IT201900011211A1 - Capsula monodose per macchine di erogazione di bevande in forma di infuso - Google Patents

Description

CAPSULA MONODOSE

PER MACCHINE DI EROGAZIONE DI BEVANDE IN FORMA DI INFUSO

Campo tecnico dell’invenzione

La presente invenzione attiene, in generale, al settore della preparazione estemporanea di bevande calde o fredde a partire da una capsula monodose e monouso contenente un preparato granulare o liquido, la quale viene introdotta in una macchina di erogazione che adduce nella capsula un fluido di infusione o miscelazione.

Nelle applicazioni più frequenti, le capsule e le macchine del tipo suddetto sono predisposte per l’ottenimento di una bevanda calda, come ad esempio caffè, tè, tisane e simili, mediante un processo di infusione del contenuto della capsula.

Stato dell’arte

Sono noti ed ampiamente diffusi molti modelli di macchina per la preparazione estemporanea di bevande calde in forma di infuso, ad esempio caffè, tè, tisane e simili, a partire da una capsula. Le macchine in questione trovano collocazione negli ambienti di lavoro, nei luoghi pubblici ed anche in ambito domestico.

Le capsule usate - generalmente monouso e tipicamente monodose - presentano un corpo principale in forma di tazza, frequentemente a geometria tronco-conica, richiuso in corrispondenza di una sua imboccatura da un film o pellicola sottile impermeabile ai gas, tipicamente fatta di alluminio. Entro il corpo principale la capsula riceve, ossia è pre-confezionata con, un preparato in forma granulare, generalmente in polvere. La bevanda finale è ottenuta attraverso un processo di cosiddetta “estrazione”, che consiste nel far attraversare la capsula da un liquido ad elevata temperatura, tipicamente acqua. Il liquido, a valle di tale “infusione” attraverso il prodotto contenuto nella capsula, realizza la bevanda che viene erogata al consumatore.

In alcuni tipi di capsule, durante il ciclo di estrazione la capsula viene forata in corrispondenza del proprio fondo da componenti dedicati della macchina, che in genere fungono anche da iniettori del fluido di infusione. Ulteriori elementi della macchina agiscono poi da riscontro di lacerazione sulla suddetta pellicola, per consentire la fuoriuscita della bevanda infusa attraverso di essa e quindi l’erogazione all’esterno.

Ogni macchina erogatrice impiega una propria specifica testata di infusione e/o elementi perforatori e di riscontro dedicati e, di conseguenza, lavora soltanto con una particolare tipologia di capsula monodose, tipicamente contraddistinta da una peculiare conformazione del corpo principale.

Un inconveniente delle capsule sopra citate è il fatto che ciascuna di esse è realizzata in almeno due materiali differenti, notabilmente il materiale plastico che compone il corpo principale e l’alluminio della pellicola di chiusura, nessuno dei quali è compostabile, a detrimento dell’impatto ambientale.

Un altro inconveniente è inoltre associato alle modalità di infusione. Infatti, le attuali pellicole di chiusura in alluminio vengono generalmente lacerate selettivamente al contatto con i succitati componenti dedicati della macchina, tipicamente conformati a piramide od incudine. Tuttavia, l’interazione con detti componenti può provocare anche una lacerazione incontrollata della pellicola, che si strappa trasversalmente. Di contro, l’impiego di materiali compostabili alternativi all’alluminio pone una diversa criticità, associata, tra l’altro, alla maggiore elasticità di tali materiali. In questi casi, le zone lacerate tendono a richiudersi con la diminuzione di pressione nella capsula determinata dalla prima lacerazione della pellicola. Tale inconveniente peggiora le condizioni di infusione, perché rende meno controllabili le condizioni di deflusso del liquido. In particolare, per preparazioni che richiedono un afflusso di fluido prolungato nella capsula, ad esempio per un caffè cosiddetto “lungo”, le condizioni di flusso variano in modo importante e c’è il rischio che l’erogazione della bevanda richiesta sia di fatto ostacolata.

