專利名稱：用于通過離心法來制備容器中容納的食品液體的膠囊系統(tǒng)、設備和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于通過利用離心力使水通過容器中容納的食品物質 來由該食品物質制備食品液體的設備和膠嚢系統(tǒng)。
背景技術：
已知制4^欠料，其中利用離心力來分離由煮好的咖啡和咖啡粉末組成 的混合物。這種混合物是通過將熱水和咖啡粉末混合在一起保持一確定的 時間而獲得的。然后迫使水通過篩子，粉末材料存在于該篩子上。
諸如在EP 0367600B1中，現(xiàn)有系統(tǒng)包括將咖啡粉末放置在容器中， 該容器通常是機器的不可移除部分。這種設備具有許多缺陷。首先，必須 在容器中適當?shù)厝斯ち咳】Х确勰?。其次，被離心的咖啡廢料變干，并且 其必須通過刮擦容器的表面來被移除。結果，咖啡制備需要大量人工處理 并且非常費時。通常，咖啡新鮮度也可變化很大并且這會影響咖啡品質， 這是因為咖啡通常來自散包裝或者咖啡是在容器本身中由咖啡豆研磨而成 的。
另夕卜，取決于咖啡的手動量取以及煮泡條件(例如，離心速度、容器 尺寸)，杯品質可變化很大。
因此，這些系統(tǒng)從來沒有實現(xiàn)重要的商業(yè)上的成功。 在德國專利申請DE 102005007852中，機器包括可移除的保持件，容 器的開口杯狀部分^:置在該保持件上；其它部分或蓋子與機器的驅動軸關 聯(lián)。但是， 一個缺陷是高強度的人工處理。另一個缺陷是由于缺少對粉末 的量取的控制以及缺少對咖啡粉末的新鮮度的控制，難以控制咖啡的品質。WO 2006/112691、 FR2624364、 EP0367600、 GB2253336、 FR2686007、 EP0749713 、 DE4240429 、 EP0651963 、 FR2726988 、 DE4439252 、 EP0367600 、 FR2132310 、 FR2513106 、 FR2487661 、 DE3529053 、 FR2535597 、 WO2007/041954、 DE3529204、 DE3719962、 FR2685186、 DE3241606以 及US-A-4545296中描述了用于通過離心力煮泡咖啡的其它設備。
但是，離心力對煮泡咖啡或制備其它食品物質的影響與使用壓力泵的 普通煮泡方法相比存在許多優(yōu)點。例如，在"espresso"咖啡類型的煮泡方 法中，掌控影響被分送的咖啡提取物的提取質量的所有參數(shù)是非常困難的。 這些參數(shù)通常是壓力、隨壓力而減小的流率、也影響流動特性并且依賴于 咖啡研磨顆粒大小的咖啡粉末的壓緊度、溫度、水流分布等。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要提出一種新的膠囊系統(tǒng)和適合于該膠嚢系統(tǒng)的方法，其中 提取參數(shù)可被更好且更獨立地控制，從而可被更好地掌控以便控制被分送 的食品液體的品質。
同時，需要一種制備食品液體的方式，該方式與現(xiàn)有技術的離心式的 咖啡制備設備相比更方便，并且通過對重要的品質參數(shù)例如容器中的物質 的精確劑量和新鮮度進行更高的控制來提供更好的杯中品質。
因此，本發(fā)明涉及一種通過利用離心力使水通過容器中容納的食品物 質來由該食品物質制備食品液體的系統(tǒng)，包括
用于接納該容器的設備，所述設備包括用于驅動該容器圍繞旋轉軸線
jit 4二畝"、、；扭楚
^Lij阿 《，"V盡且，
其特征在于，該容器可移除并且形成一次性使用的膠嚢，并且 在離心液體的流動路徑中設置有限流裝置，以便能夠在離心期間提供 一定壓降。
該限流裝置可被構造成用于在離心期間提供相對壓力至少0.5巴的壓 降。優(yōu)選地，限流裝置被構造成用于在離心期間提供相對壓力在1和6巴 之間、最優(yōu)選地在1.5和4巴之間的壓降。根據(jù)本發(fā)明的一個重要方面，在離心液體的流動路徑中的限流能夠控 制離心液體的釋放，以便改進在膠嚢中水與物質的相互作用，并且通過在 限流處產(chǎn)生的剪應力和壓力釋放來最后為液體提供泡沫。更特別地，限流 裝置能夠在封殼的周邊保持數(shù)巴的壓力，從而抑制了液體的釋放。
在一可能的模式下，該設備包括被布置在膠嚢的出口后面的限流裝置。
特別地，該限流裝置可以是該設備本身的一部分。
在一優(yōu)選模式下，該設備的限流裝置包括閥裝置，在離心液體的足夠 壓力施加到該閥裝置上時，該閥裝置打開或增大液體通道，從而液體可從 該膠嚢釋放離開該設備。
該限流裝置可布置在膠嚢的出口處或之后。
在一種可能的模式下，限流裝置可布置在膠嚢本身中。特別地，限流 裝置可由開口形成。該開口可以是在封殼的壁的周邊部分中的一系列的狹 槽或孔。優(yōu)選地，該一系列的狹槽或孔可具有低于膠嚢的封殼中容納的物 質的平均顆粒大小的寬度或直徑。優(yōu)選地，膠嚢的封殼的出口開口具有小 于形成食品物質的顆粒的平均大小的平均直徑或寬度。
因此，該開口本身可具有過濾功能。
在壁的部分處的壓降也依賴于開口的大小和開口的自由打開表面積。 因此，開口的大小和開口的自由打開表面積可在壁的部分中被設計成在膠 嚢本身中產(chǎn)生一定壓降。這使得能夠在封殼中維持一定的壓力，從而提高 食品物質與水之間的相互作用。
