BRPI0710900B1

BRPI0710900B1 - Cápsula para a preparação de uma bebida com um elemento de vedação impermeável a água fixado à mesma e método de produção da mesma

Info

Publication number: BRPI0710900B1
Application number: BRPI0710900-8A
Authority: BR
Inventors: Abegglen Daniel; Kaeser Thomas; Kollep Alexandre; Huber Roland
Original assignee: Nestec S.A.
Priority date: 2006-04-24
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2018-06-19
Also published as: EP2279845A2; BRPI0710900A2; DK2012994T3; CA2649228C; CA2649228A1; JP2009534269A; RU2008146083A; AU2007242802A1; JP5189588B2; HK1130731A1; CN101432118A; US8176714B2; EP2012994A1; CL2007001158A1; NO20084784L; ES2390980T3; AR060646A1; WO2007122208A1; PT2012994E; EP2012994B1

Abstract

cápsula para a preparação de uma bebida com um elemento de vedação impermeável a água fixado à mesma e método de produção da mesma. a presente invenção refere-se a um método de produção de uma cápsula (1) contendo ingredientes para bebidas, projetada para inserção em um dispositivo de produção de bebidas no qual um líquido sob pressão entra na cápsula a fim de interagir com os ingredientes da cápsula e para drenar uma bebida a partir da cápsula, em que a cápsulá compreende um corpo (4) com um elemento de vedação anexado ao mesmo. o método compreende o fornecimento de um corpo (4) com uma cavidade principal, injetando pelo menos um material de vedação por moldagem por injeção em pelo menos uma parte da superfície externa do corpo (4) para moldar um elemento de vedação (8) fixado de forma vedada ao corpo, preenchendo a cavidade com ingredientes alimentícios e encerrando de forma impermeável a cavidade com uma membrana (5) para fornecer uma cápsula fechada contendo os ingredientes alimentícios.

Description

(54) Título: CÁPSULA PARA A PREPARAÇÃO DE UMA BEBIDA COM UM ELEMENTO DE VEDAÇÃO IMPERMEÁVEL A ÁGUA FIXADO À MESMA E MÉTODO DE PRODUÇÃO DA MESMA (51) Int.CI.: B29C 45/14; B29C 45/16; B65D 85/804; B29C 45/04 (30) Prioridade Unionista: 24/04/2006 EP 06 112974.8 (73) Titular(es): NESTEC S.A.

(72) Inventor(es): DANIEL ABEGGLEN; THOMAS KAESER; ALEXANDRE KOLLEP; ROLAND HUBER

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para CÁPSULA PARA A PREPARAÇÃO DE UMA BEBIDA COM UM ELEMENTO DE VEDAÇÃO IMPERMEÁVEL A ÁGUA FIXADO À MESMA E MÉTODO DE PRODUÇÃO DA MESMA.

A presente invenção refere-se geralmente a cápsulas para conter ingredientes de bebida para um sistema de produção de bebida para uso com relação a tais cápsulas além de a um método de produção de tais cápsulas.

O antecedente da presente invenção é o campo de cápsulas que contêm ingredientes para bebidas (por exemplo, café moído, leite em pó) ou

I outros ingredientes comestíveis (por exemplo, sopa desidratada). Por meio de uma interação desses ingredientes com um líquido, uma bebida ou outro produto comestível pode ser produzido. A interação pode ser, por exemplo, um processo de extração, fermentação ou dissolução. Tal cápsula é particu15 larmente adaptada para conter café moído a fim de produzir uma bebida à base de café fazendo com que água quente sob pressão entre na cápsula e drene uma bebida à base de café da cápsula.

Os sistemas e métodos para obtenção de produtos comestíveis fluidos a partir de cápsulas contendo substâncias são, por exemplo, conhe20 cidos a partir de EP-A-512470.

O princípio geral desse processo de extração pode ser resumido como se segue:

uma cápsula inicialmente fechada é inserida entre o dispositivo de retenção de cápsula que está fechado de forma impermeável à água em torno da cápsula;

um dispositivo de injeção de água da máquina injeta água na cápsula;

a água interage com os ingredientes contidos na cápsula enquanto atravessa o interior da cápsula e então deixa a cápsula através de pelo menos uma abertura/perfuração criada na segunda parede.

Os ingredientes na cápsula constituem no estreitamento do percurso de fluxo da água e, portanto, causarão uma queda de pressão en2 tre o lado a montante e o lado a jusante do fluxo de líquido através da cápsula, queda de pressão essa que aumentará ainda mais durante a interação entre o líquido e os ingredientes por exemplo, devido a uma dilatação dos ingredientes. Correspondentemente, precisa ser garantido que apenas o flu'5 xo de água passe através do interior da cápsula e que nenhuma água possa fluir a partir do injetor de água para dentro dos interstícios entre o elemento de encerramento anular e o exterior da cápsula e, então, para o orifício de drenagem do dispositivo. Em outras palavras, qualquer fluxo externo de água para a cápsula precisa ser interrompido por um engate de vedação entre o elemento de encerramento anular do dispositivo de retenção e a cápsula e no percurso de fluxo entre o injetor de água e o orifício de drenagem de bebida.

Tal engate de vedação pode ser obtido pelo menos até determinado ponto pelo engate de estrangulamento entre o dispositivo de retenção de cápsula (isso é, o elemento de encerramento anular e o retentor de cápsula) e o aro tipo flange do corpo entre os mesmos.

