 8 e a cápsula como tal permanecem em posição quando a superfície de vedação 15 do elemento de sino exerce uma determinada força de pressão sobre o elemento de vedação 8.

[0079] Com efeito, o elemento de vedação do tipo bordo 8 representa um exemplo de uma construção para a provisão de um encaixe de vedação auto-reforçado. A água que vem do injetor de água é pressurizada dentro do interstício entre o exterior da cápsula e o elemento de encerro e eventualmente chega ao elemento de vedação em forma de bordo. O elemento de vedação em forma de bordo bloqueia o fluxo de água conforme o mesmo se polariza contra a superfície de vedação do elemento anular. Este efeito de bloqueio leva à uma elevação de pressão no lado a montante do elemento de vedação, o qual, por sua vez, leva ao elemento de vedação que é prensado mais fortemente ainda contra a superfície de vedação e, deste modo, para um encaixe de vedação que é mais forte quanto mais alta a pressão no encaixe de vedação.

[0080] Na modalidade da Figura 5, as ranhuras 22 são providas na circunferência do prendedor de cápsula 13, cujas ranhuras 22 atuam de modo a evacuar a água que pode se assentar ou se acumular sobre a superfície superior do prendedor de cápsula 13 ou vazar para fora da capacidade antes de a capacidade ser removida.

[0081] A Figura 6 mostra uma modalidade essencialmente correspondente a uma variante da primeira modalidade da Figura 2. O elemento de vedação 8 de acordo com esta modalidade é compressível. O mesmo cobre tanto uma porção da parede lateral 7 como a área entre a extremidade externa do aro do tipo flange 6 da cápsula 1 e a dita parede lateral 7. (O elemento de vedação pode ainda cobrir apenas uma porção da parede lateral 7 do corpo de base 4 da cápsula 1). O elemento de vedação 8 de acordo com a presente modalidade possui uma seção transversal assimétrica, isto é, em forma de L. O elemento de vedação pode ser feito de um material que é mais resiliente que o material do corpo de base. Em particular, o elemento de vedação pode ter uma dureza menor que a dureza do material do corpo de base 4 da cápsula.

[0082] O elemento de vedação é de preferência um material do tipo borracha. Os materiais particularmente adequados são: o EPDM (Monômero de Etileno Propileno Dieno), o NBR (Elastômero de Nitrila Acrílica), o TPE (elastômero termoplástico) ou a borracha de silicone. Estes materiais possuem boas propriedades compressivas, e boa flexão, e podem resistir a altas temperaturas sem rachar.

[0083] De maneira alternativa, o elemento de vedação 8 pode ter outros formatos, como, por exemplo, um filme aplicado à cápsula, um anel em O, etc.

[0084] Quando a cápsula 1 se encontra em uma posição conforme mostrada na Figura 4, e, em seguida, depois de ter acabado o processo de produção de bebida, o prendedor 13 é aberto, existe o risco de a cápsula 1, ao invés de cair, permanecer aspirada no elemento de sino 9 devido a um "efeito a vácuo". Conforme mostrado na Figura 8, a presente invenção propõe prover um mecanismo que garanta que o de encaixe de vedação entre a cápsula 1 e o elemento de sino 9 esteja presente contanto que o elemento de sino 9 fique encaixado contra o prendedor de cápsula 13, mas automaticamente liberado de tal modo que o ar possa entrar no espaço entre a parede de topo 17 e as paredes laterais 7 da cápsula 1 e a parede interna do elemento de sino 9, respectivamente.

[0085] Como se pode notar a partir da Figura 8, especialmente no caso de o elemento de vedação 8 cobrir uma porção das paredes laterais 7 da cápsula 1, a superfície frontal anular do elemento de sino 9 pode ser provida com ranhuras 21, as quais atuam como uma passagem de entrada de ar para a alimentação de ar. As ranhuras permitem a entrada de ar quando a força de polarização entre o elemento de sino 9 e o prendedor de cápsula 13 é liberada. O ar, desta maneira, flui para este espaço e ficará mais fácil para o usuário retirar a cápsula 1. Eventualmente, a cápsula 1 poderá automaticamente cair do elemento de sino 9.

[0086] A Figura 9 mostra o estado da segunda modalidade na qual a superfície frontal 23 do elemento de sino 9 fica em um encaixe de vedação com o elemento de vedação 8 da cápsula 1.

