CN102498049B - 用于容纳饮料成分的包囊 - Google Patents

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Abstract

一种用于容纳饮料成分的包囊,该包囊用于插入于饮料生产装置中,其中液体在压力下进入包囊中以从包囊中排出饮料,其中包囊包括周向第一壁、在第一端处封闭周向第一壁的第二壁、以及在与第二壁相反的第二开放端处封闭周向第一壁的第三壁,第一、第二和第三壁围成用于容纳饮料成分的内部空间,其中包囊包括用于在包囊和饮料生产装置之间实现密封效果的密封件,其中第一、第二和第三壁中的至少一个被构造成用作密封件。

Description

用于容纳饮料成分的包囊
技术领域
本发明涉及用于容纳饮料成分的包囊,该包囊被设计为用于插入到饮料生产装置中,其中液体在压力下进入包囊以从包囊中排出饮料,其特征在于,包囊包括周向第一壁,在第一端处封闭周向第一壁的第二壁,以及在与第二壁相对的第二开放端处封闭周向第一壁的第三壁,第一、第二及第三壁围出包含饮料成分的内部空间,其中,包囊包括用于在包囊与饮料生产装置之间实现密封效果的密封件。
背景技术
EP1700548(简称EP'548)公开了包括杯状基体和封闭箔件的包囊。已知的包囊被设计成用于插入到饮料生产装置在,其中在液体压力下进入包囊以与包囊中的成分相互作用并从包囊中排出饮料。
根据EP'548,必须确保在操作中实际上只能发生水流通过包囊的内部,并且水不能从喷水装置流入环形封装件与包囊外部之间的间隙且进而进入装置的排出孔。根据EP'548,在已知系统中,包囊外部的任何水流均由密封接合阻挡,所述密封接合是通过环形件、包囊侧壁的凸缘状边缘和包囊架之间的收聚接合实现的。
同时,根据EP'548,可想到一种改进,根据该改进,通过用弹性橡胶材料衬在环形件的内壁进一步改进密封接合。换句话说,根据所述方法,通过固定或附着至饮料生产装置的结构保证了密封接合。
EP'548的目的在于这样一种饮料生产系统的液体入口与饮料排出侧之间设置的密封接合的改进。为实现该目的,EP1700548提出了将密封接合的柔性部分从饮料生产装置转移到包囊。其优势在于,任何柔性密封件只使用一次(也就是只用于相关包囊),这样,就可以保证密封的适当功能,同时在密封件处也不存在卫生问题。从EP1700548可知,在包囊的外表面上包囊包括专用的中空密封件,从而在饮料生产装置的封装件与(该生产装置的)包囊架之间实现密封效果。
发明内容
本发明旨在改进包囊。特别是,本发明旨在提供能够解决或减轻上述问题的包囊,其中所述包囊能够以高效、经济的方式生产。
根据本发明的一方面,通过相应的特征实现该目的。所述的相应的特征为:一种用于容纳饮料成分的可更换的包囊,所述可更换的包囊被设计为用于插入饮料生产装置中,所述饮料生产装置包括包囊架和接收器,其中,在使用时液体在压力下进入所述可更换的包囊以从所述可更换的包囊中排出饮料,其中,所述可更换的包囊包括周向第一壁、在第一端处封闭所述周向第一壁的底部、以及在与所述底部相对的第二开放端处封闭所述周向第一壁的盖;所述周向第一壁、所述底部及所述盖围成包含所述饮料成分的内部空间,其中所述周向第一壁包括向外延伸的凸缘,其中所述可更换的包囊包括用于在所述可更换的包囊与所述饮料生产装置之间实现密封效果的密封件,
其中所述周向第一壁被构造成用作所述密封件,其中,所述密封件由所述凸缘的邻近所述周向第一壁的边缘的第一部分形成,所述第一部分在远离所述盖的外表面的方向上比所述凸缘的在所述第一部分周围延伸的径向相邻的第二部分厚0.1mm或更多,其中,当所述可更换的包囊与所述接收器和所述包囊架配合时,所述凸缘的所述第一部分被压缩在所述接收器与所述包囊架之间,其中,所述可更换的包囊不包括中空密封件,并且其中,所述第一部分在被压缩在所述饮料生产装置的所述接收器与所述包囊架之间时塑性变形,以便在操作过程中实现密封效果。
优选地,第一、第二和第三壁中的至少一个被构造成用作密封件。因此,包囊不需要具有专用中空密封件。通过这种方式,就可以以高效的方式实现包囊的制造,且利用比现有技术所需更少的能源和材料生产出包囊。此外,与现有技术方案相比,本发明可提供改进的密封效果,特别是因为至少一个包囊壁本身可用作密封件。
本发明的实施例可提供一种包囊,所述包囊具有用作密封件的壁,该壁在饮料生产装置的不同构件之间提供密封效果。可替换地,例如,将所述密封壁布置成仅对饮料生产装置的一(相反)部分提供密封效果。
有利地,本发明提供了一种使用可提取产品制备预定量适于消费的饮料的系统,所述系统包括:可更换包囊;以及包括流体分配装置和用于保持可更换包囊的接收器的装置,该流体分配装置用于在压力下(例如至少六巴的压力)向可更换包囊的提供一定量液体(如水),其中,可更换包囊包括周向第一壁、在第一端处封闭周向第一壁的第二壁、以及在与第二壁相对的第二开放端处封闭周向第一壁的第三壁,第一、第二及第三壁围出包含饮料成分的内部空间,其中包囊包括用于在包囊与饮料生产装置之间实现密封效果的密封件;包囊包括一用于密封包囊和饮料生产装置的密封件。然后,优选地,第一、第二及第三壁中的至少一个被构造成用作密封件。
此外,本发明的一个方面提供了一种使用可提取产品制备适于消费的预定量的饮料的有利方法,包括以下步骤:提供可更换包囊;提供包括用于保持可更换包囊的接收器的装置;将可更换包囊布置成与接收器的支撑表面相抵接,其中,包囊的一壁用作密封件,以实现包囊与和饮料生产装置之间的流体密封;以及在压力下,向可提取产品供应流体以制备饮料。
