用于通过离心法来制备容器中容纳的食品液体的胶囊系统、设备和方法

专利名称：用于通过离心法来制备容器中容纳的食品液体的胶囊系统、设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种用于通过利用离心力使水通过容器中容纳的食品物质 来由该食品物质制备食品液体的设备和胶嚢系统。
背景技术：
已知制4^欠料，其中利用离心力来分离由煮好的咖啡和咖啡粉末组成 的混合物。这种混合物是通过将热水和咖啡粉末混合在一起保持一确定的 时间而获得的。然后迫使水通过篩子，粉末材料存在于该篩子上。
诸如在EP 0367600B1中，现有系统包括将咖啡粉末放置在容器中， 该容器通常是机器的不可移除部分。这种设备具有许多缺陷。首先，必须 在容器中适当地人工量取咖啡粉末。其次，被离心的咖啡废料变干，并且 其必须通过刮擦容器的表面来被移除。结果，咖啡制备需要大量人工处理 并且非常费时。通常，咖啡新鲜度也可变化很大并且这会影响咖啡品质， 这是因为咖啡通常来自散包装或者咖啡是在容器本身中由咖啡豆研磨而成 的。
另夕卜，取决于咖啡的手动量取以及煮泡条件(例如，离心速度、容器 尺寸)，杯品质可变化很大。
因此，这些系统从来没有实现重要的商业上的成功。 在德国专利申请DE 102005007852中，机器包括可移除的保持件，容 器的开口杯状部分^:置在该保持件上；其它部分或盖子与机器的驱动轴关 联。但是， 一个缺陷是高强度的人工处理。另一个缺陷是由于缺少对粉末 的量取的控制以及缺少对咖啡粉末的新鲜度的控制，难以控制咖啡的品质。WO 2006/112691、 FR2624364、 EP0367600、 GB2253336、 FR2686007、 EP0749713 、 DE4240429 、 EP0651963 、 FR2726988 、 DE4439252 、 EP0367600 、 FR2132310 、 FR2513106 、 FR2487661 、 DE3529053 、 FR2535597 、 WO2007/041954、 DE3529204、 DE3719962、 FR2685186、 DE3241606以 及US-A-4545296中描述了用于通过离心力煮泡咖啡的其它设备。
但是，离心力对煮泡咖啡或制备其它食品物质的影响与使用压力泵的 普通煮泡方法相比存在许多优点。例如，在"espresso"咖啡类型的煮泡方 法中，掌控影响被分送的咖啡提取物的提取质量的所有参数是非常困难的。 这些参数通常是压力、随压力而减小的流率、也影响流动特性并且依赖于 咖啡研磨颗粒大小的咖啡粉末的压紧度、温度、水流分布等。

发明内容
因此，需要提出一种新的胶囊系统和适合于该胶嚢系统的方法，其中 提取参数可被更好且更独立地控制，从而可被更好地掌控以便控制被分送 的食品液体的品质。
同时，需要一种制备食品液体的方式，该方式与现有技术的离心式的 咖啡制备设备相比更方便，并且通过对重要的品质参数例如容器中的物质 的精确剂量和新鲜度进行更高的控制来提供更好的杯中品质。
因此，本发明涉及一种通过利用离心力使水通过容器中容纳的食品物 质来由该食品物质制备食品液体的系统，包括
用于接纳该容器的设备，所述设备包括用于驱动该容器围绕旋转轴线
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其特征在于，该容器可移除并且形成一次性使用的胶嚢，并且 在离心液体的流动路径中设置有限流装置，以便能够在离心期间提供 一定压降。
该限流装置可被构造成用于在离心期间提供相对压力至少0.5巴的压 降。优选地，限流装置被构造成用于在离心期间提供相对压力在1和6巴 之间、最优选地在1.5和4巴之间的压降。根据本发明的一个重要方面，在离心液体的流动路径中的限流能够控 制离心液体的释放，以便改进在胶嚢中水与物质的相互作用，并且通过在 限流处产生的剪应力和压力释放来最后为液体提供泡沫。更特别地，限流 装置能够在封壳的周边保持数巴的压力，从而抑制了液体的释放。
在一可能的模式下，该设备包括被布置在胶嚢的出口后面的限流装置。
特别地，该限流装置可以是该设备本身的一部分。
在一优选模式下，该设备的限流装置包括阀装置，在离心液体的足够 压力施加到该阀装置上时，该阀装置打开或增大液体通道，从而液体可从 该胶嚢释放离开该设备。
该限流装置可布置在胶嚢的出口处或之后。
在一种可能的模式下，限流装置可布置在胶嚢本身中。特别地，限流 装置可由开口形成。该开口可以是在封壳的壁的周边部分中的一系列的狭 槽或孔。优选地，该一系列的狭槽或孔可具有低于胶嚢的封壳中容納的物 质的平均颗粒大小的宽度或直径。优选地，胶嚢的封壳的出口开口具有小 于形成食品物质的颗粒的平均大小的平均直径或宽度。
