IT201800004965A1 - Capsula per la preparazione di una bevanda - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

CAPSULA PER LA PREPARAZIONE DI UNA BEVANDA

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto una apparecchiatura per la preparazione di una bevanda, una capsula per la preparazione di una bevanda nonché una combinazione di un'apparecchiatura ed almeno due capsule diverse per la preparazione di bevande.

Negli ultimi anni la preparazione di bevande, in particolare caffè, ma non solo, mediante apposite apparecchiature che utilizzano sostanze alimentari in polvere contenute in capsule, sta avendo una diffusione sempre più ampia.

Nel tempo sono state quindi sviluppate apparecchiature in grado di produrre moltissime tipologie di bevande diverse.

Per quanto a conoscenza della richiedente, tuttavia, nessuna apparecchiatura nota è oggi in grado di produrre da sola qualsiasi tipo di bevanda, quantomeno con una buona qualità. Va infatti considerato che le bevande presentano caratteristiche tra loro molto diverse, che rendono difficile la preparazione di ogni tipologia di bevanda utilizzando un'unica apparecchiatura. Ma non solo. Per quanto a conoscenza della richiedente, infatti, oggi nessuna apparecchiatura sul mercato è in grado di produrre da sola qualsiasi tipo di caffè. Sotto il generico nome "caffè" rientrano infatti prodotti molto diversi tra loro che vanno dal caffè espresso tipico italiano, al black coffee (o caffè americano) tipico in particolare degli Stati Uniti.

Sebbene entrambi questi "caffè" siano preparati facendo un'infusione di polvere di caffè in acqua calda, non si potrebbe trattare di due bevande più diverse.

Il caffè espresso generalmente non supera i 40/50 ml di prodotto (di solito la quantità è compresa tra 20 e 40 ml), presenta una schiuma superficiale compatta, persistente, priva di macrobolle e dello spessore di qualche millimetro, ed ha un'intensità relativamente elevata (generalmente compresa tra 4°Bx e 7°Bx – come noto, il Brix è una misura delle sostanze allo stato solido dissolte in un liquido, ed un grado Brix – °Bx – corrisponde, in peso, ad una parte di sostanza solida in cento parti di soluzione).

Il black coffee, o caffè americano, generalmente prevede invece una quantità di liquido relativamente elevata, sempre superiore a 180 ml e che può arrivare fino a 400 ml (ed anche al litro nel caso in cui ad essere riempita sia una caraffa), presenta una superficie priva di schiuma, ed ha un'intensità relativamente bassa (pari a circa 1°Bx ).

Quando nel seguito si farà riferimento rispettiva a caffè espresso ed a black coffee o caffè americano si intenderà far riferimento a bevande che presentino le caratteristiche appena descritte.

Per molti aspetti il caffè americano assomiglia ad un'altra tipologia di caffè nota come "caffè filtro" e che è tradizionalmente diffusa nel Nord Europa. Sebbene il black coffee ed il caffè filtro vengano spesso confusi per le analogie che presentano (assenza di schiuma, bassa intensità) essi in realtà si differenziano in modo notevole quantomeno per quanto riguarda le quantità di caffè ottenute con una stessa dose di caffè in polvere; un buon caffè filtro generalmente infatti prevede una quantità complessiva di bevanda inferiore ai 180 ml, vale a dire pari a circa metà della quantità di che può essere prevista per un caffè americano.

Dal punto di vista della preparazione, poi, mentre l'estrazione del caffè espresso avviene a pressioni elevate (si possono raggiungere i 12 bar), la tradizionale estrazione del black coffee, così come quella del caffè filtro, dovrebbe avvenire per semplice percolazione dell'acqua calda attraverso la polvere di caffè sotto l'effetto della sola forza di gravità.

Come già accennato, ad oggi non sono note apparecchiature a capsule che siano predisposte per poter erogare a scelta sia un caffè espresso sia un black coffee. Negli anni sono state invece sviluppate alcune apparecchiature destinate alla produzione a scelta sia di caffè espresso, sia di caffè filtro; a titolo di esempio si segnala l'apparecchiatura oggetto del brevetto EP 1554958 a nome anche di questa stessa richiedente.

Test condotti dalla richiedente hanno tuttavia evidenziato che una apparecchiatura realizzata in accordo con EP 1554 958 non è in grado di produrre un black coffee di qualità adeguata, indipendentemente dalle caratteristiche delle capsule utilizzate (vale a dire utilizzando sia capsule nate per il caffè espresso, sia capsule nate per il caffè filtro, sia capsule nate per altre tipologie di caffè quale il caffè creme).

Va ulteriormente segnalato che per ottimizzare la produzione di ogni tipologia di bevanda, i vari produttori negli anni hanno via via sviluppato sempre nuove capsule o hanno modificato le capsule esistenti cercando di volta in volta di modificare questa o quella caratteristica del caffè erogato (quale la presenta o meno di schiuma, l'intensità, ecc…).

Ciò nonostante, ad oggi poche capsule sono state effettivamente introdotte sul mercato per la preparazione di black coffee, e sempre e solo in abbinamento ad apparecchiature destinate unicamente alla preparazione di caffè americano.

