用于制作饮料的系统的制作方法

1.本发明涉及用于制作饮料的系统，该类型的系统包括：冲泡单元和含有粉末状食品物质的胶囊，在该系统中，冲泡单元配置成将胶囊收纳在其内部并且通过在胶囊内部供给水以使水与粉末状食品物质相互作用来制作饮料。
2.水和粉末状食品物质之间的相互作用可只包括感官物质从食品物质中的提取(如在制作意式浓缩(espresso)咖啡的情况下)，或者食品物质的完全溶解(如在制作巧克力风味或奶基饮料的情况下)。


背景技术：

3.目前，有许多上文描述的类型的现有技术系统，每个系统由冲泡单元的类型和由相关操作，以及最重要的是由所用胶囊的类型来表征。在每个系统内，也可能有各种版本的胶囊，它们都对应于更一般的型号，但是它们中的每个打算用于制作特定的饮料。例如，在相同的系统中，胶囊取决于它们打算用于通过从粉末状食品物质中仅提取感官物质还是通过溶解整个粉末状食品物质来制作饮料而可能具有显著的差异。这些差异可能既与胶囊的结构，并且又与粉末状食品物质以及其颗粒大小有关。
4.至少目前市场上的系统中的大多数也通过随着时间推移优化冲泡单元和与冲泡单元一起可使用的每个版本的胶囊之间的相互作用而已经开发出来。上述优化一方面与胶囊的结构(即使对于相同的一般型号，该结构可取决于要制作的饮料在细节上显著地变化)有关，并且另一方面与由单元使用的冲泡参数有关。可设置的主要冲泡参数是：水温、水压、水流速率、水的总量，以及必要时的预灌注时间(在其期间在继续饮料的冲泡之前和胶囊已经装满了水之后中断水供给的时间，通常为了允许感官物质的改善的提取)。
5.至少对于在市场上最普遍的系统来说，除了原始胶囊之外，还有所谓的兼容胶囊(也就是说，由与开发了和出售了原始系统的那些制造商不同的制造商制作的胶囊)，但是它们被出售以在原始冲泡单元中使用。
6.兼容胶囊虽然具有允许其能够插入在原始冲泡单元中的外部形状，但是通常不反映原始胶囊的材料和结构，它们也不含有具有与原始胶囊的特性相同的特性的食品物质。
7.因此，兼容胶囊的出售已经导致了一些问题出现。
8.第一个问题与以下事实相关：为了对消费者有吸引力，兼容胶囊通常必须以低于原始胶囊的价格出售，并且因此必须通过限制生产成本来制作，这在许多情况下不利于所制作饮料的质量。
9.其次，由于如已经表明的，冲泡单元冲泡参数通常针对具体的胶囊型号来优化，所以兼容胶囊的使用可能导致获得其质量不是最佳(并且在一些情况下甚至可能是差)的饮料，导致兼容胶囊在冲泡单元内部阻塞，或者甚至导致对机器的损坏(例如，如果胶囊导致过度的压力下降，并且迫使冲泡单元泵在比针对其设计的条件更苛刻的条件下操作)。
10.为了既允许用具有最正确的冲泡参数的每种原始胶囊版本来冲泡，并且又能够识别冲泡单元中的存在或者对机器是潜在危险的非原始胶囊，多年来还已经开发了各种系
统，在这些系统中，冲泡单元可以辨别原始胶囊和非原始胶囊之间的差异。在一些情况下，冲泡单元还可以识别插入的原始胶囊的版本。
11.在这些情况下，冲泡单元也编程为：取决于识别(或未识别)的胶囊的类型或型号来管理饮料的冲泡。
12.例如，一些冲泡单元编程为：只有在所插入的胶囊被识别为原始胶囊时才允许饮料的冲泡。相反，其它冲泡单元甚至允许饮料用非原始(或者更一般地，未识别的)胶囊来制作，但是在上述情况下，它们可使用特定的预防性冲泡参数，这些预防性冲泡参数专门设计用于保护单元本身免受可能的损害。
13.此外，如已经表明的，更复杂的冲泡单元可以识别多个不同版本的原始胶囊，并且针对其中的每种版本可使用冲泡参数的特定组合。然而，在一些应用中，一旦它们已经识别了原始胶囊，冲泡单元就设定预定义的冲泡参数，但是也允许用户至少改变其中的一些参数(例如，它们可允许对水的总量的改变，或者它们可允许用理论上打算用于制作意式浓缩咖啡的胶囊来冲泡，仿佛该胶囊是用于制作过滤式咖啡(filter coffee)或美式咖啡的胶囊)。
14.随着时间的推移，已经开发了许多不同的解决方案，以允许原始胶囊的识别。
15.根据第一种技术，胶囊配备有电磁类型确认元件(诸如rfid元件)，并且机器包括对应的读取器。虽然这种解决方案在功能方面允许好的结果，但是由于需要在每个胶囊上使用相对昂贵的确认元件，因此其在经济上并不有利。
16.相反，目前使用的第二种技术具有借助读取装置的对胶囊的光学识别，该读取装置放置在灌注室处或者其上游并且适合于读取位于胶囊的外面部分的条形码或qr码或另一个图形符号。然而，这种解决方案也具有一些缺点。特别是，随着时间的推移，识别的可靠性可能降低，因为以下事实：灌注室是肮脏的地方，在该肮脏的地方，在正常状况下，饮料至少部分地循环，其因此可能会在壁上，并且特别是在光学识别装置上留下残留物，并且在该肮脏的地方，也可能有存在于胶囊中的食品物质的意外泄漏，这些泄露可能转而在壁上结块。此外，特别是在接连进行冲泡操作的情况下，每次冲泡操作结束时释放的水蒸气的存在可能造成识别系统出现雾气。
17.此外，在商业方面，在胶囊上复制条形码或qr-码的需要对胶囊外观可对购买者具有的吸引力具有负面影响。
18.相反，在第三种已知类型的识别中，对识别元件进行利用，该识别元件用简单的视觉检查始终可识别(如在第二种类型的情况下)，但是定位在胶囊内部(如在第一种类型的情况下)。
19.在专利申请wo2017/195170中描述了这种类型的示例，其中，识别元件定位在胶囊内部，顶部薄膜的下面，并且识别元件的读取借助于读取装置进行，该读取装置刺穿顶部薄膜并且其用具有已知频率的光在一段预定的时间照亮识别元件。根据所述专利中描述的解决方案，识别只有识别元件在接收到照亮后在一段时间(其不同于照亮的时间)发射具有特定频率(其不同于照亮的频率)的光时才出现。读取装置也可相对于穿孔器而独立，水通过该穿孔器在胶囊内部供给，或者借助于光纤的使用而集成在所述穿孔器中。
