NL2022931B1

NL2022931B1 - Bereidingssysteem voor het extraheren van in een capsule aanwezig product

Info

Publication number: NL2022931B1
Application number: NL2022931A
Authority: NL
Inventors: Barbara Arnoldus Maria Stas Marinus
Original assignee: Stas I P B V
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2020-10-20
Also published as: IL287194A; US20220153512A1; CA3132949A1; EP3980351A1; WO2020209721A1

Abstract

Bereidingssysteem voor het extraheren van in een capsule aanwezig product 5 Het bereidingssysteem heeft een capsule 11 die is voorzien van een conische zijwand 13 waarvan een eerste uiteinde 13a een grotere buitendiameter heeft dan het tweede uiteinde 13b. De capsule 11 is aan het eerste uiteinde 13a voorzien van een naar buiten stekende ﬂens 15 waarop een folie 19 is bevestigd die de capsule afsluit. Het bereidingsapparaat 1 heeft een aandrukcilinder 3 die over de capsule 11 geschoven 10 wordt en de ﬂens 15 tegen een tegenplaat 5 drukt. Hierbij dient de aandrukcilinder vloeistofdicht aan te sluiten op de capsule. De buitendiameter van het eerste uiteinde 13a van de zijwand 13 is groter dan de binnendiameter van de aandrukcilinder 3. Bij het over de capsule schuiven van de aandrukcilinder zal deze de capsule in omtreksrichting in elkaar drukken waardoor er geen ruimte tussen de capsule en de aandrukcilinder 15 aanwezig is en een vloeistofdichte afdichting is verkregen. (Figuur 1)

Description

Bereidingssysteem voor het extraheren van in een capsule aanwezig product BESCHRIJVING:

Gebied van de uitvinding De uitvinding heeft betrekking op een bereidingssysteem voor het bereiden van een drank door het extraheren van een in een capsule aanwezig product, in het bijzonder gemalen koffiebonen, in daartoe geschikt bereidingsapparaat, omvattende een bereidingsapparaat alsmede een capsule die in het bereidingsapparaat gebracht kan worden, welke capsule is voorzien van een ten minste deels conische zijwand voorzien van twee uiteinden, waarvan een eerste uiteinde een grotere buitendiameter heeft dan het tweede uiteinde, welke capsule aan het eerste uiteinde is voorzien van een naar buiten stekende flens en aan het tweede uiteinde gesloten is door een bodem, waarbij de capsule aan het eerste uiteinde is afgesloten door een folie die met de rand op de flens aanwezig en aan de flens bevestigd is, en welke bereidingsapparaat een aandrukcilinder omvat voorzien van een binnendiameter, welke over de zijwand van een in het bereidingsapparaat gebrachte capsule geschoven wordt en met een uiteinde tegen de flens van de capsule drukt en deze flens daarbij tegen een in het bereidingsapparaat aanwezige tegenplaat drukt.

Hierbij dient de aandrukcilinder vloeistofdicht aan te sluiten op de capsule zodat geen vloeistof tussen de flens en de aandrukcilinder door kan lekken.

De aandrukcilinder kan een cirkelcilindrische of conische vorm hebben.

Stand van de techniek Een dergelijk bereidingssysteem is bekend uit WO2014/184652A1. De capsule van dit bekende bereidingssysteem is voorzien van een ringvormige bak die het uiteinde van de aandrukcilinder opneemt en vervolgens vervormt bij het naar de werkpositie verplaatsen van de aandrukcilinder om een vloeistofdichte afdichting te verkrijgen.

De capsules van dit bekende bereidingssysteem zijn een alternatief voor de capsules die Nestlé onder de merknaam Nespresso aanbiedt.

Bij de bereidingsapparaten die samenwerken met deze capsules is de aandrukcilinder voorzien van oneffenheden die bij capsules zonder speciale voorzieningen lekken wat de capsules feitelijk onbruikbaar maakt.

Bij de capsule van het Nespresso ® bereidingssysteem bevindt zich een elastische laag op de flens die tijdens het extraheren in contact is met het van oneffenheden voorziene uitemde van de aandrukcilinder en voor een vloeistofdichte afdichting zorgt tussen de aandrukcilinder en de flens van de capsule.

Nadeel van deze bekende capsule is dat er een extra afdichtelement aangebracht dient te worden dat de productiekosten van de capsule verhoogt.

Samenvatting van de uitvinding

Een doel van de uitvinding is het verschaffen van een capsule voor toepassing in het Nespresso ® bereidingssysteem waarbij tijdens gebruik een betere afdichting verkregen wordt dan met de uit WO2014/184652A1 bekende capsule.

