CN108135388A

CN108135388A - 在饮料排出装置中包括阀的用于通过离心法制备饮料的设备

Info

Publication number: CN108135388A
Application number: CN201680061303.1A
Authority: CN
Inventors: N·于吉
Original assignee: Societe dAssistance Technique pour Produits Nestle SA
Current assignee: Societe des Produits Nestle SA
Priority date: 2015-10-23
Filing date: 2016-10-21
Publication date: 2018-06-08
Anticipated expiration: 2036-10-21
Also published as: JP6873111B2; RU2018118814A; EP3364825A1; US11583133B2; US20180310749A1; RU2018118814A3; CN108135388B; JP2018531086A; WO2017068134A1; AR106450A1; AU2016341389A1; AU2022200793B2; AU2016341389B2; BR112018006363A2; US20230165399A1; CA3001051A1; AU2022200793A1; CA3001051C; RU2722007C2; TW201722325A

Abstract

本发明涉及一种用于由包含在胶囊(17)中的物质制备饮料的设备(1)。所述设备包括：‑胶囊保持器(16)，所述胶囊保持器被布置成用于保持所述胶囊(17)，‑用于以旋转速度旋转地驱动所述胶囊的装置(40)，‑液体输送单元(3,35)，所述液体输送单元用于将液体输送到所述胶囊(17)中，以及‑饮料排出装置(40)，所述饮料排出装置用于排出在所述胶囊(17)中制备的饮料。所述饮料排出装置(40)包括：至少一个阀(50)和至少一个外部阀操作装置(56)，所述至少一个外部阀操作装置控制所述阀(50)的状态，以便改变所述饮料排出装置(40)的流动阻力。

Description

在饮料排出装置中包括阀的用于通过离心法制备饮料的设备

技术领域：

本发明涉及通过离心法制备饮料的领域。具体地讲，本发明涉及用于通过使用离心法冲煮并从接收器中提取饮料来制备饮料诸如咖啡的设备。

背景技术：

已知通过使用离心法来制备饮料。其原理主要在于在接收器中提供饮料配料，将液体输送到接收器中并且使接收器以高速旋转以确保液体与配料相互作用，同时在接收器中形成液体压力梯度；这种压力从接收器中心向接收器周边逐渐增大。当液体穿过咖啡料层时，发生咖啡组合物的提取，并获得从接收器周边流出的液体提取物。

WO 2008/148601描述了使用该原理的设备的可能示例，其中接收器是包含饮料配料的胶囊。热水经由包括在旋转轴上对准的注水器的接水部件送入到胶囊中心处。容器夹持在胶囊保持器中，胶囊保持器在旋转电机的驱动下旋转。液体接口部件和胶囊保持部件两者均沿滚珠轴承安装。容器周边有很多根针，这些针在容器的封盖上制造出多个开口，饮料就是通过这些开口从容器中提取出来。当胶囊围绕胶囊的旋转轴进行离心时，热水穿过饮料配料，与饮料配料相互作用，形成液体提取物，所得的液体提取物在离心力的作用下穿过周边开口，射到收集器的耐冲击壁上。随后，由此构成饮料的液体提取物通过该装置的饮料管道排出，然后收集到收集器诸如杯子之中。

WO 2008/148646和WO 2008/148650还描述了一种在接收器(具体来说是胶囊)的下游处形成限流的饮料制备设备，例如可通过在离开接收器的离心液体形成的压力下打开或者扩大开口的阀系统来限流。旋转速度越高，阀打开或扩大的程度越大。这种阀系统可通过设备的弹性抵靠胶囊的边缘部分的移动限制部件来形成。

本发明的目的在于提供此类离心饮料制备设备，该离心饮料制备设备具有改变所制备饮料的特性的装置。

具体地讲，在制备咖啡饮料时，可以期望所制备的咖啡饮料在被分配到饮料接收器中之后，在该咖啡饮料表面上存在所谓的“克丽玛”。然后，还可以期望所制备的咖啡饮料具有较少或很少的“克丽玛”，或者甚至基本上完全没有“克丽玛”。因此，期望调节饮料特性的灵活性，更具体地，调节咖啡饮料中“克丽玛”的量的灵活性。

该目的通过独立权利要求的特征来实现。从属权利要求进一步拓展本发明的中心思想。

根据本发明的一个方面，用于由包含在胶囊中的物质制备饮料的设备，包括：

-胶囊保持器，该胶囊保持器被布置成用于保持该胶囊，

-用于以可调节的旋转速度旋转地驱动胶囊的装置，

-液体输送单元，该液体输送单元用于将液体输送到胶囊中，和

-饮料排出装置，该饮料排出装置用于排出在胶囊中制备的饮料。

饮料排出装置包括至少一个阀。此外，至少一个外部阀操作装置被布置成用于控制阀的状态，以便改变饮料排出装置的流动阻力。“外部”应当理解为使得此类阀操作装置从饮料排出装置的外部施加力。这与内部流动的饮料可针对内壁或饮料排出装置内的其它元件产生的力形成对比。

