TW200908917A - Capsule system, device and method for preparing a food liquid contained in a receptacle by centrifugation - Google Patents

Description

200908917 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於藉由使用離心力使水通過貯藏於 一谷器内之一食品物質而自該食品物質準備一液體食品之 設備及膠囊系統。 【先前技術】 已知準備飲料，其中藉由離心力分離由沖煮咖啡及咖啡

粉組成之混合物。藉由將熱水與咖啡粉聚集到一起達規定 時間來獲取此混合物1著迫使水通m網，粉末物 質存在於該過濾網上。 現有系統由將咖啡粉置放於為諸如Ep 〇367 機器之非可移除部分的容器中組成。此等設備具有許多缺 點。首先，必須在容器中手動地對伽啡粉給定適當劑量。 其次，經離心分離之咖啡廢料變乾且其必須藉由刮擦容器 表面來移除。結果’咖啡準備需要大量手動處理且因此非 常耗時。因為咖啡一般來自散裝或咖哪由容器自身内的咖 _豆研磨而成，通常咖啡 丌了大大變化且此可影響盛 孙。口買〇 離心速度、 該機器包含一 一開放杯狀部 然而，缺點為 —^，視咖啡之手動劑量及沖煮條件（例如 =大!)而疋，盛杯品質可大大改變。 因此此等系統從未達到顯著商業成功。 在德國專利申請案Μ 1〇2〇〇5〇〇7852中， :移除固持器’在該固持器令，置放容器之 分’另-部分或蓋子附著於機器之驅動軸。 131705.doc 200908917 密集手動處理。另一缺點為歸因於缺乏對粉末之劑量之控 制且缺乏對咖°非粉之鮮度之控制而難以控制咖啡之品質。 在 WO 2006/1 12691 ； FR2624364 ； EP0367600 ； GB2253336 ； FR2686007 ； EP0749713 ； DE4240429 ； EP0651963 ； FR2726988 ； DE4439252 ； EP0367600 ； FR2132310 ； FR2513106 ； FR2487661 ； DE3529053 ； • FR2535597 ； W02007/041954 ； DE3529204 ； DE3719962 ； FR2685186 ; DE3241606及 US-A-4545296 中描述藉由離心 f - i 力沖煮咖_之其他設備。 然而，使用離心力之效應沖煮咖啡或準備其他食品物質 與使用壓力泵之正常沖煮方法相比呈現許多優點。舉例而 言，在"意式濃縮”咖啡類型沖煮方法中，非常難以掌握影 ' 響經遞送之咖啡萃取物之萃取品質的所有參數。此等參數 通常為塵力、隨壓力減小之流動速率、咖啡粉末之密實性 (其亦影響流動特性並視咖啡研磨粒徑而定）、溫度、水流 # 分布等。 \ f 因此，需要建議一新的膠囊系統及一方法，該系統及該 方法經調適而使得萃取參數因此可經更佳且更獨立地控制 ' 且因此可被更佳地掌握以控制經遞送之液體食品之品質。 . 同時’需要一準備液體食品之方法，該方法與先前技術 離心咖啡準備設備相比更為便利，且藉由對諸如容器中之 物質之鮮度及精確劑量的重要品質參數之更高控制而提供 更佳的杯内品質。 【發明内容】 131705.doc 200908917 因此，本發明係關於一種用以藉由使用離心力使水通過 貯藏於一容器内之一食品物質而自該物質準備一液體食品 之糸統’該系統包含： 一用以接收該容器之設備，該設備包含用以驅動該容器 進行圍繞一旋轉軸之離心分離之構件， 其中該容器為可移除的且形成單次使用性膠囊且， 其中一流動限制構件配置於經離心分離之液體之流動路 徑中，該流動限制構件能夠在離心分離期間提供某一壓 降。 該流動限制構件可經組態用以在離心分離期間提供至少 ^ bar之相對壓力之壓降。較佳地，該流動限制構件㈣ 態用以在離心分離期間提供1 bar至6 bar之間，最佳丨5 bar 至4 bar之間的相對壓力之壓降。 —根據本發明之—重要態樣，經離心、分離之液體之流動路 徑内的流動限制使得能夠控制經離心分離之液體之釋放以 改良膠囊内之水與物質之相互作用，以及最終藉由壓力釋 ^及在限制下所產生之剪切應力而向液體提供料。更特 定言之，該流動限制構件使得能夠在外罩周邊處保捭幾 —力並因此延遲液體之釋放。 U㈣ 在可此杈式下，該設備包含一配置於膠囊之一或多個 出口之後的流動限制構件。 砰言之，該流動限制構件可為該設備本身之部分。 在較佳模式下’該設備之該流動限制構件包含 件，該閱門構件當經離心分離之液體之足夠壓力施加於該 13I705.doc 200908917 閥門構件上時打開或擴大—液 放於該設備之外。 ㈣使仔液體可自膠囊釋 可將流動限制構件置放於膠囊之出口處或复後。 之式下，可將一流動限制構件配置於膠囊自身 可了一流動限制構件可由開口形成。該等開口 夺列之^ 4周邊部分中的—系列槽或孔。較佳地，該 之槽或孔具有小於貯藏於膠囊之外罩 粒徑之寬度或直徑。 + 較佳地’膠囊之外罩之出口 開具有小於形成食品物質 "子之平均大小的平均直徑或寬度。 因此，該等開口 "自身"可具有一過遽功能。 :部分處之料亦視該等開口及該等開口之自由開放表 :之大小而定。