Hiertoe is het bereidingssysteem volgens de uitvinding gekenmerkt, doordat de buitendiameter van de zijwand van de capsule ter plaatse van of nabij het eerste uiteinde van de zijwand groter is dan de binnendiameter van de aandrukcilinder.

Bij het over de capsule schuiven van de aandrukcilinder zal deze met de binnenrand van het uiteinde de capsule in omtreksrichting iets in elkaar drukken waardoor er geen ruimte tussen de iets gedeformeerde zijwand van de capsule en de binnenrand van het uiteinde van de aandrukcilinder aanwezig is en een vloeistofdichte afdichting tussen aandrukcilinder en capsule is verkregen.

De buitendiameter van de capsule is bijvoorbeeld één of enkele procenten groter dan de binnendiameter van de aandrukcilinder.

Een uitvoeringsvorm van het bereidingssysteem volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat de zijwand van de capsule nabij de flens getrapt is, waarbij het aan de flens grenzende uiteinde een grotere buitendiameter heeft dan de binnendiameter van de aandrukcilinder.

De conische zijwand heeft ten opzichte van de aandrukcilinder een centrerend deel waarvan het breedste uitemde een iets grotere buitendiameter heeft dan de binnendiameter van het uiteinde de aandrukcilinder om de capsule exact te centreren in de aandrukcilinder.

Tussen dit centrerend deel en de flens heeft de zijwand van de capsule een grotere diameter dan de binnendiameter van de aandrukcilinder.

Afhankelijk van de grootte van de diameter van dit deel van de zijwand zal de aandrukcilinder dit deel van de zijwand radiaal in elkaar drukken of axiaal plat drukken.

Bij voorkeur is de zijwand van de capsule voorzien van sleuven en/of ribben die zich in axiale richting van de capsule uitstrekken. Hierdoor plooit de zijwand gelijkmatig tijdens het deformeren door de aandrukcilinder. Deze plooien geven naast gelijkmatig deformeren ook versteviging aan de capsule. De plooien in de zijwand kunnen zich bevinden vanaf de plaats waar de flens overgaat in zijwand. De plooien kunnen zich ook bevinden op delen van de zijwand, om naast versteviging ook een betere afdichting te bewerkstelligen tussen de aandrukcilinder en capsule en bereidingsmachine.

Een verdere uitvoeringsvorm van het bereidingssysteem volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat de zijwand van de capsule nabij de flens is voorzien van ten minste 1 een omtrekssleuf en/of omtreksrib. Hierdoor haakt de binnenrand of uiteinde van de aandrukcilinder bij het over de capsule schuiven achter een begrenzingsrand van de omtrekssleuf of achter de omtreksrib waarna het deel van de zijwand tussen deze omtrekssleuf of omtreksrib en de flens door de aandrukcilinder in elkaar wordt gedrukt. Het in elkaar gedrukte deel vormt een afdichting tussen de flens en het kopse uiteinde van de aandrukcilinder. deze omtrek sleuf- indrukking- inkerving of rib kan tevens een scharnier oriënterende fanctie hebben om de te vormen afdichting voor te programmeren. Ook kan de knik in de zijwand het gevolg zijn van een in verhouding aanzienlijk verkleining of vergroting van de omtreksmaat.

Nog een verdere uitvoeringsvorm van het bereidingssysteem volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat een deel van de zijwand van de capsule grenzend aan de flens over de hele omtrek dikker of dunner is uitgevoerd dan het overige deel van de zijwand. Hierdoor vervormt er meer materiaal tijdens het over de capsule schuiven van de aandrukcilinder zodat een nog betere afdichting tussen de flens en de aandrukcilinder verkregen wordt.

Een verdere uitvoeringsvorm van het bereidingssysteem volgens de uitvinding is gekenmerkt, doordat een verstevigingselement in de capsule aanwezig is dat ten minste in contact is met de binnenzijde van de zijwand van de capsule ter plaatse van de flens en zich over de hele binnenomtrek uitstrekt. Dit verstevigingselement vormt een versteviging van de zijwand van de capsule. Indien deze versteviging als een ring is uitgevoerd, kan deze ring bijvoorbeeld een L-vormige, rechthoekige of ronde vorm hebben. Dit verstevigingselement kan van stug, hard materiaal zijn indien het deel van de zijwand waar het verstevigingselement zich bevindt dient om de capsule te centreren ten opzichte van de aandrukcilinder, of van een soepel zacht indrukbaar materiaal indien het deel van de zijwand waar het verstevigingselement zich bevindt dient om te worden platgedrukt of anderszins te worden gedeformeerd. Bij voorkeur omvat het verstevigingselement een ringvormig deel met een U-vormige dwarsdoorsnede waarvan de buitenste opstaande wand in contact is met de binnenzijde van de zijwand van de capsule. Voorts omvat het verstevigingselement bij voorkeur een busvormig deel dat ten minste over een deel van de lengte in contact is met de binnenzijde van de capsule. Dit busvormige deel vormt een versterking van de wand van de capsule, zodat de capsulewand dun uitgevoerd kan worden.

