ES2313407T3

ES2313407T3 - Sistema de preparacion de bebidas.

Info

Publication number: ES2313407T3
Application number: ES05781266T
Authority: ES
Inventors: Nick Hansen
Original assignee: Kraft Foods R&D Inc Deutschland; Kraft Foods R&D Inc USA
Current assignee: Kraft Foods R&D Inc Deutschland; Kraft Foods R&D Inc USA
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2009-03-01
Anticipated expiration: 2025-07-26
Also published as: GB0416705D0; TWI483700B; CA2574961A1; WO2006014936A3; US20120177794A1; TW201240634A; CA2574961C; SI1796516T1; ATE407601T1; EP1796516B1; CA2789731A1; US8109200B2; CN101090657A; JP2008508041A; DE602005009729D1; WO2006014936A2; AR055235A1; TW201417754A; CA2789731C; PL1796516T3

Abstract

Un sistema de preparación de bebidas que comprende una máquina de preparación de bebidas (201) y una pluralidad de cartuchos de bebidas (1) de varias alturas; comprendiendo la máquina de preparación de bebidas una cabeza de elaboración (250) para recibir los cartuchos de bebidas de varias alturas y medios para dejar pasar un medio acuoso a través de dichos cartuchos de bebidas para formar una bebida a partir de uno o más ingredientes de bebidas contenidos en dichos cartuchos, comprendiendo la cabeza de elaboración una primera parte (256) y una segunda parte (255), siendo móviles la primera parte y la segunda parte una con relación a la otra desde una posición abierta, en la que dichos cartuchos de bebidas pueden ser recibidos en la cabeza de elaboración y una posición cerrada, en la que dicho cartucho de bebida puede ser retenido fijamente en un espacio de la cabeza de elaboración definido entre la primera parte y la segunda parte, comprendiendo la primera parte de la cabeza de elaboración un miembro de sujeción (500) que se extiende dentro del espacio de la cabeza de elaboración a medio camino hacia la segunda parte, de tal manera que un extremo distante (501) del miembro de sujeción (500) y la segunda parte (255) se encuentran a una distancia fija uno de la otra cuando la primera parte y la segunda parte están en la posición cerrada; comprendiendo cada uno de dichos cartuchos de bebidas (1) una primera superficie de sujeción (18a) sobre un primer lado del cartucho de bebida y una segunda superficie de sujeción sobre un lado opuesto del cartucho de bebida, en el que la primera y segunda superficies de sujeción cada uno de los cartuchos de bebida están separadas a una distancia uniforme igual o marginalmente mayor que la distancia fija entre el miembro de sujeción (500) y la segunda parte (255) de la máquina de preparación de bebidas cuando está en la posición cerrada, de tal manera que, en uso, los cartuchos de bebidas de varias alturas pueden ser sujetados en el espacio de la cabeza de elaboración entre el extremo distante (501) del miembro de sujeción (500) y la segunda parte (255).

Description

Sistema de preparación de bebidas.

La presente invención se refiere a un sistema para la preparación de bebidas.

Se conoce proporcionar máquinas y sistemas para la preparación de servicios individuales de bebidas, tales como café, té y chocolate desde cartuchos que contienen una cantidad previamente medida de una o más ingredientes de bebidas. La intensidad de la bebida distribuida se puede variar diluyendo los ingredientes o la composición elaborada utilizando un suministro de agua. Sin embargo, con algunas bebidas, tales como café, existe una demanda de bebidas más fuertes y/o de cantidades mayores de bebida en un servicio individual. Se ha realizado intentos ara proporcionar ingredientes concentrados de bebidas, en forma granular o líquida, para permitir la distribución de bebidas mayores y/o más fuertes a partir de un cartucho de volumen fijo. Sin embargo, estos intentos no ha tenido éxito debido, en parte, a diferentes de sabor entre composiciones basadas en forma granular y líquida y composiciones basadas en ingredientes tostados y molidos. Otra solución consiste simplemente en utilizar cartuchos mayores para bebidas de volumen mayor. Sin embargo, eso requiere normalmente el uso de una máquina separada para cada tamaño de cartucho o la utilización de mecanismos de sujeción complicados que pueden adoptar modos separados para la sujeción de cartuchos diferentes. Esto da como resultado disposiciones costosas, que pueden ser difíciles de manejar.

El documento WO 2004/006740 describe una máquina de preparación de bebidas con una cabeza de elaboración que comprende una primera parte y una segunda parte móviles con respecto a la otra parte y que comprende un miembro de sujeción que se extiende dentro del espacio de la cabeza de elaboración a medio camino entre la segunda parte para sujetar el cartucho de bebida en la posición cerrada. El documento WO03/059778 describe un cartucho de bebida.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un sistema de preparación de bebidas que comprende una máquina de preparación de bebidas y una pluralidad de cartuchos de bebidas de varias alturas;

comprendiendo la máquina de preparación de bebidas una cabeza de elaboración para recibir los cartuchos de bebidas de varias alturas y medios para dejar pasar un medio acuoso a través de dichos cartuchos de bebidas para formar una bebida a partir de uno o más ingredientes de bebidas contenidos en dichos cartuchos, comprendiendo la cabeza de elaboración una primera parte y una segunda parte, siendo móviles la primera parte y la segunda parte una con relación a la otra desde una posición abierta, en la que dichos cartuchos de bebidas pueden ser recibidos en la cabeza de elaboración y una posición cerrada, en la que dicho cartucho de bebida puede ser retenido fijamente en un espacio de la cabeza de elaboración definido entre la primera parte y la segunda parte, comprendiendo la primera parte de la cabeza de elaboración un miembro de sujeción que se extiende dentro del espacio de la cabeza de elaboración a medio camino hacia la segunda parte, de tal manera que un extremo distante del miembro de sujeción y la segunda parte se encuentran a una distancia fija uno de la otra cuando la primera parte y la segunda parte están en la posición cerrada;

comprendiendo cada uno de dichos cartuchos de bebida una primera superficie de sujeción sobre un primer lado del cartucho de bebida y una segunda superficie de sujeción sobre un lado opuesto del cartucho de bebida, en el que la primera y segunda superficies de sujeción cada uno de los cartuchos de bebida están separadas a una distancia uniforme igual o marginalmente mayor que la distancia fija entre el miembro de sujeción y la segunda parte de la máquina de preparación de bebidas cuando está en la posición cerrada, de tal manera que, en uso, los cartuchos de bebidas de varias alturas pueden ser sujetados en el espacio de la cabeza de elaboración entre el extremo distante del miembro de sujeción y la segunda parte.

De una manera ventajosa, la disposición de sujeción de la presente invención permite una disposición simplificada que da cabida a cartuchos de bebidas de varios tipos utilizando un solo modo de funcionamiento. Esto da como resultado una máquina que es más fácil de manejar. Además, es mecanismo es poco costoso y no es propenso a rotura, puesto que el mecanismo no tiene que ser alterado o ajustado para recibir cartuchos de diferentes tamaños. El uso de una distancia fija entre el miembro de sujeción y la segunda parte da como resultado la aplicación de una fuerza de compresión uniforme a los cartuchos independientemente de su tamaño. Esto mejora la consistencia del funcionamiento de la máquina.

Con preferencia, el miembro de sujeción está localizado en o en la proximidad de un centro de la primera parte para sujetar un cartucho de bebida recibido en la cabeza de elaboración en o en la proximidad de su centro.

Con preferencia, el miembro de sujeción comprende una extensión, que coopera, en uso, con un receso del cartucho de bebida.

El espacio de la cabeza de elaboración puede tener un volumen mayor de 50 ml. El espacio de la cabeza de elaboración puede tener una altura entre 15 y 30 mm.

En un aspecto, el miembro de sujeción se extiende hacia la segunda parte a una distancia entre 50 y 70% de la altura del espacio de elaboración. El miembro de sujeción se puede extender hacia la segunda parte a una distancia de aproximadamente 60% de la altura del espacio de elaboración.

En uso, los cartuchos de bebidas de al menos dos alturas pueden ser sujetados en el espacio de la cabeza de elaboración entre el extremo distante del miembro de sujeción y la segunda parte.

Un tipo de los cartuchos de bebidas puede comprender un volumen de almacenamiento que contiene uno o más ingredientes de bebidas y que comprende una superficie exterior que tiene un receso alargado que se extiende hacia una superficie opuesta del cartucho a una distancia entre 50 y 70% de la altura del cartucho de bebida, siendo adecuado el receso para recibir, en uso, un miembro de sujeción de una máquina de preparación de bebida, en la que el receso recibe una superficie de sujeción para dicho miembro de sujeción.

El volumen de almacenamiento para uno o más ingredientes de bebidas puede estar entre 40 y 60 ml. En un aspecto, el volumen de almacenamiento para uno o más ingredientes de bebidas e mayor o igual a 50 ml.

La altura del cartucho puede ser mayor de 25 mm. Con preferencia, cada uno de los cartuchos de bebidas comprende un receso sobre su primer lado y la primera superficie de sujeción está prevista en o en la proximidad de una parte inferior de dicho receso.

