CN100522020C - 用于制备食品的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过穿透含有可溶性的和/或待提取的食品物质(4)的胶囊(2)注射液体以制备饮料的方法，其中将液体从至少一个注射点(42a)注入，以使所注入的液体在所述胶囊内产生湍流运动，从而使所述液体与所述物质相混合。

Description

用于制备食品的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种利用容纳在容器内并在压力下与液体混合的物质来制备饮料的方法。更特别地，本发明所涉及的方法中的物质是容纳在诸如胶囊的容器内的可溶性粉末。

本发明还涉及一种设备和一种包含集成的注射喷嘴的胶囊，以用于实现本发明的方法。

背景技术

使用容纳物质的胶囊通过提取或压力混合以制备饮料的方法—特别在espresso咖啡、茶或巧克力领域的方法是众所周知的，而且已证明该方法特别是在卫生、新鲜度、保存以及使用方便等因素方面是有优势的。

已有各种不同类型的利用封闭的或可渗透的胶囊来制备饮料的设备，所述胶囊中含有待提取的物质—例如研磨的咖啡或茶、或者待溶解或待分散的物质—例如可溶性咖啡、巧克力、奶或这些物质的混合物或简单组合。

专利CH 605 293说明了一种封闭的胶囊。根据该专利，所述胶囊的形状基本为具有圆形凸缘的截头圆锥罐状件，凸缘上热封接有金属膜。该膜与过滤器排成一行，该胶囊含有一定量的制备饮料用的物质—通常为研磨的咖啡。在使用中，将胶囊置于一装置中，其中通过用于在压力下注射液体的部件刺穿该罐状件的端壁中心。所注射的穿透物质的液体在压力的作用下将膜撕开，从而饮料能通过该装置上的用于排放的排放孔口流出。

该方法的一个重要方面是，液体流必须通过容纳于胶囊中的全部物质以实现最适宜的、可再现的提取。为达到该目的，注射部件的形式为其中心中空的针状件，并且包括在远段端包含多个沿侧向向外开口的出水孔，以使得液体能在压力下产生液体活塞，从而尽可能润湿容纳于胶囊内的整个物质—在本例中为烘烤的咖啡和研磨的咖啡。

在这点上，专利EP 0 468 080提供了可与水平面形成角度的出水孔，从而注射的水将在到达咖啡层之前从端壁的下侧反射，以使水分散得更彻底。

众所周知，注射、混合以及润湿条件对制备的饮料的质量有相当大的影响。无论是已经研磨并压入胶囊中的物质，还是待在液体中溶解或分散的物质例如可溶性咖啡，或者是奶基物质例如卡普奇诺、巧克力等，水流过胶囊的方式都对提取或混合条件有影响，并因此影响饮料的最终质量。因此，诸如咖啡或巧克力的产品必须快速且完全地溶解或分散—优选产生泡沫，而可溶性茶则必须在不产生泡沫的情况下溶解。溶解或分散必须彻底、均匀且快速，而不引起块或絮结产物。对于待提取的产品例如研磨的咖啡，最佳润湿条件是不同的。必须将产品完全润湿，以使水/咖啡的接触面区域最优，而不生成水通过咖啡层的优先路径。所产生的通过咖啡层的优先路径可导致很突然的压力上升，并因此使提取物排放过快，而提取时间太短且一些咖啡还未完全润湿。

现有技术的方法和装置很适合用于提取容纳在胶囊内的物质—例如烘烤的咖啡和研磨的咖啡，但是不适合容纳可溶性物质例如可溶性咖啡或巧克力粉的胶囊。

具体地，已知的在压力下注射液体的装置的设置以及由这些装置产生的射流使其尤其不可能产生搅动作用，而这些搅动是有效地将物质溶解在液体中所需要的，因此相当一部分物质未与液体相接触且未溶解。从而，由于溶解的物质的量不可控制，混合条件的再现性并不令人满意。这导致产生不同浓度的饮料，且通常致使饮料的质量不可控制。

例如，专利申请EP 0 449 553 A1涉及一种包含可食用物质以制备饮料的包装件。水在压力下被强制通过沿侧壁排列的狭缝，所述侧壁限定一包含可食用物质的矩形空间。狭缝产生流进该空间的水射流和湍流。然而，水是垂直于侧壁喷入的，而射流或是彼此垂直或彼此平行的。这产生湍流而非涡流。从而，为了获得良好的分散，必须增加狭缝的数量以润湿所有的产品团块。然而，由于狭缝数量的增加，每个射流的压力减小且射流的冲击效果减弱了。

