MX2008004237A - Metodo para preparar una bebida a partir de una capsula y dispositivo para llevar a cabo el metodo. - Google Patents

Abstract

Un método para preparar una bebida o un alimento líquido a partir de una cápsula que contiene un producto con una sustancia a ser extraída, teniendo la cápsula una membrana flexible (17) capaz de deformarse elásticamente o permanentemente en un grado considerable, que comprende las etapas de perforar una pluralidad de orificios (26) distribuidos en la membrana flexible y de inyectar agua sobre la membrana flexible, de modo que se deforme en la dirección del producto dentro de la cápsula y de que el agua penetre dentro de la cápsula por dichos orificios. El tamaño de los orificios perforados mediante las púas de perforación es controlado por el nivel al cual la cápsula está rellenada o por la compatibilidad del producto dentro de la cápsula, de modo de influenciar el diferencial de presión hidráulica P entre los dos lados (17a, 17b) de la membrana flexible, de modo de lograr un ajuste automático de la compresión del producto contenido en la cápsula.

Description

MÉTODO PARA PREPARAR ÜNA BEBIDA A PARTIR DE UNA CÁPSULA Y DISPOSITIVO PARA LLEVAR A CABO EL MÉTODO La presente invención se refiere a un método para preparar una bebida o un alimento líquido a partir de una cápsula, una cápsula que contiene una sustancia a ser extraída y un dispositivo para llevar a cabo el método.

Se conoce cómo preparar una bebida a partir de una cápsula que contiene un producto a ser extraído, por ejemplo café, tal como el descripto en la solicitud internacional de patente O 92/07775. La cápsula es recibida dentro de un portador de cápsulas o alojamiento del dispositivo, que puede ser presionado en forma sellante contra un cabezal de inyección diseñado para inyectar agua caliente dentro de la cápsula. La parte inferior del portador de cápsulas o del alojamiento está provisto con medios para perforar la parte inferior de la cápsula, de modo de permitir que el café o alguna otra bebida extraída, fluya fuera de la cápsula.

En los dispositivos conocidos, están disponibles diferentes sistemas para inyectar agua dentro de la cápsula. Algunos sistemas incluyen una rejilla provista con múltiples orificios para distribuir el agua inyectada sobre una membrana porosa superior de la cápsula, tal como aquella descripta en la solicitud europea EP 0 006 175. Los cabezales de inyección pueden también estar provistos con múltiples púas, tales como aquellas descriptas en la patente US 3.607.297, para perforar una membrana que cierra en forma sellante la cápsula. En algunos sistemas, el cabezal de inyección incluye una o varias púas de inyección, las cuales están provistas con un canal de inyección de agua y las cuales perforan la membrana superior de la cápsula, de modo de inyectar agua directamente dentro de la cápsula, por medio de los canales de inyección provistos en las púas de inyección. Los cabezales de inyección provistos con medios perforantes ofrecen la ventaja de que hacen posible proveer las cápsulas con una membrana superior sellante, que no necesita ser removida antes de su uso.

Los sistemas de inyección con una única púa y en la cual el orificio de inyección de agua está dispuesto dentro de la cápsula, tienen el inconveniente de no distribuir el agua inyectada de una manera uniforme en el producto contenido en la cápsula y esto conduce a la formación de canales preferenciales de flujo a través de la sustancia a ser extraída. El resultado es una extracción del producto a ser extraído, que no es completa, y una fuerte disminución de la presión de extracción dentro de la cápsula durante el proceso, debido a la baja resistencia ofrecida por los canales preferenciales de flujo.

En sistemas con un cabezal de inyección con múltiples púas de perforación, tales como aquellos descriptos en US 3.327.614, EP 604.615 ó EP 1.203.554, el problema de formación de canales preferenciales está disminuido en comparación con el uso de una única púa de inyección, sin estar eliminado, sin embargo.

