CN101309621B - 从胶囊中制备饮料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通过插入饮料机器的胶囊(2)制备饮料的方法，该胶囊包括容纳有一种或多种饮料成分的包封件(20)，其中，冲煮用流体被引入包封件中来冲煮所述一种或多种饮料成分，冲煮好的液体通过过滤壁(22)过滤并且从胶囊中输出，过滤壁基本上从该包封件的底部延伸，并且所述过滤壁与溢流壁(3)相关联，所述溢流壁(3)使冲煮好的液体穿过至少一个溢出孔口(25)。本方法尤其适于冲煮容纳有茶的胶囊。

Description

从胶囊中制备饮料的方法 
技术领域
本发明涉及一种从包含一种或多种饮料成分的胶囊(capsule)中制备和输送饮料的方法。本发明更具体地在于提供一种从胶囊中冲煮/调制茶的方法和一种饮料机器，尽管其他饮料也可通过该方法成功地冲煮。 
背景技术
利用待冲煮胶囊在适当饮料机器中的不同饮料制备方法是已知的。然而，没有可以从包含叶茶产品的胶囊中输送高质量茶饮料的方法。 
茶饮料的品质在很大程度上取决于叶茶成分的品质，即茶的背景来源(土壤，烘干，混合等)和储存条件。例如，茶成分一般对氧气和光比较敏感。优选的茶成分取自切断或折断成小碎片的松散叶子。然而，冲煮条件对于充分利用所使用的初始成分的品质也非常重要。 
有关茶饮料的另一个问题在于必须优选地避免味道的交叉污染。味道交叉污染发生在当两个胶囊先后在机器中冲煮，而第一个胶囊的残留味道留在机器的固有部件上时，这就会影响紧跟着第一个胶囊进行冲煮的第二个胶囊的味道。这对于特定品种的具有高香气的茶如薄荷茶或者其他高香味品种是个问题。同时，茶残渣可形成细菌生长的土壤并可导致需要应对的卫生问题。 
一种商业上成功的用于从胶囊中萃取咖啡饮料的方法包括，将一不透水不透气的胶囊放置于萃取装置中，将热水注入胶囊内，直到胶囊的内部压力达到一定值，在此压力下封闭膜被撕裂或刺穿，从而液体萃取物可流出胶囊。EP 0512470描述了一种基于这种原理的方法。该方法提供了一种高品质的蒸馏(espresso)咖啡。新鲜的研磨咖啡被填充入所述胶囊中并 可以保存几个月而没有明显的香味损失。由于所述膜在压力下延迟地打开，所以从开始将水注入胶囊到流出咖啡有稍微的延迟。这样，咖啡可以在最佳的压力和热条件下充分地萃取。由于该方法特有的高应力、压力释放及气体夹带条件，会产生稳定且浓厚的咖啡脂(crema)或者泡沫。 
然而，这种方法不适于泡制或冲煮诸如茶或草本茶等饮料。其结果不能获得好的味道，饮料过于混浊并且有不希望的泡沫层。因此，这种方法不能制造出优质品质的茶饮料。 
其他使用压力冲煮产品容纳胶囊的方法只能用来输送不纯的、产品浓度不高的和/或对于茶专家来说没有充分的味道品质的茶饮料。 
已知容纳有烘焙研磨咖啡的胶囊，其中热水在重力作用下流过所述胶囊。英国专利No.1397116描述了这种总体类型的胶囊。在这种方法中，水从筒的顶部注入，向下流过研磨咖啡，通过一过滤器并最终通过底部的刺穿孔。更复杂的系统是以使用例如US 2002/0148356中的截锥形筒，或使用例如US 2002/0148357中的矩形筒的类似方法为基础。 
EP 0615921涉及一种用于咖啡、叶茶或者巧克力的刚性筒。饮料包装与向上流动的水一起使用。包装的侧壁由不透水材料制成以使水均匀流过饮料包装。一个问题在于，成分的新鲜度不能保持太久，除非使用额外的气密性包装来包裹该筒。该方法的另一个问题是饮料从包装中流出后不能被适当地引导至接受器(茶杯，大杯，玻璃杯，......)。 
EP 1101430涉及一种饮料过滤筒系统，其中加压水(大约1.4到1.7bar)从筒的上侧向下流动，饮料在筒的底部收集。该文献也考虑到加压热水由底部引入并向上流入饮料产品的解决方案。然而，在这种方案中，进口从底部到顶端横贯过滤器和产品块，并且水最终向下流过流体介质成分直至底部出口。根据该专利申请，加压热水的引入将饮料粉末挤压成块，并且更有效地渗透粉末。 
EP 1440904A1涉及一种带有底部盖的筒，在使用中当筒处于水平取向时该底部盖可刺穿以利于含水介质的流入和流出，所述介质与室内的一种或多种饮料成分互相作用形成饮料。根据该文献，在使用中筒水平放置 可使含水介质以最佳方式流过筒，相反当筒垂直放置时，在重力作用下水流动太快从而可能绕过一部分饮料成分。因此，该文献宣称水平取向的筒特别通过在进口和出口位置之间布置向上的流动分量来避免这个问题。 
然而，令人惊讶地发现，较浓的冲煮饮料部分因为密度比其余饮料大而趋于停留在筒的底部。因此，在胶囊中将形成饮料浓度梯度，浓的饮料部分保持在胶囊底部，这部分最终没有输送到杯子中。结果，尽管使用高品质的初始成分，在杯子中得到的茶饮料也达不到充分好的品质。 
因此，需要克服这一问题。 
发明内容
在本申请中，术语“胶囊”或“筒”或“包装”都认为是同义词。术语“胶囊”将优选使用。词语“冲煮”和“泡制”用作同义词。术语“冲煮用流体”一般指用于泡制饮料成分的液体，通常情况下指热水。 
在本申请中，术语“茶”包括所有类型的叶茶，例如绿茶、红茶、白茶、印度拉茶(chai tea)、调味茶和草本茶、果茶，以及它们的组合。术语“叶茶”或“叶成分”指任何形式的可冲煮的茶或者其它成分，例如完整的、切碎或凿碎的叶子，叶子的小碎片，茶粉或茶末。 