Tra le capsule più diffuse per la produzione di caffè americano, vi sono quelle commercializzate dalla

e descritte in US 5,325,765, che prevedono un corpo principale a forma di tazza realizzato in un materiale plastico multistrato, che è chiuso superiormente da un coperchio di materiale plastico più sottile e meno resistente rispetto al corpo principale, ed al cui interno, in prossimità del bordo superiore, è fissato un sacchetto filtrante di carta plissettata riempito con la polvere di caffè. Durante l'erogazione la capsula viene forata in corrispondenza del coperchio per permettere l'alimentazione di acqua a bassa pressione nella capsula stessa ed in corrispondenza del fondo per permettere la fuoriuscita della bevanda che si forma a seguito del passaggio dell'acqua attraverso la polvere di caffè. Il passaggio della bevanda, o dell'acqua, dal volume dove è contenuta la polvere di caffè ed il volume che circonda il sacchetto filtrante può avvenire in qualsiasi punto del sacchetto filtrante stesso.

Sebbene tali capsule permettano di ottenere dei risultati qualitativamente accettabili, non sono esenti da inconvenienti.

L'inconveniente principale è rappresentato dal fatto che, durante l'erogazione, la polvere di caffè bagnata tende sia ad intasare il materiale filtrante che costituisce il sacco, in particolare in corrispondenza della sua parte inferiore, sia a compattarsi sempre più verso il fondo creando una sorta di tappo. La conseguenza è che, dopo un certo tempo dall'inizio dell'erogazione, l'acqua che viene alimentata a bassa pressione nella capsula non è più in grado di attraversare la polvere di caffè e tende a bypassarla aggirandola ed attraversando il filtro in corrispondenza della usa fascia più vicina alla flangia superiore. Quando ciò accade, tuttavia, a raggiungere la tazza non è più una bevanda al caffè ma sostanzialmente semplice acqua calda.

In questo contesto il compito tecnico alla base della presente invenzione è mettere a punto una apparecchiatura per la preparazione di una bevanda, una capsula per la preparazione di una bevanda ed una combinazione di un'apparecchiatura ed almeno due capsule diverse per la preparazione di bevande che pongano rimedio agli inconvenienti citati.

È in particolare compito tecnico della presente invenzione realizzare un capsula per la preparazione di una bevanda che sia meno soggetta al rischio di erogare anche per poco tempo semplice acqua calda anziché caffè.

È ulteriormente compito tecnico della presente invenzione realizzare una apparecchiatura per la preparazione di una bevanda, che permetta di produrre a piacimento sia caffè espresso sia black coffee.

È ancora compito tecnico della presente invenzione mettere a punto una combinazione di un'apparecchiatura e di almeno due capsule diverse per la preparazione a scelta di due bevande tra loro molto diverse, vale a dire un caffè espresso ed un black coffee.

Il compito tecnico e gli scopi indicati sono sostanzialmente raggiunti rispettivamente da una apparecchiatura, da una capsula e da una combinazione dell'apparecchiatura con due capsule diverse, in accordo con quanto descritto nelle unite rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente evidenti dalla descrizione dettagliata di alcune forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, di una apparecchiatura, di capsula e di una combinazione di un'apparecchiatura ed almeno due capsule diverse per la preparazione di bevande, illustrate negli uniti disegni, in cui: - la figura 1 mostra un layout schematico di una apparecchiatura in accordo con la presente invenzione;

- la figura 2 mostra ingrandito un gruppo di estrazione della macchina di figura 1 in configurazione chiusa;

- la figura 3 mostra il gruppo di estrazione di figura 2 in configurazione aperta;

- la figura 4 mostra ingrandita una pompa dell'apparecchiatura di figura 1; - la figura 5 mostra la pompa di figura 4 sezionata secondo il piano V-V; - la figura 6 mostra in vista assonometrica sezionata assialmente, priva di sostanza alimentare in polvere, una prima capsula utilizzabile in combinazione con l'apparecchiatura di figura 1;

- la figura 7 mostra in vista assonometrica sezionata assialmente, priva di sostanza alimentare in polvere, una seconda capsula in accordo con la presente invenzione, utilizzabile in combinazione con l'apparecchiatura di figura 1;

- le figure 8 e 9 mostrano rispettivamente le capsule di figura 6 e 7 riempite con la sostanza alimentare in polvere;

- la figura 10 mostra la seconda capsula di figura 7 in vista dal basso;

- la figura 11 rappresenta un grafico schematico dell'andamento della tensione alternata (in ordinata) nel tempo (in ascissa – è rappresentato complessivamente solo un tempo pari ad un periodo completo di oscillazione della tensione) relativo all'alimentazione a piena potenza di una pompa dell'apparecchiatura di figura 1; e

- la figura 12 rappresenta un corrispondente grafico schematico dell'andamento della tensione alternata nel tempo relativo all'alimentazione a potenza limitata.

Per maggiore chiarezza espositiva, nel seguito verrà innanzitutto descritta una apparecchiatura realizzata in accordo con la presente invenzione. Successivamente verranno descritte alcune forme realizzative preferite di capsule utilizzabili nell'apparecchiatura per permettere la produzione di bevande diverse, ed infine verrà descritto il sistema che comprende la combinazione dell'apparecchiatura e delle diverse capsule.

Per quanto riguarda l'apparecchiatura oggetto della presente invenzione si tratta, come detto, di una apparecchiatura 1 per la preparazione di una bevanda mediante il passaggio di acqua calda attraverso una sostanza alimentare in polvere 2 contenuta in una capsula 3, 4.

In modo di per sé noto, l'apparecchiatura 1 comprende un gruppo di estrazione 5 che definisce una camera di estrazione 6 e che è commutabile tra una configurazione aperta (figura 3) ed una configurazione chiusa (figure 1 e 2).

