PL205569B1 - Urządzenie do przygotowywania małych i dużych porcji kawy - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest urządzenie do przygotowywania napojów kawowych z kapsułek, które są zaparzane pod ciśnieniem oraz zawierają substancję służącą do przygotowania produktu spożywczego do picia. Przedmiotem wynalazku jest również kapsułka, która jest tak zaprojektowana, że można z niej przyrządzić dużą porcję kawy w urządzeniu, które jest w zasadzie przeznaczone do przyrządzania małych porcji kawy.

Porcje kawy mogą być wytwarzane w filtrowych ekspresach do kawy. Istnieje przy tym bardzo mała różnica cech pomiędzy małymi i dużymi porcjami kawy. W obu przypadkach, z reguły nie występuje spienienie lub „pianka” (crema), a jakość tych porcji kawy nie jest zawsze taka sama.

Istnieją urządzenia do parzenia kawy, które dostarczają duże porcje kawy dzięki parzeniu kawy z wykorzystaniem wsadów filtrujących umieszczonych w zamkniętej komorze. Ciśnienie jest zazwyczaj dosyć niskie, rzędu 2 barów lub mniejsze. Jednakże, jeśli w takim urządzeniu chce się otrzymać małą porcję kawy, jest ona zazwyczaj bardzo wodnista, rozcieńczona, mało aromatyczna i ma małą piankę .

Obecnie istnieją na rynku kapsułki przeznaczone do stosowania w urządzeniach wysokociśnieniowych i zawierające substancje do przygotowywania napojów. Są one wygodne w obsłudze, zapewniając przy tym powtarzalne warunki parzenia, oraz gwarantują świeżość zawartej w kapsułce substancji. Zapewnia to dostarczanie świeżo parzonych napojów o stałej, jakości.

Dokument EP 0512468 B1 opisuje taką kapsułkę. Kapsułka ta jest przeznaczona do stosowania w urządzeniu do parzenia, w którym może do niej zostać wtryś nięty płyn oraz moż e zostać otwarta od strony części wsporczej urządzenia zawierającej odstające elementy, pod wpływem ciśnienia płynu wchodzącego do kapsułki.

Dokument EP 0512470 B1 opisuje sposób parzenia kapsułki pod wpływem ciśnienia płynu przepływającego przez warstwę kawy zawartej w kapsułce; przy czym kapsułka ta zawiera membranę, która wytrzymuje ciśnienie i jest rozdzierana dopiero w wyniku kontaktu z odstającymi elementami zespołu zaczepiającego urządzenia, tak by umożliwić wypływ płynnego ekstraktu do filiżanki.

Dokument WO 03/059778 dotyczy kapsułek na wiele napojów zawierających środek do samootwierania się. Sposób otwierania polega na zastosowaniu membrany, która jest przerywana w kontakcie z odtającymi elementami pod wpływem ciśnienia płynu wytworzonego w kapsułce. Główna zaleta tego rozwiązania polega na tym, że wypływający napój jest kierowany bezpośrednio do filiżanki i pł ynny ekstrakt nie styka się z ż adną inną częścią urzą dzenia.

Na przykład, urządzenie znany pod komercyjną nazwą „Nespresso®” jest powszechnie ceniony za wytwarzanie wysokiej, jakości małej porcji kawy typu espresso i ristretto. Mała porcja kawy zgodnie z definicją zawiera mniej niż 50 gram płynnego ekstraktu kawy w filiżance, a uszczegóławiając około 40 g w przypadku kawy typu espresso i 25 g w przypadku kawy typu ristretto. Ponieważ w kapsułce zaparzanie odbywa się w warunkach wysokiego ciśnienia, rzędu 10 - 16 bar, dostarczany płynny ekstrakt może mieć precyzyjnie ustalone pożądane cechy, jakości, takie jak uzysk parzenia, zawartość części stałych i „pianka”, przy określonym czasie dostarczania, który jest do zaakceptowania przez użytkownika (na przykład 15-30 sekund). Niektórzy konsumenci chcą mieć jednak możliwość przygotowania dużej porcji kawy przy wykorzystaniu istniejących kapsułek. Duża porcja kawy zgodnie z definicją zawiera około 110 (+/-10) gram płynnego ekstraktu kawy w filiżance. W celu dostarczenia większej porcji większa ilość wody musi zostać przepuszczona przez kapsułkę. W związku z tym, z reguły przygotowanie napoju zabiera zbyt dużo czasu, to znaczy więcej niż jedną minutę, a powstały napój może smakować zbyt gorzko lub surowo, oraz może być nieco rzadki i wodnisty. Czas dostarczania, który przekracza jedną minutę, jest również nie do zaakceptowania z komercyjnego punktu widzenia, oraz jest niedogodny dla konsumentów, którzy chcą przygotować kilka filiżanek kawy pod rząd.

Jak widać istnieje zapotrzebowanie na urządzenie, które przezwycięży problemy z parzeniem zarówno dużych jak i małych porcji kawy w tym samym urządzeniu do parzenia. Niniejszy wynalazek spełnia to zapotrzebowanie.

W zwią zku z tym przedmiotem niniejszego wynalazku jest urzą dzenie do selektywnego dostarczania małych i duży porcji napojów kawowych w tym samym urządzeniu do parzenia kawy. Urządzenie to zawiera kapsułki przechowujące mieloną kawę urządzenie przyjmujące do przyjmowania jednej kapsułki na raz oraz środek pompujący do wtryskiwania wody pod ciśnieniem do kapsułki; środek do otwierania kapsułki, który to środek zawiera środek zatrzymujący do zatrzymywania płynu pod ciśnieniem w kapsułce oraz środek sprzęgający, który wchodzi w kontakt z zespołem zatrzymującym w celu

PL 205 569 B1 otwarcia kapsułki i uwolnienia ekstraktu kawy, przy tym wspomniane urządzenie zawiera przynajmniej pierwszą kapsułkę przystosowaną do dostarczania ekstraktu małej porcji kawy.

Ulepszenie w urządzeniu według niniejszego wynalazku polega na tym, że urządzenie zawiera przynajmniej drugą kapsułkę, której zewnętrzny układ i kształt są takie same jak w przypadku pierwszej kapsułki, oraz która jest przystosowana do dostarczania większej porcji ekstraktu kawy, w tym samym urządzeniu przyjmującym, co pierwsza kapsułka, w wyniku umożliwienia przepływu przez nią większej ilości wody, przy czym ta druga kapsułka do dostarczania większej porcji ekstraktu kawy jest tak przewidziana, aby w czasie parzenia woda przepływała przez nią w większym tempie niż w przypadku pierwszej kapsułki.

W związku z powyż szym, waż n ą cechą niniejszego wynalazku jest fakt, ż e wię ksza porcja pł ynnego ekstraktu jest uzyskiwana przez kapsułkę, która pozwala na przepływ wody w większym tempie w porównaniu z pierwszą kapsułk ą przewidzianą do uzyskiwania małej porcji płynnego ekstraktu.

Główne zalety niniejszego wynalazku są następujące:

a) Czas dostarczenia dużej porcji ekstraktu kawy jest znacznie zmniejszony, co sprawia, że urządzenie jest bardziej atrakcyjne dla użytkowników;

b) Kawa nie jest nadmiernie zaparzona, ponieważ czas kontaktu zmielonej kawy z wodą jest zmniejszony, tak by uzyskać pożądane podstawowe cechy, jakości dużej porcji płynnego ekstraktu kawy, które znacznie różnią się od cech, jakości płynnego ekstraktu małej kawy.

c) Urządzenie do parzenia może pozostać takie samo w przypadku parzenia zarówno dużych jak i małych porcji ekstraktu kawy, podobnie jak zewnętrzny układ i kształt kapsułki może pozostać bez zmian, dzięki czemu powstaje urządzenie prostsze i bardziej poręczne.

