胶囊保持器或用于将胶囊适配进饮料制备机器中的胶囊保持器内的适配器

摘要

本发明涉及一种胶囊保持器（10）或用于将胶囊（1）适配进胶囊保持器（10）中的适配设备（17），所述胶囊（1）设计成通过将加压流体注入胶囊来分送食品，所述胶囊包括由胶囊侧壁（4）、柔性底壁（5）和顶壁（6）限定的腔室（3），所述柔性底壁包括至少一个分配开口（9），所述腔室（3）容纳至少一种将通过所述注入流体溶解和/或被提取的配料，其中所述胶囊保持器（10）或所述适配设备（17）包括设置在所述底壁（5）附近的压力保持元件（11），所述压力保持元件（11）包括与所述至少一个分配开口（9）一致地设置的至少一个突出部（12），使得所述突出部（12）设置进相应的开口（9）内并且在胶囊腔室内的注入流体使所述隔膜朝所述压力保持装置移动时限制其直径。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备食品、例如制备咖啡类型的饮料的胶囊，该制备需要被注入胶囊的流体的高提取和/或溶解压力。

背景技术

在本说明书的其余部分，将参照饮料制备、更具体地参照咖啡制备来说明本发明。但是，这不应被认为是限制本说明书和权利要求的范围。本发明总体地涉及能够通过将流体注入食品制备机器中的胶囊或易理包内来制备的任何食品或营养产品的制备，并且涉及胶囊内用于提取或溶解容纳于其中的配料的高流体压力。这种食品或营养产品可包括例如可溶咖啡和/或粉末状的烘焙和研磨咖啡豆，乳制品，诸如牛奶制品、婴儿奶粉、汤料、冰淇淋、基于巧克力的产品、茶或药草浸出物、半液态或液态甜点。

通过在高压下提取或混合容纳用于制备饮料的物质诸如咖啡的胶囊尤其在espresso咖啡或可溶咖啡制备领域是众所周知的，并且从卫生角度以及其保证的产品新鲜度方面尤其吸引人。对消费者友好且易于制备也是这种系统的特别有利之处。

在某些情形中，胶囊被保持在胶囊保持器中，胶囊保持器保持所述胶囊并且容许正确插入和适配进食品制备设备的接受器内。超出插入和适配实用性方面，胶囊保持器确保胶囊腔室内的内部流体压力不会损坏胶囊壁，为此，胶囊保持器的形状和尺寸设计成紧密地配合胶囊壁。

最近，市场上已经出现多种不同类型的使用胶囊或易理包制备食物的机器和系统，各者皆包括具有特定形状和/或尺寸的胶囊或易理包。为了允许消费者将设计用于一种系统的胶囊或易理包配合进最初不是设计成与这种胶囊或易理包设计一起工作的另一系统，已经开发出适配设备，其允许消费者将给定类型的胶囊或易理包适配进另一系统的胶囊保持器中，同时保证与原系统相同的安全和实用特性，例如在尚未公布的专利申请No.EPAN10168128.6中已经描述了这种适配设备。

胶囊可以是封闭胶囊，其用作用于注入水的腔室并且在超出某一压力阈值后借助于与凹凸元件接触的胶囊的面的破裂而打开以便释放液体。替代地，使用某些这样的胶囊，其包括在用户将所述胶囊引入食品制备机器时预先存在的流体入口和/或产品出口。

通常借助于使用针状件或钉状物通过胶囊穿孔而注入水。在专利EP0512470B1或EP0870457中描述了这种提取系统的实例。在另一种可能的替代实施例中，胶囊具有其自身的释放型装置，该装置用于在胶囊内已经达到压力阈值时撕裂胶囊薄膜或隔膜并且由此释放液体提取物。

胶囊也可以是过滤器类型的可渗透腔室或者是包括过滤构件的半渗透腔室。

在所有情形中，胶囊腔室中的内部压力是用于溶解产品中的泡沫生成和粉末状烘焙和研磨咖啡的乳脂（即咖啡脂（crema））生成的主要驱动力。其也是研磨咖啡提取中咖啡脂生成的主要驱动力。咖啡脂对于消费者而言非常重要，因为它提供了受控的香味释放以及其自身的口感。

已知利用相同的机器使用待混合的物质（可溶的或可分散的物质）和待在压力下被提取的物质来提供各种不同的饮料。例如，使用相同的机器，当胶囊容纳研磨咖啡时可以制备“espresso”咖啡。

