CN108602615B - 饮料胶囊 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于饮料制备设备的饮料胶囊(100),所述饮料胶囊包括:杯形胶囊主体(102),所述胶囊主体限定由注入膜(112)包封的腔体(108),所述腔体中设置有一定体积的饮料配料(110);设置在所述胶囊主体(102)中与所述腔体(108)连通的出口(116);所述饮料胶囊(100)还包括细长构件(120),所述细长构件从所述胶囊主体(102)延伸到所述腔体(108)中并且具有从所述细长构件(120)的位于所述胶囊主体(102)远侧的末端(122)延伸穿过所述细长构件至所述出口(116)的通道(130),使得所述腔体(108)仅通过所述通道(130)与所述出口(116)流体连通。

Description

饮料胶囊
技术领域
本发明涉及用于饮料制备设备的饮料胶囊,以及使用此类胶囊制备饮料的方法。
背景技术
单份饮料制备机器在食品工业和消费品领域中是众所周知的。此类机器允许消费者按需制备单份饮料,诸如滴流咖啡、浓缩咖啡、茶、热巧克力饮品,或甚至是液体食料诸如汤或婴儿配方食品。
大多数家用饮料制备机器根据一种系统操作,在该系统中,饮料配料以单份形式提供在单个容器中,具体地讲以刚性或半刚性胶囊的形式提供。此类胶囊通常是气密密封的,以便在使用之前保持胶囊内饮料配料的新鲜度和品质。
为了制备一份饮料,首先将胶囊插入适于接纳其的饮料制备设备(“饮料机器”)中。饮料机器包括用于加热一定体积的水并将其传送到饮料胶囊中的装置,在该装置中,热水与饮料配料组合以制备饮料。
水可在高压下注入(用于例如浓缩咖啡胶囊),或在大气压力下简单地流入胶囊(用于例如滴流咖啡)。在胶囊以气密密封形式提供的情况下,饮料机器可有利地设置有中空注射针,其用于刺破胶囊的气密密封并注入热水以制备饮料。
在制备好饮料之后,将饮料从胶囊的出口分配到等待容器中以供使用。为了保持胶囊的气密密封,将胶囊的出口保持在密封状态,直至饮料制备过程开始,此时密封被破坏并且出口打开以允许饮料流出胶囊。
在制备并分配饮料之后,少量液体可保留在饮料胶囊中。这种残余液体可能从胶囊中滴落,具体地讲,是在从饮料机器中移除胶囊以便弃置之后。此类滴落可能弄脏使用者的手、衣物等,并且通常影响饮料制备系统的清洁和操作便利性。
与其中残余流体通常保留在残余饮料配料(诸如用过的咖啡残渣和茶叶的情况)中的注入配料相比,当使用可溶性饮料配料时,此类滴落和残余流体问题尤其严重。
人们已尝试解决这些难题。例如,饮料胶囊可包括设置在出口上的阀,其当将水注入胶囊中,并且完成饮料制备之后,阀即重新闭合。如此构造的胶囊将确实减少或防止滴落,但是相对于不包括此类阀的容器增加了复杂性和成本。此外,此类阀通常被构造成在注入水的压力下打开,因此不适用于简单地在环境压力下将水传送到胶囊中的饮料机器。
因此需要提供解决上述缺点的饮料胶囊。
发明内容
为此,本发明涉及用于饮料制备设备的饮料胶囊,该饮料胶囊包括:具有第一端部和第二端部并且限定腔体的大致杯形胶囊主体;设置在所述第二端部中并与所述腔体连通的出口;设置在所述第一端部上用以闭合所述腔体的注入膜;以及设置在所述腔体中的一定量的饮料配料。
根据第一方面,饮料胶囊还包括从所述第二端部延伸到所述腔体中的细长构件;以及从所述细长构件的与所述第二端部相对的末端延伸穿过所述细长构件的通道,所述腔体仅仅通过所述通道与所述出口流体连通。
如此构造的饮料胶囊是有利的,因为当停止注入水后,如此构造的细长构件防止饮料从胶囊滴落。
更具体地讲,其中注入的水与饮料配料混合的腔体与细长构件的孔口之间的唯一流体连通设置在与第二端部相对的末端处,注入胶囊主体以形成饮料的液体必须将腔体填充至一定程度,即液体“溢流”到孔口中,随后流过通道和出口以被分配到等待容器中以供使用。
