CN116249658A - 可变形状胶囊、利用其制造饮料的方法以及包括其的饮料制造系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过外部压力形状可以变形为预定形态的形状的用于制造饮料的胶囊、以及包括用于使所述胶囊的形状变形的形状变形部件的饮料制造装置。根据本发明，解决以往在用于制造饮料的胶囊中由于发生气体而导致胶囊内部体积增加，而且，用于制造饮料的物质分布不均匀的问题，其特征在于，通过在制造饮料之前变形胶囊的形状，从而，去除胶囊内部的空隙，并可以使用于制造饮料的物质均匀的分布且具有规定高度。由此，不仅可以通过更规定的提取时间和提取浓度始终提供质量均匀的饮料，而且，即使提取相同量的饮料，也可以提取更多的咖啡固形物，即使用相同的浓度提取，也能在更短的时间内提取，因此，可以提供感官更优异的饮料。另外，即使使用大容量的胶囊，也具有可以制造提取质量均匀且感官优良的饮料的效果。

Description

可变形状胶囊、利用其制造饮料的方法以及包括其的饮料制 造系统

技术领域

本发明涉及一种包括形状变形构件的饮料制造装置以及利用该装置制造饮料的方法，更具体地，涉及一种可通过外部压力将形状变形为预定形状的用于制造饮料的胶囊、以及包括饮料制造装置的饮料制造系统，其中所述饮料制造装置具备用于变形所述胶囊的形状的形状变形构件。

背景技术

胶囊咖啡是将装在1杯分量的专用胶囊中的咖啡粉放入专用胶囊咖啡提取机中提取咖啡而设计的，其是一种通过将磨碎的咖啡豆密封在胶囊中以防氧化，来解决在研磨后保存过程中可能发生被氧化的问题的咖啡。

胶囊咖啡自1980年代首次在欧洲市场推出以来，一直稳步受到消费者的欢迎，由于其方便性，还开发了各种胶囊，胶囊里除了咖啡之外还密封冰茶、热巧克力、柠檬茶、奶粉、苏打水、果汁饮料等不含咖啡的产品。

这些胶囊以被密封的状态保存及流通，从而，可以阻断内部物质与氧气的接触，以保持材料的风味并延长保质期。例如，如在国际专利公开第WO1986/002537号公报中所公开，咖啡胶囊可以在真空下气密地(hermetically)密封。

然而，一些饮料，例如，烘焙的咖啡，在被胶囊保存的状态下释放气体，这将成为在保存胶囊的过程中密封受到损坏的原因。因此，为了避免这种情况，在烘焙咖啡后装入胶囊之前进行脱气(degassing)步骤，以释放气体预定时间。

国际专利公开第WO2014/005873号公报公开了在胶囊包装咖啡的同时执行脱气的工艺；以及由此制造的咖啡胶囊。根据此专利，可以省略在胶囊外作为其他的步骤进行脱气的工艺，从而，可以简化工艺。

然而，即使在充分释放用于制造咖啡等饮料的物质的气体后进行密封，在胶囊的保存及流通过程中也会释放少量气体，由于胶囊主体及/或盖子的材料具有一定的柔性，因此，胶囊不会因释放气体而受损，并且内部体积增加。

由于胶囊材料具有柔性，因此，可以防止在保存和流通过程中胶囊的密封被损坏的现象，但是，胶囊内部空间的增加会导致制造时所预期的内部物质的密度和均匀的分布发生变化的结果。胶囊内部物质的不均匀分布，不仅改变胶囊制造过程中所预期的饮料的物性和收率，而且导致制成的饮料质量不均匀，或者需要更多的时间来提取目标浓度的问题。

鉴于此，本发明人发现，在使用胶囊提取饮料时，可以通过改变胶囊的形状，来去除胶囊内部的空隙，并使胶囊内部物质变更为如同制造时均匀的分布，从而，完成本发明。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种通过按压使胶囊的形状变形的胶囊。

本发明的其他目的在于，提供一种使用所述胶囊制造饮料的方法。

本发明的其他另一目的在于，提供一种包括用于使胶囊的形状变形的构件的饮料制造装置。

本发明的其他另一目的在于，提供一种使用所述饮料制造装置制造饮料的方法。

本发明的其他另一目的在于，提供一种使用所述胶囊和饮料制造装置制造饮料的系统。

为了达成如上所述目的，本发明提供一种胶囊(capsule)，包括：胶囊主体10，由底部11、侧壁部12及凸缘13而构成，在内部容纳用于制造饮料的物质；以及盖子20，附着于所述凸缘13，用于密封所述胶囊主体10的开放部，通过按压使所述胶囊主体10变形后，提取饮料。

在本发明中，优选地，所述形状的变形为向胶囊内部体积减小的方向的变形。

在本发明中，优选地，由于所述胶囊主体10的形状变形，胶囊内部体积减小1至20％。

在本发明中，优选地，所述形状的变形为在保持侧壁部12的形状的同时，只有底部11的形状变形。

在本发明中，优选地，所述形状的变形为底部11的高度a变低。

在本发明中，优选地，所述形状的变形在施加0.3至3.0kgf的载荷时发生。

在本发明中，优选地，所述侧壁部12与连接侧壁部12的下端的面所成的角度β为75至90°，所述底部11的与侧壁部12接触的面与连接侧壁部12的上端的面所成的角度α为45°以下。

在本发明中，优选地，所述底部11包括引导件14，所述引导件14为了使所述底部变形为预定形状，具有较薄的厚度、或者构成为强度较低、或者具有向胶囊的内侧或外侧折叠的形状。

本发明还提供饮料制造方法，其为利用胶囊制造饮料的方法，所述胶囊，包括：胶囊主体10，由底部11、侧壁部12及凸缘13而构成，在内部容纳用于制造饮料的物质；以及盖子20，附着于所述凸缘13，用于密封所述胶囊主体10的开放部，所述方法，包括：在所述胶囊的底部11穿孔而形成孔的步骤；按压所述胶囊主体10而使形状变形的步骤；向所述孔内注入液体并与所述物质相互作用而形成饮料，注入液体直至所述盖子20被胶囊内部液体的压力刺破为止的步骤；以及通过所述刺破的盖子20，从胶囊提取饮料的步骤。

