BRPI0908405B1 - Método para preparar um líquido comestível a partir de uma célula, sistema de produção de bebida e célula para ser utilizada no método - Google Patents

Abstract

"método para preparar um líquido comestível a partir de uma célula, sistema de produção de bebida e célula para ser utilizada no método". a presente invenção refere-se a um método para preparar um líquido comestível a partir de uma célula, passando o líquido através da substância utilizando forças centrífugas, no qual o gás contido na célula é purgado de maneira controlável a partir da célula quando o líquido enche a célula.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO PARA PREPARAR UM LÍQUIDO COMESTÍVEL A PARTIR DE UMA CÉLULA, SISTEMA DE PRODUÇÃO DE BEBIDA E CÉLULA PARA SER UTILIZADA NO MÉTODO.

A presente invenção refere-se a um método e um sistema para preparar um extrato líquido passando água através de uma substância contida em uma célula que é submetida a centrifugação. Mais especificamente, a invenção é para preparar um extrato de bebida, tal como café e similar. É conhecido preparar bebidas nas quais uma mistura de café preparado e pó de café é separada com forças centrífugas. Tal mistura é obtida trazendo junto líquido, tal como água quente e pó de café, por um tempo definido. O líquido é então forçado através de uma peneira sobre a qual o material em pó está presente.

Em certos métodos, tal como na GB 1.506.074, a célula compreende uma grande abertura para possibilitar ao café ser carregado na cápsula. Então, um líquido é cheio na célula e a célula é girada. Normalmente, a célula não é inteiramente cheia com líquido, ou de outra maneira líquido poderia vazar da grande abertura devido ao gradiente de pressão que é criado nos pequenos orifícios de descarga.

A EP079713 é relativa a um aparelho centrífugo similar, com uma cobertura que junta ao elemento filtro, fazendo assim uma célula de filtro substancialmente fechada. Um problema é que se ar não pode escapar de maneira suficientemente rápida através do filtro e do espaço de restrição no início da operação de preparação, bolsos de ar podem se formar na célula. O bolso de ar pode ser prejudicial ao molhamento completo e/ou extração da substância, o que pode criar um aumento da pressão do líquido na célula cujo volume é insuficiente.

O WO 2006/112.691 é relativo a outro dispositivo centrífugo que compreende fendas para alimentar mistura de pó/água e que passa para o interior do espaço delimitado entre um cilindro e um pistão.

Um problema dos sistemas centrífugos é que se muito gás permanece na célula, um volume limitado de líquido pode penetrar na célula. Portanto, pode haver áreas na célula onde os ingredientes não estão

2/30 adequadamente molhados. A qualidade de extração é consequentemente afetada de maneira negativa. Em particular, se os ingredientes em pó não estão molhados de maneira adequada, o líquido descarregado experimenta uma taxa de extração pequena, isto é, um baixo teor de sólidos totais ( Tc ). Também, se uma quantidade insuficiente de líquido é introduzida na cápsula, a pressão centrífuga para o líquido deixar a célula se tornará muito elevada, requerendo com isto uma velocidade de rotação muito elevada para fazer o extrato líquido deixar a cápsula.

Além disto, as aberturas de descarga feitas na célula podem ser muito pequenas ou a descarga pode mesmo estar fechada por uma válvula de descarga, tal que o volume de gás não pode escapar a partir dessas aberturas ou válvula de maneira correta ou a tempo. Portanto, um objetivo da presente invenção é equilibrar o escoamento de gás que sai e o escoamento de líquido que entra no sistema centrífugo, de modo que os problemas de molhar os ingredientes na célula e escorvar a célula com líquido sem alcançar velocidades de rotação excessivas, podem ser solucionados.

Outro objetivo da presente invenção é alcançar um ciclo de preparação de bebida otimizado, assegurando um molhamento adequado dos ingredientes na célula, e um início do ciclo de extração quando o molhamento tenha sido adequadamente completado, para obter boas propriedades de extração do líquido descarregado.

Outro objetivo é fornecer uma solução que seja limpa e não crie vazamento de sólidos e/ou de líquidos, o que podería sujar e/ou danificar o dispositivo, por exemplo, como penetrar no mancal de esferas do dispositivo de acionamento em rotação.

Para isto a presente invenção é relativa a um método para preparar um comestível líquido a partir de uma célula, passando o líquido através da substância utilizando forças centrífugas, no qual o gás contido na célula é purgado de maneira controlável a partir da célula quando líquido enche a célula.

Um dos princípios centrais da invenção é, assim, fornecer uma purga de gás dedicada em um momento no qual líquido enche a cápsula.

3/30

Portanto, a célula pode ser cheia corretamente com líquido para assegurar molhamento adequado antes de extração do líquido.

Preferivelmente, a liberação de gás é controlada através de, no mínimo, um conduto dedicado.

O controle da liberação de gás pode ainda ser conseguido por diferentes meios.

Em um modo, o controle seletivo da purga de gás é ainda realizado por meio de uma válvula. A válvula pode ser uma válvula projetada para possibilitar de maneira seletiva que gás escape e que interrompa líquido que vem da célula.

No mesmo modo, ou em um modo alternativo, o controle seletivo da purga de gás é ainda realizado aumentando a velocidade de rotação da célula. Como resultado do aumento da velocidade de rotação, as forças centrífugas tornam-se mais elevadas na célula o que faz com que a extração de líquido comece.

Em um modo possível, os condutos de purga podem ser comunicados com a atmosfera sem válvula controlável de maneira ativa, isto é, uma válvula que requeira a recepção de um sinal para abrir e/ou fechar. Preferivelmente, o conduto de purga de gás está fechado pela válvula e/ou a velocidade de rotação é aumentada depois que um determinado volume de líquido é cheio na célula, ou depois que tenha decorrido um período de tempo predeterminado.

Para isto, uma válvula controlável pode ser fornecida para controlar a abertura da purga de gás. Portanto, o gás pode ser purgado quando a célula que contém pó seco começa a ser cheia com líquido, e até que uma quantidade suficiente de líquido tenha sido enchida na célula. Também o risco de vazamento de líquido pode ser reduzido, uma vez que a purga de gás pode ser interrompida de maneira temporizada, para evitar que líquidos ou sólidos vazem a partir da purga de gás, quando líquido suficiente tenha sido cheio na célula.

Em um modo particular, o volume determinado de líquido que enche a célula pode ser medido por um medidor de vazão colocado no cir4/30 cuito de suprimento de líquido para a célula. Uma vez que a capacidade da célula tenha sido, ou seja, alcançada, isto é, a célula esteja substancialmente cheia com líquido, a válvula fecha o conduto de purga de gás e/ou a velocidade de rotação é aumentada para alcançar as velocidades de extração.

Em modo possível, o conduto de purga de gás é fechado quando um nível predeterminado de líquido é detectado no topo ou fora da célula.

Por exemplo, o nível de líquido pode ser detectado por meio de um sensor de líquido no conduto de purga de gás. Tal sensor de líquido pode detectar uma mudança na propriedade elétrica do fluido, por exemplo, condutividade, capacitância ou resistência no conduto, ou no trajeto de escoamento entre a célula e o conduto, ou em uma parte de topo da própria célula. Os dados de propriedade elétrica são recebidos por uma unidade de controle que, em resposta, ativa a válvula para fechar o conduto de purga de gás e/ou aumentar a velocidade de rotação do dispositivo que aciona a célula em rotação.

Em outro modo possível, o no mínimo um conduto de purga de gás pode se regular por meio de uma válvula que abre e fecha, sem intervenção da unidade de controle. Em um exemplo, a válvula é controlada em fechamento pelo efeito de forças centrífugas. Para isto, a válvula pode assumir uma primeira posição de abertura do conduto de purga de gás quando as forças centrífugas aplicadas a ela estão abaixo de um certo valor limiar e uma segunda posição de fechamento do conduto quando as forças centrífugas excedem o valor limiar. Neste caso, a válvula no conduto é posicionada em uma posição deslocada em relação ao eixo central para receber as forças centrífugas e o fechamento da válvula é realizado de maneira automática quando a célula é acionada em centrifugação em velocidade de rotação suficiente. A válvula pode, por exemplo, ser um elemento elástico de borracha que é deformado ou deslocado em um assento de vedação do conduto por meio do efeito de centrifugação.

