IT201800004732A1 - Capsula per la preparazione di bevande - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“CAPSULA PER LA PREPARAZIONE DI BEVANDE”

Settore Tecnico dell’Invenzione

La presente invenzione è relativa ad una capsula per la preparazione di bevande.

In particolare, la presente invenzione è relativa ad una capsula atta ad essere utilizzata su di un dispositivo automatico per la preparazione di bevande e del tipo comprendente un corpo a tazza, il quale è chiuso da un coperchio atto ad essere perforato per consentire l’iniezione di un fluido in pressione nella capsula, ed è provvisto di un’apertura di deflusso della bevanda e di un inserto disposto all’interno del corpo a tazza in modo da suddividerne l’interno in una camera superiore atta a contenere una sostanza per la preparazione della bevanda, ed in una camera inferiore per la raccolta ed il deflusso della bevanda. L’inserto è provvisto di un determinato numero di passaggi atti a mettere in comunicazione la camera superiore e la camera inferiore.

Una capsula del tipo sopra specificato è nota, per esempio, da WO2017/145091 A1 della stessa Richiedente.

Stato dell’Arte

Com’è noto, una delle esigenze maggiormente avvertite dai produttori di capsule per la preparazione di bevande in dispositivi automatici è quella di cercare di eliminare il fastidioso fenomeno dello sgocciolamento della capsula al termine dell’erogazione della bevanda. Tale sgocciolamento è dovuto al fatto che, inevitabilmente, quando cessa l’iniezione di acqua in pressione all’interno della capsula e l’erogazione della bevanda si interrompe, all’interno della capsula permangono dei residui liquidi che fuoriescono per gravità attraverso l’apertura di uscita della capsula e vanno a raccogliersi nella vaschetta di raccolta, che deve quindi essere svuotata con una certa frequenza. Se poi la capsula viene rimossa manualmente subito dopo l’erogazione, la fuoriuscita di questi residui liquidi risulta ancora più fastidiosa in quanto, se la capsula è maneggiata in modo incauto, può provocare scottature e/o la caduta del liquido sulle superfici attorno al dispositivo.

Per ovviare a tale inconveniente, i produttori di capsule hanno fornito le più svariate soluzioni, alcune delle quali sono descritte in EP 1579792 B2, EP 1784344 B1, EP 1864917 B1, EP 1908706 B1, EP 2029458 B1, EP 2892824 B1, EP 2892824 B1, ES 2446641 B1.

Oggetto e Riassunto dell’Invenzione La Richiedente ha avuto modo di constatare che le soluzioni secondo l’arte nota, sebbene risultino essere soddisfacenti sotto taluni aspetti, presentano un ampio margine di miglioramento sotto il profilo dell’efficacia della funzione svolta e/o del modo in cui questa è ottenuta.

Scopo della presente invenzione è quello di fornire una capsula perfezionata del tipo sopra specificato, la quale capsula consenta di eliminare in modo semplice ed efficace l’inconveniente sopra descritto.

Secondo la presente invenzione viene realizzata una capsula per la produzione di bevande secondo quanto licitato nelle rivendicazioni allegate.

Breve Descrizione dei Disegni

La figura 1 illustra, in sezione, una preferita forma di attuazione della capsula secondo la presente invenzione.

La figura 2 illustra la capsula della figura 1 in una differente configurazione operativa.

Le figure 3 e 4 sono viste prospettiche, secondo differenti angolazioni, di un particolare della capsula della figura 1.

La figura 5 è una vista prospettica esplosa del particolare illustrato nelle figure 3 e 4.

La figura 6 illustra il particolare della figura 4 con una parte rimossa a scopo di chiarezza.

La figura 7 è una vista dal basso del particolare della figura 4, in cui una parte è illustrata in semitrasparenza a scopo di chiarezza.

La figura 8 illustra, in sezione, il particolare della figura 4 in due differenti configurazioni operative.

La figura 9 è una vista prospettica dal basso del particolare illustrato nella figura 8.

La figura 10 illustra, in scala ingrandita, un dettaglio della figura 9.

