PT1646304E - Processo de preparação de uma bebida a partir de uma cápsula e dispositivo para a execução do processo - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE UMA BEBIDA A PARTIR DE UMA CÁPSULA E DISPOSITIVO PARA A EXECUÇÃO DO PROCESSO" A presente invenção refere-se a um processo para a preparação de uma bebida ou de um alimento liquido, a partir de uma cápsula ou cápsula contendo uma substância a ser extraída, e um dispositivo para a execução do processo. É conhecida a preparação de uma bebida a partir de uma cápsula contendo um produto a ser extraído, por exemplo o café, tal como descrito no pedido de patente internacional WO 9207775. A cápsula é colocada num suporte de cápsula ou corpo de dispositivo que pode ser apertado hermeticamente contra uma cabeça de injecção, configurada de modo a injectar água quente na cápsula. O fundo do suporte de cápsula ou corpo é dotado de meios de perfuração do fundo da cápsula, para o escoamento do café ou outra bebida a ser extraída da cápsula.

Nos dispositivos conhecidos, existem diferentes sistemas de injecção da água na cápsula. Determinados sistemas compreendem uma grelha dotada de orifícios múltiplos para distribuir a água de injecção sobre uma membrana porosa superior da cápsula, tal como descrito no pedido de patente europeia EP 0006175. As cabeças de injecção também podem ser dotadas com pontas múltiplas, tais como descritas na patente US 3607297, que perfuram uma membrana hermética da cápsula. Em determinados sistemas, a cabeça de injecção compreende uma ou mais pontas de injecção, cada uma dotada de um canal de injecção de água, que 1 perfuram a membrana superior da cápsula a fim de injectar a água directamente na cápsula, encontrando-se os canais de injecção nas pontas de injecção. As cabeças de injecção dotadas com meios de perfuração têm a vantagem de poder dotar as cápsulas ou cápsulas com uma membrana superior hermética que não deve ser removida antes da utilização.

Os sistemas de injecção de ponta única, onde o orifício de injecção da água está disposto no interior da cápsula, têm a desvantagem de não distribuir a água injectada de um modo uniforme através do produto contido na cápsula, conduzindo à criação de canais preferenciais de escoamento através da substância ser extraída. Daqui resulta uma extracção do produto a ser extraído que não é completa e uma forte diminuição da pressão de extracção no interior da cápsula, durante o processo, considerando a baixa resistência dos canais preferenciais de escoamento.

Nos sistemas com cabeça de injecção de pontas de perfuração múltiplas, tal como descritos nos documentos US 3327614, EP 604615, ou EP 1203554, o problema da formação de canais preferenciais, por comparação com uma ponta de injecção única é minorado, mas, não obstante, não é eliminado. O documento EP 0521187 descreve um sistema com uma cabeça de injecção compreendendo uma grelha de distribuição da água, dotado na sua face inferior com elementos salientes, a fim de permitir o rasgar da parede superior de uma cápsula.

Em todos os sistemas conhecidos, durante a extracção, a resistência ao escoamento da água injectada através do produto contido na cápsula tende a diminuir, especialmente na última 2 fase da extracção.

Face às desvantagens acima mencionadas, um objectivo da invenção é realizar um processo de preparação de uma bebida ou de um alimento liquido, a partir de uma cápsula contendo um produto com uma substância a ser extraida, que seja eficaz e que permita optimizar a extracção da substância.

Um outro objectivo da invenção é realizar um dispositivo e uma cápsula contendo um produto com uma substância a ser extraida, para a preparação de uma bebida ou de um alimento liquido, que permita optimizar a extracção da substância. É vantajoso realizar um processo de preparação de uma bebida ou um alimento liquido e um dispositivo e cápsula para a execução do processo que melhorem o sabor e a textura da bebida ou do alimento liquido obtido. É vantajoso realizar um processo, um dispositivo e uma cápsula para a execução do processo, especialmente para a preparação de café ou de chocolate quente, que permitam criar uma espuma espessa.

Os objectivos da invenção são realizados por um processo de preparação de uma bebida ou de um alimento liquido de acordo com a reivindicação 1 e por um dispositivo para a preparação de uma bebida ou de um alimento liquido de acordo com a reivindicação

De uma forma vantajosa, o processo, o dispositivo e a cápsula de acordo com a invenção permitem assegurar uma boa distribuição da água de injecção na cápsula e a manutenção de uma contrapressão dentro da cápsula, a fim de optimizar a 3 extracção do produto a ser extraído no interior da cápsula.

