TWI471253B - 用於藉離心力準備一食物液體的單次使用性容器 - Google Patents

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Description

用於藉離心力準備一食物液體的單次使用性容器
本發明係關於一種貯藏一食物物質之容器，該容器用以使用施加於該容器上之離心力準備諸如一飲料之一食物液體。本發明亦係關於一種系統，該系統包含該容器及經配置以接收該容器並用以準備該食物液體之一設備。
已知準備飲料，其中藉由離心力分離由沖煮咖啡及咖啡粉組成之混合物。藉由將熱水與咖啡粉聚集到一起達規定時間來獲取此混合物。接著迫使水通過一過濾網，粉末物質存在於該過濾網上。
現有系統由將咖啡粉置放於為諸如EP 0367 600B1中之機器之非可移除部分的接受器中組成。此等設備具有許多缺點。首先，必須在接受器中手動地對咖啡粉給定適當劑量。其次，經離心分離之咖啡廢料變乾且其必須藉由刮擦接受器表面來移除。結果，咖啡準備需要大量手動處理且因此非常耗時。因為咖啡一般來自散裝或咖啡由接受器自身內的咖啡豆研磨而成，通常咖啡鮮度亦可大大變化且此可影響盛杯品質。
又，視咖啡之手動劑量及沖煮條件(例如，離心速度、接受器大小)而定，盛杯品質可大大改變。
因此，此等系統從未達到顯著商業成功。
在德國專利申請案DE 102005007852中，該機器包含一可移除固持器，在該固持器中，置放接受器之一開放杯狀 部分；另一部分或蓋子附著於機器之驅動軸。然而，缺點為密集手動處理。另一缺點為歸因於缺乏對粉末之劑量之控制且缺乏對咖啡粉之鮮度之控制而難以控制咖啡之品質。
在WO2006/112691; FR2624364; EP0367600; GB2253336; FR2686007; EP0749713; DE4240429; EP0651963; FR2726988; DE4439252; EP0367600; FR2132310; FR2513106; FR2487661; DE3529053; FR2535597; WO2007/041954; DE3529204; DE3719962; FR2685186; DE3241606及US-A-4545296中描述藉由離心力沖煮咖啡之其他設備。
然而，使用離心力之效應沖煮咖啡或準備其他食物物質與使用壓力泵之正常沖煮方法相比呈現許多優點。舉例而言，在"意式濃縮"咖啡類型沖煮方法中，非常難以掌握影響經遞送之咖啡萃取物之萃取品質的所有參數。此等參數通常為壓力、隨壓力減小之流動速率、咖啡粉末之密實性(其亦影響流動特性並視咖啡研磨粒徑而定)、溫度、水流分布等。
因此，需要建議一新的萃取方法及一容器，該方法及該容器經調適而使得萃取參數因此可經更佳且更獨立地控制，且因此可被更佳地掌握以控制經遞送之食物液體之品質。
同時，需要一準備食物液體之方法，該方法與先前技術離心咖啡準備設備相比更為便利，且藉由對諸如接受器中 之物質之鮮度及精確劑量的重要品質參數之更高控制而提供更佳的杯內品質。
為此目的，本發明係關於一種用於自貯藏於容器中之食物物質準備食物液體的單次使用性容器，準備步驟為將水引入該容器中並使用離心力使水穿過食物物質以在離心操作期間製造相對於對應於一旋轉軸之該容器之一中心軸在該容器中於周邊被離心分離之食物液體，該容器包含：
一外罩，其貯藏一預定量之食物物質，該外罩之複數個出口開口，其用以使該食物液體能夠在離心分離期間施加於該容器中之該等離心力下離開該外罩，該等出口開口配置於該外罩之壁之周邊部分處。
較佳地，該等出口開口圍繞該中心軸而定位並實質上徑向地分布於該壁部分中。
較佳地，為延長在儲存期間該容器中之該物質之鮮度，該容器由氣密材料製成。此外，該容器包含一配置於該等出口開口與外部環境之間的用於以一氣密方式封閉該容器之密封箔。
在一特定模式下，該複數個出口開口經提供而穿過該容器中之壁之內部部分。舉例而言，在打開該容器以用於在飲料產生設備中使用之前，以氣密方式將包含該等出口開口的壁之內部部分封閉隔絕於外部環境。
較佳地，在該外罩之該等出口開口之下游處提供一收集凹座以收集在一均質流中離開該外罩之液體。該收集凹座 亦較佳為置放於該容器之周邊處之一環狀部分。該收集凹座較佳在一側由壁之內部部分封閉且在另一側由該密封箔封閉。
本發明之該容器因此經設計以使得能夠在藉由圍繞適合於該容器之一旋轉軸轉動該容器所獲取之離心力作用下自貯藏於該容器之一外罩中之一物質準備一液體。
提供於該容器中之該複數個開口因此經適當配置以允許該經離心分離之液體在大體為圍繞該容器之該旋轉軸的該外罩上之周邊之一位置處離開該外罩。視開口之大小而定，該複數個開口亦可具備用以自可貯藏於該外罩中之固體微粒(諸如咖啡微粒)過濾液體之功能。此外，亦當開口特別小(亦即，小於200微米)時，可在壁之周邊部分處產生某一壓降(亦即，為約0.5 bar至4 bar)。
