CN102245066B - 用于通过离心作用制备液体食品的液体食品制备系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于从食品物质制备液体食品的液体食品制备系统，该系统包括一装置和能够可拆卸地插入所述装置的胶囊，该系统通过使水穿过胶囊中的物质进行制备，该系统包括用于将水注入胶囊的注水头和用于将胶囊保持在所述装置中的胶囊保持件，用于驱动胶囊进行离心作用的机构，在所述装置中相对于胶囊构造以便在胶囊的周边处打开出口的穿孔机构，包括输送用可刺穿膜的胶囊，其中所述穿孔机构适合于接合在所述膜中，以便与穿孔的膜一起形成用于将固体颗粒保持在胶囊中的过滤机构，以及使得离心液体能够离开胶囊的在膜中的孔口。

Description

用于通过离心作用制备液体食品的液体食品制备系统

技术领域

本发明涉及通过利用离心力使水通过食品物质以便从装在容器中的食品物质制备液体食品的胶囊系统和方法。

背景技术

这样制备饮料是已知的，其中，将包含煮好的咖啡和咖啡粉末的混合物用离心力分离。这种混合物是通过使热水和咖啡粉末在一起经过规定的时间得到的。然后强制使水通过筛子，粉末材料位于所述筛子上。

现有的系统包括将咖啡粉末放在容器中，该容器通常是机器的不可拆卸部分，如在EP0367600B1中所述。这种装置具有许多缺点。首先，咖啡粉末必须由人工合适地分配剂量到容器中。其次，被离心的咖啡废料变干，且它必需通过刮擦容器的表面被去除。结果，咖啡制备要求大量人工处理并且很耗时间。通常咖啡的新鲜度也可能有很大变化且这可能影响杯装饮料的品质(cup quality)，这是因为咖啡一般来自散包装件或者咖啡是由咖啡豆在容器自身中研磨得到的。

另外，根据咖啡的人工分配剂量和煮泡条件(例如离心速度、容器尺寸)，杯装饮料的品质可能有很大变化。

因此，这些系统从来没有实现重要的商业成功。

在德国专利申请DE102005007852中，机器包括容器的敞口的杯形部分放到其中的可拆卸的保持件；其它部分或盖附接到机器的驱动轴上。然而，缺点是密集的人工处理。另一个缺点是难以控制咖啡的品质，这是由于缺少对咖啡粉末的剂量分配的控制和缺少对咖啡粉末的新鲜度的控制。

其它通过离心力来煮泡咖啡的装置在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中有所说明。

然而，与使用压力泵的常规煮泡方法相比，利用离心力来煮泡咖啡或制备其它食品物质存在许多优点。例如，在“意大利浓咖啡(espresso)”类型的煮泡方法中，很难掌握影响供应的咖啡提取物的提取品质的所有参数。这些参数通常是压力、随压力而减小的流量，咖啡粉末的密实度(其还影响流动特性且取决于咖啡研磨粒径)、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以及适合于该胶囊系统的方法，以便能够更好地和更独立地控制提取参数从而控制所供应的液体食品的品质。

同时，需要一种与现有技术离心式咖啡制备装置相比更方便的制备液体食品的方法，尤其是不需要从离心容器中除去咖啡废料的解决方案。

因此，本发明涉及一种用于从食品物质制备液体食品的液体食品制备系统，该系统包括一装置和能够可拆卸地插入所述装置的胶囊，该系统通过使水穿过胶囊中的物质来进行制备，该系统包括用于在胶囊中注入水的注水头和用于将胶囊保持在装置中的胶囊保持件，

用于驱动胶囊进行离心作用的机构，

穿孔件，所述穿孔件在装置中相对于胶囊构造以便在胶囊的周边处打开出口，

包括可穿孔的输送膜的胶囊，

其中，穿孔机构适合于通过穿孔接合在所述膜中，以便与穿孔的膜一起形成用于将固体颗粒保持在胶囊中的过滤机构，以及使得离心液体能够离开胶囊的在膜中的孔口。

本发明还涉及一种用于从装在一次性使用的胶囊中的食品物质通过使液体穿过该物质来制备液体食品的方法，所述方法包括：

驱动胶囊进行离心旋转并同时将液体引入胶囊的中心，

通过离心作用使液体穿过所述物质以便形成离心的液体食品，

从胶囊输送离心的液体食品，

其中所述方法包括：通过穿孔机构对胶囊的膜穿孔，

在离心作用期间保持穿孔件通过穿孔与所述膜接合，以便从装在胶囊内的固体颗粒选择性地过滤出离开胶囊的离心液体。

术语“固体颗粒”意指装在胶囊中的物质的固体颗粒，所述固体颗粒基本上不溶于所述液体和/或部分或全部地耗尽了它们的可溶性化合物，或者完全是可溶的但在饮料制备结束之前在胶囊中仍处于固态。

