ES2898396T3 - Cápsula con membrana y método para preparar un producto nutricional - Google Patents

Abstract

Cápsula (1) para preparar un producto nutricional en un dispositivo adaptado para aportar líquido a la cápsula (1), de modo que la cápsula (1) tiene: al menos un compartimento (13) para proporcionar los ingredientes nutricionales a la preparación del producto nutricional en combinación con el líquido aportado, de manera que el compartimento tiene una membrana impermeable a los líquidos (17) que constituye un lado de liberación del compartimento nutricional (13) para descargar el producto nutricional del compartimento, y de manera que la cápsula incluye además al menos un elemento en relieve (16) que sobresale de una pared de apertura (25) y es adyacente a la membrana (17) o está situado cerca de ella, en la cual la membrana impermeable a los líquidos (17) está libre de capas de aluminio y está compuesta por una primera capa polimérica (20) y una segunda capa polimérica (21) unidas entre sí por su superficie de contacto, en la cual la primera capa polimérica (20) tiene al menos un precorte (22) y la segunda capa polimérica está libre de líneas o zonas precortadas o debilitadas y en la cual el elemento en relieve (16) es axialmente adyacente, como mínimo, a una porción del precorte (22) o está muy cerca axialmente del precorte, caracterizándose dicha cápsula (1) porque una punta afilada del elemento en relieve (16) se encuentra axialmente frente a una porción extrema del precorte (22)

Description

DESCRIPCIÓN

Cápsula con membrana y método para preparar un producto nutricional

Ámbito de la presente invención

La presente invención se refiere a una cápsula para preparar un producto que contenga ingredientes nutricionales, mezclando los ingredientes con líquidos. En concreto la presente invención se refiere a una cápsula insertable en un dispositivo que suministra un líquido a la cápsula, para preparar el producto nutricional mezclándolo con ingredientes nutricionales, como por ejemplo fórmulas infantiles, la cual tiene una membrana impermeable a los líquidos que, tras la formación del producto nutricional en la cápsula, puede ser perforada por elementos en relieve de la cápsula para descargar de ella el producto nutricional.

Antecedentes de la presente invención

Las composiciones nutricionales pueden ser por ejemplo fórmulas infantiles o también líquidos nutricionales para niños pequeños, enfermos, ancianos, personas con deficiencias nutricionales o deportistas. Las composiciones alimenticias pueden ser, por ejemplo, líquidos lácteos, sopas, bebidas de café o té. Estas composiciones se preparan a partir de ingredientes contenidos en una cápsula, añadiendo un líquido tal como agua caliente o del tiempo.

Estas cápsulas se utilizan habitualmente en dispositivos tales como las máquinas de preparación de bebidas de uso doméstico. Estas máquinas están diseñadas para preparar un producto nutricional frío o caliente por la interacción de los ingredientes adecuados preparados en la cápsula con el agua aportada por la máquina a la cápsula. Un principio común de estas máquinas es el uso de cápsulas que contienen una sola dosis de los ingredientes nutricionales para preparar el producto nutricional deseado. Así, normalmente, después de colocar y encerrar la cápsula en una cámara de recepción del dispositivo, se inyecta un líquido como agua en la cápsula para interactuar, p.ej. por disolución y/o extracción, con los ingredientes de la cápsula. A continuación, el producto nutricional resultante se descarga o drena de la cápsula hacia un recipiente destinado a tal fin, colocado debajo de la cámara de recepción de la máquina.

Dichas cápsulas pueden incluir un sistema de liberación de producto para asegurar una interacción idónea del líquido suministrado con los ingredientes contenidos en el compartimento de la cápsula y para reducir el contacto del líquido nutricional con el dispositivo. Así, el sistema de liberación de producto está diseñado para abrir al menos un orificio a través de la cápsula, con el fin de suministrar el producto nutricional, preferiblemente cuando el líquido ha alcanzado una presión suficiente en el compartimento. Con este propósito, el fondo de la cápsula puede llevar sobre un lado de salida unos elementos en relieve dispuestos estratégicamente para perforar una membrana que normalmente separa el compartimento de la salida de la cápsula. Normalmente es una membrana fina de aluminio, perforable y hermética al paso de líquido. La membrana está sellada preferiblemente al borde inferior de la cápsula y es preferiblemente una lámina de aluminio de 30 (20-40) micras.

Una cápsula de este tipo está descrita, por ejemplo, en la patente WO 2010/128028 A1. La membrana mencionada suele ser de aluminio y va sellada al fondo de las cápsulas. Las membranas de aluminio se usan habitualmente en la industria alimentaria debido a sus características funcionales específicas, en concreto por sus propiedades de barrera. Además, una membrana de aluminio se puede abrir de forma clara y controlada mediante unos elementos en relieve que sobresalgan de una pared de apertura debajo de la membrana, pero el uso de una membrana de aluminio aún es crítico para que el sistema funcione dando una disolución suficiente y un flujo constante y sin salpicaduras durante la apertura. La patente WO2014/037339A1 revela una cápsula en la cual se basa el preámbulo de la reivindicación 1.

Puede ser conveniente evitar la combinación de materiales poliméricos y aluminio en la fabricación de las cápsulas de bebida, a fin de facilitar/mejorar la reciclabilidad y la gestión de residuos. Sin embargo, las membranas de plástico que podrían reemplazar las membranas de aluminio en los sistemas de productos nutricionales de dosis única también se abren incontroladamente sobre los elementos de liberación al subir la presión dentro de la cápsula. Como resultado la membrana de plástico se desgarra de modo excesivo o incontrolable, pudiendo perturbar el flujo del líquido o bloquear la salida de la cápsula. Así, por ejemplo, las membranas de plástico como las películas de polipropileno (PP) extruido producen largos desgarros cuya dimensión y orientación es incontrolable. Por tanto, la presente invención tiene como objeto proporcionar una membrana libre de aluminio que pueda abrirse de forma controlable mediante los elementos en relieve de una pared de apertura de la cápsula.

La presente invención tiene otros objetivos y, en particular, proporciona la solución a otros problemas que aparecerán en el resto de la presente descripción.

