DE602004009718T3

DE602004009718T3 - Gerät für die Zubereitung von Getränken

Info

Publication number: DE602004009718T3
Application number: DE602004009718.7T
Authority: DE
Inventors: Andrew Halliday; Colin Ballard; Satwinder Panesar; David Smith
Original assignee: Kraft Foods R&D Inc Deutschland
Current assignee: Kraft Foods R&D Inc Deutschland
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2014-08-14
Anticipated expiration: 2024-01-24
Also published as: GB2409965A; EP1440640A3; WO2004064585A1; HK1083301A1; RU2005126705A; CN100591253C; KR101073804B1; DE602004009718D1; EP1440640B9; CA2513891C; EP1440640A2; ES2295778T3; EP1440640B2; EP1629752A3; TW200509843A; PL377942A1; GB2409965B; CA2513891A1; EP1629752B9; HK1065693B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Zubereitung von Getränken, und insbesondere zur Verwendung mit versiegelten Kartuschen, welche aus im Wesentlichen luft- und wasserundurchlässigen Materialien gebildet sind und welche eine oder mehrere Zutaten für die Zubereitung von Getränken enthalten.
Es ist bisher vorgeschlagen worden, Getränkezubereitungszutaten in einzelnen luftundurchlässigen Verpackungen zur Verwendung in Getränkemaschinen zu versiegeln. Beispielsweise ist es bekannt, Kartuschen oder Kapseln, welche verdichteten, gemahlenen Kaffee enthalten, in bestimmten Kaffeezubereitungsmaschinen, welche im Allgemeinen als „Espresso-Maschinen” bekannt sind, zu verwenden. Bei der Zubereitung von Kaffee unter Verwendung dieser Zubereitungsmaschinen werden die Kaffeekartuschen in einer Brühkammer angeordnet und heißes Wasser wird durch die Kartusche bei relativ hohen Drücken geleitet, um dadurch die aromatischen Kaffeeinhaltsstoffe aus dem gemahlenen Kaffee zu extrahieren, um das Kaffeegetränk zuzubereiten. Derartige Maschinen arbeiten typischerweise bei einem Druck von größer als 6 × 10⁵ Pa. Die Zubereitungsmaschinen des beschriebenen Typs sind bisher relativ teuer gewesen, da Bestandteile der Maschinen, wie etwa Wasserpumpen und Dichtungen, in der Lage sein müssen, die hohen Drücke auszuhalten.
Die WO 02/28241 beschreibt ein Brühpaket zur Verwendung bei der Zubereitung von heißen oder kalten Getränken, wobei das Paket ein von einer Maschine deutbares Merkmal umfasst, welches gedeutet werden kann, um die Getränkeherstellungsvorrichtung anzuweisen, spezielle Brühoperationen zu verwenden, welche für das bestimmte Brühpaket geeignet sind.
In der WO 01/58786 ist eine Kartusche zur Zubereitung von Getränken beschrieben, welche bei einem Druck im Allgemeinen im Bereich von 0,7 bis 2,0 × 10⁵ Pa arbeitet. Die Kartusche ist jedoch zur Verwendung in einer Getränkezubereitungsmaschine für den kommerziellen oder industriellen Markt vorgesehen und ist relativ teuer. Daher besteht auch weiterhin ein Bedarf nach einer Kartusche zur Zubereitung von Getränken, wobei die Kartuschen und die Getränkezubereitungsmaschine insbesondere für den Heimmarkt hinsichtlich Kosten, Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit geeignet sind. Es besteht ebenso ein Bedarf nach einer Getränkezubereitungsmaschine für derartige Kartuschen, welche einfach zu bedienen und zuverlässig im Betrieb ist.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Niederdruck-Getränkezubereitungssystem zum automatischen Zubereiten einer Auswahl von Getränketypen von einer Auswahl von Getränkekartuschen gemäß Anspruch 1 der beigefügten Ansprüche bereit.
Die Getränkezubereitungsmaschine der vorliegenden Erfindung ist vorteilhafterweise einfach zu bedienen. Das gleiche Bedienverfahren wird insbesondere von einem Verbraucher unabhängig von dem abzugebenden Getränketyp verwendet.
Es wird verständlich sein, dass durch den hier verwendeten Begriff „Kartusche” jegliche Verpackung, Behälter, jegliches Päckchen oder Gefäß, welches eine oder mehrere Getränkezutaten in der beschriebenen Weise enthält, gemeint ist. Die Kartusche kann biegesteif, halbbiegesteif oder flexibel sein.
Die Kartusche zur Verwendung in dem vorliegenden System kann eine oder mehrere Getränkezutaten enthalten, welche zur Zubereitung eines Getränkeprodukts geeignet sind. Das Getränkeprodukt kann beispielsweise eines oder mehrere sein von: Kaffee, Tee, Schokolade oder einem auf Milch basierenden Getränk, umfassend Milch. Die Getränkezutaten können in Pulverform vorliegen, gemahlen sein, in Blattform vorliegen oder flüssig sein. Die Getränkezutaten können unlöslich oder löslich sein. Beispiele umfassen gerösteten und gemahlenen Kaffee, Blatttee, Kakaofeststoffe in Pulverform und Suppen, auf flüssiger Milch basierende Getränke und konzentrierte Fruchtsäfte.
Die Auswahl von Getränketypen umfasst vorzugsweise Kaffee, Tee, Schokolade, Milch, Suppe und Fruchtsäfte.
Die Getränkezubereitungsmaschine umfasst ferner vorzugsweise Mittel zum Reinigen der Getränkekartusche nach einer Abgabe des Getränks.
Das System kann ebenso mit einer oder mehreren Kartuschen verwendet werden, umfassend eine oder mehrere Nicht-Getränkezutaten für die Zubereitung von Nicht-Getränkeprodukten, wie etwa Soßen und Nachspeisen.
Die Lesevorrichtung kann eine optische Strichcode-Lesevorrichtung sein.
Das System kann ein Haushalts-Niederdruck-Getränkezubereitungssystem sein.
In der nachfolgenden Beschreibung werden die Begriffe „oberer” und „unterer” und Äquivalente verwendet werden, um die relative Anordnung von Merkmalen der Erfindung zu beschreiben. Die Begriffe „oberer” und „unterer” sowie Äquivalente davon sollten so verstanden werden, dass sie sich auf die Kartusche (oder andere Komponenten) in ihrer normalen Orientierung für eine Einführung in eine Getränkezubereitungsmaschine und für eine nachfolgende Abgabe, wie beispielsweise in 4 gezeigt, bezieht. „Oberer” und „unterer” beziehen sich insbesondere jeweils auf die relativen Positionen näher oder weiter von einer oberen Fläche 11 der Kartusche. Zudem werden die Begriffe „innen” und „außen” sowie Äquivalente verwendet werden, um die relative Anordnung von Merkmalen der Erfindung zu beschreiben. Die Begriffe „innen” und „außen” sowie Äquivalente sollten nicht so verstanden werden, dass sie sich auf relative Positionen in der Kartusche (oder anderen Komponenten) beziehen, welche sich näher bzw. weiter von einer Mitten- oder Hauptachse X der Kartusche 1 (oder anderer Komponenten) befinden.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun lediglich beispielhaft durch Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Dabei ist:
1 eine Querschnittdarstellung eines äußeren Elements der ersten und der zweiten Ausführungsform der Kartusche zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung;
2 eine Querschnittdarstellung eines Details des äußeren Elements von 1, welche eine nach innen gerichtete zylindrische Verlängerung zeigt;
3 eine Querschnittdarstellung eines Details des äußeren Elements von 1, welche eine Aussparung zeigt;
4 eine Perspektivansicht von oben des äußeren Elements von 1;
5 eine Perspektivansicht von oben des äußeren Elements von 1 in einer umgekehrten Ausrichtung;
6 eine Draufsicht von oben auf das äußere Element von 1;
7 eine Querschnittdarstellung eines inneren Elements der ersten Ausführungsform einer Kartusche;
8 eine Perspektivansicht von oben des inneren Elements von 7;
9 eine Perspektivansicht von oben des inneren Elements von 7 in einer umgekehrten Ausrichtung;
10 eine Draufsicht von oben auf das innere Element von 7;
11 eine Querschnittdarstellung der ersten Ausführungsform einer Kartusche in einem zusammengebauten Zustand;
12 eine Querschnittdarstellung eines inneren Elements der zweiten Ausführungsform einer Kartusche;
13 eine Querschnittdarstellung eines Details des inneren Elements von 12, welche eine Öffnung zeigt;
14 eine Perspektivansicht von oben des inneren Elements von 12;
15 eine Perspektivansicht von oben des inneren Elements von 12 in einer umgekehrten Ausrichtung;
16 eine andere Querschnittdarstellung des inneren Elements von 12;
17 eine Querschnittdarstellung eines anderen Details des inneren Elements von 12, welche einen Lufteinlass zeigt;
18 eine Querschnittdarstellung der zweiten Ausführungsform einer Kartusche in einem zusammengebauten Zustand;
19 eine Querschnittdarstellung eines äußeren Elements einer dritten und einer vierten Ausführungsform einer Kartusche zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung;
20 eine Querschnittdarstellung eines Details des äußeren Elements von 19, welche eine nach innen gerichtete zylindrische Verlängerung zeigt;
21 eine Draufsicht von oben auf das äußere Element von 19;
22 eine Perspektivansicht von oben auf das äußere Element von 19;
23 eine Perspektivansicht von oben auf das äußere Element von 19 in einer umgekehrten Ausrichtung;
24 eine Querschnittdarstellung eines inneren Elements der dritten Ausführungsform einer Kartusche;
25 eine Draufsicht von oben auf das innere Element von 24;
26 eine Querschnittdarstellung eines Details des inneren Elements von 24, welche einen nach innen gerichteten oberen Rand zeigt;
27 eine Perspektivansicht von oben auf das innere Element von 24;
28 eine Perspektivansicht von oben auf das innere Element von 24 in einer umgekehrten Ausrichtung;
29 eine Querschnittdarstellung der dritten Ausführungsform einer Kartusche in einem zusammengebauten Zustand;
30 eine Querschnittdarstellung eines inneren Elements der vierten Ausführungsform einer Kartusche;
31 eine Draufsicht von oben auf das innere Element von 30;
32 eine Perspektivansicht von oben auf das innere Element von 30;
33 eine Perspektivansicht von oben auf das innere Element von 30 in einer umgekehrten Ausrichtung;
34 eine Querschnittdarstellung der vierten Ausführungsform einer Kartusche in einem zusammengebauten Zustand;
35 eine vordere Perspektivansicht einer Getränkezubereitungsmaschine zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung;
36 eine vordere Perspektivansicht der Maschine von 35 mit einem Kartuschenkopf in einer offenen Position;
37 eine hintere Perspektivansicht der Maschine von 35 mit einigen aus Klarheitsgründen weggelassenen Teilen;
38 eine andere hintere Perspektivansicht der Maschine von 35 mit einigen aus Klarheitsgründen weggelassenen Teilen;
39 eine Perspektivansicht des Kartuschenkopfs der Maschine von 35 mit einigen aus Klarheitsgründen weggelassenen Teilen;
40 eine andere Perspektivansicht des Kartuschenkopfs der Maschine von 35 mit einigen aus Klarheitsgründen weggelassenen Teilen;
41 eine Querschnittansicht des Kartuschenkopfs in einer geschlossenen Position;
42 eine Querschnittansicht des Kartuschenkopfs in einer offenen Position;
43 ein schematischer Abriss der Maschine von 35;
44a und 44b schematische Abrisse der ersten und zweiten Code-Erkennungsmittel für die Maschine von 35;
45 eine Draufsicht auf ein Getränk der vorliegenden Erfindung, umfassend einen Strichcode;
46a ist ein Schaubild von Konzentration vs. Betriebszykluszeit;
46b ist ein Schaubild von Schäumbarkeit vs. Betriebszykluszeit; und
46c ist ein Schaubild von Temperatur vs. Betriebszykluszeit.
Wie in 11 gezeigt, umfasst die Kartusche 1 zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen ein äußeres Element 2, ein inneres Element 3 und ein Laminat 5. Das äußere Element 2, das innere Element 3 und das Laminat 5 sind zusammengebaut, um die Kartusche 1 zu bilden, welche aufweist: ein Inneres 120 zur Aufnahme einer oder mehrerer Getränkezutaten, einen Einlass 121, einen Auslass 122 und einen Getränkeströmungspfad, welcher den Einlass 121 mit dem Auslass 122 verbindet und welcher durch das Innere 120 hindurch geht. Der Einlass 121 und der Auslass 122 sind anfangs durch das Laminat 5 versiegelt und werden im Gebrauch durch Stechen oder Schneiden des Laminats 5 geöffnet. Der Getränkeströmungspfad ist, wie nachfolgend diskutiert, durch räumliche Zusammenhänge zwischen dem äußeren Element 2, dem inneren Element 3 und dem Laminat 5 definiert. Andere Komponenten können optional in der Kartusche 1 enthalten sein, wie etwa ein Filter 4, wie weiter unten diskutiert werden wird.
