專利名稱：用于在飲料制造設備中通過離心分離制備飲料的膠囊和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及設計成用于通過離心分離制備飲料的膠囊，膠囊在飲料制造設備中的使用，以及將膠囊與飲料制造設備組合并利用離心力使由所述設備輸送的液體經(jīng)過膠囊中的飲料物質(zhì)以從被容納在膠囊中的飲料物質(zhì)來制備飲料的膠囊系統(tǒng)。具體地，本發(fā)明涉及一種膠囊，所述膠囊與飲料制造設備相結合地形成專用的限流閥，由此構成用于離開所述膠囊的離心分離的液體的壓力設定裝置。
背景技術：
存在利用離心力迫使液體通過被容納在膠囊中的配料來制備諸如咖啡之類的飲料的系統(tǒng)。 WO 2008/148604例如涉及一種膠囊，所述膠囊用于通過利用沖煮離心力使水經(jīng)過被容納在膠囊中的物質(zhì)而在離心式?jīng)_煮單元中從該物質(zhì)制備飲料或液體食品，所述膠囊包括容納預定劑量的物質(zhì)的包圍空間；開啟裝置，其在離心作用下開啟，以允許經(jīng)沖煮的液體離開膠囊。該膠囊還可包括用于在離心式?jīng)_煮設備的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置外部接合膠囊的裝置，其中接合裝置構造成在膠囊旋轉(zhuǎn)期間提供扭矩阻力，以用于使膠囊維持在基準旋轉(zhuǎn)位置。由此，離心力沖煮咖啡或制備其它食品物質(zhì)的效果與利用壓力泵的通常沖煮方法相比具備許多優(yōu)點。例如，在利用壓力泵的傳統(tǒng)濃縮咖啡(espresso )或淡式咖啡(Iungo )型沖煮方法中，很難控制所有影響所提供的咖啡萃取物的萃取品質(zhì)的參數(shù)。這些參數(shù)通常為壓力、隨壓力降低的流速、影響流動特性并且取決于咖啡研磨粒徑的咖啡粉的密實度、溫度、水流分布等。因此，不容易改變萃取壓力和流速，因為其主要由咖啡床層和下游過濾系統(tǒng)的阻力決定。為了進行離心式萃取，待制備的飲料的品質(zhì)(烈度或強度、味道、香味、泡沫/咖啡脂(crema)等)復雜并取決于對不同沖煮參數(shù)的控制和膠囊設計。具體地，所噴射的液體在膠囊中的流速看上去起到重要作用。流速可受許多參數(shù)影響，例如膠囊在設備中的轉(zhuǎn)速、膠囊內(nèi)部的流體動態(tài)、施加在離心分離的液體上的背壓。例如，對于一定的背壓，轉(zhuǎn)速越高，流速就越大。相反，對于一定的轉(zhuǎn)速，背壓越大，流量就越小。而膠囊的轉(zhuǎn)速通常由選擇性地啟動離心式飲料制造設備的旋轉(zhuǎn)電機的控制裝置控制，可通過在膠囊的出口處或在承載膠囊的離心單元的外側(cè)進行限流來獲得預定背壓。例如，EP 651 963教導了通過插置在離心單元例如容納咖啡粉的膠囊的接合蓋和杯之間的接口處的橡膠彈性元件來獲得壓力梯度。當在該接口處達到一定壓力時，這種元件彈性變形而留出用于液體的過濾通路。此外，文獻FR 2 487 661和WO 2006/112691涉及固定限流部安置在過濾器下游以形成壓力梯度的離心系統(tǒng)。此外，WO 2008/148646提出限流部安置在離心單元中或離心單元的外側(cè)的方案。該限流部可包括提供有效壓力的調(diào)節(jié)閥。該閥在壓力作用下打開。閥打開得越多，流速就越高。可通過彈性元件(橡膠或彈簧)來預加載該閥。預置載荷越高，閥上游的離心分離的液體的打開壓力就越高。EP1654966A1涉及一種具有密封裝置的膠囊，所述密封裝置包括帶凸緣狀邊沿的基體和封閉基體的箔部件。