Resumen de la presente invención

En un primer aspecto la presente invención se refiere a una cápsula para preparar un producto nutricional (de aquí en adelante también denominado “producto”, “composición” o “composición nutricional”), tal como una fórmula infantil o una bebida, en un dispositivo adaptado para suministrar líquido a la cápsula, el cual puede ser un dispositivo de aporte de líquido y preferiblemente una máquina de producción de bebidas. El líquido puede ser cualquiera que sea necesario para formar el producto nutricional, preferiblemente agua y con mayor preferencia agua calentada. El líquido se puede introducir o inyectar a presión en la cápsula. La cápsula comprende al menos un compartimento para proporcionar los ingredientes nutricionales para la preparación del producto nutricional en combinación con el líquido aportado. En la cápsula se asienta una membrana estanca o impermeable a los líquidos para formar sobre el compartimento un lado de liberación del producto nutricional contenido en la cápsula. Se dispone como mínimo de un elemento en relieve que sobresale de una pared de abertura de la cápsula y es adyacente o cercano a la membrana impermeable a los líquidos, y que está diseñado para perforar la membrana impermeable a los líquidos mediante una punta afilada del elemento en relieve situada axialmente frente a una porción final del precorte.

La membrana impermeable a los líquidos se puede perforar deformándola relativamente contra uno o varios elementos en relieve. La deformación se puede lograr por el aumento de presión del líquido dentro del compartimiento y/o por la fuerza mecánica ejercida sobre los elementos en relieve. La perforación de la membrana impermeable a los líquidos se logra preferiblemente al abultarse la membrana hacia la salida, a causa del líquido introducido en el compartimento (p.ej. debido a un aumento de la presión dentro del compartimento al inyectar el líquido en él, o durante la preparación (es decir, la disolución/extracción) del producto nutricional). La membrana impermeable a los líquidos no tiene capas de aluminio y consta al menos de una primera y una segunda capa de polímero unidas entre sí (p.ej. laminadas) por su superficie de contacto. La primera capa de polímero tiene al menos un precorte, preferiblemente varios precortes. La segunda capa de polímero está exenta de líneas o áreas precortadas o debilitadas. El elemento en relieve se sitúa en posición axialmente adyacente a, como mínimo, una parte del precorte o axialmente muy cerca del precorte.

El término “unidas” o “conectadas entre sí” significa que al menos las dos capas de la membrana están sustancialmente fijadas entre sí por todas sus superficies de contacto (opuestas) enfrentadas entre sí, p.ej. por sellado, laminación o adhesión.

Según la presente invención se prepara una membrana de polímero multicapa que tiene al menos dos capas unidas, es decir, laminadas, pegadas o adheridas entre sí por sus superficies de contacto. Como solo una de estas dos capas de polímero está precortada, el elemento en relieve perfora la segunda capa de polímero en un punto de inicio de la apertura localizado según la ubicación del elemento en relieve respecto al precorte. Una vez iniciada la apertura, la segunda capa polimérica sigue desgarrándose por efecto de la presión formada en el compartimento, pero el desgarro permanece bajo control gracias a la presencia del precorte en la primera capa polimérica. El inicio de apertura realizado por el elemento en relieve sobre la segunda capa polimérica puede ser una perforación total a través de todo el espesor de la capa o una perforación parcial a través de un espesor parcial de la capa, pero debilitándola suficientemente para conseguir que se desgarre a lo largo del precorte. Por tanto el tamaño y la forma de la abertura, p.ej. el desgarro de la membrana (o en concreto de la segunda capa polimérica), pueden definirse básicamente por el tamaño y la forma del precorte hecho en la primera capa polimérica unida a la segunda capa polimérica. El inicio apropiado de la apertura puede ser determinado por la posición axial relativa del precorte respecto al elemento en relieve, permitiendo así que dicho elemento perfore preferiblemente solo la capa polimérica no precortada. Se requiere una fuerza razonablemente baja para abrir la membrana y lograr al mismo tiempo una apertura precisa, controlando apropiadamente el desgarro de la segunda capa polimérica.

En una forma de ejecución preferida las capas poliméricas de la membrana son de diferentes materiales poliméricos y/o de polímeros que tienen diferentes propiedades mecánicas, relativas o absolutas. La primera capa polimérica es preferiblemente de PET (polietilen tereftalato) o de PA (poliamida). La segunda capa polimérica es preferiblemente de PP (polipropileno), con mayor preferencia de PP biorientado. La membrana se obtiene preferiblemente laminando una primera capa polimérica (preferiblemente muy delgada), hecha preferiblemente de PET o PA, sobre la segunda capa polimérica hecha preferiblemente de PP. La segunda capa polimérica se elige preferiblemente de manera que también sea termosellable por un lado opuesto a la primera capa polimérica, con el fin de sellarla sobre el cuerpo de la cápsula, p.ej. sobre un borde anular del fondo del cuerpo de la cápsula.

