ES2934859T3 - Unidad de extracción de bebidas para proporcionar selectivamente orificios de diferentes tipos en una cápsula para la extracción de la bebida - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a una unidad de extracción de bebidas (1) para extraer una bebida de una cápsula intercambiable (2) que contiene ingredientes de bebidas y está configurada para funcionar según dos modos de extracción de bebidas, por ejemplo, a alta o baja presión, respectivamente. La invención también se refiere a la máquina de bebidas que comprende la unidad de extracción. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Unidad de extracción de bebidas para proporcionar selectivamente orificios de diferentes tipos en una cápsula para la extracción de la bebida

Campo de la invención

La invención se refiere al campo de la extracción de bebidas utilizando un recipiente o cápsula en porciones intercambiables en una unidad de extracción de bebidas. En particular, se refiere a una unidad de extracción mejorada que puede extraer ingredientes de bebidas contenidos en una cápsula, tal como café tostado y molido, en ,particular según diferentes modos posibles de extracción que involucran presiones altas o bajas según el modo seleccionado.

Antecedentes

Es bien conocida la preparación de una bebida por extracción de café contenido en una cápsula que contiene una dosis de café tostado y molido. La dosis generalmente se determina para una porción individual o doble.

El documento EP0512468 se refiere a una cápsula con un cuerpo en forma de copa y una membrana desgarrable de salida de bebida. La membrana es generalmente una membrana delgada de aluminio que se rasga contra una placa de extracción que se rasga de un dispositivo de extracción de bebidas tal como se describe en el documento EP0512470.

El documento EP0512470 se refiere a un sistema para extraer una bebida utilizando una unidad de extracción de bebidas con una placa de extracción de rasgado que comprende múltiples elementos en relieve y canales en el medio (llamado "rejilla de flujo y elemento de superficie en relieve") que está adaptado para recibir una cápsula sellada, para introducir agua a presión a través de un inyector de agua en la cápsula, para deformar la membrana o cubierta de salida (por ejemplo, una membrana de aluminio) y rasgarla bajo el efecto de la presión del líquido que sube en la cápsula para permitir que la bebida se libere de la cápsula.

El documento EP0602203 se refiere a un sobre flexible sellado en forma de porción individual apto para ser extraído a presión que contiene al menos una sustancia en polvo para la preparación de una bebida tal como café tostado y molido; comprendiendo el sobre dos láminas flexibles idénticas de forma circular, ovalada o poligonal, que proporcionan entre sí un espacio para la sustancia y están selladas en su periferia de manera que el sobre es sustancialmente simétrico con respecto a su plano de sellado, estando abierto el sobre bajo el efecto del aumento de presión en el sobre cuando se inyecta el fluido de extracción.

El documento EP0870457 se refiere a una unidad de extracción similar al del documento EP0512470, pero adaptado para una bolsita impermeable cerrada que contiene una sustancia de bebida tal como se describe en el documento EP0602203. El dispositivo comprende un elemento superior que comprende medios destinados a perforar la superficie superior de la bolsita y permitir la introducción de agua en la bolsita, un elemento inferior que tiene un receptáculo para acomodar la cápsula y porciones elevadas y huecas; en el que la superficie de extracción de la bolsita es arrastrada progresiva y localmente contra las porciones en relieve y hueca; rasgándose la superficie de extracción en múltiples lugares según un camino que está predeterminado por la ubicación de las porciones en relieve y huecas y alcanzando allí su tensión de ruptura, para permitir el flujo del líquido después de la extracción. La porción inferior generalmente comprende aberturas de flujo para permitir que la bebida fluya a su través. Las porciones en relieve y huecas tienen preferentemente forma de troncos de pirámide separados por una red de canales. El documento US 5 402707 divulga una unidad de extracción adicional.

Por lo tanto, los sistemas de extracción de bebidas de la técnica anterior generalmente utilizan un recipiente intercambiable, por ejemplo, cápsula, sobre o bolsita, que comprende una membrana desgarrable de salida de la bebida, por ejemplo, una fina lámina de aluminio, que puede romperse solo cuando se ha producido una deformación suficiente de esta membrana contra los elementos en relieve de la placa de extracción de desgarro. El desgarro se produce generalmente en los bordes de los elementos en relieve que son generalmente múltiples pequeñas pirámides truncadas o crestas rectilíneas. El desgarro da como resultado la creación de pequeños orificios a lo largo de los bordes de estas protuberancias o elementos en relieve. Estos orificios son relativamente pequeños (por ejemplo, 0,1­ 1,0 mm de largo y 0,1-0,3 mm de ancho) y generalmente la membrana de salida se ajusta al menos parcialmente al lado superior y de arriba de los elementos en relieve, reduciendo aún más el área de apertura del flujo. Como resultado, la caída de presión es relativamente alta en esta interfaz. Además, el filtrado de las partículas de la bebida se produce en esta interfaz confinada, lo que es una ventaja ya que no es necesario un filtro adicional dentro de la cápsula. Esta geometría de extracción corresponde por lo tanto a lo que en la presente solicitud puede llamarse generalmente una geometría de una placa de extracción con elementos en relieve. A continuación, el flujo de bebida se recoge en los canales y se drena a través de pequeñas aberturas de dimensiones bien definidas en los canales.

Se requiere una presión de agua relativamente alta que ingresa a la cápsula para deformar la membrana y abrirla porque la sustancia de la bebida, generalmente café tostado y molido, está confinada y tiende a hincharse cuando se humedece y a compactarse contra la membrana de salida debido a la presión creando una alta resistencia al flujo de agua en la cápsula. Como resultado, la presión de agua requerida a la entrada de la cámara de preparación para romper la membrana de salida puede aumentar hasta 7-12 bar y la presión continúa aumentando incluso después de abrir la membrana porque el café continúa compactando y el flujo las aberturas en la interfaz entre la membrana desgarrada y la placa de desgarro del dispositivo se vuelven aún más pequeñas. Además, las partículas finas de café (es decir, partículas menores de 100 pm) tienen tendencia a asentarse contra la membrana de salida y pueden obstruir parcialmente los orificios. Por lo tanto, después de romper la membrana de entrega, la presión del agua durante la extracción de la bebida continúa aumentando. El alto cizallamiento en la interfase promueve la generación de una espuma espesa con pequeñas burbujas ("crema") sobre el café.

Por lo tanto, los dispositivos del estado de la técnica adaptados para extraer volúmenes de café cortos o medianos (ristretto, espresso o lungo) de una cápsula no están bien adaptados para extraer volúmenes largos de bebida porque el flujo a través de la cápsula y la placa de extracción es demasiado lento y típicamente se obtiene una sobreextracción de la bebida que tiende a entregar notas aromáticas amargas. Por lo tanto, los dispositivos de la técnica anterior son esencialmente adecuados para la extracción de cafés con 'crema' de tamaño pequeño a mediano.

Otros documentos de la técnica anterior se analizan en las siguientes partes.

El documento US2017280921 se refiere a un dispositivo de extracción de bebidas con una función de extracción mejorada que comprende una parte de extracción que incluye un espacio de instalación en el que se instala una cápsula de bebida; una parte de apertura y cierre conectada a la parte de extracción para abrir o sellar el espacio de instalación; una pieza de enlace conectada al menos a una entre la pieza de extracción y la pieza de cierre de apertura; y una parte de perforación que se mueve alternativamente para perforar la cápsula de bebida debido al movimiento de la parte de unión.

El documento CN201743493U se refiere a un dispositivo para extraer bebida de una cápsula que comprende una taza de preparación y una boquilla; un dispositivo perforador articulado en la copa de preparación accionado por una varilla de empuje empujada elásticamente. El dispositivo de perforación puede retraerse después de perforar la cápsula para evitar la obstrucción de una abertura de perforación y aumentar el caudal de café.