专利US 5 906 844涉及一种咖啡过滤机，该咖啡过滤机包括用于容纳充满咖啡的过滤器的容器和用于润湿咖啡的喷嘴。但是，该喷嘴设置于容器中部且其目的是向咖啡注射液体而非将其分散。

申请US 2003/005661 A1涉及一种胶囊及其设备，其中设置有穿透盖的倾斜孔口以产生湍流。然而，这些孔口的位置并不限于以产生旋涡运动为目的。

根据上文，可清楚看出对制备饮料尤其是利用包含在容器内的可溶性物质来制备饮料的方法和设备的需求。

发明内容

因此，本发明的主要目的是通过提供一种利用包含(容纳)在容器中的可溶性物质制备饮料的方法来满足上述需求，该容器使得物质能够完全分散。

本发明也旨在提供一种同样适用于含有待提取物质的胶囊(碗杯)的方法，例如用于含有可溶性物质的胶囊的方法。

本发明还适用于“打开的”饮料制备设备，其中的混合和/或提取容器严格地说不是胶囊，而是形成设备本身的一部分的容器。

本发明也旨在提供一种利用容纳在简单且廉价的容器中的待提取或可溶性物质来制备饮料的方法。

本发明也旨在提供一种运用本发明的方法工作的饮料制备设备。

本发明还旨在提供一种胶囊以实现根据本发明的方法。

为此，本发明的主题是一种通过穿透含有可溶性食品物质和/或待提取的食品物质的容器注射液体以制备饮料的方法，其中将液体从至少一个注射点注入以使所注入的液体在所述容器内产生涡旋运动，从而使所述液体与所述物质相混合。

根据本发明方法的优选实施例，该容器包括中心轴线，远离该容器的中心轴线注射液体以使液体射流的方向在该容器的横断面内远离所述中心轴线延伸并且正交于所述中心轴线，从而产生围绕所述容器中心轴线的涡旋运动。此外，优选使射流的方向在通过所述中心轴线的平面内相对于该容器的中心轴线以非零角度倾斜。

优选地，射流的方向有利地朝向容器的端壁倾斜。

这样，在容器内产生了湍流，从而确保包含在容器内的物质与所注入的液体均匀混合，因而可消除容器内的任何固体物质残留。具体地，通过涡旋射流多次从容器壁反射，所注入的液体能在容器内更容易地散布开并到达所有的物质，从而使物质被快速润湿。因此该方法有助于溶解诸如速溶咖啡的“可溶性”物质或者诸如巧克力的“可分散”物质，因为该方法能够消除通常在容器底部以及沿内部的角落或边缘积聚的固体残留物区域。

该方法使得利用例如同样的胶囊来制备饮料成为可能，所述胶囊具有其浓度在不同胶囊之间变化很小的待提取或待溶解的物质。

另一个优势在于，当可溶性物质与所注入的液体混合时，空气溶入混合物中，这就使生产有泡沫的饮料成为可能。

再一个优势在于该方法简单且易于操作。

该方法还具有适用于多样的食品产品的优势。

本发明的主题还包括一种通过穿透含有待溶解或待提取的食品物质的容器注射液体以制备饮料的设备，该设备包括用于支承胶囊的装置以及至少一个用于从胶囊内的至少一个注射点以射流形式注射液体的液体注射组件，其特征在于，该胶囊包括中心轴线，注射点远离该中心轴线，所述射流的方向在该容器的横断面内远离所述中心轴线以非零角度延伸并且正交于所述中心轴线，从而在所述胶囊内产生使液体与物质混合的涡旋运动。

本发明的再一个主题是含有可溶性和/或待提取的食品物质的胶囊，以用于通过在压力下注射由外部装置供应的液体来制备饮料，该胶囊包括通过侧壁连接在一起的上壁和下壁，从而限定容纳所述物质的腔室，所述胶囊的特征在于，上壁包含设计用于从远离胶囊的中心轴线的至少一个注射点以射流形式向该腔室内注射液体的注射组件，所述射流的方向在该容器的横断面内远离所述中心轴线以非零角度延伸并且垂直于该中心轴线，从而在所述胶囊内产生使所述液体与所述物质混合的涡旋运动。

