CN117956932A - 冲泡单元、饮料制备机和饮料制备系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于饮料制备机的冲泡单元，所述冲泡单元包括冲泡室(10)和冲泡室表面(15)，其中冲泡室(10)相对于从第一冲泡室半部(11)指向第二冲泡室半部(12)的轴线(16)是基本旋转对称的。冲泡室(10)沿轴线(16)方向具有小于横向于轴线(16)的最大直径(18)的最大的轴向伸展尺寸(17)。此外，冲泡室(10)在轴线(16)的区域中具有等于或小于轴向伸展尺寸(17)的厚度(19)。

Description

冲泡单元、饮料制备机和饮料制备系统

技术领域

本公开涉及根据独立权利要求的主题的一种冲泡单元、饮料制备机和饮料制备系统。

背景技术

现有技术中已知具有冲泡单元和冲泡室半部的各种基于胶囊的饮料制备机以及用于胶囊管理和饮料制备的不同方法。

本发明的任务是克服现有技术的缺点。特别地，将提供一种能够由使用者简单操作的系统。

这一任务通过专利的独立权利要求中限定的设备和方法解决。进一步的实施例由专利的从属权利要求产生。

在下文中，胶囊被理解成用于制备饮料或液态食品的胶囊。胶囊可以包括填充有用于制备饮料的物质的胶囊主体。然而，胶囊也可以理解成封装在壳中的饮料物质。例如，饮料物质可以被压缩成优选是球形的压坯，并用壳材料涂覆或封装在松软的壳中。然而，胶囊也可以包括封装到壳中的呈粉末状的松散饮料物质组成。

发明内容

本文公开的用于饮料制备机的冲泡单元包括至少第一冲泡室半部和第二冲泡室半部。两个冲泡室半部布置成以使它们能够相对于彼此从用于形成封闭冲泡室的封闭位置移动到可将胶囊插到冲泡室的打开位置。在这方面中，冲泡单元具有至少一个、优选两个保持机构，当胶囊插入时，保持机构将胶囊保持就位在第一冲泡室半部和第二冲泡室半部之间的中间打开位置中，并且当冲泡室封闭时释放胶囊。在胶囊被保持机构松开之前，第一冲泡室半部和第二冲泡室半部是间隔开的，以使冲泡室半部无法抓持胶囊，以使如果胶囊没有由保持机构保持的话，就经由冲泡室半部之间掉落。

两个冲泡室半部的这种间隔确保了一旦到达中间位置，胶囊可以易于从冲泡单元移除。只需移开保持机构以松开胶囊。因此，如果胶囊被误插到冲泡室，胶囊可以被再次移除并储存以供日后使用。

两个冲泡室半部之间的距离至少会比用于在冲泡单元中制备饮料的胶囊在其萃取之前和/或其萃取之后的最大尺寸或直径大10％。

用于制备分份咖啡的球形或多边形胶囊具有21至52mm(毫米)之间、优选在23至42mm之间、特别优选在25至30mm之间的最大尺寸或直径。然而，根据制备饮料所需的饮料物质的量，最大尺寸或直径为50mm+/-10％、26mm+/-10％或23mm+/-10％的最大尺寸或直径的球形或多边形胶囊也是可构想的。

胶囊可以在松开之前由保持机构引导和保持在中间位置，以使其与第一冲泡室半部和/或第二冲泡室半部没有机械接触。

通过避免与冲泡室半部的机械接触或物理接触，可以实现胶囊的轻松插入。类似地，在胶囊到达中间位置之后，其可以再次从冲泡单元中移除，而不损坏胶囊。因此，如果胶囊误插到冲泡室，胶囊可以再次移除并无限制地储存起来，以供日后使用。

冲泡单元可以具有控制机构，当冲泡室封闭时，控制机构与保持机构相互作用，以使它们松开胶囊。由于控制机构直接连接到冲泡单元，因此冲泡室的运动与保持机构的直接接合是易于实现的。此外，胶囊无需从保持机构推出，保持机构自动地释放胶囊。

保持机构可安装成以使其围绕轴线旋转和/或可沿轴向移动。为了使冲泡室半部移动到一起，保持机构必须从两个冲泡室半部之间的区域移开。通过围绕轴线旋转和/或沿轴向移动，简单的移开是可以实现的。同时，轴线可以限定用于位移的轴向。然而，还可以想到的是，位移沿着与旋转运动的轴线成一定角度延伸的轴向方向发生。如果旋转轴线是水平的，那么由于重力的作用，至少可以发生保持机构在一个方向上的移动。

保持机构可以是勺状的。在这里，勺状是指保持机构在与预定使用中的胶囊相关联的一侧是凹入的，以便能够至少部分地抓持在胶囊周围和/或下方。因此，仅通过轻微的接合就可以抓住胶囊并保持在相应的中间位置。不言而喻，保持机构的凹面设计必须适于所使用的胶囊的形状。

传统的胶囊通常是由圆周凸缘上的保持机构抓持。与这种在凸缘上的抓持方式不同，本发明的保持机构可以设计成以使其可以在没有限定的保持点的情况下抓持胶囊。例如，没有凸缘的胶囊可以被保持机构保持在中间位置。特别是可构想球形或立方体形状的胶囊。类似地，带有任何多面体形状的胶囊或甚至是圆柱形胶囊也可以由保持机构抓持。球形、立方体或多面体形状的胶囊具有无需将其在中间位置保持对准的优点。

