IT201700016167A1 - Capsula monouso per macchine di erogazione di bevande in forma di infuso - Google Patents

Description

CAPSULA MONOUSO PER MACCHINE DI EROGAZIONE DI

BEVANDE IN FORMA DI INFUSO

Campo tecnico dell’invenzione

La presente invenzione riguarda in generale la preparazione di bevande in forma di infuso, come ad esempio caffè, tè, tisane e simili, ma anche bevande a base di sciroppi, concentrati liquidi ed in polvere a partire da capsule monouso ed in particolare una capsula monouso di tipo monodose o pluridose per macchine per la preparazione di tali bevande.

Background

Le capsule monouso utilizzate nelle macchine di erogazione di bevande in forma di infuso contengono un prodotto alimentare in forma granulare o particellare, ad esempio caffè. Come noto, una bevanda finale è ottenuta attraverso un processo di “infusione”, che consiste nel far attraversare la capsula contenente il prodotto alimentare da un liquido, tipicamente acqua, alimentato in pressione e ad elevata temperatura. Il liquido cosiddetto di infusione, uscente dalla capsula arricchito dall’aroma del prodotto alimentare costituisce la bevanda infusa desiderata, che viene opportunamente incanalata all’interno di una macchina di erogazione e servita da una sua testa di erogazione ad esempio in una tazza.

Note capsule di tipo monouso comprendono un corpo cavo a forma di tazza sulla cui sommità, aperta, è ricavata una flangia ove è applicato a tenuta un coperchio generalmente costituito da una pellicola impermeabile ai gas. Tale pellicola ha la funzione di sigillare la cavità del corpo a tazza per consentire la conservazione nel tempo del prodotto alimentare in essa contenuto.

Durante il processo di infusione, la capsula viene inserita in una camera di infusione e successivamente forata con speciali perforatori sia in corrispondenza del fondo del corpo a forma di tazza che sulla sommità sigillata dalla pellicola impermeabile ai gas. I fori così realizzati consentono il passaggio di un flusso di liquido attraverso la capsula da una sua estremità all’estremità opposta. A seconda della tipologia di macchina di erogazione, il liquido può procedere dal fondo del corpo principale a forma di tazza verso la sommità oppure nel verso opposto.

Poiché una bevanda estratta dalla capsula viene incanalata all’interno di una macchina di erogazione e servita da una sua testa di erogazione ad esempio in una tazza, è difficile, se non addirittura impossibile, evitare contaminazioni di gusto tra bevande differenti prodotte una dopo l’altra, ad esempio caffè, tè e cioccolata, dovute ai residui che permangono a seguito di una fase di infusione tipicamente sui perforatori, ma anche nei canali di efflusso ricavati nella testa di erogazione.

Per ovviare a questo inconveniente sono state sviluppate capsule per la preparazione di bevande infuse che si aprono sotto l’effetto della pressione del liquido di infusione utilizzando speciali mezzi di apertura in esse racchiusi. La bevanda estratta fuoriesce dalla macchina di erogazione direttamente dalla capsula attraverso un’apposita apertura senza interagire con canali di efflusso della macchina stessa, così evitando ogni possibile contaminazione di gusto tra bevande differenti.

Un esempio di tale capsula è descritto nel brevetto europeo EP 1472156 B1. La capsula comprende una camera chiusa contenente un prodotto alimentare e mezzi atti a consentire l’apertura della capsula, in cui l’apertura è ottenuta grazie al movimento relativo tra i mezzi di apertura ed una pellicola di chiusura della camera, tale movimento relativo essendo causato per effetto dell’aumento di pressione all’interno della camera generato dall’ingresso del liquido di infusione. Secondo una forma realizzativa della capsula descritta nel brevetto europeo suddetto, i mezzi di apertura comprendono una pluralità di elementi acuminati montati su un disco di supporto alloggiato sul fondo della capsula al di sotto della pellicola di chiusura della camera. Una volta perforata la pellicola, la bevanda infusa che fuoriesce dalla camera passa attraverso i canali che si formano tra la pellicola stessa e gli elementi acuminati e viene raccolta sul fondo della capsula, ove è ricavata una porzione di raccolta nella quale è ricavata un’apertura di erogazione. Il movimento relativo avviene in particolare una volta superata una soglia di pressione che consente di vincere la resistenza meccanica opposta dai mezzi di apertura e dalla pellicola di chiusura.

