专利名称：用于制备液体营养成分或食物成分的带有过滤器的胶囊及相关的饮料生产系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在饮料制备装置中制备营养液或食物成分的胶囊。
背景技术：
营养成分可为例如婴儿配方食品，或者也可为用于幼童、病人、老年人、营养不良人士或运动员的营养液。食物成分可为日常的液体、汤、咖啡或茶饮料。这些成分通过向容纳在胶囊中的配料添加诸如热水或常温水的液体来制备。所述液体可能含有诸如微生物或固体颗粒的污染物。在使液体与配料混合之前应当从该液体中去除这些污染物。特别地，已经开发了婴儿配方食品作为人类母乳的替代品以便为婴儿提供所需的营养。一般而言，婴儿配方食品基于牛奶或豆奶并且可以诸如粉末或浓缩液的不同形式提 {共。可提供婴儿配方食品的不同形式中的每一种形式都具有它们自身的优点。例如， 尽管以粉末形式提供的婴儿配方食品具有相对高的营养品质，但其制备是耗时的，因为用于重制备的水必须被预先煮沸并冷却，然后灌入容纳粉末的经消毒的饮用容器中以便制备供喂给的液体婴儿配方食品。如果以此方式制备和食用，则粉末状婴儿配方食品在上述情形中提供了一种母乳的安全和营养的良好替代品。然而，每次需要喂给时都需要重复该过程。不难看出，这可能不总是便利的，导致的结果是，许多父母和其它照顾者不适当地制备配方食品并因此使婴儿遭受感染的风险。备选地，可制备成批的婴儿配方食品然后存储到需要时为止。不幸的是，如果任何病菌污染了该配方食品，则其可能需要在某些存储条件重新制备。在进一步的开发中，已引进克服制备婴儿配方食品的不便性的以供喂给的单次供给份数提供的婴儿配方食品。然而，这些供喂给的产品比整批存储的婴儿配方食品更昂贵并且同样需要在开启之后立即食用配方食品以避免细菌污染的风险。婴儿和幼儿的免疫系统通常未发育完全，因此，这些人群特别容易受到细菌和病毒感染。例如，他们在健康的成年人的免疫系统能够抵抗感染的情况下可能容易感染，或者他们受到感染后可能比健康的成年人的后果更严重。在免疫系统退化的人群例如老年人当中可能发生类似的困难。其结果是，对于健康的成年人来说非常安全的用来制备营养成分的装置可能不能生产满足待由具有发育不成熟或退化的免疫系统的主体消耗的产品所需的提高的安全标准。更一般而言，用于制备营养液或食物的液体(例如，水)可能含有可为过敏原或可能由于诸多其它不同原因而不希望有的颗粒。因此，需要一种能够实现以便利和安全的方式提供营养成分例如婴儿配方食品或其它食物成分的方法或设备。W02006/077259公开了一种用于制备单次供应的营养成分的方法，该方法包括将诸如水的液体引入容纳单位剂量的呈浓缩形式的成分的料盒。其中，在将水引入料盒之前对其进行处理以便从水中去除病菌。该处理可为例如预加热、过滤或用紫外线照射水。2006年7月25日提交的题为“用于制备营养成分的分配器(Dispenser for preparing a nutritional composition) ” 的共同待决的欧洲专利申请 No. 06117801. 8 中公开了一种装置，该装置教导了借助于用于在分配器中由胶囊制备营养成分的过滤器来处理水的原理。2008年1月M日提交的共同待决的欧洲专利申请No. 08100900. 3中描述了一种带有一体的抗菌过滤器的胶囊。特别地，希望确保过滤器被有策略地安置在胶囊中，以避免容纳在胶囊中的营养品/食物固体堵塞的任何风险，并且还确保从胶囊完全地输送营养品。还希望确保配料充分溶解/散开且与输入胶囊的液体适当混合，以确保从胶囊完全输送营养品。如果进入配料隔室的液体的速度也足够，则能获得适当的相互作用。当过滤器被安置在隔室上游时，避免了诸如脂肪和/或蛋白质的组分堵塞的风险，但当液体与配料相互作用时在液体已经过过滤器之后液体速度显著降低。因此，配料的溶解/散开和在液体中的混合会不充分。结果是，存在胶囊未被适当地清空而是在胶囊中留下了大量固体残余物的风险，由此不能确保所输送的混合物中含有期望的营养品含量。本发明旨在解决前述问题及本说明书中将说明的其它方面。
发明内容