按照本发明一个令人惊奇的效果，胶囊可不具有放置在它的内部体积中的用于防止固体颗粒离开胶囊的过滤器。

因此，过滤机构可由设在穿过所述膜接合的穿孔件和设在所述膜中的穿孔的边缘之间的孔口形成。

由于离心作用，留在胶囊中的固体颗粒能够在胶囊的周边处形成密实的一堆固体颗粒，因此避免了大量的松散颗粒穿过膜中所形成的孔口。此外，孔口的大小能够控制，以保证在穿孔机构和膜之间的界面处的有效的过滤效果。

按照另一方面，所述装置包括旋转板，并且穿孔机构包括许多优选尖锐的凸起，当胶囊插入装置中时，所述凸起从旋转盖板的表面延伸到胶囊中。

更优选地，每个单独的凸起的截面从所述凸起的较大基底朝着至少一个或多个穿孔尖头逐渐地变尖锐，且所述凸起包括由至少一个边缘线界定的至少两个切割表面。所述凸起的这种轮廓既保证对膜的可靠穿孔，也保证对孔口大小的控制。特别地，膜的受控撕裂可在边缘线处发生，从而形成具有可重复尺寸的孔口。

凸起的数量应足以实现饮料在胶囊外部的稳定流动。更优选地，所述装置包括至少10个或更多的尖锐凸起，当胶囊插入装置中时所述凸起沿着膜的周边区域分布。最优选地，凸起的数量在10和100之间，最优选地在20和50之间。

穿孔机构可包括适合于在膜中形成单独穿孔的尖锐的凸起，当所述凸起通过穿孔与所述膜接合时，在穿孔的基底处所述穿孔的横截面大于所述凸起的横截面。更具体地说，每个单独的穿孔凸起具有一较宽的横截面，从而在截面的横向剖视图中形成至少一个凹入线。因此，作为穿过膜形成穿孔的结果，这保证了可获得在所述凸起和膜之间限定的至少一个孔口。在一个优选方式中，每个单独的穿孔凸起都具有基本三角形的和/或梯形的切割表面。在一种方式中，穿孔元件具有两个从三角形和梯形表面形成的顶点，所述表面在边缘线处从基底相互接合。

每个单独的穿孔凸起优选地具有多边形横截面，所述多边形横截面具有至少两个朝多边形内部相交的分段(亦即，因而两个分段形成凹入线)。例如，横截面可类似于选自以下的字母及其组合：C、M、S、T、V、X、W、Y、∑、Z。当然，其它各种形状也是可行的，条件是能形成如上所述的凹入线，以便穿过膜设有比凸起的截面更大的穿孔，从而能留出至少一个孔口供排放液体。

在饮料生产系统的另一方面，可在穿孔机构的下游放置一节流阀。优选地，该节流阀由于从胶囊流出的离心液体所施加的压力而打开。因而节流阀可通过强制使阀上游的液体压力上升而在胶囊中保持最小压力水平。由于所述阀，离心液体被保持更长时间地与食品配料接触并能大大改善提取物的品质。所述阀还使得能够通过选择驱动机构的转速来调节排放的液体的流量。

此外，节流阀可包括一环形的优选为连续的圈，所述圈施加封闭压力到胶囊上。

在一种可能的方式中，所述环形圈在旋转盖板上形成。胶囊的周边边缘可形成法兰状边缘，所述环形圈在该法兰状边缘上提供封闭压力。

在另一种方式中，所述环形圈在胶囊上形成。特别地，胶囊包括具有环形凸起的法兰状边缘，所述环形凸起形成阀机构的至少一个封闭阻挡件。所述环形凸起可具有从基本平坦的环形边缘伸出的倒置U形或V形形状。环形凸起的厚度优选地在0.3-3.0mm之间，最优选地在0.45-1mm之间。在一个更具体的非限制性方式中，所述凸起由法兰状边缘中的浮凸部形成，亦即，在法兰状边缘的下侧的环形凹坑和在法兰边缘的上侧的环形凸起。所述凸起可通过例如生产胶囊时对胶囊体部的深拉操作期间的压花形成。