根據(jù)開口的大小和離心參數(shù)例如轉速，飲料的特性還可被調(diào)整成尤其 是針對于咖啡飲料。
優(yōu)選地，開口的直徑或寬度可在10和600孩史米之間。優(yōu)選地，開口的 總表面積在5和200 mm2之間。最優(yōu)選地，總表面積在10和50 mm之間。 當孔的寬度或直徑小于200微米，例如在1和200微米之間時，可在壁的 周邊部分獲得^f艮大的壓降。在壁的部分處可成功地獲得高于大氣壓力大約 l到4巴、更優(yōu)選地2到3巴的壓降。對于咖啡，在此范圍的壓力下可成 功地煮泡可比得上ristretto、 espresso或lungo型咖啡的具有高固體濃度的
8液體提取物。
當開口具有等于或高于200微米的寬度或直徑時，并且如果在流動路徑中沒有放置限流裝置，例如可產(chǎn)生較高壓降的布置在設備的液體流動路徑中的附加的閥，則獲得例如低于1巴的較低壓降。在液體流動路徑中的低壓降的情況下，具有大的出口開口的壁的部分可用于將固體顆粒保持在封殼中。但是，液體趨向于從封殼中更快地離開(即，產(chǎn)生較高的流率)，并且在膠嚢中在物質和水之間發(fā)生較少的相互作用。對于咖啡，這可導致比得上過濾型咖啡的咖啡提取物的較低的固體和脂(crema)的濃度。優(yōu)選地，該設備的限流裝置包括設備的閥裝置，該閥裝置布置在膠嚢的出口處或之后，用于當在閥裝置上被施加一定壓力時打開，以便液體可從膠嚢釋放離開設備。
在一可能的模式下，設備和膠囊兩者都包括限流裝置。可選擇地，限流裝置存在于膠嚢中而不在設備中。設備中的閥裝置提供了在設備的層面/高度上對在膠嚢中施加的液體的壓力進行控制的優(yōu)點。閥裝置可被設計成例如通過校準或調(diào)整在一定的壓力閾值下打開，以便匹配各種或特定飲料例如咖啡提取物、茶提取物、速溶飲料等的特征。
結果，本發(fā)明的系統(tǒng)提供了用于制備食品液體的解決方案，其中可執(zhí)行食品液體的受控釋放。例如，液體的釋放可被推遲直至在閥裝置上施加一定壓力，該壓力足以形成用于液體的流動的通道。閥裝置的推遲打開能夠改進水與膠嚢中容納的物質之間的相互作用。對于咖啡，例如，可有利地優(yōu)化水與研磨咖啡顆粒之間的相互作用，以獲得咖啡和香料的混合物的良好提取。此外，閥裝置提供了可改進泡沫或咖啡脂的產(chǎn)生的限制作用。
閥裝置可由設備的至少一個接合部形成，所述接合部在加壓液體的作用下相對于膠嚢的接合部移動，以便形成用于液體的細的環(huán)形層疊通道。膠嚢的接合部可例如是膠嚢的邊緣的徑向部分。層疊通道還能夠產(chǎn)生沖擊設備的壁的具有較高速度的液體射流。結果，在離心期間，可由于由閥裝置產(chǎn)生的限制作用以及液體以較高速度對設備的沖擊表面的沖擊兩者而產(chǎn)生較大量的泡沫。取決于由離心液體在閥裝置上施加的壓力的量，由閥裝置造成的限制作用的程度可不同。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在離心液體的作用下，閥裝置的所述接合部中的至少一個被彈力加載，以相對于其它接合部離開。特別地，設備的接合部可與彈力加載構件相關聯(lián)。例如，彈力加載構件是橡膠彈性構件或機
械彈簧。該彈力加載構件可以是o形環(huán)、螺旋或刀片式彈簧或任何等同裝
置。例如，閥裝置的接合部還可包括環(huán)形擠壓邊緣，該環(huán)形擠壓邊緣被布置成密封在膠嚢的接合部上。該擠壓邊緣可表現(xiàn)為不同形式例如v、 w或
u形，以便當液體的壓力仍低于預定閾值時在膠嚢上施加足夠的密封壓力。
在一種模式下，膠嚢的環(huán)形邊沿還可以是可撓曲的，以便在加壓流體的作用下移動遠離閥裝置的接合部。閥裝置的接合部也可以是固定的或可彈性移動的，并且膠嚢的接合部可以是在加壓流體的作用下可撓曲的。因此，也可通過在離開膠嚢的液體的壓力下?lián)锨哪z嚢的撓曲部分來部分地或全部地實現(xiàn)閥的作用。
在一優(yōu)選模式下，該設備包括用于在膠嚢中注水的注水子組件，所述注水子組件包括基本與膠嚢的旋轉軸線對齊的至少一個穿孔構件。優(yōu)選地，該穿孔構件具有用于沿所述旋轉軸線向膠嚢中噴水的管狀通道。
本發(fā)明還涉及一種用于通過使用離心力使水通過一次性使用的膠嚢中容納的食品物質來由該物質制備液態(tài)食品的液態(tài)食品制備設備，所述膠嚢
能夠可移除地插入所述設備，所述設備包括-用于將水引入膠嚢的水注入裝置，-用于使容器沿旋轉軸線定位和居中的裝置，-用于驅動膠嚢圍繞旋轉軸線進行離心運動的裝置，其中，該設備包括布置在離心液體的流動路徑中的限流裝置。優(yōu)選地，限流裝置包拾沒置在膠嚢的至少一個出口處或之后的閥裝置，
所述閥裝置用于當加壓液體在其上施加一定壓力時打開，從而使得液體能
夠從該膠嚢釋放。
在一可能的^f莫式下，該閥裝置可被校準或調(diào)整以在膠嚢中的壓力閾值下選擇性地打開通過該設備的液體通道。在一優(yōu)選模式下，該閥裝置可由該設備的至少一個接合部形成，該接合部適于在離開膠嚢的加壓液體的作用下相對于膠囊的被接合的部分移動，以^便形成用于液體的細的環(huán)形層疊通道。