20.考虑到专利申请wo2017/195170中描述的总体思路引起关注，申请人进行了精确的设计和测试工作，该设计和测试工作突出了对所述专利申请中描述的解决方案的技术改
进(特别是关于原始胶囊的识别的可靠性)的需要。
21.虽然一定数量的假阳性(也就是说，被识别为原物的非原始胶囊)可易于容忍，但是相反，任何假阴性(也就是说，未被识别的原始胶囊)的数量必需尽可能低，并且优选地等于零。相反，这些测试突出了wo 2017/195170中描述的技术解决方案并非始终允许了该结果。
22.所进行的测试特别突出了，用wo2017/195170中描述的识别方法识别的可靠性在很大程度上取决于胶囊和读取装置的制造精度。特别是，它们突出了，为了能够保证高度可靠的识别，将有必要以比目前使用的其成本上大大增加的制造公差显著要低的制造公差来制作胶囊。因此，可以用通常使用的制造公差来实现的解决方案将是所期望的。
23.此外，可以确立的是，通过在安装在胶囊内部的用于水分配的平板上应用识别元件，由于粉末状食品物质的那些颗粒的存在可能无法识别胶囊，这些颗粒经常成功穿过所述分配板并且占据识别元件上方的位置。实际上，那些颗粒的存在扭曲了识别元件对由机器给出的激励信号的光学响应。因此，较少暴露于由粉末的颗粒导致的假阴性的风险的解决方案将是所期望的。
24.相当重要的是，甚至将识别基于由识别元件发射的光辐射的频率和持续时间的组合的决定证明了是相对复杂的，特别是对于在不同版本的原始胶囊之间区分。因此，备选的解决方案将是所期望的。


技术实现要素：

25.在该上下文中，形成本发明的基础的技术目的是提供用于制作饮料的系统，该系统克服或限制了上述缺点中的至少一些。
26.特别是，本发明的技术目的是提供用于制作饮料的系统，该类型的系统使用放置在胶囊内部的光学识别元件，其尽管在制作冲泡单元和胶囊时使用了正常的制造公差，但是能够保证高水平的识别可靠性。
27.所指定的技术目的和所表明的目的基本上由如独立权利要求中所描述的用于制造饮料的系统来实现。本发明的具体实施例在对应的从属权利要求中限定。
28.在提供根据本发明的系统的同时，还设计了其它的创新方面，它们中的一些主要与冲泡单元2有关，其它主要与胶囊有关。接下来的详细描述将描述已经提供的创新方面中的所有创新方面，因为它们都可被认为是相同的更一般的发明的部分，并且也都可以被合并在相同的用于制造饮料的系统中；然而，只有是本发明的主题的创新方面才涵盖在所附的权利要求书中。实际上，申请人保留在单独的专利申请中并且如果有必要通过随后提出分案申请来独立地保护每个创新方面的权利。申请人还保留如果有必要甚至独立地保护此类创新方面中的两个或更多个创新方面的任何组合的权利。
附图说明
29.本发明的进一步的特征和优点在详细描述中更加显而易见，该详细描述参考了图示了用于制作饮料的系统的若干优选的、非限制性的实施例的附图，在这些附图中：
[0030]-图1是根据本发明的第一个创新方面制作的第一胶囊的轴向截面；
[0031]-图2示出了三向投影视图中并且没有粉末状食品物质和封闭的顶部薄膜这两者
的图1的横截面中的胶囊；
[0032]-图3是图1的胶囊的水分配单元的底视图；
[0033]-图4是图3的分配单元根据iv-iv线的横截面；
[0034]-图5是图4的细节v的放大视图；
[0035]-图6是根据本发明的第一个创新方面制作的第二胶囊的三向投影轴向截面；
[0036]-图7是图6的截面中的胶囊的分配单元的正视图；
[0037]-图8是根据本发明的第二个创新方面制作的冲泡单元的穿孔单元的细节的三向投影视图；
[0038]-图9是图8的穿孔单元的下面部分的放大正视图；
[0039]-图10是图8的穿孔单元的轴向截面；
[0040]-图11是根据与图10的截面平面垂直的截面平面的图8的穿孔单元的下面部分的轴向截面；
[0041]-图12是与图4的分配单元的中心部分联接的图11的穿孔单元的横截面中的正视图，示出了设计的物理干扰；
[0042]-图13示出了根据与图12的横截面平面垂直的平面的横截面中的与图12中相同的部分，这些部分与设计的物理干扰联接；
[0043]-图14和图15示出了图13的联接部分之间两种可能的真实联接，这些联接具有干扰；
[0044]-图16是根据本发明的用于制作饮料的系统的轴向截面，该系统包括根据本发明的第二个创新方面的冲泡单元和根据本发明的第一个创新方面的胶囊；胶囊和冲泡单元也可分别根据本发明的第三个和第四个创新方面制作，相关特性在附图中不可表示；
[0045]-图17是图16的细节xvii的放大视图；
[0046]-图18是示出了来自英国公司“knight光学有限公司”的420fdl50二向色过滤器的频率行为的图表；
[0047]-图19是示出了来自“knight光学有限公司”的430fwp7575过滤器的频率行为的图表；以及
[0048]-图20是示出了来自公司“ligitek电子有限公司”的用20ma的电流供电的lduv2043 led的相对发射强度的图表。
具体实施方式
[0049]
本发明以及本发明是其一部分的更一般的发明涉及用于制作饮料的系统1，系统1包括：一方面，冲泡单元2，冲泡单元2限定了灌注室3；以及另一方面，胶囊4，胶囊4含有粉末状食品物质5，粉末状食品物质5配置成能够插入在灌注室3中。
[0050]
一般来说，胶囊4包括外壳6，外壳6在其内部含有粉末状食品物质5。
[0051]
在优选的实施例中，外壳6包括由盖子8封闭的杯状体7。有利的是，杯状体7是通过模塑、注射或热成型制作的，而盖子8是由薄膜构成的。杯状体7可以是单层的或多层的，并且所制作的每层可以由各种材料制作，诸如铝、塑料、纤维素或pla。盖子8也可由相同材料制作。
