饮料筒的制作方法

专利名称：饮料筒的制作方法
饮料筒相关申请本申请要求2008年3月10日提交的题为《用于部分包装的食品和饮料的系统禾口方法(Systems and Methods for Portion-Packaged Foods and Beverages)》的美国临时申请 61/068,81的权益，其全部内容以参见的方式纳入本文。背景1.领域本发明涉及一种饮料筒，以及用液体使用该饮料筒制作饮料的方法。2.相关技术描述有各种添加诸如水的液体来形成饮料的已知预包装饮料前体。例如，茶袋将茶 叶封装在过滤袋内。为了泡茶，将茶袋浸没在热水内，使茶叶的味道泡入水中。过滤袋 防止茶叶与水混合。为了制作咖啡，使热水穿过咖啡粉，使咖啡粉的味道泡入水中。像茶叶一样， 咖啡粉不是高度可溶的，所以咖啡过滤器通常将咖啡粉与成品饮料分离。现有自动进行用诸如咖啡粉或茶之类的饮料前体制作饮料的过程的装置。例 如，常规咖啡机将输送到保持咖啡粉的过滤器的水加热。在咖啡的味道泡入水中之后使 热水穿过过滤器，形成咖啡饮料。现有某些使用一次性筒来形成饮料的饮料机。使用这 种机器，使用者可将筒放入机器内，此时将水或其它液体引入筒内与诸如咖啡粉或茶之 类的饮料前体混合。然后成品饮料从筒流出并收集在使用者的杯中。

发明内容
本发明的各方面提供一种使用包含诸如颗粒热巧克力混合物的基本上可溶饮料 前体的饮料筒形成饮料的方法和装置。在某些实施例中，饮料前体可仅包括高度可溶材 料，且因此可不包括咖啡粉、茶或非高度可溶的其它材料。在某些实施例中，该筒可以 是没有过滤器的，且因此进入筒内的液体可穿过该筒而不经过任何种类的过滤器。例 如，筒可封装颗粒热巧克力混合物，该混合物布置成当热水穿过筒时就溶解。该筒可包 括水密封容器，所述容器具有大于筒内热巧克力混合物或其它饮料前体的体积的限定的 容积，例如，容器容积可以是饮料前体体积的两倍或更多的容积。该容器(其可包括关 闭容器开口的盖)可以是可刺穿的或以其它方式具有开口以允许将诸如热水的液体引入 筒内来形成通过例如容器上的另一开口从该筒排出的饮料。该饮料前体可仅(或主要部 分)包括特定尺寸范围内的颗粒，例如200-700微米，申请人已经发现这对某些饮料前体 的溶解是相当重要的。在某些实施例中，饮料前体可包括约60%、80%, 90%, 95%或 更多的200-700微米范围内的颗粒。在某些情况中，可通过将饮料前体材料凝聚来形成 所要求大小的颗粒，并然后筛分或以其它方式确定凝聚颗粒的尺寸。根据本发明的一方面，可提供包括具有内部容积的容器的饮料筒。该容器具有 任何合适的形状，诸如具有基本上平坦的底部、侧壁、形成提供到内部容积通路的开口 的缘边、以及关闭开口的盖的截头锥形状。基本上可溶的饮料前体设置在容器内，其中基本上可溶饮料前体由多个颗粒形成。颗粒中的至少60%或更多的最大尺寸在约200微 米至约700微米之间，且更佳地在约300至600微米之间。该饮料容器可关闭成使容器 的内部容积是水密封的。容器的内部容积可大于饮料前体的体积，并可布置成使可将液 体以至少约0.03盎司/秒的体积流率引入容器内使饮料前体溶解以形成饮料，该饮料可 通过开口或其它出口从容器排出。根据本发明的另一方面，一种制备饮料的方法包括提供饮料筒，该饮料筒具有 有内部容积的容器，以及设置在容器内的基本上可溶的饮料前体，其中基本上可溶的饮 料前体由多个颗粒形成。多个颗粒中的至少约60%的最大尺寸可大于约200微米且小于 约700微米，且容器可关闭成使容器的内部容积是水密封的。该方法还可包括提供容 器上的第一开口，将液体通过第一开口以至少0.03盎司/秒的体积流率引入饮料筒，由 此当饮料前体溶解在液体中时形成饮料，并提供容器上的第二开口，使得饮料从第二开 口排出。提供或形成第一和/或第二开口可包括在一个或多个位置刺穿容器，将压力引 入容器以使容器的一个或多个部分破裂或以其它方式形成开口，流体地连接到容器的预 先存在的可打开的管道(诸如管和阀结构)等。根据本发 明的又一方面，提供一种包括具有固定内部容积的容器的饮料系统。 该容器可具有截头锥形，该截头锥形具有基本上平坦的底部、侧壁和限定提供到固定内 部容积的通路的开口的缘边。该饮料系统包括设置在容器内的基本上可溶的饮料前体， 其中基本上可溶的饮料前体由多个颗粒形成，多个颗粒布置成使得多个颗粒中的至少约 60%的最大尺寸大于约200微米且小于约700微米。该系统还包括附连到缘边关闭容器 开口使容器的固定内部容积水密封的盖。该系统还包括构造成提供将液体引入容器以在 饮料前体溶解在液体内时形成饮料的第一开口，以及构造成提供穿过容器的第二开口以 从饮料系统分配饮料的出口。(该第一和第二开口可包括一个或多个开口或其它流动路 径，且入口和出口可与容器密封配合或不密封配合。例如，入口处有垫圈的管可用盖密 封以将液体引入容器，而出口处的孔或管道可使排出容器的饮料能够通入待用杯。本发明的各实施例提供某些优点。并不是本发明所有的实施例享有相同的优 点，它们可不在所有的环境下享有这些优点。下文将参照附图详细描述本发明的其它特征和优点，以及构成本发明的各方面 的各实施例的结构。


