FI94018B - Menetelmä ja laite suljettujen panosten uuttamiseksi - Google Patents

Description

94018

Menetelmä ja laite suljettujen panosten uuttamiseksi

Esillä olevan keksinnön kohteena on menetelmä paahdettua ja jauhettua kahvia sisältävien suljettujen panosten uuttamiseksi, joka panos on olennaisesti katkaistun kartion tai käänteisen katkaistun kartion muodossa ja siihen kuuluu yläpinta ja alapinta, johon suodatin sijoitetaan. Esillä olevan keksinnön kohteena on myös laite tämän menetelmän suorittamiseksi.

Kahvikapseleiden käyttöön on useita syitä ennen kaikkea silloin, kun kyseessä ovat espressotyyppiset kahvit, joita uutetaan paineenalaisena ja näitä syitä ovat: hygienia, kahvin paras mahdollinen varastointi, helppokäyttöisyys, saadun kahvin parempi laadunvalvonta ja uutto-olosuhteiden hyvä toistettavuus. Useista saatavissa olevista kapseleista vain ruiskutetun veden paineesta avautuvat suljetut kapselit vastaavat yllä lueteltuja vaatimuksia. Näiden kapseleiden tunnusmerkillinen piirre on niiden avausjärjestelmä.

Jotkut tällaiset kapselit on varustettu heikennetyillä alueilla, jotka edullisesti repeävät paineen vaikutuksesta. Tässä ratkaisussa on se haittapuoli, että se lisää kapselin monimutkaisuutta ja hintaa, koska käytettyjä materiaaleja täytyy • käsitellä hyvin tarkasti ja täsmällisesti sen seikan varmista-miseksi, että kapselit avautuvat oikealla tavalla ja toistetta-vasti.

Muita kapseleita käytetään menetelmässä, jossa ensimmäisessä vaiheessa muodostetaan heikennetyt alueet alempaan kalvoon ... mekaanisesti; toisessa vaiheessa nämä heikennetyt alueet repeävät ruiskutetun veden paineesta siten, että kapseli avautuu. Eräs tällainen menetelmä on kuvattu julkaisuissa FR-PS 1 537 031 ja 2 033 190 ja siinä on useita haittapuolia 2 94018

Ensinnäkin menetelmän suorittaminen on vaikeata johtuen siitä, että kapselin vastaanottamiseksi tarkoitetun laitteen ontelon ylä- ja alapinnoissa on useita ulokkeita ja reikiä.

Lisäksi tämä menetelmä ei ole luotettava eikä myöskään toistettavissa johtuen siitä, että on mahdotonta aikaansaada kaikki halutut aukot vedenpaineen vaikutuksesta, koska heti, kun enemmän aukkoja on saatu aikaan, paine laskee kapselissa siitä syystä, että neste pääsee virtaamaan ulos.

Tästä syystä aukkojen lukumäärä ja sijainti on epävarma. Tämä tilanne saattaa aiheuttaa ainekerroksen huonon uuton, koska suodattimen ollessa sijoitettuna alapintaa vasten, se ei kykene siivilöimään tai suodattamaan koko pinnallaan. Uutto on epätäydellinen ja heterogeeninen (edullisilla väylillä varustettuja alueita ja huonosti valuneita ja suodattuneita alueita).

Lisäksi kyseistä tyyppiä oleva menetelmä on hygienian kannalta epätyydyttävä, koska siinä väistämättä esiintyy orgaanisten materiaalien kasautumista johtuen monista aukoista tai rei'istä veden läpikulkemiseksi ja laitteen korkeasta lämpötilasta.

Lopuksi kyseinen menetelmä voi olla herkkä tukkeutumaan, koska peräkkäiset orgaanisten materiaalien kerrostumat useisiin pieniin reikiin voivat aiheuttaa niiden asteettaisen tukkeutumisen. Näissä olosuhteissa uuttojen laatu ja yhtenäisyys huononee vielä suuremmassa määrin.