Con preferencia, con la primera parte y la segunda parte de la cabeza de elaboración en la posición cerrada, el miembro de sujeción se puede extender dentro del receso, de tal forma que el extremo distante del miembro de sujeción se puede contraer con la primera superficie de sujeción.

En un aspecto, el espacio de la cabeza de elaboración puede ser mayor de 50 ml.

Con preferencia, los cartuchos de bebidas comprenden cartuchos de al menos dos alturas, que pueden ser sujetados en el espacio de la cabeza de elaboración entre el extremo distante del miembro de sujeción y la segunda parte.

En un aspecto, los cartuchos de bebidas comprenden un primer tipo de cartucho de una primera altura y volumen de almacenamiento y un segundo tipo de cartucho de una segunda altura o volumen de almacenamiento mayor que el primer tipo de cartucho. Con preferencia, el primer tipo de cartucho tiene una altura menor de 18 mm y un volumen de almacenamiento menor de 35 ml. Con preferencia, el segundo tipo de cartucho tiene una altura mayor de 25 mm y un volumen de almacenamiento mayor o igual a 35 ml.

En la descripción siguiente, los términos "superior" e "inferior" y equivalentes se utilizarán para describir la posición de relación de características de la invención. Los términos "superior" e "inferior" y equivalentes deberían interpretarse de manera que se refieren al cartucho (u otros componentes) en su orientación normal para inserción en la máquina de preparación de bebidas y la distribución posterior. Además, los términos "interior" y "exterior" y equivalentes se utilizarán para describir la posición de relación de características de la invención. Los términos "interior" y "exterior" y equivalentes deberían interpretarse de manera que se refieren a posiciones relativas en el cartucho (u otros componentes) que están más próximas o más alejadas, respectivamente, desde un eje central o mayor X del cartucho (u otro componente).

Las formas de realización de la presente invención se describirán a continuación, solamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La figura 1a es una vista en perspectiva frontal de una máquina de preparación de bebidas de la presente invención.

La figura 1b es una vista en perspectiva frontal de la máquina de la figura 1a con una cabeza de elaboración en una posición abierta.

La figura 2 es una muestra en perspectiva trasera de la máquina de la figura 1a con algunas partes omitidas para claridad.

La figura 3 es otra vista en perspectiva trasera de la máquina de la figura 1a con algunas partes omitidas para mayor claridad.

La figura 4 es una vista en perspectiva de la cabeza de elaboración de la máquina de la figura 1a con algunas partes omitidas para mayor claridad.

La figura 5 es otra vista en perspectiva de la cabeza de elaboración de la máquina de la figura 1a con algunas partes omitidas para mayor claridad.

La figura 6 es una vista de la sección transversal de la cabeza de elaboración en una posición cerrada que incorpora una segunda versión del cartucho de bebida.

La figura 7 es una vista de la sección transversal de la cabeza de elaboración en una posición abierta ilustrada que contiene la segunda versión del cartucho.

La figura 8 es un diseño esquemático de la máquina de la figura 1a.

Las figuras 9a y 9b son diseños esquemáticos de primeros y segundos medios de reconocimiento de códigos para la máquina de la figura 1a; y

La figura 10 es una vista en planta de un cartucho de bebida para uso en la presente invención.

La figura 11 es un dibujo de la sección transversal de un miembro exterior de una primera versión del cartucho, que se puede utilizar en el sistema de preparación de bebidas de la presente invención.

La figura 12 es un dibujo de la sección transversal de un detalle del miembro exterior de la figura 11 que muestra una extensión cilíndrica dirigida hacia dentro.

La figura 13 es un dibujo de la sección transversal de un detalle del miembro exterior de la figura 11 que muestra una ranura.

La figura 14 es una vista en perspectiva desde arriba del miembro exterior de la figura 11.

La figura 15 es una vista en perspectiva desde arriba del miembro exterior de la figura 11 en una orientación invertida.

La figura 16 es una vista en planta desde arriba del miembro exterior de la figura 11.

La figura 17 es un dibujo de la sección transversal de un miembro interior del cartucho.

La figura 18 es una vista en perspectiva desde arriba del miembro interior de la figura 17.

La figura 19 es una vista en perspectiva desde arriba del miembro interior de la figura 17 es una orientación invertida.

La figura 20 es una vista en planta desde arriba del miembro interior de la figura 17.

La figura 21 es un dibujo de la sección transversal de la primera versión del cartucho en una condición montada; y

La figura 22 es un dibujo de la sección transversal de una segunda versión del cartucho.

\vskip1.000000\baselineskip

Sistema de preparación de bebidas

Una máquina de preparación de bebidas 201 del sistema de preparación de bebidas de la presente invención se muestra en las figuras 1a a 9b. La máquina de preparación de bebidas 201 comprende generalmente una carcasa 210 que contiene 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 interfaz de usuario 240 y una cabeza de elaboración 250. La cabeza de elaboración 250 comprende, a su vez, generalmente un soporte 251, medios de reconocimiento 252 y orificios de entrada y salida 253, 154.

La máquina de preparación de bebidas 201 está diseñada para ser capaz de distribuir ingredientes de bebidas desde inserto en forma de cartuchos 1, tal como se ilustra en las figuras 10 a 22.

Cartuchos para uso en el sistema

Las figuras 10 a 21 ilustran una primera versión del cartucho 1. El cartucho 1 comprende generalmente un miembro exterior 2, un miembro interior 3 y un laminado 5. El miembro exterior 2, el miembro interior 3 y el laminado se montan para formar el cartucho 1, que tiene un interior 120 para contener uno o más ingredientes de bebidas, una entrada 121, una salida 122 y una trayectoria de flujo de la bebida que conecta la entrada 121 con la salida 122 y que pasa a través del interior 120. La entrada 121 y la salida 122 se sellan inicialmente por el laminado 5 y se abren, en uso, perforando o cortando el laminado 5. La trayectoria de flujo de la bebida se define por Inter.-relación espacial entre el miembro exterior 2, el miembro interior 3 y el laminado 3, como se describe a continuación. Otros componentes pueden incluirse opcionalmente en el cartucho 1, tal como un filtro 4, como se describirá más adelante.

El cartucho 1 está diseñado particularmente para uso en la distribución de productos filtrados, tales como café tostado y molido u hojas de té. Sin embargo, el cartucho 1 se puede utilizar con otros productos tales como chocolate, café, té, dulces, licores, aromas, bebidas alcohólicas, leche con aroma, zumos de frutas, limonadas, salsas y postres.

Como se puede ver a partir de la figura 15, la forma general del cartucho 1 es generalmente circular o en forma de disco con el diámetro del cartucho 1 significativamente mayor que su altura. Un eje principal X pasa a través del centro del miembro exterior, como se muestra en la figura 11. Típicamente, el diámetro general del miembro exterior 2 tiene 68,5 mm \pm 6 mm y la altura general tiene 16 mm \pm 3 mm. Típicamente, el volumen del cartucho 1 cuando está montado tiene 30,2 ml \pm 20%.

El miembro exterior 2 comprende generalmente un recipiente en forma de taza 10 que tiene una pared anular curvada 13, una parte superior 11 cerrada y una parte inferior 12 abierta. El diámetro del miembro exterior 2 es menor en la parte superior 11 comparado con el diámetro en la parte inferior 12, que resulta de un ensanchamiento de la pared anular 13 cuando se pasa desde la parte superior 11 cerrada hasta la parte inferior 12 abierta. La pared anular 13 y la parte inferior 11 cerrada juntas definen un receptáculo que tiene un interior 34.

Una extensión cilíndrica 18 hueca dirigida hacia dentro está prevista en la parte superior 11 cerrada centrada sobre el eje principal X. Como se muestra más claramente en la figura 12, la superficie interior de la extensión cilíndrica 18 comprende un perfil escalonado que tiene primera, segunda y tercera porciones 19, 20 y 21. La primera porción 19 es cilíndrica circular recta. La segunda porción 20 es de forma fausto-cónica y se estrecha cónicamente hacia dentro. La tercera porción 21 es otro cilindro circular recto y está cerrada por una superficie inferior 31. El diámetro de la primera, segunda y tercera porción 19, 20 y 21 se reduce incrementalmente de tal manera que el diámetro de la extensión cilíndrica 18 se reduce a medida que se pasa desde la parte superior 11 hacia la superficie inferior 31 cerrada de la extensión cilíndrica 18. Un saliente 32 generalmente horizontal está formado sobre la extensión cilíndrica 18 en la unión entre la segunda y tercera porciones 20 y 21. Desde el lado exterior, la extensión cilíndrica 18 forma un receso en la superficie exterior del cartucho. Una superficie de sujeción 18a es proporcionada por la parte inferior del receso, como se muestra en la figura 12. A continuación se describirá el uso de la superficie de sujeción 18a.