Un problema delle capsule di questa tipologia è la difficoltà di prevedere con esattezza la soglia di pressione superata la quale avviene l’apertura della capsula. La pressione interna infatti può variare a seconda della struttura della pellicola, del suo spessore e del materiale di cui essa è fatta, nonché dalla forma e dalle dimensioni degli elementi acuminati, che risentono delle tolleranze di fabbricazione.

La variabilità della soglia di pressione in seguito alla quale vengono attivati i mezzi di apertura determina una variabilità del flusso del liquido di infusione attraverso il prodotto contenuto nella capsula, ciò che non consente di garantire la costanza delle caratteristiche organolettiche della bevanda infusa ottenuta e che può essere percepito negativamente dagli utilizzatori.

Questo problema è risolto da una capsula monouso per macchine di erogazione di bevande in forma di infuso oggetto della domanda di brevetto italiano copendente 102015000051841 a nome della richiedente.

In tale capsula i mezzi di apertura comprendono un inserto mobile assialmente tra una posizione di assemblaggio o confezionamento, nella quale esso poggia sul fondo della capsula con una sua porzione troncoconica e preme contro un coperchio della capsula con un suo stelo deformandolo verso l’esterno, ed una posizione di apertura, nella quale, agendo sullo stelo, esso è fatto avanzare in direzione assiale verso il fondo ed una pluralità di elementi di perforazione ricavati nella sua porzione troncoconica interferiscono con la pellicola interna lacerandola.

Grazie a queste caratteristiche, l’apertura della capsula avviene meccanicamente in seguito alla sua chiusura nella camera di infusione di una macchina per la preparazione di bevande infuse, cioè in modo indipendente dalla foratura del coperchio e dall’alimentazione di un liquido di infusione. In altri termini, viene stabilito un collegamento tra la cavità del corpo della capsula ove è contenuto il prodotto alimentare e la porzione per la raccolta della bevanda infusa prima che venga iniettato nella capsula il liquido d’infusione.

Secondo una forma di realizzazione della capsula monouso oggetto domanda di brevetto italiano copendente 102015000051841, l’inserto comprende vantaggiosamente un elemento a forma di tazza alloggiato nella capsula in una sede ricavata in prossimità del suo bordo flangiato. L’elemento a forma di tazza è provvisto di un foro centrale nel quale è inserito scorrevolmente lo stelo dell’inserto. Il foro centrale consente di posizionare correttamente l’inserto nel corpo della capsula durante il suo assemblaggio o confezionamento e di guidarlo favorendone il movimento assiale verso la posizione di apertura.

Lo stelo dell’inserto ed il foro dell’elemento a forma di tazza sono configurati in modo da realizzare un accoppiamento a tenuta nella posizione di assemblaggio o confezionamento, cosicché l’elemento a forma di tazza divide la cavità del corpo della capsula in due settori, uno inferiore tra esso ed il fondo nel quale è contenuto il prodotto alimentare ed uno superiore tra esso ed il coperchio nel quale può essere vantaggiosamente inserito in fase di confezionamento un secondo prodotto, ad esempio latte in polvere od altro ingrediente o, più in generale, reagente.

