本发明涉及一种用于制备食品或饮料产品的包袋，具体涉及此类包袋中的插入件，包袋由插入件与容器一起构造，使得通过插入件将流体引入容器中以制备相应的食品或饮料产品。
背景技术：
通过在饮料分配机中引入含有食品或饮料配料(诸如研磨咖啡或速溶咖啡)的胶囊并将水注入胶囊中来制备饮料在现有技术中是已知的：饮料或食品配料通常被提取或溶解到水中以形成饮料或所需的最终产品，饮料或所需的最终产品通过合适的出口流出胶囊。
因此，过去已经开发了不同的胶囊，这些胶囊至少通过用于储存食品或饮料配料的胶囊主体的性质来区分。虽然大多数胶囊由刚性主体或半刚性主体制成(通常通过注塑成型或热成型制成)，但可由箔材料制成柔性类型的包袋。相较于半刚性和刚性胶囊，柔性包袋通常具有以下优势：使用更少量的材料包装产品，这导致总体更低的生产成本，数个生命周期评估表明受到更低的生命周期影响，并且使用者方面的优势在于其将需要更少可用空间就能储存这些包袋，因为这些包袋更紧凑。
例如，wo99/05044描述了柔性饮料生产小袋，其包含通过将两个层压件在其边缘处结合而形成的容积中的饮料配料，具有刚性塑料的导管结合到其中的基部接缝。入口喷嘴设置在所得小袋的顶部处以用于将与饮料或食品配料混合的水引入小袋的内容积内，然后所产生的饮料通过设置在包袋底部处的饮料出口排出，其中提供闭合装置，使得当加压水被引入到小袋中时，闭合装置适于在压力下打开，从而允许饮料通过饮料出口排出。然而，该构型对于消费者而言存在重要的缺点：通过增加小袋内的压力来获得闭合装置的打开。但是，该压力增加并不推荐用于一些饮料的制备，因为它会在饮料表面形成气泡，例如，这对于茶的制备将是不期望的。除此之外，对于使用者存在以下风险：在所期望压力下包装可能不破裂的风险，包装最终将以不受控的爆开方式打开。出于该原因，小袋在其中进行处理的设备需要包括在饮料制备期间将小袋完全封装在机器中的装置以避免对消费者造成伤害的风险。
从现有技术中还已知一些其他柔性袋，例如根据wo2011/024103，该文献公开的用于制备饮料诸如咖啡的柔性袋或小袋包括储存有浓缩剂量产品的空间。袋还包括在袋的侧面之一上的刚性部分，该刚性部分设置有水通过其插入袋中的入口；将水朝向袋的相对部分输送的管元件从而进行水和配料的混合；以及产品通过其进行分配的出口。在饮料制备期间，饮料出口定位在袋顶部。水通过入口并且通过管元件被引入直至其充满袋，并通过同样定位在袋顶部的饮料出口溢出。这样的袋被构思用于通过提取烘焙并且研磨的咖啡，而非通过溶解速溶咖啡或其他可溶材料来制备饮料。出于该原因，袋在出口处具有过滤器，以防止不溶颗粒与饮料一起分配。这样的袋的不便之处在于，在饮料制备以及引入水结束后，饮料留在袋中，这对于不能从饮料生产机器中正确移除袋的使用者而言是个问题。
在采用已知现有技术的所述已知柔性袋或小袋中，溶解在将混合流体引入小袋内部时立即开始，因为出口是开放的并且不存在控制其开合的装置。因此，溶解尚未准备就绪并正确完成，产品即已经递送。因此希望提供分配只在溶解正确准备就绪之后开始的小袋。这样，本发明的目标是提供解决上述需求的解决方案，如将进一步讨论的那样。本发明还意图实现其他目的，特别是对在本说明书的剩余部分中将出现的其他问题的解决办法。
技术实现要素：
根据第一方面，本发明涉及一种由一种或多种配料制备食品或饮料产品的包袋，该包袋包括插入件和容器；容器由至少一个柔性片材构造而成，柔性片材的折叠方式能够构造其中可存储一种或多种配料的容器，并且包袋还包括与分配出口连通的可封闭入口，食品或饮料产品通过分配出口递送，可封闭入口能够封闭，从而实现分配出口的部分或完全闭合。
优选地，包袋至少包括可刺穿以便能够触及(接近，到达)对应的主入口和次入口的主入口区域和次入口区域。主入口和次入口通常通过对应的主喷射入口和次喷射入口与容器的内容积连通，该主喷射入口和次喷射入口优选地布置成相对于主入口和次入口成约90°的角。
