PL196425B1 - Urządzenie do ekstrakcji substancji spożywczej zawartej w zamkniętym wkładzie i sposób ekstrakcji substancji spożywczej zawartej w zamkniętym wkładzie - Google Patents

Abstract

1. Urzadzenie do ekstrakcji substancji spozywczej zawartej w zamknietym wkladzie, zawierajace wydrazony korpus, w którym znajduje sie komora na wklad, kanal doprowadzajacy wode prze- chodzacy przez ten korpus i polaczony z komora oraz wiele elemen- tów przebijajacych, rozmieszczonych w komorze, które przebijaja wklad w wielu oddzielnych miejscach umozliwiajac naplyw wody do wkladu, wktórym elementy przebijajace znajduja sie w komorze wodstepach wzgledem kierunku naplywu wody, ponadto kazdy element przebijajacy zawiera czesc podstawowa, która jest pola- czona z korpusem i wystaje do komory, przy czym czesc podsta- wowa przynajmniej czesciowo wchodzi do wnetrza wkladu tworzac w nim powierzchnie naplywu wody do wnetrza wkladu, zas czesc podstawowa jest elementem pelnym ozamknietym przekroju poprzecznym zas kazdy element przebijajacy zawiera takze po- wierzchnie tnaca, przecinajaca czesc podstawowa pod katem ostrym, znamienne tym, ze czesc podstawowa (65) ma przekrój, który zmniejsza sie stopniowo w kierunku powierzchni tnacej (66), pod katem (B) mniejszym, niz kat (A) powierzchni tnacej (66). 10. Sposób ekstrakcji substancji spozywczej zawartej w za- mknietym wkladzie, w którym stosuje sie urzadzenie zawierajace wydrazony korpus z komora na wklad, kanalem doprowadzajacym wode przechodzacym przez ten korpus i polaczony z komora oraz wiele elementów przebijajacych, rozmieszczonych w komorze, w którym wklad umieszcza sie w komorze i przebija sie go w wielu oddzielnych miejscach zutworzeniem tymczasowej powierzchni przeplywu, znamienny tym, ze wklad (5) przebija sie za pomoca czesci podstawowych (65) elementów przebijajacych (6), …………. PL PL PL PL PL

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196425 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 365730 ^{(13) B1} (22) Data zgłoszenia: 04.10.2001 ^{(51) Int.Cl.}

A47J 31/40 (2006.01) (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:

04.10.2001, PCT/EP01/11486 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

10.05.2002, WO02/35977 PCT Gazette nr 19/02

Urządzenie do ekstrakcji substancji spożywczej zawartej w zamkniętym wkładzie i sposób ekstrakcji substancji spożywczej zawartej w zamkniętym wkładzie

(30) Pierwszeństwo: 03.11.2000,EP,00203855.2	(73) Uprawniony z patentu: SOCIETE DES PRODUITS NESTLE S.A., Vevey,CH
(43) Zgłoszenie ogłoszono: 10.01.2005 BUP 01/05	(72) Twórca(y) wynalazku: Christian Jarisch,Nyon,CH Alexandre Kollep,Lutry,CH
(45)O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.12.2007 WUP 12/07	(74) Pełnomocnik: Karcz Katarzyna, PATPOL Sp. zo.o.

(57) 1. Urządzenie do ekstrakcji substancji spożywczej zawartej w zamkniętym wkładzie, zawierające wydrążony korpus, w którym znajduje się komora na wkład, kanał doprowadzający wodę przechodzący przez ten korpus i połączony z komorą oraz wiele elementów przebijających, rozmieszczonych w komorze, które przebijają wkład w wielu oddzielnych miejscach umożliwiając napływ wody do wkładu, w którym elementy przebijające znajdują się w komorze w odstępach względem kierunku napływu wody, ponadto każdy element przebijający zawiera część podstawową, która jest połączona z korpusem i wystaje do komory, przy czym część podstawowa przynajmniej częściowo wchodzi do wnętrza wkładu tworząc w nim powierzchnię napływu wody do wnętrza wkładu, zaś część podstawowa jest elementem pełnym o zamkniętym przekroju poprzecznym zaś każdy element przebijający zawiera także powierzchnię tnącą, przecinającą część podstawową pod kątem ostrym, znamienne tym, że część podstawowa (65) ma przekrój, który zmniejsza się stopniowo w kierunku powierzchni tnącej (66), pod kątem (B) mniejszym, niż kąt (A) powierzchni tnącej (66).

