BRPI0710200A2

BRPI0710200A2 - capsula com material vedante externo, pressurizada por um fluido.

Info

Publication number: BRPI0710200A2
Application number: BRPI0710200-3A
Authority: BR
Inventors: Alfred Yoakim; Gilles Gavillet; Jean-Paul Denisart; Alexandre Kollep
Original assignee: Nestec Sa
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2011-05-24
Also published as: CY1108325T1; IL193667A0; US20090017177A1; IL193667A; CN101410041A; CA2647480C; DE602006001573D1; US8304006B2; PT1839543E; AU2007233844B2; WO2007113100A3; HRP20080317T3; JP2009531099A; EP1839543B1; CN101410041B; RU2008143229A; ES2309852T3; HRP20080451A2; JP5161866B2; CA2647480A1

Abstract

CáPSULA COM MATERIAL VEDANTE EXTERNO, PRESSURIZADA POR UM FLUIDO. A presente invenção refere-se a um método para produzir uma bebida a partir de uma cápsula que contém ingrediente. O método compreende as seguintes etapas: inserir uma cápsula vedada em um espaço de encerramento de cápsula de um dispositivo de produção de bebida; encerrar a cápsula por meio de um deslocamento relativo de no mínimo dois elementos de encerramento que definem o espaço de encerramento da cápsula; abrir uma face de entrada da cápsula e injetar um fluido sob pressão para o interior da cápsula para abrir uma face de saída da cápsula, a abertura sendo auxiliada pela pressão de fluido dentro da cápsula, no qual a cápsula é dotada em sua superfície externa de material de vedação que é exposto àpressão de fluido no espaço de encerramento da cápsula, e depois de encerrar a cápsula, ter a pressão de fluido que reina no espaço de encerramento da cápsula atuando no mínimo parcialmente sobre o material de vdação, de tal modo que por sua vez o material de vedação é prensado contra um dos elementos de encerramento, constituindo assim uma resistência a escoamento, a resistência a escoamento sendo suficiente para garantir uma elevação de pressão dentro da cápsula, suficiente para a abertura auxiliada por pressão da face de saída da cápsula.

Description

Relatório Descritivo Da Patente De Invenção para "CÁPSULACOM MATERIAL VEDANTE EXTERNO, PRESSURIZADA POR UM FLUI-DO".

A presente invenção refere-se, genericamente, a cápsulas paraconter ingredientes bebida, para um sistema de produção de bebida quecompreende tais cápsulas, bem como a métodos para produzir bebidas combase em ingredientes contidos em tais cápsulas.

Observar que o termo "bebida" tem significado que também a-brange comestíveis líquidos na estrutura da presente especificação e nasreivindicações anexas.

O fundamento da presente invenção é o campo de cápsulas quecontém ingredientes de bebida ou outro comestível (por exemplo, sopa). Pormeio de uma interação destes ingredientes com um líquido, uma bebida ououtros comestíveis tais como, por exemplo, sopas, podem ser produzidos. Ainteração pode ser, por exemplo, um dentre processos de extração, fermen-tação, dissolução, mistura, etc. Tal cápsula é, por exemplo, adaptada paraconter café moído para produzir uma bebida de café, tendo água quente sobpressão penetrando na cápsula e drenando uma bebida de café a partir dacápsula.

Sistemas e métodos para obter comestíveis líquidos a partir decápsulas são conhecidos, por exemplo, da EP-A-512470 (contrapartida daU.S. 5.402.707), cujo ensinamento será explicado no que segue.

A cápsula 101, como mostrado na figura 1, tem uma taça con-formada de maneira tronco-cônica 102 que pode ser enchida, por exemplo,com café torrado e morrido 103, e que é fechada por uma cobertura de facede rasgamento como folha 104 soldada e/ou franzida a uma borda comoflange que se estende lateralmente a partir da parede lateral da taça 102.Um suporte de cápsula 111 compreende uma grade de escoamento 112com membros elementares superficiais em relevo 113.

O suporte de cápsula 111 é acomodado em seu apoio 115 quetem uma parede lateral 124 e um fundo 127 para a passagem de bebida decafé extraída.Como pode ser visto da figura 1, o sistema de extração aindacompreende um injetor de água 107 que tem um canal de entrada de água120 e um elemento anelar 108 com um recesso interno do qual a forma cor-responde substancialmente à forma externa da cápsula. Em sua parte exter-na, o elemento anelar 108 compreende uma mola 122 que sustenta um anel123 para liberar a cápsula na completação da extração.

Em operação, uma cápsula 101 é colocada no suporte de cáp-sula 111. O injetor de água 107 perfura a face superior da taça 102. A facede rasgamento inferior 104 da cápsula repousa sobre os elementos arranja-dos radialmente 113 do suporte da cápsula 111.

A água é injetada através do canal 120 do injetor de água 107 ese choca sobre o leito 103 de café. A pressão na cápsula 101 aumenta e aface de rasgamento 104 segue de maneira crescente a forma dos elementosde relevo da abertura radial 113. Tais elementos de relevo da abertura radialpoderiam ser substituídos por relevos conformados em pirâmide ou outrasformas de relevo. Quando o material que constitui a face de rasgamento al-cança sua tensão de ruptura, a face de rasgamento rasga ao longo dos ele-mentos de relevo. O café extraído escoa através dos orifícios da grade deescoamento 112 e é recuperado em um recipiente (não mostrado) abaixo dofuro 127.

Os princípios deste processo de extração, desde que eles pos-sam ser mantidos em conexão com a presente invenção, podem ser resumi-dos como a seguir:

- Uma cápsula inicialmente vedada é inserida em um espaço deencerramento de cápsula da máquina;

- O espaço de encerramento de cápsula é fechado, transferindoelementos de fechamento de um estado aberto para um estado de fecha-mento de cápsula.

- Em uma primeira parede da cápsula no mínimo uma aberturaé gerada e líquido sob pressão é injetado para o interior da cápsula.

- A pressão dentro da cápsula auxilia na abertura de uma facede saída da cápsula.- A água que penetra na cápsula através da abertura na primei-ra parede está interagindo com os ingredientes contidos na cápsula enquan-to atravessa o interior da cápsula e é então feito deixar a cápsula através daface aberta de saída.

