JP2010528738A - カプセル内に収容された食品液体を遠心分離によって生成するための方法および方法に適合する装置 - Google Patents

Abstract

使い捨てカプセル内に収容される食品物質から、水を上記物質に通すことにより食品液体を生成するための方法であって、上記カプセルの中心で水を導入しつつ、上記カプセルを遠心回転駆動させるステップと、水を上記物質に通して食品液体を形成するステップと、上記カプセルの中心に対して外周へオフセットされる少なくとも１つの液体供給出口を上記カプセルに開口して、上記少なくとも１つの液体供給出口から上記液体を供給するステップとを備える方法。
【選択図】 図９

Description

本発明は、容器内に収容された食品物質から、遠心力を使用して水を上記物質に通すことにより食品液体を生成するための装置およびカプセルシステムに関する。

浸出コーヒーおよびコーヒー粉末から成る混合物が遠心力によって分離される飲料生成は知られている。そのような混合物は、熱水およびコーヒー粉末を所定時間にわたって一緒にすることによって得られる。その後、スクリーン粉末材料が存在するスクリーンを通じて水が押し進められる。

既存のシステムは、例えば欧州特許第０３６７６００Ｂ１号の場合のように、通常は機械の取り外し不能な部分である容器内にコーヒー粉末を配置することから成る。そのような装置は多くの欠点を有する。第１に、コーヒー粉末を容器内に手作業で適切に投入しなければならない。第２に、遠心力を受けるコーヒー廃物が乾燥してしまい、容器の表面をこすることによってコーヒー廃物が除去されなければならない。その結果、コーヒー生成は、多くの手作業を要し、非常に時間がかかる。通常、コーヒー鮮度は様々である可能性もあり、これがカップ品質に影響を及ぼす可能性がある。これは、コーヒーが一般にバルクパッケージによってもたらされる、あるいは、コーヒーが容器自体内で豆から挽かれるからである。

また、コーヒーの手作業の投入および浸出条件（例えば、遠心速度、容器サイズ）に応じて、カップ品質には大いに幅がある可能性がある。

したがって、これらのシステムは、大きな商業的成功に到達するには至らなかった。

独国特許出願第１０２００５００７８５２号では、機械が取り外し可能なホルダを備え、上記ホルダ内には容器の開放したカップ形状部が配置される。他の部分すなわち蓋は、機械の駆動軸に取り付けられる。しかしながら、欠点は集中的な手作業である。他の欠点は、粉末の投入における制御の欠如およびコーヒー粉末の鮮度の制御の欠如に起因してコーヒーの品質を制御するのが困難なことである。

遠心力によってコーヒーを浸出するための他の装置は、国際公開第２００６／１１２６９１号；仏国特許第２６２４３６４号；欧州特許第０３６７６００号；英国特許第２２５３３３６号；仏国特許第２６８６００７号；欧州特許第０７４９７１３号；独国特許第４２４０４２９号；欧州特許第０６５１９６３号；仏国特許第２７２６９８８号；独国特許第４４３９２５２号；欧州特許第０３６７６００号；仏国特許第２１３２３１０号；仏国特許第２５１３１０６号；仏国特許第２４８７６６１号；独国特許第３５２９０５３号；仏国特許第２５３５５９７号；国際公開第２００７／０４１９５４号；独国特許第３５２９２０４号；独国特許第３７１９９６２号；仏国特許第２６８５１８６号；独国特許第３２４１６０６号、および、米国特許第４５４５２９６Ａ号に記載されている。

しかしながら、コーヒーを浸出し、あるいは、他の食品物質を生成するための遠心力の作用は、高圧ポンプを使用する通常の浸出方法と比べて多くの利点を与える。例えば、“エスプレッソ”コーヒータイプの浸出方法では、供給されるコーヒー抽出物の抽出の質に影響を与える全てのパラメータを使いこなすことが非常に難しい。これらのパラメータは、一般に、圧力、圧力と共に減少する流量、流れ特性にも影響を与え且つ挽いたコーヒーの粒径に依存するコーヒー粉末の圧密度、温度、水流分配などである。

したがって、供給される食品液体の品質を制御するために、抽出パラメータを良好に更に独立に制御でき、そのため、抽出パラメータをより良く使いこなせるようになっている新規のカプセルシステムおよび方法を提案する必要がある。

同時に、従来秘術の遠心コーヒー生成装置と比べて便利な食品液体生成方法であって、鮮度および容器内の物質の正確な用量などの重要な品質パラメータの高度な制御によって良好なカップ内品質を与える食品液体生成方法が必要である。

したがって、本発明は、装置内に取り外し可能に挿入できる使い捨てカプセル内に収容される食品物質から、水を上記カプセル内の上記物質に通すことにより食品液体を生成するための液体食品生成装置であって、カプセルにおける水注入ヘッドと、上記カプセルを装置内に保持するためのカプセルホルダとを備える液体食品生成装置において、
上記カプセルホルダに対する中心軸に沿って水を導入するようになっている上記水注入ヘッドの一部としての水注入器と、
上記カプセルホルダの上記中心軸と整列される回転軸（Ｉ）を中心した遠心分離が行われるよう上記カプセルホルダを駆動させるための手段と、
上記カプセルホルダの上記中心軸に対して相対的にオフセットされる位置に配置される少なくとも１つの液体供給出口を上記カプセルに設けるための少なくとも１つの開口手段と、
を備えることを特徴とする液体食品生成装置に関する。

１つの形態において、液体供給出口を設けるための上記開口手段は、少なくとも１つの穿孔部材および／または切断部材および／または焼成部材である。

特に、水注入ヘッドは、不動水注入器と、カプセルホルダに対する閉塞時にカプセルと係合するための回転係合部材とを備える。したがって、係合部材は、装置内でのカプセルの遠心分離中にカプセルホルダと共に回転する。

