Cápsulas y sistema para la preparación de bebidas con medios de apertura activables.

Cápsulas (1) para la preparación de bebidas con medios de apertura activables a partir de la interacción de un fluido y un ingrediente (2) contenido en una cámara cerrada en su interior.

Las cápsulas (1) comprenden un empujador (6), o un perforador (19), o un tirador (22), o una lámina desprendible (30) dispuesta sobre el orificio en el exterior de la carcasa (5), o un tapón retirable (33). La invención también se refiere a un sistema que comprende una cápsula (1) y una máquina de preparación de bebidas adaptada para cooperar con ella.

De aplicación en aquellos sectores en los que se diseñen, fabriquen, produzcan o utilicen cápsulas para la preparación de bebidas, como por ejemplo el de la alimentación, bebidas y tabaco, el de química, el de caucho y materias plásticas, el de fabricación de productos metálicos y el de comercio y hostelería.

granular o troceado, de forma que se obtiene un lixiviado que extrae parte o todos sus componentes.

La tecnología para llevar a cabo estos métodos de obtención de bebidas ha ido evolucionando a lo largo de la historia, pasando de los procedimientos en los que se hacía macerar una mezcla para luego extraer la bebida por compresión o escurrido, a las técnicas en las que se extrae la bebida por goteo, técnica que aún hoy emplean muchas de las cafeteras domésticas. La llegada de la revolución industrial trajo consigo la aparición de los primeros dispositivos con componentes de presurización mecánica, que permitían elevar la presión del fluido y así aumentar la eficiencia del proceso e incluso las variedades de bebidas obtenidas.

Durante el siglo XX, comienzan los primeros intentos para crear encapsulados con la dosis de ingrediente apropiada. Las razones para disponer de cápsulas monodosis son varias. En algunos casos se justifica porque mejoran la higiene del proceso de preparación de bebidas, ya que se evita el contacto con el ingrediente y su contaminación. Además, si el encapsulado tiene propiedades herméticas, se puede aislar el ingrediente del exterior, con lo que se retrasa la degradación del mismo conservándolo mucho más tiempo. Otra ventaja que proporcionan es que la obtención de la bebida es más rápida y sencilla ya que se elimina la labor de preparar la dosis a partir de la materia prima, que en ocasiones incluye la molienda o la trituración del material que forma el lecho.

El principio de funcionamiento de esta tecnología se basa en realizar un proceso de extracción con un fluido (normalmente agua caliente) a presión y temperatura constante mediante el empleo de una cápsula que contiene una dosis de material preestablecida. Típicamente consiste en insertar una cápsula en un receptáculo o cavidad de una máquina, inyectar una cantidad de agua presurizada dentro de la cápsula, normalmente después de perforar una pared de la cápsula con un elemento de inyección como una aguja dispuesta en la máquina, y crear de esta forma una interacción entre el fluido yel ingrediente, para después dejar salir la bebida fuera de la cápsula.

Según la consistencia de la envolvente de la cápsula, se pueden encontrar cápsulas blandas, semiblandas, semirígidas o rígidas. También son conocidas cápsulas reutilizables y cápsulas monodosis desechables después de un solo uso. Las cápsulas monodosis semiblandas, semirígidas o rígidas son las que garantizan de mejor manera la higiene y la conservación del ingrediente ya que con ellas se puede establecer una buena barrera para contener una atmosfera de conservación en una cámara cerrada.

Las cápsulas monodosis son elementos que contienen un ingrediente que se extrae en forma de bebida cuando colaboran con medios externos a ellas, como por ejemplo un dispositivo de extracción en el que se introducen o acoplan. Para obtener una bebida de calidad y con garantías sanitarias y organolépticas se hace necesario conservar en condiciones de preservación el ingrediente desde que se introduce en la cápsula hasta su extracción. Para conseguirlo se suele recurrir a la formación de cámaras o sub cámaras cerradas que contienen el ingrediente, con una impermeabilización respecto al aire y/o a la humedad. Estas cámaras pueden estar en el interior de la cápsula, pueden estar formadas por la propia cápsula, o pueden contener varias cápsulas (como por ejemplo un envase común) . En algunos casos es suficiente con una impermeabilización a los líquidos o humedad, aunque en general 10 más común es la impermeabilización a la humedad y también a los gases. Con algunos ingredientes específicos, además es necesario que la barrera impermeabilizante sea efectiva de forma bidireccional, restringiendo tanto la entrada como la salida de gases o líquidos. Este tipo de aislamiento es común en aquellos ingredientes que se introducen en la cápsula junto con una atmosfera de conservación, o en aquellos ingredientes que desprenden gases en el tiempo y que es aconsejable no dejar escapar.