No caso de o engate de vedação não estar funcionando adequadamente e a água estar fluindo para fora da cápsula, nenhuma pressão suficiente para causar o rasgo da face de rasgo será acumulada dentro da cápsula, ou, altemativamente, a pressão não estará causando um rasgo completo da face de rasgo e, portanto, uma extração ruim da substância. Em tal situação, a água será drenada do dispositivo de produção de bebida sem ter interagido ou totalmente interagido sob condições de pressão suficientes, com os ingredientes contidos na cápsula.

Um aperfeiçoamento pode ser considerado de acordo com o qual esse engate de vedação é adicionalmente aperfeiçoado pela forração da parede interna do elemento anular com um material de borracha/elástico. Em outras palavras, de acordo com tal abordagem, o engate de vedação é garantido por estruturas fixas ou fixadas ao dispositivo de produção de bebi30 das. Isso tem a desvantagem de, após o uso de um número substancial de cápsulas, um desgaste do dispositivo de vedação fixo poder ocorrer de forma que a qualidade da bebida produzida seja cada vez mais deteriorada pela água que passa pela vedação que não é mais adequadamente eficiente. Adicionalmente, o dispositivo de vedação pode se tornar sujo com resíduos orgânicos que aderem ao mesmo, o que não é muito higiênico e pode afetar as condições de vedação e pressão também durante a extração.

Qualquer vazamento no exterior da cápsula reduz o acúmulo de pressão dentro da cápsula. Por outro lado, é bem-sabido que uma pressão de extração suficiente é um fator-chave para a qualidade do café tipo expresso. O pedido de patente co-pendente europeu N°. 04025320.5, intitulado Capsule with sealing means, tem por objetivo um aperfeiçoamento do engate de vedação posicionado entre a entrada do líquido e o lado de dreI nagem de bebida de tal sistema de produção de bebida. A invenção tem por objetivo a transferência de uma parte resiliente do engate de vedação do dispositivo de produção de bebida para a cápsula. A vantagem é que qualquer elemento de vedação resiliente é apenas utilizado uma única vez (isso é, apenas com a cápsula associada) de forma que um funcionamento adequado da vedação possa ser garantido e nenhum problema com higiene possa ocorrer no elemento de vedação.

A presente invenção tem por objetivo outro aperfeiçoamento do pedido de patete co-pendente europeu N°. 04025320.5 a fim de aperfeiçoar as condições de vedação entre a cápsula e a vedação de modo a garantir a impermeabilidade à água durante a fermentação. Na verdade, é importante se evitar qualquer vazamento de líquido em potencial entre o elemento de vedação e o resto da cápsula em particular graças a uma boa união criada entre os dois.

Adicionalmente, também é importante que o elemento de vedação seja integrado à cápsula utilizando-se um processo que pode ser implementado em uma grande escala industrial, que seja altamente confiável com produtos que apresentam defeitos mínimos e que também seja econômico.

O objetivo é alcançado por meio das características das reivindi30 cações independentes. As reivindicações dependentes desenvolvem adicionalmente a idéia central da presente invenção.

Para tal, o método da invenção serve para o fornecimento de um elemento de vedação no corpo de uma cápsula contendo ingredientes de bebidas projetada para inserção em um dispositivo de produção de bebidas no qual um líquido sob pressão entra na cápsula a fim de interagir com os ingredientes na cápsula e para drenar uma bebida da cápsula, '5 caracterizado pelo fato de compreender o fornecimento de um corpo e injeção de pelo menos um material de vedação pela moldagem por injeção em pelo menos uma parte da superfície externa do corpo para moldar um elemento de vedação fixado de forma vedada no corpo.

Mais particularmente, a injeção de um material de vedação (ou vedante) para formação do elemento de vedação oferece muitas vantagens. Em primeiro lugar, a aderência do elemento de vedação pode ser muito aperfeiçoada em comparação com a fixação de um elemento de vedação préfabricado. Como resultado disso, o vazamento de líquido pode ser impedido entre o elemento de vedação e o corpo da cápsula e as condições de extra15 ção podem ser mais bem-garantidas e mantidas de cápsula para cápsula (melhores condições de repetição da fermentação). O elemento de vedação sendo fixado de forma mais sólida como parte da cápsula, existe menor risco de o elemento de vedação se destacar ou ser removido para uso nas máquinas de fermentação de bebidas que não são destinadas ao recebimento de cápsulas sem o elemento de vedação e, conseqüentemente, também reduz o risco de mau funcionamento.

Adicionalmente, isso oferece mais oportunidades para a produção do corpo da cápsula com formatos mais simples ou mais variados. O método também é mais rápido, mais econômico do que a adição e fixação de um elemento de vedação por meios mecânicos, por solda e/ou por adesivo e pode ser implementado de forma eficiente, em escala de alto rendimento e em grande escala industrial.

Preferivelmente, o material de vedação é feito a partir de um material diferente do material do corpo. Mais preferivelmente, o material de ve30 dação é mais macio do que o material do corpo.