因此,一旦饮料机器停止向胶囊中注入水,将不会有更多水溢流到通道中。由此防止从胶囊滴落,因为残余液体保留在胶囊内。
使用细长构件还促进饮料配料均匀混合和溶解,尤其是在用于通过可溶配料制备饮料的较低压力下。这得到更高品质的饮料,在不同胶囊之间饮料的一致性更高。
在可能的实施方案中,细长构件的与所述第二端部相对的末端在其周边的至少一部分周围呈褶皱形或有凹口。
这样的褶皱和/或凹口将导致饮料在胶囊内达到小于细长构件的高度的水平时流入通道中并从出口流出,并且继续流动直至饮料的水平跌落在褶皱的底部和/或凹口下方。
这样,胶囊中液体的行为受控具有更大程度的柔韧性和准确性;尤其是当注入的水与饮料配料混合时其在胶囊内的行为。
在优选的实施方案中,细长构件的与第二端部相对的末端邻近所述注入膜设置,使得当所述注入膜偏转到腔体中时,所述注入膜支承在所述细长构件的所述末端上。
这是有利的,因为当压制时,细长构件邻近注入膜将以一定程度抵抗注入膜的偏转。这样避免意外破坏注入膜。
在优选的实施方案中,细长构件在第一回缩位置和第二伸长位置之间可移动,在第二伸长位置中所述细长构件使设置在出口上并包封出口的出口膜破裂。
这是有利的,因为细长构件用于使出口膜破裂,这样无需使用者自身来移除该膜或换句话讲操纵胶囊。此类构型还消除了在饮料胶囊内建立高压以便使出口膜破裂的需要,这种构型在低压饮料机器中可能是不可能的或不期望的。
此外,使用细长构件来实现胶囊出口的打开是有利的,因为它不需要饮料机器的胶囊容器中具有任何补充结构来刺穿或以其它方式打开饮料胶囊。
这样,可以使出口膜破裂,而无需直接操纵细长构件或打开饮料胶囊(除此之外,还需要注入用于制备饮料的水。
另外,应当指出的是,当细长构件被构造成使得其与饮料胶囊的第二端部相对的末端设置成靠近注入膜时,这尤其有利。
具体地讲,在此类胶囊中,可简单地通过推动移动细长构件的端部经过注入膜来使移动细长构件移位。这可例如通过在饮料机器的胶囊容器中提供的结构,或通过使用者在指定位置按压注入膜并且将细长构件推入第二伸长位置来实现。
仍更有利的构型是其中细长构件设置有至少一个褶皱和/或凹口,如上所述,因为细长构件可被制成非常长以使偏转最小化,而凹口/褶皱被构造成保持胶囊中的饮料体积小于并且可能显著小于腔体的整个体积。因此,如此构造的胶囊具有柔性构型和使用可靠性。
最优选地,细长构件被偏压到第一回缩位置中。
这是有利的,因为细长构件可被构造成在液体注入完成时自然返回到第一回缩位置,从而将通道的孔口升高到保持在胶囊中的饮料液体的液位上方。当从设备移除胶囊时,这进一步阻止滴落和溢出。
在可能的实施方案中,细长构件为大致圆柱形的。
此类构件将最大化细长构件相对于其体积的强度,从而最小化其制造所需的材料量,进而最小化其实施过程中产生的附加成本和重量。
在可能的实施方案中,细长构件是围绕饮料胶囊的纵向轴线旋转的实心体,所述细长构件在平行于所述纵向轴线的平面中具有大致“M”形横截面,在邻近所述出口的所述细长构件的顶点中设置有孔口。
如此构造的细长构件是尤其有利的,因为W形横截面将使其沿其纵向方向具有很大的抗压缩力,同时能够提供非常大的通道以使最大流量通过胶囊。
在可能的实施方案中,细长构件通过活动铰链附接到胶囊主体。
如此构造的胶囊以简单经济的方式设置有移动细长构件。此外,活动铰链具有防水和气密的优点,因此使用者能够以单个简单结构来接合细长构件并且在细长构件与胶囊主体之间形成密封。
在另一个可能的实施方案中,胶囊主体和细长构件由至少两种不同塑性材料共注塑形成,使得所述胶囊主体和细长构件包括至少三个叠加层,其中间层形成隔氧层。
共注塑制造允许用不同材料制成细长构件和胶囊主体,且不影响注塑的成本和简洁性。具体地讲,提供用作隔氧层的层尤其有利,因为它将防止氧气浸润到腔体中以及后续的饮料配料变质或劣化。
