CN106604667B - 饮料制备机器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种饮料机器(300)，所述饮料机器包括：泵(106)，所述泵用于将水(104)从水箱(102)泵送通过加热器(108)和中空注射针(200)进入饮料胶囊(202)；加压装置(302)，所述加压装置包括腔室(304)；水管线(116)，所述水管线将所述泵(106)的出口连接到所述腔室(304)；加压装置阀(316)，所述加压装置阀在所述泵(106)和所述加压装置(302)之间；气体管线(312)，所述气体管线将所述加压装置(302)连接到所述中空注射针(200)；以及排放阀(314)，使得所述加压装置(302)从所述泵(106)接收一定量的水(104)以压缩保持在所述加压装置(302)的所述腔室(304)中的一定量的气体(310)，并且使得当所述排放阀(314)打开时，所述被压缩的一定量的气体(310)通过所述中空注射针(200)排放。

Description

饮料制备机器

技术领域

本发明涉及一种用于制备饮料的机器。更具体地，本发明涉及一种用于通过向配料包装内注入水来制备饮料的机器，该机器包括用于维持此注入系统的功能的装置。本发明还涉及一种用于使用此机器的方法。

背景技术

近年，借助单份供应的基于胶囊的饮料分配系统来制备和供应饮料以及其他液体食品变得众所周知。在这种系统中，至少一种饮料配料诸如粉末状或研磨咖啡、茶叶或可可粉的单次供应量是以一次性使用的包装形式提供，这个包装是由例如塑料或铝制造，其气密地密封以保护其中的饮料配料。

这种配料包装可为刚性或半刚性胶囊、袋、软囊、荚包等等。

这种系统还可适于供应液体或半液体食品，诸如肉汤或者婴儿配方奶粉；出于本文献的目的，术语“饮料”因此应理解为包括任何基本上液体的消化物质。

为了提取饮料，将胶囊插入饮料机器中，该饮料机器适于将胶囊接纳在配料包装保持器中；该机器通常包括水贮存器、以及用于将水加热、对其加压并将其引入饮料包装中的装置。针对正在制备的饮料的类型调整该方法的准确参数(例如，温度、水量、注射压力)。

在被引入包装中时，水与饮料配料混合，并且随后将所得饮料分配到容器之中，以供食用。以此方式，单个机器可根据需要并在没有从一种类型饮料转到另一类型饮料的重大调整的情况下，以单份形式来提供许多不同饮料。

在许多这些饮料分配系统中，借助于中空针将水引入到配料包装中。该针刺穿配料包装，使得在提取过程中，水流通过该针从贮存器输送到配料包装中。将水流与饮料配料混合形成饮料，接着，通过包装中的至少一个开口将饮料从包装排泄，该开口正是为这一目的提供。

基于针的系统允许在高压下将水注入，这在某些饮料诸如浓缩咖啡或者还有基于水溶性配料粉末制备的饮料的制备中是有利的。在这后一情况下，进入配料包装的水的高速度利于溶解，因为它增强了可溶粉末与水之间的混合。通过针注入到配料包装中的强大的水射流降低了未溶解的粉末以及随后的配料包装的堵塞和/或杯内质量差的风险。

然而，这种系统也有某些缺点。在饮料制备周期结束时，针中留有少量的水。当使用硬水(即，所溶解的矿物质含量高的水)时，这留在针中的少量的水在该针干燥时，在该针的内表面上留下石灰垢沉积物。由此，针的内径缓慢减小，从而减小水流过该针的速率，并降低了饮料机器性能。随着时间推移，针堵塞的风险增大，这阻止水注入配料包装，并且迫使进行饮料制备机器的修理或替换。

当在饮料制备机器中使用经加热(≥60℃)的水时，正如制备热饮诸如咖啡或茶时的情况，这个问题特别严重。经加热的水使溶解在其中的矿物质更快地堆积在中空注射针的内部，从而使问题加剧而超过冷水(或环境温度水)中出现的水平。

某些其他系统试图对此进行补救。例如，文献WO 2012/076483描述一种机械系统，它包括插针，插针被配置成当饮料胶囊被插入和移除时，插入到注射针中。这种系统将确实从注射针的内部除去堆积的矿物质沉积物，然而，它并未预防性地排出在每个注射周期后针孔的内表面上出现的液体。它的使用还需要了许多专用部件，其中一些专用部件可能小且精密，从而使得该机器的制造不太可靠，而且较为昂贵。

因此，本发明的目标是解决或改善上述问题中的至少一些。

发明内容

因此，根据本发明的第一方面，提供一种用于制备饮料的机器，所述机器包括水回路，所述水回路包括水管、水箱、泵、水加热器和中空注射针，其中所述泵从所述水箱抽取出一定量的水，并且通过所述水管将其朝向所述中空注射针输送以注入到配料包装中并在其中与所述配料混合。

