Спосіб приготування напоїв із капсули (варіанти), пристрій та капсула для його здійснення

1. Спосіб приготування напою або рідкого харчового продукту із капсули, яка містить продукт із речовиною, що екстрагується, та має нежорстку мембрану (17), здатну істотно пружно або пластично деформуватися, який включає стадії перфорування множини отворів (26), розподілених по нежорсткій мембрані, та впорскування води на цю нежорстку мембрану таким чином, щоб мембрана деформувалася у напрямку продукту, що міститься всередині капсули, а вода потрапляла всередину капсули через отвори, причому розмір отворів, утворюваних перфорувальними шипами, регулюється рівнем заповненості капсули або ущільненістю продукту всередині капсули, так що, впливаючи на різницю гідравлічного тиску P по обидва боки (17а, 17b) нежорсткої мембрани, здійснюється автоматичне регулювання стиснення продукту, що міститься у капсулі. 2. Спосіб приготування напою або рідкого харчового продукту із капсули, яка містить продукт з речовиною, що екстрагується, та має оболонку (8, 11), яка утворює жорсткий контейнер, та нежорстку мембрану (17), яка закриває відкритий бік цієї оболонки та здатна істотно пружно або пластично деформуватися, який включає стадії перфорува ння множини гладких отворів (26), розподілених по нежорсткій мембрані, та впорскування води на нежорстку мембрану таким чином, щоб мембрана деформувалася у напрямку продукту, що 2 (19) 1 3 89945 4 7. Пристрій за п. 6, який відрізняється тим, що перфорувальні шипи загалом мають форму конусів із загалом прямолінійними твірними. 8. Пристрій для приготування напоїв або рідких харчових продуктів, який має корпус, або тримач (4) капсули, який має нижню стінку (12) та проміжну нижню стінку (6) у вигляді фільтрувальної перегородки, яка має множину перфорувальних шипів та вихідні отвори (10), а також нижню порожнисту частину (7b) між фільтрувальною перегородкою (6) та нижньою стінкою (12), причому нижня стінка має вихідний канал (13), оточений виступами (14), які простягаються вгору відносно найнижчої точки (15) нижньої порожнистої частини (7b). 9. Пристрій за п. 8, який відрізняється тим, що виступи (14), які простягаються вгору, мають вирізи (16) у формі щілин або отворів, які уможливлюють витікання рідини з тримача капсули у найнижчій точці. 10. Пристрій за п. 6 або п. 7, який відрізняється тим, що має корпус, або тримач (4) капсули, який має нижню стінку (12) та проміжну нижню стінку (6) у вигляді фільтрувальної перегородки, яка має множину перфорувальних шипів та вихідні отвори (10), а також нижню порожнисту частину (7b) між фільтрувальною перегородкою (6) та нижньою стінкою (12), причому нижня стінка має вихідний канал (13), оточений виступами (14), які простягаються вгору відносно найнижчої точки (15) нижньої порожнистої частини (7b). 11. Пристрій за п. 10, який відрізняється тим, що виступи (14), які простягаються вгору, мають вирі зи (16) у формі щілин або отворів, які уможливлюють витікання рідини з тримача капсули у найнижчій точці. 12. Капсула для приготування напою або рідкого харчового продукту, яка містить продукт з речовиною, яка екстрагується, та має оболонку, яка є до суттєвої міри жорсткою, утворену бічною стінкою (8) та нижньою стінкою (11), які формують контейнер, що містить продукт, причому оболонка має кільцеву фланцеву ділянку (18), розташовану загалом у радіальній площині R, капсула має нежорстку мембрану (17), приєднану або приварену до кільцевої фланцевої ділянки (18), і мембрана та оболонка виготовлені щонайменше з одного полімеру, при цьому нежорстка мембрана (17) виготовлена з багатошарового листа, який складається із щонайменше п'яти шарів. 13. Капсула за п. 12, яка відрізняється тим, що оболонка та мембрана виготовлені з поліпропілену. 14. Капсула за п. 12 або 13, яка відрізняється тим, що нежорстка мембрана (17) має форму, яка перед використанням капсули є до суттєвої міри плоскою. 