En una forma de ejecución preferida, la primera capa polimérica tiene una carga de rotura por perforación (según la norma ISO3036) mayor que la carga de rotura por perforación de la segunda capa polimérica. Con mayor preferencia, la primera capa polimérica tiene una carga de rotura por perforación (según ISO3036) que como mínimo es 1,5 veces, preferiblemente al menos dos veces mayor que la carga de rotura por perforación de la segunda capa polimérica. Por ejemplo, la primera capa polimérica puede tener una carga de rotura mayor de 5 N y la segunda capa polimérica puede tener una carga de rotura menor de 3 N (es decir, similar a la del aluminio). La primera capa polimérica puede tener un alargamiento a la rotura (según EN ISO527) mayor que el alargamiento a la rotura de la segunda capa polimérica. Con mayor preferencia, el alargamiento a la rotura (según EN ISO527) de la primera capa polimérica es al menos dos veces, preferiblemente al menos cinco veces mayor que el alargamiento a la rotura de la segunda capa polimérica. Por ejemplo, la primera capa polimérica puede tener un alargamiento a la rotura mayor de 10 mm, preferiblemente mayor de 30 mm, con mayor preferencia entre 31 y 60 mm, y la segunda capa polimérica puede tener un alargamiento a la rotura menor de 10 mm, preferiblemente menor de 5 mm, con mayor preferencia entre 1 y 5 mm. La primera capa polimérica puede tener una energía máxima (según EN ISO527) mayor que la energía máxima de la segunda capa polimérica. Con mayor preferencia, la primera capa polimérica puede tener una energía máxima al menos 5 veces, preferiblemente al menos 10 veces, mayor que la energía máxima de la segunda capa polimérica. En particular, la primera capa polimérica puede tener, por ejemplo, una energía máxima mayor de 500 N*mm, con mayor preferencia entre 500 y 850 N*mm y la segunda capa polimérica puede tener una energía máxima menor de 50 N*mm, con mayor preferencia entre 5 y 50 N*mm. La primera capa polimérica puede tener un espesor comprendido entre 5 y 80 mieras, preferiblemente entre 5 y 30 micras, con mayor preferencia entre 2 y 10 micras. Por otra parte, la segunda capa polimérica puede tener un espesor comprendido entre 2 y 50 micras, preferiblemente entre 5 y 20 micras. Según una forma de ejecución preferida, la segunda capa polimérica tiene unas propiedades de perforación mecánica similares a las de una correspondiente membrana de aluminio, p.ej. un alargamiento a la rotura de aproximadamente 1 mm y una carga de rotura de aproximadamente 2N. Por lo tanto se pueden conseguir unas propiedades mecánicas de rotura comparables a las de una membrana de aluminio, que también permitirán la obtención de un desgarro muy preciso de la membrana impermeable a los líquidos, gracias al precorte y a la unión fija.

Por tanto, las ventajas descritas anteriormente se pueden obtener mediante una membrana impermeable a los líquidos relativamente fina. También es posible disponer de una membrana que por algunas de sus características mecánicas, como su alargamiento a la rotura y su carga de rotura, se comporte de manera similar a una membrana de aluminio existente, con lo cual no es necesaria ninguna modificación o adaptación adicional del sistema, p.ej. de las cápsulas y/o de las máquinas, cuando se usa la cápsula de la presente invención.

En una forma de ejecución preferida, el precorte en la primera capa polimérica está configurado para que pueda actuar como una válvula respecto a la segunda capa polimérica una vez que el precorte se haya abierto (p.ej. desgarrado) parcial o totalmente; es decir, la abertura de la membrana se vuelve a cerrar automáticamente después de la liberación del producto nutricional y/o cuando la presión del líquido en el compartimento ha bajado suficientemente. En concreto el precorte es preferiblemente una hendidura rectilínea o en forma de cruz. Por lo tanto, una vez perforada la segunda capa polimérica y producida una abertura en la membrana, por ejemplo al desgarrar la segunda capa polimérica a lo largo del precorte, el producto nutricional resultante de la disolución de los ingredientes (p.ej. del polvo) en el líquido inyectado en el compartimento puede salir de la cápsula, mientras que al final del proceso de dispensación del producto nutricional, el precorte de la primera capa polimérica relacionado con la segunda capa polimérica puede actuar como una válvula de cierre automático para evitar el goteo de residuos fuera del compartimento cuando la presión del líquido dentro del compartimento haya bajado lo suficiente.

En una forma de ejecución preferida el precorte tiene una longitud entre 2 y 20 mm aproximadamente, preferiblemente de 6 mm, y una anchura entre 0,05 y 0,5 mm aproximadamente, preferiblemente de 0,1 mm.

La membrana impermeable a los líquidos tiene varios precortes. La cápsula también tiene varios elementos en relieve situados de manera que coincidan axialmente con uno o varios precortes o estén muy cerca de ellos.

Los múltiples precortes están preferiblemente dispuestos o distribuidos de manera uniforme y con mayor preferencia equidistante sobre la membrana impermeable a los líquidos. Los precortes se distribuyen preferiblemente en una serie de filas paralelas. Los precortes contiguos de una misma fila están separados entre sí por una distancia comprendida preferiblemente entre 0,5 y 5 mm, con mayor preferencia entre 1,0 y 4,0 mm, sobre todo alrededor de 3 mm. Los precortes de dos filas contiguas están separados por una distancia comprendida preferiblemente entre 1 y 5 mm, con mayor preferencia 1,0 y 4 mm, sobre todo alrededor de 3 mm. En una forma de ejecución preferida, todos o algunos de los precortes tienen prácticamente las mismas o idénticas medidas. Se prefieren las medidas indicadas del precorte para lograr del modo más eficiente el funcionamiento de la membrana en las operaciones de perforación/apertura, así como su actuación como válvula.

Los precortes están ubicados en la membrana impermeable a los líquidos, es decir, en la primera capa polimérica, de manera que un extremo libre del precorte visto en un plano de la membrana impermeable a los líquidos (es decir, una esquina de la hendidura vista por encima) queda enfrentada axialmente al elemento en relieve. En concreto, una punta afilada del elemento en relieve se sitúa axialmente frente a una porción extrema del precorte. Este posicionamiento permite iniciar la perforación del precorte por uno de sus extremos y luego agrandarla, p.ej. por desgarro, hacia y hasta el extremo opuesto del precorte. Como resultado se puede conseguir de manera controlada una apertura completa a lo largo del precorte. Según otra forma de ejecución, los precortes de la membrana pueden estar practicados de modo que dos o más de sus extremos, vistos en un plano de la membrana, queden axialmente enfrentados a elementos perforantes, en concreto a las puntas afiladas de los elementos en relieve. Como resultado se puede iniciar la apertura por diferentes extremos de la segunda capa polimérica respecto a cada precorte.

Según una forma de ejecución preferida la membrana impermeable a los líquidos se encuentra en la cápsula de forma que la primera capa polimérica, en la cual se practica el o los precortes, se sitúa en el lado interno del compartimento y la segunda capa polimérica en el lado externo del compartimento. Por lo tanto, la segunda capa polimérica que debe perforarse está orientada hacia los elementos en relieve para asegurar la perforación en la forma deseada, sin interferir (indebidamente) (p.ej. sin dañar o deformar) con la primera capa polimérica precortada.

