BRPI1014517B1

BRPI1014517B1 - cápsula de porção para uma máquina de café, dispositivo para preparar café e método para produzir uma cápsula

Info

Publication number: BRPI1014517B1
Application number: BRPI1014517-6A
Authority: BR
Inventors: Deuber Louis
Original assignee: Luna Tech Systems Lts Gmbh; Qbo Coffee Gmbh
Priority date: 2009-04-15
Filing date: 2010-04-13
Publication date: 2019-11-05
Also published as: PL2419352T3; CN102405179B; US20160262566A1; AU2010237534B2; KR20110138280A; EP2419352B1; EP2687461A1; RU2541273C2; WO2010118543A9; HK1193793A1; PL2687460T3; EP2687460B1; CA2757505C; RU2011145423A; CN103863722A; EP2687461B1; HUE026425T2; ES2558579T3; KR20180117222A; PT2419352E

Abstract

cápsula de porção para uma máquina de café, dispositivo para preparar café e método para produzir uma cápsula a presente invenção refere-se a uma cápsula (1) para formar um interior fechado preenchido com um produto de extração ou extrato, que pode ser perfurada de maneira conhecida por elementos de perfuração (3) de um dispositivo de injeção ou de um dispositivo de descarga a fim de introduzir um líquido de extração e descarregar um produto de extração produzido no interior da cápsula na sequência de um processo de extração. a invenção é caracterizada pelo fato de que a cápsula tem um formato cubóide ou cúbico.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para CÁPSULA DE PORÇÃO PARA UMA MÁQUINA DE CAFÉ, DISPOSITIVO PARA PREPARAR CAFÉ E MÉTODO PARA PRODUZIR UMA CÁPSULA.

A presente invenção refere-se à preparação de bebidas ou similares a partir de um material de extração contido em uma cápsula, por exemplo, café moído. Ela refere-se, em particular, a uma cápsula perfurável como um pacote de porção e a um método para a produção da mesma.

Dispositivos de extração para preparar bebidas ou similares a partir de um material de extração presente em um pacote de porção são conhecidos, por exemplo, como máquinas de café ou de café expresso e continuam a gozar de crescente popularidade. Em muitos sistemas correspondentes, os pacotes de porção são formados como cápsulas nas quais o material de extração fica, por exemplo, isolado de maneira impermeável ao ar. Para a extração, a cápsula é perfurada a partir de dois lados opostos. No primeiro lado, o líquido de extração - geralmente água quente - é introduzido. No segundo lado, o produto de extração é descarregado da cápsula. Dependendo da bebida a ser preparada e do sistema, uma pressão considerável de, por exemplo, 0,5 ~ 2,0 MPa (5-20 bar), pode prevalecer no interior da cápsula.

Tais cápsulas não têm que ser confundidas com - e têm que satisfazer exigências totalmente diferentes do que - pacotes de porção de café coado, as quais são abertas com a retirada de uma folha, com a remoção de uma cobertura ou similar e não ficam expostas, em nenhum momento, a uma maior pressão. Elas não são igualmente comparáveis aos acondicionamentos externos estanques ao aroma de membranas de filtro. Em módulos de infusão de máquinas de café, as cápsulas do tipo descrito aqui são, muitas vezes, atravessadas horizontal ou verticalmente pelo líquido de infusão quente e, conforme mencionado ficam assim expostas a uma pressão considerável no interior. Isto também dá origem ao problema de vedação; afinal, o líquido de infusão pressurizado não tem que passar a cápsula e entrar no dispositivo de descarga diretamente.

Alumínio e plástico, por exemplo, polipropileno, ficaram conheci

2/18 dos, em particular, como materiais de cápsulas. Cápsulas de alumínio mantêm o material de extração fresco por um longo tempo, mas usam energia considerável para sua produção. Cápsulas de polipropileno são vantajosas com relação ao consumo de energia e ao descarte, mas impõem maiores exigências sobre o mecanismo de perfuração.

Cápsulas com estampagem profunda são particularmente vantajosas com relação ao consumo de material; no entanto, elas apresentam sempre uma forma decididamente cônica.

No mercado, encontram-se disponíveis tanto cápsulas com um meio de filtragem integrado como cápsulas que meramente compreendem um invólucro em torno do material de extração, e para as quais o mecanismo de perfuração tem, contudo, que ser projetado de tal modo que o material de extração não seja indesejável mente descarregado da cápsula juntamente com o produto de extração.

Um exemplo de uma cápsula sem um meio de filtragem integrado é descrito, por exemplo, no documento EP 1 886 942.

As cápsulas disponíveis são, em geral, rotacionalmente simétricas e compreendem um colar periférico, que tem uma função de três dobras essencial para que elas funcionem adequadamente:

- o colar serve para fechar a cápsula durante a operação de enchimento, em que ele compreende um diretor de energia para soldagem ultras-sônica em uma distância suficiente a partir do espaço interno da cápsula ou uma área de superfície suficientemente grande para soldagem térmica;

- o colar serve para reter a cápsula antes da operação de infusão;

- o colar é essencial para a vedação durante a operação de infusão, visto que ele assegura que nenhum líquido de infusão passe a cápsula e entre diretamente no dispositivo de descarga.

