JP2012501199A - 遠心力を使用した制御型飲料製造装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、密閉カプセル（３）に含まれる、小分けされた食品物質から液状食品を調製するための飲料製造装置であって、密閉カプセル（３）を収容する遠心分離ユニット（２）と、遠心分離ユニット（２）の回転運動を可能にするために遠心分離ユニット（２）に接続される駆動手段（５）と、遠心分離ユニット（２）に接続される液体供給手段（４、６、７）と、供給される液体の流量または圧力を測定する手段（８）と、液体の測定された流量または測定された圧力に応じて駆動手段の回転速度を制御する制御手段（９）とを備える飲料製造装置に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、遠心力を使用して、食品物質（食品材料）に液体を通過させることにより、容器内に含まれる食物材料から液状食品を調製するための装置およびカプセルシステムに関する。特に、本発明は、飲料調製時の液体の流量を制御するための装置および方法に関する。

浸出されたコーヒーとコーヒー粉末とから成る混合物を遠心力で分離することによって、飲料を調製することは周知である。この混合物は、所定時間、熱湯とコーヒー粉末とを相互作用させることによって得られる。その後、水がスクリーンに通されて、スクリーン上に粉末物質が残る。

既存の遠心分離システムには、コーヒーの濃さが適切に調節できないという不都合がある。

例えば、英国特許第１５０６０７４号明細書は、コーヒーを濾過するためのフィルタを備える遠心分離装置に関する。しかし、コーヒーと熱湯との接触時間は制御できない。例えば、コーヒー粒子は、コーヒーの中での液体の残留時間、ひいては抽出液の品質に影響を与える可能性がある。

その一方で、固定または圧力応動絞り手段などによって、セル内の圧力を増加させる解決策が周知である。

欧州特許第６５１９６３号明細書にあるように、回転速度を増加させることによって遠心分離セル内の圧力を増加させることが周知である。この文献では、圧力増加は、遠心分離セルの蓋とカップとの接触面に挟まれるゴム弾性要素によって得られる。この要素は、弾性的に変形して、接触面で一定の圧力に達した時に液体の濾過通路を残す。

仏国特許第２４８７６６１号明細書、米国特許第４５４５２９６号明細書、国際公開第２００６／１１２６９１号は、圧力を増加させるためにフィルタの下流側に固定絞り手段が配置された遠心分離システムに関する。しかし、これらのシステムでは、コーヒーと水との接触時間が正確には制御されない。英国特許第１５０６０７４号明細書に見られるように、コーヒーの味は、セル内の速度ひいては圧力を変えることによって変更できる。

英国特許第２２２７４０５号明細書は、回転速度および／または回転時間が所定の浸出濃度のコーヒーが得られるように設定できるコーヒー浸出調製装置を開示している。

国際公開第２００７／０４１９５４号は、ミル段階と抽出段階とを組み合わせたコーヒーメーカーに関する。抽出されたコーヒーの風味を調整するのに、さまざまな手法を使用することができる。第１の手法は、ミルの段階で、コーヒー粉末の粒子サイズを調整する手法である。第２の手法は、挽いたコーヒー粉末に水が浸透する速度を調整する手法である。したがって、さまざまな抽出バスケットの回転速度が制御装置によって設定される。不利点は、粉体特性を考慮に入れた粉末コーヒーの流れ特性、コーヒーの圧縮度、水質、温度などに応じて、コーヒーの濃さおよび他の品質特性（例えば、クレマ）が大きく変わる可能性があることである。

国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ０８／０５６３１０明細書では、遠心分離セル、例えば、コーヒー粉末を含むカプセルの中または外側に、流れ絞りが配置される解決策が提案されている。流れ絞りは、背圧を付与する調節弁を備えることができる。弁は、セル内の圧力影響下で開口する。弁は、弾性要素（ゴムまたはバネ）によって予負荷される。抽出される液体および／またはカプセルの物質に応じて回転速度を設定するために、装置内に制御ユニットを備えることができる。

先行技術に基づいて、本発明は、材料を通過する流れ特性を考慮した遠心分離式飲料製造装置において、コーヒーまたは紅茶飲料などの液状食品の濃さを効率的に制御可能にする装置および方法を提供することを目的とする。

本発明はさらに、液体飲料、特に、コーヒー飲料用の異なる高さの泡または「クレマ」を作ることができる装置および方法を提供することを目的とする。

特に、本発明の一態様は、確実に、重要となる飲料の品質特性を正確に制御できるということである。特に、本発明の一態様は、確実に、飲料の濃さまたは濃度を再現可能にすること、つまり、この特徴が同一の希望する飲料に対してほとんど変化しないようにすることである。さらに、本発明の一態様は、確実に、重要となる飲料の品質特性（すなわち、濃度、コーヒーのクレマの高さ）および飲料の量を、希望する飲料の種類に応じて制御可能に製造し、選択することができるようにすることである。

第１の態様では、本発明は、カプセルまたはセル内に含まれる、小分けされた食品物質から液状食品を調製する飲料製造装置で、カプセルまたはセルを収容する遠心分離ユニットと、遠心分離ユニット内のカプセルまたはセルの回転動作を可能にするために遠心分離ユニットに連結される駆動手段と、遠心分離ユニットに連結されてカプセルまたはセルに液体を供給する液体供給手段と、液体の流量または液体の圧力を測定する手段と、液体の測定流量または液体の測定圧力に応じて、飲料製造の抽出段階時の駆動手段の回転速度を自動的に調節することによって、制御ループにおいて、流量基準または圧力基準に合わせるように液体の流量または液体の圧力を制御する制御ユニットとを備える飲料製造装置に関する。

本発明の装置では、カプセルまたはセル内の好ましくは、小分けされた食品物質と水などの液体との間の制御された相互作用が可能になる。本発明によって、相互作用は、液体がカプセルまたはセルに供給される時またはその後に、カプセルまたはセルに加わる遠心力によって特に可能となり、物質：液体の相互作用制御は、特に、カプセルまたはセルに供給させる液体の流量を監視および調節することによって得られる。

好適な実施形態では、カプセルは、装置の遠心分離ユニットに取り外し可能に挿入可能である。装置の遠心分離ユニットは、好ましくは、互いに対して可動に配置され、装置内にカプセルを封入するようになされた２つの封入部材を備える。

一方の封入部材は、好ましくは、装置の遠心分離ユニット内に封入されたカプセルに液体を供給できるようにする液体注入アセンブリを備える。好ましくは、注入アセンブリは、遠心分離ユニットの回転軸に対して中心に配置される。注入アセンブリは、好ましくは、液体をカプセルの中央入口に供給するための管状部材を備える。可能な実施形態では、注入アセンブリは、カプセルの表面にある入口に穴を開ける穿孔部材を備える。注入アセンブリは、装置の液体供給手段に連結される。

遠心分離ユニットの第２の封入部材は、好ましくは、カプセルと相補的形状の回転ドラムである。したがって、使用者は、カプセルを上記回転ドラムにカプセルを挿入することができ、カプセルは安定してドラム内で保持される。

遠心分離ユニットを駆動する駆動手段は、好ましくは、電気モータのようなモータであり、装置の制御手段に連結される。したがって、駆動手段は、モータ軸によって回転ドラムに連結されて、モータ軸が回転ドラムと回転ドラムに収容されたカプセルとの回転運動を可能にする。

装置の液体供給手段は、液体を貯留するリザーバを備える。好ましくは、リザーバは、中の液体を加熱するために加熱手段を備えるボイラである。しかし、液体供給手段は、液体リザーバと、リザーバと直列の加熱要素、例えば、流体回路内のリザーバの下流側に配置されたサーモブロックまたは瞬間加熱器などの加熱要素とを備えてもよい。

さらに、液体供給手段は、好ましくは、リザーバから注入アセンブリ、ひいては装置の遠心分離ユニットに供給するポンプを備える。ポンプは、好ましくは、装置の制御手段に連結される。

液体の流量を測定する手段は、好ましくは、装置の液体供給手段と遠心分離ユニットとの間の流体回路内に配置される。

制御ユニットは、好ましくは、駆動手段および遠心分離ユニットに供給される液体の流量を測定する手段に連結される事象トリガ状態機械を備える。さらに、制御ユニットは、好ましくは、使用者によって操作できる手動インタフェースに連結される。

特に、流量基準は、抽出段階での定量として設定される流量設定点とすることができる。抽出段階は、ここでは、液体が供給手段によってカプセルに供給され、上記液体がカプセル内の材料を通過し、飲料液体がカプセルから注出される間で、主要な段階として定義される。

