ES2941107T3 - Un sistema para producir bebidas a partir de cápsulas de una sola porción - Google Patents

Abstract

Un sistema para producir bebidas (1) a partir de cápsulas individuales; el sistema comprende una cápsula (3) que comprende un recipiente en forma de copa (4) con una brida (6), y un conjunto de preparación (2) que comprende un conjunto de inyección de agua a presión (7) y un conjunto de extracción de bebida (8) relativamente móviles desde y hacia una configuración cerrada, en la que los conjuntos de inyección y extracción definen entre ellos una cámara de infusión para la cápsula (3); el conjunto de inyección (7) comprende una copa (27) que se dispone con un borde libre (32) del mismo hacia el conjunto de extracción (8), y es móvil entre una posición trasera no operativa y una posición delantera operativa, en la que aloja un la cápsula (3) y su borde libre (32) se acopla al reborde (6); el conjunto de extracción (8) comprende un cilindro hidráulico (15) que comprende un pistón (17) móvil entre una posición normal hacia atrás y una posición extraída, en el cual, cuando la copa (27) está en la posición hacia adelante, la parte de la cabeza se comprime axialmente la brida (6) contra el borde libre (32) de la copa (27), de manera de lograr un acoplamiento estanco a fluidos entre la brida (6) y el borde libre (32); el borde libre (32) está diseñado para acoplarse con el reborde (6) solo a lo largo de una corona anular dispuesta cerca del borde circunferencial exterior (38) del reborde (6). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un sistema para producir bebidas a partir de cápsulas de una sola porción

REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS

Este solicitud de patente reivindica la prioridad de la solicitud de patente italiana N° 102018000005819 presentada el 29 de Mayo de 2018.

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema para producir bebidas a partir de cápsulas de una sola porción, que contienen una dosis de material que debe ser elaborado o material soluble, por ejemplo café en polvo, té, chocolate, leche, etc.

En particular, la presente invención se refiere a un sistema para la producción de bebidas del tipo que comprende un conjunto de infusión compuesto de dos partes, que están alineadas axialmente a lo largo de un eje generalmente horizontal y son móviles una con respecto a la otra entre una posición abierta, en la que definen un área de carga entre ellas adaptada para recibir una cápsula nueva, y una posición cerrada, en la que la cápsula está atrapada entre las dos partes para permitir que una cantidad dada de agua presurizada sea inyectada en la cápsula para la producción de la bebida.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Como se conoce, las cápsulas de una sola porción utilizadas más comúnmente en conjuntos de infusión del tipo especificado anteriormente están formadas por un contenedor fabricado de material plástico o metálico y están provistas, en el extremo abierto, con una pestaña anular exterior, a la que está soldada una lámina fina de material resistente al agua, adaptada para sellar el interior del contenedor.

Si el contenedor no tiene ninguna abertura, la cápsula está sellada y, por lo tanto, es necesario que el conjunto de infusión sea provisto con medios de perforación, de desgarro o de corte capaces de realizar aberturas en los extremos de la cápsula para permitir, cuando el conjunto de infusión está en la posición cerrada mencionada anteriormente, la inyección del agua presurizada en un extremo de la cápsula y, en el extremo opuesto, la extracción de la bebida.

Para dicha finalidad, la técnica de construcción más ampliamente utilizada en la producción de conjuntos de infusión del tipo especificado anteriormente prevé que una de las dos partes del conjunto de infusión esté fijada y provista con una pluralidad de elementos en proyección y un canal de salida para la bebida, mientras que la otra parte es móvil y está definida por una disposición de cuerpo en forma de copa con su concavidad mirando hacia la parte fija, en una posición coaxial al eje del conjunto de infusión y provista, en el fondo, con uno o más dispositivos de corte o de perforación y con un canal de suministro de agua presurizada. Cuando el conjunto de infusión se lleva a la posición cerrada, el cuerpo en forma de copa se mueve hacia delante hacia la parte fija, cerrando de esta manera, a lo largo de su trayectoria, una cápsula nueva previamente cargada con las dos partes. Debido al acoplamiento entre el borde libre del cuerpo en forma de copa y la pestaña de la cápsula, la cápsula se mueve hacia la parte fija.

En la posición cerrada, la pestaña es atrapada entre la parte fija y el borde libre del cuerpo en forma de copa, los dispositivos de corte / perforación se extienden a través del fondo de la cápsula y la lámina de sellado de la cápsula está en contacto con los elementos en proyección, pero no está todavía desgarrada. La inyección siguiente de agua presurizada a través del canal de suministro causa un incremento de la presión dentro del cuerpo en forma de copa y de la cápsula, e empuja la lámina de sellado de la cápsula contra los elementos en proyección de la parte fija con desgarro consecuente de la lámina de sellado y flujo de salida siguiente de la bebida a través del canal de salida. Máquinas de café de cápsula del tipo descrito se divulgan, por ejemplo, en los documentos WO2018/026273A1, CN101606824A, US2001/011502A1 y CN106175458A.

En el mercado existen también cápsulas no selladas, es decir, cápsulas, en las que el fondo del contenedor de la cápsula presenta aberturas pre-formadas y no requieren perforación durante el cierre del conjunto de infusión para permitir la introducción del agua presurizada en la cápsula. En estos casos, las cápsulas están dimensionadas normalmente para ser utilizadas en conjuntos de infusión provistos con los dispositivos de perforación / corte mencionados anteriormente.

Como se conoce, la operación descrita anteriormente adolece de algunos inconvenientes graves, que se derivan del hecho de que la pestaña, atrapada entre la parte fija y el borde libre del cuerpo en forma de copa, no representa, en muchos casos, un miembro de sellado suficiente para prevenir el flujo de salida parcial del agua presurizada suministrada al cuerpo en forma de copa y para permitir consecuentemente que la presión dentro del cuerpo en forma de copa alcance el valor necesario para causar el desgarro de la lámina de sellado contra los elementos en proyección.