Mais preferivelmente, gás é removido criando uma purga de gás substancialmente no eixo central de rotação da célula. Uma localização central da purga de gás é preferida, uma vez que as forças centrífugas, que atu5/30 am sobre o líquido e que poderíam criar vazamento, são mínimas nesta área. Por meio de localização central, quer significar uma locação axial que não é distante do eixo central de mais do que 1/5 do raio máximo da célula.

Em um modo possível, um conduto de purga de gás é introduzido na célula, preferivelmente através de uma membrana tampa da célula. Portanto, quando o líquido enche a célula, o gás é aspirado na entrada de purga de gás do conduto antes que deixe a célula.

Em outro modo, o conduto de purga de gás é colocado fora da célula. Preferivelmente, a célula tem uma membrana tampa que é perfurada, permitindo com isto que gás escape da célula e seja descarregado através de um conduto colocado acima da membrana tampa. Perfurações da membrana tampa podem ser realizadas para fornecer saídas de líquido na célula possibilitando, portanto, gás deixar a célula em seu caminho para o conduto de purga.

De acordo com um aspecto possível da invenção, o líquido centrifugado é impedido de ser descarregado da célula até que uma velocidade centrífuga suficiente seja alcançada. Em particular, o escoamento líquido centrifugado é interrompido por uma válvula de descarga que forma um limiar de pressão a ser superado para o líquido centrifugado que deixa a célula. A válvula de descarga é colocada na área periférica da célula. Em comparação, uma válvula de descarga cria um limiar de pressão controlável e não requer que pequenos orifícios sejam fornecidos na célula, com o risco de ter tais orifícios bloqueados ou entupidos. Contudo, uma válvula no lado de descarga da célula também bloqueia gás na célula, o qual não pode escapar através da válvula fechada. Portanto, uma válvula de descarga requer fazer com que os condutos de purga de gás da presente invenção sejam colocados à montante da válvula. A válvula de descarga é preferivelmente projetada para fornecer uma restrição do escoamento do líquido descarregado, a qual pode aumentar como uma função do aumento da velocidade de rotação. Por exemplo, a válvula de descarga é um dispositivo de restrição conformado em anel forçado em fechamento por meio de um dispositivo deslocado por mola.

6/30

De acordo com outro aspecto da invenção gás é, preferivelmente purgado durante uma fase de pré-molhamento, durante a qual o líquido é injetado.

Em um modo possível, um dispositivo de vedação seletiva de fluido é fornecido na interface do dispositivo de injeção de líquido e um furo de uma base de engajamento rotativo na célula, para permitir que gás escape do receptáculo quando o receptáculo está cheio com água se não para interromper vazamento de água para fora da interface.

Para isto o conduto pode formar um interstício projetado e/ou dimensionado para fornecer um escape de fluido seletivo.

Em particular, componentes compostos voláteis, tais como o gás, podem viajar através do interstício enquanto líquidos, tais como água ou uma mistura de água e substância, que são mais viscosos, não podem viajar através do interstício.

O interstício pode se estender ao longo de um comprimento na interface suficiente para impedir que líquido atravesse completamente o interstício. Em particular, o interstício pode ter um comprimento de no mínimo 10 mm, mais preferivelmente mais do que 10 mm. A espessura do interstício pode se situar desde cerca de 0,1 até 1,0 mm.

Em um modo preferido o interstícios é obtido por um rosqueamento helicoidal da base de engajamento rotativo. O rosqueamento cria um longo trajeto helicoidal de fluido o qual, devido a seu movimento de rotação em relação ao injetor de água, tende a empurrar o líquido para trás na direção do receptáculo.

Mais preferivelmente, um dispositivo de transporte de água é fornecido no circuito de fluido a montante do injetor de água, para fornecer água através do injetor de água em uma pressão relativamente baixa. O dispositivo de transporte de água pode ser uma bomba de pressão, tal como uma bomba centrífuga, uma bomba de diafragma, uma bomba de gravidade, uma bomba peristáltica, uma bomba de pistão, por exemplo. A bomba pode ser projetada para encher água no receptáculo a uma pressão relativamente não positiva acima da pressão atmosférica. Um dispositivo de transporte de

7/30 pressão para água também contribui para assegurar que líquido não recebe quantidade de movimento suficiente para atravessar o dispositivo de vedação dinâmica. De fato, o dispositivo dinâmico fornece uma quantidade de movimento maior ao líquido para equilibrar a quantidade de movimento que deveria ser fornecida ao líquido pelo dispositivo de transporte de água empurrada dentro do interstício.

Em adição, um dispositivo de vedação de contato pode ser colocado entre a base de engajamento rotativo e a parede de entrada do receptáculo. Preferivelmente, a vedação de contato fornece uma vedação axial sobre a superfície do receptáculo. O dispositivo de vedação de contato assegura que nenhum líquido pode circular entre o receptáculo e a base rotativa devido às forças centrífugas que poderíam contornar o trajeto de escoamento centrifugo no receptáculo, e assim poderia diluir a bebida.

Preferivelmente o dispositivo de vedação de contato é um elemento elástico de borracha, tal como um anel-0 de borracha ou silicone, que forma um arranjo de vedação axial.

Em um modo preferido, o dispositivo de vedação de contato é colocado imediatamente ao redor do injetor de água. Como resultado, líquido é impedido de escapar do receptáculo pela saída perfurada e a partir de contato com a superfície exterior do receptáculo. Quando o dispositivo está aberto e o receptáculo e removido do dispositivo, existe menos líquido residual tal como água quente no dispositivo, que poderia pingar de uma maneira não controlada.

De acordo com um aspecto específico da invenção, a base de engajamento rotativo compreende, no mínimo, um elemento perfurante que é colocado na periferia da base para perfurar, no mínimo, uma saída na parede do receptáculo. Mais preferivelmente, a base de engajamento rotativo compreende diversos elementos de perfuração igualmente distribuídos na periferia da base de engajamento.

A base rotativa pode assumir a forma de um disco que aplica uma pressão de engajamento sobre a parede do receptáculo durante o fechamento do dispositivo ao redor do receptáculo. Devido à pressão de enga8/30 jamento aplicada, os elementos de perfuração podem perfurar saídas no receptáculo, para permitir que a bebida deixe o receptáculo.

Em outro aspecto, a base rotativa compreende uma válvula deslocada de maneira elástica que abre em um certo limiar de pressão do líquido centrifugado que deixa o receptáculo.

De acordo com outro aspecto da invenção, o método é para preparar um comestível líquido a partir de uma célula passando líquido através da substância utilizando forças centrífugas, no qual ele compreende uma fase de pré-molhamento durante a qual o líquido é cheio na célula e a célula é girada em uma primeira velocidade de rotação em uma fase de extração durante a qual o líquido continua a ser cheio na cápsula, e a célula é girada em uma segunda velocidade de rotação mais elevada do que a primeira velocidade de rotação.

Preferivelmente, a segunda velocidade de rotação é aumentada como resultado do nível de enchimento de líquido na célula. Em particular, a segunda velocidade de rotação é aumentada quando o nível de líquido é detectado até um nível de enchimento predeterminado. O nível de enchimento pode ser detectado diretamente por meio de um sensor de líquido ou, indiretamente, medindo o volume de líquido fornecido para a célula.

Pré-molhamento refere-se a uma fase durante a qual líquido é intimamente misturado com os ingredientes na célula antes que centrifugação seja suficiente para fazer o extrato líquido deixar a célula no lado de descarga, por exemplo, abrindo a válvula de descarga.

Extração refere-se à fase na qual líquido atravessa os ingredientes e é descarregado da célula como resultado das forças centrífugas. No contexto dos modos da invenção, uma descarga do líquido pode requerer que uma velocidade de rotação suficiente da célula seja alcançada.

Durante pré-molhamento, a célula pode ser acionada em rotação em uma velocidade mais baixa do que durante extração. Durante prémolhamento, a célula pode permanecer estática ou ser girada em uma maneira intermitente.

Foi observado que um pré-molhamento da substância, em parti9/30 cular café moído, fornece uma extração melhorada e, consequentemente, um sabor e aroma melhorados. Durante esta fase, a velocidade de rotação é preferivelmente mantida suficientemente baixa, de modo que o extrato de líquido permanece na célula e mistura através todo ele com a substância. Quando líquido é cheio na célula e a célula gira lentamente, gás pode ser purgado de modo que no mínimo uma quantidade significativa de gás contido na célula é removida para deixar espaço suficiente para o líquido ocupar a célula e misturar com a substância.