根据本发明，所述机器还包括：

-加压装置，所述加压装置包括腔室；

-水管线，所述水管线从所述水管在所述泵下游朝所述加压装置的所述腔室延伸；

-加压装置阀，所述加压装置阀设置在所述水管线上；

-气体管线，所述气体管线从所述加压装置向所述中空注射针延伸；以及

-排放阀，所述排放阀设置在所述气体管线上；

其中，当所述泵工作时，所述排放阀关闭，并且一定量的水通过所述水管线输送到所述腔室中，并且由此压缩保持在其中的一定量的气体；并且当所述泵不工作时，所述加压装置阀关闭，并且，被压缩的所述一定量的气体通过所述排放阀和所述中空注射针排放。

这种机器的优点在于，通过注射针排放被压缩的一定量的气体并将其中残留的水除去，防止矿物质沉积物堆积在注射针中。一旦饮料制备完成，就将排放阀打开以通过中空注射针来快速排放被压缩的一定量的气体，从而排出可能会留在其中的任何液体。以此方式，排出中空注射针中存在的任何残留的水或饮料，从而防止其中结垢。

此外，通过使用在将水注入配料包装期间由泵产生的压力来压缩最终通过中空注射针排放出的气体，来实现这种气体(优选地为空气)排出。因此，系统无需额外气体泵或其他昂贵或复杂的气体供应。因此，机器以高度的简单性、可靠性和效率实现这些优点。

此外，由于系统仅有少量部件，因此其操作可靠性和其实现成本是最小的。

因此，避免了水停滞在中空注射针内以及伴随的矿物质堆积在其中，从而在机器操作寿命内保持一贯高性能和效率水平。

在可能实施方案中，加压装置阀是止回阀，其被偏压，以便所述加压装置阀两端的压差高于第一预先确定的值时，允许水从所述泵流入所述加压装置。

这样是有利的，因为这种止回阀用于一旦泵关闭就保持已积聚在加压装置内的任何压力，从而在使用机器时为使用者提供更大程度的灵活性，因为在将泵关闭时无需排放被压缩的一定量的气体。此外，将加压装置阀提供为止回阀防止水从加压装置回流。

在另一可能实施方案中，该机器还包括注入止回阀，所述注入止回阀设置在所述水管上，位于所述水管线和所述水管之间的接合部下游，所述注入止回阀被偏压以在所述注入止回阀两端的压差高于第二预先确定的值时，允许水从所述泵朝所述中空注射针流动，所述第二预先确定的值高于针对加压装置阀的参考压差而设定的所述第一预先确定的值，如上所述。

这样是有利的，因为在所述水流的压力达到第二预先确定的值之前，由泵提供的水仅流动到加压装置。以此方式，机器被配置成在开始将水注入饮料胶囊之前为该加压装置充气。由此，机器变得更有效和可靠。

在另一可能实施方案中，该机器还包括分隔器，所述分隔器设置在所述加压装置的所述腔室内，并且与所述腔室形成不透流体的密封，所述分隔器由此将所述加压装置的所述腔室分成与所述水管线水连通的水室和与所述气体管线气体连通的气体室。

这种分隔器的优点在于，其使水和气体在加压装置内分离，同时仍允许水进入加压装置并且压缩气体。以此方式，防止机器的水和气体部分的任何交叉污染。提供分隔器还允许采用比不提供分隔器时更高的压力，因为这避免了气体溶解于水。

在一个可能实施方案中，分隔器是柔性膜。

这种分隔器的优点在于其实施起来便宜且容易。

在另一可能实施方案中，分隔器是弹簧加载活塞。

活塞构型中的分隔器的优点在于，其可在其孔内进行非常大程度的移位，从而允许高度压缩加压装置内的气体体积。

在有利实施方案中，腔室包括用于将水从加压装置的腔室排回到水箱中的水出口。

这种水出口允许排出在机器的操作期间被输送到加压装置中的水，并为将引入到加压装置的腔室中的新注入的气体释放加压装置中的容积。以此方式，饮料机器可重设以随后使用。

在可能实施方案中，排泄管线从所述水出口和所述水箱延伸，并且排泄阀设置在所述排泄管线上，所述排泄阀在被压缩的一定量的气体排放后打开。

这样是有利的，因为从加压装置排泄的水被重新捕获用于后续重复进行饮料制备周期。

替代作为被动排泄装置的水出口，在每个周期后，可通过以反向模式致动泵来主动地从加压装置除去水，以便通过水管线将水从加压装置的腔室排回最初除去水的水箱中。

在另一实施方案中，选择阀设置在所述水回路上，用于打开或关闭所述水管，并且在所述水管打开时启用所述泵。

在第二方面，本发明涉及一种用于在如上所述饮料机器中制备饮料的方法，包括如下步骤：将配料包装设置在所述饮料机器的配料包装保持器中；将所述饮料机器的中空注射针插入所述配料包装中；启用所述泵，由此将第一一定量的水从所述水箱输送到加压装置的腔室，并且压缩其中一定量的气体，并随后或同时通过所述中空注射针将第二量的水从所述水箱输送到所述配料包装中；停用所述泵；以及打开气体管线中的排放阀，由此通过所述中空注射针排放所述加压装置中的一定量的气体。