Os ingredientes na cápsula constituem preferivelmente o "es-trangulamento" do trajeto de escoamento da água e provocarão, portanto,uma queda de pressão entre os lados de montante e de jusante do escoa-mento de líquido através da cápsula, cuja queda de pressão pode mesmoaumentar durante a interação entre o líquido e os ingredientes, por exemplo,devido a um inchamento dos ingredientes. De maneira correspondente, deveser assegurado que somente escoamento de água está realmente tendolugar através do interior da cápsula (seta A1) e que nenhuma água pode es-coar a partir do injetor de água para o interior do interstício entre o elementode encerramento anelar 108 e o exterior da cápsula 101 e então para o furode drenagem 127 do dispositivo. A seta A2 ilustra este trajeto de escoamen-to não desejado de água.

Em outras palavras, qualquer escoamento de água exterior àcápsula 101 deve encontrar um obstáculo substancial a escoamento, produ-zido por um engatamento de vedação que é posicionado no interstício entreo elemento anelar 108 e a cápsula 101 e no trajeto de escoamento entre oinjetor de água e a saída de bebida.

No caso em que o engatamento de vedação não está traba-lhando de todo e água está escoando para fora da cápsula sem encontraruma resistência suficiente a escoamento, a pressão necessária para provo-car o rasgamento da face de saída não será acumulada dentro da cápsulaou, alternativamente, a pressão baixa irá resultar em um rasgamento incom-pleto da face de saída e, portanto, uma extração pobre da substância. Em talcenário, a água será drenada do dispositivo de produção de bebida sem terinteragido ou interagido de maneira completa com os ingredientes contidosna cápsula sob condições de pressão suficientes.

Um melhoramento poderia ser imaginado, de acordo com o qualo engatamento de vedação é auxiliado revestindo a parede interna do ele-mento anelar com um material borracha elástica. De acordo com dita abor-dagem o engatamento de vedação é assegurado, por estruturas fixadas a oupresas com o dispositivo de produção de bebida. Isto tem desvantagens emque depois da utilização de um número substancial de cápsulas um desgas-te do dispositivo de vedação fixo pode ter lugar, de tal modo que a qualidadeda bebida produzida é deteriorada de maneira crescente pela água que pas-sa pela vedação não é mais adequadamente eficiente.

A presente invenção busca de maneira correspondente um me-lhoramento do arranjo de vedação posicionado entre a entrada de líquido e olado de drenagem de bebida de tal sistema de produção de bebida.

A presente invenção, em um aspecto, propõe adicionar materialde vedação à superfície externa da cápsula. A vantagem é que qualquer ma-terial de vedação é assim utilizado apenas uma vez, isto é, somente com acápsula associada, de tal modo que um funcionamento adequado da veda-ção pode ser assegurado, e nenhum problema higiênico pode ocorrer noelemento de vedação. Quando o material de vedação é utilizado somenteuma vez, características imperfeitas do material de vedação (inelasticidade,etc.,)podem ser aceitas.

O objetivo é alcançado por meio dos aspectos das reivindica-ções independentes. As reivindicações dependentes desenvolvem ainda aidéia central da presente invenção.

Um primeiro aspecto da invenção é relativo a um método paraproduzir uma bebida a partir de uma cápsula que contém ingrediente. O mé-todo compreendendo as seguintes etapas:

- encerrar uma cápsula vedada em um espaço de encerramentode cápsula de um dispositivo de produção de bebida por meio de um deslo-camento relativo de no mínimo dois elementos de fechamento que definem oespaço de encerramento da cápsula,

- depois da inserção da cápsula no espaço de encerramento decápsulas abrir uma face de entrada da cápsula e injetar um fluido sob pres-são para o interior da cápsula, para abrir uma face de saída da cápsula. Aabertura da face de saída pode ser auxiliada pela pressão de fluido dentroda cápsula. A cápsula é dotada em sua superfície externa de material ve-dante que é exposto à pressão de fluido do espaço de encerramento dacápsula.

- depois de encerrar a cápsula, ter a pressão de fluido reinandono espaço de encerramento da cápsula no mínimo parcialmente atuandosobre o material vedante, de tal modo que por sua vez o material vedante éprensado contra um dos elementos de fechamento, constituindo assim umaresistência a escoamento. A resistência a escoamento deveria ser suficientepara provocar uma acumulação de pressão dentro da cápsula, suficientepara a abertura auxiliada por pressão da face de saída da cápsula.

A pressão de fluido pode atuar sobre o material vedante de talmodo que o material vedante é prensado ao mesmo tempo contra o elemen-to de encerramento e a superfície externa da cápsula.

A pressão de fluido pode pressionar o material vedante em umadireção no sentido de uma região na superfície externa da cápsula, na qual oespaço entre um dos elementos de fechamento para a superfície externa dacápsula medida sem o material vedante é zero, ou menor do que o espaçona localização inicial do material vedante não pressurizado.

A face de saída da cápsula pode abrir a uma pressão de maisdo que 4 bar, preferível mente mais do que 6 bar, ainda mais preferivelmentemais do que 8 bar.

Os dois elementos de fechamento podem no mínimo parcial-mente pinçar uma porção do material vedante e uma borda como flange dacápsula.

O deslocamento dos elementos de encerramento pode seguiruma trajetória essencialmente de translação em sua fase de aproximaçãofinal.

No mínimo uma porção do material vedante pode ser parcial-mente comprimida pelos elementos de fechamento ao encerrar o espaço deencerramento de cápsula.

O material vedante pode ser comprimido pela pressão do fluido.

Em um modo possível, o material vedante pode ser inelástico.O material vedante inelástico pode ser selecionado dentre ogrupo que compreende materiais plásticos, metal, fibras, papel, pó, algodão,pasta viscosa e material em espuma ou sinterizado, e combinações deles.

O material vedante pode ser deformado plasticamente.

Em uma outra forma, o material vedante pode ser resiliente, nomínimo em parte.