由于这些特征，该胶囊使得利用包含单个液体分配喷嘴的常规装置来实施本发明的方法成为可能。

在根据本发明的胶囊的优选实施例中，上壁包含外壁元件和内壁元件，两者共同限定从外部密封的洞腔以及连接所述腔室和注射组件的通道，该洞腔用于接纳穿孔及注射元件。

在本实施例中，注射组件优选包括与内壁元件形成一体件的喷嘴。所述洞腔和通道有利地形成在内壁元件中，外壁部件由可被刺穿的膜制成。洞腔优选基本位于胶囊的中央。

在优选的实施例中，容器或胶囊的腔室包括至少一个旋转母线或至少一个无中断母线例如椭圆，该母线围绕中心轴线限定柱形、截头圆锥形和/或曲线形的侧壁。因此，促进了围绕轴线的涡旋运动并且减少了固体物质积聚的区域。

附图说明

通过下面对本发明的方法和设备的优选实施例的说明可清楚本发明的其它特征和优点，所述实施例作为非限定性示例给出并参照附图，其中：

图1为本发明的通过穿透胶囊注射液体以制备饮料的设备的第一实施例的截面示意图，该制备设备显示为打开状态；

图2为图1所示制备设备的截面示意图，该设备显示为关闭状态；

图3是为特别说明将液体注射入胶囊的点的位置的胶囊俯视图，其中省略了盖；

图4为图1所示的本发明的设备所配备的穿孔及注射元件的透视图；

图5是本发明的通过穿透胶囊注射液体以制备饮料的设备的变型实施例的透视示意图，其省略了胶囊的托架；

图6是本发明的通过穿透胶囊注射液体以制备饮料的设备的第二实施例的截面示意图，该制备设备示出为根据第一使用模式的关闭状态；

图7为图6所示的制备设备的示意图，该制备设备示出为根据第二是用模式的关闭状态；

图8a和8b分别为在该制备设备第二实施例中使用的穿孔及注射元件的透视示意图和截面透视示意图；

图9a和9b分别为在该制备设备第二实施例中使用的穿孔及注射元件的变型实施例的透视示意图和截面透视示意图；

图10是根据本发明的胶囊部分切开的截面透视示意图；

图11为图10所示胶囊的细部的透视示意图。

具体实施方式

在随后的说明中，相同的部件在图中以相同的标号指示。

图1和2示出总体标号为1的饮料制备设备，该设备在图1中示出为打开状态而在图2中处于关闭状态—即使用状态。在设备1中，饮料是通过穿透胶囊2注射液体—通常为压力下的热水或冷水—而制备的，该胶囊2中含有可溶性的和/或待提取的食品物质4(未示出)，例如研磨的烘烤咖啡、茶、可溶性咖啡、研磨咖啡和可溶性咖啡的混合物、巧克力产品或任何其它干的食品物质。

如还可从图1中看出的，胶囊2的总体形状为盘形，其包括侧壁6和限定端壁的下壁8。在该图示的示例中，端壁8的直径小于盘的开口直径。侧壁6的自由端终止于从盘向外延伸的基本为环形的外围边10。作为指示，侧壁6和端壁8一般由塑料制成，该塑料可选自单层或多层的EVOH、PVDC、PP、PE和PA。此外，该盘由上壁12密封，该上壁12由例如通过热焊接而封接在边10上的盖形成。该盖(上壁)12一般由可被设备1的穿孔及注射装置刺穿的材料制成，在下面将作更详细的说明。盖12的材料可选自例如铝、铝/塑料合成物、纸板/塑料或者纸板/铝/塑料合成物以及纯的或多层的塑料。从而侧壁6、端壁8以及盖12共同形成腔室14，该腔室内含有食品物质4。当然，胶囊2也可为打开或部分打开的胶囊。更一般地，术语“胶囊”可广义地理解为任何种类的含有物质的装填件，而不限制其形状或者其构成材料。

在示出的示例中，应注意到胶囊2在下部包含封接在盘的内边18上且隔离腔室14下部的薄膜16。该薄膜16位于圆盘20上，该圆盘20包含多个在该圆盘的上表面规则地隔开并形成多个通道的凸起件，所述通道在所述圆盘的外周开口朝向由圆盘20和端壁8限定的收集腔室22，该收集腔室22又通过排放孔24开口朝向外部。薄膜16设计用于在腔室14内压力上升的影响下接触凸起件而被撕破。应当注意，排放孔24是专用于胶囊2的，其优点是能够直接将饮料传送至杯中而不直接接触设备，并且确保避免饮料的交叉污染、更卫生、(需要的)清洁更少以及制备设备的实际设计更简单。对于胶囊2的更详细的说明，可参考申请人于2003年1月13日提交的欧洲PCT专利申请No.03/00384，其全部内容结合在此以作参考。