因此’可在壁部分中設計開口及開口之 自由開放表面積的大小以在膠囊自身之内產生某一塵降。 錢得能夠保持外”之某—壓力並因此改良食品物質與 2之間的相互作用。亦可視開口之大小及諸如轉速之離心 ，數來定製飲料之特性，特別是對於咖啡飲料而言。 車佳也開口之直控或寬度可在1 0微米至600微米之 間。較佳地，開口之總表面積在5贿2至2〇〇咖2之間。最 佳地，總表面積在1〇mm^5〇mm2之間。 當孔之寬度或直徑小於微求（例如，在】微米至· 微米之間）時，可獲取壁之周邊部分處之顯㈣降。可在 壁部分處成功獲取大氣塵力以上的自約！ barhk，更佳 地自2 bar至3 bar之轉。對於咖啡，可在㈣力範圍内成 131705.doc 10 200908917 功沖煮可與特稍濃縮咖啡、意式濃縮咖啡或意式淡咖啡類 型之咖啡相當的具有高固體濃度之咖啡萃取物。

當開口具有200微米或2〇〇微米以上之寬度或直徑且當未 將流動限制置放於流動路徑(諸如將產生較高壓降的置放 於設備中之液體流動路徑内之額外閥門）中時，獲取較低 屢降（例如’低於1 bar)。在液體流動路徑中之較低塵降之 狀況下有較大出口開口之壁部分可用以保持外罩中之 固體粒子。然@ ’液體傾向於較快速地離開外罩（亦即， 產生較高流動速率）且較少相互作用發生於外罩中之水與 物質之間。對於咖。非，此可導致與過渡型咖啡相比咖啡萃 取物之較低固體及芳香濃度。 較佳地，該設備之流動限制構件包含該設備之一闕門構 件’該閥門構件配置於膠囊之一或多個出口處或其後，用 以在某一壓力被施加於該閥門構件上時 膠囊釋放於該設備之外。 體了1 在-可能模式下，設備與膠囊兩者均包含流動限制構 件。或者，流動限制構件存在於膠囊t而不存在於設備 中〇 設備中之閥門構件提供控制施加於與設備齊平之膠囊中 之液體壓力之優點。閥門構件可（例如藉由校準或調整'而〕 經設計以在某一壓力臨限值處打開，用以與各種或特定飲 料（例如，咖啡萃取物、茶萃取物、速食飲料等）之特徵相 匹酉己。 結果’本發明之系統提供準備一液體今 于|角夜篮艮口口之一解決辦 131705.doc 200908917 法，可在該解決辦法中進行該液體食品之一受控釋放。舉 例而言，可延遲液體之釋放直至足以形成液體流動之通路 之某-壓力被施加於閥門構件上。閥⑽件之經延遲之打 開使得能夠改良貯藏於膠囊内之水與物質之間的相互作 用。舉例而s ’對於咖啡’可為有利的是，最佳化水與研 磨咖啡微粒之相互作用以獲取咖啡與芳香化合物之良好萃 取。此外，間門構件提供可改良泡珠或咖啡克雷馬（c_a) 之產生的限制。 閥門構件可由在受壓液體作用下相對㈣囊之—唾合部 分移動以形成用於㈣之薄型環狀層疊通路的該設備之至 :一喷合部分形成。膠囊之該响合部分可為(例如)膠囊之 '緣之徑向部分。該層疊通路亦使得能夠產生衝擊於設備 二:：相對較高速度之液體喷射流。結果，可歸因於由 之限制同時藉由離心分離期間在相對較高速 沫。以：6又備之衝擊表面的衝擊來產生相對較大量的泡 而？㉟離心分離之液體施加於閥門構件上的 而疋’由閥門構件產生之限制可在幅度上不I 根據本發明之—能样 no -者經彈.力葡件之該嗔合部分中之至少 另-二 在經離心分離之液體之作用力下相對於 ::刀移動離開。詳言之，設備之嗜合部分… ::載。Η牛相關聯。舉例而言 橡 彈性部件或機械彈簧。該彈I^件為橡膠 或葉片式彈簧或任何等效構件。Η 了為0型環、螺旋 門構件^合部分亦可包含-經配置以密 131705.doc 200908917 封於穋囊之喃合部分上的環狀擠壓邊緣。該擠麼邊緣可採 用諸如v、mu形之不同形式以便在液體之|力仍處於預 定臨限值下時將足夠密封屋力施加於膠囊上。 在核式下，膠囊之環狀輪緣亦可在受屢液體作用下妹 偏轉以移動離開闊門構件之嗜合部分。閱門構件之鳴合: 分亦可為固定的或為彈性移動的且膠囊之唾合部分可在受 壓液體作用下偏轉。因&，亦可藉由在退出膠囊之液體之 壓力下偏轉的膠囊之一偏轉部分來部分或總體地獲取閥門 之效應。 在-較佳模式下，該設備包含一用以將水注入膠囊中之 注水次總成’該注水次總成包含大體與膠囊之旋轉轴對準 之至少-貫穿部件。較佳地，該貫穿部件具有一用以將水 沿該旋轉軸注入膠囊中之管狀通路。 本發明亦關於一種液體食品準備設備，其用以藉由使用 離心力使水通過貯藏於可移除地插入該設備中之一單次使 用性膠囊中的一食品物質而自該物質來準備一液體食品， 該設備包含： -注水構件’其用以將水引入該膠囊中， -用以沿一旋轉軸定位並使該容器居中之構件， -用以驅動該膠囊進行圍繞該旋轉軸之離心分離之構件， 其中該設備包含-配置於經離心分離之液體之流動路徑 内的流動限制構件。 較佳地，該流動限制構件包含閥門構件，該閱門構件配 置於膠囊之至少一出口處或其後，用於在某一壓力由受壓 131705.doc -13 - 200908917 液體施加於該閥門構件上年 子打開以使液體能夠自膠囊被釋 放。 在一可能模式下，該閥門構件可經校準或調整以在膠囊 令之一壓力臨限值下選擇性地打開一通過該設備之液體通 路。 在一較佳模式下，該閥門構件可由該設備之至少一响合 β刀开4 D亥嚙合部分經調適以在退出膠囊之受壓液體的 作用下相對於膠囊之一蛵哧人—、 襄二·，丄嚙合之部分移動，以形成用於液 體之薄型環狀層疊通路。 該閥門構件可由至少-妨部分形成，制合部分在退 出膠囊之受壓液體作用下相對於另一喷合部分移動，以形 成用於液體之薄型環狀層疊通路。 