可能な代替形態では、流量基準は、流量の可変プロファイルを示す、すなわち、時間に応じて変化する設定点を示す。実際に、場合によっては、特定の抽出プロファイルを得るためには、抽出段階で流量設定点を変えることが有利である場合がある。この場合、制御ユニットは、特定の選択された飲料に対応する流量の可変プロファイルを記憶することができる。しかし、制御が複雑すぎるのを避けるために、同一の希望する飲料に対しては、一定の流量設定点にするのが好ましい。

好適な形態では、制御ユニットは、好ましくは、それぞれ異なる飲料（例えば、コーヒー）の濃さに対応する異なる既定流量を選択または計算するように設定される。制御ユニットは、好ましくは、使用者によって種々の飲料の選択できるように、使用者側のインタフェースに連結される。

したがって、制御ユニットにより、調製される飲料の濃さ（すなわち、濃度）を設定するために、飲料調製の少なくとも１つの重要な段階で駆動手段の速度を調節することによって、流量（定量または可変プロファイルとして）の調整が可能となる。このことにより、装置の使用者によって、手動インタフェースを使用して濃さが選択される。

さらに、制御ユニットは、流量測定手段からデータを受信し、それに応じて、液体供給手段、特に、ポンプによってカプセルまたはセルに供給される液体の量を制御することによって、飲料の量を制御するように設定される。

しかし、濃さおよび／または量が、装置に取り付けられたカプセルと相互作用する装置内に配置された識別手段によって設定されてもよい。この識別手段は、調製される飲料に所定の抽出プロファイルを適用するために、例えば、カプセルの外面に付与されたバーコードを読み出し、カプセルの種類および／またはカプセル内に入れられた材料の性質の検出を可能にするバーコードスキャナとしてもよい。

飲料調製サイクルの飲料抽出段階で、駆動手段の速度が制御ループにおいて調節されて、流量をほぼ一定値に修正し、または最終的には所定の流量プロファイルに従う。したがって、既定の公称流量は、飲料製造の抽出段階で得られる。流量が液体とカプセル内の材料との接触時間に直接関係するので、飲料の濃さは、基本的には、流量を飲料の選択した濃さに対応する所定の設定点またはプロファイルに維持することによって決定される。

抽出段階で、遠心分離ユニット内に配置された遠心分離セルは、水などの液体を液体供給手段から引き込む遠心ポンプの機能を果たす。したがって、遠心分離ユニットを回転駆動するモータの回転速度が設定点に対する流量変動を補償する。特に、測定された流量が設定点未満となった場合、制御ユニットによって回転速度を増加させて、流量を設定点まで高くして、逆に、測定された流量が設定点より高くなった場合、制御ユニットによって回転速度を減少させて、流量を設定点まで低くする。設定点に対する流量変動が最も少ないのが好ましいことは明らかである。

本発明の遠心分離セルは、遠心分離ユニットに取り付けられる使い捨てカプセルとすることができる。また、遠心分離セルは、詰め替え可能なフィルタセルとしてもよい。

本発明と共に使用される使い捨てカプセルは、収容される食品材料の鮮度を保つために、使用前はガス不透過性にして密閉状態にすることができる。カプセルは、好ましくは、食品材料のために、不活性ガスのような保護空気を有する。カプセルは、飲料調製プロセス時に、穴を開けることができる、または剥がすことができる膜によって密閉することができる。カプセルは、例えば、機械によって読み出されるバーコードなどの符号化手段を備える場合がある。したがって、例えば、飲料の濃さ、飲料の量、および／または飲料のクレマまたは泡のような対応するパラメータが、制御手段によって調節できる。

詰め替え可能なフィルタセルが遠心分離セルに取り付けられる場合、上記フィルタセルは、好ましくは、装置内に取り外し可能に配置される。また、フィルタセルは、好ましくは、装置の外側から触ることができるように設計されている。したがって、遠心分離セルへの食品物質の除去や充填が可能になる。

液体供給手段のポンプは、飲料調製サイクルの間に、十分な量の水を遠心分離セルに供給するように設定されているが、実質的には、遠心分離セルの回転速度が注出される液体の流量を調節している。ポンプは、好ましくは、遠心ポンプのような低圧ポンプまたは任意の他の適切な低圧ポンプである。

カプセル内の食品材料と熱湯との接触時間は、液体供給回路内を循環する、ひいては遠心分離セルを通過する水の流量に反比例して変化する。一般に、より高い濃度またはより濃い濃さの飲料を調製するには、水の流量は比較的低い値に設定されるが、より低い濃度またはより薄い濃さの飲料を調製するには、水の流量は比較的高い値に設定される。

これは、特に、それぞれ希望する濃度、希望する濃さのコーヒー、紅茶、ホットチョコレートのようなホット飲料を調製するのに有利である。

流量は、装置の液体流路に配置される流量感知手段によって測定される。

この流量計測手段は、制御手段に連続して指示を出し、制御手段は、それに応答してモータの速度を調節する。

流量感知手段は、好ましくは、給水設備、例えば、水リザーバと遠心分離セルの液体注入アセンブリとの間に配置されるパルス符号流量計測タービンである。したがって、タービンは、周期が流速に比例する電気インパルスを生成する。その結果、制御手段は、パルス符号流量計測タービンによって得られた電気インパルスに基づいて流量を計算するように設計される。

好ましくは、制御手段は、送出される飲料の量を制御するようにも設定される。したがって、例えば、流量計によって生成されたインパルスの数を計算することで、またはインパルスの周期を測定することで、流量計の情報を受信して量を設定する。

装置の手動インタフェースは、好ましくは、使用者が飲料の濃さ、さらに、好ましくは、飲料の量を選択できる選択手段を備える。このようにして、使用者は、調製される飲料の濃度および／または量を選択することができる。例えば、コーヒーの場合、コーヒーの異なる濃さ（例えば、薄い、中、濃い）や異なるカップサイズに対応する量（例えば、２５、４０、１１０、２５０ｍｌ）を選択することができる。例えば、使用者のインタフェースの選択を簡略化しつつ、それでも使用者のより多くの予想される嗜好に合わせるために、コーヒーの濃さおよび量に対して限られた数の選択可能な組み合わせの中で、例えば、使用者に対して明示的なコーヒーセレクション（例えば、リステロット（ｒｉｓｔｒｅｔｔｏ）、エスプレッソ薄い／濃い、ルンゴ（ｌｕｎｇｏ）薄い／濃い、アメリカーノなど）に従って、選択が可能となる。

例えば、コーヒー、紅茶、ミルクなどの異なる種類の飲料が提案される場合、選択手段は、例えば、コーヒー、紅茶、ハーブティー、スープ、またはホットチョコレートの中で飲料の種類を選択するのに使用してもよい。したがって、選択手段は、調製される異なる液状食品に関する情報を提供することができ、そのために異なる抽出プロファイルが記憶されている。

本発明の装置を使用したコーヒーの調製に関する可能な実施形態では、手動インタフェースは、希望する種類のコーヒー、例えば、「リステロット」、「エスプレッソ」、「ルンゴ」、または「アメリカーノ」（コーヒーの濃さおよび量の特定の組み合わせを表す）などの種類を選択するのに使用されてもよい。さらに、これらの種類のコーヒーの１つまたは複数に対して、最後に、コーヒーの濃さを選択的に調節できる。

また、希望するコーヒーの濃さは、好ましくは、手動インタフェースのポテンショメータなどの選択手段によって選択される。したがって、調製されるコーヒー飲料の濃さは、装置によって最初に設定された流量設定点の連続変動または増分変動によって変化させることができる。可能な実施形態では、コーヒー飲料の濃さは、例えば、コーヒーの量の選択が行われた後に設定することができる。

特に、セル、すなわち、使い捨てカプセル内に含まれる挽いたコーヒーからコーヒーを調製することを考えると、装置の制御手段によって設定される抽出プロファイルは、好ましくは、少なくとも前湿潤段階と、抽出段階と、ドライスピン段階から成り立っている。これらの段階は、通常は、少なくとも、駆動手段の関係する回転速度によって差がある。

抽出プロファイルの前湿潤段階は、飲料調製サイクルの最初に行われる。この段階で、水などの液体が遠心分離セル、すなわち、カプセルに供給され、カプセルは静止した状態に維持されるか、または比較的低速で、好ましくは、２００ｒｐｍ未満、最も好ましくは、１００ｒｐｍ未満で回転される。その結果、前湿潤段階により、カプセル内にある乾燥した食品材料、すなわち、挽いたコーヒーを均一に湿らせることができる。したがって、飲料調製時に乾燥材料が圧密され、それによる閉塞を効果的に防ぐことができる。