No caso de cápsulas de acordo com a técnica anterior, uma função de vedação adicional pode ser assumida pela forma cônica, que se ajusta muito exatamente em um receptáculo correspondente da câmara de infusão.

3/18

Muitas das cápsulas disponíveis têm a forma de um copo, isto é, elas são rotacionalmente simétricas em tomo de um eixo e cônicas. Frequentemente, a cobertura da cápsula na forma de copo tem uma composição de material diferente do que o efetivo copo que forma a superfície lateral e a superfície inferior. Aí, a injeção do líquido de extração acontece através da cobertura ou da superfície inferior e a descarga do produto de extração correspondentemente acontece através da superfície inferior ou da cobertura, respectivamente. Esta forma da cápsula foi bem sucedida, tanto com relação à estabilidade mecânica como com relação aos aspectos técnicos de produção.

Uma questão particularmente problemática envolve a agitação do material de extração durante o processo de infusão. Durante o processo de extração, o líquido flui através da cápsula em alta velocidade. Se houver uma compactação limitada do material de extração, ele será forçado a girar consideravelmente durante o processo de infusão. Por esta razão, já foi proposto (EP 1 886 942) que o material de extração seja comprimido vigorosamente durante o processo de enchimento de cápsula. Contudo, este método é um tanto complexo, e a consistência na forma de pelotas do material de extração conseguida com a compressão pode ser perdida durante o transporte da cápsula.

Uma questão problemática adicional que é geralmente discutida em conexão com as cápsulas de porção para bebidas preparadas é o acondicionamento complexo, que adversamente afeta o equilíbrio de energia.

É um objetivo da invenção proporcionar uma cápsula para uma bebida preparada ou similar que supera as desvantagens da técnica anterior e conduz a soluções aperfeiçoadas em termos de equilíbrio e flexibilidade de energia.

Este objetivo é conseguido pela invenção, conforme é definido nas reivindicações de patente.

A cápsula de porção de acordo com a invenção é do tipo mencionado no início, na qual o material de extração é, por exemplo, isolado de maneira estanque e a qual prevê a obtenção de extração com a perfuração

4/18 da cápsula nos dois lados opostos. No primeiro lado, um líquido de extração - geralmente água quente - é introduzido. No segundo lado, o produto de extração é descarregado da cápsula. Dependendo da bebida a ser preparada e do sistema, a cápsula tem que suportar uma pressão considerável dentro dela, por exemplo, de 0,5 ~ 2,0 MPa (5-20 bar), em particular, maior do que 1 MPa (10 bar). Contudo, isto não impede o uso da cápsula nos processos de infusão com uma pressão menor, por exemplo, de apenas 0,1 ~ 0,2 MPa (1-2 bar) - em particular, para café coado do tipo Americano.

A cápsula é livre de elementos de coador ou de suporte ou semelhantes dispostos no interior; portanto, consiste, por exemplo, apenas de uma parede de cápsula de espessura uniforme, pelo menos em diversos lados, e do enchimento de cápsula (material de extração).

De acordo com um aspecto da invenção, a cápsula se apresenta na forma de um cubo ou cubóide e é livre de colares protuberantes ou semelhantes.

No presente caso, os termos 'cuboide' ou 'na forma de cubo' descrevem uma forma que não se desvia da forma geometricamente exata de um cubóide ou cubo, na medida em que seria funcionalmente muito diferente; por exemplo, ela inclui a forma de uma pirâmide truncada com uma área de base retangular ou quadrada, onde as faces laterais adjacentes à área de base são inclinadas com relação à perpendicular à área de base por apenas um pequeno ângulo de inclinação α de, por exemplo, no máximo 3^oou 2^o, preferivelmente no máximo de cerca de Γ. Conforme mencionado, os termos 'cuboide' ou 'na forma de cubo' excluem um colar periférico que se projeta do corpo de cápsula no plano de uma face de extremidade e é provido para reter a cápsula em fendas de guia. A cápsula cubóide ou na forma de cubo pode, contudo, compreender bordas periféricas criadas durante a produção (por exemplo, um friso de soldagem), que se projetam lateralmente, por exemplo, por um máximo de 1,5 mm ou 1 mm, 0,8 mm, 0,6 mm, com preferência específica de 0,5 mm ou menos, e, como resultado de suas dimensões limitadas, não prejudicam significativamente a função da forma de cubo ou cubóide e são também, por exemplo, deslocadas a partir de um pia5/18 no de uma face de extremidade.

Esta forma primeiramente tem a grande vantagem de o material de extração poder ser comprimido a partir de vários lados, o que não é o caso com as cápsulas na forma de copo. Em particular, o material de extração poderá também ser comprimido quando já estiver embalado na cápsula - com o pressionamento mútuo das duas paredes laterais opostas. No caso de cápsulas na forma de copo, isto não é prontamente possível em um modo não destrutivo. De preferência, a cápsula é formada de tal modo que seja possível uma deformação de duas paredes laterais opostas (ou de pontos centrais nestas paredes laterais) contra uma força elástica com um efeito de redução de volume. Isto se refere ao estado em temperatura ambiente e não impede uma deformação permanente de uma parede de cápsula de plástico no estado aquecido.