因此，该开口本身可具有过滤功能。
在壁的部分处的压降也依赖于开口的大小和开口的自由打开表面积。 因此，开口的大小和开口的自由打开表面积可在壁的部分中被设计成在胶 嚢本身中产生一定压降。这使得能够在封壳中维持一定的压力，从而提高 食品物质与水之间的相互作用。
根据开口的大小和离心参数例如转速，饮料的特性还可被调整成尤其 是针对于咖啡饮料。
优选地，开口的直径或宽度可在10和600孩史米之间。优选地，开口的 总表面积在5和200 mm2之间。最优选地，总表面积在10和50 mm之间。 当孔的宽度或直径小于200微米，例如在1和200微米之间时，可在壁的 周边部分获得^f艮大的压降。在壁的部分处可成功地获得高于大气压力大约 l到4巴、更优选地2到3巴的压降。对于咖啡，在此范围的压力下可成 功地煮泡可比得上ristretto、 espresso或lungo型咖啡的具有高固体浓度的
8液体提取物。
当开口具有等于或高于200微米的宽度或直径时，并且如果在流动路径中没有放置限流装置，例如可产生较高压降的布置在设备的液体流动路径中的附加的阀，则获得例如低于1巴的较低压降。在液体流动路径中的低压降的情况下，具有大的出口开口的壁的部分可用于将固体颗粒保持在封壳中。但是，液体趋向于从封壳中更快地离开(即，产生较高的流率)，并且在胶嚢中在物质和水之间发生较少的相互作用。对于咖啡，这可导致比得上过滤型咖啡的咖啡提取物的较低的固体和脂(crema)的浓度。优选地，该设备的限流装置包括设备的阀装置，该阀装置布置在胶嚢的出口处或之后，用于当在阀装置上被施加一定压力时打开，以便液体可从胶嚢释放离开设备。
在一可能的模式下，设备和胶囊两者都包括限流装置。可选择地，限流装置存在于胶嚢中而不在设备中。设备中的阀装置提供了在设备的层面/高度上对在胶嚢中施加的液体的压力进行控制的优点。阀装置可被设计成例如通过校准或调整在一定的压力阈值下打开，以便匹配各种或特定饮料例如咖啡提取物、茶提取物、速溶饮料等的特征。
结果，本发明的系统提供了用于制备食品液体的解决方案，其中可执行食品液体的受控释放。例如，液体的释放可被推迟直至在阀装置上施加一定压力，该压力足以形成用于液体的流动的通道。阀装置的推迟打开能够改进水与胶嚢中容纳的物质之间的相互作用。对于咖啡，例如，可有利地优化水与研磨咖啡颗粒之间的相互作用，以获得咖啡和香料的混合物的良好提取。此外，阀装置提供了可改进泡沫或咖啡脂的产生的限制作用。
阀装置可由设备的至少一个接合部形成，所述接合部在加压液体的作用下相对于胶嚢的接合部移动，以便形成用于液体的细的环形层叠通道。胶嚢的接合部可例如是胶嚢的边缘的径向部分。层叠通道还能够产生冲击设备的壁的具有较高速度的液体射流。结果，在离心期间，可由于由阀装置产生的限制作用以及液体以较高速度对设备的冲击表面的冲击两者而产生较大量的泡沫。取决于由离心液体在阀装置上施加的压力的量，由阀装置造成的限制作用的程度可不同。
根据本发明的一个方面，在离心液体的作用下，阀装置的所述接合部中的至少一个被弹力加载，以相对于其它接合部离开。特别地，设备的接合部可与弹力加载构件相关联。例如，弹力加载构件是橡胶弹性构件或机
械弹簧。该弹力加载构件可以是o形环、螺旋或刀片式弹簧或任何等同装
置。例如，阀装置的接合部还可包括环形挤压边缘，该环形挤压边缘被布置成密封在胶嚢的接合部上。该挤压边缘可表现为不同形式例如v、 w或
u形，以便当液体的压力仍低于预定阈值时在胶嚢上施加足够的密封压力。
在一种模式下，胶嚢的环形边沿还可以是可挠曲的，以便在加压流体的作用下移动远离阀装置的接合部。阀装置的接合部也可以是固定的或可弹性移动的，并且胶嚢的接合部可以是在加压流体的作用下可挠曲的。因此，也可通过在离开胶嚢的液体的压力下挠曲的胶嚢的挠曲部分来部分地或全部地实现阀的作用。
在一优选模式下，该设备包括用于在胶嚢中注水的注水子组件，所述注水子组件包括基本与胶嚢的旋转轴线对齐的至少一个穿孔构件。优选地，该穿孔构件具有用于沿所述旋转轴线向胶嚢中喷水的管状通道。
本发明还涉及一种用于通过使用离心力使水通过一次性使用的胶嚢中容纳的食品物质来由该物质制备液态食品的液态食品制备设备，所述胶嚢
能够可移除地插入所述设备，所述设备包括-用于将水引入胶嚢的水注入装置，-用于使容器沿旋转轴线定位和居中的装置，-用于驱动胶嚢围绕旋转轴线进行离心运动的装置，其中，该设备包括布置在离心液体的流动路径中的限流装置。优选地，限流装置包拾没置在胶嚢的至少一个出口处或之后的阀装置，
所述阀装置用于当加压液体在其上施加一定压力时打开，从而使得液体能
够从该胶嚢释放。
在一可能的^f莫式下，该阀装置可被校准或调整以在胶嚢中的压力阈值下选择性地打开通过该设备的液体通道。在一优选模式下，该阀装置可由该设备的至少一个接合部形成，该接合部适于在离开胶嚢的加压液体的作用下相对于胶囊的被接合的部分移动，以^便形成用于液体的细的环形层叠通道。
