PT1768530E - Aparelho com abastecimento de gás pressurizado para preparar bebidas - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

"APARELHO COM ABASTECIMENTO DE GÁS PRESSURIZADO PARA PREPARAR BEBIDAS" A presente invenção refere-se a um aparelho para preparar bebidas ou outras preparações a partir de uma substância alimentar. A invenção refere-se, mais particularmente, a máquinas de distribuição, tais como máquinas de café ou multi-bebidas, em particular, aparelhos móveis ou portáteis.

Os aparelhos do tipo máquina de café para preparar bebidas, que utilizam porções embaladas ou não embaladas de substância(s) alimentar(es) estão muito difundidos entre particulares e mesmo entre comunidades, instalações comerciais e de negócios. 0 principio de preparação é baseado na extracção da substância pela passagem, através desta substância, de uma quantidade de líquido frio ou quente sob alta pressão, tipicamente, uma pressão várias vezes superior à pressão atmosférica. As porções embaladas podem ser cápsulas parcialmente rígidas ou saquetas flexíveis, hermeticamente seladas ou parcialmente abertas, ou mesmo doses em filtro.

Um exemplo de uma cápsula é descrito na patente EP 0512468 BI. Um exemplo de uma saqueta é descrito na patente EP 0602203 BI .

Estes sistemas de extracção apresentam muitas vantagens. Por um lado, os pacotes individuais são fáceis de utilizar e não 1 requerem a preparação da quantidade de café a ser colocada na máquina. 0 utilizador coloca uma cápsula, uma dose de café moído ou outras porções na máquina e, em seguida, pressiona um botão para começar a extracção. Por outro lado, os pacotes individuais estão preparados para dispensar uma bebida, tal como café, tendo as características desejadas, tais como suficiente carácter, sabor, espuma ou outros atributos importantes. Se forem impermeáveis também preservam, habitualmente, melhor a frescura da substância até ao momento da extracção. Finalmente, as condições de preparação, tais como a temperatura, pressão, tempo de extracção, são mais fáceis de controlar; isto garante ao consumidor uma qualidade relativamente controlada e constante.

Um exemplo de um método da extracção é descrito na patente EP 0512470 BI.

De modo a extrair uma bebida sob pressão a partir destas porções, da cápsula ou de outro tipo, é necessário utilizar uma bomba de água relativamente potente, tal como uma bomba de êmbolo. Estas bombas utilizam a energia eléctrica da rede. São, igualmente, bastante ruidosas durante a extracção devido às vibrações. É, igualmente, difícil mover estes aparelhos de preparação, como num carrinho ou, simplesmente, carregando-os, devido à sua ligação eléctrica. De facto, seria uma vantagem tornar estes aparelhos mais móveis de modo a oferecer bebidas em serviços de transporte, como comboios, aviões, ou em determinadas instalações, tais como cinemas, teatros, ou em lugares públicos, tais como praias, parques, esplanadas de piscinas e outros 2 lugares públicos ou privados, ao longo de percursos pedonais, parques de campismo ou em outras situações. 0 certificado francês de adição FR 94925 refere-se a um aparelho portátil de percolação de café que compreende um receptáculo dotado de uma membrana deformável que é deformada por um gás pressurizado de um cilindro, para enviar a água pressurizada para um bocal compreendendo um bico que recebe o café a ser percolado. No entanto, o dispositivo e a sua membrana estão apenas configurados para ejectar o fluido no bocal sob a pressão do gás, mas não estão configurados para encher a câmara com liquido. Por outras palavras, a membrana desempenha apenas o papel de um "êmbolo" de enchimento. A membrana não tem propriedades de retorno elástico apropriadas para criar uma sucção do liquido para dentro da câmara a partir de uma fonte de liquido externa. 0 enchimento é realizado manualmente através de um tampão. Esta disposição levanta questões de segurança sérias para um aparelho para preparar bebidas quentes, porque a câmara é mantida sob sobrepressão de gás e, mesmo sob ligeira sobrepressão, a água quente ou em ebulição poderia ser expelida de modo incontrolável para fora da câmara quando o tampão da câmara fosse aberto. Além disso, este aparelho é pouco prático devido à obrigação de enchimento manual. Consequentemente, para proporcionar um funcionamento integrado satisfatório, a câmara deve ser suficientemente grande (vários litros); isto exige a utilização de volumes excessivos de gás. 0 pedido de patente WO 99/02081 propõe uma máquina de café, mais precisamente uma máquina móvel, em que a pressão requerida para extrair o café moido é gerada por ar comprimido. A água para preparar o café é mantida num recipiente termicamente 3 isolado. A água pode ser aquecida por elementos de aquecimento eléctricos. Esta solução apresenta a vantagem de produzir a pressão de extracção por um meio integrado, tal como um cilindro de gás, colocado sob a máquina. A máquina pode ser instalada num carrinho com o cilindro de gás instalado num compartimento do carrinho proporcionado para a finalidade.

No entanto, este dispositivo apresenta vários inconvenientes. De facto, nesta invenção, o gás no cilindro comunica directamente com o tanque de água quente. Isto significa que todo o volume do tanque é mantido sob pressão constante, de cerca de vários bar. É necessário, consequentemente, proporcionar um tanque de grande capacidade para resistir à pressão; isto levanta problemas de concepção e fabrico, de modo a garantir suficiente segurança. Se o tanque for fracturado acidentalmente, pode explodir e causar danos. Em caso de fugas, podem escapar jactos de água quente e causar acidentes, tais como queimaduras. Além disso, a concepção do tanque é limitada na escolha de materiais e não pode utilizar materiais frágeis com reduzido calor especifico, tais como vidro, por exemplo. Finalmente, o contacto prolongado do gás com uma grande reserva de água sob pressão elevada pode, igualmente, causar a dissolução descontrolada do gás na água; isto pode, consequentemente, deteriorar o sabor da bebida, por exemplo, tornando-a ligeiramente gaseificada ou amarga. 0 pedido de patente WO 2004/014205 refere-se a um dispositivo para preparar uma bebida utilizando meios hidráulicos do tipo êmbolo para introduzir o líquido na câmara 4 de extracção, em que a cápsula é instalada de modo a extrair a bebida sob pressão. 0 êmbolo é accionado por um gás pressurizado. No entanto, é necessário garantir o funcionamento estanque do sistema durante um grande número de ciclos, o que é susceptível de levantar problemas. 0 pedido de patente Europeia co-pendente 03026792.6 refere-se a um dispositivo para preparar uma bebida no qual a água é introduzida numa câmara de alimentação e expelida sob pressão por um gás, que é, ele próprio, introduzido na câmara. A câmara é cheia por efeito hidrostático a partir de um tanque. A câmara pode, de um modo vantajoso, ser instalada no próprio tanque para evitar perdas de calor. No entanto, o enchimento da câmara é relativamente lento; isto levanta problemas na preparação de várias bebidas em sucessão, particularmente para grandes volumes de bebidas servidas. É, consequentemente, um objectivo da presente invenção propor um aparelho para preparar bebidas que seja mais silencioso do que o aparelho que utiliza sistemas de bombagem accionados por energia eléctrica. É um outro objectivo da invenção propor um aparelho que seja apropriado para utilização móvel ou portátil, evitando ao mesmo tempo os inconvenientes da solução do pedido de patente WO 99/02081.