這種膠囊并未設計成用于在離心式制備設備中使用。然而，現(xiàn)有技術的離心式飲料制造系統(tǒng)存在的缺點包括使背壓與預定值相匹配可能需要使系統(tǒng)變得復雜的機構來調(diào)節(jié)背壓的各種各樣的不同預定值。由此，應理解，尤其關于咖啡飲料，施加在離心分離的液體上的背壓決定萃取條件(例如流速)，由此直接影響咖啡味道和香味。此外，形成在制備好的飲料頂部上的影響感官的特征(例如泡沫/咖啡脂)也高度取決于所施加的背壓。因此，關于待制備的咖啡飲料的泡沫/咖啡脂及流速，希望根據(jù)在特定膠囊中提供的物質(zhì)的性質(zhì)來調(diào)節(jié)背壓的值，因為對 于不同類型的飲料而言，希望在不同流速下分別有不同的泡沫/咖啡脂的品質(zhì)和/或數(shù)量。因此，需要通過一種膠囊系統(tǒng)來提供具有不同味道、烈度和/或類型的咖啡品種，例如特濃濃縮咖啡(ristretto)、濃縮咖啡、淡式咖啡、淡咖啡(long coffee)等,通過所述膠囊系統(tǒng)，在膠囊與設備之間的接口處施加在離心分離的液體上的背壓可更好、更獨立和方便地受控。術語“閥裝置的背壓”指的是限流部或限流閥所形成的壓力損失。隨著限流部或限流閥形成“瓶頸效應”，通過離心分離的作用在液體上游形成液體的壓力。具體地，形成了壓力梯度，其中壓力從旋轉(zhuǎn)軸線朝閥逐漸上升。由于該限流部，限流部前的壓力上升，并且該壓力對液體-配料相互作用(例如通過由液體萃取物質(zhì))有影響。由限流閥形成的這種壓力也可被定義為力(“背向力”)除以在限流閥處的表面接觸面積的比率。共同待決的歐洲專利申請No. 08171069. I (題為“用于在飲料制造設備中通過離心分離制備飲料的膠囊和適合于其的設備(Capsule for preparing a beverage bycentrifugation in a beverage production device and device adapted therefore)，，)提出了一種膠囊，該膠囊上設置有壓緊環(huán)(force ring)，該壓緊環(huán)由飲料制造設備的迫壓面接合以形成閥裝置，該閥裝置在飲料萃取期間在與迫壓面相關的彈性裝置的力的作用下并根據(jù)壓緊環(huán)的高度或厚度提供特定背壓。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)在膠囊上設計壓緊環(huán)影響咖啡杯內(nèi)品質(zhì)，尤其影響咖啡萃取物的香味含量。本發(fā)明的一個目的是提出一種膠囊，所述膠囊設計成用于進一步改善飲料尤其是咖啡的杯內(nèi)品質(zhì)的離心萃取。所提出的方案易于形成、經(jīng)濟并能可靠地按照尺寸公差大批
量生產(chǎn)。另外，所提出的方案能容易和經(jīng)濟地在所述設備中提供不同的背壓，例如，以提供多種飲料(例如咖啡飲料)。此外，所提出的方案還允許可以使用提供高氣體遮蔽性質(zhì)的材料，例如鋁，由此避免需要高成本的外包裝。本發(fā)明提供了前述問題的解決方案并為已有的技術提供了另外的益處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種膠囊，所述膠囊設計成用于插入飲料制造設備中，以用于通過將液體引導到所述膠囊中并利用離心力使液體經(jīng)過被容納在所述膠囊中的物質(zhì)而從所述物質(zhì)制備飲料，所述膠囊包括本體，所述本體包括沿軸向間隔開的底端和開口端，上壁，所述上壁用于沿橫向于軸向的方向在所述本體的開口端覆蓋所述本體，所述本體與上壁之間的包圍空間，所述包圍空間容納一定量的飲料物質(zhì)，所述膠囊包括從所述本體向外延伸的凸緣狀邊沿，其中，所述凸緣狀邊沿包括環(huán)形凸緣部分；其中，所述膠囊包括環(huán)形壓力設定環(huán)，所述壓力設定環(huán)構造成被 所述飲料制造設備的閥部件接合，以提供用于離開所述膠囊的離心飲料流的限流閥；其中，環(huán)形壓力設定環(huán)橫向和軸向地延伸超過凸緣部分。