本发明还提供一种饮料制造装置，其为用于从胶囊制造饮料的饮料制造装置，包括：腔室110，其具有容纳空间，使得在内部可以插入所述胶囊，构成为可以移动胶囊插入位置和胶囊提取位置；以及提取构件120，当所述腔室110处于胶囊提取位置时，密封所述腔室110的开口，并通过注入至胶囊内部的液体的压力刺破胶囊的盖子20，以提取饮料，所述腔室110，包括：用于将液体注入至腔室110的内部的液体注入管113、以及用于在所述胶囊形成孔的穿孔构件114，所述腔室110包括用于通过按压胶囊使胶囊的形状变形的形状变形构件115，在胶囊的形状被所述形状变形构件115变形之后提取饮料。

在本发明中，所述穿孔构件114的至少一部分可以位于所述形状变形构件115的至少一面。

在本发明中，所述穿孔构件114可以构成为形成在腔室110的内面，并穿通所述形状变形构件115。

在本发明中，所述形状变形构件115可以构成为可拆装型。

在本发明中，在所述形状变形构件115按压胶囊之前，所述穿孔构件114在胶囊形成孔之后移动至胶囊外部。

在本发明中，优选地，所述形状变形构件115包含弹性材料。

在本发明中，优选地，所述形状变形构件115具有凸部或凹部。

在本发明中，优选地，所述形状变形构件115对胶囊施加0.3至3.0kgf的载荷。

本发明还提供一种使用所述饮料制造装置制造饮料的方法，包括：将胶囊插入至所述饮料制造装置的腔室110的步骤；将所述腔室110移动至胶囊提取位置，穿孔构件114在胶囊形成孔后，形状变形构件115按压胶囊使胶囊变形的步骤；通过液体注入管113向腔室110内注入液体，使所述液体与胶囊内用于制造饮料的物质相互作用，来形成饮料的步骤；以及胶囊的盖子被提取构件120刺破，而提取饮料的步骤。

在本发明中，优选地，所述胶囊盖子的刺破是在胶囊内部液体的压力达到预定压力范围时发生。

本发明还提供一种从胶囊制造饮料的系统，所述系统包括胶囊及饮料制造装置，所述胶囊，具备：胶囊主体10，由底部11、侧壁部12及凸缘13而构成，在内部容纳用于制造饮料的物质；以及盖子20，附着于所述凸缘13，用于密封所述胶囊主体10的开放部，通过按压使所述胶囊主体10变形后，提取饮料，所述饮料制造装置，包括：腔室110，其具有容纳空间，使得在内部可以插入所述胶囊，构成为可以移动胶囊插入位置和胶囊提取位置；以及提取构件120，当所述腔室110位于胶囊提取位置时，密封所述腔室110的开口，并通过注入到胶囊内部的液体的压力刺破胶囊的盖子20，以提取饮料，所述腔室110，包括：用于将液体注入至腔室110的内部的液体注入管113、以及用于在所述胶囊形成孔的穿孔构件114，所述腔室110包括用于通过按压胶囊使胶囊的形状变形的形状变形构件115，在胶囊的形状被所述形状变形构件115变形之后提取饮料。

发明效果

根据本发明，具有如下特征；解决了以往在用于制造饮料的胶囊中由于发生气体而导致胶囊内部体积增加，而且，用于制造饮料的物质分布不均匀的问题，通过在制造饮料之前变形胶囊的形状，从而，去除胶囊内部的空隙，并可以使用于制造饮料的物质均匀的分布且规定高度。由此，不仅可以通过更规定的提取时间和提取浓度始终提供质量均匀的饮料，而且，即使提取相同量的饮料，也可以提取更多的咖啡固形物，即使提取相同的浓度，也能在更短的时间内提取，因此，可以提供感官更优异的饮料。另外，即使使用大容量的胶囊，也具有可以制造提取质量均匀且感官优良的饮料的效果。

附图说明

图1示出根据本发明一实施例的胶囊的立体图。

图2示出根据本发明一实施例的胶囊的截面图。

图3示出在根据现有技术的饮料制造装置中，腔室被关闭之前胶囊位于腔室中的状态。

图4示出根据现有技术的饮料制造装置中腔室被完全关闭而密封后的状态。

图5示出在保存及运输胶囊的过程中的胶囊内部的状态变化。

图6示出在本发明的胶囊变形后的胶囊内部的状态。

图7示出根据本发明示例性实施例的包括用于形状变形的引导件的胶囊的立体图。

图8是示出图7的胶囊的形状变形后的立体图。

图9示出根据本发明的其他示例性实施例的包括用于形状变形的引导件的胶囊的立体图。

图10示出图9的胶囊形状变形后的立体图。

图11示出在本发明的示例性实施例的饮料制造装置的饮料提取部安装胶囊之前的状态。

图12示出在本发明的示例性实施例的饮料制造装置的饮料提取部完全安装胶囊之后的状态。

图13示出根据本发明一实施例的腔室被关闭之前胶囊位于腔室中的状态。

图14示出根据本发明一实施例的腔室完全被关闭而密封后的状态。

图15示出根据本发明的实施例的形状变形之前的胶囊的图。

图16示出根据本发明的实施例的形状变形的胶囊的图。

图17示出强制变形市售胶囊的形状之后的图。

图18是比较本发明实施例的胶囊的形状变形后的图(左)及市售胶囊的形状被强制变形后的图(右)的图。

图中：

10：胶囊主体，11：底部，12：侧壁部，13：凸缘，14：引导件，20：盖子，110：腔室，111：腔室主体，112：密封构件，113：液体注入管，114：穿孔构件，115：形状变形构件，120：提取构件，121：凸出部，130：杠杆，140：固定轴，150：杠杆臂，160：饮料出口

