IT201800005124A1 - Sistema di realizzazione di un prodotto alimentare - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“Sistema di realizzazione di un prodotto alimentare”

La presente invenzione concerne un sistema per la realizzazione di un prodotto alimentare.

Nel dettaglio, la presente invenzione concerne un sistema per la realizzazione di un prodotto alimentare che comprende una capsula, sigillata, monodose e monouso ed una macchina erogatrice, la quale è dotata di una camera di erogazione e di una unità di iniezione di un fluido, la capsula essendo alloggiabile nella camera di erogazione e contenendo un preparato iniziale da unire con il fluido, iniettato dalla unità di iniezione, per ottenere il prodotto alimentare.

Il preparato iniziale è preferibilmente un preparato alimentare.

Se è in polvere, il preparato iniziale può essere percolabile, oppure solubile, oppure liofilizzato, oppure deidratato, oppure concentrato. Alternativamente, se è ad esempio uno sciroppo oppure una crema, il preparato iniziale può essere un concentrato.

Il fluido è preferibilmente un liquido, ad esempio acqua oppure latte e può essere sia caldo che freddo.

La macchina erogatrice è quindi configurata per produrre sia una bevanda calda, ad esempio caffè, orzo, tisana, tè, cioccolata, ecc., sia una bevanda fredda, ad esempio una bibita, iniettando un fluido, tipicamente acqua calda in pressione, o acqua fredda in pressione, all’interno di una capsula contenente un preparato iniziale percolabile, oppure solubile, oppure da infusione. Se il fluido è invece aria in pressione, il preparato iniziale è unito all'aria in pressione ed il prodotto alimentare così ottenuto viene fatto fuoriuscire in pressione dalla capsula.

Da WO2012/104760, a nome della richiedente, è nota una macchina erogatrice per produrre un prodotto finale alimentare in forma di bevanda, da una capsula comprimibile e schiacciabile, contenente un prodotto iniziale, comprendente mezzi di iniezione disposti per forare un elemento di copertura della capsula e iniettare in quest’ultima un fluido interagente con detto prodotto iniziale per realizzare un prodotto finale alimentare in forma di bevanda.

La macchina comprende mezzi di posizionamento disposti per alloggiare detta capsula e mobili lungo una direzione tra una posizione non operativa iniziale in cui la capsula è inseribile nei mezzi di posizionamento, una posizione operativa intermedia in cui la capsula riscontra i mezzi di iniezione, che forano l’elemento di copertura per iniettare detto fluido, e una posizione operativa finale in cui la capsula ha volume ridotto essendo stata progressivamente compressa e schiacciata dai mezzi di posizionamento contro detti mezzi di iniezione in modo da essere aperta e consentire al prodotto finale di fuoriuscire.

Da WO2015056188, sempre della stessa richiedente, è nota una macchina erogatrice di una bevanda da una capsula comprimibile e schiacciabile comprendente una unità di iniezione di fluido mediante la quale una bevanda è preparata ed erogata. L'unità di iniezione comprende una estremità destinata ad impegnarsi con la capsula, la quale è provvista di un elemento di posizionamento dal quale protrude un ugello di erogazione del fluido.

La capsula comprende un involucro definente una cavità di contenimento del preparato iniziale, un bordo a flangia che si estende da una parete laterale dell'involucro ed un elemento di copertura, fissato al bordo a flangia per chiudere ermeticamente la cavità, il quale è perforabile dall'ugello di erogazione. La capsula comprende inoltre un elemento di chiusura fissato in modo almeno parzialmente distaccabile alla parete di base per chiudere ermeticamente un'apertura di uscita ed una cannula fissata all’elemento di copertura che si estende attraverso l’apertura di uscita e comprende una prima estremità provvista di sede configurata per ricevere il fluido e di una seconda estremità configurata per spingere l’elemento di chiusura in allontanamento dalla parete di base distaccandolo dalla parete di base stessa, in modo da disporre la capsula in una configurazione aperta.

L'elemento di posizionamento è un piattello il quale si impegna con un bordo a flangia della capsula ed è realizzato in silicone per garantire una tenuta fluidica tra l'unità di iniezione e la capsula stessa. L'ugello di erogazione passa, infatti, attraverso il disco di silicone stesso e protrude da quest'ultimo. In questo modo, quando l'unità di iniezione si muove dalla posizione non operativa alla posizione operativa intermedia, l'ugello di erogazione perfora l'elemento di copertura ed è alloggiato nella sede della cannula mentre il disco in silicone riscontra il bordo a flangia della capsula e garantisce in questo modo una tenuta fluidica anche durante una successiva erogazione di fluido.

Successivamente, l'unità di iniezione si muove dalla posizione operativa intermedia ad una posizione iniziale di compressione, che corrisponde ad una posizione di apertura della capsula. Comprimendo la capsula, la seconda estremità della cannula distacca l'elemento di chiusura dalla parete di base. Con la capsula già aperta, può quindi essere iniettato il fluido nella capsula. Successivamente, l'unità di iniezione si muove dalla posizione iniziale di compressione ad una posizione finale di compressione, in cui la capsula è ulteriormente compressa, per consentire l'erogazione del prodotto finale.

In WO2015056188, per aprire la capsula, è pertanto necessario disporre l'unità di iniezione nella prima posizione di compressione, per comprimere leggermente la capsula e distaccare l'elemento di chiusura dalla parete di base.

Uno scopo della presente invenzione è di fornire una sistema di realizzazione di un prodotto alimentare che abbia una maggiore versatilità, cioè consenta di utilizzare diversamente in una macchina erogatrice una capsula comprendente una cannula fissata ad un elemento di copertura, indipendentemente dal fatto che la capsula sia comprimibile.