该阀装置可由该设备的至少 一个接合部形成，所述接合部在离开胶嚢的加压液体的作用下相对于另一个接合部移动，以便形成用于液体的细的环形层叠通道。
在一可能的模式下，该限流装置包括布置在离开胶嚢的封壳的液体流
动路径中的胶嚢的壁的周边部分，其包括小于200微米、更优选地在10和150微米之间的出口开口。在此大小的开口处，可在封壳中维持数巴的压降，这足以使得在水和物质之间实现充分的相互作用，尤其是对于研磨咖啡。壁的周边部分的开口的总表面积还优选地小于壁的所述部分的总表面积的50%,更优选地小于40%。
本发明进一步涉及一种用于通过使用离心力使水通过容器中包含的食品物质来由该食品物质制备食品液体的方法，包括
在将水引入胶嚢的同时驱动胶嚢进行离心旋转，
使水通过该物质以形成食品液体，
收集被离心的食品液体，
其特征在于
所述容器是一次性使用的胶嚢，以及
在离心液体的流动路径中布置有限流装置。
在优选模式下，所述限流装置包括阀装置，所述阀装置允许食品液体仅当在阀装置处达到离心液体的特定压力时才被释放。
优选地，饮料的选择性释放由弹力偏压阀控制。
该限流装置可包括可设置在胶嚢的壁的周边部分中的多个出口开口，诸如狭槽或孔。
限流装置可包括用于控制离心液体在特定的压力阈值下的释放的阀装置与胶嚢中设置的多个出口开口的组合。多个出口开口优选地设置在胶嚢的内壁中，并且在内壁的下游布置有胶嚢的收集凹部。收集凹部可^皮胶嚢的内壁和可穿孔表面限定边界。
该方法进一步包括通过弹力偏压阀来控制食品液体的释放。特别地，食品液体通过穿过胶嚢的上部可穿孔表面穿刺得到的至少一个出口离开胶嚢。特别地，在胶囊的上表面上穿刺出数个出口，所述出口在上表面上间隔开并且接近表面的侧壁。根据本发明的方法，水可被沿胶嚢的旋转轴线引入胶嚢。水可在较低压力或者接近重力的压力下被引入。
术语"食品液体"在这里具有广义含义，并且包括烹饪液体例如汤或调味汁、饮料液体例如咖啡(研磨的和/或速溶的)、巧克力、牛奶(粉状的和/或液态的)、茶(速溶的和/或茶叶)等，或营养液体例如婴儿配方以及它们的组合。


本发明的附加特征将在下文对附图的详细描述中变得清楚。
图l是本发明的胶嚢的从上面看的透视图；图2是本发明的胶嚢的从下面看的透视图；图3是本发明的胶嚢的横截面视图；图4是密封箔被除去的胶嚢的透视图；图5是从本发明的胶嚢的上面看的盖的透视图；图6是从图4的胶嚢的下面看的盖的透视图；图7是本发明的饮料生产设备的透视图；图8是处于打开模式的饮料生产模块的透视图；图9是在胶嚢周围处于闭合模式的饮料生产模块的沿线A-A的横截面视图10是图9的视图的放大视图11是图9和10的模块的注水组件的视图12是类似于图9的但用于本发明的另 一实施例的饮料生产模块的横截面^f见图13是图12的模块的详细视图；图14是本发明的胶嚢的变型的横截面视图15是图14的胶嚢的盖的从下侧的视图16是根据本发明的另一模式的胶嚢的透视横截面视图17是图16的胶嚢的横截面视图18是根据又一模式的胶嚢的横截面视图。
具体实施例方式
如图1和2所示，本发明的优选的胶嚢1总体上包括碟形体部2，密封箔3密封到该体部上。密封箔3在密封环形部5处密封到体部的周向边沿4上。边沿4可向外延伸，形成约2-5mm的小的环形部。碟形体部包括底壁6和侧壁7,该侧壁7优选地在该体部的与该底壁相对的大的开口端部的方向上变宽。碟形体部优选地是刚性的或半刚性的。其可由食用级塑料例如聚丙烯形成，并且具有阻气层例如EVOH等或铝合金或塑料与铝合金的复合物。密封箔3可由较薄的材料例如塑料层压物制成，也包括阻气层或铝合金或塑料与铝合金的复合物。例如，密封箔的厚度通常在50和250微米之间。如下文将描述的，密封箔构件可被刺穿以便形成进水口和饮料出口。
关于图3-6的实施例，本发明的胶嚢包括形成插入碟形体部中的盖8的内部构件。盖8和体部2共同限定了用于接纳食品物质22的内部封壳14。优选地，胶嚢围绕中心轴线A形成旋转对称。但是，应理解，胶嚢不一定围绕轴线A具有圆形截面，而是可采取其它形式例如方形或多边形。图5和6中示出盖8。盖可表现为由塑料制成的盘的形式，包括中心部9和周边部IO。中心部可基本是平的并且可包括入口 11，该入口ll使得能够引入饮料生产设备的注水构件。在盖的内侧12中，入口可通过管状入口部13延伸，该入口部13用于确保水被朝向体部的底部的方向引导，以确
保封壳中的物质完全润湿并从而减小遗留下例如"干粉点"的危险。优选地，入口被可破坏的或可刺穿的封闭部分15封闭。此部分用于防止封壳的物质填充盖的上表面和密封箔之间的空隙。该盖进一步包括周边部IO，该
