CN101687592A - 用于通过离心法来制备液态食品的胶囊和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于通过如下方式来由胶囊中容纳的食品物质制备食品液体的一次性使用的胶囊，该方式包括：将水引入胶囊，并使用离心力使水通过该胶囊中容纳的食品物质以生产在胶囊中相对于胶囊的中心轴线被沿周向离心的食品液体，该中心轴线对应于在离心期间的旋转轴线，该胶囊包括：上壁(3)和底壁(6)、连接到上壁和下壁的变宽的侧壁(7)、以及容纳预定量的食品物质的封壳(82)，其中，所述上壁包括可开孔的和专用于提供用于释放液体的出口的周边出口区域(87)。

Description

用于通过离心法来制备液态食品的胶囊和方法
技术领域
本发明总体涉及一种用于通过利用离心力使水通过容器中容纳的食品物质来从该物质制备食品液体的胶囊系统和方法。
背景技术
已知制备饮料，其中利用离心力来分离由煮好的咖啡和咖啡粉末组成的混合物。这种混合物是通过将热水和咖啡粉末混合在一起保持一确定的时间而获得的。然后迫使水通过筛子，粉末材料存在于该筛子上。
诸如在EP 0367600B1中，现有系统包括将咖啡粉末放置在容器中，该容器通常是机器的不可移除部分。这种设备具有许多缺陷。首先，必须在容器中适当地人工量取咖啡粉末。其次，被离心的咖啡废料变干，并且其必须通过刮擦容器的表面来被移除。结果，咖啡制备需要大量人工处理并且非常费时。通常，咖啡新鲜度也可变化很大并且这会影响咖啡品质，这是因为咖啡通常来自散包装或者咖啡是在容器本身中由咖啡豆研磨而成的。
另外，取决于咖啡的手动量取以及煮泡条件(例如，离心速度、容器尺寸)，杯品质可变化很大。
因此，这些系统从来没有实现重要的商业上的成功。
在德国专利申请DE 102005007852中，机器包括可移除的保持件，容器的开口杯状部分放置在该保持件上；其它部分或盖子与机器的驱动轴关联。但是，一个缺陷是高强度的人工处理。另一个缺陷是由于缺少对粉末的量取的控制以及缺少对咖啡粉末的新鲜度的控制，难以控制咖啡的品质。
WO 2006/112691、FR2624364、EP0367600、GB2253336、FR2686007、EP0749713、DE4240429、EP0651963、FR2726988、DE4439252、EP0367600、FR2132310、FR2513106、FR2487661、DE3529053、FR2535597、WO2007/041954、DE3529204、DE3719962、FR2685186、DE3241606以及US-A-4545296中描述了用于通过离心力煮泡咖啡的其它设备。
但是，离心力对煮泡咖啡或制备其它食品物质的影响与使用压力泵的普通煮泡方法相比存在许多优点。例如，在“espresso”咖啡类型的煮泡方法中，掌控影响被分送的咖啡提取物的提取质量的所有参数是非常困难的。这些参数通常是压力、随压力而减小的流率、也影响流动特性并且依赖于咖啡研磨颗粒大小的咖啡粉末的压紧度、温度、水流分布等。
发明内容
因此，需要提出一种新的胶囊系统和适合于该系统的方法，其中提取参数可被更好且更独立地控制，从而可被更好地掌控以便控制被输送食品液体的品质。
同时，需要一种制备食品液体的方式，该方式与现有技术的离心式的咖啡制备设备相比更方便，并且通过对重要的品质参数例如容器中的物质的精确剂量和新鲜度进行更高的控制来提供更好的杯中品质。
因此，本发明涉及一种液态食品制备设备，所述设备用于通过使水通过一次性使用的胶囊中容纳的食品物质来由该胶囊中的物质制备液态食品，所述胶囊能可移除地插入所述设备，所述设备包括胶囊中的注水头和用于将胶囊保持在所述设备中的胶囊保持件，
其特征在于，所述设备包括：
水注入装置，所述水注入装置作为所述注水头的一部分，被布置成用于沿胶囊保持件的中心轴线引入水，
用于驱动胶囊保持件围绕旋转轴线(I)进行离心运动的装置，该旋转轴线与胶囊保持件的所述中心轴线对齐，
至少一个开口装置，该开口装置用于在胶囊中提供至少一个液体输送出口，该液体输送出口布置在相对偏离胶囊保持件的所述中心轴线的位置处。
在一种模式下，用于提供液体输送出口的所述开口装置是至少一个穿孔构件和/或切割构件和/或燃烧构件。
更特别地，注水头包括不可动的水注入装置和旋转接合构件，所述旋转接合构件用于以闭合到胶囊保持件上的方式接合胶囊。接合构件从而在设备中的胶囊的离心期间与胶囊保持件相结合地旋转。
在一种模式下，液体输送出口的开口装置例如穿孔构件或其它装置可以是注水头的旋转接合构件的一部分。
在一种可供选择的可能的构型中，液体输送(出口)的开口装置例如穿孔构件或其它装置可以是胶囊保持件的一部分。
在一种模式下，开口装置包括沿围绕所述中心轴线的基本圆形的路径分布的一系列开口装置例如穿孔构件或其它装置。
该开口装置例如穿孔构件与胶囊接合成使得旋转动量可被从设备传输至胶囊。
在第一模式中，开口构件例如穿孔构件可布置在设备中，使得在设备围绕胶囊的闭合期间穿刺出胶囊的出口。特别地，开口构件安装在旋转接合构件上或胶囊保持件上，以在旋转接合构件和胶囊保持件围绕胶囊的相对接合或闭合期间打开胶囊，例如穿刺出胶囊中的液体入口。例如，穿孔构件被相对于注水头的表面足够突出地布置，以当该注水头接近并以闭合方式接合胶囊时刺穿胶囊。
优选地，该一系列穿孔构件包括用于在胶囊的周边处形成至少四个小的液体输送出口的至少四个构件。该穿孔构件可以90度的间隔分布，从而在胶囊的周边处提供均匀的液体输送。
该穿孔构件可接合胶囊，从而在旋转期间参与将旋转动量传输到胶囊。
在另一个模式下，开口构件被构造成在胶囊中填充了一定量的水之后产生胶囊的液体输送出口。
胶囊可包括由铝和/或聚合物材料制成的可开孔的膜。特别的，该可开孔的膜可具有在10和200微米之间的厚度。
在本发明的一个可能的方面，水注入装置也包括诸如穿孔构件的开口装置。该开口装置可以是穿孔构件，该穿孔构件被布置成用于在胶囊的中心注水的中空的穿孔管。
该水注入装置的穿孔构件具有小于5mm、优选地在0.9和2.9mm之间的直径。实际上，胶囊中的压力从中心向周边增加。中心的水压力可接近零，但是可向外逐渐增加。因此，小直径的水注入装置在胶囊中提供小的入口，以降低在胶囊的入口侧的压力。
胶囊保持件的驱动装置可直接连接到胶囊保持件或间接连接到胶囊保持件。与胶囊保持件的直接连接可通过旋转驱动组件实现，该旋转驱动组件包括旋转马达和将该马达连接到胶囊保持件的底部的驱动传动机构。该驱动传动机构可包括合适的传动缩小或放大，以根据马达速度为胶囊保持件提供适当的传动比。与胶囊保持件的非直接连接可由旋转动量从注水头向胶囊保持件的传输来得到。在此情况下，旋转驱动组件的驱动传动机构直接连接到注水头的上侧，尤其连接到注水头的旋转接合构件。