保持机构可以在中间位置横向地环绕胶囊。保持机构具有相对于彼此的最小距离，其对应于在环绕胶囊区域中测得的胶囊直径的90％。这确保当胶囊保持于中间位置时，在任何情况下都不能在保持机构之间滑动，也不能从中间位置掉落。周长区域中的胶囊直径是由经过胶囊的横截面确定的，该横截面横向于两个冲泡室半部相对于彼此运动的方向。保持机构优选地分别在至少20°的范围内环绕胶囊。这确保胶囊可以被牢固地保持在中间位置。

保持机构可以通过弹簧元件在轴线上彼此预张紧。这种弹簧力的预张紧可用于确定误插到中间位置的胶囊在不使用时再次从中间位置移除的力。例如，使用者会错误地插入意式浓缩咖啡胶囊，但又想享用一杯美式咖啡的情况。在传统的冲泡单元中，插入的咖啡胶囊只能通过封闭冲泡室并再次打开才能从冲泡单元移除。因此，使用者只能用大量的水冲泡意式浓缩咖啡胶囊，享用意式浓缩咖啡而不是美式咖啡，或者从冲泡单元移除胶囊而不进行萃取但将其刺穿。然而，如果保持机构只是通过相对彼此的弹簧力轻微预张紧将胶囊保持就位，就可以被简单地推动胶囊穿过冲泡室之间的空间。胶囊在此过程中不会受损或被刺破，且可以重复使用。

本公开的另一方面涉及一种将胶囊插入饮料制备机的冲泡单元的方法。在这方面中，冲泡单元包括第一冲泡室半部和第二冲泡室半部，它们被布置成相对于彼此是可移动的，以形成冲泡室。冲泡单元继而具有至少一个、优选两个用于保持和定位胶囊的保持机构。在该过程期间，胶囊由保持机构保持或由保持机构保持在两个冲泡室半部之间的中间位置。当冲泡室半部移动到一起时，保持机构释放胶囊且胶囊由其中一个或两个冲泡室半部抓持并对准。两个冲泡室半部移动到一起以形成封闭的冲泡室。在由保持机构释放胶囊之前，第一冲泡室半部和第二冲泡室半部是间隔开的，以使如果胶囊由保持机构提前释放，两个冲泡室半部不能接合胶囊。如果提前释放，胶囊会掉落在两个冲泡室半部之间。

因此，胶囊就可以在两个冲泡室半部移动到一起之前自由地插到中间位置。误插入的胶囊，例如为制备意式浓缩咖啡而不是美式咖啡，可以从中间位置再次移除。为此，只需克服保持机构，例如通过推开保持机构。

在由保持机构释放之前，胶囊可以并未与第一冲泡室半部和/或第二冲泡室半部机械接触。

因此，可以执行从中间位置移除误插入的胶囊，而不损坏胶囊。因此，使用者以后可以使用以这种方式“复原”的胶囊，而不受任何限制。

当冲泡室半部移动到一起时，保持机构可以沿轴向在轴线上移动，以使保持机构之间的距离增加。轴向位移易于实现，并且可以精确控制。

保持机构可以克服弹簧元件在轴线上的力而移动。因此，保持机构是彼此预加载的，从而可以在保持机构之间提供确定的最小距离。通过克服弹簧力，由保持机构保持在中间位置的胶囊可以移除。

当胶囊被释放时，保持机构会围绕轴线枢转。该轴线可以是保持机构沿其移动的同一轴线。替代地，其也可以是不同的轴线。保持机构的枢转运动简单地将它们从冲泡室半部之间的区域移开，以使冲泡室可以被封闭。旋转运动可以围绕水平布置的轴线向上或向下产生。类似地，可构想轴线是竖直对准的，而保持机构侧向旋转。保持机构可以只执行旋转运动，或可以只执行滑动运动。多种运动的组合也是可以的。

当冲泡室半部移动分开时，保持机构可以围绕轴线旋转回到冲泡室半部之间的位置。这样，附接到冲泡室半部的胶囊可以从冲泡室半部分离。优选地，这种枢转返回是向下发生的，以使胶囊因重力从冲泡室半部之间的区域向下分离。旋转回到冲泡室半部之间的位置的时刻可以延迟，例如仅在冲泡室半部达到它们的打开位置之后。

本公开的另一个方面涉及一种饮料制备机，其具有如上所述的冲泡单元。

本公开的另一方面涉及一种饮料制备系统，其包括胶囊和如上所述的冲泡单元。

本公开的另一方面涉及一种冲泡室半部，其用于与饮料制备机的冲泡单元的相应的第二冲泡室半部形成冲泡室。在这方面中，冲泡室半部包括用于引入用于制备饮料的冲泡液体的入口和/或用于排出制备好的饮料的出口。此外，冲泡室半部具有用于引入和/或排出冲洗液的至少一个另一通道。因此，该另一通道优选与入口和出口分开。在单个另一通道的情况下，这优选地用于引入和排出冲洗液。在两个或更多个的另一通道的情况下，引入和排出可以经由不同的通道产生。冲泡单元可按上述方式设计。

冲泡室半部的这种另一通道允许易于清洗和/或冲洗冲泡室，而制备饮料的入口和/或出口不与冲洗液接触。

另一通道可以具有过滤元件。通过使用过滤元件，可以防止干扰颗粒被冲到冲泡室，并随后不利地影响那里的饮料制备。此外，还可防止饮料制备的较大的成分(如咖啡颗粒)经由该另一通道冲出并损坏、堵塞或阻塞任何下游阀。

