专利名称：用于利用胶囊和开启柱塞制备泡沫饮料的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及从包含干食品物质的胶囊制备液体食品。较具体地，本发明涉及一种用于制备泡沫液体食品例如具有增加的泡沫头的热饮料的方法，该泡沫头是通过将稀释流体与预剂量的胶囊内的可溶粉末相混合而获得的。本发明还涉及一种适合于该方法的装置。
背景技术：
用分售机制备的泡沫饮料例如浓缩咖啡(espresso)、卡布奇诺(cuppuccino)和拿铁(latte)正变得越来越受欢迎。用预剂量的胶囊制备这种产品的方法也是已知的。使用预计量和预包装的咖啡等制备咖啡或其它饮料的原理的优点在于，可使饮料的制备较容易，并且同时可确保在相同的制备条件(剂量、温度、压力、时间等)下，该饮料的每一剂的品质和浓度保持不变。这还为使用者提供了较多的便利。胶囊通常位于用于特定咖啡类型的机器的密闭空间内，并且热水在压力下流过该胶囊。烘焙研磨粉末在商业上广泛地用于这样的胶囊中，该胶囊随着压力的增加而穿孔以释放所提取的液体。已尝试开发从包含可溶粉末的一次性胶囊制备饮料的系统。
WO 02076270说明了一种用于利用可溶产品制备饮料的装置。该装置包括设计成接纳一次性料盒的座部，该料盒包含至少一个用于悬浮液体进入该料盒的入口，和至少一个用于输送饮料的出口。该装置还包括至少一个节流结构，以使得饮料在从该料盒释放时形成层流。在这种系统中，穿孔件深深进入该胶囊，从而减小了在胶囊内混合的稀释流体和可溶粉末可利用的体积。该节流结构形成的窄出口还防止还未溶解的可溶产品的凝块或较大颗粒流出。因此，大量粉末将积聚并与该穿孔件接触，并且在与水混合的期间不会溶解。此外，根据对该节流结构的说明，该穿孔件的进入该胶囊的部分的形状和尺寸与胶囊出口的形状和尺寸基本相同。这意味着，胶囊和穿孔件的制造必须非常精确，因为尺寸的任何变化都将导致水的流速和胶囊内的压力发生变化，并且这些将导致饮料品质的变化。
现有系统所存在的问题源于以下事实，即大部分穿孔件进入该胶囊，并占据了过多的胶囊体积。这减小了可用于与水混合以及剪切的空间，使得一些未溶解的粉末保持干燥并粘附在进入胶囊的穿孔件部分上。未溶解的粉末当然不可用于混合，因此与在粉末完全和均匀地与水混合的情况下所得到的饮料相比，此饮料的味道将较淡，并且泡沫较少。这还会导致取决于参与混合和起泡的溶解粉末的量的饮料的品质发生变化。
本发明将克服这些问题。
发明内容
本发明提供一种改进的用于利用可溶产品制备泡沫饮料的装置，该装置降低了粉末在混合之前和混合期间在胶囊内压实的危险，并允许较大量的粉末溶解。
为此，本发明涉及一种包括收集装置的装置，该收集装置具有设置成接纳包含可溶产品的一次性胶囊的座部。该胶囊包含至少一个用于被引入胶囊的稀释流体的入口、至少一个用于输送通过充分混合可溶产品和该稀释流体而得到的饮料的出口和底壁。该装置还包括由与胶囊的出口可操作地作用相连的柱塞的接合面提供的节流结构。有利地，在稀释流体进入胶囊之前，该柱塞的接合面位于并设置在胶囊的外部，并且在促使稀释流体进入该胶囊时通过胶囊底壁的膨胀以及通过迫使柱塞的接合面穿过该出口进行密/滑动配合而形成该节流结构，从而使引入胶囊内的柱塞局限于该底壁由于压力下的变形而产生的有限位移。
进入胶囊的柱塞长度非常有限。具体地，柱塞通过该出口延伸到胶囊内的柱塞长度不大于3mm。优选地，柱塞从该胶囊底壁延伸进入胶囊的最大长度为2mm。因此，粉末有效充分地溶解到稀释流体内，提高了饮料的品质，而在胶囊中没有浪费，并在释放压力时良好地起泡。
