CN104039205B - 用于制备饮料的胶囊、装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种容纳饮料制备配料的饮料制备胶囊，尤其是用于生产浓咖啡式咖啡，饮料胶囊包括具有侧壁的主体，侧壁由一个或多个基本上不透空气和液体的片材料形成，片材料限定容纳饮料制备配料的腔室并且还限定具有上游端部的出口通道，上游端部与所述腔室流体连通以用于饮料从所述腔室漏出，其中所述出口通道的至少一个区域填充有过滤材料以用于过滤从所述腔室漏出的所述饮料。并且还提供一种用于从该胶囊制备饮料的夹具组件，该夹具组件包括两个或更多个的夹具构件，其中至少一个所述夹具构件的内壁包括用于接纳所述胶囊的凹陷基底表面和从所述凹陷基底表面突出用于选择性限制所述胶囊的区域的一个或多个压力衬垫。并且还提供一种包括该夹具组件的饮料制备装置和系统，以及一种从该装置制备饮料的方法。

Description

用于制备饮料的胶囊、装置和方法
技术领域
本发明涉及用于从容纳饮料制备配料的胶囊制备饮料的胶囊。
背景技术
饮料制作系统是已知的，其中饮料通过将容纳颗粒状饮料制作配料(例如磨碎咖啡)的胶囊插入饮料制作装置的饮料制作台来制作。该装置然后将水注入胶囊，在那里饮料制作配料溶解或混合到水中形成饮料。饮料通过合适的出口流出胶囊，该出口可以简单地是在胶囊中的开口或孔，或者它可以包括插入胶囊的出口区域的出口管。胶囊可以结合有过滤器以阻止固体成分(例如咖啡渣)流出胶囊。这种常规类型的饮料制作系统例如描述在WO94/01344、EP-A-0512468、EP-A-0468079(都属于Nestle)中，在US-A-5840189和WO-A-0160220(Keurig)中，在EP-A-0272922(Kenco)中，在WO-A-2007093355(SamarTechnologies)中，在US-A-20110142996(Kruger)、EP-A-0710462(Illycaffe)中，以及在EP-A-0821906、US-A-20110000376和US-A-20110027425(Sara Lee)中。
GB-A-2121762、GB-A-2122881、EP-A-0179641、EP-A-0247841和WO-A-9905044描述了这种类型的基于胶囊饮料制备系统，其现在广泛使用并且由Mars Drinks以注册商标名为上市。根据现有技术情况的胶囊的示例性实施例示出在图1、图2a和图2b中。相似胶囊描述在JP-A-4142266中。
参考图1、图2a和图2b，示例性类型饮料制备系统100包括不透液体和空气的片材料的前片110和后片112，它们绕在它们的顶部边缘和侧边缘永久性粘结在一起，如下更详细描述。前和后片也沿着胶囊的底部边缘120粘结在一起，但是该粘结在胶囊内部的热量和压力影响下是可释放的。例如，底部边缘120的粘结可以借由压力敏感粘合剂粘结。在胶囊100内侧是粘结到前和后片的内壁的折叠网状物过滤材料130。网状物过滤材料支撑饮料制备配料150，例如磨碎咖啡或叶茶。胶囊100还包括具有管状孔142的喷嘴140。喷嘴插入到胶囊的顶部边缘中并且以不透空气形式粘结到前和后片，喷嘴具有凸缘以帮助将胶囊100正确地放置到饮料制备机器。喷嘴孔用合适的不透空气保鲜隔离物初始密封。
在使用中，胶囊100被引入到分配机中，分配机包括夹具以在凸缘下方夹住喷嘴，以及中空注入器管，中空注入器管具有将中空注入器管插入喷嘴孔从而插入保鲜隔离物的机构。分配机还包括热水源和将热水通过注入器管注入胶囊的泵。一旦热水通过注入器管和喷嘴孔引入，容纳在胶囊100中的饮料制备配料150就与热水混合并且调制了饮料。胶囊100的底部接缝120在胶囊内部的热量和液体压力影响下开口，并且饮料穿过胶囊的过滤网状物130和开口的底部并且收集在设置于直接定位在胶囊下方的容器台处的容器中。
参考图2a，网状物片材料130折叠以在横截面中形成W形状，来支撑难溶饮料制备配料150。一旦通过液体管道将液体引入，液体压力导致W的尖峰132外翻来提供向下凸起过滤器，如图2b所示。外翻效应帮助底部接缝120的压力敏感密封件的断裂以分配在胶囊中调制的饮料。外翻过滤网状物的其他细节和优点可以在EP-A-0179641中得到。胶囊和方法提供高级质量的饮料，并且此外还提供避免饮料制备装置受到连续饮料交叉污染的优点，因为饮料在制备之后不接触装置的任何部件。
类型的当前饮料分配系统适于通过在仅稍微上升的压力下(例如小于1bar规格压力)注入热水来制备饮料。胶囊不设计来在更高压力下操作。尤其地，在更高压力下注入水会导致过滤器与组合件分离。然而，某些上等饮料、尤其是浓咖啡的制备需要水在大于5bar或高达大约20bar的压力下穿过咖啡层。一种需要因此保持，所述一种需要是对于制备浓咖啡和其他高压力萃取饮料的胶囊、装置和饮料制备方法，其也提供优良和没有交叉污染的上文确认的优点。
从磨碎咖啡的各个胶囊调制浓咖啡的各个部分也是已知的。胶囊通常容纳一部分磨碎咖啡，其紧密压缩在具有截头圆锥形或扁球形并且由不透空气和液体材料形成的胶囊中。胶囊插入到刚性金属调制腔室室中，刚性金属调制腔室通常成形为围绕着胶囊紧配合。调制腔室具有在它的基底中的过滤元件、刺入胶囊下侧的部件、和在500-1500kPa(5-15bar)压力下将热水注入到胶囊内部中以调制浓咖啡的部件。这种类型的浓咖啡调制胶囊和系统例如描述在W093/17932和W094/02059中。
现有浓咖啡调制胶囊的缺点在于，它们适于与常规浓咖啡机一起使用，常规浓咖啡机具有刚性调制空腔，其确定尺寸来接纳具体尺寸的咖啡层并且施加需要的压力到该咖啡层。这对改变在胶囊中的咖啡量或对改变在调制期间咖啡层的压缩程度具有限制范围。现有浓咖啡系统的其他缺点是在连续调制之间的交叉污染，因为排出胶囊的饮料穿过并且因此污染调制腔室的基底部分。
EP-A-0521186描述容纳用于使用在浓咖啡类型机器中的压缩饮料调制配料(例如磨碎咖啡)的胶囊。胶囊可变形来呈现它所使用在其中的无论哪个浓咖啡机器的空腔的形状。这样将对于具体适配器调节现有浓咖啡机器到胶囊的精确形状和配置的需要去除。不利地，它也意味着在胶囊中的咖啡可能非充分地压缩以用于最佳浓咖啡调制。连续调制导致的交叉污染的问题也存在于该配置。
EP-A-0821906描述饮料调制方法，其中容纳饮料调制配料的真空组合件放置在夹具中，热水被通过中空针管注入到真空组合件中，并且允许调制的饮料通过在真空组合件中的闭合接缝漏出。组合件包括与真空组合件的闭合接缝相对的能运动板，其使用来在调制之前压缩在夹具中的真空组合件。组成调制空腔的板是刚性平板。这些板不会施加高压力来挤压真空组合件，没有使组合件断裂的风险。
WO-A-0219875描述用于通过将水性流体传送通过容纳饮料调制配料的胶囊而调制饮料的装置，所述装置包括：在所述调制期间将水性流体注入胶囊中的一个或多个注入器；以及用于胶囊的夹具，所述夹具包括能运动来打开和闭合该夹具的一个或多个构件，所述构件具有内表面，其在夹具的闭合位置中限定空腔，所述空腔适于在所述调制期间基本上包围并且支撑该胶囊，并且还适于限定在该空腔的下部中的饮料排出路径，并且其中至少一个夹具构件的内表面包括安装到支撑件上的至少一个可变形区域(所述支撑件在该夹具处于所述闭合位置中时能运动)，由此当该夹具处于所述闭合位置中时，所述空腔或所述排出路径的形状可以改变，以提供胶囊的期望调制配置。该胶囊合适地是类型胶囊，可选地带有改动。
当利用基于胶囊(即胶囊式)的系统制备饮料时，在调制期间会发生引导(channel)液体通过饮料制备材料的压缩层，特别是在需要相对高的压力时，例如在浓咖啡和浓咖啡类型饮料的制备中。这种引导将液体导向通过在饮料制备材料的压缩层中的优选路径，这阻止饮料制备材料均匀暴露于液体，并且产生了浪费的饮料制备材料和具有降低浓度的溶解或混合材料的饮料。如果在注入水之前和期间饮料配料不均匀和/或充分压缩在夹具中，尤其会发生流体引导(channelling)。
