ITUB201586515U1 - Capsula per la preparazione di un prodotto liquido, in particolare caffe' - Google Patents

Description

CAPSULA PER LA PREPARAZIONE DI UN PRODOTTO LIQUIDO, IN PARTICO-LARE CAFFÈ'

DESCRIZIONE

Campo del modello

Il presente modello di utilità riguarda una capsula per la preparazione di prodotti liquidi, quali caffè, latte, tè, brodo ed altro; in particolare il modello riguarda una capsula perforabile per erogatori automatici.

Stato della tecnica anteriore

Come noto, nel campo degli erogatori automatici per prodotti liquidi, quali bevande a base di caffè e tè, ma anche altri, da tempo si fa ricorso a capsule o cartucce sigillate che contengono la materia prima per la formazione della soluzione o infusione a base di acqua. La materia prima viene conservata in modo eccellente all'interno della capsula sigillata e poi utilizzata insieme ad acqua calda al momento della consumazione. A tal fine, le capsule vengono inserite in macchine apposite, in cui una serie di aghi di perforazione iniettano nella capsula acqua calda, eventualmente in pressione, e la soluzione/infusione viene estratta da contrapposti fori di uscita.

Capsule di questo tipo si sono ampiamente diffuse nel mercato, tanto che alcune di esse sono divenute un vero e proprio standard di riferimento a cui diversi costruttori si attengono. A prescindere dai dettagli costruttivi e dai materiali di fabbricazione, una forma di capsula che si è oramai imposta nel mercato come standard è illustrata sommariamente nell'allegata fig. 1, che ne rappresenta una sezione trasversale.

Questa capsula è formata normalmente di materiale plastico sottile, quale polipropilene, termoformato in guisa di una coppetta circolare con fondo inarcuato. Il corpo di capsula viene riempito con il materiale per bevande in granuli o polvere (per esempio caffè, tè, cioccolata, latte in polvere, ...) e poi l'imboccatura ad apertura circolare viene sigillata con un foglio/membrana di materiale sottile (plastico o metallico) saldabile sul perimetro circolare dell'imboccatura.

Il materiale e lo spessore della capsula vengono scelti in modo tale che i due poli contrapposti della capsula possano essere perforati da aghi di introduzione dell'acqua e spine di estrazione del liquido, ma allo stesso tempo sufficientemente robusti da garantire la sigillatura del contenuto ed in grado di sopportare le temperature e pressioni di estrazione della bevanda.

La forma di questa capsula standard, come visibile in fig. 1, prevede un corpo principale a tazza, svasato verso l'esterno (ossia un tronco di cono rovescio), chiuso inferiormente da un fondo concavo, raccordato superiormente con una porzione di collo svasato verso l'interno (ossia un tronco di cono diritto), con una lieve conicità di circa 3°, terminante in una flangia perimetrale sostanzialmente ortogonale all'asse principale della capsula. Tra il corpo principale e la porzione di collo è dunque prevista una discontinuità che definisce una sorta di gradino di sottosquadro.

Come accennato, l'apertura superiore, dopo riempimento della capsula, è chiusa da una membrana di sigillatura (non illustrata).

Per chiarezza, si noti che nel contesto della presente descrizione le indicazioni superiore/inferiore fanno riferimento ad una capsula disposta come nel disegno di fig. 1, ossia con l'apertura rivolta verso l'alto e il fondo nella parte inferiore, ma è inteso che la capsula può essere usata in qualsiasi orientamento opportuno, in base alla configurazione della macchina di erogazione.

Questa forma di capsula si è consolidata nel mercato ed è risultata particolarmente efficace anche per l'impilamento delle capsule vuote. Come visibile in fig. 1, in cui sono rappresentante due capsule vuote impilate una nell'altra, il corpo principale di ciascuna capsula compenetra in quello della capsula sottostante, mentre la porzione di collo rimane completamente esterna perchè presenta un sottosquadro che va in battuta sull'imboccatura della capsula sottostante. Questa condizione - ottenuta grazie alla presenza di un gradino pronunciato tra porzione principale e porzione di collare - risulta particolarmente favorevole per il trattamento automatico delle capsule durante la fase di produzione.

