JP2014515283A - 飲料/食料品調製システム - Google Patents

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Abstract

本願は、飲料/食料品調製システムの改良、特に、飲料または食料原料を収容した事前包装カートリッジを使用するタイプの機械を含む飲料/食料品調製システムに関する。カートリッジ(30)は、1種または複数種の飲料または食料原料を含み、前記原料から飲料または食料品を調製する機械に使用される。カートリッジ(30)は、底部(34)と、底部(34)に設けられた排出口(37)と、カートリッジ(34)の排出口(37)の周辺から延びるカラー(38)と、を含む。カートリッジ(30)が機械の保持用受容部(14)に挿入されると、カラー(38)が機械の要素(65)と相互作用し、カラー(39)は、調製工程中のカートリッジ(30)内の圧力を決定するように構成される。

Description

本願は、飲料/食料品調製システムの改良、特に、飲料または食料原料を収容した事前包装カートリッジを使用するタイプの機械を含む飲料/食料品調製システムに関する。
飲料調製システムは、一般に、飲料調製機械と、1杯分の飲料を生成するための使い捨てカートリッジ(ポッドまたはカプセルとも呼ばれる)と、からなる。このようなシステムに使用されるカートリッジは、飲料原料が事前に包装され、使用前は密封されている。使用時に、カートリッジは飲料調製機械への挿入中または挿入後に穿孔され、水等の水様媒体がカートリッジ内に入り、また飲料がカートリッジから出るための開口部が形成される。このようなシステムの用途は、特定の種類の食料品、例えばミルクをベースとしたデザート等の調製にも広げることができる。
欧州特許出願公開第1440644号明細書
機械の多くは、特にエスプレッソ飲料の場合、調製工程に関わる高圧に対応するために複雑な設計と特別な原料仕様の特殊型カートリッジを必要とするが、これは、高圧下で所望の品質の飲料/食料品を生成することを可能にするものが一般にカートリッジの内部構造であるからである。
あるいは、使用者が調製パラメータを事前に選択しなければならない。
そこで、カートリッジと機械の間の接合部を利用して、圧力等の調製工程のパラメータを決定することを提案する。
本願は、1種または複数種の飲料または食料原料を収容して、前記原料から飲料または食料品を調製する機械に使用するためのカートリッジを提供するものであり、
カートリッジは、底部と、底部に設けられた排出口と、カートリッジ底部の排出口周辺から延びるカラーと、を含み、
カートリッジを機械の保持用受容部に挿入すると、カラーが機械のある要素と相互作用し、カラーは、調製工程中のカートリッジ内の圧力を決定するように構成される。
カートリッジのカラーは好ましくは、1つまたは複数のギャップを含み、これはカートリッジのカラーに設けられたキャスタレーションによって形成されていてもよい。
あるいは、カートリッジのカラーにはギャップがない。
好ましくは、カートリッジの排出口は、使用前は密封手段で密封されている。
本願はまた、1種または複数種の原料を収容したカートリッジから飲料または食料品を調製する機械を提供し、前記機械は、
調製工程中にカートリッジを受けて保持する保持用受容部を含み、
機械は、カートリッジが保持用受容部に挿入されたときにカートリッジのカラーと相互作用する要素を有し、
カラーは、機械の要素と相互作用することによって調製工程中にカートリッジ内の圧力を決定するように構成されており、
機械は、保持用受容部の下流に設置された弁手段を含み、この弁手段は所定の圧力で開き、前記弁手段は、通常は使用時に保持用受容部の中に挿入されたカートリッジのカラーと接触可能な閉位置へと付勢されているピストンを含む。
好ましくは、機械の要素は、保持用受容部の下流に形成された弁手段を含み、この弁手段は所定の圧力で開き、前記弁手段は、使用時に保持用受容部に挿入されたカートリッジのカラーによって形成され、通常、機械の要素と接触可能であるその第1の位置へ付勢されている。
好ましくは、弁手段はさらに、保持用受容部に挿入されたカートリッジを穿孔するための穿孔手段を含む。
本願はまた、機械と少なくとも1つのカートリッジを含む、飲料または食料品調製システムを提供する。
カートリッジのカラーに設けられた1つまたは複数のギャップにより、好ましくは弁が第1の圧力で開く。
