CN109588041A - 用于制备双份饮料如双份浓缩咖啡、双份大杯咖啡和双份意大利超浓咖啡的胶囊、系统和系统的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于制备双份饮料如双份浓缩咖啡、双份大杯咖啡和双份意大利超浓咖啡的胶囊(4B)、系统(1)以及所述系统的用途。所述胶囊(4B)具有可易于被普通用户接受的形状和构造，而可用所述胶囊获得的冲煮物符合高质量标准。所述胶囊(4B)具有在一端处具有径向凸缘(14B)的截头圆锥形胶囊主体(6B)、关闭所述主体(6B)并且连接至所述凸缘(14B)的箔盖(12B)，以及容纳在由所述胶囊主体(6B)和所述箔盖(12B)限定的内部空间(16B)中的咖啡床，并且所述咖啡床具有9g至13g的重量和在0.9至1.2范围内的(高度)/(最大宽度)比率。
Description
本发明涉及一种用于冲煮咖啡冲煮物的胶囊，该胶囊包括：
-截头圆锥形胶囊主体，包括：
-围绕杯体的中心轴线延伸的圆周侧壁；
-与侧壁的第一端部连接的底壁，用于关闭胶囊主体的第一端部；
-从圆周侧壁的第二端部径向向外延伸的凸缘；
其中该胶囊还包括：
-与凸缘连接的箔盖；
-咖啡研磨颗粒的咖啡床，其容纳在由胶囊主体和盖界定的内部空间内，咖啡床具有最大咖啡床直径，该最大咖啡床直径对应于在圆周壁的第二端部处的杯体的内径，该内部空间具有高度，该高度由底部与圆周侧壁的第二端部在其中延伸的平面之间的最大距离限定。
这种胶囊是已知的。这种已知胶囊被称为第一类型的胶囊，并且每粒胶囊内填充约5至6克咖啡，用于制备单份浓缩咖啡或单份大杯咖啡。
咖啡馆样式浓缩咖啡机能够制作单份浓缩咖啡和双份浓缩咖啡，或者制作单份大杯咖啡和双份大杯咖啡。通常，咖啡师会将篮中咖啡的重量加倍，以制作双份版本。
近年来，可通过胶囊制作浓缩咖啡和大杯咖啡以及可选地意大利超浓咖啡的家庭按需浓缩咖啡系统变得非常流行，但是如上所述，标准浓缩咖啡胶囊诸如Nespresso系统中使用并且现在由几个制造商制造的胶囊设计用于容纳5至6克咖啡，并且不能容纳更大量。单份意大利超浓咖啡冲煮物的体积通常在22ml至28ml的范围内，更优选约25ml。单份浓缩咖啡冲煮物的体积通常在35ml至60ml的范围内，更优选约40ml。单份大杯咖啡冲煮物的体积通常在75ml至115ml的范围内，更优选约80ml。
期望创建一种能够具有多种胶囊尺寸的系统，一种用于单份饮料，并且更大的胶囊用于双份饮料。
下面参考图101至108描述冲煮机系统。假定标准/单胶囊的尺寸给定，典型的是较小“顶部”半径(1.1)cm、较大“底部”半径(1.45cm)和高度(2.45)cm的截头。胶囊具有特征诸如顶部半径上方的圆顶顶部，其在作用下被刺穿以形成进水口；以及围绕底部半径的边缘，其用于将胶囊密封在冲煮机的冲煮室中。
标准胶囊单体的形状和尺寸(也称为第一类型的胶囊或STN胶囊)如所给出那样。该描述涉及在给定一系列设计和功能约束的情况下能够制作双份的较大胶囊(也称为第二类型的胶囊)的最佳选择。
第一约束是所制备的单份饮料和双份饮料在口味、香气和克丽玛方面具有可接受的相似质量。在最简单的水平上，这要求饮料具有“足够接近”的强度和足够的产率，而不会被感官测试判断为不同。强度(S)和产率(Y)定义为如下的百分比。设M为所有进入饮料的咖啡提取物(分子、胶体、碳水化合物)的质量，设Mw为添加的水的质量，并且Mgrind为胶囊中研磨颗粒的质量(干燥)。
在实践中，通过干燥和称重残余物或通过使用根据干燥方法校准的密度计(例如折射计)测量强度。
本领域技术人员将寻求一种较大的胶囊，其在冲煮过程中表现为两个相同的并行使用的标准胶囊。并行使用两个相同的标准胶囊意味着相同量的水同时流经这些胶囊，这与仅使用一个标准胶囊的情况相同。根据定义，在这种情况下，获得具有与单个标准胶囊相同特性的双倍量的咖啡。本领域技术人员还将认识到，该两个相同标准胶囊可以由具有与标准胶囊相同高度的单个较大胶囊代替，并且该单胶囊在第一方向上具有宽度约为标准胶囊横截面积宽度的两倍的横截面积，并且在垂直于第一方向的第二方向上具有宽度与标准胶囊的横截面积大致相同的横截面积。这种胶囊在这里称为直通双胶囊(SFD胶囊)。在这种情况下，提交给SFD胶囊的水的流量应当加倍，并且水应该以与通过单个标准胶囊的咖啡床类似的方式散布并流过较大胶囊的咖啡床。这可以通过具有足够泵容量的装置来实现，该装置例如将水注入胶囊顶部的两个位置，这两个位置彼此间隔开。
根据本发明，忽略了提供SFD胶囊的上述明显假设。换句话说，本发明打破了这种偏见。本发明的目的是提供一种除SFD胶囊之外的改进型较大双胶囊(ILD胶囊)，其仍然提供良好的冲煮结果。根据本发明，与SFD胶囊相比，ILD胶囊还具有某些优点。因此，总的来说，与SFD胶囊相比，ILD胶囊是一种改进型胶囊。
根据本发明提供的ILD胶囊是用于冲煮咖啡冲煮物的第二类型的胶囊，该胶囊包括：
-截头圆锥形胶囊主体，包括：
-围绕所述杯体的中心轴线延伸的圆周侧壁；
-与侧壁的第一端部连接的底壁，用于关闭胶囊主体的第一端部；
-从圆周侧壁的第二端部径向向外延伸的凸缘；
其中该胶囊还包括：
-与凸缘连接的箔盖；
-咖啡研磨颗粒的咖啡床，其容纳在由胶囊主体和盖界定的内部空间内，咖啡床具有最大咖啡床直径，该咖啡床直径对应于在圆周壁的第二端部处的杯体的内径，该内部空间具有高度，该高度由底部与圆周侧壁的第二端部在其中延伸的平面之间的最大距离限定，
其中咖啡床的重量在9克至13克的范围内，并且其中咖啡床的(高度)/(最大宽度)比率在0.9至1.2的范围内。
如下文将讨论的，根据本发明的胶囊一方面(与技术人员的预期相反)仍然具有良好的冲煮结果，并且另一方面具有其他益处。
一个益处是可能使用不能提供与标准胶囊相同(短)的冲煮时间的器具。因此，对泵的要求不会那么高。另一个益处是ILD胶囊可能具有更吸引人的形状。
上述咖啡床的最大宽度对应于杯体的最大内径。
这可以理解为第I部分“ILD胶囊模型”中所解释的。
随后将在第II部分“ILD胶囊的可能实施方案”中讨论一些可能的实际实施方案。
第I部分：ILD胶囊的模型
A.ILD胶囊的理论考虑
在A部分，参考以下附图：
图1示出了泵特性ULka 4；
图2示意性地示出了具有截锥形状的胶囊；
图3和表1示意性地示出了标准胶囊的尺寸；
图4A示出了具有箔盖的胶囊的实验压力时间曲线，该箔盖在使用中破裂。
图4B示出了具有过滤器形式的箔盖的胶囊的实验压力时间曲线，该过滤器是打开的并且在使用中不会破裂；
图5A示出了用于模拟具有不同流阻的标准胶囊的模型压力-时间曲线；
图5B示出了用于模拟具有不同流阻的标准胶囊的模型流量-时间曲线；
图5C示出了通过多孔床的压力驱动流的出口区域效应的建模，该多孔床用于在流量入口处但具有不同出口区域的立方体形床开口；
图6A示出了预测的冲煮物重量与时间关系曲线；
图6B示出了预测的冲煮物强度与时间关系曲线；
图6C示出了预测的冲煮物产率与时间关系曲线；
图7A示出了根据一些标准胶囊的最终冲煮物产率与泵送时间(泵停止的时间)关系的模型的预测，该模型与标准胶囊的一些实验数据共同绘制。在模型和实验两者中，时间允许滴出物添加到冲煮物(参见图4至图5)
图7B示出了根据一些标准胶囊的最终冲煮物强度与泵送时间关系的模型的预测，该模型与标准胶囊的一些实验数据共同绘制。
图8A示出了根据DCA胶囊的最终冲煮物产率与泵送时间关系的模型(表2)的预测，该模型与标准胶囊的一些实验数据共同绘制；
图8B示出了根据DCA胶囊的最终冲煮物强度与泵送时间关系的模型(表2)的预测，该模型与标准胶囊的一些实验数据共同绘制；
图9示出了用相同重量的咖啡床填充的具有不同缩放系数的胶囊的示意图；
图10示出了产率如何根据模型随缩放系数变化而变化以及STN胶囊的产率范围。
图11示出了强度如何根据模型随缩放系数的变化而变化。
图12比较了标准胶囊中5.5克浓缩咖啡冲煮物产率的模型预测；
图13示出了所得数据。低于3的DOD被认为不重要。
如所讨论的，理想的解决方案是选择更大的胶囊形状，该胶囊既能容纳标准胶囊两倍重量的咖啡，又能在给定系统的泵性能的情况下，在相同冲煮时间生产两倍体积的饮料。然而，虽然如上所述在理论上可以找到这样的解决方案，但考虑到以下附加约束和问题，其远非实用和可接受的。
除了上述第一约束之外，第二约束是如果不损失冲煮咖啡质量的情况是可能的话，消费者必须有理由相信标准胶囊和较大胶囊可以生产可接受地接近的饮料。因此，考虑到第一约束而不明显的设计选择可以使较大胶囊具有与标准胶囊相同或接近的形状。这可以通过以相同或数值上近似的系数缩放标准胶囊的尺寸：顶部半径、底部半径和高度来实现。然而，预期这将不会导致胶囊可接受的冲煮性能。使用下面的模型将证明，如果使用缩放系数，则可以获得仍然可接受的冲煮性能。如果对于大约11克的咖啡床来说，缩放系数是1.7，则可以预期最佳冲煮性能。然而，如果缩放系数是1.3，再加上约11克的咖啡床，可以接受仍然可接受的冲煮性能，其中胶囊具有附加优点，即如果应用缩放系数1.7，其体积小于胶囊的体积。
根据本发明的见解，可以使用简单的缩放系数来获得基于标准胶囊的较大胶囊，这一事实导致具有与标准胶囊相似形状的较大的胶囊。较大胶囊的形状可以通过截头圆锥来限定，其中(高度)/(最大宽度)比率在0.9至1.2的范围内。在这种情况下，胶囊可以填充9克至13克咖啡。因此，根据本发明的一个方面，在胶囊内有9克至13克咖啡研磨颗粒，其中咖啡床的(高度)/(最大宽度)比率在0.9至1.2的范围内。根据本发明的另一个方面，胶囊内咖啡床的体积优选地与内部空间的体积大致相同。在咖啡床为11克的情况下，这将导致通过模型获得1.3的缩放系数。在咖啡床大于11克的情况下，优选的缩放系数将大于1.3，然而根据本发明，咖啡床的(高度)/(最大宽度)比率保持在0.9至1.2的范围内。
因此，采用这种缩放约束，缩放系数的选择是一个挑战。胶囊形状与冲煮属性和饮料质量之间存在复杂的关系。胶囊中咖啡的形状、等级和重量是决定胶囊流动阻力的关键因素，这反过来决定了冲煮期间冲煮机的泵如何响应通过床的流量，以及从研磨颗粒中提取的咖啡物。具体地讲，达到目标饮料量所需的泵送时间。在给出一些实验结果之前，创建了理论模型以允许探索设计，从而无需对糟糕的设计进行不必要的实验。
由于若干原因，希望使缩放系数尽可能小
避免在胶囊主体中过度使用材料
较大缩放系数、咖啡床的固定咖啡重量仅填充胶囊体积的一部分
系统中不宜存在过量空气。
冲煮后留在胶囊中的一些水会滴出，由于被困压缩空气膨胀回大气压力而被迫流出。
宽胶囊可导致床中的不均匀流动，从而导致不均匀提取。
考虑单个缩放系数的情况，由于需要胶囊以相同的体积密度保持双倍标准咖啡重量，设定了缩放系数的最小值。在标准胶囊设计中，存在一些顶部空间，以避免在制造过程中的填充问题，如果制作的过小，同样的问题可能发生在较大胶囊。
这里称为双胶囊A的解决方案的尺寸在子部分C中给出。因此，该DCA胶囊是上述ILD胶囊的可能实施方案。DCA胶囊的缩放系数将在模型中选择为大约1.3，其中胶囊填充有11克研磨咖啡。然而，如果选择缩放系数在1.7左右，则该模型表明理论上可获得最佳冲煮结果。然而，如果缩放系数是1.3，令人惊讶的是胶囊仍然提供良好的冲煮结果，并且具有其他益处。如果应用缩放系数1.3，则较大的胶囊将具有0.93的(高度)/(最大宽度)比率。根据本发明的更广泛的方面，较大的胶囊在胶囊内包括9克至13克咖啡研磨颗粒，其中咖啡床的(高度)/(最大宽度)比率在0.9至1.2的范围内。请注意，讨论该模型仅仅是为了证明根据本发明选择的范围确实提供了令人惊讶的结果。
B.与咖啡颗粒提取相结合的泵、胶囊和床系统的模型。
B.1冲煮机、床和胶囊模型
家用按需(OD)系统中的冲煮系统通常是振动泵和控制系统，其在泵送目标体积之后停泵-更加昂贵的咖啡馆样式系统豆到杯(bean to cup)系统可具有旋转泵。通常使用的振动泵具有明显的背压流量关系，图1示出了ULKA网站的一个示例。该图示出了该系统的能力，最小值和最大值示出了冲煮机对冲煮机的预期变化限制。
泵特性用公式(2)中所示的线性形式近似(参见图1中的虚线)，公式由最大背压Pmax(泵在该处失速)和施加在其上的系统打开时的最大流量Qmax(非常低流阻)设定。胶囊和咖啡床呈现出对泵的流阻R(t)，发现其随时间t变化—主要是由于咖啡床本身的演变。在实践中，流量和压力随泵一起振荡，通常为50Hz，但是在给定时间t，胶囊流动阻力为R(t)，压力和流量的振荡平均值由下式给出：
在下面的建模中，所使用的泵特性与NespressoTM系统中使用的已知ULKA4泵的特性近似：Pmax＝20bar并且Qmax＝450ml/min。已知公式(2)的R(t)解的模型给出了冲煮机模型，预测系统的流量和压力历史，参见The Principles of Coffee Extraction from Packed Beds in on-Demand Coffee Systems，Melrose等人(2014)，第25届ASIC哥伦比亚会议记录，详见：http://asic-cafe.org/proceedings。
胶囊的主体接近截锥形状，如图2所示。商用胶囊可以具有凹槽侧面和圆顶顶部，这些特征不包括在建模中，在实践中，咖啡床占据了截锥形主体的一部分并且不延伸到圆顶顶部中。
这种形状的咖啡床的流动阻力Rcap(t)通过以下公式定义：
其中Q是流体的体积流量，并且ΔP是床上的压差。流阻通过下式给出
其中μ是流体的粘度，F(a)是出口区域系数(见下文)，并且K(t)是床的渗透率，强度参数由流体流过床中颗粒之间的孔隙空间的复杂几何结构引起—假设流动不会穿透纳米多孔颗粒基质本身。如果胶囊完全填充咖啡，则公式成立，如果咖啡床部分填充胶囊，则公式(4)的维度应该是胶囊内的床的维度。在部分填充的情况下，可以增加额外流阻来解释通过胶囊的空部分的流动，但是在实践中，这与床的流阻相比可以忽略不计。部分填充的胶囊将发生在C部分结果建模中。
渗透率的一般形式是著名的Kozeny-Carman表达式的通用形式。
其中θ(t)是床中任何气体的分数，s(b)是颗粒粗糙表面的摩擦因子，φ是颗粒球度，d32(t)是粒子尺寸分布的面积平均尺寸，b是颗粒充填的孔隙率。然而，完整的渗透率模型引起了很多争论—公式(5)是从球体填充形式一般化的形式，其已被证明可以很好地保持。
如所指出的，公式(5)中的许多因子取决于时间。存在几个因子影响整体胶囊+床流阻及其在流经其的流体下的演变，尽管主要影响通常是由颗粒的填充床决定的。这些因子导致胶囊对流经其的流体的流阻的自然变化，并且因此导致不同冲煮物的流量历史和性能的变化，具体地讲，这导致观察到的不同冲煮物的冲煮时间扩展以达到目标饮料体积。
