ES2346890T3

ES2346890T3 - Un inserto, una maquina y un sistema para la preparacion de bebidas.

Info

Publication number: ES2346890T3
Application number: ES05708293T
Authority: ES
Inventors: Andrew Michael Halliday; Nicholas Andrew Hansen; Colin Darrel Ballard; Satwinder Singh Kraft Foods UK Ltd. PANESAR
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: 2004-02-17
Filing date: 2005-02-11
Publication date: 2010-10-21
Anticipated expiration: 2025-02-11
Also published as: US20070175334A1; JP4607128B2; KR20060129472A; ATE474485T1; EP1715777A1; DE602005022408D1; WO2005079637A1; BRPI0507809A; GB2413480B; AU2005215201A1; KR101210716B1; CN1942126A; HK1104957A1; RU2006133306A; RU2355278C2; GB2413480A; CA2556421A1; CN100496354C; EP1715777B1; US8087347B2

Abstract

Un inserto (400) para usarse en una máquina de preparación de bebidas (201) de un tipo que comprende un cabezal de preparación (250) adecuado para recibir un cartucho rígido o semirígido (1), comprendiendo el cabezal de preparación una entrada dirigida hacia arriba (253) para suministrar agua al cabezal de preparación (250), una salida dirigida hacia abajo para el flujo de salida de la bebida producida por la máquina (201), un mecanismo de cierre movible entre las configuraciones de apertura y de cierre, comprendiendo el inserto (400) un envase (401) y medios sellantes (403), teniendo el envase (401) una abertura a través de la que, durante su uso, se puede cargar una cantidad de ingredientes de la bebida dentro del envase, comprendiendo una porción inferior del inserto una entrada (405) y una salida (404), en las que, durante su uso, en la inserción del inserto (400) dentro del cabezal de preparación (250) de la máquina de preparación de bebidas (201) y el movimiento del mecanismo de cierre en la posición de cierre el medio sellante (403) se puede poner en contacto con, y sellarse contra, el cabezal de preparación (250) para cerrar de esta manera la abertura del envase (401) para definir un volumen de preparación que contiene la cantidad de ingredientes de bebidas, y durante la inserción del inserto (400) dentro del cabezal de preparación (250) la entrada (405) y la salida (404) del inserto (400) se disponen para comunicarse respectivamente con la entrada (253) y la salida (254) del cabezal de preparación (250) de tal manera que, durante su uso, el agua se hace pasar desde la entrada (253) del cabezal de preparación (250) hacia arriba a través de la entrada (405) del inserto (400) dentro del volumen de preparación y de tal manera que la bebida producida a partir del agua y la cantidad de ingredientes de la bebida se hace pasar hacia abajo a través de la salida (404) del inserto (400) para fluir fuera de la salida (254) del cabezal de preparación (250).

Description

Un inserto, una máquina y un sistema para la preparación de bebidas.

La invención se refiere a un inserto, una máquina y un sistema para la preparación de bebidas, tales como aquellos descritos en los documentos US 2243895A y US 5762987 A.

Proporcionar maquinas y sistemas para la preparación de bebidas tales como, café, té y chocolate es conocido. Típicamente, en tales sistemas los ingredientes de la bebida se usan bien sea en una forma suelta o contenidos en un depósito. Se conoce en algunas máquinas usar depósitos flexibles, tales como, bolsas de papel de filtro que contienen café asado y en grano u hojas de té. También se conoce que otras máquinas usan depósitos en forma de cartuchos que pueden ser rígidos, semirígidos o flexibles y que se perforan durante la preparación de la bebida. En ambos casos, la máquina para usarse con tales depósitos se adapta especialmente para recibir un diseño particular de depósito en un cabezal de preparación y hacer pasar agua y/o vapor a través del depósito para preparar una bebida que después se suministra. Tal máquina de preparación de bebidas se puede usar en mercados comercial o doméstico. En el mercado doméstico los consumidores pueden no desear usar máquinas separadas cuando se preparan bebidas de ingredientes de la bebida diferentes que contienen depósitos o, de hecho, ingredientes de la bebida sueltos. Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un inserto, una máquina de preparación de bebidas y un sistema de preparación de bebidas que permita a los consumidores usar una variedad de depósitos o ingredientes sueltos en una sola máquina de preparación bebidas. En un aspecto, un objeto de la presente invención es proporcionar un inserto para una máquina de preparación de bebidas que se diseña en principio para usarse con cartuchos, bien sean rígidos, semirígidos o flexibles, que le permita a la máquina de preparación de bebidas suministrar ingredientes de la bebida a partir de depósitos flexibles, tales como, bolsas de filtrado.

Por consiguiente, la presente invención proporciona un inserto para usarse en una máquina de preparación de bebidas de un tipo que comprende un cabezal de preparación adecuado para recibir un cartucho rígido o semirígido, comprendiendo el cabezal de preparación una entrada dirigida hacia arriba para suministrarle agua al cabezal de preparación, una salida dirigida hacia abajo para el flujo de salida de la bebida producida por la máquina y un mecanismo de cierre movible entre las configuraciones abiertas y cerradas, comprendiendo el inserto un envase y medios sellantes, teniendo el envase una abertura a través de la que, durante su uso, se puede cargar una cantidad de ingredientes de la bebida dentro del envase, comprendiendo una porción inferior del inserto una entrada y una salida, en las que, durante su uso, durante la inserción del inserto dentro del cabezal de preparación de la máquina de preparación de bebidas y el movimiento del mecanismo de cierre a una posición de cierre el medio sellante se puede poner en contacto con, y sellarse contra, el cabezal de preparación para cerrar de esta manera la abertura del envase para definir un volumen de preparación que contiene la cantidad de ingredientes de la bebida y durante la inserción del inserto dentro del cabezal de preparación la entrada y la salida del inserto se disponen para comunicarse respectivamente con la entrada y salida del cabezal de preparación de tal manera que, durante su uso, el agua desde la entrada del cabezal de preparación pasa hacia arriba a través de la entrada del inserto dentro del volumen de preparación y de tal manera que la bebida producida a partir del agua y la cantidad de ingredientes de la bebida pasa hacia abajo a través de la salida del inserto para fluir fuera de la salida del cabezal de preparación.

Ventajosamente, el inserto permite que una cantidad de ingredientes de la bebida se suministren desde una máquina de preparación de bebidas diseñada para acomodar cartuchos rígidos, semirígidos y flexibles en los que los ingredientes de la bebida no se tienen que contener necesariamente en un cartucho.

La cantidad de los ingredientes de la bebida cargados durante su uso dentro del inserto pueden estar sueltos. Por ejemplo, café asado y en granos u hojas de té sueltas se pueden cargar dentro del inserto. En este caso se prefiere que el inserto comprenda medios de filtración entre el volumen de preparación y la salida del inserto. Esto evita que los granos u hojas se suministren a la taza. Un filtro puede cubrir la apertura de salida por sí mismo.

En un aspecto alternativo, la cantidad de ingredientes de la bebida cargados, durante su uso, dentro del inserto se pueden contener en un depósito que comprenden medios de filtración. El depósito puede ser flexible. El depósito se puede formar al menos en parte de un papel de filtro o membrana de filtración. En un aspecto particular, el depósito es una bolsa de filtrado. Ventajosamente, el inserto permite que los ingredientes de la bebida en bolsas de filtrado o similares se suministren sin la necesidad de que la bolsa se dimensione correctamente con respecto al cabezal de preparación.

En un aspecto alternativo, el depósito es un cartucho rígido o semirígido. El cartucho puede tener cualquier forma de semiesférico, cilíndrico, redondo o cuadrado. El inserto puede contener por sí mismo un cartucho. Esto permite que la máquina de preparación de bebidas utilice cartuchos que no se dimensionan específicamente para el cabezal de preparación.

La abertura del envase se dirige preferiblemente hacia arriba.

El medio sellante se pude localizar sobre una porción superior del inserto. Preferiblemente, el medio sellante se localiza sobre un borde superior del inserto. Como alternativa, el medio sellante se separa del envase. Como alternativa, el medio sellante se puede emplazar sobre una porción inferior del inserto.

Preferiblemente, el medio sellante comprende un sello anular para sellar alrededor de una periferia del volumen de preparación. El medio sellante puede comprender una junta tórica.

El medio sellante se puede formar de un material elastomérico.

El envase puede tener forma de copa. La copa se dirige preferiblemente hacia arriba cuando se inserta en el cabezal de preparación, pero también se puede emplazar con la copa dirigida hacia abajo.

Preferiblemente, el inserto es rígido o semirígido de tal manera que la presión aplicada, durante su uso, al inserto mediante el mecanismo de cierre de dicha máquina de preparación de bebidas durante el cierre de dicho mecanismo de cierre apriete al inserto con suficiente fuerza para que el medio sellante se selle contra el cabezal de preparación.

El inserto se puede sellar contra una ventana de observación del mecanismo de cierre.

Preferiblemente, el inserto es rígido o semirígido de tal manera que la presión aplicada, durante su uso, al inserto mediante el mecanismo de cierre de la máquina de preparación de bebidas durante el cierre de dicho mecanismo de cierre selle una superficie inferior del inserto contra la entrada del cabezal de preparación de la máquina de preparación de bebidas. La presión asegura que no exista fuga entre el inserto y el cabezal de preparación durante el suminis-
tro.

El inserto se puede formar como una sola pieza.

Como alternativa, el inserto se puede formar de más de una pieza.

El inserto puede tener forma de disco.

El inserto se puede formar a partir de plástico.

La entrada y salida del inserto pueden ser coplanares. Como alternativa, la entrada y la salida del inserto pueden no ser coplanares.

El inserto puede comprender una apertura para recibir, durante la inserción del inserto en la máquina de bebidas, una ventana de un lector de código de barras o lector RFID de dicha máquina.

La apertura puede ser coplanar con la entrada y la salida del inserto.

Preferiblemente, la entrada del inserto se localiza en o cerca de una periferia del inserto y la salida del inserto se localiza en un centro del inserto. Como consecuencia, durante su uso, el flujo a través del inserto es desde la entrada hacia la salida. Preferiblemente, durante su uso, el flujo a través del inserto es generalmente en una dirección hacia dentro desde la entrada hasta la salida. Ventajosamente, el flujo hacia dentro hacia una salida central permite que la máquina de preparación de bebidas tenga un tamaño particularmente compacto.

El inserto puede comprender medios para fijar de forma que pueda girar el inserto a la máquina de preparación de bebidas. Preferiblemente, el medio giratorio permite que el inserto gire durante el cierre del mecanismo de cierre en una orientación horizontal de tal manera que una superficie inferior del inserto se selle contra la entrada del cabezal de preparación. El medio giratorio puede comprender una o más patas que se fijan a, y giran alrededor de, uno o más puntos de pivote del cabezal de preparación.

Preferiblemente, el inserto comprende además medios de codificación para controlar la operación de dicha máquina de preparación de bebidas. El medio de codificación puede comprender un código de barras o un dispositivo de identificación por radio frecuencia (RFID).

El inserto es desechable. La entrada y/o salida del inserto puede estar cerrada en un principio por medio de una membrana frangible.

Como alternativa, el inserto puede ser reutilizable. La abertura del envase puede estar abierta o pude estar cerrada por medio de una tapa. La tapa puede ser un ajuste por empuje o deslizarse con respecto del envase.

