用于从胶囊分配具有不同泡沫水平的饮料的系统和方法

专利名称：用于从胶囊分配具有不同泡沫水平的饮料的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于从胶囊分送饮料的方法，该胶囊设计成在压力下被萃取并且包含用于制备食品例如饮料的物质。
背景技术：
市场上存在设计成在压力下被萃取并且包含用于制备饮料的物质的料盒(cartridge)。这种料盒提供了操作的方便性以及重复萃取的条件，并且确保其中包含的物质的新鲜度。这样可确保分送具有稳定品质的饮料。欧洲专利EP 0512468公开了一种这样的料盒。该料盒用于插入萃取系统，在该萃取系统中向该料盒注入流体，并且在进入料盒的流体的压力作用下抵靠在该系统的包含凸起元件的支承部分上以打开该料盒。该料盒存在的问题是，从该料盒萃取的饮料溢出该支承部分并流过管道装置，这意味着由于支承部分上存在饮料残留物，所以因污染和味道的原因，难以设想利用这种系统来萃取包含除了烘焙的研磨咖啡之外的物质的料盒。
2002年1月16日提交的Nestec SA的共同待决国际专利申请PCT/EP03/00384涉及一种不具有这种缺陷的新型胶囊，即，该胶囊可包含根据需要被萃取的各种物质，并且使得饮料的制备和流出不需要饮料在任何时候与系统的任何其它部分相接触。该共同待决国际申请的胶囊设计成在压力下被萃取，并且该胶囊包括容纳物质的封闭腔室，和用于在饮料形成之后在允许饮料流出胶囊以使用时打开胶囊的装置。可通过打开装置与封闭腔室的保持部分的相对接合实现胶囊的打开，并且该相对接合在封闭腔室内的流体压力升高的作用下执行。
该发明的一个原理在于以下事实，即，每个胶囊包括自身的打开装置，该打开装置在胶囊萃取时被引入该胶囊的流体压力的升高所致动。本发明的另一原理在于以下事实，即，胶囊具有自身的流出通道，该流出通道具有自身的管道装置，使得可以避免或至少大大减少与该系统的或萃取设备的元件的接触。
单独地或组合地利用这些原理的结果是，可以一个接一个地萃取不同类型或种类的物质而不会损害味道且没有交叉污染的危险。因此，胶囊可包含能够被萃取的或溶于水的具有十分不同的性质和/或种类的物质。因此可以设想被浸泡的任何物质或任何可溶物质；必须清楚地理解，对于萃取或者对于浸泡或溶解，该液体成分均为热水、冷水或温水。本发明考虑到这些相对于现有技术的优点，并且将它们应用于新的系统和方法。

发明内容
因此，本发明涉及一种通过在压力下将流体注入包含饮料形成物质的胶囊内来选择性地分送具有不同泡沫水平的不同饮料的系统。这些胶囊通常包括容纳所述物质的腔室，和适于在允许饮料流出胶囊之前在该腔室内保持一定萃取压力的饮料分配结构。该系统包括萃取设备以及选择性地用于该萃取设备的第一胶囊和第二胶囊，第一胶囊中具有构造和定位成在完全分送饮料之前在该胶囊内保持第一萃取压力的第一饮料分配结构，第二胶囊中具有构造和定位成在完全分送饮料之前在该胶囊内保持第二萃取压力的第二饮料分配结构。有利地，第一萃取压力高于第二萃取压力，以便与第二胶囊产生的泡沫相比，在从第一胶囊分送饮料时可产生更大量的泡沫。这使系统的用户可以选择生成具有所需泡沫量的饮料的料盒。
优选地，第一胶囊和第二胶囊均包括基本相同的外部构造和形状，并且每个胶囊的下部构造和定位成在分配饮料之前收集饮料。另外，每个胶囊的下部通常具有开口，该开口形成用于在不会接触或污染该系统的其它部分的情况下将饮料分配给用户的流出通道。在一种优选设置中，饮料分配结构设置在胶囊的下部内，并且通过饮料分配结构的不同构造来实现饮料分配结构的不同萃取压力。饮料分配结构的这些不同构造通常包括(a)隔膜和穿刺板的组合，或(b)由多孔材料制成的过滤器元件，该过滤器元件单独使用或优选地与支承板组合使用。本文给出饮料分配结构的这些不同构造的几个优选实施例。
例如，本发明的多个有利的实施例包括以下设置中的至少一个(a)第二胶囊的隔膜的厚度与第一胶囊的隔膜的厚度不同；(b)第二胶囊的隔膜由与第一胶囊的隔膜具有不同抗穿刺性的材料制成；或(c)第一胶囊的穿刺板与第二胶囊的穿刺板不同。另外，一个胶囊可包括隔膜和穿刺板，而另一个胶囊具有任选地由支承板支承的过滤器元件。