Descrizione Dettagliata di una Preferita Forma di Realizzazione dell’Invenzione

La presente invenzione verrà ora descritta in dettaglio con riferimento alle Figure allegate per permettere a una persona esperta di realizzarla e utilizzarla. Varie modifiche alle forme di realizzazione descritte saranno immediatamente evidenti alle persone esperte ed i generici principi descritti possono essere applicati ad altre forme di realizzazione e applicazioni senza per questo uscire dall’ambito protettivo della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate. Pertanto la presente invenzione non deve essere considerata limitata alle forme di realizzazione descritte e illustrate, ma le si deve accordare il più ampio ambito protettivo conforme ai principi e alle caratteristiche qui descritte e rivendicate.

Nella figura 1, con 1 è indicata nel suo complesso una capsula atta a contenere una sostanza da infusione oppure una sostanza solubile per la produzione di una bevanda, quale, ad esempio, caffè, tè, cioccolata, latte, brodo, etc.

La capsula 1 è adatta ad essere impiegata su dispositivi infusori di tipo noto (non illustrati), in cui il processo per la produzione delle bevande prevede di chiudere a tenuta la capsula all’interno di una sede e di alimentare all’interno della capsula un fluido di infusione, normalmente acqua calda, ad una pressione determinata in modo tale da percolare oppure sciogliere la sostanza contenuta nella capsula ed ottenere così la relativa bevanda.

Secondo quanto illustrato nella figura 1, la capsula 1 comprende un corpo a tazza 2, il quale presenta un asse 3 longitudinale ed è chiuso ad una propria estremità superiore da un coperchio 4 costituito da una pellicola mono o multistrato di materiale plastico e/o metallico saldata a tenuta ad una flangia 5 anulare esterna del corpo a tazza 2 ed atta ad essere perforata, in uso, da un dispositivo di perforazione (non illustrato) del dispositivo di produzione della bevanda per consentire l’iniezione nella capsula 1 del fluido di infusione alla temperatura e pressione prestabilite.

Il corpo a tazza 2 comprende una parete laterale 6, la quale è coassiale all’asse 3 e presenta preferibilmente, ma non necessariamente, una forma generalmente troncoconica svasata verso la flangia 5 anulare, ed una parete di fondo 7, la quale si estende in una direzione sostanzialmente trasversale all’asse 3 e presenta un’apertura 8 di uscita della bevanda.

Il corpo a tazza 2 è realizzato di un materiale impermeabile, preferibilmente materiale plastico multistrato ad uso alimentare, quale Polipropilene (PP) o Polibutilentereftalato (PBT), e può essere ottenuto mediante un qualsiasi procedimento di formatura idoneo allo scopo, in particolare mediante termoformatura.

Secondo quanto illustrato nella figura 1, la capsula 1 comprende, inoltre, un inserto 9, il quale è disposto all’interno della capsula 1 e si estende trasversalmente all’asse 3 in modo da suddividere il volume interno della capsula 1 in una camera superiore 10, che è destinata a contenere la sostanza da infusione o la sostanza solubile, ed in una camera inferiore 11, nella quale, in uso, la bevanda prodotta per infusione o soluzione nella camera superiore 10 confluisce prima di fuoriuscire attraverso l’apertura 8.

Come verrà dettagliatamente descritto nel seguito, l’inserto 9 è parte di un dispositivo di controllo del flusso della bevanda 12, il quale agisce sia durante la fase di erogazione della bevanda al fine di ottenere un determinato risultato in tazza, sia quando la fase di erogazione è terminata al fine di evitare che eventuali residui di bevanda sgocciolino fuori dalla capsula 1 attraverso l’apertura 8.

In funzione del tipo di sostanza da infondere o sciogliere e della quantità e/o del grado di compattazione richiesti per la bevanda da ottenere, la camera superiore 10 può essere riempita completamente con la sostanza oppure solo in parte. In alcuni casi, come ad esempio nel caso illustrato, quando la sostanza non riempie tutto il volume della camera, sulla sostanza viene disposto un foglio microforato 13 saldato alla parte laterale 6, ad una determinata distanza dal coperchio 4. Il foglio microforato 13 svolge la funzione di migliorare l’estrazione in quanto favorisce un’uniforme distribuzione e penetrazione del fluido di infusione nella sostanza quando il fluido di infusione viene iniettato nella capsula 1.