該閥裝置可由該設備的至少 一個接合部形成，所述接合部在離開膠嚢的加壓液體的作用下相對于另一個接合部移動，以便形成用于液體的細的環(huán)形層疊通道。
在一可能的模式下，該限流裝置包括布置在離開膠嚢的封殼的液體流
動路徑中的膠嚢的壁的周邊部分，其包括小于200微米、更優(yōu)選地在10和150微米之間的出口開口。在此大小的開口處，可在封殼中維持數(shù)巴的壓降，這足以使得在水和物質之間實現(xiàn)充分的相互作用，尤其是對于研磨咖啡。壁的周邊部分的開口的總表面積還優(yōu)選地小于壁的所述部分的總表面積的50%,更優(yōu)選地小于40%。
本發(fā)明進一步涉及一種用于通過使用離心力使水通過容器中包含的食品物質來由該食品物質制備食品液體的方法，包括
在將水引入膠嚢的同時驅動膠嚢進行離心旋轉，
使水通過該物質以形成食品液體，
收集被離心的食品液體，
其特征在于
所述容器是一次性使用的膠嚢，以及
在離心液體的流動路徑中布置有限流裝置。
在優(yōu)選模式下，所述限流裝置包括閥裝置，所述閥裝置允許食品液體僅當在閥裝置處達到離心液體的特定壓力時才被釋放。
優(yōu)選地，飲料的選擇性釋放由彈力偏壓閥控制。
該限流裝置可包括可設置在膠嚢的壁的周邊部分中的多個出口開口，諸如狹槽或孔。
限流裝置可包括用于控制離心液體在特定的壓力閾值下的釋放的閥裝置與膠嚢中設置的多個出口開口的組合。多個出口開口優(yōu)選地設置在膠嚢的內(nèi)壁中，并且在內(nèi)壁的下游布置有膠嚢的收集凹部。收集凹部可^皮膠嚢的內(nèi)壁和可穿孔表面限定邊界。
該方法進一步包括通過彈力偏壓閥來控制食品液體的釋放。特別地，食品液體通過穿過膠嚢的上部可穿孔表面穿刺得到的至少一個出口離開膠嚢。特別地，在膠囊的上表面上穿刺出數(shù)個出口，所述出口在上表面上間隔開并且接近表面的側壁。根據(jù)本發(fā)明的方法，水可被沿膠嚢的旋轉軸線引入膠嚢。水可在較低壓力或者接近重力的壓力下被引入。
術語"食品液體"在這里具有廣義含義，并且包括烹飪液體例如湯或調(diào)味汁、飲料液體例如咖啡(研磨的和/或速溶的)、巧克力、牛奶(粉狀的和/或液態(tài)的)、茶(速溶的和/或茶葉)等，或營養(yǎng)液體例如嬰兒配方以及它們的組合。


本發(fā)明的附加特征將在下文對附圖的詳細描述中變得清楚。
圖l是本發(fā)明的膠嚢的從上面看的透視圖；圖2是本發(fā)明的膠嚢的從下面看的透視圖；圖3是本發(fā)明的膠嚢的橫截面視圖；圖4是密封箔被除去的膠嚢的透視圖；圖5是從本發(fā)明的膠嚢的上面看的蓋的透視圖；圖6是從圖4的膠嚢的下面看的蓋的透視圖；圖7是本發(fā)明的飲料生產(chǎn)設備的透視圖；圖8是處于打開模式的飲料生產(chǎn)模塊的透視圖；圖9是在膠嚢周圍處于閉合模式的飲料生產(chǎn)模塊的沿線A-A的橫截面視圖10是圖9的視圖的放大視圖11是圖9和10的模塊的注水組件的視圖12是類似于圖9的但用于本發(fā)明的另 一實施例的飲料生產(chǎn)模塊的橫截面^f見圖13是圖12的模塊的詳細視圖；圖14是本發(fā)明的膠嚢的變型的橫截面視圖15是圖14的膠嚢的蓋的從下側的視圖16是根據(jù)本發(fā)明的另一模式的膠嚢的透視橫截面視圖17是圖16的膠嚢的橫截面視圖18是根據(jù)又一模式的膠嚢的橫截面視圖。
具體實施例方式
如圖1和2所示，本發(fā)明的優(yōu)選的膠嚢1總體上包括碟形體部2，密封箔3密封到該體部上。密封箔3在密封環(huán)形部5處密封到體部的周向邊沿4上。邊沿4可向外延伸，形成約2-5mm的小的環(huán)形部。碟形體部包括底壁6和側壁7,該側壁7優(yōu)選地在該體部的與該底壁相對的大的開口端部的方向上變寬。碟形體部優(yōu)選地是剛性的或半剛性的。其可由食用級塑料例如聚丙烯形成，并且具有阻氣層例如EVOH等或鋁合金或塑料與鋁合金的復合物。密封箔3可由較薄的材料例如塑料層壓物制成，也包括阻氣層或鋁合金或塑料與鋁合金的復合物。例如，密封箔的厚度通常在50和250微米之間。如下文將描述的，密封箔構件可被刺穿以便形成進水口和飲料出口。
關于圖3-6的實施例，本發(fā)明的膠嚢包括形成插入碟形體部中的蓋8的內(nèi)部構件。蓋8和體部2共同限定了用于接納食品物質22的內(nèi)部封殼14。優(yōu)選地，膠嚢圍繞中心軸線A形成旋轉對稱。但是，應理解，膠嚢不一定圍繞軸線A具有圓形截面，而是可采取其它形式例如方形或多邊形。圖5和6中示出蓋8。蓋可表現(xiàn)為由塑料制成的盤的形式，包括中心部9和周邊部IO。中心部可基本是平的并且可包括入口 11，該入口ll使得能夠引入飲料生產(chǎn)設備的注水構件。在蓋的內(nèi)側12中，入口可通過管狀入口部13延伸，該入口部13用于確保水被朝向體部的底部的方向引導，以確
保封殼中的物質完全潤濕并從而減小遺留下例如"干粉點"的危險。優(yōu)選地，入口被可破壞的或可刺穿的封閉部分15封閉。此部分用于防止封殼的物質填充蓋的上表面和密封箔之間的空隙。該蓋進一步包括周邊部IO，該
13周邊部10包括收集凹部16。收集凹部在橫向截面中為U形(圖3),其在密封箔的方向上開口。凹部優(yōu)選地在蓋的周邊處連續(xù)延伸，但是其例如可由若干不連續(xù)的凹入部替代，這些凹入部可凈皮加固元件或壁分隔開。該收集凹部包括壁的內(nèi)周邊部17，在其中設置有一系列的出口開口 18,形成封殼14與收集凹部16之間的流體連通。