En todos los sistemas conocidos, durante la extracción, tiende a disminuir la resistencia al flujo de agua inyectada a través del producto contenido en la cápsula, en particular en la última fase de la extracción.

En vista de los inconvenientes citados anteriormente, un objetivo de la invención es proveer un método para preparar una bebida o un alimento líquido, a partir de una cápsula que contiene un producto con una sustancia a ser extraída, el cual es eficiente y hace posible optimizar la extracción de dicha sustancia.

Otro objetivo de la invención es proveer un dispositivo y una cápsula que contiene un producto con una sustancia a ser extraída, para la preparación de una bebida o de un alimento líquido, que hace posible optimizar la extracción de dicha sustancia.

Es ventajoso proveer un método para preparar una bebida o un alimento líquido y un dispositivo con una cápsula para llevar a cabo el método, que sea capaz de mejorar el sabor y la textura de la bebida o del alimento líquido obtenido.

Es ventajoso proveer un método y un dispositivo con una cápsula para llevar a cabo el método, en particular para la preparación de café o chocolate calientes, lo que hace posible generar una espuma espesa.

Los objetivos de la invención se logran mediante un método para preparar una bebida o un alimento líquido de acuerdo con la reivindicación 1, mediante la utilización de un dispositivo para preparar una bebida o un alimento líquido dé acuerdo con la reivindicación 5 o reivindicación 8 y mediante la utilización de una cápsula que contiene un producto con una sustancia a ser extraída para la preparación de una bebida o alimento líquido de acuerdo con la reivindicación 11.

Ventajosamente, el método, el dispositivo y la cápsula de acuerdo con la invención, hacen posible asegurar una buena distribución del agua inyectada en la cápsula y retener una contrapresión dentro de la cápsula, de modo de optimizar la extracción del producto a ser extraído, dentro de la cápsula.

Adicionalmente , el método, el dispositivo y la cápsula de acuerdo con la invención, hacen posible evitar la formación de canales preferenciales de flujo. En el caso de productos que dejan detrás de sí material consumido en la cápsula, tal como café molido, la presión ejercida por la membrana superior de la cápsula contra el producto a ser extraído, hace posible, por una parte, evitar la formación de canales preferenciales de flujo y, por otra parte, retener una contrapresión a la presión de inyección, de modo de asegurar que la extracción procede durante el ciclo de extracción completo a una elevada presión, lo cual optimiza la extracción y hace posible lograr un sabor más rico y una extracción más completa de la totalidad del producto contenido en la cápsula. Más aún, la elevada presión aplicada durante el ciclo de extracción completo hace posible obtener un muy buena espuma .

La recuperación de la espuma puede ser mejorada adicionalmente proveyendo, en la parte inferior del portador de la cápsula, de una porción colectora con una pared que define un orificio proyectado hacia arriba provisto con ranuras de flujo parcial hacia afuera para evacuar el extracto de líquido, con una porción de la espuma fluyendo a través del orificio proyectado hacia arriba de la porción colectora .

En el caso de productos que no dejan detrás de sí ningún material consumido, es decir que son extraídas completamente, tal como chocolate en polvo o leche en polvo, el método, el dispositivo y la cápsula de acuerdo con la invención, permiten una extracción que es completa al mismo tiempo que permiten la formación de una buena espuma.

Otros objetos y características ventajosos serán evidentes a partir de las reivindicaciones, de la descripción y de los dibujos anexos, en los cuales: La Fig. 1 es una vista en sección transversal de una parte de un dispositivo para preparar una bebida o un alimento líquido, que muestra una porción de un cabezal de inyección y un portador de cápsulas en el cual está anidada una cápsula rellena con un producto con una sustancia a ser extraída, estando el cabezal de inyección y el portador de cápsulas en una posición inicial, esperando la extracción; La Fig. 2 es una vista similar a la Fig. 1, sin embargo con el cabezal de inyección en su posición "listo para inyección" , es decir presionado en forma sellante contra la cara superior de la cápsula en el portador de cápsulas; La Fig. 2a es una vista parcial detallada que ilustra la penetración, mediante una púa perforante del cabezal de inyección, dentro de una membrana flexible de la cápsula,- La Fig. 3 es una vista similar a la Fig. 2, en una fase inicial temprana de la inyección de agua; La Fig. 4 es una vista similar a la Fig. 3, en una fase más avanzada de la inyección de agua; La Fig. 5 es una vista en sección transversal de una versión alternativa del cabezal de inyección y de la cápsula; y La Fig. 6 es una vista en sección transversal de otra versión alternativa del cabezal de inyección y de la cápsula de acuerdo con la invención.

