JP2012511336A - 遠心分離によって液状食品を調製するための液状食品調製システム - Google Patents

Abstract

装置と、該装置内に取り外し可能に挿入できるカプセルとを備え、該カプセル内の食品物質に水を通すことにより、食品物質から液状食品を調製するための液状食品調製システムであって、カプセル内に水を注入するための水注入ヘッドと、装置内でカプセルを保持するためのカプセルホルダと、カプセルを遠心分離駆動するための手段と、カプセルの外周の出口を開放するように装置内でカプセルに対して構成される穿孔手段と、穿孔可能な送出膜を備えるカプセルとを備え、穿孔手段が、膜に貫通係合されて、固形粒子をカプセル内に保持するための濾過手段と遠心分離液がカプセルから抜け出ることができるようにするための膜のオリフィスとを、穿孔された膜とともに形成するのに適している、液状食品調製システム。
【選択図】 図５

Description

本発明は、カプセルシステム、および、遠心力により食料物質に液体を通すことにより受容器内に収容される物質から食品液体を調製するための装置に関する。

浸出コーヒーとコーヒー粉末とから成る混合物が遠心力によって分離されることで飲料を調製することは知られている。そのような混合物は、熱水とコーヒー粉末とを所定の時間にわたって一緒にすることによって得られる。このとき、水がスクリーンに通され、該スクリーン上に粉末材料が存在する。

既存のシステムは、通常は例えば欧州特許第０３６７６００号明細書におけるようなマシーンの取り外し不可能な部品である容器内にコーヒー粉末を配置することから成る。このような装置は多くの欠点を有する。第一に、コーヒー粉末が容器内に手作業で適切に投入されなければならない。第二に、遠心分離されたコーヒー屑が乾燥してしまい、そのため、容器の表面を擦ることによりコーヒー屑を除去しなければならない。結果として、コーヒーの調製は、多くの手作業を要し、そのため、非常に時間がかかる。通常は、コーヒー鮮度が大きく異なる可能性もあり、これが飲料品質（ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｐ）に影響を与え得る。なぜなら、コーヒーが一般に大容量パッケージからもたらされるか、あるいはコーヒーが容器自体の内部で豆から挽かれるからである。

また、コーヒーの手作業での投入および浸出条件（例えば、遠心速度、容器サイズ）に応じて、飲料品質が大きく異なる可能性がある。

したがって、これらのシステムは、決して大きな商業的成功に到達したことがなかった。

独国特許出願第１０２００５００７８５２号明細書では、マシーンが取り外し可能なホルダを備え、該ホルダ内には容器の開放カップ状部品が配置され、他の部品または蓋がマシーンの駆動軸線に取り付けられる。しかしながら、不都合なのは徹底的な手作業である。他の欠点は、粉末の投入のための制御が欠如しており、また、コーヒー粉末の鮮度の制御が欠如しているため、コーヒーの品質を制御することが困難なことである。

遠心力によってコーヒーを浸出するための他の装置は、国際公開第２００６／１１２６９１号パンフレット、仏国特許第２６２４３６４号明細書、欧州特許第０３６７６００号明細書、英国特許第２２５３３３６号明細書、仏国特許第２６８６００７号明細書、欧州特許第０７４９７１３号明細書、独国特許第４２４０４２９号明細書、欧州特許第０６５１９６３号明細書、仏国特許第２７２６９８８号明細書、独国特許第４４３９２５２号明細書、欧州特許第０３６７６００号明細書、仏国特許第２１３２３１０号明細書、仏国特許第２５１３１０６号明細書、仏国特許第２４８７６６１号明細書、独国特許第３５２９０５３号明細書、仏国特許第２５３５５９７号明細書、国際公開第２００７／０４１９５４号パンフレット、独国特許第３５２９２０４号明細書、独国特許第３７１９９６２号明細書、仏国特許第２６８５１８６号明細書、独国特許第３２４１６０６号明細書、および、米国特許第４５４５２９６号明細書に記載されている。

しかしながら、コーヒーを浸出するため、あるいは他の食品物質を調製するための遠心力の効果は、圧力ポンプを使用する通常の浸出方法と比べて多くの利点を与える。例えば、「エスプレッソ」コーヒータイプ浸出法では、送出されるコーヒー抽出物の抽出の品質に影響を与える全てのパラメータを習得することが非常に難しい。これらのパラメータは、一般に、圧力、圧力と共に減少する流量、流量特性にも影響を及ぼし、かつ挽いたコーヒーの粒径に依存するコーヒー粉末の圧密度、温度、水流分布等である。

したがって、送出される食品液体の品質を制御するように抽出パラメータを良好にかつ独立して制御できるようになっている新規なカプセルシステムおよびこれに適用される方法を提案する必要性がある。

同時に、従来技術の遠心分離コーヒー調製装置と比べて更に便利な食品液体調製方法、特に、コーヒー屑を遠心分離容器から除去するという面倒なことを必要としない解決策の必要性がある。

したがって、本発明は、装置と、該装置内に取り外し可能に挿入できるカプセルとを備え、該カプセル内の食品物質に水を通すことにより、食品物質から液状食品を調製するための液状食品調製システムであって、カプセル内に水を注入するための水注入ヘッドと、装置内でカプセルを保持するためのカプセルホルダと、
カプセルを遠心分離駆動するための手段と、
カプセルの外周の出口を開放するように装置内でカプセルに対して構成される穿孔手段と、
穿孔可能な送出膜を備えるカプセルと
を備え、
穿孔手段が、膜と穿孔係合して、固形粒子をカプセル内に保持するための濾過手段と遠心分離液がカプセルから抜け出ることができるようにするための膜のオリフィスとを、穿孔された膜とともに形成するのに適している、液状食品調製システムに関する。