[0052]
在一些实施例中，整个外壳6至少可以主要由相同材料(例如，聚丙烯基混合物)制
作。
[0053]
在一些实施例中，整个胶囊4可以由可回收材料(例如由一种或多种聚丙烯基混合物)或者由可堆肥材料(例如由一种或多种pla基混合物)制作。
[0054]
进料壁9和出料壁10在外壳6中可鉴别。进料壁9是通过其在使用中将水供给到胶囊4的内部中的壁，而出料壁10是饮料通过其出来的壁；考虑到胶囊4在冲泡单元2中使用的状况，两者因此是可限定的。在一些实施例(诸如在附图中图示的那些)中，进料壁9由密闭体(containment body)的盖子8构成，而出料壁10由杯状体7的底壁构成。
[0055]
在一些实施例中，外壳6是密封的并且是不透氧的，相反，在其它实施例中，例如由于一个或多个孔的存在，它可以是可透氧的；在这后一种情况下，外壳6将优选地以密封、不透氧的包装来出售。
[0056]
胶囊4还包括识别元件11，识别元件11放置在外壳6内部，包含在其中并且相对于外壳6分开。
[0057]
识别元件11有利地插置在外壳和粉末状食品物质5之间，优选地在进料壁9和粉末状食品物质5之间。
[0058]
识别元件11包括读取表面12，读取表面12配置成面向检测装置13，检测装置13是冲泡单元2的部分。
[0059]
在一些实施例中，胶囊4还包括分配单元14，分配单元14也插置在进料壁9和粉末状食品物质5之间。分配单元14具有以被认为最适合用于制作特定饮料的方式分配粉末状食品物质5中的进入的水的功能。
[0060]
例如，为了制作仅涉及感官物质从粉末状食品物质5中的提取的饮料，分配单元14优选地配置为一种均匀穿孔的过滤器，占用外壳6的整个横截面，并且在自身与进料壁9之间留有自由空间，以允许水在整个穿孔表面上的均匀分布。图3和图4中图示了这种类型的分配单元14的示例。
[0061]
相反，为了制作涉及粉末状食品物质5的溶解的饮料，分配单元14优选地配置有定位在外壳6的侧壁附近的一个或几个通孔15(在图7的分配单元14的情况下单个孔)。又在这种情况下，分配单元14可配置成在自身和进料壁之间留有自由空间，在这种情况下，唯一目的是允许水到达一个或多个通孔15。
[0062]
在图3和图7中图示的实施例的情况下，由于分配单元14本身上突起的存在，获得了分配单元14和盖子8之间的自由空间。
[0063]
在一些实施例中，识别元件11与分配单元14相关联。
[0064]
在一些实施例中，识别元件11集成在分配单元14中，或者构成它的一部分，或者由它的一部分构成。
[0065]
在一些实施例(诸如在附图中图示的那些)中，识别元件11由分配单元14构成。
[0066]
在一些实施例中，分配单元14具有凹入部16。
[0067]
在一些实施例中，当胶囊4插入在灌注室3中时，凹入部16配置成收纳冲泡单元2的第一穿孔单元17。有利的是，凹入部16定位在分配单元14的中心处。
[0068]
取决于这些实施例，胶囊4还可包括其它元件(诸如在粉末状食品物质5和出料壁10之间插置的过滤器18)，或者可在由此不脱离本发明的范围的情况下具有进一步的特征。
[0069]
与现有技术的冲泡单元类似，即使是根据本发明的冲泡单元也包括第一部分19和
第二部分20，第一部分19和第二部分20在原始配置和冲泡配置之间可切换。
[0070]
当它们处于原始配置时，第一部分19和第二部分20彼此有一定距离，并且允许在它们之间装载新的胶囊4，或者移除使用过的胶囊4。当它们处于冲泡配置时，第一部分19和第二部分20是联接的，并且在它们之间划定了灌注室3的界限，胶囊4意在封入在灌注室3中(实际上，胶囊4配置成插入在灌注室3中)。
[0071]
第一部分19和第二部分20相对于彼此的布置，它们相对于彼此的移动，以及将胶囊4供给到灌注室3的方式，和从灌注室3中移除用过的胶囊4的那些方式可以根据要求而变化。
[0072]
例如，冲泡单元2可以是竖直单元，水平单元，有角度的单元，并且可配置成：允许通过简单的重力或者以另一种方式供给和喷射胶囊4。
[0073]
在一些实施例中，或者第一部分19或者第二部分20中的一者限定了壳体，胶囊4可以插入在该壳体中，而另一个构成了用于关闭壳体的盖子。第一部分19和第二部分20之间的水密密封可以在胶囊4的凸缘处获得，该凸缘可以夹持在它们之间。
[0074]
在图16中图示的实施例的情况下，第一部分19由水平可抽取的抽屉构成，在该抽屉中制作用于胶囊4的壳体，而第二部分20在原始配置(未图示)和冲泡配置(图16)之间是竖直可移动的。
[0075]
通过已知的方式，冲泡单元2包括第一穿孔单元17，第一穿孔单元17配置成：当胶囊4插入在灌注室3中时，刺穿胶囊4的进料壁9。在图16的实施例中，第一穿孔单元17固定到第二部分20，并且相对于它而固定。在其它实施例中，它可以固定到第二部分20和/或相对于它固定到的部分可移动。
[0076]
第一穿孔单元17有利地配置成：允许冲泡单元2对识别元件11的光学访问。
[0077]
取决于这些实施例，第一穿孔单元17可通过进料壁9创建一个或多个开口。
[0078]
冲泡单元2包括：用于在插入在灌注室3中的胶囊4内部供应热水的供应器件，以及用于导致饮料从胶囊4内部流出的器件，该饮料在热水与粉末状食品物质5相互作用后已经形成。
[0079]
通过这种已知的方式，热水供给器件可以包括水箱、泵、锅炉(这些并未图示)和供给管21，供给管21从箱通过泵和锅炉延伸到灌注室3。取决于这些实施例，胶囊4内部热水的引入可通过由第一穿孔单元17制作的开口，通过由不同的穿孔单元制作的开口，或者直接通过进料壁9(如果后者本身是穿孔或可渗透的)来进行。
