CN103025628B - 制备饮料和液体食品的改进 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及饮料制备的改进，特别是，在泡煮机中用于制备饮料的改进的料筒。所述料筒还可用于制备液体食品。所述料筒包含连续的伸长的管状室，该管状室含有至少一种成分，提供流体流动路径，该流体流动路径连接在室的一端用于引入液体的入口和在室的相对端用于排放饮料或食品的出口。所述室具有在1:4至1:200范围的内部宽度与长度比。

Description

制备饮料和液体食品的改进
本发明涉及饮料制备的改进，特别是，在泡煮(brew)机中用于制备饮料的改进的料筒。所述料筒还可用于制备液体食品。
用于泡煮饮料(例如咖啡和茶)的自动化泡煮机和其它按需(on-demand)饮料系统通常具有泡煮水储器，其中通过加热元件加热水。已加热的水随后从储器转移至保持泡煮成分(例如咖啡粉或茶叶)的泡煮室，已加热的水流过该泡煮室以产生泡煮的饮料。饮料流动进入容器，例如位于泡煮室出口下面的壶或杯。
通常已知不同的流速导致泡煮的饮料的特性(特别是味道)变化。US-B-5901635说明，与通过较慢的流速产生的相比，在泡煮室中热水通过咖啡粉相对快的流速将导致相对稀释的咖啡，具有相对较少香味和咖啡因。因此应使用相对缓慢的速率，以实现与使用相对较快的流速泡煮的“常规”或含咖啡因的咖啡可比的味道。流速能通过多个变量测定，例如将水引入储器的速率、在储器和泡煮室之间的导管或通道的尺寸、以及在水分布器中的孔或在泡煮室之上的喷淋头的尺寸。US-B-5901635在填充室和储器之间使用可调节的阀，以调节从填充室到储器的水的流速。
许多现代家用饮料机分配单份饮料直接进入饮用容器，并且由大量供应的饮料成分或由饮料成分的单个包装(例如囊、袋或料筒)衍生饮料。在以下说明书中，这样的包装将通称为料筒。使用这种料筒的机器降低清洁的要求，并且能使使用者选择饮料(例如咖啡、茶、热巧克力等)。一种类型的这样的料筒的一个实例描述于EP-A-1440903。饮料由饮料成分在水中泡煮、混合、溶解或悬浮而形成。例如，对于咖啡饮料，已加热的水在加压下受迫通过料筒，以从其中所含的压实的咖啡粉提取芳香族成分。由于它们的方便性和生产的饮料的品质，在这样的机器中使用料筒变得日益流行。
EP-A-1440903描述了一种由高密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯或两种或更多种这些材料的层压材料形成的料筒。所述料筒具有用于将水引入料筒中的入口和用于由所述饮料成分生产的饮料的出口。所述料筒包含外部构件、插入外部构件中的内部构件和使入口与出口连接的饮料流动路径中的孔，用于生产一股饮料。通过在内部构件和外部构件之间的界面对该孔划界。所述料筒生产能用于改变分配的饮料的外观和特性的一股饮料，例如通过在这股饮料中夹带空气，以在分配的饮料中产生大量小的气泡。
前述料筒设计成容易与主要部件装配，所述主要部件为内部构件和外部构件。通过对内部构件和外部构件使用单独的部件，随后优选在组合件上结合，能优化每个部件和料筒组合件的制造。当对于生产该股饮料的孔的尺寸和位置以及对于通过料筒的饮料流动路径的其余部分要求非常小的公差时，这是特别有利的。然而，这样的料筒利用单一的压缩床，没有装置来改变能影响泡煮效率和香味、最终产品的芳香味和味道品质的泡煮动力学。
WO-02/074661描述了一种用于制备可定制的泡煮饮料的装置，并且提出使用两个各自含有不同体积的成分(例如烘烤和研磨咖啡)的成分提取室。通过将泡煮流体引向通过一个室或另一个室，或者将流分开以通过每个室，可改变完成的泡煮饮料的强度。
在该现有技术文件中描述的另一个实施方案中，不同的成分在不同的室中提供。
然而，使用流动控制和转向阀来控制在以上提及的现有技术系统中使用的泡煮特性增加机器的成本和体积。另外的移动部件增加故障的可能。
