利用容纳在胶囊内的食品物质来制备饮料的设备和方法

专利名称：利用容纳在胶囊内的食品物质来制备饮料的设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种利用容纳在胶嚢内的食品物质例如待提取和/或待溶 解的物质来制备饮料的设备。更具体地，本发明涉及包括改进的穿孔及注 射元件的i殳备。本发明还涉及一种用于改进容纳在胶嚢中的物质的润湿或 溶解的方法。
背景技术：
M料用的巧克力产品的胶嚢的预定并预包装的剂份具有很多优点，包括 使制备饮料的操作更便利、提供了较清洁的制备过程以及可控制所制备的 々夂料的较恒定的剂量和品质。
通常，容纳在密封胶嚢中的物质的提取或溶解原理包括将密封胶嚢 限制在制备设备的封闭腔室内；刺穿胶嚢的表面；向胶嚢内注射一定量的 加压热水以在胶嚢内产生加压环境从而提取或溶解物质，然后通过胶嚢的 相对面释放所提取或所溶解的物质，该胶嚢的相对面与设备的突出部相接 触并在内压的作用下打开。
例如，专利CH 605 293和EP 242 556中已经说明了允许应用该原理 的设备。根据这些文献，该设备包括胶嚢壳体和形式为中空尖状件的穿孔 及注射元件，该中空尖状件在远端包括一个或多个液体注射孔口。该尖状
件具有双重功能 一方面打开胶嚢的顶部、另一方面构成使水i^胶嚢的 7jc入口通道。为了改进容纳在胶嚢中的物质的提取和/或溶解，也已经设想 在这些设备上装配多个各自执行前述双重功能的尖状件，如文献EP 1203554中所述。
一方面，这种设备的缺点出现于液体注射孔口，因为液体注射孔口的 尺寸很小，所以尤其当胶嚢不是立即从设备中移走以及穿孔元件在使用后 未清洗时所述孔口由于水祐或者接触(胶嚢内的)物质而容易被很快堵塞， 这影响i殳备的性能。尤其是，流动的平顺性和射流的速度随时间降低；这 影响提取环境、物质的溶解以及例如泡沫的产生。
因此，需要能解决这些问题的设备。
另一方面，在现有技术的设备中，润湿方法的J^是产生一个或多个 指向优先方向的离散的喷射口。通常，单个且离散的定向喷射口通常不足 以润湿或溶解容纳在胶嚢中的物质团块。此外，单个的喷射口会(在物质 团块中)产生优先路径并在物质团块中形成孔，但尽管如此却不能完全润 湿或溶解物质团块。因此通常使用多个分别指向不同方向的喷射口。但是， 这种润湿或溶解方法不是完全令人满意，因为存在优先路径。
因此需要一种能更满意地润湿或溶解物质的方法，而又没有形成优先 5M圣，但能同时保持必需的喷射速率以适当地润湿或溶解物质并且在需要 时产生泡沫。

发明内容
因此，本发明的主要目的在于通过提供一种利用容纳(包含)在胶嚢 (碗杯)中的食品物质例如待提取和/或待溶解的物质来制M料的设备， 从而克服前述现有技术的缺点，尤其使得可能防止流量减小的危险，其中
流量减小是因为7jC裙沉积或物质残留而造成的穿孔及注射元件的注射孔口 被阻塞。
从而，本发明涉及一种利用容纳在胶嚢内的食品物质例如待提取和/ 或待溶解的物质来制备饮料的设备，所述设备包括用于接纳胶嚢的壳体、
至少一个具有用于接收加压液体的通道的穿孔及注射元件，所迷穿孔及注 射元件布置成突入所述壳体内，并在设备的至少一个操作位置刺穿胶嚢的 表面以从所述通道向所述胶嚢内注射(喷射)液体，该设备的特征在于， 穿孔及注射元件具有远端，该远端的布置成具有带端部的关闭构件的阀的 形式，所述阀布置成在称为休止位置的第一位置关闭所述通道，而在称为 工作位置的第二位置在液体压力的作用下抵抗弹性元件(的作用)而打开， 从而根据压力释放一通路，并因此产生通过所述通路喷淋(喷洒)的液体 层。
穿孔及注射元件的这种构型具有自清洁的优点，因为在没有液压作用 时，用于液体流动的通路关闭，而仅当液体已经在通道内^>压后才打开。 由于无压力作用时该通膝故关闭构件关闭，因此避免了由于水塘或物质残 留造成的任何阻塞问题，即使在使用后还没有立即将胶嚢从设备中移走。
根据本发明的优选实施例，将穿孔及注射元件基本设置在胶嚢壳体的 中心，并布置成可产生形式为至少一个液体层的多方向的发散喷淋。有利 地，该薄层围绕尖状端的周围连续延伸，从而基本上以圆形方式喷淋容纳
在胶嚢中的物质。因此，这种特殊的构型使得简单地在360度的扇区上分 布一致的水层成为可能。
优选地，穿孔及注射元件的端部设计成尖状端，从而刺穿或戳皿嚢 的表面并由此使得该元件能插入胶嚢中。