Para solucionar este inconveniente, se han propuesto y comercializado numerosas soluciones, que proporcionan generalmente el uso de un miembro de sellado que coopera con la pestaña para garantiza el sellado. Dichas soluciones se pueden agrupar resumidamente en dos categorías:

• soluciones, en las que el miembro de sellado está montado sobre el conjunto de infusión en una posición como para cooperar con la pestaña de la cápsula cuando el conjunto de infusión está en la posición cerrada;

• soluciones, en las que el miembro de sellado es parte de la cápsula y está dispuesto a lo largo de la pestaña para cooperar con el borde libre del cuerpo en forma de copa, cuando el conjunto de infusión está en la posición cerrada.

En términos de escala de tiempo, las soluciones en las que el miembro de sellado es parte de la cápsula fueron desarrolladas después de las soluciones en las que el miembro de sellado es parte del conjunto de infusión y, hasta la fecha, han sustituido casi totalmente a estas últimas, en parte, por razones técnicas y, sobre todo, por razones de conveniencia comercial de los fabricantes de la cápsula. De hecho, la provisión del miembro de sellado sobre la cápsula ha permitido a los fabricantes de la cápsula caracterizar las cápsulas propietarias de manera que se pueden utilizar exclusivamente, o al menos utilizar efectivamente, sólo con una máquina correspondiente de preparación de bebidas.

Esta tendencia está introduciendo en el mercado un número creciente de los llamados sistemas cerrados para la producción de bebidas; dichos sistemas, aunque ventajosos para los fabricantes, especialmente cuando están protegidos por patentes, representan una limitación obvia a la libertad de elección de los consumidores en términos de adquisición de las cápsulas.

OBJETO Y SUMARIO DE LA INVENCIÓN

El objeto de la presente invención es proporcionar un sistema para producir bebidas a partir de una cápsula de una sola porción, resolviendo dicho sistema los problemas mencionados anteriormente.

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un sistema para producir bebidas a partir de una cápsula de una sola porción, como se reivindica en las reivindicaciones anexas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La invención se describirá ahora con referencia a los dibujos que se acompañan, que ilustran una realización no limitativa de la misma, en los que:

La figura 1 ilustra, en sección longitudinal y con partes retiradas para claridad, una realización preferida del sistema para preparar bebidas de la presente invención.

La figura 2 ilustra el sistema de la figura 1 en una disposición operativa diferente.

La figura 3 ilustra, a una escala ampliada, un detalle de la figura 1.

La figura 4 ilustra esquemáticamente el circuito hidráulico del sistema para producir bebidas de la presente invención.

La figura 5 ilustra otra realización del circuito hidráulico del sistema para producir bebidas de la presente invención; y La figura 6 ilustra, a escala ampliada, un detalle de la figura 1.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE REALIZACIONES PREFERIDAS DE LA INVENCIÓN

La presente invención se describirá ahora en detalle con referencia a las figuras adjuntas para permitir a un experto en la técnica producirla y usarla. Varias modificaciones a las realizaciones descritas serán inmediatamente evidentes para los expertos en la técnica y los principios generales descritos pueden ser aplicados a otras realizaciones y aplicaciones sin apartarse del alcance de protección de la presente invención, como se define en las reivindicaciones anexas. Por lo tanto, la presente invención no debe considerarse limitada a las realizaciones descritas e ilustradas, sino que debe darse el más amplio alcance de protección de acuerdo con los principios y características descritos y reivindicados aquí.

En la figura 1, el número 1 indica, en general, un sistema para producir bebidas, que comprende un conjunto de infusión 2 y una cápsula de una sola porción 3, que contiene una dosis de material a elaborar, tal como, por ejemplo, café en polvo o té.

La cápsula 3 es una cápsula de tipo conocido formada de un contenedor 4 en forma de copa fabricado, normalmente por termo formación, con un material con un alto efecto de barrera a oxígeno y humedad, típicamente plástico y/o aluminio, y una tapa 5 soldada permanentemente a una pestaña anular exterior 6 del contenedor 4 en forma de copa y normalmente compuesta de una película de barrera de mono-capa o de multi-capas en plástico y/o aluminio. El conjunto de infusión 2 está estructurado para producir un proceso de infusión automático, de un tipo conocido, es decir, un proceso de infusión que proporciona la inyección de agua caliente presurizada a uno de los extremos de la cápsula 3, que ha sido previamente cerrada de una manera hermética a fluido dentro de la cámara de infusión, y la extracción de la bebida a través del extremo opuesto de la cápsula 3.

Para dicha finalidad, el conjunto de infusión 2 comprende, como se ilustra en las figuras 1 y 2, un conjunto de inyección 7 y un conjunto de extracción 8, que están montados sobre un bastidor fijo 9, están alineados a lo largo de un eje 10 sustancialmente horizontal y son móviles uno con respecto al otro para que el conjunto de infusión 2 pueda adoptar una configuración abierta (figura 1), en la que el conjunto de inyección 7 y el conjunto de extracción 8 están espaciados para definir un espacio entre ellos para cargar una cápsula 3, y una configuración cerrada (figura 2), en la que el conjunto de inyección 7 y el conjunto de extracción 8 están dispuestos uno contra el otro y definen entre ellos la cámara de infusión mencionada anteriormente.

El conjunto de infusión 2 comprende, además, un dispositivo de soporte 11 configurado tanto para retener una cápsula nueva 3 entre el conjunto de inyección 7 y el conjunto de extracción 8 cuando el conjunto de infusión 2 está en la configuración abierta, como también para determinar la salida de la cápsula usada 3 desde la cámara de infusión y la caída siguiente de la misma cuando el conjunto de infusión 2 retorna a la configuración abierta al final de la preparación y de la extracción de la bebida.