La presente invención proporciona también un sistema de preparación de bebidas que comprende una máquina de preparación de bebidas y un inserto para usarse en dicha máquina, siendo dicho inserto como se ha descrito anteriormente. Ventajosamente, la máquina de preparación de bebidas es particularmente compacta puesto que el flujo de entrada dentro del inserto es en una dirección hacia arriba y el flujo de salida en una dirección hacia abajo. Esto elimina la necesidad de que la parte superior del cabezal de preparación se tenga que proporcionar con conductos para el flujo de agua, bebida o energía y da como resultado una construcción más simple de la máquina y una reducción de la altura global de la máquina.

La máquina de preparación de bebidas comprende preferiblemente un cabezal de preparación adecuado para recibir un cartucho rígido o semirígido, comprendiendo el cabezal de preparación una entrada dirigida hacia arriba para suministrar agua hacia el cabezal de preparación y una salida dirigida hacia abajo para el flujo de salida de la bebida producida por la máquina.

La entrada del cabezal de preparación se puede localizar en o cerca de una periferia del cabezal de preparación y la salida del cabezal de preparación se puede localizar en el centro del cabezal de preparación.

Durante la inserción del inserto en el cabezal de preparación, la entrada y salida del inserto descansan preferiblemente sobre la parte superior de los orificios de entrada dirigido hacia arriba y de salida dirigido hacia abajo del cabezal de preparación.

Preferiblemente, el cabezal de preparación de la máquina de preparación de bebidas comprende un mecanismo de cierre movible entre una configuración abierta en la que se puede insertar el inserto dentro del cabezal de preparación y una configuración cerrada en la que se aprieta el inserto por el mecanismo de cierre con fuerza suficiente para que el medio sellante del inserto se selle contra el cabezal de preparación para cerrar la abertura del envase.

Preferiblemente, el cabezal de preparación de la máquina de preparación de bebidas comprende un mecanismo de cierre movible entre una configuración abierta en la que se puede insertar el inserto en el cabezal de preparación y una configuración cerrada en la que se sella el inserto contra la entrada del cabezal de preparación de la máquina de preparación de bebidas.

En un aspecto, el cabezal de preparación comprende una parte inferior fija y una parte superior giratoria, comprendiendo la parte inferior fija la entrada y salida del cabezal de preparación, girándose la parte superior desde una posición de abertura en la que se puede insertar el inserto dentro del cabezal de preparación y una posición de cierre en la que se puede acoplar el inserto entre la parte inferior fija y la parte superior giratoria.

El inserto puede ser una fijación giratoria respecto del cabezal de preparación de tal manera que el giro de la parte superior del cabezal de preparación desde la posición de abertura a la de cierre gire al inserto para entrar en contacto con la parte inferior fija.

Como alternativa, el inserto se puede localizar directamente sobre la parte inferior fija del cabezal de preparación cuando la parte superior del cabezal de preparación está en la posición de abertura. El inserto no necesita fijarse al cabezal de preparación.

La máquina de preparación de bebidas puede comprender un lector para detectar un código de barras o un dispositivo de identificación por radiofrecuencia (RFID), localizado sobre el inserto.

El sistema puede comprender además una cantidad de ingredientes de la bebida. En un aspecto, la cantidad de ingredientes de la bebida se contienen en un depósito que comprende medios de filtración. Los ingredientes de la bebida se pueden seleccionar a partir del grupo que contiene café asado y en granos, hojas de té, café en polvo, té en polvo, sustituto de crema, mezcla de capuchino, chocolate y chocolate líquido, café, té y leche. El depósito puede ser flexible. El depósito se puede formar al menos en parte de un papel de filtro o membrana de filtrado.

La presente invención proporciona además un método para suministrar una bebida que usa una máquina de preparación de bebidas que comprende un cabezal de preparación adecuado para recibir un cartucho rígido o semirígido, comprendiendo el cabezal de preparación una entrada dirigida hacia arriba apara suministrar agua al cabezal de preparación y una salida dirigida hacia abajo para el flujo de salida de la bebida producida por la máquina, comprendiendo el método las etapas de:

: abrir un mecanismo de cierre de la máquina de preparación de bebidas;

: insertar un inserto dentro del cabezal de preparación, siendo el inserto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 40 y conteniendo una cantidad de ingredientes de la bebida;

: cerrar el mecanismo de cierre para apretar el inserto con fuerza suficiente de tal manera que el medio sellante del inserto se selle contra el cabezal de preparación para cerrar la abertura del envase;

: operar la máquina de preparación de bebidas para que pase agua hacia arriba desde la entrada del cabezal de preparación a través de la entrada del inserto dentro del volumen de preparación del inserto;

: suministrar una bebida formada en el volumen de preparación a partir de agua e ingredientes de la bebida hacia abajo a través de la salida del inserto y la salida del cabezal de preparación.

El inserto de la presente invención se puede cargar con uno o más ingredientes de la bebida adecuados para la formación de un producto de bebida. El producto de bebida puede ser, por ejemplo, uno de café, té, chocolate o bebidas basadas en productos lácteos incluyendo leche. Los ingredientes de la bebida pueden estar en polvos, en granos, basarse en hojas o líquidos. Los ingredientes de la bebida pueden ser insolubles o solubles. Ejemplos incluyen café asado o en granos, hojas de té, chocolate en polvo y sopa, bebidas líquidas basadas en lácteos, bebidas carbonatadas y zumos de frutas concentrados.

En la siguiente descripción los términos "superior" e "inferior" y equivalentes se usarán para describir el posicionamiento relativo de los elementos de la invención. Deben entenderse que los términos "superior" e "inferior" y equivalentes se refieren al inserto (u otros componentes) en su orientación normal para la inserción en la máquina de preparación de bebidas y posterior suministro. Además, los términos "interno" y "externo" y equivalentes se usarán para describir el posicionamiento relativo de los elementos de la invención. Debe entenderse que los términos "interno" y "externo" y equivalentes se refieren a las posiciones relativas en el inserto (u otros componentes) estando, respectivamente, más cerca o más lejos de un centro o eje principal X del inserto (u otro componente).

Las realizaciones de la presente invención se describirán a continuación, solamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, 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 un cabezal de preparación en una posición de abertura;

La Figura 2 es una vista en perspectiva trasera de la máquina de la Figura 1a con algunas partes omitidas para mayor 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 del cabezal de preparación de la máquina de la Figura 1a con algunas partes omitidas para mayor claridad;

La Figura 5 es otra vista en perspectiva del cabezal de preparación de la máquina de la Figura 1a con algunas partes omitidas para mayor claridad;

La Figura 6 es una vista en sección transversal del cabezal de preparación en una posición de cierre;

La Figura 7 es una vista de sección transversal del cabezal de preparación en una posición de abertura ilustrado conteniendo un cartucho;

La Figura 8 es un trazado esquemático de la máquina de la Figura 1a;

Las Figuras 9a y 9b son trazados esquemáticos del primer y segundo medios de reconocimiento de códigos para la máquina de la Figura 1a; y

La Figura 10 es una vista en planta de una bebida de la presente invención que comprende un código de barras;

La Figura 11 es un dibujo de sección transversal de un miembro externo de un cartucho que se puede usar en la máquina de preparación de bebidas de la presente invención;

La Figura 12 es un dibujo de la sección transversal de un detalle del miembro externo 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 externo de la Figura 11 que muestra una ranura;

La Figura 14 es una vista en perspectiva desde la parte de arriba del miembro externo de la Figura 11;

La Figura 15 es una vista en perspectiva desde la parte de arriba del miembro externo de la Figura 11 en una orientación invertida;

La Figura 16 es una vista en planta desde la parte de arriba del miembro externo de la Figura 11;

La Figura 17 es un dibujo de la sección transversal de un miembro interno del cartucho;

La Figura 18 es una vista en perspectiva desde la parte de arriba del miembro externo de la Figura 17;

La Figura 19 es una vista en perspectiva desde la parte de arriba del miembro interno de la Figura 17 en una orientación invertida;

La Figura 20 es una vista en planta desde la parte de arriba del miembro interno de la Figura 17;

La Figura 21 es un dibujo de la sección transversal del cartucho en una condición de ensamblado;

La Figura 22 es una vista en perspectiva desde la parte de arriba de un inserto de acuerdo con la presente invención;

La Figura 23 es una vista en perspectiva desde la parte de abajo del inserto de la Figura 22; y

La Figura 24 es una vista de la sección transversal del cabezal de preparación de la máquina de preparación de bebidas en una posición de abertura ilustrada acomodando al inserto de la Figura 22.

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 un alojamiento 210 que contiene un tanque de agua 220, un calentador de agua 225, un bomba de agua 230 y un compresor de aire 235, un procesador de control, una interfaz de usuario 240 y un cabezal de preparación 250. El cabezal de preparación 250 comprende a su vez de forma general un sujetador 251, medio de reconocimiento 252 y perforadores de entrada y salida 253, 254.

La máquina de preparación de bebidas 201 se diseña para ser capaz de distribuir ingredientes de la bebida a partir de cartuchos 1 de tal manera como se ilustra en las Figuras 10 a 21. En particular, el cabezal de preparación 250 se diseña para acomodar tales cartuchos 1 y distribuir correctamente los ingredientes de la bebida contenidos en el interior de los mismos. De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un inserto para permitir que el cabezal de preparación suministre también los ingredientes de la bebida que están ya sea sueltos o contenidos en depósitos, tales como, bolsas flexibles. Sin embargo, para ayudar a comprender la operación flexible de la máquina de preparación de bebidas y del cabezal de preparación, se describirá primero un ejemplo del cartucho 1 y su uso en la máquina de preparación de bebidas 201 se explicará antes de que se describa el propio inserto.

Cartucho para usarse en el sistema

Como se muestra en la Figura 10 a 21, el cartucho 1 comprende de forma general un miembro externo 2, un miembro interno 3 y un laminado 5. El miembro externo 2, el miembro interno 3 y el laminado 5 se ensamblan para formar el cartucho 1 que tiene un interior 120 para que contener uno o más ingredientes de la bebida, una entrada 121, una salida 122 y una trayectoria de flujo de bebida que une a 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 mediante el laminado 5 y se abren durante su uso perforando el laminado 5. La trayectoria de flujo de la bebida se define por las interrelaciones espaciales entre el miembro externo 2, el miembro interno 3 y el laminado 5 como se describe a continuación. Otros componentes se pueden incluir opcionalmente en el cartucho 1, tales como, un filtro 4, como se describirá más adelante.

El cartucho 1 se diseña particularmente para usarse en el suministro de productos filtrados, tales como, café asado y en granos u hojas de té. Sin embargo, el cartucho 1 se puede usar con otros productos, tales como, chocolate, café, té, edulcorantes, jarabes de frutas, saporíferos, bebidas alcohólicas, leche saborizada, zumos de fruta, merengadas, salsas y postres.

Como puede observarse a partir de la Figura 15, la forma global del cartucho 1 es generalmente circular o con forma de disco siendo el diámetro del cartucho 1 significativamente mayor que su altura. Un eje principal X pasa a través del centro del miembro externo como se muestra en la Figura 11. Típicamente el diámetro global del miembro externo 2 es 74,5 mm \pm 6 mm y la altura global es 16 mm \pm 3 mm. Típicamente el volumen del cartucho 1 cuando se ensambla es 30,2 ml \pm 20%.

