CN113413063B - 饮料制备系统及胶囊 - Google Patents

Abstract

一种用于制备多组分食品的系统，如咖啡、茶、汤或婴儿食品。该系统包括两个或多个胶囊(300，400)，每个胶囊提供多组分食品的组分，每个胶囊具有用于接收液体进入胶囊的入口区域和用于从胶囊分配液体的出口区域(330)，其中第一胶囊的出口区域被配置为与第二胶囊的入口区域配合，使得第一胶囊和第二胶囊以流体连通方式连接。

Description

饮料制备系统及胶囊

本申请是于2016年12月9日提交的中国发明专利申请(申请号：201680071816.0；发明名称：饮料制备系统及胶囊)的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种用于制备多组分食品的胶囊系统，如咖啡、茶、汤或婴儿食品。

背景技术

胶囊己被用在许多食品制造系统中，特别是饮料制备系统中，在饮料制备系统中含有粒状饮料制备成分的胶囊(例如研磨咖啡)被插入饮料制造设备的饮料制造站。然后，该设备将水注入胶囊中，饮料制造成分溶解在水中，或注入水中形成饮料。饮料通过适当的出口流出胶囊，该出口可以简单地是胶囊中的开口或穿孔，或者该出口可以包括刺穿胶囊出口区域的出口管。胶囊可以包括过滤器，以防止如咖啡渣的固体成分从胶囊中流出。在WO94/01344、EP-A-0512468和EP-A-0468079(all Nestle)中，在EP-A-0272922(Kenco)、EP-A-0821906(Sara Lee)和EP-A-0179641和WO02/19875(Mars)中描述了这种一般类型的饮料制造系统。

例如，FR-A-2556323描述了一种用于制备饮料的胶囊，该饮料如咖啡、茶和其他输液，该胶囊包括不可渗透的、可缩性刺穿的、截头圆锥形的底座，该底座具有开口的、带凸缘的顶部和封闭的、可缩性刺穿的底部。在胶囊中提供诸如焙烤的磨碎咖啡的饮料制造成分，并且胶囊的顶部以可刺穿的覆盖物以密封的方式覆盖在胶囊顶部，并通过过滤片在其底部封闭。可以将过滤片成形，以在胶囊底部提供液体流出室。在使用中，胶囊的顶部被注水管刺穿，在过滤片下方的胶囊的底部被饮料提取管刺穿。

上述类型的饮料制造胶囊己得到广泛应用。然而，它们存在某些缺点。这些胶囊的制造需要以精确和安全的方式装配适当形状的底座、过滤器和盖子。饮料通过成分和/或过滤片的流动速率可能不如最佳饮料制备所需的那样快和/或均匀。上述系统可能产生的困难是胶囊内饮料成分的不完全溶解或提取，例如，由于水通过胶囊内的成分床的传递。另一个可能出现的困难是由于胶囊内的颗粒成分堵塞过滤器造成的系统背压过大。此外，过滤片在潮湿时可以变得相对薄弱，并且除非在饮料制备过程中提供结构元件来支撑过滤片，否则能够破裂。最后，胶囊需要大量的包装材料，并且难以回收，因为回收需要在回收之前从塑料部件中分离废饮料成分(例如咖啡渣)。

其他分配系统是由马萨诸塞州的韦克菲尔德的Keurig公司制造的，并在美国专利6,082,247、6,142,063、8,151,694，6,079,315、5,325,765、6,606,938和7,347,138中作为实例。所有这些Keurig系统都使用囊(pod)或容器，该囊或容器被放置在接收腔中并且然后被偏心的杠杆激活的穿刺装置刺穿。这刺穿了囊的顶部以接纳热液体并穿刺囊的底部以使酿造的饮料通过囊的底部排出到等待的杯子中。

已经尝试过以紧凑和低成本的方式将乳制品和牛奶送到诸如咖啡或可可等酿造的饮料中。大多数尝试都集中在使用酿造室，并通过与酿造室相连的同一个喷嘴分配粉末状的乳制品或牛奶溶液。其他尝试使用携载咖啡的袋，热水通过该袋以获得酿造的咖啡。接着，用含有奶粉的容器交换咖啡袋，然后将内容物递送到下面的杯子。也有牛奶输送系统，该系统在咖啡分配器的一侧使用单独的分配机构。在这种情况下，单独的分配系统构成单独的分离系统，其中新鲜牛奶被倒入容器中，并且然后单独分配到用于收集咖啡或意大利浓咖啡的同一个杯子中。

然而，上述系统对于制备多组分食品是不合适的或令人不满意的。当需要食物成分的各种不同组合时，它们特别缺乏灵活性。

例如，在咖啡制品和热巧克力中，通常需要将牛奶或奶制品与咖啡或巧克力混合，制成拿铁、卡布奇诺、摩卡或热巧克力。还可以引入其他成分，如调味品(榛子、巧克力、薄荷等)。在果汁或冰沙产品中，可以引入添加剂，如蛋白质、乳清或维生素。可选择地，可以在咖啡或果汁中加入伏特加、威士忌或杜松子酒等酒精饮料。

在美国专利号6,726,950中描述了一种制备多组分食品的系统，其中在组合前单独地制备咖啡和泡沫牛奶，这增加了系统的复杂性。如本专利所示，咖啡酿造者通过将热水注入到研磨的咖啡中，将其煮好的咖啡放入杯中，从而产生煮好的咖啡。同时，液体牛奶供应被冷藏，牛奶供应到文丘里组件，在该组件中蒸汽与牛奶一起被引入以产生泡沫牛奶溶液。此后，泡沫牛奶被沉积在煮好的咖啡的顶部，以提供拿铁咖啡或卡布奇诺咖啡。然而，在这个系统中，需要冷藏来防止牛奶制品变质。此外，如果使用相同的射流未分配酿造的饮料和牛奶，机器可能会被随着时间而变质的牛奶污染。牛奶变质会导致细菌和其他类型的毒素，这会使随后的饮料味道不好，或者对饮用饮料的人产生负面影响。

