NO311322B1 - Fremgangsmåte og system for ekstraksjon av forseglede innsatser - Google Patents

Abstract

Det er 'beskrevet et system bestående av en vanningektor (7), en tetningsring (9) med to tetteflater (10),. koaksialt med vannin]ektoren, en støtte (15) for innsatsholderen (11) med to diametralt motstående festeører (17) anpasset til å passe til tetnlngsflåtene til tetnlngsrlngen koakslelt med vannlnjektoren, et ringformet element (8) med en indre utsparing av en form som hovedsaklig tilsvarer den ytre formen til innsatsen som skal ekstraheres og en lnnsatsholder (11) anordnet i støttet til innsatsholderen og som omfatter frigjøringselementer (13) på en strømnlngsrist (12) når den nedre delen av det ringformede elementet samvirker med periferien til Innsatsholderen for å holde innsatsen på plass og sikre fluidumtetthet under ekstraksjonen.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å ekstrahere innsatser inneholdende minst en substans for fremstilling av en drikkevare i en holder, hvilken beholder omfatter en fortrinnsvis flat ekstraksjonsflate, forøvrig som angitt i innledningen til krav 1. Oppfinnelsen vedrører også en anordning for å utføre denne fremgangsmåten samt innsatsholderen.

Det er flere årsaker for å anvende kapsler for fremstilling av en drikkevare, spesielt kaffe av espresso-typen som ekstraheres under trykk, nemlig: hygiene, optimal lagring av kaffen, brukervennlighet, bedre kontroll med den fremstilte kaffen og god reproduserbarhet av ekstraksjonsbetingelsene. Blant et stort antall tilgjengelige kapsler er det kun forseglede kapsler som åpnes under påvirkning av trykket til det injiserte vannet som virkelig tilfredsstiller disse kravene over. Kapsler av denne typen er kjennetegnet ved deres åpningssystem.

Enkelte utforminger av disse har svekkesoner, som rives fortrinnsvis under påvirkning av trykk. Denne løsningen har imidlertid en ulempe ved at det øker kompleksiteten og prisen til kapslen fordi materialet som brukes må behandles meget nøyaktig dersom åpning av kapslen skal være korrekt og reproduserbar. I tillegg må de forsynes med et filter nær en membran som er sterkt nok til å holde tilbake kaffekornene under ekstraksjonsprosessen.

Andre kapsler brukes i en prosess hvor det i en første sone dannes svekkesoner ved mekanisk påvirkning i det nedre membranet, hvoretter kapslen i en andre fase åpnes under påvirkning av trykket til injisert vann som river opp svekkesonene. En fremgangsmåte av denne typen er beskrevet i FR-PS 1 537 031 og 2 033 190 og er beheftet med de mange ulemper.

Systemet er vanskelig å fremstille fordi det nedre legemet er forsynt med en mobil plate under fjærtrykk som er utstyrt med et flertall hull og fremspring som griper inni hverandre ved innføring av kapslen for å danne hulrommet som er ment å motta kapslen som skal ekstraheres.

Dannelsen av dette hulrommet er en delikat operasjon, fordi den er avhengig av fjærkraften. Dersom denne er for sterk, vil hulrommet bli for lite og kapslen vil stå i fare for å åpnes fullstendig, mens dersom fjærkraften er for liten, vil hulrommet bli for stort og derved forhindre enhver foregående svekking av membranet.

I henhold til dette er de to hovedoperasjonene, nemlig svekking av membranet med mekanisk påvirkning og åpning av kapslen i denne rekkefølgen vanskelig å kontrollere.

Det er ikke spesielt beskrevet noe om systemets renhet, heller ikke om hvorvidt materialet føres ut gjennom åpningene. På den andre side er det funnet at den enkle opprivingen av den nedre flaten til beholderen ikke er tilstrekkelig til å garantere en jevn strøm av væske gjennom denne.

I tillegg er elementene som er ment å svekke det nedre membranet skjære- eller perforeringselementer som kan være farlige og skade operatøren i tilfelle med feil bruk.

Siden det maksimale væsketrykket nås under åpning av beholderen, vil trykket som substansen ekstraheres under være lik eller lavere enn åpningstrykket, noe som er begrensende for bruken fordi den malte kaffen derved forhindres fra å bli ekstrahert under et ønsket høyt trykk.

Foreliggende oppfinnelse er rettet mot å frembringe en fremgangsmåte og et system hvor alle de nevnte ulempene ikke er tilstede og som legger stor vekt på kvaliteten til det fremstilte produktet, til jevnhet av strømmen og systemets renhet for å sikre at ikke noe materiale føres ut av innsatsen.

Foreliggende oppfinnelse vedrører derfor en fremgangsmåte som er kjennetegnet ved de karakteriserende trekk i det selv-stendige krav 1. En blanding av vann og luft injiseres i beholderen under et trykk på 1 til 20 bar for å presse ekstraksjonsflaten til innsatsen mot en frigjøringsflate i innsatsholderen bestående av fremstikkende elementer og utsparinger, hvor ekstraksjonsflaten rives opp ved posisjonen til disse utstikkende elementene og/eller disse utsparingene ved at den når sin bruddgrense, slik at væsken deretter kan fjernes etter ekstraksjon av kaffen under et trykk på 1 til 20 bar.

Fremgangsmåten er også kjennetegnet ved den høye verdien til ekstraksjonstrykket fordi dettes maksimale verdi ikke nødvendigvis oppnås under åpning av beholderen, men kan oppnås senere under ekstraksjonsprosessen når trykktapet gjennom kaffesjiktet har nådd sitt maksimum.

Foretrukne trekk ved oppfinnelsen fremgår av de medfølgende krav 2-24.