Un saliente 33 que se extiende hacia fuera está formado en el miembro exterior 2 hacia la parte inferior 12. El saliente 33 que se extiende hacia fuera forma una pared secundaria 15 coaxial con la pared anular 13 para definir una trayectoria 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 miembro exterior 2. Una serie de ranuras 17 están previstas 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 miembro exterior 2. Como se muestra en la figura 13, las ranuras 17 comprenden muescas verticales en la pared anular 13. Están previstas entre 20 y 40 ranuras. En la forma de realización mostrada están previstas treinta y siete ranuras 17 generalmente equidistantes alrededor de la circunferencia del colector 16. Las ranuras 17 tienen con preferencia una longitud entre 1,4 y 1,8 mm. Típicamente, la longitud de cada ranura es 1,6 mm, que representan el 10% de la altura total del miembro exterior 2. La anchura de cada ranura está 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 prevenir que los ingredientes de la bebida pasen a través de ellas hasta el colector 16 o bien durante el almacenamiento o en uso.

Una cámara de entrada 26 está formada en el miembro exterior 2 en la periferia del miembro exterior 2. Está prevista una pared cilíndrica 27, como se muestra más claramente en la figura 15, que define una cámara de entrada 26 en el interior y que separa la cámara de entrada 26 del interior 34 del miembro exterior 2. La pared cilíndrica 27 tiene una superficie superior 28 cerrada, que está formada sobre un plano perpendicular al eje principal X y un extremo inferior 29 abierto co-planar con la parte inferior 12 del miembro exterior 2. La cámara de entrada 26 se comunica con el colector 16 a través de dos ranuras 30, como se muestra en la figura 11. De una manera alternativa, se pueden utilizar entre una y cuatro ranuras para comunicación con el colector 16 y la cámara de entrada 26.

Un extremo inferior del saliente 33 que se extiende hacia fuera está provisto con una pestaña 35 que se extiende hacia fuera, que se extiende perpendicularmente al eje principal X. Típicamente, la pestaña 35 tiene una anchura entre 2 y 4 mm. Una porción de la pestaña 35 es alargada para forman un mango 24 por el que se puede agarrar el miembro exterior 2. El mango 24 está provisto con un reborde 25 vuelto hacia arriba para mejorar el agarre.

El miembro exterior 2 está formado como una pieza integral individual de polietileno de alta densidad, polipropileno, poliestireno, poliéster, o un laminado de dos o más de estos materiales. Un polipropileno adecuado es del rango de polímeros disponibles de DSM UK Limited (Redditch, Reino Unido). El miembro exterior puede ser opaco, transparente o traslúcido. El proceso de fabricación puede ser mediante moldeo por inyección.

El miembro interior 3, como se muestra en las figuras 17 a 20, comprende un bastidor anular 31 y un canal cilíndrico 40 que se extiende hacia abajo. Un eje principal X pasa a través del centro del miembro interior 3, como se muestra en la figura 17.

Como se muestra mejor en la figura 18, el bastidor anular 41 comprende un reborde exterior 51 y un cubo interior 52 unidos por diez radios radiales 53 equidistantes. El cubo interior 52 es integral y de extiende desde el canal cilíndrico 40. Unas aberturas de filtración 55 están formadas en el bastidor anular 41 entre los radios radiales 53. Un filtro 4 está dispuesto sobre el bastidor anular 41 para cubrir las aberturas de filtración 55. El filtro está fabricado con preferencia de un material con alta resistencia en húmedo, por ejemplo un material de fibra no tejida de poliéster. Otros materiales que se pueden utilizar incluyen un material de celulosa impermeable al agua, tal como un material de celulosa que comprende fibras de papel tejido. Las fibras de papel tejido se pueden mezclar con fibras de polipropileno, cloruro de polivinilo y/o polietileno. La incorporación de estos materiales de plástico en material de celulosa convierte al material de celulosa en sellable con calor. El filtro 4 se puede tratar o revestir con un material que es activado por calor y/o presión, de tal manera que se puede sellar al bastidor anular 41 de esta manera.

Como se muestra en el perfil de sección transversal de la figura 17, el cubo interior 52 está localizado en una posición más baja que el reborde exterior 51, resultando el bastidor anular 41, que tiene un perfil inclinado inferior.

\newpage

La superficie superior de cada radio 53 está provista con un alma vertical 54 que divide un espacio hueco por encima del bastidor anular 41 en una pluralidad de pasos 57. Cada paso 57 está delimitado sobre cada lado por un alma 54 y sobre una superficie inferior por el filtro 4. Los pasos 57 se extienden desde el reborde exterior 51 hacia abajo y se abren dentro del canal cilíndrico 40 en orificios 56 definidos por los extremos interiores de las almas 54.

El canal cilíndrico 40 comprende un tubo exterior 42 que rodea una boquilla de descarga interior 43. El tubo exterior 42 forma el exterior del túnel cilíndrico 40. La boquilla de descarga 43 está unida al tubo exterior 42 en un extremo superior de la boquilla de descarga 43 por medio de una pestaña anular 47. La boquilla de descarga 43 comprende una entrada 45 en un extremo superior que se comunica con los orificios 56 de los pasos 57 y una salida 44 en un extremo inferior a través del cual se descarga la bebida preparada en una taza u otro receptáculo. La boquilla de descarga 43 comprende una porción frusto-cónica 48 en un extremo superior y una porción cilíndrica 58 en un extremo inferior. La porción cilíndrica 58 puede tener un cono ligero, de tal manera que se estrecha hacia la salida 44. La porción frusto-cónica 48 ayuda a canalizar la bebida desde los pasos 57 hacia abajo hacia la salida 44 sin inducir turbulencia a la bebida. Una superficie superior de la porción frusto-cónica 48 está provista con cuatro almas de soporte 49 equidistantes alrededor de la circunferencial del canal cilíndrico 40. Las almas de soporte 49 definen canales 50 entre ellas. Los bordes superiores de las almas de soporte 49 están nivelados entre sí y perpendiculares al eje principal X.

El miembro interior 3 puede estar formado como una pieza integral individual de polipropileno o de un material similar, como se describe anteriormente y mediante moldeo por inyección de la misma manera que el otro miembro 2.

Alternativamente, el miembro interior 3 y/o el miembro exterior 2 pueden estar fabricados a partir de un polímero biodegradable. Ejemplos de materiales adecuados incluyen polietileno degradable (por ejemplo, SPITEK suministrado por Symphony Environmental, Boreham Wood, Reino Unido), poliéster amida biodegradable (por ejemplo, BAK 1095 suministrado por Symphony Environmental), ácidos polilácticos (PLA suministrado por Cargil, Minnesota, USA), polímeros basados en almidón, derivados de celulosa y polipéptidos.

El laminado 5 está formado de dos capas, una primera capa de aluminio y una segunda capa de polipropileno fundido. La capa de aluminio tiene un espesor entre 0,02 y 0,07 mm. La capa de polipropileno fundido tiene un espesor entre 0,025 y 0,065 mm. En una forma de realización, la capa de aluminio tiene 0,06 mm de espesor y la capa de polipropileno tiene 0,025 mm de espesor. Este laminado es particularmente ventajoso porque tiene una alta resistencia a la ondulación durante el montaje. Como resultado, el laminado 5 se puede pre-cortar a tamaño y forma correctos y se puede transferir posteriormente a la estación de montaje sobre la línea de producción sin someterlo a distorsión. Por consiguiente, el laminado 5 está particularmente bien adaptado para la soldadura. Se pueden utilizar otros materiales de laminados que incluyen laminados de PET/aluminio/PP, de PE, EVOH/PP, de PET/metalizado/PP y de aluminio/PP. Se puede utilizar material laminado de folio en lugar de material cortado a troquel.

El cartucho 1 se puede cerrar por una tapa rígida o semi-rígida de un laminado flexible.

El montaje del cartucho 1 implica las siguientes etapas:

a): el miembro interior 3 es insertado en el miembro exterior 2;

b): el filtro 4 es cortado a medida y colocado sobre el miembro interior 3 para ser recibido sobre el canal cilíndrico 40 y se apoya contra el bastidor anular 41;

c): el miembro interior 3, el miembro exterior 2 y el filtro 4 se unen por medio de soldadura ultrasónica;

d): el cartucho 1 es llenado con uno o más ingredientes de bebidas;

e): el laminado 5 se fija en el miembro exterior 2.

Estas etapas se describirán con más detalle a continuación.

El miembro exterior 2 está orientado con la parte inferior 12 abierta hacia abajo. El miembro interior 3 es insertado entonces en el miembro exterior 2 con el reborde exterior 51 recibido como un ajuste flojo en una extensión axial 14 en la parte superior 11 del cartucho 1. La extensión cilíndrica 18 del miembro exterior 2 es recibida al mismo tiempo en la porción superior del canal cilíndrico 40 del miembro interior 3. La tercera porción 21 de la extensión cilíndrica 18 se asienta dentro del canal cilíndrico 40 con la cara inferior 31 cerrada de la extensión cilíndrica 18 apoyándose contra las almas de soporte 49 del miembro interior 3. El filtro 4 está colocado entonces sobre el miembro interior 3, de tal manera que el material de filtro contacta con el reborde anular 51. Se utiliza entonces un proceso de soldadura ultrasónica para unir el filtro 4 al miembro interior 3 y al mismo tiempo, y en la misma etapa del proceso, el miembro interior 3 al miembro exterior 2. El miembro interior 3 y el filtro 4 son soldados alrededor del reborde exterior 51. El miembro interior 3 y el miembro exterior 2 se unen por medio de líneas de soldadura alrededor del reborde exterior 51 y también los bordes superiores de las almas 54.

