CN102574631B - 用于制备饮料的包囊、系统和方法以及用于制造这种包囊的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用可提取产品制备适于消费的预定量的饮料的包囊(2)，可提取产品例如是烘焙且研磨的咖啡，该包囊包括周向第一壁(14)、在第一端(18)封闭周向第一壁的第二壁(16)、在与第二壁相对的第二开口端(22)封闭周向第一壁且被布置为从包囊排出制备饮料的穿孔的和/或多孔的第三壁(20)，其中，第一、第二和第三壁包围含有可提取产品的内部空间(24)，其中，内部空间中的可提取产品具有落在预选重量分布内的颗粒，其中，粒度的第10百分位数区间是20-60μm，其中，粒度的第50百分位数区间是400-600μm，并且其中，粒度的第90百分位数区间是700-1000μm。本发明进一步涉及一种制造这种包囊的方法、包括这种包囊的用于制备饮料的系统以及用于制备饮料的方法。

Description

用于制备饮料的包囊、系统和方法以及用于制造这种包囊的方法
本发明涉及一种利用可提取(extractable)或可溶产品(例如烘焙且研磨的咖啡)制备适于消费的预定量的饮料的包囊(capsule)，该包囊包括周向第一壁、在第一端封闭周向第一壁的第二壁、穿孔的和/或多孔的第三壁，该第三壁在与第二壁相对且被布置为从包囊排出所制备的饮料的第二开口端封闭所述周向第一壁，其中，第一、第二和第三壁包围含有可提取产品的内部空间。
这种包囊本质上是已知的，并可用在用于制备饮料的设备中。所述包囊在使用中提供便利以及提供可再生的提取条件，从而很容易制备一杯具有恒定品质的咖啡。已知的包囊可以是开口包囊，包括周向壁和适于从包囊排出所制备的饮料的出口区域。在包囊的内部空间中，提供有一定量的可提取产品，例如烘焙且研磨的咖啡，例如通过提供一定量的具有比内部空间的容积小的体积的咖啡。这种包囊可用在饮料生产设备中，在该设备中，一定压力下的液体进入包囊，以便与包囊中的可提取产品相互作用，并将饮料从包囊排出设备并进入容器，例如咖啡杯。
当使用已知的具有敞开出口区域并宽松地提供烘焙且研磨的咖啡的包囊时，供应至包囊的水可快速通过包囊，导致在包囊内产生比期望压力小的压力，从而以相对低的提取压力提取咖啡。这可能导致会对所制备的饮料产生不利影响的不可控的饮料制备过程。特别地，咖啡的质量可能较差，例如因为较低的提取压力，咖啡可能是稀释的或较差的泡沫层，这是因为以较低的提取压力提取时出现咖啡饮料的较低的CO2含量，而CO2对于产生泡沫来说是很重要的。
本发明的一个目的是提供一种设置有可提取或可溶产品以制备饮料的改进包囊，更具体地至少减少以上问题。特别地，本发明的一个目的是提供一种包含烘焙且研磨的咖啡的改进包囊，使得利用这种包囊制备的咖啡改进味道。
为此，根据本发明的第一方面，提供一种上述类型的包囊，其中，包囊的内部空间中的可提取产品具有落在预选的重量分布范围内的颗粒，其中，粒度的第10百分位数区间(percentile，按百等分分布的区间)是20-60μm，优选地小于40μm，其中，粒度的第50百分位数区间是400-600μm，优选地是450-550μm，并且其中，粒度的第90百分位数区间区间是700-1000μm，优选地是825-950μm。
优选地，包囊在其出口区域中设置有开口，这些开口可基本上均匀地分布在出口区域的横截面周围。将理解，可以不将包囊的凸缘认为是适当的出口区域。
已经发现，当使用这种包囊来制备咖啡时，在给定的重量分布中，具有较小尺寸的颗粒基本上不会停留在这些开口内，从而由于改进的流型而改进了咖啡制备工艺。另外，已经发现，相对于打算在使用过程中被撕裂的包囊而言，当使用设置有出口开口的包囊时，杯中的不期望沉淀物的量减少。特别地，已经发现，在根据本发明一个方面的在出口区域中设置有开口的开口包囊中，颗粒的大小可设置成与这些开口匹配，从而改进离开包囊的液体的流型。另外，已经发现，这种匹配可在产生的饮料中导致改进的油浓度，并导致改进的干物质积累(DMA)，同时保持凝结时间(settingtime)与现有技术中已知的包囊中的凝结时间基本上相同。更特别地，在用水对咖啡加压时，包囊内的烘焙且研磨的咖啡的这种粒度分布防止咖啡饼的破碎。
有利地，咖啡在包囊内被压实。例如，适当的咖啡原材料可在包囊内被压紧。
将理解，进入包囊的咖啡原材料的颗粒(因而尚未被压实)可具有比权利要求1中阐述的最终产品的颗粒稍小的尺寸。
例如，咖啡原材料的颗粒可具有以下重量分布：粒度的第10百分位数区间可以是25-55μm，优选地小于40μm，粒度的第50百分位数区间可以是450-550μm，并且粒度的第90百分位数区间可以是600-800μm。
将理解，由于压实步骤，例如通过压紧咖啡原材料，粒度由于颗粒粘结在一起而可能增大。