按照胶囊的一种特定方式，胶囊包括带侧壁的杯形体部，该侧壁在膜的方向上变宽。侧壁的变宽促使离心液体朝胶囊的出口流动。在一优选方式中，变宽的侧壁相对于膜的平面形成在50°至80°之间的角度，更优选地大约60±5°。优选地，侧壁形成圆锥形的主体。

在另一方面，所述装置包括注水器，该注水器设置成用于将液体引入胶囊中。特别地，注水器可以是空心针。注水器优选地沿着胶囊的旋转中心线设置。在这种配置中，胶囊的膜可被注水器穿孔，以用于插入注水器的一部分并把液体注入胶囊中。

胶囊可包括能够在液体中提取或溶解的物质，例如研磨咖啡或者可溶的例如奶粉。特别地，所述物质可以选自研磨咖啡、速溶咖啡、巧克力、可可粉、叶茶、速溶茶、草药茶、乳脂替代品(creamer)/增白剂、营养成分(例如婴儿配方奶粉)、脱水的水果或植物、烹调粉、及它们的组合。

本发明还可包括具有上述特征的独立采用的所述装置。

本发明还涉及一种用于从装在胶囊中的食品物质制备液体食品的液体食品制备装置，该胶囊可拆卸地插在装置中，该装置通过使水穿过胶囊中的物质进行制备，所述装置包括用于将水注入胶囊中的注水头和用于将胶囊保持在装置中的胶囊保持件，

用于驱动胶囊进行离心作用的机构，

穿孔机构，该穿孔机构在装置中相对于胶囊构造，以便在胶囊的周边处打开出口，

其中，所述穿孔机构包括不同高度的穿孔件。

由本发明的装置解决的问题是，基本上能够通过足够数量的单独穿孔对胶囊(例如它的膜)进行穿孔，以便提供离开胶囊的足够流量的液体或饮料，同时减小了穿孔力。实际上，问题是太多的穿孔件提供了“托持(fakir)”效果，使得注水头太难以闭合在胶囊上。结果，胶囊(例如顶部膜)不能被适当地穿孔。通过提供不同高度的穿孔件，胶囊被逐渐地穿孔并因此使闭合力减小。

更优选地，穿孔件具有至少两个不同的高度。

穿孔机构优选地包括第一阵列的第一穿孔件和第二阵列的第二穿孔件。第一和第二阵列有助于在胶囊中提供足够的开口，从而能够提供高的饮料流量，例如约5ml每秒或更多。

第一阵列的穿孔件和第二阵列的穿孔件在径向方向上相对于彼此偏置。另外，这种特定的分布有助于离心饮料从胶囊中流出。

在该优选方式中，第一和第二穿孔件在旋转部分的周边中从注水头的旋转部分的上表面伸出。所述旋转部分进一步优选地由第一最里面部分和第二最外面部分制成，其中所述最里面部分包括穿孔机构，而最外面部分包括环形的弹簧偏压封闭圈。此处的优点是，穿孔力独立于在胶囊下游所形成的节流力而实现。结果，由阀机构形成的节流被更好地控制，且不受穿孔机构在胶囊上的封闭力干扰。另外，在离心煮泡操作期间，无论阀机构的位置如何(例如打开或闭合)，穿孔机构都保持就位。