[0080]
在一些实施例中，热水供应器件，特别是供给管21，包括吸入管22，吸入管22在第一穿孔单元17中制作并且其通入到灌注室3中。在使用中，当胶囊4插入在灌注室3中并且第一穿孔单元17已经穿透了进料壁9时，吸入管22在进料壁9和识别元件11之间通入到胶囊4中。
[0081]
在一些实施例中，吸入管22具有出口23，出口23相对于第一穿孔单元17的中心轴线是径向的。
[0082]
用于导致饮料流出的器件(该饮料在热水和粉末状食品物质5相互作用后在胶囊4中形成)可包括用于刺穿出料壁10的第二穿孔单元24，用于收集和引导饮料朝向供应区(杯子可以定位在其下方)的一个或多个通道25，和/或已知类型的其它元件。第二穿孔单元24可以是固定的或可移动的，可以是主动的(也就是说，主动刺穿出料壁10)或被动的(也就是
说，构成接触元件，在胶囊4内部的压力增加后，出料壁10抵靠该接触元件撕开)。如果出料壁10已经穿孔或可透水，显然第二穿孔单元24不是必需的。
[0083]
照明装置26与第一穿孔单元17相关联，并且配置成在使用中用入射光辐射照亮识别元件11。还与第一穿孔单元17相关联的是检测装置13，检测装置13配置成：检测在用入射光辐射照亮后由识别元件11发射和/或反射的返回光辐射。在一些实施例中，检测装置13具有用于获取返回光辐射的获取表面27，获取表面27在使用中位于放置在识别元件11附近，而照明装置26的其余部分处于遥远的位置。
[0084]
优选地，照明装置26和检测装置13这两者配置成：通过第一穿孔单元17在进料壁9中创建的至少一个开口与识别元件11光学地相互作用。
[0085]
此外，有利的是，入射的光辐射具有已知的波长波段。
[0086]
在一些应用中，它可能是紫外范围中的波段，在其它应用中是可见范围中的波段，在其它应用中是横跨可见和紫外范围的波段。
[0087]
在一些实施例中，照明装置26包括光辐射传送元件28，光辐射传送元件28用于将入射光辐射朝向识别元件11的读取表面12发送。
[0088]
在一些实施例中，检测装置13包括光辐射传送元件28，光辐射传送元件28配置成收集返回光辐射。
[0089]
有利的是，可以有单个光辐射传送元件28，并且它可以是照明装置26和检测装置13这两者的部分。
[0090]
传送元件28在第一端29和第二端30之间延伸，第一端29与第一穿孔单元17相关联，并且第一端29在使用中指引朝向识别元件11，第二端30放置在灌注室3外部。第一端29构成用于照明装置26的入射光发射表面，而它构成用于检测装置13的返回光辐射获取表面27。
[0091]
当胶囊4包括形成凹入部16的分配单元14时，凹入部16可配置成容纳光辐射传送元件28的第一端29。
[0092]
在一些实施例中，光辐射传送元件28由光纤构成。
[0093]
在一些实施例(诸如图17中图示的实施例)中，照明装置26除了传送元件28外，还包括：led 31，led 31相对于传送元件28错位；以及镜子32，镜子32以这样的方式来定位从而在传送元件28中反射其从led 31接收的光辐射的至少部分。例如，led 31的光轴可以相对于传送元件28的第二端30的光轴成90
°
的角度，并且镜子32可以是平的且相对于这两个光轴(这两个光轴在镜子32的表面上相交)成45
°
的角度。
[0094]
在一些实施例(诸如根据下文描述的第二个创新方面的那些实施例)中，镜子32是二向色过滤器，如由英国公司“knight光学有限公司”以代码420fdl50出售的二向色过滤器。二向色过滤器配置成：导致只反射其波长主要包括在紫外波段中(优选地是在最高为405纳米的波段中)的光辐射，并且相反，至少对可见波段中的大多数光辐射(特别是优选地对具有高于405纳米的波长的光辐射)是透明的。在上文表明的来自“knight光学有限公司”的二向色过滤器的情况下，所述结果是使用相对于从led 31到达的光辐射以45
°
成角度的过滤器来实现的。上述“knight光学有限公司”二向色过滤器在目标频率下的频率行为在图18中的图表中示出，其中，x轴示出了以纳米为单位的波长值，并且y轴示出了反射或透射的电磁辐射的百分比。曲线40表明以入射角等于0
°
透射的辐射，曲线41表明以入射角等于0
°
反射的辐射，曲线42表明以入射角等于45
°
透射的辐射，并且曲线43表明以入射角等于45
°
反射的辐射。
[0095]
在一些实施例中，入射光辐射的波段在360和405纳米之间。在一些实施例中，为此，led 31配置成：发射具有该波段中的波长的光辐射。在其它实施例中，相反，使用上文表明的二向色镜允许使用led31，led 31以及在紫外波段中的所期望的频率还发射在可见范围中的不需要的光辐射(如在下文描述的情况下)，因为此类可见辐射未朝向传送元件28反射并且因此未到达识别元件11。
[0096]
在一些实施例中，检测装置13包括电子传感器33，电子传感器33与传送元件28的第二端30光学相关联，以接收由第二端30发射的光辐射。
[0097]
在其中检测装置13配置成检测可见范围中的辐射的一些实施例中，二向色镜也有利地拦截返回光辐射，只允许可见光波段中的辐射通过，将紫外辐射反射到其它地方。
[0098]
冲泡单元2还包括电子控制单元(未图示)，该电子控制单元可以连接到单元本身的各种操作部分，诸如锅炉、泵、用于移动第一部分19和第二部分20的任何马达、照明装置26、检测装置13等，并且该电子控制单元编程为控制它们的运行。
[0099]