壓力設定環(huán)更特別地設計成當插入飲料制造設備中時調(diào)節(jié)由閥裝置形成的背壓。更具體地，環(huán)形壓力設定環(huán)在環(huán)形凸緣部分的平面上方沿膠囊的軸向延伸以便被專用的飲料制造設備的閥部件接合，并且環(huán)形壓力設定環(huán)在凸緣部分的平面下方沿膠囊的軸向延伸以便被接納在飲料制造設備的膠囊保持器的環(huán)形降低部分或凹部中。環(huán)形壓力設定環(huán)(也稱為“壓緊環(huán)”)與飲料制造設備的閥部件的專用迫壓面相結合形成用于在離心分離期間從膠囊流出的飲料流的限流閥。壓力設定環(huán)更具體地與設備的專用迫壓面一起構造成選擇性地阻塞離心分離的液體的流動路徑，以便延遲液體從膠囊的釋放并根據(jù)轉(zhuǎn)速設定液體流速。更具體地，當離心分離的液體在閥裝置處達到充足壓力時，即離心分離的液體壓靠在壓力設定環(huán)上，閥裝置打開，即通過設備的迫壓面移動離開膠囊的壓力設定環(huán)來提供限流間隙，或反之。在離心分離的液體達到該壓力前，閥裝置保持關閉。因此，與迫壓面接合的壓力設定環(huán)阻塞了用于離心分離的液體的流動路徑。應注意，閥裝置的打開取決于所設置的驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速，所述驅(qū)動裝置驅(qū)動膠囊在飲料制造設備中旋轉(zhuǎn)。因此，隨著閥裝置選擇性地阻塞用于離心分離的液體的流動路徑，可執(zhí)行飲料物質(zhì)例如研磨咖啡的初步潤濕步驟，因為液體還沒有從設備排出。作為飲料的預潤濕和延遲釋放的結果，可以進行物質(zhì)的徹底潤濕并且液體與飲料物質(zhì)例如咖啡粉之間的相互作用時間大大增加，并且可顯著改善萃取特性例如咖啡固體含量和飲料產(chǎn)量。更具體地，對于本發(fā)明的膠囊而言，膠囊的環(huán)形壓力設定環(huán)在環(huán)形凸緣部分的平面上方沿膠囊的軸向延伸的距離比它在凸緣部分的平面下方沿膠囊的軸向延伸的距離更長。在一種模式中，膠囊的環(huán)形壓力設定環(huán)是空心的。更優(yōu)選地，該壓力設定環(huán)作為環(huán)形卷邊(curl)形成?！熬磉叀被颉熬砬恕币庵赋浞譂L軋的材料部分，例如滾軋層，其在膠囊的凸緣狀邊沿的自由端形成浮凸部分。材料的卷邊可部分或完全翻轉(zhuǎn)?？赏ㄟ^不同技術來獲得卷邊的滾軋，例如成型、壓花、深拉等。更優(yōu)選地，卷邊被翻轉(zhuǎn)以形成基本上封閉、空心的卷邊。這種特性提供了維持比較輕的結構同時在環(huán)被閥部件迫壓時對環(huán)沿軸向的變形提供了充分阻力。此外，它實現(xiàn)了例如通過深拉、沖壓或成型使用形式為板的包裝材料。在一種特定模式中，環(huán)形壓力設定環(huán)形成橢圓形卷邊，其較長尺寸基本上沿軸向延伸。這種特性對環(huán)的變形提供了更高阻力而不會增加材料厚度。在另一種特定模式中，環(huán)形壓力設定環(huán)形成橢圓形卷邊，其較長尺寸基本上沿橫向延伸。