注水、混合或润湿条件对生成的饮料的质量具有显著影响。取决于是否涉及研磨得到的被压入胶囊中的物质，或者涉及将要在液体中溶解或分散的物质，诸如可溶咖啡或基于牛奶的物质如卡布奇诺咖啡（cappuccino），或类似物，水循环通过胶囊的方式对提取或混合条件有影响并因此对饮料的最终品质有影响。

因此，诸如咖啡的产品必须快速和完全地溶解或分散，优选产生具有特定质地的泡沫。在要被提取的产品诸如研磨咖啡的情形中，最佳润湿条件是不同的。产品必须被彻底润湿，由此使水/咖啡接触表面最优化，而不会形成水通过咖啡层的优选路径。水穿过咖啡层的优选路径的形成可能导致压力过于突然的增加以及由此提取物的过于快速的释放，虽然提取时间不足够并且部分咖啡还没有正确润湿。

需要一种工具，其能够容纳胶囊以便将所述胶囊插入食品制备机器，当所述胶囊打开时能够控制经过胶囊出口的产品流速，从而在整个提取和/或溶解步骤期间胶囊内的压力保持在一致的水平，同时仍然容许产品的正确分配。

发明内容

本发明利用一种胶囊保持器或用于将胶囊适配进胶囊保持器中的适配设备实现上述目的，所述胶囊设计成在所述胶囊和胶囊保持器及可选地所述适配设备被插入食品制备机器的接受器中时通过将加压流体注入胶囊来分送食品，所述胶囊包括：

-由胶囊侧壁、柔性底壁和可选地顶壁限定的腔室，所述腔室容纳至少一种将通过所述注入流体溶解和/或被提取的配料，以及

-包括穿过所述底壁设置的至少一个分配开口的饮料分配结构，

其特征在于，所述胶囊保持器或用于所述胶囊保持器的所述适配设备包括压力保持元件，所述压力保持元件适于在腔室中保持一定的用于所述注入流体与所述配料的混合的预定溶解和/或提取压力并且在腔室外侧设置在所述底壁附近，所述压力保持元件包括与所述至少一个分配开口对应地设置的至少一个突出部，使得所述突出部设置进相应的开口内并且至少在胶囊腔室内的注入流体迫压在底部隔膜上并使所述隔膜朝所述压力保持元件移动时限制其截面。

术语“胶囊”不仅仅是指刚性的而是也包含软的易理包，诸如具有不同形状和尺寸的纸过滤器易理包，或者刚性和柔软部件的结合。

通过限制而不是完全封闭胶囊的输出开口，保证了产品的流动，而同时胶囊内的压力保持足够高以便容许容纳在胶囊内的材料的正确润湿、溶解、起泡和/或提取。

在本发明的一个具体实施例中，压力保持元件的至少一个突出部的径向截面形状不同于其对应的开口的形状。替代地或附加地，突出部的总体纵向轮廓可使得其径向截面大致从顶点到基部增加。

在突出部的径向截面大致从顶点到基部增加的该后一情形中，所述突出部可有利地具有选自下列形状的总体形状：半球形、截顶半球形、椭圆抛物面形、刺状圆锥形、诸如四面体的多面体、截顶四面体、圆锥形、截顶圆锥形、棱锥形、截顶棱锥形、或它们的组合。当然，可以应用其它类似形状，只要适用径向截面从突出部的顶点到基部增加的原则即可。

利用这种形状，确保了在咖啡腔室内提取和/或溶解的产品例如咖啡能够通过胶囊底壁的分配孔流出胶囊，并且分配孔没有被相应突出部完全堵塞。

在提取和/或溶解期间，注入流体被注射进胶囊腔室，所述腔室内的压力增加，朝向压力保持装置迫压胶囊的底壁，从而底壁的分配开口被突出部部分阻塞。底部隔膜和压力保持装置——特别是突出部的基部——之间的距离适配成使得当达到胶囊内的最高压力时，底部隔膜的变形不超出分配孔被堵塞的位置。

优选地，突出部的基部部分处的径向截面不大于它们对应的分配开口的直径，并且在所述底部隔膜的最大变形处，所述突出部基部和胶囊的底部隔膜之间的距离大于0.1mm，更优选地大于0.2mm。用于产品流的开口面积可使用产品的粘性并根据产品类型所需的压力进行调节。例如，对于特定的基于牛奶的产品，可以预先调节压力以提供消费者优选的泡沫类型。例如，通过间距优选小于1.0mm的较小开口面积可获得由牛奶泡沫中的小气泡组成的光滑细腻质地的泡沫/乳液。

在任何情形中，如果突出部的基部部分处的径向截面大于它们对应的分配开口的直径，那么胶囊底部隔膜的最大变形位置应适配成使得当胶囊内压力达到其最高点时隔膜的各个分配开口不会被相应的突出部堵塞。