为此，本发明涉及一种在饮料生产装置中使用的胶囊，该胶囊包括容纳配料的隔室，以当液体在胶囊的进口面处输入胶囊时产生营养液或食物液体，该胶囊在隔室上游设置有具有多个过滤孔口的过滤器，其中所述胶囊还包括设置在过滤器下游和隔室上游以收集来自过滤器的经过滤的液体的集流(flow collection)部件；其中所述收集部件包括至少一个限制孔口，以使液流以至少一股高速液体射流的形式集中在容纳配料的隔室内。优选地，该集流部件与过滤器相比具有数量少得多的孔口，以便集中离开过滤器的液流，使得在经过过滤器之后已减慢的液体在进入隔室时能够速度增加。“少得多”是指限制孔口的数目至少小于过滤孔口的数目的1/10。在收集部件中设计有收集部件的一个或多个限制孔口，以产生高速液体射流。为此，所述一个或多个限制孔口具有介于0. 4mm和1.5mm之间的较长的横向尺寸(即，对于诸如长形槽的非圆形截面)或直径(即，对于圆形截面)。所述一个或多个孔口还优选具有在 Imm到3mm之间、最优选在Imm到2mm的轴向尺寸，即长度。过短的长度提供了对胶囊中的配料的溶解/散开不利的分散或喷射型液体射流。所述限制部也优选为相对恒定的截面。变化的截面、例如锥形截面也导致与集中的射流相对的喷洒射流模式。通过收集部件的孔口的流速优选介于lm/s与20m/s之间。还应减少限制孔口的数目以维持配料腔室内的高速度。限制孔口的数目应当小于 20。优选地，限制孔口的数目范围为从1到5，其取决于诸如配料的溶解所需的液体能量、粉末状成分、泵类型等不同因素。例如，对于较强的泵，四个孔口仍能提供进入腔室的有效液体射流。因此，离开过滤器的液流通过以至少一股液体射流集中通过集流部件而恢复与液流通过过滤器之后的速度相比更高的速度。结果是，在胶囊的腔室内执行了液体与配料之间更好的溶解和更深入的混合。限制孔口可具有圆形截面，使得所得到的射流的截面也大致呈圆形。在另一个备选方案中，限制孔口包括至少一个长形槽。结果是，提供了能够通过直接冲击而覆盖腔室中体积更大的配料的具有高动量的液体薄层。所述限制孔口可沿大致垂直于胶囊的横向平面，S卩，通常垂直于收集部件的平面的方向朝所述腔室取向。在一个备选方案中，所述限制孔口可以相对于所述横向平面具有倾斜角度地定向。所述倾斜角度小于35度，优选小于20度，最优选介于5度与20度之间。通过测量孔口的轴线与胶囊在收集部件处的横向平面之间的角度来获得孔口的定向。所述限制孔口也可与胶囊的中心轴线偏心地设置。其益处是所产生的射流增加了腔室中的液体在所述中心轴线周围的涡流作用。所述限制孔口还可取向为沿远离胶囊的中心轴线的方向引导射流。这种射流构型也提供了腔室中的液体的增强的涡流作用并且可改善配料的溶解。在一种可能的模式中，过滤器与所述集流部件之间存在集流腔室。该集流腔室可具有诸如在约5mm3和IOOmm3之间的相对较小的体积。优选地，在过滤器下游设置支承部件，以防止或至少减少过滤器在施加在过滤器上游的液体压力的作用下弯曲变形，这会阻止液体流向所述孔口。此外，该支承部件防止过滤器在压力作用下破裂以在饮料生产装置运转期间维持过滤器的完整性和效率。集流腔室因此被限定在支承部件之间，从而能够朝孔口收集和聚集液体。所述集流腔室可分为几个隔室；每个隔室都被分配给支承部件的特定区域，以用于经由设置在每个隔室中的至少一个孔口收集液体并将其分为几股流。然而，优选地，仅设置一个用于将液体收集到所述一个或多个孔口的隔室。在一个特定方面，所述支承部件作为从集流部件突出的突起而与集流部件一体形成。例如，所述集流部件可以在一件塑料中形成用于支承过滤器的多个突起。所述突起可采取不同形式，例如支柱、脊部、格栅等。所述突起优选均勻分配在过滤器的整个截面上，并且它们的数目足以减少过滤器的过高挠性，所述过高挠性会阻止或减慢收集部件和/或孔口中的向下流动和/或导致过滤器损坏。在一个优选方面中，所述过滤器为抗菌过滤器。然而，本发明不必局限于此类过滤器，其也可为简单的颗粒过滤器。“抗菌过滤器”是指能够有效地从被过滤的液体(即，经过过滤器的液体)中减少诸如细菌的特定微生物的存在、优选将其去除的过滤器。取决于其特性，例如其孔隙尺寸， 过滤器也可用于有效地减少或消除病毒或诸如霉菌或酵母菌之类的其它微生物以及其它固体有机或矿物颗粒(例如，金属)。该过滤器可包括至少一个聚合物微孔隔膜或三维过滤器。用于该隔膜的材料可选自PES (聚醚砜)、乙酸纤维素、硝酸纤维素、聚酰胺或它们的组合。用于三维过滤器的材料可为陶瓷、例如金属或塑料之类的烧结材料或者真空纤维。对于抗菌用途，该过滤器优选具有小于0. 2微米的孔隙尺寸。它可具有小于500 微米、优选小于300微米的厚度。可以相同或不同的孔隙尺寸和/或厚度串联地使用超过