Em segundo lugar, há a vantagem do acondicionamento definitivamente aperfeiçoado. As cápsulas cheias e vedadas podem ser dispostas em série uma contra a outra e empilhadas uma no topo da outra de tal modo a obter uma pilha que seja essencialmente livre de espaços intermediários, que possa ser também provida com uma aparência agradável - por exemplo, como um cubo - e que possa ser manejada, contudo, com mínimo acondicionamento externo.

De preferência, a cápsula pode ser perfurada a partir de cada lado - isto é, cada par de lados que são opostos entre si. Isto indica aqui que não apenas a parede da cápsula na lateral do cubo em questão pode ser perfurada por uma ponta de metal correspondente, mas também que a cápsula perfurada em um par de lados opostos da cápsula irá suportar a pressão de infusão, quando o líquido for introduzido e o líquido de infusão apenas fluir para longe do lado de extração e apenas na localização das perfurações.

A cápsula é isolada de modo hermético e estanque ao oxigênio pela parede que compreende todos os lados, bordas e cantos. Por isso, não são necessários nenhuma folha separada que total ou parcialmente cobre a cápsula e nenhum saco estanque ao oxigênio ou semelhante para a cápsu

6/18 la. Em comparação com sistemas conhecidos, a quantidade de refugo é muito menor.

De preferência, a cápsula consiste essencialmente da mesma composição de material em todos os lados. Em particular, a cápsula pode ter também essencialmente a mesma espessura em todos os lados. Em outras palavras, nenhuma folha de cobertura especial configurada diferentemente do corpo básico se faz necessária. A expressão essencialmente a mesma espessura pode indicar, por exemplo, que as espessuras dos vários lados diferem em no máximo 30%.

A forma de cubo é particularmente vantajosa. No caso de uma configuração com as mesmas composições e espessura de material em todos os lados, não é importante o modo como a cápsula na forma de cubo é colocada em um módulo de infusão do dispositivo de extração (máquina de café ou semelhante). Isto reduz o risco de manipulações incorretas pelo usuário.

A cápsula preferivelmente consiste em plástico. Um material especialmente preferido para a cápsula é o polipropileno (PP). Outros materiais são também concebíveis, em particular, outros plásticos que são compatíveis com alimento. A espessura da parede no desenho de uma cápsula de plástico está preferivelmente entre 0,1 mm e 0,5 mm, por exemplo, entre 0,2 mm e 0,4 mm, em particular, entre 0,25 mm e 0,35 mm.

Na concepção de uma cápsula de plástico, a cápsula é preferivelmente produzida com a deformação (por exemplo, estampagem profunda) de uma folha de plástico. Isto permite que seja exigida uma quantidade grandemente reduzida de material em comparação com outros processos por exemplo, moldagem por injeção. A folha de plástico pode conter uma camada de barreira de oxigênio em um modo conhecido por si só. Cápsulas de plástico de estampagem profunda anteriores eram sempre cônicas, porque formas cônicas estão de acordo com o processo de estampagem profunda. Sob este aspecto, a presente invenção (ou concretizações da mesma) assume uma abordagem totalmente nova, na qual é escolhida uma forma que se afasta da forma cônica, uma forma que, conforme mencionado

7/18 acima, é considerada altamente vantajosa. Para esta finalidade, é usada uma ferramenta de estampagem profunda com propriedades especiais desenvolvidas especificamente para tais aplicações.

De acordo com uma concretização preferida da invenção, a cápsula é provida juntamente com uma máquina de café ou um módulo de infusão de uma máquina de café que compreende o seguinte:

- uma primeira parte de módulo de infusão, e

- uma segunda parte de módulo de infusão, que é móvel em relação à primeira parte, onde a primeira e a segunda partes do módulo de infusão formam um dispositivo de descarga para descarregar um produto de extração da cápsula e um injetor para introduzir um líquido de extração na cápsula e uma câmara de infusão formada para casar a forma da cápsula e pelo menos parcialmente circundar a cápsula durante a operação de infusão, onde o dispositivo de descarga e o injetor compreendem, cada qual, pelo menos uma ponta de perfuração que irá perfurar a cápsula, quando a câmara de infusão estiver sendo fechada, onde

- a infusão é formada para se casar com a forma acima descrita da cápsula e atuar de modo vedante, de maneira que o liquido de infusão introduzido na cápsula pelo injetor possa apenas alcançar o lado onde o dispositivo de descarga está localizado com a passagem através da cápsula.

Em outras palavras, esta abordagem elimina um colar periférico que assume a função de vedação e, em vez disso, provê uma câmara de infusão que recebe cápsulas substancialmente na forma de cubo e compreende, contudo, meios que trazem o líquido de infusão sob pressão através da cápsula.

De acordo com uma concretização preferida adicional, o módulo de infusão é livre de ranhuras de retenção ou semelhantes para reter um colar - não presente de acordo com a invenção mas, em vez disso, a cápsula é lançada diretamente na câmara de infusão. Isto significa, por exemplo, que a primeira parte de módulo de infusão forma um receptáculo de cápsula com uma superfície de contato e uma guia lateral, a superfície de contato sendo posicionada de tal modo que a cápsula lançada através da

8/18 posição de lançamento fique na superfície de contato, guiada pela guia lateral, que a segunda parte do módulo de infusão pode ser movida em relação à primeira parte do módulo de infusão para fechar a câmara de infusão, e que a superfície de contato e a guia lateral formam uma parte da parede da câmara de infusão.