Como se muestra más claramente en la figura 21, el miembro exterior 2 y el miembro interior 3, cuando se unen juntos, definen un espacio vacío 130 en el interior 120 debajo de la pestaña anular 41 y en el exterior el canal cilíndrico 40 que forma una cámara de filtración. La cámara de filtración 130 y los pasos 37 encima del bastidor anular 41 están separados por el papel de filtro 4.

La cámara de filtración 130 contiene uno o más ingredientes de bebidas 200. Uno o más ingredientes de bebidas están empaquetados en la cámara de filtro 130. Para una bebida de tipo filtrado, el ingrediente es típicamente café tostado y molido u hoja de té. La densidad de la empaquetadura de los ingredientes de la bebida en la cámara de filtración 130 se puede variar, como se desee. Típicamente, para un producto de café filtrado, la cámara de filtración de la primera forma de realización del cartucho contiene entre 5,0 y 10,2 gramos de café tostado y molido en un lecho de filtración típico de 5 a 14 mm de espesor. Opcionalmente, el interior 120 puede contener uno o más cuerpos, tales como esferas, que se pueden mover libremente en el interior 120 para ayudar a la mezcla a través de la inducción de turbulencia y trituración de depósitos de ingredientes de bebidas durante la descarga de la bebida.

El laminado 5 se fija entonces en el miembro exterior 2 formando un alma 126 alrededor de la periferia del laminado 5 para unir el laminado 5 a la superficie inferior de la pestaña 35 que se extiende hacia fuera. El alma 126 se extiende para sellar el laminado 5 contra el borde inferior de la pared cilíndrica 27 de la cámara de entrada 26. Además, una soldadura 1265 está formada entre el laminado 5 y el borde inferior del tubo exterior 42 del canal cilíndrico 40. El laminado 5 forma la pared inferior de la cámara de filtración 130 y sella también la cámara interior 26 y el canal cilíndrico 40. No obstante, existe un intersticio pequeño 123 antes de la distribución entre el laminado 5 y el borde inferior de la boquilla de descarga 43. Se puede utilizar una variedad de métodos de soldadura, tales como soldadura térmica y soldadura ultrasónica, en función de las características del material del laminado 5.

Ventajosamente, el miembro interior 3 se extiende entre el miembro exterior 2 y el laminado 5. El miembro interior 3 está formado de un material de rigidez relativa, tal como polipropileno. También el miembro interior 3 forma un miembro de soporte de carga que actúa para mantener el laminado 5 y el miembro exterior 2 espaciados cuando el cartucho 1 está comprimido. Se prefiere que el cartucho 1 esté sometido a una carga de compresión entre 130 y 280N en uso. La fuerza de compresión actúa para prevenir que el cartucho falle bajo presurización interna y también sirve para aplastar el miembro interior 3 y el miembro exterior 2. Esto asegura que las dimensiones internas de los pasos y aberturas en el cartucho 1 sean fijas y no se puedan cambiar durante la presurización del cartucho 1.

Como se muestra en la figura 21, la superficie de sujeción 18a en la parte inferior del receso en la superficie superior del miembro exterior 2 y la superficie inferior del laminado 5 están separadas por una distancia d que está fijada por las dimensiones relativas del miembro interior 3 y el miembro exterior 2.

Para usar el cartucho 1, se inserta en primer lugar en la máquina de preparación de bebidas (como se describirá a continuación) y se abren la entrada 121 y la salida 122 por medio de miembros de perforación de la máquina de preparación de bebida que perforan y pliegan hacia atrás el laminado 5. Un medio acuoso, típicamente agua, a presión entre en el cartucho 1 a través de la entrada 121 dentro de la cámara de entrada 26 a una presión entre 0,1 y 2,0 b ares. Desde allí el agua es dirigida para circular a través de ranuras 30 y alrededor del colector 16 y dentro de la cámara de filtración 130 del cartucho 1 a través de la pluralidad de ranuras 17. El agua es forzada radialmente hacia dentro a través de la cámara de filtración 130 y se mezcla con los ingredientes de la bebida 200 contenidos allí. El agua es forzada al mismo tiempo hacia arriba a través de los ingredientes de la medida. La bebida formada por el paso del agua a través de los ingredientes de la bebida pasa a través del filtro 4 y a través de aberturas de filtración 55 dentro de los pasos 57 que se encuentran por encima del bastidor anular 41. El sellado del filtro 4 sobre los radios 53 y la soldadura del reborde 51 con el miembro exterior 2 asegura que no existen cortocircuitos y toda la bebida debe pasar a través del filtro 4.

La bebida fluye entonces hacia abajo a lo largo de los pasos radiales 57 formados entre las almas 54 y a través de los orificios 56 y dentro del canal cilíndrico 40. La bebida pasa a lo largo de los canales 50 entre las almas de soporte 47 y hacia abajo por la boquilla de descarga 43 hasta la salida 44, donde la bebida es descargada en un receptáculo, tal como una taza.

Con preferencia, la máquina de preparación de la bebida comprende una instalación de purga de aire, en la que se fuerza aire comprimido a través del cartucho 1 al final del ciclo de distribución para que salga el resto de la bebida dentro del receptáculo.

El cartucho 1 está provisto sobre el laminado con un código de barras 320 como se muestra en la figura 10. El código de barras 320 está formado a partir de una pluralidad de barras de color de contraste. Con preferencia las barras sobre negras sobre fondo blanco para incrementar al máximo el contraste. El código de barras 320 no tiene que cumplir una norma publicada, pero se pueden utilizar un formato estándar de códigos de barras, tal como EAN-13, UPC-a, o Interleaf 2 de 5.

La figura 22 muestra una segunda versión del cartucho de bebida 1. Los componentes iguales entre la primera y la segunda versión han sido referenciados con los mismos números. Muchos de los componentes y funciones de la segunda versión del cartucho 1 son los mismos que para la primera versión. No obstante, se puede ver a partir de la figura 22 que el cartucho tiene una altura general mayor comparado con el cartucho mostrado en la figura 21. El miembro exterior 2 es más esbelto y, por lo tanto, define un espacio vacío mayor 130, en el que se puede almacenar una cantidad mayor de ingredientes de bebidas. La segunda versión del cartucho es, por lo tanto, adecuada para distribuir volúmenes mayores de bebidas. El diámetro del miembro exterior 2 y del cartucho 1 son los mismos que en la primera versión. Típicamente el volumen de almacenamiento del cartucho 1 cuando está montado está entre 50 y 58 ml \pm 20%. Como con la primera versión, la superficie superior del miembro exterior 2 está provista con un receso que tiene una superficie de sujeción 18a localizada en su parte inferior. De acuerdo con la presente invención, la separación d entre la superficie 18a y el lado inferior del laminado 5 es la misma que para la primera versión. Como resultado, el receso alargado se extiende aproximadamente un 60% de la distancia hacia el laminado 5. Esto permite de una manera ventajosa la utilización de una disposición simplificada de la sujeción, como se describe a continuación.

La primera y la segunda versión del cartucho 1 descritas anteriormente se dan como ejemplos del tipo de cartucho que se puede utilizar en la presente invención. Otros cartuchos de un tipo similar se pueden proveer en particular con diferentes miembros interiores 3, que son adecuados para distribuir otros tipos de bebidas, por ejemplo leche espumosa, café expreso y chocolate.

\vskip1.000000\baselineskip

Máquina de preparación de bebidas

Como se muestra en la figura 1a, la carcasa 210 contiene y mantiene en posición los otros componentes de la máquina 201. La carcasa 210 está fabricada con preferencia total o parcialmente de un material de plástico robusto, tal como ABS. De una manera alternativa, la carcasa 210 puede estar fabricada total o parcialmente de un material mecánico, tal como acero inoxidable o aluminio. La carcasa 210 comprende con preferencia un diseño de envoltura de sujeción que tiene una mitad delantera 211 y una mitad trasera 212, que permiten el acceso durante el montaje para la instalación de los componentes de la máquina 201 y que se pueden unir posteriormente juntas para definir un interior 213 de la carcasa 210. La mitad trasera 212 proporciona un receso 214 para la fijación del depósito de agua 220. La carcasa 210 está formada con medios, tales como retenes, topes, salientes y porciones roscada, para retener los componentes de la máquina 201 en posición sin la necesidad de un chasis separado. Esto reduce el coste general y el peso de la máquina 201. Una base 215 de la carcasa 210 está provista con preferencia con patas para soportar la máquina encima de una manera estable. De forma alternativa, la base 215 propiamente dicha puede tener una configuración que forma un soporte estable.

La mitad delantera 211 de la carcasa 210 comprende una estación de distribución 270, en la que tiene lugar la distribución de la bebida. La estación de distribución 270 comprende un soporte de receptáculo 271 que tiene un interior hueco que forma una bandeja de goteo 272. Una superficie superior 273 del soporte del receptáculo está provista con una rejilla 274 sobre la que se coloca el receptáculo. La bandeja de goteo 272 se puede retirar de la carcasa 10 para facilitar el vaciado del agua acumulada. Un receso 275 está formado en la mitad delantera de la carcasa 210 por encima del soporte del receptáculo 271 para alojar las dimensiones del receptáculo.