饮料分配结构的更优选的构造包括以下特征中的至少一个(a)第二胶囊的隔膜的厚度小于第一胶囊的隔膜的厚度，第一隔膜和第二隔膜由柔性材料制成，并且厚度比在1.25∶1～5∶1之间；(b)第二胶囊的隔膜是厚度约为5～30微米的铝制隔膜，而第一胶囊的隔膜是厚度约为20～80微米的铝制隔膜；(c)第一胶囊的穿刺板的穿刺元件的尖锐度与第二胶囊的穿刺元件不同；或(e)第一胶囊的穿刺板的穿刺元件的数量与第二胶囊的穿刺元件不同。
对于使用不同隔膜的实施例，每个胶囊的穿刺板均包括多个穿刺元件。根据所需生成的泡沫量，这些穿刺元件可相同或不同。例如，第一胶囊可包括多个具有平的末端的突出部，而第二胶囊包括多个具有尖锐末端的突出部；或者第一胶囊和第二胶囊均包括多个突出部，其中第二胶囊的突出部的数量大于第一胶囊。
在这些实施例中，在将流体注入胶囊以便隔膜通过与穿刺板的接触而被刺穿后，或者通过注入流体从而在料盒内提供迫使饮料通过过滤器元件的内部压力后，实现饮料的分配。由于腔室内的压力升高，使每个胶囊的隔膜移动从而与穿刺板接合以刺穿隔膜并允许从胶囊分配饮料，或者迫使腔室内的饮料通过过滤器元件以便从胶囊进行分配。
本发明的特征还在于包括用于向胶囊供应流体的装置，和用于将选定的胶囊保持在操作位置以接纳来自该流体供应装置的流体以便在胶囊内形成饮料的装置。该胶囊保持装置优选地具有构造成与胶囊的外部构造具有相同大小和形状的凹部，并且该流体供应装置优选地包括至少一个用于在胶囊位于胶囊保持件中时将流体引入胶囊的流体引入元件。
该系统与第一组的数量为2～20个的第一胶囊和第二组的数量为2～20个的第二胶囊操作性地相关联。第一组胶囊可设置在第一包装件内，第二组胶囊可设置在第二包装件内。
最后，本发明还涉及一种使用户可以从一种系统形成具有所需泡沫水平的饮料的方法，该系统通过在压力下将流体注入包含饮料形成物质的胶囊内而形成饮料，所述胶囊包括容纳所述物质的腔室，和适于在允许饮料流出胶囊之前在该腔室内保持一定萃取压力的饮料分配结构。该方法的特征在于，提供选择性地用于该系统的第一胶囊和第二胶囊，第一胶囊中具有构造和定位成在分送饮料之前在该胶囊内保持第一萃取压力的第一饮料分配结构，第二胶囊中具有构造和定位成在分送饮料之前在该胶囊内保持第二萃取压力的第二饮料分配结构，并且第一萃取压力高于第二萃取压力，以便与第二胶囊产生的泡沫相比，在从第一胶囊分送饮料时可产生更大量的泡沫。因此，用户可通过选择第一胶囊或第二胶囊并将选定的胶囊放入用于形成和分配饮料的系统，来获得具有所需泡沫量的饮料。


参照附图可更好地理解说明书，在附图中图1A是本发明的方法的示意图，该方法能够通过使用单独一个胶囊萃取设备D从来自如图1B所示的至少两个不同组或系列C1和C2的胶囊以方便的方式制备不同的饮料；图2是根据本发明的第一组胶囊的剖视图；图3是图2的胶囊的透视图；
图4A和4B是图2和3的饮料分配结构的视图，示出用于第一组胶囊的穿刺元件和基部，其中图4A是透视图而图4B是仰视图；图5A、5B和5C是饮料分配结构的视图，示出用于第二组胶囊的穿刺元件和基部，其中图5A是侧视图，图5B是俯视透视图，图5C是侧剖视图；图6示出接合在萃取设备中的胶囊保持凹槽内的图2的胶囊；图7示出具有形式为过滤元件的饮料分配结构的胶囊；以及图8A、8B和8C是一种可选的饮料分配结构的视图，示出用于图2和3中所示的第一组胶囊的另外的穿刺元件和基部，其中图8A是俯视透视图，图8B是侧视图，图8C是侧剖视图。
具体实施例方式
本发明涉及一种利用上述这种胶囊及其带有的优点的系统；还涉及提供具有不同泡沫量的饮料。实际上，能够以基本相同规格的胶囊提供具有不同泡沫特性的饮料是有很大好处的。因此，可使用单独一台机器以及有利地使用具有相同或基本相同的规格，即相同尺寸和外部设计的胶囊，来分送内在性质相同但具有不同泡沫量的饮料，例如具有克丽玛(crema)的咖啡或无泡沫咖啡，带泡沫的茶或无泡沫的茶。
因此，可根据胶囊内控制的压力分送泡沫特性十分不同的饮料。在第一组胶囊内，可分送例如具有克丽玛的速成意式浓缩咖啡(espresso)，而在第二组胶囊内，可分送仅具有很小的或没有明显泡沫头的意式浓缩咖啡或速溶咖啡，以满足不同类型消费者的要求。
总体上，每组胶囊可使用不同的外部识别代码，例如通过不同的颜色、名称、设计、包装或其它类型的代码，以可被消费者容易地辨别的方式在市场上销售。优选地，第一组胶囊和第二组胶囊在销售之前被包装在不同的包装件内，例如在不同的纸袋或薄塑料袋内，或者现有技术中公知的任何其它合适的和便利的包装件内。
