专利名称：用于在高压下在食物制备机器中制备食品的胶囊的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于食品的制备、例如咖啡型饮料的制备的胶囊，所述食品的制 备需要通过喷射到胶囊中的流体而形成的高萃取和/或溶解压力。
背景技术：
在本说明书的剩余部分，将关于饮料制备、更具体而言关于咖啡制备来描述本发 明。但是，这不应被视为限制了本说明书和权利要求的范围。本发明一般涉及在食物制备机 器中制备可以通过将流体喷射到的胶囊或料理包中来制备的任何食物或营养品，且其包括 胶囊内部的高流体压力以萃取或溶解被容纳在其中的成分。这种食物或营养品可以包括例 如可溶咖啡和/或粉末状炭烧和研磨咖啡豆；乳品，诸如牛奶制品、婴儿奶粉；汤；冰淇淋； 基于巧克力的产品；茶或中草药浸剂；半液体或液体甜品。
容纳用于通过在高压下萃取或混合来制备诸如咖啡的饮料的物质的胶囊是公知 的，特别是在浓咖啡(espresso)或可溶咖啡制品的领域中，并且从卫生角度以及对于其所 保证的产品新鲜度而言特别有利。消费者友好性和制备的容易性也是这种系统的一个特别 的优点。
胶囊可以是用作用于水喷射的腔室并且借助于胶囊与浮凸元件接触的面的撕裂 而打开以便在超过特定压力阈值的情况下释放液体的封闭胶囊。可选地，使用某些胶囊，其 包括在用户将所述胶囊导入食物制备机器时预先存在的流体输入开口和/或产品输出开□。
通常使用针或尖物穿过胶囊穿孔来喷射水。专利EP 0512 470 BI或可选地EP O 870 457中描述了这一类型的萃取系统的示例。在另一个可能的可选方案中，胶囊具有其自 身的用于撕裂胶囊膜或隔膜并由此在胶囊的内部已达到压力阈值时释放液体萃取物的释 放型装置。
胶囊也可以是过滤器类型的可渗透腔室，或者可选地，包括过滤器构件的半透腔室。
在任何情况下，胶囊腔室中的内部压力是用于在溶解产品中形成泡沫并且对于粉 末状炭烧和研磨咖啡而言用于形成乳脂或克莱沫(crema)的主要驱动源。其也是用于在研 磨咖啡萃取中形成克莱沫的主要驱动源。克莱沫对于消费者而言很重要，因为其提供了受 控的香气释放及其自身的口感。
已知利用待使用同一机器在压力下混合的物质(可溶或可分散的物质)和萃取的 物质以便提供种类更繁多的饮料。例如，使用同一机器，可以在胶囊容纳研磨咖啡时制备 “espresso”咖啡，以及卡布奇诺(cappuccino)。
喷射、混合或润湿条件对所生产的饮料的品质有着显著的影响。根据是否包括被 下压到胶囊中、从研磨得到的物质或者可选地包括诸如可溶咖啡的待在液体中溶解或分散 的物质或诸如卡布奇诺的基于牛奶的物质等，水循环通过胶囊的方式对萃取或混合条件且 因此对饮料的最终品质有影响。
因此，诸如咖啡的产品必须迅速且完全溶解或分散，从而优选产生具有特定质地 的泡沫。在诸如研磨咖啡的待萃取产品的情况下，最佳润湿条件不同。产品必须被彻底润 湿，由此优化水/咖啡接触面，而不会形成通过咖啡床的用于水的优先路径。通过咖啡层的 优先路径的形成可能引起压力的突然升高和因此萃取物即使在萃取时间不足并且一部分 咖啡还未被正确润湿的情况下也过快地释放。
需要一种胶囊，其中当所述胶囊打开时通过胶囊出口的产品流被控制成使得胶囊 内部的压力在整个萃取和/或溶解步骤期间被保持在一致的水平，同时仍允许产品的正确 分配。发明内容
