专利名称：用于改进提取容纳在装料元件中的食品原料的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种食品原料的提取装置，用于使用一关闭的充有食品原料并通有压力水流的装料元件来配制饮料。
在用于制备浓咖啡类型或者类似的饮料的含有研磨咖啡的装料元件形式下，使用预定和预包装剂量具有多个优势，其中，易于制备饮料的操作，确保相对干净地制备和相对恒定地控制被制备产品的剂量和品质。
关闭或者密封的装料元件的提取原则在于(i)封闭该装料元件在一封闭的腔室中，(ii)穿刺该元件的一表面，(iii)引入到该元件中一定量的热水，以便在该元件的内部建立一压力环境，以便产生咖啡的提取物(iv)然后放出该咖啡的提取物穿过该装料元件的对置表面，该装料元件与该装置的突起部分接触，在内部压力的作用下被打开。
已经存在一些膜盒或者套管的提取装置，如在专利申请文件CH605293和EP242556中描述的那样，该装置包括一用于待提取套管的腔室和一尖端。在这些装置中，该尖端具有两个功能。一方面，它实现了该膜盒的上部的打开，另一方面它包括沿这样的方向的进水口，该方向为通过尖端本身，直接将水引入到该膜盒的内部。这样的装置的缺点在于由一独特的针获得的孔用于在提取开始时，建立通过未完全浸湿的待提取咖啡物质的通路。一优先的通路的建立的结果是，当进行提取时，压力上升速度过快，因此可以导致过早释放提取物，以至于没有达到充足的提取时间。当然，该结果可以是损失在渣滓中保持的而没有传递到该提取物中的固体和香气。另外一缺点在于，该尖端具有由于水中的石灰石或者与渣滓接触导致的快速阻塞的倾向；因此可以影响该装置的性能。考虑到开在该膜盒中的孔的大尺寸，该膜盒还易受到使用后的不希望的渣滓和液体残留物的升高的影响。
文献EP0604615B1介绍了另外一种包括对含有待提取的产品的柔韧袋的穿刺装置，该装置具有水分配栅格，并且在其下表面上装备多个尖端元件，刀具或者突起的十字架。可以装备一些管道，用于在每个穿刺装置处使水通过该分配栅格。这样带来在该袋中水的分配的改善；因此允许改善了浸湿待提取的物质。然而，通过在提取期间对流量和压力的控制方面的结果，久而久之，该具有闭合截面的管道可以生有水垢。
文献US5794519描述了一种提取装置，该装置包括一通过一引射器支撑可移动的针的提取头，该引射器通过一弹簧在该提取头位于打开位置时向膜盒弹射该多个针。这样的结构相对复杂。另外，该结构需要装备多个具有封闭截面的开口，以便通过支撑针的板或者通过针本身的水的通过，这样控制了该装置的过度使用导致的堵塞或者生水垢的问题、管道减少的问题。在使用期间，流出的速度，通过的路径，水量和其它与提取条件有关的参数，特别是提取压力，提取时间和温度被显著的修改，该修改改进了产品提取物的品质。
本发明针对于一种在实现膜盒、袋或者其它类型的封闭的装料元件的穿刺的元件的概念中进行的改进，该改进优选了水流入到装料元件的内部的条件并且改善了提取条件。更精确地说，本发明用来改进穿过待提取的原料的水的喷洒，同时避免优先路径并且确保在该装料元件的内部，压力较慢的上升，以便优化该膜盒的香味。本发明还用于除去由于石灰石的沉淀或者其它形成的堵塞导致的流动的降低。本发明确保在使用期间，与堵塞因素无关的恒定流动。该发明最好相对于穿刺装置释放该膜盒，并且因此避免求助于强迫的引射系统。本发明还用于提出一种穿刺结构，更精确地说是切割结构，保证相对其它包括一些由于在该装置的腔室和装料元件之间的尺寸允许误差导致的变化，该装料元件的可复制的水的流动。本发明还针对在装料元件外面在提取之后，固体或者液体残留物的增加。本发明还用于通过更加干净的穿刺元件并且没有脱开该装料元件的壁材料的危险，来保证一开口。
