BRPI0812449B1

BRPI0812449B1 - cápsula para a preparação de alimento líquido por meio de centrifugação

Info

Publication number: BRPI0812449B1
Application number: BRPI0812449A
Authority: BR
Inventors: Perentes Alexandre; Yoakim Alfred; Ryser Antoine; Denisart Jean-Paul
Original assignee: Nestec Sa
Priority date: 2007-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2018-09-25
Also published as: WO2008148834A1; ES2401918T3; ZA201000002B; CN101687592B; US9731892B2; BRPI0812449A2; IL202162A0; CA2689505C; DK2152608T3; PL2152608T3; RU2009149168A; HK1138554A1; MX2009013097A; CA2689505A1; US8986764B2; IL202162A; AU2008258543A1; PT2152608E; US9968111B2; RU2474525C2

Description

A presente invenção refere-se, de modo geral, a um sistema de 5 cápsula e a um método para preparar um alimento líquido a partir de uma substância alimentícia contida em um recipiente por meio da passagem de água através da substância mediante o uso de forças centrífugas.

É conhecido preparar bebidas, nas quais uma mistura composta de café de coador e café em pó é separada com forças centrífugas. Tal mis10 tura é obtida ao colocar água quente e pó de café juntos por um tempo definido. A água é então forçada através de um filtro, em cujo filtro um material em pó se encontra presente.

Os sistemas existentes consistem em colocar o pó de café em um recipiente que normalmente é uma peça não-removível de uma máquina, como na Patente EP 0367 600Bl. Tais dispositivos têm muitas desvantagens. Em primeiro lugar, o pó de café deve ser adequadamente dosado manualmente no recipiente. Em segundo lugar, os resíduos de café centrifugado ficam secos e devem ser removidos por meio da raspagem da superfície do recipiente. Como resultado, a preparação do café exige muita manipula20 ção, sendo, portanto, muito demorada. Normalmente, o frescor do café poderá também variar muito e isso pode ter impacto sobre a qualidade da bebida, uma vez que o café, de modo geral, vem em uma embalagem a granel ou o café é moído a partir de grãos no próprio recipiente.

Além disso, dependendo da dosagem manual de café e as con25 dições de preparação da bebida (por exemplo, a velocidade centrífuga, o tamanho do recipiente), a qualidade da bebida poderá variar bastante.

Portanto, esses sistemas nunca alcançaram um sucesso comercial importante.

No Pedido de Patente alemão DE 102005007852, a máquina compreende um suporte removível dentro do qual é colocada uma peça aberta do recipiente em forma de copo; a outra peça ou tampa sendo fixada a um eixo de direcionamento da máquina. No entanto, uma desvantagem é o

Petição 870180053677, de 21/06/2018, pág. 6/13 manuseio intensivo. Outra desvantagem é a dificuldade de se controlar a qualidade do café devido à falta de controle para a dosagem do pó e à falta de controle do frescor do pó de café.

Outros dispositivos para a preparação de café por meio de forças centrífugas são descritos na Publicação WO 2006/112691; nas Patentes

FR2624364,	EP0367600,	GB2253336,	FR2686007,	EP0749713,
DE4240429,	EP0651963,	FR2726988,	DE4439252,	EP0367600,
FR2132310,	FR2513106,	FR2487661,	DE3529053;	FR2535597;

W02007/041954; DE3529204; DE3719962; FR2685186; DE3241606 e USA-4545296.

No entanto, o efeito das forças centrífugas para preparar café ou outras substâncias alimentícias apresenta muitas vantagens em comparação com os métodos normais de preparação de café por meio do uso de bombas de pressão. Por exemplo, nos métodos de preparação de café do tipo expresso, é muito difícil dominar todos os parâmetros que influenciam na qualidade de extração do café servido. Estes parâmetros tipicamente são: a pressão, a proporção de escoamento que diminui com a pressão, a compactação do pó de café, que também influencia as características do fluxo e que depende do tamanho de partícula do pó de café, a temperatura, a distribuição do fluxo de água, e assim por diante.

Portanto, existe a necessidade de propor um novo sistema de cápsula e um método, portanto, adaptado no qual os parâmetros de extração possam ser melhor e mais independentemente controlados e, por conseguinte, possam melhor dominar o controle da qualidade do alimento líquido servido.

Paralelamente, há também a necessidade de uma maneira de se preparar um alimento líquido que seja mais conveniente em comparação aos dispositivos centrífugos de preparação de café e que provenha uma qualidade maior de bebida, com um controle maior dos importantes parâmetros de qualidade, tais como frescor e dosagem precisa da substância no recipiente.

Sendo assim, a presente invenção se refere a um dispositivo de preparação de alimento líquido para preparar um alimento líquido a partir de uma substância alimentícia contida em uma cápsula de uso único, inserível de maneira removível no dispositivo, por meio da passagem de água através da substância na cápsula, compreendendo uma cabeça de injeção de água na cápsula e um suporte de cápsula para a fixação da cápsula no dispositivo, o dispositivo sendo caracterizado pelo fato de compreender;

- um injetor de água, como parte da cabeça de injeção de água, disposto de modo a introduzir água ao longo de um eixo central em relação ao suporte de cápsula,

- um meio para acionar o suporte de cápsula em centrifugação em torno de um eixo de rotação (I) alinhado com o dito eixo central do suporte de cápsula e,

- pelo menos um meio de abertura de modo a prover pelo menos uma saída de serviço de líquido na cápsula que é colocada em uma posição relativamente deslocada do dito eixo central do suporte de cápsula.

Em uma modalidade, o dito meio de abertura para a provisão da saída de serviço de líquido é pelo menos um elemento de perfuração e/ou elemento de corte e/ou elemento de queima.

Mais particularmente, a cabeça de injeção de água compreende um movimento injetor de água não-móvel e um elemento de encaixe rotativo para encaixar a cápsula no invólucro sobre o suporte de cápsula. O elemento de encaixe, deste modo, gira em conjunto com o suporte de cápsula durante a centrifugação da cápsula no dispositivo.

Em uma modalidade, o meio de abertura da saída de serviço de líquido, por exemplo, os elementos de perfuração ou outros meios, podem fazer parte do elemento de encaixe rotativo da cabeça de injeção de água.

Em uma configuração alternativa possível, o meio de abertura do serviço de líquido, por exemplo, os elementos de perfuração ou outros meios, podem fazer parte do suporte de cápsula.

Em uma modalidade, o meio de abertura compreende uma série de meios de abertura, por exemplo, os elementos de perfuração ou outros meios, distribuídos ao longo de uma trajetória substancialmente circular em torno do eixo central.

O meio de abertura, por exemplo, os elementos de perfuração, se encaixa a cápsula de tal forma que a dinâmica de rotação possa ser transmitida a partir do dispositivo para a cápsula.

Em uma primeira modalidade, os elementos de abertura, por exemplo, os elementos de perfuração, podem ser dispostos no dispositivo de tal modo a perfurar as saídas da cápsula durante o fechamento do dispositivo sobre a cápsula. Em particular, os elementos de abertura são montados no elemento de encaixe rotativo ou no suporte de cápsula para abrir a cápsula, por exemplo, perfurar as entradas de líquido na cápsula, durante o encaixe relativo ou fechamento do elemento de encaixe rotativo ou do suporte de cápsula sobre a cápsula. Por exemplo, os elementos de perfuração são colocados suficientemente em relevo com relação à superfície da cabeça de injeção de água a fim de perfurar a cápsula quando a cabeça se aproxima e se encaixa na cápsula em fechamento.

De preferência, a série de elementos de perfuração compreende pelo menos quatro elementos para a formação de pelo menos quatro pequenas saídas de serviço de líquido na periferia da cápsula. Os elementos de perfuração podem ser distribuídos em intervalos de 90 graus, provendo, portanto, um serviço de líquido homogêneo na periferia da cápsula.

Os elementos de perfuração podem se encaixar na cápsula e, assim, participam da transferência da dinâmica rotacional para a cápsula durante uma rotação.

Em outra modalidade, os elementos de abertura são configurados para criar as saídas de serviço de líquido da cápsula depois que uma certa quantidade de água é enchida na cápsula.

A cápsula pode incluir uma membrana perfurável feita de alumínio e/ou materiais poliméricos. Em particular, a membrana perfurável pode ter uma espessura dentre 10 e 200 mícrons.

Em um possível aspecto da presente invenção, o injetor de água inclui ainda um meio de abertura, como um elemento de perfuração. O meio de abertura pode ser um elemento perfuração disposto como um tubo oco de perfuração para injetar água no centro da cápsula.

O elemento de perfuração do injetor de água tem um diâmetro de menos de 5 mm, de preferência, dentre 0,9 e 2,9 mm. Na verdade, a pressão na cápsula aumenta do centro para a periferia. A pressão da água no centro pode ser perto de zero, mas pode aumentar gradualmente no sentido da saída. Portanto, um pequeno diâmetro do injetor provê uma pequena entrada na cápsula de modo a reduzir a pressão na entrada da cápsula.

O meio de transmissão do suporte de cápsula pode ser conectado diretamente ao suporte de cápsula ou indiretamente ligado ao suporte de cápsula. Uma conexão direta com o suporte de cápsula pode ser obtida por meio de um conjunto de transmissão rotacional compreendendo um motor rotativo e uma transmissão de acionamento que liga o motor ao fundo do suporte de cápsula. A transmissão de acionamento pode incluir uma redução ou amplificação de engrenagem adequada de modo a prover uma correta taxa de transmissão para o suporte de cápsula em função da velocidade do motor. Uma conexão indireta ao suporte de cápsula pode ser obtida pela transmissão do momento rotacional da cabeça de injeção de água para o suporte de cápsula. Neste caso, a transmissão de acionamento do conjunto de transmissão rotacional é conectada diretamente à parte superior da cabeça de injeção de água, em especial ao elemento de enchimento rotativo da cabeça.

O dispositivo da presente invenção pode receber cápsulas feitas de materiais rígidos, semirrígidos e/ou macios. A cápsula pode ser feita de materiais como plástico, alumínio, materiais à base de celulose ou outros materiais biodegradáveis, e suas combinações. De preferência, a cápsula tem uma parede periférica feita de uma membrana perfurável. A membrana pode formar uma tampa de vedação que cobre um corpo em forma de copo que recebe a substância de alimento a ser preparada.