然而，在膠囊的其它模式中，環(huán)形壓力設定環(huán)形成比較圓的卷邊，尤其當環(huán)形壓力設定環(huán)在環(huán)形凸緣部分的平面上方的距離保持比較短時。特別地，環(huán)形壓力設定環(huán)可由塑料和/或金屬制成。更優(yōu)選地，它由鋁或鋁和塑料的多層結構、優(yōu)選鋁-PP層壓件(聚丙烯)制成?！颁X”在這里包含任何基于鋁的合金或復合物。優(yōu)選地，壓力設定環(huán)與膠囊的凸緣部分和本體一體形成。膠囊可為封閉膠囊，其中上壁是封閉膠囊本體的可穿孔隔膜。更優(yōu)選地，膠囊以氣密方式被封閉，以確保膠囊更長的保質(zhì)期。為此，包裝材料將被選擇成在膠囊的所有面上提供氣體遮蔽特性。此外，膠囊可被充填有保護物質(zhì)免于氧化的氣體，例如氮氣或二氧化碳與氮氣的混合物。在另一種可能的模式中，膠囊未被完全封閉，而是包括帶有允許輸入和/或萃取液體的小孔或孔隙的上壁。上壁中的小孔或孔隙優(yōu)選設置在上壁的周邊處。小孔或孔隙優(yōu)選沿基本上圓形路徑并與凸緣部分相距例如介于O. 5mm與IOmm之間、優(yōu)選介于Imm與 8mm之間的短距離分布在上壁的周邊處。在另一種模式中，環(huán)形壓力設定環(huán)是實心的(plain)?！皩嵭摹币庵笁毫υO定環(huán)不是空心的，而是充填有相同或不同的材料。壓力設定環(huán)例如可被設置為具有在其凸緣平面上方和下方的突出的凸緣狀邊沿的厚度增加。例如，材料厚度的增加形成與凸緣狀邊沿的其余部分成整體的部分。在另一個示例中，環(huán)形凸緣部分由柔性薄膜部分制成，實心、固體材料例如硬塑料或橡膠的環(huán)形部分被密封在其上。在一種優(yōu)選模式中，壓力設定環(huán)在凸緣部分的在平面上方的距離與該環(huán)在凸緣部分的平面下方的距離的比率介于5:1與1:0.5之間。具體地，凸緣部分的平面上方的距離優(yōu)選介于O. 5mm與3_、優(yōu)選O. 8mm與2. 5mm之間。此外，凸緣部分的平面下方的距離優(yōu)選介于O. Imm與2mm、優(yōu)選O. Imm與1mm、最優(yōu)選O. 3mm與O. 5mm之間。在一種可能的模式中，壓力設定環(huán)僅在邊沿的凸緣部分的平面上方軸向地延伸，但未在所述平面下方進行任何軸向延伸。這種情形中，還優(yōu)選的是，當閥部件的壓力施加到環(huán)上以確保膠囊在設備的適當嵌合和背壓的正確設定時，凸緣狀邊沿至少可在凸緣部分與壓力設定環(huán)之間的接合部處變形。例如，通過凸緣部分的厚度減小的至少一個局部部分和/或通過充分小的厚度——例如這種局部部分或厚度對于塑料或其它聚合物低于O. 8mm并且對于鋁低于O. 4mm——來獲得凸緣狀邊沿的變形能力。此外，本發(fā)明的膠囊特別定制尺寸成在壓力設定環(huán)處提供充分提高的離心力或壓力。為此，從膠囊的中心軸線(I)至壓力設定環(huán)的徑向距離。最優(yōu)選地，這種距離介于24mm與31mm之間。更優(yōu)選地,這種距離介于25mm與30mm之間。出乎意料地發(fā)現(xiàn),在上限之上，不論膠囊在設備中的轉(zhuǎn)速如何，都可察覺到咖啡香味的顯著損失。這種損失代表在該距離值的不佳咖啡萃取條件。在下限之下，由于施加在壓緊環(huán)上的較低離心力，流速變得過低并且萃取條件也受到影響。因此，在給定下限之上的半徑能夠維持相對適度的轉(zhuǎn)速，同時在壓緊環(huán)處維持充分的壓力和流速。此外，較短的半徑將需要增加膠囊的深度，以維持膠囊的大小，從而能存儲相同的咖啡粉末量。