优选地，穿孔及注射元件包括限定所述通道的管状体部。该管状体部 包括用于连接到液体入口的近端孔口和利用所述尖状端限定所述通路的远 端孑L口。远端孔口和近端孔口通过所述通道连接，所述关闭构件具有在所 述管状体部内滑动的后导向部，而尖状端包括在所述管状体部的外周表面 的延伸部分上延伸的外周表面。
由于这种结构，关闭构件可以在刺穿时压靠穿孔及注射元件的管状体 部，从而不千扰对盖膜的刺穿。此外，不存在当将该元件M嚢上脱开时， 关闭构件卡在盖膜上的危险。
本发明另 一 目的是提出 一种润湿和/或溶解容纳在胶嚢内的物质以制
a料的新方法，包括利用穿孔及注射元件刺穿胶嚢并将加压液体注入 胶嚢以润湿和/或溶解该物质。该元件布置成将液体以至少一个薄层的形式 注射入胶嚢，该薄层连续、发散且多方向地延伸从而覆盖胶嚢内的圆弧形 喷、淋面积。因此，这种喷淋构型的优点是在相当大的区域中^L液体，同 时保留有利的射流能量和速率，而避免造成贯通物质的孔或优先路径的不
利的离散、定向射流。当造成这种孔或者优先路径时，物质的一部分不能 被提取或溶解，从而导致固体材料的浪费或饮料味道的损失，因此使饮料 的品质较差。
优选地，该薄层覆盖胶嚢内的30°至360°—优选为120°至360°—的喷 淋面积。可以从胶嚢的中心轴线进行注射；在这种情况下，优选具有沿360° 延伸的多方向的圆形层或片。
注射也可以偏离中心轴；在这情况下，优选具有至少两个喷淋层，每 层的喷淋45°至180°—优选120°至180。一的圆弧。喷淋层优选的指向优选 横向于胶嚢中饮料的流出方向，从而喷淋最大可能的面积，因此可随后允 许注射的液体流过物质团块。这确保对整团物质进行润湿并造成较少的优 先路径。 一般的，饮料的流出方向对应于胶嚢的轴线，并由此对应于垂直 线或者对应于接近垂直线的方向。液体层或片的方向也可相对于横向 Mt 向上或向下倾斜，尤其是向上倾斜约30°。
优选地，薄层的厚度为0.5mm或更小，优选小于0.3111111。这种厚度保 证液体以具有足够动能的射流形式喷出以便溶解可溶物质，并克月1^液体 通过待提取物质到达胶嚢边缘时出现的压力损失。
该薄层通过穿孔及注射元件中的至少一个狭缝而获得。该狭缝可以是 固定的或者仅在注射时响应液体压力而打开。狭缝在液体压力的作用下打 开具有自清洁的特点，该特点保证能够重复再现地周期性润湿和/或溶解物 质。但固定的狭缝更简单而且经济。


通过阅读对参考附图作为非限定性示例给出的示例性实施方式的说
明，将清楚本发明的其它特征和优点，其中
图1和2是根据优选实施方式的用于制M料的设备的剖视图，该设
备显示在两种不同的操作模式下；
图3是根据本发明的设备的穿孔及注射元件的剖视图4和5是穿孔元件的细部的部分剖开的透视图，其分别处于休止位
置和工作位置；
图6a和6b分别是可用于本发明的设备中的穿孑L及注射元件的变型实 施方式的透4见图和剖开的透视图。
具体实施例方式
参考图l和2，其以剖视图示出制^^殳备1的实施方式，该设备l包 括用于加压流体一优选为冷水或热水一的穿孔及注射系统2,在所示示例 中，该系统可以在胶嚢3内至少两个不同的注射深度位置之间切换。该设 备包括形式为胶嚢支承件40的第一下部子组件，该子组件的形状和尺寸适 于至少部分地容纳胶嚢3。胶嚢3可以是封闭的、打开的或者部分打开的 胶嚢。
根据优选实施方式，该胶嚢包括含有待提取和/或待溶解的物质的封闭 腔室以及诸如膜30的保持部分，该膜30在腔室内压力升高的作用下打开 从而接触M装置一例如凸起元件37。该掩^装置可以形成胶嚢自身的一 部分或者形成胶嚢支承件40的一部分。该胶嚢还可优选包括用于收集到的 提取液体或混合物的装置31和专用于该装置的导管装置32，与集成的开 口装置相结合时，它的优点是在不直楱接触设备尤其;U欧嚢支承件40的情 况下供应产品，这可避免饮料的交叉污染、更卫生、需要进行的清洁较少 并且制备设备本身的设计更简化。更准确地，胶嚢可包括由塑料或其它材 料制成的杯状部33,以用于形成或容纳功能元件，即凸^iL件、密封的开 口膜30和导管装置32 。通过密封在胶嚢的密封边缘36上的第二入口膜35, 杯状部33可被封闭以形成腔室34。当然，在不脱离本发明的情况下，胶 嚢的构型可以是多种其它的设计和/或形状。胶嚢可以例如包括大部分由柔
性材料形成的体部(小袋)，该体部能以等效方式插入在设备中。
2003年1月13日提交的欧洲PCT专利申请No. 03/00384中更详细地 说明了一种优选胶嚢，该申请的全部内容在此引用做参考.