EP-A-1785369描述了一种饮料成分胶囊，其再分成至少两个隔室，各自含有一种或多种饮料成分。隔室的构造使得，当将液体引入到胶囊中时，单独的隔室在不同的时间释放所含的成分，使得根据计划的时间顺序能生产不同的饮料组分。实现这一点的一种方式为使隔室与糖果壁分隔，当暴露于液体时，糖果壁溶解。
因此，本发明提供一种用于由至少一种成分和液体制备饮料或食品的机器的料筒，所述料筒包含连续的伸长的管状室，该管状室含有至少一种成分，提供流体流动路径，该流体流动路径连接在室的一端用于引入液体的入口和在室的相对端用于排放饮料或食品的出口，其中所述室具有在1:4至1:200范围的内部宽度与长度比。
比起上述现有技术料筒，在本发明的料筒中液体流动路径显著更长，并且提供显著的优点，在于其提供增强的流动处理系统。因此，本发明提供递送饮料和液体食品(例如汤和甜点)的装置，由于高表面积：体积比，它们具有增强的香味、口感、另外的固体等。本发明还提供能掺入表面涂层(例如牛奶或巧克力粉末)的流动室，导致增强的饮料/食品感官性质。
本发明的优点还在于，使用单一的料筒，该改进的料筒能在饮料中掺入功能化共同成分(例如，焦糖块、坚果等)。
本发明还解决了处理可溶性成分如牛奶粉末和特稠液体成分，例如浓缩牛奶和乳蛋糕，的问题，它们不仅用于制备饮料，而且用于其它食品，例如汤和甜点，以及需要提取的成分，例如茶或咖啡。
所述室的内径优选在1-20mm范围，更优选在1-10mm范围，还更优选在5-8mm范围。
室的内部长度优选在50-1000 mm范围。
室可包含多个各自含有至少一种成分的互连隔室。
优选存在至少6个互连隔室。
至少一种成分优选在室的至少一部分内表面上的至少部分可溶性涂层中提供。
更优选地，不同的成分在形成于另一个之上的不同的至少部分可溶性涂层中提供。
含有不同成分的至少部分可溶性涂层可沿着室的至少一部分长度依序提供，并且优选一些或所有的成分为至少部分可溶性的。
因此，料筒设计能提供依序释放多种成分，例如功能化共同成分首先在底部释放，随后由室中的第一涂层释放，最后由第二涂层释放，因此由单一的料筒能生产分层饮料。
一种或多种成分可为至少部分不溶性的。
优选在室中提供流动控制装置，以改变通过它的液体的流动。
流动控制装置可使液体的流动路径转向或者它们可提高流动路径中的湍流。
或者它们可限制室的内径，以改变液体的流动速度。
参考附图，仅通过举例的方式，现在将描述本发明的实施方案，附图中：
图1为本发明料筒的等尺度图；
图2为与图1类似的图，其中将料筒外壳的一部分除去；
图3为本发明料筒的一个实施方案的横截面前视图；
图4为本发明料筒的另一个实施方案的横截面前视图；
图5和图6为本发明料筒的其它实施方案的横截面侧视图；
图7和图8为本发明料筒的另一个实施方案的壳的上部和下部的等尺度图；
图7a和图8a为以不同的取向，由示于图7和图8的上部和下部形成的壳的横截面侧视图；
图9和10为本发明料筒的其它实施方案的侧视图；
图11示意性显示用于测试本发明料筒的测试装置；和
图12为现有技术料筒的横截面侧视图。
本发明的料筒的第一实施方案在图1和图2中说明，这些显示适用于自动化泡煮机的料筒10。料筒10通常包含壳11和密封装置。将壳11和密封装置装配，以形成料筒10。壳11至少部分限定含有一种或多种饮料或食品成分的伸长的管状室13。室13具有在1:4至1:200范围的宽度与长度比。管状室13的横截面不必如图所示的为圆柱形，而是可具有任何期望的横截面形状。
室13具有入口14、出口15，并且提供连接入口14与出口15的连续的伸长的流体流动路径。入口14和出口15开始时被密封装置密封，在使用时，通过刺穿、切割或除去密封装置而打开。其它部件可任选包括在料筒10中，例如过滤器，以下将进一步描述。
室13含有一种或多种适于形成饮料或液体食品的成分。形成过程可包括，当将液体引入到室13中时，通过液体溶解一种或多种成分，将成分与液体混合，稀释，浸渍，泡煮或任何这些过程的组合。饮料产品可为例如咖啡、茶、巧克力或乳品和/或非乳品基咖啡乳脂和牛奶。食品可为例如汤、乳蛋糕、调味汁等。成分可为粉末、粉、叶基或液体。
