ES2262096T3 - Maquina para la preparacion de bebidas. - Google Patents
Maquina para la preparacion de bebidas.Info
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Abstract
Un mecanismo de cierre para una máquina de preparación de bebidas (201) incluyendo una parte inferior fija (255) y una parte superior (256) rotativa con relación a la parte inferior, pudiendo moverse la parte superior desde una posición abierta, en la que la parte superior está desenganchada de la parte inferior, y una posición cerrada, en la que la parte superior está enganchada con la parte inferior, incluyendo además el mecanismo de cierre una palanca de fijación (280) operable para retener la parte superior en la posición cerrada, donde la palanca de fijación incluye un primer elemento (281) que está conectado pivotantemente en un primer pivote (283) a la parte superior (256) y un segundo elemento (282) que tiene un primer extremo pivotable alrededor de un segundo pivote (285), estando conectados pivotantemente un extremo del primer elemento (281) y un segundo extremo del segundo elemento (282) a un tercer pivote (286) de tal manera que la palanca de fijación tenga posiciones primera ysegunda de estabilidad, donde, a la operación de la palanca de fijación para mover la parte superior de la posición abierta a la posición cerrada, la palanca de fijación se mueve de la primera a la segunda posición de estabilidad, caracterizado porque el segundo elemento (282) incluye un elemento alternativo.
Description
Máquina para la preparación de bebidas.
La presente invención se refiere a una máquina
para la preparación de bebidas y, en particular a un mecanismo de
cierre para dicha máquina. La máquina es especialmente adecuada para
uso con cartuchos sellados que se forman a partir de materiales
sustancialmente impermeables al aire y al agua y que contienen uno o
varios ingredientes para la preparación de bebidas.
Se ha propuesto previamente sellar ingredientes
de preparación de bebidas en paquetes individuales impermeables al
aire para uso en máquinas de bebidas. Por ejemplo, se conocen
cartuchos o cápsulas conteniendo café molido compactado para uso en
algunas máquinas de preparación de café que se denominan en general
máquinas "espresso". En la producción de café con estas
máquinas de preparación, el cartucho de café se coloca en una cámara
de preparación y se pasa agua caliente a través del cartucho a
presiones relativamente altas, extrayendo por lo tanto los
constituyentes aromáticos del café molido para producir la bebida de
café. Típicamente, tales máquinas operan a una presión superior a 6
x 10^{5} Pa. Las máquinas de preparación del tipo descrito han
sido hasta la fecha relativamente caras puesto que los componentes
de la máquina, tal como las bombas de agua y juntas estancas, deben
ser capaces de resistir las altas presiones.
US 2002/0121198 describe un dispositivo para
extraer una sustancia para la preparación de una bebida, donde el
dispositivo incluye una primera pieza fija y una segunda pieza que
se puede mover con relación a la primera pieza alrededor de un eje
de rotación que está en la parte trasera de las dos piezas. La parte
delantera de cada pieza proporciona una cavidad para la sustancia a
extraer. El dispositivo también incluye un sistema para cerrar y
abrir las dos piezas que posee una palanca de cierre de dos brazos y
dos varillas de tracción.
US-A-5794519 describe una cabeza de
preparación incluyendo una parte inferior de cabeza de preparación
que tiene un primer rebaje y una parte superior de cabeza de
preparación que tiene un segundo rebaje. La parte superior de cabeza
de preparación puede pivotar a una posición cerrada en la que la
parte inferior de cabeza de preparación y una parte superior de
cabeza de preparación forman un receptáculo que recibe una cápsula
de porción de café.
En WO01/58786 se describe un cartucho para la
preparación de bebidas que opera a una presión en general en el
rango de 0,7 a 2,0 x 10^{5} Pa. Sin embargo, el cartucho está
destinado a uso en una máquina de preparación de bebidas para el
mercado comercial o industrial y es relativamente caro. Por lo
tanto, sigue precisándose un cartucho para la preparación de bebidas
donde los cartuchos y la máquina de preparación de bebidas sean
adecuados, en particular, para el mercado doméstico en términos de
costo, rendimiento y fiabilidad. También se necesita una máquina de
preparación de bebidas para tales cartuchos que sea simple de operar
y de funcionamiento fiable. En particular, los medios para
introducir y retirar el cartucho de bebida deben ser simples de
operar y proporcionar una fuerza de sellado fiable para mantener la
presión dentro del cartucho de bebida durante un ciclo de
dispensación.
Por consiguiente, la presente invención
proporciona un mecanismo de cierre para una máquina de preparación
de bebidas incluyendo una parte inferior fija y una parte superior
rotativa con relación a la parte inferior, pudiendo moverse la parte
superior desde una posición abierta, en la que la parte superior
está desenganchada de la parte inferior, y una posición cerrada, en
la que la parte superior está enganchada con la parte inferior,
incluyendo además el mecanismo de cierre una palanca de fijación
operable para retener la parte superior en la posición cerrada,
donde la palanca de fijación incluye un primer elemento conectado
pivotantemente en un primer pivote a la parte superior y un segundo
elemento que tiene un primer extremo pivotable alrededor de un
segundo pivote, estando conectados pivotantemente un extremo del
primer elemento y un segundo extremo del segundo elemento en un
tercer pivote de tal manera que la palanca de fijación tenga
posiciones primera y segunda de estabilidad, donde, a la operación
de la palanca de fijación para mover la parte superior desde la
posición abierta a la posición cerrada, la palanca de fijación se
mueve de la pri-
mera a la segunda posición de estabilidad, caracterizado porque el segundo elemento incluye un elemento alternativo.
mera a la segunda posición de estabilidad, caracterizado porque el segundo elemento incluye un elemento alternativo.
Se entenderá que por el término "cartucho"
en el sentido en que se usa aquí se entiende cualquier paquete,
envase, bolsa o receptáculo que contenga uno o varios ingredientes
de bebida de la manera descrita. El cartucho puede ser rígido,
semirrígido o flexible.
El cartucho para uso en la presente invención
puede contener uno o varios ingredientes de bebida adecuados para la
formación de un producto de bebida. El producto de bebida puede ser,
por ejemplo, café, té, chocolate o una bebida láctea incluyendo
leche. Los ingredientes de bebida pueden estar en polvo, molidos, en
hojas o líquido. Los ingredientes de bebida pueden ser insolubles o
solubles. Los ejemplos incluyen café torrefacto y molido, té en
hojas, chocolate en polvo y sopa, bebidas líquidas a base de leche,
bebidas carbónicas y zumos concentrados de fruta.
El mecanismo de cierre de la presente invención
proporciona un mecanismo fiable y barato para introducir y retirar
un cartucho de bebida a y de una máquina de preparación de bebidas.
El mecanismo se puede operar con una mano y no requiere corriente
eléctrica. Se evitan complicados dispositivos de palanca.
Preferiblemente, la palanca de fijación incluye
al menos un elemento de gancho para enganchar un retén en la parte
inferior. Preferiblemente, en la primera posición de estabilidad, el
tercer pivote está en un primer lado de una línea de referencia que
une los puntos de pivote primero y segundo. En la segunda posición
de estabilidad, el tercer pivote está en un segundo lado de una
línea de referencia que une los puntos de pivote primero y
segundo.
Típicamente, el primer lado de la línea de
referencia está más próximo a la parte inferior fija y el segundo
lado de la línea de referencia está más lejos de la parte inferior
fija.
Preferiblemente, el primer extremo del segundo
elemento está conectado pivotantemente a la parte inferior. El
elemento alternativo incluye preferiblemente un cilindro, un vástago
recibido en dicho cilindro y un manguito elástico para empujar dicho
vástago a una configuración extendida. El movimiento de la palanca
de fijación de la primera a la segunda posición de estabilidad lo
permite la deformación del manguito elástico.
Preferiblemente, el primer elemento de la
palanca de fijación incluye un brazo en forma de U que se extiende
alrededor de un lado delantero de la máquina de preparación de
bebidas.
Típicamente, el mecanismo de fijación incluye
dos segundos elementos, uno en cada lado de la máquina de
preparación de bebidas.
Ventajosamente, el mecanismo de cierre incluye
además un soporte de cartucho interpuesto entre la parte inferior y
la parte superior y que puede girar con relación a la parte inferior
y la parte superior. En este caso, la rotación de la parte superior
hacia la parte inferior hace que la parte superior enganche el
soporte de cartucho y mueva el soporte de cartucho a contacto con la
parte inferior y al mismo tiempo hace, en la práctica, que los
medios perforadores de entrada y los medios perforadores de salida
dispuestos en la parte inferior perforen un cartucho recibido en el
soporte de cartucho. La colocación fiable y exacta del cartucho de
bebida se garantiza por medio del conjunto de cartucho. Además, el
conjunto de cartucho desengancha automáticamente el cartucho de
bebida de los perforadores de entrada y salida a la apertura. Esto
aumenta en gran medida la facilidad de extracción del cartucho y
garantiza que los perforadores de entrada y salida estén por debajo
del nivel del conjunto de cartucho cuando el consumidor introduzca
la mano. Esto reduce las posibilidades de que el consumidor se
lesione.
En la descripción siguiente los términos
"superior" e "inferior" y equivalentes se usarán para
describir la colocación relacional de los elementos de la invención.
Los términos "superior" e "inferior" y equivalentes se
deberán entender referidos al cartucho (u otros componentes) en su
orientación normal para introducción en una máquina de preparación
de bebidas y posterior dispensación como se representa, por ejemplo,
en la figura 4. En particular, "superior" e "inferior" se
refieren, respectivamente, a posiciones relativas más próximas o
más alejadas de una superficie superior 11 del cartucho. Además, los
términos "interior" y "exterior" y equivalentes se usarán
para describir la colocación relacional de los elementos de la
invención. Los términos "interior" y "exterior" y
equivalentes se deberán entender referidos a posiciones relativas en
el cartucho (u otros componentes) que están, respectivamente, más
próximas o más alejadas de un centro o eje principal X del cartucho
1 (u otro componente).
Ahora se describirán realizaciones de la
presente invención, a modo de ejemplo solamente, con referencia a
los dibujos anexos, en los que:
La figura 1 es un dibujo en sección transversal
de un elemento exterior de las realizaciones primera y segunda del
cartucho para uso con la presente invención.
La figura 2 es un dibujo en sección transversal
de un detalle del elemento exterior de la figura 1 mostrando una
extensión cilíndrica dirigida hacia dentro.
La figura 3 es un dibujo en sección transversal
de un detalle del elemento exterior de la figura 1 mostrando una
ranura.
La figura 4 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento exterior de la figura 1.
La figura 5 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento exterior de la figura 1 en una orientación
invertida.
La figura 6 es una vista en planta desde arriba
del elemento exterior de la figura 1.
La figura 7 es un dibujo en sección transversal
de un elemento interior de la primera realización del cartucho.
La figura 8 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento interior de la figura 7.
La figura 9 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento interior de la figura 7 en una orientación
invertida.
La figura 10 es una vista en planta desde arriba
del elemento interior de la figura 7.
La figura 11 es un dibujo en sección transversal
de la primera realización del cartucho en una posición montada.
La figura 12 es un dibujo en sección transversal
de un elemento interior de la segunda realización del cartucho.
La figura 13 es un dibujo en sección transversal
de un detalle del elemento interior de la figura 12 mostrando un
agujero.
La figura 14 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento interior de la figura 12.
La figura 15 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento interior de la figura 12 en una orientación
invertida.
La figura 16 es otro dibujo en sección
transversal del elemento interior de la figura 12.
La figura 17 es un dibujo en sección transversal
de otro detalle del elemento interior de la figura 12 mostrando una
entrada de aire.
La figura 18 es un dibujo en sección transversal
de la segunda realización del cartucho en una posición montada.
La figura 19 es un dibujo en sección transversal
de un elemento exterior de las realizaciones tercera y cuarta del
cartucho para uso con la presente invención.
La figura 20 es un dibujo en sección transversal
de un detalle del elemento exterior de la figura 19 mostrando una
extensión cilíndrica dirigida hacia dentro.
La figura 21 es una vista en planta desde arriba
del elemento exterior de la figura 19.
La figura 22 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento exterior de la figura 19.
La figura 23 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento exterior de la figura 19 en una orientación
invertida.
La figura 24 es un dibujo en sección transversal
de un elemento interior de la tercera realización del cartucho.
La figura 25 es una vista en planta desde arriba
del elemento interior de la figura 24.
La figura 26 es un dibujo en sección transversal
de un detalle del elemento interior de la figura 24 mostrando un
reborde interior vuelto hacia dentro.
La figura 27 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento interior de la figura 24.
La figura 28 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento interior de la figura 24 en una orientación
invertida.
La figura 29 es un dibujo en sección transversal
de la tercera realización del cartucho en una posición montada.
La figura 30 es un dibujo en sección transversal
de un elemento interior de la cuarta realización del cartucho.
La figura 31 es una vista en planta desde arriba
del elemento interior de la figura 30.
La figura 32 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento interior de la figura 30.
