CN112585067B - 具有发泡装置的胶囊 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在饮料制备机器中使用的胶囊，该胶囊能够制备具有泡沫的饮料。胶囊包括用于容纳用于制备饮料的成分的成分室和容纳气体的至少一个气体贮存器。该至少一个气体贮存器具有位于胶囊内的开口，该开口与用于使液体穿过胶囊的流动路径相邻，使得气体贮存器与流动路径流体连通，至少一个气体贮存器布置成使得在使用中，流经开口的液体携带来自气体贮存器的气体以形成气体和液体的泡沫状混合物。

Description

具有发泡装置的胶囊

技术领域

本公开涉及用于制备饮料的胶囊，并且具体地涉及能够制备具有泡沫的饮料的机器。具体地但非排他性地，该机器能够制备基于牛奶或咖啡的饮料，从而为消费者提供饮料的泡沫含量。

背景技术

饮料可由容纳饮料成分的专门设计的胶囊产生。对饮料充气的各种方法已被用于为消费者提供令人满意的饮品。例如，在典型的常规布置中，成分胶囊被插入饮料制备机器中，该机器配备有水源(一般为水贮存器)、胶囊接收器(所谓的冲煮室)和泵，该泵布置成使水从水源朝向胶囊循环并穿过胶囊，以产生饮品，诸如咖啡等。

当水到达胶囊时，其与成分混合以形成饮料产品。该机器一般包括热水器，以在水被注入并穿过胶囊之前将水加热到预定温度。一般来讲，在作为饮料离开胶囊之前，液体(例如水)被引入胶囊中，在胶囊中液体与饮料成分(例如奶粉)混合。一种胶囊设计将大气空气与液体混合以对饮料充气。

此类布置的一个示例是文氏管系统。可经由文氏管对液体充气的胶囊通常在胶囊的外壁中包括开孔或孔穴，当液体流过胶囊时，通过开孔或孔穴从外部大气中抽吸空气。空气方便地源自胶囊外部的环境大气，并且通过胶囊内部液体循环的速度(即，使用文氏原理)被抽吸到胶囊中。

另一种设计包括气体源材料，诸如分子筛。在适当的条件下，材料将气体释放到流经材料的液体中，从而产生充气的液体。

另一种设计包括能够弹性变形的膜，所述能够弹性变形的膜能够将空气抽吸到口袋中以与口袋内的液体混合。在该设计中，引入口袋中的液体使膜变形，使得液体通过出口被排出。该排出降低了口袋中的压力，使得膜返回到初始位置，并且在这样做时通过液体出口将空气抽吸到口袋中。

本发明人已设计出另选的方式，其中可在短时间段内实现对消费者更具吸引力的优异且可靠的泡沫。

发明内容

根据本文所述发明的第一方面，提供了在饮料制备机器中使用的用于制备具有泡沫的饮料的胶囊，该胶囊包括用于容纳用于制备饮料的成分的成分室和容纳气体的至少一个气体贮存器，所述至少一个气体贮存器具有位于所述胶囊内的开口，所述开口与用于使液体穿过所述胶囊的流动路径相邻，使得所述气体贮存器与所述流动路径流体连通，所述至少一个气体贮存器布置成使得在使用中，流经所述开口的液体携带来自所述气体贮存器的气体以形成气体和液体的泡沫状混合物。

非常规地，根据本文所述的本发明的胶囊在胶囊自身内包括气体贮存器。在胶囊中容纳气体是违反直觉的，因为它需要具有气体室和相关联的通道的更复杂的胶囊，并且制造困难。

然而，发明人已证实以该方式产生泡沫具有许多有利效果。例如，不需要进入胶囊的环境空气入口。此外，可选择气体以优化冲煮或制备过程，并且可将消费品的质量控制维持在非常高的标准。