Quando si trova nella configurazione aperta, il gruppo di estrazione 5 in uso permette l'inserimento nella, o l'estrazione dalla, camera di estrazione 6 di una capsula 3, 4 adatta ad essere contenuta nella camera di estrazione 6 stessa.

Quando si trova nella configurazione chiusa, il gruppo di estrazione 5 in uso può invece trattenere una capsula 3, 4 all'interno della camera di estrazione 6; vantaggiosamente, inoltre, nella configurazione chiusa il gruppo trattiene la capsula 3, 4 a tenuta di fluido per impedire all'acqua di estrazione di aggirare la capsula 3, 4.

Nella forma realizzativa illustrata nelle unite figure il gruppo di estrazione 5 comprende una prima parte 7 ed una seconda parte 8 almeno una delle quali mobile rispetto all'altra tra una posizione distanziata che corrisponde alla configurazione aperta del gruppo di estrazione 5, ed una posizione ravvicinata che corrisponde alla configurazione aperta. Lo spostamento è garantito da un meccanismo biella manovella 9 che può essere sia motorizzato sia azionato manualmente.

Alla camera di estrazione 6 sono poi associati, in modo di per sé noto, sia dei mezzi di alimentazione di acqua calda, sia dei mezzi di evacuazione di una bevanda.

Entrambi comprendono appositi elementi di foratura o taglio per realizzare nella capsula 3, 4 stessa dei passaggi atti a permettere l'ingresso di acqua e l'uscita della bevanda. Nella forma realizzativa illustrata, i mezzi di foratura parte dei mezzi di alimentazione comprendono una punta 10 atta a forare il coperchio della capsula 3, 4, mentre quelli parte dei mezzi di evacuazione della bevanda comprendono una lama 11 atta a tagliare una parete di fondo della capsula 3, 4.

Generalmente poi, i mezzi di evacuazione della bevanda comprendono un condotto 12 in grado di guidare la bevanda dalla camera di estrazione 6 sino ad un ugello di erogazione sotto al quale, in uso, viene disposta la tazza 13 da riempire.

I mezzi di alimentazione di acqua calda comprendono a propria volta un serbatoio 14, un condotto di alimentazione 15 che si estende dal serbatoio 14 alla camera di estrazione 6, una pompa 16 montata sul condotto di alimentazione 15, ed una caldaia 17 montata lungo il condotto di alimentazione 15 a valle del serbatoio 14.

I mezzi di alimentazione di acqua calda comprendendo ulteriormente anche un misuratore di temperatura 18 associato alla caldaia 17, una unità elettronica di controllo 19 e, vantaggiosamente, un flussimetro 20 per il controllo della portata d'acqua. Possono poi essere previsti anche una elettrovalvola 21 montata tra la caldaia 17 e la camera di estrazione 6 ed una bacinella di raccolta 22 in cui possono scaricare, al bisogno, sia l'elettrovalvola 21 sia la pompa 16.

L'unità elettronica di controllo 19 è dotata di una memoria elettronica ed è operativamente associata, da un lato alla pompa 16, alla caldaia 17 ed al misuratore di temperatura 18 e dall'altro lato ad un organo di selezione 23. L'organo di selezione 23, che è parte anch'esso dell'apparecchiatura 1, permette di selezionare le tipologia di bevanda da erogare ed, in generale, permette di scegliere tra almeno due tipologie di bevande diverse (vale a dire tra il caffè espresso ed il caffè americano).

L'unità elettronica di controllo 19 è programmata per determinare l'erogazione di una bevanda in accordo con la tipologia di bevanda indicata dall'organo di selezione 23 utilizzando almeno dei corrispondenti dati memorizzati nella memoria elettronica.

Per ciascuna tipologia di bevanda selezionabile tramite l'organo di selezione 23, nella memoria elettronica sono infatti memorizzati dei rispettivi dati che comprendono un rispettivo valore di temperatura di inizio erogazione, un rispettivo valore di temperatura di erogazione a regime, un rispettivo tempo totale di erogazione ed una rispettiva modalità di attivazione della pompa 16 durante il rispettivo tempo totale di erogazione. Si noti che nel caso della prima tipologia di bevanda il termine "rispettivo" significherà "primo", nel caso della seconda tipologia di bevanda significherà "secondo", nel caso della tipologia "n-esima" significherà "nesimo". Questo sarà il significato da attribuire al termine "rispettivo" nel seguito della presente descrizione.

L'unità elettronica di controllo 19 è quindi programmata per determinare l'erogazione della rispettiva tipologia di bevanda utilizzando i rispettivi dati per il controllo della pompa 16 e della caldaia 17.

In ogni caso, in accordo con la presente invenzione le tipologie di bevande selezionabili saranno sempre almeno due, vale a dire un caffè espresso (prima tipologia) ed un caffè americano (black coffee – seconda tipologia). Coerentemente, nel seguito quando si parlerà di prima tipologia si intenderà sempre far riferimento al caffè espresso, mentre quando si parlerà di seconda tipologia si intenderà far riferimento al caffè americano.

