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Die
Erfindung betrifft ein Filterpad, das ein oberes Filterblatt und
ein unteres Filterblatt und einen dazwischen liegenden Aufnahmeraum
zur Aufnahme von auslaugbaren und/oder zumindest teilweise lösbaren Substanzen
umfasst, der in Teilräume
unterteilt ist. Als Substanzen können
Kaffee- oder Teepulver, Kaffeeweißer, Aromastoffe oder dergleichen
eingefüllt
sein. Das Pad wird zur Zubereitung eines Heißgetränks in eine Brühkammer
einer Pad-Maschine eingelegt und mit heißem Wasser beaufschlagt. Typische
Heißgetränke, die
derart hergestellt werden, sind Kaffee, Tee, Kakao oder trinkbare
Suppen.
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Die
DE 203 19 191 U1 beschreibt
ein formstabiles Pad, das mit mindestens einer ersten Hülle versehen
ist, in die eine Substanz, wie zum Beispiel Milchpulver, Aufschäumer oder ähnliche
Zusätze, welche
in einer Flüssigkeit
wie Wasser löslich
sind, eingeschlossen ist. Die Hülle
umfasst ein oberes und ein unteres Blatt aus einem Filtermaterial.
Das Pad ist des Weiteren mit einem formgebenden versteifenden Körper versehen,
der zwischen dem oberen und dem unteren Blatt angeordnet ist. Der
versteifende Körper
weist eine unterteilende Wandanordnung auf, die von einer Oberseite
zu einer Unterseite hin eine für
Flüssigkeiten
durchlässige
Gitterstruktur darstellt. In dieser Struktur, die einzelne Kompartimente
bildet, befindet sich zumindest ein Teil der löslichen Substanz. Dieses formstabile
Pad ist aufgrund des porösen
Filtermaterials, in das der versteifende Körper eingehüllt. wird, aufwändig und
kompliziert in der Herstellung. Sie ist daher durch eine hohe Ausschussrate
gekennzeichnet. Außerdem
besteht die Gefahr, dass bei Lagerungen und Transport der versteifende
Körper
in Folge von äußeren Einwirkungen das
Filtermaterial beschädigt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Pad anzugeben, dessen Innenraum
ebenfalls unterteilt ist, dass jedoch einfacher in der Herstellung
und weniger anfällig
für Beschädigungen
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Filterpad der eingangs genannten Art gelöst, das
jedoch formschlaff ist. Durch den Verzicht auf einen steifen beziehungsweise
versteifenden Körper
innerhalb des Pad vereinfacht sich zum einen dessen Herstellung,
weil auf die aufwändige
Verbindung zwischen formsteifen und formschlaffen Körper verzichtet
werden kann. Stattdessen kann auf Verbindungsmethoden zurückgegriffen
werden, die aus der Herstellung herkömmlicher Pads bekannt sind.
Mit dem Verzicht auf einen steifen Körper entfällt zudem die Gefahr, dass
er die poröse
Filterhülle
durch auf ihn einwirkende Kräfte bei
der Handhabung zerstört.
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Vorteilhafte
Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander
eingesetzt werden können,
sind Gegenstand der abhängigen
Ansprüche.
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Die
Anordnung der Teilräume
bezüglich
einer Erstreckungsebene des Pads, zum Beispiel nebeneinander oder übereinander,
kann das Auflösungs-
bzw. Auslaugungsergebnis des Padinhalts beeinflussen. Nach einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind daher die Teilräume bezüglich einer
Erstreckungsebene des Filterpads übereinander angeordnet. Die übereinander
liegenden Teilräume oder
Kammern des Pads werden in einer Reihenfolge bezüglich der Durchströmungsrichtung
von oben nach unten durchströmt.
Die Lösung
bzw. das Eluat der zuerst durchströmten Kammer fließt also
auch durch die ihr nachgeordneten Kammern, wodurch es zu einer besonders
guten Durchmischung der Lösungen
bzw. Eluate der einzelnen Kammern beziehungsweise Teilräume kommt.