外部阀操作装置可被布置成控制阀的状态，使得旋转速度越高，阀的闭合力越大。闭合力通常将作用于通过离心的饮料针对阀构件产生的力，使得阀状态最终将处于平衡状态。

饮料的流速为旋转速度的函数。因此，可实施流速控制，从而对旋转速度进行控制，使得实现期望的流速。该流速控制可包括反馈实际流速的流速传感器。根据本发明的一个方面，饮料排出装置的流动阻力是旋转速度的函数，因此饮料排出装置的流动阻力也是流速控制的函数。流速越高，旋转速度越高，因此饮料排出装置的流动阻力越大。

根据一个方面，外部阀操作装置控制闭合力，而不是阀的绝对状态(这是如上所述的力的平衡的结果)。

在其它实施方案中，外部阀操作装置可控制阀的绝对状态(“位置控制”，例如通过增大闭合力，直至达到绝对状态)。

可控制阀，使得流动阻力在第一旋转速度时比在第二旋转速度时高，其中第二旋转驱动速度比第一旋转速度低。

第一旋转速度和第二旋转速度与具体的旋转速度顺序无关，并且可根据期望的提取特性选择性地施加以用于制备饮料。

阀操作装置可控制阀的状态，使得饮料排出装置的流动阻力在可调节的旋转速度的至少一个子范围内或总范围内增大。

阀操作装置可控制阀的状态，使得

-当旋转速度介于0rpm和阈值旋转速度之间时，阀处于较低流动阻力的状态，以及

-当旋转速度高于阈值旋转速度时，阀处于较高流动阻力的状态。

当旋转速度高于阈值旋转速度时，阀操作装置可控制阀的状态，使得阀

-通过增大旋转速度而增大流动阻力，或者

-通过增大旋转速度而保持流动阻力恒定。

饮料排出装置可包括一节段，该节段被布置成可与胶囊保持器一起旋转，并且

其中至少一个阀被布置在饮料排出装置的可旋转节段中。具体地讲，可旋转节段可以是为支撑阀而布置的设备的液体接口部件。

外部阀操作装置可包括阀构件，例如阀压缩构件，该阀压缩构件被布置成当饮料排出装置的可旋转节段被旋转，并且因此阀构件的质量块(或连接至阀构件的另一质量块)被旋转时，该阀构件通过离心力在流动阻力增大的方向上位移。

阀构件，例如阀压缩构件，可被布置成能够在旋转和/或平移中位移。阀构件的位移在阀的低(或基本上为零的)流动阻力状态到高的流动阻力状态之间是有效的。

阀可包括恢复力装置，该恢复力装置将阀朝向较低流动阻力的状态偏压。优选地，恢复力装置被布置成作用于阀构件。

恢复力装置可为例如弹簧元件，该弹簧元件被布置成朝向较低流动阻力的状态偏压阀。弹簧元件可在饮料排出装置的壁的外部。另选地，恢复力装置可为饮料排出装置的一体的弹性壁部件，该一体的弹性壁部件被布置成朝向较低流动阻力的状态接合阀。

优选地，当旋转速度低于或等于阈值旋转速度时，恢复力装置(例如弹簧元件)迫使阀恢复至较低流动阻力状态。相反地，当旋转速度超过阈值时，恢复力装置不在阀上提供足够的力来将其恢复至较低流动阻力状态。优选地，恢复力装置(例如弹簧元件)被布置成与阀构件朝向较高流动阻力状态的位移相对。因此，在没有旋转或在较低旋转速度下，恢复力装置将阀构件保持在阀保持打开的位置。

阀可包括柔性膜，该柔性膜被布置成在位移时改变饮料排出装置的自由横截面。柔性膜的该操作由此确定饮料排出装置的流动阻力。

该设备可包括胶囊识别装置和/或用户界面装置。用于操作阀的状态的装置可被设计成基于由胶囊识别装置和/用户界面装置提供的信息来控制阀的状态。

本发明的另一方面涉及由包含在胶囊中的物质制备饮料的方法，该胶囊被放置在饮料制备设备中，

该方法包括：

-当输送液体到胶囊中时在旋转速度的范围内旋转地驱动胶囊，以及

-通过饮料排出装置将在胶囊中制备的饮料排出，

其中饮料排出装置的流动阻力通过至少一个阀来改变，

其中阀的状态通过外部阀操作装置来控制。

本发明还提供一种饮料设备，该饮料设备通过离心法从在装置中旋转的胶囊制备饮料，该饮料装置包括：

-胶囊保持器，该胶囊保持器被布置成用于保持胶囊，

-用于在胶囊中注入液体的装置，

-用于以可调节的旋转速度旋转地驱动胶囊保持器以用于在胶囊中提供离心力的装置，

-至少一个阀，该至少一个阀被布置成形成可变的开口横截面以供饮料流动，

-外部阀操作装置，该外部阀操作装置适于对阀不施加闭合力或施加较低的闭合力，从而形成阀的第一状态，在该第一状态下阀的饮料流开口横截面扩大或未受限，并且适于向阀施加较高的闭合力，从而形成阀的第二状态，在该第二状态下阀的饮料流开口横截面与第一状态相比被减小或限制。