Além disso, o processo, o dispositivo e a cápsula de acordo com a invenção permitem evitar a formação de canais de escoamento preferenciais. No caso de produtos que deixam borras na cápsula, tal como o café, a pressão exercida pela membrana superior da cápsula contra o produto a ser extraído permite, por um lado, evitar a formação de canais preferenciais de escoamento e, por outro lado, manter uma contrapressão sobre a pressão de injecção de modo a assegurar que a extracção, durante todo o ciclo de extracção, se faça a uma pressão elevada, o que optimiza a extracção e a permite obter sabores mais ricos e uma extracção mais completa de todo o produto contido na cápsula. Além disso, a pressão elevada durante todo o ciclo de extracção permite obter espumas muito boas. A recuperação da espuma pode ainda ser melhorada dispondo, no fundo do suporte de cápsula, uma parte de colector com uma parede definindo um orifício sobreelevado e dotado de fendas de escoamento parciais para a descarga do líquido escoado, passando uma parte da espuma pelo orifício sobreelevado da parte de colector.

Para os produtos que não deixam borras, isto é, que são completamente extraídos, tais como o chocolate ou o leite em pó, o processo, o dispositivo e a cápsula de acordo com a invenção permitem uma extracção completa com a formação de uma boa espuma.

Outros objectivos e características vantajosas serão evidentes a partir das reivindicações, da descrição e dos desenhos anexos, nos quais: 4 A Fig. 1 é uma vista em corte de uma parte de um dispositivo de preparação de uma bebida ou de um alimento liquido, mostrando a parte de uma cabeça de injecção e de um suporte de cápsula no qual está alojada uma cápsula repleta com um produto tendo uma substância a ser extraída, estando a cabeça de injecção e o suporte de cápsula numa posição inicial antes da extracção; A Fig. 2 é uma vista similar à Fig. 1, mas com a cabeça de injecção na sua posição "pronta para injecção", isto é, apertada hermeticamente contra a face superior da cápsula no suporte de cápsula; A Fig. 2a é uma vista parcial, detalhada, ilustrando uma perfuração, por uma ponta de perfuração da cabeça de injecção, numa membrana flexível da cápsula; A Fig. 3 é uma vista similar à Fig. 2, numa primeira fase de injecção de água; A Fig. 4 é uma vista similar à Fig. 3, numa fase mais avançada de injecção de água; A Fig. 5 é uma vista em corte de uma alternativa de cabeça de injecção e cápsula; e A Fig. 6 é uma vista em corte de uma outra variante da cabeça de injecção e da cápsula de acordo com a invenção.

