CN102196752B - 通过离心作用制备容纳在胶囊中的液体食品的方法及适合于该方法的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于使水经过被容纳在一次性使用的胶囊中的食品物质而从所述物质制备食品液体的方法，该方法包括：在将水引入所述胶囊中央的同时驱动所述胶囊离心旋转，使水经过所述物质以形成食品液体，在所述胶囊中刺穿至少一个液体传送出口，其中，至少部分通过由于所述离心分离而在所述胶囊中产生的压力的作用而实现刺穿。

Description

通过离心作用制备容纳在胶囊中的液体食品的方法及适合于该方法的系统

技术领域

本发明涉及一种用于利用离心力使水通过容纳在容器中的食品物质而从该物质制备食品液体的设备和胶囊系统。

背景技术

已知制备这样的饮料：其中利用离心力分离由煮泡的咖啡和咖啡粉组成的混合物。这种混合物是通过使热水和咖啡粉在一起混合规定时间而获得的。然后强制使水通过筛网，该筛网上存在粉末材料。

现有系统在于将咖啡粉置于通常为机器的不可去除部分的容器内，例如EP0367600B1中那样。此类设备具有许多缺点。首先，必须在容器中手动地给咖啡粉适当分份。其次，被离心的咖啡废弃物变干且其必须通过刮擦容器表面来去除。因此，咖啡制备需要大量的人工操作并因此很费时。通常，咖啡新鲜程度也会发生很大变化并且这会影响杯品质，因为咖啡一般来自散包装或咖啡由容器本身中的咖啡豆研磨而成。

而且，取决于咖啡的人工计量和煮泡条件（例如，离心速度、容器尺寸），杯品质会发生很大变化。

因此，这些系统从未取得重大的商业成功。

在德国专利申请DE102005007852中，机器包括可去除的保持器，容器的敞口杯形部件被置于其中；其它部件或盖被附接在机器的驱动轴线上。然而，一个缺点是密集的人工操作。另一个缺点是由于缺乏对粉末的计量的控制和缺乏对咖啡粉的新鲜程度的控制而难于控制咖啡的品质。

通过离心力煮泡咖啡的另一些设备在WO2006/112691;FR2624364；EP0367600；GB2253336；FR2686007；EP0749713；DE4240429；EP0651963；FR2726988；DE4439252；EP0367600；FR2132310；FR2513106；FR2487661；DE3529053；FR2535597；WO2007/041954；DE3529204；DE3719962；FR2685186；DE3241606和US-A-4545296中有记载。

具体地，EP0651963涉及一种离心单元，其包括置于该单元的筒和盖之间的连接处的弹性接头。该弹性接头提供单元中的过滤和操作压力控制两者，从而改善咖啡浮沫（crema）。该单元并非气密容器，并且对于每个新的煮泡循环而言都必须去除用过的咖啡且必须在单元内重新充装新的咖啡。难以通过这种弹性装置控制压力，并且不能根据待生产的饮料的类型轻易地改变压力。

BE894031涉及一种包括未被密封但被滤纸覆盖的过滤器胶囊的离心式煮泡系统。

因此，需要提出一种方案，其提供对提取参数（例如压力、流速、提取时间等）的更好控制，且其因此改善了所传送的食品液体的品质。

同时，需要一种制备食品液体的方式，其与现有技术离心式咖啡制备方法相比更方便且更简单，并且同时通过控制诸如物质的新鲜程度和精确计量之类的重要属性而提供更好的成杯咖啡品质。

具体地，需要一种系统，使得能够提供热水与待煮泡的物质之间充分的相互作用时间并控制经煮泡的液体的释放，因此改善诸如对于咖啡饮料而言咖啡浓度和浮沫或泡沫之类的重要品质属性。

发明内容

因此，本发明涉及一种通过使水经过胶囊中的物质从食品物质制备液体食品的液体食品制备系统，包括制备设备和能可去除地插入该设备中的胶囊，所述系统包括胶囊中的注水头/注入头和用于将胶囊保持在设备中的胶囊保持器，