结果，在包囊中，由于咖啡的压紧，相对较大的颗粒会包围相对较小的颗粒，使得在制备饮料之前相对较小的颗粒不会朝着出口过滤器移动。当对包囊的内部空间供应水时，相对较小的颗粒会与水一起朝着出口过滤器流动，与所述出口过滤器一起形成流动限制。同时，这种粒度分布提供了具有好味道的高质量咖啡。如果整体粒度太小，那么咖啡饼可能破碎，使得所制备的饮料无法轻易地通过，导致不期望的较长的饮料制备时间。另一方面，如果整体粒度太大，那么所供应的流体将快速通过咖啡，导致包括低浓度的溶解干物质的没有泡沫层的多水咖啡饮料。
应指出，用一般已知的Sympatec分析仪来确定根据本发明的上述优选的粒度分布，Sympatec分析仪适于确定干燥产品中的颗粒分布和大小。这种分析仪可以是与干燥分散系统Rodos T4.1单元一起使用的Sympatec中心单元“Helos”。所使用的测量范围R7包括0.5/18.0-3500μm。将样本定位在测量单元中。通过激光衍射技术，确定所述样本的粒度分布。激光器发出的光由样本颗粒衍射。衍射的量取决于样本的烘焙且研磨的咖啡的粒度。扩散光在通过透镜之后由检测器进行检测，所述透镜是R7透镜。
将理解，在被插入包囊中和/或包囊内之前可适当地压实咖啡。可利用适当的柱塞实现在引入包囊之前的压实。将理解，在此操作之前可以是浓缩步骤，其中，使可提取产品的液流在压力下通过狭窄的隔膜。可通过适当地压紧包囊中的咖啡原材料来实现包囊中的压实。通过压紧包囊中的咖啡原材料，将烘焙且研磨的咖啡的颗粒压在可更换包囊的内部空间的壁上，从而防止出现沿着包囊的相应壁的优选流体流径。在必须将包囊放置在设备中从而向侧面引导出口过滤器(例如在基本上垂直的平面中延伸)的情况下，这也可能是有利的。通过在包囊内部提供压实咖啡，而且在包囊的旋转位置中提供，咖啡仍旧留在整个出口过滤器附近，从而防止优选的流体流径。因此，将所供应的流体(例如水)从入口区域引导通过咖啡饼到达包囊的出口区域，与包囊的位置无关，从而提供可控的饮料制备。因此，通过压紧咖啡，可控制可更换包囊的入口区域和出口区域之间的液流。此外，在饮料的制备过程中，这种压紧的咖啡饼与咖啡的出口区域一起提供包囊内期望的流动限制。这允许在包囊的内部空间内累积更高的提取压力，从而提供更高的提取压力以在包囊中累积。例如，使得可提供具有期望浓度并具有更高的CO2含量的咖啡饮料，产生具有泡沫层的高质量咖啡饮料。
优选地，根据本发明的包囊包含适于制备单份饮料的一定量的咖啡，优选地，例如从30-200ml的所制备的饮料制备一杯饮料。因此，包囊可包含4.0-8g，优选地4.9-5.7g，优选地大约5.3±0.2g的烘焙且研磨的咖啡。例如，包含大约5.3g的包囊可用于制备一杯espresso咖啡。因此，可更换包囊是单份包装。因此，通过向包囊供应高压下的预定量的热水，该包囊适于制备预定量的咖啡。包含所述量的咖啡的包囊提供具有有利的泡沫量的咖啡饮料，从咖啡原材料提取的期望量的可溶干物质。应指出，有利的泡沫量优选地是在包含大约40ml的所制备的饮料的顶部上具有至少大约5ml的泡沫或更多，例如9ml的泡沫。此外，包囊包含足够松散的颗粒分布，以防止在整个咖啡饼中形成流动限制，防止不希望有的较长的饮料制备时间和包含在饮料中的大量咖啡油。
在本发明的另一细节中，包囊的内部空间优选地具有大约10-14ml，优选地11.5-12.5ml，更优选地大约11.8ml的容积。
如果整个内部空间由可提取产品(例如烘焙且研磨的咖啡)占据，那么这是有利的。因此，当使用匹配密度的研磨咖啡时，可最佳地使用包囊的内部容积。这进一步提供了这样的优点：当流体流过包囊时，可提取产品不会在内部空间内全部地移动，从而不会形成优选路径。此外，因为整个内部空间由咖啡占据，所以在制备饮料之后没有水将留在咖啡和相应侧壁之间的包囊内。因此，可从设备去除包囊，且使得由于从包囊漏出的水而弄脏设备的风险最小化。
申请人已经发现，根据本发明的另一细节，如果压紧烘焙且研磨的咖啡，使得包囊的内部空间中的压紧咖啡包括基本上均匀的密度，那么这是有利的。在使用过程中，包囊内的这种均匀咖啡的颗粒可重新分布，在第二壁附近形成相对松散的咖啡饼层，从而在第三壁附近形成包囊的入口区域和相对压实的咖啡饼层，从而产生包囊的出口区域。这种压实的咖啡饼层与出口过滤器一起对包囊提供具有期望压降的过滤能力。因此，压实的咖啡饼层和出口过滤器一起为所制备的咖啡饮料从包囊的流出提供减速。
根据本发明的另一方面，第三壁包括用于从包囊排出所制备的饮料的出口过滤器，其中，出口过滤器例如由多孔或穿孔薄片形成。出口过滤器可由纺织或无纺纤维薄片(例如滤纸)或膜(例如聚合物膜)形成，设置有多个出口开口。在使用中，这种出口过滤器与过滤器附近的压实的咖啡饼层一起提供期望的流动限制，这可产生具有良好质量和良好味道的咖啡饮料。通过使用滤纸作为出口过滤器，可提供低成本的第三壁。此外，滤纸性质的第三壁可导致在将咖啡供应至容器(例如杯子)之前从饮料(即，从咖啡)过滤油。这对减少咖啡中的油的量可能是有利的，咖啡中的油会对咖啡的味道和/或质量产生不利的影响。从咖啡过滤咖啡醇是特别有利的。而且，多孔的第三壁可提供这样的优点：可基本上在内部空间的整个横截面上从包囊排出饮料。因此，饮料可非常均匀地从内部空间流出。这可防止在内部空间内存在优选的流体流径。优选的流体流径被认为可降低制备饮料的工艺的再现性。
