SISTEMA DE EXTRACCIÓN PARA LA PREPARACIÓN DE UNA BEBIDA A PARTIR DE UN CARTUCHO.

Sistema de extracción (1) para preparar una bebida procedente de un cartucho que utiliza un fluido inyectado bajo presión en dicho cartucho y que comprende:

- un cartucho (3) que comprende: Una pared de suministro de bebida (15) que puede perforarse bajo el efecto de la presión del fluido dentro del cartucho, Una pared (13) para inyectar el fluido en el cartucho, Una región de sujeción (16) formada de un borde que transcurre radialmente alrededor de la periferia del cartucho, - Un dispositivo de extracción (2) previsto para aceptar dicho cartucho y que comprende: Una celda de inyección (4, 40) que comprende medios de inyección de fluido (8, 9, 51, 52, 62, 70), y un soporte para cartucho (5, 48) que comprende medios de perforación (12, 60) para perforar la pared de suministro (15) del cartucho bajo el efecto de la presión del fluido en el cartucho; estando dispuestos dicha celda de inyección (4, 40) y dicho soporte para cartucho (5, 48) de tal modo que se mueven uno respecto al otro por un dispositivo de cierre (28, 46) que los cierra alrededor del cartucho antes de la inyección, y atrapa el cartucho en dicha región de sujeción, en el que la celda de inyección (4, 40) comprende una base (19, 42) y una unidad de pistón de cierre (20, 41) que está montada de modo que puede moverse axialmente con respecto a dicha base; dicha unidad de pistón de cierre (20, 41) puede moverse con relación a la base (19, 42) bajo el efecto de la presión del fluido contra la región de sujeción del cartucho (16) para generar fuerzas de agarre que evitan que la celda de inyección y el soporte para cartucho se abran con relación entre sí a medida que se presuriza el sistema, caracterizado por el hecho de que el cartucho comprende unos medios de estanqueidad (17), hechos de material deformable, que pertenecen al cartucho o unidos a éste y cuyas fuerzas de agarre de la unidad de pistón (20, 41) se aplican y que tienen la forma de una junta que ocupa todo o parte del borde

La invención se refiere al campo de la preparación de bebidas a partir de cartuchos en un dispositivo de extracción diseñado para aceptar dicho cartucho; siendo el montaje de cartucho/dispositivo habitualmente calificado como el “sistema” de extracción. 5

Los antecedentes tecnológicos de la invención se refieren al campo de cartuchos que contienen ingredientes comestibles tales como café molido y que se extraen bajo presión de agua caliente en un dispositivo de extracción. El agua caliente se inyecta hacia el cartucho vía una cara de inyección que utiliza un sistema de perforación, por ejemplo, la presión del fluido se incrementa en el cartucho hasta que otra cara del cartucho se perfora con medios de perforación bajo el efecto de la presión de modo que el extracto es suministrado desde el cartucho. Una multitud de relieves que 10 pertenecen a los medios de perforación permite la formación de aberturas controladas en la cara del cartucho mientras al mismo tiempo filtra el extracto lo suficiente para que los granos de café se mantengan dentro del cartucho.

Un sistema que emplea este método es conocido, por ejemplo, en la patente EP-A-512470.

La patente EP 1 654 966 propone una mejora para proporcionar una mejor estanqueidad tras el cierre del sistema de extracción de manera que controla mejor las características de la extracción, en particular las presiones de la 15 abertura y la extracción. Para hacerlo, el cartucho está equipado con un cierre unido o un cierre que forma una parte integral del cartucho de modo que cada nuevo cartucho extraído sella perfectamente en el sistema de extracción, evitando así cualquier riesgo de pérdidas de agua a través de la región de sujeción del cartucho hacia fuera. En los sistemas conocidos, el cierre está generalmente soportado por el dispositivo, y pueden estar presentes problemas de desgaste y también de suciedad que pueden provocar que varíen las condiciones de extracción. Otra ventaja de la 20 invención es que permite que el cartucho sea liberado más fácilmente al evitar que se “pegue” el cartucho en la celda de cartucho a través del efecto de succión o vacío. Para hacerlo, la invención puede proporcionar pasos de aire tales como ranuras sobre la superficie de soporte de la celda de cartucho.