本发明的设备可接纳由刚性、半刚性和/或软材料制成的胶囊。该胶囊可由诸如塑料、铝、纤维素基材料或其它的生物可降解材料以及它们的组合制成。优选地，胶囊具有由可穿孔的膜制成的周边壁。该膜可形成覆盖杯状体部的密封盖，该杯状体部接纳要被煮泡的食品物质。
在一种模式下，阀装置被布置在胶囊的至少一个液体输送出口的开口装置的下游。阀装置可包括环形闭合环和用于在闭合到胶囊的周边部分例如边缘上时弹性接合该环的弹性装置。
本发明还涉及一种用于通过使水通过一次性使用胶囊中容纳的食品物质来由该食品物质制备食品液体的方法，该方法包括：
在将水引入胶囊的中心的同时驱动胶囊进行离心旋转，
使水通过所述物质以形成食品液体，
打开胶囊中沿周向偏离胶囊的中心的至少一个液体输送出口，并且从所述至少一个液体输送出口输送出所述液体。
在该方法的一个可能的方面，该至少一个液体输送出口是通过刺穿设备中的胶囊而获得的。因此，胶囊可以是气密密封的胶囊，其包含诸如研磨咖啡、速溶咖啡、茶叶、可可、巧克力、乳脂、甜料和它们的组合的配料，该配料可在受保护的气氛条件下被保存延长的时间段。因此，胶囊在用于设备中时被打开。
根据该方法的一个方面，至少一个液体输送出口是通过刺穿胶囊的密封膜得到的。该膜可由塑料和/或金属材料形成。
在本发明的一种模式下，该至少一个进口开口是例如通过使设备的外部穿孔装置相对于胶囊移动而借助于胶囊的机械刺穿效果来实现的。
在此情况下，当胶囊插入设备时例如通过使设备围绕胶囊闭合的效果来执行穿孔。
根据该方法，水通过小于5mm、优选地在0.9和2.9mm之间的开口被引入胶囊。如前所述，优选地在胶囊中具有足够小的进水口，以便减小在胶囊的入口侧的液体的内部压力，并从而避免泄漏问题。
优选地，在已经在胶囊的中心刺穿进水口之后，将水引入胶囊的中心。
根据本发明的一个方面，从胶囊输送的液态食品经过限流装置。该限流装置可构造成用于在离心期间提供相对压力至少0.5巴的压降。优选地，限流装置被构造成用于在离心期间提供相对压力在1和6巴之间、最优选地在1.5和4巴之间的压降。离心液体的流动路径中的限流使得能够控制离心液体的释放，以便改进水与胶囊中的物质的相互作用，并且通过在限流处产生的剪应力和压力释放来最后为液体提供泡沫。更特别地，限流装置使得能够在封壳的周边保持数巴的压力并抑制液体的释放。
更特别地，当离心液体在用于打开的阀上施加一定压力时，从胶囊输送的液体使该阀打开。该阀还调节液体的流动，并且尤其在较低压力值下减小了小尺寸的颗粒例如咖啡细粒阻塞胶囊中设置的小的出口的危险
该阀可以是胶囊的一部分或者可以是设备的一部分。
结果，本发明的系统提供了一种用于制备食品液体的解决方案，其中可执行食品液体的受控的释放。例如，液体的释放可被推迟直至在阀装置上施加一定压力。阀装置的推迟打开使得能够改进胶囊中容纳的物质与水之间的相互作用，并且降低胶囊中的流动阻塞的危险。
对于咖啡，例如，可有利地优化水与研磨咖啡颗粒之间的相互作用，以获得咖啡和香料的混合物的良好提取。此外，阀装置提供了可改进泡沫或咖啡脂(coffee crema)的产生的限制作用。
阀装置可由设备的至少一个接合部形成，所述接合部在加压液体的作用下相对于胶囊的接合部移动，以便形成用于液体的细的环形层叠通道。层叠通道还能够产生冲击设备的壁的具有较高速度的液体射流。结果，可由于由阀装置产生的限制作用以及在离心期间液体以较高速度对设备的冲击表面的冲击两者而产生较大数量的泡沫。取决于由离心液体在阀装置上施加的压力的量，由阀装置造成的限制作用的程度可不同。
在一可能的模式下，该阀装置可被校准或调整成在胶囊中的压力阈值下选择性地打开通过该设备的液体通道。
从胶囊输送的液体还可被设置在胶囊中的过滤装置过滤。这种构型具有许多优点，这是因为该设备被简化，过滤器由于与胶囊一起被丢弃而不需要清洁。
本发明还涉及一种用于以如下方式由胶囊中容纳的食品物质制备食品液体的一次性使用的胶囊，该方式包括：将水引入胶囊，并使用离心力使水通过该物质以生产在胶囊中相对于胶囊的中心轴线被沿周向离心的食品液体，所述中心轴线对应于在离心期间的旋转轴线，该胶囊包括：
上壁和底壁，
连接到所述上壁和下壁的变宽的侧壁，以及
容纳预定量的食品物质的封壳。
在一优选模式下，该变宽的侧壁相对于该上壁形成小于80度的角度C。特别地，该变宽的侧壁相对于该上壁形成在50和70度之间的、更优选地为大约60度的角度C。
因此，变宽的侧壁的角度已被确定为促进液体提取物在胶囊的出口侧、即在胶囊的上壁的环形周边部分处离开胶囊。特别地，大约60度的角度已显示出显著的结果，而85度的角度已显示出差的结果(即，咖啡没有从胶囊中出来)。
优选地，该上壁包括专门用于被打开以便释放饮料的出口区域。特别地，该出口区域可以是所述壁的第一专门的周边区域。
该上壁还可包括中心的第二区域，该第二区域专用于被设备的进水装置刺穿。例如，该中心区域是可开孔的膜的圆形区域。在所述第一和第二可开孔区域之外，该上壁几乎不可开孔。为此，内部盖或盘部件可设置在该壁之下以加固该壁，并且防止该上壁例如膜被外部穿孔构件意外开孔。
特别地，所述周边出口区域是可刺穿的膜，其专用于被穿孔以便提供饮料出口。穿刺出的出口的数量可为1到20个，优选地为3到10个出口。膜提供了重要的优点，其提供了在适合的位置并且以适合的数量产生进水口和液体出口的更大自由度。
为了在胶囊中的液体被通过该(例如被穿孔的)出口离心出去之前过滤该液体，在胶囊中定位有过滤部分，以分离容纳物质的凹腔和用于收集离心液体的凹腔。
为了促进液体通过胶囊离开，过滤部分可相对于该变宽的侧壁倾斜。在一特定模式下，为了较大的过滤面积，过滤部分可延伸过封壳的整个厚度。例如，过滤部分可基本为圆筒形。更特别地，过滤部分可以是胶囊的内部盖的成一体的延伸部。胶囊可被设计成具有有限数量的部件，并且可被以更经济和更简单的方式组装。在一不同的模式下，过滤部分基本平行于该上壁。在此情况下，过滤部分与该上壁间隔开小的间隙。从而，胶囊可被设计成更加紧凑，并且物质的体积被优化。
根据胶囊的优选构型，收集凹腔布置在周边出口区域下方。
更优选地，上壁和底壁具有基本为圆形的表面。因此，该胶囊是具有中心轴线的旋转的形式的构件，其可插入饮料生产设备以便被沿其轴线离心。
该上表面可具有可刺穿的膜。该下表面可以是也包括侧壁和凸缘状边沿的杯状体部的底部部分，可刺穿膜密封到该边沿上。该杯状体部优选地由塑料和/或铝材料制成。
优选地，该封壳被部分地填充物质，使得物质能够在离心期间靠着胶囊的周边壁移动。胶囊的封壳中的自由体积优选地至少部分地被填充保护气体，以保持物质的新鲜度。适合的保护气体例如是氮气。在胶囊中的物质脱气之后，自由体积还可由来自该物质的气体部分地占据。对于研磨咖啡，这种气体可以是二氧化碳。