通常，穿孔件也可以是截头圆锥体或棱锥体。

穿孔件还可具有多边形基底，如五边形，六边形或八边形。穿孔件还可具有十字形穿孔形状。

为了便于胶囊的穿孔，穿孔件可形成不对称的轮廓，其中它们的切削边缘形成一定角度或曲线，所述角度或曲线在该穿孔件的至少一个表面上是不同的。

此外，出于安全原因，穿孔件可在注射头中缩回，以便当注射头打开时被屏蔽壁所隐藏。

附图说明

本发明的其它特征将从下面对附图的详细说明中看到，其中：

图1是本发明的系统的密封胶囊的顶部透视图；

图2是图1的胶囊的底部透视图；

图3是本发明的饮料生产装置的透视图；

图4是内部具有胶囊的饮料生产装置的剖视图；

图5是图4的视图的详细剖视图；

图6是饮料生产装置的细部的详细底视图；

图7是包括胶囊的一种变型的本发明的饮料生产系统的透视图；

图8是图7的饮料生产系统的放大图；

图9是图7和8的饮料生产装置的旋转部分的底视图；

图10是图9的部分的详图；

图11是示出穿孔元件的不同设计的装置的盖部分的一种可能的变型；

图12示出通过图11的穿孔元件对膜的穿孔；

图13示出显示穿孔元件的另一种设计的根据第二变型的饮料生产装置的旋转部分；

图14示出图13的部分的详细视图；

图15示出图14的放大图。

具体实施方式

如图1和2中所示，本发明的优选一次性使用的胶囊1通常包括凹形体部2，可穿孔的膜3密封在该凹形体部2上。膜3在密封环形部分5处密封到凹形体部2的周向边缘4上。边缘4可向外延伸从而形成约在2-5mm之间的小的环形密封部分。该凹形体部包括底壁6和侧壁7，该侧壁7优选地在与底壁相对的凹形体部的大的开口端方向上变宽。该凹形体部优选地是刚性的或半刚性的。该凹形体部可以由食品级塑料例如聚丙烯形成，其具有气体阻隔层例如EVOH和类似物或铝合金或塑料和铝合金的叠层。膜3可以用较薄的材料例如塑料膜制成，该塑料膜也包括阻隔层或铝合金或塑料和铝合金的组合。所述膜通常厚度在例如20-250微米之间。密封的箔构件被穿孔以用于形成水入口和一个或多个饮料出口，如稍后将要说明的。

优选地，胶囊形成围绕中心轴线A的回转对称物。然而，应该指出，胶囊不必一定具有围绕轴线A的圆形部分，而是可以采取另外的形式如方形、矩形或其它多边形式。

在图3-6中示出且将在下面说明包括本发明的胶囊和一饮料制备装置的系统的第一实施例。

所述系统包括如上所述的胶囊1和一饮料制备装置23。该装置具有胶囊可插入其中的模块24。胶囊装有用于煮泡的食品物质，并且胶囊在使用之后从模块中取出被丢弃(例如，用作废料或有机和无机原材料的再循环)。模块24与供水源如蓄水池25处于流体连通。在模块和供水源之间的流体回路27中设有流体运输机构例如泵26。还设置水加热器28以便在水进入模块之前将流体回路中的水加热。水加热器可插入流体回路中以便加热来自蓄水池的淡水(fresh water)。可供选择地，可将水加热器放置在蓄水池自身中，该蓄水池在这种情况下变成水煮器/锅炉。当然，也可通过水栓连接件从家用水源直接取水。所述装置还可以包括控制机构和用于启动饮料制备方法的启动机构(未示出)。

水可在低压下或甚至在重力压力下进给到模块24中。例如，可以设想在模块的水入口处的压力是在高于大气压0-2巴之间。如果利用压力泵如活塞泵，则也能在高于2巴的压力下输送水。

煮泡模块24可包括两个主要的胶囊包围子组件29、30；主要包括注水子组件或注水头和包含胶囊保持件的液体接收子组件。这两个子组件形成用于设定在所述装置中旋转的胶囊的位置的定位和对中机构。两个子组件例如通过卡口(bayonet)式连接系统31或任何其它合适的闭合机构例如钳口式闭合原理闭合在一起以便将胶囊包围在其中。液体接收子组件30包括例如液体导管32，该液体导管32在子组件的一侧上伸出，用于将从胶囊出来的经过离心分离的液体引到供应容器例如杯子或玻璃杯。该液体导管与液体接收器33流体连通，该液体接收器33形成围绕胶囊保持件的U形或V形环状部分，该胶囊保持件由胶囊被插入其中的转鼓34形成，如图4中所示。液体接收器33限定了用于收集液体的收集腔63，如稍后将要说明的。在液体接收子组件30的下方，放置有用于驱动胶囊接收转鼓34在该子组件内部旋转的机构。

驱动机构优选地包括旋转马达40，该马达40可由电力或气体提供动力。

注水子组件包括水入口侧，所述水入口侧包括在上游与水流体回路27连通的水入口35。

转鼓34成形为具有内腔36的空心胶囊保持件；该内腔36互补式成形以便容纳胶囊。转鼓34自身在轴向上延长形成旋转轴37，该旋转轴37被旋转导向机构39例如滚珠轴承或滚针轴承保持相对于液体接收器33的外部基底38处于旋转关系。因此，转鼓设计成绕中间轴线I旋转，而接收器的外部基底38相对于所述装置固定。可在转鼓的旋转轴37和马达40的轴42之间的界面处设置机械联接器。

