用于通過離心分離制備飲料的支持器和膠囊，用于通過離心分離制備飲料的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種光學(xué)可讀代碼支持器，其與膠囊相關(guān)或是膠囊的一部分，所述膠囊旨在通過膠囊的離心分離來傳送在飲料生產(chǎn)設(shè)備中的飲料。支持器包括在支持器上表示的符號的至少一個序列，以使得在膠囊沿著旋轉(zhuǎn)軸被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的同時，每個符號通過外部讀取設(shè)備的讀取布置而依次可讀。相對于所述表面法線在形成介于3°和10°之間角度的任何方向上，符號至少部分地由主要漫反射而布置的表面形成，任何入射光束具有相對于所述表面法線而形成介于0°和10°之間角度的入射方向。
【專利說明】用于通過離心分離制備飲料的支持器和膠囊，用于通過離心分離制備飲料的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及飲料制備領(lǐng)域，特別涉及使用包含用于制備在飲料制備機中飲料的配料的膠囊。本發(fā)明特別涉及適于存儲與一個膠囊、多個膠囊相關(guān)的信息的光學(xué)代碼支持器，所述膠囊與代碼支持器相關(guān)聯(lián)/或嵌入代碼支持器，讀取并且處理用于讀取的布置，并且使用該信息用于制備飲料。
【背景技術(shù)】
[0002]對于本描述的目的，“飲料”指包括任何人類可消耗的液體物質(zhì)，諸如咖啡、茶、熱的或冷的巧克力、牛奶、湯、嬰兒食品等?！澳z囊”指包括任何預(yù)先分份的在任何合適材料(諸如塑料、鋁、可回收和/或生物可降解材料及其組合，包括軟莢或包含配料的剛性盒)的封閉包裝內(nèi)的飲料配料或多種配料(下文稱為“配料”)的組合。
[0003]某些飲料制備機使用這樣的膠囊，其包含被萃取或被溶解的配料和/或在機器中自動存儲和給料或另外在飲料制備時添加的配料。一些飲料機具有包括用于液體(一般為水)的泵，其從冷的或?qū)嶋H上通過加熱裝置(例如加熱塊等)加熱的水源泵送液體。某些飲料制備機被布置為通過使用離心分離萃取過程來制備飲料。該原理主要在于提供在膠囊容器中的飲料配料，饋送在容器中的液體，并且以升高的速度旋轉(zhuǎn)容器，以確保液體與粉末的相互作用，同時產(chǎn)生在容器中的液體壓力梯度；這種壓力從中心朝容器外圍逐漸增加。隨著液體穿過咖啡床，發(fā)生咖啡化合物的萃取并且獲得在容器外圍處流出的液體萃取物。
[0004]通常，合適的是向用戶提供包含具有特定味道特性的不同配料(例如不同咖啡混合物)的不同類型的一系列膠囊，以采用相同的機器制備各種不同的飲料(例如不同咖啡類型)。飲料特性可通過改變膠囊內(nèi)容(例如咖啡重量，不同混合物等)和通過調(diào)節(jié)關(guān)鍵機器參數(shù)(諸如提供的液體量或溫度、旋轉(zhuǎn)速度、壓力泵)而改變。因此，存在用于識別在飲料機中插入的膠囊類型的需求，以使沖泡參數(shù)的調(diào)節(jié)能夠?qū)?yīng)插入類型。此外，對于膠囊同樣需要的是嵌入附加信息，例如像有效期的安全信息或如批號的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
[0005]W02010/026053涉及使用離心力的受控飲料生產(chǎn)設(shè)備。膠囊可包括在膠囊外表面上提供的條形碼，并且其使得膠囊類型和/或在膠囊內(nèi)提供的配料性質(zhì)的檢測可行，以便應(yīng)用用于要制備的飲料的預(yù)定義萃取描述。
[0006]從例如在文件EP1764015A1的現(xiàn)有技術(shù)中已知的是，本地打印在咖啡薄片環(huán)形冠部小區(qū)域上的識別條形碼，以與傳統(tǒng)的非離心分離咖啡沖泡系統(tǒng)一起使用。所述系統(tǒng)包括讀取在膠囊上的識別條形碼的條形碼讀取器。條形碼讀取器或條形碼掃描儀是包括光源、透鏡和將光學(xué)脈沖轉(zhuǎn)換成電脈沖的光傳感器的電子器件。它們一般包括發(fā)光二極管/激光二極管，或照相機類型傳感器。在飲料制備機中的條形碼讀取器適于通過移動橫跨條的感測元件(通過移動/改變光源束的取向以掃描整個代碼)或通過采用光敏陣列/矩陣一次采集整個代碼圖像來讀取條形碼。