优选地，胶囊包括布置在封壳的周边的内部的过滤部分。该内部的过滤部分可以是内部的开孔盖和/或由多孔材料制成的部分。杯状体部和内部盖可界定胶囊的封壳。该开孔的盖优选地具有包括多个径向狭槽的壁的周边部。多孔材料的带可离开该上壁布置在胶囊中。例如，盖的开口部或多孔部可布置成与上壁相距数毫米例如1-5mm。其可布置成平行于上壁或者相对于该上壁倾斜(例如，成90度)。所述部分不平行于变宽的侧壁，而是与该侧壁形成大于15度、优选地大于45度的角度。在另一模式中，过滤器可以是该设备的一部分，或者由可刺穿的膜和穿孔构件形成。
胶囊还可包括在可刺穿的膜的下方形成环形部分的收集凹部。该收集凹部被定位成收集通过该过滤部分的离心液体。该收集凹部可以深数毫米例如1-5mm和宽数毫米例如1-5mm。该凹部还可提供用于使饮料生产设备的出口穿孔元件能够被适当地容纳在胶囊中的空间。
在一可能的模式下，该胶囊包括从上部盖朝该封壳的底部延伸以用于将水导入胶囊的中心管状部。更优选地，该中心管状部具有朝底部增加的截面，以便能够使水通过离心来迫使水朝向封壳移动。
在另一可能的方面，本发明涉及一种用于通过如下方式来由胶囊中容纳的食品物质制备食品液体的一次性使用的胶囊，该方式包括：将水引入该胶囊，并使用离心力使水通过该物质以生产在胶囊中相对于胶囊的中心轴线被沿周向离心的食品液体，所述中心轴线对应于在离心期间的旋转轴线，该胶囊包括：
上壁和底壁，
连接到所述上壁和下壁的变宽的侧壁，以及
容纳预定量的食品物质的封壳，
其中，该上壁包括可开孔以便提供用于释放液体的出口的专门的周边出口区域。
在胶囊的一可能的可供选择的方案中，本发明涉及一种用于通过如下方式来由胶囊中容纳的食品物质制备食品液体的胶囊，该方式包括：将水引入该胶囊，并使用离心力使水通过该物质以生产在胶囊中相对于胶囊的中心轴线被沿周向离心的食品液体，所述中心轴线对应于在离心期间的旋转轴线，该胶囊包括：
上壁和底壁，
连接到所述上壁和下壁的侧壁，以及
容纳预定量的食品物质的封壳，
其中，所述侧壁是圆筒形的，
所述侧壁的至少一部分形成用于释放离心液体的胶囊的出口侧，以及
所述胶囊还包括用于以气密方式密封该胶囊的装置。
在胶囊的一个特征中，该圆筒形的侧壁是无孔的(solid)，并且用于由外部穿孔装置刺穿。在此情况下，上壁、下壁和侧壁以气密方式连接。
在另一可供选择的方案中，该圆筒形侧壁具有沿其周界以一定间隔设置的出口开口和以气密方式覆盖该开口的密封装置例如膜。该出口开口优选地围绕该侧壁的横向中面设置。
该胶囊可包括过滤装置，以在离心液体从侧壁处的出口释放出来之前过滤该液体。
术语“圆筒形”用于涵盖具有管状圆形截面的侧壁，相对于胶囊的上壁形成90度的角度，具有+5度或-5度的公差。
在另一个可能的实施例中，本发明涉及一种用于通过如下方式来由胶囊中容纳的食品物质制备食品液体的胶囊，该方式包括：将水引入该胶囊，并使用离心力使水通过该物质以生产在胶囊中相对于胶囊的中心轴线被沿周向离心的食品液体，所述中心轴线对应于在离心操作期间的旋转轴线，该胶囊包括：
上壁和底壁，
连接到所述上壁和下壁的侧壁，以及
容纳预定量的食品物质的封壳，
其中，所述侧壁具有从其与所述上壁和下壁的接合部朝所述胶囊的横向中面增大的凸形横截面，以及
该侧壁的至少一部分形成用于释放离心液体的胶囊的出口区域。
在一特定设计中，该侧壁由两个壁的截头锥形部分形成，其中截头锥形部分的较大截面朝胶囊的横向中面连接到一起。
在另一特定设计中，该侧壁由基本弯曲的凸形横截面例如抛物线、卵形或半圆形截面形成。
在又一特定设计中，该侧壁由阶梯状的横截面形成。
在这样的实施例中，胶囊的出口区域优选地设置在侧壁的凸形横截面的顶点的区域中。
每个截头锥形部分相对于其连接到的上壁或下壁形成的角度优选地小于85度。
该胶囊可包括过滤装置，以在离心液体在侧壁处从出口释放之前过滤该液体。优选地，该过滤器在该胶囊内沿横向中面离开该侧壁。该过滤器可以是从上壁延伸到下壁的圆筒形的过滤器。
在另一可能的实施例中，本发明涉及一种用于通过如下方式来由胶囊中容纳的食品物质制备食品液体的胶囊，该方式包括：将水引入该胶囊，并使用离心力使水通过该物质以生产在胶囊中相对于胶囊的中心轴线被沿周向离心的食品液体，所述中心轴线对应于在离心操作期间的旋转轴线，该胶囊包括：
上壁和底壁，
连接到所述上壁和下壁的侧壁，以及
容纳预定量的食品物质的封壳，
其中，所述胶囊包括在密封边沿处连接的两个包封构件，以及
密封边沿被构造成在所述两个构件的接合部处在流体的压力的作用下被打开。
一个优点是闭合的胶囊可在无需用户干预的情况下打开。另一个优点是可延迟打开，从而改进胶囊中的水与物质例如研磨咖啡之间的相互作用。该胶囊也可被以气密方式密封，并且包括保护气体以改善胶囊中的物质的新鲜度。
特别地，两个包封构件可以是沿横向中面密封的两个半支架。因此，胶囊可相对于该中面对称，并且其因此可在两个可能的取向上被使用。在该方面应指出，出于实际的描述方面的原因而使用术语“上”和“下”，但是它们没有使本发明的保护范围变窄。
这两个构件可以是被热密封或超声波密封到凸缘状边沿上的柔性箔。因此，密封边沿可由于被沿所述边沿的方向离心的液体的压力而破裂或剥离。由处于压力下的液体造成的打开使得能够控制胶囊中的液体的驻留时间，从而改进胶囊中的物质与水之间的相互作用。延时可依赖于在密封边沿处的密封材料，但是还可依赖于系统的操作参数(即，转速、水量)。
应指出，密封边沿也可由在压力下的流体打开，该流体不是液体，例如由压力下的气体打开。可在离心操作之前提供气体的冲刷以打开该出口。
本发明涉及一种用于通过如下方式来由胶囊中容纳的食品物质制备食品液体的方法，该方式包括：将水引入该胶囊，并使用离心力使水通过该物质以生产在胶囊中相对于胶囊的中心轴线被沿周向离心的食品液体，所述中心轴线对应于在离心操作期间的旋转轴线，
其中，该胶囊包括在密封边沿处连接的两个包封构件，
该胶囊被插入离心饮料制备设备中，以及
该胶囊的密封边沿在所述两个构件的接合部处在流体的压力的作用下被打开。
根据该方法，流体的压力是离心液体。
根据该方法，密封边沿被打破和/或剥离以便产生用于释放液体的出口。
密封边沿可被打开以形成离散的出口或者相反地形成连续的周边狭槽。
出口的打开优选地由饮料制备设备的接合表面控制，该接合表面离开该边沿一受控的间隙。
术语“食品液体”这里具有宽泛的含义，并且包括烹饪液体例如汤或调味汁、饮料液体例如咖啡提取物(由研磨的和/或速溶的咖啡粉末得到)、液态巧克力、牛奶(由粉状的和/或液态的浓缩物得到)、茶提取物(由速溶茶和/或茶叶获得)等，或营养液体例如婴儿配方以及它们的组合。
本发明的胶囊提供了优于现有技术的“开口”离心系统的许多优点，特别是：
-由对胶囊中的物质的保护获得的被输送液体的更高品质，
-被输送液体的更稳定的品质，
-令人惊讶的是，对于咖啡的更好的脂(更稳定)
-通过使胶囊技术能适合于要被输送的液体和/或胶囊中的物质实现了更大的饮料多样化
-更方便的操作，
-更清洁的操作。