Con referencia a las figuras, un dispositivo para preparar una bebida o un alimento líquido a partir de una cápsula 1 que contiene un producto 2 con una sustancia a ser extraída, comprende un cabezal de inyección 3 y un portador de cápsulas 4 que puede ser presionado ajustadamente contra el cabezal de inyección, como se ilustra en las figuras 2 a 4, mediante un sistema de bayoneta o algún otro sistema. El portador de cápsulas 4 tiene una pared lateral 5 y una pared inferior intermedia 6, que forman en conjunto una porción de cavidad superior 7a, dentro de la cual está anidada la cápsula 1. La pared lateral 5 tiene una forma ligeramente cónica que concuerda con la forma también sustancialmente cónica de una pared lateral 8 de la cápsula. Ventajosamente, la pared inferior intermedia 6 también puede ser provista en la forma de una pared filtrante que lleva una pluralidad de púas perforantes 9 y que tiene orificios de flujo hacia afuera 10 que se extienden por dicha pared, en donde las púas están diseñadas para perforar la pared inferior 11 de la cápsula .

Ventajosamente, la pared inferior 11 de la cápsula puede tener una forma cóncava (cuando se ve desde el exterior) , que se curva hacia afuera cuando se alcanza una cierta presión en la cápsula durante la inyección, de modo tal de hacer posible que las púas perforantes 9 perforen la pared inferior 11 y que la bebida extraída fluya hacia afuera por los orificios de flujo hacia afuera 10 de la pared filtrante 6. El líquido fluye dentro de una porción de cavidad inferior 7b del portador de cápsulas situada entre la pared inferior intermedia 6 y una pared inferior 12.

La pared inferior 12 del portador de cápsulas 4 tiene un canal de flujo hacia afuera 13 que está rodeado por un labio 14 que se proyecta hacia arriba con respecto a la porción más baja 15 de la pared inferior 12, en donde el labio 14 incluye una o varias ranuras 16 que se extienden hasta el punto inferior 15 de la porción de cavidad inferior 7b, de modo de permitir una completa evacuación del líquido desde el portador de cápsulas. El labio 14 que se proyecta hacia arriba hace posible que una porción de la espuma 27 que flota sobre la superficie del líquido 28 en la porción de cavidad inferior, ingrese el canal de evacuación 13 y sea vaciada al mismo tiempo que el líquido sin espuma, mediante el orificio que se proyecta hacia arriba. El sistema hace posible retener una porción mayor de la espuma que un sistema convencional en el cual el canal de evacuación tiene un orificio simple en la posición del punto más bajo.

La cápsula 1 incluye una membrana flexible 17 soldada o pegada a una sección de pestaña anular 18 que se extiende radialmente desde un extremo 19 de la pared lateral 8 de la cápsula 1. Ambas, la sección de pestaña 18 y la porción soldada de la membrana flexible 17 son sostenidas entre un sello anular 20 provisto en el cabezal de inyección y la sección de pestaña superior 21 del portador de cápsulas 4. La pared lateral 8 y la pared inferior 11 de la cápsula son provistas preferiblemente como una pieza única fabricada mediante moldeo por inyección de un polímero, tal como polipropileno o cualquier otro material plástico capaz de ser reciclado. La pared lateral 8 y la pared inferior 11 forman una delgada carcasa, que es relativamente rígida en comparación con la membrana flexible 17. La membrana flexible 17 está hecha preferiblemente también de uno o más polímeros seleccionados por su capacidad de sufrir deformaciones elásticas y/o deformaciones permanentes significativas. Preferiblemente, la membrana flexible está hecha de un material relacionado con, o idéntico a, aquél de la carcasa 8, 11, que ventajosamente facilita el reciclado de la cápsula .