前湿潤段階で遠心分離セルまたはカプセルに供給される液体の量は、好ましくは、セルまたはカプセルが液体で満たされ、基本的にガスがカプセルから放出されるように選択される。したがって、食品材料は完全に水に浸けられる。この段階では、基本的には、抽出液体は全くカプセルから注出されない。それは、カプセル内の低速での遠心圧力が低すぎる状態で、カプセルおよび流路内の可能な絞り手段（例えば、弁手段）で生成された圧力損失を克服することができないためである。

前湿潤段階の後、抽出プロファイルの抽出段階が行われる。抽出段階は、好ましくは、前湿潤段階の時よりも速い回転速度である抽出速度レベルまで加速する駆動手段のランプアップを含む。好ましくは、所定の抽出速度は、ランプアップ段階での流量の重要な変動を避けるように設定される。所定の抽出速度に達すると、駆動手段の回転速度は、液体の比較的一定の流量を供給するように、制御手段によって制御される。

飲料調製サイクルの間の食品材料と水との接触時間を制御するために、流量計によって生成されるインパルスの周期の検出によって液体流量の値が計算される。

抽出段階で、送出される飲料の種類に基づいて、回転速度は、５，０００〜１５，０００ｒｐｍ、好ましくは、８，０００〜１２，０００ｒｐｍとすることができる。特に、速度は、カプセル内の流れ抵抗および絞り手段の影響を受ける可能性がある。

抽出段階の後、抽出プロファイルのスピンドライ段階が行われる。スピンドライ段階で、遠心分離セルへの水の供給を止めるために、液体供給手段の送水ポンプは制御手段によって停止される。さらに、回転速度の第２のランプアップまたは加速が行われた後に、回転速度が比較的速い一定値で維持されて、遠心分離セル内またはカプセル内の食品材料のスピンドライを実行する。飲料調製サイクルは、回転速度が徐々に０値まで落ちる減速段階で終了する。

したがって、遠心分離セルまたはカプセル内にある残液は少しでも、装置の注出口から除去され排出される。スピンドライ段階の回転速度は、抽出段階で制御される回転速度よりも速い。

遠心分離セルによって排出される残液の濃度は、抽出段階で排出される液状食品と異なる濃度である場合があるので、残液は、装置の注出口に選択的に接続されるパージ手段によって排出される。したがって、調製される飲料の濃度は、スピンドライ段階で排出される残液による影響を受けない。

スピンドライ段階は、所定時間（例えば、数秒間）行われることは理解されたい。

抽出プロファイル、特に回転速度は、飲料の濃度または濃さに影響を与えるように、調製される飲料の種類ごとに変化する場合がある。したがって、手動インタフェースを使用して、さまざまな抽出プロファイルを選択することができる。所定の抽出プロファイルは、好ましくは、制御手段または制御手段に連結されるメモリ手段に記憶される。

さらに、装置の遠心分離ユニットは、好ましくは、遠心分離ユニットの送出側に流れ絞り手段を備える。

遠心分離ユニットの送出側の流れ絞り手段は、遠心分離ユニットからの液体の圧力下で開口する圧力応動弁を備えてもよい。この弁は、例えば、国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ０８／０５６３１０明細書に記載されている。

一実施形態では、絞り手段は、１つまたは複数の小さい出口で形成される固定ベンチュリ管（エダクタ）である。絞り手段は、カプセルの送出出口またはカプセルの下流側に設けられる。

利点は、液体が遠心分離ユニットを出る前に一定の圧力が必要であり、その結果、遅延放出を引き起こすことで液体の接触時間はセル内で促進されるという点である。したがって、水とカプセル内に含まれる物質との改善される相互作用が得られる。コーヒーの場合、例えば、水と遠心分離セル内に含まれる挽いたコーヒー粒子との相互作用を最適化して、コーヒーと芳香化合物との優れた抽出を得ることができるという点が有利である。

さらに、弁などの絞りは、飲料の十分な量のクレマまたは泡の生成を促進する比較的高い圧力降下をもたらす。

抽出段階で、遠心分離セル内の食品材料に液体供給手段によって供給された液体が通される。液体と食品材料との相互作用によって得られた飲料は、遠心分離セルに対する遠心力の作用により遠心分離セルから排出されるが、液体の圧力が弁の予負荷を超える時に流れ絞り弁を開口する。したがって、飲料抽出物は、比較的一貫した流れを有する注出口を通って遠心分離セルから排出される。

好適な実施形態では、流れ絞り弁は、液体用の薄い環状積層通路を作るために、カプセルを出る加圧液体の影響下で、装置の被係合部またはカプセルの被係合部に対して相対的に動くように適合された装置の少なくとも１つの係合部によって形成することができる。

流れ絞り弁の予負荷は、好ましくは、調節可能である。したがって、同じ流量を維持するために回転速度を速くするように弁の予負荷を増大することができる。逆に、同じ流量を維持するために回転速度を遅くするように予負荷を低減することができる。したがって、弁の予負荷の調節が、作ることができる飲料のクレマまたは泡の高さに影響を及ぼす可能性がある。

したがって、抽出段階で駆動手段のより速い回転速度がより多くの量の飲料のクレマまたは泡を形成することがわかった。これは、特に、特徴的なクレマまたは泡が望まれるコーヒー飲料の場合に有利である。

示された実施形態によれば、飲料の濃さ（例えば、カップ内のコーヒー液体抽出物のコーヒー濃度）と飲料の泡またはクレマの量とを共に制御することも可能である。

したがって、例えば、２５ｍｌの量、比較的低い流量、流れ絞り手段の比較的高い予負荷をそれぞれ調節することで、比較的高濃度のコーヒーで多量のクレマのある「リステロット」コーヒー抽出物を調製することができる。一方、例えば、１１０ｍｌの量、比較的高い流量、流れ絞り手段の比較的低い予負荷をそれぞれ調節することで、少量のクレマのある比較的薄い「ルンゴ」コーヒー抽出物を調製することも可能である。

好適な実施形態では、流れ絞り弁の予負荷は、手動で、または制御ユニットによって制御可能なモータによって駆動される機械的作動手段によって調節可能である。

可能な代替形態では、駆動手段の速度は、遠心分離セル内の各カプセル内の液体の検出圧力、またはセルの前の液体供給ライン内に影響を与える液体の圧力に関連して制御される。したがって、セル内またはセルの前の圧力は、好ましくは、セル内部、またはセルの上流側、すなわち、ポンプとセルへの水注入ポイントとの間にある液体供給ラインに位置決めされた圧力センサによって測定される。本発明は、流量を制御する代替手段として、または回転速度を調節し、それによって飲料の濃さを調節する追加の制御手段として、液体の圧力の制御に適応させることができることに留意されたい。

第２の態様では、本発明は、カプセル内に入れられた、小分けされた材料から飲料製造システムに関する。システムは、次の飲料製造装置を有する。すなわち、
閉鎖部材の相対運動によってカプセルを閉鎖する少なくとも２つの閉鎖部材を備える遠心分離ユニットと、
遠心分離ユニットの回転運動可能にするために遠心分離ユニットに連結される駆動手段と、
装置に取り付けられ、液体供給手段に連結されるカプセルと相互作用するように設計された液体注入アセンブリと、
液体の流量または圧力を測定する手段と、
飲料製造の抽出段階で、測定された流量または測定された圧力それぞれに応じて駆動手段の回転速度を自動的に調節することによって、制御ループにおいて、液体の流量または圧力それぞれを制御して流量基準または圧力基準に合わせるための制御手段と、
を有する飲料製造装置であって、
カプセルは、装置の遠心分離ユニットに取り外し可能に挿入されるように設計された飲料製造装置を有する。

本発明の装置と使用されるカプセルは、好ましくは、使用前に保護雰囲気で密閉された使い捨てカプセルである。カプセルは、硬質の皿状本体と蓋とを有し、カプセルの蓋は、蓋の外周部に配置された出口開口部を備える。可能な代替形態では、カプセルは、フィルタカプセルのように、装置に挿入された時に液体およびガス透過性のカプセルとすることができる。

カプセルには、好ましくは、挽いたコーヒー、水溶きコーヒー、紅茶、ココア、ミルク、およびこれらの組み合わせが入れられる。

コーヒーの場合、コーヒーの量は、送出されるコーヒー飲料の種類に応じてカプセルを変えることができる。例えば、ルンゴタイプのコーヒーは、リステロットまたはエスプレッソタイプのコーヒーに比べて、カプセル内に含まれる多量のコーヒーから調製される。また、コーヒー粉末は、多くのさまざまなブレンドやオリジンから調製してもよい。