附图说明
在此,通过参阅附图的非限制实例阐明本发明,其中:
图1示意性地示出了用于制备饮料的系统的实施例;
图2示出了用于制备饮料的系统的替换性实施例;
图3a-3d示出了包囊的实施例;
图4a-4b示出了根据本发明第一实施例的包囊的实例;
图5示出了根据本发明第二实施例的包囊;
图6示出了根据本发明第三实施例的包囊;
图7示出了根据本发明第四实施例的包囊;
图8示出了根据本发明第五实施例的包囊;
图9示出了根据本发明第六实施例的包囊;
图10示出了根据本发明第七实施例的包囊。
具体实施方式
在本申请中,相同或相应特征均由相同或相应参考符号表示。
图1示出了使用可提取产品制备适于消费的预定量的饮料的系统101。系统101包括第一可更换包囊102和设备104。在该实例中,设备104包括用于保持可更换包囊102的接收器106。图1中,为了清楚起见在包囊102和接收器106间绘制出缝隙。但应理解的是,在使用中,包囊102可接触接收器106。通常,接收器106具有与包囊102外形互补的外形。设备104进一步包括流体分配装置108,用于在例如9巴的压力下向可更换包囊102供应流体(如水)。
如图所示,可更换包囊102包括:周向壁110、在第一端114封闭周向壁110的底部112、以及在与底部112相对的第二端118处封闭周向壁110的盖116。周向壁110、底部112和盖116围成包括可提取产品的内部空间120。
图1的系统101包括用于刺穿包囊102的底部刺穿装置122。图1示出了底部刺穿装置122处于收缩位置。当底部刺穿装置122处于延伸位置(未显示)时,能够在包囊底部112中形成用于将流体供应至可提取产品的进口开口。例如,刺穿装置122包括膛孔126,流体能够通过该膛孔备供应至包囊。图1的系统101进一步包括用于刺穿包囊102的盖116的盖刺穿装置128。例如,盖刺穿装置128可以是包囊架190的一部分(见图1-2)。
图1的系统101可用于如下那样操作以制备一杯咖啡,其中,可提取产品为烘焙咖啡粉(还请见EP1700548的内容)。在操作中,包囊102设置在接收器106内(见图1)。包囊102保持在接收器106与包囊架190之间。特别是,接收器106和包囊架190可朝向彼此移动,以达到包囊保持状态,以便将包囊保持在其之间;并且接收器106和包囊架190可远离彼此移动,以释放已用包囊并接收新的包囊。
在操作中,当包囊被保持在接收器106与包囊架190之间时,底部刺穿装置被启动以刺穿包囊102的底部112,以形成进口开口。在压力下流体(此处为热水)通过进口开口供应给内部空间120中的可提取产品。水会润湿咖啡粉且提取所需物质以形成咖啡饮料。例如,在压力下向内部空间120供应水的期间,包囊102内的压力会上升。压力的上升会导致盖116变形,并且压制在盖刺穿装置128上。当压力达到一定程度时,将会超过盖116的抗撕强度,并且,在盖刺穿装置128的作用下盖将破坏,形成出口开口。制成的咖啡将通过出口开口130和接收器106的排放口132从包囊102排出,并且,制成的咖啡可提供至一容器,如杯子(未显示)。
在操作中,特别是当接收器106和包囊架190已朝向彼此移动且将包囊102保持在其之间时,优选要确保实际上只发生水流流过包囊102的内部。已知系统中,通过密封接合阻止包囊外部的水流,这是通过接收器的环形件、包囊侧壁的凸缘状边缘和包囊架之间的收聚接合实现的。在替换系统中,在包囊的外表面上包囊包括专用中空密封件,该密封件用于实现饮料生产装置的封装件与该生产装置的包囊架之间的密封效果。
图2示出了使用可提取产品制备适于消费的预定量的饮料的系统1的可替换实施例。该系统1包括可更换包囊2和一设备104。该设备104包括用于保持可更换包囊2的接收器106。本实例中,接收器106具有与包囊2的外形互补的外形。图2中为了清晰起见,在包囊2和接收器106之间绘制出缝隙。但应理解的是,在使用中,包囊2可能接触接收器106。设备104进一步包括流体分配装置108,用于在压力下向可更换包囊2供应一定量流体(例如,水)。
图2的系统1中,可更换包囊2包括:周向壁10、在第一端14封闭周向壁10的底部12,和在与底部12相对的第二端18封闭周向壁10的盖16。周向壁10、底部12和盖16围成包括可提取产品的内部空间20。本实例中,可更换包囊2容纳适用于制备单一部分饮料(优选为一单杯饮料)的一定量可提取产品,,例如30-200毫升的制备饮料。因此,可更换包囊为单一部分包装。
图2的系统1可包括用于刺穿图1所示包囊102的底部刺穿装置122。图2示出了底部刺穿装置处于延伸位置,以便在第一包囊102的底部112中形成进口开口124。根据实施例,包囊2可包括进口过滤器34(见图3a-3d),所述进口过滤器设置在距底部刺穿装置122一定距离处;以使得当底部刺穿装置122处于延伸位置时包囊2不会被底部刺穿装置122刺穿并且底部12保持完好。
图2中,刺穿装置122包括膛孔126,流体通过所述膛孔提供给接收器106的内部空间。在大于六巴的压力下流体(此处为热水)将通过进口过滤器34流入包囊2的内部空间20,以便从可提取产品中提取所需物质;在本实例中,可提取产品为约4.5-8克,如5-6克(或7克)烘焙咖啡粉,用于制备一杯饮料(此处为咖啡)。
因此,一般而言,图2的实例中,底部12包括由进口过滤器34形成的进口区域;系统1布置成用于使流体分配装置108与进口区域流体连接,从而将流体提供给可提取产品以制备饮料。