优选地，根据阀的这两个不同的状态布置或控制外部阀操作装置，方式为在阀的第二状态下，一个旋转速度/多个旋转速度被设置为比在阀的第一状态下高的一个值/多个值。

在一种模式下，阀包括至少一个阀构件，例如阀压缩或闭合构件，所述阀构件被布置成可通过施加在阀构件上的离心力的作用而能够从阀的第一状态朝向阀的第二状态移动。例如，阀构件可为枢轴构件，该枢轴构件可通过用于按压至少一个弹性软膜的离心力作用来枢转，该弹性软膜被布置成用于在接合该按压作用时限制阀的流动开口横截面。枢轴构件优选地至少包括一个惯性质量块，例如密度高于7，优选地高于8的金属件。

根据一个方面，本发明涉及一种用于通过离心法从胶囊制备饮料的饮料设备，该胶囊在该设备的旋转部件中旋转并且包含配料，该饮料设备包括：

-胶囊保持器，该胶囊保持器用于保持胶囊，

-液体接口部件，该液体接口部件包括液体注入器和饮料提取装置，该液体注入器用于在胶囊中注入液体以与配料混合，该饮料提取装置用于帮助从胶囊提取饮料，

-用于以旋转方式驱动旋转部件的装置，该装置包括胶囊保持器以及液体接口部件的至少一节段，由此在胶囊内形成离心力，

-饮料排出装置，该饮料排出装置包括：

○至少一个阀，该至少一个阀具有至少一个变形或移动部件，该变形或移动部件能够减小阀的饮料流横截面，和

○外部操作装置，该外部操作装置被布置成通过致动变形或移动部件来控制阀的流动横截面；

其中外部操作装置包括至少一个阀致动构件，该阀致动构件操作性地被布置成能够在离心力的作用下移动，方式为当旋转部件的旋转速度增大时，在阀的饮料流横截面减小的方向上使阀的变形或移动部件变形或移动。

具体地讲，阀致动构件可被布置在旋转部件中的一者上，优选地被布置在液体接口部件上，以便通过施加在其上的离心力或在该离心力的作用下枢转或平移。

该设备可包括偏压装置，诸如弹簧元件，该偏压装置与阀致动构件一起布置，以在阀致动构件上施加偏压力，该偏压力与对应于阀的饮料流横截面减小的方向相对。

优选地，偏压装置被构造成使得当旋转部件的旋转速度低于或处于阈值时，阀致动构件采用第一状态，在该第一状态下阀的饮料流横截面扩大或打开，并且当旋转部件的旋转速度超过阈值时，阀致动构件采用第二状态，该第二状态迫使阀的饮料流横截面与扩大或打开位置相比减小。

应当指出的是，在第二状态下，对于流动横截面的减小，阀可采用不同的相对位置，该减小基本上取决于旋转速度和作用在阀上的饮料的压力。

阀的移动或变形部件可为弹性膜。该弹性膜可被移动和/或变形，作为对阀致动构件结合经过阀并接触该膜的饮料流的压力的移动的响应。另选地，阀的移动或变形部件可为可弹性变形的导管的一部分，该导管引导饮料的流动。可弹性变形的导管可被变形，具体地通过其横截面缩小来变形，作为对阀致动构件结合经过导管的饮料流的压力的移动的响应。

本发明还涉及一种系统，该系统包括如前所述的饮料制备设备以及包含饮料配料的胶囊。

现在将参考附图中的图形描述本发明另外的特征、方面和优点，其中

图1示出了离心饮料制备设备的原理，

图2a示出了图1的设备的饮料排出装置中的阀的第一实施方案的剖视图(省略了胶囊保持器)，其中阀处于闭合状态(即，其流横截面减小)，

图2b示出了图2a的阀处于打开状态时的剖视图，

图3示出了根据本发明的阀的背压/旋转速度曲线，

图4示出了根据本发明的设备的第二实施方案的液体接口部件的透视图，

图5示出了图4的平面P₀中的液体接口部件的局部剖视图，

图6示出了图4的平面P₁中的液体接口部件(角度偏置为P₀)的局部剖视图，

图7示出了液体接口部件的局部透视图，其中移除了枢轴装置，

图8示出了图4至图7的液体接口部件的下部，

图9示出了图4的平面P₂中的液体接口部件(角度偏置为P₀和P₁)的局部剖视图，

图10示出了根据第三实施方案的阀的细节的剖视图，

图11示出了根据第四实施方案的阀的细节的剖视图，

图12示出了根据第五实施方案的液体接口部件的示意性剖视图。

现在将参考图1描述离心饮料设备的原理。本发明的设备1如已知的“本身”大体包括离心冲煮单元2，该离心冲煮单元用于接收和离心接收器诸如可移除胶囊17。该离心冲煮单元2被设计用于通过包含在胶囊17中的饮料配料和注入胶囊17中的水两者制备饮料，诸如咖啡。注入的水与饮料配料相互作用(诸如通过冲煮或混合)，并且凭借离心力得到饮料提取物，该饮料提取物被迫离开在其周边的胶囊17。该单元2以与液体供给管线3保持液体连通的方式放置，旨在用于从贮存器4到单元2供应加热的液体，优选地为水。液体通过泵5循环通过管线3。例如，泵5可为任何合适的类型，诸如活塞泵、隔膜泵、齿轮泵或蠕动泵。沿着液体供给管线提供了加热器6，以在高于环境温度的温度下加热液体。温度可根据待提取的饮料变化。例如，对于咖啡，可将水加热到介于约70至100摄氏度之间。