Em uma modalidade particular, gás é purgado através de no mínimo um conduto diferente do que um primeiro conduto de líquido que fornece líquido na célula. Em um modo particular, o conduto de purga de gás é arranjado de maneira concêntrica ao redor do dito primeiro conduto de injeção de líquido. O conduto de suprimento de líquido pode ser uma agulha oca que perfura uma membrana tampa da célula. O conduto de suprimento de líquido pode ser alinhado ao longo do eixo de rotação.

Em um modo possível, depois de purgar gás para fora da célula, líquido pode também ser injetado na célula através do conduto de gás. Portanto, líquido pode ser injetado em ambos, através do conduto de líquido e através do conduto de gás, depois que a purga de gás tenha sido realizada. Isto apresenta a vantagem que o conduto de gás pode ser lavado das possíveis partículas sólidas que poderíam ter penetrado no conduto de gás durante a operação de purga de gás.

O método da invenção pode ainda incluir uma fase de secagem por giro da substância contida na célula depois da fase de extração. Durante a fase de secagem por giro, o conduto de gás pode ser utilizado para fornecer equilíbrio de pressão na célula introduzindo ar na célula para substituir líquido que está sendo descarregado do lado de descarga da célula. Em particular, o conduto de gás pode ser colocado na pressão atmosférica por meio de uma válvula controlável. Este equilíbrio de pressão assegura que a célula não deforma sob um vácuo relativo.

A presente invenção também é relativa a um sistema de produção de bebida para preparar um extrato líquido a partir de uma substância

10/30 alimentícia contida em uma célula, passando um líquido através da substância alimentícia por meio de centrifugação da célula, que compreende:

- um dispositivo para injeção de líquido para encher líquido na célula,

- dispositivo de acionamento em rotação para acionar a célula em rotação em no mínimo uma velocidade centrífuga,

- um dispositivo de descarga periférica para possibilitar que extrato líquido deixe a célula em dita velocidade centrífuga, em que ele compreende um dispositivo de purga de gás dedicado, configurado para remover gás da célula quando líquido enche a célula.

O dispositivo de purga de gás pode compreender um conduto de purga de gás dedicado que é separado de um conduto de suprimento principal de líquido, por exemplo, para conectar o volume interno da célula à atmosfera enquanto líquido é fornecido na célula.

O sistema preferivelmente compreende dispositivo de controle de velocidade para aumentar a velocidade de rotação do dispositivo de acionamento, para variar o ciclo de preparação de bebida de uma fase de prémolhamento para uma fase de extração.

O sistema preferivelmente compreende dispositivo para detectar o nível de enchimento de líquido na célula. Aliás, este dispositivo de detecção de nível de enchimento possibilita coordenar o início da fase de extração em seguida à fase de molhamento e, consequentemente, assegura alcançar propriedades de extração adequadas do líquido descarregado, por exemplo, uma bebida café com Tc adequado.

Uma válvula pode ainda estar associada à no mínimo um conduto de purga de gás para permitir, de maneira seletiva, que gás seja purgado em uma maneira controlável.

Em um modo o dispositivo de purga de gás compreende, no mínimo, um conduto de purga de gás que é conectado a uma válvula controlável, para controlar o tempo que o conduto de purga de gás é mantido aberto quando o líquido enche a cápsula através de um conduto separado de suprimento de líquido.

11/30

Em outro modo o conduto de purga de gás comunica-se com a atmosfera sem válvula.

Em uma modalidade particular, o conduto de purga de gás tem uma entrada de gás que penetra na célula.

Em outra modalidade o conduto de purga de gás tem uma entrada de gás que é externa à célula e é preferivelmente colocada acima da célula, em particular, acima de uma tampa da célula.

Mais particularmente, o conduto de purga de gás é controlado para abrir em uma fase de pré-molhamento, na qual líquido é injetado na célula e a célula é girada em uma velocidade mais baixa do que a velocidade centrífuga na qual o extrato de líquido deixa a célula por meio de forças centrífugas através do dispositivo de descarga. Portanto, o conduto de gás pode ser mantido aberto durante a fase de pré-molhamento pela válvula. A válvula pode então ser controlada para ser fechada depois que um volume predeterminado de líquido é cheio no interior da célula, ou depois de um certo período de tempo. Por exemplo, o sistema pode compreender um medidor de escoamento para fornecer uma entrada quanto ao volume de líquido que é fornecido na célula. O medidor de escoamento pode fornecer um sinal para a unidade de controle, por exemplo, sob a forma de impulsos que são contados por uma unidade de controle do dispositivo. Quando uma quantidade predeterminada de impulsos tenha sido alcançada, a válvula do conduto de gás fecha o conduto para o gás contido na célula.

Em um modo de controle possível, o sistema compreende um dispositivo de detecção de líquido para detectar um nível máximo de líquido na ou fora da célula. Um dispositivo de detecção de líquido pode compreender, por exemplo, sensores elétricos resistivos, indutivos ou capacitivos. Os sensores podem ser colocados, por exemplo, no conduto de purga de gás, ou entre o conduto e a célula, por exemplo, acima da tampa da célula. Uma unidade de controle assegura o aumento da velocidade de rotação e/ou ativação da válvula, como uma resposta a uma mudança dos valores sensoriados que correspondem à detecção seja de gás ou de líquido na localização dos sensores. Por exemplo, quando velocidade é aumentada acima de um

12/30 valor pré-ajustado que corresponde a forças centrífugas suficientes que são exercidas na célula, a extração do líquido começa através do dispositivo de descarga. Como resultado, o dispositivo válvula de descarga abre, fazendo com que líquido seja descarregado ou extraído da célula. Uma vez que o nível de líquido tenha sido sensoriado previamente para o nível desejado, a extração pode ter lugar enquanto está sendo assegurado que os ingredientes na célula estão adequadamente molhados.

O conduto de suprimento de líquido pode estar associado a um elemento de vedação que aplica uma vedação na interface entre o conduto e a tampa da célula, por exemplo, uma membrana de topo da cápsula. Como resultado, líquido é impedido de vazar na base do conduto de suprimento de líquido, porém é forçado a atravessar a substância na célula para um melhor molhamento dos ingredientes, por exemplo, partículas de café.

Em um modo possível, a válvula é controlável/controlada para colocar o conduto de gás em comunicação com um suprimento de líquido, de modo a suprir líquido na célula através do conduto de purga de gás depois que gás seja purgado da célula. Portanto, fechamento do conduto de gás é feito comutando a válvula em uma posição onde o conduto de purga de gás é colocado em comunicação com o suprimento de líquido. O conduto de purga de gás pode assim fornecer líquido na célula em adição ao conduto principal de líquido. Gomo resultado, a vazão de líquido pode ser significativamente aumentada na célula durante a fase centrífuga, onde a velocidade de rotação da célula é mais elevada do que durante a fase de prémolhamento. O conduto de gás pode assim ser lavado de partículas sólidas que podem ter sido introduzidas no conduto durante a primeira fase.

A válvula pode ainda ser configurada para colocar o conduto de gás na atmosfera durante uma fase de secagem por giro, ou em seguida à fase de extração. Durante a fase de secagem por giro, o dispositivo de suprimento de líquido é interrompido e o dispositivo de acionamento em rotação é mantido em velocidade elevada para possibilitar ao líquido deixar a cápsula através do lado de descarga periférica da célula.

Em um modo particular, o conduto de gás pode ser colocado de

13/30 maneira concêntrica ao redor de um conduto de suprimento de líquido para suprir líquido na célula.

Em um modo preferido, o dispositivo de descarga periférica compreende uma válvula de restrição para controlar o escoamento do líquido descarregado. A válvula de restrição preferivelmente atua para abrir quando uma pressão centrífuga determinada do líquido descarregado é alcançada contra a válvula durante o aumento da velocidade de rotação durante a fase de extração. A válvula de restrição tem, preferivelmente, um dispositivo de fechamento conformado em anel e um dispositivo de deslocamento por mola, para opor uma resistência a escoamento pressurizado de líquido que deixa a célula.