Fremgangsmåten vil bli bedre forstått ved hjelp av en beskrivelse av de etterfølgende fasene, i dette spesielle tilfellet hvor den brukes for kaffe som kan utføres i kjente kommersielt tilgjengelige espressomaskiner bestående av anordninger for å injisere vann under trykk og en innsats, en innsatsholderstøtte og en innsatsholder: - I en første fase plasseres innsatsen i innsatsholderen og dens ekstraksjonsflate hviler mot innsatsholderens fri-gjør ingsf late , uten at noen mer eller mindre dype for-dypninger eller lignende deformasjoner frembringes i innsatsens ekstraksjonsflate. - I en andre flate føres Innsatsholderen sammen med Innsatsen inn i maskinen. - I en tredje fase blir vann, eventuelt blandet med luft, injisert under et trykk på 1 til 20 bar og fortrinnsvis 1 til 10 bar i beholderen, hvorved ekstraksjonsflaten presses mot frigjøreren på innsatsholderen som er forsynt med åpninger for å fjerne fordypningene som deformeres med fremgangsmåten under påvirkning av trykket. I tillegg gir denne fasen tid for å for-fukte kaffen før ekstraksjon. - I en fjerde fase har materialet i ekstraksjonsflaten nådd sin bruddgrense og rivingen begynner ved en posisjon til de utstikkende delene på frigjøringsanordningen og/eller i de utsparte områdene, d.v.s. hulrommene (fordypningene) utformet mellom de utstikkende delene. Avhengig av formen til frigjøringsanordningen kan opprivingen også fortsette inn i de to sonene nevnt over. Delene som er brutt av fra ekstraksjonsflaten og som avlastes, blir nøyaktig presset mot frigjøringsanordningen som virker til å forstørre de dannede åpningene og promoterer etterfølgende strømning av ekstrak-sjonsf luidum, men på en slik måte at ikke noe materiale føres ut av innsatsen. Trykket inne i innsatsen vil delvis falle, selv om denne momentane dekompresjonen er begrenset fordi strømningen av væske som unnslipper fra innsatsen er begrenset både av de trange mellomrommene som dannes mellom leppene til det opprevne materialet i ekstraksjonsflaten som hviler mot frigjøringsanordningen og av strømningsåpningene som er dannet i frigjøringselementet. Strømningen reguleres derved fullstendig og utelukker fremfor alt enhver øde-leggende forskyvning av denne faste fasen av innholdet i beholderen som kan tette igjen strømningsåpningene og deretter påvirke jevnheten og reproduserbarheten til ekstraksjonsprosessen.

I en femte fase ekstraheres kaffen under et trykk på 1 til 20 bar og dette trykket er avhengig av trykktapet gjennom det fuktede og derved kompakterte kaffesjiktet.

I en siste fase løsnes innsatsholderen og innsatsen som er løsnet ved hjelp av de ytterligere anordningene beskrevet heretter, fjernes ved å snu innsatsholderen.

I en første utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir riftene frembragt i den midtre delen av hulrommene (utsparingene) dannet mellom utstikkende deler på et frigjøringselement når materialet når bruddgrensen ved en deformasjonsspiss. Dette frigjøringselementet (relief element) rager opp over en rist utformet med åpninger med små dimensjoner. Riftene fortsetter på innsiden av hulrommene over sonen som omfatter tømmeåpningene. Materialet i ekstraksjonsflaten som derved er blitt frigjort, kan derfor nåar følge formen til frigjøringsanordningen under påvirkning av trykk fra innsiden fra kaffepulveret som utsettes for injeksjon av vann oppstrøms av sjiktet. Denne deformasjonen som etterfølges av en forskyvning av materiale resulterer i en forstørrelse av riftene fordelt jevnt over ekstraksjonsflaten til innsatsen. Disse riftene sikrer derved at den ekstraherte væsken strømmer gjennom kaffesjiktet uten samtidig å medføre at kaffepulver føres ut av innsatsen fordi pulveret tidligere ble kompaktert under påvirkning av vanntrykket eller passere gjennom risten fordi dens åpninger har en for liten dimensjon til at pulveret kan gå igjennom.

I en annen foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten kan oppriving av ekstraksjonsflaten til beholderen settes igang av frigjøringselementene og kan fortsette inn i midten av hulrommene (utsparingene) som utgjøres av disse elementene. Dette oppnås ved å aksentuere frigjøringsanordningen.

I en tredje utførelsesform av fremgangsmåten, åpnes ek-straksjonsf laten ved at bruddbendingen nås ved posisjonen til frigjøringselementene, eventuelt forbundet ved komplementære elementer som ikke er ment å rive opp ekstraksjonsflaten til beholderen, men til i steden for å forbedre strømningen, samtidig som systemets renhet garanteres.

Kaffe-ekstraktet passerer mellom de opprevne og deformerte delene 1 ekstraksjonsflaten til Innsatsen opptil strømnings-åpningene fordi disse revne delene ikke kan presses mot frigjøringsanordningen på en fullstendig gjennomstrøm-ningstett måte på grunn av en viss relativ stivhet på grunn av deres forholdsvis reduserte dimensjoner.

Antall rift som dannes i ekstraksjonsflaten til beholderen, er fortrinnsvis mellom 4 og 50.

Den etterfølgende beskrivelse som ved hjelp av eksempler på anvendelse av fremgangsmåten for brent og malt kaffe, er ikke på noen måte ment å være begrensende og fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan anvendes for ethvert produkt eller blanding av produkter i en innsats som for eksempel te, pulverkaffe, en blanding av malt kaffe og pulverkaffe, et sjokoladebasert produkt eller en suppe og er ment for fremstilling av drikkevarer eller matvarer i form av infusjoner.

Innsatsen som anvendes for å utføre fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen kan være av en type lignende de som er beskrevet i europeiske patentsøknader nr. 91107650.3, 91111213.4 og 91111214.2. Innsatsen har fortrinnsvis en frustokonisk eller halvsirkulær form, selv om den også kan være sylindrisk og dens tverrsnitt behøver ikke nødvendigvis være sirkulær. Den største dimensjonen er vanligvis mellom 25 og 60 mm for en høyde på 10 til 30 mm i tilfelle med kaffe.