Em uma modalidade, um meio de válvula é disposto a jusante do meio de abertura do, pelo menos, uma saída de serviço de líquido da cápsula. O meio de válvula pode incluir um anel de fechamento anular e um meio elástico de modo a encaixar elasticamente o anel em fechamento sobre uma peça periférica, por exemplo, um aro, da cápsula.

A presente invenção se refere ainda a um método para preparar um alimento líquido a partir de uma substância alimentícia contida em uma cápsula de único por meio da passagem da água através da substância, compreendendo:

- o acionamento da cápsula em rotação centrífuga, ao mesmo tempo introduzindo água no centro da cápsula,

- a passagem da água através da substância de modo a formar um alimento líquido,

- a abertura de pelo menos uma saída de serviço de líquido na cápsula, que é perifericamente deslocada em relação ao centro da cápsula e que serve o dito líquido a partir da dita pelo menos uma saída de serviço de líquido.

Em um aspecto possível do método, a pelo menos uma saída de serviço de líquido é obtida por meio da perfuração da cápsula no dispositivo. Assim, a cápsula poderá ser uma cápsula hermeticamente selada contra gás, compreendendo ingredientes, tais como pó de café, café solúvel, chá de folhas, cacau, chocolate, um creme, um adoçante, e suas combinações, que podem ser conservados em condições ambiente protegidas por um longo período de tempo. Desta maneira, a cápsula é aberta no momento de utilização do dispositivo.

De acordo com um aspecto do método, pelo menos uma saída de serviço de líquido é obtida por meio da perfuração de uma membrana de vedação da cápsula. A membrana pode ser feita de plástico e/ou material metálico.

Em uma modalidade da presente invenção, a pelo menos uma abertura de entrada é feita pelo efeito de uma perfuração mecânica da cápsula, por exemplo, com um meio de perfuração externo do dispositivo que se desloca com relação à cápsula.

Neste caso, a perfuração é feita quando a cápsula é inserida no dispositivo, como, por exemplo, pelo efeito do fechamento do dispositivo sobre a cápsula.

De acordo com o método, a água é introduzida na cápsula através de uma abertura inferior a 5 mm, de preferência, dentre 0,9 e 2,9 mm.

Como já mencionado, uma entrada de água suficientemente pequena é preferida na cápsula, a fim de reduzir a pressão interna do líquido no lado de entrada da cápsula e, assim, evitar problemas de vazamento.

De preferência, a água é introduzida no centro da cápsula depois de uma entrada de água ser feita no centro da cápsula.

De acordo com um aspecto da presente invenção, o alimento líquido servido a partir da cápsula passa por um meio de restrição de fluxo. O meio de restrição de fluxo pode ser configurado de modo a prover uma queda de pressão de pelo menos 50 kPa (0,5 bar) de pressão relativa durante uma centrifugação. De preferência, o meio de restrição de fluxo é configurado de modo a prover uma queda de pressão dentre 100 e 600 kPa (1 e 6 bars), mais preferivelmente dentre 150 e 400 kPa (1,5 e 4 bars), de pressão relativa durante a centrifugação. Uma restrição de fluxo dentro do trajeto do fluxo do líquido centrifugado permite controlar o serviço do líquido centrifugado de modo a melhorar a interação da água com a substância dentro da cápsula, assim como para prover, eventualmente, uma espuma para o líquido por meio do serviço de pressão e das tensões de cisalhamento criadas na restrição. Mais particularmente, o meio de restrição de fluxo permite manter uma pressão de vários quilopascals (bars) na periferia do invólucro e retardar o serviço do líquido.

Mais especifícamente, o líquido servido a partir da cápsula abre uma válvula que abre quando uma certa pressão é exercida sobre a válvula pelo líquido centrifugado. A válvula também regula o fluxo de líquido e reduz o risco de entupimento das pequenas saídas providas na cápsula por pequenas partículas, por exemplo, pós de café, em especial, a pressões relativamente baixas.

A válvula pode fazer parte da cápsula ou pode fazer parte do dispositivo.

Como resultado, o sistema da presente invenção provê uma solução para o preparo de um alimento líquido no qual pode ser feito um servi8 ço controlado do alimento líquido. Por exemplo, o serviço do líquido pode ser adiado até que uma certa pressão seja exercida sobre o meio de válvula. A abertura retardada do meio de válvula permite melhorar a interação entre a água e a substância contida na cápsula e reduz o risco de bloqueio do fluxo na cápsula.

Para o café, por exemplo, pode ser vantajoso otimizar a interação da água e as partículas de pó de café a fim de obter uma boa extração do café e dos compostos de aroma. Além disso, o meio de válvula provê uma restrição que pode melhorar a criação de espuma ou creme de café.

O meio de válvula pode ser formado por pelo menos uma porção de encaixe do dispositivo que se movimenta com relação a uma porção de encaixe da cápsula sob o efeito do líquido pressurizado de modo a produzir uma passagem de laminação anular fina para o líquido. A passagem de laminação também permite a criação de um jato de líquido de uma velocidade relativamente alta que se choca sobre uma parede do dispositivo. Como resultado, uma quantidade de espuma relativamente elevada pode ser criada, tanto devido à restrição que é criada pelo meio da válvula e ao impacto do líquido sobre a superfície de impacto do dispositivo a uma velocidade relativamente alta durante a centrifugação. Dependendo da quantidade de pressão exercida sobre o meio de válvula pelo líquido centrifugado, a restrição provocada pelo meio de válvula pode diferir em amplitude.

Em uma modalidade possível, o meio de válvula pode ser calibrado ou ajustado de modo a seletivamente abrir uma passagem de líquido através do dispositivo a um limite de pressão na cápsula.

O líquido servido a partir da cápsula pode também ser filtrado por um meio de filtragem provido na cápsula. Essa configuração tem muitas vantagens, uma vez que o dispositivo é simples, e o filtro não requer limpeza, já que é descartado com a cápsula.

A presente invenção também se refere a uma cápsula de único uso para a preparação de um alimento líquido a partir de uma substância alimentícia contida na cápsula por meio da introdução de água na cápsula e da passagem de água através da substância mediante o uso a força de for9 ças centrífugas para a produção do alimento líquido que é centrifugado perifericamente na cápsula com relação a um eixo central da cápsula correspondente a um eixo de rotação durante a centrifugação, compreendendo:

- uma parede superior e uma parede de fundo,

- uma parede lateral alargada que conecta as paredes superior e inferior, e

- um invólucro que contem uma quantidade predeterminada de uma substância alimentícia.

Em uma modalidade preferida, a parede lateral alargada forma um ângulo C inferior a 80 graus com relação à parede superior. Em particular, a parede lateral alargada forma um ângulo C entre 50 e 70 graus, mais preferivelmente de cerca de 60 graus, com relação à parede superior.

Sendo assim, o ângulo da parede lateral é determinado de modo a promover a saída do extrato líquido da cápsula no lado de saída da cápsula, ou seja, em uma porção periférica anular da parede superior da cápsula. Em particular, um ângulo de aproximadamente 60 graus mostrou resultados notáveis ao passo que um ângulo de 85 graus mostrou resultados ruins (isto é, o café não sai da cápsula).

De preferência, a parede superior compreende uma região de saída dedicada para ser aberta para o serviço da bebida. Em particular, a região de saída pode ser uma primeira região periférica dedicada da dita parede.

A parede superior pode também incluir uma segunda região central e dedicada a ser perfurada por um meio de entrada de água do dispositivo. Por exemplo, a região central é uma região circular de uma membrana perfurável. Do lado de fora das ditas primeira e segunda regiões perfuráveis, a parede superior não pode ser perfurável. Para isto, uma tampa interna ou peça de prato pode ser provida abaixo da parede para reforçar a mesma e evitar a perfuração acidental da parede superior, por exemplo, a membrana, por um meio de perfuração externo.

Em particular, a dita região de saída periférica faz parte de uma membrana perfurável dedicada a ser perfurada para a provisão das saídas de bebida. O número de saídas perfuradas pode variar de 1 a 20, de preferência de 3 a 10 saídas. A membrana oferece a importante vantagem de oferecer mais liberdade para criar a entrada de água e as saídas de líquidos em locais adequados e em uma quantidade adequada.

Para filtrar o líquido na cápsula antes de ser centrifugado para fora através das saídas (por exemplo, perfuradas), uma parte do filtro é posicionada na cápsula a fim de separar uma cavidade que contém a substância e uma cavidade que coleta o liquido centrifugado.

A fim de promover a saída do líquido através da cápsula, a peça de filtro pode ser inclinada com relação à parede lateral alargada. Em uma modalidade particular, para uma área maior de filtragem, a peça de filtro pode se estender por toda a espessura do invólucro. Por exemplo, a peça de filtro pode ser substancialmente cilíndrica. Mais especificamente, a peça de filtro pode ser uma peça de extensão integral de uma tampa interna da cápsula. A cápsula pode ser desenhada com um número limitado de peças e pode ser montada de uma maneira mais econômica e mais simples. Em uma modalidade diferente, a peça de filtro é substancialmente paralela à parede superior. Neste caso, a peça de filtro é espaçada da parede superior por meio de uma pequena abertura. A cápsula pode, assim, ser desenhada mais compacta, com um volume otimizado da substância.

De acordo com as configurações preferidas da cápsula, a cavidade de coleta é colocada abaixo da região de saída periférica.

Mais preferivelmente, as paredes superior e de fundo têm uma superfície substancialmente circular. Portanto, a cápsula é um elemento que tem uma forma de revolução de eixo central que pode ser inserido em um dispositivo de preparo de bebida para ser centrifugado ao longo de seu eixo.

A superfície superior pode ser uma membrana perfurável. A superfície inferior pode ser a parte de fundo de um corpo em forma de copo, que também compreende a parede lateral e um aro do tipo flange sobre o qual é selada a membrana perfurável. O corpo em forma de copo é de preferência feito de plástico e/ou materiais de alumínio.

Preferencialmente, o invólucro é parcialmente enchido com uma substância de modo a permitir que a substância se movimente contra uma parede periférica da cápsula durante o processo de centrifugação. O volume livre no invólucro da cápsula é de preferência, pelo menos, parcialmente enchido por um gás de proteção a fim de preservar o frescor da substância. Um gás de proteção adequado é o nitrogênio, por exemplo. O volume livre pode também ser parcialmente ocupado por um gás proveniente da substância após a desgaseificação da substância na cápsula. Tal gás para o café moído pode ser o dióxido de carbono.

