BRPI0715548A2

BRPI0715548A2 - mÉtodo para liberar um extrato de cafÉ longo a partir de uma cÁpsula em um tempo de fluxo reduzido

Info

Publication number: BRPI0715548A2
Application number: BRPI0715548-4A
Authority: BR
Inventors: Sylvia Ohresser; Paul Eichler; Peter Koch; Ernest Raetz
Original assignee: Nestec Sa
Priority date: 2006-07-24
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2013-03-12
Also published as: RU2430670C2; HRP20090032A2; ES2341271T3; KR20090032101A; RU2009106093A; ATE465659T1; WO2008012202A1; MY145593A; EP1882431B1; NO20090737L; JP5121827B2; EP1882431A1; CN101516238A; PT1882431E; US20090186137A1; AU2007278332B2; AU2007278332A1; JP2009544380A; MA30650B1; US8088423B2

Abstract

MÉTODO PARA LIBERAR UM EXTRATO DE CAFÉ LONGO A PARTIR DE UMA CÁPSULA EM UM TEMPO DE FLUXO REDUZIDO. A presente invenção refere-se a um método para liberar um extrato de café longo a partir de uma cápsula contendo café moído dentro de um tempo de fluxo de 50 segundos ou menos por injeção de água sob pressão dentro da cápsula. A cápsula é preenchida com café moído e tem uma membrana de liberação. A cápsula é extraída em um dispositivo de extração de café, e água pressurizada é injetada na cápsula sob pressão. A bebida de café é liberada através da membrana de liberação de bebida da cápsula com dispositivo de engate engatando na membrana e/ou contra ela. A perda de pressão é reduzida no fundo do café fornecendo na cápsula, borra do café tendo uma porcentagem controlada de finos (F) dependendo do tamanho médio de partícula (D4,3). O tempo de fluxo pode ser abaixado para 40 segundos ou ainda menos enquanto mantendo um rendimento de extração de café dentro de uma alta faixa de 15 a 30%.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA LIBERAR UM EXTRATO DE CAFÉ LONGO A PARTIR DE UMA CÁPSULA EM UM TEMPO DE FLUXO REDUZIDO".

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um método para liberar bebidas

de café a partir de cápsulas projetadas para serem extraídas sob pressão e contendo uma substância para a preparação de uma bebida de café. Antecedentes da Invenção

As xícaras de café podem ser produzidas a partir de máquinas de café com filtro. Entretanto, como um resultado de uma "leve" extração do café, o extrato resultante usualmente tem baixa concentração de sólidos de café, um baixo perfil de aroma, e pouco ou nenhum "creme" no topo.

As cápsulas projetadas para serem extraídas sob pressão e con- tendo uma substância para a preparação de uma bebida existem no merca- do. Elas fornecem uma melhor extração de café, isto é, um "rendimento de extração" mais alto, mais aroma e um melhor "creme", mais conveniência em operação e elas asseguram frescor da substância contida nele. Como um resultado, a liberação de bebidas frescamente extraídas de qualidade constante é mais bem assegurada. Por exemplo, o sistema atualmente comercializado sob a marca

registrada "Nespresso®" é apreciado para produzir xícaras de café curto e xícaras de café longo de boa qualidade. Uma xícara de café curto é definida como contendo menos de 50 gramas de extrato líquido de café na xícara e mais especificamente e aproximadamente 40 g para o tipo expresso e apro- ximadamente 25 g para o tipo Ristretto. Devido às condições de extração de alta pressão mantidas na cápsula, na ordem de 1000-2000 KPa (10-20 bar), ao extrato líquido que é liberado podem ser dados atributos de qualida- de desejáveis em termos de rendimento de café, sólidos de café e "creme" e dentro de um tempo de fluxo de liberação que se revela aceitável para o u- suário. Alguns consumidores, entretanto, preferem ter a opção para também preparar uma xícara de café longo com as cápsulas existentes. Uma xícara de café longo é definida como contendo aproximadamente 110 (± 10) gra- mas de extrato líquido de café na xícara. Com a finalidade de liberar uma xícara de café longo, uma maior quantidade de água necessita ser enviada através da cápsula. Portanto, tipicamente um "café longo" leva um tempo muito grande para ser liberado, isto é, um minuto ou mais, e a bebida resul- tante pode ter o gosto muito amargo e duro e deve ser levemente fino ou aguado. O tempo de liberação, que excede um minuto, é também inaceitável por um ponto de vista comercial e inconveniente para o consumidor que de- seja preparar várias xícaras em uma fileira.

EP 1 566 127 A2 propôs uma solução para um sistema adapta- do para liberar um café curto ou longo usando o mesmo dispositivo de extra- ção de café e o mesmo formato de cápsula. As cápsulas de café longo têm uma membrana de retenção de resistência à punção de 0,6 a 1,1 mJ e uma granulometria de café de 300 a 600 micra. Sumário da Invenção A presente invenção tem como objetivo um aperfeiçoamento

significativo para o sistema de cápsula da técnica anterior. Em particular, um objetivo principal é reduzir o tempo de fluxo das cápsulas de café para libe- rar um extrato de café longo, enquanto ao mesmo tempo mantendo ou até aperfeiçoando os atributos de qualidade do café, em particular, uma força desejável (por exemplo, expressa por seu "rendimento de extração") e tam- bém uma espessura e textura suficiente de creme.