以此方式，机器的使用者以实现前述讨论中描述的优点的方式制备饮料。

当先将第一一定量的水输送到加压装置的腔室中、后将第二一定量的水输送到饮料胶囊中时，方法的效率和可靠性得到改善。

这样是有利的，因为在将水注入配料包装中以制备饮料之前，加压装置内的气体体积达到全压。

当将第一一定量的水输送到加压装置的腔室中的同时、将第二一定量的水输送到饮料胶囊中时，制备饮料所需的总时间被最小化。

在可能实施方案中，该方法还包括在打开排放阀的步骤之前执行如下步骤：从配料包装抽取出中空注射针。

这样是有利的，因为被压缩的一定量的气体将排放到周围环境中，而不排放到配料包装中。这允许机器与包含有否则可能阻止被压缩的一定量的气体正常排放的不可溶饮料配料(即，研磨咖啡或茶叶)的配料包装一起使用。

在另一可能实施方案中，该方法还包括在打开排放阀的步骤之后执行如下步骤：从配料包装抽取出中空注射针。

这样是有利的，因为将在中空注射针仍然位于配料包装内时进行被压缩的一定量的气体排放。当配料包装包含可溶饮料配料(即，奶粉或冷冻干燥咖啡)时，将被压缩的一定量的气体排放到配料包装中将排出在完成注射后留在配料包装中的任何痕量饮料。因此，减少了从机器取出配料包装时从配料包装滴下的饮料。

在可能实施方案中，该方法还包括在打开排放阀的步骤之后执行如下步骤：从加压装置的腔室排泄第一量的水中的至少一些。

这样是有利的，因为它将准备加压装置用于随后重复进行饮料制备。另外，从加压装置的腔室排泄出水可用于注入额外的一定量的气体以替代通过中空注射针排放的那些。

在可能实施方案中，排放阀在所述排泄步骤期间是打开的。

附图说明

本发明的额外特征和优点在以下以非限制性的实施例方式给出的附图中有所描述，并且这些特征和优点将从其中显而易见，其中：

-图1是现有技术中已知的饮料制备机器的局部剖切图；

-图2是图1的饮料机器的示意图；

-图3是根据本发明的实施方案的饮料机器在饮料制备期间的示意图；以及

-图4是根据本发明的实施方案的饮料机器在排放一定量的气体期间的示意图。

具体实施方式

本说明书中使用的词语“包括”、“包含”和类似的词语，都不应被理解为具有排他性或穷举性的含义。换句话讲，这些词语用来指“包括但不限于”的意思。

现参考以下实施例进一步描述本发明。应当理解，受权利要求书保护的本发明并非旨在以任何方式限制于这些实施例。

图1是现有技术中已知的饮料制备机器100的局部剖切图。饮料机器100包括水回路，该水回路包括其中容纳一定量的水104的水箱102、以及过滤器105、泵106和加热器单元108。泵能够输送介于13巴和15巴之间的最大输出压力(相对于大气压的压力)。

饮料制备机器100还包括配料包装保持器110，在此处示出为处于关闭位置。作为非限制性的实施例，配料包装在此处是保持到饮料胶囊保持器110中的饮料胶囊(未示出)。胶囊保持器110将饮料胶囊保持在为此目的而提供的凹陷112中，例如在申请人的欧洲专利EP 1472156B1中描述的类型。饮料胶囊通常是中空的、圆柱形的或截头锥形的容器，其保持足以做出单份饮料的一种或多种饮料配料的一部分。这种饮料配料可包括可溶配料，诸如咖啡粉、奶粉、糖或可可粉；不可溶配料，诸如研磨咖啡或干茶叶；或者当重构时产生液体食品的其他此类配料或配料的组合。

一旦饮料胶囊插入胶囊保持器110的凹陷112中，胶囊保持器110就滑动到机器100中的适当位置，如图1所示。板114包括中空注射针(未示出)，其设置成使得当板114放置在饮料胶囊上时，注射针刺穿饮料胶囊并伸入其内部。当机器处于功能配置时，胶囊保持器110容纳胶囊并插入机器中，并且针板114朝向胶囊保持器110移动，以便关闭胶囊保持器110，并使配料胶囊接着容纳在封闭冲煮腔室中，在封闭冲煮腔室中，发生冲煮过程。