在-可能模式下’該流動限制構件包含膠囊之壁之一周 邊部分，該周邊部分經置放於退出膠囊之外罩之液體流動 路徑中且包含小於200微求，更佳在1〇微米至15〇微米之間 t的出口開口。在此開口大小下，可在外罩中保持幾bar之 ' 壓降，該壓降有效地使水與物質（特別是對於研磨咖啡而 言）之間能夠進行有效相互作用。壁之周邊部分之開口之 總表面積亦較佳小於該壁部分之總表面積之5〇%，最佳小 於其40%。 本發明進-步關☆-種藉由使用_心力冑水通過貯藏於 一容器中之一食品物質而自該物質準備一液體食品的方 法，該方法包含·· 驅動該容器進行離心旋轉同時將水引入該膠囊中， 131705.doc •14- 200908917 使水通過該物質以形成一液體食品， 收集經離心分離之液體食品， 該方法之特徵在於： 該容器為單次使用性膠囊且 經離心分離之液體之流動路 將一流動限制構件配置於該 徑内。 在一較佳模式下’該流動限制構件包含—閥門構件，該 閥門構件使液體食品僅當在該 人

間構件處相經離心分離 之液體之某一壓力時才被釋放。 較佳地’飲料之選擇性釋放由—彈簧彈壓之閥門控制。 該流動限制構件可包含諸如槽或孔之複數個出口開口， 可將該專出口開口提供於膠囊壁之_周邊部分中。 該流動限制構件可包含用以控制在某一壓力臨限值下的 :離心分離之液體之釋放的—閥門構件與提供於膠囊中之 ::個出口開口之組合。較佳將該複數個出口開口提供於 —内壁中且將膠囊之-收集凹座置放於該内壁之下 為處。S亥收集凹座可由飘壸夕兮如m J由膠囊之§亥内壁及一可貫穿表面來定 界0 該方法進一步包含藉由一彈簧彈塵之間門 品之釋放。 \之’液體食品藉由貫穿通過膠囊之上部可貫穿表面 + 一出口而離開膠囊。詳言之，在膠囊之該上部表面 干出口，5亥等出口在該上部表面上間隔分開且接 ;έ面之土根據本發明之方法，可將水沿膠囊之旋 131705.doc •15· 200908917 轉軸引入膠囊中。可以相對較低壓力或接近於重力之壓力 將水引入。 術語”液體食品"此處具有廣泛意義且包含：諸如湯或調 味醬之叉調液體、諸如咖啡（研磨及/或速食）、巧克力、牛 奶（粉末及/或液體）、茶（速食及/或茶葉）之液體飲料或諸如 嬰兒配方之營養液體及其組合。 【實施方式】 本發明之額外特徵將出現在下列諸圖之實施方式中。 如圖1及圖2中所示，本發明之一較佳膠囊】一般包含在 上面密封-密封箔3之-碟形本體2。將密封箔3在一密封 後狀部分5處密封於本體之_周邊輪緣4上。輪緣何向外 延伸而形成(例如)為約2_5 _之較小環狀部分。碟形本體 包含-下盤6及較佳在與該下盤相對的本體之較大開放端 之方向上變寬的-側壁7。碟形本體較佳為剛性或半剛性 的。其可由具有諸如EV〇H及其類似物之氣體障蔽層的食 品級塑膠(例如，聚丙烯)或鋁合金或塑膠與鋁合金之複合 物形成。密封箱3可由較薄材料製成，該材料諸如亦包括 2蔽層之塑膠層板或鋁合金或塑膠與鋁合金之組合。密封 落通常具有(例如)50微米至25〇微米之間的厚度。密封荡部 件可經貫穿以建立如將於精後在該描述中所述之水入口及 一或多個飲料出口。 關於圖3至圖6之實施例，本發明之勝囊包含形成被插入 碟形本體中之—蓋子8之内部部件。蓋子8與本體2一起定 界一用以收納食品物f22之内部外罩14。較佳地，膠囊形 131705.doc •16· 200908917 成圍繞一中心軸A之旋轉對稱。然而，應注意，膠囊可不 必具有圍繞軸A之圓形截面而可採用諸如方形或多角形形 式之另一形式。在圖5及圖6中說明蓋子8。 含-中心部分9及-周邊部分10之塑膠製成之=: 式。中心部分可為基本上平坦的，且可包含一入口谭i工以 使得能夠引入飲料產生設備之注水部件。在蓋子之内側12 中，入口埠可藉由一環狀入口部分13而延伸，該環狀入口 / 部分U用以確保將水導向本體之底部之方向以確保外罩中 之物質之完全潤濕並因此降低留下（例如），，乾粉斑”之風 險較佳地，入口埠由—易破或可穿刺之閉合部分15封 閉/匕部分用以防止外罩之物質填充蓋子之上部表面與密 封箔之間的間隙。 盍子進一步包含一包括一收集凹座16之周邊部分1〇。收 集凹座形成在密封箱之方向上打開的在橫向截面中之⑽ (圖3)°凹座較佳將在蓋子之周邊處連續地延伸，但其可由 I:由（例如）增強凡件或壁而分離之若干不連續凹入部分 =!集凹t包含壁之内部周邊部分17,在該壁之内部 ;Γ 7中提供形成外罩14與收集凹座16之間的流體連 通之—系列出口開口18。 成對外罩一心分離之液體之流動的 飲料之類型而w據待產生之 漢縮吻啡或特對於惠式 供小於用於音t 縮咖啡萃取物，可為有利的是，提 ;^ /冰咖啡或”美式"咖啡萃取物之開口的開 131705.doc 200908917 口。對於同-轉速，較小開口產生對於經離心分離之液體 之較高抗性，該液體在膠囊中保持較長時間。結果，水與 咖啡微粒之間的相互作用更高且液體可充入更多咖 體。 如此實例中所說明，開σ可為在壁之内部周邊部分口中 以間隔分布之槽或孔。舉例而言，槽之數目的範圍可自5 f 至200，較佳自10至100。此等槽較佳具有小於物質之微粒 之統計平均大小的寬度。舉例而言，該等槽對於為研磨咖 啡之物質具有小於500微米之寬度。該等槽可在必要時在 中心部分9上或在凹座16之底部中延伸。