Ekstraksjonsflaten behøver ikke være flat eller anordnet i et horisontalplan. Andre former og orienteringer kan være foretrukket av hensyn til produksjonsprosesser eller spesielle anvendelsesområder.

Foreliggende oppfinnelse vedrører også et system for å utføre fremgangsmåten. Dette systemet omfatter en vanninjektor, en avtagbar innsatsholderstøtte som holdes under vanninjektoren ved hjelp av festemidler, et ringformet element med en indre utsparing med en form som hovedsakelig følger den ytre formen til innsatsen som skal ekstraheres og en innsatsholder anordnet i innsatsholderstøtten og som omfatter et fri-gjør ingselement og utsparte elementer på en strømningsrist, hvor den nedre delen av det ringformede elementet samvirker med omkretsen til innsatsholderen til å holde innsatsen i posisjon og sikre fluidumtetthet under ekstraksjonsprosessen.

For innsatser i form av inverterte avskårne kjegler (fig. 12), omfatter systemet en vanninjektor, et avtagbart feste for innsatsholderen som holdes under vanninjektoren ved hjelp av festemidler, en innsatsholder anordnet i bæreren for innsatsholderen, hvor den indre formen av innsatsholderen tett følger den ytre formen til innsatsen som skal ekstraheres og innsatsholderen omfatter frigjørings-og utsparte elementer på en strømningsrist, hvor den ytre delen av vanninjektoren samvirker med omkretsen til innsatsholderen til å holde innsatsen i posisjon og for å sikre fluidumtetthet under ekstraksjonsprosessen. Vanninjektoren kan være en spiss eller et system av dusjtypen.

I en foretrukket utførelsesform av systemet i henhold til oppfinnelsen lignende det som typisk anvendes i espressomaskiner, kan bæreren for innsatsholderen omfatte et håndtak og festeører, fortrinnsvis 2 eller 3 i antall, utformet til å passe på tilsvarende punkter på tetteringen, integrert med maskinen som utgjør festeanordningen. Systemet er av såkalt bajonettype. Manipulert ved hjelp av håndtaket, dannes det stigende eller synkende rotasjonsbevegelser.

I en annen utførelsesform (ikke vist), kan innsatsholderen være integrert utformet med en automatisert mekanisk enhet som ved hjelp av kjente sekundære anordninger som ikke vil bli beskrevet detaljert her, muliggjør innføring av innsatsen i det hule ringformede ekstraksjonselementet, fluidumtett låsing og deretter, etter infusjon, opplåsing og frigjøring av den brukte innsatsen. Arrangementet av respektive elementer er derved modifisert og ekstraksjonsflaten kan for eksempel være anordnet i et vertikalplan. Det samme gjelder frigjøringsflaten, slik at vannet eventuelt kan injiseres rettvinklet til denne.

Den nedre delen av det ringformede elementet holder anordningen fluidtett under ekstraksjonsprosessen ved å klemme den generelt sirkulære kanten til innsatsen mot omkretsen av innsatsholderen under plasseringen av anordningen som utgjøres av innsatsholderen, bæreren for innsatsenholderen og innsatsen.

Frigjøringselementene kombinert med strømningsristen stikker eventuelt ut, men er ikke direkte kuttende eller perfore-rende. Deres rivevirkning på ekstraksjonsflaten til innsatsen er kun mulig fordi de muliggjør at ekstraksjonsflaten kan nå sin bruddgrense under deformering under trykk av det injiserte vannet og eventuelt luft. Utformingen av frigjøringselementene er optimalisert for å tillate en jevn fordeling av strømningssonene av kaffe og derved bedre ekstraksjon av kaffesjiktet og en bedre kvalitet på det frembragte ekstraktet.

Etter infusjon og frigjøring av innsatsholderen og dens støtte, opprettholder beholderen og dens ekstraksjonsflate sin perfekte integritet på grunn av fordeling av åpningene og nesten ikke noe avfall fra ekstraksjonsflaten til innsatsen vil feste seg til maskinen.

I en første utførelsesform av systemet er frigjøringsele-mentene i form av små staver som kan være rettlinjede eller svakt sinusformet eller i form av eventuelt lukkede buer og som er anordnet radielt, konsentrisk, parallelt eller rettvinklet på en rist og som har forskjellige lengder. Deres tverrsnitt kan være halvsirkelformet eller hovedsakelig trapesformet, mer eller mindre flat, mer eller mindre utvidet nedover. Både deres bredde og høyde er fra 0.5 til 5 mm. Antallet kan variere mellom -4 og 16, avhengig av ristens diameter. I tilfelle med et radielt arrangement, vil disse elementene variere i lengde i henhold til deres posisjon på risten, normalt med 0.3 til 1 ganger ristens diameter. Noen strekker seg så langt som til midten av strømningsristen og andre stopper i en avstand på 3 til 8 mm fra denne. Dette arrangementet rettferdiggjøres av det faktum at dersom alle hadde samme lengde, ville disse elementene ved at de går sammen igjen ved sentrum, danne en full sirkel som vil forhindre korrekt oppriving av ekstraksjonsflaten til beholderen i denne døde midtre sonen og som i tillegg vil forhindre at kaffe-ekstraktet kan fjernes i denne sonen. I tilfellene med konsentrisk, parallelt eller rettvinklet arrangement er avstanden mellom de utstikkende elementene fortrinnsvis den samme i de to aksene i horisontalplanet.