La domanda di brevetto italiano copendente 102015000086242 a nome della richiedente descrive una capsula di struttura analoga a quella suddetta, nella quale però l’accoppiamento tra il foro ricavato nell’elemento a forma di tazza e lo stelo dell’inserto è realizzato mediante un collarino rompibile. Tale collarino è configurato in modo da cedere sotto la forza di compressione applicata allo stelo dell’inserto quando esso viene fatto avanzare in direzione assiale verso il fondo del corpo della capsula affinché gli elementi di perforazione ricavati nella sua porzione troncoconica interferiscano con la pellicola interna lacerandola.

Le suddette capsule con inserto sono estremamente efficaci per quanto riguarda il processo di apertura, infusione ed erogazione di una bevanda infusa, ma presentano una certa complessità strutturale a causa della presenza di un inserto, e costi di fabbricazione e di assemblaggio più elevati di quelli delle capsule tradizionali.

Sommario dell’invenzione

Il problema tecnico posto e risolto dalla presente invenzione è pertanto quello di fornire una capsula monouso per macchine di erogazione di bevande in forma di infuso, nonché bevande a base di sciroppi, concentrati liquidi ed in polvere, che consenta di ovviare agli inconvenienti sopra menzionati con riferimento alla tecnica nota.

Tale problema viene risolto da una capsula monouso secondo la rivendicazione 1. Caratteristiche preferite della presente invenzione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

Un’idea di soluzione alla base dell’invenzione è quella di realizzare una capsula monouso analoga a quelle oggetto delle domande di brevetto italiano copendenti 102015000051841 e 102015000086242, ma nella quale gli elementi di perforazione della pellicola interna non siano associati ad un inserto inserito nel corpo della capsula, bensì ricavati integralmente con la porzione di raccolta della parete di fondo del corpo della capsula, che è appositamente configurata in modo da essere mobile in direzione assiale.

Più in particolare, gli elementi di perforazione sono disposti tra la pellicola interna che sigilla il fondo della capsula e l’apertura di erogazione. La configurazione della capsula con una parte cedevole della parete di fondo è tale che, alla chiusura della camera di infusione di una macchina erogatrice di bevande infuse, la compressione in direzione assiale esercitata sulla capsula medesima per ottenere la condizione di tenuta necessaria per impedire fuoriuscite del liquido d’infusione determini un movimento della porzione di raccolta della parete di fondo del corpo della capsula. La porzione di raccolta si muove in particolare verso l’interno della capsula, cosicché gli elementi di perforazione vanno a contatto con la pellicola interna ed interferiscono con essa lacerandola.

Il principale vantaggio offerto dall’invenzione è quello di semplificare la struttura della capsula consentendone comunque l’apertura meccanicamente, ed indipendentemente dall’iniezione di un liquido di infusione, in seguito alla chiusura della camera d’infusione di una macchina erogatrice di bevande infuse.

Un altro vantaggio offerto dall’invenzione è che la struttura semplificata della capsula consente di ridurne i costi di fabbricazione ed assemblaggio.

Secondo una forma di realizzazione dell’invenzione, la capsula può inoltre comprendere un elemento distributore del liquido d’infusione disposto tra il coperchio ed il prodotto alimentare contenuto nella capsula. Questa caratteristica dell’invenzione offre il vantaggio di consentire una distribuzione uniforme del liquido di infusione iniettato nel corpo della capsula a beneficio delle caratteristiche organolettiche della bevanda ottenibile dal prodotto alimentare.

Altri vantaggi, caratteristiche e le modalità di impiego della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione, presentate a scopo esemplificativo e non limitativo.

Descrizione breve delle figure

Verrà fatto riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:

- le figure 1 e 2 sono viste prospettiche rispettivamente dall’alto e dal basso di una capsula secondo l’invenzione;

- la figura 3 è una vista prospettica in esploso della capsula di figura 1;

- la figura 4 è una vista prospettica in esploso analoga a quella di figura 3, che mostra una sezione della capsula in direzione assiale;

- la figura 5 è una vista prospettica in esploso ed in sezione assiale che mostra una variante della capsula secondo l’invenzione;

- la figura 6 è una vista frontale in sezione che mostra schematicamente una capsula secondo l’invenzione alloggiata in una camera d’infusione di una macchina erogatrice di bevande infuse;

- la figura 7 mostra un dettaglio di figura 6.