A parte de material vedante resiliente pode ser selecionada den-tre o grupo que consiste de materiais plásticos ou elastômeros, e combina-ções deles.

O material vedante pode ser constituído de ambos, material e-lástico e material resiliente, tal como em camadas, matriz de enchimento, oumistura ou outras formas. Por exemplo, o material elástico pode constituiruma matriz resiliente e o material inelástico pode ser um enchimento do ma-terial vedante.

O material vedante pode ser preso à face externa da cápsulapor colagem, soldagem, ajuste de pressão e/ou franzimento.

Em um outro modo, o material vedante é uma parte integranteda face externa da cápsula.

O material vedante pode ter uma espessura de 0,3 mm até 2,5mm, preferível mente 0,5 mm até 2 mm.

A superfície de engatamento do elemento de encerramento po-de ser dotada de corrugações que são no mínimo substancialmente fecha-das pelo material de vedação pressurizado.

Um outro aspecto da presente invenção é relativo a um sistemade produção de bebida. O sistema compreende:

- um espaço de encerramento de cápsula que pode ser encerrarde maneira seletiva uma cápsula por meio de um deslocamento relativo deno mínimo dois elementos de fechamento,

- uma cápsula que contém ingrediente para bebida, que com-preende uma face de saída, e

- um elemento de injeção de fluido para injetar um fluido sobpressão para o interior da cápsula, a pressão de injeção de fluido auxiliandona abertura da face de saída.

A cápsula é dotada de material de vedação em sua superfícieexterna. O material de vedação é geometricamente arranjado para ser ex-posto à pressão de fluido no espaço de encerramento da cápsula. Os ele-mentos de encerramento da cápsula e a cápsula são geometricamente ar-ranjados de tal modo que no mínimo um de ditos elementos de encerramen-to é engatado pelo elemento de vedação da cápsula sob o efeito de pressãode fluido que está presente entre a superfície externa da cápsula atuandosobre o elemento de vedação. O material vedante é prensado contra o ele-mento de encerramento que opera em conjunto para formar uma resistênciaa escoamento que é efetiva para possibilitar pressão dentro da cápsula sufi-ciente para auxiliar na abertura da face de saída.

Outras vantagens, aspectos e objetivos da presente invenção setornarão evidentes à pessoa versada na técnica ao ler a descrição detalhadaa seguir de modalidades da presente invenção tomada em conjunto com asfiguras dos desenhos anexos.

A figura 1 mostra uma cápsula de extração conhecida da EP-A-512470,

A figura 2 mostra um sistema no qual uma cápsula é colocadano suporte de cápsula, porém não alcançou ainda sua posição de fechamen-to no dispositivo de produção de bebida,

A figura 3 mostra uma ampliação na vista da figura 2,A figura 4 mostra o sistema da figura 2 em um estado no qualuma cápsula alcançou sua posição de fechamento entre um elemento sino eo suporte da cápsula,

A figura 5 mostra uma vista em perspectiva de um suporte decápsula, um elemento sino e uma cápsula de acordo com a primeira modali-dade, em uma posição na qual a cápsula ainda não alcançou sua posição defechamento,

A figura 6 mostra uma segunda modalidade da presente inven-ção,

A figura 7 é uma vista ampliada de um detalhe da figura 6,A figura 8 é uma vista em perspectiva da segunda modalidade,

A figura 9 mostra a segunda modalidade em um estado no quala cápsula alcançou sua posição de fechamento,

A figura 10 mostra uma terceira modalidade na qual o elementode vedação da cápsula é parte da parede lateral da cápsula,

A figura 11 é uma vista detalhada da figura 10,

A figura 12 mostra o engatamento de vedação de acordo com aterceira modalidade,

A figura 13 mostra uma quarta modalidade na qual o elementode vedação é parte do elemento parede superior da cápsula,

A figura 14 mostra a quarta modalidade no estado final,

A figura 15 mostra uma modalidade na qual o material de veda-ção é pressurizado pela pressão de fluido, e

A figura 16 mostra uma outra modalidade na qual o material ve-dante é pressurizado pela pressão de fluido no espaço de encerramento dacápsula.

Com referência à figura 2, agora uma primeira modalidade deta-lhada será explicada.

Observar que, no que segue, a invenção será explicada com re-ferência a um certo projeto de uma cápsula, isto é, um projeto de acordocom o qual a cápsula compreende um corpo base como taça e um elementofolha de fechamento. Contudo, deve ser entendido que outros projetos decápsulas são viáveis tais como, por exemplo, cápsulas que têm uma formalenticular com duas paredes essencialmente correspondentes e opostas (porexemplo, folhas) que são vedadas, por exemplo, na aresta conformada co-mo anel. Genericamente, uma cápsula de acordo com a presente invençãocompreende no mínimo dois elementos paredes opostas (faces) que sãoconectadas uma à outra em suas respectivas arestas para formar uma áreade borda como flange encerrando assim um interior vedado.

A modalidade mostra um suporte de cápsula 13 que tem ele-mentos de relevo 12 que são projetados para rasgar e perfurar um elementofolha 5 fechando um corpo base como taça 4 da cápsula 1. Este rasgamentodo elemento folha 5 pode, por exemplo, ocorrer tão logo a pressão dentro dacápsula excede um valor limiar. Observar que os elementos de relevo po-dem ter qualquer forma saliente e capaz de provocar um rasgamento (parci-al) do elemento folha. Apenas como um exemplo, pirâmides, agulhas, protu-berâncias, cilindros, nervuras alongadas, são citados.

Dentro da cápsula 1 ingredientes 3 são contidos, onde os ingre-dientes 3 são selecionados de tal modo que uma bebida pode ser produzidaquando tendo um líquido que penetra na cápsula na região da parede supe-rior 17 da cápsula 1 e então interage com tais ingredientes 3. Ingrediente 3preferidos são, por exemplo, café moído ao chá, ou quaisquer outros ingre-dientes a partir dos quais uma bebida ou um outro comestível líquido ou vis-coso, por exemplo, sopas, pode ser produzido.