[0007]使用這種類型的代碼讀取器不適于在具有旋轉(zhuǎn)沖泡單元的基于離心分離萃取的系統(tǒng)的情況中使用。具有如掃描元件的移動部件的條形碼讀取器的使用可能在可靠性方面引起嚴(yán)重關(guān)注，因為當(dāng)其設(shè)置在緊鄰旋轉(zhuǎn)沖泡單元處時，可能暴露于具有周期性振動和熱蒸汽的惡劣環(huán)境。具有照相機類型傳感器的條形碼讀取器應(yīng)該被定位，以便能夠獲得整個條形碼的圖像。作為結(jié)果，整個代碼需要從讀取器直接可見。在專用于代碼讀取器的旋轉(zhuǎn)沖泡單元中可用的自由空間相當(dāng)有限，一般不可能滿足這種可見性要求。
[0008]無論使用什么類型的條形碼，在基于離心分離萃取的系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)沖泡單元的幾何結(jié)構(gòu)防止條形碼讀取器讀取在大段膠囊上散布的代碼:作為結(jié)果，條形碼的尺寸被嚴(yán)格限制，導(dǎo)致用于讀取可靠性給定水平的非常低量的編碼信息，通常僅20位(bit)左右。此夕卜，條形碼讀取器非常昂貴。
[0009]在所述膠囊放置在旋轉(zhuǎn)沖泡單元中的同時，可靠地讀取在膠囊上印刷的代碼意味著形成所述代碼的每個不同符號的可靠識別。因此，不僅應(yīng)該選擇這種符號的特性和光學(xué)行為以在該情況中準(zhǔn)確執(zhí)行，而且同樣極重要的是確定該信息以確保它們在所有膠囊上的再現(xiàn)性。所使用的符號應(yīng)該在膠囊上再現(xiàn)，以便甚至當(dāng)所述讀取器通過膠囊保持器的中間半透明部分來執(zhí)行膠囊代碼的光學(xué)測量時，在機器中的合適光學(xué)讀取器可檢測在不同符號之間的足夠?qū)Ρ榷取４a應(yīng)該在旋轉(zhuǎn)沖泡單元的惡劣環(huán)境中在光學(xué)上可讀。代碼應(yīng)該同樣可讀，而不需要位置和/或取向的代碼讀取器的知識，在該位置和/或取向中膠囊已經(jīng)在膠囊保持器中插入。傳統(tǒng)條形碼和在膠囊領(lǐng)域中已知的其它光學(xué)編碼元件無法滿足這些需求，并且此外不能很好地被光學(xué)限定。
[0010]共同未決的國際專利申請PCT/EP11/057670涉及適于與用于制備飲料的膠囊相關(guān)或作為膠囊一部分的支持器。該支持器包括在其上表示符號的至少一個序列的部分，以便在膠囊沿著旋轉(zhuǎn)軸在旋轉(zhuǎn)中被驅(qū)動的同時，通過外部設(shè)備的讀取布置，每個符號依次可讀，每個序列編碼與膠囊有關(guān)的一組信息。這種發(fā)明使得諸如大約100位的冗余或非冗余信息的大量編碼信息可用，而不需使用具有如掃描元件的移動部件的條形碼讀取器，這可引起在可靠性方面的嚴(yán)重關(guān)注。另一個優(yōu)點同樣是在膠囊就位的同時，處于在旋轉(zhuǎn)膠囊保持器中準(zhǔn)備沖泡的位置，能夠通過旋轉(zhuǎn)膠囊而讀取代碼支持器。然而，一個缺點在于那些讀取條件對于不同原因仍然特別困難，諸如因為當(dāng)膠囊由膠囊保持器保持時，入射和出射光線必須穿過膠囊保持器，導(dǎo)致能量的大部分損耗，和/或因為由于機器旋轉(zhuǎn)組件產(chǎn)生并且可能來自不同來源的特定機械約束(例如振動、磨損、不平衡的質(zhì)量分布等)導(dǎo)致光線可產(chǎn)生顯著的角偏差。此外，不太合適的是通過提高機器的光發(fā)射和感測裝置性能來補償反射率損失，因為其將使飲料制備機過于昂貴。
[0011]因此，存在提供改進代碼支持器的需求，其能夠使用用于飲料制備的膠囊來提供在離心分離飲料機中滿足的特定條件中的可靠讀取。
[0012]因此，仍存在提供具有用于編碼至少100位冗余或非冗余信息的元件的膠囊的需求，所述元件具有良好定義和可預(yù)測的光學(xué)特性，以便在基于離心分離萃取的系統(tǒng)中通過光學(xué)讀取裝置可靠地可讀。特別地，存在可靠讀取在與膠囊相關(guān)或作為膠囊一部分的合適支持器上的信息的需求，特別地，支持器能夠在在離心分離飲料機中特別難以發(fā)現(xiàn)的讀取條件中產(chǎn)生增強信號。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0013]本發(fā)明的目的是提供用于存儲、讀取和處理與膠囊有關(guān)的信息的裝置，更特別地提供這樣的信息，其用于識別在生產(chǎn)機器內(nèi)的所述膠囊和用于檢索或讀取用于調(diào)節(jié)機器工作參數(shù)和/或用于控制用于采用所述膠囊制備飲料的參數(shù)。另一個目的是提供嵌入該裝置的膠囊。