尽管有上述尝试，所有这些系统都存在缺点，即在所需的多组分食品中的组分组合中没有灵活性。将需要提供全套胶囊，每种胶囊专用于特定的多组分食品。这不仅在制造商必须提供多种不同胶囊的方面是不可取的，而且也减少了消费者选择他们自己的多组分食品的自由。

因此，所需要的是一种新的系统，它可以迎合各种各样的多组分食品，具有更大的便利性、降低的成本和更大的消费者自由。此外，如果这样的系统不需要对易变质的组分(例如牛奶或奶制品)进行冷藏，则是可取的。

发明内容

本发明提供了一种用于制备多组分食品的系统，所述系统包括两个或更多个胶囊，每个胶囊用于提供多组分食品的组分，每个胶囊具有用于接收液体进入胶囊的入口区域和用于从胶囊分配液体的出口区域，其中第一胶囊的出口区域被配置为与第二胶囊的入口区域配合，使得第一胶囊和第二胶囊可以流体连通的方式连接。

以这种方式，消费者可以使用本发明的相同系统制备各种不同的食品，因为该系统的胶囊可以以多种不同的方式组合。因此，本发明的系统可以被视为模块化系统，在该模块化系统中每个胶囊是表示独立单元的模块，或者优选地是标准化部件，其可用于构造更复杂的结构，即多组分食品制备单元。

可以理解，术语“食品”是指可以食用或饮用的任何营养物质，例如包括饮料、汤、婴儿食品和宠物食品。事实上，本发明的系统特别适合于饮料的制备。此外，术语(食品)“组分”包括食品的任何部分，即使该组分本身不能被归类为食品(因为该组分可以不一定是独立的产生热量的或营养的)。例如，食品的组分可以是添加剂、补充物、调味料或着色剂，它们或许不能严格归类为食物本身，但可能是食物的组成部分。该组分甚至可以是一种气体，其中该气体是泡沫食品的起泡组分。

因此，通过本发明的系统可以制备的不同食品的潜在数量远远超过不同类型的胶囊的数量(因为每种类型的胶囊将含有不同的食品组分)。这是因为每一个最终结果食品都不需要它自己的专用胶囊。例如，三种不同类型的胶囊，即咖啡胶囊“C”、牛奶胶囊“M”和调味胶囊“F，’可以提供许多不同的饮料，如：黑咖啡(单独C)、白咖啡(C+M)、调味黑咖啡(C+F)、调味白咖啡(C+M+F)、双强力黑咖啡(C+C)、双强力白咖啡(C+C+M)、双强力调味咖啡(C+C+F)或调味奶(M+F)。从只有三种不同类型胶囊的系统中，可以制备上述八种饮料中的任何一种。传统上，八种不同的饮料需要八种不同的胶囊。

优选地，上面提到的第一和第二胶囊可以通过摩擦配合、螺钉配合、卡合或联锁配合连接。这为消费者连接(和必要时断开)胶囊以制造它们所需的组合提供了便利的方式。

优选地，每个胶囊在使用前被单独地密封。这在胶囊的内容物易腐的情况下是有用的，例如乳制品，如牛奶或奶油。通过单独地密封每个胶囊，胶囊的内容物不暴露于外部大气，直到胶囊的密封被破坏，并且内容物的使用寿命大幅度得到改善。例如，已经发现乳制品实际上可以无限期地储存，如果储存乳制品的容器被充分密封得很好，这样在填充后容器中就没有氧气。可选择地，胶囊可以部分地填充乳制品并且剩余的空间填充氮气。因此，乳制品能够密封在单一服务胶囊中的优点是没有变质，因此不需要冷藏。

优选地，上述第一胶囊的出口区域包括用于刺穿上述第二胶囊的入口区域的刺穿装置。如果第一胶囊的刺穿装置通过将第一胶囊与第二胶囊配合而被致动从而刺穿第二胶囊，并且如果第二胶囊的入口区域包括可刺穿的膜或薄膜，则操作是方便的。以这种方式，第二胶囊的密封或不可渗透的侧壁可以通过将第一胶囊的出口压入第二胶囊的入口的操作而破裂，从而不需要单独的刺穿装置。以这种方式，最容易提供两个胶囊之间的流体连接，而没有溢出胶囊的内容物的风险。

方便地，每个胶囊基本上是截头圆锥形的。这种形状对于可酿造的成分特别有利，因为暴露于饮料制备液体的成分的表面被最大化，但是液体从胶囊底座的流出是可控制的和更直接的。这种形状在本发明的胶囊可用于现有饮料制备设备中也是有利的。基本上截头圆锥形也可用于胶囊的堆叠，项部胶囊嵌套在底部胶囊的顶部开口内。因此，可以理解的是，能够进行截头圆锥形胶囊的堆叠，其中在顶部胶囊的较窄底座嵌套在底部胶囊的更宽顶部开口中(如图4和图6所示)。

在一些实施例中，本发明的每个胶囊包括热成型的杯状底座部分和横跨所述底座部分的项部结合的项部覆盖片。这种结构有利地是结实，相对较轻，与外部环境密封，并且顶部覆盖片方便刺穿。

在一些实施例中，胶囊可以堆叠。这种特征特别优选地有助于在垂直堆叠中的胶囊的稳定配合。这可以例如用具有基本截头圆锥形的胶囊来实现，其中顶部胶囊的较窄底座可以嵌套在底部胶囊的更宽的项部开口中(如图4和图6所示)。可选择地，胶囊可以并排布置而连接，可选地具有相互接合的配合。此外，当组合时胶囊的尺寸可提供与常规单个胶囊基本相似的整体尺寸和形状，从而组合的胶囊可用于常规饮料制备设备中，而不需要实质性的修改。