一个隔膜。
在一种模式中，所述抗菌过滤器包括设置在微孔隔膜上游的抗撕裂的可渗透部件。“可渗透”这里是指液体的可渗透性。所述部件可设置在过滤器附近或与过滤器相距短距离。抗撕裂的可渗透部件设计成克服诸如(例如，在操纵或存储期间的)撕裂、刮擦、 穿刺之类的机械应力或在进口面喷射的液体的压力而维持过滤器隔膜的完整性。应当注意的是，在某些情形中，抗撕裂的可渗透部件形成胶囊本身的进口面。在其它模式中，可剥离的隔膜或盖设置在抗撕裂部件上方。抗撕裂部件可以是罩盖、无纺布或格栅或者它们的组合。其可由与微孔隔膜相比具有相对较高的抗拉强度的各种材料制成。优选的材料为无纺材料。特别地，所述抗撕裂部件可以是由诸如pp、PE或它们的组合如PP/PE/PP(聚丙烯/ 聚乙烯/聚丙烯)的聚烯烃形成的单层或多层。所述抗撕裂部件优选设计成被密封到微孔过滤器隔膜例如PES隔膜上。抗撕裂部件和隔膜的密封可以通过层压、共挤出、焊接或任何其它适当的密封方法来执行。所述密封优选沿着隔膜的整个平坦表面进行，但替代地，可在过滤器隔膜的局部区域内执行密封。 (所述密封的)优点在于包括抗撕裂部件和过滤器隔膜的所得到的多层可易于处理和与胶囊的剩余部分进行组装。因此极大地减少了过滤器隔膜在生产期间损坏的风险。在一个备选方案中，所述过滤器可由诸如聚合物、金属和/或陶瓷的烧结块之类的过滤用固体件形成。“固体件”是指具有过滤能力的三维元件。容纳配料的胶囊的至少一个隔室进一步划分为杯形体部和底部输送系统。优选地，该体部包括用于通过将营养液流引导到容器(例如，奶瓶、杯、玻璃杯等)而不与饮料生产装置明显接触来改善清洁输送的液体输送管道。杯形体部能够由单件或多件塑料或铝形成。所述底部输送系统可以是-抵靠穿刺部件的可穿刺隔膜，和/或-在压力作用下破裂的隔膜，和/或-包括在压力作用下开启的至少一个孔或狭缝的阀，和/或-带有用于使所输送的液体与仍处于隔室中的固体分离的预制孔口的过滤壁。当输送系统为在压力作用下开裂的隔膜时，该隔膜可包括在压力作用下破裂的预弱化部分或划刻部分。所述阀可例如是具有特定的裂开压力的硅氧烷阀。应注意，所述体部可优选由相对刚性的材料或者诸如可渗透的过滤器隔膜如织物壁之类的柔性材料制成。在一种优选模式中，所述输送系统是封闭所述隔室的可穿刺隔膜，并且所述穿刺部件被设置在杯形体部的底部与输送隔膜之间。特别地，当隔室内达到导致隔膜抵靠穿刺部件刺穿的压力时，所述隔室开启，以允许营养液离开胶囊。结果是，营养液可通过由穿刺部件在隔膜中形成的孔口。应注意，术语“可穿刺的”或“穿刺”指的是包含隔膜的刺穿、撕裂、溶解、熔融或破裂的宽泛含义。优选地，支承部件可设置在穿刺部件与液体输送管道之间。所述支承部件提供的优点是所述输送隔膜仅在策略性的位置被刺穿，但在其它位置受支承，以便形成朝胶囊的流动出口管道的限定的流路。特别地，支承部件设置在出口管道附近，以防止所述管道由于塌陷的隔膜而被阻塞。题为“包括可穿刺的输送壁的用于制备液体的料盒(Cartridge forpreparation of a liquid comprising puncturable delivery wall)，，的共同待决的欧洲专利申请No. 08152871. 3中记载了这种构型的更多方面。在一种可能的模式中，所述进口面包括可穿刺的隔膜或具有液体进口(例如，进口管道)的盖。此外，所述过滤器可与抗撕裂部件一起被密封在集流部件上，以形成能够在胶囊生产期间易于操纵的组件。这种经密封的组件能够在对胶囊的体部充装配料之后与胶囊的剩余部分例如胶囊的体部连接，例如，热密封或超声波密封。