其特征在于，该系统包括：

作为注水头的一部分的注水器，该注水器设置成用于将水引入胶囊中，

用于驱动胶囊保持器围绕一旋转轴线进行离心作用的装置，并且

其中，打开装置构造成至少部分响应在胶囊中施加的液体离心力在胶囊中形成至少一个液体传送/输送出口。

优选地，该设备包括至少一个打开装置，用于在胶囊中提供至少一个液体传送出口，该胶囊被设置在相对于胶囊保持器的中心轴线偏离的位置。打开装置优选位于注入头的表面。

优选地，所述打开装置包括围绕中心轴线沿大致圆形路径分布的一组刺穿元件。例如，打开装置可形成截顶棱锥、针和/或刀刃。

更具体地，注水头包括注水器和用于将胶囊封闭地接合在胶囊保持器上的旋转接合部件。优选地，该旋转接合部件在胶囊的周缘上施加压力，该胶囊本身由胶囊保持器支撑。因此，接合部件和胶囊保持器一起旋转，同时在离心作用期间将胶囊牢固地保持在胶囊保持器中的适当位置。注水器可以是不动的或者随旋转接合部件运动。

在一个实施方式中，液体传送出口的打开装置为刺穿部件，该刺穿部件可为注水头的旋转接合部件的一部分。

优选地，刺穿部件可沿着大致圆形路径按规律的/固定的间隔分布，从而在胶囊周边提供均匀的液体传送。例如，刺穿部件的数目可为从10至200，最优选地在50与100之间。

刺穿部件可接合在胶囊中且在旋转期间参与将旋转动量传递至胶囊。

根据本发明的一方面，打开部件构造成当由于液体在胶囊中被离心作用经过该物质、抵靠胶囊周壁的液体内部压力超过阈值压力时，提供胶囊的液体传送出口。

为此，打开部件可为这样的元件，当注水头和胶囊保持器关于胶囊封闭时所述元件离开或接触胶囊。因此，随着胶囊周壁上的液体压力增大，通过胶囊的壁（例如盖膜）抵靠着打开部件发生变形而形成出口。该构型使得能够延迟饮料从胶囊的释放。当已在胶囊周壁达到操作压力阈值时，出口完全形成。因此，可延长胶囊中的配料与水之间的相互作用。根据胶囊传送壁的刺破阻力而定，可成功地控制饮料经出口的释放。

关于胶囊，胶囊周壁可为可穿孔膜的一部分。例如，该周壁可为膜的周边部，该膜横向于胶囊在胶囊保持器中的旋转轴线。优选地，该胶囊具有朝可穿孔膜的周边部方向扩宽/扩展的侧壁。因此，胶囊中经煮泡的液体被离心力强迫朝可穿孔膜的周边部方向运动。在这种情况下，可穿孔膜可被密封在胶囊的杯形体的法兰/凸缘状边缘上。在一替代方案中，刺穿壁可为胶囊的杯形体的侧壁的一部分。

该胶囊可包括由铝和/或聚合物材料制成的可穿孔膜。具体地，可刺破的膜的厚度可以在5至150微米、优选10至100微米之间。膜的厚度可采用这样的方式设计：可预测在规定的操作压力和/或在规定的离心作用时间之后打开。因此，膜的厚度可因胶囊中的物质和/或待传送的饮料而异。

在一个实施方式中，在设备围绕胶囊闭合期间，例如在设备在离心操作之前接合在胶囊上期间，可通过与壁接触的打开部件形成胶囊周壁的预弱化部。壁的预弱化部可为截面小于最终刺出的出口的大量贯通孔或通过减小壁厚而形成的材料弱化部。胶囊的周壁可以是充分弹性的以发生变形和延长而不会抵靠着刺穿部件立即断裂。因此，在形成充分的用于液体从中流过的出口通道之前提供了饮料释放的一定延迟。

对于适当地控制在胶囊中刺穿出口而言，用于出口的刺穿部件的形状也是重要的。钝的刺穿形状将提供胶囊对刺穿的更久的抵抗并提供液体饮料释放的更长延迟。相反，更锋利的形状将提供更快的传送以及液体在胶囊中更短的停留时间。

液体在胶囊中的停留时间还取决于离心作用速度，因为该速度越高，压力就越高，并且潜在地，被离心的液体就越快地经过胶囊中的配料并从胶囊释放出来。

在本发明一个可能的方面，注水器还包括打开装置，例如刺穿部件。该打开装置可为设置成空心刺穿管的刺穿部件，该空心刺穿管用于优选地沿着胶囊的旋转中心轴线将水注入胶囊中，使得管可被保持在静止状态。可以注意到，刺穿部件也可随同注入头的接合部件旋转。