Igualmente, de modo preferido, o módulo de infusão compreende um meio de compressão, por meio do qual a cápsula é comprimida, por exemplo, a partir de dois lados laterais, o que resulta em uma extração aperfeiçoada. O meio de compressão pode compreender, por exemplo, dois pinos que podem ser deslocados contrários a uma força de mola no espaço de cápsula e que são deslocados por um carne de guia durante o fechamento da câmara de infusão.

Um método preferido para produzir a cápsula procede, como segue: primeiramente, um corpo de cubo básico que apresenta cinco lados e é aberto no outro lado (ou correspondentemente outros corpos poliédricos básicos) é produzido a partir de um plástico adequado. Isto pode acontecer em uma fábrica de produção de embalagens e pelo processo de estampagem profunda. Depois, o corpo básico aberto é enchido com o material de extração em uma instalação de enchimento. Subsequentemente, o lado faltante é preso ao corpo básico aberto como uma cobertura, a cobertura preferivelmente compreendendo a mesma composição de material e sendo da mesma espessura que o corpo básico.

De acordo com uma primeira possibilidade, a fixação é executada ao longo da borda periférica do corpo básico, por exemplo, por soldagem ultra-sônica, soldagem térmica ou por ligação adesiva. Para esta finalidade, o corpo básico pode inicialmente ter um colar que corre em torno do lado aberto, que se projeta para dentro ou para fora e no qual a cobertura é soldada ou adesivamente ligada. No caso de fixação por meio de soldagem ultrassônica, o colar pode também ser provido com um diretor de energia. Como uma diferença das soluções conhecidas, o diretor de energia pode, neste caso, não ser disposto tanto quanto possível no lado de fora, mas nas proximidades do lado interno. Por exemplo, a distância d entre uma borda do

9/18 diretor de energia e o plano definido pela parede interna da cápsula pode não ser mais do que 0,7 mm, preferivelmente, não mais do que 0,6 mm, 0,5 mm ou 0,4 mm, e, por exemplo, estar na faixa entre 0,2 mm e 0,4 mm. Se como é preferido - o colar se projetar para fora, a cobertura poderá ser de algum modo maior do que o lado aberto do corpo básico, se projetando, por exemplo, mais ou menos tão distante quanto a borda externa do colar. Depois da soldagem, a borda periférica pode opcionalmente ser pelo menos parcialmente desconectada, por exemplo, por perfuração, a fim de que no máximo haja maiores desvios da forma do cubo (o outro poliedro correspondente).

De acordo com uma segunda possibilidade, o corpo básico igualmente apresenta inicialmente um colar periférico que se projeta para fora. A cobertura pode ser achatada ou - de preferência - curvada para fora. Depois, é usado o processo de corte e vedação ultrassônicos, no qual a energia ultras-sônica é absorvida entre um sonotrodo e uma bigorna de corte, com o efeito, por um lado, de produzir soldagem comparativamente profunda, que apresenta também uma grande resistência à pressão, e, por outro lado, de desconectar o colar protuberante na própria operação de soldagem.

Concretizações exemplificativas da invenção são descritas abaixo com base nos desenhos. Nos desenhos, os mesmo sinais de referência indicam os mesmo elementos ou elementos análogos. Os desenhos não são apresentados em escala e mostram, até certo ponto, elementos que parcialmente se correspondem em diferentes tamanhos de figura para figura. Nos desenhos:

a figura 1 mostra uma vista de uma cápsula, a figura 2 mostra uma vista de uma variante da cápsula da figura 1, a figura 3 mostra uma vista de uma variante adicional da cápsula da figura 1, a figura 4 mostra esquematicamente uma cápsula aproximadamente na forma de cubo e ligeiramente troncopiramidal, a figura 5 mostra a perfuração através de um lado da cápsula, a figura 6 mostra a perfuração através de uma borda ou canto da

10/18 cápsula, a figura 7 mostra um corpo básico com um colar auxiliar para produzir uma cápsula de acordo com a invenção, a figura 8 mostra um detalhe do corpo básico de uma cobertura durante o método para produzir a cápsula, as figuras 9 e 10 mostram um corpo básico e uma cobertura para um método alternativo para produzir uma cápsula de acordo com a invenção, a figura 1 mostra uma vista de uma cápsula produzida pelo método de acordo com as figuras 9 e 10, e as figuras 12 e 13 mostram representações de um módulo de infusão para operar juntamente com as cápsulas de acordo com a invenção.

A cápsula 1 de acordo com a figura 1 tem a forma de cubo e consiste em polipropileno com uma espessura de parede de entre 0,1 mm e 0,5 mm, preferivelmente entre 0,2 mm e 0,4 mm, por exemplo, entre 0,25 mm e 0,35 mm.