A invenção é baseada nas descobertas gerais de que a perda de pressão no fundo do café da cápsula é reduzida comparada à técnica anteri- or. Ao mesmo tempo, a perda de pressão na interface da placa de abertu- ra/membrana da cápsula pode ser aumentada comparada à técnica anterior. De fato, concluiu-se surpreendentemente que o atributo do creme pode ser significativamente aumentado aumentando-se a perda de pressão na inter- face de placa de abertura/membrana. Diminuir a perda de pressão no pró- prio fundo do café pode reduzir ou ao menos manter dentro dos limites dese- jados o tempo de fluxo para a liberação de uma xícara de café longo. Entre- tanto, a redução da perda de pressão no fundo do café não pode ser execu- tada sem reduzir o rendimento de extração do café, o que levaria a um café com força e/ou aroma insuficientes. Portanto, a invenção concluiu uma solu- ção para manter um alto nível de extração de café fornecendo resistência relativamente menor no fundo do café ao fluxo de fluido se comparado aos sistemas de cápsula da técnica anterior de modo a reduzir o tempo de Iibe- ração de café total.

A invenção é assim baseada na conclusão de que a granulome- tria do fundo do café com um controle do nível de finos no fundo do café de- sempenha uma função-chave na redução da perda de pressão no fundo do café, enquanto mantendo o nível de extração de café desejado. A invenção é também baseada no princípio de reduzir o nível de finos no café moído, tal nível de finos fornecendo um fluxo mais rápido, enquanto não afetando signi- ficativamente o rendimento da extração do extrato de café resultante.

Portanto, a presente invenção refere-se a um método para libe- rar extrato de café longo a partir de uma cápsula contendo café moído den- tro de um tempo de fluxo de 50 segundos ou menos por 110 ml de extrato por injeção de água sob pressão dentro da cápsula,

onde a cápsula é preenchida com café moído e tem uma mem- brana de liberação, sendo que a cápsula é extraída em um dispositivo de extração de café e água pressurizada é injetada na cápsula sob pressão, onde a bebida de café é liberada através da membrana de libe-

ração de bebida da cápsula com dispositivo de engate engatando na mem- brana e/ou contra ela,

onde a perda de pressão é reduzida no fundo do café fornecen- do na cápsula, café moído tendo uma porcentagem controlada de finos (F) dependendo do tamanho da partícula (D4,3) dentro dos seguintes limites:

F é menor ou igual a 14%, quando D4,3 é medido de 350 a 400

mícrons,

F é menor ou igual a 16%, quando D4i3 é medido de 300 a 349

mícrons,

Fé menor ou igual a 18%, quando D4,3 é medido de 250 a 299

mícrons.

Mais particularmente, o método compreende preencher a cápsu- Ia com café moído tendo uma porcentagem controlada de finos (F) depen- dendo do tamanho da partícula dentro dos seguintes limites:

F está entre 10 e 14% quando D4,3 é medido de 350 a 400 mí-

crons,

crons.

F está entre 12 e 16% quando D4,3 é medido de 300 a 349 mí- F está entre 14 e 18% quando D4,3 é medido de 250 a 299 mí-

Ainda mais preferencialmente, a cápsula contém café moído tendo uma porcentagem controlada de finos (F) dependendo do tamanho de partícula dentro dos seguintes limites:

F está compreendido entre 12 e 14% quando D4,3 é medido en- tre 300 e 350 mícrons.

Um controle do nível de finos como determinado como uma fun- ção do tamanho médio de partícula da moagem de café habilita a diminuir a perda de pressão no fundo do café, consequentemente reduzindo significati- vamente o tempo de fluxo.

Preferencialmente, uma única moagem dentro das faixas especí- ficas mencionadas acima de D4i3 é dosada e preenchida na cápsula para alcançar o método da invenção.

De acordo com o método da invenção, o extrato de café longo é preferencialmente liberado em um tempo de fluxo entre 27 e 45 segundos. O tempo de fluxo pode ainda ser reduzido a menos de 35 segundos. O tempo de fluxo é reduzido, enquanto o rendimento de extração do extrato de café liberado é mantido de 15 a 30%. Mais preferencialmente, o rendimento da extração do extrato de café liberado é mantido entre 20 e 26%.

Em adição, a perda de pressão na interface do dispositivo de engate/membrana pode ser aumentada para fornecer atributos de qualidade aperfeiçoados, em particular, para aperfeiçoar a produção de creme. O tem- po de fluxo pode ser mantido ou ainda preferencialmente reduzido se o au- mento da pressão na membrana é compensado por uma redução dos finos. Preferencialmente, um creme é formado no topo do extrato de café que ex- perimenta uma estabilidade no teste de açúcar de mais de 10 segundos. Mais preferencialmente, o creme experimenta uma estabilidade no teste de açúcar entre aproximadamente 11 e 15 segundos.