注水器的刺穿部件具有小于5mm、优选在0.9与2.9mm之间的直径。实际上，胶囊中的压力从中央至周边增大。中央部位中的水压可接近零但向外逐渐增大。因此，注入器的小的直径在胶囊中提供了小的入口，从而在胶囊的入口侧保持相对较低的液体压力，并因此减小通过刺穿的入口的液体的总流量。另一个优点还在于液体密封装置可以不必围绕入口侧，并且在液体代替胶囊中的气体时胶囊能够适当地排气。

胶囊保持器的驱动装置可与胶囊保持器直接连接或与胶囊保持器间接连接。与胶囊保持器的直接连接可通过旋转驱动组件获得，该旋转驱动组件包括旋转马达和将该马达与胶囊保持器的底部连接的传动装置。该传动装置可包括适当的齿轮减速或放大装置以根据马达的速度向胶囊保持器提供正确的传动比。与胶囊保持器的间接连接可通过旋转动量从注水头经由胶囊和/或直接传递至胶囊保持器来获得。在该情况下，旋转驱动组件的传动系统与注水头的上侧、特别是与该注水头的旋转接合部件直接连接。

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、基于纤维素的材料或其它可生物降解的材料以及它们的结合制成。优选地，该胶囊具有封闭的可刺穿壁（例如薄膜），该可刺穿壁至少包括用于被刺穿的环状部分，当胶囊在装置中就位时该环状部分相对于胶囊的旋转轴线处于外围。该壁可形成覆盖杯形体的密封膜，该杯形体接纳待煮泡的食品物质。该胶囊可形成有比待刺穿的膜更坚硬的体部。该胶囊优选以气密方式被封闭。该胶囊的未被物质占据的内部容积可有利地被填充有保护性气体（例如，氮气）。该胶囊具有诸如铝或EVOH层之类的材料层，所述材料层具有气体屏蔽特性。

在一个实施方式中，该系统可包括设置在该至少一个液体传送出口的打开装置下游的阀装置。该阀使得能通过在液体的施加于该阀上的规定压力阈值下打开而控制胶囊内部的压力。该阀装置可包括环形关闭环和弹性装置，该弹性装置用于在关闭时将该环弹性地接合到胶囊的周边部（例如边缘）上。该阀可被设计成提供其关闭载荷的可调节值。阀装置可用于控制胶囊中的压力并因此控制被离心的液体从胶囊的释放。具体地，阀装置也可防止小颗粒（例如，咖啡细粉）聚集在胶囊的出口并避免堵塞或至少避免显著减小流量。还应注意，该阀提供液体中更多的浮沫或泡沫。具体地，阀的负荷越高，形成的浮沫或泡沫就越多。

本发明还涉及一种通过使水经过被容纳在一次性使用的胶囊中的食品物质而从该物质制备食品液体的方法，该方法包括：

在将水引入胶囊中的同时驱动胶囊离心旋转，

使水经过该物质以形成食品液体，

在胶囊中刺穿至少一个液体传送出口，

其中，至少部分地通过由于离心作用而在胶囊中施加的液体离心力的作用而获得刺穿。

该胶囊可为气密密封的胶囊，该胶囊包括配料，如研磨咖啡、速溶咖啡、茶叶、速溶茶、可可粉、巧克力、乳酪、甜料和它们的任何结合，所述配料可长期保存在受保护的气氛条件下。当在装置中使用之时该胶囊被打开。

根据该方法的一方面，通过至少刺穿胶囊的周边部而获得至少一个液体传送出口。具体地，通过胶囊周边部抵靠刺穿元件向外变形而执行胶囊的刺穿。刺穿元件可为本发明的设备的一部分。更具体地，该周边部为胶囊的密封膜的一部分。该膜可由薄的塑料和/或铝材料形成。

在本发明的优选实施方式中，当胶囊的周边部由于被离心的液体的内部压力在胶囊周边部的作用而向外变形时，至少部分地执行该至少一个出口的打开。该至少一个液体传送出口可通过刺穿胶囊的膜的周边部来获得。更优选地，在胶囊的膜的周边部中打开几个出口开孔。因此，膜的该部分可抵靠一组诸如针、棱锥和/或刀刃的刺破元件被刺穿。液体也可由朝可穿孔膜的周边部方向扩宽的胶囊侧壁施加朝向周边部方向的力。