また、本発明は、使い捨てカプセル内に収容される食品物質から、該物質に液体を通すことにより食品液体を調製するための方法であって、
カプセルの中心に液体を導入しつつ、カプセルを遠心回転駆動するステップと、
遠心分離効果によって物質に液体を通して、遠心分離された食品液体を形成するステップと、
遠心分離された食品液体をカプセルから送出するステップであり、穿孔手段によってカプセルの膜を穿孔することを含むステップと、
遠心分離中に穿孔部材を膜に貫通係合させたたまま維持して、カプセルから抜け出る遠心分離液をカプセル内に収容された固形粒子から選択的に濾過するステップと
を備える方法に関する。

用語「固形粒子」は、カプセル内に収容される物質の固形粒子であって、実質的に液中で溶けないかつ／またはそれらの可溶成分が部分的にあるいは完全に使い果たされる固形粒子、または、完全に溶けることができるが飲料の調製の終了前にカプセル内で依然として固体状態にある固形粒子を意味する。

本発明の驚くべき効果によれば、カプセルは、固形粒子がカプセルから抜け出るのを防止するためのフィルタをカプセルの内容積中に設けなくてもすむ。

したがって、濾過手段を、膜と貫通係合する穿孔部材と膜に設けられる穿孔の縁部との間に設けられるオリフィスによって形成することができる。

遠心分離効果に起因して、カプセル内に残存する固形粒子は、カプセルの外周に固形粒子の緻密な塊を形成することができ、したがって、かなりの量の遊離粒子が膜に形成されるオリフィスを通過するのを妨げることができる。また、オリフィスのサイズを制御して、穿孔手段と膜との間の界面で効率的な濾過効果を確保できる。

他の態様によれば、装置が回転プレートを備え、穿孔手段は、カプセルが装置内に挿入されるときに回転カバープレートの表面からカプセル内に突出する複数の好ましくは鋭利な突起を備える。

より好ましくは、それぞれの個々の突起は、該突起のより大きな基部から少なくとも１つ以上の穿孔端へ次第に鋭くなる断面を有し、突起は、少なくとも１つの稜線によって境界付けられる少なくとも２つの切断面を備える。突起のこの輪郭は、膜の確実な穿孔およびオリフィスのサイズの制御の両方を確保する。具体的には、膜の制御された引き裂けを稜線で生じさせることができ、それにより、再現可能なサイズのオリフィスを形成できる。

突起の数は、カプセルの外側への飲料の一貫した流れを果たすのに十分でなければならない。より好ましくは、装置は、カプセルが装置内に挿入されるときに膜の外周領域に沿って分布される少なくとも１０個の鋭利な突起あるいはそれ以上の突起を備える。最も好ましくは、突起の数は、１０〜１００個、最も好ましくは２０〜５０個である。

穿孔手段は鋭利な突起を備えることができ、これらの突起は、該突起が膜と穿孔係合するときに、穿孔の基部で突起の断面よりも大きい断面を有する個々の穿孔を膜に形成するのに適する。さらに具体的には、それぞれの個々の穿孔突起は、少なくとも１つの凹状線を形成するさらに幅広い横断面を有する。したがって、これは、膜を貫通してなされる穿孔の結果として少なくとも１つのオリフィスを突起と膜との間に形成できるようにする。好ましい形態において、それぞれの個々の穿孔突起はほぼ三角形および／または台形の切断面を有する。一態様において、穿孔要素は、稜線の基部から互いに交わる三角形面および台形面から形成される２つの頂点を有する。

それぞれの個々の穿孔突起は、少なくとも２つのセグメントが多角形の内側で交差する（すなわち、それにより２つのセグメントが凹状線を形成する）多角形断面を有することが好ましい。例えば、断面は、Ｃ、Ｍ、Ｓ、Ｔ、Ｖ、Ｘ、Ｗ、Ｙ、Σ、Ｚおよびこれらの組み合わせの中から選択される文字に似ることができる。無論、前述したように凹状線を形成できるということは他の様々な形状が可能であることであり、その結果、突起の断面よりも大きい穿孔が膜を貫通して設けられ、それにより、送出液のために少なくとも１つのオリフィスを残存させることができる。

飲料製造システムの他の一態様では、穿孔手段の下流側に流量制限バルブを配置することができる。流量制限バルブは、カプセルから出る遠心分離液の及ぼす圧力の結果として開放することが好ましい。それにより、流量制限バルブは、液圧をバルブの上流側で増大させることにより、カプセル内の最小圧レベルを維持できる。このバルブがあるために、遠心分離液が食品原料とさらに長く接触したまま維持され、そのため、抽出の品質を大きく高めることができる。また、このバルブは、駆動手段の回転速度の選択によって送出液の流量も調整できる。

また、流量制限バルブは、閉塞圧力をカプセルに対して加える環状の、好ましくは連続するリングを備えることができる。

想定し得る一態様では、環状リングが回転カバープレートに形成される。カプセルの外周縁部にフランジ状縁部を形成することができ、このフランジ状縁部に対して環状リングが閉塞圧力を与える。