１つの形態において、液体供給出口の開口手段、例えば穿孔部材または他の手段は、水注入ヘッドの回転係合部材の一部となり得る。

別の想定し得る形態において、液体供給の開口手段、例えば穿孔部材または他の手段は、カプセルホルダの一部となり得る。

一形態において、開口手段は、上記中心軸周りの略円形経路に沿って配される一連の開口手段、例えば穿孔部材または他の手段を備える。

開口手段、例えば穿孔部材は、回転動作を装置からカプセルへ伝えることができるようにカプセルと係合する。

第１の形態において、開口部材、例えば穿孔部材は、カプセルの周囲での装置の閉塞中にカプセルの出口を穿孔するように装置内に配置できる。特に、開口部材は、カプセルの周囲での回転係合部材とカプセルホルダとの相対的な係合中または閉塞中にカプセルを開放するため、例えばカプセルに液体入口を穿孔するために、回転係合部材またはカプセルホルダに装着される。例えば、穿孔部材は、閉塞時にヘッドがカプセルに近づいてカプセルと係合する際にカプセルを穿孔するべく、水注入ヘッドの表面に対して十分に突出して配置される。

一連の穿孔部材は、カプセルの外周に少なくとも４つの小さい液体供給出口を形成するための少なくとも４つの部材を備えることが好ましい。穿孔部材を９０度の間隔で配させることができ、そのため、カプセルの周囲で均一な液体供給を行なうことができる。

穿孔部材は、カプセルと係合することができ、そのため、回転中に回転動作をカプセルへ伝える役目を果たす。

他の形態において、開口部材は、特定量の水がカプセル内に満たされた後にカプセルの液体供給出口を形成するように構成される。

カプセルは、アルミニウムおよび／または高分子材料から形成される穿孔可能な膜を備えてもよい。特に、穿孔可能な膜は１０〜２００ミクロンの厚さを有することができる。

本発明の想定し得る態様において、水注入器は、穿孔部材などの開口手段も備える。開口手段は、カプセルの中心で水を注入するための中空穿孔チューブとして配置される穿孔部材であってもよい。

水注入器の穿孔部材は、５ｍｍ未満の直径、好ましくは０．９〜２．９ｍｍの直径を有する。実際に、カプセル内の圧力は中心から外周へ向かって増大する。中心での水の圧力は、ゼロに近いが、外側へ向かって徐々に増大し得る。したがって、小径の注入器は、カプセルの入口側の圧力を減少させるために小さい入口をカプセルに設ける。

カプセルホルダの駆動手段は、カプセルホルダに対して直接的に接続することができ、あるいは、カプセルホルダに対して間接的に接続することができる。カプセルホルダに対する直接的な接続は、回転モータとモータをカプセルホルダの底部に接続する駆動トランスミッションとを備える回転駆動アセンブリによって得ることができる。駆動トランスミッションは、モータ速度に応じてカプセルホルダに対する正確な伝送速度を与えるために、適切なギア減速器または増幅器を備えてもよい。カプセルホルダに対する間接的な接続は、水注入ヘッドからカプセルホルダへの回転動作の伝達によって得ることができる。この場合、回転駆動アセンブリの駆動トランスミッションは、水注入ヘッドの上側に対して、特にヘッドの回転係合部材に対して直接に接続される。

本発明の装置は、硬質材料、半硬質材料および／または柔軟材料から形成されるカプセルを受けてもよい。カプセルは、プラスチック、アルミニウム、セルロース系材料、または、他の生体分解性材料、および、これらの組み合わせなどの材料から形成されてもよい。カプセルは、穿孔可能な膜から形成される外周壁を有することが好ましい。膜は、浸出されるべき食品物質を受けるカップ形状本体を覆うシール蓋を形成することができる。

一形態では、カプセルの少なくとも１つの液体供給出口の開口手段の下流側にバルブ手段が配置される。バルブ手段は、環状閉塞リングと、カプセルの外周部、例えば縁部に対する閉塞時にリングと弾性的に係合するための弾性手段とを備えていてもよい。

また、本発明は、使い捨てカプセル内に収容される食品物質から、水を上記物質に通すことにより食品液体を生成するための方法であって、
上記カプセルの中心で水を導入しつつ、上記カプセルを遠心回転駆動させるステップと、
水を上記物質に通して食品液体を形成するステップと、
上記カプセルの中心に対して外周へ偏倚（オフセット）される少なくとも１つの液体供給出口を上記カプセルに開口して、上記少なくとも１つの液体供給出口から上記液体を供給するステップと、
を備える方法に関する。

本方法の想定し得る対応において、少なくとも１つの液体供給出口は、装置内でカプセルを穿孔することによって得られる。したがって、カプセルは、保護された雰囲気状態で長期間にわたって保存され得る挽いたコーヒー、インスタントコーヒー、リーフティー、ココア、チョコレート、クリーム、甘味料、および、これらの組み合わせなどの原料を備える気密シールカプセルとなり得る。そのため、カプセルは使用時に装置内で開口される。

本方法の一態様によれば、少なくとも１つの液体供給出口は、カプセルのシール膜を穿孔することによって得られる。膜は、プラスチックおよび／または金属材料から形成できる。

本発明の一形態において、少なくとも１つの入口開口は、カプセルの機械的な穿孔作用によって、例えばカプセルに対して相対的に配置される装置の外部穿孔手段を用いて行なわれる。

この場合、穿孔は、カプセルが装置内に挿入されるときに、例えばカプセルの周囲で閉じる装置の作用によって行なわれる。

本方法によれば、５ｍｍ未満、好ましくは０．９〜２．９ｍｍの開口を通じてカプセル内に水が導入される。前述したように、カプセルの入口側での液体の内圧を減少させることで、漏れの問題を回避するために、カプセルにおいては、十分に小さい水注入口が好ましい。