图2的实例中,周向壁10大体上是刚性的。周向壁可包含塑料且可通过注塑法、真空成型、热成型诸如此类的方法形成。图2的实例中,底部12与周向壁为一体。本实例中,进口过滤器34由底部12中的多个进口开口24形成。在该实例中多个进口开口24大体上分布在整个底部12上。因此,流体通过多个进口开口24被提供给可提取产品,这使得基本在包囊2的整个横截面上润湿可提取产品。因此,实现了流体向可提取产品的非常均匀的供应。因而大大降低了流体经由其流过可提取产品的优先路径的风险。
根据进一步实施例,图2的系统1可包括盖刺穿装置128,该盖刺穿装置128用于当盖116在包囊102中的流体和/或饮料压力的作用下充分压制在盖刺穿装置128上时刺穿第一包囊102的盖116,以便形成至少一个出口开口130,饮料可通过至少一个出口开口从包囊102排出。根据一实施例,包囊2可包括出口过滤器36,饮料可通过出口过滤器从包囊102排出。在此情况下,出口过滤器36优选具有足够高的抗撕强度,以便在包囊2内的压力的作用下不被刺穿。
可替换地或附加地,出口过滤器36可针对流出包囊2的饮料形成足够低的流阻,也就是出口过滤器36不会被足以被盖刺穿装置128刺穿的力压制在盖刺穿装置128上,并且盖保持完整。因此,出口过滤器36与盖刺穿装置128适配,以使得在使用中,出口过滤器36不会被盖刺穿装置128刺穿,且盖16保持完整。一般而言,出口过滤器36和盖刺穿装置128相互适配,以使得在使用中包囊2不会被盖刺穿装置128刺穿,并且盖16保持完整。
图2的实例中,饮料(此处为咖啡)可通过其从包囊中排出的出口过滤器36形成包囊2的出口区域,该出口过滤器由多孔片(如,过滤纸)制成。在本实例中,整个盖16形成为出口过滤器36。图2的实例中,包囊2包括位于第二端18处的向外延伸的边缘38,其中,盖16如通过胶合、焊接等附着于向外延伸的边缘38。因此,在此实例中,出口过滤器36(也就是,多孔片)附着于向外延伸的边缘38。
本实例中,出口过滤器36形成基本连续的流体渗透片,该流体渗透片大体跨越包囊2的整个第二开放端18。因此,液体可在大区域上从包囊2排出。因此,实现了饮料从可提取产品的均匀排出,进而大大降低了出现流体通过其流过可提取产品的优先路径的风险。
通常,可将系统1的包囊2的出口过滤器的参数选择为使得出口过滤器不会撕裂或破坏,如使得出口过滤器具有足够高的抗撕强度和/或形成不被刺穿或撕裂的足够低的流阻。应该理解的是,尽管不被破坏或撕裂,但盖和/或出口过滤器在盖刺穿装置的作用下可变形。当出口过滤器36由过滤纸制成时,便可容易地选择过滤纸的参数(如密度、厚度和/或PE含量),从而使出口过滤器具有足够高的抗撕强度和/或形成足够低的流阻。或者,当出口过滤器36由具有多个出口开口的聚合薄膜构成时,即可容易地选择聚合箔的参数(如密度、厚度、出口开口的数量,出口开口的大小和/或形状),从而使第三壁具有足够高的抗撕强度和/或形成足够低的流阻。
图2的实例中,示出了盖刺穿装置128具有用于刺穿盖的尖齿点。或者,盖刺穿装置128可具有如图2中虚线显示的钝刺穿表面。然而,在本实施例中,当盖116包含铝箔片时,包囊102可由钝刺穿装置128刺穿。系统的包囊2的出口过滤器的参数可选择为使出口过滤器具有足够高的抗撕强度和/或形成不被刺穿或撕裂的低流阻。应该理解的是,当盖刺穿装置是钝的时,出口过滤器的参数可选择为适应钝刺穿装置。当刺穿装置是钝的时,出口过滤器可例如比盖刺穿装置是锋利时更薄,同时要确保出口过滤器具有足够高的抗撕强度和/或形成不被刺穿或撕裂的足够低的流阻。
盖刺穿装置可包括隆脊;在使用中,盖抵靠该隆脊。如图2虚线所示,钝刺穿装置形成所述隆脊。例如,隆脊形成接收器106表面部分的至少10%(可能至少25%);在使用中,隆脊与盖16的跟第二开放端18重叠的表面区域的部分重合。因此,在使用中,在盖16的跟第二开放端18重叠的表面区域的部分的至少10%(优选至少25%)上,盖16可被隆脊支撑。如上所示的,包囊102的盖116可被所述隆脊刺穿;而,系统1包囊2的出口过滤器36的参数可使出口过滤器具有足够高的抗撕强度和/或形成不被刺穿或撕裂的足够低的流阻。应该理解的是,当盖刺穿装置包括隆脊时,出口过滤器的参数应选择适应盖刺穿装置。
图2的实例中,隆脊包括不锋利的边缘。在实例中,边缘的曲率半径约为50微米,尽管其他半径(如100、200或500微米)也是可以的。然而,当盖116具有铝箔片时,包囊102可由钝刺穿装置128刺穿。应该理解的是,当盖刺穿装置包括非锋利边缘时,出口过滤器的参数应选择为适应盖刺穿装置。系统的包囊2的出口过滤器的参数可选择为使出口过滤器具有足够高的抗撕强度和/或形成不被刺穿或撕裂的足够低的流阻。
盖刺穿装置128的隆脊具有盖16抵靠在其上的凸出顶部。因此,在使用中,当盖压制在隆脊上时,盖由隆脊支撑的表面区域增大了,从而减小了隆脊施加在盖上的局部压力。因此,可使得盖在使用中不被撕裂和/或破坏并保持完整。
图3a-3d示出了包囊2的非限制实施例。
图3a中,如同图2一样,底部12与周向壁10为一体的。进口过滤器34由底部12的多个进口开口24形成。进口过滤器34由箔40(如柔性聚合箔)构成,其具有多个出口开口30。
图3b中,如同图2一样,出口过滤器36由柔性多孔片形成,如过滤纸。图3b中,进口过滤器34也由柔性多孔片形成,如过滤纸。在该实例中,进口过滤器附着于向内延伸的边缘42。在该实例中,进口过滤器34附着于向内延伸的边缘42的内侧。由于在包囊2的内部空间20中不存在边缘的厚度,从而使得包囊2的内容积最大化。