Como se ilustra en la figura 2, el dispositivo de soporte 11 es un dispositivo de sujeción de tipo conocido y comprende dos garras 12 montadas una enfrente de la otra, en lados opuestos del eje 10, debajo de un elemento tubular fijo 13, que está configurado para recibir y guiar hacia el dispositivo de soporte 11 una cápsula 3 orientada con su propio eje longitudinal sustancialmente paralelo al eje 10 y con la tapa 5 mirando hacia el conjunto de extracción 8.

Cada garra 12 tiene una muesca 14 abierta hacia el elemento tubular 13 y cerrada en el extremo opuesto y adaptada para ser acoplada, en uso, por la pestaña 5 de una cápsula nueva 3 para retener, junto con la otra muesca 14, la cápsula 3 entre el conjunto de inyección 7 y el conjunto de extracción 8, con la tapa 5 mirando hacia el conjunto de extracción 7.

Las garras 12 están montadas sobre el bastidor 9 para oscilar alrededor de pasadores respectivos y contra la acción de muelles respectivos, entre una posición normal cerrada o cargada (figura 1), en la que soportan la cápsula 3, y una posición desviada o desacoplada (figura 2), en la que las garras 12 se separan una de la otra por el conjunto de inyección 7 y dejan que la cápsula 3 se mueva libremente hacia delante con este último hacia el conjunto de extracción 8.

Como se ilustra en las figuras 1 y 2, el conjunto de extracción 8 comprende un cilindro hidráulico 15, que comprende, a su vez, un cuerpo cilíndrico 16 fijado integral con el bastidor 9 y un pistón 17 montado de una manera deslizante axialmente dentro del cuerpo cilíndrico 16 para moverse, durante la operación y contra la acción del medio de retorno elástico (no ilustrado), a lo largo del eje 10 entre una posición retraída (figuras 1 y 2) y una posición extraída. En particular, el pistón 17 comprende un cuerpo de guía 18, que tiene una superficie lateral exterior acoplada de una manera deslizante a una superficie lateral interior del cuerpo cilíndrico 16, tiene un primer extremo axial que mira hacia el conjunto de inyección 7 y un segundo extremo axial que mira hacia un fondo del cuerpo cilíndrico 16 y que define, con este último, una cámara de volumen variable 19 cerrada de una manera hermética al fluido por una junta de estanqueidad 20 y que se comunica con un circuito hidráulico 21, que se describirá en detalle a continuación, para suministro y flujo del agua que acciona el pistón 17.

Sobre la parte que mira hacia el conjunto de inyección 7, el pistón 17 tiene una porción de cabeza, que se proyecta axialmente desde el extremo correspondiente del cuerpo cilíndrico 16 y está compuesto de una placa 22 integral con el cuerpo de guía 18 y delimitado en el lado delantero por una superficie plana 23 perpendicular al eje 10.

La placa 22 está provista, además, sobre la superficie plana 23, con una pluralidad de protrusiones 24, que tienen generalmente la forma de una pirámide (truncada) y una pluralidad de taladros pasantes 25, que están distribuidos entre las protrusiones 24 y se extienden a través de la placa 22 para transportar, durante la operación, la bebida extraída desde la cápsula 3 dentro del conducto de salida 26 realizado en el cuerpo cilíndrico 16 y que se comunica, como se ilustra a continuación, con el circuito hidráulico 21.

Como se ilustra en las figuras 1 y 2, el conjunto de inyección 7 comprende una copa 27, que está coaxial al eje 10, está dispuesta con su extremo propio abierto mirando hacia el conjunto de extracción 8 y está montada para moverse, bajo la acción de un dispositivo actuador 28 y a lo largo del eje 10, entre una posición trasera inoperativa (figura 1), que corresponde a la configuración abierta del conjunto de infusión 2, y una posición delantera operativa (figuras 2 y 3), en la que está dispuesta cerca del conjunto de extracción 8.

La copa 27 comprende una pared inferior 29, que se extiende transversalmente al eje 10, y una pared lateral 30, que se extiende desde la pared inferior 29 hacia el conjunto de extracción 8 y comprende una porción distal 31 limitada por un borde libre 32, que se encuentra sobre un plano perpendicular al eje 10.

De acuerdo con la realización preferida ilustrada en las figurad adjuntas, la porción distal 31 tiene una parte extrema 33 de espesor reducido, que se obtiene por medio de un receso circunferencial en una superficie interna cilíndrica de la porción distal 31 en el área adjunta al borde libre 32. En una variación diferente no ilustrada, la parte extrema 33 de espesor reducido puede obtenerse por medio de un receso circunferencial en la superficie externa cilíndrica de la porción distal 31 o por medio de un estrechamiento cónico de la porción distal 31.

La parte extrema 33 de espesor reducido puede tener un espesor uniforme o un espesor que se reduce hacia el borde libre 32. Preferiblemente, cerca del borde libre 32, el espesor de la parte extrema 33 de espesor reducido es igual a la anchura radial del extremo libre 32 y es del orden de 1 mm, convenientemente igual o inferior a 1 mm. De acuerdo con la realización preferida ilustrada en las figuras adjuntas, la porción distal 31 se define por un manguito, que está conectado de una manera separable, con la interposición de juntas de estanqueidad, al resto de la pared lateral 30 para ser fijado axial y angularmente con respecto a esta última.

El hecho de que la pared lateral 30 no está fabricada de una sola pieza, sino que la porción distal 31 es una pieza distinta, permite a la porción distal 31 ser fabricada con un material diferente del resto de la pared lateral 30, en particular un material más adecuado para la función de sellado realizada por el borde libre 32, y también permite la sustitución de la porción distal 31, si es necesario, por ejemplo en el caso de desgaste o rotura.