Como alternativa, la membrana impermeable a los líquidos se encuentra en la cápsula de forma que la primera capa polimérica se sitúa en el lado externo del compartimento y la segunda capa polimérica en su lado interno. Por tanto, la segunda capa polimérica es perforada una vez que el o los elementos en relieve han atravesado el precorte de la primera capa polimérica (alternativa “inversa”).

La cápsula puede incluir otra membrana impermeable a los líquidos para cerrar un lado de entrada del compartimento. Así se puede disponer de un compartimento estanco a los líquidos, lo cual también facilita la inyección del líquido en el compartimento perforando simplemente la membrana de entrada con un dispositivo de inyección (p.ej. una aguja de inyección de líquidos o similar).

La cápsula puede estar formada preferiblemente por un cuerpo, sobre todo de polímero inyectado o termoconformado, que delimite parcialmente el compartimento e incluya una salida de producto. La membrana adicional impermeable a los líquidos se sella preferiblemente sobre el cuerpo, por ejemplo sobre una pestaña que sobresale hacia fuera, para cerrar el lado de entrada del compartimento. La membrana impermeable a los líquidos que forma el lado de liberación se puede sellar sobre un borde circunferencial interno del cuerpo para cerrar el compartimento de la cápsula antes de la salida del producto. La salida del producto puede tener uno o más orificios prolongados preferiblemente en dirección circunferencial por un conducto, a fin de guiar el flujo de salida del producto nutricional.

Las membranas impermeables del cuerpo y/o estancas a los líquidos pueden ser prácticamente impermeables a los gases para prolongar la vida útil de la cápsula.

En otro aspecto, la presente invención se refiere a un método para preparar un producto nutricional en un dispositivo de producción idóneo. El método consta de los siguientes pasos: poner una cápsula según la presente invención en una cámara receptora del dispositivo de producción, introducir un líquido en el compartimiento para mezclarlo con los ingredientes y obtener un producto nutricional, forzar la capa impermeable a los líquidos contra al menos un elemento en relieve de la cápsula, de manera que la segunda capa polimérica se perfore en una parte del precorte de la primera capa polimérica y se cree una abertura en la capa impermeable a los líquidos al desgarrarse adicionalmente la segunda capa polimérica a lo largo de al menos una porción del precorte, liberando del compartimento el producto nutricional preparado a través de la abertura en la capa impermeable a los líquidos y descargándolo hacia la salida de la cápsula. El tamaño de la abertura en la membrana impermeable a los líquidos, perforada inicialmente en la segunda capa polimérica, se ajusta preferiblemente al precorte de la primera capa polimérica o es más pequeño que el precorte.

En otro aspecto, la presente invención también se refiere a una membrana para usar en la fabricación de una cápsula destinada a la preparación de un producto nutricional. Esta membrana está libre de capas de aluminio y se compone de una primera capa polimérica y de una segunda capa polimérica unidas entre sí por sus superficies de contacto; la primera capa tiene diversos precortes y la segunda capa está libre de líneas o zonas precortadas o debilitadas, Cada precorte está practicado como una hendidura rectilínea o en forma de cruz y cada hendidura tiene preferiblemente una longitud entre 2 y 20 mm, con mayor preferencia de 6 mm, y preferiblemente una anchura entre 0,05 y 0,5 mm, con mayor preferencia de 0,1 mm. Los diversos precortes se distribuyen preferiblemente de modo uniforme y equidistante en/sobre la membrana impermeable a los líquidos y están preferiblemente separados entre sí por una distancia entre 0,5 y 5 mm, con mayor preferencia de 3 mm, respectivamente.

La primera capa polimérica es preferiblemente de PET o PA y tiene preferiblemente un espesor comprendido entre 5 y 80 |jm, con mayor preferencia entre 10 y 30 jm , y la segunda capa polimérica es de PP, preferiblemente de PP biorientado, y tiene preferiblemente un espesor comprendido entre 2 y 50 jm , con mayor preferencia entre 5 y 20 jm .

Las capas polimérica están hechas de diferentes materiales poliméricos y/o de materiales poliméricos con propiedades mecánicas distintas. La carga de rotura de la primera capa polimérica que tiene el precorte es preferiblemente superior a la carga de rotura de la segunda capa polimérica que no tiene ninguna línea o zona precortada o debilitada.

Los términos “agujerear”, “agujereador”, “agujereable”, “agujereado” o “perforar”, “perforante", “perforable”, “perforado” deben entenderse en sentido general como relacionados con una abertura obtenida por agujereamiento, desgarro, perforación o punzonamiento.

Por definición, cuando en la presente descripción se indican rangos de valores utilizando los términos “entre ... y”, los límites de valor están incluidos en el rango mencionado.

Descripción breve de las figuras

Otros detalles, objetivos y ventajas de la presente invención resultarán evidentes para un especialista en la materia al leer las siguientes explicaciones detalladas de las formas de ejecución de la presente invención junto con las figuras de los esquemas adjuntos.

La figura 1 muestra una vista superior en perspectiva de una cápsula según una forma de ejecución de la presente invención,

la figura 2 muestra una vista inferior en perspectiva de la cápsula de la figura 1,

la figura 3 muestra una vista lateral de la cápsula de la figura 1,

la figura 4 muestra un corte transversal de la cápsula de la figura 3 a lo largo de la línea AA,

la figura 5 muestra un despiece del corte transversal de la cápsula de la figura 1 con los distintos elementos antes del ensamblaje,

la figura 6 muestra una perspectiva parcial simplificada (es decir, un diseño simplificado del cuerpo de la cápsula), vista por encima, de la cápsula de la figura 1 sin membrana de entrada, ingredientes ni membrana impermeable a los líquidos según la presente invención,

la figura 7 muestra una vista superior del sistema de liberación de producto de la cápsula de la figura 6, la figura 8 muestra una vista en perspectiva ampliada de los elementos en relieve de la cápsula de la figura 6, la figura 9 muestra una vista superior del sistema de liberación de producto de la figura 7 cubierto por la membrana impermeable a los líquidos según una forma de ejecución de la presente invención, y

la figura 10 muestra un corte transversal esquemático de la membrana impermeable a los líquidos de la figura 9, según la presente invención, a lo largo de la línea B-B.