成分可部分或完全不溶性或部分或完全可溶性。成分的实例包括烘烤和研磨咖啡、茶叶、粉末状汤、基于液体牛奶的饮料、奶粉、巧克力粉、浸果酒和浓缩果汁、有香味的咖啡-混合粉末、熔融的白巧克力、黑巧克力或牛奶巧克力、嵌入坚果碎块的熔融的巧克力、易碎或耐嚼的颗粒、稠/粘的乳蛋糕样液体、其它粘/稠/粘的甜点混合物等。
所说明的料筒10的总体形状通常为圆形或圆盘形状，料筒10的直径显著大于其高度。该尺寸受限于其中预期使用料筒10的机器。通常料筒10的总体直径为74.5 mm ±6mm，总体高度为16 mm ±3mm。
料筒10提供有向外延伸的法兰16。通常法兰16具有2-4 mm的宽度。法兰16的一部分扩大以形成把手17，通过该把手可握持料筒10。法兰16和把手17通常用于使料筒正确地定位于泡煮机中。
过滤器(未显示)可布置在流动路径中，以从产品流中除去不溶性项目。过滤器优选由具有高湿强度的材料制成，例如聚酯的非织造纤维材料。可使用的其它材料包括不透水的纤维素材料，例如包含织造纸纤维的纤维素材料。织造纸纤维可与聚丙烯、聚氯乙烯和/或聚乙烯的纤维混合。在纤维素材料中掺入这些塑料材料使得纤维素材料可热密封。
壳11优选作为来自高密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯或两种或更多种这些材料的层压材料的两个单独模塑物形成。合适的聚丙烯的范围为可得自DSM UK Limited(Redditch，英国)的聚合物。壳11优选使用注塑制备，并且壳的各部分以合适的方式接合，例如通过超声或热焊接。
或者，壳11可由可生物降解的聚合物制备。合适的材料的实例包括可降解的聚乙烯(例如，SPITEK，由Symphony Environmental，英国Borehamwood供应)、可生物降解的聚酯酰胺(例如，BAK1095，由Symphony Environmental供应)、聚乳酸(PLA，由Cargil，Minnesota，USA供应)、基于淀粉的聚合物、纤维素衍生物和多肽。
在使用时，当入口14和出口15在机器刺穿密封装置的作用下已打开时，在加压下，液体进入料筒10并且通过入口14流入室13中。液体流动通过室13，与其中所含的成分接触。由通过室13的水的通道形成的饮料或食品通向出口15，其中产品通过机器引导，排放到容器中，例如杯或碗。
当与现有技术料筒中的那些相比时，本发明的料筒10的管状室13具有大大延伸的内部宽度与长度比，这提供了许多显著的优点，在于能处理用于制备饮料或食品的液体，从而改变制备的产品的特性。实现这一点的一种方式为通过将室13形成为螺旋管，其在入口14处开始，并且向内螺旋至出口15(如图1和图2所示)。这一点特别适于在图1和图2中说明的圆盘型料筒10。
室13的优选的内径在1-20mm范围，更优选1-10mm，最优选5-8mm。室13的优选的内部长度在50-1000mm范围。
使用伸长的室13的一个优点在于，制备时间(即，液体(水或另一种流体)经过室13花费的时间)显著延长。此外，存在非常高的表面积：体积比，这能以多种有益的方式使用。例如其能冲走粉末和稠液体，因此允许更多的固体掺入到饮料或食品中。这样降低了留在室13中的残余物。
如图3所示，一种或多种可溶性成分可在室13的至少一部分内表面上的可溶性涂层20中提供。用于涂层20的合适的组合物为喷雾干燥的咖啡、冷冻干燥的咖啡、牛奶粉末、乳脂粉末、咖啡混合粉末或保持香味成分的基质。当液体流动通过室13时，涂层20溶解，沿着室13的长度，提供成分的连续受控释放。
涂层20可围绕泡煮室13的整个内圆周，如图3所示，或者仅为一部分。涂层可沿着室13的整个长度延伸，或者仅其一部分，优选接近或邻近入口14的一部分。含有不同成分的涂层可沿着室13的至少一部分长度依序提供。