注意到对床渗透率的以下影响：
在压力作用下的湿床驱动流量合并，并且在高度上收缩。
在宏观尺度上，这些床可以成形，有时在中心呈圆顶状并朝向胶囊壁倾斜，它们也可能形成被困气体的通道和区域。
在微观尺度上，粗粒之间的细粒会堵塞床从而增加流阻。这是一种复杂的现象，并且与通过床的流动相耦合。一方面，流动引发细粒移动，但另一方面，其可以被捕获在床内的狭窄孔隙中并形成堵塞(细粒的集合)。堵塞的分布和大小取决于流量和床充填，其依赖方式不能被完全理解或易于观察。
当颗粒湿润时，细粒的含量增加，因为当干燥时，一些细粒在粗粒的表面上聚集，实际上，湿法测量的咖啡颗粒的PSD显示出比干法测量的咖啡颗粒明显更多的细粒。
颗粒在润湿下会膨胀，这可取决于水质。
如果系统中的气体(大约50％的干燥颗粒的体积是空气)被困在床内会增加流阻。CO2气体也可被湿颗粒释放，具体取决于颗粒被脱气的程度。
胶囊产生额外的影响：
胶囊在被小孔刺穿的入口处具有流阻分量。
在胶囊出口处，在压力演变的早期，系统通过将箔压在破裂盘中的销钉上而使铝箔基部破裂。形成的孔的面积小于胶囊底部的圆盘面积，为了离开这些孔，当在床内时，流动必须会聚到出口，
这种效应增加了胶囊的总流阻，理论模型和实验表明如果出口区域是基部的10％，则胶囊流阻增加系数约F(10％)＝2，如果为1％，则按F(1％)＝5的系数缩放(参见公式5)。
咖啡床的时间依赖性流动渗透率的总体演变对流量敏感，这已被测量，一些结果报告在(“A new methodology to estimate the steady-state permeability of roastand ground coffee in packed beds”，J.Food Eng.，150，106-116.Corrochano等人(2015))。渗透率值在5至30秒内从o(10-12)m2演变到o(10-14)m2，然后在某些情况下稍微增加，然后在几分钟内达到稳态值。
重要的是要意识到大多数OD系统冲煮发生在达到稳定状态之前，对于冲煮的重要部分，流阻处于瞬变(变化)状态。对于短时间冲煮物诸如浓缩咖啡，这是特别显著的效果。一些作者已经建立了该过程的启发式模型，其假定时间的增加是流量的函数，从由干PSD设置的高渗透率以及低密度(通常440kg/M3至480kg/M3)到由湿PSD设置的更低的床渗透率以及较高密度(通常500kg/M3至530kg/M3)。包括附加系数，其由于如上所述的入口和出口效应而缩放胶囊的流阻。
这些系统通常在泵停止后滴流(由于上述原因)，增加的体积和产率对于浓缩咖啡尤其重要。建模中包括此特征。这就需要明确“冲煮时间”的定义。实验和建模采用的惯例是根据泵送时间(泵停止的时间)绘制数据。然而，产率和强度包括由滴出物添加的冲煮体积所给出的那些。
B.2颗粒提取模型
为了估计冲煮质量、强度和产率，需要建立第二提取模型，该模型将分子和胶体物质从咖啡颗粒中提取到床中，然后通过床进入饮料中。这种模型已经在其他地方获得开发和报告，“Kinetics of Coffee Extraction and Particle Microstructure:NumericalModelling and Experimental Validation in Slurry Extractions”，第25届ASIC会议记录，Colombia，Corrochano等人(2014)；“Optimising Coffee Brewing Using AMultiscale Approach”，第24届ASIC会议记录，Costa Rica，Melrose等人(2012)-这是对其他上下文中发布的模型的直接改编，“Mathematical modelling and scale-up of size-exclusion chromatography”，Biochemical Engineering J.1998,2 145-155Li等人(1998)，并且利用众所周知的数值技术解决物质在颗粒中的扩散问题。该模型是床中粒子的模型，提取通过颗粒扩散进入床的孔隙空间的物质，对流通过孔隙空间到达床的出口，假设床是轴对称的，并且忽略壁对孔隙空间浓度的影响，并且沿z轴线的点由以下公式给出：
其中，εb是床的孔隙度，并且v是孔隙空间中的流体速度。D床称为扩散系数，并且j(R,t)是每单位面积颗粒的颗粒流出通量。研磨颗粒由代表性的粒子建模，虽然许多粒子可以被建模，但我们发现一个很好的近似是使用反映研磨颗粒粒子尺寸分布的双峰性质的粗粒和细粒。通过对每个颗粒中的浓度分布进行建模给出通量。针对每个代表性粒子/颗粒，求解时间相关的扩散方程：
通过下式给出颗粒的流出通量
其中，C(t)是颗粒外部的孔隙空间浓度。通过测量共混物的最大产率和在稀浆料条件下在几小时内达到平衡后测量的研磨颗粒尺寸来设定颗粒内的起始浓度。
在实践中，公式(6)被离散化为沿z轴向下的单元，并且在每个单元中使用(3)、(4)模拟两个代表性粒子，一个粗粒和一个细粒。通过下式给出结合(3)、(4)和(2)的通量项：
其中Dg是颗粒内部释放物质的扩散常数。实际上，存在许多不同的释放物质，但是发明人发现使用D＝1.0 10-10m2/s是时间超过40s至60s的总产率的良好代表。
从公式(2)求解通过床的流量以及由此在胶囊的给定横截面处的孔隙速度。这些胶囊中的冲煮时间由胶囊的流动阻力的演变和公式(2,3)的解决定。流量随时间变化，但这些系统监视随时间推移的泵送体积，并且在达到预设的目标体积时关闭泵。通常，该目标体积大于期望的饮料体积，因为一些液体在使用后留在胶囊中。另外，如前所述，一旦泵停止，由于胶囊中的捕获气体的释放和系统回归大气压，一些流体滴入饮料中。这些效应都包含在模型中。如在实际系统中，停止泵以便给出所需体积的饮料，例如，对于浓缩咖啡约为40ml，并且对于双份浓缩咖啡约为2×40ml。
考虑到胶囊的形状、咖啡的重量和体积密度，在胶囊中限定了研磨颗粒床。通过垂直于胶囊轴的层中的离散化求解公式(6)，每层包含PSD的2粒子模型，求解粒子的流出通量，并且对流项在层之间交换孔隙空间浓度。在沿胶囊轴的任意点处，通过除以横截面积和床的孔隙率，通过时变体积流量求解公式(6)中使用的孔隙空间流量。流出系统底部和床底的浓度随时间进行积分，从而给出时间相关的强度和产率。
C.模型预测
标准单胶囊模型(参见图3)是具有如图所示尺寸的截锥形状。具有接近该尺寸的尺寸的胶囊具有广泛的商业用途。具体地讲，用于NespressoTM系列冲煮系统的那些。
这与NespressoTM系统主体的尺寸非常接近。流动进入薄端并且在较厚端退出。另外，这些胶囊可以具有圆顶顶部，有时填充在该模型中忽略的过滤器，床通常仅填充主体的顶部。
标准胶囊的填充重量为5至6克，具体取决于研磨颗粒和共混物。以下建模考虑了5.5克填充重量。
较大胶囊设计冲煮双份(双份浓缩咖啡、双份大杯咖啡等)是这种形状的缩放版本。
表2：双胶囊A(DCA胶囊)
对于标准胶囊中的5.5克，发现产率为22％至27％，参见后面的图7A。在不同冲煮物之间，泵送时间(由此产率)存在变化，这是由于胶囊流阻随着运行而变化(由于上面列出的所有系数的变化)。为了模拟这种变化，模型假定流阻的基本情况，其由典型测量的干湿床渗透率、典型破裂面积(10％)和观察到的入口流阻以及渗透率从干转换湿的时间刻度设定。然后其通过乘以一个系数来模拟围绕该基值的变化，从而任意地改变流阻。
图4A示出了带有箔盖的标准铝Nespresso胶囊的实验压力时间曲线，所述箔盖在流体压力下破裂。图4B示出了具有打开顶部和在流体压力下不会裂开的盖的塑料L'或胶囊的相同曲线。在这些曲线图中，观察到泵的振荡。对于每50Hz循环，绘制压力最大值、压力最小值和平均压力。
图5A、5B示出了一些用于模拟标准胶囊的模型压力-时间曲线(A)和流量-时间曲线(B)，其中5个不同的流阻模拟了胶囊流阻的观察到的变化(参见上文注释)。模型只是平均压力和流量，而不是实际系统中看到的完全振荡模式(参见图4)。在这些运行中，使用Pmax＝20bar和Qmax＝9ml/s。如下给出流阻变化(参见公式4)：通过选择渗透率值从0.83 10-10m2下降到0.29 10-10，弛豫时间为0.5s，并且乘以系数F(a)＝5.5、6.0、6.5、7.0、7.5以模拟不同出口区域，公式(4)中的系数F(a)给出一系列性能。通过理论和实验建立了F(a)系数，如图5C所示。
图5C示出了出口区域效应的建模，通过针对通过多孔床的压力驱动流求解已知的达西方程，该多孔床用于在流量入口处但具有不同出口区域的立方体形床开口，使用网格尺寸为59×59×59和30×30×30的计算立方体网格。绿色的圆圈示出了孔图案从中心孔到周边孔的变化。紫色方块显示了通过半径为3.5cm、高度为2cm、底部有钢板、孔数和大小不同、固定流量为8mls的圆柱形床的流量的实验结果。测量压力，并且根据公式(3)估计系统流阻。水平轴是出口开放面积的百分比，并且垂直轴是公式(4)的系数F(a)。
图6A、图6B和图6C分别示出了预测值、冲煮物强度、冲煮物浓度和产率与时间的关系。
D.产率和强度的模型预测与实验比较
图7A和图7B将STN胶囊(标准胶囊或第一类型的胶囊)中冲煮的浓缩咖啡和大杯咖啡与STN胶囊的模型预测进行比较。浓缩咖啡共混物A是用于共混物A(5.7g)的标准浓缩咖啡胶囊的实验结果，冲煮物重量在39g至45g的范围内。STN大杯咖啡共混物B是用于共混物B(6.0g)的标准浓缩咖啡胶囊的实验结果，其中大杯咖啡冲煮物的重量在110g至116g冲煮物的范围内。两种情况下的模型预测均被示出为通过线连接。Mod STN浓缩咖啡提供了粗研磨颗粒尺寸为340微米的模型的标准浓缩咖啡胶囊的计算结果(基于子部分B和子部分C中讨论的模型)，与实验共混物相比，该模型给出的冲煮物重量在44克至45克冲煮物范围内，改变胶囊流阻以模拟实际泵送时间的变化。Mod STN大杯咖啡提供了相同研磨颗粒尺寸模型的标准浓缩咖啡胶囊的计算结果(基于子部分B和子部分C中讨论的模型)，给出了在115克至117克范围内的冲煮物重量。图1给出了应用的压力和流量(振荡期间的平均值)之间的泵特性关系。图7A示出了产率与泵送时间的关系，图7B示出了强度与泵送时间的关系。在模型预测中，最大产率被设置为29％，这是所使用的研磨颗粒尺寸的典型值。通过改变胶囊的流阻生成建模中的冲煮时间变化。图7A和图7B表明该模型是可靠的。
在实验和建模两者中，浓缩咖啡的产率自然变化在20％和26％之间，并且强度自然变化在2.5％和4％之间。在实践中，这是目前消费者所经历的。
图8A和图8B比较均使用共混物A的标准胶囊和DCA胶囊的建模和实验。STN胶囊填充5.7克重量的咖啡，DCA胶囊填充10.7克重量的咖啡。模型咖啡重量在STN情况下为5.5克，并且在DCA情况下为11.0克。同样，模型数据以线连接显示
产率在图8A中绘制，并且强度在图8B中绘制。STN情况中的实验数据与图7中的数据相同，冲煮物重量在39克至45克的范围内。DCA胶囊中共混物A的冲煮物产生在75克至85克范围内的双份浓缩咖啡重量，模型在标准胶囊中使用5.5克并且在双份设计中使用11克运行至重量为81克至82克。泵送时间比理想设计更长，该设计具有与单体相当扩展的冲煮时间。DCA胶囊中的双份的产率范围从单份(浓缩咖啡)产率的中间值延伸到更高的值。尽管缩放胶囊的产率位于标准胶囊的顶端，但其仍处于22％至27％的理想范围内。由于DCA胶囊中咖啡的重量较大，双份的强度与单份的强度相当，并且STN单份和DCA双份的扩展有很大重叠。
本部分得出的结论是，该模型给出了与实验(图7)类似的结果，并且可以用于实验之外的设计探索。图8显示由STN胶囊冲煮的单份浓缩咖啡和由DCA胶囊冲煮的双份浓缩咖啡具有相当的冲煮物产率和强度的扩展，尽管(并且令人惊讶地)它们具有更长的泵送时间。也就是说，考虑到迫使设计选择偏离理想选择的约束(参见下一部分，该部分将为单份和双份给出相同的泵送时间)，发现DCA胶囊的性能是可接受的，因此发明者发现了一种满足约束但性能可接受的设计。
E.来自标准胶囊的单份和来自缩放胶囊的双份
该部分将使用建模来检查胶囊形状选项的更宽空间，并且使DCA设计满足与“理想”解决方案相关的约束。为简单起见，考虑通过将具有表1尺寸的图3的标准胶囊的所有尺寸乘以单个系数f产生的一系列胶囊。缩放胶囊填充标准胶囊的两倍重量并且冲煮至体积的两倍。标准胶囊用5.5克咖啡建模，并且缩放胶囊填充11克咖啡，显然缩放系数越大，用固定重量咖啡填充的胶囊的体积越小。假设从出口(较大的半径端)向上填充缩放胶囊。图9通过示意图示出。随着缩放系数的增大，咖啡床从出口向上填充到越来越短的高度，变得越来越宽且越来越短。
图9示出了填充有固定重量咖啡的缩放胶囊的示意图，其中缩放系数从左到右递增，阴影区域示出了固定重量咖啡的假设填充床。下面的讨论中将使用虚线框。
用5.5克咖啡模拟标准胶囊并观察流动阻力中间范围，泵送时间为15.5秒，产生41.1克冲煮物重量，产率为22.4％，并且强度为3.0％。
使用该模型，在标准胶囊的建模中设置了从具有11克咖啡重量的单缩放系数胶囊中获得的产率、床渗透率和出口区域效应，注意，当床变得更短和更宽时，胶囊的流阻随着形状减小(随着缩放系数的增加)而变化，因此冲煮时间和产率也随之变化。当f＝1.3时，模拟的泵送时间为28秒，而当f＝1.7时为24秒。产生的冲煮物重量由于被捕获的气体驱动的变化滴流效果而变化，调整泵送时间和因此泵送体积，从而使得双份浓缩咖啡的冲煮物重量保持在81克至83克之间。较大的胶囊需要较长的泵送时间，以便也考虑到最初填充胶囊所需的较大体积。这驱动了图10和图11所示的可变性。
图10示出了产率如何随着变化流阻引起的形状变化而变化，其中床渗透率和出口因子固定。
图11示出了对应强度如何随形状变化。
如下图12所示，不同尺寸(表2)的系数略有不同的设计选择DCA的性能与单缩放系数1.3非常接近，后者的性能如图10和图11中的箭头所示。
图12比较了来自标准胶囊中5.5克的浓缩咖啡冲煮物产率，单缩放系数胶囊f＝1.3(接近DCA胶囊)中11克的双份浓缩咖啡冲煮物的产率，以及完整设计DCA(表2)的11克的产率随冲煮时间变化的模型预测。