在本发明的上下文中，一组胶囊是指一系列的至少一个胶囊，优选地2个或更多个胶囊。尽管胶囊的数量在理论上没有最大限制，但是上限通常为至少10到20到25个或更多。在需要时可容易地获得具有100到200个胶囊或更多个胶囊的大纸箱。第一组胶囊和第二组胶囊通常分别包装，但是只要使用者可根据颜色、标志或其它识别标记区分不同的胶囊，则这两组胶囊也可包装在一起。
萃取压力定义为萃取物质期间的最大压力值，该萃取通过流体进入胶囊并穿过物质从另一侧流出而进行。
优选地，胶囊的饮料分配结构通过打开装置和保持壁以下面的方式组合来形成，即，该保持壁的打开是通过该打开装置与腔室的保持壁相对接合实现的，并且在腔室内的流体的压力升高的作用下执行。表述“相对接合”应理解为是指该打开装置或者该腔室的隔膜(或保持壁)中的任何一个，或者可选地这两者能够一个相对于另一个移动以实现打开。
因此，在第一原理中，第一组胶囊和第二组胶囊两者的饮料分配结构包括不可渗透的保持壁和打开装置，其中该打开是通过打开装置与封闭腔室的保持壁的相对接合来实现，并且在腔室内的流体压力升高的作用下执行。第一组胶囊的保持壁通过与处于比第二组胶囊的打开装置更高的萃取压力下的打开装置相接合而打开。
打开装置可容纳在该腔室内，从而可在该腔室内的流体压力升高的作用下相对于该腔室的保持部分被推动。可选地，打开装置可容纳在该腔室的外侧，从而保持壁在压力升高的作用下相对于打开装置移动。在这种情况下，打开装置可容纳在胶囊内但位于包含物质的腔室的外侧。
当然，该腔室应被理解为由保持壁充分封闭以保持萃取压力。胶囊不需要是完全可渗透的，相反，可在例如其注入流体的入口处可渗透。该腔室在包含对氧敏感的物质的情况下应该不能透过氧。
更优选地，打开装置包括至少一个穿刺板，保持壁包括将由该至少一个穿刺板刺穿的柔性隔膜。
因此，第二组胶囊优选地设计成具有比第一组胶囊的隔膜更易于刺穿的隔膜。由于第二组胶囊的隔膜更易于刺穿，所以在该胶囊内产生较低的萃取压力，从而最终在杯子内产生高度较小的泡沫。
更优选地，第二组胶囊的隔膜可制成比第一组胶囊的隔膜薄。隔膜的厚度取决于多种因素，例如材料、所需的泡沫量、物质的性质、剂量等。然而，第二组胶囊的隔膜优选地比第一组胶囊的隔膜薄至少1.5倍，更优选地大约薄2倍。
当第二组胶囊的隔膜为大约5～30微米的铝制隔膜而第一组胶囊的隔膜为大约20～80微米的铝制隔膜时，可获得尤其好的结果。
通常，第一组胶囊可包含4～10克研磨咖啡且具有大约30微米的铝制隔膜，以提供在顶部具有良好的克丽玛的意式浓缩咖啡类型的咖啡，而第二组胶囊可包含剂量为4～10克的相同或不同的研磨咖啡但具有大约15微米的铝制隔膜，以提供一杯没有泡沫或产生很少泡沫的咖啡。
可选地或者结合不同的厚度，第二组胶囊的隔膜还可由抗穿刺性低于第一组胶囊(的隔膜)的材料的不同材料制成。例如，该隔膜可由对于相同厚度具有不同穿刺特性的不同等级的聚合物制成。
优选地，第二组胶囊的至少一个穿刺板具有比第一组胶囊的穿刺板更尖锐的轮廓。穿刺板越尖锐，则可在通过隔膜与穿刺板的相对接合实现打开之前在腔室内保持更低的萃取压力。
穿刺板可形成包含多个穿刺突出部的表面。突出部的数量可为1～100，优选地为10～50。
因此，在一个实施例中，第一组胶囊的穿刺板的穿刺突出部的数量大于第二组胶囊的穿刺板的突出部的数量。这种构造是优选的，这是因为数量较多的突出部形成与保持壁相接触的总体较大的表面，该表面用作压力扩散装置，并且具有可在发生穿刺之前使胶囊内的流体压力充分升高到较高压力的效果。相反，数量较少的突出部在隔膜上产生更加局部化的压力，从而隔膜更易于破裂或者被割破，由此在该腔室内保持较低的萃取压力。
优选地，第二组胶囊的穿刺板的突出部的末端还可制成比第一组胶囊的穿刺板的突出部更尖锐和/或更薄。
例如，在一个优选实施例中，第一组胶囊包括多个具有平的末端的锥形突出部。这种构造使得可保持例如在4～8巴的数量级的较高的萃取压力。在第二组胶囊中，突出部优选地具有尖锐末端。这种构造使得可保持1.2～4巴数量级的较低的萃取压力。