Eine erste Version der Kartusche 1, welche aus Hintergrundzwecken beschrieben werden wird, ist in den 1 bis 11 gezeigt. Die erste Version der Kartusche 1 ist insbesondere ausgestaltet zur Verwendung bei der Abgabe gefilterter Produkte, wie etwa von geröstetem und gemahlenem Kaffee oder Blatttee. Diese Version der Kartusche 1 und die anderen nachfolgend beschriebenen Versionen können jedoch mit anderen Produkten verwendet werden, wie etwa Schokolade, Kaffee, Tee, Süßstoffen, Likören, Aromastoffen, alkoholischen Getränken, Milchmischgetränken, Fruchtsäften, Fruchtsaftgetränken, Soßen und Nachspeisen.
Wie aus 5 ersichtlich, ist die Gesamtform der Kartusche 1 im Allgemeinen kreis- oder scheibenförmig, wobei der Durchmesser der Kartusche 1 signifikant größer als ihre Höhe ist. Eine Hauptachse X geht durch den Mittelpunkt des äußeren Elements, wie in 1 gezeigt, hindurch. Typischerweise beträgt der Gesamtdurchmesser des äußeren Elements 2 74,5 mm ± 6 mm und die Gesamthöhe beträgt 16 mm ± 3 mm. Das Volumen der Kartusche 1 beträgt im zusammengebauten Zustand typischerweise 30,2 ml ± 20%.
Das äußere Element 2 umfasst im Allgemeinen eine schalenförmige Hülle 10, welche eine gekrümmte ringförmige Wand 13, eine geschlossene obere Seite 11 und einen offenen Boden 12 aufweist. Der Durchmesser des äußeren Elements 2 ist an der oberen Seite 11 kleiner verglichen mit dem Durchmesser an dem Boden 12, was zu einer Aufwölbung der ringförmigen Wand 13 beim Übergang von der geschlossenen oberen Seite 11 zu dem offenen Boden 12 führt. Die ringförmige Wand 13 und der geschlossene Boden 11 definieren zusammen einen ein Inneres 34 aufweisenden Behälter.
Eine hohle nach innen gerichtete zylindrische Verlängerung 18 ist in der geschlossenen oberen Seite 11 an der Hauptachse X zentriert bereitgestellt. Wie deutlicher in 2 gezeigt, umfasst die zylindrische Verlängerung 18 ein gestuftes Profil, welches einen ersten, einen zweiten und einen dritten Abschnitt 19, 20 und 21 aufweist. Der erste Abschnitt 19 ist gerade kreiszylindrisch. Der zweite Abschnitt 20 weist eine kegelstumpfförmige Form auf und ist nach innen verjüngt. Der dritte Abschnitt 21 ist ein weiterer gerader Kreiszylinder und ist von einer unteren Fläche 31 abgeschlossen. Die Durchmesser des ersten, des zweiten und des dritten Abschnitts 19, 20 und 21 nehmen schrittweise derart ab, dass der Durchmesser der zylindrischen Verlängerung 18 beim Übergang von der oberen Seite 11 zu der geschlossenen unteren Fläche 31 der zylindrischen Verlängerung 18 abnimmt. Eine im Allgemeinen horizontale Schulter 32 ist an der zylindrischen Verlängerung 18 an der Verbindung zwischen dem zweiten und dem dritten Abschnitt 20 und 21 gebildet.
Eine sich nach außen erstreckende Schulter 33 ist in dem äußeren Element 2 in Richtung zu dem Boden 12 gebildet. Die sich nach außen erstreckende Schulter 33 bildet eine sekundäre Wand 15, welche koaxial mit der ringförmigen Wand 13 ist, um eine ringförmige Schiene zu definieren, welche eine Sammelleitung 16 zwischen der sekundären Wand 15 und der ringförmigen Wand 13 bildet. Die Sammelleitung 16 geht um den Umfang des äußeren Elements 2 herum. Eine Reihe von Ausnehmungen 17 ist auf der gleichen Höhe wie die Sammelleitung 16 in der ringförmigen Wand 13 bereitgestellt, um eine Gas- und Flüssigkeitsverbindung zwischen der Sammelleitung 16 und dem Inneren 34 des äußeren Elements 2 bereitzustellen. Wie in 3 gezeigt, umfassen die Ausnehmungen 17 vertikale Schlitze in der ringförmigen Wand 13. Zwischen 20 und 40 Ausnehmungen sind bereitgestellt. In der gezeigten Ausführungsform sind 37 Ausnehmungen 17 im Allgemeinen gleich beabstandet, um den Umfang der Sammelleitung 16 herum bereitgestellt. Die Ausnehmungen 17 weisen ein Länge von vorzugsweise zwischen 1,4 und 1,8 mm auf. Die Länge jeder Ausnehmung beträgt typischerweise 1,6 mm, was 10% der Gesamthöhe des äußeren Elements 2 darstellt. Die Breite jeder Ausnehmung beträgt zwischen 0,25 und 0,35 mm. Die Breite jeder Ausnehmung beträgt typischerweise 0,3 mm. Die Breite der Ausnehmungen 17 ist ausreichend eng, um zu verhindern, dass Getränkezutaten dort hindurch in die Sammelleitung 16 entweder während der Lagerung oder im Gebrauch hindurch treten.
Eine Einlasskammer 26 ist in dem äußeren Element 2 an dem Umfang des äußeren Elements 2 gebildet. Eine zylindrische Wand 27 ist, wie am deutlichsten in 5 gezeigt, bereitgestellt, welche die Einlasskammer 26 darin definiert und die Einlasskammer 26 von dem Inneren 34 des äußeren Elements 2 trennt. Die zylindrische Wand 27 weist eine geschlossene obere Fläche 28, welche an einer zu der Hauptachse X orthogonalen Ebene gebildet ist, und ein offenes unteres Ende 29, welches koplanar mit dem Boden 12 des äußeren Elements 2 ist, auf. Die Einlasskammer 26 steht mit der Sammelleitung 16 über zwei Ausnehmungen 30, wie in 1 gezeigt, in Verbindung. Alternativ können zwischen einer und vier Ausnehmungen verwendet werden, um eine Verbindung zwischen der Sammelleitung 16 und der Einlasskammer 26 herzustellen.
Ein unteres Ende der sich nach außen erstreckenden Schulter 33 ist mit einem sich nach außen erstreckenden Flansch 35 bereitgestellt, welcher sich orthogonal zu der Hauptachse 5 erstreckt. Der Flansch 35 weist typischerweise eine Breite von zwischen 2 und 4 mm auf. Ein Abschnitt des Flanschs 35 ist vergrößert, um einen Griff 24 zu bilden, mit welchem das äußere Element 2 gehalten werden kann. Der Griff 24 ist mit einem nach oben gerichteten Rand 25 bereitgestellt, um die Griffigkeit zu verbessern.
Das äußere Element 2 ist als ein einzelnes integrales Stück aus hochdichtem Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyester oder einem Laminat aus zwei oder mehreren dieser Materialien gebildet. Ein geeignetes Polypropylen ist der Bereich von Polymeren, welche von DSM UK Limited (Redditch, United Kingdom) erhältlich sind. Das äußere Element kann opak, transparent oder lichtdurchlässig sein. Der Herstellungsprozess kann Spritzgießen sein.
Das innere Element 3 umfasst, wie in den 7 bis 10 gezeigt, einen ringförmigen Rahmen 41 und einen sich nach unten erstreckenden zylindrischen Trichter 40. Eine Hauptachse X geht durch den Mittelpunkt des inneren Elements 3, wie in 7 gezeigt, hindurch.
Wie am besten in 8 gezeigt, umfasst der ringförmige Rahmen 41 einen äußeren Rand und einen inneren Vorsprung 52, welche durch zehn gleich beabstandete radiale Speichen 53 verbunden sind. Der innere Vorsprung 52 ist integral mit und erstreckt sich von dem zylindrischen Trichter 40. Filterungsöffnungen 55 sind in dem ringförmigen Rahmen 41 zwischen den radialen Speichen 53 gebildet. Ein Filter 4 ist an dem ringförmigen Rahmen 41 bereitgestellt, um die Filterungsöffnungen 55 abzudecken. Der Filter ist vorzugsweise aus einem Material mit einer hohen Nassfestigkeit hergestellt, beispielsweise einem nicht-gewebten Polyester-Fasermaterial. Andere Materialien, welche verwendet werden können, umfassen ein wasserundurchlässiges Zellulosematerial, wie etwa ein Zellulosematerial, umfassend gewobene Papierfasern. Den gewobenen Papierfasern können Fasern aus Polypropylen, Polyvinylchlorid oder/und Polyethylen beigemischt werden. Der Einbau dieser Kunststoffmaterialien in das Zellulosematerial führt zu einem heiß siegelbaren Zellulosematerial. Der Filter 4 kann ebenso mit einem Material behandelt oder beschichtet sein, welches durch Hitze oder/und Druck aktiviert ist, so dass er an den ringförmigen Rahmen 41 auf diese Weise gesiegelt werden kann.
Wie in dem Querschnittsprofil von 7 gezeigt, befindet sich der innere Vorsprung 52 an einer Position, welche niedriger ist als der äußere Rand 51, was dazu führt, dass der ringförmige Rahmen 41 ein geneigtes unteres Profil aufweist.
Die obere Fläche jeder Speiche 53 ist mit einem aufrecht stehenden Steg 54 bereitgestellt, welcher einen leeren Raum oberhalb des ringförmigen Rahmens 41 in eine Mehrzahl von Durchgängen 57 aufteilt. Jeder Durchgang 57 ist an jeder Seite von einem Steg 54 und an einer unteren Fläche von dem Filter 4 begrenzt. Die Durchgänge 57 erstrecken sich von dem äußeren Rand 51 nach unten zu dem zylindrischen Trichter 40 und öffnen sich zu diesem an Öffnungen 56, welche von den inneren Extremitäten der Stege 54 definiert sind.
Der zylindrische Trichter 40 umfasst ein äußeres Rohr 42, welches einen inneren Ausguss 43 umgibt. Das äußere Rohr 42 bildet das Äußere des zylindrischen Trichters 40. Der Ausguss 43 ist mit dem äußeren Rohr 42 an einem oberen Ende des Ausgusses 43 mittels eines ringförmigen Flanschs 47 verbunden. Der Ausguss 43 umfasst einen Einlass 45 an einem oberen Ende, welcher mit den Öffnungen 56 der Durchgänge 57 und einem Auslass 44 an einem unteren Ende in Verbindung steht, durch welchen das zubereitete Getränk in eine Tasse oder einen anderen Behälter abgegeben wird. Der Ausguss 43 umfasst einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 48 an einem oberen Ende und einen zylindrischen Abschnitt 58 an einem unteren Ende. Der zylindrische Abschnitt 58 kann leicht verjüngt sein, so dass er sich zu dem Auslass 44 hin verengt. Der kegelstumpfförmige Abschnitt 48 trägt zu einem Kanalisieren eines Getränks von den Durchgängen 57 nach unten in Richtung des Auslasses 44 bei, ohne Turbulenzen im Getränk einzuführen. Eine obere Fläche des kegelstumpfförmigen Abschnitts 48 ist mit vier Stützstegen 49 bereitgestellt, welche gleich beabstandet um den Umfang des zylindrischen Trichters 40 herum angeordnet sind. Die Stützstege 49 definieren Kanäle 50 dazwischen. Die oberen Ränder der Stützstege 49 befinden sich auf der gleichen Höhe zueinander und orthogonal zu der Hauptachse X.
Das innere Element 3 kann, wie vorangehend beschrieben, als ein einzelnes integrales Stück aus Polypropylen oder einem ähnlichen Material und durch Spritzgießen in der gleichen Weise wie das äußere Element 2 gebildet sein.
Alternativ können das innere Element 3 oder/und das äußere Element 2 aus einem biologisch abbaubaren Polymer hergestellt sein. Beispiele geeigneter Materialien umfassen abbaubares Polyethylen (z. B. SPITEK von Symphony Environmental, Borehamwood, United Kingdom), biologisch abbaubares Polyesteramid (z. B. BAK 1095 von Symphony Environmental), Polymilchsäuren (PLA von Cargil, Minnesota, USA), stärkebasierte Polymere, Zellulosederivate und Polypeptide.
Das Laminat 5 ist aus zwei Lagen, einer ersten Lage aus Aluminium und einer zweiten Lage aus gegossenem Polypropylen, gebildet. Die Aluminiumlage weist eine Dicke von zwischen 0,02 und 0,07 mm auf. Die Lage aus gegossenem Polypropylen weist eine Dicke von zwischen 0,025 und 0,065 mm auf. In einer Ausführungsform ist die Aluminiumlage 0,06 mm und die Polypropylenlage 0,025 mm dick. Dieses Laminat ist besonders vorteilhaft, da es eine hohe Widerstandsfähigkeit gegenüber Wellenbildung während des Zusammenbaus aufweist. Als Ergebnis davon kann das Laminat 5 auf die korrekte Größe und Form im Voraus geschnitten und nachfolgend zu einer Montagestation an der Produktionslinie transferiert werden, ohne beschädigt zu werden. Daher ist das Laminat 5 auch besonders gut zum Schweißen geeignet. Andere Laminatmaterialien können verwendet werden, umfassend PET/Aluminium/PEP, PE/EVOH/PP, PET/Metallisierung/PP und Aluminium/PP-Laminate. Vorratslaminatrollen können anstatt von Vorratsstapeln verwendet werden.
Die Kartusche 1 kann von einem steifen oder halbsteifen Deckel anstatt einem flexiblen Laminat verschlossen werden.
Der Zusammenbau der Kartusche 1 umfasst die folgenden Schritte:

a) das innere Element 3 wird in das äußere Element 2 eingesetzt;
b) der Filter 4 wird in Form geschnitten und an dem inneren Element 3 angeordnet, um über dem zylindrischen Trichter 40 aufgenommen zu werden und um mit dem ringförmigen Rahmen 41 in Anlage zu treten;
c) das innere Element 3, das äußere Element 2 und der Filter 4 werden durch Ultraschallschweißen verbunden;
d) die Kartusche 1 wird mit einer oder mehreren Getränkezutaten gefüllt;
e) das Laminat 5 wird an dem äußeren Element 2 befestigt.

Diese Schritte werden nachfolgend detaillierter diskutiert werden.
Das äußere Element 2 ist mit dem nach oben gerichteten offenen Boden 12 ausgerichtet. Das innere Element 3 wird dann in das äußere Element 2 eingesetzt, wobei der äußere Rand 51 in einer axialen Verlängerung 14 an der oberen Seite 11 der Kartusche 1 lose aufgenommen wird. Die zylindrische Verlängerung 18 des äußeren Elements 2 wird gleichzeitig in dem oberen Abschnitt des zylindrischen Trichters 40 des inneren Elements 3 aufgenommen. Der dritte Abschnitt 21 der zylindrischen Verlängerung 18 wird innerhalb des zylindrischen Trichters 40 aufgesetzt, wobei die geschlossene untere Fläche 31 der zylindrischen Verlängerung 18 von den Stützstegen 49 des inneren Elements 3 getragen wird. Der Filter 4 wird dann über dem inneren Element 3 derart angeordnet, dass das Filtermaterial mit dem ringförmigen Rand 51 in Kontakt tritt. Ein Ultraschallschweißprozess wird dann verwendet, um den Filter 4 mit dem inneren Element 3 zu verbinden und, um zur gleichen Zeit und in dem gleichen Prozessschritt, das innere Element 3 mit dem äußeren Element 2 zu verbinden. Das innere Element 3 und der Filter 4 werden um den äußeren Rand 51 herum verschweißt. Das innere Element 3 und das äußere Element 2 werden mittels Schweißlinien um den äußeren Rand 51 und ebenso um die oberen Ränder der Stege 54 verbunden.
Wie am deutlichsten in 11 gezeigt, definieren das äußere Element 2 und das innere Element 3, im zusammengebauten Zustand, einen leeren Raum 130 in dem Inneren 120 unterhalb des ringförmigen Flanschs 41 und außerhalb des zylindrischen Trichters 40, welcher eine Filterungskammer definiert. Die Filterungskammer 130 und die Durchgänge 57 oberhalb des ringförmigen Trichters 41 sind von dem Filterpapier 4 getrennt.
Die Filterungskammer 130 enthält die eine oder die mehreren Getränkezutaten 200. Die eine oder die mehreren Getränkezutaten werden in die Filterungskammer 130 gepackt. Für ein Filtergetränk ist die Zutat typischerweise gerösteter und gemahlener Kaffee oder Blatttee. Die Packungsdichte der Getränkezutaten in der Filterungskammer 130 kann bei Bedarf verändert werden. Für ein gefiltertes Kaffeeprodukt enthält die Filterungskammer typischerweise zwischen 5 und 10,2 g gerösteten und gemahlenen Kaffee in einem Filterungsbett mit einer Dicke von typischerweise 5 bis 14 mm. Das Innere 120 kann optional einen oder mehrere Körper enthalten, wie etwa Kugeln, welche frei beweglich innerhalb des Inneren 120 sind, um zu einem Vermischen beizutragen, indem Turbulenzen eingeführt werden und indem Ablagerungen von Getränkezutaten während einer Abgabe des Getränks aufgelöst werden.
Das Laminat 5 wird dann an das äußere Element 2 durch Bilden einer Schweißnaht 126 um den Umfang des Laminats 5 herum befestigt, um das Laminat 5 mit der unteren Fläche des sich nach außen erstreckenden Flanschs 35 zu verbinden. Die Schweißnaht 126 erstreckt sich, um das Laminat 5 gegen den unteren Rand der zylindrischen Wand 27 der Einlasskammer 26 zu siegeln. Darüber hinaus wird eine Schweißnaht 125 zwischen dem Laminat 5 und dem unteren Rand des äußeren Rohrs 42 des zylindrischen Trichters 40 gebildet. Das Laminat 5 bildet die untere Wand der Filterungskammer 130 und dichtet auch die Einlasskammer 26 und den zylindrischen Trichter 40 ab. Ein kleiner Zwischenraum 123 existiert jedoch vor einer Abgabe zwischen dem Laminat 5 und dem unteren Rand des Ausgusses 43. Eine Vielzahl von Schweißverfahren, wie etwa Wärme- und Ultraschallschweißen, kann in Abhängigkeit der Materialeigenschaften des Laminats 5 verwendet werden.
Das innere Element 3 erstreckt sich vorteilhafterweise zwischen dem äußeren Element 2 und dem Laminat 5. Das innere Element 3 ist aus einem Material mit einer relativen Festigkeit gebildet, wie etwa Polypropylen. Als solches bildet das innere Element 3 ein Lastaufnahmeelement, welches derart wirkt, dass es das Laminat 5 und das äußere Element 2 auseinander hält, wenn die Kartusche 1 komprimiert wird. Es ist bevorzugt, dass die Kartusche 1 einer Kompressionslast von zwischen 130 und 280 N im Gebrauch ausgesetzt wird. Die Kompressionskraft wirkt, um zu verhindern, dass die Kartusche unter einer inneren Druckbeaufschlagung versagt und dient ebenso dazu, das innere Element 3 und das äußere Element 2 zusammen zu drücken. Dies stellt sicher, dass die inneren Abmessungen von Durchgängen und Öffnungen in der Kartusche 1 fixiert werden und dass diese nicht dazu in der Lage sind, sich während einer Druckbeaufschlagung der Kartusche 1 zu verändern.
Um die Kartusche 1 zu verwenden, wird sie in eine Getränkezubereitungsmaschine (welche nachfolgend detaillierter beschrieben werden wird) eingeführt und der Einlass 121 und der Auslass 122 werden durch Lochdornelemente der Getränkezubereitungsmaschine geöffnet, welche das Laminat perforieren und zurückfalten. Ein wässriges Medium (typischerweise Wasser) unter Druck dringt in die Kartusche 1 durch den Einlass 121 in die Einlasskammer 26 bei einem Druck von zwischen 0,1 bis 2,0 bar ein, obwohl höhere Drücke mit der Kartusche der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Von dort wird das Wasser geleitet, um durch die Ausnehmungen 30 und um die Sammelleitung 16 und in die Filterungskammer 130 der Kartusche 1 durch die Mehrzahl von Ausnehmungen 17 zu strömen. Das Wasser wird radial nach innen durch die Filterungskammer 130 gedrängt und vermischt sich mit darin enthaltenen Getränkezutaten 200. Das Wasser wird zur selben Zeit nach oben durch die Getränkezutaten gedrängt. Das durch den Durchgang des Wassers durch die Getränkezutaten erzeugte Getränk geht durch den Filter 4 und die Filterungsöffnungen 55 in die Durchgänge 57 hindurch, welche oberhalb des ringförmigen Rahmens 41 liegen. Das Abdichten des Filters 4 an die Speichen 53 und das Verschweißen des Randes 51 mit dem äußeren Element 2 stellt sicher, dass es keine Kurzschlüsse gibt und dass das Getränk durch den Filter 4 hindurch zu gehen hat.
Das Getränk strömt dann nach unten entlang den radialen Durchgängen 57, welche zwischen den Stegen 54 gebildet sind, und durch die Öffnungen 56 und in den zylindrischen Trichter 40. Das Getränk geht dann entlang den Kanälen 50 zwischen den Stützstegen 47 und abwärts des Ausgusses 43 zu dem Auslass 44, wo das Getränk in einen Behälter, wie etwa eine Tasse, abgegeben wird.
Die Getränkezubereitungsmaschine umfasst vorzugsweise eine Luftreinigungseinrichtung, in welcher komprimierte Luft durch die Kartusche 1 am Ende des Betriebszyklus gedrückt wird, um das verbleibende Getränk in den Behälter zu spülen.
Eine zweite Version der Kartusche 1 ist in den 12 bis 18 gezeigt. Die zweite Version der Kartusche 1 ist insbesondere ausgestaltet zur Verwendung beim Abgeben von espressoartigen Produkten, wie etwa geröstetem und gemahlenem Kaffee, wo es wünschenswert ist, ein Getränk zu erzeugen, welches einen Schaum aus kleinen Blasen aufweist, welcher als Crema bekannt sind. Viele der Merkmale der zweiten Version der Kartusche 1 sind dieselben wie in der ersten Version und ähnliche Bezugszeichen sind verwendet worden, um auf ähnliche Merkmale Bezug zu nehmen. In der nachfolgenden Beschreibung werden die Unterschiede zwischen der ersten und der zweiten Version diskutiert werden. Gemeinsame Merkmale, welche in der gleichen Weise wirken, werden nicht im Detail diskutiert werden.
Das äußere Element 2 weist denselben Aufbau auf wie in der ersten Version der Kartusche 1 und wie in den 1 bis 6 gezeigt.
Der ringförmige Rahmen 41 des inneren Elements 3 ist derselbe wie in der ersten Version. Ein Filter 4 ist ebenso an dem ringförmigen Rahmen 41 angeordnet, um die Filterungsöffnungen 55 abzudecken. Das äußere Rohr 42 des zylindrischen Trichters 40 ist das gleiche wie zuvor. Es gibt jedoch eine Vielzahl von Unterschieden in dem Aufbau des inneren Elements 2 der zweiten Version im Vergleich zu der ersten Version. Wie in 16 gezeigt, ist der Ausguss 43 mit einem Trennelement 65 versehen, welches sich teilweise aufwärts des Ausgusses 43 von dem Auslass 44 erstreckt. Das Trennelement 65 trägt dazu bei, zu verhindern, dass das Getränk spritzt oder/und sich verschüttet, wenn es den Ausguss 43 verlässt. Das Profil des Ausgusses 43 ist ebenso verschieden und umfasst ein gestuftes Profil mit einem ausgeprägten Winkel 66 in der Nähe eines oberen Endes des Rohrs 43.
Ein Rand 67 ist aufrecht stehend von dem ringförmigen Flansch 47, welcher mit dem äußeren Rohr 42 verbunden ist, zu dem Ausguss 43 bereitgestellt. Der Rand 67 umgibt den Einlass 45 zu dem Ausguss 43 und definiert einen ringförmigen Kanal 69 zwischen dem Rand 67 und dem oberen Abschnitt des äußeren Rohrs 42. Der Rand 67 ist mit einer nach innen gerichteten Schulter 68 bereitgestellt. An einem Punkt um den Umfang des Rands 67 ist eine Öffnung 70 in Form einer Ausnehmung bereitgestellt, welche sich von einem oberen Rand des Rands 67 zu einem Punkt geringfügig unterhalb der Höhe der Schulter 68, wie deutlich in den 12 und 13 zu sehen ist, erstreckt. Die Ausnehmung weist eine Breite von 0,64 mm auf.
Ein Lufteinlass 71 ist in dem ringförmigen Flansch 47 bereitgestellt, welcher am Umfang mit der Öffnung 70, wie in den 16 und 17 gezeigt, ausgerichtet ist. Der Lufteinlass 71 umfasst eine Öffnung, welche durch den Flansch 47 hindurch geht, um eine Verbindung zwischen einem Punkt oberhalb des Flanschs 47 und dem leeren Raum unterhalb des Flanschs 47 zwischen dem äußeren Rohr 42 und dem Ausguss 43 bereitzustellen. Vorzugsweise, und wie gezeigt, umfasst der Lufteinlass 71 einen oberen kegelstumpfförmigen Abschnitt 73 und einen unteren zylindrischen Abschnitt 72. Der Lufteinlass 71 ist typischerweise durch ein Formwerkzeug, wie etwa eine Nadel, gebildet. Das verjüngte Profil des Lufteinlasses 71 gestattet es dem Formwerkzeug, leichter aus der geformten Komponente entfernt zu werden. Die Wand des äußeren Rohrs 42 in der Nähe des Lufteinlasses 71 weist eine Form auf, um eine Rinne 75 zu bilden, welche von dem Lufteinlass 71 zu dem Einlass 45 des Ausgusses 43 führt. Wie in 17 gezeigt, ist eine geneigte Schulter 74 zwischen dem Lufteinlass 71 und der Rinne 75 gebildet, um sicherzustellen, dass der aus der Ausnehmung 70 austretende Getränkestrahl nicht sofort an der oberen Fläche des Flanschs 47 in der unmittelbaren Nachbarschaft des Lufteinlasses 71 verunreinigt wird.
Das Montageverfahren für die zweite Version der Kartusche 1 ist ähnlich der Montage der ersten Version. Es gibt jedoch bestimmte Unterschiede. Wie in 18 gezeigt, wird der dritte Abschnitt 21 der zylindrischen Verlängerung 18 innerhalb des Stützrands 67 anstatt gegen die Stützträger aufgesetzt. Die Schulter 32 der zylindrischen Verlängerung 18 zwischen dem zweiten Abschnitt 20 und dem dritten Abschnitt 21 tritt in Anlage mit dem oberen Rand des Stützrandes 67 des inneren Elements 3. Ein Schnittstellenbereich 124 wird dadurch zwischen dem inneren Element 3 und dem äußeren Element 2 gebildet, umfassend eine Flächendichtung zwischen der zylindrischen Verlängerung 18 und dem Stützrand 67, welche sich um nahezu den gesamten Umfang der Kartusche 1 herum erstreckt. Die Dichtung zwischen der zylindrischen Verlängerung 18 und dem Stützrand 67 ist nicht fluiddicht, da die Ausnehmung 70 in dem Stützrand 67 sich durch den Stützrand 67 und nach unten zu einem Punkt geringfügig unterhalb der Schulter 68 erstreckt. Daher verwandelt die Schnittstellenpassung zwischen der zylindrischen Verlängerung 18 und dem Stützrand 67 die Ausnehmung 70 in eine Öffnung 128, wie am deutlichsten in 18 zu sehen ist, wodurch eine Gas- und Flüssigkeitsverbindung zwischen dem ringförmigen Kanal 69 und dem Ausguss 43 bereitgestellt wird. Die Öffnung weist eine Breite von 0,64 mm und eine Länge von 0,69 mm auf.
Der Betrieb der zweiten Version der Kartusche 1 zur Abgabe eines Getränks ist ähnlich dem Betrieb der ersten Version, jedoch mit bestimmten Unterschieden. Ein Getränk in den radialen Durchgängen 57 strömt nach unten entlang den Durchgängen 57, welche zwischen den Trägern 54 gebildet sind, und durch die Öffnungen 56 und in den ringförmigen Kanal 69 des zylindrischen Trichters 40. Von dem ringförmigen Kanal 69 wird das Getränk unter Druck durch die Öffnung 128 durch den Gegendruck des sich in der Filterungskammer 130 und den Durchgängen 57 ansammelnden Getränks gedrängt. Das Getränk wird daher durch eine Öffnung 128 als ein Strahl und in eine Expansionskammer gedrängt, welche von dem oberen Ende des Ausgusses 43 gebildet ist. Wie in 18 gezeigt, geht der Getränkestrahl direkt über den Lufteinlass 71. Wenn das Getränk in den Ausguss 43 eindringt, nimmt der Druck des Getränkestrahls ab. Als Ergebnis davon wird Luft in den Getränkestrom in Form einer Mehrzahl von kleinen Luftblasen mitgenommen, wenn die Luft nach oben durch den Lufteinlass 71 gezogen wird. Der aus der Öffnung 128 austretende Getränkestrahl wird nach unten zu dem Auslass 44 eingetrichtert, wo das Getränk in einen Behälter, wie etwa eine Tasse, abgegeben wird, wo die Luftblasen die gewünschte Crema bilden. Die Öffnung 128 und der Lufteinlass 71 bilden daher zusammen einen Ejektor, welcher dazu beiträgt, Luft in das Getränk mitzunehmen. Die Strömung des Getränks in den Ejektor sollte so gleichmäßig wie möglich gehalten werden, um Druckverluste zu verringern. Vorteilhafterweise sollten die Wände des Ejektors konkav gebildet sein, um Verluste aufgrund von „Wandeffekt”-Reibung zu verringern. Die Dimensionstoleranz der Öffnung 128 ist klein. Vorzugsweise ist die Öffnungsgröße festgelegt, plus oder minus 0,02 mm². Haare, Fibrillen oder andere Oberflächenungleichmäßigkeiten können innerhalb oder an dem Ausgang des Ejektors bereitgestellt werden, um die effektive Querschnittfläche zu erhöhen, zu welcher man herausgefunden hat, dass sie den Grad der Luftmitnahme erhöht.
Eine dritte Version der Kartusche 1 ist in den 19 bis 29 gezeigt. Die dritte Version der Kartusche 1 ist insbesondere zur Verwendung beim Abgeben löslicher Produkte, welche in Pulverform, flüssiger Form, Sirupform, Gelform oder ähnlicher Form sein können, ausgebildet. Die löslichen Produkte werden in einem wässrigen Medium, wie etwa Wasser, aufgelöst oder bilden eine Suspension darin, wenn das wässrige Medium im Gebrauch durch die Kartusche 1 geleitet wird. Beispiele von Getränken umfassen Schokolade, Kaffee, Milch, Tee, Suppe oder andere rehydrierbare oder wasserlösliche Produkte. Viele der Merkmale der dritten Version der Kartusche 1 sind dieselben wie in den vorhergehenden Versionen, und ähnliche Bezugszeichen sind verwendet worden, um Bezug zu nehmen auf ähnliche Merkmale. In der nachfolgenden Beschreibung werden die Unterschiede zwischen der dritten und den vorhergehenden Versionen diskutiert werden. Gemeinsame Merkmale, welche in derselben Weise funktionieren, werden nicht im Detail diskutiert werden.
Verglichen mit dem äußeren Element 2 der vorhergehenden Version weist die hohle nach innen gerichtete zylindrische Verlängerung 18 des äußeren Elements 2 der dritten Version einen größeren Gesamtdurchmesser auf, wie in 20 gezeigt. Der Durchmesser des ersten Abschnitts 19 beträgt insbesondere typischerweise zwischen 16 und 18 mm im Vergleich zu 13,2 mm für das äußere Element 2 der vorhergehenden Versionen. Der erste Abschnitt 19 ist zudem mit einer konvexen Außenfläche 19a oder Aufwölbung bereitgestellt, wie am deutlichsten in 20 zu sehen ist, deren Funktion nachfolgend beschrieben werden wird. Der Durchmesser der dritten Abschnitte 21 der Kartuschen 1 ist jedoch derselbe, was dazu führt, dass die Fläche der Schulter 32 größer in dieser dritten Version der Kartusche 1 ist. Das Volumen der Kartusche 1 beträgt im zusammengebauten Zustand typischerweise 32,5 ml ± 20%.
Die Anzahl und Positionen der Ausnehmungen in dem unteren Ende der ringförmigen Wand 13 sind ebenso verschieden. Zwischen drei und fünf Ausnehmungen sind bereitgestellt. In der in 23 gezeigten Ausführungsform sind vier Ausnehmungen 36 gleich beabstandet um den Umfang der Sammelleitung 16 herum bereitgestellt. Die Ausnehmungen 36 sind geringfügig breiter als in den vorhergehenden Versionen der Kartusche 1, deren Breite zwischen 0,35 und 0,45 mm, vorzugsweise bei 0,4 mm liegt.
In anderen Gesichtspunkten sind die äußeren Elemente 2 der Kartuschen 1 dieselben.