优选地，主入口和次入口可换向地布置在包袋中，使得可在正面或通过其相对的后部触及它们。通常，主入口区域和次入口区域相对于将包袋分成两个相同部分的中心竖直轴线对称地布置。
根据另一个实施方案，主入口区域和次入口区域不对称地布置在插入件中，使得在容器内部形成最佳湍流。
通常，在本发明的包袋中，至少一个柔性片材被布置成整体包裹插入件，与容器的内容积直接连通的插入件的部分除外。
优选地，包袋还包括包裹有柔性片材的出口递送区域，柔性片材可被切割以便能够触及分配出口。
本发明的包袋可被构造为胶囊、小袋、袋等。
优选地，包袋还包括识别装置，识别装置包含用于制备食品或饮料产品的工艺参数信息，工艺参数为以下项中的至少一项或组合：所注入的水性流体的温度、所注入的气态流体的压力、所注入的气体和水的总体积、处理时间等。
根据第二方面，本发明涉及与根据前述权利要求中任一项所述的包袋配合使用以制备食品或饮料产品的制备机器，该机器包括被构造成与包袋中的可封闭入口配合使用以允许完全或部分闭合分配出口的按压装置，产品通过分配出口递送。
通常，制备机器还包括被构造成刺穿并且同时或不连续地通过主入口区域和次入口区域注入流体的刺穿和注入装置。注入装置可包括能够同时注入或不连续地注入水性和/或气态流体的不同流体通道。可针对压力和/或温度和/或流体流量单独地控制流体通道。
另外优选地，本发明的制备机器还包括被构造成用于打开包袋中的一个区域以触及分配出口的切割装置，产品通过分配出口递送。
根据另一方面，本发明涉及一种用于制备食品或饮料产品的系统，该系统包括如上所述的包袋和制备机器。
根据又一方面，本发明涉及所述的用于制备食品或饮料产品的包袋的用途。
根据又一方面，本发明涉及一种由包含在包袋中的一种或多种配料制备食品或饮料产品的方法，该方法包括：
以一定压力将水性流体注入包袋的内容积；
以一定时间脉冲将气态流体与水性流体同时注入；
通过按压装置控制包袋中的分配出口的孔来分配所制备的产品。
通常，水性流体和气态流体的注入压力不同。
在本发明的方法中，优选地水性流体和气态流体注入的压力和/或温度和/或流量取决于包袋中的一种或多种配料的类型。
附图说明
结合附图，在阅读本发明的非限制性实施方案的以下详细描述时，本发明的其他特征、优点和目的对于技术人员而言将变得显而易见，其中：
图1a至1d示出了根据本发明用于制备食品或饮料产品的包袋中的插入件的不同视图。
图2示出了根据本发明包括用于制备食品或饮料产品的插入件的包袋的一般视图。
图3示出了与根据本发明的用于制备食品或饮料产品的包袋一起使用的机器的一般视图。
具体实施方式
根据第一方面，本发明涉及与用于制备食品或饮料产品的包袋一起使用的插入件10。包袋100包括插入件10和容器20：容器20包括用于制备食品或饮料产品的至少一种配料。产品的制备方法为：通过插入件10引入通常为水和/或空气的流体，使得配料混合和/或稀释和/或重构，然后通过也布置在插入件10中的分配出口递送。
如图1a所示，插入件10包括分配出口11(所制备的产品通过其递送)，并且通常还包括主入口12和次入口13(插入件10也可仅包括这两个入口中的一个)，注入装置200(未示出)通过主入口12和/或次入口13注入流体。通常，如将进一步解释的那样，注入装置200也为刺穿和注入装置：它们也被构造成刺穿用于覆盖入口12、13的外部部分的外覆盖件(通常为柔性片材)。这样，装置200将首先刺穿外部片材，然后通过对应的入口12、13注入流体。如图1a所示，主入口12和次入口13分别借助于主喷射入口14和次喷射入口15与容器20的内容积连通。通常，通过入口12、13注入的流体以约90°的角度被分流到主喷射入口14和次喷射入口15中，即主入口和次入口相对于主喷射入口和次喷射入口形成约90°的角。然而，任何其他角度也是有效的并且包括在本发明的范围内。