在一个可能的实施方式中，该组刺穿元件沿着大致圆形路径分布，从而形成在注入头的周边突出的刺破用齿冠/顶部（crown）。该刺破用齿冠被设置成接合可穿孔膜的周边区域。更具体地，该刺破用齿冠是注入头的旋转接合部件的一部分。该齿冠可作为一部分与该部件组成整体，例如可与该部件模制成一单件。

在离心作用期间胶囊可通过其被夹紧的周缘而得以保持，所述周缘由注入头和胶囊保持器件围绕该胶囊闭合而被夹紧。在该设备关于胶囊闭合期间，刺穿元件可与密封膜接触或可与密封膜稍微隔开。与密封膜的接触例如可形成密封膜的预弱化部，如印痕（imprint）或小的穿孔。随着液体在胶囊中被离心，液体的压力施加在密封膜的内表面的周边，所述密封膜因此朝刺穿元件的方向膨胀或变形，从而抵靠刺穿元件（例如抵靠刺破用齿冠）被刺穿。当然，可通过刺穿元件在胶囊在设备中被离心作用之前仅仅与膜接触或保持在受控的距离以避免可穿孔膜的预弱化。

密封膜可根据材料呈柔性或略刚性。膜可在其初始安放状态具有凹入形状并且可响应于离心作用压力而形成凸起形状。在这种情况下，该材料可例如由热成型或注射成型的塑料制成。优选地，膜较薄且呈柔性以抵靠刺穿元件适贴地变形。该系统可以不再需要过滤器，因为可防止物质的固体颗粒在刺穿的出口的边缘与刺穿元件的表面之间的界面处离开胶囊。一个优点在于通过更少的部件（胶囊中无需过滤器）大幅简化胶囊的结构并且因此可显著降低制造成本。

根据本发明方法的一个可能的方面，经小于5mm、优选在0.9与2.9mm之间的开孔将水引入胶囊中。如前文所述，胶囊中足够小的进水口是优选的，以减小在胶囊的入口侧的内部压力并因此避免液体泄漏问题。

优选地，在已在胶囊中心刺穿进水口之后将水引入胶囊的中央。

在一个具体实施方式中，当被释放的液体的一定压力通过离心作用的液体施加在阀上时，从胶囊传送的液体打开该阀。该阀还调节液体的流量并且它降低了小尺寸颗粒（例如咖啡细粉）特别是在相对较低的压力值下堵塞设置在胶囊中的小出口的风险。

该阀优选可由设备的至少一部分组成。该阀装置可由设备的至少一个接合部分形成，该至少一个接合部分在加压液体的作用下相对于胶囊或设备的一接合部分运动以形成用于液体的薄的环状复合通道。该复合通道还能形成速度相对较高的冲击在设备的壁上的液体射流。因此，可既由于由阀装置形成的约束又通过液体在离心作用期间以相对较高的速度冲击在设备的冲击面上而形成大量泡沫。取决于离心作用的液体施加在阀装置上的压力的量，阀装置产生的约束可以在幅度上有所不同。在一个可能的实施方式中，阀装置能够被校准或者被调节成在胶囊中的压力阈值下选择性地打开穿过设备的液体通道。

因此，本发明的系统提供一种用于制备食品液体的技术方案，其中，可执行食品液体的受控释放。例如，液体的释放可延迟至直到一定的压力施加在胶囊的周边部上，该周边部然后抵靠设备的外部突出元件被刺穿。胶囊的延迟的打开能够改善容纳在胶囊中的水和物质之间的相互作用，并且还能通过在设备的刺穿出口和刺穿元件之间形成的约束而获得液体的过滤。在此情况下，胶囊可具有很简单的结构并且可在使用之后丢弃，例如以便于毁坏或回收。

对于咖啡而言，例如，可能有利的是优化水和研磨咖啡颗粒的相互作用以获得咖啡和芳香化合物的良好提取。此外，泡沫或咖啡浮沫可由于压力释放和在离心操作期间在胶囊的出口与刺穿元件之间以动态方式形成的约束产生的剪应力而得以改善。