该柱塞有利地连接在控制机构上，该控制机构在胶囊内的压力已维持足够的时间以使得可溶产品和稀释流体适当地混合在一起以形成饮料之后取出该柱塞。这通常在胶囊内的至少2巴的压力已维持至少5秒钟之后发生。优选地，该控制机构从该出口取出柱塞，以使得通过混合可溶产品和稀释流体形成的饮料通过该出口从该胶囊完全流出。
进入胶囊的接合面通过与支承件接触而定位，该支承件具有一其截面大于该出口截面的表面，并且此时该支承件位于胶囊底壁上。该支承件的该表面的形状优选地为圆顶形，以允许高剪切力流体排出，同时不阻碍流体流动。如果需要的话，该圆顶形可包括至少一条0.01-1平方毫米的通道，以帮助饮料流动。可选地，该圆顶形可包括纹理表面或粗糙表面，该表面与胶囊的底壁形成饮料可通过其流动的随机的流动通道。另外，胶囊底壁通常由刚性的或半刚性的塑料材料制成。
柱塞的接合面还可以具有至少等于或大于该出口的截面的截面，以在出口和柱塞之间形成干涉配合。该收集装置还包括用于支承装在座部内的胶囊的装置，该支承装置设置成在稀释流体进入胶囊之前保持柱塞的接合面位于出口的外部。在最优选的实施例中，柱塞的接合面和该出口具有实质上相同的截面轮廓，并且该柱塞的接合面基本为圆柱形。
本发明还涉及一种用于利用容纳在一次性胶囊内的可溶产品制备具有奶油状的或稳定的泡沫头的泡沫饮料的方法，该胶囊装在收集装置的座部中。将稀释流体经由入口输送到胶囊内，并迫使该稀释流体通过节流结构，该节流结构是通过迫使柱塞穿过胶囊的出口而获得的。在进入胶囊的稀释流体的压力下实现该节流结构，因此，由于固态下的可溶产品与柱塞的相互作用较少或者较少被压实，所以可溶产品在稀释流体中的溶解得到改善。
从下面结合仅作为示例给出的附图进行的说明中，可清楚地了解本发明的其它特征和优点。
图1是位于工作位置但在饮料制备阶段之前的该装置和胶囊的横截面视图；图2是当压力增加使胶囊底部膨胀并且饮料开始从该胶囊排出时，位于工作位置的该装置和胶囊的横截面视图；图3是当从该胶囊取出柱塞并且随后饮料自由流动时，该装置的横截面视图；图4是具有圆顶形柱塞实施例的该装置和胶囊的横截面视图；图5是具有两条一体的通道的圆顶形柱塞的俯视图；和图6是具有三条一体的通道的圆顶形柱塞的俯视图。
具体实施例方式
本发明涉及一种用于通过在压力下向胶囊内提供热水并从该胶囊释放饮料而利用可溶产品制备饮料的装置。该装置优选地包括收集装置和柱塞，其中，该收集装置具有设置成用于接纳其中包含食品物质的一次性胶囊的座部，而该柱塞具有提供节流结构的接合面。该胶囊包括适于由进入该胶囊的稀释流体流横穿的第一表面和适于由流出该胶囊的饮料流横穿的第二表面。该第二表面适于在作用在其上的内部水压的作用下向外变形，并包括开口区域。该装置的特征在于，在胶囊内的压力增大到足以使该胶囊的第二表面向下变形之前，该柱塞的接合面没有进入该胶囊。另外，在该接合面的截面和胶囊的第二表面的开口区域的截面之间存在密封关系，从而形成节流结构。此外，该接合面的非常有限的长度进入该胶囊以允许粉末和液体混合。这使得粉末在稀释流体中有效和充分地溶解。因为没有浪费胶囊内的粉末，并且饮料在压力释放时良好地起泡，所以饮料的品质大大提高。
优选地，在压力增大之前，使该接合面保持在开口区域之外并靠近该区域或者与该区域接触。当压力已增大到足以使该胶囊的第二表面变形时，压力使该柱塞的接合面与胶囊齐平或稍微进入该胶囊，进入该胶囊的柱塞的长度距离该胶囊的内底面不超过3mm。柱塞的接合面不应从该胶囊的底面凹入，但是也不应释放太多的剪切面，而是应该至少与底面齐平。因此，柱塞的自由端应从与胶囊的内底面基本齐平的位置到与该内底面的距离应不大于3mm、优选地不大于2mm处。因此，该接合面在胶囊内填充的体积优选地尽可能小，从而允许可用于在稀释流体中混合和溶解的可溶粉末的自由空间最大。