具体实施方式

下面，对本发明的具体实施方式进行更详细的说明。除非另有定义，本说明书中使用的所有技术及科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。一般而言，本说明书中使用的命名法是本领域中众所周知且常用的命名法。

本发明涉及一种用于制造饮料的胶囊以及使用所述胶囊制造饮料的饮料制造装置。

在本发明中，术语“胶囊”是指在内部保存用于制造饮料的物质，投入至饮料制造装置中制造饮料的容器，可以与“容器(pod)”、“筒(cartridge)”、“包(packet)”等术语互换使用。

为了制造饮料，本发明的胶囊被投入至饮料制造装置中，若启动所述饮料制造装置，则液体进入胶囊的内部，并与储存在胶囊内的物质相互作用而制造饮料，然后，将制成的饮料提取胶囊外，供消费者饮用。

容纳在胶囊内部的物质只要是能与液体相互作用而制造饮料的物质即可，没有特别限制，可以为粉末或液体，但更优选为粉末。所述物质可以为例如咖啡、奶粉、可可、茶、汤、粥、苏打水、果汁饮料或其任何组合。

下面，参考附图对本发明的实施例进行更详细的说明。

图1及图2示出根据本发明一实施例的胶囊的立体图及截面图。

本发明的胶囊，包括：胶囊主体10，其为钟形容器，在内部容纳用于制造饮料的物质；以及盖子20，用于密封所述胶囊主体10的开放部。

所述胶囊主体10通过底部11和侧壁部12形成在内部可以容纳物质的容器形态，包括在侧壁部12的下端向胶囊的外侧方向延伸的凸缘13。

所述底部11的形状没有特别限制，可以为截头圆锥形或半球形，在所述截头圆锥形或半球形可以附加具备一些凸出部或凹部。例如，所述底部11可以具有平面部，使得在将胶囊的底部朝下放置胶囊时，可以容易放置。

所述底部11的高度a，可根据胶囊的容量自由地设置，例如，可以设置为2至8mm，优选设置为4至6mm，更优选设置为4.5至5.0mm。

当使用本发明的胶囊制造饮料时，在所述底部11穿设开口(aperture)或孔(hole)来注入液体。为此，所述底部11可以具备由相对较薄的厚度形成或由其他材料而成的穿孔引导件(省略图示)，使得通过饮料制造装置的穿孔构件可容易形成孔。

此外，在所述底部11的内侧可以具备筛网(省略图示)，以防止在穿孔构件退出时胶囊中的固体物质排出。所述筛网可以由透水但不透颗粒的材料而制成，例如，可以使用纸、纺织物或无纺布等。

所述侧壁部12形成胶囊的壁面，胶囊主体10的整体形状取决于侧壁部12，通常是以胶囊主体10的中心为轴呈圆筒形或截头圆锥形，但是，在本发明的技术思想范围内，还可以具有四边形、五边形等棱角形状，或者非对称形状。

所述侧壁部12的高度b，可根据胶囊的容量而不同地设置，例如，可以设置为10至40mm，优选设置为20至26mm，更优选设置为22至25mm。

侧壁部12，在上端与底部11连接，在下端与凸缘13连接。所述侧壁部12上端的直径(c)，即底部的大小可根据胶囊的容量而不同地设置，例如可以为20至50mm，优选为30mm至35mm。另外，侧壁部12下端的直径(d)例如可以为20至50mm，优选为35至40mm。

在侧壁部12的下端具备向外侧方向延伸的凸缘13。当胶囊安装在饮料制造装置时，所述凸缘13插入到腔室的密封构件和提取构件之间，使胶囊牢固地固定在饮料制造装置中。所述凸缘13可以形成为其末端被卷起圆圆的形态固定在腔室，因此不会脱落，并且，可以防止使用者被凸缘13的末端部受到伤害。

在一示例性实施例中，在所述凸缘13可以附加设置密封构件(省略图示)。所述密封构件可用于密封腔室，使得在饮料制造装置中以高压注入液体时，防止液体从腔室泄漏，导致压力下降。

所述密封构件优选由弹性材料而制成。例如，所述密封构件可以使用橡胶、弹性体、硅胶、塑料、乳胶等，但不特别限于此。例如，所述密封构件可以以流体或有粘性的形态应用到凸缘13的上部，然后进行固化或聚合后使用。

所述凸缘13可以为平面形状，但其他示例性实施例中，所述凸缘13可以为弯曲的形状。当所述凸缘13为弯曲的形状时，饮料制造装置的腔室的密封构件也具有相同的曲度，从而，可以更加牢固地固定胶囊的同时进行密封。

凸缘13的长度，即凸缘13的外径与内径之差可以为2至8mm，优选可以为3至5mm。

所述胶囊主体10可以由选自金属、塑料、纸以及其中两种以上的复合材料中的不透氧的柔性材料而制成，作为所述金属最优选使用铝。此外，所述材料可以由多层组成以提供各种物理性质。

所述胶囊主体10的厚度，根据材料，可以不同地设定在10至500μm的范围内，优选为50至150μm，更优选为80至120μm。另外，所述胶囊主体10可以根据部位而具有不同的厚度。例如，底部11的一部分可以设置为相对较薄的厚度，以更容易被穿孔构件刺破。

在所述凸缘13的下面安装有用于密封胶囊主体10的开放部的盖子20。所述盖子20密封胶囊，使得在胶囊主体10内容纳用于制造饮料的物质，当液体注入到胶囊内部时，盖子20只有在压力高于预定压力时才被刺破，从而，提供已制造的饮料流出胶囊的外部的路径。

所述盖子20可以由选自金属、塑料、纸以及其中两种以上的复合材料中的不透氧的柔性材料而制成，例如，可以使用铝、乙烯-乙烯醇(EVOH)、聚偏二氯乙烯(PVDC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、纸、纺织物及无纺布等的材料。此外，所述材料可以构成为多层以提供各种物理性质。

