CN102325484B

CN102325484B - 饮料制备机器

Info

Publication number: CN102325484B
Application number: CN201080008615.9A
Authority: CN
Inventors: N·A·汉森; A·本特利
Original assignee: Kraft Foods R&D Inc USA
Current assignee: ROYAL FUWEI EGG BOTTS CO., LTD.
Priority date: 2009-05-01
Filing date: 2010-04-16
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2030-04-16
Also published as: US8846121B2; WO2010125329A1; EP2424409B1; GB0907611D0; SI2424409T1; US8833238B2; CA2751151A1; RU2491875C2; GB2469873A; US20130164418A1; KR20130124418A; PL2424409T3; BRPI1008316A2; KR101554281B1; JP2012517257A; JP5325308B2; CN102325484A; KR20110122702A; RU2011148898A; ES2402111T3

Abstract

本发明涉及使用饮料制备机器的改进，尤其涉及使用饮料成分的预包装容器的饮料制备容器的改进。饮料制备机器(10)包括：筒罐识别装置(20)，其用于确定要从插入到机器中的筒罐(100)制备的饮料的类型；可变几何形状阀(60)，当筒罐被插入机器时，所述阀位于筒罐的下游。所述阀通过具有至少一个打开位置和至少一个节流位置而使得能够在一定压力范围内制备饮料，还设有控制器，所述控制器用于根据由筒罐识别装置确定的要被制备的饮料的类型而选择初始阀位置并控制阀的后续操作。

Description

饮料制备机器

技术领域

本发明涉及饮料制备机器的改进，具体地说，涉及一种类型的饮料制备机器，该类型的饮料制备机器使用饮料成分的预包装容器。

背景技术

咖啡馆从第17世纪起已经成为“咖啡文化”的一部分。在这些年期间，制造咖啡的方法得以改善，并且有才能的人士被训练得能够制造出最好的咖啡饮料。在1800年代早期，开发出第一台咖啡机，在1930年代，发明出自动煮咖啡机。咖啡制造过程的自动化又导致咖啡馆/店数量的快速增长——特别是在最近十年，使得更专业的饮料，如蒸馏咖啡(espresso)和卡普契诺咖啡(cappuccimo)，需求量颇大。在以往，由于需要昂贵而又复杂的机器(这些机器能够产生制造饮料必需的高压，这些机器必须由经训练的咖啡师(barista)适当地操作和维护，以产生良好质量)，这些类型的饮料一直被当作奢侈品。咖啡爱好者们一致认为，既便使用良好质量的机器和良好质量的咖啡，训练不良的操作人员还是会把蒸馏咖啡搞糟。然而，这种趋势不仅已经导致消费者对于奢侈的顶级质量饮料的不断增大的需要，而且也导致如下需求：差别较大的各种特制饮料、以及在人们自己家中舒适地制造这样的饮料的能力。

尽管没有一致的技术定义，但一般理解，与冲制咖啡相比，咖啡师质量的蒸馏咖啡由于在整个饮料中悬浮较大量的溶解固体和精细油滴，而具有较浓的一致性。它具有滑润、浓厚、深红棕色的油沫层(crema)，该油沫层构成饮料的10至30％。油沫层是空气和油、蛋白质及糖的多相乳化液，这些油、蛋白质及糖从咖啡抽取，该咖啡在高压下生产，传统地在9到10bar的范围中。较高压力增大咖啡被润湿的速率，增进提取率，并且还是造成油沫层产生的原因。

有鉴赏力的蒸馏咖啡饮者确认，使用比最佳温度冷的水生产的蒸馏咖啡喝着发酸，而用比这个温度热的水生产的蒸馏咖啡喝着发苦。最佳温度据称是在92与96℃之间。影响蒸馏咖啡质量的其它因素包括咖啡豆的烘烤和陈化、磨碎尺寸、在煮泡之前磨碎粉的压实，以及煮泡时间。“最好的”蒸馏咖啡通过对煮泡过程的这些关键因素加以平衡而实现。

从在20世纪60年代发明了第一台过滤机起，家用咖啡机也得到了巨大的发展，并且咖啡机现在在许多家庭中是厨房设备的基本件。一些这样的机器将各份饮料直接分配到饮用储器中，并且从批量供给的饮料成分或从各种包装的饮料成分，如箱盒、袋包、或筒罐，产生饮料。在如下说明中，这样的包装将由概括性术语“筒罐”指代。使用这样的筒罐的机器消除了对于清洁作业的需要，并且使用户能够进行饮料的选择。在EP-A-1440903中描述了此类筒罐的一个例子。饮料由饮料成分在水中的煮泡、混合、溶解或悬浮而形成。例如，对于咖啡饮料，强迫热水通过筒罐，以形成提取溶液。在这样的机器中使用筒罐，由于它们的方便性和所产生饮料的质量，已经变得日益普及。

在EP-A-1440644中描述了使用这种类型的筒罐来制备饮料的机器的一个例子。这种类型的机器尤其提供了优于当时已知的现有技术的改进，因为该机器在比以前已知机器低的压力下操作，这些已知机器为商业或工业市场而不是为家用市场而设计。所以就成本、可靠性及性能而论，它更适于家用市场。然而，面对在较低压力下操作的系统的问题是，它们一般不能够产生咖啡师质量的蒸馏咖啡，这些咖啡师质量的蒸馏咖啡要求显著高的压力。

然而，随着消费倾向的变化，需要这样一些家用机器：无需专门训练，就能用这些家用机器制出咖啡师质量的蒸馏咖啡以及一定范围的其它饮料，这些家用机器是买得起的，并且要求很少的清洁作业或不需要清洁作业。

在市场上可得到的一些机器声称能制作出较高质量的饮料，但因为各种原因，它们是比较昂贵的机器。这样的机器的例子是GaggiaL′Amante^TM、Gaggia Evolution^TM、Nespresso Delonghi Latissimma660^TM、及Krups XN2101^TM。

这些机器的大多数要求增加复杂性的专门设计筒罐、和特定技术规格的材料，以对付在用于蒸馏咖啡的煮泡过程中涉及的高压。这些筒罐一般包括过滤器，并且其过程利用筒罐的几何形状，以使得能够在高压力下生产出质量合意的饮料。这限制了筒罐在为其设计的机器中的使用。

然而，希望的是，提供一种改进的饮料制备机器，该改进的饮料制备机器能够优选地使用预包装饮料筒罐，制成一系列的饮料，这些饮料包括高级质量蒸馏咖啡以及非蒸馏咖啡饮料。机器也可以是散料煮泡器或其它非筒罐机器。

也希望的是，提供一种机器，该机器向后与现有筒罐(如在EP-A-1440903中描述的那些筒罐)相兼容，这些筒罐用在现有低压饮料制备机器中。

发明内容

相应地，本发明提供一种饮料制备机器，该饮料制备机器用于由包含一种或多种饮料成分的筒罐来制备饮料，所述机器包括筒罐识别装置，所述筒罐识别装置用于确定要从插入到所述机器中的筒罐制备的饮料的类型，其特征在于，设有可变几何形状阀，当筒罐被插入所述机器时，所述可变几何形状阀位于所述筒罐的下游，所述阀通过具有至少一个打开位置和至少一个节流位置而使得能够在一定压力范围内制备饮料，还设有控制器，所述控制器用于根据由所述筒罐识别装置确定的要被制备的饮料的类型而选择初始阀位置并控制所述阀的后续操作。

所述可变几何形状阀优选地还具有防止流动的关闭位置和/或用于从分配区域排出吹洗废物的吹洗位置。

优选地，所述控制器被编程为用以在饮料制备期间根据饮料制备循环的压力和/或流量要求而改变所述可变几何形状阀的位置。

所述可变几何形状阀可以是旋转球阀或者夹紧阀。

所述可变几何形状阀的所述节流位置优选地在所述筒罐内形成2至9bar的背压，优选为形成2至6bar的背压。

本发明还提供一种使用饮料制备机器来制备饮料的方法，所述饮料制备机器用于由包含一种或多种饮料成分的筒罐来制备饮料，所述机器包括：一可变几何形状阀，当筒罐被插入所述机器时，所述可变几何形状阀位于所述筒罐的下游，所述阀使得能够在一定压力范围内制备饮料，并且至少具有打开位置和节流位置，所述打开位置不对饮料的流动构成限制；以及一筒罐识别装置，所述筒罐识别装置用于确定要从插入到所述机器中的筒罐制备的饮料的类型，所述方法包括如下步骤：确定要从筒罐制备的饮料的类型，根据由所述筒罐识别装置确定的要被制备的饮料的类型来选择初始阀位置并控制所述可变几何形状阀的后续操作。