Descripción detallada de las figuras

Se ilustra el aspecto general de la cápsula según una forma de ejecución de la presente invención, indicada solamente como un ejemplo preferido, en relación con las figuras 1 a 8.

La cápsula 1 tiene al menos un compartimento 13 para proporcionar los ingredientes nutricionales 14 destinados a la preparación del producto nutricional en combinación con el líquido aportado. En general la cápsula 1 puede constar de un cuerpo 2 para contener los ingredientes nutricionales 14, preferiblemente una unidad filtrante para eliminar los contaminantes del líquido suministrado al compartimento, y de un sistema de liberación de producto como el expuesto a continuación. El compartimento 13 puede encontrarse en una cavidad 3 formada en el cuerpo 2.

La cápsula 1, preferiblemente el cuerpo 2, el compartimento 13 o la cavidad 3 está preferiblemente cerrada por una membrana o lámina 4 superior, impermeable a los líquidos, que se puede sellar sobre un borde 5 en forma de pestaña de la cápsula 1 o del cuerpo 2. Por consiguiente una entrada de la cápsula 1 se puede cerrar fácilmente mediante la membrana 4. La membrana 4 puede ser simplemente impermeable a los líquidos o, sobre todo, impermeable a líquidos y gases. En concreto la membrana 4 puede ser una multicapa que incluya una barrera a los gases tal como el EVOH. Como se explicará a continuación con más detalle, la membrana superior 4 está hecha de un material perforable, por ejemplo un polímero fino, para permitir el aporte de un líquido como agua a la cápsula 1, p.ej. mediante un inyector de líquido 6 de un dispositivo tal como un aparato de dispensación de líquidos o de producción de bebidas. En una forma de ejecución preferida la membrana superior 4 puede configurarse adicionalmente de modo que permita introducir un gas como el aire en la cápsula mediante un inyector de gas 7. La membrana superior 4 está sellada preferiblemente alrededor de la entrada de líquido y de la entrada de gas por los sellos 35, 36.

La cápsula 1 comprende además una salida de producto 9 para la liberación de la composición nutricional (líquida) o del producto de la cápsula 1. La salida 9 se encuentra preferiblemente en/junto a un fondo 8 de la taza 3. La salida de producto 9 puede tener una o varias aberturas para que la composición fluya hacia un recipiente tal como un biberón, un vaso o una taza. La salida de producto 9 se puede extender desde el fondo de la taza 8 por un conducto corto 10, para dirigir el flujo del producto nutricional y disminuir las proyecciones laterales de líquido que podrían contaminar los alrededores del recipiente.

El cuerpo 2 está hecho preferiblemente de un polímero similar al plástico e incluye el compartimento 13, contiene la salida 9 y su entrada está cubierta preferiblemente por la membrana 4.

El cuerpo 2 de la cápsula 1 puede estar prolongado en el lado superior mediante una porción de extensión 11 que aloja una unidad filtrante 18 para filtrar el líquido suministrado a la cápsula 1. La unidad filtrante 18 se puede configurar concretamente para ser insertable/insertada en un asiento 19 de recepción del filtro formado en la porción de extensión 11 del cuerpo 2. El asiento 19 de recepción del filtro puede ser, por ejemplo, una cavidad en forma de U de profundidad (d) relativamente baja en comparación con la profundidad (D) del compartimento. El asiento 19 tiene una pared inferior y una pared lateral que coinciden con al menos parte de la parte inferior y la pared lateral de la unidad filtrante 18. La filtración se lleva a cabo para eliminar contaminantes, incluidos microorganismos como bacterias, levaduras o mohos y en algún caso virus, pero también pequeñas partículas sólidas potencialmente contenidas en el líquido. El filtro puede tener la forma de una unidad filtrante relativamente rígida que contiene una membrana microporosa flexible encerrada en una carcasa relativamente rígida. Este tipo de unidad filtrante 18 está bien descrito en la patente WO2010/128028 presentada el 4 de mayo de 2010. No obstante, si la cápsula 1 dispone de una tecnología filtrante, ésta no está limitada necesariamente a la unidad filtrante 18 descrita, sino que puede ser cualquier tipo de filtro (p.ej. papel de filtro) o un sistema filtrante conocido del estado técnico. En la cápsula de la presente invención también se puede prescindir del filtro.

Como se representa en la figura 2, la cápsula 1 puede incluir además una estructura 12 de codificación tridimensional capaz de actuar junto con los sensores de posicionamiento del dispositivo, para distinguir el tipo de cápsula 1 insertada en el dispositivo de modo que el ciclo de preparación puede ajustarse al tipo de cápsula reconocido, p.ej. suministrando el volumen adecuado de líquido, variando el control de temperatura, el caudal, etc. Pueden contemplarse otros medios de codificación tales como un código de barras, una etiqueta RFID o un elemento electromagnético.

Según las figuras 4 y 5, el compartimento 13 que contiene los ingredientes nutricionales 14 está formado por el fondo y la pared lateral de la cavidad 3. El volumen del compartimento 13 puede variar dependiendo del volumen de líquido que debe inyectarse. En general se prefiere un volumen con gran capacidad de líquido, a fin de que el compartimento sirva de recipiente para mezclar los ingredientes con el líquido y formar el producto nutricional.

