CN101466618B - 具有减少的滴液的胶囊 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生产饮料的容纳有成分的胶囊(1)，其中成分容纳于隔室(3)，设置有内部穿孔装置(5)，该内部穿孔装置(5)设计成通过在成分隔室内压力下使得成分隔室(3)的下表面(4)抵靠作用于该内部穿孔装置而打开该下表面，所述胶囊设有布置成选择性地阻塞从成分隔室的下表面到胶囊的饮料出口(7)之间的流动路径的阀装置(15)。

Description

具有减少的滴液的胶囊
技术领域
本发明一般地涉及利用容纳成分的胶囊来生产饮料或其它液体食物(汤等等)的领域。
背景技术
当饮料生产机将液体例如水注入容纳成分的胶囊内部时，水与胶囊内容纳的成分相互作用。相互作用的结果是然后可从胶囊获得的饮料或液体食物。
EP 1580144A1涉及一种包括阀的用于萃取饮料的成一体的芯筒(cartridge)，该阀在压力的作用下打开。所述阀用于延迟打开芯筒。所述阀使得芯筒内压力升高并促进萃取以及泡沫的形成。所述阀在萃取结束时还可减少流体残余物的滴液。因此所述阀具有不同的功能，其中一个功能是控制内部压力。生产一种足够可靠并且始终可以控制相同的萃取压力的阀是困难的。此外，胶囊必须密封，因此它在萃取过程开始之前必须由附加的挺杆手动打开或者通过插入饮料制备机来打开。
本发明通过提出用于密封的胶囊的方案来解决现有技术中的缺点，该方案更好地控制了萃取压力并提供合适的方案来解决流体残余物滴液的问题。
本发明特别涉及胶囊的这样的领域，其中在胶囊的制造过程中，成分被密封在胶囊的隔室内。换句话说，仅在胶囊插入饮料生产机之后成分才会暴露于外部环境中，该饮料生产机通常具有用于刺穿胶囊的入口表面的装置、用于将水注入胶囊的装置和用于将胶囊载入限定的位置的装置。
密封胶囊是有利的，因为这可避免在运输和储存过程中，成分中的挥发性物质过早丧失。
在饮料生产过程结束时，胶囊的入口侧和出口侧都打开。尽管引入胶囊内部的液体的绝大部分将从胶囊中排出，但是在饮料生产过程之后在胶囊内总是保留一些残余的液体。
特别是当从饮料生产机中取出胶囊时，存在水或饮料从例如胶囊的进水侧滴落的问题。人们认为从饮料出口侧进入胶囊的空气会特别地加剧这种滴液的问题。
当离开胶囊进水侧的饮料甚至使得例如咖啡末的固体在进水侧离开胶囊时，这种问题有时甚至更加严重。这会导致饮料生产机的元件之间的交叉污染，在饮料生产机用于不同的饮料(例如咖啡、茶、果汁、牛奶......)时，这会构成特殊的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是在饮料生产过程完成之后减少残余液体和/或固体离开胶囊的危险。
本发明涉及一种用于生产饮料的容纳有成分的胶囊，其中，成分容纳于隔室中，该隔室包括设计成在该隔室内压力的作用下将饮料释放出隔室的下表面，其中该下表面在隔室内压力升高的作用下通过使所述下表面与穿孔装置相接合、从而刺穿该下表面而持久打开，其特征在于，所述胶囊设有阀装置，该阀装置布置成当隔室内的压力充分减小时选择性地阻塞从所述隔室的下表面到胶囊的饮料出口的流动路径，所述穿孔装置具有压型板的总体形状，所述阀装置布置在所述压型板的外围，所述阀装置是所述压型板的一体部分。