在一些实施例中，一些胶囊可以包括过滤器。优选地，含有可酿造饮料成分的胶囊将使用过滤器。当制作可酿造型饮料时，如研磨咖啡或叶茶时，过滤器是有用的，其中残余的废物产品最好与提取的食品或饮料分离。该过滤器可以被提供为过滤材料层，该过滤材料层通过粘接剂保持在与所述胶囊的底部邻接，或者通过在胶囊的内表面上的保持焊珠(retaining bead)，或者通过这两种方式提供。

用于形成过滤器的合适材料是非水溶性的，而是优选亲水性的、食品可接受的材料。例如，它们可包括液体可渗透性的泡沫材料，如聚氨酯泡沫或开孔聚烯烃泡沫。更合适地，过滤器包括基本非水溶性的材料纤维或基本上由基本非水溶性的材料纤维构成，例如织物或非织造织物。构成过滤器的纤维可以是任何合适的食品可接受的纤维，如纤维素纤维、聚烯烃纤维或尼龙纤维。

在某些实施例中，过滤器可以包括可分解材料或基本上由可分解材料构成。术语“可分解”意味着材料被分解时在几个月内基本上被分解，最好在几周内。通常，该材料在六个月内分解至少约90％，如IS014855中的方法所确定，如在EN13432中。可用于基质过滤器的热塑性可分解聚合物包括乳酸和乙醇酸的聚合物和共聚物、聚羟基丁酸酯、聚乙烯醇(PVOH)、乙烯乙烯醇(EVOH)、淀粉衍生物、纤维素和纤维素衍生物以及它们的混合物。

适当地，过滤器包括由一个或多个非织造纺织网状物或主体或基本上由一个或多个非织造纺织网状韧或主体构成。也就是说，纤维网或主体的特征是纤维的缠结或点结合。例如，非织造网状物或主体可以包括由传统技术制备的网状物或基本上由传统技术制备的网状物构成，该传统技术例如气流成网法、梳理、针刺、熔喷或纺粘工艺，或两种或多种这样的工艺的组合。通过纤维的熔融结合可以增加网状物的完整性，例如通过熔喷法或热塑性(例如双组分)纤维的热粘合来实现。

在一些实施例中，一些胶囊可以包括起泡剂(发泡剂)。优选地，含有乳制品的胶囊可以使用起泡剂。这是可取的，因为一些饮料需要泡沫状的特性或头部，如卡布奇诺。然而，也可以设想，起泡剂胶囊能够以本身不含食品的方式提供，而是向食品中引入泡沫组分(即引入气泡)。这是有利的，因为它赋予消费者进一步的选择，可以具有平坦的乳状咖啡(例如平坦的白咖啡)和泡沫乳状咖啡(例如卡布奇诺或玛奇朵)，这取决于除了牛奶胶囊之外是否使用了起泡剂胶囊。优选地，起泡剂通过位于胶囊体内的筛网提供，该筛网将通过胶囊的液体流动方向进行平分。例如，乳制品可以通过在囊的底部提供一系列间隔开的筛网和在筛网上方的易碎或易破裂的乳制品袋来起泡。当袋破裂时，例如通过热液体，牛奶从袋中排出，并通过迫使牛奶低靠在筛网上并进入形成起泡腔室的囊的底部而起泡。当然，也可以设想，起泡剂可以与其他组分一起使用，例如制造泡沫果汁或鸡尾酒。

在一些实施例中，对于用于从食品或饮料制造设备接收液体而不与系统中其他胶囊的出口区域配合的胶囊的入口区域而言，其是有用的。例如，在入口区域中可以省略配合胶囊的方式，或者可以在入口区域中提供突起以防止与之配合。如果胶囊的目的在于一旦液体被从食品或饮料制造设备中注入则只作为在一系列胶囊中的“启动”胶囊使用，这将是有用的，例如含有一种必须用最热液体酿造的成分。这样，消费者就不能在胶囊序列中的中间位置或末端位置使用专用的“启动胶囊”，因为例如这可能会对启动胶囊中的成分的酿造造成不利影响。

在一些实施例中，用于将食品分配给食品或饮料容器的胶囊的出口区域可能不与该系统中其他胶囊的入口区域配合。类似于上述“启动”胶囊，这将是专用的“停止”胶囊，只适用于在胶囊序列结束时使用。例如，停止胶囊可以用来沉积泡沫，或者可以包含通过暴露于过热液体而降解的成分。

在一些实施例中，可以提供包括两个入口区域的胶囊。该胶囊将作为组合结合点，使得来自两个入口的液体流动被组合成单个出口。这可能是有用的，其中必须单独酿造两种不同的成分，例如用同样的热水，但是随后组合两种不同的成分。

可选择地，或另外地，可以提供包括两个出口区域的胶囊。该胶囊将用作分割结合点，使得胶囊将来自一个入口的液体流动分到两个出口中。如果一个以上的饮料是在同一时间制造，这将是有用的。

可选择地，系统中的至少两个或基本上所有(或全部)胶囊具有相同的外部形状。这对于向消费者提供最大自由度来制造胶囊的任何组合是有用的，并且提高了用于制造、存储和使用的系统的简单性。

在一些实施例中，胶囊的出口区域的至少一部分由液体可渗透的材料制成，并且优选地，胶囊被封装在一个或多个空气和湿气不可渗透的包装中。这是有用的，使得不必刺穿胶囊的出口区域，因为液体可以渗透穿过胶囊壁本身。还可以设想，可渗透材料可以用作过滤器。在本上下文中，可渗透性将包括提供例如通过胶囊的激光穿孔形成的小孔。

可选择地，胶囊的出口区域可以由空气和湿气不可渗透的材料形成，但是胶囊将包括白可释放的密封件封闭的出口，例如可热降解的粘合剂。以这种方式，胶囊在使用前将被密封，但是出口可以在使用前立即手动打开，或者在使用过程中自动打开，以允许组分从胶囊中分配。该实施例在不提供单独的非渗透包装的情况下是有用的，但是需要一种简单有效的打开胶囊出口区域的方法。这样的胶囊可以作为专用的末端或“停止”胶囊提供在胶囊序列中，特别是如果该系统中的其他胶囊不包括这样的可释放出口密封件。