15. Капсула за будь-яким із пп. 12-14, яка відрізняється тим, що бічна стінка (8) оболонки капсули має форму, яка є загалом конічною, причому діаметр цього конуса зменшується від кільцевої фланцевої ділянки (18) у напрямку нижньої стінки (11). Винахід стосується способу приготування напоїв або рідких харчових продуктів із капсули, капсули, що містить речовину, яка екстрагується, а також пристрою для здійснення цього способу. Відомі способи приготування напоїв із капсули, що містить продукт, який екстрагується, наприклад, каву, такі як описаний у міжнародній патентній заявці WO 92 07775. Капсулу вставляють усередину тримача капсули або корпуса пристрою, що може бути щільно притиснутий до впорскувальної головки, призначеної для впорскування гарячої води у капсулу. Дно тримача капсули, або корпуса, має засоби для перфорування дна капсули для уможливлення витікання кави або будьякого іншого напою, який екстрагується, з капсули. У відомих пристроях наявні різноманітні системи для впорскування води у капсулу. Деякі системи включають в себе решітку з численними отворами для розподілення води, що впорскується, по верхній пористій мембрані капсули, наприклад, як описано у Європейській патентній заявці EP 0 006 175. Ці впорскувальні головки також можуть бути споряджені численними шипами для перфорування мембрани, що герметично закриває капсулу, так як це описано у патенті США №3,607,297. У деяких системах впорскувальна головка включає в себе один або декілька впорскувальних шипів, кожний з яких має канал впорс кування води; і які перфорують верхню мембрану капсули для впорскування води безпосередньо усередину капсули через впорскувальні канали, передбачені у впорскувальних шипах. Впорскувальні головки, що мають перфораційні засоби, забезпечують переваги, що полягають у можливості створення капсул із верхньою герметизувальною мембраною, яку не треба знімати перед застосуванням. Впорскувальні системи з одним шипом, у яких отвір для впорскування води розташований усередині капсули, мають недолік, що полягає у нерівномірності розподілення води по продукту, який міститься в капсулі, що призводить до утворення каналів переважного проходження крізь речовину, яка екстрагується. Результатом є отримання недостатньо готового екстрагованого продукту, а також сильне падіння тиску екстрагування всередині капсули протягом процесу внаслідок низького опору у каналах переважного проходження. В системах із впорскувальною головкою, що має численні перфорувальні шипи, таких як описані у патентах США № 3,327,614 та європейських EP 604 615 або EP1 203 554, проблема утворення каналів переважного проходження зменшується у порівнянні із застосуванням одного впорскувального шипа, однак не усувається. У всіх відомих системах під час екстрагування 5 опір потокові води, що впорскується крізь продукт, який міститься у капсулі, має тенденцію до послаблення, особливо на останній стадії екстрагування. Беручи до уваги недоліки, згадані вище, однією метою винаходу є створення способу приготування напоїв або рідких харчових продуктів із капсули, що містить продукт з речовиною, яка екстрагується, що є ефективним та уможливлює оптимальне екстрагування згаданої речовини. Іншою метою винаходу є створення пристрою та капсули, що містить продукт з речовиною, яка екстрагується, для приготування напоїв або рідких харчових продуктів, які уможливлюють оптимальне екстрагування згаданої речовини. Перевагу віддають запровадженню способу приготування напоїв або рідких харчових продуктів та пристрою з капсулою для здійснення цього способу, який забезпечує поліпшення смаку та структури напою або рідкого харчового отриманого продукту. Перевагу віддають запровадженню способу та пристрою з капсулою для здійснення цього способу, зокрема для приготування гарячої кави або шоколаду, який уможливлює утворення товстої пінки. Згадані цілі винаходу досягаються за допомогою способу для приготування напоїв або рідких харчових продуктів шляхом застосування пристрою для приготування напоїв або рідких харчових продуктів, а також за допомогою капсули, що містить продукт із речовиною, яка екстрагується, для приготування напоїв або рідких харчових продуктів. За варіантом, якому віддають перевагу, спосіб, пристрій та капсула за цим винаходом уможливлюють забезпечення доброго розподілення впорскуваної до капсули води та збереження протитиску всередині цієї капсули для оптимізації екстрагування продукту, який екстрагується, всередині капсули. Крім того, спосіб, пристрій та капсула за цим винаходом