本发明提供了一种从饮料机器内的饮料胶囊中冲煮或泡制饮料的新方法，该方法具有以下优点： 
-该方法提高了饮料的质量，特别地，提供适当浓度的饮料进入到杯子内，味道好，混浊度降低， 
-该方法涉及制造简单且成本低廉的胶囊， 
-该方法提供更清洁的饮料输送、降低或者消除味道交叉污染和卫生问题， 
-该方法还提高了胶囊操纵，即插入和用过胶囊的收集的便利性。 
为了实现这些目的以及许多其它可能的目的，本发明涉及一种通过插入饮料机器的胶囊制备饮料的方法；该胶囊包括容纳有一种或多种饮料成分的包封件， 
其中，冲煮用流体被引入该包封件中，优选地注入包封件中，来冲煮所述一种或多种饮料成分， 
其中，冲煮好的液体通过过滤壁过滤并且从胶囊中输出。 
此外，与过滤壁相关联地设置有溢流壁，穿过过滤壁的过滤后的液体被强制经过溢流壁的至少一个溢出孔口。 
优选地，溢出孔口至少位于包封件的中间水平面的上方。该溢流壁构造成使得通过过滤装置过滤的冲煮好的液体的至少一部分在过滤装置之后向上移动以越过溢出孔口。该液体部分优选地至少是位于包封件内的稠密部分。 
因此，根据本发明的方法的一个方面，并且不希望被任何理论模型束缚，可以获得类似于“虹吸管”的效果，其能够使稠密的液体离开胶囊并且得以分配，同时，饮料成分被流体浸没，因此避免旁通区域，并且确保饮料成分充分地与冲煮用流体相互作用。 
因此，本发明的方法兼备两个优点，即，依靠重力的自顶向下方向上的冲煮的优点，该冲煮可以获得稠密液体，和方向向上的冲煮的优点，该冲煮可以使产品的全部可以充分地、缓慢地浸没却不会带来所述冲煮原理的每一种的缺点。 
在一种方式中，过滤装置是壁。 
优选地，过滤装置从位于溢出孔口下方的位置延伸，从而使过滤后的冲煮好的液体的较低部分向上流动到溢出孔口。优选地，过滤装置与溢流壁邻接。优选地，过滤壁基本上沿着整个包封件的横断面延伸，更加优选地，基本上从包封件的底部延伸到包封件的顶部。该过滤壁由此为冲煮好的液体提供了足够大的过滤表面，其有利于在包封件中形成较低的冲煮压力和缓慢的流速，而流量可以保持在可接受的范围内。 
在一个方面，溢流壁分离地安置在过滤壁前面，二者之间形成间隙空间。这种结构似乎可以增进“虹吸”效果，使得包封件底部的稠密液体能够穿过过滤壁并且在间隙空间内向上移动。稠密液体因此不再被限制在包封件的底部，而是可通过这样形成的间隙空间被抽出。间隙空间的尺寸可 在0.1到8mm的范围内，优选地，大约为0.5到3mm。 
在一个方面，溢出孔口位于包封件高度的3/4以上；更优选地，该孔口与包封件的顶端基本上水平地对齐。结果，不管包封件内填充有多少饮料成分，所有的饮料成分可以适当地被浸没，并且都会得到适当的冲煮。 
在本发明的另一个方面，当流体注入压力保持在最低时，可以获得饮料品质的显著改善。特别地，发现饮料不太混浊并且饮料味道更好。因此，通过本发明的方法，冲煮用流体以低于0.2bar的相对压力进入包封件，优选地，低于0.1bar，最优选地，从大气压力到低于0.1bar的值。 
在本文中，“相对压力”是指恰好在胶囊的液体进口(和下游的最后的(eventual)反压阀)的外部测量的压力，并且指的是环境大气压力之上的压力值。 
在本发明的一个实施例中，过滤装置是预先制造的过滤器，溢流壁是在冲煮之前打开的胶囊的密封壁。这种结构具有在胶囊和机器之间的相互作用较少的优点，因此卫生或者污染问题较少。 
按照本发明的方法，预先制造的过滤装置是指具有从冲煮好的液体中除去不希望有的不溶性颗粒的功能的过滤介质。过滤介质可以用各种材料制造，材料包括但不限于塑料、金属薄片、无纺织聚酯、聚丙烯、聚乙烯、纸材料和它们的组合。过滤介质包括一个或多个过滤孔，其允许泡制的溶液自由通过，而同时防止大量不希望有的不溶成分颗粒通过。特别地，对于茶饮料，过滤介质对于将大多数从叶粉末或者细碎地切、凿或压碎的颗粒中获得的茶固体颗粒保持在包封件内部是非常重要的。过滤器优选地足够刚性，使得在包封件内的水的压力下不会变形太多，否则会关闭间隙空间并且阻断饮料向上流动。因此，对于纸过滤器，过滤器的G.S.M(克每平方米)应该优选地在10g/m2以上，更优选地在15g/m2以上。同样，包封件中应保持低压力，因此过滤器的流体渗透率能足够地使饮料慢慢地穿过过滤器而没有太多的阻力。对此，渗透性可以定义为过滤器的透气性，其优选地高于1200l/m2，更优选地高于1650l/m2。溢流壁和过滤器还可以制成一体构件。例如，过滤装置还可以由从溢流壁凸出的大量的小针形成。 这样在针之间形成间隙空间。 
为了防止在冲煮过程开始时压力显著上升，溢流密封壁优选地在大量流体被引入包封件之前打开。通过控制溢出孔口的大小，溢流壁产生的反压力可以显著地降低，并且在冲煮周期开始时显著地消除压力升高。 
溢流壁的孔口可以以许多不同的方式实现，例如通过在确定的溢流位置处刺穿密封壁或者剥离覆盖在预先确定的孔上的可除去膜。但是，为了实质上便利的原因，优选地通过经由所述密封壁刺穿至少一个孔来实现开口。 
密封壁的刺穿还可以以许多不同的方式实现。一个优选的示例是利用作为胶囊的一部分的机械穿孔器，在这种情况下，在饮料和机器部件之间的相互作用较少，因而交叉污染问题较少，并且减少清洗。机械穿孔器可以利用机器的致动系统(例如，螺线管驱动的推杆)触发或者无需机器的机械/液压介入而由用户手动触发。 
