Установка для приготування і розливу напоїв з використанням сировини, поміщеної в капсулу

1. Установка для приготування і розливу напоїв з використанням принаймні капсули (200), наповненої сировиною, і такої, що містить циліндричну частину (206) з верхнім краєм (209) і нижнім краєм (204), на яких розташовані відповідні ущільнювальні мембрани (208, 210), а також дно (202), споряджене фільтрувальними отворами (203) і заглиблене відносно нижнього краю (204), так що між відповідною ущільнювальною мембраною (210) і нижньою поверхнею цього дна (202) утворена порожнина, яку заповнює напій, що проходить через отвори (203) до його розливання, при цьому установка містить функціональний блок (10), що складений з активної частини (100), закріпленої на тримальній частині установки, і пасивної частини (150), яка з'єднана з активною частиною (100), і містить контейнер (151) з відкритим дном (156), що виконаний з можливістю утримування і збереження в цьому положенні капсули (200), при цьому активна частина (100) містить: основу (110); пристрій приготування напою, розташований на спільній з капсулою (200) і відкритим дном (156) вертикальній осі і утримуючий капсулу, коли контейнер (151) жорстко встановлений на основі (110); пробивальний пристрій (173), приєднаний до пристрою приготування напою, і такий, що виконаний з можливістю проколювання верхньої мембрани (208) капсули (200); засіб (175) допуску гарячої води або пари під тиском в капсулу (200); пробивальний засіб, що виконаний з можливістю розриву нижньої мембрани (210) і складений з пробійників (119), які приводяться в рух або до того, як напій починає готуватися, або на початку процесу приготування напою, з початкового положення функціонального блока (10) в робоче положення, 2 (19) 1 3 84365 4 7. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що пробивальний пристрій, що виконаний з можливістю проколювання другої верхньої мембрани (208) капсули (200), містить диск (170), прикріплений до дна першої чашоподібної частини (130) і споряджений кільцевим заглибленням (177), так підігна ним до верхнього краю (209) капсули (200), щоб утримувати цю капсулу міцно закріпленою на місці у ході процесу приготування напою, ряд голок або подібних пробійників (173) і ряд сопел (175), що виконані з можливістю подавання в капсулу (200) гарячої води або пари під тиском. Даний винахід стосується способів і установок для приготування і розливання напоїв, що готуються з сировини, поміщеної у герметичну капсулу. Широко відоме застосування герметичних капсул, що містять звичайно одну порцію сировини, з якої виробляють напій, подаючи в цю капсулу під тиском пару або воду. Звичайна капсула такого вигляду, описана в патентній заявці EP-A-O 521 510, містить корпус, що злегка розширюється, зроблений з пластмаси методом формування заразом із його дном, при цьому дно є плоским диском з кількома зонами зменшеної товщини, а на його внутрішній поверхні поміщений фільтр. Ця капсула закрита верхньою стінкою, виконаною у вигляді мембрани. У процесі роботи в установку завантажують капсулу, у верхній стінці якої проколюють отвори, завдяки чому вода під тиском може проникнути в капсулу, тоді як інший пробивальний пристрій проколює ряд отворів в зонах зменшеної товщини на нижній стінці. Напій через отвори витікає з капсули практично неконтрольованим чином, зокрема за ситуації, коли капсули містять сировину у вигляді порошку, такого як, наприклад, кава не миттєвого приготування, яка створює певний опір потоку води під тиском. З цієї причини установки, що працюють з капсулами традиційного типу, повинні мати канали для подавання напою від місця, де потік витікає з капсули, до чашки або іншої посудини, в яку напій повинен бути налитий для пиття. Приклад такої установки описаний в патентній заявці EP-A-I 034 72 9. Ці канали, проте, є об'єктом забруднення, при цьому дуже складно і незручно, якщо тільки взагалі можливо, регулярно і правильно їх чистити. Зокрема, у разі нечастого використовування установки, коли напої готують з певним відсотком жирних речовин (наприклад, кава і м'ясні напівфабрикати або