专利名称：制备起泡的流质食品的方法、装置和胶囊的制作方法
技术领域：
本发明涉及用容纳干的食品物质的胶囊(料盒，capsule)制备流质食品。更具体地说，本发明涉及一种用于制备具有增强的泡沫头(head offoam)的起泡流质食品如热饮的方法，该流质食品是将一种稀释剂与预定剂量的胶囊内的可溶粉末相混合而得到的。本发明还涉及适用于这种方法的装置。本发明还涉及适用于这种方法的预定剂量的胶囊。
背景技术：
由分配机器所制备的起泡饮料，例如意式浓缩咖啡(espresso)、卡普奇诺咖啡(cappuecino)、圣桑(意大利牛奶咖啡，latte)变得越来越受到欢迎。用预定剂量的胶囊制备这种产品的方法也是已知的。使用预先计量的和预先包装的一份份咖啡和类似物以制备咖啡基饮料的作法的优点在于有利于饮料的制备，同时确保每份剂量之间的品质和饮料浓度在相同的制备条件(配料、温度、压力、时间等)下保持恒定。这种方法还为使用者提供了更大的便利。胶囊通常置于一种专用的咖啡类机器的防漏外壳中，并且热水在压力作用下穿过该胶囊。该胶囊的下侧由于压力的增加而穿孔以释放出该浓缩液。对在胶囊中的烘焙和碾磨过的粉末的使用已经商业化，以制作高品质的杯装咖啡。
EP 0512470B1说明了一种用于萃取位于一储料筒(cartridge)保持件中的密封的储料筒的方法，其中水和空气的混合物在1到20巴的压力下被注入该储料筒以使该萃取面变形。该储料筒的萃取面紧靠在该储料筒保持件的一浮凸表面上而发生变形，该储料筒保持件包括浮凸元件和下凹元件，该萃取面在达到破裂应力时在这些浮凸元件和/或这些下凹元件的位置处撕裂，以便在1到20巴的压力下萃取咖啡后，使液体可以随后被取出。
这种方法证明对于用一种可萃取的、不可溶的物质如烘焙和碾磨过的咖啡来萃取饮料液体是十分有效的。由于该产品在储料筒内不可溶，该物质层保持升高的内部阻力，并且随着更多的水进入储料筒压力趋向于增加到较高的范围。高压、温度和萃取时间的组合对于从该咖啡层萃取精细的芳香的混合物是很关键的，直到该萃取面可以撕裂以使被萃取的液体流到杯中。
对于可溶产品，水不是用于萃取固体物和咖啡芳香混合物，而是用于溶解所有的固体物。对固体物的稀释主要通过在足够的时间内在胶囊内完全混合直到完全稀释而实现。而且，应当在引入足够的空气的同时进行混合，以便在流到杯中时形成很好的泡沫或浮沫。可溶粉末的泡沫产生很复杂，并且还可能取决于溶液通过该胶囊而流出的物理条件。这些物理条件包括所产生的剪切水平和通过开口的释压。此外还对压力的增加和释放时间进行选择，以便在溶液中获得充分的混合并引入足够的空气。问题是，当液体开始进入胶囊时，粉末开始溶解并且溶液趋向于排出。由于胶囊内的固体物含量下降，由胶囊内的粉末所产生的阻力成比例地下降。结果，溶液趋向于在过低的压力下过快地从胶囊排出，并且没有进行充分的混合。由于混合不充分，在所分送的溶液中可能形成结块，所引入的空气不足量，因而所产生的泡沫量很少。
Stase的US3292527涉及一种适于连续地分送不同饮品或饮料的设备和储料筒，并且不使饮品或饮料与该设备的基本元件相接触。该储料筒可包含精细的可溶粉末，并具有穿孔的底部，其产生能够阻碍液体通过该孔外流的压降。这种穿孔的设置本身即使在该穿孔很小时，也不会产生足够的剪切并且不会在内部保留足够的压力，以便能够产生被恰当地搅起泡沫的或起泡的饮料。
Fond的EP0468080也涉及一种萃取用于烘焙和碾磨过的咖啡的储料筒的方法，其中该储料筒具有一穿孔的底部以便沿一很大的表面分送该萃取出的液体。这种方法用于烘焙和碾磨过的(咖啡)，但不适用于可溶粉末例如即溶咖啡粉末，其原因与US3292527相同。
Halliday的WO 01/58786涉及一种用于在低压下操作的机器中制备“意式浓缩咖啡”型起泡饮料的储料筒，其特征在于，该储料筒结合在饮料的流动路径中，在出口之前或出口处，用于产生饮料射流的装置，至少一个用于空气的进口，以及使饮料射流的压力减小的装置，由此在使用中，来自空气进口的空气成为许多小起泡而结合在饮料中。由于储料筒内的低压，所以空气必须通过专用的空气入口被加入。这种储料筒具体地涉及许多部件，因此很繁难、复杂，并且生产成本昂贵。
需要一种生产流质食品如咖啡基产品的系统，该产品具有从胶囊型系统获得的很好的起泡特性，该系统采用较简单的和低成本的储料筒，该储料筒能够基本上使可溶的食品完全溶解并产生大量泡沫。
发明内容
本发明满足了这些需要。本发明涉及一种用容纳有预先计量的剂量的可溶食品物质的胶囊或“预定剂量的”胶囊制备起泡的流质食品的装置。用于该装置的该胶囊具有一适于被正进入该胶囊的水流穿过的进入侧，和一适于被离开该胶囊的饮料流穿过的排出侧。该装置包括供水装置以便为胶囊内提供水。水通过该进入侧供给，与胶囊内的可溶物质混合，并且饮料通过该排出侧分送。一饮料和泡沫调节器适于打开该胶囊以释放饮料，并适于紧靠接合在该排出侧上以保持胶囊内的压力，以便该可溶物质能够完全与水混合并将气体引入该胶囊内，以便分配起泡饮料。