Lopuksi voidaan todeta, että kyseisessä menetelmässä käytetään kapseleita, jotka sisältävät jauhemaista tai nestemäistä lähtöainetta. Kun kyseessä on kahvi, se voi olla ainoastaan liuke-• nevaa kahvia, joka pitää liuottaa veteen tai sitten kyseessä voi olla väkevöity tai tiivistetty nestemäinen kahvi, joka pitää laimentaa veteen.

94018 3

Esillä olevan keksinnön tarkastelemana ongelmana oli saada aikaan laite ja menetelmä, jolla voitaisiin poistaa kaikki yllä mainitut haittapuolet ja joita voitaisiin käyttää jauhetun kahvin uuttamiseksi paineella panoksesta tai patruunasta, jossa on yläpinta ja alapinta, johon on sijoitettu suodatin.

Tämän mukaisesti keksinnön kohteena on menetelmä, jossa veden ja ilman seos suihkutetaan 1-10 barin paineella panoksen yläpinnan läpi alapinnan siirtämiseksi irti suodattimesta hyvän virtauksen aikaansaamiseksi suodattimen koko pinnalle, jolloin alapinta lepää kehältään reunan päällä ja tulee muotoutumisensa aikana kosketukseen kiinteän keskitapin kanssa, jota vasten se repeää päästäen nesteen sen jälkeen poistumaan 2-20 barin paineella.

Alapinnan avulla muodostuu osasto, johon uute keräytyy ja tämä muodostuminen tapahtuu plastisella muodonmuutoksella, joka aiheutuu uuttonesteen paineesta. Sen jälkeen alapinta repeää saavuttaessaan venytys- tai myötörajansa. Sen jälkeen uutto voi alkaa ja neste virtaa aukon läpi. Paine nousee kapselissa suodattimen etupuolella siitä syystä, että ainekerroksen läpi kiertävästä nesteestä tuleva painevaikutus katoaa. Suodatin voi muotoutua elastisesti tai plastisesti, mutta joka tapauksessa se ei muuta muotoaan ellei kalvo ole muotoutunut etukäteen.

Keksinnön mukainen menetelmä panosten uuttamiseksi on täysin toistettavissa. Tämä johtuu siitä, että koska alapinnan avau-tumispaine (välillä 1-10 baria ja edullisesti 2,5 baria) voi olla pienempi kuin uuttopaine (välillä 2-20 baria ja edullisesti välillä 8-15 baria), alapinta muotoutuu aina oikealla .· tavalla ja avautuu muodostaen osaston kahviuutteen keräämiseksi ja poistamiseksi ja edistäen siten hyvää uuttoa.

Keksinnön mukaisen menetelmän suorittamiseksi käytetty panos tai patruuna on katkaistun kartion muotoinen ja sen halkaisija , 94018 4 on 2,5 - 6 cm ja kahvikerroksen paksuus on 10 - 25 mm. Se on edullisesti valmistettu alumiinista tai muovista. Suodattimen seinämäpaksuuden pienentämiseksi uuton aikana, on mukaan järjestetty kiinteätä keskitappia ympäröivät säteettäiset evät.

Paineen vaikutuksesta alapinta ja suodatin puristuvat vasten säteettäisiä eviä. Päästessään vapaasti muotoutumaan paineen vaikutuksesta suodattimen pinta pienenee rajoittuen ympyrän sektoreihin eikä koko pintaan. Toisaalta näiden sektoreiden pysyvä muotoutuminen muodostaa vahvistusrakenteen suodatti-melle (palteet) siinä kohdassa, jossa säteettäiset evät sijaitsevat siten, että suodattimen hitaus tai -jatkuvuusmoment-ti suurenee ja se saa suuremman mekaanisen lujuuden, joka tarjoaa mahdollisuuden pienentää sen paksuutta aiheuttamatta kuitenkaan sen rakenteen repeytymistä. Suodattimen paksuus on alueella 100 - 300 pm kapselin ollessa valmistettu alumiinista ja alueella 300 - 1000 nm kapselin ollessa valmistettu muovista.