关于注水子组件29，它包括居中设置的注水器45，该注水器45相对于装置的纵向轴线I固定。该注水器包括中心管状件46，用于将水从入口35输送到水出口47，所述水出口47预期伸出到胶囊的封壳14内部。该中心管状件延伸出空心针90，该空心针90用于伸入胶囊中并向其中注入液体。为此，水出口与刺孔机构例如尖锐的管状尖头48相关联，该管状尖头48能够穿过胶囊的膜盖3形成穿孔。

围绕注水器安装有旋转接合部分或盖部分49。接合部分49具有一中心孔，用于容纳注水器和旋转导向机构例如插在接合部分49和注水器45之间的滚珠轴承或滚针轴承50。密封机构89定位在滚珠轴承50和注射针90之间，用于防止液体从胶囊进入轴承内部。

胶囊接合子组件29还可包括管状侧缘部分62，当两个子组件围绕胶囊相对于彼此闭合时，该管状侧缘部分62伸入液体接收子组件30的内部环形室63中。此管状侧缘部分62形成用于离开被离心胶囊的离心液体的冲击壁。此部分62优选地固定在子组件29上。该子组件还包括操纵部分64，以有助于在液体接收子组件30上的连接。此操纵部分64可具有用于操纵的滚花外周表面。此操纵部分可用螺钉67固定在子组件29的固定基底上。

此部分当然可以用杠杆机构或类似的操纵机构代替。

按照本发明的一个重要方面，旋转接合部分包括位于该部分的周边处的穿孔件53。所述穿孔件设置成用于在胶囊的膜3的周边处、更具体地说在胶囊的顶部膜3的环形周边区域中对膜3进行穿孔。更具体地，穿孔件由从接合部分的下表面伸出的尖锐凸起形成。优选地，在装置的闭合期间亦即两个子组件29、30围绕胶囊的闭合期间，在胶囊在下部子组件30的转鼓34中就位的情况下，当注水子组件29相对于胶囊移动时对膜进行穿孔。

各穿孔元件优选地沿着所述部分的一圆形路径分布。

在一优选方式中，穿孔件53在尖端处是实心的(亦即不被液体供应管道穿过)。

阀机构51可设在系统内并位于穿孔元件下游的离心液体的流动路径中。该阀机构可以是当达到规定的压力阈值时提供流动路径的打开或放大的任何合适的阀。该阀机构标定为在规定的压力下打开。例如，打开压力为大约1.5-4巴的压力，优选地为大约2巴的压力。

阀机构可采取各种不同的形式，例如图5和6中所示的弹簧偏压闭合环52，或者弹性体阀例如硅树脂隔膜。在该优选方式中，如图所示，阀机构包括环形突起52，该环形突起52是旋转接合盖部分49的一部分。该突起作为圆环在该部分49的周边处延伸。该突起施加封闭载荷到胶囊的法兰状边缘4上。该封闭载荷是通过包括弹簧偏压元件71的载荷产生系统70得到的。弹簧偏压元件71施加弹性载荷到施转盖板49上。载荷主要将自身分布在环形突起52的末端上，从而在闭合时作用在胶囊的法兰状边缘4上。因此，所述阀通常闭合用于离心液体的流动路径，直至通过由穿孔元件形成的孔口离开的离心液体在突起上施加足够的压力。从而，液体在膜3和旋转盖部分49的上表面54之间流动，并通过抵抗弹簧偏压元件71的力向上推动整个盖部分而迫使阀52打开。从而离心液体能够以高速喷射在冲击表面62上。

载荷产生系统70可制成可调节的，如图4中所示，以用于控制阀机构的打开压力。特别地，系统70可包括基底55，弹簧偏压元件71的第一端装配到该基底55中。在弹簧偏压元件71的相对端处，固定有接靠件56，该接靠件56进一步连接到螺钉元件57。基底55、元件71和接靠件56被容纳在管状构架58中。螺钉元件57和管状构架58一起形成致动机构72，该致动机构72包括互补式螺纹73，使得能够调整弹簧偏压元件71在接合部分49上的压缩载荷。

应该注意到，用于将载荷施加到阀机构上的弹性机构可以具有不同的设计。例如，弹性机构如弹簧或橡胶弹性元件可以直接与阀机构的环形突起相关联。在另一个方式中，突起本身是弹性的并能够被安置(例如被夹持或密封)在部分49的周边环形凹槽中，以便形成作用在胶囊上的阀机构。