Ikke I noe tilfelle kan disse elementene plasseres i en avstand under et empirisk forutbestemt minimum. Årsaken til dette er at dersom elementene ligger for nær hverandre, vil materialet ikke være istand til å deformeres korrekt og følge formen til frigjøringsanordningen. Dette vil resultere I-under deformasjonen under påvirkning av væsketrykket - i faren for at kaffegrut føres ut av riftene som dannes i ekstraksjonsflaten opp til de såkalte dødsonene.

I en andre utførelsesform, kan frigjøringselementene også være i form av små prismer, avkuttede pyramider, sylindere eller kjegler med eventuelt polygonalt eller sirkulært tverrsnitt.

I en tredje utførelsesform danner frigjøringselementene i bunnen sirkulære eller ovale hulrom i bunnen hvor strømnings-åpningene for kaffe er plassert. Dybden til hulrommene kan være fra 0.5 til 5 mm. Veggene er i form av overflater som er krummet over det hele eller en del av deres høyde eller skrånende flater som danner en vinkel på 5 til 30° med vertikalplanet.

I disse tre tilfellene er profilet til elementene vinklet eller avrundet på en slik måte at materialet i ekstraksjonsflaten til innsatsen ikke rives direkte mot vinklene, men i stedet i foretrukne fordannede soner.

I en variant av de tre utførelsesformene beskrevet over, er frigjøringselementene i et stykke og anordnet på en strøm-ningsrist. Denne strømningsristen består fortrinnsvis av en metallplate (aluminium eller rustfritt stål), selv om den også kan være fremstilt av kjeramer, plast eller et annet passende materiale. Diameteren til risten er avhengig av ekstraksjonsflatens diameter og varierer fortrinnsvis fra 20 til 60 mm. Dens tykkelse er vanligvis fra 0.5 til 5 mm, avhengig av materialet som brukes. Den er utformet med et mangfold eventuelt sirkulære åpninger med en midlere diameter på 0.2 til 0.5 mm og med en fortrinnsvis konisk form, som generelt vider seg ut nedover.

I en annen variant, kan frigjøringselementene ha form av en integrert del av en plate, utformet med filtreringsåpninger som kaffen strømmer gjennom.

I en fjerde utførelsesform (ikke vist) er den relative ordningen av frigjøringselementene og strømningsåpningene reversert. Frigjøringselementet er i ett stykke og omfatter utsparte deler i forhold til dets hovedflate og strømnings-åpningene er utformet i det minste i den fremstikkende delen. Materialet rives opp og avdekker de fremstikkende delene utformet med åpninger.

I en femte utførelsesform, er frigjøringselementene i form av avskårne pyramider med en kantlengde på 1 til 5 mm og en høyde på 0.5 til 3 mm som fortrinnsvis er ortogonale og anordnet i form av et nett hvor avstanden vanligvis er mellom 3 og 7 mm. De hovedsakelig flate fasene danner fortrinnsvis en vinkel på 10 til 30° med vertikalplanet. Disse pyramidene er forbundet med komplementært utformede elementer som ikke er ment å rive ekstraksj onsf laten til beholderen, men i stedet å forbedre strømmen av ekstrahert fluidum, samtidig som gruten holdes tilbake, for eksempel i form av 0.2 til 1 mm brede fremspringende kanter som omgir pyramidene som er ca. 0.7 til 1.5 mm brede og ca. 0.3 til 0.8 mm dype kanaler ved bunnen. Disse kanalene er fremstilt med strømnings-åpninger, fortrinnsvis mellom 12 og 50 i antall og som har en diameter på noen få tiendels millimeter.

Den øvre overflaten til pyramidene virker som en støtteflate når beholderen utsettes for trykkpåvirkning. Rivingen starter ved kantene til den øvre flaten til pyramidene. Disse kantene bør være nøyaktig utformet, fordi dersom disse også er skjærende, vil åpningstrykket bli for lavt, mens dersom de er for avrundet, vil beholderens ekstraksjonsflate kunne bli ujevnt opprevet ved kanalene som er utformet med strømningsåpninger: det kan derved dannes avsetninger av kaffekorn i disse. Dybden, bredden, vinklene og overflate-egenskapene til kanalene bør derfor optimaliseres fordi materialet i ekstraksjonsflaten til beholderen må kunne motstå deformasjon uten oppriving i denne sonen.

Infusjonen passerer mellom de opprevne og deformerte delene i beholderens ekstraksjonsflate og avsatsene til pyramidene og strømmer langs bunnen av kanalene til åpningene, fordi disse revne delene ikke kan presses mot frigjøringsanordningen på en fullstendig fluidumtett måte på grunn av en viss stivhet på grunn av deres heller reduserte dimensjoner, avsatsenes smale bredde, den passende bredde og dybde til kanalene, de forholdsvis skarpe vinklene til avsatsene og kanalenes skjæringer.

Det er nevnt at overflaten til pyramidenes vegger bør være glatte nok til å sikre at kaffekorn ikke forblir festet til veggene når beholderen fjernes etter ekstraksjon. Effekten er også avhengig av helningsvinklen til pyramidenes side-flater.

Denne vinkelen er viktig for å forenkle frigjøringen av innsatsen etter ekstraksjon ved å snu innsatsholderen.

Strømningsåpningene med eventuelt sirkulært tverrsnitt som fortrinnsvis er plassert ved kanalenes skjæringer, har vanligvis en konisk form og utvides nedover for å unngå at de tilstoppes av kaffepartikler.

Generelt er dimensjonene og formene til elementene i frigjøringsanordningen i alle utførelsesformer klart avhengig av egenskapene til produktet som infuseres.

Disse dimensjonene og formene er også avhengig av materialet til ekstraksjonsflaten til beholderen som kan være en aluminiumsfolie eller plastfilm eller enhver annen passende kompositt.

Disse dimensjonene og formene vil også tilsvare dimensjonene og formene for ekstraksjonsflater som ikke nødvendigvis er flate.