13周边部10包括收集凹部16。收集凹部在横向截面中为U形(图3),其在密封箔的方向上开口。凹部优选地在盖的周边处连续延伸，但是其例如可由若干不连续的凹入部替代，这些凹入部可净皮加固元件或壁分隔开。该收集凹部包括壁的内周边部17，在其中设置有一系列的出口开口 18,形成封壳14与收集凹部16之间的流体连通。
出口还对在封壳中的离心液体的流动产生限制。离心液体被迫使通过开口，该开口的大小可以根据要产生的饮料的类型而变化。例如，对于espresso 或ristretto咖啡提取物，有利地提供比用于lungo或"Americano"咖啡提取物的开口小的开口。对于同样的转速，较小的开口对被离心的液体产生更高的阻力，该被离心的液体在胶嚢中保持较长。结果，水和咖啡颗粒之间的相互作用较大，液体可更多地充注到咖啡固体中。
如此示例中所述的，开口可以是间隔地分布在壁的内周边部中的狭槽或孔。例如，狹槽的数量可以是5到200个，优选地为10到100个。这些狭槽的宽度优选地小于物质的颗粒的统计平均大小。例如，对于作为研磨咖啡的物质，狭槽可具有小于500微米的宽度。如果必要的话，狭槽可在中心部9上或者在凹部16的底部中延伸。狭槽可被具有圆形截面的孔替代，该孔的直径小于物质的颗粒的统计平均大小。
收集凹部16形成具有例如在2和10mm之间的小的深度的周边凹槽，以允许穿孔构件穿过密封箔引导，以产生用于在胶嚢中产生的煮泡液体的出口，如在本说明书中稍后将描述的。收集凹部16进一步包括在碟形体部的支座部20上形成边缘支承部的外周边部19。外周边部19可通过或多或少的紧密配合接合来接合到支座部20。沿该体部的侧壁的内表面并且在碟形体部的底部的方向上延伸的另外的密封部21可从凹部延伸，以产生另外的抵抗在盖与胶嚢的体部的内表面之间的液体的可能的进入的密封。当然，收集凹入装置的形式可采取不同的构型而不会背离本发明的范围。例如，凹部16可由盖8和碟形体部的侧壁7形成(如图13所示)。在此情况下，外周边部19可被省去。
如图所示， 一系列的出口开口、例如狭槽18优选地布置在封壳的相对于中心轴线A的变宽部分处或附近。因此，离心液体将趋向于沿体部的侧 壁的内表面引导，直至盖的内侧12,并然后通过狭槽。在密封箔3密封到 碟形体部的边沿上时，盖8被密封箔3完全密封。在一可能的替代方案中， 密封箔将仅覆盖包括狭槽的区域的收集凹部。
应指出，例如，盖8可以是由热成型的或注射的塑料制成的刚性或半 刚性构件。但是，在不背离本发明的范围的情况下，此部分还可由密封到 碟形体部的内表面上的柔性膜制成。
还应指出，过滤壁也可被紧靠盖的内表面12放置在封壳内。过滤壁可 提供改进的过滤，例如用于颗粒大小非常小的物质和/或用于通过产生较高 的压降来延迟离心液体向封壳外的释放。过滤壁可以是滤纸或薄塑料膜， 其粘结到盖的表面12上。盖可被简单地插入碟形体部中，或利用任何合适 的连接手段例如通过超声波焊接固定。
在图7和8中示出了包括本发明的胶嚢和饮料制备设备的系统，其在 下文被描述。
因此，该系统包括如上所述的胶嚢1和饮料制备设备23。该设备具有 胶嚢可插入其中的模块24。该胶嚢容纳要被煮泡的食品物质，并且胶嚢在 使用之后被从模块中移除以便丟弃(例如，用于有机或无机原材料的废弃 或再利用)。模块24与水源例如贮水器25流体连通。诸如泵26的流体传 输装置设置在模块和水源之间的流体线路27中。进一步设置水加热器28， 以在流体线路中的水进入模块之前对水进行加热。水加热器可插入流体线 路中以加热来自该贮水器的新鲜水，或者可选择地位于贮水器中，该贮水 器在此情况下变为沸水器。当然，还可经由给水拴连接装置(water plug connection)从家用水源直接获得水。
水可在低压下或甚至在重力压力下被送入模块24中。例如，在模块的 入水口处可设想在高于大气压力0和2巴之间的压力。如果利用诸如活塞 泵的压力泵，则也可分送在高于2巴的压力下的水。
煮泡模块24可包括两个主要的胶嚢包封子组件29、 30;主要包括注 水子组件和液体接收子组件。这两个子组件形成用于胶嚢在i殳备中的定位和居中装置。
这两个组件闭合在一起以例如通过卡口型连接系统31在其中包封胶 嚢。液体接收子组件30包括例如在该子组件的一侧上突出的液体导管32， 其用于将离开胶嚢的离心液体引导到诸如杯子或玻璃杯的服务容器。如图 8所示，液体导管与形成圆筒形壁的液体接收器33连通，该圆筒形壁围绕 用于插入胶嚢的滚筒34相隔短距离地布置。液体接收器与该滚筒一起限定 了中间凹腔63，如在下文中稍后描述的，该凹腔用于收集液体。在液体接 收子组件30下方放置有用于驱动胶嚢接纳筒34在子组件中旋转的装置。 该驱动装置优选地包括可被供以电或气体动力的旋转马达40。 注水子组件包括进水侧，该进水侧包括在上游与水流线路27连通的进 水口 35。