装置で使用されるカプセルは、１つまたは複数の以下のパラメータ、すなわち、流量、飲料の量、速度、飲料温度などに関連する情報を含むコードに関連付けられる。

装置によって供給される液体の注入は、好ましくは、カプセル（すでに入口があってもよい）の上面で行われ、液体の注入は、導管のような注入部材をカプセルの入口に接続することによって行うことができる。可能な代替形態では、蓋を覆うカプセルの箔は、装置の注入部材に連結される穿孔部材によって穴を開けることができる。調製される飲料の注出は、複数の出口開口部を備えたカプセルの蓋の外周部分で行われる。

本発明の使い捨てカプセルは、スープまたはソースなどの任意の調理液、コーヒー、ココア、ミルク、紅茶などの飲料、または特殊調製粉乳などの栄養液体を含むことができるのは理解されたい。

第３の態様では、本発明は、遠心力を使用してカプセルまたはセル内に含まれる、小分けされた食品物質に液体を通過させることによって、その物質から液状食品を調製する方法であって、
カプセルまたはセルを液体供給手段に連結するステップと、
カプセルまたはセルをその回転軸を中心として回転させて、液体とカプセル内に入れられた、小分けされた材料との相互作用を可能にするステップと、
飲料製造の抽出段階で、液体の測定された流量または測定された圧力それぞれに応じて駆動手段の回転速度を自動的に調節することによって、液体の流量または圧力それぞれを制御して、流量基準または圧力基準それぞれに合わせるステップと
を含む方法に関する。

特に、流量は、使用者によって行われる飲料の濃さの選択に関連して制御される。

さらに、カプセルまたはセルの出口における絞り弁への負荷を調節することによって、クレマまたは泡の高さも制御可能である。

不必要な繰り返しを避けるために、本発明による方法は、本発明の装置またはシステムの動作に関して上述した可能な動作を全て含むものとする。

添付図面の個々の図と併せて、本発明の実施形態の以下の「発明を実施するための形態」を読めば、当業者には本発明のさらなる特徴、利点、目的が明らとなろう。

遠心分離システムの概略図である。 高濃度の濃いコーヒー飲料と比較的薄いコーヒー飲料との典型的な浸出サイクル時の時間の関数として速度を示したグラフである。 非限定的な例の遠心分離ユニットの断面図である。 図３の細部の拡大図である。 本発明のカプセルの側断面図である。 上部膜が除去された図５のカプセルの斜視図である。 本発明の変形形態の遠心分離ユニットの側断面図である。 遠心分離された液体が送出される時の図７の細部の拡大図である。 本発明の装置の使用者側のインタフェースの一例を示す図である。

図１は、本発明の遠心分離システムの概略図である。

図１に見られるように、システムは、遠心分離セル３が配置される遠心分離ユニット２を備える。遠心分離セル３は、小分けされた食品材料を含む使い捨てカプセルとしてもよい。カプセルをユニット２に挿入する前に、カプセルは、好ましくは、中に含まれる食品材料の鮮度を保つために気密に密閉される。あるいは、遠心分離セル３は、遠心分離ユニット２に取り外し可能に連結可能な詰め替え可能フィルタセルとしてもよい。

遠心分離ユニット２は、電気モータであるのが好ましい駆動手段５に連結される。駆動手段５は、回転軸Ａに沿って遠心分離ユニット２の回転ドラム、ひいては、遠心分離セル３の同じ回転軸Ａを中心として遠心分離ユニット２の回転ドラム内に入れられた遠心分離セル３を回転するように設計される。セルは、特に、厳密に言えば、使い捨てカプセルでなく、装置の詰め替え可能部分である場合、回転ドラムの一部または全てとすることができることに留意されたい。

遠心分離ユニット２はさらに、収集部および出口管３５を備え、出口管３５を通って調製される飲料は、用意された容器、例えば、カップまたはマグカップなどの容器４８に排出される。

システムはさらに、水リザーバ６と流体回路４とを備える液体供給手段を備える。リザーバ６は、好ましくは、リザーバ６内に含まれる水を加熱する水加熱手段３１を備える。加熱手段３１は、加熱コイルとしてもよい。水の加熱は、流体回路４内で水リザーバ６に対して下流側に配置されるサーモブロックによって行われてもよい。

液体供給手段はさらに、リザーバ６に連結されるポンプ７を備える。ポンプ７は、好ましくは、遠心ポンプである。さらに、ポンプ７は、流体回路４によって遠心分離ユニット２に連結される。

ポンプ７は、好ましくは、低圧で遠心分離ユニット２に十分な液体を供給する目的に役立つ低圧ポンプである。さらに、遠心分離ユニット２の動作時に、遠心分離セル３は、液体供給手段から水を引き込むことによって遠心ポンプとして作用する。

遠心分離ユニット２には、遠心分離された液体がユニットの収集部に収集される前に、セル３を出る液体の流れを制限する流れ絞り手段１９が設けられる。流れ絞り手段１９により、液体のセル内での滞留時間を長くすることができ、したがって、特に、コーヒーまたは紅茶の場合、液体とセル内に含まれる材料との抽出を向上させることができる。さらに、流れが絞り手段を通過するのに必要な高回転力によって、流速はかなり速くなる。その結果、十分な量の泡またはクレマが得られる。好ましくは、流れ絞り手段１９は、セル内の遠心分離される液体の圧力により開口する、または少なくとも流れ開口部（単数または複数）を増加させる弁である。このために、弁１９は、所与の負荷まで遠心分離される液体の圧力に反作用する弾性付勢手段２７を備える。さらに、流れの制限または閉鎖の作用をする弁の負荷は、負荷作動手段５０によって調節可能にすることができる。例えば、負荷作動手段５０は、弾性付勢手段２７に作用して、弁１９への予負荷を正または負に変化させる。したがって、例えば、弾性部材上の作動手段５０の圧縮拘束により弾性手段が受ける予応力が大きいほど、絞り手段を抜ける、すなわち、弁を開口し、流量を維持するのに必要な液体の圧力は高くなる、ひいては、必要な回転速度は速くなる。その結果、泡またはクレマの高さは、弁手段１９の負荷を調節することによって制御することができる。

液体供給手段と遠心分離ユニット２との間の流体回路４には、液体流量の計測手段８が配置される。測定手段８は、好ましくは、電気インパルスデータ１０を生成するパルス符号流量計測タービンである。生成されたインパルスの周期は、好ましくは、流体回路４内の液体の流速に比例する。

システムはさらに、カウンタ１１と、制御ループフィードバック機構を提供できるＰＩＤ（ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−ｉｎｔｅｇｒａｌ−ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ：比例‐積分‐微分）コントローラなどの中央コントローラ１１と、手動ユーザインタフェース１３とを備える制御手段９を備える。制御手段９は、好ましくは、流量に対するプロセス変数を受信するために流量計測タービン８に接続され、操作変数、すなわち、回転速度をモータに入力するために回転モータの駆動手段５に接続される。さらに、中央コントローラ１２は、回路での液体供給を開始および停止するためにポンプ７に接続される。

流量計測タービン８に接続されるカウンタ１１により、生成されたインパルスデータ１０の分析が可能になる。分析データは、その後、中央コントローラ１２に送信される。したがって、流体回路４内の液体の正確な実際の流量をリアルタイムで計算することができる。

したがって、駆動手段５に接続される中央コントローラ１２は、液体の測定された流量に基づいて、駆動手段の回転速度を調節することができる。

さらに、中央コントローラ１２は、好ましくは、抽出プロファイルの特定のパラメータ、例えば、遠心分離セルの回転速度、セルの初期抽出速度、流量計の調整、前湿潤時間、ドライスピン時間、加速度および減速度の傾斜などを保存することができるメモリ（図示せず）を備える。特に、中央コントローラ１２は、飲料調製サイクルの異なる段階での駆動手段５の回転速度の設定点および値を含むことができる。これらのパラメータは、要求に応じて異なるプロファイルを処理する制御アルゴリズムに関して、異なる所定の飲料調製プロファイルの一部となる。

また、手動インタフェース１３は、中央コントローラ１２に接続され、それにより本発明の装置の使用者が、少なくとも飲料の濃さ、好ましくは、さらに調製される飲料の注出量を選択することができる。したがって、中央コントローラ１２は、手動インタフェースの入力に応答して、それに応じて駆動手段の回転速度を変えることによって、選択した飲料の濃さに対応する抽出段階での流量を制御する。手動インタフェースは、装置に結合される、またはリモートの任意の機械的、対話型またはマルチメディアのユーザ：マシン対話側手段とすることができる。したがって、手動インタフェースは、キーボード、タッチスクリーン、携帯電話、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、パームコンピュータ等とすることができる。