[0087] As Figuras 10 a 12 mostram uma terceira modalidade da presente invenção na qual a natureza resiliente do elemento de vedação é devida ao formato oco geométrico da própria cápsula. Na modalidade ilustrada, o elemento de vedação tem a forma de um degrau 26, isto é, um repentino aumento do diâmetro da parede lateral 7 da cápsula 1. Sendo assim, o elemento de vedação forma uma estrutura oca compressível e declinável suficiente para se deformar sob as forças de fechamento aplicadas pelo elemento em forma de sino sobre o prendedor de cápsula 13. Nota-se que o formato geométrico não se limita ao degrau mostrado, e outras formas são viáveis, contanto que as mesmas obtenham uma natureza resiliente ou pelo menos deformável do elemento de vedação.

[0088] O elemento de vedação do tipo degrau 26 de acordo com a presente modalidade é tão-somente um exemplo para o elemento de vedação oco (em contraste, por exemplo, ao elemento de vedação "cheio" 8, de acordo com a segunda modalidade, Figuras 6 a 9). Quando a resiliência do elemento de vedação é obtida por meio do formato oco geométrico, geralmente ocorre uma deflexão do elemento de vedação (aqui, uma deformação para dentro e descendente do degrau). Por outro lado, quando a natureza resiliente é devida ao material usado, e um elemento de vedação "cheio" é usado, geralmente uma compressão e/ou deslocamento do material ocorre. De preferência, o material para a cápsula será escolhido entre os materiais poliméricos tendo propriedades deformáveis e resilientes.

[0089] A superfície de vedação 15 de acordo com a presente modalidade é inclinada. Deste modo, a pressão de vedação tem um primeiro componente que é direcionado em um sentido radial interno e um outro componente que é direcionado em um sentido axial (descendente na Figura 12).

[0090] Como se pode notar especialmente a partir da Figura 12, o elemento de folha 5 pode ser enrolado (vide referência 27) sobre o aro da cápsula.

[0091] A Figura 13 e a Figura 14 mostram uma quarta modalidade na qual o elemento de vedação é um anel em O 11. O anel em O é disposto geometricamente e, de preferência, fixado, sobre a parede de topo 17 da cápsula 1. Este é apenas um exemplo de provisão de um elemento de vedação no exterior da cápsula 1 no lado que faceia o injetor de água e que será perfurado a fim de criar as entradas de água para a cápsula 1.

[0092] O anel em O 11 é posicionado de modo a circundar perifericamente a área na qual o injetor de água 14 perfura a parede de topo 17 da cápsula 1. O elemento de vedação 11 é, deste modo, comprimido pelo botão 28 do elemento de encerro 9 (vide Figura 14) e preso no lugar pela extremidade superior da parede lateral circunferencial 25 do elemento de encerro 9.

[0093] Nota-se que o fundo 28 pode ser substancialmente plano ou inclinado de modo a garantir uma interface suficientemente à prova de água com o elemento de vedação 11 quando a cápsula se encontra totalmente encaixada no elemento de encerro 9 no fechamento do dispositivo.

[0094] Como uma alternativa ao anel em O 11, um elemento de vedação do tipo bordo deformável (por exemplo, comparável ao bordo 8 de acordo com a primeira modalidade, vide Figura 2) pode ser colocado projetando-se a partir da parede de topo 17 da cápsula 1, isto é, da parede que faceia o injetor de água 14.

[0095] De qualquer modo, o fundo 28 exercerá uma força de compressão axial sobre o elemento de vedação 11.

[0096] No caso, por exemplo, de um anel em O ser colocado sobre a parede lateral 7 da cápsula 1, o componente radial da força de compressão prevalecerá.

[0097] Em uma alternativa, o elemento de folha 5 pode ser substituído por uma parede que pode ser perfurada contra pelo menos um elemento de relevo antes de a água ser injetada na cápsula, por exemplo, como o resultado do fechamento da máquina sobre a cápsula.

Claims

1. Cápsula para conter ingredientes de bebida, a cápsula (1) sendo projetada para inserção em um dispositivo de produção de bebida no qual um líquido sob pressão entra na cápsula (1) a fim de interagir com os ingredientes (3) na cápsula (1) e drenar uma bebida a partir da cápsula (1), a cápsula tem um elemento de vedação (8, 11, 26) sobre a superfície externa da cápsula (1), sendo que o elemento de vedação (8) é configurado para ser compressível no encaixe de vedação com pelo menos uma superfície de pressão combinada do dispositivo de produção de bebida e em que o elemento de vedação (8) é resiliente, sendo que a cápsula (1) compreende um corpo de base do tipo copo (4), um elemento de tampa (5) e um aro do tipo flange (6), em que o elemento de vedação (8) é feito de um material diferente do material do restante da cápsula (1) e é feito de um material tendo uma dureza menor que o material do restante da cápsula (4, 5), a cápsula sendo caracterizada pelo fato de que o elemento de vedação (8) é provido pelo menos na área da transição (10) do aro do tipo flange (6) e de um dos elementos da parede, o elemento de vedação (8, 11) é uma peça diferente dos elementos de parede (4, 5) da cápsula e é feito de um material elástico de borracha.