Em outro aspecto da invenção, a invenção também é relativa a uma célula que compreende um filtro para impedir que sólidos sejam carregados pelo gás durante purga. O filtro pode ser colocado para separar no mínimo dois volumes nas células; um dos quais que contém os ingredientes alimentícios. Aliás, um problema principal pode ser criado pelas partículas sólidas que bloqueiam o escoamento de gás, que são removidas da célula. O filtro preferivelmente compreende aberturas de diâmetro e/ou fendas de largura de menos do que a 250 mícrons. O filtro pode ser uma parte integral da célula tal como uma porção plástica porosa ou uma malha, um tecido ou não tecido, ou papel filtro.

Além disto, a célula pode ser uma cápsula fechada em vedação, antes de ser introduzida no sistema. A cápsula pode conter uma substância alimentícia protegida por um gás inerte, tal como CO₂ e/ou nitrogênio.

Portanto, a invenção também é relativa a uma cápsula para fornecer uma solução mais limpa do que sistemas abertos e uma qualidade mais controlável do extrato líquido distribuído. A cápsula pode ser fechada por uma membrana de fechamento que é perfurada por elementos de perfuração do sistema, para fornecer entrada e saídas de líquido.

A cápsula pode compreender uma porção filtro interna, para impedir que sólidos deixem a cápsula através da entrada de líquido, por exemplo, uma entrada perfurada da cápsula. Esta primeira porção filtro está, pre14/30 ferivelmente, em uma localização central da cápsula.

A cápsula também pode compreender uma segunda porção filtro para impedir que sólidos saiam através das saídas de líquido, por exemplo, através de saídas perfuradas da cápsula. Esta segunda porção filtro é preferivelmente em uma região periférica da cápsula. As porções filtro podem fazer parte de uma mesma tampa interna inserida em um corpo da cápsula conformado em taça. A primeira e segunda porção filtro também podem fazer parte de elementos separados da cápsula.

A cápsula pode conter ingredientes de bebida que compreendem: café moído, folhas de chá, café solúvel, chá solúvel, chá em erva, cacau, leite, nata, ingredientes nutricionais e combinações deles.

Para evitar repetições desnecessárias no presente Pedido, todas as características mencionadas em relação ao presente método podem ser também aplicáveis ao sistema e vice-versa.

A invenção será explicada em mais detalhe com referência aos desenhos anexos:

a figura 1 é uma representação genérica, esquemática, do sistema da presente invenção, a figura 2 é uma representação esquemática de uma parte do sistema da invenção, a figura 3 é uma representação esquemática de uma parte da invenção de acordo com uma segunda modalidade durante a fase de prémolhamento e purga de gás, a figura 4 é uma representação esquemática de uma parte da invenção durante a fase de extração subsequente, a figura 5 é uma representação esquemática de uma parte da invenção durante a fase final de secagem por giro, a figura 6 mostra uma vista de uma tampa interna de uma modalidade da célula da invenção, a figura 7 mostra um detalhe de um dispositivo de injeção de fluido do sistema de acordo com outra variante, a figura 8 mostra uma vista em seção transversal de um sistema

15/30 da presente invenção de acordo com outra variante durante purga de gás;

a figura 9 mostra uma vista em seção transversal detalhada do sistema de acordo com ainda outra variante durante a fase de prémolhamento, a figura 10 mostra uma vista em seção transversal detalhada do sistema da figura 9 durante a fase de extração;

a figura 11 mostra uma vista em perspectiva de um dispositivo de preparação de bebida de acordo com outra modalidade da invenção;

figura 12 mostra uma vista em seção transversal ao longo de AA da vista da figura 11;

a figura 13 mostra, de acordo com uma modalidade preferida, um detalhe e vista parcial da vista da figura 12, em particular a configuração do receptáculo e do subconjunto de injeção;

a figura 14 mostra um detalhe ampliado da vista da figura 13, em particular o dispositivo de vedação dinâmica.

Como pode ser visto na figura 1, o sistema centrífugo da presente invenção compreende uma unidade de centrífuga 2 na qual uma célula centrífuga 3 está colocada. A célula centrífuga 3 pode ser uma cápsula de uma única utilização que contém ingredientes alimentícios repartidos, tal como uma porção de café torrado e moído. Antes de sua inserção na unidade, a cápsula é preferivelmente vedada em uma maneira estanque a gás, para manter o frescor dos ingredientes alimentícios contidos nela. Alternativamente, a célula centrífuga 3 pode ser uma célula que pode ser reenchida da unidade centrifuga 2.

A unidade centrífuga 2 é conectada a dispositivo de acionamento 5 que compreende um motor elétrico rotativo e um eixo de acionamento. O dispositivo de acionamento 5 é projetado para girar um tambor rotativo da unidade centrífuga ao longo de um eixo de rotação A, e assim a célula centrífuga 3 abrigada dentro do tambor rotativo da unidade centrífuga 2 ao redor do mesmo eixo A da célula centrífuga. Deveria ser observado que a célula podería ser parte de ou todo o tambor rotativo, em particular, quando a célula não está especificamente em uma cápsula de utilização única, mas uma

16/30 parte que pode ser restabelecida do dispositivo.

A unidade centrífuga 2 ainda compreende uma parte de coleta e um conduto de descarga 35 através do qual a bebida a ser preparada é descarregada para o interior de um receptáculo 48, tal como uma taça ou caneca, por exemplo, colocada abaixo do duto de descarga.

O sistema ainda compreende dispositivo de suprimento de líquido que inclui um reservatório de água 6 e um circuito de fluido 4. O reservatório 6 preferivelmente compreende dispositivo de aquecimento de água 31 para aquecer a água contida no reservatório 6. O dispositivo de aquecimento 31 pode ser uma serpentina de aquecimento. O dispositivo de aquecimento da água pode também ser obtido por um bloco térmico no circuito de fluido 4 e colocado à jusante em relação ao reservatório de água 6.

O dispositivo de suprimento de líquido ainda compreende uma bomba 7 conectada ao reservatório 6. A bomba 7 é preferivelmente uma bomba centrífuga. Além disto, a bomba 7 é conectada à unidade centrífuga 2 por meio do circuito de fluido 4.

A bomba 7 é preferivelmente uma bomba de baixa pressão que serve à finalidade de fornecer líquido suficiente para a célula 3. Em adição, durante as operações, a célula centrífuga atua como uma bomba centrífuga trazendo água a partir do suprimento de líquido.

Na unidade centrífuga, uma válvula de descarga de líquido 19 é fornecida para criar uma restrição de escoamento do líquido centrifugado que deixa a célula 3 antes de ser coletado na parte de coleta da unidade. A válvula de descarga 19 possibilita aumentar o tempo de residência do líquido na cela e, portanto, melhora a extração, em particular para café. Além disto, devido às forças de rotação elevadas necessárias para o escoamento atravessar a válvula de descarga, o escoamento é acelerado de maneira significativa. Como resultado, uma boa quantidade de espuma ou creme pode ser obtida. Preferivelmente, a válvula de descarga abre para deixar um espaço de escoamento anelar e possibilitar ao líquido centrifugado deixar a célula quando um certo limiar de pressão tenha sido alcançado na válvula pelo líquido. Para isto, a válvula 19 compreende dispositivo de deslocamento elás17/30 tico 27 para equilibrar a pressão do líquido centrifugado a uma dada carga. Além disto, a carga da válvula pode ser feita ajustável para abrir a um certo limiar de pressão por meio de um dispositivo de atuação de carga 50. Por exemplo, o dispositivo de atuação de carga 50 atua no dispositivo de deslocamento elástico 27 para variar o pré-carregamento sobre a válvula 19. Portanto, quanto mais o dispositivo elástico é pré-tensionado, por exemplo, por meio de uma restrição de compressão do dispositivo de atuação 50 sobre o elemento resiliente pressão de líquido mais elevada é necessária para superar a válvula para manter uma vazão consistente, portanto, mais elevada deve ser a velocidade de rotação. Como resultado, o nível de espuma ou creme de café pode ser controlado ajustando a carga do dispositivo válvula 19.

No circuito de fluido 4 entre o dispositivo de suprimento de líquido e a unidade centrífuga 2, é fornecido dispositivo dosador 8 para esta vazão do líquido. O dispositivo dosador 8 é, por exemplo, uma turbina dosadora de escoamento codificada em pulso que gera dados de impulso elétrico 10. Portanto, o período dos impulsos gerados é preferivelmente proporcional à velocidade do escoamento de líquido dentro do circuito de fluido 4.