出口還對在封殼中的離心液體的流動產(chǎn)生限制。離心液體被迫使通過開口，該開口的大小可以根據(jù)要產(chǎn)生的飲料的類型而變化。例如，對于espresso 或ristretto咖啡提取物，有利地提供比用于lungo或"Americano"咖啡提取物的開口小的開口。對于同樣的轉速，較小的開口對被離心的液體產(chǎn)生更高的阻力，該被離心的液體在膠嚢中保持較長。結果，水和咖啡顆粒之間的相互作用較大，液體可更多地充注到咖啡固體中。
如此示例中所述的，開口可以是間隔地分布在壁的內(nèi)周邊部中的狹槽或孔。例如，狹槽的數(shù)量可以是5到200個，優(yōu)選地為10到100個。這些狹槽的寬度優(yōu)選地小于物質的顆粒的統(tǒng)計平均大小。例如，對于作為研磨咖啡的物質，狹槽可具有小于500微米的寬度。如果必要的話，狹槽可在中心部9上或者在凹部16的底部中延伸。狹槽可被具有圓形截面的孔替代，該孔的直徑小于物質的顆粒的統(tǒng)計平均大小。
收集凹部16形成具有例如在2和10mm之間的小的深度的周邊凹槽，以允許穿孔構件穿過密封箔引導，以產(chǎn)生用于在膠嚢中產(chǎn)生的煮泡液體的出口，如在本說明書中稍后將描述的。收集凹部16進一步包括在碟形體部的支座部20上形成邊緣支承部的外周邊部19。外周邊部19可通過或多或少的緊密配合接合來接合到支座部20。沿該體部的側壁的內(nèi)表面并且在碟形體部的底部的方向上延伸的另外的密封部21可從凹部延伸，以產(chǎn)生另外的抵抗在蓋與膠嚢的體部的內(nèi)表面之間的液體的可能的進入的密封。當然，收集凹入裝置的形式可采取不同的構型而不會背離本發(fā)明的范圍。例如，凹部16可由蓋8和碟形體部的側壁7形成(如圖13所示)。在此情況下，外周邊部19可被省去。
如圖所示， 一系列的出口開口、例如狹槽18優(yōu)選地布置在封殼的相對于中心軸線A的變寬部分處或附近。因此，離心液體將趨向于沿體部的側 壁的內(nèi)表面引導，直至蓋的內(nèi)側12,并然后通過狹槽。在密封箔3密封到 碟形體部的邊沿上時，蓋8被密封箔3完全密封。在一可能的替代方案中， 密封箔將僅覆蓋包括狹槽的區(qū)域的收集凹部。
應指出，例如，蓋8可以是由熱成型的或注射的塑料制成的剛性或半 剛性構件。但是，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，此部分還可由密封到 碟形體部的內(nèi)表面上的柔性膜制成。
還應指出，過濾壁也可被緊靠蓋的內(nèi)表面12放置在封殼內(nèi)。過濾壁可 提供改進的過濾，例如用于顆粒大小非常小的物質和/或用于通過產(chǎn)生較高 的壓降來延遲離心液體向封殼外的釋放。過濾壁可以是濾紙或薄塑料膜， 其粘結到蓋的表面12上。蓋可被簡單地插入碟形體部中，或利用任何合適 的連接手段例如通過超聲波焊接固定。
在圖7和8中示出了包括本發(fā)明的膠嚢和飲料制備設備的系統(tǒng)，其在 下文被描述。
因此，該系統(tǒng)包括如上所述的膠嚢1和飲料制備設備23。該設備具有 膠嚢可插入其中的模塊24。該膠嚢容納要被煮泡的食品物質，并且膠嚢在 使用之后被從模塊中移除以便丟棄(例如，用于有機或無機原材料的廢棄 或再利用)。模塊24與水源例如貯水器25流體連通。諸如泵26的流體傳 輸裝置設置在模塊和水源之間的流體線路27中。進一步設置水加熱器28， 以在流體線路中的水進入模塊之前對水進行加熱。水加熱器可插入流體線 路中以加熱來自該貯水器的新鮮水，或者可選擇地位于貯水器中，該貯水 器在此情況下變?yōu)榉兴?。當然，還可經(jīng)由給水拴連接裝置(water plug connection)從家用水源直接獲得水。
水可在低壓下或甚至在重力壓力下被送入模塊24中。例如，在模塊的 入水口處可設想在高于大氣壓力0和2巴之間的壓力。如果利用諸如活塞 泵的壓力泵，則也可分送在高于2巴的壓力下的水。
煮泡模塊24可包括兩個主要的膠嚢包封子組件29、 30;主要包括注 水子組件和液體接收子組件。這兩個子組件形成用于膠嚢在i殳備中的定位和居中裝置。
這兩個組件閉合在一起以例如通過卡口型連接系統(tǒng)31在其中包封膠 嚢。液體接收子組件30包括例如在該子組件的一側上突出的液體導管32， 其用于將離開膠嚢的離心液體引導到諸如杯子或玻璃杯的服務容器。如圖 8所示，液體導管與形成圓筒形壁的液體接收器33連通，該圓筒形壁圍繞 用于插入膠嚢的滾筒34相隔短距離地布置。液體接收器與該滾筒一起限定 了中間凹腔63，如在下文中稍后描述的，該凹腔用于收集液體。在液體接 收子組件30下方放置有用于驅動膠嚢接納筒34在子組件中旋轉的裝置。 該驅動裝置優(yōu)選地包括可被供以電或氣體動力的旋轉馬達40。 注水子組件包括進水側，該進水側包括在上游與水流線路27連通的進 水口 35。