中空注射针借助水管116与泵106和水加热器108流体连通，水管116在该实施例中分叉成水管线116A和116B。水管线116A和116B限定通向注射针的两条可选水路，每条各对应于使用饮料机器的一种可能性。在第一种可能性中，使用者选择从水箱(在环境温度下)抽取并直接通过泵106流向注射针的所谓的“冷”水。对“冷”和“热”水的选择通过手动地将杆122分别在其中间位置122B与图1所示的“热”位置122A或“冷”位置122C之间扳动执行，在中间位置处，泵停止且选择阀120关闭。泵106继而通过进给管线118从水箱102抽取水104。在操作期间，泵106从水箱102抽取水流104，并且在压力下通过水管线116A或116B将其排出。

一般饮料机器100的总体构型和操作原理；并特别是将饮料胶囊装载到胶囊保持器110中以及具有饮料胶囊的饮料机器的正确密封的实施例在申请人的欧洲专利EP1967099B1中有描述。

水管线116A将水直接从泵106输送到中空注射针，由此制备常温饮料。相反，水管线116B在将水104输送到中空注射针之前，将水104从泵106输送通过水加热器108，从而加热水104以制备热饮料124(在大多数情况下为约100℃)。

在如图1所示的机器中，提供选择阀120，其能在如上所述的位置122A、122B和122C之间移动，该选择阀选择性地阻断水管线116A和116B与注射针之间的流体连通。为了制备热饮料，选择阀120设为处于位置122A以阻止水管线116A而打开水管线116B，使得仅流经水管线116B的经加热的水104注入到饮料胶囊中。相反，为了制备冷饮料124，选择阀120设为处于位置122C以阻止水管线116B，使得水104直接从泵穿过水管线116A流入饮料胶囊，而不通过水加热器108。并且当选择阀120设为处于位置122B时，这两条水管线116A和116B都会关闭，并且泵被停止。在图1所示的机器的实施方案中，阀120是申请人的欧洲专利EP2162653B1中描述的类型的蠕动阀。利用这种蠕动阀，当定位杆122位于其中间位置122B时，这两条水管线116A和116B都会关闭，使得没有水通过注射针。此外，阀120包括电开关(图1中未示出)，其控制泵的致动；在处于阀的位置122B时，泵被停止，而如果使用者将杆122枢转到其位置122A或其位置122C，那么开关也被致动，并且泵被打开。替代上述手动杆122，饮料机器可包括自动化阀致动，其中该阀借助机动化装置在其各个位置之间变动。在这种情况下，通过由使用者按下机器的控制面板上的对应“热”或“冷”按钮来进行选择。

图2是图1中描绘的饮料制备机器100的示意图。在图2中，可以看出，中空注射针200刺穿配料包装(在此处为饮料胶囊202)穿透该配料包装的封盖204，配料包装如上所述已设置在胶囊保持器110中。根据该机器的特定方面，可使中空注射针200和胶囊保持器202中的任一者或两者可移动以允许饮料胶囊202的插入和除去。

在饮料制备期间，从贮存器102抽取的水104由泵106加压，接着任选地通过如上所述的加热器108和水管线116A或116B，到达中空注射针200。水流104通过中空注射针的尖端206离开中空注射针200，从而与设置在饮料胶囊202的腔室210内的饮料配料208混合。然后，所得饮料124通过排泄孔212从饮料胶囊202排出并进入容器214(例如，杯子)中以供食用。

在完成饮料制备时，泵106关闭，从而释放水管线116A、116B内的压力；然而，少量的水留在中空注射针200中。

图3是根据本发明的实施方案的饮料制备机器在饮料制备期间的示意图。如先前附图中呈现的现有技术机器100中，机器300包括水管116、保存一定量的水104的水箱102、泵106和水加热器108，它们由进给管线118以及水管线116A和116B连接。

在此，机器还包括在水回路上的过滤器105。过滤器通常是金属网过滤器，能够将尺寸超过约100微米的颗粒保留在水箱内。过滤器105是任选的。

启用设置在水回路上的选择阀120以打开或关闭水管116，并且在水管打开时启用泵106。

为了制备饮料，首先将饮料胶囊202设置在机器300的胶囊保持器110中。然后，使中空注射针200刺穿饮料胶囊202的封盖204，由此伸入到饮料胶囊的腔室210中。

机器300还包括加压装置302。加压装置302以封闭腔室304的中空大体上圆柱形的装置的形式被提供。在该实施方案中，加压装置302还设有分隔器：柔性膜306，其将腔室304分成水室308A和气体室308B。

当然，应当理解，在其他实施方案中，加压装置可以不同方式配置，同时仍然实现期望技术效果。例如，加压装置可以简单腔室的形式被提供，而无任何膜或其他分离装置。在这种加压装置中，在压力下被迫进入加压装置的腔室中的流入水直接压缩容纳其中的气体。