El documento WO2010029512 se refiere a una mejora de los dispositivos del estado de la técnica que consiste en perforar progresivamente la membrana de la cápsula. El dispositivo comprende una entrada de agua, un portacápsulas, una jaula de cápsulas, medios de sujeción y un juego de puntas para perforar la membrana en la que los medios de sujeción comprenden un pistón de sujeción montado de manera que puede moverse con respecto a la jaula. Cuando se llena la jaula con agua, el agua a presión mueve el pistón de sujeción que impulsa el conjunto de puntas hacia arriba, hacia la membrana, para perforarla. Por tanto, el conjunto de puntas es movido por el pistón de sujeción en función de la presión que se ejerza en la cámara de extracción. Como resultado, solo hay un único modo de extracción y los picos solo ayudan a perforar la membrana de forma más progresiva.

El documento WO2013114294 se refiere a una aguja de punción para un dispositivo de preparación de bebidas para extraer una dosis, por ejemplo, de café molido, contenida en una cápsula que comprende una membrana de extracción; estando destinada la aguja de punción a montarse de forma móvil con respecto a un portacápsulas y caracterizada porque comprende en su cara lateral al menos un canal en forma de canalón adecuado para el flujo de la bebida. La invención también se refiere a un conjunto formado por al menos una de tales agujas de punción y un portacápsulas formado por una placa provista de puertos, estando cada uno de los puertos diseñado para recibir puntas de punción. El borde de cada puerto comprende un plano inclinado orientado hacia el exterior del portacápsulas. La punta de extracción y el portacápsulas están diseñados para evitar cortar las membranas en varios pedazos que podrían ser arrastrados por la mezcla café/agua y constituirían cuerpos extraños en la bebida. Como en el documento WO2010029512, las puntas son movidas por un pistón de sujeción en función de la presión ejercida en la cámara de extracción.

El documento WO2018026271 se refiere a un sistema para preparar una gama más amplia de bebidas a partir de una primera cápsula intercambiable o una segunda cápsula intercambiable de diferentes tamaños con el mismo aparato en comparación con un aparato que solo puede procesar cápsulas intercambiables de sustancialmente un tamaño. El sistema para preparar cantidad de bebida apta para el consumo incluye una primera cápsula intercambiable con una primera cara de salida y una segunda cápsula intercambiable con una segunda cara de salida, teniendo la segunda cara de salida un diámetro mayor que la primera cara de salida. El sistema incluye un aparato que incluye una placa de extracción que tiene una pluralidad de elementos en relieve para acoplarse selectivamente a una de las caras de salida primera y segunda, y un dispositivo dispensador de fluido para suministrar una cantidad de agua a presión a una seleccionada de las cápsulas intercambiables, de modo que como para presionar su cara de salida sobre los elementos en relieve, para abrir la cara de salida. La placa de extracción puede incluir una porción central y una porción periférica y la porción central puede moverse con respecto a la porción periférica para adaptarse selectivamente a la primera o segunda cápsula intercambiable.

Por lo tanto, existiría la necesidad de una unidad de extracción de bebidas versátil pero sencilla para preparar una gama más amplia de bebidas a partir de una misma cápsula intercambiable de bebida.

También existiría la necesidad de una unidad de extracción que pueda proporcionar, por ejemplo, dependiendo de la elección del usuario, ya sea extracción de alta presión como para entregar extractos de bebidas cortos o extracción de baja presión como para entregar más ligeros (por ejemplo, como un filtro) y /o más larga o bebida y/o bebidas que tienen diferentes perfiles aromáticos y/o diferentes características de espuma (por ejemplo, más o menos crema de bebida). La bebida preferida es preferiblemente un extracto de café extraído de café tostado y molido, aunque se pueden contemplar otros extractos de bebidas de ingredientes adicionales o de otros ingredientes o materias primas.

Sumario de la invención

La invención se refiere a una unidad de extracción de bebidas para extraer una bebida de una cápsula en porciones intercambiables que contiene ingredientes de bebidas, preferiblemente una sustancia extraíble, más preferiblemente café esencialmente tostado y molido, que comprende una pared de entrada de líquido y una membrana de salida de bebida, opcionalmente la cápsula que tiene un reborde circunferencial hacia y/o en el cual el elemento de salida de bebida está sellado a y/o en el reborde.

La unidad comprende:

• un bastidor,

• una pieza de inyección para alojar la pared de entrada de líquido de la cápsula y que comprende al menos una entrada de agua para la inyección de agua en la cápsula,

• una parte de extracción dispuesta para cerrarse con la parte de inyección para formar una cámara de extracción, opcionalmente la parte de extracción cerrando con la parte de inyección en el reborde mencionado anteriormente (cuando está presente);

en la que la parte de extracción comprende una placa de extracción que tiene salidas para drenar el extracto de bebida líquida y una pluralidad de elementos en relieve configurados para proporcionar orificios de un primer tipo en la membrana de salida como resultado de la membrana de salida presionada sobre los elementos en relieve bajo presión de agua suministrado en la cámara de extracción;

en el que la parte de extracción comprende además una pluralidad de elementos de perforación configurados para proporcionar orificios de un segundo tipo en la membrana de salida de la bebida;

en el que los elementos de perforación están dispuestos de manera móvil con respecto a la placa de extracción y a través de ella entre:

• una posición desplegada, por ejemplo, extendida, en la que los elementos de perforación se extienden, por ejemplo, hacia la parte de inyección, más allá de los elementos en relieve de la placa de extracción para proporcionar orificios de segundo tipo en la membrana de salida de una cápsula encerrada en la cámara de extracción; y

• una posición retraída en la que los elementos de perforación están tan retraídos con respecto a su posición desplegada que los elementos en relieve se extienden, por ejemplo, hacia la parte de inyección, más allá de los elementos de perforación o al menos sustancialmente hasta el nivel de los elementos de perforación.

En la presente unidad de extracción de bebidas, la ventaja es que se puede obtener una presión de extracción más baja mediante los orificios del segundo tipo en la membrana de salida, mientras que se puede obtener una presión de extracción más alta mediante los orificios del primer tipo en la membrana de salida bajo presión. Los orificios del primer tipo pueden obtenerse manteniendo los elementos de perforación en posición retraída desde el cierre del conjunto hasta el final de la extracción. La presión de extracción más baja puede obtenerse además moviendo los elementos de perforación en posición retraída después de que se hayan obtenido los orificios del segundo tipo en la membrana de salida para garantizar que los elementos de perforación no obstaculicen los orificios. Los orificios del segundo tipo provistos por los elementos de perforación son tales que evitan el aumento de presión requerido para proporcionar los orificios del primer tipo por parte de los elementos en relieve.

Preferiblemente, en la posición retraída de los elementos de perforación, los elementos de perforación están colocados relativamente al ras con los elementos en relieve.

Típicamente, en la posición retraída de los elementos de perforación, los orificios del primer tipo se forman presionando hidráulicamente los elementos en relieve y la membrana de salida sobre los elementos en relieve, por ejemplo, aumentando la presión en la cápsula para inflarla y rasgarla y/o romper y/o cortar la membrana contra los elementos en relieve.

Típicamente, en la posición desplegada de los elementos de perforación, los orificios del segundo tipo están formados por los elementos de perforación introduciendo los elementos de perforación en la membrana de salida presionando mecánicamente la membrana de salida y los elementos de perforación, por ejemplo, empujando mecánicamente y/o o tirando de la cápsula (normalmente entera) y los elementos de perforación juntos.

La unidad de extracción puede configurarse para operar los elementos de perforación en uno o más modos seleccionados de:

• un modo de mantener estacionarios los elementos de perforación desde el principio hasta el final de una extracción de dicho ingrediente en dicha cápsula en la cámara de extracción, por ejemplo, moviéndose los elementos de perforación hacia adentro y/o hacia afuera de la cámara de extracción antes del comienzo de la extracción de dicho ingrediente o mantenerse hacia el exterior de manera que se evite que dicha cápsula quede expuesta a los elementos de perforación hasta el final de la extracción;

• un modo de mover los elementos de perforación hacia el interior y, opcionalmente, hacia el exterior de la cámara de extracción antes del comienzo de una extracción de dicho ingrediente en dicha cápsula cuando dicha cápsula está en la cámara de extracción; y

• un modo de mantener los elementos de perforación hacia el exterior de la cámara de extracción durante el comienzo de una extracción de dicho ingrediente en dicha cápsula y luego mover los elementos de perforación hacia el interior y luego, opcionalmente, mover los elementos de perforación hacia el exterior de la cámara de extracción (8), el siendo el ingrediente, por ejemplo, prehumedecido sin salida de bebida durante el comienzo de la extracción.