La figura 33 es una vista en perspectiva desde
arriba del elemento interior de la figura 30 en una orientación
invertida.
La figura 34 es un dibujo en sección transversal
de la cuarta realización del cartucho en una posición montada.
La figura 35 es una vista en perspectiva frontal
de una máquina de preparación de bebidas incluyendo un mecanismo de
cierre según la presente invención.
La figura 36 es una vista en perspectiva frontal
de la máquina de la figura 35 con una cabeza de cartucho en una
posición abierta.
La figura 37 es una vista posterior en
perspectiva de la máquina de la figura 35 con algunas partes
omitidas para mayor claridad.
La figura 38 es otra vista posterior en
perspectiva de la máquina de la figura 35 con algunas partes
omitidas para mayor claridad.
La figura 39 es una vista en perspectiva de la
cabeza de cartucho de la máquina de la figura 35 con algunas partes
omitidas para mayor claridad.
La figura 40 es otra vista en perspectiva de la
cabeza de cartucho de la máquina de la figura 35 que realiza el
mecanismo de cierre de la presente invención y con algunas partes
omitidas para mayor claridad.
La figura 41 es una vista en sección transversal
de la cabeza de cartucho en una posición cerrada.
La figura 42 es una vista en sección transversal
de la cabeza de cartucho en una posición abierta.
La figura 43 es una disposición esquemática de
la máquina de la figura 35.
Las figuras 44a y 44b son disposiciones
esquemáticas de medios de reconocimiento de código primeros y
segundos para la máquina de la figura 35.
Y la figura 45 es una vista en planta de una
bebida de la presente invención incluyendo un código de barras.
Como se representa en la figura 11, un cartucho
1 incluye en general un elemento exterior 2, un elemento interior 3
y un laminado 5. El elemento exterior 2, el elemento interior 3 y el
laminado 5 están montados formando el cartucho 1 que tiene un
interior 120 para contener uno o varios ingredientes de bebida, una
entrada 121, una salida 122 y un recorrido de flujo de bebida que
enlaza la entrada 121 con la salida 122 y que pasa por el interior
120. La entrada 121 y la salida 122 están selladas inicialmente por
el laminado 5 y se abren durante el uso perforando o cortando el
laminado 5. El recorrido de flujo de bebida se define por
interrelaciones espaciales entre el elemento exterior 2, el elemento
interior 3 y el laminado 5 como se explica a continuación. Se puede
incluir opcionalmente otros componentes en el cartucho 1, tal como
un filtro 4, como se describirá mejor a continuación.
Una primera versión del cartucho 1 que se
describirá a efectos de antecedentes se representa en las figuras 1
a 11. La primera versión del cartucho 1 está destinada en particular
a uso al dispensar productos filtrados tal como café torrefacto y
molido o té en hojas. Sin embargo, esta versión del cartucho 1 y las
otras versiones descritas más adelante se pueden usar con otros
productos tal como chocolate, café, té, edulcorantes, refrescos,
aromatizantes, bebidas alcohólicas, leche aromatizada, zumos de
fruta, extractos, salsas y postres.
Como se puede ver en la figura 5, la forma
general del cartucho 1 es generalmente circular o de disco, siendo
el diámetro del cartucho 1 considerablemente mayor que su altura. Un
eje principal X pasa por el centro del elemento exterior como se
representa en la figura 1. Típicamente el diámetro general del
elemento exterior 2 es 74,5 mm \pm 6 mm y la altura general es 16
mm \pm 3 mm. Típicamente el volumen del cartucho 1 cuando está
montado es de 30,2 ml \pm 20%.
El elemento exterior 2 incluye en general una
campana en forma de cuenco 10 que tiene una pared anular curvada 13,
una parte superior cerrada 11 y un fondo abierto 12. El diámetro del
elemento exterior 2 es más pequeño en la parte superior 11 en
comparación con el diámetro en el fondo 12, que resulta de un
abocinamiento de la pared anular 13 cuando pasa de la parte superior
cerrada 11 al fondo abierto 12. La pared anular 13 y la parte
inferior cerrada 11 definen conjuntamente un receptáculo que tiene
un interior 34.
Se ha previsto una extensión cilíndrica hueca
dirigida hacia dentro 18 en la parte superior cerrada 11 centrada en
el eje principal X. Como se muestra más claramente en la figura 2,
la extensión cilíndrica 18 incluye un perfil escalonado que tiene
porciones primera, segunda y tercera 19, 20 y 21. La primera porción
19 es cilíndrica circular recta. La segunda porción 20 es de forma
frustocónica y está ahusada hacia dentro. La tercera porción 21 es
otro cilindro circular recto y se cierra por una cara inferior 31.
El diámetro de las porciones primera, segunda y tercera 19, 20 y 21
disminuye incrementalmente de tal manera que el diámetro de la
extensión cilíndrica 18 disminuya al pasar de la parte superior 11 a
la cara inferior cerrada 31 de la extensión cilíndrica 18. Un
saliente generalmente horizontal 32 se forma en la extensión
cilíndrica 18 en la unión entre las porciones segunda y tercera 20 y
21.
Se ha formado un saliente que se extiende hacia
fuera 33 en el elemento exterior 2 hacia el fondo 12. El saliente
que se extiende hacia fuera 33 forma una pared secundaria 15 coaxial
con la pared anular 13 para definir una pista anular que forma un
colector 16 entre la pared secundaria 15 y la pared anular 13. El
colector 16 pasa alrededor de la circunferencia del elemento
exterior 2. Se ha previsto una serie de ranuras 17 en la pared
anular 13 a nivel con el colector 16 para proporcionar comunicación
de gas y líquido entre el colector 16 y el interior 34 del elemento
exterior 2. Como se representa en la figura 3, las ranuras 17
incluyen hendiduras verticales en la pared anular 13. Se ha
previsto entre 20 y 40 ranuras. En la realización representada se ha
previsto treinta y siete ranuras 17 equiespaciadas en general
alrededor de la circunferencia del colector 16. Las ranuras 17
tienen preferiblemente entre 1,4 y 1,8 mm de longitud. Típicamente
la longitud de cada ranura es 1,6 mm, que representa 10% de la
altura general del elemento exterior 2. La anchura de cada ranura es
de entre 0,25 y 0,35 mm. Típicamente, la anchura de cada ranura es
0,3 mm. La anchura de las ranuras 17 es suficientemente estrecha
para evitar que los ingredientes de bebida pasen a su través al
colector 16 durante el almacenamiento o durante el uso.
Se ha formado una cámara de entrada 26 en el
elemento exterior 2 en la periferia del elemento exterior 2. Se ha
previsto una pared cilíndrica 27, como se representa muy claramente
en la figura 5, que define la cámara de entrada 26 dentro, y divide
la cámara de entrada 26, del interior 34 del elemento exterior 2. La
pared cilíndrica 27 tiene una cara superior cerrada 28 que se forma
en un plano perpendicular al eje principal X y un extremo inferior
abierto 29 coplanar con el fondo 12 del elemento exterior 2. La
cámara de entrada 26 comunica con el colector 16 a través de dos
ranuras 30 como se representa en la figura 1. Alternativamente, se
puede usar entre una y cuatro ranuras para comunicar entre el
colector 16 y la cámara de entrada 26.
Un extremo inferior del saliente que se extiende
hacia fuera 33 está provisto de una pestaña que se extiende hacia
fuera 35 y que se extiende perpendicularmente al eje principal X.
Típicamente la pestaña 35 tiene una anchura de entre 2 y 4 mm. Una
porción de la pestaña 35 está ampliada para formar un asidero 24 con
el que se puede sujetar el elemento exterior 2. El asidero 24 está
provisto de un reborde vuelto hacia arriba 25 para mejorar el
agarre.
El elemento exterior 2 se forma como una sola
pieza integral de polietileno de alta densidad, polipropileno,
poliestireno, poliéster, o un laminado de dos o más de estos
materiales. Un polipropileno adecuado es el rango de polímeros que
se puede adquirir de DSM UK Limited (Redditch, Reino Unido). El
elemento exterior puede ser opaco, transparente o translúcido. El
proceso de fabricación puede ser moldeo por inyección.
El elemento interior 3 representado en las
figuras 7 a 10 incluye un bastidor anular 41 y un embudo cilíndrico
que se extiende hacia abajo 40. Un eje principal X pasa por el
centro del elemento interior 3 como se representa en la figura
7.
Como se representa bien en la figura 8, el
bastidor anular 41 incluye un reborde exterior 51 y un cubo interior
52 unidos por diez radios radiales equiespaciados 53. El cubo
interior 52 es integral y se extiende desde el embudo cilíndrico 40.
Se ha formado agujeros de filtración 55 en el bastidor anular 41
entre los radios radiales 53. Un filtro 4 está dispuesto en el
bastidor anular 41 de manera que cubra los agujeros de filtración
55. El filtro se hace preferiblemente de un material con una alta
resistencia en húmedo, por ejemplo un material de fibra no tejido de
poliéster. Otros materiales que se puede usar incluyen un material
celulósico impermeable al agua, tal como un material celulósico
incluyendo fibras tejidas de papel. Las fibras tejidas de papel se
pueden mezclar con fibras de polipropileno, cloruro de polivinilo
y/o polietileno. La incorporación de estos materiales plásticos al
material celulósico hace que el material celulósico sea
termosellable. El filtro 4 también se puede tratar o recubrir con un
material que se active por calor y/o presión de manera que se pueda
sellar al bastidor anular 41 de esta forma.
Como se representa en el perfil en sección
transversal de la figura 7, el cubo interior 52 está situado en una
posición más baja que el reborde exterior 51, dando lugar a que el
bastidor anular 41 tenga un perfil más bajo inclinado.
La superficie superior de cada radio 53 está
provista de una hoja vertical 54 que divide un espacio vacío encima
del bastidor anular 41 en una pluralidad de pasos 57. Cada paso 57
está delimitado a ambos lados por una hoja 54 y en una cara inferior
por el filtro 4. Los pasos 57 se extienden desde el reborde exterior
51 hacia abajo, y se abren, al embudo cilíndrico 40 en agujeros 56
definidos por los extremos interiores de las hojas 54.
El embudo cilíndrico 40 incluye un tubo exterior
42 que rodea un pico de descarga interior 43. El tubo exterior 42
forma el exterior del embudo cilíndrico 40. El pico de descarga 43
está unido al tubo exterior 42 en un extremo superior del pico de
descarga 43 por medio de una pestaña anular 47. El pico de descarga
43 incluye en un extremo superior una entrada 45 que comunica con
los agujeros 56 de los pasos 57 y en un extremo inferior una salida
44 a través de la que la bebida preparada se descarga a una copa u
otro receptáculo. El pico de descarga 43 incluye una porción
frustocónica 48 en un extremo superior y una porción cilíndrica 58
en un extremo inferior. La porción cilíndrica 58 puede tener un
ligero ahusamiento de tal manera que se estreche hacia la salida 44.
La porción frustocónica 48 contribuye a canalizar la bebida de los
pasos 57 hacia la salida 44 sin inducir turbulencia en la bebida.
Una superficie superior de la porción frustocónica 48 está provista
de cuatro hojas de soporte 49 equiespaciadas alrededor de la
circunferencia del embudo cilíndrico 40. Las hojas de soporte 49
definen canales 50 entremedio. Los bordes superiores de las hojas de
soporte 49 están a nivel entre sí y perpendiculares al eje principal
X.
El elemento interior 3 se puede formar como una
sola pieza integral de polipropileno o un material similar como se
ha descrito anteriormente y por moldeo por inyección de la misma
manera que el elemento exterior 2.
Alternativamente, el elemento interior 3 y/o el
elemento exterior 2 se pueden hacer de un polímero biodegradable.
Los ejemplos de materiales adecuados incluyen polietileno degradable
(por ejemplo, SPITEK suministrado por Symphony Environmental,
Borehamwood, Reino Unido), poliéster amida biodegradable (por
ejemplo, BAK 1095 suministrado por Symphony Environmental), ácidos
polilácticos (PLA suministrado por Cargil, Minnesota, EE.UU.),
polímeros a base de almidón, derivados de celulosa y
polipéptidos.
El laminado 5 se forma a partir de dos capas,
una primera capa de aluminio y una segunda capa de polipropileno
fundido. La capa de aluminio es de entre 0,02 y 0,07 mm de grosor.
La capa de polipropileno fundido es de entre 0,025 y 0,065 mm de
grosor. En una realización la capa de aluminio es 0,06 mm y la capa
de polipropileno es 0,025 mm de grosor. Este laminado es
especialmente ventajoso porque tiene una alta resistencia a la
ondulación durante el montaje. Como resultado, el laminado 5 se
puede precortar al tamaño y la forma correctos y después transferir
a la estación de montaje en la línea de producción sin experimentar
distorsión. En consecuencia, el laminado 5 es especialmente adecuado
para soldadura. Se puede usar otros materiales laminados incluyendo
laminados de PET/aluminio /PP, PE/EVOH/PP, PET/metalizado/PP y
aluminio/PP. Se puede usar material laminado en rollo en lugar de
material cortado a troquel.