水は、カプセルの中心に水注入口を穿孔した後、カプセルの中心で導入されることが好ましい。

本発明の一態様によれば、カプセルから供給される食品液体は、流れ制限手段を介して通過される。流れ制限手段は、遠心分離中に少なくとも０．５ｂａｒの相対圧力の圧力降下を与えるように構成することができる。流れ制限手段は、遠心分離中に好ましくは１〜６ｂａｒ、最も好ましくは１．５〜４ｂａｒの相対圧力の圧力降下を与えるように構成される。遠心力を受ける液体の流路内の流れ制限により、遠心力を受ける液体の解放を制御して、水とカプセル内の物質との相互作用を向上させることができるとともに、最終的に、制限部で形成される剪断応力および圧力解放によって液体に対して泡を与えることができる。特に、流れ制限手段により、囲繞部の外周で数バールの圧力を維持することができるとともに、液体の解放を遅らせることができる。

特に、カプセルから供給される液体は、遠心力を受ける液体によって特定の圧力がバルブに及ぼされるときにバルブを開いて開放する。また、バルブは、液体の流れを調整するとともに、カプセル内に設けられる小さい出口を小サイズの粒子、例えばコーヒー微粉によって特に比較的低い圧力値で塞ぐ危険を減らす。

バルブは、カプセルの一部であってもよく、あるいは、装置の一部であってもよい。

結果として、本発明のシステムは、食品液体の制御された解放を行なうことができる食品液体生成のための解決策を与える。例えば、液体の解放は、特定の圧力がバルブ手段に及ぼされるまで遅らせることができる。バルブ手段の開放の遅れは、水とカプセル内に収容される物質との間の相互作用を向上させることができ、カプセル内での流れ閉塞の危険を減らす。

例えばコーヒーの場合には、コーヒーおよびアロマ化合物の良好な抽出を得るために、水と挽いたコーヒー粒子との相互作用を最適化することが有益な場合がある。また、バルブ手段は、泡またはコーヒークレマの形成を向上させ得る制限を与える。

バルブ手段は、液体のための薄い環状積層通路を形成するために加圧液体の作用下でカプセルの係合部に対して相対的に移動する装置の少なくとも１つの係合部によって形成することができる。また、積層通路は、装置の壁に衝突する比較的高速の液体ジェットを形成することもできる。結果として、遠心分離中における比較的高速での装置の衝突面への液体の衝突およびバルブ手段の両方によって引き起こされる制限に起因して、比較的多量の泡を形成することができる。遠心力を受ける液体によってバルブ手段に及ぼされる圧力の大きさに応じて、バルブ手段によって引き起こされる制限の大きさが異なり得る。

可能な形態において、バルブ手段を、カプセル内の圧力の閾値で装置を通じた液体通路を選択的に開放するように較正、あるいは、調整することができる。

カプセルから供給される液体は、カプセル内に設けられるフィルタリング手段によって濾過することもできる。そのような形態は、装置が簡略化されるため、多くの利点を有しており、フィルタがカプセルと共に廃棄されるため、フィルタが洗浄を必要としない。

用語“食品液体”は、ここでは、広い意味を有しており、スープまたはソースなどの料理液体、コーヒー抽出物（挽いたコーヒーおよび／またはインスタントコーヒー粉末から得られる）、液体チョコレート、ミルク（粉末および／または液体濃縮物から得られる）、茶抽出物（インスタントティーおよび／またはリーフティーから得られる）などの飲料液体、あるいは、特殊調製粉乳などの栄養液体、および、これらの組み合わせを包含する。

用語“浸出する”または“浸出される”は、不完全に溶解できる物質（挽いたコーヒーまたはリーフティー）から液体を加圧下で抽出するという狭い意味で解釈されるべきではなく、抽出、煎じ出し、吸収、溶出、希釈、分散、混合、乳化、発泡などのプロセスを含む、食品物質と液体、好ましくは水との相互作用プロセスを包含するものとして広い意味で解釈されるべきである。

用語“穿孔する”は、広い意味で解釈されるべきであり、カプセルの壁に貫通開口を設けるための機械的プロセスおよび／または熱的プロセスを含む。

本発明の更なる特徴は、以下の図面の詳細な説明に現れる。

本発明のカプセルの上から見た斜視図である。 本発明のカプセルの下から見た斜視図である。 シール箔が除去されたカプセルの斜視図である。 本発明のカプセルの断面図である。 本発明のカプセルの上から見た蓋の斜視図である。 図４のカプセルの下から見た蓋の斜視図である。 本発明の飲料生成装置の斜視図である。 飲料生成モジュールの開放形態の斜視図である。 カプセルの周囲を閉じる閉塞形態における飲料生成モジュールのＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図９の図の拡大図である。 図９および図１０のモジュールの水注入アセンブリの図である。 図９に類似するが本発明の他の実施形態における飲料生成モジュールの断面図である。 図１２のモジュールの詳細図である。 本発明のカプセルの変形例の断面図である。 図１４のカプセルの蓋の裏面から見た図である。 本発明の他の形態に係るカプセルの斜視断面図である。 図１６のカプセルの断面図である。 更に他の形態に係るカプセルの断面図である。

図１および図２に示されるように、本発明の好ましいカプセル１は一般に皿状本体２を備えており、上記本体上に対してシール箔３がシールされる。シール箔３は、本体の外周縁４上にシール環状部５でシールされる。外周縁４は、外側へ延びて、例えば約２〜５ｍｍの小さい環状部を形成することができる。皿状本体は底壁６と側壁７とを備え、側壁７は、底壁と対向する本体の大きな開放端の方向に広がることが好ましい。皿状本体は硬質または半硬質であることが好ましい。本体は、食品用プラスチック、例えばポリプロピレンから形成することができ、ＥＶＯＨ等またはアルミニウム合金またはプラスチックとアルミニウム合金との複合体などのガスバリア層を伴う。シール箔３は、バリア層またはアルミニウム合金またはプラスチックとアルミニウム合金との組み合わせも含むプラスチック積層体などの薄い材料から形成することができる。シール箔は、通常、例えば５０〜２５０ミクロンの厚さを有する。シール箔部材は、本説明において後述するように、水注入口および飲料出口を形成するために穿孔することができる。