特别是，电子控制单元连接到检测装置13，以从它那里以电子格式接收与返回光辐射的特性有关的真实数据。有利的是，真实数据是与返回光辐射相关的定量物理测量，诸如与强度有关的数据、与频率有关的数据、与持续时间有关的数据等。
[0100]
在一些实施例中，真实数据由检测装置13准备，并且发送到电子控制单元，以便其必须对这些数据的使用(下文针对其描述方法)。在其它情况下，真实数据与其它数据一起发送到电子控制单元，合并在其它数据中，或者必须在任何情况下从其它数据中得出，所述其它数据由检测装置13获取。在这些情况下，电子控制单元将编程为处理所接收的数据并且获得目标真实数据。
[0101]
电子控制单元也编程为在所接收的真实数据的基础上执行比较步骤，并在比较步骤的结果基础上执行管理步骤。
[0102]
在管理步骤期间，电子控制单元将从检测装置13接收的真实数据与保存的参考数据比较，并且确定真实数据是否与参考数据匹配。在其基础上来确立是否存在匹配的规则可每次基于要考虑的数据项目的类型来制定。例如，如果参考数据是精确的值，当真实数据与参考数据的偏差小于预先确定的误差边际(其将既以绝对值并且又以百分比或相对值可表述)时，匹配可存在；否则，如果参考数据已经按照范围表述，当真实数据落在该范围内时，匹配将存在。
[0103]
在管理步骤期间，电子控制单元管理冲泡单元2的操作；然而，根据本发明，与如果比较步骤表明真实数据与参考数据不匹配相比，如果比较步骤表明真实数据与参考数据匹配，电子控制单元编程为：以不同的方式管理冲泡单元2的操作。
[0104]
在一些实施例中，电子控制单元编程为：只有当比较步骤表明真实数据与参考数据匹配时，允许制作饮料。
[0105]
在其中电子控制单元连接到热水供应器件以控制它们的操作的一些实施例中，与如果比较步骤表明实际数据与参考数据不匹配相比，如果比较步骤表明真实数据与参考数据匹配，则电子控制单元编程为：以不同的方式控制热水供应器件的操作。
[0106]
在一些实施例中，如果比较步骤表明真实数据与参考数据不匹配，则电子控制单
元可以编程为：使热水供应器件通过采用与如果匹配存在所采用的安全供应参数相比的安全供应参数来操作。
[0107]
上文描述的不同的程序意在在原始和非原始胶囊之间区分，并且允许或者只用原始胶囊来冲泡，或者也用非原始胶囊来冲泡，但是采用不同的冲泡参数(例如安全参数)。
[0108]
在一些实施例中，保存的参考数据包括多个单独的备选方案，并且电子控制单元编程为：取决于真实数据与各种可能的参考数据备选方案中的哪一个匹配，以不同方式控制热水供应器件的操作。在这种情况下，提供不同的参考数据备选方案旨在允许电子控制单元不仅在原始和非原始胶囊之间区分，而且允许识别不同类型的原始胶囊，且能够为每种类型设置不同的冲泡参数。
[0109]
在上文描述的上下文中，开发了构成本发明的核心的不同创新方面，这些创新方面也包括所附权利要求书中限定的本发明的主题。
[0110]
可以独立于其它方面实现的本发明的第一个创新方面涉及读取表面12的形状(也就是说，识别元件11的表面的部分的形状)，当胶囊4关闭在灌注室3中时，该部分面向检测装置13的返回光辐射获取表面27。根据第一个创新方面，读取表面12形成凸面，该凸面指引朝向检测装置13，或者，仅考虑胶囊4，该凸面指引朝向与粉末状食品物质5所在的侧相反的侧(通常朝向进料壁9)。在优选的实施例中，读取表面12具有与球形罩的形状类似的形状，优选地具有在2至5毫米之间的曲率半径。
[0111]
在优选的实施例中，至少读取表面12在识别元件11的一部分中制作，从整体上看，该部分在使用的条件下具有稳定的尺寸，也就是说，该部分使得它既保持其整体形状，并且最重要地是又保持上文描述的凸面。在一些实施例中，如已经指明，这是通过将识别元件11与分配单元14相关联，或者直接将分配单元14作为识别元件11使用来实现的。这并不改变以下事实：识别元件11，作为整体，可能遭受到例如下文描述的类型的小的弹性变形。
[0112]
有利的是，如果分配单元14包括用于收纳第一穿孔单元17的凹入部16，读取表面12定位在在凹入部16的底部上，如例如在图5中所图示的，其中，读取表面12整体上是凸起的，尽管具有水平的中心部分和具有球形区域的形状的侧面部分。
[0113]
该第一个创新方面的设计至少带来了两个显著的益处。首先，使表面作为一个整体凸起显著地减少了由于读取表面12本身上(食品物质的)粉末的颗粒的存在而导致的假阴性的风险。其次，当通过注塑将分配单元14和识别元件11制作成单个体时，读取表面12的凸形形状减少了在模具中它由于材料收缩而遭受变形的风险，相反，如果读取表面是完全平坦的，所述材料收缩已看出更容易发生。避免这些变形可以是重要的，因为变形的读取表面12可能阻止由检测装置13进行的正确识别。
[0114]
上文描述的第一个创新方面既可以在制作系统1(冲泡单元2和胶囊4)时实现，且又可以在仅为另外已经开发的系统制作胶囊时实现。
[0115]
根据也独立于其它三个创新方面可实现的第二个创新方面，本发明提供用于：首先，如果它被具有预定波长波段的入射光辐射照亮，使用能够发射/反射具有预定特性的光辐射的材料来制作识别元件11。特别是，优选的实施例提供用于针对制作识别元件11的荧光材料(也就是说，如果用紫外范围中的光辐射照亮，能够发射可见范围中的光辐射的材料)的使用。第二个创新方面的更一般的实现提供用于对返回光辐射的强度如何分布在波长的多个波段之中的测量的使用，作为识别标准。特别是，它提供用于波长的主波段以及在
该主波段内的彼此分离的多个次级波段的鉴别。在优选的实施例中，次级波段共同限定了整个主波段。以主波段中的返回光辐射的总强度作为参照，然后对该总强度中有多少与包括在每个次级波段中的波频相关联作出评估。因此，与每个单独的次级波段相关联的强度可在主波段中的总强度的0％和100％之间变化。