他の一態様では、環状リングがカプセル上に形成される。具体的には、カプセルは、バルブ手段の少なくとも１つの閉塞バリアを形成する環状突起を有するフランジ状縁部を備える。環状突起は、ほぼ平坦な環状縁部から突出する逆Ｕ状または逆Ｖ状の形状を有することができる。環状突起は、０．３〜３．０ｍｍ、最も好ましくは０．４５〜１ｍｍの厚さを有することが好ましい。さらに特定の非限定的な一態様において、突起は、フランジ状縁部のエンボス加工部、すなわち、フランジ状縁部の下面の環状窪みとフランジ状縁部の上面の環状突起とによって形成される。突起は、カプセルが製造されるときにカプセル本体の深絞り工程中などにエンボス加工することにより形成できる。

カプセルの特定の一態様によれば、カプセルは、膜の方向に拡がる側壁を有するカップ状本体を備える。側壁の拡がりは、カプセルの出口へ向かう遠心分離液の流れを促進させる。好ましい一態様において、拡がる側壁は、膜の平面に対して５０〜８０度、より好ましくは約６０±５度の角度を成す。側壁が円錐台を形成するのが好ましい。

他の一態様において、装置は、カプセル内に液体を導入するようになっている水注入器を備える。具体的には、水注入器を中空針にすることができる。水注入器は、カプセルの回転中心線に沿って配置されるのが好ましい。このような構成では、注入器の一部をカプセル内に導入して液体をカプセル内に注入するために、カプセルの膜を水注入器によって穿孔することができる。

カプセルは、抽出できるあるいは液体中で溶解される物質、例えば、挽いたコーヒーまたは可溶性の例えば粉乳を備えることができる。具体的には、この物質は、挽いたコーヒー、インスタントコーヒー、チョコレート、ココア粉末、リーフティー、インスタントティー、ハーブティー、クリーム／粉末クリーム、栄養組成物（例えば、特殊調製粉乳）、乾燥果実または乾燥植物、料理粉末、および、これらの組み合わせの中から選択することができる。

また、本発明は、前述した特徴を独立に有して成る装置を備えてもよい。

また、本発明は、液状食品調製装置であって、該装置内に取り外し可能に挿入できるカプセル内に収容される食品物質から、カプセル内の物質に水を通すことにより液状食品を調製するための液状食品調製装置において、カプセル内に水を注入するための水注入ヘッドおよび装置内でカプセルを保持するためのカプセルホルダと、
カプセルを遠心分離駆動するための手段と、
カプセルの外周の出口を開放するように装置内でカプセルに対して構成される穿孔手段と
を備え、
穿孔手段が異なる高さの穿孔部材を備える、液状食品調製装置にも関する。

本装置によって解決される課題は、本質的に、穿孔力を減少させるとともに、十分な流量の液体または飲料をカプセルから送出させるのに十分な数の個々の穿孔によって、カプセル、例えばカプセルの膜を穿孔できることである。確かに、問題は、非常に多くの穿孔部材が、カプセルに対するヘッドの閉塞を非常に困難ならしめる「偽（ｆａｋｉｒ）」効果を与えることである。結果として、カプセル、例えば上膜は正確に穿孔されない。異なる高さの穿孔部材を設けることにより、カプセルが徐々に穿孔され、それに応じて閉塞力が減少される。

より好ましくは、穿孔部材は、少なくとも２つの異なる高さを有する。

穿孔手段は、第１の穿孔部材の第１の配列と、第２の穿孔部材の第２の配列とを備えることが好ましい。第１および第２の配列は、高い飲料流速、例えば約５ｍＬ／秒以上の流速を与えることができる十分な開放をカプセルに与えるのに寄与する。

第１の配列の穿孔部材および第２の配列の穿孔部材は、径方向に相互にオフセットしている。先と同様に、この特定の分布は、カプセルから出る遠心分離された飲料の流れを促進させるのに寄与する。

好ましい一態様において、第１および第２の穿孔部材は、ヘッドの回転部品の外周で部品の上面から突出する。回転部品は、最も内側の第１の部品と最も外側の第２の部品とから形成されるのがさらに好ましく、その場合、最も内側の部品が穿孔手段を備え、最も外側の部品が環状のばね付勢閉塞リングを備える。利点は、ここでは、穿孔力がカプセルの下流側でもたらされる制限力に依存しないという点である。結果として、バルブ手段によりもたらされる制限は、より良く制御されるとともに、カプセルに作用する穿孔手段の閉塞力によって撹乱されない。また、穿孔手段は、遠心分離浸出工程中のバルブ手段の位置（例えば、開放位置または閉塞位置）にかかわらずに所定位置にとどまる。

一般に、穿孔部材は円錐台またはピラミッドをなすこともできる。

穿孔部材は、五角形、六角形、または、八角形などの多角形の基部を有することもできる。穿孔部材が十字形の穿孔形状を有してもよい。

カプセルの穿孔を容易にするため、穿孔部材は非対称な外形を成すことができる。この場合、穿孔部材の切断縁は、膜の少なくとも１つの表面上で異なる角度または曲率線を成す。