Cuando un usuario pretende obtener una bebida utilizando una cápsula monodosis, con un ingrediente encerrado en una cámara en su interior, es necesario por 10 tanto abrir dicha cámara y facilitar la interacción entre el ingrediente y el fluido de extracción y la salida de la bebida. Para la apertura de la cámara cerrada con el ingrediente, existen en el estado de la técnica fundamentalmente dos estrategias: apertura mediante la interacción directa de la máquina de extracción con la cápsula o autoapertura de la cámara con medios de apertura integrados en la propia cápsula.

Dentro del primer grupo, se pueden encontrar cápsulas que se abren mediante la interacción con la máquina, que primero las acuchillan o taladran mediante la introducción de un elemento de inyección de fluido externo a la cápsula y situado en la máquina de extracción. De esta manera se puede introducir en el interior de la cápsula un fluido a través de las perforaciones generadas en la pared de la cápsula. Durante el proceso de inyección se logra un aumento de presión hidráulica en el interior de la cápsula que hace que ésta se hinche, empujando una de las paredes o membrana contra unos medios de apertura en forma de cuchillas, taladros o resaltes que rasgan esta membrana permitiendo la salida de la bebida. Tras la apertura de la cápsula, la bebida se conduce después mediante una vía de evacuación hacia un recipiente o taza. Algunos ejemplos de este tipo de cápsula se encuentran descritos en la patente WO 2011061126 o en la patente WO 2010137962 en la que se incluye una parte desechable, o las que suponen una evolución en la dinámica hidráulica como la descrita en WO 2013021080 A1.

Otra forma de provocar la apertura de la cápsula es mediante la integración de perforadores móviles en la máquina o en accesorios de la misma, como por ejemplo la que se describe en la patente US 7543527 B2. En estos casos se perfora la cápsula con un perforador por uno de sus extremos, por donde se inyecta un fluido de extracción y además se perfora la cápsula con otro perforador por el extremo opuesto, para abrir una salida para la bebida, que es conducida a un recipiente. En este tipo de cápsula se prescinde del aumento de presión hidráulica en el interior para desplazar las paredes de la misma con el fin de abrirlas y se emplean elementos de perforación integrados en la máquina que se insertan en cápsula.

Estas técnicas de apertura sin embargo presentan varios inconvenientes. Por un lado, la conducción de la bebida hacia el recipiente puede producir la calcificación de los conductos de evacuación de la máquina, restándole efectividad con el tiempo. Por otro lado, se perjudica una de las ventajas que proporciona la cápsula monodosis. Durante la extracción, la máquina se ensucia con la bebida al conducirla a la taza o recipiente, 10 que hace que el proceso sea poco higiénico, sobre todo tras varios usos. Además la utilización de cápsulas con distintos ingredientes de forma sucesiva puede dar lugar a un efecto de contaminación cruzada, ya que se puede contaminar la extracción posterior con los restos del producto de la extracción anterior.

Una forma de evitar los inconvenientes descritos, es la utilización de cápsulas con unos medios de apertura de la cámara cerrada con el ingrediente integrados en la propia cápsula, donde además el fluido que se dispensa sale de la cápsula sin necesidad de ser conducido o acondicionado por la máquina, cayendo directamente a un recipiente dispuesto por el usuario.

Una muestra de estas soluciones son las cápsulas en las que la cámara cerrada está definida por la carcasa de la cápsula y una pared superior perforable por una aguja o conducto de inyección de fluido. La vía de evacuación de la bebida se forma en la parte inferior de la propia carcasa durante el proceso de inserción o posicionamiento de la cápsula en la máquina de extracción. En este caso los medios de apertura también se basan en la utilización de perforadores o empujadores, pero ahora están en el interior de la cápsula. Normalmente, el perforador o empujador además sirve como concentrador o dispensador, de forma que se obtiene un solo chorro de salida que se dirige directamente a la taza o recipiente.