以上阐述的目标由本发明以一种胶囊来实现，所述胶囊用于在所述胶囊被插入食 物制备机器的容器时通过在压力下将流体喷射到胶囊中来供给食品，所述胶囊包括由胶囊 侧壁、柔性底壁和可选地顶壁限定的腔室，所述腔室容纳至少一种待通过所述喷射流体溶 解和/或萃取的成分，以及饮料分配结构，所述饮料分配结构包括穿过底壁配置的至少一 个分配开口，其特征在于，所述饮料分配结构还包括适于在所述腔室中保持预定的溶解和/ 或萃取压力以便使所述喷射流体与所述成分的混合的压力保持元件，所述压力保持元件在 腔室的外部布置在底壁附近，所述压力保持元件包括至少一个突出体，所述至少一个突出 体与所述至少一个分配开口对应地配置，以使得至少在胶囊腔室内部的喷射流体迫压在底 部隔膜上并使所述隔膜朝所述压力保持装置移动时，所述突出体进入到对应的开口中并且 限制其剖面。
“对应”是指突出体的对称轴线与分配开口的中心基本对准。
通过限制但不完全封闭胶囊的输出开口，保证了产品的流量，不过同时保持胶囊 内部的压力足够高以允许被容纳在胶囊内部的材料的正确地润湿、溶解、发泡和/或萃取。
有利地，所述压力保持元件是胶囊底壁的一体延伸部。延伸部是指，尽管其是胶囊 的一个单独的功能元件，但其可以与胶囊壁且尤其是胶囊底壁一体地模制，并因此在结构 上与后者连结。
在本发明的一个特定实施例中，压力保持元件的至少一个突出体具有与其所对应 的开口的形状不同的径向截面形状。可选地，或者另外，压力保持元件的至少一个突出体具 有大致纵向轮廓使得其径向截面从顶点至基部大致扩大。
在突出体的径向截面从顶点至基部大致扩大的后一种情况下，所述突出体可以有 利地具有从以下形状中选择的大致形状半球、截顶半球、椭圆形抛物面、刺状锥体、诸如四 面体的多面体、截顶四面体、锥体、截顶锥体、棱锥、截顶棱锥或它们的组合。当然，可以采用 其他类似形状，只要径向截面从突出体的顶点至基部扩大的原理成立。
通过这种形状，确保了在咖啡腔室的内部萃取和/或溶解的产品——例如，咖 啡——可以经胶囊底壁的分配孔从胶囊流出，并且分配孔未被对应的突出体完全堵塞。
在萃取和/或溶解期间，随着喷射流体喷射到胶囊腔室中，所述腔室内部的压力 积累，从而将胶囊的底壁压向压力保持装置，使得底壁的分配开口被突出体部分地阻塞。底 部隔膜与压力保持装置——特别是突出体的基部——之间的距离被调节成使得当达到胶 囊内部的最高压力时，底部隔膜的变形不会超过分配孔将被堵塞的程度。
优选地，突出体的基部部分的径向截面不大于它们所对应的分配开口的直径，并 且在所述底部隔膜的变形最大的情况下，所述突出体基部与胶囊的底部隔膜之间的距离大 于O. 1_，更优选地大于O. 2_。可以利用产品的粘度并且根据针对产品类型所需的压力来 调节用于产品流的开口区域。例如，针对特定的基于牛奶的产品，可以预先调节压力以提供 消费者偏爱的泡沫类型。例如，以具有优选小于1. Omm距离的较小开口区域，可以实现牛奶 泡沫中的平滑乳脂质地泡沫/包含小气泡的胶状液。
在任何情况下，如果突出体的基部部分的径向截面大于它们所对应的分配开口的 直径，则胶囊底部隔膜的最大变形点应该被调节成使得当胶囊内部的压力达到其最高点 时，隔膜的每个分配开口都不会被对应的突出体堵塞。
在本发明的一优选实施例中，压力保持元件包括配置在所述至少一个突出体附近 的至少一个缓冲垫，所述缓冲垫的高度小于或等于所述突出体，以便在所述底壁在胶囊内 部的流体压力的影响下移动的情况下维持胶囊底壁与突出体基部相距一定距离，以使得所 述开口的直径大于其所对应的突出体的径向截面。
在本发明的第一可选实施例中，在将所述胶囊置于所述机器中以便使用时在胶囊 底壁中预先刺出所述至少一个分配开口。
在本发明的第二可选实施例中，贯穿胶囊底壁厚度形成所述至少一个开口，通过 以下方式