优选地，为了使包袋100可换向，可从正面或背面触及入口12、13：这可通过使它们为仍然能够从包袋的正面和背面两面触及的通孔或盲孔实现。优选地，插入件10在其正面和背面上是相同的。
根据本发明，对于将流体引入容器容积内部，有不同的可能性：当仅存在一个入口时，可通过该入口同时或不连续地注入水和空气(这应通过包括能够注入两种流体的内部通道的注入装置200实现)。优选地，连续注入水并且以一定脉冲(间歇周期)注入空气，以便在容器内部产生强湍流，从而有助于内部的配料实现良好的溶解。当插入件10中存在两个入口12和13时，水可例如通过其中一个入口引入，并且空气(通常也是间歇地以特定脉冲的形式)可通过另一入口或两个入口引入，水可通过两个入口连续引入(通过其中一个或通过两个入口)，空气的间歇性脉冲可被进一步注入，以帮助产生湍流并实现良好的溶解。此外，这种良好的溶解和强烈的湍流导致在杯中递送的产品获得良好的起泡(如果需要)。
根据本发明，容器的食物或饮料配料可包含在以下列表中：汤、果汁、蔬菜汁、肉汤、咖啡、巧克力、茶、乳或奶精、冰沙、果泥、果蓉、奶油或它们的组合。食品或饮料配料能够为可溶食品或饮料配料。食物或饮料配料优选地为选自以下列表中的可溶食物或饮料配料：
-速溶咖啡粉、乳粉、奶精粉、速溶茶粉、可可粉、汤粉、果粉或所述粉的混合物，
-咖啡浓缩物、乳浓缩物、糖浆、水果或蔬菜浓缩物、茶提取物、水果或蔬菜泥。
粉末可以是凝聚的或烧制的。粉末或液体浓缩物可与固体块混合，例如用固体块或胶囊包封的块制备汤。食物或饮料配料也可以是可泡制食物或饮料配料，如烘焙并且研磨的咖啡或茶叶。在该实施方案中，对可泡制配料进行水提取。
在本发明中，流体涵盖能够与可溶饮料配料混合以制备饮料的任何水性稀释剂(如水、碳酸水、乳等，优选地，水是优选的水性稀释剂)或任何气态流体(诸如空气)。当提及水性流体时，水是优选的流体；当提及气态流体时，空气是优选的流体。
本发明的包袋100可被构造成具有任何可能的形状，诸如小袋(例如柔性袋)、胶囊或任何其他可能的容器形状。
与采用已知现有技术中的系统相比，当流体从顶部引入到底部时，本发明的包袋在高速下工作，从底部向顶部注入水(优选地注入空气)，使得在容器内部形成最佳湍流，从而实现内部产品的最佳溶解。经过注入装置200的空气不以高压引入：压力优选地介于0.1和1.5巴之间，更优选地介于0.3和0.5巴之间。根据本发明，通过高速而不是高压获得最佳湍流和溶解。
优选地，水性流体(水)以高于2巴、更优选地高于3巴、优选地介于2巴和10巴之间、更优选地约7巴的压力注入。入口12、13以一定方式构造，使得由注入装置200注入穿过这些入口的高压流体转换为被驱动到容器20中的高速射流。通常，这些入口的直径介于1mm和4mm之间，更优选地介于1.5mm和3mm之间，并且其上包括可被注入装置200刺穿的可屈服封盖。与容器的内部容积连通的主要喷射入口14和次要喷射入口15的直径至多为1mm，优选地为至少0.2mm，优选地包括在0.2mm和1mm之间，优选地在0.3mm和0.6mm之间。使用这种配置，通过注入装置200注入的高压流体在内部朝向喷射入口传送，在这些喷射入口被转变成容器内高速流体射流。通常，在容器中提供的这种流体射流具有至少20m/s、优选地至少30m/s的速度。
在容器内形成的流体射流和湍流避免了食品或饮料产品过快流过分配出口11：因此，配料与流体一起在容器容积内部的搅拌时间得以延长。
正如所述，插入件10中的入口被构造成用于以射流形式将流体引入容器内容积。所谓射流，应当理解为快速且强有力地进入容器内容积中的液体束或流体束。此类构型优选地通过在流体入口中的流体路径中设置缩窄物(喷射入口的缩窄物)以减小流体入口的截面尺寸来获得。由于流体穿过其流入容器内容积的喷射入口具有较小表面，因此加压流体在容器内容积中形成射流。