冲煮单元2包括两个连接到一起的旋转部件30，具体地为液体接口部件8和保持部件或胶囊保持器16。两个部件8、16被设计用于保持包含饮料配料的胶囊17。设备1还包括旋转驱动装置60，诸如旋转电动马达，该电动马达经由耦接装置耦接至冲煮模块诸如保持部件16的旋转部件中的一者。旋转部件被布置在闭合件中，即至少在旋转期间通过连接而连接在一起，具体方式为这些部件8、16在离心期间与胶囊17围绕轴A一起旋转。应当指出的是，胶囊保持器16可采用各种构造并且可能不一定能够与第一旋转部件完全分离。

还提供了控制单元7以控制冲煮操作，具体地讲，经由马达控制旋转部件30的旋转速度，通过加热器6提供的液体的温度以及其它操作诸如通过泵5供应的液体的流速和量来控制。可将流量计62定位在流动液体供给管线中以测量液体流动并向控制单元7提供输入。如随后将说明的那样，控制单元7还可从用户界面9和/或胶囊识别系统10接收信息。这种胶囊识别系统的示例为胶囊17的边缘下方的条形码读取器10。

液体接口部件8可包括注入器35，该注入器被设计用于在胶囊17中(例如沿着该胶囊的旋转中心轴)供应(例如注入)液体，如水。在注入器35的上端，该注入器与液体供给管线3液体连通。可在注入器35的上游提供另外的液体控制装置，诸如止回阀。在液体接口部件8的下表面的周边处定位了一系列饮料提取装置36，这些饮料提取装置被设计用于在多个区域穿过胶囊17的入口壁37以提供多个饮料出口，这些饮料出口用于最终从胶囊17中提取饮料。因此靠近离心力为最高的胶囊17的边缘，在入口壁37中形成了周边出口。另选地，可设想在胶囊17的侧壁上提供出口，或在胶囊17的入口壁37和侧壁两者上提供出口。在设备1中插入胶囊17之前，还可在胶囊17中预先制作饮料出口。还可让胶囊的边缘形成为用于离心的液体的多个出口。

如图1中可以看出的那样，用于从胶囊排出饮料的装置40包括第一节段40a(当以制备的饮料的流动方向查看时)，该第一节段为饮料制备设备1的旋转部件30的一部分。提供了接口32，在该接口上将饮料从饮料排出装置40的第一旋转节段40a引导(递送)至第二节段40b，该第二节段40b为饮料制备设备的静态部件31的一部分。第二(静态)节段40b包括收集器33、通向饮料制备设备出口38的收集器出口34，该饮料制备设备出口被布置成将饮料引导至饮料接收器39中。在饮料制备设备的旋转部件30和静态(固定)部件31之间提供了旋转密封件。

根据本发明，提供了用于通过控制流动特性诸如饮料排出装置40的流动阻力，来改变饮料特性的装置。可在饮料排出装置的第一(可旋转)部件40a和/或第二(静态)部件40b中提供用于改变流动特性的此类装置。在下文说明的实施方案中，用于改变饮料排出装置的流动特性的这些装置在图2a、2b的特定模式下包括阀50。

本发明人已经发现，改变流动特性，尤其是饮料排出装置40的流动阻力对制备的饮料的特性有影响。例如，当制备咖啡饮料时，增大饮料排出装置40的流动阻力导致压降，这继而促进所谓“克丽玛”的生成。“克丽玛”41将实际在饮料接收器39中分配饮料时出现(“杯中克丽玛”)。

图2a、2b示出了实施方案，在该实施方案中此类流动特性改变装置包括阀50，该阀被布置在饮料排出装置40的可旋转第一节段40a中。在示例中，此类可旋转的第一节段40a以及因此而旋转的阀50被布置在液体接口部件8内，在该液体接口部件中也布置了注入器35。

从旋转胶囊17排出的离心的饮料被向上引导(即在饮料流动方向上查看时，在基本上垂直或径向向外倾斜的方向上)至胶囊17的内壁，经过通向阀50的可旋转第一节段的第一(例如大体轴向或垂直的)通道51。轴向或垂直通道51通向饮料排出装置40的弯曲节段52。在该实施方案中，该弯曲节段52形成大约60度到120度的角度，并且在所示的示例中优选地为80度到100度。

根据该示例的阀50被布置在饮料排出装置40的第一(可旋转)节段40a的弯曲节段52中。在阀50的下游(当在饮料流动方向上查看时)，提供了(例如基本上径向或水平的)排出通道53，该排出通道例如通向图1所示的接口32，并且因此朝向饮料排出装置40的第二(静态)节段40b。第二静态节段40b从旋转部件收集饮料，并将饮料引导至接收器39。

在图2a、2b示出的示例中，阀50包括膜54，该膜以可旋转方式围绕旋转轴55安装。应当理解，其它阀设计是可能的，其中此类膜54或其它阀元件的布置方式使得它们可平移移动(即基本呈线性)和/或将旋转和平移组合。