[0014]另一個目的是控制用于制備飲料的控制最優(yōu)條件。
[0015]另一個目的是提供用于可靠讀取與具有設(shè)置在機器中傳感器的膠囊有關(guān)的信息的解決方案，例如在機器的處理模塊/沖泡單元中，其中可用空間相當(dāng)有限，并且處于惡劣環(huán)境中(配料痕跡，蒸汽和液體的存在，…)。
[0016]一個或多個這些目的通過根據(jù)獨立權(quán)利要求所述的膠囊、支持器、設(shè)備或方法滿足。從屬權(quán)利要求進一步提供用于這些目的和/或額外益處的解決方案。
[0017]更特別地，根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種光學(xué)可讀代碼支持器，其適于與膠囊相關(guān)或是膠囊的一部分，所述膠囊旨在用于通過膠囊的離心分離來傳送在飲料生產(chǎn)設(shè)備中的飲料，支持器包括在支持器上表示的至少一個符號序列，以使得在膠囊沿著旋轉(zhuǎn)軸在旋轉(zhuǎn)中驅(qū)動的同時，每個符號通過外部讀取設(shè)備的讀取裝置而依次可讀。在形成介于3°和10°之間角度的任何方向上，符號至少部分地由主要漫反射而布置的表面形成，相對于入射方向的任何入射光束相對于所述表面法線而形成介于0°和10°之間的角度。
[0018]通過提供由用于入射光束的漫射表面表示的符號給代碼支持器，可以增強用于給定條件范圍的符號讀取，這種特性允許在離心分離飲料系統(tǒng)中滿足的那些困難環(huán)境中的可靠讀取。然后，例如對于符號可以由示出支持器的光學(xué)設(shè)備以相對于符號表面法線而形成4°角度的入射方向的入射光束來可靠地測量，并且測量相對于符號表面具有形成4°角度的出射方向的任何反射光束強度。通過避免用于可能在離心分離飲料系統(tǒng)中滿足的情況范圍的主要光譜反射，可優(yōu)化讀取。
[0019]?當(dāng)所述入射光束相對于所述第一表面法線具有形成5°角度的入射方向時，相對于所述第一表面法線在形成0°角度的方向上，出射束具有參考強度Ekef ；
[0020]當(dāng)所述入射光束相對于第一表面法線具有形成介于0°和10°之間角度的入射方向時，相對于第一表面法線在形成介于3°和6°之間角度的方向上，出射束具有參考強度Ekef的至少60%。特別地，在實施例中，多個符號至少部分地由光反射表面形成，當(dāng)通過具有可感測830nm波長的入射光束示出時，所述光反射表面反射:
[0021]?當(dāng)所述入射光束相對于所述第一表面法線具有形成5°角度的入射方向時，相對于所述第一表面法線在形成0°角度的方向上，出射束具有參考強度Ekef ；
[0022].當(dāng)所述入射光束相對于所述第一表面法線具有形成介于0°和10°之間角度的入射方向時，相對于所述第一表面法線在形成介于3°和6°之間角度的方向上，出射束具有參考強度Ekef的至少60%。
[0023]因此，對于光反射表面，這種代碼支持器表示眾所周知并且限定的光學(xué)特性，所述表面一般是最可反射的表面。因此，第一表面的漫反射率被精確限定用于給定的條件范圍，這種特性允許在這種離心分離系統(tǒng)的困難環(huán)境中的可靠讀取。實際上，根據(jù)入射和出射方向的光反射表面的反射率的相對強度給出在空間中其分布的指示。通過對于已知和限定的條件范圍來限制該相對強度的分散，可以配置并且校準(zhǔn)用于讀取符號序列的光學(xué)讀取設(shè)備。例如，對于光反射表面可以由不出支持器的光學(xué)設(shè)備以相對于支持器法線而形成4°角度的入射方向的入射光束來可靠地測量，并且測量相對于支持器法線具有形成4°角度的出射方向的任何反射光束強度。因為許多定位誤差可能影響這些測量，該測量特別地由由于機器的旋轉(zhuǎn)組件產(chǎn)生的特定機械約束并且可能來自不同的來源(例如振動、磨損、不平衡質(zhì)量分布等)和制造公差引起的顯著角偏差導(dǎo)致，所以特別重要的是第一符號的反射率被選擇以容忍這種偏差和誤差。如所限定的光反射符號已經(jīng)證明適于滿足所有這些需求。
[0024]有利地，當(dāng)通過具有可感測830nm波長的入射光束示出時，當(dāng)所述入射光束相對于所述第一表面法線具有形成介于0°和10°之間角度的入射方向時，在相對于所述光反射表面法線在形成介于3°和4.4°之間角度的方向時,光反射表面反射可反射具有參考強度Ekef至少72%的出射束。在該實施例中，光反射符號的反射率測量的可靠性水平進一步增強。