根据期望的溶解速率来选择涂层20的总表面积及其厚度，这将取决于饮料成分的性质和组成。可使用干燥、热循环、静电、共粘合剂(食品级胶)、熔融和冷却或使用结构化的表面/轨迹来施用涂层20，以保持涂层在位置中(锁和钥匙系统)。存在多个还可使用的其它方法，且本发明不局限于任何具体的一种方法。
在本发明的另一个实施方案中，如图4所示，室13部分涂有两种(或更多种)可溶性成分的可溶性层21,22。排列使得液体开始时接触并且溶解第一层21，其开始时覆盖第二层22。当第一层21溶解时，第二层22变得暴露于液体流并且开始溶解，从而为泡煮动力学提供暂时的和依序的尺寸。使用具有单个室13的单个料筒10，该排列可用于提供分层饮料，或者释放泡沫或提供另外的品质益处的共同成分，例如巧克力碎片、坚果或焦糖碎块。
图5说明直的圆柱形管状室13，该管状室具有第一隔室23，其在可溶性层21，22中具有不同的饮料成分。室13具有第二隔室24，其与第一隔室23流体连接，其中布置共同成分25，该共同成分25混入流出第一隔室23的产品流，然后将产品分配。在室13的单独的隔室24中储存这些共同成分的优点在于更加可能清洁递送这些共同成分。
如图6说明的，室13也可分成多个压缩床，其形式为多个接合胶囊26，经连接以提供连续的从中经过的流体流动路径。每个胶囊26含有少量的一种或多种成分，作为可溶性涂层或在压缩床中，并且可使用任何数量(2-100个)的胶囊26。
在示于图7和8的料筒的另一个实施方案中，壳11具有顶部部分和底部部分30, 31，其各自具有螺旋形式的室13的一部分，但是具有相反方向的螺旋。在图7和图7a中，螺旋对齐，而在图8和图8a中，螺旋偏移半个节距。水在入口进料，并且围绕相对的螺旋轨道进料。在上螺旋和下螺旋之间将流分开，并且以相对的方向行进。这样产生湍流，导致产品搅拌/混合。
也可使用料筒10的其它结构，例如直的、可能柔性的、伸长的管或管样结构(参见图5和图6)，其中在泡煮机中的空间不局限于使用上述料筒10的那些。这些结构可用于例如售货机和商业/办公机器递送。用于这种类型应用的合适的构造示于图9，其中料筒10 为含有一种或多种成分(比如说干燥粉末形式)的伸长的柔性管。管开始时可卷起，以方便处理。室13由通过合适的装置施加的一对分开的压缩点30,31限定，并且在一端包括入口14，在相对端包括出口15。管的第一端部分安置用于具有通过压缩点限定的第一室13a的机器。当需要饮料或食品时，通过合适的装置刺穿覆盖入口14a和出口15a的密封装置12(未显示)，以允许液体注入出口14a，并且沿着室13a通过并且离开出口15a。在产品已分配之后，将用过的部分切除，将新的部分展开，其中具有入口14b和出口15b的第二室13b对齐待用。
作为另一备选，室13可提供有内部突出32等(如图10所示)，以提供不同的流动性质。突出可限制室13的内径，以改变流动速度，或者使液体流转向或向流加入湍流。
以下实施例描述本发明的实验室测试，以证明比起现有技术料筒，在本发明的料筒中伸长的液体流动路径如何提供增强的液体处理系统。实施例说明由于高表面积：体积比，如何能生产具有增强的特性的饮料和液体食品。
实施例1
将约20个直径为约3 mm的藻酸钙涂布的米脆块41放置在具有与图7所示类似的螺旋管状室42的丙烯酸模型料筒40中。管状室42的其余部分填充4倍浓缩超滤牛奶。热水由水槽43通过水加热器44进料，该水加热器44具有热槽控制模块45，以加热至90℃的温度。使用以50 Hz和全速(100%)驱动的65V Invensys振动活塞泵46使已加热的水流动通过模型料筒40，循环时间为45秒。这在图11中说明。在已加热的水流动通过螺旋室42后，所有的藻酸钙涂布的米脆块41分配进入放置在模型料筒40下面的杯47中。剩余的液体(水)经由Bühler 12v泵48通过空气吹扫进一步分配。
实施例2
将约20个直径为约5 mm的澄清的藻酸钙珠粒放置在与实施例1描述的相同的丙烯酸模型料筒40中。管状室42的其余部分填充有焦糖香味的糖浆。热水流动通过如实施例1描述的模型料筒40。所有的20块藻酸钙珠粒以及稀释的有焦糖香味的糖浆成功分配至模型料筒底部的杯中。