Der Aufbau des zylindrischen Trichters 40 des inneren Elements 3 ist derselbe wie in der ersten Version der Kartusche 1, wobei ein äußeres Rohr 42, ein Ausguss 45, ein ringförmiger Flansch 47 und Stützstege 49 bereitgestellt sind. Der einzige Unterschied besteht darin, dass der Ausguss 45 mit einem oberen kegelstumpfförmigen Abschnitt 92 und einem unteren zylindrischen Abschnitt 93 geformt ist.
Im Gegensatz zu den vorhergehenden Versionen und wie in den 24 bis 28 gezeigt, ist der ringförmige Rahmen 41 durch einen Schürzenabschnitt 80 ersetzt, welcher den zylindrischen Trichter 40 umgibt und damit mittels acht radialer Streben 87 verbunden ist, welche mit dem zylindrischen Trichter 40 an oder nahe dem ringförmigen Flansch 47 verbunden sind. Eine zylindrische Verlängerung 81 des Schürzenabschnitts 80 erstreckt sich nach unten von den Streben 47, um eine Kammer 90 mit einer offenen oberen Seite zu definieren. Ein oberer Rand 91 der zylindrischen Verlängerung 81 weist ein nach innen gewandtes Profil auf, wie in 26 gezeigt. Eine ringförmige Wand 82 des Schürzenabschnitts 80 erstreckt sich nach unten von den Streben 87, um einen ringförmigen Kanal 86 zwischen dem Schürzenabschnitt 80 und dem äußeren Rohr 42 zu definieren.
Die ringförmige Wand 82 umfasst an einem unteren Ende einen äußeren Flansch 83, welcher orthogonal zu der Hauptachse X liegt. Ein Rand 84 hängt nach unten von einer unteren Fläche des Flanschs 83 und enthält fünf Öffnungen 85, welche in Umfangsrichtung gleich beabstandet um den Rand 84 sind. Der Rand 84 ist daher mit einem unteren Kronenprofil versehen.
Öffnungen 89 sind zwischen den Streben 87 bereitgestellt, um eine Verbindung zwischen der Kammer 90 und dem ringförmigen Kanal 86 zu gestatten.
Das Montageverfahren für die dritte Version der Kartusche 1 ist ähnlich der Montage der ersten Version, jedoch mit bestimmten Unterschieden. Das äußere Element 2 und das innere Element 3 sind, wie in 29 gezeigt, durch Presssitz miteinander verbunden und mittels einer Schnappanordnung anstatt durch Verschweißen zusammengehalten. Beim Verbinden der beiden Elemente wird die nach innen gerichtete zylindrische Verlängerung 18 innerhalb der oberen zylindrischen Verlängerung 81 des Schürzenabschnitts 80 aufgenommen. Das innere Element 3 wird in dem äußeren Element 2 durch Reibeingriff der konvexen Außenfläche 19a des ersten Abschnitts 19 der zylindrischen Verlängerung 18 mit dem nach innen gewendeten Rand 91 der oberen zylindrischen Verlängerung 81 gehalten. Mit dem in dem äußeren Element 2 angeordneten inneren Element 3 wird eine Mischkammer 134 definiert, welche sich außerhalb des Schürzenabschnitts 80 befindet. Die Mischkammer 134 enthält die Getränkezutaten 200 vor der Abgabe. Es sollte angemerkt werden, dass die vier Einlässe 36 und die fünf Öffnungen 85 in Bezug zueinander in Umfangsrichtung gestaffelt sind. Die radiale Position der beiden Teile relativ zueinander müssen nicht bestimmt oder festgelegt sein während des Zusammenbauens, da die Verwendung von vier Einlässen 36 und fünf Öffnungen 85 sicherstellt, dass eine Fehlausrichtung zwischen den Einlässen und Öffnungen auftritt, unabhängig von der relativen Drehpositionierung der Komponenten.
Die eine oder mehreren Getränkezutaten werden in die Mischkammer 134 der Kartusche gepackt. Die Dichte der Packung der Getränkezutaten in der Mischkammer 134 kann bei Bedarf verändert werden.
Das Laminat 5 wird dann an dem äußeren Element 2 und dem inneren Element 3 in derselben Weise, wie vorangehend in den vorhergehenden Versionen beschrieben, befestigt.
Im Gebrauch dringt Wasser in die Mischkammer 134 durch die vier Ausnehmungen 36 der Kartusche in der gleichen Weise wie in den vorhergehenden Versionen ein. Das Wasser wird radial nach innen durch die Mischkammer gedrängt und vermischt sich mit den darin enthaltenen Getränkezutaten. Das Produkt wird aufgelöst oder in dem Wasser vermischt und bildet das Getränk in der Mischkammer 134 und wird dann durch die Öffnungen 85 in den ringförmigen Kanal 86 durch einen Gegendruck eines Getränks und Wassers in der Mischkammer 134 getrieben. Die Umfangsstaffelung der vier Einlassausnehmungen 36 und der fünf Öffnungen 85 stellt sicher, dass Wasserstrahlen nicht in der Lage sind, radial direkt von den Einlassausnehmungen 36 zu den Öffnungen 85 hindurch zu gehen, ohne zuerst innerhalb der Mischkammer 134 zu zirkulieren. Auf diese Weise werden der Grad und die Konsistenz einer Auflösung oder Vermischung des Produkts signifikant erhöht. Das Getränk wird nach oben in den ringförmigen Kanal 86 durch die Öffnungen 89 zwischen den Streben 87 und in die Kammer 90 gedrängt. Das Getränk geht aus der Kammer 90 durch die Einlässe 45 zwischen den Stützstegen 49 in den Ausguss 43 und in Richtung zu dem Auslass 44, in welchem das Getränk in einen Behälter, wie etwa eine Tasse, abgegeben wird. Die Kartusche findet insbesondere eine Anwendung bei Getränkezutaten in Form von viskosen Flüssigkeiten oder Gels. In einer Anwendung ist eine flüssige Schokoladenzutat in der Kartusche 1 mit einer Viskosität von zwischen 1700 und 3900 mPa bei Umgebungstemperatur und zwischen 5000 und 10000 mPa bei 0°C und einer relativen Dichte von 67 Brix ± 3 enthalten. In einer anderen Anwendung ist flüssiger Kaffee in der Kartusche 1 mit einer Viskosität von zwischen 70 und 2000 mPa bei Umgebungstemperatur und zwischen 80 und 5000 mPa bei 0°C enthalten, wobei der Kaffee ein Gesamtfeststoffgehaltsniveau von zwischen 40 und 70% aufweist. Die flüssigen Kaffeezutaten können zwischen 0,1 und 2,0 Gew.-% Schwefelbicarbonat, vorzugsweise zwischen 0,5 und 1,0 Gew.-% enthalten. Das Schwefelbicarbonat trägt dazu bei, das ph-Niveau des Kaffees bei oder unterhalb von 4,8 zu halten, was zu einer Haltbarkeitsdauer von mit Kaffee gefüllten Kartuschen von bis zu zwölf Monaten beiträgt.
Eine vierte Version der Kartusche 1 ist in den 30 bis 34 gezeigt. Die vierte Version der Kartusche 1 ist insbesondere vorgesehen für eine Verwendung zum Abgeben von flüssigen Produkten, wie etwa konzentrierter Flüssigmilch. Viele der Merkmale der vierten Version der Kartusche 1 sind dieselben wie in den vorhergehenden Versionen, und ähnliche Bezugszeichen sind verwendet worden, um Bezug zu nehmen auf ähnliche Merkmale. In der nachfolgenden Beschreibung werden die Unterschiede zwischen der vierten und den vorhergehenden Versionen diskutiert werden. Gemeinsame Merkmale, welche in der gleichen Weise funktionieren, werden nicht im Detail diskutiert werden.
Das äußere Element 2 ist das gleiche wie in der dritten Version der Kartusche 1 und wie in den 19 bis 23 gezeigt.
Der zylindrische Trichter 40 des inneren Elements 3 ist ähnlich demjenigen in der zweiten Version der Kartusche 1, jedoch mit bestimmten Unterschieden. Wie in 30 gezeigt, ist der Ausguss 43 mit einem oberen kegelstumpfförmigen Abschnitt 106 und einem unteren zylindrischen Abschnitt 107 geformt. Drei axiale Rippen 105 sind an der inneren Fläche des Ausgusses 43 bereitgestellt, um das abgegebene Getränk nach unten in Richtung des Auslasses 44 zu leiten und um zu verhindern, dass das ausgegebene Getränk sich innerhalb des Ausgusses dreht. Daher wirken die Rippen 105 als Leitbleche. Wie in der zweiten Version der Kartusche 1 ist ein Lufteinlass 71 durch den ringförmigen Flansch 47 bereitgestellt. Jedoch ist die Rinne 75 unterhalb des Lufteinlasses 71 länglicher als in der zweiten Version.
Ein Schürzenabschnitt 80 ist ähnlich demjenigen in der dritten Version der vorangehend beschriebenen Kartusche 1 bereitgestellt. Zwischen fünf und zwölf Öffnungen 85 sind in dem Rand 84 bereitgestellt. Typischerweise sind zehn Öffnungen im Gegensatz zu den fünf bereitgestellt, welche in der dritten Version der Kartusche 1 bereitgestellt sind.
Eine ringförmige Schale 100 ist bereitgestellt, welche sich von dem Flansch 83 des Schürzenabschnitts 80 erstreckt und integral mit diesem ist.
Die ringförmige Schale 100 umfasst einen aufgeweiteten Körper 101 mit einem offenen oberen Mund 104, welcher nach oben gerichtet ist. Vier Zuführungsöffnungen 103, welche in den 30 und 31 gezeigt sind, befinden sich in dem Körper 101 bei oder nahe dem unteren Ende der Schale 100, wo sie mit dem Schürzenabschnitt 80 verbunden sind. Die Zuführungsöffnungen sind vorzugsweise gleich beabstandet um den Umfang der Schale 100 herum.
Das Laminat 5 ist von der vorangehenden in den vorangehenden Ausführungsformen beschriebenen Art.
Das Montageverfahren für die vierte Version der Kartusche 1 ist dieselbe wie diejenige für die dritte Version.
Der Betrieb der vierten Version der Kartusche ist ähnlich demjenigen der dritten Version. Das Wasser dringt in die Kartusche 1 und die Mischkammer 134 in derselben Weise wie zuvor ein. Dort vermischt sich das Wasser mit dem flüssigen Produkt und verdünnt das flüssige Produkt, welches dann nach außen unterhalb der Schale 100 und durch die Öffnungen 85 in Richtung des Auslasses 44, wie vorangehend beschrieben, gedrängt wird. Das Verhältnis des anfangs innerhalb der ringförmigen Schale 100 enthaltenen flüssigen Produkts wird, wie in 34 gezeigt, nicht einer unmittelbaren Verdünnung von dem in die Mischkammer 134 eindringenden Wasser unterworfen. Stattdessen wird das verdünnte flüssige Produkt in dem unteren Teil der Mischkammer 134 dazu neigen, durch Öffnungen 85 auszutreten, statt nach oben und in die ringförmige Schale 100 durch den oberen Mund 104 gedrängt zu werden. Daher wird das flüssige Produkt in der ringförmigen Schale 100 relativ konzentriert während den Anfangsstadien des Betriebszyklus im Vergleich zu dem Produkt in dem unteren Teil der Mischkammer 134 bleiben. Das flüssige Produkt in der ringförmigen Schale 100 tropft durch die Zuführungsöffnungen 103 durch Schwerkrafteinwirkung in den Produktstrahl, welcher die Mischkammer 134 durch die Öffnungen 85 und unterhalb der Schale 100 verlässt. Die ringförmige Schale 100 trägt dazu bei, die Konzentration des verdünnten flüssigen Produkts auszugleichen, welches in den zylindrischen Trichter 40 eindringt, in dem ein Anteil des konzentrierten flüssigen Produkts zurückbehalten wird und in dem dieses in den austretenden Flüssigkeitsstrom-Strömungspfad ständig während des Betriebszyklus, wie in 46a gezeigt, ausgelassen wird, in welcher die Konzentration der Milch, welche als Prozentsatz der gesamten vorhandenen Feststoffe gemessen ist, während eines Betriebszyklus von ungefähr 15 Sekunden gezeigt ist. Linie a veranschaulicht das Konzentrationsprofil mit der Schale 100, während Linie b eine Kartusche ohne die Schale 100 veranschaulicht. Wie ersichtlich, ist das Konzentrationsprofil mit. der Schale 100 gleichmäßiger während des Betriebszyklus, und es gibt keinen plötzlichen starken Konzentrationsabfall, welcher ohne die Schale 100 auftritt. Die Anfangskonzentration der Milch beträgt typischerweise 30 bis 35% SS und am Ende des Zyklus 10% SS. Dies führt zu einem Verdünnungsverhältnis von ungefähr 3 zu 1, obwohl Verdünnungsverhältnisse von zwischen 1 zu 1 und 6 zu 1 möglich mit der vorliegenden Erfindung sind. Für andere flüssige Getränkezutaten können die Konzentrationen variieren. Für flüssige Schokolade beispielsweise, beträgt die Anfangskonzentration ungefähr 67% SS und am Ende des Zyklus 12 bis 15% SS. Dies führt zu einem Verdünnungsverhältnis (Verhältnis des wässrigen Mediums zu Getränkezutat in dem abgegebenen Getränk) von ungefähr 5 zu 1, obwohl Verdünnungsverhältnisse von zwischen 2 zu 1 und 10 zu 1 mit der vorliegenden Erfindung möglich sind. Für flüssigen Kaffee beträgt die Anfangskonzentration zwischen 40 bis 67%, und die Konzentration am Ende der Abgabe beträgt 1 bis 2% SS. Dies führt zu einem Verdünnungsverhältnis von zwischen 20 zu 1 und 70 zu 1, obwohl Verdünnungsverhältnisse von zwischen 10 zu 1 und 100 zu 1 mit der vorliegenden Erfindung möglich sind.
Von dem ringförmigen Kanal 86 wird das Getränk unter Druck durch die Öffnung 128 durch den Gegendruck des sich in der Filterungskammer 134 und der Kammer 90 ansammelnden Getränks gedrängt. Das Getränk wird dadurch durch die Öffnung 128 als ein Strahl und in eine Expansionskammer gedrängt, welche von dem oberen Ende des Ausgusses 43 gebildet ist. Wie in 34 gezeigt, geht der Getränkestrahl direkt über den Lufteinlass 71. Wenn das Getränk in den Ausguss 43 eintritt, nimmt der Druck des Getränkestrahls ab. Als Ergebnis davon wird Luft in den Getränkestrom in Form einer Mehrzahl von kleinen Luftblasen mitgenommen, wenn die Luft nach oben durch den Lufteinlass 71 gezogen wird. Der aus der Öffnung 128 austretende Getränkestrahl wird nach unten zu dem Auslass 44 eingetrichtert, wo das Getränk in einen Behälter, wie etwa eine Tasse, abgegeben wird, wo die Luftblasen die gewünschte geschäumte Erscheinung bilden.
Das innere Element 3, das äußere Element 2, das Laminat 5 und der Filter 4 können vorteilhafterweise alle leicht keimfrei gemacht werden, da die Komponenten trennbar sind und sie jeweils keine gewundenen Durchgänge oder engen Spalte umfassen. Stattdessen werden die notwendigen Durchgänge nach dem Zusammenbringen der Komponenten nach der Sterilisation gebildet. Dies ist besonders wichtig, wenn die Getränkezutat ein milchbasiertes Produkt, wie etwa ein Flüssigmilchkonzentrat, ist.
Die vierte Ausführungsform der Getränkekartusche ist besonders vorteilhaft zum Abgeben eines konzentrierten milchbasierten flüssigen Produkts, wie etwa flüssiger Milch. Bisher sind Milchpulverprodukte in Form von Päckchen bereitgestellt worden, um sie einem vorzubereiteten Getränk zuzugeben. Für ein cappuccinoartiges Getränk ist es jedoch notwendig, die Milch aufzuschäumen. Dies ist bisher erreicht worden, indem Dampf durch ein flüssiges Milchprodukt hindurchgeleitet wurde. Dies erfordert jedoch die Bereitstellung einer Dampfzuführung, was die Kosten und die Komplexität der zur Abgabe des Getränks verwendeten Maschine erhöht. Die Verwendung von Dampf erhöht auch das Verletzungsrisiko während des Betriebs der Kartusche. Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine Getränkekartusche bereit, welche darin ein konzentriertes milchbasiertes flüssiges Produkt aufweist. Es hat sich herausgestellt, dass durch Konzentrieren des Milchprodukts eine größere Schaummenge für ein bestimmtes Milchvolumen erzeugt werden kann, verglichen mit frischer Milch oder H-Milch. Dies verringert die für die Milchkartusche erforderliche Größe. Frische teilentrahmte Milch enthält ungefähr 1,6% Fett und 10% Gesamffeststoffgehalt. Die konzentrierten flüssigen Milchzubereitungen der vorliegenden Erfindung enthalten zwischen 0,1 und 12% Fett und 25 bis 40% Gesamffeststoffgehalt. In einem typischen Beispiel enthält die Zubereitung 4% Fett und 30% Gesamffeststoffgehalt. Die konzentrierten Milchzubereitungen sind geeignet zum Aufschäumen unter Verwendung einer Niederdruck-Zubereitungsmaschine, wie nachfolgend beschrieben werden wird. Ein Aufschäumen der Milch wird insbesondere bei Drücken unterhalb von 2 bar, vorzugsweise ungefähr von 1,5 bar, unter Verwendung der Kartusche der vorangehend beschriebenen vierten Ausführungsform erreicht.
Das Aufschäumen der konzentrierten Milch ist besonders vorteilhaft für Getränke, wie etwa Cappuccino und Milch-Shakes. Das Hindurchleiten der Milch durch die Öffnung 128 und über den Lufteinlass 71 und die optionale Verwendung der Schale 100 ermöglichen insbesondere Schäumbarkeitsgrade von mehr als 40%, vorzugsweise mehr als 70% für Milch. Für flüssige Schokolade sind Schäumbarkeitsgrade von mehr als 70% möglich. Für flüssigen Kaffee sind Schäumbarkeitsgrade von mehr als 70% möglich. Der Schäumbarkeitsgrad wird als das Verhältnis des Volumens des erzeugten Schaums zu dem Volumen der abgegebenen flüssigen Getränkezutaten gemessen. Beispielsweise, wenn 138,3 ml eines Getränks abgegeben wird, wovon 58,3 ml Schaum ist, wird eine Schäumbarkeit von [58,3/(138.3–58.3)]·100 = 72,9% erhalten. Die Schäumbarkeit der Milch (und anderer flüssiger Zutaten) wird durch die Bereitstellung der Schale 100, wie in 46b ersichtlich, erhöht. Die Schäumbarkeit der mit der vorhandenen Schale 100 abgegebenen Milch (Linie a) ist größer als diejenige von ohne die vorliegende Schale abgegebener Milch (Linie b). Dies liegt daran, dass die Schäumbarkeit der Milch eine positive Korrelation zu der Konzentration der Milch aufweist und die Schale 100 hält, wie in 46a gezeigt, eine höhere Konzentration der Milch während eines größeren Teils des Betriebszyklus aufrecht. Es ist ebenso bekannt, dass die Schäumbarkeit der Milch eine positive Korrelation zu der Temperatur des wässrigen Mediums, wie in 46c gezeigt, aufweist. Daher ist die Schale 100 vorteilhaft, da ein größerer Anteil der Milch in der Kartusche bis nahe dem Ende des Betriebszyklus verbleibt, wenn das wässrige Medium am heißesten ist. Dies verbessert die Schäumbarkeit weiter.
Die Kartusche der vierten Ausführungsform ist ebenso vorteilhaft beim Abgeben flüssiger Kaffeeprodukte.

