JP2004517654A - 詰替え容器に収容された食品の抽出を改良する装置および方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、詰替え容器を受入れるハウジングを備えた中空本体（２）と、前記本体を通って延在し、前記ハウジングと連通する水供給通路と、詰替え容器を通して水を流すために、幾つかの異なる箇所で詰替え容器に突刺さるようにハウジング内に配置された複数の突刺し部材（６）とを含んで構成されている密封詰替え容器に収容された食品を回収（抽出）する装置（１）に関する。本発明は、突刺し部材（６）がハウジング内の水供給方向に対してハウジング内で間隔を隔てられていることと、および各々の突刺し部材が（ｉ）本体に固定されてハウジング内へ突出される基部（６５）であって、少なくとも部分的に詰替え容器内に係合するように設計されており、（ｉｉ）基部と鋭角にて交わる切断面（６６）を含んでなることとを特徴とする。

Description

【０００１】
本発明は、食品が充填され、加圧した水の流れが内部を通過する密封された詰替え容器（即ち再充填容器）を使用して飲み物を作るための食品抽出装置に関する。
【０００２】
エスプレッソなどの種類の飲み物を作るために、挽いたコーヒーの入っている詰替え容器の形態で所定量の予め包装されている分量を使用することに多くの利点があり、それらの利点には、飲み物を用意する作業が容易となる利点、比較的清潔に用意できることが保証される利点、および用意される製品の比較的一定した分量および品質の管理ができる利点が含まれる。
【０００３】
密封すなわちシールされた詰替え容器から抽出する基本は、以下のことを含む。すなわち、（ｉ）シールされた室内に詰替え容器を封入する、（ｉｉ）詰替え容器の一方の面に突刺して穴を開ける、（ｉｉｉ）コーヒー抽出液を作るために詰替え容器の内部を加圧状態にするように或る量の熱水を詰替え容器に導入する、（ｉｖ）その後、内部圧力の作用で開口される詰替え容器の、装置の隆起部分と接触されている反対側の面を通してコーヒー抽出液を解放する、ことを含む。
【０００４】
カプセルまたはカートリッジから抽出する装置は既に存在しており、それらの装置は、抽出するカートリッジのためのハウジングと、ＣＨ６０５２９３およびＥＰ２４２５５６に記載されているような尖端（ポイント）とを含んでいる。そのような装置では、尖端は２つの機能を果たしている。一方の機能では尖端はカプセルの上部を開口し、他方の機能では尖端自体を通してカプセル内へ水を直接に導入するように、尖端は水の入口通路を形成する。そのような装置の１つの欠点は、１つの針によって形成された穴は、抽出開始時に、抽出すべき所定量のコーヒーを完全に濡らさずに通過してしまうような優先通路を形成してしまうことにある。優先通路が形成される結果、抽出が行われるときの圧力の上昇する速さが速くなり過ぎて、十分な抽出時間を得られない程早い抽出液の解放をもたらす。勿論、この結果として固形材料および香りが失われることになり、香りは挽いたコーヒー材料に残されて留まったままとなり、抽出液に移らない。他の欠点は、水垢や挽いたコーヒー材料との接触によって尖端がすぐに塞がれてしまう傾向があり、これが装置の性能に影響するということによって生じる。カプセルに形成された穴のサイズが大きければカプセルは挽いたコーヒーの望ましくない舞上がりや、使用後の液体の残留が問題となる。
【０００５】
ＥＰ０６０４６１５明細書はまた、突出する尖端、ブレードまたは交差部材（クロス）を有してなる部材を下面に備えた水分配用の格子の形態をした、抽出すべき製品の入った可撓性の容器（袋）を穿孔する手段を有する装置にも関する。各々の穿孔手段には分配用格子を通して水を流すための開口が備えられる。従って、容器（袋）内の水の分配が改良され、これが抽出すべき物質の濡れ具合の改良を可能にする。しかしながら、閉じた断面を有する開口は経時にともなって湯垢が付着し、その結果として抽出時の流量および圧力の制御に関する問題を生じる。
【０００６】