喷射入口的较小表面具有避免流体从容器内容积倒流回流体入口中的优势。对于穿过流体入口提供的相同流体而言，喷射入口的表面可根据容器内要与流体混合的食品和饮料配料的性质而改变。具体地讲，当配料难以溶解时，更小的喷射入口可形成速度更高的射流，从而改善该配料在容器中的搅拌和溶解情况。
插入件10中的流体入口12、13的布置方式使得在容器内容积中形成的湍流是最佳的。另外还发现，当流体入口不对称地布置在插入件10中时，形成的湍流可更好并且甚至能够更好地溶解内部的配料，从而减小容积内的死区、得到更短的制备时间并提供更好的发泡。
插入件10包括分配出口11，饮料或最终产品通过该分配出口分配。分配出口11优选地被构造成能够以自由流形式递送产品，这意味着产品可纯粹在重力作用下从分配出口11流出。根据本发明的一个优选实施方案，分配出口11包括位于插入件10的底部的开口，该开口具有表面积与直径为至少1mm、优选地至多6mm、甚至更优选地介于1.5mm和3mm之间的圆形表面的表面相当的横截面。分配出口11通常被构造成在插入件10内基本上竖直地取向的直管，并且在其端部包括开口。本发明的分配出口11的优势是，当制备饮料时，无需在分配出口与机器之间实施特定连接来引导所递送的饮料流：饮料可从分配出口11直接流入饮用杯中。
插入件10优选地为刚性的，并且优选地通过注塑由刚性塑料材料制成。通常，这种塑料材料可选自以下材料：聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚乳酸。另外根据一个次优选实施方案，插入件10可由金属如铝或镀锡板制成。
不同尺寸的包袋100可用于适于储存不同数量配料的同一机器中：通常，正是插入件10在外部形状和流体入口刺穿要求方面的构型决定了待使用的机器；然而，容器的尺寸在竖直延伸时并不决定或限制机器。因此，可以用同一机器制备不同的产品，诸如一杯浓缩咖啡或一碗汤。插入件10的外部设计将独立于目标产品保持不变；然而，插入件10的内部设计(特别是喷射入口的直径)将根据待加工的配料并因此根据目标食品或饮料产品而有所不同。因此，插入件与机器的接口需要保持不变，这样同一机器可用于不同的小袋。另外，其他参数诸如所注入的流体的流速和/或所注入的流体的温度和/或所注入的流体的总容积将根据待加工的配料并因此根据目标食品或饮料产品而调整。
包袋100还可包括使得使用者或消费者能够抓握包袋的突出物：但这未在附图中示出。
根据本发明，插入件10和/或容器20优选地包括识别装置，识别装置包含从流体入口供应到容器20的内容积中的一种或多种流体的信息。此类识别装置可包括任何种类的识别装置，诸如机械代码、光学代码、rfid标签、条形码、磁码、检测孔等。
识别装置还包含用于制备食品或饮料产品的工艺参数的信息。工艺参数为以下项中的至少一项或组合：所注入的水性流体的温度、所注入的气态流体的压力、所注入的气体和水的总体积、处理时间等。
优选地，如附图所示，本发明的包袋100具有沿着饮料制备期间基本上竖直取向的平面取向的平面形状，并且流体入口将水性和/或气态流体的射流以包含在所述平面中的方向取向。从底部引入容器的流体射流演变成在流体分子和配料颗粒之间形成湍流、摩擦和高接触表面的环形和螺旋运动。平均来讲，流体分子在经过混合而与饮料或食物产品一起离开之前在容器内进行数次转动。
根据本发明，在食品或饮料产品的制备和分配期间，容器基本上竖直地布置，并且插入件10被布置为使得穿过一个或多个流体入口进入的水和/或空气以向上方向供应到容器中。
根据本发明，可将水性流体(通常为水)以任何温度(冷、环境温度或热)供应到容器20中，取决于目标食品或饮料产品的类型。