這將很有可能引起萃取均勻性降低，咖啡粉區(qū)域的潤濕程度低于其它區(qū)域。如將進一步描述的，這里將半徑測量為從膠囊的中心軸線至壓緊環(huán)的頂點的距離，代表壓力設定環(huán)在邊沿的凸緣部分的平面(下稱P)上方的距離(下稱4)。本發(fā)明還涉及一種膠囊，所述膠囊設計成用于插入飲料制造設備中，以用于通過將液體引導到膠囊中并利用離心力使液體經(jīng)過被容納在所述膠囊中的物質(zhì)而從所述物質(zhì)制備飲料，所述膠囊包括本體，所述本體包括沿軸向間隔開的底端和開口端，上壁，所述上壁用于沿橫向于軸向的方向在所述本體的開口端覆蓋所述本體，所述本體與上壁之間的包圍空間,所述包圍空間容量預定量的飲料物質(zhì)，所述膠囊包括從所述本體向外延伸的凸緣狀邊沿,其中所述凸緣狀邊沿包括環(huán)形凸緣部分和從所述環(huán)形凸緣部分延伸的環(huán)形壓力設定環(huán)；
其中，所述環(huán)形壓力設定環(huán)形成所述凸緣狀邊沿的卷曲端。本發(fā)明還涉及一組膠囊，所述一組膠囊包括至少兩個不同類型的膠囊；優(yōu)選至少三個不同類型的膠囊，每個膠囊都是根據(jù)前述膠囊構成的， 其中，所述環(huán)形壓緊環(huán)的在平面上方沿軸向的距離因膠囊的類型而異。作為所述沿軸向的距離的差異所致，當膠囊被接合在飲料制造設備中時，通過膠囊的壓力設定環(huán)來設定不同背壓值，由此有助于改變離心分離的飲料的特性。具體地，隨著在環(huán)形壓力設定環(huán)的平面上方的距離增加，閥裝置上的預置載荷增加，由此對于給定轉(zhuǎn)速增加了膠囊中的壓力和液體在膠囊中的停留時間。術語“膠囊類型”在此指的是這樣的膠囊，其具有體現(xiàn)不同飲料例如咖啡飲料的特性的至少一個差異，能夠提供不同的關鍵飲料屬性(香味、烈度、咖啡脂/泡沫、流動時間等)，這種差異以下列參數(shù)中的任意一個為特征膠囊的大小、物質(zhì)的量、物質(zhì)的密度(例如搖實密度)、特定組分(例如混合物、咖啡原料)、研磨粒度、充填水平和其組合。術語“膠囊規(guī)格”尤其意指膠囊可潛在地用于接納物質(zhì)的存儲容積和/或膠囊的外部體積例如其本體的外部體積。術語“一組膠囊”意指一系列至少兩個、三個、四個、五個、六個或更多不同類型的
月父囊。優(yōu)選地，環(huán)形壓力設定環(huán)在凸緣部分的平面(P)下方沿軸向的距離在整組膠囊中都是一致的。因此，該距離用作該組的全部膠囊的基準，由此確保每個膠囊都正確地定位在設備中并且壓力設定環(huán)不會顯著偏離或變形，因為這種偏離或變形可影響背壓設定的精度。本發(fā)明還涉及一種用于制備飲料的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括如前文所述的膠囊和/或如前文所述的一組膠囊以及飲料制造設備，所述系統(tǒng)通過將液體引導到所述膠囊中并利用離心力使液體經(jīng)過所述物質(zhì)來制備飲料，所述飲料制造設備包括用于在離心分離期間將所述膠囊至少保持在所述凸緣狀邊沿處的膠囊保持器，用于驅(qū)動所述膠囊離心分離的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，用于將液體供給到所述膠囊中的液體噴射部件，彈簧加載的閥部件，其用于當所述膠囊被插入所述飲料制造設備中時接合所述膠囊和/或所述一組膠囊的一個膠囊的壓力設定環(huán)，以提供限流閥。本發(fā)明還涉及這樣的飲料制造設備。