Un’ulteriore scopo della presente invenzione è di fornire un sistema di realizzazione di un prodotto alimentare che sia in grado di garantire una tenuta fluidica efficace tra macchina e capsula quando un'unità di iniezione della macchina erogatrice interagisce con la capsula stessa. Tali scopi ed altri ancora sono raggiunti da un sistema per la realizzazione di un prodotto alimentare secondo una o più delle rivendicazioni sotto riportate.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un sistema di realizzazione di un prodotto alimentare come illustrato negli uniti disegni, in cui:

- la figura 1 è una vista in sezione di un sistema per la preparazione di un prodotto alimentare, comprendente una macchina erogatrice, provvista di una unità di iniezione, ed una capsula, inserita nella macchina erogatrice, alcune parti rimosse per chiarezza, in cui l'unità di iniezione è in una posizione non operativa.

- la figura 2 è una vista in sezione del sistema di figura 1, in cui l'unità di iniezione è in una posizione di perforazione;

- la figura 3 è una vista in sezione del sistema di figura 1 in cui l'unità di iniezione è in una posizione di apertura;

- la figura 4 è una vista in sezione del sistema di figura 1, in cui l'unità di iniezione è in una posizione iniziale di compressione;

- la figura 5 è una vista in sezione del sistema di figura 1, in cui l'unità di iniezione è in una posizione finale di compressione;

- la figura 6 è una vista di un dettaglio del sistema di figura 1 in cui l'unità di iniezione è nella posizione di perforazione e comprende un elemento di riscontro provvisto di una parte di tenuta di forma conica il quale è configurato per riscontrare un bordo di ingresso di una cannula della capsula;

- la figura 7 è una vista in dettaglio di una variante del sistema di figura 6, in cui il bordo di ingresso presenta una coppia di spigoli i quali definiscono una coppia di zone di tenuta, il bordo di ingresso comprendendo una gola anulare;

- la figura 8 è una vista in dettaglio di una variante del sistema di figura 6, in cui il bordo di ingresso è di forma complementare alla forma della parte anulare;

- la figura 9 è una vista in dettaglio di una variante del sistema di figura 8, in cui il bordo di ingresso comprende una parete inclinata e la parte anulare è di forma conica a doppia inclinazione;

- la figura 10 è una vista in dettaglio di una variante del sistema di figura 6, in cui la parte di tenuta è di forma sferica;

- la figura 11 è una vista in dettaglio di una variante del sistema di figura 7, in cui la parte anulare è di forma sferica;

- la figura 12 è una vista prospettica dell'unità di iniezione di figura 6;

- la figura 13 è una vista in sezione di una variante della capsula delle figure da 1 a 5, in cui la capsula è priva di linea di cedevolezza e l’unità di iniezione è nella posizione di apertura.

Nel seguito, si indicheranno nelle varie figure i medesimi elementi con gli stessi numeri.

Con riferimento alle figure da 1 a 11, con 1 è indicato un sistema di realizzazione di un prodotto alimentare (non illustrato) comprendente una capsula 2 ed una macchina erogatrice 3, nella quale la capsula 2 è alloggiabile.

La capsula 2, mostrata nelle figure da 1 a 5, comprende un involucro, o contenitore, esterno, presentante un asse A di sviluppo longitudinale, ad esempio un asse di simmetria. Nella figura 1, la capsula è in una configurazione non operativa. Tale capsula 2 è del tipo mostrato nella domanda WO2014102701, che viene qui incorporata per riferimento in relazione alle parti qui non esplicitamente descritte.

La capsula 2 è in grado di erogare il prodotto alimentare direttamente in un contenitore di fruizione (tazza, bicchiere, ecc.).

L’involucro è sostanzialmente di forma tronco-conica, e cioè a forma di bicchiere oppure di tazza. L'involucro include una parete di base 201 ed una parete laterale 202, definenti una cavità aperta 203, ed un bordo a flangia 204, che si estende dalla parete laterale 202 e circonda, in particolare, la cavità 203. La parete laterale 202 è divergente a partire dalla parete di base 201 fino al bordo a flangia 204.

La cavità 203 è di contenimento di un preparato iniziale (non illustrato), il quale è predisposto per essere unito ad un fluido (non illustrato), preferibilmente un liquido caldo oppure freddo in pressione, immesso nella cavità 203 in una fase di iniezione del fluido, per ottenere il prodotto alimentare (non illustrato).

Come detto in precedenza, il preparato iniziale è ad esempio un prodotto alimentare solubile, liofilizzato, deidratato, concentrato, percolabile, liofilizzato, in polvere – ad esempio caffè; alternativamente, il preparato iniziale può ad esempio essere un prodotto alimentare in foglie – ad esempio tè. Il preparato iniziale è da unire ad acqua, preferibilmente calda ed in pressione, per ottenere un preparato finale, quale una bevanda (ad esempio caffè, orzo, thè, oppure una tisana) oppure un brodo vegetale, nel quale il preparato iniziale è opzionalmente disciolto oppure diluito.

L’involucro, mostrato nelle figure da 1 a 5, è comprimibile e/o schiacciabile ed è quindi deformabile da una configurazione non operativa, in cui la capsula 2 non è stata ancora utilizzata ed è indeformata (figura 1), ad una configurazione di erogazione, mostrata almeno nella figura 5, in cui la capsula 2 è aperta ed è deformata ed il prodotto alimentare viene erogato. La parete laterale 202 comprende predefinite linee di cedevolezza 205, per consentire all’involucro 2 di essere compresso e/o schiacciato e/o deformato lungo una direzione sostanzialmente parallela all’asse longitudinale A. L’involucro è comprimibile e questo consente di ridurre progressivamente il volume dell’involucro stesso, riducendo una distanza tra la parete di base 201 ed il bordo a flangia 204 durante una fase di erogazione del prodotto alimentare, come vedremo nel seguito.

La macchina erogatrice 3 comprende una unità di erogazione ed una unità di iniezione 301 del fluido. Nel dettaglio, la capsula 2 è alloggiabile nella unità di erogazione per ricevere il fluido iniettato dalla unità di iniezione 301 per ottenere il prodotto alimentare.