El miembro externo 2 comprende de forma general una carcasa con forma de recipiente 10 que tiene una pared anular curvada 13, una parte superior cerrada 11 y una parte inferior abierta 12. El diámetro del miembro externo 2 es menor en la parte superior 11 en comparación con el diámetro en la parte inferior 12, lo que da como resultado un acampanamiento de la pared anular 13 a medida que atraviesa desde la parte superior cerrada 11 hasta la parte inferior abierta 12. La pared anular 13 y la parte inferior cerrada 11 definen juntas un envase que tiene un interior 34.

Una extensión cilíndrica dirigida hacia dentro hueca 18 se proporciona en la parte superior cerrada 11 centrada sobre el eje principal X. Como se observa más claramente en la Figura 12, 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 es con forma truncada y se ahusa hacia dentro. La tercera porción 21 es otro cilindro circular recto y se cierra mediante una cara inferior 31. El diámetro de la primera, segunda y tercera porciones 19, 20 y 21 disminuye incrementadamente de tal manera que el diámetro de la extensión cilíndrica 18 disminuye a medida que recorre desde la parte superior 11 hasta la cara inferior cerrada 31 de la extensión cilíndrica 18. Un saliente general-
mente horizontal 32 se forma sobre la extensión cilíndrica 18 en la junta entre la segunda y tercera porciones 20 y 21.

Un saliente que se extiende hacia fuera 33 se forma en el miembro externo 2 hacia la parte inferior 12. El saliente que se extiende hacia fuera 35 forma una pared secundaria 15 coaxial con la pared anular 13 a fin de definir un tramo anular que forma un colector de distribución 16 entre la pared secundaria 15 y la pared anular 13. El colector de distribución 16 pasa alrededor de la circunferencia del miembro externo 12. Una serie de ranuras 17 se proporcionan en la pared anular 13 a ras con el colector de distribución 16 para proporcionar la comunicación de gas y líquida entre el colector de distribución 16 y el interior 34 del miembro externo 2. Como se muestra en la Figura 13, las ranuras 17 comprenden rendijas verticales en la pared anular 13. Se proporcionan entre 20 y 40 ranuras. En la realización se muestran treinta y siete ranuras 17 que se proporcionan generalmente equiespaciadas alrededor de la circunferencia del colector de distribución 16. Las ranuras 17 tienen preferiblemente entre 1,4 y 1,8 mm de longitud. Típicamente, la longitud de cada ranura es 1,6 mm que representa el 10% de la altura global del miembro externo 2. La anchura de cada ranura es entre 0,25 y 0,35 mm. Típicamente, la anchura de cada ranura es 0,3 mm. La anchura de las ranuras 17 es suficientemente estrecha para evitar que los ingredientes de la bebida pasen entre las mismas dentro del colector de distribución 16 ya sea durante el almacenamiento o durante su uso.

Una cámara de entrada 26 se forma en el miembro externo 2 en la periferia del miembro externo 2. Se proporciona una pared cilíndrica 2, como puede más claramente mostrarse en la Figura 15, que define la cámara de entrada 26 dentro, y divide la cámara de entrada 26 de, el interior 34 del miembro externo 2. La pared cilíndrica 27 tiene una cara superior cerrada 28 que se forma sobre un plano perpendicular al eje principal X y un extremo inferior abierto 29 coplanar con la parte inferior 12 del miembro externo 2. La cámara de entrada 26 se comunica con el colector de distribución 16 por medio de dos ranuras 30 como se muestra en la Figura 11. Como alternativa, se pueden usar entre una y cuatro ranuras para comunicar el colector de distribución 16 y la cámara de entrada 26.

Un extremo inferior del saliente que se extiende hacia fuera 33 está provisto de una brida que se extiende hacia fuera 35 la cual se extiende perpendicularmente al eje principal X. Típicamente, la brida 35 tiene una anchura entre 2 y 4 mm. Una porción de la brida 35 se alarga para formar una agarradera 24 por la que se puede sujetar el miembro externo 2. La agarradera 24 está provista de un borde en aumento 25 para mejorar el agarre.

El miembro externo 2 se forma como una pieza integral única a partir de polietileno, polipropileno, poliestireno, poliéster o laminado de dos o más de estos materiales de alta densidad. Un polipropileno adecuado está en la gama de los polímeros disponibles a partir de DSM UK Limited (Redditch, Reino Unido). El miembro externo puede ser opaco, transparente o translúcido. El proceso de fabricación puede ser moldeo por inyección.

El miembro interno 3 como se muestra en las Figuras 17 a 20, comprende un marco anular 41 y un túnel cilíndrico que se extiende hacia abajo 40. Un eje principal X pasa a través del centro del miembro interno 3 como se muestra en la Figura 17.

Como se muestra mejor en la Figura 18, el marco anular 41 comprende un borde externo 51 y un cubo interno 52 unido mediante diez rayos radiales equiespaciados 53. El cubo interno 52 está integrado con y se extiende desde el embudo cilíndrico 40. Las aperturas de filtración 55 se forman en el marco anular 41 entre los rayos radiales 53. Un filtro 4 se dispone sobre el marco anular 41 a fin de cubrir las aperturas de filtración 55. El filtro se elabora preferiblemente a partir de un material con una alta resistencia en condiciones húmedas, por ejemplo, una fibra no tejida de material de poliéster. Otros materiales que se pueden usar incluyen material celulósico impermeable a agua, tal como, un material celulósico que comprende fibras de papel tejidas. Las fibras de papel tejidas se pueden mezclar con fibras de polipropileno, cloruro de polivinilo y/o polietileno. La incorporación de estos materiales plásticos en el material celulósico proporciona el material celulósico termosellable. El filtro 4 también se puede tratar o revestir con un material que se activa mediante calor y/o presión de manera que se pueda sellar al marco anular 41 de esta forma.

Como se muestra en el perfil de sección transversal de la Figura 17, el cubo interno 52 se localiza en una posición más baja que el borde externo 51, lo que da como resultado que el marco anular 41 tanga un perfil inferior inclinado.

La superficie inferior de cada rayo 53 está provista de una banda erguida 54 que divide un espacio vacío por encima del marco anular 41 en una pluralidad de pasos 57. Cada paso 57 está limitado a cada lado por una banda 54 y en una cara inferior por el filtro 4. Los pasos 57 se extienden desde el borde externo 51 hacia abajo hasta, y se abren, en el embudo cilíndrico 40 en las aberturas 56 definidas por las extremidades internas de las bandas 54.

El embudo cilíndrico 40 comprende un tubo externo 42 que circunda un tubo de descarga interno 43. El tubo externo 42 forma el exterior del embudo cilíndrico 40. El tubo de descarga 43 se une al tubo externo 42 en un extremo superior del tubo de descarga 43 por medio de una brida anular 47. El tubo de descarga 43 comprende una entrada 45 en un extremo superior que se comunica con las aberturas 56 de los pasos 57 y una salida 44 en un extremo inferior a través del que la bebida preparada se descarga en una taza u otro envase. El tubo de descarga 43 comprende una porción truncada 48 en un extremo superior y una porción cilíndrica 58 en un extremo inferior. La porción cilíndrica 58 puede tener una ligera conicidad de tal manera que se estreche hacia la salida 44. La porción truncada 48 ayuda a canalizar la bebida desde los pasos 57 hacia abajo hasta la salida 44 sin inducirle la turbulencia a la bebida. Una superficie superior de la porción truncada 48 está provista de cuatro bandas de soporte 49 equiespaciadas alrededor de la circunferencia del embudo cilíndrico 40. Las bandas de soporte 49 definen los canales 50 entre las mismas. Los bordes superiores de las bandas de soporte 49 hacen nivel entre sí y son perpendiculares al eje principal X.

El miembro interno 3 se puede formar como una pieza integral única elaborada a partir de polipropileno o un material similar como se ha descrito anteriormente y moldeándolo por inyección de la misma forma que el miembro externo 2.

Como alternativa, el miembro interno 3 y/o el miembro externo 2 se pueden elaborar de un polímero biodegradable. Ejemplos de materiales adecuados incluyen polietileno degradable (por ejemplo, SPITEK suministrados por Symphony Environmental, Borehamwood, Reino Unido), amida de poliéster 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 se forma a partir de dos capas, una primera capa de aluminio y una segunda capa de polipropileno colado. La capa de aluminio tiene entre 0,02 y 0,07 mm de espesor. La capa de polipropileno colado tiene entre 0,025 y 0,065 mm de espesor. En una realización, la capa de aluminio es de 0,06 mm y la capa de polipropileno es de 0,025 mm de espesor. Este laminado es particularmente ventajoso puesto que tiene una alta resistencia a ondularse durante el ensamblado. Como resultado, el laminado 5 se puede precortar al tamaño y forma correcta y posteriormente transferirse al puesto de ensamblado sobre la línea de producción sin someterse a distorsión. Como consecuencia, el laminado 5 es particularmente bastante adecuado para resistir la soldadura. Se pueden otros materiales laminados usar incluyendo laminados PET/ Aluminio/PP, PE/EVOH/PP, PET/metalizado/PP y Aluminio/PP. Perfiles laminados por rodillos se pueden usar en lugar de perfiles troquelados.

El cartucho 1 se puede cerrar mediante una capa rígida o semirígida en lugar de usar un laminado flexible.

El ensamble del cartucho 1 implica las siguientes etapas:

a): el miembro interno 3 se inserta dentro del miembro externo 2;

b): el filtro 4 se corta a una forma y se emplaza sobre el miembro interno 3 a fin de recibirse sobre el embudo cilíndrico 40 y entrar en reposo contra el marco anular 41;

c): el miembro interno 3, el miembro interno 2 y el filtro 4 se unen mediante soldadura ultrasónica;

d): el 1 cartucho se carga con uno o más ingredientes de la bebida;

e): el laminado 5 se fija al miembro externo 2.

Estas etapas se describirán en más detalle a continuación.

El miembro externo 2 está orientado con la parte inferior abierta 12 dirigida hacia arriba. El miembro interno 3 después se inserta en el miembro externo 2 con el borde externo 51 recibiéndose como un ajuste suelto en una extensión axial 14 en la parte superior 11 del cartucho 1. La extensión cilíndrica 18 del miembro externo 2 se recibe al mismo tiempo en la porción superior del embudo cilíndrico 40 del miembro interno 3. La tercera porción 21 de la extensión cilíndrica 18 se asienta en el interior del embudo cilíndrico 40 con la cara inferior cerrada 31 de la extensión cilíndrica 18 que se apoya contra las bandas de soporte 49 del miembro interno 3. El filtro 4 después se emplaza sobre el miembro interno 3 de tal manera que el material de filtrado hace contacto con el borde anular 51. Un proceso de soldadura ultrasónica se usa después para unir el filtro 4 al miembro interno 3 y al mismo tiempo, en la misma etapa del proceso, el miembro interno 3 al miembro externo 2. El miembro interno 3 y el filtro 4 se sueldan alrededor del borde externo 51. El miembro interno 3 y el miembro externo 2 se unen por medio de cordones de soldaduras alrededor del borde externo 51 y también los bordes superiores de las bandas 54.

Como se muestra con mayor claridad en la Figura 21, el miembro externo 2 y el miembro interno 3 cuando se unen entre sí definen un espacio vacío 130 en el interior 120 por debajo de la brida anular 41 y el exterior del embudo cilíndrico 40 que forma una cámara de filtración. La cámara de filtración 130 y los pasos 57 encima del marco anular 41 se separan mediante papel de filtro 4.