在另一个实施例中，孔可以位于胶囊底部，用于将出口管从食品或饮料制造设备插入胶囊的出口区域。可选择地，胶囊的底部可由通过食品或饮料制造设备提供的出口管可缩性可刺穿。

优选地，胶囊是一次性使用的，因为一旦它们被用于制备食品，它们就被丢弃。这提高了消费者的便利性，并且通常更卫生，具有更小的食品交叉污染风险。这对于可变质的产品如乳制品特别有用，如果在没有被适当清洁的可重复使用的容器中，它会留下腐臭的残余味道。

优选地，胶囊适合用热液体或蒸汽而被排空，最好是热水。

优选地，胶囊是饮料制备胶囊。

使用本发明的系统可以制备多种多组分食品。实例包括汤、婴儿食品、宠物食品、咖啡，茶、果汁或任何其他含有大量液体的食品。

在本发明的系统的胶囊中可以包含多种食品组分。实例包括研磨咖啡、速溶咖啡、叶茶、汤、热巧克力、果汁、婴儿食品、宠物食品、酒、酒精、食品添加剂、食品提取物、如蛋白质或维生素的食品补充剂、调味剂、着色剂、强化剂、变形剂、甜味剂、颗粒美白剂、抗氧化剂、泡腾剂、以及诸如牛奶或奶油的乳制品。这些组分中的每一个组分通常提供在不同的胶囊中，但是可以通过以多种方式组合多个胶囊来提供这种组分的多种组合。

因此，该系统的每个胶囊优选地提供多组分食品产品的组分。然而，应该理解的是，在本上下文中的术语“组分”并不局限于食品本身。一种组分可以是添加剂、补充剂或调味品，它们可能不严格地被归类为食物(因为它不是产生热量的或营养的)，而是可以是食物的组分。这种组分甚至可以是一种气体，它能将泡沫或冒气泡的组分特性提供给食物。此外，系统的每个胶囊不需要包含不同的组分，因为可以需要加入相同组分的两个胶囊以提供该组分的双强度添加到最终食品。

优选地，多组分食品可以是咖啡或茶，并且至少一个胶囊可以包含可酿造咖啡或茶，至少一个胶囊可以包含乳制品，如牛奶或奶油，并且任选地，至少一个胶囊可以包含调味剂或食品补充剂。

优选地，多组分食品可以是婴儿食品，并且至少一个胶囊可以包含第一婴儿食品，至少一个胶囊可以包含第二婴儿食品，并且可选地，至少一个胶囊可以包含调味品或食品补充剂。

优选地，多个胶囊组合的尺寸，适当地连接在一起的两个或三个胶囊，提供与现有胶囊基本相似的整体尺寸和形状，使得本发明的组合胶囊可用于现有食品或饮料制备设备中，无需修改设备。

通常，每个胶囊可以包括塑料和/或金属箔材料的至少一个片材。该片材可以是半刚性的，例如热成型或注射成型，或者它可以是柔性薄膜材料。该片材或柔性膜材料可以是包括以下层中的至少一个层的层压材料：热塑性密封剂层，用于将片材粘合到胶囊的其他构件上；基本上不透气的阻挡层，其适合为金属膜，例如铝膜；粘合层，其用于改善层压材料的其他层之间的粘合性；结构层，例如月于提供抗刺穿性；和/或印刷基底层。结构层可以由聚烯烃、聚苯乙烯、聚酯、尼龙或本领域熟知的其他聚合物制造。

在一组实施例中，胶囊可以包括第一片材，该第一片材例如通过热成型形成为具有带有凸缘的边缘的杯形或碗状，以及第二片材，该第二片材横跨带有凸缘的边缘而粘接从而形成胶囊。例如，第一片材可以是一种相对刚性的热塑性片材，该热塑性片材已经被热成型为具有带有凸缘的边缘的杯形或碗状，并且第二片材是扁平片材，其可以是柔性薄膜材料，其横跨带有凸缘的边缘而被粘结。在这些实施例中，胶囊可以具有截头圆锥形，适当地具有可刺穿的顶部和底部。胶囊的底部可被刺穿或以其他方式提供有用于将出口管插入过滤器层的装置，例如具有可去除覆盖物或铰接覆盖物的孔，或隔膜或分离隔膜，或例如WO-A-0219875中所描述的具有易碎新鲜屏障的喷嘴。

在本发明的另一个方面，提供了一种用于上述系统的胶囊。胶囊具有用于接收流体进入胶囊的入口区域和用于从胶囊分配流体的出口区域，其中出口区域被配置为与互补胶囊的入口区域配合，或者入口区域被配置为与互补胶囊的出口区域配合，或两者，使得胶囊和互补胶囊可以以流体连通的方式连接。

优选地，上述胶囊的出口区域被配置成与该胶囊的自身出口区域相同的入口区域配合，并且因此上述胶囊的入口区域被配置成与该胶囊自身出口区域相同的出口区域配合。

优选地，胶囊包含多组分食品的组分。

本发明的另一个方面涉及使用胶囊系统制备多组分食品的方法，包括以下步骤：选择含有所需多组分食品组分的第一胶囊；选择含有所需多组分食品的组分的第二胶囊；可选地选择含有所需多组分食品的组分的一个或多个附加胶囊；将第一胶囊的出口区域与第二胶囊的入口区域配合；可选地将第二胶囊的出口区域与附加胶囊的入口区域配合，并继续将每个前一个胶囊的出口区域与下一个胶囊的入口区域配合，直到所有胶囊依次连接并流体连通；将液体注入到第一胶囊的入口区域中；允许液体依次通过每个胶囊；允许多组分食品从序列中的最后一个胶囊的出口区域离开。