El diseño de los elementos en relieve puede elegirse para obtener orificios de primer tipo en la membrana de salida únicamente en condiciones de presión después de inyectar agua en la cámara de extracción. Los elementos en relieve pueden ser troncos de pirámide y/o porciones de crestas separadas por canales con las salidas.

El diseño de los elementos de perforación se puede elegir para proporcionar orificios del segundo tipo en la membrana de salida cuando la membrana de salida se coloca junto a la placa de extracción, en particular, cuando se presiona contra la placa de extracción cuando la parte de extracción se cierra con la parte de inyección para formar la cámara de extracción.

Los orificios del segundo tipo pueden obtenerse ya en la posición extendida de los elementos en la cámara de infusión cuando hay una cápsula presente antes de inyectar agua en la cámara de extracción o posiblemente a baja presión (por ejemplo, 0,5-2 bar) cuando se inyecta agua. Los elementos de perforación pueden ser agujas, alfileres y/o cuchillas. La ventaja más específica de las agujas o los alfileres es que proporcionan orificios bien definidos en la membrana de salida, lo que garantiza un flujo más uniforme durante la extracción de la bebida.

Típicamente, cada elemento de perforación tiene una sección transversal de perforación más pequeña que la sección transversal de los elementos en relieve y el número total de elementos de perforación es igual o menor que el número de elementos en relieve. Como resultado, la fuerza requerida para perforar los orificios del segundo tipo es menor que la fuerza requerida para proporcionar los orificios del primer tipo. Por ejemplo, los elementos de perforación, tales como agujas, tienen superficies extremas perforantes de preferiblemente menos de 2 mm2, más preferiblemente 1,8 mm2, lo más preferiblemente entre 0,5 y 1 mm2, por ejemplo, alrededor de 0,8 mm2. Los elementos de perforación pueden tener forma circular o con un diámetro comprendido entre 1,6 y 0,8 mm, más preferiblemente alrededor de 1,0 mm. El número de elementos de perforación puede estar entre 5 y 35, tal como 10 y 30, por ejemplo, 15 y 25. Como resultado, una superficie total de apertura de los orificios obtenidos por los elementos de perforación puede estar entre 2,5 mm2 y 65mm2, por ejemplo, entre 5 y 55 mm2, por ejemplo, unos 10-30 mm2, por ejemplo, de 5 a 25 mm2.

Los elementos en relieve pueden tener porciones de borde relativamente rectilíneas que se extienden en la dirección transversal de la cámara de extracción. Más bien, los elementos en relieve pueden proporcionar un efecto de desgarro en la membrana que puede ocurrir solo cuando se establece una presión suficiente, mientras que los elementos de perforación proporcionan una perforación de la membrana preferiblemente antes de la extracción o a una presión inferior a la presión requerida para proporcionar los orificios del primer tipo con los elementos en relieve. Por ejemplo, la relación entre el número de elementos de perforación y el número de elementos en relieve está entre 1:2 y 1:1,1 o 1:1. La placa de extracción puede comprender entre 30 y 50 elementos en relieve, como 25 elementos en relieve, por ejemplo, en forma de pirámides truncadas dispuestas como una cuadrícula con canales en el medio.

En la posición extendida, los elementos de perforación pueden disponerse a través de la placa de extracción para atravesar elementos en relieve. Los elementos en relieve atravesados por un elemento de perforación pueden comprender un extremo libre con una superficie sustancialmente plana transversalmente que comprende un pasaje para permitir la salida de la aguja de perforación. Una ventaja puede ser que la posición del elemento de perforación no obstruya los canales preferiblemente colocados entre los elementos en relieve. Los canales y las salidas de los canales pueden mantenerse así sin obstáculos. Como resultado, siempre se puede proporcionar una buena evacuación de la bebida.

Por ejemplo, cuando los elementos de perforación son menos que los elementos en relieve, no todos los elementos en relieve están atravesados por un elemento de perforación. Los elementos de perforación se pueden disponer en el centro de la placa de extracción y la periferia de la placa de extracción no tiene o tiene menos elementos de perforación. La periferia de la placa de extracción donde están presentes los elementos en relieve puede estar desprovista de elementos de perforación que atraviesen los elementos en relieve.

La placa de extracción puede ser de dimensión transversal mayor no variable, es decir, de diámetro fijo. La placa de extracción puede formar un soporte rígido e inmóvil para la membrana de salida de la cápsula. La placa de extracción puede comprender una porción de soporte periférico sin elementos en relieve para soportar al menos una parte del reborde mencionado anteriormente (cuando está presente) de la cápsula cuando esta última está encerrada en la unidad de extracción con la parte de inyección presionando el reborde de la cápsula.

La pluralidad de elementos de perforación puede ser parte de un elemento de perforación dispuesto para ser móvil con respecto a la placa de extracción entre la posición extendida y la posición retraída de los elementos de perforación y que comprende una placa de soporte desde la que se extienden los elementos de perforación. Los elementos de perforación se pueden unir a la placa de soporte de forma estacionaria o de forma elástica. Esta configuración puede ser compacta y sencilla de implementar y/o puede proporcionar de forma fiable, por su posicionamiento relativo con respecto a la placa de extracción, dos modos de extracción diferentes, es decir, un modo de extracción a baja presión y un modo de extracción a mayor presión. La parte de extracción también puede comprender más de un elemento de perforación, por ejemplo, dos elementos de perforación con elementos de perforación iguales o diferentes. Los elementos de perforación pueden disponerse para que se puedan mover independientemente o conjuntamente entre sí. La ventaja es que se pueden obtener diferentes modos posibles de extracción seleccionando el (los) elemento(s) de perforación y variando así el número de orificios de los segundos tipos en la membrana de salida.

En un aspecto de la invención, la placa de soporte del elemento de perforación se extiende detrás de la placa de extracción. La placa de soporte se puede colocar en la cara opuesta a la cara de la placa de extracción que tiene los elementos en relieve. Esta disposición es particularmente compacta y permite cinemáticas más simples entre las posiciones retraída y extendida. El elemento de perforación puede disponerse para moverse en una dirección al menos sustancialmente traslacional y axial con respecto a la placa de extracción. Un movimiento axial y de traslación puede ser simple y puede reducir el riesgo de bloqueo. El término "axial" típicamente se refiere a la dirección principal de extensión de la cámara de extracción entre la parte de inyección y la parte de extracción. Esta dirección puede ser generalmente perpendicular a la dirección transversal de la placa de extracción. Sin embargo, son posibles otras disposiciones tales como una disposición de movimiento helicoidal o giratorio del elemento de perforación con respecto a la placa de extracción.

La unidad de extracción puede tener un elemento de accionamiento configurado para operar el elemento de perforación y/o la placa de extracción en movimiento relativo entre la posición retraída y la posición extendida de los elementos de perforación. El elemento impulsor puede operar el elemento de perforación y/o la placa de extracción independientemente de la presión ejercida en la cámara de extracción.

Las condiciones de extracción de la bebida pueden elegirse mediante una selección de los elementos en relieve o los elementos de perforación para cambiar el tipo de orificios en la membrana y, en consecuencia, las condiciones de presión y flujo a través de la membrana de salida de la cápsula.

El elemento de perforación puede ser móvil y la placa de extracción puede ser estacionaria con respecto al bastidor. El elemento de perforación puede perforar la membrana de salida cuando se mueve desde su posición retraída hasta su posición extendida. Puede proporcionar una mayor flexibilidad para controlar el tamaño de los orificios a través de la membrana de salida.

La unidad de extracción puede proporcionar al menos dos modos de extracción diferentes, por ejemplo: un modo en el que los orificios del primer tipo se forman en la membrana de salida proporcionando así una extracción de bebida a alta presión y un segundo modo en el que los orificios del segundo se forman en la membrana de salida proporcionando así una extracción de bebida a una presión relativamente más baja.