[0116]
再次根据第二个创新方面，检测装置13和/或电子控制单元因此配置成：使用由检测装置13在主波段中检测到的返回光辐射的总强度的划分(division,有时也称为级)作为真实数据。有利的是，该划分被评估为每个次级波段中的强度与主波段中的总强度的比率，也就是说，被评估为与主波段相关联的总强度的份额，该份额与每个次级波段相关联。如果主波段对应于次级波段的总和，主波段中的总强度等于三个次级波段中的强度之和。
[0117]
类似地，参考数据包括将总强度至每个次级波段的划分的一个或多个组合。总强度的划分的这些一个或多个组合中的每个包括，对于每个次级波段，相对于在主波段中接收的总强度，在该次级波段中接收的返回光辐射的强度的份额的可允许的值的范围。例如，在下文描述的优选实施例中，在存在三个次级波段的情况下，参考数据包括以下组合中的一个或多个：
[0118]-组合a：第一个次级波段中的强度在20-45％范围中，第二个次级波段中的强度在30-40％范围中，并且第三个次级波段中的强度在20-40％范围中；
[0119]-组合b：第一个次级波段中的强度在3-8％范围中，第二个次级波段中的强度在60-72％范围中，并且第三个次级波段中的强度在20-32％范围中；
[0120]-组合c：第一个次级波段中的强度在0-3％范围中，第二个次级波段中的强度在25-40％范围中，并且第三个次级波段中的强度在60-75％范围中。
[0121]
根据本发明的第二个创新方面，电子控制单元编程为：执行比较步骤，并且当与每个次级波段有关的真实数据各自落入在包括在参考数据中的相同强度组合(示例中为a、b或c)的相应范围内时，表明真实数据和参考数据之间的匹配。
[0122]
在其中使用荧光材料的本发明第二个创新方面的优选实施例的情况下，照明装置26被配置成：用入射光辐射照亮读取表面12，该入射光辐射具有至少部分包括在紫外范围中的波长的波段，优选地在360和405纳米之间的波段。如上文所看到，这一结果可以有利地使用与适当配置的二向色镜相关联的led 31以低成本实现。特别是，在一些实施例中，所使用的led是图20所涉及的lduv2043 led。该led具有以400纳米的频率为中心的80纳米宽的发射波段。因此，二向色过滤器过滤其上部波段(405-440纳米)。
[0123]
在优选的实施例中，三个次级波段如下：
[0124]-具有在600纳米和700纳米之间的波长的第一个次级波段；
[0125]-具有在500纳米和600纳米之间的波长的第二个次级波段；以及
[0126]-具有在400纳米和500纳米之间的波长的第三个次级波段；
[0127]
并且主波段对应于连结在一起的这三个波段(从400纳米到700纳米-500纳米和600纳米的值优选地各自只包括在一个次要波段中)。
[0128]
在一些优选的实施例中，所使用的传感器是来自rohm公司的bh1749nuc传感器。
[0129]
保存在电子控制单元中的用于比较步骤的参考数据由强度至三个次级波段的划分的至少一个组合组成，其中，对于每个次级波段，优选有用于总强度的相应份额的可允许范围。
[0130]
更详细地说，关于强度至三个次级波段的划分，申请人进行的长时间的实验允许若干优选的组合的鉴别，这些组合允许优选实施例中的识别操作的优化。对于上文限定的三个次级波段，三个优选的组合如下(其中，如已经表明的，每个百分比值是指该次级波段中的强度与三个次级波段中的强度之和的比率)：
[0131]-组合a：第一个次级波段中的强度在20-45％范围中，第二个次级波段中的强度在30-40％范围中，且第三个次级波段中的强度在20-40％范围中；
[0132]-组合b：第一个次级波段中的强度在3-8％范围中，第二个次级波段中的强度在60-72％范围中，且第三个次级波段中的强度在20-32％范围中；
[0133]-组合c：第一个次级波段中的强度在0-3％范围中，第二个次级波段中的强度在25-40％范围中，且第三个次级波段中的强度在60-75％范围中。
[0134]
根据本发明的第二个创新方面，如已经表明的，电子控制单元编程为：执行比较步骤，并且当与每个次级波段有关的真实数据各自落入在提供用于在参考数据中的相同强度组合(a、b或c)的相应范围内时，表明真实数据和参考数据之间的匹配。
[0135]
例如，如果所检测的真实数据表明，在主波段中作为整体检测到的光辐射的强度划分如下：第一个次级波段中38％，第二个次级波段中33％，且第三个次级波段中29％，则其落入组合a内，并且比较步骤的结果将是匹配存在。相反，如果所检测的真实数据表明，在主波段中作为整体检测的光辐射的强度划分如下：第一个次级波段中38％，第二个次级波段中41％，并且第三个次级波段中21％，所述划分未落入在限定参考数据的组合中的任何组合(尽管对于三个中的两个次级波段，它们与组合a匹配)内，并且因此，比较步骤的结果将是没有匹配存在。
[0136]
在一些实施例中，参考数据包括强度的单个组合，特别是在优选的实施例中，组合a、组合b或组合c中的一种。
[0137]
相反，在其它实施例中，参考数据包括强度的两种或更多种组合。在这种情况下，电子控制单元有利地编程为：依据保存的参考数据与真实数据匹配的组合，以不同的方式控制热水供应器件的操作。
[0138]
在根据第二个创新方面的一些实施例中，检测装置13有利地包括一个或多个过滤器，这些过滤器与电子传感器33联接，以过滤具有与主波段的频率不匹配的频率的光辐射，从而减少任何电磁“噪音”的发生。在图17中图示的实施例中，第一个过滤器由二向色过滤器构成，该二向色过滤器配置成只允许可见光谱中的光辐射通过。然而，在二向色镜的下游还有wratten过滤器34(也就是说，在过滤紫外辐射的同时也能允许可见辐射通过的过滤器)。特别是，可以使用已经提到的“knight光学有限公司”制作的430fwp7575过滤器，图19提到了该过滤器，图19示出了依据波长(以纳米)由过滤器透射的强度的百分比。