O sistema ainda compreende dispositivo de controle 9 que compreende um contador 11, um controlador central 12 tal como um controlador PI D capaz de fornecer mecanismo de realimentação de malha de controle e uma interface manual 13. O dispositivo de controle é conectado à turbina dosadora de escoamento 8 para receber a variável de processo relativa à vazão e ao dispositivo de acionamento 5 do motor de rotação para introdução da variável manipulada para o motor, isto é, a velocidade de rotação. Além disto, o controlador 12 está conectado à bomba 7 para partir e parar o suprimento de líquido no circuito. O contador 11 conectado à primeira turbina dosadora de escoamento 8 possibilita uma análise dos dados de impulsos gerados 10. Os dados analisados são então transferidos para o controlador central 12. Consequentemente, a vazão real exata do líquido dentro do circuito de fluido 4 pode ser calculada em tempo real.

Voltando para a figura 2, o sistema da presente invenção ainda

18/30 compreende um dispositivo de injeção de fluido 20 para injetar líquido de maneira primária na célula 3. O dispositivo de injeção de fluido está montado de maneira fixa na unidade 2, porém conectado por meio de mancais de esferas 54 a uma placa rotativa 55 que compreende uma válvula de descarga conformada em anel 19.

O dispositivo de injeção de fluido compreende um primeiro conduto de suprimento de líquido 21 que é substancialmente alinhado ao longo do eixo de rotação A. O conduto 21 pode assumir a forma de uma agulha ou lança que é inserível na célula, por exemplo, uma cápsula vedada, para fornecer líquido no volume 22 que contém a substância bebida. Um segundo conduto 23 pode ser fornecido, o qual circunda o primeiro conduto de suprimento de líquido 21. O segundo conduto 23, como será explicado mais tarde, pode ter funções diferentes, uma das quais é possibilitar gás a ser removido ou purgado da célula. Como ilustrado na modalidade preferida, o segundo conduto 23 é colocado de maneira concêntrica em relação ao primeiro conduto 21. Contudo, outros arranjos podem ser imaginados, por exemplo, um segundo conduto 23 que é colocado adjacente, isto é, lado a lado ou próximo ao primeiro conduto 21.

O segundo conduto 23 para purgar gás para fora da cápsula tem uma primeira extremidade livre 24 na célula que está acima da saída de injeção livre 25 do primeiro conduto 21 que penetra mais profundo na célula quando o gás tende a acumular na região central superior da célula. Este projeto preferido também reduz o risco de líquido ser aspirado no segundo conduto.

Preferivelmente, um elemento de vedação, tal como uma gaxeta de borracha 72, é colocado ao redor do conduto o mais exterior 23, para assegurar que líquido que sai da cápsula não penetra nos mancais de esferas 54.

Em uma primeira modalidade, o segundo conduto 23 é conectado diretamente à atmosfera, ou indiretamente por meio de uma válvula seletiva 73 por uma segunda extremidade livre 26. Como resultado, gás pode ser diretamente descarregado pelo conduto 23 e liberado para a atmosfera. A

19/30 válvula 73 pode ser uma válvula de retenção que permite passagem seletiva para gás, porém fecha para líquidos. O conduto 23 forma um controle de vazamento de gás que pode ser calibrado como uma função do volume de gás contido na célula. Deveria ser observado que gás contido na célula pode ser um gás inerte tal como dióxido de carbono ou nitrogênio, ou uma mistura desses gases.

Como evidente da figura 2, também a célula 3 pode ser dotada de uma tampa 28 que se ajusta em um corpo conformado como taça 29 da célula. Uma membrana de vedação 56 pode ser vedada sobre a aresta periférica 51 do corpo da cápsula, sobre a qual a válvula 19 pode aplicar uma força de fechamento. Assim, a membrana de vedação cobre a tampa e torna a cápsula impermeável a gás e líquido antes que a membrana seja perfurada, ou a membrana (seja) eventualmente removida ou aberta de outra maneira. Elementos de perfuração 52 podem ser fornecidos na unidade de centrífuga, preferivelmente colocados de maneira periférica em relação ao eixo central para perfurar uma série de saídas na membrana, para permitir que o escoamento de bebida seja liberado para fora da célula. A tampa 28 pode formar um pequeno recesso anelar periférico 53 para coletar o escoamento e distribuí-lo para saídas perfuradas através da membrana.

Certamente, o projeto da célula pode assumir diversas configurações sem se afastar do escopo da presente invenção. Por exemplo, a tampa para suportar a membrana não é mandatória.

Com referência à figura 3, para uma modalidade diferente, uma válvula controlável 70 é fornecida para controlar os diferentes modos operacionais do dispositivo de injeção de fluido 21 que incluem operação de purga de gás e as fases centrífuga e de secagem por giro. A válvula 70 é preferivelmente uma válvula de diversas vias. A válvula 70 pode ser configurada para ser movida nas diferentes posições (ventilação, suprimento de líquido, etc.) por meio de dispositivo solenóide ou outro dispositivo adequado.

Em um primeiro modo ilustrado na figura 3, um pré-molhamento da substância é realizado na célula injetando líquido através do primeiro conduto 21 diretamente em comunicação direta com o circuito de fluido 4. O

20/30 dispositivo bomba de líquido 7 é comutado ligado e o dispositivo de acionamento em rotação (motor) estão acionando a célula em velocidade de rotação relativamente baixa v1. Por exemplo, a velocidade de rotação v1 da célula é mais baixa do que 200 rpm. Durante esta fase de pré-molhamento a válvula 70 é configurada, por exemplo, é movida, para conectar o conduto de purga de gás 23, por exemplo, através de linha de comunicação intermediária 77, com uma saída de descarga 75 que comunica com a atmosfera ambiente. Uma quantidade menor de líquido misturado com gás pode, eventualmente, ser liberada pela saída 75 e drenada para um reservatório (não mostrado). Durante esta fase o volume de célula que não está ocupado pela substância está preferivelmente enchido inteiramente com líquido. O líquido pode começar a molhar e misturar com a substância, por exemplo, partículas de café. A velocidade de rotação é insuficiente para que o líquido atravesse a substancia ou, no mínimo, para que uma pressão suficiente de líquido para abrir a válvula de descarga 19.

Depois que o pré-molhamento esteja completado, a extração centrífuga é realizada acionando a célula a uma velocidade de rotação mais elevada v2 ilustrada na figura 4. O aumento de velocidade é assim controlado pela unidade de controle depois de um tempo predeterminado ou que um volume predeterminado de líquido seja suprido para a célula como medido pelo medidor de escoamento 8.

O conduto de purga de gás 23 é então fechado para a descarga por meio de controle da válvula 70, por exemplo, por meio de um movimento relativo da válvula, e conectado a uma linha de suprimento de líquido 76 através da linha de comunicação intermediária fixa 77. Nesta configuração, o líquido é suprido pelos dois condutos 21 e 23 do dispositivo de injeção de fluido 20. Como resultado da velocidade mais elevada, por exemplo, de cerca de 4000 até 15.000 rpm, o líquido que penetra na célula é forçado a atravessar a substância que é centrifugada contra a parede lateral da célula. Um extrato líquido é formado, o qual atravessa as saídas da célula e força sob pressão a válvula de descarga 19 a abrir. O extrato líquido é projetado contra uma parede de impacto 30 da unidade, então coletado e distribuído. De21/30 veria ser observado que a conexão do conduto de purga de gás 23 para a linha de líquido 76 por meio da válvula pode ser omitida e o conduto 23 poderia também ser apenas fechado. Caso, a conexão do conduto 23 com a linha de suprimento de líquido 76 seja realizada pela válvula, isto pode acontecer depois que um volume de líquido predeterminado tenha sido medido pelo medidor de escoamento. Mais precisamente, o controlador recebe dados de impulso 10 a partir do medidor de escoamento 8 quanto à quantidade de líquido e o controlador ativa a válvula de maneira adequada. A ativação da válvula pode acontecer depois da fase de extração na velocidade mais elevada tenha iniciado uma vez que uma quantidade residual de gás possa ainda ser evacuada quando a fase de pré- molhamento está acabada. Em particular, o gás residual de densidade mais baixa do que líquido irá permanecer de maneira predominante no centro da célula enquanto líquido irá mover para a periferia como resultante das forças centrífugas, formando um cilindro de gás no centro, que pode ser evacuado pelo conduto de purga de gás. Quando o líquido é suprido através do conduto de purga de gás 23 do dispositivo de injeção de fluido, o conduto é lavado de partículas sólidas que podem ter penetrado no conduto. Portanto, o risco de o conduto ser entupido é amplamente reduzido. Então, a ativação da válvula 70 também pode ser relacionada ao tempo somente, e não necessariamente a um volume de líquido como medido pelo medidor de escoamento. Neste caso, o controlador pode ativar a válvula depois que um tempo predeterminado tenha decorrido, por exemplo, desde a partida da bomba 7.