Por razões individuais para que o café fique adequado aos gostos de bebida Européia continental, o comprimento externo das bordas do cubo 1,2 está preferivelmente entre 24 e 30 mm, por exemplo, entre 26 e 27 mm. Um comprimento de borda externa de 27,5 mm resulta em um peso de enchimento máximo de cerca de 8,5 g de café. Entretanto, o tamanho da cápsula de cápsulas de porção individual pode ter também outras dimensões, por exemplo, para se adequar aos gostos de bebida de café Americano. Aí, as cápsulas podem ter um comprimento de borda externa de, por exemplo, até 34 mm, em particular, por exemplo, de cerca de 32 mm, para uma quantidade de enchimento de cerca de 14-15 g. Para tais gostos de bebida, a pressão da água introduzida pode ser também correspondentemente escolhida diferentemente, e, por exemplo, ser apenas de cerca de 0,1 ~0,2 MPa (1-2 bar) em vez das 1,0 —1,8 MPa (10-18 bar) de outro modo preferidas.

De modo geral, uma faixa preferida dos comprimentos de borda está entre 24 mm e 34 mm.

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Para introduzir o líquido de extração e descarregar o produto de extração, a cápsula pode ser perfurada a partir de todos os seis lados 1.1, de todas as doze bordas 1.2 e de todos os oito cantos 1.3, a introdução e a descarga acontecendo preferivelmente sobre/nos lados/bordas/cantos que são opostos entre si.

Na representação de acordo com a figura 2, pode ser visto que uma cápsula na forma de cubo pode ter bordas que são formadas como bordas arredondadas 1.2. Adicionalmente, há um colar 1.4, que, na figura 2, está localizado no lado inferior, corre ao redor da periferia, se projeta ligeiramente na lateral e é criado durante a produção, que é explicada em maiores detalhes abaixo. Como mostra a figura 3, pode também haver um reforço periférico 1/6, que é igualmente criado durante a produção.

A cápsula 1 de acordo com a figura 4 tem igualmente a forma de cubo. Contudo, o lado 1.1 que fica no topo na figura é um tanto maior do que o lado inferior, de modo que, estritamente a partir de um ponto de visto matemático, a cápsula tem a forma de uma pirâmide truncada. O ângulo de inclinação α das faces laterais na figura com relação à perpendicular à área de base - indicando, naturalmente, o plano perpendicular à área de base que se estende através da borda entre a área de base e a face lateral correspondente - é muito pequeno; é preferivelmente no máximo de 2^o, por exemplo, apenas de cerca de Γ. Adicionalmente, a altura da cápsula acima da área de base corresponde aproximadamente ao comprimento das bordas da área de base, e, por exemplo, desvia em no máximo 5% a partir da mesma.

A figura 5 mostra muito esquematicamente a perfuração de uma parede lateral da cápsula com um elemento de perfuração 3. Elementos de perfuração para perfurar a cápsula para fins de introduzir ou descarregar líquido são conhecidos e continuam também a ser desenvolvidos. Em princípio, a cápsula de acordo com a invenção é adequada para qualquer tipo de mecanismos de perfuração que foram desenvolvidos para perfurar o material de cápsula escolhido com a espessura de parede escolhida, isto é, a forma específica da cápsula de acordo com a invenção não dá origem a nenhuma outra exigência para o mecanismo de perfuração do que no caso de outras

12/18 formas. São preferidas, contudo, disposições nas quais inúmeros elementos de perfuração distribuídos estão presentes no lado de injetor e, em particular, no lado de extração, e não há apenas um elemento de perfuração centralmente provido.

A figura 6 mostra uma disposição correspondente para perfurar uma cápsula 1 a partir de uma borda. A disposição apresenta dois elementos de perfuração atribuídos mutuamente em proximidade direta da borda, que perfuram os lados adjacentes à borda a fim de que um líquido possa ser introduzido ou descarregado. Pares adicionais de elementos de perfuração podem ser dispostos ao longo do comprimento da borda, ou os dois lados adjacentes à borda podem receber um número diferente de elementos de perfuração. A perfuração da cápsula a partir do canto é também concebível, sendo providos preferivelmente pelo menos três elementos de perfuração, um para cada lado da cápsula adjacente ao canto.

A disposição correspondente de elementos de perfuração para fins de descarga ou de introdução está preferivelmente presente sobre/no lado/borda/canto opostos, disposições assimétricas (introdução através de uma borda, descarga através de uma face lateral ou semelhante) também sendo concebíveis, em princípio.

Um método para produzir uma cápsula do tipo descrito acima é discutido abaixo com base nas figuras 7 e 8, o método correspondendo à primeira possibilidade mencionada. A figura 7 mostra um corpo na forma de cubo 11 aberto em um lado, conforme pode ser produzido, por exemplo, por termoformação. As paredes laterais 11.1 adjacentes à abertura, que fica no topo na figura, são inclinadas muito ligeiramente - em 1^o - a partir da perpendicular para a parede lateral oposta à abertura ('fundo'), para ser precisa, de tal modo que a abertura seja um tanto maior do que a área do fundo medido no lado interno. Esta característica opcional tem o efeito de o corpo na forma de cubo poder ser empilhado em uma maneira econômica de espaço no estado não enchido. De acordo com a invenção, há também a possibilidade de omitir esta ligeira inclinação, a fim de obter uma cápsula exatamente na forma de cubo; neste caso, os corpos não enchidos na forma de cubo

13/18 aberto não podem mais ser empilhados bem, e são, por exemplo, vantajosamente transportados como material a granel.

