ES2309804T3 - Capsula con medios que estanqueidad. - Google Patents
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Abstract
Sistema para producir una bebida que comprende una cápsula (1) que contiene ingredientes de bebida, estando la cápsula (1) diseñada para colocarse en un dispositivo de producción de bebida (2) en el cual entra un líquido bajo presión en la cápsula (1) para interactuar con los ingredientes (3) en la cápsula y desaguar una bebida de la cápsula (1), la cápsula tiene un miembro de estanqueidad (8, 11, 26) que está configurado para poder comprimirse en un acoplamiento de estanqueidad con al menos una superficie de presión adaptada del dispositivo de producción de bebida (2); en el que el miembro de estanqueidad (8) es elástico en el que la cápsula comprende un primer elemento de pared y un segundo elemento de pared conectados entre sí de una manera estanca al gas en un área con un reborde en forma de resalte a fin de crear un interior hermético para los ingredientes y en el que el segundo elemento de pared es una cara de desgarre (5) formada por un elemento laminar adaptado para ser desgarrado por los elementos con relieve (12) del dispositivo de producción de bebida (2) tan pronto como la presión en el interior de la cápsula supera un valor de umbral y, en el que el dispositivo de producción de bebida (2) tiene un miembro de cierre (9) adaptado para estar de forma selectiva en acoplamiento de estanqueidad con el miembro de estanqueidad (8, 11, 26) de la cápsula (1) y un soporte de cápsula que comprende elementos con relieve (12) para producir aberturas en la cara de desgarre (5) de la cápsula (1) tan pronto como la presión en el interior de la cápsula supera un valor de umbral.
Description
Cápsula con medios de estanqueidad.
La presente invención se refiere en general a
cápsulas para contener ingredientes de bebida, a un sistema para
producir una bebida para su uso con relación a tales cápsulas así
como a métodos par producir bebidas sobre la base de ingredientes
contenidos en tales cápsulas.
El antecedente de la presente invención es el
campo de las cápsulas que contienen bebida u otros ingredientes
comestibles (por ejemplo sopa). Por medio de una interacción de
estos ingredientes con un líquido, puede producirse una bebida u
otros comestibles, tales como sopas. La interacción puede ser, por
ejemplo, un proceso de extracción, preparación, disolución, etc.
Dicha cápsula está particularmente adaptada para contener café
molido a fin de producir una bebida de café al haber de introducir
agua caliente bajo presión en la cápsula y desaguar una bebida de
café de la cápsula.
Una cápsula que se muestra en FR 2160634 se
refiere a una aparato para realizar una bebida de café a partir de
un cartucho en el cual un dispositivo de inyección de agua está
situado herméticamente contra el lado superior del cartucho. El
dispositivo de inyección de agua incluye una junta que está aplicada
en el reborde superior de la cápsula. Sin embargo, la junta es
parte del aparato.
La EP 0361569 A1 no muestra una cápsula
hermetizada, sino una unidad de filtro de café que no está sellada
cuando se coloca en la máquina de café sino que simplemente presiona
por ajuste en el alojamiento del cartucho, de tal modo que el agua
puede verterse sobre un filtro de papel provisto en el lado superior
abierto de una unidad de filtro de café. Para evitar el derrame de
agua fuera del reborde superior de la unidad de filtro, la porción
periférica de un filtro de papel está sujetada entre el reborde
exterior de la pared de la unidad de filtro de café y la pared
envolvente de la máquina. Tal diseño es un dispositivo que filtra
una bebida a presión atmosférica y que por ello no está adaptado
para resistir la presión habitual de inyección de agua de, por
ejemplo, más de 3 bares o incluso una presión mucho más alta que
impera en la cápsula cuando se produce un café de tipo expreso.
FR 2617389 describe un cartucho de filtro de
bajo coste adaptado para prepararse a una presión relativamente
baja en un dispositivo de bebida. El cuerpo de la cápsula está
completamente hecho a partir de plástico moldeado por inyección,
preferentemente polipropileno como el principal constituyente de la
cápsula. La cápsula tiene un reborde en forma de resalte hecho del
mismo material que el principal constituyente de la cápsula que de
este modo es aplastado durante el cierre del dispositivo alrededor
de la cápsula. La cápsula se combina en un dispositivo de
preparación que es un sistema de cierre en forma de bayoneta que
aplica fuerzas de cierre sobre el reborde de la cápsula que depende
del par de apriete aplicado por el usuario. Por lo tanto, el reborde
de la cápsula es aplastado por arriba en un punto en el cual puede
obtenerse un cierto efecto hermético. Un problema es que no es
posible con un reborde en forma de pestaña simple, incluso con un
incremento del espesor, hecho del mismo material plástico que el
cuerpo de la cápsula que habitualmente requiere una suficiente
rigidez, proporcionar un efecto hermético que sea suficiente para
detener el agua o mantener un nivel de presión interna controlado,
en la presión relativamente elevada de la extracción; es decir,
dentro de un rango de presión suficiente para suministrar un café
como el expreso con crema. Además, la mayoría de máquinas de bebida
modernas tienen dispositivos de cierre que cierran con una fuerza
de cierre predefinida y no dependen de la fuerza del usuario
requiriendo por ello una adaptación de la junta a la máquina y no lo
contrario.
Sistemas y métodos para obtener comestibles
fluidos a partir de cápsulas que contienen sustancias son conocidos,
por ejemplo, en EP-A-512470
(duplicado de la patente americana US 5,402,707).
La cápsula 101 que se muestra en la figura 1
tiene una copa de forma troncocónica 102 que puede llenarse, por
ejemplo, con café tostado o granulado 103 y que está cerrada por una
cobertura con una cara de desgarre con forma laminar 104 soldada
y/o doblada a un reborde en forma de resalte que se extiende
lateralmente desde la pared lateral de la copa 102. Un soporte para
cápsulas 111 comprende un enrejado de circulación 112 con miembros
de elementos con relieve superficial 113.