Beknopte omschrijving van de tekeningen Hieronder zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van in de tekeningen weergegeven uitvoeringsvoorbeelden van het bereidingssysteem volgens de uitvinding. Hierbij toont: Figuur 1 een eerste uitvoeringsvorm van het bereidingssysteem in doorsnede; Figuur 2 een tweede uitvoeringsvorm van het bereidingssysteem met de capsule in zijaanzicht; Figuur 3 een derde uitvoeringsvorm van het bereidingssysteem met de capsule in zijaanzicht; Figuur 4 de capsule van een vierde uitvoeringsvorm van het bereidingssysteem in doorsnede; Figuur 5 een vijfde uitvoeringsvorm van het bereidingssysteem in doorsnede; Figuur 6 het in figuur 5 weergegeven bereidingssysteem met de capsule in gedeformeerde toestand; Figuur 7 de capsule van een zesde uitvoeringsvorm van het bereidingssysteem in doorsnede; en Figuur 8 de capsule van een zevende uitvoeringsvorm van het bereidingssysteem in doorsnede.

Gedetailleerde omschrijving van de tekeningen In figuur 1 is een eerste uitvoeringsvorm van het bereidingssysteem volgens de uitvinding in doorsnede weergegeven met slechts enkel de voor de 5 toelichting noodzakelijke onderdelen van het bereidingsapparaat. Het bereidingssysteem bestaat uit een bereidingsapparaat 1 en daarmee samenwerkende capsules 11 die in het bereidingsapparaat gebracht kunnen worden.

Elke capsule is voorzien van een conische zijwand 13 met twee uiteinden, waarvan een eerste uiteinde 13a een grotere buitendiameter heeft dan het tweede uiteinde 13b. Aan het eerste uiteinde 13a is de capsule 11 open en voorzien van een naar buiten stekende flens 15 en aan het tweede uiteinde 13b is de capsule gesloten door een bodem 17. Aan het open uiteinde is de capsule 11 afgesloten door een folie 19 die met de rand op de flens 15 is bevestigd.

Het bereidingsapparaat 1 heeft een cirkelcilindrische aandrukcilinder 3 die voor het extraheren van de in de capsule aanwezige gemalen koffiebonen 10 over de zijwand 13 van het in het bereidingsapparaat gebrachte capsule 11 geschoven wordt en met een uiteinde 3a de flens 15 van de capsule tegen een in het bereidingsapparaat aanwezige tegenplaat 5 drukt. Dit uiteinde 3a van de aandrukcilinder is voorzien van oneffenheden, bijvoorbeeld uitstekende kartels of tanden. De tegenplaat 5 is voorzien van een wafelstructuur 7 die voorzien is van doorstroomopeningen om de bereide vloeistof uit het apparaat te laten stromen.

Tegelijk met het verplaatsen van de aandrukcilinder wordt de bodem 17 van de capsule doorstoken door in het apparaat aanwezige naalden 9 via welke heet water onder druk in de capsule geïnjecteerd wordt. Door drukopbouw in de capsule wordt de folie 19 tegen de waferstructuur 7 gedrukt en scheurt daarbij op diverse plaatsen open, zodat de extract uit de capsule kan stromen. Hierbij dient de aandrukcilinder vloeistofdicht aan te sluiten op de capsule zodat geen vloeistof tussen de flens en de aandrukcilinder door kan lekken.