设备1包含总体为柱形的液体注射头26，该注射头放置在同样总体为柱形的胶囊托架28上。注射头26和胶囊托架28可相对于彼此在打开状态(图1)和关闭状态(图2)之间垂直移动，在打开状态中胶囊2置于胶囊托架28内，在关闭状态中设备1可动作。

更准确地，胶囊2置于胶囊托架的壳体30内，该壳体通常具有与它所接收的胶囊的形状互补的形状。壳体30在底部包含一与胶囊2的排放孔24相对的开口32。这样，胶囊托架就形成制备设备1中的用于支承胶囊2的装置。

注射头26包含整体为钟形的支承件34，该支承件的凹部34a中固定有芯部36。芯部36包含用于传送液体的通道38，该通道在液体进入凹坑40以及具有注射孔42a的穿孔及注射元件42之间延伸。以下将要详细说明的穿孔及注射元件用于穿透盖12，并在注射头26和胶囊托架28相对运动时使注射孔42a进入胶囊内，该相对运动使制备设备处于关闭状态。

凹坑40设计用于连接到可在压力下供应冷液体或热液体的设备(未示出)的液体供应套管上。这样注射头26形成了注射部件，该部件从至少一个由穿孔及注射元件42的注射孔42a确定的注射点以射流J的形式注射液体。

在示出的示例中，凹部34a具有大致为柱形的形状并且其端壁34b包含中心开孔44，该开孔通过限定了内螺纹套管46的壁沿轴向向外延伸。

芯部36具有位于凹部34a内的大直径的第一柱状部和旋入套管46中的直径较小的第二柱状部。注射头26还包含插置在芯部36的第一部分和凹部34a的内侧壁之间的环形密封件48。密封件48设计用于在关闭状态(图2)中支靠胶囊的边10，该边10又靠在胶囊托架28的上部周向支承表面28a上。密封件48也从凹部34a沿轴向突出，以便尤其能在与边10相接触时适当地压缩，从而确保良好的密封。在图示的示例中，可以看出，密封件48也在穿孔及注射元件42所在的区域密封了传送通道38。

参见图3，该图示出胶囊2的俯视图，其中省略了盖12并且仅示出了注射头26的穿孔及注射元件42。可以看到，穿孔及注射元件42—特别是其注射孔42a—设置在远离胶囊2的中心C的位置，因此相对于胶囊2的垂直中心轴A-A是偏心的。注射孔42a的轴线50定向成一方面沿远离胶囊2的中心C(图3)延伸的第一方向，另一方面沿指向胶囊2的端壁的第二方向(图2)。由于注射孔42a在胶囊中的这种位置设置以及该孔的轴线50的特别方向，当液体注入时会产生射流J，该射流在胶囊内产生围绕胶囊中心C的液体涡旋运动，特别是，同时使射流在胶囊内壁上多次反射。所注入液体的整体涡旋运动连同该液体的所有反射一起确保该液体完全与包含在胶囊内的物质4相混合，并确保这些物质完全润湿或溶解。

申请人已经注意到，为了实现混合或换句话说为了在胶囊2内产生最佳涡流效果，一方面，注射孔42a的轴线50必须与将注射点和穿过胶囊中心C的中心轴线相连的线52之间形成一夹角α，该夹角在20°至60°之间，优选在35°至45°之间；另一方面，轴线50必须与胶囊的垂直轴线A-A之间形成一夹角β，该夹角在50°至70°之间，优选在55°至65°之间。夹角α是在通过线50和52的横断面上测量的，因而该角正交于中心轴线A-A。夹角β是在通过中心轴线A-A并通过线50的平面中测量的。还已经注意到，优选将注射孔42a定位于胶囊的侧壁6的附近，以便能从胶囊的边缘向中心逐渐润湿物质，并确保全部物质都与液体相接触。附带指出，注射孔42a的直径为0.7mm左右，所注射液体的流量为4ml/s左右。

图4示出穿孔及注射元件42的示例性实施例的截面，该穿孔及注射元件设计用于当制备设备处于关闭状态时穿透盖12并部分地戳破该盖。穿孔及注射元件42包括具有两端开口的通道42b的中空针状件。(该通道的)第一端与传送通道38连通，而第二端通过注射孔42a开口向外。通道42b包括直的第一部分，该第一部分延伸有第二部分，该第二部分终止于注射孔42a并与第一部分形成角度。由于当将该针状件安装在芯部36时第一部分基本上平行于轴线A-A，所以第二通道部分按与液体注射入胶囊内相同的角度倾斜。在图4中也能看到，形成穿孔及注射元件42的中空针状件在末端具有斜面42c，注射孔42a在与该斜面42c相对的面上开口。当针状件42穿过盖12时，这种特殊的针状件末端构型可有利地使戳破的盖部分12a朝孔的相对侧后退，从而注射孔总是完全清洁的并且盖部分12a不会妨碍液体注射入胶囊。