L'unità di erogazione comprende una base (non illustrata) nella quale può essere inserito in modo rimovibile un cassetto (non illustrato), nel quale la capsula 2 è alloggiabile. Nel dettaglio, il cassetto è scorrevole su guide (non illustrate) dell'unità di erogazione in modo da poter essere inserito, oppure estratto dalla unità di erogazione stessa.

La macchina erogatrice 3 è del tipo mostrato nella domanda WO2015056188, che viene qui incorporata per riferimento in relazione alle parti qui non direttamente illustrate.

Il cassetto comprende un elemento di alloggiamento 302 della capsula 2. L'elemento di alloggiamento 302 comprende un piano di supporto 303 configurato per supportare il bordo a flangia 204 della capsula 2 e per riscontrare l’unità di iniezione 301.

L’unità di erogazione comprende inoltre una base fissa 304, sagomata a forma di tazza rovesciata, provvista di un piano di appoggio 305 superiore sul quale appoggia la parete di base 201 della capsula 2, quando questa viene inserita nell’elemento di alloggiamento 302. La base fissa 304 è internamente cava e delimita un vano 306, posto al di sotto dell’elemento di alloggiamento 302, quando il cassetto è inserito nella unità di erogazione, il quale è in comunicazione di fluido con l’elemento di alloggiamento stesso 302 mediante un'apertura 307 del piano di appoggio 305. Il vano 306 è destinato a ricevere un contenitore di fruizione (non illustrato) del prodotto alimentare, ad esempio una tazza oppure un piatto.

L’apertura 307 serve per erogare per gravità nel contenitore di fruizione il prodotto alimentare erogabile dalla capsula 2.

L’unità di iniezione 301 è configurata per riscontrare l’elemento di alloggiamento 302 ed è mobile in direzione verticale tra una pluralità di posizioni operative, come vedremo meglio nel dettaglio più avanti, grazie ad un dispositivo di azionamento (non illustrato).

L'elemento di alloggiamento 302 è, anch’esso, mobile in direzione verticale e riscontra una pluralità di elementi elastici (non illustrati), una cui parte superiore riscontra una parte dell’elemento di alloggiamento 302 ed una cui parte inferiore riscontra un alloggiamento (non illustrato) della unità di erogazione. Gli elementi elastici sono opzionali.

Gli elementi elastici sono in una condizione di riposo quando l’elemento di alloggiamento 302 è in una posizione non operativa della unità di iniezione e sono invece compressi quando l’elemento di alloggiamento è spostato verso il basso dalla unità di iniezione 301, per contrastare l’azione dell’unità di iniezione 301 stessa.

La capsula 1 comprende un elemento di copertura 206 il quale è fissato al bordo a flangia 204 della capsula 1 per chiudere ermeticamente la cavità 203 ed isolare il preparato iniziale dall’ambiente esterno. L’elemento di copertura 206 è tipicamente una pellicola, come nel seguito vedremo in dettaglio.

La parete di base 201 comprende un’apertura di uscita 207.

La capsula 2 comprende inoltre un elemento di chiusura 208 fissato in modo parzialmente distaccabile, come vedremo meglio nel seguito, alla parete di base 201. Anche l'elemento di chiusura 208 è tipicamente una pellicola.

Sia l’elemento di copertura 206 che l’elemento di chiusura 208 sono realizzati con materiali selezionati in modo da preservare nel tempo il preparato iniziale contenuto nella capsula dall’umidità e dall’ossigeno. Nel dettaglio, l’involucro può essere scelto tra uno dei seguenti materiali di una prima lista:

- Poliolefine (preferibilmente PP oppure PE), polietilen tereftalato (PET), polistirene (PS), acido poliattico (PLA), Polietilen-furanoato (PEF);

- Materiali biodegradabili e/o compostabili diversi dal PLA, ad esempio di origine vegetale;

- Materiali riciclabili (ad esempio alluminio).

I suddetti materiali della prima lista sono in grado di offrire barriera all’ossigeno e/o all’acqua.

Sia l’elemento di copertura 206 che l’elemento di chiusura 208 possono comprendere almeno uno strato comprendente un materiale scelto tra uno dei seguenti materiali di una seconda lista:

- PET;

- PET comprendente ossidi di alluminio ed ossidi di silicio;

- Alluminio;

- PVDC;

- PP;

- PE;

- PLA;

- EVOH;

- Carta;

- Acetato di cellulosa.

In una forma di attuazione, l’elemento di copertura 206 e/o l’elemento di chiusura 208 può comprendere almeno due strati, in cui ciascuno strato può comprendere almeno uno dei materiali della seconda lista (ad esempio PET/PVDC, PET/Alluminio).

In una ulteriore forma di attuazione, l’elemento di copertura 206 e/o l’elemento di chiusura 208 può comprendere almeno tre strati, in cui ciascuno strato può comprendere almeno uno dei materiali della seconda lista (ad esempio PP/EVOH/PP, PP/EVOH/PE, PP/EVOH/PA).

La capsula 2 comprende inoltre una cannula 209 fissata all’elemento di copertura 206. La cannula 209 si estende attraverso l’apertura di uscita 207 e comprende una prima estremità 210 ed una seconda estremità 211 tra di loro opposte. La cannula 209 è, pertanto, realizzata come un elemento tubolare allungato e rigido ed è alloggiata almeno parzialmente nella cavità 203.

La prima estremità 210 comprende una sede 212, la quale è configurata per ricevere il fluido. La sede 212 è dotata di un bordo di ingresso 213. La sede 212 è disposta, in altre parole, per impegnarsi con l’unità di iniezione 301 della macchina erogatrice in grado di erogare il fluido e, nel dettaglio è delimitata lateralmente da una parete laterale 212a che è provvista di almeno un’apertura di alimentazione 214 per alimentare alla cavità 203 il fluido F ricevuto dall’unità di iniezione 301.