所述盖子20的厚度，根据材料，可以在1至100μm的范围内不同地设置，优选设置为在将液体注入至胶囊内时仅在预定压力下被刺破的厚度。所述压力优选在1至20bar的范围，更优选在5至15bar的范围。

或者，所述盖子20可以包括相对较薄的部分，使得在所需的部分发生刺破，以所希望的形式提取饮料。

在所述盖子20和胶囊主体10之间可以具备过滤器，以防止胶囊的固体物质通过盖子20的刺破部分流出。所述过滤器可以使用纸、纺织物或无纺布纤维等。

本发明的胶囊的容量可以在3至20g内选择，可适用于任何容量的胶囊发挥优异的效果，但优选适用于容量为8至12g的大容量胶囊，以提供在以往的大容量胶囊中无法提供的提取质量。

本发明的胶囊可以应用于饮料制造装置中以制造饮料。

图3及图4示出在根据现有技术的饮料制造装置中，提取饮料的腔室的状态图。图3示出虽然胶囊位于腔室中，但在腔室尚未关闭密封的状态，图4示出腔室被完全关闭密封后的状态。

在图3的饮料制造装置中，胶囊位于具有形状和大小类似于胶囊主体10的外形的内部空间的腔室110和与胶囊盖子20相邻的提取构件120之间。所述腔室110被构成为移动用于将胶囊插入至腔室的内部空间的胶囊插入位置和用于将胶囊容纳在内部的状态按压提取构件120来完全密封腔室的内部空间的胶囊提取位置。

所述腔室110，包括：腔室本体111，在内部容纳胶囊，并形成有内部空间以围绕胶囊的底部11和侧壁部12；密封构件112，为所述腔室主体111的末端部，与提取构件120接触完全密封腔室的内部；液体注入管113，用于向腔室内部注入液体；以及穿孔构件114，用于在胶囊形成开口或孔。

如图4所示，当腔室110通过使用者的操作被关闭后成为胶囊提取位置时，腔室主体111向下移动，使得密封构件112和提取构件120以将胶囊的凸缘13夹在中间的状态相接触，从而，可以在密封腔室内部的同时，固定胶囊。

所述密封构件112是腔室主体111的末端部，可以是与腔室主体相同的材料延伸的单纯的末端部分，但是，根据实施方式，为了更加牢固地密封，还可以包括由弹性材料而制成的密封构件(省略图示)。

腔室110移动到胶囊提取位置的同时，穿孔构件114向下移动以刺破胶囊的底部11而穿设开口或孔。

然后，当使用者按下操作按钮时(或自动)，液体通过液体注入管113流入腔室110的内部。由于腔室110的内部被密封，因此，装满腔室110的内部的液体通过被穿孔构件114形成的胶囊的开口或孔注入到胶囊内部。

通过如上所述操作，在胶囊内部由于液体产生压力，当所述压力达到预定压力时，盖子被形成在提取构件120的与胶囊盖子20接触的部分的凸出部121刺破，从而可以在胶囊的外部提取液体与胶囊内部用于制造饮料的物质相互作用而制成的饮料。所述压力优选在1至20bar的范围，更优选在5至15bar的范围。

所述盖子20的刺破(或者撕破)一旦胶囊内部的压力超过阈值就会发生，刺破不仅包括由于盖子20的材料被拉伸超过其抗拉强度而导致的典型的撕裂，还包括破坏、切断、或穿孔(perforation)等作用。

形成在所述提取构件120上的凸出部121可以具有能够刺破盖子20(部分地)的任何凸出形状。例如，所述凸出部121可以具有诸如金字塔形、针形、叶片(blade)形、凸块(bump)形、圆柱形或长肋形等的形状。

所述提取构件120可以包括多个提取孔(省略图示)，使得从胶囊的盖子20流出的饮料可以提供给使用者。所述提取孔，优选形成在凸出部121之间，并且，执行将通过提取构件120的饮料通过一个管传送至消费者。

这种现有技术的饮料制造装置被构成为除了在胶囊形成穿孔之外，不改变胶囊的外形的情况下提取饮料的方式。然而，所述方式由于在保存及运输胶囊的过程中可能发生的气体及饮料粉末的重新配置等问题，存在饮料提取收率降低或者饮料的质量不均匀，风味变差等的问题。

具体地，图5示出在保存及运输胶囊的过程中胶囊内部的状态变化。如图5(a)所示，最初制造的胶囊是在内部无缝地装满有用于制造饮料的物质。然而，当包含用于制造饮料的物质，特别是烘焙咖啡豆时，由于从物质中排放二氧化碳等的气体，因此，如图5(b)所示，胶囊盖子20被膨胀形成空隙。如此，在胶囊20膨胀的状态下进行运输或由消费者移动时，如图5(c)所示，胶囊内部的物质移动到空隙中，会具有与最初制造时所预期的密度和分布不同的密度和不均匀的分布。胶囊的内部物质的不均匀和密度变化对所制造饮料的质量、流量、浓度、提取时间等带来不良影响。这种现象是不仅因在胶囊内部产生的气体而发生，还会因在胶囊内部进行填充的过程中有意或无意中发生的空隙而发生。

为了解决这种问题，本发明通过构成为在胶囊主体10受压而形状变形后提取饮料，从而，可以去除胶囊内部的空隙，以胶囊内部的物质均匀分布的状态提取饮料。

例如，如图5(c)所示，在随着胶囊内部空间的增加，物质分布不均匀时，如图6所示，按压胶囊的底部11，底部11向胶囊内部方向变形时，胶囊内部空间减小的同时消除空隙，由于按压内部物质，因此分布不均匀的物质重新配置成高密度的均匀的分布。而且，用于制造饮料的物质通过按压配置成规定高度。本发明的实施例中确认到，如此将胶囊变形后重新配置内部物质，然后，提取饮料时，可以提取饮料的质量均匀、且相对较多的固体成分，而且，可以缩短提取所期望的饮料浓度而所需的时间。具体地，在胶囊内部的物质被均匀压实的同时，可以最小化水流通过胶囊内部时可能发生的沟流现象，而且，在胶囊内部形成适当的提取压力，以提高提取力。此外，由于用于制造饮料的物质密集地重新配置，因此，可以提取以往无法提取的部分，从而，味道和香气的强度比以前更浓，可以制造出更适合实现开发阶段所预期的饮料原有的味道，并且感官特性提高的饮料。