根据第一方面，提供了一种用于生产饮料或液体食物的容纳有成分的胶囊。所述成分容纳于隔室中。该隔室的下表面设计成在成分隔室内建立的压力作用下将饮料释放出成分隔室。该下表面在胶囊内压力升高的作用下持久打开。此压力通常是由水注入成分隔室而产生。此外，胶囊设有用于选择性地阻塞从成分隔室的所述下表面到胶囊的饮料出口的流动路径的阀装置。所述阀设计成在压力足够减小时阻塞饮料的流动。这样就防止了在制备过程结束时残余液体的滴落。
可设置内部穿孔装置以便在成分隔室内的压力作用下通过使得所述下表面与穿孔装置相互接合以刺穿或否则打开下表面而使得下表面打开。“下表面”必须理解为一旦打开就会开启通向胶囊的饮料出口的流动路径的表面。
所述阀装置可设计成以基本气密的方式阻塞流动路径。这就构成实现在饮料生产过程完成后减少或者至少抑制空气流动通过胶囊的基本思想的一种可能性。
阀装置可优选地安置于下表面的下游。这就构成阻碍成分隔室和胶囊的饮料出口之间的流体流动(至少在一个方向上)的可能性。
阀装置可设计成选择性地打开流动路径，即，仅在成分隔室内的压力大于环境压力时，或通常是一旦饮料生产过程完成，即一旦液体注入成分隔室停止时就打开流动路径。
相应地，阀装置可设计成一旦成分隔室内的压力不再超过环境压力就阻挡流动路径。
胶囊可设有具有压型板(具有特定轮廓的板，contoured plate)的总体形状的穿孔装置。轮廓(例如销或棱锥)设计成帮助打开成分隔室的相邻表面。阀装置可设置在板的外围/周边。具体地，阀装置可以是所述板的一体部分。
阀装置可包括柔性唇部，该柔性唇部设置成在闭合时与胶囊的相邻壁接合并且在打开时在压力的作用下受偏压以便从该相邻壁脱离。
本发明的另一方面涉及一种胶囊，该胶囊设计成通过胶囊的入口表面内的开口将液体注入成分隔室并将饮料从胶囊的饮料出口排出。该胶囊包括用于一旦液体注入成分隔室停止就自动阻断或至少大大减少在胶囊的饮料出口和入口表面内的开口之间的空气流动(反之亦然)的装置。
本发明还涉及一种胶囊，在该胶囊中阀装置设计成通过设置在胶囊外部的协作的/配合的控制装置来机械地打开和关闭。
所述阀装置可设计成与外部控制装置协作，该外部控制装置可以是饮料生产机的胶囊承载器中的突起。
阀装置可由胶囊的内部压型板的外围密封表面形成，该外围密封表面由于所述突起起挤压作用以使胶囊的外壁向内变形并推动所述板而选择性地从胶囊体部的内壁脱离。
当胶囊安置于胶囊承载器上、且胶囊与饮料生产机的注入装置接合时，由于施加在胶囊和胶囊承载器上的挤压作用可打开阀装置。
本发明的另一方面涉及一种用于生产饮料的容纳有成分的胶囊。所述成分容纳于一隔室中。可设置内部开口装置，以通过由于成分隔室内的压力而使得成分隔室的下表面抵靠作用于开口装置来打开该下表面。由此，从成分隔室的下表面到胶囊的饮料出口的流动路径可包括设计成用于减慢流向饮料出口的饮料速度的弯道部(chicane section)。弯道部是指至少一次地改变饮料流的部分，使得饮料流撞击到固定壁上，这削弱了饮料射流的能量。
开口装置可包括压型板，该压型板包括至少一个设置成与隔室的下表面接合的穿孔元件。
弯道部可至少部分地由胶囊壳的外壁中的凸肋和压型板的壁的部分来限定。