如果出口过滤器(例如聚合物膜的出口过滤器)包括80-140个出口开口，那么这是有利的，其中，开口直径在0.20mm±0.05mm和0.40mm±0.05mm之间，优选地大约为0.3mm±0.05mm。这种出口开口与供水过程中重新分布且位于开口附近的相对较小的咖啡颗粒一起可提供期望的流动限制并由此提供压降。由于所述开口，所制备的饮料将以期望的速度离开包囊，使得制备时间将不会太长，例如不超过40秒，优选地不超过30秒。此外，开口足够小，以防止咖啡颗粒离开包囊并停止(ending up)于具有所制备的咖啡饮料的杯子中。出口过滤器中的开口的优选数量使得出口过滤器能够与过滤器附近的压实的咖啡饼层一起形成期望的流动限制，从而获得具有可接受的油平衡、期望的冲泡浓度和可接受的制备时间的咖啡饮料。这种咖啡饮料将具有良好的质量和良好的味道。
在另一细节中，第一周向壁基本上是硬质的。通常，第一周向壁可具有任何形状，例如圆柱形、半圆形、截锥形或多边形，例如六边形或八边形。
优选地，包囊包括入口过滤器，其中，该入口过滤器的流阻比与出口过滤器相结合的被压实的可提取产品的流阻低，避免在入口过滤器的上游累积过大的压力。这是有利的，因为这种上游压力累积不会有助于饮料的冲泡。
根据本发明的另一方面，将可提取产品从咖啡原材料压实成片剂。这提供这样的优点：降低在压实的可提取产品片剂中出现优选的流体流径的风险。将理解，当使用压实的片剂时，可从包囊省去第二壁，因为大大降低了溢出可提取产品的风险。
在本发明的另一细节中，片剂可包括至少一个朝第三壁的方向从片剂的面向第二壁的一侧延伸的孔。因此，该孔提供用于以均匀的方式使片剂变湿的注入装置。
还可以将可提取产品压实成多个优选地具有彼此不同的包装密度的片剂。例如，可以将可提取产品设置为一堆具有彼此不同的压实度的片剂。例如，可以增加从第二壁到第三壁的方向上的每个片剂的压实度。这样，也将增加在从第二壁到第三壁的方向上使片剂完全变湿所需的努力，确保当使更下游的片剂变湿时已经使每个上游的片剂适当地变湿，从而提供可提取产品的总体积的非常均匀的变湿。
本发明进一步涉及一种制造上述包囊的方法，包括：
-提供包括周向第一壁和限定有被布置为用于容纳烘焙且研磨的咖啡的内部空间的第二和第三壁中的一个的咖啡容纳杯；
-在咖啡容纳杯的内部空间中提供具有预选的重量分布的一定量的烘焙且研磨的咖啡，其中，粒度的第10百分位数区间是20-60μm，优选地小于40μm，其中，粒度的第50百分位数区间是400-600μm，优选地是450-550μm，并且其中，粒度的第90百分位数区间是700-1000μm，优选地是825-950μm。
将理解，提供步骤可包括压紧一定量的烘焙且研磨的咖啡原材料的步骤，使得包囊包含具有如权利要求1所述的颗粒分布的压实咖啡。例如，咖啡原材料的颗粒可具有以下重量分布：粒度的第10百分位数区间可以是25-55μm，优选地小于40μm，粒度的第50百分位数区间可以是450-550μm，并且粒度的第90百分位数区间可以是600-800μm。
可在包囊的内部空间中提供全部量的咖啡，然后将其压紧以压实所述量的咖啡。
在本发明的方法的一个替代实施方式中，该方法可包括：
-在内部空间中提供一定量的烘焙且研磨的咖啡原材料的第一部分；
-压紧所述第一部分，使得第一部分是被压实的；
-然后在包囊的内部空间中的被压实第一部分的顶部上提供一定量的烘焙且研磨的咖啡原材料的另一部分；
-压紧另一部分，使得另一部分是被压实的。或者通过提供并压实一定量的咖啡的各部分，可将咖啡更容易地插入包囊中，同时可降低损坏咖啡原材料的风险。
将理解，所述片剂或多个片剂可具有如参考权利要求1描述的预定粒度分布。咖啡原材料可具有如上所述的颗粒分布。
根据本发明的另一方面，还可以在压实所述咖啡原材料之前通过振动来浓缩插入包囊的内部空间中的咖啡原材料。
优选地，烘焙且研磨的咖啡的压实体积与咖啡容纳杯的内部空间的容积基本上相似。
这种方法提供了这样的优点：在制造过程中可确定咖啡颗粒在可更换包囊的咖啡容纳杯内的分布。因此咖啡颗粒的分布会是均匀的，其中，相对较小的颗粒可被相对较大的颗粒包围。由于咖啡的压实，例如在可更换包囊的运输过程中，所述分布将不会大幅变化。因此，颗粒在包囊内的预定分布可保持原样。通过用这种包囊制备饮料，咖啡制备过程是可控的和可复制的。
此外，通过在包囊的内部空间中压实咖啡，在出口过滤器必须与之连接的可更换包囊的侧面设置平坦的表面。这种平坦的表面增强出口过滤器在可更换包囊的周向第一壁上的紧密密封，从而防止例如在出口过滤器的薄片和第一壁之间出现小孔。后者可导致较差质量的包囊，因为这种小孔而可能产生较差质量的饮料，咖啡和流体可能通过所述小孔渗漏，而不通过出口过滤器。
咖啡的压实进一步提高了出口过滤器在周向第一壁上的密封质量，因为降低了咖啡颗粒位于周向第一壁表面上的风险。因此，不会由于过滤器和壁之间的颗粒而使出口过滤器沿着整个周向第一壁的密封质量变差。
在根据本发明的方法的另一细节中，用基本上50-300N，优选地50-500N，优选地基本上400-600N的压紧力来压紧烘焙且研磨的咖啡。用大约500N的压紧力已经实现了良好的结果。