Secondo una preferita forma di attuazione, inoltre, l’apertura 8 è sigillata da una pellicola 14 e l’inserto 9 è provvisto di un puntale 15, il quale si estende all’interno della camera inferiore 11 in direzione sostanzialmente parallela all’asse 3. Il puntale 15 ha la funzione di perforare, in uso, la pellicola 14, liberando così l’apertura 8, quando la capsula 1, dopo essere stata collocata nella sede del dispositivo infusore, viene schiacciata in direzione assiale, normalmente mediante la chiusura del coperchio della sede, in modo tale da provocare una deformazione locale della parete laterale tra l’inserto 9 e l’apertura 8 con il conseguente spostamento del puntale 15 verso, ed attraverso, la pellicola 14 (figura 2).

A proposito di quanto sopra esposto, è importante puntualizzare che quanto verrà nel seguito descritto in merito al dispositivo di controllo del flusso della bevanda 12 prescinde dalla presenza o meno del puntale e, in generale, dal tipo di apertura della capsula, ad esempio nel caso in cui la pellicola che sigilla l’apertura sia assente oppure sia rimovibile manualmente prima dell’uso o sia atta ad essere perforata da un elemento esterno, senza alcuna compressione assiale della capsula.

Secondo quanto illustrato nella figura 1 e, con maggior dettaglio, nelle figure da 3 a 6, l’inserto 9 comprende un disco 16 relativamente rigido, preferibilmente realizzato in plastica, il quale è limitato verso la camera superiore 10 da una faccia superiore 17 e, verso la camera inferiore 11, da una faccia inferiore 18, ed è provvisto di un determinato numero di passaggi 19 che si estendono dalla faccia superiore 17 alla faccia inferiore 18 in direzione generalmente parallela all’asse 3.

Il disco 16 può essere vincolato stabilmente alla parete laterale 6 mediante incastro, incollatura o in un qualsiasi altro modo adatto allo scopo.

Secondo la preferita forma di realizzazione illustrata nelle figure allegate, il disco 16 è disposto in appoggio su di una porzione anulare della parete laterale 6 giacente su di un piano trasversale all’asse 3 ed è bloccato assialmente contro la porzione anulare stessa da un elemento anulare di ritegno solidale alla parete laterale 6, preferibilmente costituito da una rientranza anulare della parete laterale 6, che impegna la zona periferica della faccia superiore 17.

Sulla faccia inferiore 18, in prossimità del proprio bordo esterno, il disco 16 presenta, preferibilmente, una costola anulare 20, la quale si estende, coassialmente all’asse 3, dalla faccia inferiore 18 fino ad una porzione anulare 22 della parete laterale 6 giacente su di un piano trasversale all’asse 3. La costola anulare 20 ha la funzione di contribuire alla stabilità della posizione dell’inserto 9 quando, in uso, la capsula 1 viene compressa assialmente e la parete laterale 6 si deforma nella zona compresa tra l’inserto 9 e la parete di fondo 7 (figura 2).

Quando presente, la costola anulare 20 delimita esternamente la zona del disco 16 con i passaggi 19. Tuttavia, secondo una variante non illustrata, la costola anulare 20 può mancare e, in questo caso, i passaggi 19 possono essere ricavati in una qualsiasi area del disco 16 purché siano affacciati alla camera inferiore 11.

Sulla faccia inferiore 18, il disco 16 presenta, inoltre, uno o più canali di deflusso 21 della bevanda, i quali comunicano con la camera superiore 10 attraverso i passaggi 19, ed una membrana 22, la quale è parte del dispositivo di controllo del flusso della bevanda 12 ed è collegata permanentemente alla superficie della faccia inferiore 18 ad eccezione di una o più aree 18a, in corrispondenza delle quali la membrana 22 è aderente, ma non collegata, alla faccia inferiore 18 in modo tale da definire, in ciascuna area 18a, una corrispondente valvola a membrana 23.