在可能的替换方式中，所述至少一个溢出孔口可通过作为机器的一部分的机械或者液压穿孔器实现。机械穿孔器可以是一个或多个针或者刀片。液压穿孔器可以是一股或多股具有足够的速度以按时地刺穿溢流壁的流体射流。 
在另一个可能的实施例中，溢流壁至少包括预先制造的溢出孔口。溢出口可由胶囊自身结构预先形成的。溢流壁可在胶囊内部，并由外部封闭膜保护。封闭膜可以不漏气的方式封闭胶囊，来提高容纳在包封件内的成分新鲜度的保持程度。该膜可以由或者是胶囊的一部分或者与胶囊无关/不属于胶囊(即，是容纳该胶囊的机器的一部分)的穿孔装置刺穿。该膜可被刺穿以形成出口来输送冲煮好的饮料到胶囊外面。优选地，膜在包封件内没有形成显著的正压时被刺穿。 
溢流壁内的孔口的数目不是关键的。在一个示例中，密封或者溢流壁被打开而形成穿过所述壁的单一的孔口，用于穿过过滤器从包封件输送饮料。溢出孔口应具有足够大的开口面积，使得饮料能够以足够的流量离开，且不产生太大的反压力，从而包封件内的内部压力可以保持相对地低。 
按照本发明的另一个方面，冲煮好的液体从溢流开口穿过饮料导管向下引导到饮料出口。 
因此，在保持简单的胶囊结构并促进胶囊在机器中的简单操纵的情况下，就可适当地和卫生地将冲煮好的液体分配到接受器(茶杯、酒杯等等)中。 
为此，本发明的方法设计了胶囊基本上垂直地定位，以及饮料从溢流开口位置到饮料出口的方向向下的传送。结果，由于胶囊可垂直地在机器内定位，当流体基本上水平地和向上地在包封件和间隙空间内移动时，饮料然后向下分配。这种方法与胶囊在机器内倾向于水平布置的现有系统相比，具有显著的优点。在本发明中，不仅可以控制流动缓慢地穿过胶囊以得到更好的泡制品质，而且整个胶囊系统极大地简化，对胶囊的操纵更容易。 
实际上，由于胶囊可以垂直地安置，因此胶囊插入和胶囊拆卸变得更为方便，因为胶囊可以从机器顶端垂直地插入，并在机器打开时沿着相同的轴线或者方向仅通过重力拆卸下来，而不需要复杂的弹射装置和/或用户的介入。 
在优选实施例中，饮料导管和饮料分配出口是胶囊的一部分，并且饮料在不直接接触机器部件的情况下流出胶囊。这提供了另外的好处：不再需要清洗或者冲洗机器部件，并消除了味道交叉污染。 
在优选实施例中，饮料导管和分配出口是饮料机器的一部分。 
在本发明的另一个实施例中，过滤装置是胶囊的密封壁，该密封壁由保持在适当位置以便进行冲煮的多个离散的穿刺构件刺穿，溢流壁是面对胶囊被刺穿的密封壁的外部壁。换句话说，过滤器由被刺穿的密封壁和机器的离散的穿刺构件联合形成。当穿刺构件与密封壁在穿孔布置中接合时，形成非常小的空隙用于冲煮好的液体从那里经过，而固体颗粒则主要保留在包封件内。这种布置的优点在于胶囊更简单和成本更低，尽管会在胶囊和机器之间发生更多的产品相互作用。 
如有必要，可以使用附加的过滤介质。 
在一种变型中，离散的穿刺构件可以为了冲煮而拆卸，在包封件内使用过滤介质。 
离散的穿刺构件可以是针、刀片、角锥或者其他的能在密封壁上制造小的、离散的和分布式的孔口的等同穿孔装置。 
在一实施例中，流体可以是穿过包封件的与过滤壁相对的入口壁被引入胶囊中。此外，与现有技术的教导相反，流体可以在胶囊的任何可能侧面上引入。优选地，流体从相对侧引入，而同时保持本发明的全部益处，即，获得高品质泡制的缓慢流动、饮料到杯子中的受控引导、降低的交叉污染和胶囊在机器内的简单操纵。该“相对侧(引入)”的方法更优选，因为首先它保证水可以完全地穿过成分，并且还在一侧留出更多空间用于安置注入流体系统，这样使得胶囊系统(胶囊和机器)紧凑。 
在一实施例中，在比饮料从包封件中排出的位置低的位置将流体引入包封件。 
本发明还涉及一种制备饮料的饮料胶囊系统，包括： 
饮料胶囊，其包括容纳有一种或多种饮料成分的包封件， 
包括胶囊操纵构件的冲煮装置，该胶囊操纵构件将胶囊保持在确定的冲煮位置， 
附图说明
过滤壁，该过滤壁用于过滤离开包封件的冲煮好的液体。此外，与过滤壁相关联地设置一溢流壁，穿过过滤壁的过滤后的液体被强制经过溢流壁的至少一个溢出孔口。 
优选地，溢出孔口至少位于包封件的中间水平面之上。溢流壁构造成使得穿过过滤壁过滤的冲煮好的液体的至少一部分在过滤壁之后向上移动以越过溢出孔口。液体的这部分优选地是位于包封件内的稠密部分。 
现在参照附图仅作为示例对本发明的实施例进行描述，在附图中： 
图1是根据第一实施例的用于实施本发明的方法的冲煮胶囊系统示意图； 
图2是图1的冲煮系统在胶囊冲煮期间的示意图； 
图3是根据第二实施例的用于实施本发明的方法的冲煮胶囊系统示意图； 
图4是图3的冲煮系统在胶囊冲煮期间的示意图； 
图5所示的是根据本发明第三实施例的胶囊的透视图； 
图6是图5中的胶囊沿着中间垂直面A的剖视图； 
图7是图5的胶囊的盖或罩的外部透视图； 
图8是图5的胶囊的盖或罩的内部透视图； 
图9是图5的盖或罩的平面内部视图； 
图10是图5的胶囊的杯状外壳的透视图； 
图11所示的是图5-10的胶囊插入冲煮装置内的状态； 
图12所示的是冲煮装置围绕胶囊闭合的状态； 
图13所示的是在冲煮之前在冲煮装置中生成胶囊溢出孔口的状态； 
图14所示的是从冲煮装置中拆卸胶囊的状态； 
图15所示的是根据本发明第四实施例的截锥形胶囊的剖视图； 
图16所示的是图15的胶囊在中间平面B的I-I方向的剖视图； 
图17所示的是根据本发明第五实施例的矩形胶囊的剖视图； 
图18所示的是图17的胶囊在中间平面B的II-II方向的剖视图； 
图19所示的是根据第六实施例的胶囊的剖视图； 