柱塞的接合面具有所需的形状和尺寸，以紧密地配合胶囊的底部排放面的开口区域，该接合面和该开口区域的截面轮廓实质上相同。在优选实施例中，柱塞的接合面是圆柱形的，而胶囊的第二表面的开口区域形成互补的圆环部分。
在另一实施例中，柱塞由两个不同的部分形成，第一部分为进入胶囊的柱塞的接合部分，而第二部分为支承件，该支承件的表面的横截面大于出口的横截面。该柱塞的支承件可有利地为圆顶形，以增加与液体相互作用的剪切面。该圆顶形元件还为该胶囊的至少一个外侧部分提供支承，以便限制该接合部分进入该胶囊(的深度)，并且还可在胶囊内的压力增大时防止胶囊的第二表面变形过大。这还允许高剪切力流体(shear forcefluid)排出，但是不会阻碍流体流动。
通常，该圆顶形部分的截面大于该圆柱形接合面部分的截面。优选地，该柱塞的接合面的横截面基本等于或稍大于该胶囊的开口区域的截面，以便在该柱塞和该胶囊开口区域之间形成密配合(snug fit)。
当促使稀释流体进入胶囊时，通过使胶囊底壁膨胀以及通过迫使柱塞的接合面穿过该出口进行密配合，并且通过该圆顶支承件和胶囊底部之间的允许高剪切力流体排出的紧密相互作用而形成该节流结构。当稀释流体进入该胶囊并且当由该柱塞提供的节流结构与该胶囊的出口密配合时，饮料通路的变窄延缓了饮料的提取，因此胶囊内的工作压力增大。在该开口区域被刺穿并且饮料开始在胶囊的出口处流动之前，压力在至少5秒钟内增大到至少2巴，较优选地增大到至少5巴或更高。
胶囊的出口可包括预切的断裂线，以有助于开口，并在胶囊由柱塞迫使打开时防止撕裂该胶囊的其它部分或小块。当水进入胶囊时，增加的压力使胶囊的底壁向下膨胀，同时将该出口压靠在该接合件上，该接合件最后按照由该预切线限定的区域刺破该胶囊的出口。
可在该柱塞的接合面内和/或支承件内和/或在与该接合面接触的胶囊的部分出口上设置限制，以便控制通过该接合面的饮料释放、形成额外的剪切并促使泡沫形成。这些限制可以是通道、褶皱等。根据需要，圆顶内的通道的横截面积可以相同，或者可以逐渐增大。
该支承件的表面包含至少一个0.01-1平方毫米的通道。该支承件允许流体以高剪切力流出，但是不会防碍流体的流动。该支承件可具有纹理表面例如粗糙表面，该表面可与胶囊的底部形成随机的微小流体流动通道以便饮料通过。
柱塞可与控制机构相连接，在胶囊中的压力已在足够的水平-至少2巴-下维持足够的时间-至少5秒钟以使得可溶产品和稀释流体适当地混合在一起以形成饮料后，该控制机构从出口取出柱塞。如上所述，在该控制机构取出柱塞之前，压力在至少2巴下维持5秒钟。当控制机构从出口取出柱塞时，通过混合可溶产品和稀释流体而形成的饮料可通过该出口从该胶囊完全流出。
另一方面，本发明涉及一种使用前述装置利用可溶产品制备泡沫饮料的方法。
参照图1到3，本发明示出一种用于从一次性胶囊102制备液体食品例如饮料等的装置101。
在该实施例中，胶囊102是包含干食品103的封闭胶囊，该干食品优选地为可通过添加稀释流体例如热水、牛奶等而溶解以形成泡沫、多泡饮料的物质。合适的泡沫、多泡饮料为例如含奶油的咖啡、具有基于牛奶的泡沫头的卡布奇诺、拿铁或可可(cocoa)。在本实施例中，该胶囊的形状为具有倒置的杯部120和盖部121的截头圆锥形。从该盖部使液体排出胶囊，而该倒置的杯部的顶部122提供胶囊的进入侧。该杯部120优选地具有向外延伸的周向唇缘，该盖部121的边缘连接在该唇缘上。可通过密封或卷边或这两者来实现唇缘处的连接。根据本发明的通常目的，胶囊的形状还可以为截头椭圆形、截头球形或圆柱形，以及其它合适的形状。