La cápsula 1 puede incluir un sistema de liberación de producto 15 para asegurar una interacción adecuada del líquido aportado con los ingredientes 14 contenidos en el compartimiento 13 de la cápsula 1 y para disminuir, preferiblemente evitar, el contacto del producto nutricional con el dispositivo. Según una forma de ejecución particular, el sistema de liberación de producto 15 está diseñado para abrir al menos un orificio a través de la cápsula 1, a fin de descargar la composición una vez alcanzada una suficiente presión del líquido en el compartimento 13. Para ello, la cápsula 1, en concreto el fondo 8 de la copa 3, tiene al menos uno o varios elementos perforadores o en relieve 16 estratégicamente situados (ver, por ejemplo, las figuras 7 a 9) para perforar una membrana inferior 17 que separa el compartimento 13 de la salida 9 del producto líquido. Los elementos en relieve 16 forman parte de una pared de apertura 25, al menos, preferiblemente, parte del fondo 8 de la cápsula. Los elementos en relieve 16 sobresalen hacia el compartimento. Hay que señalar que la pared de apertura podría ser una pieza separada del fondo 8, como por ejemplo un disco insertado. Los elementos en relieve 16 están diseñados para perforar la membrana 17 cuando ésta se deforme respecto a los elementos en relieve, por ejemplo cuando se hinche hacia el fondo 8 o la salida 9; p.ej. debido a la entrada de líquido en el compartimento 13 cuando se supera una presión predeterminada dentro de la cápsula 1. El elemento en relieve 16 puede tener la forma de un diente cortante. El diente puede tener una punta formada por una superficie inclinada cruzada por una superficie base en forma de U que sobresale ortogonalmente respecto al plano de la membrana. El diente está orientado preferiblemente de manera que su superficie inclinada sea perpendicular al precorte, con la punta dirigida al límite o hacia dentro del precorte, con mayor preferencia hacia un extremo libre del precorte. El elemento en relieve puede tener otras formas distintas tales como una superficie de base cilíndrica, cónica, cúbica o piramidal cruzada por una superficie inclinada. La deformación de la membrana respecto al elemento en relieve podría obtenerse por otros medios, por ejemplo mediante una deformación hacia adentro del fondo 8 de la cápsula debida a una acción mecánica externa (p.ej. ejercida sobre la cápsula por su soporte, al cerrar el dispositivo). En la figura 8 se muestra un ejemplo de un diseño de perforación preferido. No obstante, la presente invención no se limita al diseño del ejemplo.

En la patente WO 20090115475, presentada el 16 de marzo de 2009, se describe una cápsula que tiene dicho sistema de liberación de producto 15. Cabe señalar que el sistema de liberación de producto 15 también se puede diseñar de manera diferente.

La membrana 17 es delgada e impermeable a los líquidos (es decir, estanca a los líquidos) y perforable. En una forma de ejecución preferida la membrana 17 impermeable a los líquidos es también prácticamente impermeable a los gases. La membrana 17 está preferiblemente sellada en la parte inferior de la cápsula 1, con mayor preferencia en un borde inferior interno 26 de la cavidad 3. La membrana impermeable a los líquidos 17 está hecha solo de capas poliméricas, incluida al menos una primera capa polimérica 20 y una segunda la capa polimérica 21 que están laminadas entre sí. Por consiguiente, la segunda capa polimérica 21 es preferiblemente termosellable por un lado opuesto a la primera capa polimérica 20, con el fin de sellarla en la correspondiente parte inferior de la cápsula.

Según una forma de ejecución preferida, las capas poliméricas 20, 21 están hechas de distintos materiales poliméricos. La primera capa polimérica 20 puede ser, por ejemplo, de PET o de PA. Según una forma de ejecución preferida, la primera capa polimérica 20 tiene un espesor de 5-80 pm, preferiblemente de 5-30 pm. La segunda capa polimérica 21 puede ser, por ejemplo, de PP, preferiblemente de PP biorientado. Según una forma de ejecución preferida, la segunda capa polimérica 21 tiene un espesor de 2 a 50 pm, preferiblemente de 5 a 20 pm.

La primera capa polimérica 20 tiene una carga de rotura por perforación superior a la carga de rotura por perforación de la segunda capa polimérica 21. Con mayor preferencia, la primera capa polimérica tiene una carga de rotura por perforación al menos 1,5 veces, preferiblemente al menos dos veces superior a la carga de rotura por perforación de la segunda capa polimérica. Por ejemplo, la primera capa polimérica puede tener una carga de rotura mayor de 5 N y la segunda capa polimérica puede tener una carga de rotura menor de 3 N.

Para medir la carga de rotura por perforación según la norma internacional ISO3036 se probaron muestras de películas formadas del material polimérico de cada capa mediante una máquina de ensayo de la resistencia a la perforación. La máquina está diseñada normalmente como un péndulo provisto de un cabezal para medir la energía necesaria para perforar la película. En general es un cabezal de perforación de acero inoxidable que va unido a una palanca sólida. La palanca oscila bajo carga, recorriendo un arco, hasta que entra en contacto con la muestra sujeta entre dos placas horizontales. La placa superior está fijada, mientras que la inferior va cargada con un muelle. Cada una tiene un orificio triangular para alojar el cabezal de perforación. Un aro ajustado holgadamente en la prolongación cilíndrica del cabezal de perforación se desprende tras la penetración y se adhiere a la muestra, manteniendo el orificio abierto y evitando que el péndulo la rompa. Las muestras tenían una longitud y una anchura de 15 mm. La velocidad del péndulo fue de 10 mm/min. Se aplicó una carga de 10 N. Las pruebas se repitieron al menos 5 veces y se promediaron los resultados.

La primera capa polimérica 20 tiene preferiblemente una carga de rotura superior a la carga de rotura de la segunda capa polimérica 21. Por ejemplo, la primera capa polimérica 20 puede tener una carga de rotura mayor de 10 N y la segunda capa polimérica puede tener una carga de rotura menor de 5 N. La primera capa 20 polimérica puede tener un alargamiento a la rotura mayor que el alargamiento a la rotura de la segunda capa 21 polimérica. Por ejemplo, la primera capa 20 polimérica tiene un alargamiento a la rotura mayor de 10 mm y la segunda capa 21 polimérica tiene un alargamiento a la rotura menor de 1 mm.

Para medir el alargamiento a la rotura según la norma internacional EN ISO527 se ensayaron en un extensómetro las muestras de películas hechas del material polimérico de cada capa. Las muestras tenían una longitud de 100 mm y una anchura de 15 mm. La velocidad del extensómetro se eligió a 50 mm/minuto. La carga aplicada fue de 100 N. Las pruebas se repitieron al menos 5 veces y se promediaron los resultados.