从所述观点出发，所述胶囊主体10的形状变形优选为向注入液体方向的变形。当胶囊的形状向注入液体的方向变形时，容易实现在为了提取饮料而覆盖胶囊的过程中自然地按压胶囊的结构。即在提取饮料时必须利用所需的腔室压力来改变胶囊的形状。

在本发明中，胶囊主体10的形状变形优选向胶囊内部体积减小的方向变形。通过所述形状变形，胶囊的内部体积可以减小1至20％，优选减小3至18.5％，最优选减小8至14％。当胶囊主体10的形状在上述范围内变形时，可以在完全去除胶囊内部空隙的状态下，均匀地分布用于制造饮料的物质。

为了实现本发明的目的，底部11的高度a可以设置为侧壁部12的高度b的10％至30％，优选为15％至25％，更优选为18％至22％。

尤其是现有的用于制造饮料的胶囊，由于一次可提取的量少，使得消费者感觉不足，或者提取多个胶囊才能饮用，因此，很不方便。为了解决这种问题，提出了一种能够容纳约10g的饮料制造物质的大容量胶囊，但是，由于胶囊的尺寸大，因此，气体的排出量多，产生了更多的空隙，由于内部物质的分布不均匀，导致产量下降、感官变差的现象更为明显。

而且，在现有的大容量胶囊的情况下，若增加胶囊的直径，则在将液体注入到胶囊而通过内部物质时，会出现沟流现象，因此存在很难均匀地通过整个直径的问题。于是，现有的大容量胶囊，选择在保持胶囊的小直径的情况下，增加胶囊高度的策略，但是，在胶囊的高度较大时，存在内部压力过于增加的可能性，因此，为了防止这种现象，大部分情况下通过增大胶囊内部物质的粒径来降低压力。但是，当内部物质的粒径大时，仍然存在饮料冲泡不深或提取时间长等的问题。另外，大容量胶囊，由于制造和销售的限制，因此，处于难以使用的现状。

根据本发明，与胶囊的大小无关，由于将内部物质无空隙地均匀地重新配置的状态下提取饮料，因此，不仅提高了收率，还可以提取第一次制造时所预期的味道和香气的饮料。因此，即使将大容量胶囊的直径制作成较大，液体也可以均匀地通过内部物质，而且，由于胶囊的高度低，因此，可以减小内部物质的粒径，从而，可以提供一种饮料味道深、提取时间短、不仅收率及感官优异、还能提取质量均匀的饮料的大容量胶囊。

从这一点来看，本发明的胶囊优选为扁平的胶囊，其中侧壁部12上端的直径c与侧壁部12的高度b比为1：1至1：2，更优选为1：1.2至1：1.6的比率，最优选为1：1.3至1：1.5的比率。

在本发明中，胶囊的形状变形可以在施加特定范围的载荷时发生。具体地，从外部对胶囊主体10加压而施加载荷，但在达到预定的载荷之前，胶囊的形状不会变形。此时，所述载荷优选大于在胶囊的保存及流通过程中所受的载荷。当施加到胶囊的载荷达到预定范围时，胶囊变形为预定的形状。预定的形状可以是指例如虽然胶囊的底部11变形，但侧壁部12和凸缘13的形状不变形的情况。

在本发明中，“形状的变形”是指在胶囊的制造过程中，预先确定受外部压力变形的部分，并使相应的部分发生变形，即使反复施加压力，也通过同样的方式发生变形。在此，相同的方式是指胶囊通过预定部分发生变形，并不意味着胶囊变形的形状每次都必须完全相同。另外，并不只是指预定变形部分达到最大变形为止完全变形的状态，还包括尽可能变形为能变形最大的形状的过程。即，是指完全去除胶囊内部的空隙后，装满用于制造饮料的物质，而无法再变形的状态。

具体地，所述胶囊，在施加到胶囊的载荷为0.3至3.0kgf时可变形为预定形状，载荷更优选为0.3至1.5kgf，最优选为0.3至0.6kgf。胶囊在小于0.3kgf的载荷下也发生变形时，由于在被穿孔装置形成孔之前形状已经变形，因此，穿孔不顺利，不佳，当施加载荷过大时，胶囊不能按照所预期的形状刺破。优选将胶囊的结构设计为在上述范围内可以按照所预期的形状变形，而不是在意外的部分发生变形。

在本发明中，由于胶囊的形状通过加压向注入液体的方向变形，因此，注入液体的注入口部分的形状发生变形。即，胶囊的液体注入口部分向胶囊内部体积减小的方向变形。

在本发明的优选实施例中，所述预定形状可以是指底部11向胶囊内部折叠，使得底部11的高度a变低。此时，侧壁部11的形状和高度b优选保持原样。在本发明中，由于胶囊的形状变形，因此，所述底部11的高度a可以为0或低于0。

在本发明的最优选实施例中，可以变形为所述侧壁部12的形状保持不变，而底部11被平坦化，使得胶囊主体10具有均匀的高度。此时，所述底部11被平坦化并不意味着完全呈平面没有任何褶皱，而是考虑胶囊材料重叠或弯曲部分，具有整体上平坦的形状。

本发明的胶囊可以通过各种机制完成形状变形。

在本发明的优选一实施例中，通过控制胶囊主体10的形状，可以诱导仅在预定部分发生变形。

具体地，如图2所示，通过控制底部11的与侧壁部12接触的面与连接侧壁部12的上端的面所成的角度α小于侧壁部12与连接侧壁部12的下端的面所成的角度β，只有底部11的形状受外压变形，侧壁部12的形状保持不变。更具体地，所述侧壁部12的角度β优选为75至90°，更优选为80至87°，最优选为82至85°。通过这样控制侧壁部12的角度β，侧壁部12可容易地承受按压底部11的压力而保持其形状。