Da die untere Kammer bereits durch eine Lösung bzw. ein Eluat beaufschlagt
wird, ist davon auszugehen, dass die darin enthaltenen Substanzen
anders aufgelöst
bzw. ausgelaugt werden als durch Frischwasser.
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Eine
vorteilhafte Umsetzung der oben genannten Anordnung von Teilräumen übereinander kann
dadurch erreicht werden, dass das Filterpad aus mindestens drei
Filterlagen besteht, die lediglich an ihren umlaufenden Rändern miteinander
verbunden sind. Damit lassen sich auf sehr einfache Weise mehrere
Teilräume
erzeugen, die bezüglich
der Erstreckungsebene des Filterpads parallel beziehungsweise in
Durchströmungsrichtung
hintereinander angeordnet sind. 'Die
Verbindung der Filterlagen an ihren Rändern entspricht den gewöhnlichen
Herstellungsverfahren bekannter Pads, womit die Herstellung der
erfindungsgemäßen Pads
insofern im Wesentlichen bekanntermaßen erfolgen kann.
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Zur
Erzeugung der beschriebenen Anordnung von Teilräumen innerhalb eines Pads müssen jedoch
die einzelnen Filterlagen nicht zwingend nur an ihren Rändern miteinander
verbunden werden. Zur Ausbildung kleinerer und größerer Teilräume können auch
unterschiedlich große
Filterlagen miteinander verbunden werden, indem eine kleinere Filterlage
an ihrem Rand auf einer größeren befestigt wird.
Eine weitere, ihrer Größe nach
der größeren der beiden
ersten Filterlagen entsprechende Lage kann dann an ihrem Rand mit
dem vorhandenen Pad zur Ausbildung zweier unterschiedlich großer Teilräume verbunden
werden.
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Nach
einer dazu alternativen Ausgestaltungsform können die Teilräume auch
bezüglich
der Erstreckungsebene des Filterpads nebeneinander, das heißt also
in Durchströmungsrichtung
parallel angeordnet sein. Diese Aufteilung der Teilräume hat zur
Folge, dass die Teilräume
während
der Durchströmung
mit Wasser im Wesentlichen unabhängig voneinander
durchflossen werden. Dadurch kann eine Durchmischung der Lösung bzw.
des Eluats bereits in dem Pad oder eine ungleiche Eluierung bzw. Lösung der
eingefüllten
Substanzen vermieden werden.
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Nach
einer ersten Ausgestaltungsform dieser zweiten Anordnungsmöglichkeit
sind die Teilräume
innerhalb des Pads ausschließlich
dadurch gebildet, dass die obere und untere Filterlage an Fügestellen
miteinander verbunden sind. Der ursprünglich durchgehende Aufnahmeraum
eines Pads wird also erfindungsgemäß durch Fügestellen, zum Beispiel in der
Form einer Steppdecke, in mehrere Teilräume unterteilt. In einer sehr
einfachen Ausführungsform kann
zum Beispiel eine einzige lineare Fügestelle das Pad in zwei gleich
oder verschieden große
Teilräume
unterteilen.
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Genauso
gut kann sie auch gekrümmt
oder kreisförmig
verlaufen. Ihr Verlauf kann sich zum einen an technischen Gesichtspunkten
orientieren, wie zum Beispiel der Lage der dadurch entstehenden Teilräume und/oder
deren Durchströmung.
Denn bei einem zentralen Ablauf für das Heißgetränk im Padhalter wird naturgemäß der zentrale
Bereich des Pads stärker
durchströmt.
Dieser Umstand ist bei der Wahl des Verlaufs einer Fügestelle
gegebenenfalls zu berücksichtigen.
Zum anderen können
auch nicht technische Gesichtspunkte den Verlauf einer Fügestelle
bestimmen, wie zum Beispiel eine optisch besonders auffällige Unterteilung
des Aufnahmeraums eines Pads etwa in Zickzackform. Ein derartiger
Verlauf einer Fügestelle
kann zum Beispiel dazu dienen, unterschiedlich gefüllte Pads
von einander unterscheiden zu können.
