BRPI0608921A2 - compartimento para conter uma quantidade de material miscìvel, método para preparar e acondicionar moìdos de um material cru, e, compartimento para café - Google Patents
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Abstract
COMPARTIMENTO PARA CONTER UMA QUANTIDADE DE MATERIAL MISCìVEL, METODO PARA PREPARAR E ACONDICIONAR MOìDOS DE UM MATERIAL CRU, E, COMPARTIMENTO PARA CAFé. Um compartimento para conter um volume de material miscível. O compartimento pode incluir uma parede lateral circular e uma base. A base pode incluir um número de orificios. Um papel de filtro substancialmente rígido pode ser posicionado ao redor da base.
Description
"COMPARTIMENTO PARA CONTER UMA QUANTIDADE DEMATERIAL MISCÍVEL, MÉTODO PARA PREPARAR EACONDICIONAR MOÍDOS DE UM MATERIAL CRU, E,COMPARTIMENTO PARA CAFÉ"
CAMPO TÉCNICO
A presente invenção refere-se geralmente a um recipiente paramaterial de infusão e, mais particularmente, refere-se a um compartimentopara uso no preparo automático de café, chá e outras bebidas.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Vários tipos de dispensadores automáticos de café e chá sãoconhecidos. Descritos de modo geral, estes dispensadores contêm umamedida de café, folhas de chá moídos ou outros tipos de material de preparode bebida em um recipiente de algum tipo. Tipicamente, água quente éadicionada ao material de modo a preparar a bebida. O material é,normalmente, contida em algum tipo de recipiente descartável que tem queser aberto ou penetrado de modo a permitir que a água quente passe atravésdo mesmo.
Uma desvantagem desses conhecidos dispositivos de preparode bebida é o fato dos elementos do dispositivo que ficam em contato com omaterial de preparo de bebida terem que ser normalmente limpos. Além disso,o recipiente para o material tem que ser inserido e alinhado no dispensadorpara cada bebida. Como resultado, o dispensador de bebida como um todopode ser um tanto lento entre os ciclos de bebida devido ao recipiente ter queser inserido, alinhado, removido e/ou os elementos do dispensador terem queser limpos.
Há um desejo, por conseguinte, que um dispositivo queprepara a bebida com um tempo de ciclo breve. O dispositivo, de preferência,deve ser relativamente barato e fácil de usar e produzir uma bebida de altaqualidade. Do mesmo modo, o dispositivo deve, de preferência, ser adaptávelpara diferentes tipos de materiais de preparo de bebida e quantidades demateriais de preparo de bebida.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
O presente pedido descreve, assim, um compartimento paraconter uma quantidade de material miscível. O compartimento pode incluiruma parede lateral circular e uma base. A base pode incluir um número deorifícios. Um papel de filtro substancialmente rígido pode ter uma relaçãoentre altura e diâmetro de cerca de 0,435 ou menos. O número de orifíciospode ser de cerca de 54. Uma tampa côncava pode ser posicionada no interiorda parede lateral circular. O papel de filtro substancialmente rígido pode teruma gramatura de cerca de 40 gramas por metro quadrado e uma resistência àjato úmido e cerca de 62 kPa. O papel de filtro pode resistir à deformação sobpressão de água de até cerca de 1 MPa por até cerca de 8 a 15 segundos. Opapel de filtro pode incluir um número de folhas de papel de filtro. O materialde preparo de bebida pode ficar em contato direto com a parede lateralcircular.
Um método aqui descrito provê o preparo e acondicionamentode moídos de um material cru. O método pode incluir as etapas de moagempor rolos do material cru de modo que o menor dos 10% (d(0,l)) dos moídostenha cerca de 40 mícrons, colocando os moídos em um compartimentosubstancialmente rígido, e tamponando os moídos com uma tampa.
A etapa de moagem por rolos pode incluir moer os moídos demodo que mais de 80% dos moídos tenha uma distribuição de tamanho departícula entre cerca de 220 e cerca de 250 mícrons. A etapa de moagem porrolos pode prover também um diâmetro médio de superfície menor do quecerca de 100 mícrons. A etapa de colocação e etapa de tamponamentoresultam em uma densidade de moído de cerca de 0,371 gramas por mililitro acerca de 0,426 gramas por mililitro. O método pode ainda incluir a etapa depôr em infusão o moído por cerca de 6 a 14 segundos.O presente pedido descreve adicionalmente um compartimentopara conter uma quantidade de material miscível. O compartimento podeincluir uma parede lateral substancialmente rígida, uma base substancialmenterígida, e uma tampa. A parede lateral pode incluir um diâmetro interno e umaaltura utilizável se estendendo da base até a tampa. A altura utilizável e odiâmetro interno podem incluir uma relação menor do que cerca de 0,44. Arelação pode ser também de cerca de 0,3 ou menos.
O presente pedido descreve adicionalmente um compartimentopara café. O compartimento para café pode incluir uma parede lateralsubstancialmente rígida, uma base substancialmente rígida, uma tampa emoídos de café posicionados no mesmo. Mais de 75% de moídos e café podeter uma distribuição de tamanho de partícula entre cerca de 200 e 300mícrons. Alternativamente, mais de 80% dos moídos de café pode ter umadistribuição de tamanho de partícula entre cerca de 220 e 250 mícrons.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A Fig. 1 é uma vista em perspectiva de um modo de realizaçãode um sistema de dispensador de bebida para uso coma presente invenção.