Según la presente invención, solo la primera capa 20 polimérica de las capas poliméricas primera y segunda 20, 21 tiene al menos un precorte 22 en una parte de la membrana 17 impermeable a los líquidos opuesta al elemento 16 en relieve. En el ejemplo de forma de ejecución de la figura 9 la membrana 17 tiene 31 precortes, mientras que al menos uno (en realidad 4 precortes, como se ilustra en la figura) de los precortes 22 se coloca en una zona de la membrana impermeable a líquidos 17 axialmente adyacente a un elemento en relieve 16. La dirección del eje para determinar la adyacencia del precorte respecto al elemento en relieve se considera aquí como una dirección perpendicular respecto a la membrana. Cuando hay varios precortes 22, éstos se distribuyen preferiblemente de manera uniforme y con mayor preferencia equidistante sobre la membrana impermeable a los líquidos 17. Los precortes 22 están preferiblemente separados entre sí por una distancia de 0,5 a 5 mm, con mayor preferencia de 3 mm, respectivamente.

El precorte 22 tiene preferiblemente una longitud de 2-20 mm, con mayor preferencia de 6 mm, y una anchura de 0,05­ 0,5 mm, con mayor preferencia de 0,1 mm. Según una forma de ejecución preferida, el precorte 22 en la primera capa polimérica 20 está configurado junto con la segunda capa polimérica para actuar como una válvula tras la perforación de la segunda capa polimérica 21 por el elemento en relieve 16. Esto significa que el precorte realiza una función de autocierre, p.ej. debido a la elasticidad del material de la membrana en combinación con las capas laminadas 20, 21. El autocierre se produce cuando la presión dentro de la cápsula cae suficientemente después de drenar la mayor parte del líquido contenido en ella, y sirve para evitar un goteo final. El precorte 22 tiene preferiblemente el diseño de una hendidura rectilínea o en forma de cruz.

En una forma de ejecución preferida, el o los precortes 22 se practican en la membrana impermeable a los líquidos 17 de manera que un extremo libre 23 del respectivo precorte 22 (p.ej. visto en un plano de la membrana impermeable a los líquidos 17 o por encima de la membrana 17 o del precorte 22) quede enfrente del elemento en relieve 16.

Según una forma de ejecución preferida de la presente invención, la membrana impermeable a los líquidos 17 está dispuesta en la cápsula 1 de manera que la primera capa 20 polimérica con el precorte o precortes 22 se encuentra en el lado interior del compartimento 13 y la segunda capa polimérica 21 se halla en el lado exterior del compartimento o forma el lado de liberación de la cápsula, es decir, el lado opuesto al compartimento a la primera capa 20 polimérica, o se halla en el lado de la salida 9.

Cabe destacar que la membrana 17, de por sí, también puede formar parte de la presente invención. A este respecto se proporciona una membrana 17 compuesta solo por capas poliméricas, de manera que al menos la primera capa polimérica 20 y la segunda capa polimérica 21 están laminadas entre sí, y solo una de la primera y la segunda capas poliméricas 20, 21 tiene al menos un precorte 22, preferiblemente varios precortes. Las capas poliméricas 20, 21 están hechas de diferentes materiales poliméricos y la carga de rotura de la primera capa polimérica 20 que tiene el precorte 22 es mayor que la carga de rotura de la segunda capa polimérica 21.

La membrana 17 se puede elaborar, por ejemplo, del modo siguiente: se prepara una lámina de polímero hecha del material de la primera capa polimérica. Después se hacen unos precortes 22 en la lámina. El precorte se puede realizar mediante cualquier tecnología idónea, como punzonado, troquelado, corte por láser o corte por chorro de agua. Luego se prepara una segunda hoja hecha del material de la segunda capa polimérica y se pega (p.ej. se lamina o se sella) sobre la primera hoja precortada. Por último se recortan las membranas 17 (p.ej. punzonadas) del material laminado, de forma que la membrana 17 quede con los precortes 22 situados en las posiciones deseadas según el diseño de la cápsula 1.

En un método alternativo se prepara una lámina de polímero hecha del material de la primera capa polimérica. Luego, se prepara una segunda lámina hecha del material de la segunda capa polimérica y se une (p.ej. se lamina o se sella) sobre la primera lámina. Después se hacen unos precortes 22 en la primera lámina, por ejemplo mediante un láser o por corte mecánico. Por último se recortan las membranas 17 (p.ej. punzonadas) del material laminado, de forma que la membrana 17 quede con los precortes 22 situados en las posiciones deseadas según el diseño de la cápsula 1.

Para facilitar la colocación de la membrana respecto a los elementos en relieve se practica, preferiblemente en la zona superficial de la membrana, un número de precortes varias veces superior a la cantidad necesaria para cada cápsula. Por ejemplo, el número de precortes por cápsula puede ser de aproximadamente 30, aunque solo 2, 3, 4, 5, 6, 7 u 8 de ellos queden en relación funcional con los elementos en relieve. Los precortes se distribuyen preferiblemente a lo largo de una serie de matrices longitudinales y transversales, a una distancia constante entre dos precortes contiguos, tanto en dirección longitudinal como transversal. La distancia entre dos precortes adyacentes se elige para facilitar la colocación de la membrana respecto a los elementos en relieve y mantener al mismo tiempo una resistencia suficiente de la membrana contra roturas accidentales en áreas no deseadas (fuera de las zonas de los elementos en relieve).