为了在具有大约10-14ml，优选地11.5-12.5ml，更优选地大约11.8ml的容积的咖啡容纳杯的内部空间中提供预定量的烘焙且研磨的咖啡原材料，优选地，每250g咖啡原材料，烘焙且研磨的咖啡原材料(尚未压实)的灌注体积优选地在600-800ml的范围内。对于这种灌注体积，压紧后的烘焙且研磨的咖啡可具有4.0-8g的重量，优选地4.9-5.7g，优选地大约5.3g±0.2g。将理解，术语原材料是指将咖啡引入包囊中之前的咖啡的状态。
申请人发现，如果根据本发明的可更换包囊包含每250g的咖啡原材料具有小于600ml的灌注体积的咖啡，则使用所述包囊制备的一杯咖啡产生一杯没有良好泡沫层的多水咖啡。将理解，灌注体积在此方面是指在在包囊中压实的步骤之前的咖啡的状态。此外，如果灌注体积小于600ml每250g，那么咖啡饮料可包含相对大量的咖啡油，其会对所制备的饮料的质量产生不利影响。高于上述优选体积的高灌注体积也是不希望的，因为这可能导致过长的饮料制备时间。
应指出，通过在研磨柱浓缩(grinding post densification)之后测量250g咖啡的体积，来确定咖啡原材料的灌注体积。为了确定此体积，将一定量的烘焙且研磨的咖啡原材料从漏斗灌入设置在该端部下方的托盘中，该托盘具有250ml的容积。托盘具有封闭的滑块，使得250ml体积的咖啡研磨粉留在托盘中。然后，确定托盘中的咖啡研磨粉的重量，并将该重量转换成以ml/250g表达的灌注体积。
此外，根据本发明的另一方面，在压实包囊的内部空间中的烘焙且研磨的咖啡原材料之前，希望烘焙且研磨的咖啡原材料具有1.0-4.0％，优选地1.5-2.2％，更优选地大约1.5％的含水量。咖啡原材料的含水量的形成是因为在研磨咖啡原材料之前用湿气来抑制(quench)咖啡原材料的原因。通过测量5g咖啡原材料的重量损失的程度来确定含水量，所述重量损失是将咖啡原材料在103℃下在烤箱中干燥3小时的结果。
优选地，根据本发明的方法的另一实施方式，将打算用于烘焙且研磨的咖啡原材料的咖啡豆烘焙大约250-1000秒，优选地烘焙450-700秒，其中，烘焙且研磨的咖啡原材料的烘焙度优选地在30-60的范围内。包含这种烘焙且研磨的咖啡的可更换包囊提供一杯具有很好香味的咖啡饮料，其包含可接受量的咖啡油。这种烘焙度进一步提供了如上所述可以期望压力在期望方式下压实的烘焙且研磨的咖啡原材料。通过测量光在基准量(levelled amount)的研磨咖啡原材料上的反射，来确定咖啡原材料的烘焙度。例如，这可用Bruno Lange GmbH博士的LMG163型颜色分析仪LK100来执行。在包含所述基准量的研磨粉的样本处引导一定量的光，例如波长为640nm的光。根据研磨粉的暗度，反射并测量光量。该值表示烘焙度。通过连续使用两个校准片来日常校准所述颜色分析仪。此后测量所述校准片，然后测量样本。如果需要，将烘焙过的咖啡豆研磨成微粒度3/4，具有大约0.39mm的平均粒度。应通过将标尺保持直立并与咖啡表面成90度角来使咖啡变平整。通过在样本盘的边缘上的三个平稳运动(前后)使咖啡变平整。如果在咖啡表面上确定有明显的不规则，那么应再次进行平整。
在本发明的另一细节中，研磨咖啡豆，以提供具有按重量计的粒度分布的烘焙且研磨的咖啡原材料，其中，粒度的第10百分位数区间25-55μm，其中，粒度的第50百分位数区间是400-550μm，并且其中，粒度的第90百分位数区间是600-800μm。当在包囊的内部空间中压紧这种烘焙且研磨的咖啡原材料时，颗粒的预定均匀分布可如上所述地设置成具有如权利要求1中阐述的颗粒分布。
本发明还涉及一种可通过上述方法获得的包囊，并涉及一种根据权利要求27所述的用于制备适于消费的预定量的饮料的系统和一种根据权利要求29所述的用于制备适于消费的预定量的饮料的方法。
在从属权利要求中阐述了根据本发明的包囊、用于制造这种包囊的方法、用于制备饮料的系统和方法的其他有利实施方式。
现在将参考附图通过非限制性实例进一步说明本发明，附图中：
图1示出根据本发明的用于制备饮料的系统的第一实施方式的实例；
图2示出根据本发明的包囊的第一实施方式；
图3示出制备饮料的过程中的图2的包囊；
图4示出根据本发明的包囊的第二实施方式；
图5示出根据本发明的包囊的第三实施方式；以及
图6示出根据本发明的包囊的第四实施方式。
应指出，不同附图中的相同或相应的元件以相同或相应的参考标号表示。
图1示出根据本发明的利用可提取产品制备适于消费的预定量的饮料的系统1的第一实施方式的实例。系统1包括可更换开口包囊2和设备4。设备4包括用于容纳可更换包囊2的接收器6。在图1中，为了清楚起见，在包囊2和接收器6之间画出了间隙。将理解，在使用中，包囊2可放置成与接收器6接触。在该实例中，接收器6具有的形状与包囊2的形状互补。在该实例中，接收器6包括上部8和支撑表面10。
设备4进一步包括流体分配装置12，该流体分配装置用于将例如大于大约6巴(绝对压力)的高压下的一定量的流体(例如热水)供应至可更换包囊2。