-当所述流体与所述底壁的内表面接触时在喷射流体的温度作用下，和/或在所 述底壁材料与喷射流体之间的化学反应的作用下，胶囊的底壁的材料局部溶解，和/或
-胶囊腔室内部的流体压力对底壁的预定区域的作用，所述底壁被预先刺穿但是 处于封闭状态，并且在底壁局部变形后打开，或者所述预定区域为底壁的弱化区域，和/或
-布置在所述胶囊外部的机械装置对所述胶囊的底壁的作用。
本发明另外的特征和优点在以下参照附图陈述的目前优选的实施例的描述中描 述并且将从所述描述显而易见，在附图中
图1是被置于胶囊保持器中的根据本发明的胶囊的示意性局部剖视图2是图1所示的胶囊的可选实施例的示意性剖视图3是根据本发明的压力保持装置的示意性放大图。
具体实施方式
图1示出了本发明的第一实施例，其中提供了胶囊1，该胶囊I适合于当所述胶囊 被插入食物制备机器(未示出)的容器时通过流体在压力下经针2喷射而供给食品。胶囊I 包括由胶囊侧壁4、柔性底壁5和顶壁6限定的腔室3。
腔室3容纳待通过所述喷射流体在压力下萃取的一团粉末状炭烧和研磨咖啡7。 咖啡团7在胶囊的底壁5和与胶囊的顶壁6平行、不过位于顶壁6下方的一定距离处的过 滤器壁8之间被封装在腔室3中。该过滤器壁8具有至少两个优点其中断从喷射针2排 出的水射流并且减慢水的速度，且其将粉末状咖啡7保持在特定承压构造下使得咖啡团被 保持在一起并且使得喷射到胶囊腔室中的水不会经胶囊腔室容积溢出，这种溢出是非常不希望的。
如图1所示，胶囊I还包括饮料分配结构，其带有穿过底壁5配置的多个分配开□。
该胶囊还包括作为底壁5的一部分但布置在腔室3的外部的压力保持元件。
所述压力保持元件10包括与所述分配开口 9对应地布置的多个突出体11，以使得 至少在胶囊腔室3内部的喷射流体迫压在底部隔膜5上且使所述隔膜移向所述压力保持装 置10时每一个突出体11进入对应的开口 9中并限制其剖面。
如图1所示,压力保持装置是胶囊壁的延伸部,该延伸部布置在胶囊I的底壁5下 方。
如图1所示，胶囊布置在胶囊保持器12中。这种保持器在本领域中是公知的，并 且在本申请中不会更详细地描述。
压力保持元件10还包括漏斗13形状的分配开口，在胶囊腔室内制备并经分配开 口 9分配的产品可以流经所述分配开口。
参见图2，在剖视示意图中示出了胶囊。如图所示的胶囊包括带有侧壁4和上缘 14的杯形本体。图中，胶囊的上侧保持打开，但是其可以用隔膜或类似的壁封闭，例如以上 参照图1所示。
在该特定实施例中，压力保持元件10包括从压力保持装置10的下壁16延伸的杆 15形状的多个突出体。所述壁16是从胶囊的侧壁4延伸并且与其一体地模制的部分。但 是，所述压力保持元件10可以是装配在胶囊上的单独元件。
如图2所示，胶囊的底壁5是被刺出多个分配孔9的柔性隔膜，与已经参照图1描 述的实施例相似。该隔膜可以是被刺穿的薄膜、网丝、滤纸或类似的可透空气和液体的材 料。
如以上参照图1所述，突出体15成形且定制尺寸成使得它们以每个突出体15至 少在胶囊腔室内部的喷射流体迫压在底壁隔膜5上并使所述隔膜移向所述压力保持装置 10时进入对应的开口 9中并且限制其剖面的方式配合底壁5的开口 9。
压力保持装置10的壁16包括用于在胶囊内部制备的产品流出、例如流入杯中的 分配开口 17。
如图2所示，在根据本发明的胶囊中，并非全部分配开口 9都必定被对应的突出体 部分封闭。一些分配开口可以保持完全开启，只要符合至少部分地限制产品从底部隔膜5 流出的本发明的原理。但是，对底部隔膜5的全部分配开口 9施加流量调节是非常优选的。