附图不一定按比例绘制。附图中，在各图中示出的每个相同或几乎相同的部件 用相同的附图标记表示。为了清楚，并不是在每幅图中都标示每个部件。现将参照附图以示例的方式描述本发明的各实施例，附图中图1是处于关闭位置的饮料泡制器的正视立体图；图2是图1中所示饮料泡制器处于打开位置的侧视图；图3是根据本发明一实施例的饮料筒的示意剖视图；图4是示出用于根据本发明不同实施例的各种液体流动条件的雷诺数的表格；图5是根据本发明一实施例的制备饮料的方法的示意图；图6是根据本发明一实施例的用于凝聚饮料前体的系统的示意 图7是根据本发明一实施例的凝聚的饮料前体颗粒的分布图；以及图8是根据本发明另一实施例的凝聚的饮料前体颗粒的分布图。
具体实施例方式本发明的各方面涉及一种饮料筒，以及用大致可溶的饮料前体使用饮料筒制作 饮料的方法。如上所述，有通过添加液体使用诸如咖啡或茶的饮料前体来形成饮料的各 种已知咖啡筒。本发明的某些方面包括在饮料筒内仅使用可溶饮料前体。但是，本发 明的其它各方面可包括使用诸如咖啡或茶之类的非高度可溶的饮料前体以及可溶饮料前 体。例如，一实施例中的饮料筒可包括咖啡粉(非高度可溶)以及可溶的颗粒摩卡混合 物。引入筒内的水可与咖啡粉相互作用以形成穿过筒内过滤器的咖啡饮料并然后与摩卡 混合物相互作用，摩卡混合物溶解到咖啡饮料内以形成摩卡/咖啡饮料。如下文将详细讨论的，申请人发现开发用于大致可溶饮料前体的饮料筒时产生 各种困难。申请人通过将一类大致可溶饮料前体、颗粒热巧克力混合物放入布置成像库 里格公司(Keurig，Incorporated)K-Cup牌那样的饮料筒内，即具有由箔片/聚合物盖关 闭的截头锥形容器。但是，不像许多K-Cup牌筒那样，该筒不包括过滤器，而是仅将饮 料前体放入筒容器内。该饮料筒通过盖密封成水密封，并放入饮料泡制器10内，类似于 图1-2中所示的泡制器，从而形成热巧克力饮料。在该所示实施例中，饮料泡制器10具有壳体12，其具有布置成支承杯16的滴盘 14。壳体12可包括诸如储水器28、加热器、加热容器、构造成将加热的水输送到泡制 室18的泵和电子控制器30之类的部件。泡制室18可包括筒容器20和盖22。如图2所 示，容器20可通过手柄32的运动而在打开位置与关闭位置之间运动。在该打开位置，容 器可构造成用于插入和/或取出饮料筒24。在该实施例中，泡制室18包括入口针26以 及出口针(未示出)，入口针26构造成穿过饮料筒刺穿第一孔，用于将水引入筒24内， 出口针构造成穿过筒底壁刺穿第二孔以使饮料从筒排出。当容器处于关闭位置时(参见 图1)，水通过第一孔流入筒24，且饮料通过第二孔流出筒24并流入杯16中。可通过水 泵、气压或以高于环境压力(例如在某些实施例中为l_5psi)的其它方式强制使水进入筒 24，且在某些实施例中可使水以约0.03盎司/秒或更高(例如约0.15盎司/秒)的流率 流入筒24。(这里所使用的流率是指在饮料生产过程中液体进入筒内的平均流率)。在 某些情况下，在特定时间内可以恒定的速率将液体引入筒内，但在其它情况下，可以零 星或间歇方式输送液体。在将液体间歇地引入筒内的情况下，通过将进入筒的总流量除 以第一次输送液体直到完成饮料生产为止所逝去的总时间来确定流率。该试验的结果指出，引入饮料筒内的热水并未有效溶解饮料前体。由于多种原 因，这是不理想的。首先，由于在某些情况下，大量饮料前体不溶解，形成的饮料非常 淡(即，饮料前体的味道被稀释了)。未溶解的饮料前体可保留在饮料筒内，且由于饮料 筒通常构造成一次性使用，留在筒内的任何材料都是浪费的材料。此外，考虑到筒内未 溶解的饮料前体可能潜在地阻塞流体从筒和/或穿过饮料泡制器10的流动。这可能致使 泡制器10内的压力上升，这可能会损坏泡制器10和/或如果泡制器10装备有背压传感 器，则可能使泡制器关机。最后，在其它情况下，未完全溶解材料排出筒外，且因此形 成的饮料包括大块的未溶解饮料前体，这使得形成的饮料令人讨厌和/或无法饮用。考虑到这些问题，申请人确定需要一种具有构造成当液体引入筒内以形成饮料时大致溶解以形成饮料的大致可溶饮料前体的饮料筒。如下文将更详细阐述的那样，申请人发现具有较高容积密度的饮料前体的饮料 筒与具有较小容积密度的相同饮料前体相比在饮料筒内可能较不易于溶解。因而，在本 发明的一方面中，诸如颗粒热巧克力之类的基本上可溶饮料前体可设置在饮料筒内，从 而具有与饮料前体的标准形式相比减小的容积密度，例如可能在包装内或容器内发现的 颗粒热巧克力。此外，饮料前体可布置成即使在筒经受在运输时通常经历的哪些物理干 扰之后也保持相对低的容积密度。即，在饮料前体放入筒内且筒为使用作好准备之后饮料筒通常经受运动和振动。例如，可在制造地点将饮料前体可放入筒内，且此后可将筒运输到分销中心和零售 地点。运动和振动可能引起饮料前体沉淀在筒内，这可使混合物更紧凑，因此增加其容 积密度。由于饮料前体将沉积在筒内是不可避免的，所以本发明的各方面涉及一种具 有甚至在制造后饮料前体具有较高容积密度的情况下也能在筒内溶解的饮料前体的饮料 筒，和/或涉及趋于保持相对低容积密度的饮料前体。