在图1所示的系统1中，可更换包囊2包括基本上硬质的周向第一壁14、在第一端18封闭周向第一壁14的第二壁16、以及在与第二壁16相对的第二开口端22封闭周向第一壁14的第三壁20。周向第一壁14、第二壁16和第三壁20包围含有可提取产品的内部空间24，在该实例中，可提取产品是烘焙且研磨的咖啡。在该实例中，可更换包囊2包含一定量的可提取产品，例如大约4.9-5.7g的烘焙且研磨的咖啡，优选地大约为5.3g±0.2g，适于制备单份饮料，优选地，例如从30-200ml的所制备的饮料制备一杯饮料。
在根据本发明的包囊2中，提供烘焙且研磨的咖啡，该烘焙且研磨的咖啡的颗粒落在预选的重量分布范围内，其中，粒度的第10百分位数区间是20-60μm，优选地小于40μm，其中，粒度的第50百分位数区间是400至600μm，优选地是450-550μm，并且其中，粒度的第90百分位数区间是700-1000μm，优选地是825-950μm。
已经发现，这种颗粒分布范围对减少冲泡时间和杯中的沉淀物的量具有有利的影响。然而，将理解，在以下参数之间存在相互影响：研磨粉大小、咖啡的量、第三壁的出口区域中的开口的数量和尺寸、以及冲泡时间和在杯中累积的沉淀物。
例如，通过增大研磨粉大小，可将冲泡时间和杯中的沉淀物的量减少到一有利点。已经发现，在根据本发明的开口包囊中的颗粒大小分布范围，制造美味的咖啡饮料所需的咖啡的量可减少，这具有经济的优点。
根据所制备的饮料的期望浓度，可改变可提取产品的量。例如为了制备一杯espresso咖啡，包囊2可包含大约5.3g，而为了制备一杯longo咖啡，包囊2可包含大约6.0g。在本发明的另一实施方式中，包囊也可包含4.0-8g之间，优选地4.9-5.7g之间的其他量的咖啡。内部空间24可具有大约10-14ml，优选地11.5-12.5ml，更优选地大约11.8ml的容积。因此，可更换包囊是单份包装。根据本发明的另一方面，包囊2的内部空间24中的可提取产品是压实的。
在图1的实例中，周向第一壁14基本上是硬质的。周向第一壁14例如可包含塑料材料，并且可通过例如注射模塑、真空成型、热成型等形成。
在该实例中，第二壁16与周向第一壁14是一体的。在该实例中，第二壁16基本上是硬质的，并且包括多个用于允许流体进入包囊2的入口开口26。第二壁16提供包囊2的入口过滤器。
在该实例中，第三壁20是柔性的和薄片状的。此外，在该实例中，第三壁是多孔的。在该实例中，第三壁20由滤纸制成。在该实例中，滤纸包含聚乙烯(PE)纤维。在该实例中，第三壁20通过热封连接至周向第一壁14。在该实例中，第三壁20在其轴向方向上形成包囊2的最外边界。从图1中可看到，第三壁20邻接接收器6的支撑表面10。
如下所述地操作图1所示的系统1，以制备一杯咖啡。
将包囊2放在接收器6中。使第三壁20与支撑表面10邻接。将流体(这里指一定压力下的热水)从流体分配装置12通过入口开口26供应至内部空间24中的可提取产品。流体分配装置12可适于在大约4-20巴(例如9-15巴，优选地大约6巴)的压力下将水供应至可更换包囊2。以流体分配装置中所建立的大约6巴的压力获得良好的结果。水将使咖啡粉变湿，并提取期望的物质以形成咖啡饮料。制备好的咖啡将从包囊2通过多孔的第三壁20排出。咖啡饮料进一步从接收器6经由多个出口28排出，并可供应至容器30，例如杯子。在将水供应至包囊2的内部空间中的压实咖啡的过程中，咖啡颗粒在包囊2的内部空间24中重新分布，使得在第二壁16附近形成相对松散的咖啡饼层L，并在第三壁20附近形成相对压实的咖啡饼层C(见图3)。相对较小的颗粒S与水一起朝着形成第三壁20的出口过滤器移动，并且，所述相对较小的颗粒将位于出口过滤器20的开口38附近。所述小颗粒S将与出口过滤器36一起形成包囊2的流动限制(见图3)，提供期望压降并由此在包囊2内提供期望提取压力，使得可从压实咖啡中提取可溶的干物质，并获得一杯具有期望冲泡浓度和质量的饮料。
在图1的实例中，基本上在整个第二壁16上分布有多个入口开口26。因此，流体经由多个入口开口26被供应至可提取产品，这导致可提取产品基本上在包囊2的整个横截面上变湿。因此，获得对可提取产品的非常均匀的流体供应。从而，大大降低了出现优选路径的风险，流体经由所述优选路径流过可提取产品。
在根据本发明的包囊2的另一(未示出)实施方式中，第三壁20由多孔薄片(例如滤纸)形成，该第三壁形成包囊2的出口过滤器，饮料(这里是咖啡)可通过第三壁从包囊2排出。于是，整个第三壁20可形成为多孔薄片。例如，第三壁20可形成基本上横跨包囊2的整个第二开口端22的基本上连续的流体可透过的薄片。因此，流体可在较大面积上从包囊2排出。从而，获得了非常均匀的从可提取产品的饮料排出。因此，大大降低了出现优选路径的风险，流体经由所述优选路径流过可提取产品。
将理解，在系统的其他未示出的实施方式中，设备可能不同于系统的第一实施方式中所述的设备。例如，设备可在包囊2的第三壁20和设备4的出口开口28之间设置有空心空间。在另一实例中，设备可包括用于刺穿密封已知包囊的盖子的刺穿装置。因此，应指出，根据本发明的包囊可在任何适当的设备中使用，以利用高压来制备饮料。