因此，根据本发明的装置包括一用于容纳该装料元件的中空主体，一穿过所述的主体并连通到该腔室中的进水管，和多个设置在该腔室中以便在多个不同的地方穿刺该装料元件以便允许水通入到该装料元件的穿刺元件。该装置的改进设计了在该腔室中，相对于进水方向间隔该穿刺元件。另外，每个穿刺元件包括一与主体连接并且在该腔室中突出的底座部分。该底座部分用于至少部分配合在该装料元件的内部，使得形成一用于水的流出表面。通过沿一锐角的切割表面，该底座部分被截，以便形成斜面截面。该腔室部分还除去了具有封闭截面的流出管道，该管道易于由渣滓或者水垢堵塞。相反，向该膜盒内部的流动基本上是由一连接到调整装置的空间形成，该空间在底座部分的表面和这样切割的开口之间形成。因为当在该腔室中设置装料元件时，该空间只是通过切割或者穿刺建立的，所以这样的一空间是临时的。因此避免了能够改变流动条件的残留物的形成。
这样的穿刺元件的结构还用于改善通过降低优先路径来浸渍该待提取的原料，允许在该装料元件的内部的压力更加缓慢地升高，因此提高了所获得的流体物质形式的提取物的品质。特别地，这些切割因此通过较好的限定一些开口和较好的开口的几何形状被实施。特别是获得了环绕该穿刺元件更加狭小的开口，因此在该装料元件中水从一开始就更加缓慢地流出，避免了形成优先的路径，并且随后的压力升高也以缓慢地方式进行。不同于普通的尖端，根据本发明的穿刺元件没有在该开口的整个轮廓上建立材料的折叠；因此倾向于变大，但是相反，穿刺元件合适地切割并且脱开该材料，该材料仅在该切割表面侧被切割，因此产生很好地对该开口的限定并且因此产生了在内部压力的升高速度方面的有益效果。
最好，为了获得具有良好限定的开口，穿刺元件的切割表面形成一切割角，该相对于该底座部分的纵向方向的切割角包括在10-50度之间，而更优选地是在15-45度之间。
该底座部分最好具有一沿切割表面的方向，根据一小于该切割表面的角度的角度逐渐减小的截面，因此允许更加精确地控制开口的增大，并且随着在该装料元件中，穿刺元件的引入，确保该材料更加靠近该底座部分；然后保证更加缓慢的压力升高，因此保证了良好品质的提取。由于在膜盒和穿刺元件之间的调整，该底座部分减小的形式确保了在提取之后该膜盒更加容易的取出，并且避免了使用引射装置。
该底座部分的形式不受限定。然而，将优选底座部分具有诸如其较大尺寸与其较窄尺寸之间的比值在2/1-1/1之间的横向截面，以便产生一些孔形局部开口，而不是槽口。因此该底座部分可以具有圆形，椭圆形，矩形，正方形形状或者其它规则或者不规则多边形形状的截面。
优选地，该底座部分形成一角度在1-10度，最好在3-5度的圆锥形部分，该锥形部分由一切割表面截取。因此，开口以逐渐和可控的方式，围绕该穿刺元件被增大，因此降低了破裂的危险。
还可以注意到该穿刺元件的取向，特别是其切割表面，在该腔室中，具有在切割整洁性方面的重要性。因此该穿刺元件最好在该腔室中取向，以便，当该装料元件配合在该腔室中时具有根据相对于该装料元件的用于切割的表面的一靠近或者等于90度的角度的相应的其切割表面。换句话说，冲击角被取向成使得该角度最大并且有利于性能更加好的切割。
当然，该装料元件的性质和几何形状可以覆盖很多变化。一般，该装置的主体具有一适于容纳一个或者多个类型的装料元件的形状和尺寸。该装料元件可以为一刚性元件，半刚性或者柔韧性的元件，该元件包括一种致密类型或者非致密类型的待提取原料。例如，该装料元件类型为一不可透过的、密封的膜盒或者套筒，该膜盒或者套筒包括有一截锥体形状的杯形物和一下表面，该表面构成一在该杯形物的下边缘上的密封盖，正如在专利申请EP512468中的目标所提出的那样，该专利的内容引入本文作为参考。根据另一可能的变型，可以涉及一由两个在其间沿其轮廓焊接的柔韧的薄片形成的柔韧的袋，该柔韧的袋包括一待提取的原料的致密部分。这样的袋结构在专利US6025000和US6068871被描述，并且引入本文作为参考。