此外,将层置于叠加布置中优化了层的不同特性的使用。例如,与饮料配料接触的内层可由非常耐热和耐水的材料制成。同样,外层可由提供结构强度并且对操作具有抗性的材料制成,从而保护内层。这样,针对每个特定应用优化饮料胶囊的品质。
在另一个可能的实施方案中,细长构件与胶囊主体一体形成。
所得饮料胶囊由最少的制造步骤制成,这降低了其成本。
另选地,胶囊主体和细长构件单独形成并随后组装在一起。
这样,与将部件一起制成一个单元相比,胶囊主体和细长构件两者都可实现更复杂的形式。
根据第二方面,本发明涉及制备饮料的方法,该方法包括以下步骤:提供如上所述的饮料胶囊;将一定体积的水注入饮料胶囊的腔体中以形成饮料;以及通过细长构件的通道和出口分配所述饮料。
这样,上述饮料胶囊的优点在制备单份饮料的过程中实现。
在可能的实施方案中,该方法还包括提供步骤之后的打开步骤,其中细长构件从第一回缩位置移位到第二伸长位置,以使出口膜破裂。
这样,出口膜打开,并且胶囊就绪,可由使用者以最少的操作来分配饮料,而不需要
优选地,打开步骤包括在注入膜上施加力,使得其移位成与细长构件的末端接触,所述力因此施加到所述细长构件上。
这是有利的,因为细长构件移位到第二伸长位置中,因此不必打开胶囊或直接操纵细长构件出口膜即破裂。
这样,将胶囊的清洁保持在较高水平,并且最大程度地简化其操作。
具体地讲,这可通过饮料制备设备的胶囊容器的互补结构来实现,饮料胶囊设置在饮料制备设备中。
这样,当胶囊设置在饮料机中时,实现了在单个受控步骤中打开胶囊(即,通过注射针刺穿注入膜和使出口膜破裂)。胶囊的使用因此得到简化,并且其优点得以更一致地实现。
附图说明
本发明的附加特征和优点在下文参照附图给出的目前优选实施方案的说明中有所描述,并且这些特征和优点将从该说明中显而易见,其中:
图1是处于初始密封状态的根据本发明实施方案的饮料胶囊的横截面视图;
图2是图1的饮料胶囊在饮料制备过程中的横截面视图;以及
图3是图1的饮料胶囊在饮料制备之后的横截面视图。
具体实施方式
图1中以饮料胶囊100的形式示出了本发明的实施方案,其以横截面示出。
饮料胶囊100包括具有第一端部104和第二端部106的胶囊主体102。如在图1中可见,胶囊主体102为大致杯形,使得在其内部限定腔体108,在该腔体中设置有一定剂量的饮料配料110。
饮料配料110是单份的至少一种物质,当与适当体积的水混合时,该物质将形成饮料。这可包括通过注入制备饮料的物质,例如研磨咖啡或茶叶。然而,在该实施方案中,饮料配料110是可溶的,例如冻干咖啡和奶粉。
饮料胶囊100的第一端部104提供有封装件,其呈穿过第一端部104延伸并密封到边缘114的注入膜112的形式。注入膜112为柔性和弹性材料的薄片,或可能是若干种材料的层压物,其形成空气、光和水分浸润到饮料胶囊100中的屏障。
在第二端部106处,提供自身与出口膜118形成密封的出口116。类似于注入膜112,出口膜118为柔性材料的薄片,其沿其周边密封到出口116。
因此,饮料胶囊100气密地密封,直至注入膜112和出口膜118在饮料制备期间破裂。
饮料胶囊100还设置有细长构件120。细长构件120从饮料胶囊100的第二端部106延伸到腔体108中至接近注入膜112的高度。
可采用许多不同的方法制造胶囊主体102。对于该实施方案,优选的是注塑,并且尤其是共注塑,因为其快速且高效地制成复杂形式的细长构件120。然而,在其它实施方案中,可设想分别制造胶囊主体和细长构件,然后在组装步骤中将它们结合在一起。
共注塑是特别有利的,因为它可用于以层压或其它构造结构制造胶囊主体102以及饮料胶囊100的其它部分,其中不同材料用于其层和/或部件结构中的每一个。这允许选择用于每层的材料,以最大化每层的属性,同时最小化其缺点。