Em uma última fase, como ilustrado na figura 5, o dispositivo de acionamento em rotação é ativado pelo controlador a uma velocidade v3 para realizar uma secagem por giro da substância na célula. A fase de secagem por giro pode ser ajustada mais elevada do que a velocidade de extração centrífuga v2, por exemplo, 10 até 50% mais elevada.

O controlador também interrompe a bomba de suprimento de líquido 7 de modo que não mais líquido penetra na célula. A válvula 70 também é ativada para interromper comunicação entre a linha de líquido 76 e o conduto de suprimento de líquido 21. A desativação da bomba preferível22/30 mente tem lugar depois que o volume de líquido predeterminado que corresponde ao volume da taça tenha sido medido pelo medidor de escoamento 8. Por exemplo, a preparação de um café expresso requer que cerca de 40 ml de líquido sejam supridos na célula. Diferentes volumes de bebida podem ser armazenados como pontos de ajuste no controlador, por exemplo, 25, 40, 110 e 220 ml, possibilitando a preparação de diversas bebidas de café (por exemplo, ristretto, expresso, longo, americano, etc.). Durante esta fase o conduto de purga de gás é reconectado à saída de descarga 75 pela válvula 70, de modo que ar pode ser trazido para dentro da célula por meio do diferencial de pressão que é exercido na célula devido às forças de rotação elevadas. Uma vez que líquido é progressivamente removido da célula e mais nenhum líquido penetra na célula, a pressão na célula diminui e ar ambiente é aspirado na célula por efeito de vácuo. A pressão na célula irá e equilibrar assim até que a velocidade de rotação seja interrompida. O controlador interrompe a rotação da célula depois de um tempo predeterminado.

Também deveria ser observado que o sistema de preparação de bebida pode compreender um filtro de partículas colocado na célula e/ou no dispositivo de injeção de fluido. Na figura 2, a célula foi ilustrada como uma cápsula de uma única utilização que compreende um filtro 80 que é colocado entre o volume 22 que contém a substância e a superfície superior ou membrana 56. O filtro é preferivelmente uma porção porosa que tem aberturas menores do que o diâmetro médio de partículas dos ingredientes alimentícios. A porção pode ser rígida ou elástica. Ela pode ser feita de um plástico poroso com pequenos furos ou fendas, um material em malha, um tecido ou não tecido ou filtro de papel. A porção é colocada para separar um volume de inserção livre 81 para inserção de uma porção dos condutos de injeção de fluido 21, 23 a partir do volume 22 que contém as partículas alimentícias. Com isto, o filtro atua para impedir que partículas sólidas contaminem o volume de inserção livre 81 e, consequentemente, penetrem nos condutos 21, 22. Deveria ser observado que o filtro pode ser colocado na entrada 24, 25 do conduto de purga de gás 23 e/ou do conduto de suprimento principal de líquido 21. Por exemplo, o filtro pode ser um pedaço de material poroso sin23/30 terizado. Em outras variantes o conduto de purga de gás 21 poderia terminar na célula como um bocal com diversas fendas finas de saída, que formam um dispositivo de distribuição de água, bem como um dispositivo de filtração para partículas.

A figura 6 ilustra um exemplo da tampa 28 da cápsula da figura 2. A tampa compreende um recesso central 81 dotado de uma série de fendas 83 que atuam para reter partículas sólidas no compartimento de ingredientes (volume 22) da cápsula. As fendas 83 atuam na filtração do gás que é purgado da cápsula. Na periferia da tampa 28 existe um recesso anelar 53 que compreende uma segunda série de fendas 84 para filtrar o líquido que é centrifugado para fora da cápsula. Daí o líquido é coletado no recesso 53, e deixa a cápsula através das saídas perfuradas, e então é ejetado através da válvula de descarga.

A figura 7 ilustra uma variante na qual o filtro de partículas 85 é diretamente associado com o conduto de purga de gás 23. Por exemplo, ele é aqui inserido como uma grade, uma malha ou bloco sinterizado na extremidade livre ou entrada 24 do conduto de purga de gás.

A figura 8 ilustra outra variante do sistema da presente invenção. O sistema compreende uma célula 3 tal como uma cápsula de uma única utilização que compreende uma dose de substância alimentícia a ser extraída, por exemplo, café moído, que é acomodada em uma unidade centrífuga 2. Sobre a placa rotativa 55 que engata contra a célula, uma válvula de descarga de líquido 19 é fornecida, a qual aplica uma pressão elástica sobre a aresta periférica 51 da cápsula. A cápsula compreende uma membrana tampa 56 que é perfurada por dispositivo de perfuração exterior 52, com isto formando uma série de saídas, por exemplo, perfurações, para o fluido escapar da cápsula. Em uma parte central da placa 55 um conduto de injeção 21 é fornecido para injetar água quente no volume 22 da cápsula através de sua introdução de saída de injeção 25. Um conduto de purga de gás 23 é colocado de maneira concêntrica ao redor do conduto de suprimento de líquido 21. O conduto de purga de gás termina acima da superfície superior, isto é, membrana tampa da cápsula, enquanto deixa, preferivelmente, uma

24/30 distância curta. Um sensor de líquido 57 é colocado na entrada do conduto de purga de gás. O sensor é conectado à unidade de controle 12 (figura 1) e, portanto, pode transmitir dados para a unidade para regular, isto é, aumentar a velocidade de rotação da unidade centrífuga 2 quando a cápsula está cheia com líquido. Caso uma válvula de controle opcional seja fornecida na extremidade do conduto 23, o sensor pode também transmitir dados para fechar o conduto 23 quando a cápsula está substancialmente cheia com líquido.

Como um aspecto independente da invenção, um elemento de vedação tal como uma gaxeta ou um calço de silicone 86, é colocado na interface entre o conduto de suprimento de líquido 21 e a superfície superior ou membrana tampa 56 da cápsula. O calço também pode ser conectado à membrana 56 da cápsula. Como resultado, não há líquido depois de injeção que possa vazar pelo efeito das forças de rotação e assim poderia contornar a massa de ingredientes. Deveria ser observado que o elemento de vedação pode fazer parte do conduto ou parte da cápsula, por exemplo, colado sobre a membrana. Na presente modalidade, um filtro na cápsula não é necessário, porém poderia ser fornecido para reduzir o risco de partículas sólidas da substância alimentícia atravessarem a membrana 56.

O sistema trabalha como a seguir: Na fase de pré-molhamento a unidade é acionada em baixa velocidade de rotação e líquido começa a encher a cápsula pelo conduto 21. Líquido será forçado a escoar através dos ingredientes e gás contido na cápsula é empurrado através das saídas perfuradas na membrana tampa na localização 52. Uma vez que uma vedação é criada pelo calço de vedação 86, nenhum fluido pode sair na base do conduto de suprimento de líquido 21. Ao contrário, escoamento de gás 88 irá atravessar a membrana nas saídas perfuradas e será forçado a escoar através do conduto de purga de gás 23 na passagem 87 entre a membrana tampa 56 da cápsula e a superfície inferior da placa rotativa 55. Uma vez que a velocidade de rotação é baixa, a válvula de descarga 19 permanece fechada durante pré-molhamento. Portanto, gás e líquido podem somente escapar no sentido do conduto 23. Depois que o gás tenha sido substanci25/30 almente removido da cápsula, e uma vez enchida com líquido, líquido pode assim atravessar as saídas periféricas (perfurações) e penetrar no conduto 23. Quando o líquido penetra no conduto o sensor de líquido o detecta e controla, através da unidade de controle, o aumento da velocidade de rotação e/ou fechamento da válvula de purga (não mostrado). Portanto, na próxima fase, isto é, a fase de extração, a cápsula é acionada em rotação em uma velocidade mais elevada, por exemplo, 5000 - 16000 rpm, enquanto a água continua a ser alimentada na cápsula pelo conduto de suprimento de líquido 21. Uma vez que a velocidade de rotação seja suficiente para criar forças de rotação elevadas, o líquido centrifugado força a válvula 19 a abrir. O líquido extraído é assim liberado para o dispositivo descarregado, isto é, através da válvula 19 em posição aberta, formando uma camada anelar de líquido que se projeta em alta velocidade sobre uma superfície de impacto do sistema, e então sendo coletado é canalizado para um receptáculo de bebida. Certamente, o sensor de líquido pode ser colocado ainda mais a montante do conduto de purga de gás 23, por exemplo, ao longo da passagem 87. Por exemplo, o sensor pode ser um sensor que mede um valor elétrico, por exemplo, a resistência elétrica, entre a agulha 25 e um ponto fixo na superfície interior da placa rotativa 55.