米国特許第５７９４５１９号明細書は抽出ヘッドを含む抽出装置に係わり、この抽出ヘッドはエジェクタによって可動針を支持しており、エジェクタは抽出ヘッドが開位置にあるときにばねによって針からカプセルを放出する。この構造は比較的複雑である。さらに、針を支持するプレートを通して、または針自体を通して水を流すために閉じた断面を有する開口を備える必要があり、これは開口の減少、および装置の頻繁な使用によって詰まりや水垢の付着の問題を生じる。経時にともなって、流量、通る通路、水の体積量、および抽出条件に関する他のパラメータ、特に抽出圧力、抽出時間および温度が大きく変化することになり、これは抽出した製品の品質に悪影響を及ぼす。
【０００７】
本発明は、カプセルや容器（袋）などの形式の密封された詰替え容器を突刺して穴を開ける部材の設計を改良し、詰替え容器内の水の流れ状態を高めて、抽出状態を改良することを目的とする。特に本発明は、香りの獲得を最適化するために、優先通路の形成を防止し、詰替え容器内の圧力上昇を比較的ゆっくりさせることにより、抽出すべき材料を通しての水の散布を改良することを目的とする。本発明の目的はまた、付着した水垢などで形成される障害物のために流量が減少する危険を排除することである。これは、障害要因とは無関係に、経時に拘わらずに一定した流量を与える。これは、突刺し手段からのカプセルの解放を向上させる一方、強制的なエジェクタ・システムの使用は回避する。本発明の目的は、装置のハウジングと詰替え容器との間の寸法公差による変化を考慮して、次々の詰替え容器に対して比較的再現性の高い水流量を保証することのできる突刺し形状、さらに詳しくは切断形状を提供することでもある。本発明は、抽出後、液体または固体の残留物が詰替え容器の外部へ舞上がるのを制限することも目的とする。本発明の目的は、詰替え容器の壁面からその材料を離脱させる危険を伴わずに、突刺し部材による明確な開口の形成を保証することでもある。
【０００８】
このために、本発明による装置は、詰替え容器を受入れる中空本体と、前記本体を通って延在し、前記ハウジングと連通する水入口通路と、詰替え容器を通して水を流すために、幾つかの異なる箇所で詰替え容器に突刺さるようにハウジング内に配置された複数の突刺し部材とを含んで構成される。この装置の改良は、水入口の方向に対してハウジング内で突刺し部材が間隔を隔てられるようにする。さらに、各々の突刺し部材は、本体に固定されてハウジング内へ突出される基部を含む。この基部は、少なくとも部分的に詰替え容器内に係合して水の流れ面を形成するように設計される。基部は、切断面と鋭角に交わって、斜面を有する切断部を形成する。基部はまた、挽いた材料や水垢で容易に詰まってしまう閉じた断面を有する流れ通路を形成されてない。逆に、カプセル内の流れは、基部の表面とこのようにして切断された開口との間を形成する間隙によって生じた空間を主に通して行われる。従ってこの空間は一時的なものである。何故なら、詰替え容器がハウジング内に置かれて、切断または突刺しを行うことによって形成されるだけだからである。従って、流れ状態を変化させることになる残留物の形成は回避される。
【０００９】
突刺し部材のこのような形状は、優先通路を減少させることで抽出すべき材料の濡れる状態を改良する作用も有しており、詰替え容器内の圧力上昇を緩やかにし、従って作られた抽出液の品質を向上させる。さらに詳しくは、切り口が良好な明瞭さおよび良好な形状を有するように切断が行われる。特に、開口は突刺し部材の周囲に接近して形成される。この結果、開始時に詰替え容器を通して水はよりゆっくりと流れて優先通路の形成は回避され、またその結果として圧力の上昇はよりゆっくり生じることになる。１つの尖端とは異なり、本発明による突刺し部材は開口を拡げる傾向を示す開口全体にわたる材料の返りを生じることはない。逆に、突刺し部材はきれいな切断を行い、切断した材料を切断面の側にのみ解放し、従って切り口の明瞭さを改良し、従って内部圧力の上昇する速度に有利な影響を及ぼす。
【００１０】
切り口が明瞭な開口を得るためには、基部の長手方向に対して突刺し部材の切断面は１０゜〜５０゜であることが好ましく、１５゜〜４５゜であることがさらに好ましい。
【００１１】