在饮料制备循环中，所述可变几何形状阀的位置可以是变化的和/或在各位置之间脉动。

附图说明

以下将参照附图，仅以例示的方式，描述本发明的优选实施例，在附图中：

图1是现有技术饮料制备机器的前视立体图，筒罐头部处于关闭位置；

图2是图1的机器的前视立体图，筒罐头部处于敞开位置；

图3是图1的机器的后视图，为了清楚起见省去了某些零件；

图4是图1的机器的筒罐头部的前视立体图，为了清楚起见省去了某些零件；

图5是图4的筒罐头部的另一张前视立体图，为了清楚起见省去了某些零件；

图6是图4的筒罐头部处于关闭位置时的剖视图，该筒罐头部容纳一种样式的饮料筒罐；

图7是图4的筒罐头部处于敞开位置时的剖视侧视图，该筒罐头部容纳饮料筒罐；

图7a是用于图4的筒罐头部的橡胶密封件的平面图；

图8是示意图，表示图1的机器的各种元件部分，该机器包括新的可变出口阀；

图9是来自筒罐头部的出流的示意截面，该筒罐头部包括图8的可变出口阀；

图10-12是在图9的出流中的可变阀的一个实施例的剖视前视图，分别表示它的关闭、敞开及节流位置；

图13a和13b是在图9的出流中使用的可选择可变出口阀的剖视端视图，分别在其敞开和关闭位置中；

图14和15是图13a和13b的阀的剖视侧视图；

图16a是饮料储器的侧视图，该饮料储器包含咖啡饮料，该咖啡饮料具有使用改进的气体管理系统生产的大体积的油沫层；

图16b是一个图表，示出在生产在图16a中所示的饮料时使用的煮泡参数；

图17a是饮料储器的侧视图，该饮料储器包含咖啡饮料，该咖啡饮料具有使用改进的气体管理系统生产的小体积的油沫层；

图17b是一个图表，示出在生产在图17a中所示的饮料时使用的煮泡参数；

图18是饮料筒罐的平面图，该饮料筒罐适于用在图1的饮料制备机器中；

图19是图18的筒罐的外部部件的剖视侧视图；

图20是图19的外部部件的细节的剖视侧视图，表示向内指向的圆筒形延伸部；

图21是图19的外部部件的细节的剖视侧视图，表示槽口；

图22是从图19的外部部件的上方看到的立体图；

图23是从图19的外部部件的上方看到的立体图，该外部部件在颠倒方位中；

图24是从图19的外部部件的上方看到的平面图；

图25是筒罐的内部部件的剖视图；

图25a是图25的内部部件的细节的剖视图，表示孔径；

图26是从图25的内部部件的上方看到的立体图；

图27是从图25的内部部件的上方看到的立体图，该内部部件在颠倒方位中；

图28是图25的内部部件的另一张剖视图；

图28a是图25的内部部件的另一个细节的剖视图，表示空气入口；

图29是在组装状态下筒罐的剖视侧视图；而

图30是另一种形式的筒罐的剖视侧视图。

具体实施方式

为了满足所希望的对于良好质量饮料类型的广泛选择——这些饮料类型具有不同的特性，本发明涉及对于已知饮料制备机器的一种或多种显著改进。这些改进使得能够产生和维持足够高的压力以便生产良好质量的蒸馏咖啡，并且使得能够按对于用户不可见的和不要求人工干预的方式，改变压力。此外，它们使得能够按以前不可能的方式，改进油沫层。

在下文中将更详细描述的这些改进包括：

1.将可变几何形状阀提供在饮料筒罐的下游，以使饮料制备机器能够在一定压力范围下操作；以及

2.通过控制通过饮料成分的气体体积，提供对于所分配的饮料(特别是具有油沫层的饮料)的最终外观的更大控制。

参照已知饮料制备机器10，将描述上述改进，该已知饮料制备机器10在附图的图1至7中示出。然而，应该注意，上述改进应用于宽范围的饮料制备机器，这些饮料制备机器能够使用宽范围的筒罐，这些筒罐如以上提到的那样，包括箱盒、袋包、刚性及半刚性筒罐。

图1至3的饮料制备机器10总体上包括壳体11、储箱12、水加热器13、控制处理器(未示出)、用户接口16及筒罐头部17。筒罐头部17一般又包括筒罐夹具18和筒罐识别装置20，该筒罐夹具18用来在使用中保持饮料筒罐100。筒罐头部17还包括入口和出口刺穿器21、22，这些入口和出口刺穿器21、22用来在使用中在饮料筒罐100中形成入口107和出口108，入口107用于使液体进入筒罐100，该出口108用于使所制备的饮料离开饮料筒罐100。

尽管水可以是在制备诸如咖啡之类的饮料时最普遍使用的液体，但机器10也能够处理其它液体，如牛奶或牛奶制备物，以便与饮料成分200相混合。这里任何提及到水的内容，也应该包括在制备饮料时使用的任何形式的液体。

壳体11优选地全部或部分地由适当的塑料材料或金属制成。壳体11优选地包括蛤壳设计，该蛤壳设计具有前半部25和后半部26，在用于机器10的元件的配合件的组装期间，该前半部25和后半部26允许接近。

壳体11的前半部25限定分配站27，在该处，发生饮料的分配，该分配站27包括杯台架23，该杯台架23具有位于下面的积水盘。机器用户接口16也位于壳体11的前部，并且包括多个控制开关，例如启动/停止按钮28、和多个状态指示器29-32。状态指示器29-32优选地是发光二极管(LED)，这些发光二极管例如指示机器10的准备状态、在机器10的操作中是否已经发生错误，以及机器10的操作模式。LED 29-32可以被控制成，依据机器10的状态按恒定强度发光、断续地闪烁、或上述两者。LED 29-32可以具有各种颜色，包括绿色、红色及黄色。启动/停止按钮28控制分配循环的开始，并且优选地是以人工方式操作的按钮、开关或类似装置。

储箱12位于壳体11的后部，并且优选地被包括在壳体11的后半部26中，或者连接到其上。储箱12具有入口，该入口用来用水、或其它液体填充储箱12，当储箱12就位在机器10中时，该入口关闭。储箱12的下端设有出口，该出口与泵14相连通。储箱12可以由透明或半透明材料制成，以允许消费者观察在储箱12中剩余的水量。可选择地，储箱12可以由不透明材料制成，但在其中设有观察窗口。作为上述设置的附加或者替代设置，储箱12可以设有低液位传感器，当在储箱中的液位下降到预选液位时，该低液位传感器防止泵14的操作，并且可选择地触发报警指示器，如LED。储箱12优选地具有近似1.5升的内部容量。

泵14可操作地连接在储箱12与水加热器13之间，如在图8中示意表示的那样，并且由控制处理器控制。适当的泵在6bar的压力下提供900ml/min的水流量。通过机器10的水流量可以由控制处理器通过循环斩波到泵的电力供给而被控制成是泵14的最大流量的一定百分比。优选地，泵可按最大额定流量的10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％的任一种被驱动。泵送的水的体积的精度优选地是+或-5％，导致分配饮料的最终体积的精度为+或-5％。体积流量传感器(未示出)优选地提供在泵14的上游或下游的流动管线中。优选地，体积流量传感器是旋转传感器。

加热器13位于壳体11的内部中。一个适当的加热器13具有1550W的功率额定值，并且能够在不到1分钟内，将从水泵14接收的水从近似20℃的开始温度加热到大约85℃的名义操作温度。优选地，在一个分配循环的结束与加热器13能够开始下一个分配循环之间的停顿时间小于10秒。加热器在分配循环期间将选中温度维持在+或-2℃内。用于分配循环的水在预定温度下输送到筒罐头部17。加热器13能够将输送温度迅速地调整到要求温度，该要求温度一般地在80℃与98℃之间，并且可能比进水温度高。加热器13包括超温切断装置，如果温度超过98℃，该装置用于切断加热器13。在希望的场合，机器10可包括蒸汽吹洗(purge)。产生蒸汽吹洗的优选手段是利用闪蒸(也称作瞬时或流动)加热器形式的水加热器13。典型地，这样的闪蒸加热器包括管子，水通过该管子，其中，管子由一个或多个电阻性元件加热。闪蒸加热器不仅可用来加热用来形成饮料的水，而且也可在较高功率设置下，通过在已经形成饮料之后，用闪蒸加热器蒸发剩余的水，用来产生蒸汽吹洗。闪蒸加热器的优点是，在锅炉中的水加热的同时，没有显著的延迟。闪蒸加热器按需要将水加热，并且在每个煮泡循环之后立即切断，并因此是非常高能效的。