术语“煮泡”或“被煮泡”不应被狭义地理解为在压力下从不完全可溶的物质(例如研磨咖啡或茶叶)提取液体，而应被广义地理解为包含食品物质与液体、优选地为水的相互作用过程，包括提取、浸渍/浸泡、吸附/吸收、溶解、稀释、分散、混合、乳化、发泡等。
术语“穿孔”应被广义地理解，并且包括用于在胶囊的壁中提供贯通开口的机械的和/或热的过程。
“提取产率”反映了提取效率，并且被定义为液体提取物中的总固体的重量除以胶囊中的起始咖啡配料的总重量(例如，烘焙和研磨咖啡)。此值通常用百分比表示。
平均颗粒大小“D4，3”表示使用光学仪器和使用丁醇作为颗粒分散剂通过激光衍射法获得的咖啡研磨颗粒的平均体积直径。
附图说明
本发明的附加特征将在下文对附图的详细描述中变得清楚。
图1是本发明的胶囊的从上面看的透视图；
图2是本发明的胶囊的从下面看的透视图；
图3是本发明的胶囊的横截面视图；
图4是密封箔被除去的胶囊的透视图；
图5是从本发明的胶囊的上面看的盖的透视图；
图6是从图4的胶囊的下面看的盖的透视图；
图7是本发明的饮料生产设备的透视图；
图8是处于打开模式的饮料生产模块的透视图；
图9是在胶囊周围处于闭合模式的饮料生产模块的沿线A-A的横截面视图；
图10是图9的视图的放大视图；
图11是图9和10的模块的注水组件的视图；
图12是类似于图9的但用于本发明的另一实施例的饮料生产模块的横截面视图；
图13是图12的模块的详细视图；
图14是本发明的胶囊的变型的横截面视图；
图15是图14的胶囊的盖的从下侧的视图；
图16是根据本发明的另一模式的胶囊(内部没有物质)的透视横截面视图；
图17是图16的胶囊的横截面视图；
图18是根据又一实施例的胶囊的横截面视图；
图19是根据再一实施例的胶囊的横截面视图，其中为了清楚起见上部密封膜被去除；
图20是另一个变型的圆筒形胶囊的横截面视图；
图21是胶囊的具有V形侧壁的又一个变型的横截面视图；
图22是胶囊的具有U形侧壁的再一个变型的横截面视图；
图23示出了在饮料制备设备中在离心期间的图22的胶囊的细节；
图24示出了沿图23的方向A的图22的胶囊的细节；
图25是在离心期间的图22-24的胶囊的俯视图。
具体实施方式
如图1和2所示，本发明的优选的胶囊1总体上包括碟形体部2，密封箔3密封到该体部上。密封箔3在密封环形部5处密封到体部的周向边沿4上。边沿4可向外延伸，形成约2-5mm的小的环形部。碟形体部包括底壁6和侧壁7，该侧壁7优选地在该体部的与该底壁相对的大的开口端部的方向上变宽。碟形体部优选地是刚性的或半刚性的。其可由食用级塑料例如聚丙烯形成，并且具有阻气层例如EVOH等或铝合金或塑料与铝合金的复合物。密封箔3可由较薄的材料例如塑料层压物制成，也包括阻气层或铝合金或塑料与铝合金的复合物。例如，密封箔的厚度通常在30和250微米之间。如下文将描述的，密封箔构件可被刺穿以便形成进水口和饮料出口。
关于图3-6的实施例，本发明的胶囊包括形成插入碟形体部中的盖8的内部构件。盖8和体部2共同限定了用于接纳食品物质22的内部封壳14。优选地，胶囊围绕中心轴线A形成旋转对称。但是，应理解，胶囊不一定围绕轴线A具有圆形截面，而是可采取其它形式例如方形或多边形。图5和6中示出盖8。盖可表现为由塑料制成的盘的形式，包括中心部9和周边部10。中心部可基本是平的并且可包括入口11，该入口11使得能够引入饮料生产设备的注水构件。在盖的内侧12中，入口可通过管状入口部13延伸，该入口部13用于确保水被朝向体部的底部的方向引导，以确保封壳中的物质完全润湿并从而减小遗留下例如“干粉点”的危险。优选地，入口被可破坏的或可刺穿的封闭部分15封闭。此部分用于防止封壳的物质填充盖的上表面和密封箔之间的空隙。该盖进一步包括周边部10，该周边部10包括收集凹部16。收集凹部在横向截面中为U形(图3)，其在密封箔的方向上开口。凹部优选地在盖的周边处连续延伸，但是其例如可由若干不连续的凹入部替代，这些凹入部可被加固元件或壁分隔开。该收集凹部包括壁的内周边部17，在其中设置有一系列的出口开口18，形成封壳14与收集凹部16之间的流体连通。
优选地，胶囊定尺寸成使得其提供一最佳的接收器，液体可从中心轴线朝向周边部分17离心进入该接收器中。特别地，由密封膜3形成的上壁具有宽度“W1”，该宽度大于胶囊的底壁6的宽度“W2”。例如，W1介于宽度W2的1.2和2倍之间，优选介于W2的1.3和1.8倍之间。上壁和底壁之间的距离“T”也优选地介于W1的0.15和1.0倍之间。例如，胶囊的封壳具有介于50和120mm之间的W1(直径)的上壁、介于30和80mm之间的W2(直径)的下壁和介于10-50mm之间的厚度“T”。变宽的侧壁相对于上壁的角度“C”优选地小于80度，优选地介于50和70度之间。
出口还对在封壳中的离心流体的流动产生限制。离心流体被迫使通过开口，该开口的大小可以根据要产生的饮料的类型而变化。例如，对于espresso或ristretto咖啡提取物，有利地提供比用于lungo或“Americano”咖啡提取物的开口小的开口。对于同样的转速，较小的开口对被离心的液体产生更高的阻力，该被离心的液体在胶囊中保持较长。结果，水和咖啡颗粒之间的相互作用较高，液体可更多地载入咖啡固体中。
如此示例中所述的，开口可以是间隔地分布在壁的内周边部中的狭槽或孔。例如，狭槽的数量可以是5到200个，优选地为10到100个。这些狭槽的宽度优选地小于物质的颗粒的统计平均大小。例如，对于作为研磨咖啡的物质，狭槽可具有小于500微米、优选小于400微米、最优选介于50和200微米之间的宽度。如果必要的话，狭槽可在中心部9上或者在凹部16的底部中延伸。狭槽可被具有圆形截面的孔替代，该孔的直径小于物质的颗粒的统计平均大小。
收集凹部16形成具有例如在2和10mm之间的小的深度的周边凹槽，以允许穿孔构件穿过密封箔引导，以产生用于在胶囊中产生的煮泡液体的出口，如在本说明书中稍后将描述的。收集凹部被向上朝向密封该收集凹部的密封膜打开。收集凹部16进一步包括在碟形体部的支座部20上形成边缘支承部的外周边部19。外周边部19可通过或多或少的紧密配合接合来接合到支座部20。沿该体部的侧壁的内表面并且在碟形体部的底部的方向上延伸的另外的密封部21可从凹部延伸，以产生另外的抵抗在盖与胶囊的体部的内表面之间的液体的可能的进入的密封。当然，收集凹入装置的形式可采取不同的构型而不会背离本发明的范围。例如，凹部16可由盖8和碟形体部的侧壁7形成(如图13所示)。在此情况下，外周边部19可被省去。
如图所示，一系列的出口开口、例如狭槽18优选地布置在封壳的相对于中心轴线A的变宽部分处或附近。因此，离心液体将趋向于沿体部的侧壁的内表面引导，直至盖的内侧12，并然后通过狭槽。在密封箔3密封到碟形体部的边沿上时，盖8被密封箔3完全密封。在一可能的替代方案中，密封箔将仅覆盖包括狭槽的区域的收集凹部。