优选地，该方法可以包括用入口管刺穿第一胶囊的入口区域和/或用出口管刺穿最后一个胶囊的出口区域的步骤。

上述液体优选为水性液体，通常为水，例如在85℃至99℃的温度下。优选地，液体在压力下被引入第一胶囊。

在一个实施例中，胶囊可以通过偏心装置被刺穿，该偏心装置在一个杠杆作用下刺穿在胶囊序列中的第一个胶囊和最后一个胶囊。杠杆施加的压力也可以用来将胶囊强制在一起，使得胶囊的出口区域刺穿后一个胶囊的入口区域。

如上所述，胶囊可以提供多种最终食品，这意味着胶囊的具体结构和特征可以根据它们的预期用途而变化。然而，为了说明的目的，下面将更详细地讨论饮料制备胶囊。

在一个实施例中，饮料制备胶囊可以以密封囊的形式提供，其包括：密封的中空体，其具有用于接收流体进入中空体的顶部入口区域，用于从中空体分配流体的底部出口区域，以及在所述中空体内的饮料制备成分；其中出口区域被配置为与互补囊的入口区域配合，或者入口区域被配置为与互补囊的出口区域配合，或者两者，使得囊和互补囊可以以流体连通方式连接。

优选地.至少约2mm厚的过滤材料层位于囊的中空体内部并邻接所述中空体的底部。特别是在出口管插入囊内的位置附近。这样，过滤材料由囊的底部支撑，从而避免了过滤片破裂的问题。然而，对于含有完全可溶/可分散成分的囊(如牛奶、浓缩液态奶、巧克力等)来说，不需要这种过滤器。

囊易于组装，优选是简单地放置或粘合过滤材料层到囊的底部。最后，对于一定量的成分而言所需的囊的整体尺寸被减小，因为囊的整个体积可以用成分和可选地过滤层来填充。

术语“顶部”和“底部”是分别表示位置的相对术语，在这些位置处，定位囊的入水口和出水口。如果存在，则过滤层相对厚，并且与囊的内表面邻接。过滤层的厚度适当地从大约2mm到大约20mm，例如从大约3mm到大约15mm，典型地从大约5mm到大约10mm。过滤层可以通过粘合剂适当地固定在囊体的内表面上，或者在其他实施例中，它可以通过将凸缘保持在囊体内部而保持在适当位置，或者甚至可以通过在过滤层上方延伸的液体可渗透片材保持并围绕过滤层的周边而结合到囊体的内表面。过滤层的面积适当地从大约1cm²到大约20cm²，例如从大约2cm²到大约10cm²。

适当地，上述实施例的囊含有用于制备饮料的单一部分的足够的饮料制备成分，即约25ml至约500ml，优选从约100ml至约250ml的饮料。例如，囊可含有从约2g至约25g的研磨咖啡或从约1g至约9g的叶茶。囊的内部体积适当地从大约1cm³到大约100cm³，例如从大约5cm³到大约50cm³。

附图说明

现在将参照附图进一步说明本发明的具体实施例，其中：

图1示出了通过现有技术的饮料制备胶囊的横截面视图；

图2示出通过图1的胶囊用于制备饮料的横截面示意图；

图3示出了根据本发明的实施例的通过胶囊的横截面视图；

图4示出了根据本发明的一个实施例的系统的横截面示意图，其包括图3所见的实施例用于制备饮料的两个胶囊；

图5示出了根据本发明的另一实施例的通过胶囊的横截面视图；

图6示出了根据本发明的另一实施例的系统的横截面视图，其包括图5所见的实施例的两个胶囊；

图7显示了带有内置起泡装置的乳制囊的示意图；

图8示出了根据本发明的另一个实施例的胶囊的横截面示意图。

具体实施方式

参考图1，饮料制备胶囊1包括杯形元件2，其具有基本平坦的底座3、带凸缘的顶部4和从底座延伸到顶部4的截头圆锥形的侧壁5。杯形元件例如通过利用合适的热塑性塑料(例如聚苯乙烯)热成型而形成。杯形元件的厚度和材料被选择成使得杯形元件具有足够的刚性，以便在饮料制备过程中允许底座被刺穿，如下面所述，而杯子没有塌陷。杯子的带凸缘的顶部4利用适当的层压板材料的柔性薄膜盖6密封，如上所述。盖6通过熔融粘合或粘接剂粘合以常规方式粘接到唇缘4。

在与扁平底座3相邻的胶囊1内提供非织造织物过滤材料层8。层8大约为10mm厚，并且可以通过合适的非水溶性粘合剂(未示出)与底座3结合，饮料酿造成分9，在本实施例中是研磨咖啡，被沉积在胶囊1内部的过滤层8的顶部。

在使用中，胶囊1保持在如图2所示的饮料制造设备的夹具内。夹具具有下部部件12，其具有与胶囊的杯形元件2配合接合的凹部；以及可移动以抵靠胶囊的盖的上部夹具部件14。在这种配置中，胶囊在饮料制备过程中被夹具完全包围，这允许在饮料制备过程中使用升高的压力而不会使胶囊破裂。可以使用高的注水压力，因为不存在破裂过滤片的风险。备选地，胶囊可以仅由夹具夹紧，但不被其完全包围，或者凸缘4可以简单地由设备的环形箍(collar)支撑。饮料制备设备包括水源(未示出)，适当的热水源，用于向注射管16供应水，该注射管刺穿胶囊的盖以将水注入胶囊以制备饮料。饮料制备设备还包括出口管18，其刺穿胶囊的底座并向胶囊中伸出短距离，由此出口管的开口端19完全位于过滤器层8内部。入口管和出口管可以与各自的夹具部件具有固定的空间关系，在这种情况下，当夹具围绕胶囊关闭时发生胶囊的刺穿。可选择地，入口管和出口管可以与机构相关联，以在胶囊被夹紧后提供相应的管到胶囊中的往复运动，并在饮料制备完成后离开胶囊。可以理解的是，如果适当的话，可以提供一介以上的入口管和/或出口管。