因此，完全溶解和泡沫的产生得益于一能够保持胶囊内的压力并控制饮料释放的接合部件。本发明的系统将饮料保持在胶囊内直到获得完全混合并且足够的气体被引入该混合物中，以防止过早地释放部分溶解的物质，从而可以完全溶解。为了物理地获得这种效果，该液体和泡沫调节器包括至少一个适于与该胶囊的排出面的一定区域形成紧密的表面接触的接合面。结果，对饮料通过该排出侧排出形成足够的阻碍，这有利于完全溶解和产生泡沫。
该接合面优选地为适于与该排出面的表面区域相适配的凸形，其在该接合面和该排出侧的表面区域之间提供紧密配合。紧密配合确保对流动形成阻力以便在该胶囊内达到并保持一定压力。
优选地，该凸形适于沿该排出侧的表面区域形成向内的变形。由于这种变形，该接合面和该排出侧之间的接触得到改善并且更加紧密，以便该胶囊内的产品能够被保持，直到达到更好的混合以便完全溶解并且气体被有效地引入。由于在胶囊内形成较高的内部压力，所以气体既可以溶解的形式作为液体被引入，也可以气体形式如以小气泡被引入。
优选地，该接合面适于沿该表面区域与该排出侧接合，并且不会在该胶囊的排出侧的所述被接合的表面区域和该装置的该接合面之间产生大的撕裂。不会由该接合面造成大的撕裂，尤其是不会在紧紧围绕打开部件(开口部件，opening member)的区域的外部造成大的撕裂的好处在于，在该排出面和该接合面之间可保持充分接触，以便能够适当地阻碍饮料流出。因此，该接合面优选地具有与尖的外形相反的鼓起的外形以避免撕裂该排出侧。该外形优选地可以是圆顶形的鼓起表面，优选地从该圆顶的基部或垂直于该胶囊轴线的平面的切线量起成5到45度的角。该接合面应当沿该排出侧的一足够大的区域接合，以便适当地控制饮料的释放而不会有偶然撕裂该胶囊的危险，撕裂胶囊会使饮料以不受控制的方式流出。优选地，该接合面适于使该胶囊的整个排出侧的至少30％的表面区域变形，甚至更优选地使50％到90％的表面区域变形。
为了更好地控制该打开部件的释放，优选地，设置一独立于该接合面的该装置的打开部件。该打开部件接合该胶囊的排出侧，以在该胶囊内形成一能够将饮料释放到该胶囊外的开口。因此，该打开部件的功能独立于该压力保持功能而执行，以确保更精确地控制(饮料的)释放。因此，可使接触面很大以将产品适当地保持在该胶囊内，同时限制该排出开口的尺寸。尺寸受到限制的开口将促进对穿过该开口的液体流的剪切，进而有助于在杯中生成更好的泡沫。
在第一实施例中，该打开部件包括一刺穿部件，该刺穿部件适于在该胶囊的排出侧内刺穿一个孔。该刺穿部件可以是至少一个切割刃、一销或其它可在一精确位置内刺穿该排出侧的材料的部件。可设计多个刺穿位置，但是根据迄今所进行的大量试验的结果，一个刺穿位置看来就足够了。
在一个可选择的实施例中，该装置还适于打开一预切割的(precut)胶囊。为此该打开部件可包括一适于打开具有预切割的闸门(gate)的胶囊的指状件，其中该指状件适于强制打开该胶囊的一预切割的闸门。
该胶囊优选地被接纳在一杯状的胶囊保持件内，该胶囊保持件的内底部包括该接合面和该打开部件。
在一优选实施例中，该液体和泡沫调节器的接合面围绕该打开部件设置。结果，由围绕该开口的接合面在一定程度上限制流出该胶囊的开口的流出量。所形成的限制还可更有效地将产品在该胶囊内保持更长时间，并对从该开口流出的饮料流产生额外的剪切应力。
当该液体和泡沫调节器的接合面具有一用于液体混合物的受限的通道时，可更好地控制(液体)释放并产生更多剪切应力。该受限的通道优选地是设置在该接合面上的沟槽、波纹，或者可通过该接合面本身的高粗糙度得到，或是这些情况的组合。
优选地在该开口的出口处该表面接合部件的凹部内还可设置一储槽(reservoir)。该储槽使得该打开部件与该接合面分隔开。该储槽还提供一些间隙以便液体可适当地离开该胶囊而气体可进入该胶囊。该储槽的作用是形成一用于该液体的缓冲室，并防止该胶囊的被切下的碎片或薄片阻塞该受限的通道(即沟槽、波纹等)。该打开部件优选地从该储槽的底部伸出，以便当该胶囊沿该接合面并在该储槽内变形时，可进行该打开(操作)。
通过用至少一个针状水注射器刺穿该进入侧可将水注入该胶囊内。该水注射器可以具有任何适当的形状。该水注射器优选地可具有一刺穿尖端，并且水保持件相对于该注射器的纵向轴线形成一定的正倾角，以沿向外的方向引导一股或多股水流，这样可促使在该胶囊内形成湍流。在一可选择的方式中，对于预先开口的胶囊，也可不使用注射器而通过适当地连接到该胶囊的进入侧的该预开口上的简单的水管线路，通过该排出侧供应或注入水。该进入侧可以是该胶囊的顶面，或该胶囊的侧壁，或包括两者。因此，可从不同的偏离中心的位置，例如该顶面和/或侧壁注入水，这样使得该胶囊内形成涡流以促进粉末与水和气体混合。