根据未示出的变型，穿孔及注射元件42也可由密封件围绕，以用于当制备设备处于使用状态时从外部密封所述腔室。

自然地，注射孔42a的位置使得可将液体注射入盖12之下若干毫米，通常为4mm。

图5示出根据本发明的通过穿透胶囊注射液体来制备饮料的设备的变型实施例的透视示意图，其中仅示出注射头。根据该变型，胶囊托架与上述参照图1和2进行的说明中的托架相同，但注射头26不是具有一个穿孔及注射元件42而是具有多个这种元件—在本实施例中为三个，每个穿孔及注射元件均具有相同的结构并且其定向与参照图1至4说明的穿孔及注射元件42相同。特别地，所述三个穿孔及注射元件42规则地分布在注射头26的下侧，该下侧设计用于在制备设备处于使用状态时与胶囊2的盖12相结合。典型地，这些元件42围绕注射头26的中心彼此相隔120°分布。当然，在本实施例中，传送通道38构造成与所述三个穿孔及注射元件42中每一个都连通。

图6和7示出根据本发明的通过穿透胶囊注射液体来制备饮料的设备的第二实施例。在这两个附图中制备设备处于关闭状态，但图6示出第一使用模式而图7示出第二使用模式。在本发明的上下文中，“使用模式”指对包含在胶囊2中的物质的期望的润湿方式，这在本质上取决于所述物质的性质。

在图6中，制备设备显示为第一润湿模式，其中如上面参照图1和2所述的，将液体注入胶囊以产生围绕胶囊中心C的液体涡旋运动，特别地，同时产生了射流相对于胶囊内壁的多重反射。该润湿模式特别适合含有可溶性物质的胶囊，因为它能迅速彻底地溶解这类物质。

在图7中，制备设备显示为第二润湿模式，其中将液体注入胶囊以另外产生围绕胶囊中心C的液体涡旋运动，从而通过形式为液体薄层的发散的液体射流润湿胶囊的上部以从上方润湿包含在胶囊内的物质。这种润湿模式特别适合含有待提取物质的胶囊，因为它能迅速彻底地溶解这类物质。

根据本发明的第二实施例，制备设备包含穿孔及注射元件60，该穿孔及注射元件60具有第一注射孔62和第二注射装置64，该第一注射孔62的定位和定向与参照图1至4说明的穿孔及注射元件42的注射孔42a相同，该第二注射装置64的注射轴线基本水平以产生形式为液体薄层的分散射流。参照图8a和8b，可以看出，在所示的示例中，穿孔及注射元件60的形式为中空针状件，该针状件具有在第一端经由第一注射装置(第一注射孔)62和第二注射装置64开口向外的通道60b。通道60b也在其中部通过开口66与传送通道38相连通。在注射装置62和64的相对端，该穿孔及注射元件通过指状致动件60c延伸，该指状致动件60c与由切换装置(未示出)操作的杆68相配合，该切换装置与注射头26形成一体。在中部，穿孔及注射元件60包含直径较大的部分，开口66形成在该部分中并且通过该部分进行安装以便能在一带肩部的通路70中平移，该通路平行于注射头的垂直轴线并形成在芯部36中，在该通路的端壁与穿孔及注射元件60的肩部之间插置有复位弹簧72。在穿孔及注射元件60的开口66的两侧安放有两个O形环密封件，以便与通路70的内表面相配合。

在本实施例中，穿孔及注射元件60可在两个不同位置—即对应于第一润湿模式的第一位置(图6)和对应于第二润湿模式的第二位置(图7)—之间移动，在第一位置中仅第一注射孔62开口通向胶囊2内，在第二位置中第一注射孔62和第二注射装置64两者都开口通向胶囊2内。该穿孔及注射元件通过切换装置在第一润湿模式和第二润湿模式之间移动，该切换装置通过杆68与复位弹簧72相对地作用在穿孔及注射元件60上。当然，将传送通道38的直径、开口66的直径以及穿孔及注射元件60从第一润湿模式到第二润湿模式的行程设计成使得无论选择哪种润湿模式，开口66都总是至少部分地与传送通道38相连通。