El soporte para cápsulas 111 está alojado en su
soporte 115 que tiene una pared lateral 124 y un orificio 127 para
el paso de la bebida de café extraída.
Como puede verse en la figura 1, el sistema de
extracción comprende además un inyector de agua 107 que tiene un
canal de entrada de agua 120 y un elemento anular 108 con una
cavidad interna cuya forma corresponde con la forma exterior de la
cápsula. En su parte exterior, el miembro anular 108 comprende un
muelle 122 que soporta un anillo 123 para liberar la cápsula en la
extracción.
En funcionamiento, una cápsula 101 se sitúa en
el soporte de cápsula 111. El inyector de agua 107 perfora la cara
superior de la copa 102. La cara de desgarre inferior 104 de la
cápsula descansa sobre miembros dispuestos radialmente 113 del
soporte de cápsula 111.
El agua se inyecta a través del canal 120 del
inyector de agua 107 e incide sobre la base 103 del café. La
presión en la cápsula 101 se incrementa y la cara de desgarre 104
sigue cada vez más la forma de los miembros con relieve para la
abertura radial 113. Tales miembros con relieve para la abertura
radial pueden ser substituidos por relieves en forma de pirámide u
otras formas de relieve. Cuando el material constituyente de la cara
de desgarre alcanza su tensión de rotura, la cara de desgarre se
desgarra a lo largo de los miembros con relieve. El café extraído
circula a través de los orificios del enrejado de circulación 112 y
es cubierto en un recipiente (no mostrado) bajo el orificio
127.
El principio de este proceso de extracción en lo
que puede mantenerse en relación con la presente invención puede
resumirse tal como sigue:
- una cápsula inicialmente sellada está
insertada en los medios de soporte de la cápsula;
- los medios de soporte de la cápsula a
continuación se introducen asociados a los medios de inyección de
agua de la máquina de tal forma que un elemento anular (108 en la
figura 4) envuelve la cápsula sellada.
- En una primera pared de la cápsula se genera
al menos una abertura.
- Se interactúa agua que entra en la cápsula a
través de la abertura en la primera pared con los ingredientes
contenidos en la cápsula mientras atraviesa el interior de la
cápsula y a continuación se realiza al abandonar la cápsula a
través de al menos una perforación/abertura creada en la segunda
pared.
Los ingredientes en la cápsula constituyen el
"cuello de botella" del recorrido de circulación del agua y
provocarán por ello una caída de presión entre el lado del curso
arriba y el curso debajo de la circulación de líquido a través de
la cápsula, cuya caída de presión se incrementará incluso durante la
interacción entre el líquido y los ingredientes, por ejemplo,
debido al hinchamiento de los ingredientes. En consecuencia ha de
garantizarse que solamente tenga lugar la circulación de agua de
hecho a través del interior de la cápsula (flecha A1) y que el agua
no pueda circular desde el inyector de agua hacia el intersticio
entre el miembro de cierre anular 108 y el exterior de la cápsula
101 y seguidamente al orificio de desagüe 127 del dispositivo. La
flecha A2 ilustra este recorrido de circulación del agua no deseado.
Con otras palabras, cualquier flujo de agua exterior a la cápsula
101 tiene que ser detenido por un acoplamiento de estanqueidad que
esté posicionado en el intersticio entre el miembro anular 108 y la
cápsula 101 y en el recorrido de circulación entre el inyector de
agua y el orificio de desagüe de la bebida. En la realización que se
muestra en la figura 1, tal acoplamiento de estanqueidad puede
obtenerse al menos en cierto grado mediante el acoplamiento por
estrangulación entre el miembro anular 108, el reborde en forma de
resalte de la pared lateral de la cápsula 101 y el soporte de
cápsula.
En el caso de que el acoplamiento de
estanqueidad no esté trabajando adecuadamente y el agua fluya fuera
de la cápsula, la presión insuficiente para provocar el desgarre de
la cara de desgarre aumentará dentro de la cápsula o, de forma
alternativa, la presión provocará un desgarre incompleto de la cara
de desgarre y, por lo tanto, una pobre extracción de la sustancia.
En dicha situación el agua no desaguará desde el dispositivo de
producción de bebida sin haber interactuado o completamente
interactuado bajo condiciones de suficiente presión con los
ingredientes contenidos en la cápsula.
Una mejora que podría pensarse de acuerdo con la
cual se mejora además este acoplamiento de estanqueidad mediante el
revestimiento de la pared interior del miembro anular con un
material elástico de caucho. Con otras palabras, según dicho
planteamiento el acoplamiento de estanqueidad se asegura con
estructuras fijadas o unidas con el dispositivo de producción de
bebida. Esto tiene desventajas en el hecho de que después del uso de
un número sustancial de cápsulas puede producirse un desgaste de
los medios de estanqueidad fijados tal que la calidad de la bebida
producida se deteriore cada vez más por el agua que pasa por el
cierre de estanqueidad ya no adecuadamente eficiente.
Cualquier "pérdida" al exterior de la
cápsula reduce el aumento de presión dentro de la cápsula. Por otro
lado, es bien sabido que una presión de extracción suficiente es un
factor clave para la calidad de un café de estilo expreso.
La presente invención tiene por objeto en
correspondencia una mejora del acoplamiento de estanqueidad
posicionado entre la entrada de líquido y el lado de desagüe de la
bebida de tal sistema de producción de bebida.
Es por ello la idea central de la presente
invención transferir una parte elástica del acoplamiento de
estanqueidad desde el dispositivo de producción de bebida a la
cápsula. La ventaja es que cualquier miembro de estanqueidad
elástico sea solamente utilizado una sola vez (es decir, solamente
con la cápsula asociada) tal que pueda asegurarse un funcionamiento
adecuado del cierre y sin que puedan suceder problemas higiénicos en
el miembro de estanqueidad.