Nell'uso, la capsula viene trattenuta in un'apposita sede della macchina di erogazione, mentre si inietta acqua calda e si estrae il prodotto liqui do: tipicamente la flangia della capsula va in impegno con un anello di appoggio, sul quale viene pinzata da un contrapposto elemento mobile. Il ritegno saldo della capsula nella sede della macchina di erogazione, assicura una buona tenuta ai liquidi che sono così forzati ad entrare nella capsula e fuoriuscire dagli appositi fori in direzione di un crogiuolo di uscita.

Questa modalità di funzionamento è abbastanza efficace finché la pressione di erogazione dell'acqua è modesta.

Per alcuni prodotti, tuttavia, è necessario iniettare acqua calda e/o vapore a pressione più elevata: per esempio per l'estrazione di un caffè espresso è necessaria una pressione più elevata. In questi casi si generano problemi di tenuta, non tanto nella zona di pinzaggio della flangia, quanto nell'interazione tra spine di perforazione e materiale della capsula. Inoltre, per migliorare la distribuzione dell'acqua all'interno della capsula, può essere vantaggioso prevede un diaframma permeabile interno alla capsula, che aumenta la perdita di carico del liquido e dunque richiede di usare pressioni più elevate.

La richiedente ha potuto constatare che i problemi di tenuta si verificano principalmente perchè l'elevata pressione induce una espansione della capsula che, per via della specifica forma esistente tra corpo principale e collare, produce una deformazione anomala delle zone polari e quindi dei fori di iniezione ed estrazione, che generano così le indesiderate perdite di liquido. Le perdite di liquido finiscono per inquinare la sede della capsula ed anche, percolando al di fuori della macchina, determinano un effetto esteticamente sgradevole che richiede frequente manutenzione.

Descrizione sommaria

Problema alla base del modello è pertanto quello di fornire una capsula per la preparazione di prodotti liquidi in macchine erogatrici automatiche, che sia di forma sostanzialmente standard - per motivi di compatibilità - e permetta comunque un impilamento sfalsato delle capsule fra loro, ma avente configurazione perfezionata per evitare perdite di liquido dovute alle deformazioni da pressione.

Questo scopo viene conseguito attraverso le caratteristiche enunciate in termini essenziali nelle rivendicazioni allegate.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del modello risulteranno comunque meglio evidenti dalla seguente descrizione dettagliata, data a puro titolo esemplificativo e non limitativo ed illustrata nei disegni allegati, nei quali:

fig. 1, come già accennato, rappresenta una vista in sezione trasversale di due capsule di tecnica nota impilate fra di loro;

fig. 2 è una vista analoga a quella di fig. 1 di due capsule secondo il modello impilate fra di loro;

fig. 2A è una vista ingrandita del dettaglio racchiuso nel cerchio A di fig. 2;

fig. 3A è una vista di dettaglio della porzione di collo di una capsula di fig. 2; e

fig. 4 è una vista realistica in prospettiva di una capsula secondo il modello.

Descrizione dettagliata

Una capsula per la preparazione di un prodotto liquido, da impiegarsi in una macchina erogatrice automatica, presenta una forma standardizzata illustrata in fig. 1.

In particolare, un corpo principale a tazza 1 presenta una forma svasata verso l'esterno, raccordato superiormente con una porzione di collo o collare 2, terminante poi in una flangia anulare 3 che si estende sostanzialmente ortogonale all'asse centrale I-I della capsula.

Come già più sopra accennato, nella capsula standard di tecnica nota, la porzione principale presenta conicità verso l'esterno di circa 6° 30', mentre il collare 2 è svasato verso l'interno con una conicità di circa 3° e si raccorda con il corpo principale 1 mediante un gradino 2a che forma un sottosquadro pronunciato. Il volume della capsula standard ed il suo dimensionamento sono stati ottimizzati per l'erogazione di dosi di prodotto liquido che siano soddisfacenti per gli utenti, in particolare per contenere la polvere di caffè necessari a erogare un buon caffè espresso. Le macchine erogatrici automatiche disponibili sul mercato presentano una sede di impegno delle capsule che è dimensionata concordemente.