本发明的装置包括一保持件，该保持件用于以密封的方式保持该胶囊，以便能够以一种清洁的、液体密封和受压的方式在该胶囊内制备饮料。该保持件优选地包括一可拆卸的杯状的下部保持件，其与一适于覆盖该胶囊的上部供水组件相接合。该下部保持件和上部供水组件与一密封件一起形成围绕该胶囊封闭的流体密封的外壳。该下部保持件和上部基座部件具有形状互补的连接件，该连接件使得能够围绕该胶囊形成紧密的压紧密封连接。该连接件可以是斜坡(ramp)式或卡口(bayonet)式，或任何其它合适的类型。
一种优选的制备起泡的流质食品的方法包括提供和保持一容纳有一份可溶的食品物质的胶囊，其中该胶囊具有一适于被进入该胶囊的水流穿过的进入侧，一适于被离开该胶囊的饮料流穿过的排出侧，通过该进入侧向该胶囊内供应水，并在该胶囊内使水与该食品物质混合，当使一表面与该排出侧接合以在该胶囊内保持足够的压力，以便该可溶物质可在该胶囊内与水和引入的气体完全混合时，释放该饮料，以及分配起泡饮料。
在本方法的一优选方面中，使一表面与该排出侧相接合是通过使该排出侧的一部分向内与一接合面、优选地一鼓起表面相接合而实现的，以便形成紧密接触并且不会因这种紧密接触而撕破该排出侧。甚至更优选地，该鼓起表面造成(该排出侧)变形但不会撕破该胶囊的排出侧的该接合部分。
优选地，通过使饮料流过该胶囊的排出侧的开口，然后流过设置在该接合面内和/或与该接合面相接触的该胶囊的排出侧的该部分上的限制装置来分配饮料。设置该限制装置是用于控制饮料通过该接合面释放，形成剪切并促使生成泡沫。该限制件可以是沟槽、波纹以及类似物。
优选地，通过刺穿该胶囊的排出侧来形成该胶囊的开口。或者，通过一指状件来形成该开口，该指状件向内充分推动该排出侧的一预切割部件以使饮料可以流出该胶囊。可用至少一个独立于该形成紧密接触的接合面的打开部件来打开该排出侧。
另一方面，本发明涉及一种适于根据上述方法制备起泡饮料的预定剂量的胶囊，其中，该胶囊容纳有一种可溶的食品物质，并包括一适于被进入该胶囊的水流穿过的进入侧，一适于被离开该胶囊的饮料流穿过的排出侧，其中该排出侧适于被一打开部件打开并与该接合面紧靠接触，以与该接合面形成紧密配合，以便在该胶囊内保持足够的压力并控制起泡饮料的释放。
本发明的胶囊可形成有一排出侧，该排出侧具有一适于被分配器的刺穿部件刺穿以释放该饮料的平面壁。这种胶囊可以是由可刺穿的金属或塑料材料制成的全封闭的胶囊。
可选择地，该胶囊包括一排出侧，其中设置至少一个可开部件以便被分配器的一指状件打开。因此，该可开部件可具有一预切割部件以便可由指状件容易地打开。优选地，该可开部件具有至少一个预切割的缝隙。优选地，该可开部件包括多个预切割的缝隙，这些缝隙与紧靠两个相邻的预切割缝隙的固体区域形成一种图形。该指状件优选地不会很大地打开该可开部件，而仅仅是例如通过在该可开部件上向内挤压而使该可开部件保持一种打开的构造，并且该可开部件通过至少两个稍微间隔开的固体区域保持与该排出侧连接。结果，这使得可以形成仅仅很小的通道以使饮料流出，并且促使产生较高程度的剪切应力。
在又一实施例中，该胶囊被预先打开。该排出侧具有至少两个单独的相邻的层，每个层都具有至少一个用于饮料的通道。一个层的通道与另一个层的通道间隔开。在这种结构中，不需要该装置的专用的打开部件，从而可减少产品的交叉感染。这两个层可沿该胶囊的外边缘密封。这些层之间的偏移的通道和界面形成一条用于饮料的弯曲的路径，这样既可以在装置的接合面与该排出侧相接触时使该胶囊内的压力增加，又可以通过在这两个层的界面上提供剪切应力而使饮料可以释放。可在这两个层的界面上，即，至少在其中一个层的厚度内添加沟槽或其它限制装置，以促进剪切应力形成并控制该胶囊内的压力。
该排出侧可由一柔性的并且抗撕扯的材料制成，在与该装置的饮料和泡沫调节器的接合面接触时该材料能够经受变形而不会撕破。优选地用于排出侧的材料是铝或铝合金或塑料和铝的层压材料，或甚至完全是塑料。该排出侧的厚度可随着该材料或层压材料而变化。对于铝基材料，厚度优选地是5到100微米，甚至更优选地是15到75微米。
可以认为，本发明的胶囊用作粉末的混合碗，以通过与稀释剂——优选地是水或最终是牛奶——完全混合来复原出液体饮料，同时引入足够的气体，该气体在标准大气压下释放时生成大量细小的泡沫，这可使得杯中的泡沫头升高。为此，应设计该胶囊的外壳的尺寸以解决粉末体积问题，以及气体体积问题。胶囊的外壳的总容积是从20到100cm3，优选地是25到45cm3。该胶囊应当已经包含适量的气体，例如空气、氧气、二氧化碳、氮气或任何其它惰性气体或这些气体的组合。优选地，粉末体积与气体体积的比是从1∶50到1∶1。优选地，对于咖啡粉，粉末体积与气体体积的比是从1∶50到1∶5，甚至更优选地是从1∶30到1∶10。对于包括奶粉的可溶性高的装载粉末例如巧克力和卡普奇诺咖啡(也是汤)，粉末体积与气体体积的比优选地从1∶2到4∶1。更多的液面上空间(headspeace)，即，较低的粉末与空气的体积(比)使得粉末在开始时可以更好地溶解，尤其是对于具有较低可溶性的粉末和/或在与水混合后生成粘滞物的粉末更是如此。对于其它类型的食品(的胶囊)，例如烘焙和碾磨过的咖啡的胶囊，其中在生产饮料或其它食品时该胶囊的大部分内容物没有溶解，粉末体积与气体体积的比可高于5∶1，或者甚至是10∶1。