カートリッジカラーにギャップを設けないことにより、好ましくは弁が、好ましくは第1の圧力より高い第2の圧力で開く。
好ましくは、ピストンはばね手段によって閉位置に付勢される。
ピストンの上面は、閉位置にある時にカートリッジのカラーの下面と接触してもよい。
好ましくは、ピストンの上面の、およびカートリッジカラーの下面の少なくとも一部は、水平に対して実質的に同じ角度で傾斜している。
穿孔手段には好ましくは、カートリッジ密封手段が穿孔されたときに、液体がカートリッジ内部から穿孔手段に沿って、カラーと密閉手段とピストンの上面とにより形成される空間の中に流れることができるような液体流路を提供する、少なくとも1つの手段が設けられる。
好ましくは、空間内の圧力がばね手段のばね力より大きいときに、ピストンはカラーから離れて開位置へと移動する。
本願は好ましくは、飲料または食料品を調製する方法を提供し、この方法は、
カートリッジを選択するステップと、
カートリッジを機械の保持用受容部に挿入するステップと、
カートリッジを穿孔手段で穿孔するステップと、
保持用受容部に液体を供給し、液体がカートリッジを通って流れて飲料または食料品を生成するステップと、
を含む。
弁アセンブリを利用して作動圧力を調整する公知の機械では、作動圧力の変更を手動もしくは駆動手段またはある形態の認識システムによって設定する必要があるが、このシステムにおいて弁の動作を制御するのは、カートリッジと、機械の出口と、の間の接合部である。したがって、接合部のある要素、すなわちカートリッジのカラーの外側形状が変わると、これが自動的に必要な圧力変更を行い、使用者は何もしなくてよい。それ故、機械は、ピーク開放圧を事前に設定して製造することができ、これに対して実際の作動圧力は機械に挿入されるカートリッジによって設定される。
飲料および食料品調製システムを示す概略図である。 図1のシステムで使用される2種類のカートリッジの一方の側方断面図である。 図2のカートリッジのカラーの絵画図である。 図1のシステムで使用される2種類のカートリッジの他方の側方断面図である。 図4のカートリッジのカラーの絵画図である。 図1のシステムの機械の一部の概略図における、図2のカートリッジの側方断面図である。 図1のシステムの機械の一部の概略図における、図4のカートリッジの側方断面図である。 図1のシステムの機械の一部の概略図における、図4のカートリッジの側方断面図である。
飲料および食料品調製システムの好ましい実施形態を、あくまでも例として、添付の図面を参照しながら説明する。
本明細書中で説明する飲料および食料品調製システムは、飲料と食料品調製機械と、その機械内で使用するための、1種または複数種の飲料または食料原料を収容した1つまたは複数のカートリッジと、を含む。調製工程中に異なる圧力を必要とする飲料および食料の種類を選択できるように、機械とカーリッジとの間の接合部は、使用者が介入せずに、飲料および食料品を少なくとも2つの、より好ましくはある範囲の異なる圧力で調製可能となっている。これは好ましくは、機械に、カートリッジの設置位置より下流の弁を設けることによって実現され、弁の動作は、後述するように、カートリッジと弁との間の接合部によって決まる。
飲料または食料品調製システム1が図1に概略的に示されている。システム1の機械部分は一般に、液体用タンク10を含む。コーヒー等の飲料の調製に使用される最も一般的な液体は水である可能性が高いが、機械はまた、飲料または食料の原料と混合するために他の液体、例えばミルクや乳製品も使用できる。本明細書中の水という文言は、飲料または食料品の調製に使用されるあらゆる形態の液体を含むと解釈するべきである。タンク10は、流量計12を介してポンプ11に流体接続され、ポンプ自体は水ヒータ13に接続される。水ヒータ13は、抽出ヘッド14に流体接続される。留意すべき点として、本願のシステムは、「抽出」しなければならない製品の調製に限定されず、「抽出ヘッド(brew head)」という用語は、これがもともと飲料の抽出に限定的な機械において使用されていたため、便宜上用いるに過ぎない。抽出ヘッド14は、カートリッジ認識装置15を含み、これについては後でより詳しく説明する。
弁16は、水ヒータ13と抽出ヘッド14との間の流路となる導管の中に設置される。弁16は、拡張/収縮弁(expansion/contraction valve)であってもよい。流体流の圧力が許容値であれば、液体はカートリッジ30へと流れる。圧力が所定の限界より低いか高い場合、液体の流れは弁によって阻止できる。