Na região da abertura, um colar periférico 12 é provido no lado de fora do corpo na forma de cubo aberto e pode se projetar lateralmente muito resolutamente. Como a representação detalhada de acordo com a figura 8 revela, este colar 12 tem uma crista 11.5, que é dirigida para cima (isto é, na direção do lado aberto) e tem uma borda superior (correspondendo a um ponto na representação em seção transversal).

O colar 12 com a crista 11.5 serve como um meio na fixação da cobertura 13 por meio de soldagem ultrassônica. Para esta finalidade, a cobertura 13 é colocada no lugar na maneira ilustrada na figura 8. Subsequentemente, um sonotrodo de um dispositivo de soldagem ultrassônica é pressionado a partir de cima (com referência à orientação representada na figura 8) contra a cobertura e as vibrações ultrassônicas são acopladas nesta. O colar 12 serve, neste caso, primeiramente para aplicar uma força oposta: antes de ser submetido a vibrações ultrassônicas, o corpo 11 cheio com o material de extração é colocado em uma superfície de contato 15, de tal modo que se projete para uma abertura quadrada, formada de maneira correspondente à seção transversal do corpo, e superfícies de contato com o colar 12 contra a borda desta abertura. Como resultado, o corpo é fixado durante a soldagem ultrassônica, e a força oposta necessária pode ser aplicada independentemente da estabilidade do corpo 11. A crista 11.5 serve como um diretor de energia durante a operação de soldagem ultrassônica. Na região da crista, a energia ultrassônica é principalmente convertida em calor, de modo que o material da cobertura 13 e o material do corpo 11 começam a se fundir nas proximidades da mesma, ficando assim soldados entre si. Em vez de uma crista 11.5, ou além da mesma, o colar pode ter também outras estruturas que atuam como diretores de energia, por exemplo, uma pluralidade de pontas, etc.

Depois da operação de soldagem ultrassônica, o colar pode ser removido por perfuração. Isto produz o cubo, conforme representado na figura 3, no máximo com apenas um colar remanescente muito ligeiramente pro

14/18 tuberante (por exemplo, em não mais de 0,1 mm) 1.4, conforme representado na figura 2.

É favorável, para esta finalidade, se - conforme representado na figura 8 - o diretor de energia (aqui, a crista 11.5) não ficar tão afastado no lado externo quanto possível no colar, como é conhecido da técnica anterior, mas no lado interno, nas proximidades da parede interna do corpo 11, uma vez que, durante a operação de perfuração, a ferramenta de perfuração deve preferivelmente fazer contato fora da localização na qual o diretor de energia estava antes da soldagem. Por exemplo, a distância d entre a borda formada pela crista 11.5 e a parede interna não é maior do que 0,7 mm, preferivelmente ainda menor, por exemplo, como um máximo de 0,6 mm, 0,5 mm ou 0,4 mm, e, por exemplo, entre 0,25 mm e 0,4 mm.

Variantes do corpo de cápsula 11 (com uma ligeira conicidade mostrada um tanto exagerada) e da cobertura, conforme podem ser usadas para um método de produção de acordo com a segunda possibilidade (com o processo de corte e vedação ultrassônicos) são representadas nas figuras 9 e 10. Um colar 12 do corpo de cápsula e um colar 13.2 da cobertura são colocados um sobre o outro em uma bigorna e então soltos por um processo de corte e vedação ultrassônicos, resultando na cápsula na forma de cubo com um friso de soldagem muito ligeiramente protuberante. Como uma diferença da concretização descrita acima, o corpo da cápsula tem uma altura ligeiramente menor em comparação com a largura das paredes laterais, e a cobertura é curvada para fora (a curvatura da porção interna de cobertura 13.1 pode ser vista muito bem na figura) para formar a altura de cubo faltante. Como resultado, o friso de soldagem é deslocado ligeiramente da face de extremidade superior, isto é, deslocado para baixo.

Afigura 11 mostra um exemplo de uma cápsula 1 produzida pelo processo de corte e vedação ultrassônicos mencionado acima. O ângulo a, que difere ligeiramente de 0^o, de cerca de 1^o (vide também a figura 4), e o friso de soldagem periférico 14, que se projeta lateralmente em todos os lados em um máximo de cerca de d = 0,35 mm no caso de um tamanho de cubo de 27,5 x 27,5 x 27,5 mm, isto é, em um máximo de cerca de 3%, pode

15/18 ser claramente visto. Conforme já mencionado, o friso de soldagem é ligeiramente deslocado para baixo com relação à face de extremidade superior.

As figuras 12 e 13 mostram o módulo de infusão com a cápsula 1. Em uma maneira conhecida por si, o módulo de infusão apresenta, guiado entre uma estrutura com duas paredes de guia verticais, um dispositivo de descarga 103 e um injetor 104, que podem ser deslocados entre si por uma alavanca de operação que pode ser pivotada em tomo de um pino de pivotamento 106. Na concretização descrita, o injetor pode ser deslocado por um movimento de pivotamento da alavanca de operação na direção do dispositivo de descarga 103, enquanto que este fica imóvel em relação à estrutura.