图20所示的是图19的胶囊在中间平面B的III-III方向的剖视图； 
图21所示的是根据第七实施例的原理胶囊的示意性透视图； 
图22是图21的胶囊的剖视图； 
图23是图22的胶囊的变型的剖视图。 
具体实施方式
本发明的方法的总的原理将参照图1和2以第一可能方式和参照图3和4以第二可能方式来解释。 
在第一方式中，胶囊系统1包括胶囊2和饮料冲煮装置10。为简单起见，仅示意性地描述饮料冲煮装置，事实上其可以包括本领域技术人员具有的普通常识之内的其他技术特征。胶囊包括容纳饮料成分例如叶茶等等的包封件20。该包封件由杯状外壳21和固定地附着于外壳21的周向内部 台阶23上的过滤壁22限定。该外壳可以具有不同的横截面，例如圆形、椭圆形、正方形、矩形或多边形截面，其决定过滤壁22的大体轮廓。该包封件大小可以容纳一定剂量的叶饮料成分，通常大约在5到10克之间，优选地为2到5克。叶成分的剂量可以取决于生产的饮料的最终体积。对于单杯茶，典型的剂量是大约2克，但是对于茶壶，典型的剂量是大约8到10克。可以清楚地从图1中看到，胶囊相对于冲煮装置10定位成使得过滤壁22基本上从包封件的底部基本垂直地延伸。为此，胶囊优选地以“垂直的”布置方式定位在冲煮装置10内。杯状外壳21可以是这样定向：其大的开口和其底部在垂直位置中取向。 
胶囊优选地通过密封地封闭包封件20的密封壁3来密闭。密封壁例如附着于杯状外壳的周向外部边缘24上。 
该密封壁和该外壳两者都可以由阻氧材料制作，该包封件中基本上可以没有氧气，因此可以在延长期的时间内保持饮料成分的新鲜度。密封壁可以是柔性膜或半硬质塑料部件。可刺穿的密封膜优选为例如单层或多层的膜，典型地，PET/铝/PP、PE/EVOH/PP、PET/喷涂金属/PP、铝/PP的层压件。 
包封件优选地无氧，并且可以容纳充足的惰性气体，例如N2、N2O或CO2。 
胶囊还可以包括附着于外壳的边缘24上的、与该密封壁3重叠的盖构件4。该盖形成一内部沟槽40，在其侧端终点形成出口41。 
胶囊的形状不是非常关键的。根据不同的理由可以优先选择截锥形、椭圆形或半球形的形状。这允许有更大的表面用于饮料通过被刺穿的密封壁的出口和内部压力的降低。外壳还可以以较低的成本通过塑料热成型或者铝或铝-塑料深冲压在产业上制造。该形状具有更加平滑的拐角，也有利于操纵构件的移除和胶囊的排出。 
对于冲煮装置10，其包括构造成在规定的“垂直”布置中保持胶囊的胶囊操纵构件30、31。这些操纵构件30、31可以是机器卡爪或者任何合适的可以围绕胶囊打开和闭合并且保持其紧紧地处在原位的机械封装装 置。不需要提供高的闭合力，因为胶囊中相关的流体压力相对较低，并且优选地尽可能接近大气压力。另外，因为胶囊经得起低冲煮压力，因此不需要完全包封胶囊，而只需要在冲煮期间保持不漏水即可。这有助于简化机器、减少机器成本。 
冲煮装置包括供水装置32(例如水箱)，水泵33，加热器34和通过操纵构件30控制的注热水管线35。冲煮装置也可以包含控制器和用户界面板(未示出)来控制本领域中公知的饮料制备周期。可设置反压阀36来降低胶囊的输入端或者注射构件38(例如一个(或多个)针或者一个(或多个)刀片和进水口)的压力。当然，该反压阀可以省略，而使用在低压下输送流体的低压泵。然而，中压和高压泵由于它们的耐用性和可靠性而优先选用，与反压阀组合使用。 
冲煮装置还可以包含用于刺穿在包封件溢出位置的密封壁的装置37。如图1所示，该穿孔装置37可在操纵构件30、31围绕胶囊闭合后启动。该穿孔装置施加压力穿过盖4和密封壁3而生成溢出孔口25，其然后缩回远离该孔口25，使该孔口完全地打开。 
重要地，在图2所示的冲煮操作中，胶囊最终包括具有至少位于该包封件中间水平面P之上的溢出孔口25的溢流壁3。图2中还清楚的表明，过滤壁22和溢流壁3以一短的距离间隔开，该短距离足够形成一间隙空间“s”，在不受理论限制的情况下，该间隙空间用作“虹吸管”，这样促进主要位于该包封件底部的稠密饮料部分向上运动。 
如图2所示，本发明的方法实施如下。将胶囊插入冲煮装置，胶囊操纵构件围绕胶囊闭合，将胶囊定位成使得密封壁基本上垂直地定向。溢出孔口25通过穿孔装置37产生，穿孔装置刺穿密封壁3并且缩回留下张开的孔口。在该胶囊的相对侧，将流体注入构件引入该胶囊的包封件。热水以相对低的压力注入该胶囊，优选地，压力不超过0.2bar。热水慢慢地填充该胶囊并且浸没包封件内的饮料成分。冲煮好的饮料通过过滤壁22过滤。饮料的稠密部分5易于沉淀在包封件的底部；由于过滤壁恰当地布置在该部分附近，因此其也能通过过滤壁过滤。稠密饮料通过间隙空间“s” 排出，其是由于在空间下部和所述空间上部之间的压力变化产生的，其作用类似于“虹吸管”。其余的饮料也通过在不同的垂直高度直至胶囊内流体的上部液面穿过过滤壁而过滤并通过溢出孔口25排出。 
应注意，该溢出孔口优选设置在包封件总高度的3/4以上，并且更优选地设置在包封件总高度的4/5以上；这样确保更加完全地浸没饮料成分，并且从包封件较慢地排出饮料，其有利于更好的泡制过程。 
包封件的“总高度”是指当胶囊定位在饮料机器内准备实施冲煮时包封件最低点到包封件最高点间隔开的全部距离。在一种方式中，过滤壁基本上等于包封件的总高度。 