尽管系数1.7可能被认为是理想的，因为其提供了接近标准胶囊的冲煮时间、产率和强度。在实践中，胶囊将非常大，底部部分中存在床(参见图9，右手图)，并且具有未填充的体积。这种仅部分填充床的较大胶囊实际上可能具有A部分列出的一系列不良效果。人们可以选择薄的“扁平”设计，其刚好足够容纳11克(如图9中的虚线框所示)，但是这样的设计看起来与标准胶囊完全不同，从消费者的角度来看是非常不可接受的(A部分的约束1)。此外，根据发明人的经验，在实践中难以通过这种宽而短的床获得均匀的流动模式。双份设计选择(这是f＝1.3的胶囊，其接近DCA胶囊，并且是ILD胶囊的一个实施方案)提供了一种具有更高产率和强度的略微不同的饮料。但是，其在可接受的范围内，并且这由感官数据支持。因此，该缩放系数可能在1.3和1.7之间。这意味着内部体积可在27.66至68.67cm3的范围内。
F.感官数据
使用感官面板测试以下样品之间的差异。判断以下浓缩咖啡冲煮物之间的差异度。测试3种不同共混物
参考-Nespresso(Citiz冲煮机)中的L'或共混物
盲控-与参考相同
在下文讨论的设备上冲煮的标准胶囊
在下文讨论的设备上冲煮的ILD胶囊
图13示出了所得数据。低于3的DoD被认为不重要。
G.分析数据
冲煮以下样品
浓缩咖啡1：共混物A，在STN胶囊中(饮料长度40ml)
浓缩咖啡2：共混物A，在DCA中(双份重量并且饮料长度80ml)
大杯咖啡1：STN胶囊中的共混物B(饮料长度110ml)
大杯咖啡2：DCA中的共混物B(双份重量并且饮料长度220ml)
图14A和图14B示出了一组主要芳香化合物的GCMS数据图。
图14A示出了在DCA胶囊中冲煮的平均双份浓缩咖啡(浓缩咖啡2)与在STN胶囊中冲煮的平均单份浓缩咖啡(浓缩咖啡1)的归一化香气分析，其中STN胶囊的值归一化至100％。图下方的表格显示了以ppm为单位的绝对值。从这些数据可以看出，浓缩咖啡1和浓缩咖啡2的冲煮物中的成分没有显著差异。
图14B示出了在DCA胶囊中冲煮的平均双份大杯咖啡(大杯咖啡2)与在STN胶囊中冲煮的平均单份大杯咖啡(大杯咖啡1)的归一化香气分析，其中STN胶囊的值归一化至100％。图下方的表格显示了以ppm为单位的绝对值。从这些数据可以看出，酚类存在显著差异，而其他成分未显示出显著差异。这是一个意想不到的结果，因为考虑到更长的冲煮时间，人们会期望更高浓度的酚类。
数据归一化为单份，因此双份的浓度以单份的浓度的百分比表示。在大多数情况下，数据与碳水化合物(参见图18)和酸分析(参见图15)的总体趋势一致，因为冲煮物在测量变化范围内，没有显著差异。然而，大于10％的偏差被认为是显著的，这在图14B中的酚类可以看出。在图14A中，相同的分子也存在一些差异指示。这既令人惊讶，但又从消费者认知的角度来看构成了相当积极的优势。三种分子是与不希望的过度提取相关联的弱有机酸。
引用文献Brita,F.The Craft and Science of Coffee Ch 15.(2017)Academicpress ISBN:978-0-12-803520-7。第365页的倒数第2段写道：“Lee等人(2011)显示了提取过程期间愈创木酚、4-乙基胍醇和4-乙烯基胍醇如何增加，其与过量提取导致的异味增加高度相关。”Lee等人的参考文献是对过度提取咖啡产生的异味化合物的分析。KoreanJournal of Food Science and Technology.(2011)43(3),348-360。
因此，已知这些分子释放相对缓慢，并且在长时间的冲煮过程中导致不希望的过度提取。虽然DCA胶囊相对于单份提供更长的双份冲煮时间(参见图8A、图8B)，但在较长的冲煮时间内，这些分子的水平降低了，并且我们假设床形减轻了与过度提取有关的味道，这与专家们预期的DCA形状在较长的冲煮时间下会过度提取相反。不受理论束缚，如果在高床顶部释放用于研磨的分子在离开床之前与较低的颗粒结合，则可能发生这种情况。
图15是关于有机酸变化的表，其中浓缩咖啡1涉及在STN胶囊中冲煮的单份浓缩咖啡的测量，并且浓缩咖啡2涉及在DCA胶囊中冲煮的双份浓缩咖啡的测量。浓缩咖啡1和浓缩咖啡2之间未观察到显著差异。大杯咖啡1涉及在STN胶囊中冲煮的单份大杯咖啡的测量，并且大杯咖啡2涉及在DCA胶囊中冲煮的双份大杯咖啡的测量。在大杯咖啡1和大杯咖啡2之间观察到的差异在方法变异性范围内。
图16是关于pH/Ta、DMA和咖啡因变化的表，其中浓缩咖啡1涉及在STN胶囊中冲煮的单份浓缩咖啡的测量，并且浓缩咖啡2涉及在DCA胶囊中冲煮的双份浓缩咖啡的测量。大杯咖啡1涉及在STN胶囊中冲煮的单份大杯咖啡的测量，并且大杯咖啡2涉及在DCA胶囊中冲煮的双份大杯咖啡的测量。存在显著差异的物质在列的底部用“是”表示。
图17是关于苦内酯和绿原酸变化的表，其中浓缩咖啡1涉及在STN胶囊中冲煮的单份浓缩咖啡的测量，并且浓缩咖啡2涉及在DCA胶囊中冲煮的双份浓缩咖啡的测量。大杯咖啡1涉及在STN胶囊中冲煮的单份大杯咖啡的测量，并且大杯咖啡2涉及在DCA胶囊中冲煮的双份大杯咖啡的测量。关于这些物质，没有观察到显著差异。
图18是关于游离和总碳水化合物变化的表，其中浓缩咖啡1涉及在STN胶囊中冲煮的单份浓缩咖啡的测量，并且浓缩咖啡2涉及在DCA胶囊中冲煮的双份浓缩咖啡的测量。大杯咖啡1涉及在STN胶囊中冲煮的单份大杯咖啡的测量，并且大杯咖啡2涉及在DCA胶囊中冲煮的双份大杯咖啡的测量。关于这些物质，没有观察到显著差异。
图19是蜘蛛图，其中将来自容纳在ILD胶囊中的Forza咖啡共混物批次1(10.7g)的冲煮物与两者均在STN胶囊中的来自Forza咖啡共混物批次1的冲煮物(5.7g)和来自Forza咖啡共混物批次2的冲煮物(5.7g)进行比较。在该图中，AR＝香气，AP＝外观，MF＝口感，FL＝味道，并且AT是余味。从蜘蛛图可以得出结论，与STN胶囊的冲煮物相比，ILD胶囊的冲煮物的颜色明显较深。然而，Forza的ILD胶囊冲煮物与STN胶囊冲煮物具有良好的感官匹配性。
图20是蜘蛛图，其中将来自容纳在ILD胶囊中的Profondo咖啡共混物批次1(11.1g)的冲煮物与两者均在STN胶囊中的来自Profondo咖啡共混物批次1的冲煮物(6.15g)和来自Profondo咖啡共混物批次2的冲煮物(6.15g)进行比较。同样，在该图中，AR＝香气，AP＝外观，MF＝口感，FL＝味道，并且AT是余味。从蜘蛛图可以得出结论，与STN胶囊的冲煮物相比，ILD胶囊的冲煮物的颜色明显较深。此外，与填充有Profundo共混物的STN胶囊的冲煮物相比，具有Profundo共混物的ILD胶囊的柑橘味明显较弱。另外，Profundo的ILD胶囊冲煮物与STN胶囊冲煮物具有良好的感官匹配性。
第II部分：实际实施方案
在本部分中，参考以下附图：
图101A和图101B示出了系统的示意图；
图102A示出了处于半关闭状态的设备的透视侧视图；
图102B示出了处于完全关闭状态的设备的透视侧视图；
图103A至图103B示出了当腔体保持第一类型的胶囊时如图101A所示系统的锁定机构的功能；
图104A至图104B示出了当腔体保持第二类型的胶囊时如图101B所示系统的锁定机构的功能；
图105A至图105C示出了当腔体保持第一类型的胶囊时如图101A所示系统的拦阻环的功能；
图106A至图106B分别示出了在提取期间冲煮室中第一类型的胶囊和在提取期间冲煮室中第二类型的胶囊；
图107A至图107B显示在重力作用下，第一冲煮室部分向下旋转，分别将使用过的第一类型和第二类型的胶囊从腔体中排出；
图108A至图108B示出了分别插入由第一冲煮室部分和第二冲煮室部分形成的冲煮室中的第一类型的胶囊和第二类型的胶囊的示例；
图109A是第二类型的胶囊的实施方案的视图；
图109B是根据图109A的胶囊的横截面；
图109C是沿着图109A所示的箭头P方向的盖的可能实施方案的视图；
图109D是沿着图109A所示的箭头P方向的盖的另选实施方案的视图；并且
图109E是沿着图109A所示的箭头P方向的盖的另选实施方案的视图。
图101A和图101B示出了用于制备饮料的系统1的示意性横截面视图。该系统包括设备2和可更换胶囊。这里，系统1被布置成与第一类型的胶囊4A和第二类型的第二胶囊4B配合。图101A和图101B中所示的设备2是同一个设备。设备2被布置成选择性地与胶囊4A(参见图101A)或胶囊4B(参见图101B)中的任一者配合。应当理解，系统1可包括设备2、胶囊4A和胶囊4B。
胶囊4A、4B具有不同类型。在该示例中，胶囊4B大于胶囊4A。胶囊4B的轴向长度LB大于胶囊4A的轴向长度LA。第二类型的胶囊4B的直径DB大于第一类型的胶囊4A的直径DA。尽管存在差异，但是在这个示例中，第一胶囊4A和第二胶囊4B被设计成产生类似的视觉印象。如上所述，对于本领域技术人员而言，鉴于这种扩大的胶囊的预期冲煮行为，第二类型的胶囊具有与第一类型的胶囊相同的形状是不明显的。如上文所述，第二类型的胶囊是ILS胶囊的一个实施方案。如上文所述，第一类型的胶囊是标准胶囊的一个实施方案。第一胶囊4A和第二胶囊4B被设计成具有家庭外观和感觉。这里，第一类型的胶囊4A的轴向长度和直径的比率LA/DA与第二类型的胶囊4B的轴向长度和直径的比率LB/DB基本相同。优选地，第一胶囊和第二胶囊的长度直径比率相差在20％以内，优选地在10％以内，例如相同。
鉴于相似性，现在将同时描述胶囊4A、4B两者。在该示例中，胶囊4A、4B两者都包括杯形主体6A、6B。这里，杯形主体6A、6B包括底部8A、8B和圆周壁10A、10B。底部8A、8B和圆周壁10A、10B可以形成单片部分。胶囊4A、4B两者均包括盖12A、12B。盖12A、12B关闭杯形主体6A、6B的开口端。盖12A、12B包括通过其可以将饮料从胶囊中排出的出口区域13A、13B，如下所述。在该示例中，盖12A、12B连接到胶囊4A、4B的凸缘状边缘14A、14B。这里，边缘14A、14B为向外延伸的边缘。底部8A、8B、圆周壁10A、10B以及边缘14A、14B可以形成单片部分。这里，出口区域13A、13B限定了饮料可以通过其潜在地离开胶囊4A、4B的盖12A、12B的区域。因此，盖12A、12B的密封到边缘14A、14B的区域不构成出口区域13A、13B的一部分。在该示例中，胶囊4A、4B基本上围绕从底部8A、8B延伸到盖12A、12B的轴对称旋转。杯形主体6A、6B和盖12A、12B包围胶囊的内部空间16A、16B。内部空间16A、16B包括一定量的饮料配料诸如可提取或可溶物质。饮料配料可以是例如烘焙和研磨咖啡、茶等。饮料配料可为粉末状咖啡。饮料配料可为液体。鉴于胶囊4A、4B的尺寸不同，应当理解，第二类型的胶囊4B可以包括比第一类型的胶囊4A更多的饮料配料。在该示例中，第二类型的胶囊4B的内部空间16B大约是第一类型的胶囊4A的内部空间16A的两倍。例如，第一类型的胶囊4A可以包括4至8克例如约6克研磨咖啡。例如，第二类型的胶囊4B可以包括8至16克例如约12克研磨咖啡。
杯形主体6A、6B可由金属箔诸如铝箔、塑料材料诸如聚丙烯或聚乙烯或其组合制造。杯形主体6A、6B可以通过压制、深拉、真空成型、注射成型等来制造。盖可由金属箔诸如铝箔、塑料材料诸如聚丙烯或聚乙烯或其组合制造。在该示例中，胶囊4A、4B是所谓的关闭的胶囊。这表示在插入设备之前密封地关闭的胶囊。关闭的胶囊可以通过如下所述的设备打开。或者，也可以使用非密封的或可再填充的胶囊。
该设备包括第一冲煮室部分18和第二冲煮室部分20。第一冲煮室部分18和第二冲煮室部分20可彼此相对关闭以形成冲煮室22A、22B(图101A、图101B中未示出)。
第一冲煮室部分18包括腔体24。腔体24被布置成接收第一胶囊4A或第二胶囊4B。这里，第一冲煮室部分18的腔体24是预先确定的腔体24，其被布置成用于保持第一类型的胶囊4A或第二类型的胶囊4B。这里，腔体24具有用于保持第一类型的胶囊或第二类型的胶囊的不变形状。这里，第一冲煮室部分18被布置成用于保持第一类型的胶囊或第二类型的胶囊而不改变第一冲煮室部分18的构造。在该示例中，第一冲煮室部分18为单片部分。在该示例中，第一冲煮室部分18包括第一邻接表面26。第一邻接表面定位在腔体24内部。这里，第一邻接表面26是第一大致环形的邻接表面。第一大致环形的邻接表面26可以是连续环形的，或者可以是间断环形的，诸如包括沿着环状物的多个段。第一邻接表面26可以例如采用伸出到腔体24中的一个或多个例如拱形脊的形状。这里，第一邻接表面26为腔体24提供阶梯形状。在该示例中，第一冲煮室部分18包括第二邻接表面28。第二邻接表面定位在腔体24的开口端附近。这里，第二邻接表面28是第二大致环形的邻接表面。第二大致环形的邻接表面28可以是连续环形的，或者可以是间断环形的，诸如包括沿着环状物的多个段。第二邻接表面28可以例如采用一个或多个例如拱形脊的形状。应当理解，第一邻接表面26和第二邻接表面28在第一冲煮室部分18的轴向方向上以相互距离间隔开。第一邻接表面26和第二邻接表面定位在固定间距处。第一邻接表面26和第二邻接表面彼此之间是不移动的。这里，第一冲煮室部分18包括排出器38。排出器38可包括锥形环和/或弹性元件42，这里称为螺旋弹簧。第一冲煮室部分18包括用于刺穿胶囊底部的刺穿装置44。这里，刺穿装置包括多个刀诸如三个刀。
第二冲煮室部分20包括提取板30。在该示例中，提取板30包括中心部分32和外围部分34。中心部分32相对于外围部分34是可移动的。这里，中心部分32在第二冲煮室部分20的轴向方向上是可移动的。
迄今为止描述的系统1可用于如下制备饮料。在此过程中将解释系统1的其他特征。
在图101A和图101B的示例中，设备2处于准备接收胶囊的状态。在图101A和图101B中，胶囊4A、4B刚刚插入到第一冲煮室部分18的腔体中。第一冲煮室部分18处于倾斜位置。腔体24的开口端指向上方。
如图101A所示，第一类型的胶囊4A在重力的影响下可以落入腔体24。这里，第一类型的胶囊4A的边缘14A由第一冲煮室部分18的内表面36引导。第一类型的胶囊4A的底部8A下降到腔体24中，直到其与排出器38邻接。这里，第一类型的胶囊4A的底部8A以排出器38为中心。应当理解，第一类型的胶囊4A的边缘14A定位在第一邻接表面26和第二邻接表面28之间。在这种状态下，第一类型的胶囊4A的底部8A尚未被刺穿。
如图101B所示，第二类型的胶囊4B在重力的影响下也可以落入腔体24。这里，第二类型的胶囊4B的圆周壁10B由第一冲煮室部分18的内表面46引导。第二类型的胶囊4B的底部8B下降到腔体24中，直到其与排出器38邻接。这里，第二类型的胶囊4B的底部8B以排出器38为中心。应当理解，当从刺穿装置44看时，第二类型的胶囊4B的边缘14B定位在第二邻接表面28之外。第二类型的胶囊4B的底部8B在这种状态下尚未被刺穿。