在另一实施例中，第一组胶囊的保持装置包括不可渗透的保持壁和打开装置，其中通过打开装置与腔室的不可渗透保持壁的相对接合来实现打开，并且在腔室内的流体压力升高的作用下执行，而第二组胶囊的保持装置包括可渗透的保持壁，该保持壁允许饮料流出并且保持比第一组胶囊的保持装置低的萃取压力。
技术人员应认识到，可通过明智地选择隔膜和穿刺元件来实现在特定饮料中形成的泡沫程度。对于最大的泡沫量，可使用由耐穿刺的材料制成的较厚的隔膜并结合数量较多的平的或不尖锐的穿刺元件，因为这样可在胶囊内获得最大的压力，并且可使流体在离开胶囊之前经过的曲折路径的数量最多。当然，隔膜和穿刺元件设计成在胶囊的壁或者其上的热封盖的壁破裂之前破裂。当希望低泡沫或无泡沫时，使用由易于刺穿的材料制成的较薄的隔膜并结合数量较少的非常尖锐的穿刺元件。这样可保持胶囊的内部压力足够低以避免形成泡沫。
另一种获得低泡沫或无泡沫饮料的方法是利用过滤器元件而不是隔膜和穿刺元件。具体地，第二组胶囊的可渗透的保持壁可包括过滤器，并且任选地，在该过滤器下面放置支承板以防止该过滤器破裂或撕裂。过滤器可由合适的纸、纤维或其它合适的多孔材料制成。过滤器可以薄片或垫的形式提供。垫的厚度和材料可根据胶囊设计者的需要而改变。当需要较薄的过滤器时，支承板还将过滤器保持在胶囊内的合适位置。支承板应该是多孔的或者至少具有足够的孔或开口，以便通过过滤器的饮料可通过该支承板并流出胶囊。可选地，过滤器的尺寸可形成为使其充满胶囊的底部，从而除了由胶囊的下部的壁提供的支承之外不需要其它支承。可选择过滤器以使最终产品具有预期的品质或清澈度，以及很少的泡沫或没有泡沫。
通常，可通过第二组胶囊提供具有低的泡沫水平—如果有的话—的饮料。而基于选择的穿刺装置和隔膜，第一组胶囊可用于提供具有更高泡沫水平的饮料。例如，第一组胶囊可用于制备意式浓缩咖啡类型的咖啡，而第二组胶囊可用于制备根本没有泡沫的咖啡。
本发明的胶囊还有利地具有用于饮料的收集和流出的装置。这种装置的作用是引导一个或多个饮料流离开胶囊流向容器，例如杯子，并且避免饮料与系统的部分有任何接触。该收集和流出装置优选地包括覆盖该腔室的保持部分的横截面扩大的部分，在该部分后是将饮料聚集到一个或多个有利方向的横截面缩小的部分。该横截面扩大和缩小的部分可形成从保持部分朝胶囊的一个或多个出口展开的同一个连续部分。这种部分可以是例如具有朝下的凹入内部形状的杯状部分，其端部具有至少一个出口孔。
由于引入胶囊内的液体的压力，促使饮料流出出口孔。当使用隔膜和穿刺元件时，在刺穿隔膜之后饮料流出(萃取)设备。当使用过滤器时，胶囊中液体的压力使饮料通过过滤器，然后通过出口孔流出胶囊。
胶囊的封闭腔室包括半壳体或杯状物与隔膜，或者杯状物与圆盘。根据具体情况，封闭腔室的材料优选地选自铝、铝/塑料复合材料、铝/塑料纸复合材料、单层或多层塑料。所用的塑料是适用于食品领域的塑料，并选自EVOH、PVDC、PP、PE、PA、PVC和PET及其组合。
用于制备饮料的物质选自烘焙的研磨咖啡、茶、速溶咖啡、烘焙的研磨咖啡和速溶咖啡的混合物、浓缩液、水果提取物、巧克力产品、奶基产品或任何其它脱水的或浓缩的可食用物质，例如脱水原汁。根据本发明，可同样容易地制备冰饮料、热饮料或温饮料。
本发明的方法允许以直接的方式从具有一个或多个胶囊保持件的设备萃取多种成分的饮料。胶囊保持件通常包括下部的胶囊支承元件和上部的注入元件。该保持件允许通常为水的萃取流体经由管道和刺穿胶囊顶部的注入位置而到达胶囊顶部。该支承元件将胶囊保持在合适的位置，并且在胶囊打开时，饮料可通过出口直接流入设置在下方的杯子中而不接触该支承元件。胶囊保持件通常可从接纳胶囊的打开位置移动到其中胶囊被夹在这些元件之间的闭合位置。
术语“穿刺”涉及一种或多种手段，其作用是不仅通过该术语的严格意义上的穿刺而且通过任何等效的手段例如切割、撕裂或破裂，以便在固体的、柔性的或者薄弱的或部分打开的部分上形成开口。
现在参照附图，如图1A和1B所示，本发明的方法是尤其通过使用萃取设备D从包含待萃取的物质的胶囊制备不同种类的饮料的方法；该胶囊属于不同组或系列的胶囊C1，C2...，Cn，其通过萃取设备进行萃取后提供不同的泡沫特性，其中该泡沫特性将取决于胶囊来自于哪一组。