консоме), існує реальна небезпека того, що ці речовини розкладатимуться і прогіркнуть у каналах, і це приведе до того, що люди, які вживатимуть напої, витікаючі з каналів, можуть зіткнутися з певними прикрощами. Іншим прикладом є установка, описана в патентній заявці US-A-5 472719, в якій пробивальний пристрій, використаний для проколювання дна капсули, застосовується також як пристрій збирання напою, що ви тікає з отворів, створених цим же пристроєм. В деяких кращих варіантах здійснення вказаного вище патенту ці пристрої проколювання отворів і збирання напою повинні бути виконані як одноразові пристрої, в тому сенсі, що для кожної капсули повинен застосовуватися новий пристрій. Це приводить до збільшення вартості, створює проблеми зі зберіганням, розміщенням цих пристроїв і роботою з ними. В іншому варіанті, описаному в даному патенті, об'єднаний пристрій проколювання отворів і збирання напою є частиною того ж пристрою, який тримає капсулу. У будь-якому випадку ясно, що якщо не проводити часте очищення пристрою, то можуть виникнути такі ж неприємності, як і за використання обговореної вище патентної заявки ЕР-А-0521 510. Нарешті, в установці згідно патенту US-A-3 2 92 527 на дні є ніпель, який або закривається, або відкривається, коли капсулу переміщують нижче корпуса, і який доповнює собою канал подавання води під тиском. Задачею даного винаходу є створення установки для приготування напоїв, яка за використання в ній герметичної капсули поліпшеної конструкції, що містить сировину, повністю позбавлена згаданих вище недоліків відомих установок, без будьяких ускладнень конструкції і подорожчання порівняно з відомими установками. Капсула, яку бажано використати в даній установці [див. також патентну заявку РСТ/ЕР03/12338, подану цим же заявником], наведена на Фіг.7, де вона в цілому позначена номером 200. Як можна помітити, ця капсула має дно 202, в якому є велика кількість фільтрувальних отворів 203 і яке втоплене по відношенню до нижнього краю 204 розширеного корпуса 206 капсули. Далі капсула містить направлений вгору горбок 214 і нижче згаданого горбка - заглибину, тобто виступаючу вниз коротку зубчасту циліндричну стінку 216. Герметичність капсули 200 до її використання забезпечується першою мембраною або фольгою 208, яка прикріплена або приварена на згаданому верхньому краї 209, і другою мембраною або фольгою 210, яка у свою чергу прикріплена або приварена на нижньому краї 204 корпуса 206, і виступає майже до дотику або навіть приходить у дотик із вільним краєм зубчастої циліндричної стінки 216. Основною задачею даного винаходу є, о тже, створення установки для приготування напоїв із сировини, що міститься в капсулі вказаного вище типу, відрізняльні ознаки якої відзначені в прикладеній формулі винаходу. Іншою задачею даного винаходу є створення способу приготування напоїв із застосуванням установки. Відрізняльні ознаки і переваги даного винаходу будуть зрозуміліші з опису кращого, хоча і не єдиного варіанту його здійснення, який наведено нижче як приклад, що не обмежує предмет даного винаходу, з посиланням на додані креслення, на яких зображене наступне: 5 84365 Фіг.1 - загальний вигляд у просторі установки для приготування кави еспресо відповідно до даного винаходу; Фіг.2 - вигляд збоку частини установки, показаної на Фіг.1, в якій згадана частина містить блок приготування напою; Фіг.3 - блок приготування напою в розібраному вигляді; Фіг. 4 - вигляд ззаду в просторі блока приготування напою; Фіг.5 - переріз по лінії V-V Фіг.2, в якому блок приготування напою показано в положенні, коли в нього поміщена капсула з сировиною; Фіг.6 - вигляд, аналогічний Фіг.5, в якому блок приготування напою показаний в положенні, в якому капсула проколота для приготування і подачі напою кави; Фіг.7 - капсула, яку використовують в установці згідно даного винаходу, причому капсула показана в двох вертикальних площинах, що перетинаються вздовж осі капсули. Опис кращого варіанту здійснення даного винаходу Розглядувана в даному описі установка є електричною установкою, яка може приготувати за один раз напій у вигляді однієї