De acuerdo con una variación no ilustrada, la porción distal 31 está fabricada de una sola pieza con el resto de la pared lateral 30.

La copa 27 define una cavidad interior 34, en cuyo fondo está dispuesto un dispositivo de perforación 35 adaptado, durante la operación, para penetrar el fondo del contenedor 4 para realizar orificios para permitir la inyección, dentro de la cápsula 3, de agua caliente presurizada que proviene desde un conducto de suministro 36, que se comunica, de la manera que se ilustrará a continuación, con el circuito hidráulico 21.

La cavidad 34 está configurada para recibir axialmente una cápsula 3, previamente cargada en el dispositivo de soporte 11, cuando el dispositivo actuador 28 mueve la copa 27 desde la posición trasera hacia la posición delantera. Durante este movimiento, la copa 27 encierra progresivamente la cápsula 3, desacoplándola del dispositivo de soporte 11 por desviación de las garras 12, y la mueve hacia el conjunto de extracción 8 hasta que la tapa 5 de la cápsula 3 está posicionada contra las protrusiones 24 de la placa 22.

El último tramo del movimiento hacia delante de la copa 27 y, por lo tanto, la inserción de la cápsula 3 dentro de la copa 27, permite al dispositivo de perforación 35 penetrar el fondo de la cápsula 3 y al borde libre 32 acoplarse con la pestaña 6 que, en la posición delantera de la copa 27 (figura 2), está descansando, o sustancialmente descansando, sobre la superficie plana 23, que rodea las protrusiones 24.

Para que suceda lo anterior, la cavidad 34 está configurada para alojar la cápsula 3 con precisión relativa en dirección axial y transversal. En particular, la longitud de la cavidad 34, es decir, la distancia axial entre el borde libre 32 y el fondo de la cavidad 34, se selecciona para que exceda la altura del contenedor 4 de la cápsula 2, por lo tanto para que no comprima axialmente la cápsula 3 cuando es empujada contra la placa 22, pero garantizando al mismo tiempo la interacción del fondo de la cápsula 3 con el dispositivo de perforación 35.

En una dirección transversal, la anchura de la cavidad 34 se selecciona para que, cuando la cápsula está completamente insertada en la copa 27, la holgura entre la cápsula 3 y la superficie lateral interior de la cavidad 34 sea lo más pequeña posible.

Como se ilustra en la figura 3, el diámetro de la copa 27, medido en el borde libre 32, se selecciona para que, cuando se acopla con la pestaña 6, el borde libre 32 entre en contacto con la corona anular periférica 37 de la pestaña 6, es decir, con la porción anular de la pestaña 6, que está dispuesta cerca de un borde exterior 38 de dicha pestaña 6.

En particular, como se ilustra en la figura 3, si, como sucede normalmente con la mayoría de las cápsulas en el mercado, la pestaña 6 está provista con un elemento de sellado anular 39 dispuesto cerca o adyacente a la pared lateral del contenedor 4 (figura 3), la corona anular 37 es una porción anular de la pestaña 6 dispuesta radialmente sobre el lado exterior del elemento de sellado 39.

Por lo tanto, en este caso, no ocurre ninguna interacción entre el borde libre 32 y el elemento de sellado 38 que, por consiguiente, no realiza la función, para la que está destinado, es decir, garantizar el sellado del fluido a lo largo de la pestaña 6, cuando el conjunto de infusión 2 está en la posición cerrada. Preferiblemente, además, la parte extrema 33 de espesor reducido tiene una extensión axial, de tal forma que, cuando el borde libre 32 comprime la pestaña 6, el elemento de sellado 39 está contenido dentro de la parte extrema 33 de espesor reducido, sin ser aplastado sustancialmente por la parte de la porción distal 31, que tiene un espesor mayor que la parte extrema 33 de espesor reducido.

En otras palabras, la presencia de la parte extrema 33 de espesor reducido asegura, por lo tanto, que el borde libre 32 se acople con la pestaña 6 en un área anular con anchura, medida en una dirección radial, significativamente reducida con respecto a la anchura total de la pestaña 6 y, preferiblemente, libre de elementos de sellado, que pueden ser llevados por dicha pestaña 6. Generalmente, el área anular de la pestaña 6 acoplada por el borde libre 32 es un área anular plana que se encuentra sobre un plano generalmente perpendicular al eje 10.

Preferiblemente, de acuerdo con la realización preferida ilustrada en las figuras adjuntas, en particular en las figuras 1 a 6, el espesor de la parte extrema 33 de espesor reducido está dimensionado de tal forma que la parte extrema 33 de espesor reducido no comprime axialmente el elemento de sellado 39, cuando el borde libre 32 se acopla con la corona anular 37 de la pestaña 6, pero está diseñado para realizar, cuando es necesario, una acción de centrado para centrar la pestaña 6 con respecto al borde libre 32 durante el movimiento hacia delante de la copa 27 a la posición delantera.

La interacción entre la parte extrema 33 de espesor reducido y el elemento de sellado 39 no produce ningún tipo de efecto de sellado, ni siquiera en una dirección radial, puesto que, cuando la copa 27 está en la posición delantera, la superficie interna de la parte extrema 33 de espesor reducido rodea el elemento de sellado 39 sin ejercer ninguna compresión radial con efecto de sellado. De hecho, independientemente del contacto en una dirección radial entre la parte extrema 33 de espesor reducido y el elemento de sellado 39, se previene cualquier efecto de sellado posible por una adherencia radial por la presencia de una pluralidad de recesos 33a formados en la superficie interna cilíndrica de la parte extrema 33 de espesor reducido.