基部は、切断面の角度よりも小さい角度で切断面へ向けて次第に縮小する横断面を有することが好ましく、これはより正確に制御して開口を拡大できるようになし、突刺し部材が詰替え容器内へ徐々に侵入するときに基部にできるだけ接近させて材料を留めて残すことを保証でき、従ってゆっくりした圧力上昇と、これによる品質の良好な抽出液を保証できる。カプセルと突刺し部材との間のこの嵌合状態によれば、縮小する基部形状が抽出後のカプセルの容易な引外しも保証し、エジェクタ装置の使用を回避できる。
【００１２】
基部形状は限定されない。しかしながら、その最小寸法に対する最大寸法の比を２／１〜１／１とされて、切欠ではなく穴の形状をした局部的な開口を形成するようにすることが好ましい。従って基部は、円形、楕円形、長方形、正方形、三角形、またはその他の正多角形または不規則多角形の横断面を有することができる。
【００１３】
基部は、切断面と交差する１゜〜１０゜、好ましくは３゜〜５゜の角度を有する円錐部分を形成することが好ましい。従って、開口は突刺し部材のまわりに徐々に管理されて拡大され、破断を生じる危険性は減少される。
【００１４】
ハウジング内部での突刺し部材の配向、特にその切断面の配向はきれいに切断するために重要であると留意することができる。従って突刺し部材は、詰替え容器がハウジング内に係合されたとき、切断すべき詰替え容器の面に対して９０゜に近いか等しい角度の切断面を与えるように、ハウジング内に配向されることが好ましい。換言すれば、侵入角は最大となるように配向されて、より優れた性能の切断を促進するようになされる。
【００１５】
勿論、詰替え容器の特性および幾何形状は多くの変形例を網羅する。一般に、装置の本体は１以上の形式の詰替え容器を受入れるのに適当な形状および寸法のハウジングを有する。詰替え容器は、圧縮され、または圧縮されていない抽出すべき材料を含む剛性、半剛性または柔軟性の部材とされる。例として、詰替え容器の形式は漏洩密なシールされたカプセルまたはカートリッジとされ、実質的に截頭円錐形の形状をした皿と、その皿の下端にシールされた蓋を形成する、特許ＥＰ５１２４６８の主体を形成する蓋に似た下面とを含んで構成されており、特許ＥＰ５１２４６８の内容は本明細書で援用される。他の可能な変形例によれば、詰替え容器には、２つの可撓性のシートを互いに周縁で溶着して形成されて、抽出すべき材料の圧縮部材を含んでなる可撓性の容器（袋）が含まれる。このような容器（袋）の形状は米国特許第６０２５０００号および同第６０６８７８１号に記載されており、本明細書で援用される。
【００１６】
本発明による詰替え容器を受入れる装置の本体は、エスプレッソ・コーヒー機またはそれに似た形式の完成組立体の一部である。この本体は、装置の一体部分とされるか、ねじや他の手段で取付けた部分とされる。本体は一般に「カプセル・ケージ」と呼ばれている。一般には、この装置の本体は閉じる操作によって補完的な下側蓋部分と協働するのであり、下側蓋部分は抽出作業時に作られた抽出液を流すために詰替え容器の下部を破壊する手段を含んでいる。本発明によれば、本体および下側蓋部分は閉じ操作によって顎（ジョー）の原理に従って協働されるのであり、ハウジング内での突刺し部材の方向に実質的に等しい方向に移動して、詰替え容器を破断するあらゆる危険を回避できるようになされる。この形式の可動顎を備えた装置は、特許出願ＥＰ０６０４６１５または１９９９年８月３１日付けで出願された他の未公開特許出願ＥＰ第９９１１７１０７．５号に記載されており、両出願の全ての内容も本明細書で援用される。
【００１７】
最後に、本発明はまた、詰替え容器を通して加圧した水を流せるように、複数の異なる箇所で詰替え容器を突刺して穴を開けることにより、詰替え容器内に収容されている食品を抽出する方法にも関する。突刺し部材の切断部分を使用して複数の異なる箇所で詰替え容器を切断することで、また各箇所にて突刺し部材の基部と切断した開口との間に一時的な流れ面を形成することで、突刺しが遂行される。
【００１８】
以下の説明は図面を参照して行われる。
【００１９】
本明細書では、「カプセル」の用語は、詰替え容器（即ち再充填容器）を示すものとして使用されている。しかしながら、限定されるものと解釈されてはならず、あらゆる形式の剛性、半剛性または可撓性の詰替え容器が含まれるのである。
