ES2929995T3 - Procedimiento para la fabricación de una cápsula monodosis para la preparación de una bebida en una máquina de preparación de bebidas - Google Patents

Procedimiento para la fabricación de una cápsula monodosis para la preparación de una bebida en una máquina de preparación de bebidas Download PDF

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Abstract

Se propone un método para producir una cápsula de porción (1), en el que, en un primer paso, un elemento de base (2), que tiene un fondo de cápsula (2''), una pared de cápsula (2') que rodea el fondo de cápsula (2 ''), y un reborde (5) que rodea la pared de la cápsula (2') se producen en un proceso de formación, en el que, en un segundo paso, una materia prima de bebida se llena en el interior de la cápsula (3) bordeado por el fondo de la cápsula. (2'') y la pared de la cápsula (2'), y en el que, en un tercer paso, se fija a la brida (5) una tapa de cápsula (4), cerrando el interior de la cápsula (3), caracterizado porque, después del tercer paso, se imprime un cordón (6) que rodea la pared de la cápsula (2') en el reborde (5), (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para la fabricación de una cápsula monodosis para la preparación de una bebida en una máquina de preparación de bebidas
Estado de la técnica
La presente invención se basa en un procedimiento para la fabricación de una cápsula monodosis en el que, en un primer paso, se fabrica, en un proceso de conformación, un elemento de base que presenta un fondo de cápsula, una pared de cápsula que rodea el fondo de cápsula y un acanaladura que rodea la pared de cápsula, en un segundo paso, se introduce una materia prima de bebida en un espacio interior de cápsula monodosis rodeado por el fondo de cápsula y la pared de cápsula, y en un tercer paso se fija en la brida una tapa de cápsula monodosis que cierra el espacio interior de la cápsula.
Los procedimientos de fabricación de estas cápsulas monodosis y las propias cápsula monodosis se conocen por el estado de la técnica. La memoria impresa DE 10 2013 215 274 A1, por ejemplo, revela cápsula monodosis para máquinas de cápsulas monodosis que presentan respectivamente un elemento de base rígido o semirrígido que rodea un espacio interior de cápsula monodosis para la recepción de una materia prima de bebida, por ejemplo, un granulado tostado de café, café instantáneo, chocolate en polvo, hojas cortadas de té, leche en polvo o similares, cerrándose el interior de la cápsula monodosis tras el llenado de la cápsula monodosis con una tapa de cápsula monodosis. Para que la materia prima de la bebida no pierda su aroma durante el almacenamiento y el transporte de la cápsula monodosis, el elemento de base se configura hermético a los gases y a los líquidos.
Para la preparación de una bebida de café, la cápsula monodosis se introduce normalmente en una cámara de infusión de una máquina de preparación y se abre por un primer lado y por un segundo lado. A continuación, el líquido de preparación, preferiblemente agua caliente, se transporta a presión a través del primer lado hasta la cápsula monodosis. El líquido de preparación fluye a través de la materia prima de la bebida y extrae y/o disuelve las sustancias necesarias para la preparación de la bebida a partir de la materia prima de la bebida, antes de salir de nuevo por el segundo lado como bebida.
El elemento de base debe soportar fuerzas mecánicas comparativamente altas durante la preparación de la bebida, ya que el líquido de preparación se introduce en el interior de la cápsula monodosis a alta presión y a una temperatura elevada para producir la bebida interactuando con la materia prima de la bebida. En este proceso hay que evitar que el líquido de preparación fluya de modo que pase al lado del elemento base antes de llegar a la cámara de cocción y la contamine o incluso la dañe.
Las memorias impresas WO 2013 / 046014 A1, WO 2014 / 167526 A1 y EP 2872421 B1 describen para el sellado, por ejemplo, zonas macizas de forma dentada de mayor grosor de material en la brida del elemento de base que se extienden por todo el perímetro. Estas zonas se presionan y aprietan contra una zona opuesta de la máquina durante la preparación de la bebida. Se ha comprobado que este tipo de sellado reacciona de manera muy sensible a las irregularidades en la zona opuesta. Además, estas zonas no se pueden producir sin problemas con todos los materiales. Los materiales preferidos son, por ejemplo, los metales, especialmente las mezclas de aluminio, en las que el espesamiento del material no se puede implementar fácilmente en el proceso de moldeo.
Las memorias impresas EP 2757 056 A1 y WO 2016 / 041 596 A1 revelan una ranura practicada a presión o una estructura en zigzag practicada a presión para el sellado. Aunque estas cápsulas monodosis se puedan fabricar de múltiples materiales, incluyendo mezclas de aluminio, el problema en el caso del estado de la técnica radica en la fijación de la pared del lado de la brida que cierra la cápsula monodosis, o la tapa de la cápsula. La materia prima de la bebida dentro de la cápsula monodosis emite gases, lo que provoca un aumento de la presión dentro de la cápsula monodosis durante su almacenamiento entre la fabricación de la cápsula monodosis y la preparación de la bebida. Para soportar esta presión, la tapa de la cápsula debe estar bien sujeta. En el estado de la técnica anterior, ya se han puesto límites al establecer que la ranura o estructura en zigzag practicadas a presión no puedan servir como superficie de fijación para sujetar la tapa de la cápsula. Como medida de mejora, la memoria impresa EP 2757 056 A1 prevé una zona de fijación entre la estructura en zigzag y la pared de la cápsula. Sin embargo, debido a la gran extensión en el espacio y al diseño practicable de la brida, esta solución también tiene limitaciones y no ofrece ninguna posibilidad de fijación satisfactoria.
Descripción de la invención
El objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento para la fabricación de una cápsula monodosis del tipo inicialmente mencionado que ofrezca una posibilidad de producir de manera sencilla y económica cápsula monodosis con un espacio interior de cápsula monodosis cerrado de forma segura.
La tarea de la presente invención se resuelve con un procedimiento para la fabricación de una cápsula monodosis en un primer paso, se fabrica, en un proceso de conformación, un elemento de base que presenta un fondo de cápsula, una pared de la cápsula que rodea el fondo de cápsula y un acanaladura que rodea la pared de la cápsula, en un segundo paso, se introduce una materia prima de bebida en un espacio interior de cápsula monodosis rodeado por el fondo de cápsula y la pared de la cápsula, y en un tercer paso se fija en la brida una tapa de cápsula monodosis que cierra el espacio interior de la cápsula, caracterizado por que después del tercer paso se imprime en la brida a presión una acanaladura que rodea la pared de la cápsula.