这形成了一封闭的胶囊，该胶囊可被进一步包装在气密容器中或由气密薄膜或隔膜罩单独地覆盖。也可通过将磁性搅拌器即磁体或铁磁元件插入到在制备营养液期间被旋转驱动的胶囊中来获得胶囊中的配料的溶解。在隔室中使用挡板也会增加湍流并有助于粉末状配料的溶解。本发明的胶囊可被进一步标记诸如条形码、RFID标签或数字标记之类的编码， 以允许识别饮料生产装置中的胶囊，如题为“使用胶囊的份额受控的营养品系统和方法 (Portion-controlled nutrition system and method using capsules)，，的欧洲的共同待决的专利申请No. 08159947. 4中记载的。本发明还涉及一种包括如前文所述的胶囊以及饮料生产装置的饮料生产系统，其中所述装置包括以液密方式互补地装配在胶囊的进口面上以允许液体经置于隔室上游的过滤器喷射的喷嘴。
本发明的更多特征、优点和目标将在以下对本发明的优选实施例的详细描述中变
得明显。图1表示与根据本发明的第一实施例的饮料生产装置的喷射部相关联的胶囊的截面图；图2是图1的胶囊的分解图；图3是根据第二实施例的胶囊的截面图；图4是图3的胶囊的分解图；图5表示具有本发明的胶囊和在联接前的饮料生产装置的液体喷射部的系统；图5A是图5的液体喷射部的详图；图6是在联接之后和喷射期间的图5的系统；图6A是图6的液体喷射部的详图；图7是根据第三实施例的胶囊的截面图；图8是在联接之后和在使用饮料生产装置的喷射部喷射期间的截面图；图9是具有根据第四实施例并与饮料生产装置的液体喷射部联接的胶囊的系统的截面图；图10是根据另一个实施例的胶囊的示意图，其中过滤器是插入胶囊的杯形体部的固体过滤件；图11是根据另一个实施例的胶囊的示意图，其中过滤器是插入或嵌入胶囊的盖中的固体过滤件；
图12是集流部件的截面图的优选示例；图13是图12的集流部件的另一个示例。
具体实施方式
在所有以下示例中，“过滤器”可以是抗菌过滤器，或者其它类型的过滤器，例如用于从液体去除固体有机或矿物颗粒的颗粒过滤器(具有较大的孔隙尺寸)。根据图1和2的第一实施例的胶囊1包括由外盖3覆盖的杯形体部2。在该胶囊内部，设置有过滤器4，当沿横越胶囊的液流的横向看去时，所述过滤器4跨胶囊的整个截面延伸。在过滤器下游设置有也跨胶囊的整个表面延伸的集流部件5。集流部件5具有一系列尺寸相对较小的孔口 6，以允许过滤器与盖之间的收集腔室7与容纳营养配料的主腔室或隔室8之间的流动连通。所述杯形体部包括上沿9，收集部件5的边缘、过滤器以及上盖的边沿10能够例如通过超声波焊接密封在该上沿9上。该体部在其底部具有用于排放所产生的营养液或食物液体的饮料出口管道11。该管道可包括几个出口 12，以在管道中将流动分为不同的流动流并从而减慢饮料流动。在体部的底部中设置有穿刺部件13，以允许开启可穿刺输送隔膜 14。所述隔膜能够被焊接在体部的内台阶状边缘15上。因此，在高出的隔膜与体部的底部17之间形成第二腔室16，以收集流经被刺穿的隔膜的孔口的液体并且朝排放管道的出口 12引导所述液体。此外，设置有支承部件18，所述支承部件18从底部突出以支承输送隔膜，并且特别是避免隔膜在出口 12附近塌陷。体部2可以是通过注塑或热成型而获得的刚性模制塑料件。它也可以例如是通过塑料吹塑而获得的柔性元件或为柔性织物板。在织物板的情况下，输送系统可以是该板的可渗透部分。对于婴儿配方，不希望在液体的顶部上有泡沫层。已发现当液体在腔室8内低压混合时基本上不会在所分配的液体中形成泡沫。所述低压能通过在液体已充装胶囊的隔室之后快速刺穿下隔膜14而获得，例如通过设置可容易刺穿的隔膜和/或更锐利的穿刺部件，或者在相对较低的压力下开启的输送系统的泄流阀获得。在该第一实施例中，胶囊已被穿刺出用于对配料喷射稀释液例如经加热的水或常温水的进口 19。所述进口可以设置在胶囊的上盖3中，例如设置在凹部20中。所述凹部因此能够形成用于接纳饮料制备装置的喷嘴21 (不属于胶囊)的定位座。出口 19可形成用于将液体以发散形式喷射到过滤器上方的收集腔室22中的一系列径向孔口。图3和4中示出了第二可能的实施例。