在该胶囊的一种优选构造中，该胶囊包括一构成该胶囊的进入侧和侧壁的杯状件，以及一构成该胶囊的排出侧的盖。该杯状件包括一周向边缘，该边缘延伸到该侧壁之外以形成用于该构成排出侧的盖的一连接表面。可通过任何合适的耐压结构例如粘合、焊接、卷边或其组合沿该边缘连接该盖。该胶囊或杯状件的大致形状可以是任何合适的形状，例如截头圆锥形、圆柱形、金字塔形、立方形等。
优选地，该排出侧的外表面具有一通道，该通道取向成控制液体在该排出侧和该接合面之间的释放。
本发明使得可以用容纳有干的食品物质的胶囊制备流质食品。提供一种制备具有改进的泡沫头的起泡流质食品例如热饮的方法，该流质食品可通过在一预定剂量的胶囊内使稀释剂与可溶粉末混合而得到。
本发明的一个实施例是一种用于制备流体食品的系统。在该系统中，一容器部件构造成用于容纳食品成分以及用于接纳所供应的液体，该液体流过而与该食品成分相接触以生成一种流质食品混合物。一边界壁具有一沿该容器部件的周向部分延伸的壁面。另外，至少一个细长的沟槽沿该壁面延伸并设置在该容器部件的下游，以用于接纳该液体混合物并将该液体混合物引向一出口，以将该混合物作为流质食品供应。
在本优选系统中，该沟槽的横截面构造成在该液体混合物流中产生足够的剪切应力以在流质食品中形成泡沫。该沟槽的横截面具有一定宽度和深度，其深度至少是宽度的25％，优选地至多是大约150％，更优选地是大约100％。
垂直于该液体混合物流的该沟槽的横截面积大约在0.01mm2和2.25mm2之间，并且更优选地小于约1mm2。该沟槽横截面的优选尺寸是其深度和宽度为0.1mm到1.5mm，更优选地小于约1mm，最优选地是在大约0.2mm和0.5mm之间，在一个优选实施例中其深度和宽度为0.25mm。沟槽的横截面可以是方形、矩形或其它形状，包括其半径在上述深度和宽度范围内的圆形和环形横截面。
优选地，该沟槽包括多个从该边界壁上的一公共区域延伸的沟槽。该沟槽的长度是沿该沟槽的长度方向的该容器部件的尺寸的至少大约八分之一，更优选地是所述尺寸的至少大约四分之一。该沟槽的一个优选实施例的长度是沿该沟槽长度方向的该边界壁的尺寸的至少大约50％。
该容器部件可包括一食品胶囊，该胶囊可被接纳在一食品制备单元的萃取室内，该食品制备单元构造成向胶囊内供水并包含出口。本实施例的沟槽优选地包括部分地穿过该边界壁延伸的狭缝。可靠近并基本平行于该边界壁设置第二壁，并且该沟槽由基本上完全穿过其中一个壁延伸的狭缝形成。另外，在用于制备单独一份饮料的(配)量中，该食品成分可包括预定剂量的咖啡、茶、可可或奶制品，或者它们的组合。
该容器部件也可包括一食品制备装置的萃取室，并且该容器部件构造成用于接纳一容纳有食品成分的胶囊。一液体供应装置优选地构造成在该萃取室内向该胶囊中供应液体，并且该出口在该沟槽的下游与该萃取室相连接，并构造成用于分送该流质食品。
在本发明的一个实施例中，该边界壁构造成用于在该胶囊被液体挤压时支承紧靠该边界壁的该胶囊的胶囊壁。该边界壁优选地包括被一凹部围绕的鼓起部分，该鼓起部分构造成用于在该胶囊受压时使该胶囊壁向该胶囊内部变形以支承该壁，以便减少或防止其破裂。一种优选的鼓起部分包括一圆顶，并且该鼓起部分沿该边界壁的横向宽度是朝向该胶囊的一个面的该边界壁的横向宽度的至少五分之一，更优选地是至少大约二分之一，最优选地是至少大约75％，或者该横向宽度可以是100％。位于该沟槽的下游和该鼓起部分的外部和附近的该萃取室的出口的开口将流质食品排出到该出口。
本系统可以是一饮料分配机器，并且其出口构造成用于在一分配位置注满一饮料杯。优选地连接一具有加热器和泵的热水供应装置以将水注入该胶囊。
本发明的一个实施例包括一设置在该边界壁的轮廓内的打开部件，该打开部件构造成用于在该胶囊受压时在该胶囊内形成一开口。该打开部件可构造成用于刺穿该胶囊壁。或者，该打开部件可构造成用于使一活动的可开部件从一种封闭结构转移到一种打开结构，在该封闭结构中该可开部件封闭该胶囊，而在该打开结构中该胶囊被打开以释放该混合物。
在该萃取室中的该边界壁内优选地设置一储槽，该打开部件位于该储槽内。该储槽流体连通地设置在该沟槽的上游，并构造成用于接纳来自该胶囊的液体混合物并将该混合物供给该沟槽，并且其构造和尺寸设置成当该胶囊受压并且液体正流出该胶囊时可以保持该胶囊壁和该边界壁之间的支承结合。该储槽允许该胶囊被打开并且不会限制在该开口位置附近的局部流动，尤其是当该胶囊被刺穿而打开时更是如此。优选地，该储槽的横向宽度至多是该边界壁的鼓起部件的宽度的大约50％，更优选地在该鼓起部件的宽度或直径的大约1/4和1/16之间。在一优选实施例中，该储槽是圆形的，并且其直径是大约1/8英寸，深度是大约1/8英寸。在每次生产单独一份或一杯饮料的分配器中，(该储槽)优选的直径或宽度是在大约1/16英寸和1/4英寸之间，并且深度优选地在大约1/32英寸和1/8英寸之间。