El elemento de accionamiento puede comprender cualquiera de: un pistón de solenoide, un pistón hidráulico o una disposición de motor paso a paso. El elemento de accionamiento está preferentemente fijado al bastidor y/o a la pieza de extracción.

La invención se refiere además a una máquina de bebidas que comprende una unidad de extracción de bebidas como se describe anteriormente y/o en las reivindicaciones adjuntas. La máquina comprende una bomba para el suministro de agua a la unidad de extracción (en particular a la parte de inyección) y una unidad de control configurada para controlar el elemento de accionamiento para mover el elemento de perforación con respecto a la placa de extracción entre la posición extendida y la posición retraída del elemento de perforación.

La unidad de control puede operar el elemento impulsor para hacer retroceder el elemento de perforación a la posición retraída antes de activar la bomba para suministrar agua o poco después, por ejemplo, después de un período de menos de 5 segundos, como menos de 3 segundos después de comenzar la activación de la bomba. El flujo de bebida a través de los orificios del segundo tipo creados en la membrana de salida de bebida puede verse menos obstaculizado, lo que da como resultado presiones relativamente más bajas y caudales más altos, lo que puede ser ventajoso para suministrar extractos de bebida de gran volumen.

Además, la máquina de bebidas puede comprender medios de selección de modo que comprenden al menos un modo de extracción a alta presión en el que la unidad de control hace funcionar la bomba para suministrar agua a la unidad de extracción mientras mantiene el elemento de perforación en posición retraída para proporcionar orificios del primer tipo y un modo de extracción a baja presión en el que la unidad de control acciona el elemento de accionamiento para impulsar el elemento de perforación en la posición extendida de los elementos de perforación para proporcionar los orificios de segundo tipo en la membrana de salida antes de operar la bomba para suministrar agua a la unidad de extracción.

Los medios de selección de modo pueden incluir una interfaz de usuario, como interruptores de selección o una pantalla táctil o dispositivos similares. Los medios de selección de modo pueden incluir un sistema de identificación de cápsulas que comprende un dispositivo de identificación de cápsulas como un lector de código óptico (por ejemplo, un lector de IR) capaz de identificar una cápsula y permitir determinar el modo en el que puede funcionar ventajosamente la unidad de extracción. La cápsula puede incluir un identificador identificable por el dispositivo de identificación de la cápsula, como código(s) de barras, color(es) reconocible(s), elemento(s) impreso(s) con tinta invisible, etiqueta(s) de radiofrecuencia, un elemento de forma, magnético o elemento(s) inductivo y combinaciones de estos. El usuario puede liberarse de la carga de seleccionar el modo adecuado adaptado al tipo de recipiente para facilitar la preparación de una bebida.

La máquina de bebidas puede comprender además medios de calentamiento de agua para calentar agua antes de que se suministre a la unidad de extracción. Los medios de calentamiento de agua pueden ser controlados por la unidad de control para calentar agua a la(s) temperatura(s) de extracción adecuada(s). La(s) temperatura(s) puede(n) controlarse según el modo seleccionado por los medios de selección de modo y/o según otros parámetros, por ejemplo, el tipo de ingrediente de la bebida, por ejemplo, mezcla de café, contenido en el recipiente. La ventaja es que la bebida se puede extraer de forma más eficaz y/o con más variaciones.

Para reducir la cantidad de 'crema' de café en el modo de presión más baja, la unidad de control puede operar la bomba a una presión o rango de presión (P2) para el modo de presión más baja que puede ser inferior a la presión o rango de presión (P1) para el modo de alta presión. La presión puede reducirse reduciendo la energía eléctrica o la frecuencia o la tensión o la corriente suministrada a la bomba para provocar una reducción del caudal de agua y/o bebida. Por ejemplo, la potencia eléctrica, la frecuencia, la tensión o la reducción de corriente pueden ser controlados por la unidad de control que supervisa el caudal medido por un sensor de caudal de agua, por ejemplo, un medidor de caudal, en relación con al menos un punto de ajuste del caudal de agua. Alternativamente o adicionalmente, la reducción de potencia, frecuencia, tensión o corriente puede ser monitoreada por la unidad de control que monitorea la presión del agua suministrada a la unidad de extracción, como a través de un sensor de presión en relación con al menos un punto de ajuste de la tasa de presión del agua. Para una bomba de agua de solenoide, por ejemplo, la unidad de control está configurada para controlar una forma de onda de energía eléctrica suministrada a la bomba y corta una parte de un período de una unidad repetitiva de la forma de onda de la energía eléctrica suministrada a la bomba. El método se describe, por ejemplo, para la reducción del ruido de la bomba en el documento WO2017/005618 pero puede aplicarse aquí de manera sustancialmente lineal con respecto al tiempo para reducir la energía eléctrica durante la extracción.

Para mejorar la automatización de la máquina, la máquina de bebidas puede comprender un conjunto de accionamiento motorizado para cerrar la parte de inyección con la parte de extracción. Típicamente, la unidad de control está configurada para operar el conjunto de accionamiento motorizado entre una posición abierta de la unidad de extracción y una posición cerrada de la unidad de extracción y está configurada para operar el elemento de perforación en posición extendida para proporcionar orificios del segundo tipo en la membrana de salida en la posición cerrada de la unidad de extracción, por ejemplo, cuando los medios de selección seleccionan el modo de baja presión. La ventaja radica en el cierre y apertura automáticos de la máquina de bebidas y la selección automática de los modos de extracción de bebidas y el control automático del elemento de perforación. Las operaciones de la máquina de bebidas pueden facilitarse cuando el cierre de la máquina de bebidas activa automáticamente la selección del modo de extracción de bebidas.

Otro aspecto de la invención se refiere al uso de una cápsula intercambiable que contiene ingredientes de bebidas para la extracción en la cámara de extracción de: la unidad de extracción descrita anteriormente o la máquina de bebidas descrita anteriormente, comprendiendo la cápsula una pared de entrada de líquido y una membrana de salida de bebida. Por ejemplo, la cápsula tiene un reborde circunferencial hacia y/o en el cual se sella la membrana de salida de la bebida.

Otro aspecto de la invención se refiere a un sistema de preparación de bebidas que comprende una máquina de bebidas o una unidad de extracción como se ha descrito anteriormente y una cápsula intercambiable que contiene ingredientes para bebidas y que comprende una pared de entrada de líquido y una membrana de salida de bebida. Por ejemplo, la cápsula tiene un reborde circunferencial hacia y/o en el cual se sella la membrana de salida.

Los valores de presión se miden típicamente aguas abajo de una bomba y aguas arriba de la entrada de agua, por ejemplo, en la línea de fluido entre la entrada de agua y la bomba. La presión en la cámara de extracción o en la cápsula puede posiblemente reducirse en comparación con dicha presión medida por la presencia de una válvula de retención, por ejemplo, en la entrada de agua de la parte de inyección, y/o restricciones previstas en la entrada de agua de la parte de inyección o por elementos perforantes encajados en la pared de entrada de la cápsula y/o por el ingrediente en la cápsula y/u otros obstáculos.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en planta frontal de la unidad de extracción según una realización preferida de la invención; La figura 2 es una vista en sección transversal por el plano A-A de la figura 1 de la unidad de extracción de la invención en particular en posición abierta de la unidad;

La figura 3 es una vista en sección transversal de la unidad de extracción en la posición cerrada de la unidad y en la posición retraída del elemento de perforación;

La figura 4 es una vista parcial en perspectiva de la unidad de extracción que muestra en particular la parte de extracción con el elemento de perforación en posición retraída de la figura 5;

La figura 5 es una vista en sección transversal de la unidad de extracción en la posición cerrada de la unidad y en la posición desplegada del elemento de perforación;

La figura 6 es una vista parcial en perspectiva de la unidad de extracción que muestra en particular la parte de extracción con el elemento de perforación en la posición desplegada de la figura 5;

La figura 7 es una vista parcial en perspectiva de la placa de extracción con el elemento de perforación en la posición retraída;

La figura 8 es una vista frontal plana de la placa de extracción y el elemento de perforación asociado con la misma; La figura 9 es una vista en sección transversal a lo largo del plano B-B de la placa de extracción de la figura 8 y el elemento de perforación asociado con la misma;