Em particular, um dos objectivos é propor um aparelho com uma capacidade de líquidos integrada suficiente, mas no qual apenas um volume limitado do líquido é pressurizado, de modo a reduzir os riscos e os inconvenientes associados com a 5 manutenção de um tanque de grande capacidade sob pressão permanente. Um outro objectivo é propor uma estrutura simples, estanque, que seja fiável durante utilização prolongada. Um outro objectivo é reduzir o tempo de enchimento de modo a aumentar a capacidade de servir várias bebidas em sucessão num mínimo de tempo. Um outro objectivo é reduzir as perdas de calor ou frio do aparelho, em particular para melhorar a sua mobilidade.

Para tal, a invenção refere-se a um aparelho para preparar bebidas como definido na reivindicação 1.

Os meios de abastecimento de gás são, de um modo preferido, meios integrados de abastecimento de gás. Estes meios podem ser deslocados com o aparelho. No entanto, os meios de abastecimento de gás podem, igualmente, ser meios para fornecer um gás a partir de uma fonte imóvel, tal como uma fonte doméstica ou industrial. 0 gás pode ser qualquer gás. De um modo preferido, o gás é ar comprimido, CO2, N2, N20 ou árgon ou uma sua mistura. A reserva de gás é, de um modo preferido, um cilindro ou um tanque reforçado com uma capacidade entre 0,1 e 20 litros, de um modo preferido, entre 0,5 e 5 litros. A capacidade é, obviamente, seleccionada de acordo com as necessidades de utilização do aparelho; se, por exemplo, o aparelho se destina a ser carregado ou deslocado sobre rodas ou ser movido com pouca frequência. O líquido utilizado para abastecer o módulo é, geralmente, água quente ou fria. No entanto, pode ser outro tipo de diluente, tal como leite ou outro diluente alimentar. 6 0 módulo de distribuição de bebidas de acordo com a invenção pode ser um dispositivo colocado sob pressão de liquido para extrair ou dissolver uma substância alimentar. Pode envolver um dispositivo para receber um pacote doseado contendo uma substância alimentar, tal como café moído ou solúvel, chá, cacau, chá de ervas, leite em pó, produtos culinários solúveis ou uma combinação destes ingredientes.

De acordo com um outro aspecto da invenção, a câmara de alimentação de líquido compreende uma entrada de líquido associada a uma válvula de retenção configurada para reter o líquido na câmara após a câmara estar cheia. A câmara fica, deste modo, vedada relativamente ao tanque de líquido por uma válvula; isto assegura o controlo do volume de líquido presente na câmara e serve para controlar a quantidade de líquido entregue ao módulo. De um modo complementar, a câmara de alimentação de líquido compreende uma saída de líquido associada a uma válvula de retenção cuja função é impedir o retorno do líquido para a câmara. 0 funcionamento desta válvula assegura que o líquido expelido da câmara não retorna à câmara quando o impulso do gás é suspenso. Isto assegura melhor controlo da quantidade de líquido fornecida ao módulo de abastecimento e a formação de bolsas de ar é reduzida.

De acordo com um outro aspecto da invenção, a câmara é cheia com líquido pelo efeito de sucção criado quando o gás pára de comprimir a parede e quando a câmara volta à posição inicial devido à sua própria elasticidade. Consequentemente, o tempo de enchimento da câmara é consideravelmente reduzido. Deste modo, a câmara volta mais rapidamente a uma configuração de enchimento antes da distribuição de uma nova bebida. Uma outra vantagem 7 deriva do facto de o líquido ser aspirado para dentro da câmara; isto contribui para o esvaziamento melhorado do tanque.

De um modo preferido, a parede tem uma elasticidade própria suficiente para poder sugar o líquido do tanque para dentro da câmara até um nível de líquido na câmara que excede o nível de líquido no tanque. Consequentemente, o tanque pode ser esvaziado mais facilmente. 0 volume de líquido que pode ser bombeado para dentro do aparelho é, deste modo, aumentado. A elasticidade pode ser tal que o tanque pode ser completamente esvaziado. Para isso, a câmara tem, igualmente, uma entrada de líquido estendendo-se para dentro do fundo do tanque de modo a aspirar todo o líquido presente no tanque.

Deste modo, a parede elasticamente deformável é feita, de um modo preferido, de um material de elastómero ou silicone. Isto proporciona a vantagem de fornecer um material que garante melhor impermeabilidade e uma capacidade para se deformar elasticamente, ao mesmo tempo que proporciona uma força de retorno elástico elevada e reprodutível. 0 material de silicone é preferido pela sua capacidade de preservar melhor as suas propriedades mecânicas, incluindo num ambiente húmido e num amplo intervalo de temperaturas de entrega de líquido; em particular, entre 5 e 95 °C. A parede de silicone tem, de um modo preferido, uma espessura entre 1 e 15 mm, de um modo preferido, entre 2 e 10 mm e uma dureza de, pelo menos, 55 Shore A, de um modo preferido, acima de 60 Shore A.