该沟槽优选地在其纵向一侧，例如通向该萃取室的内部的顶侧开口，或者如果该沟槽是该储料筒的一部分，则尽管该储料筒中的沟槽可设置在该储料筒的面内，该沟槽可在面向该储料筒外部的一侧开口。当该胶囊受压时，该开口侧优选地在该边界壁分别与食品胶囊或萃取室的壁接触时被封闭。
从下面仅作为示例给出的结合附图的说明中可清楚地了解本发明的其它特征和优点。
图1是在饮料制备阶段内该装置和位于该装置中的胶囊的横截面示意图；图2是在该装置封闭之前将胶囊插入该保持件中时该装置的保持件和该胶囊的横截面视图；图3是示出饮料和泡沫调节器的该保持件的俯视图；图4是本发明的胶囊的透视图；图5是在制备好饮料后所用过的胶囊的透视图；图6是根据本发明的一种变型的胶囊盖的视图；
图7是沿线A-A的图6的胶囊的视图；图8是根据本发明的另一变型的胶囊盖的视图；图9是沿线B-B的图8的胶囊的视图；图10是根据本发明的另一变型的胶囊的横截面视图；图11是图10的胶囊的排出侧的内层的视图；图12是图10的胶囊的排出侧的外层的视图；图13是根据本发明的又一变型的胶囊的横截面视图；图14是图13的胶囊的排出侧的内层的视图；图15是图13的胶囊的排出侧的外层的视图；图16示出在用本发明的胶囊和装置制备流质食品期间的压力、水的流速和温度的典型分布图。
具体实施例方式
参照图1到3，本发明示出用一次性使用的胶囊102制备流质食品，例如饮料和类似物的装置101。在本实施例中，该胶囊102是一容纳有干的食品的封闭胶囊，该干的食品优选地是可通过添加稀释剂例如热水、牛奶等而溶解以形成起泡的、多泡的饮料的物质。例如，适当的起泡的、多泡的饮料是具有克丽玛(crema)的咖啡，具有奶基泡沫头的卡普奇诺咖啡、圣桑(latte)或可可。在本实施例中，胶囊102为截头圆锥形，并具有一倒置的杯状部120和一盖部121。该盖部121作为该胶囊的排出侧，而该倒置的杯状部的顶部122作为该胶囊的进入侧。该杯状部120优选地具有一向外延伸的周向凸缘，该盖部121的边缘附装在该凸缘上。在该凸缘处的连接可通过封焊或卷边或这两者实现。该胶囊的形状用于本发明的一般目的，该胶囊也可以是截头椭圆形、截头球形或圆柱形，以及其它合适的形状。
该装置包括一杯状保持件110，其适于在一合适的底座111内接纳该胶囊102。该底座111的底部包含饮料和泡沫调节器112，该调节器适于打开该胶囊102以释放饮料，以及保持该胶囊内的压力。更具体地说，该饮料和泡沫调节器包括一从该底座的底面115轻微凸起的鼓起的接合部件114。从图3可更清楚地看出，该鼓起的接合部件114形成一接合面116，该接合面用于紧密接合该排出侧121的一部分。该鼓起的接合部件为优选地具有较大平均半径的大致圆形的轮廓。该鼓起部件的构造和几何形状应确定为，当用水对该胶囊加压时可与该盖的下侧形成紧密接触，并且不会有沿该接合面撕裂该盖的材料的危险。该鼓起部件可与该排出侧121的整个表面的20％到99％，优选地该整个表面的40％到80％相接触。作为优选示例，该鼓起部件的几何形状如下直径“D”从20到70mm，平均半径从30到150mm，(相对于表面15的)最大高度从5到20mm。
在该鼓起部件114的中心具有采取小的销或针的形式的打开部件140，该打开部件用于在该胶囊的盖121的一个精确位置内刺穿一个孔。该销或针位于一储槽141内，该储槽将该销或针与接合面116分隔开。该销140可从该鼓起部件伸出，或与该鼓起部件平齐，或者甚至相对于该鼓起部件稍稍嵌入。如果该销从该鼓起部件伸出，则当用户将该胶囊放入该保持件内时，该胶囊可被刺穿或开始部分地被刺穿，这是因为该销是与该盖进入接触的该保持件的第一个部件。如果该销是平齐或内嵌的，则该胶囊由于该胶囊内增大的压力作用而打开。该销较细，并且具有一尖端以便刺穿该胶囊，但是优选地足够钝以防止用户在与其接触时受伤。该销的尖端可稍微成圆形，但是仍可在盖上提供适当的刺穿效果。必要时可设置多于一个的销以增加开口。
围绕该打开部件140的储槽141用作一缓冲部件，以使液体流动并避免在该胶囊的被刺穿的边缘处堵塞。该储槽的尺寸可较小，优选地是该接合的鼓起表面D的直径的0.01到0.1倍，并且其深度是该鼓起表面的高度的0.01到0.5倍。
为了以一种更受控制的方式释放压力，在该鼓起部件114的表面上设置沟槽116，其优选地沿径向延伸。该沟槽提供了一个使液体在该接合面和该盖之间沿基本为径向的方向流动的有利路径。从图3可以更好地看到，该沟槽优选地从该储槽延伸到该鼓起部件的周向线。这些沟槽在101和108之间，优选地从102到104。这些沟槽还在液体上产生额外的剪切应力，以增加液体上泡沫的产生。可用另一种等效的压力控制装置例如小的波纹来代替该沟槽，或者也可增加该鼓起部件的皱曲。该压力控制装置的结构优选地应当基本不会撕破该盖。