关于图9和10，滚筒34成形为中空的胶嚢保持件，其具有互补地成 形以接纳胶嚢的内部凹腔36。滚筒34通过旋转轴37沿轴向延长自身，该 旋转轴37通过例如是球轴承或滚针轴承的旋转导向装置39保持成相对于 液体接收器33的外基部38旋转。因此，滚筒被设计成围绕中央轴线I旋 转，而接收器的外基部38相对于该设备固定。液体接收器33可利用例如 螺栓44固定到马达的壳体43上。在滚筒的旋转轴37和马达40的轴42 之间的接口处布置有机械联接件41。
考虑如图10和11所示的注水子组件29，其包括相对于设备的纵向轴 线I固定的居中设置的水注入装置45。水注入装置包括用于将水从进口 35 t^柳j -g m /仟^ * / w、j t '"'艮^4ajtt ,o， m々、* / ^li口j —j尺/、/"队来wv》、j冗14。 出水口由例如是尖锐的管状末端的穿刺装置48形成，其能够产生通过胶嚢 的封闭箔和通过盖的管状的入口 13的最终可破部分的穿刺孔。
围绕水注入装置安装有胶嚢旋转接合部分49。接合部分49具有中心 孔，其用于接纳水注入装置和插在该部分49和水注入装置45之间的诸如 是球或滚针轴承50的旋转导向装置。接合部分进一步包括从该部分49的 盘形接合壁55突出的出口穿孔构件51、 52、 53、 54。该穿孔构件可以是 能够在胶嚢的密封箔3上切割出或刺穿小孔的、具有倾斜的切割表面的小圆柱部。穿孔构件布置在壁55的周边，优选地被均匀分布以在胶嚢中提供 若干开口，以便离心液体离开胶嚢形成若干股液体流。
根据本发明的一个方面，注水子组件29进一步包括用于控制从设备排 出的液体流的阀系统56。阀系统56可设置在形式为环形接合部57的胶嚢 旋转接合部分49上，该环形接合部57在诸如是弹簧的弹性加载装置58 的力的作用下被偏压。环形接合部57包括挤压周边表面59，该表面在弹 性加载装置的力的作用下在胶嚢的周向边沿4上施加闭合力以能够限制液 体流。表面59可形成锥形或"V"形，以便增加局部区域中的密封压力。 接合部57进一步包括内部基部60。弹性加载装置58因而插入位于基部60 和接合部分49的平衡力部分(counter-force portion) 61之间的空间中。 因此，在静止位置，阀系统的接合部57在弹性装置58的压缩作用下保持 闭合在胶嚢的边沿上。
胶嚢接合子组件29可进一步包括裙摆的管状部62，当这两个子组件 围绕胶嚢相对于彼此闭合时，该管状部突入液体接收子组件30的内部管状 室63中。此裙摆的管状部62形成用于通过岡系统的在压力下的离心液体 的沖击壁。此管状部62优选地固定在子组件29上。该子组件进一步包括 操纵部64,以有助于在液体接收子组件30上的连接。此操纵部64可具有 用于操纵的滚花周边表面。操纵部可通过螺钉67固定在子组件29的固定 基部上。
此(操纵)部当然可由杆机构或类似的操纵装置替换。 如已经提及的，提供有用于这两个子组件29、 30的相对连接的连接装 置。例如，在注水子组件29的管状表面的侧面上设置小的销65，其可与 液体接收子组件30的管状表面上的侧面锁定开口 66接合。因此，这两个 子组件之间的连接可由旋转成角度的或螺旋的闭合移动实现，以使得销能 够接合长形开口 66。当然，可设想其它连接装置来替换此卡口型连接装置。 例如，本领域技术人员可设想螺紋装置或平移闭合装置。
本发明的胶嚢系统基本上根据以下原理工作。例如通过使卡口型连接 分离并将这两个子组件29、 30分开，而4吏这两个子组件29、 30相对于彼此移动，从而打开胶嚢设备。结果，容纳食品物质的一次性使用的密封胶
嚢l可被插入该设备，例如放置在滚筒36的凹腔中。可在胶嚢被密封箔3 气密封闭时将该胶嚢放置在该设备中。然后通过重新连接到子组件30上并 被连接装置锁定的子组件29来封闭该设备。在锁定位置，通过刺穿胶嚢的 密封箔并将自身引导通过胶嚢的进水口 35的水注入装置打开胶嚢。同时， 通过出口穿孔构件51-54在密封箔的周边刺穿若干液体出口。因此可经由 中心水注入装置45将水引入胶嚢。可在注水子组件中产生排气孔，以允许 在水被引入的同时使气体离开胶嚢。可通过致动旋转马达40来驱动胶嚢旋 转。可在开始向胶嚢中注水的同时或者稍早于或稍晚于此注7JC操作开始来 开始执行离心操作。
例如，对于煮泡磨碎咖啡，可有利地在通过旋转胶嚢进行离心操作之 前允许水在数秒期间内填充胶嚢。因此，水可在液体被离心之前适当地浸 透咖啡，从而避免在咖啡部分中咖啡区域保持干燥。通过使胶嚢围绕设备 的中心旋转轴线I旋转而执行离心操作，该中心轴线I优选地与胶嚢的中 心轴线A对齐。该转速优选地从1000到12000转/每分钟( rpm )， 更优 选地为1500到8000rpm。可在该设备中提供控制单元，以便根据要被煮泡 的液体和/或胶嚢中的物质的性质来设定转速。转速越高，在胶嚢的周边壁 处施加的压力就越高，并且更多物质^L压紧在胶嚢的侧壁上。重要地应指 出，较高的转速促进了包含较少固体含量的咖啡提取物的煮泡，这是由于 液体在咖啡床层中的停留时间较短。较低的转速提供具有较高浓烈度(咖 啡固体含量)的咖啡，这是由于液体在胶嚢中的停留时间较长。煮泡借助 于横穿物质的水在胶嚢中发生，从而实现物质的提取或者部分或全部的分 散或溶解。结果，离心液体可通过例如穿过盖8在胶嚢中设置的多个出口 开口 18。