図３〜図６の実施形態に関して、本発明のカプセルは、皿状本体内に挿入される蓋８を形成する内側部材を備える。蓋８および本体２は、食品物質２２を受けるための内部囲繞部１４を協働して画定する。カプセルは、中心軸Ａ周りに回転対称を成すことが好ましい。しかしながら、カプセルは、必ずしも軸Ａ周りの円形断面を有さなくてもよく、正方形状または多角形状などの他の形状を成してもよいことに留意すべきである。蓋８が図５および図６に示されている。蓋は、中央部９と外周部１０とを備えるプラスチックのディスクの形状を成すことができる。中央部は、略平坦を成すことができ、飲料生成装置の水注入部材の導入を可能にするための入口ポート１１を備えていてもよい。蓋の内面１２において、入口ポートは、囲繞部内の物質の完全な湿潤を確保し、それにより、例えば“乾燥粉末スポット”を残す危険を減らすために、本体の底部の方向へ向けて水が案内されることを確実にするのに役立つ管状入口部１３によって延びることができる。入口ポートは、破壊可能あるいは穿刺可能な閉塞部品１５によって閉じられることが好ましい。この部品は、囲繞部の物質が蓋の上面とシール箔との間の隙間を満たすことを防止する役目を果たす。蓋は、収集凹部１６を含む外周部１０を更に備える。収集凹部は、シール箔の方向で開放するＵ形状の横断面（図３）を成す。凹部は、蓋の外周で連続的に延びていることが好ましいが、例えば補強要素または壁によって分離されてもよい幾つかの不連続な凹状部に置き換えることができる。収集凹部は壁の内周部１７を備えており、上記内周部には、囲繞部１４と収集凹部１６との間の流体連通部を形成する一連の出口開口１８が設けられる。

出口開口は、囲繞部内の遠心力を受ける液体の流れの制限部を形成する。遠心力を受ける液体は、生成されるべき飲料のタイプに応じて寸法付けられ得る開口に通される。例えば、エスプレッソまたはリステロットコーヒー抽出物の場合には、ランゴ（ｌｕｎｇｏ）または“アメリカーノ”コーヒー抽出物の場合よりも小さい開口を設けることが有益となり得る。同じ回転速度の場合、より小さい開口は、遠心力を受ける液体に対する高い抵抗を生み出し、それにより、遠心力を受ける液体がカプセル内により長くとどまる。結果として、水とコーヒー粒子との間の相互作用が更に高くなり、より多くの液体がコーヒー固形物中に含浸し得る。

この例に示されるように、開口は、壁の内周部１７に間隔を隔てて配されるスロットまたは穴であってもよい。例えば、スロットの数は、５〜２００個、好ましくは１０から１００個の範囲であってもよい。これらのスロットは、物質の統計的な平均粒径よりも小さい幅を有することが好ましい。例えば、スロットは、挽いたコーヒーである物質に関しては、５００ミクロン未満の幅を有する。スロットは、必要に応じて、中央部９あるいは凹部１６の底部で延びていてもよい。スロットは、物質の統計的な平均粒径よりも小さい直径を有する断面の穴に置き換えることができる。

本説明において後述するように、シール箔を貫通して穿孔部材を導入することにより、カプセル内で生成される浸出液体のための出口を形成できるように、収集凹部１６は例えば２〜１０ｍｍの深さの浅い外周溝を形成する。収集凹部１６は、皿状本体のシート部２０上に当接する縁部を形成する外周部１９を更に備える。外周部１９は、ほぼぴったりと嵌め合う係合によってシート部２０に係入することができる。本体の側壁の内面に沿って皿状本体の底部の方向に延びる更なるシール部２１は、蓋とカプセルの本体の内面との間への液体の想定し得る侵入に抗する更なるシールを形成するために凹部から延びることができる。無論、収集凹部手段の形状は、本発明の範囲から逸脱することなく異なる形態をとることができる。例えば、（図１３に示されるように）凹部１６を皿状本体の側壁７および蓋８によって形成することができる。この場合には、外周部１９を省くことができる。

図示のように、一連の出口開口、例えばスロット１８は、中心軸Ａに対して囲繞部の広がり部分あるいはその近傍に配置されるのが好ましい。したがって、遠心力を受けた液体は、本体の側壁の内面に沿って案内されて、蓋の内面１２へと至り、その後、スロットを通り抜ける傾向がある。蓋８は、それが皿状本体の周縁にシールされるときに、シール箔３によって完全に閉じられる。想定し得る別の手段において、シール箔は、スロットの領域を含む収集凹部だけを覆うことができる。

蓋８は、例えば熱成形プラスチックまたは射出プラスチックから成る硬質または半硬質部材であってもよいことに留意すべきである。しかしながら、この部品は、本発明の範囲から逸脱することなく皿状本体の内面に対してシールされる柔軟な膜から形成することもできる。

また、フィルタ壁を蓋の内面１２に当接させて囲繞部の内側に配置することもできることに留意することができる。フィルタ壁は、例えば、粒子サイズが非常に薄い物質のためにおよび／または高い圧力降下を生み出すことによって遠心力を受ける液体の囲繞部からの解放を遅らせるために、改善された濾過を行なうことができる。フィルタ壁は、蓋の表面１２上に接着される濾紙または薄いプラスチックフィルムであってもよい。

蓋は、皿状本体内に簡単に挿入することができ、あるいは、任意の適した接続手段、例えば超音波溶着によって固定することができる。

本発明のカプセルおよび飲料生成装置を含むシステムが図７および図８に示され、ここで説明される。

このように、システムは、前述したカプセル１と、飲料生成装置２３とを備える。装置はモジュール２４を有しており、上記モジュール内にカプセルを挿入することができる。カプセルは浸出されるための食品物質を収容しており、また、カプセルは使用後にモジュールから除去されて処分される（例えば、有機および無機の原材料の廃棄あるいはリサイクルのため）。モジュール２４は、水リザーバ２５などの給水源と流体連通する。ポンプ２６などの流体輸送手段がモジュールと給水源との間の流体回路２７に設けられる。水がモジュール内に入る前に流体回路内で水を加熱するために温水器２８が更に設けられる。リザーバからくる新鮮な水を加熱するために流体回路内に温水器を挿入することができ、あるいは、温水器が水リザーバ内にあってもよく、そのような場合には水リザーバが湯沸し器になる。無論、ウォータープラグ接続部を介して家庭用給水源から直接に水を取り込むこともできる。