也可通过设置在胶囊中的专用过滤装置过滤从胶囊传送的液体。这种构造具有优点，因为设备被简化；过滤器不需要清洁，因为它在随同胶囊一次性使用之后被丢弃。

本发明还涉及如本申请中所述的设备本身。

术语“食品液体”在此具有广泛的含义并且包括：诸如汤或调味料之类的烹饪液体、诸如咖啡提取物（从研磨和/或速溶咖啡粉获得）、液体巧克力、牛奶（从粉末和/或液体浓缩物获得）、茶提取物（从速溶和/或茶叶获得）等，或诸如婴儿配方食品之类的营养液体及其结合。

术语“煮泡”或“经煮泡的”不应狭义地理解为从不完全可溶的物质（例如研磨咖啡或茶叶）加压提取液体，而是应该在更宽泛的意义上理解为包含食品物质和液体（优选为水）的相互作用过程，包括提取、浸渍、吸附、溶解、稀释、分散、混合、乳化、发泡等。

术语“刺穿”应在其广义上进行理解且其包括诸如穿孔、切割、破断和/或撕开以便在胶囊壁中提供贯通开孔的机械过程。

附图说明

本发明的另外的技术特征将在以下对附图的详细说明中体现。

图1是根据本发明的系统的密封的胶囊的俯视透视图；

图2是图1的胶囊的仰视透视图；

图3是本发明的饮料生产设备的透视图；

图4是内部带有胶囊的饮料生产设备的剖视图；

图5是在内部带有胶囊的设备在通过该设备打开胶囊之前的详细剖视图；

图6是内部带有胶囊的设备在胶囊刺穿之后的详细截面图；

图7是设备的注水头的接合部的透视图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明优选的一次性使用的胶囊1包括盘形体2，密封箔或膜3被密封在该盘形体2上。密封箔3在密封环状部5被密封在体部的周缘4上。周缘4可向外延伸而形成约2-5mm的小的环状密封部。盘形体包括底壁6和侧壁7，该侧壁优选朝体部的与底壁相对的大的开口端方向扩大。盘形体部优选呈刚性或半刚性。该盘形体可由带有气体屏蔽层（如EVOH等）的食品级塑料（例如聚丙烯）或铝合金或塑料与铝合金的复合体形成。密封箔3可由更薄的材料制成，例如也包括屏蔽层的塑料叠层或铝合金或塑料与铝合金的组合。密封壁通常具有例如介于50与250微米之间的厚度。密封箔部件可被刺穿以便形成如后文将说明的进水口和饮料出口。

优选地，该胶囊形成围绕中心轴线A的旋转对称形状。然而，应注意，该胶囊不一定具有围绕轴线A的圆形截面，而是可采用另一种形式，例如正方形、矩形或其它多边形形式。

包括本发明的胶囊和饮料制备设备的系统在图3至7中示出并且现在进行说明。

该系统包括如前文所述的胶囊1以及饮料制备设备23。该设备具有模块24，胶囊能插入该模块中。胶囊容纳用于进行煮泡的食品物质并且胶囊在使用后从模块被去除以便丢弃（例如，作为废弃物或用于有机和无机原材料的再循环）。模块24与水供应源（例如储水器25）流体连通。流体输送装置（例如泵26）设置在模块与水供应源之间的流体回路27中。还设置有水加热器28以在水进入模块之前加热流体回路中的水。该水加热器可被插入流体回路中以加热来自储器的新鲜水。或者，水加热器可被布置在储水器自身之中，在这种情况下该储水器成为水煮沸器。当然，水也可经由水插头连接从家用水供应源直接取得。该设备还可包括控制装置和用于激活饮料制备方法的激活装置（未示出）。

水可在低压或甚至重力压力下被供给到模块24内。例如，可设想在模块的进水口处的高于大气压力的介于0到2bar之间的压力。如果利用诸如活塞泵之类的压力泵，则也可传送处于高于2bar的压力的水。

煮泡模块24可包括两个主胶囊封包子组件29、30；主要包括注水子组件或注水头以及包括胶囊保持器的液体接收子组件。这两个子组件在设备中形成用于胶囊的定位和定心装置。

这两个子组件例如通过卡口型连接系统31闭合在一起以将胶囊封包在其中。液体接收子组件30包括液体管道32，该液体管道32例如在子组件的一侧上突出以便将从胶囊离心出来的液体引导到服务用容器（如杯子或玻璃杯）。液体管道与液体接收器33连通而形成U形或V形环状剖面，该环状剖面环绕由旋转筒34形成的胶囊保持器，胶囊被插入该旋转筒34中，如图4所示。液体接收器33限定如后文将说明的用于收集液体的收集腔63。在液体接收子组件30下方安设有用于驱动胶囊接纳筒34在子组件内部旋转的装置。