例如,可以设想到三层胶囊主体102。内层可由耐热和耐水浸润的材料制成,以便更好地在饮料制备期间管理水的注入。胶囊主体102的外层可由坚韧的弹性塑料制成,这为饮料胶囊100提供结构阻力和刚性。并且中间层可最佳地由氧气不可渗透的材料制成,从而形成隔氧层,该隔氧层防止氧气浸润到饮料胶囊中并防止其中的饮料配料劣化和/或变质。
当然,其它实施方案可设想不同的构型,其中共注塑层的数量、组成和其它属性可能根据其中要使用的饮料胶囊应用的方面而变化。
在该实施方案中,胶囊主体102由热塑性材料制成。然而,更一般地来讲,在大多数情况下,可设想由食品级热塑性塑料诸如聚丙烯(PP)、乙烯-乙烯醇(EVOH)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或其它此类聚合物或聚合物的组合来制造饮料胶囊。在某些实施方案中,也可采用铝胶囊主体(或其部件部分)。
另外,材料的组合可被认为是特别有利的,因为饮料胶囊的某些特征结构(例如铰链)可由一般来讲比饮料胶囊更适于该特征结构功能的材料制成。
为此,还可能希望由一种材料制成饮料胶囊的部件,然后例如用另一种材料来涂覆该材料以实现某些性能特性。
例如,在饮料胶囊100中,氧化硅隔汽层可沉积在胶囊主体102的内部上,以防止水蒸汽和氧气浸润到腔体108中,以及防止来自饮料配料110的风味支承化合物耗散。
因此应当理解,根据饮料胶囊中包含的饮料、其制备条件(例如水温和注入压力)以及想要使用所述胶囊的饮料机器构型,饮料胶囊的确切构型、组成和制造模式可与此处所示的示例性实施方案显著不同。
返回图1的实施方案,细长构件120为大致圆柱形结构,其通过围绕饮料胶囊100的轴线X的大致W形横截面旋转形成。细长构件120沿其周边从出口116延伸至靠近注入膜112的末端122。细长构件120随后向下延伸,从而形成靠近出口膜118的下顶点124。
在下顶点124处设置有孔口126,其构成从出口116延伸至末端122的通道130的一部分。因此,腔体108与出口118之间的流体连通的唯一路径是穿过通道130。
在为褶皱132形式的此实施方案中,在末端122的一部分上方,细长构件的高度局部减小。在此实施方案中,褶皱132为细长构件120中的简单正方形凹口,当然也可设想其它形式,例如V凹口或圆齿状边缘。这种褶皱的效果将结合图2和图3更详细地讨论。
当然,将容易理解细长构件、通道、饮料胶囊及其腔体的形式以及其它此类物理属性可能变化。具体地讲,可将细长构件提供为例如基本上实心的棱柱、圆柱形或截头圆锥体结构,而不是图1中所示的细长构件120的折叠薄壁。
现在转到图2,在制备饮料200的方法中,示出了水注入期间的饮料胶囊100。
在制备饮料200的方法中,出口膜118必须打开,以便允许饮料200流出饮料胶囊100的出口116。
为了实现这一点,细长构件120相对于胶囊主体102移位。对注入膜112施加力F,使其偏转到腔体108中。注入膜112偏转到腔体108中,直至其接触细长构件120的末端122。
此时,力F被施加到末端122,从而导致细长构件120移位到此处所示的第二伸长位置。细长构件120的下顶点124因此刺穿出口隔膜118,从而打开出口116。
可采用多种不同方式使细长构件相对于胶囊主体的其余部分移动。在本实施方案中,沿着出口16的周边提供活动铰链202,在该周边处细长构件120呈胶囊主体102的厚度局部减小的形式从其延伸。这种铰链是可取的,因为它允许将饮料胶囊100模制成单件,同时保持细长构件120与胶囊主体102之间的密封关系。
在另选的实施方案中,可通过滑动接合或甚至在施加力F时变形的胶囊主体的可压碎或易碎部分来实现该运动。
此外,根据胶囊的结构和预期使用其的饮料机器的结构,力F可以多种不同方式施加到饮料胶囊。例如,可存在设置在饮料机器中的互补结构,诸如压力板,其在装载胶囊时施加力F。另选地,在装载胶囊之前,可简单地由使用者手动施加力F。