図２は、高濃度の飲料および比較的薄い飲料の場合の典型的な飲料調製サイクルの間の時間の関数としての駆動手段の回転速度の変化の例を示すグラフである。

図２の特性曲線１４は、例えば、「エスプレッソ」または「リステロット」タイプのコーヒーのような濃い少量のコーヒーの抽出プロファイルを示している。一方、図２の特性曲線１５は、より薄い「ルンゴ」タイプのコーヒーの抽出プロファイルを示している。

次に、本発明の飲料調製サイクルを図１および図２の特性曲線１４、１５を参照して説明する。

飲料調製サイクルの開始時に、使用者が選択した後、コントローラ１２によって遠心ポンプ７のスイッチが入れられ、熱湯が流量計測タービン８を通ってリザーバ６から遠心分離セル３に引き込まれる。

それと同時に、またはその直後に、遠心分離セル内の個々のカプセル３内に入れられた乾燥食品材料、例えば、ローストして挽いたコーヒーを確実に前湿潤できるように、モータ速度は低速で開始される。好ましくは、上記前湿潤段階Ａは、３〜１０秒の所与の時間ｔ_１継続する。前湿潤時間は、好ましくは、流れ感知手段により生成されるインパルスデータの数によって決定される時間である。インパルスデータは、例えば、カプセルまたはセルのコードからの転送によって、コントローラ１２のメモリ内にすでに記憶されている、または記憶可能である。

上記前湿潤段階Ａでは、モータ速度Ｓ_Ａは、好ましくは、確実に材料内に水が均一に分散されるように１０〜２００ｒｐｍ（ｒｏｕｎｄ−ｐｅｒ−ｍｉｎｕｔｅ：回転数／分）とできる限り遅い。通常は、速度が遅すぎると、液体は絞り弁１９を抜けることができない。したがって、この段階では、液体はセル内に留まり、単に材料が占めない部分の量を満たすだけである。

これにより、カウンタ１１は、流量計測タービン８によって生成されたインパルスデータ１０を分析する。例えば、カウンタ１１は、所定期間のインパルスの総数を計数する。所定のカウントＮ_１で、前湿潤段階Ａの終わりに達する。したがって、カウントＮ１は、制御手段のメモリ内にロードされたソフトウェアによって調節できる。さらに、手動インタフェース１３によって、前湿潤段階Ａの時間および／または前湿潤段階で遠心分離セル３に供給される量を規定することが可能である。

回転速度Ｓ_Ａ、供給される液体の量、前湿潤段階Ａの時間ｔ_１に関するパラメータは、好ましくは、調製される全てのさまざまな種類の飲料に対して等しい。例えば、「リステロット」、「エスプレッソ」、または「ルンゴ」などのような異なるタイプのコーヒーに対して、Ｎ_１またはｔ_１は同じにすることができる。しかし、前湿潤段階Ａのパラメータは、異なる湿潤プロファイルを提供するために、異なるタイプの飲料に対してさまざまに設定されてもよい。

前湿潤段階Ａの後、飲料調製サイクルの抽出段階Ｂが行われる。したがって、計数されたインパルスの数Ｎ_１に達すると、制御手段１２は、抽出段階Ｂまでのランプアップ段階Ｂ´で、駆動手段５の回転速度の所定の速度設定点Ｓ_１またはＳ_２それぞれに達するまで駆動手段５を加速する。

図示されているランプアップＢ´の時間は、調製される異なる種類の飲料によって異なってもよいことは理解されたい。

設定点Ｓ_１、Ｓ_２は、抽出段階の初期速度値であり、手動インタフェースで行われた選択に関連して決定される。設定点Ｓ_１、Ｓ_２は、好ましくは、例えば、異なるコーヒー飲料のような異なる飲料によって異なる。図２に見られるように、より薄い飲料１５の設定点Ｓ_２は、比較的濃い飲料１４の設定点Ｓ_１よりも駆動手段５の速い回転速度に関係する。それは、水と遠心分離セル３内の食品材料との接触時間が、速い回転速度では（設定点Ｓ_２）、その速度に比例してより短くなるからである。

回転速度をＳ_ＡからＳ_１またはＳ_２まで増加することで、液体にセル内の材料を通過するのに十分な推進力を与え、弁手段１９を遠心分離される液体の圧力下で開口させる。したがって、ランプアップ段階により、弁を開口し、または弁の開口部を広げ、それにより、管３５から遠心分離された液体の排出が始まる。

抽出段階Ｂの最初に、設定点Ｓ_１、Ｓ_２における特有の流量が、流量計８から受信したインパルスデータ１０によって調整される。したがって、抽出段階Ｂの最初の流量は、駆動手段の所定の回転速度に関係している。

遠心分離飲料調製プロセスの時の遠心分離セル３を通る初期流量は、例えば、遠心分離セル３内で食品材料が徐々に圧密されることにより影響を受ける可能性があることは容易に理解されよう。したがって、遠心分離セル３における圧力降下が変化し、ひいては、遠心分離セル３を通る流量が分散する。したがって、遠心分離セル３を通るほぼ一定の流量を維持するために、駆動手段５の回転速度は、流量の変化を補償するように増加または減少するように変化される。

したがって、設定点Ｓ_１、Ｓ_２における流量の上述した調整の後、制御手段９は、抽出段階Ｂで、駆動手段５の回転速度を連続してまたは短い間隔で変化させて、比較的一定の公称流量を維持することができる。比較的安定した流量を供給し、過剰な振動を避けるために、典型的には、コントローラ内に実装されたＰＩＤ制御アルゴリズムを使用して流量の補正を制御することができる。この場合、プロセス値（ＰＶ）は測定された流量であり、所望の流量は設定点（ＳＴ）であり、操作変数（ＭＶ）はコントローラから回転モータへの速度出力である。

より正確には、カウンタ１１は、特に、流量計８によって生成されたインパルスの周期を測定する。したがって、測定された周期が設定基準値（前に調整された）より長い場合、速度の加速が必要であり、その逆も言える。速度は、段階的または連続的に変化させることができる。段階的な速度制御では、流量の補正は、例えば、プラスマイナス２００ｒｐｍの速度を変化させる制御ユニットによって行われる。

したがって、抽出段階Ｂでは、駆動手段５の回転速度は、感知した流量データ１０に応答して、制御手段９によって絶えず調節される。

したがって、例えば、＋／−１０％の一定の許容差のみの流量のほぼ一定値が得られる。駆動手段５の回転速度は、好ましくは、１秒未満の間隔、例えば、約数ミリ秒の間隔で調節される。

流量計測手段８の第２のカウントＮ_２に達した後、水ポンプ７は、制御手段９によって停止される。したがって、流量計測手段８のカウントＮ_２は、注出される飲料の総量を決定する。

カウントＮ_２、Ｎ´_２は、異なる種類の飲料によって変化する場合があることは理解されたい。

異なるタイプのコーヒー飲料の好ましい量は、例えば、「リステロット」では２５ｍｌ、「エスプレッソ」では４０ｍｌ、「ルンゴ」では１１０ｍｌ、「アメリカーノ」タイプのコーヒー飲料では２５０ｍｌである。

したがって、示された基準数字Ｎ_２は、例えば、「リステロット」または「エスプレッソ」タイプの少量の飲料を指すが、計数されたより大きな数のインパルスに関係する、ひいては、より多い液体量に関係する基準数字Ｎ_２’は、例えば、「ルンゴ」タイプのコーヒー飲料を指す場合がある。

ポンプ７が停止された後、セルから残留液を出して空にするために、飲料調製サイクルのドライスピン段階Ｃが行われる。駆動手段５の回転速度は、好ましくは、抽出段階Ｂの時よりも速い。したがって、第２のカウントＮ_２で、回転速度の所定の設定点Ｓ_Ｃに達するまで、加速ランプアップＣ´が行われる。その後、遠心分離セル３内の材料のスピンドライが所定時間ｔ_Ｃ行われる。したがって、スピンドライ段階Ｃの上記所定時間ｔ_Ｃは、制御手段のソフトウェア内で、例えば、５〜１０秒に予め定められる。