膜可由硅树脂或任何其它食品级的弹性材料制成。

在示出的示例中，膜54安装在枢轴装置56上，该枢轴装置56通过旋转轴55以可旋转的方式安装在饮料制备设备1的旋转部件或液体接口部件8中。

枢轴装置56是外部阀状态操作装置的一个示例。在旋转时，枢轴装置56的质量块(以及固定地与枢轴装置连接的任何质量块)产生离心力，该离心力是通过流动饮料“在外部”，即并非在内部(在饮料排出装置内)产生的力的一个示例。然后该外力用于控制阀50的状态的改变。

在图2a、2b中，示出了至少一个另外的质量块61，该质量块附接(例如螺纹连接)至枢轴装置56以在旋转时调节和增大离心力。

在示出的示例中用于闭合阀50(或减小其流动横截面)的力由包括枢轴装置56的惯性质量块的旋转形成的离心力产生。当胶囊17和饮料制备设备的旋转部件旋转时，离心力将造成膜54(在所示的示例中为逆时针)围绕轴55(该轴是在图2a的横截面中垂直于胶囊的旋转轴并且优选地垂直于胶囊的径向方向的轴)的旋转或枢转，该旋转将导致饮料排出装置的流动阻力增大。同样，膜的旋转只是控制阀状态朝其中阀增大饮料排出装置40的流动阻力的状态变化的示例。

应当容易理解，旋转速度越高，离心力越大(基本上离心力以旋转速度的平方增大)。因此，旋转速度越高，闭合力越大。

为了让阀50呈现饮料排出装置40的流动阻力较低的状态(图2b)，提供了偏压装置或恢复力装置诸如螺旋弹簧57，该螺旋弹簧朝向打开状态偏压阀50。

在所示的示例中，螺旋弹簧57的径向内端58以距离d偏置旋转轴55安装，使得在图2a、2b的示例中螺旋弹簧57以顺时针方向产生扭矩。

在优选的示例中，螺旋弹簧57或其它偏压装置被预加应力，使得在第一旋转速度范围内阀50的状态不发生变化，直至离心力克服螺旋弹簧57的预加应力。这将参考图3进一步说明。

值得注意的是，根据本发明，具有饮料排出装置的相关通道51、53的一个或多个阀50、50’可被布置在饮料制备设备1的旋转部件30中。在一个示例中，三个阀50、50’以120°的角距规则地间隔布置。当然，阀的数量不应高于三个，并且可为4个、5个或6个。

尽管图2b示出了以下状态，在该状态下阀50处于饮料排出装置40的流动阻力较低的状态(“打开状态”)，图2a示出了阀50处于“关闭”状态的状态。应当理解，“闭合”仅意味着一种状态，在该状态下阀50处于使得饮料排出装置40的流动阻力比图2b的打开状态高的状态。然而，即使在闭合状态下，阀50也没有完全关闭饮料排出装置40或通道51。相反，阀将处于流动阻力较高的状态，在该状态下在阀闭合力(基本上为离心力和螺旋弹簧57的偏压力之间的差值)和来自通道51的饮料产生的并且作用在阀上的力之间存在平衡。

在该闭合状态下，在阀40的区域中将存在受限的饮料流的横截面。该饮料通常也通过离心力被加压。因此，如图2a中所示，饮料还可在阀50的闭合状态下流动。然而，当与阀50的打开状态相比时，阀50上游的压降和压力在阀50的闭合状态下增大。据说，该增大的压降促进饮料成品中克丽玛的生成。

可从图2a和图2b中看到，膜54的边缘59被密封至各部件，例如弯曲节段52和枢轴装置56，在其中形成通道51和通道53。因此，即使在图2b中的阀50的打开状态下，来自通道51的饮料也不会在阀50的区域内泄漏，而是仍将必须经过径向或水平通道53(液体的路径由箭头“L”示出)流出。由于膜54的边缘59的该密封，膜的内部部件将被枢轴装置56以高旋转速度朝向阀的闭合状态推动。

在图2a、2b的实施方案中，膜通过铰接的枢轴装置56移动。铰接的枢轴装置56是外部阀控制装置的示例。“外部”应当理解为，此类阀操作装置从外部(相对于饮料排出装置)施加力。这与作用于饮料排出装置以及例如由离心的饮料在作用于饮料排出装置内的内壁或其它元件时生成的内部力相反。因此根据本发明的阀状态为通过外部阀控制装置生成的此类控制力的函数。

在图2a、2b的实施方案中，膜是阀构件的示例，该膜是饮料排出装置的壁的一部分。除此之外或另选地，阀构件还可被定位在饮料排出装置内。

在示出的示例中，膜是饮料排出装置的柔性壁的一个示例，是阀的一部分。然而，饮料排出装置可存在刚性壁，该刚性壁在改变阀的状态时不变形。在此类情况下，通常在饮料排出装置的壁内提供可移动的阀构件。