抽出ヘッド14は、一般に、使用時にカートリッジ30を保持するためのカートリッジホルダ(図示せず)を含む。抽出ヘッド14は、さらに、使用時に液体がカートリッジ30に入るための入口と、調製済みの飲料がカートリッジ30から出るための出口と、を形成する入出口穿孔具等の手段を含む。
流量計12、ポンプ11、水ヒータ13、抽出ヘッド14(およびその他の構成要素)は、電子コントローラ17に接続される。これに加えて、水ヒータ13への流入部、および、そこからの流出部に設けられた水温モニタ18、19もまたコントローラ17に接続される。
機械の動作挙動は、例えば特許文献1に記載されているように、コントローラ17に埋め込まれたソフトウェアによって決定される。制御プロセッサのメモリは、機械の1つまたは複数の動作パメータの1つまたは複数の可変値を含む。これらには一般に、動作段階中にカートリッジ30の中を通過することになる液体の温度、カートリッジ30を充填するための最適速度、浸漬ステップの有無、飲料または食料品の総分注量、排出段階中の液体の流量、パージ段階の期間が含まれる。
図2は、調製工程中に低い圧力を必要とする製品、例えば、チョコレート、コーヒー、紅茶、甘味料、コーディアル、香味料、アルコール飲料、フレーバ付ミルク、フルーツジュース、スカッシュ、ソース、デザート等の調製に使用するように設計された、第1の形態のカートリッジ30を示す。このような製品の調製に使用される「低い」圧力の一般的な範囲は0.5〜2バールである。図4は、調製工程中に高い圧力を必要とする製品、例えば、エスプレッソタイプの、クレマ(crema)の生成が望ましい製品の調製に使用されるように設計された第2の形態のカートリッジ30を示す。このような製品の調製に使用される「高い」圧力の一般的な範囲は2〜16バールである。
カートリッジ30の全体的な形状は一般に、円形または円盤形である。一般に、カートリッジ30の全径は45mm±5mmであり、全高は40mm±5mmである。一般に、組み立てられたときのカートリッジ30の容量は50ml±20%であるが、これはその中に収容される食料または飲料の原料の性質によって異なる。
カートリッジ30は一般に、第1の部材31を含み、これは一般に、環状の壁32と開口部と底部34を有する椀型の外郭を含む。環状の壁32と底部34は、内部空間35を有する受容部を画定する。飲料または食料の原料33が内部空間35の中に設置され(図6参照)、開口部は、熱または超音波はんだ等の適当な工程を用いて第2の部材36により密閉され、これが蓋となる。
底部34の中央に排出口37があり、これは底部34と反対方向に突出する環状のカラー38によって取り囲まれる。低圧カートリッジ30(図2)のカラー38は、キャスタレーション(castellation)39を含み、それらの間にギャップ39aがある。高圧カートリッジ30(図4)のカラー38は、中断部がなく、このようなキャスタレーション39を持たない。カラー38の下面40は好ましくは、水平に対して傾斜している。
使用前は排出口37が隔壁41によって密閉されており、これは好ましくは、底部34と一体に形成される。
各部材31、36は、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、またはこれらの材料のうちの2つ以上の積層体から単独の一体部品として形成される。EVOH等のガス透過性材料の層42を部材31、36に取り入れてもよい。部材31、36の製造に適した工程は射出成形であろう。
機械は好ましくは、飲料/食料品供給用排出口20に設置され、カートリッジ30内での調製工程の圧力制御を行う弁50を含むようになされている。弁50は好ましくは、供給用排出口20に取り付けられた保持手段51を含む。ランセット52またはその他の種類の穿孔器具が、一端53において保持手段51に取り付けられる。ランセット52の反対の端54は鋭利であり、隔壁41を穿孔する手段となる。ランセット52には、鋭利端54からランセット52の外面の一部に沿って延びる1つまたは複数の溝55が設けられていてもよい。