該等槽可由且有 小於物質之微粒之統計平均大小的直徑之圓形截面 換。 —收集凹座16形成較小深度（例如，2咖至H) mm之間）之 ^邊溝槽’該周邊溝槽用以允許引人通過密封箱之貫穿 件以產生用於如將於稍後在該描述中所述之在膠囊中所 生：冲煮液體的出口。收集凹座16進一步包含在碟形本 底座。卩刀2G_h形成邊緣轴承之—外部周邊部分1 9。 夕中部部分19可藉由大約緊密配合喃合而喊合於底座部分20 上。沿本體之側壁之内部表面且在碟形本體之底部之方向 外密㈣分21自凹座延伸以進一步產生抵抗 子與本體之内部表面之間的可能液體進入之密 之…收集凹座構件之形式可在不脫離本發明之範嚕 採用不同組態。舉例而言，凹座16可由蓋徵 碟开4體之侧壁7(如㈣中所說明）形成。在該種狀況下， 131705.doc 200908917 可省略外部周邊部分19 β 如諸圖中所說明’較佳將系列之出口開口 (例如，槽18) 置放於外軍相對於中心、軸人之變寬部分處或與其接近處。 因此’經離心分離之液體將傾向於被沿本體之側壁之内部 表面導引，直至蓋子之内側12，且接著通過槽。 蓋子8在密封箱3密封於碟形本體之輪緣上時由其完全封 閉。在可能替代實施例中’密封箱可僅覆蓋包括槽之區域 之收集凹座。 應注意，i子8可為由（例如）熱成形或注入之塑勝製成 的剛性或半剛性部件。然而’在不脫離本發明之範嘴之情 況下’此部分亦可由密封於碟形本體之内部表面之可挽性 薄膜製成。 亦可注意到’亦可將過濾壁與蓋子之内表面叫目抵而置 放於外罩裏面。過遽壁可藉由產生較高Μ降而提供改良之 過遽（例如）以用於非常小之粒徑之物質及/或用以延遲將细 離心分離之液體釋放於外罩之外。職壁可為膠接於蓋= 之表面12上的濾紙或薄型塑膠膜。 蓋子可簡單插入碟形本體中或由任何適合連接方式（諸 如藉由超音波熔接）來固定。 在圖7及圖8中說明包括本發明 系統且現對該系統進行描.述。 因此’該系統包含如上所述之一膠囊1及-飲料準備設 備23。該設備具有可在裏面插入膠囊之-模組24。膠囊貯 藏待坪煮之食品物質’且在使用之後自模組移除膠囊以便 131705.doc -19- 200908917 被丟棄（例如，當作廢棄物或有機及無機原料之再循環）。 模組24與一供水設備（諸如一水儲集器25)流體連通。在模 組與供水設備之間將一流體傳送構件（諸如果26)提供於流 體迴路27中。進一步提供一水加熱器28以在水進入模組之 前在流體迴路中加熱水。水加熱器可被插入流體迴路中以 加熱來自儲集器之新鮮水或者可位於水儲集器（其在該種 狀況下變為水鍋爐）中。當然，亦可經由水栓式連接而自 家用供水設備直接獲取水。 可在低壓下或甚至在重力壓力下將水饋入模組24中。舉 例而S，可設想在模組之水入口處的高於大氣壓力〇 b打至 2 bar之間的壓力。在利用諸如活塞泵之壓力泵時亦可遞 送高於2 bar之壓力下的水。 沖煮模組24可包含兩個主要膠囊包裝次總成29、3〇 ;該 等次總成29、30主要包含注水次總成及液體接收次總成。 該等兩個次總成形成用於設備中之膠囊之定位與定中心構 件。 該兩個:欠總成（例如）藉由一卡口類型連接系統3】而閉合 在一起以將膠囊裝入其中。液體接收次總成30包含一液^ 導管32’該液體導管32(例如）突出於次總成之一側上，以 將離開膠囊之經離心分離之液體導引於諸如杯子或玻璃杯 之服務容器。液體導管與形成置放於一轉鼓34周圍較短距 離處之圓柱形壁的—液體接收器33連通，#圖8中所說明 而將膠囊插入該轉鼓34中。液體接收器與轉鼓—起界定如 將於輔後在該描述中所述之—用以收集液體之中間空腔 131705.doc •20· 200908917 置放用以驅動膠囊接收轉 63。在液體接收次總成30下方 鼓34以在次總成内旋轉之構件。 供應之一旋轉馬達 驅動構件較佳包含可由電力咬氣動力 40 ° 注水次總成包含水入口側， 流體迴路27連通之一水入口 35 該水入口側包含在上游與水 關於圖9及圖1〇,轉鼓34經成形為-中空膠囊固持器， 該固持器具有-經成形以收納膠囊之互補的内部空腔％。 轉鼓34藉由一旋轉軸37而自身徑向地延長，該旋轉轴37藉 由如同滾韩承或㈣軸承之—旋料向構件加保持相 對於液體接收器33之-外部基座38的轉動關係。因此，轉 鼓經設計以圍繞-中軸！旋轉，而接收器之外部基座叫目 ^於該設備固定。可（例如）藉由螺釘44將液體接收器咖 定於馬達之一外殼43。將一機械耦合件41置放於轉鼓之旋 轉軸37與馬達40之軸42之間的界面處。 考慮如圖10及圖11中所說明之注水次總成29，其包含相 對於設備之縱軸〗而固定之居中配置的注水器45。注水器 包含用以將水自入口35傳送至水出口47之一中心管狀部件 6其用以犬出於膠囊之外罩14内。水出口由諸如鋒利管 狀尖端之一穿刺構件48形成，該穿刺構件48能夠產生穿過 膠囊之封閉箔I穿過蓋子之管狀入口 13之最終易破部分的 穿刺孔。 在庄水益周圍安裝一膠囊旋轉嚙合部分49。嚙合部分49 具有一中心孔，其用以收納注水器及諸如插入於部分的與 131705.doc -21 - 200908917 注射器45之間的滾珠或滾針軸承5〇之轉動導向構件。唾合 部分進-步包含自部分49之一碟形嚙合壁55突出之出口貫 ! P:51 #52、53、54。該等貫穿部件可為具有能夠在膠 之山封A 3中切割或穿破小孔之傾斜切割表面的較小圓 柱形部分。