10. Sposób ekstrakcji substancji spożywczej zawartej w zamkniętym wkładzie, w którym stosuje się urządzenie zawierające wydrążony korpus z komorą na wkład, kanałem doprowadzającym wodę przechodzącym przez ten korpus i połączony z komorą oraz wiele elementów przebijających, rozmieszczonych w komorze, w którym wkład umieszcza się w komorze i przebija się go w wielu oddzielnych miejscach z utworzeniem tymczasowej powierzchni przepływu, znamienny tym, że wkład (5) przebija się za pomocą części podstawowych (65) elementów przebijających (6),.............

PL 196 425 B1

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy urządzenia do ekstrakcji substancji spożywczej stosowanej do produkcji napoju przy użyciu zamkniętego wkładu napełnionego substancją spożywczą, przez który przepuszczany jest strumień wody pod ciśnieniem.

Stosowanie określonych porcji kawy mielonej, zapakowanych w postaci wkładów do przygotowania napojów typu expresso lub podobnych ma wiele zalet, między innymi ułatwia przygotowanie napoju, zapewnia przygotowanie go w stosunkowo czystych warunkach i kontrolę dozowania oraz uzyskanie stałej ilości gotowego produktu.

Zasada ekstrakcji zamkniętych szczelnie wkładów polega na: (i) umieszczeniu wkładu w zamkniętej komorze, (ii) przebiciu jednej strony wkładu, (iii) wprowadzeniu do wkładu pewnej ilości gorącej wody w taki sposób, by wewnątrz wkładu powstało podwyższone ciśnienie i by uzyskać ekstrakt kawy, (iv) uwolnieniu ekstraktu kawy poprzez przeciwną stronę wkładu, która otwiera się pod wpływem wewnętrznego ciśnienia, wskutek styku z wystającymi częściami urządzenia.

Istnieją takie urządzenia do ekstrakcji torebek lub nabojów, zawierające pomieszczenie na ekstrahowany nabój oraz ostrze, jakie opisano w patentach CH 605293 i EP 242556. W urządzeniach tych ostrze pełni podwójną rolę. Po pierwsze otwiera górną część torebki, a po drugie stanowi kanał doprowadzający wodę tak, że jest ona bezpośrednio wprowadzana do wnętrza torebki przez samo ostrze. Niedogodność takiego urządzenia polega na tym, że otwór wykonany przez pojedynczy kolec wytycza w efekcie od początku ekstrakcji najdogodniejszą drogę przepływu w masie kawy, nie mocząc całości. W rezultacie powstania najdogodniejszej drogi przepływu prędkość wzrostu ciśnienia staje się zbyt duża, co może prowadzić do przedwczesnego uwolnienia ekstraktu i nie uzyskania dostatecznego czasu zaparzania. Zrozumiałe jest, że w konsekwencji dojść może do utraty substancji i aromatu, które pozostają w fusach zamiast przejść do ekstraktu. Inną niedogodnością jest podatność kolca na szybkie zapychanie się z powodu osadzania się wapnia pochodzącego z wody i fusów, co ma niekorzystny wpływ na wydajność urządzenia. Biorąc pod uwagę duży rozmiar otworu wykonanego w naboju, nabój ten jest również narażony na niepożądane powtórne napełnianie się fusami i płynnymi pozostałościami zaparzonej kawy.

Ponadto w dokumencie EP 604615 B1 opisano urządzenie, które zawiera środki do przebijania miękkiej torebki zawierającej ekstrahowany produkt, w postaci siateczki rozprowadzającej wodę, zaopatrzonej na dolnej powierzchni w kolce, ostrza lub wystające krzyżyki. Otworki mogą służyć do rozprowadzania wody przez siateczkę na poziomie każdego przecinaka. Uzyskuje się w ten sposób poprawę rozprowadzania wody w torebce, co pozwala poprawić zwilżanie całej ekstrahowanej masy. Jednakże otworki, które mają przekrój zamknięty podatne są na dłuższą metę na osadzanie się kamienia, co ma wpływ na kontrolę wydatku i ciśnienia w trakcie ekstrakcji.

W dokumencie US 5794519 opisano urządzenie do ekstrakcji zawierające głowicę ekstrakcyjną, która za pomocą sprężyny podtrzymuje ruchome igły, gdy głowica jest w położeniu otwartym. Konstrukcja taka jest stosunkowo złożona. Ponadto wymaga ona przewidzenia otworków o przekroju zamkniętym, umożliwiających przepływ wody przez płytkę, na której są kolce lub przez same kolce, co powoduje problemy związane ze zmniejszaniem się otworków, zatykaniem ich lub osadzaniem się kamienia wskutek intensywnego użytkowania. W miarę upływu czasu prędkość przepływu, drogi przepływu, ilość wody i inne parametry związane z warunkami ekstrakcji, zwłaszcza ciśnienie ekstrakcji, czas ekstrakcji i temperatura ulegają znacznym zmianom, które zmieniają jakość ekstrahowanego produktu.