Come sarà spiegato dettagliatamente nel seguito, le valvole a membrana 23 sono configurate per assumere una normale configurazione chiusa, nella quale la membrana 22 è aderente al disco 16, e per spostarsi, sotto l’effetto della pressione della bevanda, dalla normale configurazione chiusa ad una configurazione aperta, nella quale la membrana 22 si distacca dal disco 16 e consente alla bevanda in pressione di defluire dalla camera superiore 10 alla camera inferiore 11. Quando termina l’effetto della pressione della bevanda, la membrana 22 torna automaticamente nella configurazione chiusa a contatto della faccia inferiore 18 così da interrompere il deflusso della bevanda.

Le valvole a membrana 23 sono conformate in modo tale che, quando la membrana 22 è discosta dalla faccia inferiore 18, la membrana 22 forma, con le aree non saldate della faccia inferiore 18, dei canali di uscita per la bevanda sostanzialmente radiali rispetto all’asse 3.

Secondo quanto illustrato nelle figure allegate, in particolare nelle figure da 3 a 7, gli ingressi dei passaggi 19 sulla faccia superiore 17 hanno la forma di feritoie disposte su di una porzione anulare del disco 16. In particolare, i passaggi/feritoie 19 sono uniformemente distribuiti lungo una circonferenza coassiale all’asse 3 e disposta all’interno, in senso radiale, rispetto alla costola 20.

Gli ingressi dei passaggi 19 sulla faccia superiore 17 sono calibrati in modo tale da filtrare la bevanda prodotta nella camera superiore 10, impedendo ai residui solidi della sostanza di otturare i passaggi 19 stessi. Secondo una variante (non illustrata), la faccia superiore 17 può essere eventualmente coperta da un foglio di materiale permeabile all’acqua, per esempio un foglio di carta filtro o di fibre di tessuto non tessuto.

I passaggi 19 sfociano sulla faccia inferiore 18 in corrispondenza di rispettivi recessi 24 (figure 5, 7 e 8), i quali sono distribuiti lungo un circonferenza coassiale all’asse 3 e sono circondati da un bordo anulare esterno 25 continuo anch’esso coassiale all’asse 3.

I recessi 24 comunicano fluidicamente con i summenzionati canali di deflusso 21, i quali costituiscono un labirinto formato da una pluralità di recessi anulari concentrici connessi fluidicamente tra loro da recessi radiali e definenti, fra loro e con i recessi anulari, una pluralità di rilievi 26.

I canali di deflusso 21 definiscono, quindi, un percorso tortuoso fatto di passaggi stretti e piccole camere di espansione, che, quando attraversati dalla bevanda in pressione, smorzano per attrito l’energia della bevanda stessa e, grazie all’azione degli spigoli dei rilievi 26, promuovono l’emulsione della bevanda.

Come menzionato sopra, la membrana 22 è collegata permanentemente al disco 16 in corrispondenza di tutta la superficie della faccia inferiore 18 ad esclusione delle aree 18a.

Nell’esempio illustrato nelle figure allegate, in cui il disco 16 è provvisto del puntale 15, il labirinto si estende su di una porzione anulare della faccia inferiore 18 ed è limitato internamente, in senso radiale, da un bordo anulare interno 27 continuo concentrico al bordo anulare esterno 25.

Come illustrato nelle figure 6 e 7, in questo caso, le aree 18a sono disposte sul bordo anulare interno 27, mentre la membrana 22 è collegata al resto della superficie (indicata in colore grigio) della faccia inferiore 18, ossia al bordo anulare esterno 25, ai rilievi 26 e alla superficie del bordo anulare interno 27 interposta tra le aree 18a. Come ben visibile nelle figure 6 e 7, le aree 18a sono costituite da quattro settori radiali della superficie di sommità del bordo anulare interno 27, angolarmente equidistanziati attorno all’asse 3. Il numero di settori dipende da scelte progettuali che tengono conto di diversi fattori, tra cui i parametri di erogazione, in particolare la pressione di erogazione, e la tipologia di bevanda che si vuole ottenere. Secondo varianti non illustrate, il numero di settori può essere maggiore o minore rispetto all’esempio illustrato e, al minimo, può essere pari ad uno.