根据本发明的一个优选实施方案，通常柔性片材被折叠以便适形小袋，从而构造在内部包括一种或多种配料以制备食品或饮料产品的容器20。根据另一个可能的实施方案，如图2所示，此类柔性片材可进一步包裹在插入件10的周围，从而对插入件进行卫生上的防护和隔离。柔性膜或片材被布置成紧密地密封插入件10(因此遵照插入件的形状)，插入件的某些部分除外，这些部分中存在一定间隙或空隙以用于在后来将变得显而易见的不同功能。
在主入口区域130和次入口区域140中分别存在一定间隙或空隙，如图2所示。此间隙用于通过刺穿和注入装置200刺穿并且通过对应的主入口12和次入口13注入流体。在分配激活区域110中形成了另一个间隙或空隙，该区域110包括可封闭入口111，该入口可通过机器中的外部按压装置按压与分配出口11直接连通的该入口111上的膜(柔性膜)来关闭，从而实现分配出口11的部分或完全闭合。在膜或柔性片材与插入件之间可存在间隙或空隙的另一个区域为出口递送区域120，如图2所示。机器中的切割装置(未示出)将被构造成用于切割出口递送区域120上方的膜，以便使分配出口11的排出口处于空闲状态，从而通常能够通过重力分配食品或饮料产品。在出口递送区域120上方的完全撕裂和抽出膜，或者该膜的一部分仍保持附接到构造成容器的膜的其余部分，以便能够在没有该膜干扰此类分配的情况下分配产品。不同的开口方式也是可以的。
控制分配出口11的闭合的按压装置允许延迟分配，即这些按压装置可通过可封闭分配出口11来闭合，直至例如包袋内实现适当的溶解：发生这种情况之后，按压装置完全或部分撤回，以允许分配出口11的部分或全部打开。
主入口区域130和次入口区域140中的任一者或两者可用作相对于包袋100相对于制备食品或饮料产品的机器的中心的对中元件，这将通过对应的刺穿和注入装置200实现。
即使未在附图中示出，一个容器20或多个容器可接合到插入件10，该插入件包括例如一个或多个流体入口，使得例如每个容器的喷射入口形成湍流以溶解每一个容器中的配料。
根据本发明构造的包袋100的主要优点是：通常，容器内部的配料是将被稀释和/或与流体重构以形成适当的最终产品的粉末产品。通过控制分配出口11的打开(由按压装置驱动)，将避免粉末在被稀释并制备成适当的食品或饮料产品之前被递送到杯中，即仅当溶解开始并且制备产品时，按压装置撤回(全部或部分)并且使得产品的分配开始。
通常，首先将柔性不透水膜或片材对折(或将两个膜或片材接合到一起)以构造容器20，然后可在插入件10内部包裹和密封(在插入件被膜包裹的实施方案中)。优选地，食品或饮料容器20呈现基本上平面形状，其中插入件10被布置在包袋100的一面上。优选地，包袋本身是基本柔性的，并且看起来像袋或小袋。所谓柔性，是指片可轻松弯折。所得的包袋100也可被弯曲，因为是柔软的，并且相对于刚性容器可以变形。柔性片材可为塑料层压体、金属箔或铝箔、纤维基材料或它们的混合物，并且还可被涂覆。根据本发明，该两个柔性不透水片可由对折且在其自由边缘处接合的单个柔性不透水片形成。
根据第二方面，本发明涉及使用前述包袋100制备食品或饮料产品的方法。该方法包括：
-将包袋100插入制备机器；
-通过刺穿和注入装置200来刺穿插入件10中的一个或多个入口，这也有助于在机器中将包袋对中：这些装置将首先刺穿覆盖流体入口的膜或柔性片材，然后将开始注入流体，通常是水和/或空气，优选在压力下注入水，然后注入间歇脉冲形式的空气，该空气有助于溶解。
-机器中的外部按压装置通过在分配激活区域110的可封闭入口111上方施加压力而闭合分配出口，并且当准备溶解包袋内部的配料时，它们完全或部分地打开；
-机器中的切割或刺穿装置在包袋中的出口递送区域120上方切割膜，使得分配出口11打开以允许分配所制备的饮料或食品产品。