W korzystnym przykładzie realizacji wynalazku, druga kapsułka do dostarczania większej porcji płynnego ekstraktu kawy jest napełniana określoną ilością mielonej kawy, która jest większa niż dawka umieszczana w pierwszej kapsułce. Ku pewnemu zaskoczeniu zaobserwowano, że umieszczenie większej ilości mielonej kawy w kapsułce o taki samym układzie, to znaczy bez potrzeby użycia większej kapsułki w celu przyjęcia dodatkowej ilości mielonej kawy, powoduje szybszy przepływ wody przez kawę. Nie wchodząc w rozważania teoretyczne można przyjąć, że szybszy przepływ wody może wynikać z tego, że drobiny lub małe cząstki w warstwie kawy nie blokują częściowo przepływu przez małe otwory przebite lub przedarte w membranie. Faktycznie, po wprowadzeniu gorącej wody do kapsułki cząstki kawy puchną. W przypadku kapsułki zawierającej większą ilość kawy, większe siły kompresji napierają na ścianki kapsułki wraz z puchnięciem kawy. Siły te zagęszczają warstwę kawy, a zagę szczenie to uniemoż liwia bardzo mał ym czą stkom swobodne poruszanie się i gromadzenie w pobliż u wylotów wody, co powodował oby wzrost ciś nienia wewnę trznego i blokowanie przepł ywu wody. Gdy drobiny są zatrzymywane na miejscu, przepływ wody może być szybszy.

Większa ilość kawy w porównaniu z pierwszą kapsułką ma również ważny wpływ na pożądaną ostateczną, jakość dużej porcji ekstraktu zapewniając, by ekstrakt kawy miał odpowiednie cechy i wł asnoś ci, na przykł ad by nie był zbyt wodnisty i by był wystarczają co spieniony. W zwią zku z tym druga kapsułka do dostarczania większej porcji płynnego ekstraktu kawy z korzyścią zawiera przynajmniej o 10% wagi, a z korzyścią o 20% wagi, więcej mielonej kawy niż pierwsza kapsułka do dostarczania małej porcji płynnego ekstraktu kawy. W optymalnym rozwiązaniu, druga kapsułka może posiadać od 20 do 30% wagi więcej mielonej kawy niż pierwsza kapsułka. Druga kapsułka może mieć aż do 40% wagi więcej mielonej kawy niż pierwsza kapsułka.

Z korzyścią, ilość kawy umieszczana w drugiej kapsułce do dostarczania większej ilości ekstraktu kawy jest wyliczana w taki sposób, by czas parzenia nie przekraczał 60 sekund, a z korzyścią by nie przekraczał 45 sekund. Wielkość przepływu przez drugą kapsułkę wynosi wówczas z korzyścią od 160 do 300 g/min, podczas gdy wielkość przepływu przez pierwszą kapsułkę wynosi pomiędzy 50 i 150 g/min.

Cechy, jakości dla drugiej kapsułki, przewidziane specjalnie dla dużych porcji ekstraktu kawy, zostały z korzyścią tak zdefiniowane, by otrzymywać uzysk parzenia pomiędzy 15 i 30%, a z korzyścią pomiędzy 17 i 25%, zaś całkowitą zawartość części stałych wynoszącą 1,0 do 1,9% wagi, a z korzyścią 1,1 do 1,7% wagi. W tym celu druga kapsułka do uzyskiwania większych porcji ekstraktu kawy z korzyścią zawiera 6 do 8 gram mielonej kawy, natomiast pierwsza kapsułka zawiera 5 do 6 gram mielonej kawy.

Zgodnie z korzystnym przykładem realizacji wynalazku, środek zatrzymujący jest rozdzierany lub przecinany przez środek sprzęgający pod wpływem ciśnienia wewnętrznego. Środek zatrzymujący

PL 205 569 B1 może stanowić membrana, natomiast środek sprzęgający może stanowić powierzchnia posiadająca wystające elementy.

Ponadto, kapsułki z kawą znane w stanie techniki są tak przewidziane, aby dostarczały małe porcje ekstraktu kawy przy zastosowaniu membrany o dużej odporności na przebicie, co doprowadza do zbyt wolnego przepływu wody. W wyniku zbyt małych wielkości przepływu wody po pierwsze, cechy, jakości kawy nie są na zadowalającym poziomie, na przykład kawa jest zbyt mocna lub ma zbyt cierpki smak, oraz po drugie, czas dostarczenia staje się zbyt długi, co jest niepożądane z punktu widzenia użytkownika, który chciałby mieć kawę gotową do wypicia bez konieczności zbyt długiego czekania przy ekspresie do kawy.

W zwią zku z tym, przedmiotem niniejszego wynalazku jest również kapsuł ka z kawą , przeznaczona do zaparzania we wspomnianym wcześniej urządzeniu, zapewniająca dostarczenie dużej porcji płynnego ekstraktu kawy, charakteryzująca się tym, że zawiera: zamkniętą część zbiornikową, w której znajduje się porcja mielonej kawy; membranę zatrzymującą, która ma taki układ, by otwierała się od strony środka sprzęgającego urządzenie pod wpływem odpowiedniego ciśnienia wewnętrznego, które tworzy się wewnątrz części zbiornikowej w wyniku wpłynięcia wody do kapsułki; przy czym kapsułka jest tak przewidziana, by zapewniała wielkość przepływu pomiędzy 160 i 300 g/min; a dawka mielonej kawy wynosi, co najmniej 6,0 gram.

Zgodnie z korzystnym przykładem realizacji, kapsułka z kawą posiada membranę zatrzymującą, której odporność na przebicie wynosi od 0,6 do 1,1 MJ.

Krótki opis figur rysunku

Przykłady realizacji wynalazku zostaną zaprezentowane z nawiązaniem do rysunku, na którym:

fig. 1 przedstawia schemat urządzenia według niniejszego wynalazku, który umożliwia wygodne przygotowywanie małych i dużych porcji napojów kawowych przy zastosowaniu jednego urządzenia D do parzenia kawy z kapsułek występujących przynajmniej w dwóch różnych zestawach; fig. 2 - schemat urządzenia, w którym urządzenie jest zamknięte a kapsułka kawowa jest właśnie zaparzana w urządzeniu; fig. 3 - wykres porównujący przebieg krzywych zmienności ciśnienia w kapsułkach wraz z upływem czasu dla, odpowiednio, płynnych ekstraktów dużej i małej porcji kawy; fig. 4 do 6 - przykładowe urządzenie do pomiaru odporności na przebicie membran kapsułek w teście odporności na przebicie; fig. 7 - próbnik penetracyjny używany w teście odporności na przebicie; fig. 8 - schemat wariantu urządzenia według niniejszego wynalazku; fig. 9 - wariant urządzenia w pozycji kapsułki, w której odbywa się parzenie; fig. 10 - wykres zmienności wielkości przepływu w zależności od gęstości nasypowej dla urządzenia według wynalazku, pokazanego na fig. 1 i 2.

Szczegółowy opis korzystnych przykładów realizacji.

Określenia używane w niniejszym opisie zostaną wyjaśnione w poniższym wstępie.

„Uzysk parzenia” odnosi się do własności ekstraktu i jest zdefiniowany, jako całkowita waga części stałych w pełnym ekstrakcie podzielony przez całkowitą wagę wyjściowych składników kawy w kapsułce kawowej (na przykład kawa palona i mielona). Wartość ta jest typowo wyrażana w procentach.

„Całkowita zawartość części stałych” jest zdefiniowana, jako waga części stałych zawartych w ekstrakcie podzielona przez całkowitą wagę ekstraktu. Wartość ta jest typowo wyrażana w procentach.

„Czas parzenia” jest zdefiniowany, jako czas upływający od pojawienia się pierwszej kropli spływającej do filiżanki do momentu, gdy cały ekstrakt, posiadający żądaną wagę, moc i jakość, znajdzie się w filiżance.

„Mała porcja ekstraktu kawy” jest zdefiniowana, jako płynny ekstrakt otrzymany z kapsułki kawowej mającej ciężar od 25 do 40 g.

„Duża porcja ekstraktu kawy” jest zdefiniowana, jako płynny ekstrakt otrzymany z kapsułki kawowej mającej ciężar od 100 do 120 g.