图3c中,如同图2及图3b一样,出口过滤器36由柔性多孔片构成,如过滤纸。图3c中,进口过滤器34也由弹性多孔片构成,如过滤纸。本该实例中,进口过滤器34附着于向内延伸边缘42的外侧。从而降低了压力下的流体将进口过滤器34从向内延伸边缘42撕裂的风险。进口过滤器34可悬于底部的周向边之上。所以,具有更大的表面积将进口过滤器34附着至底部12和周向壁10,进而形成牢固的结合。
图3d中,出口过滤器36由具有如图3a所示的具有多个出口开口30的箔40(如柔性聚合箔)构成。图3d中,进口过滤器34由具有多个进口开口24的箔44构成。
在图3a-3d的所有实施例中,出口过滤器由柔性片式材料构成。更具体地说,在图3a-3d的所有实施例中,仅盖由柔性片式材料构成。已经发现,通常情况下,在出口箔的下游不需要支撑结构(诸如基本刚性的隔栅)来支撑出口箔以防止出口箔撕裂和/或破裂。
在图3b-3d的所有实施例中,进口过滤器由柔性片式材料构成。更具体地说,在图3b-3d的所有实施例中,仅进口区域由柔性片式材料构成。已经发现,通常情况下,在进口箔的下游不需要支撑结构(诸如基本刚性的隔栅)来支撑进口箔以防止进口箔撕裂和/或破坏。
在图3a-3d的所有实施例中,出口过滤器在其轴向形成包囊的最外侧边界。
应该理解的是,包囊2包括任一实施例所示的任一进口过滤器与任一实施例所示的任一出口过滤器的组合。尽管未显示,盖包括具有出口开口30的大体上刚性的壁。
通常,出口开口30或多孔片的小孔的尺寸是这样的,即,使得出口开口30或小孔的尺寸足够小以将可提取产品(如咖啡粉)保持在包囊2中。一般而言,进口开口24或多孔片的小孔的尺寸是这样的,即,使得进口开口24的尺寸足够小以将可提取产品(如咖啡粉)保持在包囊2中。
通常,进口开口24优选大致分布在底部或箔44的整个表面上,或至少分布在由向内延伸边缘42界定的开口的整个表面上。可选地,进口开口24还存在于周向壁10内,如位于周向壁10的接近第一端14的部分中。这允许将流体均匀地提供给包囊2中的可提取产品。
通常,出口开口30优选大致分布在盖或箔40的整个表面上,或至少分布在由向外延伸边缘38界定的开口的表面上。这允许将饮料从包囊2中的可提取产品中均匀地排出。
在图2及图3a-3d的实例中,进口开口24和出口开口30具有圆形横截面。具有圆形横截面的开口24、30易于制造。可选地,进口开口24的横截面朝向内部空间20逐渐变小(变窄)。这提供了以下优点,进口开口用作使一股流体流入内部空间20的喷嘴。
应该理解的是,进口开口24和/或出口开口30也可具有可选形状。例如,开口24、30可具有长裂缝的形状。优选地,裂缝的小尺寸足够小以将可提取产品保持在包囊2中。
在具体实施例中,裂缝可具有在底部的平面中限定出舌状物形状。因此裂缝大致为U形,如半圆形,马蹄形,矩形或V形。优点在于,在流体流过舌状物限定的开口的作用下舌状物可从底部平面中弯曲出来。因此,可获得更大体积的流体流。如果底部由弹性材料制成,一旦流体流停止,舌状物将弯曲回底部平面中,从而在制备饮料之前及之后,防止可提取产品溢出。应该理解的是,限定舌状物的缝隙可适用于已做必要修改的盖。
如上所述的实施例中,包囊2、102优选包括:周向第一壁10、110;在第一端封闭周向第一壁的第二壁12、112;及在与第二壁相对的第二开放端封闭周向第一壁的第三壁16、116,所述第一、,第二和第三壁围成包含饮料成分的内部空间。
根据进一步实施例(该实施例可为上述实施例的进一步细节,如任一图1、2、3a、3b、3c和3d的实施例),包囊2、102包括用于在包囊2、102与饮料生产装置104之间实现密封效果的密封件。为此,优选地,本发明提出了第一、第二和第三壁在的至少一个被构造成用作密封件。这样,便可以有效经济的方式生产非常耐用的包囊。此外,还可避免使用分离的(如中空的)密封件。
在进一步实施例中,在操作中(当设备在压力下向包囊中的可提取产品提供流体以制备饮料时),密封效果可确保实际上水流仅流过包囊内部。如EP1700548所述,在环形件与包囊架之间可实现密封效果,但该密封不是必要的。
用作密封件的壁可被构造成为各种形式。在图4至图9示出了本发明的一些有利的非限制实例,下文将进行详细描述9。
例如,仅第一壁、仅第二壁或仅第三壁可被构造成提供密封件。可选地,第一、第二和/或第三壁的组合可被构造成用作密封件。例如,根据实施例,第一、第二和第三壁中的至少两个可制成为一件式的并可用作密封件。
在第一优选实例中,第一、第二和或第三壁中的至少一个的尺寸可被制定为用作密封件。例如,当包囊被保持在设备的接收器2、102中的操作位置中时,一个或多个包囊壁的尺寸可被制定为与设备的一个或多个相对壁密封接合。
当包囊不具有中空密封件而具有块状密封件时,可取得好的结果。以这种方式,可得到更可靠耐用的配置。
同样,构造成用作密封件的壁可具有外表面,所述表面的至少部分在操作中被构造成提供与饮料生产装置104的封装件的密封接合。
优选地,例如通过相同制造步骤,密封件与相应包囊壁制成为一件式的。同样,有利的,构造成用作密封件的壁可为弹性壁,例如包含弹性材料或弹力材料的壁,如橡胶或弹性塑料。
此外,根据实施例,构造成用作密封件的壁与饮料生产装置1的封装件和包囊架中的至少一个弹性配合,从而在操作中取得密封效果。可选地,当与饮料生产装置1的封装件和包囊架中的至少一个配合时,构造成用作密封件的壁可塑性变形,从而在操作中取得密封效果。
例如,根据本发明,包囊可为使用可提取产品制备适于消费的预定量的饮料的系统的一部分,系统还可包括设备104,所述设备104包括流体分配装置和用于保持可更换包囊的接收器,所述流体分配装置用于在至少六巴的或增大到六巴的压力下向可更换包囊提供流体(如水)。