在本发明的优选实施例中，压力保持元件包括设置在所述至少一个突出部附近的至少一个垫，所述垫具有小于或等于所述突出部的高度，用于当胶囊底壁在胶囊内的流体压力的影响下移动时维持所述底壁与突出部的基部隔开一定距离，从而所述开口的直径大于其对应的突出部的径向截面。

在本发明的一个实施例中，胶囊的所述至少一个分配开口在将所述胶囊放置入所述胶囊保持器中或用于与食品制备机器一起使用的所述适配设备中时在胶囊底壁中被预先刺穿。

在本发明的第二可选实施例中，通过以下方式穿过胶囊底壁厚度形成所述至少一个开口：

-胶囊底壁材料在注入流体接触所述底壁的内表面时在所述流体的温度影响下，和/或在底壁材料和注入流体之间的化学反应下局部溶解，和/或

-通过胶囊腔室内的流体压力在底壁的预定区域上的影响，该预定区域被预先刺穿但是处于封闭位置并且在底壁局部变形后打开，或者该预定区域是底壁的削弱区域，和/或

-通过设置在所述胶囊外部的机械装置在所述胶囊底壁上的影响。术语“对应”是指突出部的对称轴线与分配开口的中心基本对齐。

附图说明

本发明的附加特征和优点在下面参照附图提出的当前优选的实施例的说明中描述并从其变得显而易见，在附图中：

图1是放置在根据本发明的胶囊保持器中的胶囊的示意性局部剖视图；

图2是本发明的替换实施例的示意性剖视图；

图3是根据本发明的压力保持装置的示意性放大剖视图。

具体实施方式

图1示出本发明的第一实施例，其中胶囊1适合于当所述胶囊被插入食品制备机器（附图中未示出）的接受器内时通过将压力流体经针状件2注入胶囊来分送食品。胶囊1包括由胶囊侧壁4、柔性底壁5和顶壁6限定的腔室3。

腔室3容纳有一定量粉末状的烘焙和研磨咖啡7，其将通过所述压力下的注入流体被提取。咖啡团块7被包封在胶囊的底侧5和过滤壁8之间的腔室3中，过滤壁8与胶囊的顶壁6平行地设置，但是在顶壁6下方一定距离处。该过滤壁8至少具有两个优点：其使从注射针状件2排出的水的射流中断并使水的速度减慢，并且其保持粉末状咖啡7处于某种被压缩的构型，从而咖啡团块被保持在一起，并且从而注入胶囊腔室内的水不会使粉末在胶囊腔室容积中溅起，该溅起是非常不期望发生的。

如图1所示，胶囊1还包括饮料分配结构，其具有穿过底壁5设置的多个分配开口9。

如图1所示，胶囊被容纳在杯形的胶囊保持器10中。胶囊保持器10包括设置在腔室3外部、胶囊1的底壁5下方的压力保持元件11。

所述压力保持元件11包括与所述分配开口9相一致/对应地设置的多个突出部12，使得每个突出部12设置进相应的开口9内并且至少在胶囊腔室3内的注入流体迫压在底部隔膜5上并使所述隔膜朝所述压力保持装置11移动时限制其截面。如图1所示，每个突出部12安装在一杆件13上，该杆件从胶囊保持器的底壁14向上延伸。

胶囊保持器10还包括分配开口15，在胶囊腔室3内制备并通过底部隔膜5的分配开口9分配的产品可经分配开口15流动。

现参照图2，以示意性剖视图示出一胶囊。所示胶囊包括具有侧壁4和上边缘16的杯形本体。在附图中，胶囊的上侧利用隔膜6封闭，隔膜6能够被刺穿以使注射针状件2进入。胶囊1还包括被刺穿有多个分配孔9的底部隔膜5。胶囊充填有纯的可溶咖啡产品团块7。为了确保储存期间的产品新鲜度，将胶囊储存在第二包装件内，例如由不透光、防湿和不透气体的材料制成的流动包装袋内（附图中未示出）。

在该具体实施例中，压力保持元件11是容许胶囊外部形状适应胶囊保持器10的内部形状的适配设备17的一部分。

更准确而言，适配设备17包括上壁18，其具有从上壁18向下延伸至胶囊保持器10的下侧的支承支柱19。当将提取流体注射到胶囊腔室3内部时，胶囊内的压力增加，并向外压靠在胶囊壁4、5、6上。如果插入胶囊保持器中的胶囊的形状和/或尺寸未正确地与胶囊保持器配合，则在提取过程期间当在胶囊腔室中建立内部压力时胶囊壁未被正确地保持。这导致胶囊损坏或爆裂的风险，这当然是非常不期望发生的。为了避免这一问题，可以使用适配设备，其保持胶囊壁并且确保在压力建立期间不发生可损坏胶囊的变形。