[0025]在實施例中，多個符號至少部分地由光吸收表面形成。當(dāng)通過具有可感測830nm波長以及相對于所述光吸收表面法線形成介于0°和10°之間角度的入射方向的入射束示出時，光吸收表面可反射比參考強度Ekef的20%更小強度的出射束。例如，由以下數(shù)學(xué)表
達式
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)可讀代碼支持器^Oa，60b)，其適于與膠囊相關(guān)或是膠囊的一部分，該膠囊旨在通過膠囊的離心分離來傳送在飲料生產(chǎn)設(shè)備中的飲料，支持器包括在支持器上表示的符號的至少一個序列，以使得在膠囊沿著旋轉(zhuǎn)軸被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的同時，每個符號通過外部讀取設(shè)備的讀取布置而依次可讀， 其中相對于表面法線在形成介于3°和10°之間角度的任何方向上，該符號至少部分地由主要漫反射來布置的所述表面形成，任何入射光束具有相對于所述表面法線而形成介于0°和10°之間的角度的入射方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)可讀代碼支持器，其中多個符號至少部分地由光反射表面形成，當(dāng)通過具有可感測830nm波長的入射光束示出時，所述光反射表面反射: ?當(dāng)所述入射光束相對于所述第一表面法線具有形成5°角度的入射方向時，相對于所述第一表面法線在形成0°角度的方向上，出射束具有參考強度Ekef ； ?當(dāng)所述入射光束相對于所述第一表面法線具有形成介于0°和10°之間的角度的入射方向時，相對于所述第一表面法線在形成介于3°和6°之間的角度的方向上，出射束具有參考強度Ekef的至少60%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)可讀代碼支持器，其中當(dāng)通過具有可感測830nm波長的入射光束示出時，當(dāng)所述入射光束相對于所述第一表面法線具有形成介于0°和10°之間的角度的入射方向時，相對于所述第一表面法線在形成介于3°和4.4°之間角度的方向上，光反射表面反射具有參考強度Ekef的至少72%的出射束。
4.根據(jù)權(quán)利要求2到3中的任何一項所述的光學(xué)可讀代碼支持器，其中多個符號至少部分由光吸收表面形成，當(dāng)通過具有可感測830nm波長以及相對于所述第二表面法線形成介于0°和10°之間的角度的入射方向的入射光束不出時,所述光吸收表面反射具有比參考強度Ekef的20%更小強度的出射束。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)可讀代碼支持器，其中在光反射表面和光吸收表面之間的光學(xué)對比度大于60%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任何一項所述的光學(xué)可讀代碼支持器，包括具有至少24_的內(nèi)部半徑的環(huán)形形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)可讀代碼支持器，其中所述環(huán)形形狀具有小于28_的外部半徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中的任何一項所述的光學(xué)可讀代碼支持器，其中符號沿著具有介于24mm和28mm之間的半徑Rs的圓來布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中的任何一項所述的光學(xué)可讀代碼支持器，其中每個符號的寬度Hs介于1mm和2.8mm之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中的任何一項所述的光學(xué)可讀代碼支持器，其中序列包括至少100個符號。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中的任何一項所述的光學(xué)可讀代碼支持器，其中第一實體和/或第二實體散布在可感測梯形區(qū)域上面，其可感測地形成直線。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中的任何一項所述的光學(xué)可讀代碼支持器，其中由每個符號占據(jù)的表面散布在具有低于3.6度的角扇形區(qū)域上面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光學(xué)可讀代碼支持器，其中由每個符號占據(jù)的表面散布在具有大于1.8度的角扇形區(qū)域上面。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到13中的任何一項所述的光學(xué)可讀代碼支持器，其中每個序列沿著圓周的至少八分之一來布置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1到14中的任何一項所述的光學(xué)可讀代碼支持器，其中符號沿著圓周的至少一半來布置。