De preferência, a cápsula compreende uma porção de filtro interna colocada na periferia do invólucro. A porção de filtro interna pode ser uma tampa interna perfurada e/ou uma porção de material poroso. O corpo em forma de copo e a tampa interna podem delimitar o invólucro da cápsula. A tampa perfurada tem de preferência uma porção periférica de parede compreendendo uma pluralidade de fendas radiais. A banda de material poroso pode ser colocada distante da parede superior dentro da cápsula. Por exemplo, a porção perfurada da tampa ou porção porosa pode ser colocada alguns milímetros, por exemplo, de 1 a 5 mm, distante da parede superior. A mesma pode ser colocada paralela à parede superior ou inclinada (por exemplo, a 90 graus) com relação à dita parede superior. A dita porção não é paralela à parede lateral alargada, mas forma um ângulo com a parede lateral de mais de 15 graus, de preferência de mais de 45 graus. Em outra modalidade, o filtro pode fazer parte do dispositivo ou ser formado pela membrana perfurável e pelos elementos de perfuração.

A cápsula pode incluir ainda um recesso de coleta que forma uma porção anular abaixo da membrana perfurável. O recesso de coleta é posicionado de modo a recolher o líquido centrifugado que passa pela porção de filtro. O recesso de coleta pode ter alguns milímetros de profundidade, por exemplo, de 1 a 5 mm, e alguns milímetros de largura, de 1 a 5 mm. O recesso também provê um espaço de modo a permitir que os elementos de perfuração de saída do dispositivo de produção de bebida se alojem devidamente na cápsula.

Em uma modalidade possível, a cápsula compreende uma por12 ção central tubular que se estende desde a tampa superior em direção ao fundo do invólucro de modo a orientar a água na cápsula. Mais preferivelmente, a porção tubular central tem uma seção que aumenta em direção ao fundo de modo a permitir que a água force a água a se movimentar para o recinto por centrifugação.

Em outro aspecto, a presente invenção se refere a uma cápsula de uso único para a preparação de um alimento líquido a partir de uma substância alimentícia contida na cápsula por meio da introdução de água na cápsula e passagem de água através da substância mediante o uso das forças centrífugas para a produção do alimento líquido que é centrifugado perifericamente na cápsula com relação a um eixo central da cápsula correspondente a um eixo de rotação durante a centrifugação, compreendendo:

- uma parede superior e uma parede de fundo,

- uma parede lateral alargada que liga as paredes superior e inferior e

- um invólucro que contém uma quantidade predeterminada de uma substância alimentícia,

- em que a parede superior compreende uma região de saída periférica dedicada, que é perfurável de modo a prover saídas para o serviço do líquido.

Em uma possível alternativa de cápsula, a presente invenção se refere a uma cápsula para a preparação de um alimento líquido a partir de uma substância alimentícia contida na cápsula por meio da introdução de água na cápsula e passagem de água através da substância mediante o uso de forças centrífugas para a produção de um alimento líquido que é centrifugado perifericamente na cápsula com relação a um eixo central da cápsula correspondente a um eixo de rotação durante a centrifugação, compreendendo:

- uma parede superior e uma parede de fundo,

- uma parede lateral que liga as paredes superior e inferior, e

- um invólucro contendo uma quantidade predeterminada de uma substância alimentícia,

- em que a parede lateral é cilíndrica, e

- em que pelo menos uma porção da parede lateral forma o lado de saída da cápsula de modo a liberar o líquido centrifugado,

- em que a cápsula compreende ainda um meio para vedar a mesma de uma forma hermética a gás.

Em uma característica da cápsula, a parede lateral cilíndrica é sólida e foi concebida para ser perfurada por um meio de perfuração externa. Neste caso, a parede superior, a parede inferior e a parede lateral são ligadas de uma forma hermética a gás.

Em outra alternativa, a parede lateral cilíndrica tem aberturas de saída providas a intervalos ao longo de seu perímetro e um meio de vedação, por exemplo, uma membrana que cobre as aberturas de uma forma hermética a gás. As aberturas de saída são de preferência providas aproximadamente no plano mediano transversal da parede lateral.

A cápsula pode incluir um meio de filtro para filtrar o líquido centrifugado antes de o mesmo ser servido a partir das saídas da parede lateral.

O termo cilíndrico se destina a cobrir uma parede lateral tubular da seção circular tubular, formando um ângulo de 90 graus, com uma tolerância de + ou - 5 graus, com relação à parede superior da cápsula.

Em outra modalidade possível, a presente invenção se refere a uma cápsula para preparar um alimento líquido a partir de uma substância alimentícia contida na cápsula por meio da introdução de água na cápsula, e da passagem de água através da substância mediante o uso das forças centrífugas para a produção do alimento líquido que é centrifugado perifericamente na cápsula com relação a um eixo central da cápsula correspondente a um eixo de rotação durante a centrifugação, compreendendo:

- uma parede superior e uma parede de fundo,

- uma parede lateral que liga as paredes superior e inferior, e

- em que a parede lateral tem uma seção transversal convexa, que aumenta a partir de sua junção com as paredes superior e inferior no sentido de um plano central transversal da cápsula e,

- em que pelo menos uma porção da parede lateral forma a região de saída da cápsula para o serviço do líquido centrifugado.

Em um desenho particular, a parede lateral é formada por duas porções truncadas de paredes, sendo que as seções maiores das porções truncadas se conectam entre si no sentido do plano transversal mediano da cápsula.

Em outro desenho especial, a parede lateral é feita de uma seção transversal substancialmente curvada convexa, como, por exemplo, uma seção parabólica, ovóide ou semicircular.

Em outro desenho especial, a parede lateral é formada por uma seção transversal escalonada.

Nestas modalidades, a região de saída da cápsula é de preferência provida na área do vértice da seção transversal convexa da parede lateral.

O ângulo formado em cada porção truncada com relação à parede superior ou inferior que o mesmo conecta é de preferência inferior a 85 graus.

A cápsula pode incluir um meio de filtro para filtrar o centrifugado antes de o líquido ser servido a partir das saídas da parede lateral. De preferência, o filtro é distante da parede lateral ao longo do plano transversal mediano dentro da cápsula. O filtro pode ser um filtro cilíndrico que se estende desde a parede superior até a parede inferior.

Em outra modalidade possível, a presente invenção se refere a uma cápsula para a preparação de um alimento líquido a partir de uma substância alimentícia contida na cápsula por meio da introdução de água na cápsula e da passagem da água através da substância mediante o uso das forças centrífugas para a produção do alimento líquido que é centrifugado perifericamente na cápsula com relação a um eixo central da cápsula corresponde a um eixo de rotação durante a centrifugação, compreendendo:

- uma parede superior e uma parede de fundo,

- uma parede lateral que conecta as paredes superior e inferior, e

- em que a cápsula compreende dois elementos de invólucro conectados em um aro selado,

- em que o aro selado é configurado para abrir sob o efeito da pressão de um fluido na interface dos dois elementos.

Uma vantagem é que uma cápsula fechada pode ser aberta sem a intervenção do usuário. Outra vantagem é que a abertura pode ser adiada, melhorando, assim, a interação entre a substância, por exemplo, pó de café, e a água na cápsula. A cápsula pode ainda ser selada de uma forma hermética ao gás e incluir um gás de proteção a fim de aumentar o frescor da substância na cápsula.

Em particular, os dois elementos de invólucro podem ser duas meias prateleiras seladas ao longo de um plano transversal mediano. Por conseguinte, a cápsula pode ser simétrica com relação ao plano mediano e pode assim ser utilizada em duas orientações possíveis. A este respeito, pode-se notar que os termos superior e inferior são usados por motivos práticos descritivos, mas os mesmos não restringem o escopo de proteção da presente invenção.

Os dois elementos podem ser folhas flexíveis, que são seladas a quente ou com ultrassom em um aro do tipo flange. Sendo assim, o aro selado pode se quebrar ou se deslaminar pela pressão do líquido que é centrifugado no sentido do dito aro. A abertura do líquido sob pressão permite controlar o tempo de permanência do líquido na cápsula e, consequentemente, melhora a interação da água e substância na cápsula. O intervalo de tempo pode depender do material de vedação no aro selado, mas também depende dos parâmetros operacionais (ou seja, a velocidade rotacional, a quantidade de água) do sistema.

Deve-se notar que o aro selado também pode ser aberto por um fluido sob pressão que não o líquido, como por um gás sob pressão. A descarga de gás pode ser dada antes da operação centrífuga no sentido de a16 brir as saídas.

A presente invenção se refere a um método para preparar um alimento líquido a partir de uma substância alimentícia contido na cápsula por meio da introdução de água na cápsula e da passagem da água através da substância mediante o uso das forças centrífugas para a produção do alimento líquido que é centrifugado perifericamente na cápsula com relação a um eixo central da cápsula correspondente a um eixo de rotação durante a centrifugação,

- em que a cápsula é composta por dois elementos de invólucro conectados em um aro selado,

- em que a cápsula é inserida em um dispositivo de preparação de bebida centrífugo, e

- em que o aro selado da cápsula é aberto sob o efeito da pressão de um fluido na interface dos dois elementos.

De acordo com o método, a pressão de fluido é o líquido centrifugado.

De acordo com o método, o aro selado é quebrado e/ou deslaminado para a criação de saídas para o serviço do líquido.

O aro selado pode ser aberto de modo a formar saídas discretas ou, ao contrário, uma fenda periférica contínua.

A abertura das saídas é controlada, de preferência, pelas superfícies de encaixe do dispositivo de preparo de bebida, distanciadas do aro por uma abertura controlada.

A expressão alimento líquido tem aqui um sentido amplo e engloba: um líquido culinário, tal como uma sopa ou molho, um líquido de bebida, tal como um extrato de café (obtido a partir de café moído e/ou café solúvel), chocolate líquido, leite (obtido a partir do pó e/ou concentrado líquido), extrato de chá (obtido a partir de chá solúvel e/ou folha), etc., ou um líquido nutricional, tal como uma fórmula infantil e combinações dos mesmos.

A cápsula da presente invenção oferece muitas vantagens sobre os sistemas abertos centrífugos da técnica anterior, em particular:

- uma maior qualidade do líquido servido obtido pela proteção da substância na cápsula,

- uma qualidade mais consistente do líquido servido,

- surpreendentemente, um melhor creme de café (mais estável),

- mais variedade de bebida com a possibilidade de se adaptar a tecnologia da cápsula à natureza do líquido e/ou substância a ser servida na cápsula,

- uma operação de mais comodidade,

- uma operação de limpeza.