通常，萃取设备设计成从一个胶囊提供一份新萃取的饮料。萃取的饮料包括诸如咖啡、茶、可可等的饮料，并包括其混合物。该设备尤其用于私人家居环境，但是其应用并不局限于这种环境。因此，该设备还可用于例如几乎同时需要各种饮料的公共机构、办公室和餐馆。该设备包括在胶囊内的压力下分送流体—通常为水—的必要部件。
图1A和1B示意性地示出本发明的整个系统。设置具有至少一个流体管路72的设备，流体可经由注入器70提供给胶囊。设置胶囊保持件77以支承胶囊并保持胶囊适当地和紧密地与注入器接触。通过泵73在管路内提供流体压力。可在该泵的上游安装流体贮存器74以能够提供足够量的流体，以便分送流体来萃取多于一个的胶囊。可沿贮存器与萃取头70、74之间的管路安装加热系统，以便在所需的温度加热流体。该贮存器还可以是可保持流体温暖或热的热水器。具有开关的控制板76也通常有助于自动启动萃取循环。可添加用于控制和监控萃取操作的不同的控制装置，例如温度传感器、计时器、流量计、压力传感器、叶片、探针等。
图2、3、4A和4B示出执行本发明的方法以便制备具有较大量泡沫的饮料的第一组胶囊。下文将相对于这些

该胶囊的总体结构。还将说明可被认为是第一组胶囊，例如图1的组C1的可能的变型的第二组胶囊，例如图1的组C2，第二组胶囊将分送较少量的泡沫，这是由于压力下的流体进行的萃取过程导致的。
本发明的胶囊通常包括杯状物2和可刺穿的盖3，例如沿周向焊接边缘31焊接到杯状物的周向上的隔膜。该杯状物包括限定上部分隔室22和下部分隔室23的界限的内部肩部21。在该肩部处焊接有隔膜4，该隔膜形成用于包含在上部分隔室22内的待萃取的食品物质5的胶囊的保持装置。盖3、上部分隔室22和隔膜4的组合一起形成胶囊的封闭腔室，在注入处于压力下的流体时该封闭腔室被加压。
用于打开的装置设置在杯状物的下部分隔室23内。该装置包括位于下部分隔室23内的板形的穿刺元件8，当在压力下将流体注入上部分隔室时该穿刺元件与杯状物的隔膜4相对接合以共同作用。
穿刺元件或板8可优选地包括多个突出部81，这些突出部分布在该元件的表面上并且指向隔膜4。
在萃取时，如图6所示，将胶囊放入萃取设备，并利用包括针状物71的注入器70将水通过盖3引入。利用设备的泵(未示出)在压力下注入水。随着水进入封闭腔室，压力升高，从而将饮料保持装置的隔膜4挤压在穿刺元件8上以便撕裂隔膜，因而饮料可流出以便流入设置在下方的杯子。
如图4A所示，在突出部之间形成允许萃取液流动的通道或凹部82。因此元件8对饮料的通过具有过滤功能。通道82位于穿刺元件的表面上且形成交叉图形，从而至少部分地分隔开突出部81。饮料沿通道流动并在元件8的周边83处停止，在该处饮料流入杯状物的下部分隔室23(如图2所示)内。如图4A和4B中所示，穿刺元件可具有多个细的通道，例如设置在元件8的周边处的用作泡沫调节装置的狭槽84，该狭槽打碎较大的泡沫并仅允许较小的泡沫从中通过。
如图4B所示，这些泡沫聚集在收敛通道87内，该收敛通道被位于胶囊的下部分隔室23内的板8的底面上的沿径向设置的肋部88分隔开。这种结构形成用于使饮料聚集和流出的装置，并引导饮料流离开胶囊流向出口9然后流入杯子。单个出口9将流动集中在所希望的方向上。
如图2和4B所示，肋部88在位于挡板91处的出口9终止。该挡板削弱了饮料流的速度和速率，并有助于在分配饮料之前收集饮料。通过对挡板上方的肋部的端部的背面部分进行切割而在该肋部内形成开口92，以在分配饮料之前在胶囊的下部内提供流体分布。这样可对流出胶囊的饮料的流动进行控制，并防止在从胶囊分配饮料期间饮料喷出或喷溅。
根据本发明的一个方面，该方法用于萃取包装成例如图1B所示的盒式的5个胶囊的组C1的第一组胶囊，该胶囊具有这样的保持装置，该保持装置的设置方式使得与包装成例如图1B所示的也为5个胶囊的盒式组C2的第二组胶囊相比，在萃取过程期间可保持较高的萃取压力。
实现此方法的一种优选的方式是使第二组胶囊C2的隔膜4比第一组胶囊C1更易于刺穿。一种可能是使第二组胶囊的隔膜4更薄。另一种可能是使隔膜4由抗穿刺性更低的材料制成。
在另一种设置中，第一组胶囊的穿刺元件8具有如图8A中所示的较不尖锐的穿刺元件810和/或数量较多的突出部。第二组胶囊的穿刺元件811可具有如图5B中所示的较尖锐的轮廓，和/或数量较少的突出部，以便沿较小的整体穿刺表面与隔膜接合。图8A的穿刺元件810包括多个锥形突出部，每个锥形突出部具有平的末端；而图5B的穿刺元件811包括多个锥形突出部，每个锥形突出部具有尖锐的末端。