El cartucho 1 se puede cerrar con una tapa
rígida o semirrígida en lugar de un laminado flexible.
\newpage
El montaje del cartucho 1 implica los pasos
siguientes:
- a)
- el elemento interior 3 se introduce en el elemento exterior 2;
- b)
- el filtro 4 se corta a forma y coloca sobre el elemento interior 3 de manera que se reciba sobre el embudo cilíndrico 40 y descanse sobre el bastidor anular 41;
- c)
- el elemento interior 3, el elemento exterior 2 y el filtro 4 se unen por soldadura ultrasónica;
- d)
- el cartucho 1 se llena de uno o varios ingredientes de bebida;
- e)
- el laminado 5 se fija al elemento exterior 2.
\vskip1.000000\baselineskip
Estos pasos se explicarán con mayor detalle a
continuación.
El elemento exterior 2 está orientado con el
fondo abierto 12 dirigido hacia arriba. El elemento interior 3 se
introduce después en el elemento exterior 2 recibiéndose el reborde
exterior 51 como un ajuste flojo en una extensión axial 14 en la
parte superior 11 del cartucho 1. La extensión cilíndrica 18 del
elemento exterior 2 se recibe al mismo tiempo en la porción superior
del embudo cilíndrico 40 del elemento interior 3. La tercera porción
21 de la extensión cilíndrica 18 asienta dentro del embudo
cilíndrico 40 con la cara inferior cerrada 31 de la extensión
cilíndrica 18 apoyando sobre las hojas de soporte 49 del elemento
interior 3. El filtro 4 se coloca después sobre el elemento
interior 3 de tal manera que el material de filtro contacte el
reborde anular 51. A continuación se utiliza un proceso de soldadura
ultrasónica para unir el filtro 4 al elemento interior 3 y al mismo
tiempo, y en el mismo paso de proceso, el elemento interior 3 al
elemento exterior 2. El elemento interior 3 y el filtro 4 se sueldan
alrededor del reborde exterior 51. El elemento interior 3 y el
elemento exterior 2 se unen por medio de líneas de soldadura
alrededor del reborde exterior 51 y también los bordes superiores de
las hojas 54.
Como se muestra más claramente en la figura 11,
el elemento exterior 2 y el elemento interior 3 cuando están unidos
definen un espacio vacío 130 en el interior 120 debajo de la pestaña
anular 41 y fuera del embudo cilíndrico 40 que forma una cámara de
filtración. La cámara de filtración 130 y los pasos 57 encima del
bastidor anular 41 están separados por el papel filtro 4.
La cámara de filtración 130 contiene el único o
los varios ingredientes de bebida 200. El único o los varios
ingredientes de bebida se empaquetan en la cámara de filtración 130.
Para una bebida de tipo filtrado los ingredientes son típicamente
café torrefacto y molido u hojas de té. La densidad de envasado de
los ingredientes de bebida en la cámara de filtración 130 se puede
variar según se desee. Típicamente, para un producto de café
filtrado la cámara de filtración contiene entre 5,0 y 10,2 gramos de
café torrefacto y molido en un lecho de filtración de típicamente 5
a 14 mm de grosor. Opcionalmente, el interior 120 puede contener uno
o varios cuerpos, tal como esferas, que se pueden mover libremente
dentro del interior 120 para facilitar la mezcla induciendo
turbulencia y rompiendo los depósitos de ingredientes de bebida
durante la descarga de la bebida.
El laminado 5 se fija después al elemento
exterior 2 formando una soldadura 126 alrededor de la periferia del
laminado 5 para unir el laminado 5 a la superficie inferior de la
pestaña que se extiende hacia fuera 35. La soldadura 126 se extiende
para sellar el laminado 5 contra el borde inferior de la pared
cilíndrica 27 de la cámara de entrada 26. Además, se forma una
soldadura 125 entre el laminado 5 y el borde inferior del tubo
exterior 42 del embudo cilíndrico 40. El laminado 5 forma la pared
inferior de la cámara de filtración 130 y también sella la cámara de
entrada 26 y el embudo cilíndrico 40. Sin embargo, existe un pequeño
intervalo 123 antes de la dispensación entre el laminado 5 y el
borde inferior del pico de descarga 43. Se puede usar varios métodos
de soldadura, tales como soldadura por calor y ultrasónica,
dependiendo de las características del material del laminado 5.
Ventajosamente, el elemento interior 3 se
extiende entre el elemento exterior 2 y el laminado 5. El elemento
interior 3 se forma a partir de un material de rigidez relativa, tal
como polipropileno. Como tal, el elemento interior 3 forma un
elemento de soporte de carga que actúa para mantener el laminado 5 y
el elemento exterior 2 separados cuando se comprime el cartucho 1.
Se prefiere que el cartucho 1 se someta a una carga compresiva de
entre 130 y 280N durante el uso. La fuerza de compresión actúa para
evitar que el cartucho falle bajo presurización interior y también
sirve para comprimir el elemento interior 3 y elemento exterior 2
conjuntamente. Esto garantiza que las dimensiones interiores de los
pasos y agujeros en el cartucho 1 sean fijas e incapaces de cambiar
durante la presurización del cartu-
cho 1.
cho 1.
Para utilizar el cartucho 1, en primer lugar se
introduce en una máquina de preparación de bebidas y la entrada 121
y la salida 122 se abren por elementos perforantes de la máquina de
preparación de bebidas que perforan y pliegan de nuevo el laminado
5. Un medio acuoso, típicamente agua, a presión entra en el cartucho
1 a través de la entrada 121 a la cámara de entrada 26 a una presión
de entre 0,1-2,0 bar. Desde allí el agua se dirige
por las ranuras 30 y dando la vuelta al colector 16 y a la cámara de
filtración 130 del cartucho 1 a través de la pluralidad de ranuras
17. El agua es empujada radialmente hacia dentro a través de la
cámara de filtración 130 y se mezcla con los ingredientes de bebida
200 contenidos en ella. El agua es empujada al mismo tiempo hacia
arriba a través de los ingredientes de bebida. La bebida formada por
el paso del agua a través de los ingredientes de bebida pasa por el
filtro 4 y los agujeros de filtración 55 a los pasos 57 que están
encima del bastidor anular 41. El sellado del filtro 4 sobre los
radios 53 y la soldadura del reborde 51 con el elemento exterior 2
garantiza que no haya cortocircuitos y que toda la bebida tenga que
pasar por el filtro 4.
La bebida fluye después hacia abajo a lo largo
de los pasos radiales 57 formados entre las hojas 54 y por los
agujeros 56 y al embudo cilíndrico 40. La bebida pasa a lo largo de
los canales 50 entre las hojas de soporte 47 y baja por el pico de
descarga 43 a la salida 44 donde la bebida se descarga a un
receptáculo tal como una taza.
Preferiblemente, la máquina de preparación de
bebidas incluye un dispositivo de purga de aire, donde el aire
comprimido es empujado a través del cartucho 1 al final del ciclo de
dispensación para expulsar la bebida restante al receptáculo.
Una segunda versión del cartucho 1 se representa
en las figuras 12 a 18. La segunda versión del cartucho 1 está
destinada especialmente para uso al dispensar productos de tipo
espresso tal como café torrefacto y molido donde es deseable
producir una bebida que tiene una capa superior de diminutas
burbujas denominadas crema. Muchas de las características de la
segunda versión del cartucho 1 son las mismas que las de la primera
versión y se han usado números análogos para hacer referencia a
características análogas. En la descripción siguiente se explicarán
las diferencias entre las versiones primera y segunda. Las
características comunes que funcionan de la misma manera no se
explicarán con detalle.
El elemento exterior 2 es de la misma
construcción que en la primera versión del cartucho 1 y como se
representa en las figuras 1 a 6.
El bastidor anular 41 del elemento interior 3 es
el mismo que en la primera versión. Además, un filtro 4 está
dispuesto en el bastidor anular 41 para cubrir los agujeros de
filtración 55. El tubo exterior 42 del embudo cilíndrico 40 también
es como antes. Sin embargo, hay varias diferencias en la
construcción del elemento interior 2 de la segunda versión en
comparación con la primera versión. Como se representa en la figura
16, el pico de descarga 43 está provisto de un tabique 65 que sube
en parte por el pico de descarga 43 de la salida 44. El tabique 65
contribuye a evitar que la bebida se esparza y/o salpique cuando
salga del pico de descarga 43. El perfil del pico de descarga 43
también es diferente e incluye un perfil escalonado con una pata
curvada distinta 66 cerca de un extremo superior del
tubo 43.
tubo 43.
Se ha previsto un reborde 67 que se alza desde
la pestaña anular 47 uniendo el tubo exterior 42 al pico de descarga
43. El reborde 67 rodea la entrada 45 al pico de descarga 43 y
define un canal anular 69 entre el reborde 67 y la porción superior
del tubo exterior 42. El reborde 67 está provisto de un saliente
dirigido hacia dentro 68. En un punto alrededor de la circunferencia
del reborde 67 se ha previsto un agujero 70 en forma de una ranura
que se extiende desde un borde superior del reborde 67 a un punto
marginalmente debajo del nivel del saliente 68 como se muestra muy
claramente en las figuras 12 y 13. La ranura tiene una anchura de
0,64 mm.
En la pestaña anular 47 se ha dispuesto una
entrada de aire 71 alineada circunferencialmente con el agujero 70
como se representa en las figuras 16 y 17. La entrada de aire 71
incluye un agujero que pasa a través de la pestaña 47 de manera que
proporcione comunicación entre un punto encima de la pestaña 47 y el
espacio vacío debajo de la pestaña 47 entre el tubo exterior 42 y el
pico de descarga 43. Preferiblemente, y como se representa, la
entrada de aire 71 incluye una porción frustocónica superior 73 y
una porción cilíndrica inferior 72. La entrada de aire 71 se forma
típicamente por una herramienta de molde tal como un pasador. El
perfil ahusado de la entrada de aire 71 permite quitar la
herramienta de molde más fácilmente del componente moldeado. La
pared del tubo exterior 42 cerca de la entrada de aire 71 se
configura para formar una canaleta 75 que conduce desde la entrada
de aire 71 a la entrada 45 del pico de descarga 43. Como se
representa en la figura 17, entre la entrada de aire 71 y la
canaleta 75 se forma un saliente inclinado 74 para garantizar que el
chorro de bebida que sale de la ranura 70 no caiga inmediatamente
sobre la superficie superior de la pestaña 47 en la proximidad
inmediata de la entrada de
aire 71.
aire 71.
El procedimiento de montaje de la segunda
versión del cartucho 1 es similar al montaje de la primera versión.
Sin embargo, hay algunas diferencias. Como se representa en la
figura 18, la tercera porción 21 de la extensión cilíndrica 18 está
asentada dentro del reborde de soporte 67 en vez de contra las hojas
de soporte. El saliente 32 de la extensión cilíndrica 18 entre la
segunda porción 20 y la tercera porción 21 apoya sobre el borde
superior del reborde de soporte 67 del elemento interior 3. Así se
forma una zona de interface 124 entre el elemento interior 3 y el
elemento exterior 2 incluyendo entre la extensión cilíndrica 18 y el
reborde de soporte 67 una junta estanca frontal que se extiende
alrededor de casi toda la circunferencia del cartucho 1. No
obstante, la junta estanca entre la extensión cilíndrica 18 y el
reborde de soporte 67 no es estanca a los fluidos puesto que la
ranura 70 en el reborde de soporte 67 se extiende a través del
reborde de soporte 67 y hacia abajo a un punto marginalmente debajo
del saliente 68. En consecuencia, el ajuste de interface entre la
extensión cilíndrica 18 y el reborde de soporte 67 transforma la
ranura 70 en un agujero 128, como se muestra muy claramente en la
figura 18, proporcionando comunicación de gas y líquido entre el
canal anular 69 y el pico de descarga 43. El agujero es típicamente
de 0,64 mm de ancho por 0,69 mm
de largo.
de largo.
La operación de la segunda versión del cartucho
1 para dispensar una bebida es similar a la operación de la primera
versión pero con algunas diferencias. La bebida en los pasos
radiales 57 fluye hacia abajo a lo largo de los pasos 57 formados
entre las hojas 54 y a través de los agujeros 56 y al canal anular
69 del embudo cilíndrico 40. Desde el canal anular 69 la bebida es
empujada a presión a través del agujero 128 por la contrapresión de
bebida que se recoge en la cámara de filtración 130 y los pasos 57.