„Ciśnienie wewnętrzne” jest zdefiniowane, jako poziom ciśnienia utrzymywany w kapsułce kawowej w czasie parzenia, powstającego w wyniku działania płynu przepływającego przez kapsułkę, co powoduje wyciekanie powstającego ekstraktu do filiżanki. Wartość jest zazwyczaj wyrażana w barach.

„Ciśnienie otwarcia” jest zdefiniowane, jako maksymalne ciśnienie powstające w kapsułce kawowej w wyniku działania płynu wprowadzanego do kapsułki zanim kapsułka zostanie przebita przez środek otwierający.

„Odporność na przebicie” jest zdefiniowana, jako ilość energii potrzebnej do przebicia membrany kapsułki kawowej poprzez zastosowanie wyposażenia rozciągającego MTS Synergie 400 dostarczanego przez Fuch Industrievertretungen (Szwajcaria), jak to zostanie przedstawione w poniższych przykładach. Wartość ta jest wyrażona w milidżulach.

PL 205 569 B1 „Ziarnistość” mielonej kawy jest zdefiniowana, jako średnica cząstek kawy po zmieleniu, jak to zostanie przedstawione w poniższych przykładach.

„Gęstość nasypowa” jest zdefiniowana, jako masa na jednostkę objętości suchej kawy zawartej w kapsuł ce kawowej. Zmielona kawa jest ubijana w maszynie ubijają cej, co w dziedzinie produkcji kawy określa się, jako „normalizacja” lub „zagęszczanie”, które odbywa się po zmieleniu. Gęstość zmielonej kawy może być przy pomocy tych technik odpowiednio dobierana. Sposób wyznaczania gęstości nasypowej zostanie przedstawiona w poniższych przykładach. Wartość ta jest zazwyczaj wyrażona w gramach na litr.

„Pianka” jest zdefiniowana, jako warstwa spienionego na wierzchu ekstraktu kawy, mająca postać dosyć drobnych bąbelków. Cechy pianki mogą być mierzone w wyniku doświadczalnego testu cukrowego, który polega na dostarczeniu ściśle określonej warstwy krystalicznego cukru (gęstość cukru 4,3, a rozmiar cząstek - 660 mikronów) na wierzchu świeżo przygotowanej filiżanki kawy oraz zmierzeniu czasu upływającego pomiędzy początkiem nakładania i zatonięciem głównej części Cukru. „Test cukrowy” daje wyniki wyrażone w sekundach.

„Rozmaitość” odnosi się do różnych gatunków kawy zależnie od ich kraju i/lub regionów pochodzenia, takich jak kawa Arabica, kolumbijska, etiopska, brazylijska, kostarykańska, kenijska, i tym podobne.

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest urządzenie, które wykorzystuje zamkniętą kapsułkę z kawą, oraz związane z tym korzyści jak to zostało wcześniej wspomniane, do dostarczania napojów albo w małych, albo w dużych porcjach. Dużą zaletą jest możliwość oferowania, przy zastosowaniu kapsułek kawowych o zasadniczo tym samym formacie, napojów mających różne własności, jak na przykład różną wielkość porcji przy zachowaniu podstawowych cech, jakości napoju, takich jak określony uzysk parzenia, zawartość części stałych z określonego zakresu, dobra, jakość pianki, jednocześnie bez pogarszania czasu dostarczenia kawy.

Chociaż podstawowe cechy, jakości napoju są ogólnie znane dla kaw typu espresso, nie prowadzono poważnych badań w celu precyzyjnego zdefiniowania dużej porcji kawy, która odpowiadałaby preferencjom konsumentów. W przypadku dużych porcji kawy, podstawowe cechy, jakości mogą być wyznaczone przy zastosowaniu różnych technik, takich jak testy konsumenckie czy podział na grupy docelowe. Podstawowe cechy, jakości to zasadniczo uzysk parzenia, zawartość części stałych i pianka. Zostało stwierdzone, że uzysk parzenia musi być z korzyścią utrzymywany w pewnym zakresie. Jeśli uzysk parzenia jest zbyt duży, wówczas kawa jest z reguły uznawana z zbyt gorzką lub surową, ponieważ niepożądane składniki były poddawane parzeniu przez zbyt długi czas. W związku z tym istotne jest nie tylko skrócenie czasu dostarczania duż ej porcji ekstraktu kawy z oczywistego powodu skrócenia czasu oczekiwania, przy czym krótszy czas dostarczania ekstraktu zmniejsza również problemy związane z nadmiernym zaparzeniem kawy. Z drugiej strony, jeśli czas parzenia jest zbyt krótki, kawa ma wodnisty smak i również nie będzie zaakceptowana przez konsumenta. W zwią zku z tym został o stwierdzone, ż e uzysk parzenia zazwyczaj powinien wynosić 15 do 30%, w korzystnym przypadku 17 do 25%, a najlepiej 17 do 22%. Podobnie, cał kowita zawartość części stałych w filiżance musi być na odpowiednim poziomie, by zapewniać właściwą lepkość i strukturę napoju, w przeciwnym przypadku kawa miałaby wodnisty smak, nieakceptowany przez konsumentów. W związku z tym, z zastrzeżeniem, że może to zależeć od indywidualnych upodobań konsumenta, najlepsza całkowita zawartość części stałych w dużej porcji napoju została wyznaczona, jako wartość z zakresu od 1,0 do 1,9% wagi, w korzystniejszym przypadku z zakresu od 1,1 do 1,7% wagi, a najlepiej z zakresu od 1,1 do 1,5% wagi.

Pianka jest również pożądaną cechą, jakości dużej porcji kawy, w związku, z czym duża porcja kawy powinna zapewniać odpowiednio grubą i trwałą warstwę pianki. Pianka powinna pokrywać całą powierzchnię napoju w filiżance bez pozostawiania pustych obszarów. Stanowi to pewne wyzwanie, ponieważ powierzchnia dużej porcji ekstraktu kawy jest znacznie większa niż powierzchnia małej porcji ekstraktu kawy (różnica pomiędzy kubkiem kawy i filiżanką espresso). Pianka powinna mieć ponadto kremową i aksamitną strukturę, nie zaś strukturę mydlaną lub pęcherzykową. Jej kolor powinien być od brązowawego do czerwonawego, a zdecydowanie nie biały. W związku z tym test cukrowy powinien dawać wartość ponad 7 sekund, a z korzyścią ponad 10 sekund.

Przykładowo, w przypadku pierwszego zestawu kapsułek, może zostać podana mała porcja kawy espresso z pianką, zaś w przypadku drugiego zestawu kapsułek, może zostać podana duża porcja kawy posiadająca wyżej wspomniane cechy, jakości, w tym dobrą piankę, które spełnią wymagania różnych rodzajów konsumentów.

PL 205 569 B1

Ogólnie rzecz biorąc, zestawy kapsułek kawowych obu typów mogą być wprowadzane na rynek w taki sposób, aby były rozróżnialne do konsumenta, przy wykorzystaniu różnych zewnętrznych kodów identyfikacyjnych, takich jak zróżnicowany kolor, nazwa, oznakowanie i inne rodzaje kodów. Z korzyś cią , zestaw pierwszego typu kapsuł ek i drugiego typu kapsuł ek powinny być pakowane w oddzielne rę kawy lub cienkie torebki z tworzywa sztucznego, albo jakiekolwiek odpowiednie i wygodne opakowania, które są znane w dziedzinie.

W kontekś cie niniejszego wynalazku, zestaw kapsuł ek oznacza zbiór zawierają cy przynajmniej jedną kapsułkę, a z korzyścią dwie lub więcej kapsułek. Chociaż teoretycznie nie istnieje maksymalna liczba kapsułek, górna granica będzie zasadniczo określona na przynajmniej 10 do 20, lub 25 albo więcej. Duże pudełka zawierające 100 do 200 kapsułek lub więcej są łatwo dostępne w razie potrzeby. Pierwsze i drugie kapsułki są zasadniczo pakowane osobno, ale mogą być też pakowane razem, z zastrzeżeniem, aby użytkownik był w stanie rozróżnić typy kapsułek dzięki oznaczeniu kolorystycznemu lub innej wskazówce identyfikującej.