Ventajosamente, la membrana flexible 17 puede ser formada a partir de una hoja de capas múltiples, tal como una hoja de polipropileno de capas múltiples, de modo de mejorar su resistencia a la tracción y su deformabilidad (elástica y/o permanente) . Esto es importante, en vista del hecho de que la membrana, sometida a la elevada presión del agua inyectada durante la extracción, se deforma considerablemente. La membrana de capas múltiples puede ventajosamente estar formada por más de cinco capas. Se halló que siete capas hacen posible lograr las características de elasticidad y características de resistencia a la tracción, que son óptimas para aplicaciones específicas.

Durante la extracción, la sección de pestaña anular 18 funciona como un soporte capaz de soportar la fuerza de tracción ejercida por la membrana, no sólo porque la sección de pestaña es altamente rígida en la dirección radial R, sino porque la sección de pestaña está presionada y retenida entre el portador de cápsulas y el sello anular 20 del cabezal de inyección .

El cabezal de inyección 3 comprende un cuerpo 22 que tiene un canal de suministro de agua 23 que se abre en una superficie perforante 24 provista con una pluralidad de púas perforantes 25, las cuales están espaciadas una de otra y distribuidas sobre la superficie perforante 24. En esta realización, el canal de suministro de agua se abre sustancialmente en el centro de la superficie perforante 24, pero también es posible proporcionar varios canales de suministro que se abren en diferentes ubicaciones sobre la superficie perforante. El diámetro de la superficie perforante 24 es aproximadamente igual a, o menor que, el diámetro de la membrana flexible 17 de la cápsula.

Las púas perforantes 25 tienen, preferiblemente, una forma cónica, es decir tienen una sección transversal, que es sustancialmente circular. Las púas perforantes podrían tener también una sección transversal elíptica o cualquier otra forma lisa (es decir, sin bordes agudos) que sea ahusada y que termine con una púa perforante. La generatriz 29 de la forma de las púas perforantes es preferiblemente una línea recta, pero podría ser también una línea curva.

Ventajosamente, la superficie sin bordes agudos de las púas perforantes hace posible obtener un orificio 26 formado a través de la membrana elástica 17 que tiene un borde 26 (ver Fig. 2a) que es liso, uniforme y carente de porciones marcadamente angulosas, de modo de evitar una ruptura de la membrana cuando se aplica una fuerza de tracción a la misma.

El ángulo del cono de las púas perforantes es, preferiblemente, entre 30 y 50°. El ángulo del cono y la profundidad de penetración de la púa en la membrana 17 determina el diámetro del orificio perforado 26. La profundidad de penetración de las púas perforantes a través de la membrana 17 dependerá, en particular, de la resistencia ofrecida por el producto 2 desde dentro de la cápsula, cuando el cabezal de inyección está en su posición inferior "listo para inyección", como se ilustra en la Fig. 2.

En forma concordante, las propiedades de deformación elástica y permanente de la membrana 17, en combinación con la forma de las púas perforantes (que tienen una superficie lisa y un cono con un cierto ángulo) , hacen posible formar orificios 26 que tienen una forma que hace a la membrana resistente a la rotura y de los cuales el mayor o menor tamaño es dependiente de la cantidad de producto que llena la cápsula y de su compacidad. En forma concordante, cuanto menos llena esté la cápsula con el producto 2, más pequeños serán los orificios que perforen la membrana. En una situación en donde el producto no ofrece contra-resistencia durante la perforación, el diámetro de los orificios 26 dependerá de la forma de la superficie perforante 24, las propiedades elásticas y plásticas de la membrana flexible 17 y de la forma de las púas perforantes .