La cabeza de elaboración 250 está localizada hacia la parte superior de la carcasa 210 por encima del soporte del receptáculo, como se muestra en las figuras 1a y 1b. Con preferencia, la altura de la rejilla 274 con relación a la cabeza de elaboración 250 se puede ajustar para alojar diferentes tamaños de receptáculo. Se prefiere que el receptáculo esté lo más cerca posible de la cabeza de elaboración 250, permitiendo al mismo tiempo todavía que el receptáculo sea insertado y se pueda extraer fuera de la estación de distribución 270, para reducir al mínimo la altura que la bebida distribuida tiene que descender antes de entrar en contacto con el receptáculo. Esto contribuye a reducir al mínimo la pulverización y las salpicaduras de la bebida y a reducir la pérdida de burbujas de aire arrastradas donde están presentes. Con preferencia, se pueden insertar receptáculos entre 70 mm y 110 mm de altura entre la rejilla 274 y la cabeza de elaboración 250.

La interfaz de usuario de la máquina 240 está localizada sobre la parte delantera de la carcasa 210 y comprende un botón de inicio/parada 241, y una pluralidad de indicadores de estado 243-246.

Los indicadores de estado 243-246 incluyen con preferencia un diodo emisor de luz (LED) 243 para indicar la disponibilidad de la máquina 210, un LED 244 para indicar si se ha producido un error en el funcionamiento de la máquina 201 y uno o más LEDs 245-255 para indicar que la máquina 201 está funcionando en el modo manual o en el modo automático. Los LEDs 243-246 pueden ser controlados para iluminar a una intensidad constante, para emitir destellos de forma intermitente, o ambas cosas en función del estado de la máquina 201. Los LEDs 243-246 pueden tener una variedad de colores que incluyen verde, rojo y amarillo.

El botón de inicio/parada 241 controla el comienzo el ciclo de distribución y es un botón pulsador accionado manualmente, conmutador o similar.

Se puede prever un control de ajuste del volumen para permitir a un usuario de la máquina 201 ajustar manualmente el volumen de la bebida suministrada sin alterar las otras características de funcionamiento. Con preferencia, el control de ajuste del volumen permite un ajuste del volumen más menos un 20%. El control de ajuste del volumen puede ser un botón giratorio, una corredera lineal, una lectura digital con botones de incremento y decremento, o similar. Más típicamente, el volumen es controlado por un usuario accionando el botón de inicio/parada 241.

Se puede prever un conmutador de potencia manual (no mostrado) en la máquina 201. Alternativamente, se puede controlar el suministro de potencia simplemente insertando o retirando el enchufe de suministro de potencia desde la fuente de alimentación principal.

El depósito de agua 220 está localizado 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 comprende un cuerpo 221 generalmente cilíndrico que puede ser recto circular o en forma de frusto como se desee por razones estéticas. El depósito comprende una entrada para llenar el depósito con agua, que se cierra en uso por medio de una tapa 222 que se puede retirar manualmente. Una salida está prevista hacia el extremo inferior del depósito que se comunica con la bomba de agua 230. El depósito de agua 220 puede estar fabricado de un material transparente o traslúcido para permitir a un consumidor ver la cantidad de agua que permanece en el depósito. De una manera alternativa, el depósito de agua 220 puede estar fabricado de un material opaco, pero puede estar prevista una ventana de observación en el mismo. Además, o en lugar de lo anterior, el depósito de agua 220 puede estar provisto con un sensor de nivel bajo que previene el funcionamiento de la bomba de agua 230 y opcionalmente activa un indicador de aviso, tal como un LED, cuando el nivel del agua en el depósito desciende hasta un nivel preseleccionado. El nivel de agua en el depósito desciende hasta un nivel preseleccionado. El depósito de agua 220 tiene con preferencia una capacidad interna 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 muestra de forma esquemática en la figura 8 y se controla por el procesador de control. La bomba proporciona un caudal de flujo máximo de 900 ml/min. de agua a una presión máxima de 2,5 bares. Con preferencia, en uso normal, la presión estará limitada a 2 bares. El caudal de flujo de agua a través de la máquina 201 se puede controlar por el procesador de control para que sea un porcentaje del caudal de flujo máximo de la bomba por ciclo, interrumpiendo el suministro eléctrico a la bomba. Con preferencia, la bomba se puede accionar a cualquiera de 20%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% o 100% del caudal máximo de flujo de régimen. La exactitud del volumen de agua bombeado es con preferencia + o - 5% que conduce a una exactitud + o - 5% en el volumen final de la bebida distribuida. Una bomba adecuada en la bomba Evolution (RTM) EPB producida por Ulka S.r.l. (Pavia, Italia). Un sensor de flujo volumétrico (no mostrado) está previsto con preferencia en la línea de flujo o bien aguas arriba o aguas debajo de la bomba de agua 230. Con preferencia, el sensor de flujo volumétrico es un sensor giratorio.

El calentador de agua 225 está localizado en el interior de la carcasa 210. El calentador 225 tiene una potencia nominal de 1550W y es capaz de calentar agua recibida desde la bomba de agua 230 desde una temperatura inicial de aproximadamente 20ºC hasta una temperatura operativa de aproximadamente 85ºC en menos de 1 minuto. Con preferencia, el tiempo de residencia entre el final de un ciclo de distribución y el comienzo de un ciclo de distribución siguiente del calentador es inferior a 10 segundos. El calentador mantiene la temperatura seleccionada entre + o - 2ºC durante el ciclo de distribución. El agua para el ciclo de distribución puede ser suministrada a la cabeza de elaboración 250 a 83ºC o 93ºC. El calentador 225 es capaz de ajustar rápidamente la temperatura de suministro a 83ºC o 93ºC desde una temperatura nominal del agua de 85ºC. El calentador 225 comprende un corto de sobre temperatura, que cierra el calentador si la temperatura excede de 98ºC. La salida de agua desde el calentador 225 es alimentada a la cabeza de elaboración 250 por medio de una válvula de tres pasos. Si la presión del flujo de agua es aceptable, el agua pasa al cartucho 1. Si la presión está por debajo o por encima de límites predeterminados, entonces el agua es desviada por medio de la válvula de tres pasos al receptáculo de recuperación de la bandeja de goteo 270.

El compresor de aire 235 está conectado operativamente a la cabeza de elaboración 250 por medio de una válvula de un paso y está controlado por el procesador de control. El compresor de aire 235 proporciona un caudal de flujo máximo de aire de 500 ml/min. a 1,0 bar. En uso, un volumen de trabajo de 35 ml es presurizado a 2,0 bares. Con preferencia, el compresor de aire 235 puede producir dos causales; un caudal rápido (o máximo) y un caudal
lento.

El procesador de control de la máquina de preparación de bebida 201 comprende un módulo de procesamiento y una memoria. El procesador de control está conectado operativamente y controla el funcionamiento del calentador de agua 225, la bomba de agua 230, el compresor de aire 235 y la interfaz de usuario 240.

La memoria del procesador de control incluso una o más variables para uno o más parámetros operativos para la máquina de preparación de bebidas 201. Los parámetros de funcionamiento son la temperatura del agua que pasa a través del cartucho de bebida 1 durante la etapa de funcionamiento, la velocidad de carga del cartucho de bebida 1, la presenta o no de una etapa de humidificación, el volumen total de bebida distribuido, el caudal del agua durante la etapa de descarga y el caudal y el periodo de la etapa de purga.

Las variables para los parámetros operativos son memorizadas en la memoria. El cartucho 1 comprende un código previsto sobre o dentro del cartucho 1 que representa los parámetros operativos requeridos para la distribución óptima de la bebida en ese cartucho 1. El código está en formato binario y comprende una pluralidad de bits de datos que corresponden a las variables memorizadas en la memoria del procesador de control.

La cabeza de elaboración 250 se muestra en las figuras 4 a 7. El soporte 251 de la cabeza de elaboración 250 comprende una parte inferior fija 255, una parte superior giratoria 256 y un montaje de cartucho pivotable 257 colocado entre las parte inferior fija 255 y la parte superior pivotable 256. La parte superior 256, la parte inferior 255 y el montante del cartucho 257 son giratorios alrededor de un eje de articulación común 58. Las figuras 4 a 7 muestran el soporte 251 con algunos componentes de la máquina 201 omitidos para mayor claridad.

La parte superior giratoria 256 y el montante del cartucho pivotable 257 se mueven con relación a la parte inferior fija 255 por medio de un mecanismo de abrazadera 280. El mecanismo de abrazadera 280 comprende una palanca de sujeción que tiene primero y segundo números o partes 281 y 282. La primera parte 281 de la palanca de sujeción comprende un brazo en forma de U, que está montado de forma pivotable en la parte superior 256 en dos primeros puntos de pivote 283, uno a cada lado del soporte 251.