Na figura 12, a abertura de lançamento 107 para lançar a cápsula de porção cúbica pode ser vista claramente. A abertura de lançamento é formada na estrutura, é localizada na região do dispositivo de descarga 103 e, como este, permanece estacionária durante um movimento da abertura de operação. A abertura de lançamento pode ser ligeiramente cônica, adelgaçada descendentemente, a fim de apresentar um efeito de centralização sobre a cápsula, quando ela for lançada, sem o risco de a cápsula pender ser grande demais.

No estado de operação, o módulo de infusão serve como um módulo de infusão horizontal de uma máquina de café, que independente do módulo de infusão compreende um tanque de água, um dispositivo de aquecimento de água (por exemplo, um aquecedor de fluxo) e uma bomba para alimentar água de infusão no injetor 104. Os canais de alimentação correspondentes 118 do injetor podem ser formados de maneira conhecida por si só; eles não são o assunto da invenção e não são descritos mais especificamente aqui. O injetor apresenta também pelo menos uma ponta de perfuração 112 com uma abertura de alimentação atribuída, de modo que a cápsula possa ser perfurada e suprida com o líquido de extração através da abertura de alimentação. A máquina de café também apresenta, por exemplo, um recipiente de cápsula, que é disposto abaixo da câmara de infusão e no qual a cápsula é automaticamente ejetada depois da operação de infusão com o levantamento da alavanca de operação.

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O dispositivo de descarga 103 também é provido com pelo menos uma ponta de perfuração 111 e uma abertura de descarga atribuída. Dependendo da configuração, há também uma linha de descarga, pela qual o café (ou semelhante) que sai depois de deixar o dispositivo de descarga é conduzido de tal maneira que corra para um copo colocado no local destinado.

Conforme pode ser visto particularmente bem na figura 12, o dispositivo de descarga 103 forma um receptáculo de cápsula com uma superfície de contato 21 para a cápsula lançada através da abertura de lançamento, definindo a área de apoio 20.

Guiada pelas primeiras paredes laterais, a cápsula aproximadamente na forma de cubo lançada através da abertura de lançamento, quando a câmara de infusão estiver aberta, ficará apoiada na superfície de contato 21.

O injetor também apresenta, em cada de ambos os lados, um pino de pressionamento 32, que é provido através de uma placa de guia 31 e que pode ser deslocado para dentro, contrário à força de mola de uma mola que não é representada na figura, mas que é disposta entre um colar 32.1 do pino de pressionamento e da parede lateral 115, de tal modo que, em uma posição de descanso, não se projete para dentro além das paredes laterais 115 e em uma posição defletida, ela se projete para dentro além das paredes laterais e para o espaço de infusão. O colar 32.1 forma também, ao mesmo tempo, juntamente com a placa de guia 31, um batente pra o movimento radialmente para fora do pino de pressionamento 32.

O modo de operação dos pinos de pressionamento 32 é claramente ilustrado na figura 13. Na parte lateral do módulo de infusão, uma guia excêntrica 42 é integrada em cada de ambos os lados. Tal guia excêntrica pode ser formada ou na própria parede lateral correspondente ou, conforme representado, em um elemento de guia excêntrica 41 preso na parede lateral. O pino de pressionamento 32 é pressionado pela força de mola para fora contra a guia excêntrica 42. Durante o deslocamento do injetor 104 da posição aberta para a posição fechada, ele é defletido para dentro contrário

17/18 à força de mola, devido à forma da guia excêntrica. Como resultado, a cápsula inserida é comprimida em ambos os lados; a deflexão para dentro dos pinos de pressionamento pode estar, por exemplo, entre 2 e 8 mm, preferivelmente entre 3,5 e 7 mm. Como resultado, o pó de café dentro da cápsula é compactado, em particular, em uma região central. Isto tem também o resultado de impedir que o líquido de infusão que flui através centralmente passe por uma resistência menor do que o líquido de infusão que flui ao longo da periferia da cápsula.

Durante a transição para o estado fechado da câmara de infusão, a cápsula é também facilmente deslocada para a lateral, onde o dispositivo de descarga está localizado, e é assim perfurada em ambos os lados por pontas de perfuração 111 do dispositivo de descarga e pelas pontas de perfuração 112 do injetor.

Independente da compressão do material de extração, os pinos de pressionamento 32 também apresentam uma função adicional. Quando a câmara de infusão for aberta depois da operação de infusão, ela fará com que a cápsula seja deslocada do receptáculo de cápsula na direção do lado injetor, de tal modo que possa cair descendentemente e em um recipiente de cápsula (não representado). Isto acontece automaticamente, em que, durante o deslocamento do injetor, os pinos de pressionamento 32 inicialmente ainda alcançam o interior da câmara de infusão e fixam a cápsula; esta fixação é apenas solta aproximadamente na posição representada na figura 12, na qual o centro de gravidade da cápsula já está além da área de repouso. Dependendo do grau de enchimento da cápsula, este efeito é adicionalmente intensificado pelo material de extração que é muitas vezes aumentado depois da operação de infusão, e, portanto, tende a fazer com que as paredes da cápsula sejam abauladas ligeiramente para fora.