一旦胶囊4A、4B被插入腔体24，如图101A和图101B所示，第一冲煮室部分18可以朝向第二冲煮室部分20移动，用于关闭胶囊4A、4B周围的冲煮室。第一冲煮室部分18在设备的框架48中被引导。
在这个示例中，第一冲煮室部分18包括第一凸台50和第二凸台52，如图102A和图102B所示。第一凸台50在框架48的第一槽54中被引导。第二凸台52在框架48的第二槽56中被引导。应当理解，凸台50、52和槽54、56确定第一冲煮室部分18将沿循的路径。这里，第一槽54和第二槽56设置在框架48的侧壁57中。第一槽54延伸到侧壁57中至第一深度。第二槽56延伸到侧壁中至第二深度。第二深度大于第一深度。第一凸台50具有比第二凸台52更大的直径。第一槽54具有比第二槽56更大的宽度。第一槽54的宽度对应于第一凸台50的直径。第二槽56的宽度对应于第二凸台52的宽度。应当理解，第一槽54沿着与第二槽56不同的轨线延伸。槽的不同宽度和深度允许第一凸台50和第二凸台52沿循不同的轨线。这种构造允许非常紧凑的构造，用于引导第一凸台50和第二凸台52。
设备2包括杠杆58。杠杆可由使用者手动致动。杠杆围绕杠杆轴线60枢转地连接到框架48。第一冲煮室部分18经由弯头接合62连接到框架48。弯头接合62包括推杆64和曲柄66。推杆64在弯头轴线68处枢转地连接到曲柄66。曲柄66在曲柄轴线70处枢转地连接到框架48。杠杆58连接到弯头接合62，用于致动运动的第一冲煮室部分18。这里，杠杆58通过杠杆联接件74连接到弯头接合62。杠杆联接件74在杠杆联接件轴线76处枢转地连接到杠杆58。杠杆联接件74在弯头联接件轴线78处枢转地连接到推杆74。
拦阻环80被布置在第一冲煮室部分18周围。拦阻环80可相对于第一冲煮室部分18轴向移动。这里，拦阻环80由第一冲煮室部分18的外表面引导。拦阻环经由一个或多个弹性元件82(这里是螺旋弹簧)连接到第一冲煮室部分。推杆在推杆轴72处枢转地连接到拦阻环80。因此，这里弯头接合62间接连接到第一冲煮室部分18，即经由拦阻环80和一个或多个弹性元件82。拦阻环的功能将在下面阐述。
当杠杆58沿着向下方向移动时，弯头接合62将朝向第二冲煮室部分20推动第一冲煮室部分18。同时，由于第一槽54和第二槽56的形状，第一冲煮室部分18将从向上倾斜取向旋转到对准取向，其中第一冲煮室部分18的轴向方向与第二冲煮室部分20的轴向方向对齐。
如上所述，设备2被布置成选择性地与第一类型的胶囊4A或第二类型的胶囊4B中的任一者配合。这里，系统1被布置成根据第一类型的胶囊4A还是第二类型的胶囊4B(或4B’，参见下文)已经插入而自动调节冲煮室。这提供了无需用户输入来选择对第一或第二类型的胶囊的正确处理的优点。因此，错误的风险大大降低。
如上所述，第二冲煮室部分20包括具有中心部分32和外围部分34的提取板30。这里，中心部分32在第二冲煮室部分20的轴向方向上是可移动的。在该示例中，中心部分32包括相对于框架48可以轴向可滑动的方式移动的轴32’。中心部分32经由弹性构件84(此处为螺旋弹簧)连接到框架48。弹性构件84将中心部分偏置到图101A和图101B中的就绪位置。就绪位置在本示例中是延伸位置。中心部分32可以定位在第一冲煮位置，以便与第一类型的胶囊4A配合。中心部分可以定位在第二冲煮位置，以便与第二类型的胶囊4B配合。在该示例中，系统1包括锁定机构86，该锁定机构被布置成当腔体24保持第一类型的胶囊4A时将中心部分32锁定在第一冲煮位置中或附近。
锁定机构86包括锁扣88。这里，锁扣88被设计为可绕枢转轴90枢转的可枢转指状物。锁扣88被偏置到远离轴32’枢转的位置。锁扣也可偏置到任何其他合适的位置。锁定机构86还包括推动器92。推动器在第二冲煮部分20的主体94中滑动地引导。推动器92经由弹性构件96(此处为螺旋弹簧)连接到主体94。弹性构件96将推动器偏置到延伸位置。第一冲煮室部分18包括致动器98。这里，致动器由第一冲煮室部分18的前表面形成。
图103A和图103B示出了当腔体24保持第一类型的胶囊4A时锁定机构86的功能。在该示例中，由盖12A、出口区域13A和/或边缘14A形成的第一类型的胶囊4A的最外侧部分相对于致动器98向后定位，即更朝向刺穿装置44。因此，当第一类型的胶囊4A朝向第二冲煮室部分20推进时，致动器98将在第一类型的胶囊4A的最外部分将接触中心部分32之前接触推动器92。推动推动器克服弹性构件96的偏置力。推动器92的唇缘100将沿着锁扣88的倾斜表面102滑动，使得锁扣88朝轴32’枢转。因此，锁扣88的拇指104被放置在中心部分32的部分106的移动路径中(参见图103B)。当第一类型的胶囊4A进一步朝向第二冲煮室部分20推进时，第一类型的胶囊4A将紧靠中心部分32。这可以导致中心部分被推动克服弹性构件84的偏置力。枢转式锁扣88防止中心部分行进超出部分106邻接拇指104的位置。本文将其定义为第一冲煮位置。因此，第一类型的胶囊4A被布置用于将中心部分32从就绪位置移动到第一冲煮位置。第一类型的胶囊4A在冲煮时保持在第一冲煮室部分18和第二冲煮室部分20之间，其中中心部分32处于第一冲煮位置。
图104A和图104B示出了当腔体24保持第二类型的胶囊4B’(或4B’)时锁定机构86的功能。在该示例中，由盖12B、出口区域13B和/或边缘14B形成的第二类型的胶囊4B的最外侧部分相对于致动器98向前定位，即更朝向第二冲煮室部分20。因此，当将第二类型的胶囊4B朝向第二冲煮室部分20推进时，第二类型的胶囊4B的最外侧部分将在致动器98接触推动器92之前邻接在中心部分32上。在锁扣88仍然枢转离开轴32’时，中心部分32被推动克服弹性构件84的偏置力。因此，部分106在拇指104下方经过。只有在部分106已经通过拇指104之后，推动器才被致动器98推动克服弹性构件96的偏置力。推动器92的唇缘100仍将沿着锁扣88的倾斜表面102滑动，使得锁扣88朝轴32’枢转。然而，部分106此时已经通过拇指104。在该示例中，第二类型的胶囊4B推动与主体94邻接的中心部分32。本文将其定义为第二冲煮位置。因此，第二类型的胶囊4B被布置用于将中心部分32从就绪位置移动到第二冲煮位置。第二类型的胶囊4B在冲煮时保持在第一冲煮室部分18和第二冲煮室部分20之间，其中中心部分32处于第二冲煮位置。
因此，锁定机构86被布置成当腔体24保持第一类型的胶囊4A时将中心部分32锁定在第一提取位置。应当注意，锁定可以是单侧的，即当腔体24保持第一类型的胶囊4A时，锁定机构可以防止中心部分32移动超过第一提取位置。然而，可以不阻止中心部分32从第一提取位置移动到就绪位置。锁定单元86被布置成当第二类型的胶囊4B包括在冲煮室中时，选择性地防止中心部分32锁定在第一冲煮位置中或附近。锁定单元86被布置成当第二类型的胶囊包括在冲煮室中时，选择性地允许中心部分32移动到第二冲煮位置。
当比较图103A和图104A时，应当理解，在将第一冲煮室部分18朝向第二冲煮室部分20推进时，第一类型的胶囊4A比第二类型的胶囊4B进一步凹陷到第一冲煮室部分中。然后，第一盖12A、出口区域13A和/或边缘14B比第二盖12B、出口区域13B和/或边缘14B进一步凹陷到第一冲煮室部分18中。
当比较图103B和图104B时，应当理解，当冲煮室保持第一类型的胶囊4A时，中心部分32延伸到腔体24中。如果第二类型的胶囊包括在第一冲煮室部分18，中心部分32延伸到第一冲煮室部分18中，超过第二类型的胶囊4B的盖12B、出口区域13B和/或边缘14B本来的位置。
如上所述，弯头接合62间接连接到第一冲煮室部分18，即经由拦阻环80和一个或多个弹性元件82。图105A至图105C示出拦阻环80的功能。
在图105A中，第一类型的胶囊4A邻接中心部分32，其中中心部分处于第一冲煮位置。拦阻环80仍然在向后位置。应当理解，杠杆58尚未到达其末端位置。第一冲煮室部分18包括突出部108。这里，突出部108为基本上环形的突出部。突出部108向外延伸。这里，突出部108形成第一冲煮室部分18的最外边缘。第二冲煮室部分20包括保持器110。这里，保持器110被设计为保持器唇缘的圆周环。保持器110枢转地连接到主体94。这里，保持器110弹性枢转地连接到主体94。保持器110包括齿部112。这里的齿部具有第一倾斜表面114和第二倾斜表面116。
当降低杠杆58时，拦阻环80将朝向第二冲煮室部分20推进。该一个或多个弹性元件82将第一冲煮室部分18推动到拦阻环80的前面，直到第一冲煮室部分邻接第二冲煮室20部分，例如，胶囊4A、4B夹在中间。在此移动期间，突出部108将相对于第一倾斜表面114推进。这使得保持器110向外枢转(参见图105A)。进一步推进使得突出部108越过第二倾斜表面116，导致保持器110向内枢转(参见图105B)。进一步降低与第二冲煮室20部分邻接的杠杆58第一冲煮室部分将导致该一个或多个弹性元件82被压缩。因此，拦阻环80将朝向第二冲煮室部分20推进。完全降低杠杆58将使拦阻环80插入保持器110和锁定环118之间(参见图105C)。围绕保持器110的拦阻环80防止保持器110向外枢转。因此，第一冲煮室部分相对于第二冲煮室部分20被锁定。第一冲煮室部分被锁定在第二冲煮室部分20上。
该设备可包括流体供应系统，用于例如在压力下向第一冲煮室部分18供应流体例如液体(诸如热水)。当用用于冲煮饮料的流体对冲煮室加压时，第一冲煮室部分18和第二冲煮室部分20将通过流体压力彼此推开。保持器110和拦阻环80，以及可选地锁定环118，将承受由流体压力施加的全部或部分力。插入保持器110和锁定环118之间的拦阻环80提高了机械稳定性。拦阻环80不必承受由保持器110施加到其上的所有力，因为其可以邻接锁定环118并将至少一部分力传递到锁定环118。锁定环118可以是不移动的，因此可以容易地加强。由于第一冲煮室部分被锁定在第二冲煮室部分20上，框架48和致动机构例如弯头接合不必承受这个力，或者至少承受该力的较小部分。因此，框架和/或致动机构可以设计得更弱和/或更便宜。
虽然拦阻环80的功能如图105A至图105C相对于第一类型的胶囊4A示出，应当理解，拦阻环80可以相对于第二类型的胶囊4B相同地起作用。图106A示出了提取期间在冲煮室中的第一类型的胶囊4A。图106B示出了提取期间在冲煮室中的第二类型的胶囊4B。
刺穿构件44被布置用于刺穿胶囊4A、4B的底部8A、8B。还如图105A至图105C所示，在该示例中，刺穿构件44直到胶囊4A、4B的盖12A、12B在第一或第二冲煮位置邻接中心部分32时才刺穿底部8A、8B。由此，可以选择弹性元件42和弹性构件84的刚度。在该示例中，弹性元件42的刚度被选择为大于弹性构件84的刚度。然而，应当理解，弹性元件42的刚度也可以等于弹性构件84的刚度，或者弹性元件42的刚度小于弹性构件84的刚度。
一旦胶囊4A、4B包括在冲煮室中，并且底部8A、8B已被刺穿，流体(在本例中为热水)在压力的作用下可供应给冲煮室。因此，希望冲煮室是密封的。由此，中心部分32具有第一密封构件120。外围部分34具有第二密封构件122。饮料制备设备2被布置用于使用第一类型的胶囊4A或第二类型的胶囊4B中的任一者制备适合消费的一定量的饮料。该量可以是预先确定的量。该量还可以是用户可选择的、用户可设置的或用户可编程的量。
参见图103B，针对第一类型的胶囊4A描述了密封。在形成用于保持第一类型的胶囊4A的冲煮室时，第一密封构件120被布置用于在中心部分32和第一冲煮室18部分之间提供流体密封接合。第一密封构件120可由任何弹性塑料或橡胶例如硅制成，其具有在50至70肖氏硬度A范围内的硬度。在本示例中，当第一类型的胶囊4A包括在冲煮室中时，第一密封构件120邻接第一冲煮室部分18。这为存在于胶囊4A外部的腔体24中的水提供了密封。这样，防止注入到冲煮室22A的冲煮流体绕过胶囊4A的外部。在图103B的示例中，第一密封构件120包括弹性唇缘121。弹性唇缘121被布置成在冲煮室中的流体压力的影响下，在中心部分32和第一冲煮室部分18之间提供自增强密封接合，其中该流体压力可例如高达5至20bar。因此，弹性唇缘121的刚度可以更高或更低，或者与第一密封构件120的其余部分的刚度相同。在该示例中，第一密封构件120邻接第一类型的胶囊4A的边缘14A。边缘14A通过第一邻接表面26被压靠在第一密封构件120上。这在中心部分32和胶囊4A之间提供密封接合，以防止饮料经由出口区域13A离开胶囊4A。应当理解，边缘14A的背离杯形主体6A的侧部密封抵靠第二冲煮室部分20。为了加强所述密封接合，第一密封构件120可包括小的突出脊，所述突出脊被布置成接收在边缘14A上背离第一类型的胶囊4A的杯形主体6A的对应槽中。该小突出脊还可以布置用于密封抵靠边缘14A上背离第一类型的胶囊4A的杯形主体6A的平坦部分。作为替代或除此之外，边缘14A的面朝杯形主体6A的侧部可以密封抵靠第一冲煮室部分18。因此，可以在第一冲煮室部分18上，例如在第一邻接表面26上，和/或在胶囊4A上，例如在边缘14A上或在杯形主体6A上，提供附加密封。显然，胶囊上的密封可以是第一冲煮室部分18和第二冲煮室部分20之间密封的附加密封。这可减轻第一密封构件120的密封作用。