Resaltar que la presente invención tiene de este
modo especialmente por objeto una mejora de las cápsulas, tal que
los dispositivos de producción de bebida del estado de la técnica
con medios de estanqueidad incorporados, como por ejemplo, los que
se muestran en EP-A-512470 puedan
utilizarse también en conexión con una cápsula de acuerdo con la
presente invención.
El objeto se consigue mediante las
características de las reivindicaciones independientes. Las
reivindicaciones dependientes desarrollan además la idea central de
la presente invención.
Según un primer aspecto de la presente invención
se propone una cápsula para contener ingredientes para una bebida
(u otros comestibles líquidos). La cápsula está diseñada para
colocarse en un dispositivo de producción de bebida a fin de hacer
que un líquido bajo presión entre en la cápsula e interactúe con los
ingredientes en la cápsula. De acuerdo con la invención la
superficie exterior de la cápsula comprende un miembro de
estanqueidad elástico que está estructuralmente dispuesto para
estar en un acoplamiento de estanqueidad con al menos una
superficie de presión adaptada del dispositivo de producción de
bebida.
El miembro de estanqueidad elástico de la
cápsula se deforma cuando la cápsula se pone en acoplamiento de
estanqueidad con el miembro de cierre del dispositivo de producción
de bebida. La deformación lleva a un empuje inicial del miembro de
estanqueidad contra el miembro de cierre.
El miembro de estanqueidad puede por ello ser
elástico debido a su forma y/o material utilizado.
El miembro de estanqueidad puede doblarse de
modo que pueda ejercer una fuerza de empuje contra la superficie de
presión adaptada del dispositivo de producción de bebida.
El miembro de estanqueidad puede también
comprimirse de modo que el acoplamiento de estanqueidad se obtenga
por la superficie de presión del dispositivo de producción de bebida
que ejerce una fuerza de presión positiva sobre el miembro de
estanqueidad, a partir de un primer espesor descomprimido de la
cápsula a un segundo espesor comprimido del miembro.
El miembro de estanqueidad puede estar hecho
solidario con la cápsula o estar asociado como una pieza separada
de la cápsula. En el último caso el miembro de estanqueidad puede
ser extraíble o, de forma alternativa, puede estar conectado de
forma fija a la cápsula.
El miembro de estanqueidad puede por ejemplo
tener la forma de un anillo en forma de L o junta tórica.
El miembro de estanqueidad puede estar unido a
la cápsula utilizando un adhesivo o mediante soldadura (por calor o
por ultrasonidos). De forma alternativa el miembro de estanqueidad
puede mantenerse en posición envolviendo la cápsula debido a sus
características de resistencia o tensión del material intrínseco. En
otra posible realización, el miembro de estanqueidad puede ser
apretado por el material de la cápsula.
La cápsula puede estar hecha de plástico o
metal, como por ejemplo, aluminio.
De acuerdo con otro aspecto de la presente
invención se propone una cápsula que tiene un cuerpo base y/o
miembro laminar hecho de material plástico, donde al menos una
porción del cuerpo base está diseñada para perforarse cuando está
adecuadamente posicionado en el dispositivo de producción de
bebida.
De acuerdo con otro aspecto se propone un
sistema de producción de bebida que comprende tal cápsula y un
dispositivo de producción de bebida.
De acuerdo con otro aspecto de la presente
invención se propone el método para producir una bebida en el cual
un acoplamiento de estanqueidad por ajuste de presión de un elemento
del dispositivo de producción de bebida y un miembro de
estanqueidad de la cápsula asegura que solamente el recorrido de
circulación del medio líquido entre la abertura perforada en la
pared superior de la base en forma de copa y la abertura en el
miembro laminar atraviese el interior de la cápsula.
Otro aspecto de la presente invención se refiere
a un método para producir una bebida según el cual tanto en el
cuerpo base como en el miembro laminar de dicha cápsula, estando
ambos hechos de plástico, se generan perforaciones.
El término "superficie de presión adaptada"
que se utiliza en esta memoria es habitualmente una porción del
dispositivo de producción de bebida. Ésta puede ser una superficie
del miembro de cierre que sea habitualmente una parte del
dispositivo que cubra al menos un lado de la cápsula tras el cierre
del dispositivo que encierra la cápsula.
Otras ventajas, características y objetos de la
presente invención resultarán evidentes para el experto en la
materia cuando lea la siguiente descripción detallada de las
realizaciones de la presente invención tomando conjuntamente las
figuras de los dibujos incluidos.
La figura 1 muestra una cápsula de extracción
conocida en EP-A-512470,
La figura 2 muestra una primera realización de
la presente invención en la cual una cápsula está situada en el
soporte de cápsula pero aún no ha alcanzado su posición de cierre en
el dispositivo de producción de bebida,
La figura 3 muestra una vista aumentada de la
figura 2,
La figura 4 muestra la primera realización en un
estado, en el que una cápsula ha alcanzado su posición de cierre
entre un miembro en forma de campana y el soporte de cápsula,
La figura 5 muestra una vista en perspectiva de
un soporte de cápsula, un miembro en forma de campana y una cápsula
según la primera realización en una posición en la que la cápsula
todavía no ha alcanzado su posición de cierre,
La figura 6 muestra una segunda realización de
la presente invención,
La figura 7 es una vista aumentada de un detalle
de la figura 6,
La figura 8 es una vista en perspectiva de la
segunda realización,
La figura 9 muestra la segunda realización en un
estado donde la cápsula ha alcanzado su posición de cierre,
La figura 10 muestra una tercera realización en
la cual el miembro de estanqueidad de la cápsula es parte de la
pared lateral de la cápsula,
La figura 11 es una vista detallada de la figura
10,
La figura 12 muestra un acoplamiento de
estanqueidad de acuerdo con la tercera realización,
La figura 13 muestra una cuarta realización en
la cual el miembro de estanqueidad es parte del miembro de la pared
superior de la cápsula, y
La figura 14 muestra la cuarta realización en el
estado final.