ランセット52の周囲には、中央穴57を有するピストン56が、それに関して移動可能に設置されている。穴57には段差が付けられ、ランセット52の鋭利端54が通過する、ピストン56の遠位端60に向かって延びる狭い部分58と、ピストン56の近位端61に向かって延びる広い部分59と、がある。その結果としてできる内向きの段差は、圧縮ばね63の端の設置台座62となり、ばねはまた、ピストンの穴57の広い部分59の中ではランセット52の周囲に位置している。ばね63の反対の端は保持手段51の中に取り付けられており、それによってピストン56は保持手段51と反対方向に、飲料供給用排出口20の上部に向かって付勢される。ばね63の付勢力によって弁50のブレーク圧(breaking pressure)が設定される。
ばね機構の代案として、エラストマ(elastomer)を使ってランセット52を付勢してもよい。
ピストン56の遠位端60は、半径方向に延びるフランジ64を含む。フランジ64の上面65またはその一部は、カラー38の下面40のそれと実質的に同じ角度で下方に(すなわち、フランジ64の周縁に向かって)傾斜していてもよい。傾斜した表面は水平面より好ましく、これは、それによってピストン56が自動的にセンタリングでき、液体をせん断して泡立てる上で、よりよい形状であるからである。
機械の動作は、カートリッジ30を抽出ヘッド17のカートリッジホルダに挿入するステップと、飲料/食料品が調製される調製サイクルを実行するステップと、飲料/食料品が分注される分注サイクルを実行するステップと、(実質的に)空になったカートリッジ30を機械から取り出すステップと、を含む。
カートリッジ30が図6に概略的に示されるように抽出ヘッド14内のカートリッジホルダの中に設置され、カートリッジヘッドが閉じられると、ランセット52が隔壁41に押し込まれ、その結果、それを穿孔し、カートリッジの排出口37を開ける。カラー38の下面40は、フランジの上面65に押し当てられる。ばね63は、ピストン56を、カラー38と接触する「閉位置」へと付勢して、表面40、65間の良好な接触状態を保持する。
調製サイクルには一般に、以下の4つの主な段階があるが、これらの全てが必ずしも全ての種類の飲料または食料に使用されるとは限らない。
1.事前湿潤
2.休止
3.抽出段階
4.パージ
事前湿潤段階では、カートリッジ30に、ポンプ11によってタンク10から加圧された液体が充填される。入口穿孔具が蓋36を穿孔し、液体がカートリッジの中に入って抽出室35へと流れるための流路を提供し、抽出室ではそれがその中に収容された原料33と混合される。液体の充填によって、抽出室35の中の原料が湿潤する。充填は、「速い」流量、例えば600ml/分、あるいは「遅い」流量、例えば325ml/分で行うことができる。低速充填速度は、特に、成分をより速い体積流量で送出できるようにするために、ある程度希釈する必要がある高粘性の液体成分の収容されたカートリッジ30にとって特に有益である。カートリッジ30の中に注入される液体の量は、確実にこの段階で液体または飲料/食料品が排出口37から出ないように選択される。
休止段階では、事前湿潤段階で注入された液体の中に原料が所定の期間に亘って浸漬される。事前湿潤および浸漬段階はどちらも、原料からの抽出量を増大させ、最終製品の最終的な風味を改善させることが分かっており、浸漬は特に、原料が焙煎されて挽かれたコーヒーである場合に利用される。
抽出段階では、液体がカートリッジ30を通過することによって、原料33から飲料または食料品が生成される。液体の温度はコントローラ17によって決定され、これがヒータ13に対して、タンク10から抽出ヘッド14へと通過する液体を加熱するように命令を送る。液体はカートリッジ30に入ってから、カートリッジ30の内部空間35の中へと通過する。カートリッジ30内で製品が抽出および/または混合された後に、調製された飲料または食料品がカートリッジの出口から出て、供給用排出口20を通り、適当に設置された容器21の中へと向けられてもよい。
液体が原料33を通過することによって生成された飲料または食料品は、排出口37を通ってカートリッジ30から出て、ランセット52を伝って下降し、穿孔された隔壁41の反対側に至る。溝55は、特に隔壁41がかなり固い材料で作製されて、穿孔により形成された隙間がランセット52の直径より十分に大きくない場合に、穿孔された隔壁41を通る流体流路を提供するのに役立つ。
低圧カートリッジ30(図6)では、カラー38のキャスタレーション39間のギャップ39aが、飲料または食料品が供給用排出口37の中へと流れるための通路を提供する。