Em um modo preferido, o corpo é formado com um aro tipo flange e a etapa de injeção compreende a injeção do elemento de vedação no aro tipo flange. O aro tipo flange representa a região na qual a cápsula é apertada pelos elementos de encerramento (por exemplo, um elemento tipo sino e um retentor de cápsula fechando hermeticamente em torno da cápsula) do dispositivo de produção de bebidas. O elemento de vedação injetado sendo de material mais macio do que o corpo no aro tipo flange, pode ser comprimido para compensar as irregularidades, folgas de tolerância ou espaços, e assim por diante, para manter a impermeabilidade à água sob pressão de fermentação no recinto para a cápsula.

O aro tipo flange pode, adicionalmente, compreender uma parte de ancoragem e uma parte de suporte. A parte de ancoragem é disposta de

I forma que, durante a injeção, o material do elemento de vedação possa fluir na parte de ancoragem para aperfeiçoar a conexão entre o elemento de vedação e o corpo.

A parte de ancoragem pode ser formada a partir de uma parte parcialmente enrolada. A parte enrolada pode compreender uma abertura, por exemplo, uma abertura anular, para que o plástico flua durante a injeção. A parte enrolada pode ser formada durante uma operação de gravação de baixo relevo do corpo que antecede a injeção do elemento de vedação ou, alternativamente, é formada em uma operação de formação separada do aro tipo flange após a gravação de baixo relevo da cavidade do corpo da cápsula. A operação de injeção do elemento de vedação é preferivelmente uma injeção de plástico a alta pressão. O corpo da cápsula é preso tanto internamente, isso é, no lado da cavidade, quanto externamente, isso é, no lado externo da parede lateral do corpo, por matrizes de injeção e um recinto de injeção é definido pelas matrizes para delimitar o volume a ser preenchido para o material de vedação. O material de vedação pode ser injetado a uma pressão que excede 50 MPa (500 bar), preferivelmente entre 50 e 200 MPa (500 e 2000 bar), mais preferivelmente entre 80 e 150 MPa (800 e 1500 bar). O tempo de injeção é muito curto e não excede tipicamente mais do que um segundo. Logo após a injeção, o material de vedação é deixado para resfriar para solidificar durante alguns segundos, em gerai, entre 3 e 8 segundos.

O material para o elemento de vedação deve ser escolhido entre elastômero termoplástico possuindo a capacidade de ser resiliente, resistente a calor e pressão e injetável. Preferivelmente, o material termoplástico é tipicamente um Elastômero Termoplástico (TPE). Mais particularmente, o TPE é um elastômero com base em polipropileno.

' 5 Como mencionado, em uma etapa de produção preliminar, o corpo de cápsula pode ser pré-fabricado por gravação de baixo relevo de uma folha de metal ou metal e plástico. O corpo da cápsula pode ser gravado com baixo relevo durante uma única etapa ou durante etapas seqüênciais para formação de uma cavidade aberta principal final permitindo o enchi10 mento com produtos alimentícios. O aro tipo flange, o dispositivo de ancoragem, em particular, a extremidade enrolada do aro ou outros formatos funcionais importantes podem ser formados durante as operações de gravação.

Adicionalmente, pelo menos uma deformação localizada da parede lateral do corpo pode ser realizada para criar dispositivos de ancora15 gem adicionais para o elemento de vedação, em particular, em uma parte de colar do elemento de vedação, que se estende ao longo do corpo da parede lateral. A(s) deformação(ões) localizada(s) pode(m) ser formada(s) na parede lateral do corpo de forma a criar, por exemplo, uma ou mais protuberâncias em formato de arco da parede do corpo se erguendo dentro do material do elemento de vedação. Tal(is) deformação(ões) localizada(s) pode(m) ser realizada(s) durante a injeção ou resfriamento do elemento de vedação injetado. Em outra etapa subseqüente, o corpo é preenchido com o ingrediente alimentício tal como café moído.

O corpo de cápsula pode compreender alumínio. Pode ser uma dobra única de alumínio ou várias dobras de plástico e alumínio tal como polipropileno e alumínio.

A invenção também refere-se à produção de uma cápsula contendo ingredientes para bebidas projetada para inserção em um dispositivo de produção de bebidas, isso é, entre os elementos de encerramento de cápsula, nos quais um líquido sob pressão entra na cápsula a fim de interagir com os ingredientes da cápsula e para drenar uma bebida da cápsula. A cápsula compreende um corpo com um elemento de vedação fixado à mes7 ma. O elemento de vedação deve fornecer impermeabilidade à água entre a cápsula e pelo menos uma superfície de pressão do dispositivo de produção, isso é, um dos elementos de encerramento do dispositivo. O método também compreende o fornecimento de um corpo, o preenchimento do corpo com ingredientes alimentícios e o encerramento impermeável do corpo. O método também compreende a injeção de pelo menos um material de vedação por moldagem de injeção em pelo menos uma parte da superfície externa do corpo para formar um elemento de vedação fixado de forma vedada ao corpo.

Em uma etapa subseqüente à etapa de preenchimento com inI grediente alimentício, uma membrana é soldada ao longo de uma parte da face externa do aro tipo flange para fechar a cápsula. A membrana de vedação também pode ser de alumínio ou um laminado de plástico e alumínio.

A invenção também refere-se a uma disposição de injeção parti15 cular para injeção do material de vedação na superfície dos corpos da cápsula produzidos de acordo com o método da invenção.