A Fig. 2 é uma vista de topo do sistema de dispensador debebida da Fig. 1.
A Fig. 3 é uma vista em perspectiva de um sistema de torre dosistema dispensador de bebida da Fig. 1.
A Fig. 4 é uma vista em perspectiva de um conjunto injetor dosistema dispensador de bebida da Fig. 1, com as rodas-guia e a mola deretorno da chapa de suporte mostradas em linhas pontilhadas.
A Fig. 5 é uma vista em perspectiva traseira do conjuntoinjetor do sistema dispensador de bebida da Fig. 1, com a roda ociosa e ocomutador de limitação mostrados em uma vista recortada.
A Fig. 6 é uma vista em perspectiva de um compartimentocomo descrito aqui.A Fig. 7 é uma vista em perspectiva de um compartimentocomo descrito aqui.
A Fig. 8 é uma vista em seção transversal lateral docompartimento da Fig. 6.
A Fig. 9 é uma vista em perspectiva de topo do compartimentoda Fig. 6.
A Fig. 10 é uma vista em perspectiva de fundo docompartimento da Fig. 6.
A Fig. 11 é uma vista em seção transversal lateral de umcompartimento mostrando a tampa.
A Fig. 12 é uma vista em seção transversal lateral de umcartucho de compartimento com uma quantidade de material de preparo debebida posicionado no mesmo.
A Fig. 13 é uma vista plana lateral de um modo de realizaçãoalternativo da tampa do compartimento da Fig. 6.
A Fig. 15 é uma vista plana lateral de um moedor para usocom a invenção aqui descrita.
DESCRIÇÃO DETALHADA
Com referência agora aos desenhos, nos quais números iguaisse referem a elementos iguais por todas as diversas vistas, as Figs. 1 e 2mostram uma aplicação de um sistema dispensador de bebida 100. Nestasfiguras, um aparelho de compartimento de preparo de bebida 300 é mostrado.
O aparelho de compartimento de preparo de bebida 300 pode incluir umtrocador de calor 150 posicionado dentro de um reservatório de água quente160 e em comunicação com um bocal de injeção 200 conforme mostrado.
Neste modo de realização, os elementos do sistema dispensador de bebida 100como um todo são montados sobre uma armação de dispensador 305. Aarmação de dispensador 305 pode ser constituída de aço inox, alumínio,outros tipos de metais, ou outros tipos de materiais substancialmente não-corrosivos.
O bocal de injeção 200 pode interagir com um ou maiscartuchos de compartimento 210 para produzir a bebida desejada em um copo230 ou qualquer outro tipo de receptáculo. Os cartuchos de compartimento210 podem ser posicionados no sistema dispensador de bebida 100 dentro deum conjunto de torre 310. O conjunto de torre 310 pode ser acopladofixamente à armação de dispensador 305. Conforme mostrado na Fig. 3, oconjunto de torre 310 pode incluir uma chapa de torre 320 posicionada dentrode uma armação de torre 325. A armação de torre 325 pode ser constituída deaço inox, alumínio, outros tipos de metais convencionais, ou tipos similaresde materiais substancialmente não-corrosivos. A chapa de torre 320 pode sersubstancialmente circular ou ter qualquer forma conveniente. A chapa de torre320 pode incluir um número de orifícios de compartimento 330. Os orifíciosde compartimento 330 podem ser dimensionados para acomodar os cartuchosde compartimento 210. A chapa de torre 320 por girar ao redor de um pino detorre 340. Um motor de torre 350 pode acionar o conjunto de torre 310. Omotor de torre 350 pode ser um motor de CA convencional ou um tipo similarde dispositivo. O motor de torre 350 pode acionar o conjunto de torre 310 acerca de 6 a 30 rpm, com cerca de 25 rpm sendo preferido.
A chapa de torre 320 pode ter também um número dedetentores 360 posicionado ao redor de sua periferia. Os detentores 360podem ser posicionados ao redor de cada um dos orifícios de torre 330. Osdetentores 360 podem cooperar com um ou mais comutadores de limitação365 de modo a controlar a rotação da chapa de torre 320. A rotação da chapa320 pode ser interrompida quando o comutador de limitação 360 encontra umdos detentores 360. A rotação da chapa 320 pode ser controlada por tipossimilares de dispositivos.
Posicionado adjacente ao conjunto de torre 310, pode haverum conjunto injetor 400. O conjunto injetor 310 pode ser fixamente acopladoà armação do dispensador 305. O conjunto injetor 400 pode incluir tambémuma armação de injetor 410 se estendendo acima do conjunto de torre 310. Aarmação de injetor 410 pode ser constituída de aço inox, outros tipos demetais, ou tipos similares de materiais substancialmente não-corrosivos.