图2至图5示出了根据本发明的包囊的实施方式。在图2中，与图1中类似，第二壁16与周向第一壁14是一体的。第二壁16在第二壁16中包括多个入口开口26。第三壁20由柔性薄片36形成，例如聚合物薄片，设置有多个出口开口38。在图2中，包囊2在周向第一壁14的第二端22处包括向外延伸的边缘40。第三壁20例如通过胶粘、焊接、热封等附接至向外延伸的边缘40。因此，第三壁20可牢固地附接至边缘40。将理解，向外延伸的边缘40在接收器6的上部8和接收器6的支撑表面10之间延伸也是可行的，使得边缘40被夹在上部8和支撑表面10之间。因此，在使用中，即当施加流体压力时，第三壁20被夹紧在边缘40上，从而降低了第三壁20与边缘40分离的风险。
在图4中，第三壁20由柔性多孔薄片形成，例如滤纸。在图4中，第二壁16也由柔性多孔薄片形成，例如滤纸。在该实例中，第二壁16附接至向内延伸的凸缘42。在该实例中，第二壁16附接至向内延伸的凸缘42的内侧。
应理解，在其他未示出的实施方式中，第三壁20可由多孔薄片(例如滤纸)或由聚合物薄片形成，设置有多个出口开口30，与图1和图2中类似。将理解，包囊2可包括与根据任一所示实施方式的任何第三壁20相结合的根据任一所示实施方式的任何第二壁16。优选地，周向第一壁14基本上是硬质的。因此，运输和/或搬运将不容易使包囊2变形，使得包囊2将始终适应接收器6。另外，周向第一壁14优选地是弹性的，使得一旦去除导致变形的力，周向第一壁14的任何可能的变形将回复。然而，周向第一壁14由柔性薄片形成也是可行的，优选地与第二壁16是一体的。因此，基本上整个包囊2可由柔性薄片制成，这减少了提供包囊2所需的材料的量。
在实例中，周向第一壁14基本上是圆柱形的。将理解，根据本发明的包囊不限于这种形状。周向第一壁14可以是例如截锥形的、半圆形的或多边形的，例如六边形、八边形等。
优选地，通过提供包括周向第一壁14和第二壁16的咖啡容纳杯32来制造根据本发明的包囊2。第一壁14和第二壁16限定内部空间24。将具有期望粒度分布、期望含水量、期望烘焙度和期望灌注体积的烘焙且研磨的咖啡原材料(例如具有最大30％的中果(Robusta)咖啡的阿拉伯(Arabica)咖啡)供应至咖啡容纳杯32的内部空间24中。然后，利用适当的压紧装置来压紧咖啡原材料，例如以大约500N的压紧力。在杯的内部空间24中压紧咖啡之后，远离第二壁16的压紧咖啡的表面基本上是平的。此外，至多有限量的咖啡颗粒可能位于远离第二壁14的周向第一壁14的顶面上。在根据本发明的包囊2的该实例中，至多有限量的咖啡颗粒，优选地完全没有颗粒，可能位于延伸边缘40上。因此，出口过滤器(例如聚合物薄片层36)可以紧密的方式简单地设置并密封在周向第一壁14的延伸边缘40上，具有最小的在周向第一壁14和出口过滤器20之间出现不密封区域的风险。这形成了具有基本上平的第三壁20的包囊2，换句话说，第三壁20将基本上不会在平行于包囊2的中心轴线A的方向上从周向第一壁14延伸(见图3)。因此，当在设备4中使用这种包囊2以制备饮料时，可简单地将包囊2放在接收器6中，而不会由于延伸的第三壁20而变得粘结。在本发明的一个替代实施方式中，可将咖啡原材料的第一部分插入包囊2的内部空间24中。可通过适当的压紧装置来压紧咖啡原材料的该第一部分，例如以大约500N的压紧力。将理解，压紧装置可在压紧过程中或在后续压紧之间以一定时间间隔旋转。这具有如下优点：一方面油可显著减少，另一方面DMA可增加或保持相同的水平。然后，在咖啡原材料的被压紧的第一部分的顶部上，可在包囊2的内部空间24中设置一定量的烘焙且研磨的咖啡原材料的另一部分(如在上面说明的)。然后，通过适当的压紧装置来压紧该一定量的咖啡原材料的另一部分，例如以大约500N的压紧力，使得该另一部分被压实。这提供一种在包囊2中插入并压紧咖啡原材料的简单方式。用于制造包囊的方法还可以包括在包囊2内交替地插入并压紧不止两部分的一定量的咖啡原材料。
图5示出了根据本发明的包囊2的一个实例，其中，可提取产品被压实成多个片剂，在该实例中，是四个片剂58、60、62、64。在图5中，片剂58、60、62、64堆叠在内部空间24内。在图5中，每个片剂58、60、62、64基本上横跨包囊2的内部空间24的整个横截面。在该实例中，对于每个片剂，片剂58、60、62、64的密度(即压实度)是不同的。片剂58、60、62、64的密度在从第二壁16到第三壁20的方向上增加。这提供如下优点：与更高密度的片剂相比，流体将更容易使更低密度的片剂变湿，使得在水使后续的下游片剂变湿时，已经使每个上游片剂适当地变湿。因此，实现可提取产品的非常均匀的变湿。虽然该实例示出了四个堆叠的片剂，但是将理解可使用任何数量的片剂。
图6示出了包括压实的可提取产品的单个片剂66的包囊2的一个实例。在图6的实例中，片剂66包括朝第三壁20的方向从片剂66的面向第二壁16的侧面伸入片剂66中的孔68。孔68的长度比片剂66在沿着孔68的方向上的厚度短。因此，孔68对于通过片剂66的流体不会形成捷径通道，而是向流体提供进入片剂66的芯部的通道。这些孔68允许流体预定地渗入片剂中。因此，可获得压实的可提取产品的优选变湿。