Para provocar la perforación y rotura inferior de la carcasa, se puede desplazar la pared de la base de la carcasa hacia el perforador interior aplicando presión en dicha base hacia el volumen interno, tal como se describe por ejemplo en el documento de patente EP 1580144 Bl. Para abrir la cápsula, ésta se inserta en un portacápsulas que se introduce en la máquina o se coloca directamente en un hueco de la máquina, quedando un poco...

1. Cápsula (1) para la preparación de bebidas con medios de apertura activab1es que comprende:

un ingrediente (2) contenido en el interior de una cámara cerrada;

una pared superior (3) perforab1e por la que penetra un fluido de inyección en la cámara cerrada que interacciona con el ingrediente (2) para obtener una bebida;

una pared inferior (4) capaz de abrirse mediante unos medios de apertura por la que se desaloja la bebida de la cámara cerrada;

una carcasa (5) exterior con al menos una pared lateral;

unos medios de apertura de la cámara cerrada;

caracterizada por que los medios de apertura comprenden un empujador (6) que se desplaza a 10 largo de al menos una dimensión de dicha cápsula (1) cuando se aplica una compresión, que empuja la pared inferior (4) contra unos medios de perforación (7) de la pared inferior (4) que abren la cámara cerrada para desalojar la bebida.

2. Cápsula (1) según la reivindicación 1 caracterizada por que el empujador (6) está dispuesto sobre el ingrediente (2) , se desplaza hacia el ingrediente (2) y transmite esfuerzos a través del ingrediente (2) empujando la pared inferior (4) dispuesta bajo el ingrediente (2) contra unos medios de perforación (7) .

3. Cápsula (1) según la reivindicaciones 1 ó 2 caracterizada por que el empujador

(6) comprende un vástago (8) que se desplaza cuando se aplica una compresión sobre la pared superior (3) y una membrana (9) o una lámina (10) rígida o semirígida que distribuye los esfuerzos de compresión.

4. Cápsula (1) según la reivindicación 3 caracterizada por que el vástago (8) comprende al menos una porción resiliente que es deformable cuando se aplica una compresión.

5. Cápsula (1) según la reivindicación 3 caracterizada por que la membrana (9) o la lámina (10) comprenden aberturas (11) pasantes distribuidas en su superficie de tal modo que el fluido de inyección se distribuye en el ingrediente.

6. Cápsula (1) según la reivindicación 3 caracterizada por que la membrana (9) o la lámina (10) están formados por material comestible.

7. Cápsula (1) según la reivindicación 6 caracterizada por que el material comestible es soluble.

8. Cápsula (1) según las reivindicaciones 5 ó 7 caracterizada por que los bordes de la membrana (9) o la lámina (10) se extienden hasta las proximidades o hasta tocar la pared o paredes laterales de la carcasa (5) .

9. Cápsula (1) según la reivindicación 8 caracterizada por que los bordes están unidos a la pared o paredes laterales de la carcasa (5) .

10. Cápsula (1) según la reivindicación 8 caracterizada por que la pared o paredes laterales de la carcasa (5) disponen de un labio (12) perimetral que limita el movimiento de la membrana (9) o la lámina (10) .

11. Cápsula (1) según las reivindicaciones 9 ó 10 caracterizada por que la membrana (9) es flexible y cóncava respecto a la pared inferior (4) .

12. Cápsula (1) según la reivindicación 11 caracterizada por que la membrana (9) dispone de unos bordes de cierre (13) que bordean las aberturas (11) pasantes y que abren o cierran su paso cuando se deforma la membrana (9) .

13. Cápsula (1) según la reivindicación 1 caracterizada por que los medios de perforación (7) comprenden unos elementos elevados perforantes (14) que perforan la pared inferior (4) .

14. Cápsula (1) según la reivindicación 13 caracterizada por que los medios de perforación (7) además comprende unos elementos elevados de sustentación

(15) que sostienen la pared inferior (4) .