Figury 1 i 2 pokazują schematycznie przykładowe urządzenie według niniejszego wynalazku.

Urządzenie D według niniejszego wynalazku zawiera moduł parzenia 10 do zaparzania kawy z jednej kapsułki naraz. Moduł parzenia zawiera środek przyjmujący w formie podpierającej podstawy lub odbiornika 11 oraz części wtryskującej 12. Podstawa podpierająca i część wtryskująca ograniczają wewnętrzną przestrzeń powstającą po złączeniu obu części, przewidzianą do przyjmowania kapsułki. W podstawie podpierającej umieszczony jest środek sprzęgający 13 przeznaczony do sprzęgania środka zatrzymującego kapsułki, w momencie, gdy narośnie odpowiednie ciśnienie wewnątrz kapsułki. Środek sprzęgający 13 mogą stanowić elementy przekłuwające lub przerywające, takie jak szereg wystających elementów, jak ostrosłupy, siatka wystających żeberek lub igieł, które są rozmieszczone na powierzchni płytki. Ekstrakt kawy jest początkowo przesączany przez bardzo wąskie odstępy utworzone pomiędzy wystającymi elementami a krawędziami otworów w membranie. Płytka zawiera szereg szczelin do sączenia ekstraktu i ostatecznego zatrzymania wszelkich stałych cząstek kawy. Wspomniane szczeliny mogą być przewidziane w płytce w kanałach uformowanych pomiędzy wystającymi elementami, albo alternatywnie w samych elementach wystających.

Wspomniane urządzenie zawiera ponadto przynajmniej jedną drogę płynu 72, którą może być doprowadzany płyn do kapsułki za pomocą wtryskiwacza 10. Wtryskiwacz może zawierać jedną lub więcej igieł lub ostrzy, które tworzą jedno lub więcej przejść umożliwiających wprowadzenie wody do kapsułki. Płyn jest prowadzony drogą płynu pod ciśnieniem zapewnianym przez pompę 73. Pompę tę może stanowić elektromagnetyczna pompa tłokowa lub inne odpowiednie urządzenie pompujące wodę, takie jak pompa przeponowa lub ciśnieniowe układy tłoczące. Może zostać zainstalowany zbiornik płynu 74 od strony dopływu do pompy 73, w celu umożliwienia dozowania wystarczającej ilości płynu podczas doprowadzania płynu do zaparzenia większej ilości niż jedna kapsułka. Z korzyścią, zbiornik utrzymuje więcej niż 750 ml wody, tak aby uniknąć niewygody powtarzającego się napełniania zbiornika po kilku cyklach zaparzania. Układ podgrzewania 75 może być zainstalowany wzdłuż drogi płynu pomiędzy zbiornikiem a modułem zaparzania 10, w celu podgrzania płynu do wymaganej temperatury. Grzałka ta jest tak przewidziana, aby podgrzewała wodę do temperatury zaparzania znajdującej się w przedziale od 70 do 100°C. Może to być blok termiczny lub inne urządzenie szybkogrzejne, takie jak grzałka ceramiczna. Zbiornik może także stanowić kocioł, który utrzymuje płyn ciepły lub gorący. Zazwyczaj pomocny jest także pulpit sterowniczy z przełącznikami, przewidziany do automatycznego rozpoczynania cyklu zaparzania. Mogą być dodane różne układy regulacji, takie jak czujniki temperatury, regulator czasowy, przepływomierze, czujniki ciśnieniowe, chorągiewki kierunkowe, sondy i tym podobne elementy przewidziane do sterowania i monitorowania czynności związanych z zaparzaniem kawy.

Pierwsze i drugie kapsułki także stanowią część wspomnianego urządzenia. Pierwsze kapsułki S są szczególnie przewidziane do dostarczania małej porcji ekstraktu kawy, podczas gdy drugie kapsułki L są przewidziane do dostarczania dużej porcji ekstraktu kawy. Zarówno kapsułki na małą porcję jak i na dużą mają taki sam zewnętrzny układ i kształt. Z korzyścią, zarówno kapsułki S jak i L mają także taką samą wewnętrzną przestrzeń upakowania. Z korzyścią, zarówno kapsułki S jak i L zawierają mieloną kawę i składają się z części stanowiącej hermetyczny zbiornik 20 z członem zatrzymującym 21 szczelnie zamocowanym wzdłuż krawędzi 22 części zbiornikowej. Człon zatrzymujący kapsułek S i L może stanowić membrana lub tym podobny element. Membrana taka może być płaska, wypukła lub wklęsła. Zazwyczaj wspomniana membrana jest wykonana z materiału takiego jak aluminium lub tworzywo sztuczne. Kapsułka taka może zostać pod lekko podwyższonym ciśnieniem przepłukana gazem obojętnym, w celu wydłużenia dopuszczalnego okresu przechowywania kawy umieszczonej wewnątrz.

PL 205 569 B1

Membrana przyjmuje wówczas lekko wypukły kształt pod wpływem wewnętrznego ciśnienia gazu. Gazem obojętnym zazwyczaj jest azot, ale może też być zastosowany inny gaz obojętny. Dwutlenek węgla pochodzący z kawy także uczestniczy w budowaniu wewnętrznego ciśnienia w czasie odgazowywania kawy mielonej wewnątrz kapsułki po napełnieniu i szczelnym zamknięciu kapsułki. Wspomniana membrana musi być, zatem wystarczająco wytrzymała, aby mogła wytrzymać wewnętrzne ciśnienia gazów, także tego pochodzącego z procesu odgazowywania.

Gdy moduł zaparzania 10 zostanie zamknięty na kapsułce 2, a kapsułka ta zostanie umieszczona w module tak jak to pokazano na fig. 2, człon zatrzymujący jest umieszczony przy lub w małej odległości od środka sprzęgającego 13 opisywanego urządzenia. Membrana kapsułki nie jest otwierana dopóki nie narośnie ciśnienie otwarcia o pewnej wartości wewnątrz kapsułki pod wpływem działania wody wprowadzanej do kapsułki. Membrana i środek sprzęgający są tak ustawione, aby nie zostało spowodowane przypadkowe otwarcie przed rozpoczęciem zaparzania. Zatem, gdy woda jest pompowana do wnętrza kapsułki za pomocą zespołu pompującego narasta wewnętrzne ciśnienie w kapsułce, które powoduje odkształcenie członu zatrzymującego 21 i dociśnięcie go do środka sprzęgającego 13 aż do momentu, w którym zostaje on otwarty poprzez przebicie lub rozerwanie. Kapsułka zaczyna się otwierać przy określonym ciśnieniu otwarcia, przy czym ciśnienie zazwyczaj dalej narasta z powodu sprasowania warstwy zmielonej kawy wewnątrz kapsułki, a także z powodu oporu spowodowanego przez wąskie otwory przedarte lub przebite w membranie kapsułki. Następnie poziom ciśnienia zazwyczaj się wyrównuje do ciśnienia zaparzania, które wynosi zazwyczaj kilka barów więcej niż ciśnienie otwarcia, a następnie spada, gdy zostanie wyłączona pompa. Poziom ciśnienia jest zazwyczaj połączeniem ciśnienia wytworzonego przez sprasowaną warstwę kawy i ciśnienia spowodowanego przez małe otwory w membranie. Pompa posiada stałą krzywą charakterystyczną działania, co oznacza, że zapewnia ona określoną wielkość przepływu wody, gdyż od strony odpływu pompa musi pokonać pewne ciśnienie określone w zależności od typu kapsułki: na przykład kapsułki na małą lub dużą porcję ekstraktu. Przykładowo, jeżeli wspomniane ciśnienie wynosi około 9 barów, pompa będzie zapewniała wielkość przepływu rzędu około 300 g/minutę. Jeśli to ciśnienie zwiększymy do 15 barów, wielkość przepływu pompy spadnie do około 120 g/minutę. Pompa może być tak przewidziana, aby włączała się i wyłączała w celu doprowadzania takiej ilości wody, która odpowiada właściwej objętości napoju w zależności od typu kapsułki wprowadzonej do urządzenia. Pompa może także zostać zatrzymana ręcznie, na przykład za pomocą zaworu sterowanego dźwignią, w momencie, gdy filiżanka kawy o właściwym rozmiarze zostanie napełniona. Pompa może też być zatrzymywana automatycznie przy zastosowaniu w urządzeniu przepływomierza lub po prostu regulatora czasowego, które steruje wyłączaniem pompy.