申请人:还发现，形成饮料前体的颗粒的尺寸可能对于饮料前体是否溶解在饮料 筒内是重要的。具体来说，申请人发现对于一特定处方实施例，当饮料前体由最大尺寸 大于700微米的颗粒形成时，颗粒较不易于在饮料筒内溶解。考虑到，大于约700微米 的颗粒可能太大而不能在某些筒内和/或泡制环境中在液体流动条件下溶解。此外，申请人发现，当饮料前体由最大尺寸小于约200微米的颗粒形成时，某 些颗粒较不易于在饮料筒内溶解。考虑到，具有小于约200-300微米的颗粒，某些颗粒 可能更快地溶解，形成高粘度溶液。该高粘度溶液可形成其余未溶解的饮料前体与液体 之间的屏障，这可能阻碍至少某些饮料前体溶解。因此，根据本发明的另一方面，饮料 筒可包括可溶饮料前体，该可溶饮料前体仅具有，或至少主要部分是大小在约200-700 微米之间的颗粒。在某些实施例中，60%、80%, 90%, 95%或更多的颗粒的大小可在 约200-700微米之间，而在某些实施例中在约300-600微米之间。申请人还确定，颗粒 尺寸可根据饮料前体物质的溶解性和或形成颗粒的方式而变化(例如具有低溶解外层的 颗粒可能通常需要更小的颗粒尺寸)。转向附图，应当理解，附图示出可能包含在包括本发明各方面的各实施例中的 各种部件和特征。为了简化，某些附图可示出一个以上选配特征或部件。但是，本发明 的各方面并不限于所揭示的特定实施例。应当认识到，本发明的各方面包含可仅包括任 何一幅附图中所示部件的一部分的实施例，和/或可包含将多个不同图中所示部件组合 的实施例。图3示出饮料筒102的一实施例。总的来说，本发明的各方面可用于任何适当尺 寸、形状、构造或其它布置的筒。因此，示出图3的说明性实施例仅是为了说明。图3 的筒102包括具有固定内部容积的容器104。(具有固定内部容积，意味着容器104是大 致刚性的、半刚性或至少在经受外部变形力时趋于保持特定形状，从而形成内部容积。 但是，在某些实施例中，筒容器可由其中容器不具有限定形状的材料或其它布置形成， 如小袋或小囊的情况那样，且因此不一定具有固定内部容积。)如图所示，容器104可 具有有底部122和侧壁116的总体截头锥形。在一实施例中，缘边110形成提供进入容器104的固定内部容积的路径的开口。缘边110可定位在侧壁116的与底部122相对的 端部处。在一实施例中，容器包括关闭开口的盖106，使得容器的内部容积水密封。在 一实施例中，盖106附连到缘边110。 大致可溶的饮料前体112设置在容器104内。S卩，所有或几乎所有前体112可在 诸如水的适当液体内可溶的和/或可悬浮的，几乎没有或完全没有不可溶物质剩下。一 个实例是颗粒的热巧克力物质。众所周知，颗粒热巧克力物质包括某些不可溶物质，诸 如巧克力豆皮的小碎片，但总体来说，颗粒热巧克力物质是基本上可溶的，且因此如本 文所使用的是“可溶的”。但饮料前体并不限于热巧克力，且可由下文更详细讨论的各 种物质形成。饮料前体可由多个颗粒形成，且在一实施例中，多个颗粒的至少60%的最 大尺寸大于约200微米且小于约700微米。如上所述，结果显示，在一定流动条件下液 体进入饮料筒102时，该范围的颗粒尺寸会溶解。如将理解到的那样，颗粒溶解率可能 影响饮料前体内所使用的颗粒的大小范围。例如，较快溶解物质可允许和/或要求使用 总体较大尺寸的颗粒，而较慢溶解物质可允许和/或要求使用总体较小尺寸的颗粒。饮料筒102可布置成允许将液体引入到内部容积，例如可在第一位置可刺穿或 以其它方式具有一个或多个开口，从而形成用于液体118进入容器104的限定入口。如 图3所示，在一实施例中，入口针108可刺穿盖106以形成入口。当然，可使用其它布 置来将液体引入筒102内，例如，可使用例如一个或多个刀、刀片、管或其它刺穿构件 来在筒上形成一个或多个开口，该筒可具有液体可引入其中的管道，筒的一个或多个部 分可在引入水压或其它力等时打开。此外，饮料筒102可布置成允许将饮料排出筒102， 例如可在第二位置可刺穿或以其它方式具有一个或多个开口，从而形成用于饮料120排 出容器104的限定出口。如图3所示，在一实施例中，出口针126构造成刺穿容器的底 部122以形成出口。与入口一样，也可使用其它布置来使饮料能够从筒排出，例如一个 或多个刀片、刀、管等可在筒上形成一个或多个开口，该筒可具有内部容积内存在适当 压力等时打开的一个或多个部分。入口和出口针108、126可以是装置上的部件，诸如饮 料泡制器10。应当理解，在其它实施例中，饮料筒102可以以不同方式和/或在筒上其 它位置刺穿，因为本发明并不限于该方面。如图3所示，容器104的内部容积可大于饮料前体112的体积，使得可将液体 118引入容器104来溶解饮料前体112以形成饮料。液体118可作为液流或射流114或其 它形式进入容器104的内部容积。如图所示，液体可绕容器104涡旋以有效地与饮料前 体112结合，从而将饮料前体112溶解在液体内，以形成饮料120。如下文更详细讨论的 那样，液体流可以是紊流。此外，筒的内部容积可随着液体的引入而改变。例如，如果 筒包括一个或多个柔性部分，例如小袋状，则当水在压力下引入筒时筒可膨胀以增加内 部容积。