Com referência agora às Figs. 4 e 5, o conjunto injetor 400pode incluir o bocal de injeção 200 como descrito acima com respeito à Fig.2. O bocal de injeção 200 pode ter uma ponta estreita de modo a preparar ocartucho de compartimento 210, caso necessário, ou uma boca larga paraacomodar todo o cartucho de compartimento 210. O conjunto injetor 400pode incluir uma cabeça de injetor 420 que coopera com o bocal de injeção200. A cabeça de injetor 420 pode ser ligeiramente maior em diâmetro do queos cartuchos de compartimento 210. A cabeça de injetor 420 pode serconstituída também de aço inox, plástico, ou tipos similares de materiaissubstancialmente não-corrosivos. A cabeça de injetor 420 pode incluir umanel de vedação posicionado ao redor de sua periferia. O anel de vedaçãopode ser constituído de borracha, silicone ou outros tipos de materiaiselásticos de modo que uma vedação substancialmente à prova de água sejaformada entre a cabeça de injetor 420 e o cartucho de compartimento 210. Otrocador e calor 150 pode ficar em comunicação com a cabeça de injeção 420de modo a prover água quente pressurizada aos cartuchos de compartimento 210.
A cabeça de injetor 420 pode ser móvel em um planosubstancialmente vertical via um sistema de came 440. (Os termos "vertical"e "horizontal" são usados como um quadro de referência em oposição aposições absolutas. A cabeça de injetor 420 e os outros elementos aquidescritos podem operar em qualquer orientação). Um motor de acionamentode sistema de came 450 pode acionar o sistema de came 440. O motor deacionamento 450 pode ser um motor de CA convencional similar ao motor detorre 350 descrito acima. O motor de acionamento 450 também pode ser ummotor monofásico de indução ou um motor do tipo de CC. O motor deacionamento 450 pode girar um came excêntrico 460 via um sistema decorreia de acionamento 470. O motor de acionamento 450 e o sistema deengrenagens 470 podem girar o came excêntrico 460 a cerca de 6 a cerca de30 rpm, com cerca de 25 rpm sendo preferido. O came excêntrico 460 podeser modelado de modo que sua posição inferior possa ter um raio de cerca de4.1 a cerca de 4,8 centímetros, enquanto sua posição superior pode ter um raiode cerca de 3,4 a 4,1 centímetros.
O came excêntrico 460 pode cooperar com uma roda ociosa480. A roda ociosa 480 pode ficar em comunicação com, e, montada dentro de uma chapa de suporte 490. A chapa de suporte 490 pode manobrar ao redorda armação de injetor 410. A chapa de suporte 490 pode ser feita de aço inox,outros tipos e aço, plástico ou outros materiais. A chapa de suporte 490 podeser fixamente acoplada à cabeça de injetor 420. A chapa de suporte 490 podeter um número de rodas-guia 500 posicionadas sobre a mesma de modo que achapa de suporte 490 possa se mover na direção vertical dentro da armação doinjetor 410. Uma mola de retorno 520 também pode ser acoplada à chapa desuporte e à armação de injetor 410. Um comutador de limitação 530 pode serposicionado ao redor do came 460 de modo que sua rotação não exceda certaquantidade.
A cabeça de injetor 420 pode, assim, manobrar para cima epara baixo na direção vertical, via o sistema de came 440. Especificamente, omotor de acionamento 450 pode girar o came excêntrico 460 via o sistema deengrenagens 470. Quando o came excêntrico gira com um raio semprecrescente, a roda ociosa 480 pulsa a chapa de suporte 490 para baixo de modoque a cabeça de injetor 420 fique em contato com um cartucho decompartimento 210. O came excêntrico 460 pode abaixar a cabeça de injetor420 por cerca de 6,4 a 12,7 milímetros. Uma vez que a cabeça de injetor 420fica em contato com o cartucho de compartimento 210, o came excêntrico 460pode continuar a girar e aumentar a pressão sobre o cartucho decompartimento 210 até que o came 460 atinja o comutador de limitação 530.
A cabeça de injetor 420 pode encaixar o cartucho de compartimento 210 comuma força para baixo de cerca de 136 a 160 quilogramas. O anel de vedaçãopode, assim, formar uma vedação substancialmente à prova de ar e água aoredor do cartucho de compartimento 210. O motor de acionamento 450 podemanter o came 460 no lugar por uma quantidade de tempo predeterminada. Osistema de came 440 pode, então, ser invertido de modo que a cabeça deinjetor 420 retome para sua posição original.
Uma vez que o bocal de injeção 200 da cabeça de injetor 420fica em contato com o cartucho de compartimento 210, a água quente à altapressão pode fluir do trocador de calor 150 para a cabeça de injetor 420. Apressão da água fluindo através do cartucho de compartimento 210 podevariar com a natureza do material de preparo de bebida 550 no mesmo.
As Figs. 6-12 mostram um modo de realização do cartucho decompartimento 210 que pode ser usado com o sistema dispensador de bebida100 ou outros tipos de sistemas de bebida. De fato, o cartucho decompartimento 210 pode ser suado com qualquer tipo de material miscível,aromatizantes, aditivos e outras substâncias. O cartucho de compartimento210 pode ter substancialmente a forma de um copo 600. O copo 600 pode serconstituído de um termoplástico convencional, como poliestireno, polietileno,polipropileno e tipos de materiais similares. Alternativamente, aço inox ououtros tipos de materiais substancialmente não-corrosivos também podem serusados. O copo 600 pode ser substancialmente rígido de modo a suportar ocalor e pressão do ciclo de infusão sem transmitir sabores estranhos. Comodescrito abaixo, porém, pelo termo "rígido", queremos dizer que o copo 600pode flexionar ou se deformar ligeiramente quando sob pressão.