因而，保持了对于从胶囊制备饮料的改进胶囊、装置和方法的需要，特别是在高压力下，例如用于从柔性胶囊式组合件生产浓咖啡和浓咖啡式饮料。
发明内容
在第一方面中，本发明提供一种容纳饮料制备配料的饮料制备胶囊，饮料胶囊包括具有侧壁的主体，所述侧壁由一个或多个基本上不透空气和液体的片材料形成，所述片材料限定容纳饮料制备配料的腔室并且还限定具有在饮料流动方向上的长度、垂直于该流动的横截面以及上游端部的出口通道，所述上游端部与所述腔室流体连通以用于使饮料从所述腔室漏出，其中所述出口通道的至少一部分长度填充有过滤材料以用于过滤从所述腔室漏出的所述饮料。
本发明的饮料制备胶囊可用在一种用于从胶囊制备饮料的夹具组件，其中，该胶囊具有至少一个柔性壁，该夹具组件包括两个或更多个夹具构件，至少一个夹具构件能运动以打开和闭合该夹具组件，其中，在闭合位置中的所述夹具构件的相应内壁限定适于在饮料制备期间基本上包围并支撑胶囊的腔室，该腔室具有用于注入水的入口区域和用于漏出饮料的出口区域，其中，所述夹具构件中至少一个的所述内壁包括用于接纳所述胶囊的凹陷基底表面，以及一个或多个压力衬垫，所述一个或多个压力衬垫从在紧邻所述入口区域的区域中的所述凹陷基底表面突出以用于选择性地压缩紧邻所述入口区域的所述胶囊的区域。
本发明的饮料制备胶囊可用在一种饮料制备装置，其包括：如前所述的一个或多个夹具组件；用于将水注入到保持在该夹具组件内部的胶囊中的注入器；以及用于在大于1bar规格的压力下将所述水泵送通过所述注入器的泵。
本发明的饮料制备胶囊可用在一种饮料制备系统，其包括如前所述的饮料制备装置，并且还包括根据本发明的饮料制备胶囊中的多个，其中，胶囊中的所述多个分别容纳不同的饮料制备配料。
在另一个方面中，本发明提供一种制作饮料的方法，其包括将根据本发明的饮料制备胶囊插入到如前所述的饮料制备装置的夹具组件中，以便所述胶囊的出口被夹捏(pinch)在所述出口区域中的所述夹具构件之间；在所述入口区域中将水性液体注入到所述胶囊中以在所述胶囊中产生饮料；以及允许所述饮料通过所述出口区域漏出。
附图说明
现在将进一步参考附图，借由示例描述本发明的进一步细节和具体实施例，其中：
图1、图2a和图2b表示如前文所述根据现有技术的式的胶囊；
图3示出根据本发明的第一饮料制备胶囊的局部切除的俯视图，；
图4示出根据本发明的第二饮料制备胶囊的俯视图；
图5示出根据本发明的第三饮料制备胶囊的俯视图；
图6示出根据本发明的第四饮料制备胶囊的俯视图；
图7示出根据本发明的第五饮料制备胶囊的俯视图；
图8示出根据本发明的第六饮料制备胶囊的俯视图；
图9A、图9B和图9C示出根据本发明第七饮料制备胶囊的俯视图、纵向和侧向横截面视图；
图10示出被使用来在夹具中制备饮料的根据本发明的胶囊的示意性纵向截面视图；
图11示出通过胶囊的出口区域和图10的夹具组件的横向截面视图；
图12示出用于夹具组件的夹具构件的前视图；
图13示出图12的夹具构件的立体图；
图14示出图12的夹具构件的侧向正面图；
图15示出图12的夹具构件通过线A的示意性纵向横截面视图；
图16示出图12的夹具构件通过线B的示例性水平横截面视图；
图17示出饮料制备机器的总体剖开视图。
具体实施方式
在第一方面，本发明提供一种容纳饮料制备配料的饮料制备胶囊，饮料胶囊包括具有侧壁的主体，所述侧壁由一个或多个基本上不透空气和液体的片材料形成，所述片材料限定容纳饮料制备配料的腔室并且还限定具有上游端部的出口通道，所述上游端部与所述腔室流体连通以用于使饮料从所述腔室漏出，其中所述出口通道的至少一个区域填充有过滤材料以用于过滤从所述腔室漏出的所述饮料。
当在本文中使用时术语“胶囊”是指合适密封地容器，其携带饮料制备材料(通常为颗粒材料，例如磨碎咖啡)，包括至少一个柔性片材料壁，通常为两个柔性片材料壁，例如本文上面和下面描述的式胶囊。
术语“主体”在本文中以其通常的三维形状意义而使用，包括用于保持饮料调制配料的壳体。将认识到，胶囊主体在俯视图中可以是任何形状，包括圆形、正方形、其他正多边形、或者梯形。
主体限定配料腔室，饮料制备配料存储在其中，并且在其中通过混合或溶解饮料制备配料来制备饮料。配料腔室基本上合适地填充有配料，例如腔室的至少50％体积填充有配料。腔室的未压缩体积合适地从大约5ml到大约100ml。
术语“出口通道”是指从饮料配料腔室延伸的通道，饮料在饮料制备期间通过该通道从该腔室漏出。出口通道基本上没有饮料配料。出口通道具有在饮料流动方向上的长度以及垂直于该流动的横截面。出口通道的长度合适地为从大约1mm到大约20mm，例如大约5mm到大约10mm。出口通道的未压缩平均横截面面积基本上比饮料配料腔室的小，例如出口通道的平均未压缩横截面面积合适地为不大于饮料配料腔室的平均未压缩横截面面积的10％。此外，如下面将进一步解释的，出口通道在饮料制备期间通常被压缩(夹捏)以进一步减少它的横截面。在实施例中，出口通道的平均宽度合适地为从大约5mm到大约25mm或30mm，例如大约10mm到大约20mm，或8mm到15mm，并且出口通道的平均未压缩深度小于大约4mm，例如从大约0.4mm到大约2mm。
出口通道至少部分填充有过滤材料。也就是说，出口通道的至少一部分长度基本上完全填充有过滤材料，从而从配料腔室漏出的饮料当途经出口通道时必须穿过过滤材料。合适地，过滤材料沿着出口通道的整个宽度和长度延伸从而出口通道在使用中完全由过滤材料填充。
胶囊合适地为由基本上不透氧气和湿气以便保持饮料配料的保鲜的材料形成的密封胶囊。优选地，胶囊为基本上耐贮存的。也就是说，它可以在环境温度和大气条件下存储至少3个月的时段，优选地至少1年，不会有内含物的明显损坏。
根据本发明的胶囊的基本操作是，通过将水注入饮料配料腔室中来制备饮料，在饮料配料腔室中形成饮料，并且饮料在它通过出口通道从配料腔室漏出时被过滤。过滤材料填充(堵塞)出口的至少一部分长度以便饮料不可在不穿过过滤器情况下从主体漏出。过滤材料产生越过出口通道的背部压力，从而高调制压力可以保持在配料腔室内(例如，用于调制浓咖啡)，而不会有饮料的过度快速漏出。该背部压力可以通过应用夹捏到出口通道以压缩过滤材料从而改变通过出口通道的液体漏出横截面来调节或固定。过滤材料合适地为充分地可压缩的，并且优选地为弹性的，以允许通过压缩过滤材料来控制液体漏出横截面。
在实施例中，过滤材料为设置在所述出口通道中的过滤材料塞的形式，并且可选地粘结到在出口通道中的侧壁。然而，过滤材料不通常粘结到在出口通道内侧的胶囊的壁。在某些实施例中，过滤材料从出口通道突出到容纳饮料制备配料的腔室中，并且它也可以延伸到出口通道的下游。例如，过滤材料可以突出到胶囊主体中从大约5mm到大约100mm，合适地突出到胶囊主体中从大约10mm到大约50mm。这些实施例减少饮料固体堵塞出口的小横截面的趋势，并且因此它们提供更稳定的流动。
在实施例中，过滤材料为设置在出口中的弹性过滤衬垫的形式。用于形成过滤器的合适材料为不溶于水的但为合适地亲水性的、食品可接受材料。例如，它们可以包括液体可渗透泡沫材料，例如聚氨酯泡沫或开口筛孔聚烯烃泡沫。更合适地，过滤器包括基本上不溶解于水的材料的纤维或主要由不溶解于水的材料的纤维组成，例如编织或非编织织物。组成过滤器的纤维可以是任何合适的食品可接受纤维，例如纤维素纤维、聚烯烃纤维或尼龙纤维。
在某些实施例中，过滤器由多层常规饮料过滤片材料构成，例如使用来形成茶或咖啡包的材料类型。在实施例中，过滤器将包括至少2个(例如3至6个)过滤材料堆叠层。在这些实施例中，例如，过滤器可以通过将单个过过滤片材料卷成或折叠成多层来制作。
在实施例中，过滤材料由单片的饮料过滤片材料形成，其具有分别粘结到饮料配料腔室内表面的第一和第二相对边缘，其中过滤片材料具有V型折叠线，V型折叠线设置在出口通道中或下方的所述相对边缘下方，从而在出口通道中的过滤塞由在出口通道中的双倍厚度过滤片形成。合适地，该单个片基本上粘结越过饮料配料腔室的整个宽度。
出口通道和出口腔室优选地设置在胶囊的轴向中间区域中，并且出口腔室优选地具有从饮料配料腔室宽度的大约20％到大约70％的宽度。