冲泡室半部可以具有用于顶出胶囊的顶出器，该顶出器设计成相对于冲泡室半部是可移动的。这允许在饮料已经制备好之后并在冲泡室打开之后，附接在冲泡室半部的胶囊被顶出。当胶囊由附接到冲泡室半部的穿孔机构刺穿时，这样的顶出器特别有用。带有凸缘的传统胶囊可以在凸缘处被夹持，并与穿孔机构分离。在胶囊不带稳定凸缘或根本不带凸缘的情况下，刺穿的胶囊将粘到穿孔机构，并接着可以借助于顶出器将其移开或分离。在胶囊具有例如纤维素或海藻酸盐等制成的壳的情况下，顶出器还有助于将胶囊与冲泡室半部或穿孔机构分离。

另一通道可以在顶出器和冲泡室半部之间形成，也可以在两者之间开口。顶出器相对于冲泡室半部的运动确保另一通道不断地自清洁。

过滤元件可以设计成顶出器和冲泡室半部之间的间隙，优选是环形间隙。优选地，间隙的尺寸被设定成以使没有饮料物质渗到间隙内。上述顶出器和冲泡室半部之间的运动有效地防止饮料物质的颗粒堵塞到间隙中。

间隙通常具有200μm(微米)的宽度、特别地间隙的宽度在50μm到500μm之间、优选地在100μm到350μm之间、特别优选地在150μm到250μm之间。这种尺寸特别可以防止在咖啡胶囊的萃取期间可能会出现的咖啡颗粒的渗透。

冲泡室半部会具有用于在胶囊的入口侧或出口侧穿孔的穿孔机构。穿孔机构用作刺穿胶囊壳，以使萃取液可以引到胶囊或从胶囊排出。穿孔机构优选地布置成相对于冲泡室半部是可移动的。穿孔机构的可移动布置允许有意地控制胶囊的刺穿时间，而与冲泡室的封闭无关。例如，可以将穿孔机构布置在胶囊的出口侧，以使它们不会突出到冲泡室中。例如，穿孔机构可以由出口侧的顶出器遮盖。因此，在第一萃取步骤中，胶囊可以首先在入口侧刺穿，以使待萃取的饮料基质湿润。只有在随后的步骤中，胶囊在出口侧打开、刺穿或穿孔。以此方式，就可以在实际萃取之前在胶囊中形成压力。例如，这可以在制备咖啡饮料之前预冲泡咖啡物质。然而，也可以构想穿孔机构同时在入口侧和出口侧刺穿胶囊。接着，穿孔机构外露出来，而不会由顶出器遮盖。

顶出器可以布置成以使其可以相对于穿孔机构移动。这使得即使穿孔机构相对于冲泡室半部是可移动的，也可以将胶囊从穿孔机构分离。

冲泡室半部大约在中心可以具有至少一个凹槽，它从顶出器沿相应的第二冲泡室半部的方向延伸。这样的凹槽便于胶囊从冲泡室表面或相应的穿孔机构脱落。因此可以专门防止由穿孔机构或注入器板的缩回，以及必要时由打开冲泡室而在冲泡室壁和胶囊之间产生的真空。没有饮料物质经由穿孔机构形成的开口流出胶囊，这可能污染冲泡室。该凹槽可以吸收萃取期间的任何残留水，以使残留水在凹槽区域中支撑胶囊。

凹槽可以具有在0.2mm到3.0mm之间、优选1.0mm的宽度，和在0.2mm到3.0mm之间、优选1.0mm的深度。这些尺寸已被证明是将胶囊从冲泡室中分离出来的最佳尺寸，而没有不利地影响萃取期间胶囊在冲泡室中的行为。

本公开的另一方面涉及一种饮料制备机的冲泡单元。冲泡单元包括两个相应的冲泡室半部。冲泡室半部布置成相对于彼此是可移动的，以从用于分配和插入胶囊的打开位置可移动到用于形成冲泡室并封闭和萃取胶囊的封闭位置。在这方面，至少一个冲泡室半部具有用于引入冲泡液体以用于制备饮料的入口，以及至少一个冲泡室半部具有用于排出制备好的饮料的出口。此外，至少一个冲泡室半部具有至少一个用于引入和/或排出冲洗液的另一入口。冲泡单元可以设计成如上所述。

冲泡室半部中的这种另一通道能便于清洁和/或冲洗冲泡室，而没有冲洗液进入入口和/或出口。入口和出口可以位于同一冲泡室半部中或不同的冲泡室半部中。类似地，另一通道会与入口或出口一起位于一个冲泡室半部，或者另一通道与入口和出口一起位于同一冲泡室半部中。此外，另一通道也可以位于一个冲泡室半部中，而入口和出口位于另一冲泡室半部中。如果有多个另一通道，这些可以位于冲泡室的两个半部中。

至少一个冲泡室半部会具有用于胶囊的入口侧或出口侧穿孔的穿孔机构，以及用于将胶囊从穿孔机构顶出和分离的顶出器。在这种情况下，顶出器布置成相对于冲泡室半部和/或穿孔机构是可移动的。在打开位置，顶出器遮盖穿孔机构，以使穿孔机构最多略微突出。在这里以及在下文中，“略微突出”是指穿孔机构在从冲泡室插入和/或弹出期间不会阻碍或损坏胶囊。

本公开的另一方面涉及一种从如上所述的饮料制备机的冲泡单元弹出胶囊的方法。当冲泡室半部从用于形成冲泡室并封闭和萃取胶囊的封闭位置相对移动到用于分配和插入胶囊的打开位置时，在第一步骤中，冲泡室半部将彼此远离。在至少部分同步或紧接着的下一步步骤中，穿孔机构将相对于顶出器移动，直到它们略微突出或根本不再突出。只有当冲泡室打开时，顶出器和穿孔机构之间的相对运动可以确定胶囊留在冲泡室的哪一半，且随后才被释放。此外，穿孔机构可以设计成以使胶囊有意地保持粘附至穿孔机构。例如，可以设置倒钩，或者穿孔机构具有比尖端细的颈部。因此，必须有意识地支持胶囊从穿孔机构上分离，例如通过顶出器。