实施例3
将约3 g脱脂奶粉放置在实施例1描述的丙烯酸模型料筒40的底部部分中。该量足以完全负载室42的底部部分。热水经过如实施例1描述的模型料筒40。所有的脱脂奶粉完全溶解并且分配至杯47中。
实施例4
将约3 g非常稠的巧克力糖浆(使用20 g黑色巧克力、4 g粒状糖、40 g水制备，并且于60℃下搅拌30分钟)完全负载于实施例1描述的丙烯酸模型料筒40的底部部分中。将90℃的热水经过如实施例1描述的模型料筒40。所有的巧克力糖浆分配至杯47中。
对比实施例1
约20个直径为约1 mm的澄清的藻酸钙珠粒放置在如图12所示的现有技术料筒50的泡煮室51中。室51的其余部分填充4倍浓缩超滤牛奶。与EP-A-1440644描述的类似，在标准Tassimo™泡煮机中制备后，通过机器分配得到稀释的牛奶。然而，20个澄清的藻酸钙珠粒无一被分配。
对比实施例2
将约9 g聚集的脱脂奶粉负载于现有技术料筒50中，并且在如对比实施例1所描述的泡煮机中加工。通过机器分配得到具有极少牛奶固体的浑浊的液体。打开料筒50后，在室51中观察到约9 g残余物(粉末和水)。剩余的奶粉为湿糊剂形式，该湿糊剂由凝在一起的粉末颗粒加水组成。
对比实施例3
将约20 g在实施例4中描述的稠巧克力液体负载于现有技术料筒50中，并且在如对比实施例1所描述的泡煮机中加工。通过机器分配得到浑浊/肮脏的热水。打开料筒50后，在室51中观察到约12 g残余物(巧克力糖浆和水)。

Claims (18)

1.一种用于由至少一种成分和液体制备饮料或食品的机器的料筒，所述料筒包含连续的伸长的管状室，该管状室含有至少一种成分，提供流体流动路径，该流体流动路径连接在室的一端用于引入液体的入口和在室的相对端用于排放饮料或食品的出口，其中所述室具有在1:4至1:200范围的内部宽度与长度比。
2.根据权利要求1所述的料筒，其中所述室的内径在1-20mm范围。
3.根据权利要求1所述的料筒，其中所述室的内径在1-10mm范围。
4.根据权利要求1所述的料筒，其中所述室的内径在5-8mm范围。
5.根据前述权利要求中任一项所述的料筒，其中所述室的内部长度在50-1000 mm范围。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的料筒，其中所述室包含多个各自含有至少一种成分的互连隔室。
7.根据权利要求6所述的料筒，其中存在至少6个互连隔室。
8.根据权利要求1-4中任一项所述的料筒，其中至少一种成分在室的至少一部分内表面上的至少部分可溶性涂层中提供。
9.根据权利要求8所述的料筒，其中不同的成分在形成于另一个之上的不同的至少部分可溶性涂层中提供。
10.根据权利要求8所述的料筒，其中沿着室的至少一部分长度依序提供含有不同成分的至少部分可溶性涂层。
11.根据权利要求1-4中任一项所述的料筒，其中一些或所有的成分为至少部分可溶性的。
12.根据权利要求1-4中任一项所述的料筒，其中一种或多种成分为至少部分不溶性的。
13.根据权利要求1-4中任一项所述的料筒，其中在室中提供流动控制装置，以改变通过它的液体的流动。
14.根据权利要求13所述的料筒，其中所述流动控制装置使液体的流动路径转向。
15.根据权利要求13所述的料筒，其中所述流动控制装置提高流动路径中的湍流。
16.根据权利要求13所述的料筒，其中所述流动控制装置限制室的内径，以改变液体的流动速度。
17.在由根据前述权利要求中任一项所述的料筒的操作循环期间分配饮料或食品的方法，所述方法包括使液体经过入口的步骤，以将饮料或食品从出口分配出来并且进入容器。
18.包含根据权利要求1-16中任一项所述的料筒的饮料或食品分配系统，所述系统还包含适于接受料筒和通过加入液体从中分配饮料或食品的饮料或食品分配机。
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