A disposição compreende:

um primeiro elemento de matriz de injeção compreendendo pelo menos um primeiro e um segundo lados de injeção para o recebimento de uma pluralidade de corpos de cápsula;

pelo menos um segundo elemento de matriz de injeção configurado para fechar contra o primeiro elemento de matriz de injeção e para engatar a pluralidade de corpos de cápsula;

pelo menos um dispositivo de substituição do primeiro corpo configurado para substituir os corpos de cápsula em um dos primeiro ou segundo lados de injeção enquanto a moldagem por injeção do material de vedação é realizada nos corpos de cápsula do pelo menos um outro lado de injeção do primeiro elemento de matriz;

onde os primeiro e o pelo menos segundo elementos de matriz de injeção são móveis com relação um ao outro para permitir o fechamento do segundo elemento de matriz contra alternativamente os primeiro e segundo lados do primeiro elemento de matriz de injeção.

Portanto, a moldagem por injeção dos corpos de cápsula pode ser alcançada em um alto rendimento e de uma forma automatizada de acordo com essa disposição em particular.

Mais particularmente, os primeiro e segundo lados do primeiro '5 elemento de matriz compreendem uma série de cavidades para o recebimento dos corpos de cápsula ao passo que o segundo elemento de matriz compreende uma série de mandris para engatar os corpos de cápsula no recinto dos elementos de matriz.

As outras reivindicações dependentes desenvolvem adicional10 mente essa disposição particular para a realização do método da invenção.

Vantagens, características e objetivos adicionais da presente invenção se tornarão aparentes aos versados na técnica após a leitura da descrição detalhada a seguir das modalidades da presente invenção levando-se em consideração as figuras dos desenhos em anexo.

A figura 1 ilustra uma primeira modalidade do sistema de cápsula da presente invenção na qual uma cápsula é localizada no retentor de cápsula, mas ainda não alcançou sua posição de encerramento no dispositivo de produção de bebidas;

a figura 2 ilustra uma ampliação da figura 1;

a figura 3 é a primeira modalidade em um estado, no qual uma cápsula alcançou sua posição de encerramento entre as partes de encerramento de cápsula, isso é, o elemento tipo sino e o retentor de cápsula;

as figuras 4 e 5 ilustram de forma esquemática a operação de injeção do elemento de vedação no corpo de cápsula;

as figuras 6 a 10 ilustram os detalhes da matriz de injeção macho que mantém o corpo de cápsula e fornece uma deformação in situ durante a operação de injeção;

a figura 6 ilustra a matriz macho sem o corpo de cápsula sendo posicionado na mesma;

a figura 7 ilustra a matriz macho com o corpo de cápsula sendo posicionado após a injeção do elemento de vedação;

a figura 8 ilustra a matriz macho com o corpo de cápsula sendo posicionado, mas com o elemento de vedação sendo removido para ilustrar as deformações localizadas sendo formadas no corpo pela matriz;

a figura 9 ilustra uma vista transversal da matriz macho sem o corpo de cápsula;

a figura 10 ilustra uma vista transversal detalhada da matriz macho com o corpo de cápsula sendo posicionado e o elemento de vedação sendo injetado;

as figuras 11 a 13 ilustram vistas da disposição do dispositivo de injeção no local de fabricação permitindo o alto rendimento das partes de cápsula injetadas;

I a figura 14 é um gráfico ilustrando as etapas de acordo com um modo do método da invenção;

a figura 15 é um gráfico ilustrando as etapas de acordo com uma variação do método da invenção.

Note que a seguir a invenção será explicada com referência a um projeto determinado de uma cápsula, isso é, um projeto de acordo com o qual a cápsula compreende um corpo de base tipo xícara e um elemento de folha de encerramento. No entanto, deve-se compreender que outros projetos da cápsula são viáveis, tais como, por exemplo, cápsulas possuindo uma forma lenticular com duas partes essencialmente coincidentes e opostas (por exemplo, folhas) sendo vedadas, por exemplo, na borda em formato de anel. Geralmente, uma cápsula de acordo com a presente invenção compreende pelo menos dois elementos de parede opostos (faces) que são conectados um ao outro em suas respectivas bordas para formar uma área de aro tipo flange vedada, encerrando, assim, um interior vedado.

A modalidade ilustra um retentor de cápsula 13 possuindo elementos de relevo 12 que são projetados para rasgar e perfurar um elemento de folha 5 que fecha um corpo de base tipo xícara 4 da cápsula 1. Esse rasgo do elemento de folha 5 pode ocorrer tão longo a pressão dentro da cáp30 sula excede um valor limite. Note-se que os elementos de relevo podem ter qualquer formato protuberante capaz de causar um rasgo controlado do elemento de folha. Como um exemplo, apenas pirâmides, agulhas, saliências, cilindros, nervuras alongadas são citados. O elemento de relevo pode ser também único.

A figura 1 ilustra um estado no qual tal cápsula foi colocada em um retentor de cápsula 13, o elemento de folha 5 se apoiando nos elemen' 5 tos de relevo 12 do retentor de cápsula 13 e o corpo de base tipo xícara 4 da cápsula 1 já sendo parcialmente cercado pela parede circunferencial 25 de um elemento de encerramento 9 do dispositivo de produção de bebidas. O elemento de encerramento ilustrado pode ter o formato de um sino. Outros formatos são viáveis, onde o projeto dos contornos internos (recesso) do elemento de encerramento é geralmente adaptado para coincidir substancialmente com os contornos da cápsula 1.