Preferibilmente, le superfici di sommità del bordo anulare esterno 25, dei rilievi 26 e del bordo anulare interno 27 sono complanari fra loro. Secondo una variante, tali tre superfici di sommità possono giacere su piani differenti purché siano tali da permettere una saldatura simultanea della membrana 22 a tutte e tre le superfici.

Secondo quanto illustrato nelle figure 7 e 8, a riposo, prima dell’iniezione del fluido di infusione in pressione nella camera superiore 10, la membrana 22 aderisce alle aree 18a e le corrispondenti valvole a membrana 23 sono nella posizione di chiusura (illustrata con linea continua nella figura 8).

A seguito dell’iniezione del fluido di infusione nella camera superiore 10 e al raggiungimento di un determinato valore di pressione nella camera superiore 10, la bevanda in pressione fuoriesce dalla camera superiore 10 attraverso i passaggi 19 e percorre i canali di deflusso 21 dalla periferia verso il centro del disco 16, fino al bordo anulare interno 27. La pressione della bevanda solleva la membrana 22 in corrispondenza delle aree 18a, così da portare le relative valvole a membrana 23 nella posizione di apertura (illustrata nella figura 8 con linea tratteggiata e nelle figure 9 e 10) e consentire alla bevanda di defluire nella camera inferiore 11 e fuoriuscire poi all’esterno attraverso l’apertura 8.

La membrana 22 è realizzata preferibilmente da un foglio flessibile di materiale plastico o di altro materiale avente un’alta resistenza alla trazione in modo tale da non incorrere in rotture o lacerazioni durante il processo di erogazione.

Quando l’iniezione di fluido di infusione cessa e, di conseguenza, la pressione nella camera superiore 10 crolla, eventuali residui liquidi ancora presenti nella camera superiore 10 e nei canali di deflusso 21 non hanno sufficiente forza per mantenere la membrana 22 distaccata dal disco 16 nelle aree 18a. Il conseguente ritorno della membrana 22 in posizione aderente al disco 16 determina la chiusura delle valvole a membrana 23 e l’interruzione istantanea della fuoriuscita di liquido.

A completamento di quanto sopra esposto, è opportuno precisare che l’applicazione del principio inventivo che è alla base del dispositivo del controllo del flusso della bevanda 12 prescinde dalla posizione reciproca dei passaggi 19 e delle valvole a membrana 23 sul disco 16, ossia dal fatto che la direzione della bevanda nel labirinto sia centripeta o centrifuga. Ad esempio, secondo una variante (non illustrata), i passaggi 19 sono realizzati su di una porzione centrale del disco 16 e le valvole a membrana 23 sono disposte in corrispondenza di una porzione periferica esterna del disco 16 in modo tale che, in uso, la bevanda fluisca lungo i canali di deflusso 21 dal centro verso la periferia del disco 16.

Quest’ultima configurazione è particolarmente vantaggiosa nel caso di una capsula che non preveda un puntale 15. In tal caso, infatti, la membrana 22 può avere la forma di un disco ed i passaggi 19 possono essere disposti nel centro del disco 16 ed essere costituiti, eventualmente, un unico passaggio centrale, preferibilmente coassiale all’asse 3.