参照图3，本发明的胶囊300包括杯形元件310，其具有基本平坦的底座311、带凸缘的顶部312和从底座311延伸到顶部312的截头圆锥形的侧壁313。在这些壁之间，在胶囊内部提供中空区域314，在该中空区域中可以包含食品组分或食品组分制备结构(未示出)。杯形元件例如通过利用合适的热塑性塑料(例如聚苯乙烯)而热成型而形成。杯的带凸缘的项部312用如上所述的适当的层压板材料的柔性薄膜盖320密封。盖320通过传统方式的熔融粘合或粘结剂粘合而粘结到唇缘312上。

在底座31 1中设置出口开口330，以允许液体和食品组分从胶囊中逸出，使其可以进入另一胶囊中或进入合适的食品容器。为了确保胶囊在使用前被密封，在出口开口330上方提供柔性膜340，从而保护胶囊的内容物免受外部环境的影响，并保持内容物的新鲜度。胶囊被密封通过防止空气或氧气的侵入以减缓或消除其中任何食物组分的腐败变质。当用食物组分填充胶囊时，一种选择是将胶囊填充到顶部，以消除任何被困的氧气。可选择地，可以在组分上方施加氮气浴以除去任何空气。

胶囊的侧壁313在胶囊的顶部附近具有扩大的凸起区域350和靠近胶囊底座的互补的凹入凹形区域351。由于侧壁313的截头圆锥形形状，胶囊的底座可以嵌套在相同胶囊的开口顶部。在这种配置中(可以在图4中看到)，扩大的凸起区域350坐落于相同胶囊的凹形区域351内，使得胶囊以摩擦配合保持在一起。

因此，图4示出了两个胶囊300和400的系统，在图3中示出每个类型，每个都具有杯形元件310、410，底座311、411，带凸缘的项部312、412和截头圆锥形的侧壁313，413。胶囊300嵌套在底部胶囊400的顶部，并与底部胶囊400摩擦配合，顶部胶囊的凹入凹形区域351与底部胶囊400的扩大凸起区域450接合。为了以这样的方式设置胶囊300和400，在底部胶囊的顶部上方的柔性膜420己被用户移除(因此未示出)。此外，胶囊的出口区域330，430上方的柔性膜(340，440)部被移除(因此未示出)，使得流体可以在使用中从胶囊中逸出。

在这个实例中，顶部胶囊300包含饮料酿造成分360，例如研磨咖啡，和在与扁平底座31 1相邻的胶囊300内提供非织造织物过滤材料层370。过滤材料370层约为10mm厚，并且可以通过合适的非水溶性粘合剂(未示出)与底座311结合。饮料酿造成分360沉积在胶囊300内部的过滤层370的项部。底部胶囊400包含乳制品460，如牛奶，其包含在可破裂包装内(可通过暴露于热液体而破裂)和筛网470形式的起泡装置。

虽然，这些具体实例在一个胶囊中使用可酿造饮料成分，而在另一胶囊中使用乳制品，但应当认识到本发明并不局限于此，并且可以在本发明的胶囊内提供各种各样的组分。此外，尽管图4所示的系统使用两个胶囊的组合，但也设想可以使用多个胶囊的序列，例如三个胶囊。

在使用中，胶囊系统被保持在饮料制造设备(未示出)的夹具内。夹具具有下部部件，其具有与最底部胶囊400的杯形元件410配合接合的凹部，以及可移动以抵接最顶部胶囊300的盖320的上部夹具部件。在这种配置中，胶囊系统在饮料制备过程中完全被夹具包围，这允许在饮料制备过程中使用高压而不使胶囊破裂。可替代地，胶囊可以仅由夹具夹紧，但不能尤其完全包围，或者凸缘312、412中的一个或两个可以由设备的环形箍(collar)支撑。饮料制备设备包括水源(未示出)，适当地是热水源，用于向注射管380供应水，注射管320刺穿最上面的胶囊300的盖320，以将水注入到最上面的胶囊300中，以在其中制备饮料。然后，酿造的饮料通过最上面的胶囊的过滤材料370，并通过出口330排出到最底部的胶囊400中，其中热饮料使包装的乳制品460破裂，形成酿造的饮料和乳制品的混合物。然后，在起泡饮料从最下面的胶囊的出口430逸出到以备食用的饮料接收容器(未示出)之前，该混合物在最底部胶囊400的下部区域中通过筛网起泡剂470。

应该注意的是，胶囊与它们的内容物有关的顺序可以是重要因素。在本实例中，提供可酿造的饮料胶囊作为最顶部胶囊，使得当液体处于最热状态时，可酿造饮料首先暴露于饮料制造液体。一旦饮料进入含有乳制品的第二胶囊中，液体可能稍微冷却，这优选与乳制品接触。因此，设想本发明的某些实施例可以包括对胶囊的可用组合的限制，使得可酿造的成分胶囊必须总是首先暴露于最热的液体，例如通过防止胶囊与可酿造成分胶囊的入口区域接合，例如通过在胶囊的带凸缘的边缘的内部上提供额外的阻挡突起。类似地，乳制品胶囊，优选是具有起泡剂的胶囊，可能需要在胶囊的序列中排列在最后，使得饮料液体是最冷的，并且起泡剂不会因暴露于其他成分或加工步骤而降解。因此，可以防止起泡乳制品胶囊的出口与另一胶囊接合，例如通过在胶囊底座的外部上提供额外的阻挡突起。

