CN101687591A - 用于通过离心法来制备食品液体的一次性使用的胶囊 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于通过如下方式来由胶囊中容纳的食品物质制备食品液体的一次性使用的胶囊(1)，该方式包括：将水引入该胶囊，并使用离心力使水通过该物质，以生产在胶囊中相对于胶囊的中心轴线(A)被沿周向离心的食品液体，该胶囊包括：容纳预定量的食品物质(22)的封壳(14)，用于使食品液体在胶囊中施加的离心力的作用下能够离开封壳的多个出口开口(18)，所述出口开口布置在胶囊的壁的基本周边部分(17)处。

Description

用于通过离心法来制备食品液体的一次性使用的胶囊
技术领域
本发明涉及一种容纳食品物质的胶囊，其用于使用施加在该胶囊上的离心力制备食品液体例如饮料。本发明还涉及一种包括该胶囊和被布置成接纳该胶囊并用于制备食品液体的设备的***。
背景技术
已知制备饮料，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。然后迫使水通过筛子，粉末材料存在于该筛子上。
诸如在EP 0367600B1中，现有***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。
另外，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***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放置在该保持件上；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，需要提出一种新的提取过程和适合于该提取过程的胶囊，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。
为此，本发明涉及一种用于通过如下方式来由胶囊中容纳的食品物质制备食品液体的一次性使用的胶囊，该方式包括：将水引入该胶囊，并使用离心力使水通过该物质，以生产在胶囊中相对于胶囊的中心轴线被沿周向离心的食品液体，所述中心轴线对应于在离心操作期间的旋转轴线，该胶囊包括：
容纳预定量的食品物质的封壳，
封壳的多个出口开口，用于使食品液体在离心操作期间在胶囊中施加的离心力的作用下能够离开封壳，所述出口开口被布置在胶囊的壁的周边部分。
优选地，所述出口开口围绕中心轴线被定位在并且基本沿径向分布在壁的所述部分中。
为了延长在贮存期间的胶囊中的物质的新鲜度，胶囊优选地由气密材料制成。此外，胶囊包括布置在出口开口和外部环境之间的用于以气密方式封闭胶囊的密封箔。
在一特定模式下，通过胶囊中的壁的内部部分设置所述多个出口开口。例如，在胶囊被打开以便用于饮料生产设备中之前，以气密方式封闭包括出口开口的壁的内部部分，以与外部环境隔开。
优选地，在封壳的出口开口的下游设置收集凹部，以收集以均匀流动离开封壳的液体。收集凹部还优选地是布置在胶囊的周边的环形部。收集凹部优选地在一侧被壁的内部部分封闭，并且在另一侧被密封箔封闭。
本发明的胶囊因此被设计成使得能够利用通过使胶囊围绕旋转轴线旋转而获得的离心作用由胶囊的封壳中容纳的物质来制备液体，这对于胶囊是合适的。
因此，胶囊中设置的多个开口被适当地布置，以使得离心液体围绕胶囊的旋转轴线基本在封壳的周边的位置离开封壳。取决于开口的大小，多个开口还可具有从液体中过滤封壳中可能容纳的固体颗粒例如咖啡颗粒的功能。此外，当开口尤其小、即小于200微米时，可在壁的周边部分产生一定的压降、即大约0.5到4巴的压降。
根据本发明的一个方面，多个出口开口包括在所述壁的周边部分中提供的一系列狭槽和/或孔。狭槽可以是适合的，这是因为它们允许使液体以适合的流速释放，同时限制固体颗粒通过。
当提供狭槽时，狭槽可沿封壳的壁的周边部分成至少一个阵列地对齐/排列，例如相互平行。狭槽可具有相对较小的长度例如从0.5到5mm以及小的宽度例如从0.08到0.6mm。
优选地，每个出口开口具有小于形成食品物质的颗粒的平均大小的直径或宽度。
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、开口的数量以及总通道表面积。因此，开口的大小可在该壁的部分中被设计成使得在胶囊本身中产生一定压降。这使得能够在封壳中保持一定压力，从而改进食品物质与水之间的相互作用。取决于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用于咖啡饮料。开口的直径或宽度可在1和800微米之间，优选地在10和600微米之间。壁的周边部分的开口的总表面积也优选地小于所述壁的部分的总表面积的50％，更优选地小于40％。在一种模式下，开口的总表面积被包括在5和200mm2之间，优选地在10和50mm2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，可在壁的周边部获得显著压降。在该壁的部分处可成功获得高于大气压力大约1-4巴、更优选地2-3巴的压降。对于咖啡，在此压力范围内可成功地煮泡可比得上ristretto、espresso或lungo类型的咖啡的具有高固体浓度的液体提取物。