从加热器13输出的水借助于阀，经适当输送系统进给到筒罐头部17和筒罐100。如果水流的压力是可接受的，则将水通到筒罐100。如果压力低于或高于预定极限，那么水借助于阀转向到废物回收储器。

输送系统包括导管，这些导管连接储箱12、水泵14、水加热器13及筒罐头部17(如图8所示)，以将水从储箱12运送到筒罐100。

筒罐夹具18设计成能够处置由在筒罐100内的压力产生的打开力，该压力对于蒸馏咖啡饮料大约是250kg。在机器10的操作期间，筒罐100试图膨胀，但筒罐100的完整性必须保持。另外，在系统被加压的同时，用户一定不能打开夹具18，并且为了实现这个目的，提供适当锁定机构。

在WO-A-2006/014936中描述的筒罐头部17的一种适当设计在图4至7中示出。筒罐头部17的筒罐夹具18包括固定的下部部分43、可转动的上部部分44以及可枢转的筒罐固定件45，该可枢转的固定件45定位在固定的下部部分43与可转动的上部部分44之间。上部部分44、下部部分43以及筒罐固定件45绕公共铰链轴46转动。图4至7示出夹具18，为了清楚起见，省略了机器10的某些元件。

可转动的上部部分44和可枢转的筒罐固定件45借助于夹持机构相对于固定的下部部分43运动。夹持机构包括夹持杠杆，该夹持杠杆具有第一和第二部件或部分47和48。夹持杠杆的第一部分47包括U形臂，该U形臂在两个第一枢轴点48处可枢转地安装到上部部分44上，这两个第一枢轴点48在夹具18的每一侧上一个。

夹持杠杆的第二部分包括两个过中心臂49，这两个过中心臂49在夹具18的每一侧上一个，这两个过中心臂49每个在第二枢轴点50处可枢转地安装到上部部分44上，该第二枢轴点50位于铰链轴46上，该铰链轴46将上部部分44联接到固定的下部部分43上。每个过中心臂49是往复部件，该往复部件包括圆筒49a、杆柄49b及弹性套筒49c。圆筒49a具有内部孔，并且在一个端部处可转动地安装在铰链轴46处。杆柄49b的第一端部滑动地容纳在圆筒49a的孔中。杆柄49b的相对端部在第三枢轴点51处可转动地安装到U形臂47上。第三枢轴点51未连接到上部部分44和下部部分43上，并且能够相对于上部部分44和下部部分43自由地运动。弹性套筒49c在外部安装在杆柄49b上，并且在使用中，在圆筒49a和杆柄49b上的邻接表面之间延伸。弹性套筒49c容纳过中心臂49的缩短，但将过中心臂49偏压到延伸配置中。因而，可以通过杆柄49b在圆筒49a中的相对运动，使得第三枢轴点51向着和远离铰链轴46运动。弹性套筒49c优选地由硅酮形成。尽管所示的实施例使用两个过中心臂49，但将显然的是，关闭机构可以仅仅配置一个过中心臂49。

U形臂47绕夹具18的前部延伸，并且包括两个向下悬伸的挂钩部件52，这两个向下悬伸的挂钩部件52在夹具18的每一侧上一个，这两个向下悬伸的挂钩部件52的每一个包括面对铰链轴46的凸轮式表面。夹具18的固定的下部部分43设有两个凸台53或棘爪，这两个凸台53或棘爪布置成，在下部部分43的每一侧上一个，在其前边缘54处或附近，大致与钩部件52对准。

如图4所示，U形臂47可以由一件塑料模压件形成，该塑料模压件包括人机手柄，以及与臂47成整体的钩部件52。

筒罐固定件45可转动地安装在夹具18的上部和下部部分43、44之间。固定件45设有大体圆形凹口55，该圆形凹口55在使用中接纳饮料筒罐100(这将在下文中更详细地描述)。凹口55包括不规则部分56，该不规则部分56用来容纳饮料筒罐100的把手部分24，该不规则部分56也起到防止饮料筒罐100在夹具18中转动的作用。筒罐固定件45相对于固定的下部部分43弹出，从而处于敞开位置，如图7所示，筒罐固定件45被偏压从而不与固定的下部部分43相接触，使得筒罐固定件45移开，从而不与出口和入口刺穿器部件21、22相接触。筒罐固定件45设有孔径57，当筒罐固定件45被移动到关闭位置时，该孔径57用来通过其接纳入口和出口刺穿器21、22和筒罐识别装置20的头部。

上部部分43包括大致圆形的本体58，该本体58容纳圆形观察窗口59，在分配循环期间，消费者可通过该观察窗口59观察饮料筒罐100，并且也用肉眼确认筒罐100是否装载在机器10中。观察窗口59是杯形的，具有向下指向的边沿。另外，观察窗口59设有呈向内指向的管状延伸部61形式的夹持部件，如图7所示。延伸部61指向下部部分44，并且当处于关闭位置时，位于筒罐头部的容积内，如图6所示。观察窗口59能够相对于上部部分43的壳体58轴向运动。完成相对运动的一种布置是提供波状弹簧(未示出)、或类似弹性装置，如用橡胶处理的环，该波状弹簧、或类似弹性装置定位在观察窗口59与圆形壳体58之间。在一种可选择布置中，设置有在观察窗口59与壳体58之间延伸的一系列螺旋压缩弹簧(未示出)。在两种情况下，弹簧装置都允许观察窗口59相对于圆形壳体58轴向运动很小程度。

当夹具18处于关闭位置时，观察窗口59的管状延伸部61的远端62靠压饮料筒罐100的夹持表面18a，将它偏压成抵靠下部部分44，如图6所示(在该图中，表示包含筒罐的布置，该筒罐具有较大深度)。由管状延伸部61施加在外部部件102上的压力保证在筒罐100与夹具18之间产生不透流体的密封。应该注意，观察窗口59的高度以及因此还有筒罐头部17的高度使得各种深度的筒罐100能够被插入。在图6中示出的是比较深的筒罐的布置。同一筒罐头部17也可容纳较浅的筒罐。在这种情况下，在筒罐100的上表面11与窗口59之间将有间隙。然而，筒罐100在入口和出口处通过由管状延伸部61施加的压力而被完全密封。

下部部分43包括入口和出口刺穿器21、22以及筒罐识别装置20的头部。入口刺穿器21包括空心针状管63，该空心针状管63具有尖锐端部64，该尖锐端部64在使用中用来将饮料筒罐100的层板刺穿。入口刺穿器21与水导管65流体连通，如图7所示，该水导管65穿过下部部分43，并且连接到水加热器13的出口导管66上。出口刺穿器22与在EP-A-038914A1和EP-A-0334572中描述的出口刺穿器的类型相似，并且包括圆形或D形横截面的敞开端部圆筒，该敞开端部圆筒具有比饮料排出喷口109大的尺寸。出口刺穿器22的上端的弧形部分67是锯齿形的，以刺穿并最终切开饮料筒罐100的层板。上端的其它部分沿圆筒的纵向方向向后切除(cut back)到至少锯齿部分的齿68的基部，以在通过出口孔径分配饮料之前，将切开的层板108折叠或将它拉离出口孔径。出口刺穿器22在排出喷口143的外部刺穿层板105，并且当筒罐固定件45处于关闭位置时，安置在排出喷口143与排出漏斗140的外壁42之间的环隙中。出口刺穿器22将切开的层板105折回到环隙中。由此将出口刺穿器22和切开的层板105都保持在排出饮料的路径外。

出口刺穿器22由凸缘围绕，该凸缘相对于其周围升高0.5mm。

有利地，出口刺穿器22能够从下部部分43取下，以使它能够例如在洗碗机中彻底地清洁。可取下的出口刺穿器22被接纳在下部部分43中的凹口中，它坐置在该处。入口刺穿器21和/或出口刺穿器22可以由诸如不锈钢之类的金属制成，或者由塑料材料制成。有利地，塑料切割元件的使用通过层板105的使用而实现，该层板105能够由非金属材料刺穿和切割。因此，可使刺穿器21、22较不锋利，以降低对于消费者的伤害的危险。另外，塑料刺穿元件不易生锈。优选地，入口刺穿器21和出口刺穿器24形成为单个的整体单元，该单元能够从下部部分43取下。