水を低圧または更には重力圧力でモジュール２４に供給することができる。例えば、モジュールの水注入口では、大気圧を上回る０〜２ｂａｒの圧力を想定することができる。ピストンポンプのような圧力ポンプが利用される場合には、２ｂａｒよりも高い圧力の水を供給することもできる。

浸出モジュール２４は、水注入サブアセンブリまたは水注入ヘッドとカプセルホルダを含む液体受けサブアセンブリとを主に構成する２つの主要なカプセル包囲サブアセンブリ２９、３０を備えることができる。２つのサブアセンブリは、装置内のカプセルのための位置決め心出し手段を形成する。

２つのサブアセンブリは、互いに閉じて、例えばバヨネット型接続システム３１によってカプセルを内部に取り込む。液体受けサブアセンブリ３０は、例えば、カプセルからくる遠心力を受ける液体をカップまたはグラスなどの給仕容器へと案内するためにサブアセンブリの側面で突出する液体ダクト３２を備える。図８に示されるように、液体ダクトは、回転ドラム３４によって形成されるカプセルホルダの周囲に短い距離で配置される円筒壁を形成する液体受け部３３と連通し、回転ドラム３４内にはカプセルが挿入される。本説明において後述するように、液体受け部は、ドラムと共に、液体を収集するための中間キャビティ６３を形成する。液体受けサブアセンブリ３０の下側には、カプセル受けドラム３４をサブアセンブリの内側で回転駆動させるための手段が配置される。

駆動手段は、電力またはガス出力が供給され得る回転モータ４０を備えることが好ましい。

水注入サブアセンブリは、上流側が水流体回路２７と連通する水注入口３５を備える水注入面を備える。

図９および図１０に関して、回転ドラム３４は、カプセルを受けるように相補的形状を成す内部キャビティ３６を有する中空カプセルホルダとして形成される。回転ドラム３４は、それ自体、ボールベアリングまたはニードルベアリングのような回転案内手段３９によって液体受け部３３の外側ベース３８に対して回転関係に維持される回転シャフト３７によって軸方向に延びる。したがって、回転ドラムは中央軸Ｉ周りに回転するようになっており、一方、受け部の外側ベース３８は装置に対して固定される。液体受け部３３は、例えばボルト４４によってモータのハウジング４３に固定することができる。ドラムの回転シャフト３７とモータ４０のシャフト４２との間の接合部分には機械的カップリング４１が配置される。

図１０および図１１に示される水注入サブアセンブリ２９を考慮すると、水注入サブアセンブリ２９は、装置の長手方向軸Ｉに対して固定される中心に配置される水注入器４５を備える。水注入器は、水を注入口３５からカプセルの囲繞部１４の内側に突出するようになっている水排出口４７へと輸送するための中心管状部材４６を備える。水排出口は、カプセルの閉塞箔と蓋の管状入口１３の最終的に破壊可能な部分とを貫通する穿刺穴を形成できる鋭利な管状チップなどの穿刺手段４８から形成される。

水注入器の周囲にはカプセル回転係合部４９が装着される。係合部４９は、水注入器と、係合部４９と注入器４５との間に挿入されるボールベアリングまたはニードルベアリング５０などの回転案内手段とを受けるための中心孔を有する。係合部は、係合部４９のディスク形状係合壁５５から突出する出口穿孔部材５１、５２、５３、５４を更に備える。穿孔部材は、カプセルのシール箔３に小さい穴をカットあるいは穿孔できる傾斜切断面を有する小さい円筒部であってもよい。穿孔部材は、壁５５の外周に配置され、好ましくは、遠心力を受ける液体がカプセルから出て幾つかの液体の流れを形成するように幾つかの開口をカプセルに設けるべく均一に配される。

本発明の１つの態様によれば、水注入サブアセンブリ２９は、装置から排出される液体の流れを制御するためのバルブシステム５６を更に備える。バルブシステム５６は、スプリングなどの弾性荷重手段５８の力によって付勢される環状係合部５７の形態を成してカプセル回転係合部４９上に配置することができる。環状係合部５７は、弾性荷重手段の力によって液体の流れを制限できるようにカプセルの外周縁４に対して閉塞力を加える押圧外周面５９を含む。押圧外周面５９は、局部領域でシール圧を増大するために円錐または“Ｖ”を形成することができる。係合部５７は内部ベース部６０を更に備える。そのため、弾性荷重手段５８は、ベース部６０と係合部４９の抗力部６１との間に位置される空間内に挿入される。したがって、休止位置では、バルブシステムの係合部５７は、弾性手段５８の圧縮作用によりカプセルの周縁で閉塞を保つ。

カプセル係合サブアセンブリ２９は、２つのサブアセンブリがカプセルの周囲で互いに相対的に閉じられるときに液体受けサブアセンブリ３０の内部環状チャンバ６３内に突出するスカート管状部６２を更に備えてもよい。このスカート管状部６２は、バルブシステムを通過する遠心力を受ける加圧下の液体のための衝突壁を形成する。この管状部６２はサブアセンブリ２９に固定されるのが好ましい。上記サブアセンブリは、液体受けサブアセンブリ３０に対する接続を容易にするための操作部６４を更に備える。この操作部６４は、把持のためのギザギザのある外周面を有することができる。操作部は、ネジ６７によってサブアセンブリ２９の固定ベースに固定することができる。