La figura 10 muestra una cápsula intercambiable con multitud de orificios del primer tipo 91 después de la extracción según el modo de alta presión;

La figura 11 es una vista parcial en perspectiva de la placa de extracción con el elemento de perforación en la posición desplegada;

La figura 12 es una vista frontal plana de la placa de extracción y el elemento de perforación asociado con la misma;

La figura 13 es una vista en sección transversal a lo largo del plano B-B de la placa de extracción y el elemento de perforación asociado con la misma;

La figura 14 muestra una cápsula intercambiable con multitud de orificios 90 del primer tipo después de la extracción según el modo de baja presión;

La figura 15 es una representación esquemática de una máquina de bebidas que incluye la unidad de extracción de la invención;

La figura 16 es un diagrama de flujo del funcionamiento de la máquina de bebidas según dos modos de extracción diferentes;

La figura 17 es una variante del diagrama de flujo de la figura 16;

La figura 18 muestra un gráfico de perfiles de presión representativos según tres posibles modos de extracción: un modo de extracción a alta presión, un modo de extracción a baja presión sin regulación de caudal y un modo de extracción a baja presión con regulación de caudal;

La figura 19 muestra el gráfico de perfiles de flujo representativos según los tres modos de la figura 18.

Descripción detallada de la invención

Un ejemplo de la unidad de extracción 1 de la presente invención se describe de manera general en relación con las figuras 1 a 3. La unidad está dispuesta para recibir una cápsula intercambiable 2 que contiene ingredientes en porciones tales como café tostado y molido.

En el presente ejemplo, la cápsula es una cápsula de bebida con una copa relativamente rígida cerrada por una membrana de salida flexible. En posibles variantes, la unidad de extracción también podría configurarse para recibir una cápsula formada como una cápsula o bolsita flexible. Una cápsula generalmente estaría formada por paredes flexibles. Un ejemplo típico de cápsula intercambiable comprende una pared de entrada de líquido 3, un reborde circunferencial 4 y una membrana de salida de bebida 5. La cápsula puede contener una dosis de café tostado y molido. La membrana de salida de bebida 5 puede ser impermeable a los líquidos y debe perforarse o desgarrarse para permitir que la bebida pase a través de ella. La membrana de salida de bebida puede estar formada por aluminio o un laminado de papel-polímero, papel-aluminio o aluminio-polímero-papel. Una cápsula de bebida puede tener un cuerpo en forma de copa que forma la pared de entrada de líquido y el reborde sobre el que se suelda la membrana de salida de bebida. Por ejemplo, la membrana de salida puede tener un grosor de 30 a 50 pm, por ejemplo, un grosor de aproximadamente 40 pm. (El espesor se determina normalmente sin considerar un posible patrón en relieve). Una cápsula puede comprender dos paredes flexibles selladas en un reborde. La cápsula puede ser simétrica a lo largo del plano del reborde proporcionando así la posibilidad de extraer la bebida de cualquiera de las dos paredes. Por lo tanto, una pared forma la pared de entrada y la otra pared forma la membrana de salida de bebida dependiendo de la orientación de la cápsula en la unidad de extracción de bebida.

La unidad de extracción comprende un bastidor 6, una parte de inyección 7 y una parte de extracción 20.

La parte de inyección 7 está dispuesta para acomodar la pared de entrada de líquido 3 de la cápsula y para suministrar agua en una cámara de extracción 8 cuando la unidad de extracción de bebidas está cerrada como se ilustra en la figura 3. La parte de inyección comprende al menos una entrada de agua 9 para la inyección de agua. La parte de inyección puede incluir una jaula 10 que forma una cavidad para recibir la pared de entrada de líquido y puede comprender elementos de perforación 11 para perforar la pared de entrada de líquido 3 de la cápsula. Los elementos de perforación 11 pueden ser cuchillas o agujas que se proyectan desde el fondo del rebaje 10. En el extremo frontal de la cavidad 10 se proporciona un borde de presión circunferencial 12 para cerrar la cámara de extracción 8 sobre el reborde 4 de la cápsula y presionar el reborde contra la parte de extracción 20. La cámara de extracción 8 puede estar delimitada por la cavidad de la jaula 10 de la parte de inyección hasta el borde de presión 12, ejerciendo presión sobre la membrana de salida de la cápsula 5 adyacente a la parte de extracción 20. La unidad de extracción generalmente comprende una línea de agua 15 para suministrar agua a la entrada de agua 9. Se puede proporcionar un calentador de agua 16 a la unidad de extracción para calentar el agua a una temperatura adecuada para extraer el ingrediente de la bebida de la cápsula. La parte de inyección 7 de la unidad puede estar provista de una cavidad adaptada para cápsulas del mismo diámetro de pestaña. El diámetro de la pestaña se puede utilizar para determinar la compatibilidad de la cápsula que es presionada por la parte de inyección contra la parte de extracción. Sin embargo, la parte de inyección también se puede disponer de manera expandible para adaptar la cámara de extracción a cápsulas de diferentes diámetros y/o longitudes tal como se describe en los documentos EP2906092, EP2906093 o EP2908706.

En esta realización, la parte de extracción 20 se puede montar de manera móvil con respecto al bastidor 6 para moverse entre una posición abierta (figura 2) y una posición cerrada (figura 3) en la que se forma la cámara de extracción 8. La parte de extracción 20 puede ser guiada lateralmente en el bastidor, por ejemplo, mediante rieles de guía 75 y similares. La pieza de extracción 20 puede ser accionada entre las dos posiciones por un conjunto de accionamiento motorizado o manual 17. Se pueden encontrar más detalles de una configuración de este tipo en los documentos WO 2012/025258, WO 2012/025259, WO 2012/093108 y WO 2013/127476. Por supuesto, es posible montar la parte de inyección de manera móvil con respecto al bastidor. Tanto las partes de inyección como las de extracción pueden ser móviles con respecto al bastidor o solo una de las partes de inyección y extracción puede ser móvil con respecto al bastidor.

En la posición abierta, la parte de extracción 20 está alejada de la parte de inyección 7 para permitir que la cápsula se inserte en la unidad de extracción en un pasaje de inserción 40. Para ello, el bastidor puede comprender una disposición de deslizamiento 19 (por ejemplo, dos ranuras de deslizamiento laterales). Como es evidente en la figura 6, el bastidor puede comprender una abertura perfilada 80 que tiene una forma adaptada a la cápsula para permitir que la cápsula se inserte en la disposición deslizante y acceda al pasaje. El bastidor puede comprender además medios de tope 81, por ejemplo, como los que se colocan en la disposición deslizante, para detener la cápsula en el pasaje 40 cuando la unidad de extracción está en la posición abierta, como se ilustra en la figura 2, lo que permite que la parte de inyección reciba la cápsula en carga a medida que la unidad de extracción se lleva a la posición cerrada. Posiblemente se pueden pensar en otros sistemas de carga de cápsulas.

La parte de extracción 20 comprende una placa de extracción 21 que está configurada para interactuar con la membrana de salida de bebida de la cápsula en la posición cerrada de la unidad de extracción. En la placa de extracción se puede disponer de tal manera que la membrana de salida esté en contacto con la placa de extracción cuando la cápsula está en su lugar con la unidad de extracción en posición cerrada de la parte de inyección y la parte de extracción (figuras 3 y 5). La parte de extracción tiene salidas de bebida 22 para drenar el extracto líquido de bebida cuando se libera de la cápsula durante la extracción. Las salidas de bebidas 22 se pueden proporcionar a través de la placa de extracción 21. La parte de extracción 20 puede comprender un elemento de recogida y distribución de bebidas 23 aguas abajo de la placa de extracción 21 para recoger el extracto de bebidas de las salidas de bebidas. El elemento de recogida y distribución puede comprender una salida principal de bebida 24 para distribuir el extracto de bebida a un recipiente como una taza. El elemento de recogida y distribución puede comprender parte(s) que está(n) fija(s) o incluso parte(s) de la placa de extracción y parte(s) que está(n) alejada(s) de la placa de extracción tal como una cubierta exterior 25. El elemento de recogida y distribución puede comprender características adicionales tales como un extractor de vapor, divisor(es) de flujo, colector adicional y/o rompedor(es) de espuma.