应指出，例如，盖8可以是由热成型的或注射的塑料制成的刚性或半刚性构件。但是，在不背离本发明的范围的情况下，此部分还可由密封到碟形体部的内表面上的柔性膜制成。
还应指出，过滤壁也可被紧靠盖的内表面12放置在封壳内。过滤壁可提供改进的过滤，例如用于颗粒大小非常小的物质和/或用于通过产生较高的压降来延迟离心液体向封壳外的释放。过滤壁可以是滤纸或薄塑料膜，其粘结到盖的表面12上。盖可被简单地插入碟形体部中，或利用任何合适的连接手段例如通过超声波焊接固定。
在图7和8中示出了包括本发明的胶囊和饮料制备设备的系统，其在下文被描述。
因此，该系统包括如上所述的胶囊1和饮料制备设备23。该设备具有胶囊可插入其中的模块24。该胶囊容纳要被煮泡的食品物质，并且胶囊在使用之后被从模块中移除以便丢弃(例如，用于有机或无机原材料的废弃或再利用)。模块24与水源例如贮水器25流体连通。诸如泵26的流体传输装置设置在模块和水源之间的流体线路27中。进一步设置水加热器28，以在流体线路中的水进入模块之前对水进行加热。水加热器可插入流体线路中以加热来自该贮水器的新鲜水，或者可选择地位于贮水器中，该贮水器在此情况下变为沸水器。当然，还可经由给水拴连接装置(water plugconnection)从家用水源直接获得水。
水可在低压下或甚至在重力压力下被送入饮料制备模块24中。例如，在模块的入水口处可设想在高于大气压力0和2巴之间的压力。例如，水泵可输送一水压力和流率，其足以在离心作用期间在操作离心速度下提供连续的水流(即，由于胶囊中的离心泵送作用不会产生流的短缺)。如果利用诸如活塞泵的压力泵，则也可分送在高于2巴的压力下的水。
煮泡模块24可包括两个主要的胶囊包封子组件29、30；主要包括注水子组件或注水头和包括胶囊保持件的液体接收子组件。这两个子组件形成用于胶囊在设备中的定位和居中装置。
这两个组件闭合在一起以例如通过卡口型连接系统31在其中包封胶囊。液体接收子组件30包括例如在该子组件的一侧上突出的液体导管32，其用于将离开胶囊的离心液体引导到诸如杯子或玻璃杯的服务容器。如图8所示，液体导管与形成环形的U-或V-形的凹腔63的液体接收器33连通，该凹腔围绕由滚筒34形成的胶囊保持件布置，胶囊插入该滚筒中。液体接收器与该滚筒一起限定了中间凹腔63，如在下文中稍后描述的，该凹腔用于收集液体。在液体接收子组件30下方放置有用于驱动胶囊接纳筒34在子组件中旋转的装置。
该驱动装置优选地包括可被供以电或气体动力的旋转马达40。
注水子组件包括进水侧，该进水侧包括在上游与水流线路27连通的进水口35。
关于图9和10，滚筒34成形为中空的胶囊保持件，其具有互补地成形以接纳胶囊的内部凹腔36。滚筒34通过旋转轴37沿轴向延长自身，该旋转轴37通过例如是球轴承或滚针轴承的旋转导向装置39保持成相对于液体接收器33的外基部38旋转。因此，滚筒被设计成围绕中央轴线I旋转，而接收器的外基部38相对于该设备固定。液体接收器33可利用例如螺栓44固定到马达的壳体43上。在滚筒的旋转轴37和马达40的轴42之间的接口处布置有机械联接件41。
考虑如图10和11所示的注水子组件29，其包括相对于设备的纵向轴线I固定的居中设置的水注入装置45。水注入装置包括用于将水从进口35传输到出水口47的中心管状构件46，出水口47趋向于突入胶囊的封壳14。出水口由例如是尖锐的管状末端的穿刺装置48形成，其能够产生通过胶囊的封闭箔和通过盖的管状的入口13的最终可破部分的穿刺孔。
围绕水注入装置安装有胶囊旋转接合部分49。接合部分49具有中心孔，其用于接纳水注入装置和插在该部分49和水注入装置45之间的诸如是球或滚针轴承50的旋转导向装置。接合部分进一步包括从该部分49的盘形接合壁55突出的出口穿孔构件51、52、53、54。该穿孔构件可以是能够在胶囊的密封箔3上切割出或刺穿小孔的、具有倾斜的切割表面的小圆柱部。穿孔构件布置在壁55的周边，优选地被均匀分布以在胶囊中提供若干开口，以便离心液体离开胶囊形成若干股液体流。当然，水注入装置45可以是与胶囊结合的旋转元件。这样，水注入装置可固定到旋转部分9，该两部分可沿轴线I一起旋转。
根据本发明的一个方面，注水子组件29进一步包括用于控制从设备排出的液体流的阀系统56。阀系统56可设置在形式为环形接合部57的胶囊旋转接合部分49上，该环形接合部57在诸如是弹簧的弹性加载装置58的力的作用下被偏压。环形接合部57包括挤压周边表面59，该表面在弹性加载装置的力的作用下在胶囊的周向边沿4上施加闭合力以能够限制液体流。表面59可形成锥形或“V”形，以便增加局部区域中的密封压力。接合部57进一步包括内部基部60。弹性加载装置58因而插入位于基部60和接合部分49的平衡力部分(counter-force portion)61之间的空间中。因此，在静止位置，阀系统的接合部57在弹性装置58的压缩作用下保持闭合在胶囊的边沿上。
胶囊接合子组件29可进一步包括裙摆的管状部62，当这两个子组件围绕胶囊相对于彼此闭合时，该管状部突入液体接收子组件30的内部管状室63中。此裙摆的管状部62形成用于通过阀系统的在压力下的离心液体的冲击壁。此管状部62优选地固定在子组件29上。该子组件进一步包括操纵部64，以有助于在液体接收子组件30上的连接。此操纵部64可具有用于操纵的滚花周边表面。操纵部可通过螺钉67固定在子组件29的固定基部上。
此(操纵)部当然可由杆机构或类似的操纵装置替换。
如已经提及的，提供有用于这两个子组件29、30的相对连接的连接装置。例如，在注水子组件29的管状表面的侧面上设置小的销65，其可与液体接收子组件30的管状表面上的侧面锁定开口66接合。因此，这两个子组件之间的连接可由旋转成角度的或螺旋的闭合移动实现，以使得销能够接合长形开口66。当然，可设想其它连接装置来替换此卡口型连接装置。例如，本领域技术人员可设想螺纹装置或平移闭合装置。
本发明的胶囊系统基本上根据以下原理工作。例如通过使卡口型连接分离并将这两个子组件29、30分开，而使这两个子组件29、30相对于彼此移动，从而打开胶囊设备。结果，容纳食品物质例如一定剂量的焙烧和研磨咖啡的一次性使用的密封胶囊1可被插入该设备，例如放置在滚筒36的凹腔中。可在胶囊被密封箔3气密封闭时将该胶囊放置在该设备中。然后通过重新连接到子组件30上并被连接装置锁定的子组件29来封闭该设备。在锁定位置，通过刺穿胶囊的密封箔并将自身引导通过胶囊的进水口35的水注入装置打开胶囊。同时，通过出口穿孔构件51-54在密封箔的周边刺穿若干液体出口。因此可经由中心水注入装置45将水引入胶囊。可在注水子组件中产生排气孔，以允许在水被引入的同时使气体离开胶囊。可通过致动旋转马达40来驱动胶囊旋转。可在开始向胶囊中注水的同时或者稍早于或稍晚于此注水操作开始来开始执行离心操作。