通常，每个胶囊主体包括至少一个塑料片(例如，热成形或注射模塑片)和/或柔性薄膜材料。该片或柔性薄膜材料通常将是包括两个或更多下列层的积层：用于将该片粘结到组合件其他构件的热塑性密封层；基本上不透气体的隔离层，其合适地为金属薄膜，例如铝薄膜；用以改进在积层的其他层之间粘结的粘结物；结构层，例如用以提供抗击穿性；和/或印刷基底层。结构层可以由如现有技术已知的聚烯烃、聚乙烯、尼龙、或其他聚合物制成。在某些实施例中，胶囊的前面和背面包括柔性片。
在某些实施例中，胶囊可以包括可沤烂材料或基本上由可沤烂材料组成。术语“可沤烂”表示，当它被沤烂时，材料基本上在几个月内、合适地在几周内被损耗掉。通常，胶囊在六个月内沤烂掉至少90％，如由ISO14855的方法(如在EN13432中)所确定的。可以用于胶囊的热塑性可沤烂聚合物包括乳酸和乙醇酸的聚合物和共聚物、聚羟基丁酸、聚乙烯醇(PVOH)、乙烯乙烯醇(EVOH)、淀粉衍生物、纤维素和纤维素衍生物、以及其混合物。
在一组实施例中，胶囊可以包括成面对面关系粘结在一起的两个相似或相同的柔性薄膜片材料以形成柔性薄膜小袋或胶囊。合适材料和制造方法描述在例如涉及FLAVIA胶囊系统的已经引证的专利说明书中，例如GB-A-2121762、GB-A-2122881、EP-A-0179641、EP-A-0247841和WO-A-9905044。在其他组实施例中，胶囊可以包括：第一片，其例如通过热成形而形成为具有凸缘边缘的杯或碗形；和第二片，其粘结越过凸缘边缘以形成胶囊。例如，第一片可以是已经热成形为具有凸缘边缘的杯或碗形的相对坚硬的热塑性片，并且第二片为可以是柔性薄膜材料的平坦片，其粘结越过凸缘边缘。合适的胶囊实施例例如描述在上述列出的参考文献中。
合适地，所述主体由前和后片形成，所述前和后片中的至少一个是柔性薄膜材料，所述前和后片沿着顶部边缘和相对侧部边缘以面对面关系粘结在一起，还包括粘结物，所述粘结物处在所述前和后片之间，并且在所述顶部边缘下的所述相对侧部边缘之间延伸越过所述胶囊，所述粘结物具有限定所述出口通道的间隙。
胶囊设置有来自饮料制备腔室的出口。在该腔室中制备的饮料可以通过出口从该腔室漏出。例如，在主体由成面对面关系粘结的两个片形成的实施例(这包括具有折叠的单个片的实施例)中，该腔室可以通过绕着边缘成面对面关系将该片粘结在一起来限定，并且出口可以通过在其中一个边缘中留下在该片之间的未粘结区域来提供。合适地，出口为在该腔室的底部边缘中的细长开口的形式，例如狭缝。出口合适地具有从大约0.5cm到大约5cm的长度，更合适地具有从大约1cm到大约3cm的长度。将理解，将提供多于一个这种出口。
在某些实施例中，胶囊还包括下游(出口)腔室，其设置为与和饮料配料腔室相对的出口通道的下游端部流体连通。下游腔室可以通过以与饮料配料腔室相似的方式将胶囊片材料粘结在一起来形成。合适地，饮料配料腔室、出口以及下游腔室都通过将片材料的前面和后面整体粘结在一起来形成。下游腔室合适地显著小于饮料配料腔室，例如不超过饮料配料腔室的体积的大约25％。出口通道和下游腔室(存在时)合适地定位在与液体注入的位置(例如胶囊的注入喷嘴)相对的胶囊的端部处。在实施例中，胶囊合适地为基本上轴对称的(即具有绕着纵向轴线的两部分折叠的旋转/映射对称部)，并且合适地注入喷嘴(存在时)、出口通道以及下游腔室(存在时)位于纵向轴线上。
下游腔室可以用作用于排出出口的饮料的调理腔室，也就是说，其中在液体内的气泡可以与液体分离以形成在浓咖啡上的“crema”腔室。替代地或附加地，下游腔室可以包括用于引导饮料到一个或多个饮料出口的一个或多个管道。例如，下游腔室可以分叉来引导饮料到设置在胶囊的相对边缘附近的两个出口。在其他实施例中，下游腔室可以是漏斗形状的以引导饮料到居中设置的单个出口。在这些实施例中，来自下游腔室(或在不存在下游腔室时来自出口通道)的饮料出口在使用之前合适地用合适的保鲜隔离物密封以保持胶囊内含物的新鲜度。
术语“保鲜隔离物”是指基本上不透空气或不透湿气的隔离物，以便于在调制开始之前通过阻止空气或湿气通过液体管道进入而保持饮料调制配料的新鲜度。保鲜隔离物可以通过外部机械力或在调制期间施加的热场来释放。保鲜隔离物优选地可以通过在调制期间来自胶囊内侧的压力的作用和/或热水来释放。例如，保鲜隔离物可以包括通过热量和/或湿气的作用来释放的密封剂，例如如在EP-A-0179641和WO99/05036中描述的粘合剂。
在某些实施例中，胶囊还包括喷嘴，液体通过所述喷嘴可以注入到容纳饮料制备配料的腔室中。喷嘴合适地为热塑性喷嘴，其具有用于接纳来自饮料制备机器的液体注入器管的管状孔。该孔可以是圆柱形的，或者它可以具有非圆形横截面。喷嘴可以具有在该腔室内的单个出口，或者它可以具有在腔室内的多个出口，例如用于分配在壳体内的饮料制作液体的出口歧管。喷嘴出口可以设置在胶囊的边缘处，或者它们可以更居中地设置在壳体内。合适的喷嘴描述在EP-A-0179641和WO-A-9905036中。喷嘴的入口端部可以包括环形座(凹部)，其绕着所述孔以用于接纳在注入管上的O形环，以形成在注入管与喷嘴之间的不透压力的密封。
合适地，喷嘴用易碎隔离物密封以在制备饮料之前阻止饮料制备配料漏出。易碎隔离物可以包括薄膜材料薄片或者基本上由薄膜材料薄片组成，薄膜材料薄片可由在饮料制作机器上的液体注入器管刺入。在喷嘴由热塑性塑料模制的其他实施例中，易碎隔离物可以是与喷嘴模制成一体件、并且至少具有弱的外围区域以允许隔离物由在饮料制作机器上的液体注入器管刺入的热塑性隔离物。
通常，容纳在胶囊中的配料的量足够用于制备饮料的一个部分，即，在从大约10到大约250ml的浓咖啡情况下，合适地为从大约25ml到大约125ml的饮料。例如，胶囊可以容纳从大约2g到大约25g的磨碎咖啡或者从大约1g到大约9g的叶茶。
在使用中，如下面进一步解释，胶囊基本上由夹具空腔的内表面完全包围并且与夹具空腔的内表面接触。该空腔支撑被包围在空腔内的饮料调制胶囊，由此允许在胶囊内产生高的流体静力学压力，而不会使胶囊爆炸。实际上，可以想象，胶囊可以以非常薄的壁形成，从而减少在调制之后残留的塑料废物材料的量。
参考图3，根据本发明的胶囊30是在EP-A-0179641中描述并且在图1、图2a和图2b中示出的胶囊的变型。其包括两个柔性层叠片。每个层叠片包括内部热塑性密封薄膜。前和后片沿着边缘接缝31、顶部接缝32和底部接缝33粘结在一起。顶部和侧部边缘合适地通过加热或超声波粘结来粘结，以形成在片之间的永久焊接。底部接缝33的至少中部区域利用可剥离粘合剂来粘结，可剥离粘合剂可以通过胶囊内部液体的热量和/或压力作用、和/或通过来自胶囊外部施加的热量的帮助来释放。喷嘴34插入到胶囊的顶部接缝32中。喷嘴34具有在顶部由膜片35密封的中心圆柱体孔。
在前和后片之间的另一个横向永久粘结接缝36延伸越过胶囊顶部和底部的横向密封件中间以将胶囊分成饮料配料腔室37和下游饮料收集/调理腔室38。中间接缝不完全延伸越过胶囊。未粘结间隙留在中间接缝中以提供来自饮料制备腔室的出口通道。该间隙由过滤元件39填充，过滤元件39通过卷起和抚平过滤片材料的片来形成。过滤元件39在该间隙中粘结到前和后片。过滤元件突出到饮料制备腔室37中以便于增加可用于过滤的面积并且防止在使用中过滤器堵塞。
在胶囊的配料腔室37基本上填充有大约15g的磨碎烤热咖啡。胶囊给咖啡提供不透氧气和不透湿气的外壳，直到使用胶囊。
参考图4，根据该实施例的胶囊40与图3的胶囊相似，但是不包括饮料收集/调理腔室。替代地，胶囊的底部接缝41是具有与在图3的中间接缝中的间隙相似的中心间隙的永久粘结接缝，以便于提供来自饮料腔室43的出口。过滤元件42粘结在该间隙中。这些实施例可以需要二次封装，例如小袋或胶囊，以保持配料在使用之前新鲜。