包囊的使用可包含使用可提取产品制备适于消费的预定量的饮料的方法,该方法至少包括以下步骤:将(可更换)包囊布置成具有与设备104的接收器106的支撑表面相抵接的壁,其中,包囊壁优选用作密封件,从而在包囊与饮料生产装置104之间实现流体密封。
第一非限制实例
图4A示出了根据本发明又一实施例的包囊202。例如,包囊202可为图1所示包囊的替代品。图4的包囊202包括周向壁210和底部212,它们优选彼此制成一体式的。此外,该实例包括一盖216。优选地,包囊202具有旋转对称的构造。
例如,包囊可构造为使得设备104的盖刺穿装置128能够刺穿盖216。或者,盖204可被构造成在操作中不会被盖刺穿装置128刺穿,所述盖例如为与如图2、图3a至图3d所示的包囊盖相似或相同。同样,包囊202可被构造为在操作中其底部212被底部刺穿装置122刺穿。作为示例,图4所示包囊的底部216可被构造成与图1所示包囊底部16相同,或与如图2、图3a至图3d所示的包囊底部16相同。
在图4所示的实施例中,优选地,周向壁210和底部212均由弹性弹力材料制成,如橡胶或橡胶状塑料。具体地,图4所示包囊实施例202与图1所示包囊不同,因为周向第一壁210被构造成用作密封件。例如,壁210可被构造为用作密封件,且可与封装件106和饮料生产装置1的包囊架190中的至少一个弹性配合,从而在操作中实现密封效果。
例如,如图4B所示,包囊202的操作可包括周向壁210的变形,具体地使得壁用作相对于设备101的接收器106的密封件。例如,周向壁210可被向外按压或弯曲,从而牢固接合接收器106,进而可完全阻断包囊202与接收器106之间的液流路径。
可通过各种方式实现包囊202的弹性部分的变形,如通过包囊202与设备104间的机械作用,通过在操作中提供给接收器和包囊的流体的液静压,或者通过这两种方式。
例如,根据进一步实施例,通过装置101施加到包囊上的压力,从而靠近接收器106;也就是相对移动包囊架190和接收器106(至包囊保持状态)可实现包囊壁210的向外变形。包囊202的尺寸可被制成为当包囊202被保持在包囊架190和接收器106之间(并且包囊架190和接收器106已朝向彼此移动至包囊保持状态)时,接收器106轴向压缩所述包囊。在图4A中,箭头R示意性地指示由设备104(例如在接收器106和包囊架190朝向彼此移动的过程中)施加的作用于包囊上的压力,从而提供包囊202的轴向压缩。
如图4A和4B所示,包囊压缩可涉及周向壁210的向外弯曲(箭头Q所示),及盖216和底部212一起的轴向移动。例如,压缩可导致周向壁210变形(如形成基本圆锥形的形状)为更弯曲的形状(当从截面处看时),例如为更多的半球形或回转抛物面。同样,压缩会导致周向壁210的外表面至少部分地压制在接收器106的内表面上。
此外,在操作中通过可刺穿包囊202底部212的底部刺穿装置108可实现弹性包囊壁的弯曲。例如,底部刺穿装置108通过在操作中与包囊底部212接合(且使之移位或变形)而辅助周向壁的上述向外变形。为此,例如,包囊底部212可被构造成通过摩擦力与底部刺穿装置108配合,从而轴向向内(朝向相对的盖216)移动一段(相对较小)的距离。在进一步实施例中,周向壁210的用以实现密封效果的变形可完全基于底部刺穿装置与包囊部分的相互作用。
根据实施例,在操作中,包囊202被构造成被压缩,以使所述压缩导致包囊202内部体积的减小。体积的减小导致压缩包囊内容物(即可提取产品)的压缩,从而使提取饮料的味道更浓郁。
同样,根据可选实施例,包囊202被构造成被压缩,以使所述压缩导致包囊202内部体积的增加。例如,体积的增加使包囊的内容物(即可提取产品)在操作中充气,从而可使提取饮料的味道更可口;并且例如可获得通过产品压缩而获得的结构以外的另一结构。
在另一实施例中,包囊202可被构造成在操作中被压缩,其中,压缩基本上并不引起包囊内部220的体积变化。在此情况下,例如,包囊202的外部体积可由于压缩而改变,从而实现与设备104的理想密封效果。在非限制实例中,包囊202的内容物可抵抗压缩;因此,当包囊202(具体为包囊202的外部)变形时,基本不改变包囊内部220的体积。例如,这可通过装满压实的可提取产品的包囊实现,如压实的烘焙咖啡粉。
另外,包囊密封壁(在该实例中为周向壁210)的变形可部分或全部地由于液静压(图4A中箭头H示意性地示出)导致。例如,在压力下供入包囊的流体可使柔性周向壁210向外变形(见箭头Q),从而实现(与接收器内表面)的理想密封效果。
在图4所示可选实例中,仅包囊周向壁210由弹性弹力材料制成,其中,包囊底部212可具有另一种构造(如刚性构造)。例如,包囊202的底部212可由不同于弹性周向壁210的材料制成。
第二非限制实例
图5示出了本发明的另一实施例302。根据图5所示的实施例302可具有图4所示实施例202的所有或部分特征。
同样,根据第二实施例的包囊302可为图1所示包囊的替换例。图5所示包囊302包括周向壁310和底部312。此外,该实例包括盖316。另外,作为实例,图5所示的包囊302的底部316可被构造为与图1所示包囊底部16相同。
如上所述实施例中,该包囊302可被构造为,使得设备104可被构造成使得盖316由设备104的盖刺穿装置128刺穿。然而,优选地,盖316被构造成在操作中不被盖刺穿装置128刺穿。如图所示的,优选地,盖316提供出口过滤器且包括多个出口开口或小孔330。