Descrizione dettagliata di forme preferite di realizzazione

Con riferimento inizialmente alle figure da 1 a 5, una capsula monouso secondo l’invenzione è indicata in generale con il numero di riferimento 100.

La capsula 100 comprende un corpo 110, cavo, a forma di tazza adatto a ricevere una dose misurata di un prodotto alimentare, ad esempio polvere di caffè, ma anche liquidi concentrati tipo sciroppi. Come mostrato più in particolare in figura 2, il corpo cavo 110 comprende una parete di fondo 111, una parete perimetrale 112 ed una flangia 113 ricavata sul bordo di sommità della parete perimetrale 112.

In una configurazione assemblata il corpo cavo 110 a forma di tazza è sigillato da un coperchio 120 fissato sulla flangia 113, ad esempio una pellicola fatta di un materiale poliaccoppiato. Questo consente la conservazione nel tempo del prodotto alimentare contenuto nel corpo cavo 110.

Nella parete di fondo 111 è ricavata un’apertura di erogazione 114, ad esempio di sezione trasversale circolare, atta a consentire l’efflusso dalla capsula 100 di una bevanda infusa ottenibile dal prodotto alimentare contenuto nel corpo cavo 110. Più in particolare, l’apertura di erogazione 114 è ricavata in modo noto su una porzione di raccolta 111a della parete di fondo 111 che sporge da essa assialmente ed ha, ad esempio, una forma troncoconica o ad imbuto. La porzione di raccolta 111a della parete di fondo 111 ha la funzione di ricevere la bevanda infusa prima che essa defluisca dalla capsula 100 attraverso l’apertura di erogazione 114.

La cavità del corpo cavo 110 della capsula 100 è inoltre sigillata da una pellicola interna 130 applicata sulla parete di fondo 111 e fatta, ad esempio, in un materiale poliaccoppiato. Più in particolare, la pellicola interna 130 è fissata a tenuta, ad esempio termosaldata o saldata ad ultrasuoni, lungo il suo perimetro in prossimità della zona di collegamento tra la parete di fondo 111 e la parete perimetrale 112.

Si comprenderà che la pellicola interna 130 definisce con la parete perimetrale 112 ed il coperchio 120 una camera stagna idonea alla conservazione nel tempo del prodotto alimentare.

La capsula 100 secondo l’invenzione comprende inoltre una pluralità di elementi di perforazione 140 idonei a lacerare la pellicola interna 130 per consentire l’efflusso di una bevanda infusa ottenibile facendo fluire un liquido di infusione attraverso il prodotto alimentare contenuto nel corpo cavo 110.

Secondo l’invenzione gli elementi di perforazione 140 sono in forma di sporgenze appuntite ricavate integralmente sulla porzione di raccolta 111a della parete di fondo 111 e rivolte verso la pellicola interna 130. Gli elementi di perforazione 140 possono essere ricavati integralmente con il corpo della capsula mediante un processo di stampaggio ad iniezione, il che offre il vantaggio di una fabbricazione veloce, precisa ed economica.

Nella forma realizzativa illustrata, gli elementi di perforazione 140 sono ad esempio una pluralità di alette di forma trapezoidale disposte lungo il perimetro della porzione di raccolta 111a della parete di fondo 111.

La porzione di raccolta 111a è collegata alla parete di fondo 111 attraverso un collare 111b di spessore ridotto, cioè inferiore a quello del corpo 110 della capsula 100, cosicché essa risulta mobile assialmente rispetto alla parete di fondo 111 ed alla parte perimetrale 112, e quindi anche rispetto alla pellicola interna 130 fissata in prossimità della loro zona di collegamento. In altri termini, la parete di fondo 111 del corpo 110 della capsula 100 è parzialmente deformabile o cedevole in direzione assiale.