穿刺元件的具体形状并不重要，并且可根据需要改变以有助于对隔膜进行较大或较小的穿刺。例如，图4A和4B中示出截头棱锥体(即具有四个侧面和平的顶部的棱锥体)，而图5B中示出圆锥体，图8A中示出截头圆锥体。穿刺元件的侧面的数量并不重要，但是优选地是1(对于圆锥)、3、4或6个。只要穿刺元件确实能够提供穿刺功能，则元件的高度或这种元件的顶部处的平面的数量也不重要。
图8B和8C示出图8A的穿刺板的基部，而图5A和5C示出图5B中所示的穿刺板的基部。这些基部的结构和尺寸形成为与胶囊的下部相一致并被胶囊的下部支承。穿刺元件安装在一个板上，该板包括围绕这些穿刺元件的周向的切除部分或开口。在隔膜被穿刺元件刺穿之后，形成的饮料沿着该板并围绕穿刺元件流过，然后流到该开口并通过该开口流入胶囊下部。在胶囊的下部内聚集的饮料可通过出口孔直接分配到容器或杯子内以便用户消费。如上所述，形成的饮料不会与萃取设备的任何其它部件或部分相接触，从而可制备不同的饮料，而不必担心一种饮料的残余物与随后的饮料的残余物相混合从而影响饮料的感官特性。
图7示出另一种胶囊，这种胶囊比具有图2和3的保持装置的胶囊提供更少的泡沫。在图7中，该胶囊包括杯状物200和沿杯状物的周向边缘密封的可刺穿的盖300。该杯状物包括限定上部分隔室220和下部分隔室230的界限的内部肩部210。在该肩部210处焊接有由支承板800支承的形式为可渗透的保持壁400的过滤器，该支承板用于防止保持壁400破裂。保持壁400可优选地为具有多个使饮料可从中流过的小开口或小孔的薄壁。如上所述，该保持壁可由纸或纤维制成。该支承板可用于支承这些材料，并且还允许饮料在较低的压力下从中通过，以便产生最少的泡沫或防止产生泡沫。例如，支承板800可以是网格体或带孔的刚性波纹板。
示例对于下文的所有示例使用相同的萃取机，而不改变该萃取机的泵、加热器、注水器或任何其它部件。
示例1具有泡沫的咖啡将7克研磨咖啡(通过Neuhaus Colour test II测量的在105CTn下烘焙的哥伦比亚咖啡豆、哥斯达黎加咖啡豆和埃塞俄比亚咖啡豆各1/3的混合物)放入底部具有30微米厚的铝箔的塑料胶囊内。该咖啡被研磨成平均颗粒尺寸约为400微米。当通过萃取机向胶囊分送热水时，压力升高，直到铝箔紧靠在底部打开装置上被刺穿，该打开装置包括具有多个指向铝箔的尖刺的塑料板。图4A中示出该塑料板。由于尖刺的几何形状(平的顶端)和较大的数量，以及由于铝箔的厚度，在铝箔被刺穿之前萃取压力升高到平均为6.4巴。
使大约110克的水通过胶囊内的咖啡。这样可得到一杯在顶部具有丰富泡沫层的咖啡。根据杯子的表面积，该泡沫层的深度约为0.5～0.8cm。该泡沫层的稠度和持久性的另一特性是，如果糖晶体缓慢沉积在顶部上，则它们需要数秒(大约5～10秒)以便下沉通过该泡沫层。通过此示例得到的一杯咖啡的总的特性是，由于其浓郁的香味并且主要由于杯子顶部的丰富泡沫层而让人想起“espresso”咖啡。
可选地，如果仅使大约40克的水通过胶囊内的咖啡，则会生成一杯同样以丰富的、持久的泡沫为特征的“espresso”咖啡。通过此示例生成的大杯和小杯咖啡在味道以及视觉方面尤其可令习惯于意大利“espresso”风格的咖啡产品的消费者非常满意。为了进一步增加“espresso”的特征并增强这种饮料的泡沫，可以甚至需要将咖啡的颗粒尺寸减小到例如250微米。
示例2具有泡沫的茶将3克茶(阿萨姆邦碎茶)放入与示例1相同的胶囊(具有30微米的铝箔和图4A中所示的穿刺板)内。当通过萃取机分送110克热水时，萃取压力升高到5.2巴。这样生成的茶饮料在杯子的表面上也具有泡沫。该泡沫小于上述示例的咖啡的泡沫(通常为0.2～0.5cm)，但是也比较持久从而即使在消费该饮料时饮料的表面上仍存在泡沫。尽管这可能是一些消费者所希望的，但是泡沫通常不被认为是高品质茶的标志。
示例3具有少量泡沫的咖啡使用与示例1相同的咖啡(种类、质量、粒度测量)和相同的萃取系统，将铝箔的厚度减小到15微米。用作打开装置的塑料板保持(与图4A中所示的)相同。由于较薄的铝箔易于在较低压力下抵靠在打开装置上而打开，所以萃取压力降低到2.9巴。这样可得到在顶部具有薄泡沫层(0.1～0.2cm)的咖啡饮料(110克的杯)。与示例1的泡沫层相反，该泡沫层对沉积在其上的任何糖晶体不能保持任何时间。