關于圖9和10，滾筒34成形為中空的膠嚢保持件，其具有互補地成 形以接納膠嚢的內(nèi)部凹腔36。滾筒34通過旋轉軸37沿軸向延長自身，該 旋轉軸37通過例如是球軸承或滾針軸承的旋轉導向裝置39保持成相對于 液體接收器33的外基部38旋轉。因此，滾筒被設計成圍繞中央軸線I旋 轉，而接收器的外基部38相對于該設備固定。液體接收器33可利用例如 螺栓44固定到馬達的殼體43上。在滾筒的旋轉軸37和馬達40的軸42 之間的接口處布置有機械聯(lián)接件41。
考慮如圖10和11所示的注水子組件29，其包括相對于設備的縱向軸 線I固定的居中設置的水注入裝置45。水注入裝置包括用于將水從進口 35 t^柳j -g m /仟^ * / w、j t '"'艮^4ajtt ,o， m々、* / ^li口j —j尺/、/"隊來wv》、j冗14。 出水口由例如是尖銳的管狀末端的穿刺裝置48形成，其能夠產(chǎn)生通過膠嚢 的封閉箔和通過蓋的管狀的入口 13的最終可破部分的穿刺孔。
圍繞水注入裝置安裝有膠嚢旋轉接合部分49。接合部分49具有中心 孔，其用于接納水注入裝置和插在該部分49和水注入裝置45之間的諸如 是球或滾針軸承50的旋轉導向裝置。接合部分進一步包括從該部分49的 盤形接合壁55突出的出口穿孔構件51、 52、 53、 54。該穿孔構件可以是 能夠在膠嚢的密封箔3上切割出或刺穿小孔的、具有傾斜的切割表面的小圓柱部。穿孔構件布置在壁55的周邊，優(yōu)選地被均勻分布以在膠嚢中提供 若干開口，以便離心液體離開膠嚢形成若干股液體流。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，注水子組件29進一步包括用于控制從設備排 出的液體流的閥系統(tǒng)56。閥系統(tǒng)56可設置在形式為環(huán)形接合部57的膠嚢 旋轉接合部分49上，該環(huán)形接合部57在諸如是彈簧的彈性加載裝置58 的力的作用下被偏壓。環(huán)形接合部57包括擠壓周邊表面59，該表面在彈 性加載裝置的力的作用下在膠嚢的周向邊沿4上施加閉合力以能夠限制液 體流。表面59可形成錐形或"V"形，以便增加局部區(qū)域中的密封壓力。 接合部57進一步包括內(nèi)部基部60。彈性加載裝置58因而插入位于基部60 和接合部分49的平衡力部分(counter-force portion) 61之間的空間中。 因此，在靜止位置，閥系統(tǒng)的接合部57在彈性裝置58的壓縮作用下保持 閉合在膠嚢的邊沿上。
膠嚢接合子組件29可進一步包括裙擺的管狀部62，當這兩個子組件 圍繞膠嚢相對于彼此閉合時，該管狀部突入液體接收子組件30的內(nèi)部管狀 室63中。此裙擺的管狀部62形成用于通過岡系統(tǒng)的在壓力下的離心液體 的沖擊壁。此管狀部62優(yōu)選地固定在子組件29上。該子組件進一步包括 操縱部64,以有助于在液體接收子組件30上的連接。此操縱部64可具有 用于操縱的滾花周邊表面。操縱部可通過螺釘67固定在子組件29的固定 基部上。
此(操縱)部當然可由桿機構或類似的操縱裝置替換。 如已經(jīng)提及的，提供有用于這兩個子組件29、 30的相對連接的連接裝 置。例如，在注水子組件29的管狀表面的側面上設置小的銷65，其可與 液體接收子組件30的管狀表面上的側面鎖定開口 66接合。因此，這兩個 子組件之間的連接可由旋轉成角度的或螺旋的閉合移動實現(xiàn)，以使得銷能 夠接合長形開口 66。當然，可設想其它連接裝置來替換此卡口型連接裝置。 例如，本領域技術人員可設想螺紋裝置或平移閉合裝置。
本發(fā)明的膠嚢系統(tǒng)基本上根據(jù)以下原理工作。例如通過使卡口型連接 分離并將這兩個子組件29、 30分開，而4吏這兩個子組件29、 30相對于彼此移動，從而打開膠嚢設備。結果，容納食品物質的一次性使用的密封膠
嚢l(fā)可被插入該設備，例如放置在滾筒36的凹腔中?？稍谀z嚢被密封箔3 氣密封閉時將該膠嚢放置在該設備中。然后通過重新連接到子組件30上并 被連接裝置鎖定的子組件29來封閉該設備。在鎖定位置，通過刺穿膠嚢的 密封箔并將自身引導通過膠嚢的進水口 35的水注入裝置打開膠嚢。同時， 通過出口穿孔構件51-54在密封箔的周邊刺穿若干液體出口。因此可經(jīng)由 中心水注入裝置45將水引入膠嚢。可在注水子組件中產(chǎn)生排氣孔，以允許 在水被引入的同時使氣體離開膠嚢?？赏ㄟ^致動旋轉馬達40來驅動膠嚢旋 轉?？稍陂_始向膠嚢中注水的同時或者稍早于或稍晚于此注7JC操作開始來 開始執(zhí)行離心操作。
例如，對于煮泡磨碎咖啡，可有利地在通過旋轉膠嚢進行離心操作之 前允許水在數(shù)秒期間內(nèi)填充膠嚢。因此，水可在液體被離心之前適當?shù)亟?透咖啡，從而避免在咖啡部分中咖啡區(qū)域保持干燥。通過使膠嚢圍繞設備 的中心旋轉軸線I旋轉而執(zhí)行離心操作，該中心軸線I優(yōu)選地與膠嚢的中 心軸線A對齊。該轉速優(yōu)選地從1000到12000轉/每分鐘( rpm )， 更優(yōu) 選地為1500到8000rpm?？稍谠撛O備中提供控制單元，以便根據(jù)要被煮泡 的液體和/或膠嚢中的物質的性質來設定轉速。轉速越高，在膠嚢的周邊壁 處施加的壓力就越高，并且更多物質^L壓緊在膠嚢的側壁上。重要地應指 出，較高的轉速促進了包含較少固體含量的咖啡提取物的煮泡，這是由于 液體在咖啡床層中的停留時間較短。較低的轉速提供具有較高濃烈度(咖 啡固體含量)的咖啡，這是由于液體在膠嚢中的停留時間較長。煮泡借助 于橫穿物質的水在膠嚢中發(fā)生，從而實現(xiàn)物質的提取或者部分或全部的分 散或溶解。結果，離心液體可通過例如穿過蓋8在膠嚢中設置的多個出口 開口 18。