Schließlich
können
selbstverständlich
mehrere derartige Fügestellen
das Pad in nahezu beliebig viele Teilräume unterteilen.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann der Verlauf
der Fügestellen
unterbrochen sein. An den Unterbrechungen sind die zwei Filterlagen
nicht miteinander verbunden. Über
die Unterbrechungen sind dann zwei benachbarte Teilräume mit
einander verbunden. Bei einer entsprechenden Größe der Unterbrechungen kann
ein Austausch der Substanzen benachbarter Teilräume stattfinden. Damit kann
der Benutzer eine zum Beispiel transportbedingte ungleiche Verteilung
der Substanzen innerhalb der Teilräume ggf. mechanisch korrigieren.
Sind die Unterbrechungen so klein, dass kein Austausch von Substanzen
stattfinden kann, bieten sie zumindest dem Wasser einen zusätzlichen
Strömungsweg. Dadurch
lässt sich
die Querdurchströmbarkeit
des Pads erhöhen.
Bei einem partiellen Stau innerhalb des Pads kann dadurch der Entstehung
eines unerwünschten Überdrucks
in der Brühkammer
entgegengewirkt werden.
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Alternativ
zu der Bildung mittels Fügestellen können die
Teilräume
auch durch mindestens eine separate Teilungswand gebildet sein.
Das Einfügen einer
separaten Teilungswand in den Aufnahmeraum des Pads stellt zwar
einen höheren
Aufwand in der Herstellung dar, bewirkt aber jeweils kompaktere
Teilräume
bei einer im Übrigen
unveränderten
Gestail bzw. Außenkontur
des Pads. Mit einer oder mehreren Teilungswänden lässt sich sowohl eine Anordnung der
Teilräume
nebeneinander als auch übereinander bzw.
auch Kombinationen daraus bewerkstelligen.
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Als
Material für
die Teilungswand kann nahezu jedes beliebige, vorzugsweise flexible,
und – je nach
Orientierung der Teilungswand parallel oder quer zur Durchströmungsrichtung – durchlässige Material
verwendet werden. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung
besteht die Teilungswand aus einem dem oberen und/oder dem unteren Filterblatt
vergleichbaren Material. Bei übereinander angeordneten
Teilräumen
ist dies erforderlich, weil sonst die Durchströmung des Pads behindert wird. Bei
nebeneinander angeordneten Teilräumen
dagegen ermöglicht
dieses Material auch eine Querdurchströmung des Pads, wodurch es zu
einer guten Durchmischung der Lösung
bzw. des Eluats, aber auch zu einer Umgehungsströmung kommen kann, sofern sich
im Pad ein Bereich verminderter oder gestörter Durchströmung bildet.
Gleiche Materialien für die
beiden Filterblätter
und die Teilungswände
können
zudem die Herstellung des Pads vereinfachen. Soll dagegen eine Querdurchströmung vermieden werden,
z. B. weil eine Durchmischung nicht erwünscht ist, kann die Trennwand
auch undurchlässig ausgebildet
sein.
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An
sich ist es nicht erforderlich, dass die Teilungswände ortsfest
innerhalb des Pads angeordnet sind, sie können ausschließlich durch
die satte Befüllung
mit Substanzen gehalten sein. Nach einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung sind sie jedoch durch Fügestellen
an dem oberen und/oder unteren Filterblatt angeschlossen. Dies bewirkt
vorteilhaft eine Formtreue der Teilräume und schließt eine
Durchmischung der im Pad enthaltenen unterschiedlichen Substanzen
aus.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die
Fügestellen
durch Pressen, Prägen,
Verformen oder Kleben unter der Verwendung geringst möglicher
Mengen an Klebstoff gebildet. Diese Fügeverfahren stellen sicher,
dass sie einen möglichst
geringen geschmacklichen Einfluss auf das Getränk haben.
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Den
bisher beschriebenen Filterpads ist das Konstruktionsprinzip gemeinsam,
dass ihre Teilräume
durch Wandungen gebildet werden, die hinsichtlich ihrer Lage mehr
oder weniger genau bestimmbar sind. Ein dazu alternatives Konstruktionsprinzip
des erfinderischen Pads wendet sich ab von diesem Konzept. Sein
Aufnahmeraum oder wenigstens einer seiner Teilräume ist mit Partikeln mit stark
unterschiedlicher räumlicher
Ausdehnung gefüllt.