在图5所示实例中,有利地,盖被构造成用作密封件。为此,具体地,盖316包括相应向外延伸边缘(凸缘)338;优选地,该凸缘与盖316被制成为一件式的。密封边缘338被设计为相对于相应包囊盖316的外表面在法线方向至少变形。
根据进一步实施例,盖316(和相应密封边缘338)为例如由弹性材料(如橡胶或弹性塑料)制成的弹性壁。另外,如图5所示,密封边缘338为盖316的实心部分(即,密封边缘338不包括过滤孔)。优选地,边缘338(用作密封件)为实心密封环,如实心平坦密封环。本实例中,边缘338包括相对于包囊302中心线径向延伸的平坦平行外环形表面。
例如,整体平坦边缘316可被构造成在操作中压缩在接收器106(的环形部分)与包囊架190之间,以提供容器和包囊之间液流路径的阻断。
根据实施例,盖316优选被构造成在操作中(也就是说,当在压力下将流体提供给包囊时)不撕裂和/或破裂。此外,在操作中盖316在作用在其上的流体压力下向外变形。例如,盖316的向外变形可导致出口开口330的增大。优选地,出口开口330被构造成在操作中当流体压力使得相应盖316变形时,每个出口开口330(或小孔)将可提取产品(如咖啡粉)保持在包囊302中。
第三非限制实例
图6示出了包囊402的第三非限制实例。在本实例中,包囊402的底部412被构造成用作密封件,以实现包囊与饮料生产装置104之间的密封。本发明包囊也包括周向壁410和盖416,所述盖具有出口过滤器436(如具有出口开口430)。
图6所示实施例不同于图4所示实施例之处在于,底部412被构造成不会被设备104的底部刺穿装置(分配装置)108刺穿。为此,底部412(其在第一端封闭周向第一壁410)且具有部分中空的构造。
优选地,底部412包括围成流体接收区域412A和412B的第一底部412U和第二底部412L。流体接收区域具有第一部分412A,第一部分为(中心)孔412A,用于容纳处于延伸位置的分配装置108。流体接收区域的第二部分412B被构造成用于将从分配装置108接收的流体分布到第二底部412U上。第二底部412L用作进口过滤器,以将流体供入包囊402的内部空间420中。例如,第二底部412U的构造可与图3a、3b、3c或3d所示包囊底部12的构造相同或相似,或者该第二底部可具有另一种构造。
优选地,包囊底部412的第一(外部)部分412U被构造成用作密封件,且用于与饮料生产装置的封装件弹性配合,从而在操作中实现密封效果。例如,第一底部412U可包括弹性材料,优选弹力材料,如橡胶或弹性塑料。例如,第一底部412U的尺寸可被制成为当包囊202被保持在包囊架190与接收器106之间(且包囊架190和接收器106已朝向彼此移动至包囊保持状态)时,由接收器106轴向压缩。
第四非限制实例
图7示出了更优选的第四实例的包囊502,该包囊在操作中可提供更可靠的密封,并以较低费用提供改进的饮料生产。图7所示实施例与图3a所示实例相似,但与那个实施例不同点在于,包囊502包括盖516,该盖通过相应的一体式边缘538用作密封件。例如,盖516可被构造成与图5所示第二实例的盖316相同或相似。在图7所示实例中,包囊具有底部12,在操作中该底部不会被分配装置108刺穿,从而具有上述优点。可通过各种不同方式构造盖516和底部12;上文已阐述部分方式。
第五非限制实例
图8示出了包囊602的另一实例。图8所示实施例与图3d所示实例相似;但与那个实例不同点在于,包囊602包括(通过相应的一体式环形实心密封部638)用作密封件的周向壁610。在第六实施例中,周向壁610的密封部638从相应壁中(例如沿径向方向)凸出。具体地,密封部638和相应包囊周向壁610可设计成在由所述设备接收器106施加到密封件的外力的影响下同时一起变形。
例如,向外凸出的密封部638和周向壁610可由相同材料(如弹性材料,更具体为橡胶或橡胶类(塑料)材料)制成为一件式的。如图8所示,向外凸出的密封部638与周向壁610的轴向端部间隔开。例如,密封部638可定位在周向壁610的轴向中心处或附近。在替代实施例中,周向壁610的密封部638定位在包囊的底部处或附近。
第六非限制实例
图9示出了包囊702的第六实例。本实例提供了图6所示实施例的替代方案。如图6所示一样,图9所示包囊实施例702具有被构造成用作密封件的底部712,从而实现包囊与饮料生产装置之间的密封效果。该包囊还包括周向壁710和可提供出口过滤器736的盖716。
图9所示实施例的底部712(其在第一端处封闭周向第一壁710)具有部分中空构造。
特别是,底部712包括用于围出具有周向底部710A的流体接收区域712A的第一底部612U和第二底部712L。例如,部分周向壁710A可提供中空底部712的周向部分710A。
包囊底部712的流体接收区域712A用于当分配装置108处于其延伸位置时容纳该分配装置。流体接收区域712A也可将从分配装置108接收流体分布在第二底部712U上。如图6所示实例一样,第二底部712L用作进口过滤器,以将流体送入包含可提取产品的空间720。
图9所示实施例中,优选地,在操作中,至少包囊底部712的第一(外部)部分712U通过与饮料生产装置的封装件密封接合而可用作密封件。例如,第一底部712U可包含弹性,优选弹力材料,如橡胶或弹性塑料。如图9通过箭头G所示,弹性部分712U可被在弹力下送入底部712的流体的压力(还有如图9箭头H所示液静压)向外(至少沿径向方向)按压。