Con referencia a la figura 2 se explicará ahora
una primera realización detallada.
Destacar que a continuación la invención se
explicará haciendo referencia a un determinado diseño de una
cápsula, es decir, un diseño según el cual la cápsula comprende un
cuerpo base en forma de copa y un miembro laminar de cierre. Sin
embargo, se sobreentiende que son viables otros diseños de la
cápsula, como por ejemplo, cápsulas que tengan un cono invertido o
una forma lenticular con dos paredes enfrentadas que encajan (por
ejemplo láminas) que son selladas en el borde en forma de anillo.
Por lo general, una cápsula de acuerdo con la presente invención
comprende al menos dos miembros de pared enfrentados que están
conectados entre sí en los bordes para formar un área de reborde en
forma de resalte sellado, encerrando así un interior hermético.
Comparable a la técnica anterior esta
realización también muestra un soporte de cápsula 13 que tiene
elementos con relieve 12 diseñados para desgarrar y perforar un
miembro laminar 5 que bloquea un cuerpo base en forma de copa 4 de
la cápsula 1. Este desgarre del miembro laminar puede suceder por
ejemplo tan pronto como la presión en el interior de la cápsula
supera un valor de umbral. La palabra "desgarre" incluye
acciones tales como rotura, corte o punzonado así como el típico
desgarre al estirar el material más allá de su resistencia a la
tensión. Destacar que los elementos con relieve pueden tener
cualquier forma que sobresalga para provocar un desgarre (parcial)
del miembro laminar. Como un ejemplo se citan pirámides, agujas,
cuchillas, resaltos, cilindros, nervios alargados.
En el interior de la cápsula 1 están contenidos
ingredientes 3, en el que los ingredientes 3 están seleccionados de
tal manera que pueda producirse una bebida cuando un líquido entra
en la cápsula en la región de la pared superior 17 de la cápsula 1
y a continuación interactúa con tales ingredientes 3. Ingredientes
preferidos son, por ejemplo, café en grano, té o cualquier otro
ingrediente a partir del cual pueda producirse una bebida u otro
líquido u otro comestible viscoso (por ejemplo sopa).
La figura 2 muestra un estado en el que una
cápsula ha sido colocada sobre el soporte de cápsula 13, descansando
el miembro laminar 5 sobre el lado del soporte de la cápsula 13 con
el elemento con relieve 12 y el cuerpo base en forma de copa 4 de
la cápsula 1 que está parcialmente rodeado por la pared
circunferencial 25 del miembro de cierre 9 del dispositivo de
producción de bebida. El miembro de cierre mostrado tiene la forma
de una campana. Otras formas son viables, en el que el diseño del
contorno interior (cavidad) del miembro de cierre esté por lo
general adaptado para encajar sensiblemente con el contorno de la
cápsula 1.
Destacar que el miembro laminar 5 que se muestra
no es exactamente plano debido a una sobrepresión definida dentro
de la cápsula, cuya sobrepresión está generada al introducir por
ejemplo un gas protector cuando se produce la cápsula llena.
La cápsula también puede incluir uno de los
filtros más interno. Puede colocarse un filtro inferior en contacto
con la superficie interior de la lámina y/o puede colocarse un
filtro superior al menos parcialmente en contacto con la superficie
interior del cuerpo 4.
En otro modo, la cápsula puede tener también un
miembro laminar 5 que sea plano o incluso curvado interiormente
hacia el interior de la cámara y que se deforme en un cierta
amplitud como respuesta a la presión ejercida dentro de la cámara
durante el proceso de extracción.
El miembro de cierre (campana) 9 comprende
además una camisa de soporte anular 18, la función de la cual se
explicará más adelante, y una rosca exterior 19 para montar el
miembro en forma de campana en un dispositivo de producción de
bebida y una abertura de entrada de agua 20 para suministrar un
líquido tal como por ejemplo agua caliente bajo presión hacia un
inyector de agua 14 que está montado de forma extraíble (roscado) en
el miembro en forma de campana 9.
Destacar que la rosca 19 es un ejemplo para los
medios de conexión, siendo medios de conexión permanente o
liberable.
Los otros componentes del dispositivo de
producción de bebida, como por ejemplo, el mecanismo para desplazar
el miembro en forma de campana y eventualmente también el soporte de
cápsula son conocidos en la técnica anterior en el campo de las
máquinas de expreso basadas en cápsulas.
El inyector de agua comprende un elemento de
perforación (cuchilla, espiga, etc) 24 diseñado para producir una
abertura en la pared superior 17 de la cápsula 1 cuando el soporte
de cápsula 13 y el miembro en forma de campana 9 se acercan
conjuntamente, por ejemplo, mediante un mecanismo automático o
accionado manualmente. Un canal (no mostrado en los dibujos)
atraviesa el elemento de perforación 14 tal que el agua pueda
suministrarse hacia el interior de la cápsula 1 una vez el elemento
de perforación 14 sobresalga hacia el interior de la cápsula 1.
La cápsula 1 comprende dicha pared superior 17,
una pared lateral 7 y un reborde en forma de resalte 6 con una
porción de apriete 29, en el que el miembro laminar 5 está sellado a
dicho reborde en forma de resalte 6 para bloquear herméticamente el
cuerpo base en forma de copa 4 de la cápsula 1. De nuevo, son
posibles otros diseños para la cápsula siempre que la cápsula pueda
sellarse y contener los ingredientes mencionados.
De acuerdo con la presente invención la
superficie exterior de la cápsula 1 presenta un miembro
completamente de estanqueidad 8. El miembro de estanqueidad 8 puede
ser elástico debido al material utilizado y/o debido a la forma
geométrica del miembro de estanqueidad 8.