Fazendo referência às figuras, um dispositivo para a preparação de uma bebida ou um alimento líquido a partir de uma cápsula 1 contendo um produto 2 tendo uma substância a ser extraída, compreende uma cabeça 3 de injecção e um suporte 4 de cápsula, que pode ser apertado contra a cabeça de injecção, como 5 mostrado nas figuras 2 a 4, por um sistema de baioneta ou um outro sistema. 0 suporte 4 de cápsula compreende uma parede 5 lateral e uma parede 6 de fundo intermédia, formando uma parte de cavidade 7a superior, na qual está alojada a cápsula 1. A parede 5 lateral tem uma forma ligeiramente cónica, que se ajusta à forma também essencialmente cónica de uma parede 8 lateral da cápsula. A parede 6 de fundo intermédia pode, de uma forma vantajosa, ter a forma de uma parede filtrante dotada de várias pontas 9 de perfuração e orifícios 10 de escoamento que atravessam esta parede, estando as pontas dispostas para perfurar a parede 11 de fundo da cápsula. A parede 11 de fundo da cápsula pode, de uma forma vantajosa, ter uma forma côncava (vista do exterior) que incha quando uma certa pressão é alcançada na cápsula durante a injecção, de modo a que a parede 11 de fundo seja perfurada pelas pontas 9 de perfuração, deixando assim escoar a bebida de extracção pelos orifícios 10 de escoamento da parede 6 filtrante. 0 líquido escoa-se numa parte da cavidade 7b inferior do suporte de cápsula formado entre a parede 6 de fundo intermédia e uma parede 12 de fundo. A parede 12 de fundo do suporte 4 de cápsula tem um canal 13 de escoamento rodeado por um lábio 14 sobreelevado por comparação com o ponto 15 baixo da parede 12 de fundo, compreendendo o lábio 14 uma ou mais fendas 16 que se estendem em direcção ao ponto 15 baixo da parte de cavidade 7b inferior para permitir que o líquido seja totalmente descarregado do suporte de cápsula. O lábio 14 sobreelevado permite assegurar que uma parte da espuma 27, flutuando na superfície do líquido 28 na parte da cavidade inferior, entre no canal 13 de evacuação e seja esvaziada, ao mesmo tempo que o líquido não espumoso, 6 pelo orifício sobreelevado. Este sistema permite preservar uma quantidade de espuma maior do que um sistema clássico onde o canal de evacuação tem um orifício simples ao nível do ponto mais baixo. A cápsula 1 tem uma membrana 17 flexível soldada ou colada a uma borda 18 anular que se estende radialmente duma extremidade 19 da parede 8 lateral da cápsula 1. A borda 18, assim como a peça soldada da membrana 17 flexível, estão apertadas em sanduíche entre uma junta 20 anular, colocada sobre a cabeça de injecção, e a borda 21 superior do suporte 4 de cápsula. A parede 8 lateral e a parede 11 de fundo da cápsula são formadas, de um modo preferido, numa só peça de um polímero injectado, tal como polipropileno ou outro material plástico reciclável. A parede 8 lateral e a parede 11 de fundo formam uma caixa fina que é relativamente rígida por comparação com a membrana 17 flexível. A membrana 17 flexível é também, de um modo preferido, formada por um ou mais polímeros concebidos para poder suportar grandes deformações elásticas e/ou permanentes. De um modo preferido, a membrana flexível é formada por um material parecido ou idêntico ao da caixa 8, 11, o que tem a vantagem de facilitar a reciclagem da cápsula. A membrana 17 flexível pode, de uma forma vantajosa, ser formada por uma folha multi-camada, tal como uma folha em propileno multi-camada, a fim de melhorar a sua resistência à ruptura e a sua capacidade de deformação (elástica e/ou permanente) . Isto é importante, devido à membrana, sujeita a uma forte pressão pela água de injecção, durante a extracção, se deformar muito. A membrana multi-camada pode, de uma forma vantajosa, ser formada por mais de cinco camadas. Determinou-se que sete camadas permitem obter uma característica de 7 elasticidade e de resistência à ruptura óptima para determinadas aplicações.

Durante a extracção, a borda 18 anular actua como suporte e resiste à força de tracção da membrana, não somente por a borda ser muito rígida no sentido R radial, mas também devido ao facto da borda estar ensanduichada e apertada entre o suporte de cápsula e a junta 20 anular da cabeça de injecção. A cabeça 3 de injecção compreende um corpo 22 tendo um canal 23 de alimentação de água desembocando numa superfície 24 de perfuração dotada com várias pontas 25 de perfuração espaçadas entre si e distribuídas na superfície 24 de perfuração. Nesta forma de execução, o canal de alimentação de água desemboca, essencialmente, no centro da superfície 24 de perfuração, mas é possível ter diversos canais de alimentação desembocando em diferentes posições sobre a superfície de perfuração. O diâmetro da superfície 24 de perfuração é aproximadamente igual, ou menor do que o diâmetro da membrana 17 flexível da cápsula.

As pontas 25 de perfuração têm, de um modo preferido, uma forma cónica, isto é, com uma secção, essencialmente, circular. As pontas de perfuração poderiam também ter uma secção de forma elíptica ou uma outra forma plana, sem arestas cortantes, mas tendo uma forma dilatada para terminar numa ponta de perfuração. A linha 29 geratriz da forma das pontas de perfuração é, de um modo preferido, direita, mas também poderia ser curva. A superfície não cortante das pontas de perfuração permitem, de uma forma vantajosa, obter um orifício 26 perfurado na membrana 17 elástica cuja borda 26 (ver Fig. 2a) é plana, regular e sem ângulos vivos, para evitar que se rasgue quando uma força de tensão é aplicada na membrana. 0 ângulo do cone das pontas de perfuração situa-se, de um modo preferido, entre 30 e 50°, definindo o ângulo do cone o diâmetro do orificio 26 perfurado, em função da profundidade de inserção da ponta na membrana 17. A profundidade de inserção das pontas de perfuração através da membrana 17 dependerá, especialmente da resistência oferecida pelo produto 2 a partir do interior da cápsula, quando a cabeça de injecção está na sua posição baixa "pronta para injecção", como mostrado na Fig. 2.