当开口具有等于或大于200微米的宽度或直径时，并且如果在流动路径中没有安置限流装置——例如会产生较高压降的安置在设备中的液体流动路径中的附加的阀，则获得较小的压降例如低于1巴。在液体流径中的低压降的情况下，具有大的出口开口的该壁的部分可用于将固体颗粒保持在封壳中。但是，液体趋向于更迅速地离开封壳(即，产生较高流速)，并且在封壳中的物质和水之间产生较少的相互作用。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芳香物浓度。在一种可能的模式下，具有出口开口的壁的部分可由滤纸或织造、非织造纤维、网状材料、多孔聚合物膜或它们的组合形成。在此情况下，壁的部分的一部分可由滤纸、纤维或网状材料的带或不同部分形成。网状材料可例如由金属和/或聚合物线制成。该纤维可以是聚合物和/或天然纤维的织物。在这些不同情况下，开口可由在材料的纤维之间形成的微孔形成。特别地，由聚合物织造或形成网状的材料或多孔聚合物膜可耐磨并且被设计成具有低孔隙率，即小于200微米，优选地在1和100微米之间，以便提供显著压降、即在大约1-4巴之间。适合的材料可以是PET织造膜。
在一优选模式下，胶囊还可包括周围的胶囊收集凹部。该凹部可特别地安置在所述多个出口开口下游，以便收集因离心而抛射到封壳的壁上并通过该出口开口的液体。该凹部可被密封盖封闭。因此，在离开胶囊之前，离开封壳的离心液体被收集到收集凹部中。这样可确保更均匀的液体流离开胶囊。凹部还被设置成在胶囊中分配足够的空间，以便能够在胶囊中引入饮料制备设备的穿孔构件，以做出饮料出口。
根据胶囊的优选模式，提供碟形体部。该体部优选地具有终止于较大的开口截面的侧壁和具有较小截面的封闭底壁。因此，该侧壁沿开口端的方向变宽。优选地，盖组装到碟形体部上以封闭该体部的开口端，并且从而与该体部一起限定了容纳食品物质的封壳。特别地，包含出口开口的壁的部分可以是盖的一部分。这种构型在工业上的生产和组装相对简单。在一特定模式下，盖包括周边凹部的至少一部分，其形成用于收集通过出口开口的饮料的装置。例如，胶囊在其周边包括具有U形截面的环形凹槽，该环形凹槽向外开口、即沿与封壳内部相反的方向开口，并且形成(所述)收集凹入装置。该凹槽具有在其中设置开口——例如一系列周边狭槽——的壁的内部部分。该凹槽可进一步包括形成接合边缘的外部部分，其支承在碟形体部的内部支承部分上。该接合边缘可与碟形体部的支承部分形成被充分密封的界面，以便防止液体绕行通过该开口。
该收集凹部可在盖的周边持续延伸，以便使得离心液体能够在离开胶囊之前更好地向外分配。在一可供选择的模式下，收集凹部可以是体部的一部分。例如，体部可以是包括凹部的热成形的塑料构件。优选地，该凹部布置在体部的加宽的开口截面处。
在一优选模式下，气密密封箔覆盖该盖的至少一部分。特别地，密封箔至少覆盖该收集凹部。因此，在胶囊被用于饮料生产设备中之前该收集凹部被气密封闭。结果，在胶囊使用之前，实际上没有外部大气中的空气通过封壳中设置的出口开口、例如通过盖的内部部分进入胶囊。因此，物质例如咖啡或牛奶较少地受到可能的氧化。
在一模式下，该密封箔永久密封在碟形体部和/或盖上，并且因此被制成可通过刺入注水装置而刺穿。同时，例如通过用在胶囊外部的一个或多个穿孔/刺破构件——例如饮料生产设备的数根针状物——进行刺穿，可在箔中形成一个或多个出口，以便使得液体能够离开胶囊。例如，可在收集凹部的区域中在箔中刺穿三个或四个出口，以使得离心液体能够以相等数量的流离开胶囊。在另一模式中，该密封箔被可移除地密封到碟形体部和/或盖上，并且被制成可剥离的。在这种情况下，箔在***饮料生产设备中之前被移除。
为了使得密封箔能够被施加到碟形体部上，碟形体部包括用于箔的密封的周向边沿。密封可例如通过超声波或热焊接来实现。
该胶囊的盖可因此形成一内部构件，其例如通过简单的***或通过附加的连接手段例如焊接组装到碟形体部中。当密封箔组装到盖上并且密封到碟形体部的边沿上时，盖可例如在碟形体部的周边内缘处简单地***体部的支座上而没有另外的连接，这是因为在边沿处以足够的张力密封的箔可防止盖与体部的支座分开。
在本发明的另外的特征中，盖可包括至少一个入口端口，该入口端口限定了用于将水注入装置引入胶囊的通道。该盖中的入口端口可通常被塑料壁的可刺穿的小部分封闭，或者可保持打开。例如通过可打破的塑料部件来封闭该入口端口可能是有利的，以便防止物质例如咖啡颗粒自由离开该封壳并且占据盖和密封箔之间的间隙。该入口端口在胶囊的中心旋转轴线处对齐/排列。实际上，当该端口被对齐时，饮料生产设备的注水部可以是该设备的固定部分而不是旋转部分。这样大大简化了设备的构造。在另一个可能的特征中，该入口端口形成在封壳的方向上变宽的管状部分。此部分的变宽促进了离心期间在封壳中的水的注射。
在本发明的上下文中，胶囊可容纳大量候选中的食品物质，该大量候选包括食品配料或食品配料的混合物。
特别地，可从如下配料中选择，所述配料包括研磨咖啡、速溶咖啡、奶基粉末、奶制或非奶制乳脂、可可粉、甜料、茶叶、清凉茶(草药茶，herbal tea)、烹调粉末、可溶或可分散营养组分、液态食品浓缩物以及它们的组合。