In particolare, come illustrato in fig. 1, l'altezza del corpo di capsula è di 25,9 mm con un diametro esterno massimo, escluso quello della flangia anulare, di 40,95 mm in corrispondenza del gradino di raccordo 2a.

Per semplicità, nella presente descrizione si fa riferimento alla capsula come se coincidesse con il solo corpo di capsula, ma è inteso che l'imboccatura - dopo riempimento - è comunque sigillata con una membrana o foglio di chiusura, con tecniche di per sè note.

Secondo il modello, una capsula per la preparazione di un prodotto liquido presenta ancora una porzione principale a tazza 10, con parete conica a sezione circolare svasata verso l'esterno, ed una porzione di collare superiore 12 che termina con una flangia anulare 13. L'altezza complessiva della capsula, sotto alla flangia, è ancora 25,9 mm, di cui 3,8 mm la porzione di collare, ed anche in questo caso è previsto un gradino di raccordo 12a fra la porzione principale 10 ed il collare 12, che forma un leggero sottosquadro. Come di prassi, l'apertura superiore del corpo di capsula, una volta riempita con il prodotto desiderato, è chiusa da una membrana di sigillatura (non mostrata) che viene saldata o altrimenti fissata sulla superficie della flangia anulare 13.

Tuttavia, secondo il modello la porzione di collare 12 è costituita da una parete conica con leggera svasatura verso l'esterno, ossia dello stesso segno della parete conica principale 10. In particolare, la conicità della parete di porzione principale 10 è ancora di circa 6° e 30', mentre la conicità della parete di collare 12 è di circa 8°.

In fig. 3 è illustrata in maggiore dettaglio la zona di raccordo tra il gradino di raccordo 12a e la porzione di collare 12. Si noti che la parete del collare 12 presenta una conicità di 8°, che la rende sostanzialmente parallela alla superficie interna della sede di alloggiamento standard della macchina erogatrice, in particolare la superficie interna di un rilievo anulare a sezione trapezoidale sul quale va in appoggio la flangia 13 per conseguire la tenuta ermetica durante l'estrazione del prodotto liquido.

In questo caso, il diametro massimo del corpo di capsula è di 42,086 mm, in corrispondenza del raccordo fra porzione di collare 12 e flangia 13. Il diametro esterno a monte del gradino di raccordo 12a è di 39,55 mm, contro i 40,95 mm della capsula standard.

Questa configurazione permette di portare il profilo del collare 12 a meglio sposare la superficie conica della sede standard nella macchina di erogazione, ciò che coopera nell'azione di deformazione controllata della capsula.

La parete di fondo della capsula ripercorre la medesima forma standard, con una concavità che interessa un'altezza di circa 4,5 mm.

Il materiale del corpo di capsula può essere scelto come meglio desiderato in base alla specifica applicazione, ma preferibilmente esso è polipropilene che può essere termoformato nella forma desiderata.

L'intera configurazione perfezionata qui descritta, in particolare la modifica della porzione superiore della capsula rispetto allo standard, con la riduzione di dimensione del gradino di raccordo (con l'adattamento conseguente dei diametri di parete) e l'impiego di conicità dello stesso segno, producono un comportamento vantaggioso della capsula durante il suo uso. Si è infatti constatato che la pressione che insiste internamente alla capsula, produce una dilatazione più regolare dell'intera parete della capsula, che va così a tendere uniformemente la membrana di sigillatura superiore (non illustrata nelle figure) e la parete di fondo della capsula, senza produrre sollecitazioni anomale che deformerebbero eccessivamente i fori di introduzione e di estrazione dei liquidi.

Il leggero sottosquadro del gradino di raccordo 12a e, soprattutto, la conicità dello stesso segno delle due porzioni principale e di collare, non permetterebbero di definire un riscontro adeguato ad evitare un completo inserimento reciproco tra le capsule durante l'impilamento. Per fornire comunque un riscontro di arresto all'impilamento, pur senza influire negativamente sul comportamento a dilatazione della capsula, secondo il modello è prevista inoltre una pluralità di incavi 14 disposti equidistanziati circonferenzialmente nella parte inferiore della porzione principale 1 della capsula.