布置成对饮料充气的常规胶囊未实现相同的性能。

术语“泡沫”在本文中用来指被截留在液体(诸如例如牛奶)内的气泡的效果。泡沫将许多气泡截留在液体内，从而增加液体体积并提供不同的饮用体验。有时被称为“起泡”，泡沫在口感上具有光滑的质地并且食用起来令人愉悦。因此受消费者欢迎。许多消费者偏爱在顶部上具有泡沫层或具有与饮品自身结合或共混的泡沫的饮品。

本公开的胶囊允许在制备时待与液体饮料共混的预定量的气体以及气体类型和质量。因此，可根据本发明和本文所述的方法可靠地制备一致且高质量的饮料。

参考常规充气设备，并且因此与从胶囊自身外部的大气供应空气的常规文氏管系统相比，本公开的胶囊可需要不太复杂的胶囊构造，因为胶囊不需要包括用于空气和用于液体的复杂循环通道，这些循环通道在胶囊内接合以确保气体和液体循环配合，从而允许文氏效应产生泡沫。

此外，与使用大气源的空气起作用的常规文氏管系统相比，不需要穿过胶囊壁的专用孔穴或开孔。因此，可减少氧气和水分的屏障的问题(这是因为当存在孔穴时，不能保证密封)。因此，这可增加产品的货架期。此外，由于不需要穿过胶囊壁的孔穴(其在文氏管系统中必须足够小以正确工作)，因此不存在该孔穴可能堵塞的风险，使得使用胶囊产生泡沫可能更可靠。

与包括气体源材料(诸如分子筛)的胶囊设计相比，在本发明的胶囊中可以使用更少的不同材料，因为可以省去包含气体源材料。因此，可使用将被用于常规胶囊中的材料来实现本发明胶囊的有益效果；也就是说，不适用于制备具有泡沫的饮料的材料。

与具有能够弹性变形的膜的设计相比，可使用更少的部件和更少的不同材料来形成本公开的胶囊。此外，本发明胶囊的有益效果可在不具有运动部件的情况下实现，因为所述有益效果可在不包括上文在本公开的“背景技术”部分中所述的能够弹性变形的膜的情况下实现。

胶囊可包括一个或多个气体贮存器或完全与胶囊整装在一起的室。因此，如上所述，不需要外部孔穴或通道来从胶囊的外部供应空气或气体。有利的是，至少一个气体贮存器可至少部分地由胶囊中的刚性板限定，该刚性板布置成打开易碎胶囊壁。这提供了紧凑的胶囊。

此类刚性板可包括能够刺穿、刺透、撕裂易碎胶囊壁或将机械杠杆效应施加到易碎胶囊壁上的开口装置。因此，在胶囊的使用期间，可通过至少部分破坏所述壁来打开所述壁。此类布置的示例可见于欧洲专利申请号EP1472156B1中，该专利申请以引用方式并入本文。

此外，至少一个气体贮存器可至少部分地由胶囊的主体的一部分限定。这再次在最少的材料内提供了紧凑的胶囊尺寸和简单的设计。

贮存器的相对部分可类似地至少部分地由胶囊的基部限定，从而再次提供紧凑且简单的胶囊设计。

另选地，至少一个气体贮存器可仅由胶囊的板和基部限定，从而再一次提供紧凑且简单的胶囊设计。这继而可以提供比其中气体贮存器需要其他元件来限定它的胶囊更易于设计和制造的胶囊，从而允许更低成本的胶囊。

胶囊还可有利地包括膜。具体地，所述至少一个气体贮存器可至少部分地由密封到胶囊的主体或密封到胶囊中的膜开口板的膜限定。这可允许比其中至少一个气体贮存器由比膜重量更重的元件限定的胶囊重量更轻的胶囊。

膜自身可为可被穿透以允许流体流过其中的任何合适的表面。膜也可以是能够溶解的或可食用的膜，使得其可流入饮料中并被消费者食用。因此，膜可提供饮料成分和气体的分离，并且在气体已被结合到饮料中之后溶解。