De vloeistofdichtheid wordt gerealiseerd door de buitendiameter van het eerste uiteinde 13a van de zijwand 13 van de capsule 11 groter uit te voeren dan de binnendiameter van de aandrukcilinder 3. Bij het over de capsule schuiven van de aandrukcilinder zal deze met de binnenrand van het uiteinde op afstand van de flens 15 in contact komen met de conische zijwand 13 (de met getrokken lijnen weergegeven situatie). Bij verder verplaatsen van de aandrukcilinder 3 (met onderbroken lijnen aangegeven) zal deze het deel van de capsule 11 met een grotere buitendiameter dan de binnendiameter van het uiteinde 3a van de aandrukcilinder in omtreksrichting iets in elkaar drukken. Hierdoor is er geen ruimte tussen de iets gedeformeerde zijwand 13 van de capsule en de binnenrand van het uiteinde 3a van de aandrukcilinder aanwezig en een vloeistofdichte afdichting tussen aandrukcilinder en capsule is verkregen. Bij de in figuur 2 weergegeven uitvoeringsvorm van de capsule 21 is de conische zijwand 23 nabij het eerste uiteinde 23a getrapt. Het aan de flens 25 grenzende uiteinde 23a zal door de aandrukcilinder 3 vervormt worden, waarbij dit deel van de zijwand zal deze gaan plooien. Om de zijwand van de capsule gelijkmatig te plooien zodat over de hele omtrek een zo constant mogelijk afdichtkracht tussen de zijwand en de aandrukcilinder verkregen wordt, zijn gelijkmatig over de omtrek van de zijwand 23 verdeelde sleuven en/of ribben 27 aanwezig die zich in axiale richting van de capsule uitstrekken. Het overige deel van de zijwand 23 dient ervoor om de capsule 21 bij het over de capsule schuiven van de aandrukcilinder 3 te centreren ten opzichte van de aandrukcilinder. Het aan de flens 25 grenzende uitstekende uiteinde 23a van de zijwand zal afhankelijk van de mate van uitsteken radiaal ingedrukt (zoals bij de in figuur 1 weergegeven uitvoeringsvorm) of axiaal platgedrukt (zoals bij de in figuren 5 en 6 weergegeven uitvoeringsvorm) worden.

In plaats van de zijwand van de capsule naar binnen te toe samen te drukken, kan de zijwand ook over een deel van de lengte gestuikt worden, waarbij het gestuikte deel tassen de aandrukcilinder en de flens geklemd komt te zitten en een afdichting tussen de aandrukcilinder en de capsule vormt (zie figuur 6). Om er voor te zorgen dat de zijwand gestuikt in plaats van naar binnen gedrukt wordt, is in de in figuur 3 weergegeven uitvoeringsvorm de zijwand 33 van de capsule 31 nabij de flens 35 voorzien van een omtrekssleuf 37 of omtreksrib 39. Hierdoor wordt het deel van de zijwand tussen deze omtrekssleuf of omtreksrib en de flens door de aandrukcilinder in elkaar gedrukt en vormt het in elkaar gedrukte deel voor een afdichting tussen de flens en het kopse uitemde van de aandrukcilinder. In plaats van een omtreksrib of omtrekssleuf of axiale ribben of sleuven kan de zijwand ook voorzien van in rechte lijnen aanwezige bobbels.

Om meer materiaal te kunnen vervormen en daardoor een betere afdichting tussen de flens en de aandrukcilinder te verkrijgen, is bij de in figuur 4 weergegeven uitvoeringsvorm de capsule 41 een deel 47 van de zijwand 43 van de capsule 41 grenzend aan de flens 45 over de hele omtrek dikker uitgevoerd dan het overige deel van de zijwand 43. Aan de hand van de in de figuren 5 en 6 getoonde uitvoeringsvorm van de capsule 51, waarbij in de zijwand 53 ook een zich over de hele omtrek uitstrekkende sleuf 57 aanwezig is. Is de situatie voor en na het stuiken van de zijwand van de capsule weergegeven. In de in figuur 6 weergegeven gedeformeerde toestand van de zijwand 53 van de capsule 51 is het deel van de zijwand tussen deze omtrekssleuf 57 en de flens 55 door de aandrukcilinder 3 in elkaar gedrukt. Het gestuikte deel 53a is tussen de aandrukcilinder en de flens geklemd en vormt een afdichting tussen de aandrukcilinder en de capsule.

Bij de in figuur 7 weergegeven uitvoeringsvorm is in de capsule 61 een verstevigingselement 67 aanwezig dat in contact is met de binnenzijde 63b van de zijwand 63 van de capsule ter plaatse van de flens 65. Dit verstevigingselement 67 is gevormd door een ring 69 die zich over de hele binnenomtrek uitstrekt en een U- vormige dwarsdoorsnede heeft waarvan de buitenste opstaande wand 69a in contact is met de binnenzijde 63b van de zijwand 63 van de capsule 61.

Bij de in figuur 8 weergegeven uitvoeringsvorm heeft het verstevigingselement 77 naast een ringvormig deel 79 met een opstaande rand 79a die in contact is met de binnenzijde 73b van de zijwand 73 van de capsule 71 ter plaatse van de flens 75 voorts een busvormig deel 81 dat over een deel van de lengte in contact is met de binnenzijde 73b van de capsule 71. Dit busvormige deel vormt een versterking van de wand van de capsule, zodat de capsulewand 73 dun uitgevoerd kan worden.