在图2a、2b的实施方案中，膜是饮料排出装置的可移动部件，作用于饮料排出装置的静态部件。然而，阀可包括多于一个可移动部件。

在图2a、2b的实施方案中，阀的状态通过更改饮料制备设备的胶囊和旋转部件的旋转速度改变。在一个示例中，因此在咖啡饮料的顶部上生成“克丽玛”可通过在饮料制备过程中改变旋转速度来控制。也可以在饮料制备过程中更改阀状态，使得例如阀仅在短于整个饮料制备过程的时间段内闭合。例如克丽玛生成可在饮料制备过程结束时得到促进。因此，阀闭合期间的占空比至少为饮料制备过程的一个参数，该参数确定克丽玛的数量和/或质量。

其它实施方案是可能的，其中阀状态不通过旋转速度改变，而是例如通过启用/阻止装置改变，这些装置可选择性地阻止阀状态的改变，使得阀状态将保持在阀的当前状态，即使旋转速度改变时也是如此。克丽玛的生成可在与旋转速度无关的情况下被禁用或阻止。

在图2a、2b的实施方案中，阀状态控制装置为纯机械式。该实施方案中的阀控制装置可被视为“无源”元件，因为阀状态变化的驱动力，即离心力，通过旋转“无源地”生成。然而，在其它实施方案中，阀控制装置可包括有源致动器，该有源致动器促使阀状态与旋转无关地改变。

例如，阀状态控制装置可为至少一个电驱动的致动器，诸如机电、电气、电磁或感应致动器(诸如螺线管、一个或多个电磁体、一个或多个电动马达等)。在这种情况下，可完全独立于旋转速度控制阀状态。而阀状态可在任何合适的旋转速度下进行控制。因此阀状态的切换可涉及发送至一个或多个电驱动的致动器的电信号。

一般来讲，阀朝向流动阻力增大状态的改变可在每次运行饮料制备过程时执行。另选地，可选择性地执行该改变，即根据来自饮料制备设备的胶囊识别装置10的信号(涉及胶囊的识别特征的检测)和/或来自用户界面9(触摸屏、遥控器、开关等)的信号，该胶囊识别装置和用户界面分别与控制单元7通信。因此可根据胶囊的类型和/或用户输入来控制阀状态。

此外，在图2a、2b的实施方案中，阀操作装置不涉及反馈机制，以便实施反馈控制。尤其是在具有电控制时，感应装置可被布置在饮料排出装置上或其内，以感测例如阀处饮料的压力或压降或者饮料的流速。

针对供应至胶囊17的液体，压力或流速感应装置还可被布置在入口管道3中。

控制单元7可与阀状态控制装置通信并且可实施阀的状态的反馈控制，使得感测的参数(饮料的压力、速度等)可被控制为给定的标称值。通过提供标称值/旋转速度表、曲线或函数，标称值可取决于旋转速度。标称值可与持续的饮料制备过程一起发展(变化)。

图3示出了压降作为本发明的设备的旋转速度的函数的可能工作曲线的示例。这是阀状态控制的一个示例，取决于旋转速度或根据旋转速度触发(例如通过离心力)。因为阀产生的背压，即通过阀的压降，是阀状态的函数，在阀打开状态下实现了图3中的零背压。

在示出的示例中，阀保持打开，并且阀处的背压因此在0rpm和阈值旋转速度之间保持为零。在阈值旋转速度下，阀切换为闭合状态。应当理解，在闭合状态下，制备的饮料仍可经过阀，但流动阻力增大。

当超过阈值旋转速度时，流动阻力增大并且背压因此增大，例如以增大的旋转速度的平方增大。也可能的是，当超过阈值旋转速度时，通过相应地控制阀(例如，通过使用背压感测装置来使用反馈控制进行控制)，背压根据不同的例如线性函数而保持恒定或增大。

也可能的是控制阀，使得背压从零值旋转速度开始增大。然而，保持阀打开直至达到阈值旋转速度的优点在于，在已经制备了饮料之后，通向胶囊的液体输送停止，并且通过以介于零值旋转速度和阈值旋转速度之间的旋转速度旋转胶囊可将胶囊完全清空。因此，当饮料排出装置中的阀处于最大打开状态并且饮料排出装置因此呈现最小的流动阻力时，胶囊可被清空。

在图4至图9中示出了本发明的饮料制备设备的第二实施方案。主要差异在于在可旋转的液体接口部件的周边处包括周边阀50的饮料排出装置。阀包括连续的环形的构件54。外部阀操作装置包括沿着液体接口部件8的周边分布的多个枢轴装置(图7)。当部件旋转时枢轴构件响应于离心力，并且因此被布置成控制周边阀的状态。

膜可由软弹性材料诸如硅橡胶或热塑性弹性体制得。

膜54被定位在压力室63的上方，该压力室也是环形的并且在液体接口部件的周边是连续的。还提供了硬质阀致动环64，该硬质阀致动环被定位成邻近环形构件54，以对膜起作用，从而在通过枢轴装置将力施加于其上时闭合室63。为此，阀致动环64具有多个突出部65，这些突出部均匀地分布在其上表面上；每个突出部被定位在液体接口部件的上部盘形支撑部分67的孔66中。

每个枢轴装置56被设置在具有凸起表面68的孔66上方，该凸起表面被布置成当在优先方向上旋转时(例如，在顺时针方向上)接合致动环的突出部65。枢轴装置56以可枢转的方式安装在支撑部分67中。每个枢轴装置的枢轴55的轴优选地垂直于液体接口部件的半径。因此，当接液装置旋转时，枢轴装置能够通过离心力的作用在径向方向上旋转。