La placa de extracción 21 tiene una pluralidad de elementos en relieve 26 que están configurados para proporcionar orificios de un primer tipo en la membrana de salida. Por ejemplo, el número y la forma de los elementos en relieve se determinan para perforar, por ejemplo, rasgar, la membrana de salida de la cápsula solo a una presión determinada o superior (también denominada "presión de apertura") cuando se inyecta agua en la cámara de extracción. La configuración de la placa de extracción es tal que la presión de apertura es generalmente igual o superior a 8 bar, más preferiblemente dentro de un rango de 8 a 12 bar. La presión también depende en gran medida de la resistencia a la rotura de la membrana de salida y, por tanto, del material o materiales y del grosor de la membrana de salida.

La placa de extracción puede incluir una porción de soporte periférico 41 sin elementos en relieve 26 para soportar el reborde de la cápsula en su lugar en la unidad. La placa de extracción puede tener una dimensión transversal constante, es decir, un diámetro fijo. La placa de extracción puede estar formada por una parte transversalmente rígida, es decir, sin parte periférica y/o parte central móvil axialmente. La placa de extracción puede estar hecha de una parte sustancialmente monolítica. La placa de extracción puede estar formada por una poliamida muy resistente mecánicamente y al calor, como la poliftalamida (marca comercial EMS-Grivory) o un material similar. Para aumentar aún más sus propiedades mecánicas, el material de la placa de extracción (por ejemplo, poliftalamida) se puede rellenar con fibra de vidrio corta u otro relleno de refuerzo mecánico.

La parte de extracción tiene elementos de perforación 29 que son móviles con respecto a la placa de extracción, por ejemplo, a través de la placa de extracción, entre una posición retraída y una desplegada, por ejemplo, extendida. La parte de extracción 20 puede incluir un elemento de perforación 27 que está dispuesto de forma móvil con respecto a la placa de extracción 21. El elemento de perforación puede comprender un soporte o base 28 desde el cual se extiende una serie de tales elementos de perforación 29. Los elementos de perforación pueden ser agujas o alfileres. El elemento de perforación puede estar hecho del mismo material que la placa de extracción.

El elemento de perforación 27 se puede mover entre una posición retraída visible en las figuras 2, 3, 4, 7 y 9 y una posición desplegada, por ejemplo, extendida, visible en las figuras 5, 6, 12 y 13. En la posición retraída, los elementos de perforación pueden estar inactivos y los elementos en relieve 26 se extienden más allá de los elementos de perforación 29 o al menos sustancialmente hasta el nivel de los elementos de perforación 29 para interactuar con la membrana de salida. Para ello, los elementos de perforación se colocan relativamente desplazados detrás del extremo libre de los elementos en relieve. En la posición desplegada, los elementos de perforación están activos y sobresalen del extremo libre de los elementos en relieve. Preferiblemente, los elementos de perforación sobresalen una distancia suficiente (por ejemplo, 1-2 mm) para proporcionar orificios de un segundo tipo en la membrana de salida, por ejemplo, por efecto mecánico cuando los elementos de perforación están en la posición desplegada y la membrana de salida está colocada junto a la placa de extracción cuando la parte de inyección está cerrada con respecto a la parte de extracción.

La unidad de extracción 1 puede configurarse para operar los elementos de perforación 29 en uno o más modos seleccionados de:

• un modo de mantener los elementos de perforación 29 estacionarios desde el principio hasta el final de una extracción de dicho ingrediente en dicha cápsula 2 en la cámara de extracción 8, por ejemplo, los elementos de perforación 29 se mueven hacia adentro y/o hacia afuera de la cámara de extracción antes del comienzo de la extracción del ingrediente o ser mantenida hacia el exterior de manera que se evite que dicha cápsula 2 quede expuesta a los elementos de perforación 29 hasta el final de la extracción;

• un modo de mover los elementos de perforación 29 hacia el interior y, opcionalmente, hacia el exterior de la cámara de extracción 8 antes del comienzo de una extracción del ingrediente en dicha cápsula 2 cuando dicha cápsula 2 está en la cámara de extracción 8; y

• un modo de mantener los elementos de perforación 29 fuera de la cámara de extracción 8 durante el comienzo de una extracción del ingrediente en dicha cápsula 2 y luego mover los elementos de perforación 29 hacia adentro y luego, opcionalmente, moverlos hacia afuera de la cámara de extracción 8, estando el ingrediente, por ejemplo, prehumedecido sin salida de bebida durante el inicio de la extracción.

El elemento de perforación 27 se puede montar con la placa de extracción para moverse en la dirección de traslación entre las dos posiciones. La dirección de traslación (T) está preferiblemente sustancialmente alineada o paralela o al menos no inclinada más de 5-10 grados con respecto a la dirección axial (I) de la placa de extracción y/o de la cápsula con la placa de extracción y/o la membrana de salida extendiéndose sustancialmente transversal a dicha dirección.

Como se muestra en la figura 13, el elemento de perforación puede moverse con los elementos de perforación siendo guiados en traslación en una serie de pasajes pasantes 31 previstos en la placa de extracción. El elemento de perforación puede así deslizarse recíprocamente entre las dos posiciones. En la posición extendida del elemento de perforación, el soporte 28 se apoya contra la parte trasera (o superficie externa) de la placa de extracción 20 mientras que los elementos de perforación en configuración de perforación están completamente desplegados más allá de las superficies extremas libres de los elementos en relieve 26 de unos pocos milímetros. Los elementos de perforación se pueden disponer para atravesar los elementos en relieve. Para ello, cada elemento en relieve está atravesado preferentemente en el centro por pasajes pasantes 31. Los canales de flujo 32 y las salidas 22 previstas en los canales pueden permanecer sin obstáculos por los elementos de perforación. Como alternativa o adicionalmente, los elementos de perforación se alojan en pasajes pasantes previstos en canales. El número de elementos de perforación depende típicamente del área de la superficie de apertura necesaria para crear una presión de extracción suficientemente baja. Los elementos de perforación tienen una sección transversal individual más pequeña que la sección transversal de los elementos en relieve. La sección transversal de un elemento de perforación es inferior a 0,8 mm2, preferentemente entre 0,1 y 0,6 mm2.

El elemento de perforación se puede mover entre las dos posiciones (retraída y desplegada) mediante el elemento de accionamiento 30. El elemento de accionamiento está dispuesto para mover el elemento de perforación con respecto a la placa de extracción, preferiblemente en la dirección de traslación entre la posición retraída y la posición desplegada de los elementos de perforación. El elemento de accionamiento puede incluir un pistón de solenoide, por ejemplo, o un pistón hidráulico o un motor eléctrico escalonado, que puede conectarse a un eje 77 del soporte 28 del elemento de perforación o conectarse directamente al soporte. Por ejemplo, la bomba de agua de la máquina de bebidas podría accionar un pistón hidráulico a través de una línea fluídica que es independiente de la inyección de agua a la parte de inyección.

Las figuras 7 y 9 ilustran la posición retraída del elemento de perforación que también corresponde a la posición de extracción a alta presión en la que la membrana de salida es perforada o rasgada por la serie de elementos en relieve para formar orificios del primer tipo. La placa puede estar dispuesta con varios conjuntos de elementos en relieve individuales en forma de pirámide separados por una red de canales dispuestos ortogonalmente 32 como se describe en la descripción del documento EP0512470 en relación con la figura 10. Los elementos en relieve pueden comprender superficies laterales inclinadas de ángulos entre 10 y 30° con zonas de terraza y canales de flujo. Los elementos en relieve pueden ser secciones radiales rectilíneas tales como idénticas o similares a las descritas en relación con las figuras 2, 5a-5d y 8 del documento EP0512470. La placa de extracción puede ser tal que, para formar el orificio del primer tipo, los elementos en relieve rasguen la membrana de salida en la ubicación de estos elementos en relieve al alcanzar el esfuerzo de rotura de la membrana para permitir que la bebida fluya en los canales y salga a través de las salidas de bebidas 22. La presión de apertura de la membrana de salida en esta configuración puede ser de varios bares, por ejemplo, entre 7 y 12 bares dependiendo de las características de la bebida tostada y molida (es decir, mezcla, peso, granulometría, densidad del grifo, etc.) y de la membrana de salida (material, espesor).