De acordo com um outro aspecto, a parede elástica tem forma de tubo e envolve a câmara de um modo estanque. Esta forma favorece uma redução uniforme do volume da câmara. A parede elástica tubular é, deste modo, solidária com um núcleo central em forma de "carretel". Este núcleo tem uma parcela cilíndrica central associada a parcelas de extremidade que são alargadas progressivamente. 0 núcleo central é, igualmente, oco de uma extremidade à outra, de modo a permitir que o líquido presente no reservatório o atravesse por convecção natural e, deste modo, favorece transferências de calor ou frio. A parede elástica tubular está montada de modo estanque nas bordas das parcelas alargadas do núcleo central. Esta configuração apresenta a vantagem de evitar tensões locais excessivas durante 0 esmagamento da parede elástica contra o núcleo, ao mesmo tempo que retém uma forma simples que é fácil de fazer e montar. 0 núcleo pode ser montado em duas parcelas separadas, das quais uma compreende a parcela central e uma das parcelas de extremidades alargadas, enquanto a outra parte forma a segunda parcela de extremidade alargada.

De acordo com um aspecto de construção, a parede elástica está envolvida por um tubo rígido compreendendo, pelo menos, uma entrada de gás. 0 tubo rígido está unido às bordas das parcelas de extremidade do núcleo. 0 gás, deste modo, é insuflado sob pressão entre o tubo rígido e a parede elástica; de um modo estanque, por um lado, relativamente ao exterior e, por outro lado, relativamente à câmara delimitada pela superfície interna da parede elástica e o núcleo central.

De um modo preferido, a parede elástica está em contacto próximo com a superfície interna do tubo. Consequentemente, as perdas desnecessárias de gás são mínimas porque o volume em repouso proporcionado entre a parede elástica e o tubo é muito pequeno, de um modo preferido, zero. 0 tubo rígido compreende, 9 igualmente, de um modo preferido, uma pluralidade de entradas de gás perifericamente espaçadas no seu perímetro. Esta configuração serve para tornar a deformação da parede elástica simétrica, sob o efeito da pressão do gás e durante o retorno da parede à sua forma inicial. A parede tubular recupera a sua forma inicial assim que a pressão do gás for aliviada, sem tempo de espera excessivo. 0 gás é, deste modo, expelido em vários locais em redor do tubo rígido; isto permite que a parede tubular recupere mais rapidamente a sua forma inicial, sem deformação passível de dificultar a remoção do gás.

De acordo com um aspecto da invenção, são proporcionados meios de válvula, que são móveis entre, pelo menos, duas posições para actuar: a) numa posição de enchimento da câmara de líquido e/ou de repouso; cortando o abastecimento de gás que exerce a sua pressão contra a parede; b) numa posição de abastecimento para enviar o líquido pressurizado para o módulo de distribuição de bebidas; colocando o abastecimento de gás em configuração de pressão contra a parede elástica.

Consequentemente, os meios de válvula servem para actuar em duas posições; uma posição de enchimento da câmara e de repouso e uma posição de fornecimento de líquido ao módulo. Durante o enchimento da câmara, os meios de válvula são comutados para parar a entrada de gás e colocar esta entrada à pressão atmosférica, de modo a que a parede elástica seja libertada de 10 qualquer esforço de pressão e possa voltar à sua posição inicial.

Num modo, a posição de abastecimento, o volume total da câmara é expelido sob pressão e a câmara é completamente esvaziada do seu volume de liquido em cada retorno à posição de abastecimento, pelos meios de válvula. Deste modo, o aparelho fornece sempre um volume constante de liquido ao módulo e o volume de liquido é reposto em cada ciclo. Isto proporciona uma vantagem importante, porque a câmara executa a função de doseamento preciso da quantidade de liquido. A parede elástica deve, consequentemente, ser seleccionada de modo a poder desenvolver forças de retorno elástico suficientemente elevadas para que todo o volume da câmara seja cheio novamente com liquido no final de cada ciclo, de forma repetitiva e sem fatiga.

Numa configuração preferida, a câmara é colocada dentro do tanque de líquido. Neste caso, o dispositivo é simplificado, porque a câmara pode comunicar com o tanque através de uma simples abertura. Esta configuração contribui, igualmente, para diminuir o tamanho total do aparelho. Finalmente, se o tanque contiver um líquido quente ou refrigerado, as perdas de calor ou de frio são reduzidas no tanque e/ou na câmara devido às transferências de calor tornadas possíveis entre as duas câmaras.

Numa utilização portátil ou móvel do aparelho, o tanque compreende, de um modo preferido, paredes termicamente isoladas que servem para manter o líquido num intervalo de temperaturas mais altas ou mais baixas do que a temperatura ambiente. 0 11 tanque pode, igualmente, compreender uma cobertura ou tampão removível para permitir o enchimento fácil. Consequentemente, é possível manter um líquido durante um determinado intervalo a uma temperatura necessária para as condições de extracção da bebida. Isto permite manter o líquido a uma temperatura entre 50 e 95 °C por vários minutos. O líquido pode ser derramado quente ou em ebulição no tanque e/ou ser aquecido e/ou simplesmente mantido por um período mais longo à temperatura do tanque por meios de aquecimento. As paredes isolantes compreendem, de um modo preferido, pelo menos, uma parede interna feita de um material de reduzido calor específico e, pelo menos, uma camada de isolamento rodeando a parede interna. Isto pode, por exemplo, envolver paredes do tipo "termo" tipicamente compreendendo, pelo menos, uma parede interna de vidro ou metal e, igualmente, de um modo preferido, pelo menos, uma camada de isolamento externa à parede interna. De um modo preferido, a camada de isolamento é uma espuma de poliuretano que apresenta a vantagem de ser facilmente moldável à forma desejada; se necessário, com o resto da estrutura. A camada de isolamento de poliuretano pode, igualmente, envolver um tanque interno de aço inoxidável.