例如，对于煮泡磨碎咖啡，可有利地在通过旋转胶囊进行离心操作之前允许水在数秒期间内填充胶囊。因此，水可在液体被离心之前适当地浸透咖啡，从而避免在咖啡部分中咖啡区域保持干燥。通过使胶囊围绕设备的中心旋转轴线I旋转而执行离心操作，该中心轴线I优选地与胶囊的中心轴线A对齐。该转速优选地从1000到12000转/每分钟(rpm)，更优选地为1500到9000rpm。可在该设备中提供控制单元，以便根据要被煮泡的液体和/或胶囊中的物质的性质来设定转速。转速越高，在胶囊的周边壁处施加的压力就越高，并且更多物质被压紧在胶囊的侧壁上。重要地应指出，较高的转速促进了包含较少固体含量的咖啡提取物的煮泡，这是由于液体在咖啡床层中的停留时间较短。较低的转速提供具有较高浓烈度(咖啡固体含量)的咖啡，这是由于液体在胶囊中的停留时间较长。煮泡借助于横穿物质的水在胶囊中发生，从而实现物质的提取或者部分或全部的分散或溶解。结果，离心液体可通过例如穿过盖8在胶囊中设置的多个出口开口18。
在离心力的作用下，诸如是咖啡粉末的物质趋向于本身沿径向压紧在胶囊的封壳的周边壁7、17上，而迫使水流过物质。这样导致物质被水透彻地润湿和被压紧。由于胶囊的高速旋转运动，离心力均匀地施加在物质的团块上。因而，与使用压力泵来在胶囊中提供通过咖啡的水活塞(waterpiston)的一般方法相比，水分布也更加均匀。结果，以优选流径通过物质的风险较低，以优选流径通过物质可能导致未被适当地润湿从而未被适当地煮泡、分散或溶解的区域。对于研磨咖啡粉末，到达胶囊的内侧壁的液体是液体提取物。此液体提取物然后被迫沿胶囊的侧壁的内表面向上流动。胶囊的侧壁7的变宽促进了胶囊中的液体在开口的方向上的向上流动。
根据胶囊中贮藏的物质来确定封壳的这些出口开口18的大小。诸如是小宽度的狭槽或小直径的孔的小的开口趋向于提供过滤功能，以将固体颗粒保持在胶囊的封壳中，而同时仅允许液体提取物通过该开口。
如上文已经提及的，该开口还可提供影响水与物质的相互作用和影响在饮料顶部的泡沫或脂的产生的限流。这些孔还形成产生剪切力并随后产生泡沫或咖啡脂的足够的限制作用。胶囊中包含的一些气体可被液体捕获，并且由于在限流之后的压力释放而在液体中形成大量小气泡。
另外，在液体离开胶囊时由于液体的压力在阀上增加，设备的阀系统56可开始打开。因此，可由阀系统控制在打开之前的一定延时，以使在胶囊中容纳的物质和水之间发生充分的相互作用。此被控制的延时依赖于各种参数，例如离心速度、弹性加载装置施加的力(即，弹簧刚度)、由物质和出口等产生的压降。阀系统的打开是由于阀系统的压力表面59随着液体压力在其内表面上的增加而提升而发生的。应指出，胶囊的边沿也可基本是柔性的，以在液体压力的作用下弯曲。因此，压力表面和胶囊之间的相对运动产生用于流体离开阀系统的上游的小空隙的小的环形通路。在较高的转速下，可形成冲击裙摆部分62的内表面的周边的液体射流。液体开始填充液体接收子组件的凹腔68，并且液体可通过液体导管32排出，以被收集到放置在下面的杯子或玻璃杯中。
在图12和13所示的本发明的其它模式中，使用相同的标号来指示相同或等同的技术特征。在此模式下，阀系统56的不同之处在于，弹性加载装置是由橡胶弹性O形环69获得的，该弹性O形环插在注水子组件29的上部的固定部61和具有夹紧表面59的下部构件之间。O形环在阀系统的两个凹部70、71之间被保持就位。另外，在煮泡期间，胶囊中的液体的压力趋向于使夹紧表面59升高，以在胶囊的边沿4和夹紧表面之间产生环形通道。该夹紧表面可成形有尖锐的末端或边缘，其可在边沿上产生夹紧力的集中。当然，可想到弹性加载装置和夹紧部是相同元件。例如，该夹紧部可由橡胶弹性材料制成。
在图12或13的模式下，水注入装置可以是不具有刺穿装置、能连接到胶囊的进口的简单的出水口。在此情况下，胶囊在其插入设备中之前被预先打开，即，密封箔被通过剥离而去除，或者在胶囊插入设备中之前刺穿一中心孔。此外，水注入装置的密封接合可由密封装置72执行，该密封装置在胶囊的顶面上施加一定的密封压力。因此，防止了水沿胶囊顶面泄漏以及绕过胶囊以通过液体出口直接释放。
本发明的胶囊可采取各种实施例，例如图14和15中所示的实施例。除了出口开口由滤纸、织造或非织造部、或另一网状或多孔膜72形成之外，胶囊的总体结构与前述实施例相同。因此，插入碟形体部2的盖8包括由多孔材料制成的周向带。多孔材料提供对流的限制，产生例如在相对压力0.5到4巴之间的一定压降，并且导致对固体颗粒的过滤。特别地，材料的孔的大小可被选择为还保持咖啡微粒，即，颗粒大小低至90微米的颗粒。纸、织物、网状材料或多孔材料可由可通过焊接或其它方式结合到盖上的带形成。优选地，孔隙低于200微米，例如在2和200微米之间。还在多孔带的总开口表面小于该带的表面的总表面积50％时获得该压降。纸、织物、网眼材料或多孔材料可由可被焊接或通过另外方式结合到盖上的带形成。该带例如可具有在0.5和2cm之间的宽度。盖还可包括用于收集穿过该周边过滤带的被离心液体的环形凹部16。密封膜8覆盖该盖并且以气密方式封闭该胶囊。该密封膜优选地密封到胶囊的体部的凸缘状的边沿4上。该盖可进一步包括在该胶囊的封壳中延伸以将水引入胶囊的中心锥形部13。胶囊具有诸如是研磨咖啡的配料22，如图14所示，其在静止时占据封壳的一部分。但是，很明显，在离心期间，配料将由于离心作用而在侧壁7上并且靠着过滤带72快速移动。
优选地，该封壳做得足够大并且具有头部空间，以使得物质能够在离心期间移动到周边壁。优选地，物质的体积在离心之前占据胶囊的封壳的总体积的小于95％，更优选地小于总体积的85％。应指出，物质可被放置在任何所述胶囊的封壳中，使得松散的颗粒能够在封壳中自由移动。在一可供选择的方案中，物质可被布置成压实颗粒的块。如果颗粒块被压实，则优选地，该块具有环面(torus)的形状，从而水可在内侧进入环面的中心并然后在离心作用下传输至环面的外侧。由于向上的离心向量，该环面还可被成形为具有较大的上表面和较窄的下表面，例如具有三角形截面，以便更好地符合胶囊的过滤部分。
在另一个可能的模式下，盖包括凹部16，该凹部16可被多孔的可压缩材料填充，以便也提供过滤功能。例如，该材料可以是海绵或织物。
根据图16和17，本发明的胶囊还可包括由碟形体部2和多孔壁80形成的封壳。碟形体部包括用于贮存食品物质的主凹腔82和周边凹部81，该周边凹部用于接收在离心处理期间横穿多孔壁80的液体提取物。该凹部81由内边缘83和外边沿84限定边界。多孔壁80可连接到凹部81的内边缘83。气密箔膜86优选地连接到体部的外边沿84上。内边缘优选地布置在外边沿下方，以便在多孔壁80和箔膜86之间留有自由空间85。多孔壁可通过热或超声波焊接到内边缘83上而被密封。为了留有一定间隙以使液体进入该凹部，内边缘83稍低于外部膜86密封到其上的外边沿84。
多孔壁80可沿其整个表面或仅沿壁的周边部分具有开口(即，微孔)。图16示出了壁80的通常具有开口的壁的部分87，而中心部分88没有开口。在不同的模式下，壁80的这两个部分87、88具有开口或微孔。