無論、この操作部は、レバー機構または同様の操作手段に置き換えることができる。

既に説明したように、２つのサブアセンブリ２９、３０の相対的な接続のために接続手段が設けられる。例えば、水注入サブアセンブリ２９の管状面の側部には、液体受けサブアセンブリ３０の管状面のサイドロック開口６６と係合できる小さいピン６５が設けられる。したがって、２つのサブアセンブリ間の接続は、ピンが長方形の開口６６と係合できるようにするための回転角動作または螺旋閉塞動作によって行なうことができる。無論、このバヨネット型接続手段を置き換えるために他の接続手段を想起できる。例えば、ネジ切り手段または並進閉塞手段が当業者によって想起され得る。

本発明のカプセルシステムは、基本的に以下の原理にしたがって動作する。カプセル装置は、２つのサブアセンブリ２９、３０を互いに相対的に移動させることによって、例えばバヨネット型接続を外して２つのサブアセンブリ２９、３０を分離することによって開放される。その結果、食品物質を収容する使い捨てのシールされたカプセル１を装置内に挿入すること、すなわち、カプセル１を回転ドラムのキャビティ３６内に配置することができる。カプセルは、上記カプセルがシール箔３によって気密に閉じられる状態で装置内に配置することができる。その後、装置は、サブアセンブリ２９が元のサブアセンブリ３０に接続し直されて接続手段によってロックされることにより閉じられる。ロック位置において、カプセルは、カプセルのシール箔を貫通して穿孔する水注入器をカプセルの水注入口３５を通じて導入することによって開放される。同時に、出口穿孔部材５１〜５４によってシール箔の外周に幾つかの液体出口が穿孔される。そのため、中心の水注入器４５を介して水をカプセル内に導入することができる。水がカプセル内に導入される間にガスがカプセルから逃げることができるようにするため、注入サブアセンブリに通気穴を形成することができる。カプセルは、回転モータ４０を作動させることにより回転駆動させることができる。遠心分離動作は、カプセル内への水注入が開始されると同時、あるいは、この水注入動作が始まる少し後または前に開始することができる。

例えば、挽いたコーヒーを浸出する場合には、カプセルを回転させることによって遠心動作を開始する前に数秒間にわたって水がカプセル内を満たすことができれば有利な場合がある。この場合、液体が遠心力を受ける前に水がコーヒー中に適切に浸み込むことができ、それにより、コーヒー部分が乾燥したままとなるコーヒー領域を避けることができる。遠心分離は、カプセルの中心軸Ａに整列されるのが好ましい装置の回転中心軸Ｉ周りでカプセルを回転させることによって行なわれる。回転速度は、好ましくは１０００〜１２０００回転／分（ｒｐｍ）、より好ましくは１５００〜８０００ｒｐｍである。浸出されるべき液体および／またはカプセル内の物質の性質にしたがって回転速度を設定するために、装置に制御ユニットを設けることができる。回転速度が高くなればなるほど、カプセルの外周壁により高い圧力が及ぼされるとともに、より多くの物質がカプセルの側壁に締め固められる。高速回転が固形物含有量の低いコーヒー抽出物の浸出を促進させることに留意することは重要である。これは、コーヒー層中の液体の滞留時間が短いからである。回転速度が低いと、高力価の（コーヒー固形物含有量が高い）コーヒーが得られる。これは、カプセル中の液体の滞留時間が長いからである。浸出は、水が物質を横切り、それにより、物質の抽出または部分分散あるいは全分散または溶出がなされることによってカプセル内で行なわれる。その結果、遠心力を受ける液体は、例えば蓋８を貫通してカプセルに設けられた複数の出口開口１８を通過することができる。

遠心力の作用下で、コーヒー粉末などの物質はそれ自体が径方向に圧縮されてカプセルの囲繞部の外周壁７、１７に締め固められる傾向がある。一方、水は、物質を貫通して流れるように押し進められる。これにより、物質が圧縮されて水によって念入りに湿潤される。カプセルの高速回転動作に起因して、遠心力はそれ自体が物質塊に対して均一に作用する。その結果、水分配も、カプセル内に圧力を及ぼすために圧力ポンプを使用する通常の方法と比べて更に均一になる。結果として、適切に湿潤されない、したがって、適切に浸出されない、分散されない、あるいは、溶出されない領域をもたらし得る物質を通じた選択的な流路のリスクが低くなる。挽いたコーヒー粉末を用いる場合、カプセルの内部側壁に達する液体は液体抽出物である。この液体抽出物は、その後、カプセルの側壁の内面に沿って上方へ流される。カプセルの側壁７の広がりは、カプセル内の液体の開口の方向での上向きの流れを促進する。

カプセルの囲繞部のこれらの出口開口１８は、カプセル内に蓄えられる物質に応じて寸法付けられる。小さい幅のスロットまたは小さい直径の穴などの小さい開口は、液体抽出物だけが開口を通過できるようにしつつ固体粒子をカプセルの囲繞部内に保持するためのフィルタリング機能を与える傾向がある。前述したように、開口は、水と物質との相互作用に影響を及ぼすとともに飲料の上面における泡またはクレマの形成に影響を及ぼす流れ制限部も形成できる。これらの穴は、剪断力を生み出して、結果として泡またはコーヒークレマを生成する十分な制限部も形成する。カプセル内に収容される一部のガスは、液体に捕捉される可能性があるとともに、制限後の圧力解放に起因して多数の小さい泡を液中に形成する。

また、装置のバルブシステム５６は、液体がカプセルから出るときに液体の圧力がバルブで増大するにつれて開放し始めることができる。したがって、水とカプセル内に収容された物質との間の十分な相互作用を可能にするために、バルブシステムによって開放前の特定の時間遅延を制御することができる。この制御される遅延は、遠心速度、弾性荷重手段によって及ぼされる力（すなわち、スプリング剛性）、物質および出口開口などによって生み出される圧力降下などの様々なパラメータに依存する。バルブシステムの開放は、バルブシステムの押圧面５９がその内面で液圧が増大するときに上昇することによって起こる。なお、カプセルの周縁は、液体の圧力の作用下で屈曲するようにかなり柔軟にすることもできる。したがって、押圧面とカプセルとの間の相対的な動きは、バルブシステムの上流側の小さい隙間から液体が逃げるための小さい通路を形成する。比較的高い回転速度では、スカート部６２の内面に衝突する液体のジェットを形成することができる。液体は、液体受けサブアセンブリのキャビティ６８を満たし始め、また、液体は、液体ダクト３２を通じて流出して、下側に配置されるカップまたはグラス内に収集され得る。