Koska kahvikerros ei uutettavassa panoksessa ole kovinkaan paksu, on edullista ruiskuttaa vesi ylöspäin panoksen yläsei-nämän alapuolelta siten, että koko kahvikerros perusteellisesti kostuu käyttämällä esimerkiksi laitetta, joka on kuvattu hakijan Eurooppa-patenttihakemuksessa, joka on jätetty samana päivänä kuin esillä oleva hakemus otsikolla "Laite suljettujen panosten uuttamiseksi" (EP 90114402.2).

Ennen uuton alkua kiinteä keskitappi sijoitetaan uutettavan panoksen alaseinän alle välimatkan ollessa 0 - 5 mm ja edullisesti 2 - 3 mm alapinnasta.

Esillä olevan keksinnön kohteena on myös laite menetelmän suorittamiseksi, johon laitteeseen kuuluu vedensuihkutin, kiristysrengas, jossa on kaksi vedensuihkuttimen kanssa sama-akselista kiristyslistaa ja panoksenpidin, jossa on kaksi , 94018 suoraan vastakkaista pidikeuloketta, jotka on muotoiltu yhteistoimintaan kiristysrenkaan kiristyslistojen kanssa, jolloin panoksenpidikkeeseen kuuluu olennaisesti sylinterimäinen syvennys, jossa on alempi kehäreuna uutettavaa panosta varten ja syvennyksen alapuolella kiinteä keskitappi.

Ilmaisu "olennaisesti sylinterimäinen" on tarkoitettu kattamaan myös katkaistun kartion muodon. Alemman kehäreunan leveys on 1-4 mm. Tämän reunan tehtävänä on toimia tukena uutettavan panoksen kehälle siten, että suodatin kestää paineen nousun ja suorittaa tehtävänsä koko uuttokäsittelyn ajan.

Toisessa suoritusmuodossa keksinnön mukaiseen laitteeseen kuuluu lisäksi rengasmainen elementti, jossa on sisempi syvennys, jonka muoto vastaa olennaisesti uutettavan panoksen ulkomuotoa ja ulkoreuna, johon panoksenpidike on muotoiltu kiinnittymään.

Panoksenpidikkeen syvennyksen koko on säädettävissä uutettavan panoksen koon mukaisesti.

Keksinnön mukaisen laitteen ensimmäisessä suoritusmuodossa uutettavan panoksen yläpinta on halkaisijaltaan suurempi kuin alapinta ja päinvastoin toisessa suoritusmuodossa, eli panoksen alapinta on halkaisijaltaan suurempi kuin yläpinta.

Panoksen uutto tapahtuu seuraavassa järjestyksessä ja seuraa-vissa olosuhteissa: - työnnetään panos uuttolaitteeseen, kiristetään panoksenpidin ja läpäisemättömyys aikaansaadaan puristamalla kapselin pyöreä yläreuna panoksenpitimen yläreunan ja uuttolaitteen väliin - panos lävistetään - suihkutetaan vettä kapselin yläosaan s 94018 - alapinta muotoutuu plastisesta vedenpaineen vaikutuksesta alapinnan venymisrajaan asti siten, että se avautuu - suodatin muotoutuu plastisesti kapselissa ja suodattimessa olevan ainekerroksen paineen alenemisen aiheuttaman hydrostaattisen paineen vaikutuksesta; tämä muotoutuminen on vähäisempi kuin alapinnan siten, että keräämisosasto säilyy eikä saavuta venymisrajaansa huolimatta mahdollisesti suuremmasta paineesta kuin se aikaisempi paine, joka aiheutti alapinnan avautumisen.

Kiinteä keskitappi on sylinterimäinen tai sylinterikartiomainen elementti (poikkileikkaus pyöreä tai soikea) ja se on sijoitettu kapselin alle aikaansaaden jännityksen paikallisen keskittymisen alapintaan ja aiheuttaen kapselin alapinnan täysin kontrolloidun avautumisen. Tapin halkaisija on välillä 2-10 mm.