Sommario dell’invenzione

Il problema tecnico posto e risolto dalla presente invenzione è pertanto quello di fornire una capsula, in particolare monodose e/o monouso, per l’uso in macchine di erogazione di bevande, specialmente in forma di infuso, che consenta di ovviare ad uno o più degli inconvenienti sopra citati con riferimento all’arte nota.

Tale problema tecnico viene risolto da una capsula secondo la rivendicazione 1 e da una capsula in combinazione con una macchina erogatrice secondo la rivendicazione Caratteristiche preferite della presente invenzione sono oggetto delle rivendicazioni dipendenti.

La capsula dell’invenzione comprende un corpo principale conformato a tazza, in particolare a sezione tronco-conica o rastremata, recante una imboccatura attraverso la quale viene introdotto un preparato, ad esempio caffè granulare, per la preparazione della bevanda finale. Tale imboccatura è chiusa, e in particolare sigillata, mediante una membrana a tre strati.

In particolare, uno strato affacciato verso l’esterno è realizzato in materiale barrierante, ossia impermeabile, a liquidi e gas, e vantaggiosamente all’ossigeno. Uno strato affacciato verso l’esterno è realizzato in materiale poroso traspirante, in particolare TNT. Uno strato intermedio fra i due sopra citati è un ulteriore materiale barrierante, ossia impermeabile, a liquidi e gas, e vantaggiosamente all’ossigeno.

Lo strato esterno barrierante assicura la preservazione del preparato ricevuto nella capsula. Vantaggiosamente, questo strato presenta una zona, in particolare ad estensione sostanzialmente lineare, a rottura facilitata, ad esempio una zona preindebolita mediante laseratura, punzonatura od altro. Vantaggiosamente, tale indebolimento è praticato, appunto, soltanto sullo strato esterno. Lo strato intermedio barrierante compensa quindi la potenziale perdita di impermeabilità determinato dalle incisioni sullo strato esterno.

Lo strato interno svolge funzione di diffusione e filtraggio.

I vari strati possono essere accoppiati tra loro mediante adesivo o altre tecniche note. L’associazione fra strato barrierante e strato in TNT conferisce elasticità allo strato esterno ed alla membrana in genere.

La configurazione proposta favorisce, tra l’altro, una migliore risposta dello strato esterno e della membrana in genere all’azione di riscontro, perforazione e/o lacerazione esercitata dai componenti della macchina, consentendo la creazione di zone di uscita di fluido in posizione e con estensione regolare e prevedibile.

La suddetta struttura della membrana, e in particolare la previsione di una zona a rottura facilitata eseguita come sopra illustrato, permette una completa erogazione della bevanda, evitando una richiusura totale o parziale delle uscite al calare della pressione di flusso. Ciò è particolarmente vantaggioso nel caso della preparazione di bevande cosiddette “lunghe”, ad esempio caffè lungo, ossia bevande che richiedono una quantità di liquido superiore alle altre, proprio perché vengono mantenute condizioni di flusso costante o comunque sostanzialmente costante, senza una riduzione progressiva durante una fase intermedia della infusione o miscelazione.

La configurazione dell’invenzione permette di selezionare la zona di estensione della lacerazione, rendendola tanto ampia quanto commisurato alle proprietà dei materiali impiegati.

Vantaggiosamente, tutti e tre gli strati della membrana sono realizzati in materiale compostabile.

Sarà compreso che nel presente contesto per “membrana” si intende qualsiasi elemento sottile, ottenuto ad esempio per laminazione od altro, idoneo a chiudere, in particolare a tenuta, la capsula in corrispondenza della imboccatura di riempimento del corpo principale.

La struttura di capsula dell’invenzione risulta particolarmente adatta e vantaggiosa nel caso di realizzazione del corpo principale della capsula medesima in materiale riciclabile, in particolare compostabile.

Inoltre, la capsula è particolarmente idonea e vantaggiosa nel caso di realizzazione del corpo principale in iniezione o co-iniezione, ad esempio con una struttura di capsula e/o metodo di confezionamento come oggetto del Brevetto Italiano no.

102014902270816 e Domanda Internazionale (PCT) pubbl. no. WO 2017/103952.