O retentor de cápsula 13 (também representando um elemento de encerramento) e o elemento de encerramento 9, dessa forma, podem encerrar seletivamente um espaço de encerramento de cápsula 22 quando transferidos a partir de uma posição aberta para uma posição de encerramento de cápsula.

Note que o elemento de folha 5 como ilustrado não é necessariamente exatamente plano devido a uma pressão excessiva definida dentro da cápsula, pressão excessiva essa que é gerada pela introdução, por e20 xemplo, de um gás protetor quando da produção da cápsula preenchida e durante a remoção retardada de gás dos ingredientes alimentícios depois da vedação, por exemplo, dióxido de carbono do café.

O elemento de encerramento (sino) 9 compreende, adicionalmente, uma superfície de pressão anular 18 e uma abertura de entrada de água 20 para alimentação de um líquido tal como, por exemplo, água quente sob pressão para um sistema de injeção de água 14 que é montado de forma liberável (por exemplo, aparafusado) no elemento de sino 9.

O sistema de injeção de água pode compreender um ou mais elementos de perfuração (lâminas, pinos, etc.) 24 projetados para produzir uma ou mais aberturas na parede superior 17 da cápsula 1 quando o retentor de cápsula 13 e o elemento de sino 9 são movidos para perto um do outro, por exemplo, por um mecanismo de encerramento operado manualmen11 te ou automático. Um canal 19 atravessa o sistema de injeção e leva ao encerramento 22 do elemento de encerramento 9 de forma que água possa ser alimentada para o interior da cápsula 1 uma vez que os elementos de perfuração 24 se projetam para dentro do interior da cápsula 1.

A cápsula 1 compreende a dita parede superior 17, uma parede lateral 7 e um aro tipo flange 6, onde o elemento de folha 5 é vedado ao dito aro tipo flange 6 para fechar hermeticamente o corpo de base tipo xícara 4 da cápsula 1. Novamente, outros projetos para a cápsula são possíveis desde que a cápsula possa ser vedada e contenha os ingredientes menciona10 dos.

/ De acordo com a presente invenção, a superfície externa da cápsula 1 apresenta um elemento de vedação impermeável à água dedicado (feito de material de vedação) 8 posteriormente chamado de elemento de vedação. O elemento de vedação 8 pode ser compressível, mais preferi15 velmente resiliente.

O material para o elemento de vedação pode ser um elastômero termoplástico injetável.

Como é mais aparente a partir da figura 2, a cápsula da invenção compreende um aro tipo flange 6 com uma parte de suporte 60 para o elemento de vedação e uma parte de extremidade parcialmente enrolada 61 para a formação de uma parte de ancoragem para o elemento de vedação. A parte de suporte 60 se mistura com a parede lateral 7 do corpo 4 em um determinado ângulo (isso é, ligeiramente maior que 90 graus quando o corpo possui uma forma truncada). O aro tipo flange além da superfície de base 70 da parede lateral recebe o elemento de vedação anular 8. A fim de que o elemento de vedação seja fixado ao aro tipo flange de forma confiável, o elemento de vedação se estende na direção da parte parcialmente enrolada 61 por uma parte de conexão 80 que é injetada na parte parcialmente enrolada 61 do aro. As extremidades enroladas formam, um gancho para o ma30 terial de vedação que aumenta a conexão e também a impermeabilidade à água entre o elemento de vedação e o aro. Fora da parte parcialmente enrolada 61, o elemento de vedação 8 se estende ao longo da parte de suporte do aro tipo flange por uma parte de vedação 81 que pode se estender por uma parte de colar 82 aplicada contra a superfície de base 70 da parede lateral do corpo 7. A parte de vedação 81 e a parte de colar 82 podem formar superfícies de inclinações diferentes ou podem se misturar em uma su' 5 perfície inclinada plana ou côncava, única e contínua. A forma do elemento de vedação 8 em um perfil de cunha é escolhida para fornecer uma massa suficiente de material para compensar as irregularidades, tolerâncias, espaços ou outros interstícios (por exemplo, devido ao desgaste das superfícies mecânicas) entre a cápsula e o elemento de encerramento ou sino. Visto que a vedação impermeável à água também pode ser obtida de forma dinâmica, isso é, pelo efeito da água sob pressão forçando o elemento de vedação, o formato, a dimensão e a massa como um todo do elemento de vedação devem ser suficientes para deformar, dessa forma, fluir de forma segura e preencher corretamente as aberturas da esquerda quando a pressão se acumula durante a fermentação.

A figura 3 ilustra o estado no qual o elemento de encerramento 9 e o retentor de cápsula 13 são trazidos em engate de pressão de encerramento no aro e devido à água que entra no interior da cápsula e o acúmulo de pressão, os elementos de relevo piramidal 12 do retentor de cápsula 13 produzem aberturas no elemento de folha 5 da cápsula 1. Mediante inserção da cápsula, os elementos de lâmina 24 do injetor de água 14 criaram previamente perfurações 16 na parede superior 17 da cápsula 1. Quando uma pressão de fluido suficiente se acumulou dentro da cápsula, a bebida produzida a partir dos ingredientes contidos na cápsula pode ser drenada em pe25 quenos interstícios ou perfurações criados pelo rasgo do elemento de folha 5 pelos elementos de relevo 12.