示例4具有少量泡沫的茶在正如示例3中所述的胶囊(15微米的铝箔和如图4A中所示的打开装置)内使用茶(种类和数量与示例2相同)。得到的萃取压力为1.9巴，并且与示例2产生的泡沫相比，可产生少得多的泡沫。
示例5具有少量泡沫的茶在特征为具有30微米的铝箔以及较尖锐的打开装置(如图5B所示)的胶囊内使用与示例4相同的茶。较尖锐的打开装置的作用是使萃取压力下降到1.5巴，并且这样生成的茶饮料的泡沫比示例4稍微少一些。此外，使用较薄的铝制隔膜(15微米)以及尖锐的打开装置(如图5B所示)。这样造成1.4巴的萃取压力并且在杯子的表面上的泡沫非常少。通常，具有非常少或没有泡沫的茶饮料被认为更可被消费者接受。
示例6无泡沫的咖啡/茶用纸制过滤器代替示例1-5中使用的铝箔，该纸制过滤器通过热封在胶囊底部的周边处而被保持在胶囊内，并且还由多孔塑料板支承，方便地，该塑料板是如图4A中所示的穿刺板。在胶囊内放入7克咖啡(与示例1中相同)或3克茶(与示例2中相同)。在使用萃取机分送的110克热水进行萃取期间，压力升高很小(主要是由于水流过产品)。在咖啡的情况下，萃取压力达到1巴；在茶的情况下，萃取压力达到0.5巴。由于这种低压，使得在任一种饮料的表面上都完全没有泡沫。在特定文化(例如在美国或英国)中，消费者更习惯无泡沫的咖啡(例如使用配备有纸制过滤器的标准调制机生成)。因此需要能够通过基本保持相同的胶囊规格来提供这种饮料。无泡沫的茶通常也是优选的。
在胶囊的底部使用纸制过滤器或其它可渗透材料的情况下，将每个胶囊或者多个胶囊放置在可保护产品内容物不受氧化或潮化损害的袋子内是明智的。可选地，出口9可覆盖有粘性塑料膜密封物。
缩写PET＝聚酯PP＝聚丙烯EVOH＝乙烯和乙烯醇的共聚物PVDC＝聚偏二氯乙烯PE＝聚乙烯PA＝聚酰胺PVC＝聚氯乙烯
权利要求
1.一种通过在压力下将流体注入包含饮料形成物质的胶囊内来选择性地分送具有不同泡沫水平的不同饮料的系统，所述胶囊包括容纳所述物质的腔室，和适于在允许饮料流出胶囊之前在该腔室内保持一定萃取压力的饮料分配结构；其特征在于，该系统包括萃取设备以及选择性地用于该萃取设备的第一胶囊和第二胶囊，第一胶囊中具有构造和定位成在完全分送饮料之前在该胶囊内保持第一萃取压力的第一饮料分配结构，第二胶囊中具有构造和定位成在完全分送饮料之前在该胶囊内保持第二萃取压力的第二饮料分配结构，并且第一萃取压力高于第二萃取压力，以便与第二胶囊产生的泡沫相比，在从第一胶囊分送饮料时可产生更大量的泡沫，从而该系统的用户可选择生成具有所需泡沫量的饮料的料盒。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一胶囊和第二胶囊均包括基本相同的外部构造和形状，每个胶囊的下部构造和定位成在分配饮料之前收集饮料。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，每个胶囊的下部具有开口，该开口形成用于在不会接触或污染该系统的其它部分的情况下将饮料分配给用户的流出通道。
4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述饮料分配结构设置在胶囊的下部内，并且利用饮料分配结构的不同构造来实现饮料分配结构的不同萃取压力。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述饮料分配结构的不同构造包括隔膜和穿刺板，或者过滤器元件。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述饮料分配结构的不同构造包括以下设置中的至少一个(a)第二胶囊的隔膜的厚度与第一胶囊的隔膜的厚度不同；(b)第二胶囊的隔膜由与第一胶囊的隔膜具有不同的抗穿刺性的材料制成；(c)第一胶囊的穿刺板与第二胶囊的穿刺板不同；或(d)一种胶囊具有隔膜和穿刺板，而另一种胶囊具有过滤器元件。