La bebida es empujada así a través del agujero 128 como un chorro y
a una cámara de expansión formada por el extremo superior del pico
de descarga 43. Como se representa en la figura 18, el chorro de
bebida pasa directamente sobre la entrada de aire 71. Cuando la
bebida entra en el pico de descarga 43, la presión del chorro de
bebida cae. Como resultado, se incorpora aire a la corriente de
bebida en forma de una multitud de pequeñas burbujas de aire cuando
el aire es aspirado a través de la entrada de aire 71. El chorro de
bebida que sale del agujero 128 es canalizado hacia abajo a la
salida 44 donde la bebida se descarga a un receptáculo tal como una
copa donde las burbujas de aire forman la crema deseada. Así, el
agujero 128 y la entrada de aire 71 forman juntamente un eductor que
actúa para arrastrar aire a la bebida. El flujo de bebida al eductor
se deberá mantener tan suave como sea posible para reducir las
pérdidas de presión. Ventajosamente, las paredes del eductor deberán
ser cóncavas para reducir las pérdidas debidas a rozamiento por
"efecto pared". La tolerancia dimensional del agujero 128 es
pequeña. Preferiblemente el tamaño del agujero es fijo más o menos
0,02 mm^{2}. Se puede disponer hilos, fibrillas u otras
irregularidades superficiales dentro o en la salida del eductor para
incrementar el área en sección transversal efectiva que se ha
hallado que incrementa el grado de arrastre de aire.
Una tercera versión del cartucho 1 se representa
en las figuras 19 a 29. La tercera versión del cartucho 1 está
diseñada especialmente para uso al dispensar productos solubles que
pueden estar en polvo, líquido, sirope, gel o una forma similar. El
producto soluble es disuelto por, o forma una suspensión en, un
medio acuoso tal como agua cuando el medio acuoso se pasa, durante
el uso, a través del cartucho 1. Los ejemplos de bebidas incluyen
chocolate, café, leche, té, sopa u otros productos rehidratables o
solubles-acuosos. Muchas de las características de
la tercera versión del cartucho 1 son las mismas que en las
versiones anteriores y se han usado números análogos para hacer
referencia a características análogas. En la descripción siguiente
se explicarán las diferencias entre las versiones tercera y
anteriores. No se explicarán con detalle las características comunes
que funcionan de la misma
manera.
manera.
En comparación con el elemento exterior 2 de las
versiones anteriores, la extensión cilíndrica hueca dirigida hacia
dentro 18 del elemento exterior 2 de la tercera versión tiene un
diámetro general más grande como se representa en la figura 20. En
particular, el diámetro de la primera porción 19 es típicamente de
entre 16 y 18 mm en comparación con 13,2 mm para el elemento
exterior 2 de las versiones anteriores. Además, la primera porción
19 está provista de una superficie exterior convexa 19a, o
abombamiento, como se muestra muy claramente en la figura 20, cuya
función se describirá a continuación. Sin embargo, el diámetro de
las terceras porciones 21 de los cartuchos 1 es el mismo, lo que da
lugar a que el área del saliente 32 sea mayor en esta tercera
versión del cartucho 1. Típicamente el volumen del cartucho 1 cuando
está montado es 32,5 ml \pm20%.
El número y la colocación de las ranuras en el
extremo inferior de la pared anular 13 también es diferente. Se han
previsto entre 3 y 5 ranuras. En la realización representada en la
figura 23, se han previsto cuatro ranuras 36 equiespaciadas
alrededor de la circunferencia del colector 16. Las ranuras 36 son
ligeramente más anchas que en las versiones anteriores del cartucho
1 que son de entre 0,35 y 0,45 mm, preferiblemente 0,4 mm de
ancho.
En otros aspectos los elementos exteriores 2 de
los cartuchos 1 son los mismos.
La construcción del embudo cilíndrico 40 del
elemento interior 3 es la misma que en la primera versión del
cartucho 1 disponiéndose un tubo exterior 42, pico de descarga 45,
pestaña anular 47 y hojas de soporte 49. La única diferencia es que
el pico de descarga 45 se configura con una sección frustocónica
superior 92 y una sección cilíndrica inferior 93.
En contraposición a las versiones anteriores y
como se representa en las figuras 24 a 28, el bastidor anular 41 se
sustituye por una porción de faldilla 80 que rodea el embudo
cilíndrico 40 y está unida a él por medio de ocho largueros radiales
87 que se unen al embudo cilíndrico 40 en o cerca de la pestaña
anular 47. Una extensión cilíndrica 81 de la porción de faldilla 80
se extiende hacia arriba de los largueros 87 para definir una cámara
90 con una cara superior abierta. Un reborde superior 91 de la
extensión cilíndrica 81 tiene un perfil vuelto hacia dentro como se
representa en la figura 26. Una pared anular 82 de la porción de
faldilla 80 se extiende hacia abajo de los largueros 87 para
definir un canal anular 86 entre la porción de faldilla 80 y el tubo
exterior 42.
La pared anular 82 incluye en un extremo
inferior una pestaña exterior 83 que es perpendicular al eje
principal X. Un reborde 84 cuelga hacia abajo de una superficie
inferior de la pestaña 83 y contiene cinco agujeros 85 que están
equiespaciados circunferencialmente alrededor del reborde 84. Así,
el reborde 84 está provisto de un perfil inferior almenado.
Los agujeros 89 están dispuestos entre los
largueros 87 permitiendo la comunicación entre la cámara 90 y el
canal anular 86.
El procedimiento de montaje de la tercera
versión del cartucho 1 es similar al montaje de la primera versión
pero con algunas diferencias. El elemento exterior 2 y el elemento
interior 3 se encajan conjuntamente por empuje como se representa en
la figura 29 y retienen por medio de un dispositivo de ajuste por
salto en vez de soldarse conjuntamente. Al unir los dos elementos,
la extensión cilíndrica dirigida hacia dentro 18 se recibe dentro de
la extensión cilíndrica superior 81 de la porción de faldilla 80. El
elemento interior 3 se retiene en el elemento exterior 2 por
interenganche de rozamiento de la superficie exterior convexa 19a de
la primera porción 19 de la extensión cilíndrica 18 con el reborde
vuelto hacia dentro 91 de la extensión cilíndrica superior 81. Con
el elemento interior 3 situado en el elemento exterior 2 se define
una cámara mezcladora 134 situada fuera de la porción de faldilla
80. La cámara mezcladora 134 contiene los ingredientes de bebida 200
antes de la dispensación. Se deberá observar que las cuatro entradas
36 y los cinco agujeros 85 están escalonados circunferencialmente
uno con respecto a otro. La posición radial de las dos partes una
con relación a otra no se tiene que determinar o fijar durante el
montaje puesto que el uso de cuatro entradas 36 y cinco agujeros 85
garantiza que se produzca desalineación entre las entradas y los
agujeros sea cual sea la colocación rotacional relativa de los
componentes.
El único o los varios ingredientes de bebida se
empaquetan en la cámara mezcladora 134 del cartucho. La densidad de
empaquetado de los ingredientes de bebida en la cámara mezcladora
134 se puede variar según se desee.
El laminado 5 se fija después al elemento
exterior 2 y el elemento interior 3 de la misma manera que la
descrita anteriormente en las versiones anteriores.
Durante el uso, entra agua en la cámara
mezcladora 134 a través de las cuatro ranuras 36 de la misma manera
que en las versiones anteriores del cartucho. El agua es empujada
radialmente hacia dentro a través de la cámara mezcladora y se
mezcla con los ingredientes de bebida que contiene. El producto se
disuelve o mezcla en el agua y forma la bebida en la cámara
mezcladora 134 y después es movida a través de los agujeros 85 al
canal anular 86 por la contrapresión de la bebida y el agua en la
cámara mezcladora 134. El escalonamiento circunferencial de las
cuatro ranuras de entrada 36 y los cinco agujeros 85 garantiza que
no puedan pasar chorros de agua radialmente directamente desde las
ranuras de entrada 36 a los agujeros 85 sin circular primero dentro
de la cámara mezcladora 134. De esta forma, se incrementa
considerablemente el grado y la consistencia de la disolución o
mezcla del producto. La bebida es empujada hacia arriba en el canal
anular 86, a través de los agujeros 89 entre los largueros 87 y a la
cámara 90. La bebida pasa de la cámara 90 a través de las entradas
45 entre las hojas de soporte 49 al pico de descarga 43 y hacia la
salida 44 donde la bebida se descarga a un receptáculo tal como una
copa. El cartucho halla aplicación especial con ingredientes de
bebida en forma de líquidos viscosos o geles. En una aplicación el
cartucho 1 contiene un ingrediente de chocolate líquido con una
viscosidad de entre 1700 y 3900 mPa a temperatura ambiente y entre
5000 y 10000 mPa a 0ºC y unos sólidos refractivos de 67 Brix \pm3.
En otra aplicación el cartucho 1 contiene café líquido con una
viscosidad de entre 70 y 2000 mPa a temperatura ambiente y entre 80
y 5000 mPa a 0ºC donde el café tiene un nivel total de sólidos de
entre 40 y 70%.
Una cuarta versión del cartucho 1 se representa
en las figuras 30 a 34. La cuarta versión del cartucho 1 está
diseñada especialmente para uso al dispensar productos líquidos
tales como leche líquida concentrada. Muchas de las características
de la cuarta versión del cartucho 1 son las mismas que en las
versiones anteriores y se han usado números análogos para hacer
referencia a características análogas. En la descripción siguiente
se explicarán las diferencias entre las versiones cuarta y
anteriores. No se explicará con detalle las características comunes
que funcionan de la misma manera.
El elemento exterior 2 es el mismo que en la
tercera versión del cartucho 1 y como se representa en las figuras
19 a 23.
El embudo cilíndrico 40 del elemento interior 3
es similar al representado en la segunda versión del cartucho 1 pero
con algunas diferencias. Como se representa en la figura 30, el pico
de descarga 43 se configura con una sección frustocónica superior
106 y una sección cilíndrica inferior 107. Se han previsto tres
nervios axiales 105 en la superficie interior del pico de descarga
43 para dirigir la bebida dispensada hacia abajo hacia la salida 44
y evitar que la bebida descargada gire dentro del pico. En
consecuencia, los nervios 105 hacen de deflectores. Como en la
segunda versión del cartucho 1, se ha dispuesto una entrada de aire
71 a través de la pestaña anular 47. Sin embargo, la canaleta 75
debajo de la entrada de aire 71 es más alargada que en la segunda
versión.
Se ha previsto una porción de faldilla 80
parecida a la representada en la tercera versión del cartucho 1
descrita anteriormente. Se han previsto entre 5 y 12 agujeros 85 en
el reborde 84. Típicamente se preven diez agujeros en vez de los
cinco dispuestos en la tercera versión del cartucho 1.
Se ha previsto una copa anular 100 que se
extiende desde y es integral con la pestaña 83 de la porción de
faldilla 80. La copa anular 100 incluye un cuerpo abocinado 101 con
una boca superior abierta 104 que se dirige hacia arriba. Cuatro
agujeros de alimentación 103 representados en las figuras 30 y 31
están situados en el cuerpo 101 en o cerca del extremo inferior de
la copa 100 donde se une a la porción de faldilla 80.
Preferiblemente, los agujeros de alimentación están equiespaciados
alrededor de la circunferencia de la copa 100.
El laminado 5 es del tipo antes descrito en las
realizaciones anteriores.
El procedimiento de montaje de la cuarta versión
del cartucho 1 es el mismo que el de la tercera versión.
La operación de la cuarta versión del cartucho
es similar a la de la tercera versión. El agua entra en el cartucho
1 y la cámara mezcladora 134 de la misma manera que antes. Allí el
agua se mezcla y diluye con el producto líquido que después es
expulsado a través de los agujeros 85 hacia la salida 44 como se ha
descrito anteriormente. Una proporción del producto líquido se
contiene inicialmente dentro de la copa anular 100 como se
representa en la figura 34 y no se somete a dilución inmediata por
el agua que entra en la cámara mezcladora 134. El producto líquido
diluido en la parte inferior de la cámara mezcladora 134 tenderá a
salir a través de los agujeros 85 en vez de ser empujado hacia
arriba y a la copa anular 100 a través de la boca superior 104. En
consecuencia, el producto líquido en la copa anular 100 permanecerá
relativamente concentrado en comparación con el producto en la parte
inferior de la cámara mezcladora 134. El producto líquido en la copa
anular 100 cae a través de los agujeros de alimentación 103 a la
corriente de producto que sale de la cámara mezcladora 134 a través
de los agujeros 85. La copa anular 100 actúa para nivelar la
concentración del producto líquido diluido que entra en el embudo
cilíndrico 40 manteniendo de nuevo una proporción del producto
líquido concentrado y liberándolo a la corriente de líquido saliente
de forma más estable durante el ciclo de dispensación.
Desde el canal anular 86 la bebida es empujada a
presión a través del agujero 128 por la contrapresión de la bebida
que se recoge en la cámara de filtración 134 y la cámara 90. La
bebida es empujada así a través del agujero 128 como un chorro y a
una cámara de expansión formada por el extremo superior del pico de
descarga 43. Como se representa en la figura 34, el chorro de bebida
pasa directamente por la entrada de aire 71. Cuando la bebida entra
en el pico de descarga 43, la presión del chorro de bebida
disminuye. Como resultado, se incorpora aire a la corriente de
bebida mediante la entrada de aire 71 en forma de múltiples burbujas
de aire pequeñas. El chorro de bebida que sale del agujero 128 es
canalizado hacia abajo a la salida 44 donde la bebida se descarga a
un receptáculo tal como una copa donde las burbujas de aire forman
el aspecto espumoso deseado.