这可通过例如增加用于进行混合的容积来辅助饮料前体的溶解过程。饮料筒102的尺寸和形状可根据本发明的不同实施例而改变。在一实施例中， 容器104呈截头锥形，具有大致平坦的底部122。在另一实施例中，容器104可呈盘形， 且在另一实施例中，容器可呈长方形。但是，应当理解，在其它实施例中，容器104的 形状可以不同，因为本发明并无该方面限制。例如，设想到容器104可呈圆形、方形、 卵形、矩形或不规则形横截面。在其它实施例中，饮料筒可不具有限定的形状，例如可 由软侧袋状结构制成，且结构的内部容积可改变。在一实施例中，饮料筒可由袋状结构制成并可构造成与茶袋类似。饮料筒102可由各种材料制成，本发明并无该方面限制。在一实施例中，容器 104由苯乙烯、乙烯乙酸乙醇(EVOH)以及聚乙烯中的至少一种制成。该容器可制成这 三种材料 的复合叠层。该容器的外部可由苯乙烯制成，并可有助于提供结构主体和容器 的质量。苯乙烯也可提供防潮性。当容器用盖106密封时，EVOH层可提供氧气传递阻 力以保护筒的内容物免受周围大气的氧气侵入。聚乙烯可以是容器的内部叠层，该层与 饮料前体112接触并提供防潮阻力，并可有助于将盖固定到容器。在一实施例中，容器 重量约为2.8克。在一实施例中，饮料筒不包括过滤器。例如，筒可布置成具有其中放置饮料前 体的单个内部空间。但是，在其它实施例中，筒可包括过滤器，且该过滤器可布置成使 饮料在排出筒之前穿过过滤器。在另一实施例中，饮料筒不包括位于饮料前体下游的过 滤器。因此，在某些实施例中，筒可包括过滤器，但过滤器可布置成使得包括可溶饮料 前体的饮料不穿过过滤器。例如，筒可具有两个内部空间，过滤器上游的包括诸如咖啡 粉的饮料前体的一空间和过滤器下游的包括诸如颗粒摩卡混合物的可溶饮料前体的第二 空间。通过水与咖啡粉相互作用并穿过过滤器到达第二空间形成的咖啡饮料可溶解摩卡 混合物以形成排出筒的最终饮料。盖106也可由各种材料制成，且在某些实施例中可不使用该盖。在一实施例 中，盖由铝箔-聚乙烯叠层制成。铝壳提供强度以及防潮和防氧性能。盖106可热密封 到容器102。在其它实施例中，该容器可自身连结形成封闭内部容积，例如如某些小袋或 小囊那样。在一实施例中，容器104的内部容积至少为30ml。在另一实施例中，容器的内 部容积至少为50ml。在一特定实施例中，容器的容积约为2盎司(约54ml)。在一实施 例中，其中容器呈截头锥形，容器的高度128约为42mm，大致圆形底部122的直径约为 34mm，且容器顶部处开口的直径124约为50mm。应当理解，饮料筒102的尺寸和形状 可设计成与诸如饮料泡制器10的装置中的泡制室18匹配。例如，在一实施例中，饮料 筒构造成适配在图1-2中所示的筒容器20内。在一实施例中，液体作为紊流流进入容器，且饮料前体可构造成溶解在紊流流 中。还设想到，液体作为层流进入容器，且在一实施例中，饮料前体构造成溶解在层流 中。进入容器内的液体流率可以变化，但在一实施例中，液体以至少0.03盎司/秒 的体积流率引入容器内。这等同于在约120秒内充注4盎司的杯子(参见图2的附图标 记16)。如下文更详细阐述的那样，在一实施例中，可以诸如至少0.26盎司/秒的较高 体积流率将液体引入容器内，其将在约30秒内充注8盎司的杯子，且在又一实施例中， 该液体以至少0.4盎司/秒的体积流率引入容器内，其将在约20秒内充注8盎司的杯子。 筒可用于形成任何适当量的饮料，诸如4-12盎司。如果有的话，设置在饮料筒上的入口和出口开口的尺寸可以变化。在一实施例 中，形成的入口大于形成的出口。在一实施例中，形成的入口形成有入口针108，该入 口针的直径至少为0.09375英寸(3/32英寸)。在另一实施例中，入口针108具有至少 0.1875英寸(3/16英寸)的直径，且在另一实施例中，入口针的直径为至少0.25英寸。出口针126的直径可为至少0.125英寸(1/8英寸)，且在另一实施例中，出口针126的直 径可为至少0.0625 (1/16英寸)。在一实施例中，针108、126中的一个或两个可呈大致 圆柱形或圆锥形，且在另一实施例中，一个或两个针可呈截头锥形。应当理解，入口的尺寸可改变进入筒102的液体的流动特性。雷诺数是由动压 和剪切应力之比定义的无量纲参数，其可用于确定流动是层流还是紊流。当液体流过管 道或导管时(其可类似于流体流入筒102)，使用以下等式来确定流体流动的雷诺数
Re =(速度)(水力直径)