在另一可能实施方案中，加压装置以弹簧加载活塞的形式被提供，其可在形成加压装置的腔室的适当配置的孔中移动。这种实施方案可为有利的，因为它可实现比其他构型可能实现的气体压缩更大程度的气体压缩。本领域的技术人员将能够容易地确定所涉及应用的最有利的配置并使其适于饮料机器的正确操作。

柔性膜306优选地由弹性不可渗透物质诸如橡胶制成，并且被密封到加压装置302的腔室304内部，使得防止在加压装置302的腔室304内的两个室308A和308B之间流体连通。

水管线116C在泵106的下游的接合部处从水管116朝腔室304延伸。在该实施方案中，水管线116C和水管116在泵106下游的T形接合部处连接。

水室308A因此与水管116流体连通，使得当泵106操作时(如在饮料制备期间)，水室308A接收加压水流104的一部分(其其余部分如上所述通过中空注射针200输送到饮料胶囊202中)。

气体室308B通过气体管线312与中空注射针200流体连通。气体管线312设有排放阀314，其用于将气体管线312分成上游部分312A和下游部分312B。在将水104注入饮料胶囊202期间，排放阀314维持处于关闭位置。

应当注意，进给管线118、水管116和水管线116A、116B和116C仅用于容纳水。同样，气体管线312的上游部分312A旨在仅容纳气体。根据该饮料制备周期的阶段(这将在下文进一步详细讨论)，气体管线312的下游部分312B可容纳水、气体或它们的混合物。

因此，水104进入加压装置302的水室308A中使柔性膜306偏转到气体室308B中，从而压缩位于其中的所述一定量的气体310。水室308A的入口设有加压装置阀316，该加压装置阀在泵106关闭时防止水104通过供给管线118返回水箱104。所述加压装置阀316与关闭的排放阀314组合以维持加压装置302的气体室308B和气体管线312的上游部分312A内的压缩气体310的压力。在加压装置的气体室内和气体管线312的上游部分312A内的气体压力等于在泵的输出压力或阀314的打开压力之间选择的最低压力。

在该实施方案中，加压装置阀316是弹簧偏压的止回阀，其被配置成仅当跨所述加压装置阀316的压差高于第一预先确定的值时允许水仅沿一个方向(在此为从泵106到水室308A)流动。该值通常针对将使用机器的应用的细节来进行调整；在该实施方案中，加压装置阀316的裂化参考压力优选在1巴与3巴之间(包括1巴和3巴)。该压力选择为低至足以使水104进入加压装置302中是相对不受限制的，但是同时通过关闭加压装置阀316防止水104离开加压装置302及使该量的气体310减压。

当然，在其他实施方案中，该加压装置阀可为不同的类型或构型。例如，该加压装置阀可为简单的先导阀，其在纯液压气动阀的情况下由先导管线触发，或在机电操作阀的情况下由压力传感器和伺服马达触发。这种布置可提供超出由普通的止回阀提供的简单单向操作的功能。

这种阀在配置系统和其操作方面提供增加的灵活性，而在该实施方案中描绘的简单的偏压止回阀装配起来便宜又可靠。本领域的技术人员将能够确定哪个是最适于所涉及的特定具体实施。

现在返回图3所示实施方案，水管116设有注射止回阀318。注射止回阀318是弹簧偏压的止回阀，其在水管线中的压力上升超过第二预先确定的值时打开，并且阻止反向流动(即，从中空注射针200到泵106)。与注射止回阀318有关的该第二预先确定的值优选地大于与加压装置阀316有关的第一预先确定的值。这具有的效果是将水首先从泵106输送到加压装置302中，从而在任何水104通过水回路管线116A或116B被引入饮料胶囊202的腔室210中之前使加压装置302内的气体310达到压力。在本申请中，该第二预先确定的压力在1.5巴与4巴之间，包括1.5巴和4巴，但应理解，该值可根据任何特定应用要求而变化。

由于上述结构，在饮料124的制备期间，当使用者枢转阀120的致动杆时，泵106从水箱102抽取一定量的水104，并且在压力下将其输送通过水管线116。如上所述，因泵致动而在水管线内获得的最大压力为15巴，然而，该值可以更低，即，不高于8-10巴；更优选地，确定水管线116中的水压力的泵的输出压力包括在3和8巴之间。在压力下，水流104首先输送到加压装置302的水室308A中，从而相应地对气体室中的所述一定量的气体310加压。