参考图5，根据该实施例的胶囊50与图3的胶囊相似，其具有饮料制备腔室51、和带有中心出口间隙的中间接缝52、以及填充出口间隙的过滤元件53。胶囊50其特征在于具有漏斗形饮料收集/调理腔室54，所述漏斗形饮料收集/调理腔室54将饮料更精确地引导到容器例如杯中。在调理腔室54的底部边缘中的可释放密封件55(与在图3实施例的底部边缘34中的可释放密封件相似)保持胶囊配料在使用前的新鲜度。
参考图6，根据该实施例的胶囊60与图3的胶囊相似，其具有饮料制备腔室61、和带有(形成来自饮料制备腔室的出口通道的)中心间隙的中间密封件62、以及填充出口间隙的过滤元件63。其特征在于具有分叉饮料收集/调理腔室64，其类似常规浓咖啡机的出口。分叉饮料收集/调理腔室64具有靠近胶囊的相对边缘的两个出口65、66。每个出口65、66通过在其底部边缘中的可释放密封件(与在图3实施例的底部边缘34中的可释放密封件相似)密封以保持胶囊配料在使用前的新鲜度。分叉腔室64将饮料精确地引导到容器例如杯中，并且此外在最终的咖啡上产生更好调理的泡沫“咖啡油”。也就是说，具有更均匀、小气泡尺寸的咖啡油。
参考图7，根据该实施例的胶囊70与图3的胶囊相似，其具有饮料制备腔室71、和带有(形成来自饮料制备腔室的出口通道的)中心间隙的中间密封件72、以及填充出口间隙的过滤元件73。其特征在于具有过滤元件73，所述过滤元件73延伸到配料腔室71中超过配料腔室高度的一半，从而实现来自配料腔室的饮料的更高效收集。
参考图8，根据该实施例的胶囊与图3的胶囊相似，其具有饮料制备腔室81、和带有(形成来自饮料制备腔室的出口通道的)中心间隙的中间密封件82、以及填充出口间隙的过滤元件。其特征在于具有在中间横向密封件82中的非常狭窄间隙(例如大约1mm到大约10mm宽度)。过滤元件为H形的，具有延伸通过该间隙(出口通道)的窄部83和在该间隙上方和下方的宽部84、85。该配置确保过滤元件物理地保持在出口通道中，并且此外增加了通过在配料腔室内侧的过滤元件收集饮料的面积。此外，窄间隙可以允许更好地控制背向压力和通过出口通道的饮料流速。
参考图9和图10，根据该实施例的胶囊90与图1的胶囊相似。胶囊90由柔性片材料的前片91和后片92形成，所述前片91和后片92沿着侧部边缘93、94和顶部边缘95通过永久热(或者超声波)密封件而粘结在一起。如前文描述的注入喷嘴96以气密方式在顶部边缘95的中心粘结在前片与后片之间。永久热密封件还延伸越过与胶囊的底部间隔开的胶囊的下部以限定饮料配料腔室96的底部，但是具有限定出口通道97的中心间隙，如图9A中的虚线所示。永久热密封件还包括在出口通道97下方的胶囊的纵向轴线的每一侧上的向下弯曲延伸部98、99，其限定下游腔室100的侧部边缘。胶囊的底部边缘101使用线性热可释放粘合剂密封件(也由在图9A中的虚线所示)密封，以在使用胶囊之前提供保鲜隔离。下游腔室的宽度在饮料配料腔室和较窄出口通道97的宽度的中间。
在这些和其他实施例中，在出口通道97中的过滤材料由单个过滤材料矩形片102提供，其为V型折叠，也可以是W型折叠。，具有以与在图1-图2中的现有技术胶囊中的过滤片的粘结相似的方式分别粘结到前片91和后片92内侧的相对边缘103、104。V型折叠过滤片向下延伸通过出口通道97，其中V型的底部105设置朝向下游腔室100的底部。出口通道97从而用两倍厚度的过滤片材料填充。应该注意，在其中V型折叠过滤片交叠永久热密封件的区域中，永久热密封件形成为通过V型折叠过滤片以便前片91和后片92以及V型折叠过滤片102都粘结在一起。这通过使用容纳热塑性纤维(例如聚丙烯纤维)的过滤片来促进。然而，过滤片不粘结到在出口区域中的前面和后面。
可以容易地发现，上述胶囊可以仅使用用来制作GB-A-2121762、GB-A-2122881、EP-A-0179641、EP-A-0247841和WO-A-9905044的胶囊的方法的微小变型来制造。
关于一种用于从胶囊制备饮料的夹具组件，其中，该胶囊具有至少一个柔性壁，该夹具组件包括两个或更多个夹具构件，至少一个夹具构件能运动以打开和闭合该夹具组件，其中，在闭合位置中的所述夹具构件的相应内壁限定适于在饮料制备期间基本上包围并支撑胶囊的腔室，该腔室具有用于注入水的入口区域和用于漏出饮料的出口区域，其中，所述夹具构件中至少一个的所述内壁包括用于接纳所述胶囊的凹陷基底表面，以及一个或多个压力衬垫，所述一个或多个压力衬垫从在紧邻所述入口区域的区域中的所述凹陷基底表面突出以用于选择性地压缩紧邻所述入口区域的所述胶囊的区域。
合适地，该夹具包括一个或多个刚性基底构件，更优选地包括两个这种刚性基底构件，其可以面对面或者蛤壳的方式一起运动到来夹持胶囊。合适地，该夹具具有蛤壳式配置，借此两个凹陷基底构件可释放地枢转到一起(优选地绕着在夹具底部的枢轴)，以将胶囊夹在其之间。
一个或多个夹具内表面可以由可适配但基本上不可压缩的材料例如弹性材料(例如弹性体层)形成或覆盖。通常，弹性体层为5至25mm厚并且具有10至60邵、优选地20至50邵的邵氏硬度。调制空腔的内表面的弹性可以在表面的不同区域中不同，以便于允许空腔的形状在调制期间响应于压力而改变。
夹具组件适用于施加夹力到胶囊的出口以便于实现来自胶囊的饮料漏出率和背向压力的最佳组合以优化饮料质量和调制速度。例如，来自调制腔室的排出区域可以包括附加夹具构件，其配置成夹捏胶囊的底部以提供压缩。各种布置是合适的，包括(a)固定配置出口压缩、(b)可调节压缩和/或(c)偏置压缩。
在最简单的布置中，在闭合位置中的夹具组件具有在出口通道区域中的内表面，其限定固定尺寸和形状的开口，该开口提供对胶囊的出口通道的期望压缩程度。例如，一个夹具构件可以具有在该区域中的平坦表面，并且另一个夹具构件可以具有期望尺寸的通道切成其表面的平坦表面。在当夹具组件闭合平坦表面被带入抵接时，在夹具底部中的期望开口由所述通道形成。合适地，例如为了与如图9和图10所示的胶囊类型一起使用，提供在夹具底部中的固定间隙具有从大约0.4mm到大约0.8mm的深度，以及从大约10mm到大约20mm的宽度，例如大约15mm。这提供了对胶囊出口通道的期望夹捏力。
在其它实施例中，形成在夹具底部(夹捏力在该处施加到胶囊)处的开口的尺寸可以例如通过安装其中一个夹具构件的恰当部分到螺钉上而调节。这允许开口的尺寸被优化以用于不同胶囊尺寸、配料和/或在胶囊中的期望背向压力。实际上，通过充分地增加开口的尺寸，这允许夹具既使用于高压力(例如，浓咖啡)调制，也使用于低压力(例如，过滤咖啡或茶)调制。对于高压力调制而言开口压缩以便于保持在配料腔室中的高背向压力。对于低压力调制而言开口加宽以便于允许通过出口通道的合适流速同时保持在调制腔室中的背向压力在大约1.5bar以下。
在另外其它实施例中，提供所述夹捏的构件中的至少一个具有在所述流体排出区域中的内表面，其被偏压来施加夹捏力到在腔室中的胶囊。偏压部件补偿组合件形状的改变，并且也补偿当胶囊受到注入水的挤压时夹具构件的变形。合适地，在流体排出区域中的所述内表面可以通过支撑在弹簧上来被偏压。偏压部件可以可调节来改变偏压力。
在具有限定用于包围具有至少一个柔性壁的饮料制备胶囊的腔室的夹具组件的这种类型饮料制备系统中，本发明人已经发现，当一个或多个夹具构件的表面包括突出到由夹具组件在闭合位置时形成的腔室中的一个或多个压力衬垫时，可以实现改进的饮料制备。压力衬垫保证在胶囊内饮料配料层的均匀压缩。压力衬垫可以被配置或确定轮廓来优化液体流动通过饮料制备层。
夹具的入口区域通常设置在夹具空腔的第一端部(在本文中也称为“上端部”)处，并且出口区域通常设置在相对端部(在本文中也称为“下端部”)处。在例如本文详细描述的那些实施例中，入口合适地设置在出口上方，例如基本直接在出口上方。术语“纵向的”是指从入口端部到出口端部的方向。在本文中术语“横向的”或“水平的”是指垂直于纵向的方向。在本文中术语“中间线”是指设置在入口和出口之间半程的横线。术语“靠近入口的区域”是指设置在中间线与入口之间的夹具空腔的区域。术语“靠近出口的区域”是指设置在中间线与出口之间的夹具空腔的区域。