La segunda parte de la palanca de sujeción comprende dos brazos 282 sobre el centro, uno a cada lado del soporte 251, que están montados cada uno de ellos de forma pivotable en la parte superior 256 en un segundo punto de pivote 285 previsto sobre el eje de articulación 258 que acopla la parte superior 256 a la parte inferior fija 255. Cada brazo 282 sobre el centro es un miembro recíproco que comprende un cilindro 282a, un vástago 282b y un manguito elástico 82c. El cilindro 282a tiene un taladro interno y está montado de forma giratoria en un extremo en el eje de articulación 258. Un primer extremo del vástago 282b está recibido de forma deslizable en el taladro del cilindro 282a. El extremo opuesto del vástago 282b está montado de forma giratoria en el brazo 281 en forma de U en un tercer punto de articulación 286. Los terceros puntos de pivote 286 no están conectados y se pueden mover libremente con relación a la parte superior 256 y a la parte inferior 255. El manguito elástico 282c está montado en el exterior del vástago 282b y se extiende, en uso, entre superficies de tope sobre el cilindro 28a y el vástago 282b. El manguito elástico 282c permite el acortamiento del brazo 282 sobre el centro, pero desvía el brazo 282 sobre el centro en una configuración extendida. El movimiento de los terceros puntos de pivote 286 hacia y fuera del eje de articulación 258 es posible, por lo tanto, por el movimiento relativo de los vástagos 282b en los cilindros 282a. Los manguitos elásticos 282c están formados con preferencia de silicona. Aunque la forma de realización ilustrada utiliza dos brazos 282 sobre el centro, será evidente que el mecanismo de cierre puede estar configurado con un solo brazo 282 sobre el centro.

El brazo 281 en forma de U se extiende alrededor de la parte delantera del soporte 251 y comprende dos miembros de gancho 287 que cuelgan hacia abajo, uno a cada lado de soporte 251, comprendiendo cada uno de ellos una superficie de leva 288 que está dirigida hacia el eje de articulación 258. La parte inferior fija 255 del soporte 251 está provista con dos salientes 259 o retenes, localizados uno a cada lado de la parte inferior 255 en o en la proximidad del borde delantero 260 de la misma alineados generalmente con los miembros de gancho 287.

Como se muestra en la figura 4, el brazo 281 en forma de U puede estar formado de una pieza de plástico moldeada, que comprende un mango ergonómico y los miembros de gancho 287 integrales con el brazo.

El montante del cartucho 257 está montado de forma giratoria entre las partes superior e inferior 255, 256 del soporte 251. El montante 257 está provisto con un receso 290 sustancialmente circular que recibe en uso el cartucho de bebidas 1. El receso 290 incluye una irregularidad 291 para alojar la porción de mango 24 del cartucho de bebidas 1 que actúa también para prevenir la rotación del cartucho de bebidas 1 en el soporte 251. El montante del cartucho 257 está suspendido con relación a la parte inferior fija 255, de tal manera que en la posición abierta, como se muestra en la figura 7, el montante del cartucho 257 está desviado fuera de contacto con la parte inferior fija 255, de manera que el montante del cartucho 257 se mueve fuera de contacto con los miembros de perforación de entrada y de salida 254, 253. El montante del cartucho 257 está provisto con una abertura 292 para recibir a través de ella los miembros de perforación de entrada y salida 253, 254 y una cabeza 300 de los medios de reconocimiento del cartucho 252 cuando el montante del cartucho 257 se mueve a la posición cerrada.

La parte superior 255 comprende un cuerpo 310 generalmente circular que aloja una ventana de observación circular 312 a través de la cual un consumidor puede ver el cartucho de bebida 1 durante un ciclo de distribución y también confirmar visualmente si está cargado un cartucho 1 en la máquina 201. La ventana de observación 312 está configurada en forma de taza que tiene un reborde 311 dirigido hacia abajo. Además, de acuerdo con la presente invención, la ventana de observación 312 está provista con un miembro de sujeción en forma de una extensión tubular 500 dirigida hacia dentro, como se muestra en la figura 7. La extensión 500 está dirigida hacia la parte inferior 256 y se encuentra dentro del volumen de la cabeza de elaboración cuando está en la posición cerrada, como se muestra en la figura 6. La ventana de observación 312 es capaz de moverse axialmente con relación al cuerpo 310 de la parte superior 255. Una disposición para la realización del movimiento relativo consiste en proporcionar un muelle ondulado (no se muestra), o miembro elástico similar, tal como un anillo de caucho, colocado entre la ventana de observación 312 y el cuerpo circular 310. En una disposición alternativa, está prevista una serie de muelles de compresión helicoidales (no mostrados) que se extienden entre la ventana de observación 312 y el cuerpo 310. En ambos casos, los medios elásticos permiten a la ventana de observación 312 moverse axialmente con relación al cuerpo circular 310 en un grado pequeño.

Cuando el soporte 251 está en la posición cerrada, un extremo distante 501 de la extensión tubular 500 de la ventana de observación 312 se apoya contra la superficie de sujeción 18a del cartucho de bebida 1 desviándolo en contra de la parte inferior 256, como se muestra en la figura 6 (en la que se ilustra la disposición que contiene un cartucho de acuerdo con la segunda forma de realización descrita anteriormente). La presión ejercida por la extensión tubular 500 sobre el miembro exterior 2 asegura un sellado hermético a fluido entre el cartucho 11 y el soporte 251. Debería indicarse que la altura de la ventana de observación 312 y, por lo tanto, también la cabeza de elaboración es tal que se pueden insertar cartuchos de varias alturas. En la figura 6, se muestra la disposición con el cartucho relativamente esbelto de la segunda forma de realización descrita anteriormente. La misma cabeza de elaboración puede alojar también el cartucho más corto de la primera forma de realización. En este caso, existirá un intersticio entre la superficie superior 11 del cartucho 1 y la ventana 312. Sin embargo, el cartucho 1 está totalmente sellado en la entrada y en la salida por la presión aplicada por la extensión tubular 500.

La parte inferior 255 comprende unos miembros de perforación de entrada y salida 253, 254 y la cabeza 300 de los medios de reconocimiento del cartucho 252. El miembro de perforación de entrada 253 comprende un tubo 260 del tipo de aguja hueca 260 que tiene un extremo afilado 261 para perforar el laminado 5 del cartucho de bebida 1 en uso. El miembro de perforación de entrada 253 está en comunicación de fluido con un conducto de agua 262, como se muestra en la figura 7, que pasa a través de la parte inferior 255 y que está conectado a un conducto de salida 263 del calentador de agua 225. El miembro de perforación de salida 254 es de tipo similar al miembro de perforación de salida descrito en las patentes europeas del solicitante EP 0 389 14 y EP 0 334 572 y comprende un cilindro 264 de extremo abierto de sección transversal circular o en forma de D, que tiene dimensiones mayores que la boquilla de descarga 43. Una porción arqueada 26 del extremo superior del miembro de perforación de salida 254 está ranurada para perforar y eventualmente cortar el laminado del cartucho de bebida 1. El resto del extremo superior está cortado en la dirección longitudinal del cilindro al menos hasta la base de los dientes 266 de la porción ranurada para plegar hacia atrás o retirar el laminado 5 cortado fuera de la abertura de salida antes de que la bebida sea distribuida a través de la misma. El miembro de perforación de salida 254 perfora el laminado 5 en el exterior de la boquilla de descarga 43 y cuando el montante del cartucho 257 está en la posición cerrada, descansa en el anillo entre la boquilla de descarga 43 y la pared exterior 42 del canal de descarga 40. El miembro de perforación de salida 254 pliega hacia atrás el laminado 105 cortado en el anillo. De esta manera, tanto el miembro de perforación de salida 254 como el laminado cortado 105 son retenido fuera de la trayectoria de la bebida descargada.

El miembro perforador de salida 254 está rodeado por un reborde 254a, que está elevado con relación a su contorno en 0,5 mm.

De una manera ventajosa, el miembro de perforación de salida 254 se puede retirar fuera de la parte inferior 255 para permitir que sea limpiado a fondo, por ejemplo, en un lavavajillas. El miembro de perforación de salida 254 desmontable es recibido en un receso 267 en la parte inferior 255, donde está asentado. El miembro de perforación de entrada 253 y/o el miembro de perforación de salida 254 pueden estar fabricados de un metal, tal como acero inoxidable, o de un material de plástico. Ventajosamente, el uso de elementos de corte de plástico está habilitado por el uso de un laminado 5, que puede ser perforado y cortado por un material no metálico. Por consiguiente, los miembros de perforación 253, 254 se pueden fabricar menos afilados, lo que reduce el riesgo de lesión del consumidor. Además, los elementos de perforación de plástico no son propensos a oxidación. Con preferencia, el miembro de perforación de entrada 253 y el miembro de perforación de salida 254 están formados en una sola unidad integral, que se puede retirar desde la parte inferior 255.