运动粘度如果Re < 2300，则认为流动是层流。如果2300 < Re < 4000，则认为流动是 过渡阶段，且如果Re > 4000，则认为流动是紊流。图4中的表表示各种不同流动和入 口构造下的近似雷诺数。具体来说，进入饮料筒的体积流率可在0.03盎司/秒-0.8盎司 /秒之间变化。入口的直径也可在0.09375-0.25英寸之间变化。应当理解，如果体积流 率保持恒定，则入口直径的增加会减小喷入容器内的液体的速度。如表中所示，容器的 直径约为1.5英寸，且液体的运动粘度约接近60° F的水。应当理解，液体的类型和液 体的温度会影响运动粘度值。在一实施例中，饮料筒102构造成接纳雷诺数为至少4000的液体的紊流。在另 一实施例中，筒构造成接纳雷诺数为至少8000的液体的紊流，且在又一实施例中，筒构 造成接纳雷诺数为至少12,000的液体的紊流。在一实施例中，饮料筒构造成接纳雷诺数 为至少1000或至少1500的液体流。可溶饮料前体可由各种材料制成，本发明并无该方面限制。如上所述，在一实 施例中，饮料前体包括热巧克力混合物。在其它实施例中，饮料前体可用于形成咖啡、 浓咖啡、茶(包括果茶)、热可可、卡布奇诺、拿铁咖啡、牛奶咖啡、摩卡咖啡、摩卡、 苹果酒、果汁、各种调味饮料和牛奶饮料。此外，应当理解，饮料前体也可用于形成各 种汤，诸如但不限于番茄汤，以及诸如鸡肉汤的各种肉汤。本领域的普通技术人员会 理解，在饮料前体内可能有各种类型的特定材料。这些材料的某些实例包括但不限于 可可、巧克力、茶、奶粉、非牛奶乳霜、果汁萃取物、浓咖啡、咖啡粉、糖、乳糖、蔗 糖、半乳蔗糖、甜叶菊、助流剂、乳化剂、甘油一酸酯、甘油二酯以及卵磷脂。如上所述，申请人认识到，形成饮料前体的颗粒的尺寸对于饮料前体是否溶解 在饮料筒内可能是重要的。申请人发现，当至少60%的颗粒的最大尺寸大于约200或300 微米且小于约600或700微米时，当液体穿过筒时饮料前体适当地溶解。在另一实施例 中，饮料前体由至少80%颗粒的最大尺寸大于约200或300微米且小于约600或700微米 的混合物形成。在又一实施例中，饮料前体由至少90%颗粒的最大尺寸在约200或300 微米与600或700微米之间的混合物形成，且在另一实施例中，饮料前体由其中至少95% 颗粒的最大尺寸在约200或300微米与600或700微米之间的混合物形成。在一实施例中，饮料前体112构造成使得所有颗粒的最大尺寸小于约600或700 微米。应当理解，在一实施例中，理想的是所有颗粒的最大尺寸小于所形成出口的直 径。这可有助于防止饮料前体堵塞筒102。 可能理想的是使饮料前体内最大尺寸小于200或300微米的颗粒的量最少。因此，在一实施例中，饮料前体构造成使得所有颗粒的最大尺寸大于约200或300微米。但 是，当筒在运输时或筒的内容物沉淀时，某些颗粒可能碎成较小颗粒。因此，根据一实 施例，饮料前体可包括小于200或300微米的一些颗粒，但这可能组成饮料前体的仅一小 部分。在一实施例中，小于约200或300微米的颗粒的量为20%或更少。在另一实施例 中，小于约200或300微米的颗粒的量为15%或更少。在又一实施例中，小于约200或 300微米的颗粒的量为10%或更少，且在又一实施例中，小于约200或300微米的颗粒的 量为5%或更少。有饮料前体可构 造成落入所要求颗粒尺寸范围内的各种方式。根据一实施例 中，可溶饮料前体凝聚成实现该所要求的颗粒尺寸范围。换言之，形成饮料前体的颗粒 可凝在一起或团在一起以形成较大颗粒。这是使小于约200-300微米的颗粒的数量最少 的一种方法。应当理解，大于600-700微米的颗粒可碎成落入该颗粒尺寸设计范围内。 凝聚器是用于将颗粒凝聚成较大聚集颗粒的装置。对凝聚器和凝聚工艺的更详细讨论 可参见《封装且粉碎的食品(Encapsulated and Powdered Foods)》，由 Charles Onwulata 所著，2005年由CRC报刊(CRC Press)公布、泰勒和弗兰西斯集团(Taylor and Francis Group)、6000 破碎声花园路 NW (6000Broken Sound Parkway NW)，伯克莱屯(Boca Raton), FL 33487-27542，美国国会卡号 2004065512 图书馆，第 8、33、40、51-58、66 以及13-130页。图5示出根据本发明一实施例的制备饮料的方法200。该方法200可分解成制备 饮料前体的第一子方法200a和用饮料筒制备饮料的第二子方法200b。如图5所示，子方法200a可从将形成饮料前体的成分202a填充到凝聚体器内开 始。在步骤204，使饮料前体凝聚。然后可在步骤206确定凝聚的材料204a的尺寸。 有各种已知分离和形成尺寸的技术，诸如但不限于筛分、气旋以及空气分级，其可用于 形成凝聚材料204a的尺寸。如上所述，申请人确定，形成饮料前体的颗粒的尺寸对于饮料前体是否溶解在 饮料筒内可能是重要的。因此，在一实施例中，可选择诸如约600-700微米的最大颗 粒尺寸，且可使用具有所要求网眼的筛网分离出尺寸大于该最大值的颗粒。在一实施例 中，可使这些较大颗粒经受机械力来减小其尺寸。可选择诸如约200-300微米的最小颗 粒尺寸，且可使用具有所要求网眼尺寸的筛网分离出尺寸小于该最小值的颗粒。小于该 最小尺寸的颗粒(也称为细粒206b)可循环回到凝聚器以进一步凝聚以增加其尺寸。在步骤208，确定尺寸的凝聚体206a可计量进入饮料筒容器104内。在一实施例 中，每个筒构造成用于单次使用。在一实施例中，饮料前体由约15克确定尺寸的凝聚体 206a形成(尽管在某些实施例中，可向筒内填充约5-50克的饮料前体)。在步骤210， 盖106附连到容器104。