CN104244777A - 用于饮料制备机器的胶囊保持器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将封闭胶囊(9)保持在饮料制备机器中的胶囊保持器(8)，所述胶囊含有饮料前体配料，所述机器能够将加压流体穿过所述胶囊的壁(11)注入胶囊中，从而使所述流体和所述前体配料混合来制备饮料，所述胶囊保持器(8)包括手柄(13)、适于保留和保持所述胶囊的杯形主体(12)和用于将所述胶囊保持器可移除地插入所述机器中的引导装置，其中所述胶囊保持器(8)还包括用于释放所述胶囊内的流体压力的压力释放装置(15)。

Description

用于饮料制备机器的胶囊保持器

技术领域

本发明涉及一种用在饮料制备机器中以保持配料胶囊的胶囊保持器。

背景技术

饮料制备机器在食品工业和消费品领域是众所周知的。这类机器允许用户在家中制备给定类型的饮料，例如咖啡饮料，如浓缩咖啡或冲煮式咖啡。

如今，大部分用于家用饮料制备的饮料制备机器包括由一机器构成的系统，该机器可容纳用于饮料制备的分成份的配料。这样的分份配料可以是软的荚状容器或易理包，或包袋，但是越来越多的系统使用半刚性或刚性的分份配料诸如刚性易理包或胶囊。在下文中，饮料机将认为是使用刚性或半刚性胶囊的饮料制备机器。

机器优选地包括用于容纳所述胶囊的保持器/容座和用于在将加压流体(优选水)注入所述胶囊中的流体注入系统。对于咖啡饮料的制备，在压力下注入胶囊的水优选是热的，也就是说在高于70℃的温度下。然而，在一些特殊的情况下，水也可以在环境温度下，或甚至在冷冻温度下。在对胶囊内容物的提取和/或溶解期间，胶囊腔室内的压力通常对于溶解产品为约1巴至约8巴，对于提取烘焙和研磨咖啡为约2至约12巴。本发明还可以包括饮料制备的所谓“冲煮”过程(特别是对于茶和咖啡)。冲煮需要用流体(例如热水)浸泡配料一定的时间，然而提取或溶解制备过程允许用户在几秒钟内制备饮料，例如咖啡。

通常，在下文的说明书中，用流体对配料的术语“冲煮”意在包括提取粉末状食材例如烘焙和研磨粉状咖啡，或溶解可溶性食材例如可溶茶或咖啡、牛奶、可可粉混合物，或在非常低的相对压力或大气压力下用浸泡液浸泡食材例如用热水浸泡茶叶，浸泡时间比提取或溶解所需的时间长。

在压力下提取和/或溶解封闭胶囊的内容物的原理是已知的，该原理通常包括将胶囊限制在机器的保持器中，通常在使用刺穿注入件诸如安装在机器上的流体注入针刺穿胶囊表面之后，将一定量的加压水注入胶囊中，从而在胶囊内产生加压的环境，以提取该物质或溶解该物质，然后穿过胶囊释放提取物或溶解物。允许应用该原理的胶囊已经例如在申请人的欧洲专利EP 1 472 156 B1和EP 1 784 344 B1中描述。

允许应用这种原理的机器已经例如在专利CH 605 293和EP 242 556中描述。根据这些文献，机器包括用于胶囊的保持器和以空心针形式制成的穿孔和注入件，穿孔和注入件在其远端区域包括一个或多个液体注入孔。该针具有双重作用，一方面，该针用于打开胶囊的顶部部分，另一方面，该针构成水进入胶囊的入口通道。

机器还包括用于储存流体(在大多数情况下，该流体是水)的流体储槽，该流体用于在压力下溶解和/或浸泡和/或提取胶囊中所含的配料。机器包括诸如煮器或热交换器的加热装置，该加热装置能够将其中所使用的水加热至工作温度(传统上是高达80-90℃的温度)。最后，机器包括用于使水(可选择地通过加热单元)从储槽流通至胶囊的泵元件。水在机器中流通的方式例如通过选择阀装置，如在申请人的欧洲专利申请EP 2162653 A1中所述类型的蠕动阀来选择。