本发明的另一方面涉及一种用于生产饮料的容纳有成分的胶囊。胶囊的入口表面设计成通过在该入口表面内设置或产生的开口注入加压液体。设置有用于在液体注入装置从胶囊缩回之后和/或一旦停止液体注入就自动关闭开口的装置。
胶囊的入口表面可由具有自封闭特性(“自愈合/自修复特性”)的材料制成。
自封闭装置例如可由弹性材料制成。这些自封闭装置可由施加在入口表面的内侧和外侧的硅树脂或弹性体材料制成。
本发明的另一方面涉及一种用于生产饮料的容纳有成分的胶囊。所述成分容纳于隔室中。设置有内部穿孔装置，该内部穿孔装置设计成由于成分隔室内的压力而使得成分隔室的下表面抵靠作用在内部穿孔装置上从而打开该下表面。从成分隔室的下表面到胶囊的饮料出口的流动路径基本沿着胶囊外壁的内侧。设置有饮料流动引导装置以使得饮料基本上在饮料出口的中央离开饮料出口。
流动引导装置可以是设置在饮料出口的中央的销。
所述销至少部分地向外部渐缩。
穿孔装置可具有压型板的形状，流动引导装置可与该压型板成一体并从压型板的下侧突出。
本发明的另一方面涉及一种用于生产饮料的容纳有成分的胶囊，其中胶囊的入口表面设有一体的液体口，该液体口适合于联接到饮料生产机的液体注入装置。该一体的液体口可从胶囊的入口表面突出。
附图说明
从以下结合附图对本发明的优选实施例的描述中，本发明的其它方面、目的和优点将变得明显。
图1示出根据本发明的胶囊的剖视图；
图2示出根据本发明的穿孔板的视图；
图3示出图2的穿孔板的下侧；
图4示出穿孔板和胶囊的相邻壁之间接合的放大图；
图5示出在注水装置缩回之后胶囊的入口表面自动再关闭的第一实施例；
图6示出胶囊入口表面中穿孔的自动关闭装置的第二实施例；
图7示出具有一体的进水口的胶囊；
图8示出根据图7的胶囊的进水口的详细功能；以及
图9示出通过安置在胶囊外侧的控制装置来对胶囊内的阀装置进行机械控制的可能性的又一实施例。
具体实施方式
首先参考图1来解释实施本发明的一般原理。
图1示出具有成分隔室3、即可容纳饮料或液体食物成分的密封隔室3的胶囊1。在相关联的适用的饮料生产机中使用胶囊1之前，成分隔室3密封地与外部隔绝。
将箔、膜等附装到胶囊壁的上部凸缘状延伸部8可例如以气密的方式密封顶面2。如后面将结合图5和图6详细说明的，例如可通过外部穿孔装置，即作为饮料生产机的一部分的穿孔装置刺穿上侧2来打开该上侧。
根据本发明，成分隔室3的出口侧4在成分隔室3内的压力增加到高于环境压力，即胶囊1外部的压力的作用下打开。为此，可以使待打开的成分隔室3的表面4与容纳于胶囊1中(如图1的实施例中所示)或作为胶囊1外部的装置的开口装置相接合。
总之，当将例如水注入成分隔室3时，下表面4将逐渐与开口装置接合，直至达到某一阈值，下表面4将抵靠穿孔装置5而打开。
在图1所示的仅作为非限制性说明的实施例中，下表面4抵靠作用于和胶囊1成一体的穿孔装置5。具体地，也可在图2中详细看出，开口装置可以是压型板5，例如在其与成分隔室3的下表面4相对的一侧具有例如小的棱锥9的突起的板5。
因此，当增加成分隔室3内的压力时，所述下表面最终将抵靠穿孔板5的棱锥9而撕破。
因此，示出的穿孔板设计成在下表面4上产生多个开口，水和成分以及成分隔室3相互作用的产物——饮料将流过所述多个开口进入穿孔板5的棱锥9的侧壁之间的空隙。
穿孔板5优选没有开口，这样来自成分隔室3的饮料被迫流向穿孔板5的外围10.