本發(fā)明還涉及如前文所述的膠囊在離心式飲料制造設備中的使用，在所述飲料制造設備中，所述膠囊在所述設備中受到離心作用，并且所述環(huán)形壓緊環(huán)被所述專用飲料制造設備的封閉部件接合；這種壓緊環(huán)形成用于選擇性地阻塞和/或抑制離心分離的液體從膠囊流出的閥裝置的一部分。更具體地，所述膠囊保持器包括環(huán)形橫向支承邊緣，所述支承邊緣包括用于支承所述環(huán)形凸緣部分的第一向內(nèi)部分和用于支承所述環(huán)形壓力設定環(huán)的第二向外部分，其中所述第二向外部分與所述第一向內(nèi)部分相比形成降低的臺階部或凹部。在一種優(yōu)選模式中，所述飲料制造設備還包括控制裝置，所述控制裝置構造成用于根據(jù)插入所述設備中的膠囊的類型來控制液體流速和/或所述驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速。具體地，可通過維持這些參數(shù)(即流速和/或轉(zhuǎn)速)中的至少一個不變或者根據(jù)預定的演變輪廓(例如轉(zhuǎn)速曲線)改變該參數(shù)或者根據(jù)另一個參數(shù)(例如這些參數(shù)中的第二個)的變化動態(tài)地調(diào)節(jié)該參數(shù)來執(zhí)行對液體流速和/或轉(zhuǎn)速的控制。在一種特定模式中，通過在萃取工序期間改變所述轉(zhuǎn)速，至少在萃取時間段將液體流速維持不變。本發(fā)明還涉及如前文所述的膠囊在該設備用于提供飲料的用途。 本發(fā)明也可涉及一種膠囊套件，所述膠囊套件設計成用于被充填飲料物質(zhì)并插入飲料制造設備中以用于通過將液體引導到所述膠囊中并利用離心力使液體經(jīng)過所述物質(zhì)來制備飲料。所述膠囊套件可包括如在本發(fā)明內(nèi)容中所述的膠囊的全部特征，尤其是所述壓力設定環(huán)。所述膠囊套件還包括能使所述上壁連接到所述膠囊的所述本體上的連接裝置；這種連接裝置構造成在將所述膠囊充填飲料物質(zhì)后將所述上壁固定在所述本體上。連接裝置可以是壓配合裝置、螺紋連接裝置、粘合劑和它們的組合。所述連接裝置優(yōu)選設計成使得用戶能夠在不必使用工具的情況下將所述上壁連接到所述膠囊的所述本體上。


當結合附圖閱讀以下對本發(fā)明實施例的詳細說明時，本發(fā)明的更多特征、優(yōu)點和目的對技術人員來說將變得明顯。-圖I示出根據(jù)本發(fā)明的飲料膠囊的側(cè)視圖；所述膠囊屬于適合于制造各種咖啡飲料的一系列或一組膠囊，并且所述膠囊是該系列中最小的一個，-圖2示出圖I的膠囊的兩個本體的細節(jié)，尤其示出了當膠囊在存儲期間被彼此上下疊放時的壓力設定環(huán)，-圖3示出根據(jù)本發(fā)明的飲料膠囊的側(cè)視圖；所述膠囊在系列中屬于中等規(guī)格，-圖4以疊放次序示出圖3的膠囊的本體的細節(jié)，-圖5示出根據(jù)本發(fā)明的飲料膠囊的側(cè)視圖；所述膠囊代表系列中的最大規(guī)格，-圖6以疊放次序示出圖5的膠囊的本體的細節(jié)，-圖7示出包括圖I的膠囊的飲料制造設備的截面，-圖8是包括圖I的膠囊的飲料制造設備的擴大截面圖，-圖9是圖8的擴大截面圖，-圖10是圖8的擴大截面圖，示出從飲料制造設備中的膠囊進行液體離心分離期間，-圖11是對于圖5的膠囊的類似于圖9的擴大截面圖，-圖12是根據(jù)第二實施例的本發(fā)明的膠囊的側(cè)視圖，-圖13是圖12的膠囊的細節(jié)的擴大截面圖。