La cámara de filtración 130 contiene el uno o más ingredientes de la bebida 200. El uno o más ingredientes de la bebida se envasan en la cámara de filtración 130. Para una bebida de estilo filtrada el ingrediente es típicamente café asado y en granos u hojas de té. La densidad del envase 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 contiene entre 5,0 y 10,2 gramos de café asado y en granos en un lecho de filtración con un espesor de típicamente 5 a 14 mm. Opcionalmente, el interior 120 puede contener uno o más cuerpos, tales como, esferas, que se muevan libremente dentro del interior 120 para ayudar a la mezcla induciendo turbulencia y rompiendo los depósitos de los ingredientes de la bebida durante la descarga de la bebida.

El laminado 5 se fija después al miembro externo 2 formando una soldadura 126 alrededor de la periferia del laminado 5 para unir el laminado 5 a la superficie inferior de la brida que se extiende hacia fuera 35. La soldadura 126 se extiende para sellar el laminado 5 contra el borde inferior de la pared cilíndrica 27 de la cámara de entrada 26. Además, se forma una soldadura 125 entre el laminado 5 y el borde inferior del tubo externo 42 del embudo cilíndrico 40. El laminados 5 forma la pared inferior de la cámara de filtración 130 y sella también la cámara de entrada 26 y el embudo cilíndrico 40. Sin embargo, un pequeño hueco 123 existe antes del suministro entre el laminado 5 y el borde inferior del tubo de descarga 43. Se pueden usar una variedad de métodos de soldadura, tales como, soldadura térmica y ultrasónica, dependiendo de las características del material del laminado.

Ventajosamente, el miembro interno 3 se extiende entre el miembro externo 2 y el laminado 5. El miembro interno 3 se forma de un material de rigidez relativa, tal como, polipropileno. Como tal, el miembro interno 3 forma un miembro que soporta la carga que actúa para mantener al laminado 5 y al miembro externo 2 espaciados entre sí cuando se comprime el cartucho 1. Se prefiere que el cartucho 1 se someta a una carga por compresión entre 130 y 280N durante su uso. La fuerza de compresión actúa para evitar que el cartucho caiga bajo la presurización interna y también sirva para apretar el miembro interno 3 y el miembro interno 2 entre sí. Esto asegura que se fijen las dimensiones internas de los pasadizos y aperturas en el cartucho 1 y que sean incapaces de cambiar durante la presurización del
cartucho 1.

Para usar el cartucho 1 primero se inserta dentro de la máquina de preparación de bebidas y la entrada 121 y salida 122 se abren perforando los miembros de la máquina de preparación de bebidas que perforan y pliegan hacia atrás el laminado 5. Un medio acuoso, típicamente agua, bajo presión entra al cartucho 1 a través de la entrada 121 dentro de la cámara de entrada 26 a una presión entre 0,1 - 2,0 bar. A partir de este punto, el agua se dirige para fluir a través de las ranuras 30 y rodea al colector de distribución 16 y dentro de la cámara de filtración 130 del cartucho 1 a través de la pluralidad de ranuras 17. El agua se fuerza internamente de forma radial a través de la cámara de filtración 130 y se mezcla con los ingredientes de la bebida 200 contenidos en su interior. Al mismo tiempo, el agua se fuerza hacia arriba a través de los ingredientes de la bebida. La bebida formada por el paso del agua a través de los ingredientes de la bebida pasa a través del filtro 4 y las aperturas de filtración 55 dentro de los pasos 57 cayendo encima del marco anular 41. El sello del filtro 4 sobre los rayos 53 y la soldadura del borde 51 con el miembro externo 2 aseguran que no existan cortocircuitos y que toda la bebida tenga que pasar a través del filtro 4.

La bebida fluye después hacia abajo a lo largo de los pasos radiales 57 formados entre las bandas 54 y a través de las aberturas 56 y dentro del embudo cilíndrico 40. La bebida pasa a lo largo de los canales 50 entre las bandas de soporte 47 y hacia abajo del tubo de descarga 43 hasta la salida 44 donde la bebida se descarga dentro de un envase, tal como, una taza.

Preferiblemente, la máquina de preparación de bebidas comprende un equipo de purga de aire, en el que se fuerza el aire comprimido a través del cartucho 1 al final del ciclo de suministro para purgar la bebida existente en el envase.

El cartucho 1 descrito anteriormente se da como un ejemplo del tipo de cartucho que el cabezal de preparación de la máquina de preparación de bebidas es capaz de suministrar. Otros cartuchos de un tipo similar se pueden proporcionar para suministrar otros tipos de bebidas, por ejemplo, leche espumada, café de estilo expreso, chocolate.

Máquina de preparación de bebidas

Como se muestra en la Figura 1a, el alojamiento 210 contiene y sujeta en posición los otros componentes de la máquina 201. El alojamiento 210 elaborado preferiblemente en su totalidad o en parte a partir de un material de plástico robusto, tale como, ABS. Como alternativa, el alojamiento 210 se puede elaborar en su totalidad o en parte a partir de un material metálico tal como acero inoxidable o aluminio. El alojamiento 210 comprende preferiblemente un diseño con forma de concha que tiene una mitad frontal 211 y una mitad trasera 212 que permite el acceso durante el ensamblaje para ajustar los componentes de la máquina 201 y que pueden después de todo unirse entre sí para definir un interior 213 del alojamiento 210. La mitad trasera 212 proporciona un rebaje 214 para la fijación del tanque de agua 220. El alojamiento 210 se forma con medios, tales como, retenes, empalmes, bulones y porciones roscadas, para retener los componentes de la máquina 201 en posición sin la necesidad de un chasis separado. Esto reduce el coste y el peso global de la máquina 201. Una base 215 del alojamiento 210 está preferiblemente provista de un pie de base para mantener la máquina en pie sobre la misma de una forma estable. Como alternativa, la propia base 215 puede tener una forma de manera que forme un soporte estable.

La mitad frontal 211 del alojamiento 210 comprende un puesto de suministro 270 en la que se lleva a cabo el suministro de la bebida. El puesto de suministro 270 comprende un soporte del envase 271 que tiene un interior hueco que forma una bandeja de escurrimiento 272. Una superficie superior 273 del soporte del envase está provista de una rejilla 274 sobre la que se posiciona el envase. La bandeja de escurrimiento 272 se puede retirar del alojamiento 210 para facilitar el vaciado del agua recogida. Un rebaje 275 se forma en la mitad frontal del alojamiento 210 encima del soporte del envase 271 para acomodar las dimensiones del envase.

El cabezal de preparación 250 se emplaza hacia la parte superior del alojamiento 210 encima del soporte del envase y se muestra en las Figuras 1a y 1b. Preferiblemente la altura de la rejilla 274 con relación al cabezal de preparación 270 se puede ajustar para acomodar diferentes tamaños de envases. Se prefiere que el envase este tan cerca del cabezal de preparación 250 como sea posible, mientras que continua permitiendo que el envase se inserte y se retire desde el puesto de suministro 270, a fin de minimizar la altura que la bebida suministrada tiene que descender antes de hacer contacto con el envase. Esto actúa para minimizar la pulverización y salpicadura de la bebida y minimizar las pérdidas de las burbujas de aire atrapadas cuando se presenten. Preferiblemente, se pueden insertar envases entre 70 mm y 110 mm de altura entre la rejilla 274 y el cabezal de preparación 270.

El interfaz de usuario de la máquina 240 se localiza sobre la parte frontal del alojamiento 210 y comprende un botón de encendido/detención 241, y una pluralidad de indicadores de estado. 243-246. Los indicadores de estado 243-246 incluyen preferiblemente un diodo emisor de luz (LED) 243 para indicar la lectura de la máquina 201, un LED 244 para indicar si un error ha ocurrido en la operación de la máquina 201, y uno o más LED 245-256 para indicar si la máquina 201 opera en modo manual o automático. Los LED 243-246 se pueden controlar para iluminarse en una intensidad constante, para encenderse intermitente o ambas dependiendo del estado de la máquina 201. Los LED 243-246 pueden tener una variedad de colores incluyendo verde, rojo y amarillo.

El botón de encendido/detención 241 controla el comienzo del ciclo de suministro y es un botón de empuje, interruptor o similar operado manualmente.

Un control de ajuste de volumen se puede proporcionar para permitirle al usuario de la máquina 201 ajustar manualmente el volumen de la bebida suministrada sin alterar las otras características operativas. Preferiblemente, el control de ajuste de volumen permite un ajuste en el volumen de más o menos el 20%. El control de ajuste de volumen puede ser una perilla giratoria, una corredera lineal, una lectura digital con botones de aumento y disminución, o similares. Más típicamente, el volumen se controla mediante un usuario que opera el botón de encendido/detención 241.

Un interruptor de potencia manual (no mostrado) se puede proporcionar en la máquina 201. Como alternativa, el suministro de energía se puede controlar simplemente mediante la inserción o retirada del enchufe de suministro de energía a partir del suministro de poder principal.

El tanque de agua 220 se localiza en la parte trasera del alojamiento 210 y se conecta a la mitad trasera 212 del alojamiento 210. El tanque de agua 220 comprende un cuerpo generalmente cilíndrico 221 que puede ser circular recto o un frustum según se desee para propósitos estéticos. El tanque comprende una entrada para cargar el tanque con agua que se cierra durante su uso mediante una tapa que se puede retirar manualmente 222. Una salida se proporciona hacia el extremo inferior del tanque que se comunica con la bomba de agua 230. El tanque de agua 220 se puede elaborar de un material transparente o translúcido para permitirle al usuario observar la cantidad de agua que permanece en el tanque. Como alternativa, el tanque de agua 220 se puede elaborar de un material opaco pero tiene que proporcionar una ventana de observación en el mismo. Además, o sustituyendo lo anterior, el tanque de agua puede estar provisto de un sensor de nivel bajo que evita la operación de la bomba de agua 230 y que activa opcionalmente un indicador de alerta, tal como, un LED, cuando el nivel de agua en el tanque desciende hasta un nivel preseleccionado. El tanque de agua 220 tiene preferiblemente una capacidad interna de aproximadamente 1,5 litros.

La bomba de agua 230 se conecta operativamente entre el tanque de agua 220 y el calentador de agua 225 como se muestra esquemáticamente en la Figura 8 y se controla mediante el procesador de control. La bomba proporciona un caudal máximo de 900 ml/min de agua a una presión máxima de 2,5 bar. Preferiblemente, durante el uso normal, la presión estará limitada a 2 bar. El caudal de agua a través de la máquina 201 se puede controlar mediante el procesador de control para ser un porcentaje de caudal máximo de la bomba cortando el ciclo de suministro eléctrico a la bomba. Preferiblemente, la bomba se puede accionar a cualquiera del 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% o el 100% del caudal de máxima nominación. La precisión del volumen de agua bombeado es preferiblemente + o - el 5% llevando a + o - el 5% de precisión en un volumen final de la bebida suministrada. Una bomba adecuada es la bomba EP8 Evolución (RTM) producida por Ulka S.r.l. (Pavia, Italia). Un sensor de flujo volumétrico (no mostrado) se proporciona preferiblemente en la línea de flujo bien sea aguas arriba o aguas abajo de la bomba de agua 230. Preferiblemente, el sensor de flujo volumétrico es un sensor giratorio.