参见图104B，针对第二类型的胶囊4B描述了密封。在形成用于保持第二类型的胶囊4B的冲煮室时，第二密封构件122被布置用于在外围部分34和第一冲煮室18部分之间提供流体密封接合。第二密封构件122可由任何弹性塑料或橡胶例如硅制成，其具有例如在50至70肖氏硬度A范围的硬度。本领域技术人员将清楚地知道，第二密封构件的特征例如尺寸、厚度、刚度或其他可能(但无需)与第一密封构件120相同。在该示例中，当第二类型的胶囊4B被包括在冲煮室中时，第二密封构件122邻接第一冲煮室部分18。这为存在于胶囊4B外部的腔体24中的水提供了密封。在图104B的示例中，第二密封构件122包括弹性唇缘123。弹性唇缘123被布置成在冲煮室中的流体压力的影响下，在外围部分34和第一冲煮室部分18之间提供自增强密封接合，其中该流体压力可例如高达5至20bar。因此，弹性唇缘123的刚度可以更高或更低，或者与第二密封构件122的其余部分的刚度相同。此外，弹性唇缘123的特征例如长度可能(但无需)与第一密封构件120的弹性唇缘121相同。在该示例中，第二密封构件122邻接第二类型的胶囊4B的边缘14B。边缘14B通过第二邻接表面28被压靠在第二密封构件122上。这可以在外围部分34和胶囊4B之间提供密封接合，以防止饮料经由出口区域13B离开胶囊4B。在图104B中，当形成用于保持第类型二胶囊4B的冲煮室时，第一密封构件120在中心部分32和外围部分34之间提供密封接合。中心部分32和外围部分34之间的这种密封接合可以是自增强的。由此，外围部分34与第二类型的胶囊4B之间的接合可以允许冲煮流体传递到第一密封构件120。因此，第一密封构件120在中心部分32和胶囊4B之间提供密封接合，以防止饮料经由出口区域13B离开胶囊4B。在一个实施方案中，当形成用于保持第二类型的胶囊4B的冲煮室时，第一密封构件120可与在第一密封构件120和第二密封构件122之间突出的外围部分34的一部分直接密封接触。在替代实施方案中，第一密封构件120可与包括在外围部分34中的第二密封构件122直接密封接触。应当理解，边缘14B的背离杯形主体6B的侧部密封抵靠第二冲煮室部分20，该边缘可以或可以不被盖例如箔覆盖。作为替代或除此之外，边缘14B的面朝杯形主体6B的侧部可以密封抵靠第一冲煮室部分18。因此，可以在第一冲煮室部分18上，例如在第二邻接表面28上，和/或在胶囊4B上，例如在边缘14B上或在杯形主体6B上，提供附加密封。显然，胶囊上的密封可以是第一冲煮室部分18和第二冲煮室部分20之间密封的附加密封。这可减轻第二密封构件122的密封作用。
当压力作用下的流体被供应到冲煮室中的胶囊4A、4B时，出口区域13A、13B可以靠着提取板30打开。本示例中的提取板30包括多个释放元件124。这里，释放元件124是截棱锥。胶囊4A、4B内部的压力升高可导致出口区域13A、13B撕裂释放元件，从而允许饮料离开胶囊4A、4B。
饮料可以经由提取板中的孔穿过提取板30。接着，饮料可流入出口126。饮料可以从出口126流入容器诸如杯子。
一旦饮料已经冲煮，杠杆58可以向上移动。这使得拦阻环80移动远离保持器110。接下来，第一冲煮室部分18将向后移动。保持器110的第二倾斜表面116可以允许保持器通过突起部108。第一冲煮室18部分将移动远离第二冲煮室部分20。中心部分32将返回就绪位置。凸台50、52和槽54、56确定第一冲煮室部分18将沿循的路径。如图107A和图107B所示，第一冲煮室部分将向下旋转。这促进了使用过的胶囊4A、4B在重力作用下从腔体24中排出。排出器38可以帮助将胶囊4A、4B从刺穿构件44上推出并离开腔体24。使用过的胶囊4A、4B可落入设备2的垃圾桶中。
在这个示例中，第一胶囊4A和第二胶囊4B被设计成产生类似的视觉印象。图108A示出了插入由第一冲煮室部分18和第二冲煮室部分20形成的冲煮室22A中的第一类型的胶囊4A的示例。应当理解，圆周壁10A比该位置处的腔体24窄。因此，在腔体24内具有围绕第一类型的胶囊4A的第一体积126。图108B示出了插入由第一冲煮室部分18和第二冲煮室部分20形成的冲煮室22B中的第二类型的胶囊4B的示例。应当理解，圆周壁10B的部分128比该位置处的腔体24窄。该部分128由延伸超过第一邻接表面26的圆周壁10B的部分形成。因此，在腔体24内具有围绕第二类型的胶囊4B的第二体积130。
应当注意，当冲煮室保持第一类型的胶囊4A时，第一体积126未被第一类型的胶囊4A占据。然而，当冲煮室保持第二类型的胶囊4B时，该第一体积126被第二类型的胶囊4B的一部分占据。当冲煮室保持第二类型的胶囊4B时，第二体积130未被第二类型的胶囊4B占据。当冲煮室保持第一类型的胶囊4A时，该第二体积130接收提取板30的中心部分32。
当使用第一类型的胶囊4A冲煮饮料时，第一体积126将充满流体诸如水，该流体不被用于冲煮饮料。该流体可以在冲煮后排入垃圾桶。当使用第二类型的胶囊4B冲煮饮料时，第二体积130将充满流体诸如水，该流体不被用于冲煮饮料。该流体可以在冲煮后排入容器例如垃圾桶。在该示例中，第一体积126基本上等于第二体积130。因此，当使用第一类型的胶囊4A冲煮饮料，以及当使用第二类型的胶囊4B冲煮饮料时，导向垃圾桶的流体体积基本相等。
这里，参考本发明的实施方案的特定示例描述了本发明。然而，显而易见的是，在不脱离本发明的本质的情况下，可以在其中进行各种修改和变化。为了清楚和简洁的描述目的，本文将特征描述为相同或单独的实施方案的一部分，然而，还设想具有在这些单独的实施方案中描述的特征的全部或一些的组合的另选实施方案。
在该示例中，提取板的中心部分包括多个释放元件。外围部分不包括释放元件。然而，应当理解，外围部分也可以包括释放元件。提取板与第二出口区域可以彼此适配，使得当打开时第二出口区域的流动阻力小于打开时第一出口区域的流动阻力。提取板和第二出口区域可以彼此适配，使得第二出口区域在提取板上比第一出口区域更大的表面积上撕裂。提取板和第二出口区域可以彼此适配，使得第二出口区域在提取板上比第一出口区域更多的位置上撕裂。外释放元件可被设计用于撕裂第一出口区域和第二出口区域两者，其中第二出口区域在外释放元件上比第一出口区域更大的表面积上撕裂。提取板可以包括第一类型的释放元件和第二类型的至少一个释放元件，其中第一类型的释放元件布置在与第一出口区域相对应的区域内，并且第二类型的至少一个释放元件布置在与第二出口区域相对应的区域内以及与第一出口区域相对应的区域外。第二类型的释放元件可以具有比第一类型的释放元件更锐利的边缘。第二出口区域可包括弱化区。该弱化区可位于第二出口区域的外围区域中。
在该示例中，第一类型的胶囊具有向外延伸的凸缘状边缘。应当理解，第一类型的胶囊不包括向外延伸的边缘是可能的。在该示例中，第二类型的胶囊具有向外延伸的凸缘状边缘。应当理解，第二类型的胶囊不包括向外延伸的边缘是可能的。
在该示例中，胶囊主体和盖由铝箔优选的聚合物涂覆铝箔制成，以便容易将盖焊接到主体上。应当理解，胶囊主体和/或盖可由技术人员认为合适的多种材料制成，并且能够使用本领域传统已知的技术诸如挤出、共挤出、注塑、吹塑、真空成型等加工成片、膜或箔。用于胶囊主体和/或盖的适当材料包括但不限于塑料材料，特别是热塑性材料，例如聚烯烃聚合物例如聚乙烯或聚丙烯、PVC、聚酯例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)；金属箔诸如铝、不锈钢、金属合金等；或者织造或非织造或以其他方式加工过的纤维材料的片材，如纸、聚酯等；或者它们的组合，例如多层。用于胶囊的材料可以是生物可降解聚合物或另一种生物可降解材料。考虑到食品材料的设想用途以及胶囊使用期间的任何其他相关情况，技术人员将能够选择适当的材料。可以选择片或箔的厚度，以便提供形状稳定的胶囊。片或箔的厚度可随材料的性质而变化。
在该示例中，胶囊是关闭的胶囊。还可以为系统提供打开的胶囊。打开的胶囊在插入设备之前是打开的。打开的胶囊可以是预先穿孔的。打开的胶囊可以封装在密封的封装件中，该封装件在将打开的胶囊插入设备之前必须被移除。在该示例中，胶囊被刺穿装置刺穿。还可以为系统提供不被刺穿装置刺穿的胶囊。此类胶囊例如可以包括入口过滤器。在该示例中，胶囊靠着提取板打开。还可以向系统提供胶囊，该胶囊不会靠着提取板打开。此类胶囊例如可以包括出口过滤器。
在该示例中，胶囊本身不包括密封构件。应当理解，可以向胶囊提供密封构件例如弹性密封构件。密封构件可以例如放置在边缘上，例如位于面朝杯形主体的侧部上或者位于背离杯形主体的侧部上。作为替代或除此之外，密封构件可以设在圆周壁和/或底部上。
在该示例中，拦阻环和保持器基本上沿着第一冲煮室部分和第二冲煮室部分的整个周边延伸。这提供了两个冲煮室部分彼此之间特别良好的锁定。然而，应当理解，拦阻环和保持器也可包括拦阻装置和保持装置，它们位于沿周边的一个或多个离散位置例如两个、三个、四个、六个或八个位置。
在上述所有示例中，胶囊4B可替换为下文将讨论的胶囊4B’。
对于第二类型的胶囊4B(也称为ILD胶囊)的详细实施方案(参见图109A至图109C)，认为胶囊4B包括截头圆锥形胶囊主体6B。主体包括围绕杯体的中心轴线延伸的圆周侧壁10B，与侧壁的第一端部9B连接用于关闭胶囊主体的第一端部的底壁8B，以及从圆周侧壁的第二端部11B径向向外延伸的凸缘(也称为边缘或凸缘状边缘)14B。
胶囊还包括与凸缘连接的箔盖12b。其还包括咖啡研磨颗粒的咖啡床13B，其容纳在由胶囊主体和盖界定的内部空间16B内。咖啡床具有最大咖啡床直径D1，其对应于圆周壁的第二端部处的杯体的内径。内部空间具有高度H1，该高度由底部与圆周侧壁的第二端部在其中延伸的平面之间的最大距离限定。咖啡床的重量在9克至13克的范围内。咖啡床的(高度)/(最大宽度)比率在0.9至1.2范围内。在该示例中，D1约为34mm，并且H1约为39mm。(内部空间的高度)/(圆周壁的第二端部处的杯体的内径)的比率也在0.9至1.2的范围内。因此，咖啡床的高度与内部空间的高度基本相同。胶囊主体6B和盖12B各自由铝制成。胶囊4B被密封地关闭。胶囊4B的底部被设计成被刺穿打开，以便在压力下向胶囊中供水，并且其中盖被设计成在胶囊中的水压力的影响下被撕开，如上所述。
其效果是第二类型的胶囊具有良好的冲煮性能。例如，冲煮性能可以表征如下：
-浓缩咖啡的干物质在2.8％至3.4％的范围内，并且大杯咖啡为1.3％至1.5％；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(乙酸)比率在220至245的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(乙酸)比率在480至510的范围内；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(金鸡纳酸)比率在95至105的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(金鸡纳酸)比率在210至230的范围内；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(柠檬酸)比率在210至225的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(柠檬酸)比率为390至420；
-产率在20％至28％的范围内；
-强度在2.6％至3.9％的范围内；
-浓缩咖啡的香气在7180ppm至7750ppm的范围内，并且大杯咖啡的香气在7300ppm至7550ppm的范围内。
其他值范围如图14A、14B、15、16、17、18、19和20所示，其中与浓缩咖啡2相关的值与由DCA胶囊制成的浓缩咖啡冲煮物有关，该胶囊是根据本发明的ILD胶囊的实施方案。与大杯咖啡2相关的值与由DCA胶囊制成的大杯咖啡冲煮物有关，该胶囊是根据本发明的ILD胶囊的实施方案。与浓缩咖啡1和大杯咖啡1相关的值与用不是根据本发明的标准胶囊(STN)制成的冲煮物相关联。
图14A、14B、15、16、17、18、19和20中所示且与浓缩咖啡2有关、与大杯咖啡2(图14A、14B、15、16、17和18)有关，以及与Forza B1 ILD 10.7g(图19)有关并且与Profundo B1ILD 11.1g(图19)有关的值范围还表征了根据本发明的ILD胶囊的实施方案的冲煮性能，并且通过引用方式并入本文。咖啡床的重量优选在10.0克至12.5克的范围内。
优选地，通常认为咖啡床的体积至少与内部空间的体积基本相同。还可以认为，(咖啡床的体积)/(内部空间的体积)比率在0.6至1.0的范围内，优选在0.75至1.0的范围内，更优选在0.85至1.0的范围内，甚至更优选在0.9至1.0的范围内，最优选在0.95至1.0的范围内。内部空间(几乎)填满咖啡的事实提供了冲煮行为是可预测的。如果其不能(几乎)完全填充，咖啡床的形状会有所不同。令人惊讶的是，这种胶囊可以用来制备双份意大利超浓咖啡、双份浓缩咖啡和双份大杯咖啡。本领域技术人员会期望用于双份大杯咖啡的胶囊(几乎)完全填充咖啡，并且用于意大利超浓咖啡和/或浓缩咖啡的胶囊不会完全被咖啡床填充。在这种情况下，靠近胶囊底部的其余开放空间可以被具有开放结构的塑料填充物填充，这样水就可以流过它。这种填充物使咖啡床具有预定形状，其中避免了通道作用。此外，也避免了浓缩咖啡或意大利超浓咖啡的冲煮物的强度变强。根据本发明的一个方面，填充物被咖啡研磨颗粒代替。其表明浓缩咖啡或意大利超浓咖啡的冲煮物的强度仍然是所希望的，并且不会变强。
有鉴于此，本发明还涉及一种系统，该系统包括如上所述的第二类型4B的第一胶囊和如下所述的第二类型4B的第二胶囊(包括第二类型4B'的第二胶囊)，如上所述，其中第二类型4B的第一胶囊填充有用于制备双份意大利超浓咖啡或双份浓缩咖啡的咖啡床，并且其中第二类型4B、4B’的第二胶囊填充有用于制备双份大杯咖啡的咖啡床，其中第二类型的第一胶囊的咖啡床的高度与第二胶囊的咖啡床的高度大致相同，并且其中优选地，每个咖啡床的高度基本对应于内部空间16B的高度。
更一般地，优选内部空间的体积在25至30ml的范围内，更优选在27.5ml至28.5ml的范围内。这与上述可能的缩放系数f相对应。此外，更一般地，咖啡床的体积在25.0ml至30.0ml的范围内，更优选在27.5ml至28.5ml的范围内。
还认为，内部空间的高度在37.0mm至39.0mm的范围内，优选在38.0mm至38.8mm的范围内；和/或圆周壁的第二端部处胶囊主体的内径在33.0mm至35.0mm的范围内，优选地在34.0mm至34.9mm的范围内(杯体开口的直径)；和/或圆周壁的第一端部处胶囊主体的内径在27.0至30.0mm的范围内，优选地在28.0至29.0mm的范围内(底部直径)；在更一般的特征术语中，认为胶囊被布置用于制备体积大于50ml的咖啡冲煮物。在该实施方案中，胶囊主体和/或盖具有涂层。
根据本发明的另一方面，认为对于第二类型的胶囊：
-研磨颗粒尺寸分布；
-平均研磨颗粒尺寸；
-细粒百分比；
-咖啡的振实密度(gr/cm3)；
-体积平均直径；和
-胶囊中的咖啡床密度gr/cm3
均被选择为使得内部体积完全或者可选地部分地填充有咖啡研磨颗粒，获得的冲煮物的口味由指纹图谱限定，该指纹图谱由以下参数中的至少一者限定：