Celem wynalazku jest ulepszenie rozwiązania elementów przebijających zamknięty wkład typu nabój, torebka lub inny, które sprzyjałoby przepływowi wody wewnątrz wkładu i ulepszyłoby warunki ekstrakcji. Konkretnie, celem wynalazku jest poprawa zwilżania wodą ekstrahowanej substancji i uniknięcie powstawania najdogodniejszych dróg przepływu, przy jednoczesnym zapewnieniu stosunkowo powolnego wzrostu ciśnienia wewnątrz wkładu, który sprzyja optymalizacji zachowania aromatu. Celem wynalazku jest również usunięcie ryzyka zmniejszania się przepływu z powodu osadzania się kamienia i z innych powodów. Wynalazek zapewnia przepływ stały w czasie, niezależnie od czynników ograniczających przepływ. Sprzyja on również oddzieleniu naboju od środków przebijających, co pozwala uniknąć powrotu do systemów wymuszonego wtrysku.

Celem wynalazku jest również zaproponowanie układu przebijającego, a dokładniej wycinającego, który gwarantuje względnie powtarzalny przepływ przez kolejne wkłady, przy uwzględnieniu

PL 196 425 B1 różnic spowodowanych tolerancjami wymiarowymi komory urządzenia i wkładów. Celem wynalazku jest ponadto ograniczenie napływu powrotnego płynnych pozostałości lub substancji na zewnątrz wkładu po ekstrakcji. Celem wynalazku jest także zagwarantowanie dokładniejszego otwierania za pomocą elementów przebijających bez ryzyka oderwania materiału ścianki wkładu.

Urządzenie do ekstrakcji substancji spożywczej zawartej w zamkniętym wkładzie, zawiera wydrążony korpus, w którym znajduje się komora na wkład, kanał doprowadzający wodę przechodzący przez ten korpus i połączony z komorą oraz wiele elementów przebijających, rozmieszczonych w komorze, które przebijają wkład w wielu oddzielnych miejscach umożliwiając napływ wody do wkładu, przy czym elementy przebijające znajdują się w komorze w odstępach względem kierunku napływu wody, ponadto każdy element przebijający zawiera część podstawową, która jest połączona z korpusem i wystaje do komory, zaś część podstawowa przynajmniej częściowo wchodzi do wnętrza wkładu tworząc w nim powierzchnię napływu wody do wnętrza wkładu, przy czym część podstawowa jest elementem pełnym o zamkniętym przekroju poprzecznym zaś każdy element przebijający zawiera także powierzchnię tnącą, przecinającą część podstawową pod kątem ostrym.

Urządzenie według wynalazku charakteryzuje się tym, że część podstawowa ma przekrój, który zmniejsza się stopniowo w kierunku powierzchni tnącej pod kątem mniejszym, niż kąt powierzchni tnącej.

Powierzchnia tnąca korzystnie tworzy kąt cięcia zawarty między 10a50 stopni, najlepiej między 15a45 stopni, względem kierunku wprowadzania wkładu.

Część podstawowa korzystnie ma przekrój okrągły, elipsoidalny, prostokątny, kwadratowy, trójkątny lub w kształcie innego wielokąta foremnego lub nieforemnego.

Część podstawowa korzystnie stanowi wycinek stożka o kącie zawartym między 1a10 stopni.

Elementy przebijające korzystnie są tak ustawione w komorze, że ich powierzchnia tnąca skierowana jest pod kątem bliskim lub równym 90 stopni względem powierzchni wkładu przecinanej w trakcie wkładania go do komory.

Część podstawowa może zawierać na powierzchni zewnętrznej co najmniej jeden otwarty rowek skierowany wzdłużnie, ułatwiający wprowadzanie wody do wkładu.

Kanał doprowadzający wodę korzystnie jest umieszczony centralnie w komorze, zaś elementy przebijające są rozmieszczone równomiernie w układzie ekscentrycznym, wokół kanału.

Ilość elementów przebijających może być zawarta między 3a10, korzystnie od 4 do 6.

Część podstawowa korzystnie ma wymiar poprzeczny mniejszy niż około 3 mm.

Sposób według wynalazku, dotyczący ekstrakcji substancji spożywczej zawartej we wkładzie, w którym stosuje się urządzenie zawierające wydrążony korpus z komorą na wkład, kanałem doprowadzającym wodę przechodzącym przez ten korpus i połączony z komorą oraz wiele elementów przebijających, rozmieszczonych w komorze, polega na tym, że wkład umieszcza się w komorze i przebija się go w wielu oddzielnych miejscach z utworzeniem tymczasowej powierzchni przepływu.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że wkład przebija się za pomocą części podstawowych, które mają przekrój zmniejszający się stopniowo w kierunku powierzchni tnącej pod kątem mniejszym, niż kąt powierzchni tnącej, przy czym płyn pod ciśnieniem przepuszcza się przez wkład tak, że substancja spożywcza wypływa po tymczasowej powierzchni przepływu.