图6示出用于从饮料生产装置的盖部分49伸出的穿孔凸起53的一种可能的设计。穿孔凸起的所述设计使得它在膜中穿出的孔具有比穿孔元件的接合部分更大的横截面。结果，这保证了当所述元件接合在膜中时限定用于离开胶囊的液体的孔口。在这种特别的设置中，穿孔元件形成若干切割表面74、75、76、77、78，所述切割表面形成具有两个顶点82、83的穿孔三维多边形。至少一些表面、尤其是表面77、78在多边形的截面中形成凹入线。在所示的示例中，表面77、78形成由元件的三角形基底80所限定的向内朝向多边形的三角形凹部。当然，表面77、78可与其它表面74-76会合在一起而不形成不同的边缘线，而是形成连续圆化(rounded)的表面。例如，表面77、78可形成单个圆化的凹入表面。根据所述膜的材料，所述膜趋向于抵靠穿孔元件的表面发生变形，从而或多或少地封闭被穿孔的孔口。

当胶囊由注射器充注液体亦即热水时，尤其由表面77、78在膜中形成的较大的孔口允许气体从胶囊中逸出。因此，穿孔元件的形式在开始提取期间也参与系统的起动。由于膜具有足够的柔性以配合在穿孔元件的表面上，所以固体颗粒如咖啡颗粒能基本被保持在胶囊1的内部。因此，穿孔元件的切割表面74-78的形状和尺寸以及用于胶囊的膜的可选对象可以选定为对于流量限制、颗粒保持和排气作用提供最佳的折衷方案。特别地，用于膜的铝或铝合金提供了显著的效果，因为它以相当可重复的方式撕开。然而，所述膜也可以是一种或多种聚合物或者是铝或铝合金与一种或多种聚合物的组合。所述膜优选地比较薄，以便有助于尤其在具有软聚合物制成的膜的装置中进行可靠的穿孔，并且还提供相对的限制和保持作用。更优选地，所述膜的厚度小于1.0mm，最优选地小于200微米。

图7-10涉及本发明的饮料生产系统的另一个可能的实施例。为了简单和避免重复起见，使用与在前的实施例相同的附图标号来表示相同的技术手段。主要的区别在于，设置在刺孔元件53下游的阀机构51的特定构型。所述阀机构包括从胶囊的法兰状边缘4凸出的胶囊的接合部分8。该接合部分形成从所述边缘的基本平坦的表面91向上延伸的凸起。接合部分8可以从法兰状边缘一体地形成。在这种情况下，包括法兰状边缘的胶囊的体部2用塑料和/或铝制成。在相对侧上，所述阀机构包括旋转盖部分49的接合表面83。该接合表面可以根据凸起8的具体形状而包括不同的形状。在一个优选方式中，接合表面83基本上是平的表面例如环形平坦表面。该接合表面可以在盖部分49的下表面54的周边处形成为环形凹陷表面部分，因而使得穿孔件的基底低于凸起的基底。

应该指出，接合表面83可以采取除平面之外的许多不同的形状，如凹形或凸形。

如图9和10中所示，盖部分49的下表面54包括一系列如上所述的穿孔元件或凸起53，其在所述表面的周边区域中以圆形图案分布。每个穿孔元件53都将在胶囊的上部膜中产生穿孔，并因此产生供离心液体离开处于旋转的胶囊的通道。可以通过取下盖板并用具有更大数量穿孔元件的板进行代替来改变穿孔元件的数量。优选地，所述表面可包括由一系列设在表面54中的沟槽85所形成的导槽机构84，以保证在膜和盖部分之间并在穿孔元件和阀机构之间保留有受控的流动间隙。沟道85可由形成间距机构的浮凸元件86、87形成。例如，可将一系列浮凸元件87设在穿孔元件之间，以保证所述膜在各穿孔元件之间不会塌陷，所述塌陷会引起液体流的堵塞。另外，可将另一系列浮凸元件86设在穿孔元件53和阀机构之间的流动路径中，以便进一步保证在表面54和胶囊的法兰状边缘4之间存在沟槽，从而液体流被合适地引向阀机构。应该注意到，用来保持流动间隙的间距机构(亦即一系列分立的浮凸元件)可形成在胶囊的法兰状边缘上。例如，法兰状边缘可包括一系列相对于环形凸起81(未示出)向内分布的小的同心式排列的凸起。