在该实施例中，胶囊IA包括具有形成射流的喷嘴51的集流部件50。所述喷嘴通过例如管状元件从集流部件延伸，所述管状元件包括朝容纳配料的隔室8向内定向的小出口 52。所述孔口的尺寸可选择成提供高速液体射流。 通过经过每个孔口而形成的每股液体射流的速度可为例如从0. lm/s到5m/s。例如，所述孔口具有小于2. 0mm、最优选介于0. 4mm与1. 5mm之间的直径。也可省略胶囊的盖。因此，胶囊的顶部由过滤器40形成。胶囊在插入饮料制备装置之前可由外包装例如气体阻隔外包装膜或局部覆盖过滤器的保护层保护。饮料生产装置的液体喷射部210可由喷射板形成，该喷射板足够大以密封在胶囊的上边缘上，更具体地， 密封在过滤器40和/或集流部件50的边缘上。为此，部分210具有与收集部件的边缘22 相匹配的边缘211。可以在部分210上设置诸如橡胶圈的密封装置，用于确保不漏流体的接合。液体喷射部210的中心包括液体进口管道212并且该部分具有用于收集过滤器上方的液体的凹部213。 因此，由液体喷射部喷射的液体经过过滤器，以用于去除液体中存在的污染物， 例如微生物和可能的固体颗粒。液流由集流部件重新集中，流经在腔室8内从收集部件突出的形成射流的喷嘴51。液体因此在进入隔室8时具有高速度，用于对配料提供高湍流。当隔室中建立液体/混合物的充分压力时，输送隔膜14弯曲并抵靠穿刺部件13被刺穿。液体和营养配料的混合物因此能够通过由穿刺部件13形成的孔口并朝管道11横向移动以便排放到安置在下方的容器中。支承部件18可形成用于在液体被排放之前减慢在隔膜14下方沿横向流动的营养液的迷宫状结构。这种结构能够减慢液体的流动并避免液体飞溅到胶囊外部。题为“包括可刺穿的输送壁的用于制备液体的料盒(Cartridge for preparation of a liquid comprising puncturable delivery wall)，，的欧洲共同待决专利申请No. 08152871. 3中描述了具有这种液体输送结构的胶囊。在该实施例中，形成射流的喷嘴设置有沿横向定向的喷射端口。该方向可大致平行于收集部件50的平面(即，也垂直于胶囊的中心轴线0)。应注意，所述喷射端口可沿诸多其它方向定向，例如如图1和2 的实施例中那样沿轴线方向(即，与轴线0平行或对齐)，或沿倾斜的方向。形成射流的喷嘴也可具有沿不同方向取向的两个或多个喷射端口。在图5至6中所示的第三实施例中，胶囊IB具有包括支承装置23的集流部件50， 所述支承装置23用于当过滤器承受所喷射的液体的压力时支承过滤器40。支承装置23可以是如图所示与集流部件本身一体地制成的至少一个突出体，或者支承装置23可以是单独的元件。在该实施例中，胶囊的盖3可包括例如沿着胶囊的中心线向外突出的液体进口管道24。管道24因此能够与包括管状配件221的饮料生产装置的液体喷射装置220相关联，管状配件221调节管道24周围的不漏流体的接合。如图5和6的实施例中所示的液体喷射装置还包括由于配件221与管道24接合而开启的止回阀222。如图5A中所示，在接合之前，该阀具有活塞223，该活塞223带有阻塞液体喷射装置的液体通路225的密封部件224。与支承装置227连接的弹簧偏压装置226 还与活塞223连接，以迫使活塞封闭所述通路。当配件221与胶囊的管道24接合时，如图 6A中所示，管道24进入通路225并向内推动活塞223而迫使弹簧偏压装置226压缩。活塞因此被推入较大的通路226中，从而使液体能够进入管道24。活塞的端部还成形有例如锥体或凹部，以允许液体经过活塞的表面与管道的表面之间。在该实施例中，例如，集流部件可具有作为向下定向的部件的直管状延伸体53所形成的单个管状孔口 6。孔口 6因此可沿大致垂直于收集部件的横向平面的方向延伸。孔口 6也可仅设置在收集部件50的横向壁的厚度上而不在腔室中向下突出，即，不形成突起 53。在另一个备选方案中，所述孔口可相对于所述平面例如沿远离中心轴线0的方向略微倾斜。这两种构型允许在胶囊中发生改善粉末状配料的溶解和/或散开的涡流运动。图7示出本发明的胶囊IC的又一个实施例，其中集流部件500具有用于支承过滤器40的多个支承突起230。所述突起能够一体形成在所述部件500中并且均勻分布以提供用于过滤器的有效支承。应注意，可以允许过滤器的一定弯曲，但不能弯曲到会损坏过滤器而导致液体绕开过滤器孔隙的风险的程度。所述突起可形成突出脊部网，该网形成例如交叉的图案。