另外，所述底部11的角度α优选为45°以下，更优选为15至35°，最优选为22至27°。在上述范围内，很容易受外部压力而变形，从而,可以按压胶囊内部的物质。当底部11的角度α大于上述范围时，形状变形需要更大的力，由于按压力变大,不能均匀地控制形状变形，而导致变形过度或形状不规则,而且，随着形状变形而需要折叠的面积变宽，存在形状变形难以达到所希望的预定形状的问题。

在本发明的其他优选实施例中，可以通过控制所述底部11和侧壁部12的厚度来调整形状的变化。当施加如上所述的外部压力时，所述厚度优选具有底部11可被所述压力变形，而侧壁部12承受所述压力而不变形的厚度。或者，通过将连接底部11和侧壁部12的连接部分的厚度调整为相对较薄，从而,可以使底部11容易变形。所述厚度可以在为了使胶囊变形而设计的压力范围内适当地调整。

另外，在本发明的其他优选实施例中，如图6所示，所述底部11可以包括用于形状变形的引导件14。所述引导件14是指相对容易折叠的部分，使得底部11可以变形为所需的形状。例如，可以构成为厚度相对较薄，或者为了容易折叠而强度变弱，或者事先向内侧或外侧折叠的形状。

所述引导件14的形状没有特别限制。例如，如图7所示，可以包括从所述底部11的中心部向外侧形成为直线形的2个以上的引导件。对图7的胶囊施加预定范围的载荷时，可以使底部11的形状变形为如图8的形态。

另外，如图9所示，在底部11可以形成有三角形引导件14。对图9的胶囊施加预定范围的载荷时，可以使底部11的形状变形为如图10的形态。

图7及图9所示的引导件14是示例性的，并不旨在限制本发明，并且，可以在本发明的技术精神的范围内自由地变形。例如，引导件14可以形成为以胶囊底部11的中心部为同心的圆形。

除了如上所述的形状变形方法之外，由不同的材料构成要形状变形的部分或者具备用于形状变形的附加构件也均属于本发明的范围内。

在本发明的优选实施例中，所述形状可变形胶囊可以应用于饮料制造装置。

图11及图12示出根据本发明的示例性实施例的饮料制造装置的饮料提取部的截面图。

图11示出将胶囊投入并安装在饮料制造装置之前的状态。在图11中，胶囊容纳在腔室110中，所述腔室110在内部具有可以容纳胶囊的空间，胶囊的盖子20与提取构件120相邻。

如图11及图12所示，通过使用者对杠杆130进行升降的动作，随着杠杆130的移动，固定轴140进行旋转，并且固定轴140的旋转传递到杠杆臂150而使腔室110进行向前后移动的直线移动。由此，腔室110可以移动胶囊插入位置和胶囊提取位置。

图11及图12所示利用杠杆130的操作方式是用于说明本发明的饮料制造装置的动作的一例，但不限于此。例如，饮料制造装置可以构成为通过按压按钮电动移动腔室110。

在图12中，当胶囊完全安装在装置中时，胶囊的形状发生变形，由此可以提取饮料。从胶囊提取的饮料可以通过提取构件120移动到饮料出口160并提供给使用者。

图13及图14示出本发明的示例性腔室的状态。图13示出虽然胶囊位于腔室中，但腔室未被关闭密封之前的状态，图14示出腔室完全被关闭密封之后的状态。

在图13及图14的饮料制造装置中，胶囊位于具有形状和大小类似于胶囊主体10的外形的内部空间的腔室110和与胶囊盖子20相邻的提取构件120之间。

所述腔室110，包括：腔室本体111，在内部容纳胶囊的同时，形成有内部空间以围绕胶囊的底部11和侧壁部12；密封构件112，其为所述腔室主体111的末端部，与提取构件120接触完全密封腔室的内部；液体注入管113，用于向腔室内部注入液体；以及穿孔构件114，用于在胶囊穿设孔。

另外，在本发明的优选实施例中，所述腔室110包括形状变形构件115，用于通过按压胶囊主体10来实现形状变形。

所述形状变形构件115位于腔室110的内部上端，当通过使用者的操作关闭腔室时，按压胶囊的底部11以改变其形状，但这只是一例，可以按照胶囊的被变形的形状适用于各种位置。例如，所述形状变形构件115可以由结合于腔室110的其他材料而构成，或者可以由与腔室110相同材料的腔室110的一部分而构成。或者，所述形状变形构件115可以构成为可拆卸式，并且，可以从腔室110拆卸，在饮料提取装置不改变胶囊的形状的情况下，提取饮料。

如图14所示，当腔室110通过使用者的操作被关闭时，腔室主体111向下移动，穿孔构件114在胶囊的底部11形成孔，在底部11形成孔之前、之后或同时，形状变形构件115按压底部111使底部11形状变形。此时，形成在胶囊内部的二氧化碳等的气体可通过被穿孔构件114形成的孔排出。

所述形状变形构件115可根据胶囊的变形形状形成为各种大小及形状。例如，可以将所述形状变形构件115的与胶囊接触的面形成为平坦的面，使胶囊内部物质具有更加均匀的分布和规定的高度。或者，所述形状变形构件115可包括凸出部或凹陷部分，以将胶囊的底部11变形为特定形状。所述凸出部可以被构成为各种形状，例如圆形、多边形、从中心向外延伸的多个直线形等。

优选地，所述形状变形构件115被设计为施加仅改变胶囊的底部11形状，而诸如侧壁部12的其他部分不变形的范围的载荷。

例如，所述形状变形构件115可以被构成为对胶囊施加0.3至3.0kgf的载荷，优选为0.3至1.5kgf的载荷，更优选为0.3至0.6kgf的载荷。若胶囊在小于0.3kgf的载荷下发生形状变形时，由于在被穿孔构件形成孔之前形状已经变形，因此，不能顺利地进行穿孔，所以不优选，当施加过大的载荷时，胶囊脱离所预期的形状而被破坏。因此，当施加大于预定载荷的载荷时，可以防止形状变形构件115的形状被变形而进一步对胶囊施加载荷。