在本发明的另一种方式中，在胶囊表面上的环形凸起81由这样的元件形成，即，该元件用与法兰状边缘的材料不同的材料制成。该元件可用弹性的或非弹性的材料制成。特别地，该元件可用塑料制成或者可以是密封到法兰状边缘上的橡胶O型圈。所述圈可以例如通过加热或超声波被密封或者作为液体(例如液态硅酮橡胶(LSR))被沉积，并可以硬化凝固到边缘上。凸起元件81也可以通过其它手段与胶囊相关联，例如通过胶粘剂或通过夹紧到胶囊的环形槽中。

图11和12示出本发明的变型，其中盖部分49的下表面54包括形成穿孔元件的棱锥形凸起53。如上述实施例中一样，通过比凸起53小的间距元件87和在凸起56和间距元件87之间形成的沟槽85提供导槽机构。所述间距元件具有较平坦的上表面，用于使膜保持在距下表面54一段距离处，并因此用来防止所述膜阻碍饮料的流动。

每个凸起53例如包括在顶点59处接合的3个或更多个切割表面。因此，提供了若干边缘线60、61、62以界定切割表面。当膜被元件53穿孔时，可以注意到形成了膜的撕裂区63、65、64，因此形成用于饮料流出胶囊的孔口。所述膜可选择为保证对于孔口尺寸有最佳重现性。特别地，选择铝膜具有显著的结果，但是在本发明的范围内也不排除聚合物膜。

本发明的装置的另一种可能的方式在图13-15中示出。该液体食品制备装置包括用于在胶囊中注水的注水头29和用于将胶囊保持在装置中的胶囊保持件(如上所示)。为简化起见，使用相同的附图标号来指示与以上方式中所示的相同或等效的技术手段。注水头可包括用于将热水或冷水供给到针90的注水导管92，和在水充注胶囊时允许气体选出胶囊的通气导管91。

在本方式中，盖部分49由第一最里面的注射和穿孔部分49a和最外面的阀部分49b形成。阀部分能够相对于注射和穿孔部分49a移动，以便通过与环形圈83的压力接触而紧靠胶囊的边缘(未示出)进行封闭。所述环可以构造为具有不同的轮廓例如凹的、凸的、平的，等等。弹簧偏压元件710可设置成当阀部分与胶囊的边缘接合时对阀部分提供弹性。元件710可固定地插在部分49a和注射头的上部部分49c之间。当注射头接合胶囊的顶部时，阀部分被向后推并迫使元件710挠曲，因而在系统的阀机构上产生背压，所述背压取决于弹簧偏压元件的力。

最里面的注射部分49a包括穿孔机构53，该穿孔机构53由最里面的一系列穿孔件53a和最外面的一系列穿孔件53b形成。最里面的穿孔件53a具有比最外面的穿孔件53b更大的高度h1，因而当注射头闭合到胶囊上时，能够对胶囊的膜3逐渐进行穿孔。因此，有利地减小了闭合力。作为另一个有益的结果，可以设计更大数量的穿孔件，这提供了下列优点：

-可以通过设计较细的穿孔件来减小穿孔孔口的尺寸，这提供了对于离心液体更有效的过滤，其中在穿孔期间和在移除穿孔件之后可能从胶囊泄漏出的固体残留物都较少，

-与较少穿孔件相比，流速能够增加。

穿孔件53a、53b的形状可以是如图所示的截头棱锥体或者截头圆锥体(未示出)。穿孔件还可具有多边形基底，例如五边形、六边形或八边形。穿孔件还可以具有十字形穿孔形状。

如前面的实施例一样，盖部分49的表面54包括由各浮凸元件87之间的一系列沟槽85形成的导槽机构84，以有助于引导离心流“f”沿冲击壁62的方向流出系统(图15)。浮凸元件87优选地包括平的下表面，该平的下表面例如在位置95处压紧到例如在胶囊的密封部分处的胶囊边缘的部分上，以便当阀机构打开时(即，环形圈83被从胶囊流出的离心液体流“f”的压力向上推)将胶囊牢牢地保持就位。

还应该指出，穿孔件能够在注射头打开期间缩回，以便当注射头处于插入胶囊之前的打开位置时防止与用户可能的接触。

Claims (21)

1.一种用于从食品物质制备液体食品的液体食品制备系统，所述系统包括一装置和一能够可拆卸地插入所述装置的胶囊，所述系统通过使水穿过胶囊中的物质进行制备，所述系统包括：用于在胶囊中注水的注水头和用于将胶囊保持在所述装置中的胶囊保持件，