一旦出口116打开,即通过注入热水来制备饮料200。为了实现这一点,注入膜112被中空注射针204刺穿,这将一定体积的热水206引入腔体108。热水206与饮料配料混合以形成饮料200。
随着热水206的注入,饮料200将通过褶皱132溢流,沿通道130向下流动并通过孔口126流出出口116。饮料200的混合通过涡动腔体108中的水206来促进,并且在该实施方案中,通过注射针204的偏心定位来促进。
完成注入并且分配所需体积的饮料之后,胶囊展开并且可设置。图3中示出用过的饮料胶囊100;注射针已被移除,并且破裂的注入膜112和出口膜118保留。
细长构件120被被偏压到第一回缩位置,这在此处和图1中有所示出。应当指出的是,在图2中,细长构件在力F的作用下被移位到第二伸长位置。此处,在图3中,力F被释放,并且细长构件120已恢复到第一回缩位置。在该实施方案中,胶囊主体102的弹性导致复原,具体地讲,活动铰链202的构型和由制成胶囊主体102的材料的弹性性能导致复原。
从图2的讨论应当想起,当力F将细长构件120推动到第二伸长位置时,饮料胶囊100内的饮料200的液位与皱褶132的水平相同。然而,随着细长构件120返回至第一回缩位置,褶皱132升高到高于保留在腔体108中的饮料200的液位。因此,使用的饮料胶囊100在处理过程中诸如当从饮料机器移除以弃置时不太容易滴落或溢出。
将想起,可根据本发明的细节,并且具体地讲是饮料胶囊100中提供的饮料配料的类型,以多种不同的形式提供褶皱132。本领域的普通技术人员将能够轻松地根据这些因素调整饮料胶囊100的褶皱(或多个褶皱,视情况而定)。
例如,当使用粉末状饮料配料时,一些饮料配料可短暂漂浮在热水206的表面上;因此,希望成形褶皱132以限制饮料200在其上的流动,从而避免未溶解的饮料配料流过细长构件120的通道130。
当然,应当理解,饮料胶囊的构型可不同于图1至图3的实施方案所示的构型,因此在不脱离本发明范围的情况下可以存在许多变型。
首先,应当理解,例如在不需要使用细长构件打开出口膜的情况下,细长构件不一定是可移动的。例如,可提供出口保持打开且不密封的饮料胶囊,其中饮料胶囊包封在保持饮料配料新鲜度的保护性包覆包装中。
另选地,实际上可在饮料胶囊出口上提供覆盖件或密封件,在制备饮料之前通过其它方式诸如手动拉片破坏该覆盖件或密封件。
在任何情况下,根据上述原理,根据本发明提供细长构件将实现所需的抗滴落效果。
第二,如果细长构件是可移动的,则不一定需要被偏压来使其返回至第一回缩位置。事实上,在某些实施方案中,细长构件可设置有被构造成在施加力F时塑性变形的区域。在这种情况下,细长构件将保持处于第二伸长位置,甚至在移除力并且提取胶囊以弃置之后仍处于第二伸长位置。
另选地,可设想细长构件完全不可移动;在这些情况的任一个中,饮料胶囊中保留的饮料的液位将是褶皱或凹口的水平,或者在没有提供褶皱或凹口的情况下,是通道进入饮料胶囊的腔体中的开口水平。
在其它可能的实施方案中,在饮料制备结束时,细长构件可返回至介于第一回缩位置和第二伸长位置之间的中间位置。
应当理解,对本文所述的目前优选的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。可在不脱离本发明的实质和范围并在不减少所伴随的优点的情况下作出这些变化和修改。因此,这些变化和修改旨在由所附权利要求书涵盖。

Claims (15)

1.一种用于饮料制备设备的饮料胶囊(100),包括:
-具有第一端部(104)和第二端部(106)并且限定腔体(108)的大致杯形胶囊主体(102);
-设置在所述第二端部(106)中并与所述腔体(108)连通的出口(116);