Em outra modalidade ilustrada nas figuras 9 e 10, o sistema da presente invenção compreende dispositivo de purga que fecha sobre o efeito das forças centrífugas. Portanto, quando a velocidade de rotação aumenta durante o processo de preparação de bebida, a válvula fecha os condutos. Mais particularmente, uma série de condutos de purga de gás 90, 91 são fornecidos na placa rotativa 55 para permitir que gás que vem da célula 3 seja descarregado depois de passar pelas perfurações de saída 92, 93 fornecidas na membrana 56. Uma vez que a válvula de descarga 19 permanece fechada durante esta fase, gás irá sair livremente através dos condutos 90, 91. Os condutos são ainda associados com elementos de vedação 94, 95 tais como gaxetas de borracha. Os elementos de vedação podem mover, por exemplo, por efeito de compressão a partir de uma posição abrigada em seus assentos 96, 97, que corresponde à abertura dos condutos como ilus26/30 trado na figura 9, até uma posição desenvolvida a partir dos assentos 96, 97, por exemplo, relaxação dos elementos de vedação, que correspondem ao fechamento dos condutos ilustrado na figura 10. A passagem da primeira posição para a segunda posição é obtida quando a velocidade de rotação excede um certo limiar que exerce uma deformação dos elementos de vedação. Os elementos de vedação assim expandem para fora na direção axial dos condutos. Tão logo a velocidade de rotação diminua ou seja interrompida, os elementos de vedação retornam para sua posição de repouso em seus assentos 96, 97. Como resultado, o sistema é simplificado, uma vez que as válvulas podem ser reguladas de maneira automática em abertura/fechamento regulando a velocidade de rotação da célula 3.

Outro modo da invenção será descrito agora em relação às figuras 11 até 14.

O dispositivo tem um módulo 124 para o interior do qual uma cápsula pode ser inserida.

A cápsula contém uma substância alimentícia para ser preparada, e a cápsula é removida do módulo depois da utilização para ser descartada, por exemplo, para lixo ou reciclagem dos materiais brutos orgânico e inorgânico. O módulo 124 está em comunicação direta com o suprimento de água, tal como um reservatório de água 125. Um dispositivo de transporte de fluido, tal como uma bomba de pressão 126, por exemplo, uma bomba centrífuga, é fornecido no circuito de fluido 127 entre o módulo e o suprimento de água. Um aquecedor de água 128 é ainda fornecido para aquecer a água no circuito de fluido, antes que água penetre no módulo. O aquecedor de água pode ser inserido no circuito de fluido para água para aquecer a água fria que vem do reservatório ou, alternativamente, pode estar no reservatório de água que se torna, neste caso, uma caldeira de água. Certamente, água também pode ser tirada diretamente de um suprimento de água doméstico através de uma conexão de torneira de água.

Água pode ser alimentada no módulo 124 em baixa pressão ou mesmo em pressão da gravidade. Por exemplo, uma pressão preferivelmente menor do que 0,25 mPa(2,5 bar), por exemplo, entre zero e 0,2 mPa(2,0

27/30 bar) acima da pressão atmosférica, pode ser prevista na entrada de água do módulo.

O módulo de preparação 124 pode compreender duas cápsulas principais que encerram um subconjunto 129, 130 principalmente compreendendo um subconjunto de injeção de água e um subconjunto de recebimento de líquido. Os dois subconjuntos formam dispositivos de posicionamento e centralização para centrifugar a cápsula ao longo de um eixo de rotação I no dispositivo.

Os dois subconjuntos fecham juntos para encerrar a cápsula neles, por exemplo, por um sistema de conexão de tipo baioneta 131. O subconjunto de recebimento de líquido 130 compreende um duto de líquido 132, por exemplo, que se salienta em um lado do subconjunto, para guiar o líquido centrifugado que sai da cápsula para um receptáculo de serviço tal como uma taça, vidro ou copo. O duto de líquido está em comunicação com o receptor de líquido 133 que forma uma parede cilíndrica colocada a uma distância curta ao redor de um tambor rotativo 134 para o interior do qual a cápsula 120 é inserida, como ilustrado na figura 12. O receptor de líquido define uma cavidade intermediária 163 para coletar o líquido, como será explicado mais tarde na descrição. Abaixo do subconjunto de recebimento de líquido 130, é colocado dispositivo para acionar o tambor de acomodação de cápsula 134 em rotação dentro do subconjunto.

O dispositivo de acionamento compreende, preferivelmente, um motor rotativo 140 que pode ser suprido por eletricidade ou energia de gás.

O subconjunto de injeção de água compreende um lado de entrada de água que compreende uma entrada de água 135 em comunicação direta a montante com o circuito de fluido água 127.

Em relação à figura 12, o tambor rotativo 134 é conformado como um suporte de cápsula oco com uma cavidade interna 136 conformada de maneira complementar para acomodar a cápsula. O tambor rotativo 134 se prolonga axialmente por um eixo de rotação 137 que é mantido em relação de rotação em relação a uma base exterior 138 do receptor de líquido 133 por um dispositivo guia de rotação 139 como um mancai de esferas ou

28/30 mancai de agulhas. Portanto, o tambor rotativo é projetado para girar ao redor de um eixo mediano I enquanto a base exterior 138 do receptor é fixa em relação ao dispositivo. O receptor de líquido 133 pode ser fixado a uma carcaça 143 do motor 140 por meio de parafusos 144, por exemplo. Um acoplamento mecânico 141 é colocado na interface entre o eixo rotativo 137 do tambor e o eixo 142 do motor 140. Considerando o subconjunto de injeção de água 129, como ilustrado nas figuras 13 e 14, ele compreendeu um injetor de água arranjado de maneira centralizada 145 que é fixado no dispositivo em relação ao eixo longitudinal I do dispositivo. O injetor de água compreendeu um elemento tubular central 146 para transportar água da área de entrada 135 para uma saída de água 147 que é projetada para se salientar dentro do recinto 114 da cápsula 120. A saída de água 147 é formada de um dispositivo de perfuração 148, tal como uma ponta tubular afiada, que é capaz de criar um furo de perfuração 115 através de uma folha de fechamento 135 da cápsula e através de uma parte eventual que pode ser rompida de um elemento interno 180 que compreende aberturas ou fendas para filtrar a substância no recinto.

Ao redor do injetor de água é montada, em relação de rotação, uma base de engajamento rotativo da cápsula 149. A base de engajamento rotativo 149 tem um furo central 150 para acomodar o injetor de água 145, em particular o elemento tubular de perfuração 146, e dispositivo guia de rotação tal como um mancai de esferas ou de agulhas 151 inserido entre a base 149 e o injetor 145.

A base de engajamento ainda compreende elementos de perfuração de saída 152, 153 que se salientam da base de engajamento conformada em disco 149. Os elementos de perfuração 152, 153 podem ser pequenas porções cilíndricas com uma superfície de corte inclinada capaz de cortar ou perfurar pequenos furos na folha de vedação 135 da cápsula.

Os elementos de perfuração são arranjados na periferia da superfície da base de engajamento, preferivelmente igualmente distribuídos para fornecer diversas aberturas na cápsula para o líquido centrifugado deixar a cápsula formando diversas correntes de líquido. Os elementos de per29/30 furação fornecem uma conexão entre a base 149 e a cápsula, possibilitando acionar a cápsula em rotação juntamente com a base.