高圧カートリッジ30(図7、8)の場合、カラー38にそのようなギャップがない。したがって、飲料/食料品は、穿孔された隔壁41を通ってランセット52に沿って流れると、まず、カラー38の側壁と、隔壁41の穿孔されていない部分と、ピストン56の遠位端60と、によって形成される空間66の中に溜まる。これによって、カートリッジ内部空間35内に圧力が発生する。この圧力がばね力を克服するのに十分になると、ピストン56はカラー38と反対方向に向かって「開位置」へと押され、その結果、表面40、65間の隙間67が開かれ(図8)、それによって飲料または食料品が供給用排出口20の中へと流れ込む。
パージサイクルでは、水ヒータ13の温度が十分な高さの温度まで上げられ、システム内に残っている液体が蒸発し、加圧された蒸気が機械とカートリッジ30から噴出する。これによって、全ての飲料または食料品が確実に排出され、流路に残留物がなく、他の飲料または食料品を供給できる状態となる。パージサイクルは、抽出/混合段階の終了後直ちには開始されなくてもよく、それによって流体のほとんどが流路から排出される。
動作サイクルが完了すると、機械は自動的に停止し、使用者は、カートリッジホルダを開けて、手で外すことによってカートリッジ30を取出し、カートリッジ30を捨てる。あるいは、機械には、カートリッジホルダを開けるとカートリッジが自動的に取り出されるようにするための自動排出機構が設けられていてもよい。
それ故、弁50と、カラー38が設けられたカートリッジの外側形状と、の組合せによって、機械1は様々な飲料または食料品を生成できるが、これは、この機械により、カートリッジ30が、カートリッジ30内の原料33に必要なサイクルの種類に応じて、調製サイクル中に高圧または低圧で選択的に準備されるからである。しかしながら、先行技術のシステムのいずれとも異なり、必要な圧力はカートリッジ30の外側形状によって特定され、それ故、自動可変圧システムが提供される。このような機械は、ある範囲の圧力、例えば0〜9バール、より好ましくは0〜6バールで飲料を生成できる。
カラー38には別の構成を使用してもよい。低圧カートリッジ30の場合、カラー38はキャスタレーションが不要であるが、カラー38の側壁に1つまたは複数の穴、オリフィスまたは他の形状のギャップを含んでいてもよく、これによって液体が排出口37から供給用排出口20へと流れる。
他の実施形態において、ばね押し弁が、機械の中ではなく、カートリッジカラー38の中に組み込まれる。適当なばね手段を使って、カラー38を、ピストン56に代わる固定要素の上面65と接触するように付勢してもよい。高圧飲料または食料品の調製工程中に空間66内が必要な圧力になると、カラー38は固定要素に近づくのではなく、それと反対方向に押され、表面40、65間の隙間67を開く。

Claims (21)

  1. 1種または複数種の飲料または食料原料を収容して、前記原料から飲料または食料品を調製する機械に使用するためのカートリッジにおいて、
    前記カートリッジは、底部と、前記底部に設けられた排出口と、前記カートリッジ底部の前記排出口周辺から延びるカラーと、を含み、
    前記カートリッジが機械の保持用受容部に挿入されると、前記カラーが前記機械のある要素と相互作用し、前記カラーが、調製工程中の前記カートリッジ内の圧力を決定するように構成されていることを特徴とするカートリッジ。
  2. 前記カートリッジのカラーが1つまたは複数のギャップを含むことを特徴とする請求項1に記載のカートリッジ。
  3. 前記1つまたは複数のギャップが前記カートリッジのカラーに設けられたキャスタレーションによって形成されることを特徴とする請求項2に記載のカートリッジ。
  4. 前記カートリッジのカラーにはギャップがないことを特徴とする請求項1に記載のカートリッジ。
  5. 前記カートリッジの排出口は、使用前は密封手段によって密封されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のカートリッジ。
  6. 前記カートリッジのカラーに、前記カラーを、前記カラーが前記機械のある要素と相互作用する第1の位置に付勢する付勢手段が組み込まれ、それによって、前記付勢力が克服されると前記カラーが前記機械のある要素から離れた第2の位置に移動することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のカートリッジ。