当要制备的饮料是咖啡时，制备咖啡的一种令人感兴趣的方式是向用户提供含有烘焙和研磨咖啡粉的胶囊，烘焙和研磨咖啡粉用注入胶囊中的热水来提取。

已经开发了用于该应用的胶囊，该胶囊在申请人的欧洲专利EP 1 784344 B1或欧洲专利申请EP 2 062 831中被描述和保护。

总之，该胶囊典型地包括：

-空心主体和注入壁，该注入壁是不透液体和空气的，并附接至主体，且适于例如通过机器的注入针刺穿，

-含有要提取的烘焙和研磨咖啡层的腔室，

-设置在胶囊底部的铝膜，该铝膜封闭胶囊，以保持腔室中的内部压力，该铝膜与刺穿装置相关联，用于在腔室内的内部压力达到某一预定值时刺穿铝膜形成分配孔，

-可以有的，被配置成用于打断流体射流，从而降低注入胶囊中的流体射流的速度和以降低的速度分配流体横穿物质层的装置。对于用户来说，知道何时机器储槽中的水位太低而不能制备全部饮料通常是重要的。

在很多情况下，在饮料制备机器中使用的胶囊是封闭胶囊。该封闭胶囊是令人感兴趣的，因为它们保护其中所含的配料免受周围气体和水分的影响，并允许较长的保存时间。通常，这类封闭胶囊由不透气和/或不透水分的材料制成，并且特征是具有刚性或半刚性主体，所述主体的一个壁例如顶壁由膜构成，该膜将通过饮料制备机器的流体注入针刺穿。当液体注入胶囊隔室时，压力增加，该压力增加起到用于穿过胶囊的分配壁(通常为底壁)提取胶囊内所含配料的提取手段的作用。

在现有技术胶囊中，在饮料已经制备和分配之后，当机器的流体注入针从胶囊移除时，胶囊顶膜被刺穿并留下孔“H”，如图12中所示。然而，在这样的情况下，胶囊隔室中至少部分地剩余提取流体压力“P”。

如果胶囊含有所要提取的可溶配料，则胶囊隔室通常包括一个单个部分，剩余的流体压力横过隔室体积分布。

在所有情况下，在胶囊已经被使用之后，由于保留在胶囊隔室内的剩余压力P，液体射流“JL”(通常称作“鲸鱼效应”)可以通过由机器针刺穿形成的孔从胶囊顶膜喷射出。该鲸鱼效应在图12中示出。尽管该现象随机地并且很少发生，但是这是不希望的，因为溅出的热液体会导致脏乱。另外，如果所述液体是混合有配料的水，则从清洁的观点也不希望液体从胶囊顶膜泄漏，因为这将在机器周围或内部引起一些细菌滋生，这迫使消费者在使用之后花费时间清洁机器及其周围。

因此，本发明的一个主要目的是为饮料制备系统提供一种防止上述所谓“鲸鱼效应”的解决方案。

发明内容

上述目的通过一种用于将封闭胶囊保持在饮料制备机器中的胶囊保持器实现，所述胶囊含有饮料前体配料，所述机器能够将加压流体穿过所述胶囊的壁注入胶囊中，从而所述流体和所述前体配料混合制成饮料，所述胶囊保持器包括适于保留和保持所述胶囊的杯形主体、手柄和用于将所述胶囊保持器可移除地插入所述机器中的引导装置，其特征在于，所述胶囊保持器还包括用于释放所述胶囊内的流体压力的压力释放装置。

压力释放装置可以是自动的，并由机器启动，或者作为替代该装置可以由使用者手动操作。

在本发明的一个高度优选实施例中，压力释放装置包括适于刺穿胶囊的壁形成至少一个通道的刺穿装置。

在该情况下，所述刺穿装置更优选地包括销针件/销元件，该销针件通过凸轮件可移动地连接至可旋转移动的手柄，该凸轮件附接至所述手柄或与所述手柄一体形成，从而当对所述手柄施加旋转运动时，所述销针件能够相对于胶囊壁表面基本上垂直地滑动，所述销针件可以在下述位置之间移动：