порції, як, наприклад, чашку кави еспресо, з використанням однієї капсули Для спрощення зображення установки і беручи до уваги, що даний винахід належить до пристрою приготування напою, всі ті вузли установки, які конструктивно і функціонально аналогічні вузлам відомих установок, в наведеному нижче описі будуть лише згадані, при цьому передбачається, що ці вузли, в основному, добре відомі фахівцям даної області техніки. Якщо дивитися на установку прямо із зовнішньої сторони, тобто як це показано на Фіг.1, то видно, що установка містить металевий, в основному циліндричної форми, корпус 2, обов'язково споряджений регульованою опорою 21, яка служить для коректування її положення, з якого піднімається асиметрично по відношенню до корпусу передня загнута частина 4, зроблена з металу і/або конструкційної пластмаси. Ця частина складається з увігн утої передньої стінки б, зовнішнього кожуха 8 у формі перевернутої букви U і задньої стінки (не показана), яка частково відкрита для поміщення посудини з водою 20 (на Фіг. показана тільки її верхня частина). З увігн утої передньої стінки б виступає вперед, залишаючись у будь-якому випадку все ж таки усередині основи 2, порожнина 62, яка працює як функціональний блок установки і в цілому позначена цифрою 10 і буде докладніше описана нижче. Функціональний блок 10 установки містить пристрій 150 для утримування капсули 200, яку вставляють через вікно 64 у передній стінці 63 порожнини 62. Частиною цього пристрою 150 є ручний захват 154, який, як показано на Фіг.2, виступає вперед за порожнину 62. Частина 22 основи 2, розташована нижче і спереду передньої стінки 6 оболонки 4, закрита зверху кришкою у вигляді гриля 24, яка може підніматися за допомогою ручного затискача 26 і має центральну частину 28, що служить для прийман 6 ня і утримування посудини (чашка або подібна посудина, на фігурі не показана), в яку наливають напій для пиття. На цій же частині 22 основи 2 встановлений піддон із захватами (не показаний), який служить для можливого збирання рідини, що витікає з функціонального блока 10 або посудини, в яку наливають напій, а також залишків сировини (порошок кави), яка залишається в капсулі після розливу напою. Ручний затискач 26 надає можливість підняти кришку у вигляді гриля з тим, щоб спорожнити і очистити згаданий піддон. Усередині корпусу 4 є різні електричні пристрої відомого типу, які служать для роботи з установкою і управління нею і підключені до ряду кнопок 8 6 і індикаторних ламп 88, змонтованих на панелі управління 82, яку можна зняти для спеціального догляду і ремонту. З цією метою в панелі управління є отвори 84, в які вставляють гвинти (не показані). Що стосується даного винаходу, то найважливішою частиною установки є згаданий вище функціональний блок 10, який, як показано вище, розміщений в корпусі у вигляді бокса 62 під зовнішнім кожухом 8 корпуса 4. Цей функціональний блок, як показано детальніше на Фіг.2, 3 і 4, містить першу нерухому частину 100, яку в описі називатимемо активною частиною і яка закріплена на направленому вгору стояку 111, виготовленому із листа металу і поміщеному в той же корпус 4 (див. Фіг.2), і другу частину, яку в описі називатимемо пасивною частиною і яка містить згадану ви ще капсулу, що утримує пристрій 150 (див. Фіг.3). Активна частина 100 функціонального блоку 10 містить: а) L-подібну основу 110, зроблену у вигляді єдиної деталі методом литва або пресування, що містить вертикальний стояк 11 і горизонтальний стояк 121, у якої, зокрема: - вертикальний стояк 111 містить пристрій 112 коробчастої форми, відкритий з обох передніх сторін, тобто у напрямку до горизонтального стояка 121, і на зворотному боці, а також містить нижній виступ 112А, направлений вниз. На зворотному боці вертикального стояка 111 і бічних сторонах пристрою 112 є отвори 113А і 113В під гвинти (не показані), що служать для кріплення всієї активної частини 100 функціонального блоку 10 до стояка 111 (див. Фіг.4). На пристрої 112 у вертикальній площині є важіль 114, що має форму букви L, який становить одну з головних відрізняльних ознак даного винаходу. Цей