уможливлюють уникнення утворення каналів переважного проходження. У випадку продуктів, що залишають відпрацьований матеріал у капсулі, таких як мелена кава, тиск верхньої мембрани капсули на продукт, який екстрагується, уможливлює з одного боку уникнення утворення каналів переважного проходження, а з іншого боку зберігання протитиску тискові впорскування таким чином, щоб забезпечити перебіг процесу екстрагування під високим тиском протягом усього циклу, що оптимізує екстрагування, та уможливлює досягнення багатшого аромату та більш повного екстрагування усього продукту, що міститься у капсулі. До того ж високий тиск, що діє протягом усього циклу, уможливлює отримання високоякісної пінки. Отримання пінки може бути ще більше поліпшеним шляхом утворення на дні тримача капсули збиральної частини зі стінкою, визначеною каналом, що виступає вгору і має часткові вихідні щілини для виведення рідкого екстракту, в той час як частина пінки виходить через канал збиральної частини, що виступає вгору. У випадку продуктів, що не залишають ніякого 89945 6 відпрацьованого матеріалу, тобто екстрагуються повністю, таких як порошковий шоколад або порошкове молоко, спосіб, пристрій та капсула за цим винаходом забезпечують екстрагування, яке є повним та разом із тим уможливлює утворення гарної пінки. Інші характерні ознаки та переваги стають очевидними з формули винаходу, з опису та із супровідних креслень, на яких: Фіг.1 являє собою розріз частини пристрою для приготування напоїв або рідких харчових продуктів, де показана частина впорскувальної головки та тримача капсули, в який вставлена капсула, заповнена продуктом із речовиною, яка екстрагується, впорскувальна головка та тримач капсули знаходяться у вихідній позиції перед екстрагуванням; Фіг.2 являє собою вид, подібний зображеному на Фіг.1, однак із впорскувальною головкою у позиції "готовності до впорскування", тобто щільно притиснутою до верхньої поверхні капсули, вставленої у тримач капсули; Фіг.2а являє собою місцевий вид, що ілюструє проникнення перфорувального шипа впорскувальної головки у нежорстку мембрану капсули; Фіг.3 являє собою вид, подібний зображеному на Фіг.2, на початковій стадії впорскування води; Фіг.4 являє собою вид, подібний зображеному на Фіг.3, на подальшій стадії впорскування води; Фіг.5 являє собою розріз альтернативного варіанта впорскувальної головки та капсули; а також Фіг.6 являє собою розріз іншого альтернативного варіанта впорскувальної головки та капсули за цим винаходом. На кресленнях показаний пристрій для приготування напоїв або рідких харчових продуктів із капсули 1, що містить продукт 2 з речовиною, яка екстрагується, що включає в себе впорскувальну головку 3 та тримач 4 капсули, який може бути міцно притиснутим до впорскувальної головки, як показано на Фіг.2-4, за допомогою байонетного пристрою або якоїсь іншого пристрою. Тримач 4 капсули має бічну стінку 5 та проміжну нижню стінку 6, які разом утворюють верхню порожнисту частину 7а, у яку вставлена капсула 1. Бічна стінка 5 має злегка конічну форму, яка відповідає також по суті конічній формі бічної стінки 8 капсули. За варіантом, якому віддають перевагу, проміжна нижня стінка 6 може також бути виконаною у вигляді фільтрувальної перегородки, яка має численні перфорувальні шипи 9 та вихідні отвори 10, що простягаються крізь згадану стінку, де згадані шипи призначені для перфорування нижньої стінки 11 капсули. За варіантом, якому віддають перевагу, нижня стінка 11 капсули може мати увігнуту форму (якщо дивитися ззовні), яка випинається назовні тоді, коли під час впорскування у капсулі досягається визначений тиск, і таким чином, що уможливлює перфорування нижньої стінки 11 перфорувальними шипами 9, а також те, що напій, який екстрагується, витікає через вихідні отвори 10 фільтрувальної перегородки 6. Рідина перетікає у нижню порожнисту частину 7b тримача капсули, розташовану між проміжною нижньою стінкою 6 та ниж 7 ньою стінкою 12. Нижня стінка 12 тримача 4 капсули має вихідний канал 13, який оточений виступом, що простягається вгору відносно найнижчої точки 15 нижньої стінки 12, при цьому виступ 14 має один або декілька щілин 16, що простягаються до найнижчої точки 15 нижньої порожнистої частини 7b для