为此，所述形状变形构件115可以被构成为在腔室被完全关闭后不直接按压胶囊的侧壁部12的大小。通过如此构成，即使在使用者手动关闭杠杆时施加过大的力，也可以在不损坏胶囊的侧壁部12的情况下，将胶囊变形为所需的形状。

在本发明的示例性实施例中，所述形状变形构件115可以是弹性体或部分包括弹性材料。通过将形状变形构件115形成为弹性体或者部分包括弹性材料，可以防止过大的力传到胶囊，从而变形为所需的形状。

或者，所述形状变形构件115可以通过弹性材料连接于腔室110。在这种情况下，即使形状变形构件115不是由弹性材料而制成，也可以进行调整通过弹性连接装置对胶囊施加预定的载荷。

所述弹性体或弹性材料只要具有弹性即可，例如可以使用弹簧、橡胶等。

所述穿孔构件114的至少一部分可以位于所述形状变形构件115的至少一面。例如，所述穿孔构件114可以在与形状变形构件115的胶囊相邻的面与形状变形构件115形成为一体。或者，所述穿孔构件114可以形成在腔室110的内表面，并穿通所述形状变形构件115。通过如上所述构成，当形状变形构件115可拆卸时，即使拆卸形状变形构件115，仍可以使用胶囊提取饮料。

在本发明的示例性实施例中，可以在所述形状变形构件115按压胶囊之前，所述穿孔构件114在胶囊形成孔之后，移动至胶囊外部。具体地，执行如下操作：当使用者下压(或自动操作)杠杆以将腔室110移动到胶囊提取位置时，所述穿孔构件114向胶囊方向移动对胶囊穿孔，并再次向胶囊的相反方向移动，还可以构成为穿孔构件114向胶囊的相反方向移动的过程中或者移动后，形状变形构件115向胶囊方向移动，使胶囊的形状变形。这是可通过将连接于杠杆的齿轮与穿孔构件114和形状变形构件115的不同地连接来构成。通过如上所述构成，当形状变形构件115按压胶囊时，穿孔构件114位于胶囊内部以不干涉胶囊内部物质的排列，从而，可以更均匀地重新配置。

所述穿孔构件114的形状可以具有本领域常用的穿孔构件的形状，可以具备一个或多个。

当腔室110被关闭时，形状变形构件115按压胶囊使其变形，密封构件112和提取构件120以将胶囊的凸缘13夹在中间的状态相接触，密封腔室内部。此时，所述密封构件112还可以包括由弹性材料而制成的密封构件(省略图示)以更加牢固地密封。

然后，当使用者按压操作按钮时(或自动)，液体通过液体注入管113流入腔室110的内部。由于腔室110的内部被密封，因此，装满腔室110内部的液体通过被穿孔构件114形成的胶囊的孔注入到胶囊内部。

通过这种操作，当胶囊内部由于液体产生压力时，盖子20被形成在提取构件120的与胶囊盖子20接触的部分的凸出部121刺破，从而，在胶囊的外部提取在胶囊内部用于制造饮料的物质与液体相互作用而形成的饮料。

所述盖子20的刺破(或者撕裂)一旦胶囊内部的压力超过阈值就会发生，刺破不仅包括由于盖子20的材料被拉伸超过其抗拉强度而导致的典型的撕裂，还包括破坏、切断、或穿孔(perforation)等的作用。形成在所述提取构件120上的凸出部121可以具有能够(部分地)撕开盖子20的任何凸出形状。例如，所述凸出部121可以具有诸如金字塔形、针形、叶片(blade)形、凸块(bump)形、圆柱形或长肋形等的形状。

所述提取构件120可以包括多个提取孔，使得可以将从胶囊的盖子20流出的饮料提供给使用者。所述提取孔优选形成在凸出部121之间，用于使通过提取构件120的饮料通过饮料出口160提供给消费者。

实施例

下面，通过实施例更详细说明本发明。这些实施例仅用于例示本发明，对于本领域的技术人员来说不应解释为本发明的范围限于这些实施例是显而易见的。

实验例1：确认根据咖啡胶囊的形状变形的咖啡提取物理性质

使用由东西食品(株)生产的具有图15形状的容量为9.5g的铝制咖啡胶囊进行咖啡提取实验。

首先，将烘焙的咖啡豆粉填充到所述胶囊中，用铝箔热挤压密封开放部。将制造的咖啡胶囊放入东西食品(株)生产的胶囊咖啡机中，然后提取咖啡(比较例1)。

此外，如图16所示，加压所述胶囊的底部变形为扁平之后，放入相同的咖啡机中，提取意式浓缩咖啡(实施例1)。

实验分别进行10次，分析所提取咖啡，并示于下表1中。

【表1】

经实验确认到当两个胶囊都提取相同水平的提取量时，虽然使用改变胶囊形状的实施例的胶囊提取的意式浓缩咖啡更需要约0.4秒的时间，但提取浓度更加提高0.2％，而且，提取收率大大提高了约1.4％。

因此，从一个胶囊可提取的咖啡浓度更高，消费者根据自己的口味调整咖啡浓度制造适合自己口味的咖啡时，与相同的胶囊相比制造出更多的咖啡。而且，由于味道和香气的强度相对更浓，因此，可以提供感官优异的饮料。

经确认，这是因为通过改变胶囊的形状，消除内部空隙，在咖啡粉均匀分布的状态下提取咖啡。

此外，经分析，实施例和比较例的胶囊的提取时间、浓度及收率都规定，偏差也低。

实验例2：确认市售胶囊产品的形状变形

执行实验以确认市售胶囊产品的形状变形的不确定性和不均匀性。

购买市售N公司的胶囊，与实验例1相同的方法按压胶囊底部，强制变形形状。图17示出变形后的形状的状态。

如图16所示，本发明的胶囊，其底部变形为平坦的形状以形成内部物质具有规定高度的平坦床，但市售胶囊，如图17所示，底部不具有平面形状，而且，形状不规定，这是与本发明的区别。