El calentador de agua 225 se localiza en el interior del alojamiento 210. El calentador 225 tiene una especificación de potencia de 1550 W y es capaz de calentar agua recibida de la bomba de agua 230 desde una temperatura inicial de aproximadamente 20ºC hasta una temperatura de operación de aproximadamente 85ºC en menos de 1 minuto. Preferiblemente, el tiempo de residencia entre la terminación de un ciclo de suministro y el tiempo que toma el calentador 225 en comenzar un ciclo de suministro posterior es menor que 10 segundos. El calentador mantiene la temperatura seleccionada a + o - 2ºC durante el ciclo de suministro. El agua para el ciclo de suministro se puede suministrar al cabezal de preparación 250 a 83ºC ó 93ºC. El calentador 225 es capaz de ajustar rápidamente la temperatura de suministro ya sea a 83ºC ó 93ºC desde una temperatura de agua nominal de 85ºC. El calentador 225 comprende una temperatura superior de corte que bloquea al calentador si la temperatura excede 98ºC. La salida de agua del calentador 225 se suministra al cabezal de preparación 250 mediante una válvula de tres pasos. Si la presión del flujo de agua es aceptable el agua se hace pasar hasta el cartucho 1. Si la presión es menor o está por debajo de los límites predeterminados entonces el agua se desvía por medio de la válvula de tres pasos dentro del envase de recuperación de la bandeja de escurrimiento 270.

El compresor de aire 235 se conecta operativamente al cabezal de preparación 250 por medio de una válvula de un paso y se controla por el procesador de control. El compresor de aire 235 proporciona un caudal máximo de aire de 500 ml/min a 1,0 bar. Durante su uso un volumen de trabajo de 35 ml se presuriza a 2,0 bar. Preferiblemente, el compresor de aire 235 puede producir dos caudales; un caudal rápido (o máximo) y un caudal lento.

El procesador de control de la máquina de preparación de bebidas 201 comprende un módulo de procesamiento y una memoria. El procesador de control se conecta operativamente a, y controla la operación 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 incluye uno o más variables para una o más parámetros de operación para la máquina de preparación de bebidas 201. Los parámetros de operación son la temperatura del agua que pasa a través del cartucho de bebida 1 durante la etapa de operación, la velocidad de carga del cartucho de bebida 1, la presencia o de lo contrario una etapa de remojo, el volumen total suministrado de la bebida, el caudal del agua durante la etapa de descarga y el caudal y período de la etapa de purga.

Las variables de los parámetros de operación se almacenan en la memoria. El cartucho 1 comprende un código proporcionado sobre o en el cartucho 1 que representa los parámetros de operación requeridos para el suministro óptimo de la bebida en dicho cartucho 1. El código está en un formato binario y comprende una pluralidad de bits de datos que corresponden a las variables almacenadas en la memoria de procesador de control.

El cabezal de preparación 250 se muestra en las Figuras 4 a 7. El sujetador 251 del cabezal de preparación 250 comprende una parte inferior fija 255, una parte superior giratoria 256 y una montura de cartucho que puede pivotar 257 posicionado entre la parte inferior fija 255 y la parte superior giratoria 256. La parte superior 256, la parte inferior 255 y la montura de cartucho 257 se hacen girar alrededor de un eje articulado común 258. Las Figuras 4 a 7 muestran el sujetador 251 con algunos componentes de la máquina 201 omitidos para mayor claridad.

La parte superior giratoria 256 y la montura de cartucho que puede pivotar 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 primer y segundo miembros o partes 281 y 282. La primera parte 281 de la palanca de sujeción comprende un brazo con forma de U que se monta de forma que pueda pivotar a la parte superior 256 en dos primeros puntos de pivote 283, uno sobre cada lado del sujetador 251.

La segunda parte de la palanca de sujeción comprende dos brazos sobre el centro 282, uno sobre cada lado del sujetador 251 que se montan cada uno de forma que puedan pivotar a la parte superior 256 en el segundo punto de pivote 285 localizado sobre el eje articulado 258 que acopla la parte superior 256 a la parte inferior fija 255. Cada brazo sobre el centro 282 es un miembro de vaivén que comprende un cilindro 282a, un vástago 282b y un manguito elástico 282c. El cilindro 282a tiene una perforación interna y se monta de forma que pueda girar en un extremo del eje articulado 258. Un primer extremo del vástago 282b se recibe de forma que pueda deslizar en la perforación del cilindro 282a. El extremo opuesto del vástago 282b se monta de forma que pueda girar en el brazo con forma de U 281 en un tercer punto de pivote 286. Los terceros puntos de pivote 286 no se conectan a, y se mueven libremente con relación a la parte superior 256 y a la parte inferior 255. El maguito elástico 282c se monta hacia fuera sobre el vástago 282b y se extiende, durante su uso, entre las superficies de empalme sobre el cilindro 282a y el vástago 282b. El manguito elástico 282c acomoda el acortamiento del brazo sobre el centro 282 pero desvía el brazo sobre el centro 282 en una configuración extendida. El movimiento de los terceros puntos de pivote 286 hacia y lejos del eje articulado 258 es posible de esta manera mediante el movimiento relativo de los vástagos 282b en los cilindros 282a. Los manguitos elásticos 282c se forman preferiblemente de silicona. Mientras que la realización ilustrada usa dos brazos sobre el centro 282, será aparente que el mecanismo de cierre se pueda configurar con sólo un brazo sobre el centro 282.

El brazo con forma de U 281 se extiende alrededor de la parte frontal del sujetador 251 y comprende dos miembros de enganche dependientes hacia abajo 287, uno sobre cada lado del sujetador 251, comprendiendo cada uno una superficie de leva 288 que se orienta al eje articulado 258. La parte inferior fija 255 del sujetador 251 está provista de dos bulones 259 o retenes, localizados sobre cada lado de la parte inferior 255 en o cerca de un borde frontal 260 del mismo alineado generalmente con los miembros de enganche 287.

Como se muestra en la Figura 4, el brazo con forma de U 281 se puede formar de una moldura plástica de una sola pieza que comprende un agarre manual ergonómico y los miembros de enganche 287 integrados al brazo.

La montura del cartucho 257 se monta de forma que pueda girar entre las partes superior e inferior 255, 256 del sujetador 251. La montura 257 está provista de un rebaje sustancialmente circular 290 que recibe durante su uso el cartucho de bebida 1. El rebaje 290 incluye una irregularidad 291 para acomodar la porción de manivela 24 del cartucho de bebida 1 que también actúa para evitar el giro del cartucho de bebida 1 en el sujetador 251. La montura del cartucho 257 se salta con relación a la parte inferior fija 255 de tal manera que en la posición de abertura, como se muestra en la Figura 7, la montura del cartucho 257 se desvía fuera del contacto con la parte inferior fija 255 de manera que la montura de cartucho 257 se mueve fuera del contacto con los miembros perforadores de salida y de entrada 254, 253. La montura de cartucho 257 está provista de una apertura 292 para recibir a través de la misma los perforadores de entrada y de salida 253, 254 y un cabezal 300 del medio de reconocimiento del cartucho 252 cuando se mueve la montura del cartucho 257 a una posición de cierre.

La parte superior 255 comprende un cuerpo generalmente circular 310 que aloja una ventana de observación circular 312 a través de la que un cliente puede observar el cartucho de bebida 1 durante un ciclo de suministro y también confirmar visualmente si el cartucho 1 se carga en la máquina 201. La ventana de observación 312 tiene forma de copa con un borde dirigido hacia abajo 311. La ventana de observación 312 es capaz de moverse axialmente con relación al cuerpo 310 de la parte superior 255. Una disposición para lograr el movimiento relativo es proporcionar un muelle de onda (no mostrado), o un medio elástico similar tal como un anillo cubierto de goma posicionado entre la ventana de observación 312 y el cuerpo circular 310. En una disposición alternativa, una serie de muelles de compresión helicoidales (no mostrados) se proporcionan extendiéndose entre la ventana de observación 312 y el cuerpo 310. En ambos casos, el medio elástico permite que la ventana de observación 312 se mueva axialmente con relación al cuerpo circular 310 mediante un pequeño grado.

Cuando el sujetador 251 está en la posición de cierre, la ventana de observación 312 se apoya contra el cartucho de bebida 1 desviándolo contra la parte inferior 256. En una disposición, el borde 311 de la ventana de observación entra en contacto y se apoya contra la brida 35 del cartucho de bebida. Al mismo tiempo la ventana 312 entra en contacto con la parte superior cerrada 11 del cartucho 1. En una disposición alternativa, sólo la ventana de observación 312 entra en contacto con la parte superior cerrada 11 del cartucho 1, y no existe contacto de apoyo entre el borde 311 y la brida 35. La presión ejercida por el borde 311 sobre la brida 35 y/o por la ventana 312 sobre la parte superior cerrada 11 asegura un sello hermético a fluidos entre el cartucho 1 y el sujetador 251.

La parte inferior 255 comprende los perforadores de entrada y de salida 253, 254 y el cabezal 300 del medio de reconocimiento del cartucho 252. El perforador de entrada 253 comprende un tubo similar a una aguja hueco 260 que tiene un extremo afilado 261 para perforar el laminado 5 del cartucho de bebida 1 durante su uso. El perforador de entrada 253 está en comunicación fluida con un conducto de agua 262 como se muestra en la Figura 7 que pasa a través de la parte inferior 255 y que se conectada a un conducto de salida 263 del calentador de agua 225. El perforador de salida 254 es de un tipo similar al perforador de salida descrito por las patentes europeas EP 0 389 141 y EP 0 334 572 del solicitante y comprende un cilindro abierto 264 de sección transversal circular o con forma de D que tiene dimensiones mayores que las del tubo de descarga 43. Una porción arqueada 265 del extremo superior del perforador de salida 254 es dentada para perforar y eventualmente cortar el laminado del cartucho de bebida 1. El asistente del extremo superior se corta hacia atrás longitudinalmente del cilindro y al menos hasta la base del diente 266 de la porción dentada para sujetar o halar el laminado cortado 5 lejos de la apertura de salida antes de que se suministre la bebida a través de los mismos. El perforador de salida 254 perfora el laminado 5 hacia fuera del tubo de descarga 43 y cuando la montura de cartucho 257 está en la posición de cierre, descansa en el ánulo entre el tubo de descarga 43 y la pared externa 42 del embudo de descarga 40. El perforador de salida 254 pliega hacia atrás el laminado cortado 105 dentro del ánulo. De esta manera, tanto el perforador de salida 254 como el laminado cortado 105 se mantienen fuera del camino de la bebida suministrada.

El perforador de salida 254 se rodea por una arista 254 que se eleva con respecto a sus alrededores por 0,5 mm.

Ventajosamente, el perforador de salida 254 se puede retirar desde la parte inferior 255 para posibilitar que se limpie minuciosamente, por ejemplo, en un lavavajillas. El perforador de salida que se puede retirar 254 se recibe en un rebaje 267 en la parte inferior 255 donde se asienta. El perforador de entrada 253 y/o el perforador de salida 254 se puede elaborar de un metal, tal como, acero inoxidable, o a partir de un material plástico. Ventajosamente, se posibilita el uso de elementos de corte plásticos mediante el uso de un laminado 5 que es capaz de punzarse y cortarse mediante un material no metálico. Consecuentemente, los perforadores 253, 254 se pueden hacer menos afilados lo que disminuye el riesgo de herir al consumidor. Además, los elementos de perforación plásticos no están propensos al óxido. Preferiblemente, el perforador de entrada 253 y el perforador de salida 24 se forman como una unidad única integrada que se puede retirar desde la parte inferior 255.