Nel prosieguo si farà particolare riferimento alle figure 6 e 7.

Come noto, per consentire la preparazione di una bevanda infusa, una capsula viene inserita nella camera d’infusione IC di una macchina erogatrice, nella quale viene bloccata in corrispondenza della flangia sulla quale è fissato il coperchio e compressa assialmente per ottenere una chiusura a tenuta. Tale chiusura a tenuta impedisce la fuoriuscita di un liquido di infusione iniettato attraverso un ago iniettore che viene inserito nel coperchio della capsula lacerandolo.

Si comprenderà che, in virtù della configurazione sopra descritta della capsula 100 secondo l’invenzione, la sua compressione assiale provocata dalla chiusura nella camera d’infusione C determina uno spostamento della porzione di raccolta 111a della parete di fondo 111 verso l’interno del corpo 110 della capsula 100. Conseguentemente gli elementi di perforazione 140 avanzano verso la pellicola interna 130 e vanno ad interferire con essa lacerandola. Nella pellicola interna si formano così una pluralità di aperture passanti intorno a ciascuno degli elementi di perforazione 140.

La cavità del corpo 110 della capsula 100 risulta così aperta inferiormente, cioè in comunicazione con il sottostante volume definito tra la porzione di raccolta 111a, di forma troncoconica o ad imbuto, della parete di fondo 111 e la pellicola interna 130, consentendo il deflusso di una bevanda infusa verso l’esterno attraverso l’apertura di erogazione 114.

In altri termini, la capsula 100 viene aperta meccanicamente in seguito alla sua chiusura nella camera d’infusione di una macchina erogatrice ed in modo indipendente dall’iniezione del liquido di infusione.

La capsula 100 così disposta nella camera d’infusione ed aperta inferiormente viene inoltre perforata in corrispondenza del suo coperchio 120 da un ago iniettore, che consente come noto l’ingresso del liquido d’infusione per la preparazione di una bevanda.

La capsula 100 secondo l’invenzione può inoltre vantaggiosamente comprendere un filtro 150, fatto ad esempio di carta o di un non-tessuto, atto ad impedire la fuoriuscita del prodotto alimentare contenuto nel corpo cavo 110 attraverso l’apertura di erogazione 114 durante l’efflusso della bevanda infusa.

Nella forma realizzativa dell’invenzione mostrata nelle figure 3 e 4 il filtro 150 è ad esempio accoppiato alla pellicola interna 130 saldata sulla parete di fondo 111 della capsula 100.

Nella forma realizzativa dell’invenzione mostrata in figura 5 il filtro 150 è invece disposto sulla porzione di raccolta 111a della parete di fondo 111 in corrispondenza dell’apertura di erogazione 114 in modo indipendente dalla pellicola interna 130.

Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, la capsula 100 può inoltre vantaggiosamente comprendere un elemento distributore configurato per ricevere il liquido di infusione iniettato attraverso il coperchio 120 e dirigerlo opportunamente verso il prodotto alimentare contenuto nel corpo cavo 110.

L’elemento distributore, indicato complessivamente con il numero di riferimento 160, ha la forma di una tazza ed è inserito nel corpo cavo 110 in un’apposita sede 115 ricavata in prossimità del suo bordo di sommità, ove si trova la flangia 113.

L’elemento distributore 160 può essere semplicemente appoggiato nella sede 115 ed ivi trattenuto dal coperchio 120.

Vantaggiosamente, la sede 115 può comprendere mezzi di bloccaggio dell’elemento distributore 160, ad esempio in forma di nervature circonferenziali 116 configurate per bloccare a scatto l’elemento distributore 160 in corrispondenza del suo mantello cilindrico, ove è allo scopo ricavata una nervatura circonferenziale 161.