[0139]
关于胶囊4，根据第二个创新方面，识别元件11由一种材料制作，该材料当它用具有在360和405纳米之间的波长的入射光辐射照亮时，发射和/或反射返回光辐射，该返回光辐射具有光辐射的强度至上述三个次级波段中的每个的划分，该划分在包括组合a、组合b和组合c的组合的组中选择。例如，该结果可通过将合适的荧光颜料添加至用于制作识别元件11的混合物来获得。
[0140]
因此，上文描述的第二个创新方面既可以在完整的系统1(冲泡单元2和胶囊4)中实现，并且又可以仅用于制作提取单元或胶囊，所述提取单元或胶囊意在用于由其它已经
开发的系统1(也就是说，第二个创新方面的范围既涵盖能够使用符合上文描述的内容的胶囊的冲泡单元2，又涵盖其中识别元件11具有上文表明的行为的胶囊)。
[0141]
转换到本发明的第三个独立创新方面(其是所附权利要求书的主题)，这涉及第一穿孔单元17和识别元件11之间的具体相互作用。
[0142]
根据第三个创新方面，返回光辐射获取表面27首先以这种方式固定到第一穿孔单元17，以在灌注室3中采用预定的位置(除设计公差之外)。
[0143]
有利的是，获取表面27由光辐射传送元件28的第一端29构成。在一些实施例中，光辐射传送元件28以与吸入管22或者平行或者同轴的方式部分地延伸。
[0144]
第一穿孔单元17具有远端部分35，远端部分35配置成刺穿胶囊4的进料壁9，并且远端部分35在冲泡配置中，在灌注室3内部突出超过了光辐射获取表面27(图9和图10)。
[0145]
有利的是，远端部分35只在它的一侧上相对于获取表面27的中心轴线偏离中心定位。优选地定位在获取表面27的相反侧上的是吸入管22的出口23。
[0146]
在图示的实施例中(图8和图9)，远端部分35具有两个平坦的侧表面36，这两个侧表面36汇合在切削刃37上，切削刃37径向地延伸，并且从内部到外部进行，以这样的方式成角度，使得较外部的部分38比较内部的部分39更多地突出到灌注室3中。
[0147]
鉴于第一穿孔单元17的和灌注室3的尺寸确定，胶囊4以这样的方式配置和确定尺寸，使得根据下文描述的方法，当胶囊4插入在灌注室3中时，第一穿孔单元17与识别元件11进行接触。
[0148]
有利的是，有两种备选的可能性。
[0149]
根据第一种可能性，当胶囊4包含在灌注室3中时，第一穿孔单元17的远端部分35搁置在识别元件11上，并且光辐射获取表面27与识别元件11有预定的距离(解决方案未图示)。
[0150]
相反，根据第二种可能性，当胶囊4包含在灌注室3中时，第一穿孔单元17的远端部分35部分地插入在识别元件11中(也就是说，穿透它，但是只部分地穿透它，并且没有制作完全穿过它的洞)，并且光辐射获取表面27或者与识别元件11有一定距离(图14)，或者最多是搁置在识别元件11本身上(图15)。
[0151]
在所有的这些情况下，光辐射获取表面27离识别元件11的距离从不会超过预定的距离(除了制作公差外，在设计阶段处确定)。
[0152]
这一结果可以通过以下方式实现：一方面，以这样的方式制作识别元件11使得它在第一穿孔单元17的远端部分35的推力作用下在灌注室3中向内可移动，以及另一方面，适当地确定第一穿孔单元17和/或胶囊4的尺寸。
[0153]
在其中识别元件11与分配单元14相关联或者由分配单元14构成的优选的实施例中，识别元件11的移动性仅由于分配单元14本身的弹性可变形能力而获得，虽然分配单元14具有稳定的尺寸，但是在凹入部16所位于的其中心区域处能够轻微弯曲。应该注意到的是，所需的行程一般可能是大约几十分之一毫米。
[0154]
相反，当胶囊4插入在灌注室3中时，通过在设计阶段处在第一穿孔单元17和分配元件之间提供一些物理干扰来进行尺寸确定。图12和图13中图示了具有干涉的设计尺寸确定的示例，该干扰即使考虑到关于制造公差的最不利的组合保证了第一穿孔单元17和识别元件11之间的接触。
[0155]
如果读取表面12形成指引朝向检测装置13的凸面，按照由第一个创新方面所提供用于的内容，第一穿孔单元17的远端部分35抵靠凸形读取表面12接触而起作用，如图14和15中所图示。
[0156]
上文描述的第三个创新方面既可以当制作完整的系统1(冲泡单元2和胶囊4)时实现，并且又当只制作冲泡单元2或者只制作胶囊时实现。
[0157]
转换到也独立于其它方面的一个或多个方面的应用而适用的最后的创新方面，首先它提供用于，热水供应器件配置成：在胶囊4内部，在识别元件11的读取表面12(当胶囊4插入在灌注室3中时，照明装置26和检测装置13指引朝向该读取表面)处供应热水。
[0158]
特别是，热水供应器件配置成：在胶囊4内部在识别元件11的读取表面12处以这样的方式供应热水，使得其供应的水在读取表面12上流动，并且因此可以移除除其上存在的任何粉末颗粒。
[0159]
还根据本发明的第四个创新方面，电子控制单元编程为：当比较步骤的第一次执行已经表明由检测装置13检测的真实数据与参考数据不匹配时(也就是说，当没有匹配存在时)，通过激活用于清洁读取表面12的热水供应器件，执行用于清洁识别元件11的清洁步骤。
[0160]
用于清洁识别元件11的清洁步骤的基本原则是如下基本原则：供应有限数量的水(也就是说，不足以导致饮料的冲泡，或者至少未完全冲泡)，但是这可足以转移可能停留在读取表面12上的任何粉末颗粒。为了实现这个结果，控制所供应的水的压力和/或流速可能也是有用的。