En uso, la parte superior 25 del soporte 251 es móvil desde una posición abierta, en la que está orientada verticalmente o hacia la vertical, como se muestra en la figura 1b, hasta una posición cerrada, en la que está orientada sustancialmente horizontal y en interacoplamiento con la parte inferior fija 255 y el montante del cartucho 257. La parte superior 256 se mueve desde la posición abierta hasta la posición cerrada por la actuación de la palanca de sujeción. Para cerrar la parte superior 256, un usuario agarra la palanca de sujeción por el brazo 281 en forma de U y tira hacia abajo. Por consiguiente, la parte superior 256 gira, lo que pone en primer lugar la extensión tubular 500 de la ventana de observación 312 en contacto con la superficie de sujeción 18a del cartucho de bebida 1. La rotación continuada de la parte superior 256 hace girar la parte superior 256 y el montante del cartucho 257 hacia abajo en contacto con la parte inferior 255. La rotación siguiente del brazo 281 en forma de U provoca que el brazo 281 en forma de U gire con relación a la parte superior 256 y la parte inferior 255 con el resultado de que los miembros de gancho 287 de la parte superior 256 se acoplen con los salientes 259 de la parte inferior 255, con la superficie de leva 288 montada sobre los salientes 259. Durante esta última fase de rotación, el cartucho 1 es comprimido entre el montante del cartucho 257 y la ventana de observación 312. Como resultado, la ventana de observación 312 se mueve axialmente en una medida ligera con relación al cuerpo circular 310 de la parte superior 256 contra la desviación del muelle ondulado o muelles helicoidales. Este movimiento permite compensar las tolerancias en el cartucho de bebida 1 y la máquina de preparación de la bebida y asegura que la cantidad de fuerza de compresión aplicada al cartucho se mantiene dentro de un rango aceptable. La fuerza de sujeción del mecanismo moderada por la acción del muelle ondulado o muelles helicoidales asegura una presión de sujeción sobre el cartucho. Se ha encontrado que se requiere una presión entre 50N y 280N. Se indicará que es posible un nivel más bajo de la presión con esta disposición sin un efecto perjudicial sobre el sellado del cartucho 1. Durante el cierre de la cabeza de elaboración, se tensa el laminado 5 del cartucho 1 a medida que se pone en contacto con el reborde 254a que rodea el miembro de perforación de salida 254, lo que provoca que el laminado 5 flexione fuera de plano a medida que el extremo distante del tubo exterior 42 del canal cilíndrico se mueve hacia arriba en 0,5 mm con relación a la pestaña 35. Este movimiento asegura también 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 miembro interior 3 de soporte de la carga. Estas fuerzas de sujeción ayudan a prevenir el fallo del cartucho 1 durante la presurización y aseguran también que el miembro interior 3 y el miembro exterior 2 se asienten totalmente uno con relación al otro y, por lo tanto, que todos los pasos internos y aberturas permanezcan en sus dimensiones pretendidas, incluso durante la presurización interior.

En la posición cerrada, la separación del extremo distante 501 de la extensión tubular 500 y la parte inferior 256 se muestra por la referencia D en la figura 6. Esta distancia está fijada por las dimensiones de la ventana de observación 312, el cuerpo 310 y la parte inferior 256. La distancia D se elige para que sea la misma o marginalmente menor que la distancia d entre la superficie de sujeción 18a y el laminado debajo de la superficie de los cartuchos 1. De esta manera, después del cierre de la cabeza de elaboración, los cartuchos 1 son sometidos a un grado fijo conocido de compresión. Además, tanto la primera como la segunda formas de realización del cartucho se pueden sujetar con el mismo grado de compresión, puesto que la distancia d es la misma para ambos tipos de cartucho.

\newpage

Una línea de referencia imaginaria se puede trazar entre el primero y el segundo puntos de pivotes 283, 285 del soporte 251. Como se puede ver en la figura 7, en la posición abierta, los terceros puntos de pivote 286 están localizados sobre el lado de la línea de referencia más próximo a la parte inferior fija 255. A medida que la parte superior 256 alcanza la posición cerrada, los terceros puntos de pivote 286 de la palanca de sujeción pasan a través de la línea de referencia que une el primero y el segundo puntos de pivote 283, 185 hasta el lado opuesto de la línea, más alejado de la parte inferior fija 255. Por consiguiente, el brazo 281 en forma de U "oscila" desde una primera posición estable hasta una segunda posición estable. La acción de oscilación es absorbida por el acortamiento de los brazos 282 sobre el centro y la compresión consiguiente de los manguitos elásticos 282c. Una vez que los terceros puntos de pivote 286 han pasado la línea de referencia imaginaria, entonces la recuperación de los manguitos elásticos 282c actúa para continuar el movimiento de los terceros puntos de pivote 286 fuera de la línea de referencia imaginaria. La palanca de sujeción tiene, por lo tanto, una operación bi-estable, porque la palabra es estable en las posiciones abierta o cerrada, pero inestables en el punto en el que los terceros puntos de pivote 286 se encuentran sobre la línea de referencia imaginaria que une el primero y el segundo puntos de pivote 283, 285. Por lo tanto, la acción oscilante de la palanca de sujeción proporciona un mecanismo de cierre positivo que conduce a una acción de cierre definida, en la que las etapas finales de la rotación de la palanca de sujeción, la acción oscilante del brazo 28 en forma de U fuerza a los miembros de gancho 287 firmemente a acoplamiento con los salientes 259. Además, los manguitos elásticos 272c proporcionan una resistencia a la apertura de nuevo de la parte superior 256, puesto que se requiere una fuerza mínima para comprimir los manguitos 282c suficientemente para mover los terceros puntos de pivote 286 de retorno en línea con la línea de referencia que une el primero y el segundo puntos de pivote 283, 285. Ventajosamente, el inter-acoplamiento de los miembros de gancho 287 y los salientes 259 previene la separación de las partes superior e inferior, salvo por rotación de la palanca de sujeción. Esto es útil en la prevención de la apertura de la cabeza de elaboración 250 durante el funcionamiento cuando la cabeza de elaboración 250 es sometida a presurización interna.

La finalidad de los medios de reconocimiento 252 es permitir que la máquina 201 reconozca el tipo de cartucho de bebida 1 que ha sido insertado y ajustar de acuerdo con ello uno o más parámetros operativos. En una forma de realización típica, los medios de reconocimiento 252 comprenden un lector óptico de códigos de barras, que lee los códigos de barras 320 impresos previstos sobre el laminado 5 del cartucho de bebida 1, como se muestra en la figura 10 y se ha descrito anteriormente. El lector óptico de códigos de barras comprende uno o más LEDs para iluminar el código de barras 320, una lente de enfoque 322 para adquirir una imagen del código de barras, un dispositivo acoplado con carga (CCD) para producir una señal eléctrica representativa de la imagen adquirida y una circuitería de soporte para los LEDs y CCD. El espacio en la parte inferior para alojar el lector de códigos de barras es limitado. Se pueden utilizar un espejo o espejos 423 para reflejar la luz desde los LEDs 321 hasta una lente de enfoque, que no está localizada en la parte inferior 255. En las figuras 9a y 9b se muestran disposiciones esquemáticas. La parte inferior 255 comprende una abertura 326 que es del mismo tamaño que el código de barras 320 en el cartucho de bebidas 1. La abertura 326 está cerrada por una ventana, preferentemente de cristal, que puede transmitir las señales producidas por el lector de códigos de barras. N uso, las señales eléctricas producidas son decodificadas por el software de procesamiento de señales y los resultados son enviados al procesador de control. El software puede reconocer si la lectura del código de barras contenía errores, aunque la existencia de éstos se reduce al mínimo, como se describe anteriormente por la localización especifica del código de barras 320 con relación a la entrada. El código de barras 320 puede ser re-escaneado un número de veces antes de presentar un mensaje de error al consumidor. Si la máquina 201 es incapaz de leer el código de barras, el consumidor puede utilizar el cartucho de bebida 1 para distribuir una bebida utilizando un modo manual de funcionamiento. Alternativamente, está previsto un lector RFID para leer un RFID localizado en el cartucho 1.

La cabeza de elaboración 250 puede incluir también un sensor de cartucho para detectar si está presente un cartucho en el soporte 251.

La cabeza de elaboración 250 puede incluir también un sensor de bloqueo que detecta si el soporte 251 está cerrado correctamente. Con preferencia, el sensor de bloqueo comprende un micro-conmutador que es activado cuando el soporte 251 está cerrado y bloqueado. Con preferencia, el sensor del cartucho y el sensor de bloqueo están conectados en serie, de tal manera que la salida de ambos sensores debe ser satisfactoria, es decir, que el cartucho está presente y el mecanismo está bloqueado, antes de que se pueda iniciar el ciclo de distribución.

El funcionamiento de la máquina 201 comprende la inserción de un cartucho de bebida 1 en la cabeza de elaboración 250, realizando un ciclo de distribución, en el que la bebida es distribuida y la retirada del cartucho 1 fuera de la máquina.

El comportamiento operativo de la máquina 201 se determina por el software incrustado en el procesador de control.

Para insertar el cartucho 1, se abre el soporte 251 como se ha descrito anteriormente para exponer el montante del cartucho 257. El cartucho 1 es colocado entonces sobre el montante del cartucho 257 recibido dentro del receso 290, de tal manera que el mango 24 del cartucho está localizado en la irregularidad 291. El código de barras óptico o magnético 320 o RFID del cartucho 1 está orientado directamente sobre la abertura 326 en el montante del cartucho 257. El soporte 251 es cerrado entonces por la activación de la palanca de sujeción, como se ha descrito anteriormente. Durante el cierre, los miembros de perforación de entrada y de salida 253, 254 perforan el laminado 5 del cartucho 1 para formar la entrada 121 y la salida 122 del cartucho. Como se ha descrito anteriormente, el laminado 5 cortado por el miembro de perforación de salida 254 está plegado en el anillo que rodea la boquilla de descarga 43. Cuando está cerrado, el soporte 251 agarra el cartucho 1 alrededor de su reborde 35 entre el montante del cartucho 257 y las parte superior 256 y/o entre la ventana 311 y la parte superior 11 del cartucho 1 para formar una junta hermética a fluido de integridad suficiente para resistir las presiones desarrolladas durante el ciclo de distribución.