在使用中，夹具18的上部部分44能够从敞开位置运动到关闭位置，在敞开位置中，它竖直地或向着竖直线定向，如图2所示，在关闭位置中，它大体水平地定向，并且与固定的下部部分43和筒罐固定件45相互接合。通过夹持杠杆的操作，上部部分44从敞开位置运动到关闭位置。为了关闭上部部分44，用户通过U形臂47握住夹持杠杆，并且向下拉。因此，上部部分44转动，这首先使得观察窗口59的管状延伸部61与饮料筒罐100的夹持表面118a相接触。上部部分44继续转动使得上部部分44和筒罐固定件45向下转动而与下部部分43相接触。U形臂47的进一步转动使U形臂47相对于上部部分44和下部部分43转动，导致上部部分44的钩部件52与下部部分43的凸台53接合，使凸轮式表面跨坐在凸台53上。在转动的这个最后阶段期间，筒罐100在筒罐固定件45与观察窗口59之间被压缩。作为结果，观察窗口59克服波状弹簧或螺旋弹簧的偏压，相对于上部部分44的圆形壳体58稍微轴向运动。这种运动允许消除在饮料筒罐100和饮料制备机器10中的公差，并且保证施加到筒罐100上的压缩力的量保持在可接受范围内。机构的夹持力(该夹持力通过波状弹簧或螺旋弹簧的作用而被缓和)保证了在筒罐100上的夹持压力。已经发现，为了抵消在筒罐100中的压力，需要在150N与400N之间的力。在筒罐头部的关闭期间，当筒罐100的层板105与围绕出口刺穿器22凸缘相接触时，该层板被张紧，使得层板105弯曲到平面外，因为圆筒形漏斗的外部管42的远端相对于凸缘147向上运动0.5mm。这种运动也保证，施加到筒罐100上的压缩力的大部分经过筒罐100的中央区域通过承载内部部件103而作用。这些夹持力帮助防止筒罐100在加压期间的失效，并且也保证内部部件103和外部部件102相对于彼此充分地坐置，并因而保证，即使在内部加压期间，全部内部通路和孔径也能够保持它们的预期尺寸。

在关闭位置中，管状延伸部61的远端62和下部部分44的分离在图6中由附图标记D表示。这个距离由观察窗口59、壳体58及下部部分44的尺寸固定。距离D被选择成，与在夹持表面118a和在筒罐100的表面下的层板105之间的距离d相同或稍小。按这种方式，在筒罐头部17的关闭时，筒罐100经受固定的、已知程度的压缩。另外，筒罐的第一和第二实施例都按相同程度的压缩被夹持，因为距离D对于两种筒罐类型是相同的。

假想基准线(imaginary datum line)可以被画在夹具18的第一和第二枢轴点48、50之间。如可在图7中看到的那样，处于敞开位置，第三枢轴点51位于基准线的最接近固定的下部部分43的一侧上。随着上部部分44到达关闭位置，夹持杠杆的第三枢轴点51经过连接第一和第二枢轴点48、50的基准线，到达该基准线的离固定的下部部分43最远的相对侧。因此，U形臂47从第一稳定位置‘跳过’(snapsthrough)到第二稳定位置。跳过作用通过过中心臂49的缩短和弹性套筒49c的相应压缩而被容纳。一旦第三枢轴点51通过假想基准线，弹性套筒49c的复位就使得第三枢轴点51远离假想基准线的运动继续。夹持杠杆因而具有双稳定操作，因为杠杆在敞开或关闭位置中是稳定的，但在第三枢轴点51位于假想基准线上的点处是不稳定的，该假想基准线连接第一和第二枢轴点48、50。因而，夹持杠杆的跳过作用提供了一种形锁合(positive)关闭机构，该形锁合关闭机构导致明确的关闭动作，其中，在夹持杠杆转动的最后阶段中，U形臂47和第二臂的跳过动作强迫钩部件52与凸台53牢固地相接合。另外，弹性套筒49c为上部部分44的重新打开提供阻力，因为为了充分地压缩套筒49c以将第三枢轴点51运动回到与基准线(该基准线着连接第一和第二枢轴点48、50)对齐需要一最小的力。有利地，钩部件52和凸台53的相互接合防止了上部部分和下部部分的分离，除非通过夹持杠杆的转动。这对于在当筒罐头部17经受内部加压时的操作期间防止筒罐头部17的打开而言是有用的。

由上部部分44施加的压力保证了在筒罐100与筒罐夹具18之间的充分的不透流体的密封。夹持力帮助防止筒罐100在加压期间失效，并且也保证了，即使在内部加压期间，在筒罐100内的全部内部通路和孔径也都能够保持它们的预期尺寸。为了改进与筒罐100的密封，本申请人现在已经发现，将筒罐固定件45的凹口55衬有橡胶密封件55a(见图7a)，增进了机器承受在煮泡循环期间产生的显著较高压力的能力。

煮泡循环的控制由饮料制备机器10的控制处理器实现，该控制处理器包括处理模块和存储器。控制处理器可操作地连接到加热器13、泵14、用户接口16以及以下描述的其它元件上，并且控制它们的操作。

机器10的操作特性由嵌在控制处理器中的软件确定，例如如在EP-A-1440644中描述的那样。控制处理器的存储器包括用于饮料制备机器10的一个或多个操作参数的一个或多个变量。在现有技术的机器中，这些参数一般是在操作阶段期间通过饮料筒罐100的液体的温度、填充饮料筒罐100的速度、浸泡步骤的存在或不存在、饮料的总分配体积、在排出阶段期间液体的流量，以及吹洗阶段的周期。

筒罐识别装置20的一个目的尤其是，允许机器10识别已被插入的饮料筒罐100的类型和相应地调整一个或多个操作参数。用于操作参数的变量存储在存储器中。筒罐100包括代码120，该代码120设置在筒罐100上或其中，代表对于在该筒罐100中的饮料的最佳分配要求的操作参数。在EP-A-1440644中描述了代码的例子。

控制处理器存储器还包括关于分配的饮料类型的信息，从而可以针对下一个筒罐100调整机器10的操作循环。这在两个或更多个饮料筒罐100依次用来形成饮料的场合特别有利。例如，可以分配咖啡筒罐，接着是牛奶筒罐，以形成卡普契诺咖啡饮料。可选择地，可使用巧克力筒罐，接着是牛奶筒罐，以生产奶油热巧克力饮料。通过使用存储器(该存储器存储关于分配的第一饮料的信息)，可以改变分配第二筒罐(诸如牛奶筒罐)的方式，以获得最佳饮料。在以上例子中，对于热巧克力分配的牛奶，可以典型地比添加到咖啡的牛奶稀释得少。另外，对于巧克力分配的牛奶可以按较慢流量分配，以使饮料的起泡程度较小。筒罐可以有多种组合，并且操作参数对于本领域的技术人员将是显然的。另外，存储器可以用来允许机器10“预测”用户下次想要分配的饮料类型。例如，如果用户主要饮用一种饮料类型，那么机器可指令水加热器，保持用于该饮料类型的最佳温度。

已知的现有技术的机器10的操作包括：将饮料筒罐100插入到筒罐头部17中；执行分配循环，在该分配循环中，饮料被分配；以及将筒罐100从机器取下。

为了插入筒罐100，如以上描述的那样打开筒罐夹具18，以暴露筒罐固定件45。然后将筒罐100放置在筒罐固定件45上，容纳在凹口46内。然后，通过操作夹持手柄51而关闭筒罐夹具18，如以上描述的那样。在关闭期间，入口和出口刺穿器刺穿筒罐100，以形成筒罐入口107和出口108。

为了开始操作循环，用户操作启动/停止按钮28。操作循环包括筒罐识别步骤以及饮料制备循环。

筒罐识别如以上描述的那样由光学筒罐识别装置20进行，假定来自筒罐传感器和锁定传感器的输出是合意的。一旦条码40已经被译码，则由控制处理器调整机器10的操作参数。然后自动地开始制备循环。制备循环具有四个主要阶段，尽管并非对于全部饮料类型都使用全部这些阶段：

1.预润湿

2.暂停

3.煮泡阶段

4.吹洗

在预润湿阶段中，借助于泵14用来自存储箱12的液体填充筒罐100。用水填充使在腔室160中的饮料成分200被润湿。填充可以发生在600ml/min的“快”流量或325ml/min的“慢”流量下。慢填充速率对于包含粘性液体饮料成分的筒罐100特别有用，在该处，成分在它们能够按较高体积流量泵送之前，需要某种稀释。注入到筒罐100中的液体体积被选择成能够保证液体或饮料在这个阶段期间不滴到筒罐出口108外。

暂停阶段允许饮料成分200在液体(该液体在预润湿阶段注入)中浸泡预定时间段。已知的是，预润湿和浸泡都是为了增大来自饮料成分200的可提取物的回收率和改善饮料的最终味道。在饮料成分是经烘烤和磨碎的咖啡的情况下，尤其使用预润湿和浸泡。