El procedimiento según la invención permite la fabricación especialmente sencilla y económica de una cápsula monodosis. La imprimación a presión de una acanaladura después del llenado del espacio interior de la cápsula con la materia prima de la bebida ofrece la posibilidad ventajosa de no tener que mover el elemento de base entre la imprimación a presión de la acanaladura y el sellado. Además, también resulta ventajosamente posible limpiar la brida y eliminar la materia prima de bebida durante la imprimación a presión de la acanaladura y prepararla así para la aplicación de la tapa de la cápsula. Por último, también es posible imprimir la acanaladura a presión directamente durante la aplicación de la tapa de la cápsula, lo que conduce a una gran precisión de la disposición de la acanaladura y de la tapa de la cápsula y a un menor esfuerzo en la fabricación, con lo que se reducen los costes de fabricación de una cápsula monodosis.
El procedimiento para la fabricación de una cápsula monodosis según la invención permite además fabricar una cápsula monodosis que, en comparación con el estado de la técnica, ofrece la ventaja de que impide eficazmente la penetración del líquido de preparación en la cámara de cocción de la máquina de preparación de bebidas, de que se puede utilizar para su fabricación aluminio, mezclas de aluminio, otros metales o mezclas de metales, y de que la tapa de la cápsula se puede fijar a la brida en una superficie suficientemente grande. A los efectos de la presente invención, se entiende por impedir eficazmente que la cantidad de líquido de preparación que entra en la cámara de cocción de bebidas sea al menos muy reducida para que el funcionamiento de la máquina de preparación de bebidas no se vea afectado de manera importante por la entrada del líquido de preparación en la cámara de cocción.
Después de la inserción de la cápsula monodosis en la máquina de preparación de bebidas, la acanaladura perimetral se comprime al cerrar la cámara de cocción de manera que forme fundamentalmente una junta impermeable al líquido. En el sentido de la presente invención, una junta impermeable al líquido significa que la junta es sustancialmente impermeable a cantidades de líquido que podrían interferir en la función de la máquina de preparación de bebidas durante el funcionamiento normal de la misma. La acanaladura se graba como una ranura continua que, adaptada a la forma de la brida, preferiblemente circular, rodea la brida. La junta así producida es impermeable al líquido a presiones comprendidas entre 0,5 bar y 50 bar, preferiblemente entre 2 bar y 25 bar, con especial preferencia entre 5 bar y 20 bar, especialmente entre 6 bar y 18 bar, y a temperaturas comprendidas entre 0°C y 100°C, preferiblemente entre 20°C y 100°C, con especial preferencia entre 40°C y 100°C, especialmente entre 55°C y 100°C. En las gamas mencionadas, la junta es además preferiblemente impermeable al vapor. A efectos de la presente invención, se entiende por una junta impermeable al vapor una junta fundamentalmente impermeable a cantidades de líquido que podrían interferir en la función de la máquina de preparación de bebidas durante el funcionamiento normal de la misma. Es posible que el elemento de base se fabrique de un plástico, un metal o una mezcla de plástico y metal, o de una pluralidad de capas fabricadas respectivamente de un metal, un plástico o una mezcla de metal y plástico, siendo el material en particular un material de aluminio.
También es posible fabricar la tapa de la cápsula de un plástico, un metal o una mezcla de plástico y metal, o de una pluralidad de capas fabricadas respectivamente de un metal, un plástico o una mezcla de metal y plástico. Con preferencia, el borde exterior de la brida se deforma para obtener un engrosamiento. De este modo se realiza de manera ventajosa una protección contra lesiones, que evita que se produzcan cortes en el borde, por lo demás afilado, de la brida. Además, el engrosamiento ofrece la posibilidad de guiar o centrar la cápsula monodosis durante la fabricación y/o durante el transporte y/o durante el envasado y/o durante el uso. Con especial preferencia, el engrosamiento se moldea de forma que centre la tapa de la cápsula en el elemento de base en el tercer paso. Para ello, es concebible que la tapa de la cápsula se coloque en el tercer paso dentro de una superficie rodeada por el engrosamiento. Es posible que el engrosamiento sea un borde enrollado. El borde enrollado se puede enrollar de modo que se encuentre sustancialmente por debajo del plano de extensión principal de la tapa de la cápsula. Alternativamente, el borde enrollado puede estar enrollado de manera que esté dispuesto sustancialmente por encima del plano de extensión principal de la tapa de la cápsula. Alternativamente, el borde enrollado también se puede enrollar de manera que el plano de extensión principal de la tapa de la cápsula cruce el borde enrollado.
Es posible que la tapa de la cápsula se fije al menos parcialmente en la acanaladura y al menos parcialmente en la brida fuera de la acanaladura. Con preferencia, la tapa de la cápsula se fija con toda su superficie en la acanaladura, es decir, de manera que quede fijada en toda la superficie de la acanaladura orientada hacia la tapa de la cápsula. Sin embargo, también es concebible que la tapa de la cápsula sólo se fije en algunas partes de la acanaladura. También cabe la posibilidad de fijar la tapa de la cápsula sólo en una parte de la acanaladura, que es un fondo de la acanaladura.
La cápsula monodosis se fabrica preferiblemente de forma troncocónica o cilíndrica. El espacio interior de la cápsula, formado por la pared de cápsula, el fondo de cápsula y la tapa de la cápsula, sirve para la recepción de la materia prima de la bebida, por ejemplo, gránulos de café tostado, café instantáneo, chocolate en polvo, hojas cortadas de té, leche en polvo o similares. La materia prima de la bebida se introduce en el espacio interior de la cápsula en el segundo paso.
Preferiblemente, entre el primer paso y el segundo paso se introduce un vellón, fieltro u otro filtro en el espacio interior de la cápsula.
Además, es concebible que la cápsula monodosis se fabrique de manera que el fondo de la cápsula monodosis se pueda abrir, para que a través del fondo de la cápsula monodosis el líquido de preparación pueda entrar bajo presión en el espacio interior de la cápsula, que dilata la tapa de la cápsula elásticamente o no elásticamente hacia el exterior de la cápsula monodosis, y que la tapa de la cápsula se fabrique de manera que, como consecuencia de la dilatación, sea presionada contra un elemento de apertura y, como consecuencia, abierta por éste, y el líquido de preparación pueda salir a través de la tapa de la cápsula abierta.