важіль 114 зроблений методом пресування або механічної обробки так, щоб мати достатню товщину, і у вигляді збоку містить верхню частину 120, що має увігнутий догори контур, і перший отвір 115, розташований в розширеній зоні 116 пристрою 112 коробчастої форми, що служить для приймання штира підвіски 127 (видного на Фіг.5 і 6) цього важеля 114; проміжну частину, споряджену виступаючим назад крилом 117, на якому є другий отвір 118 важеля 114; нижню частину, яка є пробійником 119. Поворотна пружина (не показана для спрощення зображення) приєднує важіль 114 до вертикального стояка 111 основи 110, тоді як верхня частина її прикріплена ґвинтом (не показаний) до гнізда 113С, розташованого на верхній частині пристрою 112 коробчас 7 84365 того типу, тоді як її нижній кінець прикріплений до другого отвору 116; - горизонтальний стояк 121 основи 110 має Uподібний переріз, визначуваний нижньою горизонтальною стінкою 122 і двома вертикальними стінками 124. На нижній стінці 122 є кільцевий отвір 123, що сполучається з пристроєм 122 коробчастого типу, розташованим на передній стороні основи 110. На зовнішній стороні вертикальних стінок 124 є відповідні вушка 125, в яких зроблені вертикальні отвори з різьбленням 126; б) блок приготування напою, який містить першу і др угу чашоподібні частини 130, 140 у формі циліндричних чашок з відповідно збільшеними верхніми частинами 139, 141. Ці чашоподібні частини 130 і 140 центровані уздовж вертикальної осі, яка є також віссю згаданого вище отвору 123 в нижній стінці 122 горизонтальної стояка 121 основи 110. Усередині першої чашоподібної частини 130, що має канал 137 в нижній її частині, який служить для подачі порції гарячої води, необхідної для приготування напою, встановлена з можливістю легкого зняття, тобто з легким ковзанням, друга чашоподібна частина 140, прикріплена до верхньої частини стояка 111. Першу ча шоподібну частину 130 встановлюють на парі пружин 135, надітих на два вертикальні зв'язувальні стрижні 131, що проходять через два отвори 138 в цій же першій чашоподібній частині 130 і мають кінці з різьбленням 132 і 133, яке дозволяє закручувати їх у відповідні різьбові отвори 143, розташовані нагорі другої чашоподібної частини 140, а також у відповідні різьбові отвори 126, розташовані внизу у вушках 125. У другій чашоподібній частині 140 є перший отвір 142, зроблений в розширеній верхній частині 141, а також другий отвір 147, зроблений в нижній частині 148, які дають можливість з'єднати порожнину другої ча шоподібної частини 140 з верхньою частиною 139 першої чашоподібної частини 130; в) пристрій проколювання капсули 200, який також є частиною пристрою приготування напою і показаний в розібраному вигляді на Фіг.3, містить диск 170, що включає: - центральний крізний отвір 178, що служить для кріплення диска за допомогою центрального гвинта 174 до дна 136 першої чашоподібної частини 130 під впускним каналом 137, потрібним для подавання води, необхідної для приготування напою; - пристрої 171 і 172, які служать для приймання ущільнювальних манжет (не показані) на тому ж циліндрі 130; - заглиблення 177 на передній поверхні, яке має дещо більші розміри, ніж верхній край 209 капсули 20; - ряд вертикальних голок 173, розташованих на тій же верхній поверхні між отвором 178 і заглибленням 177 і таких, що служать для проколювання верхньої мембрани або фольги 209, а також ряд вертикальних сопел 175, які служать для впорскування під тиском води в капсулу 200, як це буде докладніше розглянуто нижче в даному описі; г) пристрій 180 (див. Фіг.4-6), що служить для приведення в дію важеля 114 і містить: 8 - сердечник або плунжер 181, зроблений з магнітного матеріалу, такого, наприклад, як постійний магніт; - соленоїд 182, усередині якого може ковзати згаданий плунжер 181 і який кріпиться за допомогою зегеровського кільця (не показано), вставленого в пристрій 112В, до верхньої частини вертикального стояка 111 частини коробчастої основи 110. На соленоїд 182 подається живлення по провідниках (не показані) з клем 185 з'єднання Фаетона (показані на Фіг.5); - стрижень 183, жорстко прикріплений