离开胶囊102的饮料通过出口117、118而流出保持件110，该出口117、118位于该保持件的底壁内，优选地位于或靠近该鼓起部件的周向。沟槽116可以一种优选的方式分布以引导液体流过出口117、118，但是这不是强制性的。该出口也可设置成穿过该鼓起部件本身，并且更细且数目更多以代替沟槽在离开该装置的液体上产生剪切。
图1示出当该装置围绕该胶囊封闭成流体密封状态并且水在该胶囊的外壳内流动时，处于制备饮料的操作状态下的该胶囊。该装置包括一上部供水组件103，该组件适于与该下部保持件110封闭配合。组件103的一杯状或钟状部件130设置成与该胶囊的侧壁120和顶壁122密封接合，且向下直到该保持件的密封环150。更确切地说，部件130的下部边缘紧靠在该胶囊的杯状部的凸缘123上，该环150放在该凸缘的下面。该钟状部件牢固地连接在该组件的上部基座部件131上，该基座部件在其周向支承与该下部保持件110的卡口式部分119形状互补的该斜坡式的连接件134。
可用具有进水口133的针状水注射器132供应水，该进水口133设置成在该胶囊的上部122之下几毫米注入水，因而远离由于该注射器的穿入而形成的刺穿区域。该出口可设置成将该注射器所注入的水引向一向外的方向，该方向相对于该注射器的纵向轴线成一正的倾角θ，以促使水分散和在该胶囊的外壳内形成涡流效应。在一种可能的变型(未示出)中，也可以从该胶囊的侧壁的一个或多个位置注入水。
当关闭该供水组件时，该胶囊的盖趋向于压在该鼓起的接合面上，从而向内变形。在将水注入该胶囊内并且内部的压力开始增加之后可得到进一步的变形和紧密接触。在胶囊的排出侧与该装置之间的这种紧密配合使得可以通过在该胶囊内保持足够的压力而控制和阻碍饮料的释放，直到通过形成湍流和涡流使可溶物质能够与水完全混合，并且由于这些湍流和涡流的作用在一定时间内可使足够量的气体被引入。
该胶囊内的压力可从1到15巴变化，优选地从4到10巴。至少为4巴的压力优选地应当保持10到30秒，优选地10到20秒，以使水和粉末能够完全混合在一起，并使足够量的气体被引入该混合物中。通过该装置的一个泵可将该压力充分地保持在所限定的范围内，该泵补偿从排出侧排出的一些液体。但是，由于该接合面阻碍了液体释放到杯中，所以通过该泵可容易地保持压力。随着水泵停止工作，胶囊内的压力下降并且排出面和鼓起部件的接合减弱，即，盖121和圆顶面116之间的接触变松，从而促使剩余的流质食品通过排出侧的开口完全排出。图16中示出作为一个可实现的示例的压力、水的流速和温度的分布图。
图6和7示出本发明的胶囊的构造的一种可能的变型，其中该胶囊的排出侧121包括一体形成的可开部件124，该装置的一指状件140可紧靠该部件124以推动接合的方式发挥作用而从该胶囊释放液体。更优选地，该可开部件由至少一个、优选地多个预切割的缝隙或狭缝125形成。一旦在这些缝隙或狭缝附近施加会扩大该缝隙或狭缝的截面的压力，这些预切割的缝隙或狭缝都将适用于释放液体。例如，这些预切割的缝隙或狭缝125可设置成形成一种几何图形例如环形图形，并且固体区域126插入两个相邻的预切割的缝隙或狭缝125之间。通过用横截面较小的指状件在该可开部件上施加压力可促进液体的释放。施加在该可开部件上的压力趋向于使该可开部件向内弯曲以充分扩大该狭缝的截面，从而液体混合物可经由该狭缝排出。该指状件的尺寸和结构应确定为，可通过该指状件使该可开部件充分弯曲但不会使该固体互连区域断裂，以便总的开口面积足够用于释放液体但是保持足够小，以用于产生剪切应力并限制物质颗粒落入使用的杯中。该预切割的缝隙的宽度应足够小，例如小于200微米，以便当该装置的指状件没有在该缝隙上施加正压力时不会有大量液体排出。在本发明的上下文中，“预切割的缝隙”是指任何完全或部分地穿过该排出壁的材料厚度所形成的局部切割区域(即弱化区域)。如果该预切割的缝隙是弱化区域，则在该指状件所施加的压力下该缝隙应当能够破裂以形成开口区域。图6和7的胶囊能够适配于图1到3的饮料制备装置，并且其中央的刺穿尖端可被一具有适当长度和直径的非刺穿的指状尖端，或一粗糙的网状表面所代替，以实现预期的释放功能。
图8和9示出该胶囊的另一可能的变型，该盖包括一内置的通道以控制液体饮料在接合面，例如该鼓起部件和排出外表面121之间的交界处的释放。这些通道可包括沟槽127、128，其方向为从该可开部件的附近，优选地从一切割缝隙125沿基本径向的方向。该沟槽的方向促使液体流到该接合面之外，以确保液体充分流动并同时使该液体生成泡沫。该通道也可由优选地沿相同方向的波纹或类似的凹入或突出结构形成。在该胶囊的表面上的通道可部分或完全地代替位于该接合面上的通道。该通道也可设置在一可刺穿的胶囊中。