顶出器可以相对于冲泡室半部移动，以使其从冲泡室半部的表面突出。这样做的优点是，胶囊不仅可以从穿孔机构上脱落，还可以从冲泡室半部脱落并同时被推开。

当冲泡室半部已经在打开位置时或即将到达打开位置之前，顶出器才能相对于冲泡室半部移动。这允许胶囊就直接从冲泡室半部之间的区域退出，而没有进一步接触冲泡室半部。这防止胶囊再次粘附或冲泡室半部变脏。

顶出器可以相对于冲泡室半部移动，以使其没有从冲泡室半部突出。因此，新胶囊可以不受阻碍地插入。

本公开的另一方面涉及一种饮料制备机，其具有如上所述的冲泡单元。

本公开的另一方面涉及一种饮料制备系统，其包括胶囊和如上所述的冲泡单元。

本公开的另一方面涉及一种饮料制备机，其包括特别是如上所述的冲泡单元、泵、第一流体导管和第二流体导管以及控制器。冲泡单元包括两个对应的冲泡室半部，它们布置成相对于彼此是可移动的。冲泡室半部可以从用于分配和插入胶囊的打开位置移动到用于形成冲泡室并封闭和萃取胶囊的封闭位置。在这种情况下，冲泡室具有用于引入萃取液的入口，用于排出制备好的饮料的出口，以及至少一个用于冲洗冲泡室的另一通道。另一通道与入口和出口是分隔开的。泵用于递送萃取液或冲洗液。第一流体管路布置在泵和入口之间，并具有用于打开和封闭第一流体管路的第一阀。第二流体管路布置在泵和至少一个另一入口之间，并设置有用于打开和封闭第二流体管路的第二阀。至少一个阀和/或泵由控制器是可控的。

冲泡室的另一通道能便于清洁和/或冲洗冲泡室，而无需经由入口和/或出口将冲洗液提供到冲泡室和/或将其从冲泡室排出。

饮料制备机可以包括至少一个另一通道和收集容器之间的第三流体导管，该收集容器带有用于打开和封闭第三流体导管的第三阀。带有相应阀的第三流体管路允许将冲洗液从冲泡室排放到收集容器内。因此，冲洗液无需通过冲泡室的出口流出。

第一阀和/或第二阀和/或第三阀可由控制单元主动控制。为此可以考虑使用电磁阀或电动阀。因此，例如，当冲泡室填充有冲洗液时，第二阀可以打开，而第三阀则保持封闭。在一段反应时间之后，第二阀被封闭，第三阀被打开以排出冲洗液。

第一阀可以设计成自动开合的压力阀。这可以确保没有冲洗液进入第一流体管路并进入插到冲泡室中的胶囊。因此，只要压力保持低于打开第一阀所需的压力，冲洗液就可以在压力下通过至少另一通道喷射到冲泡室。

第一阀可以具有滞后性，且特别是在3bar(巴)至14bar之间的压力、优选在5bar至12bar之间、特别优选在7bar至9bar之间的压力下打开，并特别是在0.5bar至5.0bar之间、优选在2bar的压力下封闭。打开压力和封闭压力之间应有至少1bar的压力梯度。这样的滞后性确保萃取仅在一定压力开始，并在低压再次停止。这避免了萃取液滴入冲泡室。当然，这样的滞后性也可以通过控制系统用被致动的第一阀实现。受控阀允许独立于所施加的压力限定开关点。因此可以自由设计过程顺序。此外，还可以实现所限定的中间位置。

饮料制备机可以带有用于打开和封闭饮料出口的第四阀。饮料出口可以理解成从冲泡室的出口延伸到饮料制备机的分配开口的流体管路。例如，第四阀可以是自动开合的压力阀，其特别是在1bar到12bar之间、优选在3bar到10bar之间、特别地优选在6bar到9bar之间的压力下打开。这样的阀只允许以预设压力萃取饮料。例如，对于制备咖啡，重要的是在一定的压力下进行萃取。否则，咖啡的品质将明显下降。这还能防止任何冲洗液从饮料出口流到分配开口，并因此流到由使用者提供的杯子。该阀也允许压缩冲泡室中截留的一定体积的空气，以使封闭的冲泡室可以填充有冲洗液并再次排空。第四阀也可以是由控制单元主动控制的阀。

饮料制备机可以包括带有注入器板的挤压活塞，注入器板是冲泡室半部的一部分。挤压活塞布置在泵和第一阀之间，以使挤压活塞移动注入器板，并因此移动冲泡室半部的一部分。这在第一阀打开之前减小了冲泡室的体积。封装到冲泡室中的胶囊变形。特别地在胶囊包括压坯的情况下，胶囊的变形是必要的，以能够将压缩到压坯中的饮料物质打碎。只以此方式，饮料物质的均匀萃取才能实现。柱塞的液压可由柱塞的有效直径和打开第一阀所需的压力确定。注入器板的形状和运动可适于冲泡室中接收的胶囊，以使胶囊的饮料基质的破裂。这会涉及将开缝结构或例如穿孔等其他结构引入胶囊壳或表面材料的一部分内。同时或替代地，注入器板也会用作压实饮料基质，以使其具有适于萃取的均匀密度。