Strømningsåpningene bør ikke medføre et stort trykktap, da det er foretrukket å oppnå et trykktap gjennom kaffesjiktet. Imidlertid bør et minimalt trykktap kunne aksepteres ved de nevnte åpningene for å kunne aksellerere infusjonen, enten til å danne en emulsjon eller til å danne skum som er typisk for espressokaffe.

Systemet er også kjennetegnet ved den spesielle formen til tetningssystemet som er utformet til å kunne gi en lett frigjøring av innsatsen etter bruk. Som allerede nevnt, blir den vanligvis sirkulære kanten til innsatsen presset mellom den nedre delen av det ringformede elementet som omgir innsatsen og omkretsen til innsatsholderen. Dersom denne kanten er forholdsvis tykk, enten ved bruk av tykke mate-rialer eller på grunn av ekstra tykkelsae forårsaket av sammenkrymping av to deler i beholderen, oppnås lett en tilstrekkelig fluidumtetthet for ekstraksjon av kaffe ved en moderat flatpressing.

Dersom, på den andre side, kanten er tynnere eller for å unngå toleranseproblemer ved fremstilling av elementene, er det foretrukket å anvende et spesielt system som er utformet for bedre å kunne sikre denne fluidumtettheten.

I en første utførelsesform av tetningssystemet er den ytre nedre flaten til det utsparte ringformede elementet en konisk kant. En tilsvarende konisk del vender mot denne ved omkretsen til innsatsholderen. De to delene inngriper i hverandre og kniper kanten til beholderen. Konene danner hver en vinkel på 30 til 60° med vertikalplanet. Denne vinkelen er fortrinnsvis forskjellig for hver av de to konene, noe som begrenser den teoretiske kontaktsonen til en sirkulær kant.

I en andre utførelsesform av tetningssystemet er den koniske kanten til det utsparte ringformede elementet anordnet på den indre nedre del. Konenes helning er derved omvendt, slik at periferien til innsatsholderen utvides nedover.

I en variant av denne andre utførelsesformen av tetningssystemet er periferisonen til innsatsholderen anordnet med en konisk leppe i tillegg til den som er ansvarlig for fluidumtetthet, men heller i motsatt retning og virkningen av denne er å dytte tilbake den ytterste leppen til beholderen ved hjelp av elastisiteten til materialet i denne leppen.

I disse to tilfellene, har delene integrert med innsatsholderen, et element med en viss elastisitet som er utformet til å kompensere virkningen av produksjonstoleranser.

I en tredje utførelsesform av tetningssystemet, vil den nedre delen av det ringformede elementet presse leppen til innsatsen mot en elastisk 0-ring anordnet ved periferien til innsatsholderen.

Disse arrangementene er foretrukne fordi i tillegg til fluidumtettheten som dannes, vil fjerningen av innsatsen fra frigjøringsanordningen forenkles etter ekstraksjon ved å gjøre hruk av restelastisiteten til denne leppen som er deformert under låsingen.

I tilfeller hvor støtten frigjøres fra innsatsholderen ved en roterende bajonettype bevegelse, forblir innsatsen intakt både under låsingen og under avlåsingen av innsatsholderen fordi den kan fremstilles av to hoveddeler som i en foretrukket utførelsesform er anpasset til å rotere i forhold til hverandre: innsatsholderen omfatter frigjøringselemen-tene og filtreringsåpningene på den ene siden, bæreren til innsatsholderen omfatter håndtaket, utløpsåpningen for kaffe og diametralt motstående festeører utformet til å passe på tetteflåtene til tetningsringen på den andre siden.

Bæreren til innsatsholderen med sitt håndtak gjennomgår en stigende eller synkende rotasjonsbevegelse som frigjør eller låser innsatsen. Innsatsholderen selv roterer ikke, men utfører kun stige- eller synkebevegelsen når eller så lenge som innsatsen holdes til det utsparte ringformede omgivende elementet.

I en foretrukket utførelsesform av systemet, omfatter delen med frigjørings og de utsparte elementene og tetningskonusen en leppe hvorav den nedre delen er i form av en konveks sfærisk ring hvis krumningssenter sammenfaller med aksen som er vinkelrett til planet til bæreflaten til innsatsen, denne sfæriske leppen er opplagret fritt på et sete med en konkav overflate med samme krumning som er integrert med innsatsholder bæreren og som fortrinnsvis er fremstilt av et materiale med en lav friksjonskoeffisient. Resultatet av dette er at arrangementet utgjør en svingbar anordning. Delen med frigjøringselementene kan rotere på det ovennevnte setet, både under innføring av enheten forsynt med en innsats og under dens fjerning. I tillegg er denne delen i stand til anta en svak helning som gjør det mulig å kompensere for de uunngåelige mekaniske toleransene til forskjellige komponenter i anordningen og tilpasse seg på en fluidumtett måte til kanten av innsatsen som presses på den nedre omkretsen av den delen som er ansvarlig for inne-slutning av innsatsen.

I en modifisert utførelsesform, er det sfærisk setet direkte integrert med bæreren til innsatsholderen.

Etterat innsatsen er brukt og for å forenkle fjerning av denne, er det vanligvis anordnet en ring som holdes av en fjær på den ytre delen av det ringformede elementet som omgir innsatsen. Den nedre delen av denne kragen skyver tilbake innsatsens kant når innsatsholderen frigjøres.

I tilfelle hvor en 0-ring er ansvarlig for fluidumtetthet, er 0-ringens friksjonskoeffisient mot kanten til innsatsen tilstrekkelig til å anbringe innsatsen under låsingen og fremfor alt under opplåsingen uten risiko for deformasjon av ekstraksjonsflaten mot frigjøringselementene. Bæreren til innsatsholderen behøver ikke nødvendigvis omfatte en bevegelig del.

I tilfeller hvor fluidumtettheten dannes ved konisk kniping, er sonen som omgir knipesonen fortrinnsvis ruet for å kunne innføre beholderen som beskrevet over. Den samme effekten oppnås også ved taggene på åpningenes innsnitt langs omkretsen, av årsaker som blir beskrevet senere.