一旦压力已积聚在加压装置302的腔室304内，并且在注射止回阀318两端的压差已经达到第二预先确定的值，则加压装置阀316关闭以将加压装置302和气体管线上游部分312A保持在压力下，无论通过泵与注射针之间的水回路116、116a、116B的压力之后可能发生何种变化。注射止回阀318打开(其可在阀316关闭的同时打开，或者此后的延迟时间上打开)。如上所述，流现通过水管线116A或116B中的一个输送，这取决于是制备冷(环境)饮料还是热饮料。从泵循环到注射针以注入到配料胶囊中、特别是通过水管线116A或116B中的任一个的水的压力由所述泵根据在提取期间所需的最大压力来提供；通常，该压力包括在1巴至15巴之间，优选地在2巴至12巴之间，更优选地其根据要提取或溶解在胶囊中的配料的类型来调节，并且对于从可溶配料诸如牛奶、咖啡、茶或巧克力粉制备饮料的情况来说包括在2巴至4巴之间，并且对于提取不可溶配料诸如烘焙和研磨咖啡的情况来说在5巴和12巴之间。该压力通常由打开胶囊和分配咖啡所必需的压力确定。在胶囊容纳可溶配料(其与不可溶配料相比，在胶囊内需要较小压力就能溶解)的情况下，胶囊在例如4巴的压力下打开，使得为了提取饮料，在水从泵循环到胶囊期间，泵和胶囊之间的水回路116、116A、116B内的水压不能超过4巴。在这种情况下，在开始将水从泵循环通过水回路到达胶囊之前关闭加压装置阀316是有利的，因为这允许了清楚区分其中为了气体加压而可使用泵的最大输出压力的第一步骤中使用的泵的输出压力(在该实施方案中至多15巴)与接着由胶囊打开压力确定的泵的较低输出压力(在该实施例中约4巴)。

然后，通过中空注射针200将水104输送到饮料胶囊202中，以与饮料配料208混合并产生饮料124。因此，气体管线312的下游部分312B在其与中空注射针200流体连通时被填充水104。

当然，在其他实施方案中，机器可被配置为对加压装置的腔室加压并将水同时或至少并行地注入到饮料胶囊中，如可被判断为对于该特定应用为最合适的。

为了从腔室304排出水，在腔室304的壁中、优选地在腔室304的底部提供水出口304A。水出口304A与排泄管线320水连通。

排泄管线320设在加压装置302的水室308A与水箱102之间，而排泄阀322设置在排泄管线320上。在饮料制备期间，排泄阀322设为处于关闭位置，以便阻止沿排泄管线320的流体连通。在排放被压缩的一定量的气体310后，打开排泄阀322，以便从腔室308排出水。排泄阀的打开是通过根据将其打开要超过的预先确定的值(例如，1巴相对压力)设定其打开压力来纯机械地致动，所述打开参考压力在加压装置的水室308A内取得。在这种构型中，当阀314打开以使加压气体从加压装置逸向针200时，水室308A内的压力由于水膨胀到加压装置中而减小，以平衡其中的气体压力的损失。当水压降到低于预先确定的压力值时，排泄阀322打开以将水从加压装置排回到水箱102中。

作为替代，参考系统的其他阀的打开和关闭顺序，并且根据本发明的功能原理，由存储在饮料机器的芯片板中的程序以电子的方式操控排泄阀322的打开和关闭。在这种情况下，系统的所有阀优选地以机电的方式致动，并且全都根据包含在机器的功能程序中的顺序受到操控。

图4是根据本发明的饮料机器在排放一定量的气体期间的示意图。这种排放在饮料制备结束后发生，此时泵106已经停止，并且因此水管线116A、116B、116C和118不再加压，而且没有水104从水箱102流出。

首先，打开排放阀314，以使气体室308B和气体管线312的上游部分312A内的加压气体310通过下游部分312B并通过中空注射针200涌出，如由沿图4的气体管线312的箭头指示。这具有吹出留在上游侧312B和中空注射针200中的任何液体的效果，如图4指示。

在本实施方案中，气体310在中空注射针200仍设置在饮料胶囊202内时进行排放。这具有排出可能仍存在于胶囊中的任何残余饮料124的效果，以使其产量最大化。

然而，在替代实施方案中，可在将中空注射针从饮料胶囊移除期间或之后，通过注射针排放气体。这在饮料胶囊容纳不可溶饮料配料诸如研磨咖啡或茶叶时可能是必要的，这些不可溶饮料配料可能干扰气体通过中空注射针正常排放。

同样，根据操作排放阀的方式，在某些实施方案中，有可能基于饮料胶囊的内容物来对排放被压缩的一定量的气体进行时间安排。

例如，当以机电的方式操作排放阀时，可在胶囊保持器110中装上RFID标签读取器，其被配置成读取集成到该饮料胶囊中的RFID标签，RFID标签用指示例如在从使用过的饮料胶囊取出中空注射针之后执行排放步骤的的指令编码。此类指令可任选地包括在编码到RFID标签中的更大的指令集中，所述更大的指令集中的指令还定义了饮料制备方法的其他参数，诸如水温、水量、水压等。