优选地并且如图8a和图8b所示，用于产生形式为液体薄层的分散射流的第二注射装置64包含多个在穿孔及注射元件60的部分外围上分布的孔64a。由于穿孔及注射元件60定位于胶囊内偏离中心的位置—更精确地说位于胶囊的侧壁附近，所以孔64a朝向胶囊的中心。由于与穿孔及注射元件60的制造有关的原因，有利地使孔64a在高度上相互偏移。从而，这些孔64a产生多个分散射流，这些射流相互交迭以形成喷淋并润湿包含于胶囊上部物质的液体薄层。

自然地，也可设想利用单个孔64b来形成液体薄层，该单个孔的形式为横向于穿孔及注射元件60的纵向方向延伸的狭缝，如图9a和9b所示。在该示例中，分散射流在一个宽度足以基本润湿包含于胶囊上部的所有物质的圆形扇区上延伸。

将孔64a和孔64b分别设计成可在90°到180°—优选为160°左右的角度扇区中基本连续地产生液体薄层。而且，这些孔64a和64b设计成可产生厚度小于或等于0.5mm优选小于0.3mm的液体层。为此，孔64a中每一个的直径均优选设定约0.5mm，而孔64b的直径优选设定为约0.7mm。

根据第二实施例的有利的变型，第二注射装置64的轴线—即限定液体射流方向的孔64a或64b的轴线—与水平面形成0°至25°优选为大约15°的角。从而，所注入的液体经由这些孔向上定向，并且首先在盖12的下侧反射，然后以更分散的状态向下朝向物质层。这样，所述物质可被更均匀地润湿。

图10示出含有可溶性食品物质和/或待提取的食品物质4的胶囊100，以用于通过在压力下注射液体来制备饮料，该胶囊可通过包含单个液体分散喷嘴的常规装置来实现本发明的方法。为此，胶囊100与参照图1和2说明的胶囊2的不同之处在于，上壁110包含用于从注射点以射流J的形式向腔室14注射液体的注射组件112，该注射点和所述射流J的方向构造成可在所述胶囊内产生涡旋运动以使示所述液体与所述物质混合。

更准确地，上壁110包含共同限定洞腔118和通道120的外壁元件114和内壁元件116，该洞腔118从外部密封，该通道120将洞腔118与注射组件112相连。

外壁元件114以盖的形式制成，其包括至少一个由可被穿孔及注射元件(未示出)刺穿的材料制成的区域，所述穿孔及注射元件例如常规饮料制备装置中的注射喷嘴。在图示的示例中，外壁元件114的形式为热焊接到胶囊外边缘的盖，该盖的结构与参照图1和2说明的盖12的结构相同。

在本实施例中，洞腔118和通道120直接由内壁元件116中的不同深度的凹部形成，洞腔118基本上形成在胶囊的中央。由于洞腔118将要接纳常规设备中的穿孔及注射元件，所以该洞腔的位置和深度自然地可根据将使用它的设备来变化。

内壁元件116也包含该形成注射喷嘴112a的注射组件112。优选地并且如图所示，注射喷嘴112a与内壁元件116形成一体并且与该内壁元件形成一体件。注射喷嘴112a包含注射孔112b，该注射孔的定位和定向与参照图1至4说明的穿孔及注射元件42的注射孔42a相同。

根据未示出的本发明的胶囊的变型实施例，注射喷嘴也可包括第二注射装置，该注射装置的注射轴线基本是水平的以产生形式为液体薄层的第二分散射流。这些第二注射装置通常由如上面参照图8a和9a说明的多个孔或狭缝形成。

下面将参照图1和2中所示的本发明装置的第一实施例来说明本发明的用于通过穿透含有可溶性食品物质的胶囊注射液体以制备饮料的方法。首先，在设备处于打开状态时(图1)将胶囊2放置在胶囊托架28内。然后，通过胶囊托架28和注射头26的相对垂直运动使该设备闭合(图2)。这样，胶囊的边10就被夹在密封件48的环形下侧部和胶囊托架的上外围支承表面28a之间。同时通过穿孔及注射元件42刺穿盖12。在这种构型中，注射孔42a定位在胶囊2内，优选在盖下几毫米处。然后，将制备饮料用的液体例如热水在压力下通过孔42a以一方位注射入胶囊—该方位首先使待溶解的物质沿远离所述中心的方向逐步溶解并且相对于胶囊的壁倾斜，由此形成远至所述胶囊2的壁的注射道。当注射的液体到达该壁并且达到给定的射流方向和动能时，该射流转向并继续沿其它方向溶解物质，直至其再次在另一壁上转向，这样就产生了注射液体围绕胶囊中心的涡旋运动。该涡旋运动因而使液体与所述物质相混合并有效地溶解该物质。同时，胶囊内的压力慢慢增加并逐渐使围绕图1和2所示示例中的圆盘20的凸元件膨胀。当膜16在压力作用下达到其极限张应力后，该膜开裂并且溶解液可从胶囊2的排放孔24流出。然后涡旋射流继续进行多次反射以到达剩余的物质直至所述物质完全溶解。