Ventajosamente, el elemento interior 3, el
elemento exterior 2, el laminado 5 y el filtro 4 se pueden
esterilizar fácilmente debido a que los componentes son separables y
no incluyen individualmente pasos tortuosos o hendiduras estrechas.
Más bien, solamente después de unir los componentes, después de la
esterilización, es cuando se forman los pasos necesarios. Esto es
especialmente importante donde el ingrediente de bebida es un
producto lácteo tal como leche líquida concentrada.
La cuarta realización del cartucho de bebida es
especialmente ventajosa para dispensar un producto lácteo líquido
concentrado tal como leche líquida. Previamente se facilitaban
productos lácteos en polvo en forma de bolsitas a añadir a una
bebida previamente preparada. Sin embargo, para un tipo de bebida
cappuccino hay que espumar la leche. Esto se lograba previamente
pasando vapor a través de un producto de leche líquida. Sin embargo,
para esto hay que disponer de un suministro de vapor que aumenta el
costo y la complejidad de la máquina usada para dispensar la bebida.
El uso de vapor también aumenta el riesgo de lesión durante el
funcionamiento del cartucho. Por consiguiente, la presente invención
proporciona un cartucho de bebida que tiene un producto líquido a
base de leche concentrado. Se ha hallado que, concentrando el
producto lácteo, se puede producir una mayor cantidad de espuma para
un volumen concreto de leche en comparación con leche fresca o UHT.
Esto reduce el tamaño requerido del cartucho de leche. La leche
semidesnatada fresca contiene aproximadamente 1,6% de grasa y 10% de
sólidos totales. Los preparados de leche líquida concentrada de la
presente invención contienen entre 3 y 10% de grasa y 25 a 40% de
sólidos totales. En un ejemplo típico, la preparación contiene 4% de
grasa y 30% de sólidos totales. Los preparados de leche concentrada
son adecuados para espumación usando una máquina de preparación a
presión baja como se describirá más adelante. En particular, la
espumación de la leche se logra a presiones inferiores a 2 bar,
preferiblemente a aproximadamente 1,5 bar usando el cartucho de la
cuarta realización antes descrita.
El cartucho de la cuarta realización también es
ventajoso al dispensar productos de café líquido.
Se ha hallado que las realizaciones del cartucho
de bebida de la presente invención proporcionan ventajosamente una
mejor consistencia de la bebida preparada en comparación con
cartuchos de la técnica anterior. Se hace referencia a la Tabla 1
siguiente que muestra los resultados de rendimientos de mezcla para
veinte muestras de cartuchos A y B conteniendo café torrefacto y
molido. El cartucho A es un cartucho de bebida según la primera
realización de la presente invención. El cartucho B es un cartucho
de bebida de la técnica anterior como se describe en el documento
WO01/58786 del solicitante. El índice de refracción de la bebida
preparada se mide en unidades Brix y convierte a un porcentaje de
sólidos solubles (%SS) usando tablas y fórmulas estándar. En los
ejemplos
siguientes:
siguientes:
\vskip1.000000\baselineskip
% SS = 0,7774
\ \text{*} \ (valor \ Brix) +
0,0569.
% \
rendimiento = (%SS \ \text{*} \ Volumen \ de \ mezcla \ (g))/(100 \
\text{*} \ Peso \ de \ café \
(g))
Muestra | Volumen de mezcla (q) | Peso de café (g) | Brix | % SS (*) | % Rendimiento |
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 |
Media | 20,99 |
Cartucho
B
Muestra | Volumen de mezcla (g) | Peso de café (g) | Brix | % SS (*) | % Rendimiento |
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 |
Media | 23,09 |
\newpage
La realización de un análisis estadístico de
prueba t en los datos anteriores da los resultados siguientes:
\vskip1.000000\baselineskip
% rendimiento (Cartucho A) | % rendimiento (Cartucho B) | |
Media | 20,99 | 23,09 |
Varianza | 0,77 | 5,04 |
Observaciones | 20 | 20 |
Varianza agrupada | 2,90 | |
Diferencia media hipotetizada | 0 | |
Df | 38 | |
t Stat | -3,90 | |
P(T< = t) una cola | 0,000188 | |
T una cola crítica | 1,686 | |
P(T< = t) dos colas | 0,000376 | |
t dos colas crítica | 2,0244 | |
Desviación estándar | 0,876 | 2,245 |
\vskip1.000000\baselineskip
El análisis muestra que la consistencia de
rendimiento porcentual, que es igual a la concentración de mezcla,
para los cartuchos es considerablemente mejor (a un nivel de
confianza de 95%) que los cartuchos de la técnica anterior, con una
desviación estándar de 0,88% en comparación con 2,24%. Esto
significa que las bebidas mezcladas con los cartuchos tienen una
concentración más repetible y uniforme. Esto es lo que prefieren los
consumidores que desean que sus bebidas siempre tengan el mismo
sabor y no desean cambios arbitrarios de concentración de la
mezcla.
Los materiales de los cartuchos descritos
anteriormente pueden estar provistos de un recubrimiento barrera
para mejorar su resistencia a la entrada de oxígeno y/o humedad y/u
otros contaminantes. El recubrimiento barrera también puede mejorar
la resistencia al escape de los ingredientes de bebida del interior
de los cartuchos y/o reducir el grado de lixiviación de sustancias
extraíbles de los materiales de cartucho que podrían afectar
adversamente a los ingredientes de bebida. El recubrimiento barrera
puede ser de un material seleccionado del grupo de PET, poliamida,
EVOH, PVDC o un material metalizado. El recubrimiento barrera se
puede aplicar mediante varios mecanismos incluyendo, aunque sin
limitación, deposición al vapor, deposición al vacío, recubrimiento
con plasma, coextrusión, etiquetado en molde y moldeo
bi/polietápico.
Una máquina de preparación de bebidas 201 que
incorpora la presente invención para uso con cartuchos de bebidas
antes descritos se representa en las figuras 35 a 45. La máquina de
preparación de bebidas 201 incluye en general una carcasa 210
conteniendo un depósito de agua 220, un calentador de agua 225, una
bomba de agua 230, un compresor de aire 235, un procesador de
control, una interface de usuario 240 y una cabeza de cartucho 250.
La cabeza de cartucho 250 incluye a su vez en general un soporte de
cartucho 251 para sujetar, durante el uso, el cartucho de bebida 1,
medios de reconocimiento de cartucho 252 y perforadores de entrada y
salida 253, 254 para formar, durante el uso, la entrada 121 y la
salida 122 en el cartucho de bebida 1.
La carcasa 210 contiene y sujeta en posición los
otros componentes de la máquina 201. La carcasa 210 se hace
preferiblemente total o parcialmente de un material plástico
resistente tal como ABS. Alternativamente, la carcasa 210 se puede
hacer total o parcialmente de un material metálico tal como acero
inoxidable o aluminio. La carcasa 210 incluye preferiblemente un
diseño de almeja que tiene una mitad delantera 211 y una mitad
trasera 212 que permiten el acceso durante el montaje para ajustar
los componentes de la máquina 201 y después se pueden unir para
definir un interior 213 de la carcasa 210. La mitad trasera 212
proporciona un rebaje 214 para la unión del depósito de agua 220. La
carcasa 210 se forma con medios, tal como retenes, topes, salientes
y porciones roscadas, para retener los componentes de la máquina 201
en posición sin necesidad de un chasis separado. Esto reduce el
costo general y el peso de la máquina 201. Una base 215 de la
carcasa 210 está provista preferiblemente de patas para soportar la
máquina de forma estable. Alternativamente, la base 215 propiamente
dicha puede tener una forma que forme un soporte estable.
La mitad delantera 211 de la carcasa 210 incluye
una estación dispensadora 270 donde tiene lugar la dispensación de
la bebida. La estación dispensadora 270 incluye un soporte de
receptáculo 271 que tiene un interior hueco que forma una bandeja de
goteo 272. Una superficie superior 273 del soporte de receptáculo
está provista de una rejilla 274 en la que se coloca el receptáculo.
La bandeja de goteo 272 se puede sacar de la carcasa 210 para
facilitar el vaciado del agua recogida. Se ha formado un rebaje 275
en la mitad delantera de la carcasa 210 encima del soporte de
receptáculo 271 para acomodar las dimensiones del receptáculo.
La cabeza de cartucho 250 se coloca hacia la
parte superior de la carcasa 210 encima del soporte de receptáculo
como se representa en las figuras 35 y 36. Preferiblemente, la
altura de la rejilla 274 con relación a la cabeza de cartucho 250 se
puede ajustar para acomodar tamaños diferentes de receptáculo. Se
prefiere que el receptáculo esté lo más cerca que sea posible de la
cabeza de cartucho 250, permitiendo al mismo tiempo introducir y
sacar el receptáculo de la estación dispensadora 270, para minimizar
la altura que la bebida dispensada tiene que descender antes de
contactar el receptáculo. Esto sirve para minimizar la dispersión y
salpicaduras de la bebida y para minimizar la pérdida de burbujas de
aire atrapado donde están presentes. Preferiblemente se puede
introducir receptáculos de entre 70 mm y 110 mm de altura entre la
rejilla 274 y la cabeza de cartucho 250.
La interface de usuario de la máquina 240 está
situada en la parte delantera de la carcasa 210 e incluye un botón
de arranque/parada 241, y una pluralidad de indicadores de estado
243-246.
Los indicadores de estado
243-246 incluyen preferiblemente un diodo fotoemisor
(LED) 243 para indicar que la máquina 201 está lista, un LED 244
para indicar si se ha producido un error en el funcionamiento de la
máquina 201, y uno o varios LEDs 245-256 para
indicar si la máquina 201 está operando en los modos manual o
automático. Los LEDs 243-246 se pueden controlar de
manera que se iluminan a una intensidad constante, destellen
intermitentemente, o ambas cosas dependiendo del estado de la
máquina 201. Los LEDs 243-246 pueden tener varios
colores incluyendo verde, rojo y amarillo.
El botón de arranque/parada 241 controla el
comienzo del ciclo de dispensación y es un pulsador de accionamiento
manual, interruptor o similar.
Se puede prever un control de ajuste de volumen
para que el usuario de la máquina 201 pueda ajustar manualmente el
volumen de la bebida dispensada sin alterar las otras
características operativas. Preferiblemente el control de ajuste de
volumen permite un ajuste de volumen de más o menos 20%. El control
de ajuste de volumen puede ser un botón rotativo, una corredera
lineal, una lectura digital con botones de aumento y disminución, o
análogos. Más típicamente, el volumen es controlado por el usuario
pulsando el botón de arranque/parada 241.
Se puede disponer en la máquina 201 un
conmutador manual de potencia (no representado). Alternativamente,
el suministro de energía eléctrica se puede controlar simplemente
por introducción o extracción del enchufe de energía eléctrica de la
red de alimentación.
El depósito de agua 220 está situado en la parte
trasera de la carcasa 210 y está conectado a la mitad trasera 212 de
la carcasa 210. El depósito de agua 220 incluye un cuerpo
generalmente cilíndrico 221 que puede ser circular recto o un
frustro según se desee por razones estéticas. El depósito incluye
una entrada para llenar de agua el depósito que se cierra durante el
uso con una tapa extraíble manualmente 222. Hacia un extremo
inferior del depósito se ha dispuesto una salida que comunica con la
bomba de agua 230. El depósito de agua 220 se puede hacer de un
material transparente o translúcido para que el consumidor pueda ver
la cantidad de agua que queda en el depósito. Alternativamente, el
depósito de agua 220 se puede hacer de un material opaco pero
disponiendo en él una ventana de visión. Además, o en lugar de lo
anterior, el depósito de agua 220 puede estar provisto de un sensor
de nivel bajo que evita la operación de la bomba de agua 230 y
opcionalmente dispara un indicador de aviso, tal como un LED, cuando
el nivel del agua en el depósito desciende a un nivel
preseleccionado. El depósito de agua 220 tiene preferiblemente una
capacidad interior de aproximadamente 1,5 litros.
La bomba de agua 230 está conectada
operativamente entre el depósito de agua 220 y el calentador de agua
225 como se representa esquemáticamente en la figura 43 y es
controlada por el procesador de control. La bomba proporciona un
caudal máximo de 900 ml/min de agua a una presión máxima de 2,5 bar.
Preferiblemente, en el uso normal, la presión se limitará a 2 bar.
El caudal de agua a través de la máquina 201 puede ser controlado
por el procesador de control de manera que sea un porcentaje del
caudal máximo de la bomba interrumpiendo cíclicamente el suministro
eléctrico a la bomba. Preferiblemente la bomba se puede mover a 10%,
20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% o 100% del caudal de régimen
máximo. La exactitud del volumen de agua bombeada es preferiblemente
+ o - 5%, lo que da lugar a una exactitud de + o - 5% del volumen
final de la bebida dispensada. Una bomba adecuada es la bomba
Evolution EP8 producida por Ulka S.r.l. (Pavía, Italia). Se dispone
preferiblemente un sensor de flujo volumétrico (no representado) en
la línea de flujo hacia arriba o hacia abajo de la bomba de agua
230. Preferiblemente, el sensor de flujo volumétrico es un sensor
rotativo.