Según una forma de realización preferida de la presente invención, se prevé que en el primer paso se fabrique el elemento de base mediante un proceso de termoformado, un proceso de conformación a presión, un proceso de conformación a presión por tracción, un proceso de conformación por tracción, un proceso de moldeo por inyección de uno o varios componentes y/o un proceso en molde, preferiblemente a partir de un material de aluminio mediante conformación primaria o deformación, en particular mediante conformación en caliente o conformación en frío.
Los procedimientos antes mencionados se pueden dominar de forma segura, son económicos en cuanto a su utilización y muy adecuados para la fabricación del elemento de base.
De acuerdo con otra forma de realización preferida de la presente invención, se prevé que al menos el elemento de base se disponga, al menos durante algunas partes de la fabricación, en un receptáculo. Esto aumenta ventajosamente la repetibilidad y la precisión del proceso de fabricación. Es concebible que el receptáculo sea de metal. Sin embargo, también es concebible que el receptáculo sea de plástico.
Preferiblemente, después de la fabricación, la cápsula monodosis es expulsada del receptáculo por un eyector. Es concebible que el eyector consista en una corriente de aire que arrastre la cápsula monodosis por el fondo de la cápsula monodosis y la expulse del receptáculo. Sin embargo, también es posible que el eyector sea una parte móvil del receptáculo, que se monta preferiblemente en la zona del fondo de la cápsula monodosis o en la zona de la brida.
Además, es concebible que la expulsión de la cápsula monodosis después de la fabricación se produzca dando la vuelta al receptáculo.
Según otra variante de realización preferida de la presente invención, se prevé que el receptáculo se utilice como molde para el proceso de conformación. Para ello, el receptáculo se adapta, al menos parcialmente, a la forma de la cápsula monodosis.
Según otra forma de realización preferida de la presente invención, se prevé que el receptáculo emita calor para el proceso de conformación. Esto permite un aporte de calor eficiente y directo, por ejemplo, para los procesos de conformación térmica.
Según otra variante de realización preferida de la presente invención, se prevé que el tercer paso se realice mediante soldadura por láser. Esto permite ventajosamente fijar la tapa de la cápsula mediante una técnica sin contacto con gran precisión y calidad. Es concebible que, en el tercer paso, primero se coloque la tapa de la cápsula en la brida y que la tapa de la cápsula abarque toda la acanaladura y no penetre en la acanaladura o lo haga sólo parcialmente y que después, como consecuencia de la aplicación de calor a causa de la soldadura láser, la tapa de la cápsula se vuelva tan elástica, al menos en la zona de la acanaladura, que la tapa de la cápsula se hunda en la acanaladura y pueda fijarse en la acanaladura.
Según otra forma de realización preferida de la presente invención, se prevé que el tercer paso se realice mediante el sellado con un punzón de sellado con una protuberancia de acanaladura aplicando calor o mediante un sellado ultrasónico. La fijación mediante la aplicación de calor o sellado ultrasónico es fiable, económica y rápida. Debido al engranaje mecánico gracias a la protuberancia de la acanaladura resulta ventajosamente posible manipular mecánicamente la acanaladura y/o el elemento de base en el segundo paso. Preferiblemente, se utiliza un punzón de sellado con una protuberancia de acanaladura configurado en tamaño y forma de manera complementaria a la acanaladura, por lo que la protuberancia de acanaladura entra en la acanaladura presiona la tapa de la cápsula contra las paredes de la acanaladura, al menos en parte de la superficie o en toda la superficie y la fija en la acanaladura, al menos en parte de la superficie o en toda la superficie. Sin embargo, también es concebible que se utilice un punzón de sellado con una protuberancia de acanaladura configurado en tamaño y forma de manera que la protuberancia de acanaladura entre en la acanaladura y sólo presione la tapa de la cápsula parcialmente contra las paredes de la acanaladura en toda su superficie y sólo la fije parcialmente en la acanaladura.
De acuerdo con otra forma de realización preferida de la presente invención se prevé que la tapa de la cápsula quede fijada por la protuberancia de acanaladura en la brida por medio de al menos una costura de sellado producida por el sellado de la tapa de la cápsula en la zona de la acanaladura. Esto permite ventajosamente un proceso de fabricación económico y preciso con una alta repetibilidad y una conexión segura de la tapa de la cápsula en la brida.
Según otra variante de realización preferida de la presente invención se prevé que la costura de sellado se produzca en la zona de la acanaladura en toda la superficie o en al menos algunas partes del fondo de la acanaladura y/o en una pared del mismo. Esto permite el uso sin complicaciones de una herramienta para el sellado, por ejemplo, un sonotrodo, no siendo necesario que la forma de la herramienta coincida con la de la acanaladura.
De acuerdo con otra forma de realización preferida de la presente invención se prevé que el elemento de base y el punzón de sellado se alineen relativamente el uno con respecto al otros insertando la protuberancia de canaladura del punzón de sellado en la acanaladura en un plano paralelo al plano de extensión principal de la tapa de la cápsula. Durante la producción de las cápsulas monodosis, en particular durante la fijación de la tapa de la cápsula, es importante un alto grado de precisión. La protuberancia de acanaladura que se sumerge en la acanaladura alinea la acanaladura y la protuberancia de acanaladura relativamente entre sí como consecuencia del contacto con los lados de la acanaladura. Es concebible que esto ocurra por el hecho de que la protuberancia de acanaladura que entra en la acanaladura empuja el elemento de base a la posición correcta debido a una forma al menos parcialmente cónica o puntiaguda en la dirección de entrada. Sin embargo, también es posible que los lados de la acanaladura estén inclinados con respecto a la dirección de entrada de la protuberancia de acanaladura de manera que el elemento de base o el punzón de sellado se coloquen en la posición correcta. Ventajosamente, se prevé que para este fin el elemento de base y/o el punzón de sellado se puedan mover libremente el uno con respecto al otro en un plano paralelo al plano de extensión principal de la tapa de la cápsula para alinear el elemento de base y el punzón de sellado. Igualmente es concebible que el elemento de base se mantenga en su lugar y que el punzón de sellado, que está montado de manera que pueda moverse libremente en un plano paralelo al plano de extensión principal de la tapa de la cápsula, sea empujado a la posición prevista para el sellado.