胶囊内的气体贮存器或室可包括各自容纳气体的一系列气体子贮存器。气体子贮存器中的每一个气体贮存器可有利地与至少一个气体贮存器的开口流体连通，以允许气体进入并与通过胶囊的流体流相互作用。将气体贮存器分成气体子贮存器可有助于使具有此类子贮存器的胶囊在结构上强于具有未分开的气体贮存器的胶囊。

胶囊可容纳与一个或多个气体贮存器结合的单个流体流动路径。另选地，胶囊可包括多个液体流动路径和多个气体贮存器，其中多个气体贮存器各自具有与液体流动路径相邻的开口。在此类布置中，可在更短的时间段内实现流体和气体之间的更高程度的接触和相互作用。实际上，流体流被分成多个路径，并且每个路径布置成流经气体贮存器。例如，可存在一对流体流动路径和对应的一对气体贮存器，所述对应的一对气体贮存器各自具有与流体流动路径中的一个流体流动路径相邻的相应开口。

气体贮存器可具有与相应流体流动路径连通的单个开口。因此，贮存器内的所有气体从单个出口离开贮存器并进入流体流动路径。因此，即使流体在另一个流动通道之前到达一个流动通道，也可确保平衡的充气。另外，通过布置与相应流体流动路径连通的单个开口，一旦一些开口已离开气体贮存器，流体就可被抽吸到贮存器中，这可有助于流体的均化。

胶囊可有利地具有内部体积，该内部体积是由成分室的壁、成分室的顶部和胶囊的基部界定的体积。更具体地，所述至少一个气体贮存器可具有为胶囊的内部体积的至少5％的总体积。另选地，所述至少一个气体贮存器可具有为胶囊的内部体积的至少10％的总体积。这些体积的空气在液体中提供足够的气体截留以向消费者提供令人满意的泡沫。

胶囊优选布置成使得在使用中，开口与气体贮存器连续连通。

与液体穿过胶囊的流动路径相邻的开口可被构造成使得开口的横截面积小于与开口相邻的流动路径的横截面积。与液体穿过胶囊的流动路径相邻的开口可被构造成使得开口的横截面积小于与开口相邻的流动路径的横截面积的一半。发明人已证实，此类比率在胶囊内提供有利的泡沫形成效果。

胶囊可布置成使得与开口相邻的流体流动路径的高度介于0.1mm和1.5mm之间，并且与开口相邻的流体流动路径的宽度介于0.1mm和1.5mm之间。胶囊可布置成使得与开口相邻的流体流动路径的高度小于1.0mm，并且与开口相邻的流体流动路径的宽度小于1.0mm。与液体穿过胶囊的流动路径相邻的开口可被构造成使得开口的宽度和高度各自小于0.5mm。

胶囊可布置成使得与开口相邻的流体流动路径的高度为0.4mm，并且与开口相邻的流体流动路径的宽度为0.4mm。

胶囊可包括能够溶解的可食用密封件，该能够溶解的可食用密封件将至少一个气体贮存器与液体流动路径流体密封，并且其中胶囊布置成使得当密封件溶解时，则气体贮存器与流动路径流体连通。因此，贮存器可被密封，直到胶囊被使用并且流体开始流过胶囊。

被容纳在室的贮存器中的气体可为任何合适的气体。例如，气体可选自大气空气或惰性气体诸如氮气中的一种或它们的组合。根据成分，可能优选的是使用惰性纯气体，而不是在制造阶段更容易供应但容纳气体的混合物的大气气体。