15. Cápsula (1) según la reivindicación 14 caracterizada por que los elementos elevados perforantes (14) y los elementos elevados de sustentación (15) están distribuidos sobre una placa (36) que comprende unas ranuras (16) pasantes que comunican ambas caras de la placa (36) a través de las cuales puede fluir la bebida.

16. Cápsula (1) según la reivindicación 15 caracterizada por que los elementos elevados perforantes (14) situados en la periferia de la placa (36) tienen una altura distinta respecto a los situados en el centro.

17. Cápsula (1) para la preparación de bebidas con medios de apertura activables que comprende:

un ingrediente (2) contenido en el interior de una cámara cerrada;

una pared superior (3) perforable por la que penetra un fluido de inyección en la cámara cerrada que interacciona con el ingrediente (2) para obtener una bebida;

una pared inferior (4) capaz de abrirse mediante unos medios de apertura por la que se desaloja la bebida de la cámara cerrada;

una carcasa (5) exterior con al menos una pared lateral;

unos medios de apertura de la cámara cerrada;

caracterizada por que los medios de apertura comprenden un perforador (19) que se desplaza a lo largo de al menos una dimensión de dicha cápsula (1) cuando se aplica una compresión sobre dicho perforador (19) , que perfora la pared inferior

(4) abriendo la cámara cerrada para desalojar la bebida.

18. Cápsula (1) según la reivindicación 17 caracterizada por que un extremo del perforador (19) sobresale respecto a la envolvente de la cápsula (1) .

19. Cápsula (1) según la reivindicación 18 caracterizada por que el extremo del perforador (19) que perfora la pared inferior (4) comprende al menos una pestaña de inserción (20) , y el extremo opuesto es un es un concentrador (18) que concentra la bebida en un chorro de salida.

20. Cápsula (1) según la reivindicación 19 caracterizada por que el perforador (19) además comprende un elemento elevado perforante (14) , en el extremo que perfora la pared inferior (4) .

21. Cápsula (1) según la reivindicación 18 caracterizada por que el perforador (19) además comprende un golpeador (21) , dispuesto en el extremo del perforador

(19) que sobresale respecto a la envolvente de la cápsula (1)

22. Cápsula (1) según la reivindicación 17 caracterizada por que el perforador (19) se dispone atravesando una placa (36) situada aguas abajo de la pared inferior

(4) Y se desplaza relativamente respecto a dicha placa (36) .

23. Cápsula (1) según las reivindicaciones 1 ó 17 caracterizada por que la compresión la aplica el usuario mediante sus falanges, o sus extremidades, de forma gradual o instantánea.

24. Cápsula (1) según la reivindicación 1 caracterizada por que la compresión se aplica cuando dicha cápsula (1) se inserta en una cavidad de una máquina, y/o cuando dicha cavidad se cierra.

25. Cápsula (1) según la reivindicación 24 caracterizada por que la cavidad se cierra mediante unos medios de inyección desplazables hacia y desde la cápsula

(1) que comprenden una aguja de inyección situada en una placa de inyección, la cual comprime la cápsula (1) y desplaza el empujador (6) .

26. Un sistema de preparación de bebidas que comprende una cápsula (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 17 y una máquina de

preparación de bebidas adaptada para cooperar funcionalmente con dichas cápsulas, donde dicha máquina comprende una cavidad para recibir la cápsula (1) de forma que la bebida pueda ser preparada mediante la inyección de una fluido en la cápsula (1) a través de unos medios de inyección de dicha máquina caracterizado por que dichos medios de inyección son desplazables hacia y desde la cápsula (1) y comprenden una aguja de inyección situada en una placa de inyección que coopera con un empujador (6) para empujar la pared inferior

(4) contra unos medios de perforación (7) de la pared inferior (4) o que cooperan indirectamente con un perforador (19) , que abren la cámara cerrada para 10 desalojar la bebida.

27. Un sistema de preparación de bebidas según la reivindicación 26 caracterizado por que los medios de inyección inyectan un fluido de inyección dentro de la cámara cerrada de la cápsula (1) que interacciona con el ingrediente (2) para obtener una bebida a una presión comprendida entre 0.5 y 30 bar.