过滤器可有利地由至少一个微孔隔膜41和设置在该隔膜上游的抗撕裂部件42形成。抗撕裂部件42可被密封在隔膜41上以便形成在胶囊生产期间能够容易地处理的多层。过滤器隔膜优选是由聚醚砜或任何适合于挡住微生物同时当液体在胶囊的进口面处被给予例如在Ibar到8bar之间、优选在4bar到7bar之间的喷射压力时允许液体穿越它的适合的微孔聚合物制成。所述压力在液体经胶囊喷射、溶解、开启和分配期间变化。通常刚好在胶囊的输送系统、即下隔膜开启之前达到较高的压力，例如6-7bar。然后，该压力下降到通常在2bar到4.5bar之间的压力。通过收集部件的压力损失取决于孔口的直径。通常， 测出其在2bar到5bar之间。为使隔膜抵抗液体的压力并避免它撕开，通过优选为无纺材料的上游部件42保护隔膜。抗撕裂部件42优选为能够密封在微孔隔膜上的诸如PP/PE/PP 的多层。当然，也可以使用具有高抗拉强度的其它材料，例如织物、格栅或经穿孔的塑料。应注意，过滤用多层40可与集流部件500相关联作为预组装元件、即子组件，以有利于在胶囊制造期间的处理和密封。例如，过滤用多层40可以例如通过超声波焊接到集流部件上而被密封，并且最终所得到的子组件因此能够在远离对胶囊充装配料的地方的位置生产。在已对胶囊的体部充装配料之后，可以将子组件(即，过滤用多层40和收集部件 500)密封在体部的周缘9上以便封闭胶囊。过滤用多层40当然可以用于本发明的所有实施例中。 图7和8的胶囊还可包括可穿刺的盖300。该盖可以由刚性或柔性材料形成。该盖可为例如热成型或注塑盖。其也可为铝、塑料和/或多层(例如，塑料/金属)隔膜。胶囊的盖和体部可包括诸如EVOH或金属的气体阻隔层以避免容纳在胶囊中的配料氧化。胶囊IC因此由至少一个喷射针260刺穿，以便将液体引入胶囊。在胶囊与所述装置之间在胶囊的喷射侧处的不漏流体的密封接合未被示出，但它能够通过本身已知的装置获得，例如通过安置在针周围的密封件或通过在盖300的边缘10处的密封件。在图9的实施例中，胶囊ID除不具有罩盖之外与图7的胶囊相同。该胶囊具有形成胶囊的进口面的多层抗菌过滤器40。这种情况下，重要的是该过滤器具有耐压力和抗撕裂部件42，例如安置在隔膜附近(上方)且优选密封在隔膜上的无纺布。过滤器40的密封可以通过机械锚固来获得，例如通过在密封平面处经过滤器的孔隙将抗撕裂部件即无纺布 42与收集部件500的材料焊接在一起。这种情况下，用于抗撕裂部件和收集部件的材料在密封(例如，热或超声波密封)时是相容的。所述饮料生产装置通过液体喷射部240直接接合在胶囊的进口面、即过滤器上， 液体喷射部240形成带有局部喷射管道241的大罩盖。在该罩盖的边缘处设置有密封边缘 242和橡胶密封部件243，以在胶囊的上边缘上施加密封压力。胶囊ID还可以在过滤器40 的顶部上包括可移除的膜(未示出)。图10示出了本发明的胶囊IE的另一个可能的实施例。该胶囊包括例如通过塑料注塑形成的杯形体部420。体部420具有容纳营养品或食物配料的主腔室480。可通过焊接到体部的上边缘上的盖430封闭该腔室。所述体部还在其侧壁之一处包括液体喷射部分 410，该液体喷射部分410包括用于接纳固体过滤件440的座，以及喷射导管460，该喷射导管460将座470与主腔室480流体连接。座470形成用于过滤液体的收集部件，该收集部件包括与较窄的导管460连通的大表面。部分410可以例如通过注塑与所述体部一体制成。过滤件440可以是陶瓷或管过滤器。该过滤件能够在体部中二次模塑而成或通过机械摩擦或焊接插入并连接在座470 中。通过连接液体喷射部分410与饮料生产装置的液体供给装置425 (部分示出)来对胶囊IE供给液体。例如，液体供给装置包括抵靠在部分490的上表面上的喷水管道。可通过插入管道与上表面490之间的密封装置435(例如，橡胶环)来维持水密性。该液体喷射部分也可形成用于提供与所述装置的液体供给装置形状互补的配合接合的向上突出的喷嘴。所述接合也可通过从所述座突出的过滤器部分在过滤器周围直接形成。