A figura 2 mostra um estado no qual tal cápsula foi colocada emum suporte de cápsula 13, o elemento folha 5 repousando sobre o lado doelemento de relevo 12 do suporte de cápsula 13 e o corpo base como taça 4da cápsula 1 já estando parcialmente circundado pela parede circunferencial25 de um elemento de encerramento 9 do dispositivo de produção de bebi-da. O elemento de encerramento mostrado tem a forma de um sino. Outrasformas são viáveis, nas quais o projeto do perfil interior (recesso) do elemen-to de encerramento é genericamente adaptado para corresponder substan-cialmente aos perfis da cápsula 1.

O suporte de cápsula 13 (também representando um elementode encerramento) e o elemento de encerramento 9 assim podem fechar demaneira seletiva um espaço de encerramento de cápsula quando transferidode uma posição aberta para uma posição de encerramento de cápsula.

Observar que o elemento folha 5 como mostrado, não é neces-sariamente exatamente plano devido a uma sobre pressão definida dentroda cápsula, cuja sobrepressão é gerada por introduzir, por exemplo, um gásde proteção ao produzir a cápsula cheia.

O elemento de encerramento (sino) 9 ainda compreende umasaia suporte anelar 18 cuja função será explicada mais tarde, uma rosca ex-terna 19 para montar o elemento sino em um dispositivo de produção de be-bida, e uma abertura de entrada de água 20 para alimentar um líquido talcomo, por exemplo, água quente sob pressão, para um injetor de água 14que é montado de maneira liberável atarraxado ao elemento sino 9.

Observar que a rosca 19 é apenas um exemplo para dispositivode conexão, seja ele um dispositivo de conexão liberável ou permanente.

Os outros componentes do dispositivo de produção de bebida,tais como por exemplo mecanismo para deslocar o elemento sino e eventu-almente também o suporte de cápsula, são conhecidos da técnica preceden-te no campo de máquinas para "expresso" baseadas em cápsula.

O injetor de água 14 também pode compreender um elementode perfuração (lâmina, pino, etc.,) 24 projetado para produzir uma aberturana parede superior 17 da cápsula 1 quando o suporte de cápsula 13 e o e-lemento sino 9 são movidos juntos próximos, por exemplo, por um mecanis-mo operado manualmente ou automático. Um canal (não mostrado nos de-senhos) atravessa um elemento de perfuração 24 de tal modo que água po-de ser alimentada para o interior da cápsula uma vez que o elemento de per-furação 14 se salienta para o interior da cápsula 1.

A cápsula 1 compreende em dita parede superior 17 uma pare-de lateral 7 e uma borda como flange 6, onde o elemento folha 5 é vedado àdita borda como flange 6 para fechar hermeticamente o corpo base comotaça 4 da cápsula 1. Novamente outros projetos para a cápsula são possí-veis desde que a cápsula possa ser vedada e conter os ingredientes men-cionados.

De acordo com a presente invenção a superfície externa dacápsula 1 apresenta um elemento de vedação dedicado (material de veda-ção) 8. O elemento de vedação 8 pode ser resiliente devido ao material utili-zado e/ou devido à forma geométrica do elemento de vedação 8.

Além disto, o elemento de vedação 8 pode ser integrado com acápsula 1 ou uma peça separada. No último caso, o elemento de vedaçãopode ser montado ou de maneira liberável ao corpo base 4 ou fixado a ele,por exemplo, por soldagem ou por meio de um adesivo.

No caso de o elemento de vedação 8 ser uma peça separadapresa à cápsula 1, ele pode ser montado à cápsula como uma peça integra-da. Alternativamente, ele pode ser aplicado em forma fluida ou viscosa eentão pode curar, por exemplo, polimerizar, uma vez aplicado sobre a super-fície externa da cápsula, que é o caso, por exemplo, ao aplicar silicone.

Se um material resiliente é utilizado para o elemento de vedação8, preferível mente materiais borracha elástica são utilizados. O termo "bor-racha elástica" significa qualquer material adequado que tem elasticidade deborracha quando comprimido, e que inclui, porém não limitado a elastôme-ros, silicones, materiais plásticos, látex, balata ou outros.

No caso de o material do elemento de vedação ser o mesmoque aquele utilizado para a cápsula, por exemplo, um metal tal como alumí-nio ou material plástico e couro, preferível mente a natureza resiliente doelemento de vedação é procurada pela forma geométrica do elemento devedação.

Na modalidade de acordo com a figura 2, o elemento de veda-ção 8 é flexionável de maneira resiliente devido à forma conformada em bor-da. Ele é feito do mesmo material que a cápsula, preferível mente materialplástico. Ele pode ser uma peça integrada do corpo à base 4 da cápsula 1.

A borda livre flexível 8 se estende desde a aresta externa daborda como flange 6 e é inclinada para fora. Na modalidade mostrada, aborda flexível é a aresta das paredes laterais do corpo base da cápsula, cujaaresta é dobrada por um ângulo de mais do que cerca de 90 preferívelmente compreendido entre 95 e 175

Observar que tal elemento de vedação flexionável 8 pode sercolocado em qualquer posição sobre a cápsula 1 desde que a posição sejaadaptada para um engatamento de vedação exterior do elemento de veda-ção 8 e o elemento de encerramento 9 entre o injetor de água 14 e as perfu-rações no elemento folha 5. O elemento de vedação 8 pode também ser for-necido sobre a região da parede superior 17 da cápsula 1 que circunda oinjetor de água 14 quando o injetor de água 14 está em uma posição que sesalienta para o interior da cápsula 1. O elemento de vedação 8 também podeser arranjado para cobrir diferentes porções (fundo, parede lateral, bordacomo flange) da cápsula.

Como pode ser visto em detalhe na figura 3, o elemento sino 9de acordo com esta modalidade não compreende qualquer elemento de ve-dação resiliente dedicado. Contudo, o elemento sino opcionalmente tambémpode compreender dispositivo de vedação adicional.

Uma superfície de vedação inclinada de maneira divergente 15do elemento sino 9 é projetada para operar em conjunto com o elemento devedação flexionável de maneira resiliente 8 da cápsula 1. A inclinação dasuperfície de vedação é oposta à inclinação da borda flexível livre que cons-titulo elemento de vedação.