该盖可密封到容器104，从而使容器的内部容积水密封。形成 的饮料容器210a准备要用于生产饮料。在一实施例中，容器210a构造成用于诸如图1-2 中所示的饮料泡制器10。应当理解，在另一实施例中，筒和饮料前体可构造成用于较大 分量，因为本发明并无该方面限制。子方法200b可开始于将饮料筒插入饮料泡制器内的步骤211。应当理解，以下 步骤的顺序可以改变，因为本发明并不限于特定顺序。在步骤212，在筒内形成第一开 口，在步骤216，在筒内形成第二开口，以及在步骤214，通过第一开口将诸如水的液体分配到筒内。在一实施例中，在第二开口之前形成第一开口。在另一实施例中，第一和 第二开口可基本上同时形成。在一实施例中，在水开始流入筒内的同时或之后形成第二 开口。如上所述，可使用入口和出口针来刺穿穿过筒的孔。在一实施例中，穿过盖刺穿 第一开口，并穿过饮料筒的容器刺穿第二开口。在步骤218，形成的饮料通过出口针从筒 排出。图6示出根据一实施例用于凝聚饮料前体的系统300。可将饮料前体306放置在保持箱308内并然后填充到凝聚器300a内。饮料前体可放置在凝聚器内的筛网314上。 可用加热器318产生暖空气，并可用风机316强制暖空气进入凝聚器。风机和加热器可 利用凝聚器空气排放332和凝聚器入口流330使空气循环进入和流出凝聚器300a。空气 排放332可在从凝聚器排出之前用过滤器310进行过滤。循环空气可通过空气流动流326 进行净化，且可通过空气流动流328将新鲜空气带入流动流。为了开始凝聚循环，启用暖空气流330来使饮料前体308a流体化。空气流330 的流率可调节成使大部分饮料前体颗粒达到足以使射流312接触和湿润颗粒的高度。在 一实施例中，一旦开始流体化，会出现预混合时期，其中在启用射流312之前材料充分 混合，从而可利用良好混合的混合物使凝聚开始。可将凝聚流体304从容器302通过射 流312进入凝聚器的内腔而喷射到流体化材料上。凝聚领域的普通技术人员会理解可应 用的凝聚流体、其量、喷嘴以及应用技术的各种实施例。在一实施例中，在使用凝聚流体来实现所要求的凝聚度之后，可通过射流312 施加第二流体304a以进一步调节凝聚颗粒。该调节可增湿并可提供对凝聚颗粒的溶解 率的进一步控制。在凝聚和喷射循环结束时，完成的凝聚饮料前体颗粒322可从凝聚器 300a排放并可在确定尺寸阶段320确定尺寸。细粒(例如未达到尺寸的颗粒)可通过凝 聚作为流334进行循环。在一实施例中，过大尺寸的凝聚颗粒320a可在确定尺寸阶段 320保留，并可通过例如机械作用经受尺寸摩损作用。然后完成尺寸的凝聚饮料前体324 准备计量进入饮料筒。凝聚领域的普通技术人员可容易地理解本创新中可采用的各种凝 聚器和凝聚过程。实例以下实例仅是示例性的，且并不意图限制本发明的范围。实例1:可通过将果糖、椰子油、菊粉、碱化可可粉、酪蛋白酸钠(取自牛 奶)、麦芽黄素、盐、单酸甘油酯和甘油二酯、磷酸氢二钾、矽铝酸钠、豆粉、天然和人 造香料、角叉(菜)胶以及乙酰氨基磺酸钾组合在一起而制成热可可饮料混合物的未凝聚 干混合物。将约15克可可混合物放入容积约2流体盎司(54毫升)的塑料容器内，如先 前所述及图3中所示。热可可饮料未凝聚和/或确定尺寸。容器用层叠铝箔盖热密封， 如先前所述及图3中所示。然后通过将容器从约1英寸的高度降落到硬表面上，使得容器 的诸如平坦圆形表面122的容器底表面直接地落下而将容器在硬表面上轻敲一百次。通 过容器的半透明侧壁视觉观察饮料前体粉的高度，示出容器内的粉末已经由于轻敲作用 下沉并因此变紧实。准备另一容器和饮料前体混合物，但不经受轻敲。然后在约30秒 内以恒定流率使用8盎司(227毫升)热水(约90摄氏度)穿过包装部分在库里格公司型 号B2003泡制器内泡制两个容器。用在容器内的可可混合物充分泡制的未轻敲的容器基 本上通过在泡制循环过程中进入和排出容器的热泡制水的作用从容器排空。但轻敲的杯子并未由于进入和排出容器的热水的作用而完全排空。在杯子内剩下约8.1克的湿残渣 (由水和浓湿可可混合物形成)。该实例示出饮料前体在饮料筒内的振动和/或其它类型 运动会引起使用饮料泡制器制备饮料时饮料前体的不完全排空。 实例2:进行另一实验，其中使用上文对图6所述的流体床凝聚器凝聚与以上 相同分量的热可可饮料混合物。该凝聚器是位于中国哈尔滨地区南岗区电缆街58号的 哈尔滨纳诺医药化工设备有限公司(Harbin Nano Pharmaceutical and Chemical Equipment Company, Ltd)生产的引水型流体化床凝聚器(FL_3型流体化床成粒机)。将约5克热可 可饮料混合物填充到凝聚器内。用40摄氏度的暖空气进行流体化和凝聚。将1升20重 量％的阿拉伯树胶水溶液喷射到粉末的流体化床的顶部，即将射流向下引导到粉末的流 体化床。使用空气辅助自动喷嘴来提供射流。以每分钟300毫升的速度进行喷射，直到 该升阿拉伯树胶溶液被完全喷射为止。然后将125毫升的20重量％的豆粉水溶液的第二 射流通过同一喷嘴以每分钟30毫升的速度喷射，直到完全施加125毫升为止。胶施加持 续约30分钟，且豆粉施加持续约5分钟。