图5示出了本发明的胶囊500的另一实施例，其与图3和图4中所示的胶囊基本相似，但是具有将胶囊固定到另一个胶囊的装置和在胶囊底座处的附加刺穿装置。因此，胶囊500的侧壁513在胶囊顶部附近设有螺纹550和靠近胶囊500的底座511的互补螺纹551。由于侧壁513的截头圆锥形形状，胶囊500的底座51 1可以嵌套在相同胶囊的开口顶部，并且螺纹将接合从而以螺纹配合将胶囊保持在一起。

胶囊500的底座511围绕出口530设有相对尖锐的向外突出的区域590。该突出区域用于刺穿相应胶囊的柔性膜盖620(参见图6)，这意味着柔性膜不需要在两个胶囊被结合之前被移除(在这种情况中拧紧在一起，但是突出区域也可以与其他实施例一起使用，诸如图3和图4所示的实施例)。

图6示出了两个胶囊500和600的系统，每个类型都在图5中示出。最顶部的胶囊500通过将最上面的胶囊500的突出区域590压在最下面的胶囊的柔性膜620上直到膜破裂(如图6所示)并且最顶层胶囊的底座511可以嵌套在最下面的胶囊600的顶部开口内而与最下面的胶囊600接合。在最上面的胶囊500的侧壁底座附近的螺纹551与最底部胶囊600的侧壁项部附近的螺纹650接合，并且胶囊被拧在一起。一旦两个胶囊以螺纹配合方式被固定在一起，热液体能够以前面描述的方式通过最上面的胶囊500的顶膜520而注入。

图7示出了具有起泡剂的乳制品胶囊的实施例。乳制品胶囊700可以设有利用一系列筛网770来使乳制品起泡从而产生起泡效果的装置。这些筛网安装在筛网载体771中，使得载体位于胶囊700的底部711附近。乳制品容器760被插入乳制品胶囊700中，其中乳制品容器包括箔杯761，该箔杯在其底部具有撕裂折痕762。在一个实施例中，乳制品容器760充满牛奶，并且顶部箔盖763被密封在箔杯761的唇缘764上，以防止氧气与杯761内的乳制品或牛奶765相互作用。围绕唇缘764的周边提供粘合剂766，以能够将箔盖763密封到杯761。在一个实施例中，氮气767在密封之前被注入到箔杯761的顶都，以消除氧气破坏牛奶制品的任何可能性。

在操作中，箔杯761插入乳品胶囊700，在该点密封杯和乳制品囊被移动到刺穿导管端部731，该刺穿导管端部刺穿乳制品囊700的底部71 1，如730所示。另外，蒸汽或热流体可通过管道780注入箔杯761，以提供加压蒸汽或热流体，该加压蒸汽或热流体通过撕裂折痕762将箔杯761中的牛奶排空并且进入乳制品胶囊700的底部，在底部处，筛网770在混合物通过导管731被排空之前使得混合物起泡，如箭头732所示。

乳制品胶囊的使用结果意味着不需要冷藏来提供涉及乳制品的复杂饮料。此外，乳制品胶囊中的乳制品的封装防止溢出，有时伴随着在酿造机中使用乳制品。此外，被包装在密封的无氧容器中的乳制品的使用消除了任何乳制品的冷藏问题。

图8示出了根据本发明的并排布置的胶囊系统，该胶囊系统包括第一胶囊800和第二胶囊900。第一胶囊800包含饮料酿造成分860，例如研磨咖啡，以及提供在胶囊800内部的过滤材料层870。饮料酿造成分860沉积在胶囊800内部的过滤层870的顶部。第二胶囊900包含乳制品960，如奶粉。

第一胶囊800和第二胶囊900相互接合配合850连接在一起。第一胶囊800具有与第二胶囊900中的液体入口935相配合的液体出口830。当装配在一起时，组合的第一胶囊800和第二胶囊900的尺寸提供了大体上类似于常规单个胶囊的整体尺寸和形状，例如如图1和图2所示。这样，组合的第一胶囊800和第二胶囊900可以在传统的食品或饮料制备设备中使用，而不需要对设备进行修改。可选地，第一胶囊800和第二胶囊900可以具有不同的外部颜色或外观，使得当接合两个胶囊时提供理想的外观。

在使用中，胶囊系统被保持在饮料制造设备(未示出)的夹具内。饮料制备设备包括水源(未示出)，适当地是热水源，用于向注射管880供应水，注射管820刺穿第一胶囊800的盖820，以将水注入到第一胶囊800中以在其中制备饮料。然后，酿造的饮料通过第一胶囊800的过滤材料870，并通过出口830流出进入第二胶囊900，其中热饮料与奶粉960混合形成酿造饮料和乳制品的混合物。然后，该饮料混合物从液体出口管931流出，该液体出口管将第二胶囊900的底部911刺穿，并在其上进入准备饮用的饮料接收容器(未示出)。

以上实施例仅通过示例来描述。在所附权利要求的范围内，许多其他实施例对于本领域的技术入员来说是显而易见的。因此，尽管已经结合各个图形的优选实施例描述了本发明，但应当理解，可以使用其他类似的实施例，或者可以对所述实施例进行修改或添加以执行本发明的相同功能，而不偏离本发明。因此，本发明不应局限于任何单一的实施例，而是根据所附权利要求详述在广度和范围上进行解释。

上述的与本发明的任何一个方面或实施例相关的任何特征在此也与任何其他方面和实施例相关地被公开。同样，上述两个或多个个体特征或元素的所有组合可以存在于任何方面或实施例中。为了简洁起见，所有可能的特征和组合没有关于所有方面和实施例进行阐述，但它们被明确地设想并在此公开。

Claims (19)

1.一种用于制备多组分食品的模块化系统，所述模块化系统包括：

两个或多个胶囊，每个胶囊包含：

用于接收液体进入所述胶囊的入口区域；

用于从所述胶囊分配液体的出口区域；和

包含所述多组分食品的组分的中空区域；

其中所述两个或多个胶囊中的顶部胶囊包含作为所述多组分食品的第一组分的可冲泡的饮料成分；

其中所述两个或多个胶囊中的底部胶囊包含作为所述多组分食品的第二组分的乳制品；

其中每个胶囊在使用前被单独密封；

其中在用于制备所述多组分食品期间，所述两个或多个胶囊能够通过所述顶部胶囊的较窄底座穿过所述底部胶囊的较宽顶部开口嵌套在所述底部胶囊的中空区域内而堆叠，从而使所述顶部胶囊和所述底部胶囊流体连通；以及