Teilräume
werden also nicht mehr durch Wände,
sondern durch die Oberflächen
von mehreren nicht zusammenhängenden
Körpern
größerer räumlicher
Ausdehnung geschaffen, die durch ihre im Allgemeinen unregelmäßige Anordnung
innerhalb des Pads Zwischenräume bilden.
Sie stellen Teilräume
dar, in denen sich Partikel mit geringerer räumlicher Ausdehnung aufhalten können. Zwischen
den Partikeln größerer räumlicher Ausdehnung
entsteht also eine Vielzahl relativ gleich verteilter Teilräume, in
der kleinere Partikel aufgenommen werden. Die Vielzahl von Teilräumen kann wünschenswert
oder erforderlich sein, wenn eine möglichst gleichmäßige Verteilung
einer feinkörnigen Substanz
notwendig ist. Dies zum Beispiel, um eine gleichmäßige Durchmischung
des Eluats zu erzielen oder ein Verklumpen der feineren Substanz
nach der Herstellung und/oder während
des Lösungs-
oder Auslaugungsprozesses zu vermeiden. Da das Pad formschlaff ist,
kann eine Verklumpung bei der vorliegenden Ausführungsform auch dadurch wieder
beseitigt werden, dass das Pad vor der Benutzung leicht durchgeknetet
wird, sodass sich die Klumpen der feineren Substanz zwischen den
größeren Partikeln
zerreiben.
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Nach
einer weiteren vorteilhafteren Ausgestaltung dieser Variante weisen
die Partikel unterschiedlicher Größe außerdem noch ein hinsichtlich der
Geschwindigkeit unterschiedliches Auflösungsverhalten auf. Darunter
ist die ganze Bandbreite von einem sofortigen Auflösen bei
Wasserkontakt bis hin zur Unlöslichkeit
zu verstehen. Im Falle der Unlöslichkeit
dienen die größeren Partikel
lediglich der Erzeugung von fein verteilten Teilräumen, ohne
an der gesamten geschmacklichen Ausprägung der Lösung bzw. des Eluats teilzuhaben.
Damit lässt
sich also ein formschlaffes Pad herstellen, das dennoch über eine gleichmäßige Verteilung
von Teilräumen
berechenbarer Größen und
berechenbaren Umfangs verfügt.
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Sind
mehrere lösliche
Partikel mit unterschiedlicher Auflösungsgeschwindigkeit an der
Bildung der Lösung
bzw. des Eluats beteiligt, so weisen bevorzugt die Partikel größeren Ausmaßes das
langsamere Auflösungsverhalten
auf. Dann bilden im Wesentlichen sie die Teilräume für die feinteiligen Substanzen.
Diese Teilräume
sind zum Zweck einer gleichmäßigen Verteilung
der feineren Substanzen während
des Auflöse-
bzw. Auslaugungsprozesses und/oder der Vermeidung einer Verklumpung
der feineren Substanzen während
dessen möglichst
lange aufrecht zu erhalten.
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Unabhängig von
der Bildung von Teilräumen kann
durch das unterschiedliche Auflösungsverhalten
auch eine Reihenfolge der Verarbeitung der Substanzen innerhalb
eines Pads geschaffen werden. Die Beeinflussung der zeitlichen Reihenfolge,
in der unterschiedliche Bestandteile desselben Pads als Lösung bzw.
Eluat die Kaffeemaschine verlassen, ermöglicht die Herstellung von
geschichteten Kaffeegetränken.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der vorher beschriebenen Ausführung besteht
darin, dass die größeren Partikel
aus geröstetem
Kaffee und die kleineren aus Aroma- und/oder Zusatzstoffen bestehen. Denn
einerseits lässt
sich die Größe der Kaffeepartikel
durch den Mahlgrad des Kaffees einstellen. Außerdem verbleiben die Kaffeepartikel
ohnehin im Pad, weil sie nicht vollständig aufgelöst, sondern ausgelaugt werden.