Es ist herausgefunden worden, dass die Ausführungsformen der Getränkekartusche der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise eine verbesserte Konsistenz des gebrühten Getränks im Vergleich zu Kartuschen des Standes der Technik bereitstellt. Es wird Bezug genommen auf die nachfolgende Tabelle 1, welche die Ergebnisse eines Brühertrags für 20 Proben zeigt, wobei jede der Kartuschen A und B gerösteten und gemahlenen Kaffee enthält. Kartusche A ist eine Getränkekartusche gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Kartusche B ist eine Getränkekartusche des Standes der Technik, welche im Dokument WO 01/58786 des Anmelders beschrieben ist. Der Brechungsindex des gebrühten Getränks wird in Brix-Einheiten gemessen und in einen Prozentsatz lösbarer Feststoffe (%SS) unter Verwendung von Standardtabellen und Formeln konvertiert. In dem nachfolgenden Beispiel:

%SS = 0.7774·(Brix-Wert) + 0,0569.

% Ertrag = (%SS × Brühvolumen (g))/(100 × Kaffeegewicht (g))

Tabelle 1

KARTUSCHE A
Probe	Brühvolumen (g)	Kaffeegewicht (g)	Brix	%SS (*)	% Ertrag
1	105,6	6,5	1,58	1,29	20,88
2	104,24	6,5	1,64	1,33	21,36
3	100,95	6,5	1,67	1,36	21,05
4	102,23	6,5	1,71	1,39	21,80
5	100,49	6,5	1,73	1,40	21,67
6	107,54	6,5	1,59	1,29	21,39
7	102,70	6,5	1,67	1,36	21,41
8	97,77	6,5	1,86	1,50	22,61
9	97,82	6,5	1,7	1,38	20,75
10	97,83	6,5	1,67	1,36	20,40
11	97,6	6,5	1,78	1,44	21,63
12	106,64	6,5	1,61	1,31	21,47
13	99,26	6,5	1,54	1,25	19,15
14	97,29	6,5	1,59	1,29	19,35
15	101,54	6,5	1,51	1,23	19,23
16	104,23	6,5	1,61,	1,31	20,98
17	97,5	6,5	1,73	1,40	21,03
18	100,83	6,5	1,68	1,36	21,14
19	101,67	6,5	1,67	1,36	21,20
20	101,32	6,5	1,68	1,36	21,24
				MITTELWERT	20,99
KARTUSCHE B
Probe	Brühvolumen (g)	Kaffeegewicht (g)	Brix	%SS (*)	% Ertrag
1	100,65	6,5	1,87	1,511	23,39
2	95,85	6,5	1,86	1,503	22,16
3	98,4	6,5	1,8	1,456	22,04
4	92,43	6,5	2,3	1,845	26,23
5	100,26	6,5	1,72	1,394	21,50
6	98,05	6,5	2,05	1,651	24,90
7	99,49	6,5	1,96	1,581	24,19
8	95,62	6,5	2,3	1,845	27,14
9	94,28	6,5	2,17	1,744	25,29
10	96,13	6,5	1,72	1,394	20,62
11	96,86	6,5	1,81	1,464	21,82
12	94,03	6,5	2,2	1,767	25,56
13	96,28	6,5	1,78	1,441	21,34
14	95,85	6,5	1,95	1,573	23,19
15	95,36	6,5	1,88	1,518	22,28
16	92,73	6,5	1,89	1,526	21,77
17	88	6,5	1,59	1,293	17,50
18	93,5	6,5	2,08	1,674	24,08
19	100,88	6,5	1,75	1,417	22,00
20	84,77	6,5	2,37	1,899	24,77
				MITTELWERT	23,09

Das Durchführen einer statistischen t-Test-Analyse an den obigen Daten liefert die folgenden Ergebnisse: Tabelle 2 t-Test: Zwei Proben unter der Annahme gleicher Varianzen

	% Ertrag (Kartusche A)	% Ertrag (Kartusche B)
Mittelwert	20,99	23,09
Varianz	0,77	5,04
Beobachtungen	20	20
Zusammengefasste Varianz	2,90
Hypothetische mittlere Abweichung	0
df	38
t Stat	–3,90
P(T <=t ) einseitig	0,000188
t kritisch einseitig	1,686
P(T <= t) zweiseitig	0,000376
t kritisch zweiseitig	2,0244
Standardabweichung	0,876	2,245

Die Analyse zeigt, dass die Konsistenz des % Ertrags, welcher gleich der Brühstärke ist, für die Kartuschen der vorliegenden Erfindung signifikant besser (bei einem 95%-Konfidenzniveau) sind als die Kartuschen des Standes der Technik mit einer Standardabweichung von 0,88% verglichen mit 2,24%. Dies bedeutet, dass mit den Kartuschen der vorliegenden Erfindung gebrühte Getränke eine Stärke mit besserer Wiederholbarkeit und Gleichförmigkeit aufweisen. Dies ist bevorzugt bei Konsumenten, welche möchten, dass ihre Getränke jedes Mal gleich schmecken, und keine willkürlichen Änderungen in der Brühstärke möchten.
Die Materialien der vorangehend beschriebenen Kartuschen können mit einer Barrierenbeschichtung versehen sein, um ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber Sauerstoff oder/und Feuchtigkeit oder/und den Zutritt von Schadstoffen zu verbessern. Die Barrierenbeschichtung kann ebenso die Widerstandsfähigkeit gegenüber einem Austreten der Getränkezutaten von innerhalb der Kartuschen verbessern oder/und den Austrittsgrad von Inhaltsstoffen aus den Kartuschenmaterialien, welche die Getränkezutaten negativ beeinflussen könnten verringern. Die Barrierenbeschichtung kann aus einem Material bestehen, welches ausgewählt ist aus der Gruppe von PET, Polyamid, EVOH, PVDC oder einem metallisierten Material. Die Barrierenbeschichtung kann durch eine Vielzahl von Mechanismen aufgetragen werden, umfassend, jedoch nicht beschränkt auf: Aufdampfen, Vakuumabscheidung, Plasmabeschichtung, Koextrusion, In-Mould-Labelling und Zwei-/Mehrstufen-Formen.
Eine Getränkezubereitungsmaschine 201 zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung zur Verwendung mit den vorangehend beschriebenen Getränkekartuschen ist in den 35 bis 45 gezeigt. Die Getränkezubereitungsmaschine 201 umfasst im Allgemeinen ein Gehäuse 210, welches einen Wassertank 220, einen Wasserheizer 225, eine Wasserpumpe 230, einen Luftkompressor 235, einen Regelungs-/Steuerungsprozessor, eine Benutzerschnittstelle 240 und einen Kartuschenkopf 250 umfasst. Der Kartuschenkopf 250 wiederum umfasst im Allgemeinen einen Kartuschenhalter 251, um im Gebrauch die Getränkekartusche 1 zu halten, Kartuschenerkennungsmittel 252 und einen Einlass- und einen Auslasslochdorn 253, 254, um im Gebrauch den Einlass 121 und den Auslass 122 in der Getränkekartusche 1 zu bilden.
Das Gehäuse 210 enthält die anderen Komponenten der Maschine 201 und hält diese in Position. Das Gehäuse 210 ist vorzugsweise insgesamt oder teilweise aus einem widerstandsfähigen Kunststoffmaterial, wie etwa ABS, hergestellt. Alternativ kann das Gehäuse 210 ganz oder teilweise aus einem metallischen Material, wie etwa Edelstahl oder Aluminium hergestellt sein. Das Gehäuse 210 weist vorzugsweise ein Muschelschalendesign auf, welches eine vordere Hälfte 211 und eine hintere Hälfte 212 aufweist, was einen Zugang während der Montage zum Einpassen der Komponenten der Maschine 201 gestattet, und kann danach zusammengefügt werden, um ein Inneres 213 des Gehäuses 210 zu definieren. Die hintere Hälfte 212 stellt eine Ausnehmung 214 für das Anbringen des Wassertanks 220 bereit. Das Gehäuse 210 ist mit Mitteln, wie etwa Arretierungen, Anlagen, Vorsprüngen und Gewindeabschnitten, gebildet, um die Komponenten der Maschine 201 in Position zu halten, ohne ein separates Rahmengestell zu benötigen. Dies verringert die Gesamtkosten und das Gesamtgewicht der Maschine 201. Eine Basis 215 des Gehäuses 210 ist vorzugsweise mit Füßen bereitgestellt, damit die Maschine darauf in einer stabilen Weise steht. Alternativ kann die Basis 215 selbst eine Form aufweisen, welche eine stabile Stütze bildet.
Die vordere Hälfte 211 des Gehäuses 210 umfasst eine Abgabestation 270, an der eine Abgabe des Getränks stattfindet. Die Abgabestation 270 umfasst ein Behälterstativ 271, welches ein hohles Inneres aufweist, welches eine Abtropfschale 272 bildet. Eine obere Fläche 273 des Behälterstativs ist mit einem Grill 274 bereitgestellt, an welchem der Behälter angeordnet wird. Die Abtropfschale 272 ist von dem Gehäuse 210 entfernbar, um ein Ausleeren des gesammelten Wassers zu erleichtern. Eine Ausnehmung 275 ist in der vorderen Hälfte des Gehäuses 210 oberhalb des Behälterstativs 271 gebildet, um die Abmessungen des Behälters aufzunehmen.
Der Kartuschenkopf 250 ist in Richtung der oberen Seite des Gehäuses 210 oberhalb des Behälterstativs, wie in den 35 und 36 gezeigt, angeordnet. Die Höhe des Grills relativ zu dem Kartuschenkopf 250 kann vorzugsweise eingestellt werden, um Behälter unterschiedlicher Größen aufzunehmen. Es ist bevorzugt, dass der Behälter so nah bei dem Kartuschenkopf 250 wie möglich ist, während er immer noch gestattet, den Behälter in die Abgabestation 270 einzuführen und aus dieser zu entfernen, um die Höhe zu minimieren, welches das abgegebene Getränk zurücklegen muss, um mit dem Behälter in Kontakt zu treten. Dies trägt dazu bei, ein Verspritzen und ein Versprühen des Getränks zu minimieren, und trägt dazu bei, Verluste von mitgenommenen Luftblasen zu minimieren, wenn diese vorhanden sind. Vorzugsweise können Behälter von zwischen 70 mm und 110 mm Höhe zwischen den Grill 274 und den Kartuschenkopf 250 eingesetzt werden.
Die Maschinen-Benutzer-Schnittstelle 240 befindet sich an der Vorderseite des Gehäuses 210 und umfasst einen Start/Stopp-Knopf 241 und eine Mehrzahl von Statusanzeigen 243 bis 246.
Die Statusanzeigen 243 bis 246 umfassen vorzugsweise eine licht-emittierende Diode (LED) 243, um eine Bereitschaft der Maschine 201 anzuzeigen, eine LED 244, um anzuzeigen, ob ein Fehler während des Betriebs der Maschine 201 aufgetreten ist, und eine oder mehrere LEDs 245 bis 256, um anzuzeigen, ob die Maschine 201 in einem manuellen Modus oder einem Automatikmodus arbeitet. Die LEDs 243 bis 246 können geregelt/gesteuert werden, um mit einer konstanten Intensität zu leuchten, um intermittierend aufzuleuchten, oder beides, abhängig von dem Status der Maschine 201. Die LEDs 243 bis 246 können eine Vielzahl von Farben aufweisen, umfassend grün, rot und gelb.
Der Start/Stopp-Knopf 241 regelt/steuert einen Beginn des Betriebszyklus und ist ein manuell betätigter Druckknopf, Schalter oder ähnliches.
Eine Volumeneinstellung-Regelung/Steuerung kann bereitgestellt sein, um einem Benutzer der Maschine 201 zu gestatten, das Volumen des abgegebenen Getränks manuell einzustellen, ohne die anderen Betriebscharakteristiken zu verändern. Die Volumeneinstellung-Regelung/Steuerung gestattet vorzugsweise eine Einstellung des Volumens um ±20%. Die Volumeneinstellung-Regelung/Steuerung kann ein Drehknopf, ein Linearschieber, eine digitale Auslesevorrichtung mit Erhöhungs- und Verringerungsknöpfen, oder dergleichen sein. Typischerweise wird das Volumen von einem Benutzer geregelt/gesteuert, welcher den Start/Stopp-Knopf 241 betätigt.
Ein manueller Leistungsschalter (nicht gezeigt) kann an der Maschine 201 bereitgestellt sein. Alternativ kann eine Leistungszufuhr einfach geregelt/gesteuert werden, indem der Leistungszufuhrstecker in die Steckdose eingeführt oder aus dieser entfernt wird.
Der Wassertank 220 befindet sich am hinteren Teil des Gehäuses 210 und ist mit der hinteren Hälfte 212 des Gehäuses 210 verbunden. Der Wassertank 220 umfasst einen allgemein zylindrischen Körper 221, welcher gerade kreisförmig oder kegelstumpfförmig sein kann, je nachdem was aus ästhetischen Gründen gewünscht wird. Der Tank umfasst einen Einlass zum Befüllen des Tanks mit Wasser, welcher im Gebrauch von einem manuell entfernbaren Deckel 222 abgedeckt ist. Ein Auslass ist in Richtung eines unteren Endes des Tanks bereitgestellt, welcher mit der Wasserpumpe 230 in Verbindung steht. Der Wassertank 220 kann aus einem transparenten oder durchscheinenden Material hergestellt sein, um einem Konsumenten zu gestatten, die Menge verbleibenden Wassers in dem Tank zu sehen. Alternativ kann der Wassertank 220 aus einem opaken Material, jedoch mit einem darin bereitgestellten Sichtfenster hergestellt sein. Zudem oder statt des Vorangehenden kann der Wassertank 220 mit einem Niedrig-Niveau-Sensor bereitgestellt sein, welcher einen Betrieb der Wasserpumpe 230 verhindert und optional einen Warnhinweisanzeiger, wie etwa eine LED, auslöst, wenn das Wasserniveau in dem Tank auf ein vorbestimmtes Niveau absinkt. Der Wassertank 220 weist vorzugsweise eine innere Kapazität von ungefähr 1,5 l auf.
Die Wasserpumpe 230 ist betriebsmäßig zwischen dem Wassertank 220 und dem Wasserheizer 225, wie schematisch in 43 gezeigt, verbunden und wird von dem Regelungs-/Steuerungsprozessor geregelt/gesteuert. Die Pumpe stellt eine maximale Wasserströmungsrate von 900 ml pro Minute bei einem Maximaldruck von 2,5 bar bereit. Vorzugsweise wird im normalen Gebrauch der Druck auf 2 bar begrenzt. Die Wasserströmungsrate durch die Maschine 201 kann von dem Regelungs-/Steuerungsprozessor geregelt/gesteuert werden, um einen Prozentsatz der maximalen Strömungsrate der Pumpe zu betragen, indem die elektrische Zufuhr zu der Pumpe zyklisch zerhackt wird. Vorzugsweise kann die Pumpe bei 10%, 20%, 30%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 100% der maximalen Strömungsnennrate betrieben werden. Die Genauigkeit des gepumpten Wasservolumens beträgt vorzugsweise + oder –5%, was zu einer + oder –5%-Genauigkeit des Endvolumens des abgegebenen Getränks führt. Eine geeignete Pumpe ist die Evolution EP8-Pumpe, welche von Ulka S.r.l. (Pavia, Italien) hergestellt wird. Ein Volumenströmungssensor (nicht gezeigt) ist vorzugsweise in der Strömungsleitung, entweder stromaufwärts oder stromabwärts der Wasserpumpe 230 bereitgestellt. Der Volumenströmungssensor ist vorzugsweise ein Drehwinkelsensor.
Der Wasserheizer 225 befindet sich im Inneren des Gehäuses 210. Der Heizer 225 weist eine Nennleistung von 1550 W auf und ist in der Lage, das von der Wasserpumpe 230 erhaltene Wasser von einer Starttemperatur von ungefähr 20°C auf eine Betriebstemperatur von ungefähr 85°C in unter einer Minute aufzuheizen. Vorzugsweise beträgt die Verweilzeit zwischen dem Ende eines Betriebszyklus, bis der Heizer 225 in der Lage ist, einen nachfolgenden Betriebszyklus zu starten, weniger als 10 Sekunden. Der Heizer hält die ausgewählte Temperatur auf innerhalb von + oder –2°C während des Betriebszyklus aufrecht. Wie nachfolgend diskutiert, kann das Wasser für den Betriebszyklus zu dem Kartuschenkopf 250 bei 83°C oder 93°C geliefert werden. Der Heizer 225 ist dazu in der Lage, die gelieferte Temperatur auf entweder 83°C oder 93°C von einer nominellen Wassertemperatur von 85°C schnell einzustellen. Der Heizer 225 umfasst einen Übertemperaturabschalter, welcher den Heizer abschaltet, wenn die Temperatur 98°C überschreitet. Von dem Heizer 225 ausgegebenes Wasser wird zu dem Kartuschenkopf 250 und der Kartusche 1 mittels eines Drei-Wege-Ventils zugeführt. Wenn der Druck der Wasserströmung akzeptabel ist, wird das Wasser zu der Kartusche 1 durchgelassen. Wenn der Druck unterhalb oder oberhalb vorgegebener Grenzen liegt, wird dann das Wasser mittels des Drei-Wege-Ventils in den Abtropfrückgewinnungsbehälter 270 umgeleitet.
Der Luftkompressor 235 ist betriebsmäßig mit dem Kartuschenkopf 250 mittels eines Ein-Wege-Ventils verbunden und wird von dem Regelungs-/Steuerungsprozessor geregelt/gesteuert. Der Luftkompressor 235 stellt eine maximale Luftströmungsrate von 500 ml pro Minute bei 1,0 bar bereit. Im Gebrauch wird ein Druck von 2,0 bar auf ein Arbeitsvolumen von 35 ml ausgeübt. Der Luftkompressor 235 kann vorzugsweise zwei Strömungsraten erzeugen: eine schnelle (oder maximale) Strömungsrate und eine langsame Strömungsrate.
Der Regelungs-/Steuerungsprozessor der Getränkezubereitungsmaschine 201 umfasst ein Verarbeitungsmodul und einen Speicher. Der Regelungs-/Steuerungsprozessor ist betriebsmäßig mit dem Wasserheizer 225, der Wasserpumpe 230, dem Luftkompressor 235 und der Benutzer-Schnittstelle 240 verbunden und regelt/steuert jeweils den Betrieb davon.
Der Speicher des Regelungs-/Steuerungsprozessors umfasst eine oder mehrere Variable für einen oder mehrere Betriebsparameter für die Getränkezubereitungsmaschine 201. In der dargestellten Ausführungsform sind die Betriebsparameter: die Temperatur des durch die Getränkekartusche 1 während der Betriebsphase hindurchgeleiteten Wassers, die Geschwindigkeit des Aufladens der Getränkekartusche 1, die Anwesenheit oder sonstiges eines Einweichungsschritts, das gesamte abgegebene Volumen des Getränks, die Strömungsrate des Wassers während der Abgabephase und die Strömungsrate und Dauer der Reinigungsphase.