根據本發明之一態樣，該複數個出口開口包含提供於壁之該周邊部分中之一系列槽及/或孔。槽可為適當的，因為其可允許釋放一適合流動速率下之液體同時限制固體微粒之通過。
當提供槽時，該等槽可在沿該外罩之壁之周邊部分之至少一陣列中(例如，彼此平行地)對準。該等槽可具有一相對較小長度(例如，為自0.5 mm至5 mm)及一相對較小寬度(例如，為自0.08 mm至0.6 mm)。
較佳地，該等出口開口中之每一者具有小於形成該食物物質之微粒之平均大小的一直徑或寬度。
因此，該等開口"自身"可具有一過濾功能。
該壁部分處之壓降亦視該等開口之大小、開口之數目及總通過表面積而定。因此，可在該壁部分中設計開口之大小以在容器自身之內產生某一壓降。此使得能夠保持該外罩中之某一壓力並因此改良該食物物質與水之間的相互作用。視該等開口之大小及諸如轉速之離心參數而定，亦可定製飲料之特性，特別是對於咖啡飲料而言。
該等開口之直徑或寬度可在1微米至800微米之間，較佳在10微米至600微米之間。該壁之周邊部分之該等開口之總表面積亦較佳小於該壁部分之總表面積的50%，最佳小於其40%。在一模式下，該等開口之總表面積在5 mm2 至200 mm2 之間，較佳在10 mm2 至50 mm2 之間。
當孔之寬度或直徑小於200微米(例如，在1微米至200微米之間)時，可獲取壁之周邊部分處之顯著壓降。可在壁部分處成功獲取大氣壓力以上的自約1 bar至4 bar，更佳地自2 bar至3 bar之壓降。對於咖啡，可在此壓力範圍內成功沖煮可與特稠意式濃縮咖啡、意式濃縮咖啡或意式淡咖啡類型之咖啡相當的具有高固體濃度之咖啡萃取物。
當開口具有200微米或200微米以上之寬度或直徑且當未將流動限制(諸如將產生較高壓降的置放於設備中之液體流動路徑內之額外閥門)置放於流動路徑中時，獲取較低壓降(例如，低於1 bar)。在液體流動路徑中之較低壓降之狀況下，具有較大出口開口之壁部分可用以保持外罩中之固體微粒。然而，液體傾向於較快速地離開外罩(亦即，產生較高流動速率)且較少相互作用發生於外罩中之水與 物質之間。對於咖啡，此可導致與過濾型咖啡相比咖啡萃取物之較低固體與芳香濃度。
在一可能模式下，具有出口開口之壁部分可由紙濾器或編織，非編織纖維、網狀材料、多孔聚合物薄膜或其組合形成。在該種狀況下，壁部分的部分可由過濾器、纖維或網狀材料之帶或不同部分形成。網狀材料可為(例如)金屬及/或聚合線的。纖維可為聚合物及/或天然纖維之織物。在此等不同狀況下，開口可由形成於材料之纖維之間的孔形成。詳言之，聚合物編織或網狀材料或多孔聚合物薄膜可為抗撕裂的，同時經設計具有較低孔隙率(亦即，低於200微米，更佳在1微米至100微米之間)以提供顯著壓降(亦即，在約1 bar至4 bar範圍內)。適合材料可為PET編織薄膜。
在較佳模式下，該容器亦包含一圓周飲料收集凹座。可將該凹座置放於該複數個出口開口之下游處(特別地)用以收集藉由離心作用被投射於外罩之壁並穿過該等出口開口之液體。該凹座可由密封蓋來封閉。因此，離開外罩之經離心分離之液體在其離開容器之前收集於該收集凹座中。此可確保更均質的液體流離開該容器。亦提供該凹座以在容器中分配足夠空間以使飲料準備設備之貫穿部件能夠被引入容器中以形成飲料出口。
根據該容器之較佳模式，提供一碟形本體。該本體較佳具有以一較大開放截面結束之一側壁及具較小截面之一封閉底盤。該側壁因此在該開放末端之方向上變寬。
較佳地，將一蓋子裝配於該碟形本體上以封閉該本體之該開放末端並因此與該本體一起界定貯藏該食物物質之一外罩。詳言之，包含出口開口之壁部分可為該蓋子之部分。此組態的工業製造及裝配相對較為簡單。
在一特定模式下，該蓋子包含形成用以收集穿過出口開口之飲料之構件的周邊凹座之至少一部分。舉例而言，該容器在其周邊處包含向上(亦即，在與外罩之內部相反之方向上)開放並形成收集凹入構件的具U形截面之環狀溝槽。該溝槽具備其中提供有開口(例如，一系列周邊槽)的一內部壁部分。該溝槽可進一步包含形成承載於碟形本體之一內部承載部分上之一嚙合邊緣的一外部部分。該嚙合邊緣可形成與碟形本體之承載部分的一充分密封界面，以防止液體繞過開口。
收集凹座可在蓋子之周邊處連續延伸，以使經離心分離之液體能夠在離開容器之前更好地向外散布。
在一替代模式下，收集凹座可為本體之部分。舉例而言，本體可為包括該凹座之熱形成塑膠部件。較佳地，將該凹座置放於本體之變寬之開放截面處。
在一較佳模式下，一氣密密封箔覆蓋該蓋子之至少一部分。詳言之，該密封箔覆蓋至少該收集凹座。可因此在將容器用於飲料產生設備中之前氣密地封閉收集凹座。結果，在容器之使用之前，無來自外部大氣之空氣經由提供於外罩中之出口開口(例如，經由蓋子之內部部分)實際上進入容器。諸如咖啡或牛奶之物質因此較少地遭受可能之 氧化。