-缩回位置，其中，所述销针件未从杯形主体的内表面伸出，和

-伸出位置，其中，所述销针件从杯形主体的内表面伸出，从而能够刺穿形成穿过胶囊壁的通道。

有利地，凸轮件是安装有弹簧的，从而当未向手柄施加力时，销针件处于其缩回位置。

同样优选地，刺穿元件靠近胶囊的所述侧壁布置。

本发明还涉及一种饮料制备机器，包括：

-基部，该基部包括流体贮器、具有流体泵和流体管的流体输送系统、可以有的流体加热元件，以及冲煮头，该冲煮头适于接纳含有配料的胶囊且适于将加压流体注入所述胶囊，以通过混合所述配料和所述流体来制备饮料，和

-上述根据本发明的胶囊保持器。

最后但同样重要地，本发明涉及使用如上所述的饮料制备机器制备饮料的方法，所述方法按顺序包括以下步骤：

(i)将含有配料的胶囊放在上述根据本发明的胶囊保持器中，

(ii)将所述胶囊保持器插入饮料制备机器的冲煮头中，

(iii)操作所述机器，从而使加压流体通过刺穿胶囊壁形成的通道注入所述胶囊内，所述注入的流体与胶囊中所含的配料混合，以制备饮料，将所述饮料分配到接收容器中，

其特征在于，所述方法还包括在打开机器的冲煮头和将所述胶囊从机器中取出之前，操作胶囊保持器的压力释放装置，以释放胶囊内的剩余流体压力的步骤。

在本发明的高度优选实施例中，所述压力释放装置的操作包括胶囊的壁优选刺穿胶囊的侧壁形成的至少一个通道。

附图说明

本发明的附加的特征和优点将从下文参考附图给出的对当前优选实施例的描述中显而易见，其中：

图1是根据本发明的饮料制备系统的示意性透视图；

图2是根据本发明的胶囊保持器的示意性透视展开图；

图3A是手柄和在缩回位置的流体释放机构的示意性透视图；

图3B是与图3A类似的视图，其手柄是旋转后的，并且流体释放机构在伸出位置；

图4是根据本发明的胶囊保持器的示意性侧视图，其流体释放机构在缩回位置；

图5是根据本发明的胶囊保持器的示意性部分透视剖视图，其流体释放机构在缩回位置；

图6是与图4类似的视图，其手柄是旋转后的，并且流体释放机构在伸出位置；

图7是与图5类似的视图，其手柄是旋转后的，并且流体释放机构在伸出位置；

图8A是在根据本发明的胶囊保持器中的流体释放机构的放大图，所述流体释放机构在缩回位置；

图8B是在根据本发明的胶囊保持器中的流体释放机构的放大图，所述流体释放机构在伸出位置；

图9是示出在通过饮料制备机器将流体注入配料胶囊期间，流体流动路径的示意性剖视侧视图；

图10是示出在饮料被分配之后和机器的冲煮头被打开之前，胶囊内的液面的示意性剖视侧视图；

图11是示出通过由胶囊保持器的压力释放装置产生的通道流出胶囊的剩余流体的示意性剖视侧视图；

图12是示出具有从顶膜溢出的流体回流(鲸鱼效应)的现有技术胶囊的示意性侧视图。

具体实施方式

本发明涉及一种如图1中所示的饮料制备机器1。该饮料制备机器包括基部，该基部具有贮器2、冲煮头3、用于保持冲煮头3下方杯子的杯托4，制备的饮料在冲煮头3中流动。饮料制备机器还包括用于设置机器的工作参数(例如所要分配的饮料体积、要注入胶囊内的流体的压力、饮料的温度等)的控制面板5。