该装置包括适于将胶囊102接纳到合适的座部111内的杯形支架110。座部111的底部包含饮料和泡沫调节器112，该调节器适于打开胶囊102以释放饮料并适于保持胶囊内的压力。较具体地，该饮料和泡沫调节器包括从座部的底面114突出的接合件113。该接合件113形成接合面115，该接合面115将与由通过底壁121的厚度形成的预切断裂线限定的开口区域123紧密地和滑动地接合。优选地，该接合件113的形状为与开口的横截面互补的圆柱形。当水进入胶囊并使压力增加时，要求有能密配合到排放侧区域123上的尺寸。接合件113与该排放侧121的总表面的20-99％接触，优选地与该总表面的40-80％接触。
图1示出在稀释流体进入胶囊之前的位于工作位置的、放置在提取装置101中的胶囊102。然后将接合件113提升到其工作位置。但是柱塞113未进入胶囊，其接合面保持在该开口区域之外并靠近该区域或者与该区域相接触。胶囊的底部-所述排放侧121的形状仍是基本平坦的，并被封闭。柱塞113和胶囊的排放侧紧密联系，从而形成节流结构。
图2示出该过程的第二阶段中的胶囊，此时稀释流体已开始进入胶囊。然后，底壁排放侧121由于胶囊内增加的压力的作用而向下变形。压力增大是由于水填充该胶囊，还由于使用于饮料出口的通路变窄的节流结构。压力的进一步增大使排放侧121压靠在接合件113上。压力在至少5秒钟内继续增大到至少2巴。在该步骤中，压力可增大到5巴或更大。最后，由于将胶囊的排放侧121压靠在该接合件上的压力，接合件113按照预切开口区域124刺破胶囊。饮料仍被该节流结构延缓，但是开始流过箭头130所示的位于柱塞113的接合面和开口区域的边界之间的窄通道。
图3示出在该过程的第三阶段中的胶囊。在胶囊102中的压力已保持足够高例如至少2巴并保持足够的时间例如至少5秒钟之后，可控制的致动装置从胶囊中取出柱塞113放到备用位置，以使所有可溶粉末溶解并适当地混合。然后，饮料自由流过大开口的开口区域。在此步骤中，可使水继续流入胶囊以获得较稀的饮料，或者可停止水流以获得较浓的饮料。
图4示出接合件113的下部140为圆顶140形的实施例。圆顶140支承胶囊102的底壁121，并允许流体以较高的剪切力流出，但是不会阻碍流体流动，从而构成节流结构。
图5示出在饮料制备期间与胶囊底部的外侧部分接触的圆顶140的表面，其包括两个一体的通道150。而且该圆顶包含至少一个0.01-1平方毫米的通道。圆顶还可具有纹理表面例如粗糙表面，该表面可与胶囊的底部形成随机的微小流体流动通道，以便饮料流过。
图6示出在饮料制备期间与胶囊底部的外侧部分接触的圆顶140的表面，其具有三条一体的通道150。
示例下面，将使用具有包含三条一体的通道的圆顶形支承件的本发明装置制备的饮料和使用与WO 02076270中所述的系统类似的现有系统制备的饮料进行比较。针对两种饮料卡布奇诺和浓缩咖啡中的每一种进行了若干次试验。卡布奇诺使用120ml的杯子，而浓缩咖啡使用60ml的杯子。测量泡沫的体积，并用泡沫的体积除以饮料的总体积，以得到饮料杯中的泡沫比率。
表1中给出了试验结果的总结。
表1
权利要求
1.一种用于利用可溶产品制备泡沫饮料的装置，该装置包括具有设置成接纳包含可溶产品的一次性胶囊的座部的收集装置，该胶囊包含至少一个用于被引入胶囊的稀释流体的入口、至少一个用于输送通过充分混合该可溶产品和该稀释流体而形成的饮料的出口和底壁；以及由与该胶囊的出口可操作地作用相连的柱塞的接合面提供的节流结构；其中，在稀释流体进入胶囊之前，该柱塞的接合面位于并设置在胶囊的外部，并且在促使稀释流体进入该胶囊时通过胶囊底壁的膨胀以及通过迫使柱塞的接合面穿过该出口进行密配合而形成该节流结构，从而使柱塞的引入胶囊内的长度限于该底壁由于压力下的变形而产生的有限位移。