在一模式下，密封箔被永久地密封於碟形本體及/或蓋子上，並因此藉由穿透注水構件而變得可穿孔。同時，(例如)藉由用與容器無關之一或多個穿透/穿孔部件(例如，飲料產生設備之若干個針)進行穿透，一或多個出口可形成於該箔中，以使液體能夠離開容器。舉例而言，可在收集凹座之區域中在箔中穿透三個或四個出口以使經離心分離之液體能夠以相等數目之流離開容器。在另一模式下，密封箔可移除地密封於碟形本體及/或蓋子上並因此變得可剝落。在該種狀況下，在***飲料產生設備中之前，將箔移除。
為使密封箔能夠被施加於碟形本體上，碟形本體包含用於箔之密封之周邊輪緣。可藉由(例如)超音波或熱熔接來施加密封。
容器之蓋子可因此形成一內部部件，其(諸如)藉由簡單***或藉由額外連接方式(諸如熔接)而裝配於碟形本體中。當一密封箔裝配於蓋子上並密封於碟形本體之輪緣時，可在無其他連接之情況下將蓋子(例如)於碟形本體之周邊內部邊緣處簡單***本體之一底座上，因為在輪緣處以足夠張力密封之箔可防止蓋子自本體之基座變位。
在本發明之額外特徵中，蓋子可包含至少一入口開口，其界定用於待引入容器中之注水器之一通路。蓋子中之入口開口通常可由塑膠壁之一可穿刺較小部分封閉，或可保持打開。可為有利的是，保持(例如)由一易破塑膠部分封 閉之入口開口，以防止諸如咖啡微粒之物質自由離開外罩並佔據蓋子與密封箔之間的間隙。將入口開口對準於容器之中心旋轉軸處。實際上，當對準該開口時，飲料產生設備之注水部分可為設備之一固定部分而非一旋轉部分。此大大簡化設備之構造。在另一可能特徵中，入口開口形成在外罩之方向上變寬之一管狀部分。此部分之變寬促進在離心作用期間外罩內的水之排出。
在本發明之上下文中，容器可貯藏大量食物成份或食物成份之混合物中的食物物質。
詳言之，可在由下列諸者組成之成份當中選擇物質：研磨咖啡、可溶咖啡、以乳製品為主之粉末、乳製品或非乳製品奶精、可可、甜味料、茶葉、花草茶、可溶茶、烹調粉末、可溶或分散性營養組合物、液體食物濃縮物及其組合。
容器可由氣密封裝材料形成，以儘可能長地保持容器中之物質之鮮度。詳言之，碟形本體可由食品級塑膠及至少一氣體障蔽層形成。
舉例而言，碟形本體為包含至少一聚丙烯(PP)層及至少一EVOH氣體障蔽層之一熱形成塑膠層板。碟形本體及/或蓋子可經塑膠熱形成或射出成形。蓋子亦可為由諸如PET之聚合物製成之多孔薄膜。在替代實施例中，可自諸如鋁合金之薄金屬或塑膠與鋁合金之複合物來深拉制本體及/或蓋子。
本發明亦關於一種用於自貯藏於容器中之食物物質準備 食物液體的容器，準備步驟為將水引入該容器中並使用離心力使水穿過食物物質，以在離心操作期間製造相對於對應於一旋轉軸之該容器之一中心軸在該容器中於周邊被離心分離之食物液體，該容器包含：一杯形本體，其用以接收一預定量之食物物質，一壁部分，其用以與該本體一起定界貯藏一食物物質之外罩，該壁部分在其周邊處包含複數個開口以使該食物液體能夠在離心力作用下離開該外罩，一封閉薄膜，其連接至該本體，以用於以一氣密方式封閉該容器及，位於該壁部分與該封閉薄膜之間的一收集凹座。
本發明亦關於一種用於藉由使用離心力使水穿過一食物物質而自貯藏於一接受器中之該物質準備一液體食物的系統，該系統包含：一用以收納該接受器之設備，該設備包含用以驅動該容器進行圍繞一旋轉軸之離心作用之構件，該接受器為可移除的且形成單次使用性容器，該單次使用性容器包含一具有包含複數個徑向或周邊出口開口之壁部分的外罩。
本發明之額外特徵將出現在下列諸圖之詳細描述中。
如圖1及圖2中所示，本發明之一較佳容器1一般包含在上面密封一密封箔3之一碟形本體2。將密封箔3在一密封環狀部分5處密封於本體之一周邊輪緣4上。輪緣4可向外 延伸而形成(例如)為約2-5 mm之較小環狀部分。碟形本體包含一下盤6及較佳在與該下盤相對的本體之較大開放末端之方向上變寬的一側壁7。碟形本體較佳為剛性或半剛性的。其可由具有諸如EVOH及其類似物之氣體障蔽層的食品級塑膠(例如，聚丙烯)或鋁合金或塑膠與鋁合金之複合物形成。密封箔3可由較薄材料製成，該材料諸如亦包括障蔽層之塑膠層板或鋁合金或塑膠與鋁合金之組合。密封箔通常具有(例如)50微米至250微米之間的厚度。密封箔部件可經貫穿以建立如將於稍後在該描述中所述之水入口及一或多個飲料出口。
關於圖3至圖6之實施例，本發明之容器包含形成被***碟形本體中之一蓋子8之內部部件。蓋子8與本體2一起定界一用以收納食品物質22之內部外罩14。較佳地，容器形成圍繞一中心軸A之旋轉對稱。然而，應注意，容器可不必具有圍繞軸A之圓形截面而可採用諸如方形或多角形形式之另一形式。在圖5及圖6中說明蓋子8。蓋子可採用包含一中心部分9及一周邊部分10之塑膠製成之圓盤的形式。中心部分可為基本上平坦的且可包含一入口開口11以使得能夠引入飲料產生設備之注水部件。在蓋子之內側12中，入口開口可藉由一環狀入口部分13而延伸，該環狀入口部分13用以確保將水導向本體之底部之方向以確保外罩中之物質之完全潤濕並因此降低留下(例如)"乾粉斑"之風險。較佳地，入口開口由一易破或可穿刺之閉合部分15封閉。此部分用以防止外罩之物質填充蓋子之上部表面與密 封箔之間的間隙。