Per consentire al liquido di infusione di bagnare uniformemente il prodotto alimentare, l’elemento distributore 160 può ad esempio comprendere una pluralità di fori passanti 162 disposti secondo schemi prestabiliti, ad esempio lungo circonferenze concentriche come nella forma realizzativa illustrata.

La presente invenzione è stata fin qui descritta con riferimento a forme preferite di realizzazione. È da intendersi che possano esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, come definito dall’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Capsula monouso (100) per macchine per la preparazione di bevande, detta capsula (100) comprendendo: i) un corpo cavo (110) a forma di tazza adatto a ricevere una dose misurata di un prodotto alimentare in forma granulare o particellare, detto corpo cavo (110) comprendendo una parete di fondo (111) nella quale è ricavata un’apertura passante (114) ed una parete perimetrale (112) sul cui bordo perimetrale è presente una flangia (113); ii) un coperchio (120) fissato a tenuta su detta flangia (113); iii) una pellicola interna (130) applicata a tenuta su detta parete di fondo (111), in cui detta pellicola interna (130) definisce con detta parete perimetrale (112) e detto coperchio (120) camera stagna idonea alla conservazione nel tempo del prodotto alimentare; iv) una pluralità elementi di perforazione (140) idonei a lacerare la pellicola interna (130) per consentire l’efflusso di una bevanda infusa ottenibile facendo fluire un liquido di infusione attraverso il prodotto alimentare contenuto nella cavità del corpo cavo (110), in cui detti elementi di perforazione (140) sono costituiti da sporgenze appuntite ricavate integralmente su una porzione di raccolta (111a) della parete di fondo (111), dette sporgenze appuntite essendo rivolte verso la pellicola interna (130), ed in cui detta porzione di raccolta (111a) è collegata alla parete di fondo (111) attraverso un collare (111b) di spessore minore rispetto a quello del corpo cavo (110) della capsula (100).
2. 2. Capsula (100) secondo la rivendicazione 1, in cui gli elementi di perforazione (140) sono costituiti da una pluralità di alette di forma trapezoidale disposte lungo il perimetro della porzione di raccolta (111a) della parete di fondo (111).
3. 3. Capsula (100) secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente inoltre un filtro (150) atto ad impedire la fuoriuscita del prodotto alimentare contenuto nel corpo cavo (110) attraverso l’apertura di erogazione (114) durante l’efflusso della bevanda infusa.
4. 4. Capsula (100) secondo la rivendicazione 3, in cui detto filtro (150) è associato alla pellicola interna (130).
5. 5. Capsula (100) secondo la rivendicazione 3, in cui detto filtro (150) è disposto sulla porzione di raccolta (111a) della parete di fondo (111) in corrispondenza dell’apertura di erogazione (114).
6. 6. Capsula (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, comprendente inoltre un elemento distributore (160) configurato per ricevere un liquido di infusione iniettato attraverso il coperchio (120) da un ago iniettore (IS) di una macchina erogatrice di bevande infuse e dirigerlo uniformemente verso il prodotto alimentare contenuto nel corpo cavo (110), in cui detto elemento distributore (160) ha la forma di una tazza, comprende una pluralità di aperture passanti (162) ed è inserito nel corpo cavo (110) in una sede (115) ricavata in prossimità del suo bordo di sommità.
7. 7. Capsula (100) secondo la rivendicazione 6, in cui detta sede (115) comprende mezzi di bloccaggio dell’elemento distributore (160) in direzione assiale.
8. 8. Capsula (100) secondo la rivendicazione 7, in cui detti mezzi di bloccaggio sono costituiti da una o più nervature circonferenziali (116) ed in cui l’elemento distributore (160) comprende una nervatura circonferenziale (161) configurata per impegnare dette nervature circonferenziali (116), per cui il bloccaggio dell’elemento distributore (160) nella sede (115) avviene a scatto.