在离心力的作用下，诸如是咖啡粉末的物质趋向于本身沿径向压紧在 胶嚢的封壳的周边壁7、 17上，而迫使水流过物质。这样导致物质被水透 彻地润湿和,皮压紧。由于胶嚢的高速旋转运动，离心力均勻地施加在物质 的团块上。因而，与使用压力泵在胶嚢中施加压力的一般方法相比，水分布也更加均匀。结果，以优选流径通过物质的风险较低，以优选流径通过 物质可能导致未被适当地润湿从而未被适当地煮泡、分散或溶解的区域。 对于研磨咖啡粉末，到达胶嚢的内侧壁的液体是液体提取物。此液体提取
物然后被迫沿胶嚢的侧壁的内表面向上流动。胶嚢的侧壁7的变宽促进了 胶嚢中的液体在开口的方向上的向上流动。
根据胶嚢中贮藏的物质来确定封壳的这些出口开口 18的大小。诸如是 小宽度的狭槽或小直径的孔的小的开口趋向于提供过滤功能，以将固体颗 粒保持在胶嚢的封壳中，而同时仅允许液体提取物通过该开口。
如上文已经提及的，该开口还可提供影响水与物质的相互作用和影响 在々大料顶部的泡沫或脂的产生的限流。这些孔还形成产生剪切力并随后产 生泡沫或咖啡脂的足够的限制。胶嚢中包含的一些气体可被液体捕获，并 且由于在限流之后的压力释放而在液体中形成大量小气泡。
另外，在液体离开胶嚢时由于液体的压力在阀上增加，设备的阀系统 56可开始打开。因此，可由阀系统控制在打开之前的一定延时，以使在胶 嚢中容纳的物质和水之间发生充分的相互作用。此被控制的延时依赖于各 种参数，例如离心速度、弹性加载装置施加的力(即，弹簧刚度)、由物 质和出口等产生的压降。阀系统的打开是由于阀系统的压力表面59随着液 体压力在其内表面上的增加而提升而发生的。应指出，胶嚢的边沿也可基 本是柔性的，以在液体压力的作用下弯曲。因此，压力表面和胶嚢之间的 相对运动产生用于流体离开阀系统的上游的小空隙的小的通路。在较高的 转速下，可形成沖击裙摆部分62的内表面的液体射流。液体开始填充液体 接收子组件的凹腔68，并且液体可通过液体导管32排出，以被收集到放 置在下面的杯子或玻璃杯中。
在图12和13所示的本发明的其它模式中，使用相同的标号来指示相 同或等同的技术特征。在此模式下，阀系统56的不同之处在于，弹性加载 装置是由插在注水子组件29的固定部61和夹紧表面59之间的橡胶弹性O 形环69获得的。0形环被保持在阀系统的两个凹部70、 71之间。另外， 在煮泡期间，胶嚢中的液体的压力趋向于使夹紧表面59升高，以在胶嚢的
19边沿4和夹紧表面之间产生通道。该夹紧表面可成形有尖锐的末端或边缘, 其可在边沿上产生力的集中。当然，可想到弹性加载装置和夹紧部是相同 元件。例如，该夹紧部可由橡胶弹性材料制成。
在图12或13的模式下，水注入装置可以是不具有刺穿装置的胶嚢中 的简单的进水口。在此情况下，胶嚢在其插入设备中之前被预先打开，即， 密封箔被通过剥离而去除，或者在胶嚢插入设备中之前刺穿一中心孔。此 外，水注入装置的密封接合可由密封装置72执行，该密封装置在胶嚢的顶 面上施加一定的密封压力。因此，防止了水沿胶嚢顶面泄漏以及绕过胶嚢 以通过液体出口直接释放。
本发明的胶嚢可采取各种实施例，例如图14和15中所示的实施例。 除了出口开口由滤纸、织造或非织造部、或另 一 网状或多孔膜72形成之外，
胶嚢的总体结构与前述实施例相同。因此，插入碟形体部2的盖8包括由 多孔材料制成的周向带。多孔材料提供对流的限制，产生例如在相对压力 0.5到4巴之间的一定压降，并且导致对固体颗粒的过滤。特别地，材料的 孔的大小可被选择为还保持咖啡微粒，即，颗粒大小低至90微米的颗粒。 还在多孔带的总开口表面小于该带的表面的总表面积50%时获得该压降。 纸、织物、网状材料或多孔材料可由可通过焊接或其它方式结合到盖上的 带形成。
在另一个可能的模式下，凹部16可由可压缩的多孔材料填充，以还提 供过滤功能。例如，该材料可以是海绵或织物。
根据图16和17,本发明的胶嚢还可包括由碟形体部2和多孔壁80形 成的封壳。碟形体部包括用于贮存食品物质的主凹腔82和周边凹部81, 该周边凹部用于接收在离心处理期间横穿多孔壁80的液体提取物。该凹部 81由内边缘83和外边沿84限定边界。多孔壁80可连接到凹部81的内边 缘83。气密箔膜86优选地连接到体部的外边沿84上。内边缘优选地布置 在外边沿下方，以便在多孔壁80和箔膜86之间留有自由空间85。多孔壁 可通过热或超声波焊接到内边缘83上而被密封。