当夹具组件处于闭合位置时，夹具构件的内表面限定用于饮料制备胶囊的腔室。饮料制备胶囊由夹具构件支撑并且通常基本上完全由夹具构件包围并且与夹具构件接触，从而允许在不破裂胶囊的情况下在胶囊内侧产生高的流体静压力。实际上，可以想象，胶囊可以形成有非常薄的壁，从而减少在使用之后塑料废弃材料的量。
当夹具组件处于闭合位置并且包围在腔室中的饮料制备胶囊时，在将水注入饮料制备胶囊之前，一个或多个压力衬垫挤压被包围的胶囊的上部。这继而有助于将饮料制备材料(例如咖啡)层保持和压缩在胶囊内，其允许饮料制备介质(通常是水)均匀流过该层，从而最小化在调制期间引导液体通过饮料制备材料并且提高饮料制备材料萃取到饮料制备介质中。
合适地，压力衬垫是弹性的。因而，压力衬垫可以变形和调节来补偿饮料制备胶囊的不规则形状和/或在胶囊内侧配料的不同量，并且也可以补偿在流体注入期间压力的改变，从而调节在胶囊内的流体静压力。这导致饮料制备材料的压缩层更均匀地暴露于液体介质(通常为水)，提高了扩散作用。这提供了改进质量的饮料，虽然同时由于引导而减少了饮料制备材料的浪费。
此外，该可变形性允许压力衬垫适用于容纳不同配料量的饮料制备胶囊，这改进了夹具组件的多用性。
例如，在上述方面和实施例中，该一个或多个压力衬垫可以由可适配但基本上不可压缩的材料例如弹性材料(例如弹性体层)形成或者可以由其覆盖。通常，弹性体具有10至60邵、优选地20至50邵的邵氏硬度。在合适实施例中，该一个或多个压力衬垫完全由弹性材料例如弹性体形成。
因而，饮料制备组件提供了改进的效率，并减少了引导液体通过饮料制备材料层，从而带来用于制备饮料的整体改进方法。虽然这通常会有利于基于胶囊的饮料制备，在(例如在制备浓咖啡和基于浓咖啡的饮料时所需要的)高压力饮料制备方法中的效果是特别有利的。
合适地，在上述方面和实施例中，限定在夹具组件处于闭合位置中时形成的腔室的内壁的一个或多个夹具构件的凹陷基底表面被确定轮廓来总体上符合胶囊的形状。这允许腔室的内表面符合饮料制备胶囊的外表面，并且从而防止在加压液体注入胶囊时胶囊破裂。通过减少引导液体通过饮料调制配料层，夹具表面在使用中对胶囊外表面的精确符合也有助于饮料制备质量，因为其促进饮料调制配料的均匀压缩。
在上述方面和实施例中，从夹具构件的内表面突出的压力衬垫可以配置为压缩饮料配料并且使在调制期间在饮料制备胶囊中的空气或液体体积最少。通过使液体最大程度地暴露于所述层并且提供更高效的饮料制备过程，这有利地使在胶囊中的液体体积最小化从而有助于制备更浓的饮料，例如浓咖啡。
从夹具构件的内表面突出到由在闭合位置的夹具构件形成的腔室中的压力衬垫可以是任何合适的配置，以实现挤压出胶囊的顶部空间并且压缩在胶囊内侧的咖啡层的期望目标。通常，一个或多个所述压力衬垫在没有外力的情况下具有基本上弓形的横向和/或纵向横截面。压力衬垫合适地具有圆形的(两面凸起的)、衬垫状形状。弓形压力衬垫合适地以大约2度到大约45度(例如大约10度到大约30度)的接触角度与所述凹陷基底表面相交。弓形压力衬垫合适地具有大约1mm到大约15mm(例如大约4mm到大约10mm)的最大高度(从基底表面的基础曲线的切线测量)。
合适地，压力衬垫主要靠近夹具外壳的内部区域设置。也就是说，超过一半的压力衬垫体积设置在夹具外壳的上半部中。该定位实现了从胶囊挤压出顶部空间并且将配料层压缩到胶囊的底部中的目标。该定位也允许压力衬垫的轮廓将水流引导到配料层中。
如上提及，压力衬垫的作用在于，尤其是挤压胶囊的顶部空间以便于消除在胶囊内的顶部空间并且提供在胶囊内充分紧凑的配料层。因而，当夹具闭合并且为空(即不容纳胶囊)时，压力衬垫的至少一个合适地延伸靠近或甚至接触夹具空腔的相对内侧表面。在实施例中，当夹具闭合时，压力衬垫中至少一个的尖部与夹具空腔的相对内表面间隔仅仅约5mm(例如仅仅约2mm)，并且其可以抵接所述相对内壁。这有效地将胶囊的区域夹捏在压力衬垫和相对内壁之间，从而将所述区域“封闭”阻止液体流动，以实现在胶囊内侧的期望液体流动路径。
当挤压胶囊的上部时，仍然需要压力衬垫允许液体流到在胶囊下部中的配料层中。为此，压力衬垫在横向横截面中被合适地确定轮廓以限定更小高度的一个或多个纵向通道。液体可以在这些通道下方流过胶囊。合适地，所述通道中的至少一个基本上对中设置以便于将流对中地引导到配料层上。例如，压力衬垫可以具有大体m形状的横向横截面。
在实施例中，所述一个或多个压力衬垫具有细长的形状，并且大体上沿着从入口区域朝向出口区域的方向延伸。在一些实施例中，所述一个或多个压力衬垫的每个可以独立地延伸腔室长度的大约20％到大约80％，例如腔室长度的大约30％到大约75％。换句话说，当压力衬垫主要靠近入口区域而设置时，其可以朝向出口区域而延伸超过空腔的中间线。
在一些实施例中，仅一个压力衬垫出现在夹具组件中。在其它实施例中，包括压力衬垫的夹具构件可以包括超过一个的压力衬垫。在一些实施例中，可以存在1至10个压力衬垫。在另一个实施例中，可以存在1至4个压力衬垫，例如夹具构件可以包括3个压力衬垫。
通常，夹具构件可以使用与夹具构件的内表面集成为整块结构的压力衬垫来制备，例如可以通过模制来生产。例如，内表面和压力衬垫可以模制成整块(衬里)，其插入到在刚性基底构件内侧中的凹部中以形成夹具构件的内表面。刚性基底构件合适地包括圆周壁(框架)以包围弹性体层的边缘，以减少该层在压力下的变形。在这种实施例中，具有压力衬垫的插入块可以从刚性基底构件中可拆卸。这将允许操作者容易地更换夹具表面和/或压力衬垫(如果期望)。替代地，每个压力衬垫可以作为分离块而附接到夹具构件的内表面。
合适地，容纳压力衬垫的层由刚性背衬和绕着该层从刚性背衬向上延伸的刚性圆周边缘限制，借此该层可以支撑在胶囊外表面上的5至15bar的压力，不会过度变形。合适地，弹性区域应该延伸跨过夹具的内表面的整个部分，其将与胶囊的任意薄膜部分接触。更优选地，弹性体层基本上覆盖限定空腔的夹具的至少一个基底构件的整个内表面。
在特别合适的实施例中，夹具包括两个大体凹陷的夹具构件，其可以一起运动来闭合夹具。在这些实施例中，合适地，压力衬垫仅出现在其中一个构件上。合适地，压力衬垫由从入口朝向出口延伸的三个枕头状(两面凸起)细长衬垫构成。衬垫合适地横向交叠以便于呈现褶皱内表面。合适地，外衬垫有比中心的细长衬垫更高的轮廓。合适地，外衬垫抵靠夹具的相对内表面(当所述夹具闭合时)，但是中心衬垫不这样抵靠，从而限定在外衬垫之间的液体流动通道。合适地，衬垫不全程延伸到出口，从而在夹具空腔的出口区域中留出空间，使饮料配料被压缩在其中。
夹具构件中的一个或两个可以包括加热器，以在饮料制备之前和/或期间加热在胶囊内侧的饮料配料。该加热器可以例如包括在一个或两个夹具构件的内侧或表面上的电加热器元件。在其它实施例中，夹具构件中的一个或两个可以通过热水或水蒸气循环通过在构件内侧的管道来加热。加热器合适地在被加热的夹具构件的表面处实现90-110℃的温度。饮料配料的加热是合乎需要的，以便于提供恒定的最佳萃取温度，例如对于浓咖啡为大约90℃至95℃。在没有外部加热的情况下，加热饮料配料所需的热能可能导致调制温度最初下降到最佳值以下，特别是对于需要低体积热水的饮料，例如浓咖啡。
在实施例中，一旦使得夹具元件接合以夹紧胶囊，夹具空腔的配置将固定。在其它实施例中，在饮料制备周期期间，夹具空腔的配置可以改变(例如，如在WO-A-0219875中所述，其整体内容在此通过参考引入本文)。
在这些实施例中，至少一个夹具构件包括至少一个可变形区域。换句话说，构成空腔内表面的构件的至少一个区域不是完全刚性的。构成夹具空腔的内表面中的至少一个包括可变形区域，其允许在夹具已经闭合后，该表面的形状并且因此空腔的形状或者排出路径的形状在独立控制下改变，以便于符合胶囊的期望调制配置。这种在其中一个空腔表面的形状方面的改变通常是在该表面的曲率方面的改变。例如，可变形区域可以是弹性和/或柔性的。可变形区域安装到支撑件上，当夹具处于所述闭合位置时，所述支撑件可独立运动。也就是说，用于可变形区域的支撑件可独立于其它夹具构件而运动来改变空腔的形状。这使得可以通过改变施加到支撑件的外力例如机械力或液压力来控制空腔的形状和体积。合适地，可变形区域设置在夹具上与压力衬垫相同的侧面上，并且在实施例中，压力衬垫是可变形的。