Os termos preparação de bebida ou preparado não devem ser tomados no sentido estrito da extração sob pressão de um líquido a partir de uma substância não totalmente solúvel (como pó de café ou folha de chá), mas sim considerados em um sentido mais amplo, englobando os processos de interação de uma substância alimentícia e um líquido, de preferência água, incluindo os processos de extração, infusão, adsorção, dissolução, diluição, dispersão, mistura, emulsificação, formação de espuma e similares.

O termo perfuração deve ser tomado em seu sentido amplo e inclui o processamento mecânico e/ou o tratamento térmico para a provisão através de uma abertura em uma parede da cápsula.

O termo rendimento de extração reflete a eficiência de extração e é definido como o peso de sólidos totais no extrato líquido dividido pelo peso total dos ingredientes de café de partida na cápsula (por exemplo, café torrado e moído). Esse valor é geralmente expresso em percentuais.

O tamanho médio de partícula D^ representa o diâmetro volumétrico médio da moagem do café, obtido pelo método de difração de laser utilizando um instrumento ótico Malvern® e butanol como agente de dispersão de partículas.

As características adicionais da presente invenção aparecerão na descrição detalhada das figuras que se seguem.

A figura 1 é uma vista em perspectiva a partir de cima de uma cápsula da presente invenção;

A figura 2 é uma vista em perspectiva a partir de baixo da cápsula da presente invenção;

A figura 3 é vista em perspectiva da cápsula com a folha de vedação removida;

A figura 4 é uma vista em seção transversal da cápsula da presente invenção;

A figura 5 é uma vista em perspectiva da tampa a partir de cima da cápsula da presente invenção;

A figura 6 é uma vista em perspectiva da tampa a partir de baixo da cápsula de acordo com a figura 4;

A figura 7 é uma vista em perspectiva do dispositivo de produção de bebida de acordo com a presente invenção;

A figura 8 é uma vista em perspectiva do módulo de produção de bebida em um modo aberto;

A figura 9 é uma vista em seção transversal ao longo da linha AA do módulo de produção de bebida em um modo fechado sobre a cápsula;

A figura 10 é uma vista ampliada da vista da figura 9;

A figura 11 é uma vista do conjunto de injeção de água do módulo de acordo com as figuras 9 e 10;

A figura 12 é uma vista em seção transversal de um módulo de produção de bebida semelhante ao da figura 9, mas por outra modalidade da presente invenção;

A figura 13 é uma vista detalhada do módulo de acordo com a figura 12;

A figura 14 é uma vista em seção transversal de uma variante da cápsula da presente invenção;

A figura 15 é uma vista a partir do lado inferior da tampa da cápsula de acordo com a figura 14;

A figura 16 é uma vista em perspectiva em seção transversal de uma cápsula (sem substância dentro) de acordo com uma outra modalidade da presente invenção;

A figura 17 é uma vista em seção transversal da cápsula de a19 cordo com a figura 16;

A figura 18 é uma vista em seção transversal de uma cápsula de acordo ainda com outra modalidade;

A figura 19 é uma vista em seção transversal de uma cápsula de acordo com ainda com outra modalidade com a membrana de vedação superior sendo removida para fins de clareza;

A figura 20 é uma vista em seção transversal de uma outra variante para uma cápsula cilíndrica:

A figura 21 é uma vista em seção transversal de uma outra variante para uma cápsula com uma parede lateral em forma de V;

A figura 22 é uma vista em seção transversal de uma outra variante para uma cápsula com uma parede lateral em forma de U;

A figura 23 mostra um detalhe da cápsula de acordo com a figura 22 durante centrifugação em um dispositivo de preparação de bebida;

A figura 24 mostra um detalhe da cápsula de acordo com a figura 22 ao longo da direção A da figura 23;

A figura 25 é uma vista de topo da cápsula de acordo com as figuras 22 a 24 durante centrifugação.

Conforme mostrado nas figuras 1 e 2, uma cápsula preferida 1 da presente invenção de modo geral compreende um corpo em forma de prato 2 sobre o qual uma folha de vedação 3. A folha de vedação 3 é selada sobre um aro periférico 4 do corpo em uma porção anular de vedação 5. O aro 4 pode se estender para fora formando uma pequena porção anular de, por exemplo, 2 a 5 mm. O corpo em forma de prato compreende uma parede de fundo 6 e uma parede lateral 7 que de preferência se alarga na direção da extremidade aberta larga do corpo oposto à parede de fundo. O corpo em forma de prato é de preferência rígido ou semirrígido. O mesmo pode ser feito de um plástico de grau de alimento, por exemplo, polipropileno, com uma camada de barreira de gás, como, por exemplo, EVOH, ou similar, ou liga de alumínio ou um complexo de plástico e liga de alumínio. A folha de vedação 3 pode ser feita de um material mais fino, como, por exemplo, um laminado plástico incluindo ainda uma camada de barreira ou liga de alumí20 nio ou uma combinação de plástico e liga de alumínio. A folha de vedação é geralmente de uma espessura entre 30 e 250 mícrons, por exemplo. O elemento de folha de vedação pode ser perfurado de modo a criar a entrada de água e a saída de bebida, conforme será descrito a seguir na descrição.

Com relação à modalidade das figuras 3 a 6, a cápsula da presente invenção compreende um elemento interno que forma uma tampa 8 que é inserida no corpo em forma de prato. A tampa 8 e o corpo 2 delimitam em conjunto um invólucro interno 14 para o recebimento da substância alimentícia 22. De preferência, a cápsula forma uma simetria de revolução em torno de um eixo central A. No entanto, deve-se notar que a cápsula não necessariamente deverá ter uma seção circular em torno do eixo A, mas poderá assumir uma outra forma, como, por exemplo, quadrada, ou uma forma poligonal. A tampa 8 é ilustrada nas figuras 5 e 6. A tampa pode ter a forma de um disco de plástico compreendendo uma porção central 9 e uma porção periférica 10. A porção central pode ser substancialmente plana e pode compreender um orifício de entrada 11 de modo a permitir a introdução de um elemento de injeção de água do dispositivo de produção de bebida. No lado interno 12 da tampa, o orifício de entrada pode se estender por meio de uma porção de entrada tubular 13 que serve para garantir que a água é orientada no sentido do fundo do corpo de modo a assegurar um completo umedecimento da substância no invólucro e, deste modo, um reduzido risco de vazamento de, por exemplo, grãos de pó seco. De preferência, o orifício de entrada é fechado por uma peça de fechamento quebrável ou perfurável 15. Esta peça serve para impedir que a substância do invólucro se encha nos intervalos entre a superfície superior da tampa e a folha de vedação. A tampa compreende ainda uma porção periférica 10 que inclui um recesso de coleta 16. O recesso de coleta forma uma seção transversal em forma de U (figura 3) que se abre no sentido da folha de vedação. O recesso de preferência se estende continuamente na periferia da tampa, embora possa ser substituído por várias porções rebaixadas descontínuas que podem ser separadas por elementos ou paredes de reforço, por exemplo. O recesso de coleta compreende uma porção periférica interna da parede 17 dentro da qual é provida uma série de aberturas de saída 18 que formam uma comunicação fluida entre o invólucro 14 e o recesso de coleta 16.

De preferência, a cápsula é dimensionada de modo a prover um ótimo recipiente dentro do qual um líquido pode centrifugar a partir do eixo geométrico central no sentido da porção periférica 17. Em particular, a parede superior formada pela membrana de vedação 3 tem uma largura Wi maior que a largura W₂ da parede de fundo 6 da cápsula. Por exemplo, Wi compreende entre 1,2 a 2 vezes a largura W₂, mais de preferência, entre 1,3 e 1,8 vezes W₂. A distância T entre a parede superior e a parede de fundo compreende também de preferência entre 0,15 e 1,0 vezes Wi. Por exemplo, o invólucro da cápsula tem uma parede superior de WI (diâmetro) entre 50 e 120 mm, uma parede inferior de W2 (diâmetro) entre 30 e 80 mm e uma espessura T dentre 10 e 50 mm. O ângulo C da parede lateral alargada é de preferência inferior a 80 graus com relação à parede superior, de preferência compreendido entre 50 e 70 graus.

As aberturas de saída também formam uma restrição no fluxo do líquido centrifugado no invólucro. O líquido centrifugado é forçado a passar por aberturas que podem ser dimensionadas como uma função do tipo de bebida a ser produzida. Por exemplo, para um extrato de café expresso ou ristretto, pode ser vantajoso se prover aberturas menores do que para o extrato de café longo ou Americano. Para uma mesma velocidade rotacional, aberturas menores criam uma maior resistência ao líquido centrifugado, o qual permanece por mais tempo na cápsula. Como consequência, a interação entre a água e as partículas de café é maior e o líquido poderá carregar mais sólidos de café.

Conforme ilustrado neste exemplo, as aberturas podem ser fendas ou furos que são distribuídos nos intervalos da porção periférica interna da parede 17. Por exemplo, o nu de fendas pode variar de 5 a 200, de preferência de 10 a 100. Estas fendas têm, de preferência, uma largura que é menor que o tamanho médio estatístico das partículas da substância. Por exemplo, as fendas têm uma largura menor que 500 mícrons, de preferência menor que 400 mícrons, mais de preferência entre 50 e 200 mícrons, para uma substância de café em pó. As fendas podem se estender se necessário sobre a porção central 9 ou no fundo do recesso 16. As fendas podem ser substituídas por furos de seção circular tendo um diâmetro menor que o tamanho médio estatístico das partículas da substância.

O recesso de coleta 16 forma uma ranhura anular periférica de pequena profundidade, por exemplo, entre 2 e 10 mm de modo a permitir a introdução de elementos de perfuração através da folha de vedação a fim de produzir saídas para o líquido preparado que é produzido na cápsula conforme será explicado a seguir na descrição. O recesso de coleta é aberto para cima no sentido da membrana de vedação que veda o mesmo. O recesso de coleta 16 compreende ainda uma porção periférica externa 19 que forma uma borda que se sustenta sobre uma porção de assento 20 do corpo em forma de prato. A porção externa 19 pode se encaixar na porção de assento 20 por meio de um encaixe mais ou menos apertado. Uma porção de vedação adicional 21 que se estende ao longo da superfície interna da parede lateral do corpo e no sentido do fundo do corpo em forma de prato pode se estender a partir do recesso de modo a criar uma vedação maior contra o possível ingresso de líquido entre a tampa e a superfície interna do corpo da cápsula. Evidentemente, a forma do meio de recesso de coleta pode assumir outras configurações, sem se afastar do âmbito de aplicação da presente invenção. Por exemplo, o recesso 16 pode ser formado pela tampa 8 e pela parede lateral 7 do corpo em forma de prato (conforme ilustrado na figura 13). Neste caso, a porção periférica externa 19 poderá ser omitida.