Korzystnie, stosuje się wkład wykonany z tworzywa sztucznego lub aluminium i przebija się go w urządzeniu do ekstrakcji jednocześnie przez kilka elementów przebijających, które tworzą we wkładzie otwory umożliwiające przepływ przez niego płynu pod ciśnieniem.

Jako płyn korzystnie stosuje się wodę, zaś elementy przebijające są rozmieszczone wokół centralnego wlotu wody i wystają w stronę wkładu w kierunku zasadniczo równoległym.

Korzystnie każdy element przebijający ma część podstawową wchodzącą przynajmniej częściowo do wnętrza wkładu i tworzącą kanał wodny w jego wnętrzu, przy czym część podstawowa jest elementem pełnym o zamkniętym przekroju poprzecznym, mającym powierzchnię tnącą, która przecina część podstawową pod kątem ostrym.

Część podstawowa przecięta jest powierzchnią tnącą pod kątem ostrym i tworzy ukośny nóż. Część podstawowa pozbawiona jest ponadto kanału przepływu o przekroju zamkniętym, który mógłby być podatny na zatkanie fusami lub kamieniem. Przeciwnie, przepływ przez wnętrze naboju odbywa się po powierzchni, która powstaje między powierzchnią części podstawowej a wyciętym otworem. Przestrzeń ta jest więc tymczasowa i powstaje tylko przez przecięcie lub przebicie w momencie umieszczenia w komorze wkładu. Unika się w ten sposób powstawania pozostałości, które mogłyby zmienić warunki przepływu.

PL 196 425 B1

Taki układ elementów przebijających ma też na celu ulepszenie zwilżania ekstrahowanej substancji poprzez redukcję uprzywilejowanych dróg przepływu, umożliwia wolniejszy wzrost ciśnienia wewnątrz wkładu, aco za tym idzie, poprawia jakość ekstraktu w otrzymanym płynie. W szczególności, wycięcia wykonywane są z większą precyzją imają lepszą geometrię. Uzyskuje się zwłaszcza otwory, które bardziej obciskają elementy przebijające. W rezultacie na początku woda przepływa przez wkład wolniej, przez co unika się również powstawania uprzywilejowanych dróg przepływu, zaś następujący później wzrost ciśnienia zachodzi wolniej. W odróżnieniu od pojedynczego ostrza, element przebijający według wynalazku nie tworzy wywinięcia materiału wokół całego otworu, co ma tendencję do powiększania go, lecz przeciwnie, element przebijający przecina czysto i oddziela odcięty materiał tylko od strony powierzchni tnącej, dając w ten sposób precyzyjniej określony otwór, co ma korzystny wpływ na prędkość wzrastania ciśnienia wewnętrznego.

Dzięki temu, że powierzchnia tnąca elementu przebijającego tworzy kąt cięcia zawarty między 10 a50 stopni, a jeszcze korzystniej między 15 a45 stopni, względem kierunku wzdłuż części podstawowej, można uzyskać precyzyjnie określone otwory.

Część podstawowa ma korzystnie przekrój zmniejszający się stopniowo w kierunku powierzchni tnącej, wzdłuż kąta mniejszego, niż kąt powierzchni tnącej, co pozwala dokładniej kontrolować wzrost otworu, zapewniając wten sposób, że materiał pozostaje w pobliżu części podstawowej w miarę wprowadzania elementu przebijającego we wkład. Wten sposób zapewnia się również wolniejszy wzrost ciśnienia, a więc lepszą jakość ekstrakcji. Dzięki dopasowaniu wkładu do elementów przebijających, zmniejszający się kształt części podstawowej zapewnia również łatwiejsze wyjęcie wkładu po dokonaniu ekstrakcji, co pozwala uniknąć stosowania urządzenia wtryskowego.

Kształt części podstawowej nie stanowi ograniczenia wynalazku. Korzystne jest jednak, aby część podstawowa miała taki przekrój poprzeczny, że stosunek największego wymiaru do najmniejszego zawiera się między 2/1 a1/1, co daje w efekcie otwory w postaci raczej dziur niż nacięć. Tak więc część podstawowa może mieć przekrój okrągły, elipsoidalny, prostokątny, kwadratowy, trójkątny lub stanowić inny wielokąt foremny lub nieforemny.

Korzystnie, część podstawowa stanowi wycinek stożka o kącie zawartym między 1a10 stopni, a korzystniej od 3 do 5 stopni, przeciętego powierzchnią tnącą. W ten sposób otwór powiększa się stopniowo i w sposób kontrolowany wokół elementu przebijającego, zaś ryzyko rozdarcia jest zmniejszone.