用于接纳根据本发明的装料元件的该装置的主体属于该浓咖啡机或者类似物的整体组件。该主体可以为该装置的整体的一部分或者为由螺丝或者其它装置装入的部分。该主体一般总体上称为“密封笼子”。一般，该装置的主体与互补闭锁的下部分闭锁配合，该互补闭锁的下部分包括该装料元件的下部分的断裂装置，以便在提取操作时所产生的提取物的流出。根据本发明，该主体和闭锁的下部分根据一沿一方向移动的夹子的原理锁合配合，该方向与在腔室中的穿刺元件的方向一致，以便避免装料元件的断裂。具有这种类型可移动的夹子的装置被描述在专利EP0604615或者在还未出版的1999年8月31日的本申请人的EP99117107.5专利申请中；其内容也包括在这里作为参考。
本发明最后还涉及一种通过装料元件的穿刺提取容纳在一装料元件中的食品原料的方法，该穿刺是在多个不同位置处进行的，以便允许压力水进入到该装料元件中。通过在装料元件中的多个不同位置处穿刺元件的切割部分的切割，进行该穿刺，同时在每个位置处，建立一在该穿刺元件的底座部分和切割开口之间的临时流出表面。
参照附图进行下面的说明，附图包括
图1示出根据一优选实施例的一提取装置的展开视图；图2示出更具体的根据本发明的含水食物和穿刺的元件的截面视图；图3示出连接一安装支架的穿刺元件的优选设置的截面；图4为图3的透视图；和图5示出通过一本发明的穿刺元件的切割原则。
在本申请中，术语“膜盒”可以用于设计该装料元件。然而不应该以限定的方式解释，并且可以包括所有的刚性的，半刚性的或者柔韧的装料元件类型。
参照图1，根据本发明的提取装置1具有能够容纳一装料元件5的提取组件的形式，具体地说，在所示的实施例中，容纳一待提取的原料，例如一预定数量的研磨的和烘烤咖啡。更精确地，该提取组件包括一形成一中空的主体2的具有膜盒的笼子，该主体装备一腔室3和一下支架4，该下支架4能够与环绕装料元件5封闭的具有膜盒的笼子2配合。该具有膜盒的笼子2和下支架4的封闭可以通过所有的合适的机械装置实现，优选通过沿O型轨迹的一大致垂直方向、直线方向或者略微拱形的方向相对移动的机械装置。例如，用于容纳该装料元件5的可能在该O型方向静止的下支架4和具有膜盒的笼子可以沿该O型方向在关闭位置移动。可替换地，还可以设计沿O可移动的下支架和沿O可移动的或者固定的具有膜盒的笼子。
具有膜盒的笼子2朝向上面延伸一上部分20，该上部分20具有连接装置21，例如允许与供应热水装置配合的外螺纹。该上部分20包括一用于水的通过的内孔22，在出水口23处，该内孔22连通到该中空主体的腔室3中。
下支架4包括分配盘40，用于容纳大致由柔韧的片材50构成的膜盒的底座。该分配盘以在其内表面上分配的方式，包括一些用于产生开口的突起元件41，该开口是在该膜盒的内部的提取压力的作用下，切裂多个该柔韧的片材产生的。在分配盘的下游设有子组件42，用于在该膜盒的底座断裂之后，通过出口孔43来完成所获得的液体提取物的流出。
可重复的充填的元件具有密封外缘边51，该外缘边51在该膜盒的笼子2和下支架4之间被夹持保持。通过夹持封闭实现了密封的在该支架和笼子的边缘之间的接触。诸如弹性体环52的密封装置，可以用来确保在这些接触部分之间的封闭的和弹性的夹持，并且因此避免了当在腔室中加压时，任何泄漏的危险。确保该组件的在封闭位置的封闭和维持的机械装置，在这里未示出。例如可以涉及用来手动或者自动控制的铰链接头类型的装置。
正如在图2中所精确示出的，一系列穿刺元件6设置在该腔室3的底部，以便根据多个孔切割该膜盒的上面并且使水进入到该膜盒中。穿刺元件6被围绕中央供水口均匀分配，并且沿大致平行于该膜盒在该腔室中的配合方向的方向朝向腔室的内部突出。这些元件最好以相互依赖的方式安装在一公共的安装支架60上，该支架60允许在腔室的内部快速的安装。安装支架可以包括杆的中空部分62，该杆包括外螺纹63，该外螺纹63旋紧在进水管道的互补的螺纹部分中。穿刺元件可以由螺丝64安装到支架60上。可替换地，该穿刺元件将可以焊接在该支架上或者为该支架的整体部分。