Durante su uso, la parte superior 256 del sujetador 251 se puede mover desde una posición de abertura en la que se orienta verticalmente o hacia la vertical como se muestra en la Figura 1b, hasta una posición de cierre en la que se orienta sustancialmente de forma horizontal y se inter-acopla con la parte inferior fija 255 y la montura del cartucho 257. La parte superior 256 se mueve desde las posiciones de abertura hasta la de cierre operando la palanca de sujeción. Para cerrar la parte superior 256 un usuario soporta la palanca de sujeción mediante el brazo con forma de U 281 y la hala hacia abajo. Como consecuencia, la parte superior 256 gira lo que primero trae el borde 311 de la ventana de observación 312 para entrar en contacto con la brida 35 del cartucho de bebida 1 en la montura del cartucho 257 y/o la propia ventana 312 entra en contacto con la parte superior cerrada 11 del cartucho 1. El giro continuado de la parte superior 256 gira la parte superior 256 y la montura del cartucho 257 hacia abajo para entrar en contacto con la parte inferior 255. El giro adicional del brazo con forma de U 281 causa que el brazo con forma de U 281 gire con respecto a la parte superior 256 y la parte inferior 255 lo que da como resultado que los miembros de enganche 287 de la parte superior 256 acoplen los bulones 259 de la parte inferior 255 con la superficie de leva 288 pasando por encima de los bulones 259. Durante esta última etapa de giro, el cartucho 1 se comprime entre la montura de cartucho 257 y la ventana de observación 312. Como resultado, la ventana de observación 312 se mueve axialmente con respecto al cuerpo circular 310 de la parte superior 256 contra la desviación del muelle de onda o muelles helicoidales. Este movimiento permite elevar las tolerancias en el cartucho de bebida 1 y en la máquina de preparación de bebidas y asegura que la magnitud de la fuerza de compresión aplicada al cartucho se mantenga dentro de un intervalo aceptable. La fuerza de sujeción del mecanismo a medida que se modera mediante la acción del muelle de onda o muelles helicoidales asegura una presión de sujeción sobre el cartucho. Para la disposición en la que se aplica presión de apoyo tanto a la brida 35 como a la parte superior cerrada 11 del cartucho 1, se ha descubierto que se requiere una presión entre 130 y 280N. Preferiblemente, la fuerza es aproximadamente 200N. Una fuerza menor que aproximadamente 130N no proporciona un sello adecuado, mientras que una fuerza mayor que aproximadamente 280N conlleva a la fractura plástica de los componentes del cartucho 1. Para la disposición en la que se aplica presión de soporte sólo a la parte superior cerrada 11 del cartucho 1, se ha descubierto que se requiere una presión entre 50N y 280N. Se observará que un nivel de presión menor es posible con esta disposición sin un efecto destructivo sobre el sello del cartucho 1. Durante el cierre del cabezal de preparación, el laminado 5 del cartucho 1 se tensa y se trae para entrar en contacto con la arista 254a que rodea el perforador de salida 254 que causa que el laminado 5 se flexione fuera del plano a medida que el extremo distal del tubo externo 42 del embudo cilíndrico se mueve hacia arriba 0,5 mm con respecto a la brida 35. Este movimiento asegura también que la gran mayoría de la fuerza de compresión aplicada al cartucho actúe a través de la región central del cartucho 1 a través del miembro interno que soporta la carga 3. En la posición de cierre el cartucho 1 puede por lo tanto sujetarse alrededor de la brida 5 por medio del borde 311 de la ventana de observación 312 y se sujeta siempre firmemente entre la parte superior cerrada 11 del cartucho y el tubo externo 42 del miembro interno 3 mediante el contacto con la ventana de observación 312 y la arista 254a. Estas fuerzas de sujeción ayudan a evitar el fallo del cartucho 1 durante la presurización y aseguran también que el miembro interno 3 y el miembro externo 2 se asienten completamente entre sí y de esta manera todos los pasadizos y aperturas internas permanecen en sus dimensiones de diseño incluso durante la presurización interna.

Una línea de referencia imaginaria se puede trazar entre el primer y segundo puntos de pivote 283, 285 del sujetador 251. Como puede observarse en la Figura 7, en la posición de abertura los terceros puntos de pivote 286 se localizan sobre el lado de la línea de referencia más cercana a la parte inferior fija 255. A medida que la parte superior 256 alcanza la posición de cierre, los terceros puntos de pivote 286 de la palanca de sujeción pasan a través de la línea de referencia que une el primer y segundo puntos de pivote 283, 285 al lado opuesto de la línea, más alejada de la parte inferior fija 255. Como consecuencia, el brazo con forma de U 281 "se ajusta a presión" desde una primera posición estable a una segunda posición estable. La acción de ajuste a presión se adapta acortando los brazos sobre el centro 282 y como consecuencia la compresión de los manguitos elásticos 282c. Una vez que los terceros puntos de pivote 286 pasan 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 lejos de la línea de referencia imaginaria. La palanca de sujeción tiene por tanto una operación bi-estable en que la palanca es estable en las posiciones de abertura o de cierre pero que es inestable en el punto en el que los terceros puntos de pivote 286 recaen sobre la línea de referencia imaginaria que une el primer y segundo puntos de pivote 283, 285. Por tanto, la acción de ajuste a presión de la palanca de sujeción proporciona un mecanismo de cierre positivo que conlleva a una acción de cierre definitivo en la que las etapas finales del giro de la palanca de sujeción, la acción de ajuste a presión del brazo con forma de U 281 y los segundos brazos 284 fuerzan a los miembros de enganche 287 firmemente en acople con los bulones 259. Además, los manguitos elásticos 283c proporcionan una resistencia a la reabertura de la parte superior 256 puesto que se requiere una fuerza mínima para comprimir los manguitos 282c para mover suficientemente los terceros puntos de pivote 286 de regreso para alinearse con la línea de referencia que une el primer y segundos puntos de pivote 283, 285. Ventajosamente, el inter-acople de los miembros de enganche 287 y los bulones 259 evita la separación de las partes superior e inferior distinta a aquella producida por el giro de la palanca de sujeción. Esto es útil al evitar la abertura del cabezal de preparación 250 durante la operación cuando el cabezal de preparación 250 se somete a una presurización interna.

El propósito del medio de reconocimiento 252 es permitirle a la máquina 201 reconocer el tipo de cartucho de bebida 1 que se ha insertado y como consecuencia ajustar uno o más parámetros de operación. En una realización típica, el medio de reconocimiento 252 comprende un lector de código de barras óptico que lee un código de barra impreso 320 proporcionado sobre el laminado 5 del cartucho de bebida 1 como se muestra en la Figura 10. El código de barras 320 se forma de una pluralidad de barras de color contrastante. Preferiblemente, las barras son negras sobre un fondo blanco para maximizar el contraste. El código de barras 320 no requiere conformar una norma publicada sino un formato convencional para códigos de barras, tales como, se pueden usar EAN-13, UPC-A, o Interleaf 2 de 5. El lector de código de barras óptico comprende uno o más LED 321 para iluminar el código de barras 320, una lente de enfoque 322 para adquirir una imagen del código de barras, un dispositivo acoplado de carga (CCD) 323 para producir una señal eléctrica representativa de la imagen adquirida y circuitería de soporte para los LED y CCD. El espacio en la parte inferior para acomodar el lector del código de barras es limitado. Un espejo o espejos 324 se pueden usar para reflejar la luz desde los LED 321 hasta una lente de enfoque que no se localiza en la parte inferior 255. Las disposiciones esquemáticas se muestran en las Figuras 9a y 9b. La parte inferior 255 comprende una apertura 326 que es del mismo tamaño que el código de barras 320 sobre el cartucho de bebida 1. La apertura 326 se cierra mediante una ventana, preferiblemente de vidrio, que puede transmitir las señales producidas por el lector del código de barras. Durante su uso, las señales eléctricas producidas se decodifican mediante el soporte lógico de procesamiento de señal y los resultados se transmiten al procesador de control. El soporte lógico puede reconocer si la lectura del código de barras contiene errores. El código de barras 320 se puede volver a escanear un número de veces antes de que se presente un mensaje de error al cliente. Si la máquina 201 es incapaz de leer el código de barras el consumidor es capaz de usar el cartucho de bebida 1 para suministrar una bebida usando un modo de operación manual. Como alternativa, la máquina puede comprender un lector RFID para detectar un código RFID de un cartucho 1.

El cabezal de preparación 250 puede incluir también un sensor de cartucho para detectar si el cartucho está presente en el sujetador 251.

El cabezal de preparación 250 puede incluir también un sensor de bloqueo que detecta si el sujetador 251 se cierra apropiadamente. Preferiblemente, el sensor de bloqueo comprende un micro-interruptor que se activa cuando el sujetador 251 se cierra y se bloquea. Preferiblemente, el sensor de cartucho y el sensor de bloqueo se conectan en serie de tal manera que la salida de ambos sensores deba ser satisfactoria, es decir, el cartucho presente y el mecanismo bloqueado, antes que se pueda dar comienzo el ciclo al de suministro.

La operación de la máquina 201 comprende la inserción de un cartucho de bebida 1 dentro del cabezal de preparación 250, que lleva a cabo un ciclo de suministro en el que la bebida se suministra y se retira del cartucho 1 desde la máquina.

El comportamiento operativo de la máquina 201 se determina mediante el soporte lógico incluido en el procesador de control.

Para insertar el cartucho 1 el sujetador 251 se abre como se ha descrito anteriormente para exponer la montura de cartucho 251. Después el cartucho 1 se emplaza sobre la montura de cartucho 257 recibida en el rebaje 290 de tal manera que la manivela 24 del cartucho se localiza en la irregularidad 291. El código de barras óptico o magnético 320 del cartucho 1 se orienta directamente por encima de la apertura 326 en la montura del cartucho 257. El sujetador 251 se cierra después mediante la operación de la palanca de sujeción como se ha descrito anteriormente. Durante el cierre, los perforadores 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 perforador de salida 254 se pliega hacia arriba dentro del ánulo que circunda el tubo de descarga 43. Cuando se cierra el sujetador 251 agarra el cartucho 1 alrededor del borde 35 entre la montura de cartucho 257 y la parte superior 256 y/o entre la ventana 311 y la parte superior 11 del cartucho 1 para formar un sello hermético a fluidos con suficiente integridad para soportar las presiones desarrolladas durante el ciclo de suministro.

Para dar comienzo al ciclo de operación el consumidor opera el botón de encendido/detención 241.

El ciclo de operación comprende las etapas de reconocimiento del cartucho y el ciclo de descarga.

El reconocimiento del cartucho se realiza mediante el medio de reconocimiento óptico 252 que se ha descrito anteriormente asumiendo que las salidas del sensor del cartucho y del sensor de bloqueo son satisfactorias. Una vez que se ha decodificado el código de barras 320, se ajustan los parámetros de operación de la máquina 201 mediante el procesador de control. Después, el ciclo de descarga se inicia automáticamente.