穿孔构件5的外围10设有小的狭槽11，允许饮料流向穿孔板5的周向壁。
饮料流在图1中由小箭头示意性表示。
当对成分隔室3加压时，液体将能够在穿孔板5和胶囊1的相关联的锥形壁6之间的空间中流动并流向胶囊的饮料出口7。
因此，在锥形壁6的区域中，饮料流基本沿着胶囊壁6的内侧。
可设置用于确保饮料以平滑的方式离开饮料出口7的装置。这些装置例如可以是设置在饮料出口7的中央的导向销14。该导向销14可以是穿孔板5的成一体的部分并从穿孔板5的下表面向下凸出。优选地，导向销14在其下部向下渐缩。
因此，来自穿孔板5的外围的饮料将通过饮料出口7和导向销14的协作来平滑地引导且优选地以稳定流/定常流离开胶囊1。
这在使用所谓“直流(direct-flow)”原理的情况下尤其重要。根据直流原理，离开胶囊1的饮料出口7的饮料直接流进杯子或其他接收器中而没有通过饮料生产机的部件进行任何附加的引导。由于饮料流离开胶囊1时没有附加的引导，必须确保饮料平滑地离开此饮料出口7以避免饮料泼洒入杯子或其它接收器中。
注意到根据直流原理，胶囊1并不一定要设置成图1所示的竖直方向，而是还可以设置成相对竖直方向倾斜的任何位置，例如水平位置。尽管在如图1所示的位置(竖直布置)，饮料将沿与胶囊1的旋转对称轴线齐平的方向离开饮料出口7，在胶囊1布置成与竖直方向倾斜的情况下，饮料出口流将与胶囊1的此对称轴线形成角度。
除导向销14之外或者可选地，可采取其它措施以促进来自饮料成分隔室3的饮料的平滑流动。如图3所示，穿孔板5的下侧可设有若干环13，该环与穿孔板5的中央共轴布置，在所述中央布置有导向销14。
共轴环13分别设有多个凹部12，其中，在向穿孔板5的中央测量时，相邻环13的凹部12的角位置相互偏置。
环13的凹部12外的区域可与胶囊1的相关联的壁6完全接触或者至少使得它们形成饮料流的流动障碍。
总之，如图1和图4中描述的，偏置的凹部12与胶囊1的壁6的协作将迫使饮料形成曲折的(迂回的)路径，其中限定路径的壁削弱了饮料射流的能量并促进朝向饮料出口7的平滑流动。
此外，在围绕饮料出口7的区域内，胶囊1的壁6可设有向外延伸的凸肋27，这也促进了稳定的流动和对饮料射流的能量削弱作用。
如从图3和图4中可看到的，穿孔板5的外围10可设有柔性唇部15，该柔性唇部偏压在胶囊的壁6上。当沿饮料流动路径的流动方向观察，所述唇部15可与胶囊1的相关联的壁6形成锐角。只要成分隔室3受压，饮料流15就能够向内推动柔性唇部15以便打开流动路径。
因此柔性唇部15仅代表一个具有选择性阀装置的说明性实施例，该阀装置在饮料成分隔室3未加压的情况下封闭从成分隔室3到饮料出口3的流动路径。这样，一旦停止向成分隔室3内注水，柔性唇部15将关闭流动路径。这样，例如在成分隔室3中或在穿孔板的顶面上的任何剩余的水不再朝向饮料出口7流出。
此外，阀装置例如柔性唇部15可切断出口7和胶囊1的入口侧2中产生的注水口之间的任何气流。这样的优点是：通过至少急剧减少通过胶囊1的空气流动，由于缺乏补充空气，能够例如通过胶囊顶面2处的注水口离开胶囊1的内部的液体或固体量可减少。
应当注意，可设想很多不同的阀的布置和定位，只要阀装置适配成至少成为饮料出口7和顶面2处注水口之间的空气流和/或液体流的障碍即可。
图5a-5c以及图6a-6c示出用于防止液体和/或固体离开胶囊1的顶面2中的开口18的替代装置，所述开口18通过引入注水装置16而产生。
在图5的实施例中，在顶面2的上侧和/或下侧附装有自愈合材料17。如图5a-5c所示，注水装置16将通过自愈合材料17以及顶面2的箔或膜。一旦完成注水，注水装置16将缩回(图5c)，在顶面2留下开口18。根据本发明，所述材料17例如可以是弹性体、硅树脂材料等，其能够自动“修复”由注水装置16所造成的开口。