Die Variablen für die Betriebsparameter sind in dem Speicher gespeichert. Die Kartusche 1 umfasst einen an oder in der Kartusche 1 bereitgestellten Code, welcher die Betriebsparameter darstellt, welche für eine optimale Abgabe des Getränks in der Kartusche 1 erforderlich sind. Der Code liegt in einem binären Format vor und umfasst eine Mehrzahl von Daten-Bits, welche den Variablen entsprechen, welche in dem Speicher des Regelungs-/Steuerungsprozessors gespeichert sind. Tabelle 3 veranschaulicht, wie 13 Daten-Bits verwendet werden können, um die benötigten Variablen für die vorangehend beschriebenen Betriebsparameter darzustellen. Tabelle 3

Bit	Parameter	Beschreibung
0 & 1	Wassertemperatur	00 = kalt
		01 = warm
		10 = 83°C
		11 = 93°C
2 & 3	Kartuschenaufladung	00 = schnelle Aufladung mit Einweichung
		01 = schnelle Aufladung ohne Einweichung
		10 = langsame Aufladung mit Einweichung
		11 = langsame Aufladung ohne Einweichung
4, 5, 6 & 7	Getränkevolumen	0000 = 50 ml
		0001 = 60 ml
		0010 = 70 ml
		0011 = 80 ml
		0100 = 90 ml
		0101 = 100 ml
		0110 = 110 ml
		0111 = 130 ml
		1000 = 150 ml
		1001 = 170 ml
		1010 = 190 ml
		1011 = 210 ml
		1100 = 230 ml
		1101 = 250 ml
		1110 = 275 ml
		1111 = 300 ml
8, 9 & 10	Strömungsrate	000 = 30%
		001 = 40%
		010 = 50%
		011 = 60%
		100 = 70%
		101 = 80%
		110 = 90%
		111 = 100%
11 & 12	Reinigung	00 = langsame Strömung/kurze Dauer
		01 = langsame Strömung/lange Dauer
		10 = schnelle Strömung/kurze Dauer
		11 = schnelle Strömung/lange Dauer

Der Code an oder in der Kartusche 1 wird normalerweise einen oder mehrere zusätzliche Daten-Bits zur Fehlerüberprüfung umfassen. In einem Beispiel ist ein 16-Bit-Code bereitgestellt. Beispielsweise, unter Verwendung der in Tabelle 3 aufgelisteten Variablen würde eine Kartusche 1, welche den Code „1000100011110” aufweist, die folgenden Betriebsparameter aufweisen:

10	Wassertemperatur von 83°C
00	Schnelle Aufladung mit Einweichung
1000	Abgegebenes Getränkevolumen von 150 ml
111	Strömungsrate gleich 100%
10	Schnelle Luftströmungsreinigung/kurze Zeitdauer.