Con el fin de obtener un cierre hermético satisfactorio, el cierre soportado por el cartucho necesita incluir un espesor suficiente de material deformable. Este cierre necesita tener unas dimensiones de tal modo que se comprima lo 25 suficiente para compensar por completo cualquier separación después del cierre y cuando el dispositivo está a su máxima presión durante la extracción. Ahora, se ha observado que la presión de inyección, que puede ser tanto como 12-20 bares, tiende, en estos niveles de alta presión, a provocar que el dispositivo se abra por el orden de unas décimas de milímetro en la región de sujeción del cartucho. Este cierre hermético necesita por lo tanto ser capaz de compensar tal separación “dinámica”. Si el cierre hermético no es lo suficiente alto, entonces existe una compensación insuficiente y 30 suceden pérdidas lo que significa que no puede tener lugar de forma correcta el incremento de presión en el cartucho.

Sin embargo, incrementar el espesor del cierre hermético para resolver este problema de separación conduce a costes adicionales en la producción del cartucho.

WO 2006/003116 se refiere a una máquina de filtrado para producir bebidas utilizando una cápsula sellada de material de anhidro en polvo. La cápsula es una cápsula sellada estándar y el ajuste del fluido se obtiene con un cierre 35 hermético a presión de un rociador asistido hidráulicamente que presiona contra la pestaña de la cápsula.

En particular, uno de los objetos de la invención es mantener las ventajas de un cierre asociado con el cartucho mientras que al mismo tiempo se aporta una solución al problema de la separación dinámica bajo el efecto de la presión interna durante la extracción.

Para hacerlo, la invención se refiere a un sistema de extracción para preparar una bebida de acuerdo con la 40 reivindicación 1.

De acuerdo con la invención, la junta del cartucho forma un espesor de material que puede deformarse bajo el efecto de estar atrapado en el dispositivo.

Como una preferencia, la junta es más blanda que el suporte del cartucho con el cual la junta está en contacto en la región de sujeción del cartucho y que la superficie de sujeción de la unidad de pistón. Por ejemplo, el soporte es 45 habitualmente un borde de sujeción del cartucho. La superficie de sujeción de la unidad de pistón puede estar hecha de un material rígido tal como metal o un plástico que no pueda deformarse bajo el efecto de las fuerzas de cierre y el calor del fluido.

La junta tiene preferentemente un espesor de 0,8mm o inferior, y preferentemente, un espesor entre 0,2 y 0,6mm. Un espesor con este orden de magnitud hace posible evitar el uso de un cierre en el dispositivo mientras que al 50 mismo tiempo ofrece un cierre dinámico capaz de aguantar altas presiones, por ejemplo, presiones del rango entre 12 y 20 bares.

La junta del cartucho puede estar hecha de un material elásticamente deformable para compensar más fácilmente cualquier posible abertura en la superficie de sujeción de la celda de cartucho. Ejemplos de materiales

deformables para el cierre pueden incluir materiales elastómeros tales como TPE (elastómero termoplástico), LSR (caucho de silicona líquida), silicona o EPDM.

En algunos casos, la junta también puede estar hecha de material deformable pero ligeramente elástico, como por ejemplo, fibras sintéticas, celulosa, espuma, plástico o mástique.

La junta puede ser un elemento que está prefabricado y montado con el cartucho con cualquier medio de 5 conexión o alternativamente puede ser co-fabricado con el cartucho. La junta puede ser una junta tórica montada con el cartucho. Puede fijarse al cartucho por unión, soldadura o cualquier otro medio de conexión. También puede depositarse en forma líquida y polimerizarse in situ o co-inyectarse o sobre-inyectarse según el material del cual esté hecho el cartucho. La junta también puede formar una parte integral de una pared del cartucho y formarse del mismo material, de plástico por ejemplo. 10

En lo que respecta al dispositivo de extracción, este comprende una celda de inyección que comprende una base y una unidad de pistón de cierre. La unidad de pistón de cierre es capaz de moverse con respecto a la base bajo el efecto del fluido tras la inyección.