在例示的示例中，存在六个枢轴装置，这些枢轴装置围绕六个不同的铰链55枢转。枢轴装置56在其与凸起表面相对的自由端处包括惯性质量块61(例如铜件)。惯性质量块将凸起表面在致动环上形成的杠杆力放大。

致动环被进一步链接至多个弹簧元件57。弹簧元件57被布置在诸如液体接口部件的凹陷部中，以在方向(A)上将致动环从室中的膜的闭合位置处拉开(图6)。例如，弹簧元件57经由附接至致动环的插针70的中间臂69形成的联动装置而在牵引下起作用。存在的弹簧元件和联动装置与枢轴装置一样多。弹簧元件的位置可相对于枢轴装置56有角度地偏置以提供足够紧凑的结构。然而还可能有许多其它布置方式。

压力室63优选地是环形的并且由环形限制脊71向外地限定，该环形限制脊在枢轴装置经由阀致动环针抵靠其移动时，通过弹性软膜接合。因此，饮料流可在周向方向(B)上分布在压力室63中。当然，另选地或除此之外可在软膜的表面上提供环形限制脊。

可注意到两个前述模式(图2a至2b以及图4至图9)可具有许多共同的特征，诸如相对于图1描述的特征。相对于图3描述的工作曲线也适用于第二实施方案。

具体地，在设备的低旋转速度下(即，等于小于特定阈值)，阀在弹性软膜处于接合位置时(图6)保持打开，并且弹簧元件在方向(A)上将致动环从压力室处拉开。因此，室打开并且饮料可从胶囊和通道51流动到液体接口部件以及压力室63，并且以向外方向(L)离心。在该状态下，在压力室中施加的背压较低，并且取决于限制脊71和软膜54之间的限制开口72。可确定该限制开口以提供更多或更少的克丽玛。

当旋转速度增大时，枢轴装置56通过离心力可枢转地沿径向方向移动。枢轴装置经由其凸起表面对致动环起作用并朝向压力室按压软膜。致动力朝向软膜(图5中的方向C)，并且与弹簧元件的牵引力(图6中的方向A)反向。离心力F_L来自导管51中的离心的液体，并且压力室也倾向于保持软膜至少部分地打开并增大弹簧F_A的力。因此在足够的旋转速度下或速度范围内在其中得到动态压力平衡，阀在饮料上施加背压(比在低旋转速度时高)并且液体可从压力室中排出。在该操作模式下，该背压使得在饮料成品中生成克丽玛。

在图10的实施方案中，阀50包括可压缩的饮料导管73，该可压缩的饮料导管被布置成用于通过压缩构件74进行压缩。压缩构件被布置成通过离心力(方向F_c)的作用移动，该离心力在胶囊由液体接口部件8和胶囊保持器16旋转地驱动时施加。压缩构件连接至弹簧元件57，该弹簧元件被布置成用于当存在足够低的离心力时(即，足够低的旋转速度或在低速度范围内)，将压缩构件保持在导管的非压缩状态下。弹簧元件57可固定地连接至可旋转部件8。在非压缩状态下，饮料导管保持充分打开，使得没有饮料流的阻力或者有较低的饮料流阻力。在该状态下，通过阀50形成的背压不存在或较低。随着离心力增大，即在较高的旋转速度下或在较高的旋转速度范围内，迫使压缩构件抵靠可压缩导管73(流动阻力增大方向)压缩。在该第二状态下，在导管的横截面减小时导管变形并且形成限制，从而在饮料流上形成背压。

应当指出的是，饮料排出装置中的可压缩导管可仅形成整个饮料导管的一部分。可压缩导管可为软管，诸如硅树脂或丁腈橡胶管。例如，可压缩导管可从液体接口部件的内表面处的饮料入口75延伸到定位在饮料收集器33的前部的饮料出口76延伸。

在图11的实施方案中，阀50包括可压缩导管73，该可压缩导管嵌入了偏压装置或力恢复装置57。这些偏压装置可由导管的壁的至少一部分或由导管本身形成，其在压缩构件的压力下弹性变形。压缩构件可形成具有可枢转臂77的枢轴装置56，该可枢转臂铰接在铰链或旋转轴55处，并且可形成压缩部分78，该压缩部分形成压缩室的自由端。该压缩部分相比于臂可被扩大，以形成离心惯性质量块，该离心惯性质量块在受到离心力时在可压缩导管73上施加显著的闭合力。导管可在其通过压缩构件被挤压的表面上得到非圆形横截面。

应当指出的是，压缩构件可平移而非旋转。

图12的实施方案提供了变体，其中阀通过外部阀操作装置操作，在胶囊和胶囊保持器的旋转期间，该外部阀操作装置与离心力无关地控制阀的状态。具体地，阀50包括阀或驱动致动器79，该驱动致动器在从控制单元接收专用的输入时控制阀的状态。例如，阀致动器可为螺线管，该螺线管作用于阀压缩构件74。阀压缩构件74接合弹性可压缩导管73，例如通过紧缩该导管来接合。在第一状态下(虚线)，阀致动器回缩，方式为导管不受压缩并且由阀形成的背压相对较低。该状态优选地对应于液体接口部件的低旋转速度。在第二状态下(实线)，阀致动器79被延伸以在流动阻力增大的方向上迫使压缩构件74充分紧缩导管，以形成显著的背压。导管由此显著地变形，从而阻碍离心的饮料的流动。该状态优选地对应于较高的旋转速度。从一个状态到其它状态的转变可通过控制单元响应于输入来触发，该输入反映了设备中胶囊的旋转速度。