Más adelante, el miembro de estanqueidad 8 puede
ser solidario con la cápsula 1 o una pieza separada. En el último
caso el miembro de estanqueidad puede montarse de forma extraíble al
cuerpo base 4 o fijarse a éste por ejemplo mediante soldadura o por
medio de un adhesivo.
En el caso de que el miembro de estanqueidad 8
sea una pieza separada unida a la cápsula 1, puede montarse en la
cápsula como una pieza solidaria. Alternativamente puede aplicarse
de forma viscosa o fluida y seguidamente puede endurecerse (por
ejemplo polimerizar) una vez se ha aplicado sobre la superficie
exterior de la cápsula, que es el caso por ejemplo cuando se aplica
silicona.
Si se utiliza un material elástico para el
miembro de estanqueidad 8, preferentemente se utilizan materiales
elásticos de caucho. El término
"caucho-elástico" significa cualquier material
adecuado que tenga elasticidad de caucho incluyendo aunque no
limitado elastómeros, siliconas, plásticos, látex, balata u
otros.
En particular materiales adecuados para el
miembro de estanqueidad 8 son: EPDM (Monómero dieno de propileno
etileno), NBR (Caucho nitrílico), TPE (Elastómero termoplástico) o
caucho de silicona. Estos materiales tienen una buena flexión
determinada, propiedades de compresión y pueden resistir altas
temperaturas sin romperse.
En el caso de que el material del miembro de
estanqueidad sea el mismo que el utilizado para la cápsula (por
ejemplo un metal tal como aluminio o plástico), preferentemente la
naturaleza elástica del miembro de estanqueidad se obtiene por la
forma geométrica del miembro de estanqueidad.
En la realización de acuerdo con la figura 2 el
miembro de estanqueidad 8 puede curvarse elásticamente debido a la
forma de labio. Prolonga la porción de apriete 29 del reborde en
forma de resalte aunque no se prevé que esté apretada de manera que
pueda doblarse libremente bajo presión. Se hace a partir del mismo
material que la cápsula, preferentemente plástico. Puede ser una
pieza solidaria del cuerpo base 4 de la cápsula 1.
La porción de apriete 29 del reborde en forma de
resalte está configurada para formar una superficie anular que está
sujetada al menos parcialmente por las superficies adaptadas del
dispositivo de producción de bebida. Como resultado, el miembro de
estanqueidad 8 es liberado de las fuerzas o tensiones que puedan
aplicarse como resultado del desgarre del miembro laminar 5 sobre
los elementos con relieve 12.
El labio libre flexible 8 se extiende desde el
borde exterior del reborde en forma de resalte 6 y está inclinado
hacia fuera. En la realización mostrada el labio flexible es el
reborde de las paredes laterales del cuerpo base de la cápsula,
cuyo borde está doblado en un ángulo A (con relación a la porción de
apriete plana del reborde en forma de resalte o plano de
estanqueidad P) con aproximadamente más de 90 grados,
preferentemente comprendido entre 95 y 175 grados.
Destacar que dicho miembro de estanqueidad que
puede doblase 8 puede colocarse en cualquier posición sobre la
cápsula 1 siempre que esté adaptada la posición para un acoplamiento
de estanqueidad exterior del miembro de estanqueidad 8 y el miembro
de cierre 9 entre el inyector de agua 14 y las perforaciones en el
miembro laminar 5. El miembro de estanqueidad 8 puede
proporcionarse también en la región de la pared superior 17 de la
cápsula 1 rodeando el inyector de agua 1 cuando el inyector de agua
14 está en una posición que sobresale hacia el interior de la
cápsula 1. El miembro de estanqueidad 8 puede disponerse también
para cubrir diferentes porciones (base, pared lateral, reborde en
forma de resalte) de la cápsula.
Como puede verse en detalle en la figura 3, el
miembro en forma de campana 9 según esta realización no comprende
ningún miembro de estanqueidad totalmente elástico. Sin embargo, el
miembro en forma de campana opcionalmente puede comprender también
un miembro de estanqueidad elástico.
Una superficie de estanqueidad inclinada 15 del
miembro en forma de campana 9 está diseñada para cooperar con el
miembro de estanqueidad que puede doblarse elásticamente 8 de la
cápsula 1. La superficie de estanqueidad 15 está inclinada hacia el
labio libre flexible que constituye el miembro de estanqueidad. En
particular, la superficie de estanqueidad 15 forma preferentemente
un ángulo B con relación al plano de estanqueidad o de cierre P,
cuando se mide en la dirección interior de la cápsula, de 90 grados
o menos. Preferentemente, el ángulo B va desde 85 a 50 grados.
Dependiendo de la forma y material del miembro
de estanqueidad 8 de la cápsula 1, la superficie de cooperación del
miembro en forma de campana 9 puede tener cualquier forma, posición
y orientación que estén adaptados para un acoplamiento de
estanqueidad con el miembro de estanqueidad 8 de la cápsula 1.
Tras el cierre del dispositivo alrededor de la
cápsula, como se muestra en la figura 4, el miembro en forma de
campana 9 y el soporte de cápsula 13 aprietan conjuntamente la
cápsula a lo largo de la porción de apriete 29 del reborde en forma
de resalte. Para ello el miembro en forma de campana 9 puede incluir
una o más porciones anulares levantadas que aplastan o aprietan con
firmeza la porción de apriete 29 de la cápsula sobre una superficie
de porción de recepción 31 del soporte de cápsula. La porción de
apriete puede formar además una marca que sea complementaria con
una muesca de la superficie 31. Por lo tanto, se forma una cámara
anular 32 como resultado del montaje en el cierre del miembro en
forma de campana 9 y el soporte de cápsula 13 que encierra el
miembro de estanqueidad 8. Como resultado la cápsula se mantiene
fijamente en su lugar y las fuerzas de tensión se liberan en el
labio libre que puede doblarse libremente en la cámara hacia la
superficie inclinada 15 por lo que puede obtenerse un cierre
hermético perfecto.