可以注意到，可以获得其中冲煮好的液体直接地分配到接受器6(例如，茶杯、大杯等等)的“直流”。就“直流”来说，其意味着出口相对于冲煮装置布置成使得冲煮好的液体当离开出口时不会遇到任何固定的装置部件。换句话说，出口设置得足够低，并且与胶囊操纵构件横向隔开，以避免当液体排出时与这些构件有任何显著的接触。 
根据图1和2的冲煮方法的原理包含不同的变型和等同形式。 
例如，溢流壁3可以不是被刺穿，而是可以通过预切溢出孔口来预先打开。预切溢出孔口是在胶囊制造阶段已经制造的孔口。饮料成分的新鲜度可以通过不同的手段保持，例如通过具有临到冲煮才打开的密封出口的不透气密闭盖，或通过利用不透气的外包装封装胶囊。 
胶囊也可以设计为没有盖4及其引导功能。在这种情况下，前部操纵构件31可以设计成当冲煮好的液体通过溢流壁3并且流向接受器时来收集冲煮好的液体。 
本发明的另一个显著不同的变型结合图3和4进行描述。为了简化起见，在这里使用相同的附图标记表示与图1和2中实施例相同的技术手段或特征。该变型的区别是胶囊不再支承有溢流壁、饮料沟槽和出口，它们是冲煮机器的组成部分。这样形成更加简单、低成本的胶囊，以及更加复杂的冲煮装置，但是就总的冲煮原理而言是等效的。 
因此，胶囊可包括由杯状外壳21和例如沿着周向密封边缘24密封地 附着于该外壳的密封壁26限定的包封件。密封壁26是密封地封闭该外壳的柔性可刺穿膜。该包封件优选地没有氧，并且可容纳充足的惰性气体例如N2、N2O或CO2。 
溢流壁在这里是冲煮装置的一部分，并且用参考标记3B表示。在其面对胶囊的密封壁的表面上设置有多个穿刺构件39。这些穿刺构件优选地分布在一表面上，该表面基本上覆盖密封壁表面的至少3/4，并且优选地超过密封壁表面的大约80％至100％。更加重要地，穿刺构件应从包封件底部附近垂直地延伸，使得能够排出沉淀在包封件底部内的冲煮好的液体的稠密部分。 
如图3所示，该方法可从将胶囊放置在冲煮装置的两个胶囊操纵构件30、31之间开始，其中穿刺构件39足够地远离密封面，使得胶囊易于插入装置内。如示意性示出的，在装置闭合之前，可通过任何适当的接合胶囊周向边缘24的保持系统310将胶囊维持在适当位置。 
为了冲煮该胶囊，冲煮装置围绕胶囊闭合，使得穿刺构件39刺穿胶囊的密封壁26。穿刺构件39和刺穿配置中的密封壁的组合可以形成过滤装置，其足够过滤离开包封件的冲煮好的液体。 
穿刺构件在数量、形状和大小上的选择使得过滤能足够有效地除去排出的冲煮好的液体的混浊。穿刺构件的这些特征也可以选择成，使得不产生太高的使包封件内部压力升高而消极地影响饮料品质的反压力。在优选的示例中，穿刺构件的数量为从10到100，优选在20到40之间。穿刺构件的刺穿横截面可以从0.01到2mm变化，优选地，从0.1到1mm变化。形状可以是圆锥、圆柱、正方形、星形和锥体等等。 
冲煮好的液体因此可以在穿刺构件生成的孔和所述构件的表面之间过滤，并且在被刺穿的密封壁26和面对密封壁26的冲煮装置的溢流壁3B之间形成的间隙空间“s”内排出。该间隙空间可以这样产生：在穿刺构件39的有限长度上刺穿壁26，设置胶囊操纵构件的阶梯式布置和/或安置在二者之间的靠接装置。冲煮好的液体根据冲煮层的比重在包封件不同的垂直高度通过密封壁收集在该空间内，并且通过该空间排出到属于前部的胶 囊操纵构件31的溢出孔口250。冲煮好的液体然后在饮料流动通道400中向下导入到饮料出口410，可以以饮料直流的方式逐渐地分配到杯子中。 
本发明另一个实施例如图5到10中所示。这些图所示的是实现本发明的方法的饮料胶囊2的变型。 
饮料胶囊2包括容纳有一种或多种饮料成分的包封件20。包封件20由杯状外壳21和过滤壁22的组件来限定。密封出口壁3B密封地封闭外壳21，并且可用作溢流壁，这点稍后会说明。该胶囊还包括具有周向边缘的盖或罩4，其附着于外壳21的周向边缘42上。盖和外壳之间的连接可以通过粘结、焊接、卡扣接头和它们的任何组合方式实现。出口密封壁3B可以由刚性的、半刚性的或者非刚性的材料、或者它们的组合制造。合适的材料包括但不局限于塑料、PET、铝箔、聚合物薄膜和纸等等。在一个优选方式中，壁是由单层制成或者与阻气层层压而成的柔性膜，氧气基本上在制造期间通过惰性气体冲洗或者类似的技术从包封件中除掉了，因此在使用之前保持饮料成分的新鲜度。 
盖作为用于至少一个穿孔装置或者穿孔指示装置8的支承件。实际上，胶囊包括至少一个相对于密封壁3B定位的穿孔装置8，来在密封壁上形成至少一个溢出孔口。在这里所示的优选示例中，胶囊包括两个穿孔装置8A、8B。胶囊上需要两个穿孔装置的原因在下文描述中会很清楚，但是简言之，这使得能够在冲煮机器内不同的方向上使用胶囊，因此给用户在操作胶囊上提供更多的方便。 
穿孔装置相对于中间平面B偏心地布置，所述中间平面表示当胶囊处于冲煮装置10内操作时包封件20的中心穿过的水平面。 
在这个优选方式中，胶囊包括两组(分别用“A”、“B”表示)穿孔装置8A、8B和饮料出口41A、41B；每一组相对于密封出口壁的中间中心平面B偏置布置并彼此相对。具体地，所述两组穿孔装置和出口8A、41A和8B、41B相对于穿过密封出口壁的中心平面的中间平面对称布置。 
这种结构的主要优点是胶囊可以在相互成大约180°的两个可能的方向上定向，由此有利于胶囊在机器中的插入和安置。当然，组的数目可以 超过两个，优选地是偶数，例如彼此成90°的两个一组的四组，从而其在机器中提供四个可能的取向。 