Da quanto sopra esposto si evince quindi che il vantaggio che la presente invenzione consente di ottenere è quello di realizzare un efficace controllo del flusso della bevanda sia durante la fase di erogazione, sia al termine di questa mediante la sinergica associazione di soli due componenti, ossia il disco, che porta i canali di deflusso e definisce il supporto per la membrana, e la membrana stessa che delimita i canali di deflusso per definire il labirinto e coopera con il disco per definire il sistema valvolare anti-sgocciolamento.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Capsula per la preparazione di una bevanda in un dispositivo automatico per la preparazione di bevande; la capsula (1) comprende un corpo a tazza (2) atto ad essere chiuso da un coperchio (4) destinato ad essere perforato per consentire l’iniezione di un fluido in pressione nella capsula (1); il corpo a tazza (2) presenta un asse longitudinale (3) e comprende una parete laterale (6) ed una parete di fondo (7) provvista di un’apertura di deflusso della bevanda (8); la capsula (1) comprende, inoltre, al suo interno, un inserto (9), il quale si estende in una direzione trasversale al detto asse longitudinale (3) per suddividere l’interno della capsula (1) in una camera superiore (10) atta a contenere una sostanza per la preparazione della bevanda, ed in una camera inferiore (11) per la raccolta ed il deflusso della bevanda; l’inserto (9) comprende un disco (16) relativamente rigido provvisto di un determinato numero di passaggi (19) atti a mettere in comunicazione fluidica la camera superiore (10) con la camera inferiore (11); caratterizzata dal fatto che il disco (16) comprende uno o più canali di deflusso (21) della bevanda ricavati su una faccia inferiore (18) del disco (16) rivolta verso la camera inferiore (11) e comunicanti con la camera superiore (10) attraverso i detti passaggi (19); e dal fatto di comprendere inoltre una membrana (22) collegata in modo permanente a detta faccia inferiore (18) del disco (16) ad esclusione di una o più aree (18a) in modo tale da definire, con dette aree (18a), rispettive valvole a membrana (23) configurate per commutare, sotto l’effetto della pressione della bevanda, fra una normale configurazione chiusa, nella quale la membrana (22) è aderente al disco (16) ed inibisce il passaggio alla bevanda, ed una configurazione aperta, nella quale la membrana (22) è scostata dal disco (16) e consente alla bevanda di defluire dalla camera superiore (10) alla camera inferiore (11).
2. 2. Capsula secondo la rivendicazione 1, in cui le valvole a membrana (23) sono configurate in modo tale che, quando aperte, la bevanda fuoriesce dalle valvole a membrana (23) in rispettive direzioni radiali rispetto all’asse longitudinale (3).
3. 3. Capsula secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui i canali di deflusso (21) ricavati sulla faccia inferiore (18) del disco (16) definiscono un percorso a labirinto, al quale la bevanda accede attraverso detti passaggi (19) e dal quale la bevanda esce attraverso le valvole a membrana (23), quando aperte.
4. 4. Capsula secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i canali di deflusso (21) sono ricavati su una zona anulare della faccia inferiore (18) del disco (16) attorno all’asse longitudinale (3) e definiscono tra loro una pluralità di rilievi (26); detta zona anulare è delimitata esternamente, in senso radiale, da un bordo anulare esterno (25) continuo ed internamente da un bordo anulare interno (27) continuo.
5. 5. Capsula secondo la rivendicazione 4, in cui i passaggi (19) sono disposti tra il bordo anulare esterno (25) ed i canali di deflusso (21) e dette aree (18a) sono definite da settori radiali del bordo anulare interno (27); la membrana (22) essendo collegata in modo permanente alla restante parte del bordo anulare interno (27), al bordo anulare esterno (25) e ai rilievi (26).
6. 6. Capsula secondo la rivendicazione 4, in cui i passaggi (19) sono disposti tra il bordo anulare interno (27) ed i canali di deflusso (21) e dette aree (18a) sono definite da settori radiali del bordo anulare esterno (25); la membrana (22) essendo collegata in modo permanente alla restante parte del bordo anulare esterno (25), al bordo anulare interno (27) e ai rilievi (26).
7. 7. Capsula secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la membrana (22) è collegata alla faccia inferiore (18) del disco (16) tramite saldatura o incollaggio.
8. 8. Capsula secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il disco (16) è realizzato di un materiale plastico relativamente rigido e la membrana (22) è realizzata da un foglio flessibile avente una resistenza alla trazione tale da non incorrere in rotture o lacerazioni durante il processo di erogazione.