また、安全のため、ヘッドが開放するときに穿孔部材を遮蔽壁によって隠されるように注入ヘッド内に引き込ませることができる。

本発明の更なる特徴は、以下の図の詳細な説明において明らかである。

本発明に係るシステムのシールカプセルの上面斜視図である。 図１のカプセルの下面斜視図である。 本発明の飲料製造装置の斜視図である。 内部にカプセルを伴う飲料製造装置の断面図である。 図４の図の詳細断面図である。 飲料製造装置の細部の詳細下面図である。 カプセルの変形例を含む本発明の飲料製造システムの斜視図である。 図７の飲料製造システムの拡大図である。 図７および図８の飲料製造装置の回転部品の下面図である。 図９の部品の詳細図である。 穿孔要素の異なる形態を示す装置のカバー部品の想定し得る変形例である。 図１１の穿孔要素による膜の穿孔を示す図である。 穿孔要素の他の形態を示す第２の変形例に係る飲料製造装置の回転部品を示す図である。 図１３の部品の詳細図である。 図１４の拡大図である。

図１および図２に示されるように、本発明の好ましい使い捨てカプセル１は一般に皿状本体２を備え、該本体２に対して穿孔可能膜３がシールされる。膜３は、環状シール部５で本体の外周縁部４にシールされる。外周縁部４は、外側に延びて約２〜５ｍｍの環状小シール部５を形成することができる。皿状本体は、底壁６と、好ましくは底壁と反対の本体の大きい開放端の方向に拡がる側壁７とを備える。皿状本体は剛性体または半剛性体であることが好ましい。皿状本体は、ＥＶＯＨ等のガスバリア層を伴う食品用プラスチック、例えば、ポリプロピレン、または、アルミニウム合金、または、プラスチックとアルミニウム合金との積層体から形成することができる。膜３は、バリア層も含むプラスチックフィルムまたはアルミニウム合金またはプラスチックとアルミニウム合金との組み合わせなどの更に薄い材料から形成することができる。膜は、通常、例えば２０〜２５０ミクロンの厚さを有する。シール箔膜は、明細書本文で後述するように、注水口および１以上の飲料出口を形成するために穿孔される。

カプセルは中心軸線Ａ周りに回転対称性を成すことが好ましい。しかしながら、カプセルが必ずしも軸線Ａ周りに円形断面を有していなくてもよく、正方形、長方形、または、他の多角形形状などの他の形状をとってもよいことに留意すべきである。

本発明のカプセルおよび飲料製造装置を含むシステムの第１の実施形態が図３〜図６に示されており、該実施形態をここで説明する。システムは、前述したカプセル１と、飲料調製装置２３とを備える。装置は、カプセルを内部に挿入できるモジュール２４を有する。カプセルは、浸出されるための食品物質を収容しており、廃棄されるため（例えば、有機または無機の原料の廃棄またはリサイクリングのため）に使用後にモジュールから除去される。モジュール２４は、水リザーバ２５などの給水源と流体連通する。モジュールと給水源との間の流体回路２７にはポンプ２６などの流体輸送手段が設けられる。水がモジュールに入る前に流体回路内の水を加熱するために温水器２８が更に設けられる。リザーバからくる新鮮な水を加熱するために温水器を流体回路内に挿入することができる。あるいは、温水器を水リザーバ自体の内部に配置することができ、そのような場合には、水リザーバが湯沸器になる。無論、水プラグ接続を介して水を家庭内給水源から直接に取り込むこともできる。装置は、制御手段と、飲料調製方法を起動させるための起動手段（図示せず）とを更に備えてもよい。

水を低圧あるいは重力圧でモジュール２４内に供給することができる。例えば、モジュールの注水口では０バール〜大気圧よりも大きい２バールの圧力を想定できる。ピストンポンプなどの圧力ポンプが利用される場合には、２バールよりも高い圧力の水を送出することもできる。

浸出モジュール２４は、水注入サブアセンブリまたは水注入ヘッドと、カプセルホルダを含む液体受け入れサブアセンブリとを主に含む、２つの主要なカプセル封入サブアセンブリ２９、３０を備えることができる。２つのサブアセンブリは、装置内で回転するカプセルを基準付けるための位置決め・心出し手段を形成する。２つのサブアセンブリは、例えばバヨネット型接続システム３１、またはあご型閉塞原理などの任意の他の適した閉塞手段によって互いに閉じてカプセルを内部に封入する。液体受け入れサブアセンブリ３０は、例えば、カプセルから出てくる遠心分離された液体をカップまたはグラスなどの給仕容器へ案内するためにサブアセンブリの側部から突出する液体ダクト３２を備える。液体ダクトは、図４に示されるようにカプセルを挿入される回転ドラム３４により形成されるカプセルホルダを取り囲むＵ形状またはＶ形状の環状断面を形成する液体レシーバ３３と連通する。液体レシーバ３３は、本明細書で後述するように液体を収集するための収集キャビティ６３を形成する。液体受け入れサブアセンブリ３０の下側には、サブアセンブリの内側でカプセル受け入れドラム３４を回転駆動させるための手段が配置される。

駆動手段は、電力またはガス出力が供給され得る回転モータ４０を備えることが好ましい。

水注入サブアセンブリは、上流側が水流体回路２７と連通する注水口３５を備える注水口面を備えている。

回転ドラム３４は、カプセルを受けるように相補的に形作られる内部空洞３６を伴う中空カプセルホルダとして形作られる。回転ドラム３４は回転シャフト３７によって軸方向に延びており、回転シャフト３７は、ボールベアリングまたはニードルベアリングのような回転案内手段３９により、液体レシーバ３３の外側ベース３８に対して回転関係を成して保持される。したがって、回転ドラムは中央軸線Ｉ周りに回転するようになっており、一方、レシーバの外側ベース３８は装置に対して固定される。ドラムの回転シャフト３７とモータ４０のシャフト４２との間の接合部分に機械的なカップリングを配置することができる。