Conforme ilustrado nas figuras, as séries de aberturas de saída, por exemplo, as fendas 18, são de preferência colocadas na ou próximas à peça alargada do invólucro com relação ao eixo central A. Sendo assim, o líquido centrifugado irá tender a se orientar ao longo da superfície interna da parede lateral do corpo, até o lado interno 12 da tampa, e, em seguida, através das fendas. A tampa 8 é totalmente fechada pela folha de vedação 3 quando a mesma é selada sobre o aro do corpo em forma de prato. Em uma alternativa possível, a folha de vedação pode cobrir apenas o recesso de coleta incluindo a região das fendas.

Deve-se notar que a tampa 8 pode ser um elemento rígido ou semirrígido feito de um plástico termoformado ou injetado, por exemplo. No entanto, esta peça pode também ser feita de uma membrana flexível que é selada à superfície interna do corpo em forma de prato sem se afastar do âmbito de aplicação da presente invenção.

Pode-se notar ainda que uma parede de filtro pode ainda ser disposta dentro do invólucro contra a superfície interna 12 da tampa. Uma parede de filtro pode prover uma filtragem aperfeiçoada, por exemplo, para uma substância com um tamanho de partícula muito fino e/ou para atrasar o serviço do líquido centrifugado fora do invólucro por meio da criação de uma queda de pressão maior. Uma parede de filtro pode ser um filtro de papel ou um filme de plástico fino que é colado sobre a superfície 12 da tampa. A tampa pode ser simplesmente inserida no corpo em forma de prato ou fixada por qualquer meio de conexão adequado, como, por exemplo, por meio de uma soldagem ultrassônica.

O sistema incluindo uma cápsula da presente invenção e um dispositivo de preparação de bebida é ilustrado nas figuras 7 e 8 e descrito a seguir.

Sendo assim, o sistema compreende uma cápsula 1 conforme acima mencionado e um dispositivo de preparação de bebida 23. O dispositivo tem um módulo 24 dentro do qual uma cápsula pode ser inserida. A cápsula contém uma substância de alimento para ser preparada e a cápsula é removida do módulo após uso para ser descartada (por exemplo, para refugo ou reciclagem das matérias-primas orgânicas ou inorgânicas). O módulo 24 fica em comunicação fluida com um suprimento de água, tal como um reservatório de água 25. Um meio de transporte de fluído, tal como uma bomba 26, é provido no circuito de fluido 27 entre o módulo e o suprimento de água. Um aquecedor de água 28 é também provido para aquecer a água no circuito de fluido antes de água entrar no módulo. O aquecedor de água pode ser inserido no circuito de fluido a fim de aquecer a água natural proveniente do reservatório ou, de maneira alternativa, pode ficar no reservatório de água, que se torna um aquecedor de água neste caso. Evidentemen24 te, a água pode ainda ser retirada diretamente de um abastecimento doméstico de água através de uma conexão de plugue de água.

A água pode ser alimentada no módulo de preparo de bebida 24 a baixa pressão ou ainda à pressão gravitacional. Por exemplo, uma pressão dentre 0 e 2 bars acima da pressão atmosférica pode ser concebida na entrada de água do módulo. Por exemplo, a bomba de água pode liberar água a uma pressão de água e a uma proporção de escoamento suficiente para prover um fluxo contínuo de água (ou seja, sem perda de fluxo devido ao efeito de um bombeamento centrífugo na cápsula) a velocidades operacionais centrífugas durante uma centrifugação. A água em uma pressão maior que 200 kPa (2 bars) pode também ser servida quando uma bomba de pressão é utilizada como uma bomba de pistão.

O módulo de preparo de bebida 24 pode compreender dois subconjuntos principais de encaixe de cápsula 29, 30; principalmente compreendendo um subconjunto de injeção de água ou uma cabeça de injeção de água e um subconjunto de recebimento de líquido incluindo um suporte de cápsula. Os dois subconjuntos formam um meio de posicionamento e centralização para a cápsula no dispositivo.

Os dois conjuntos se aproximam entre si de modo a encaixar uma cápsula nos mesmos, por exemplo, por meio de um sistema de conexão do tipo baioneta 31. O subconjunto de recebimento de líquido 30 compreende um duto de líquido 32, por exemplo, que se projeta sobre um lado do subconjunto para orientar o líquido centrifugado proveniente da cápsula para um recipiente de serviço, tal como um copo ou uma xícara. O duto de líquido fica em comunicação com um receptor de líquido 33 formando uma cavidade em forma de U ou de V 63 disposta sobre um suporte de cápsula formado por um tambor rotativo 34 dentro do qual a cápsula é inserida, conforme ilustrado na figura 8. O receptor de líquido define com o tambor uma cavidade intermediária 63 para a coleta do líquido conforme será explicado mais adiante na descrição. A seguir, o subconjunto de recebimento de líquido 30 é colocado para o acionamento do tambor de recebimento de cápsula 34 em rotação dentro do subconjunto.

O meio de transmissão compreende de preferência um motor rotativo 40 que pode ser suprido por eletricidade ou energia a gás.

O subconjunto de injeção de água compreende um lado de entrada de água que compreende uma entrada de água 35 que se comunica a montante com o circuito de fluido de água 27.

Com referência às figuras 9 e 10, o tambor rotativo 34 é formado como um suporte de cápsula oco com uma cavidade interna 36 de um formato complementar de modo a receber a cápsula. O tambor rotativo 34 se estende no sentido axial por meio de um eixo de rotação 37 que se mantém em relação rotacional com uma base externa 38 do receptor de líquido 33 por um meio de orientação rotacional 39 como um mancal de esfera ou mancal de agulha. Sendo assim, o tambor rotativo é desenhado de modo a girar em torno de um eixo mediano I enquanto que a base externa 38 do receptor é fixa com relação ao dispositivo. O receptor de líquido 33 pode ser fixado a um alojamento 43 do motor por meio de parafusos 44, por exemplo. Um acoplamento mecânico 41 é colocado na interface entre o eixo de rotação 37 do tambor e o eixo 42 do motor 40.

Considerando o subconjunto de injeção de água 29, conforme ilustrado nas figuras 10 e 11, o mesmo compreende um injetor de água disposto no centro 45 fixado com relação ao eixo longitudinal I do dispositivo. O injetor de água compreende um elemento tubular central 46 para o transporte de água da entrada 35 para uma saída de água 47 concebida para se projetar para dentro do invólucro 14 da cápsula. A saída de água é formada por um meio de perfuração 48 tal como uma ponta tubular aguda capaz de criar um furo de perfuração através da folha de fechamento da cápsula e através da eventual peça quebrável da entrada tubular 13 da tampa.

Sobre o injetor de água é montada uma peça de encaixe de cápsula rotativa 49. A peça de encaixe 49 tem um furo central para a entrada do injetor de água e do meio de orientação rotacional, tal como um mancal de esfera ou de agulha 50 inserido entre a peça 49 e o injetor 45. A peça de encaixe compreende ainda elementos de perfuração de saída 51, 52, 53, 54 que se projetam a partir de uma parede de encaixe em forma de disco 55 da peça 49. Os elementos de perfuração podem ser pequenas porções cilíndricas com uma superfície de corte inclinada capaz de cortar ou fazer pequenos furos na folha de vedação 3 da cápsula. Os elementos de perfuração são dispostos na periferia da parede 55, de preferência uniformemente distribuídos de modo a prover diversas aberturas na cápsula para o líquido centrifugado sair da cápsula formando vários fluxos de líquido. Evidentemente, é possível fazer com que o injetor de água 45 seja um elemento rotativo em conjunto com a cápsula. Neste caso, o injetor de água pode ser fixado à peça rotativa 49 e as duas peças podem girar ao longo do eixo I.

De acordo com um aspecto da presente invenção, o subconjunto de injeção de água 29 compreende ainda um sistema de válvula 56 para controlar o fluxo de líquido descarregado do dispositivo. O sistema de válvula 56 pode ser disposto sobre a peça de encaixe de cápsula rotativa 49 na forma de uma porção de encaixe anular 57 que é polarizada sob a força de um meio de carga elástico 58 como molas. A porção de encaixe anular 57 inclui uma superfície de pressão periférica 59 que aplica uma força de fechamento sobre o aro periférico 4 da cápsula de modo a poder limitar o fluxo de líquido sob a força do meio de carga elástica. A superfície 59 pode formar um cone ou V de modo a aumentar a pressão de vedação em uma área localizada. A porção de encaixe 57 compreende ainda uma porção de base interna 60. O meio de carga elástica 58 é, assim, inserido em um espaço localizado entre a porção de base 60 e uma porção de contra força 61 da peça de encaixe 49. Sendo assim, em uma posição de repouso, a porção de encaixe 57 do sistema de válvula se mantém em fechamento sobre o aro da cápsula sob o efeito compressivo do meio resiliente 58. O subconjunto de encaixe de cápsula 29 pode compreender ainda uma porção tubular de saia 62 que se projeta na câmara anular interna 63 do subconjunto receptor de líquido 30 quando os dois subconjuntos estão fechados um com relação ao outro sobre a cápsula. Esta porção tubular da saia 62 forma uma parede de impacto para o líquido centrifugado sob pressão que passa pelo sistema de válvula. Esta porção 62 é de preferência fixada sobre o subconjunto 29. O subconjunto compreende ainda uma porção de manipulação 64 de modo a facilitar a conexão sobre o subconjunto receptor de líquido 30. Esta porção de manipulação 64 pode ter uma superfície periférica frisada para manuseio.

A porção de manipulação pode ser fixada sobre a base fixa do subconjunto por parafusos 67.

Esta porção pode ser, evidentemente, substituída por um mecanismo de alavanca ou por um meio de manipulação similar.