挤压活塞的按压力可以增加两个冲泡室半部彼此抵靠的接触压力。因此，在保持密封效果的同时，可以使用较小的力封闭冲泡室。冲泡室半部的移动大大减轻。本公开的另一方面涉及一种利用特别是如上所述的饮料制备机制备饮料的方法，其包括以下步骤：

a)将胶囊插入冲泡室，

b)将冲泡室封闭，

c)经由另一通道用冲洗液填充冲泡室，

d)将冲洗液从冲泡室排放到收集容器，

e)将萃取液经由不同于另一通道的入口引到冲泡室内，以使其流到胶囊内。

这样的过程可用于润湿冲泡室中的胶囊，而冲洗液没有接触制备好的饮料。例如，特别是吸湿的胶囊壳可以被湿润。最多可以影响胶囊壳的物理特性。例如，胶囊通过接触冲洗液更易于穿孔。也可构想增加胶囊壳的弹性或延展性，特别地当用热冲洗液冲洗时。

步骤c)和d)可以重复一次、两次、三次或多次。根据胶囊壳的材料和待实现的效果，可以进行多次重复。

可以至少部分地同时执行步骤d)和e)。特别地，在柔性胶囊壳的情况下，在将萃取液喷射到胶囊内时，通过胶囊的体积的膨胀来辅助冲洗液从冲泡室的排出。

在将萃取液引到胶囊中之前，可以缩小冲泡室的尺寸并使胶囊变形。为此，如果胶囊壳设计成柔性和可伸缩的，以使该壳不会破裂且饮料物质不会被释放是有利的。特别地，如果胶囊也包括压坯，减小冲泡室的体积允许压坯破裂，以使随后进行均匀的萃取。冲泡室的尺寸和形状会适于冲泡室中接收的胶囊，以实现胶囊中饮料基质的破裂。这会涉及将开缝结构或例如穿孔的其他结构引入胶囊壳或表面的一部分。同时或替代地，冲泡室体积的减小会用于压实饮料基质，以使其具有适于萃取的均匀密度。

在萃取液经由入口引到胶囊内期间，胶囊的体积可以膨胀。减小冲泡室的尺寸已经允许胶囊适于其体积。然而，当引入萃取液时，胶囊体积对冲泡室体积的适应性进一步增强。通过胶囊内部的压力将胶囊压抵冲泡室的壁。

本公开的另一方面涉及一种饮料制备系统，其包括胶囊和如上所述的饮料制备机。

本公开的另一方面涉及一种特别是如上所述的饮料制备机的冲泡单元，该冲泡单元具有冲泡室和冲泡室表面。冲泡室相对于从第一冲泡室半部指向第二冲泡室半部的轴线基本旋转对称。沿轴线方向，冲泡室具有最大轴向伸展尺寸，其小于冲泡室横向于轴线的最大直径。在轴线的区域中，冲泡室具有等于或小于轴向伸展尺寸的厚度。

冲泡室的这样形状被证明有利于饮料物质的均匀萃取。

在这里和下文中，冲泡室表面被理解成由冲泡室所封闭空间的外表面，不包括用于刺穿胶囊的凹陷或至多3mm的小凹陷或凹槽。

冲泡室可以在轴线区域的两侧具有减小的厚度。萃取质量进一步由两侧的减小厚度来提高。

本文公开的一种饮料制备机的冲泡单元，其带有冲泡室和冲泡室表面，特别地如上所述，其被设计成相对于从第一冲泡室半部指向第二冲泡室半部的轴线基本旋转对称。在轴线区域中，冲泡室表面在至少有一侧、优选地在两侧具有凹入的凹部，并在横向于轴线的区域中是凸出的。

冲泡室的凹凸设计确保相应形状胶囊的最佳萃取。

冲泡室表面可以具有稳定的曲率。通过避免沿方向和边缘的突然变化，可以确保均匀的萃取。此外，容纳在冲泡室中的胶囊可以安全地变形并适于冲泡室的形状。

冲泡室表面可以具有3mm的最小曲率半径。这再次可以避免了沿方向和边缘的突然变化。

小于50％、优选小于30％、特别优选小于20％的冲泡室表面可以形成为平坦表面。虽然这种平坦表面是可以构想的，但其目的是实现尽可能“圆”的表面，以使萃取可以最佳方式进行。当然，“圆”的表面也可以由多个多边形实现。然而，在这种情况下，必须观察到两个触碰的多边形表面之间的最小夹角为150°、优选为160°、特别优选为170°。

冲泡单元可以具有相对应的冲泡室半部，它们相对于彼此是可移动的，以从用于分配和插入胶囊的打开位置移动到用于形成冲泡室并封闭和萃取胶囊的封闭位置。在这方面中，第一冲泡室半部和第二冲泡室半部都可以是活动布置的。类似地，两个冲泡室半部是可移动布置的。

冲泡室可以具有沿轴线方向在15mm至42mm之间、优选地在18mm至32mm之间、特别优选地在20mm至26mm之间范围中的最大轴向伸展尺寸。通常地，最大延伸为22mm。