Cuando se inyecta agua bajo presión por medio del canal de suministro 23, la membrana flexible se deforma bajo la presión, como se ilustra en la Fig. 3, y se aparta de la superficie perforante 24 del cabezal de inyección. El agua bajo presión fluye a través de la membrana flexible por la pluralidad de perforaciones 26 distribuidas en la superficie de la membrana y moja el producto, que está dentro de la cápsula. El incremento en la presión de la cápsula causa que la pared inferior 11 se curve hacia afuera y dicha pared sea, concordantemente , proyectada rápidamente contra las púas perforantes de la pared filtrante 6 y perforada, permitiendo en consecuencia que el líquido 28 fluya dentro de la porción de cavidad inferior 7b, como se ilustra en la Fig. 3.

La presión ejercida por la membrana flexible sobre el producto dentro de la cápsula durante la extracción hace posible que el producto permanezca relativamente compacto y previene la formación de canales preferenciales de flujo. Por otra parte, la presión ejercida por la membrana hace también posible asegurar que la contra-resistencia al flujo de líquido a través del producto permanezca elevada durante el ciclo de extracción completo, mejorando en consecuencia el mojado del producto, su extracción y la generación de espuma.

El grado de deformación de la membrana flexible 17 está determinado por el diferencial de presión hidráulica ?? entre la superficie 17a de la misma sobre la cual el agua es inyectada y la superficie 17b de la misma que enfrenta el interior de la cápsula. El diferencial de presión ?? depende del tamaño y el número de los orificios 26. El tamaño de estos orificios 26 es función, entre otros, de la resistencia ofrecida por la membrana 17 a su perforación por las púas 25. Esta resistencia dependerá, en particular, de la cantidad de producto 2 contenido en la cápsula 8. Esta situación asegura un ajuste automático de la compresión del producto 2 contenido en la cápsula 8. Cuanto menos producto hay en la cápsula, mayor será la deformación de la membrana y menor será el flujo de agua, lo que también restringe la formación de los canales preferenciales .

La forma preferida de la superficie perforante 24 es convexa, como se ilustra en la Fig. 6, para encajar con una membrana flexible 17 de la cápsula, que es sustancialmente plana. La curvatura de la superficie perforante 24, 24', 24" puede ser más o menos pronunciada y, en caso de la superficie perforante 24" que tiene una fuerte curvatura, la membrana flexible podría incluso ser cóncava (vista desde el exterior) , tal como se indica mediante el número de referencia 17'. Los cabezales de inyección con superficies perforantes 24" con una fuerte curvatura pueden ser muy útiles, cuando la cápsula 1 es llenada con una pequeña cantidad de producto, como puede surgir el caso con el té.

La superficie perforante puede también tener una forma que es cóncava (cuando se ve desde el exterior) 24'", en el caso en donde las cápsulas son llenadas enteramente y la membrana flexible 17" tiene una forma convexa (cuando se ve desde el exterior) . En este caso, la membrana flexible 17" en sí puede incluso ser semi-rígida y conformada mediante termoformado, debido al hecho de que no está sometida a una deformación por tracción en una fase inicial de la extracción, o no exhibir rigidez alguna, si el material consumido comprimido remanente en la cápsula tiene un volumen mayor que el volumen definido por la carcasa de la cápsula y la membrana en la posición "cóncava" (simétrica con respecto a la posición "convexa") .