将理解，单个片剂66或多个片剂58、60、62、64可以与以上提及的任何包囊2一起使用。还将理解，如果将可提取产品压实成片剂，那么并不严格地需要包囊的第二壁16，因为可提取产品在使用前不可能从包囊2溢出。
在以上说明书中，已经参考本发明的实施方式的具体实例描述了本发明。然而，将显而易见的是，在不背离如所附权利要求中阐述的本发明的更宽泛的实质和范围的前提下，可进行各种修改和改变。
例如，在使用之前可以将开口包囊包含在气密的包装中，以改进保存期。
例如，包囊2可以由可生物降解的材料制成。
例如，包囊2可以具有不同的尺寸或不同的形状。
进一步地，可以使用不同的用于压实的适当设备在包囊的内侧中压实咖啡。
在本发明的一个替代实施方式中，可在将咖啡供应至包囊的内部空间之前压实咖啡。例如，通过首先将咖啡原材料压紧成具有与包囊的咖啡容纳杯的内部空间的尺寸相应的尺寸的片剂。
然而，其他修改、变型和替代方式也是可行的。因此，说明书、附图和实例被认为是示意性的而不是限制性的。
在权利要求中，不应将放在括号之间的任何参考标记解释为限制权利要求。词语“包括”并不排除存在除了在权利要求中列出的那些以外的其他特征或步骤。此外，不应将词语“一”和“一个”解释为限制于“只有一个”，而是用来表示“至少一个”，并且不排除多个。在彼此不同的权利要求中叙述某些度量的事实并不表示不能有利地使用这些度量的组合。

Claims (47)

1.一种利用可提取产品制备适于消费的预定量的饮料的包囊，所述包囊包括周向第一壁、在第一端封闭所述周向第一壁的第二壁、在与所述第二壁相对的第二开口端封闭所述周向第一壁且被布置为从所述包囊排出制备饮料的穿孔的和/或多孔的第三壁，其中，所述第一壁、第二壁和第三壁包围含有可提取产品的内部空间，其中，所述内部空间中的可提取产品具有落在预选重量分布内的颗粒，其中，粒度的第10百分位数区间是20-60μm，其中，粒度的第50百分位数区间是400-600μm，并且其中，粒度的第90百分位数区间是700-1000μm。
2.根据权利要求1所述的包囊，其中，粒度的第10百分位数区间是小于40μm，粒度的第50百分位数区间是450-550μm，粒度的第90百分位数区间是825-950μm。
3.根据权利要求1所述的包囊，其中，所述包囊的可提取产品至少部分地被压实。
4.根据权利要求1、2或3所述的包囊，其中，所述包囊包含4.0-8g的烘焙且研磨的咖啡。
5.根据权利要求4所述的包囊，其中，所述包囊包含4.9-5.7g的烘焙且研磨的咖啡。
6.根据权利要求1、2或3所述的包囊，其中，所述包囊的所述内部空间具有10-14ml的容积。
7.根据权利要求6所述的包囊，其中，所述包囊的所述内部空间具有11.5-12.5ml的容积。
8.根据权利要求7所述的包囊，其中，所述包囊的所述内部空间具有11.8ml的容积。
9.根据权利要求1、2或3所述的包囊，其中，整个所述内部空间由所述可提取产品占据。
10.根据权利要求3所述的包囊，其中，所述可提取产品被压实，使得所述内部空间中的压实的所述可提取产品具有均匀的密度。
11.根据权利要求1、2或3所述的包囊，其中，所述第三壁包括被布置为从所述包囊排出所制备的饮料的出口过滤器，其中，所述出口过滤器由设置有多个出口开口的纺织或无纺纤维薄片形成。
12.根据权利要求11所述的包囊，其中，所述出口过滤器由滤纸形成，或者由聚合物膜形成。
13.根据权利要求11所述的包囊，其中，所述出口过滤器包括80-140个出口开口，其中，开口直径在0.4mm±0.05mm和0.2mm±0.05mm之间。
14.根据权利要求13所述的包囊，其中，所述开口直径为0.3mm±0.05mm。
15.根据权利要求1、2或3所述的包囊，其中，所述周向第一壁是硬质的。
16.根据权利要求11所述的包囊，其中，所述包囊包括入口过滤器，其中，所述入口过滤器的流阻比与所述出口过滤器相结合的被压实的所述可提取产品的流阻低。
17.根据权利要求1所述的包囊，其中，被压实的饮料配料设置成片剂。
18.根据权利要求17所述的包囊，其中，所述片剂包括至少一个朝所述第三壁的方向从所述片剂的面向所述第二壁的一侧延伸的孔。
19.根据权利要求17至18中任一项所述的包囊，其中，所述可提取产品被压实成多个片剂。
20.根据权利要求19所述的包囊，其中，所述多个片剂具有彼此不同的包装密度。
21.根据权利要求19所述的包囊，其中，压实密度从所述包囊的所述第二壁朝所述包囊的所述第三壁增加。
22.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的包囊的方法，其中，所述方法包括：
-提供咖啡容纳杯，所述咖啡容纳杯包括周向第一壁和限定有被布置为用于容纳烘焙且研磨的咖啡的内部空间的第二壁和第三壁中的一个，所述烘焙且研磨的咖啡具有落在预选重量分布内的颗粒，其中，粒度的第10百分位数区间是20-60μm，其中，粒度的第50百分位数区间是400-600μm，并且其中，粒度的第90百分位数区间是700-1000μm；