在图2所示的示例中，胶囊的形状使得当所述胶囊被布置在所述胶囊保持器中时，胶囊的底壁5通常与胶囊保持器的相应底壁间隔一定距离定位，存在提取期间损坏胶囊的风险，如上所述。在这种情况下，不管胶囊腔室3中的内部压力如何，胶囊底壁5总是通过适配设备17的上壁18保持就位。

根据本发明并且如图2所示，适配设备的上壁18包括具有多个突出部12的压力保持元件11。

如图2所示，胶囊的底壁5是刺穿有多个分配孔9的柔性隔膜，其类似于已经参照图1描述的实施例。该隔膜可以是被刺穿的膜、网状物、滤纸或类似的空气和液体能够渗透的材料。

如上面参照图1所解释的，突出部12的形状和尺寸设计成使得它们以这种方式适合于底壁5的开口9，即，每个突出部12设置到相应的开口9内并且至少在胶囊腔室3内的注入流体迫压在底部隔膜5上并使所述隔膜朝所述压力保持元件11移动时限制其截面。

压力保持元件11包括一系列通道——附图中未示出，其容许在胶囊内制备的产品流向胶囊保持器的分配开口15，例如流入杯中。

图3是示出胶囊1的底部柔性隔膜5与压力保持元件11之间的结构关系的局部放大示意图。

如在图3中可看到的，底部隔膜5包括多个分配开口9。相应地，压力保持元件11包括指向开口9的多个锥形突出部12。

在图3所示的实施例中，突出部12的总体纵向轮廓使得它们的径向截面大致从顶点到基部增加。

当流体被注入胶囊内部时，压力在胶囊腔室内部建立，结果柔性底部隔膜5被向外压向压力保持元件11的壁16。此时变形的隔膜的位置在图3中以虚线表示。

取决于用来制造柔性底部隔膜5的材料的柔性，并且取决于产品制备期间胶囊内的最大压力水平，处于静止状态的柔性底部隔膜5的定位应当使得变形的隔膜5’的位置应当如图3中所示，即，突出部12应当在未完全堵塞开口9的情况下部分地填充由开口9限定的空间。在该位置，输出产品的流动受到限制，由此容许胶囊腔室内的压力维持在足够的水平以便品质优良地进行提取和/或溶解。此外，容纳在胶囊内并用于被提取和/或溶解的配料由于输出产品的流动减慢而被良好地润湿。

隔膜5相对于压力保持装置的壁16的定位还通过突出部12的尺寸和形状确定。

在本发明的尤其有利的工作方式中，压力保持装置11还包括沿与突出部11相同的方向突出的至少一个、但优选为多个支承垫20。

如图3所示，支承垫20支承处于其变形状态下的胶囊的底部隔膜5’，以便确保所述隔膜5’不超出一特定位置，在该特定位置所述隔膜将被压力保持元件11的突出部12完全堵塞。在该极端位置，隔膜5’搁置在垫20上。所述垫优选设置在突出部之间，并且它们的高度不超出突出部12的高度。

如图3所示，垫可具有柱形形状，但是也可使用其他类似形状，诸如蘑菇状、截头圆锥形、截头棱锥形、立方形等，或者它们的组合。垫20设置成它们与底部隔膜5的分配开口9不对齐。

作为图3中所示实施例的替代方案，可以另一种方式限制流出底部隔膜的分配开口的产品的流动。在一种情形中（附图中未示出），压力保持元件不包括前述的垫。在该情形中，突出部的截面从顶点到基部不变化。在该情形中，通过分配开口和它们的相应的突出部的径向截面形状的差别来获得通过胶囊的分配开口的产品流的调节/限制。例如，如果分配开口具有圆形形状，相应的突出部可设计成在径向平面中具有十字形或三角形形状。由于径向形状不完全配合，因此形成产品可穿过其流动的竖直通道，尽管所述流动被限制从而维持胶囊腔室中的显著内部压力。

理想地，根据本发明的流动限制应当使得在整个产品分配期间胶囊腔室内的内部压力尽可能保持恒定。

应当理解，本文描述的当前优选的实施例的各种改变和修改对于本领域技术人员而言是显而易见的。这种改变和修改可在不脱离本发明的精神和范围并且不缩小其伴随的优点的情况下进行。因此，这种改变和修改被所附权利要求涵盖。