在实施例中，压力衬垫和凹陷表面由弹性体片一体地形成，所述弹性体片绕着其外围安装到刚性框架。框架底部限定如本文所讨论的出口夹捏区域。在弹性体片后面安装有一个或多个支撑件以支撑弹性体片。一个或多个支撑件能运动来使弹性体片位移。在实施例中，所述能运动的支撑件是抵接弹性体片背部的活塞面。
合适地，可变形区域适用于在调制期间直接抵靠和压缩胶囊表面的区域。这提高了使空腔适应于不同尺寸胶囊的能力，例如用于使用相同量的调制液体调制不同强度的饮料。可变形区域还使附加压力能够施加到胶囊上，例如用于在调制期间压缩在胶囊中的饮料调制配料层。当然，这对于调制浓咖啡类型的咖啡尤其有用。相似地，在排出区域中的调制空腔的变形能力允许控制排出孔的尺寸，并且从而允许在调制期间结合对来自空腔的饮料漏出率的控制来控制调制空腔中的流体静压力。
由可变形区域提供的对夹具空腔形状的控制可以是静态或动态的。也就是说，可变形区域可以用来在胶囊已经被夹紧之后但在调制之前预设空腔的形状，以及用来在整个调制步骤中保持该形状。替代地，在饮料调制期间调制空腔的形状可以以动态方式改变，如下面更详细描述。
对调制空腔和排出区域形状的动态控制也可以实现，其中可变形区域包括支撑在流体贮存器上的能运动区域。所述能运动区域可以是限定如上所述的凹陷表面和压力衬垫的弹性体片。流体贮存器优选地为液体贮存器并且因此是基本上不可压缩的。
在这些实施例中，该装置还包括管道，以从贮存器引入或移除流体，以便于在调制期间或紧接在调制之前改变空腔的形状。对贮存器中流体量的控制可以例如通过包括机械阀或机电阀，或者甚至在管道中的电流变液来实现。优选地，管道连接到泵或其它机械或机电驱动部件，用于从空腔引入或移除流体。该装置可以包括使在胶囊内和在流体填充贮存器内的流体压力基本相等的部件，以便于使在胶囊壁上的应力最小化。
当至少一个夹紧构件包括安装到多个可独立运动支撑件上的多个可变形区域时，可以获得对调制空腔形状的进一步控制程度。支撑件可以独立地机械运动，或者可变形区域可以包括支撑多个如前文描述的能运动区域的多个流体填充贮存器。多个流体填充贮存器的内容物可以独立地被控制。当然，夹具的内表面可以包括(除了支撑在独立支撑件上的一个或多个可变形区域)支撑在夹具的刚性基底部分上的固体弹性体的至少一个区域。
当夹具处于闭合位置时调制空腔的最大体积在没有内部压力的情况下合适地为从大约25cm3到大约250cm3，更合适地为从大约30cm3到大约150cm3。当侧壁完全被压缩时，最小体积优选地为最大体积的50％或更少，更优选地为最大体积的25％或更少。
参考图10，附图示出了夹具组件的示意截面，夹具组件使用在装置中以从根据本发明的胶囊制备饮料。夹具包括左夹具壳体110和右夹具壳体111。右夹具壳体111由金属或硬塑料例如聚四氟乙烯制成。左夹具壳体110具有金属或硬塑料例如聚四氟乙烯的框架140。弹性的弹性体片112绕着其外围143粘结到框架。片112由固体活塞面142支撑，固体活塞面142可侧向运动以将弹性体片112向前压到第一位置(在此其围绕胶囊130形成符合的配合)，或者进一步压到一个或多个第二向前位置，用于在调制之前或之后压缩咖啡层。右夹具壳体111具有嵌入在其中的电加热元件113，用于预加热胶囊内容物。壳体110、111的内表面是凹陷的以在饮料制备期间接收并且紧密包围胶囊。在该实施例中，壳体并列安装，并且通过合适的机械夹紧部件例如钳子、杠杆臂等(未示出)直接运动到抵接。胶囊的密封边缘131由夹具壳体的边缘夹持。
夹具壳体110、111的底部被定位来夹捏中间横向密封件136和胶囊的出口通道。胶囊的下游腔室138因此在饮料制备步骤期间定位在夹具外侧。夹具壳体的底部具有用于施加受控夹捏力到胶囊的出口通道的元件，如在图11中更详细所示。第一夹具壳体的底面包括开口120和坐落在开口中并且能够相对于夹具壳体的内表面往返运动的活塞。活塞是加载的弹簧以便于施加偏压力到活塞，以在出口通道的区域中利用固定(但可调节的)力将活塞的前面按压抵靠胶囊。第二夹具壳体111的底面包括浅凹部124，其合适地为0.5-4mm的深度，设置在与胶囊的出口通道相对的夹捏区域中部中。
在使用中，胶囊插入到饮料调制机器的夹具中，在那里它由夹具通过足够的力夹持以抵抗注入到胶囊中的流体的压力。胶囊在饮料调制之前或期间由加热器113预加热。中空针管117被插入通过在夹具顶部中的通道，并且到胶囊的针孔中以刺入膜片密封件，并且热水在大约10bar规格压力下被注入来调制在胶囊内侧的咖啡。O型环116配合在注入管上的固定位置中并且由在注入管上的凸缘保持在所述位置中以用于密封抵靠在胶囊喷嘴114顶部中的互补环形凹部。应用到胶囊的出口通道的夹捏刚好足够允许产生的饮料以期望的速率漏出通过出口通道，同时保持在胶囊内侧的高压力，而不会在配料腔室中构成过度的背向压力。
在下游腔室中的热咖啡的压力和温度导致在胶囊底部处的弱粘结边缘区域133剥离，这以受控方式释放产生的咖啡。
参考图12和图13，夹具构件200包括外部夹具壳体204，其由金属或硬塑料例如聚四氟乙烯制成。外部夹具壳体204在其中的内侧中具有基本矩形凹部，弹性固体弹性体的模制整体片205接纳在其中，以形成夹具的胶囊接触内表面。合适的弹性体是具有大约30的肖氏硬度的硅弹性体。当夹具被闭合用于饮料制备时，弹性体片的内表面被确定轮廓来紧密包围胶囊。内表面的确定轮廓是基本上凹陷的，从而以通过如下进一步描述的压力衬垫符合饮料制备胶囊的外表面。夹具构件具有形成在夹具壳体204的顶部中的凹部201和在中间压力衬垫207中的切除段202，它们一起形成在夹具组件的顶部处的开口，所述开口被确定尺寸来在夹具组件处于闭合位置时包围胶囊的入口喷嘴，从而限定腔室的入口区域。出口区域由在夹具壳体的底部中的切除段206和内表面限定。入口区域适于允许水被注入到饮料制备胶囊中，所述饮料制备胶囊包围在由两个夹具构件形成的腔室中，并且出口区域适于允许制备的饮料从包围的胶囊底部漏出并且漏出夹具组件用于消费。
三个压力衬垫203和207与其余弹性插入件205整体地形成并且在从紧邻入口区域201/202的区域朝向出口区域206的方向上纵向延伸。压力衬垫从弹性构件的凹陷具体表面向内突出，使得能够选择性压缩紧邻所述入口区域的胶囊的区域。在该实施例中，所有压力衬垫都具体基本上弓形的纵向和横向横截面(分别参见图14和图15)。在图12-图16中描述的实施例中，外部压力衬垫203具有不同于中间压力衬垫207的几何尺寸。尤其地，外部压力衬垫203高于中间压力衬垫207，由此外部压力衬垫邻接靠着夹具腔室的相对内表面，在其被闭合时用以引导水流通过在外部压力衬垫203中间的间隙。
参考图14至图16，在该实施例中侧视图表示压力衬垫203和207，其从内凹陷基底表面205侧向突出到外夹具壳体204的轮廓外部。压力衬垫可以合适地变形来允许两个这种夹具构件200邻接在夹具组件的闭合位置中。
参见图15的沿着图12的线“A”的纵向横截面，凹陷内表面205可见为逆着外夹具壳体204，并且可以见到该实施例的压力衬垫203和207的不同长度和深度。
参见图16的沿着图12的线“B”的纵向横截面，凹陷内基底表面205清晰可见为逆着外夹具壳体204，并且该实施例的压力衬垫203和207的不同长度和深度显而易见。
在该实施例中，压力衬垫是由弹性材料形成的固体突出件。在替代实施例中，弹性压力衬垫可以是中空的，由此在饮料制备之前、期间或之后在一个或多个压力衬垫内的流体填充空腔可以被膨胀来改变压力衬垫的形状，以便实现在饮料制备之前或期间饮料制备配料的压缩以及在饮料制备之后配料的脱水。在这些实施例中，夹具基底包括一个或多个通道以用于将流体泵送到空腔中或离开空腔，并且为此目的该装置还包括加压流体源，优选地加压液体。
本发明的胶囊可用在一种饮料制备装置，包括：如本文所述的一个或多个夹具组件；用于将水注入保持在该夹具组件内部的胶囊中的注入器；以及用于在大于1bar规格压力下泵送所述水通过所述注入器的泵。