豆粉溶液可减小食品或饮料物质溶解的倾向。 在施加豆粉之后，施加2分钟的完全干燥期间。然后关掉凝聚器并排出凝聚体。完成的 凝聚饮料前体具有1.93%的湿度。凝聚的可可混合物的疏松密度为0.530克/cm3，且其轻敲密度为0.583克/cm3。 通过将一定重量的混合物通过漏斗倒入量筒并在刻度上读取体积来测量疏松密度。为了 获得轻敲后密度，将来自疏松密度测量的容纳混合物的量筒手动轻敲100次，然后读取 下沉的“轻敲后”体积。然后通过U.S.30目筛网(592微米开口)筛分凝聚的可可混合物。然后将凝聚可 可混合物的“通过30目”部分(“-30目部分”)分成三部分。然后通过U.S.40目筛 网(425微米开口 )筛分第一部分，通过U.S.50目筛网(300微米开口 )筛分第二部分，并 通过U.S.100目筛网(150微米开口)筛分第三部分。测量疏松密度和轻敲后密度。还计算“ Hausner比，，。对于Hamner比对粉末处理和流动性以及粉末流体 化的容易度的适用性背景，参见期刊《食品科学(FoodScience)》第50卷(1985)第 1473-1476 页 J.Malave、G.V.Barbosa-Canovas> 以及 M.Peleg 所著的“选定食品粉末通 过振动、轻敲和机械压缩的紧实特性比较(Comparison of the Compaction Characteristics of Selected Food Powders by Vibration, Tapping and Mechanical Compression) ”。还参见《食 品科学(Food Science)》第 61 卷，1996 第 1211-1215 页 C.I.Onwulata、R.P.Konstance、 以及V.H.Holsinger所著的“受流动剂影响的封装奶油粉的流动特性(Flow Properties of Encapsulated Milkfat Powders as Affected by Flow Agent)，，。 还参见由 Springer2005, XVI，ISBN 978-0-306-47806-2 公开的 Gustavo V.Barbosa-Cdnovas、Ortega-Rivas, E.、 Juliano, P.、andYan, H所著的“食品粉末物理特性、处理和功能性(Food Powders Physical Properties, Processing, and Functionality) ”。一般来说，当Hamner比增加时，流动性和流体化的容易度增加。如上所述将 约15克各筛分部分和未筛分原始凝聚混合物放入饮料筒内，然后如实例1中那样轻敲100 次使内容物下沉，并然后用8盎司(227毫升)热水流动流在约30秒的泡制期间以恒定流 率在库里格泡制器具(与实例1相同)内进行泡制。通过揭开铝箔叠层盖来打开四个泡 制筒，视觉观察各容器内任何剩余的内容物，并对各容器内的剩余内容物进行称重。得到的数据和发现如下
权利要求
1.一种用于饮料形成机器的饮料筒，包括容器，所述容器限定内部容积且是水密封的，所述容器布置成允许通过饮料形成机 器将液体以至少0.03盎司/秒的体积流率引入所述容器并允许饮料从所述容器排出；以 及基本上可溶的饮料前体，所述饮料前体设置在所述容器内，其中所述基本上可溶的 饮料前体由多个颗粒形成，其中所述多个颗粒中的至少60%的最大尺寸大于约200微米 且小于约700微米，所述饮料前体具有体积；其中所述容器的所述内部容积大于所述饮料前体的所述体积，并布置成使得引入所 述容器内的液体溶解所述饮料前体以形成饮料。
2.如权利要求1所述的饮料筒，其特征在于，所述基本上可溶饮料前体是凝聚的混合物。
3.如权利要求1所述的饮料筒，其特征在于，所述多个颗粒中的至少80%的最大尺 寸大于约200微米且小于约700微米。
4.如权利要求1所述的饮料筒，其特征在于，所述多个颗粒中的至少90%的最大尺 寸大于约300微米且小于约600微米。
5.如权利要求1所述的饮料筒，其特征在于，所述多个颗粒中的至少95%的最大尺 寸大于约200微米且小于约700微米。
6.如权利要求1所述的饮料筒，其特征在于，所有所述多个颗粒的最大尺寸都小于约 700微米。
7.如权利要求1所述的饮料筒，其特征在于，所述饮料前体构造成用于约4盎司至12 盎司之间的单次使用。
8.如权利要求1所述的饮料筒，其特征在于，所述饮料前体包括可可、巧克力、茶、 奶粉、非牛奶乳霜、果汁萃取物、浓咖啡、咖啡粉、糖、乳糖、蔗糖、半乳蔗糖、甜叶 菊、助流剂、乳化剂、甘油一酸酯、甘油二酯以及卵磷脂中的至少一种。
9.如权利要求1所述的饮料筒，其特征在于，所述饮料筒构造成接收雷诺数为至少 4000的液体的紊流。
10.如权利要求1所述的饮料筒，其特征在于，所述容器布置成可刺穿以形成用于 使液体引入所述容器的入口，并布置成可刺穿以形成用于所述饮料从所述容器排出的出
11.如权利要求1所述的饮料筒，其特征在于，所述饮料筒不包括位于所述饮料前体 下游的过滤器。