As paredes podem, igualmente, ser formadas por uma parede dupla de vidro ou metal separadas por outra camada de isolamento formada por um gás ou um vácuo parcial ou total, com ou sem espuma. O aparelho compreende uma estrutura de suporte que tem a função de suportar os vários componentes funcionais do aparelho, incluindo as tubagens que comunicam com a câmara de alimentação. As tubagens principais são a tubagem de abastecimento de gás, a tubagem para ventilar a câmara à pressão atmosférica e a tubagem 12 de alimentação da câmara para o módulo de extracção. Uma tubagem de entrada de ar ao tanque é, igualmente, útil se o tanque for indeformável.

Por exemplo, a estrutura de suporte pode, igualmente, acomodar o módulo de extracção. É feita, igualmente, para receber o dispositivo para ligação à reserva de gás. Pode alojar os meios de válvula e os seus meios manuais (como uma alavanca) ou eléctricos (botões de pressão) de activação do controlo. Pode, igualmente, compreender diversas ligações e/ou componentes eléctricos de vigilância e controlo. A estrutura de suporte pode integrar ou ser combinada com meios de transporte, tais como um punho, cintas, um arnês e/ou rodízios, uma bandeja ou padiola rolante, etc., para facilitar o carregamento e/ou deslocação sobre rodas do aparelho.

De um modo preferido, os meios de pressão de gás devem ser apropriados para fornecer uma pressão de abastecimento de gás entre 2 e 25 bar, de um modo preferido, entre 5 e 20 bar. Esta pressão é necessária para esvaziar parcialmente ou completamente a câmara, para transportar o líquido através da tubagem de alimentação até ao módulo de extracção e para extrair a bebida através da substância alimentar a uma pressão de extracção suficiente, levando em conta a perda de carga no circuito. A pressão de abastecimento é controlada, de um modo preferido, por uma unidade de controlo de pressão, tal como um redutor de pressão calibrado para a pressão de abastecimento. 0 caudal de gás pode, igualmente, ser controlado independentemente por uma obstrução, de modo a permitir um desenvolvimento 13 progressivo da pressão no módulo de extracção. Em determinadas circunstâncias, esta obstrução é necessária para impedir um aumento excessivamente repentino da pressão durante a abertura dos meios de válvula. Um aumento excessivamente repentino da pressão pode ter a consequência de abrir, rasgar ou romper prematuramente a embalagem da porção de substância. A invenção refere-se, ainda, a um aparelho como definido na reivindicação 1 tendo um dispositivo de bombagem de liquido para fornecer liquido pressurizado a um aparelho de distribuição de bebidas, compreendendo: um corpo compreendendo uma entrada de abastecimento de gás, a câmara de alimentação de liquido para receber o liquido, uma entrada de liquido comunicando com a câmara, a redução no volume da câmara forçando o liquido através da saida de líquidos, o dispositivo de bombagem estando configurado para ser cheio pela sucção criada pela parede que tem a sua própria elasticidade suficiente, permitindo-lhe voltar à posição quando o gás pára de deformar a parede e, por este efeito de retorno elástico, criar um vácuo na referida câmara de modo a aspirar o líquido para o interior da câmara através da entrada de líquido e, deste modo, encher a câmara com líquido; o dispositivo de bombagem compreendendo meios de fecho para reter um volume constante de líquido aspirado na câmara até à sua expulsão forçada pela parede sob o efeito da pressão do gás. 14

De acordo com um aspecto da invenção, a entrada de líquido compreende uma válvula de retenção permitindo que o líquido entre durante a sua sucção pelo retorno da parede à posição, e a retenção do referido líquido na câmara durante a compressão da parede pelo gás.

Numa configuração preferida, a parede tubular é feita de silicone. A parede tem, igualmente, de um modo preferido, uma dureza de, pelo menos, 55 Shore A, o que lhe permite voltar à posição inicial ao mesmo tempo que cria um efeito de sucção suficiente para permitir o enchimento rápido da câmara. Num outro aspecto, o corpo é tubular e posicionado adjacente à parede tubular, de modo a não libertar substancialmente nenhum volume morto para o gás quando a parede está na posição inicial não deformada. Isto apresenta a vantagem de forçar a parede elástica quase instantaneamente utilizando apenas uma quantidade mínima de gás. Isto serve, igualmente, para proporcionar um dispositivo mais compacto e optimizar o volume de líquido da câmara. De acordo com outro aspecto do dispositivo, o abastecimento de gás comunica com uma pluralidade de entradas de gás distribuídas na periferia e através do corpo tubular. Verificou-se que a distribuição de várias entradas de gás proporcionou uma solução para o problema da deformação da parede tubular durante a descompressão e permitiu, deste modo, um enchimento mais rápido e sem obstáculos da câmara com líquido. "Porção" de substância alimentar significa uma porção embalada ou não embalada. Uma porção embalada pode ser uma dose de substância alimentar contida numa embalagem do tipo cartucho, saqueta ou outros modos de acondicionamento apropriados. Uma porção desembalada pode ser uma dose de substância alimentar, 15 tal como café moído, introduzida directamente na câmara do módulo de extracção. "Líquido" significa água ou outro líquido alimentar, dependendo das aplicações.

Estes objectivos, características e vantagens, e outros da presente invenção, são pormenorizados relativamente à descrição pormenorizada das formas de realização preferidas e relativamente aos desenhos anexos. A Figura 1 mostra um corte esquemático de um aparelho de acordo com a invenção numa configuração de enchimento da câmara ou de repouso; A Figura 2 mostra um corte esquemático de um aparelho de acordo com a invenção durante o abastecimento de líquido pressurizado ao módulo de alimentação de líquidos e daí por diante, durante a entrega da bebida; A Figura 3 mostra um corte esquemático de um aparelho no final do abastecimento de líquido; A Figura 4 mostra uma vista de planta em perspectiva do dispositivo de bombagem que inclui a câmara de alimentação de líquido de acordo com a invenção; A Figura 5 mostra o dispositivo da Figura 4 numa vista em perspectiva inferior; A Figura 6 mostra o dispositivo numa vista em planta; 16 A Figura 7 mostra o dispositivo em corte segundo A-A; A Figura 8 mostra o dispositivo em corte segundo B-B.