-浓缩咖啡的干物质在2.8％至3.4％的范围内，并且大杯咖啡为1.3％至1.5％；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(乙酸)比率在220至245的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(乙酸)比率在480至510的范围内；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(金鸡纳酸)比率在95至105的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(金鸡纳酸)比率在210至230的范围内；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(柠檬酸)比率在210至225的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(柠檬酸)比率在390至420的范围内；
-产率在20％至28％的范围内；
-强度在2.6％至3.9％的范围内；
-浓缩咖啡的香气在7180ppm至7750ppm的范围内，并且大杯咖啡的香气在7300ppm至7550ppm的范围内。
优选地，(盖直径)/(盖厚度)比率在700至2100的范围内，优选在900至1400的范围内。这种盖在其使用期间在最佳时刻撕开，尽管其具有相对大的表面积。
如上所述，上述范围提供了更可预测的预期产率和强度。
根据本发明的另一个方面，认为对于第二类型的胶囊：
-咖啡床的高度在23.0mm至39.0mm的范围内，优选在35.0mm至38.8mm的范围内；和/或
-最大咖啡床直径在33.0mm至35.0mm的范围内，优选34.0mm至34.9mm的范围内；和/或
-内部空间的体积在25.0ml至30.0ml的范围内，优选27.5ml至28.5ml的范围内；
并且其中：咖啡床属性中的至少一者在以下范围内：
振实密度：380g/l至500g/l，优选400g/l至460g/l；
细粒百分比：6％至24％，<90微米，优选10％至21％，<90微米
体积平均直径：240微米至440微米，优选260微米至400微米。
效果是使用时第二类型的胶囊在10至73秒的时间范围内提供50ml至220ml范围内的咖啡冲煮量，使得获得的平均流量为3ml/s至5ml/s。体积范围的下部与双份意大利超浓咖啡相关联，体积范围的中间部分与双份浓缩咖啡相关联，并且体积范围的上部与双份大杯咖啡相关联。
应当注意，根据本发明的细粒百分比和体积平均直径(VMD)通过公知的Sympatec分析仪确定，该分析仪适用于确定干燥产品中的粒子分布和尺寸。这种分析仪可以是与干式分散系统Rodos T4.1单元结合使用的Sympatec中央单元“Helos”。使用的测量范围R6包括9.0至1750。样品放置在测量单元中。利用激光衍射技术确定所述样品的粒子尺寸分布。激光发出的光被样品粒子衍射。衍射量取决于样品的烘焙和研磨咖啡的粒子尺寸。扩散光通过透镜后由检测器检测，所述透镜为R6透镜。
可以获得咖啡冲煮物，其指纹图谱包括以下参数中的至少一者：
-浓缩咖啡的干物质在2.8％至3.4％的范围内，并且大杯咖啡为1.3％至1.5％；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(乙酸)比率在220至245的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(乙酸)比率在480至510的范围内；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(金鸡纳酸)比率在95至105的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(金鸡纳酸)比率在210至230的范围内；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(柠檬酸)比率在210至225的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(柠檬酸)比率在390至420的范围内；
-产率在20％至28％的范围内；
-强度在2.6％至3.9％的范围内；
-浓缩咖啡的香气在7180ppm至7750ppm的范围内，并且大杯咖啡的香气在7300ppm至7550ppm的范围内。
再次根据本发明的另一个方面，认为对于第二类型的胶囊：
-内部空间的高度在37.0mm至39.0mm的范围内，优选在38.0mm至38.8mm的范围内；和/或
-第二端部处杯体的内径在33.0mm至35.0mm的范围内，优选在34至34.9mm的范围内；和/或
-内部空间的体积在25.0ml至30.0ml的范围内，优选在27.5ml至28.5ml的范围内；并且
其中侧壁相对于中心轴线的角度在4.5度至5.5度范围内，优选为4.9度至5.1度。
这表明这种胶囊可以由铝制成，其中胶囊主体可以通过深拉工艺形成，而没有在深拉工艺期间胶囊主体撕裂和/或发生褶皱的风险。胶囊(由铝圆片制成)的拉伸比为1.28至1.31。在这种情况下，超过5度会使不进行上述风险生产变得非常困难。
优选地，第二类型的胶囊在圆周壁和凸缘14B之间的过渡边缘的内部空间中具有粘合剂飞溅物17。这样可以避免冲煮过程期间盖可能从胶囊主体上脱落。当接合盖表面以形成密封而不是接合胶囊主体的凸缘时，其可以提供一些额外的支撑，以便能够用上述设备获得适当密封。
此外，根据本发明的另一个方面，认为对于第二类型的胶囊：
-圆周壁的第二端部处杯体的内径在33.0mm至35.0mm的范围内，优选地在34.0mm至34.9mm的范围内；和/或
-内部空间的体积在25.0ml至30.0ml的范围内，优选在27.5ml至28.5ml的范围内；和/或
-内部空间的高度在37.0mm至39.0mm的范围内，优选在38.0mm至38.8mm的范围内；并且
其中杯体的圆周壁和底壁的厚度在105μm至120μm的范围内。如上所述，相对厚的壁也有助于避免褶皱。
此外，根据本发明的另一方面，认为对于第二类型的胶囊，圆周壁第二端部处杯体的内径在33.0mm至35.0mm的范围内，优选在34.0mm至34.9mm的范围内。盖具有在34.0mm至48.0mm范围内的直径，优选在39.0mm至43.0mm之间，更优选约40.8mm。这样可以提供足够大的表面积以将盖连接到凸缘。盖厚度在20微米至47微米范围内，优选在30微米至40微米范围内。盖沿着环状连接区域与杯体的凸缘连接，其中环状连接区域的表面积(Ar)与盖的表面积(Al)的比率(Ar/Al)在0.36至0.41的范围内，优选在0.375至0.385的范围内。膨胀量即盖中心与圆周壁第二端部在其中延伸的平面之间的距离在0.8mm至2.0mm的范围内。这种可能的膨胀量使得咖啡研磨颗粒能够被包装到关闭的胶囊中，所述研磨颗粒是新鲜的并且具有大量香气。盖在不接触柱板的情况下破裂打开或盖从凸缘上撕开时的内部压力在1.2bar至1.9bar的范围内，更优选在1.6bar至1.8bar的范围内。
现在将讨论第二类型的胶囊4B’的另一个实施方案。该第二类型的第二胶囊4B’与第二类型的(第一)胶囊4B相同，区别在于与凸缘14B连接的盖12B’(图109D)具有流出开口21B’(图109D)或多个流出开口21B’(图109E)。胶囊4B'还包括出口过滤器19B'(在图109A、109B中并且在图109D和图109E中以虚线示意性地作为选项示出)，其定位在咖啡床13B'和盖12B'之间。根据DIN和ISO 9237，优选地，出口过滤器的厚度在1.2mm至1.6mm的范围内，和/或出口过滤器的渗透率在100mm/s@200Pa至700mm/s@200Pa的范围内，和/或出口过滤器包括聚酯纤维和/或过滤器的重量为300g/m2至600g/m2。
诸如根据图109A和109B的具有根据图109D或109E的盖的胶囊可用于制备不含或几乎不含克丽玛的双份大杯咖啡。这种咖啡提取物也被称为冲煮咖啡。
开口21B’或多个开口21B’的总表面积可在1.5cm2至5.0cm2的范围内。
本发明还涉及一种系统，该系统包括上文所讨论的第二类型的第一胶囊4B和上文所讨论的第二类型的第二胶囊4B’，其中第二类型的第一胶囊4B填充有用于制备双份意大利超浓咖啡或双份浓缩咖啡的咖啡床，并且其中第二类型的第二胶囊4B’填充有用于制备基本上没有克丽玛的双份大杯咖啡的咖啡床，其中第二类型的第一胶囊的咖啡床的高度与第二类型的第二胶囊的咖啡床的高度大致相同，并且其中优选地，每个咖啡床的高度与内部空间16B的高度基本相对应。
根据本发明的另一个方面，一种系统包括如上所述的用于冲煮咖啡的设备2和第二类型的胶囊4B或4B'，其中该设备被布置成使得对于使用第二类型的胶囊4B制备双份意大利超浓咖啡或双份浓缩咖啡，该设备的泵以全功率运行，使得通过用于冲煮咖啡的泵输送给第二类型的胶囊的流体的流量在系统内是最大的。
根据又一方面，该设备被布置成在使用第二类型的胶囊4B或4B’时制备双份大杯咖啡，其中通过泵向第二类型的胶囊输送的水的流量在一段时间段内，优选地在其中泵通电的整个时间段内受到控制，使得流量不超过预先确定的值，其中该预先确定的值在2.5ml/s至5.0ml/s的范围内，优选在3.0ml/s至4.0ml/s范围内。在这种系统中，避免了当使用第二类型的胶囊4B’时，尽管该胶囊本质上具有比第二类型的胶囊4B更小的流动阻力，但通过第二类型的胶囊4B'的流量不会由于胶囊4B’的相对流阻而变得过高。在下面的示例A中，该时间段是其中泵通电的整个时间段。在下面的示例B中，该时间段可在泵启动10秒后启动。
或者，该设备被布置成在使用第二类型的胶囊4B时制备双份大杯咖啡，其中该设备的泵以全功率运行，使得通过用于冲煮咖啡的泵输送给第一类型的胶囊的流体的流量在系统内是最大的。在这种情况下，该设备还被布置成在使用第二类型的胶囊4B’时制备双份大杯咖啡，其中通过泵向第二类型的胶囊输送的水的流量在一段时间段内，优选地在其中泵通电的整个时间段内受到控制，使得流量不超过预先确定的值，其中该预先确定的值在2.5ml/s至5.0ml/s的范围内，优选在3.0ml/s至4.0ml/s的范围内。如果使用胶囊4B，泵在全功率下运行不会是问题，因为它的流阻比胶囊4B'高。
因此，在示例A中，设备可以具有三个按钮300(仅在图106B中示意性地示出)，其可以与第二类型的胶囊4B、4B'组合使用，用于选择冲煮过程：用于选择制备双份意大利超浓咖啡的第一按钮，其中如果第一按钮被激活，则在使用中，该设备向第二类型的胶囊(4B)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备双份意大利超浓咖啡；用于选择制备双份浓缩咖啡的第二按钮，其中如果第二按钮被激活，则在使用中，该设备向第二类型的胶囊(4B)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备双份浓缩咖啡；以及用于选择制备双份大杯咖啡的第三按钮，其中如果第三按钮被激活，则在使用中，该设备向第二类型的胶囊(4B或4B')提供足够的热水，用于在流量保持低于预先确定的最大值时制备双份大杯咖啡。
或者，该设备可具有四个按钮300(仅在图106B中示意性地示出)，其可以与第二类型的胶囊4B、4B'组合使用，用于选择冲煮过程：用于选择制备双份意大利超浓咖啡的第一按钮，其中如果第一按钮被激活，则在使用中，该设备向第二类型的胶囊(4B)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备双份意大利超浓咖啡；用于选择制备双份浓缩咖啡的第二按钮，其中如果第二按钮被激活，则在使用中，该设备向第二类型的胶囊(4B)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备双份浓缩咖啡；用于选择制备双份大杯咖啡的第三按钮，其中如果第三按钮被激活，则在使用中，该设备向第二类型的胶囊(4B)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备双份大杯咖啡；以及用于选择制备基本上没有克丽玛的双份大杯咖啡的第四按钮，其中如果第四按钮被激活，则在使用中，该设备向第二类型的胶囊4B'提供足够的热水，以用于在流量保持低于预先确定的最大值时制备基本上没有克丽玛的双份大杯咖啡。
另外再次在示例B中，该设备还具有用于选择冲煮过程的三个按钮。用于选择制备双份意大利超浓咖啡的第一按钮，其中如果第一按钮被激活，则在使用中，该设备向第二类型的胶囊4B提供足够的热水，用于以最大泵功率制备双份意大利超浓咖啡。用于选择制备双份浓缩咖啡的第二按钮，其中如果第二按钮被激活，则在使用中，该设备向第二类型的胶囊4B提供足够的热水，用于以最大泵功率制备双份浓缩咖啡。用于选择制备双份大杯咖啡的第三按钮，其中如果第三按钮被激活，则在使用中，该设备向第二类型的胶囊4B或4B'提供足够的热水，用于制备双份大杯咖啡。该设备还可以具有检测装置诸如流量计，以确定在冲煮过程的预先确定的第一时间段内(诸如冲煮过程的前10秒)，流量是否超过预先确定的第一值(诸如7ml/s至9ml/s)，和/或饮料产率是否超过预先确定的第二值(诸如50ml)。如果在第一时间段内检测到流量超过预先确定的第一值，和/或饮料产率超过预先确定的第二值，该设备可被进一步布置成在冲煮过程的第二时间段(例如在冲煮过程开始后10秒开始，直到冲煮过程结束)内保持流量低于流量的预先确定的最大值(如上所述)，其中该第二时间段跟随在第一时间段之后。在本示例中，冲煮过程被定义为其中泵通电的总时间段。
优选地，该设备还被设计用于通过使用小于第二类型的胶囊的第一类型的胶囊制备单份意大利超浓咖啡、单份浓缩咖啡和单份大杯咖啡。在这种情况下，泵总是以全功率运行，使得通过用于冲煮咖啡的泵输送给第一类型的胶囊的流体的流量在系统内是最大的。该设备可被设计用于(自动)区分第一类型的胶囊和第二类型的胶囊。
在这种情况下，对于上述三个按钮解决方案，当装载第一类型的胶囊时，可使用相同的三个按钮来选择冲煮过程，其中设备识别装载了第一类型的胶囊。在这种情况下，激活三个按钮具有与上述结合第二类型的胶囊讨论的不同功能。第一按钮用于选择制备单份意大利超浓咖啡，其中如果第一按钮被激活，则在使用中，该设备向第一类型的胶囊(4A)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备单份意大利超浓咖啡；第二按钮用于选择制备单份浓缩咖啡，其中如果第二按钮被激活，则在使用中，该设备向第一类型的胶囊(4A)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备单份浓缩咖啡；并且第三按钮用于选择制备单份大杯咖啡，其中如果第三按钮被激活，则在使用中，该设备向第二类型的胶囊(4A')提供足够的热水，用于以最大泵功率制备单份大杯咖啡。