O copo 600 pode incluir uma parede lateral substancialmentecircular 610 e uma base substancialmente plana 620. Outras formas tambémpodem ser usadas. A parede lateral 610 e a base 620 do copo 600 podem sermoldadas e formar um elemento unitário ou uma parede lateral separada 610 euma base separada 620 pode ser fixamente acoplada uma à outra. A paredelateral 610 e a base 620, bem como o copo 600 como um todo, podem terqualquer diâmetro conveniente de modo a acomodar os orifícios decompartimento 330 da chapa de torre 320 do conjunto de torre 310 e a cabeçade injetor 420 do injetor 400. Alternativamente, a parede lateral 610 e a base620 do copo 600 podem ter qualquer diâmetro conveniente de modo aacomodar outros tipos de sistemas de dispensador de bebida 100 ou tipos dedispositivos similares.
Como exemplo, a parede lateral 610 pode ter um diâmetrointerno de cerca de 39,3 milímetros com uma espessura de parede de cerca de1,1 mm. A parede lateral 610 pode ter um afunilamento ligeiro do topo aofundo. Outros tamanhos ou dimensões podem ser suados, como desejado.
O copo 600, como um todo, pode ter uma profundidadevariável dependendo da quantidade de material de preparo de bebidapretendida a ser usada no mesmo. No caso do copo 600 de uso pretendido tercerca de 355 mililitros de bebida, o copo 600 pode ter uma altura total decerca de 28,7 mm e uma altura interna utilizável de cerca de 17,1 mm. Arelação altura/diâmetro para o copo de 355 mm será, por conseguinte, decerca de 0,73 para a altura total e cerca de 0,435 para a altura internautilizável. O copo 600 pode ter cerca de 6,4g de um material de polipropileno.
Um copo a ser suado, por exemplo, com cerca de 237ml debebida pode ter uma altura de cerca de 22,5 mm e uma altura internautilizável de cerca de 11,9 mm. A relação pode, assim, ser de cerca de 0,57para a altura total e cerca de 0,3 para a altura interna utilizável. O copo 600pode ter cerca de 5,8g de um material de polipropileno.
Estas relações entre diâmetro e profundidade provêem o copo600 e o cartucho 210 como um todo com suficiente resistência e rigidezenquanto usando uma quantidade mínima de material. O cartucho 210, comoum toso, pode ter cerca de 5 a cerca de 8 gramas de material plástico nomesmo quando no uso, por exemplo, de um homopolímero de polipropileno.
Como resultado, o copo 600 e o cartucho 210 como um todo podem suportartemperaturas superiores a cerca de 93 0C por até 60 segundos ou mais a umapressão hidráulica superior a cerca de 1,0 MPa. Embora o copo 600 tendoestas relações possa fletir ou se deformar um pouco, o copo 600 e o cartucho210, como um todo, deve suportar a esperada pressão de água passandoatravés do mesmo. Estas dimensões e características têm finalidade exclusivade exemplo. A parede lateral 610 e a base 620 do copo 600 podem assumirqualquer tamanho ou forma desejada. Por exemplo, a parede lateral 610 podeser reta, afunilada, escalonada ou curvada, caso desejado.
A base 620 pode incluir um número de orifícios 640 formadosna mesma. Os orifícios 640 podem se estender através da largura da base 620.
Os orifícios 640 podem ser grandemente circulares em forma, com umdiâmetro individual de cerca de 1,6 mm. Qualquer forma ou tamanhodesejado, entretanto, pode ser suado. Neste modo de realização, cerca de 54orifícios 640 são usados, embora qualquer número possa ser suado. O númeroselecionado e o tamanho de orifícios 640 provêm a queda de pressãoapropriada quando um copo de certa dimensão é usado.
A base 620 pode ter um número de nervuras de suporte 650posicionados sobre a mesma. Uma nervura circular interna 660, uma nervuracircular externa 670, e um número de nervuras radiais 680 pode ser usado.
Neste modo de realização, as nervuras 650 podem ter uma profundidade decerca de 1 mm, embora qualquer espessura desejada possa ser suada. Domesmo modo, qualquer número desejado e/ou forma das nervuras 650 podeser suado. O projeto das nervuras 650 provê maior suporte e estabilidade aocartucho 210 como um todo com uma quantidade mínima de material.
A parede lateral 610 do topo 600 pode incluir também umlábio superior 700. O lábio superior pode incluir uma porção de toposubstancialmente plana 710. A porção de topo plana 710 pode ter uma larguraem torno de 3,4 mm. O lábio 700 pode ser configurado para acomodar otamanho dos orifícios de compartimento 330 e a cabeça de injetor 420enquanto usando tão pouco material quanto possível. Isto é particularmenteverdade, dado que o cartucho 210 como um todo é, geralmente, suportadoapenas ao redor de seu lábio 700 durante o processo de injeção.