Com referência às Figuras 1 e 2, o dispositivo de acordo com a invenção é um aparelho 1 capaz de servir bebidas quentes ou frias pela extracção pressurizada de uma substância presente numa porção 5 embalada do tipo cápsula ou saqueta. Um liquido pressurizado, tipicamente água, é feito passar através da substância e a bebida extraída deste modo é recolhida num receptáculo, tal como uma chávena 2. 0 dispositivo da invenção compreende um módulo 10 de alimentação, por exemplo, para a extracção pressurizada da substância presente na porção embalada, disposta de modo a receber um ou mais tipos particulares de parcelas 5. O módulo, geralmente, compreende um suporte 11 de cápsula, possivelmente meios 12 para abrir a cápsula agindo sob o efeito da pressão para libertar o extracto a uma determinada pressão de extracção, meios 13 para pulverizar ou injectar o líquido na cápsula, tais como um alojamento de cápsula compreendendo agulhas ou lâminas para abrir a cápsula, associadas a um ou mais orifícios para injecção do líquido. Uma cápsula pode, por exemplo, ser uma cápsula da marca Nespresso® comercializada por Nestlé Nespresso S.A. e que funciona com um módulo de extracção apropriado para receber esta cápsula e compreendendo meios para abrir a membrana da cápsula. O módulo compreende habitualmente meios de fecho para manter a cápsula firmemente selada para assegurar um aumento de pressão na cápsula. Estes meios de fecho podem compreender meios 11, 13 articulados na forma de maxilas que podem ser abertas/fechadas 17 por elementos de actuação por meio de uma alavanca (não mostrada) . 0 módulo pode ser parte de uma estrutura de suporte ou corpo 4 que abrange os componentes funcionais do aparelho, formando, deste modo, com o resto do aparelho uma unidade compacta que é facilmente móvel e/ou portátil.

Numa construção preferida, o tanque 7 de líquido pode ser parte da estrutura 4 de suporte. 0 tanque 7 tem uma capacidade adaptada às necessidades do aparelho e à sua utilização; o princípio sendo que o aparelho pode servir um número suficiente de bebidas durante o serviço. 0 tanque 7 é, consequentemente, concebido para abastecer o módulo 10 de extracção de um modo integrado, isto é, sem uma entrada contínua de água a partir de uma fonte estranha ao aparelho. 0 tanque compreende um corpo delimitando um invólucro 6 que é fechado por uma cobertura ou tampão 70 que se adapta por qualquer meio de ligação removível ao corpo do tanque, tal como grampos, parafusos ou outros.

De um modo preferido, o invólucro do tanque é isolado do ambiente exterior por paredes 71 isolantes. Estas paredes podem formar um conjunto isolante aproximando-se de condições adiabáticas conhecido pela designação habitual de "termo". Este nome pode cobrir um grande número de possíveis configurações de isolamento. A mais comum sendo a combinação de, pelo menos, uma camada 72 de um material de calor específico reduzido, tal como vidro ou metal (cobre, alumínio, aço inoxidável, etc.) e, de um modo preferido, pelo menos, uma camada 73 termicamente isolante que envolve a camada de calor específico reduzido. Uma camada isolante pode ser um gás, tal como ar ou árgon, vácuo ou um 18 material à base de espuma, plástico ou fibras. Um conjunto de isolamento térmico eficiente terá, de um modo preferido, pelo menos, duas camadas 72, 74 de vidro ou metal separadas por uma camada 73 isolante, de um modo preferido, de vácuo, espuma e/ou gás. 0 tanque 7 do aparelho compreende, ainda, um invólucro 75 resistente ao impacto, tal como uma carcaça plástica envolvendo o conjunto de isolamento do tanque. A parte 75 pode constituir uma parte de uma só peça do corpo do tanque ou uma peça adicionada a outras para formar a protecção externa do tanque 7. A parte 75 pode, de um modo vantajoso e simultâneo, constituir a camada isolante e de protecção se for proporcionada num material apropriado, tal como espuma de poliuretano.