图6a-6c示出稍有不同的方法，其中形成层19的自愈合材料附装于顶面的内部。同样，顶面2的材料和自愈合材料19都将由穿孔装置16进行穿孔以便进行注水。一旦注水完成且穿孔装置16缩回(图6c)，膨胀材料19将修复由注水穿孔构件16留下的开口18。膨胀材料19可例如由超吸水性聚合物(SAP)制成，该超吸水性聚合物可吸收例如高达其自身重量100倍的水。一层这种膨胀材料19例如可作为内部薄膜而安装，或通过在形成顶面2的膜下方热熔化而安装。膨胀材料可例如吸水，然后转化成阻塞开口18的凝胶。
图7示出胶囊1的实施例，该胶囊自身设有注水口20。通过与胶囊1的顶面2面对面的装置21而密封的注水口20是胶囊1的一部分而不是相关联的饮料生产机的一部分。例如可从图8b看出，注水口23可以密封的方式连接于胶囊1的口22。如从图8b可示意性看出的，优选地胶囊1的注水口22的直径相对较小以便促进毛细(管)效应。例如，如果注水口22的内径在大约0.1mm到0.3mm之间，将会发生毛细效应，该效应使得即使在饮料生产装置的注水管23去除以后仍将水保持在口22内。在口22内以弯液面形式保持的水然后将形成空气屏障，即，避免了空气进入，减少了来自胶囊的残余液体损失。
图9示出胶囊1作为这样的示例的实施例，其具有用于控制胶囊内的阀装置的外部控制装置，以便一旦停止注水时胶囊内的空气和/或液体流动就停止。
根据图9的实施例，胶囊1插入其中以便与饮料生产机一起使用的胶囊保持器24设有两个凸出部25，当胶囊1被推挤插入胶囊承载器24时，该凸出部在限定的位置26处紧紧抵靠胶囊1的壁。
因此，只要胶囊1被推靠于凸出部25，这些凸出部25将略微向内压迫胶囊壁的部分26并从而将穿孔构件5相对于胶囊1的相关联的壁略微提升。
优选地，穿孔板5设有密封装置，例如柔性唇部15(例如见图3和图4)。因此，只要穿孔板5通过与胶囊承载器24的凸出部25相接合而提升时，饮料可围绕穿孔板5的外围流动并能够流向胶囊1的饮料出口7。但是，只要停止推靠胶囊壁的部分26，例如由于胶囊1从胶囊承载器24分离，穿孔板5将恢复其初始位置，在该位置处其安置成使得它切断成分隔室3和饮料出口7之间的空气和/或液体流动。

Claims (6)

1.一种用于生产饮料的容纳有成分的胶囊，其中，成分容纳于隔室中，该隔室包括设计成在该隔室内压力的作用下将饮料释放出隔室的下表面，其中该下表面在隔室内压力升高的作用下通过使所述下表面与穿孔装置相接合、从而刺穿该下表面而持久打开，其特征在于，所述胶囊设有阀装置，该阀装置布置成当隔室内的压力充分减小时选择性地阻塞从所述隔室的下表面到胶囊的饮料出口的流动路径，所述穿孔装置具有压型板的总体形状，所述阀装置布置在所述压型板的外围，所述阀装置是所述压型板的一体部分。
2.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述阀装置设计成以基本气密的方式阻塞流动路径。
3.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述阀装置安置于该下表面的下游。
4.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述阀装置设计成仅在隔室内的压力高于环境压力时打开流动路径。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述阀装置包括柔性唇部，该柔性唇部布置成在闭合时与胶囊的相邻壁接合并且在打开时在压力作用下受偏压以便从该相邻壁脱离。
6.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述阀装置设计成通过布置在胶囊外部的协作的控制装置而机械地打开和关闭。
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