De acordo com um aspecto da invenção, o subconjunto de injeção de água 129 ainda compreende o sistema de válvula 156 para controlar o escoamento de líquido que é descarregado do dispositivo. O sistema de válvula 156 pode ser arranjado ao redor da base de engajamento rotativo da cápsula 149 na forma de uma porção de engajamento anelar 157 que é deslocada sob a força do dispositivo de carregamento elástico 158 tal como molas de compressão. A porção de engajamento anelar 157 inclui uma superfície periférica de compressão 159 que aplica uma força de fechamento sobre o aro periférico 168 da cápsula para ser capaz de restringir o escoamento de líquido sob a força do dispositivo de carregamento elástico. A porção de engajamento 157 é deslocada por mola sobre o aro da cápsula por meio do dispositivo de carregamento elástico 158 inserido em um espaço entre a porção de engajamento anelar 157 e uma porção 160 ligada à base de engajamento. Portanto, em uma posição de repouso a porção de engajamento 157 do sistema de válvula mantém fechamento do aro da cápsula sob o efeito de compressão do dispositivo de carregamento elástico 158.

De acordo com um aspecto da invenção, um dispositivo de vedação dinâmico 161 é fornecido na interface entre o injetor de água 145 e a base de engajamento de cápsula 149. O dispositivo de vedação dinâmico pode assumir a forma de um interstício livre 162 entre o elemento tubular perfurante 148 e o furo 150 da base. Preferivelmente, o interstício é um rosqueamento que é marcado no próprio furo.

O dispositivo de vedação dinâmico é assim projetado para fornecer descarga para o gás que está contido na cápsula. Quando a cápsula é perfurada pelo injetor de água o gás pode escapar através do interstício, por exemplo, rosqueamento que é grande o suficiente para fornecer passagem para moléculas do gás. O gás contido na cápsula pode ser gás originalmente contido na própria substância, tal como dióxido de carbono para café e/ou gás inerte tal como nitrogênio lavado no receptáculo antes de fechamento. Quando a água começa a encher a cápsula, o gás é empurrado através da

30/30 entrada de água perfurada e saídas de bebida da cápsula. Uma vez que o dispositivo válvula 156 fecha a passagem para a cavidade de coleta 53 sob uma certa pressão limiar, o gás não é deixado escapar através do dispositivo válvula 156. Portanto, gás tende a escapar através da entrada 115 perfurada na folha da cápsula, e então em direção A através do interstício 162.

Quando a base de engajamento 149 é acionada em rotação com a cápsula 120 durante a operação de centrifugação, o rosqueamento 162 do furo é arranjado para girar de maneira helicoidal com isto empurrando o líquido de volta para a cápsula na direção B. A quantidade de movimento criada pela rotação da base de engajamento rotativa sobre o líquido no interstício rosqueado recebe a quantidade de movimento fornecida para o líquido pela bomba fazendo com isto com que o líquido permaneça abaixo do nível de saída 163 na parte superior da base de engajamento rotativa 149. Portanto, o dispositivo de vedação pode ser definido como dinâmico, uma vez que seu rendimento na vedação de líquido depende do momento I de rotação criado pelo dispositivo.

Um dispositivo de vedação adicional 164 pode ser fornecido entre a superfície da cápsula, isto é, a folha de fechamento 135 e a base de engajamento rotativo. O dispositivo de vedação 164 pode ser conectado à superfície da base por qualquer dispositivo de conexão adequado, tal como um adesivo ou de outra maneira. Este dispositivo de vedação é preferivelmente um dispositivo de vedação que aplica uma força de vedação axial sobre a superfície da cápsula, que impede líquido de escoar sobre a superfície da cápsula na direção centrífuga C. Portanto, este dispositivo de vedação também impede um contorno de água ou líquido através da superfície exterior da cápsula em direção da cavidade de coleta 163 do dispositivo. Preferivelmente, o dispositivo de vedação de contato é colocado tão próximo quanto possível do injetor de água para reduzir contato entre o líquido e as superfícies exteriores da cápsula. O dispositivo de vedação de contato pode ser um pedaço de material elástico borracha, tal como um anel-0 de borracha ou de silicone.

Claims (9)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Método para preparar um líquido comestível a partir de uma célula (3, 120) passando o líquido através da substância utilizando forças centrífugas, caracterizado pelo fato de que o gás contido na célula (3, 120) é

   5 purgado de maneira controlável da célula (3, 120) à medida que o líquido enche a célula (3, 120).
2. 2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a purga de gás termina fechando no mínimo um conduto de purga de gás (23, 77, 90, 91) por uma válvula (70, 73, 94, 95).

   10 3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a velocidade de rotação da célula (3, 120) é aumentada depois que líquido tenha enchido a célula.

   4. Método, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o conduto de purga de gás (23, 77, 90, 91) é fechado e/ou a ve15 locidade de rotação é aumentada depois que um volume determinado de líquido é cheio na célula (3, 120) ou depois que um período de tempo predeterminado tenha decorrido.

   5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o conduto de purga de gás (23, 77, 90, 91) é fechado e/ou a ve20 locidade de rotação é aumentada depois que um nível de líquido é detectado no topo ou no exterior da célula (3, 120).

   6. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o conduto de purga de gás (23, 77, 90, 91) é fechado automaticamente pelo efeito das forças centrífugas que atuam no fechamento da vál25 vula (90, 91).

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

   6, caracterizado pelo fato de que o gás é removido criando uma purga de gás controlada substancialmente no eixo central de rotação da célula (3, 120).

   30 8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

   7, caracterizado pelo fato de que o gás é removido criando uma purga de gás controlada fora da célula (3, 120).

   Petição 870190024270, de 14/03/2019, pág. 5/33

   2/3

   9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o gás é purgado através de no mínimo um conduto de purga de gás (23) diferente de um primeiro conduto de injeção de líquido (21).

   5 10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o gás é purgado através de um conduto arranjado de maneira concêntrica ao redor do dito primeiro conduto de injeção de líquido (21).

   11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o líquido centrifugado é impedido de ser

   10 descarregado da célula (3, 120) até que uma velocidade centrífuga suficiente seja alcançada por uma válvula (70, 73, 94, 95) descarregada.

   12. Sistema de produção de bebida para preparar um extrato líquido a partir de uma substância alimentícia contida em uma célula (3, 120) passando um líquido através da substância alimentícia por meio de centrifu15 gação da célula (3, 120), que compreende:

   um dispositivo de injeção de líquido (21, 145) para injetar líquido na célula (3, 120), dispositivo de acionamento em rotação (5, 140, 141, 142, 143) para acionar a célula (3, 120) em rotação em no mínimo uma velocidade

   20 centrífuga, um dispositivo de descarga periférica (19, 52, 152, 153, 156, 159) para possibilitar que líquido extraído deixe a célula (3, 120) na velocidade centrífuga, caracterizado pelo fato de que ele compreende um dispositivo de 25 purga de gás (23, 70, 161) configurado para remover gás da célula (3, 120) quando líquido enche a célula (3, 120).

   13. Sistema de produção de bebida, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de purga compreende, no mínimo, um conduto de purga de gás (23) dedicado.

   30 14. Sistema de produção de bebida, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que ele compreende uma válvula (70, 73, 94, 95) para controlar a abertura e fechamento do conduto de purga de gás

   Petição 870190024270, de 14/03/2019, pág. 6/33
3. 3/3 (23).

   15. Sistema de produção de bebida de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que ele compreende dispositivo de controle de velocidade para aumentar a velocidade de rotação do dispositivo de
4. 5 acionamento para variar o ciclo de preparação de bebida a partir de uma fase de pré-molhamento até uma fase de extração.

   16. Sistema de produção de bebida, de acordo com a reivindicação 12 ou 14, caracterizado pelo fato de que ele compreende um dispositivo (8, 57) para detectar o nível de enchimento de líquido na célula (3, 120).
5. 10 17. Sistema de produção de bebida de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de purga de gás (23, 70, 161) compreende um dispositivo de vedação seletiva para fluido (161).

   18. Sistema de produção de bebida, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de vedação seletiva para
6. 15 fluido (161) compreende um interstício livre (162) entre o dispositivo de injeção de líquido (21, 145) e um furo (150) de uma base de engajamento rotativo que engata sobre a célula (3, 120).
7. 19. Sistema de produção de bebida, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o interstício (162) é obtido por meio
8. 20 de um rosqueamento helicoidal.

   20. Célula (3, 120) para ser utilizada no método como definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizada pelo fato de que ela compreende um filtro (35, 80, 81, 83) para impedir que sólido sejam carregados por gás durante a purga.
9. 25 21. Célula (3, 120), de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o filtro (81, 83) é colocado em uma porção central de uma tampa interna (28) inserida em uma cápsula com corpo conformado em taça (29).