Per permettere l'erogazione di tali due bevande così diverse tra loro, in accordo con la presente invenzione è previsto che il secondo valore di temperatura di inizio erogazione sia superiore al primo valore di temperatura di inizio erogazione, e che il secondo tempo totale di erogazione sia maggiore del primo tempo totale di erogazione. Ulteriormente, è previsto che il primo tempo totale di erogazione comprenda in successione un tempo di preinfusione, un tempo di attesa ed un tempo di infusione; in accordo con la prima modalità di attivazione della pompa 16 è prevista l'attivazione della pompa 16 durante il tempo di preinfusione e durante il tempo di infusione e la non attivazione della pompa 16 durante il tempo di attesa. Al contrario, la seconda modalità di attivazione prevede l'attivazione della pompa 16 per tutto il secondo tempo di erogazione. Inoltre, la prima modalità di attivazione prevede, durante l'attivazione della pompa 16, una alimentazione elettrica della pompa 16 con una prima potenza media che è superiore rispetto alla seconda potenza media prevista durante l'attivazione della pompa 16 nella seconda modalità di attivazione.

In accordo con le forme attuative preferite, poi, il primo valore di temperatura di inizio erogazione è pari a 90°C ± 2° C, preferibilmente a 91°C ± 1°C, ed il primo valore di temperatura di erogazi one a regime è anch'esso pari a 91°C ± 2°C, preferibilmente a 91°C ± 1°C, me ntre il secondo valore di temperatura di inizio erogazione è pari a 97°C ± 2° C, preferibilmente a 98°C ± 1°C ed il secondo valore di temperatura di erogaz ione a regime è invece uguale al primo valore di temperatura di erogazione a regime.

Per quanto riguarda la potenza utilizzata per l'alimentazione elettrica della pompa 16, preferibilmente la prima potenza media è tra il 30% ed il 60% superiore alla seconda potenza media, vale a dire la seconda potenza media è pari ad un valore compreso circa tra il 62.5% ed il 77% della prima potenza media.

Per quanto riguarda i tempi di erogazione, il primo tempo totale di erogazione è compreso tra 10 secondi e 30 secondi, mentre il secondo tempo totale di erogazione è compreso tra 40 secondi e 180 secondi.

Vantaggiosamente, poi, il tempo di preinfusione è compreso tra 1 secondo e 4 secondi, il tempo di attesa è compreso tra 2 secondi e 5 secondi ed il tempo di infusione è compreso tra 2 secondi e 10 secondi.

In generale, l'unità elettronica di controllo 19 è preferibilmente programmata per comandare l'attivazione della caldaia 17 a seguito della misurazione, da parte del misuratore di temperatura 18, di un valore di temperatura inferiore ad un rispettivo valore minimo di interesse, e per mantenere la caldaia 17 attivata sino a quando la temperatura misurata raggiunge un rispettivo valore massimo di interesse.

In particolare, mentre durante l'erogazione di una bevanda in accordo con una tipologia indicata dall'organo di selezione 23, i valori di temperatura di inizio erogazione e di erogazione a regime sono quelli dettati dalla tipologia di bevanda selezionata, quando non è in corso l'erogazione di una bevanda, l'unità elettronica di controllo 19 è programmata per comandare l'attivazione e la disattivazione della caldaia 17 in funzione del primo valore di temperatura di erogazione a regime (in altri termini, quando l'apparecchiatura 1 è accesa ma non in erogazione, l'unità elettronica di controllo 19 è programmata per mantenere l'apparecchiatura 1 stessa in una condizione adatta all'erogazione di un caffè espresso).

In accordo con un forma attuativa preferita della presente invenzione, l'unità elettronica di controllo 19, dopo aver ricevuto dall'organo di selezione 23 un'indicazione di erogare una bevanda in accordo con la prima tipologia, è programmata per, in uso, avviare o meno immediatamente l'erogazione della bevanda, in funzione della temperatura misurata dal misuratore di temperatura 18. In particolare, se la temperatura misurata dal misuratore di temperatura 18 è pari o superiore al primo valore di temperatura di inizio erogazione, l'unità elettronica di controllo 19 è programmata per avviare immediatamente l'erogazione della bevanda. Se invece la temperatura misurata dal misuratore di temperatura 18 è inferiore al primo valore di temperatura di inizio erogazione, l'unità elettronica di controllo 19 è programmata per attivare prima la caldaia 17 per riscaldarla sino a quando la temperatura misurata è diventata pari o superiore al primo valore di temperatura di inizio erogazione; solo a quel punto l'unità elettronica di controllo 19 è programmata per avviare l'erogazione della bevanda.

Anche dopo aver ricevuto dall'organo di selezione 23 un'indicazione di erogare una bevanda in accordo con la seconda tipologia, l'unità elettronica di controllo 19 è vantaggiosamente programmata per, in uso, avviare o meno immediatamente l'erogazione della bevanda, in funzione della temperatura misurata dal misuratore di temperatura 18, con una logica analoga a quella del caso appena illustrato della prima tipologia di bevanda. Anche in questo caso, infatti, l'unità elettronica di controllo 19 è vantaggiosamente programmata per avviare immediatamente l'erogazione della bevanda se la temperatura misurata dal misuratore di temperatura 18 è pari o superiore al secondo valore di temperatura di inizio erogazione. Al contrario, se la temperatura misurata dal misuratore di temperatura 18 è inferiore al secondo valore di temperatura di inizio erogazione, l'unità elettronica di controllo 19 è vantaggiosamente programmata per attivare prima la caldaia 17 e per mantenerla attiva sino a quando la temperatura misurata è diventata pari o superiore al secondo valore di temperatura di inizio erogazione; solo a quel punto l'unità elettronica di controllo 19 è programmata per avviare l'erogazione della bevanda.