El ciclo de la descarga tiene cuatro etapas principales, no todas de las que se usan para todo los tipos de bebidas:

(i): Pre-humectación

(ii): Pausa

(iii): Preparación/mezclado

(iv): Purga

En la etapa de pre-humectación, el cartucho 1, se carga con agua desde el tanque de almacenamiento de agua 220 por medio de la bomba de agua 230. La carga con agua hace que los ingredientes de la bebida 200 en la cámara de filtración 130 se humedezcan. La carga se puede llevar a cabo en un caudal "rápido" de 600 ml/min o a un caudal "lento" de 325 ml/min. La velocidad de carga lenta es particularmente útil para cartuchos que contienen ingredientes de la bebida líquidos viscosos en los que los ingredientes requieren alguna dilución antes de que sean capaces de bombearse a un caudal de mayor volumen. El volumen del agua inyectada dentro del cartucho 1 se selecciona para posibilitar que el agua o bebida no gotee fuera de la salida del cartucho 122 durante esta etapa.

La etapa de pausa permite que los ingredientes de la bebida 200 se enjuaguen en el agua inyectada durante la etapa de pre-humectación durante un período predeterminado de tiempo. Se sabe que ambas etapas de pre-humectación y de enjuagado incrementan el rendimiento de los extraíbles desde los ingredientes de la bebida 200 y mejoran el sabor final de la bebida. La pre-humectación y el enjuagado se usan particularmente cuando los ingredientes de la bebida son café asado y en granos.

En la etapa de preparación/mezclado el agua se hace pasar a través del cartucho 1 a fin de producir la bebida desde los ingredientes de la bebida 200. La temperatura del agua se determina mediante el procesador de control que envía instrucciones al calentador de agua 225 para calentar el agua que pasa desde el tanque de agua 220 hasta el cabezal de preparación 250. El agua entra a la parte inferior 255 del sujetador 251 a través del conducto 262 por medio de la válvula de entrada y el perforador de entrada 253 dentro de la cámara de entrada 126 del cartucho de bebida 1. La preparación y/o mezcla y posterior suministro de la bebida desde el cartucho de bebida 1 es como se ha descrito anteriormente con referencia a las versiones del cartucho de bebida 1.

La purga de aire comprende el soplado del aire presurizado a través de la máquina de preparación de bebidas y el cartucho de bebida 1 para asegurar que toda la bebida se suministre y que la trayectoria de flujo no presente obstáculos para distribuir otra bebida. La purga de aire no comienza inmediatamente después de terminar con la etapa de preparación/mezcla para permitirle a la mayoría del fluido desobstaculizar la trayectoria del flujo. Esto evita un pico inaceptable de la presión interna al dar comienzo a la purga de aire.

En una operación normal un usuario detiene manualmente la máquina 201 operando el botón de encendido/deten-
ción 241.

Una vez que el ciclo de operación se ha completado el consumidor retira el cartucho 1 abriendo el sujetador 251 y retirando y desechando manualmente el cartucho. Como alternativa, la máquina 201 puede estar provista de un mecanismo de eyección automática para retirar el cartucho automáticamente tras la abertura del sujetador 251.

Inserto para usarse en el sistema

El inserto 400 de acuerdo con un aspecto de la presente invención para usarse en la maquina preparación de bebidas descrita anteriormente se muestra en las Figuras 22 a 24.

El inserto 400 tiene de forma general la forma de la montura 257 descrita anteriormente. Sin embargo, el inserto 400 está provisto de una extensión cilíndrica erguida 401 que define un envase en el que una cantidad de ingredientes de la bebida se pueden cargar durante su uso. Se inserta o se fija un medio sellante en la forma de una junta tórica con goma o elastomérica 403 a un borde superior de la extensión de abertura 401. La junta tórica 403 puede ser separable o fijarse permanentemente a la extensión 401. Como alternativa, la junta tórica 402 se puede fijar al cabezal de preparación, por ejemplo, a la ventana de observación 312.

Como con la montura 257, el inserto 400 comprende dos patas dependientes 407 que tienen medios de grapado con forma de C 406 en sus extremos distales para fijarse al eje de pivote de la máquina de preparación de bebidas 201 de la misma forma que se ha descrito anteriormente para fijar la montura 257 a la máquina de preparación de bebidas 201. El inserto 400 está provisto de una apertura de entrada 401 cerca de una periferia de un envase definido por la extensión 401 y una apertura de salida 404 en un centro del envase. La Figura 23 ilustra una vista por debajo del inserto 400 del inserto 400. Como se muestra, la apertura de entrada 405 se puede circundar por un rebaje cóncavo. Como alternativa, la apertura de entrada 405 puede ser un agujero simple en una superficie plana llana. La superficie inferior 417 del inserto 400 está provista también de un rebaje 415 para recibir un código de barras o RFID para el lector del código de barras o RFID de la máquina de preparación de bebidas 201 de la forma de la lectura del código de barras o RFID del cartucho 1 como se ha descrito anteriormente. Como alternativa, el código de barras o RFID se puede aplicar directamente a la superficie inferior 417 del inserto 400 sin la necesidad de un rebaje 415.

La apertura de salida 404 del inserto 400 está provista de una extensión cilíndrica dependiente hacia abajo 410 que, como se muestra en la Figura 24, se acomoda durante el cierre del cabezal de preparación retirando los perforadores de entrada y de salida que se pueden retirar 253, 254.

Durante su uso, el inserto 400 junto con el cabezal de preparación 255 define un volumen de preparación, una entrada proporcionada por la apertura de entrada 405 del inserto 400 y una salida proporcionada por la apertura de salida 404 del inserto 400. Se apreciará que la entrada al volumen de preparación se dirige hacia arriba y la salida desde el volumen de preparación se dirige hacia abajo.

Cuando se cierra el mecanismo de cierre de la máquina, la junta tórica 403 proporciona un sellado periférico que rodea al volumen de preparación para evitar la fuga del líquido desde el envase.

Como se muestra en la Figura 24, el inserto 400 se puede insertar dentro de la máquina de preparación de bebidas del tipo que se ha descrito anteriormente en posición de la montura giratoria 257 y de los perforadores de entrada y de salida que se pueden retirar 253, 254. Como con la montura 257, el inserto 400 puede girar alrededor del acceso de pivote de la máquina de preparación de bebidas.

Durante su uso, una cantidad de ingredientes de la bebida se cargan dentro del volumen de preparación definido por el inserto 400 emplazando los ingredientes de la bebida en el envase definido por la extensión 401. Esta operación de carga se puede llevar a cabo antes o después de que el inserto 400 se fije de forma que se pueda separar a la máquina de preparación de bebidas. Preferiblemente, el inserto 400 permanece fijado a la máquina de preparación de bebidas 201 y el usuario carga la cantidad de ingredientes de la bebida en el envase.

La operación del mecanismo de cierre de la máquina de preparación de bebidas es exactamente la misma que se ha definido anteriormente. En particular, debe observarse que durante el cierre del mecanismo de cierre el cabezal de preparación aplica una presión hacia abajo sobre la junta tórica 403 y el borde superior de la extensión 401 del inserto 400 para sellar el inserto al cabezal de preparación. La presión se puede aplicar al borde mediante la porción superior de la ventana de observación 311 o mediante el borde dependiente hacia abajo de la ventana de observación dependiendo de la construcción y dimensionamiento de la extensión 401. Además, la presión dirigida hacia abajo aplicada por el mecanismo de cierre de la máquina de preparación de bebidas sella la superficie inferior 417 del inserto 400 contra la parte inferior fija 255 del cabezal de preparación lo que asegura un sello entre la apertura de entrada 405 del inserto 400 y la entrada dirigida hacia arriba del cabezal de preparación para asegurar que el agua no se fugue durante el suministro en este punto. Preferiblemente, la parte inferior 255 del cabezal de preparación 250 en la entrada está provista de un sello con goma 420 que sobresale ligeramente desde el plano de la parte inferior 255 para crear un sello mejorado entre la entrada dirigida hacia arriba y el inserto 400.

La cantidad de ingredientes de la bebida cargados en el volumen de preparación del inserto 400 pueden ser sueltos o estar contenidos en un depósito, tal como, una bolsa de filtrado flexible elaborada de papel de filtro. El uso de una bolsa de filtrado tiene la ventaja que la carga de los ingredientes de la bebida es bastante rápida y que se facilita la retirada de los ingredientes de la bebida después del suministro.

Durante el suministro, la máquina de preparación de bebidas inyecta agua hacia arriba dentro del volumen de preparación desde la entrada dirigida hacia arriba del cabezal de preparación 250. El agua se mezcla con la cantidad de ingredientes de la bebida que están en el volumen de preparación y la bebida resultante se suministra hacia abajo a través de la apertura de salida 404 dentro de un envase situado por debajo del cabezal de preparación 250. Otros aspectos de la operación de la máquina de preparación de bebidas son como se han descrito anteriormente con respecto a la operación del cartucho. En particular, el medio de reconocimiento de la máquina de preparación de bebidas se puede usar para leer un código de barras o RFID situado sobre la superficie inferior, preferiblemente en el rebaje 415.

El inserto 400 se ha descrito particularmente para usarse con ingredientes de la bebida contenidos en depósitos, tales como, bolsas de filtrado. Como se indica, los ingredientes de la bebida pueden estar alternativamente en una forma suelta. En este caso, un filtro separado se puede proporcionar en el inserto 400 para evitar la descarga del residuo de los ingredientes de la bebida. Una disposición preferida es un filtro plano que se tiene que emplazar a través de la extremidad superior de la apertura de salida 404.

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Se apreciará que será ventajoso que el inserto 400 sea rígido o semirígido a fin de que sea capaz de transferir la presión hacia abajo creada por el mecanismo de cierre al sello 403 y a la parte inferior 255 del cabezal de preparación para posibilitar un buen sello.

El flujo a través del inserto 400 es de forma general en una dirección hacia dentro desde la entrada 405 hasta la salida 404. También ventajosamente, puesto que la entrada 405 y la salida 404 están ambas provistas en una parte 402, se simplifica la construcción del inserto 400.

En la descripción anterior, el inserto se ha descrito definiendo un volumen de preparación. Debe entenderse que el inserto y la máquina de preparación de bebidas se pueden usar con ingredientes de la bebida que no requieran preparación sino que, a diferencia, se disuelvan, diluyan o de lo contrario se mezclen con agua sin alejarse del alcance de la presente invención.

El inserto se ha descrito específicamente en el ejemplo anterior como una sustitución para la montura 257 de la máquina 201. Sin embargo, debe entenderse que el inserto puede tomar la forma de cualquier artículo que se pueda insertar dentro de la máquina de preparación de bebidas, bien sea fijado a la misma o no, para permitir el suministro de los ingredientes de la bebida en forma suelta o contenidos en depósitos, tales como, pero sin limitarse a, bolsas flexibles como se ha expuesto en las siguientes reivindicaciones.