在煮泡阶段中，液体通过筒罐100，以便由饮料成分200生产饮料。液体的温度由控制处理器确定，该控制处理器将指令发送到加热器13，以加热从储箱12通到筒罐头部17的液体。液体经入口阀和入口刺穿器进入筒罐夹具18，并且然后通到饮料筒罐100的入口腔室126中。如在EP-A-1440644中描述的那样，在所制备的饮料离开筒罐出口104、进入出口阀37并且被导向到在分配站27中适当放置的储器之前，在饮料筒罐100中发生饮料的煮泡和/或混合。

在吹洗循环期间，水加热器13的温度升高得足以将在系统中剩余的水转化成蒸汽，并且将加压蒸汽吹过饮料制备机器10和饮料筒罐100。这保证全部饮料被分配，并且对流动路径加以清洁，为分配另一份饮料做好准备。吹洗循环可以不在煮泡/混合阶段的终止时立即开始，以允许流体的大部分流出流动路径。

一旦已经完成操作循环，机器就自动地停止，并且消费者通过打开筒罐夹具18和手动地取出和处置筒罐100，而除去筒罐100。可选择地，机器10可以设有自动弹出机构，该自动弹出机构用来在打开筒罐夹具18时自动地除去筒罐。

对于以上提到的已知饮料制备机器10的显著改进的第一点是提供了可变几何形状阀60(见图9至15)，该可变几何形状阀60设置成与筒罐出口108相邻，以提供筒罐后压力控制。这使机器10能够生产各种各样的饮料，因为它能够允许依据对于在由筒罐识别装置20所识别的筒罐中的饮料成分要求的煮泡循环类型，使得在煮泡循环期间，筒罐100选择性地在高压力或低压力或变化压力下煮泡，因而提供自动可变压力系统。改进的机器能够在例如从0至9bar的压力范围下生产饮料，并且更优选地从0至6bar的压力范围下生产饮料。

可变几何形状阀60定位在筒罐100的下游，并且优选地定位在饮料出口37中，该饮料出口37部分地容纳在筒罐头部17的下部部分43中，并且从其延伸(见图6和7)。阀60至少具有敞开和节流操作位置(亦即，状态或模式)，并且更优选地具有以下所确定的位置的全部：

1.打开(图11)

2.节流(图12)

3.关闭(图10)

4.清洁/吹洗。

各种类型的阀可以用于出口阀60，如球阀、夹紧阀、滑阀、座阀或圆盘阀。在图10至12中所示的实施例是球型阀，该球型阀具有转动元件69，该转动元件69位于在饮料出口37中的腔室70中。转动元件69能够在各个预置位置之间转动，以提供所需的位置。在非节流位置中阀60的孔的直径优选地是至少5mm，这例如对于提供低压过滤饮料的筒罐100是需要的。

一种可选择的适当阀是在图13至15中所示的夹紧阀，该夹紧阀包括柔性管71、和夹持机构72，该柔性管71优选地由硅橡胶或弹性体材料制成。在非节流位置中(图13a和14)，饮料自由地流过管71。夹持机构72被致动，以提供节流位置(图13b和15)和关闭位置。

阀60由机器10的控制处理器自动地控制。一旦已经通过译码条码40识别了插入到机器10中的筒罐100的类型，控制处理器就选择正确的初始设置，并且如果适当，则对于相关的饮料类型，选择阀60的任何后续操作。

机器10可在一定模式范围中操作，使阀60在一个或多个位置中，这些位置的某些例子是：

1.在整个煮泡循环期间阀敞开

当阀60处于其敞开位置中时，操作压力在2bar以下，允许通过高达400ml/min的流量的稳定状态。饮料在与在EP-A-1440644中描述的那些相似的条件下被分配。这种模式特别有用，因为它使机器10向后与现有筒罐兼容，这些现有筒罐用来制备低压饮料，如茶、起泡牛奶或巧克力。

2.在整个煮泡循环期间阀节流

当阀60处于其节流位置中时，它在筒罐100内形成比较高的背压，这导致高达4、6或甚至9bar的操作压力，并且提供通过60至300ml/min的流量的稳定状态。这对于用于蒸馏咖啡饮料的饮料成分200，足以得到必需的固体提取和油的乳化。在饮料出口37中随之发生的节流，在流过阀60的饮料中提供剪切和混合作用，产生良好空气/液体乳化，并且形成改善的油沫层。这种模式可以有利地用来由筒罐100制备较高压力饮料，如蒸馏咖啡和卡普契诺咖啡，这些筒罐100不具有用来夹带空气以实现混合作用的装置，即所谓的无喷射器筒罐100。

3.阀关闭然后节流

如果阀60在煮泡循环开始处(在泵14开始之前和在预润湿循环期间)立即关闭，则这使得在筒罐100内能够产生比当阀60处于其节流位置中时更高的压力。

进一步的组合可能是适当的，所述进一步的组合例如根据要实现的希望效果，阀关闭然后敞开、或阀关闭然后节流然后敞开。

如果需要，则阀60在煮泡循环、或其一部分期间可在各个位置之间脉动。在输送循环期间阀操作的这种方式能够生产具有油沫层的饮料，该油沫层具有渐变的颜色和/或气泡尺寸。

在吹洗循环期间，阀60由控制处理器控制成，将蒸汽转向到排出区域而不是转向到分配站27，以保持饮料的外观和防止污染。

对于以上提到的已知饮料制备机器10的显著改进的第二点是对于煮泡控制系统添加了气体管理。令人惊讶地，本申请人现在已经发现，在这种类型的饮料制备机器10中所制备的饮料的特性，可以改变得超出了在现有技术机器中所看到的饮料特性界限。令人惊讶的效果是这样实现的：在饮料制备期间控制在输送系统中的气体体积、以规定出在饮料上的高质量的油沫层的量，该油沫层的量在最终的饮料中从精致层(delicate layer)一直变化到令人惊讶的深层(surprisinglydeep layer)。本申请人已经发现了成功使用在饮料机器内的气体来修改气体∶液体比值的途径，以在所制备的饮料中产生具有令人惊讶的体积的、良好稳定的油沫层，这种具有令人惊讶的体积的、良好稳定的油沫层，在先前的现有技术机器中是从未看到的。维持在输送系统中的较大气体体积，使得在煮泡和分配期间能够实现大得多的气体∶液体比值，并且这产生了相应地较大体积的油沫层。减小气体体积能够使所述比值减小，以减小油沫层体积。气泡尺寸也受气体∶液体比值的影响，所以较低的比值可以用来提供致密和奶油状的油沫层，而较高比值可以用来提供较松散和多泡的油沫层。这种改进因而提供了对于所分配的每一种饮料而言对油沫层体积和气泡尺寸加以优化的能力。业已发现：通过操纵气体，可以煮泡出质量上佳的蒸馏咖啡——该蒸馏咖啡具有的油沫层体积大于饮料体积的25％，同时使得具有大于172微米直径的气泡的出现率最小化，这在之前的这种类型的已知饮料制备机器中是从来不可能看到的。在现有技术的筒罐机器中，一般而言从来不可能煮泡出具有超过饮料体积的10％的油沫层的蒸馏咖啡。

所述改进是这样实现的：对煮泡循环的控制加以调整，以提供用来管理在输送系统内的气体体积的手段，该输送系统将水从储箱12运送到饮料成分200，并且运送到分配出口。在本说明书中，对于输送系统的全部进一步说明，应当包括该输送系统的任何预定部分，例如从水加热器13延伸到筒罐100的部分，并且如果相关，则也可以包括在筒罐100的顶部空间中包含的某种气体。

“基本体积”的气体——它可驻留在任何给定机器10的输送系统内，取决于其构造。在任何给定时间的“实际体积”将根据机器10是否刚刚用来制备饮料、它用于什么类型的饮料、及是否已经运行蒸汽吹洗循环而变化。因而改进的煮泡循环控制包括了用于改变在输送系统中的气体体积的手段，其用来根据要分配的饮料类型(即，人们要求具有较小和较少气泡的油沫层还是要求较大气泡的较大泡沫的油沫层)并考虑到已经存在的实际气体体积，来改变在输送系统中的气体体积。用来改变气体体积的手段可以通过如下方式的组合而实现：