在離心力的作用下，諸如是咖啡粉末的物質趨向于本身沿徑向壓緊在 膠嚢的封殼的周邊壁7、 17上，而迫使水流過物質。這樣導致物質被水透 徹地潤濕和,皮壓緊。由于膠嚢的高速旋轉運動，離心力均勻地施加在物質 的團塊上。因而，與使用壓力泵在膠嚢中施加壓力的一般方法相比，水分布也更加均勻。結果，以優(yōu)選流徑通過物質的風險較低，以優(yōu)選流徑通過 物質可能導致未被適當?shù)貪櫇駨亩幢贿m當?shù)刂笈?、分散或溶解的區(qū)域。 對于研磨咖啡粉末，到達膠嚢的內(nèi)側壁的液體是液體提取物。此液體提取
物然后被迫沿膠嚢的側壁的內(nèi)表面向上流動。膠嚢的側壁7的變寬促進了 膠嚢中的液體在開口的方向上的向上流動。
根據(jù)膠嚢中貯藏的物質來確定封殼的這些出口開口 18的大小。諸如是 小寬度的狹槽或小直徑的孔的小的開口趨向于提供過濾功能，以將固體顆 粒保持在膠嚢的封殼中，而同時僅允許液體提取物通過該開口。
如上文已經(jīng)提及的，該開口還可提供影響水與物質的相互作用和影響 在々大料頂部的泡沫或脂的產(chǎn)生的限流。這些孔還形成產(chǎn)生剪切力并隨后產(chǎn) 生泡沫或咖啡脂的足夠的限制。膠嚢中包含的一些氣體可被液體捕獲，并 且由于在限流之后的壓力釋放而在液體中形成大量小氣泡。
另外，在液體離開膠嚢時由于液體的壓力在閥上增加，設備的閥系統(tǒng) 56可開始打開。因此，可由閥系統(tǒng)控制在打開之前的一定延時，以使在膠 嚢中容納的物質和水之間發(fā)生充分的相互作用。此被控制的延時依賴于各 種參數(shù)，例如離心速度、彈性加載裝置施加的力(即，彈簧剛度)、由物 質和出口等產(chǎn)生的壓降。閥系統(tǒng)的打開是由于閥系統(tǒng)的壓力表面59隨著液 體壓力在其內(nèi)表面上的增加而提升而發(fā)生的。應指出，膠嚢的邊沿也可基 本是柔性的，以在液體壓力的作用下彎曲。因此，壓力表面和膠嚢之間的 相對運動產(chǎn)生用于流體離開閥系統(tǒng)的上游的小空隙的小的通路。在較高的 轉速下，可形成沖擊裙擺部分62的內(nèi)表面的液體射流。液體開始填充液體 接收子組件的凹腔68，并且液體可通過液體導管32排出，以被收集到放 置在下面的杯子或玻璃杯中。
在圖12和13所示的本發(fā)明的其它模式中，使用相同的標號來指示相 同或等同的技術特征。在此模式下，閥系統(tǒng)56的不同之處在于，彈性加載 裝置是由插在注水子組件29的固定部61和夾緊表面59之間的橡膠彈性O 形環(huán)69獲得的。0形環(huán)被保持在閥系統(tǒng)的兩個凹部70、 71之間。另外， 在煮泡期間，膠嚢中的液體的壓力趨向于使夾緊表面59升高，以在膠嚢的
19邊沿4和夾緊表面之間產(chǎn)生通道。該夾緊表面可成形有尖銳的末端或邊緣, 其可在邊沿上產(chǎn)生力的集中。當然，可想到彈性加載裝置和夾緊部是相同 元件。例如，該夾緊部可由橡膠彈性材料制成。
在圖12或13的模式下，水注入裝置可以是不具有刺穿裝置的膠嚢中 的簡單的進水口。在此情況下，膠嚢在其插入設備中之前被預先打開，即， 密封箔被通過剝離而去除，或者在膠嚢插入設備中之前刺穿一中心孔。此 外，水注入裝置的密封接合可由密封裝置72執(zhí)行，該密封裝置在膠嚢的頂 面上施加一定的密封壓力。因此，防止了水沿膠嚢頂面泄漏以及繞過膠嚢 以通過液體出口直接釋放。
本發(fā)明的膠嚢可采取各種實施例，例如圖14和15中所示的實施例。 除了出口開口由濾紙、織造或非織造部、或另 一 網(wǎng)狀或多孔膜72形成之外，
膠嚢的總體結構與前述實施例相同。因此，插入碟形體部2的蓋8包括由 多孔材料制成的周向帶。多孔材料提供對流的限制，產(chǎn)生例如在相對壓力 0.5到4巴之間的一定壓降，并且導致對固體顆粒的過濾。特別地，材料的 孔的大小可被選擇為還保持咖啡微粒，即，顆粒大小低至90微米的顆粒。 還在多孔帶的總開口表面小于該帶的表面的總表面積50%時獲得該壓降。 紙、織物、網(wǎng)狀材料或多孔材料可由可通過焊接或其它方式結合到蓋上的 帶形成。
在另一個可能的模式下，凹部16可由可壓縮的多孔材料填充，以還提 供過濾功能。例如，該材料可以是海綿或織物。
根據(jù)圖16和17,本發(fā)明的膠嚢還可包括由碟形體部2和多孔壁80形 成的封殼。碟形體部包括用于貯存食品物質的主凹腔82和周邊凹部81, 該周邊凹部用于接收在離心處理期間橫穿多孔壁80的液體提取物。該凹部 81由內(nèi)邊緣83和外邊沿84限定邊界。多孔壁80可連接到凹部81的內(nèi)邊 緣83。氣密箔膜86優(yōu)選地連接到體部的外邊沿84上。內(nèi)邊緣優(yōu)選地布置 在外邊沿下方，以便在多孔壁80和箔膜86之間留有自由空間85。多孔壁 可通過熱或超聲波焊接到內(nèi)邊緣83上而被密封。