该驱动装置优选包括旋转马达40，该旋转马达可被供以电力或气体动力。

注水子组件包括进水侧，该进水侧包括在上游与水流体回路27连通的进水口35。

旋转筒34形成为中空的胶囊保持器，具有互补地成形以接纳胶囊的内部空腔36。旋转筒34本身通过旋转轴37轴向延长，该旋转轴38通过旋转引导装置39（如滚珠轴承或滚针轴承）相对于液体接收器33的外基部38保持旋转关系。因此，旋转筒被设计成围绕中间轴线I旋转，而接收器的外基部38相对于设备被固定。机械联接器可安设在筒的旋转轴37与马达40的轴42之间的连接处。

关于注水子组件29，其包括居中设置的注水器45，该注水器相对于设备的纵向轴线I被固定。该注水器包括用于将水从入口35传输到出水口47的中央管状部件46，该出水口47突出到胶囊120的围罩14内。出水口由刺穿装置48（如锋利的管状梢端）形成，该刺穿装置能够形成穿过胶囊的封闭箔的刺穿孔。

围绕注水器安装有旋转接合部49。该接合部49具有中心孔，该中心孔用于接纳注水器和旋转引导装置（例如插在部分49与注水器45之间的滚珠轴承或滚针轴承50）。

胶囊接合子组件29还可包括管状罩筒62，当两个子组件在胶囊周围相对于彼此闭合时，该管状罩筒62突出到液体接收子组件30的环状腔室63内。该管状罩筒62形成用于离开被离心胶囊的被离心液体的冲击壁。该部分62优选固定在子组件29上。该子组件还包括有助于连接在液体接收子组件30上的握持部64。该握持部64可具有用于握持的滚花外周面。该握持部可通过螺钉67固定在子组件29的固定基部上。

该部分当然可由杆机构或类似的握持装置代替。

根据本发明的一个重要方面，旋转接合部包括位于该部分的周边的刺穿元件53。更具体地，刺穿元件由从接合部的下表面突出的小的元件形成。刺穿元件优选沿着圆形路径分布，从而在接合部的表面形成刺破用齿冠。

在一个优选实施方式中，刺穿元件是具有较大基部和狭窄梢端的实心（即，非空心）元件。例如，这些元件为小的截顶棱锥。当如图6所示在膜的周边形成足量的液体压力时，膜3朝刺穿元件53的方向向外变形。由于胶囊的侧壁7的扩宽/扩展形状，液体被迫上升（方向F）经过胶囊中的物质并压在膜3的周边部上，从而致使膜抵靠元件53被刺穿。该元件为实心元件，通过包含在膜中的刺穿的孔的边缘与配合在这些孔内的刺穿元件的表面之间的小的空隙形成出口。因此，可在元件与膜之间执行液体的过滤。胶囊中不需要专用的过滤器。

因此，刺穿部件被设置在壁55的周边处，优选均匀分布以便为被离心的液体离开胶囊形成几股液流而在胶囊中提供几个出口开孔。

如图7所示，小的流量分配缝71可设置在注入头下游。环形收集凹部57可设置在元件53与缝71之间以提供液体的更均匀的体积分配。这些缝可贯通接合部的夹持周缘52设置，该夹持周缘提供作用于胶囊的密封边缘4上的夹持力。缝的尺寸可被确定成使得产生以比较高的速度离心地冲击在设备的冲击壁62上的多股饮料射流。例如，各缝可具有从0.05到1.0mm的尺寸。缝的数目可以变化。例如，可提供4个至200个之间、优选30个至100个之间的缝。

根据一未示出的替代方案，刺穿元件53可以是空心的以允许液体经过其中。然而，由于空心元件将更加容易被小固体颗粒（例如，研磨咖啡颗粒）堵塞，所以倾向于在胶囊中设置单独的过滤器以减小这种风险。