La figura 4 muestra el estado en el cual el
miembro en forma de campana 9 y el soporte de cápsula 13 se llevan
en un acoplamiento cerrado a presión y debido al agua que entra en
el interior de la cápsula y que aumenta una presión los miembros
con relieve piramidal 12 del soporte de cápsula 13 han producido
aberturas en el miembro laminar 5 de la cápsula 1. Tras la
colocación de la cápsula, el elemento de corte 24 del inyector de
agua 14 crea una perforación 16 en la pared superior 17 de la
cápsula 1. Cuando se ha creado una suficiente presión de fluido en
el interior de la cápsula, la bebida producida por los ingredientes
contenidos en la cápsula puede desaguarse en pequeños intersticios
entre los miembros con relieve 12 y el miembro laminar envolvente
5.
En el estado mostrado en la figura 4 el miembro
de estanqueidad que puede doblarse elásticamente 8 de la cápsula 1,
es decir, el labio flexible, es empujado contra la superficie de
estanqueidad inclinada correspondiente 15 del miembro de cierre 9.
La camisa de soporte anular 18 cubre ahora el extremo del reborde en
forma de resalte 6 de la cápsula 1 mientras la porción de apriete
29 está apretada entre las superficies 30, 31 del dispositivo para
asegurar que el miembro de estanqueidad 8 y la cápsula como tal
permanecen en posición cuando la superficie de estanqueidad 15 del
miembro en forma de campana ejerce una determinada fuerza de presión
sobre el miembro de estanqueidad.
En realidad, el miembro de estanqueidad en forma
de labio 8 representa un ejemplo de una construcción que
proporciona un acoplamiento de estanqueidad autorreforzante. El agua
que procede del inyector de agua será presurizada dentro del
intersticio entre el exterior de la cápsula y el miembro de cierre y
finalmente llegará al miembro de estanqueidad en forma de labio. El
miembro de estanqueidad en forma de labio bloqueará la circulación
de agua a medida que es empujado contra la superficie de
estanqueidad del miembro anular. Este efecto de bloqueo llevará a
la subida de presión en el lado curso arriba del miembro de
estanqueidad que a su vez llevará a que el miembro de estanqueidad
sea presionado incluso más fuerte contra la superficie de
estanqueidad y de este modo a un acoplamiento de estanqueidad que
cuanto más fuerte es mayor es la presión en el acoplamiento de
estanqueidad.
En la realización de la figura 5 se proporcionan
unas ranuras 22 en la circunferencia del soporte de cápsula 13,
cuyas ranuras 22 actúan para evacuar el agua que podría depositarse
o acumularse sobre la superficie superior del soporte de cápsula 13
o gotear fuera de la cápsula antes de haberse extraído la
cápsula.
La figura 6 muestra una realización que
corresponde básicamente a una variante de la primera realización de
la figura 2. El miembro de estanqueidad 8 de acuerdo con esta
realización puede comprimirse. Cubre tanto una porción de la pared
lateral 7 como el área entre el extremo exterior del reborde en
forma de resalte 6 de la cápsula 1 y dicha pared lateral 7. (El
miembro de estanqueidad también puede cubrir solamente una porción
de la pared lateral 7 del cuerpo base 4 de la cápsula 1.) El miembro
de estanqueidad 8 de acuerdo con esta realización tiene una sección
transversal no simétrica, es decir, en forma de L. El miembro de
estanqueidad puede estar hecho de un material que sea más elástico
que el material del cuerpo base. En particular, el miembro de
estanqueidad puede tener una dureza que sea inferior a la dureza del
material del cuerpo base 4 de la cápsula.
El miembro de estanqueidad es preferentemente un
material a modo de caucho. En particular los materiales adecuados
son: EPDM (monómero dieno propileno etileno), NBR (caucho
nitrílico), TPE (elastómero termoplástico) o caucho de silicona.
Estos materiales tienen buenas propiedades de compresión y flexión y
pueden resistir altas temperaturas sin romperse.
De forma alternativa, el miembro de estanqueidad
8 puede tener otras formas tales como por ejemplo un film aplicado
en la cápsula, una junta tórica, etc.
Cuando la cápsula 1 está en una posición como se
muestra en la figura 4 y seguidamente, después de haber finalizado
el proceso de producción de bebida, se abre el soporte 13, existe un
riesgo de que la cápsula 1, en vez de caer, permanezca metida en el
miembro en forma de campana 9 debido a un "efecto de ventosa".
Como se muestra en la figura 8 la invención propone proporcionar un
mecanismo que asegure que el acoplamiento de estanqueidad tipo
entre la cápsula 1 y el miembro en forma de campana 9 esté solamente
presente siempre que el miembro en forma de campana 9 esté acoplado
contra el soporte de cápsula 13, aunque liberable de forma
automática de tal manera que el aire pueda entrar en el espacio
entre la pared superior 17 y las paredes laterales 7 de la cápsula
1 y la pared interior del miembro en forma de campana 9,
respectivamente.
Tal como puede verse en la figura 8,
especialmente en el caso de que el miembro de estanqueidad 8 cubre
una porción de las paredes laterales 7 de la cápsula 1, la
superficie frontal anular del miembro en forma de campana 9 puede
estar provista de hendiduras 21 que actúan como un paso de entrada
de aire para el suministro de aire. Las hendiduras permiten la toma
de aire una vez se libera la fuerza de empuje entre el miembro en
forma de campana 9 y el soporte de cápsula 13. El aire, de este
modo, circula hacia este espacio y será más fácil para el usuario
sacar la cápsula 1. Finalmente, la cápsula 1 caerá automáticamente
del elemento en forma de campana 9.