Como já mencionado, o meio de conexão é provido para a conexão relativa dos dois subconjuntos 29, 30. Por exemplo, pequenos pinos 65 são providos sobre o lado da superfície tubular do subconjunto do subconjunto de injeção de água 29 que pode encaixar as aberturas de travamento lateral 66 sobre a superfície tubular superfície do subconjunto de recebimento de líquido 30. Sendo assim, a conexão entre os dois subconjuntos pode ser realizada por meio de um movimento de fechamento rotacional angular ou helicoidal de modo a permitir que os pinos se encaixem nas aberturas oblongas 66. Evidentemente, outros meios de conexão podem ser concebidos para substituir esta conexão do tipo baioneta. Por exemplo, um meio de rosqueamento ou um meio de fechamento translacional pode ser concebido por qualquer pessoa versada na técnica. O sistema de cápsula da presente invenção funciona basicamente de acordo com o seguinte princípio. O dispositivo de cápsula é aberto por meio do movimento dos dois subconjuntos 29, 30 com relação um ao outro, por exemplo, ao desconectar a conexão do tipo baioneta e ao separar os dois subconjuntos 29, 30. Como um resultado, uma cápsula selada de uso único 1 contendo uma substância de alimento, tal como, uma porção de café torrado e moído, pode ser inserida no dispositivo, isto é, colocada na cavidade do tambor rotativo 36. A cápsula pode ser colocada no dispositivo no momento em que a é fechada hermética ao gás por meio da folha de vedação 3. O dispositivo é em seguida fechado pelo subconjunto 29 que é conectado de volta sobre o subconjunto 30 e travado pelo meio de conexão. Na posição fechada, a cápsula é aberta pelo injetor de água que perfura a folha de vedação da cápsula e se introduz através da entrada de água 35 da cápsula. Ao mesmo tempo, várias saídas de líquido são perfuradas na periferia da folha de vedação pelos elementos de perfura28 ção de saída 51-54. A água pode então ser introduzida na cápsula através do injetor de água central 45. Furos de ventilação podem ser produzidos nos subconjuntos de injeção de modo a permitir que gás vaze da cápsula enquanto água é introduzida. A cápsula pode ser acionada em rotação por meio da atuação do motor rotativo 40. O início da operação centrífuga pode ser feita ao mesmo tempo que a injeção de água que é introduzida na cápsula no início ou pouco depois ou antes desta operação de injeção de água começar. Por exemplo, pode ser vantajoso preparar o pó de café pó de modo a permitir que, durante vários segundos, a água encha a cápsula antes de iniciar a operação centrífuga por meio da rotação da cápsula. Deste modo, a água pode se infiltrar apropriadamente no café antes, o líquido é centrifugado, deste modo evitando que a área do café permaneça seca na porção de café. A centrifugação é feita por meio da rotação da cápsula em tomo do eixo central I de rotação do dispositivo que fica de preferência alinhado com o eixo central A da cápsula. A velocidade rotacional é de preferência de 1000 a 12000 rotações por minuto (rpm), mais de preferência de 1500 a 9000 rpm. Uma unidade de controle pode ser provida no dispositivo de modo a ajustar a velocidade rotacional de acordo com a natureza do líquido e/ou da substância a ser preparado(a) na cápsula. Quanto maior a velocidade rotacional, tanto maior a pressão exercida na parede periférica da cápsula e tanto mais substância é compactada sobre a parede lateral da cápsula. É importante observar que maiores velocidades rotacionais promovem a preparação de um extrato de café contendo um teor sólido menor, uma vez que o tempo de permanência do líquido no leito de café é menor. Velocidades rotacionais menores provêm um café de maior resistência (teor sólido de café), uma vez que o tempo de residência do líquido na cápsula é maior. A preparação ocorre na cápsula quando a água passa pela substância, deste modo provendo uma extração ou uma dispersão ou dissolução parcial ou total da substância. Como um resultado, um líquido centrifugado é deixado passar pela pluralidade de aberturas de saída 18 providas na cápsula, por exemplo, através da tampa 8.

Sob o efeito de forças centrífugas, a substância, por exemplo, um pó de café, tende a se compactar no sentido radial contra as paredes periféricas 7, 17 do invólucro da cápsula, enquanto a água é forçada a escoar através da substância. Isto resulta em uma substância compactada e intimamente umedecida pela água. Devido ao alto movimento rotacional da cápsula, são exercidas forças centrífugas uniformes sobre a massa da substância. Consequentemente, a distribuição de água é ainda mais uniforme em comparação com os métodos usuais que utilizam uma bomba de pressão para prover um pistão de água através do café na cápsula. Como um resultado, existe um risco menor de um trajeto de fluxo preferencial através da substância, o que poderia resultar em áreas não apropriadamente umedecidas e, assim, não apropriadamente preparadas, dispersadas ou dissolvidas. Com o pó de café, o líquido que atinge a parede lateral interna da cápsula é um extrato líquido. Este extrato líquido é em seguida forçado a escoar para cima ao longo da superfície interna da parede lateral da cápsula. O alargamento da parede lateral 7 da cápsula promove o fluxo ascendente do líquido na cápsula no sentido das aberturas.

Estas aberturas de saída 18 do invólucro da cápsula são dimensionadas como uma função da substância armazenada na cápsula. Pequenas aberturas, tais como fendas de pequena largura ou furos de pequeno diâmetro tendem a prover uma função de filtragem de modo a reter as partículas sólidas no invólucro da cápsula, ao mesmo permitindo que apenas o extrato líquido passe pelas aberturas. Ainda, conforme acima mencionado, as aberturas podem ainda prover uma restrição de fluxo que se reflete na interação da água com a substância e na criação de espuma ou creme sobre o topo da bebida. Estes furos formam ainda restrições suficientes que criam forças de cisalhamento e, consequentemente, geram espuma ou creme de café. Um pouco do gás contido na cápsula pode ficar preso no líquido e formar, devido à liberação de pressão após a restrição do fluxo, uma grande quantidade de pequenas bolhas no líquido. Ainda, o sistema de válvula 56 do dispositivo pode começar a abertura à medida que a pressão do líquido aumenta sobre a válvula quando o líquido sai da cápsula. Sendo assim, um determinado retardo de tempo antes da abertura poderá ser controlado pelo sistema de válvula de modo a permitir uma interação suficiente entre a água e a substância contida na cápsula. Este retardo controlado depende de vários parâmetros, tais como velocidade centrífuga, a força exercida pelo meio de carga elástica (ou seja, a rigidez elástica), a queda de pressão conforme criada pela substância e aberturas de saída, etc. A abertura do sistema de válvula ocorre por meio da superfície de pressão 59 do sistema de válvula que aumenta à medida que a pressão do líquido aumenta sobre a sua superfície interna. Pode-se observar que a cápsula do aro pode ser substancialmente flexível de modo a flexionar sob o efeito da pressão do líquido. Sendo assim, o movimento relativo entre a superfície de pressão e a cápsula cria uma pequena passagem anular para o líquido vazar para fora do pequeno interstício a montante do sistema de válvula. A velocidades rotacionais relativamente altas, um jato de líquido pode ser formado, fazendo impacto sobre a superfície interna da porção de saia 62. O líquido começa a encher a cavidade 68 do subconjunto receptor de líquido e o líquido pode drenar pelo duto de líquido 32 para ser coletado em um copo ou xícara colocada embaixo. Em outra modalidade da presente invenção ilustrada nas figuras 12 e 13, os mesmos numerais de referência foram citados para identificar os mesmos meios técnicos ou equivalentes. Nesta modalidade, o sistema de válvula 56 difere no sentido de que o meio de carga elástica é obtido por meio em um anel de borracha elástica em O 69 que se insere entre um elemento inferior compreendendo uma superfície de prensão 59 e uma porção fixa superior 61 do subconjunto de injeção de água 29. O anel em O é mantido no lugar entre duas superfícies côncavas 70, 71 do sistema de válvula. Mais uma vez, durante a preparação da bebida, a pressão do líquido na cápsula tende a elevar a superfície de prensão 59 de modo a criar uma passagem anular entre o aro 4 da cápsula e a superfície de prensão. A superfície de prensão pode ser formada com uma ponta ou borda aguda que pode criar uma concentração das forças de prensão sobre o aro. Evidentemente, pode-se imaginar que o meio de carga elástica 69 e o elemento de prensão sejam o mesmo elemento. Por exemplo, o elemento de prensão pode ser feito de material de borracha elástica. Na modalidade das figuras 12 e 13, o injetor de água pode ser uma simples saída de água conectada a uma entrada da cápsula sem nenhum meio de perfuração. Neste caso, a cápsula é pré-aberta antes de a mesma ser inserida no dispositivo, ou seja, a folha de vedação é removida por descamação, ou um furo central é feito antes de a cápsula ser inserida no dispositivo. Além disso, um encaixe de vedação do injetor de água pode ser feito por meio de um meio de vedação 72 que aplica uma determinada pressão de vedação sobre a superfície de topo da cápsula. Sendo assim, a água fica impedida de vazar ao longo da superfície de topo da cápsula e de passar pela cápsula de modo a escoar diretamente através da saída de líquido. A cápsula da presente invenção pode assumir várias modalidades, tal como aquela ilustrada nas figuras 14 e 15. A estrutura geral da cápsula é igual à estrutura da modalidade anterior, com exceção de que as aberturas de saída são feitas de um filtro de papel, uma porção de filtragem tecida ou não-tecida ou outra membrana porosa ou em malha 72. Sendo assim, a tampa 8 que é inserida no corpo em forma de prato 2 compreende uma tira circunferencial de um material poroso. O material poroso provê uma restrição do fluxo, criando uma determinada queda de pressão, por exemplo, entre 50 e 400 kPa (0,5 e 4 bars), e resultando em uma filtragem das partículas sólidas. Em particular, o tamanho dos poros do material pode ser determinado de modo a reter também os resíduos de café, ou seja, as partículas de um tamanho de partícula pequeno como, por exemplo, de 90 mícrons, de preferência, a porosidade sendo menor que 200 mícrons, por exemplo, compreendendo entre 2 e 200 mícrons. A queda de pressão é ainda obtida quando a superfície aberta geral da tira porosa é menor que 50 % da área de superfície total da tira. O papel, o pano, o material em malha ou poroso podem ser feitos de uma tira ou tiras que podem ser soldadas ou de outra forma combinadas com a tampa. A tira pode ter uma largura dentre 0,5 e 2 cm, por exemplo. A tampa compreende também um recesso anular 16 para recolher o líquido centrifugado que passa pela tira de filtro periférica. Uma membrana de vedação 8 cobre a tampa e fecha a cápsula de uma maneira hermética a gás. A membrana de vedação de preferência veda o aro do tipo flange 4 do corpo da cápsula. A tampa pode compreender ainda uma porção cônica central 13 que se estende no invólucro da cápsula de modo a orientar a água na cápsula. A cápsula tem ingredientes 22, tais como café em porção, que em repouso ocupa parte do invólucro, conforme ilustrado na figura 14. No entanto, torna-se evidente que, durante a centrifugação, o ingrediente se movimentará mais rapidamente em função do efeito centrífugo sobre a parede lateral 7 e contra a tira de filtro 72. De preferência, o invólucro é grande o suficiente, com um espaço de cabeça, de modo a permitir que a substância se movimente para as paredes periféricas durante a centrifugação. De preferência, o volume da substância ocupa, antes da centrifugação, menos de 95 % do volume total do invólucro da cápsula, mais de preferência menos de 85 % do volume total. Pode-se notar que a substância pode ser coiocada no invólucro de qualquer das cápsulas descritas, tantas partículas soltas quantas sejam capazes de fluir livremente no invólucro. De maneira alternativa, a substância pode ser colocada como uma massa de partículas compactadas. Quando a massa de partículas é compactada, é preferido que a massa tenha a forma de uma tora de modo que a água possa entrar no centro da tora no lado interno e em seguida se transferir para o lado externo da tora por meio de um efeito centrífugo. Devido ao vetor centrífugo ascendente, a tora pode ser formada de modo a apresentar uma superfície superior maior e uma superfície inferior mais estreita, por exemplo, com uma seção transversal triangular, de modo a melhor se conformar com a peça de filtro da cápsula.