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES 1. - Un dispositivo para preparar una bebida o un producto alimenticio líquido, caracterizado en que comprende un cuerpo o un portador de cápsula que comprende una pared inferior y una pared inferior intermedia en la forma de una pared de filtración, que tiene una pluralidad de puntas de perforación y orificios de flujo hacia afuera, estando una porción de cavidad inferior colocada entre la pared inferior intermedia y la pared inferior, comprendiendo la pared inferior un canal de flujo hacia afuera, rodeado por rebordes que sobresalen hacia arriba con respecto al punto más bajo de la porción de cavidad inferior .
2. 2. - Un dispositivo de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizado en que los rebordes que sobresalen hacia fuera, tienen aberturas en la forma de ranuras o de agujeros, que permiten que el líquido, en el punto más bajo, fluya afuera del portador de cápsula.
3. 3. - Un dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una cabeza de inyección que comprende una superficie de perforación provista con una pluralidad de puntas de perforación distribuidas a través de la superficie de perforación, y cuando menos un canal de suministro de agua que se abre sobre la superficie de perforación, teniendo las puntas de perforación una forma ahusada suave, sin bordes agudos, y un ángulo de cono promedio menor de 60°.
4. 4. - Un dispositivo de conformidad con la reivindicación anterior, caracterizado en que las puntas de perforación son substancialmente de forma de cono, con líneas generadoras substancialmente rectas.
5. 5. - Un dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que la superficie de perforación tiene una forma que es sustancialmente curvada y convexa, cuando se ve desde afuera .
6. 6. - Un dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado en que el canal de suministro de agua se abre sustancialmente en el centro de la superficie de perforación.
7. 7. - Un método para preparar una bebida o un material alimenticio líquido, a partir de una cápsula que contiene un producto con una substancia que se va a extraer, teniendo la cápsula una membrana capaz de deformarse en forma significativa elástica o permanente; que comprende los pasos de perforar una pluralidad de agujeros distribuidos a través de la membrana flexible, y de inyectar agua dentro de la membrana flexible de manera que la misma se deforme en la dirección del producto contenido dentro de la cápsula, y en que el agua penetra hacia la cápsula a través de los agujeros, en donde el tamaño de los agujeros perforados por las puntas de perforación se controla por el nivel en el que la cápsula se llena y por la compacidad del producto dentro de la cápsula, para influenciar el diferencial de presión hidráulica ?? entre los dos lados de la membrana flexible, para obtener un ajuste automático de la compresión del producto contenido en la cápsula.
8. 8. - Un método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado en que la membrana flexible se perfora por medio de una cabeza de inyección que incluye una superficie de perforación provista con una pluralidad de puntas de perforación distribuidas a través de la superficie de perforación, y cuando menos un canal de suministro de agua que se abre en la superficie de perforación, teniendo las puntas de perforación una configuración ahusada y suave, sin bordes agudos.
9. 9. - Un método de conformidad con la reivindicación 7 u 8, caracterizado en que la membrana flexible de la cápsula tiene una forma que es substancialmente plana, y en que la superficie de perforación de la cabeza de inyección, tiene una forma que es convexa, cuando se ve desde el exterior, empujando esta superficie de perforación la membrana flexible contra el producto dentro de la cápsula o aplicando una fuerza de tensión a la membrana.
10. 10. - El método de conformidad con las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado en que la cápsula comprende una coraza substancialmente rígida, formada por una pared lateral y una pared inferior, que forman un recipiente en el cual el producto está contenido, y una sección de pestaña anular que se extiende en un plano R substancialmente radial, en el cual la membrana flexible de la cápsula se sóida o se une, la sección de pestaña y la parte soldada o unida de la membrana flexible se retiene entre un sello anular provisto en la cabeza de inyección y la sección de pestaña superior del portador de cápsula.
11. 11.- Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado en que la membrana flexible está hecha de una hoja de capas múltiples que tiene cuando menos cinco capas.
12. 12. - Un método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado en que la hoja y la membrana flexible están hechas de polipropileno.
13. 13. - Un método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, caracterizado en que la pared lateral de la coraza de la cápsula, tiene una forma substancialmente cónica, mediante lo cual el diámetro del cono disminuye desde la sección de pestaña anular, en la dirección de la pared inferior.