La máquina de bebidas 33 incluye la unidad de extracción 1. La máquina de bebidas generalmente comprende una bomba 34 para suministrar agua a la unidad de extracción y una unidad de control 35 configurada para controlar el elemento de accionamiento 30 que mueve el elemento de perforación entre las dos posiciones. La máquina de bebidas también puede comprender un tanque de agua 36 para suministrar agua a la bomba 34 a través de una línea fluídica 37. La máquina puede comprender un sensor de flujo de agua 76 para medir el caudal de agua alimentada a la parte de inyección de la unidad de extracción y enviar la entrada de caudal a la unidad de control para compararla con un punto de ajuste de caudal y para controlar el caudal. de la bomba a cambio.

La máquina de bebidas puede comprender medios de selección de modo 38 para seleccionar el modo de extracción a presión de la unidad de extracción. Los medios de selección 38 pueden, por ejemplo, comprender botones físicos o virtuales en una interfaz de usuario. Los medios de selección de modo también podrían disponerse a distancia de la máquina de bebidas, como en una interfaz de usuario remota, por ejemplo, un teléfono inteligente y similares. Los medios de selección de modo comprenden preferiblemente al menos un modo de extracción a alta presión en el que la unidad de control hace funcionar la bomba para suministrar agua a la unidad de extracción mientras mantiene el elemento de perforación en posición retraída como en la figura 3. También comprende preferiblemente al menos un modo de extracción de presión más baja en el que la unidad de control opera el elemento de accionamiento 30 para impulsar el elemento de perforación en posición extendida para perforar la membrana de salida como en la figura 5 antes de operar la bomba para suministrar agua a la unidad de extracción.

La máquina de bebidas puede comprender además un motor eléctrico 39 para accionar automáticamente el conjunto de accionamiento 17 de la unidad de extracción entre las posiciones abierta y cerrada de la parte de inyección con respecto a la parte de extracción. El motor 39 generalmente es operado por la unidad de control 35 después de que el usuario haya realizado una selección en los medios de selección de modo 38.

La figura 16 ilustra un diagrama de flujo de las operaciones de la máquina de bebidas en los dos modos de extracción posibles. Si la máquina está lista en la etapa 100, la unidad de control habilita una selección 110 del modo de extracción en los medios de selección de modo. Cabe señalar que la selección podría no requerir necesariamente la selección del usuario si la máquina de bebidas comprende un sistema de identificación de cápsulas que permite identificar la cápsula, por ejemplo, a través de un código óptico. La selección del modo se realizará así mediante la identificación de la cápsula por parte de la máquina de bebidas.

En el modo de extracción de baja presión 120 seleccionado, la unidad de extracción es cerrada por el conjunto de accionamiento motorizado operado por la unidad de control en la etapa 130. La unidad de control también opera el elemento impulsor 30 para extender el elemento de perforación en la etapa 140. Obviamente, esta etapa se puede omitir si el elemento de perforación ya está en posición extendida antes de empezar. La combinación de las dos operaciones, es decir, cierre de la unidad de extracción y extensión del elemento de perforación, proporciona una perforación de la membrana de salida de la cápsula colocada en el interior. En la siguiente operación 150, la unidad de control opera el elemento de accionamiento 30 para retraer el elemento de perforación. Como resultado, se obtienen los orificios perforados del segundo tipo. Los elementos de perforación desacoplados de los orificios perforados evitan así un aumento de la contrapresión durante la extracción y facilitan el flujo de bebida hacia los canales ya través de la placa de extracción. En la siguiente operación 160, la unidad de control activa (es decir, arranca y detiene) la bomba para llevar a cabo la extracción de la bebida. La activación de la bomba finaliza cuando la bomba se detiene automáticamente o manualmente cuando se alcanza el volumen deseado de extracto de bebida. La bomba también se puede hacer funcionar de forma intermitente para humedecer previamente el ingrediente de café seco. La parada automática de la bomba puede ser controlada por el sensor de flujo que envía la entrada de volumen de agua a la unidad de control. La unidad de extracción puede opcionalmente abrirse automáticamente en una operación final 170. En una variante menos preferida, los elementos de perforación se mueven en posición de retracción después de que la bomba comience a activarse, pero antes de que finalice su activación. En este caso, la retracción debería ocurrir preferiblemente poco después, por ejemplo, menos de 5 segundos, de que se pone en marcha la bomba.

Si se selecciona el modo de alta presión 125, la unidad de control no opera el elemento de perforación en posición extendida o, si el elemento de perforación ya está en posición extendida, lo opera en posición retraída. La unidad de control puede cerrar directamente la unidad de extracción en la etapa 135 y activar la bomba para iniciar y detener el suministro de agua a la cámara de elaboración. A medida que aumenta la presión en la cápsula, la membrana de salida perfora contra los elementos en relieve para formar orificios del primer tipo 91 (figura 10). Los orificios generalmente en contacto con los elementos en relieve crean así una alta resistencia al flujo. La resistencia al flujo creada por estos orificios es mucho mayor que la resistencia al flujo creada por los orificios del segundo tipo (figura 14) del modo de baja presión.

La figura 17 ilustra una variante del diagrama de flujo de las operaciones de la máquina de bebidas en los dos modos de extracción posibles. La diferencia con la operación anterior es que la unidad de control puede variar la presión y/o el caudal de la bomba. Preferiblemente, la unidad de control opera la bomba a presión reducida en el modo de extracción a baja presión (etapa 155) y opera la bomba a una presión estándar en el modo de extracción a alta presión (etapa 165).

En el modo de presión más baja, la producción de crema de café puede reducirse o suprimirse reduciendo la presión suministrada por la bomba. La unidad de control opera preferiblemente la bomba a una presión o rango de presión P2 dentro de un rango de, por ejemplo, 1 a 5 bar por encima de la presión atmosférica. En el modo de alta presión, la presión del agua suministrada por la bomba aumenta por encima de 6 bar, preferiblemente dentro de un rango de 8 a 20 bar. La presión se puede variar variando la energía eléctrica o la tensión suministrada a la bomba, lo que generalmente provoca una variación del caudal de la bebida. Por ejemplo, la potencia eléctrica o la reducción de tensión pueden ser controladas por la unidad de control que controla el caudal medido por el sensor de caudal de agua en relación con al menos un punto de ajuste del caudal de agua. Alternativamente o adicionalmente, la reducción de potencia o tensión puede ser monitoreada por la unidad de control que controla la presión del agua suministrada a la unidad de extracción, por ejemplo, a través de un sensor de presión en relación con al menos un punto de ajuste de la tasa de presión del agua.

La figura 18 ilustra los perfiles de presión del agua en función del tiempo en posiblemente tres modos de extracción. La curva superior representa la variación de presión en condiciones estándar en las que la membrana de salida es perforada por los elementos en relieve bajo el efecto de la presión. La cápsula se abre bajo el efecto de presión únicamente contra la pluralidad de elementos de descarga. La curva central representa la variación de presión después de la perforación de la membrana por parte del elemento de perforación sin reducción del flujo por parte de la bomba. La curva inferior representa la variación de presión después de haber perforado la membrana por el perforador y con una reducción de caudal por parte de la bomba.

La figura 19 ilustra los perfiles de flujo de agua correspondientes en función del tiempo en los modos de extracción de la figura 18. Se obtiene el mismo orden de las curvas (alto, medio, bajo).