La seconda estremità 211 è configurata per spingere l’elemento di chiusura 208 in allontanamento dalla parete di base 201 distaccandolo dalla parete di base 201 stessa, in modo da disporre la capsula 2 in una configurazione aperta.

Preferibilmente, la cannula 209 comprende inoltre una flangia esterna 215 che circonda perifericamente la seconda estremità 211. Quando la capsula 1 è nella configurazione non operativa, la flangia esterna 215 riscontra una porzione della parete di base 201, che circonda l’apertura di uscita 207.

La cannula 209 comprende inoltre almeno un’apertura di scarico 216 per ricevere dalla cavità 203 il prodotto alimentare ed almeno una apertura di erogazione 217, disposta nella seconda estremità 211, per erogare il prodotto alimentare nel contenitore di fruizione.

La cannula 209 comprende quindi un primo condotto che si estende dal bordo di ingresso 213 alla apertura di alimentazione 214 ed un secondo condotto, separato mediante un setto 218 privo di aperture dal primo condotto, che si estende dalla apertura di scarico 216 alla apertura di erogazione 217. Il setto 218 delimita un fondo della sede 212.

La cannula 209 è configurata per scorrere a tenuta nell’apertura di uscita 207 in modo tale che il prodotto alimentare fuoriesca dalla capsula 1 esclusivamente attraverso l’apertura di erogazione 207 della cannula 209.

Vantaggiosamente, l’elemento di chiusura 208 è fissato ad una porzione anulare esterna (non illustrata) della parete di base 201 in modo tale che la flangia esterna 215 sia disposta tra la parete di base 201 e l’elemento di chiusura 208, riscontrando una porzione anulare interna (non illustrata) della parete di base 201, quando la capsula è nella configurazione non operativa.

L’elemento di chiusura 208 è fissato alla porzione anulare esterna 209 della parete di base 201 per un primo tratto (non illustrato) mediante un fissaggio bloccante, ad esempio una saldatura bloccante, e per un secondo tratto (non illustrato) mediante un fissaggio distaccabile, ad esempio una saldatura distaccabile. Con fissaggio distaccabile si intende il fatto che l’elemento di chiusura 208 si distacca facilmente dalla parete di base 201 alla quale è fissato, ad esempio saldato, quando viene sottoposto a trazione. La possibilità che l’elemento di chiusura 208 sia facilmente distaccato è resa possibile grazie ad una resina alimentare che viene o estrusa oppure posta a contatto con l’elemento di chiusura 208 stesso in corrispondenza delle zone in cui l’elemento di chiusura 208 deve essere unito, ad esempio in corrispondenza della porzione anulare esterna della parete di base 201.

Dato che il fissaggio bloccante necessita di una forza maggiore rispetto al fissaggio distaccabile per distaccare l’elemento di chiusura 208 dalla parete di base 201, viene promosso un distacco del secondo tratto prima del distacco del primo tratto, quando l’elemento di chiusura 208 è spinto dalla flangia esterna 215 a distaccarsi dalla parete di base 201. In questo modo, il primo tratto rimane collegato alla parete di base 201 e funge da elemento di cerniera attorno al quale la porzione dell’elemento di chiusura 208 comprendente il secondo tratto può ruotare, in allontanamento dalla parete di base 201 stessa.

L’unità di iniezione 301 comprende un elemento perforatore 308 dotato di un asse longitudinale, il quale è preferibilmente è un asse di simmetria della unità di iniezione 301 e coincide con l’asse longitudinale A della capsula 2, quando la capsula 2 è inserita nella macchina erogatrice 3. L’elemento perforatore 308 è configurato per perforare l'elemento di copertura 206 e per erogare il fluido. L’elemento perforatore 308 comprende, infatti, una estremità di perforazione in corrispondenza della quale sfocia anche un condotto interno di alimentazione del fluido. L’estremità di perforazione è disposta per dirigere il fluido erogato assialmente lungo l’asse longitudinale A. L’elemento perforatore 308 è preferibilmente cilindrico ad estremità inclinata di perforazione.

L’unità di iniezione 301 comprende inoltre un elemento di posizionamento 309, il quale è configurato per riscontrare il bordo a flangia 204 della capsula 2.

In accordo con la presente invenzione, l’unità di iniezione 301 comprende inoltre un elemento di riscontro 310, disposto tra l'elemento perforatore 308 e l'elemento di posizionamento 309, il quale si estende dall'elemento perforatore 308 ed è di forma divergente.

L’unità di iniezione 301 è mobile lungo l'asse longitudinale A tra: una posizione non operativa, mostrata nella figura 1, nella quale la capsula 2 è inseribile nella macchina erogatrice e l’unità di iniezione 301 è distante dalla capsula 2; una posizione di perforazione, mostrata nella figura 2, nella quale l'elemento perforatore 308 è alloggiato nella sede 212 e l'elemento di riscontro 310 si impegna a tenuta con il bordo di ingresso 213; una posizione di apertura, mostrata nella figura 3, nella quale l'elemento di posizionamento 309 si impegna con il bordo a flangia 204 della capsula 2 e la cannula 209 è spinta dall'elemento di riscontro 310 verso l'elemento di chiusura 208, distaccando l'elemento di chiusura 208 dalla parete di base 201 ed aprendo la capsula 2.

Si noti che la parete di base 201 è in appoggio sul piano d’appoggio 305 e riscontra il piano d’appoggio 305 stesso, nella posizione di perforazione dell’unità di iniezione 301.

Grazie alla macchina erogatrice della presente invenzione, l’unità di iniezione 301 è in grado di impegnarsi a tenuta con la capsula 2 nella posizione di perforazione e pertanto non è necessario che l’unità di iniezione 301 sia provvista di un elemento di tenuta per garantire una tenuta fluidica al momento della iniezione del fluido nella sede 212.