对于上面讨论的四个按钮解决方案，可以使用相同的前三个按钮在装载第一类型的胶囊时选择冲煮过程。同样，设备识别装载了第一类型的胶囊。在这种情况下，激活四个按钮具有与上述结合第二类型的胶囊讨论的不同功能。第一按钮用于选择制备单份意大利超浓咖啡，其中如果第一按钮被激活，则在使用中，该设备向第一类型的胶囊(4A)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备单份意大利超浓咖啡；第二按钮用于选择制备单份浓缩咖啡，其中如果第二按钮被激活，则在使用中，该设备向第一类型的胶囊(4A)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备单份浓缩咖啡；并且第三按钮用于选择制备单份大杯咖啡，其中如果第三按钮被激活，则在使用中，该设备向第二类型的胶囊(4A’)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备单份大杯咖啡。第四按钮不用于第一类型的胶囊。
当第二类型的胶囊4B用于制备双份浓缩咖啡或双份意大利超浓咖啡或可选地双份大杯咖啡(泵以全功率运行)时，最大流量在2.0ml/s至7.0ml/s的范围内。当使用第一类型的胶囊4A时，最大流量在1.5ml/s至7.0ml/s的范围内。
该设备被设计成使得对于制备双份大杯咖啡，通过泵输送给胶囊的水流受到控制，使得流量不超过预先确定的值，其中该预先确定值在7ml/s至9ml/s的范围内。
系统被优选设计成使得在冲煮期间容纳第二类型咖啡胶囊的冲煮室的进水口处的水温曲线符合例如以下参数：
-从3秒开始：水温在90℃至95℃的范围内
-从3秒到15秒：水温在83℃至95℃的范围内；
-15秒后：水温在88℃至95℃的范围内。
结果是，总体积冲煮咖啡的最终冲煮温度在85℃至92℃的范围内。此外，还获得了一种具有指纹图谱的咖啡冲煮物，该指纹图谱包括以下参数中的至少一者：
-浓缩咖啡的干物质在2.8％至3.4％的范围内，并且大杯咖啡为1.3％至1.5％；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(乙酸)比率在220至245的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(乙酸)比率在480至510的范围内；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(金鸡纳酸)比率在95至105的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(金鸡纳酸)比率在210至230的范围内；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(柠檬酸)比率在210至225的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(柠檬酸)比率在390至420的范围内；
-产率在20％至28％的范围内；
-强度在2.6％至3.9％的范围内；
-浓缩咖啡的香气在7180ppm至7750ppm的范围内，并且大杯咖啡的香气在7300ppm至7550ppm的范围内。
优选地，在冲煮期间形成的第一类型的胶囊4A的盖中的刺穿图案不同于在冲煮期间形成的第二类型的胶囊4B的盖中的刺穿图案，其中在冲煮期间形成的第一类型的胶囊的盖中的刺穿图案不同于在冲煮期间形成的第二类型的胶囊的盖中的刺穿图案，其中包括第一类型的胶囊的刺穿开口的面积略小于包括第二类型的胶囊的刺穿开口的面积，更具体地，小0.5％到5.0％。
根据本发明系统的另一方面，认为第二类型的胶囊在使用时在10秒至73秒的时间范围内提供50ml至220ml的范围内的咖啡冲煮量，使得平均流量为3ml/s至5ml/s。
其中(平均流量)/(最大咖啡床直径)比率在0.008ml/mm至0.16ml/mm的范围内。
借助这种系统，可以获得具有指纹图谱的咖啡，该指纹图谱包括以下参数中的至少一者：
-浓缩咖啡的干物质在2.8％至3.4％的范围内，并且大杯咖啡为1.3％至1.5％；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(乙酸)比率在220至245的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(乙酸)比率在480至510的范围内；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(金鸡纳酸)比率在95至105的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(金鸡纳酸)比率在210至230的范围内；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(柠檬酸)比率在210至225的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(柠檬酸)比率在390至420的范围内；
-产率在20％至28％的范围内；
-强度在2.6％至3.9％的范围内；
-浓缩咖啡的香气在7180ppm至7750ppm的范围内，并且大杯咖啡的香气在7300ppm至7550ppm的范围内。
在另一个方面，本发明还涉及根据权利要求26所述的系统，其中使用第二类型的第一胶囊冲煮双份意大利超浓咖啡或双份浓缩咖啡，并且其中使用第二类型的第二胶囊冲煮双份大杯咖啡。
最后，根据另一个方面，本发明涉及根据权利要求27至40中任一项所述的系统的用途，其中利用第二类型的胶囊冲煮双份意大利超浓咖啡、双份浓缩咖啡或双份大杯咖啡。
应当理解，还可以提供第二设备，其被布置成使用第二类型的胶囊来冲煮饮料，但是不能使用第一类型的胶囊来冲煮饮料。此类第二设备可以包括在具有如关于附图描述的设备和第二类型的胶囊以及可选的第一类型的胶囊的系统中。
然而，其他修改、变化和替换也是可能的。因此，说明书、附图和示例应被视为说明性意义而非限制性意义。
为了清楚起见，本文将简明描述特征描述为相同或不同实施方案的一部分，然而应当理解，本发明的范围可包括具有所述的全部或一些特征的组合的实施方案。
在权利要求书中，置于括号之间的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。字词“包括”并不排除权利要求中列出的其他特征或步骤的存在。此外，词语“一”和“一个”不应理解为限于“只有一个”，而是用于表示“至少一个”，并且不排除多个。在互不相同的权利要求中叙述了某些措施这一事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。
Claims (42)
1.用于冲煮咖啡冲煮物的第二类型的胶囊，所述胶囊包括：
-截头圆锥形胶囊主体，所述截头圆锥形胶囊主体包括：
-围绕杯体的中心轴线延伸的圆周侧壁；
-与所述侧壁的第一端部连接的底壁，用于关闭所述胶囊主体的所述第一端部；
-从所述圆周侧壁的第二端部径向向外延伸的凸缘；
其中所述胶囊还包括：
-与所述凸缘连接的箔盖；
-咖啡研磨颗粒的咖啡床，所述咖啡研磨颗粒的咖啡床容纳在由所述胶囊主体和所述盖界定的内部空间内，所述咖啡床具有最大咖啡床直径，所述最大咖啡床直径对应于在所述圆周壁的所述第二端部处的所述杯体的内径，所述内部空间具有高度，所述高度由底部与所述圆周侧壁的所述第二端部在其中延伸的平面之间的最大距离限定，
其中所述咖啡床的重量在9克至13克的范围内，并且其中所述咖啡床的(高度)/(最大宽度)比率在0.9至1.2的范围内。
2.根据权利要求1所述的胶囊，其中(所述内部空间的所述高度)/(所述圆周壁的所述第二端部处的所述杯体的内径)的比率在0.9至1.2的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中所述咖啡床的高度与所述内部空间的高度基本相同。
4.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中所述咖啡床的重量在10.0克至12.5克的范围内。
5.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中所述咖啡床的体积至少与所述内部空间的体积基本相同，和/或其中(所述咖啡床的体积)/(所述内部空间的体积)的比率在0.6至1.0的范围内，优选在0.75至1.0的范围内，更优选在0.85至1.0的范围内，甚至更优选在0.9至1.0的范围内，最优选在0.95至1.0的范围内。
6.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中所述内部空间的体积在25.0ml至30.0ml的范围内，更优选在27.5ml至28.5ml的范围内。
7.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中所述咖啡床的体积在25.0ml至30.0ml的范围内，更优选在27.5ml至28.5ml的范围内。
8.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中所述内部空间的高度在37.0mm至39.0mm的范围内，优选在38.0mm至38.8mm的范围内；和/或
所述圆周壁的第二端部处的所述胶囊主体的内径在33.0mm至35.0mm的范围内，优选在34.0mm至34.9mm的范围内(杯体开口的直径)；和/或
所述圆周壁的所述第一端部处的所述胶囊主体的内径在27mm至30mm的范围内，优选在28mm至29mm的范围内(底部直径)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中所述胶囊主体和所述盖由铝制成。
10.根据权利要求9所述的胶囊，其中所述胶囊被密封地关闭。
11.根据权利要求10所述的胶囊，其中所述胶囊的所述底部被设计成被刺穿打开，以便在压力下向所述胶囊中供水，并且其中所述盖被设计成在所述胶囊中的所述水的压力影响下被撕开。
12.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中所述胶囊被布置用于制备双份浓缩咖啡、双份意大利超浓咖啡或双份大杯咖啡。
13.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中所述胶囊被布置用于制备体积大于50ml的咖啡冲煮物。
14.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中所述胶囊主体和/或所述盖具有涂层。
15.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中：
-研磨颗粒尺寸分布；
-平均研磨颗粒尺寸；
-细粒百分比；
-咖啡的振实密度(gr/cm3)；
-体积平均直径；和
-胶囊中的咖啡床密度gr/cm3
均被选择为使得所述内部体积完全填充有咖啡研磨颗粒，获得的所述冲煮物的口味由指纹图谱限定，所述指纹图谱由以下参数中的至少一者限定：
-浓缩咖啡的干物质在2.8％至3.4％的范围内，并且大杯咖啡的干物质在1.3％至1.5％的范围内；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(乙酸)比率在220至245的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(乙酸)比率在480至510的范围内；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(金鸡纳酸)比率在95至105的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(金鸡纳酸)比率在210至230的范围内；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(柠檬酸)比率在210至225的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(柠檬酸)比率在390至420的范围内；
-产率在20％至28％的范围内；
-强度在2.6％至3.9％的范围内；
-浓缩咖啡的香气在7180ppm至7750ppm的范围内，并且大杯咖啡的香气在7300ppm至7550ppm的范围内。
16.根据权利要求1至14中任一项所述的胶囊，其中：
-研磨颗粒尺寸分布；
-平均研磨颗粒尺寸；
-细粒百分比；
-咖啡的振实密度(gr/cm3)；
-体积平均直径；和
-胶囊中的咖啡床密度gr/cm3
均被选择为使得所述内部体积部分地填充有咖啡研磨颗粒，获得的所述冲煮物的口味由指纹图谱限定，所述指纹图谱由以下参数中的至少一者限定：
-浓缩咖啡的干物质在2.8％至3.4％的范围内，并且大杯咖啡的干物质在1.3％至1.5％的范围内；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(乙酸)比率在220至245的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(乙酸)比率在480至510的范围内；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(金鸡纳酸)比率在95至105的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(金鸡纳酸)比率在210至230的范围内；
-浓缩咖啡的(苦内酯)/(柠檬酸)比率在210至225的范围内，并且大杯咖啡的(苦内酯)/(柠檬酸)比率在390至420的范围内；
-产率在20％至28％的范围内；
-强度在2.6％至3.9％的范围内；
-浓缩咖啡的香气在7180ppm至7750ppm的范围内，并且大杯咖啡的香气在7300ppm至7550ppm的范围内。