压力依赖于各种因素，尤其是在设备中的胶囊的转速、壁的周边部分87的半径(特别地决定在部分87处的相对离心力“g”)和开口的大小。该开口的大小优选地在1和600微米之间。更优选地，开口的大小在10和200微米之间，形成在胶囊的离心期间沿其中心轴线产生一定压降的限流装置。多孔壁的孔的总表面积应小于所述壁的总表面积的50％，最优选地小于40％。
图16和17的胶囊可在其中心89处被刺穿，以便在容纳物质的封壳82中注水。结果，外部箔86和内壁80两者都被刺穿。胶囊插入如前所述的设备。胶囊被驱动以例如在1000和16000rpm之间、更优选地在5000和12000rpm之间的确定速度进行离心旋转。煮泡或溶解过程通过横穿物质的水在封壳中发生。作为离心的结果，食品液体横穿壁的多孔部分87(如果部分88有孔，则最终还通过部分88的一部分)，并且经由间隙85、然后经由环形凹部81离开封壳。液体可经由在凹部81上方在箔中形成的刺穿孔离开胶囊。
图18示出了类似的但具有内部多孔壁80的胶囊，该内部多孔壁80包括可被密封到外部气密箔86的中心部分880和一周边部分870，该周边部分远离箔86，同时留有一小的空间以便被过滤液体朝向凹部81流动。在此示例中，周边部分870包括封壳的出口开口。中心部分880可具有开口，或者可不具有开口。在此实施例中，由于壁的内部部分880和外部箔86两者密封到一起，因此液体不可通过它们之间。如果在胶囊中在壁的部分870处产生足够的压降，则该设备不必具有附加的限流装置、例如前文所述的阀。在此情况下，在胶囊中的限流装置足以在封壳中维持足够的压力。可通过延迟液体通过该开口的释放来在物质例如研磨咖啡和水之间获得的良好的相互作用。但是，通常优选地用外部阀来更好地控制被释放液体的压力和流率。例如，可通过包括织造聚合物膜的胶囊来产生好的具有脂的espressso咖啡，该织造聚合物膜具有在10到200微米的范围内的微孔。
应指出，包括限流装置例如开口的胶囊的周边部分可与在图16至18的示例中一样基本垂直于旋转轴线定向，或者与在图1至6的示例中一样相对于所述轴线倾斜地定向。
在图19中示出了胶囊的另一个实施例，其中为了清楚起见上部密封膜3已被部分去除。胶囊包括由箔3形成的上壁、由碟形体部2形成的底壁6和侧壁7。还提供有内部盖810，以与体部2限定内部封壳并且在胶囊中固定过滤部分。盖810包括从横向盘状部830延伸出的有孔的圆筒形周边部820。圆筒形部分820基本延伸过封壳的整个厚度T，以将容纳物质的凹腔82与收集凹部160分隔开，该收集凹部因此由体部2和所述部分820限定界限。圆筒形的壁的部分820包括通过该壁的部分以一定间隔分布的一系列的细长狭槽180。该狭槽被竖直地布置，但是也可能是其它取向的，例如水平或倾斜取向。狭槽还可部分或完全由圆形开口替代。该部分还可具有被过滤器或微型过滤膜封闭的较大开口，所述过滤器或微型过滤膜例如由纸、织造或非织造的聚合物制成。上部盘状部810可通过支承环840延伸，该支承环840接合在杯状体部2的上部的内侧上。该环使得盖能够在处理和运输期间被正确地布置在胶囊中并且固定在胶囊中。当盘状部810的外缘在环的上边缘之前终止时，在盘810和其环840之间保留一大的环形凹部850。凹部850因此被膜3封闭，从而限定了用于被饮料制备设备的外部穿孔装置刺穿的出口区域87。该出口区域在胶囊的周边以环形形状持续延伸。因此，可在区域87的任何环形位置处执行穿孔，而不管胶囊在设备中的特定角取向如何。由于区域87在胶囊的周边可被连续开孔，因此还可想到根据所需实现多个穿孔出口。在盘状部的周边也可分布有连接部860，以将盘状部810连接到环840。还应指出，可提供上壁3的第二专门的可开孔区域890，以便引入水注入装置。为此，盘状部810具有中心孔或可破裂部分，以便当刚性的注入装置被引入时，此膜可被容易地开孔。因此，胶囊的构造尤其简单并且成本高效，因为可在单个模制塑料部分中生产盖。
图20-25是根据本发明的胶囊的其它变型。
例如，图20的胶囊具有圆筒形侧壁700、都密封或连接到侧壁700的上壁701和下壁702。通过选择用于壁的具有阻气特性的材料例如铝和/或适合的塑料来使得胶囊气密。取决于所述材料，上壁和下壁可以是柔性的或者刚性的。例如，壁701可以是焊接在体部705的上边沿703上的柔性的密封膜，该体部形成有侧壁700和下壁702。侧壁700可包括出口704、706，该出口用于当液体在饮料制备设备中围绕胶囊的中心轴线A被离心时释放液体。可选地，胶囊可包括过滤部分708，其限定了用于物质的凹腔709和相对于该中心凹腔在周边布置的收集凹部710。该过滤部分例如可以是体部705的成一体的部分，或者是添加到胶囊中的部分例如过滤圆筒。被离心的液体在例如围绕胶囊的横向中面定位的出口704、706中通过圆筒形壁700。一系列出口可围绕侧壁700以一定间隔分布。该出口可以是已经在壁700中预先制成的并且被气密密封膜711覆盖。该密封膜可以是围绕该壁的柔性带，该柔性带可被用户在出口处刺穿、切割或去除例如剥离，以便在其被插入离心煮泡设备之前显露出该出口。该出口的大小可足够小以对液体进行流动限制。
图21的胶囊是另一个可能的实施例。胶囊由上壁800、下壁801和连接该上壁和下壁的侧壁802形成，该侧壁由两个截头锥形部分803、804形成，并且它们的较大截面或基部朝胶囊的横向中面P连接。因此，由这两个截头锥形部分形成的组件形成顶点805，在该顶点处可提供用于饮料的出口806。另外，可在胶囊中提供过滤部分807，该过滤部分也限定了用于接纳物质的凹腔808和用于被离心的液体的收集凹部809。对于特定构造，过滤部分可例如是刚性的管状构件，其插在形成壁800、801、802的两个半支架850、851之间。支架850、851可由模制塑料制成。过滤部分可由模制塑料或更复杂的结构例如塑料支承框架与多孔过滤膜的组合构成。例如，出口806可在支架的接合部处由在每个支架中形成的小的径向通道形成。该通道可在支架的密封边沿852、853的周边处以一定角度间隔分布。这里，出口是通过将每个支架的通道对齐并且例如通过在边沿852、853处热或超声波密封或粘合剂粘结支架850、851而形成的。例如，可在每个大约1-10mm2的部分中提供4-10个出口。为了在胶囊使用之前保持胶囊的封壳被保护以免受外部大气影响，出口可被密封保护膜854封闭，该密封保护膜例如形成围绕支架的顶点区域或边沿852、853的带。该膜可在该设备中的离心操作之前被用户或者被设备本身去除、刺穿或切割。