Dependendo da forma e material do elemento de vedação 8 dacápsula 1, a superfície de cooperação do elemento sino 9 pode ter qualquerforma, posição e orientação que seja adaptada para um engatamento devedação com o elemento de vedação 8 da cápsula 1.

A figura 4 mostra o estado no qual o elemento sino 9 e o suportede cápsula 13 são trazidos em engatamento de pressão de fechamento edevido à água que penetra no interior da cápsula e que acumula aí umapressão os elementos de relevo piramidais 12 do suporte de cápsula 13 jáproduziram aberturas no elemento folha 5 da cápsula 1. Quando da inserçãoda cápsula o elemento lamina 24 do injetor de água 14 cria uma perfuração16 na parede superior 17 da cápsula 1. Quando uma pressão suficiente defluido tenha acumulado dentro da cápsula, a bebida produzida a partir dosingredientes contidos na cápsula pode ser drenada em pequenos interstíciosentre os elementos de relevo 12 e o elemento folha circundante 5.

No estado mostrado na figura 4 o elemento de vedação flexio-nável de maneira resiliente 8 da cápsula 1, isto é, a borda flexível, é deslo-cado contra a superfície de vedação inclinada correspondente 15 do elemen-to de encerramento 9. A saia suporte anelar 18 cobre agora a extremidadeda borda como flange 6 da cápsula 1 para assegurar que o elemento de ve-dação 8 e a cápsula como tal permanecem em posição quando a superfíciede vedação 15 do elemento sino exerce uma certa força de pressão do ele-mento de vedação 8.Realmente o elemento de vedação conformado em borda 8 re-presenta um exemplo de uma construção para fornecer um engatamento devedação de auto-reforço. Água que vem do injetor de água será pressuriza-da dentro do interstício entre o exterior da cápsula e o elemento de encerra-mento irá eventualmente chegar no elemento de vedação conformado emborda. O elemento de vedação conformado em borda irá bloquear o escoa-mento de água quando ele é deslocado contra a superfície de vedação doelemento anelar. Este efeito de bloqueio irá conduzir a uma elevação dapressão no lado de montante do elemento de vedação que, por sua vez, iráconduzir ao elemento de vedação ser prensado ainda mais forte contra asuperfície de vedação, e assim a um engatamento de vedação que é tantomais forte quanto mais elevada a pressão no engatamento de vedação.

Na modalidade da figura 5 ranhuras 22 são fornecidas na cir-cunferência do suporte de cápsula 13, cujas ranhuras 22 atuam para evacu-ar a água que poderia depositar ou acumular na superfície superior do su-porte de cápsula 13 ou pingar para fora da cápsula antes que a cápsula te-nha sido removida.

A figura 6 mostra uma modalidade que corresponde essencial-mente a uma variante da primeira modalidade da figura 2. O elemento devedação 8 de acordo com esta modalidade é compressível. Ele cobre aomesmo tempo uma porção da parede lateral 7 e a área entre a extremidadeexterna da borda como flange 6 da cápsula 1 e dita parede lateral 7. O ele-mento de vedação pode também cobrir apenas uma porção da parede late-ral 7 do corpo base 4 da cápsula 1. O elemento de vedação 8 de acordo comesta modalidade tem uma seção transversal não simétrica, isto é conforma-da em L.

Alternativamente, o elemento de vedação 8 pode ter outras for-mas tais como, por exemplo, um filme aplicado à cápsula, um anel-O, etc.

Quando a cápsula 1 está em uma posição como mostrado na fi-gura 4 então, depois de ter acabado o processo de produção de bebida osuporte 13 é aberto, existe um risco que a cápsula 1 ao invés de cair, per-maneça aspirada para o elemento sino 9 devido a um efeito de vácuo. Comomostrado na figura 8, a invenção propõe fornecer um mecanismo que asse-gura que o engatamento do tipo de vedação entre a cápsula 1 e o elementosino 9 está apenas presente desde que o elemento sino 9 esteja engatadocontra o suporte de cápsula 13, porém automaticamente liberado de tal mo-do que ar possa penetrar em um espaço entre a parede superior 17 e asparedes laterais 7 da cápsula 1 e a parede interna do elemento sino 9, res-pectivamente.

Como pode ser visto da figura 8, especialmente no caso em queo elemento de vedação 8 cobre uma porção das paredes laterais 7 da cáp-sula 1, a superfície frontal anelar do elemento sino 9 pode ser desigual, porexemplo, fornecendo ranhuras 21 ou outras corrugações que atuam como apassagem de entrada de ar para alimentar ar. As ranhuras permitem a ad-missão de ar uma vez que a força de deslocamento entre o elemento sino 9e o suporte de cápsula 13 seja liberada. Ar está assim escoando para o inte-rior deste espaço e será mais fácil para o usuário retirar a cápsula 1. Even-tualmente a cápsula 1 irá mesmo automaticamente cair do elemento sino 9.

A figura 9 mostra o estado da segunda modalidade na qual asuperfície frontal 23 do elemento sino 9 está em engatamento de vedaçãocom o elemento de vedação 8 da cápsula 1.

As figuras 10 até 12 mostram uma terceira modalidade da pre-sente invenção na qual a natureza resiliente do elemento de vedação é de-vida à forma geométrica da própria cápsula. Na modalidade delineada, oelemento de vedação tem a forma de um degrau 26, isto é, um aumento so-bre todo o diâmetro da parede lateral 7 da cápsula 1. Observar que a formageométrica não está limitada ao degrau mostrado, e que outras formas sãoviáveis desde que elas procurem uma natureza resiliente, ou no mínimo de-formável, do elemento de vedação.

O elemento de vedação como degrau 26, de acordo com estamodalidade, é apenas um exemplo para um elemento de vedação oco (emcontraste, por exemplo, com o elemento de vedação "cheio" 8 de acordocom a segunda modalidade, figuras 6 até 9). Quando a resiliência do ele-mento de vedação é buscada pela forma geométrica, usualmente uma defle-xão do elemento de vedação ocorre (aqui: deformação do degrau para den-tro e para baixo). Por outro lado, quando a natureza resiliente é devida aomaterial utilizado e um elemento de vedação "cheio" é utilizado, usualmenteuma compressão e/ou deslocamento do material ocorre.