Em uma primeira etapa (não ilustrada), o corpo 4 da cápsula é produzido. O corpo pode ser produzido com uma pré-forma do aro tipo flange 6 que permanece aberto para injeção de material do elemento de veda30 ção em uma etapa de injeção subseqüente. O corpo 4 pode ser realizado por gravação de baixo relevo de uma folha metálica ou um conjunto de múltiplas dobras incluindo metal, por exemplo, alumínio e plástico, por exemplo, polipropileno e eventualmente aglutinantes e/ou lacas. Dependendo da complexidade do formato do corpo e da profundidade da cavidade, a folha pode ser gravada de baixo relevo em mais de uma etapa única. Além disso, a cavidade do corpo e do aro tipo flange pode ser formada em uma mesma ope5 ração ou, altemativamente, em operações separadas.

As figuras 4 e 5 ilustram a operação de injeção do elemento de vedação 8 no corpo pré-formado 7. O corpo pode, dessa forma, ser colocado entre um conjunto de matriz de injeção 30. O conjunto de matriz compreende tipicamente dois elementos de matriz, um elemento de matriz fêmea 31 e um elemento de matriz macho 32 que são montados de forma justa em torno do

I corpo de cápsula e deixam um ambiente de injeção 35 para o material de vedação a ser injetado na forma de elemento de vedação. O elemento de matriz fêmea 31 cerca a parede lateral externa 7 e a parede superior 17 do corpo, e normalmente também delimita o volume 35 para o elemento a ser injetado no aro tipo flange 6 e se estende adicionalmente para uma linha divisória 34 que pode ser situada, por exemplo, substancialmente na extremidade da parte parcialmente enrolada 61 do aro, portanto, para permitir a remoção fácil do corpo da matriz depois da injeção. O elemento de matriz macho 32 é inserido dentro da cavidade do corpo e coincide com a forma externa do aro tipo flange (por exemplo, a superfície inferior do aro) até a linha divisória 34.

Vantajosamente, o conjunto de matriz 30 se estende ao longo de todo o lado 7 do corpo e impõe uma pressão mecânica relativamente alta na parede lateral 7. As vantagens são duas dobras.

Em primeiro lugar, a injeção é realizada em um tempo curto de pressão relativamente alta, portanto, uma disposição de vedação de injeção impermeável à pressão deve ser obtida, em particular, na linha de junção 34 entre a parede lateral externa do corpo e o ponto mais superior do elemento de vedação.

Em segundo lugar, a pressão também pode ser eficiente para suavizar a superfície externa 73 da parede lateral do corpo. A operação de gravação de baixo relevo tende a criar rugas na superfície da parede lateral devido à forma truncada geral do corpo. Portanto, a pressão mecânica exercida pelas matrizes macho e fêmea diretamente em todas as superfícies opostas da parede lateral 7 permite o achatamento das rugas e a eliminação ou pelo menos a redução significativa desse defeito visual.

'5 A invenção ocorre através de pelo menos uma pequena porta de injeção 36. A abertura da porta na entrada do ambiente de injeção pode ser da ordem de 0,5 a 1 mm. A injeção é realizada em uma pressão alta, isso é, uma média de entre 70 a 150 MPa (700 a 1500 bar) durante menos de 1,01 segundo, tipicamente 0,01 segundo. O plástico é injetado a uma temperatura acima da transição do vidro. O elastômero termoplástico preferido é um TPE. O elemento de vedação 8 que é obtido pode resfriar por pelo menos poucos segundos, tipicamente, 5 a 10 segundos, antes do conjunto de matriz ser reaberto e o corpo ser extraído. O resfriamento pode ser auxiliado com um elemento de refrigeração que circula dentro de um circuito de resfriamento do conjunto de matriz para diminuir o ciclo de endurecimento para o elemento de vedação.

As figuras de 6 a 10 ilustram em detalhes, a disposição de matriz macho de injeção 40 de acordo com uma modalidade possível. A disposição de matriz macho 40 pode ser montada de forma impermeável em um quadro

41. Compreende um mandril 42 com uma extremidade que combina a cavidade interna do corpo da cápsula como ilustrado na figura 8. Dentro do mandril é fornecido um conjunto de perfuração excêntrica móvel 43 como ilustrado pelas figuras 9 e 10. O conjunto excêntrico compreende dois elementos de perfuração 44, 45 montados de forma deslizante ao longo de fen25 das orientadas radialmente 37, 38 do mandril (figura 9). Os elementos de perfuração 44, 45 são ativados em extensão/retração através das fendas por um propulsor longitudinal 46 que é movido para trás e para frente ao longo do eixo geométrico longitudinal do mandril. O propulsor central possui partes de inclinação 47, 48 que ativam os elementos de perfuração 44, 45 em mo30 vimentos deslizantes radiais opostos ao longo das fendas.

Como ilustrado na figura 10, quando o propulsor central é empurrado para cima, os elementos de perfuração 44, 45 são movidos radial15 mente contra a parede lateral 7 do corpo 4 e, dessa forma, fazem com que a parede lateral do corpo de captura deforme para fora de acordo com os entalhes em formato de arco 71, 72 (figura 8) que se projetam para dentro do elemento de vedação 8 (figura 10). Os entalhes podem ser formados em qualquer momento depois do corpo de cápsula ser inserido no mandril e antes do material de injeção ser endurecido. Preferivelmente, os entalhes são criados logo após a injeção, por exemplo, 0,5 a 1 segundo depois da interrupção da injeção.