Andererseits sollen sich die Aroma- und/oder Zusatzstoffe im Allgemeinen
vollständig
lösen und
aus dem Pad ausgespült
werden. Sie liegen daher vorteilhaft ohnehin in größerer Feinheit
vor, also als kleinere Partikel.
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Die
Dosierung innerhalb des Pads ist nicht beliebig, sondern genau einzuhalten.
Daher ist es wünschenswert,
die Teilräume
hinsichtlich ihrer Größe bemessen
zu können.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen
daher die größeren Partikel
eine im Wesentlichen regelmäßige geometrische
Form, zum Beispiel eine Kugelform, auf. Die zwischen den Kugeln
entstehenden Zwischenräume
lassen sich dadurch relativ genau bestimmen, da sowohl der Innenraum
des Pads als auch die Summe der Volumina der Kugeln berechenbar
sind. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weisen kugelförmige Partikel
einen Durchmesser auf, der etwa der Dicke des Pads in Durchflussrichtung
entspricht. Zwischen den Kugeln entstehen dadurch die größtmöglichen
Teilräume.
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Das
Prinzip der Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung beispielshalber
noch näher erläutert. In
der Zeichnung zeigen schematisch:
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1: ein Pad mit zwei nebeneinander angeordneten
Teilräumen
in einer Draufsicht und einer Schnittansicht,
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2: ein Pad mit zwei nebeneinander und einem
darüber
angeordneten Teilraum in einer Draufsicht und einer Schnittansicht,
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3: ein Pad mit mehreren konzentrisch angeordneten
Teilräumen
in einer Draufsicht und einer Schnittansicht, und
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4:
ein Pad mit einer Füllung
aus zwei stark unterschiedlich großen Partikeln.
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1 zeigt eine erste, einfache Form eines Pad 1 in
einer Draufsicht (1a) und in einer Schnittansicht
(1b). Das Pad 1 ist aus einem oberen Filterblatt 2 und
einem unteren Filterblatt 4 gebildet. Wie bei bekannten
Pads auch schließt
es zwischen den beiden Filterblätter 2, 4 einen
Aufnahmeraum 5 ein, der – im Gegensatz zu bekannten Pads – durch
eine lineare Fügestelle 8 in
zwei gleich große
Teilräume 10, 12 unterteilt
ist. Das obere Filterblatt 2 und das untere Filterblatt 4 sind
beide kreisrund und scheibenförmig
gebildet und entlang ihres Umfangs 6 in bekannter Weise
durch eine umlaufende Verbindungsstelle 7 miteinander befestigt.
Sowohl die umlaufende Verbindungsstelle 7 als auch die
lineare Fügestelle 8 werden
in herkömmlicher
Weise, etwa durch Prägen,
Kleben oder Pressen, zu einer druckwasserbeständigen Verbindung geformt.
Die in der Draufsicht halbkreisförmigen
Teilräume 10, 12 nehmen
unterschiedliche Substanzen auf, z. B. Kaffeemehl unterschiedlicher
Sorten zur Erzeugung eines Verschnitts. Da die Teilräume 10, 12 nebeneinander
angeordnet sind, werden sie im Prinzip gleichermaßen mit
Wasser beaufschlagt und gleichzeitig durchströmt. Der Inhalt jedes Teilraumes 10, 12 wird also
separat eluiert. Das Eluat vermischt sich im Wesentlichen also erst
unterhalb des unteren Filterblatts 4 in der Brühkammer
der Maschine. Damit ist gewährleistet,
dass beide Substanzen gleichmäßig eluiert
werden und den gleichen Beitrag zum geschmacklichen Ergebnis des
zubereiteten Getränks liefern.
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Der
lineare Verlauf und die Lage der Fügestelle 8 sind nur
exemplarisch zu verstehen. Sie kann selbstverständlich zum Beispiel auch gekrümmt oder kreisförmig verlaufen,
wie in 3 gezeigt.
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Das
Pad 1 in 1 ist also aus lediglich
zwei herkömmlichen
Filterblättern 2, 4 gebildet.