-在所述咖啡容纳杯的内部空间中提供一定量的所述烘焙且研磨的咖啡。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，粒度的第10百分位数区间是小于40μm，粒度的第50百分位数区间是450-550μm，粒度的第90百分位数区间是825-950μm。
24.根据权利要求22或23所述的方法，其中，提供步骤包括压实一定量的烘焙且研磨的咖啡原材料的步骤，使得所述包囊包含具有所述预选重量分布的压实咖啡。
25.根据权利要求22或23所述的方法，其中，所述方法包括：
-在所述内部空间中提供一定量的烘焙且研磨的咖啡原材料的第一部分；
-压紧所述第一部分，使得所述第一部分是被压实的；
-然后在所述包囊的内部空间中的被压实第一部分的顶部上提供一定量的烘焙且研磨的咖啡原材料的另一部分；
-压紧所述另一部分。
26.根据权利要求22或23所述的方法，其中，所述烘焙且研磨的咖啡的压实体积与所述咖啡容纳杯的内部空间的容积相似。
27.根据权利要求24所述的方法，其中，用50-800N的压紧力来压紧所述烘焙且研磨的咖啡原材料。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述压紧力是400-600N。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，所述压紧力是500N。
30.根据权利要求22或23所述的方法，其中，所述包囊的内部空间具有10-14ml的容积。
31.根据权利要求30所述的方法，其中，所述包囊的内部空间具有11.5-12.5ml的容积。
32.根据权利要求31所述的方法，其中，所述包囊的内部空间具有11.8ml的容积。
33.根据权利要求22或23所述的方法，其中，被压实的烘焙且研磨的咖啡具有4.0-8g的重量。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，被压实的烘焙且研磨的咖啡具有4.9-5.7g的重量。
35.根据权利要求22或23所述的方法，其中，在引入所述包囊之前，所述烘焙且研磨的咖啡原材料具有每250g咖啡600-680ml范围的灌注体积。
36.根据权利要求22或23所述的方法，其中，所述烘焙且研磨的咖啡原材料具有1.0-4.0％的含水量。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，所述烘焙且研磨的咖啡原材料具有1.5-2.2％的含水量。
38.根据权利要求37所述的方法，其中，所述烘焙且研磨的咖啡原材料具有1.5％的含水量。
39.根据权利要求24所述的方法，其中，将用于所述烘焙且研磨的咖啡原材料的咖啡豆烘焙250-1000秒。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，将用于所述烘焙且研磨的咖啡原材料的咖啡豆烘焙450-700秒。
41.根据权利要求22或23所述的方法，其中，所述烘焙且研磨的咖啡原材料的烘焙度在30-60的范围内。
42.一种通过根据权利要求22至41中任一项所述的方法获得的包囊。
43.一种利用可提取产品制备适于消费的预定量的饮料的系统，所述系统包括：
可更换包囊，所述包囊为根据权利要求1至21中任一项所述的包囊或根据权利要求42所述的包囊；以及
设备，该设备包括：
流体分配装置，用于将一定量的流体在高压下供应至所述可更换包囊；
接收器，用于容纳所述可更换包囊；以及
出口，在使用中与所述包囊流体连通，用于从所述包囊排出所制备的饮料并将饮料供应至一容器。
44.根据权利要求43所述的系统，其中，所述流体分配装置适于将所述流体在4-20巴的压力下供应至所述可更换包囊。
45.根据权利要求44所述的系统，其中，所述压力为9-15巴。
46.一种利用可提取产品制备适于消费的预定量的饮料的方法，所述可提取产品是烘焙且研磨的咖啡，所述方法包括：
提供可更换包囊，所述包囊为根据权利要求1至21中任一项所述的包囊或根据权利要求42所述的包囊，
提供一设备，所述设备包括：用于容纳所述可更换包囊的接收器；用于将一定量的流体在至少6巴的压力下供应至所述可更换包囊的流体分配装置；以及在使用中与所述包囊流体连通的出口，所述出口用于从所述包囊排出所制备的饮料并将饮料供应至容器；
将所述可更换包囊布置在所述接收器中；
将所述流体在压力下供应至被压实的所述可提取产品，以便制备饮料，从而在所述包囊的内部空间中重新分布相对较小的咖啡颗粒，使得所述咖啡颗粒位于所述出口过滤器附近，并与所述出口过滤器一起提供所述包囊的流动限制。
47.根据权利要求46所述的方法，使用根据权利要求43至45中任一项所述的系统，使用根据权利要求1至21中任一项或权利要求42所述的包囊。
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