Można również zauważyć, że ustawienie elementu przebijającego, zwłaszcza powierzchni tnącej, w komorze ma wpływ na czystość cięcia. Tak więc, elementy przebijające są korzystnie tak ustawione w komorze, że ich powierzchnia tnąca skierowana jest pod kątem bliskim lub równym 90 stopni względem powierzchni wkładu przecinanej w trakcie wkładania go do komory. Inaczej mówiąc, kąt cięcia jest możliwie największy, aby zapewnić jak najskuteczniejsze cięcie.

Oczywiście rodzaj i geometria wkładu mogą występować w wielu wariantach. Ogólnie, korpus urządzenia ma komorę o kształcie i rozmiarach przystosowanych do pomieszczenia jednego lub wielu typów wkładów. Wkład może być elementem sztywnym, półsztywnym lub miękkim, zawierającym substancję do ekstrakcji w postaci kompaktowej lub nie kompaktowej. Na przykład wkład może być typu szczelnie zamkniętego, nieprzepuszczalnego wkładu, zawierającego miseczkę w kształcie zasadniczo stożka ściętego oraz ściankę dolną, która stanowi przykrywkę uszczelnioną na dolnym obrzeżu miseczki, tak jak w przypadku wkładu opisanego w patencie EP 512 468. W innym możliwym wariancie może to być miękka torebka utworzona z dwóch zgrzanych ze sobą wzdłuż obwodu miękkich listków, zawierająca porcję substancji do ekstrakcji w postaci kompaktowej. Taka torebka opisana jest w patentach US 6025000 i US 6068871.

Korpus urządzenia według wynalazku, w którym umieszcza się wkład może stanowić część kompletnego zestawu typu ekspresu do kawy lub podobnego urządzenia. Korpus może stanowić integralną część urządzenia lub może być częścią dołączoną za pomocą śrub lub innych środków. Korpus określa się zwykle jako „komora na wkład”. Korpus urządzenia w zasadzie współpracuje w położeniu zamkniętym z dolną, uzupełniającą częścią zamka, która zawiera środki przecinające dolną część wkładu wcelu wyprowadzenia z niego ekstraktu. Według wynalazku, korpus i dolna część zamka zamykają się za zasadzie ruchomych szczęk w kierunku w zasadzie odpowiadającym kierunkowi elementów przebijających znajdujących się w komorze, dzięki czemu unika się jakiegokolwiek ryzyka rozdarcia wkładu. Urządzenie z ruchomymi szczękami opisano w zgłoszeniu patentowym EP 0604 615

PL 196 425 B1 iwnie opublikowanym jeszcze zgłoszeniu patentowym EP 99117107.5 z 31.08.1999 na rzecz zgłaszającego obecne zgłoszenie.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig.1 przedstawia przekrój podłużny urządzenia do ekstrakcji według korzystnego przykładu realizacji; fig.2 przedstawia szczegółowy przekrój urządzenia przebijającego i doprowadzającego wodę; fig. 3 przedstawia przekrój korzystnego przykładu elementów przebijających na podporze montażowej; fig.4 przedstawia perspektywiczny widok elementu z fig. 3; fig.5 sposób wycinania przez element przebijający.

W niniejszym opisie dla określenia wkładu może być stosowany termin „nabój”. Nie należy go jednak interpretować w sposób ograniczający i może on obejmować swoim znaczeniem wszelkie typy wkładów - sztywne, półsztywne i miękkie.

Urządzenie do ekstrakcji 1, przedstawione na fig. 1, ma postać zestawu do ekstrakcji, który może pomieścić wkład 5, w przypadku przedstawionego przykładu jest to pół-sztywny nabój zawierający taką substancję do ekstrakcji, jak pewna określona ilość kawy zmielonej i palonej. Zestaw do ekstrakcji zawiera w szczególności osłonę naboju tworzącą wydrążony korpus 2, zawierający komorę 3 i dolną podstawę 4, która może współpracować z osłoną 2, zamykając się wokół wkładu 5. Zamknięcie osłony naboju 2 i dolnej podstawy 4 można zrealizować wszelkimi odpowiednimi środkami technicznymi, lecz korzystnie ruchem względem kierunku zasadniczo pionowego, prostoliniowym lub lekko łukowym, o trajektorii O. Przykładowo, dolna podstawa 4 może być nieruchoma w kierunku O, zaś wkład 5 i osłona mogą być zamykane ruchem w kierunku O. Ewentualnie, można również przewidzieć ruchomą względem O podstawę dolną i osłonę nieruchomą bądź ruchomą względem O.