El calentador de agua 225 está situado en el
interior de la carcasa 210. El calentador 225 tiene un régimen de
potencia de 1550 W y es capaz de calentar agua recibida de la bomba
de agua 230 desde una temperatura inicial de aproximadamente 20ºC a
una temperatura operativa de alrededor de 85ºC en menos de 1 minuto.
Preferiblemente, el tiempo de parada entre el final de un ciclo de
dispensación y el tiempo en que el calentador 225 es capaz de
iniciar un ciclo de dispensación siguiente es inferior a 10
segundos. El calentador mantiene la temperatura seleccionada dentro
de + o - 2ºC durante el ciclo de dispensación. Como se explica a
continuación, el agua para el ciclo de dispensación se puede
suministrar a la cabeza de cartucho 250 a 83ºC o 93ºC. El calentador
225 es capaz de ajustar rápidamente la temperatura de dispensación a
83ºC o 93ºC desde una temperatura nominal del agua de 85ºC. El
calentador 225 incluye un interruptor de temperatura excesiva que
corta la corriente del calentador si la temperatura excede de 98ºC.
El agua salida del calentador 225 se alimenta a la cabeza de
cartucho 250 y el cartucho 1 por medio de una válvula de tres vías.
Si la presión del flujo de agua es aceptable, el agua se pasa al
cartucho 1. Si la presión está por debajo o por encima de límites
predeterminados, el agua se desvía por medio de la válvula de tres
vías al receptáculo de recuperación 270 de la bandeja de goteo.
El compresor de aire 235 está conectado
operativamente a la cabeza de cartucho 250 por medio de una válvula
unidireccional y es controlado por el procesador de control. El
compresor de aire 235 proporciona un caudal máximo de aire de 500
ml/min a 1,0 bar. Durante el uso se presioniza un volumen operativo
de 35 ml a 2,0 bar. Preferiblemente, el compresor de aire 235 puede
producir dos caudales: un caudal rápido (o máximo) y un caudal
lento.
El procesador de control de la máquina de
preparación de bebidas 201 incluye un módulo de tratamiento y una
memoria. El procesador de control está conectado operativamente a, y
controla la operación de, el calentador de agua 225, la bomba de
agua 230, el compresor de aire 235 y la interface de usuario
240.
La memoria del procesador de control incluye una
o más variables para uno o varios parámetros operativos para la
máquina de preparación de bebidas 201. En la realización ilustrada
los parámetros operativos son la temperatura del agua pasada a
través del cartucho de bebida 1 durante la etapa operativa, la
velocidad de carga del cartucho de bebida 1, la presencia o no de un
paso de impregnación, el volumen total dispensado de la bebida, el
caudal del agua durante la etapa de descarga, y el caudal y período
de la etapa de purga.
Las variables para los parámetros operativos se
almacenan en la memoria. El cartucho 1 incluye un código dispuesto
sobre o en el cartucho 1 que representa los parámetros operativos
requeridos para dispensación óptima de la bebida en dicho cartucho
1. El código está en formato binario e incluye una pluralidad de
bits de datos correspondientes a las variables almacenadas en la
memoria del procesador de control. La Tabla 3 ilustra cómo se puede
usar 13 bits de datos para representar las variables necesarias para
los parámetros operativos descritos anteriormente.
\vskip1.000000\baselineskip
Bit | Parámetro | Descripción |
0 y 1 | Temperatura del agua | 00 = fría |
01 = caliente | ||
10 = 83ºC | ||
11 = 93ºC | ||
2 y 3 | Carga del cartucho | 00 = carga rápida con impregnación |
01 = carga rápida sin impregnación | ||
10 = carga lenta con impregnación | ||
11 = carga lenta sin impregnación | ||
4, 5, 6 y 7 | Volumen de bebida | 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 |
Bit | Parámetro | Descripción |
8, 9 y 10 | Caudal | 000 = 30% |
001 = 40% | ||
010 = 50% | ||
011 = 60% | ||
100 = 70% | ||
101 = 80% | ||
110 = 90% | ||
111 = 100% | ||
11 y 12 | Purga | 00 = flujo lento/período corto |
01 = flujo lento/período largo | ||
10 = flujo rápido/período corto | ||
11 = flujo rápido/período largo |
El código sobre o en el cartucho 1 incluirá
normalmente uno o más bits de datos extra para verificación de
errores. En un ejemplo se facilita un código de 16 bits. Por
ejemplo, usando las variables enumeradas en la Tabla 3, un cartucho
1 que lleve el código "1000100011110" tendrá los parámetros
operativos siguientes:
10 Temperatura del agua de 83ºC
00 Carga rápida con impregnación
1000 Volumen de bebida dispensado de 150 ml
111 Velocidad de flujo igual a 100%
10 Purga rápida de flujo de aire/período
corto.
Así, a diferencia de las máquinas de preparación
de bebidas de la técnica anterior, la memoria del procesador de
control no almacena instrucciones operativas para cartuchos de
bebidas en base al tipo de cartucho, es decir, instrucciones para un
cartucho de café, instrucciones para un cartucho de chocolate,
instrucciones para un cartucho de té, etc. En su lugar, la memoria
del procesador de control guarda variables para regular los
parámetros operativos individuales del ciclo de dispensación. Esto
tiene varias ventajas. En primer lugar, se puede lograr un mayor
grado de control del ciclo de dispensación. Por ejemplo se puede
usar parámetros operativos ligeramente diferentes para calidades
diferentes o mezclas de café en vez de usar los mismos parámetros
para todos los tipos de café. Las soluciones de codificación de la
técnica anterior que se basan en almacenar instrucciones por tipo de
cartucho en vez de por parámetros individuales no son adecuadas para
sutiles diferencias de los ciclos de dispensación para tipos
similares de bebidas porque consumen rápidamente el espacio de
almacenamiento disponible en el medio de codificación y el
procesador de control. En segundo lugar, el método de codificación
de la presente invención permite usar nuevos tipos de cartuchos de
bebida en máquinas ya existentes de preparación de bebidas incluso
donde los parámetros operativos para el ciclo de dispensación para
el nuevo cartucho de bebida 1 solamente se deciden después de la
venta de la máquina de preparación de bebidas 201. Esto es debido a
que el procesador de control de la máquina de preparación de bebidas
201 no tiene que reconocer que la bebida es de un tipo nuevo. Más
bien, los parámetros operativos del ciclo de dispensación se
establecen sin referencia directa al tipo de bebida. Por lo tanto,
el método de codificación de la presente invención proporciona
excelente retrocompatibilidad de las máquinas de preparación de
bebidas con los nuevos tipos de bebidas. En contraposición, con las
máquinas de la técnica anterior, el fabricante está limitado a
dispensar un nuevo tipo de bebida usando uno de los ciclos de
dispensación preexistentes determinados por las máquinas
comercializadas.
La cabeza de cartucho 250 se representa en las
figuras 39 a 42. El soporte de cartucho 251 de la cabeza de cartucho
250 incluye una parte inferior fija 255, una parte superior rotativa
256 y un conjunto de cartucho pivotable 257 colocado entre la parte
inferior fija 255 y la parte superior rotativa 256. La parte
superior 256, la parte inferior 255 y el conjunto de cartucho 257 se
giran alrededor de un eje de articulación común 258. Las figuras 39
a 42 muestran el soporte de cartucho 251 con algunos componentes de
la máquina 201 omitidos para mayor claridad.
La parte superior rotativa 256 y el conjunto de
cartucho pivotable 257 se mueven con relación a la parte inferior
fija 255 por medio de un mecanismo de fijación 280. El mecanismo de
cierre 280 de la presente invención incluye una palanca de fijación
que tiene primeros y segundos elementos o partes 281 y 282. La
primera parte 281 de la palanca de fijación incluye un brazo en
forma de U que está montado pivotantemente en la parte superior 256
en dos primeros puntos de pivote 283, uno en cada lado del soporte
de cartucho 251.
La segunda parte de la palanca de fijación
incluye dos brazos sobre centro 282, uno en cada lado del soporte de
cartucho 251 que están montados pivotantemente en la parte superior
256 en un segundo punto de pivote 285 situado en el eje de
articulación 258 que acopla la parte superior 256 a la parte
inferior fija 255. Cada brazo sobre centro 282 es un elemento
alternativo incluyendo un cilindro 282a, un vástago 282b y un
manguito elástico 282c. El cilindro 282a tiene un agujero interior y
está montado rotativamente en un extremo en el eje de articulación
258. Un primer extremo del vástago 282b se recibe deslizantemente en
el agujero del cilindro 282a. El extremo opuesto del vástago 282b
está montado rotativamente en el brazo en forma de U 281 en un
tercer punto de pivote 286. Los terceros puntos de pivote 286 no
están conectados, y se pueden mover libremente con relación, a la
parte superior 256 y la parte inferior 255. El manguito elástico
282c está montado fuera del vástago 282b y se extiende, durante el
uso, entre superficies de tope en el cilindro 282a y el vástago
282b. El manguito elástico 282c acomoda el acortamiento del brazo
sobre centro 282 pero empuja el brazo sobrecentro 282 a una
configuración extendida. La aproximación y el alejamiento de los
terceros puntos de pivote 286 del eje de articulación 258 es así
posible por el movimiento relativo de los vástagos 282b en los
cilindros 282a. Los manguitos elásticos 282c se forman
preferiblemente de silicona. Aunque la realización ilustrada usa dos
brazos sobre centro 282, será evidente que el mecanismo de cierre se
puede configurar solamente con un brazo sobre centro 282.
El brazo en forma de U 281 se extiende alrededor
de la parte delantera del soporte de cartucho 251 e incluye dos
elementos de gancho 287 que cuelgan hacia abajo, uno en cada lado
del soporte de cartucho 251, incluyendo cada uno una superficie
excéntrica 288 que mira al eje de articulación 258. La parte
inferior fija 255 del soporte de cartucho 251 está provista de dos
salientes 259, o retenes, situado uno en cada lado de la parte
inferior 255 en o cerca de su borde delantero 260 alineados en
general con los elementos de gancho 287.
Como se representa en la figura 39, el brazo en
forma de U 281 se puede formar a partir de una sola pieza moldeada
de plástico incluyendo una empuñadura ergonómica y los elementos de
gancho 287 integrales al brazo.
El conjunto de cartucho 257 está montado
rotativamente entre las partes superior e inferior 255, 256 del
soporte de cartucho 251. El conjunto 257 está provisto de un rebaje
sustancialmente circular 290 que recibe durante el uso el cartucho
de bebida 1. El rebaje 290 incluye una irregularidad 291 para alojar
la porción de asidero 24 del cartucho de bebida 1 que también sirve
para evitar la rotación del cartucho de bebida 1 en el soporte de
cartucho 251. El conjunto de cartucho 257 se monta sobre resortes
con relación a la parte inferior fija 255 de tal manera que, en la
posición abierta, representada en la figura 41, el conjunto de
cartucho 257 sea expulsado del contacto con la parte inferior fija
255 de manera que el conjunto de cartucho 257 se desplace del
contacto con los elementos perforadores de salida y entrada 254,
253. El conjunto de cartucho 257 está provisto de un agujero 292
para recibir a su través los perforadores de entrada y salida 253,
254 y una cabeza 300 de los medios de reconocimiento de cartucho 252
cuando el conjunto de cartucho 257 se desplaza a la posición
cerrada.
La parte superior 255 incluye un cuerpo
generalmente circular 310 que aloja una ventana circular de visión
312 a través de la que un consumidor puede ver el cartucho de bebida
1 durante un ciclo de dispensación y también confirmar visualmente
si un cartucho 1 está cargado en la máquina 201. La ventana de
visión 312 tiene forma de copa con un reborde dirigido hacia abajo
311. La ventana de visión 312 es capaz de moverse axialmente con
relación al cuerpo 310 de la parte superior 255. Una disposición de
realización del movimiento relativo consiste en disponer un muelle
ondulado (no representado), o medios elásticos similares, tal como
un aro cauchotado, colocado entre la ventana de visión 312 y el
cuerpo circular 310. En un montaje alternativo, se ha previsto una
serie de muelles helicoidales de compresión (no representados) que
se extienden entre la ventana de visión 312 y el cuerpo 310. En
ambos casos, los medios elásticos permiten mover un poco la ventana
de visión 312 axialmente con relación al cuerpo
circular 310.
circular 310.