附图说明

现将参考以图以举例的方式描述本发明的实施方案。

根据本发明的一个(或多个)实施方案，附图示出如下：

图1示出了在胶囊内部分地限定气体贮存器的板的顶部表面的透视图；

图2示出了板的底部表面的透视图；

图3示出了板在胶囊的一部分内的横截面视图。

图4示出了在气体贮存器到流体流动路径上的开口的轴向方向上的放大视图；

图5示出了在开口的径向方向上的放大视图；

图6示出了胶囊内的板的一部分的横截面视图，还示出了用于使液体穿过胶囊的流动路径的一部分；并且

图7示出了板在胶囊内的横截面视图。

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形成本领域普遍常识的一部分。

如本说明书中所用，词语“包括”、“包含”和类似词语不应理解为具有排他性或穷举性的含义。换句话讲，这些词语旨在意指“包括，但不限于”。

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由这些实施例限制。

具体实施方式

图1示出了板10的顶部表面的透视图，该板在胶囊30(在图3中部分地示出)内部分地限定气体贮存器21、22(在图2中示出)。

胶囊30在饮料制备机器中使用，用于制备具有泡沫的饮料。在该示例中，胶囊30具有常规胶囊设计的元件，该元件使得其能够被插入如“背景技术”部分中所述的饮料制备机器中，并且使液体(例如，水)被引入其中，以便在作为饮料离开胶囊30之前与饮料成分(例如，奶粉)混合。

胶囊30具有用于容纳用于制备饮料的成分的成分室。成分室未被示出。在使用中，其位于图3中所示的胶囊30的一部分上方。

返回到图1，在该示例中，板10是刚性板10，其包括能够在胶囊的使用期间刺穿胶囊的膜31(示于图3中)的突出部11形式的开口装置。此类布置(没有气体贮存器)的示例可见于欧洲专利申请号EP1472156B1中，该专利申请以引用方式并入本文。

现在转到图2，如上所述，板10部分地限定容纳气体的气体贮存器21、22。在该示例中，气体为大气空气。在其他示例中，其可为惰性气体，例如氮气。气体贮存器21、22位于板10的与突出部11的相对侧上。气体贮存器21、22由相应的壁24、25轴向限定。所述壁从板10轴向突出，以便在轴向方向上部分地限定贮存器21、22。气体贮存器21、22各自在胶囊30内具有开口23、24。开口23、24也由相应的壁25、26轴向限定。开口23、24各自呈壁25、26的一部分的形式，该部分的高度低于壁25、26的其余部分的高度。壁25、26还通过限定相应的通道27、28来部分地限定用于使液体穿过胶囊30的流动路径的一部分。下面将参考图6更详细地描述该流动路径。开口23、24与通道27、28相邻。这使得气体贮存器21、22与流动路径流体连通。气体贮存器21、22布置成使得在使用中，流经开口的液体携带来自气体贮存器的气体以形成空气和液体的泡沫状混合物。

在该示例中，存在两个液体流动路径和两个气体贮存器21、22，所述两个气体贮存器各自具有与液体流动路径中的一个相邻的单个相应开口23、24。轴向观察时，板10是圆形的，以便配合在常规尺寸的胶囊20内。第一气体贮存器21围绕由壁25轴向限定的板10的圆周的一部分延伸。该壁25在切向方向上围绕板10以第一径向距离延伸，在两端处径向向内延伸，并且在切向方向上围绕板10以第二径向距离延伸。第二气体贮存器22具有与第一气体贮存器21相同的形状，并且围绕板10的圆周的另一部分延伸。在周向方向上的两个贮存器21、22之间的是两个通道27、28。这些通道27、28从板10的边缘朝向其中心径向延伸。通道27、28部分地由壁25、26的径向向内延伸的部分限定。

在该示例中，每个气体贮存器21、22包括容纳气体的一系列气体子贮存器21a-d、22a-d。这些气体子贮存器21a-d、22a-d由壁25、26轴向限定。换句话讲，壁25、26在径向方向上将气体贮存器21、22再分成一系列隔室。气体子贮存器21a-d、22a-d中的每一个气体贮存器之间的壁25、26的一部分在轴向上的高度低于气体子贮存器21a-d、22a-d之间的壁的其余部分。这在气体贮存器21、22的气体子贮存器21a-d、22a-d中的每一个气体子贮存器之间产生开口。因此，每个气体子贮存器21a-d、22a-d与气体贮存器21、22的开口23、24流体连通。