水注入サブアセンブリ２９を考慮すると、該サブアセンブリは、装置の長手方向軸線Ｉに対して固定される、中心に配置された注水器４５を備える。注水器は、注水口３５から排水口４７へ水を輸送するための中心管状部材４６を備え、排水口４７はカプセルの封入物１４内へ突出するようになっている。中心管状部材は、カプセル内へ入り込んで液体をカプセル内に注入するための中空針９０によって延在する。このため、排水口は、カプセルの膜蓋３を貫通する穿刺穴を形成できる鋭利な管状チップ４８などの穿刺手段に関連付けられる。

注水器の周囲には回転係合部品またはカバー部品４９が取り付けられる。係合部品４９は、注水器と、部品４９と注水器４５との間に挿入されるボールまたはニードルベアリング５０などの回転案内手段とを受けるための中心凹部を有する。液体がカプセルからベアリングの内側に進入するのを防止するために、ボールベアリング５０と注入針９０との間にシール手段８９が配置される。

カプセル係合サブアセンブリ２９は、２つのサブアセンブリがカプセルの周囲で互いに相対的に閉じられるときに液体受け入れサブアセンブリ３０の内部環状チャンバ６３内に突出するスカート管状部６２を更に備えてもよい。このスカート管状部６２は、遠心力を受けるカプセルから抜け出る遠心分離液のための衝突壁を形成する。このスカート管状部６２はサブアセンブリ２９に固定されるのが好ましい。該サブアセンブリは、液体受け入れサブアセンブリ３０に対する接続を容易にするための操作部６４を更に備える。この操作部６４は操作用の刻み付き外周面を有することができる。操作部は、ネジ６７によってサブアセンブリ２９の固定ベースに固定させることができる。

無論、この操作部をレバー機構または同様の操作手段と置き換えることができる。

本発明の重要な一態様によれば、回転係合部品は、該部品の外周に配置される穿孔部材５３を備える。穿孔部材は、カプセルの膜３をその外周で、特にカプセルの上端膜３の環状外周領域で穿孔するように配置される。更に具体的には、穿孔部材は、係合部品の下面から突出する鋭利な突起から形成される。膜は、水注入サブアセンブリ２９がカプセルに対して移動され、カプセルが下側サブアセンブリ３０のドラム３４内の所定位置にあるとき、装置の閉塞中、すなわち、カプセル周囲での２つのサブアセンブリ２９、３０の閉塞中に穿孔されるのが好ましい。

穿孔要素は、係合部品の少円形経路に沿って分布されるのが好ましい。

好ましい形態において、穿孔部材５３は先端が中実である（すなわち、液体供給導管が横切らない）。 システムには、穿孔要素の下流側の遠心分離液の流路にバルブ手段５１を設けることができる。バルブ手段は、圧力が所与の閾値に達したときに流路の開放または拡張を行なう任意の適したバルブであってもよい。バルブ手段は、所与の圧力で開放するように較正される。例えば、開放圧は、約１．５〜４バール、好ましくは約２バールの圧力である。

バルブ手段は、図５および図６に示されるようなばね付勢閉塞リング５２、またはエラストマーバルブ（例えばシリコンセプタム）などの非常に様々な形態をとることができる。図示の好ましい態様において、バルブ手段は、回転係合カバー部品４９の一部であるリング状突出部５２を備える。該突出部は、部品４９の外周の環状リングとして突出する。突出部は、カプセルのフランジ状縁部４に対して閉塞荷重を加える。閉塞荷重は、ばね付勢要素７１を備える荷重発生システム７０によって得られる。ばね付勢要素７１は回転カバープレート４９に対して弾性荷重を印加する。荷重は、主として、カプセルのフランジ状縁部４に対して閉塞作用するリング状突出部５２の先端に対して分配される。したがって、バルブは、通常は、穿孔要素によって形成されるオリフィスを通じて抜け出る遠心分離液によって十分な圧力が突出部に及ぼされるまで、遠心分離液のための流路を閉塞する。したがって、液体は、膜３と回転カバー部品４９の上面５４との間を流れ、ばね付勢要素７１の力に抗してカバー部品全体を上方へ押し上げることによりバルブ５２を開放させる。したがって、遠心分離液を高速で衝突面６２へ向けて放出することができる。

荷重発生システム７０は、バルブ手段の開放圧を制御するために図４に示されるように調整可能にすることができる。具体的には、システム７０は、ばね付勢要素７１の第１の端部が嵌め込まれる基部５５を備えることができる。ばね付勢要素７１の反対側端部には当接部材５６が固定され、該当接部材はさらにネジ要素５７に接続される。基部５５、要素７１、および当接部材５６は管状フレーム５８内に収容される。ネジ要素５７および管状フレーム５８は、係合部品４９に作用するばね付勢要素７１の圧縮荷重を調整できるようにする相補的なネジ７３を備える作動手段７２を協働して形成する。