La capsula dell’invenzione può essere configurata per contenere sia prodotti in forma granulare, ossia particellare di qualsiasi dimensione o conformazione, ad esempio in polvere, sia prodotti in forma di liquido concentrato, tipo sciroppo. Pertanto, la capsula è idonea sia per un processo di infusione come sopra citato, sia per un processo di miscelazione del preparato con il fluido in ingresso.

Altri vantaggi, caratteristiche e le modalità di impiego della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione, presentate a scopo esemplificativo e non limitativo.

Breve descrizione delle figure

Verrà fatto riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:

▪ la Figura 1 mostra una vista in prospettiva dall’alto di una capsula secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione;

▪ la Figura 2 mostra una vista prospettica parzialmente in esploso della capsula di Figura 1;

▪ la Figura 3 mostra una schematica vista in sezione trasversale di una forma di realizzazione preferita di una membrana o pellicola di chiusura superiore della capsula di Figura 1, la quale sezione è eseguita secondo la linea A-A di quest’ultima figura.

Le dimensioni, e in particolare gli spessori, mostrate nelle figure sopra introdotte vanno intese a titolo esemplificativo e non sono necessariamente rappresentate in proporzione.

Descrizione dettagliata di forme preferite di realizzazione

Con riferimento alle Figure 1 e 2, una capsula monouso secondo una forma di realizzazione preferita dell’invenzione è denotata complessivamente con 1.

La capsula 1 è, nel presente esempio, di tipo monodose e configurata per l’impiego in una macchina per la preparazione di bevande a partire da un preparato in forma granulare, in particolare in polvere. Nella presente forma di realizzazione, la capsula 1 è riempita, in fase di confezionamento, con una polvere di caffè per la preparazione della bevanda finale mediante infusione.

Varianti di realizzazione possono prevedere che la capsula dell’invenzione sia confezionata con un preparato in forma liquida, ad esempio uno sciroppo, o con un diverso preparato in forma granulare.

La capsula 1 comprende innanzitutto un corpo principale cavo 100.

Vantaggiosamente, quest’ultimo è realizzato di pezzo, le sue varie parti risultando integrali l’una con l’altra.

Il corpo principale 100 è ottenuto, ad esempio, per stampaggio, iniezione o coiniezione. In particolare, il corpo principale 100 può essere realizzato mediante il metodo descritto in WO2017/103952.

Nel presente esempio, il corpo principale 100 presenta una conformazione sostanzialmente rastremata. In particolare, esso ha una geometria complessiva a pianta sostanzialmente circolare e conformazione principalmente tronco-conica, estendendosi longitudinalmente secondo un asse L. Nel presente esempio, l’asse L è anche un asse di simmetria del corpo principale 100 e, in generale, della capsula 1. In uso, il fluido di infusione o miscelazione attraversa la capsula 1 sostanzialmente in direzione L e verso denotato con una freccia V.

Il corpo principale 100 del presente esempio è conformato sostanzialmente a tazza. In particolare, esso presenta una regione di contenimento del preparato (quest’ultimo denotato con 200) che definisce una sede, camera o vano interna/o e che è denotata con 110.

Il corpo principale 100 presenta altresì una regione di imboccatura od erogazione 130, che è una regione superiore o di sommità nell’esempio qui considerato, ed una regione di ingresso di fluido 120, che è una regione inferiore, o di fondo, nel presente esempio. Preferibilmente, il corpo principale 100 presenta, in detta conformazione complessivamente rastremata, sezione crescente verso la regione di erogazione 130. Più in dettaglio, il corpo principale 100 è definito da un mantello laterale 111, da una base sagomata, o fondo, 112, corrispondente sostanzialmente alla suddetta regione di ingresso di fluido 120, e da una flangia trasversale periferica 101, o sommità, sporgente verso l’esterno e che definisce il perimetro di una imboccatura di riempimento.

La sagomatura della base 112 dipende dalla specifica conformazione e modalità di accoppiamento con una camera di infusione della macchina e non verrà ulteriormente descritta.

Sulla flangia periferica 101 è previsto il fissaggio di una membrana di chiusura 400 ermetica impermeabile a liquidi e gas, ad esempio in forma di film o pellicola, presentante struttura multistrato. La membrana 400 può essere ottenuta per laminazione, dei singoli strati e/o di più strati insieme, per estrusione od ogni altra tecnica nota nell’arte.