在另选的示例中，一个或多个气体贮存器可至少部分地由密封到胶囊30的主体的膜限定。在此类示例中，膜可为能够溶解的和可食用的。

板10在图3中的胶囊30中原位示出。板10位于(当胶囊30被取向成在饮料制备机器中使用时)布置成被突出部11刺穿的膜31下方。上述壁25、26邻接胶囊20的基部32。因此，胶囊20的基部32还部分地限定气体贮存器21、22、子贮存器21a-d、22a-d、开口23、24以及用于使液体穿过胶囊30的流动路径。基部32在径向或近径向平面中限定这些特征部。基部32还限定用于来自胶囊30的液体的出口33。出口33呈位于基部32的轴线处的开口的形式。

图4示出了在第一气体贮存器21到第一通道27形式的流体流动路径上的开口23的轴向方向上的放大视图。如上所述，通道27在胶囊30的轴向方向上由壁25、26的径向向内延伸的部分限定。通道27在与开口23相邻处比在其端部处更窄。换句话讲，在该示例中，壁25、26布置成使得在径向平面中，即在壁25、26之间，沿着其长度径向向内跟随通道27，通道27在板10的边缘附近相对较宽，在与开口23相邻处相对较窄，并且在最靠近板10的中心的端部处相对较宽。因此，如将在下文中参考图6进一步所述，沿着通道27径向向内流动的液体在其通过开口23时压力减小，因为通道27的该部分比其中流体进入通道27的部分更窄。

在该示例中，与开口23相邻的通道27的宽度为0.4mm。与开口23相邻的通道27的高度也为0.4mm。在其它示例中，宽度和高度可各自介于0.1mm和1.5mm之间。开口23的宽度和高度各自为0.2mm。因此，在该示例中，开口23的横截面积小于与开口相邻的流动路径的横截面积的一半。这可有助于促进液体流经开口23而不是进入开口23中。

图5示出了开口23和部分地限定开口的壁25的放大视图。其示出了壁25如何通过在开口23的区域中具有比别处更小的轴向高度来部分地限定开口23。

上文对第一贮存器21到第一通道27上的开口23的描述等同地适用于第二贮存器22到第二通道28上的开口24，因为两个气体贮存器21、22具有彼此相同的形状。

现在将参考图6描述用于使液体穿过胶囊30的容纳板10的部分的流动路径。当膜31被突出部11刺穿时，液体以料流60a、60b、60c大致轴向流过膜。这些料流60a、60b、60c接合以形成朝板10的边缘流动的径向料流61。此处，料流61在板10的唇缘之上流动。料流61的流动路径随后由胶囊30的壁25、26和基部32限定。料流61与壁25、26的周向部分相交，使得其周向流动直到其遇到通道27、28。然后其沿着通道27、28径向向内流动经过开口23、24。如上文相对于图4所述，通道27、28在与开口23、24相邻处比在它们的长度上的别处更窄。因此，当液体经过开口23时，沿着通道27径向向内流动的液体的压力减小。在经过开口23、24时，液体携带来自气体贮存器21、22内的气体。由此形成的液体和气体混合物继续径向向内流动。其流过通道27、28的相对更宽的部分，从而导致湍流，这可有助于混合。液体和气体混合物径向向内流动，直到其与由基部32形成的出口33相交，于是其大致轴向向下流动并流出胶囊30。

图7示出了根据本公开的胶囊30的典型构造。胶囊包括侧壁71，该侧壁限定成分室72(例如，烘焙并且研磨的咖啡粉末，或可溶成分，诸如牛奶、巧克力、可溶咖啡或汤)。成分室72在其顶部处由可刺穿膜73封闭，该可刺穿膜在使用中通常由饮料制备机器的注水针刺穿。成分室的底部由能够由板10打开的膜31封闭。板10优选被插入成分室72的外部，但在成分室的主体的边界内，如图7中所示。