当然，胶囊可具有其它形状而不会背离本发明的范围。例如，侧壁可被设计成阶梯式的，即具有沿横向中面(未示出)逐渐增加的阶梯。根据图22-25，根据此实施例的胶囊包括上壁900、下壁901和优选地沿周边密封边缘903连接该上壁和下壁的侧壁902。该密封边缘被设计成由于施加在其上的液体的压力而打开。在如图23所示打开时，形成一个或多个出口904。在打开期间的出口的大小可由饮料制备设备的边沿的接合表面905、906或可选择地由作为胶囊本身的一部分的刚性流动控制构件(未示出)控制。如图23和24所示，密封边缘在两个层板907、908中打开，该两个层板在离开胶囊的液体的作用下靠接接合表面905、906。表面905、906的设计将决定出口的形状。例如，在边沿的整个周界上并且离开一受控的间隙的平的连续表面905、906将提供一连续出口，其用于朝饮料生产设备的冲击壁分配380度的液体射流。相反，至少一个接合表面905、906可具有离散的沿径向定向的通道915，其具有受控的深度，使得能够在胶囊的凸缘状边沿处形成具有受控大小的离散的液体出口。
表面905、906可被固定或被弹力偏压，以根据转速控制出口的打开程度。根据此实施例的胶囊可由刚性或柔性支架910、911制成，该支架910、911在所述90处以可破裂的或可打开的方式密封以形成出口。例如，这两个支架910、911可以是具有或不具有铝层或EVOH屏障层的由聚合物制成的气密柔性箔。过滤部分912可被插入胶囊，以限定用于物质913的封壳和收集凹部914。例如，过滤部分可以是多孔的管状构件，其可形成用于保持支架的上壁和下壁间隔开的支承环。
在任何所述模式中，可通过胶囊中的和/或设备中的双急弯(chicanes)或形成用于流体的曲折流动路径的类似结构来获得或实现限流。
本发明的系统胶囊提供了具有高于普通系统的固体含量的显著的煮泡结果。该结果从胶囊到胶囊可再现。令人惊讶的是，脂可被显著改进，具有更富乳脂、更稳定和更浓厚的质感。
应指出，限制装置的压降可通过压力测量试验测量，该试验包括在胶囊中填充在压力下的水，并且测量在注射点处的水压力，液体在该注射点处被允许通过限制装置、即阀系统。
示例：
根据图1-6的实施例的胶囊被填充6.5克研磨咖啡。该咖啡被以260微米的平均颗粒大小(D4，3)研磨。在数秒内执行胶囊的预先润湿。在以大约8000rpm的离心期间，流率被控制为每秒大约2克。在espresso杯中分送40克的咖啡提取物。液体提取物具有大约4％的总固体(TC)、大约25％的产率。在顶部的脂的层为大约5-6mm。泡沫看上去非常浓厚且具有非常细小的气泡，并且随时间非常稳定。
当然，本发明可包括许多变型，这些变型都被包含在所附的权利要求的范围内。

Claims (17)

1.一种用于通过如下方式来由胶囊中容纳的食品物质制备食品液体的一次性使用的胶囊，该方式包括：将水引入胶囊，并使用离心力使水通过该物质以生产在胶囊中相对于胶囊的中心轴线被沿周向离心的食品液体，所述中心轴线对应于在离心期间的旋转轴线，该胶囊包括：
上壁(3)和底壁(6)，
连接到所述上壁和下壁的变宽的侧壁(7)，以及
容纳预定量的食品物质的封壳(82)，
其中，该上壁包括可开孔的和专用于提供用于释放液体的出口的周边出口区域(87)。
2.根据权利要求1的胶囊，其特征在于，所述变宽的侧壁相对于所述上壁形成小于80度的角度。
3.根据权利要求1或2的胶囊，其特征在于，所述周边出口区域是专用于被刺穿和用于提供饮料出口的可开孔的膜的一部分。
4.根据前述任一项权利要求的胶囊，其特征在于，在胶囊中定位有过滤部分，以分隔容纳物质的凹腔与用于离心液体的收集凹部。
5.根据权利要求4的胶囊，其特征在于，所述过滤部分相对于所述变宽的侧壁倾斜。
6.根据权利要求5的胶囊，其特征在于，所述过滤部分延伸过所述封壳的整个厚度。
7.根据权利要求6的胶囊，其特征在于，所述过滤部分基本是圆筒形的。
8.根据权利要求7的胶囊，其特征在于，所述过滤部分基本平行于所述上壁。
9.根据权利要求8的胶囊，其特征在于，所述过滤部分与所述上壁间隔开一小的间隙。
10.根据前述任一项权利要求的胶囊，其特征在于，所述液体收集凹腔布置在所述周边出口区域下方。
11.根据前述任一项权利要求的胶囊，其特征在于，所述变宽的侧壁和下壁形成具有凸缘状边沿的杯状体部，所述膜密封到该凸缘状边沿上。
12.根据前述任一项权利要求的胶囊，其特征在于，所述物质包括研磨咖啡。
13.一种用于通过如下方式来由胶囊中容纳的食品物质制备食品液体的一次性使用的胶囊，该方式包括：将水引入胶囊，并使用离心力使水通过该物质以生产在胶囊中相对于胶囊的中心轴线被沿周向离心的食品液体，所述中心轴线对应于在离心期间的旋转轴线，该胶囊包括：
上壁(3)和底壁(6)，
连接到所述上壁和下壁的变宽的侧壁(7)，以及
容纳预定量的食品物质的封壳(82)，
其中，所述变宽的侧壁相对于所述上壁形成小于80度的角度C。
14.一种用于通过如下方式来由胶囊中容纳的食品物质制备食品液体的一次性使用的胶囊，该方式包括：将水引入胶囊，并使用离心力使水通过该物质以生产在胶囊中相对于胶囊的中心轴线被沿周向离心的食品液体，所述中心轴线对应于在离心期间的旋转轴线，该胶囊包括：
上壁和底壁，
连接到所述上壁和下壁的侧壁，以及
容纳预定量的食品物质的封壳，
其中，所述侧壁是圆筒形的，
所述侧壁的至少一部分形成用于释放离心液体的胶囊的出口区域，以及
所述胶囊还包括用于以气密方式密封该胶囊的装置。
15.一种用于通过如下方式来由胶囊中容纳的食品物质制备食品液体的胶囊，该方式包括：将水引入胶囊，并使用离心力使水通过该物质以生产在胶囊中相对于胶囊的中心轴线被沿周向离心的食品液体，所述中心轴线对应于在离心期间的旋转轴线，该胶囊包括：
上壁和底壁，
连接到所述上壁和下壁的侧壁，以及
容纳预定量的食品物质的封壳，
其中，所述侧壁具有从其与所述上壁和下壁的接合部朝所述胶囊的横向中面增大的凸形横截面，以及
所述侧壁的至少一部分形成用于释放离心液体的胶囊的出口区域。
16.一种用于通过如下方式来由胶囊中容纳的食品物质制备食品液体的胶囊，该方式包括：将水引入胶囊，并使用离心力使水通过该物质以生产在胶囊中相对于胶囊的中心轴线被沿周向离心的食品液体，所述中心轴线对应于在离心期间的旋转轴线，该胶囊包括：
上壁和底壁，
连接到所述上壁和下壁的侧壁，以及
容纳预定量的食品物质的封壳，
其中，所述胶囊包括在密封的接合部处连接的两个包封构件，以及
密封边沿构造成在所述两个构件的接合部处在流体的压力的作用下被打开。
17.一种用于通过如下方式来由胶囊中容纳的食品物质制备食品液体的方法，该方式包括：将水引入胶囊，并使用离心力使水通过该物质以生产在胶囊中相对于胶囊的中心轴线被沿周向离心的食品液体，所述中心轴线对应于在离心期间的旋转轴线，其中，
该胶囊包括在密封边沿处连接的两个包封构件，
该胶囊被插入离心饮料制备设备，并且
该胶囊的密封边沿在所述两个构件的接合部处在流体的压力的作用下被打开。
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