17.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中(盖直径)/(盖厚度)比率在700至2100的范围内，优选在900至1400的范围内。
18.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中：
-所述咖啡床的高度在23.0mm至39.0mm的范围内，优选在35.0mm至38.8mm的范围内；和/或
-所述最大咖啡床直径在33.0mm至35.0mm的范围内，优选在34.0mm至34.9mm的范围内；和/或
-所述咖啡床的体积在25.0ml至30.0ml的范围内，更优选在27.5ml至28.5ml的范围内；
并且其中：所述咖啡床属性中的至少一者在以下范围内：
振实密度：380g/l至500g/l，优选400g/l至460g/l；
细粒百分比：6％至24％，<90微米，优选10％至21％，<90微米；
体积平均直径：240微米至440微米，优选260微米至400微米。
19.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中：
-所述内部空间的高度在37.0mm至39.0mm的范围内，优选在38.0mm至38.8mm的范围内；和/或
-所述第二端部处的所述杯体的内径在33.0mm至35.5mm的范围内，优选在34.0mm至34.9mm的范围内；和/或
-所述内部空间的体积在25.0ml至30.0ml的范围内，更优选在27.5ml至28.5ml的范围内；并且
其中所述侧壁相对于所述中心轴线的角度在4.5度至5.5度的范围内，优选在4.9度至5.1度的范围内。
20.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，所述胶囊在所述圆周壁和所述凸缘之间的所述过渡边缘处的所述内部空间中具有粘合剂飞溅物。
21.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中：
-所述圆周壁的所述第二端部处的所述杯体的内径在33.0mm至35.0mm的范围内，优选在34.0mm至34.9mm的范围内；和/或
-所述内部空间的体积在25.0ml至30.0ml的范围内，更优选在27.5ml至28.5ml的范围内；和/或
-所述内部空间的高度在37.0mm至39.0mm的范围内，优选在38.0mm至38.8mm的范围内；并且
其中所述杯体的所述圆周壁和所述底壁的厚度在105μm至120μm的范围内。
22.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中所述圆周壁的所述第二端部处的所述杯体的内径在33.0mm至35.0mm的范围内，优选在34.0mm至34.9mm的范围内；并且
其中所述盖的直径在34.0mm至48.0mm的范围内，优选在39.0mm至43.0mm的范围内，甚至更优选为约40.8mm；并且其中符合以下条件中的至少一者：
-盖厚度在20微米至47微米的范围内，优选在30微米至40微米的范围内；
-所述盖沿着环状连接区域与所述杯体的所述凸缘连接，其中所述环状连接区域的表面积(Ar)与所述盖的表面积(Al)的比率(Ar/Al)在0.36至0.41的范围内，优选在0.375至0.385的范围内；
-膨胀量即所述盖的中心与所述圆周壁的所述第二端部在其中延伸的所述平面之间的距离在0.8mm至2.0mm的范围内；或者
所述盖在不接触柱板的情况下破裂打开或所述盖从所述凸缘上撕开时的内部压力在1.2bar至1.9bar的范围内，更优选在1.6bar至1.8bar的范围内。
23.根据不包括权利要求10至12的前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中与所述凸缘连接的所述盖具有流出开口或多个流出开口，其中所述胶囊还包括定位在所述咖啡床和所述箔之间的出口过滤器，
其中所述出口过滤器的厚度优选在1.2mm至1.6mm的范围内；和/或
其中根据DIN和ISO 9237，所述出口过滤器的渗透率优选在100mm/s@200Pa至700mm/s@200Pa的范围内；和/或
其中所述出口过滤器优选包括聚酯纤维，和/或其中所述重量为300g/m2至600g/m2。
24.根据权利要求23所述的胶囊，其中所述开口或所述多个开口的总表面积在1.5cm2至5.0cm2的范围内。
25.根据前述权利要求23或24中任一项所述的胶囊，其中所述胶囊被布置用于制备基本上没有克丽玛的双份大杯咖啡。
26.包括根据前述权利要求中任一项所述的第二类型的第一胶囊和根据前述权利要求中任一项所述的第二类型的第二胶囊的系统，其中所述第二类型的所述第一胶囊填充有用于制备双份意大利超浓咖啡或双份浓缩咖啡的咖啡床，并且其中所述第二类型的所述第二胶囊填充有用于制备双份大杯咖啡的咖啡床，其中所述第二类型的所述第一胶囊的所述咖啡床的高度与所述第二类型的所述第二胶囊的所述咖啡床的高度大致相同，并且其中优选地每个咖啡床的高度与所述内部空间的高度基本上相对应。
27.包括用于冲煮咖啡的设备和根据权利要求1至22中至少权利要求10所述的第二类型的胶囊的系统，其中所述设备被布置成使得对于使用所述第二类型的所述胶囊制备双份意大利超浓咖啡或双份浓缩咖啡，所述设备的泵以全功率运行，使得通过用于冲煮咖啡的所述泵输送给所述第一类型的所述胶囊的流体的流量在所述系统内是最大的。
28.根据权利要求27所述的系统，其中所述设备还被设计用于通过使用小于所述第二类型的所述胶囊的所述第一类型的胶囊制备单份意大利超浓咖啡、单份浓缩咖啡和单份大杯咖啡，其中所述设备被布置成使得如果用于所述第一类型的胶囊，所述泵以全功率运行，使得通过用于冲煮咖啡的所述泵输送给所述第一类型的所述胶囊的所述流体的流量在所述系统中是最大的。
29.根据权利要求27或28所述的系统，其中所述设备被布置用于在使用根据权利要求1至21中至少权利要求10所述的所述第二类型的所述胶囊时制备双份大杯咖啡，其中通过所述泵向所述第二类型的所述胶囊输送的水的流量在一段时间段内，优选地在其中所述泵通电的整个时间段内受到控制，使得所述流量不超过预先确定的值，其中所述预先确定的值在2.5ml/s至5.0ml/s的范围内，优选在3.0ml/s至4.0ml/s的范围内或者；
其中所述设备被布置用于在使用根据权利要求1至21中至少权利要求10所述的所述第二类型的所述胶囊时制备双份大杯咖啡，其中所述设备的所述泵以全功率运行，使得通过用于冲煮咖啡的所述泵输送给所述第一类型的所述胶囊的所述流体的流量在所述系统内是最大的。
30.根据前述权利要求27至29中任一项所述的系统，所述系统包括根据权利要求1至25中至少前述权利要求23至25中任一项所述的所述第二类型的第二胶囊，其中所述设备被布置成使得在使用所述第二类型的所述第二胶囊时制备基本上没有克丽玛的双份大杯咖啡，其中通过所述泵向所述第二类型的所述第二胶囊输送的水的流量在一段时间段内，优选地在其中所述泵通电的所述整个时间段内受到控制，使得所述流量不超过预先确定的值，其中所述预先确定的值在2.5ml/s至5.0ml/s的范围内，优选在3.0ml/s至4.0ml/s范围内。
31.根据至少权利要求27或29所述的系统，其中当使用所述第二类型的所述胶囊并且所述泵以全功率运行时，所述流量在2.0ml/s至7.0ml/s的范围内。
32.根据至少权利要求28所述的系统，其中当使用所述第一类型的所述胶囊并且所述泵以全功率运行时，所述流量在1.5ml/s至7.0ml/s的范围内。
33.根据前述权利要求27至32中任一项所述的用于冲煮咖啡的系统，其中在冲煮期间容纳所述咖啡胶囊的冲煮室的进水口处的水温曲线符合例如以下参数：
-从3秒开始：水温在90℃至95℃的范围内
-从3秒到15秒：水温在83℃至95℃的范围内；
-15秒后：水温在88℃至95℃的范围内。
34.根据权利要求27至33中至少权利要求28所述的系统
其中在冲煮期间形成的所述第一类型的胶囊的所述盖中的刺穿图案不同于在冲煮期间形成的所述第二类型的所述胶囊的所述盖中的所述刺穿图案，其中包括所述第一类型的所述胶囊的刺穿开口的面积略小于包括所述第二类型的所述胶囊的刺穿开口的面积，更具体地，小0.5％到5.0％。
35.根据前述权利要求27至34中任一项所述的系统，
-其中使用时所述第二类型的所述胶囊在10秒至73.3秒的时间范围内提供50ml至220ml范围内的咖啡冲煮量，使得获得的平均流量为3ml/s至5ml/s，
其中(平均流量)/(最大咖啡床直径)的比率在0.008ml/mm至0.16ml/mm的范围内。
36.根据至少权利要求27、28、29或30所述的系统，其中所述设备具有用于选择冲煮过程的三个按钮，包括：用于选择制备双份意大利超浓咖啡的第一按钮，其中如果所述第一按钮被激活，则在使用中，所述设备向所述第二类型的所述胶囊(4B)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备所述双份意大利超浓咖啡；用于选择制备双份浓缩咖啡的第二按钮，其中如果所述第二按钮被激活，则在使用中，所述设备向所述第二类型的所述胶囊(4B)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备双份浓缩咖啡；以及用于选择制备双份大杯咖啡的第三按钮，其中如果所述第三按钮被激活，则在使用中，所述设备向所述第二类型的所述胶囊(4B或4B')提供足够的热水，用于制备双份大杯咖啡，同时在一段时间段内，优选地在其中所述泵通电的所述整个时间段内，所述流量保持在所述预先确定的最大值以下。
37.根据权利要求28和36所述的系统，其中所述设备被布置成将所述第一类型的胶囊与所述第二类型的胶囊区分开，其中如果检测到所述设备中存在所述第一类型的胶囊，所述三个按钮的致动如下：所述第一按钮用于选择制备单份意大利超浓咖啡，其中如果所述第一按钮被激活，则在使用中，所述设备向所述第一类型的所述胶囊(4A)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备所述单份意大利超浓咖啡；所述第二按钮用于选择制备单份浓缩咖啡，其中如果所述第二按钮被激活，则在使用中，所述设备向所述第一类型的所述胶囊(4A)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备单份浓缩咖啡；并且所述第三按钮用于选择制备单份大杯咖啡，其中如果所述第三按钮被激活，则在使用中，所述设备向所述第一类型的所述胶囊(4A')提供足够的热水，用于以最大泵功率制备单份大杯咖啡。
38.根据至少权利要求27、28、29或30所述的系统，其中所述设备具有用于选择所述冲煮过程的四个按钮，包括：用于选择制备双份意大利超浓咖啡的第一按钮，其中如果所述第一按钮被激活，则在使用中，所述设备向所述第二类型的所述胶囊(4B)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备所述双份意大利超浓咖啡；用于选择制备所述双份浓缩咖啡的第二按钮，其中如果所述第二按钮被激活，则在使用中，所述设备向所述第二类型的所述胶囊(4B)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备双份浓缩咖啡；用于选择制备双份大杯咖啡的第三按钮，其中如果所述第三按钮被激活，则在使用中，所述设备向所述第二类型的所述胶囊提供足够的热水，用于以最大泵功率制备双份大杯咖啡；以及用于选择制备基本上没有克丽玛的双份大杯咖啡的第四按钮，其中如果所述第四按钮被激活，则在使用中，所述设备向所述第二类型的所述第二胶囊(4B’)提供足够的热水，以用于在所述流量保持低于所述预先确定的最大值时制备基本上没有克丽玛的双份大杯咖啡。
39.根据权利要求28和38所述的系统，其中所述设备被布置成将所述第一类型的胶囊与所述第二类型的胶囊区分开，其中如果检测到所述设备中存在所述第一类型的胶囊，所述三个按钮的致动如下：所述第一按钮用于选择制备单份意大利超浓咖啡，其中如果所述第一按钮被激活，则在使用中，所述设备向所述第一类型的所述胶囊(4A)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备所述单份意大利超浓咖啡；所述第二按钮用于选择制备单份浓缩咖啡，其中如果所述第二按钮被选择，则在使用中，所述设备向所述第一类型的所述胶囊(4A)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备单份浓缩咖啡；并且所述第三按钮用于选择制备单份大杯咖啡，其中如果所述第三按钮被激活，则在使用中，所述设备向所述第一类型的所述胶囊(4A')提供足够的热水，用于以最大泵功率制备单份大杯咖啡。
40.根据至少权利要求27、28、29或30所述的系统，其中所述设备具有用于选择所述冲煮过程的三个按钮，包括：用于选择制备双份意大利超浓咖啡的第一按钮，其中如果所述第一按钮被激活，则在使用中，所述设备向所述第二类型的所述胶囊(4B)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备所述双份意大利超浓咖啡；用于选择制备双份浓缩咖啡的第二按钮，其中如果所述第二按钮被激活，则在使用中，所述设备向所述第二类型的所述胶囊(4B)提供足够的热水，用于以最大泵功率制备双份浓缩咖啡；以及用于选择制备双份大杯咖啡的第三按钮，其中如果所述第三按钮被激活，则在使用中，所述设备向所述第二类型的所述胶囊(4B或4B')提供足够的热水，用于制备双份大杯咖啡，其中所述设备具有检测装置，以确定在所述冲煮过程的预先确定的第一时间段内，所述流量是否超过预先确定的第一值和/或饮料产率是否超过预先确定的第二值，其中如果在所述第一时间段内检测到所述流量超过所述预先确定的第一值和/或所述饮料产率超过所述预先确定的第二值，则所述设备被进一步布置成在所述冲煮过程的第二时间段内保持所述流量低于所述流量的所述预先确定的最大值，所述第二时间段跟随在所述第一时间段之后。
41.根据权利要求26所述的系统的用途，其中利用所述第二类型的所述第一胶囊冲煮双份意大利超浓咖啡或双份浓缩咖啡，并且其中使用所述第二类型的所述第二胶囊冲煮双份大杯咖啡。
42.根据权利要求27至40中任一项所述的系统的用途，其中利用所述第二类型的胶囊冲煮双份意大利超浓咖啡、双份浓缩咖啡或双份大杯咖啡。
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