蓋子進一步包含一包括一收集凹座16之周邊部分10。收集凹座形成在密封箔之方向上打開的U形橫向截面(圖3)。凹座較佳將在蓋子之周邊處連續地延伸，但其可由可藉由(例如)增強元件或壁而分離之若干不連續凹入部分替換。收集凹座包含壁之內部周邊部分17，在該壁之內部周邊部分17中提供形成外罩14與收集凹座16之間的流體連通之一系列出口開口18。
如此實例中所說明，開口可為在壁之內部周邊部分17中以間隔分布之槽或孔。舉例而言，槽之數目可在自5至200，較佳自10至100的範圍內。此等槽較佳具有小於物質之微粒之統計平均大小的寬度。舉例而言，對於為研磨咖啡之物質而言，該等槽具有小於600微米，更佳小於500微米，最佳小於250微米之寬度。該等槽可在必要時在中心部分9上或在凹座16之底部中延伸。該等槽可由具有小於物質之微粒之統計平均大小的直徑之圓形截面之孔替換。
收集凹座16形成較小深度(例如，2 mm至10 mm之間)之周邊溝槽，該周邊溝槽用以允許引入通過密封箔之貫穿部件以產生用於如將於稍後在該描述中所述之在容器中所產生之沖煮液體的出口。收集凹座16進一步包含形成承載於碟形本體之一底座部分20上之邊緣的一外部周邊部分19。外部部分19可藉由大約緊密配合嚙合而嚙合於底座部分20中。沿本體之側壁之內部表面且在碟形本體之底部之方向上延伸的一額外密封部分21自凹座延伸以進一步產生抵抗 容器的蓋子與本體之內部表面之間的可能液體進入之密封。當然，收集凹座構件之形式可在不脫離本發明之範疇之情況下採用不同組態。舉例而言，凹座16可由蓋子8及碟形本體之側壁7(如圖13中所說明)形成。在該種狀況下，可省略外部周邊部分19。
如諸圖中所說明，較佳將系列之出口開口(例如，槽18)置放於外罩相對於中心軸A之變寬部分處或與其接近處。因此，經離心分離之液體將傾向於被沿本體之側壁之內部表面導引，直至蓋子之內側12，且接著通過槽。
蓋子8在密封箔3密封於碟形本體之輪緣上時由其完全封閉。在可能替代實施例中，密封箔可僅覆蓋包括槽之區域之收集凹座。
應注意，蓋子8可為由(例如)經熱形成或注入之塑膠製成的剛性或半剛性部件。然而，在不脫離本發明之範疇之情況下，此部分亦可由密封於碟形本體之內部表面之可撓性薄膜製成。
亦可注意到，亦可將過濾壁與蓋子之內表面12相抵而置放於外殼裏面。過濾壁可藉由產生較高壓降而提供改良之過濾(例如)以用於非常小之粒徑之物質或用以延遲將經離心分離之液體釋放於外殼之外。過濾壁可為膠接於蓋子之表面12上的紙張過濾器或薄型塑膠膜。
蓋子可簡單***碟形本體中或由任何適合連接方式(諸如藉由超音波熔接)來固定。
在圖7及圖8中說明包括本發明之容器及飲料準備設備之 系統且現對該系統進行描述。
因此，該系統包含如上所述之一容器1及一飲料準備設備23。該設備具有可在裏面***容器之一模組24。容器貯藏待沖煮之食物物質，且在使用之後自模組移除容器以便被丟棄(例如，用於廢棄或有機及無機原料之再循環。模組24與一供水設備(諸如一水儲集器25)流體連通。在模組與供水設備之間將一流體傳送構件(諸如泵26)提供於流體迴路27中。進一步提供一水加熱器28以在水進入模組之前在流體迴路中加熱水。水加熱器可被***流體迴路中以加熱來自儲集器之新鮮水或者可位於水儲集器(其在該種狀況下變為水鍋爐)中。當然，亦可經由水插塞式連接而自家用供水設備直接獲取水。
可在低壓下或甚至在重力壓力下將水饋入模組24中。舉例而言，可設想在模組之水入口處的高於大氣壓力0 bar至1 bar之間的壓力。在利用諸如活塞泵之壓力泵時，可遞送高於2 bar之壓力下的水。
沖煮模組24可包含兩個主要容器包裝次總成29、30；該等次總成29、30主要包含注水次總成及液體接收次總成。該兩個次總成(例如)藉由一卡口類型連接系統31而閉合在一起以將容器裝入其中。液體接收次總成30包含一液體導管32，該液體導管32(例如)突出於次總成之一側上，以將離開容器之經離心分離之液體導引於諸如杯子或玻璃杯之服務接受器。液體導管與形成置放於一轉鼓34周圍較短距離處之圓柱形壁的一液體接收器33連通，如圖8中所說明 而將容器***該轉鼓34中。液體接收器與轉鼓一起界定如將於稍後在該描述中所述之一用以收集液體之中間空腔63。在液體接收次總成30下方，置放用以驅動容器接收轉鼓34以在次總成內旋轉之構件。
驅動構件較佳包含可由電力或氣動力供應之一旋轉馬達40。
注水次總成包含水入口側，該水入口側包含在上游與水流體迴路27連通之一水入口35。
關於圖9及圖10，轉鼓34經成形為一中空容器固持器，該固持器具有一經成形以收納容器之互補的內部空腔36。轉鼓34藉由一旋轉軸37而自身徑向地延長，該旋轉軸37藉由如同滾珠軸承或滾針軸承之一旋轉導向構件39而保持相對於液體接收器33之一外部基座38的旋轉關係。因此，轉鼓經設計以圍繞一中軸I旋轉，而接收器之外部基座38相對於該設備固定。可(例如)藉由螺釘44將液體接收器33固定於馬達之一外殼43。將一機械耦合件41置放於轉鼓之旋轉軸37與馬達40之軸42之間的界面處。