Im Gegensatz zu früheren Getränkezubereitungsmaschinen speichert der Speicher des Regelungs-/Steuerungsprozessors daher keine Betriebsanweisungen für Getränkekartuschen basierend auf dem Kartuschentyp, d. h. Anweisungen für eine Kaffeekartusche, Anweisungen für eine Schokoladenkartusche, Anweisungen für eine Teekartusche usw. Stattdessen speichert der Speicher des Regelungs-/Steuerungsprozessors Variablen zum Einstellen der einzelnen Betriebsparameter des Betriebszyklus. Dies weist eine Vielzahl von Vorteilen auf. Als erstes kann ein größerer Regelungs-/Steuerungsgrad des Abgabezyklus ausgeübt werden. Beispielsweise können geringfügig verschiedene Betriebsparameter verwendet werden für verschiedene Grade oder Geschmacksrichtungen von Kaffee, statt dieselben Parameter für alle Arten von Kaffee zu verwenden. Vorherige Codierungslösungen, welche auf einer Speicherung von Anweisungen durch den Kartuschentyp durch individuelle Parameter basierten, sind ungeeignet für derartige subtile Unterschiede in den Betriebszyklen für ähnliche Getränketypen, da sie schnell ihren verfügbaren Speicherplatz in dem Codierungsmedium und im Regelungs-/Steuerungsprozessor aufbrauchen. Als zweites gestattet das Codierungsverfahren der vorliegenden Erfindung die Verwendung von neuen Getränkekartuschentypen in bereits existierenden Getränkezubereitungsmaschinen, selbst wenn die Betriebsparameter für den Betriebszyklus für die neue Getränkekartusche 1 nach einem Verkauf der Getränkezubereitungsmaschine 201 bestimmt werden. Dies liegt daran, dass der Regelungs-/Steuerungsprozessor der Getränkezubereitungsmaschine 201 nicht erkennen muss, dass das Getränk von einem neuen Typ ist. Vielmehr werden die Betriebsparameter des Betriebszyklus ohne direkten Bezug zu dem Getränketyp eingestellt. Daher stellt das Codierungsverfahren der vorliegenden Erfindung eine exzellente Rückwärtskompatibilität der Getränkezubereitungsmaschinen für neue Getränketypen bereit. Im Gegensatz dazu ist der Hersteller bei früheren Maschinen darauf beschränkt, einen neuen Getränketyp unter Verwendung einer der vorher existierenden Abgabezyklen abzugeben, welche von den Maschinen auf dem Markt bestimmt werden.
Der Kartuschenkopf 250 ist in den 39 bis 42 gezeigt. Der Kartuschenhalter 251 des Kartuschenkopfs 250 umfasst einen festgelegten unteren Teil 255, einen drehbaren oberen Teil 256 und eine schwenkbare Kartuschenhalterung 257, welche zwischen dem festgelegten unteren Teil 255 und dem drehbaren oberen Teil 256 angeordnet ist. Der obere Teil 256, der untere Teil 255 und die Kartuschenhalterung 257 werden um eine gemeinsame Gelenkachse 258 gedreht. 39 bis 42 zeigen den Kartuschenhalter 251, wobei einige Komponenten der Maschine 201 aus Klarheitsgründen weggelassen sind.
Der drehbare obere Teil 256 und die schwenkbare Kartuschenhalterung 257 werden relativ zu dem festgelegten unteren Teil 255 mittels eines Klemmmechanismus 280 bewegt. Der Klemmmechanismus 280 umfasst einen Klemmhebel, welcher ein erstes und ein zweites Element oder Teil 281, 282 aufweist. Der erste Teil 281 des Klemmhebels umfasst einen U-förmigen Arm, welcher schwenkbar an dem oberen Teil 256 an zwei ersten Schwenkpunkten 283 jeweils an jeder Seite des Kartuschenhalters 251 montiert ist.
Der zweite Teil des Klemmhebels umfasst zwei Übertotpunkt-Arme 282, einen an jeder Seite des Kartuschenhalters 251, welche jeweils schwenkbar an dem oberen Teil 256 an einem zweiten Schwenkpunkt 285 montiert sind, welcher sich an der Gelenkachse 258 befindet, welche den oberen Teil 256 mit dem festgelegten unteren Teil 255 verbindet. Jeder Übertotpunkt-Arm 282 ist ein reziprokes Element, umfassend einen Zylinder 282a, einen Stamm 282b und eine elastische Hülse 282c. Der Zylinder 282a weist eine Innenbohrung auf und ist drehbar an einem Ende an der Schwenkachse 258 montiert. Ein erstes Ende des Stamms 282b ist gleitbar in der Bohrung des Zylinders 282a aufgenommen. Das gegenüberliegende Ende des Stamms 282b ist drehbar an dem U-förmigen Arm 281 an einem dritten Schwenkpunkt 286 montiert. Die dritten Schwenkpunkte 286 sind nicht mit dem oberen Teil 256 und dem unteren Teil 255 verbunden und sind frei relativ dazu beweglich. Die elastische Hülse 282c ist außen an dem Stamm 282b montiert und erstreckt sich im Gebrauch zwischen Anlageflächen an dem Zylinder 282a und dem Stamm 282b. Die elastische Hülse 282c nimmt den verkürzten Übertotpunkt-Arm 282 auf, spannt den Übertotpunkt-Arm 282 jedoch in eine ausgefahrene Konfiguration vor. Eine Bewegung der dritten Schwenkpunkte 286 in Richtung zu der Gelenkachse 258 und von dieser weg ist daher durch eine relative Bewegung der Stämme 282b in den Zylindern 282a möglich. Die elastischen Hülsen 282c sind vorzugsweise aus Silikon gebildet.
Der U-förmige Arm 281 erstreckt sich um die Vorderseite des Kartuschenhalters 251 herum und umfasst zwei nach unten hängende Hakenelemente 287, eins an jeder Seite des Kartuschenhalters 251, wobei jedes eine Nockenfläche 288 umfasst, welche zu der Gelenkachse 258 weist. Der festgelegte untere Teil 255 des Kartuschenhalters 251 ist mit zwei Vorsprüngen 259 oder Arretierungen bereitgestellt, wobei einer an jeder Seite des unteren Teils 255 bei oder nahe einem vorderen Rand 260 davon in allgemeiner Ausrichtung mit den Hakenelementen 287 angeordnet ist.
Wie in 39 gezeigt, kann der U-förmige Arm 281 aus einem einstückigen Kunststoffformteil gebildet sein, umfassend einen ergonomischen Handgriff und die mit dem Arm integralen Hakenelemente 287.
Die Kartuschenhalterung 257 ist drehbar zwischen dem oberen und dem unteren Teil 255, 256 des Kartuschenhalters 251 montiert. Die Halterung 257 ist mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Ausnehmung 290 bereitgestellt, welche im Gebrauch die Getränkekartusche 1 aufnimmt. Die Ausnehmung 290 umfasst eine Ungleichmäßigkeit 291 zur Aufnahme des Griffabschnitts 24 der Getränkekartusche 1, welche dazu beiträgt, eine Drehung der Getränkekartusche 1 in dem Kartuschenhalter 251 zu verhindern. Die Kartuschenhalterung 257 ist relativ zu dem festgelegten unteren Teil 255 derart federbeaufschlagt, dass in der offenen Position, wie in 41 gezeigt, die Kartuschenhalterung 257 außer Kontakt mit dem festgelegten unteren Teil 255 vorgespannt ist, so dass die Kartuschenhalterung 257 außer Kontakt mit den Auslass- und den Einlasslochdornelementen 254, 253 bewegt wird. Die Kartuschenhalterung 257 ist mit einer Öffnung 292 zur Aufnahme dorthindurch des Einlass- und des Auslasslochdorns 253, 254 und eines Kopfs 300 der Kartuschenerkennungsmittel 252 bereitgestellt, wenn die Kartuschenhalterung 257 in die geschlossene Position bewegt wird.
Der obere Teil 255 umfasst einen allgemein kreisförmigen Körper 310, welcher ein kreisförmiges Sichtfenster 312 aufnimmt, durch welches ein Benutzer die Getränkekartusche 1 während eines Betriebszyklus sehen kann und ebenso visuell bestätigen kann, ob eine Kartusche 1 in der Maschine 201 geladen ist. Das Sichtfenster 312 ist tassenförmig und weist einen nach unten gerichteten Rand 311 auf, welcher mit dem Flansch 35 der Getränkekartusche 1 gegen den unteren Teil 256 in Eingriff tritt und diesen greift, wenn der Kartuschenhalter 251 geschlossen wird. Gleichzeitig tritt das Fenster 312 in Kontakt mit der geschlossenen oberen Seite 11 der Kartusche 1. Eine Wellfeder (nicht gezeigt) ist zwischen dem Sichtfenster 312 und dem kreisförmigen Körper 310 angeordnet, um dem Sichtfenster 312 zu gestatten, sich axial relativ zu dem kreisförmigen Körper 310 geringfügig zu bewegen. Der von dem Rand 311 auf den Flansch 35 und von dem Fenster 312 auf die geschlossene obere Seite 11 ausgeübte Druck stellt eine fluiddichte Siegelung zwischen der Kartusche 1 und dem Kartuschenhalter 251 bereit.
Der untere Teil 255 umfasst den Einlass und den Auslasslochdorn 253, 254 und den Kopf 300 der Kartuschenerkennungsmittel 252. Der Einlasslochdorn 253 umfasst ein hohles nadelähnliches Rohr 260, welches ein geschärftes Ende 261 zum Perforieren des Laminats 5 der Getränkekartusche im Gebrauch aufweist. Der Einlasslochdorn 253 steht, wie in 42 gezeigt, in Fluidverbindung mit einer Wasserleitung 252, welche durch den unteren Teil 255 hindurch geht und mit einer Auslassleitung 263 des Wasserheizers 225 verbunden ist. Der Auslasslochdorn 254 ist von der Art ähnlich dem Auslasslochdorn, welcher in den europäischen Patenten des Anmelders EP 0 389 141 und EP 0 334 572 beschrieben ist, und umfasst einen Zylinder 264 mit einem offenen Ende mit einem kreisförmigen oder D-förmigen Querschnitt, welcher Abmessungen aufweist, welche größer als der Ausguss 43 sind. Ein bogenförmiger Abschnitt 265 des oberen Endes des Auslasslochdorns 254 ist gezackt, um das Laminat der Getränkekartusche 1 zu durchstechen und eventuell zu schneiden. Das Überbleibsel des oberen Endes wird in Längsrichtung des Zylinders wenigstens bis zu der Basis der Zähne 266 des gezackten Abschnitts zurückgeschnitten, um das geschnittene Laminat 5 von der Auslassöffnung zu falten oder zu ziehen, bevor das Getränk dort hindurch abgegeben wird. Der Auslasslochdorn 254 durchsticht das Laminat 5 außerhalb des Ausgusses 43 und ruht in dem Ring zwischen dem Ausguss 43 und der äußeren Wand 42 des Abgabetrichters 40, wenn sich die Kartuschenhalterung 257 in der geschlossenen Position befindet. Der Auslasslochdorn 254 faltet das geschnittene Laminat 105 zurück in den Ring. Dadurch werden sowohl der Auslasslochdorn 254 als auch das geschnittene Laminat 105 aus dem Weg des abgegebenen Getränks gehalten.
Der Auslasslochdorn 254 ist von einer Leiste 254a umgeben, welche relativ zu ihrer Umgebung um 0,5 mm erhöht ist.
Der Auslasslochdorn 254 ist vorteilhafterweise von dem unteren Teil 255 entfernbar, um dessen gründliche Reinigung, beispielsweise in einer Spülmaschine, zu ermöglichen. Der entfernbare Auslasslochdorn 254 ist in einer Ausnehmung 267 in dem unteren Teil 255 aufgenommen, in welchem er sitzt. Der Einlasslochdorn 253 oder/und der Auslasslochdorn 254 können aus einem Metall, wie etwa Edelstahl, oder aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Die Verwendung von Kunststoffschneidelementen ist vorteilhafterweise durch eine Verwendung eines Laminats 5 ermöglicht, welches dazu in der Lage ist, von einem nichtmetallischen Material gelocht oder geschnitten zu werden. Die Lochdorne 253, 254 können daher weniger scharf hergestellt werden, was das Verletzungsrisiko des Benutzers verringert. Kunststofflochdornelemente sind zudem nicht anfällig für Rost. Der Einlasslochdorn 253 und der Auslasslochdorn 254 sind vorzugsweise als eine einzelne integrale Einheit gebildet, welche von dem unteren Teil 255 entfernbar ist.
Der obere Teil 256 des Kartuschenhalters 251 ist im Gebrauch von einer oberen Position, in welcher er vertikal oder in Richtung der Vertikalen, wie in 36 gezeigt, orientiert ist, in eine geschlossene Position, in welcher er im Wesentlichen horizontal angeordnet ist und sich in Eingriff mit dem festgelegten unteren Teil 255 und der Kartuschenhalterung 257 befindet, bewegbar. Der obere Teil 256 wird von der offenen in die geschlossene Position durch Betätigung des Klemmhebels bewegt. Um den oberen Teil 256 zu schließen, greift ein Benutzer den Klemmhebel durch den U-förmigen Arm 281 und zieht ihn nach unten. Der obere Teil 256 dreht sich dadurch, wodurch der Rand 311 des Sichtfensters 312 in Kontakt mit dem Flansch 35 der Getränkekartusche 1 in der Kartuschenhalterung 257 bringt und das Fenster 312 selbst in Kontakt mit der geschlossenen oberen Seite 11 der Kartusche 1 bringt. Eine fortgesetzte Drehung des oberen Teils 256 dreht den oberen Teil 256 und die Kartuschenhalterung 257 nach unten in Kontakt mit dem unteren Teil 255. Eine weitere Drehung des U-förmigen Arms 281 bewirkt, dass der U-förmige Arm 281 sich relativ zu dem oberen Teil 256 und dem unteren Teil 255 dreht, was dazu führt, dass die Hakenelemente 287 des oberen Teils 256 die Vorsprünge 259 des unteren Teils 255 mit der Nockenfläche 288 in Eingriff bringen, welche über die Vorsprünge 259 tritt. Während dieser letzten Phase der Drehung wird die Kartusche 1 zwischen der Kartuschenhalterung 257 und dem Sichtfenster 312 zusammengedrückt.
Als Ergebnis davon wird das Sichtfenster 312 axial relativ zu dem kreisförmigen Körper 310 des oberen Teils 256 entgegen der Vorspannung der Wellfeder bewegt. Diese Bewegung gestattet eine Aufnahme von Toleranzen in der Getränkekartusche 1 und Getränkezubereitungsmaschine und stellt sicher, dass der Betrag der auf die Kartusche ausgeübten Druckkraft innerhalb eines annehmbaren Bereichs gehalten wird. Die Klemmkraft des Mechanismus, welche von der Wirkung der Wellfeder gemäßigt wird, stellt einen Klemmdruck an der Kartusche von zwischen 130 und 280 N sicher. Die Kraft beträgt vorzugsweise ungefähr 200 N. Eine Kraft von weniger als ungefähr 130 N stellt keine adäquate Dichtung bereit, während eine Kraft größer als ungefähr 280 N zu einem plastischen Versagen der Komponenten der Kartusche 1 führt. Während des Verschließens des Kartuschenkopfs wird das Laminat 5 der Kartusche 1 gespannt, da es in Kontakt mit der Leiste 254a gebracht wird, welche den äußeren Lochdorn 254 umgibt, was dazu führt, dass sich das Laminat 5 aus der Ebene wölbt, wenn das distale Ende des äußeren Rohrs 42 des zylindrischen Trichters nach oben um 0,5 mm relativ zu dem Flansch 35 bewegt wird. Diese Bewegung stellt ebenso sicher, dass ein Großteil der auf die Kartusche ausgeübten Kompressionskraft durch den zentralen Bereich der Kartusche 1 durch das lastaufnehmende innere Element 3 ausgeübt wird. In der geschlossenen Stellung wird die Kartusche 1 daher um den Flansch 35 mittels des Rands 311 des Sichtfensters 312 geklemmt und fest zwischen der geschlossenen oberen Seite 11 der Kartusche und dem äußeren Rohr 42 des inneren Elements 3 durch den Kontakt mit dem Sichtfenster 312 und der Leiste 254a geklemmt. Diese Klemmkräfte tragen dazu bei, einen Fehler der Kartusche 1 während einer Druckbeaufschlagung zu verhindern und stellen ebenso sicher, dass das innere Element 3 und das äußere Element 2 vollständig relativ zueinander sitzen und dass daher alle inneren Durchgänge und Öffnungen ihre beabsichtigten Abmessungen, selbst während einer inneren Druckbeaufschlagung, beibehalten.
Eine imaginäre Bezugslinie kann zwischen dem ersten und dem zweiten Schwenkpunkt 283, 285 des Kartuschenhalters 251 gezogen werden. Wie in 41 sichtbar, befinden sich die dritten Schwenkpunkte 286 in der offenen Stellung an der Seite der Bezugslinie, welche am nächsten zu dem festgelegten unteren Teil 255 liegt. Wenn der obere Teil 256 die geschlossene Position erreicht, gehen die dritten Schwenkpunkte 286 des Klemmhebels durch die Bezugslinie, welche den ersten und den zweiten Schwenkpunkt 283, 285 verbindet, zu der gegenüberliegenden Seite der Linie, welche am weitesten von dem festgelegten unteren Teil 255 entfernt ist. Der U-förmige Arm 281 schnappt daher von einer ersten stabilen Position in eine zweite stabile Position durch. Die Schnapphandlung wird durch Verkürzen des Übertotpunkt-Arms 282 und somit einer Kompression der elastischen Hülsen 282c aufgenommen. Wenn die dritten Schwenkpunkte 286 einmal die imaginäre Bezugslinie passiert haben, wirkt eine Wiederherstellung der elastischen Hülsen 282c, um die Bewegung der dritten Schwenkpunkte 286 weg von der imaginären Bezugslinie fortzusetzen. Der Klemmhebel weist daher einen bistabilen Betrieb auf, dadurch dass der Hebel in der offenen oder geschlossenen Position stabil ist, allerdings instabil an dem Punkt, wenn die dritten Schwenkpunkte 286 an der imaginären Bezugslinie liegen, welche den ersten und den zweiten Schwenkpunkt 283, 285 verbindet. Daher stellt die Durchschnapphandlung des Klemmhebels einen positiven Verschlussmechanismus bereit, welcher zu einer endgültigen Schließhandlung führt, wobei in den letzten Phasen der Drehung des Klemmhebels die Durchschnapphandlung des U-förmigen Arms 281 und des zweiten Arms 284 die Hakenelemente 287 in einen festen Eingriff mit den Vorsprüngen 259 treiben. Die elastischen Hülsen 282c stellen zudem einen Widerstand gegen eine erneute Öffnung des oberen Teils 256 bereit, da eine minimale Kraft erforderlich ist, um die Hülse 282c ausreichend zu komprimieren, um die dritten Schwenkpunkte 286 zurück in die Linie mit der Bezugslinie zu bewegen, welche den ersten und den zweiten Schwenkpunkt 283, 285 verbindet. Der Eingriff der Hakenelemente 287 und der Vorsprünge 259 verhindert in vorteilhafter Weise eine Trennung des oberen und des unteren Teils anders als durch eine Drehung des Klemmhebels. Dies ist zweckmäßig beim Verhindern einer Öffnung des Kartuschenkopfs 250 im Betrieb, wenn der Kartuschenkopf 250 einer inneren Druckbeaufschlagung ausgesetzt wird.
Der Zweck der Kartuschenerkennungsmittel 252 besteht darin, der Maschine 201 zu gestatten, den Typ der eingesetzten Getränkekartusche 1 zu erkennen und einen oder mehrere Betriebsparameter dementsprechend einzustellen. In einer typischen Ausführungsform umfassen die Kartuschenerkennungsmittel 252 eine optische Strichcode-Lesevorrichtung, welche einen aufgedruckten Strichcode 320 liest, welcher auf dem Laminat 5 der Getränkekartusche 1, wie in 45 gezeigt, bereitgestellt ist. Der Strichcode 320 ist aus einer Mehrzahl von Strichen mit einer sich abhebenden Farbe gebildet. Die Striche sind vorzugsweise schwarz auf einem weißen Hintergrund, um den Kontrast zu maximieren. Der Strichcode 320 muss nicht einem veröffentlichten Standard entsprechen, allerdings kann ein Standardformat für Strichcodes wie etwa EAN-13, UPC-A oder Interleaved 2 of 5 verwendet werden. Die optische Strichcode-Lesevorrichtung umfasst eine oder mehrere LEDs 321, um den Strichcode 320 zu beleuchten, eine Sammellinse 322, um ein Bild des Strichcodes zu erfassen, eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (CCD) 323 zum Erzeugen eines elektrischen Signals, welches das erfasste Bild darstellt, und einen Unterstützungsschaltkreis für die LEDs und CCD. Der Raum in dem unteren Teil zum Aufnehmen der Strichcode-Lesevorrichtung ist begrenzt. Ein Spiegel oder Spiegel 324 können verwendet werden, um das Licht von den LEDs 321 zu einer Sammellinse zu reflektieren, welche sich nicht in dem unteren Teil 255 befindet. Schematische Anordnungen sind in den 44a und 44b gezeigt. Der untere Teil 255 umfasst eine Öffnung 326, welche die gleiche Größe aufweist wie der Strichcode 320 an der Getränkekartusche 1. Im Gebrauch werden die erzeugten elektrischen Signale von einer Signalverarbeitungs-Software decodiert und die Ergebnisse werden an den Regelungs-/Steuerungsprozessor weitergeleitet. Die Software kann erkennen, ob das Lesen des Strichcodes Fehler enthielt. Der Strichcode 320 kann mehrere Male erneut gescannt werden, bevor eine Fehlermitteilung dem Benutzer gezeigt wird. Wenn die Maschine 201 nicht in der Lage ist, den Strichcode zu lesen, ist der Benutzer dazu in der Lage, die Getränkekartusche 1 zu verwenden, um ein Getränk unter Verwendung eines manuellen Betriebsmodus abzugeben.
Der Kartuschenkopf 250 umfasst ebenso einen Kartuschensensor zum Detektieren, ob eine Kartusche in dem Kartuschenhalter 251 vorhanden ist.
Der Kartuschenkopf 250 umfasst ebenso einen Verriegelungssensor, welcher detektiert, ob der Kartuschenhalter 251 richtig geschlossen ist. Der Verriegelungssensor umfasst vorzugsweise einen Mikroschalter, welcher ausgelöst wird, wenn der Kartuschenhalter 251 verschlossen und verriegelt wird. Der Kartuschensensor und der Verriegelungssensor sind vorzugsweise in Reihe geschaltet, so dass die Ausgabe beider Sensoren zufriedenstellend sein muss, d. h. die Kartusche muss vorhanden sein und der Mechanismus muss verriegelt sein, bevor der Betriebszyklus aufgenommen werden kann.
Ein Betrieb der Maschine 201 umfasst ein Einführen einer Getränkekartusche 1 in den Kartuschenkopf 250, ein Ausführen eines Betriebszyklus, in welchem das Getränk ausgegeben wird, und ein Entfernen der Kartusche 1 aus der Maschine.
Das Betriebsverhalten der Maschine 201 wird von einer in dem Regelungs-/Steuerungsprozessor eingebetteten Software bestimmt. Ein Betrieb der Maschine kann in Form von „Zuständen” beschrieben werden, wobei die Maschine 201 normalerweise in einem bestimmten Zustand vorliegt, bis ein Ereignis auftritt, um den Zustand zu ändern, und zwar ein als Zustandsübergang genannter Schritt.

Tabelle 4 zeigt eine Zustandsübergangstabelle, welche die Zustände und die Zustandsübergänge für eine Ausführungsform der Getränkezubereitungsmaschine 201 zeigt.