1.在一个煮泡循环完成之后、并且在一个后续的高压煮泡之前，吹洗输送系统，这将增大(气体∶液体)比值；

2.在高压煮泡之前，从输送系统排出气体，这将减小(气体∶液体)比值；以及

3.在高压煮泡之前，将气体引入到输送系统中，这将增大(气体∶液体)比值。

优选地提供：阀装置，以使在输送系统内的气体体积能够减小；和气泵，以使气体(典型地空气)能够注入到系统中。分立的、专用的空气阀可以包括在输送系统中，或者在筒罐100的上游、或者在其下游。优选地，以上描述的可变几何形状阀60可以用作阀装置。

为了使这种改进的煮泡循环控制能够实现，对于联系基本机器10描述的那些参数而言的附加参数可以存储在控制处理器的存储器中。这些附加参数包括用于特定构造的机器10的基本气体体积(该基本气体体积将应用于机器10，该机器10未被使用，或者在它已经吹洗之后)、和在高压煮泡期间所要求的体积，该高压煮泡用来对于每一种特定饮料优化油沫层。优选地，附加参数也包括实际气体体积，在机器10能够进行的每一种类型的煮泡操作之后，该实际气体体积将剩余在输送系统中。然而，如果机器10编程成，在分配每一种饮料之后运行蒸汽吹洗循环，则这不是完全必要的，该蒸汽吹洗循环有效地将实际体积复位到基本体积，因为它从在水加热器13下游的分配系统中冲走任何剩余液体。

煮泡循环因此将包括另外的步骤，即在预润湿循环之前的气体调整循环。气体调整循环因而包括：

1.对于所要制备的饮料类型而言所需的气体体积的估计。最方便地是从处理器存储器选择所需参数，该所需参数与筒罐代码120相关联；

2.根据机器10的最后操作，对于在输送装置中当前驻留的实际气体体积的确定。对于未使用的机器，或者如果已经运行吹洗循环，这将是基本体积。如果机器刚刚用来制备饮料，并且没有运行吹洗循环，则处理器理想地根据最后饮料，从存储器中选择用于剩余气体的参数。可选择地，可以设有在任何时间点专门监视在输送系统内的气体体积的装置；

3.对于用以实现所需体积的、要被引入到输送系统中或从该系统排出的气体体积的计算；

4.如果需要，通过引入另外的气体(典型地空气)或排出过多气体，而对气体体积做出的修改。

在一个例子中，饮料制备机器10在输送装置的一个部分(该部分在水加热器13与饮料成分200之间延伸)中具有36ml的基本气体体积。

依据步骤3的结果、依据使用什么类型的阀装置，存在着多种用于步骤4的不同操作模式。如果阀装置在筒罐的下游，即是出口阀，则在高压煮泡之前控制在饮料成分200的下游的空气体积的一种方式，是通过按如下内容在煮泡循环中的不同点处关闭出口阀：

1.存在正确的气体体积

如果处理器计算出，对于要分配的饮料它要求完全基本气体体积(36ml)，如从代码120的读数确定的那样，则它在煮泡循环的开始处、在任何水从水加热器13流动之前，关闭出口阀。这意味着，在输送系统中气体的压缩将立即开始，并且筒罐100将在预润湿和浸泡循环期间经受较高压力，阀仅为了分配生成饮料而打开。由于在启动泵14之前关闭阀，所以36ml的捕获气体的全部都混合到所生成的饮料中，并且得到较大体积的、略粗糙的油沫层(图16a)。在所示的例子中，在带刻度的平底烧杯中的油沫层Y的体积是20ml，而与之对照，液体体积X是50ml。

在图16b中所示的图表代表煮泡循环参数的一个例子，这些煮泡循环参数用来在这种模式中生产饮料，该饮料在试验条件下具有大体积的油沫层。

在这个图表中，0秒的停止条件(例如，相对于除去气体步骤)表示不执行该步骤。

2.存在过多的气体

如果另一方面，所插入的筒罐100指示需要具有小体积油沫层的饮料，并且在系统中存在着过多的气体，则在泵14已经操作短时间，直到在输送系统中的过多气体已经通过敞开阀在低压力下逸出之后，关闭出口阀。借助于在煮泡循环中的稍迟缓地关闭阀，将所要求的气体体积经筒罐100和阀排出到大气中，所以留下的捕获气体(其在高压煮泡期间被压缩和混合到所生成的饮料中)的量较小，并因此得到较小体积的、较细致的油沫层(图17a)。在所示的例子中，在带刻度的平底烧杯中的油沫层Y的体积是5ml，与之对照，液体体积X是50ml。

在图17b中所示的图表代表煮泡循环参数的一个例子，这些煮泡循环参数用来在这种模式中生产饮料，该饮料在试验条件下具有小体积的油沫层。

3.存在不足的气体

如果步骤3指示需要引入更多气体，则立即关闭出口阀，并且操作气泵，直到已经补偿不足。此后高压煮泡开始。

以下的曲线图是一个数字图像分析，表示有利用气体管理系统的本饮料制备机器10(机器A)和没有这样的气体管理系统的两个现有技术机器(机器B和C)产生的油沫层特性的比较。比较对于每台机器从波峰(～172μm直径)向右(增大气泡尺寸)的分布，可以看到，机器A呈现出：在油沫层内的小气泡分布得非常致密。机器C(Nespresso Latissma(tm)，它是高压机器，该高压机器具有大约19bar的压力额定值，并且在9与15bar之间的压力下操作)产生具有大量较大直径气泡的较宽/较粗糙的分布，而与在EP-A-1440644中描述的机器相似的机器B(本申请人自己的Tassimo/Bosch Machine(tm)，它是在2bar以下的压力下操作的低压机器)仍然较粗糙，尽管没有机器C的较大气泡。

在图左方的尾部(极小气泡)是图像分析系统的极限值的特性，这些极限值用来产生曲线图，尽管是定性地相似的。

在饮料机10中的气体控制器的一些元件也可以利用适当按钮以人工方式实现，这些适当按钮用于用户按压，以指示生产的饮料的类型和所要求的油沫层特性。

尽管已经参照使用筒罐100的饮料机10描述了这种改进，但它也可以用在散料煮泡器和其它无筒罐机器中。

在图18至30中示出筒罐100的一些实施例，这些筒罐100适于用在机器10中，该机器10具有以上描述的改进。

筒罐100总体而言包括外部部件102、内部部件103及层板105。外部部件102、内部部件103及层板105被组装以形成筒罐100，该筒罐100具有内部106、入口107、出口108及饮料流动路径，该内部106用来包含一种或多种饮料成分，该饮料流动路径将入口107链接到出口108上，并且该饮料流动路径通过内部106。入口107和出口108最初时由层板105密封，并且在使用中通过刺穿或切割层板105而被打开。饮料流动路径由在外部部件102、内部部件103及层板105之间的空间相互关系限定，如下面论述的那样。其它元件可以选择性地包括在筒罐100中，如过滤器104，如下面将进一步描述的那样。

在图19至29中，示出了将要描述的第一样式的筒罐100。第一样式的筒罐100具体地为了在分配蒸馏咖啡样式的咖啡产品(如烘烤和磨碎咖啡)时的使用而设计，这里希望产生油沫层。然而，这种样式的筒罐100可以供其它产品使用，如巧克力、咖啡、茶、甜料、甜酒、调味剂、酒精饮料、调味牛奶、果汁、果子汁、酱汁及甜汁。

如可从图23看到的那样，筒罐100的整体形状大致是圆形的或盘形的，筒罐100的直径显著地大于其高度。主轴线X通过外部部件的中心，如图19所示。典型地，外部部件102的总体直径是74.5mm±6mm，总体高度是16mm±3mm。典型地，组装后的筒罐100的体积是30.2ml±20％。

外部部件102总体而言包括碗形壳110，该碗形壳110具有弯曲的环形壁113、封闭的顶部111及敞开的底部112。与在底部112处的直径相比，在顶部111处的外部部件102的直径较小，这是由于从封闭顶部111到敞开底部112横过时环形壁113的扩张所致。环形壁113和封闭底部112一起限定储器，该储器具有内部134。

空心的、向内指向的圆筒形延伸部118设置在封闭顶部111中，定心在主轴线X上。如在图20中更清楚地表示的那样，圆筒形延伸部18包括阶梯轮廓，该阶梯轮廓具有第一、第二及第三部分119、120及121。第一部分119是直圆柱形。第二部分120的形状是截头圆锥形，并且向内锥缩。第三部分121是另一个直圆柱，并且由下部正面131封闭。第一、第二及第三部分119、120及121的直径渐次地减小，从而圆筒形延伸部118的直径，随着从顶部111到圆筒形延伸部118的封闭下部正面131横过而减小。大致水平的肩部132形成在圆筒形延伸部118上，在第二和第三部分120和121之间的接合处。