多孔壁80可沿其整個表面或僅沿壁的周邊部分具有開口 (即，微孔)。圖16示出了通常具有開口的壁的部分87,而中心部分88沒有開口。在不 同的模式下，這兩個部分87、 88具有開口。
壓力依賴于各種因素，尤其是在設備中的膠嚢的轉速、壁的周邊部分 87的半徑(特別地決定在部分87處的相對離心力"g")和開口的大小。 該開口的大小優(yōu)選地在1和600孩t米之間。更優(yōu)選地，開口的大小在10 和200微米之間，形成在膠嚢的離心期間沿其中心軸線產(chǎn)生一定壓降的限 流裝置。多孔壁的孔的總表面積應小于所述壁的總表面積的50%,最優(yōu)選 地小于40%。
圖16和17的膠嚢可在其中心89處被刺穿，以便在容納物質的封殼 82中注水。結果，外部箔86和內(nèi)壁80兩者都被刺穿。膠嚢插入如前所述 的設備。膠嚢被驅動以例如在1000和16000 rpm之間、更優(yōu)選地在5000 和12000 rpm之間的確定速度進行離心旋轉。煮泡或溶解過程通過橫穿物 質的水在封殼中發(fā)生。作為離心的結果，食品液體4黃穿壁的多孔部分87(如 果部分88有孔，則最終還通過部分88的一部分)，并且經(jīng)由間隙85、然 后經(jīng)由環(huán)形凹部81離開封殼。液體可經(jīng)由在凹部81上方在箔中形成的刺 穿孔離開膠嚢。
圖18示出了類似的但具有內(nèi)部多孔壁80的膠嚢，該內(nèi)部多孔壁80 包括密封到外部氣密箔86的中心部分880和遠離箔86的周邊部分870。 在此示例中，周邊部分870包括封殼的出口開口 。中心部分880可具有開 口，或者可不具有開口。在此實施例中，由于壁的內(nèi)部部分880和外部箔 86兩者密封到一起，因此液體不可通過它們之間。如果在膠嚢中在壁的部 分870處產(chǎn)生足夠的壓降，則該設備不必具有附加的限流裝置、例如前文 所述的閥。在此情況下，在膠嚢中的限流裝置足以在封殼中維持足夠的壓 力，從而在物質例如研磨咖啡和水之間獲得的良好的相互作用。例如，可 通過包括織造聚合物膜的膠嚢來產(chǎn)生好的具有脂的espressso咖啡，該織造 聚合物膜具有在10到200微米的范圍內(nèi)的微孔。
應指出，包括限流裝置例如開口的膠嚢的周邊部分可與在圖16至18 的示例中一樣基本垂直于旋轉軸線定向，或者與在圖1至6的示例中一樣相對于所述軸線傾斜地定向。
在另一可能的模式中，限流可通過膠嚢中的雙急彎(chicane)或形成 用于流體的曲折流動路徑的類似結構來獲得或被補充。
本發(fā)明的系統(tǒng)膠嚢提供了具有高于普通系統(tǒng)的固體含量的顯著的煮泡 結果。該結果從膠嚢到膠嚢可再現(xiàn)。令人驚訝的是，脂可被顯著改進，具 有更富乳脂、更穩(wěn)定和更濃厚的質感。
應指出，限制裝置的壓降可通過壓力測量試驗測量，該試驗包括在膠 嚢中填充在壓力下的水，并且測量在注射點處的水壓力，液體可在注射點 處通過限制裝置，即，閥系統(tǒng)。
當然，本發(fā)明可包括許多變型，這些變型都被包含在所附的權利要求 的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種用于通過利用離心力使水通過容器中容納的食品物質來由該食品物質制備食品液體的系統(tǒng)，包括用于接納該容器的設備，所述設備包括用于驅動該容器圍繞旋轉軸線(I)進行離心運動的裝置，其特征在于，該容器可移除并且形成一次性使用的膠囊，在離心液體的流動路徑中設置有限流裝置，以便能夠在離心期間提供一定壓降。
2. 根據(jù)權利要求l的系統(tǒng)，其特征在于，所述設備包括在流動路徑 中設置在膠嚢的至少一個出口之后的限流裝置。
3. 根據(jù)權利要求2的系統(tǒng)，其特征在于，限流裝置包括設置在膠嚢 的出口處或之后的閥裝置，所述閥裝置用于在離心液體的足夠壓力施加到 所述閥裝置上時打開或增大液體通道，從而液體可從該膠嚢釋放離開該設 備。
4. 根據(jù)權利要求3的系統(tǒng)，其特征在于，所述閥裝置由所述設備的 至少一個接合部形成，所述接合部在加壓液體的作用下相對于膠嚢的接合 部移動，以便形成用于液體的細的環(huán)形層疊通道。
5. 根據(jù)權利要求4的系統(tǒng)，其特征在于，在加壓液體的作用下，至 少一個所述接合部^皮彈力加載以相對于另 一接合部離開。
6. 根據(jù)權利要求5的系統(tǒng)，其特征在于，該設備的所述接合部與彈 力加載構件相關聯(lián)。
7. 根據(jù)權利要求6的系統(tǒng)，其特征在于，所述彈力加載構件是橡膠 彈性構件或至少一個^L械彈簧。
8. 根據(jù)權利要求6的系統(tǒng)，其特征在于，所述接合部包括被布置以 密封到膠嚢的接合部上的環(huán)形擠壓邊緣。
9. 根據(jù)權利要求8的系統(tǒng)，其特征在于，膠嚢的接合部由膠嚢的環(huán) 形邊沿形成。
10. 根據(jù)權利要求9的系統(tǒng)，其特征在于，膠嚢的環(huán)形邊沿在加壓流 體的作用下能撓曲以移動遠離接合部。
11. 根據(jù)權利要求5的系統(tǒng)，其特征在于，所述設備的接合部是固定 的，膠嚢的接合部在加壓流體的作用下能撓曲。