Zustand	Zustandsbeschreibung	Temperatur	Verriegelungssensor	KartuschensensorVariable (OK, NOK, CLR)	Wasseniveauanzeiger	Wasserströmungsrate	Start Stopp
1	WASSER HEIZEN	> oder = 85 gehe zu 2	Geschlossen: [Kartuschensensor = readpod ()] Offen: [Kartuschensensor=CLR]	N/A	Niedrig gehe zu 10	N/A	Keine Maßnahme
2	WASSER BEREIT wenn Auszeit 10 min gehe zu 9	< 85 gehe zu 2	Geschlossen: [Kartuschensensor=readpod ()] Offen: [Kartuschensensor=CLR]	Kartuschensensor=OK gehe zu 4 Kartuschen sensor=NOK gehe zu 3	Niedrig gehe zu 10	N/A	Keine Maßnahme
3	BEREIT ZUM BRÜHEN AUTO	N/A [Temperatur wird im Hintergrund geregelt/gesteuert]	Offen: [Kartuschensensor=CLR] gehe zu 2	N/A	Niedrig gehe zu 10	N/A	Gehe zu 5
4	BRÜHEN IM GANGE AUTO [Brühzustand läuft] gehe zu 7	N/A [Temperatur wird im Hintergrund geregelt/gesteuert]	Offen: [Kartuschensensor=CLR] gehe zu 10	N/A	Niedrig gehe zu 10	Keine Strömung gehe zu 10	Wasser aus gehe zu 6
5	BRÜHEN UNTERBROCHEN	N/A [Temperatur wird im Hintergrund geregelt/gesteuert]	Offen: [Kartuschensensor=CLR] gehe zu 10	N/A	Niedrig gehe zu 10	N/A	Gehe zu 5
6	BEREIT ZUM MANUELLEN BRÜHEN	N/A [Temperatur wird im Hintergrund geregelt/gesteuert]	Offen: [Kartuschensensor=CLR] gehe zu 2	N/A	Niedrig gehe zu 10	N/A	[Wasser an] gehe zu 8
7	BRÜHEN IM GANGE MANUELL	N/A [Temperatur wird im Hintergrund geregelt/gesteuert]	Offen: [Kartuschensensor=CLR] gehe zu 10	N/A	Niedrig gehe zu 10	Keine Strömung gehe zu 10	Freigesetzt gehe zu 7
8	REINIGUNG [Wasser aus; Luft an, Auszeit n sec dann gehe zu 9]	N/A [Temperatur wird im Hintergrund geregelt/gesteuert]	Offen: [Kartuschensensor=CLR] gehe zu 10	N/A	Keine Maßnahme	N/A	Keine Maßnahme
9	BRÜHEN ERLEDIGT [Luftreinigung] [Kartuschensensor=CLR] wenn Auszeit 10 s gehe zu 2	N/A [Temperatur wird im Hintergrund geregelt/gesteuert]	Offen gehe zu 2	N/A	Niedrig gehe zu 10	N/A	Gehe zu 9
10	STANDBY	N/A [Heizer aus]	Offen: [Kartuschensensor=CLR] gehe zu 1 Geschlossen: [Kartuschensensor=readpot ()]	N/A	Niedrig gehe zu 10	N/A	Gehe zu 1
11	FEHLER Leistung aus/an muss gelöscht werden	N/A	N/A	N/A	N/A	N/A	N/A
12	WASSER NIEDRIG				Niedrig gehe zu 10

Das folgende Beispiel veranschaulicht einen Betriebszyklus, um beispielhaft die Verwendung der Zustandsübergänge für den Regelungs-/Steuerungsprozessor zu veranschaulichen.
Es wird angenommen, dass die Maschine 201 anfangs ausgeschaltet ist und dass keine Kartusche 1 in dem Kartuschenkopf 250 eingesetzt ist.
Wenn die Maschine 201 eingeschaltet wird, befindet sich der Regelungs-/Steuerungsprozessor im Zustand 1. Der Wasserheizer 225 wird eingeschaltet. Wenn die Temperatur einmal 25°C erreicht, geht der Regelungs-/Steuerungsprozessor in den Zustand 2 über. Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt während des Zustands 1 oder 2 der Kartuschenhalter 251 geschlossen wird, wird der Verriegelungssensor ausgelöst, um ein Signal an den Regelungs-/Steuerungsprozessor zu senden, welches anzeigt, dass der Kartuschenhalter 251 richtig verschlossen ist. Der Regelungs-/Steuerungsprozessor sendet eine Anfrage an den Kartuschensensor, indem eine „readpod”-Anweisung gesendet wird. Der Kartuschensensor gibt ein Signal an den Regelungs-/Steuerungsprozessor zurück, welches anzeigt, ob eine Kartusche in dem Kartuschenhalter 251 vorhanden ist. Wenn keine Kartusche vorhanden ist, geht der Regelungs-/Steuerungsprozessor in den Zustand 3 über, in welchem er in einem Bereitschaftszustand verbleibt, bis der Kartuschenhalter 251 erneut geöffnet wird, wobei dann der Regelungs-/Steuerungsprozessor zurück in den Zustand 2 kehrt. Wenn eine Kartusche im Zustand 2 vorhanden ist, geht der Regelungs-/Steuerungsprozessor dann in den Zustand 4 über und ein Betrieb wird automatisch aufgenommen. Während der Zustände 4 bis 9 wird die Wassertemperatur im Hintergrund geregelt/gesteuert, um innerhalb des erforderlichen Toleranzbereichs der Soll-Temperatur zu verbleiben, welche von den Betriebsparametern eingestellt wird, die von dem Strichcode an der Getränkekartusche 1 eingestellt werden. Wenn die Abgabephase der Abgabe abgeschlossen ist, wird eine Luftreinigung im Zustand 8 aufgenommen. Wenn die Luftreinigung abgeschlossen ist, ist der Betriebszyklus abgeschlossen und die Maschine geht in den Standby-Modus im Zustand 10. Wenn im Betrieb ein Fehler auftritt, geht der Prozessor dann in den Zustand 11 über. Wenn ein niedriges Wasserniveau detektiert wird, geht der Prozessor dann in den Zustand 12 über.
Um die Kartusche 1 einzusetzen, wird der Kartuschenhalter 251, wie vorangehend beschrieben, geöffnet, um die Kartuschenhalterung 257 freizusetzen. Die Kartusche 1 wird dann an der Kartuschenhalterung 257 angeordnet, welche innerhalb der Ausnehmung 290 aufgenommen ist, so dass der Griff 24 der Kartusche sich in der Unregelmäßigkeit 291 befindet. Der optische oder magnetische Strichcode 320 der Kartusche 1 ist unmittelbar oberhalb der Öffnung 326 in der Kartuschenhalterung 257 ausgerichtet. Der Kartuschenhalter 251 wird dann durch eine Betätigung des Klemmhebels, wie vorangehend beschrieben, geschlossen. Während des Schließens durchstechen der Einlass- und der Auslasslochdorn 253, 254 das Laminat 5 der Kartusche 1, um den Kartuscheneinlass 121 und -auslass 122 zu bilden. Wie vorangehend beschrieben, wird das von dem Auslasslochdorn 254 geschnittene Laminat 5 nach oben in den den Ausguss 43 umgebenden Ring gefaltet. Im geschlossenen Zustand greift der Kartuschenhalter 251 die Kartusche 1 um den Rand 35 zwischen der Kartuschenhalterung 257 und dem oberen Teil 256 und zwischen dem Fenster 311 und der oberen Seite 11 der Kartusche 1, um eine fluiddichte Siegelung ausreichender Integrität zu bilden, um während des Betriebszyklus auftretenden Drücken standzuhalten.
Um den Betriebszyklus aufzunehmen, betätigt der Benutzer den Start/Stopp-Knopf 241.
Der Betriebszyklus umfasst die Schritte einer Kartuschenerkennung und den Abgabezyklus.
Die Kartuschenerkennung wird durch die optischen Kartuschenerkennungsmittel 252, wie vorangehend beschrieben, unter der Annahme durchgeführt, dass die Ausgaben von dem Kartuschensensor und dem Verriegelungssensor zufriedenstellend sind. Wenn der Strichcode 320 erst einmal decodiert ist, werden die Betriebsparameter der Maschine 201 von dem Regelungs-/Steuerungsprozessor eingestellt. Der Abgabezyklus wird dann automatisch aufgenommen.
Der Abgabezyklus weist vier Hauptphasen auf, von denen nicht alle für alle Getränketypen verwendet werden:

(i) Vorbefeuchten
(ii) Pause
(iii) Brühen/Mischen
(iv) Reinigen

In der Vorbefeuchtungsphase wird die Kartusche 1 mit Wasser aus dem Wasserspeichertank 220 mittels der Wasserpumpe 230 aufgeladen. Das Aufladen mit Wasser bewirkt, dass die Getränkezutaten 200 in der Filterungskammer 130 befeuchtet werden. Das Aufladen kann mit einer „schnellen” Strömungsrate von 600 ml/min oder einer „langsamen” Strömungsrate von 325 ml/min erfolgen. Die langsame Aufladungsrate ist besonders nützlich für Kartuschen, welche viskose flüssige Getränkeinhaltsstoffe enthalten, wobei die Inhaltsstoffe eine gewisse Verdünnung erfordern, bevor sie dazu in der Lage sind, mit einer hohen Volumenströmungsrate gepumpt zu werden. Das Volumen des eingespritzten Wassers in die Kartusche 1 ist ausgewählt um sicherzustellen, dass Wasser oder ein Getränk nicht aus dem Kartuschenauslass 122 während dieser Phase tropft.
Die Pausephase gestattet es den Getränkeinhaltsstoffen 200, das während der Vorbefeuchtungsphase eingespritzte Wasser während einer vorgegebenen Zeitdauer aufzusaugen. Es ist bekannt, dass sowohl die Vorbefeuchtungs- als auch die Ausaugungsphase den Ertrag der Extrakte aus den Getränkeinhaltsstoffen 200 erhöhen und den Endgeschmack des Getränks verbessern. Das Vorbefeuchten und das Aufsaugen werden insbesondere verwendet, wenn die Getränkeinhaltsstoffe gerösteter und gemahlener Kaffee sind.
In der Brüh-/Mischphase wird Wasser durch die Kartusche 1 hindurch geleitet, um das Getränk aus den Getränkeinhaltsstoffen 200 zu bilden. Die Temperatur des Wassers wird von dem Regelungs-/Steuerungsprozessor bestimmt, welcher Anweisungen an den Wasserheizer 225 sendet, um das aus dem Wassertank 220 zu dem Kartuschenkopf 250 hindurchgehende Wasser zu heizen. Wasser dringt in den unteren Teil 255 des Kartuschenhalters 251 durch die Leitung 262 über das Einlassventil und den Einlasslochdorn 253 in die Einlasskammer 126 der Getränkekartusche 1 ein. Brühen oder/und Mischen und ein nachfolgendes Abgeben des Getränks aus der Getränkekartusche 1 erfolgt wie vorangehend durch Bezugnahme auf die Versionen der Getränkekartusche 1 beschrieben.
Die Luftreinigung umfasst das Blasen von Druckluft durch die Getränkezubereitungsmaschine und die Getränkekartusche 1, um sicherzustellen, dass das gesamte Getränk abgegeben wird, und dass der Strömungspfad ganz freigegeben ist, um ein anderes Getränk auszugeben. Die Luftreinigung fängt nicht sofort nach Beendigung der Brüh-/Mischphase an, um dem meisten Fluid zu gestatten, den Strömungspfad freizugeben. Dies verhindert eine nicht annehmbare Spitze des Innendrucks bei der Aufnahme der Luftreinigung.
Im normalen Betrieb stoppt ein Benutzer manuell die Maschine 201 durch Betätigen des Start/Stopp-Knopfs 241.
Wenn der Betriebszyklus einmal beendet worden ist, entfernt der Benutzer die Kartusche 1, indem er den Kartuschenhalter 251 manuell öffnet und die Kartusche entfernt und entsorgt. Alternativ kann die Maschine 201 mit einem automatischen Auswurfmechanismus zum Entfernen der Kartusche automatisch beim Öffnen des Kartuschenhalters 251 versehen sein.
Die Abgabezeiten für Getränke unter Verwendung der Maschine 201 und der Kartuschen 1 liegen typischerweise zwischen 10 und 120 Sekunden, vorzugsweise 30 bis 40 Sekunden für gerösteten und gemahlenen Kaffee, zwischen 5 und 120 Sekunden, vorzugsweise 10 bis 20 Sekunden für Schokolade, und zwischen 5 und 120 Sekunden, vorzugsweise 10 bis 20 Sekunden für Milch.
Die Maschine 201 kann ebenso vorteilhafterweise einen Speicher umfassen, welcher sich in betriebsmäßiger Verbindung mit dem Regelungs-/Steuerungsprozessor befindet, welcher Informationen über den Typ der von einem Benutzer abgegebenen Getränke speichert. Der Betriebszyklus der Maschine 201 kann dann für die nächste Kartusche 1 eingestellt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn zwei oder mehrere Getränkekartuschen 1 nacheinander verwendet werden, um ein Getränk zu erzeugen. Beispielsweise kann eine Kaffeekartusche abgegeben werden, gefolgt von einer Milchkartusche, um ein Cappuccino-Getränk zu erzeugen. Alternativ könnte eine Schokoladenkartusche verwendet werden, gefolgt von einer Milchkartusche, um ein cremiges heißes Schokoladengetränk zu erzeugen. Durch Verwenden eines Speichers, welcher Informationen über das erste abgegebene Getränk speichert, kann die Art und Weise zum Abgeben der zweiten Kartusche, d. h. einer Milchkartusche, verändert werden, um ein optimales Getränk zu erhalten. In dem vorangehenden Beispiel kann für die heiße Schokolade abgegebene Milch typischerweise weniger verdünnt sein als die dem Kaffee zugegebene Milch. Die abgegebene Milch für Schokolade kann zudem bei einer langsameren Strömungsrate abgegeben werden, um den Schäumbarkeitsgrad des Getränks zu verringern. Viele Kombinationen von Kartuschen und Betriebsparametern sind möglich, was für den Fachmann selbstverständlich ist. Zudem kann der Speicher verwendet werden, um der Maschine 201 zu gestatten, den Getränketyp, welchen ein Benutzer als nächstes abzugeben beabsichtigt, „vorherzusagen”. Beispielsweise, wenn ein Benutzer hauptsächlich einen Getränketyp trinkt, kann die Maschine den Wasserheizer dann anweisen, bei der optimalen Temperatur für diesen Getränketyp zu verbleiben.

Claims

Niederdruck-Getränkezubereitungssystem zum automatischen Zubereiten einer Auswahl von Getränketypen aus einer Auswahl von Getränkekartuschen, wobei das System umfasst: eine Getränkezubereitungsmaschine (201); und mehrere Getränkekartuschen (1), wobei jede Getränkekartusche ein oder mehrere Getränkezutaten (200) enthält, die einem spezifischen Getränketyp zugeordnet sind, wobei das Getränkezubereitungssystem umfasst: a. Mittel zum Aufnehmen einer der mehreren Getränkekartuschen in der Getränkezubereitungsmaschine und Mittel zum Zuführen eines wässrigen Mediums im Gebrauch zur Getränkekartusche mit einem Druck von weniger als 2 bar, um aus der einen oder den mehreren Getränkezutaten, die darin enthalten sind, ein Getränk herzustellen; b. eine Lesevorrichtung (252) in der Getränkezubereitungsmaschine zum automatischen Interpretieren eines Codes (320), der auf die Getränkekartusche geschrieben ist; c. ein Verarbeitungsmittel zum Erzeugen eines spezifischen Brühzyklus auf der Grundlage des Codes; d. Mittel zum automatischen Einstellen einer Temperatur des wässrigen Mediums auf der Grundlage des Codes vor der Zuführung des wässrigen Mediums zur Getränkekartusche; e. Ejektormittel in wenigstens einigen der mehreren Getränkekartuschen zum optionalen Erzeugen einer Aufschäumung des Getränks, in Abhängigkeit vom Getränketyp, wobei das Ejektormittel eine Öffnung (128) zum Bilden eines Getränkestrahls und einen Lufteinlass (71) zum Mitnehmen von Luft in das Getränk umfasst; und f. eine Benutzerschnittstelle (240) zum Initiieren eines Operationszyklus; wobei das Getränkezubereitungssystem eine Auswahl von Getränketypen herstellen kann, die wenigstens, jedoch nicht hierauf beschränkt, Filterkaffee, Cappuccino, Tee, Schokolade und aufgeschäumte Milch enthält, und wobei die Operation der Benutzerschnittstelle unabhängig vom ausgegebenen Getränketyp ist.
Niederdruck-Getränkezubereitungssystem nach Anspruch 1, wobei die Auswahl von Getränketypen Kaffee, Tee, Schokolade, Milch, Suppe und Fruchtsäfte enthält.
Niederdruck-Getränkezubereitungssystem nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Getränkezubereitungsmaschine (201) ferner Mittel zum Reinigen der Getränkekartusche nach der Ausgabe des Getränks umfasst.
Niederdruck-Getränkezubereitungssystem nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, das ferner Mittel zum Kontrollieren der Strömungsrate des wässrigen Mediums in die Kartusche umfasst.
Niederdruck-Getränkezubereitungssystem nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, das ferner Mittel zum Kontrollieren des Volumens des wässrigen Mediums, das an die Kartusche geliefert wird, umfasst.
Niederdruck-Getränkezubereitungssystem nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine oder mehrere der Getränkezutaten eine Flüssigkeit sind.
Niederdruck-Getränkezubereitungssystem nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine oder mehrere der Getränkezutaten auf Milch basieren.
Niederdruck-Getränkezubereitungssystem nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei das System ferner mit einer oder mehreren Kartuschen verwendet werden kann, die ein oder mehrere Nicht-Getränke-Zutaten umfassen, um Nicht-Getränke-Produkte zuzubereiten, wie z. B. Soßen und Nachspeisen.
Niederdruck-Getränkezubereitungssystem nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Lesevorrichtung eine optische Strichcode-Lesevorrichtung ist.
Niederdruck-Getränkezubereitungssystem nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, das ein Haushalts-Niederdruck-Getränkezubereitungssystem ist.