Una volta avviata l'erogazione di una bevanda in accordo con una tipologia indicata dall'organo di selezione 23, l'unità elettronica di controllo 19 è poi programmata per, in uso, attivare la caldaia 17 quando la temperatura misurata dal misuratore di temperatura 18 è diventata inferiore al rispettivo valore di temperatura di regime di almeno un rispettivo scarto inferiore prefissato (vantaggiosamente pari ad 1°C) e per dis attivare la caldaia 17 quando la temperatura misurata dal misuratore di temperatura 18 è diventata superiore al rispettivo valore di temperatura di regime di almeno uno scarto superiore prefissato (anch'esso vantaggiosamente pari ad 1°C). Per quanto riguarda gli aspetti più strettamente strutturali della macchina, sebbene siano possibili varie soluzioni tecniche, alcune risultano essere particolarmente preferite.

Per quanto riguarda la pompa 16, la soluzione preferita prevede l'utilizzo di una pompa a vibrazione (detta anche pompa 16 a pistone oscillante) alimentata con le sole semionde positive o con le sole semionde negative di una tensione alternata (generalmente con una frequenza compresa tra 50 Hz e 60 Hz), ottenute ad esempio con un semplice diodo posto sul circuito di alimentazione (non illustrato). Si ricorda che, in una pompa 16 di questo tipo, il pistone 24 è realizzato in (o comprende) un materiale magnetico/ferromagnetico accoppiato ad un solenoide 25: l'alimentazione del solenoide 25 determina lo spostamento del pistone 24 in un verso, mentre una molla 33 collegata al pistone 24 stesso lo richiama in condizione di riposo quando il solenoide 25 non è alimentato. Nella forma realizzativa illustrata in figura 5, in particolare, la pompa 16 comprende un elemento tubolare cavo 26, aperto ad entrambe le estremità che è parte del pistone 24 e che comprende un nucleo magnetico/ferromagnetico 27. L'elemento tubolare cavo 26 presenta una estremità di mandata 28 cui è associata una prima valvola di non ritorno 29 che la separa dalla camera di pompaggio 30 e che definisce con l'elemento tubolare cavo 26 il pistone 24. Quest'ultima da un lato opposto è dotata di una seconda valvola di non ritorno 31 che la separa dalla bocca di mandata 32 della pompa 16. Con riferimento alla figura 5, il funzionamento della pompa 16 è il seguente. In assenza di alimentazione elettrica una molla principale 33 tiene il pistone 24 spinto verso l'alto vincendo la resistenza sia di una molla ausiliaria 34 sia una prima molla di non ritorno 35 della prima valvola di non ritorno 29. Quando li solenoide 25 viene alimentato, il pistone 24 viene richiamato verso il basso e la camera di pompaggio 30 va in depressione determinando un richiamo di acqua al suo interno (la prima valvola di non ritorno 29 si apre). Quando l'alimentazione elettrica cessa, la molla principale 33 spinge il pistone 24 nella camera di pompaggio 30; la prima valvola di non ritorno 29 si chiude, mentre si apre la seconda valvola di non ritorno 31 permettendo all'acqua di essere inviata verso il gruppo di estrazione 5.

In particolare, è vantaggiosamente previsto che la pompa 16 venga alimentata tramite un dispositivo elettronico di parzializzazione dell'alimentazione elettrica, in grado di parzializzare la potenza alimentata alla pompa 16 variando il tempo di alimentazione, vale a dire variando il tempo durante il quale la semionda viene effettivamente alimentata alla pompa 16. Come illustrato in figura 12 (con riferimento al caso di alimentazione della pompa 16 con le sole semionde positive) ciò può essere ottenuto permettendo l'alimentazione della semionda alla pompa 16 non nel momento in cui la tensione attraversa lo zero, ma in un momento successivo (la figura 11 rappresenta invece il caso di alimentazione a piena potenza – si noti che sia la figura 11 sia la figura 12 rappresentano la tensione di alimentazione a monte del diodo).

Per quanto riguarda la caldaia 17, preferibilmente si tratta di una caldaia istantanea, vantaggiosamente del tipo costituito da un corpo metallico 36 al cui interno sono inglobati un condotto 37 relativamente lungo e stretto in cui scorre l'acqua da riscaldare ed uno o più resistori elettrici 38 (nel settore delle macchine da caffè tale tipologia di caldaia 17 è spesso denominata "a scambiatore" o "termoblock")

Come detto, nella forma realizzativa più semplice l'apparecchiatura 1 in accordo con la presente invenzione prevede due tipologie di bevande selezionabili tramite l'organo di selezione 23, il caffè espresso ed il black coffee (o caffè americano). Nelle forme realizzative più complesse, tuttavia, può essere previsto che l'organo di selezione 23 permetta di scegliere inoltre una o più ulteriori tipologie di bevande, oltre alla prima tipologia ed alla seconda tipologia, per ciascuna delle quali nella memoria elettronica saranno memorizzati i rispettivi dati di erogazione. A titolo di esempio, può trattarsi di caffè espresso lungo, di tè, di cioccolata, di latte caldo, ecc… A livello strutturale, l'organo di selezione 23 può assumere qualsiasi forma adatta allo scopo. Esso può quindi comprendere una pluralità di pulsanti 39, uno per ciascuna tipologia di bevanda selezionabile come rappresentato ad esempio in figura 1, oppure può comprendere un elemento commutabile tra una pluralità di posizioni ciascuna delle quali corrisponde ad una tipologia di bevanda selezionabile (soluzione non illustrata), oppure può essere costituito da un display touch-screen (soluzione non illustrata), oppure da un dispositivo di riconoscimento automatico della capsula 3, 4 inserita nella camera di estrazione 6 (in quest'ultimo caso, anch'esso non illustrato, si potrà utilizzare un qualsiasi dispositivo di questo tipo noto). Mentre nei primi tre casi la selezione del tipo di bevanda sarà effettuata dall'utilizzatore, nell'ultimo caso verrà effettuata in automatico dall'apparecchiatura 1.