A superfície de vedação 15 de acordo com esta modalidade éinclinada. Assim, a pressão de vedação tem um primeiro componente que édirecionado radialmente para dentro e um outro componente que é direcio-nado axialmente para baixo na figura 12.

Como pode ser visto especialmente da figura 12, o elemento fo-lha 5 pode ser envolvido (ver referência 27) sobre a borda da cápsula.

A figura 13 e a figura 14 mostram uma quarta modalidade naqual o elemento de vedação é um anel-0 11.0 anel-0 é geometricamentearranjado e preferivelmente fixado na parede superior 17 da cápsula 1. Esteé apenas um exemplo de fornecer um elemento de vedação no exterior dacápsula 1, no lado que faceia o injetor de água e que será perfurado paracriar as entradas de água para a cápsula 1.

O anel-O 11 é posicionado para circundar perifericamente a á-rea na qual o injetor de água 14 perfura a parede superior 17 da cápsula 1.O elemento de vedação 11 é assim comprimido pelo fundo 28 do elementode encerramento 9 e (ver a figura 14) preso no lugar pela extremidade supe-rior da parede lateral circunferencial 25 do elemento de encerramento 9.

Observar que o fundo 28 pode ser substancialmente plano ouinclinado para assegurar uma interface suficientemente estanque à águacom o elemento de vedação 11 quando a cápsula está totalmente engatadano elemento de encerramento 9 no fechamento do dispositivo.

Como uma alternativa ao anel-0 11, também um elemento devedação como borda flexionável (por exemplo, comparável à borda 8 de a-cordo com a primeira modalidade, ver figura 2) pode ser colocado se salien-tando da parede superior 17 da cápsula 1, isto é, na parede que faceia oinjetor de água 14.

Em qualquer caso, o fundo 28 irá exercer uma força de com-pressão axial sobre o elemento de vedação 11.No caso, por exemplo, de um anel-0 ser colocado na parede la-teral 7 da cápsula 1, o componente radial da força de compressão irá preva-lecer.

Com referência às figuras 15 e 16 será agora explicado como apressão da água no espaço de encerramento da cápsula, definido pelo pri-meiro elemento de encerramento 9 e o segundo elemento de encerramento13, pode ser utilizada de maneira positiva para aumentar de forma suficientea resistência a escoamento entre os três elementos participantes, isto é osdois elementos de encerramento 9, 13 e a porção borda da cápsula 1. "Sufi-cientemente" significa que 100 % de estanqüeidade não é necessária desdeque a pressão dentro da cápsula seja suficientemente elevada para auxiliara abertura da face de saída da cápsula.

Na figura 15 material de vedação 8, que não tem forma inicialdefinida, está presente na superfície externa da cápsula 1, enquanto no e-xemplo da figura 16 material de vedação está presente com forma definidatal como, por exemplo, na forma de um anel-O.

As figuras 15a e 16a mostram, respectivamente, o estado antesque a pressão da água atue sobre o material de vedação 8.

As figuras 15b e 16b, respectivamente, mostram o estado quan-do a pressão da água atua sobre o material de vedação 8.

Novamente é admitido que no mínimo na fase de aproximaçãofinal os primeiro e segundo elementos de encerramento da cápsula 9, 13 seaproximem um do outro em uma trajetória mais ou menos de translação.

Ao final da fase de aproximação, isto é, na posição fechada dosprimeiro e segundo elementos de encerramento 9, 13 a porção borda exter-na 6 da cápsula 1 será ensanduichada entre o primeiro e o segundo elemen-tos de encerramento 9, 13. Esta posição ensanduichada da porção borda dacápsula impede uma deslaminação do elemento folha 5 do corpo base 4 dacápsula 1.

Na posição fechada o material de vedação 8 pode ser no míni-mo parcialmente pinçado entre um dos elementos de encerramento 9, 13 e aporção borda 6 e/ou as paredes laterais 7 da cápsula 1.Em qualquer caso, não existe necessariamente um fluido ou en-gatamento estanque a pressão entre os dois elementos de encerramento 9,13 e a porção borda 6 e o material de vedação 8 da cápsula 1. Este engata-mento de vedação imperfeito pode ter diversas razões. Por um lado, no mí-nimo um dos elementos de encerramento 9, 13 pode ser dotado de corruga-ções 21 (ver também figura 8 e descrição correspondente) que são forneci-das de propósito na fase frontal do elemento de encerramento 9.

Por outro lado, a presente invenção visa particularmente a utili-zação de máquinas de produção de bebida nas quais os dois elementos deencerramento podem ser transferidos entre uma posição aberta e uma posi-ção fechada na qual a força de fechamento está presente. A força de fecha-mento do elemento de encerramento é tipicamente pré-ajustada em fábrica,e usualmente não é ajustável pelo usuário. Isto está em contraste, por e-xemplo, com elementos de engatamento como baioneta, nos quais a posi-ção final dos dois elementos de engatamento não é predefinida e dependeessencialmente da força ou torque aplicados pelo usuário.

Portanto, no presente exemplo de uma trajetória de fechamentoem translação no sentido de uma posição fechada definida, pode haver es-paços entre os dois elementos de encerramento 9, 13 devido a tolerânciasde fabricação e/ou desgaste de partes da máquina de produção de bebida.

Em qualquer caso, sem ter o material vedante 8 água (ver setasnas figuras 15b e 16b) que penetra sob pressão para o espaço entre a pare-de da cápsula e um dos elementos de encerramento 9 poderia vazar do es-paço de encerramento da cápsula, essencialmente sem encontrar uma resis-tência maior a escoamento. Sob estas condições mais provavelmente umapressão dentro da cápsula suficiente para auxiliar em uma perfuração doelemento folha 5 não seria nunca alcançada, ou no máximo iria conduzir auma abertura parcial imperfeita do elemento folha e a um aspecto de quali-dade da bebida liberada (por exemplo, café com conteúdo de café insuficien-te, ou sem "creme".