此外，触发排放阀314的操作的准确装置可针对所涉及的特定饮料机器进行调整。在某些实施方案中，可采用简单机械连杆装置，例如其被配置成当中空注射针200插入饮料胶囊中时关闭排放阀314，并且当中空注射针200从饮料胶囊中取出时打开排放阀314。

例如，该动作还可与机器本身中的胶囊容座的打开和关闭结合，尤其如通过杆或手柄来进行上述操作，使得排放气体与排出使用过的饮料胶囊同步。

在其他实施方案中，可优选地采用其他装置(例如伺服马达)来打开和关闭排放阀314，例如当机器300被配置为根据饮料配料208的组分来调整气体310排放的方式时。本领域的普通技术人员将能够容易地确定任何特定具体实施的最佳方法。

在气体310排放后，加压装置302的气体室308B将处于环境压力下。为使加压装置302返回到其初始状态以供用于随后饮料制备周期，打开排泄阀322，并且允许弹性膜306返回到其静止状态，如图4所示。如上所述，根据上述顺序，排泄阀的打开可由嵌入机器的计算机板中的编程序列并根据定时或基于其他阀的打开和关闭而被引导进行。在另一种可能性中，当加压装置内的压力降到某个预先确定的值以下、例如低于0.5巴时，打开阀322。存在于水室308A中的水104的一部分由此通过返回管线320返回水箱102，从而准备机器300用于再次进行饮料制备周期。

同样，正如排放阀314那样，回流排泄阀322可借助最适合特定具体实施的任何装置来致动，并且本领域的普通技术人员将能够容易地相应适配机器300。

随着水104从加压装置302排出，使一定量的气体进入加压装置302以替换通过中空注射针200排出的气体。在某些实施方案(诸如本实施方案)中，这通过将排放阀314维持处于打开位置，同时从加压装置302排出水104来执行。因此，在排泄步骤期间将排放阀314打开。该实施方案在气体为空气时是有利的。水104的排泄在加压装置内产生减小的压力，使得空气通过中空注射针200吸入并进入加压装置302中。在替代实施方案中，可在加压装置和/或气体管线312中提供额外气体入口端口，该气体入口端口设有单向阀以允许气体流入加压装置但不流出。

在替代实施方案中，加压阀316的打开和关闭与泵的启用同步。因此，启用泵的选择阀120与加压阀316的致动装置同步，以便当泵106被致动时打开加压阀316。在该方法的第一阶段期间，关闭排放阀314和排泄阀322。如下所述，将注射止回阀关闭或打开。在预先确定的时间段诸如5秒之后，关闭加压阀316，而打开(如果之前关闭的话)或保持打开注射止回阀以制备饮料。在饮料完成时，将泵停用，并且打开排放阀314，以便将加压气体喷射到中空喷射针200中。由于当泵不工作时穿过排放阀314的压差，即，由于气体管线与加压装置连通的上游部分312A和气体管线通过中空注射针200与大气连通的下游部分312B之间的压差，实现气体排放。当然，在排放步骤期间，加压阀316维持关闭。最后，打开排泄阀322，以便将水从腔室304排回到水箱102：在排泄步骤期间，排放阀314保持打开，以使新鲜空气进入加压装置304的腔室。

应理解的是，对本文所述的目前优选实施方案作出的各种变化和修改对于本领域的技术人员将是显而易见的。

例如，可采用在饮料制备结束时从加压装置排出水的其他装置。在一种此类装置中，通过使泵106沿相反方向运行并确保选择阀120和/或注射止回阀318阻止泵与中空注射针200之间的流体连通，将水104返回到水箱102。在这种情况下，该加压装置阀不应提供为止回阀，而是作为简单的开关阀，其操作与泵的操作关联(例如，通过螺线管和电子控制系统)，以便在该泵处于逆向操作时打开。

此外，在某些应用中，可能期望用于由加压装置排放的气体的替代源。比起在如上述实施方案中那样通过注射针注入新鲜气体，可替代地通过例如与加压装置流体连通的过滤系统或气体贮存器提供气体；本领域的普通技术人员将能够容易地配置这种系统。

不能将本说明书中对现有技术文献中的任何参考视为承认此类现有技术为众所周知的技术或构成本领域普遍常识的一部分。

最后，虽然本发明的目标通常在于其中用热水制备饮料的系统，但是本公开不应解释为表示其仅与热水系统一起才可运作。相反，应当理解，许多不同种类的基于胶囊的饮料系统可受益于包含所述热水系统，无论它们是否使用经加热的水制备饮料。

尽管以举例的方式对本发明进行了描述，但应当理解，在不脱离权利要求书中所限定的本发明范围的前提下，可作出变型和修改。此外，对于具体的特征如果存在已知的等同物，则应如同在本说明书中明确提到的那样来引入这些等同物。