En mottagende konus for kaffe med en vertikal strømningskanal kan anordnes under filtreringsåpningene til innsatsholderen. Det forbedrer dannelsen av skum ved å stabilisere og konsentrere kaffestrømmen.

Denne første konusen kan etterfølges av en andre konus og funksjonen til denne første konusen som er anordnet nær den delen som omfatter frigjøringsanordningen, bryter opp strømmene fra strømningsåpningene og virkningen til den andre konusen er å kanalisere strømmen mot den endelige ut-løpsåpningen. Begge disse konusene kan utformes med perforeringer, fortrinnsvis ved sin øvre del, slik at de er istand til å kommunisere med atmosfæren på utsiden for å kunne unngå tilbakeholdelse av væske etter endt ekstraksjon av infusjonen og perforeringene medvirker også til dannelse av skum ved at de fører inn luft.

Ved omkretsen av innsatsholderen og utenfor bæresonen til innsatsen, kan det være anordnet innsnitt eller åpninger for fjerning av vann og kaffekorn som kan stamme fra en mulig uttømming av innsatsen gjennom sin øvre åpning etter ekstraksjonen. Vann og de angjeldende kaffekornene blir deretter ført gjennom en eller flere åpninger, komplementært til åpningen som er ment for infusjon, uten å søle til denne åpningen eller den indre øvre delen av innsatsholderen.

I alle tilfeller, vil denne spesielle strømningen skje etter ekstraksjon av kaffen under frigjøring av innsatsen. Væsken strømmer ikke inn i koppen, men vanligvis inn i innsatsen som er dekket av en rist på hvilken koppen står og som er frembragt av denne årsak. Dette doble utløpet sikrer at kaffekornene som har blitt igjen inne i innsatsholderen, ikke føres over til den nye koppen under ekstraksjon av den etterfølgende innsatsen.

Dette avfallet kan også føres til en passende mottaks-beholder.

Foreliggende oppfinnelse vedrører også innsatsholderen som er anpasset til å anordnes i en innsatsholderstøtte og som omfatter en sidevegg og en- bunn, hvor bunnen omfatter frigjørings- og utsparte elementer på en strømningsrist. Innsatsholderen i henhold til oppfinnelsen kan brukes med frustokoniske innsatser, halvsirkelformede innsatser og inverterte f lustokoniske innsatser. I det sistnevnte tilfellet vil den indre formen innsatsholderen tilsvare den ytre formen til innsatsen som skal ekstraheres.

I en utførelsesform er frigjøringselementene og strømnings-risten i ett stykke og i annen utførelsesform er selve frigjøringselementene i ett stykke og er anordnet på strømningsristen.

I henhold til beskrivelsen er innsatsholderstøtten og innsatsholderen adskilte komponenter. Disse kan imidlertid også være i en del, hvor strømningsristen og frigjørings-elementene er festet over åpningen som er ment for fjerning av kaffen.

Det bør nevnes at den foregående beskrivelsen vedrørende systemet i henhold til oppfinnelsen og frigjøringselementene, strømningsristen og tetningssystemet til innsatsholderen også gjelder selve innsatsen, slik at det ikke er noe behov for at en tilsvarende beskrivelse gjentas.

Oppfinnelsen vil nå bli beskrevet mer detaljert med hen-visning til de medfølgende tegninger.

Figur 1 viser innsatsen som skal ekstraheres.

Figur 2 viser innsatsholderen og dens støtte.

Figur 3 viser et snitt gjennom innsatsen i ekstraksjonssystemet langs linjen 3-3 i figur 2. Figur 4 er et snitt gjennom innsatsholderen og dens støtte langs linjen 3-3 i figur 2. Figur 5a til 5d er snitt gjennom de radielle elementene langs linjen 5-5 i figur 2. Figur 6 viser et snitt gjennom innsatsen i ekstraksjonssystemet i en annen utførelsesform av oppfinnelsen. Figur 7 viser et snitt gjennom innsatsholderen og dens støtte i en annen utførelsesform. Figur 8 viser de fremstikkende elementene som anvendes i innsatsholderen vist i figur 7. Figur 9 viser et snitt gjennom utførelsesformen i ekstraksjonssystemet i en annen utførelsesform. Figur 10 viser en forstørret profil av frigjørings- og utsparingselementene til innsatsholderen vist i figur 9. Figur 11 viser et snitt gjennom innsatsholderen I en annen utførelsesform. Figur 12 viser et snitt gjennom systemet i henhold til oppfinnelsen for ekstraksjon av innsatser i form av inverterte avkortede kjegler.

Innsatsen 1 omfatter en frustokonisk kopp 2 som er fyllt med brent og malt kaffe 3 og som er lukket av et lokk 4, sveiset til leppen til koppen 2 og som utgjør den nedre flaten.

I figurene 2 og 4, er innsatsholderen 11 plassert på støtten 15 bestående av et håndtak 16 og en sidevegg 24 som har to diametralt motstående festeører 17, anpasset til å passe på tetteflater 10 til tetningsring 9 (figur 3) og en åpning 27 for kaffen. På bunnen 25 av støtten (sidevegg) 24 er det et ringformet fremspring 26 som innsatsholderen 11 hviler på og som kan svinges i støtten ved hjelp av to avtagbare tapper 18 som samvirker med rillen 19 i innsatsholderen. Innsatsholderen 11 omfatter en strømningsrist 12 med utstikkende elementer 13 og en ringformet avskrådd kant 14. Denne kanten danner en vinkel a med vertikalplanet.