-设置在所述第一端部(104)上用以闭合所述腔体(108)的注入膜(112);以及
-设置在所述腔体(108)内的一定量的饮料配料(110);
其特征在于其还包括从所述第二端部(106)延伸到所述腔体(108)中的细长构件(120);以及从所述细长构件(120)的与所述第二端部(106)相对的末端(122)延伸穿过所述细长构件(120)的通道(130),所述腔体(108)仅通过所述通道(130)与所述出口(116)流体连通。
2.根据权利要求1所述的饮料胶囊(100),其中所述细长构件(120)的与所述第二端部(106)相对的所述末端(122)在其周边的至少一部分周围呈褶皱形或有凹口。
3.根据前述权利要求中任一项所述的饮料胶囊(100),其中所述细长构件(120)的与所述第二端部(106)相对的所述末端(122)邻近所述注入膜(112)设置,使得当所述注入膜(112)偏转到所述腔体(108)中时,所述注入膜(112)支承在所述细长构件(120)的所述末端(122)上。
4.根据权利要求1或2所述的饮料胶囊(100),其中所述细长构件(120)在第一回缩位置和第二伸长位置之间可移动,在第二伸长位置中所述细长构件(120)使设置在所述出口(116)上并包封所述出口的出口膜(118)破裂。
5.根据权利要求4所述的饮料胶囊(100),其中所述细长构件(120)被偏压到所述第一回缩位置中。
6.根据权利要求1或2所述的饮料胶囊(100),其中所述细长构件(120)为大致圆柱形的。
7.根据权利要求1或2所述的饮料胶囊(100),其中所述细长构件(120)是围绕所述饮料胶囊(100)的纵向轴线(X)旋转的空心体,所述细长构件(120)在平行于所述纵向轴线(X)的平面中具有大致W形横截面,在邻近所述出口(116)的所述细长构件(120)的顶点(124)中设置有孔口(126)。
8.根据权利要求1或2所述的饮料胶囊(100),其中所述细长构件(120)通过活动铰链(202)附接到所述胶囊主体(102)。
9.根据权利要求1或2所述的饮料胶囊(100),其中所述胶囊主体(102)和所述细长构件(120)由至少两种不同塑性材料共注塑形成,使得所述胶囊主体(102)和细长构件(120)包括至少三个叠加层,其中间层形成隔氧层。
10.根据权利要求1或2所述的饮料胶囊(100),其中所述细长构件(120)与所述胶囊主体(102)一体形成。
11.根据权利要求1或2所述的饮料胶囊,其中所述胶囊主体和所述细长构件被形成为分离的部件并随后组装在一起。
12.一种用于制备饮料(200)的方法,包括以下步骤:
-提供根据前述权利要求中任一项所述的饮料胶囊(100);
-将一定体积的水(206)注入所述饮料胶囊(100)的所述腔体(108)中以形成饮料(200);以及
-通过所述细长构件(120)的所述通道(130)和所述出口(116)分配所述饮料(200)。
13.根据权利要求12所述的方法,其中所述细长构件(120)在第一回缩位置和第二伸长位置之间可移动,在第二伸长位置中所述细长构件(120)使设置在所述出口(116)上并包封所述出口的出口膜(118)破裂,所述方法还包括在所述提供步骤之后的打开步骤,其中所述细长构件(120)从所述第一回缩位置移位到所述第二伸长位置,以使所述出口膜(118)破裂。
14.根据权利要求13所述的方法,其中所述打开步骤包括在所述注入膜(112)上施加力(F),使得其移位成与所述细长构件(120)的所述末端(122)接触,所述力(F)因此施加到所述细长构件(120)上。
15.根据权利要求14所述的方法,其中所述注入膜(112)被饮料制备设备的胶囊容器的互补结构压下,所述饮料胶囊(100)设置在所述饮料制备设备中。
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