Es hat damit im Wesentlichen die erfindungsgemäße Formeigenschaft, d. h. es
ist formschlaff. Die Fügestelle 8 verleiht
dem Pad 1 eine zusätzliche
Weichheit, indem es entlang der Fügestelle 8 geknickt
werden kann. Ein weiterer Grund für einen gekrümmten Verlauf
einer Fügestelle 8 kann
daher die Vermeidung der Knickmöglichkeit
des Pad 1 darstellen.
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Die
Erfindung bietet nicht nur die Möglichkeit, einen
Aufnahmeraum in zwei nebeneinander angeordnete Teilräume zu unterteilen,
sondern auch in solche, die übereinander
angeordnet sind. Eine derartige Ausführungsform ist in 2a in
einer Draufsicht und in 2b in
einer Schnittansicht dargestellt. Das Pad 20 ist aus drei
im Wesentlichen herkömmlichen,
kreisförmigen
Filterblättern 22, 24, 26 gebildet,
von denen das obere Filterblatt 22 und das untere Filterblatt 26 in
bekannter Weise einen Aufnahmeraum 28 einschließen. Das
mittlere Filterblatt 24 unterteilt den Aufnahmeraum 28 durch
eine lineare Fügestelle 38 in
die nebeneinander angeordneten Teilräume 30 und 32 einerseits
sowie in den beide überspannenden
Teilraum 34. Es sind also die beiden Teilräume 30 und 32 in
der gleichen Weise angeordnet, wie die Teilräume 10 und 12 in 1. Dagegen befindet sich der Teilraum 34 darüber bzw.
in Durchströmungsrichtung
A des Pads 20 davor. Die drei Filterblätter 22, 24, 26 sind
in herkömmlicher Weise
entlang ihres Umfangs 36 miteinander verbunden, so dass
die in ihnen enthaltenen Partikel nicht austreten können.
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Wird
nun das Pad 20 bestimmungsgemäß mit Heißwasser beaufschlagt, so werden
zwar die Teilräume 30, 32 weiterhin
mehr oder weniger gleichzeitig durchströmt. In der Strömungsrichtung
A von oben nach unten durchströmt
das Wasser jetzt jedoch zuerst den Teilraum 34, eluiert
bzw. löst
die darin enthaltenen Substanzen und strömt erst anschließend durch
die Teilräume 30, 32.
Dadurch ergibt sich also eine Durchströmungsreihenfolge, wonach zuerst
der Teilraum 34 und erst anschließend die Teilräume 30 und 32 durchströmt werden.
Dies bedeutet auch, dass die Teilräume 30, 32 nicht
von Frischwasser erreicht werden, sondern von Eluat, das sich bereits
in dem Teilraum 34 gebildet hat. Dadurch kann sich bei
der anschließenden
Durchströmung
der Teilräume 30, 32 ein
anderes Eluier- bzw. Lösungsverhalten
ergeben, als wenn diese Teilräume 30, 32 durch
Frischwasser beaufschlagt würden.
Jedenfalls findet eine Durchmischung des Eluats aus den Teilräumen 34 und 30 bzw. 32 bereits
oberhalb des unteren Filterblatts 26 statt – dies im
Gegensatz zum Pad 1 gemäß 1.
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Auch
in diesem Ausführungsbeispiel
ist insbesondere die Anordnung des mittleren Filterblatts 24 exemplarisch
zu verstehen. So kann die Fügestelle 38 das
mittlere Filterblatt 24 selbstverständlich auch mit dem oberen
Filterblatt 22 verbinden oder vollkommen entfallen. In
diesem Fall ergäbe
sich eine Anordnung von lediglich zwei übereinander bzw. in Strömungsrichtung
A hintereinander angeordneten Teilräumen. Das mittlere Filterblatt 24 muss
auch nicht zwingend am gemeinsamen Umfang 36 mit dem oberen
Filterblatt 22 und dem unteren Filterblatt 26 verbunden
sein. Vielmehr kann es auch einen kleineren Durchmesser als diese
aufweisen und nur am oberen Filterblatt 22 oder am unteren
Filterblatt 26 befestigt sein. Ein Kriterium für eine derartige
Ausgestaltung kann in der Anforderung bestehen, auch bei übereinander
angeordneten Teilräumen
einen davon wenigstens teilweise mit Frischwasser zu beaufschlagen.