Em outra modalidade possível, a tampa compreende um recesso 16 que pode ser enchido por um material compressível poroso de modo a prover também uma função de filtragem. Por exemplo, o material pode ser uma espuma ou um tecido.

De acordo com as figuras 16 e 17, a cápsula no sistema da presente invenção pode ainda compreender um invólucro feito de um corpo em forma de prato 2 e uma parede porosa 80. O corpo em forma de prato compreende uma cavidade principal 82 para o armazenamento da substância de alimento e um recesso periférico 81 para a entrada do extrato líquido que passa pela parede porosa 80 durante o processo de centrifugação. O reces33 so 81 é delimitado por uma borda interna 83 e um aro externo 84. A parede porosa 80 pode ser fixada a uma borda interna 83 do recesso 81. Uma membrana de folha hermética a gás 86 é de preferência fixada sobre o aro externo 84 do corpo. A borda interna é de preferência colocada abaixo do aro externo para deixar um espaço livre 85 entre a parede porosa 80 e a membrana de folha 86. A parede porosa pode ser selada por calor ou soldagem ultrassônica sobre a borda interna 83. A fim de deixar uma certa abertura para que o líquido passe para o recesso, a borda interna 83 é pouco menor que o aro externo 84 sobre o qual a membrana externa 86 é selada.

A parede porosa 80 pode ter aberturas (ou seja, poros) ao longo de toda a sua superfície ou apenas ao longo de uma porção periférica da parede. A figura 16 mostra uma porção da parede 87 da parede 80, a qual normalmente tem as aberturas enquanto que a porção central 88 é isenta de aberturas. Em uma modalidade diferente, as duas porções 87, 88 da parede 80 têm aberturas ou poros. A pressão é dependente de diversos fatores, em particular, a velocidade de rotação da cápsula no dispositivo, o raio da porção periférica da parede 87 (especialmente, determinando a força centrífuga relativa g na porção 87) e o tamanho das aberturas. O tamanho das aberturas é de preferência dentre 1 e 600 mícrons. Mais de preferência, o tamanho das aberturas é dentre 10 e 200 mícrons formando um meio de restrição de fluxo que cria uma queda de pressão em especial durante a centrifugação da cápsula ao longo de seu eixo central. A área de superfície total dos poros da parede porosa deve ser menor que 50 % da área de superfície total da dita parede, mais de preferência menor que 40 %.

A cápsula das figuras 16 e 17 pode ser perfurada em seu centro 89 a fim de injetar água no invólucro 82 contendo uma substância. Como um resultado, tanto a folha externa 86 e a parede interna 80 são perfuradas. A cápsula é inserida em um dispositivo conforme acima descrito. A cápsula é acionada em rotação centrífuga a uma velocidade determinada de, por exemplo, entre 1000 e 16000 rpm, mais preferivelmente entre 5000 e 12000 rpm. A preparação de bebida ou o processo de dissolução acontece no invólucro pela água que passa pela substância. Como um resultado do efeito centrífugo, o alimento líquido passa pela porção porosa da parede 87, (eventualmente também por parte da porção 88 quando porosa) e sai do invólucro através do inter-espaço 85 em seguida através do recesso anular 81. O líquido é deixado sair da cápsula pelos furos feitos na folha acima do recesso

81.

A figura 18 mostra uma cápsula similar, mas com uma parede porosa interna 80 compreendendo uma porção central 880 que pode ser selada na folha hermética a gás externa 86 e na porção periférica 870 que fica distante da folha 86, ao mesmo tempo deixando um pequeno espaço para o líquido filtrado escoar para o recesso 81. Neste exemplo, a porção periférica 870 compreende as aberturas de saída do invólucro. A porção central 880 pode ter aberturas ou pode ser isenta de aberturas. Nesta modalidade, não é deixado nenhum líquido entre a folha externa 86 e a porção interna da parede 880, uma vez que ambas são seladas juntas. Quando uma queda de pressão suficiente é criada nas porções de parede 870 na cápsula, o dispositivo não necessariamente deverá ser provido com um meio de restrição de fluxo adicional, como, por exemplo, a válvula descrita acima. Neste caso, o meio de restrição de fluxo da cápsula poderá ser suficiente para manter uma boa pressão no invólucro. Sendo assim, uma interação satisfatória entre a substância, por exemplo, pó de café e água, poderá ser obtida ao retardar o serviço do líquido pelas aberturas. No entanto, a válvula externa é de modo geral preferida a fim de melhor controlar a pressão e a proporção de escoamento do líquido servido. Por exemplo, um bom café do tipo expresso com creme poderá ser produzido com uma cápsula compreendendo uma membrana polimérica tecida tendo poros dentro de uma faixa de 10 a 200 mícrons.

Claims

Pode-se notar que a porção periférica da cápsula compreendendo um meio de restrição, por exemplo, aberturas, poderá ser substancialmente orientada no sentido perpendicular ao eixo de rotação, como nos exemplos das figuras 16 a 18 ou inclinado com relação ao dito eixo, como no exemplo das figuras 1 a 6.

Na figura 19, uma outra modalidade da cápsula é ilustrada, na qual a membrana de vedação superior 3 foi parcialmente removida para fins de clareza. A cápsula compreende uma parede superior formada pela folha 3, uma parede de fundo 6 e uma parede lateral 7 formada por um corpo em forma de prato 2. Uma tampa interna 810 é também provida de modo a demarcar um invólucro interno com o corpo 2 e prender uma peça de filtro na cápsula. A tampa 810 compreende uma porção periférica cilíndrica apertada perfurada que se estende a partir de um prato transversal 830. A porção cilíndrica 820 se estende substancialmente através de toda a espessura T do invólucro a fim de separar a cavidade 82 contendo a substância de um recesso de coleta 160 então demarcada pelo corpo 2 e a dita porção 820. A porção cilíndrica da parede 820 compreende uma série de fendas alongadas 180 distribuídas a intervalos através da porção de parede. As fendas são colocadas verticalmente, porém outras orientações são possíveis, tais como horizontal ou inclinada. As fendas podem ainda ser substituídas em parte ou totalmente por aberturas circulares. A porção pode ter ainda aberturas maiores fechadas por uma membrana de filtro ou microfiltro, por exemplo, de papel, tecida ou não-tecida. O prato superior 810 pode se estender por meio de um anel de suporte 840 que se encaixa sobre o lado superior interno do corpo em forma de copo 2. O anel permite que a tampa seja corretamente colocada na cápsula e fixada na cápsula durante o manuseio e transporte. Um grande recesso anular 850 é mantido entre o prato 810 e seu anel 840, uma vez que a borda externa do prato 810 termina antes da borda superior do anel. O recesso 850 é, assim, fechado pela membrana 3, delimitando, portanto, uma região de saída 87 concebida para ser perfurada pelo meio de perfuração externo do dispositivo de preparação de bebida. A região de saída se estende continuamente na periferia da cápsula em uma forma anular. Sendo assim, a perfuração pode ser feita em qualquer local anular da região 87, independentemente da orientação angular em particular da cápsula no dispositivo. Pode-se ainda contemplar a feitura de tantas saídas perfuradas quanto necessário, uma vez que esta região 87 é continuamente perfurável na periferia da cápsula. Peças de conexão 860 são igualmente distribuídas na periferia do prato a fim de conectar o prato 810 ao anel 840. Pode-se ain36 da notar que uma segunda região perfurável dedicada 890 da parede superior 3 poderá ser provida para a introdução do meio de injeção de água. Para isto, o prato 810 tem um furo central ou uma peça quebrável de modo que, quando um injetor rígido é introduzido, esta membrana poderá ser prontamente perfurada. Deste modo, a construção da cápsula é particularmente simples e econômica, uma vez que a tampa pode ser produzida em uma única peça de plástico moldada. As figuras 20 a 25 são outras variantes de cápsulas de acordo com a presente invenção. Por exemplo, a cápsula da figura 20 tem uma parede lateral cilíndrica 700, uma parede superior 701 e uma parede inferior 702, ambas seladas ou conectadas à parede lateral 700. A cápsula é hermética a gás ao escolher os materiais para as paredes, por exemplo, alumínio e/ou um material plástico adequado, que possuem propriedades de barreira de gás. As paredes superiores e as paredes inferiores podem ser flexíveis ou rígidas dependendo dos ditos materiais. Por exemplo, a parede 701 pode ser uma membrana de vedação flexível soldada sobre o aro superior 703 do corpo 705 que forma a parede lateral 700 e a parede inferior 702. A parede lateral 700 pode compreender as saídas 704, 706 para um serviço do líquido quando centrifugado no dispositivo de preparação de bebida em torno do eixo central A da cápsula. Opcionalmente, a cápsula pode compreender uma peça de filtro 708 que delimita a cavidade 709 para a substância e um recesso de coleta 710 disposto perifericamente com relação à cavidade central. A peça de filtro pode, por exemplo, ser uma peça integral do corpo 705 ou uma peça que é adicionada na cápsula, por exemplo, um cilindro de filtro. O líquido centrifugado que passa pela parede cilíndrica 700 nas saídas 704, 706 posicionadas, por exemplo, quase no plano mediano transversal da cápsula. Uma série de saídas pode ser distribuída a intervalos em torno da parede lateral 700. As saídas podem ser pré-fabricadas na parede 700 e cobertas por uma membrana de vedação hermética a gás 711. A membrana de vedação pode ser uma tira flexível que circunda a parede que pode ser perfurada nas saídas, cortadas ou removidas, por exemplo, descarnadas, pelo usuário a fim de descobrir as saídas antes de as mesmas serem inseridas no dispositivo centrífugo de preparação de bebida. O tama37 nho das saídas pode ser pequeno o suficiente para prover uma restrição de fluxo ao líquido.