28. Cápsula (1) para la preparación de bebidas con medios de apertura activables que comprende:

un ingrediente (2) contenido en el interior de una cámara cerrada;

una pared superior (3) perforable por la que penetra un fluido de inyección en la cámara cerrada que interacciona con el ingrediente (2) para obtener 20 una bebida;

una pared inferior (4) capaz de abrirse mediante unos medios de apertura por la que se desaloja la bebida de la cámara cerrada;

una carcasa (5) exterior con al menos una pared lateral;

unos medios de apertura de la cámara cerrada;

caracterizada por que los medios de apertura comprenden un tirador (22) con uno de sus extremos solidario a la pared inferior (4) , que se desplaza a lo largo de al menos una dimensión de dicha cápsula (1) cuando se aplica una tensión sobre dicho tirador (22) y que rasga la pared inferior (4) abriendo la cámara cerrada para desalojar la bebida.

29. Cápsula (1) según la reivindicación 28 caracterizada por que la pared inferior

(4) comprende zonas de dispensación (23) preferente que se rasgan cuando se aplica una tensión sobre el tirador (22) .

30. Cápsula (1) según la reivindicación 29 caracterizada por que las zonas de dispensación (23) preferente son unas áreas de espesor reducido dispuestas en la pared inferior (4) .

31. Cápsula (1) según la reivindicación 28 caracterizada por que un extremo del tirador (22) sobresale respecto a la envolvente de la cápsula (1) .

32. Cápsula (1) según la reivindicación 31 caracterizada por que el tirador (22) se dispone atravesando una placa (36) situada aguas abajo de la pared inferior (4) y se desplaza relativamente respecto a dicha placa (36) .

33. Cápsula (1) según la reivindicación 32 caracterizada por que el tirador (22) comprende un extremo solidario a la pared inferior (4) mediante un disco (24) continuo o discontinuo, otro extremo con un asidero (25) y un hilo (26) que atraviesa la placa (36) y une ambos extremos.

34. Cápsula (1) según la reivindicación 32 caracterizada por que el tirador (22) comprende un concentrador (18) que atraviesa la placa (36) y que se desplaza relativamente respecto a dicha placa (36) y con un extremo solidario a la pared inferior (4) mediante un disco (24) continuo o discontinuo, un hilo (26) que atraviesa el concentrador (18) con un extremo en forma de cabeza (27) y otro extremo con un asidero (25) .

35. Cápsula (1) según la reivindicación 33 ó 34 caracterizada por que el hilo (26) comprende un fusible (28) .

36. Cápsula (1) según la reivindicación 35 caracterizada por que el fusible (28) se sitúa en el interior del concentrador (18) .

37. Cápsula (1) para la preparación de bebidas con medios de apertura activables que comprende:

un ingrediente (2) contenido en el interior de una cámara cerrada;

una pared superior (3) perforable por la que penetra un fluido de inyección en la cámara cerrada que interacciona con el ingrediente (2) para obtener una bebida;

una carcasa (5) exterior con al menos una pared lateral y un orificio de salida que comunica el exterior con el interior de la carcasa (5) ;

una lámina desprendible (30) dispuesta sobre el orificio en el exterior de la carcasa (5) que cuando se desprende abre la cámara cerrada permitiendo la salida de la bebida de la cápsula (1) ;

caracterizada por que la lámina desprendible (30) comprende unas zonas de rotura (31) preferente que se rompen cuando se aplica una tensión cortante a la lámina desprendible (30) .

38. Cápsula (1) según la reivindicación 37 caracterizada por que las zonas de rotura (31) preferente son unas áreas de espesor reducido dispuestas en la lámina desprendible (30) .

39. Cápsula (1) para la preparación de bebidas con medios de apertura activables que comprende:

un ingrediente (2) contenido en el interior de una cámara cerrada;

una pared superior (3) perforable por la que penetra un fluido de inyección en la cámara cerrada que interacciona con el ingrediente (2) para obtener una bebida;

una carcasa (5) exterior con al menos una pared lateral y un orificio de salida que comunica el exterior con el interior de la carcasa (5) ;

un tapón retirable (33) dispuesto en el orificio que comunica el exterior con el interior de la carcasa (5) que cuando se aplica una tensión y se retira abre la cámara cerrada permitiendo la salida de la bebida de la cápsula (1) .