Urządzenie według wynalazku jest tak zaprojektowane, aby za pomocą swojego środka pompującego zapewniało wielkość przepływu, która jest większa dla kapsułek na dużą porcję kawy w porównaniu z kapsułką na małą porcję kawy. Zdolność do zapewniania określonej wielkości przepływu jest determinowana przez typ kapsułki wprowadzanej do urządzenia (kapsułki S lub kapsułki L), a bardziej szczegółowo przez ciśnienie, jakie narośnie w kapsułce przy zaparzaniu. Poziom, jaki osiągnie ciśnienie podczas zaparzania, jest wyznaczony przez ilość kawy zawartej w kapsułce, to jest przez zapewnienie większej dawki mielonej kawy wewnątrz kapsułki L. Uszczegóławiając, druga kapsułka L zawiera przynajmniej 10%, a z korzyścią przynajmniej 20% ciężaru więcej kawy niż pierwsza kapsułka S. Przykładowo, ustalona ilość kawy w drugiej kapsułce do dostarczania dużej porcji ekstraktu kawy wynosi od 6 do 8 gramów mielonej kawy, podczas gdy pierwsza kapsułka zawiera od 5 do 6 gramów mielonej kawy. Całkowita objętość kapsułek wynosi od 10 do 30 ml, a z korzyścią 15 do 20 ml, a najlepiej około 15 ml i jest taka sama zarówno dla kapsułek L jak i S. Kapsułki L zawierają więcej kawy, zatem są bardziej wypełnione, podczas gdy kapsułki S mają wewnątrz więcej wolnej przestrzeni.

W efekcie, aby przygotować zwykłą małą porcję ekstraktu kawy o ciężarze od 25 do 40 gramów z kapsułki S, konsument musi czekać 15 - 60 sekund. Wielkość przepływu dla ekstraktu małej kawy wynosi około 50 do 150 gramów/minutę. Druga kapsułka L według niniejszego wynalazku umożliwia, aby urządzenie do zaparzania zapewniło wielkość przepływu 160 do 300 gramów/minutę, tak więc, aby przygotować dużą porcję ekstraktu kawy o ciężarze około 100 gramów, konsument potrzebuje jedynie 25 - 45 sekund. Jeśli konsument użyłby kapsułki S na dużą porcję ekstraktu kawy, musiałby czekać od 45 do 130 sekund, co jest zarówno niewygodne, jak i powoduje powstanie niepożądanego smaku kawy nadmiernie zaparzonej.

W celu uzyskania wyższych zakresów wielkości przepływu w kapsułkach L na dużą porcję kawy, zostało przewidziane, że kapsułki i środek otwierający w urządzeniu muszą być tak ustawione

PL 205 569 B1 względem siebie, aby dostarczały ekstrakt kawy przy ciśnieniu otwarcia, które jest niższe niż ciśnienie otwarcia wymagane przez pierwszą kapsułkę i środek otwierający. Z korzyścią, ciśnienie otwarcia utrzymywane w drugiej kapsułce przed otwarciem za pomocą środka otwierającego jest przynajmniej 20% niższe od ciśnienia otwarcia utrzymywanego w pierwszych kapsułkach przed otwarciem za pomocą środka otwierającego, a ciśnienie wewnętrzne drugiej kapsułki jest przynajmniej 20% niższe od wewnętrznego ciśnienia pierwszej kapsułki. Fig. 3 przedstawia przykład krzywych ciśnień przy zaparzaniu małej porcji kawy uzyskiwanej z kapsułek S i przy zaparzaniu dużej porcji kawy z kapsułek L. Przykładowo, w przypadku małej porcji kawy, kapsułka S otwiera się przy ciśnieniu wynoszącym około

6,5 barów, podczas gdy w przypadku dużej porcji kawy, kapsułka L otwiera się przy ciśnieniu wynoszącym jedynie około 3 bary. Ciśnienie zaparzania osiąga względnie stały poziom przy wartości około 10 barów dla kapsułki S, podczas gdy dla kapsułki L osiąga ten poziom przy wartości około 14 barów. Wspomniane różnice ciśnień umożliwiają dostarczenie kawy posiadającej cechy, jakości wymagane dla pożądanych napojów.

Niezależnie od dawki materiału w kapsułce, wielkość przepływu, a z nim także czas dostarczania może być ponadto kontrolowany przez zastosowanie innego układu środka otwierającego w urządzeniu zależnie od tego, która kapsułka jest zaparzana, to jest „mała porcja” czy „duża”. Tak więc zróżnicowanie środków otwierających może być uzyskiwane przez zmianę cech środków zaczepiających i/lub środków zatrzymujących.

Biorąc pod uwagę najpierw zróżnicowanie środków zatrzymujących, jako korzystny sposób dalszego kontrolowania warunków eksploatacyjnych zaparzania zależnie od pożądanego typu kawy, membrana kapsułki L na dużą porcję kawy ma z korzyścią przewidzianą mniejszą odporność na przebicie niż membrana kapsułki S. Odporność na przebicie ma istotny wpływ na wielkość przepływu. Odporność na przebicie kapsułki L powinna być przynajmniej 10% niższa niż kapsułki S. Z korzyścią, odporność na przebicie kapsułki L powinna być nawet przynajmniej 30% niższa, a najlepiej 50% niższa. Zgodnie z korzystnym przykładem realizacji, odporność na przebicie kapsułki L jest około 40% niższa niż kapsułki S. W konkretnych wartościach, odporność na przebicie kapsułki L znajduje się z korzyścią w zakresie od 0,6 do 1,1 MJ, podczas gdy odporność na przebicie kapsułki S wynosi z korzyścią powyżej 1,1 MJ. Niższa odporność na przebicie może być uzyskana w jakikolwiek odpowiedni sposób, jak mniejsza grubość membrany kapsułki L niż grubość membrany kapsułki S i/lub wykonanie membrany kapsułki L z innego materiału, który jest łatwiejszy do przebicia i/lub przedarcia niż materiał dla kapsułki S. W przypadku materiału aluminiowego, membrana kapsułki L ma z korzyścią grubość od 15 do 25 mikronów, a najlepiej około 20 mikronów, zaś membrana kapsułki S ma grubość od 25 do 35 mikronów, a najlepiej około 30 mikronów.

Niezależnie od odporności na przebicie membrany, innym sposobem kontrolowania wcześniejszego otwarcia kapsułki L w porównaniu z kapsułką S jest zapewnienie środka sprzęgającego 13 o ostrzejszym wzorze w porównaniu ze środkiem sprzęgającym dla kapsułki S. Zatem można przewidzieć urządzenie, w którym środek sprzęgający 13 jest usuwany i zastępowany innym środkiem sprzęgającym o ostrzejszym wzorze, gdy ma być zaparzana kapsułka L. Wymiana środka sprzęgającego może być przeprowadzana ręcznie lub automatycznie przez samo urządzenie, na przykład układ sczytujący kod na kapsułce i zapewniający utrzymanie lub zmianę środka sprzęgającego zgodnie ze sczytanym kodem. Środek sprzęgający może także być wbudowany w kapsułkę i mieć inne cechy dla obu kapsułek (to znaczy bardziej ostry środek sprzęgający byłby wbudowywany w kapsułkę L).

Stwierdzono, że ziarnistość mielonej kawy wewnątrz kapsułki także ma istotny wpływ na zapewnienie, aby wielkość przepływu dla kapsułki L była większa niż wielkość przepływu dla kapsułki S. Większe wielkości przepływu są uzyskiwane, gdy ziarnistość w kapsułce L wynosi od 300 do 600 mikronów, podczas gdy ziarnistość kapsułki S wynosi od 200 do 400 mikronów. Większy rozmiar cząstek powoduje mniejszy spadek ciśnienia, przy czym pompa może wówczas zapewniać większą wielkość przepływu.