向外延伸肩部133形成在外部部件102中，指向底部112。向外延伸肩部133形成第二壁115，该第二壁115与环形壁113同轴，从而限定环形轨迹，该环形轨迹形成在第二壁115与环形壁113之间的歧管116。歧管116围绕外部部件102的圆周。一系列槽口117设置在环形壁113中，与歧管116平齐，以提供在歧管116与外部部件102的内部134之间的气体和液体连通。如图21所示，槽口117包括在环形壁113中的竖直缝隙。设置的缝隙在二十个到四十个之间。在所示的实施例中，绕歧管16的圆周大致等间隔地设置三十七个槽口117。槽口117的长度优选地在1.4与1.8mm之间。典型地，每个槽口117的长度是1.6mm，代表外部部件102的整个高度的10％。每个槽口117的宽度在0.25与0.35mm之间。典型地，每个槽口117的宽度是0.3mm。槽口117的宽度足够窄，以防止在存储期间或在使用中饮料成分通过其进入到歧管116中。

在外部部件102中，在外部部件102的周缘处，形成入口腔室126。如在图23中最清楚表示的那样，设有圆筒形壁127，该圆筒形壁127限定入口腔室126，并且将入口腔室126与外部部件102的内部134间隔开。圆筒形壁127具有封闭的上部正面128以及敞开的下端129，该封闭的上部正面128形成在与主轴线X相垂直的平面上，该敞开的下端129与外部部件102的底部12共面。入口腔室26经两个槽口130与歧管116连通，如图19所示。可选择地，在一个与四个之间的槽口可以用来在歧管116与入口腔室126之间连通。

向外延伸肩部133的下端设有向外延伸凸缘135，该向外延伸凸缘135与主轴线X相垂直地延伸。典型地，凸缘135具有在2与4mm之间的宽度。凸缘135的一部分被加大，以形成手柄124，由手柄124，可以握住外部部件102。手柄124设有上翻边沿125，以改进抓握性能。

外部部件102由高度密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯形成为单个整体件，或由这些材料中的两种或更多种形成为层叠件。适当的聚丙烯是可从DSM UK Limited(Redditch，英国)购得的聚合物范围。外部部件可以是不透明的、透明的或半透明的。制造过程可以是注射模制。

如图25至28所示的内部部件103，包括环形框架141和向下延伸的圆筒形漏斗140。主轴线X通过内部部件103的中心，如图25所示。

如在图26和27中最佳地示出的那样，环形框架141包括外部边沿151和内部轮毂152，该外部边沿151和内部轮毂152由十个等间隔分布的径向辐条153连接。内部轮毂152与圆筒形漏斗140成整体，并且从其延伸。在环形框架141中，在径向辐条153之间，形成过滤孔径155。过滤器104布置在环形框架141上，从而覆盖过滤孔径155。过滤器优选地由具有高润湿强度的材料制成，例如由无纺聚酯纤维材料制成。可以使用的其它材料包括不透水纤维素材料，如包括无纺纸纤维的纤维素材料。无纺纸纤维可以与聚丙烯、聚氯乙烯及/或聚乙烯的纤维相混合。将这些塑料材料包括到纤维素材料中，使得纤维素材料是能够热密封的。过滤器104也可以被处理，或者被涂敷有一种材料，该材料由热量和/或压力活化，从而它可按这种方式密封到环形框架141上。

如图25的横截面轮廓所示，内部轮毂152布置在比外部边沿151低的位置处，导致环形框架141具有倾斜的较低矮轮廓。

每个辐条153的上表面设有直立腹板154，该直立腹板154将在环形框架141上方的空闲空间划分成多个通路157。每个通路157在任一侧上由腹板154定界，并且在下部正面上由过滤器104定界。通路157从外部边沿151向下延伸，并且在开口156处通到圆筒形漏斗140中，这些开口156由腹板154的内部末端限定。

圆筒形漏斗140包括外部管142，该外部管142包围内部排出喷口143。外部管142形成圆筒形漏斗140的外部。排出喷口143在排出喷口143的上端处借助于环形凸缘147接合到外部管142上。排出喷口143包括在上端处的入口145和在下端处的出口144，入口145与通路157的开口156连通，而所制备的饮料通过出口144排出到杯子或其它储器中。排出喷口43的轮廓包括阶梯轮廓，该阶梯轮廓在管143的上端附近具有一个不同的狗腿形弯曲166。

如图25所示，排出喷口143设有隔板165，该隔板165从出口144沿排出喷口143的部分路途延伸。隔板165帮助防止饮料在它离开排出喷口143时喷射和/或溅射。

边沿167被设置成从环形凸缘147直立，该环形凸缘147将外部管142接合到排出喷口143上。边沿167包围着通向排出喷口143的入口145，并且限定出在边沿167与外部管142的上部部分之间的环形通道169。边沿167设有向内指向的肩部168。在绕边沿167的圆周的一个点处，孔径170按槽口的形式提供，该槽口从边沿167的上边缘延伸到在肩部168的水平稍下面的点，如在图25和25a中最清楚表示的那样。槽口具有0.64mm的宽度。

空气入口171设置在环形凸缘147中，与孔径170在周向对准，如图28和28a所示。空气入口171包括穿过凸缘147的孔径，从而在凸缘147上方的点与在凸缘147下面的空闲空间之间提供连通，该空闲空间在外部管142与排出喷口143之间。优选地，并且如所示的那样，空气入口171包括上部截头圆锥部分173和下部圆柱形部分172。空气入口171典型地由诸如销之类的模具工具形成。空气入口171的锥形轮廓允许模具工具更容易从模压元件中除去。在空气入口171附近外部管142的壁被成形为形成一滑道，该滑道从空气入口171通到排出喷口143的入口145。如图28a所示，倾斜肩部174形成在空气入口171与滑道之间，以保证从槽口170发出的饮料射流不立即碰撞在空气入口171附近的凸缘147的上表面上。

内部部件103可以由聚丙烯或以上所描述的类似材料，通过按与外部部件102相同的方式注射模制，形成为单个整体件。

可选择地，内部部件103和/或外部部件102可以由可生物降解的聚合物形成。适当材料的例子包括可降解聚乙烯(例如，由英国的Symphony Environmental，Borehamwood供给的SPITEK)、可生物降解的聚酰胺酯(例如，由Symphony Environmental供给的BAK 1095)、聚乳酸(由美国Minnesota的Cargil供给的PLA)、淀粉基聚合物、纤维素衍生物及多肽。

层板105由两层形成，第一层是铝，而第二层是浇铸聚丙烯。铝层的厚度在0.02与0.07mm之间。浇铸聚丙烯层的厚度在0.025与0.065mm之间。在一个实施例中，铝层是0.06mm厚，而聚丙烯层是0.025mm厚。这种层板105是特别有利的，因为它在组装期间具有高抗卷曲性。作为结果，层板105可以被预切割到正确尺寸和形状，然后被转运到在生产线上的组装站，而不经受扭曲。因此，层板108特别良好地适于焊接。可以使用其它层板材料，包括PET/铝/PP、PE/EVOH/PP、PET/金属化/PP及铝/PP层板。轧制的层板坯料可以用来代替用模具切割的坯料。

筒罐100可以由刚性或半刚性盖封闭，代替柔性层板105。

筒罐100的组装涉及如下步骤：

a)将内部部件103插入到外部部件102中；

b)将过滤器104切割成形，并且放置到内部部件103上，从而被接纳在圆筒形漏斗140上，并且抵靠环形框架141安置；

c)通过超声波焊接，接合内部部件103、外部部件102及过滤器104；

d)用一种或多种饮料成分填充筒罐100；

e)将层板105固定到外部部件102上。

这些步骤在下文中将更详细地论述。

内部部件103定向成使敞开底部112向上指向。然后将内部部件103插入到外部部件102中，使外部边沿151在筒罐100的顶部111处按松配合方式被接纳在轴向延伸部114中。外部部件102的圆筒形延伸部118同时被接纳在内部部件103的圆筒形漏斗140的上部部分中。

圆筒形延伸部118的第三部分121坐置在支撑边沿167内。在第二部分120与第三部分121之间的圆筒形延伸部118的肩部132，压靠内部部件103的支撑边沿167的上边缘。因而，在内部部件103与外部部件102之间形成接口区域，该接口区域包括在圆筒形延伸部118与支撑边沿167之间的表面密封，该表面密封几乎绕筒罐100的整个圆周延伸。在圆筒形延伸部118与支撑边沿167之间的表面密封仍然不是流体密封的，因为在支撑边沿167中的槽口170延伸过支撑边沿167，并且向下延伸到在肩部168稍下面的点。因此，在圆筒形延伸部118与支撑边沿167之间的接口配合将槽口170转化成孔径，该孔径提供在环形通道169与排出喷口143之间的气体和液体连通。该孔径典型地是0.64mm宽、0.69mm长。