Tapilla on kaksi tehtävää, nimittäin: yhtäältä se.avaa kapselin ja toisaalta se toimii suodattimen tukena. Sijaitessaan uutto-laitteen suhteen keskellä tappi muodostaa lisätuen suodatti-melle vähentäen siten suodattimen muodonmuutosta siten, että sen paksuutta voidaan pienentää. Suodattimen paksuus valitaan siten, että se pääsee puristumaan tappia vasten repeämättä. Suodattimen paksuus on normaalisti 100 - 1000 um ja se hitsataan kehältään panoksen alapintaan.

Kuten yllä mainittiin, kuuluu panoksenpidikkeeseen säteettäiset evät, jotka ympäröivät kiinteätä keskitappia syvennyksen alapuolella suodattimen paksuuden rajoittamiseksi. Säteettäisten evien lukumäärä on välillä 3-8. Niiden paksuus vaihtelee välillä 0,5 - 2 mm ja niiden muoto on pyöristetty, jotta ne eivät aiheuttaisi yhdistetyn suodatin/alaseinämäalueen repeytymistä. Kahviuutteen hyvän virtauksen varmistamiseksi säteettäisten evien yläreuna muodostaa 5 - 20° kulman vaakasuuntaan nähden.

7 94018

Keksinnön mukaisesti käytetyn panoksen yhteydessä voidaan käyttää irtosuodatinta tai alapintaan hitsattua tai poimutettua suodatinta.

Keksintöä selvitetään yksityiskohtaisemmin seuraavaksi viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa:

Kuvio 1 esittää kaaviomaisesti uutettavaa panosta.

Kuvio 2 on leikkauskuva panoksesta keksinnön mukaisessa uutto-laitteessa.

Kuvio 3 on samanlainen leikkauskuva kuin kuvio 2 varsinaisen uuttokäsittelyn aikana.

Kuvio 4 on leikkauskuva pitkin kuvion 3 viivaa 4-4.

Kuvio 5 on leikkauskuva keksinnön mukaisen laitteen toisesta suoritusmuodosta.

Panokseen 1 kuuluu katkaistun kartion muotoinen kuppi 2, johon suodatin 4 on hitsattu. Uutettava jauhettu ja paahdettu kahvi 5 sijoitetaan suodattimen päälle. Panos suljetaan kannella 3, joka muodostaa yläpinnan ja kapselin alapinta 16 ei ole välittömässä kosketuksessa suodattimeen 4.

Panos 1 työnnetään uuttojärjestelmään 6, johon kuuluu veden-suihkutin 7, kiristyslistoilla 9 varustettu kiristysrengas 8 ja panoksenpidike 10, jonka kaksi pidikeuloketta 11 on muotoiltu toimimaan yhdessä listojen 9 kanssa. Panoksenpidikkeeseen kuuluu panosta varten muodostettu syvennys, jossa on alempi kehäreuna 25 ja tämän syvennyksen alla on kiinteä keskitappi 12 ja säteettäiset evät 13, jotka tukevat uutettavan panoksen alapintaa 16 ja suodatinta 4. Kahva 14 mahdollistaa panoksenpidik-keen helpon käsittelyn. Kuviossa 2 on panos- ja uuttojärjestel- β 94018 mä esitetty ennen veden suihkutusta. Kuvio 3 esittää varsinaista uuttovaihetta. Kuviossa 2 näkyy selvästi kulma a, jonka evät muodostavat vaakasuunnan suhteen.

Vesi tulee vedensuihkuttimen reikien 15 läpi ja kostuttaa koko kahvikerroksen 5. Vedenpaineen vaikutuksesta panoksen alapinta 16 muotoutuu ja painuu vasten keskitappia 12. Seinämä repeytyy saavuttaessaan venymisrajansa. Suodatin muotoutuu myös, mutta sen paksuus estää sen repeytymisen. Tämän jälkeen voi varsinainen uuttovaihe alkaa. Neste virtaa aukkojen läpi nuolten A suuntaan ja virtausreikien 21 läpi ja paine kasvaa kapselissa. Juoma kerääntyy säiliöön (ei esitetty). Panos saadaan uutetuksi yhdessä minuutissa ja siten aikaansaadaan juoma, jolla on kaikki espressokahvin ominaisuudet. Kuvioissa on panoksenpidike esitetty varustettuna neljällä säteettäiseväl1ä, kuten kuviosta 4 voidaan tarkemmin todeta.