40. Cápsula (1) según la reivindicación 39 caracterizada por que el tapón retirable (33) está unido a la carcasa (5)

41. Cápsula (1) según la reivindicación 39 caracterizada por que el tapón retirable (33) comprende un disco exterior (34) y una pared anular continua (35) que se inserta en orificio de salida de la carcasa (5) .

42. Cápsula (1) según la reivindicación 41 caracterizada por que el tapón retirable (33) además comprende un asidero (25) y un hilo (26) que une el asidero (25) y el disco exterior (34) .

43. Cápsula (1) según la reivindicación 41 ó 42 caracterizada por que la pared anular continua (35) comprende unas estrías que aseguran la estanqueidad.

44. Cápsula (1) según la reivindicación 37 ó 39 caracterizada por que además comprende una placa (36) situada aguas abajo del ingrediente (2) .

45. Cápsula (1) según las reivindicaciones 22, 32, ó 44 caracterizada por que la placa (36) además comprende unas ranuras (16) pasantes que comunican ambas caras de la placa (36) a través de las cuales puede fluir la bebida.

46. Cápsula (1) según la reivindicación 45 caracterizada por que la placa (36) además comprende unos elementos elevados de sustentación (15) y/o unos elementos elevados perforantes (14) .

47. Cápsula (1) según las reivindicaciones 14, 15 ó 46 caracterizada por que los elementos elevados perforantes (14) y/o los elementos elevados de sustentación

(15) son pirámides, conos truncados, bóvedas, resaltes, punzones, cuchillas, paredes o una combinación de los anteriores.

48. Cápsula (1) según las reivindicaciones 15 ó 46 por que la distribución de los elementos elevados perforantes (14) , y/o los elementos elevados de sustentación

(15) y/o las ranuras (16) siguen un patrón regular que se repite.

49. Cápsula (1) según la reivindicación 48 caracterizada por que los elementos elevados de sustentación (15) son un cilindro o un tronco de cono con generatriz recta perpendicular a la placa (36) y con una directriz que es un círculo o una elipse.

50. Cápsula (1) según la reivindicación 48 caracterizada por que las ranuras (16) se distribuyen sobre un área de la placa (36) en forma de anillo rodeada de un borde exterior continuo.

51. Cápsula (1) según las reivindicaciones 15, 22, 32 ó 44caracterizada por que la cara opuesta de la placa (36) comprende unas paredes anulares (17) continuas, discontinuas o con aberturas, por las que discurre la bebida hacia una salida de la cápsula (1) .

52. Cápsula (1) según la reivindicación 15, 22, 32 ó 44 caracterizada por que la cara opuesta de la placa (36) además comprende un concentrador (18) en el centro, que concentra la bebida en un chorro de salida.

53. Cápsula (1) según las reivindicaciones 28, 37 ó 39 caracterizada por que la tensión la aplica el usuario mediante sus falanges, extremidades, dientes o maxilares, de forma gradual o instantánea.

54. Cápsula (1) según las reivindicaciones 1, 17, 28 ó 37 caracterizada por que la pared inferior (4) o la lámina desprendible (30) es de aluminio, PP, PE, PA, PS, PVDC, EVOH, PET, celulosa, material basado en almidón o una combinación de los anteriores.

55. Cápsula (1) según las reivindicaciones 1, 17, 28, 37 ó 39 caracterizada por que además comprende una pared de dispersión (29) del chorro perforada, sobre el ingrediente (2) .

56. Cápsula (1) según las reivindicaciones 1, 17, 28, 37 ó 39 caracterizada por que además comprende unos medios de filtro (32) aguas abajo del ingrediente (2) .

57. Cápsula (1) según la reivindicación 55 ó 56 caracterizada por que la pared de dispersión (29) o los medios de filtro (32) son una capa con orificios, un

enrejado, una capa de tejido, una capa de material no entretejido, una capa porosa o una combinación de las anteriores.