考慮如圖10及圖11中所說明之注水次總成29，其包含相對於軸I而固定之居中配置的注水器45。注水器包含用以將水自入口35傳送至水出口47之一中心管狀部件46，其用以突出於容器之外罩14內。水出口由諸如鋒利管狀尖端之一穿刺構件48形成，該穿刺構件48能夠產生穿過容器之封閉箔並穿過蓋子之管狀入口13之最終易破部分的穿刺孔。
在注水器周圍安裝一容器旋轉嚙合部分49。嚙合部分49 具有一中心孔，其用以收納注水器及諸如***於部分49與注射器45之間的滾珠或滾針軸承50之轉動導向構件。嚙合部分進一步包含自部分49之一碟形嚙合壁55突出之出口貫穿部件51、52、53、54。該等貫穿部件可為具有能夠在容器之密封箔3中切割或穿破小孔之傾斜切割表面的較小圓柱形部分。該等貫穿部件配置於壁55之周邊處，較佳經均勻分布以在容器中提供若干開口，以用於使經離心分離之液體離開容器而形成若干液體流。
根據本發明之一態樣，注水次總成29進一步包含用以控制自設備排出之液體之流動的一閥門系統56。該閥門系統56可配置於為一環狀嚙合部分57之形式的容器旋轉嚙合部分49上，該環狀嚙合部分57在諸如彈簧之彈性裝載構件58之作用力下被偏向。環狀嚙合部分57包括一擠壓周邊表面59，該擠壓周邊表面59將封閉力施加於容器之周邊輪緣4上以能夠在彈性裝載構件之作用力下限制液體之流動。表面59可形成用以增加區域化區域中之密封壓力之錐形或"V"。嚙合部分57進一步包含一內部基座部分60。因此將彈性裝載構件58***位於嚙合部分49之基座部分60與一反作用力部分61之間的空間中。因此，在靜止位置處，閥門系統之嚙合部分57在彈性構件58之壓縮作用下保持封閉於容器之輪緣上。
容器嚙合次總成29可進一步包含管狀裙套部分62，該管狀部分當兩個次總成圍繞容器而彼此相對閉合時突出於液體接收次總成30之內部環狀腔室63中。此管狀裙套部分62 在通過閥門系統之壓力下形成用於經離心分離之液體之衝擊壁。較佳將此部分62固定於次總成29上。該次總成進一步包含用以促進液體接收次總成30上之連接之一操縱部分64。此操縱部分64可具有用於操縱之滾紋周邊表面。可藉由螺桿67將該操縱部分固定於次總成29之固定基座上。
此部分當然可由槓桿機構或類似操縱構件替換。
如上所述，提供用於兩個次總成29、30之相對連接的連接構件。舉例而言，將較小銷65提供於注水次總成29之管狀表面之側上，該等較小銷65可與液體接收次總成30之管狀表面上之側面鎖定開口66嚙合。因此，兩個次總成之間的連接可藉由轉動角度或螺旋閉合運動來進行以使該等銷能夠與長方形開口66嚙合。當然，可設想其他連接構件來替換此卡口類型連接構件。舉例而言，熟習此項技術者可設想螺紋構件或平移閉合構件。
本發明之容器系統基本上根據以下原理來工作。藉由彼此相對移動兩個次總成29、30(例如，藉由斷開卡口類型連接並分離兩個次總成29、30)來打開容器設備。結果，可將貯藏食物物質之單次使用性密封容器1***設備中，亦即，置放於轉鼓36之空腔中。在容器由密封箔3氣密封閉的同時將容器置放於設備中。設備接著由連接回到次總成30上並由連接構件鎖定之次總成29封閉。在鎖定位置處，藉由穿透容器之密封箔並將其自身引入穿過容器之水入口35的注水器來打開容器。同時，在密封箔之周邊處由出口貫穿部件51-54穿出若干液體出口。因此可經由中心 注水器45將水引入容器中。可在注射次總成中產生通風孔以允許氣體在將水引入之同時逸出容器。可藉由啟動旋轉馬達40來驅動容器旋轉。可與開始將水注射入容器中同時或稍微在此水注射操作開始之後或之前開始進行離心操作。
舉例而言，對於沖煮研磨咖啡可為有利的是，允許在藉由旋轉容器而開始離心操作之前在幾秒期間將水填入容器中。因此，水可在液體經離心分離之前適當地浸潤咖啡中，進而避免在咖啡部分中咖啡區域保持乾燥。
藉由圍繞設備之中心旋轉軸I旋轉容器來進行離心分離，該中心旋轉軸I較佳與容器之中心軸A對準。轉速較佳為自1000轉每分鐘(rpm)至16000 rpm，更佳自5000 rpm至10000 rpm。可在設備中提供控制單元，以根據待沖煮之液體及/或容器中之物質之性質來設定轉速。轉速越高，由液體施加於容器之周邊壁處之壓力越高，且壓緊於容器之側壁上之物質越多。重要的是注意，較高轉速促進含有較低固體含量之咖啡萃取物之沖煮，因為液體在咖啡餅中之滯留時間較短。較低轉速提供較高強度之咖啡，因為液體在容器中之滯留時間較長。藉由使水穿過該物質進而提供該物質之萃取或部分或全部分散或溶解，沖煮發生於容器中。結果，允許經離心分離之液體通過提供於容器中之複數個出口開口18，例如，通過蓋子8。
在離心力作用下，諸如咖啡粉之物質傾向於徑向地壓緊自身，而水被迫使流經物質。此導致物質被壓緊同時被水 精細地潤濕。歸因於容器之高旋轉運動，離心力均勻地施加於總體物質上。結果，與使用壓力泵將壓力施加於容器中之通常方法相比，水分布亦更加均勻。結果，存在可導致未經適當潤濕並因此未經適當沖煮，分散或溶解之區域的通過物質之優先流動路徑之風險較低。關於研磨咖啡粉，到達容器之內部側壁之液體為液體萃取物。接著迫使此液體萃取物沿容器之側壁之內部表面向上流動。