本发明的方法能够适当地溶解包袋内部的产品，这通过形成将在递送产品之前充分混合并溶解产物的强湍流实现。优选地，在过程开始时，将加压水从主入口区域130和次入口区域140中的一者或两者注入到容器20中。优选地，如已经描述的那样，限定脉冲的空气也将通过主入口区域130和/或次入口区域140以限定的次数注入到容器中，以帮助实现湍流，从而导致溶解。这些空气脉冲不持续太久，约从1至5秒，更优选1.5至3秒。在过程结束时，在最终停止注入加压水之前，再注入一个脉冲的空气，以帮助正确地排空包袋的内含物，同时有助于在过程结束时加速排空包袋。根据要在包袋中的制备的产品类型，此类空气脉冲注入的频率和/或长度可变化。
得益于本发明的插入件10的构型，可以实现例如通过主入口区域130注入水，并且例如以一定次数通过次入口区域140注入空气。还可以实现通过具有双通道并且允许双注入的注入装置200，通过仅一个入口130或140以一定次数注入水和空气两者。根据本发明，任何其他可能的构型均是可行的，例如通过主入口130和次入口140将水注入，并且在特定时间通过这些入口中的两者或一者注入空气。任何构型都是可以的，因为插入件10被构造成允许多次注入不同流体。
最佳湍流有助于形成良好的溶解，同时改善泡沫的产生并保持产品在杯中的流动时间可控。
根据又一方面，本发明涉及一种与前述包袋100配合使用的制备机器。图3示出了能够与根据本发明的包袋100配合使用的示例性制备机器。
机器50包括接纳装置和注入装置200(优选地也是刺穿装置，通常被构造为针)，接纳装置适于优选地以一定方式容纳包袋100，使得包袋100竖直地定位并且插入件10定位在包袋的底部，注入装置被设计成与插入件10接合并且通过一个或多个流体入口130和/或140注入水和/或空气。通常，由于包袋100被加工成在机器50中基本上竖直的位置处获得饮料或食品产品，因此将在机器50正面或侧向引入包袋。
机器50还包括按压装置(图3中未示出)，其被构造成在与分配出口11直接连通的入口111上方按压膜(柔性膜)，从而实现分配出口11的部分或完全闭合，如前文所述。
此外，机器50具有切割或刺穿装置85，以在包袋的出口递送区域120上方切割膜，使得分配出口11打开以允许分配所制备的饮料或食品产品。
根据本发明并且如图3中示意性地示出，用于由前述包袋100制备食品或饮料产品的机器50至少包括：
-用于将加压水性流体(水)供应到插入件10中的一个或多个流体入口的流体供应源或罐84和泵82；
-用于最终加热水性流体的加热器83；
-用于递送环境温度水性流体的旁通管线87；
-用于选择热水性流体或环境温度水性流体的阀(未示出)；
-任选地，机器50中也可设置冷却单元(未示出)以递送冷水性流体；
-注入装置200，优选地为刺穿和注入装置，更优选地为一个或多个流体针，用于刺穿一个或多个流体入口并且注入来自流体供应源的加压水性流体以及气态流体(空气)；
-按压装置，被构造成在与分配出口11直接连通的入口111上方按压膜，从而实现分配出口11的部分或完全闭合；
-切割或刺穿装置，用于在包袋的出口递送区域120上方切割膜，使得分配出口11打开。
机器50还包括数据读取器(优选地包括光学设备)，用于从包袋100中的识别装置读取并检索信息。当识别装置包括例如检测孔时，数据读取器将通过发射穿过这些冲孔的光的光发射器装置来检索来自识别装置的信息。
优选地，机器还包括定位区域86以用于在由包袋100制备食品产品或饮料时将饮用杯9设置在包袋的分配出口下方。
本发明的另外方面涉及包括包袋100和机器50的系统，该包袋和机器协作以生产食品或饮料产品，并且涉及在食品或饮料产品的制备中的包袋100的使用，特别是使用此类机器50。
虽然已参考本发明的优选实施方案描述了本发明，但本领域的技术人员可在不脱离所附权利要求书所限定的本发明范围的情况下作出许多修改和更改。