スピンドライ段階Ｃの後、駆動手段５の回転速度は、図２の減速段階Ｄで示されるように減速される。その結果、飲料調製サイクルは終了される。

当然、スピンドライ段階Ｃは、抽出段階と同じ回転速度またはそれより遅い回転速度で行うのも可能である。

飲料調製サイクルの開始の前に、システムの手動インタフェース１３は、好ましくは、使用者が、好ましくは、以下の２つのパラメータを選択できるようにする事前選択機能を備える。
・飲料の量（例えば、２５、４０、１１０、２５０ｍｌ）と、
・コーヒー濃度（例えば、薄いから濃い）。

その後、選択は、インパルスの周期性を測定することで対応する流量を計算する制御手段９によって受信される。インパルスの周期性は、その後、駆動手段５の回転速度を制御するための基準としての役割を果たす。したがって、行われた選択に従い抽出段階Ｂの開始時に、制御ループの過剰な振動を避けるために、システムは、最初に速度の設定点の値Ｓ_１、Ｓ_２前後に設定される。

好適な実施形態では、以下のデータは、制御手段９のメモリ内に保存され、専用のソフトウェアを使用して調節することができる。
・前湿潤段階のモータ速度Ｓ_Ａ（すなわち、数ｒｐｍ）、
・インパルス当たりの量（例えば、ｍｌ／インパルス）での流量計の調整、
・前湿潤時のインパルスの数Ｎ、
・抽出段階Ｂ´までの加速ランプアップ、
・スピンドライ段階Ｃ´までの加速段階、
・スピンドライ速度Ｓ_Ｃ、
・スピンドライ時間ｔ_Ｃ、
・減速速度Ｄ。

当然、これらの機能は、集積回路によって確実に行われる。

図３は、本発明の遠心分離ユニット２の一実施形態の断面図である。

装置の遠心分離ユニット２は、互いに対して可動である上部封入部材２０と下部封入部材３２とを備える。

本発明の装置またはシステムと使用されるカプセル３は、国際特許出願ＰＣＴ／ＥＰ０８／０５６３１０明細書に記載されているカプセルのいずれかにしてよい。

図３に示されたカプセル３は、装置に挿入される前に予め開口されている、すなわち、カプセルの上面に配置された封止箔は剥がして除去される、またはカプセルが装置に挿入される時にカプセルの箔内に中央孔が開けられる。

カプセル３は、任意で、カプセルの皿状本体に挿入される蓋１７を形成する内側部材を備える。蓋１７および本体４２は一緒になって、小分けされた食品物質を入れる内部筐体３３を画定する。蓋１７は、飲料調製時に、飲料を濾過し、カプセル３内に食品（コーヒー）粒子を保持するために、蓋１７の外周部４７に出口開口部３４（図４参照）を備える。したがって、調製される液状食品のみが出口開口部３４から排出される。

遠心分離ユニット２の下部封入部材３２は、例えば、カプセル３からの遠心分離された液体をカップまたはグラスなどの容器４８（図１参照）に導くためにアセンブリ３２の片側に突出した液体管３５を備える液体収容アセンブリである。

液体出口３５は、図３に示されるように、カプセルが挿入される回転ドラム１６の周囲の近くに配置される円筒状壁部を形成する液体レシーバ３６と連通している。回転ドラム１６は、好ましくは、カプセルを収容するように相補的形状の内部キャビティを有する中空のカプセルホルダである。液体レシーバ３６はドラム１６と共に、液体を収集するための中間キャビティ３７を画定する。

液体収容アセンブリ３２の下に、収容アセンブリ３２の内側でカプセル収容ドラム１６を回転駆動する手段が配置される。駆動手段５は、好ましくは、電気またはガスによって動力を供給される回転モータを備える。ドラム１６と駆動手段５とは、モータ軸２３によって連結され、モータ軸２３は、好ましくは、液体レシーバ３６の底部の開口部から突出する。

遠心分離ユニット２の上部封入部材は、ポンプ７および流量計８（図１参照）と流体接続した送水管２２を備える液体注入アセンブリ２０である。さらに、送水管２２は、遠心分離ユニット２内のカプセル３の回転軸Ａと同軸に配置される注水器２１に接続される。

図示された実施形態では、注水器２１は、カプセルの単純な水入口として設計されている。しかし、注水器２１は、カプセル３の上面に設けられた膜または箔に穴を開けるまたは剥がすように設計された穿刺手段を備えてもよい。

注水器２１の周囲に、カプセル回転係合部３９が取り付けられる。係合部３９は、注水器２１と、係合部３９と注水器２１との間に挿入される玉軸受またはニードル軸受２５のような回転案内手段とを受承する中央穴３９ａを有する。

カプセルの水入口の密閉を可能にするために、密閉部材２４は、回転係合部３９の下面で注水器２１の周囲に配置される。したがって、密閉部材２４は、回転係合部３９とカプセル３の上面との間に配置される。その結果、密閉部材２４は、カプセルの上蓋１７に一定の密閉圧力を印加する。したがって、水がカプセル３の上面に沿って漏れ、カプセルを避けて遠心分離ユニット２の液体出口３５から直接放出されるのを効果的に防ぐ。さらに、カプセルが液体で満たされると、ガスをカプセルから逃がすことができるように注入アセンブリ２０を通る通気手段（図示せず）が設けられる。

液体収容アセンブリ３２および液体注入アセンブリ２０は、好ましくは、カプセルまたは遠心分離セル３と、収容ドラム１６と、注水器２１とを覆うように配置される。好ましくは、収容アセンブリ３２および注入アセンブリ２０は、装置の使用者が、例えば、カプセル３を交換するために回転ドラム１６に触れることができるように、互いに対して可動である。したがって、収容アセンブリ３２と注入アセンブリ２０との相対運動を可能にするために、閉鎖機構（図示せず）が収容アセンブリ３２および注入アセンブリ２０に接続される場合もある。

装置の動作時における収容アセンブリ３２および注入アセンブリ２０の密閉を可能にするために、これらのアセンブリの接触面に例えばＯリング４９のような密閉手段が配設される。

水注入アセンブリ２０はさらに、装置の動作時にカプセル３から排出される液体の流れを制御する弁機構１９を備える。弁機構１９は、弾性負荷手段２７の力を受けて付勢される環状係合部４０の形で、カプセル回転係合部３９に配置される。

図４に見られるように、環状係合部４０は、カプセル３の外周リム４１に閉鎖力を加えて、弾性負荷手段２７の力の影響下で液体の流れをを制限することができる押圧挟持周縁部２６を含む。

図４に見られるように、弾性負荷手段２７は、上部環状シート部２８および下部環状シート部２９によって支承されるゴム弾性リング部材とすることができる。バネ付勢負荷手段２７のような他の手段も装置に使用できる。

弾性負荷手段２７の負荷は、好ましくは、調節可能であることは理解されたい。したがって、液体をカプセル３から装置の出口３５に排出できるようにするために流れ絞り弁１９にかけられる液体の圧力は調節可能である。

図面に見られるように、挟持縁部２６は、好ましくは、「Ｖ字」形状または円錐形である。したがって、局所にかかる密閉圧力は増大する。弁手段１９はさらに、好ましくは、注入アセンブリ２０の回転係合部３９と一体の内部基部部材３０を備える。弾性負荷手段２７は、基部３０と係合部４０との間にあるスペースに挿入される。

したがって、停止位置では、弁１９の係合部４０は、弾性手段２７の圧縮影響下でカプセル３のリム４１で閉鎖状態を維持する。

以下に、装置の動作について説明する。

カプセル装置は、例えば、専用の閉鎖機構を使用して２つのアセンブリ２０、３２を互いの方向に動かして、２つのアセンブリ２０、３２を離すことによって開かれる。その結果、食品物質を含む使い捨てカプセル３が装置に挿入される、すなわち、回転ドラム１６のキャビティに配置される。次に、装置は、アセンブリ２０が再びアセンブリ３２に連結されて閉鎖機構によって係止されることによって閉鎖される。係止位置では、注水器２１はカプセルの水入口４４に接続される。、水はこのように、中央の注水器２１を通ってカプセルの中に導入することができる。カプセルは、駆動手段５を作動させることで回転駆動される。好ましくは、カプセルの中心軸Ｚに位置合わせされた装置の回転中心軸を中心としてカプセルを回転させることによって、遠心分離が行われる。上述した前湿潤段階では、カプセルには水が満たされて、材料が完全に湿潤される。制御手段は、速度を液体圧力が弁１９を開口するのに不十分な遅い速度に制御する。