As propriedades de deformação elástica e permanente da membrana 17 em combinação com a forma das pontas de perfuração (a superfície plana e o cone de um determinado ângulo) permitem, portanto, formar furos 26 tendo formas resistentes ao rasgar e sendo maiores ou menores em função da taxa de enchimento do produto dentro da cápsula e da sua compactação. Resulta daqui que, quanto menos a cápsula está cheia com um produto 2, menores serão os furos de perfuração na membrana. Na situação em que o produto não oferece nenhuma contra-resistência durante a perfuração, o diâmetro dos furos 26 dependerá da forma da superfície 24 de perfuração, das propriedades elásticas e plásticas da membrana 17 flexível e da forma das pontas de perfuração.

Quando a água é injectada sob pressão pelo canal 23 de alimentação, a membrana flexível deforma-se sob a pressão, tal como mostrado na Fig. 3, e distancia-se da superfície 24 de perfuração da cabeça de injecção. A água sob pressão atravessa a membrana flexível pelas várias perfurações 26 distribuídas sobre a superfície da membrana e molha o produto no interior da 9 cápsula. 0 aumento da pressão na cápsula faz inchar a parede 11 de fundo curva, que é, consequentemente, projectada rapidamente contra as pontas de perfuração da parede-filtro 6 e é perfurada, permitindo deste modo que o liquido 28 se escoe na parte de cavidade 7b inferior, como mostrado na Fig. 4. A pressão exercida pela membrana flexível sobre produto no interior da cápsula durante a extracção permite assegurar que o produto permaneça relativamente compacto e evite a formação de canais preferenciais de escoamento. Além disso, a pressão exercida pela membrana permite, igualmente, assegurar que a contra-resistência ao escoamento do líquido através do produto permaneça elevada ao longo de todo o ciclo de extracção, melhorando deste modo a molhagem do produto, a sua extracção e a formação de espuma. A importância da deformação da membrana 17 flexível é determinada pela diferença de pressão ΔΡ hidráulica, entre a sua superfície 7a do lado da injecção da água e sua superfície 7b do lado interior da cápsula. A ΔΡ é influenciada pelo tamanho e o número de orifícios 26. 0 tamanho destes orifícios 26 é função, entre outras coisas, da resistência que a membrana 17 oferece durante a sua perfuração pelas pontas 25. Esta resistência dependerá, especialmente, da quantidade de produto 2 contido na cápsula 8. Existe, nesta situação, auto-regulação da compressão do produto 2 contido na cápsula 8. Quanto menos produto existir na cápsula mais forte será a deformação da membrana, e, menos importante será o caudal da água, o que limita também os caminhos de água preferenciais. A forma da superfície 24 de perfuração é convexa, tal como mostrado na Fig. 6, para acoplar uma membrana 17 flexível da cápsula que é, essencialmente, plana. A curvatura da superfície 24, 24', 24" de perfuração pode ser mais ou menos pronunciada e, 10 para superfícies 24" de perfuração com forte raio de curvatura, a membrana flexível poderia ser côncava (vista do exterior), tal como é indicado pelo número 17' de referência. As cabeças de injecção com superfícies 24" de perfuração com forte raio da curvatura convexa podem ser muito úteis quando a cápsula 1 está pouco cheia com produto, como pode ser o caso para o chá. É também revelada uma cabeça de injecção com uma superfície de perfuração tendo uma forma côncava (vista do exterior) 24' ' ', no caso em que as cápsulas são totalmente cheias e a membrana 17" flexível tem uma forma convexa (vista do exterior). Neste caso de figura, a membrana 17" flexível pode mesmo ser semi-rígida e formada por termo-formação, considerando que não é submetida a uma deformação em tracção numa primeira fase de extracção, ou mesmo nada deformada, se a borra comprimida do produto que resta na cápsula tiver um volume maior do que o volume formado pela caixa da cápsula e a membrana na posição "côncava" (simétrica da posição "convexa").