液体喷射部分410能够通过导管460将具有高动量的液体喷射到胶囊中。导管 460因此使过滤器座与配料隔室流体连接。该导管优选具有介于0. 4mm与3mm之间的直径。 该导管可包括用于提供过滤器下游的流体加速的限制部。例如，该限制部可以布置在与腔室480合并的区域内或该区域的略上游处。该限制部可以比导管的最大直径减小10%到 80%。该导管可逐渐变细或逐步形成所述限制部。座470与腔室480之间的导管长度应当优选被保持为尽可能短，优选在2mm到IOmm之间。当然，所述导管可以分为几个子导管，以用于在腔室内提供超过一个的高动量流体进口。然而，还应保持进口的数目较少。优选地， 应保持进口的数目少于五个。用于胶囊中的营养液的输送系统可以是与针对前面的实施例所述的相同的输送系统(即，带有可穿刺部件的可穿刺隔膜)或不同的系统。如图10中所示，该饮料输送系统包括阀450，当该阀上游的腔室内已达到液体的充分压力阈值时，阀450开启。该阀可以是带有细孔或狭缝的阀。该阀可以是由硅氧烷等制成的橡胶阀。所述阀也可以是包括弱化线或减小的厚度的诸如金属(例如，铝)箔的可裂开部分。该阀可以被穿过出口管道411插入或在所述管道上方或下方结合在胶囊的体部上。该输送系统也可具有另外的纸或塑料过滤层，以确保大的固体颗粒或块状物在液体中完全溶解和/或散开之前不能被输送通过胶囊。图11示出了本发明的胶囊IH的另一个可能的实施例。该胶囊类似于胶囊1E，不同之处在于喷射部分510是胶囊的盖530的一部分。该胶囊包括形成用于配料的内腔580 的由注塑或热成型塑料和/或铝制成的杯形体部520。该体部由包括喷射部分510的盖 530封闭，在喷射部分510中嵌入有诸如由烧结陶瓷、金属或塑料(例如，PP)制成的过滤件 540。所述过滤件也可由一束具有限定孔隙率的中空纤维构成，其中每条纤维都具有受控的孔隙尺寸。所述中空纤维可以被保持在管的一部分中并安置在密封件中，或者所述座可以用于将纤维保持就位。部分510通过小直径孔或狭窄缝隙560与所述腔室连通。所述孔或狭缝能够按需定向在与中心轴线0平行或不平行的各种可能的方向上。所述孔或狭缝优选具有短长度，例如，在Imm和8mm之间。所述输送系统也可包括在输送管道511上游或在输送管道511中的阀550，或者所述输送系统可为如前文所述的其它输送系统。管道511可包括超过一个的出口以便将饮料流分隔为几股流动流。图12示出了集流部件510的另一个可能的示例的截面图。该部件可以例如通过注塑由大致刚性的塑料元件形成。该部件包括用于支承过滤器的上游面511和转向配料隔室的下游面512。在其上游面处，形成有通过通道514分隔的几个突起513。所述突起布置成形成连通在一起的通道。这些通道之一通过喷射导管515延伸穿过收集部件，从而允许所述上游面上所收集的液体穿过所述部件并沿胶囊隔室的方向从下游面以高动量射出。所述导管形成直径约为0. 6mm且长度约为2. Omm的孔口。所述导管不从下游面512突出并且大致垂直于收集部件的横向平面定向。过滤器(未示出)例如通过超声波或热焊接被密封在上游面的顶部上。为此，所述部件包括在与过滤器材料密封期间被熔化的小能量定向器 516，例如，小同心肋板。所述收集部件还包括缺口 517，该缺口 517布置成通过能量定向器 518嵌合在胶囊体部的边缘上，也用于促进在边缘上的超声波密封。 图13示出了收集部件520的另一个实施例，其与部件510的唯一差别在于导管 521形成在从下游表面523突出的喷嘴522中。在前面描述的所有实施例中，应注意所述胶囊可以由与刚性材料相对的柔性膜制成。对于本领域的技术人员来说显而易见的是能够想到更多的实施例，所述实施例能够通过前述实施例的特征的众多可能的组合获得。
权利要求