在本实例中,中空底部712包括用于防止或抵制流体从包囊底部流出至设备接收器106的流体流阻挡结构。例如,阻挡结构可包括从第一(外部)底部712U朝向第二(内部)底部712L延伸的锥形或圆柱形套筒788。优选地,阻挡结构788的尺寸被制成为用于以较小缝隙或无缝方式接收上述流体分配装置108。套筒788的径向外表面与周向壁部710A的内表面可围出用于在操作中接收(送入底部的)受压流体的区域。所形成的流体压力可迫使套筒788和周向壁710A(在径向方向上)相分开,优选使周向壁部710A压制在设备104的内表面上,且优选地还使套筒788被压制在流体分配装置108周围。进而实现改善的密封效果。
第七非限制实例
图10示出了本发明的另一实施例802。例如,根据图10所示实施例802可包括图5所示实施例302的所有或部分特征。同样,根据第七实施例的包囊802可为图1所示包囊的替代品。
具体地,图10所示包囊802包括周向壁810和底部812。此外,该实例包括盖816。在图10所示实例中,有利地,向外延伸的(环状)边缘(凸缘)838被设置为用作密封件。可选地,边缘838制成为与周向壁810为一件式的。优选地,边缘838用与周向壁810相同的材料制成。
该包囊边缘838具有较厚部分838A(隆脊),例如(当在相对于相应包囊盖816的外表面的法线方向N上测量时)该部分838A比边缘的相邻部分838B厚。在本实例中,隆脊部838A在周向壁810的边缘附近延伸;第二边缘838B在隆脊部838A周围延伸,第二边缘的厚度小于隆脊边缘部的厚度。替换地,隆脊部838A可与周向壁810的边缘径向间隔开。隆脊部838A的径向宽度可与边缘的其余部分838B的径向宽度相同,或者小于或大于该径向宽度(在约1-99%的范围内)。
本实例中,隆脊部838A的厚度是恒定的。例如,隆脊部838A的厚度(在所述法线方向N上测量)可比第二边缘部分838B的厚度(在相同方向N上测量)大0.1毫米或更多。在进一步非限制实施例中,这两个厚度(即隆脊部838A和边缘部分838B)之间的差可为0.1-1毫米。
在另一实例中,在使用之前,第二边缘部分838B的厚度约为0.2毫米。在此情况下,优选地,隆脊部838A的厚度小于0.5毫米,优选小于0.41毫米,如小于0.35毫米。
因此,在一实施例中,图10所示包囊可包括向杯外延伸的一个基本同心的周向隆脊838A。在进一步实施例中,隆脊838A可由与周向壁810相同的材料制成。
该密封边缘部分838A可被设计为至少相对于相应包囊盖816的外表面在基本法线方向变形。根据进一步实施例,整个密封凸缘838为弹性部,例如由弹性材料制成,例如橡胶或弹性塑料。在另一实施例中,密封凸缘838为非弹性变形部,例如由塑胶变形材料制成;在操作中被压缩以实现密封效果。(用作密封件的)凸缘838为实心结实密封环,如实心平坦密封凸缘。
同样,例如,在操作中,隆脊部838A可被构造成压缩在接收器106(的环形部分)与包囊架190之间,从而提供对接收器与包囊之间的流体流径的阻断。
图10中,两个边缘部分838A和838B的上表面(所述上表面背向盖816的外表面彼此平行且与盖外表面平行地延伸;然而,这不是必须的。例如,在替代实施例中,隆脊部838A可具有这样的上表面;从截面图看,上表面具有弯曲形状;或者,从截面图看所述上表面相对于另一边缘部838B的上表面具有10-80度(如30-60度)角。
提出了图10所示包囊802的各种改进。例如,包囊可具有隆脊部,其与第一隆脊部间隔开,较薄边缘部被封在它们之间。同样,在替代方案中,包囊可具有沿边缘的外周缘延伸的隆脊部。
上述典型实施例提了优于现有技术的包囊和相应饮料生产系统的很大改进。由于第一、第二和第三壁中至少一个用作密封件,因此包囊不需要具有专用的中空密封件。此外,根据本发明的实施例,利用更少的能源和材料可更高效生产根据本发明的包囊。同样,一些实施例提供用作密封壁的可压缩或变形包囊壁;这可提供对饮料泡制工艺本身的改进。例如,在密封件为作为包囊壁整体部分的实心环状件的情况下可实现更好的结果。
在上述说明书中,已参照本发明实施例的特定实例描述了本发明。然而,在不背离所附本发明权利要求书中阐述的较广的精神和范围的情况下,可以对其进行各种修正和改变。
在权利要求书中,括号中的任何参考符号不得解释为对权利要求的限制。“包括”这个词不排除存在除权利要求列示的以外的其他特征或步骤。此外,“不定冠词”不得解释为“只有一个”;相反,应解释“至少一个”,且不排除多个。在相互不同权利要求中叙述某些措施并不意味着这些措施的组合不能加以利用。
同样,例如,包囊的各部分可由各种材料制成。在替代实施例中,用作密封件的壁或壁部分由弹性材料(如橡胶或弹性塑料)制成。用作密封件的壁也可由金属(如一层或多层金属箔)制成。此外,被构造成用作密封件的壁可包含弹性材料和金属材料的组合,如由一个或多个弹性层和一种或多种弹性塑料制成的壁。
在优选实施例中,用作密封件的壁可包括至少一个外弹性层(例如包含橡胶或橡胶类材料)和至少一个内层,内层由不同材料制成(如金属箔)。例如,包囊可由容纳饮料成分的第一刚性包囊部和第二包囊部组成,第二包囊部连接至第一部分以用作密封壁。
同样,根据一实施例,包囊(例如用作密封件的壁)可具有涂层或防水材料层,如特氟龙,从而进一步提高密封效果。

Claims (16)