De acordo com um aspecto da invenção, um dispositivo 8 de bombagem de liquido é proporcionado, introduzido em comunicação com o líquido entre o tanque 7 e o módulo 10. O dispositivo 8 de bombagem é ligado ao módulo 10 por uma tubagem 92 de alimentação. Esta tubagem comunica com uma câmara 80 de alimentação através de uma saída 81 de líquido. Uma válvula 84 de retenção é proporcionada na saída 81 para impedir o recuo do líquido da tubagem 92 para a câmara 80. O dispositivo 8 de bombagem está, no exemplo na Figura 1, situado dentro do tanque 7, mas poderia estar disposto de modo diferente, e poderia, igualmente, estar posicionado fora do tanque. 0 dispositivo 8 de bombagem está posicionado na metade inferior do tanque, de um modo preferido, no fundo do tanque, e compreende uma entrada 82 de líquido a partir da câmara 80, capaz de comunicar com o tanque. A entrada 82 está orientada para o fundo da câmara, de um modo preferido, para a parte inferior da câmara 8, e pode ser 19 prolongada por uma parcela de tubo até ao fundo do tanque. Esta entrada 82 é fechada selectivamente por uma válvula 83 de retenção (Figura 8) compreendendo uma agulha ou esfera e uma sede 820 para a agulha ou esfera. A agulha ou esfera estão posicionadas dentro da câmara para accionar o fecho a partir do interior, pelo efeito de uma pressão interna na câmara 80 durante a pressurização pelo gás, e de modo a accionar a abertura pelo efeito de um vácuo interno na câmara, como descrito abaixo. A vedação entre a esfera ou a agulha pode ser melhorada por um vedante anular, ou outro elemento equivalente, que coopera com o elemento em redor da abertura de modo a assegurar o fecho estanque. O volume da câmara 80 pode variar como necessário. O volume pode servir para a extracção de, pelo menos, uma porção da substância (uma cápsula ou saqueta ou uma dose não embalada). Pode atingir o equivalente a várias porções, tal como duas, três ou mesmo quatro porções sucessivas. Por exemplo, a câmara pode ter um volume entre 40 mL e 1000 mL. De um modo preferido, a câmara terá um volume entre 110 mL e 250 mL; isto corresponde à capacidade de uma grande chávena de café, chá ou chocolate quente ou outro. O dispositivo 8 de bombagem é descrito com mais pormenor relativamente às Figuras 4 a 8. De acordo com um aspecto da invenção, a câmara 80 do dispositivo de bombagem de liquido é delimitada por, pelo menos, uma parede 85 elasticamente deformável. A parede 85 está firmemente montada num núcleo 86 central para definir uma câmara 80 com uma secção substancialmente anular. A parede 85 tem a forma de um tubo que compreende protuberâncias 850, 851 elásticas viradas para o 20 interior nas suas extremidades, que se posicionam nos sulcos 860, 861 situados nas extremidades do núcleo central. Um corpo 87 tubular rígido externo é posicionado contra a parede 85 e acoplado nas suas extremidades no núcleo central 86 para formar, entre a superfície interna do corpo 87 e a superfície externa da parede 85 elástica, uma zona de volume "morto" ou, pelo menos, de volume mínimo na qual o gás é insuflado sob pressão. O tubo rígido pressiona contra a parede elástica enquanto comprime de forma suficiente as extremidades da parede tubular elástica contra o núcleo, de modo a garantir a vedação da câmara de gás, assim como a de líquido. O corpo 87 tubular compreende, pelo menos, um abastecimento 88 de gás. De um modo preferido, no perímetro do corpo 87 tubular, uma pluralidade de entradas 890 do gás, 891, 892, 893 é proporcionada através do corpo 87 do tubo. Estas entradas atravessam o tubo e são distribuídas, de um modo preferido, em vários lugares espaçados na periferia do tubo. Por exemplo, são proporcionadas quatro entradas que estão distribuídas com um afastamento da entrada de cerca de 90 graus. O gás é guiado para o interior de cada entrada por uma tubagem 880 periférica com uma secção em U invertido, que se estende sobre a circunferência do corpo tubular. Esta configuração serve para comprimir uniformemente a parede tubular pelo gás e libertar a parede sem qualquer risco de deformações assimétricas da parede elástica e parar ou, pelo menos, retardar o escape do gás do dispositivo. Na realidade, verificou-se que a parede tubular elástica é esmagada sob a pressão de gás contra o núcleo e adere a vários reforços que dividem o volume comprimido em vários quadrantes. Se for proporcionada uma única saída de gás, o gás escapa-se apenas a partir do quadrante no qual o orifício de remoção está 21 localizado, enquanto os reforços tendem a deformar-se assimetricamente sem permitir que o gás se escape a partir de todos os restantes quadrantes. Isto é seguido por, pelo menos, uma espera de vários segundos antes que o gás possa finalmente escapar-se dos restantes quadrantes através de fugas. 0 número de entradas de gás é, portanto, de um modo preferido, pelo menos, três, para impedir esta deformação assimétrica. A parede 85 elástica é feita, de um modo vantajoso, de um material de elastómero ou silicone. A sua espessura, firmeza e dureza são seleccionadas em função da pressão exigida pelo aparelho. Em geral, as pressões de extracção são entre cerca de 2 e 25 bar, de um modo preferido, entre 5 e 20 bar. A parede deve, consequentemente, poder deformar-se elástica e repetitivamente, neste intervalo de pressões. A parede deve, igualmente, ter uma capacidade de retorno elástico suficiente para criar um vácuo na câmara e permitir a sucção do liquido através da entrada 82 de liquido. Por este motivo, de um modo preferido, a parede é formada de um material tendo uma dureza de, pelo menos, 55 Shore A e, de um modo preferido, acima de 60 Shore A, e uma espessura entre 1 e 15 mm e, de um modo preferido, entre 2 e 10 mm. Dependendo dos materiais seleccionados, a espessura da parede pode ser entre 1 e 8 mm e, de um modo preferido, entre 2 e 5 mm. O núcleo central do dispositivo de bombagem tem uma forma geral de "carretel", ou seja, com extremidades que se alargam progressivamente para o exterior. Este núcleo tem uma parte 862 cilíndrica central associada às parcelas 863, 864 de extremidade 22 que se alargam progressivamente. A parede elástica tubular é montada de um modo estanque nas parcelas alargadas. Esta configuração tem a vantagem de evitar esforços locais excessivos durante o esmagamento da parede elástica, ao mesmo tempo que preserva uma forma que é simples de produzir e de montar. 0 núcleo pode, deste modo, ser montado em duas partes separadas, das quais uma compreende a parte central e uma das parcelas de extremidade alargada, enquanto a outra parte forma a segunda parcela de extremidade alargada. 0 núcleo central é, igualmente, de um modo preferido, oco com uma chaminé 865 que passa através do dispositivo longitudinalmente. A chaminé 865 permite a circulação do liquido presente no tanque por convecção natural quando o dispositivo é proporcionado dentro do tanque. As trocas de calor entre o dispositivo e o tanque são, portanto, melhoradas.

Consequentemente, o liquido presente no dispositivo de bombagem sofre muito menos perdas de calor ou de frio porque tira vantagem da inércia do calor ou do frio do liquido presente no tanque.

Por razões de uma construção mais fácil, o núcleo central é composto de, pelo menos, duas partes montadas conjuntamente; incluindo uma parte 866 compreendendo as secções 862, 863 e incluindo a parte 864 da extremidade. 0 fundo do dispositivo pode compreender pés 867 para manter o dispositivo numa elevação ligeira e permitir a bombagem do liquido a partir do fundo do tanque.

Voltando às Figuras 1-3 que mostram o aparelho, o dispositivo 8 de bombagem comunica selectivamente, através dos 23 meios 90, 901 de tubagem de gás, com os meios 65 de pressão de gás. Estes meios compreendem, de um modo preferido, uma recarga 650 de gás na forma de um cilindro, garrafa empalhada ou outro, combinada com um regulador 651 de pressão na saida da recarga, tal como um redutor de pressão. Um meio de regulação do fluxo de gás, tal como uma restrição 652, é proporcionado, igualmente, de um modo preferido, no abastecimento, entre o redutor de pressão e o dispositivo de bombagem, de modo a regular uma elevação progressiva da pressão do líquido no módulo 10 de extracção. Os meios 90 de tubagem descarregam para dentro da câmara em qualquer lugar apropriado, tal como no topo 82 do dispositivo 8 de bombagem. A tubagem 90 principal está separada por uma válvula 15 que pode estar posicionada entre a câmara 8 e os meios 65 de pressão de gás. O tanque é ligado ao exterior através de uma tubagem 910 de entrada de ar, permitindo substituir por ar o volume do líquido bombeado para fora do tanque. A válvula 15 actua de acordo com um principio de duas vias. Na primeira posição como mostrado na Figura 2, a válvula liga a câmara 8 de alimentação a uma tubagem 900 aberta à pressão atmosférica. Na segunda posição, a válvula 15 liga a câmara 8 à tubagem 901 de abastecimento de gás.