Come detto sopra, oltre all'apparecchiatura 1 sin qui descritta, la presente invenzione riguarda anche la struttura delle capsule 3, 4 da utilizzare nell'apparecchiatura 1 stessa, ed in particolare la struttura delle capsule 3, 4 per la preparazione delle due tipologie di bevande base, le capsule 3 per il caffè espresso e le capsule 4 per il black coffee.

Le capsule 3 per la preparazione di caffè espresso, illustrate in figura 6 e 8.

(nel seguito definite prime capsule 3), comprendono innanzitutto un primo corpo principale 40 che ha forma di tazza, e che presenta una prima parete di fondo 41, una prima parete laterale 42, ed una prima flangia superiore 43 che si sviluppa verso l'esterno dalla prima parete laterale 42, da un lato opposto rispetto a quello cui è associata la prima parete di fondo 41. Preferibilmente il primo corpo principale 40 è un pezzo unico costituito da un materiale plastico stampato ad iniezione, da un materiale multistrato barrierato all'ossigeno termoformato, o da alluminio.

Un primo coperchio 44 superiore è vantaggiosamente fissato alla prima flangia superiore 43; preferibilmente il primo coperchio 44 superiore è costituito da un film plastico barrierato o da alluminio.

Almeno un primo filtro 45 è posizionato nel primo corpo principale 40 in prossimità della prima parete di fondo 41, e una prima sostanza alimentare in polvere 2 è contenuta nel primo corpo principale 40 tra il primo coperchio 44 ed il primo filtro 45 (il primo filtro 45 è quindi disposto nel primo corpo principale 40 tra la prima sostanza alimentare in polvere 2 e la prima parete di fondo 41).

La prima sostanza alimentare in polvere 2 ha una prima granulometria media nominale vantaggiosamente inferiore a 400 µm. In particolare, inoltre, se la prima sostanza alimentare è destinata alla preparazione di caffè espresso avrà vantaggiosamente una granulometria media nominale maggiore di 270 µm.

Vantaggiosamente, ma non necessariamente, il primo filtro 45 è rigido o semirigido ed è dotato di una pluralità di prime aperture passanti di dimensione tale da trattenere particelle che presentino la prima granulometria media nominale nonché, vantaggiosamente, particelle che presentino una granulometria media pari o superiore al 70 %, preferibilmente al 50%, della prima granulometria media nominale. Preferibilmente, il primo filtro 45 è conformato a bacinella e presenta una prima parete inferiore 46 ed una prima parete di contenimento laterale 47 associata a tenuta alla prima parete laterale 42. Le prime aperture possono essere ricavate sia sulla sola prima parete inferiore 46 sia sulla sola prima parete di contenimento laterale 47, sia su entrambe.

Preferibilmente, ma non necessariamente, la prima capsula 3 comprende poi un primo elemento di distribuzione 48 forato posizionato tra la prima sostanza alimentare in polvere 2 ed il primo coperchio 44.

La presente invenzione può inoltre trovare applicazione sia in prime capsule 3 in grado di contenere esclusivamente una quantità di prima sostanza alimentare in polvere 2 adatta alla preparazione di una singola bevanda (solitamente circa 8 g), sia in prime capsule 3 più grandi all'interno delle quali sia possibile inserire sia una quantità di prima sostanza alimentare in polvere 2 adatta alla preparazione di una singola bevanda, sia una quantità di prima sostanza alimentare in polvere 2 adatta alla preparazione di due bevande contemporaneamente (solitamente si tratta di circa 13 g). Per garantire un'erogazione di buona qualità in entrambi i casi, è vantaggiosamente previsto che quando la prima capsula 3 contiene una quantità di prima sostanza alimentare in polvere 2 adatta alla preparazione di una singola bevanda, il primo filtro 45 inferiore o il primo elemento di distribuzione 48 siano posizionati più lontani rispettivamente dalla prima parete di fondo 41 o dal primo coperchio 44 rispetto al caso in cui la prima capsula 3 contiene una quantità di prima sostanza alimentare in polvere 2 adatta alla preparazione di due bevande, allo scopo di adeguare il volume di contenimento della sostanza alimentare alla quantità di sostanza alimentare presente.

Le capsule per la preparazione di black coffee, illustrate in figura 7, 9 e 10 (nel seguito definite seconde capsule 4), presentano una struttura in molti aspetti analoga in a quella delle prime capsule 3. Esse comprendono un secondo corpo principale 49, un secondo coperchio superiore 50, almeno un secondo filtro 51 ed una seconda sostanza alimentare in polvere 2 contenuta nel secondo corpo principale 49. A propria volta il secondo corpo principale 49 ha forma di tazza, e presenta una seconda parete di fondo 52, una seconda parete laterale 53, ed una seconda flangia superiore 54. Il secondo coperchio superiore 50 è fissato alla seconda flangia superiore 54, mentre il secondo filtro 51 è montato nel secondo corpo principale 49 tra la seconda sostanza alimentare in polvere 2 e la seconda parete di fondo 52. Anche in questo caso può essere vantaggiosamente previsto un secondo elemento di distribuzione 55 e può essere previsto che la seconda capsula 4 contenga una quantità di seconda sostanza alimentare in polvere 2 adatta alla preparazione o di una singola bevanda o di due bevande contemporaneamente.