A continuación, se describe un método para preparar un producto nutricional en un dispositivo de elaboración. En un primer paso dicho método consiste en colocar una cápsula 1 según la presente invención en una cámara receptora del dispositivo de elaboración. En un segundo paso se suministra un líquido al compartimento 13 de la cápsula 1 para mezclarlo con los ingredientes contenidos dentro del compartimento 13, con el fin de producir un producto nutricional. Al introducir (es decir, inyectar) el líquido en la cápsula 1, aumenta la presión dentro de ella y como consecuencia la membrana 17 se hincha hacia al menos un elemento en relieve 16 de la cápsula 1, de manera que (solo) la segunda capa polimérica 21 es perforada en una zona del precorte 16 de la primera capa polimérica 20, creando una abertura en la capa impermeable a los líquidos 17. Por último, el producto nutricional preparado se libera (es decir, es drenado) del compartimento 13 a través de la abertura en la capa impermeable a los líquidos 17 y de la salida de producto 9 de la cápsula 1. En una forma de ejecución preferida, el tamaño de la abertura en la membrana impermeable a los líquidos 17 se ajusta al precorte 22 de la primera capa polimérica 20 o es menor que el precorte 22. Esto ocurre preferiblemente porque solo la segunda capa polimérica 21 está perforada en una zona del precorte 22 de la primera capa polimérica 20 para que se produzca la abertura, es decir, el desgarro, en una zona del precorte 22, mientras que laminación de las capas poliméricas 20, 21 evita un desgarro adicional de la segunda capa polimérica 21 y por tanto de la membrana 17. Por consiguiente la membrana 17 o el precorte 22 se pueden diseñar de manera que pueda obtenerse una función similar a una válvula, a fin de evitar el goteo de residuos de la cápsula 1 tras el proceso de producción y extracción de la cápsula 1 de la máquina.

La presente invención no está limitada por las formas de ejecución descritas aquí arriba. En concreto las características de las respectivas formas de ejecución se pueden combinar de cualquier manera posible, siempre que estén cubiertas por las reivindicaciones adjuntas. A la luz de la presente invención, “cápsulas” debe entenderse como cualquier tipo de recipiente que contenga ingredientes y se pueda colocar en un dispositivo (como p.ej. una máquina dispensadora de bebidas) para que entre un líquido (normalmente agua) dentro del recipiente y permita una apertura de la cápsula por un lado de salida, gracias p.ej. a un aumento de presión dentro de la cápsula por el líquido introducido en el lado de entrada. Las dimensiones, los materiales poliméricos y sus propiedades, tal como se mencionan en la presente invención, solo sirven de ejemplo, mientras que esta solicitud de patente no se limita a ellos.

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Cápsula (1) para preparar un producto nutricional en un dispositivo adaptado para aportar líquido a la cápsula (1), de modo que la cápsula (1) tiene:

al menos un compartimento (13) para proporcionar los ingredientes nutricionales a la preparación del producto nutricional en combinación con el líquido aportado,

de manera que el compartimento tiene una membrana impermeable a los líquidos (17) que constituye un lado de liberación del compartimento nutricional (13) para descargar el producto nutricional del compartimento, y de manera que la cápsula incluye además al menos un elemento en relieve (16) que sobresale de una pared de apertura (25) y es adyacente a la membrana (17) o está situado cerca de ella,

en la cual la membrana impermeable a los líquidos (17) está libre de capas de aluminio y está compuesta por una primera capa polimérica (20) y una segunda capa polimérica (21) unidas entre sí por su superficie de contacto, en la cual la primera capa polimérica (20) tiene al menos un precorte (22) y la segunda capa polimérica está libre de líneas o zonas precortadas o debilitadas y en la cual el elemento en relieve (16) es axialmente adyacente, como mínimo, a una porción del precorte (22) o está muy cerca axialmente del precorte, caracterizándose dicha cápsula (1) porque una punta afilada del elemento en relieve (16) se encuentra axialmente frente a una porción extrema del precorte (22)

2. Cápsula (1) según la reivindicación 1, en la cual la primera capa polimérica (20) tiene preferiblemente una carga de rotura por perforación (ISO3036) mayor que la carga de rotura de la segunda capa polimérica (21); y con mayor preferencia la primera capa polimérica (20) tiene una carga de rotura mayor de 10 N y la segunda capa polimérica (21) tiene una carga de rotura menor de 5 N, y/o la primera capa polimérica (20) tiene preferiblemente un alargamiento de rotura (EN ISO527) mayor que el alargamiento a la rotura de la segunda capa polimérica (21); con mayor preferencia la primera capa polimérica (20) tiene un alargamiento a la rotura mayor de 10 mm y la segunda capa polimérica (21) tiene un alargamiento a la rotura menor de 1 mm.

3. Cápsula (1) según la reivindicación 1o 2, en la cual la primera capa polimérica (20) es de PET o de PA.

4. Cápsula (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual la primera capa polimérica (20) tiene un espesor comprendido entre 5 y 80 pm, preferiblemente entre 10 y 30 pm.

5. Cápsula (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual la segunda capa polimérica (21) es de polipropileno (PP), preferiblemente PP biorientado, y/o la capa (21) tiene un espesor comprendido entre 2 y 50 pm, preferiblemente entre 5 y 20 pm.

6. Cápsula (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, cuya primera y segunda capa polimérica (20, 21) están laminadas, adheridas o unidas entre sí de cualquier otro modo por sus superficies de contacto.

7. Cápsula (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual el precorte (22) es una hendidura rectilínea o tiene forma de cruz.

8. Cápsula (1) según la reivindicación 7, en la cual el precorte (22) hecho en la primera capa polimérica (20) está diseñado en combinación con la segunda capa polimérica para actuar como una válvula, preferiblemente como una válvula tras la abertura parcial o total efectuada por el precorte.

9. Cápsula (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual el precorte (22) tiene una longitud comprendida entre 2 y 20 mm, preferiblemente 6 mm, y una anchura entre 0,05 y 0,5 mm, preferiblemente 0,1 mm.

10. Cápsula (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, cuya membrana impermeable a los líquidos (17) tiene varios precortes (22) distribuidos preferiblemente de modo uniforme y, con mayor preferencia, equidistante en/sobre la membrana impermeable a los líquidos (17).

11. Cápsula (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual el o los precortes (22) se halla(n) en la membrana impermeable a los líquidos (17) de manera que un extremo libre (23) del precorte o precortes (22), visto en un plano de la membrana impermeable a los líquidos (17), queda axialmente frente al elemento en relieve (16).

12. Cápsula (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la cual la membrana impermeable a los líquidos (17) está ubicada en la cápsula (1) de manera que la primera capa polimérica (20) se encuentra sobre el lado interno del compartimento (13) y la segunda capa polimérica (21) se encuentra sobre el lado externo del compartimento (13) o viceversa.