Esta válvula 15 pode ser actuada manualmente, como por uma alavanca, um botão de pressão ou outro elemento equivalente. Pode, igualmente, ser actuada por um impulso eléctrico (válvula de solenoide); neste caso a válvula 15 permanece na posição de 24 equilíbrio da câmara ou "posição de repouso" na ausência de um impulso (Figura 1). Quando um impulso eléctrico é enviado para a válvula, a válvula de solenoide desloca-se para a posição para abastecer a câmara com gás (Figuras 2 e 3). 0 retorno da válvula de solenoide à posição de enchimento (Figura 1) é accionado, em seguida, manualmente ou sob a acção de um temporizador ou medindo uma perda de carga no circuito abaixo de um determinado limiar, ou por qualquer outro meio apropriado de medição e controlo.

Meios de aquecimento (não mostrados) podem ser proporcionados para aquecer a água antes de alcançar o módulo de extracção. Estes meios de aquecimento podem ser, por exemplo, pelo menos, uma resistência de aquecimento imersa no tanque e/ou uma resistência rodeando o dispositivo 8 de bombagem para o aquecer. Estes meios de aquecimento podem, igualmente, envolver a tubagem 92 de abastecimento ou podem ser colocados dentro da tubagem. As resistências podem ser substituídas por qualquer meio de aquecimento equivalente. Estes meios podem estar ligados a uma fonte de alimentação eléctrica de baixa tensão, por exemplo 12 ou 24 volts, ou à tensão da rede, por exemplo, 110 ou 220 volts. O volume da câmara 80 pode ser entre 40 e 1000 cm3. De um modo preferido, o volume é determinado em função do volume das bebidas a ser servidas. Por exemplo, o volume pode ser seleccionado equivalente ao volume da maior bebida produzida, tal como, por exemplo, 250 mL. Como a câmara é cheia cada vez que o abastecimento de gás é fechado, a câmara está sempre suficientemente cheia para servir uma nova bebida independentemente do seu volume. 25 0 princípio de funcionamento do aparelho de acordo com a invenção é como segue:

Na posição de enchimento, que corresponde à Figura 1, a válvula 15 está na posição aberta e o abastecimento de gás está aberto à pressão atmosférica. A parede elástica está por isso na posição aliviada, criando deste modo um vácuo na câmara 80 que aspira a água para dentro da câmara. Obviamente, o efeito de sucção é adicionado à pressão hidrostática devida ao nível da água no tanque. Quando o nível da água no tanque desce abaixo do topo da câmara, o enchimento pode continuar a ocorrer graças ao efeito de sucção.

Quando a câmara 8 da alimentação está cheia, o aparelho está funcional para extrair uma bebida.

Para preparar uma bebida tal como um café, o utilizador introduz uma porção 5 de café no módulo 10 de extracção. O módulo é fechado em redor da porção. O utilizador, em seguida, actua um meio de controlo, tal como uma alavanca (não mostrada) , para mover a válvula 15 para a posição de alimentação. A tubagem 90 principal está, então, em comunicação com a tubagem 901 de entrada de gás, pressurizando, deste modo, a câmara e fechando a válvula de retenção (Figura 2). À medida que o gás entra, controlado pela restrição 652, a parede 85 elástica exerce uma pressão na câmara 80; a pressão eleva-se progressivamente e o líquido presente na câmara passa a 26 válvula 84 de retenção e é descarregado na tubagem 92 de alimentação até ao módulo de extracção. A água pressurizada é, em seguida, forçada através da porção do café para extrair o café. A cápsula abre sob o efeito da pressão de extracção, permitindo que o extracto de bebida flua através da porção e para a chávena. 0 fluxo de liquido pára, quer quando a câmara é completamente esvaziada do liquido que contém (Figura 3), quer se a válvula 15 for recolocada na posição fechada (Figura 1) . Este fecho repetido pode ser feito manual ou automaticamente.

Quando a válvula volta à posição de fecho da tubagem de gás, o abastecimento de gás é novamente aberto à pressão atmosférica. Consequentemente, já não há pressão exercida na parede elástica, de modo que esta volta à sua posição inicial sob a sua própria elasticidade. 0 retorno à posição da parede cria um vácuo na câmara 80 que é novamente cheia com água (Figura 1) . O aparelho está, em seguida, pronto para a extracção da bebida seguinte.

Lisboa, 20 de Agosto de 2010 27

Claims (5)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Aparelho (1) para preparar bebidas compreendendo: um módulo (10) para distribuir uma bebida por fornecimento de um liquido pressurizado, meios (650) de abastecimento de gás configurados para abastecer o módulo com liquido pressurizado, uma câmara (80) de alimentação de liquido, apropriada para comunicar com os meios (650) de abastecimento de gás de modo a pressurizar o líquido na câmara (80) e distribuir uma quantidade de líquido sob uma determinada pressão através do módulo (10); sendo a câmara (80) delimitada por, pelo menos, uma parede (85) elástica, separando o gás do líquido de um modo estanque e estando a referida parede (85) configurada para se deformar elasticamente e, deste modo, reduzir o volume do líquido na câmara (80), sob o efeito do gás comprimido contra esta parede (85); impelindo a redução no volume do líquido na câmara (80) o liquido para fora da câmara (80) e para o módulo (10) de distribuição de bebidas, caracterizado por compreender um tanque (7) de alimentação para encher a câmara (80) com líquido; tendo a referida câmara (80) uma capacidade menor do que o tanque (7); e estando disposta, numa configuração de enchimento, para comunicar com o referido tanque (7) de modo a ser cheia com o líquido pelo efeito de sucção criado quando o gás pára de 1 comprimir a parede (85) e quando a parede volta à posição inicial sob a sua própria elasticidade.
2. 2. Aparelho, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por a câmara (80) de alimentação de liquido compreender uma entrada (82) de liquido associada a uma válvula (83) de retenção configurada para reter o liquido na câmara (80) após a câmara estar cheia.
3. 3. Aparelho, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por a parede (85) ter uma elasticidade própria suficiente para poder aspirar o liquido do tanque (7) para dentro da câmara (80) até a um nível de líquido na câmara que excede o nível de líquido no tanque (7).
4. 4. Aparelho, de acordo com qualquer das Reivindicações 1 e 2, caracterizado por a parede (85) ser feita de elastómero ou de silicone.