As Figs. 13 e 14 mostram um modo de realização alternativodo lábio 700. Neste modo de realização, um lábio 720 pode incluir a porçãode topo substancialmente plana 710 e um flange inclinado para baixo 730 quese estende da porção de topo 730. O flange 730 pode se estender para baixo,para formar um bolso 740 com a parede lateral 610. O topo do bolso 740 podeter um raio interno curvo. O flange 730 e o bolso 740 do lábio 720 sãodimensionados para acomodar o tamanho dos orifícios de compartimento 330.
Com referência novamente às Figs. 6-12, a parede lateral 610do copo 600 pode incluir também um número de recortes 760 formados namesma. Neste modo de realização, um primeiro recorte 760, porém, pode sersuado. Por exemplo, apenas dois recortes 760 podem ser suados com um copo600 de 237ml. Os recortes 760 podem ser contínuos ao redor dacircunferência interna das paredes laterais 610 ou os recortes 760 podem serintermitentes.
Os recortes 760 podem cooperar com uma tampa 790. A tampa790 pode ter uma borda 800 que é substancialmente em forma de cunha aoredor de sua periferia para inserção dentro de um recorte 760. O uso derecortes 760 assegura que a tampa 790 permaneça no lugar. A borda 800 podeser contínua ou intermitente de modo a casar com os recortes 760. A tampa790 é, de preferência, arqueada para dentro ou pode ser grandemente côncavaem forma. A tampa 790 pode ter cerca de 0,8g de um material depolipropileno.A tampa 790 pode ser colocada em um dos recortes 760dependendo da quantidade de material de preparo de bebida que deve sercolocada no copo. A tampa 790 pode ser arqueada para baixo em uma formacôncava de modo a derivar o material de preparo de bebida 550 para baixosob pressão e impedir seu desvio da mesma. A tampa 790 pode prover a forçade tampa correta para o material de preparo de bebida 550 e manter o materialsob carga via um princípio de arruela Belleville. O uso da tampa 790 paratampar o material de preparo de bebida 550 permite também uma mais rápidavelocidade de carregamento ao carregar o copo 600 com o material de preparode bebida 550. A tampa 790 pode ter também um número de orifícios 810 namesma para permitir a água da cabeça de injetor 420 atravessá-la.
Dependendo da natureza da cabeça de injetor 420, o uso da tampa 790 podenão ser necessário.
O copo 600 pode ser revestido com uma ou mais camadas deum papel de filtro 850. O papel de filtro 850 pode ser do tipo normal, usadopara coletar o material de preparo de bebida 550 enquanto permite a bebidaatravessá-lo, O papel de filtro 850, entretanto, deve ter suficiente resistência,rigidez, e/ou porosidade, de modo que ele não seja desviado para os orifícios640 da base 620 e/ou permita que partículas finas do material de preparo debebida 550 feche ou entupa os orifícios 640. O entupimento dos orifícios 640pode criar um desbalanceamento na queda de pressão através do cartucho210. Devido ao papel rígido 850, que resiste substancialmente à deformação,os orifícios 640 da base 620 do copo 600 podem ter um diâmetro algo maiorpara aumento de fluxo através dos mesmos.
Por exemplo, o papel de filtro 850 pode ser feito com umacombinação de fibras de celulose e termoplásticas. Exemplos de papéis defiltro adequados 850 são os vendidos por J.R. Crompton Ltd. of Gainesville,Geórgia, sob as designações PV-377 e PV-437-C. Por exemplo, o materialPV-347C pode ter uma gramadura de cerca de 40 g/m e uma resistência àjato de umedecimento de cerca de 62kPa. Tipos similares de materiais podemser usados. Múltiplas folhas de papel também podem ser usadas. Cada umadas múltiplas folhas pode ter as mesmas características ou diferentes.
O cartucho de compartimento 210 pode ter uma camada defiltro superior 860 e uma camada de filtro inferior 870. A camada de filtroinferior 860 é, geralmente, posicionada no mesmo sem o uso de adesivos. Acamada de filtro superior 860 pode não precisar de tanta resistência como acamada inferior 870. A camada de filtro superior 860 geralmente provêdispersão de água e impede os moídos de entupirem a cabeça de injetor 420.
O próprio material de preparo de bebida 550 pode ser posicionado entre ascamadas de filtro superior e inferior 860, 870. De preferência, o material depreparo de bebida 550 fica em contato direto com a parede lateral 610, ouseja, não há papel de filtro 850 posicionado ao redor do diâmetro interno docopo 600. Este posicionamento força a água a atravessar o próprio material depreparo de bebida 550 em oposição a se deslocar através da tampa 600 via opapel de filtro 850.
O material de preparo de bebida 550 pode ser colocado dentrode um envelope de folha ou outro tipo de barreira substancialmenteimpermeável a ar. O envelope de folha 590 pode servir para manter o materialde preparo de bebida 550 nele fresco e fora de contato com o ar ambiente.Alternativamente,, todo o cartucho de compartimento 210 pode ser colocadodentro de um envelope inteiro, individualmente ou em grupo, até que ocartucho 210 esteja pronto para us.