Os entalhes 71, 72 aperfeiçoam a ancoragem do elemento de vedação na parede lateral em uma região de base que é crítica e onde o

I elemento de vedação tende a ficar preso no corpo. Como conseqüência disso, também fornece até determinado ponto uma vedação mais impermeável à água pelo impedimento do risco de vazamento na interface entre o elemento de vedação e o corpo.

Deve-se notar que o(s) entalhe(s) podem ser formados de muitas maneiras vislumbradas pelos versados na técnica e que a presente invenção só refere-se a uma forma industrial possível para fins de ilustração apenas. Além disso, os entalhes podem ter formas diferentes tais com pinos, saliências, etc.

As figuras 11 a 14 ilustram uma disposição possível para a estação de injeção para o manuseio de ciclos de injeção com um alto rendimento. O princípio geral será explicado agora.

A figura 11 representa uma disposição de injeção geral que pode manusear duas séries de conjuntos de injeção correndo simultaneamente em lados opostos. O princípio é baseado em um elemento de matriz fêmea de injeção cúbico 60 que compreende quatro lados de matriz de injeção 61, 62, 63 e 64 e que pode girar por 90 graus ao longo de um eixo geométrico central 65 para mover os lados de um percurso incrementado de 90 graus. Cada lado fêmea inclui uma série de cavidades de matriz de injeção 600 pa30 ra inserção individual de corpos de cápsula nas mesmas. As cavidades são normalmente distribuídas no lado de matriz de acordo com um padrão predefinido, preferivelmente, ao longo de um número de linhas e colunas, por exemplo, em um padrão quadrado, 7 linhas vezes 7 colunas fornecendo, dessa forma, um total de 49 locais de injeção individuais. O padrão e o número de linhas e colunas no padrão podem variar dependendo do rendimento necessário.

' 5 A matriz fêmea de injeção cúbica 60 é associada a duas matrizes macho 66, 67 voltadas para os lados opostos 61,63 do elemento cúbico de matriz fêmea. As matrizes macho 66, 67 podem alternar com relação à matriz cúbica 60 para serem capazes de abrir e fechar contra os lados da cavidade da matriz de injeção cúbica. As matrizes macho 66, 67 compreen10 dem adicionalmente mandris macho 42 em um número e de acordo com uma distribuição que coincide com o número e a distribuição dos lados de injeção.

Na direção ortogonal para a direção de injeção I (isso é, a direção na qual os conjuntos de matriz estão se fechando simultaneamente na matriz cúbica), são posicionados voltados para dois lados opostos 62, 63 da matriz cúbica dispositivos de armazenamento e transporte 68, 69 para a carga/descarga automática dos corpos nas cavidades 600 dos ditos lados. Esses dispositivos de armazenamento e transporte podem compreender áreas de carga 680, 681 dispostas para compreender corpos de cápsula nus (corpos sem elementos de vedação injetados) dispostos em padrões quadrados e áreas de armazenamento de corpos 682, 683 dispostas para o recebimento dos corpos de cápsula vedados (isso é, corpos com os elementos de vedação injetados). Entre as mesmas são dispostos robôs multidirecionais 684, 685 configurados em pelo menos três direções para, respecti25 vamente: a) descarregar os corpos vedados de um padrão determinado de uma vez a partir dos lados de injeção total, b) transportar os corpos vedados de um determinado padrão para as áreas de armazenamento de corpos 682, 683, c) recolher os corpos nus de um determinado padrão de uma vez da área de carga 680, 681 e d) transportar e colocar os mesmos em cavidades vazias dos lados de injeção movidos para facear os dispositivos de armazenamento e transporte.

Os robôs multidirecionais 684, 685 podem compreender disposi17 tivos de sucção individuais, por exemplo, dispositivos de sucção auxiliados por vácuo, para recolher, transportar e liberar os corpos todos de uma vez.

A figura 12 ilustra um ciclo de injeção de duas séries de padrão, J1, J2 sendo injetadas simultaneamente. As outras operações de car5 ga/descarga podem ser rodadas simultaneamente durante a injeção nesses lados 61, 63. Na etapa A, o dispositivo robótico remove os corpos vedados dos lados cheios 62, 63. Na etapa B, os dispositivos robóticos então transportam e descarregam os corpos vedados na área de descarga 682, 683. Na etapa C, os dispositivos robóticos recolhem um novo padrão que está espe10 rando de corpos de cápsula nus (por exemplo, 49 corpos dispostos em um I padrão quadrado de 7 x 7) das áreas de armazenamento de corpos 680,

681. Então, na etapa D na figura 13, o dispositivo robótico transporte e carrega a série capturada de corpos nus nos lados de injeção vazios 62, 64 do elemento de matriz cúbica 60. As etapas A-D podem ser implementadas en15 quanto duas outras séries de corpos em dois lados contíguos 61, 63 são injetadas com os elementos de vedação. Portanto, um rendimento muito maior pode ser alcançado visto que quase a cada 10 segundos, duas séries de 49 (logo, 98 corpos no total) podem ser injetadas com elementos de vedação.