Con referencia a las figuras 1 y 2, el dispositivo actuador 28 adaptado para mover la copa 27 comprende un mecanismo 40 formado por una manivela 41, que está montada sobre un pasador 42 giratorio alrededor de un eje horizontal perpendicular al eje 10, y una pareja de varillas de conexión 43 paralelas (sólo una de las cuales se puede ver en las figuras adjuntas), uno de cuyos extremos está articulado al extremo libre de la manivela 41 y el extremo opuesto está articulado a la pared inferior 29 de la copa 27.

El pasador 42 es giratorio alrededor de su propio eje por medio de un sistema de palancas (no ilustradas), que conectan cinemáticamente el pasador 42 a una tapa 44 del conjunto de infusión 2, de manera que el movimiento de la tapa 44 desde una posición elevada (figura 1) hasta una posición bajada (figura 2) causa que la copa 27 se mueva desde su posición trasera hasta su posición delantera y, viceversa, el movimiento de la cubierta 38 desde la posición bajada (figura 2) hasta la posición elevada (figura 1) causa que la copa 27 retorne desde la posición delantera hasta la posición trasera.

De acuerdo con realizaciones alternativas (no ilustradas), la copa 27 puede ser accionada de forma alternativa por medio de un dispositivo actuador diferente de uno descrito anteriormente, con la condición de que sea adecuado para la finalidad.

El funcionamiento del sistema para producir bebidas 1 se describirá a continuación con referencia a las figuras 1 y 2 y, en particular, la figura 4 que ilustra esquemáticamente el circuito hidráulico 21.

Como se ilustra en la figura 4, el circuito hidráulico 21 comprende una bomba 45 conectada, en el lado de succión, a un suministro de agua fría, en este caso un tanque 46, por medio de una línea fría 47, que comprende un contador de volumen 48 y un filtro 49.

En el lado de presión, la bomba 45 está conectada a una entrada 50 de una válvula de solenoide de tres pasos 51 por medio de una línea fría 52, que se extiende a través de la cámara 19 de volumen variable del cilindro hidráulico 15.

La válvula de solenoide de tres pasos 51 comprende, además de la entrada 50, dos salidas, cuya primera salida 53 está adaptada, cuando se comunica con la entrada 50, para conectar la línea fría 52, es decir, la cámara de volumen variable 19, a una línea fría 54, que se extiende desde la válvula de solenoide de tres pasos 51 hasta la entrada de una caldera 55 de flujo continuo, mientras que una segunda salida 56 está adaptada, cuando se comunica con la entrada 50, para conectar la línea fría 52, es decir, la cámara de volumen variable 19, a una línea fría 57, que se extiende desde la válvula de solenoide de tres pasos 51 hasta el tanque 46.

La salida de la caldera 55 está conectada al conducto de suministro 36 del conjunto de inyección 7 por medio de una línea caliente 58, que comprende, aguas arriba del conducto de suministro 36, una válvula de retención 59 ajustada para abrirse cuando la presión aguas arriba de la válvula de retención 59 alcanza un valor umbral dado. Preferiblemente, el valor umbral está en el orden de 5 bares.

Finalmente, el circuito hidráulico 21 comprende una línea de salida 60, que establece una comunicación de fluido entre el conducto de salida 26 en el conjunto de extracción 8 y una boquilla de suministro 61 de la bebida.

El ciclo de producción de la bebida comienza con la carga de una cápsula 3 (figura 1) en el dispositivo de soporte 11, cuando la tapa 44 está elevada y la copa 27 está en su posición trasera.

La baja de la tapa 44 provoca el movimiento de la copa 27 hasta su posición delantera, en la que el borde libre 32 se acopla con la pestaña 6 en la corona anular 37 (figura 2).

En este punto, después de un comando externo, una unidad de control electrónico (no ilustrada) controla la válvula de solenoide de tres pasos 51 para establecer una comunicación entre la entrada 50 y la salida 53, y activa la bomba 45, que absorbe el agua fría desde el tanque 46 y la transfiere, a presión incrementada, hasta la cámara de volumen variable 19 a través de la línea fría 52 y hasta la caldera 55 a través de la válvula de solenoide de tres pasos 51 y la línea fría 54.

En la caldera 55, el agua es calentada hasta la temperatura predefinida y fluye dentro de la línea caliente 58, hasta la válvula de retención 59.

El suministro de agua fría presurizada hasta la cámara de volumen variable 19 causa el movimiento del pistón 17 hasta su posición extraída y la compresión consecuente de la placa 22 contra el borde libre 32.

De esta manera, la pestaña 6, dispuesta entre la placa 22 y el borde libre 32, es sometida por el pistón 17 a una fuerza de compresión axial “activa”, para garantizar un sellado hermético a fluido perfecto a lo largo de la corona anular 37 de la pestaña 6.

Cuando la cámara de volumen variable 19 ha alcanzado la expansión máxima. La presión aguas abajo de la válvula de retención 59 se incrementa hasta que alcanza la presión de calibración con la apertura consecuente de la válvula de retención 59 y el suministro del agua caliente presurizada hasta el conducto de suministro 36 y, por lo tanto, hasta la cápsula 3. La presión se incrementa dentro de la copa 27 y la cápsula 3 cauda el movimiento y la rotura de la tapa 5 de la cápsula 3 contra las protrusiones 24, permitiendo de esta manera que el flujo de la bebida salga desde la cápsula 3 y alcance, a través del conducto de salida 26 y la línea de salida 60, la boquilla de suministro 61. Al término del suministro, la unidad de control (no ilustrada) comanda la parada de la bomba 45 y controla la válvula de solenoide de tres pasos 51 para establecer una comunicación entre la entrada 50 y la salida 56. La caída de la presión en la línea fría 52 debida a la parada de la bomba 45 causa la retracción del pistón 27 y el flujo de salida del agua restante a través de la línea fría 57.