該等貫穿部件配置於壁55之周邊處，較佳經均 勻为布以在膠囊中提供若干開口，以用於使經離心分離之 液體離開膠囊而形成若干液體流。 根據本發明之—態樣，注水次總成29進-步包含用以控 制自設備排出之液體之流動的一閥門系統％。該閱門系統 、可配置於為-壤狀鳴合部分57之形式的膠囊旋轉响合部 分49上，該環狀喃合部分57在諸如彈簧之彈性加載構件w 之作用力下被偏向。環狀嚙合部分57包括一擠壓周邊表面 59 ’該擠壓周邊表面59將封閉力施加於膠囊之周邊輪緣4 上以旎夠在彈性加載構件之作用力下限制液體之流動。表 面59可形成用以增加區域化區域中之密封壓力之錐形或 V 。嚙合部分57進一步包含一内部基座部分6〇。因此將 彈性加载構件58插入位於嚙合部分49之基座部分6〇與一反 作用力部分61之間的空間中。因此，在靜止位置處，閥門 系統之嚙合部分57在彈性構件58之壓縮作用下保持封閉於 膠囊之輪緣上。 、 夕囊嗜合次總成29可進一步包含管狀裙套部分62，該管 狀部分當兩個次總成圍繞膠囊而彼此相對閉合時突出於液 體接收-欠總成30之内部環狀腔室63中。此管狀裙套部分Μ 在L過閥門系統之壓力下形成用於經離心分離之液體之衝 131705.doc -22· 200908917 擊壁。較佳將此部分62固定於次總成29上。該次總成進一 步i3用以促進液體接收次總成3 〇上之連接之一操縱部分 此操縱邛为64可具有用於操縱之滚紋周邊表面。可藉 由螺桿67將该操縱部分固定於次總成29之固定基座上。 此部分當然可由槓桿機構或類似操縱構件替換。 如上所述，提供用於兩個次總成29、3〇之相對連接的連 接構件。舉例而言，將較小銷65提供於注水次總成29之管 狀表面之側上，該等較小銷65可與液體接收次總成3〇之管 狀表面上之側面鎖定開口 66嚙合。因此，兩個次總成之間 的連接可藉由轉動肖度或螺旋閉合運動來進行以使該等銷 月b夠與長方形開口6㈣合。當^ ’可設想其他連接構件來 替換此卡㈣型連接構件。舉例而言’熟習此項技術者可 设想螺紋構件或平移閉合構件。 本發明之膠囊系統基本上根據以下原理來丄作。藉由彼 此相對移動兩個次總成29、3〇(例如，藉由斷開卡口類型 連接並分離兩個次總成29、3〇)來打開膠囊設備。結果， 可將貯藏食品物質之單次使用性密封膠囊i插人設備中， 亦即’置放於轉鼓36之空腔中。在膠囊由密封箔3氣密封 閉的同時將膠囊置放於設備中。設備接著由待向後連接於 次總成3G上並由連接構件鎖定之次總成巧封閉。在鎖定位 置處，藉由穿透膠囊之密封箱並將其自身引入穿過膝囊之 水入口 35的注水器來打開膠囊。同時，在密封㈣之周邊處 由出口貫穿部件51_54穿^干液體出口。因此可經由中

心注水器45將水引入膠贵由 A m㈣中。可在注射次總成中產生通風 131705.doc -23· 200908917 孔以允許氣體在將水引入之同時逸出勝囊。可藉由啟動旋 轉馬達40來驅動膠囊旋轉。可與開始將水注射入谬囊中同 時或稍微在此水注射操作開始之後或之前開始進行離心操 作。 舉例而言，對於沖煮研磨咖啡可為有利的是，在幾秒期 間允許藉由旋轉膠囊而在開始離心操作之前將水填入膠囊 中。因此，水可在液體經離心分離之前適當地浸潤到咖啡 中’進而避免在咖啡部分中咖啡區域保持乾燥。 藉由圍繞設備之中心旋轉軸ί旋轉膠囊來進行離心分 離’該中心旋轉轴I較佳與膠囊之中心軸Α對準。轉速較佳 為自1000轉每分鐘（rpm)至12000 rpm，更佳自1500 rpm至 8000 rpm。可在設備中提供控制單元，以根據待沖煮之液 體及/或膠囊中之物質之性質來設定轉速。轉速越高，施 加於膠囊之周邊壁處之壓力越高，且壓緊於膠囊之側壁上 之物質越多。重要的是注意，較高轉速促進含有較低固體 含量之咖啡萃取物之沖煮，因為液體在咖啡餅中之滯留時 間較短。較低轉速提供較高強度（咖啡固體含量）之咖啡， 因為液體在膠囊中之滯留時間較長。藉由使水穿過該物質 進而提供該物質之萃取或部分或全部分散或溶解，沖煮發 生於膠囊中。結果，允許經離心分離之液體通過提供於膠 囊中之複數個出口開口 18，例如，通過蓋子8。 在離心力之作用下，物質（諸如咖啡粉）傾向於將其自身 ^向地壓緊於膠囊之外罩之周邊壁7、17上。而迫使水流 過忒物質。此導致物質被壓緊同時被水精細地潤濕。歸因 131705.doc •24· 200908917 於膠囊之高旋轉運動，離心力均勻地施加於總體物質上。 結果，與使用壓力泵將壓力施加於膠囊中之通常方法相 比水刀布亦更加均勻。結果，存在可導致未經適當潤濕 並因此未經適當沖煮，分散或溶解之區域的通過物質之優 先動路徑之風險較低。關於研磨咖啡粉，到達膠囊之内 側壁之液體為液體萃取物。接著迫使此液體萃取物沿膠 囊之側壁之内部表面向上流動。膠囊之側壁7之變寬促進 膠囊中之液體在開口方向上之向上流動。 依據儲存於膠囊中之物質而調整膠囊之外罩之此等出口 開口 18之大小。諸如較小寬度之槽或較小直徑之孔的較小 開口傾向於提供過濾功能以將固體微粒保持於膠囊之外罩 中同日守僅允許液體萃取物通過該等開口。亦如上所述，該 等開口亦可提供一流動限制，該流動限制影響水與物質之 相互作用並影響飲料之頂部上的泡沫或克雷馬之產生。此 等孔亦形成產生剪切力並最終產生泡沫或咖啡克雷馬之足 夠限制。貯藏於膠囊中之部分氣體可變得陷入液體内且歸 因於在流動限制之後的壓力釋放而在液體中形成大量小氣 泡。 