O próprio material de preparo de bebida 550 é, normalmente,preparado em um moedor 900. O moedor 900 pode ter um material bruto,grãos de café neste exemplo, e moê-los em moídos de café. Conformemostrado na Fig. 15, o moedor 900 é, de preferência, um moedor de rolos.Um exemplo de tal moedor 900 é fabricado por Modern Process Equipment,Inc, de Chicago, Illinois, sob a designação de modelo 660FX. Um moedor derolo 900 é preferido sobre outros tipos de moedores, como um moedor derebarba. Os moedores de rolo parecem prover melhor distribuição de tamanhode partícula, ou seja, a distribuição de tamanho de partícula é maisconsistente. O moedor de rolo 900 provê menos partículas maiores que podemtender a ser sub-extraídos e prover menos "finos" com desvio de sabor oumuito poucas partículas de café pequenas que tende a alterar o gosto dabebida final por excesso e extração e contribuindo para o amargor. Alimitação de finos tem também um efeito sobre a contrapressão no interior docartucho de compartimento 210 uma vez que a contrapressão é inversamenteproporcional ao quadrado do tamanho da partícula. A contrapressão, dessemodo, aumenta quando o tamanho da partícula diminui.
Uma comparação entre um moedor de rolo e um moedor derebarba está mostrada abaixo. A distribuição de partícula de moedor de rolo(o moído "Rainforest" com o pico à esquerda) termina a cerca de 8,0micrômetros de tamanho de partícula, enquanto o moedor de rebarba (omoído "Milano" com o pico à direita) continua até cerca de 0,1 micrômetro detamanho de partícula. Do mesmo modo, há poucas partículas maiores com omoedor de rolo
<table>table see original document page 15</column></row><table>
Coforme mostrado, mais de 80% dos moidos pelo erolo 900 tem uma distribuição de tamanho de partícula entre cerca de 220 ecerca de 250 mícrons, com mais de 99% tendo uma distribuição de tamanhode partícula entre cerca de 8 e 650 mícrons. De modo grosseiro, mais de 75%de moídos e café pode ter uma distribuição de tamanho de partícula entrecerca de 200 e cerca de 300 mícrons. Embora uma distribuição de tamanho departícula consistente ao redor de 250 mícrons proveja uma melhor bebida,uma certa quantidade e partículas finas também pode ser desejada para provera resistência e pressão desejada durante o preparo. A falta de finos suficientepode permitir que a água atravesse muito rapidamente. Desse modo, 10 a 20%da distribuição pode ficar ao redor da faixa de 40 mícrons.
De modo a controlar o número de finos e controlar acontrapressão e resistência, uma avaliação do tamanho de partícula do menor10% d(0,l) pode ser usada. Quanto menor reste número, maior a percentagemde partículas menores do que um dado diâmetro. A posição de d(0,l) estámostrada abaixo:
De modo geral e como exemplo, d(0,l) de cerca de 43 mícronspode ser aceitável, enquanto 25 mícrons pode ser inaceitável.
Uma abordagem similar é considerar o diâmetro médio de áreasuperficial. O diâmetro médio de área superficial é útil devido ao fato de àmedida que o tamanho de partícula diminui, a relação de áreasuperficial/volume aumenta rapidamente. O diâmetro médio de áreasuperficial é calculado pela multiplicação de cada diâmetro de partícula pelaárea superficial total de material em todas as partículas desse tamanho,somando e dividindo pela área superficial total de todas as partículas. Dessemodo, para um diâmetro nas coordenas 3, 2 mostradas acima, o cálculo seria:
<formula>formula see original document page 17</formula>
DE modo geral e como exemplo, um diâmetro médio de áreasuperficial em D[3, 2] de 116 mícrons pode ser aceitável, enquanto umdiâmetro de 78 mícrons pode não ser aceitável.
Cálculos similares podem ser feitos que enfoque sobre apresença de partículas maiores. Por exemplo, o diâmetro médio de volumeD [4, 3] também pode ser calculado?
<formula>formula see original document page 17</formula>
O moedor de rolo 900 provê, assim, uma distribuição detamanho de partícula mais estreita e mais consistente. Similarmente, o númerode finos pode ser monitorado para limitar o amargor enquanto mantendo umapressão constante através dos mesmos. Tal distribuição de tamanho departícula provê uma bebida de café com gosto melhor e consistente.
O moedor 900 também pode incluir um densificador 910. Odensificador 910 pode incluir um número de lâminas para formar os moídosindividuais em um tamanho e forma mais uniforme. Especificamente, osmoídos parecem ter uma forma esférica mais uniforme e parecem ser algoendurecidos. Densificação dos moídos resulta na mudança das característicada infusão pelo fato do aumento em densidade mudar a natureza do fluxo deágua através dos moídos.
Em adição a criar esferas substancialmente uniformes, odensificador 920 parece também reduzir o número de finos ou partículaspequenas por "grudar" as partículas menores às maiores. Esta agregação podeser devida os óleos presentes nos moídos, o trabalho adicionado aos moídos,ou outras causas. Por exemplo, com densificação, sólidos no café podem serao redor de 6%. Sem densificação, porém, os sólidos podem atingir cerca de7,5%, o que provê um produto acabado que pode ser muito forte. O resultadofinal é uma menor distribuição de tamanho partícula uniforme. Embora adensificação tenha sido usada para melhorar a compactação de café,densificação não foi empregada para mudar as características de bebida dosmoídos.