装置合适地包括注入器管，其用于当胶囊被保持在调制空腔中时将水性流体注入到胶囊的内部中。合适地，该装置还包括与夹具操作性关联的机构以在打开夹具时收缩注入器管。注入器管可以插入到在胶囊顶部的喷嘴中，如在GB-A-2121762中描述。注入器管合适地通过检测阀(例如球阀)与加压水源连通，阀在大于例如大约5bar的压力下打开以允许水在压力条件下穿过管，但是当它不在使用中时(例如由于在调制器升温期间水的热膨胀)阻止水从注入器管滴出。合适地，O型环绕在注入器管被安装用于与胶囊的入口喷嘴形成不透压力密封，如下面进一步描述。O型环可以由固定到在O型环上方或邻接O型环的注入器管的凸缘或衬套保持在位。
该装置包括泵，其用在大于5bar规格、例如5-10bar规格的压力下供应水到注入器管。通常的泵是以固定位移和固定速度操作的梭泵，由此当背向压力增加高达通常大约16bar的最大压力时水流速率下降。合适地，该装置还包括加热器，用以给泵供应水性调制介质，例如热水或水蒸气，合适地热水为在合适地大约80至大约100℃的温度。
在某些实施例中，该装置可以包括压力传感器，用以测量在到夹具中胶囊的液体入口线路中的压力(所述背向压力)。在实施例中，该装置可以还包括控制元件，用以响应于测量的背向压力改变泵的输出和/或夹具的出口通道区域的配置，例如用以维持在饮料制备期间基本恒定的背向压力。
在某些实施例中，该装置可以包括用于保持第二胶囊的第二夹具组件，用于注入水到保持在夹具组件内部的胶囊中的注入器，以及用于在小于大约1bar规格压力下泵送所述水通过上述注入器的泵。第二夹具和注入器可以例如与在前述专利说明书GB-A-2121762、GB-A-2122881、EP-A-0179641、EP-A-0247841和WO-A-9905044中描述的那些相似。以这样的方式，单个夹具具有分别适应于高压力和低压力饮料制备的夹具。合适地，第一和第二夹具组件位于具有单个控制系统和与之关联的显示器的单个壳体中。
合适地，该装置可以包括被编程序来提示用户实施下面顺序步骤的控制系统和显示器：
(a)选择要被制备的饮料；
(b)将胶囊插入到恰当夹具中；以及
(c)等待从胶囊制备饮料。
在常规实施例中，提示(a)引导用户从各种饮料选项(例如过滤咖啡、过滤茶、浓咖啡、或者两种成分的饮料，如卡布奇诺咖啡)中进行选择。
选择饮料的提示可以借由通过软键盘访问的一个或多个菜单选择屏幕。该装置还可以被编程来在所述步骤(a)之前或之后提示用户提供支付。支付可以借由提供在系统中的硬币可用(coin-free)机、或者刷卡器、或者一些自动付款程序。
显示器可以在不使用时显示欢迎屏幕，例如一杯咖啡的图标或图片。该装置还可以被编程序来提示用户在步骤(a)之前放置容器在装置的饮料接收位置(杯台)中。该装置可以包括杯检测互锁，例如红外线检测器互锁，以便如果没有容器放置在装置的饮料接收位置中阻止或中断装置的操作。控制系统可以适于如果在程序的任何阶段检测到没有杯放置在杯接收位置中，给用户提供插入杯的提示。
控制系统和显示器可以包括例如液晶显示器和软键盘控制。附加地或者作为可选地在显示器屏幕上的视觉提示，提示(b)可以包括机械地打开恰当夹具以允许插入胶囊。提示(b)可以包括在显示器上的视觉提示，以选择适于该夹具的类型胶囊(即，根据本发明的高压力胶囊用于高压力饮料(例如浓咖啡)，或者在低压力夹具中的制备，常规FLAVIA胶囊用于低压力饮料)。
可选地或附加地，饮料制作装置可以在提示(c)之后还提供提示，以执行下面步骤：(d)将容器从第二夹具组件下方的饮料接收台转移到在第一夹具组件下方的饮料接收台。例如，如果正在制备两种成分的饮料，例如卡布奇诺式饮料(其包括在第二夹具组件中从增白剂/牛奶胶囊制备的热泡沫乳制品成分，然后被添加从在第一夹具组件中的咖啡胶囊制备的一段浓咖啡)，该提示将会是恰当的。
因此，在这些实施例中，饮料制作装置包括控制系统和显示器，它们被编程序来响应于调制多成分饮料的命令而提示用户实施下面顺序步骤：
(a)将容纳第一饮料调制配料的第一胶囊插入到其中一个夹具中；
(b)当从第一胶囊调制第一饮料成分时等待；
(c)将容器从所述一个夹具的杯接收台转移到其他夹具的杯接收台；
(d)将容纳第二饮料调制配料的第二胶囊插入到其他夹具的保持器中；以及
(e)当从第二胶囊调制第二饮料成分时等待。
在另外其他实施例中，例如，如果夹具组件具有可以被调节以提供较大开口而在配料腔室中产生低背向压力以用于制备过滤咖啡或泡沫牛奶成分，随后通过较小开口来提供高背向压力以用于制备浓咖啡段，则该装置能够在单个夹具中制备两种饮料成分。在这些实施例中，控制系统和显示器被编程序来响应于调制多成分饮料的命令而提示用户实施下面顺序步骤：
(a)将容纳第一饮料调制配料的第一胶囊插入到夹具中；
(b)当从第一胶囊调制第一饮料成分时等待；
(c)将容纳第二饮料调制配料的第二胶囊插入保持器中；以及
(d)当从第二胶囊调制第二饮料成分时等待。
在所有上述实施例中，饮料制作装置可以还提供最终提示以执行下面步骤：从该装置移除容纳饮料的容器。
饮料制作装置合适地还包括机械喷射部件，其用于在完成水注入之后从保持器喷射胶囊。优选地，该装置还包括与保持器操作性关联的机构以当保持器打开时缩回注入器管。
合适地，饮料制作装置还包括水喷射成形喷嘴，其由如下泵中的一个供应：该泵用于将喷射水引导到在一个或两个夹具的杯接收台中的容器中的液体中以在它撞击在容器中的液体的表面时使液体通过空气和液体的高剪切力混合起泡沫。喷嘴的喷射形成出口的内横截面面积大体为从大约0.2到大约3mm2，优选地为从大约0.4到大约2mm2，例如大约1mm2。因为水基本上不可压缩，并且没有显著粘弹性，所以产生了圆形水喷射，其具有从大约0.5到大约2mm、优选地从大约0.7到大约1.5mm的直径。这种喷射形成喷嘴和它们使用来生产泡沫饮料的细节描述在WO-A-02087400中，其整体内容在此通过参考并入本文。
合适地，饮料制作装置还包括在夹具组件中的胶囊识别设备，其与该装置的控制系统和显示器操作性关联。以最简单的方式，该设备可以是简单双模式检测器(例如UV光源和光检测器)，以用于检测在胶囊中是否存在荧光区域。也可以预期更复杂的胶囊识别设备，例如条形码阅读器或RFID芯片检测器。胶囊识别设备的主要目的是确定正确类型的胶囊是否已经插入到夹具中，即，对于高压力调制夹具而言是根据本发明描述的类型的高压力胶囊，或者对于低压力配置夹具而言是低压力胶囊(例如常规FLAVIA类型胶囊)。如果识别设备确定已经插入错误类型的胶囊，那么控制系统被编程序来提示用户更换胶囊。在实施例中，识别设备可以从胶囊阅读涉及胶囊配料的其他信息，并且控制系统然后调节调制循环参数(例如时间/温度/水体积)以对于该配料优化生产。
图17示出饮料制作装置的局部切除的总体视图。可以见到用于接纳饮料胶囊的空腔，枕头式衬垫203突出到空腔中。具有枕头式衬垫203的弹性片支撑在能运动活塞142上。前夹具壳体铰接在底部221以便门220可以向外枢转用于将胶囊插入胶囊空腔中。注入器117安装到合适的驱动机构以用于自动缩回和插入到胶囊中。O型环116安装到在注入器上的凸缘上以便它形成密封部抵靠夹具的喷嘴保持器的沉孔上的边缘214(即，在该实施例中，O型环密封抵靠夹具的顶部，不抵靠胶囊喷嘴本身的顶部)。
本发明的胶囊可用在一种饮料制备系统，包括如本文所述的饮料制备装置，并且还包括根据本发明的一个或多个饮料制备胶囊。
合适地，该系统既包括根据本发明的胶囊(例如用于制备浓咖啡段)，也包括非根据本发明的用于低压力饮料制备(例如过滤咖啡、过滤茶、或用于随后添加到浓咖啡段以形成卡布奇诺的热泡沫牛奶)的胶囊。非根据本发明的胶囊合适地根据上述确定的其中一个FLAVIA专利来制作。热泡沫牛奶胶囊合适地容纳固体或液体牛奶浓缩物，例如如在WO-A-02087400中详细描述的。