1.一种用于在饮料生产装置中使用的胶囊，所述胶囊包括容纳配料的隔室，以在液体在胶囊的进口面处被供给到胶囊中时产生营养液或食物液体，所述胶囊在所述隔室上游设置有具有多个过滤孔口的过滤器，其特征在于所述胶囊包括设置在所述过滤器下游和所述隔室上游以收集来自所述过滤器的经过滤的液体的集流部件；其中，所述集流部件包括至少一个限制孔口，以将液流以至少一股高速液体射流的形式集中在容纳配料的所述隔室中。
2.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述集流部件与所述过滤器相比具有少得多的孔口。
3.根据权利要求1或2所述的胶囊，其特征在于，所述限制孔口具有介于0.4mm与 1. 5mm之间的较长的横向尺寸或直径。
4.根据权利要求3所述的胶囊，其特征在于，所述限制孔口具有圆形截面。
5.根据权利要求3所述的胶囊，其特征在于，所述限制孔口包括至少一个长形槽。
6.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述过滤器为抗菌过滤器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述过滤器与所述集流部件之间存在集流腔室，其中在所述过滤器下游设置有支承部件，以防止或至少减少所述过滤器在施加在所述过滤器上游的液体的压力的作用下弯曲变形。
8.根据权利要求7所述的胶囊，其特征在于，所述支承部件作为从所述集流部件突出的突起与所述集流部件一体形成。
9.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述过滤器包括优选由 PES (聚醚砜)、乙酸纤维素、硝酸纤维素、聚酰胺或它们的组合制成的聚合物微孔隔膜，或者所述过滤器包括诸如陶瓷、烧结金属或塑料或者中空纤维之类的三维过滤器。
10.根据权利要求9所述的胶囊，其特征在于，所述过滤器包括设置在所述微孔隔膜上游的抗撕裂的可渗透部件。
11.根据权利要求10所述的胶囊，其特征在于，所述抗撕裂的可渗透部件是刚性塑料罩盖、无纺布或格栅或它们的组合。
12.根据权利要求11所述的胶囊，其特征在于，所述抗撕裂的可渗透部件是由诸如PP、 PE或它们的组合如PP/PE/PP (聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯)之类的聚烯烃形成的单层或多层无纺布。
13.根据权利要求12所述的胶囊，其特征在于，所述抗撕裂的可渗透部件被密封在所述微孔隔膜的表面上。
14.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述隔室被进一步划分为杯形体部以及底部输送系统。
15.根据权利要求14所述的胶囊，其特征在于，所述饮料输送系统是-抵靠穿刺部件的可穿刺隔膜，和/或-在压力作用下破裂的隔膜，和/或-阀，所述阀包括至少一个在压力作用下开启的孔或狭缝，和/或-过滤壁，所述过滤壁具有用于使所输送的液体与仍处于所述隔室中的固体分离的预制孔口。
16.一种包括饮料生产装置以及根据前述权利要求中任一项所述的胶囊的饮料生产系统，其中，所述装置包括以液密方式互补地嵌合在所述胶囊的所述进口面上以允许液体经设置在所述隔室上游的所述过滤器喷射的喷嘴。
全文摘要
一种用于在饮料生产装置中使用的胶囊(1)，该胶囊容纳配料以当液体在胶囊的进口面处被供给到胶囊中时产生营养液或食物液体，该胶囊设置有具有多个过滤孔口(6)的过滤器(4)，其中，所述胶囊包括设置在所述过滤器下游以收集来自所述过滤孔口的经过滤的液体的集流部件(5)。该收集部件包括至少一个限制孔口，以将液流以至少一股高速液体射流的形式集中在容纳配料的隔室(8)中。本发明对于从粉末状配料生产营养液(例如，婴儿配方食品)或食物特别有利。
文档编号A47J31/40GK102365214SQ201080015218
公开日2012年2月29日 申请日期2010年3月19日 优先权日2009年3月31日
发明者A·鲁兰, B·比才, F·多莱亚克, H·P·普莱奇, H·维斯, N·杜根, N·贝泽, S·亚伯拉罕, V·马丁, Y·埃帕尔 申请人:雀巢产品技术援助有限公司