I figur 3 omfatter ekstraksjonssystemet ytterligere en vanninjektor 7, utformet med oppoverrettede åpninger 20 og et ringformet element 8 med en indre utsparing med en form som hovedsakelig tilsvarer innsatsens ytre form. Det er også foretrukket å injisere vannet oppover under den nedre flaten for å fukte hele kaffesjiktet tilstrekkelig. På sin ytre del omfatter det ringformede elementet 8 en fjær 22 som holder en ring 23 for frigjøring av innsatsen etter endt ekstraksjon.

Systemet virker som følger: Innsatsen 1 plasseres i innsatsholderen 11. Støtten 15 blir deretter festet ved hjelp av sine festeører 17 på tetteflatene 10 til tetningsringen 9. Vanninjektoren 7 river opp den øvre flaten til koppen 2. Den nedre flaten 4 til innsatsen hviler på de radielle elementene 13 til innsatsholderen. Det faktum at innsatsholderen 11 kan roteres i støtten 15, sikrer at innsatsen forblir festet i forhold til innsatsholderen under låsing og opplåsing, slik at man unngår risiko for skade av innsatsen.

Vannet blir deretter ført gjennom åpningene 20 i vanninjektoren 7 og treffer sjiktet 3 av kaffe. Trykket i innsatsen øker og den nedre flaten 14 vil etter hvert følge formen til de radielle åpningselementene 13. Når materialet i den nedre flaten når sin bruddgrense, vil den nedre flaten rives opp langs de radiell elementene. Kaffen strømmer gjennom risten 12 og oppsamles i en beholder (ikke vist) under åpningen 27. Figurene 5a til 5d viser forskjellige snitt av de radielle elementene 13. I figur 6 er de elementene som er identiske med de i figur 3 angitt ved samme referansenummer. Dette systemet er forskjellig fra det som er vist i figur 3, kun ved at elementene deltar i rotasjon av innsatsholderen 11 i forhold til støtten 15. Innsatsholderen holdes i sitt rotasjonshulrom ved hjelp av en ring 21 som er sveiset eller krympet eller fastskrudd til støtten etter innføring av innsatsholderen. Figur 7 viser en innsatsholder 40 som er forskjellig fra den som er vist i figur 4 ved at den omfatter en strømningsrist 41 og anordnet til denne risten en ring 44 med utstikkende elementer 42 som holdes på plass av en ring 43. Figur 8 viser ringen 44 mer detaljert med radielt anordnede utstikkende elementer 42. Åpningsfunksjonen utføres av den øvre delen av disse utstikkende elementene.

I figur 9 er elementer som er identiske med de som er vist i figur 6 angitt med samme referansenummer. Dette systemet er forskjellig fra det som er vist i figur 6, ved at innsatsholderen 60 er i et stykke med støtten til innsatsholderen. Innsatsholderen omfatter en plate 51 med frigjøringselementer i form av pyramider og filtreringsåpninger, en kaffemottagende konus 52 og åpninger 53 ved kantene for fjerning av kaffepartikler via en ytterligere åpning 54. Den ringformede delen 61 til innsatsholderen er ansvarlig for fluidumtetthet ved at kanten til innsatsen som ekstraheres knipes mot den nedre delen av det ringformede elementet 8. Figur 10 viser et snitt gjennom platen 51 og viser skråfla-tene 55 til pyramidene som danner en vinkel på 10 til 30° med vertikalplanet, ansatsene 56 og strømningskanalene 57 med åpningene 58. Figur 11 er et snitt gjennom en utførelsesform bestående av et frigjøringselement 67 med en konisk tetningsflate 68 og en sfærisk støtteflate 62 hvis krumningssenter sammenfaller med aksen 63, rettvinklet til frigjøringselementets plan, helningsvinkelen til tangenten til denne ringen er ca. 45°. Et sete 64 omfatter en sfærisk støtteflate 65 i kontakt med den tilsvarende støtteflaten til elementet 67. Setet 64 er integrert med støtten til innsatsholderen (ikke vist). Den er fortrinnsvis fremstilt av en legering eller Injek-sjonsstøpt plastmateriale og har langs omkretsen tapper 66 som omgir elementet som utgjør støtteflaten, samtidig som det er tilstrekkelig plass igjen, slik at elementet kan vris fritt og helle i en tilstrekkelig grad.

I tillegg har støtten til innsatsholderen (ikke vist) tilstrekkelig radielt spillerom der hvor den er festet til bajonetten, slik at hele arrangementet kan sentreres på tross av at elementet bestående av frigjørings- og tetningskonen

ikke er sentrert under dreiebevegelsen.

I figur 12 er elementer identiske med de som er vist i figur 6 angitt med samme referansenummer. Dette systemet er forskjellig fra det som er vist i figur 6 ved at innsatsen som skal ekstraheres er i form av en snudd kjegle 70 og har derfor ikke det ringformede elementet 8. Innsatsholderen og dens støtte er i et stykke 71. Periferien til den øvre flaten 72 til innsatsen knipes mellom ekstraksjonshodet og den øvre delen 75 til innsatsholderen. Den nedre flaten 73 til innsatsen støter mot frigjøringselementene 74 i form av pyramider. Driftsmåten er hovedsakelig den samme som for figur 3. Vannet kommer gjennom vanninjektoren 7 og passerer gjennom kaffesjiktet i kapslen. Trykket i kapslen stiger og presser flaten 73 mot frigjøringselementene 74. Når bruddgrensen nås, vil flaten 73 rives rives opp mot pyramidene 74 og kaffen strømmer gjennom den ringformede åpningen 78 via åpningene 76 og den kaffemottagende konusen 77.