另外，为了确认形状变形的均匀性，对分别30个本发明的胶囊与市售胶囊进行形状变形后，将变形后的外观示于图18并进行比较。

由图18的左图中可以确认到本发明的胶囊都以相同的形状全部均匀地变形，但是，由图18的右图可以确认到市售胶囊变形后的形状每一个都不规定。

实验例3：确认市售胶囊产品的提取质量

进行实验以确认变形后形状的外形和变形的均匀性对提取物质量的影响。

利用在实验例2中使用的市售胶囊，确认形状变形前后的咖啡提取质量。实验分别进行10次，将结果示于下表2。

【表2】

实验结果确认到，对市售胶囊而言，虽然通过形状变形，得到浓度及收率的少量提高，但是，变形形状不规定，提取时间大大增加，而且，提取产品的质量偏差大。

将市售胶囊的实验结果与本发明的胶囊结果进行比较，示于下表3。

【表3】

从上表可以确认，本发明的胶囊在形状变形前后，其提取浓度和收率都有很大的提高，而且，质量偏差几乎没有增加反而减小，而市售胶囊，提取浓度和收率少量增加的同时质量偏差变大，而且，提取时间也大大增加。

这是因为市售胶囊虽然通过按压可以强制变形外形，但由于形状变形并不是从产品制造时开始计划的，所以，内部物质没有被均匀地按压或变形形状不规定，因此，提取物的物理性质偏差严重，而且提取时间也大大增加。

通过以上说明，本发明所属领域的技术人员可以理解在不改变其技术精神或本质特征的情况下，本发明可以实施为其他具体形式。就此而言，应理解上述实施例在所有方面都是示例的目的，并不限制本发明。应解释为本发明的范围应由所附权利要求范围的含义及范围所定义，而且，由其等价概念导出的所有变更或变形的形态均属于本发明的范围。

Claims (17)

1.一种胶囊，包括：胶囊主体(10)，由底部(11)、侧壁部(12)及凸缘(13)而构成，在内部容纳用于制造饮料的物质；以及盖子(20)，附着于所述凸缘(13)，用于密封所述胶囊主体(10)的开放部，其特征在于，通过按压使所述胶囊主体(10)完成形状变形后，提取饮料。

2.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述形状的变形为向胶囊内部体积减小的方向的变形。

3.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，由于所述胶囊主体(10)的形状变形，胶囊内部体积减小1至20％。

4.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述形状的变形为在保持侧壁部(12)的形状的情况下，只有底部(11)的形状变形。

5.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述形状的变形为底部(11)的高度(a)变低。

6.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述形状的变形在施加0.3至3.0kgf的载荷时发生。

7.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述底部(11)的与侧壁部(12)接触的面与连接侧壁部(12)的上端的面所成的角度(α)为45°以下，侧壁部(12)与连接侧壁部(12)的下端的面所成的角度(β)为75至90°。

8.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述底部(11)包括引导件(14)，所述引导件为了使所述底部变形为预定形状，具有较薄的厚度、或者构成为强度较低、或者具有向胶囊的内侧或外侧折叠的形状。

9.一种饮料制造方法，其为利用胶囊制造饮料的方法，所述胶囊，包括：胶囊主体(10)，由底部(11)、侧壁部(12)及凸缘(13)而构成，在内部容纳用于制造饮料的物质；以及盖子(20)，附着于所述凸缘(13)，用于密封所述胶囊主体(10)的开放部，其特征在于，所述方法，包括：

在所述胶囊的底部(11)穿孔而形成孔的步骤；

按压所述胶囊主体(10)而使形状变形的步骤；

向所述孔内注入液体并与所述物质相互作用而形成饮料，注入液体直至所述盖子(20)被胶囊内部液体的压力刺破为止的步骤；以及

通过所述刺破的盖子(20)，从胶囊提取饮料的步骤。

10.一种从胶囊制造饮料的系统，其特征在于，所述系统包括胶囊及饮料制造装置，

所述胶囊，包括：胶囊主体(10)，由底部(11)、侧壁部(12)及凸缘(13)而构成，在内部容纳用于制造饮料的物质；以及盖子(20)，附着于所述凸缘(13)，用于密封所述胶囊主体(10)的开放部，通过按压使所述胶囊主体(10)变形后，提取饮料，

所述饮料制造装置，包括：腔室(110)，其具有容纳空间，以在内部可以插入所述胶囊，并构成为可以移动胶囊插入位置和胶囊提取位置；以及提取构件(120)，当所述腔室(110)位于胶囊提取位置时，密封所述腔室(110)的开口，并通过注入到胶囊内部的液体的压力刺破胶囊的盖子(20)，以提取饮料，

所述腔室(110)，包括：用于将液体注入至腔室(110)的内部的液体注入管(113)、以及用于在所述胶囊形成孔的穿孔构件(114)，

所述腔室(110)包括用于通过按压胶囊使胶囊的形状变形的形状变形构件(115)，

在胶囊的形状被所述形状变形构件(115)变形之后提取饮料。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述穿孔构件(114)的至少一部分可以位于所述形状变形构件(115)的至少一面。

12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述穿孔构件(114)可以构成为形成在腔室(110)的内面，并穿通所述形状变形构件(115)。

13.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述形状变形构件(115)可以构成为可拆装型。

14.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，在所述形状变形构件(115)按压胶囊之前，所述穿孔构件(114)在胶囊形成孔之后移动至胶囊外部。

15.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述形状变形构件(115)包含弹性材料。

16.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述形状变形构件(115)具有凸部或凹部。

17.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述形状变形构件(115)对胶囊施加0.3至3.0kgf的载荷。

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