在参照图6和7所示的本发明设备的第二实施例说明的通过穿透包含待提取的食品物质的胶囊注射液体以制备饮料的示例中，根据本发明的方法与上面所述方法的不同之处在于，首先将该设备切换至适合胶囊内所含物质的润湿模式—在本例中为图7所示的第二润湿模式。在本润湿模式中，也将液体以一个或多个液体薄层的形式注入胶囊的上部，以通过注射装置64从上方润湿所述物质。申请人已注意到，通过结合射流J和液体薄层来润湿物质特别有效，尤其是对于利用待提取物质来制备饮料的情况。

利用如图10所示的胶囊100，可使用具有常规穿孔及注射元件的设备来实现根据本发明的制备方法。具体地，当将胶囊100置于设备中时，所有的要求是使洞腔118的位置与设备的穿孔及注射元件对齐，从而当盖110被刺穿时，穿孔及注射元件可刺入洞腔118。此时，所注射的液体充满该洞腔然后通过通道120传送至注射孔112a，在该处在压力下注射入胶囊内，从而产生上述现象。

优选地，在上述实施例中将液体以1.5m/s至5m/s的速度注射入胶囊。

当然，本发明不限于上面所述实施例，并且对本领域技术人员显而易见的各种修改和/或改进都属于后附的权利要求所限定的发明范围。特别地，作为一种变型，可设想不穿透盖12而是穿透胶囊的其它壁例如侧壁，只要穿孔及注射部件的定位和定向可使液体射流能产生围绕胶囊中心C的涡旋运动并与包含在胶囊内的物质相混合即可。例如，穿孔及注射元件可穿过胶囊的侧壁甚至是端壁。

缩写词：

EVOH：乙烯/乙烯基醇共聚物

PVDC：聚(偏氯乙烯)

PP：聚丙烯

PE：聚乙烯

PA：聚酰胺

Claims (37)

1.通过向含有可溶性和/或待提取的食品物质的容器内注射液体来制备饮料的方法，其中从至少一个注射点进行液体注射，其特征在于，该容器包括中心轴线，液体是远离该容器的中心轴线注射的，所注射的液体的形式为射流，该射流的方向在容器的横断面内远离所述中心轴线以非零角度延伸并正交于所述中心轴线，从而产生围绕该容器中心的涡旋运动，由此使所述液体与所述物质相混合。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述容器具有实质上垂直的中心轴线，所述射流还在通过该容器的中心轴线的平面内相对于所述中心轴线以非零角度倾斜。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，来自所述注射点的射流的方向与一直线形成20°至60°之间的角，该直线在容器的横断面内将注射点与容器的中心轴线相连并正交于所述中心轴线。

4.根据权利要求3的方法，其特征在于，所述角在35°至45°之间。

5.根据权利要求2的方法，其特征在于，该射流的方向与该容器的中心轴线形成50°至70°之间的角。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述角在55°至65°之间。

7.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，从规则地分布在容器内的多个注射点进行液体注射。

8.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，该容器为胶囊。

9.根据权利要求8的方法，其特征在于，该胶囊包括通过侧壁连接在一起的上壁和下壁，在胶囊内并靠近该胶囊的一个壁进行注射。

10.根据权利要求9的方法，其特征在于，注射是穿透胶囊的上壁而进行的。

11.根据权利要求10的方法，其特征在于，注射点与所述上壁相距2mm至5mm。

12.根据权利要求8的方法，其特征在于，选择性地另外将液体以一个或多个液体薄层的形式注入胶囊的上部，以从上方润湿所述包含在胶囊内的食品物质。

13.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述容器为构成饮料制备设备的一部分的混合钵。

14.一种组件，该组件包括含有待溶解或待提取的食品物质的胶囊以及通过穿透含有待溶解或待提取的食品物质的胶囊注射液体以制备饮料的设备，该设备包括用于支承所述胶囊的装置以及至少一个液体注射组件，该注射组件用于从胶囊内的至少一个注射点以射流的形式注射液体，其特征在于，该胶囊包括中心轴线，注射点远离中心轴线，所述射流的方向在容器的横断面内远离所述中心轴线以非零角度延伸并正交于所述中心轴线，从而在所述胶囊内产生使所述液体与所述物质相混合的涡旋运动。