1.一种用于容纳饮料成分的可更换的包囊,所述可更换的包囊(802)被设计为用于插入饮料生产装置(104)中,所述饮料生产装置包括包囊架和接收器(106),其中,在使用时液体在压力下进入所述可更换的包囊以从所述可更换的包囊(802)中排出饮料,其中,所述可更换的包囊(802)包括周向第一壁(810,838)、在第一端处封闭所述周向第一壁(810,838)的底部(812)、以及在与所述底部(812)相对的第二开放端处封闭所述周向第一壁(810,838)的盖(816);所述周向第一壁(810,838)、所述底部(812)及所述盖(816)围成包含所述饮料成分的内部空间,其中所述周向第一壁(810,838)包括向外延伸的凸缘,其中所述可更换的包囊包括用于在所述可更换的包囊(802)与所述饮料生产装置(104)之间实现密封效果的密封件,
其中所述周向第一壁(810,838)被构造成用作所述密封件(838A),其特征在于,所述密封件由所述凸缘的邻近所述周向第一壁(810)的边缘的第一部分形成,所述第一部分在远离所述盖(816)的外表面的方向上比所述凸缘的在所述第一部分周围延伸的径向相邻的第二部分(838B)厚0.1mm或更多,其中,当所述可更换的包囊与所述接收器和所述包囊架配合时,所述凸缘的所述第一部分被压缩在所述接收器与所述包囊架之间,其中,所述可更换的包囊不包括中空密封件,并且其中,所述第一部分在被压缩在所述饮料生产装置的所述接收器与所述包囊架之间时塑性变形,以便在操作过程中实现密封效果。
2.根据权利要求1所述的可更换的包囊,其中,所述周向第一壁(810,838)、所述底部(812)和所述盖(816)中至少一个的尺寸被形成为用作所述密封件。
3.根据权利要求1或2所述的可更换的包囊,其中,所述密封件(838A)突伸出相应包囊周向第一壁(838)之外。
4.根据权利要求1或2所述的可更换的包囊,其中,被构造成用作所述密封件(838A)的所述周向第一壁(838)具有外表面,所述外表面的至少部分被构造成用于在操作过程中提供与所述饮料生产装置(104)的接收器(106)之间的密封接合。
5.根据权利要求1或2所述的可更换的包囊,其中,被构造成用作所述密封件(838A)的所述周向第一壁(838)是一弹性壁。
6.根据权利要求5所述的可更换的包囊,其中,所述弹性壁由弹性材料构成。
7.根据权利要求6所述的可更换的包囊,其中,所述弹性材料为橡胶或弹性塑料材料。
8.根据权利要求1或2所述的可更换的包囊,其中,被构造成用作所述密封件(838A)的所述周向第一壁(838)与所述饮料生产装置(104)的接收器(106)和包囊架(190)中的至少一个弹性配合,以便在操作过程中实现密封效果。
9.根据权利要求1或2所述的可更换的包囊,其中,所述密封件(838A)被设计成相对于相应包囊壁的外表面沿法线方向变形。
10.根据权利要求1或2所述的可更换的包囊,其中,所述密封件(838A)和相应包囊壁被设计为在施加至所述密封件(838A)上的外部压力的作用下同时一起变形。
11.根据权利要求1或2所述的可更换的包囊,其中,包含被构造成用作所述密封件(838A)的周向第一壁(838)的所述可更换的包囊(802)具有旋转对称结构。
12.根据权利要求1或2所述的可更换的包囊,其中,所述密封件(838A)为实心密封环。
13.根据权利要求12所述的可更换的包囊,其中,所述实心密封环为实心平坦密封凸缘。
14.根据权利要求12所述的可更换的包囊,其中,所述密封件(838A)包括周向隆脊。
15.一种使用可提取产品制备适于消费的预定量的饮料的系统,包括:
可更换的包囊(802);
包括流体分配装置和用于保持所述可更换的包囊的接收器(106)的饮料生产装置(104),所述流体分配装置用于在压力下向所述可更换的包囊(802)供应一定量流体,
其中,所述可更换的包囊(802)包括周向第一壁(810,838)、在第一端处封闭所述周向第一壁(810,838)的底部(812)、以及在与所述底部(812)相对的第二开放端处封闭所述周向第一壁(810,838)的盖(816),所述周向第一壁(810,838)、所述底部(812)和所述盖(816)围成包含饮料成分的内部空间,其中所述周向第一壁(810,838)包括向外延伸的凸缘,其中所述可更换的包囊(802)包括用于在所述可更换的包囊(802)与所述饮料生产装置(104)之间实现密封效果的密封件(838A),其中所述可更换的包囊(802)的所述周向第一壁(810,838)被构造成用作所述密封件(838A),其特征在于,所述密封件(838A)由所述凸缘的邻近所述周向第一壁(810)的边缘的第一部分形成,所述第一部分在远离所述盖(816)的外表面的方向上比所述凸缘的在所述第一部分周围延伸的径向相邻的第二部分(838B)厚0.1mm或更多,在操作过程中,所述凸缘的所述第一部分被压缩在所述接收器(106)与包囊架(190)之间,其中,所述可更换的包囊不包括中空密封件,并且其中,所述第一部分在被压缩在所述饮料生产装置的所述接收器与所述包囊架之间时塑性变形,以便在操作过程中实现密封效果。
16.一种使用可提取产品制备适于消费的预定量的饮料的方法,包括以下步骤:
提供根据权利要求1或2所述的可更换的包囊(802);
提供包括用于保持所述可更换的包囊(802)的接收器(106)的饮料生产装置(104);
将所述可更换的包囊布置成与所述接收器(106)的支撑表面相抵接,其中,所述可更换的包囊(802)的所述凸缘的所述第一部分用作密封件(838A),以便在所述可更换的包囊(802)与所述饮料生产装置(104)之间实现流体密封;以及
在压力下,向所述可提取产品供应流体以制备饮料。
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