胶囊还包括过滤壁22，其相对于密封壁以短的距离间隔开以便在二者之间形成间隙空间“s”。过滤壁可以通过任何合适的连接手段附着于外壳的周向台阶部分23上，例如焊接、粘结、卡扣接头或者任何等同方式。过滤介质可由多种材料构成，包括但不限于塑料、金属薄片、无纺织聚酯、聚丙烯、聚乙烯、纸材料和它们的组合。 
饮料流动引导装置40优选地相对于密封出口壁与其相邻且在其外部定位。因而，胶囊可以垂直地定向，例如，它的出口壁垂直地定向，以便流动通过饮料流动引导装置和饮料出口直接向下引导到杯子。一个附加的优点是胶囊在如下意义上可以是“直流”的，即离开机器的饮料直接地下落进入到杯子之内而不会接触机器的部件。好处是较少的味道交叉污染和减少清洗。 
按照本发明的一个方面，穿孔装置8A、8B和饮料出口41A、41B分别布置在相对于密封出口壁或者包封件的中心或者平面B的两个相对的偏心位置。由于饮料在大约最高点离开包封件、在胶囊大约最低的相对的点离开饮料出口的事实，带来的优点是胶囊既可以为了改进冲煮而保持在垂直取向，也可以使饮料“直流”到杯子。 
优选地，取决于胶囊在冲煮装置内的定位，饮料出口8A、8B中的一个向下定向以释放饮料，释放饮料的方向与饮料从溢出位置释放的方向基本正交。这种结构能够使胶囊在机器里定位成，使得饮料在笔直向下的方向释放到杯子内，因而有利于不接触机器的“直流”。 
在优选方式中，流动引导装置40由两个组A、B同时共享。因而，胶囊结构合理，制造成本较低。 
更具体地如图7或9所示，胶囊也可以加工成促进和指示用户以特定方向插入到冲煮装置内的形状。例如，胶囊可以设置为具有轴向距离L和较短的横向距离W的延长/细长形状；所述至少一个穿孔装置8A、8B和至少一个出口41A、41B基本上沿着轴向距离布置。 
穿孔装置8A、8B包括两个弹簧偏压机械穿刺构件，这在图8和9中较好地示出。每个穿刺构件由与盖的其余部分一体成形的弹性塑料舌状物810形成。舌状物在它的弯曲端部811处支承有内部穿刺件812，该穿刺件足够大以致于可以在密封壁中生成足够截面的溢出孔口。在它的附着端部813，舌状物一体地连接于盖的横向表面。两个穿孔装置和出口沿着盖的较长的轴排列。 
在盖的内部凹陷81中，设置有彼此平行延伸并位于穿孔装置两侧的内部壁部分820、821。壁部分820向内且垂直于凹陷81延伸，并靠近密封壁3B。它们也可以优选地从接近两个出口41A、41B的点延伸从而形成内部沟槽40，其可以引导冲煮好的液体从溢出孔口流动到布置在盖的相对侧的相应出口。 
图10所示的是胶囊外壳或者壳体21。特别地，外壳可以由热成型、吹塑或者注射成型的塑料制成，例如PP或者包括阻氧材料或任何合适的食品级聚合物的PP层压件，或者由深拉成型铝或铝聚合物层压件制成。外壳具有周向边缘24，其作为凸缘延伸以构成基本上平坦的密封部分，密封壁可以密封于其上并且盖4可以卡扣配合和/或密封于其上。从边缘径向向内构造有一小的台阶23，形成台阶以接纳可密封或连接到台阶的平坦径向部分上的过滤壁。台阶的深度取决于过滤壁的厚度和对提供虹吸效果的间隙空间的控制。例如，过滤壁范围从0.1到1.5mm，台阶深度范围从0.2到5mm，间隙空间范围从0.1到3.5mm。 
在外壳的后部，外壳的壁可以包括凸出区域26，该凸出区域构成用于将流体引入胶囊的注入区域。该凸出区域设计成抵抗注射装置38的压力并且在其中心可容易地刺穿。 
注意到，穿孔装置可以被纯粹的穿孔指示装置替代，例如，穿过盖设置的至少一个孔，所述孔策略地布置来以类似于图1的实施例的方式引导冲煮装置的外部穿孔器。 
图11到14涉及冲煮过程和图5到10的胶囊的相关机器系统。胶囊在冲煮装置内“垂直”布置的关于从插入到取出的胶囊操作方便的优点在这 些图中变得更明显。 
下面结合分别示出胶囊插入和退出方式的图11和14详细地描述示例性的冲煮模块。冲煮模块3B包括两个主要的胶囊操纵构件30、31，其接合地配合以围绕图5的胶囊2闭合。前部操纵构件31可以相对于冲煮装置固定(没有全部示出)，后部操纵构件30相对于构件31是可动的。可以注意到，这是可以相反的：前部构件可以是可动的而后部构件是固定的，或者两者都是可动的。前部操纵构件具有引导插入装置320，其使得能够将胶囊插入冲煮装置内。装置320可以是侧向构件，其包括两个设置在胶囊两侧的接合胶囊边缘24的侧向狭槽320。狭槽可以稍微向前部操纵构件倾斜，当胶囊在装置内由于重力逐渐地下降时，其逐渐地使胶囊靠近前部操纵构件。保持装置310在操纵构件的较低的部分，其用于一旦将胶囊插入就使胶囊保持在原位。胶囊边缘24的较低部分因此接合装置310的靠接部分。 
在前部操纵构件内设有机械推杆370，其通过操纵构件的支承部分371可滑动地设置。机械推杆可以联接到致动装置例如机电螺线管、凸轮或者任何可以使机械推杆通过所述支承部分来回移动的等同装置(未示出)。机械推杆因此可在两个位置内移动：图11所示的第一缩回位置，其中当胶囊放入装置中时，推杆的自由端372远离胶囊；图13所示的第二延伸位置，其中推杆实际上接合上部的穿孔装置8。 
后部操纵构件30包括形状基本上与胶囊的壳体21互补的外壳300。该外壳包括在其底端的流体注射构件38，其可以是例如由液体导管381横穿的锋利的针380。在后部操纵构件的后面设置有密封压盖，其连接到与饮料装置的流体系统有关的流体管道(未示出)。外壳300在其开口端具有小的周向凹陷301，其中容纳有环状密封接头302，在闭合时该接头可以靠在胶囊的台阶状边缘24背部实现流体密封。 