Allo stesso tempo, grazie alla capsula della presente invenzione, la sede 212 è configurata per alloggiare l’elemento perforatore mentre il bordo di ingresso 213 è configurato per riscontrare l’elemento di riscontro 310.

Quando l’unità di iniezione 301 passa dalla posizione di perforazione alla posizione di apertura, la cannula 209, spinta verso il basso, apre la capsula 2 mentre l’elemento di posizionamento 309 riscontra il bordo a flangia 204. Quando l’elemento di posizionamento 309 riscontra il bordo a flangia 204 la capsula 2 è stata aperta e pertanto il fluido può essere iniettato nella capsula 2 per ottenere il prodotto alimentare.

Vantaggiosamente, dal momento che la sede 212 della cannula 209 della capsula 2 riceve l’elemento perforatore 308 mentre l’elemento di riscontro 310 di impegna a tenuta con il bordo di ingresso della sede 212 stessa, l’elemento perforatore 308, alla cui estremità sfocia un condotto di erogazione del fluido, può erogare il fluido nella sede 212 e pertanto alimentare la cavità 203 mediante l’apertura di alimentazione 214 senza rischio che il fluido possa fuoriuscire dalla sede 212 stessa, contaminando altre parti della macchina erogatrice 3. In aggiunta, il fluido è alimentato alla capsula 2 senza perdite di carico e ciò garantisce una realizzazione ottimale del prodotto alimentare nella cavità 203.

In questo modo, viene fornito un sistema 1 in accordo con la presente invenzione comprendente la macchina erogatrice 3 e la capsula 2 in essa inseribile il quale garantisce una erogazione ottimale del fluido alla capsula 2 e pertanto una erogazione efficace del prodotto alimentare al contenitore di fruizione.

Nel dettaglio, l'elemento di riscontro 310 comprende una parte anulare 311, mostrata nelle figure da 6 a 11, la quale è configurata per impegnarsi a tenuta con il bordo di ingresso 213.

Preferibilmente, in sezione, tra una retta tangente la parte anulare 311 e l'asse longitudinale A dell'elemento perforatore 308, è definito un angolo α compreso tra 5° e 175°.

La parte anulare 311 può essere di forma conica, come mostrato nelle figure da 1 a 5, nelle figure da 6 a 8 e nella figura 12, ad esempio è di forma tronco conica.

Secondo una variante della presente invenzione, la parte anulare 311 è di forma sferica, come mostrato nelle figure 10 e 11. Nel caso di una parte anulare 311 di forma sferica, la retta tangente determina l’angolo α di inclinazione dell’elemento di riscontro 310.

Grazie al fatto che l’angolo α di inclinazione (figura 8) è compreso nell’intervallo sopra indicato, viene garantito che l’elemento di riscontro 310 si impegni a tenuta con il bordo di ingresso 213 mentre l’elemento perforatore 308 è alloggiato nella sede 212.

In questo modo, come mostrato in figura 2, quando l’unità di iniezione 301 riscontra la capsula 2, l’elemento di posizionamento 309 non è ancora a contatto con il bordo a flangia 204 della capsula 2.

Vantaggiosamente, si noti che la specifica configurazione di forma dell’unità di iniezione 301 consente alla macchina erogatrice 3 di accoppiarsi al meglio con la capsula 2.

Secondo una preferita forma di attuazione, l’unità di iniezione 301 comprendente l'elemento perforatore 308, l'elemento di posizionamento 309 e l'elemento di riscontro 310 è realizzata in corpo unico in materiale metallico, ad esempio è realizzata in acciaio mediante semplici lavorazioni meccaniche, con conseguenti costi contenuti.

Pertanto, vantaggiosamente, non sono l’unità di iniezione 301 della presente invenzione è priva di elementi di tenuta, ma può essere anche di economica realizzazione.

In accordo con il sistema della presente invenzione, viene pertanto fornita una capsula 2 comprende una cannula 209 dotata di una sede 212 il cui bordo di ingresso 213 è configurato per impegnarsi con l’elemento di riscontro 310 dell'unità di iniezione 301.

Come mostrato nelle figure 6 e 10, il bordo di ingresso 213 comprende uno spigolo, che a titolo di esempio nelle figure è uno spigolo vivo, per definire una zona di tenuta tra la parte anulare 311 ed il bordo di ingresso 213.

Si noti che la zona di tenuta è definita in corrispondenza dello spigolo del bordo di ingresso 213, sia se la parte anulare 311 è di forma conica (figura 6) sia se la parte anulare 211 è di forma sferica (figura 9).

Grazie alla zona di tenuta realizzata mediante un spigolo del bordo di ingresso, viene fornita una capsula 2 in cui viene realizzata una tenuta fluidica tra capsula 2 ed unità di iniezione 301 in modo semplice ed efficace.

Come mostrato nelle figure 7, 9 e 11, il bordo di ingresso 213 comprende una coppia di spigoli, per definire una coppia di zone di tenuta tra la parte anulare 311 ed il bordo di ingresso 213.

La coppia di spigoli può essere definita se il bordo di ingresso 213 comprende una gola anulare 219 (figure 7 e 11), oppure se il bordo di ingresso comprende una parete inclinata 220 (figura 9).

La coppia di spigoli è infatti definita rispettivamente tra la gola anulare 219, oppure la parete inclinata 220, e la parete laterale 212a della sede 212 e tra la gola anulare 219, oppure la parete inclinata 220, ed una parete di estremità della cannula 209, rivolta verso l’unità di iniezione 301. Nel caso in cui il bordo di ingresso 213 comprenda la parete inclinata 220, come mostrato nella figura 9, di preferenza, la parte anulare 311 comprende una prima regione di forma conica ed una seconda regione di forma conica, in cui la prima regione è configurata per riscontrare il primo spigolo, prossimo all’elemento perforatore 308, per definire la prima zona di tenuta e la seconda regione è configurata per riscontrare il secondo spigolo, prossimo all’elemento di posizionamento 309, per definire la seconda zona di tenuta.