La figura 9 muestra el estado de la segunda
realización en la cual la superficie frontal 23 del miembro en
forma de campana 9 está en un acoplamiento de estanqueidad con el
miembro de estanqueidad 8 de la cápsula 1.
Las figuras 10 a 12 muestran una tercera
realización de la presente invención en la cual la naturaleza
elástica del miembro de estanqueidad se debe a la forma hueca
geométrica de la propia cápsula. En la realización representada, el
miembro de estanqueidad tiene la forma de un escalón 26, es decir,
un incremento repentino del diámetro de la pared lateral 7 de la
cápsula 1. Por lo tanto, el miembro de estanqueidad forma una
estructura hueca que puede curvarse y comprimirse lo suficiente
para deformarse bajo las fuerzas de cierre aplicadas por el miembro
en forma de campana sobre el soporte de cápsula 13. Destacar que la
forma geométrica no se limita al escalón mostrado y son viables
otras formas siempre que obtengan una naturaleza elástica o al menos
deformable del miembro de estanqueidad.
El miembro de estanqueidad en forma de escalón
26 según esta realización es solamente un ejemplo para un miembro
de estanqueidad hueco (a diferencia de por ejemplo el miembro de
estanqueidad "lleno" 8 de acuerdo con la segunda realización,
figuras 6 a 9). Cuando se consigue la elasticidad del miembro de
estanqueidad por la forma hueca geométrica, habitualmente tiene
lugar una curvatura del miembro de estanqueidad (aquí: la
deformación interior y hacia abajo del escalón). Por otro lado,
cuando la naturaleza elástica se debe al material utilizado y se
emplea un miembro de estanqueidad "lleno", habitualmente sucede
una compresión y/o desplazamiento del material. Preferentemente, el
material de la cápsula se elegirá entre materiales poliméricos que
tengan propiedades de deformación y elasticidad.
La superficie de estanqueidad 15 de acuerdo con
esta realización está inclinada. De este modo, la presión de cierre
tiene un primer componente que está radialmente dirigido hacia el
interior y otro componente que está axialmente dirigido (hacia
abajo en la figura 12).
Como puede verse especialmente en la figura 12,
el miembro laminar 5 puede estar envuelto (véase la referencia 27)
sobre el reborde de la cápsula.
Las figuras 13 y 14 muestran una cuarta
realización en la cual el miembro de estanqueidad es una junta
tórica 11. La junta tórica está geométricamente dispuesta y,
preferentemente fijada, sobre la pared superior 17 de la cápsula 1.
Es un simple ejemplo proporcionar un miembro de estanqueidad en el
exterior de la cápsula 1 en el lado que está orientado hacia el
inyector de agua y que perforará a fin de crear las entradas de agua
hacia la cápsula 1.
La junta tórica 11 está posicionada para rodear
periféricamente el área en la cual el inyector de agua 14 perfora
la pared superior 17 de la cápsula 1. De este modo, el miembro de
estanqueidad 11 se comprime por la base 28 del miembro de cierre 9
y (véase la figura 14) es fijado en su lugar por el extremo superior
de la pared lateral circunferencial 25 del miembro de cierre 9.
Destacar que la base 28 puede ser sensiblemente
plana o inclinada para asegurar una intercara suficientemente
estanca al agua con el miembro de estanqueidad 11 cuando la cápsula
está completamente acoplada en el miembro de cierre 9 al cierre del
dispositivo.
Como una alternativa a la junta tórica 11,
también puede colocarse un miembro de estanqueidad en forma de
labio que pueda doblarse (por ejemplo comparable al labio 8 de
acuerdo con la primera realización, véase la figura 2) que
sobresalga de la pared superior 17 de la cápsula 1, es decir, la
pared orientada hacia el inyector de agua 14.
En cualquier caso, la base 28 ejercerá una
fuerza de compresión axial sobre el miembro de estanqueidad 11.
En el caso por ejemplo de que se sitúe una junta
tórica sobre la pared lateral 7 de la cápsula 1, prevalecerá la
componente radial de la fuerza de compresión.
En una alternativa, el miembro laminar 5 podría
ser substituido por una pared que puede ser perforada contra al
menos un elemento con relieve antes que se inyecte el agua en la
cápsula, por ejemplo, como resultado del cierre de la máquina
alrededor de la cápsula.
Claims (25)
1. Sistema para producir una bebida que
comprende una cápsula (1) que contiene ingredientes de bebida,
estando la cápsula (1) diseñada para colocarse en un dispositivo de
producción de bebida (2) en el cual entra un líquido bajo presión
en la cápsula (1) para interactuar con los ingredientes (3) en la
cápsula y desaguar una bebida de la cápsula (1), la cápsula tiene
un miembro de estanqueidad (8, 11, 26) que está configurado para
poder comprimirse en un acoplamiento de estanqueidad con al menos
una superficie de presión adaptada del dispositivo de producción de
bebida (2); en el que el miembro de estanqueidad (8) es elástico
en el que la cápsula comprende un primer
elemento de pared y un segundo elemento de pared conectados entre
sí de una manera estanca al gas en un área con un reborde en forma
de resalte a fin de crear un interior hermético para los
ingredientes y en el que el segundo elemento de pared es una cara de
desgarre (5) formada por un elemento laminar adaptado para ser
desgarrado por los elementos con relieve (12) del dispositivo de
producción de bebida (2) tan pronto como la presión en el interior
de la cápsula supera un valor de umbral y,
en el que el dispositivo de producción de bebida
(2) tiene un miembro de cierre (9) adaptado para estar de forma
selectiva en acoplamiento de estanqueidad con el miembro de
estanqueidad (8, 11, 26) de la cápsula (1) y un soporte de cápsula
que comprende elementos con relieve (12) para producir aberturas en
la cara de desgarre (5) de la cápsula (1) tan pronto como la
presión en el interior de la cápsula supera un valor de umbral.