又，设備之閥門系統56可在當液體離開膠囊時其壓力在 閥門上增加時開始打開。因&，在打開之前的某一時延可 由閥門系統控制以使貯藏於膠囊中之水與物質之間的充分 相互作用能夠發生。此受控延遲視各種參數而^，諸如離 “速度、由彈性加載構件所施加之作用力（亦即，彈簧硬 度）、如由物質及出口開口等所產生之壓降。閥門系統之 131705.doc 200908917 打開藉由閥門系統之擠壓表面59在液體之壓力於閥門系統 之内邛表面上增加時升起而發生。可注意到，輪緣之膠囊 亦可為大體可撓的以在液體之壓力作用下彎曲。因此，擠 壓表面與膠囊之間的相對運動產生供液體逸出閥門系統之 上游較小間隙之外的較小通i在相對較高轉速下，可形 成’夜體噴射流，該液體噴射流衝擊於祿套部分62之内部 表面上。液體開始填充液體接收次總成之空腔68且液體可 經由液體導管32排出以被收集於置放於下方之杯子或玻璃 杯中。 隹圖12及圖13中所說明之本發明之另一模式下，已採用 相同數字參考來識別相同或等效技術構件。在此模式中， 閥門系統56之不同在於，彈性加載構件由插入於注水次總 成29之-捏縮表面59與一固定部分之間的一橡膠彈性。 型環69獲取°將〇型環㈣於町1系統之兩個凹面部分 之間#夂在冲煮期間’膠囊中之液體之壓力傾向 :升高捏縮表面59以在膠囊之輪緣4與捏縮表面之間建立 捏縮表面可經成形而具有可在輪緣上產生集中作 缩部八：利大端或邊緣。當然’可想像彈性加載構件與捏 同-元件。舉例而言’捏縮部分可由橡膝彈性材 在圖12或圖13之模式下 在勝囊中之簡單水入口。 備中之前將其預先打開， 或在將膠囊插入設備中之 ’注水器可為不具有穿刺構件之 在該種狀況下，在將膠囊插入設 亦即，藉由剝落而移除密封箔， 前穿破中心孔。此外，注水器之 131705.doc * 26 - 200908917 密封嚙合可由—來私# ” 封構件72執行，該密封盖 封壓力施加於膠囊 將某一密 貝4表面上。因茈 頂部表㈣漏並防止水 S此肖止水沿耀囊之 放。 “過踢囊而經由液體出口直接釋 本發明之膠囊可採用 认々你與 名如圖14及圖b中所說明之眚竑 的各種實施例。膠囊之一般 之實施例 構相同，除出口開口由㈣-先引實細例之膠囊之結 狀或多孔薄膜72形成之外。因此 ”或另1 子8包含多孔材料之 ㉟形本體2中之蓋 …宜r 多孔材料提供流動限制，從 而產生某-塵降(例如，〇5 b 制從 微粒之㈣。詳言之，㈣^丨hn)’並引起固體 十。之材枓之孔徑可經選擇以亦保持咖呲 細料’亦即’粒徑低至9〇 兀保持咖啡 丁 < U粒。亦在多孔帶 開表面小於帶表面之總表^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 〜 織物、網狀或多孔材料可 、、張 笔工々々々t 坩j、、工熔接或以其它方式組合至 蓋子之一或多個帶形成。 主 在另可月色棋式下，凹庙 上6了由多孔可壓縮材料填充以 亦k供過濾功能。舉例而十 牛灼而。，该材料可為海綿或織物。 根據圖16及圖17，本發明夕金上 赞明之糸統中之膠囊亦可包含由一 碟形本體2及-多孔㈣形成 ^ 紗七人早碼形本體包含用以 儲存艮口口物質之一主空腔82 及用以接收在離心過程期間穿 越多孔壁80之液體萃取物 』門穿 周邊凹座81。凹座81由一内 部邊緣83及一外部輪緣84定 夕 夕孔壁80可附著於凹座η 之一内部邊緣8 3。—氣來炫锋 、/潯膜8 6較佳附著於本體之外部 輪緣84上。較佳將内部邊緣 緣置放於外部輪緣下方以便允許 131705.doc •27· 200908917 2孔壁80與箱薄膜86之間的一自由空間85。可藉由熱或超 音波溶接將多孔壁密封於内部邊緣83上。 多孔壁80可具有沿其整個表面或僅沿壁之周邊部分之開 口（亦即，孔）。圖16展示通常具有開口之一壁部分87，而 中心部分88無開口。 在不同模式下，兩個部分87、88具有開口。 壓力視各種因素而定，詳言之，設備中之膠囊之轉速、 壁之周邊部分87處之半徑（特定言之，其確定部分87處之 相對離’“力g )及開口之大小。開口之大小較佳在1微米至 600微米之間。更佳地，開口大小在10微米至200微米之 間，從而形成在膠囊之離心分離期間沿其中心軸產生某一 壓降之流動限制構件。多孔壁之孔之總表面積應低於該壁 之總表面積之50%，最佳低於其40%。 圖16及圖17之膠囊可在其中心89中經貫穿以將水注入於 貝丁藏物質之外罩82中。結果，將外部箔86與内部8〇貫穿。 如础所述將膠囊插入設備中。在經確定之速度（例如，在 1000 卬爪至 16000 rPm 之間，更佳在 5000 rpm 至 12000 rpm 之間）下驅動膠囊離心旋轉。沖煮或溶解過程藉由水穿越 物質而發生於膠囊中。由於離心分離作用，液體食品穿越 壁之多孔部分87(最終亦穿越部分88(若多孔）之部分）並接 著經由％狀凹座81經由中間空間85離開外罩。允許液體經 由製成於凹座81上方的箔中之貫穿孔而離開膠囊。 圖1 8展不一類似但具有内部多孔壁8〇之膠囊，該多孔壁 80包含一後封於外部氣密箔％之中心部分88〇及一遠離箔 131705.doc -28- 200908917 周邊。P刀870。在此實例中，周邊部分講包含外罩之 出/開Π。中心部分88G可具有開°或可無開π。在此實 施例中’不允許任何液體到達外部壁之内部部分 88〇之間’因為該等兩者被密封到—起。