图3是扩大的局部示意图，示出了胶囊I的底部柔性隔膜5与压力保持元件10之 间的结构关系。
如在图3中可以看到，底部隔膜5包括多个分配开口 9。对应地，压力保持元件10 包括多个指向开口 9的锥形突出体11。
在图3所示的实施例中，突出体11的大致纵向轮廓是这样的它们的径向截面从 顶点至基部大致扩大。
当流体被喷射到胶囊的内部时，胶囊腔室的内部积累压力，并且因此，柔性隔膜5 朝压力保持元件10的壁16被向外迫压。此时变形的隔膜的位置在图3中用虚线表示。
柔性底部隔膜5在靠置状态下的定位应该是这样的根据用于制造该隔膜的材料的柔韧性，并且根据在产品制备期间胶囊内部的最大压力水平，变形的隔膜5’的位置应该 如图3中的虚线所示，也就是突出体11应该部分充填由开口 9限定的空间而未完全堵塞它 们。在该位置，输出产品的流量被限制，从而允许胶囊腔室内部的压力被维持在足以使萃取 和/或溶解的品质良好的水平。而且，由于输出产品的流动被减慢的事实，被容纳在胶囊内 部并且待萃取和/或溶解的一种或多种配料的润湿良好。
隔膜5’相对于压力保持装置壁16的定位还由突出体11的尺寸和形状决定。
在本发明的一种特别有利的工作模式中，压力保持装置10还包括沿与突出体11 相同的方向突出的至少一个、但优选多个支承缓冲垫18。如图3所示，支承缓冲垫将胶囊的 底部隔膜5’支承在其变形状态下，以保证所述隔膜5’不会超出特定位置，在该特定位置， 其将被压力保持元件10的突出体11完全堵塞。在该极端位置，隔膜5’靠置在缓冲垫18 上。所述缓冲垫优选配置在突出体之间，并且它们的高度不超过突出体11的高度。如图3 所示，缓冲垫可以具有圆柱形，但也可以采用其他类似形状，诸如蘑菇状、截顶锥体、截顶棱 锥、立方体等或它们的组合。缓冲垫被配置成使得它们未与底部隔膜5、5’的分配开口 9对 准。
作为对图3所示的实施例的替代，可以以另一种方式限制从底部隔膜的分配开口 流出的产品的流量。在图中未示出的一种情况下，压力保持元件不包括如上所述的缓冲垫。 这种情况下，突出体的纵向轮廓与图2所示相似突出体的截面从顶点至基部不发生改变。 这种情况下，通过分配开口与它们对应的突出体之间的径向截面形状差异来获得通过胶囊 的分配开口的产品流量的调节/限制。例如，如果分配开口具有圆形形状，则对应的突出体 可以被设计成在径向平面内具有十字或三角形形状。由于径向形状未精确配合，因此形成 产品可以流经的竖直通道，不过所述流量被限制成维持胶囊腔室中相当大的内部压力。
理想而言，根据本发明的流量限制应该被形成为使得胶囊腔室内部的内部压力在 整个产品分配过程中被保持尽可能一致。
应理解，对本文所述的目前优选的实施例的各种变更和修改对本领域技术人员来 说将是显而易见的。可以作出这些变更和修改而不脱离本发明的精神和范围并且不削弱其 伴随的优点。因此，预期这些变更和修改为所附权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种胶囊(1)，所述胶囊用于在所述胶囊被插入食物制备机器的容器时通过在压力下将流体喷射到所述胶囊中来供给食品，所述胶囊包括由胶囊侧壁(4)、柔性底壁(5)和可选地顶壁(6)限定的腔室(3)以及饮料分配结构，所述腔室(3)容纳至少一种待通过喷射流体溶解和/或萃取的成分，所述饮料分配结构包括穿过所述底壁(5)布置的至少一个分配开口(9)，其特征在于，所述饮料分配结构还包括压力保持元件(10，11，13，15，16)，所述压力保持元件适于在所述腔室中保持预定的溶解和/或萃取压力以便所述喷射流体与所述成分的混合并且所述压力保持元件在所述腔室(3)的外部布置在所述底壁(5)附近，所述压力保持元件包括至少一个突出体(11，15)，所述至少一个突出体与所述至少一个分配开口(9)对应地配置，以使得至少在所述胶囊的腔室内部的喷射流体迫压在底部隔膜上并使所述隔膜(5)朝所述压力保持元件(10，11，13，15，16)移动时，所述突出体进入到对应的开口中并且限制其剖面。