饮料制备机器还包括手柄6，在用于接纳胶囊和用于制备饮料(在功能配置中关闭的冲煮头)的配置中，手柄6分别用于打开和关闭冲煮头。饮料制备机器还包括用于向使用者显示关于机器设置、饮料制备的进展等信息的显示器7。同样，机器1包括用于保持胶囊9的胶囊保持器8。所述胶囊保持器适于被可移除地插入冲煮头3的特定的凹部中。在图1中，所示胶囊保持器就位在冲煮头中。

图1中还示出在饮料制备机器1中使用的胶囊9。胶囊9包括具有侧壁10的主体和顶膜11。胶囊侧壁10是刚性或半刚性热塑性材料，顶膜11由单层或多层热塑性材料制成，该材料足够薄，以能够被定位在机器1的冲煮头中的流体注入针刺穿。

根据本发明，胶囊保持器8包括在饮料已经从胶囊分配之后和冲煮头被使用者打开之前释放胶囊内的剩余压力的结构特征。

在本发明的特殊实施例中，饮料制备机器可以包括安全锁定装置，在感应和测量到胶囊内的压力超过某一预定值或超过大气压力的情况下，该安全锁定装置防止冲煮头3打开。该锁定装置可包括连接至机器的流体系统和流体注入针的压力感应装置，从而可以在饮料已经分配之后而机器的注入针仍然伸入胶囊中时测量胶囊内的压力。

如图2中所示，根据本发明的胶囊保持器包括杯形主体12和手柄13。杯形主体适于将胶囊保持在其中，并且在底部包括分配孔14，胶囊的分配口可以通过该分配孔伸出，在胶囊中制备的饮料通过该分配孔分配。手柄13可枢转安装到杯形主体12的开口中，如图2、4和6所示。

如图2中所示，胶囊保持器的压力释放装置包括：

-呈销针件15形式的刺穿机构，该销针件15相对于胶囊保持器侧壁16的表面大体上正交地定向，如图2、4或6中所示；另外，所述销针件15邻近所述侧壁布置；销针件15可以沿其纵轴线移动，如将在下文描述中所说明的；销针件相对于胶囊保持器主体12的侧壁16安装有弹簧，弹簧17定位在销头和胶囊保持器主体侧壁16的外表面之间，如图4和6中所示；当手柄13未旋转时(即当所述手柄13如图3A或4中所示竖直定位时)，弹簧17保证销针件15从胶囊保持器主体移回其缩回位置，

-凸轮件18，该凸轮件18在将刺穿装置15功能性地连接至手柄13；凸轮件18可与手柄13一体模制，或替代地如图2所示，凸轮件18可以是安装到所述手柄上，从而与所述手柄13功能性地连接的单独元件，例如如图2、3A和3B中所示，凸轮件18包括中心方孔19，该中心方孔19的尺寸被确定成能安装在手柄13的方形轴20上，从而当手柄相对于胶囊保持器的杯形主体12旋转时，凸轮件18同样旋转。凸轮件18安装有弹簧，从而当未对手柄13施加力时，销针件15处在其缩回位置，并且手柄13竖直地定向，如图2和3A中所示。复位弹簧21将凸轮件18的第一连接点22连接至胶囊保持器主体12的第二连接点23。

销针件15包括锐利的远端，该远端足够细并且呈尖形，以刺穿胶囊的厚度小于2mm的塑料壁。

销针件15通过附接至手柄或与手柄一体形成)的凸轮件可移动地连接至可旋转运动的手柄13，从而当对所述手柄施加旋转运动时，所述销针件可以相对于胶囊侧壁表面大体上垂直地(或正交地)滑动。更精确地，销针件15可以在如下两个位置之间移动。

在缩回位置，所述销针件15未从杯形主体侧壁16的内表面伸出；在该位置，手柄13竖直地定位，弹簧17处于如图3A或4中所示的松弛状态，并且凸轮件18的复位弹簧21如图3A或5中所示被压缩。

当使用者在手柄13上施加转动力，从而将所述手柄13从其竖直位置旋转至如图3B、6至或10中所示的水平位置时，销针件15通过凸轮件18的作用向着胶囊保持器的杯形主体12的中心移动，从而销针件15通过通道24伸出，通道24贯穿杯形主体侧壁16的内表面，如图6或8B中所示。在该位置，销针件15能够刺穿胶囊9的侧壁，如图8B或图10中所示。