De acuerdo con otra forma de realización preferida de la presente invención se prevé que el elemento de base se pueda mover libremente en un plano paralelo al plano de extensión principal de la tapa de la cápsula para alinear el elemento de base y el punzón de sellado. Esto permite un sellado controlado y preciso de la tapa de la cápsula.
Según otra forma de realización preferida de la presente invención se prevé que el elemento de base se haga vibrar mecánicamente. Así se facilita la alineación del elemento de base.
De acuerdo con otra variante de realización preferida de la presente invención se prevé que la acanaladura se produzca mediante un proceso de conformación aplicando el punzón de sellado y, en particular, la protuberancia de acanaladura a presión. De este modo se elimina la necesidad de alinear la acanaladura y el punzón de sellado entre sí. En este caso, el punzón de sellado es, por un lado, una herramienta de conformación y, por otro lado, una herramienta de fijación. Es concebible que la acanaladura se produzca mediante un proceso de conformación de una zona ya preformada en el primer paso aplicando el punzón de sellado y, en particular, la protuberancia de acanaladura a presión.
Otro objeto de la presente invención es una cápsula monodosis para la preparación de una bebida en una máquina de preparación de bebidas, presentando la cápsula monodosis un elemento de base y un espacio interior de cápsula monodosis para la recepción de una materia prima de bebida, estando el espacio interior de la cápsula cerrado por un fondo de cápsula del elemento de base, una pared de cápsula del elemento de base que rodea el fondo de cápsula, y una tapa de cápsula monodosis, fijándose la tapa de cápsula monodosis fijada, al menos parcialmente, en una brida del elemento de base que rodea la pared de la cápsula, presentando la brida una acanaladura perimetral, fijándose la tapa de cápsula monodosis, al menos parcialmente, en la brida en la zona de la acanaladura, caracterizada por que la superficie de la acanaladura corresponde al menos a la mitad de la superficie de la brida.
En comparación con el estado de la técnica, la cápsula monodosis según la invención tiene la ventaja de que la acanaladura en la forma según la invención ofrece un procedimiento de fabricación considerablemente más sencillo en lo que se refiere a la fijación de la tapa de la cápsula. Además, se ha comprobado que la fijación de la tapa de la cápsula en la acanaladura moldeada según la invención es más segura y resistente en comparación con el estado de la técnica. También es posible que la penetración del líquido de preparación en la cámara de cocción de la máquina de preparación de bebidas se reduzca de manera eficiente, que para la fabricación se puedan utilizar aluminio, mezclas de aluminio, otros metales o mezclas de metales, y que se disponga de espacio suficiente para la fijación de la tapa de la cápsula. Después de la colocación de la cápsula monodosis en la máquina de preparación de bebidas, la acanaladura perimetral se comprime durante el cierre de la cámara de cocción de manera que forme una junta impermeable a los líquidos. La acanaladura forma un canal continuo que se ajusta a la forma de la brida y que rodea la brida, preferiblemente de manera circular.
La superficie de la acanaladura corresponde, como mínimo, a la mitad de la superficie de la brida, preferiblemente la superficie de la acanaladura corresponde a más de dos terceras partes de la superficie de la brida, con especial preferencia la superficie de la acanaladura corresponde a más de tres cuartas partes de la superficie de la brida, especialmente la superficie de la acanaladura corresponde a más de cuatro quintas partes de la superficie de la brida. En el sentido de la presente invención, la superficie de la acanaladura corresponde a la superficie de la proyección de la acanaladura sobre el plano de extensión principal de la tapa de la cápsula. En el sentido de la presente invención, la superficie de la brida corresponde a la superficie de la proyección de la brida sobre el plano de extensión principal de la tapa de la cápsula.
La junta es impermeable a presiones entre 0,5 y 50 bar, preferiblemente entre 2 y 25 bar, más preferiblemente entre 5 y 20 bar, en particular entre 6 y 18 bar, y a temperaturas entre 0°C y 100°C, preferiblemente entre 20°C y 100°C, más preferiblemente entre 40°C y 100°C, en particular entre 55°C y 100°C. En dichas gamas, la junta es además preferiblemente impermeable al vapor. La tapa de la cápsula se fija, al menos parcialmente, en la brida, pero en especial, la tapa de la cápsula también se fija parcialmente en la acanaladura. Con preferencia, la tapa de la cápsula se fija con toda su superficie en la acanaladura, pero también es concebible que la tapa de la cápsula sólo se fije en algunas partes de la acanaladura.
Es concebible que la tapa de la cápsula sólo se fije a la parte de la acanaladura que se encuentra más cerca de un punto central de la brida definido por la brida. El punto central de la brida es el centro de masa de la misma. Sin embargo, también es posible que la tapa de la cápsula sólo se fije a una parte de la acanaladura que se encuentra más alejada del centro de la brida. Por otra parte, cabe la posibilidad de que la tapa de la cápsula sólo se fije en una parte de la acanaladura que se encuentra más alejada del plano de extensión principal de la tapa de la cápsula en una dirección ortogonal al plano de extensión principal de la tapa de la cápsula.
Con preferencia, el borde exterior de la brida se deforma para obtener un engrosamiento. De este modo se consigue ventajosamente una obturación adicional.
Es posible que el elemento de base sea de plástico, metal o de una mezcla de plástico y metal o de una pluralidad de capas, fabricadas respectivamente de metal, plástico o una mezcla de metal y plástico.
Además, es concebible que la tapa de la cápsula consista en un plástico, un metal o una mezcla de plástico y metal o una pluralidad de capas fabricadas respectivamente de metal, plástico o una mezcla de metal y plástico, siendo el metal especialmente un material de aluminio.
La tapa de la cápsula se fija preferiblemente mediante el sellado por ultrasonidos o el sellado por calor o la soldadura por láser.
La cápsula monodosis presenta preferiblemente una forma troncocónica o cilíndrica. El espacio interior de la cápsula formado por el elemento de base sirve para la recepción de la materia prima de la bebida, por ejemplo, gránulos de café tostado, café instantáneo, chocolate en polvo, hojas cortadas de té, leche en polvo o similares.