设备l包括第二穿孔及注射子组件或系统2，它与胶嚢支承件40在封 闭时配合以限定用于容纳胶嚢3的壳体。穿孔及注射系统2包括具有接收 加压液体用的通道的中心穿孔及注射元件5，该穿孔及注射元件5设置成 突入所述壳体内并在设备1的至少一个操作位置刺穿胶嚢3，从而能够从 通道向胶嚢3注射液体。穿孔及注射系统2与固定地连接到元件5上的致 动装置6相关联，以便在所示实施例中将该系统移动到胶嚢内的各种不同 的润湿位置。为此目的，穿孔及注射元件5前行通过芯部7，该芯部在闭 合状态移动胶嚢支承件40。可以理解，机头基部可相对于固定的支承件40 移动或反之亦然，或者两者都能在闭合时移动。将形式为钟形可移动支承 件一下面的说明中称为"活动钟形件6"—的致动装置安装到芯部7上。 通过多个与返回装置(未示出)相关联的导向管70、 71来引导芯部7相对 于活动钟形件6平移，从而在设备的打开位置将芯部7基本压到活动钟形 件的底部。
芯部7还包括诸如弹性体密封件的周缘密封装置74，该密封件布置成 在闭合时压靠胶嚢支承件40的周向边缘41。因此，芯部7是在闭合时对 胶嚢的入口表面压靠最紧密的部分，由此使得中间穿孔及注射元件5能穿 过胶嚢，更精确的是穿过胶嚢的入口膜35。也可设置包围穿孔及注射元件 的附加密封元件75，以阻止液体通过注射系统回流并流出该设备。
在所示的实施例中，用于致动穿孔及注射元件或者活动钟形件的装置 一体地连接在元件5上，并可根据它相对于胶嚢支承件的位置来改变穿孔 及注射元件在胶嚢内的位置，因此改变对容纳在胶嚢的封闭腔室内的物质 的润湿构型。更精确地，活动钟形件6具有检测装置，根据胶嚢的类型， 该检测装置由可与胶嚢的匹配接合边缘360相掩^并从而可根据胶嚢边缘 的宽度相对于机头基部(芯部)7沿方向A推动钟形件6 (如图2所示) 的接合边缘60形成。因此，根据胶嚢是具有与钟形件6的边^目*的宽
边缘或边缘延伸部还是具有窄的边缘构型，穿孔及注射元件的引入位置可 为两个不同的位置，从而钟形件的边缘不能完全接触胶嚢的匹配边缘。在
图l中，该设备的构型为胶嚢具有宽边缘或延伸部36以便能将钟形件6 推开，并由此在接a嚢3的入口的引入位置使穿孑L及注射元件5停止。 该位置使得基本上在物质层的入口处注射液体成为可能，这对于例如待提 取的粉末状产品很适用。
图2示出一种构型，其中胶嚢具有较窄的边缘，从而在设备闭合期间， 钟形件6能经过胶嚢支承件而不回推它。在这种情况下，穿孔及注射元件 5可到达胶嚢3内较深的位置。这种位置有利于从底部润湿物质，由此逐 步地破碎物质团块。例如，这种润湿模式对于可溶物质尤其有效。
图3至5详细地示出装配到本发明的设备上的穿孔及注射元件5的优 选实施方式。尤其从图3中可以看出，穿孔及注射元件5包括限定中心通 路或通道80a的管状体部80，以用于接收来自液体供应源的由箭头L表示 的加压液体一通常是来自设备的热水(未示出)。
近端5a包括开口通向通道80a的孔口 82，并且该孔口内以密封方式 压配合有连接到设备水源的连接套管84。
元件5的远端5b布置成阀的形式，其包括活动关闭构件86,该关闭 构件布置成在称为休止位置的第一位置(图3和4)在远端封闭通道80a， 而在称为工作位置的第二位置在加压液体L的作用下抵抗弹性元件90(的 作用)而打开，以便释放远端孔口或通路92 (图5)并建立通过通路92 喷、淋的液体层94。
关闭构件86具有大致为锥形的终止于一点的端部86以及在管状体部 80的通道80a内滑动的后导向部96。关闭构件86的尖状部分88设计用于 当使用设备时刺穿胶嚢3的入口膜35，而后部(后导向部)96设计用于引 导关闭构件86在管状体部80的移动。