  7. 1種または複数種の原料を収容した請求項1から6のいずれか1項に記載のカートリッジから飲料または食料品を調製する機械において、
    調製工程中にカートリッジを受けて保持する保持用受容部を含み、
    前記機械は、前記カートリッジが前記保持用受容部に挿入されたときに前記カートリッジの前記カラーと相互作用する要素を有し、
    前記カラーは、前記機械の要素とそれが相互作用することによって調製工程中に前記カートリッジ内の圧力を決定するように構成されることを特徴とする機械。
  8. 前記機械の要素は、前記保持用受容部の下流に設置された弁手段を含み、この弁手段は所定の圧力で開き、前記弁手段は、通常は使用時に前記保持用受容部の中に挿入されたカートリッジの前記カラーと接触可能な閉位置へと付勢されているピストンを含むことを特徴とする請求項7に記載の機械。
  9. 前記機械の要素は、前記保持用受容部の下流に形成された弁手段を含み、この弁手段は所定の圧力で開き、前記弁手段は、使用時に前記保持用受容部に挿入されたカートリッジの前記カラーによって形成され、通常、前記機械の要素と接触可能であるその第1の位置へ付勢されることを特徴とする請求項7に記載の機械。
  10. 前記弁手段は、前記保持用受容部に挿入された前記カートリッジを穿孔するための穿孔手段をさらに含むことを特徴とする請求項8または請求項9に記載の機械。
  11. 請求項7から10のいずれか1項に記載の機械と、請求項1から5のいずれか1項に記載の少なくとも1つのカートリッジを含むことを特徴とする飲料または食料品調製システム。
  12. 前記カートリッジのカラーに設けられた1つまたは複数のギャップにより、前記弁が第1の圧力で開くことを特徴とする請求項2または請求項3に従属する請求項11に記載のシステム。
  13. 前記カートリッジのカラーにギャップを設けないことにより、前記弁が第2の圧力で開くことを特徴とする請求項4に従属する請求項11に記載のシステム。
  14. 前記第2の圧力が前記第1の圧力より高いことを特徴とする請求項12または請求項13に記載のシステム。
  15. 前記ピストンまたは前記カラーは、ばね手段によって前記閉位置に付勢されることを特徴とする請求項11から14のいずれか1項に記載のシステム。
  16. 前記ピストンまたは固定要素の上面は、前記閉位置にあるときに前記カートリッジのカラーの下面と接触することを特徴とする請求項11から15のいずれか1項に記載のシステム。
  17. 前記ピストンまたは前記固定要素の前記上面の少なくとも一部、および前記カートリッジのカラーの前記下面の少なくとも一部は、水平に対して実質的に同じ角度で傾斜していることを特徴とする請求項16に記載のシステム。
  18. 前記穿孔手段には、前記カートリッジ密封手段が穿孔されたときに、液体が前記カートリッジの内部から前記穿孔手段に沿って、前記カラーと前記密閉手段と前記ピストンの前記上面とにより形成される空間の中に流れることができるような液体流路を提供する、少なくとも1つの手段が設けられることを特徴とする請求項11から17のいずれか1項に記載のシステム。
  19. 前記空間内の圧力が前記付勢力より大きいときに、前記ピストンが前記カラーから離れて開位置へと移動することを特徴とする請求項18に記載のシステム。
  20. 前記空間内の圧力が前記付勢力より大きいときに、前記カラーが前記固定要素から離れて開位置へと移動することを特徴する請求項18に記載のシステム。
  21. 請求項11から20のいずれか1項に記載の前記システムを使用して飲料または食料品を調製する方法において、
    請求項1から6のいずれか1項に記載のカートリッジを選択するステップと、
    前記カートリッジを飲料または食料品調製機械の保持用受容部に挿入するステップと、
    前記カートリッジを前記穿孔手段で穿孔するステップと、
    前記保持用受容部に液体を供給して、前記液体が前記カートリッジを通って流れて飲料または食料品を生成するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
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