A perda de pressão na interface do dispositivo de enga- te/membrana pode aumentar tendo uma membrana que tem uma resistência à punção mais alta do que uma membrana típica para liberar extratos de café longo. Preferencialmente, a membrana tem uma resistência à punção de ao menos 1,1 mJ. Ainda preferencialmente, a membrana tem uma resis- tência à punção entre 1,1 mJ e 3,5 mJ. Mais preferencialmente, a membrana tem uma resistência à punção entre 1,35 e 3,2 mJ.

Outra vantagem das membranas tendo uma resistência à pun- ção relativamente alta é que a membrana pode ser mais confiavelmente ve- dada ao corpo da cápsula. Em particular, há um risco menor de vedação defeituosa que poderia acidentalmente quebrar durante a extração sob pres- são de fluido e que levaria a borra do café a sujar o dispositivo de extração.

A perda de pressão poderia também ser controlada por outros meios, tal como escolhendo um projeto específico de placa de abertura (por exemplo, um projeto perfurante ou mais cortante).

A membrana pode ser feita de material diferente tal como alumí- nio, liga de alumínio e/ou plástico.

Em um exemplo preferencial, quando a membrana é feita de a- lumínio ou liga de alumínio, a membrana tem uma espessura compreendida entre 26 e 40 mícrons, ainda mais preferencialmente de aproximadamente mícrons.

Com a finalidade de obter uma redução de finos nas cápsulas,

um método possível pode consistir em moer os grãos de café (antes de pre- encher as cápsulas) usando um moedor com ao menos um par de cilindros tendo corrugação radial na seção de moagem de finos ao contrário de corru- gação longitudinal. Bons resultados foram obtidos moendo-se o café usando ao menos 3 estágios, preferencialmente 4 estágios com ao menos um cilin- dro sendo radialmente corrugado. Os melhores resultados foram obtidos por ao menos 4 estágios, mais preferencialmente 6 estágios, usando somente cilindros de moagem com corrugação radial.

O café na cápsula pode ser preenchido em um estado solto na cápsula, isto é, sem a etapa de compactação antes ou depois de preenchê- lo na cápsula. Alternativamente, o café pode ser densificado antes da etapa de preenchimento usando um dispositivo de densificação. Entretanto, o café não é compactado em um bloco sólido na cápsula, mas permanece em um estado fluido na cápsula.

Em ainda um exemplo preferencial, a placa de abertura para a membrana de liberação é formada de uma rede de relevos protuberantes, preferencialmente, um número compreendido entre 20 e 50, cada relevo tendo uma superfície superior plana de área de superfície individual compre- endida entre aproximadamente 0,5 e 5 mm2. Mais preferencialmente, a su- perfície superior de cada área de superfície individual do relevo está com- preendida entre 0,8 e 3 mm2. Tal arranjo de abertura pode compreender também precipitado para gerar uma perda de pressão que é suficiente para formar um creme melhor. Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é um gráfico que mostra a relação entre o tamanho médio de partícula e o nível de finos de acordo com as diferentes tecnologi- as de moagem.

A figura 2 é um gráfico que mostra a relação entre o tamanho médio de partícula e o rendimento de extração na liberação de extratos de café longo.

A figura 3 é um gráfico que mostra a relação entre o tempo de fluxo e a qualidade do creme na liberação de extratos de café longo.

A figura 4 é um gráfico que mostra a relação entre o tamanho médio de partícula (D4,3) e o tempo de fluxo na liberação de extratos de café longo.

A figura 5 mostra uma representação esquemática do sistema da invenção antes da inserção da cápsula.

A figura 6 mostra uma representação esquemática do sistema, o dispositivo estando fechado e um cartucho sendo extraído no dispositivo. Descrição Detalhada das Modalidades Preferenciais

No presente pedido, os termos são utilizados para os quais as definições são dadas como um preâmbulo abaixo.

O "rendimento de extração" é definido como o peso de sólidos totais no extrato líquido dividido pelo peso total de ingredientes de café de partida na cápsula (por exemplo, café torrado e moído). Esse valor é tipica- mente expresso como uma porcentagem. O rendimento de extração é repre- sentativo da força do extrato de café.

Os "sólidos totais" são definidos como o peso de sólidos extraí- dos contidos no extrato dividido pelo peso total do extrato. Esse valor é tipi- camente expresso como uma porcentagem.

A "pressão de injeção" é definida como a pressão máxima ex- pressa em bar e medida no ponto(s) de injeção na cápsula durante a extra- ção.

O "tempo de fluxo" é definido como o tempo a partir do primeiro

momento do fluido caindo na xícara de café até o momento em que os extra- tos foram liberados na xícara com o peso, força e aroma desejados.