La celda de inyección en general comprende una cavidad de extracción interna con una forma diseñada para aceptar al menos parcialmente el contorno de un cartucho, al menos un conducto de suministro de fluido que suministra 15 a la cavidad con fluido, posiblemente al menos medios de abertura, tales como elementos de perforación, permitiendo abrir el cartucho de modo que el fluido pueda introducirse en el cartucho.

El término “fluido” se refiere más en particular a agua caliente pero no descarta el uso de otros líquidos, tales como, alimentos líquidos.

De acuerdo con una característica, la unidad de pistón está montada con respecto a la base de modo que se 20 mueve coaxialmente con ésta; definiendo dicha unidad, con la base, una cámara de presión cuyo volumen puede expandirse; la expansión de la cámara de presión bajo el efecto del fluido que tiene el efecto de conducir dicha unidad de pistón de vuelta hacia el cartucho, y dicha unidad comprendiendo una superficie de sujeción que ejerce fuerzas de cierre contra el cierre del cartucho en la región de sujeción del cartucho bajo el efecto del empuje ejercido por el fluido sobre la unidad de pistón. 25

De acuerdo con una característica de la invención, para proporcionar un cierre entre la cámara de presión y el exterior, se proporcionan al menos unos medios de estanqueidad entre la unidad de pistón y la base.

De acuerdo con otra característica, se proporcionan unos medios de empuje elásticos incompresibles en la cámara de presión y son elásticamente deformables y al menos ocupan parcialmente la cámara de presión; estos medios elásticos están dispuestos en la cámara de presión de tal modo que se deformen por el fluido y así sean capaz 30 de aplicar fuerzas de empuje axiales contra la acción de la unidad de pistón. De acuerdo con una posible realización,... [Seguir leyendo]

1. Sistema de extracción (1) para preparar una bebida procedente de un cartucho que utiliza un fluido inyectado bajo presión en dicho cartucho y que comprende:

- un cartucho (3) que comprende: 5

Una pared de suministro de bebida (15) que puede perforarse bajo el efecto de la presión del fluido dentro del cartucho,

Una pared (13) para inyectar el fluido en el cartucho,

Una región de sujeción (16) formada de un borde que transcurre radialmente alrededor de la periferia del cartucho, 10

- Un dispositivo de extracción (2) previsto para aceptar dicho cartucho y que comprende:

Una celda de inyección (4, 40) que comprende medios de inyección de fluido (8, 9, 51, 52, 62, 70), y

un soporte para cartucho (5, 48) que comprende medios de perforación (12, 60) para perforar la pared de suministro (15) del cartucho bajo el efecto de la presión del fluido en el cartucho;

estando dispuestos dicha celda de inyección (4, 40) y dicho soporte para cartucho (5, 48) de tal modo que se 15 mueven uno respecto al otro por un dispositivo de cierre (28, 46) que los cierra alrededor del cartucho antes de la inyección, y atrapa el cartucho en dicha región de sujeción,

en el que la celda de inyección (4, 40) comprende una base (19, 42) y una unidad de pistón de cierre (20, 41) que está montada de modo que puede moverse axialmente con respecto a dicha base;

dicha unidad de pistón de cierre (20, 41) puede moverse con relación a la base (19, 42) bajo el efecto de la 20 presión del fluido contra la región de sujeción del cartucho (16) para generar fuerzas de agarre que evitan que la celda de inyección y el soporte para cartucho se abran con relación entre sí a medida que se presuriza el sistema, caracterizado por el hecho de que el cartucho comprende unos medios de estanqueidad (17), hechos de material deformable, que pertenecen al cartucho o unidos a éste y cuyas fuerzas de agarre de la unidad de pistón (20, 41) se aplican y que tienen la forma de una junta que ocupa todo o parte del borde. 25

2. Sistema de extracción según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la junta ocupa una parte del borde.

3. Sistema de extracción según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por el hecho de que la pared de suministro (15) es una membrana montada con la parte inferior del borde en la región de sujeción por sellado o soldadura. 30

4. Sistema de extracción según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que los medios de estanqueidad (17) son una junta que forma un espesor de material que se deforma bajo el efecto de estar atrapada en el dispositivo.