凸轮件18包括凸轮槽25，销针件15的近端26可沿着凸轮槽25滑动，如例如图3A和3B中所示。

作为旋转手柄的替代方案，手柄13可以像按钮一样，该按钮弹簧式安装在常态位置，在该常态位置，销针15是缩回的。在该配置中，不需要凸轮件，该凸轮件与销针件同轴安装的弹簧代替，该弹簧在手柄13和杯形主体12之间压缩。

本发明还涉及用于使用如上所述的饮料制备机器制备饮料的方法。根据本发明的方法按顺序包括如下步骤。

第一步骤是将含有配料的胶囊9放在根据本发明的胶囊保持器8中，如上所述。

然后使用者将装载有胶囊9的胶囊保持器8放入饮料制备机器的冲煮头中，并通过向下滑动手柄6关闭冲煮头，如例如图1中所示。

然后，使用者使用例如控制面板5启动机器，从而操作所述机器1，使得流体在压力下通过通道注入胶囊9中，该通道通过机器的流体注入针27刺穿胶囊的顶膜11，如图9中所示。注入的流体穿过然后离开胶囊的流动路径用箭头表示。注入的流体与胶囊中所含的配料混合，以制备饮料，通过注入流体在胶囊内增强的流体压力引起胶囊在其分配端部28处开口，流体注入接收容器如杯子(未在附图中示出)。一旦已经分配了一定体积的饮料，则机器流体泵停止将流体注入胶囊中，并且胶囊分配开口闭合，从而不会滴落入最后的容器(杯子)中。

在饮料已经如上所述从胶囊分配出，并且胶囊已经闭合以防止产品滴落之后，一些液体残留在胶囊隔室中，直到大体上非常接近胶囊的顶膜11的液面，如图10中虚线所示。

此刻，如果使用者通过抬起图1中所示的手柄6来打开机器的冲煮头，则胶囊中加压剩余液体将通过胶囊的顶膜11上已经被流体注入针27刺穿形成的孔回流，并且将产生一股加压液体射流(“鲸鱼效应”)，如图12中所示。为了避免鲸鱼效应，本发明允许用户穿过胶囊9的侧壁10刺穿压力释放通道。为了释放压力，同时胶囊9仍然装载在胶囊保持器8中，并且胶囊保持器8仍然在机器1的关闭的冲煮头3中，使用者旋转胶囊保持器8的手柄13，如图7或图10中所示，从而使手柄水平地导向。如上所述，这使销针15向着胶囊移动，销针15刺穿所述胶囊的侧壁10，如图10中所示。这在胶囊的内部和外部之间产生一连通通道。然后，当使用者释放手柄13上的旋转力时，由于由复位弹簧21施加的反作用力，手柄13回到其常态竖直位置，如图11中所示。销针15因此从胶囊9移出，使刺穿胶囊侧壁10的通道29打开，以允许胶囊中受压的剩余液体沿着图11中虚线箭头所示的流动路径通过所述通道流出至胶囊外部，流向仍然放置在胶囊保持器下方的使用者的饮料杯。如图11中所示，胶囊中流体的液位下降，并且内部压力降低至与大气/环境压力相等的压力。

使用者然后可以打开冲煮头并取出胶囊保持器和丢弃胶囊，而没有任何鲸鱼效应的问题。

本发明不仅对鲸鱼效应起作用，而且还提供了对胶囊再循环能力的改善(胶囊在被丢弃时未充满液体，因此没有将满的胶囊扔进垃圾箱的问题)。

必须注意的是，申请人用高速相机进行了实验，实验表明回流(鲸鱼效应)不仅由于压力，而且由于在提取结束时胶囊非常满。即使胶囊中的压力非常低并与大气压力相近，机器头打开动作导致胶囊的震动，从而产品溢出并从顶膜的注射孔离开。