до плунжера 181, який проходить вниз за вертикальним корпусом соленоїда 182 і споряджений невеликим голчастим роликом 184 на його вільному кінці. Зусилля, що вноситься поворотною пружиною, встановленою між вузлом 113С і отвором 118, гарантує постійний контакт ролика 184 з верхньою увігн утою поверхнею верхнього кінця 120 важеля 114. Пристрій 150, який утворює так звану пасивну частину функціонального блока 10, містить металевий контейнер 151, виготовлений методом литва, порожнина 152 якого відповідає капсулі 200 того вигляду, який коротко був описаний з посиланням на Фіг.7. Відповідно до іншої ознаки даного винаходу дно 156 контейнера 151 відкрите і має східчасту форму, яка в поєднанні з східчастою формою верхнього отвору порожнини 152 служить для утримування і збереження в цьому стані капсули 200, як це найкращим чином показано на Фіг.5 і 6. На зовнішній поверхні контейнера 151 є бічні виступи 155, що стикуються з відповідними заглибинами 128, які є на внутрішній вертикальній поверхні горизонтального стояка 121 частини 110 коробчастої основи (див.Фіг.3). Крім того, контейнер 151 споряджений хрестоподібним хватачем 153, сполученим з подовженою ручкою 154, причому остання в кращому варіанті виготовлена з термостійкого матеріалу. Далі докладніше описана робота установки. Спочатку користувач встановлює на спеціально зроблену центральну частину 28 кришки у формі гриля 24 підхожу посудину, тобто чашку або подібну посудину, що служить для збирання приготованого напою, і потім так завантажує в чашоподібну порожнину 151 нову капсулу 200, яка містить порцію сировини, необхідного для приготування потрібного напою, щоб верхній край мембрани або фольги 208 капсули не виступав вище цієї порожнини 151. Пасивну частину 150 функціонального блока 10 ручкою 154 вставляють у вікно 64 на передній стінці 63 коробчастого корпуса 62 і з'єднують з активною частиною 100 за допомогою згаданих виступів і заглибин 155 і 158, які здатні утримувати контейнер на місці на основі 110 функціонального блока 10. Капсула 200, яка лежить на згаданій вище східчастій поверхні крізного отвору або порожнини 152, розташовується на осі не тільки з отвором 156, але також з двома чашоподібними частинами 130, 140 і кільцевим отвором 123 горизонтального стояка 121 основи 110, точно під пробивальним пристроєм 170. Положення функціонального блока 10 установки, як воно показано на Фіг.5, це є по 9 84365 ложенням у початковому стані, тобто коли на соленоїд 182 не подається живлення, так що магнітний сердечник 181 піднятий, оскільки відлікова пружина (не показана) утримує найдальший відносно штиря 127 кінець верхньої увігн утої частини 120 важеля 114 в дотику з голчастим роликом 184. В результаті цього не тільки пробійник 119, але практично увесь важіль 114, за винятком крила 117, в якому зроблений отвір 118 кріплення відлікової пружини, лежить усередині коробчастого пристрою 112. У цей момент користувач звичайним способом за допомогою кнопки 86 на панелі управління 82 запускає роботу установки, що виконує цикл приготування і розливу бажаного напою. Робота установки починається з повороту важеля 114 навколо штиря 127, який забезпечується подаванням живлення на соленоїд 182 з клем живлення 185, за рахунок чого магнітний сердечник або плунжер 181 ковзає вниз проти зусилля відлікової пружини, діючи на верхню увігнуту поверхню 120 важеля 114. Це змушує важіль 114 переміщуватися з початкового стану, показаного вище, в робочий стан, показаний на Фіг.6, в якому його нижня частина проходить через отвір 123 у дні 122 коробчастої основи 110 і у результаті через отвір 156 контейнера 151, за рахунок чого відбійник 119 здатний досягти точки, розташованої всередині східчастої циліндричної стінки 216 нижче за горбок 214 дна 202 капсули 200, викликаючи розрив і деформацію нижньої мембрани 210. Відповідно до іншої відрізняльної ознаки даного винаходу такий розрив і деформація викликають появу свого роду шийки в нижній мембрані 210, як показано пунктирною лінією 220 на Фіг.7, при цьому така шийка утворюється практично уздовж спільної осі капсули 200, двох чашоподібних