【００２０】
図１を参照すれば、本発明による抽出装置１は、詰替え容器５、すなわち図示実施例の場合には、事前に分量を定められている焙煎し挽いたコーヒーのような抽出すべき食品の入った半剛性カプセル、を受入れることのできる抽出組立体の形態をしている。さらに詳しくは、この抽出組立体はハウジング３を備えた中空本体２を形成するカプセル・ケージと、詰替え容器５を囲んで閉じられている中空本体２と協働可能な下側支持部４とを含む。カプセル・ケージ２および下側支持部４はいずれかの適当な機械的手段よって閉じられるが、好ましくは実質的に垂直な方向にて、真直または僅かに湾曲した軌道Ｏに沿って相対移動可能に閉じられる。例えば、下側支持部４は詰替え容器５を受取るために軌道Ｏの方向には静止され、カプセル・ケージが閉位置にて軌道Ｏの方向に移動可能とされる。これに代えて、下側支持部が軌道Ｏに沿って移動可能に備えられ、カプセル・ケージは固定されるか、軌道Ｏに沿って移動可能にされることができる。
【００２１】
カプセル・ケージ２は、熱水供給源に連結可能にする外ねじのような連結手段２１を有する上側部分２０によって上方へ延長されている。上側部分２０は水の通路となる内部穴２２を有しており、この内部穴は水出口２３の位置で中空本体のハウジング３と連通している。
【００２２】
下側支持部４は、一般に可撓シート５０で構成されるカプセルの底部を受取る分配プレート４０を含む。分配プレートはその内側面上に分散配置された隆起部分４１を含み、隆起部分はカプセル内に抽出圧力が作用することで可撓シートを多数の箇所で破断して、開口を形成するように設計されている。副組立体４２は、カプセル底部が破壊された後に抽出して得られた液体を流すために分配プレートの下流側に備えられ、出口開口４３にて終端している。
【００２３】
詰替え容器はシール周縁５１を有し、このシール周縁は中空本体２と下側支持部４との間にグリップされる。グリップによる閉止は、ケージおよび支持部のそれぞれの縁の間に接触させることによりシール状態で達成される。両部分の間に接触させてしっかりと弾性的にグリップすることを保証し、ハウジングに圧力が作用したときに漏洩を生じるあらゆる危険性を回避するために、弾性リング５２のようなケージ用のシール手段を備えることができる。組立体を閉止し、それを所定位置に保持する機械的手段は本明細書で示されていない。この手段は、例えば、手動またはモーター駆動による関節式のレバー形式の手段を含むことができる。
【００２４】
図２にさらに詳細に示されるように、カプセル頂部に複数の穴を開けて水がカプセルを通過できるようにするために、一連の突刺し部材６がハウジング３の底部に備えられている。突刺し部材６は中央の水入口のまわりに規則的に分散配置され、またカプセルをハウジング内に係合させる方向と実質的に平行な方向へ向かってハウジング内へ突出している。これらの突刺し部材は共通の取付け支持部６０に強固に取付けられ、ハウジング内に迅速に取付け可能にすることが好ましい。取付け支持部は外ねじ６３を有する中空ロッド部分６２を含むことができ、外ねじ６３はそれと補完的な水入口通路のねじ部分に螺合される。突刺し部材は取付け支持部６０のねじ６４によって取付けることができる。この代わりに、突刺し部材を取付け支持部に溶接して、一体部分として形成することができる。
【００２５】
図３に示されるように、各々の突刺し部材６は、詰替え容器の係合方向と同じ長手方向Ｉに配向されている基部６５を含む。この基部は、突刺し部材の切断面を形成する斜面６６を形成されている。方向Ｉに対する斜面の傾斜角Ａは１０゜〜５０゜であることが好ましく、１５゜〜４５゜であることがさらに好ましい。斜面６６は図５に示されるように主として切断機能を有しており、材料の切屑５３がきれいに（明瞭に）切断され、また斜面６６の側に一体切片として切断されるという有利な効果を有する。従って、材料が幾つかの方向へ切離されて穴周縁に切断線が形成されるような点状の破断は防止される。
【００２６】