No uso, a camada inferior 670 de papel de filtro pode sercolocada com o copo 600 do cartucho de compartimento 210 ao longo da base620. Uma quantidade do material de preparo de bebida 550 pode, então,sreposicionada no mesmo. A camada superior 860 do papel de filtro pode,então, ser colocada sobre o material de preparo de bebida 55, caso desejado.
A tampa 790 pode, então, ser colocada dentro do copo 600 para tampar omaterial de preparo de bebida 550 com cerca de 13,6kg de força. Aquantidade de força pode variar. Uma vez que a tampa 790 tenha compactadoo material de preparo de bebida 550, a borda 800 da tampa 790 é posicionadadentro de recorte apropriado 760 dentro da parede lateral 610 do copo 600. Ocompartimento 210 pode, então, ser vedado ou de outro modo despachadopara uso com o sistema dispensador de bebida 100 ou de outro modo.
O compartimento 210 pode ser posicionado dentro de um dosorifícios de compartimento 330 no conjunto de torre 310. Especificamente, aborda externa do orifício de compartimento 330 fica alinhada com o lábio 700do copo 600, de modo que o copo 600 seja suportado pelo lábio 700. Acabeça de injetor 420 pode, então, ser posicionada ao redor do compartimento210. O anel de vedação da cabeça de injetor 420 pode vedar ao redor daporção de topo 710 do lábio 700 do copo 600. O uso de lábio arredondado ouum lábio com uma forma não-plana pode causar dano ao anel de vedação ,dada a quantidade de pressão envolvida, ou seja, como descrito acima, acabeça de injetor 420 pode encaixar o cartucho de compartimento 210 comuma força descendente de cerca de 136 a cerca de 160 quilogramas de força eao fluxo de água entrando pode ser pressurizado a cerca de 1,0 a cerca de 1,4MPa. A pressão da água fluindo através do cartucho de compartimento 210pode variar com a natureza do material de preparo de bebida 550. A águaquente pressurizada pode ser provida ao cartucho 210 a partir de qualquerfonte.
A água passando através da cabeça de injetor 420 pode seespalhar sobre a tampa 790 e seus orifícios 810 e para o material de preparode bebida 550. A natureza do fluxo de água através do cartucho 210 como umtodo depende em parte da geometria e tamanho do cartucho 210, a natureza,tamanho e densidade do material de preparo de bebida 550, a pressão de água,a temperatura da água, e o tempo de infusão. A alteração de qualquer umdesses parâmetros pode alterar a natureza da bebida preparada. A bebidapreparada pode, então atravessar os orifícios 640 na base 620 do copo 600.
Conforme mostrado na Fig. 12, o cartucho de compartimento210 pode ser carregado com diferentes tipos de moídos, folhas, ou outrostipos de material de preparo de bebida 550. NO caso de uma bebida expressoservida isoladamente de cerca de 35ml, cerca de 6 a 8 gramas de caféespecialmente moído podem ser colocados no cartucho de compartimento210. Do mesmo modo, a mesma quantidade de café moído pode ser suadapara preparar um café estilo americano com a adição de cerca de 180ml deágua. Cerca de 4g de folhas de chá pode ser adicionada ao cartucho decompartimento 210 para preparar cerca de 180ml de copo de chá.
Cada tipo diferente de café ou de outro tipo de material depreparo de bebida 550 tem uma moído de tamanho diferente. Por exemplo,um grão de café pode ser moído a cerca de 500 a 800 partículas para umtípico café coado. O mesmo grão de café pode ser moído em mais de 3500partículas para um moído de expresso. As próprias partículas têm tamanhos epesos diferentes.Manter a uniformidade de tamanho de partículas, comodescrito acima, é preferido. Partículas de café moído fora do tamanho corretogeralmente produzirão sobre extrato ou sub-extrato dos sólidos solúveis docafé. O uso de moedor 900 ajuda a assegurar um tamanho de partícula maisconsistente. O uso do densificador 910 também ajuda no provimento deuniformidade de tamanho de partículas. Tamponar os moídos de café ajuda aprover fluxo de fluido uniforme através do copo 600. Como descrito acima,tamanho de partícula se relaciona à contrapressão que faz o "trabalho" depreparar a bebida.
Com respeito ao tempo e temperatura de preparo, astemperaturas ficam, tipicamente, na faixa ao redor de 85 a IOO0C ou, porvezes, mais quente a cerca de 1,0 ou 1,4 AlPa a água dentro do reservatório deágua quente 160 pode ser aquecida a cerca de 102°C pelo trocador de calor150. A água perde parte de seu calor ao passara através da cabeça de injetor420 e para o cartucho 210.
Como exemplo, um expresso "Roma" como descrito acima,pode usar o cartucho 210 de 237ml com cerca de 6 gramas de moído de café.
O cartucho 210 pode produzir cerca de 35ml da bebida. A água pode deixar oreservatório de água quente 160 a cerca de 102°C e ter um tempo de infusãode cerca de 9 segundos a cerca de 1,1 MPa. (Densificação dos moídos podeacelerar o tempo de infusão e reduzir a quantidade de material extraído). Ocartucho 210 de 355ml poderia ser usado também se a tampa 790 for colocadaem um recorte inferior 760. Uma bebida "Escura" tem propriedades similares,mas usa cerca de 7,3g dos moídos. Como resultado, o tempo de infusão é decerca de 14 segundos.