Agora, tendo o material de vedação 8 colocado na superfície ex-terna da cápsula 1 no início da injeção de água sob pressão, alguma águapode ainda vazar do espaço de encerramento da cápsula. Contudo, como omaterial de vedação 8 está no mínimo parcialmente exposto à pressão deágua dentro do espaço de encerramento da cápsula, a pressão da água iráatuar de maneira dinâmica sobre o material de vedação 8 de tal maneira queo material de vedação 8 irá transitar para um estado pressurizado. No esta-do pressurizado o material de vedação 8 irá forçar pressão a partir da inje-ção de água até um dos elementos de encerramento 9, 13 e a porção dacápsula 1 à qual o material de vedação 8 está preso. Portanto, de maneiradinâmica e crescente, o material de vedação 8 irá tender a bloquear qual-quer trajeto aberto de escoamento de água. O material de vedação irá oubloquear completamente o trajeto de água ou no mínimo constituir uma re-sistência a escoamento, que é suficiente para fazer com que a pressão den-tro da cápsula suba até um valor que é suficiente para auxiliar na perfuraçãodo elemento folha 5.

Uma modalidade preferencial fornece um espaço conformadoem cunha (figura 15) ou uma porção como degrau (figura 16) na qual no mí-nimo parcialmente o material de vedação 8 está presente de tal modo que apressão de água terá a tendência de pressurizar o material de vedação 8 nosentido de uma região na qual o espaço entre os dois elementos de encer-ramento 9, 13 é menor (ou realmente zero) em comparação com a localiza-ção do material de vedação 8 quando não pressurizado.

O material de vedação 8 quando utilizado em uma configuraçãocomo mostrado nas figuras 15 e 16, pode ser feito de qualquer material (degrau alimentício) tal como, por exemplo, material plástico, metal, fibras, fi-bras de papel/vegetal, têxtil, espuma, ou mesmo uma pasta viscosa, oucombinações.

O material de vedação 8 pode ser preso à superfície externa dacápsula por colagem, soldagem, ou também mecanicamente (ajustamentosob pressão, franzimento, etc.).

De acordo com os exemplos mostrados nas figuras 15 e 16, omaterial de vedação é preferível mente comprimido de maneira dinâmicapela pressão de fluido. Isto cria um efeito cunha que, por sua vez, cria perdade pressão suficiente na área de vedação, que possibilita o aumento dapressão no espaço de encerramento ("pressão de fermentação") de formasuficiente para obter o rasgamento/perfuração da folha inferior (membrana).

A queda de pressão criada pelo material de vedação deve sersuficiente para possibilitar que a pressão no espaço de encerramento alcan-ce, por exemplo 4 bar, ou mais preferível mente mais do que 8 bar, mais pre-ferível mente 10 a 13 bar, pressão na qual o elemento folha irá perfurar/quebrar e o extrato de café pode ser liberado.

Novamente, uma vedação 100 % estanque à água não é abso-lutamente necessária no sentido estrito, desde que a pressão no espaço deencerramento para a cápsula possa acumular até a faixa de pressão de fer-mentação necessária.

A superfície do elemento de encerramento deveria preferívelmente formar juntamente com a superfície da cápsula (porção borda) umespaço como cunha de tal modo que o elemento de vedação possa ter for-ma dinamicamente baixa para encher qualquer lugar e/ou espaços.

O elemento de vedação pode ser pinçado durante o fechamentopara ser pré-restringido para absolver folgas e/ou espaços iniciais. Contudo,o efeito de vedação principal (perda de pressão) é obtido de maneira dinâ-mica pela pressão de fluido que força e deforma o elemento de vedaçãocontra as superfícies da porção borda da cápsula e o elemento de encerra-mento associado.

O material de vedação não tem necessariamente que ser resili-ente, porém também pode ser inelástico uma vez que ele é utilizado apenasuma vez. As dimensões preferenciais do material de vedação são uma es-pessura entre 0,3 até 2,5 mm, preferivelmente 0,5 até 2 mm e mais preferi-velmente entre 0,75 e 1,25 mm.

A folga ou espaços podem fornecer de maneira explicita espa-ços ou furos (ver figura 8) fornecidos na aresta de pinçamento dos elemen-tos de encerramento e/ou o lugar devido às mudanças de tolerâncias a se-rem compensadas (tolerâncias de fabricação, desgaste das partes de fe-chamento mecânico, mancais, eixos, etc.).É proposto que a espessura do material de vedação representeno mínimo duas vezes as dimensões explicitamente previstas, ou o espaçoesperado ou jogo entre os dois elementos de encerramento. Por exemplo, seo material de vedação tem uma espessura de 0,5 a 2 mm, o espaço máximopermitido na direção da espessura do material de vedação pode se situar,respectivamente, desde cerca de 0,25 até 1 mm.

Listagem de Referência

1. Cápsula

2. Dispositivo de produção de bebida (máquina de café)

3. Ingredientes

4. Primeiro elemento parede (por exemplo, corpo base como ta-ça da cápsula)

5. Segundo elemento parede (por exemplo, elemento folha)

6. Borda como flange

7. Parede lateral do corpo base

8. Elemento de vedação/material de vedação

9. Primeiro elemento de encerramento (por exemplo elementoconformado em sino)

10. Área de transição

11. Anel-O

12. Elementos de relevo

13. Segundo elemento de encerramento (suporte da cápsula)

14. Injetor de água

15. Superfície de vedação do elemento de encerramento con-formado em sino

16. Perfuração na primeira parede (por exemplo fundo) da cáp-sula

17. Parede superior da cápsula

18. Anel de suporte anelar do elemento de encerramento (sino)

19. Rosca para montagem do elemento de encerramento (sino)

20. Abertura de entrada de água do elemento de encerramento(sino)21. Ranhuras na superfície frontal anelar do elemento de encer-ramento (sino)