依據儲存於容器中之物質而調整外罩之此等出口開口18之大小。諸如較小寬度之槽或較小直徑之孔的較小開口傾向於提供過濾功能以將固體微粒保持於容器之外罩中同時僅允許液體萃取物通過該等開口。此等孔亦可形成用以產生剪切力並因此產生泡沫或咖啡克雷馬之充分小的限制。貯藏於容器中之部分氣體可變得陷入液體內且歸因於在流動限制之後的壓力釋放而在液體中形成大量小氣泡。亦可在藉由針而穿透之出口處產生經離心分離之液體的某顯著剪切力。
設備之閥門系統56可在當液體離開容器時其壓力在閥門上增加時開始打開。因此，打開之某一時延可由閥門系統控制以使貯藏於容器中之水與物質之間的充分相互作用能夠發生。此受控延遲視各種參數而定，諸如離心速度、由彈性裝載構件所施加之作用力(亦即，彈簧硬度)、如由物質、出口等所產生之壓降。閥門系統之打開藉由閥門系統之擠壓表面59在液體壓力於閥門系統之內部表面上增加時升起而發生。可注意到，輪緣之容器亦可為大體可撓的以 在液體之壓力作用下彎曲。因此，擠壓表面與容器之間的相對運動產生用以使液體逸出閥門系統之上游較小間隙之外的較小通路。在相對較高轉速下，可形成一液體噴射流，該液體噴射流衝擊於裙套部分62之內部表面上。液體開始填充液體接收次總成之空腔68且液體可經由液體導管32排出以被收集於置放於下方之杯子或玻璃杯中。
在圖12及圖13中所說明之本發明之另一模式下，已採用相同數字參考來識別相同或等效技術構件。在此模式中，閥門系統56之不同在於，彈性裝載構件由***於注水次總成29之一捏縮表面59與一固定部分61之間的一橡膠彈性O型環69獲取。該O型環保持於閥門系統之兩個凹面部分70、71之間。再次在沖煮期間，容器中之液體之壓力傾向於升高捏縮表面59以在容器之輪緣4與捏縮表面之間建立一通路。捏縮表面可經成形而具有可在輪緣上產生集中作用力的鋒利尖端。當然，可想像彈性裝載構件與捏縮部分為同一元件。舉例而言，捏縮部分可由橡膠彈性材料製成。
在圖12或圖13之模式下，注水器可為不具有穿刺構件之容器中之簡單水入口。在該種狀況下，在將容器***設備中之前將其預先打開，亦即，藉由可剝落密封將密封箔密封於本體之輪緣以使箔能夠被剝落。或者，在將容器***設備中之前在箔中穿破一中心孔。此外，注水器之水密密封嚙合可由一水密密封構件72執行，該水密密封構件72將某一水密密封壓力施加於容器之頂部表面上。因此，防止 水沿容器之頂部表面洩漏並防止水繞過容器而經由液體出口直接釋放。
本發明之容器可採用各種實施例，諸如圖14及圖15中所說明者。除出口開口由濾紙、編織或非編織部分或另一網狀或多孔薄膜72形成之外，容器之一般結構與先前實施例之容器之結構相同。因此，***碟形本體2中之蓋子8包含多孔材料之圓周帶。多孔材料提供流動限制，從而產生某一壓降(例如，0.5 bar至4 bar之間的相對壓力)，並引起對固體微粒之過濾。詳言之，材料之孔徑可經選擇以亦保持咖啡細料，亦即，粒徑低至90微米之微粒。紙張、織物、網狀或多孔材料可由可熔接至或以其它方式組合至蓋子之一或多個帶形成。
在另一可能模式下，凹座16可由多孔可壓縮材料填充以亦提供過濾功能。舉例而言，該材料可為海綿或織物。
本發明之系統容器提供優異的沖煮結果，具有高於藉由通常系統獲取之固體含量的固體含量。此等結果在容器間可非常容易地再現。令人驚訝的是，克雷馬亦經顯著改良而具有更稠濃，更穩定且更厚之質地。
根據圖16及圖17，本發明之容器亦可包含由碟形本體2及多孔壁80形成之外罩。碟形本體包含用以儲存食物物質之主空腔82及用以接收在離心過程期間穿越多孔壁80之液體萃取物之周邊凹座81。凹座81由一內部邊緣83及一外部輪緣84定界。多孔壁80可附著於凹座81之一內部邊緣83。一氣密箔薄膜86較佳附著於本體之外部輪緣84上。較佳將 內部邊緣置放於外部輪緣下方以允許多孔壁80與箔薄膜86之間的一自由空間85。可藉由熱或超音波熔接將多孔壁密封於內部邊緣83上。
多孔壁80可具有沿其整個表面或僅沿壁之周邊部分之開口(亦即，孔)。圖16展示通常具有開口之壁部分87，而中心部分88無開口。
在不同模式下，兩個部分87、88均具有開口。
壓力視各種因素而定，詳言之，設備中之容器之轉速、壁之周邊部分87處之半徑(特定言之，其確定部分87處之相對離心力"g")及開口之大小。開口之大小較佳在1微米至600微米之間。更佳地，開口大小在10微米至200微米之間，從而形成在容器之離心作用期間沿其中心軸產生某一壓降之流動限制構件。多孔壁之孔之總表面積應低於該壁之總表面積之50%，最佳低於其40%。