In sezione e rispetto all'asse longitudinale A, la prima regione definisce un primo angolo (non illustrato) il quale è minore di un secondo angolo (non illustrato) definito per la seconda regione. In altre parole, la parte anulare 211 comprende due regioni coniche ad inclinazione crescente.

Grazie alla coppia di zone di tenuta realizzate mediante una coppia di spigoli del bordo di ingresso 213, di nuovo, vale quanto detto in precedenza. In modo semplice, viene fornita una capsula 2 che garantisce una tenuta fluidica tra capsula 2 ed unità di iniezione 301.

In accordo con una diversa variante della capsula 2, come mostrato nella figura 8 a titolo di esempio, il bordo di ingresso 213 è di forma complementare alla forma della parte anulare 311, per definire un accoppiamento di forma tra la parte anulare 311 ed il bordo di ingresso 213.

In questo caso il bordo di ingresso 213 è esso stesso di forma conica e comprende la parete inclinata 220 configurata per riscontrare la parte anulare 311.

Si precisa che, nel sistema 1 della presente invenzione, l’unità di iniezione 301 può essere selezionata con la variante di forma conica oppure sferica dell’elemento di riscontro 310 e che il bordo di ingresso 301 può essere selezionato nella variante che comprende uno spigolo, oppure due spigoli, in relazione all’accoppiamento di tenuta da realizzare.

Vantaggiosamente, quando l’unità di iniezione 301 è nella posizione di apertura e l’elemento di riscontro 311 si impegna con il bordo di ingresso 213, una porzione dell'elemento di copertura 206 è interposta tra l'elemento di riscontro 311 ed il bordo di ingresso 213 per favorire una tenuta fluidica tra l'unità di iniezione 301 e la capsula 2.

Detta porzione interposta contribuisce, infatti, a realizzare un elemento di tenuta.

Sperimentalmente, è stato verificato che l’elemento di copertura 206 agisce come elemento di tenuta se ha uno spessore compreso tra 4 e 500 micron.

Nel dettaglio, l’elemento di copertura 206 agisce come elemento di tenuta se ha uno spessore compreso nell’intervallo tra 40 e 250 micron, preferibilmente compreso tra 40 e 150 micron, e se comprende almeno uno strato comprendente un materiale scelto tra uno dei seguenti materiali:

- PET;

- PET comprendente ossidi di alluminio ed ossidi di silicio;

- PVDC;

- PP;

- PE;

- PLA;

- EVOH.

Rimane valido quanto detto in precedenza relativamente al fatto che l’elemento di copertura 206 può comprendere almeno due strati, oppure tre strati.

Alternativamente, è stato anche sperimentalmente verificato che l’elemento di copertura 206 agisce come elemento di tenuta se ha uno spessore compreso tra 15-200 micron, preferibilmente compreso tra 15 e 50 micron, ed è realizzato in alluminio.

La forma dell’elemento di riscontro 311 che si impegna nel bordo di ingresso 213, in associazione allo spessore con cui l’elemento di copertura 206 è realizzato, garantiscono una tenuta fluidica ancora più efficace.

Abbiamo detto che l’unità di iniezione 301 è mobile dalla posizione di perforazione di figura 2 alla posizione di apertura di figura 3.

Durante questa movimentazione dell’unità di iniezione 301, la cannula 209 è spinta verso il basso per distaccare l’elemento di chiusura 208 ed aprire la capsula. La capsula 2, aperta, passa quindi da una configurazione non operativa ad una configurazione di erogazione.

Si noti che la cannula 209 viene spinta per una corsa pari alla distanza tra la posizione di riscontro e la posizione di apertura, che dipende dalla forma dell’elemento di riscontro 310 e cioè dalla distanza tra la parte anulare 311 e l’elemento di posizionamento 309. Ne segue che tale corsa può variare in relazione all’elemento di riscontro 310 selezionato. Ad esempio, potrebbe essere selezionata una corsa tale da disporre la flangia esterna 215 distante dalla parete di base 201, quando l’unità di iniezione è nella posizione di apertura.

Come detto in precedenza, se la capsula è nella configurazione di erogazione, il fluido può essere iniettato nella capsula 2 e quindi può essere ottenuto nella cavità 203 il prodotto alimentare, che può anche essere erogato nel contenitore di fruizione.

Tuttavia, la parete laterale 202 della capsula 1 è deformabile e comprimibile lungo predefinite linee di cedevolezza 205, e pertanto ciò consente all’involucro 2 di essere compresso o schiacciato in una direzione A parallela all’asse longitudinale della capsula 1 ai fini della erogazione del prodotto alimentare. Il prodotto alimentare può fuoriuscire esclusivamente attraverso l’apertura di erogazione 217 della cannula 209 in quanto la cannula 209 scorre a tenuta nella apertura di uscita 207.

L’unità di iniezione 301 è ulteriormente mobile dalla posizione di apertura mostrata nella figura 3 ad una posizione iniziale di compressione, mostrata nella figura 4, in cui la capsula 2 è in una condizione iniziale di compressione, ad una posizione finale di compressione mostrata nella figura 5, in cui la capsula è in una condizione finale di compressione nella quale ha un volume ridotto.

Nella configurazione di erogazione, la capsula 1 è compressa e l’involucro riduce progressivamente il proprio volume fino ad avere un volume minimo in corrispondenza della posizione finale di compressione della unità di iniezione 301. La flangia esterna 215 della cannula 209 è distante dalla parete di base 201, che continua a riscontrare il piano di appoggio 305, ed il prodotto alimentare, ottenuto nella cavità 203 è a maggior ragione erogato attraverso l’apertura di erogazione 217.

La compressione della capsula 2 durante l’erogazione favorisce la fuoriuscita di un prodotto alimentare viscoso oppure pastoso.