基部は、円錐形とされて切断面へ向かってテーパー状の横断面を有することが有利である。そのような形状は、基部表面と穴の縁部との間の間隙が最小限に保たれることを保証できるので、有利である。従って、あまりにも急な水の再流入は阻止される。そのような水の流入は結果的に抽出すべき物質を通る優先通路を形成することになり、従って結果的に圧力の急激な上昇を生じることになる。そのような間隙は抽出時に一時的に形成される。従って、表面上の残留物のいかなる付着も防止される。基部の表面は突刺し部材の抜き差しによってカプセル表面で引掻かれ、これにより流れ面は一定して浄化され、全ての存在し得る付着物が除去される。次々のカプセルに対して突刺し条件は同じとなり、流れ条件も同じとなる。この形式の截頭円錐形は、特に装置が図１に示されるように実質的に湾曲した軌道に沿って閉じられる場合に、一定横断面の形状に比較して有利となる。一定横断面は、湾曲箇所の外側へ穴を拡げ、従って望ましくない間隙を形成するような作用を有している。
【００２７】
図示実施例では、圧力が作用する間、詰替え容器の膨張は比較的小さいか、ほとんど膨張しない。従って、通路３０はハウジングの壁面と詰替え容器５の壁面との間に確保される。従って基部６５は、詰替え容器がハウジング内の所定位置に係合されたとき、ハウジングと詰替え容器との間の寸法公差によって生じ得る通路の厚さの変化を考慮して、切断面６６が詰替え容器の内部空間内に完全に位置するような十分な長さ、すなわち約２〜１５ｍｍの長さでなければならない。
【００２８】
図２に示されるように、それぞれの切断面６６が切断すべき表面に対して９０±５゜の角度となるように、各々の突刺し部材はハウジング内で個々に配向される。従って、より良好な切断と、より少ない切断面の摩耗とが達成される。
【００２９】
突刺し部材は適当な硬質で耐摩耗性の材料から作られる。この材料は、切断すべきカプセルまたは袋の材料に応じて選ばれる。一般に、カプセルは０．０２〜０．１５ｍｍ厚の薄いアルミニウムまたはプラスチックで作られ、従って、突刺し部材は金属、好ましくは硬質の層を陽極酸化によって形成されたアルミニウム、またはステンレス鋼により、またはセラミックスまたは硬質プラスチックにより作られる。
【００３０】
突刺し部材の個数は勿論のことながら詰替え容器のサイズに応じて変化する。詰替え容器の壁を過度に弱化させることなく物質を通して水を正確に分配するために、十分な個数の突刺し部材が必要とされる。過度に弱化された壁は後に破断されてハウジングを汚すことになる。従って、突刺し部材の個数は３〜１０、好ましくは４〜６とされることが好ましい。突刺し部材の個数は部材の横断面による。横断面の大きな部材の個数が多すぎると、カプセルの表面に変形を生じてカプセルを損なう傾向を示す。基部の最大横方向サイズ（例えば、円形横断面の部分では直径）は３ｍｍ未満とされることが好ましく、１〜２．５ｍｍとされることがさらに好ましい。約２．４〜２．５ｍｍの基部では、突刺し部材の個数は３または４を超えてはならない。一方、約１〜２ｍｍの基部では、突刺し部材の個数は６、または８へ増大され、カプセルの大きな変形は起こらず、従って最適な抽出条件（時間、圧力、温度）が保証される。
【００３１】
可能な形状において、各々突刺し部材は基部の表面に沿って長手方向に配向された開放溝６７を備えることができる。これは、管理されて水流量の微調整を可能にする。この溝は切断面の端側に配置されて、切断面には十分何もない状態とすることが好ましい。
【００３２】
図示実施例では、液体の抽出方法は以下の通りである。この装置は開位置とされ、詰替え容器すなわちカプセル５が下側支持部４の隆起面上に置かれる。装置はカプセルのシール周縁５１を挟むようにカプセル・ケージ２および下側支持部４の両縁に力を作用させて再び閉じられる。この閉じ作用により、カプセルの上面は突刺し部材６によって切断される。この状態では、各々の突刺し部材の基部のかなりの部分がカプセルに突き刺さって、抽出時の流れ面を形成する。熱水が水出口２３を経てハウジングに流入し、通路３０に分配された後、突刺し部材の表面と開口切断縁との間をゆっくり流れる。水は徐々に流入するのでカプセル内の圧力はゆっくり上昇し、これは各部材のまわりで均等に穴を僅かに拡げる傾向を示す。カプセルの底部を破断する圧力は数秒間で約７〜９バールに達する。その後カプセルのシートを破壊する引張力に達して、抽出された液体は流路部分４２および穴口４３を通して取出されることができる。