圖16及圖17之容器可在其中心89中經貫穿，以將水注入於貯藏物質之外罩82中。結果，同時將外部箔86與內壁80貫穿。如前所述將容器***設備中。在經確定之速度(例如，在1000 rpm至16000 rpm之間，最佳在5000 rpm至12000 rpm之間)下驅動容器離心旋轉。沖煮或溶解過程藉由水穿越該物質而發生於容器中。由於離心作用，液體食品穿越壁之多孔部分87(最終亦穿越部分88(若多孔)之部分)並經由中間空間85接著經由環狀凹座81離開外罩。允許液體經由在凹座81上方的箔中製成的貫穿孔離開容器。
圖18展示一類似但具有內部多孔壁80之容器，該多孔壁 80包含一密封於外部氣密箔86之中心部分880及一遠離箔86之周邊部分870。在此實例中，周邊部分870包含外罩之出口開口。中心部分880可具有開口或可無開口。在此實施例中，不允許任何液體到達外部箔86與壁之內部部分880之間，因為該等兩者被密封到一起。在變體中，可將連接部件***此等部分880-86之間。
可注意到，包含限制構件(例如，開口)之容器之周邊部分可實質上垂直於旋轉軸定向(如在圖16至圖18之實例中)或相對於該軸傾斜(如在圖1至圖6之實例中)。
若在容器中之壁部分870處產生足夠壓降，則設備可不必具備諸如先前所述之閥門的額外流動限制構件。在該種狀況下，容器中之流動限制構件足以在外罩中保持足夠壓力並因此獲取物質(例如，研磨咖啡)與水之間的良好相互作用。舉例而言，具有克雷馬之良好意式濃縮類型咖啡可藉由包含一編織聚合物薄膜之容器來製造，該編織聚合物薄膜包含10微米至200微米之範圍內之孔。
在另一可能模式下，流動限制可由形成液體之彎曲流動路徑的容器中之彎道或類似結構來獲取或補充。
可注意到，限制構件之壓降可由一壓力量測測試來量測，該測試由下列步驟組成：在壓力下將水填入容器中，及在注射點處量測使液體通過限制構件(亦即，閥門系統)之水壓。
術語"食物液體"此處具有廣泛意義且包含：諸如湯或調味醬之烹調液體、諸如咖啡(研磨及/或速食)、巧克力、牛 奶(粉末及/或液體)、茶(速食及/或茶葉)等之飲料液體或諸如嬰兒配方之營養液體及其組合。
當然，本發明可包含包括於以下申請專利範圍之範疇中的許多變體。
1‧‧‧容器
2‧‧‧碟形本體
3‧‧‧密封箔
4‧‧‧周邊輪緣
5‧‧‧密封環狀部分
6‧‧‧下盤
7‧‧‧側壁
8‧‧‧蓋子
9‧‧‧中心部分
10‧‧‧周邊部分
11‧‧‧入口開口
12‧‧‧蓋子之內側
13‧‧‧管狀入口
14‧‧‧容器之外罩
15‧‧‧易破或可穿刺之閉合部分
16‧‧‧收集凹座
17‧‧‧側壁之內部周邊部分
18‧‧‧出口開口
19‧‧‧外部周邊部分
20‧‧‧底座部分
21‧‧‧額外密封部分
22‧‧‧食物物質
23‧‧‧飲料準備設備
24‧‧‧模組
25‧‧‧水儲集器
26‧‧‧泵
27‧‧‧流體迴路
28‧‧‧水加熱器
29‧‧‧注水次總成
30‧‧‧液體接收次總成
31‧‧‧卡口類型連接系統
32‧‧‧液體導管
33‧‧‧液體接收器
34‧‧‧轉鼓
35‧‧‧水入口
36‧‧‧內部空腔
37‧‧‧旋轉軸
38‧‧‧外部基座
39‧‧‧旋轉導向構件
40‧‧‧旋轉馬達
41‧‧‧機械耦合件
42‧‧‧馬達40之軸
43‧‧‧馬達之外殼
44‧‧‧螺釘
45‧‧‧注射器
46‧‧‧中心管狀部件
47‧‧‧水出口
48‧‧‧穿刺構件
49‧‧‧容器旋轉嚙合部分
50‧‧‧滾珠或滾針軸承
51‧‧‧出口貫穿部件
52‧‧‧出口貫穿部件
53‧‧‧出口貫穿部件
54‧‧‧出口貫穿部件
55‧‧‧碟形嚙合壁
56‧‧‧閥門系統
57‧‧‧環狀嚙合部分
58‧‧‧彈性裝載構件
59‧‧‧擠壓周邊表面
60‧‧‧內部基座部分
61‧‧‧反作用力部分
62‧‧‧管狀裙套部分
63‧‧‧內部環狀腔室
64‧‧‧操縱部分
65‧‧‧銷
66‧‧‧側面鎖定開口
69‧‧‧橡膠彈性O型環
70‧‧‧凹面部分
71‧‧‧凹面部分
72‧‧‧密封構件
80‧‧‧多孔壁
81‧‧‧周邊凹座
82‧‧‧主空腔
83‧‧‧內部邊緣
84‧‧‧外部輪緣
85‧‧‧中間空間
86‧‧‧氣密箔薄膜
87‧‧‧壁部分
88‧‧‧中心部分
89‧‧‧容器之中心
870‧‧‧周邊部分
880‧‧‧中心部分
A‧‧‧中心軸
I‧‧‧設備之縱軸
圖1為本發明之容器之自上方之透視圖；圖2為本發明之容器之自下方之透視圖；圖3為本發明之容器之橫截面視圖；圖4為已移除了密封箔之容器之透視圖；圖5為本發明之容器的自上方之蓋子之透視圖；圖6為圖4之容器的自下方之蓋子之透視圖；圖7為本發明之飲料產生設備之透視圖；圖8為在打開模式下之飲料產生模組之透視圖；圖9為在圍繞容器之封閉模式下的飲料產生模組之沿線A-A之橫截面視圖；圖10為圖9之視圖之放大視圖；圖11為圖9及圖10之模組的注水總成之視圖；圖12為類似於圖9但用於本發明之另一實施例的飲料產生模組之橫截面視圖；圖13為圖12之模組之細節視圖；圖14為本發明之容器之變體的橫截面視圖；圖15為圖14之容器之蓋子的自下方之視圖；圖16為根據本發明之另一模式的容器之透視橫截面視圖； 圖17為圖16之容器之橫截面視圖；圖18為根據又一模式之容器之橫截面視圖。
1‧‧‧容器