然后将过滤器104放置在内部部件103上，从而过滤材料接触环形边沿151。超声波焊接过程然后用来将过滤器104接合到内部部件103上，并且同时、和在同一过程步骤中，将内部部件103接合到外部部件102上。内部部件103和过滤器104绕外部边沿151焊接。内部部件103和外部部件102借助于绕外部边沿151并且也绕腹板154的上边缘的焊接线而接合。

如在图29中最清楚地表示的那样，外部部件102和内部部件103当接合在一起时，限定处在环形凸缘141下面的内部106中并且在圆筒形漏斗140外部的空闲空间，该空闲空间形成过滤腔室。过滤腔室160和在环形框架141上方的通路157由过滤纸104分开。

过滤腔室160包含一种或多种饮料成分200。所述一种或多种饮料成分200填充到过滤腔室160中。对于蒸馏咖啡式饮料，所述成分典型地是经烘烤和磨碎的咖啡。在过滤腔室130中饮料成分的填充密度可以根据需要而加以变化。典型地，对于经过滤的咖啡产品，过滤腔室在典型地5至14mm厚度的过滤床中，包含在5.0与10.2克之间的经烘烤和磨碎的咖啡。选择性地，内部106可以包含一个或多个本体，如球体，这些本体能够在内部106内自由地运动，以在饮料的排出期间，通过诱发紊流和破坏饮料成分的沉积物而帮助混合。

然后通过绕层板105的周缘形成焊缝161，以将层板105接合到向外延伸凸缘135的下表面上，而将层板105固定到外部部件102上。焊缝161延伸成，相对于入口腔室126的圆筒形壁127的下边缘密封层板105。而且，焊缝162形成在层板105与圆筒形漏斗140的外部管142的下边缘之间。层板105形成过滤腔室160的下部壁，并且也密封入口腔室126和圆筒形漏斗140。然而，在分配之前，在层板105与排出喷口143的下边缘之间存在小间隙163。依据层板105的材料特性，可以使用各种焊接方法，如热焊接和超声波焊接。

有利地，内部部件103横跨在外部部件102与层板105之间。内部部件103由比较刚性的材料形成，如由聚丙烯形成。这样，内部部件103形成负载承受部件，当筒罐100被压缩时，该负载承受部件起保持层板105和外部部件102间隔开的作用。优选的是，筒罐100在使用中经受在130与280N之间的压缩负载。压缩力起防止筒罐在内部加压下失效的作用，并且也用来将内部部件103和外部部件102挤压在一起。这保证，在筒罐100中的通路和孔径的内部尺寸在筒罐100的加压期间固定且不会变化。

在使用中，水在压力下进入筒罐100，通过入口107进入到入口腔室126中。从那里，水被导向成流过槽口117和绕歧管116流动，并且通过多个槽口117流到筒罐1的过滤腔室160中。水被迫沿径向向内穿过过滤腔室160，并且与其中包含的饮料成分200相混合。同时水被迫向下穿过饮料成分200。由穿过饮料成分200的水的通过形成的饮料通过过滤器104和过滤孔径155，进入到位于环形框架141上方的通路157中。

在径向通路157中的饮料沿在腹板154之间形成的通路157向下流动，流过开口156，并且流入到圆筒形漏斗140的环形通道169中。从环形通道169，借助于在过滤腔室160和通路157中收集的饮料的背压，饮料在压力的迫使下通过孔径128。因而饮料被迫作为射流通过孔径，并且进入到膨胀腔室中，该膨胀腔室由排出喷口143的上端形成。如图29所示，饮料射流直接越过空气入口171。由于饮料通过孔径的节流，饮料的压力被减小。随着饮料进入排出喷口143，饮料的压力仍然比较低。作为结果，随着空气通过空气入口171被抽吸上来，空气按多个小空气气泡的形式被夹带到饮料流中。从孔径发出的饮料射流向下汇集到出口144，在该处，饮料被排出到诸如杯子之类的储器中，在该处，空气气泡形成所希望的油沫层。因而，孔径和空气入口171一起形成喷射器，该喷射器起到将空气夹带到饮料中的作用。饮料进入喷射器中的流动应该尽可能地保持平稳，以减小压力损失。应该注意，在高压状态下，空气喷射机构被禁用。

过滤器104到辐条153上的密封和边沿151与外部部件102的焊接，保证了没有短路、并且保证了全部饮料都必须通过过滤器104。

图30表示饮料筒罐100的第二实施例，该饮料筒罐100可用在本发明的饮料制备机器10中。在第一和第二实施例之间的相似元件已经用相似的附图标记指代。筒罐100的第二实施例的多种元件和功能与用于第一实施例的那些相同。然而，与在图29中所示的筒罐100相比，由图30看到的筒罐100具有更大的整体高度。外部部件102更高，并由此限定更大的空闲空间，在该空闲空间中，可存储更大量的饮料成分200。筒罐100的第二实施例因此适于分配更大体积的饮料。外部部件102和筒罐100的直径与在第一实施例中相同。典型地，筒罐100在组装时的存储体积是50至58ml±20％。如关于第一实施例那样，外部部件102的上表面设有凹口，该凹口具有位于其底部处的夹持表面118。根据本发明，在表面118a与层板105的下侧之间的距离D与用于第一实施例的相同。作为结果，细长凹口在朝向层板105距离的近似60％上延伸。这有利地允许使用简化的夹持装置，如下面描述的那样。

而且，筒罐100的第二实施例缺少喷射器空气入口171。

以上描述的筒罐1的第一和第二实施例作为“喷射器”型筒罐和“无喷射器”型筒罐的例子给出，这些筒罐可以供以上描述的改进型饮料制备机器使用。

Claims

1.一种饮料制备机器，该饮料制备机器用于由包含一种或多种饮料成分的筒罐来制备饮料，所述机器包括筒罐识别装置，所述筒罐识别装置用于确定要从插入到所述机器中的筒罐制备的饮料的类型，其特征在于，设有可变几何形状阀，所述可变几何形状阀是球阀，所述球阀具有阀转动元件，所述阀转动元件能够在预定的各位置之间转动，当筒罐被插入所述机器时，所述可变几何形状阀位于所述筒罐的下游，所述可变几何形状阀通过具有至少一个打开位置和至少一个节流位置而使得能够在一定压力范围内制备饮料，还设有控制器，所述控制器用于根据用于由所述筒罐识别装置确定的饮料的类型的饮料制备循环的压力要求，而选择所述阀转动元件的初始位置并控制在饮料制备循环期间所述阀转动元件的后续位置。

2.根据权利要求1所述的饮料制备机器，其中，所述可变几何形状阀还具有关闭位置，该关闭位置防止流动。

3.根据权利要求1所述的饮料制备机器，其中，所述可变几何形状阀还具有吹洗位置，该吹洗位置用于从分配区域排出吹洗废物。

4.根据权利要求1所述的饮料制备机器，其中，所述控制器被编程为用以在饮料制备期间根据饮料制备循环的压力和/或流量要求而改变所述可变几何形状阀的位置。

5.根据权利要求1所述的饮料制备机器，其中，所述可变几何形状阀的所述节流位置在所述筒罐内形成2至9bar的背压。

6.根据权利要求1所述的饮料制备机器，其中，所述可变几何形状阀的所述节流位置在所述筒罐内形成2至6bar的背压。

7.一种使用饮料制备机器来制备饮料的方法，所述饮料制备机器用于由包含一种或多种饮料成分的筒罐来制备饮料，所述机器包括：一可变几何形状阀，所述可变几何形状阀是球阀，所述球阀具有阀转动元件，所述阀转动元件能够在预定的各位置之间转动，当筒罐被插入所述机器时，所述可变几何形状阀位于所述筒罐的下游，所述可变几何形状阀使得能够在一定压力范围内制备饮料，并且至少具有打开位置和节流位置，所述打开位置不对饮料的流动构成限制；以及一筒罐识别装置，所述筒罐识别装置用于确定要从插入到所述机器中的筒罐制备的饮料的类型，所述方法包括如下步骤：确定要从筒罐制备的饮料的类型，根据用于由所述筒罐识别装置确定的要被制备的饮料的类型的饮料制备循环的压力要求，而选择所述阀转动元件的初始位置并控制在饮料制备循环期间所述阀转动元件的后续位置。

8.根据权利要求7所述的制备饮料的方法，其中，在饮料制备循环中，所述可变几何形状阀的位置在各位置之间脉动。