La seconda sostanza alimentare in polvere 2 presenta una seconda granulometria media nominale, vantaggiosamente superiore a 600 µm. In particolare, inoltre, se la seconda sostanza alimentare è destinata alla preparazione di caffè americano avrà vantaggiosamente una granulometria media nominale maggiore di 600 µm.

Per le seconde capsule 4 rimane valido quanto sopra descritto in relazione alle prime capsule 3, ad eccezione delle differenze qui di seguito indicate. In primo luogo, il secondo filtro 51 comprende un primo elemento filtrante 56 rigido o semirigido dotato di una pluralità di seconde aperture passanti (strutturalmente simile quindi al primo filtro 45) ed un secondo elemento filtrante 57 flessibile accoppiato al primo elemento filtrante 56 e disposto tra il primo elemento filtrante 56 e la seconda sostanza alimentare in polvere 2. Vantaggiosamente, il secondo elemento filtrante 57 flessibile è costituito da uno strato di poliestere agugliato con un peso per unità di superficie compreso tra 80 e 150 g/m2, o da un altro materiale con prestazioni analoghe, e che abbia una porosità compresa tra 0.6 e 0.9, ed una permeabilità all'aria misurata a 200 Pa a 20°C comp resa tra 800 e 1500 l/dm2•min.

Il primo elemento filtrante 56 è poi dotato di una pluralità di seconde aperture passanti, di dimensione tale da trattenere particelle che presentino la seconda granulometria media nominale nonché, preferibilmente, particelle che presentino una granulometria media pari al 50 % della seconda granulometria media nominale.

Il primo elemento filtrante 56 è vantaggiosamente conformato a bacinella e presenta una seconda parete inferiore 58 ed una seconda parete di contenimento laterale 59 accoppiata a tenuta alla seconda parete laterale 53. Le seconde aperture sono vantaggiosamente ricavate sia sulla seconda parete inferiore 58 sia sulla seconda parete di contenimento laterale 59. Preferibilmente, sia il primo filtro 45 sia il primo elemento filtrante 56 del secondo filtro 51 presentano sul lato esterno della bacinella da essi formata, degli elementi in rilievo 60 atti a mantenerli distanziati dal rispettivo corpo principale 40, 49 ed a formare così un volume di passaggio per la bevanda tra il rispettivo filtro 45, 51 ed il rispettivo corpo principale 40, 49 (preferibilmente sia inferiormente sia lateralmente).

Preferibilmente, poi, sia le prime aperture passanti sia le seconde aperture passanti sono conformate ad asola.

Nelle forme realizzative preferite, poi, il secondo elemento filtrante 57 flessibile riveste almeno internamente la bacinella formata dal primo elemento filtrante 56 rigido cui è vantaggiosamente saldato anularmente una o più volte (preferibilmente in corrispondenza della sommità ed in corrispondenza della zona centrale della seconda parete inferiore 58).

In accordo con la presente invenzione, poi, nelle seconde capsule 4 la seconda parete di fondo 52 almeno in parte presenta una resistenza alla lacerazione inferiore a quella della parete laterale. Ciò è vantaggiosamente ottenuto realizzando la seconda parete laterale 53 ed eventualmente parte della seconda parete di fondo 52 analogamente a quanto sopra descritto per l'intero primo corpo principale 40, e realizzando almeno la parte della seconda parete di fondo 52 che deve presentare una resistenza alla lacerazione inferiore a quella della seconda parete laterale 53, o con un foglio monostrato o multistrato che comprenda uno strato di allumino o di materiale plastico (vantaggiosamente PET).

A seconda delle scelte progettuali è possibile realizzare in questo modo o l'intera seconda parete di fondo 52 (soluzione non illustrata) o solo un inserto 61 disposto in modo tale da chiudere un foro 62 presente nella seconda parete di fondo 52 (soluzione ben visibile in figura 10). Vantaggiosamente, il foglio monostrato o multistrato sarà quindi incollato o saldato alla resto della parete di fondo 41 o alla parete laterale 53.

Un ulteriore differenza tra la prima capsula 3 e la seconda capsula 4 riguarda la sostanza alimentare in polvere 2; la prima granulometria media nominale è infatti vantaggiosamente inferiore rispetto alla seconda granulometria media nominale.

Ciascuna capsula 3, 4, in modo di per sé noto, può poi essere dotata di un identificativo laddove l'apparecchiatura 1 cui è destinata sia dotata di un organo di selezione 23 basato sul riconoscimento automatico della capsula 3, 4 stessa.

Possono infine essere previste anche ulteriori tipologie di capsule per la produzione di ulteriori tipologie di bevande; ciascuna ulteriore tipologia di capsula potrà presentare aspetti strutturali comuni alla prima capsula 3 o alla seconda capsula 4. Generalmente diverse saranno invece le caratteristiche delle sostanze alimentari in polvere in esse contenute. A titolo di esempio, se la sostanza alimentare è destinata alla preparazione di caffè espresso lungo avrà vantaggiosamente una granulometria media nominale maggiore di 350 µm, mentre se è destinata alla preparazione di caffè filtro avrà vantaggiosamente una granulometria media nominale maggiore di 540 µm.