2. Cápsula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento de vedação (8, 26) é disposto de modo a exercer uma força de polarização contra a superfície de pressão combinada do dispositivo de produção de bebida.

3. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que o elemento de vedação (8, 11, 26) é compressível e resiliente devido ao material constituinte.

4. Cápsula, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o elemento de vedação (8, 11, 26) é projetado para se comprimir a partir de uma primeira espessura não comprimida para uma segunda espessura comprimida.

5. Cápsula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o restante da cápsula (4, 5) é feito de um material elástico de não borracha e/ou de metal, como, por exemplo, alumínio.

6. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que é compreendida de um primeiro e um segundo elementos de parede (4, 5) conectados entre si de uma forma hermética ao gás em uma área de aro do tipo flange (6) a fim de criar um interior vedado para os ingredientes.

7. Cápsula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento de vedação (8) está presente tanto no aro do tipo flange (6) como em uma porção de parede lateral (7) do corpo de base (4).

8. Cápsula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento de vedação (8, 11) tem a forma de um anel em O (11).

9. Cápsula, de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que o elemento de vedação (8, 11) tem uma seção transversal em forma de L.

10. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 ou 9, caracterizada pelo fato de que o elemento de vedação (8, 11) é fixado a um dos elementos de parede (4, 5) usando um adesivo ou por meio de soldagem ou por meio de compressão ou frisagem ou por uma combinação dos mesmos.

11. Sistema de produção de bebida, caracterizado por compreender uma cápsula (1), como definida em qualquer uma das reivindicações precedentes, e um dispositivo de produção de bebida, o dispositivo de produção de bebida tendo um elemento de encerro (9) adaptado para ficar seletivamente em um encaixe de vedação com o elemento de vedação (8, 11, 26) da cápsula (1).

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que são providas ranhuras (21) na circunferência do elemento de encerro (9), sendo que as ranhuras (21) atuam como passagens de entrada de ar para a alimentação de ar através destas ranhuras (21) e através do encaixe de vedação liberado entre a cápsula (1) e o elemento de encerro (9).

13. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o elemento de encerro (9) compreende um meio de vedação adicional adaptado para ajudar no encaixe de vedação entre o elemento de encerro (9) e a cápsula (1).

14. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que a pressão de vedação que atua no encaixe de vedação tem um componente radial e/ou axial com relação ao eixo geométrico central da cápsula (1).

15. Método para produzir uma bebida, caracterizado por compreender as seguintes etapas: - prover uma cápsula contendo ingredientes e compreendendo um primeiro elemento de parede (4) e um segundo elemento de parede (5) vedados entre si por meio de um aro do tipo flange (6), sendo que a cápsula (1) é provida de um corpo de base do tipo copo (4), um elemento de tampa (5) e um elemento de vedação (8) que é feito de um material diferente do material do restante da cápsula (1) e é feito de um material tendo uma dureza menor que o material do restante da cápsula (4, 5), em que o elemento de vedação (8) é provido pelo menos na área da transição (10) do aro do tipo flange (6) e de um dos elementos da parede, o elemento de vedação (8, 11) sendo uma peça diferente dos elementos de parede (4, 5) da cápsula e sendo feito de um material elástico de borracha, - posicionar a cápsula (1) em um dispositivo de produção de bebida e produzir pelo menos uma abertura tanto no primeiro como no segundo elementos de parede (4, 5), quando a cápsula estiver posicionada no dispositivo de produção de bebida; - deixar um líquido entrar na cápsula (1) na pelo menos uma abertura do primeiro elemento de parede (4) e deixar o líquido sair da cápsula (1) através de pelo menos uma abertura no segundo elemento de parede (5); em que a abertura no primeiro elemento de parede (4) é separada da abertura do segundo elemento de parede (5) por meio de um encaixe de vedação hermético à pressão de um elemento do dispositivo de produção de bebida e do elemento de vedação (8, 11, 26) na superfície externa da cápsula (1) pelo menos em uma área de transição do aro do tipo flange (6) e de um dos elementos de parede, tal que o líquido só possa correr através da cápsula (1), mas não no exterior da cápsula (1), sendo que o encaixe de vedação hermético à pressão é causado por um elemento de vedação resiliente (8) e é eficaz para permitir que se forme uma pressão sufificente dentro da cápsula, rasgando o elemento de parede (5) por meio dos elementos de relevo (12) do dispositivo de produção de bebida.