冲泡室会具有在25mm至65mm之间、优选地在28mm至50mm之间、更优选地在30mm至35mm之间的范围内横向于轴线的最大直径。通常地，最大直径为32mm。

冲泡室会在轴线的区域中具有在12mm至40mm之间、优选地在14m m至32mm之间、更优选地在15mm至20mm之间的减小的厚度。通常，减小的厚度为17mm。

这些尺寸也有所不同。然而，已经示出，为了最佳萃取，轴向尺寸应小于最大直径，且厚度应小于轴向尺寸。

本公开的另一方面涉及一种具有如上所述的冲泡单元的饮料制备机。

本公开的另一方面涉及一种饮料制备系统，其包括胶囊和如上所述的冲泡单元。

附图说明

下面将参照仅为实施例的各图对本发明进行更详细的说明。它们示出了：

图1是从上往下看带有封闭的冲泡室的冲泡单元的透视图，

图2是根据图1所示冲泡单元的剖面图，

图3是从上往下看带有打开的冲泡室的冲泡单元的透视图，

图4是根据图3所示的冲泡室的剖面图，

图5是处于中间位置的胶囊的示意图，

图6是图4的冲泡单元的纵向剖面图，其中冲泡室不再完全打开，

图7是图4的冲泡单元的纵向剖面图，其中冲泡室已经封闭，

图8是带有顶出器和穿孔机构的冲泡室半部的透视图，

图9是冲泡单元的液压示意图，

图10是冲泡单元的封闭的冲泡室的剖面图。

具体实施方式

图1示出了用于饮料制备机的冲泡单元3的实施例的透视图，其中冲泡单元3的冲泡室是封闭的。在冲泡单元3的上侧可以看到投入溜道40，其两侧由保持机构38限定。当冲泡室打开时，胶囊60(见图3)可被插入到该投入溜道40。

图2示出了图1的冲泡单元3的纵向剖面图。再次可以看到投入溜道40和横向限制投入溜道40的保持机构38。冲泡室10布置在投入溜道40下方，其在图中是封闭的。冲泡室10包括第一冲泡室半部11和第二冲泡室半部12，它们相对于彼此能从打开位置移动到封闭位置，其中在打开位置可将胶囊60(见图3)插到冲泡室半部11和12之间。两个冲泡室半部11和12中哪一个移动并不重要。类似地，两个冲泡室半部11、12也可以都设计成是可移动的。冲泡室半部11、12相对于彼此的运动限定出轴线16，该轴线从第一冲泡室半部11指向第二冲泡室半部12。

冲泡室10在第一冲泡室半部11中具有入口23，以允许将萃取液引到冲泡室10和胶囊60内(见图3)。入口23通向注入器板58的单个穿孔机构32a的多个尖部。此外，冲泡室10在第二冲泡室半部12中具有用以允许从冲泡室10排出制备好的饮料的出口24。出口24由通向中空穿孔机构32b的开口形成于第二冲泡室半部12中。

另一通道25通向冲泡室10，通过该通道可以将冲洗液引到冲泡室10内并从中排出。该另一通道25在顶出器30和第二冲泡室半部12的固定部分之间形成为环形间隙27(见图8)。环形间隙27的尺寸被设计成使其作为过滤元件26(见图8)以防止残留物经由该另一通道25被冲出冲泡室10。环形间隙具有200μm的宽度。密封元件22布置在两个冲泡室半部11和12之间，这有利于冲泡室10的紧密的封闭。

图3和图4示出了冲泡单元3，其中冲泡室10在打开位置，球形胶囊60由保持机构38被保持到冲泡室半部11和12之间的中间位置。

图5示意性地示出了保持胶囊60的两个保持机构38。在中间位置，胶囊60不接触冲泡室半部11和12，而是自由地在中间位置中与保持机构38分开。保持机构38呈勺状，并各自以28°的角度范围包围胶囊60。因此，保持机构38之间的最小距离39比胶囊直径61小16％。因此，胶囊60无法在保持机构38之间滑动。如在图5中示意性地可见，当冲泡室10打开时，保持机构38由至少一个弹簧元件41相对于彼此被预张紧。

一旦冲泡室半部11和12相对于彼此移动，且彼此间的距离仅小于胶囊60的尺寸，在这种情况下胶囊为球形，即小于其直径61(见图5)，保持机构38克服弹簧元件41的弹簧力相对于彼此移动分开，以使胶囊60掉落。保持机构38分开的这种运动由控制机构44(见图1)实现，该控制机构推开在保持机构38之间自身所形成的楔形，并因此增大了它们之间的距离。保持机构38还可以围绕轴线42旋转，如图3和图4所示。弹簧元件41优选也布置在该轴线42上，以使弹簧力沿着该轴线42作用。枢转运动可将保持机构38从冲泡室半部11和12之间的区域完全移开。因此，移动到一起的冲泡室半部11和12不会受到保持机构38的阻碍。同时，冲泡室半部11和12保持住胶囊60(见图6)并将其对准，以使当冲泡室10封闭时其位于两个冲泡室半部11和12之间(见图7)。

当冲泡室半部11和12移动到一起时，第一冲泡室半部11中的注入器板58向后退，以使胶囊60在冲泡室半部11和12之间具有足够的间隙。第二冲泡室半部12的穿孔机构32b由伸出的顶出器30遮盖，以使胶囊60在其运动中不受到它们的阻碍。如图7中所示，当冲泡室10封闭时，第二冲泡室半部12的顶出器30再次缩回，以使穿孔机构32b从顶出器30中突出并接触胶囊60。第一冲泡室半部11的注入器板58仍是凹陷的，注入器板58的相应的穿刺芯管仅触碰胶囊60。

图8示出了带有圆周密封元件22的第二冲泡室半部12的放大视图。可移动地安装到冲泡室半部12中的顶出器30是清晰可见的。从顶出器30中突出的穿孔机构32b也是清晰可见的。穿孔机构32b被设计成空心套管，并具有形成冲泡室的出口24入口开口。环形间隙27形成于顶出器30和第二冲泡室半部12之间，该间隙围绕顶出器30延伸。一方面，这个环形间隙27形成了通向冲泡室的另一通道25，以能够用冲洗液对其加压。通过适当设定间隙27的尺寸，它还可以作为过滤元件26，以防止异物无意地引到冲泡室内，并冲洗掉冲泡室的残留物质。在所示的实施例中，环形间隙27具有200μm的宽度。