Forma infine oggetto della presente invenzione anche la combinazione di una apparecchiatura 1 del tipo sopra descritto con almeno una prima capsula 3 ed una seconda capsula 4, in cui la prima capsula 3 e la seconda capsula 4 presentino un ingombro esterno sostanzialmente corrispondente e si differenziano tra loro internamente secondo quanto sopra indicato.

In accordo con la presente invenzione, poi, l'apparecchiatura 1 e la prima capsula 3 sono realizzate in modo tale che quando la pompa 16 viene attivata in accordo con la prima modalità di attivazione con una prima capsula 3 inserita nella camera di estrazione 6, si determina la formazione nel condotto di alimentazione 15 di una sovrappressione rispetto alla pressione atmosferica pari ad almeno 4 bar. L'apparecchiatura 1 e la seconda capsula 4 sono invece realizzate in modo tale che quando la pompa 16 viene attivata in accordo con la seconda modalità di attivazione con una seconda capsula 4 inserita nella camera di estrazione 6, si determini la formazione nel condotto di alimentazione 15 di una sovrappressione rispetto alla pressione atmosferica inferiore a 2 bar.

Ulteriormente l'apparecchiatura 1 e, rispettivamente, la prima capsula 3 e la seconda capsula 4, sono realizzate in modo tale che, quando la pompa 16 viene attivata in accordo con la prima modalità di attivazione con una prima capsula 3 inserita nella camera di estrazione 6, nel primo tempo di erogazione viene erogata una quantità di bevanda compresa tra 15 ml e 50 ml, preferibilmente tra 20 ml e 40 ml e che, quando la pompa 16 viene attivata in accordo con la seconda modalità di attivazione con una seconda capsula 4 inserita nella camera di estrazione 6, nel secondo tempo di erogazione viene erogata una quantità di bevanda maggiore di 180 ml, preferibilmente compresa tra 180 ml e 400 ml.

Utilizzando più capsule 3, 4 in serie è ovviamente possibile produrre quantità maggiori di bevanda.

Per quanto riguarda il funzionamento sia dell'apparecchiatura 1 sia della combinazione apparecchiatura-capsule 3, 4, esso discende immediatamente dalla descrizione strutturale sopra riportata.

La presente invenzione consegue importanti vantaggi.

In primo luogo, grazie alla presente invenzione è stata messa a punto una capsula per la preparazione di una bevanda che è meno soggetta al rischio di erogare anche per poco tempo semplice acqua calda anziché caffè rispetto a corrispondenti capsule oggi in commercio.

In secondo luogo, grazie alla presente invenzione è stato possibile mettere a punto una apparecchiatura per la preparazione di una bevanda, nonché una combinazione dell'apparecchiatura e di almeno due capsule diverse, che permettono di produrre a piacimento sia caffè espresso sia black coffee con caratteristiche organolettiche ottimali.

Va infine rilevato che la presente invenzione risulta di relativamente facile realizzazione e che anche il costo connesso alla sua attuazione non risulta molto elevato.

L’invenzione così concepita è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo che la caratterizza.

Tutti i dettagli sono rimpiazzabili da altri tecnicamente equivalenti ed i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni dei vari componenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1. Capsula per la preparazione di bevande comprendente un corpo principale (49), un coperchio superiore (50), almeno un filtro (51) ed una sostanza alimentare in polvere (2) contenuta nel corpo principale (49), in cui il corpo principale (49) ha forma di tazza e presenta una parete di fondo (52), una parete laterale (53), ed una flangia superiore (54), in cui il coperchio superiore (50) è fissato alla flangia superiore (54), in cui il filtro (51) è montato nel corpo principale (49) tra la sostanza alimentare in polvere (2) e la parete di fondo (52), in cui il filtro (51) comprende un primo elemento filtrante (56) rigido o semirigido dotato di una pluralità di aperture passanti ed un secondo elemento filtrante (57) flessibile accoppiato al primo elemento filtrante (56) e disposto tra il primo elemento filtrante (56) e la seconda sostanza alimentare in polvere (2), ed in cui la parete di fondo (52) almeno in parte presenta una resistenza alla lacerazione inferiore a quella della parete laterale (53).
2. 2. Capsula secondo la rivendicazione 1 in cui il secondo elemento filtrante (57) flessibile è costituito da uno strato di poliestere agugliato, con un peso per unità di superficie compreso tra 80 e 150 g/m<2>, una porosità compresa tra 0.6 e 0.9, ed una permeabilità all'aria misurata a 200 Pa a 20°C compresa tra 800 e 1500 l/dm<2>·min.
3. 3. Capsula secondo la rivendicazione 1 o 2 in cui il primo elemento filtrante (56) è conformato a bacinella e presenta una parete inferiore (58) ed una parete di contenimento laterale (59), dette aperture essendo ricavate sia su detta parete inferiore (58) sia su detta parete di contenimento laterale (59), e detto secondo elemento filtrante (57) flessibile rivestendo almeno internamente la bacinella formata dal primo elemento filtrante (56).
4. 4. Capsula secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3 in cui detta parete laterale (53) è costituita da un materiale plastico multistrato ed in cui la prima parete di fondo (41), laddove presenta una resistenza alla lacerazione inferiore a quella della parete laterale (53), è costituita da un foglio monostrato o multistrato che comprende uno strato di allumino o di materiale plastico, il foglio monostrato o multistrato essendo incollato o saldato alla resto della parete di fondo (41) o alla parete laterale (53).