Para comenzar el ciclo de funcionamiento, el consumido acciona el botón de inicio/parada 241.

El ciclo de funcionamiento comprende las etapas de reconocimiento del cartucho y el ciclo de distribución.

El reconocimiento del cartucho se realiza por los medios de reconocimiento óptico 252, como se ha descrito anteriormente, suponiendo que la salida desde el sensor del cartucho y el sensor de bloqueo son satisfactorias. Una vez que el código de barras 320 o RFID ha sido decodificado, se ajustan los parámetros operativos de la máquina 201 por el procesador de control. El ciclo de descarga es iniciado entonces automáticamente.

El ciclo de descarga tiene cuatro etapas principales, pero no todas se utilizan para todos los tipos de bebidas:

(i): Pre-humidificación

(ii): Pausa

(iii): Infusión/mezcla

(iv): Purga

En la fase de pre-humidificación se carga el cartucho 1 con agua desde el depósito de almacenamiento de agua 220 por medio de la bomba de agua 230. La carga con agua provoca la humidificación de los ingredientes de la bebida 20 en la cámara de filtración 130. La carga puede tener lugar con un caudal "rápido" de 600 ml/minuto o con un caudal "lento" de 325 ml/min. El caudal de carga lento es particularmente útil para cartuchos que contienen ingredientes de bebidas líquidas viscosas, donde los ingredientes requieren más dilución antes de poder ser bombeados en un caudal de volumen grande. El volumen de agua inyectada en el cartucho 1 se selecciona para asegurar que el agua o bebida no gotean fuera de la salida del cartucho 122 durante esta etapa.

La etapa de pausa permite que los ingredientes de la bebida 200 se humedezcan en el agua inyectada durante la etapa de pre-humidificación durante un periodo de tiempo predeterminado. Tanto la etapa de pre-humidificación como la etapa de humidificación son conocidas para incrementar el rendimiento de los productos extraíbles de los ingredientes 200 de la bebida y para mejorar el sabor final de la bebida. La pre-humidificación y la humidificación son particularmente útiles donde los ingredientes de la bebida son café tostado y molido.

En la etapa de infusión/mezcla, se pasa agua a través del cartucho 1 con el fin de producir la bebida a partir de los ingredientes de la bebida 200. La temperatura del agua se determina por el procesador de control que envía instrucciones al calentador de agua 255 para calentar el agua que pasa desde el depósito de agua 220 hasta la cabeza de elaboración 250. El agua entra en la parte inferior 255 del soporte 251 a través del conducto 262 pasando por la válvula de entrada y el miembro de perforación de entrada 253 dentro de la cámara de entrada 126 del cartucho de bebida 1. La infusión y/o mezcla y la distribución posterior de la bebida desde el cartucho de bebida 1 se realizan como se ha descrito anteriormente con referencia a las versiones del cartucho de bebida 1.

La purga de aire comprende la salida de aire presurizado a través de la máquina de preparación de bebida y el cartucho de bebida 1 para asegurar que toda la bebida es distribuida y que la trayectoria de flujo está preparada para distribuir otra bebida. La purga de aire no comienza inmediatamente después de la terminación de la fase de infusión/mezcla, para permitir que la mayor parte del fluido abandone la trayectoria de flujo. Esto reviene una punta inaceptable en la presión interior al comienzo de la purga de aire.

En el funcionamiento normal, un usuario detiene manualmente la máquina 201 accionando el botón de inicio/parada 241.

Una vez que se ha completado el ciclo de funcionamiento, el consumidor retira el cartucho 1 abriendo el soporte 251 y retirando manualmente y desechando el cartucho. Alternativamente, la máquina 201 puede estar provista con un mecanismo de eyección automática para retirar el cartucho automáticamente después de la apertura del soporte 251.

Claims

1. Un sistema de preparación de bebidas que comprende una máquina de preparación de bebidas (201) y una pluralidad de cartuchos de bebidas (1) de varias alturas;

comprendiendo la máquina de preparación de bebidas una cabeza de elaboración (250) para recibir los cartuchos de bebidas de varias alturas y medios para dejar pasar un medio acuoso a través de dichos cartuchos de bebidas para formar una bebida a partir de uno o más ingredientes de bebidas contenidos en dichos cartuchos, comprendiendo la cabeza de elaboración una primera parte (256) y una segunda parte (255), siendo móviles la primera parte y la segunda parte una con relación a la otra desde una posición abierta, en la que dichos cartuchos de bebidas pueden ser recibidos en la cabeza de elaboración y una posición cerrada, en la que dicho cartucho de bebida puede ser retenido fijamente en un espacio de la cabeza de elaboración definido entre la primera parte y la segunda parte, comprendiendo la primera parte de la cabeza de elaboración un miembro de sujeción (500) que se extiende dentro del espacio de la cabeza de elaboración a medio camino hacia la segunda parte, de tal manera que un extremo distante (501) del miembro de sujeción (500) y la segunda parte (255) se encuentran a una distancia fija uno de la otra cuando la primera parte y la segunda parte están en la posición cerrada;

comprendiendo cada uno de dichos cartuchos de bebidas (1) una primera superficie de sujeción (18a) sobre un primer lado del cartucho de bebida y una segunda superficie de sujeción sobre un lado opuesto del cartucho de bebida, en el que la primera y segunda superficies de sujeción cada uno de los cartuchos de bebida están separadas a una distancia uniforme igual o marginalmente mayor que la distancia fija entre el miembro de sujeción (500) y la segunda parte (255) de la máquina de preparación de bebidas cuando está en la posición cerrada, de tal manera que, en uso, los cartuchos de bebidas de varias alturas pueden ser sujetados en el espacio de la cabeza de elaboración entre el extremo distante (501) del miembro de sujeción (500) y la segunda parte (255).

2. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el miembro de sujeción (500) está localizado en o en la proximidad de un centro de la primera parte (256), para sujetar el cartucho de bebida (1) recibido en la cabeza de elaboración en o en la proximidad de su centro.

3. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones1 ó 2, en el que el miembro de sujeción (500) comprende una extensión que coopera, en uso, con un receso del cartucho de bebida.

4. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el espacio de la cabeza de elaboración tiene un volumen mayor de 50 ml.

5. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el espacio de la cabeza de elaboración tiene una altura entre 15 y 30 mm.

6. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el miembro de sujeción (500) se extiende hacia la segunda parte (255) a una distancia entre 50 y 70% de la altura del espacio de la cabeza de elaboración.

7. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con la reivindicación 6, en el que el miembro de sujeción (500) se extiende hacia la segunda parte (255) a una distancia de aproximadamente 60% de la altura del espacio de la cabeza de elaboración.

8. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada uno de los cartuchos de bebidas (1) comprende un receso sobre su primer lado y la primera superficie de sujeción (18a) está provista en o en la proximidad del fondo de dicho receso.

9. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con la reivindicación 8, en el que, con la primera parte y la segunda parte de la cabeza de elaboración en la posición cerrada, el miembro de sujeción (500) se puede extender dentro del reces, de tal manera que el extremo distante (501) del miembro de sujeción puede contactar con la primera superficie de sujeción (18a).

10. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los cartuchos de bebidas (1) comprenden cartuchos de al menos dos alturas, que pueden ser sujetados en el espacio de la cabeza de elaboración entre el extremo distante (501) del miembro de sujeción y la segunda parte (255).

11. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los cartuchos de bebidas (1) comprenden un primer tipo de cartucho de una primera altura y volumen de almacenamiento y un segundo tipo de cartucho de una segunda altura y volumen de almacenamiento mayor que el primer tipo de cartucho.

12. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con la reivindicación 11, en el que el primer tipo de cartucho tiene una altura inferior a 18 mm y un volumen de almacenamiento menor de 35 ml.

13. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con la reivindicación 11 ó 12, en el que el segundo tipo de cartucho tiene una altura mauro de 25 mm y un volumen de almacenamiento mayor o igual a 35 ml.

14. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un tipo de cartuchos de bebidas comprende un volumen de almacenamiento que contiene uno o más ingredientes de bebidas y que comprende una superficie exterior que tiene un receso alargado, que se extiende hacia una superficie opuesta del cartucho a una distancia entre 50 y 70% de la altura del cartucho de bebida, siendo adecuado el receso para recibir, en uso, el miembro de sujeción (500) de la máquina de preparación de bebidas, en el que el receso (50) define una superficie de sujeción (18a) para dicho miembro de sujeción.

15. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el volumen de almacenamiento para uno o más ingredientes de bebidas está entre 40 y 60 ml.

16. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con la reivindicación 15, en el que el volumen de almacenamiento para uno o más ingredientes de bebidas es mayor o igual a 50 ml.