图10到12示出该胶囊的又一实施例，该胶囊的排出侧或盖121包括两个沿该胶囊的边缘123密封的相邻层210、211。每个层具有用于饮料的通道212-214，以使饮料流过该层。该通道可包括孔、狭缝或类似的开口。内层的通道212、213相对于外层的通道214偏移，以便为饮料通过该排出侧121形成一条曲折的路径。在这些层的一个或另一个内表面例如内层210的内表面中可添加形状为一条直线或任何其它弯曲形状的沟槽215，以在该胶囊内产生剪切并控制所需的压力。这种变型不需要该装置的打开部件，因而可以大大减少产品的交叉感染。由于仅保留该接合面即该鼓起表面来保持该排出侧121，而省去了该打开部件和储槽，所以可简化该制备装置的饮料和泡沫调节器。只要该排出侧的刚度足以支承内部压力而不会在沟槽处断裂或撕开，则不使用接合面来支承该排出侧也可获得很好的效果。因此，确定该细长沟槽的尺寸以在胶囊内保持一定的压力，产生可形成需要数量的泡沫的剪切，并限定泡沫的大小(即仅使较小的气泡通过)，以便形成稳定的、浓密的和非“肥皂的”的泡沫。该装置可包括一保持件，该保持件可支承该胶囊的底部边缘，同时并不覆盖出口214以使饮料直接流入杯中。
图13到15所示的另一个实施例与图22到24所示的实施例基本相同。不同之处在于两个层的通道216、217的数量和位置。内层可仅设置一个通道216，而外层可具有单个通道217，两个通道216、217彼此横向偏移。只要该排出侧的刚度足以支承内部压力而不会在沟槽处断裂，则不使用接合面来支承该排出侧也可获得很好的效果。在此情况下，该装置包括一保持件，该保持件可支承该胶囊的底部边缘，同时不覆盖出口217以使饮料直接流入杯中。
尽管本文公开了本发明的示例性实施例，但是应理解，本领域的技术人员可设计出许多变型和其它的实施例。因此，应理解，所附的权利要求书旨在覆盖落入本发明的精神和范围内的所有这种变型和实施例。
权利要求
1.一种用一胶囊来制备起泡的流质食品的装置，该胶囊容纳有一份可溶的食品物质，一适于被进入该胶囊的水流穿过的进入侧，一适于被离开该胶囊的饮料流穿过的排出侧，其中该装置包括用于向该胶囊内供水的供水装置，饮料和泡沫调节装置，该调节装置适于与该排出侧紧靠接合以保持该胶囊内的压力，以便在该胶囊内该可溶物质能够与水和引入的气体完全混合以分配起泡饮料。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，该饮料和泡沫调节装置包括至少一个适于与该排出面的一表面区域形成紧密接触的接合面。
3.根据权利要求2的装置，其特征在于，该接合面为适于沿该排出面的一表面区域形成向内的变形以便产生足够紧密的接触的凸形。
4.根据权利要求3的装置，其特征在于，该接合面沿该表面区域与该排出侧相接合且不会在所述被接合的表面区域和该接合面之间产生大的撕裂。
5.根据权利要求2到4中的任何一项的装置，其特征在于，该饮料和泡沫调节装置包括用于在独立于该接合面的该排出面上开口的打开装置。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于，该液体和泡沫调节装置的接合面基本围绕该打开装置延伸。
7.根据权利要求2到6中的任何一项的装置，其特征在于，该液体和泡沫调节装置的接合面适于使该胶囊的整个排出侧的一至少30％的表面区域变形。
8.根据权利要求2到7中的任何一项的装置，其特征在于，该液体和泡沫调节装置的接合面具有用于该液体混合物的受限的通道装置。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于，该受限的通道装置在该接合面上形成沟槽或波纹，或者通过该接合面本身的高粗糙度而得到。
10.根据权利要求5到9中的任何一项的装置，其特征在于，该打开装置是适于在该胶囊的排出侧内刺穿一个孔的刺穿装置。
11.根据权利要求5到9中的任何一项的装置，其特征在于，该打开装置是至少一个适于打开具有一预切割的闸门的胶囊的指状件，并且该指状件适于强制打开该胶囊的一预切割的闸门。
12.根据权利要求5到11中的任何一项的装置，其特征在于，该分配装置包括设置在该打开装置的出口处的该表面接合装置的凹部内的缓冲装置。
13.根据权利要求12的装置，其特征在于，该打开装置从该缓冲装置的底部伸出。
14.用于制备起泡的流质食品的方法，包括提供并保持一容纳有一份可溶的食品物质的胶囊，其中该胶囊具有一适于被进入该胶囊的水流穿过的进入侧，一适于被离开该胶囊的饮料流穿过的排出侧，通过该进入侧向该胶囊内供应水，并在该胶囊内使水与该食品物质混合，当使一表面与该排出侧紧靠接合以在该胶囊内保持足够的压力，以便在该胶囊内该可溶物质能够与水和引入的气体完全混合时释放饮料，以及分配起泡的饮料。
15.根据权利要求14的方法，其特征在于，所述接合一表面是利用一接合面使该排出侧的一部分向内变形以形成紧密接触来实现的，并且不会由于这种紧密接触而撕裂该排出侧。
16.根据权利要求15的方法，其特征在于，一鼓起表面使该排出侧的该部分变形。