частин 130 і 140, отвору 156 контейнера 151 і кільцевого отвору 123 в горизонтальній стояку 121 основи 110. Під час виникнення вказаним вище чином шийки 220 живлення з соленоїда 182 відключається і соленоїд знеструмлюється, так що під дією пружної сили відлікової пружини, що перевершує вагу плунжера 181, стрижня 183 і ролика 184, важіль 114, обертаючись у зворотному напрямі, переміщується з робочого положення назад, в раніше описане початкове положення. Тим часом або негайно за цим насос (розміщений усередині установки і не показаний на фігурі) способом, який добре відомий фахівцям даної області техніки, подає під тиском воду в другу чашоподібну частину 140, оскільки електричний кип'ятильник (також розміщений усередині установки і не показаний на фігурі) починає нагрівати порцію води, необхідну для приготування бажаного напою. Через отвори 142, 147 і внутрішню порожнину другої чашоподібної частини 14 0 вода під тиском досягає дна 136 першої чашоподібної частини 130, яку потім опускають разом з диском 170 пробивального пристрою капсули 200, переміщуючи з ковзанням униз уздовж другої чашоподібної частини 140. 10 Здійснюючи такий рух униз, диск 17 0 рухається до точки, в якій верхній край 209 капсули 200 защипується в заглибленні 177, щоб залишитися в ньому, внаслідок чого капсула 200 фіксується в заданому положенні в контейнері 151. Здійснюючи такий же рух вниз, голки 173 диска 17 0 проколюють у ряді місць верхню мембрану 208 капсули 200. Негайно слідом за цим вода з нагрівача під тиском подається в капсулу 200 через сопла 175 в диску 170 і отвори, які раніше були зроблені голками 173 у верхній мембрані 208. В результаті напій готується і у відфільтрованому вигляді подається з капсули через отвори 203, тоді як при розміщенні дна 202 належним чином відносно внутрішньої і зовнішньої частин капсули [в цьому зв'язку див. згадану ви ще патентну заявку №РСТ/ЕРО/12338] вода, що впускається, так інтенсивно перемішується з сировиною усередині камери 212, що негайно виникає струмінь, направлений вниз з носика 220. З цього носика 220 напій вільно падає безпосередньо в розташовану нижче посудину (чашка або подібна посудина), розраховану на одну порцію напою. В кінці процесу приготування напою, коли він розлитий і тиск, що діє на дно 136 першої чашоподібної частини 130, пропадає, пружина 135 діє на ту ж чашоподібну частину 130 і на диск 170 в напрямі вгору, в їх початкове положення. В результаті верхній край 209 капсули 200 звільняється, завдяки чому пасивна частина 150 цілком може бути видалена з установки за допомогою ручки 154. Спорожнену капсулу, тобто капсулу, яка звільнена від сировини, що наповнює її, можна зняти з установки і відкласти для зберігання. У цей момент установка готова почати новий робочий цикл, аналогічний циклу, описаному вище. Як випливає з наведеного вище опису, при використанні даного винаходу досягаються вирішення наступних задач і забезпечуються наступні переваги: - оскільки напій подається безпосередньо з капсули, падаючи під дією сили тяжіння в посудину, з якої його питиме користувач, а не йде фіксованим, обов'язковим маршрутом усередині установки вниз, до випускного отвору капсули, критичні чинники, вказані раніше в описі відомих установок (наприклад, проблеми, пов'язані з недостатньою можливістю очищення шляху, по якому йде напій, ризик розкладу і росту мікроорганізмів в трубах і т.п.), більше не існують; - не вимагається обслуговування пробивального пристрою, який використовується для проколювання нижньої мембрани капсули, тобто пробійника, оскільки по ньому не б'ють і не забруднюють напоєм, що виходить з капсули під час розливання, оскільки він повертається в коробчастий пристрій; - установка проста за конструкцією і надійна. Хоча було описано кращий варіант здійснення даного винаходу з посиланням на додані креслення, зрозуміло, що можливі інші кращі варіанти і різні модифікації, що не виходять за предмет винаходу, визначуваний прикладеною формулою. 11 84365 12 13 84365 14 15 Комп’ютерна в ерстка Л. Купенко 84365 Підписне 16 Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601