Uma bebida "Rainforest" pode usar também o cartucho 210 de237ml com cerca de 6g de moídos em seu interior. Estes moídos, porém, sãomais grosseiros do que os moídos Roma, de modo que a velocidade de fluxoatravés do cartucho 210 pode ser maior. Desse modo, o tempo de infusãoseria de cerca de 7 segundos (mais u menos 2 segundos). Uma certaquantidade de água de preparo (cerca de 180ml) também compartimento e seradicionada à bebida após o preparo. Uma bebida "Americano" compartimentoe usar os moídos expresso descritos acima com os vários moídos e misturastendo diferentes características e gostos.
Conforme mostrado, o cartucho 210 compartimento e serusado também para preparar chá. Beste exemplo, cerca de 2,8g de folhas dechá compartimento e ser suado. Em oposição ao método tradicional deixar ochá em infusão por vários minutos, neste exemplo cerca de 21 Oml de bebidacompartimento e ser preparado em cerca de 6,2 segundos. Chá geladotambém compartimento e ser preparado com a adição de quantidade de águade preparo.
Vários exemplos dos parâmetros de preparo estão mostradosabaixo:
<table>table see original document page 21</column></row><table>
A combinação das variáveis descritas aqui provê, assim, umcartucho de compartimento 210 que produz uma bebida com um saborconsistente. Especificamente, o sabor de bebida é consistente ao longo do usode qualquer número de cartuchos 210.
Claims (19)
1. Compartimento para conter uma quantidade de materialmiscível, caracterizado pelo fato de compreender:uma parede lateral circunferencial;uma base;a mencionada base compreendendo uma pluralidade deorifícios; eum papel de filtro substancialmente rígido posicionado aoredor da mencionada base.
2. Compartimento de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato da mencionada base e a mencionada parede lateralcircular compreender uma relação altura/diâmetro de cerca de 0,435 oumenos.
3. Compartimento de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato da mencionada pluralidade de orifícios compreenderum diâmetro de cerca de 1,6 mm.
4. Compartimento de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato da mencionada pluralidade de orifícios compreendercerca de 54 orifícios.
5. Compartimento de acordo com a reivindicação 1,caracterizado adicionalmente pelo fato de compreender uma tampa côncavaposicionada dentro da mencionada parede lateral circular.
6. Compartimento de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato do mencionado papel de filtro substancialmente rígidocompreender uma gramatura de cerca de 40 g/m .
7. Compartimento de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato do mencionado papel de filtro substancialmente rígidocompreender uma resistência a rajada úmida de cerca de 62kPa.
8. Compartimento de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato do mencionado papel de filtro substancialmente rígidocompreender uma pluralidade de folhas de papel de filtro.
9. Compartimento de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato do mencionado material de preparo de bebida ficar emcontato direto com a mencionada parede lateral circular.
10. Compartimento de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato do mencionado papel de filtro substancialmente rígidoresistir à deformação sob pressão de água de até cerca de 1,1 MPa.
11. Método para preparar e acondicionar moídos de ummaterial cru, caracterizado pelo fato e compreender:moer por rolos o material cru em moídos de modo que omencionado 10% (d(0,l)) dos moídos compreender cerca de 40 mícrons;colocar os moídos em um compartimento substancialmenterígido; etamponar os moídos com uma tampa.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato da mencionada etapa de moagem por rolos compreender moer osmoídos de modo que mais de 80% dos moídos compreenda uma distribuiçãode tamanho de partícula entre cerca de 220 e cerca de 250 mícrons.
13. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato da mencionada etapa de moagem por rolos compreender moer osmoídos de modo que um diâmetro médio de superfície seja de pelo menoscerca de 100 mícrons.
14. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato da etapa de colocação e a etapa de tamponamento resultar em umadensidade de moído de cerca de 0,3 71 g/ml a cerca de 0,426g/ml.
15. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizadoadicionalmente pelo fato de pôr em infusão os moídos por cerca de 6 a cercade 14 segundos.
16. Compartimento para conter uma quantidade de materialmiscível, caracterizado pelo fato de compreender:uma parede lateral substancialmente rígida;uma base substancialmente rígida; euma tampa;a mencionada parede lateral compreendendo um diâmetrointerno e uma altura utilizável se estendendo da mencionada base até amencionada tampa;a mencionada altura utilizável e o mencionado diâmetrointerno compreendendo uma relação menor do que cerca de 0,44.
17. Compartimento de acordo com a reivindicação 16,caracterizado pelo fato da mencionada relação compreender cerca de 0,3 oumenos.
18. Compartimento para café, caracterizado pelo fato decompreender:uma parede lateral substancialmente rígida;uma base substancialmente rígida; euma tampa; emoídos de café posicionados no mesmo;onde mais de 75% dos mencionados moídos de cafécompreende uma distribuição de tamanho de partícula entre cerca de 200 ecerca de 300 mícrons.
19. Compartimento para café de acordo com a reivindicação-18, caracterizado pelo fato de mais de 80% dos mencionados moídos de cafécompreender uma distribuição de tamanho de partícula entre cerca de 220 ecerca de 250 mícrons.
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