胶囊可由气密包装材料形成，以便尽可能地保持胶囊中的物质的新鲜度。特别地，碟形体部可由食用级塑料和至少一个阻气层形成。例如，碟形体部是包括至少一个聚丙烯(PP)层和至少一个EVOH阻气层的热成形的塑料层压物。盖也可是由聚合物例如PET制成的多孔膜。在一可供选择的方案中，体部和/或盖可由诸如是铝合金或塑料与铝合金的复合物的薄金属深冲压制成。
本发明还涉及一种用于通过如下方式来由胶囊中容纳的食品物质制备食品液体的胶囊，该方式包括：将水引入该胶囊，并使用离心力使水通过该物质，以生产在胶囊中相对于胶囊的中心轴线被沿周向离心的食品液体，所述中心轴线对应于在离心操作期间的旋转轴线，该胶囊包括：
用于接纳预定量的食品物质的杯状体部，
用于与该体部一起限定容纳食品物质的封壳的壁的部分，所述壁的部分在其周边包括多个开口，以用于使食品液体能够在离心作用下离开封壳，
连接到该体部以便以气密方式封闭胶囊的封闭膜，以及
位于所述壁的部分和所述封闭膜之间的收集凹部。
本发明还涉及一种用于通过使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液态食品的***，所述***包括：
用于接纳该容器的设备，所述设备包括用于驱动容器以离心方式围绕旋转轴线的装置，
该容器可被移除并且形成一次性使用的胶囊，所述胶囊包括封壳，该封壳具有包括多个径向或周向的出口开口的壁的部分。
附图说明
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1是本发明的胶囊的从上面看的透视图；
图2是本发明的胶囊的从下面看的透视图；
图3是本发明的胶囊的横截面视图；
图4是密封箔被除去的胶囊的透视图；
图5是从本发明的胶囊的上面看的盖的透视图；
图6是从图4的胶囊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是在胶囊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；
图10是图9的视图的放大视图；
图11是图9和10的模块的注水组件的视图；
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视图；
图13是图12的模块的详细视图；
图14是本发明的胶囊的变型的横截面视图；
图15是图14的胶囊的盖的从下侧的视图；
图16是根据本发明的另一模式的胶囊的透视横截面视图；
图17是图16的胶囊的横截面视图；
图18是根据又一模式的胶囊的横截面视图。
具体实施方式
如图1和2所示，本发明的优选的胶囊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，本发明的胶囊包括形成***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，胶囊围绕中心轴线A形成旋转对称。但是，应理解，胶囊不一定围绕轴线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10。中心部可基本是平的并且可包括入口11，该入口11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10，该周边部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，这些凹入部可被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。
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，狭槽的数量可以是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600微米、更优选小于500微米、最优选小于250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，以产生用于在胶囊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囊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***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囊和饮料制备设备的***，其在下文被描述。