Preferiblemente, la cápsula monodosis presenta en el espacio interior un vellón, fieltro u otro filtro.
Es concebible que la tapa de la cápsula sea apta para ser abierta por un elemento de apertura situado fuera de la cápsula monodosis. Además, sería posible que la tapa de la cápsula fuese apta para ser dilatada de forma elástica o no elástica por la presión en el espacio interior de la cápsula. También es concebible que la tapa de la cápsula sea adecuada para ser dilatada de forma elástica o no elástica por la presión generada durante la introducción del líquido de preparación en el espacio interior de la cápsula, de manera que la tapa de la cápsula entre en contacto con el elemento de apertura con presión de modo que el elemento de apertura de la tapa de la cápsula se abra. El elemento de apertura es preferiblemente una estructura en relieve con una pluralidad de puntas orientadas en dirección de la tapa de la cápsula. Es concebible que el elemento de apertura perfore la tapa de la cápsula en uno o varios puntos y que, por lo tanto, abra la tapa de la cápsula de forma que sea permeable al líquido. Además, cabe la posibilidad de que la cápsula monodosis sea apta para ser abierta en el fondo de la cápsula monodosis, para permitir que un líquido de preparación fluya bajo presión a través del fondo de la cápsula monodosis hacia el espacio interior de la cápsula, que la tapa de la cápsula sea adecuada para ser presionada contra el elemento de apertura por la presión del líquido de preparación para abrir la tapa de la cápsula, y para permitir que el líquido de preparación salga a través de la tapa abierta de la cápsula monodosis.
Según una forma de realización preferida de la presente invención se prevé que la tapa de la cápsula se fije al menos parcialmente en la brida con una costura de sellado, al menos en la zona de la acanaladura. Una costura sellada es una conexión segura y duradera y se puede aplicar de forma económica, rápida y muy precisa. Es concebible que la costura sellada se produzca mediante el sellado por ultrasonidos con un sonotrodo. Además, es concebible que la costura sellada se produzca mediante la aplicación de calor por termosellado.
De acuerdo con otra variante de realización preferida de la presente invención se prevé que la costura de sellado en la zona de la acanaladura se disponga en toda la superficie en toda la zona de la acanaladura o en uno o varios puntos de la zona de la acanaladura. Así se garantiza que, incluso en el caso de geometrías de acanaladura desfavorables, la tapa de la cápsula se pueda fijar en la brida con una costura de sellado en la zona de la acanaladura.
Según otra forma de realización preferida de la presente invención se prevé que la costura de sellado se disponga, al menos parcialmente, en un fondo de la acanaladura, siendo el fondo de la acanaladura la parte de la acanaladura en la que la brida está más alejada del plano de extensión principal de la tapa de la cápsula, y/o en la que la costura de sellado se encuentra, al menos en parte, en una o varias paredes de a acanaladura, siendo una pared de la acanaladura la parte del acanaladura dispuesta en ángulo con respecto al plano de extensión principal de la tapa de la cápsula. De este modo, resulta ventajosamente posible que la costura de sellado se aplique con una herramienta que, en cuanto a su forma, no corresponde a la forma de la acanaladura, lo que simplifica el procedimiento de fabricación.
De acuerdo con otra forma de realización preferida de la presente invención se prevé que la acanaladura se forme en la dirección que se aleja de la tapa de la cápsula. Es decir, la acanaladura forma un canal, encontrándose el fondo de la acanaladura por el lado del plano de extensión principal de la tapa de la cápsula orientado hacia el fondo de la cápsula monodosis
Según otra variante de realización preferida de la presente invención se prevé que la acanaladura presente una sección transversal poligonal, preferiblemente rectangular, trapezoidal, cuadrada o triangular, o bien circularsegmentaria u ovalada-segmentaria en un plano de corte, siendo el plano de corte perpendicular al plano de extensión principal de la tapa de la cápsula y cruzando dicho plano el fondo de la cápsula monodosis en su centro. Una sección transversal rectangular o cuadrada ofrece la ventaja de que hay mucha superficie en la parte inferior de la acanaladura para fijar la tapa de la cápsula paralela al plano principal de extensión de la tapa de la cápsula. Una sección transversal redondeada, es decir, con segmentos circulares u ovalados, permite formar la acanaladura con un aporte de material relativamente pequeño. Una sección transversal triangular o trapezoidal permite ventajosamente alinear el elemento de base durante la fabricación de la cápsula monodosis cuando la tapa de la cápsula se fija mediante la inserción mecánica de la tapa de la cápsula y/o de un dispositivo de fijación en la acanaladura.
Es concebible que las paredes de la acanaladura y/o el fondo de la acanaladura se orienten de forma paralela, ortogonal y/u oblicua con respecto al plano de extensión principal de la tapa de la cápsula.
Es posible que la acanaladura tenga una profundidad de 0,2 mm a 5 mm, preferiblemente de 0,5 mm a 3 mm, y con especial preferencia de unos 2 mm. Por profundidad debe entenderse aquí que la profundidad es la extensión en una dirección ortogonal al plano principal de extensión de la tapa de la cápsula.
Además, es concebible que las paredes de la acanaladura presenten con respecto a la normal de la superficie en el plano de extensión principal de la tapa de la cápsula un ángulo de 20° a 160°, preferiblemente de 45° a 110°, con especial preferencia de unos 60°.
Según otra forma de realización preferida de la presente invención se prevé que la tapa de la cápsula se dilate, al menos en la zona de la acanaladura, de forma no elástica. De este modo es posible que la tapa de la cápsula se fije en la acanaladura sin causar tensiones en el material de la tapa de la cápsula.
De acuerdo con otra variante de realización preferida de la presente invención se prevé que la acanaladura se proporcione de manera que bajo presión la forma y/o el volumen de la acanaladura sean variables. Esto permite, ventajosamente, que la forma de la acanaladura se adapte a la estructura de la pieza contra la que se presiona durante el sellado. De este modo se pueden compensar las imprecisiones de la acanaladura o de las piezas de la máquina de preparación de bebidas y se logra un mayor nivel de estanqueidad.