图9示出了带有上述冲泡单元3的饮料制备机1的液压系统的示意图。除冲泡单元3外，饮料制备机1还具有水箱8或进水接头。萃取液和冲洗液两者都由水箱8或进水接头提供。泵4用于递送萃取液和冲洗液。加热元件9将水加热到萃取所需饮料所需的温度。

第一流体管路49从泵4或加热元件9引到冲泡室10的入口23。第一阀50布置在泵4和入口23之间。这个阀50被设计成压力阀，并确保萃取液只有在超过预设压力之后才能流过第一阀50。它还能确保液力挤压活塞57(见图2)以其有效直径产生足够大的力，以使挤压活塞57能够移动。此外，这个压力阀还能防止液体从冲泡室10回流到加热元件9或泵4。

第二流体管路51从泵4或加热元件9引到冲泡室的另一通道25。第二阀52布置在泵4和第二通道25之间。经由这个第二阀52，另一通道25和冲泡室10可被提供有冲洗液，例如以润湿插到冲泡室中的胶囊60(见图7)。同时，第二阀52可确保当该泵4被关闭时，冲洗液不可回流到加热元件9或泵4。

第三流体管路53连接冲泡室10的另一通道25与收集容器6。第三流体管路具有第三阀。这确保在封闭第二阀52和打开第三阀54之后，冲洗液在其排到收集容器6内之前，首先被供给到冲泡室10。

从出口24开始(见图8)，另一流体管路作为饮料出口55引到饮料制备机的分配开口7。在所示的实施例中，第四阀56布置到饮料出口55中，该阀又被设计成压力阀。第四阀防止在压力作用下供应给冲泡室10的冲洗液经由饮料出口流入用于盛放使用者所期饮料的杯子2。由于在冲洗之前，除了胶囊60之外，一定体积的环境空气被封闭到封闭的冲洗室10内，因此第四阀56能够压缩这些空气体积，并因此改善胶囊60的润湿度。此外，第四阀56还可以确保只在预设压力下制备饮料，这明显有助于提高质量，特别是在制备咖啡时。

饮料制备机1还具有用于控制泵4、加热元件9以及第二阀52和第三阀54的控制器5。当然，控制器5也可以连接到传感器，例如流量计、温度传感器等，其信号有助于控制。例如，冲泡室半部11、12的移动液可以由控制器5监控，或甚至可以由适当的驱动装置触发。

为制备饮料，在胶囊60已经被插到投入溜道40内之后，冲泡室10被封闭。这是由两个冲泡室半部11和12的相对运动来实现的。在所示的实施例中，第一冲泡室半部11从图3和图4中所示的打开位置经过根据图6所示的半打开或半封闭位置移动到根据图7所示的封闭位置。胶囊60首先由两个保持机构38保持在轴线16上的两个间隔开的冲泡室半部11和12之间的中间位置，该轴线从第一冲泡室半部11指向第二冲泡室半部12。一旦冲泡室半部11和12相互接近，两个保持机构38就被控制机构44克服弹簧元件41的弹簧力推开。胶囊60落到冲泡室半部11和12的下边缘上，它们已经在一定程度上移动到了一起。当冲泡室半部11和12进一步移动到一起时，胶囊再次与轴线16对准。冲泡室3现在可以封闭。借助于密封元件22，两个冲泡室半部11和12形成封闭的且紧密的冲泡室3。在第一冲泡室半部11中，带有穿孔机构32a的注入器板58回退，使其仅触碰胶囊60但尚未刺穿胶囊。在第二冲泡室半部12中，顶出器30在缩回位置，并释出穿孔机构32b。同样在这一侧，胶囊60仅由穿孔机构32b触碰，但尚未穿孔。

控制器5启动加热元件9，打开第二阀52并释放泵4以递送约10ml(毫升)的水。由于第一阀50只在预设压力下打开，因此水只能流经打开的第二流体管路51到另一通道25并进入冲泡室3。水冲洗冲泡室3，且封闭在其中的胶囊60被润湿。第二阀52封闭且第三阀54打开。这打开了第三流体管路53。冲洗水可以再次从冲泡室3排出。由于除了胶囊之外，冲泡室3中还具有一定体积的压缩空气，因此有利于冲洗水的排出。约1秒之后，第三阀54再次封闭，因此通向收集容器6的通道被封闭。第二阀52再次打开，将更多的冲洗水喷射到冲泡室3内。冲泡室3再次充水，且胶囊60再次被润湿。在约2s(秒)的作用时间之后，第二阀52封闭，不久之后第三阀54打开。部分冲洗水可以再次排放到收集容器6。

当第二阀52关闭时，泵启动并递送水。这只能从第一流体管路49扩散到第一阀50。水流到挤压活塞57的前腔59，挤压活塞连接到注入器板58。挤压活塞57是第一冲泡室半部11的一部分。由于第一阀只能在预设压力下打开，在所示实施例中从7bar(巴)开始，由泵4递送的水将首先驱动挤压活塞57，并因此驱动注入器板58。然而，这减小了冲泡室3的体积，胶囊60变形并由第一冲泡室半部和第二冲泡室半部11和12的穿孔机构32a和32b刺穿。胶囊60的这种变形在胶囊60包含作为饮料物质的压坯时特别重要。这种变形不仅会使压制产品变形，还会使其破裂。因此饮料物质可以被均匀地萃取。如果胶囊含有松散的饮料物质，注入器板也会使胶囊变形。这压缩了松散的饮料物质。由于胶囊60在其变形之前已用优选地热的冲洗水润湿，胶囊壳已经软化，且可以易于经受变形。胶囊60经由喷射的萃取液的液压和膨胀，使其形状适应于冲泡室3的形状。由于第三阀54仍打开，直到胶囊60完全变形，即直到胶囊形状适应于冲泡室3的形状，冲洗水从冲泡室3排出并经由另一通道25和第三流体管路53供给到收集容器6。