"Extrato de café longo" é definido como o extrato líquido obtido a partir da cápsula com um peso de aproximadamente 110 g (± 10 g). O tamanho médio de partícula "D4,3" representa o diâmetro de

volume médio da borra de café obtida pelo método de difração a laser usan- do um instrumento óptico Malvern® e butanol como agente dispersante para as partículas.

Os "finos" são considerados as partículas de café tendo um diâ- metro de menos de 88,91 mícrons quando medidas pelo método de difração a laser Malvern®.

Um "estágio" para moer café em um moedor representa um par

de cilindros.

A "membrana de liberação" é a parede da cápsula a partir da qual o café é liberado compreendendo ao menos uma saída de bebida for- necida após abertura por qualquer método adequado incluindo corte, punção e/ou ruptura ou eventualmente uma saída de bebida preformada. A "resistência à punção", expressa em mili-Joules, é definida como a energia necessária para puncionar a membrana da cápsula usando um equipamento de tração MTS Synergie 400 fornecido por Fuch Industrie- vertretungen (Suíça) como adicionalmente descrito na EP 1566127 A2, es- tando o seu conteúdo incluído aqui a título de referência.

A "granulometria" do café moído é definida como o diâmetro das partículas de café resultantes depois da moagem como explicado nos exem- plos.

O "creme" é definido como a cabeça de espuma criada no extra- to de café com uma textura de bolhas substancialmente pequenas. O atribu- to creme pode ser medido por um teste de açúcar empírico que consiste em dispor uma camada de açúcar cristal bem definida, isto é, açúcar com tama- nho médio de partícula D4,3 de 660 mícrons no topo de uma xícara de café recentemente preparada e medir o tempo decorrido entre o início da sobre- posição e a parte principal de drenagem do açúcar. O "valor do teste de a- çúcar" é assim um número de segundos.

O "dispositivo de engate" representa um elemento do dispositivo de extração ou cápsula tendo a função de engatar na membrana ou pressio- nar contra ela para fornecer uma certa perda de pressão que habilita a atra- sar a liberação de café para fora da cápsula. O dispositivo de engate pode ter várias formas capazes de fornecer em conjunto com a membrana uma certa perda de pressão como uma agulha central ou múltiplas agulhas ou uma placa com múltiplas protuberâncias e/ou saliências, ou uma placa de filtro.

A presente invenção refere-se a um sistema que usa cápsulas

fechadas e seus benefícios em anexo, como mencionado acima, para forne- cer bebidas de volume longo.

Embora os atributos-chave de qualidade sejam geralmente co- nhecidos para café tipo expresso, houve muito poucos estudos capazes de determinar precisamente uma definição de uma xícara de café longo, que corresponde à preferência do consumidor. Para uma xícara de café longo, os atributos-chave de qualidade podem ser determinados por diferentes meios, tal como por grupos de foco e testes com consumidores. Os atribu- tos-chave de qualidade essencialmente abrangem o rendimento de extração, os sólidos totais e o creme. Concluiu-se que o rendimento de extração preci- sa preferencialmente ser mantido em uma certa faixa. Se o rendimento de extração for muito alto, o café é usualmente considerado como amargo e duro porque compostos não desejáveis podem ter sido extraídos por um tempo de extração muito longo. Portanto, não somente é importante encurtar a liberação de um extrato de café longo pela razão óbvia de redução do tempo de espera, mas também um tempo de liberação mais curto tende a evitar problemas ligados à superextração do café. De forma oposta, se o rendimento de extração é muito baixo, o café tem o gosto aguado e também não é aceitável pelo consumidor médio. Portanto, determinou-se que uma faixa apropriada de rendimento de extração é usualmente de 15 a 30%, mais preferencialmente de 18 a 28%, mais preferencialmente de 20 a 26%. Simi- larmente, a quantidade de sólidos totais na xícara precisa ser suficiente para conferir corpo e textura suficientes à bebida, de outra forma o café tem o gosto aguado e não encontra aceitação do consumidor. Portanto, embora possa ser uma questão de preferência, a melhor concentração de sólidos totais para uma bebida longa foi determinada como estando dentro de uma faixa de 1,0 a 1,9% do peso, ainda mais preferencialmente 1,1 a 1,7% do peso, mais preferencialmente 1,1 a 1,5% do peso. Os rendimentos de extra- ção apropriados e os sólidos totais podem ser obtidos com cápsulas conten- do aproximadamente 5,5 e 7 gramas de café, preferencialmente, entre 5,8 e 6,8 gramas de café.

Finalmente, o creme é também considerado em uma xícara de

café longo como um importante atributo de qualidade e as xícaras de café longo deveriam fornecer um creme suficientemente grosso e estável. O cre- me deveria estar cobrindo a superfície inteira da bebida na xícara sem deixar quaisquer orifícios. Isso é particularmente desafiador desde que a superfície do extrato de café longo é usualmente muito maior do que aquela do extrato de café curto (por exemplo, considerando a diferença entre uma caneca de café e uma xícara de expresso). O creme deveria também ter textura cremo- sa ou aveludada, ao contrário de escorregadio e espumante. Sua cor deveria ser de acastanhada a avermelhada e não branco. Portanto, o teste do açú- car deveria mostrar um valor de mais de 7 segundos e preferencialmente mais de 10 segundos.