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Das
Pad 40 gemäß 3 stellt eine der vielen alternativen
Ausführungsformen
zum Pad 1 dar. Es weist drei Fügestellen 42, 44, 46 auf,
die als konzentrische Kreise um den geometrischen Mittelpunkt M
des kreisförmigen
Pads 40 angeordnet sind. Sie unterteilen das Pad 40 in
zwei Teilräume 50, 52.
Der gekrümmte
Verlauf der Fügestellen 42, 44, 46 führt dazu,
dass das Pad 40 trotz der relativ großen Anzahl an Fügestellen
nicht an Stabilität
verliert, insbesondere nicht ohne weiteres abgeknicken kann.
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Die
Fügestellen 42, 46 sind
durchgehend ausgebildet, sie verbinden also die Filterblätter 41 entlang
ihrer gesamten Länge
miteinander. Dagegen hat die Fügestelle 44 einen
unterbrochenen Verlauf: auf Verbindungsstellen 54, an denen
die beiden Filterblätter
fest miteinander verbunden sind, folgen Unterbrechungen 56.
Der Teilraum 50 setzt sich dadurch aus zwei Ringräumen 58, 59 zusammen,
die über
die Unterbrechungen 56 miteinander verbunden sind. Der
Teilraum 52 ist also von seinem benachbarten Teilraum 50 vollständig getrennt.
Zwischen den Ringräumen 58, 59 kann
aber ein begrenzter Austausch von Wasser und/oder Partikeln stattfinden.
Er verleiht dem Pad 40 im Bereich des Teilraums 50 eine
bessere Querdurchströmbarkeit.
Bei partiell schlechterer oder verhinderter Durchströmung des Pads 40 in
Durchströmungsrichtung
kann sich das Wasser bzw. Eluat über
die Unterbrechung 56 einen alternativen Weg suchen, so
dass es nicht zum Aufbau eines unerwünschten Überdrucks kommen kann.
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Ein
ganz anderes Prinzip der Erzeugung von Teilräumen in einem Aufnahmeraum
eines Pads stellt 4 dar. Das Pad 60 besteht
in bekannter Weise aus einem oberen Filterblatt 62 und
einem unteren Filterblatt 64, die entlang ihres Umfangs 66 miteinander
verbunden sind, so dass sie einen Aufnahmeraum 68 einschließen. Der
Aufnahmeraum 68 ist mit unterschiedlichen Substraten 70, 72 gefüllt. Die
Gestalt der Substrate 70, 72 unterscheiden sich
ganz wesentlich voneinander: Das Substrat 70 hat eine mehr
oder weniger regelmäßige kugelige
Form, deren Durchmesser wesentlich größer ist als der des Substrats 72.
Die kugeligen Partikel 70 füllen den Aufnahmeraum 68 des
Pads 60 vollständig
aus. Auch bei dichtest möglicher
Lagerung verbleiben zwischen den Kugeln 70 ungefüllte Bereiche,
die Zwischenräume 74 des
Aufnahmeraums 68 bilden. In diesen Zwischenräumen 74 kann
das Substrat 72 mit seinen wesentlich feineren Partikeln
aufgenommen werden. Es ergibt sich damit eine feine Verteilung von Zwischenräumen 74 innerhalb
des Aufnahmeraums 68, die sowohl nebeneinander als auch übereinander angeordnet
sind. Auf diese Weise lassen sich eine Vielzahl von Zwischenräumen 74 innerhalb
des Aufnahmeraums 68 ausbilden.
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Die
Substrate 70, 72 unterscheiden sich nicht nur
hinsichtlich ihrer Größe, sondern
auch hinsichtlich ihres Auflösungsverhaltens.
Das kann physikalisch-chemische Gründe haben oder sich einfach aus
der unterschiedlichen Größe der Partikel 70, 72 ergeben.
Jedenfalls lösen
sich die feineren Partikel 72 schneller, so dass bei einer
Beaufschlagung des Pads 60 mit Wasser sie zuerst gelöst bzw.
eluiert werden und in den Auslauf der Getränkemaschine gelangen. Gleichzeitig,
aber im Ergebnis langsamer, setzt auch die Lösung bzw. Eluierung der größeren Partikel 70 ein.