Claims

1. Un inserto (400) para usarse en una máquina de preparación de bebidas (201) de un tipo que comprende un cabezal de preparación (250) adecuado para recibir un cartucho rígido o semirígido (1), comprendiendo el cabezal de preparación una entrada dirigida hacia arriba (253) para suministrar agua al cabezal de preparación (250), una salida dirigida hacia abajo para el flujo de salida de la bebida producida por la máquina (201), un mecanismo de cierre movible entre las configuraciones de apertura y de cierre, comprendiendo el inserto (400) un envase (401) y medios sellantes (403), teniendo el envase (401) una abertura a través de la que, durante su uso, se puede cargar una cantidad de ingredientes de la bebida dentro del envase, comprendiendo una porción inferior del inserto una entrada (405) y una salida (404), en las que, durante su uso, en la inserción del inserto (400) dentro del cabezal de preparación (250) de la máquina de preparación de bebidas (201) y el movimiento del mecanismo de cierre en la posición de cierre el medio sellante (403) se puede poner en contacto con, y sellarse contra, el cabezal de preparación (250) para cerrar de esta manera la abertura del envase (401) para definir un volumen de preparación que contiene la cantidad de ingredientes de bebidas, y durante la inserción del inserto (400) dentro del cabezal de preparación (250) la entrada (405) y la salida (404) del inserto (400) se disponen para comunicarse respectivamente con la entrada (253) y la salida (254) del cabezal de preparación (250) de tal manera que, durante su uso, el agua se hace pasar desde la entrada (253) del cabezal de preparación (250) hacia arriba a través de la entrada (405) del inserto (400) dentro del volumen de preparación y de tal manera que la bebida producida a partir del agua y la cantidad de ingredientes de la bebida se hace pasar hacia abajo a través de la salida (404) del inserto (400) para fluir fuera de la salida (254) del cabezal de preparación
(250).

2. Un inserto (400) de acuerdo con la reivindicación (1) en el que la cantidad de ingredientes de la bebida cargados durante su uso dentro del envase están sueltos.

3. Un inserto (400) de acuerdo con la reivindicación 2 en el que el inserto (400) comprende un medio de filtración entre el volumen de preparación y la salida (404) del inserto.

4. Un inserto (400) de acuerdo con la reivindicación (1) en el que la cantidad de ingredientes de bebidas cargados durante su uso dentro del envase están contenidos en un deposito que comprende un medio de filtración.

5. Un inserto (400) de acuerdo con la reivindicación 4 en el que el depósito es flexible.

6. Un inserto (400) de acuerdo con la reivindicación 4 o reivindicación 5 en el que el depósito se forma al menos en parte a partir de un papel de filtro o membrana de filtración.

7. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6 en el que el depósito es una bolsa de filtrado.

8. Un inserto (400) de acuerdo con la reivindicación 4 en el que el depósito es un cartucho rígido o semirígido (1).

9. Un inserto (400) de acuerdo con la reivindicación 8 en el que el cartucho (1) es tiene cualquiera de las formas semi-esférica, cilíndrica, redondeada o cuadrada.

10. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que la abertura del envase se dirige hacia arriba.

11. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el medio sellante se localiza sobre una porción superior del inserto (400).

12. Un inserto (400) de acuerdo con la reivindicación 11 en el que el medio sellante se localiza sobre un borde superior del inserto (400).

13. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 en el que el medio sellante se separa del envase.

14. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el medio sellante comprende un sello anular para sellar alrededor de una periferia del volumen de preparación.

15. Un inserto (400) de acuerdo con la reivindicación 14 en el que el medio sellante comprende una junta tórica.

16. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el medio sellante se forma a partir de un material elastomérico.

17. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el envase tiene forma de copa y en el que la copa se dirige hacia arriba o hacia abajo cuando el inserto (400) se localiza en dicha máquina (201).

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18. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el inserto (400) es rígido o semirígido de tal manera que la presión aplicada, durante su uso, al inserto mediante el mecanismo de cierre de la máquina de preparación de bebidas (201) durante el cierre de dicho mecanismo de cierre apriete el inserto (400) con suficiente fuerza para que el medio sellante se selle contra el cabezal de preparación (250).

19. Un inserto (400) de acuerdo con la reivindicación 18 en el que el inserto (400) se puede sellar contra una ventana de observación del mecanismo de cierre.

20. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el inserto (400) es rígido o semirígido de tal manera que la presión aplicada, durante su uso, al inserto (400) mediante el mecanismo de cierre de la máquina de preparación de bebidas (201) durante el cierre de dicho mecanismo de cierre selle una superficie inferior del inserto (400) contra la entrada (253) del cabezal de preparación (250) de la máquina de preparación de bebidas (201).

21. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el inserto (400) se forma como una pieza.

22. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20 en el que el inserto se forma a partir de más de una pieza.

23. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el inserto (400) tiene forma de disco.

24. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes formado de plástico.

25. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que la entrada (401) y la salida (404) del inserto (400) son coplanares.

26. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende además una apertura para recibir durante la inserción del inserto (400) en la máquina de bebidas una ventana de un lector de código de barras o de un lector RFID de dicha máquina (201).

27. Un inserto (400) de acuerdo con la reivindicación 26 en el que la apertura es coplanar con la entrada (405) y la salida (404) del inserto (400).

28. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que la entrada (405) del inserto (400) se localiza en o cerca de una periferia del inserto (400) y la salida (404) del inserto (400) se localiza en un centro del inserto (400).

29. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que, durante su uso, el flujo a través del inserto (400) es desde la entrada (405) hasta la salida (404).

30. Un inserto (400) de acuerdo con la reivindicación 29 en el que, durante su uso, el flujo a través del inserto (400) es generalmente en una dirección hacia dentro desde la entrada (405) hasta la salida (404).

31. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende además un medio para fijar de forma que pueda girar el inserto (400) a la máquina de preparación de bebidas (201).

32. Un inserto (400) de acuerdo con la reivindicación 31 en el que el medio giratorio permite que el inserto (400) se pueda girar durante el cierre del mecanismo de cierre en una orientación horizontal de tal manera que una superficie inferior del inserto (400) se selle contra la entrada del cabezal de preparación (250).

33. Un inserto (400) de acuerdo con la reivindicación 31 o reivindicación 32 en el que el medio giratorio comprende una o más patas que se fijan a, y giran alrededor de uno o más puntos de pivote del cabezal de preparación (250).

34. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende además un medio de codificación para controlar la operación de dicha máquina de preparación de bebidas (201).

35. Un inserto (400) de acuerdo con la reivindicación 34 en el que el medio de codificación comprende un código de barras o un dispositivo de identificación por radiofrecuencia (RFID).

36. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el inserto (400) es desechable.

37. Un inserto (400) de acuerdo con la reivindicación 36 en el que la entrada y/o salida del inserto (400) están inicialmente cerradas mediante una membrana frangible.

38. Un inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 35 en el que el inserto (400) se puede reutilizar.

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39. Un inserto (400) de acuerdo con la reivindicación 38 en el que la abertura del envase puede estar cerrada mediante una tapa.

40. Un inserto (400) de acuerdo con la reivindicación 39 en el que la tapa es ajusta por empuje o se deslizable en el envase.

41. Un sistema de preparación de bebidas que comprende una máquina de preparación de bebidas (201) y un inserto (400) para usarse en dicha máquina, siendo dicho inserto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

42. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con la reivindicación 41 en el que la máquina de preparación de bebidas (201) comprende un cabezal de preparación (250) adecuado para recibir un cartucho rígido o semirígido (1), comprendiendo el cabezal de preparación (250) una entrada dirigida hacia arriba (253) para suministrar agua al cabezal de preparación (250) y una salida dirigida hacia abajo (254) para el flujo de salida de la bebida producida por la máquina (201).

43. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con la reivindicación 42 en el que la entrada (253) del cabezal de preparación se localiza en o cerca de una periferia del cabezal de preparación (250) y la salida (254) del cabezal de preparación se localiza en el centro del cabezal de preparación (250).

44. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con la reivindicación 42 o reivindicación 43 en el que, durante la inserción del inserto (400) en el cabezal de preparación (250), la entrada (405) y la salida (404) del inserto descansan sobre la parte superior de los orificios de entrada dirigido hacia arriba (253) y de la salida dirigido hacia abajo (254) del cabezal de preparación (250).

45. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 42 a 44 en el que el cabezal de preparación (250) de la máquina de preparación de bebidas (201) comprende un mecanismo de cierre movible entre una configuración de abertura en la que el inserto se puede insertar dentro del cabezal de preparación (250) y una configuración de cierre en la que el inserto (400) se aprieta mediante el mecanismo de cierre con suficiente fuerza para que el medio sellante del inserto (400) se selle contra el cabezal de preparación (250) para cerrar la abertura del envase.

46. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 42 a 44 en el que el cabezal de preparación (250) de la máquina de preparación de bebidas (201) comprende un mecanismo de cierre movible entre una configuración de abertura en la que el inserto (400) se puede insertar dentro del cabezal de preparación (250) y una configuración de cierre en la que el inserto (400) se sella contra la entrada (253) del cabezal de preparación (250) de la máquina de preparación de bebidas (201).

47. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 42 a 46 en el que el cabezal de preparación (250) comprende una parte inferior fija y una parte superior giratoria, comprendiendo la parte inferior fija la entrada (253) y la salida (254) del cabezal de preparación, girándose la parte superior desde una posición de abertura en la que el inserto (400) se puede insertar dentro del cabezal de preparación (250) y una posición de cierre en la que el inserto (400) se acopla entre la parte inferior fija y la parte superior giratoria.

48. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con la reivindicación 47 en el que el inserto (400) es una fijación giratoria al cabezal de preparación (250) de tal manera que el giro de la parte superior del cabezal de preparación (250) desde la posición de abertura hasta la de cierre gira al inserto (400) para entrar en contacto con la parte inferior fija.

49. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con la reivindicación 47 en el que el inserto (400) se localiza directamente sobre la parte inferior fija del cabezal de preparación (250) cuando la parte superior del cabezal de preparación (250) está en la posición de abertura.

50. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 41 a 49 en el que la máquina de preparación de bebidas (201) comprende un lector para detectar un código de barras o un dispositivo de identificación por radiofrecuencias (RFID) localizado sobre el inserto (400).

51. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 41 a 50 que comprende además una cantidad de ingredientes de la bebida.

52. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con la reivindicación 51 en el que la pluralidad de ingredientes de la bebida está contenida en un depósito que comprende un medio de filtración.

53. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con la reivindicación 51 o reivindicación 52 en el que los ingredientes de la bebida se seleccionan a partir del grupo que contiene café asado o en granos, hojas de té, café en polvo, té en polvo, sustituto de crema, mezcla capuchino, chocolate y chocolate, café, té y leche líquida.

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54. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con la reivindicación 52 ó reivindicación 53 en el que el depósito es flexible.

55. Un sistema de preparación de bebidas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 52 a 54 en el que el depósito se forma al menos en parte de un papel de filtro o de una membrana de filtrado.

56. Un método para suministrar una bebida usando una máquina de preparación de bebidas (201) que comprende un cabezal de preparación (250) adecuado para recibir un cartucho rígido o semirígido (1), comprendiendo el cabezal de preparación (250) una entrada dirigida hacia arriba (253) para suministrar agua al cabezal de preparación (250) y una salida dirigida hacia abajo para el flujo de salida de la bebida producida por la máquina (201), comprendiendo el método las etapas de:

abrir un mecanismo de cierre de la máquina de preparación de bebidas (201);

insertar un inserto (400) dentro del cabezal de preparación, siendo el inserto (400) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 40 y que contiene una cantidad de ingredientes de bebidas;

cerrar el mecanismo de cierre para apretar el inserto (400) con suficiente fuerza de tal manera que el medio sellante del inserto se selle contra el cabezal de preparación (250) para cerrar la abertura del envase;

operar la máquina de preparación de bebidas (201) para hacer pasar el agua hacia arriba desde la entrada (253) del cabezal de preparación (250) a través de la entrada (405) del inserto dentro del volumen de preparación del inserto (400);

suministrar una bebida formada en el volumen de preparación a partir del agua y de los ingredientes de la bebida hacia abajo a través de la salida (404) del inserto (400) y de la salida (254) del cabezal de preparación (250).