根据本发明的一方面，注水子组件29还包括用于控制从设备排放的液体的流量的阀系统。该阀系统可被设置在胶囊旋转接合部上，该胶囊旋转接合部的形式为在弹性加载装置（如弹簧）的力作用下被偏压的环状接合部分。该环形接合部分包括迫压周边表面，该迫压周边表面在胶囊的周缘4上施加闭合力以便能够在弹性加载装置的力的作用下约束液体的流量。该表面可形成锥形或“V”形以便增加局部区域中的密封压力。接合部还包括内部的基部。弹性加载装置被插入位于该基部与接合部的反作用力部之间的空间中。因此，在安放状态，阀系统的接合部分在弹性加载装置的压缩作用下保持在胶囊的边缘上封闭。

如上所述，设有连接装置31以用于两个子组件29、30的相对连接。例如，小的销65设置在注水子组件29的管状表面的一侧上，所述销可接合位于液体接收子组件30的管状表面上的侧部锁定开孔66。因此，两个子组件之间的连接可通过旋转角度式或螺旋闭合运动来执行以使销能够接合长形开孔66。当然，可设想其它连接装置来代替该卡口型连接装置。例如，本领域的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。通过使两个子组件29、30相对于彼此移动（例如通过使卡口型连接分离并分开两个子组件29、30）来打开胶囊装置。因此，容纳食品物质的一次性使用密封胶囊1可被插入设备中，例如，安设在旋转筒36的空腔中。胶囊可在胶囊被密封箔3气密地封闭的同时被安设在设备中。然后该设备由重新连接在子组件30上并被连接装置锁定的子组件29封闭。在锁定状态，胶囊由刺穿胶囊的密封箔的注水器打开，并且注水器引导其自身通过胶囊的进水口35。在封闭期间，膜可由出口刺穿部件53在密封箔的周边处弱化。膜的弱化可包括在膜中形成小的印痕或小的贯通孔。水因此可经由中央注水器45被引入胶囊中。可在注入子组件中形成排气孔以允许气体在水被引入的同时从胶囊逸出。可通过激活旋转马达40驱动胶囊旋转。可在水的注入流开始被引入胶囊中的同时、或者稍晚或稍早于该注水操作的开始地执行离心操作的启动。

例如，对于煮泡研磨咖啡而言有利的是允许水在通过旋转胶囊开始离心操作之前在几秒钟内注入胶囊中。因此，水可在液体被离心作用之前渗透到咖啡中，从而避免咖啡区域保持干燥。

通过使胶囊围绕设备的旋转中心轴线I旋转而执行离心作用，该中心轴线I优选与胶囊的中心轴线A对齐。转速优选为1000至16000转每分（rpm），更优选为1500至10000rpm。可在设备中设置控制单元以便根据待煮泡的液体和/或胶囊中的物质的性质设定转速。转速越高，施加在胶囊周壁的压力就越高，并且在胶囊的侧壁和可穿孔膜上被压实的物质就越多。重要的是注意到较高的转速促进了含有较低固体含量/固形物（solidcontent）的咖啡提取物的煮泡，因为液体在咖啡床中的停留时间更短。较低的转速提供了更高浓度（咖啡固体含量）的咖啡，因为液体在胶囊中的停留时间更长。通过横贯物质的水在胶囊中进行煮泡，从而提供物质的提取或者部分或完全的分散或溶解。在第一煮泡阶段中，不允许液体离开胶囊，因为出口未充分打开或甚至还没有在膜中提供出口。

在离心力的作用下，物质（如咖啡粉）趋于抵靠胶囊的围罩的周壁7、17径向地压实自身，而水被迫流经该物质。这引起物质既变得密实又被水充分浸润。由于胶囊的高速旋转运动，离心力自动均匀地施加在聚集的物质上。因此，与使用压力泵在胶囊中施加压力的常规方法相比，水的分配更均匀。因此，存在通过物质的优先流路的风险更低，该优先流路可能导致未被适当浸润且因此未被适当煮泡、分散或溶解的区域。对于研磨咖啡粉，到达胶囊的内部侧壁的液体为液体提取物。

随着在胶囊膜的液体压力增大，液体提取物被迫沿着胶囊侧壁的内表面向上流动。胶囊的侧壁7的扩宽促进了胶囊中的液体沿开孔的方向向上流动。因此，膜3变形且因此抵靠着刺穿元件52被刺穿。因此，允许被离心的液体通过例如贯穿盖8设置在胶囊中的多个出口开孔18。这产生第二传送阶段，在该第二传送阶段期间，液体经刺穿的出口被释放。