2‧‧‧碟形本體
3‧‧‧密封箔
4‧‧‧周邊輪緣
7‧‧‧側壁
8‧‧‧蓋子
13‧‧‧管狀入口
14‧‧‧容器之外罩
16‧‧‧收集凹座
17‧‧‧側壁之內部周邊部分
18‧‧‧出口開口
19‧‧‧外部周邊部分
20‧‧‧底座部分
21‧‧‧額外密封部分
22‧‧‧食物物質
A‧‧‧中心軸

Claims (26)

  1. 一種單次使用性容器，其用於自貯藏於該容器中之一食物物質準備一食物液體，準備步驟為將水引入該容器中並使用離心力使水穿過該物質，以在離心操作期間製造相對於對應於一旋轉軸之該容器之一中心軸在該容器中於周邊被離心分離之該食物液體，該容器包含：一外罩，其貯藏一預定量之食物物質，該外罩之複數個出口開口，其用以使該食物液體能夠在離心分離期間施加於該容器中之離心力下離開該外罩，該等出口開口配置於該外罩之壁之一周邊部分處；及一圓周飲料收集凹座，該凹座位於該複數個出口開口之下游處，用以收集藉由離心作用被投射至該外罩之壁上並穿過該等出口開口之該液體。
  2. 如請求項1之容器，其中該容器由氣密材料製成且其進一步包含配置於該等出口開口與外部環境之間用於以一氣密方式封閉該容器之一密封箔。
  3. 如請求項1之容器，其中該複數個出口開口經提供而穿過該容器中之壁之一內部周邊部分。
  4. 如請求項1之容器，其中該複數個出口開口包含提供於壁之該周邊部分中之一系列槽及/或孔。
  5. 如請求項4之容器，其中該系列之槽及/或孔在該外罩周圍大體均勻地分布於該 壁部分上。
  6. 如請求項1之容器，其中該等出口開口具有小於形成該食物物質之該等微粒之平均大小的一平均直徑或寬度。
  7. 如請求項6之容器，其中該等出口開口具有1微米至600微米之間的一平均直徑或寬度。
  8. 如請求項6之容器，其中該等出口開口具有1微米至200微米之間的一平均直徑或寬度。
  9. 如請求項1之容器，其中具有出口開口之該周邊壁部分由一紙濾器或編織或非編織纖維、一網狀材料、多孔聚合物薄膜或其組合形成。
  10. 如請求項1之容器，其中該外罩由界定中心軸之一旋轉對稱的該容器之壁定界。
  11. 如請求項1之容器，其中該等出口開口置放於該外罩之較大直徑之壁的一張開部分處或其附近之壁的該周邊部分。
  12. 如請求項1之容器，其中其包含一蓋子及一碟形本體；其中該蓋子經裝配於該碟形本體上以界定該外罩且，其中包含該等出口開口之該壁部分為該蓋子之部分。
  13. 如請求項12之容器，其中該蓋子包含周邊凹座之至少一部分，該周邊凹座形成用於收集穿過該等出口開口之飲料之一構件。
  14. 如請求項13之容器，其中該收集凹座在該蓋子之該周邊部分處連續延伸。
  15. 如請求項12之容器，其中一氣密密封箔覆蓋該蓋子之至少一部分。
  16. 如請求項15之容器，其中該密封箔被永久地密封於該碟形本體及/或該蓋子上，且在一穿透構件之穿透作用下變得可穿孔以用於在該容器中注水。
  17. 如請求項15之容器，其中該密封箔被可移除地密封於該碟形本體及/或該蓋子上，並藉由一可剝落密封方式而附著於該本體及/或該蓋子。
  18. 如請求項15之容器，其中該碟形本體包含一周邊輪緣，該氣密密封箔密封在該周邊輪緣上。
  19. 如請求項18之容器，其中該箔將該飲料收集凹座封閉隔絕於外部環境。
  20. 如請求項15之容器，其中該箔覆蓋該蓋子之整個外部表面，並被密封於該碟形本體之一周邊輪緣上。
  21. 如請求項12之容器，其中該蓋子包含至少一入口開口，其界定用於待引入該容 器中之一注水器之一通路。
  22. 如請求項21之容器，其中該入口開口對準於該容器之該中心軸處。
  23. 如請求項1之容器，其中該物質選自由下列諸者組成之成份：研磨咖啡、可溶咖啡、以乳製品為主之粉末、乳製品或非乳製品奶精、可可、甜味料、茶葉、花草茶、烹調粉末、可溶或分散性營養組合物、液體食物濃縮物、及其組合。
  24. 如請求項12之容器，其中該碟形本體由食品級塑膠及至少一氣體障蔽層形成。
  25. 如請求項24之容器，其中該碟形本體為一包含至少一聚丙烯層及至少一EVOH氣體障蔽層之熱形成塑膠層板。
  26. 一種藉由使用離心力使水通過貯藏於一容器中之一食物物質而自該物質準備一液體食物的系統，該系統包含：一用以收納該接受器之設備，該設備包含用以驅動該接受器進行圍繞一旋轉軸之離心作用之構件，該接受器為可移除的且形成一單次使用性容器，該單次使用性容器包含一具有一包含複數個徑向出口開口之壁部分的外罩，及一圓周飲料收集凹座，該凹座位於該複數個出口開口之下游處，用以收集藉由離心作用被投射至該外罩之壁上並穿過該等出口開口之該液體。
TW97120966A 2007-06-05 2008-06-05 用於藉離心力準備一食物液體的單次使用性容器 TWI471253B (zh)

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