Lo anterior ilustra las ventajas del sistema para producir bebidas 1 de la presente invención con respecto a los sistemas conocidos actualmente disponibles en el mercado.

En particular, las ventajas pertenecen a la combinación sinérgica entre el cilindro hidráulico 15, que mueve el conjunto de extracción 18, y la conformación de la copa 27.

El hecho de que el borde libre 32 de la copa 27 tenga un espesor y un tamaño del diámetro tales que se acople la pestaña 6 solamente a lo largo de la corona anular estrecha 37 dispuesta cerca del borde exterior de la pestaña 6 y, preferiblemente, en juna posición radialmente externa a un elemento de sellado anular llevado por la pestaña 6, significa que la efectividad del sellado sobre la pestaña 6 es totalmente independiente de la presencia, forma y dimensión de cualquier elemento de sellado dispuesto sobre la pestaña 6, estando garantizada dicha efectividad por la fuerza axial, con la que el pistón 27 presiona la pestaña 6 contra el borde libre 32.

Se deduce que la operación correcta del conjunto de infusión 2 no está condicionada ni por la presencia ni por el tipo de elemento de sellado 39 de la cápsula 3 y esto amplía considerablemente la opción de cápsulas que el usuario puede comprar fuera de las disponibles en el mercado.

Además, el área de contacto / sellado reducida proporcionada por la corona anular 37, junto con el hecho de que el pistón 17 se retrae inmediatamente tan pronto como se para la bomba 45 y la presión cae en el circuito hidráulico 21, resulta en la apertura inmediata y repentina de la copa 27 y, por consiguiente, un vaciado igualmente repentino del agua restante en la copa 27, sin la necesidad de proporcionar conductos específicos de drenaje en la copa 27.

Con respecto al funcionamiento del pistón, debería resaltarse que la operación por medio de agua fría proporciona una ventaja significativa en términos de fiabilidad del cilindro hidráulico 15 y, por lo tanto, de la efectividad del acoplamiento hermético a fluido entre la pestaña 6 y el borde libre 32.

De hecho, el uso de agua fría para accionar el pistón 17 reduce significativamente, con respecto a la operación con agua caliente, tanto el depósito de escamas como también la tensión térmica, a la que está sometido el cilindro hidráulico 15.

Además, el conjunto de infusión 2 ofrece una ventaja adicional que se deriva del posicionamiento del cilindro hidráulico 15 sobre el conjunto de extracción 8 en lugar de sobre el conjunto de inyección 7. De hecho, de esta manera, el cilindro hidráulico 15 está localizado sobre la parte del conjunto de infusión 2 desde la que sale el flujo de bebida y, por consiguiente, el intercambio térmico está limitado significativamente entre, por una parte, el flujo continuo de agua fría que pasa a través del cilindro hidráulico 15 durante el proceso de suministro y, por otra parte, la parte del conjunto de infusión 2 que tiene la temperatura más alta, es decir, la parte del conjunto de infusión 2 desde la que se suministra agua caliente hasta la cápsula 3 para extraer la bebida, mejorando de esta manera la actuación térmica del conjunto de bebida 2 y la calidad de la extracción.

La figura 5 muestra otra realización del circuito hidráulico 21, donde los mismos o similares componentes que los del circuito hidráulico 21 mostrado en la figura 4 están designados por los mismos o similares números de referencia. En breve, el cilindro hidráulico 21 mostrado en las figuras 4 y 5 difieren en la parte del circuito aguas abajo de la bomba 45 y, en particular, en que en el circuito hidráulico 21 de la figura 5 el cilindro hidráulico 154 y la caldera 55 están suministradas por la bomba 45 en paralelo a través de dos líneas frías distintas, de manera que el agua fría que acciona el cilindro hidráulico 15 no es la misma agua que es suministrada, a través de la caldera 55, al conducto de suministro 36 para extraer la bebida desde la cápsula.

Como se muestra en la figura 5, la línea fría 52 conectada al suministro de la bomba 45 tiene una bifurcación 62, definida por ejemplo por una junta en T, desde la que se ramifican una primera línea fría 52' y una segunda línea fría 52''.

La línea fría 52' se extiende desde la bifurcación 62 a través del cilindro hidráulica 15 hasta la entrada 63 de una válvula de solenoide de dos pasos 64, cuya salida 65 está conectada al tanque 46 a través de una línea de recirculación 66.

La línea fría 52'' se extiende desde la bifurcación 62 a través de la caldera 55 hasta la entrada 67 de una válvula de solenoide de tres pasos 68, cuya primera salida 69 está conectada al conducto de suministro 36 del conducto de inyección 7 a través de una línea caliente 70, y cuya segunda salida 71 está conectada a un contenedor de recogida 72 a través de una línea de salida 73.

La línea fría 52'' está provista con una válvula de retorno 74 dispuesta entre la bifurcación 62 y la entrada de la caldera 55, siendo la válvula de una manera conveniente una válvula de solenoide de dos pasos.

La válvula de solenoide de dos pasos 64, la válvula de solenoide de tres pasos 68 y la válvula de no-retorno 74 están controladas electrónicamente por la unidad de control electrónico (no mostrada), de manera que la válvula de solenoide de dos pasos 64 está normalmente abierta, mientras que la válvula de solenoide de tres pasos 68 y la válvula de no-retorno 74 están normalmente cerradas.

Alternativamente, la válvula de no-retorno 74 puede ser una válvula de estrangulamiento, que tiene una presión de apertura predeterminada, por ejemplo 2 bares. La válvula de no-retorno 74 está normalmente cerrada y está configurada para abrirse cuando la presión aguas arriba de la válvula se eleva por encima de la presión de apertura predeterminada.