22. Ranhuras em um anel suporte do suporte de cápsula.

23. Superfície frontal anelar do elemento de encerramento (sino)

24. Elemento de perfuração (lâmina) do injetor de água

25. Parede circunferencial do elemento de encerramento (sino)

26. Elemento de vedação em degrau

27. Envolvimento do elemento folha

28. Parede de fundo do elemento de encerramento

Claims

1. Método para produzir uma bebida a partir de uma cápsulaque contém ingrediente, o método compreendendo as seguintes etapas:- encerrar uma cápsula vedada em um espaço de encerramentode cápsula de um dispositivo de produção de bebida por meio de um deslo-camento relativo de no mínimo dois elementos de encerramento que defi-nem o espaço de encerramento da cápsula,- abrir uma face de entrada da cápsula e injetar um fluido sobpressão para o interior da cápsula para abrir uma face de saída da cápsula,a abertura sendo auxiliada pela pressão de fluido dentro da cápsula,no qual a cápsula é dotada em sua superfície externa de mate-rial de vedação que é exposto à pressão de fluido no espaço de encerra-mento da cápsula, e- depois do fechamento da cápsula, tendo a pressão de fluidoreinando no espaço de encerramento da cápsula atuar no mínimo parcial-mente no material de vedação, de tal modo que por sua vez o material devedação é prensado contra um dos elementos de encerramento, constituin-do assim uma resistência a escoamento,- a resistência ao escoamento sendo suficiente para garantiruma acumulação de pressão dentro da cápsula, suficiente para a aberturaauxiliada por pressão da face de saída da cápsula.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, no qual a pressãode fluido atua sobre o material de vedação de tal modo que o ma-terial de vedação é prensado ao mesmo tempo contra o elemento de encer-ramento e a superfície externa da cápsula.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, no qual a pres-são de fluido pressiona o material de vedação em uma direção no sentido deuma região na qual o espaço entre um dos elementos de encerramento e asuperfície externa da cápsula é estreito.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações pre-cedentes, no qual a face de saída da cápsula abre a uma pressão de maisdo que 4 bar, preferível mente mais do que 6 bar, mais preferível mente maisdo que 8 bar.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações pre-cedentes, no qual os dois elementos de encerramento no mínimo pinçamparcialmente o material de vedação e uma borda como flanges da cápsula.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações pre-cedentes, no qual o deslocamento dos elementos de encerramento segueuma trajetória essencialmente de translação em sua fase final de aproxima-ção.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações pre-cedentes, no qual o material de vedação é no mínimo parcialmente compri-mido pelos elementos de encerramento ao fechar o espaço de encerramentoda cápsula.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações pre-cedentes, no qual o material de vedação é comprimido pela pressão de flui-do.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações pre-cedentes, no qual o material de vedação é inelástico.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, no qual o material de vedação é selecionado dentre o grupoque compreende fibras, papel, algodão, pasta viscosa, e espuma.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1até 8 no qual o material de vedação é resiliente.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, no qual o material de vedação é deformado plasticamente soba pressão do fluido.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, no qual o material de vedação é preso à face externa da cáp-sula por meio de colagem, soldagem, ajuste prensado e/ou franzimento.

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, no qual o material de vedação tem uma espessura de 0,3 mmaté 2,5 mm, preferível mente 0,5 até 2 mm.

15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, no qual a superfície de engatamento do elemento de encerra-mento apresenta corrugações que são no mínimo substancialmente fecha-das pelo material de vedação pressurizado.

16. Sistema de produção de bebida que compreende:- um espaço de encerramento de cápsula que pode encerrar demaneira seletiva uma cápsula por meio de um deslocamento relativo de nomínimo dois elementos de encerramento,- uma cápsula que contém ingrediente para a bebida, que com-preende uma face de saída e- um elemento de injeção de fluido, para injetar um fluido sobpressão para o interior da cápsula, a pressão da injeção de fluido auxiliandona abertura da face de saída, no qual:- a cápsula é dotada de material de vedação em sua superfícieexterna, cujo material de vedação é arranjado geometricamente para serexposto à pressão de fluido no espaço de encerramento da cápsula, e- os elementos de encerramento da cápsula e a cápsula são ar-ranjados geometricamente de tal modo que no mínimo um de ditos elemen-tos de encerramento é engatado pelo elemento de vedação da cápsula sobo efeito da pressão de fluido que está presente entre a superfície externa dacápsula atuando sobre o elemento de vedação;no qual o elemento de vedação é prensado contra o elementode encerramento que opera em conjunto para formar uma resistência a es-coamento que é efetiva para possibilitar que pressão na cápsula suba demaneira suficiente até a abertura da face de saída.

17. Sistema de acordo com a reivindicação 16, no qual o ele-mento de vedação é deformável sob a pressão de injeção de fluido.

18. Sistema de acordo com a reivindicação 17, no qual o ele-mento de vedação é plasticamente deformável.

19. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 16até 18, no qual o material do elemento de vedação é diferente do materialque constitui a cápsula.

20. Sistema de qualquer uma das reivindicações 16 até 19, noqual o material de vedação é selecionado dentre o grupo que compreendefibras, papel, algodão, pasta viscosa, espuma.

21. Sistema de qualquer uma das reivindicações 16 até 20, noqual o material de vedação tem uma espessura de 0,3 mm até 2,5 mm, pre-ferível mente 0,5 mm até 2 mm.

22. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 16até 21, no qual a face de saída da cápsula é projetada para abrir a umapressão que está em excesso quanto à pressão ambiente por mais do que 4bar, preferível mente mais do que 6 bar, mais preferível mente mais do que 8bar.

23. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 16até 22, no qual a superfície de engatamento do elemento de encerramentoapresenta corrugações que são no mínimo substancialmente fechadas pelomaterial de vedação pressurizado.

24. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 16até 23, no qual os dois elementos de encerramento são projetados para ope-rar em conjunto de maneira seletiva com o elemento de vedação da cápsulaengatando-o com um movimento de pinçamento que segue uma trajetóriaessencialmente de translação em sua fase final de aproximação.

25. Cápsula para conter um ingrediente de bebida, a cápsulasendo dotada de um elemento de vedação dedicado em sua face externa, oelemento de vedação sendo feito de um material inelástico, cujo material doelemento de vedação é diferente do material que constitui a cápsula.