如图3所示，每个穿刺元件6包括一沿相应于装料元件中的配合方向的纵向方向I取向的底座部分65。该底座部分通过一倾斜表面66被中断，该斜面66构成该元件的切割表面。该切割表面相对方向I的倾斜角度A较好在10-50度，最好在15-45度。表面66基本上具有如图5所示的切割功能，同时具有优势的效果，即该材料的切屑53被明显切割，并且联成一片地与该斜面66的部分的侧面脱开。因此避免断裂，如具有一产生在该孔的轮廓上的断裂线的尖端，在该尖端处材料倾向于沿多个方向散开。
该底座部分最好可以为沿该切割表面的方向逐渐变尖的截面的圆锥部分。这样的形式是有优势的，因为该形式允许保证在该底座部分的表面和孔边缘之间保持最小的间隙。因此避免了特别不均匀的水的返回，以及由此导致的建立了一穿过待提取的物质的优选路径，因此，引起的过快的压力升高。在提取期间临时建立一这样的间隙。避免了残留物沉淀在该表面上。在该穿刺元件的进口和出口处，该底座部分的表面被该膜盒的表面刮擦，因此确保不断地清洁流出表面并且除去任何可能的沉淀。从一个膜盒到另一个膜盒，穿刺条件保持一致，并且流出条件也保持一样。如果恒定的截面用于增大在具有弧度的该外部侧面的孔，并且因此建立一不需要的间隙的话，由上述的截锥体形状相对于恒定截面形状，尤其在该装置沿一大致图1所示的大致拱形轨迹进行闭锁时，也是有优势的。
在实施例中，装料元件在加压时被较小地膨胀，以便在该腔室的壁和该装料元件5的壁之间保持一通道30。因此该底座部分65应该具有充足的长度，2-15毫米，以便当该装料元件在该腔室中配合到位时，该切割表面66完全位于该装料元件的腔室的内部；因此包含由于在该腔室和装料元件之间的尺寸容许偏差导致该通道厚度的可能的偏差。
正如图2所示，每个穿刺元件单独定位在该腔室中，以便该切割表面66相对于待切割的表面具有一90+/-5度的角度。因此获得良好的切割和该切割表面的较小的磨损。
穿刺元件可以用硬的耐磨的合适的材料实施。该材料根据该膜盒和待切割的袋选择。一般，膜盒为薄铝制的或者0.2-1.5十分之一毫米的塑料制成，使得该穿刺元件可以为金属的，最好为硬的阳极氧化的铝层或者不能被酸氧化的铝层，或者陶瓷制成或者硬塑料制成。
穿刺元件的数目当然可以根据该装料元件的尺寸变化。足够的数目是必须的，以便正确分配水到该物质中而没有使该元件的壁过于脆化，该元件可能断裂并且因此污染该腔室。因此穿刺元件的数目较好在3-10之间，最好在4-6之间。穿刺元件的数目与元件的截面有关。具有较大型面的过大数目的元件倾向于产生该膜盒的表面的变形，并且破坏该膜盒的表面。该底座部分的最宽的横向尺寸(例如对于圆形截面部分来说，为其直径)较好小于3毫米，最好包含在1-2.5毫米之间。对于大约2.4-2.5毫米之间的底座来说，元件数目不应该超过3或者4。相反对于大约1-2毫米的底座来说，元件数目可以达到6，尤其是8，而没有使该膜盒的显著变形，并且保证优选的提取条件(时间、压力、温度)。
在一可能的结构中，每个穿刺元件可以装备有一纵向沿该底座部分的表面分配的开放的槽67；允许以可控的方式使水的流出精细。该槽最好设置在该切割表面的端部侧，以便该切割表面被完全脱开。
在所示出的实施例中，用于提取流体的方法如下所述。该装置位于打开位置，并且膜盒5放置在该下支架4的突出表面上。该装置通过应用笼子2和支架4的边缘，夹住该膜盒的密封边缘51被再次关闭。当关闭时，该膜盒的上表面被穿刺元件6切割。在这个位置中，每个元件的底座部分的显著的部分被插入到该膜盒中，以便提供以在提取期间流出的表面。热水通过出口23供给到该腔室中，并且被分配到通道30中，然后缓慢流入到该穿刺元件的表面和开口的切割边缘之间。随着水的进入，该膜盒内部的压力缓慢增加；因此倾向于围绕每个元件均匀地略微膨胀该孔。该膜盒的底部的断裂压力在几秒中内达到大约7-9巴。达到该膜盒的片材的断裂压力，并且提取的液体可以通过该流出部分42和孔43被排出。