一般来讲，胶囊中注入的液体的流速由泵进行控制，该泵在可变的流速下可由控制单元控制(图1的泵5)。该流速可独立于阀的操作而变化。例如，当阀处于全开状态时可将流速调节为较高的值，并在阀处于受限或高背压状态时减小流速。

Claims

1.用于由包含在胶囊(17)中的物质制备饮料的设备(1)，

所述设备(1)包括：

-胶囊保持器(16)，所述胶囊保持器被布置成用于保持所述胶囊，

-用于以可调节的旋转速度旋转地驱动所述胶囊的装置(7,60)，

-液体输送单元(3,35)，所述液体输送单元用于将液体输送到所述胶囊中，和

-饮料排出装置(40)，所述饮料排出装置用于排出在所述胶囊(17)中制备的饮料，

其特征在于

所述饮料排出装置(40)包括

-至少一个阀(50)，

并且其特征在于

-至少一个外部阀操作装置(56,57,58,61,74,77,78,79)被布置成控制所述阀(50)的状态，以便改变所述饮料排出装置(40)的流动阻力。

2.根据权利要求1所述的设备，

其中所述外部阀操作装置(56,57,58,61,74,77,78,79)被布置成控制所述阀(50)的状态，使得所述旋转速度越高，所述阀的所述闭合力越大。

3.根据权利要求1或2所述的设备，

其中所述旋转速度通过调节流速的流速控制装置(7,62)来调节，使得实现所述饮料的期望流速。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，

其中所述阀操作装置(56,57,58,61,74,77,78,79)可控制所述阀的状态，使得所述饮料排出装置(40)的所述流动阻力在所述可调节的旋转速度的至少一个子范围内或总范围内增大。

5.根据前述权利要求中任一项所述的设备，

其中所述阀(50)受到控制，使得所述饮料排出装置(40)在第一旋转速度下的所述流动阻力比在第二旋转速度下高，

其中所述第二旋转驱动速度比所述第一旋转速度低。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，

其中所述阀操作装置(56,57,58,61,74,77,78,79)控制所述阀的状态，使得：

-当所述旋转速度介于0rpm和阈值旋转速度之间时，所述阀处于较低流动阻力的状态，以及

-当所述旋转速度比所述阈值旋转速度高时，所述阀处于较高流动阻力的状态。

7.根据权利要求6所述的设备，

其中，当所述旋转速度比所述阈值旋转速度高时，所述阀操作装置控制所述阀的状态，使得所述阀

-通过增大旋转速度而增大所述流动阻力，或者

-通过增大旋转速度而保持所述流动阻力恒定。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，

其中所述饮料排出装置(40)包括一节段(40a)，所述节段被布置成能够与所述胶囊保持器(16)一起旋转，并且

其中所述至少一个阀(50)被布置在所述饮料排出装置的可旋转的所述节段(40a)中。

9.根据权利要求8所述的设备，

其中所述外部阀操作装置包括阀构件(56,74)，例如阀压缩构件，所述阀构件被布置成当所述阀构件的质量块或连接至该阀构件的质量块(61,74,78)旋转时，所述阀构件通过离心力在流动阻力增大的方向上位移。

10.根据权利要求9所述的设备，

其中所述阀构件(56)被布置成能够以旋转和/或平移的方式位移。

11.根据前述权利要求中任一项所述的设备，

包括恢复力装置(57)，所述恢复力装置将所述阀朝向流动阻力减小的状态偏压。

12.根据权利要求11所述的设备，

其中所述恢复力装置为在所述饮料排出装置(40)的壁外部的弹簧元件(57)，或者

其中所述恢复力装置为所述饮料排出装置的一体的弹性壁部件。

13.根据前述权利要求中任一项所述的设备，

其中所述阀可包括柔性膜(54)，所述柔性膜被布置成在位移时改变所述饮料排出装置(40)的自由横截面。

14.根据前述权利要求中任一项所述的设备，

包括胶囊识别装置(10)和/或用户界面装置(9)，

其中控制所述阀的状态的阀操作装置被设计成基于由所述胶囊识别装置和/用户界面装置提供的信息来控制所述阀的状态。

15.一种用于由包含在胶囊(17)中的物质制备饮料的方法，所述胶囊(17)被放置在饮料制备设备(1)中，

所述方法包括：

-当输送液体到所述胶囊(17)中时以可调节的旋转速度旋转地驱动所述胶囊(17)，以及

-通过饮料排出装置(40)将在所述胶囊中制备的饮料排出，

其中所述饮料排出装置(40)的流动阻力通过至少一个阀(50)来改变，

其中所述阀的状态通过外部阀操作装置(56,57,58,61,74,77,78,79)来控制。