Tale membrana di chiusura 400 può risultare lacerabile da un corrispondente dispositivo o elemento della macchina di preparazione di bevande al momento dell’uso della capsula 1, per consentire la fuoriuscita della bevanda dal corpo principale 100 e quindi l’erogazione.

In varianti di realizzazione, non è prevista una lacerazione o foratura della membrana 400 da parte di componenti della macchina, bensì l’apertura avviene per effetto della stessa pressione del fluido addotto.

Con riferimento anche alla Figura 3, nella presente forma di realizzazione la membrana 400 comprende tre strati, denotati rispettivamente, dall’esterno verso l’interno della capsula 1, con 401, 402 e 403 e accoppiati l’uno all’altro in direzione longitudinale.

Nella presente forma di realizzazione, il primo strato 401, ossia lo strato esterno, è di tipo barrierante ai gas, in particolare all’ossigeno e umidità. Come mostrato, su tale strato è prevista una regione a rottura facilitata 410, che nel presente esempio comprende zone di indebolimento strutturale a sviluppo lineare, ottenute secondo una medesima direzione trasversale della membrana 400 e della capsula 1. Nella sezione di Figura 3 sono esemplificate tre zone a rottura facilitata, denotate rispettivamente con 411, 412 e 413.

In altre parole, sullo strato esterno 401, o attraverso tale strato 401, è ricavata una linea di indebolimento a rottura facilitata. Le zone a rottura facilitata possono essere ottenute per laseratura, eseguita precedentemente all’accoppiamento dei diversi strati costituenti la membrana o – vantaggiosamente - successivamente al loro accoppiamento, o secondo qualsiasi altra tecnologia, meccanica o meccatronica, adatta allo scopo.

La regione di indebolimento 410 della membrana 400 vantaggiosamente corrisponde alla zona di massima pressione di fluido prevista entro la capsula 1.

Nel presente esempio, la regione 410 corrisponde sostanzialmente ad un diametro della imboccatura 130, o di una sezione circolare di sommità, della capsula 1.

Come detto, lo strato 401 è di tipo barrierante a liquidi e gas. Tale effetto barrierante può essere ottenuto, completamente od anche, mediante applicazione di una laccatura 415, 416, eseguita in corrispondenza di facce trasversali contrapposte dello strato 401.

Il secondo strato intermedio 402 è anch’esso di tipo barrierante e può presentare le medesime proprietà dello strato esterno 401. Anche in corrispondenza di facce trasversali contrapposte di tale strato può essere applicata una laccatura od altro trattamento, in particolare un trattamento barrierante. Nel presente esempio, sulla faccia, o superficie, più esterna del secondo strato 402, ossia la faccia adiacente al primo strato 401, è applicata una metallizzazione 425, mentre sulla faccia contrapposta, ossia la faccia più interna affacciata sul terzo strato 403, è applicata una laccatura 426. Quest’ultima garantisce, in fase di produzione, l’integrità dello strato 402 rispetto al trattamento di pre-laseratura o, in genere, indebolimento, praticato sul primo strato 401, procedimento che avviene dall’esterno verso l’interno.

Il terzo strato 403 è di materiale poroso, in particolare filtrante e diffusore, vantaggiosamente Tessuto-Non-Tessuto (TNT), affacciato sulla camera interna della capsula 1.

Lo strato 403 svolge una funzione meccanica importante per l’erogazione, smorzando la turbolenza del fluido in ingresso, rallentando ed omogeneizzando i flussi ed evitando, o contribuendo ad evitare, discontinuità od irregolarità nel flusso in ingresso alla camera interna della capsula, garantendo quindi una erogazione regolare e costante della bevanda.

Il terzo strato 403 può anche garantire una saldabilità della membrana 400 al corpo principale 100, in particolare alla flangia 101 di esso. Vantaggiosamente, la membrana 400 è appunto fissata a tenuta, in particolare saldata, ad esempio a caldo, in corrispondenza di detta flangia perimetrale 101.

I tre strati 401, 402, 403 sopra citati possono essere incollati od accoppiati mediante qualsiasi altra tecnologia nota nell’arte.