As figuras 5 e 6 ilustram esquematicamente um sistema exempli-

ficado da invenção. O dispositivo D da invenção compreende um módulo de extração 10 para extrair café de uma cápsula por vez. O módulo de extração compreende dispositivo de recebimento na forma de uma base de suporte ou coletor 11 e uma parte de injeção 12. A base de suporte e a parte de inje- ção definem um volume interno mediante o fechamento das duas partes pa- ra receber a cápsula. Na base de suporte está localizado o dispositivo de engate 13 disposto para engatar com uma parte de retenção da cápsula quando a pressão do fluido é construída dentro da cápsula. O dispositivo de engate 13 pode ser um dispositivo perfurante tal como uma série de elemen- tos protuberantes tais como pirâmides, uma rede de nervuras alongadas ou agulhas que são fornecidas na superfície de uma placa. O extrato de café é primariamente filtrado pelo espaço muito estreito produzido entre os elemen- tos protuberantes e as bordas das aberturas da membrana. A placa compre- ende uma série de aberturas para drenar o extrato e eventualmente reter quaisquer partículas de café sólidas. As aberturas podem ser fornecidas a- través das placas em canais formados entre os elementos protuberantes ou alternativamente, ser fornecidas através dos próprios elementos protuberan- tes.

O dispositivo adicionalmente compreende ao menos uma linha de fluido 72 à qual o fluido pode ser fornecido na cápsula via ao menos um injetor 70. O injetor pode compreender uma ou mais agulhas ou lâminas, que criam uma ou mais passagens para água entrar na cápsula. O fluido é forne- cido sob pressão na linha por meio de uma bomba 73. A bomba pode ser uma bomba de pistão eletromagnético ou qualquer mecanismo de bombea- mento de água adequado tal como uma bomba de diafragma ou sistemas de cabeça pressurizada. Um reservatório de fluido 74 pode ser instalado a mon- tante da bomba 73 para habilitar que o fluido seja fornecido em quantidade suficiente para liberar fluido ao extrato mais do que uma cápsula. Preferen- cialmente, o reservatório mantém mais de 750 ml de água tal como para eli- minar a inconveniência de repetidamente repreencher o reservatório depois de uns poucos ciclos de extração. Um sistema de aquecimento 75 pode ser instalado ao longo da linha entre o reservatório e o módulo de extração 10 para aquecer o fluido dentro de uma faixa de temperatura exigida. O aque- cedor é configurado para aquecer a água a uma temperatura de extração entre 70 e 1002 C. Pode ser um dispositivo de Thermoblock ou de aqueci- mento instantâneo tal como cartuchos de aquecimento de cerâmica. O re- servatório poderia também ser tal como uma caldeira que pode manter o fluido morno ou quente. Uma placa de controle com comutadores é também usualmente útil para iniciar automaticamente o ciclo de extração. Diferentes controles podem ser adicionados tais como sensores de temperatura, tem- porizadores, medidores de fluxo, sensores de pressão, ventiladores, sondas e assim por diante para controlar e monitorar as operações de extração.

A cápsula de café L tem um corpo 20 e uma membrana 21 feita de um material tal como alumínio e/ou plástico. A cápsula pode ter muitas diferentes formas sem abandonar o escopo da invenção. A membrana pode- ria também ser formada como a base do próprio corpo. A membrana pode ter uma forma predefinida antes (por exemplo, convexa ou côncava) e de- forma contra o dispositivo de engate 13 durante a extração.

De acordo com um aspecto importante da invenção, a cápsula é preenchida com café moído de tamanho de partícula controlado e nível re- duzido de finos.

A cápsula pode ser purgada em uma sobrepressão leve com um

gás inerte para aumentar a vida útil do café dentro dela. A membrana pode ter uma forma levemente convexa como um resultado da pressão interna do gás. O gás inerte é tipicamente nitrogênio, mas outro gás inerte poderia ser usado. O gás dióxido de carbono a partir do café também participa para a construção interna da pressão de gás como um resultado do café moído desgaseificando dentro da cápsula depois de preenchimento e vedação da cápsula. Portanto, a membrana deveria ser suficientemente resistente para suportar a pressão interna de gás incluindo o gás da desagaseificação.