因此，该***包括如上所述的胶囊1和饮料制备设备23。该设备具有胶囊可***其中的模块24。该胶囊容纳要被煮泡的食品物质，并且胶囊在使用之后被从模块中移除以便丢弃(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***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 plugconnection)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1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囊包封子组件29、30；主要包括注水子组件和液体接收子组件。这两个组件闭合在一起以例如通过卡口型连接***31在其中包封胶囊。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，其用于将离开胶囊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***胶囊的滚筒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囊接纳筒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成形为中空的胶囊保持件，其具有互补地成形以接纳胶囊的内部凹腔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传输到出水口47的中心管状构件46，出水口47趋向于突入胶囊的封壳14。出水口由例如是尖锐的管状末端的穿刺装置48形成，其能够产生通过胶囊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囊旋转接合部分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囊的密封箔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囊中提供若干开口，以便离心液体离开胶囊形成若干股液体流。
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***56。阀***56可设置在形式为环形接合部57的胶囊旋转接合部分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囊的周向边沿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***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***的接合部57在弹性装置58的压缩作用下保持闭合在胶囊的边沿上。
胶囊接合子组件29可进一步包括裙摆的管状部62，当这两个子组件围绕胶囊相对于彼此闭合时，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形成用于通过阀***的在压力下的离心液体的冲击壁。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纹装置或平移闭合装置。
本发明的胶囊***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，而使这两个子组件29、30相对于彼此移动，从而打开胶囊设备。结果，容纳食品物质的一次性使用的密封胶囊1可被***该设备，例如放置在滚筒36的凹腔中。可在胶囊被密封箔3气密封闭时将该胶囊放置在该设备中。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，通过刺穿胶囊的密封箔并将自身引导通过胶囊的进水口35的水注入装置打开胶囊。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将水引入胶囊。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囊。可通过致动旋转马达40来驱动胶囊旋转。可在开始向胶囊中注水的同时或者稍早于或稍晚于此注水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囊进行离心操作之前允许水在数秒期间内填充胶囊。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。通过使胶囊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优选地与胶囊的中心轴线A对齐。该转速优选地从1000到16000转/每分钟(rpm)，更优选地为5000到10000rpm。可在该设备中提供控制单元，以便根据要被煮泡的液体和/或胶囊中的物质的性质来设定转速。转速越高，在胶囊的周边壁处施加的压力就越高，并且更多物质被压紧在胶囊的侧壁上。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的咖啡，这是由于液体在胶囊中的停留时间较长。煮泡借助于横穿物质的水在胶囊中发生，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在胶囊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，而迫使水流过物质。这样导致物质被水透彻地润湿和被压紧。由于胶囊的高速旋转运动，离心力均匀地施加在物质的团块上。因而，与使用压力泵在胶囊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，到达胶囊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囊的侧壁的内表面向上流动。