De capsule is bij voor keur vervaardigt van aluminium of een ander metaal. De capsule kan echter ook van kunststof of vezelig materiaal zijn vervaardigd. In geval de capsule van aluminium is, is deze bij voorkeur voorzien van een kunststof laag of coating ter bescherming, bijvoorbeeld PP, PET of PE. Deze coating kan naast een glanzende laag ook een matte laag bevatten. Een stroeve laag op de buitenzijde van de zijwand heeft de voorkeur. Een uitvoering die tot de mogelijkheden behoort is om over de capsule een dunne huls van aluminium, vezelmateriaal of kunststof aan te brengen die op de hierboven beschreven wijze deformeert om een afdichting te vormen.

Hoewel in het voorgaande de uitvinding is toegelicht aan de hand van de tekeningen, dient te worden vastgesteld dat de uitvinding geenszins tot de in de tekeningen getoonde uitvoeringsvormen is beperkt.

De uitvinding strekt zich mede uit tot alle van de in de tekeningen getoonde uitvoeringsvormen afwijkende uitvoeringsvormen binnen het door de conclusies gedefinieerde kader.

Claims

CONCLUSIES:

1. Bereidingssysteem voor het bereiden van een drank door het extraheren van een in een capsule aanwezig product, in het bijzonder gemalen koffiebonen, in daartoe geschikt bereidingsapparaat, omvattende een bereidingsapparaat (1) alsmede een capsule (11) die in het bereidingsapparaat gebracht kan worden, welke capsule is voorzien van een ten minste deels conische zijwand (13) voorzien van twee uiteinden, waarvan een eerste uiteinde (13a) een grotere buitendiameter heeft dan het tweede uiteinde (13b), welke capsule (11) aan het eerste uiteinde (13a) is voorzien van een naar buiten stekende flens (15) en aan het tweede uiteinde (13b) gesloten is door een bodem (17), waarbij de capsule (11) aan het eerste uiteinde (13a) is afgesloten door een folie (19) die met de rand op de flens (15) aanwezig en aan de flens bevestigd is, en welke bereidingsapparaat (1) een aandrukcilinder (3) omvat voorzien van een binnendiameter, welke over de zijwand (13) van een in het bereidingsapparaat gebrachte capsule (11) geschoven wordt en met een uiteinde (3a) tegen de flens (15) van de capsule drukt en deze flens daarbij tegen een in het bereidingsapparaat aanwezige tegenplaat (5) drukt, met het kenmerk, dat de buitendiameter van de zijwand (13) van de capsule (11) ter plaatse van of nabij het eerste uiteinde (13a) van de zijwand groter is dan de binnendiameter van de aandrukcilinder (3).

2. Bereidingssysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de zijwand (23) van de capsule (21) nabij de flens (25) getrapt 1s, waarbij het aan de flens (25) grenzende uiteinde (23a) een grotere buitendiameter heeft dan de binnendiameter van de aandrukcilinder (3).

3. Bereidingssysteem volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de zijwand (23) van de capsule (21) is voorzien van sleuven en/of ribben (27) die zich in axiale richting van de capsule uitstrekken.

4. Bereidingssysteem volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat de zijwand (33) van de capsule (31) nabij de flens (35) is voorzien van een omtrekssleuf (37) en/of omtreksrib (39).

5. Bereidingssysteem volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, met het kenmerk, dat een deel (47) van de zijwand (43) van de capsule (41) grenzend aan de flens (45) over de hele omtrek dikker of dunner is uitgevoerd dan het overige deel van de zijwand (43).

6. Bereidingssysteem volgens conclusie 1, 2, 3, 4 of 5, met het kenmerk, dat een verstevigingselement (67; 77) in de capsule (61; 71) aanwezig is dat ten minste in contact is met de binnenzijde (63b; 73b) van de zijwand van de capsule ter plaatse van de flens (65; 75) en zich over de hele binnenomtrek uitstrekt.

7. Bereidingssysteem volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het verstevigingselement (67; 77) een ringvormig deel (69; 79) omvat met een U-vormige dwarsdoorsnede waarvan de buitenste opstaande wand (69a; 79a) in contact is met de binnenzijde (63b; 73b) van de zijwand (63; 73) van de capsule (61; 71).

8. Bereidingssysteem volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat het verstevigingselement (77) een busvormig deel (81) omvat dat ten minste over een deel van de lengte in contact is met de binnenzijde (73b) van de capsule (71).