図１２および図１３に示される本発明の他の形態では、同じあるいは同等の技術的手段を特定するために同じ参照符号が用いられている。この形態において、バルブシステム５６は、水注入サブアセンブリ２９の固定部６１と締め付け面５９との間に挿入するゴム弾性Ｏリング６９によって弾性荷重手段が得られるという点で異なる。Ｏリングは、バルブシステムの２つの凹部７０、７１間に保持される。先と同様に、浸出中、カプセル内の液体の圧力は、締め付け面５９を押し上げて、カプセルの周縁４と締め付け面との間に通路を形成する傾向にある。締め付け面は、周縁に対して力の集中をもたらすことができる鋭利な先端または縁を伴って形成することができる。無論、弾性荷重手段および締め付け部が同じ要素であることを想起できる。例えば、締め付け部をゴム弾性材料から形成することができる。

図１２および図１３の形態において、水注入器は、穿刺手段を有さないカプセルにおける簡単な水注入口であってもよい。この場合、カプセルは、それが装置内に挿入される前に予め開放される。すなわち、シール箔が剥離によって除去され、あるいは、カプセルが装置内に挿入される前に中心穴が穿孔される。更に、カプセルの上面に対して特定のシール圧を加えるシール手段７２によって水注入器のシール係合を行なうことができる。したがって、水がカプセルの上面に沿って漏れてカプセルを迂回して液体出口を通じて直接に流出することが防止される。

本発明のカプセルは、図１４および図１５に示される実施形態などの様々な実施形態をとることができる。カプセルの一般的な構造は、濾紙、織部または不織部、あるいは、他のメッシュ膜または多孔質膜７２によって出口開口が形成される点を除き、先の実施形態の場合と同じである。したがって、皿状本体２内に挿入される蓋８は、多孔質材料から成る周方向帯を備える。多孔質材料は、流れを制限して、例えば０．５〜４ｂａｒの特定の圧力降下を生み出すとともに、固体粒子のフィルタリングをもたらす。特に、材料の孔のサイズは、コーヒー微粉、すなわち、９０ミクロン程度の小さい粒径の粒子も保持するように選択することができる。また、圧力降下は、多孔質帯の開放面全体が帯の表面の表面積全体の５０％未満のときにも得られる。紙材料、織物材料、メッシュ材料、または、多孔質材料は、蓋に溶着あるいは結合され得る１つまたは複数の帯から形成することができる。

他の想定し得る形態では、凹部１６を多孔質圧縮性材料によって満たして、フィルタリング機構を同様に果たすことができる。例えば、材料がスポンジまたは織物であってもよい。

図１６および図１７によれば、本発明のシステムにおけるカプセルは、皿状本体２と多孔質壁８０とから形成される囲繞部を備えていてもよい。皿状本体は、食品物質を格納するための主キャビティ８２と、遠心分離プロセス中に多孔質壁８０を横切る液体抽出物を受けるための外周凹部８１とを備える。凹部８１は、内縁８３と外周縁８４とによって画定される。多孔質壁８０は、凹部８１の内縁８３に取り付けることができる。本体の外周縁８４に気密箔膜８６が取り付けられるのが好ましい。多孔質壁８０と箔膜８６との間に自由空間８５を形成するために内縁が外周縁よりも下側に配置されるのが好ましい。多孔質壁を熱溶着または超音波溶着によって内縁８３にシールすることができる。

多孔質壁８０は、その全面にわたって、あるいは、壁の外周部のみに沿って開口（すなわち、孔）を有することができる。図１６は、通常は開口を有する壁の部分８７を示しており、これに対し、中央部分８８は開口が無い。

異なる形態では、２つの部分８７、８８が開口を有する。

圧力は、様々なファクタ、特に、装置内でのカプセルの回転速度、壁の外周部分８７の半径（特に、部分８７での相対遠心力“ｇ”を決定する）、および、開口のサイズに依存する。開口のサイズは１〜６００ミクロンであることが好ましい。より好ましくは、開口のサイズは、カプセルのその中心軸に沿う遠心分離中に特定の圧力降下を引き起こす流れ制限手段を形成するように１０〜２００ミクロンである。多孔質壁の孔の全表面積は、上記壁の表面積全体の５０％未満、最も好ましくは４０％未満にすべきである。

図１６および図１７のカプセルは、物質を収容する囲繞部８２内に水を注入するためにその中心８９を穿孔することができる。結果として、外側箔８６および内壁８０の両方が穿孔される。カプセルは前述したように装置内に挿入される。カプセルは、例えば１０００〜１６０００ｒｐｍ、より好ましくは５０００〜１２０００ｒｐｍの所定の速度で遠心回転駆動される。浸出または溶出プロセスは、水が物質を横切ることによって囲繞部内で行なわれる。遠心作用の結果として、食品液体は、壁の多孔質部分８７（最終的には、部分８８が多孔質の場合には、部分８８も）を横切り、隙間８５を介して、その後、環状凹部８１を介して、囲繞部から流出する。液体は、凹部８１よりも上側の箔に形成される穿孔穴を介してカプセルから流出できる。