Deren Inhaltsstoffe werden aber erst später in das Heißwasser
abgegeben. Auf diese Weise kann also eine Reihenfolge der Auflösung bzw. Eluierung
der Substrate 70, 72 innerhalb des Pads 60 geschaffen
werden.
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Die
langsamere Auflösung
der größeren Partikel 70 hat
aber auch den Zweck, dass die Zwischenräume 74 innerhalb des
Aufnahmeraums 68 zumindest so lange aufrecht erhalten werden,
bis sich die feineren Partikel 72 vollständig gelöst haben
bzw. eluiert sind. Die feine Verteilung der Zwischenräume 74 ist
dafür erforderlich,
dass die feineren Partikel während
ihres Eluierungs- bzw. Auflöseprozesses unter
Wasserzutritt nicht miteinander verklumpen. Sie können beispielsweise
Kaffeeweißer,
Kakao oder andere Aromastoffe darstellen. Die großen Partikel 70 dagegen
können
entweder, wie oben beschrieben, ihrerseits an der Bildung des Kaffeegetränks durch
ihre Lösung
bzw. Eluation beitragen, indem sie z. B. aus Partikeln gerösteten Kaffees
bestehen. Bei den Partikeln 70 kann es sich jedoch auch
um solche handeln, die lediglich der Bildung von Zwischenräumen 74 innerhalb
des Aufnahmeraums 68 dienen. Sie sind dann unlöslich ausgebildet.
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Diese
Art der Erzeugung von Zwischenräumen 74 bietet
auch die Möglichkeit,
die Zwischenräume 74 hinsichtlich
ihrer Größe eindeutig
zu bestimmen. Denn je größer der
Durchmesser der kugeligen Partikel 70, um so größer ist
der dazwischen verbleibende Raum bzw. sind die Zwischenräume 74,
und umso geringer ist deren Anzahl. Das Gesamtvolumen der Zwischenräume 74 lässt sich
umgekehrt dadurch verringern bzw. die Anzahl der Teilräume vergrößern und
ihr jeweiliges Volumen verkleinern, indem der Durchmesser der Partikel 70 kleiner
gewählt wird.
Schließlich
sind die Partikel 70 nicht auf eine kugelige Form beschränkt, sondern
können
jede regelmäßige oder
unregelmäßige Form
annehmen – mit den
jeweiligen Konsequenzen für
die Ausbildung der Zwischenräume 74.
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Da
es sich bei den vorhergehenden, detailliert beschriebenen Pads um
Ausführungsbeispiele handelt,
können
sie in üblicher
Weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den
Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können die
Pads auch andere Umfangsformen als die kreisförmigen aufweisen. Weiterhin
schließt
die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein" bzw. „eine" nicht aus, dass die betreffenden Merkmale
auch mehrfach vorhanden sein können.
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- 1
- Pad
- 2
- oberes
Filterblatt
- 4
- unteres
Filterblatt
- 5
- Aufnahmeraum
- 6
- Umfang
- 7
- Verbindungsstelle
- 8
- Fügestelle
- 10
- Teilraum
- 12
- Teilraum
- 20
- Pad
- 22
- oberes
Filterblatt
- 24
- mittleres
Filterblatt
- 26
- unteres
Filterblatt
- 28
- Aufnahmeraum
- 30
- Teilraum
- 32
- Teilraum
- 34
- Teilraum
- 36
- Umfang
- 38
- Fügestelle
- 40
- Pad
- 41
- Filterblatt
- 42
- Fügestelle
- 44
- unterbrochene
Fügestelle
- 46
- Fügestelle
- 50
- Teilraum
- 52
- Teilraum
- 54
- Verbindungsstelle
- 56
- Unterbrechung
- 58
- Ringraum
- 59
- Ringraum
- 60
- Pad
- 62
- oberes
Filterblatt
- 64
- unteres
Filterblatt
- 66
- Umfang
- 68
- Aufnahmeraum
- 70
- Substrat
- 72
- Substrat
- 74
- Zwischenraum
- A
- Durchströmungsrichtung
- M
- Mittelpunkt
des Pads 40