12. 根據(jù)前述任一項權利要求的系統(tǒng)，其特征在于，所述限流裝置包 括布置于離開膠嚢的封殼的液體流動路徑中的膠嚢的壁的周邊部分，該周 邊部分包括小于200微米的出口開口 。
13. 根據(jù)前述任一項權利要求的系統(tǒng)，其特征在于，所述設備包括用 于在膠嚢中注水的水注入組件，所述水注入組件包括基本與膠嚢的中心軸 線(A)對齊的至少一個穿孔構件。
14. 根據(jù)權利要求13的系統(tǒng)，其特征在于，所述穿孔構件具有用于 向膠嚢中注水的管狀通道。
15. 根據(jù)前述任一項權利要求的系統(tǒng)，其特征在于，所述限流裝置被 構造成用于在離心操作期間提供相對壓力至少0.5巴的壓降。
16. 根據(jù)權利要求15的系統(tǒng)，其特征在于，所述限流裝置被構造成 用于在離心操作期間提供相對壓力在1巴和6巴之間的壓降。
17. 用于通過利用離心力使水通過一次性使用的膠嚢中容納的食品 物質來由該食品物質制備液態(tài)食品的液態(tài)食品制備設備，所述膠嚢能可移 除地插入所述i殳備，所述i殳備包括-用于將水引入膠嚢的水注入裝置，-用于使容器沿旋轉軸線(I)定位和居中的裝置，-用于驅動膠嚢圍繞旋轉軸線(I)進行離心運動的裝置，其中，所述設備包括布置在離心液體的流動路徑中的限流裝置。
18. 根據(jù)權利要求17的設備，其特征在于，限流裝置包括設置在膠 嚢的出口處或之后的閥裝置，所述閥裝置用于當加壓液體在其上施加一定 壓力時打開，從而使得液體能夠從該膠嚢釋放。
19. 根據(jù)權利要求18的設備，其特征在于，所述閥裝置被校準或調(diào) 整以在膠嚢中的壓力閾值下選擇性地打開通過所述設備的液體通道。
20. 根據(jù)權利要求19的設備，其特征在于，所述閥裝置由所述設備 的至少一個接合部形成，所述接合部適于在離開膠嚢的加壓液體的作用下 相對于膠嚢的被接合的部分移動，以便形成用于液體的細的環(huán)形層疊通道。
21. 根據(jù)權利要求19的設備，其特征在于，所述閥裝置由至少一個 接合部形成，所述接合部在離開膠嚢的加壓液體的作用下相對于另一個接 合部移動，以便形成用于液體的細的環(huán)形層疊通道。
22. 根據(jù)權利要求17-21中任一項的設備，其特征在于，所述設備的 至少一個接合部形成環(huán)形的被彈力加載的組件，所述組件被布置成留有用 于液體的釋》文的細的環(huán)形層疊通道。
23. 根據(jù)權利要求20或21的設備，其特征在于，所述設備的接合部 包括與彈力加載構件相關聯(lián)的接合部。
24. 根據(jù)權利要求23的設備，其特征在于，所述彈力加載構件是橡 膠彈性構件或機械彈簧。
25. 根據(jù)權利要求17-24中任一項的設備，其特征在于，所述設備包括被布置成在膠嚢的表面上提供i少一個周邊出口的至少一個穿孔構件。
26. 根據(jù)權利要求25的設備，其特征在于，所述至少一個穿孔構件 被布置成在覆蓋膠嚢中的收集凹部的上部可穿孔表面上穿刺出周邊出口。
27. 根據(jù)權利要求26的設備，其特征在于，布置有多于一個穿孔構 件，以在膠嚢的上表面上并且接近表面的側壁穿刺出間隔開的周邊出口。
28. 根據(jù)權利要求17-27中任一項的設備，其特征在于，在閥裝置周 圍布置和間隔開一周邊收集表面，通過閥的離心液體可沖擊到所述閥裝置 上以纟皮減'lt。
29. 用于通過利用離心力使水通過容器中容納的食品物質來由該食 品物質制備食品液體的方法，包括在將水引入膠嚢的同時驅動容器進行離心旋轉，使水通過該物質以形成食品液體，收集被離心的食品液體，其中，所述容器是一次性使用的膠嚢，以及在離心液體的流動路徑中布置有限流裝置，以在離心期間提供一定的壓降。
30. 根據(jù)權利要求29的方法，其特征在于，在所述限流裝置處保持 在離心期間相對壓力至少0.5巴的壓降。
31. 根據(jù)權利要求29或30的方法，其特征在于，所述限流裝置包括 閥裝置，所述閥裝置允許食品液體僅當在閥裝置處達到離心液體的一定壓 力時才被釋》文。
32. 根據(jù)權利要求31的方法，其特征在于，飲料的選擇性釋放由彈 力偏壓閥控制。
33. 根據(jù)權利要求30-32中任一項的方法，其特征在于，食品液體通 過穿過膠嚢的上部可穿孔表面穿刺出的至少一個出口離開膠嚢。
34. 根據(jù)權利要求34的方法，其特征在于，在膠嚢的上表面上穿刺 出多個出口，所述出口在表面上間隔開并且接近表面的側壁。
35. 根據(jù)權利要求30-34中任一項的方法，其特征在于，7JC被沿膠嚢 的中心軸線(A)引入膠嚢。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于通過利用離心力使水通過容器中容納的食品物質來由該食品物質制備食品液體的方法，該方法包括在將水引入膠囊的同時驅動容器進行離心旋轉，使水通過該物質以形成食品液體，收集被離心的食品液體，其中，容器是一次性使用的膠囊(1)，在離心液體的流動路徑中布置有限流裝置(56)。
文檔編號A47J31/06GK101686771SQ200880019158
公開日2010年3月31日 申請日期2008年5月22日 優(yōu)先權日2007年6月5日
發(fā)明者A·約阿基姆, A·雷塞爾, J-P·德尼薩爾 申請人:雀巢產(chǎn)品技術援助有限公司