Según otra forma de realización preferida de la presente invención se prevé que la cápsula monodosis y/o la tapa de la cápsula se fabriquen, al menos parcialmente, de un material de aluminio. El aluminio es adecuado para soportar altas temperaturas y presiones. También se puede procesar con facilidad y protege perfectamente el contenido de la cápsula monodosis, por ejemplo, contra las influencias ambientales perjudiciales, como la exposición a la luz solar, contra la desecación, la humedad, las impurezas o la contaminación por bacterias o gérmenes.
Otro objeto de la presente invención es un procedimiento para la preparación de una bebida con una máquina de preparación de bebidas que presenta una cámara de cocción y una cápsula monodosis según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 24 que se dispone en la cámara de cocción, estando la cámara de cocción compuesta por una primera parte de cámara de cocción y una segunda parte de cámara de cocción, trasladándose para la preparación de la bebida, la primera parte de la cámara de cocción y la segunda parte de la cámara de cocción desde una posición de carga relativa entre sí a una posición de funcionamiento, interactuando la primera parte de la cámara de cocción en la posición de funcionamiento con la acanaladura de la cápsula monodosis de manera que se produzca un sellado impermeable a los líquidos. Es posible que durante el traslado de la primera parte de la cámara de cocción y de la segunda parte de la cámara de cocción de la posición de carga a la posición de funcionamiento, la acanaladura se deforme de manera que forme una junta impermeable a los líquidos. Es concebible que, para preparar una bebida, la cápsula monodosis se abra por el fondo de la cápsula monodosis. Es posible que esto se haga con un punzón o con una aguja. También es concebible que, a través del fondo abierto de la cápsula monodosis, preferiblemente a través de un fieltro, vellón u otro filtro, se bombee a presión un líquido de preparación hacia el espacio interior de la cápsula. Además, es concebible que el líquido de preparación fluya a través de la materia prima de la bebida en el espacio interior de la cápsula y extraiga y/o disuelva las sustancias necesarias para la preparación de la bebida a partir de esta materia prima de la bebida. Preferiblemente, la tapa de la cápsula se abre por medio del elemento de apertura debido a la presión del líquido de preparación suministrado y el líquido de preparación sale de la cápsula monodosis a través de la tapa abierta de la cápsula monodosis. Es concebible que el elemento de apertura tenga una estructura de relieve con una pluralidad de puntas y que, debido a la presión del líquido de preparación que fluye hacia la cápsula monodosis, actúe con la pluralidad de puntas sobre la tapa de la cápsula de modo que ésta sea perforada en múltiples puntos.
Según una forma de realización preferida de la presente invención se prevé que en la posición de funcionamiento la primera parte de la cámara de cocción deforme la acanaladura de manera que forme en dirección perimetral una junta impermeable a los líquidos o fluidos continua, al menos en un punto a lo largo del radio de la brida. Es concebible que la forma de la acanaladura influya favorablemente en la deformación, de modo que ésta se produzca con poca fuerza y/o compense las imprecisiones del diseño.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 muestra un corte esquemático de una cápsula monodosis según un ejemplo de realización de la presente invención.
Las Figuras 2 (a) -(h) muestran cortes esquemáticos de cápsula monodosis con acanaladuras de diferentes secciones transversales según otro ejemplo de realización ejemplar de la presente invención.
La Figura 3 muestra esquemáticamente el segundo paso del procedimiento para la fabricación de una cápsula monodosis según otro ejemplo de realización de la presente invención.
La Figura 4 muestra esquemáticamente una vista parcial seccionada de una cápsula monodosis según otro ejemplo de realización de la presente invención.
Las Figuras 5 (a) -(c) muestran esquemáticamente una parte del segundo paso del procedimiento para la fabricación de una cápsula monodosis según otro ejemplo de realización de la presente invención.
Formas de realización de la invención
En la figura 1 se representa una vista seccionada esquemática de una cápsula monodosis 1 según un ejemplo de realización de la presente invención. Una cápsula monodosis 1 como ésta se utiliza para la preparación de bebidas en máquinas especiales de preparación de bebidas. La cápsula monodosis 1 comprende aquí fundamentalmente el elemento de base 2, que es un cuerpo troncocónico con un fondo de cápsula 2" en la zona del diámetro más pequeño situado en el extremo opuesto frente a la pared de la cápsula 2' y a un extremo abierto. Antes de su uso, el extremo abierto queda cerrado por una tapa de cápsula monodosis 4, por ejemplo, una membrana fijada, especialmente sellada, en una brida perimetral 5 de la cápsula monodosis 1. La brida 5 presenta una acanaladura 6 que se extiende por más de la mitad de la superficie de la brida. La tapa de la cápsula 4 sigue el curso de la brida 5 incluso en la zona de la acanaladura 6 y también se fija al menos parcialmente, en esta acanaladura.
En aras de la claridad, la tapa de la cápsula 4 se representa con un diámetro ligeramente mayor que la brida 5, pero el diámetro de la tapa de la cápsula 4 puede ser igualmente del mismo tamaño que el radio exterior de la brida 5. Sin embargo, también es concebible que el diámetro de la tapa de la cápsula 4 sea menor que el radio exterior de la brida 5 o mayor que el radio exterior de la brida 5. Además, en aras de la claridad, la tapa de la cápsula 4 se muestra a distancia de la brida 5 y de la acanaladura 6. Esto sirve únicamente para que los distintos componentes se puedan reconocer mejor. Según la invención, la tapa de la cápsula 4 se fija al menos parcialmente en la brida 5 y al menos parcialmente en la acanaladura 6.
La brida 5 se fabrica preferiblemente en una sola pieza con el elemento de base 2.
Dentro del elemento de base 2 se forma un espacio interior de cápsula monodosis 3, que se llena con la materia prima para bebidas (por razones de claridad, esto no se ilustra) y que está cerrado por la tapa de la cápsula 4, el fondo de la cápsula monodosis 2" y la pared de la cápsula 2'.
El elemento de base en forma de vaso 2 se fabrica preferiblemente con un material de aluminio por conformación primaria o por moldeo, en particular por conformación en caliente o en frío. En una forma de realización alternativa se prevé que el elemento de base 2 se configure a modo de pieza de plástico embutida de polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo (PVC) o tereftalato de polietileno (PET). En esta forma de realización, el elemento de base 2 se produce preferiblemente por moldeo térmico, por ejemplo, por embutición profunda mediante presión negativa, sobrepresión y/o una matriz móvil, o mediante un proceso de moldeo por inyección, especialmente un proceso de un solo componente, de varios componentes o en molde.