La capsula 2 mostrata nella figura 13 differisce dalla capsula 2 delle figure da 1 a 5 descritte in precedenza in quanto la parete laterale 202 della capsula 1 è priva delle linee di cedevolezza 205 e l’apertura di uscita 207 è di diametro maggiore di un diametro della cannula 209 per definire una zona di erogazione 221 configurata per l’erogazione del prodotto alimentare.

Quando la capsula 2 è nella configurazione non operativa, la flangia esterna 215 chiude l’apertura di uscita 217, la quale è in aggiunta sigillata dall’elemento di chiusura 208.

Quando l’unità di iniezione 301 passa dalla posizione di perforazione alla posizione di apertura di figura 13, la cannula 209 distacca l’elemento di chiusura 208, apre la capsula 2 e la capsula 2 passa quindi dalla configurazione non operativa alla configurazione di erogazione. In tale configurazione, la zona di erogazione 221 consente la fuoriuscita del prodotto alimentare.

Il prodotto alimentare può essere ottenuto iniettando il fluido già quando l’unità di iniezione 301 è nella configurazione di perforazione, in quanto l’unità di iniezione 301 è in grado di impegnarsi a tenuta con la capsula 2 nella posizione di perforazione. Tuttavia, per poter immettere fluido in pressione nella cavità 203, quando l'elemento di chiusura 208 non è stato ancora distaccato dalla parete di base 201, è previsto che la macchina erogatrice comprenda un ugello di sfiato (non raffigurato) e che l'ugello di sfiato perfori l'elemento di copertura 206 prima che l’unità di iniezione 301 eroghi fluido in pressione nella cavità 203.

Nonostante la capsula 2 sia priva di linee di cedevolezza, vale quanto detto in precedenza in relazione all’elemento di riscontro 309 e al bordo di ingresso 213 della cannula 209 del sistema 1 della presente invenzione. Si aggiunge che, se la parete laterale 202 della capsula 2 è priva delle linee di cedevolezza, la movimentazione dell’unità di iniezione 301 nella posizione iniziale di compressione e nella posizione finale di compressione è opzionale ai fini della erogazione ma potrebbe essere richiesta ai fini dello smaltimento dei rifiuti.

In uso, il sistema 1 della presente invenzione prevede l’inserimento di capsula 2 in accordo con la presente invenzione in una macchina erogatrice 3, in cui l’unità di iniezione 301 è anch’essa in accordo con la presente invenzione. La capsula 2 è inserita nella condizione non operativa quando il dispositivo di iniezione 301 è in una posizione non operativa. Se ora consideriamo la capsula 2 delle figure da 1 a 5, in cui, ad esempio, la cavità 203 contiene un preparato iniziale P solubile quale ad esempio caffè oppure da infusione come ad esempio tè in foglie, l’unità di iniezione 301 è movimentata dalla posizione non operativa alla posizione di perforazione nella quale l’unità di iniezione 301 è in grado di impegnarsi a tenuta con la capsula 2.

La capsula 2 è ancora in una configurazione non operativa in quanto non è stata ancora aperta. Si noti che il fluido potrebbe essere già erogato nella capsula 2, quando l’unità di iniezione 301 è nella configurazione di perforazione e la macchina erogatrice comprende l’ugello di sfiato.

Successivamente, quando l’unità di iniezione 301 è ulteriormente movimentata nella posizione di apertura, la capsula 2 passa dalla configurazione non operativa alla configurazione di erogazione, in quanto l’elemento di chiusura 208 è distaccato dalla parete di base 201 e la capsula 2 è aperta. La parete di base 201 della capsula riscontra il piano d’appoggio 305. Il fluido può essere erogato nella capsula 2 per ottenere il prodotto alimentare e per far fuoriuscire il prodotto alimentare dalla capsula 2 quando l’unità di iniezione 301 è nella posizione di apertura. Se la capsula 2 è comprimibile, vantaggiosamente il fluido è iniettato nella posizione di apertura.

Successivamente, se parete laterale 202 è provvista delle linee di cedevolezza 205 come mostrato nelle figure da 3 a 5, e se la cannula 209 è di diametro tale da scorrere a tenuta nella apertura di uscita 207 e comprende almeno un’apertura di scarico 216 per ricevere il prodotto alimentare contenuto nella cavità 203 ed erogare il prodotto alimentare alla apertura di erogazione 217 in modo tale che il prodotto alimentare fuoriesca esclusivamente dalla apertura di erogazione 217, l’unità di iniezione 301 può passare dalla posizione di apertura alla posizione iniziale di compressione ed ancora successivamente alla posizione finale di compressione per favorire l’erogazione del prodotto alimentare quando la capsula è compressa e schiacciata.

Se invece la cannula 209 è di diametro minore della apertura di uscita 207 e definisce una zona di erogazione 221 tra la cannula 209 e l’apertura di uscita 207 per l’erogazione del prodotto alimentare contenuto nella cavità 203, il fluido è erogato nella capsula 2 per ottenere il ottenere il prodotto alimentare quando l’unità di iniezione 301 è nella configurazione di perforazione, in quanto l’elemento di riscontro 310 è in grado di impegnarsi a tenuta con la capsula 2. Successivamente, quando l’unità di iniezione è nella posizione di apertura, la capsula 2 passa dalla configurazione non operativa alla configurazione di erogazione ed il prodotto alimentare può fuoriuscire dalla cavità 203 della capsula 2.

Opzionalmente, anche quando la capsula 2 è priva delle linee di cedevolezza 205, la capsula 2 può essere successivamente compressa e schiacciata dall’unità di iniezione 301, disposto nella posizione iniziale di compressione e nella posizione finale di compressione.