5. Sistema de extracción según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que la junta es más blanda que el soporte para cartucho cuya junta está en contacto en la región de sujeción y la superficie de sujeción de la unidad 35 de pistón.

6. Sistema de extracción según cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado por el hecho de que los medios de estanqueidad del cartucho (17) son una junta con un espesor de 0,8mm o inferior.

7. Sistema de extracción según la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que los medios de estanqueidad del cartucho (17) son una junta con un espesor comprendido entre alrededor de 0,2 y 0,6mm. 40

8. Sistema de extracción según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que los medios de estanqueidad están hechos de un material elásticamente deformable para compensar más fácilmente cualquier posible abertura en la superficie de sujeción de la celda del cartucho, en particular, un material elastómero como por ejemplo TPE (elastómero termoplástico), LSR (caucho de silicona líquida), silicona o EPDM.

9. Sistema de extracción según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que los 45 medios de estanqueidad están hechos de un material deformable pero ligeramente elástico, como por ejemplo fibras sintéticas, celulosa, espuma, plástico o mástique.

10. Sistema de extracción según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que la junta está formada de una parte integral de la pared del cartucho y está formada del mismo material tal como plástico.

11. Sistema de extracción según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la unidad de pistón comprende una superficie de sujeción (11) de una anchura de 1mm o inferior.

12. Sistema de extracción según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la celda de inyección (4, 48) comprende una cavidad de extracción interna (10, 43) de una forma diseñada para aceptar al menos parcialmente el cartucho. 5

13. Sistema de extracción según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que la cavidad (10, 43) comprende al menos un conducto de suministro de fluidos (8, 51) y posiblemente al menos un elemento de abertura (9, 62).

14. Sistema de extracción según las reivindicaciones 12 o 13, caracterizado por el hecho de que la celda de inyección comprende una cámara de presión (23, 56). 10

15. Sistema de extracción según la reivindicación 14, caracterizado por el hecho de que la cámara de presión (23, 56) está al menos parcialmente ocupada con unos medios de empuje elásticos.

16. Sistema de extracción según la reivindicación 15, caracterizado por el hecho de que la cámara de presión (23, 56) en descanso está completamente ocupada por unos medios de empuje elásticos (57).

17. Sistema de extracción según las reivindicaciones 14, 15 o 16, caracterizado por el hecho de que la cámara 15 de presión (23) forma una extensión de la cavidad de extracción (10).

18. Sistema de extracción según la reivindicación 17, caracterizado por el hecho de que la cámara de presión (23) forma una extensión anular de la cavidad de extracción (10).

19. Sistema de extracción según la reivindicación 17 o 18, caracterizado por el hecho de que la cámara de presión (23) se comunica con la cavidad de extracción (10) vía al menos una obertura o canal o canal de inicio (25). 20

20. Sistema de extracción según la reivindicación 19, caracterizado por el hecho de que el fluido se suministra a la cámara de presión por una pluralidad de oberturas o canales o canales de inicio (25) posicionados radialmente entre la cavidad de extracción (10) y la cámara de presión (23).

21. Sistema de extracción según las reivindicaciones 14, 15 o 16, caracterizado por el hecho de que la cámara de presión (56, 58) se extiende curso arriba de la cavidad de extracción (43). 25

22. Sistema de extracción según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la superficie de sujeción (11) de la unidad de pistón forma tramos superficiales de presión discontinuos para presionar contra la región de sujeción del cartucho.

23. Sistema de extracción según la reivindicación 22, caracterizado por el hecho de que la unidad de pistón comprende una superficie de sujeción (11) comprendiendo ranuras abiertas (31) que se extienden radialmente y 30 separan dichos tramos de sujeción discontinuos.

24. Uso del cartucho (3) en el sistema de extracción (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 23 para preparar una bebida.