【００３３】
本発明は、変形性の限られた半剛性カプセルから抽出を行う装置に関する好ましい実施例によって説明された。しかしながら本発明は、それにも拘わらずに、少量の抽出可能な食品を含む袋の形式をした詰替え容器からの抽出に適用できることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
好ましい実施例による抽出装置の分解図を示す。
【図２】
本発明による突刺しおよび水供給装置のさらに特別な断面図を示す。
【図３】
下側支持部に固定された突刺し部材の好ましい配置を断面図で示す。
【図４】
図３の斜視図である。
【図５】
本発明の突刺し部材を使用した切断原理を示す。

Claims (10)

1. 詰替え容器を受入れるハウジングを備えた中空本体と、前記本体を通って延在し、前記ハウジングと連通する水入口通路と、詰替え容器を通して水を流すために、幾つかの異なる箇所で詰替え容器に突刺さるようにハウジング内に配置された複数の突刺し部材とを含んで構成されている密封詰替え容器に収容された食品を抽出する装置であって、突刺し部材がハウジング内の水入口の方向に対してハウジング内で間隔を隔てられていることと、
   各々の突刺し部材が、
   （ｉ）本体に固定されてハウジング内へ突出する基部であって、詰替え容器の切断開口と共にカプセル内部の水の通路となる空間を形成するように、少なくとも部分的に詰替え容器内に係合するように設計されており、閉じた横断面を有する流路のない中実部材を形成している前記基部と、
   （ｉｉ）基部と鋭角に交わる切断面と
   を有することとを特徴とする装置。
2. 切断面の角度よりも小さい角度で切断面の方向へ向けて徐々に減少する横断面を基部が有していることを特徴とする請求項１に記載された装置。
3. 係合部分の長手方向に対して切断面が１０゜〜５０゜、好ましくは１５゜〜４５゜の切断角度をなしていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された装置。
4. 基部が円形、楕円形、正多角形または不規則多角形の横断面を有していることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載された装置。
5. 基部が０゜〜１０゜、好ましくは３゜〜５゜の角度を有する円錐部分を形成していることを特徴とする請求項４に記載された装置。
6. 詰替え容器がハウジング内に係合されたときに、切断されるべき詰替え容器の面に対して９０゜に近いかそれに等しい角度の切断面を与えるように、突刺し部材がハウジング内に配向されることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載された装置。
7. 基部がその外面に少なくとも１つの開放溝を含んでおり、前記開放溝は詰替え容器に水を導入し易くするために長手方向に配向されていることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載された装置。
8. 水入口通路がハウジング中央に配置されていること、および突刺し部材が前記通路のまわりに中心から外れた状態で規則的に分散配置されていることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載された装置。
9. 突刺し部材の個数が３〜１０、好ましくは４〜６であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載された装置。
10. 詰替え容器を通して加圧水を流すために、複数の異なる箇所で詰替え容器を突刺して穴を開けて詰替え容器内に収容されている食品を抽出する方法であって、突刺し部材の切断部分を使用して複数の異なる箇所で詰替え容器を切断することで、また各箇所にて突刺し部材の基部と切断開口との間に一時的な流れ面を形成することで、突刺しが遂行されることを特徴とする方法。