Cuando el soporte de cartucho 251 está en la
posición cerrada, la ventana de visión 312 apoya sobre el cartucho
de bebida 1 empujándolo contra la parte inferior 256. En una
disposición, el reborde 311 de la ventana de visión contacta y apoya
sobre la pestaña 35 del cartucho de bebida. Al mismo tiempo, la
ventana 312 contacta la parte superior cerrada 11 del cartucho 1. En
una disposición alternativa, solamente la ventana de visión 312
contacta la parte superior cerrada 11 del cartucho 1, y no hay
contacto de soporte entre el reborde 311 y la pestaña 35. La presión
ejercida por el reborde 311 en la pestaña 35 y/o por la ventana 312
en la parte superior cerrada 11 garantiza un cierre estanco a los
fluidos entre el cartucho 1 y el soporte de cartucho 251.
La parte inferior 255 incluye los perforadores
de entrada y salida 253, 254 y la cabeza 300 de los medios de
reconocimiento de cartucho 252. El perforador de entrada 253 incluye
un tubo en forma de aguja hueca 260 que tiene un extremo afilado 261
para perforar el laminado 5 del cartucho de bebida 1 durante el uso.
El perforador de entrada 253 está en comunicación de fluido con un
conducto de agua 262 como se representa en la figura 42 que pasa a
través de la parte inferior 255 y está conectado a un conducto de
salida 263 del calentador de agua 225. El perforador de salida 254
es de tipo similar al perforador de salida descrito en las patentes
europeas del solicitante EP 0 389 141 y EP 0 334 572 e incluye un
cilindro de extremo abierto 264 de sección transversal circular o en
forma de D con dimensiones más grandes que el pico de descarga 43.
Una porción arqueada 265 del extremo superior del perforador de
salida 254 está dentada para perforar y eventualmente cortar el
laminado del cartucho de bebida 1. El resto del extremo superior se
corta de nuevo longitudinalmente al cilindro al menos en la base de
los dientes 266 de la porción dentada para plegar o alejar el
laminado cortado 5 del agujero de salida antes de que la bebida sea
dispensada a su través. El perforador de salida 254 perfora el
laminado 5 fuera del pico de descarga 43, y cuando el conjunto de
cartucho 257 está en la posición cerrada, descansa en el anillo
entre el pico de descarga 43 y la pared exterior 42 del embudo de
descarga 40. El perforador de salida 254 pliega de nuevo el laminado
cortado 105 al anillo. Por lo tanto, el perforador de salida 254 y
el laminado cortado 105 se mantienen fuera del camino de la bebida
descargada.
El perforador de salida 254 está rodeado por una
repisa 254a que se eleva 0,5 mm con relación a su entorno.
Ventajosamente, el perforador de salida 254 se
puede sacar de la parte inferior 255 para poder limpiarlo a fondo,
por ejemplo, en un lavavajillas. El perforador de salida extraíble
254 se recibe en un rebaje 267 en la parte inferior 255 donde está
asentado. El perforador de entrada 253 y/o el perforador de salida
254 se pueden hacer de un metal, tal como acero inoxidable, o de un
material plástico. Ventajosamente, el uso de elementos cortantes de
plástico es posible mediante el uso de un laminado 5 que es capaz de
ser perforado y cortado por un material no metálico. En
consecuencia, los perforadores 253, 254 se pueden hacer menos
afilados, lo que disminuye el riesgo de lesión del consumidor.
Además, los elementos perforadores de plástico no son propensos a la
oxidación. Preferiblemente, el perforador de entrada 253 y el
perforador de salida 24 se forman como una sola unidad integral que
se puede sacar de la parte inferior 255.
Durante el uso, la parte superior 256 del
soporte de cartucho 251 se puede mover de una posición abierta en la
que está orientada verticalmente o hacia la vertical como se
representa en la figura 36, a una posición cerrada en la que está
orientada de forma sustancialmente horizontal y en interenganche con
la parte inferior fija 255 y el conjunto de cartucho 257. La parte
superior 256 se desplaza de la posición abierta a la cerrada por la
operación de la palanca de fijación. Para cerrar la parte superior
256 el usuario agarra la palanca de fijación por el brazo en forma
de U 281 y tira hacia abajo. En consecuencia, la parte superior 256
gira poniendo en primer lugar el reborde 311 de la ventana de visión
312 en contacto con la pestaña 35 del cartucho de bebida 1 en el
conjunto de cartucho 257 y/o la ventana 312 propiamente dicha en
contacto con la parte superior cerrada 11 del cartucho 1. La
rotación continuada de la parte superior 256 gira la parte superior
256 y el conjunto de cartucho 257 hacia abajo a contacto con la
parte inferior 255. La rotación adicional del brazo en forma de U
281 hace que el brazo en forma de U 281 gire con relación a la parte
superior 256 y la parte inferior 255 dando lugar a que los elementos
de gancho 287 de la parte superior 256 enganchen los salientes 259
de la parte inferior 255, cabalgando la superficie excéntrica 288
sobre los salientes 259. El cartucho 1 se comprime entre el
conjunto de cartucho 257 y la ventana de visión 312 durante esta
última etapa de rotación. Como resultado, la ventana de visión 312
es movida axialmente con relación al cuerpo circular 310 de la parte
superior 256 contra el empuje del muelle ondulado o muelles
helicoidales. Este movimiento permite compensar las tolerancias del
cartucho de bebida 1 y la máquina de preparación de bebidas y
garantiza que la cantidad de fuerza de compresión aplicada al
cartucho se mantenga dentro de un rango aceptable. La fuerza de
fijación del mecanismo moderada por la acción del muelle ondulado o
muelles helicoidales garantiza una presión de fijación en el
cartucho. Para la disposición donde se aplica presión de soporte a
la pestaña 35 y la parte superior cerrada 11 del cartucho 1, se ha
hallado que se requiere una presión de entre 130 y 280N.
Preferiblemente, la fuerza es de aproximadamente 200N. Una fuerza de
menos de aproximadamente 130N no proporciona un cierre hermético
adecuado, mientras una fuerza superior a aproximadamente 280N
conduce a fallo del plástico de los componentes del cartucho 1. Para
la disposición donde solamente se aplica presión de soporte a la
parte superior cerrada 11 del cartucho 1 se ha hallado que se
requiere una presión de entre 50N y 280N. Se notará que un menor
nivel de presión es posible con esta disposición sin un efecto
nocivo en el sellado del cartucho 1. Durante el cierre de la cabeza
de cartucho, el laminado 5 del cartucho 1 se tensa cuando se pone en
contacto con la repisa 254a que rodea el perforador de salida 254,
lo que hace que el laminado 5 se flexione de plano cuando el extremo
distal del tubo exterior 42 del embudo cilíndrico se desplace 0,5 mm
hacia arriba con relación a la pestaña 35. Este movimiento también
garantiza que la mayor parte de la fuerza de compresión aplicada al
cartucho actúe a través de la región central del cartucho 1 a través
del elemento interior de soporte de carga 3. En la posición cerrada,
el cartucho 1 se puede fijar así alrededor de la pestaña 35 por
medio del reborde 311 de la ventana de visión 312 y siempre está
firmemente fijado entre la parte superior cerrada 11 del cartucho y
el tubo exterior 42 del elemento interior 3 por contacto con la
ventana de visión 312 y la repisa 254a. Estas fuerzas de fijación
ayudan a evitar el fallo del cartucho 1 durante la presurización y
también garantizan que el elemento interior 3 y el elemento exterior
2 estén plenamente asentados uno con relación a otro y así que todos
los pasos interiores y agujeros permanezcan en sus dimensiones
previstas incluso durante la presurización interior.
Se puede trazar una línea de referencia
imaginaria entre los primeros y segundos puntos de pivote 283, 285
del soporte de cartucho 251. Como se puede ver en la figura 41, en
la posición abierta, los terceros puntos de pivote 286 están
situados en el lado de la línea de referencia más cerca de la parte
inferior fija 255. Cuando la parte superior 256 llega a la posición
cerrada, los terceros puntos de pivote 286 de la palanca de fijación
pasan a través de la línea de referencia que une los primeros y
segundos puntos de pivote 283, 285 al lado opuesto de la línea, más
lejos de la parte inferior fija 255. En consecuencia, el brazo en
forma de U 281 "salta" de una primera posición estable a una
segunda posición estable. La acción de salto se acomoda acortando
los brazos sobre centro 282 y la compresión consiguiente de los
manguitos elásticos 282c. Una vez que los terceros puntos de pivote
286 han pasado por la línea de referencia imaginaria, la
recuperación de los manguitos elásticos 282c sirve para continuar el
alejamiento de los terceros puntos de pivote 286 de la línea de
referencia imaginaria. La palanca de fijación tiene así una
operación biestable en la que la palanca es estable en las
posiciones abierta y cerrada, pero inestable en el punto en que los
terceros puntos de pivote 286 están en la línea imaginaria de
referencia que une los primeros y segundos puntos de pivote 283,
285. Así, la acción de salto de la palanca de fijación proporciona
un mecanismo de cierre positivo que conduce a una clara acción de
cierre donde en las etapas finales de rotación de la palanca de
fijación, la acción de salto del brazo en forma de U 281 y los
segundos brazos 284 empuja los elementos de gancho 287 firmemente a
enganche con los salientes 259. Además, los manguitos elásticos 282c
proporcionan resistencia a la reapertura de la parte superior 256
puesto que se requiere una fuerza mínima para comprimir
suficientemente los manguitos 282c para mover los terceros puntos de
pivote 286 de nuevo a línea con la línea de referencia que une los
primeros y segundos puntos de pivote 283, 285. Ventajosamente, el
interenganche de los elementos de gancho 287 y los salientes 259
evita la separación de las partes superior e inferior distinta de
por rotación de la palanca de fijación. Esto es útil para evitar la
apertura de la cabeza de cartucho 250 durante el funcionamiento
cuando la cabeza de cartucho 250 está sometida a presurización
interior.
La finalidad de los medios de reconocimiento de
cartucho 252 es que la máquina 201 pueda reconocer el tipo de
cartucho de bebida 1 que se ha introducido y regule
consiguientemente uno o varios parámetros operativos. En una
realización típica, los medios de reconocimiento de cartucho 252
incluyen un lector óptico de código de barras que lee un código de
barras impreso 320 dispuesto en el laminado 5 del cartucho de bebida
1 como se representa en la figura 45. El código de barras 320 se
forma a partir de una pluralidad de barras de color de contraste.
Preferiblemente, las barras son negras sobre fondo blanco para
maximizar el contraste. El código de barras 320 no se tiene que
adaptar a un estándar publicado, pero se puede usar un formato
estándar para códigos de barras, tal como EAN13, UPCA, o Interleaf 2
de 5. El lector óptico de código de barras incluye uno o más LEDs
321 para iluminar el código de barras 320, una lente de enfoque 322
para adquirir una imagen del código de barras, un dispositivo de
acoplamiento de carga (CCD) 323 para producir una señal eléctrica
representativa de la imagen adquirida y circuitería de soporte para
los LEDs y CCD. El espacio en la parte inferior para alojar el
lector de código de barras es limitado. Se puede usar uno o varios
espejos 324 para reflejar la luz de los LEDs 321 a una lente de
enfoque que no está situada en la parte inferior 255. Se muestran
montajes esquemáticos en las figuras 44a y 44b. La parte inferior
255 incluye un agujero 326 que es del mismo tamaño que el código de
barras 320 en el cartucho de bebida 1. Durante el uso, las señales
eléctricas producidas son decodificadas por software de procesado de
señal y los resultados son enviados al procesador de control. El
software puede reconocer si la lectura del código de barras contenía
errores. El código de barras 320 puede ser reexplorado varias veces
antes de que se presente un mensaje de error al consumidor. Si la
máquina 201 es incapaz de leer el código de barras, el consumidor es
capaz de usar el cartucho de bebida 1 para dispensar una bebida
usando un modo de operación manual.
La cabeza de cartucho 250 también incluye un
sensor de cartucho para detectar si un cartucho está presente en el
soporte de cartucho 251.
La cabeza de cartucho 250 también incluye un
sensor de bloqueo que detecta si el soporte de cartucho 251 está
correctamente cerrado. Preferiblemente, el sensor de bloqueo incluye
un microinterruptor que se dispara cuando el soporte de cartucho 251
se cierra y bloquea. Preferiblemente, el sensor de cartucho y el
sensor de bloqueo están conectados en serie de tal manera que la
salida de ambos sensores deba ser satisfactoria, es decir, cartucho
presente y mecanismo bloqueado, antes de que pueda comenzar el ciclo
de dispensación.
El conjunto de cartucho 257 se puede sacar de la
cabeza de cartucho 250 para facilitar la limpieza. Preferiblemente,
se dispone un microinterruptor u otro dispositivo de enclavamiento
para evitar el funcionamiento de la máquina si no se cambia el
conjunto de cartucho 257.
La operación de la máquina 201 incluye la
introducción de un cartucho de bebida 1 en la cabeza de cartucho
250, realizar un ciclo de dispensación en el que se dispensa la
bebida, y la extracción del cartucho 1 de la máquina.
El comportamiento operativo de la máquina 201 lo
determina el software embebido en el procesador de control. La
operación de la máquina se puede describir en términos de
"Estados", donde la máquina 201 estará normalmente en un estado
concreto hasta que se produzca un evento para cambiar de estado, un
paso llamado transición de estado.