Osłona naboju 2 przedłużona jest w górę przez część górną 20 w postaci środków łączących 21 takich, jak gwint zewnętrzny umożliwiający przyłączenie gorącej wody. Górna część 20 zawiera wewnętrzne rozwiercenie 22, przez który doprowadzana jest woda, łączące się z komorą 3 korpusu na poziomie wylotu wody 23.

Dolna podstawa 4 zawiera płytkę rozprowadzającą 40, na której umieszcza się podstawę naboju będącą na ogół miękkim listkiem 50. Na płytce rozprowadzającej znajdują się, rozmieszczone na jej wewnętrznej powierzchni, wystające elementy 41, które powodują otwarcie miękkiego listka przez rozdarcie go w wielu miejscach pod wpływem ciśnienia ekstrakcji panującego wewnątrz naboju. Za płytką rozprowadzającą znajduje się podzespół 42 służący do wyprowadzania uzyskanego płynnego ekstraktu po przecięciu podstawy naboju, który kończy się otworem wylotowym 43.

Wkład ma uszczelnione obrzeże 51, zaciśnięte między osłoną naboju 2 a dolną podstawą 4. Zacisk zrealizowany jest w sposób szczelny poprzez styk brzegów osłony i podstawy. Dla zapewnienia szczelnego i sprężystego chwytu stykających się części oraz dla uniknięcia ryzyka przecieków pod wpływem ciśnienia w komorze, można przewidzieć środki uszczelniające, takie jak na przykład pierścień z elastomeru 52. Mechaniczne środki zapewniające zamknięcie i utrzymanie zamkniętego położenia zestawu nie zostały przedstawione na rysunku. Mogą to być na przykład środki typu ręcznego lub elektrycznego uchwytu żabkowego.

Jak widać w szczególności na fig. 2, w głębi komory 3 znajduje się szereg elementów przebijających 6, które służą do wycinania w wierzchu naboju wielu otworów umożliwiających napływanie wody do naboju. Elementy przebijające 6 są regularnie rozmieszczone wokół centralnego otworu wlotowego wody i wystają w stronę wnętrza komory w kierunku zasadniczo równoległym do kierunku wkładania naboju do komory. Korzystnie, elementy są zamocowane na stałe na wspólnej podporze montażowej 60, co umożliwia szybkie zamontowanie ich wewnątrz komory. Podpora montażowa może zawierać część będącą wydrążonym trzonem 62 z gwintem zewnętrznym 63, który wkręca się w uzupełniającą, gwintowaną część kanału doprowadzającego wodę. Elementy przebijające mogą być przymocowane do podpory 60 śrubami 64. W alternatywnym przykładzie elementy przebijające mogłyby być przyspawane do podpory lub stanowić jej część integralną.

Jak widać na fig. 3, każdy element przebijający 6 zawiera część podstawową 65, skierowaną w kierunku podłużnym I, odpowiadającym kierunkowi wprowadzania wkładu. Część podstawowa przecięta jest nachyloną powierzchnią 66, która stanowi powierzchnię tnącą elementu. Kąt nachylenia A powierzchni tnącej względem kierunku I zawarty jest korzystnie między 10 a50 stopni, a korzystniej między 15a45 stopni. Powierzchnia 66 pełni w zasadzie funkcję przecinaka, co pokazano na fig. 5, w efekcie czego wycinek materiału 53 zostaje czysto wycięty i oddzielony w całości od

PL 196 425 B1 strony skosu 66. Unika się w ten sposób rozdzierania, które występuje w przypadku stosowania kolca, gdy materiał ma tendencję do rwania się w wielu kierunkach wzdłuż linii wokół obwodu otworu.

Część podstawowa może korzystnie być wycinkiem stożka o przekroju zwężającym się wkierunku powierzchni tnącej. Kształt taki jest korzystny, ponieważ umożliwia zagwarantowanie utrzymania luzu między powierzchnią części podstawowej a brzegiem otworu na poziomie minimalnym. Unika się dzięki temu zbyt gwałtownego napływu wody, co powodowałoby w konsekwencji powstawanie najdogodniejszych dróg przepływu przez ekstrahowaną masę i zbyt szybki wzrost ciśnienia. Luz ten powstaje ponadto tymczasowo, w czasie ekstrakcji. Unika się wten sposób odkładania się osadów na powierzchniach. Powierzchnia naboju trze o powierzchnię części podstawowej w czasie wkładania i wyjmowania elementów przebijających, co powoduje stałe czyszczenie powierzchni przepływu i eliminuje wszelkie możliwe osady. Przy każdym naboju warunki przebijania i przepływu są więc takie same. Kształt stożka ściętego jest również korzystny w porównaniu do kształtu o stałym przekroju zwłaszcza z tego powodu, że zamykanie urządzenia dokonuje się wzdłuż trajektorii zasadniczo łukowej, co widać na fig. 1, przez co stały przekrój powodowałby w efekcie powiększanie się i zakrzywienie otworu od strony zewnętrznej, a więc powstanie niepożądanego luzu.