バルブ手段に対して荷重を及ぼすための弾性手段を異なるように形成できることに留意すべきである。例えば、弾性手段（例えばばねまたはゴム弾性要素）をバルブ手段のリング状の突出部に対して直接に関連付けることができる。他の一態様において、突出部自体は、弾力性があり、カプセルに作用するバルブ手段を形成するために部品４９の外周のリング状凹部内に、例えばクリップ留めあるいはシールして収容することができる。

図６は、飲料製造装置のカバー部品４９から突出する穿孔突起５３のための想定し得る形態を示している。穿孔突起の形態は、それが穿孔要素の係合断面よりも大きい断面を有する穴を膜に穿孔するようになっている。結果として、これは、穿孔要素が膜と係合するときに液体がカプセルから抜け出るようにオリフィスが形成されるようにする。この特定の構造において、穿孔要素は、２つの頂点８２、８３を有する穿孔立体多角形を形成する幾つかの切断面７４、７５、７６、７７、７８を形成する。少なくとも幾つかの切断面、特に切断面７７、７８は、それらが多角形の断面中に凹状線を形成するようになっている。図示の例では、切断面７７、７８は、穿孔要素の三角形基部８０によって形成される多角形の内側へ向けられる三角形窪みを形成する。無論、切断面７７、７８は、別個の稜線を形成することなくむしろ連続的に丸みを帯びる面を形成して他の切断面７４〜７６と１つにまとまることができあるいは一体化できる。例えば、切断面７７、７８は、単一の丸みを帯びた凹面を形成できる。膜材料に応じて、膜は、穿孔されたオリフィスをほぼ閉じるように穿孔要素の切断面に抗して変形する傾向がある。

特に切断面７７、７８によって膜に形成されるさらに大きいオリフィスは、注入器によってカプセルが液体、すなわち熱水で満たされるときにガスがカプセルから逃げることを可能にする。したがって、穿孔要素の形状は、抽出開始中のシステムのプライミングにも関与する。膜は穿孔要素の切断面に適合するように十分に柔軟であるため、コーヒー粒子などの固形粒子をカプセル１内にほぼ保持させることができる。したがって、穿孔要素の切断面７４〜７８の形状および寸法、並びに、カプセルのための膜の選択は、流量制限、粒子保持、および、ガス通気効果に関して最適な兼ね合いをとるように選ぶことができる。具体的には、膜用のアルミニウムまたはアルミニウム合金は、それが比較的再現可能な態様で裂けるため、顕著な効果を与える。しかしながら、膜は、高分子、または、アルミニウムあるいはアルミニウム合金と高分子との組み合わせであってもよい。膜は、特に軟質高分子から成る膜をもって装置内で確実な穿孔を円滑にするようにかつ相対的な制限・保持効果も与えるように比較的薄いことが好ましい。より好ましくは、膜は、１．０ｍｍ未満、最も好ましくは２００ミクロン未満の厚さを有する。

図７〜図１０は、本発明の飲料製造システムの他の想定し得る実施形態を示している。説明を簡単にするため、また、繰り返しを避けるため、同じ技術手段を示すために先の実施形態における場合と同じ参照符号が使用される。本質的な違いは、穿孔要素５３の下流側に配置されるバルブ手段５１の特定の形態にある。バルブ手段は、カプセルのフランジ状縁部４から突出するカプセルの係合部８を備える。この係合部は、縁部のほぼ平坦面９１から上方へ突出する突起を形成する。係合部８をフランジ状縁部から一体に形成することができる。そのような場合、フランジ状縁部を含むカプセルの本体２はプラスチックおよび／またはアルミニウムから形成される。バルブ手段は、対向する側に、回転カバー部品４９の係合面８３を備える。係合面は、突起８の特定の形状に応じて様々な形状を備えてもよい。好ましい一態様において、係合面８３は、環状平坦面などのほぼ平坦な面である。係合面は、カバー部品４９の下面５４の外周に該面の環状凹部として形成されてもよく、それにより、穿孔部材の基部を突起の基部よりも下げることができる。

なお、係合面８３は、凹面または凸面などの平坦以外の多くの異なる形状を成してもよい。

図９および図１０に示されるように、カバー部品４９の下面５４は、前述したように該下面の外周領域に円形パターンで分布される一連の穿孔要素または突起５３を備える。各穿孔要素５３は、カプセルの上膜に穿孔を形成し、したがってカプセルを回転に関与させたままで遠心分離液のための通路を形成する。穿孔要素の数は、カバープレートを取り外してそれを更に多くの数の穿孔要素を有するプレートと交換することによって変えることができる。穿孔要素とバルブ手段との間で、制御されたフローギャップが膜とカバー部品との間に残存するようにするために、下面は、該下面５４に設けられる一連のチャンネル８５によって形成される導流手段８４を備えることができるのが好ましい。チャンネル８５は、離間手段を形成する起伏要素８６、８７によって形成することができる。例えば、穿孔要素間で膜が潰れてそれにより液体流が詰まることがないように、一連の起伏要素８７を穿孔要素間に設けることができる。また、下面５４とカプセルのフランジ状縁部４との間でチャンネルの存在を更に確保して、液体の流れがバルブ手段へ向けて適切に導かれるようにするため、穿孔要素５３とバルブ手段との間の流路に他の一連の起伏要素８６を配置できる。フローギャップを維持するための離間手段、つまり一連の別個の起伏要素をカプセルのフランジ状縁部に形成できることに留意されたい。例えば、フランジ状縁部は、リング状突起８に対して内側に分布される一連の小さい同心状に配置された突起８１（不図示）を備えることができる。