后部操纵构件30可以通过肘节杆系统9沿着基本水平的路径移动，该系统在此不再做详细的说明，因为本领域技术人员可以想到，许多不同的机械或液压辅助闭合装置都可用来将(后部)操纵构件移动至与前部操纵 构件协力围绕胶囊的闭合布置中。 
图12所示的是由肘节杆系统9移动的后部操纵构件30，肘节杆系统9向冲煮装置的闭合位置伸展，胶囊的后部被注射构件38刺穿。 
在图13中，当操纵构件30、31已经围绕所述胶囊闭合，并且所述胶囊被沿其台阶状边缘24紧密地固定时，触发机械推杆370使其处于展开位置，以推动上部穿孔装置8紧靠胶囊的密封壁3。这使所述密封壁被局部刺破形成溢出孔口。然后机械推杆移动至其缩回位置，使上述孔口完全打开。接下来，如已经说明的那样，冲煮开始，流体注入到所述胶囊中以冲煮所述饮料成分。 
在图14中，操纵构件打开，即，后部操纵构件缩回，胶囊被轻徽地向后拉动，这样它可以靠重力下落并且被丢弃。 
图15和16所示的是本发明的胶囊的另一个变型，其考虑在冲煮机器里“水平地”定位时的冲煮。总的冲煮原则与前述实施例相同。胶囊包括容纳一种或多种待冲煮成分的包封件20。包封件由截锥形壳体21、底壁27和内部过滤壁22限定。过滤壁横向地分割壳体的内部容积为两部分：包封件和第二饮料收集空间26。过滤壁这样被安置：使其从包封件的两个顶端/底端延伸，以便使倾向于停留在底部附近的稠密液体穿过过滤器流出。底壁27可以是圆形部分，其通过压接、焊接、粘结或它们的组合附着于壳体21的边缘24上。它包括溢流壁3C，该溢流壁在过滤器前面向上地形成在壳体内部，并在接近于壳体21的上底部/壁的区域留有溢出孔口255。溢流壁距离过滤壁22一短的距离“s”。饮料出口41设置在收集室26内，并穿过底壁27。图15和16的饮料胶囊以“水平的”取向冲煮，即，底壁和出口41面向下。水以低压力注射进入包封件，优选地从底壁注入。冲煮好的液体流动穿过过滤壁22，被强制通过溢出孔口3C到收集室26，然后向下到出口41。 
图17和18所示的是按照本发明的方法进行冲煮的胶囊的另一个变型。胶囊除了为矩形的形状之外，其具有如图15和16的胶囊一样的特征。胶囊还包括可以是预先设有刻痕的或削弱的部分的注水点29，其用于引入冲 煮装置的喷水嘴。削弱区域可以是当喷嘴导入时破裂的塑料部分。 
图19和20所示的是按照本发明的一般原理进行冲煮的胶囊的另一可能的实施例。在该实施例中，溢流壁是漏斗3D，其使出口41在胶囊内部延长。漏斗足够的短，以在漏斗的尾端区域和胶囊的上表面之间留出上部缺口256以构成溢出孔口。注意到，胶囊的支承结构可以包含多种如该示例中所示的变型。这里，胶囊具有倒置的U型壳体210，其底壁211形成胶囊的底部；并由盖260封闭。壳体通过平坦的垂直定向的过滤壁22划分为两个空间。水向容纳有饮料成分的包封件20的注入可以通过盖260进行，在此情况下，盖260优选为可刺穿的膜，或者通过壳体210(即，在侧面或底部)进行。 
图21和22所示的是另一个变型，其中胶囊由同心的、直径逐渐减小的管状元件(即，分别从第一到第三部分)组成。胶囊的外部本体或外壳由第一管状本体220组成。溢流壁由具有较小直径和较小高度的第二管状部分3E组成。过滤构件22由具有较小直径和基本上同外部本体相等的高度的第三管状部分组成。第三管状部分可以是例如海绵或纸或纺织物，或非纺织物或烧结塑料管或它们的组合。饮料成分填充在构成包封件20的第三管状部分内。外部本体在其上下端可分别由上部和下部盖261、262进行密封。由于第二管状本体具有较小的高度，所以形成溢出孔口257，其可以让经由过滤管状部分22过滤的冲煮好的液体穿过。当然，下部盖262可以与溢流壁一体形成，例如以注塑的方式。所述下部盖、溢出壁和第一部分也可以由一体模制塑料制成。第一部分也可以是非管状。点O1、O2表示水向胶囊内的可能注入点。如图所示，水可以在胶囊的上部或下部中心处通过上部或下部盖直接注入包封件内。点P1、P2表示冲煮好的饮料的可能出口点。饮料可以从胶囊内沿位于第一和第二管状部分之间的任何合适位置通过下部盖262分配。 
图23所示的是直径逐渐减小的管状部分(即，分别从第一至第三部分)同心布置的另一变型，其与之前实施例略微不同的是包封件20设置于第一外部部分220和第二过滤管状部分22之间的最外面的环状容积中。在该实 施例中，具有较小直径和较低高度的管的第三部分3F位于中心，以强制冲煮饮料的溢出。点O1、O2、O3、O4表示可能的流体进口位置。点P1表示可能的饮料出口位置。 

Claims (29)

1.一种通过插入饮料机器的胶囊制备饮料的方法，该胶囊包括容纳有一种或多种饮料成分的包封件，
其中，将冲煮用流体引入该包封件中来冲煮所述一种或多种饮料成分，
其中，冲煮好的液体通过过滤装置过滤并且从胶囊中输出，