根据胶囊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囊的封壳中，而同时仅允许液体提取物通过该开口。
这些孔还可形成用于产生剪切力并随后产生泡沫或咖啡脂(coffeecrema)的足够的小的限流。胶囊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。也可在通过针状物刺穿的出口处产生被离心的液体的一些显著的剪切力。
在液体离开胶囊时由于液体的压力在阀上增加，设备的阀***56可开始打开。因此，可由阀***控制在打开之前的一定延时，以使在胶囊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***的打开是由于阀***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，胶囊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，压力表面和胶囊之间的相对运动产生用于流体离开阀***的上游的小空隙的小的通路。在较高的转速下，可形成冲击裙摆部分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***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。O形环被保持在阀***的两个凹部70、71之间。另外，在煮泡期间，胶囊中的液体的压力趋向于使夹紧表面59升高，以在胶囊的边沿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，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囊中的简单的进水口。在此情况下，胶囊在其***设备中之前被预先打开，即，通过可剥离的密封将密封箔密封到体部的边沿上，以便使该箔能被剥离。或者在胶囊***设备中之前在箔中刺穿一中心孔。此外，水注入装置的水密密封接合可由水密的密封装置72执行，该密封装置在胶囊的顶面上施加一定的水密密封压力。因此，防止了水沿胶囊顶面泄漏以及绕过胶囊以通过液体出口直接释放。
本发明的胶囊可采取各种实施例，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，胶囊的总体结构与前述实施例相同。因此，***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。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。
本发明的***胶囊提供了具有高于普通***的固体含量的显著的煮泡结果。该结果从胶囊到胶囊可再现。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。
根据图16和17，本发明的胶囊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囊的转速、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微米之间。更优选地，开口的大小在10和200微米之间，形成在胶囊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的胶囊可在其中心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。胶囊***如前所述的设备。胶囊被驱动以例如在1000和16000rpm之间、最优选地在5000和12000rpm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，食品液体横穿壁的多孔部分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囊。
图18示出了类似的但具有内部多孔壁80的胶囊，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。在一变型中，可在这些部分880-86之间***有连接构件。
应指出，包括限流装置例如开口的胶囊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。
如果在胶囊中在壁的部分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，在胶囊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囊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。
在另一可能的模式中，限流可通过胶囊中的双急弯(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。