A disposição de injeção das figuras de 11 a 13 pode ser simplifi20 cada para formar uma estação de carga/descarga com apenas uma matriz de injeção macho.

Como ilustrado na figura 14, o método engloba uma ou mais etapas 100 de gravação de baixo relevo do corpo de cápsula, moldagem por injeção 110 do elemento de vedação (ou anel). Em uma próxima etapa

120, o corpo é preenchido com ingredientes alimentícios e finalmente, na etapa 130, a membrana 5 é soldada, por exemplo, por solda de calor ou ultra-sônica, na face externa da parte de suporte 60 do aro tipo flange. Etapas adicionais podem ser vislumbradas a qualquer momento adequado durante o processo de produção tal como o posicionamento e fixação de filtros den30 tro do corpo e/ou da membrana 5 antes ou depois da gravação de baixo relevo do corpo.

A presente invenção engloba outras variações possíveis. Por exemplo, o elemento de vedação pode ser formado a partir de dois ou mais materiais de injeção possuindo diferentes durezas. Por exemplo, uma camada interna de um primeiro material pode ser primeiramente injetada no corpo. Uma camada externa de um segundo material mais macio do que o ma' 5 terial da camada interna pode ser então moldada por cima da camada interna. A camada interna pode servir para aperfeiçoar a ligação com o segundo material. O material externo pode ser mais macio para reduzir os esforços de encerramento necessários para fechar os elementos de encerramento do dispositivo de produção de bebidas na cápsula.

Em outra possível variação ilustrada na figura 15, o corpo de cápsula pode ser formado de material plástico. O corpo também é preferivelmente moldado por injeção. O corpo e o elemento de vedação podem ser co-injetados (etapa 140). O corpo pode estar em plástico de módulo Young mais alto do que o elemento de vedação, mas os dois materiais devem ser compatíveis para aderir um ao outro. Exemplos de materiais adequados para o corpo e o elemento de vedação é um TPE. O corpo pode ser fornecido também com múltiplas camadas injetadas compreendendo uma ou mais camadas de proteção contra gás tais como EVOH (Etileno-Vinil-ÁlcoolCopolímero) que são embutidas entre as camadas interna e externa feitas de TPE.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para o fornecimento de um elemento de vedação no corpo (4) de uma cápsula (1) contendo ingredientes para bebidas projetada para inserção em um dispositivo de produção de bebidas no qual um líquido

5 sob pressão entra na cápsula a fim de interagir com os ingredientes na cápsula e para drenar uma bebida a partir da cápsula, o elemento de vedação estando geometricamente disposto para estar em engate de vedação com pelo menos uma superfície de pressão coincidente (18) do dispositivo de produção de bebidas,

10 caracterizado pelo fato de compreender o fornecimento de um corpo (4) e injeção de pelo menos um material de vedação por moldagem por injeção em pelo menos uma parte da superfície externa do corpo (4) para moldar um elemento de vedação (8) fixado de forma vedada no corpo, e em que o corpo (4) é formado com um aro tipo flange (6) e a etapa de inje15 ção compreende a injeção do elemento de vedação (8) no aro tipo flange (6).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o material injetado para o elemento de vedação (8) ser diferente do material que forma o corpo.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo 20 fato de o material injetado para o elemento de vedação (8) ser mais macio do que o material que forma o corpo (4).
4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o aro tipo flange (6) compreende uma parte de ancoragem (61) e uma parte de suporte (60); em que a etapa de injeção compreende a injeção

25 do elemento de vedação (8) tanto na parte de ancoragem (61) quanto na parte de suporte (60).
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de a parte de ancoragem ser formada a partir de uma parte parcialmente enrolada compreendendo uma abertura para plástico fluir durante a inje30 ção.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de injeção ser feita sob pressão de 50 MPa

Petição 870180030129, de 13/04/2018, pág. 4/10 a 200 MPa (500 a 2000 bar) e durante menos do que um segundo.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de após a injeção, o corpo (4) com seu elemento de vedação injetado (8) poder resfriar durante alguns segundos nas

5 matrizes de injeção (31,32).
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de o material injetado ser um elastômero termoplástico.
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações an10 teriores, caracterizado pelo fato de o corpo de cápsula (4) ser pré-fabricado por gravação em baixo relevo de uma folha metálica ou de metal e plástico.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o corpo de cápsula (4) compreender alumínio.
11. Método, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracteriza15 do pelo fato de pelo menos uma deformação localizada (71, 72) da parede lateral de corpo (7) ser realizada para criar o dispositivo de ancoragem para o elemento de vedação (8).
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de a pelo menos uma deformação localizada (71, 72) ser realizada

20 durante a injeção ou resfriamento do elemento de vedação moldado por injeção (8).
13. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de pelo menos uma deformação localizada ser realizada pela operação de gravação em baixo relevo.

25
14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

8, caracterizado pelo fato de o corpo (4) ser moldado por injeção.
15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o corpo (4) ser co-injetado com o elemento de vedação (8).
16. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 30 anteriores, caracterizado pelo fato de compreender a solda de uma membrana (5) para fechar hermeticamente o corpo (4).
17. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo

Petição 870180030129, de 13/04/2018, pág. 5/10 fato de compreender a gravação em baixo relevo do corpo antes que o elemento de vedação ser injetado no mesmo.

Petição 870180030129, de 13/04/2018, pág. 6/10

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