Lisboa 14 de Setembro de 2007 11

Claims (16)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Método de preparação de uma bebida ou de um alimento liquido a partir de uma cápsula contendo um produto com uma substância a ser extraída, tendo a cápsula uma caixa (8, 11) formando um recipiente rígido e uma membrana (17) flexível tendo uma forte capacidade de deformação elástica ou permanente, envolvendo um lado aberto da caixa, compreendendo as etapas de; perfuração de vários furos (26) lisos distribuídos sobre a membrana flexível por meio de uma cabeça (3) de injecção compreendendo uma superfície (24) de perfuração tendo uma forma convexa visto do exterior, e dotada de várias pontas (25) de perfuração distribuídas sobre a superfície de perfuração tendo uma forma alargada e plana sem arestas cortantes, apoiando esta superfície de perfuração a membrana flexível contra o produto dentro da cápsula ou aplicando uma força da tracção na membrana; e injecção de água sobre a membrana flexível de modo a que esta se deforme em direcção ao produto dentro da cápsula e que a água entre na cápsula pelos furos lisos sem que estes se rasguem.
2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se controlar o tamanho dos furos perfurados pelas pontas de perfuração, entre outros, pelo nível de enchimento ou da compactação do produto dentro da cápsula de modo a influenciar a diferença de pressão ΔΡ hidráulica entre os 1 dois lados da membrana flexível para obter uma regulação automática da compressão do produto contido na cápsula.
3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a caixa ser formada por uma parede (8) lateral e uma parede (11) de fundo e compreender uma borda (18) anular, estendendo-se, essencialmente, num plano R radial, ao qual a membrana flexível da cápsula está soldada ou colada; estando a referida borda e a parte soldada da membrana flexível apertada em sanduíche entre uma junta (29) anular disposta sobre a cabeça de injecção e uma borda superior de suporte de cápsula.
4. 4. Processo de acordo com uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado por a caixa e a membrana flexível serem de polipropileno.
5. 5. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a membrana flexível ser fabricada a partir de uma folha multi-camadas com, pelo menos, cinco camadas.
6. 6. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a membrana flexível ter uma forma essencialmente plana antes da utilização da cápsula.
7. 7. Processo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a parede (8) lateral da caixa da cápsula ter uma forma essencialmente cónica, reduzindo-se o diâmetro do cone da borda anular em direcção à parede do fundo.
8. 8. Dispositivo de preparação de uma bebida ou de um alimento líquido, a partir de uma cápsula contendo um produto com uma 2 substância a ser extraída, compreendendo o dispositivo uma cabeça (3) de injecção compreendendo uma superfície (24) de perfuração dotada de várias pontas (25) de perfuração distribuídas sobre a superfície de perfuração e, pelo menos, um canal (23) de alimentação de água que desemboca na superfície da perfuração, tendo as pontas de perfuração uma forma alargadaa e plana, sem arestas cortantes, tendo as pontas um ângulo médio do cone inferior a 60°, caracterizado por a superfície (24) de perfuração ter uma forma essencialmente curva e convexa, vista do exterior.
9. 9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por as pontas de perfuração terem um ângulo médio do cone entre 30° e 50°.
10. 10. Dispositivo de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado por as pontas de perfuração terem, essencialmente, a forma de cone com as linhas geratrizes essencialmente direitas.
11. 11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 8, 9 ou 10, caracterizado por o canal de alimentação de água desembocar, essencialmente, no centro da superfície da perfuração.
12. 12. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 8 a 11, apropriado para preparar uma bebida ou um alimento do líquido a partir de uma cápsula compreendendo uma caixa essencialmente rígida, formada por uma parede (8) lateral e uma parede (11) de fundo formando um recipiente no qual o produto é armazenado, compreendendo a caixa, além disso, uma borda (18) anular que se estende, essencialmente, num plano R radial, compreendendo a cápsula, além disso, uma membrana 3 (17) flexível colada ou soldada à borda (18) anular, sendo a membrana e a caixa fabricadas de um ou mais polímeros, sendo a membrana (17) flexível fabricada a partir de uma folha multi-camada.
13. 13. Dispositivo de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por a caixa e a membrana flexível serem de polipropileno.
14. 14. Dispositivo de acordo com uma das duas reivindicações anteriores, caracterizado por a membrana flexível ser fabricada de uma folha com, pelo menos, cinco camadas.
15. 15. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado por a membrana flexível ter uma forma essencialmente plana antes da utilização da cápsula.
16. 16. Dispositivo de acordo com uma das reivindicações 12 a 15, caracterizado por a parede (8) lateral da caixa da cápsula ter uma forma essencialmente cónica, reduzindo-se o diâmetro do cone da borda anular em direcção à parede do fundo. Lisboa, 14 de Setembro de 2007 4