其特征在于，与过滤装置相关联地设置有溢流壁，穿过过滤装置的过滤后的液体被强制经过溢流壁的至少一个溢出孔口，所述至少一个溢出孔口位于包封件的中间水平面之上，并且所述冲煮用流体被注入包封件内部。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，溢流壁使至少一部分冲煮好的液体在通过过滤装置过滤之后向上移动到溢出孔口。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，过滤装置是壁。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，过滤装置从包封件中位于溢出孔口下方的位置延伸。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，过滤装置基本上从包封件的底部延伸。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，过滤装置基本上从包封件的底部延伸到包封件的顶部。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，溢流壁置于过滤装置前面，两者之间有间隙空间。
8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，溢出孔口垂直地位于包封件高度的3/4以上。
9.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，冲煮用流体以低于0.2bar的相对压力进入包封件。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，冲煮用流体以低于0.1bar的相对压力进入包封件。
11.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，过滤装置是预先制造的过滤器，溢流壁是在冲煮之前打开的胶囊的密封壁。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，通过经由所述密封壁刺穿至少一个孔来实现溢出孔口。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，通过作为胶囊的一部分的机械穿孔器实现所述溢出孔口。
14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，通过作为饮料机器的一部分的机械或者液压穿孔器实现所述溢出孔口。
15.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，溢出孔口是通过结构预先形成的，并且由外部封闭膜保护。
16.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，冲煮好的液体从溢出孔口被向下引导穿过饮料导管到达饮料出口。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述饮料导管和所述饮料出口是胶囊的一部分。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述饮料导管和所述饮料出口是饮料机器的一部分。
19.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，过滤装置是胶囊的密封壁，该密封壁由在冲煮期间保持在适当位置的多个离散的穿刺构件刺穿，溢流壁是面对胶囊被刺穿的密封壁的外部壁。
20.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过包封件的与过滤装置相对的入口壁将流体引入胶囊。
21.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在比饮料从包封件中排出的位置低的位置将流体引入包封件。
22.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述至少一种成分是叶茶或者草本茶。
23.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溢流壁包括预先制造的溢出孔口。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述溢出孔口由胶囊自身结构预先形成。
25.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述溢流壁在胶囊内部，并由外部封闭膜保护。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述封闭膜由或者是胶囊的一部分或者不属于胶囊的穿孔装置刺穿。
27.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述胶囊被刺穿以形成出口来输送冲煮好的饮料到胶囊外面。
28.如权利要求25所述的方法，其特征在于，所述封闭膜在包封件内没有形成显著的正压时被刺穿。
29.一种制备饮料的饮料胶囊系统，包括：
具有容纳有一种或多种饮料成分的包封件的饮料胶囊，
包括胶囊操纵构件的冲煮装置，该胶囊操纵构件将胶囊保持在确定的冲煮位置，
过滤壁，该过滤壁用于过滤离开包封件的冲煮好的液体，
其特征在于，与过滤壁相关联地设置有溢流壁，穿过过滤壁的过滤后的液体被强制经过溢流壁的至少一个溢出孔口，所述至少一个溢出孔口位于包封件的中间水平面之上，并且所述冲煮装置包括将冲煮用流体注入包封件内部的流体注入构件。
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