Gęstość nasypowa także wpływa na wielkość przepływu. Uszczegóławiając, gęstość nasypowa kapsułki L powinna być większa niż gęstość nasypowa kapsułki S. Zatem, gęstość nasypowa kapsułki L powinna wynosić od 390 do 500 g/l, podczas gdy gęstość pierwszej kapsułki powinna wynosić od 300 do 430 g/l. Bez wdawania się w rozważania teoretyczne, przyjęto, że cząstki mielonej kawy, które przeszły przez proces „normalizacji” i „zagęszczania”, które są technologiami znanymi w dziedzinie mielenia kawy, stają się mniej ściśliwe, a zatem łatwiejsze jest utrzymanie otwartych kanałów przepływu w warstwie kawy, przez które może przejść lepsza wielkość przepływu.

PL 205 569 B1

Figury 8 i 9 przedstawiają wariant urządzenia według niniejszego wynalazku, zgodnie z którym środek otwierający stanowi integralną część kapsułek, oraz zgodnie z którym urządzenie do zaparzania posiada tylko środek wtryskiwania oraz element przyjmujący kapsułkę, a nie jest wyposażony w środek sprzęgający. Uszczegóławiając, urządzenie to zawiera przynajmniej kapsułkę lub kapsułkę S tak przewidzianą, aby dostarczała małą porcję ekstraktu kawy oraz przynajmniej drugą kapsułkę L tak przewidzianą, aby dostarczała dużą porcję ekstraktu kawy; przy czym kapsułki S i L posiadają swoje własne integralne urządzenia otwierające, które otwierają się pod wpływem ciśnienia płynu wprowadzanego do kapsułki, gdy wzrośnie ono do ściśle określonego poziomu.

Kapsułki S i L zawierają cześć zbiornikową 30, górną 31 szczelnie zamkniętą wzdłuż krawędzi brzegowej 37 części zbiornikowej, dolny wylot 32 ze zbiornikiem do podawania płynu oraz urządzenie otwierające 33. Urządzenie otwierające jest wyposażone w membranę 34 i płytkę przebijającą, tnącą lub rozdzierającą 35. Część zbiornikowa, jej pokrywa i membrana wspólnie ograniczają hermetyczną komorę 36 na mieloną kawę. Urządzenie do zaparzania D posiada zestaw przyjmujący 100 wyposażony w uchwyt kapsułki 110 oraz część wtryskującą 120. Uchwyt kapsułki jest tak ukształtowany, aby przyjmował jej część zbiornikową i pozostawiał kanał wystarczający do przeprowadzenia przez niego ciekłego ekstraktu, tak by nie stykał się on z urządzeniem, w celu uniknięcia wtórnego zanieczyszczenia, jak to pokazano na fig. 9. Woda jest zabierana ze zbiornika na wodę 740, przeprowadzana pod ciśnieniem za pomocą pompy 730 i podgrzewana przez grzałkę 750 zanim zostanie wprowadzona drogą płynu 720 przez środek wtryskujący 700, taki jak igiełki lub tym podobne elementy, do kapsułki. Po zamknięciu urządzenia na kapsułce, zaciskany jest środek uszczelniający 111 przewidziany na obrzeżach komory uchwytu 110, w celu uszczelnienia górnej powierzchni, co umożliwia narastanie odpowiedniego ciśnienia wewnątrz komory 36 kapsułki. Zasada parzenia jest identyczna dla każdego typu kapsułki; to jest w przypadku małej i dużej porcji kawy, chociaż właściwości/warunki zaparzania się od siebie różnią. Gdy woda zostanie wprowadzona do kapsułki, narasta ciśnienie w komorze 36, co powoduje dociśnięcie zespołu zatrzymującego lub membrany 34 do środka sprzęgającego 35, tak aby został on ostatecznie przebity, przerwany lub rozdarty przy określonym ciśnieniu otwarcia. Gdy ciekły ekstrakt zaczyna być dostarczany przez wylot 32 kapsułki, ciśnienie nadal narasta do zasadniczo stałego poziomu ciśnienia zaparzania. Gdy pompa zostanie zatrzymana, ciśnienie spada, a ciecz przestaje się sączyć przez wylot.

Na podobnej zasadzie, kapsułki S i L mają przewidziany taki sam zewnętrzny układ, ale odmienne cechy zaparzania, w celu umożliwienia dostarczania ekstraktów zarówno na małą jak i dużą porcję kawy w czasie krótszym od 60 sekund, przy czym duża porcja ekstraktu kawy jest dostarczana z większą szybkością przepływu w porównaniu do małej porcji. Uszczegóławiając, kapsułka na dużą porcję kawy jest napełniana dozowaną ilością mielonej kawy, która jest przynajmniej 0,2 razy większa od ilości zawartej w kapsułce na małą porcję kawy. Z korzyścią, środek otwierający struktury kapsułki dostarczającej napój posiada, więc następujące cechy: (a) membrana kapsułki L ma grubość, która jest mniejsza niż grubość membrany kapsułki S; i/lub (b) membrana kapsułki L jest wykonana z materiału, który ma mniejszą odporność na przebicie niż materiał, z którego wykonana jest membrana kapsułki S; i/lub (c) płytka przebijająca, przerywająca lub rozdzierająca kapsułki L jest wykonana według bardziej ostrego wzoru niż płytka przebijająca, przerywająca lub rozdzierająca kapsułki S.

P r z y k ł a d y

W poniższych przykładach zostało użyte to samo urządzenie do zaparzania bez zmian dotyczących pompy, grzałki, elementów wtryskujących wodę i innych elementów urządzenia. Użyte zostało urządzenie Nespresso® C300 (dostępne na rynku).

Dane z pomiarów odporności na przebicie, ziarnistości i gęstości nasypowej zostały podane poniżej.

Odporność na przebicie

Testy były przeprowadzane na 10 próbkach membrany każdego typu:

Z testowanego materiału zostało wycięte przynajmniej 10 próbek. Próbki zostały pobrane ze szpuli w dwóch liniach, po 5 na szerokości szpuli.

Próbki zostały odcięte za pomocą okrągłej matrycy tnącej o średnicy 22 mm.

Przyrząd probierczy jest pokazany na fig. od 4 do 6. Składa się on z dwóch gwintowanych części: części żeńskiej 40 i części męskiej 41. Próbka jest umieszczana w części żeńskiej 40, lakierem do góry (test jest przeprowadzany po stronie aluminiowej).

Część męska o średnicy d2 równej 22 mm jest wkręcana w część żeńską i zaciskana. Próbnik penetracyjny stanowił walec o długości 10 mm i średnicy 1 mm z półkolistym zakończeniem (o promieniu

PL 205 569 B1

0,5 mm), jaki pokazano na fig. 7. Został on przymocowany do ogniwa obciążnikowego próbnika rozciągania na głowicy zrywarki. Sprzęt do testowania składał się z próbnika rozciągania zdolnego do osiągania prędkości przemieszczania głowicy zrywarki rzędu 10 mm/min i wyposażonego w ogniwo obciążnikowe 10N. Płaska pozioma płytka jest mocowana do poniższego utwierdzenia sprzętu.

Przyrząd probierczy zawierający próbkę został umieszczony na płytce, a głowica zrywarki została obniżona do pozycji, w której próbnik penetracyjny zostaje wprowadzony na 5 mm w otwór (średnicy d 1) w przyrządzie, bez dotykania próbki. Przyrząd probierczy jest centrowany względem próbnika penetracyjnego.

Głowica zrywarki była następnie przesuwana z prędkością 5 mm na minutę, aż zostanie osiągnięte obciążenie wstępne 0,1 N.

Test rozpoczęto z prędkością penetracji 10 mm/min. Został on zapoczątkowany, gdy zostało osiągnięte obciążenie wstępne, zaś zatrzymany, gdy próbka został przebita. Obciążenie i przemieszczenie było rejestrowane. Punkt perforacji został określony, jako punkt maksymalnego obciążenia. Odporność na przebicie jest określona, jako energia potrzebna do przebicia, co oznacza strefę poniżej krzywej wymuszonego przemieszczenia pomiędzy obciążeniem wstępnym a perforacją. Większość oprogramowania związanego z próbnikami rozciągania jest w stanie obliczyć to automatycznie, jak w przypadku TestWorks 4, Version 4.06, z firmy MTS Systems.