本发明描述一用于具有限定变形的半刚性膜盒的提取的装置的范例。然而应理解本发明同样适用于含有一致密化的可压缩的食品原料的袋类型的柔韧的装料元件的提取。
权利要求
1.提取在一封闭的装料元件中含有的一食品原料的装置，所述的装置包括一装备一用于容纳该装料元件的腔室的中空主体，穿过所述的主体并且通到该腔室中的供水管道，多个设置在该腔室中的、用于在多个不同的位置处穿刺该装料元件以便允许水通入到该装料元件中的穿刺元件，其特征在于，该穿刺元件在该腔室中相对于腔室中的供水方向间隔，其特征还在于，每个穿刺元件包括(i)连接到在腔室中突出的主体上的底座部分；所述的底座部分用于至少部分地在装料元件的内部配合，以便通过与该装料元件的切割开口结合构成一用于水流入到该膜盒的内部的空间，该底座部分形成一没有封闭截面的流出管道的实心元件，(ii)根据一锐角截取该底座部分的切割表面。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该底座部分具有沿该切割表面的方向根据一小于该切割表面的角度的角度逐渐减小的截面。
3.根据权利要求1或者2所述的装置，其特征在于，该切割表面形成一相对该配合部分的纵向方向成10-50度，最好是15-45度的切割角。
4.根据权利要求1或者2或者3任一项所述的装置，其特征在于，该底座部分形成一圆形，椭圆形或者规则或者非规则多边形截面的部分。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，该底座部分形成一0-10度，最好3-5度的角度的圆锥部分。
6.根据上述任一项权利要求所述的装置，其特征在于，该元件在该腔室中定向，以便当该装料元件在该腔室中配合时，具有根据一相对该待切割装料元件的表面成接近或者等于90度的角的切割表面。
7.根据上述任一项权利要求所述的装置，其特征在于，该底座部分在其外表面上包括至少一个纵向取向的开放槽，以便易于将水引入到该装料元件中。
8.根据上述任一项权利要求所述的装置，其特征在于，该供水管道在该腔室中位于中央，其特征还在于，穿刺元件围绕该管道远离中心地均匀布置。
9.根据权利要求7或者8所述的装置，其特征在于，该穿刺元件的数目在3-10，最好4-6之间。
10.通过在多个不同的位置穿刺该装料元件以便水在压力下进入到装料元件中，从而提取在一装料元件中含有的一食品原料的方法，其特征在于，该穿刺通过穿刺元件的切割部分在该装料元件中多个不同的位置的切割而进行，在每个位置产生一在一穿刺元件的底座部分和切割开口之间的临时流出表面。
全文摘要
本发明涉及一种用于提取容纳在一关闭的装料元件(5)中的食品原料的装置(1)，所述的装置包括一中空的主体(2)，该主体(2)装备有一用来容纳装料元件的腔室，一穿过所述的主体并且连通到该腔室的进水管，多个设置在该腔室中用于在多个不同地方穿刺装料元件以便允许水通到该装料元件中的穿刺元件(6)，其特征在于，该穿剌元件(6)在腔室中相对于该腔室中的进水方向被间隔，其特征还在于，每个穿刺元件包括(i)一连接到在该腔室中突出的主体上的底座部分(65)；所述的底座部分用来至少部分地与装料元件的内部配合和(ii)沿一锐角截取该底座部分的一切割表面(66)。
文档编号A47J31/06GK1473014SQ01818487
公开日2004年2月4日 申请日期2001年10月4日 优先权日2000年11月3日
发明者C·亚里施, A·科莱普, C 亚里施, 称 申请人:雀巢制品公司