In accordo con la presente invenzione, pertanto, viene fornito un sistema di realizzazione di un prodotto alimentare funzionante in modo ottimale sia con una capsula comprimibile che con una capsula priva di linee di cedevolezza e che in aggiunta garantisce una tenuta fluidica efficace tra unità di iniezione 301 e capsula 2 in modo semplice ed economico.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema (1) di realizzazione di un prodotto alimentare che comprende - una macchina erogatrice (3) comprendente un'unità di erogazione ed una unità di iniezione (301) di un fluido; - una capsula (2) alloggiabile nella unità di erogazione e contenente un preparato iniziale da unire con il fluido iniettato dalla unità di iniezione per ottenere il prodotto alimentare; in cui la capsula (2) comprende: - un involucro (201, 202, 204) che include: una parete di base (201), comprendente un’apertura di uscita (207), ed una parete laterale (202) definenti una cavità (203) di contenimento del preparato iniziale; un bordo a flangia (204) che si estende dalla parete laterale (202); - un elemento di copertura (206), fissato al bordo a flangia (204) per chiudere ermeticamente la cavità (203); - un elemento di chiusura (208) fissato in modo almeno parzialmente distaccabile alla parete di base (201) per chiudere ermeticamente l’apertura di uscita (207); - una cannula (209) fissata all’elemento di copertura (206) che si estende attraverso l’apertura di uscita (207); in cui la cannula (209) comprende: - una prima estremità (210) ed una seconda estremità (211) tra di loro opposte in cui la prima estremità (210) comprende una sede (212), la quale è dotata di un bordo di ingresso (213), ed in cui la seconda estremità (211) è configurata per spingere l’elemento di chiusura (208) in allontanamento dalla parete di base (201) distaccandolo dalla parete di base (201) stessa, in modo da disporre la capsula (2) in una configurazione aperta; ed in cui l'unità di iniezione (301) comprende: - un elemento perforatore (308) dotato di un asse longitudinale (A) il quale è configurato per perforare l'elemento di copertura (206); - un elemento di posizionamento (309), il quale è configurato per impegnarsi con il bordo a flangia (204); - un elemento di riscontro (310), disposto tra l'elemento perforatore (308) e l'elemento di posizionamento (309), il quale si estende dall'elemento perforatore (308) ed è di forma divergente; ed in cui l'unità di iniezione (301) è mobile lungo l'asse longitudinale (A) tra: una posizione non operativa, nella quale la capsula (2) è inseribile nella macchina erogatrice (3); una posizione di perforazione, nella quale l'elemento perforatore (308) è alloggiato nella sede (212) e l'elemento di riscontro (310) si impegna a tenuta con il bordo di ingresso (213); una posizione di apertura in cui l'elemento di posizionamento (309) si impegna con il bordo a flangia (204) della capsula (2) e la cannula (209) è spinta dall'elemento di riscontro (310) verso l'elemento di chiusura (208), distaccando l'elemento di chiusura (208) dalla parete di base (201) ed aprendo la capsula (2).
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui l'elemento di riscontro (310) comprende una parte anulare (311) la quale è configurata per impegnarsi a tenuta con il bordo di ingresso (213).
3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 2, in cui, in sezione, tra una retta tangente la parte anulare (311) e l'asse longitudinale (A) dell'elemento perforatore, è definito un angolo (α) compreso tra 5° e 175°.
4. 4. Sistema secondo la rivendicazione 2, oppure 3, in cui la parte anulare (311) è di forma conica oppure è di forma sferica.
5. 5. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 2 a 4, in cui il bordo di ingresso (213) è di forma complementare alla forma della parte anulare (311), per definire un accoppiamento di forma tra la parte anulare (311) ed il bordo di ingresso (213).
6. 6. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 2 a 4, in cui il bordo di ingresso (213) comprende uno spigolo, ad esempio uno spigolo vivo, per definire una zona di tenuta tra la parte anulare (311) ed il bordo di ingresso (213).
7. 7. Sistema secondo una delle rivendicazioni da 2, a 4, in cui il bordo di ingresso (213) comprende una coppia di spigoli, per definire una coppia di zone di tenuta tra la parte anulare (311) ed il bordo di ingresso (213).
8. 8. Sistema secondo la rivendicazione 7, in cui il bordo di ingresso (213) comprende una gola anulare (219), oppure una parete inclinata (220), la coppia di spigoli essendo definita rispettivamente tra la gola anulare (219), oppure la parete inclinata (220), ed una parete laterale (212a) della sede (212) e tra la gola anulare (219), oppure la parete inclinata (220), ed una parete di estremità della cannula (209) rivolta verso l’unità di iniezione (301).
9. 9. Sistema secondo la rivendicazione 7, oppure 8, quando dipendenti dalle rivendicazioni 2, oppure 3, in cui la parte anulare (311) comprende una prima regione di forma conica ed una seconda regione di forma conica, in cui, in sezione e rispetto all'asse longitudinale, la prima regione definisce un primo angolo il quale è minore di un secondo angolo definito per la seconda regione, ed in cui la prima regione è configurata per riscontrare il primo spigolo per definire la prima zona di tenuta e la seconda regione è configurata per riscontrare il secondo spigolo per definire la seconda zona di tenuta.
10. 10. Sistema secondo la configurazione una delle rivendicazioni precedenti, in cui nella posizione di apertura, una porzione dell'elemento di copertura (206) è interposta tra l'elemento di riscontro (310) ed il bordo di ingresso (213) per favorire una tenuta fluidica tra l'unità di iniezione (301) e la capsula (2).
11. 11. Sistema secondo la rivendicazione 10, in cui l'elemento di copertura (206) ha uno spessore compreso tra 4 e 500 micron; ed in cui preferibilmente l’elemento di copertura (206) ha uno spessore compreso tra 40 e 250 micron, preferibilmente compreso tra 40 e 150 micron e può comprendere almeno uno strato comprendente un materiale scelto tra uno dei seguenti materiali: - PET; - PET comprendente ossidi di alluminio ed ossidi di silicio; - PVDC; - PP; - PE; - PLA; - EVOH; ed in cui preferibilmente, alternativamente, l'elemento di copertura (206) è realizzato in alluminio ed ha uno spessore compreso tra 15-200 micron, preferibilmente compreso tra 15 e 50 micron.