Claims (24)

1. Fremgangsmåte for ekstraksjon av forseglede Innsatser (1) Inneholdende minst en substans for fremstilling av en drikkevare i en innsatsholder, hvilken Innsats omfatter en fortrinnsvis flat ekstraksjonsflate, der en blanding av vann og luft injiseres i innsatsen under et trykk på 1 til 20 bar for å deformere innsatsens ekstraksjonsflate, karakterisert ved at innsatsens ekstraksjonsflate deformeres mot en frigjøringsflate på innsatsholderen (11,40,60), omfattende frigjøringselementer (13,42,55) og utsparte elementer, hvilken ekstraksjonsflate rives opp ved beliggenheten til disse frigjøringselementene og/eller disse utsparingene når den når sin bruddgrense for å muliggjøre at væsken deretter fjernes etter ekstraksjon av kaffen under et trykk på 1 til 20 bar.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at når ekstraksjonsflaten rives opp, reguleres strømningen ved hjelp av det reduserte området som dannes mellom kantene til bruddsonen og frigjøringselementene, hvilket redusert område forhindrer fremfor alt utilsiktet forskyvning av fast fase fra inneholdet i innsatsen som ville kunne tilstoppe strømningsåpningene, forstyrre regulariteten og redusere ekstraksjonsprosessens reproduserbarhet .

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at når trykktapet gjennom kaffesjiktet er ved sitt maksimum, når eksteaksjonstrykket en verdi over den initielle verdien som er ansvarlig for åpning av innsatsen.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, karakterisert ved at innsatsen (1) som skal ekstraheres er en innsats inneholdende et 10 til 30 mm tykt kaffesj ikt (3).

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, karakterisert ved at vannet injiseres oppover under den øvre flaten for å fukte hele kaffesjiktet (3) tilstrekkelig.

6. System for utførelsen av fremgangsmåten ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, omfattende en injektor (7) for vann og luft og en innsatsholder (11,40), karakterisert ved at det omfatter en avtagbar innsatsholder-støtte (15,60) holdt under vann/luftinjektoren ved hjelp av festeanordninger og et ringformet element (8), der innsatsholderen er anbragt i innsatsholderbæreren og omfatter frigjøringselementer (13,42,45) og utsparte elementer på en strømningsrist (12,41), der den nedre del av det ringformede elementet (8) samvirker med innsatsholderens omkrets (61) for å holde innsatsen (1) på plass og sikre fluidtetthet under ekstraksjonsprosessen.

7. System for utførelsen av fremgangsmåten ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, omfattende en vanninjektor (7), en avtagbar innsatsholderstøtte (71), holdt under vanninjektoren ved hjelp av festeanordninger, karakterisert ved at innsatsholderen omfatter frigjøringselementer (74) og utsparte elementer på en strømningsrist (76), der vann-injektorens perifere del samvirker med innsatsholderens omkrets (75) for å holde innsatsen (70) på plass og sikre fluidtetthet under ekstraksjonen.

8. System ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at festeanordningen for innsatsholderens bærer er i form av en tetningsring (9) med minst to tetningsflater (10) som samvirker med minst to festeører (17) til innsatsholderbæreren (15).

9. System ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at festeanordningen for innsatsholderens bærer og selve bæreren er en integrert del av en automatisert mekanisk enhet for innføring av Innsatsen i innsatsholderen og for låsing og opplåsing av innsatsholderen.

10. System ifølge krav 6, karakterisert ved at på sin ytre del omfatter det ringformede elementet (8) en fjær (22) som holder en ring (23) for frigjøring av innsatsen ved ekstraksjonens avslutning.

11. System ifølge krav 6, karakterisert ved at innsatsholderens omkrets omfatter en konisk ringformet kant (14) motstående en tilsvarende konisk del på den nedre delen av det ringformede elementet.

12. Innsatsholder Ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at frigjøringselementene er i form av rettlinjede, svakt sinusformede eller buede stenger (13), anordnet radielt, konsentrisk parallelt eller perpendikulært.

13. Innsatsholder ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at frigjøringselementene har et halvsirkelformet, konisk eller frustokonisk tverrsnitt og en diameter på 0.5 til 5 mm.

14. Innsatsholder ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at frigjøringselementet (55) har en pyramidal form med ansatser (56), strømningskanaler og strømningsåpninger (58) hvis form er anpasset til å sikre at de opprevne kantene til ekstraksjonsflaten til innsatsen hviler mot ansatsene og holder tilbake produktet i innsatsen, samtidig som infusjonen tillates å strømme.

15. Innsatsholder ifølge krav 6, karakterisert ved at innsatsholderen er anordnet for rotasjon på sin bærer.

16. Innsatsholder ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at strømningsristen (12,58) har åpninger med en diameter på mellom 0.2 og 0.5 mm.

17. Innsatsholder ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at innsatsholderen langs sin ytre omkrets har minst en åpning som tillater at produktene som tømmes fra innsatsen strømmer langs en bane som er forskjellig fra infusjonens bane.

18. Innsatsholder ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at i sin sone perifert i forhold til profilet som er ansvarlig for fluidtetthet, har innsatsholderen en overflatetekstur og/eller kammer som forbedrer friksjon mot den ytre kanten av innsatsen for å kunne medføre innsatsen når innsatsholderen er av bajonettypen.

19. Innsatsholder ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at det under elementet som omfatter frigjøringsanordningen og åpningene for føring av infusjonen er anordnet minst en konus som kan være utformet med åpninger gjennom hvilke det indre av konusen kan kommunisere med den ytre atmosfæren.

20. Innsatsholder ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at frigjøringselementene (13,42,55) og de utsparte elementene og strømningsristen (12,58) er i et stykke.

21. Innsatsholder ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at frigjøringselementene (13,42,55) og de utsparte elementene er i et stykke og er anordnet på strømningsristen (12,58).

22. Innsatsholder ifølge krav 6, karakterisert ved at den er i et stykke med støtten til innsatsholderen.

23. Innsatsholder ifølge krav 6, karakterisert ved at innsatsholderen omfatter minst en bevegelig del hvis overflate som er i kontakt med støtten til innsatsholderen er sfærisk for å tillate samtidig rotasjon og helning.

24. Innsatsholder ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at periferien til innsatsholderen har en konisk ringformet kant.