从图3至5中也可以看出，关闭构件86的尖状部分包括在管状体部 80的外周表面的延伸部上延伸的外周表面98。这种构造使得更容易从胶嚢 3中撤回穿孔元件5，并且避免了关闭构件86在撤回过程中被膜盖35卡住
的危险。
关闭构件86还在其尖状端部的后部包括肩部表面100，该肩部表面可 在关闭构件处于休止位置时压靠形状匹配的环形表面104，该环形表面形 成在管状体部80远端。
关闭构件的后导向部96包括开口 102，使得当关闭构件86处于工作 位置时，液体可从最近的孔口流到肩部表面100并通过通路92流AJ^嚢。
此外，关闭构件86与在通道80a内延伸的弹性元件90相互作用，该 弹性元件卯使关闭构件86能够返回休止位置，在该休止位置中肩部表面 IOO压靠环形表面104以阻断通路92并密封地封闭通道80a。根据未示出 的变型，可在肩部表面IOO和环形表面104之间插置密封件。弹性元件90 优选地包括螺旋弹簧，该弹性元件的沿通道80a的纵轴延伸的第一直端通 过例如推入后导向部而连接在该后导向部96上，而该弹性元件的第二端连 接在管状体部内.在所示的实施例中，笫二端是钩状的并且联结在销106 上，该销106在孔口 82处横向推入管状体部内。
在所示的实施例中，穿孔及注射元件5基本上设置在用于接收胶嚢3 的壳体的中心，而形成在后导向部96中的开口 102设置成产生发散的、多 方向的喷'淋，这些喷'淋的形式是在元件5的尖状端部上连续延伸的液体层
由于通路92的开口尺寸依赖于液体L注入元件5的压力和弹性元件 卯的回复力，所以可调整这两个Mt以获得理想厚度的液体层。优选地， 调整这两个参数以获得小于0.5mm通常为0.3mm的液体层94。
作为变型，也可将后导向部96的开口 102设计为产生不同形状例如圆 扇形的液体层，尤其是在穿孔及注射元件5不再设置于容纳胶嚢3的壳体 的中心而是i殳置于所述壳体的周围的情况下。
图6a和6b示出可用在根据本发明的设备中的穿孔及注射元件的变型 实施例，其标号为110。从这些图中可以看出，穿孔及注射元件110包括 可产生形式为薄液体层的发lt射流的注射装置112。在所示的实施例中， 这些装置112包括两个固定的狭缝112a和112b，所述狭缝横向于元件110
的纵向方向延伸并与液体入口通道114连通。术语"固定的狭缝"意味着 所述狭缝的尺寸和形状保持不变。这两个狭缝分别覆盖一个互补的角度扇 区，从而它们一M盖360度的扇区。穿孔及注射元件110由此产生在足 够宽的圓扇形上延伸的发散射流，从而充分润湿位于胶囊上面部分的所有 物质，尤其是当将该元件设置在胶嚢的中心时。应当注意，出于与元件IIO 的制造有关的原因，狭缝112a和112b的高度彼此偏移。当然，狭缝的数 量和尺寸不局限于所述的实施例，本领域的技术人员可以设想不同数量和 形状的狭缝以获得覆盖期望的角度扇区的射流。
应当注意，分别设置狭缝112a和112b以便在360度的角度扇区上产 生基本连续的液体薄层。此外，将这些狭缝布置成可产生厚度为0.5mm或 更小优选小于0.31 111的液体层。因此，优选每个狭缝的高度为约0.5mm。
才艮据该变型实施方式的有利的变型(未示出)，限定液体喷射方向的 狭缝112a和112b的轴线形成为与水平线成0°至25°的角，优选为大约15° 的角。从而通过这些孔口注射的液体方向向上，首先弹射到封闭件(膜) 35的底面上，然后以^JL散的状态回到物质层。在这种方式下，物质能更 均匀地润湿。