図１８は類似のカプセルを示しているが、内側多孔質壁８０は、外側気密箔８６に対してシールされる中央部８８０と、箔８６から離間する外周部８７０とを備える。この例では、外周部８７０が囲繞部の外側開口を備える。中央部８８０は、開口を有していてもよく、あるいは、開口が無くてもよい。この実施形態では、外側箔８６および壁の内側部分８８０の両方が一緒にシールされているため、液体が外側箔８６と壁の内側部分８８０との間を通ることができない。十分な圧力降下がカプセルの壁の部分８７０で引き起こされる場合には、必ずしも前述したバルブなどの更なる流れ制限手段を装置に設ける必要がない場合がある。この場合には、カプセルにおける流れ制限手段により、囲繞部内で十分な圧力を維持することができ、したがって、物質、例えば挽いたコーヒーと水との間の良好な相互作用を得ることができる。例えば、１０〜２００ミクロンの範囲内の孔を備える織高分子膜を備えるカプセルを用いると、クレマを伴う良好なエスプレッソタイプのコーヒーを生成することができる。

なお、制限手段、例えば開口を備えるカプセルの外周部は、図１６〜図１８の例の場合のように回転軸に対して略垂直に方向付けること、あるいは、図１〜図６の例の場合のように上記軸に対して傾けることができる。

他の想定し得る形態において、流れ制限は、カプセル内および／または装置内の障害物によって、あるいは、液体のための曲がりくねった流路を形成する同様の構造によって得ること、あるいは、補完することができる。

本発明のシステムカプセルは、通常のシステムを用いるよりも高い固形物含有量を伴う注目すべき浸出結果を与える。結果は、カプセル間で非常に再現性がある。驚くべきことに、クレマもかなり向上され、よりクリーミーで、より安定した厚い質感を伴う。

なお、制限手段の圧力降下は、カプセル内に加圧水を満たして、液体が制限手段すなわちバルブシステムを通過できる注入点で水の圧力を測定することから成る圧力測定試験によって測定することができる。

無論、本発明は、以下の特許請求の範囲に含まれる多くの変形を包含し得る。

Claims (14)

1. 内部に取り外し可能に挿入できる使い捨てカプセル内に収容される食品物質から、水を前記使い捨てカプセル内の前記物質に通すことにより食品液体を生成するための液体食品生成装置であって、水を前記使い捨てカプセル内に注入するための水注入ヘッドと、前記使い捨てカプセルを装置内に保持するためのカプセルホルダとを備える液体食品生成装置において、
   前記カプセルホルダに対する中心軸に沿って水を導入するようになっている前記水注入ヘッドの一部としての水注入器と、
   前記カプセルホルダの前記中心軸と整列される回転軸（Ｉ）を中心とした遠心分離が行われるように前記カプセルホルダを駆動させるための手段と、
   前記カプセルホルダの前記中心軸に対して相対的に偏倚される位置に配置される少なくとも１つの液体供給出口を前記使い捨てカプセルに設けるための少なくとも１つの開口手段と、
   を備えることを特徴とする液体食品生成装置。
2. 前記開口手段が、少なくとも１つの穿孔部材および／または切断部材および／または焼成部材を備える、請求項１に記載の液体食品生成装置。
3. 前記開口手段が、前記中心軸周りの略円形経路に沿って配される一連の穿孔部材を備える、請求項２に記載の液体食品生成装置。
4. 前記一連の穿孔部材が、前記使い捨てカプセルの外周に少なくとも４つの小さい液体供給出口を形成するための少なくとも４つの部材を備える、請求項３に記載の液体食品生成装置。
5. 前記開口手段が、前記使い捨てカプセルの周囲での回転係合部材と前記カプセルホルダとの相対的な係合中または閉塞中に前記カプセルを開放するために、例えば前記使い捨てカプセルに液体入口を穿孔するために、回転係合部材または前記カプセルホルダに装着されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体食品生成装置。
6. 前記水注入器が穿孔部材を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の液体食品生成装置。
7. 前記穿孔部材が、前記使い捨てカプセルの中心で水を注入するための中空穿孔チューブとして配置されている、請求項６に記載の液体食品生成装置。
8. 前記穿孔部材が、５ｍｍ未満の直径、好ましくは０．９〜２．９ｍｍの直径を有する、請求項７に記載の液体食品生成装置。
9. 使い捨てカプセル内に収容される食品物質から、水を前記物質に通すことにより食品液体を生成するための方法であって、
   前記使い捨てカプセルの中心で水を導入しつつ、前記使い捨てカプセルを遠心回転駆動させるステップと、
   水を前記物質に通して食品液体を形成するステップと、
   前記使い捨てカプセルの中心に対して外周へ偏倚される少なくとも１つの液体供給出口を前記使い捨てカプセルに開口して、前記少なくとも１つの液体供給出口から前記液体を供給するステップと、
   を備える方法。
10. 前記少なくとも１つの液体供給出口が前記使い捨てカプセルを穿孔することによって得られる、請求項９に記載の方法。
11. 前記少なくとも１つの液体供給出口が前記使い捨てカプセルのシール膜を穿孔することによって得られる、請求項１０に記載の方法。
12. ５ｍｍ未満、好ましくは０．９〜２．９ｍｍの開口を通じて前記使い捨てカプセル内に水が導入される、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記使い捨てカプセルの中心に水注入口を穿孔した後、前記使い捨てカプセルの中心で水が導入される、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 内部に取り外し可能に挿入できる使い捨てカプセル内に収容される食品物質から、水を前記使い捨てカプセル内の前記物質に通すことにより食品液体を生成するための装置であって、水を前記使い捨てカプセル内に注入するための水注入ヘッドと、前記使い捨てカプセルを前記装置内に保持するためのカプセルホルダとを備える前記装置を具備するシステムにおいて、
    食品物質を収容して当該装置内に挿入される使い捨てカプセルを備え、
    前記装置が、
    前記カプセルホルダに対する中心軸に沿って水を導入するようになっている前記水注入ヘッドの一部としての水注入器と、
    前記カプセルホルダの前記中心軸と整列される回転軸（Ｉ）を中心とした遠心分離が行われるよう前記カプセルホルダを駆動させるための手段と、
    前記カプセルホルダの前記中心軸に対して相対的に偏倚される位置に配置される少なくとも１つの液体供給出口を前記使い捨てカプセルに設けるための少なくとも１つの開口手段と、
    を備えることを特徴とするシステム。

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