应指出，限制装置的压降可通过压力测量试验测量，该试验包括在胶囊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***。
术语“食品液体”在这里具有广义含义，且包括：烹调用液体例如汤或调味汁、饮料液体例如咖啡(现磨的和/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、或者营养液例如婴儿配方、和它们的组合。
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。

Claims (27)

1.用于通过如下方式来由胶囊中容纳的食品物质制备食品液体的一次性使用的胶囊，该方式包括：将水引入该胶囊，并使用离心力使水通过该物质，以生产在胶囊中相对于胶囊的中心轴线被沿周向离心的食品液体，所述中心轴线对应于在离心操作期间的旋转轴线，该胶囊包括：
容纳预定量的食品物质的封壳，
封壳的多个出口开口，以用于使食品液体在离心操作期间在胶囊中施加的离心力的作用下能够离开封壳，所述出口开口布置在封壳的壁的周边部分处。
2.根据权利要求1的胶囊，其特征在于，所述胶囊由气密材料制成，所述胶囊还包括布置在所述出口开口和外部环境之间的用于以气密方式封闭胶囊的密封箔。
3.根据权利要求1或2的胶囊，其特征在于，通过胶囊中的壁的内部部分设置所述多个出口开口。
4.根据权利要求1、2或3的胶囊，其特征在于，所述多个出口开口包括在所述壁的周边部分中设置的一系列狭槽和/或孔。
5.根据权利要求4的胶囊，其特征在于，所述一系列狭槽和/或孔围绕封壳基本均匀地分布在壁的部分上。
6.根据前述任一项权利要求的胶囊，其特征在于，所述出口开口具有比形成食品物质的颗粒的平均大小更小的平均直径或宽度。
7.根据权利要求6的胶囊，其特征在于，所述出口开口具有在1和600微米之间的平均直径或宽度。
8.根据权利要求6的胶囊，其特征在于，所述出口开口具有小于200微米的平均直径或宽度。
9.根据前述任一项权利要求的胶囊，其特征在于，具有出口开口的壁的周边部分由滤纸或织造或非织造的纤维、网状材料、多孔聚合物膜或其组合形成。
10.根据前述任一项权利要求的胶囊，其特征在于，所述胶囊在所述多个出口开口的下游包括周向饮料收集凹部，其用于收集因离心而抛射到封壳的壁并且通过出口开口的液体。
11.根据前述任一项权利要求的胶囊，其特征在于，所述封壳被限定中心轴线A的旋转对称性的胶囊的壁限定边界。
12.根据前述任一项权利要求的胶囊，其特征在于，出口开口布置在封壳的壁的外展部分的较大直径处或该较大直径附近。
13.根据前述任一项权利要求的胶囊，其特征在于，所述胶囊包括盖和碟形体部；其中
所述盖组装到碟形体部上以限定封壳，
包括出口开口的壁的部分是盖的一部分。
14.根据权利要求13的胶囊，其特征在于，所述盖包括形成用于收集通过出口开口的饮料的装置的周边凹部的至少一部分。
15.根据权利要求14的胶囊，其特征在于，所述收集凹部在盖的周边部分处连续地延伸。
16.根据权利要求13-15中任一项的胶囊，其特征在于，气密密封箔覆盖所述盖的至少一部分。
17.根据权利要求16的胶囊，其特征在于，所述密封箔永久密封在碟形体部和/或盖上，并且被制成为在穿孔构件的穿刺作用下可刺穿，以用于在胶囊中注水。
18.根据权利要求16的胶囊，其特征在于，密封箔可移除地密封在碟形体部和/或盖上，并且通过可剥离密封件连接到所述体部和/或盖。
19.根据权利要求16-18中任一项的胶囊，其特征在于，所述碟形体部包括气密密封箔密封到其上的周向边沿。
20.根据权利要求19的胶囊，其特征在于，所述箔封闭所述饮料收集凹部，以与外部环境隔开。
21.根据权利要求16或17的胶囊，其特征在于，所述箔覆盖盖的整个外表面，并且密封到碟形体部的周向边沿上。
22.根据权利要求13-21中任一项的胶囊，其特征在于，所述盖包括限定了用于将水注入装置引入胶囊的通道的至少一个入口端口。
23.根据权利要求22的胶囊，其特征在于，所述入口端口在胶囊的中心轴线处对齐。
24.根据前述任一项权利要求的胶囊，其特征在于，物质是从如下配料中选择的，这些配料包括：研磨咖啡、速溶咖啡、奶基粉末、奶制或非奶制乳脂、可可粉、甜料、茶叶、清凉茶、烹调粉末、可溶或可分散营养组分、液态食品浓缩物以及它们的组合。
25.根据权利要求13-23中任一项的胶囊，其特征在于，碟形体部由食用级塑料和至少一个阻气层形成。
26.根据权利要求25的胶囊，其特征在于，碟形体部是包括至少一个聚丙烯层和至少一个EVOH阻气层的热成形的塑料层压物。
27.通过使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液态食品的***，所述***包括：
用于接纳该容器的设备，所述设备包括用于驱动容器围绕旋转轴线进行离心运动的装置，
该容器可被移除并且形成一次性使用的胶囊，所述胶囊包括封壳，该封壳具有包括多个径向出口开口的壁的部分。
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