多孔壁80可沿其整个表面或仅沿壁的周边部分具有开口 (即，微孔)。图16示出了通常具有开口的壁的部分87,而中心部分88没有开口。在不 同的模式下，这两个部分87、 88具有开口。
压力依赖于各种因素，尤其是在设备中的胶嚢的转速、壁的周边部分 87的半径(特别地决定在部分87处的相对离心力"g")和开口的大小。 该开口的大小优选地在1和600孩t米之间。更优选地，开口的大小在10 和200微米之间，形成在胶嚢的离心期间沿其中心轴线产生一定压降的限 流装置。多孔壁的孔的总表面积应小于所述壁的总表面积的50%,最优选 地小于40%。
图16和17的胶嚢可在其中心89处被刺穿，以便在容纳物质的封壳 82中注水。结果，外部箔86和内壁80两者都被刺穿。胶嚢插入如前所述 的设备。胶嚢被驱动以例如在1000和16000 rpm之间、更优选地在5000 和12000 rpm之间的确定速度进行离心旋转。煮泡或溶解过程通过横穿物 质的水在封壳中发生。作为离心的结果，食品液体4黄穿壁的多孔部分87(如 果部分88有孔，则最终还通过部分88的一部分)，并且经由间隙85、然 后经由环形凹部81离开封壳。液体可经由在凹部81上方在箔中形成的刺 穿孔离开胶嚢。
图18示出了类似的但具有内部多孔壁80的胶嚢，该内部多孔壁80 包括密封到外部气密箔86的中心部分880和远离箔86的周边部分870。 在此示例中，周边部分870包括封壳的出口开口 。中心部分880可具有开 口，或者可不具有开口。在此实施例中，由于壁的内部部分880和外部箔 86两者密封到一起，因此液体不可通过它们之间。如果在胶嚢中在壁的部 分870处产生足够的压降，则该设备不必具有附加的限流装置、例如前文 所述的阀。在此情况下，在胶嚢中的限流装置足以在封壳中维持足够的压 力，从而在物质例如研磨咖啡和水之间获得的良好的相互作用。例如，可 通过包括织造聚合物膜的胶嚢来产生好的具有脂的espressso咖啡，该织造 聚合物膜具有在10到200微米的范围内的微孔。
应指出，包括限流装置例如开口的胶嚢的周边部分可与在图16至18 的示例中一样基本垂直于旋转轴线定向，或者与在图1至6的示例中一样相对于所述轴线倾斜地定向。
在另一可能的模式中，限流可通过胶嚢中的双急弯(chicane)或形成 用于流体的曲折流动路径的类似结构来获得或被补充。
本发明的系统胶嚢提供了具有高于普通系统的固体含量的显著的煮泡 结果。该结果从胶嚢到胶嚢可再现。令人惊讶的是，脂可被显著改进，具 有更富乳脂、更稳定和更浓厚的质感。
应指出，限制装置的压降可通过压力测量试验测量，该试验包括在胶 嚢中填充在压力下的水，并且测量在注射点处的水压力，液体可在注射点 处通过限制装置，即，阀系统。
当然，本发明可包括许多变型，这些变型都被包含在所附的权利要求 的范围内。
权利要求
1.一种用于通过利用离心力使水通过容器中容纳的食品物质来由该食品物质制备食品液体的系统，包括用于接纳该容器的设备，所述设备包括用于驱动该容器围绕旋转轴线(I)进行离心运动的装置，其特征在于，该容器可移除并且形成一次性使用的胶囊，在离心液体的流动路径中设置有限流装置，以便能够在离心期间提供一定压降。
2. 根据权利要求l的系统，其特征在于，所述设备包括在流动路径 中设置在胶嚢的至少一个出口之后的限流装置。
3. 根据权利要求2的系统，其特征在于，限流装置包括设置在胶嚢 的出口处或之后的阀装置，所述阀装置用于在离心液体的足够压力施加到 所述阀装置上时打开或增大液体通道，从而液体可从该胶嚢释放离开该设 备。
4. 根据权利要求3的系统，其特征在于，所述阀装置由所述设备的 至少一个接合部形成，所述接合部在加压液体的作用下相对于胶嚢的接合 部移动，以便形成用于液体的细的环形层叠通道。
5. 根据权利要求4的系统，其特征在于，在加压液体的作用下，至 少一个所述接合部^皮弹力加载以相对于另 一接合部离开。
6. 根据权利要求5的系统，其特征在于，该设备的所述接合部与弹 力加载构件相关联。
7. 根据权利要求6的系统，其特征在于，所述弹力加载构件是橡胶 弹性构件或至少一个^L械弹簧。
8. 根据权利要求6的系统，其特征在于，所述接合部包括被布置以 密封到胶嚢的接合部上的环形挤压边缘。
9. 根据权利要求8的系统，其特征在于，胶嚢的接合部由胶嚢的环 形边沿形成。
10. 根据权利要求9的系统，其特征在于，胶嚢的环形边沿在加压流 体的作用下能挠曲以移动远离接合部。
11. 根据权利要求5的系统，其特征在于，所述设备的接合部是固定 的，胶嚢的接合部在加压流体的作用下能挠曲。
12. 根据前述任一项权利要求的系统，其特征在于，所述限流装置包 括布置于离开胶嚢的封壳的液体流动路径中的胶嚢的壁的周边部分，该周 边部分包括小于200微米的出口开口 。