Come menzionato sopra, durante l’impiego della capsula 1 nella macchina di erogazione di bevande, un fluido di infusione, tipicamente acqua calda o fredda in pressione, viene addotta attraverso il fondo 120 della capsula 1 entro la camera della porzione 110 e da qui fuoriesce attraverso la regione 130. A tal fine, la membrana 400 fissata sulla flangia periferica 101 viene lacerata o forata per permettere l’erogazione all’esterno, direttamente in un contenitore alimentare o in condotti aggiuntivi della macchina.

La presente invenzione è stata fin qui descritta con riferimento a sue forme preferite di realizzazione. È da intendersi che possano esistere altre forme di realizzazione che afferiscono al medesimo nucleo inventivo, come definito dall’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Capsula (1), in particolare di tipo monouso, per uso in una macchina erogatrice di bevande, la quale capsula (1) comprende: ▪ un corpo principale (100) conformato a tazza, il quale corpo principale (100) è definito, in sequenza lungo una propria direzione longitudinale (L), da una regione sagomata di ingresso di fluido (120), da un mantello laterale (111) e da una regione di erogazione aperta (130); ▪ un preparato (200), in forma granulare o liquida, ricevuto entro un vano interno (110) del corpo principale (100) definito fra detta regione sagomata di ingresso di fluido (120) e detta regione di erogazione aperta (130); ▪ una membrana di chiusura (400) di detta regione di erogazione (130), la quale membrana (400) presenta una costruzione multistrato comprendente: - uno strato esterno (401), rivolto all’esterno della capsula (1), di tipo barrierante all’ossigeno ed all’umidità e recante una regione a rottura facilitata (410); - uno strato interno (403), affacciato su detto vano interno (110), fatto di un materiale poroso, in particolare Tessuto-Non-Tessuto (TNT), con proprietà filtrante.
2. 2. Capsula (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detto preparato (200) è a base di caffè per l’erogazione di una bevanda infusa.
3. 3. Capsula (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto corpo principale (100) presenta una conformazione rastremata, in particolare tronco-conica, con base minore in corrispondenza di detta regione sagomata di ingresso di fluido (120).
4. 4. Capsula (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta regione a rottura facilitata (410) presenta sviluppo lineare (411, 412, 413) ed è preferibilmente ottenuta in corrispondenza di un diametro di detta regione di erogazione (130).
5. 5. Capsula (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detta regione a rottura facilitata (410) è ottenuta per pre-laseratura di detto strato esterno (401).
6. 6. Capsula (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta regione a rottura facilitata (410) è ricavata dopo l’assemblaggio dei suddetti strati esterno (401) ed interno (403).
7. 7. Capsula (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto strato esterno (401) di detta membrana (400) reca una laccatura barrierante (415, 416) in corrispondenza di una o entrambe le proprie facce di estremità.
8. 8. Capsula (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta membrana (400) comprende uno strato intermedio (402) interposto fra detti strati esterno (401) ed interno (403), vantaggiosamente fatto di materiale barrierante all’ossigeno ed all’umidità.
9. 9. Capsula (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detto strato intermedio (402) reca una metallizzazione (425) in corrispondenza di una propria faccia adiacente a detto strato esterno (401) e/o una laccatura barrierante (426) in corrispondenza di una propria faccia adiacente a detto strato interno (403).
10. 10. Capsula (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detta membrana (400) è fatta di materiale/i compostabile/i.
11. 11. Capsula (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta membrana (400) è fissata a tenuta, in particolare saldata, in corrispondenza di una flangia periferica (101) di detto corpo principale (100).
12. 12. Capsula (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto corpo principale (100) presenta una conformazione a simmetria circolare rispetto ad un asse longitudinale (L).
13. 13. Capsula (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto corpo principale (100) è ottenuto mediante un processo di iniezione o co-iniezione.
14. 14. Capsula (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, che è di tipo monodose e/o monouso.
15. 15. In combinazione, una capsula (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti ed una macchina erogatrice di bevande in forma di infuso, la quale macchina comprende uno o più elementi di riscontro, configurati per lacerare la membrana (400) di di detta capsula (1).