17.根据权利要求15或16的方法，其特征在于，在该接合面内设置用于控制饮料释放的限制装置。
18.根据权利要求15或16的方法，其特征在于，在与该接合面接触的该胶囊的排出侧的该部分上设置用于控制饮料释放的限制装置。
19.根据权利要求14到18中的任何一项的方法，其特征在于，通过刺穿该胶囊的排出侧来打开该胶囊。
20.根据权利要求19的方法，其特征在于，通过一向内充分推动该排出侧的一预切割部件以使饮料可以流出该胶囊的指状件来打开该胶囊。
21.根据权利要求14到18中的任何一项的方法，其特征在于，该胶囊被预先打开。
22.根据权利要求14到21中的任何一项的方法，其特征在于，使该胶囊内的至少为4巴的压力保持10到30秒。
23.一种适用于根据权利要求14到22中的任何一项的方法制备起泡饮料的预定剂量的胶囊，其中，该胶囊容纳有一种可溶的食品物质，并包括一适于被进入该胶囊的水流穿过的进入侧，一适于被离开该胶囊的饮料流穿过的排出侧，其中该排出侧适于被打开装置打开并适于与该接合面紧靠接触以与该接合面形成紧配合，以便在该胶囊内保持足够的压力并控制起泡饮料的释放。
24.一种根据权利要求23的胶囊，其特征在于，该排出侧适于向内变形而与该接合面相接触且不会撕裂。
25.一种根据权利要求23或24的胶囊，其特征在于，该排出侧由一适于被该分配装置的一刺穿装置刺穿以释放饮料的平面柔性壁形成。
26.一种根据权利要求23或24的胶囊，其特征在于，该排出侧具有至少一个用于该饮料的通道。
27.一种根据权利要求26的胶囊，其特征在于，该开口部件具有至少一个且优选地多个预切割的缝隙，该缝隙设置成与插入两个相邻的预切割缝隙之间的一固体区域形成一种图形，该图形适于被该分配装置的一指状件扩大以释放饮料。
28.一种根据权利要求26的胶囊，其特征在于，该排出侧具有至少两个单独的相邻的层，每个层均具有至少一个用于该饮料的通道；并且一个层的通道与另一个层的通道间隔开。
29.一种根据权利要求23到26中的任何一项的胶囊，其特征在于，该排出侧的外表面具有通道装置，该通道装置取向成控制液体在该排出侧和该接合面之间的释放。
30.一种根据权利要求23到29中的任何一项的胶囊，其特征在于，该胶囊的粉末体积与气体体积的比率在1∶50到10∶1的范围内。
31.一种用于制备流质食品的系统，包括一构造成用于容纳食品成分并用于接纳所供给的液体的容器部件，该液体流过时与该食品成分相接触以生成流质食品混合物；一具有沿该容器部件的周向部分延伸的壁面的边界壁；以及至少一个细长的沟槽，该沟槽沿该壁面延伸并设置在该容器部件的下游，以用于接纳该液体混合物并将该液体混合物引向一出口，以便将该混合物作为流质食品供应。
32.根据权利要求31的系统，其特征在于，该沟槽的横截面构造成在该液体混合物流中形成足够的剪切应力以在该流质食品中产生泡沫。
33.根据权利要求31或32的系统，其特征在于，该沟槽的横截面的深度是其宽度的至少25％。
34.根据权利要求33的系统，其特征在于，垂直于该液体混合物流的该沟槽的横截面积大约在0.01mm2和2.25mm2之间。
35.根据权利要求34的系统，其特征在于，该横截面积小于大约1mm2。
36.根据权利要求31到35中的任何一项的系统，其特征在于，该沟槽的长度是沿该沟槽长度方向的该容器部件的尺寸的至少约八分之一。
37.根据权利要求31到36中的任何一项的系统，其特征在于，该沟槽的长度是沿该沟槽长度方向的该边界壁的尺寸的至少约50％。
38.根据权利要求31到37中的任何一项的系统，其特征在于，该容器部件包括可被接纳在一食品制备单元的萃取室内的食品胶囊，该食品制备单元构造成用于向该胶囊内供水并包含该出口。
39.根据权利要求31到39中的任何一项的系统，其特征在于，该沟槽包括一部分地穿过该边界壁延伸的狭缝。
40.根据权利要求31到39中的任何一项的系统，其特征在于，该系统还包括一靠近并基本上平行于该边界壁设置的第二壁，其中该沟槽由基本上完全穿过其中一个壁延伸的狭缝形成。
全文摘要
本发明涉及一种用胶囊(2)制备起泡的流质食品的装置(1)，该胶囊容纳有一份可溶的食品物质，一适于被进入该胶囊的水流穿过的进入侧(22)，一适于被离开该胶囊的饮料流穿过的排出侧(21)，其中该装置包括用于向该胶囊内供水的供水装置(32)，以及饮料和泡沫调节装置(12)，该调节装置适于与该排出侧紧靠接合以保持该胶囊内的压力，以便在该胶囊内该可溶物质能够与水和引入的气体完全混合以分配起泡饮料。本发明还涉及一种用于制备流质食品的胶囊。
文档编号A47J31/34GK1681425SQ03822199
公开日2005年10月12日 申请日期2003年7月31日 优先权日2002年9月20日
发明者胡如国, C·M·阿里卡, B·希恩, J·R·贝尔纳迪, E·斯科维尔, W·F·奥弗鲍, R·C·克里斯曼, E·巴丁 申请人:雀巢技术公司