若在膠囊中之壁 之部分87G處產生足夠壓降，料備可不必具備諸如先前 所述之閥Η的額外流動限制構件。在該種狀況下，勝囊中 之流動限制構収以在外罩中保持足夠壓力並因此獲取物 =(例如’研磨咖，與水之間的良好相互作肖。舉例而 a,可藉由包含一紡織聚合物薄膜之膠囊來製造具有克雷 馬之良好意式濃縮類型咖啡’該聚合物薄膜包含1〇微米至 2 0 0微米之範圍内之孔。 可主思到，包含限制構件（例如，開口）之膠囊之周邊部 刀可實貝上垂直於旋轉軸定向（如在圖16至圖以之實例中） 或相對於該軸傾斜（如在圖1至圖6之實例中）。 在另一可能模式下，流動限制可由形成用於液體之彎曲 流動路徑的膠囊中之.彎道或類似結構來獲取或補充。 本發明之系統膠囊提供優異沖煮結果，固體含量高於藉 由通常系統獲取之固體含量。此等結果在膠囊間非常容易 々人鸾冴的疋，克雷馬亦經顯著改良而具有更稠 濃，更穩定且更厚之質地。 可注意到，限制構件之壓降可由一壓力量測測試來量 測°亥測。式由下列步驟組成：在壓力下將水充填入膠囊中 及在注入點量測使液體通過限制構件（亦即，閥門系統）之 水壓。 131705.doc -29- 200908917 之範疇中 當然’本發明可包含包括於以下中請專利範圍 的許多變體。 【圖式簡單說明】 圖1為本發明之膠囊之自上方之透視圖； 圖2為本發明之膠囊之自下方之透視圖； 圖3為已移除了密封箔之膠囊之透視圖； 圖4為本發明之膠囊之橫截面視圖； 圖5為本發明之膠囊的自上方的蓋子之透視圖； 圖6為圖4之膠囊的自下方的蓋子之透視圖； 圖7為本發明之飲料產生設備之透視圖； 圖8為在打開模式下之飲料產生模組之透視圖； 圖9為在圍繞膠囊之封閉模式下的飲料產生模組之沿線 A-A之橫截面視圖； 圖10為圖9之視圖之放大視圖； 圖11為圖9及圖1 〇之模組的注水總成之視圖；

圖12為類似於圖9但用於本發明之另一實施例的飲料產 生模組之橫截面視圖； 圖13為圖12之模組之細節視圖； 圖14為本發明之膠囊之變體的橫截面視圖； 圖15為圖14之朦囊之蓋子的自下方之視圖； 圖1 6為根據本發明之另一模式的膠囊之透視橫截面視 圖； 圖17為圖16之膠囊之橫截面視圖； 圖18為根據又一模式之膠囊之橫截面視圖。 131705.doc -30- 200908917 【主要元件符號說明】 1 容器 2 碟形本體 3 密封箔 4 周邊輪緣 5 密封環狀部分 6 下盤 7 側壁 8 蓋子 9 中心部分 10 周邊部分 11 入口埠 12 蓋子之内側 13 管狀入口 14 容器之外罩 15 易破或可穿刺之閉合部分 16 收集凹座 17 側壁之内部周邊部分 18 出口開口 19 外部周邊部分 20 底座部分 21 額外密封部分 22 食物物質 23 飲料準備設備 131705.doc -31 - 200908917 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 模組 水儲集器 泵 流體迴路 水加熱器 注水次總成 液體接收次總成 卡口類型連接系統 液體導管 液體接收器 轉鼓 水入口 内部空腔 旋轉軸 外部基座 旋轉導向構件 旋轉馬達 機械耦合件 馬達40之轴 馬達之外殼 螺釘 注水器 中心管狀部件 水出口 131705.doc -32- 200908917 48 穿刺構件 49 容器旋轉嚙合部分 50 滾珠或滾針軸承 51 出口貫穿部件 52 出口貫穿部件 53 出口貫穿部件 54 出口貫穿部件 55 碟形喷合壁 56 閥門系統 57 環狀嚙合部分 58 彈性加載構件 59 擠壓周邊表面 60 内部基座部分 61 反作用力部分 62 管狀裙套部分 63 内部環狀腔室 64 操縱部分 65 銷 66 側面鎖定開口 69 橡膠彈性0型環 70 凹面部分 71 凹面部分 72 密封構件 80 多孔壁 131705.doc -33- 200908917 81 周邊凹座 82 主空腔 83 内部邊緣 84 外部輪緣 85 中間空間 86 氣密箔薄膜 87 壁部分 88 中心部分 89 容器之中心 870 周邊部分 880 中心部分 A 中心轴 I 設備之縱軸 131705.doc -34

Claims (1)

1. 200908917 、申請專利範圍： 1. 一種藉由使用離心力使水通過貯藏於一容器中之一食口 物質而自該物質準備一液體食品的系統，該系統包含< _ 一用以收納該容器之設備，該設備包冬 两巴3用以驅動該容 器進行圍繞一旋轉軸⑴之離心作用的構件， 其特徵在於，該容器為可移除的且形成一單次使用 膠囊且， 其中-流動限制構件配置於該經離心分離之液體之流 動路徑中，能夠在離心分離期間提供某一壓降。 2. 士响求項1之系統，其中該設備包含在該膠囊之至少一 出口之後配置於該流動路徑中之該流動限制構件。^ 3. 如請求項2之系統，其中該流動限制構件包含—闕門構 件’该閥門構件配置於气Γ哄壹 _ 於5亥膠曩之出口處或其後，用於在 該經離心分離之液體之—q奶臌a > 之一足夠C力鈿加於該閥門構件上 時打開或擴大—.¾ Μ ^ , 體通路使彳于該液體可自該膠囊釋放於 該設備之外。 4·如請求項3之系絲，甘丄 β "中該閥門構件由在該加壓液體作 用下相對於該膠臺 — 一嗜合部分移動以形成用於該液體 之一溥型環狀層A、s 且 < 路的該設備之至少一响合部分形 成0 5. 