W przedstawionym przykładzie wkład stosunkowo mało się powiększa wskutek podwyższania się ciśnienia, w związku z czym między ścianką komory a ścianką wkładu 5 pozostaje przejście 30. Tak więc część podstawowa 65 musi mieć dostateczną długość, rzędu 2 do 15 mm, aby po włożeniu wkładu do komory powierzchnia tnąca 66 została całkowicie umieszczona wewnątrz osłony wkładu, przy czym należy wziąć pod uwagę możliwe zmiany szerokości przejścia związane z tolerancjami wymiarowymi komory i wkładu.

Na fig.2 pokazano, że każdy element przebijający jest indywidualnie orientowany w komorze tak, aby powierzchnia tnąca 66 tworzyła kąt 90°±5° względem nacinanej powierzchni. Uzyskuje się wten sposób skuteczniejsze cięcie i mniejsze osłabienie powierzchni cięcia.

Elementy przebijające mogą być wykonane z odpowiedniego, twardego i odpornego na zużycie materiału. Materiał ten dobiera się zależnie od materiału nacinanego naboju lub saszetki. Na ogół naboje wykonane są z cienkiego aluminium lub tworzywa sztucznego o grubości 0,2 do 1,5 dziesiątej części milimetra, tak więc elementy przebijające mogą być z metalu, korzystnie anodowanego aluminium utwardzanego powierzchniowo lub ze stali nierdzewnej, ewentualnie ceramiczne lub z twardego tworzywa sztucznego.

Ilość elementów przebijających może być oczywiście różna, zależnie od rozmiaru wkładów. Potrzebna jest ilość, która wystarcza, aby właściwie rozprowadzić wodę w masie, jednakże bez nadmiernego osłabiania ścianki wkładu, która mogłaby się rozerwać i spowodować zabrudzenie komory. Ilość elementów przebijających korzystnie zawarta jest między 3 a 10, korzystnie od 4 do 6. Ilość elementów przebijających zależy od przekroju wkładów. Przy zbyt dużej ilości elementów przebijających o dużym przekroju istnieje tendencja do powstawania odkształceń powierzchni naboju i jego uszkodzenia. Największy wymiar poprzeczny części podstawowej (na przykład średnica w przypadku przekroju kołowego) jest korzystnie mniejszy od 3 mm, a korzystniej zawarty między 1 a 2,5 mm. Dla podstawy około 2,4-2,5 mm, ilość elementów przebijających nie powinna przekraczać 3 lub 4. Natomiast dla podstawy około 1-2 mm, ilość elementów przebijających może wynosić 6, lub nawet 8 bez znaczącego odkształcenia naboju, z gwarancją optymalnych warunków ekstrakcji (czas, ciśnienie, temperatura).

W jednym z możliwych układów każdy element przebijający może być zaopatrzony w otwarty rowek 67, rozciągający się wzdłuż powierzchni części podstawowej, który pozwala skierować przepływ wody w sposób kontrolowany. Rowek korzystnie znajduje się od strony krańca powierzchni tnącej tak, aby był dostatecznie odsłonięty.

W przedstawionym przykładzie sposób ekstrakcji płynu jest następujący. Urządzenie jest otwarte, a nabój 5 spoczywa na występie dolnej podstawy 4. Urządzenie zamyka się stykając brzegi osłony2 i dolnej podstawy 4 i chwytając uszczelniające obrzeże 5 naboju. Górna powierzchnia naboju zostaje przecięta elementami przebijającymi 6 w trakcie zamykania. W tym położeniu znaczna część części podstawowej każdego elementu przebijającego wprowadzona jest do naboju tworząc wten sposób powierzchnię przepływu na czas ekstrakcji. Gorąca woda dopływa do komory przez wylot 23 i rozprzestrzenia się w przejściu 30 a następnie powoli przepływa między powierzchnią elementów przebijających a krawędziami otworów. W miarę, jak woda penetruje wnętrze naboju, ciśnienie powoli wnim wzrasta; powstaje wówczas tendencja do nieznacznego odsuwania się krawędzi otworów równomiernie wokół elementów. Ciśnienie w ciągu kilku sekund osiąga wartość około 7 do 9 barów

PL 196 425 B1 w momencie rozerwania podstawy naboju. Po osiągnięciu ciśnienia przy rozerwaniu listka płynny ekstrakt może wypłynąć przez część wylotową 42i otwór 43.