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述饮料分配结构的不同构造包括以下特征中的至少一个(a)第二胶囊的隔膜的厚度小于第一胶囊的隔膜的厚度，第一隔膜和第二隔膜由柔性材料制成，并且厚度比在1.25∶1～5∶1之间；(b)第二胶囊的隔膜是厚度约为5～30微米的铝制隔膜，第一胶囊的隔膜是厚度约为20～80微米的铝制隔膜；(c)第一胶囊的穿刺板的穿刺元件的尖锐度与第二胶囊的穿刺元件不同；或(e)第一胶囊的穿刺板的穿刺元件的数量与第二胶囊的穿刺元件不同。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的系统，其特征在于，通过与穿刺板接触而刺穿隔膜，或者通过料盒内的迫使饮料通过过滤器元件的内部压力，来实现饮料的分配。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的系统，其特征在于，每个胶囊的穿刺板包括多个穿刺元件，其中(a)第一胶囊包括多个具有平的末端的突出部，第二胶囊包括多个具有尖锐的末端的突出部；或者(b)第一胶囊和第二胶囊均包括多个突出部，其中第二胶囊的突出部的数量大于第一胶囊。
10.根据权利要求5至7中任一项所述的系统，其特征在于，由于所述腔室内的压力升高，使每个胶囊的隔膜移动从而与穿刺板接合以刺穿该隔膜并允许从胶囊分配饮料，或者迫使腔室内的饮料通过过滤器元件以便从胶囊进行分配。
11.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，该系统包括用于向胶囊提供流体的装置，和用于将选定的胶囊保持在操作位置以接纳来自该流体供应装置的流体从而在胶囊内形成饮料的装置。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述胶囊保持装置具有构造成与胶囊的外部构造具有相同大小和形状的凹部，并且所述流体供应装置包括至少一个用于在胶囊位于胶囊保持件中时将流体引入胶囊的流体引入元件。
13.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，该系统与第一组的数量为2～20个的第一胶囊和第二组的数量为2～20个的第二胶囊操作地相关联。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，第一组胶囊设置在第一包装件内，第二组胶囊设置在第二包装件内。
15.一种使用户可以从一种系统形成具有所需泡沫水平的饮料的方法，该系统通过在压力下将流体注入包含饮料形成物质的胶囊而形成饮料，所述胶囊包括容纳所述物质的腔室，和适于在允许饮料流出胶囊之前在该腔室内保持一定萃取压力的饮料分配结构；其特征在于，提供选择性地用于该系统的第一胶囊和第二胶囊，第一胶囊中具有构造和定位成在完全分送饮料之前在该胶囊内保持第一萃取压力的第一饮料分配结构，第二胶囊中具有构造和定位成在完全分送饮料之前在该胶囊内保持第二萃取压力的第二饮料分配结构，并且第一萃取压力高于第二萃取压力，以便与第二胶囊产生的泡沫相比，在从第一胶囊分送饮料时可产生更大量的泡沫，从而用户可通过选择第一胶囊或第二胶囊并将选定的胶囊放入用于形成和分配饮料的系统，来获得具有所需泡沫量的饮料。
全文摘要
本发明公开了一种通过在压力下将流体注入包含饮料形成物质的胶囊来选择性地分送具有不同泡沫水平的不同饮料的系统。该胶囊包括容纳该物质的腔室(22)，和适于在允许饮料流出胶囊之前在腔室内保持一定萃取压力的饮料分配结构(23)。该系统的特征在于，具有选择性地用于系统的第一和第二胶囊，第一胶囊中具有构造和定位成用于在分送饮料之前在胶囊内保持第一萃取压力的第一饮料分配结构，第二胶囊中具有构造和定位成用于在分送饮料之前在胶囊内保持第二萃取压力的第二饮料分配结构。第一萃取压力高于第二萃取压力，以便与第二胶囊产生的泡沫相比，在从第一胶囊分送饮料时产生更大量的泡沫。这使系统的用户可以选择生成具有所需泡沫量的饮料的料盒。
文档编号A47J31/36GK1826071SQ200480021206
公开日2006年8月30日 申请日期2004年6月21日 优先权日2003年7月23日
发明者Z·I·曼德拉利斯, P·科克, F·康皮什, J-L·德尼萨尔, A·卡昂, A·约阿基姆 申请人:雀巢技术公司