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Unidad de extracción de bebidas (1) para extraer una bebida de una cápsula intercambiable (2) que contiene ingredientes de bebidas que comprende una pared de entrada de líquido (3) y una membrana de salida de bebida (5), teniendo opcionalmente la cápsula un reborde circunferencial (4) para y/o en el que se sella la membrana de salida de bebida (5);

comprendiendo la unidad:

- un bastidor (6),

- una pieza de inyección (7) para alojar la pared de entrada de líquido (3) de la cápsula y que comprende al menos una entrada de agua (9) para la inyección de agua en la cápsula,

- una parte de extracción (20) dispuesta para cerrar con la parte de inyección (7) para formar una cámara de extracción (8), opcionalmente la parte de extracción (20) cerrando con la parte de inyección (7) en dicho reborde (4);

en la que la parte de extracción (20) comprende una placa de extracción (21) que tiene salidas (22) para drenar el extracto líquido de la bebida y una pluralidad de elementos en relieve (26) configurados para proporcionar orificios de un primer tipo (91) en la membrana de salida (5) como resultado de la membrana de salida (5) presionada sobre los elementos en relieve bajo la presión del agua suministrada en la cámara de extracción; caracterizada por que la parte de extracción (20) comprende además una pluralidad de elementos de perforación (29) configurados para proporcionar orificios de un segundo tipo (90) en la membrana de salida de bebida (5);

en la que los elementos de perforación (29) están dispuestos de manera móvil con respecto a la placa de extracción (21) y a través de ella entre:

- una posición desplegada, por ejemplo, extendida, en la que los elementos de perforación (29) se extienden, por ejemplo, hacia la parte de inyección (7), más allá de los elementos de descarga (26) de la placa de extracción (21) para proporcionar orificios del segundo tipo (90) en la membrana de salida (5) de una cápsula encerrada en la cámara de extracción; y

- una posición retraída en la que los elementos de perforación (29) están tan retraídos con respecto a su ^{posición desplegada que los elementos en relieve (} 26 ^{) se extienden, por ejemplo, hacia la parte de inyección} (7), más allá de los elementos de perforación (29) o al menos sustancialmente hasta un nivel de los elementos de perforación (29),

opcionalmente, dicha unidad de extracción (1) estando configurada para operar los elementos de perforación (29) en uno o más modos seleccionados entre:

- un modo para mantener estacionarios los elementos de perforación (29) desde el principio hasta el final de una extracción de dicho ingrediente en dicha cápsula (2) en la cámara de extracción (8), por ejemplo moviéndose los elementos de perforación (29) hacia adentro y /o hacia el exterior de la cámara de extracción antes de que comience la extracción de dicho ingrediente o manteniéndose hacia el exterior de manera que se evite que dicha cápsula (2) quede expuesta a los elementos de perforación (29) hasta el final de la extracción;

- un modo para mover los elementos de perforación (29) hacia adentro y opcionalmente hacia afuera de la cámara de extracción (8) antes de que comience una extracción de dicho ingrediente en dicha cápsula (2) cuando dicha cápsula (2) está en la cámara de extracción (8); y

- un modo para mantener los elementos de perforación (29) hacia el exterior de la cámara de extracción (8) durante un comienzo de una extracción de dicho ingrediente en dicha cápsula (2) y luego mover los elementos de perforación (29) hacia adentro y luego, opcionalmente, moverse hacia el exterior de la cámara de extracción (8), siendo el ingrediente, por ejemplo, prehumedecido sin salida de bebida durante el comienzo de la extracción.

2. Unidad de extracción de bebidas según la reivindicación 1, en la que los elementos en relieve (26) son troncos de pirámide y/o porciones de crestas separadas por canales con las salidas (22).

3. Unidad de extracción de bebidas según las reivindicaciones 1 o 2, en la que los elementos de perforación (29) comprenden al menos uno de agujas, alfileres y/o cuchillas (29), teniendo opcionalmente cada elemento de perforación (29) una sección transversal de perforación menor que la sección transversal de los elementos en relieve (26) y/o el número total de elementos de perforación (29) siendo igual o menor que el número de elementos en relieve.

4. Unidad de extracción de bebidas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que, en la posición extendida, los elementos de perforación (29) están dispuestos a través de la placa de extracción para atravesar elementos en relieve (26).

5. Unidad de extracción de bebidas según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la pluralidad de los elementos de perforación (29) son parte de un elemento de perforación (27) dispuesto para moverse con respecto a la placa de extracción (21) entre la posición extendida y la posición retraída del elementos de perforación y que comprende una placa de soporte (28) desde la cual se extienden los elementos de perforación, extendiéndose opcionalmente la placa de soporte (28) del elemento de perforación (27) detrás de la placa de extracción (21), es decir, en la cara opuesta de la cara de la placa de extracción (21) que comprende los elementos en relieve (26).

6. Unidad de extracción de bebidas según la reivindicación 5, en la que el elemento de perforación (27) está dispuesto para moverse en una dirección al menos sustancialmente traslacional y axial con respecto a la placa de extracción (21).

7. Unidad de extracción de bebidas según la reivindicación 5 o 6, que comprende un elemento de accionamiento (30) dispuesto para accionar el elemento de perforación (27) y/o la placa de extracción (21) en movimiento relativo entre la posición retraída y la posición extendida de los elementos de perforación.

8. Unidad de extracción de bebidas según la reivindicación 7, en la que el elemento de accionamiento (30) acciona el elemento de perforación (27) y/o la placa de extracción (21) independientemente de la presión ejercida en la cámara de extracción.

9. Una máquina de bebidas (33) que comprende una unidad de extracción de bebidas según la reivindicación 7 u 8, que comprende una bomba (34) para suministrar agua a la unidad de extracción (1) y una unidad de control (35) configurada para controlar el elemento de accionamiento (30) para mover el elemento de perforación (27) con respecto a la placa de extracción (20) entre la posición extendida y la posición retraída de los elementos de perforación.

10. Máquina de bebidas según la reivindicación 9, en la que la unidad de control (35) está configurada para operar el elemento impulsor (30) para hacer retroceder el elemento de perforación (27) a la posición retraída antes de activar la bomba (34) para suministrar agua a la cámara de extracción (8) o después de un período de menos de 5 segundos después de iniciar la activación de la bomba (34).

11. Máquina de bebidas según la reivindicación 10, que comprende medios de selección de modo (38) que comprenden al menos un modo de extracción a alta presión en el que la unidad de control (35) activa la bomba (34) para suministrar agua a la unidad de extracción (1) manteniendo el elemento de perforación (27) en posición retraída y un modo de extracción de baja presión en el que la unidad de control (35) opera el elemento de accionamiento (30) para impulsar el elemento de perforación (27) en posición extendida de los elementos de perforación para proporcionar los orificios de segundo tipo (90) en la membrana de salida (5) de la cápsula antes de accionar la bomba (34) de suministro de agua a la cámara de extracción (8).

12. Máquina de bebidas según la reivindicación 11, en la que la unidad de control (39) está configurada para hacer funcionar la bomba (34) a una presión o rango de presión (P2) para el modo de extracción a baja presión que es inferior a la presión o rango de presión (P1) para el modo de extracción de alta presión.

13. Máquina de bebidas según la reivindicación 10 o 12, que comprende un conjunto de accionamiento motorizado (17, 39) para cerrar la parte de inyección (7) con la parte de extracción (20) y en la que la unidad de control (39) está configurada para operar el accionamiento motorizado. montaje entre una posición de apertura de la unidad de extracción y una posición de cierre de la unidad de extracción (1) y está configurado para operar el elemento de perforación (27) en posición extendida para proporcionar orificios del segundo tipo en la membrana de salida (5) en la posición cerrada de la unidad de extracción.

14. Uso de una cápsula intercambiable (2) que contiene ingredientes de bebidas para extracción en la cámara de extracción (8) de: la unidad de extracción como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 o la máquina de bebidas como se define en cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, comprendiendo la cápsula una pared de entrada de líquido (3) y una membrana de salida de bebida (5), teniendo opcionalmente la cápsula un reborde circunferencial (4) hacia y/o en el cual se sella la membrana de salida de bebida (5).

15. Sistema de preparación de bebidas que comprende una cápsula intercambiable (2) que contiene ingredientes de bebidas para extracción y: la unidad de extracción como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8; o la máquina de bebidas como se define en cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, comprendiendo la cápsula una pared de entrada de líquido (3) y una membrana de salida de bebida (5), teniendo opcionalmente la cápsula un reborde circunferencial (4) hacia y/o en el cual la membrana de salida de bebida (5) está sellada.