胶囊30具有内部体积，在该示例中，该内部体积是由成分室72的侧壁71、可刺穿膜73和基部22界定的体积。在该示例中，气体贮存器具有为胶囊30的该内部体积的至少10％的总体积。在其他示例中，总体积可更小；例如，其可为胶囊30的内部体积的至少10％。

作为具体示例，本发明的胶囊30可被用于制备具有泡沫的牛奶。另选地，成分诸如烘焙研磨咖啡、茶、速溶咖啡、烘焙研磨咖啡和速溶咖啡的混合物、糖浆浓缩物、水果提取物浓缩物、巧克力产品或任何其他脱水可食用物质诸如脱水原料可被用于胶囊中以产生具有泡沫的其他饮料。

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定义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并入此类等同物。

Claims (15)

1.一种在饮料制备机器中使用的用于制备具有泡沫的饮料的胶囊(30)，所述胶囊包括用于容纳用于制备所述饮料的成分的成分室(72)和容纳气体的至少一个气体贮存器(21,22)，所述至少一个气体贮存器(21,22)具有位于所述胶囊内的开口(23,24)，所述开口与用于使液体穿过所述胶囊的流动路径相邻，使得所述气体贮存器与所述流动路径流体连通，所述至少一个气体贮存器被布置成使得在使用中，流经所述开口的液体携带来自所述气体贮存器的气体以形成气体和液体的泡沫状混合物。

2.根据权利要求1所述的胶囊，其中所述至少一个气体贮存器至少部分地由所述胶囊中的刚性板限定，所述刚性板布置成打开易碎胶囊壁。

3.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中所述至少一个气体贮存器至少部分地由所述胶囊的主体限定。

4.根据从属于权利要求2的权利要求3所述的胶囊，其中所述至少一个气体贮存器仅由所述胶囊的所述刚性板和基部限定。

5.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中所述至少一个气体贮存器至少部分地由密封到所述胶囊的主体或密封到所述胶囊中的膜开口板的膜限定。

6.根据权利要求5所述的胶囊，其中所述膜是能够溶解的可食用膜。

7.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中所述至少一个气体贮存器包括容纳气体的一系列气体子贮存器，每个气体子贮存器与所述至少一个气体贮存器的所述开口流体连通。

8.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中存在多个液体流动路径和多个气体贮存器，并且其中所述多个气体贮存器各自具有与液体流动路径相邻的开口。

9.根据权利要求8所述的胶囊，其中存在两个液体流动路径和两个气体贮存器，所述两个气体贮存器各自具有与所述液体流动路径中的一个液体流动路径相邻的相应开口。

10.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中所述至少一个气体贮存器中的每一个气体贮存器具有单个开口。

11.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中所述胶囊具有内部体积，所述内部体积是由所述成分室的壁、所述成分室的顶部和所述胶囊的基部界定的体积，其中所述至少一个气体贮存器具有为所述胶囊的所述内部体积的至少5％的总体积，并且任选地其中所述至少一个气体贮存器具有为所述胶囊的所述内部体积的至少10％的总体积。

12.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中所述胶囊布置成使得在使用中，所述开口与所述气体贮存器连续连通。

13.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中所述开口的横截面积小于与所述开口相邻的所述流动路径的横截面积的一半。

14.根据权利要求1或2所述的用于制备具有泡沫的饮料的胶囊，其中所述气体选自大气空气、惰性气体或氮气中的一种或它们的组合。

15.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中与所述开口相邻的所述流体流动路径的高度介于0.1mm和1.5mm之间，并且与所述开口相邻的所述流体流动路径的宽度介于0.1mm和1.5mm之间，并且其中所述开口的所述宽度和所述高度各自小于0.5mm。

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