Ziarnistość

Skład cząstek ziarnowych był wyznaczany przez dyfrakcję laserową przy użyciu przyrządu „Mastersizer S” firmy Malvern® wyposażonego w soczewkę optyczną 1000 mm. 1-2 g proszku jest rozpraszane w 1 litrze butanolu i obracane przed wiązką laserową w celu uzyskania zasłonięcia rzędu 15 i 20%. Skład cząstek ziarnowych został uzyskany przy zastosowaniu przybliżenia Faunhofera wzoru dyfrakcji. Całe doświadczenie jest powtarzane 3 razy (lub aż do uzyskania StDev < 5%) a rezultaty są uśredniane.

Gęstość nasypowa

Gęstość nasypu jest uzyskiwana przy pomocy przyrządu Geopyc z firmy Micromeritics®. Pięć gramów próbki kawy R&G jest wsypywane do komórki probierczej o średnicy 25,4 mm i rozprasowywane przy użyciu siły 10N. Masa kawy jest następnie dzielona przez objętość uzyskaną przez przyrząd Geopyc dając gęstość nasypową.

P r z y k ł a d 1: Mała kawa z pianką

Pięć gramów mielonej kawy jest umieszczane w aluminiowej kapsułce (kapsułka Nespresso® typu „Cosi”). Mielona kawa ma średni rozmiar cząstek wynoszący 350 mikronów. Kapsułka zawiera grubą aluminiową ściętą miseczkę, która jest zaciśnięta i uszczelniona wzdłuż swojej krawędzi przez aluminiową membranę grubości 30 mikronów. Odporność na przebicie tej membrany została zmierzona na 1,4 MJ. Mielona kawa jest normalizowana podczas mielenia do gęstości nasypowej wynoszącej 405 g/l. Kapsułka jest zaparzana w urządzenie z fig. 1 i 2 przy użyciu urządzenia Nespresso® „Koncept” C300. To samo urządzenie jest stosowane do wszystkich testów i przykładów podanych w niniejszym opisie. Wielkość przepływu przez kapsułkę wynosi 122 g/minutę. Pompa jest zatrzymywana po 20 sekundach. W efekcie otrzymywana jest filiżanka małej porcji kawy o ciężarze 40 gram posiadająca następujące cechy jakości:

Uzysk parzenia: 20,8%

Całkowita zawartość części stałych: 2,6% wagi

Pianka (zgodnie z testem cukrowym): 14 sekund.

P r z y k ł a d 2: Duża kawa z pianką - mieszanka ciemnej palonej kawy

6,5 gramów ciemnej palonej kawy mielonej jest umieszczana w takiej samej aluminiowej kapsułce jak w przykładzie 1. Mielona kawa ma średni rozmiar cząstek wynoszący 325 mikronów. Kapsułka składa się z aluminiowej ściętej miseczki, która jest zaciśnięta i uszczelniona przy swojej krawędzi aluminiową membraną grubości 20 mikronów. Odporność na przebicie membrany została zmierzona na 0,8 MJ. Mielona kawa jest normalizowana podczas mielenia do gęstości nasypowej wynoszącej 410 g/l. Kapsułka jest parzona w tym samym urządzeniu jak w przykładzie 1. Wielkość przepływu wynosi 187 g/minutę. Pompa jest zatrzymywana po 35 sekundach.

W efekcie otrzymywany jest kubek dużej porcji kawy o ciężarze 110 gramów posiadającej następujące cechy jakości:

Uzysk parzenia: 25,8%

Całkowita zawartość części stałych: 1,47% wagi

Pianka (zgodnie z testem cukrowym): 17 sekund.

PL 205 569 B1

P r z y k ł a d 3: Duża kawa z pianką - mieszanka jasnej palonej kawy

6,5 gramów jasnej palonej kawy mielonej jest umieszczana w takiej samej aluminiowej kapsułce jak w przykładzie 1. Mielona kawa ma średni rozmiar cząstek wynoszący 312 mikronów. Kapsułka składa się z grubej aluminiowej ściętej miseczki, która jest zaciśnięta i uszczelniona przy swojej krawędzi aluminiową membraną grubości 20 mikronów. Odporność na przebicie membrany została zmierzona na 0,8 MJ. Mielona kawa jest normalizowana podczas mielenia do gęstości nasypowej wynoszącej 450 g/l. Kapsułka jest parzona w tym samym urządzeniu jak w przykładzie 1. Wielkość przepływu wynosi 179 g/minutę. Pompa jest zatrzymywana po 37 sekundach. W efekcie otrzymywany jest kubek dużej porcji kawy o ciężarze 110 gramów posiadającej następujące cechy jakości:

Uzysk parzenia: 26,0%

Całkowita zawartość części stałych: 1,48% wagi

Pianka (zgodnie z testem cukrowym): 14 sekund.

P r z y k ł a d 4: Wysoka i niska odporność na przebicie. Pierwsza kapsułka kawowa jest testowana przy zastosowaniu membrany o wysokiej odporności na przebicie. Kapsułka ta jest napełniana

6,5 gramami jasnej palonej kawy mielonej o średnim rozmiarze cząstek wynoszącym 425 mikronów. Mielona kawa jest normalizowana do gęstości nasypowej rzędu 430 g/l. Membrana kapsułki wykonana jest aluminium o grubości 30 mikronów. Odporność na przebicie została zmierzona na 1,3 MJ. Wielkość przepływu wynosi 112 g/minutę. Dostarczenie dużej porcji ekstraktu kawy o ciężarze 110 gram trwa 60 sekund.

Druga kapsułka kawowa jest testowana przy zastosowaniu membrany o niskiej odporności na przebicie. Kapsułka jest napełniana taką samą ilością kawy. Kawa posiada ziarnistość wynoszącą 430 g/l. Gęstość nasypowa jest taka sama (430 g/l). Membrana kapsułki jest wykonana z aluminium o grubości 20 mikronów, która wykazuje odporność na przebicie wynoszącą 0,8 MJ. Wielkość przepływu jest większa w porównaniu do poprzedniej kapsułki i wynosi 192 g/minutę. Dostarczenie dużej porcji ekstraktu kawy o ciężarze 110 gram trwa tylko 34 sekundy.

P r z y k ł a d 5 - Wpływ masy i ziarnistości na czas parzenia

Pierwsza kapsułka jest napełniana 5 gramami kawy mielonej. Kawa jest zmielona na cząstki o średnim rozmiarze 350 mikronów. Membrana ma grubość 30 mikronów przy odpornoś ci na przebicie wynoszącej 1,3 MJ. Gęstość nasypowa po normalizacji wynosi 405 g/l. Wielkość przepływu została zmierzona na 122 g/minutę. Dostarczenie dużej porcji kawy ciężarze 110 gram trwa około 54 sekundy.

Druga kapsułka jest napełniana 6,5 gramami mielonej kawy. Ziarnistość i gęstość nasypowa są takie same jak w przypadku kawy z pierwszej kapsułki. Grubość membrany wynosi także 30 mikronów przy odporności na przebicie wynoszącej 1,3 MJ. Wielkość przepływu została zmierzona na 177 g/minutę. Dostarczenie dużej porcji kawy o ciężarze 110 gram trwa tylko 37 sekund.

P r z y k ł a d 6 - Wpływ gęstości nasypowej na wielkość przepływu

Pierwsza kapsułka jest napełniana 6,5 gramami mielonej kawy o ziarnistości 353 mikronów. Aluminiowa membrana o grubości 30 mikronów wykazuje odporność na przebicie wynoszącą 1,3 MJ. Gęstość nasypowa po normalizacji wynosi 405 g/l. Wielkość przepływu wynosi 177 g/minutę. Dostarczenie porcji kawy o ciężarze 110 gram trwa około 37 sekund.