Cuando se ha iniciado un ciclo de producción, la unidad de control electrónico comanda el cierre de la entrada 63 de la válvula de solenoide de dos pasos 64 y el arranque de la bomba 45 para que se suministre el agua fría tomada desde el tanque 46, a través de la línea fría 52', hasta la cámara de volumen variable 19 del cilindro hidráulico 15, causando de esta manera que el pistón 17 se mueva hasta la posición extraída y comprima, de una manera hermética a fluido, la corona anular 37 de la pestaña 6 entre la placa 22 y el borde libre 32 de la copa 27.

En este punto, la unidad de control electrónico comanda la apertura de la válvula de no-retorno 74 y controla la válvula de solenoide de tres pasos 68 para abrir la entrada 67 y cerrar la salida 71, causando de esta manera que el agua fría presurizada fluya a través de la caldera 55 y suministre agua caliente presurizada al conducto de suministro 36 para conseguir el proceso de suministro de la bebida.

Al término del suministro, la unidad de control electrónico comanda la parada de la bomba 45, cerrando la válvula de no-retorno 74 y abre la válvula de solenoide de dos pasos 64 para que el agua presurizada, contenida en la ramificación entre la bomba 45 y la válvula de no-retorno 74 y a lo largo de la línea fría 52'', fluya hasta el tanque 46 a través de la línea de recirculación 66.

Después de un cierto periodo de tiempo, la unidad de control electrónico comanda el cierre de la entrada 67 de la válvula de solenoide de tres pasos 68 y la apertura de la salida 69 para que el agua caliente presurizada todavía dentro de la copa 27 fluya hasta el contenedor de recogida 72 y no fugue a través de la boquilla de suministro 61. El cilindro hidráulico 21 descrito anteriormente con referencia a la figura 5 tiene la ventaja de separar el circuito hidráulico aguas abajo de la bomba 45 en dos ramificaciones, de las cuales:

una ramificación está diseñada para accionar el cilindro hidráulico 15 y está provista con la válvula de solenoide de dos pasos 64 aguas abajo del cilindro hidráulico 15 para conectar selectivamente el cilindro hidráulico 15 a la bomba 45 o al tanque 56 (o, alternativamente, a una salida), y

una ramificación está destinada para el proceso de suministro, a saber, para suministrar el agua caliente presurizada hasta la cápsula 2, y está provista con la válvula de no-retorno 74 dispuesta aguas arriba de la caldera 55 para aislar la porción de circuito caliente desde la porción de circuito fría dispuesta aguas arriba de la caldera 55.

Esta arquitectura del circuito hidráulico 21 produce los siguientes efectos ventajosos:

• cuando la bomba 45 está parada al término del proceso de suministro y la válvula de no-retorno 74 está cerrada, se previene que el agua caliente restante presente entre la caldera 55 y el conducto de suministro 36 retorne por la válvula de no-retorno 74 hasta el tanque 46 a través de la línea fría 52' y, por lo tanto, se previene que entre de nuevo en la bomba 45;

• durante el proceso de suministro, el agua dentro del cilindro hidráulico 15 está estática y esto mejora, además, los efectos ventajosos, en términos de actuación de suministro térmico, que se deriva de la disposición del cilindro hidráulico 15 sobre el conjunto de extracción 8;

• la posibilidad de aislar del fluido la ramificación, que comprende el cilindro hidráulico 15, desde la ramificación que comprende la caldera 55, la línea caliente 70 y la línea de salida 60, permite realizar, a lo largo de las dos ramificaciones, procesos de limpieza separados e independientes de acuerdo con las necesidades específicas de cada ramificación y los componentes hidráulicos dispuestos en ellas.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema para producir bebidas (1) a partir de cápsulas de una sola porción, que comprende:

una cápsula (3) que comprende un contenedor (4) en forma de copa con una pestaña anular exterior (6) y cerrada por una tapa (5) soldada a la pestaña (6);

un conjunto de infusión (2), que comprende un conjunto de inyección (7) de agua presurizada y un conjunto de extracción (8) de bebida alineado a lo largo de un eje (10) y relativamente móvil entre una configuración abierta, en la que los conjuntos de inyección y de extracción definen un espacio de carga de la cápsula entre ellos, y una configuración cerrada, en la que los conjuntos de inyección y de extracción están dispuestos uno contra el otro y definen una cámara de infusión para la cápsula (3) entre ellos; el conjunto de inyección (7) comprende una copa (27), que está dispuesta con un borde libre (32) de la misma hacia el conjunto de extracción (8), y está montada para moverse entre una posición trasera inoperativa y una posición delantera operativa, en la que, durante la operación, la copa (27) aloja una cápsula (3) y su borde libre (32) o bien se acopla o está dispuesto cerca de la pestaña (6);

el espesor, medido radialmente, y un tamaño diametral del borde libre (32) están dimensionados de tal manera que el borde libre (32) se acopla con la pestaña (6) solamente en el área anular (37) de la pestaña (6) dispuesta cerca de un borde circunferencial exterior (38) de la pestaña (6), de manera que dicha área anular (37) está dispuesta en una posición radialmente exterior a cualquier elemento de sellado (39) de la cápsula (3) asociado con la pestaña (6);

caracterizado porque el conjunto de extracción (8) comprende un cilindro hidráulico (15), que comprende un cuerpo cilíndrico (16) fijo y un pistón (17), que comprime una porción de cabeza que mira hacia el conjunto de inyección (7) y está montado de una manera deslizante axialmente en el cuerpo cilíndrico (16) para deslizarse axialmente entre una posición trasera normal y una posición extraída, en la que la porción de cabeza está comprimida contra el borde libre (32) de la copa (27) dispuesta en la posición delantera con una fuerza axial tal que se acoplan la pestaña (6) y el borde libre (32) de una manera hermética a fluido; el sistema para producir bebidas (1) comprende, además, un circuito hidráulico (21), que comprende un suministro de agua fría (46) y una línea de suministro (47, 52, 54, 58) que conecta el suministro de agua fría (46) al conjunto de inyección (7); dicha línea de suministro (47, 52, 54, 58) comprende un primer tramo (47, 52, 54) que se extiende, en serie, partiendo desde el suministro de agua fría, a través de una bomba (45), el cilindro hidráulico (15) del conjunto de extracción (8), una caldera (55) y una válvula de retención (59), y un segundo tramo (58), que conecta la válvula de retención (59) al conjunto de inyección (7); la válvula de retención (59) está ajustada para abrirse cuando, durante la operación, una presión del agua a lo largo del primer tramo (47, 52, 54), aguas abajo de la bomba (45), alcanza una presión umbral pre­ ajustada.