6· 如請求項4之系統， 該等喃合部分巾 體作用下相對於另 如請求項5之系統 其中 之至少一者經彈簧加載以在該加壓液 —喷合部分移動離開。 其中該設備之該嚙合部分與一彈箐 131705.doc 200908917 加裁部件相闕聯。 7·如請求項6之系、統， 部# 士、s τ 5亥弹貪加载部件為接 户件或至少一機械彈簧。 千為—橡膠彈性 8.如請求項6之系、统， 於嗲Μ 4 ”〒5亥唾合部分包含經配罢 於6玄膝囊之該唾合部 、，工配置以密封 9·如請求項8之“甘 狀擠屋邊緣。 系，.先’其中該膠囊 之一環狀輪緣形成。 μ δ部分由該膠囊 1〇.如請求項9之系統，其中該膠囊 壓液體的作用下偏轉移動離開該喷合部分”緣可在該加 "·如請求項5之系統，其中該設備 ” 且該膠囊之哕硪人加\ 0#刀為固定的 -嚙5 σ卩分可在加壓液體 12. 如請求们之系統，其巾 肖下偏轉。 該流動限制構件包含該膠囊之壁之 邊部分置放於退出該膠囊之該外罩之該液=’該周 曰4人， 千 < 邊夜體流動路徑中 且ι 3小於200微米之出口開口。 13. 如請求項1之系統，其中 主！：！包含一用以將水注入該膠囊中之注水總成，該 〜成包含大體與該膠囊之該中心軸㈧對準之至少一 貫穿部件。 ^ 14. 如請求項13之系統，其中 '•玄貝穿部件具有用以將水注入該膠囊中之一管狀通 路。 1 5.如仴求項i之系統，其中該流動限制構件經組態用以在 離心分離期間提供至少〇 5 bar之相對壓力之—壓降。 131705.doc 200908917 16 17. 18. 19. 20. 21, 如請求項15之系統，其中該流動限制構件經組態用以在 離’心分離期間提供1 bar至6 bar之相對麗力之一廢降。 種’夜體食品準備設備，其用以藉由使用離心力使水通 過貯藏於可移除地插入該設備中之—單次使用性膠囊中 的一食品物質而自該物質來準備一液體食品，該設備包 含： -注水構件，其用以將水引入該膠囊中， 用以沿旋轉軸（I)定位該容器並使該容器居中之構件， •用以驅動該膠囊進行圍繞-旋轉轴⑴之離心作用之構 件， 其中該設備包含一配置於該經離心分離之液體之流動 路徑内的流動限制構件。 如請求項17之設備’其中該流動限制構件包含一閥門構 件’該閥門構件配置於該膝囊之出口處或其後，用於在 某—壓力由該加壓液體施加於該閥門構件上時打開以使 該液體能夠自該膠囊釋放。 如請求項18之設備，其中該間門进从， 上 丹甲"阀門構件經校準或調整以在 戎膠囊中之一壓力臨限值下撰埋 值T璉擇性地打開一通過該設備 之液體通路。 如a月求項19之設備，其中該關 卉甲及閥門構件由該設備之至少一 唾合部分形成’該至少一喃合八、# > 嘴口邻分適於在退出該膠囊之 該加壓液體作用下相對於該膠囊之一經唾合之部分移 動’以形成用於該液體之一薄型環狀層疊通路。 如請求項19之設備，其中該閥門構件由至少-喷合部分 131705.doc 200908917 形成’該至少一嚙合部分在退出該膠囊之該受壓液體作 用下相對於另一嚙合部分移動，以形成用於該液體之一 薄型環狀層疊通路。 22. 如請求項17之設備，其中該設備之該至少_喃合部分形 成一環狀彈簧加載總成’其經配置以留下-用於液體之 釋放的薄型環狀層疊通路。 23. 如請求項21之設備，其中該設備之該喷合部分包含與一 彈簧加載部件相關聯之一嚙合部分。 、 f

   24. 如請求項23之設備，其中該彈簧加載部件為一橡膠彈性 部件或一機械彈簧。 25. 如請求項17之設備’其中該設備包含經置放以在該膠囊 之一表面上提供至少—周邊出口之至少—貫穿部件。 26. 如請求項25之設備，纟中該至少一貫穿部件經置放以貫 穿覆蓋該膠囊中之一收集凹座之一上部可貫穿表面上的 一周邊出口。 27. 如請求項26之設備，其中多個貫穿部件經置放以貫穿在 «亥膠囊之該上部表面上間隔分開且接近於該表面之側辟 的周邊出口。 28. 如請求項17之設備，其中一周邊收集表面與該閥門構件 間隔分開且置放於該閥門構件周圍，穿過該閥 離心分離之液體可衝擊於該表面上以被減速。 29. —種藉由使用離心力使水通過貯藏於一容器中之—食。 物質而自該物質準備一液體食品的方法，該方法包含. 驅動該容器進行離心旋轉同時將水引入該膠囊中， 131705.doc 200908917 使水通過該物質以形成一液體食品， 收集該經離心分離之液體食品， 其中該容器為一單次使用性膠囊且， 將一流動限制構件配置於該經離心分離之液體之流動 路徑内，以在離心分離期間提供某一壓降。 3 0·如請求項29之方法，其中在該流動限制構件處保持在離 心分離期間的至少0.5 bar之相對壓力之一壓降。 3 1.如請求項29之方法，其中 該流動限制構件包含一閥門構件，該閥門構件使液體 食品僅當在該閥門構件處達到該經離心分離之液體之某 一壓力時才被釋放。 32. 如請求項3 1之方法，其中飲料之選擇性釋放係由一彈簧 偏壓之閥門控制。 33. 如請求項30之方法，其中該液體食品藉由貫穿通過該膠 囊之一上部可貫穿表面之至少一出口而離開該膠囊。 34. 如請求項33之方法，其中在該膠囊之該上部表面中貫穿 若干出口，該等出口在該表面上間隔分開且接近於該表 面之側壁。 35. 如請求項30之方法，其中將水沿該膠囊之中心軸引入 該膠囊中。 131705.doc