13. 根据前述任一项权利要求的系统，其特征在于，所述设备包括用 于在胶嚢中注水的水注入组件，所述水注入组件包括基本与胶嚢的中心轴 线(A)对齐的至少一个穿孔构件。
14. 根据权利要求13的系统，其特征在于，所述穿孔构件具有用于 向胶嚢中注水的管状通道。
15. 根据前述任一项权利要求的系统，其特征在于，所述限流装置被 构造成用于在离心操作期间提供相对压力至少0.5巴的压降。
16. 根据权利要求15的系统，其特征在于，所述限流装置被构造成 用于在离心操作期间提供相对压力在1巴和6巴之间的压降。
17. 用于通过利用离心力使水通过一次性使用的胶嚢中容纳的食品 物质来由该食品物质制备液态食品的液态食品制备设备，所述胶嚢能可移 除地插入所述i殳备，所述i殳备包括-用于将水引入胶嚢的水注入装置，-用于使容器沿旋转轴线(I)定位和居中的装置，-用于驱动胶嚢围绕旋转轴线(I)进行离心运动的装置，其中，所述设备包括布置在离心液体的流动路径中的限流装置。
18. 根据权利要求17的设备，其特征在于，限流装置包括设置在胶 嚢的出口处或之后的阀装置，所述阀装置用于当加压液体在其上施加一定 压力时打开，从而使得液体能够从该胶嚢释放。
19. 根据权利要求18的设备，其特征在于，所述阀装置被校准或调 整以在胶嚢中的压力阈值下选择性地打开通过所述设备的液体通道。
20. 根据权利要求19的设备，其特征在于，所述阀装置由所述设备 的至少一个接合部形成，所述接合部适于在离开胶嚢的加压液体的作用下 相对于胶嚢的被接合的部分移动，以便形成用于液体的细的环形层叠通道。
21. 根据权利要求19的设备，其特征在于，所述阀装置由至少一个 接合部形成，所述接合部在离开胶嚢的加压液体的作用下相对于另一个接 合部移动，以便形成用于液体的细的环形层叠通道。
22. 根据权利要求17-21中任一项的设备，其特征在于，所述设备的 至少一个接合部形成环形的被弹力加载的组件，所述组件被布置成留有用 于液体的释》文的细的环形层叠通道。
23. 根据权利要求20或21的设备，其特征在于，所述设备的接合部 包括与弹力加载构件相关联的接合部。
24. 根据权利要求23的设备，其特征在于，所述弹力加载构件是橡 胶弹性构件或机械弹簧。
25. 根据权利要求17-24中任一项的设备，其特征在于，所述设备包括被布置成在胶嚢的表面上提供i少一个周边出口的至少一个穿孔构件。
26. 根据权利要求25的设备，其特征在于，所述至少一个穿孔构件 被布置成在覆盖胶嚢中的收集凹部的上部可穿孔表面上穿刺出周边出口。
27. 根据权利要求26的设备，其特征在于，布置有多于一个穿孔构 件，以在胶嚢的上表面上并且接近表面的侧壁穿刺出间隔开的周边出口。
28. 根据权利要求17-27中任一项的设备，其特征在于，在阀装置周 围布置和间隔开一周边收集表面，通过阀的离心液体可冲击到所述阀装置 上以纟皮减'lt。
29. 用于通过利用离心力使水通过容器中容纳的食品物质来由该食 品物质制备食品液体的方法，包括在将水引入胶嚢的同时驱动容器进行离心旋转，使水通过该物质以形成食品液体，收集被离心的食品液体，其中，所述容器是一次性使用的胶嚢，以及在离心液体的流动路径中布置有限流装置，以在离心期间提供一定的压降。
30. 根据权利要求29的方法，其特征在于，在所述限流装置处保持 在离心期间相对压力至少0.5巴的压降。
31. 根据权利要求29或30的方法，其特征在于，所述限流装置包括 阀装置，所述阀装置允许食品液体仅当在阀装置处达到离心液体的一定压 力时才被释》文。
32. 根据权利要求31的方法，其特征在于，饮料的选择性释放由弹 力偏压阀控制。
33. 根据权利要求30-32中任一项的方法，其特征在于，食品液体通 过穿过胶嚢的上部可穿孔表面穿刺出的至少一个出口离开胶嚢。
34. 根据权利要求34的方法，其特征在于，在胶嚢的上表面上穿刺 出多个出口，所述出口在表面上间隔开并且接近表面的侧壁。
35. 根据权利要求30-34中任一项的方法，其特征在于，7JC被沿胶嚢 的中心轴线(A)引入胶嚢。
全文摘要
本发明涉及一种用于通过利用离心力使水通过容器中容纳的食品物质来由该食品物质制备食品液体的方法，该方法包括在将水引入胶囊的同时驱动容器进行离心旋转，使水通过该物质以形成食品液体，收集被离心的食品液体，其中，容器是一次性使用的胶囊(1)，在离心液体的流动路径中布置有限流装置(56)。
文档编号A47J31/06GK101686771SQ200880019158
公开日2010年3月31日 申请日期2008年5月22日 优先权日2007年6月5日
发明者A·约阿基姆, A·雷塞尔, J-P·德尼萨尔 申请人:雀巢产品技术援助有限公司