2. El sistema según la reivindicación 1, en el
que el acoplamiento de estanqueidad solamente es efectivo siempre
que el miembro de cierre (9) ejerza una presión mínima sobre la
cápsula (1), pero se libera automáticamente tan pronto como la
presión cae por debajo de dicha presión mínima.
3. El sistema según la reivindicación 2, en el
que se proporcionan hendiduras (21) en la circunferencia del
elemento de cierre (9), cuyas hendiduras (21) actúan como pasos de
entrada de aire para suministrar aire a través de estas hendiduras
(21) y a través del acoplamiento de estanqueidad liberado entre la
cápsula (1) y el elemento de cierre
(9).
(9).
4. El sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 1, 2 o 3 en el que el elemento de cierre (9)
comprende medios de estanqueidad adicionales adaptados para asistir
al acoplamiento de estanqueidad entre el elemento de cierre (9) y
la cápsula (1).
5. El sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que la presión de estanqueidad que
actúa en el acoplamiento de estanqueidad tiene un componente radial
y/o axial con relación al eje central de la cápsula (1).
6. El sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que el miembro de estanqueidad (8, 26) es elástico debido a su
forma.
7. El sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que el miembro de estanqueidad está dispuesto para ejercer una
fuerza de empuje contra la superficie de presión adaptada del
dispositivo de producción de bebida.
8. El sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que el miembro de estanqueidad (8, 11, 26) puede comprimirse y ser
elástico debido al material constituyente.
9. El sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que el miembro de estanqueidad (26) tiene una estructura hueca que
puede curvarse.
10. El sistema según la reivindicación 8 o 9,
caracterizado por el hecho de que el miembro de estanqueidad
(8, 11, 26) está diseñado para comprimirse desde un primer espesor
no comprimido a un segundo espesor comprimido.
11. El sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que el miembro de estanqueidad (8, 11) está hecho de otro material
que el material del resto de la cápsula (4, 5).
12. El sistema según la reivindicación 11,
caracterizado por el hecho de que el miembro de estanqueidad
(8) está hecho de un material que tiene una dureza inferior que el
material del resto de la cápsula (4, 5).
13. El sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 12, caracterizado por el hecho de que
el miembro de estanqueidad (8, 11) está hecho de un material
elástico de caucho.
14. El sistema según la reivindicación 13,
caracterizado por el hecho de que el resto de la cápsula (4,
5) está hecho de un material elástico que no sea caucho y/o metal
como por ejemplo aluminio.
15. El sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 6 a 9, caracterizado por el hecho de que el
miembro de estanqueidad (8, 26) está hecho de al menos uno de los
materiales constituyentes del resto de la cápsula (4, 5).
16. El sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 11 a 14, caracterizado por el hecho de que
el miembro de estanqueidad (8) se proporciona al menos en el área
de transición (10) del reborde en forma de resalte (6) y uno de los
elementos de pared.
17. El sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 11 a 14, caracterizado por el hecho de que
el miembro de estanqueidad (8, 11) se proporciona en una pared
entre el reborde en forma de resalte y el punto en la cápsula donde
se introduce el inyector de agua.
18. El sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que la cápsula (1) comprende un cuerpo base en forma de copa
(4).
19. El sistema según la reivindicación 18,
caracterizado por el hecho de que el miembro de estanqueidad
(8) está presente tanto en el reborde en forma de resalte (6) como
en una porción de una pared lateral (7) del cuerpo base (4).
20. El sistema según la reivindicación 15,
caracterizado por el hecho de que el miembro de estanqueidad
(8, 26) es una parte integra de uno de los elementos de pared (4,
5).
21. El sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 10 a 14, caracterizado por el hecho de que
el miembro de estanqueidad (8, 11) es una pieza diferente de los
elementos de pared (4, 5) de la cápsula.
22. El sistema según la reivindicación 21,
caracterizado por el hecho de que el miembro de estanqueidad
(8, 11) tiene la forma de una junta tórica (11).
23. El sistema según la reivindicación 22,
caracterizado por el hecho de que el miembro de estanqueidad
tiene una sección transversal en forma de L.
24. El sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 22 o 23, caracterizado por el hecho de que
el miembro de estanqueidad (8, 11) está unido a uno de los
elementos pared (4, 5) utilizando un adhesivo o por soldadura o por
apriete o estrangulamiento o una combinación de éstos.
25. Método para producir una bebida,
comprendiendo el método las siguientes etapas:
- proporcionar una cápsula que contiene
ingredientes y que comprende un primer miembro de pared (4) y un
segundo miembro de pared (5) sellados entre sí por un reborde en
forma de resalte (6),
- posicionar la cápsula (1) en un dispositivo de
producción de bebida y producir al menos una obertura tanto en el
primer como segundo miembro de pared (4, 5) formados por un miembro
laminar,
- hacer entrar un líquido en la cápsula (1) en
al menos una obertura en el primer miembro de pared (4) y tener que
dejar salir el líquido de la cápsula (1) a través de al menos una
obertura en el segundo miembro de pared (5),
en el que la obertura en el primer miembro de
pared (4) está separada de la obertura en el segundo miembro de
pared (5) por un acoplamiento de estanqueidad hermético por presión
de un elemento del dispositivo de producción de bebida de tal forma
que el líquido solamente puede circular a través de la cápsula (1)
caracterizado por el hecho de que el acoplamiento de
estanqueidad hermético por presión se obtiene mediante un miembro de
estanqueidad (8, 11, 26) de la cápsula que por efecto de permitir
la elevación de una suficiente presión en el interior de la cápsula
provoca que el miembro laminar se desgarre por los elementos con
relieve (12) del dispositivo de producción de bebida.
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