2.根据权利要求1所述胶囊，其中，所述压力保持元件(10，11，13，15，16)是所述胶囊的底壁(5)的一体延伸部。
3.根据前述权利要求1或2中任一项所述的胶囊(I)，其中，所述压力保持元件的至少一个突出体(11，15)具有与其所对应的开口(9)的形状不同的径向截面形状。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的胶囊(I)，其中，至少一个突出体(11)具有大致纵向轮廓，以使得其径向截面从顶点至基部大致扩大。
5.根据权利要求4所述的胶囊(1)，其中，所述突出体(11，15)具有从以下形状中选择的形状半球、截顶半球、椭圆形抛物面、刺状锥体、诸如四面体的多面体、截顶四面体、锥体、截顶锥体、棱锥、截顶棱锥或它们的组合。
6.根据前述权利要求4或5中任一项所述的胶囊(I)，其中，所述压力保持元件(10)包括配置在所述至少一个突出体(11，15)附近的至少一个缓冲垫(18)，所述缓冲垫(18)的高度小于或等于所述突出体，以便在所述底壁在所述胶囊内部的流体压力的影响下移动的情况下维持所述胶囊的底壁(5)与所述突出体的基部相距一定距离，以使得所述开口的直径大于其所对应的突出体的径向截面。
7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的胶囊(I)，其中，在所述胶囊被置于所述机器中以便使用时，在所述胶囊的底壁(5)中预先刺出所述至少一个开口(9)。
8.根据前述权利要求1至6中任一项所述的胶囊(I)，其中，通过以下方式形成穿过所述胶囊底壁(5)的所述至少一个开口(9)当所述流体与所述底壁的内表面接触时在喷射流体的温度作用下，和/或在所述底壁的材料与所述喷射流体之间的化学反应的作用下，所述胶囊的底壁的材料局部溶解，和/ 或所述胶囊的腔室内部的流体压力对底壁的预定区域的作用，所述底壁被预先刺穿但是处于封闭状态，并且在所述底壁局部变形后打开，或者所述预定区域为所述底壁的弱化区域，和/或布置在所述胶囊外部的机械装置对所述胶囊的底壁的作用。
全文摘要
本发明涉及一种胶囊，所述胶囊用于通过在压力下将流体喷射到所述胶囊中来供给食品，所述胶囊包括由胶囊侧壁、柔性底壁和顶壁限定的腔室，所述腔室容纳至少一种待通过所述喷射流体溶解和/或萃取的成分，以及饮料分配结构，所述饮料分配结构包括穿过底壁配置的至少一个分配开口，其中所述饮料分配结构包括布置在底壁附近的压力保持元件，所述压力保持元件适于在所述腔室中保持特定的预定溶解和/或萃取压力，所述压力保持元件包括突出体，所述突出体与分配开口对应，使得在胶囊腔室内部的喷射流体使所述隔膜移向所述压力保持装置时所述突出体进入到对应的开口中并且限制其直径。
文档编号B65D85/804GK103025626SQ201180035335
公开日2013年4月3日 申请日期2011年7月20日 优先权日2010年7月22日
发明者N·杜根, F·多莱亚克, S·亨特泽尔, H·P·普莱奇, M·雷德尔 申请人:雀巢产品技术援助有限公司