本発明の他の一態様において、カプセルの表面上の環状突起８１は、カプセルのフランジ状縁部の材料とは異なる材料から成る要素によって形成される。該材料を弾性材料または非弾性材料から形成することができる。具体的には、要素は、プラスチックから形成することができ、あるいは、フランジ状縁部にシールされるゴム製Ｏリングであってもよい。リングを例えば加熱または超音波によってシールすることができ、あるいは、リングを液体として（例えば液体シリコンゴム（ＬＳＲ）として）堆積させることができ、また、リングを縁部に対して固めることができる。突出要素８１は、他の手段により、例えば接着剤によってあるいはカプセルの環状溝内に挟み込むことにより、カプセルに対して関連付けられてもよい。

図１１および図１２は、カバー部品４９の下面５４が穿孔要素を形成するピラミッド形突起５３を備える本発明の変形例を示している。先の実施形態と同様に、導流手段には、突起５３よりも小さい離間要素８７と、突起５６と離間要素８７との間に形成されるチャンネル８５とが設けられる。離間要素は、膜を下面５４から離間させたまま保持し、したがって、膜が飲料の流れを妨げないようにするための比較的平坦な上面を有する。

各突起５３は、例えば、頂点５９で交わる３つ以上の切断面を備える。そのため、切断面を境界付けるための幾つかの稜線６０、６１、６２が設けられる。膜が要素５３によって穿孔されると、膜の引き裂き領域６３、６５、６４が形成され、したがって、飲料がカプセルから流れ出るためのオリフィスが形成されるのが分かる。膜は、オリフィスのサイズにとって最良の再現性を確保するように選択され得る。具体的には、アルミニウム膜は顕著な結果を選択したが、但し、高分子膜は本発明の範囲から排除されるものではない。

本発明の装置の他の想定し得る一態様が図１３〜図１５に示されている。液状食品調製装置は、カプセル内に水を注入するための水注入ヘッド２９と、カプセルを装置内で保持するためのカプセルホルダ（既に説明した）とを備える。説明を簡単にするため、同じ参照符号を使用して、先の形態に示されたものと同じあるいは等価な技術手段を示している。ヘッドは、熱水または冷水を針９０に供給するための水注入導管９２と、水がカプセルを満たすにつれてガスがカプセルから逃げることができるようにするためのガス通気導管９１とを備えることができる。

この態様において、カバー部品４９は、最も内側の第１の注入・穿孔部品４９ａと、最も外側のバルブ部品４９ｂとから形成される。バルブ部品は、注入・穿孔部品４９ａに対して相対移動して、環状リング８３を用いた圧接によりカプセルの縁部（図示せず）に対して閉塞することができる。リングは、凸、凹、平坦などの異なる外形を伴って形成されてもよい。ばね付勢要素７１０を、カプセルの縁部に対して係合配置されるときにバルブ部に対して弾力を付与することができるように配置することができる。要素７１０を部品４９ａとヘッドの上側部品４９ｃとの間に挿入して固定することができる。ヘッドがカプセルの上端に対して係合されると、バルブ部が押し戻されて要素７１０を屈曲させ、それにより、ばね付勢要素の力に依存する背圧がシステムのバルブ手段に形成される。

最も内側の注入部品４９ａは、最も内側の配列の穿孔部材５３ａと、最も外側の配列の穿孔部材５３ｂとから形成される穿孔手段５３を備える。最も内側の穿孔部材５３ａは最も外側の穿孔部材５３ｂよりも大きい高さｈ１を有し、それにより、ヘッドがカプセルに対して閉じられるときにカプセルの膜３のより漸進的な穿孔を行なうことができる。したがって、閉塞力を有利に減らすことができる。更なる有益な結果として、以下の利点を与えるさらに多くの数の穿孔部材を形成できる。

−より細い穿孔部材を形成することにより、穿孔されるオリフィスのサイズを減少させることができ、それにより、穿孔中および穿孔部材の除去後の両方において、固形残留物がカプセルから漏れ出る可能性を抑えつつ、遠心分離液のさらに効果的な濾過がなされる。
−穿孔部材が少ない場合と比べて、流量を増大させることができる。

穿孔部材５３ａ、５３ｂの形状を図示のように角錐台または円錐台（図示せず）にすることができる。穿孔部材は、五角形、六角形、または、八角形などの多角形基部を有することもできる。穿孔部材が十字形の穿孔形状を有してもよい。

先の実施形態の場合と同様に、衝突壁６２の方向にシステムから出る遠心分離流「Ｆ」（図１５）の案内を容易にするために、カバー部品４９の下面５４は、一連のチャンネル８５によって形成されるチャンネル手段８４を起伏要素８７間に備える。起伏要素８７は、バルブ手段が開放するとき、すなわち、カプセルから出る遠心分離液流「ｆ」の圧力によって環状リング８３が押し上げられるときに、例えば位置９５でカプセルの縁部の一部、例えばそのシール部を押圧してカプセルを所定位置に強固に保持する平坦な下面を備えることが好ましい。

また、穿孔部材は、カプセルの挿入前に注入ヘッドが開放位置にあるときにユーザとの想定し得る接触を防止するため、注入ヘッドの開放中に引っ込めることができることにも留意すべきである。

Claims (22)