Quando o módulo de extração 10 é fechado em torno da cápsula 2 e a cápsula é posicionada no módulo, como mostrado na figura 6, o mem- bro de retenção, isto é, aqui chamado "membrana", é posicionado adjacente ou a uma curta distância do dispositivo de engate 13 do dispositivo. A mem- brana da cápsula não é aberta até que uma certa pressão de abertura seja construída dentro da cápsula em virtude de água entrando na cápsula. A membrana e o dispositivo de engate são assim arranjados para não criar uma abertura acidental antes que a extração inicie. Portanto, à medida que a água está entrando na cápsula bombeada pelo dispositivo de bomba 75, a pressão interna aumenta dentro da cápsula, o que força a membrana 21 a deformar e pressionar o dispositivo de engate 13 até um ponto onde ele se torne perfurado ou rasgado. A cápsula começa a abrir em uma certa pressão de abertura, mas a pressão usualmente continua a aumentar devido à com- pactação do fundo do café moído dentro da cápsula e também devido à queda de pressão criada pelas aberturas estreitas rasgadas ou perfuradas através da membrana da cápsula. Então, o nível de pressão usualmente se estabiliza até uma pressão de extração, que é tipicamente de vários bars e então cai quando a bomba é desligada. A perda de pressão total é usual- mente a adição da perda de pressão criada pelo fundo de café compactado e a perda de pressão criada pelo conjunto das pequenas aberturas através da membrana e a placa de engate 13 do dispositivo. A pressão de extração da água alcança um valor mais alto do que 1100 KPa (11 bar) na lateral de injeção na cápsula. Pode-se notar que a placa de engate poderia ser uma parte da própria cápsula. Pode-se notar que a membrana da cápsula pode ser pré-aberta antes da injeção de água, tal como por uma ou mais agulhas das placas de engate.

A bomba tem uma curva característica de desempenho fixa que significa que ela fornece uma certa taxa de fluxo de água quando o fluxo descendente da bomba tem que superar uma certa pressão dependendo das características da cápsula (granulometria, membrana, etc.).

A invenção é baseada no princípio de que a perda de pressão no fundo do café foi reduzida significativamente se comparado à perda de pressão do fundo do café nas cápsulas dos sistemas existentes, enquanto ao mesmo tempo substancialmente mantendo as características de extração de café (isto é, o rendimento de extração).

Para isso, a granulometria da borra do café na cápsula foi modi-

ficada com um nível reduzido de finos. Preferencialmente, a porcentagem de finos (F) é referida à faixa medida de tamanho de partícula (D4,3). Quando o tamanho da partícula aumenta, a quantidade de finos usualmente diminui inversamente. Quanto mais fino o café é moído, mais finos são criados. De acordo com um aspecto preferencial da invenção, a porcentagem de finos F é determinada como uma função de D4,3 dentro dos seguintes limites prefe- renciais:

F está entre 10 e 14% quando D4,3 é medido de 350 a 400 mí-

crons,

F está entre 12 e 16% quando D4i3 é medido de 300 a 349 mí-

crons,

crons.

F está entre 14 e 18% quando D4,3 é medido de 299 a 250 mí-

Preferencialmente, a cápsula é preenchida com uma única moa- gem tendo um tamanho de partícula selecionado D4,3. Em outras palavras, duas ou mais moagens tendo diferentes tamanhos de partícula (D4,3) não são misturadas para preencher uma cápsula.

Ainda mais preferencialmente, a porcentagem de finos (F) da cápsula para fornecer um extrato de café longo está compreendida entre 12 e 14% quando D4,3 é medido de 300 a 350 mícrons, portanto, permitindo for- necer um extrato de café longo em menos de 45 segundos, preferencialmen- te em aproximadamente 35 segundos. Concluiu-se que acima de 350 mí- crons, a extração da massa de café é menos eficaz. Supõe-se que a super- fície de contato entre o fluido de extração e as partículas de café é reduzida assim afetando o princípio de extração. Partículas muito grandes também exigem um tempo de desgaseificação muito longo para o café depois da moagem depois da fabricação. Abaixo de 300 mícrons, o tempo de fluxo po- de também ser acelerado também, mas a extração de café pode ser menos eficaz devido à distribuição irregular da água no fundo do café, chamado canalização.

A granulometria com um nível reduzido de finos habilita a contro- lar o tempo de fluxo para extrato de café longo. Em particular, um tempo de fluxo entre 30 e 45 segundos pode ser obtido com sucesso.

Os seguintes exemplos adicionalmente ilustram a invenção de uma maneira não limitante. Exemplos:

1. Tecnologia de Moagem:

O gráfico da figura 1 ilustra a relação entre o diâmetro médio D4i3 e a porcentagem de finos considerando diferentes tecnologias de moagem. Uma tecnologia de moagem utilizando seis estágios representando 6 pares de cilindros radialmente corrugados levou a obter um nível reduzido de finos se comparado a uma tecnologia de moagem usando somente cilindros axi- almente corrugados ou uma corrugação misturada (isto é, ambos cilindros radiais e axiais em um ou dois estágios da seção de moagem de finos). O gráfico também mostra que o uso de um moedor tendo cilindros misturados fornece um nível inferior de finos se comparado à corrugação axial somente. 2. Impacto de tamanho de partícula (D4,3) e espessura de mem-

brana em rendimento de extração:

O gráfico da figura 2 mostra o impacto do tamanho de partícula médio no rendimento de extração de café quando extraindo extratos de café longo de cápsulas com diferentes espessuras da membrana de fornecimento de alumínio. Os testes foram feitos, respectivamente, com membranas de alumínio de 20 mícrons e 30 mícrons. A resistência de punção média da membrana de 20 mícrons foi medida em aproximadamente 0,7 mJ e sua resistência de punção máxima foi medida em aproximadamente 0,81 mJ. A resistência de punção média da membrana de 30 mícrons foi medida em aproximadamente 1,45 mJ e sua resistência de punção mínima foi medida em aproximadamente 1,1 mJ. Os testes também abrangem diferentes tecno- logias de moagem, respectivamente, usando corrugação radial completa (6 estágios como definido no Exemplo 1) ou, alternativamente, corrugação axial completa. A corrugação radial levou a um nível significativamente reduzido de finos se comparado à corrugação axial como exemplificado na figura 1. Os resultados na extração da cápsula tendo diferentes níveis de finos mos- tram que o rendimento de extração é finalmente não significativamente afe- tado. Eles também mostram que uma moagem de finos, isto é, entre 200 e 300 mícrons, fornece um rendimento de extração levemente maior se com- parada à moagem mais grossa (isto é, acima de 300 mícrons).

3. Impacto de tempo de fluxo, tecnologia de moagem e espessu- ra de membrana no creme:

O gráfico da figura 3 mostra o impacto do tempo de fluxo e es- pessura da membrana na qualidade do creme. Os resultados mostram que uma cápsula extraída com uma membrana mais grossa (isto é, 30 mícrons) fornece um melhor creme do que uma cápsula extraída com uma membrana mais fina (isto é, 20 mícrons) em substancialmente o mesmo tempo de fluxo. Os resultados também mostram que uma corrugação axial gerando um nível de finos mais alto forneceu um fluxo mais rápido (com membrana de 20 mí- crons ao invés de membrana de 30 mícrons), mas com menos creme. Fi- nalmente, a moagem com corrugação radial forneceu um creme aperfeiçoa- do em tempo de fluxo de 35 segundos quando uma membrana mais grossa é utilizada (isto é, 30 mícrons).

4. Impacto de granulometria (tamanho médio de partícula/finos) no tempo de fluxo:

O gráfico da figura 4 mostra o impacto do tamanho médio de partícula (D4i3), da tecnologia de moagem (relacionada aos níveis de finos) e da espessura da membrana no tempo de fluxo.

Três diferentes misturas de grãos de café para xícaras de café longo, respectivamente, "Mistura 1", "Mistura 2", e "Mistura 3" foram testa- das. Os grãos de café foram moídos usando ou tecnologias de moagem de corrugação axial ou radial. As cápsulas foram preenchidas com o café moído resultante e foram testadas com diferentes espessuras de membrana, res- pectivamente 20 e 30 mícrons. Os resultados mostram que o tempo de fluxo pode ser significa- tivamente reduzido quando o café moído tem um nível reduzido de finos (isto é, moedor de corrugação radial usado) comparado à borra de café de nível típico de finos. Isso também mostra que o tempo de fluxo é significativamen- te reduzido quando ambos o nível de finos é reduzido e a membrana é mais grossa (isto é, 30 mícrons). Em alguns casos, o tempo de fluxo pode até ser reduzido abaixo de 30 segundos em um tamanho de partícula compreendido entre 260 e 320 mícrons.

Precisa-se notar que a origem(ens) do café, do que a mistura é feita, podem também causar impacto significativo no tempo de fluxo. Portan- to, para uma mesma mistura usando a mesma origem(ens), a invenção for- nece um aperfeiçoamento significativo do tempo de fluxo.

5. Granulometria:

A distribuição de tamanho de partícula (D4,3) e o nível de finos (F) foram determinados por difração a laser usando um instrumento "Master- sizer S" da Malvern® equipado com uma lente óptica de 1000 mm. 1-2g de pó são dispersos em 1 litro de butanol e recirculados em frente do feixe de laser de modo a obter uma obscuração entre 15 e 20%. A distribuição de tamanho de partícula é obtida por aproximação Fraunhofer do padrão de difração. O experimento completo é repetido 3 vezes (ou até o Desvio Pa- drão < 5%) e é tirada a média dos resultados.