Wynalazek został opisany dla korzystnego przykładu realizacji, w odniesieniu do urządzenia do ekstrakcji półsztywnych nabojów o ograniczonej odkształcalności. Należy jednak rozumieć, że wynalazek można również zastosować do ekstrakcji nabojów miękkich typu saszetki zawierające skompaktowaną substancję spożywczą nadającą się do ekstrakcji.

Claims (13)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do ekstrakcji substancji spożywczej zawartej w zamkniętym wkładzie, zawierające wydrążony korpus, w którym znajduje się komora na wkład, kanał doprowadzający wodę przechodzący przez ten korpus i połączony z komorą oraz wiele elementów przebijających, rozmieszczonych w komorze, które przebijają wkład w wielu oddzielnych miejscach umożliwiając napływ wody do wkładu, w którym elementy przebijające znajdują się w komorze w odstępach względem kierunku napływu wody, ponadto każdy element przebijający zawiera część podstawową, która jest połączona z korpusem i wystaje do komory, przy czym część podstawowa przynajmniej częściowo wchodzi do wnętrza wkładu tworząc wnim powierzchnię napływu wody do wnętrza wkładu, zaś część podstawowa jest elementem pełnym o zamkniętym przekroju poprzecznym zaś każdy element przebijający zawiera także powierzchnię tnącą, przecinającą część podstawową pod kątem ostrym, znamienne tym, że część podstawowa (65) ma przekrój, który zmniejsza się stopniowo w kierunku powierzchni tnącej (66), pod kątem (B) mniejszym, niż kąt (A) powierzchni tnącej (66).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że powierzchnia tnąca (66) tworzy kąt cięcia (A) zawarty między 10a50 stopni, korzystnie między 15a45 stopni, względem kierunku (I) wprowadzania wkładu (5).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że część podstawowa (65) ma przekrój okrągły, elipsoidalny, prostokątny, kwadratowy, trójkątny lub w kształcie innego wielokąta foremnego lub nieforemnego.
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że część podstawowa (65) stanowi wycinek stożka o kącie zawartym między 1a10 stopni.
5. 5. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że elementy przebijające (6) są tak ustawione w komorze (3), żeich powierzchnia tnąca skierowana jest pod kątem bliskim lub równym 90 stopni względem powierzchni wkładu (5) przecinanej w trakcie wkładania go do komory (3).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że część podstawowa (65) zawiera na powierzchni zewnętrznej co najmniej jeden otwarty rowek (67) skierowany wzdłużnie, ułatwiający wprowadzanie wody do wkładu (5).
7. 7. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że kanał doprowadzający wodę jest umieszczony centralnie w komorze (3), zaś elementy przebijające (6) są rozmieszczone równomiernie w układzie ekscentrycznym, wokół kanału.
8. 8. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ilość elementów przebijających (6) zawarta jest między 3a10, korzystnie od 4 do 6.
9. 9. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że część podstawowa (65) ma wymiar poprzeczny mniejszy niż około 3 mm.
10. 10. Sposób ekstrakcji substancji spożywczej zawartej w zamkniętym wkładzie, w którym stosuje się urządzenie zawierające wydrążony korpus z komorą na wkład, kanałem doprowadzającym wodę przechodzącym przez ten korpus i połączony z komorą oraz wiele elementów przebijających, rozmieszczonych w komorze, w którym wkład umieszcza się w komorze i przebija się go w wielu oddzielnych miejscach z utworzeniem tymczasowej powierzchni przepływu, znamienny tym, że wkład (5) przebija się za pomocą części podstawowych (65) elementów przebijających (6), które mają przekrój zmniejszający się stopniowo w kierunku powierzchni tnącej (66), pod kątem (B) mniejszym, niż kąt (A) powierzchni tnącej (66), przy czym płyn pod ciśnieniem przepuszcza się przez wkład (5) tak, że substancja spożywcza wypływa po tymczasowej powierzchni przepływu.
11. 11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że stosuje się wkład (5) wykonany z tworzywa sztucznego lub aluminium i przebija się w urządzeniu do ekstrakcji jednocześnie przez kilka elementów przebijających (6), które tworzą we wkładzie otwory umożliwiające przepływ przez niego płynu pod ciśnieniem.

    PL 196 425 B1
12. 12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że jako płyn stosuje się wodę, zaś elementy przebijające (6) są rozmieszczone wokół centralnego wlotu wody (23) i wystają w stronę wkładu (5) w kierunku zasadniczo równoległym.
13. 13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że każdy element przebijający (6) ma część podstawową (65), wchodzącą przynajmniej częściowo do wnętrza wkładu (5) i tworzącą kanał wodny w jego wnętrzu, przy czym część podstawowa (65) jest elementem pełnym o zamkniętym przekroju poprzecznym, mającym powierzchnię tnącą (66), która przecina część podstawową (65) pod kątem ostrym.