[0161]
在一些实施例中，电子控制单元编程为：通过激活热水供应器件达1至2秒之间的时间来执行清洁步骤。
[0162]
在一些实施例中，电子控制单元编程为：通过激活热水供应器件以便供应在5和15毫升之间的水量来执行清洗步骤。
[0163]
在一些实施例中，电子控制单元编程为：通过激活具有在23至29l/h之间的流速的热水供应器件来执行清洁步骤。
[0164]
在一些实施例中，电子控制单元编程为：通过激活热水供应器件以便以1.5至12巴(bar)的压力供水来执行清洁步骤。
[0165]
再次根据第四个创新方面，在一些实施例中，在已经执行了清洁步骤之后，电子控制单元编程为：从检测装置13获取与清洁的读取表面12有关的新的真实数据，并且使用这些新的真实数据第二次执行比较步骤。如可以推断，如果清洁步骤有效地清洁了读取表面12，新的真实数据将与用于比较步骤的第一次执行的真实数据不同，而如果读取表面12已经干净，或者如果清洁步骤不允许移除存在的任何污垢，新的真实数据将与以前的真实数据基本相同。
[0166]
在一些实施例中，电子控制单元被编程为：多次执行清洁步骤，该清洁步骤与等待步骤交替进行。
[0167]
在一些实施例中，当比较步骤的第一次执行已经表明真实数据与参考数据不匹配时，电子控制单元编程为：在一个或多个清洁步骤的执行期间连续地重复比较步骤。在一些实施例中，电子控制单元编程为：在比较步骤表明真实数据与参考数据匹配的时刻，中断一个或多个清洁步骤并且转到管理步骤。
[0168]
特别是，电子控制单元编程为：即使在清洁步骤期间，并且如果有必要，在清洁步骤后的预定时间，从检测装置13连续地获取与读取表面12有关的新的真实数据，并且通过连续地检查逐渐获取的新的真实数据来执行比较步骤。
[0169]
当提供的最后比较步骤也已经结束时(通过在清洁步骤后只检查数据一次来执行，或者在清洁步骤期间，并且如果必要甚至在清洁步骤之后连续地检查数据来执行)，电子控制单元编程为：也再次执行管理步骤，这次是基于用比较步骤的第二次执行得到的结果，也就是说，基于该比较步骤是否发现了真实数据和参考数据之间的匹配。
[0170]
在一些实施例中，当甚至比较步骤的一次或多次进一步的执行已经表明由检测装置13检测的真实数据与参考数据不匹配时，电子单元编程为：认为匹配的缺乏是确定的，并且执行管理步骤以及关于激活或不激活热水供给器件而因此起作用。
[0171]
相反，在其它实施例中，当比较步骤的第二次执行已经表明由检测装置13检测的真实数据与参考数据不匹配时，电子控制单元编程为：基于以比较步骤的最后一次执行得到的结果，再次接连地执行清洁步骤和比较步骤。
[0172]
在一些实施例中，这在继续管理步骤的执行之前当比较步骤的最近的前一次执行已经表明真实数据与参考数据不匹配时可重复多次。
[0173]
在第一次执行后的清洁步骤的执行期间，甚至可以提供采用不同的执行参数，特别是可以确定与最后一次执行相比读取表面12的改善的清洁的参数(例如，与紧接着以下之前的清洁步骤的执行相比：供应更大数量的水，以更高的流速/压力供应或者供应更长的时间)。
[0174]
例如，在一些实施例中，提供了清洁步骤的最多三次的执行，每次持续时间在1和2秒之间(优选地等于1.5秒)，与等待步骤交替进行，这些等待步骤有利地具有相同的持续时间。在这种情况下，由泵抽出的用于清洁的水在第一次执行时可能大约为10-13毫升，然后在第三次执行结束时逐渐增加到总共大约26-32毫升。在第一次执行的开始和第三次执行的结束之间，供应压力可以从近似1.5巴逐渐增加到近似12巴。在这些实施例中，从清洁步骤的第一次执行开始直到清洁步骤的最后一次执行结束，比较步骤是连续执行的。此外，一旦比较步骤表明由检测装置13检测的真实数据与参考数据匹配，清洁周期就会立即中断。
[0175]
上文描述的第四个创新方面既可以当制作整个系统1(冲泡单元2和胶囊4)时应用，并且又可以当只制作冲泡单元2时应用。
[0176]
关于创新方面，根据本发明的系统1的各种实施例的操作容易从前面的描述中推导出，而该操作与现有技术的系统关于胶囊4的插入和移除和饮料的形成的操作是相似的。
[0177]
本发明带来了重要的优点。进一步的优点由是本发明的部分的其它创新方面来提供。
[0178]
由于本发明，已经可以提供用于制作饮料的系统，该类型的系统使用放置在胶囊内部的光学识别元件，该系统尽管在制作冲泡单元和胶囊时使用了正常的制造公差，但是仍保证高水平的识别可靠性。
[0179]
进一步的优点由是本发明的部分的其它创新方面来提供。
[0180]
由于第一个创新方面，已经可以提供用于制作饮料的系统，该类型的系统使用放置在胶囊内部的光学识别元件，该系统既因为读取表面上粉末的颗粒的存在并且又因为读取表面的模塑变形在注塑的识别元件的情况下而较少遭受到假阴性的风险。
[0181]
由于第二个创新方面，已经可以提供用于制作饮料的系统，该类型的系统基于极其可靠的识别标准使用放置在胶囊内部的光学识别元件，这是现有技术的那些的备选方案。
[0182]
由于第四个创新方面，已经可以提供用于制作饮料的系统，该类型的系统使用放置在胶囊内部的光学识别元件，在该系统中最小化了由读取表面上粉末的颗粒的存在而导致的假阴性的风险。
[0183]
最后，应该注意到的是，本发明相对容易产生，并且甚至与实现本发明相关的成本也不是很高。
[0184]
上文描述的发明可以在由此不脱离本发明概念的范围的情况下以若干种方式来修改和调整。
[0185]
所有的细节可以用其它技术上等效的元素来替代，并且所使用的材料以及各种组件的形状和尺寸可根据要求而变化。