其中所述顶部胶囊被提供作为最顶部胶囊，从而所述可冲泡的饮料成分首先暴露于饮料制造液体。

2.根据权利要求1所述的系统，其中每个胶囊包括杯形元件、底座、带凸缘的顶部和截头圆锥形的侧壁，所述底座包括允许液体从所述胶囊逸出的出口开口，并且还包括柔性薄膜，在使用所述胶囊之前所述柔性薄膜盖住所述出口开口。

3.根据权利要求1所述的系统，其中每个胶囊包括底座、顶部和从所述底座延伸到所述顶部的截头圆锥形侧壁，所述底座比所述顶部窄，所述侧壁具有靠近所述顶部的凸起区域和在所述底座附近互补的凹入区域，并且其中所述顶部胶囊的底座嵌套在所述底部胶囊的中空区域内，使得所述底部胶囊的凸出区域位于所述顶部胶囊的凹入区域内。

4.根据权利要求1所述的系统，其中每个胶囊包括结合到其顶端以覆盖所述顶部开口的柔性薄膜盖，并且其中所述顶部胶囊的出口区域包括用于通过将所述顶部胶囊和所述底部胶囊配合的动作而刺穿所述底部胶囊的柔性薄膜盖的刺穿装置。

5.根据权利要求1所述的系统，，还包括在所述顶部胶囊的内部上的阻挡突起，以阻止所述底部胶囊插入所述顶部胶囊的中空区域。

6.根据权利要求1所述的系统，其中每个胶囊具有截头圆锥形状。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，每个胶囊包括热成型的杯形底座部分和横跨所述底座部分的顶部结合的顶盖片。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述顶部胶囊包括过滤器和所述可冲泡的饮料成分，并且其中所述过滤器是通过粘合剂或通过在所述顶部胶囊的内表面上的保持珠或该两种方式，而保持与所述顶部胶囊的底部邻接的过滤材料层。

9.根据权利要求1所述的系统，其中所述底部胶囊包括起泡剂和所述乳制品。

10.根据权利要求1所述的系统，其中所述顶部胶囊的入口区域被配置为从食品或饮料制造设备接收液体，并且其中所述顶部胶囊的入口区域不能与该系统中的其他胶囊的出口区域配合。

11.根据权利要求1所述的系统，其中所述底部胶囊的出口区域被配置为将食品分配到食品或饮料容器，并且其中所述底部胶囊的出口区域不能与该系统中的其他胶囊的入口区域配合。

12.根据权利要求1所述的系统，其中该系统中的所有胶囊具有相同的外部形状。

13.根据权利要求1所述的系统，其中所述胶囊是一次性使用的。

14.根据权利要求1所述的系统，其中每个胶囊包括侧壁，该侧壁具有靠近所述胶囊的顶部的第一螺纹和靠近所述胶囊的底座的第二螺纹，所述侧壁是截头圆锥形的，使得所述顶部胶囊的较窄的底座能够嵌套在所述底部胶囊的顶部开口内，并且所述底部胶囊的第一螺纹接合所述顶部胶囊的第二螺纹以将所述顶部胶囊和所述底部胶囊以螺纹配合保持在一起。

15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多组分食品是咖啡或茶，所述可冲泡的饮料成分是可冲泡的咖啡或茶，并且其中所述乳制品是牛奶或奶油中的一种。

16.一种用于前述权利要求中任一项所述的系统的胶囊，所述胶囊具有用于将流体接收到所述胶囊中的入口区域和用于从所述胶囊分配流体的出口区域，其中所述出口区域被配置为与互补胶囊的入口区域配合，或者所述入口区域被配置为与互补胶囊的出口区域配合，或者两者，使得所述胶囊和互补胶囊能够流体连通地连接。

17.根据权利要求16所述的胶囊，其中，所述胶囊的出口区域被配置为与另一个胶囊的入口区域配合，该另一个胶囊的入口区域与该胶囊自身的入口区域相同，并且所述胶囊的入口区域被配置为与另一个胶囊的出口区域匹配，该另一个胶囊的出口区域与该胶囊自身的出口区域相同。

18.根据权利要求17所述的胶囊，其包含多组分食品的组分。

19.一种使用胶囊系统制备多组分食品的方法，包括以下步骤：

选择包含可冲泡的饮料成分的第一胶囊，该第一胶囊被密封；

选择包含奶制品的第二胶囊，该第二胶囊被密封，

任选地选择包含所需的多组分食品的组分的一个或多个附加胶囊，每个附加胶囊被密封，

将所述第一胶囊插入所述第二胶囊的内部，使得所述第一胶囊的狭窄基部穿过所述第二胶囊的较宽顶部开口而嵌套在所述第二胶囊的中空内部，其中所述第一胶囊的出口区域与所述第二胶囊的入口区域流体连通,其中所述第二胶囊不能嵌套在所述第一胶囊的中空内部；

任选地将所述第二胶囊插入所述一个或多个附加胶囊之一的内部，使得所述第二胶囊的狭窄底座嵌套在所述一个或多个附加胶囊之一的较宽顶部开口，所述第二胶囊的出口区域内与所述一个或多个附加胶囊之一的入口区域流体连通，继续将每个前一个胶囊插入每个下一个胶囊的内部，直到所有胶囊依次连接并且流体连通；

将液体注入所述第一胶囊的入口区域；

让该液体依次通过所述第一胶囊和所述第二胶囊；和

允许所述多组分食品从所述第二胶囊的出口区域逸出。