在可能实施方案中，该饮料机器可包括多于一个中空注射针，例如两个或三个中空注射针。

在这种情况下，被压缩的一定量的气体通过所有中空注射针排放。

Claims (14)

1.一种用于制备饮料(124)的机器(300)，所述机器包括水回路，所述水回路包括水管(116)、水箱(102)、泵(106)、水加热器(108)和中空注射针(200)，其中所述泵(106)从所述水箱(102)抽取出一定量的水(104)，并且通过所述水管(116)将所述一定量的水(104)朝向所述中空注射针(200)输送以注入到配料包装中并在所述配料包装中与所述配料混合，所述机器还包括：

-加压装置(302)，所述加压装置包括腔室(304)；

-水管线(116C)，所述水管线从所述水管(116)在所述泵(106)下游朝所述加压装置(302)的所述腔室(304)延伸；

-加压装置阀(316)，所述加压装置阀设置在所述水管线(116C)上；

-气体管线(312)，所述气体管线从所述加压装置(302)向所述中空注射针(200)延伸；以及

-排放阀(314)，所述排放阀设置在所述气体管线(312)上；

并且，当所述泵(106)工作时，所述排放阀(314)关闭，并且一定量的水(104)通过所述水管线(116C)输送到所述腔室(304)中，并且由此压缩保持在所述腔室(304)中的一定量的气体(310)；并且当所述泵(106)不工作时，所述加压装置阀(316)关闭，并且，被压缩的所述一定量的气体(310)通过所述排放阀(314)和所述中空注射针(200)排放。

2.根据权利要求1所述的机器，其中所述加压装置阀(316)是止回阀，所述止回阀被偏压，以便在所述加压装置阀(316)两端的压差高于第一预先确定的值时，允许水从所述泵(106)流入所述加压装置(302)。

3.根据权利要求2所述的机器，还包括注入止回阀(318)，所述注入止回阀设置在所述水管(116)上，位于所述水管线(116C)和所述水管(116)之间的接合部下游，所述注入止回阀(318)被偏压以在所述注入止回阀(318)两端的压差高于第二预先确定的值时，允许水(104)从所述泵(106)朝所述中空注射针(200)流动，所述第二预先确定的值高于所述第一预先确定的值。

4.根据前述权利要求中任一项所述的机器，还包括分隔器(306)，所述分隔器设置在所述加压装置(302)的所述腔室(304)内，并且与所述腔室形成不透流体的密封，所述分隔器由此将所述加压装置(302)的所述腔室(304)分成与所述水管线(116C)水连通的水室(308A)和与所述气体管线(312)气体连通的气体室(308B)。

5.根据权利要求4所述的机器，其中所述分隔器(306)是柔性膜。

6.根据权利要求4所述的机器，其中所述分隔器是弹簧加载活塞。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的机器，其中所述腔室(304)包括用于从所述加压装置(302)的所述腔室(304)排泄水的水出口(304A)。

8.根据权利要求7所述的机器，其中排泄管线(320)从所述水出口(304A)和所述水箱(102)延伸，并且排泄阀(322)设置在所述排泄管线(320)上，所述排泄阀(322)在被压缩的所述一定量的气体(310)排放后打开。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的机器，还包括选择阀(120)，所述选择阀设置在所述水回路上，用于打开或关闭所述水管(116)，并且在所述水管打开时启用所述泵(106)。

10.一种用于在根据权利要求1至9中任一项所述的饮料机器(300)中制备饮料(124)的方法，所述方法包括如下步骤：

-将配料包装(202)设置在所述饮料机器(300)的配料包装保持器(110)中；

-将所述饮料机器(300)的中空注射针(200)插入所述配料包装(202)中；

-启用泵(106)，由此将第一一定量的水(104)从水箱(102)输送到加压装置(302)的腔室(304)中，并且压缩所述腔室中的一定量的气体(310)，并随后或同时通过所述中空注射针(200)将第二一定量的水(104)从所述水箱(102)输送到所述配料包装(202)中；

-停用所述泵(106)；以及

-打开气体管线(312)中的排放阀(314)，由此通过所述中空注射针(200)排放所述加压装置(302)中的所述一定量的气体(310)。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括在打开所述排放阀(314)的所述步骤之前执行如下步骤：从所述配料包装(202)抽取出所述中空注射针(200)。

12.根据权利要求10所述的方法，还包括在打开所述排放阀(314)的所述步骤之后执行如下步骤：从所述配料包装(202)抽取出所述中空注射针(200)。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，还包括在打开所述排放阀(314)的所述步骤之后执行如下步骤：从所述加压装置(302)的所述腔室(304)排泄所述第一一定量的水(104)中的至少一些。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述排放阀(314)在所述排泄步骤期间是打开的。