12.如权利要求1所述的饮料筒，其特征在于，所述容器包括基本上平坦的底部、从 所述底部向上延伸的截头锥形侧壁、从所述侧壁上端延伸并形成允许接近所述内部容积 的开口的缘边、以及附连到所述容器的所述缘边并关闭所述开口的盖。
13.—种饮料筒，包括容器，所述容器包括基本上平坦的底部、从所述底部向上延伸的截头锥形侧壁、从 所述侧壁上端延伸并形成允许接近所述容器的固定内部容积的开口的缘边、以及附连到 所述容器的所述缘边并关闭所述开口使得所述容器形成水密封结构的盖，所述容器布置 成允许通过饮料形成机器将液体以至少0.03盎司/秒的体积流率引入所述容器并允许饮料从所述容器排出；基本上可溶的饮料前体，所述饮料前体设置在所述容器内，其中所述基本上可溶的 饮料前体由多个颗粒形成，其中所述多个颗粒中的至少60%的最大尺寸大于约300微米 且小于约600微米，所述饮料前体具有体积；其中所述容器的所述内部容积大于所述饮料前体的所述体积，并布置成使得引入所 述容器内的液体溶解所述饮料前体以形成饮料。
14.一种制备饮料的方法，包括以下步骤(a)提供水密封饮料筒，所述饮料筒具有有内部容积的容器，以及设置在所述容器内 的基本上可溶的饮料前体，其中所述基本上可溶的饮料前体由多个颗粒形成，其中所述 多个颗粒中的至少60%的最大尺寸大于约200微米且小于约700微米；(b)提供所述容器上的第一开口；(C)以至少0.03盎司/秒的体积流率通过所述第一开口将液体引入所述饮料筒，由此 当所述饮料前体溶解在所述液体内时形成饮料；以及(d)提供所述容器上的第二开口，使得所述饮料从所述第二开口排出。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，将雷诺数为至少4000的液体的紊流引 入所述饮料筒。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一开口的大小大于所述第二开口 的大小。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述多个颗粒是凝聚的混合物。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一开口通过穿过所述筒刺穿孔形成。
19.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述饮料前体包括可可、巧克力、茶、 奶粉、非牛奶乳霜、果汁萃取物、浓咖啡、咖啡粉、糖、乳糖、蔗糖、半乳蔗糖、甜叶 菊、助流剂、乳化剂、甘油一酸酯、甘油二酯以及卵磷脂中的至少一种。
20.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述容器包括截头锥形形状，所述截头 锥形形状具有基本上平坦的底部、侧壁和形成提供到所述内部容积通路的开口的缘边、 以及关闭所述开口的盖。
21.—种饮料系统，包括容器，所述容器具有内部容积且是水密封的，所述容器布置成允许将液体以至少 0.03盎司/秒的体积流率引入容器并允许饮料从所述容器排出；基本上可溶的饮料前体，所述饮料前体设置在所述容器内，其中所述基本上可溶的 饮料前体由多个颗粒形成，其中所述多个颗粒中的至少60%的最大尺寸大于约200微米 且小于约700微米，所述饮料前体具有体积；入口，所述入口构造成通过第一开口将液体提供到所述容器内以在所述饮料前体溶 解在所述液体内时形成饮料；以及出口，所述出口构造成从所述容器分配所述饮料。
22.如权利要求21所述的饮料系统，其特征在于，所述容器的所述内部容积大于所述 饮料前体的所述体积，使得所述液体可引入所述容器内以溶解所述饮料前体，从而在所 述容器内形成饮料。
23.如权利要求21所述的饮料系统，其特征在于，所述基本上可溶饮料前体是凝聚的 混合物。
24.如权利要求21所述的饮料系统，其特征在于，所述饮料前体包括可可、巧克力、 茶、奶粉、非牛奶乳霜、果汁萃取物、浓咖啡、咖啡粉、糖、乳糖、蔗糖、半乳蔗糖、 甜叶菊、助流剂、乳化剂、甘油一酸酯、甘油二酯以及卵磷脂中的至少一种。
25.如权利要求21所述的饮料系统，其特征在于，所述入口包括在所述容器上形成入 口开口的刺穿构件，且所述出口包括在所述容器上形成出口开口的刺穿构件。
26.如权利要求21所述的饮料系统，其特征在于，所述饮料筒不包括位于所述饮料前 体下游的过滤器。
全文摘要
本发明提供一种饮料筒(102)和形成饮料的方法。该筒可包括容器(116)，该容器(116)具有内部容积，在容器内放置有基本上可溶的饮料前体(112)。该饮料前体可由多个颗粒形成，其中多个颗粒的至少60％的最大尺寸大于约200微米且小于约700微米。该筒可以是水密封的，且可以没有过滤器。可将液体(118)以至少0.03盎司/秒的体积流率引入容器来溶解饮料前体，从而形成饮料。
文档编号A47J31/06GK102026891SQ200980117581
公开日2011年4月20日 申请日期2009年3月10日 优先权日2008年3月10日
发明者L·李, T·J·诺瓦克 申请人:绿山咖啡烘培公司