1. 装置と、該装置内に取り外し可能に挿入できるカプセルとを備え、該カプセル内の食品物質に水を通すことにより、食品物質から液状食品を調製するための液状食品調製システムであって、
   前記カプセル内に水を注入するための水注入ヘッドと、前記装置内で前記カプセルを保持するためのカプセルホルダと、
   前記カプセルを遠心分離駆動するための手段と、
   前記カプセルの外周の出口を開放するように前記装置内で前記カプセルに対して構成される穿孔手段と、
   穿孔可能な送出膜を備えるカプセルと
   を備え、
   前記穿孔手段が、前記膜と穿孔係合して、固形粒子を前記カプセル内に保持するための濾過手段と遠心分離液が前記カプセルから抜け出ることができるようにするための前記膜のオリフィスとを、穿孔された前記膜とともに形成するのに適している、液状食品調製システム。
2. 前記カプセルの容積中には、固形粒子が前記カプセルから抜け出るのを防止するためのフィルタが設けられない、請求項１に記載のシステム。
3. 前記濾過手段が、前記穿孔手段と前記膜に形成される前記穿孔の縁部との間に設けられるオリフィスによって形成される、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記装置が回転プレートを備え、前記穿孔手段が、前記装置内に前記カプセルが挿入されるときに前記回転プレートの表面から前記カプセル内に延びる複数の鋭利な突起を備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
5. それぞれの個々の前記突起が、該突起のより大きな基部から少なくとも１つ以上の穿孔端へ次第に鋭くなる断面を有し、前記突起が、少なくとも１つの稜線によって境界付けられる少なくとも２つの切断面を備える、請求項４に記載のシステム。
6. 前記装置が、前記装置内に前記カプセルが挿入されるときに前記膜の外周領域にわたって分布する少なくとも１０個の鋭利な突起あるいはそれ以上の突起を備える、請求項４または５に記載のシステム。
7. 前記穿孔手段が鋭利な突起を備え、前記突起が、前記膜との穿孔に前記突起が係合するときに、前記穿孔の前記基部で前記突起の断面よりも大きい断面を有する個々の穿孔を前記膜に形成するのに適する、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
8. それぞれの個々の前記穿孔突起が、少なくとも１つの凹状線を形成する横断面を有する、請求項７に記載のシステム。
9. それぞれの個々の前記穿孔突起がほぼ三角形および／または台形の切断面を有する、請求項８に記載のシステム。
10. 前記穿孔手段の下流側に流量制限バルブが配置される、請求項１〜９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 前記流量制限バルブが、前記カプセルから出る遠心分離液によって及ぼされる圧力の結果として開放する、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記流量制限バルブが環状閉塞リングを備える、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記環状リングが前記回転カバープレート上に形成される、請求項１２に記載のシステム。
14. 前記環状リングが前記カプセル上に形成される、請求項１２に記載のシステム。
15. 前記穿孔要素と前記バルブ手段との間にチャンネルが設けられる、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載のシステム。
16. 液状食品調製装置内に取り外し可能に挿入できるカプセル内に収容される食品物質から、前記カプセル内の前記物質に水を通すことにより液状食品を調製するための液状食品調製装置であって、
    前記カプセル内に水を注入するための水注入ヘッド（２９）および前記装置内で前記カプセルを保持するためのカプセルホルダ（３４）と、
    前記カプセルを遠心分離駆動するための手段（４０、４２）と、
    前記カプセルの外周の出口を開放するように前記装置内で前記カプセルに対して構成される穿孔手段（５３、５３ａ、５３ｂ）と
    を備え、
    前記穿孔手段（５３）が異なる高さ（ｈ１、ｈ２）の穿孔部材（５３ａ、５３ｂ）を備える、液状食品調製装置。
17. 前記穿孔手段（５３）が、第１の穿孔部材（５３ａ）の第１の配列と、第２の穿孔部材（５３ｂ）の第２の配列とを備える、請求項１６に記載の装置。
18. 前記穿孔部材（５３ａ）の第１の配列および前記穿孔部材（５３ｂ）の第２の配列が互いに対して径方向にオフセットしている、請求項１７に記載の装置。
19. 前記第１および第２の穿孔部材（５３ａ、５３ｂ）が、前記ヘッドの回転部品（４９）の外周で前記部品（４９）の上面（５４）から突出する、請求項１７または１８に記載の装置。
20. 前記部品（４９）が最も内側の第１の部品（４９ａ）と最も外側の第２の部品（４９ｂ）とから形成され、前記最も内側の部品（４９ａ）が前記穿孔手段（５３）を備え、前記最も外側の部品が環状のばね付勢閉塞リング（８３）を備える、請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の装置。
21. 前記穿孔部材（５３ａ、５３ｂ）が円錐台またはピラミッドである、請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の装置。
22. 使い捨てカプセル内に収容される食品物質から、該物質に液体を通すことにより食品液体を調製するための方法であって、
    前記カプセルの中心に液体を導入しつつ、前記カプセルを遠心回転駆動するステップと、
    遠心分離効果によって前記物質に液体を通して、遠心分離された食品液体を形成するステップと、
    前記遠心分離された食品液体を前記カプセルから送出するステップであり、穿孔手段によって前記カプセルの膜を穿孔することを含むステップと、
    遠心分離中に前記穿孔部材を前記膜に貫通係合させたたまま維持して、前記カプセルから抜け出る前記遠心分離液を前記カプセル内に収容された固形粒子から選択的に濾過するステップと
    を備える方法。

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