回転速度が十分に加速され、抽出段階自体が始まると、遠心分離された液体は、カプセルの蓋１７の外周部４７に設けられた複数の出口開口部３４を通される。高い遠心力の影響下で、例えば、挽いたコーヒー粉末のような食品物質は半径方向に集まって圧密される傾向があるが、水が物質を通って流される。このことで、物質は、圧密されると同時に水によって十分に湿潤される。カプセルの大きい回転運動により、遠心力は物質の塊に均一にかかる。その結果、水の分散も、カプセルに圧力をかける圧力ポンプを使用する通常の方法に比べてより均一になる。その結果、物質を優先的に流れる流路が生じるリスクが少ない。この流路は、しっかりと湿潤されず、そのためにしっかりと浸出、分散または溶解されない領域を生じさせる可能性がある。抽出段階の高い遠心力により、弁は開口され、液体が壁３６の方向に比較的速い速度で層流のように投射される。

図５、６は、本発明の装置およびシステムと共に使用されるのが好ましいカプセルに関する。しかし、図示された実施形態は単なる例であって、本発明のカプセルは種々の異なる実施形態をとることができることは理解されたい。

カプセル３は、環状リム部４１を備える硬質の皿状本体４２を備える。カプセルは、好ましくは中心軸Ｚを中心として回転対称になるようなデザインである。したがって、カプセルは、必ずしも軸Ｚを中心とした円形断面を有する必要はなく、正方形、長方形、または多角形のような別の形をとってもよいことは留意されたい。軸Ｚは、カプセルが装置に挿入された時に、回転軸Ａに位置合わせされるのが好ましい。

さらに、カプセル３は、中央部４６と外周部４７とを備える、好ましくはプラスチック製の円盤の形をとる蓋１７を備える。中央部４６はほぼ平坦で、飲料調製装置の水注入部材２１の嵌合または導入を可能にするための入口４４を備える。

蓋１７は、例えば、熱成形または射出成形のプラスチック製の硬質部材または半硬質部材とすることができることに留意されたい。しかし、この部分は、本発明の範囲から逸脱せずに、皿状本体の内側表面に封止される柔軟膜で作られてもよい。

カプセル３の内側に面する蓋１７の面では、管状入口部４３によって入口４４が伸びる。管状入口部４３は、確実に水を本体の底部の方向に向かって導いて、確実に筐体内の物質３８が完全に湿潤され、その結果、例えば、「乾燥粉末領域」が残るリスクを確実に低減する働きをする。

カプセル３の上面には、カプセル３を密閉できるようにする箔４５が設けられる。箔は、好ましくは、蓋１７を覆い、カプセル本体の周縁部４１に溶接または接着接続される。箔は、入口および出口を形成するために穴が開けられるものであれば、永久的に縁部に接続されるか、あるいは、その接続部は剥がすことができる。カプセルが装置の回転ドラム１６に挿入される前に、上記箔４５は、飲料を調製できるように、穴が開けられるか、取り外される。

蓋１７はさらに、収集凹部１８を含む外周部４７を備える。収集凹部１８は、Ｕ字型の横断面を形成し（図６）、封止箔４５の方向に向かって開口している。凹部１８は、好ましくは、蓋１７の外周に連続して伸びるが、この凹部は、例えば、補強要素または壁で仕切られた複数の不連続凹部に置き換えることもできる。

収集凹部１８は、蓋１７の壁の内側外周部４７を備え、そこに、筐体３３と収集凹部１８との間の流体連通を形成する一連の出口開口部３４が設けられる。

さらに、出口開口部３４は、濾紙、織布または不織布部、または別のメッシュの膜または多孔質膜（図示せず）で形成されてもよい。したがって、皿状本体４２に挿入される蓋１７は、多孔質材料の周方向バンドを備える。多孔質材料は、流れの制限を行って、例えば、０．５〜４バールの一定の圧力降下を生じさせ、固体粒子の濾過を引き起こす。特に、材料の孔のサイズは、コーヒーの微粉、すなわち、９０ミクロンほどの小さい粒径の粒子でも保持できるように選択できる。紙、布、メッシュまたは多孔質の材料は、溶接またはその他の方法で蓋に結合できるバンド（１つまたは複数）の形状にすることができる。

装置の動作時に、カプセル３はその軸Ｚを中心として回転される。このことで、同心円状にカプセル３内に注入される液体は、蓋の内側面まで本体の側壁の内側面に沿って導かれ、その後、出口開口部３４を通ることになる。カプセル３に同心円状に供給される液体の遠心分離によって、液状食品を形成するためにカプセルに供給される液体と材料３８とが相互作用される。

図７、８は、本発明の飲料調製システムの変形形態を示す。この形態では、弁手段の負荷は、泡またはクレマの高さを制御するために、開口圧力を制御できるように調節可能である。本発明の説明を簡略化し、繰り返しを避けるために、上述の実施形態と同じ技術手段を指すのに同じ附番が使用されている。本発明の実施形態の新規態様は、基本的には、カプセルの入口／出口に穴を開けるための装置の穿孔手段と、他の実施形態に比べて流れ絞り弁１９の異なる構造にある。

図示されるように、注水器２１は、中空穿孔部材５１によってカプセル３に同軸方向に伸びる。穿孔部材は、カプセル３の上面の下方に、キャビティ３３内に伸びる。穿孔部材は、その先端で、カプセルに液体を供給するための中空管として形成される。穿孔部材は、カプセルの封止膜５２に穴を開けるのに使用される。封止膜５２は、カプセルが装置に挿入される前に蓋を気密に閉鎖する。

カプセル回転係合部材３９はさらに、回転係合部材３９がカプセルを閉鎖係合された時にカプセルの液体コレクタと軸方向に位置合わせして配置される出口穿孔部材５３を備える。出口穿孔部材５３は、カプセルの膜５２に穴を開けて、カプセルの外周に、コレクタで収集された液体がカプセルから出る複数の出口を画定する。出口穿孔部材は、カプセルの収集凹部１８に導入される。収集凹部１８は、蓋の外周部４７に穴が開かないようなサイズである。したがって、遠心分離された液体は、穿孔部材によって封止箔５２に形成された穴を通って収集凹部１８から排出することができる。

装置はさらに、遠心分離された液体の圧力が一定の閾値に達した時に開口して動作する弁アセンブリ１９を形成する流れ絞り手段を備える。このために、回転係合部材３９は、カプセルの周縁部４１に係合する突出周縁部４０を有する。係合は、回転係合部材３９に弾性圧縮力を付与する弾性付勢機構２７によってなされる。この特定の実施形態では、弾性付勢機構２７は、一端に、圧縮バネ５５が組み込まれる基部５４を備え、反対端に、当接部材５６を備える。基部５４、バネ５５、当接部材５６は、管状フレーム５７内に収容される。当接部材５６はさらに、フレームから外側に突出するスクリュー要素５８に接続される。スクリュー要素と管状フレーム５７とは、一緒になって、作動手段５０を形成する。作動手段５０は、係合部材３９にかかる弾性部材の圧縮負荷を調整することができる相補的形状のねじ山８０のアセンブリを備える。

図８に示されるように、通常は、押圧縁部８１によってカプセルの縁部４１に閉鎖力を加える係合部材３９は、回転速度が十分な値に達するとすぐに、抽出段階で遠心分離された液体によって加えられる圧力によって上方に押される。カプセルの突出周縁部４１と弁の押圧縁部８１との間に形成された環状隙間５９が、液体の層流を決定する。約０．１〜１ｍｍの非常に狭い隙間は、遠心分離された液体の圧力によって開いた状態に保たれ、それにより液体をレシーバの衝突壁６１の方向に高速で放出することができる。したがって、ランプアップ段階Ｂ´で、液体の流量が増加すると、流れ隙間５９は比例して大きくなる。抽出段階Ｂでコントローラによって制御されるように流量が安定すると、比較的均一な液体の墳流６０がレシーバの衝突壁６１に投射される。このことで、抽出の度に、ある程度のクレマの高さが再現できる。バネを圧縮させることにより弾性部材の負荷が増大すると、流量を設定点で維持するために、コントローラによって速度が増加される。その結果、コーヒーの場合、より多い量のコーヒーのクレマが得られる。少ない量のクレマを希望する場合、使用者は作動手段によって弾性部材の圧縮を低減することができる。ひいては、同じ流量を維持するために速度が自動的に低減される。したがって、流れ絞り弁にかかる負荷を調節することによって、飲料の泡の高さのみを制御することが可能である。当然、使用者によって手動で、またはモータを使用してスクリュー要素が作動されてもよい。モータを使用する場合、モータに入力コマンドを送信することができるコントローラによって自動的に作動を制御することも可能である。この場合、制御ループスキームにおいて、速度および／または流量を制御するための操作変数として、弁圧縮負荷を使用することも可能である。