即使当胶囊60完全变形且挤压活塞57已到达其末端位置，泵4仍继续供水。因此，前腔59中的压力进一步增加。一旦达到预设压力(在本实施例中为7巴)的，第一阀50打开，第一流体管路49就会释放到入口23。注入器板30的穿孔机构32a已经刺到胶囊60内，以使水或萃取液在高压下被喷射到胶囊60内。萃取液进入胶囊60，填充胶囊60并使其膨胀，直到胶囊60填充冲泡室3。胶囊60中的压力增加，直到饮料出口55中的第四阀56打开。最迟此时，第三阀54关闭。萃取液从胶囊60的入口侧流到相对的出口侧，在出口侧萃取液作为制备好的饮料经由穿孔机构32b中的出口从冲泡室排出。饮料流经饮料出口55到分配开口7，在分配开口7处其被分配到杯子2。第四阀56只有当达到预设压力时才打开，这会带来良好的萃取质量，特别是在制备咖啡时。

在泵4已经递送所需饮料所需的水量之后，它就停止。加热元件9的加热电源也被关闭。现在第三阀54首先打开。来自另一通道25的第三流体管路53中的任何压力可以排放到收集容器6。然后第二阀52打开。因此第一流体管路49中，特别是挤压活塞57中积聚的压力通过第二阀52和第三阀54排到收集容器6。由于第一阀50被设计成压力阀，因此在多余的压力消失之后其立即封闭。因此，冲泡室3的残留物不会被冲到第二阀和第三阀52和54。一旦挤压活塞57的前腔59中的压力降低且冲泡室3打开，则冲泡室因复位弹簧46的作用移回其原位，并因此将带有穿孔机构32a的注入器板58拉离胶囊60。

一旦饮料制备机中的压力释放，冲泡室半部11和12的运动就可以再次释放。当打开冲泡室3时(这可以自动或手动完成)，第一冲泡室半部11从封闭位置移动到打开位置。变形并被萃取的胶囊保持附接至第二冲泡室半部12的穿孔机构32b。在打开运动的最后一刻，顶出器30向前移动，即朝向第一冲泡室半部11移动，以使胶囊60从穿孔机构32b脱离。在顶出器30移动的同时，保持机构38也再次向下移动，以使附着到顶出器30的胶囊60脱离。

图10示出了冲泡单元3的封闭冲泡室10沿着轴线16从第一冲泡室半部11到第二冲泡室半部12的剖面图。冲泡室3具有冲泡室表面15，除了穿孔机构32a和32b以及可能的凹槽之外，该表面没有锋利的边缘或突然的方向变化。冲泡室表面15具有连续的曲率，最小曲率半径为3mm。在所示实施例中，冲泡室表面15不具有平坦表面。

冲泡室15以轴线16作为对称轴线是大体旋转对称的。横向于轴线16的直径为32mm。冲泡室3沿轴向具有21.3mm的最大伸展尺寸17。在中心区域中，即在轴线16的区域中，冲泡室3具有凹入的凹部20，以使冲泡室具有仅17mm的减小的厚度19。已经示出，冲泡室3的这种形状允许球形胶囊60的压坯被最佳地破开并萃取。

Claims (9)

1.一种饮料制备机的冲泡单元(3)，其具有冲泡室(10)和冲泡室表面(15)，冲泡室(10)设计成相对于从第一冲泡室半部(11)指向第二冲泡室半部(12)的轴线(16)是大体旋转对称的，其中冲泡室(10)沿轴线(16)的方向具有最大轴向伸展尺寸(17)，该最大轴向伸展尺寸(17)小于横向于轴线(16)的最大直径(18)，其特征在于，冲泡室(10)在轴线(16)的区域具有等于或小于轴向伸展尺寸(17)的厚度(19)。

2.根据权利要求1所述的冲泡单元(3)，其中冲泡室(10)在轴线(16)的区域的两侧具有减小的厚度(19)。

3.一种饮料制备机的冲泡单元(3)，其具有冲泡室(10)和冲泡室表面(15)，尤其是根据权利要求1或2所述的冲泡单元(3)，其中冲泡室(10)相对于从第一冲泡室半部(11)指向第二冲泡室半部(12)的轴线(16)是大体旋转对称的，其中冲泡室表面(15)在轴线(16)的区域中在至少一侧、优选在两侧具有凹入的凹部(20)，并且在横向于轴线(16)的区域中是凸的。

4.根据前述权利要求中任一项所述的冲泡单元(3)，其中冲泡室表面(15)具有连续的曲率。

5.根据前述权利要求中任一项所述的冲泡单元(3)，其中冲泡室表面(15)具有3毫米的最小曲率半径。

6.根据前述权利要求中任一项所述的冲泡单元(3)，其中小于50％、优选小于30％、特别优选小于20％的冲泡室表面(15)形成为平坦表面。

7.根据前述权利要求中任一项所述的冲泡单元(3)，其中冲泡单元(3)包括两个对应的冲泡室半部(11、12)，它们相对于彼此可移动地布置，以从用于分配和插入胶囊(60)的打开位置移动到用于形成冲泡室(10)并封闭和萃取胶囊(60)的封闭位置。

8.一种饮料制备机(1)，其包括根据前述权利要求中的任意一项所述冲泡单元(3)。

9.一种饮料制备系统，包括胶囊(60)和根据权利要求1至7中任一项所述的冲泡单元(3)。