уможливлення повного видалення рідини з тримача капсули. Виступ 14, що простягається вгору, дає можливість частині пінки 27 плавати на поверхні рідини 28 у нижній порожнистій частині та проникати у вихідний канал 13, і виходити у той самий час, що й рідина без пінки, через канал, що виступає вгору. Ця конструкція уможливлює зберігання більшої кількості пінки, ніж у звичайних конструкціях, в яких вихідний канал має плоский край на рівні найнижчої точки. Капсула 1 включає в себе нежорстку мембрану 17, приєднану або приварену до кільцевої фланцевої ділянки 18, яка простягається радіально з одного краю 19 бічної стінки 8 капсули 1. Як фланцева ділянка 18, так і приварена до неї частина нежорсткої мембрани 17, утримуються між кільцевим ущільненням 20, передбаченим на впорскувальній головці, та верхньою фланцевою ділянкою 21 тримача 4 капсули. Бічна стінка 8 та нижня стінка 11 капсули за варіантом, якому віддають перевагу, виконані як одне ціле шляхом лиття під тиском полімеру, такого як поліпропілен або будьякий інший пластик, який піддається переробці. Бічна стінка 8 та нижня стінка 11 утворюють тонкостінну оболонку, яка є відносно жорсткою у порівнянні з нежорсткою мембраною 17. Нежорстка мембрана 17 за варіантом, якому віддають перевагу, також виготовлена з одного або більше полімерів, вибраних згідно з їх здатністю до значних пружних деформацій та/або пластичних деформацій. За варіантом, якому віддають перевагу, ця нежорстка мембрана виготовлена з матеріалу, подібного або ідентичного матеріалові оболонки 8, 11, що має перевагу у полегшенні переробки капсули. За варіантом, якому віддають перевагу, нежорстка мембрана 17 може бути виконана з багатошарового листа, такого як багатошаровий поліпропіленовий лист, для підвищення її міцності на розтягування та здатності до деформування (пружного та/або пластичного). Це важливо з тієї точки зору, що мембрана, яка піддається високому тиску води, впорскуваної під час екстрагування, значно деформується. Багатошарова мембрана може за варіантом, якому віддають перевагу, бути виконаною більше ніж з п'яти шарів. Виявлено, що сім шарів уможливлюють досягнення характеристик пружності та міцності на розтягування, які є оптимальними для специфічних застосувань. Під час екстрагування кільцева фланцева ділянка 18 виконує функцію опори, здатної витримувати розтяжні зусилля з боку мембрани, не тільки завдяки тому, що ця фланцева ділянка має високу жорсткість у радіальному напрямку R, але також завдяки тому, що ця фланцева ділянка затиснута та утримується між тримачем капсули та кільцевим ущільненням 20 впорскувальної головки. Впорскувальна головка 3 включає в себе кор 89945 8 пус 22 з каналом 23 подавання води, який виходить на перфорувальну поверхню, що має численні перфорувальні шипи 25, які розташовані на деякій відстані один від одного та розподілені по перфорувальній поверхні 24. У цьому варіанті здійснення канал подавання води виходить по суті у центрі перфорувальної поверхні 24, однак також можливо передбачити декілька каналів подачі, що виходять у різних місцях перфорувальної поверхні. Діаметр перфорувальної поверхні 24 приблизно дорівнює або є меншим за діаметр нежорсткої мембрани 17 капсули. Перфорувальні шипи 25 за варіантом, якому віддають перевагу, мають конічну форму, тобто вони мають поперечний переріз, який є по суті круглим. Перфорувальні шипи можуть також мати еліптичний поперечний переріз або будь-яку гладку форму (тобто без жодної гострої кромки), що звужується та закінчується перфорувальним шипом. Твірна 29 форми цих перфорувальних шипів за варіантом, якому віддають перевагу, є прямою лінією, однак вона може також бути криволінійною. За варіантом, якому віддають перевагу, поверхня поза гострими кінцями перфорувальних шипів уможливлює отримання отвору 26, виконаного у нежорсткій мембрані 17 який має кромку 26 (показану на Фіг.2а), що є гладкою, рівною та вільної від місць із гострими кутами для уникнення розриву мембрани, коли на неї діють розтяжні зусилля. Кут конусності перфорувальних шипів за варіантом, якому віддають перевагу, становить від 30° до 50°. Кут конусності та глибина проникнення шипа у мембрану 17 визначають діаметр перфорованого отвору 26. Глибина проникнення