Pode ser igualmente visto na figura 13 que as pontas de perfuração 112 no lado do injetor estão a uma distância diferente entre si do que as pontas de perfuração 111 no lado do dispositivo de descarga. No exemplo representado, as pontas de perfuração no lado do injetor são decididamente dispostas adicionalmente para fora (aqui em uma distância afastada

18/18 de 19 mm) do que as pontas no lado do dispositivo de descarga (aqui em uma distância afasta de 14 mm). Geralmente, é preferido que as distâncias entre as pontas sejam significativamente diferentes, por exemplo, em pelo menos 15%.

A câmara de infusão é formada de tal modo que, durante a ope- ração de infusão, nenhuma água de infusão possa passar a cápsula e entrar no dispositivo de descarga, e também que nenhum produto de extração flua em qualquer lugar além de para o dispositivo de descarga.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Cápsula de porção (1) para uma máquina de café, que compreende uma parede de cápsula, a parede de cápsula encerrando um espaço interno fechado que é enchido com um material de extração, e a parede da cápsula sendo perfurável por elementos de perfuração (3) de um dispositivo injetor ou dispositivo de descarga pelo fechamento de uma câmara de infusão de uma máquina de café, para introduzir um líquido de extração sob pressão e para descarregar um produto de extração produzido dentro da cápsula depois de uma operação de infusão, em que a cápsula ter a forma de um cubo ou cubóide e ser livre de elementos de retenção, colares ou bordas que se projetam da superfície e que se afastam significativamente da forma de cubo ou cubóide com exceção de uma possível extremidade periférica que se projeta lateralmente a um máximo de 1,5 mm, caracterizada pelo fato de que a cápsula é fechada de forma hermética e vedada a oxigênio pela parede compreendendo todos os lados, extremidades e cantos e é projetada para estar sob pressão positiva durante a operação de infusão, e em que a cápsula é inteiramente livre do meio de filtragem e outros elementos dispostos entre a parede o material de extração, de modo que o material de extração possa encostar diretamente em cada lado.
2. Cápsula, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de ter a forma de cubo.
3. Cápsula, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de ser perfurada a partir de cada par de lados opostos do cubo.
4. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

3, caracterizada pelo fato de compreender essencialmente a mesma composição de material e de ter essencialmente a mesma espessura em todos os seis lados.
5. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

4, caracterizada pelo fato de poder ser comprimida em uma maneira redutora de volume por pressão em um ponto central em cada das duas paredes laterais opostas contrárias a uma força oposta elástica.
6. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

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5, caracterizada pelo fato de a espessura de parede estar entre 0,1 mm e 0,5 mm.
7. Cápsula, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

6, caracterizada pelo fato de consistir em plástico, preferivelmente de polipropileno.
8. Cápsula, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de pelo menos cinco de seus seis lados serem produzidos com a deformação de uma folha de plástico.
9. Dispositivo para preparar café, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos uma cápsula, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, e uma máquina de café com um módulo de infusão, o qual compreende:

- uma primeira parte de módulo de infusão (103), e

- uma segunda parte de módulo de infusão (104), que é móvel em relação à primeira parte, onde a primeira parte de módulo de infusão e a segunda parte de módulo de infusão formam um dispositivo de descarga para descarregar um produto de extração da cápsula e um injetor para introduzir um líquido de extração na cápsula e uma câmara de infusão que tem uma forma para se casar com a forma da cápsula e que pelo menos parcialmente circunda a cápsula durante a operação de infusão, o dispositivo de descarga e o injetor compreendendo, cada qual, pelo menos uma ponta de perfuração, que perfura a cápsula, quando a câmara de infusão estiver sendo fechada, a câmara de infusão sendo formada para se casar com a forma da cápsula e atuar em uma maneira vedante, de tal modo que o líquido de infusão introduzido na cápsula pelo injetor possa apenas alcançar a lateral onde o dispositivo de descarga está localizado com a passagem através da cápsula.
10. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de o módulo de infusão compreender um meio de compressão, pelo qual a cápsula é comprimida em uma maneira redutora de volume na câmara de infusão.
11. Método para produzir uma cápsula, caracterizado por compreender as etapas de:

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- produzir um corpo poliédrico básico de cinco lados (1) que é aberto em um sexto lado por termoformação, o corpo possuindo um colar correndo em torno de uma borda do corpo básico,

- encher o corpo básico (11) com o material de extração ou ex5 trato,

- prender uma cobertura (13) ao longo da borda periférica do sexto lado aberto por meio de soldagem ultrassônica, de tal modo que o espaço interno produzido seja completamente encerrado.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo

10 fato de o corpo básico ser produzido de tal modo que seja provido com um colar (12) disposto ao longo da borda periférica e em que, durante a fixação da cobertura (13), a cobertura seja soldada ou adesivamente ligada ao corpo básico no colar.
13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo

15 fato de, durante a soldagem ou ligação adesiva, o colar (12) ser sustentado em uma superfície de contato (15).
14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 ou 13, caracterizado pelo fato de, durante a soldagem ultrassônica, o colar (12) ser ao mesmo tempo solto pelo efeito do ultrassom.