Gli incavi 14 sono ottenuti, durante la fase di termoformatura della capsula, come modifica del profilo regolare conico della parete del corpo principale 1. Essi presentano un profilo perimetrale genericamente rettangolare ed una profondità crescente procedendo dal fondo della capsula verso la parte superiore aperta di imboccatura. In particolare, la parete interna degli incavi è inclinata preferibilmente di circa 2° verso l'interno, ossia in direzione opposta a quella della parete della porzione principale 1. L'incavo di estende su una lunghezza (nella direzione dell'asse principale della capsula) di circa 2,5-4 mm.

Preferibilmente, come rappresentato nelle figure, sono previsti sei incavi equamente distanziati fra loro.

In corrispondenza di ciascun incavo 14 si produce dunque un gradino interno, localizzato e sporgente internamente nel vano del corpo principale 10 e rivolto verso l'imboccatura della capsula. Questi gradini interni 14a sono adeguati a costituire riscontri per la porzione di fondo di una successiva capsula inserita ai fini di impilamento, come mostrato bene nel dettaglio di fig. 2A. Grazie a questo accorgimento è dunque possibile ottenere una desiderata modalità di impilaggio delle capsule vuote, che rimangono distanziate fra di loro, senza compromettere il comportamento della capsula durante l'uso.

Come ben si comprende dalla spiegazione fornita sopra, la soluzione proposta nel presente modello permette di conseguire perfettamente gli scopi espressi nelle premesse. Infatti, tramite una ridefinizione della zona superiore della capsula standard, in particolare del collare 12 e del suo raccordo con la porzione principale a tazza 10, è possibile evitare indesiderate deformazioni che altrimenti tendono a generare perdite di liquidi durante la fase di utilizzo in una macchina erogatrice automatica. Inoltre, la previsione degli incavi nella parte inferiore della capsula, mantiene la possibilità di ottenere un impilamento sfalsato fra le capsule vuote, che risulta vantaggiosa nella gestione industriale del processo di riempimento.

S'intende comunque che la protezione del modello descritto sopra non è limitata alla particolare configurazione illustrata, ma si estende ad ogni altra variante costruttiva che consegue pari utilità.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Capsula per la produzione di prodotti liquidi quali caffè, tè, ed altro in macchine di erogazione automatica, comprendente un corpo di capsula a simmetria cilindrica con imboccatura aperta e sigillabile superiormente mediante una membrana, detto corpo di capsula essendo di ingombro complessivo standard e presentando una porzione principale (10) a tazza con svasatura verso l'esterno che si raccorda mediante un gradino di raccordo (12a) con una porzione di collare (12) che termina con una flangia anulare (13) estendentisi sostanzialmente perpendicolare ad un asse di simmetria centrale, caratterizzata da ciò che detta porzione di collare (12) presenta una parete con conicità verso l'esterno.
2. 2. Capsula come in 1, in cui detta conicità di detta porzione di collare (12) è di circa 8°, detta porzione principale (10) presentando una conicità dello stesso segno di circa 6°30'.
3. 3. Capsula come in 1 o 2, in cui, inoltre, una pluralità di incavi rientranti (14) è prevista in una parte inferiore di detta porzione principale (10), detti incavi rientrando verso il vano del corpo di capsula così da definire un gradino rivolto verso detta imboccatura.
4. 4. Capsula come in 3, in cui detti incavi rientranti (14) presentano una parete interna inclinata di circa 2° verso l'interno rispetto all'asse di simmetria della capsula.
5. 5. Capsula come in 3 o 4, in cui detti incavi rientranti (14) si estendono su una lunghezza, nella direzione dell'asse di simmetria della capsula, di circa 2,5-4 mm.
6. 6. Capsula come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l'altezza complessiva del corpo di capsula al di sotto della flangia (13) è di circa 25,9 mm.
7. 7. Capsula come in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto corpo di capsula è fabbricato per termoformatura di polipropilene.