   5. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a parede (85) elástica ter forma de tubo e rodear a câmara (80) de um modo estanque.

   6. Aparelho, de acordo com qualquer uma das Reivindicações 4 e 5, caracterizado por a parede (85) elástica estar envolvida por um tubo (87) rígido compreendendo, pelo menos, uma entrada (88) de gás.

   7. Aparelho, de acordo com a Reivindicação 6, caracterizado por a parede (85) elástica estar em contacto próximo com a superfície interna do tubo (87). 2

   8. Aparelho, de acordo com qualquer uma das Reivindicações 6 e 7, caracterizado por o tubo (87) rígido compreender uma pluralidade de entradas (890, 891, 892, 893) de gás espaçadas perifericamente.

   9. Aparelho, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por o módulo (10) compreender um alojamento apropriado para receber uma porção (5) embalada da substância alimentar e um dispositivo (13) de injecção de líquido para injectar o líquido pressurizado da câmara (80) através da referida porção.

   10. Aparelho, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por serem proporcionados meios (15) de válvula, que são móveis entre, pelo menos, duas posições para actuar: a) numa posição de enchimento da câmara com líquido e/ou de repouso; cortando o abastecimento de gás que exerce a sua pressão contra a parede; b) numa posição de abastecimento para enviar o líquido pressurizado para o módulo (10) de distribuição de bebidas, colocando o abastecimento de gás na configuração de pressão contra a parede (85) elástica.

   11. Aparelho, de acordo com a Reivindicação 10, caracterizado por na posição de abastecimento, todo o volume da câmara (80) ser expelido sob pressão e a câmara ser completamente 3 esvaziada do seu volume de líquido sempre que colocada na posição de abastecimento pelos meios (15) de válvula.

   12. Aparelho, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a câmara (80) estar colocada dentro do tanque (7) de líquido.

   13. Aparelho, de acordo com a Reivindicação 12, caracterizado por o tanque (7) compreender paredes termicamente isoladas.

   14. Aparelho, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a pressão de abastecimento de gás estar compreendida entre 2 e 25 bar.

   15. Aparelho, de acordo com a Reivindicação 14, caracterizado por o gás ser ar comprimido, C02, N2, N20 ou árgon, ou uma sua mistura.

   16. Aparelho, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a câmara (80) ter um volume correspondente ao volume máximo da bebida a ser produzida.

   17. Aparelho, de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado por a câmara ter um volume compreendido entre 40 e 1000 cm3.

   18. Aparelho, de acordo com qualquer reivindicação anterior, tendo um dispositivo (8) de bombagem de líquido para fornecer este líquido pressurizado que compreende: 4 um corpo compreendendo uma entrada (85) de abastecimento de gás, a câmara (80) de alimentação de liquido para receber o liquido, uma entrada (82) de liquido comunicando com a câmara (80), forçando a redução no volume da câmara (80) o liquido através da saída de líquido, estando o dispositivo de bombagem (8) configurado para ser cheio pela sucção criada pela parede (85) que tem a sua própria elasticidade suficiente, permitindo-lhe voltar à posição em que o gás pára de deformar a parede (85) e, por este efeito de retorno elástico, criar um vácuo na referida câmara (80) de modo a aspirar o líquido para dentro da câmara através da entrada de líquido e, deste modo, encher a câmara com o líquido; compreendendo o dispositivo (8) de bombagem meios de fecho para reter um volume de líquido aspirado constante na câmara até à sua expulsão forçada pela parede sob o efeito da pressão de gás.

   19. Aparelho, de acordo com a Reivindicação 18, caracterizado por a entrada de líquido compreender uma válvula (83) de retenção permitindo que o líquido entre, durante a sua sucção pelo regresso da parede (85) à posição, e a retenção do referido líquido durante a compressão da parede pelo gás.

   20. Aparelho, de acordo com qualquer das Reivindicações 18 e 19, caracterizado por a parede (85) ser uma parede tubular de silicone com uma dureza de, pelo menos, 55 Shore A. 5 21. Aparelho, de acordo com a Reivindicação 20, caracterizado por o corpo ser tubular e posicionado próximo da parede tubular de modo a não libertar, substancialmente, nenhum volume morto para o gás quando a parede está na posição inicial não deformada.

   22. Aparelho, de acordo com a Reivindicação 20, caracterizado por o abastecimento de gás comunicar com uma pluralidade de entradas (890, 891, 892, 893) de gás distribuídas na periferia e através do corpo (87) tubular.

   23. Aparelho, de acordo com a Reivindicação 22, caracterizado por as entradas de gás serem, pelo menos, em número de três.

   24. Aparelho, de acordo com qualquer das Reivindicações 21 a 23, caracterizado por a parede (85) estar montada num núcleo (86) central, de modo a definir a câmara (80) de líquido.

   25. Aparelho, de acordo com a Reivindicação 24, caracterizado por o núcleo (86) central ter uma forma de carretel com extremidades alargadas.

   26. Aparelho, de acordo com qualquer das Reivindicações 24 e 25, caracterizado por o núcleo (86) central compreender uma chaminé que o atravessa longitudinalmente. Lisboa, 20 de Agosto de 2010 6 1/5

   FIG. 1 45 2/5

   >65 FIG. 2 3/5

   FIG. 3 4/5
5. 5/5 a—Η

   A—*|FIG. 6

   FIG. 7 860 850