同样如前文所述，出口开孔还提供流量约束，该流量约束影响水与物质的相互作用和饮料上层泡沫或浮沫的形成。流量约束形成剪应力并因此产生泡沫或咖啡浮沫。一部分被容纳在胶囊中的气体可变成被夹带在液体中并由于在流量约束之后的压力释放而在液体中提供大量小气泡。

胶囊膜的延迟打开取决于各种参数，例如离心作用速度、膜的特性（撕裂强度、厚度）、刺穿元件的形状等。

本发明的系统胶囊提供固体含量高于常规系统的出色煮泡结果。这些结果可在胶囊之间容易地再现。出乎意料地，浮沫也显著改善成脂状体，其具有更稳定和更稠的质地。

当然，本发明可包含被包括在以下专利权利要求的范围内的众多变型。

Claims (19)

1.一种液体食品制备系统，该液体食品制备系统通过使水经过胶囊中的食品物质而从该物质制备液体食品，该液体食品制备系统包括一设备和能可去除地插入所述设备中的胶囊，所述设备包括用于将水注入所述胶囊中的注水头和用于将所述胶囊保持在所述设备中的胶囊保持器，

其特征在于，所述液体食品制备系统包括：

注水器，所述注水器作为所述注水头的一部分被设置成用于将水引入所述胶囊中，

用于驱动所述胶囊进行离心作用的装置，并且

在所述液体食品制备系统中，打开装置相对于位于所述设备中的胶囊构造成响应于在所述胶囊中施加的液体离心力、在所述胶囊中形成至少一个液体传送出口，所述打开装置包括刺穿元件。

2.根据权利要求1的系统，其特征在于，所述设备包括至少一个打开装置，所述至少一个打开装置用于在所述胶囊中提供至少一个液体传送出口，所述胶囊被安设在相对于所述胶囊保持器的中心轴线偏离的位置。

3.根据权利要求2的系统，其特征在于，所述打开装置包括一组刺穿元件，所述一组刺穿元件沿着围绕所述中心轴线的大致圆形路径分布。

4.根据权利要求2的系统，其特征在于，所述打开装置在旋转接合部件的周边形成刺破用齿冠。

5.根据权利要求3或4的系统，其特征在于，所述打开装置形成截顶棱锥、针和/或刀刃。

6.根据权利要求1至4中任一项的系统，其特征在于，所述注水器包括刺穿部件。

7.根据权利要求6的系统，其特征在于，所述刺穿部件被设置成空心刺穿管以便将水注入所述胶囊的中央。

8.根据权利要求7的系统，其特征在于，所述刺穿部件的直径小于5mm。

9.根据权利要求1至4和7至8中任一项的系统，其特征在于，所述胶囊包括可刺破的膜，所述至少一个液体传送出口形成在所述可刺破的膜中。

10.根据权利要求9的系统，其特征在于，所述胶囊是气密的。

11.根据权利要求7的系统，其特征在于，所述刺穿部件的直径在0.9与2.9mm之间。

12.一种用于使水经过被容纳在一次性使用的胶囊中的食品物质而从所述物质制备食品液体的方法，所述方法包括：

在将水引入所述胶囊中央的同时驱动所述胶囊离心旋转，

使水经过所述物质以形成食品液体，

由刺穿元件在所述胶囊中刺穿至少一个液体传送出口，

其中，至少部分地通过由于离心作用而在所述胶囊中施加的液体离心力的作用实现刺穿。

13.根据权利要求12的方法，其特征在于，所述胶囊的周边部通过离心压力的作用被刺穿。

14.根据权利要求13的方法，其特征在于，通过所述胶囊的所述周边部抵靠着刺穿元件向外变形而执行刺穿。

15.根据权利要求12或14的方法，其特征在于，所述胶囊的周边部包括所述胶囊的可穿孔膜的一部分。

16.根据权利要求15的方法，其特征在于，液体被所述胶囊的侧壁迫使朝所述周边部的方向运动，所述侧壁朝所述可穿孔膜的周边部的方向扩宽。

17.根据权利要求15的方法，其特征在于，所述可穿孔膜被密封在胶囊的容纳有所述物质的杯形体的法兰状边缘上。

18.根据权利要求12至14和16至17中任一项的方法，其特征在于，水通过小于5mm的开孔被引入所述胶囊中。

19.根据权利要求12至14和16至17中任一项的方法，其特征在于，水通过0.9与2.9mm之间的开孔被引入所述胶囊中。

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