La Tabla 4 muestra una tabla de transición de
estado que ilustra los estados y las transiciones de estado para una
realización de la máquina de preparación de bebidas 201.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
El ejemplo siguiente ilustra un ciclo de
dispensación para ejemplificar el uso de las transiciones de estado
realizadas por el procesador de control.
Se supone que la máquina 201 está inicialmente
apagada y sin cartucho 1 introducido en la cabeza de cartucho 250.
Cuando se enciende la máquina 201, el procesador de control está en
el estado 1. Se enciende el calentador de agua 225. Una vez que la
temperatura llega a 85ºC el procesador de control pasa al estado 2.
Si en cualquier momento durante el estado 1 o 2 se cierra el soporte
de cartucho 251, el sensor de bloqueo se disparará enviando al
procesador de control una señal que indica que el soporte de
cartucho 251 está cerrado adecuadamente. El procesador de control
interroga posteriormente al sensor de cartucho enviando una
instrucción "readpod". El sensor de cartucho devuelve al
procesador de control una señal que indica si un cartucho está en
posición en el soporte de cartucho 251. Si no hay cartucho, el
procesador de control pasa al estado 3 donde permanece en un estado
preparado hasta que el soporte de cartucho 251 se vuelve a abrir,
punto en el que el procesador de control pasa de nuevo al estado 2.
Si hay un cartucho en el estado 2, el procesador de control pasa al
estado 4 y la operación se inicia automáticamente. Durante los
estados 4 a 9 la temperatura del agua se controla en el fondo de
manera que permanezca dentro del rango de tolerancia requerido de la
temperatura deseada establecido por los parámetros operativos
puestos por el código de barras en el cartucho de bebida 1. Una vez
terminada la etapa de descarga de dispensación, se inicia la purga
de aire en el estado 8. Una vez terminada la purga de aire, se
termina el ciclo operativo y la máquina entra en modo de espera en
el estado 10. Si, durante el funcionamiento, se produce un error, el
procesador pasa al estado 11. Si se detecta un nivel bajo del agua,
el procesador pasa al estado 12.
Para introducir el cartucho 1 se abre el soporte
de cartucho 251 como se ha descrito anteriormente para exponer el
conjunto de cartucho 257. Después, se pone el cartucho 1 en el
conjunto de cartucho 257 recibido dentro del rebaje 290 de tal
manera que el asidero 24 del cartucho esté situado en la
irregularidad 291. El código de barras óptico o magnético 320 del
cartucho 1 se orienta directamente encima del agujero 326 en el
conjunto de cartucho 257. Posteriormente se cierra el soporte de
cartucho 251 por la operación de la palanca de fijación como se ha
descrito anteriormente. Durante el cierre, los perforadores de
entrada y salida 253, 254 perforan el laminado 5 del cartucho 1 para
formar la entrada 121 y salida 122 del cartucho. Como se ha descrito
anteriormente, el laminado 5 cortado por el perforador de salida 254
se pliega al anillo que rodea el pico de descarga 43. Cuando se
cierra, el soporte de cartucho 251 agarra el cartucho 1 alrededor
del reborde 35 entre el conjunto de cartucho 257 y la parte superior
256 y/o entre la ventana 311 y la parte superior 11 del cartucho 1
para formar un cierre estanco a los fluidos de integridad
suficiente para resistir las presiones desarrolladas durante el
ciclo de dispensación.
Para comenzar el ciclo operativo, el consumidor
pulsa el botón de arranque/parada 241.
El ciclo operativo incluye los pasos de
reconocimiento del cartucho y el ciclo de descarga.
El reconocimiento del cartucho lo llevan a cabo
los medios de reconocimiento óptico de cartucho 252 como se ha
descrito anteriormente suponiendo que las salidas del sensor de
cartucho y sensor de bloqueo sean satisfactorias. Una vez que el
código de barras 320 ha sido decodificado, los parámetros operativos
de la máquina 201 son regulados por el procesador de control.
Posteriormente se inicia automáticamente el ciclo de descarga.
El ciclo de descarga tiene cuatro etapas
principales, no todas las cuales se utilizan para todos los tipos de
bebidas:
- (i)
- Prehumectación
- (ii)
- Pausa
- (iii)
- Mezcla/Preparación
- (iv)
- Purga
En la etapa de prehumectación el cartucho 1 se
carga con agua del depósito de agua de almacenamiento 220 por medio
de la bomba de agua 230. La carga con agua hace que se humedezcan
los ingredientes de bebida 200 en la cámara de filtración 130. La
carga puede tener lugar a un caudal "rápido" de 600 ml/min o un
caudal "lento" de 325 ml/min. La velocidad de carga lenta es
especialmente útil para cartuchos que contienen ingredientes de
bebida líquidos viscosos donde los ingredientes requieren cierta
dilución antes de poderse bombear a un caudal volumétrico más alto.
El volumen de agua inyectada al cartucho 1 se selecciona para
garantizar que el agua o la bebida no goteen por la salida de
cartucho 122 durante esta etapa.
La etapa de pausa permite que los ingredientes
de bebida 200 se impregnen en el agua inyectada durante la etapa de
prehumectación durante un período de tiempo predeterminado. Es
sabido que las etapas de prehumectación e impregnación incrementan
el rendimiento de las sustancias extraíbles de los ingredientes de
bebida 200 y que mejoran el aroma final de la bebida. La
prehumectación y la impregnación se utilizan en particular donde los
ingredientes de bebida son café torrefacto y molido.
En la etapa de mezcla/preparación se pasa agua a
través del cartucho 1 para producir la bebida a partir de los
ingredientes de bebida 200. La temperatura del agua la determina el
procesador de control que envía instrucciones al calentador de agua
225 para calentar el agua que pasa del depósito de agua 220 a la
cabeza de cartucho 250. El agua entra en la parte inferior 255 del
soporte de cartucho 251 a través del conducto 262 a través de la
válvula de entrada y el perforador de entrada 253 a la cámara de
entrada 126 del cartucho de bebida 1. La mezcla y/o preparación y
siguiente dispensación de la bebida del cartucho de bebida 1 son las
descritas anteriormente con referencia a las versiones del cartucho
de bebida 1.
La purga de aire incluye el soplado de aire a
presión a través de la máquina de preparación de bebidas y el
cartucho de bebida 1 para garantizar que toda la bebida se dispense
y que el recorrido de flujo se limpie preparándose para dispensar
otra bebida. La purga de aire no comienza inmediatamente al cesar la
etapa de mezcla/preparación para que la mayor parte del fluido salga
del recorrido de flujo. Esto evita un pico inaceptable de presión
interior al comienzo de la purga de aire.
En funcionamiento normal, el usuario para
manualmente la máquina 201 pulsando el botón de arranque/parada
241.
Una vez que ha terminado el ciclo operativo, el
consumidor quita el cartucho 1 abriendo el soporte de cartucho 251 y
quitando manualmente y desechando el cartucho. Alternativamente, la
máquina 201 puede estar provista de un mecanismo de expulsión
automática para sacar automáticamente el cartucho al abrir el
soporte de cartucho 251.
Los tiempos de dispensación de bebidas usando la
máquina 201 y los cartuchos 1 son típicamente de entre 10 y 120
segundos, preferiblemente de 30 a 40 segundos para café torrefacto y
molido, de entre 5 y 120 segundos, preferiblemente de 10 a 20
segundos para chocolate y de entre 5 y 120 segundos, preferiblemente
de 10 a 20 segundos para leche.
La máquina 201 también puede incluir
ventajosamente una memoria en comunicación operativa con el
procesador de control que almacena información sobre el tipo de
bebida dispensado por un usuario. El ciclo operativo de la máquina
201 se puede ajustar entonces para el cartucho siguiente 1. Esto es
especialmente ventajoso donde se usan secuencialmente dos o más
cartuchos de bebidas 1 para formar una bebida. Por ejemplo, se puede
dispensar un cartucho de café seguido de un cartucho de leche para
formar una bebida de cappuccino. Alternativamente, se podría usar un
cartucho de chocolate seguido de un cartucho de leche para producir
una bebida cremosa de chocolate caliente. Utilizando una memoria
que almacena información sobre la primera bebida dispensada, se
puede alterar la manera de dispensar el segundo cartucho, por
ejemplo, un cartucho de leche, para lograr una bebida óptima. En el
ejemplo anterior la leche dispensada para chocolate caliente se
puede diluir, típicamente, menos que la leche añadida al café.
Además, la leche dispensada para chocolate se puede dispensar a una
velocidad de flujo más lenta para disminuir el grado de espumación
de la bebida. Son posibles muchas combinaciones de cartuchos y
parámetros operativos como será obvio a los expertos. Además, la
memoria se puede usar para que la máquina 201 pueda "predecir"
el tipo de bebida que un usuario deseará dispensar después. Por
ejemplo, si un usuario bebe predominantemente un tipo de bebida, la
máquina puede ordenar al calentador de agua que siga a la
temperatura óptima para dicho tipo de bebida.
Claims (12)
1. Un mecanismo de cierre para una máquina de
preparación de bebidas (201) incluyendo una parte inferior fija
(255) y una parte superior (256) rotativa con relación a la parte
inferior, pudiendo moverse la parte superior desde una posición
abierta, en la que la parte superior está desenganchada de la parte
inferior, y una posición cerrada, en la que la parte superior está
enganchada con la parte inferior, incluyendo además el mecanismo de
cierre una palanca de fijación (280) operable para retener la parte
superior en la posición cerrada, donde la palanca de fijación
incluye un primer elemento (281) que está conectado pivotantemente
en un primer pivote (283) a la parte superior (256) y un segundo
elemento (282) que tiene un primer extremo pivotable alrededor de un
segundo pivote (285), estando conectados pivotantemente un extremo
del primer elemento (281) y un segundo extremo del segundo elemento
(282) a un tercer pivote (286) de tal manera que la palanca de
fijación tenga posiciones primera y segunda de estabilidad, donde, a
la operación de la palanca de fijación para mover la parte superior
de la posición abierta a la posición cerrada, la palanca de fijación
se mueve de la primera a la segunda posición de estabilidad,
caracterizado porque el segundo elemento (282) incluye un
elemento alternativo.
2. Un mecanismo de cierre como se reivindica en
1, donde la palanca de fijación (280) incluye al menos un elemento
de gancho (287) para enganchar un retén (259) en la parte inferior
(255).
3. Un mecanismo de cierre según se reivindica en
la reivindicación 1 o la reivindicación 2, donde en la primera
posición de estabilidad el tercer pivote (286) está en un primer
lado de una línea de referencia que une los puntos de pivote primero
(283) y segundo (285).
4. Un mecanismo de cierre según se reivindica en
la reivindicación 3, donde, en la segunda posición de estabilidad,
el tercer pivote (286) está en un segundo lado de una línea de
referencia que une los puntos de pivote primero (283) y segundo
(285).
5. Un mecanismo de cierre según se reivindica en
la reivindicación 3 o la reivindicación 4, donde el primer lado de
la línea de referencia está más próximo a la parte inferior fija
(255) y el segundo lado de la línea de referencia está más lejos de
la parte inferior fija (255).
6. Un mecanismo de cierre según se reivindica en
cualquier reivindicación anterior, donde el primer extremo del
segundo elemento (282) está conectado pivotantemente a la parte
inferior (255).
7. Un mecanismo de cierre según se reivindica en
la reivindicación 6, donde el elemento alternativo incluye un
cilindro (282a), un vástago (282b) recibido en dicho cilindro y un
manguito elástico (282c) para empujar dicho vástago a una
configuración extendida.
8. Un mecanismo de cierre según se reivindica en
la reivindicación 7, donde el movimiento de la palanca de fijación
(280) de la primera a la segunda posición de estabilidad lo permite
la deformación del manguito elástico (282c).
9. Un mecanismo de cierre según se reivindica en
cualquier reivindicación anterior, donde el primer elemento de la
palanca de fijación incluye un brazo en forma de U que se extiende
alrededor de un lado delantero de la máquina de preparación de
bebidas.
10. Un mecanismo de cierre según se reivindica
en cualquier reivindicación anterior, donde el mecanismo de fijación
incluye dos segundos elementos, uno en cada lado de la máquina de
preparación de bebidas.
11. Un mecanismo de cierre según se reivindica
en cualquier reivindicación anterior, donde el mecanismo de cierre
incluye además un soporte de cartucho interpuesto entre la parte
inferior y la parte superior y que puede girar con relación a la
parte inferior y la parte superior.
12. Un mecanismo de cierre según se reivindica
en la reivindicación 11, donde la rotación de la parte superior
hacia la parte inferior hace que la parte superior enganche el
soporte de cartucho y que mueva el soporte de cartucho a contacto
con la parte inferior y al mismo tiempo hace, en la práctica, que
medios perforadores de entrada y los medios perforadores de salida
dispuestos en la parte inferior perforen un cartucho recibido en el
soporte de cartucho.
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