自然地，也可设想将穿孔及注射元件110偏心地设置在胶嚢内，更精 确的是在"i殳置在胶嚢的侧壁附近。在这种情况下， 一个或多个狭缝将朝向 胶嚢的中心以产生多个发散射流，所述射^^目交叠而形成薄液体层，该液 体层喷淋并润湿容纳在胶嚢上部的位于120°和360°之间的角度扇区一优逸 大约180。的角度扇区一 中的物质。
也可设想通过贯穿穿孔及注射元件而在角度扇区上分布的足够数量的 离散、独立的孔口来产生液体薄层。从而这些孔口必须足够接近以便不会 导致空气区，而是可形成较连续的液体层。
当然本发明并不局限于上述的实施方式，可以理解，在不脱离由随附 的权利要求限定的本发明的范围的情况下，本领域的技术人员可进行各种 显而易见的改变和/或改进。
权利要求
1. 一种用于利用容纳在胶囊中的食品物质例如待提取和/或待溶解的物质来制备饮料的设备，所述设备包括用于容纳胶囊的壳体、至少一个具有用于接收加压液体的通道的穿孔及注射元件，所述穿孔及注射元件布置成突入所述壳体内，并在设备的至少一个操作位置刺穿胶囊的表面以允许从所述通道向所述胶囊内注射液体，所述设备的特征在于，穿孔及注射元件包括至少一个横向于所述穿孔及注射元件的狭缝，所述狭缝布置成将液体以至少一个薄层的形式注射入胶囊内，该薄层连续、发散并且多方向地延伸从而覆盖胶囊内的圆弧形喷淋面积。
2. 根据权利要求1的设备，其特征在于，所述狭缝在30度至180 度的角度扇区上延伸。
3. 根据权利要求2的设备，其特征在于，穿孔及注射元件还包括第 二横向狭缝。
4. 根据权利要求3的设备，其特征在于，所述第二狭缝沿所述穿孔 及注射元件设置在与第 一狭缝不同的高度处。
5. 根据权利要求4的设备，其特征在于，所述第二狭缝覆盖与第一 狭缝的角度扇区互补的角度扇区，从而它们一M盖360度的扇区。
6. —种润湿和/或溶解容纳在胶嚢内的物质以生产饮料的方法，包 括利用穿孔及注射元件刺穿胶嚢并将加压液体注射Aj^嚢以润湿和/或溶 解该物质，其特征在于，所述穿孔及注射元件布置成将液体以至少一个薄层的形式注射入胶 嚢，该薄层连续、发散且多方向地延伸从而覆盖胶嚢内的圆弧形喷淋面积。
7. 根据权利要求6的方法，其特征在于，该薄层覆盖胶嚢内的30 度至360度的喷'淋面积。
8. 根据权利要求7的方法，其特征在于，该薄层覆盖胶嚢内的120 度至360度的喷'淋面积。
9. 根据权利要求6、 7或8的方法，其特征在于，该薄层的厚度为 0.5mm或更小，优选小于0.3mm。
10. 根据权利要求6至9之一的方法，其特征在于，该狹缝是固定的。
11. 根据权利要求6至10之一的方法，其特征在于，该狭缝仅响应 于穿孔及注射元件内的加压流体的注射而打开。
全文摘要
本发明涉及一种润湿和/或溶解容纳在胶囊内的物质以生产饮料的方法，包括利用穿孔及注射元件刺穿胶囊并将加压液体注射入胶囊以润湿和/或溶解该物质；穿孔及注射元件布置成将液体以至少一个薄层的形式注入胶囊，该薄层连续、发散且多方向地延伸从而覆盖胶囊内的圆弧形喷淋面积。本发明还涉及一种包括流动通道和阀的设备，该阀设计为在称为休止位置的第一位置关闭通道，而在液体的压力作用下抵抗弹性元件而打开，从而根据压力释放一通路并由此产生液体薄层。
文档编号A47J31/06GK101380199SQ200810169019
公开日2009年3月11日 申请日期2004年8月13日 优先权日2003年8月25日
发明者A·科勒普, J-L·德尼萨尔, J-P·德尼萨尔, P·卡普罗蒂 申请人:雀巢技术公司