2. Un sistema para producir bebidas (1) a partir de cápsulas de una sola porción, que comprende:

una cápsula (3) que comprende un contenedor (4) en forma de copa con una pestaña anular exterior (6) y cerrada por una tapa (5) soldada a la pestaña (6);

un conjunto de infusión (2), que comprende un conjunto de inyección (7) de agua presurizada y un conjunto de extracción (8) de bebida alineado a lo largo de un eje (10) y relativamente móvil entre una configuración abierta, en la que los conjuntos de inyección y de extracción definen un espacio de carga de la cápsula entre ellos, y una configuración cerrada, en la que los conjuntos de inyección y de extracción están dispuestos uno contra el otro y definen una cámara de infusión para la cápsula (3) entre ellos; el conjunto de inyección (7) comprende una copa (27), que está dispuesta con un borde libre (32) de la misma hacia el conjunto de extracción (8), y está montada para moverse entre una posición trasera inoperativa y una posición delantera operativa, en la que, durante la operación, la copa (27) aloja una cápsula (3) y su borde libre (32) o bien se acopla o está dispuesto cerca de la pestaña (6);

el espesor, medido radialmente, y un tamaño diametral del borde libre (32) están dimensionados de tal manera que el borde libre (32) se acopla con la pestaña (6) solamente en el área anular (37) de la pestaña (6) dispuesta cerca de un borde circunferencial exterior (38) de la pestaña (6), de manera que dicha área anular (37) está dispuesta en una posición radialmente exterior a cualquier elemento de sellado (39) de la cápsula (3) asociado con la pestaña (6);

caracterizado porque el conjunto de extracción (8) comprende un cilindro hidráulico (15), que comprende un cuerpo cilíndrico (16) fijo y un pistón (17), que comprime una porción de cabeza que mira hacia el conjunto de inyección (7) y está montado de una manera deslizante axialmente en el cuerpo cilíndrico (16) para deslizarse axialmente entre una posición trasera normal y una posición extraída, en la que la porción de cabeza está comprimida contra el borde libre (32) de la copa (27) dispuesta en la posición delantera con una fuerza axial tal que se acoplan la pestaña (6) y el borde libre (32) de una manera hermética a fluido; el sistema para producir bebidas (1) comprende, además, un circuito hidráulico (21), que comprende un suministro de agua fría (46), una bomba (45) conectada para fluido, sobre el lado de succión, al suministro de agua fría (46), y dos ramificaciones (52', 52'') conectadas para fluido a un suministro de la bomba (45); una primera ramificación (52') de dicha dos ramificaciones (52', 52'') se extiende a través de una caldera (55) hasta el conjunto de inyección (7) y está provista con una válvula de no-retorno (74) dispuesta aguas arriba de la caldera (55) y con una válvula de solenoide de tres pasos (68) dispuesta aguas abajo de la caldera (55) para conectar selectivamente una salida de la caldera (55) al conjunto de inyección (7) o a un conducto de salida (26); una segunda ramificación (52'') de dichas dos ramificaciones (52', 52'') se extiende a través del cilindro hidráulico (15) y está provista con una válvula de solenoide de tres pasos (68) dispuesta aguas abajo del cilindro hidráulico (15) para conectar una salida del cilindro hidráulico (15) a un conducto de recirculación (66) que fluye dentro el tanque (46) o hasta un conducto de salida.

3. El sistema para producir bebidas (1) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la copa (27) comprende una pared de fondo (29) transversal al eje (10) y una pared lateral (30), que está coaxial al eje (10) y comprende una porción distal (31) que tiene una porción extrema (33) de espesor reducido, que tiene un espesor reducido con respecto al de la porción distal restante (31) y está delimitada en el extremo por dicho borde libre (32).

4. El sistema para producir bebidas (1) de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el espesor de la porción extrema (33) de espesor reducido es uniforme o se reduce hacia el borde libre (32).

5. El sistema para producir bebidas (1) de acuerdo con la reivindicación 3 o 4, en donde la porción distal (31) está acoplada al resto de la pared lateral (30) de una manera desmontable.

6. El sistema para producir bebidas (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en donde la porción extrema (33) de espesor reducido está definida por un receso circunferencial en una superficie interna de la copa (27).

7. El sistema para producir bebidas (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en donde la porción extrema (33) de espesor reducido tiene, sobre su superficie interna coaxial a dicho eje (10), una pluralidad de recesos (33a) distribuidos alrededor del eje (10).

8. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la porción de cabeza del pistón (17) comprende una placa (22), que está delimitada, sobre uno de sus lados que mira hacia la copa (27), por una superficie plana (23) perpendicular al eje (10), y está provista con una pluralidad de protrusiones (24) que se proyectan desde la superficie plana (23) y están adaptadas para abrir por desgarro la tapa (5) de la cápsula (3), cuando el conjunto de infusión (2) está en la configuración cerrada y se inyecta agua caliente presurizada dentro de la cápsula (3).