перфорувальних шипів крізь мембрану 17 залежить, зокрема, від опору, який чинить продукт 2 зсередини капсули тоді, коли впорскувальна головка знаходиться у опущеній позиції "готовності до впорскування", як показано на Фіг.2. Відповідним чином здатність до пружних та пластичних деформацій мембрани 17 у поєднанні з формою перфорувальних шипів (що мають гладку поверхню та конусність з певним кутом) уможливлює утворення отворів 26, що мають форму, яка підвищує стійкість мембрани до розривання та більший чи менший розмір яких залежить від кількості продукту, що заповнює цю капсулу, а також від його ущільненості. Відповідно, чим менше капсула є заповненою продуктом 2, тим меншими будуть отвори перфорованої мембрани. У ситуації, коли цей продукт не чинить опору під час перфорування, діаметр отворів 26 буде залежним від форми перфорувальної поверхні 24, пружних та пластичних властивостей нежорсткої мембрани 17, а також від форми перфорувальних шипів. Коли ж вода впорскується під тиском через канал 23 подавання, нежорстка мембрана деформується під тиском, як показано на Фіг.3, та відсувається від перфорувальної поверхні 24 впорскувальної головки. Вода під тиском проходить через нежорстку мембрану крізь численні перфораційні отвори 26, розподілені по поверхні цієї мембрани, та зволожує продукт, який знаходиться всередині капсули. Це підвищеннятиску у капсулі викликає випинання стінки 11 дна назовні, і 9 згадана стінка, відповідно, швидко відкидається на перфорувальні шипи фільтрувальної перегородки 6 та перфорується, таким чином даючи можливість рідині 28 проходити у нижню порожнисту частину 7b, як показано на Фіг.4. Тиск, на продукт усередині капсули, який чинить нежорстка мембрана під час екстрагування, дає можливість продуктові залишатися відносно ущільненим та запобігає утворенню каналів переважного проходу. З іншого боку, тиск, який чинить мембрана, також уможливлює забезпечення того, що опір, який протидіє потоку через продукт, залишається високим протягом усього циклу екстрагування, таким чином поліпшуючи зволоження продукту, його екстрагування та утворення пінки. Величина деформації нежорсткої мембрани 17 визначається різницею гідравлічного тиску P між її поверхнею 17а, на яку впорскується вода, та її поверхнею 17b, оберненою досередини капсули. Ця різниця тиску P залежить від розміру та кількості отворів 26. Розмір цих отворів 26 є функцією, між іншим, опору, який чинить мембрана 17 перфоруванню шипами 25. Цей опір буде залежати, зокрема, від кількості продукту 2, що міститься у капсулі 8. Така ситуація забезпечує автоматичне регулювання стиснення продукту 2, що міститься у капсулі 8. Чим менше продукту знаходиться у капсулі, тим більшою буде деформація мембрани і меншим буде потік води, що також обмежує утворення каналів переважного проходу. 89945 10 За варіантом, якому віддають перевагу, форма перфорувальної поверхні 24 є опуклою, як показано на Фіг.6 для входження у контакт з нежорсткою мембраною 17 капсули, яка є по суті плоскою. Кривизна перфорувальної поверхні 24, 24', 24" може бути більш чи менш значною, а у випадку перфорувальної поверхні 24", яка має значну кривизну, нежорстка мембрана може бути навіть увігнутою (якщо дивитися ззовні), як це позначено позицією 17'. Впорскувальні головки з перфорувальними поверхнями 24" зі значною кривизною можуть бути дуже корисними тоді, коли капсула 1 містить малу кількість продукту, як це може бути у випадку чаю. Перфорувальна поверхня може також мати увігнуту форму (якщо дивитися ззовні) 24''' у випадку, коли капсули заповнені повністю, а нежорстка мембрана 17" має опуклу форму (якщо дивитися ззовні). У цьому випадку нежорстка мембрана 17" як така може бути навіть напівжорсткою, а форму їй надають шляхом термоформування, з тієї причини, що вона не піддається деформації розтягування на початковій стадії екстрагування, або ж зовсім не виявляти жорсткості, якщо стиснений відпрацьований матеріал, який залишається у капсулі, має об'єм, більший за об'єм, визначений оболонкою капсули та мембраною в "увігнутому" положенні (симетричному відносно "опуклого" положення). 11 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 89945 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601