在另一个方面中，本发明提供一种制作饮料的方法，包括将根据本发明的饮料制备胶囊插入到如本文所述的饮料制备装置的夹具组件中，以便在所述出口区域中所述胶囊的出口通道被夹捏在所述夹具构件之间；在所述入口区域中将水性流体注入到所述胶囊中以在所述胶囊中产生饮料；以及允许所述饮料通过所述出口通道和下游腔室(存在时)漏出。
胶囊的底部延伸通过胶囊的排出区域，由此，排出胶囊的饮料不接触夹具。这基本上消除在相同夹具中所制备的连续饮料之间的交叉污染。
在这些方法中，饮料制备胶囊插入到饮料调制机器的夹具组件中，在那里它被夹具构件通过足够的力夹持以抵抗注入到胶囊中的流体的压力。夹具构件被并行安装并且由合适的机械夹紧部件(例如钳子、杠杆臂等(未示出))直接运动而邻接。胶囊的密封边缘31由夹具壳体的边缘夹持。O型环可以在喷嘴上方配合在夹具中用于密封抵靠所述装置的水注入管。替代地，O型环可以配合在注入管上的固定位置并且由在注入管上的凸缘保持在所述位置中。
当夹具围绕胶囊闭合时，沿着包围胶囊的腔室的内壁延伸的压力衬垫接触并压缩饮料制备胶囊。在胶囊内受压缩的咖啡层(或其他配料)由缓冲衬垫确定轮廓，并且这已经被发现来提高最终饮料(尤其是总的萃取固体)的质量。该改进被认为是由于在引导液体通过在胶囊内侧的被确定轮廓的配料层上的减少。压力衬垫的其他优点在于，它们允许相同夹具使用于容纳不同量配料的胶囊。通常，这种类型的系统使用具有相同尺寸但容纳不同量的磨碎咖啡以制作不同体积和强度的产品的胶囊。缓冲衬垫允许夹具有效地压缩容纳一定范围的不同配料量的胶囊。
胶囊可以在饮料制备之前或期间被在夹具组件内的加热器预加热。中空针管被插入通过在夹具组件顶部中的入口区域，并且插入到胶囊的针孔中以刺入膜片密封件，并且热水在大约10bar规格压力下被注入来调制在胶囊内侧的咖啡。在下游腔室中的热咖啡的压力和温度导致在胶囊底部处的弱粘结边缘区域剥离，这以受控方式从夹具组件的出口释放产生的咖啡。
当如上讨论应用夹捏到胶囊的出口通道时，夹捏力刚好足够允许最终饮料以期望的速率漏出通过出口通道，同时保持在胶囊内的高压力，不会在配料腔室中过度形成背向压力。
合适地，水性流体在从大约5至大约15bar规格的(例如大约10bar规格)压力下被注入。通常，水性流体在从大约88℃至大约95℃、例如大约90℃的温度下被注入。液体可以从大约25ml/min至大约500ml/min、并且更优选地从大约50ml/min至大约150ml/min的平均速率被注入到胶囊中。水注入的持续时间合适地为从大约10至大约30秒，例如从大约12至大约15秒。合适地，水性流体基本由水组成并且调制配料包括磨碎咖啡。这样允许生产浓咖啡式咖啡。
流体可以以间歇或脉冲式注入以优化产品的口感特性。该方法可以还包括在调制之后注入空气到胶囊中的步骤以从胶囊排除剩余饮料。可选地或附加地，实现剩余物的脱水可以在调制之后通过如上所述地向内移动一个或两个能运动夹具壁压缩配料层来实现。配料(例如磨碎咖啡)层的相似压缩可以在水注入之前来执行以巩固配料层。经验已经表明，具有配料层最优程度的压缩，其提供咖啡中的浓咖啡crema和其他浓咖啡式特征的最大形成。
合适地，基本上该方法的所有步骤，除了饮料类型的选择和胶囊插入到夹具中，都由该装置自动地执行。
将理解的是，以描述的经济角度而言，优选和可选特征在一些情况下已经相对于本发明的仅一个方面来描述，即使它们可应用于所有其他方面。因而，已经相对于本发明的任意一个方面在上文描述的任何特征也可以应用到本发明的任何其他方面。
上述实施例已经仅借由示例来描述。落入所附权利要求范围内的许多其他实施例对于本领域的技术人员读者而言是显而易见的。

Claims (16)

1.一种容纳饮料制备配料的饮料制备胶囊，饮料胶囊包括具有侧壁的主体，所述侧壁由一个或多个基本上不透空气和液体的片材料形成，所述片材料限定容纳饮料制备配料的腔室并且还限定出口通道，所述出口通道具有在饮料流动方向上的长度、垂直于该流动的横截面以及上游端部，所述上游端部与所述腔室流体连通以用于使饮料从所述腔室漏出，其中，所述出口通道的至少一部分长度填充有过滤材料以用于过滤从所述腔室漏出的所述饮料。
2.根据权利要求1所述的饮料制备胶囊，其中，所述过滤材料为设置在所述出口通道中的过滤材料塞的形式。
3.根据权利要求1所述的饮料制备胶囊，其中，所述过滤材料为过滤片的两个或更多个堆叠层的形式。
4.根据权利要求3所述的饮料制备胶囊，其中，所述两个或更多个堆叠层由单个过滤片形成，所述单个过滤片具有分别粘结到所述主体的相对侧壁的第一和第二边缘，所述过滤片在所述侧壁之间V型折叠或W型折叠以形成在所述出口通道中的所述堆叠层。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的饮料制备胶囊，其中，所述过滤材料从出口通道突出到容纳饮料制备配料的所述腔室中。
6.根据权利要求1所述的饮料制备胶囊，其中，所述胶囊还包括与所述出口通道的下游端部流体连通的出口腔室，所述出口腔室具有一个或多个出口以用于使饮料从胶囊漏出。
7.根据权利要求6所述的饮料制备胶囊，其中，所述出口腔室为调理腔室，所述调理腔室具有分叉形状以及设置在胶囊的相对侧上的两个出口。
8.根据权利要求6或7所述的饮料制备胶囊，其中，所述出口在胶囊被使用前用热可释放粘合剂密封。
9.根据权利要求1所述的饮料制备胶囊，还包括与所述腔室流体连通以用于将水注入到该腔室中的入口喷嘴。
10.根据权利要求1所述的饮料制备胶囊，其中，所述主体由前和后片形成，所述前和后片中的至少一个是柔性薄膜材料，所述前和后片沿着顶部边缘和相对侧部边缘以面对面关系粘结在一起，还包括粘结物，所述粘结物处在所述前和后片之间并且在所述顶部边缘下的所述相对侧部边缘之间延伸越过所述胶囊，所述粘结物具有限定所述出口通道的间隙。
11.根据权利要求10所述的饮料制备胶囊，还包括过滤片材料，所述过滤片材料具有分别粘结到所述前和后片的内表面的第一和第二相对边缘，所述过滤片材料具有V型折叠线，所述V型折叠线设置于在所述出口通道中或下方的所述相对边缘下方，由此所述折叠的过滤片形成在所述出口通道中的过滤塞。
12.根据权利要求10或11所述的饮料制备胶囊，其中，所述胶囊还包括
与所述出口通道的下游端部流体连通并且具有一个或多个出口以用于使饮料从胶囊漏出的出口腔室，或者
与所述出口通道的下游端部流体连通并且具有一个或多个出口以用于使饮料从胶囊漏出的出口腔室，并且所述出口腔室为调理腔室，并具有分叉形状以及设置在胶囊的相对侧上的两个出口，
其中，所述出口腔室和出口通过将在所述出口通道下方的所述前和后片粘结而与所述主体及所述出口通道整体地形成。
13.根据权利要求12所述的饮料制备胶囊，其中，所述出口通道和出口腔室设置在所述胶囊的轴向中间区域中，并且所述出口腔室具有从饮料配料腔室宽度的20％到70％的宽度。
14.根据权利要求1所述的饮料制备胶囊，其中，所述出口通道具有从5mm到25mm的宽度。
15.根据权利要求14所述的饮料制备胶囊，其中，所述出口通道具有从8mm到15mm的宽度。
16.一种制作饮料的方法，包括将权利要求1至15任一项所述的饮料制备胶囊插入到饮料制备装置的夹具组件中，所述饮料制备装置包括夹具组件、用于将水注入到保持在该夹具组件内部的胶囊中的注入器，以及用于在大于1bar规格的压力下将所述水泵送通过所述注入器的泵，所述夹具组件包括两个或更多个夹具构件，至少一个夹具构件能运动以打开和闭合所述夹具组件，其中，在闭合位置中所述夹具构件的相应内壁限定适于在饮料制备期间基本上包围并支撑胶囊的腔室，所述腔室具有用于注入水的入口区域和用于漏出饮料的出口区域，其中，所述夹具构件中至少一个的所述内壁包括用于接纳所述胶囊的凹陷基底表面，以及一个或多个压力衬垫，所述一个或多个压力衬垫从所述凹陷基底表面突出以用于选择性地压缩紧邻所述入口区域的所述胶囊的区域，其中所述胶囊的出口被夹捏在所述出口区域中的所述夹具构件之间；在所述入口区域中将水性液体注入到所述胶囊中以在所述胶囊中产生饮料；以及允许所述饮料通过所述出口区域漏出。
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