弁１９は、閉鎖状態で１つまたは複数の極小の出口を残すことができ、液体の圧力によって弁を開口することで、１つまたは複数の出口を広げることにも留意されたい。例えば、極小出口を形成する小さい半径のチャネルは、カプセルの表面を押圧する縁部８１に設けられる。さらに、出口を形成するチャネルは、カプセルの縁部４１の表面、または縁部８１、４１の両方に設けられてもよい。

さらに、流れ絞り弁は、カプセルの一部と係合せずにカプセルの下流側に作られてもよいが、完全に装置自体の中で設計されることにも留意されたい。

図９に示されるように、使用者側の手動インタフェース１３では、量選択エリア７０、濃さ選択エリア７１、任意で「クレマ」または泡の高さの選択エリア７２に関して、コーヒーなどの飲料の選択をすることができる。量選択エリア７０は、複数の別個の選択キー７００、７０１、７０２を提示することができ、これらの感圧スイッチは、各々が使用者に飲料の所定の量を選択できるように促すものである。例えば、キー７００は約２５ｍｌの量のリステロットコーヒー用の最も少量のカップを示し、キー７０１は約４０ｍｌのエスプレッソコーヒーの少量のカップを示し、キー７０２は約１１０ｍｌのルンゴコーヒーのカップを示している。濃さ選択エリア７１は、それぞれの希望の量に対する希望する濃度、例えば、最も薄い、中位、濃いの濃さレベルを設定するために独立して作動される。この濃さ選択キー７１０、例えば、ポテンショメータを作動させると、上述したように、コントローラ内の流量設定点を確定し、最後に、液体とカプセル内の材料との相互作用時間を決定する。クレマまたは泡選択エリア７２も同様に、希望するクレマの高さを調節するために、選択キー７２０、例えば、ポテンショメータを備えることができる。異なる高さ、例えば、低、中、高は、例えば、連続的または段階的に絞り弁にかかる負荷制約を変化させることによって得られ、その結果、濃さ選択によって確定された設定点で流量を調節するために飲料抽出段階で絞り弁を開口するのに必要な回転速度に直接影響を及ぼすことになる。調節機構が自動でない場合、クレマの選択キー７２０は、図７の機械的作動手段５０とすることもできることに留意されたい。当然、ユーザインタフェースは、使用者からの入力を受信するためのタッチスクリーン、または一連の膜または機械的ボタンを含む場合がある。さらに、ユーザインタフェース１１２は、例えば、カラー表示、モノクロ表示、またはＬＣＤ表示の形式の図形表示または文字表示を含んでもよい。ユーザインタフェースはさらに、ボイス・プロンプト・インタフェースを含んでもよい。この場合、局所食品消費監視装置はスピーカを含み、音声命令、データを備え、使用者に指示する。次に、使用者は、それに応えてボタンを押して入力をする。あるいは、使用者がプロンプトに応答して声に出して命令を行い、命令がマイクを通して収集され、コントローラまたはインタフェースにインストールされた音声認識ソフトウェアによってコマンドに解釈されもよい。

本発明はその好適な実施形態に関して説明してきたが、添付の請求項によって規定された本発明の範囲から逸脱せずに、当業者によって多くの変更や代替がなされてもよい。

Claims (19)

1. カプセルまたはセル内に含まれる、小分けされた食品物質から液状食品を調製するための飲料製造装置であって、
   前記カプセルまたはセル（３）を収容する遠心分離ユニット（２）と、
   前記遠心分離ユニット（２）内の前記カプセルまたはセルの回転運動を可能にするよう前記遠心分離ユニット（２）に接続される駆動手段（５）と、
   前記カプセルまたはセルに液体を供給するよう遠心分離ユニットに接続される液体供給手段（４、６、７）と、
   前記液体の流量または圧力それぞれを測定する手段（８）と、
   前記測定された流量または前記測定された圧力それぞれに応じて、飲料製造の抽出段階で駆動手段の回転速度を自動的に調節することによって、制御ループ内で流量基準または圧力基準それぞれに合わせるように前記流量または前記圧力それぞれを制御する制御ユニット（９）と
   を備える飲料製造装置。
2. 前記基準流量は、前記制御ユニット（９）によって記憶され、または計算された流量の一定の設定点または可変プロファイルである、請求項１に記載の飲料製造装置。
3. 前記制御ユニットは、各々の異なる飲料の濃さに対応する異なる流量設定点を選択または計算するように構成される、請求項２に記載の飲料製造装置。
4. 少なくとも飲料製造プロセス時の飲料の濃さおよび調製される飲料の量の選択を可能にするように構成される手動インタフェース（１３）を備える、請求項３に記載の飲料製造装置。
5. 調製される飲料の濃さおよび／または量に関するカプセルコードからの情報を受信するための識別手段を備える、請求項３に記載の飲料製造装置。
6. 前記液体供給手段は、液体を前記遠心分離ユニット（２）に供給するように設計され、前記制御手段（９）によって作動されるポンプ（７）を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の飲料製造装置。
7. 前記遠心分離ユニット（２）は、前記液体供給手段（４、６、７）から水を引き込むことによって遠心ポンプの機能を果たすように設計される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の飲料製造装置。
8. 前記制御手段（９）は、飲料製造時に前記流量および前記注出量を計算するために、流量計の電気インパルス（１０）を検出するように設計される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の飲料製造装置。
9. 前記流量を測定する手段は、パルス符号流量計測タービン（８）である、請求項８に記載の飲料製造装置。
10. 前記制御ユニットは、少なくとも前記駆動手段（５）の関係する回転速度（Ｓ_Ａ、Ｓ_１、Ｓ_２）が異なる少なくとも前湿潤段階（Ａ）と抽出段階（Ｂ）とを備える抽出プロファイルを制御するように構成される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の飲料製造装置。
11. 前記遠心分離ユニット（２）の送出側に流れ絞り手段（１９）をさらに備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の飲料製造装置。
12. 前記流れ絞り手段は弁（１９）を備える、請求項１１に記載の飲料製造装置。
13. 前記弁（１９）は調節可能である、請求項１２に記載の飲料製造装置。
14. 飲料製造装置から構成され、カプセル内に入れられた、小分けされた材料から飲料を製造するシステムであって、
    前記飲料製造装置が、
    封入部材（２０、３２）の相対運動によって前記カプセルを封入するための少なくとも２つの封入部材（２０、３２）を備える遠心分離ユニット（２）と、
    前記遠心分離ユニット（２）の回転運動を可能にするよう前記遠心分離ユニット（２）に接続される駆動手段（５）と、
    前記飲料製造装置に収容され、液体供給手段（４、６、７）に接続される前記カプセルと相互作用するように設計された液体注入アセンブリ（２０）と、
    前記液体の流量または圧力をそれぞれ測定する手段（８）と、
    前記測定された流量または前記測定された圧力それぞれに応じて、飲料製造の抽出段階で駆動手段の回転速度を自動的に調節することによって、制御ループ内で流量基準または圧力基準それぞれに合わせるように流量または圧力それぞれを制御する制御手段（９）と
    を有し、
    前記カプセル（３）は、前記飲料製造装置の前記遠心分離ユニット（２）に取り外し可能に挿入されるよう設計されている、システム。
15. 前記カプセル（３）は、使用前に保護雰囲気で密閉された使い捨てカプセルである、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記カプセル（３）には、挽いたコーヒー、水溶きコーヒー、紅茶、ココア、および／またはミルクが入れられる、請求項１４または１５に記載のシステム。
17. 遠心力を使用して、カプセルまたはセル（３）内に含まれる、小分けされた食品物質（３８）に液体を通過させることによって、前記食品物質から液状食品を調製する方法であって、
    前記カプセルまたはセル（３）を液体供給手段（４、６、７）に接続するステップと、
    前記液体と前記カプセル（３）内に入れられた、小分けされた材料（３８）との相互作用を可能にするために、前記カプセルまたはセル（３）をその回転軸（Ｚ）を中心として回転させるステップと、
    前記測定された流量または前記測定された圧力それぞれに応じて、飲料製造の抽出段階で駆動手段の回転速度を自動的に調節することによって、制御ループ内で流量基準または圧力基準それぞれに合わせるように供給される液体の流量または圧力それぞれを制御するステップと
    を含む方法。
18. 前記流量の制御は、飲料の濃さの選択に関連して行われる、請求項１７に記載の方法。
19. クレマまたは泡の高さは、前記カプセルまたはセルの出口で流れ絞り弁（１９）にかかる負荷を調節することによって制御できる、請求項１７または１８に記載の方法。

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