Druga kapsułka jest napełniana taką samą ilością mielonej kawy jak w przypadku pierwszej kapsułki. Ziarnistość wynosi 353 mikronów. Membrana o grubości 30 mikronów wykazuje odporność na przebicie wynoszącą 1,3 MJ. Gęstość nasypowa wynosi 432 g/l. Wielkość przepływu wynosi 290 g/minutę. Dostarczenie porcji kawy o ciężarze 110 gram trwa tylko 23 sekundy.

Zgodnie z innym zestawem doświadczeń wykonywanych na różnych mieszankach kawowych, jak to pokazuje krzywa na fig.10, przedstawiono wariant wielkości przepływu jako zmiennej gęstości nasypowej.

Claims (21)

1. Urządzenie do przygotowywania napojów przystosowane do selektywnego dozowania, za pomocą tego samego urządzenia do parzenia, małych i dużych porcji płynnego ekstraktu kawy, które zawiera: kapsułki (2) zawierające mieloną kawę; urządzenie przyjmujące (10, 100) do przyjmowania jednej kapsułki na raz i środek pompujący do wtryskiwania wody pod ciśnieniem do kapsułki; środek do otwierania kapsułki, składający się ze środka zatrzymującego (21, 34) ciecz pod ciśnieniem w kapsułce oraz środka sprzęgającego (13, 35), który zahacza o środek zatrzymujący, w celu otwarcia kapsułki

PL 205 569 B1 i dostarczenia płynnego ekstraktu kawy, przy czym urządzenie zawiera przynajmniej pierwszą kapsułkę (S) przystosowaną do dostarczania małej porcji płynnego ekstraktu kawy i jest, znamienne tym, że zawiera przynajmniej drugą kapsułkę (L), która posiada zasadniczo taki sam zewnętrzny układ i kształt, co pierwsza kapsułka (S) i która jest przystosowana do dostarczania dużej porcji płynnego ekstraktu kawy, po przepłynięciu przez nią większej ilości wody, przy czym ta druga kapsułka (L) jest tak zaprojektowana, że woda przepływa przez nią podczas zaparzania z większą prędkością, niż przez pierwszą kapsułkę (S).

2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że druga kapsułka (L) do dostarczania dużej porcji płynnego ekstraktu kawy jest napełniona odmierzoną ilością mielonej kawy, która jest większa niż ilość odmierzana dla pierwszej kapsułki (S).

3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że druga kapsułka (L) zawiera przynajmniej 10% wagi mielonej kawy więcej, niż pierwsza kapsułka (S) dla małej porcji ekstraktu kawy.

4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że druga kapsułka (L) zawiera przynajmniej 20% mielonej kawy więcej, niż pierwsza kapsułka (S).

5. Urządzenie według zastrz. 1 lub 2, znamienne tym, że odmierzona ilość kawy w drugiej kapsułce (L) do dostarczania płynnego dużej porcji ekstraktu kawy jest tak zaprojektowana, że prędkość przepływu jest w przedziale od 160 do 300 gramów/minutę, zaś odmierzona ilość kawy w pierwszej kapsułce (S) jest tak zaprojektowana, że prędkość przepływu jest się w przedziale od 50 do 150 gramów/minutę.

6. Urządzenie według zastrz. 1, 2 lub 3, znamienne tym, że odmierzona ilość kawy w drugiej kapsułce (L) do dostarczania dużej porcji płynnego ekstraktu kawy daje uzysk parzenia od 17 do 30% i całkowitą zawartość części stałych od 1,1 do 1,9% wagi.

7. Urządzenie według zaostrz. 5 lub 6, znamienne tym, że druga kapsułka (L) dla dużej porcji płynnego ekstraktu kawy zawiera od 6 do 8 gramów mielonej kawy, podczas gdy pierwsza kapsułka (S) zawiera od 5 do 6 gramów mielonej kawy.

8. Urządzenie według zastrz. 1 lub 2, znamienne tym, że środek otwierający (13, 21, 34, 35) drugiej kapsułki (L) oraz urządzenie do dostarczania dużej porcji płynnego ekstraktu kawy są ustawione współzależnie, tak że dostarczają ekstrakt kawy przy ciśnieniu otwarcia, które jest niższe niż ciśnienie otwarcia utrzymywane w pierwszej kapsułce (S).

9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że ciśnienie otwarcia utrzymywane w drugiej kapsułce (L) przed otwarciem za pomocą środka otwierającego (13, 21, 34, 35) jest przynajmniej 20% niższe, niż ciśnienie otwarcia utrzymywane w pierwszych kapsułkach (S) przed otwarciem za pomocą środka otwierającego (13, 21, 34, 35), a wewnętrzne ciśnienie w drugiej kapsułce (L) jest przynajmniej 20% niższe, niż wewnętrzne ciśnienie w pierwszej kapsułce (S).

10. Urządzenie według któregokolwiek z powyższych zastrz., znamienne tym, że ziarnistość mielonej kawy w drugiej kapsułce (L) do dostarczania dużej porcji płynnego ekstraktu kawy jest większa niż ziarnistość mielonej kawy w pierwszej kapsułce (S).

11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że ziarnistość mielonej kawy w drugiej kapsułce (L) wynosi od 300 do 600 mikronów, podczas gdy ziarnistość w pierwszej kapsułce (S) wynosi od 200 do 400 mikronów.

12. Urządzenie według któregokolwiek z powyższych zastrz., znamienne tym, że gęstość nasypowa w drugiej kapsułce (L) jest większa niż gęstość nasypowa w pierwszej kapsułce (S).

13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że gęstość nasypowa w drugiej kapsułce (L) wynosi od 390 do 500 g/l, podczas gdy gęstość nasypowa w pierwszej kapsułce (S) wynosi od 300 do 430 g/l.

14. Urządzenie według któregokolwiek z powyższych zastrz., znamienne tym, że środek zatrzymujący (21, 34) jest przedzierany lub przecinany przez środek sprzęgający (13, 35) pod wpływem ciśnienia w kapsułce.

15. Urządzenie, według zastrz. 14, znamienne tym, że środek zatrzymujący (21, 34) stanowi membrana, a środek sprzęgający (15, 35) stanowi powierzchnia z wystającymi elementami.

16. Urządzenie, według zastrz. 15, znamienne tym, że różne wielkości przepływu w kapsułkach pierwszej i drugiej (S, L) uzyskiwane są, dzięki różnicom w budowie środka otwierającego, które przewidują, że: a) membrana (34) drugiej kapsułki (L) ma niższą odporność na przebicie niż membrana (34) pierwszej kapsułki (S), i/lub b) środek sprzęgający (35) drugiej kapsułki (L) ma ostrzejszy wzór przy otwieraniu drugiej kapsułki, niż przy otwieraniu pierwszej kapsułki (S).

PL 205 569 B1

17. Kapsułka z kawą przystosowana do parzenia w urządzeniu według któregokolwiek z zastrz. od 1 do 16, która zawiera: zamkniętą część zbiornikową, która zawiera określoną dawkę mielonej kawy; membranę zatrzymującą (21, 34), która jest otwierana przez środek sprzęgający (13, 35) urządzenia po osiągnięciu przez wewnętrzne ciśnienie w części zbiornikowej wystarczającej wartości, wskutek wprowadzenia wody do kapsułki, znamienna tym, że kapsułka (L) jest tak zaprojektowana, że zapewnia prędkość przepływu od 160 do 300 gram/minutę oraz że dawka mielonej kawy wynosi przynajmniej 6,0 gramów.

18. Kapsułka według zastrz. 17, znamienna tym, że membrana zatrzymująca (21, 34) wykazuje odporność na przebicie od 0,6 do 1,1 MJ.

19. Kapsułka według zastrz. 17 lub 18, znamienna tym, że kawa ma ziarnistość od 300 do 600 mikronów.

20. Kapsułka, według któregokolwiek z zastrz. od 17 do 19, znamienna tym, że kawa ma gęstość nasypową od 390 do 500 g/l.

21. Kapsułka według któregokolwiek z zastrz. od 17 do 20, znamienna tym, że membranę (21, 34) stanowi aluminiowa membrana o grubości od 15 do 25 mikronów.