A cápsula da figura 21 é uma outra modalidade possível. A cápsula é feita de uma parede superior 800, uma parede inferior 801 e uma parede lateral 802 conectada às paredes superior e inferior, sendo que a parede lateral é formada de duas porções truncadas 803, 804 com sua seção ou base maior sendo conectada no sentido do plano mediano transversal P da cápsula. Por conseguinte, o conjunto formado pelas duas porções truncadas forma um vértice 805 no qual as saídas 806 para a bebida podem ser providas. Além disso, uma peça de filtro 807 pode ser provida na cápsula, o que também delimita a cavidade 808 para a entrada da substância e um recesso de coleta 809 para o líquido centrifugado. Como uma questão específica à construção, a peça de filtro pode ser, por exemplo, um elemento tubular rígido que é inserido entre duas meias prateleiras 850, 851 que formam as paredes 800, 801, 802. As prateleiras 850, 851 podem ser feitas de plástico moldado. A peça de filtro pode ser feita de plástico moldado ou de uma estrutura mais complexa, tal como uma combinação de uma estrutura de suporte de plástico e um membro de filtro poroso. As saídas 806 podem ser feitas na interface das prateleiras por meio de pequenos canais radiais formados em cada prateleira, por exemplo. Os canais podem ser distribuídos a intervalos angulares na periferia dos aros de vedação 852, 853 das prateleiras. Deste modo, as saídas são formadas por meio do alinhamento dos canais de cada uma das prateleiras, por exemplo, por calor ou soldagem ultrassônica ou por uma ligação adesiva das prateleiras 850, 851 nos aros 852, 853. Por exemplo, 4 a 10 saídas podem ser providas com uma seção de cerca de 1 a 10 mm² cada. A fim de manter o invólucro da cápsula protegida contra a atmosfera externa até o uso da cápsula, as saídas podem ser fechadas por meio de uma membrana de vedação protetora 854, por exemplo, formando uma banda envolvendo a área de vértice ou aros 852, 853 das prateleiras. A membrana pode ser removida, perfurada ou cortada exatamente antes da operação de centrifugação no dispositivo pelo usuário ou por meio do próprio dispositivo.

Evidentemente, a cápsula pode ter outras formas sem se afastar do âmbito de aplicação da presente invenção. Por exemplo, a parede lateral pode ser concebida em forma de degraus, isto é, com degraus gradualmente crescentes no sentido do plano mediano transversal (não-mostrado). De acordo com as figuras 22 a 25, a cápsula, de acordo com esta modalidade, compreende uma parede superior 900, uma parede inferior 901 e uma parede lateral 902 que conecta as paredes superior e inferior, de preferência ao longo de uma borda periférica de vedação 903. A borda de vedação é desenhada para abrir como um resultado da pressão do líquido aplicado contra a mesma. Após a abertura conforme ilustrada na figura 23, uma ou mais saídas 904 são formadas. O tamanho das saídas durante a abertura pode ser controlado pelas superfícies de encaixe de aro 905, 906 do dispositivo de preparação de bebida ou de maneira alternativa por um elemento de controle de fluxo como uma peça da própria cápsula (não-mostrado). Conforme mostrado nas figuras 23 e 24, a borda de vedação se abre em duas dobras 907, 908 que se justapõem contra as superfícies de encaixe 905, 906 sob o efeito do líquido que sai da cápsula. O desenho das superfícies 905, 906 determinará a forma das saídas. Por exemplo, as superfícies contínuas planas 905, 906 por sobre todo o perímetro do aro e distantes de uma abertura controlada irão prover uma saída contínua para a distribuição de um jato de líquido de 380 graus no sentido da parede de impacto do dispositivo de produção de bebida. Em contrapartida, pelo menos uma das superfícies de encaixe 905, 906 pode ser provida com canais discretos orientados no sentido radial 915 de uma profundidade controlada, permitindo formar saídas discretas de líquido de um tamanho controlado no flange como um aro da cápsula.

As superfícies 905, 906 podem ser fixas ou polarizadas a mola de modo a controlar o grau de abertura das saídas como uma função da velocidade rotacional. A cápsula de acordo com esta modalidade pode ser feita de prateleiras rígidas ou flexíveis 910, 911 que são seladas, de uma maneira quebrável ou abrível de modo a formar as saídas. Por exemplo, as duas prateleiras 910, 911 podem ser folhas flexíveis herméticas a gás feitas de polímero com ou sem uma camada de alumínio ou camada de barreira de E39

VOH. A peça de filtro 912 pode ser inserida na cápsula a fim de delimitar o invólucro para a substância 913 e o recesso de coleta 914. Por exemplo, a peça de filtro pode ser um elemento poroso tubular que pode formar um anel de suporte para manter as paredes superior e inferior das prateleiras distantes. Em qualquer uma das modalidades descritas, a restrição ao fluxo pode ser feita ou complementada por chicanas na cápsula e/ou no dispositivo ou estrutura similar que forma um trajeto de fluxo tortuoso para o líquido.

A cápsula do sistema da presente invenção provê notáveis resultados de preparação de bebida com conteúdos sólidos maiores do que nos sistemas tradicionais. Os resultados são muito bem reproduzíveis de cápsula para cápsula. De maneira surpreendente, um creme é também notavelmente aperfeiçoado com uma textura mais estável, espessa e cremosa.

Pode-se notar que a queda de pressão do meio de restrição pode ser medida por meio de um teste de medição de pressão que consistindo em encher água sob pressão na cápsula e medir a pressão da água no ponto de injeção no qual um líquido é deixado passar pelo meio de restrição, ou seja, pelo sistema de válvula. Exemplo:

A cápsula de acordo com a modalidade das figuras 1 a 6 foi enchida com 6,5 gramas de pó de café. O café foi moído em um tamanho de partícula médio (D₄,3) de 260 microns. Um pré-umedecimento da cápsula foi feito por alguns segundos. Durante a centrifugação em cerca de 8000 rpm, a proporção de escoamento foi controlada em aproximadamente 2 gramas por segundo. Um volume de 40 gramas de extrato de café foi servido em uma bebida expressa. O extrato de líquido tinha um teor de sólido total (TC) de cerca de 4 %, um rendimento de cerca de 25 %. A camada de creme no topo foi de cerca de 5 a 6 mm. A espuma pareceu muito densa com bolhas muito finas e permaneceu muito estável com o passar do tempo.

Evidentemente, a presente invenção pode abranger muitas variantes que se encontram incluídas no âmbito de aplicação das reivindicações de patente que se seguem.

reivindicações

1. Cápsula de uso único para preparar um alimento líquido a partir de uma substância alimentícia contida na cápsula por meio da introdução de água na cápsula e a passagem de água através da substância mediante o uso de forças centrífugas para a produção do alimento líquido que é centrifugado perifericamente na cápsula com relação a um eixo central da cápsula correspondente a um eixo de rotação durante a centrifugação, caracterizada pelo fato de que compreende:

- uma parede superior (3) e uma parede de fundo (6),

- uma parede lateral alargada (7) que conecta as paredes superior e inferior e,

- um invólucro (14, 82), contendo uma determinada quantidade de uma substância alimentícia,

- em que a parede superior (3) compreende uma região periféri15 ca de saída (87) que é perfurável e dedicada para a provisão de saídas para o serviço do líquido,

- em que a parede superior (3) compreende uma segunda região (890) a qual é uma região central e a qual é dedicada para ser perfurada por um meio de entrada de água de um dispositivo preparador de alimento líqui20 do e,

- em que por fora da primeira e segunda regiões perfuráveis, a parede superior (3) é disposta para ser não-perfurável e uma parte de tampa ou placa (810) é fornecida abaixo da parede superior (3) para reforçá-la e para prevenir uma perfuração acidental da parede superior (3).
2. Cápsula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a parede lateral alargada (7) forma um ângulo inferior a 80 graus em relação à parede superior (3).
3. Cápsula, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a parede lateral alargada (7) forma um ângulo C entre 50 e 70 graus com relação à parede superior (3).
4. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a dita região de saída periférica faz parte

Petição 870180053677, de 21/06/2018, pág. 7/13 de uma membrana perfurável dedicada para ser perfurada e para prover saídas de bebida.
5. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que uma peça de filtro é posicionada na cápsula para separar uma cavidade que contém a substância de uma cavidade de coleta do líquido centrifugado.
6. Cápsula, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a peça de filtro é inclinada em relação à parede lateral alargada (7).
7. Cápsula, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a peça de filtro se estende por toda a espessura do invólucro (14, 82).
8. Cápsula, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a peça de filtro é substancialmente cilíndrica.
9. Cápsula, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a peça de filtro é substancialmente paralela à parede superior (3).
10. Cápsula, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que a peça de filtro é espaçada da parede superior (3) por meio de uma pequena abertura.
11. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 10, caracterizada pelo fato de que a cavidade de coleta de líquido é colocada abaixo da região periférica de saída (87).
12. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 precedentes, caracterizada pelo fato de que a parede lateral alargada (7) e a parede inferior formam um corpo em forma de copo com um aro em forma de flange sobre o qual a membrana é selada.
13. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizada pelo fato de que a substância compreende pó de café.

Petição 870180053677, de 21/06/2018, pág. 8/13

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