15.根据权利要求14的组件，其特征在于，注射组件包括至少一个穿孔及注射元件，该穿孔及注射元件包括位于注射点的第一注射孔。

16.根据权利要求15的组件，其特征在于，来自所述注射点的所述第一注射孔的轴线与一直线形成20°至60°之间的角，该直线在胶囊的横断面内将注射点与胶囊的中心轴线相连并且正交于所述中心轴线。

17.根据权利要求16的组件，其特征在于，所述角在35°至45°之间。

18.根据权利要求15的组件，其特征在于，所述胶囊具有实质上垂直的中心轴线，所述第一注射孔的轴线还向下延伸。

19.根据权利要求15的组件，其特征在于，所述第一注射孔的轴线与胶囊的中心轴线形成50°至70°之间的角。

20.根据权利要求19的组件，其特征在于，所述角在55°至65°之间。

21.根据权利要求14的组件，其特征在于，该组件包括多个在所述胶囊内规则地分布的穿孔及注射元件。

22.根据权利要求15至18中任一项的组件，其特征在于，所述穿孔及注射元件选自：尖状件、刀片、刀、针状件。

23.根据权利要求22的组件，其特征在于，所述穿孔及注射元件是在末端具有斜面的针状件，所述注射点与所述斜面相对。

24.根据权利要求22的组件，其特征在于，所述穿孔及注射元件还包括至少一个第二注射孔，该第二注射孔的轴线实质上水平以产生形式为液体薄层的第二分散射流。

25.根据权利要求22的组件，其特征在于，所述穿孔及注射元件包括多个在所述穿孔及注射元件的外周上分布的第二孔，以产生多个相互交叠以形成液体薄层的射流。

26.根据权利要求24的组件，其特征在于，第二注射孔的轴线与正交于中心轴线的横断面形成0°至25°的角，所述液体薄层在160°的角度扇区中实质上连续地延伸，该液体薄层的厚度小于或等于0.5mm。

27.根据权利要求24的组件，其特征在于，该组件还包括能够响应操纵装置而关闭第二注射孔的装置，以将该设备切换成至少两种不同的物质润湿模式。

28.用于通过注射加压液体来制备饮料的含有可溶性和/或待提取的食品物质的胶囊，该胶囊包括通过侧壁连接在一起的上壁和下壁，以限定包含所述物质的腔室，其特征在于，该上壁包括用于从至少一个注射点以射流的形式将所述液体注入该腔室的注射组件；注射点远离该胶囊的中心轴线；所述射流的方向在该胶囊的横断面内远离所述中心轴线以非零角度延伸并且正交于所述中心轴线，从而在所述胶囊内产生使所述液体与所述物质相混合的涡旋运动。

29.根据权利要求28的胶囊，其特征在于，该上壁包括外壁元件和内壁元件，所述外壁元件和内壁元件共同界定从外部密封的洞腔和连接所述洞腔与所述注射组件的通道，该洞腔用于接纳穿孔及注射元件。

30.根据权利要求29的胶囊，其特征在于，该注射组件包括与所述内壁元件形成一体的喷嘴。

31.根据权利要求29的胶囊，其特征在于，该洞腔和通道形成在所述内壁元件中。

32.根据权利要求29的胶囊，其特征在于，外壁元件由可被刺穿的膜形成。

33.根据权利要求30的胶囊，其特征在于，所述喷嘴包括第一注射孔，该注射孔远离胶囊的中心轴线，所述第一注射孔的轴线沿远离所述中心轴线的方向延伸。

34.根据权利要求33的胶囊，其特征在于，所述胶囊具有实质上垂直的中心轴线，所述第一注射孔的轴线还向下延伸。

35.根据权利要求30的胶囊，其特征在于，所述喷嘴还包括至少一个第二注射孔，该注射孔的轴线实质上水平以产生液体薄层形式的第二分散射流。

36.根据权利要求30的胶囊，其特征在于，所述喷嘴包括多个在该喷嘴的外周上分布的第二孔，以产生多个相互交叠的射流从而形成液体薄层。

37.根据权利要求28至36中任一项的胶囊，其特征在于，该腔室包括至少一个旋转母线或无中断母线，该母线围绕中心轴线限定柱形、截头圆锥形和/或曲线形的侧壁。

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