应当理解的是，对本文描述的当前优选实施例的各种改变和修改对于本领域的技术人员将是显而易见的。在不背离本发明的精神和范围以及不减少其随之带来的优点的情况下，可以进行这些改变和修改。因此，这些改变和修改由随附权利要求覆盖。

Claims (10)

1.一种用于将封闭胶囊(9)保持在饮料制备机器(1)中的胶囊保持器(8)，所述胶囊(9)含有饮料前体配料，所述机器(1)能够将加压流体穿过所述胶囊的壁(11)注入所述胶囊中，从而使所述流体和所述前体配料混合以制作饮料，所述胶囊保持器(8)包括手柄(13)、适于保留和保持所述胶囊的杯形主体(12)和用于将所述胶囊保持器可移除地插入所述机器中的引导装置，其特征在于，所述胶囊保持器(8)还包括用于释放所述胶囊内的流体压力的压力释放装置(15、17、18、21、25)。

2.根据权利要求1所述的胶囊保持器(8)，其中，所述压力释放装置(15、17、18、21、25)是自动的，并由机器启动。

3.根据权利要求1所述的胶囊保持器(8)，其中，所述压力释放装置(15、17、18、21、25)由使用者手动操作。

4.根据上述权利要求1或3中任一项所述的胶囊保持器(8)，其中，所述压力释放装置包括刺穿装置(15)，所述刺穿装置(15)适于刺穿形成穿过胶囊(9)的壁(10)的至少一个通道(29)。

5.根据权利要求4所述的胶囊保持器(8)，其中，所述刺穿装置包括销针件(15)，该销针件(15)通过凸轮件(18)可移动地连接至可旋转运动的手柄(13)，该凸轮件(18)附接至所述手柄或与所述手柄一体形成，使得当对所述手柄(13)施加旋转运动时，所述销针件(15)能够相对于胶囊壁表面(10)基本上垂直地滑动，所述销针件(15)可以在下述位置之间移动：

-缩回位置，在该缩回位置所述销针件(15)未从所述胶囊保持器的所述杯形主体(12)的内表面伸出，和

-伸出位置，在该伸出位置所述销针件(15)从所述杯形主体(12)的内表面伸出，从而能够刺穿形成穿过胶囊壁(10)的通道(29)。

6.根据权利要求5所述的胶囊保持器(8)，其中，所述凸轮件(18)安装有弹簧，从而当未向手柄(13)施加力时，所述销针件(15)处于其缩回位置。

7.根据上述权利要求4至6中任一项所述的胶囊保持器(8)，其中，所述刺穿元件(15)靠近胶囊(9)的侧壁(10)布置。

8.一种饮料制备机器(1)，包括：

-基部，该基部包括流体贮器(2)、具有流体泵和流体导管的流体输送系统、可以有的流体加热元件，以及冲煮头(3)，该冲煮头(3)适于接纳含有配料的胶囊(9)和适于将加压流体注入所述胶囊，以通过混合所述配料和所述流体来制备饮料，和

-根据上述权利要求1至7中任一项所述的胶囊保持器(8)。

9.一种使用根据权利要求8所述的饮料制备机器(1)制备饮料的方法，所述方法按顺序包括以下步骤：

(i)将含有配料的胶囊(9)放在根据上述权利要求1至7中任一项所述的胶囊保持器(8)中，

(ii)将所述胶囊保持器(8)插入饮料制备机器(1)的冲煮头(3)中，

(iii)操作所述机器(1)，从而使流体在压力下通过刺穿胶囊壁(10)形成的通道(29)注入所述胶囊(9)内，所注入的流体与胶囊中含有的配料混合来制备饮料，和将所述饮料分配到接纳容器中，

其特征在于，所述方法还包括在打开机器的冲煮头(3)和将所述胶囊(9)从机器中取出之前，操作所述胶囊保持器(8)的压力释放装置(15、17、18、21、25)以释放所述胶囊(9)内剩余流体压力的步骤。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述压力释放装置(15、17、18、21、25)的操作包括刺穿所述胶囊(9)的壁、优选刺穿所述胶囊的侧壁(10)形成至少一个通道(29)。