16.根據(jù)權(quán)利要求1到15中的任何一項所述的光學(xué)可讀代碼支持器，其中符號沿著整個圓周來布置。
17.根據(jù)權(quán)利要求1到16中的任何一項所述的光學(xué)可讀代碼支持器，其中代碼支持器包括至少沿著所述符號 序列而連續(xù)延伸的基座結(jié)構(gòu)(500)，和局部施加到所述基座結(jié)構(gòu)表面上或在所述基座結(jié)構(gòu)表面處形成的不連續(xù)離散光吸收部分(528 ；628);其中不連續(xù)離散光吸收部分形成光吸收表面，并且基座結(jié)構(gòu)(500)形成由離散光吸收部分占據(jù)的表面區(qū)域外側(cè)的光反射表面(400-403 ;600-604);布置所述離散光吸收部分(410-414 ;610 ;615)以提供比由離散光吸收部分占據(jù)的表面區(qū)域外側(cè)的基座結(jié)構(gòu)中的一個基座結(jié)構(gòu)更低的光反射率。
18.一種膠囊，其旨在通過包括法蘭狀邊沿的離心分離來傳送在飲料生產(chǎn)設(shè)備中的飲料，所述法蘭狀邊沿包括根據(jù)任何前述權(quán)利要求所述的光學(xué)可讀代碼支持器。
19.一種系統(tǒng)，用于從根據(jù)權(quán)利要求18所述的膠囊制備飲料，并且進一步包括飲料制備設(shè)備；其中設(shè)備包括用于保持膠囊的膠囊保持裝置(32)和用于沿著所述旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動保持裝置和在旋轉(zhuǎn)中的膠囊的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置(5);飲料制備設(shè)備進一步包括光學(xué)讀取布置(100)，所述光學(xué)讀取布置(100)通過示出比由第一表面或第二表面占據(jù)的區(qū)域更小的固定示出區(qū)域，通過測量代碼支持器部分的反射率和/或?qū)Ρ榷龋慌渲糜糜谧x取在光學(xué)可讀代碼支持器上表示的符號，同時驅(qū)動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置(5)以便膠囊執(zhí)行至少一個完全回轉(zhuǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中膠囊保持裝置(32)至少部分透明，以及其中光學(xué)讀取布置(100)被配置用于通過膠囊保持裝置(32)測量代碼支持器示出區(qū)域的反射率和/或?qū)Ρ榷取?br> 21.一種方法，用于讀取在飲料制備設(shè)備中根據(jù)權(quán)利要求18所述的膠囊的代碼支持器上表示的符號，所述設(shè)備包括用于保持膠囊的膠囊保持裝置(32)和用于沿著所述旋轉(zhuǎn)軸驅(qū)動保持裝置和在旋轉(zhuǎn)中的膠囊的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置(5);飲料制備設(shè)備進一步包括光學(xué)讀取布置(100);所述方法的特征在于該方法包括如下步驟:通過示出比由第一表面或第二表面占據(jù)的區(qū)域更小的固定示出區(qū)域來測量代碼支持器部分的反射率和/或?qū)Ρ榷?，同時驅(qū)動旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置(5)以便膠囊執(zhí)行至少一個完全回轉(zhuǎn)。
【文檔編號】A47J31/44GK103946870SQ201280055807
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月15日
【發(fā)明者】C·雅里施, S·卡瑟, A·熱爾博萊 申請人:雀巢產(chǎn)品技術(shù)援助有限公司