用于驱动胶囊进行离心作用的机构，

穿孔机构，所述穿孔机构在所述装置中相对于胶囊构造以便在胶囊的周边处打开出口，

包括可穿孔的输送膜的胶囊，

其中，所述穿孔机构适合于通过穿孔与所述膜接合，以便与穿孔的膜一起形成用于将固体颗粒保持在胶囊中的过滤机构，以及使得离心液体能够离开胶囊的在所述膜中的孔口。

2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，胶囊不具有位于胶囊的体积内部以防止固体颗粒离开胶囊的过滤器。

3.按照权利要求1或2所述的系统，其特征在于，过滤机构由设在穿孔机构和在所述膜中形成的穿孔的边缘之间的孔口形成。

4.按照权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述装置包括旋转板且所述穿孔机构包括多个尖锐的凸起，当胶囊插入所述装置中时，所述凸起从所述旋转板的表面延伸到胶囊中。

5.按照权利要求4所述的系统，其特征在于，每个单独的凸起的截面从所述凸起的较大的基底朝着至少一个或多个穿孔头逐渐变尖锐，并且所述凸起包括由至少一个边缘线限定的至少两个切割表面。

6.按照权利要求4所述的系统，其特征在于，所述装置包括至少10个尖锐的凸起或更多凸起，当胶囊插入所述装置中时，这些凸起在所述膜的周边区域上分布。

7.按照权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述穿孔机构包括适于在所述膜中形成单独穿孔的尖锐的凸起，当所述凸起通过穿孔与所述膜接合时，在所述穿孔的基底处的横截面大于所述凸起的横截面。

8.按照权利要求7所述的系统，其特征在于，每个单独穿孔的凸起的横截面在该截面的横向剖视图中形成至少一个凹入线。

9.按照权利要求8所述的系统，其特征在于，每个单独穿孔的凸起具有基本三角形的和/或梯形的切割表面。

10.按照权利要求1或2所述的系统，其特征在于，在穿孔机构的下游设有节流阀。

11.按照权利要求10所述的系统，其特征在于，所述节流阀由于从胶囊流出的离心液体所施加的压力而打开。

12.按照权利要求11所述的系统，其特征在于，所述节流阀包括环形的封闭圈。

13.按照权利要求12所述的系统，其特征在于，环形圈在旋转盖板上形成。

14.按照权利要求12所述的系统，其特征在于，环形圈在胶囊上形成。

15.按照权利要求10所述的系统，其特征在于，在穿孔元件和阀机构之间设有沟槽。

16.一种用于从食品物质制备液体食品的液体食品制备装置，所述食品物质装在能够可拆卸地插入所述装置的胶囊中，所述装置通过使水穿过胶囊中的物质进行制备，所述装置包括：用于注水到胶囊中的注水头（29）和用于将胶囊保持在所述装置中的胶囊保持件（34），

用于驱动胶囊进行离心作用的机构（40、42），

穿孔机构（53、53a、53b），所述穿孔机构在所述装置中相对于胶囊构造以便在胶囊的周边处打开出口，

其中，所述穿孔机构（53）包括不同高度（h1、h2）的穿孔件（53a、53b），

所述穿孔机构（53）包括第一阵列的第一穿孔件（53a）和第二阵列的第二穿孔件（53b）。

17.按照权利要求16所述的装置，其特征在于，所述第一阵列的穿孔件（53a）和第二阵列的穿孔件（53b）在径向方向上相对于彼此偏置。

18.按照权利要求16或17所述的装置，其特征在于，第一和第二穿孔件（53a、53b）在旋转部分（49）的周边中从注水头的所述旋转部分（49）的上表面（54）伸出。

19.按照权利要求18所述的装置，其特征在于，所述旋转部分（49）由第一最里面的部分（49a）和第二最外面的部分（49b）制成，其中所述最里面的部分（49a）包括穿孔机构（53），而最外面的部分包括环形弹簧偏压封闭圈（83）。

20.按照权利要求16或17所述的装置，其特征在于，所述穿孔件（53a、53b）为截头圆锥体或棱锥体。

21.一种用于从装在一次性使用的胶囊中的食品物质制备液体食品的方法，所述液体食品是通过使液体穿过所述物质进行制备的，所述方法包括：

驱动胶囊进行离心旋转，同时将液体引入胶囊的中心，

通过离心作用使液体穿过所述物质以形成经过离心的液体食品，

从胶囊输送经过离心的液体食品，

其中，所述方法包括通过穿孔机构对胶囊的膜穿孔，

在离心期间保持穿孔件穿过所述膜进行接合，以便从装在胶囊中的固体颗粒选择性地过滤出离开胶囊的离心液体。

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