En el borde exterior de la brida 5, ésta se forma de manera que se obtenga un engrosamiento 9. El engrosamiento 9 es un borde enrollado, cuyo centro es cortado, en el ejemplo de realización ilustrado, por el plano de extensión principal de la tapa de la cápsula 4.
La tapa de la cápsula 4 se forma preferiblemente de un material de aluminio o un plástico como, por ejemplo, polietileno (PE), polipropileno (PP), policloruro de vinilo (PVC) o tereftalato de polietileno (PET).
La fijación de la tapa de la cápsula 4 en la brida 5 y en la acanaladura 6 se realiza preferiblemente mediante un sellado por ultrasonido con una sonda de ultrasonido de un punzón de sellado 8 (no representado en la figura 1 por razones de claridad) o con un sellado mediante la aplicación de calor con un punzón de sellado 8. También es concebible que la tapa de la cápsula 4 se fije en la brida 5 y en la acanaladura 6 mediante soldadura láser.
La cápsula monodosis 1 se encuentra en el receptáculo 10.
Durante el uso en una máquina de preparación de bebidas, la cápsula monodosis 1 se inserta en una cámara de cocción formada habitualmente por una primera parte de la cámara de cocción que rodea la cápsula monodosis 1 y por una segunda parte de la cámara de cocción móvil en relación con la primera parte de la cámara de cocción. A continuación, el fondo de la cápsula monodosis se perfora mediante un elemento de apertura de la cámara de cocción y el líquido de preparación se introduce a presión en el espacio interior de la cápsula 3 a través de la abertura de perforación practicada en el fondo de la cápsula monodosis 2". La bebida deseada se prepara gracias a la interacción entre el líquido de preparación y la materia prima de la bebida. La presión generada en el espacio interior de la cápsula 3 por el líquido de preparación introducido presiona la tapa de la cápsula 4 contra otro elemento de apertura de la cámara de cocción, por lo que la tapa de la cápsula 4 se perfora en un punto o en múltiples puntos. La bebida sale de la cápsula monodosis 1 a través de las aberturas de perforación de la tapa de la cápsula 4 y se introduce en un recipiente de bebidas. Opcionalmente, el elemento de apertura adicional de la cámara de cocción y/o la tapa perforada de la cápsula monodosis 4 son apropiados para filtrar cualquier partícula de la materia prima de la bebida y retenerla en la cápsula monodosis 1. Para evitar cualquier fuga del líquido de extracción, en particular en la zona comprendida entre la primera parte de la cámara de cocción y la brida 5, la brida 5 de la cápsula monodosis 1 presenta la acanaladura 6, que se deforma al cerrar la cámara de cocción y que forma una junta preferiblemente ininterrumpida en dirección perimetral de la cápsula monodosis 1.
Las figuras 2 (a) -(h) muestran vistas parciales esquemáticas seccionadas de cápsula monodosis 1 con acanaladuras 6 de diferentes secciones transversales según otro ejemplo de realización de la presente invención. Se representan por partes el elemento de base 2, la brida 5, la acanaladura 6, cuya superficie corresponde a más de la mitad de la superficie de la brida, y el engrosamiento 9, realizado en los ejemplos de realización aquí ilustrados como borde enrollado dispuesto principalmente por debajo del plano de extensión principal de la tapa de la cápsula 4 (no representada aquí). En la figura 2(a) se representa una acanaladura 6 con una sección transversal triangular. La misma resulta especialmente adecuada para el sellado, ya que se puede llegar perfectamente a todas las superficies de la acanaladura 6 con la protuberancia de acanaladura 8' del punzón de sellado 8 (no mostrado). La figura 2 (b) muestra una acanaladura 6 de sección transversal triangular, en la que la pared lateral exterior está más inclinada que la pared lateral interior. La figura 2 (c) ilustra una acanaladura 6 con una sección transversal triangular, en la que la pared lateral interior está más inclinada que la pared lateral exterior. Mediante un ajuste de la inclinación de las paredes laterales, se puede influir en el comportamiento de la acanaladura 6 durante la deformación al cerrar la cámara de cocción y, por lo tanto, en la obturación por parte de la acanaladura 6. La figura 2 (d) muestra una acanaladura 6 de sección transversal trapezoidal. Una sección transversal trapezoidal ofrece la ventaja de que, gracias a la inclinación de las paredes laterales, la protuberancia de la acanaladura 8' del punzón de sellado 8 (no mostrado) puede centrar la cápsula monodosis 1 para el sellado en relación con el punzón de sellado 8 cuando entra en la acanaladura 6. Además, la sección transversal trapezoidal proporciona una gran superficie paralela al plano principal de extensión de la brida 5, que es fácil de sellar. La figura 2 (e) muestra una acanaladura 6 con una sección transversal rectangular. Esta sección transversal ofrece la mayor superficie paralela al plano principal de extensión de la tapa de la cápsula 4 (véase la figura 1) y, por consiguiente, la mayor parte de superficie muy fácil de sellar. Las figuras 2 (f) a (h) ilustran otras acanaladuras 6 con secciones transversales pentagonales, circulares u ovaladas como otras formas de realización posibles. Todas las formas de realización mostradas poseen diferentes ventajas. Por ejemplo, la sección transversal pentagonal mostrada en la figura 2 (f) es adecuada para centrar la cápsula monodosis 1 al introducir la protuberancia de la acanaladura 8' del punzón de sellado 8 (no mostrado) y ofrece una superficie de sellado similar a la sección transversal mostrada en la figura 2 (a) con una acanaladura 6 considerablemente más profunda, lo que significa que hay más material disponible para la deformación y, por lo tanto, para el sellado. La sección circular mostrada en la figura 2 (g) ofrece de nuevo un gran volumen abarcado por la acanaladura 6 con un bajo aporte de material. La sección transversal ovalada que se muestra en la figura 2 (h) ofrece un rebaje de la brida 5 y, por consiguiente, la posibilidad de sujetar la tapa de la cápsula 4 (no mostrada) con un material de relleno (no mostrado) para su fijación.