Kuviossa 5 on samoille elementeille annettu samat viitenumerot kuin kuviossa 2. Uutettavan kahvin 5 sisältävä panos 20 on 3 siinä mielessä erilainen, että sen alapinnan halkaisija on suurempi kuin sen yläpinnan. Lisäksi järjestelmään kuuluu rengasmainen elementti 22, jonka sisäsyvennykseen panos 20 asettuu ja jonka ulkoreunaan panoksenpidike 10 kiinnittyy. Muissa suhteissa panoksen uuttokäsittely on samanlainen kuin . kuvioissa 2 ja 3. Kapselin läpäisemättömyys sen uuton aikana varmistetaan puristamalla kapselin reunat panoksenpidikkeen ja uuttojärjestelmän väliin.

Claims (12)

9401 8

1 O 94018 kiristysrengas (8), jossa on kaksi vedensuihkuttimen kanssa sama-akselista kiristyslistaa (9) sekä panoksenpidike (10), jossa on kaksi suoraan vastakkaista pidikeuloketta (11), jotka on muotoiltu yhteistoimintaan kiristysrenkaan (8) kiristyslis-tojen kanssa, tunnettu siitä, että panoksenpidikkeeseen (10) kuuluu olennaisesti sylinterimäinen syvennys, jossa on alempi kehäreuna (25) uutettavaa panosta varten ja syvennyksen alapuolella kiinteä keskitappi (12).

1. Menetelmä paahdettua ja jauhettua kahvia (5) sisältävien suljettujen panosten (1, 20) uuttamiseksi, jolloin panos on olennaisesti katkaistun kartion tai käännetyn katkaistun kartion muotoinen ja siihen kuuluu yläpinta ja alapinta (16), jonka päälle on sijoitettu suodatin (4), tunnettu siitä, että veden ja ilman seos suihkutetaan 1-10 barin paineella panoksen yläpinnan läpi alapinnan siirtämiseksi irti suodattimesta hyvän virtauksen aikaansaamiseksi suodattimen koko pinnalle, jolloin alapinta (16) lepää kehältään reunan (25) päällä ja tulee muotoutumisensa aikana kosketukseen kiinteän keskitapin (12) kanssa, jota vasten se repeää päästäen nesteen sen jälkeen poistumaan 2-20 barin paineella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uutetaan panos, jossa kahvikerroksen paksuus on välillä 10 - 25 mm.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uuttovaiheen aikana alapinta ja suodatin lepäävät kiinteätä keskitappia (12) ympäröivien säteittäisevien (13) päällä.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että vesi suihkutetaan ylöspäin yläpinnan alla siten, että koko kahvikerros kauttaaltaan kostuu.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ennen panoksen alapinnan muotoutumista keskitappi sijaitsee 0 - 5 mm olevan välimatkan päässä tästä # * pinnasta.

6. Laite jonkin patenttivaatimuksen 1 - 5 mukaisen menetelmän suorittamiseksi, johon laitteeseen kuuluu vedensuihkutin (7), « «

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laite, tunnettu siitä, että siihen kuuluu lisäksi rengasmainen elementti (22), jonka sisäsyvennyksen muoto vastaa olennaisesti uutettavan panoksen ulkomuotoa ja jossa on ulkoreuna, johon panoksenpidike on muotoiltu kiinnittymään.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että syvennyksen alapuolella panoksenpidikkeessä (10) on säteittäisevät (13), jotka ympäröivät kiinteätä keskitappia (12) .

9. Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että kiinteän keskitapin (12) poikkileikkaus on pyöreä tai soikea ja halkaisija on 2 - 10 mm.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 6-9 mukainen laite, tun nettu siitä, että siinä on 3 - 8 säteittäisevää.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että evien paksuus on 0,5 - 2 mm.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 6-11 mukainen laite, tunnettu siitä, että säteittäisevien yläreuna muodostaa 5 - 20° kulman vaakasuoran suhteen. li 9401 8