2.一种根据权利要求1的装置，其特征在于，该柱塞通过该出口延伸到该胶囊内的柱塞长度不大于3mm。
3.一种根据权利要求1的装置，其特征在于，该柱塞从该胶囊底壁延伸进入该胶囊的最大长度为2mm。
4.一种根据权利要求1的装置，其特征在于，该底壁由刚性或半刚性的塑料材料制成。
5.一种根据权利要求1的装置，其特征在于，该柱塞连接在控制机构上，该控制机构在胶囊内的压力已维持足够的时间以使得可溶产品和稀释流体适当地混合在一起以形成饮料之后取出该柱塞。
6.一种根据权利要求5的装置，其特征在于，该控制机构在胶囊内的至少2巴的压力已维持至少5秒钟之后操作。
7.一种根据权利要求2的装置，其特征在于，该装置还包括从该出口取出柱塞以使得通过混合可溶产品和稀释流体而形成的饮料通过该出口从该胶囊完全流出的控制机构。
8.一种根据权利要求1的装置，其特征在于，进入胶囊的接合面通过与一支承件接触而定位，该支承件具有一其截面大于该出口截面的表面，并且此时该支承件位于胶囊底壁上。
9.一种根据权利要求8的装置，其特征在于，该支承件的表面的形状为圆顶形，以允许高剪切力流体排出，同时不阻碍流体流动。
10.一种根据权利要求9的装置，其特征在于，该圆顶形包括至少一条0.01-1平方毫米的通道。
11.一种根据权利要求8的装置，其特征在于，该圆顶形具有纹理表面或粗糙表面，该表面与胶囊的底部形成饮料可通过其流动的随机的流动通道。
12.一种根据权利要求1的装置，其特征在于，该柱塞的接合面的截面至少等于或大于出口的截面，以便在该出口和该柱塞之间形成干涉配合。
13.一种根据权利要求1的装置，其特征在于，该收集装置还包括用于支承装在座部内的胶囊的装置，该支承装置设置成在稀释流体进入胶囊之前保持柱塞的接合面位于出口的外部。
14.一种根据权利要求1的装置，其特征在于，该柱塞的接合面和该出口具有实质上相同的截面轮廓。
15.一种根据权利要求1的装置，其特征在于，该柱塞的接合面基本为圆柱形。
16.一种用于利用容纳在一次性胶囊内的可溶产品制备具有奶油状的或稳定的泡沫头的泡沫饮料的方法，其中，将该胶囊装在一收集装置的座部中；将稀释流体经由入口输送到胶囊内并迫使该稀释流体通过节流结构，该节流结构是通过迫使柱塞穿过该胶囊的出口而获得的；其中，在进入胶囊的稀释流体的压力下实现该节流结构，因此，由于固态下的可溶产品与柱塞的相互作用较少或者较少被压实，所以可溶产品在稀释流体中的溶解得到改善。
全文摘要
本发明涉及一种包括收集装置的装置，该收集装置具有设置成接纳包含可溶产品例如形成饮料的粉末的一次性胶囊的座部。该胶囊包含至少一个用于引入胶囊的稀释流体的入口、至少一个用于输送通过充分混合可溶产品和该稀释流体而形成饮料的出口和底壁。该装置还包括由与胶囊的出口可操作地作用相连的柱塞的接合面提供的节流结构。在稀释流体进入胶囊之前，该柱塞的接合面位于并设置在胶囊的外部，并且在促使稀释流体进入该胶囊时通过胶囊底壁的膨胀以及通过迫使柱塞的接合面穿过该出口进行密配合而形成该节流结构。这使柱塞引入胶囊内的长度局限于该底壁由于压力下的变形而产生的有限位移。
文档编号A47J31/06GK1750781SQ200480004631
公开日2006年3月22日 申请日期2004年2月6日 优先权日2003年2月21日
发明者胡如国, J·R·贝尔纳迪, C·M·阿里卡, E·巴丁 申请人:雀巢技术公司