La figura 3 muestra esquemáticamente el tercer paso del procedimiento para la fabricación de cápsulas monodosis 1 según otro ejemplo de realización de la presente invención. El elemento de base 2, la brida 5 y el engrosamiento 9 se muestran por partes. El punzón de sellado 8 se acerca desde arriba al elemento de base 2. La tapa de la cápsula 4 se apoya de forma suelta en la brida 5. La protuberancia de la acanaladura 8' del punzón de sellado 8 no incide exactamente en el centro de la acanaladura 6 a través de la tapa de la cápsula 4, sino que se desplaza ligeramente hacia la izquierda, tal como se muestra aquí. Debido a la forma de la protuberancia de la acanaladura 8' adaptada a la acanaladura 6, el punzón de sellado 8 desplaza el elemento de base 2 con la brida 5 al introducir la protuberancia de la acanaladura 8' de manera que la acanaladura 6 quede exactamente alineada con la protuberancia de la acanaladura 8'. La movilidad de la cápsula monodosis 1 se fomenta con un vibrador (no mostrado), que hace vibrar la cápsula monodosis 1. El punzón de sellado 8 presiona ahora la tapa de la cápsula 4 sobre la brida 5, o la protuberancia de la acanaladura 8' del punzón de sellado presiona la tapa de la cápsula 4 hacia el interior de la acanaladura 6, y fija la tapa de la cápsula 4, al menos parcialmente, en la brida 5 y, al menos parcialmente, en la acanaladura 6 mediante sellado por ultrasonidos o aplicación de calor. Sin embargo, también es concebible que la acanaladura 6 se forme sólo al introducir la protuberancia de la acanaladura 8' a presión en la brida 5.
La figura 4 muestra una vista parcial esquemática seccionada de una cápsula monodosis 1 según otro ejemplo de realización de la presente invención. Se aprecia la tapa de la cápsula 4 fijada en la brida 5 en la acanaladura 6 en el fondo 6' de la acanaladura 6. La tapa de la cápsula 4 se ha sellado en la brida 5 en la zona del fondo 6' de la acanaladura 6 con la costura de sellado 4'. En la forma de realización mostrada a modo de ejemplo, la tapa de la cápsula 4 no se ha sellado en la brida 5 en la zona de las paredes 6" de la acanaladura 6.
Las figuras 5 (a) -(c) muestran esquemáticamente una parte del tercer paso del procedimiento para la fabricación de una cápsula monodosis 1 según otro ejemplo de realización de la presente invención. En la figura 5 (a) se muestra cómo el punzón de sellado 8 con la protuberancia de la acanaladura 8' baja en dirección de la acanaladura 6. En este caso, la protuberancia de la acanaladura 8' se ha desplazado hacia la izquierda en relación con la acanaladura 6. En la figura 5 (b) se ve cómo la protuberancia de la acanaladura 8' incide en la pared izquierda 6" de la acanaladura 6. El elemento de base 2 y el punzón de sellado 8 se hacen vibrar mediante vibradores (no mostrados). Durante el descenso posterior del punzón de sellado 8 hacia el fondo 6' de la acanaladura 6, el punzón de sellado 8 se desplaza hacia la derecha debido a la presión ejercida contra la acanaladura 6. En otra forma de realización alternativa, el elemento de base 2 se desplaza hacia la izquierda, y en otra forma de realización alternativa más, el elemento de base 2 se desplaza hacia la izquierda y el punzón de sellado 8 se desplaza hacia la derecha. La protuberancia de la acanaladura 8' introduce la tapa de la cápsula 4 a presión en la acanaladura 6. La figura 5 (c) muestra cómo el punzón de sellado 8 se apoya en la tapa de la cápsula 4 para su sellado. La tapa de la cápsula 4 se fija en la zona de la acanaladura 6 en la parte inferior 6' de la acanaladura 6 con la costura de acanaladura 4 mediante sellado en la brida 5.
Lista de referencias
1 Cápsula monodosis
2 Elemento de base
2' Pared de la cápsula
" Fondo de la cápsula
Espacio interior de la cápsula
Tapa de la cápsula
' Costura de sellado
Brida
Acanaladura
' Fondo de la acanaladura
" Pared de la acanaladura
Punzón de sellado
' Protuberancia de la acanaladura
Engrasamiento
0 Receptáculo

Claims (10)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para la fabricación de una cápsula monodosis (1), fabricándose en un primer paso un elemento de base (2), que presenta un fondo de cápsula (2"), una pared de cápsula (2') que rodea el fondo de cápsula (2") y una brida (5) que rodea la pared de cápsula (2'), en un proceso de conformación, introduciéndose en un segundo paso una materia prima para bebidas en un espacio interior de la cápsula (3) rodeado por el fondo de la cápsula (2") y por la pared de la cápsula (2'), fijándose en un tercer paso una tapa de la cápsula (4) que cierra el espacio interior de la cápsula (3) en la brida (5), caracterizado por que, después del tercer paso se estampa en la brida (5) una acanaladura (6) que rodea la pared de la cápsula (2').
2. Procedimiento según la reivindicación 1, estampándose la acanaladura (6) por medio de la tapa de la cápsula (4), grabándose la acanaladura (6) preferiblemente en la brida (5) y en la tapa de la cápsula (4).
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 2, realizándose el tercer paso mediante sellado con un punzón de sellado (8) y aplicación de calor o sellado por ultrasonido.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, fabricándose en el primer paso el elemento de base (2) mediante un proceso de termoformado, un proceso de conformación a presión, un proceso de conformación a presión por tracción, un proceso de conformación por tracción, un proceso de moldeo por inyección de uno o varios componentes y/o un proceso en molde, preferiblemente a partir de un material de aluminio, especialmente mediante conformación primaria o deformación, en particular, mediante conformación en caliente o conformación en frío.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, disponiéndose al menos el elemento de base (2) en un receptáculo (10), al menos durante algunas partes de la fabricación.
6. Procedimiento según la reivindicación 5, utilizándose el receptáculo (10) como molde para el proceso de conformación.
7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 6, emitiendo el receptáculo (10) calor para el proceso de conformación.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, realizándose en el tercer paso la soldadura por láser.
9. Procedimiento según la reivindicación 3, pudiéndose mover libremente el elemento de base (2) en un plano paralelo al plano de extensión principal de la tapa de la cápsula (4) para la alineación relativa del elemento de base (2) y del punzón de sellado (8) entre sí.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que el elemento de base (2) se hace vibrar mecánicamente.
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