6. Teste de Açúcar para Medições de Creme:

O dispositivo de teste de açúcar automatizado é composto de um pequeno silo contendo açúcar. A forma em V prismática desse silo com- preendendo uma fenda definida (2 mm χ 40 mm) na borda inferior pode criar uma cortina de açúcar uniforme contanto que a fenda seja livre e um mínimo de açúcar permaneça no silo. Esse silo pode ser movido horizontalmente, com velocidade controlada (-40 mm/s) de um ponto "A" a um ponto "B" (dis- tância entre A e B é 20 cm). Na posição final em ambos os pontos, um defle- tor impede que o açúcar flua para fora se o dispositivo estiver no modo de espera. Quando o silo é movido, a cortina de açúcar é produzida até o fim entre os pontos "A" e "Β". O creme em uma xícara que é localizada em 60 mm abaixo desse caminho entre os dois pontos será bebido com uma ca- mada uniforme de açúcar quando o silo passa sobre ele. A cronografia é iniciada quando a camada de açúcar é posicionada na camada de espuma. A quantidade de açúcar (uma espessura da camada para obter um peso preciso de 5 g de açúcar) depositada na xícara é ajustável variando a veloci- dade do silo ou as dimensões da fenda. O açúcar é açúcar cristal de D4,3 igual a 660 mícrons.

Um período de espera preciso (isto é, 10 segundos para xícaras de café longo) precisa ser observado entre o fim da extração e o início do teste de açúcar.

A camada de açúcar permanece algum tempo no topo do creme. A seguir, quando a parte principal do açúcar afunda de repente, o operador observador precisa parar a cronografia.

O "valor do teste de açúcar" é o número de segundo mostrado pela cronografia.

Claims

1. Método para fornecer um extrato de café longo a partir de uma cápsula contendo café moído dentro de um tempo de fluxo de 50 se- gundos ou menos por injeção de água sob pressão dentro da cápsula, em que a cápsula é preenchida com café moído e tem uma membrana de liberação, em que a cápsula é extraída em um dispositivo de extração de café e água pressurizada é injetada na cápsula sob pressão, em que a bebida de café é liberada através da membrana de liberação de bebida da cápsula com dispositivo de engate engatando na membrana e/ou contra ela, em que a perda de pressão é reduzida no fundo do café forne- cendo na cápsula, café moído tendo uma porcentagem controlada de finos (F) dependendo do tamanho da partícula (D4,3) dentro dos seguintes limites: Fé menor ou igual a 14%, quando D4,3 é medido de 350 a 400 mícrons, F é menor ou igual a 16%, quando D4i3 é medido de 300 a 349 mícrons, F é menor ou igual a 18%, quando D4i3 é medido de 250 a 299 mícrons.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que a perda de pressão no fundo do café é reduzida fornecendo na cápsula café moído ten- do uma porcentagem controlada de finos (F) dependendo do tamanho da partícula dentro dos seguintes limites: F está entre 10 e 14% quando D43 é medido de 350 a 400 mí- crons, F está entre 12 e 16% quando D4i3 é medido de 300 a 349 mí- crons, F está entre 14 e 18% quando D4i3 é medido de 250 a 299 mí- crons.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, em que a porcenta- gem de finos (F) da cápsula para fornecer um extrato de café longo está compreendida entre 12 e 14% quando D4,3 é medido de 300 a 350 mícrons, portanto, permitindo a liberação de um extrato de café longo em menos de 45 segundos, preferencialmente em aproximadamente35 segundos.

4. Método, de acordo com qualquer das reivindicações anterio- res, em que a perda de pressão na interface do dispositivo de enga- te/membrana é aumentada selecionando-se uma membrana de uma resis- tência à punção de ao menos 1,1 mJ.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, em que a perda de pressão na interface do dispositivo de engate/membrana é aumentada sele- cionando-se uma membrana de uma resistência à punção entre 1,1 e 3,5 mJ.

6. Método, de acordo com qualquer das reivindicações anterio- res, em que a perda de pressão na interface do dispositivo de enga- te/membrana é aumentada selecionando-se uma membrana feita de alumí- nio de uma espessura compreendida entre 26 e 40 mícrons.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, em que a perda de pressão na interface do dispositivo de engate/membrana é aumentada sele- cionando-se uma membrana de uma espessura de aproximadamente 30 mícrons.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações an- teriores, em que o nível de finos é controlado tendo grãos de café moídos antes do preenchimento na cápsula usando um moedor compreendendo ao menos um par de cilindros radialmente corrugados na seção de moagem de finos.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, em que o café é moído usando somente cilindros radialmente corrugados.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, em que o café é moído usando entre 4 e 6 estágios de cilindros radialmente corrugados.

11. Método, de acordo com a reivindicação 8, em que o café é moído usando cilindros radialmente e axialmente corrugados.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o extrato de café é fornecido em um tempo de fluxo entre .27 e 45 segundos.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o extrato de café é fornecido em um tempo de fluxo de menos de 35 segundos.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o rendimento de extração do extrato de café fornecido está compreendido entre 15 e 30%.

15. Método, de acordo com a reivindicação 14, em que o rendi- mento de extração do extrato de café fornecido está compreendido entre 20 e 26%.

16. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que os sóli- dos totais estão compreendidos entre 1,0 e 1,9% do peso.

17. Método, de acordo com a reivindicação 13, em que os sóli- dos totais estão compreendidos entre 1,1 e 1,7% do peso.

18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a pressão da água de extração alcança um valor mais alto do que 1100 KPa (11 bar) na lateral de injeção na cápsula.