具體實施例方式圖1、3和5—其以疊放次序的細節(jié)分別為圖2、4和6——涉及根據(jù)本發(fā)明的一組膠囊1A、1B、1C的優(yōu)選實施例。每個膠囊都是一次性使用的并且設計成從飲料制造設備提供飲料。膠囊優(yōu)選包括杯形本體2，圓形、環(huán)形凸緣狀邊沿3和盤形式的上壁部件，優(yōu)選可穿孔的隔膜4。杯形本體2可具有如圖所示的碗或其它形式。由此，隔膜4和本體2包圍成一包圍空間，即配料隔室6。如圖所示，隔膜4優(yōu)選連接到優(yōu)選介于I至5mm之間的邊沿3的內(nèi)環(huán)形凸緣部分7上。隔膜4通過諸如熱或超聲波焊接紋之類的密封件連接到本體的邊沿3上。邊沿不必如圖所示是水平的。它可向上或向下稍微彎曲，以便增加密封件對隨時間推移而在隔膜上推動的增加的壓力的阻力，所述增加的壓力歸因于膠囊物質(zhì)或配料隨時間推移的放氣。膠囊的邊沿3優(yōu)選沿基本上垂直(如圖所示)或相對于本體的對應于膠囊I在飲料制造設備中的旋轉(zhuǎn)軸線Z (參看圖7)的對稱中心軸線I稍微傾斜(如果如前文所述彎曲) 的方向向外延伸。通常，軸線I還代表環(huán)形凸緣狀邊沿3在環(huán)形構型中圍繞其延伸的中心。由此，對稱軸線I在膠囊I在沖煮設備中受到離心作用期間與旋轉(zhuǎn)軸線Z對齊。例如，略微傾斜代表相對于對稱中心軸線的介于約I度與30度之間的角度。應理解，膠囊的所示碗形實施例只是示例性實施例并且根據(jù)本發(fā)明的膠囊尤其是膠囊本體2可呈各種不同的形狀。膠囊1A、1B、1C優(yōu)選是一次性使用的膠囊。然而，應注意，膠囊可同時提供多于一份飲料，例如足夠同時充填兩個杯子的一定體積的咖啡萃取物。相應膠囊1A、1B、1C的本體2具有可變深度分別為屯、d2、d3的凸起部分5a、5b、5c。然而，部分5a、5b、5c也可以是截頂或筒形部分或不同形狀例如截頂、筒形、球形等的部分的組合。因此，膠囊1A、1B、1C優(yōu)選包括不同的配料存儲容積但相同的插入直徑“D”。圖I示出了小容積膠囊1A，而圖3示出了中等容積膠囊IB且圖5示出了大容積膠囊1C。插入直徑“D”因此在邊沿3的下表面與本體2的側(cè)壁的表面之間的交叉線處確定。然而，它可以是膠囊在設備中的另一個基準直徑。本發(fā)明的膠囊1A、1B、1C還特別地定制尺寸成當膠囊在飲料制造設備中受到離心作用時在壓力設定環(huán)8處提供最佳流速。為此，代表軸線I與平面P上方的距離Ii1之間的距離的半徑R優(yōu)選介于24mm與31mm之間。更優(yōu)選地,該半徑介于25mm與30mm之間，最優(yōu)選為約28 (+/-I)mm。如果半徑過低，則流速在環(huán)上的相同封閉壓力下顯著降低。為了補償這種低流速，需要提高轉(zhuǎn)速，但這負面地影響其它因素，例如噪音成本和系統(tǒng)成本。另一方面，過高的半徑還負面地影響在系統(tǒng)的離心分離工序期間的穩(wěn)定性并在設備中形成過于笨重的膠囊。另外，如在凸緣狀邊沿部分7與本體2之間的接合部處(剛好在上壁4下方)測定的膠囊的包圍空間的較大內(nèi)徑優(yōu)選介于45mm與50mm之間。這些極限值對于確保膠囊外壁處的出口區(qū)域的充分寬度也是優(yōu)選的。該值越低，封閉件的上周邊中在給定的轉(zhuǎn)速下的壓力就越低。在上限之上，將不再可能有效地定位壓緊環(huán)。
膠囊的本體2優(yōu)選是剛性或半剛性的。它可以由食品級塑料例如聚丙烯形成，具有氣體遮蔽層，例如EVOH等或鋁或塑料和鋁的層壓件，例如鋁-PP (聚丙烯)層壓件，其中優(yōu)選PP形成層壓件的內(nèi)層且鋁形成層壓件的外層?？稍O置另外的涂料或顏料層。隔膜也可由紙和塑料、紙和鋁、或紙、鋁和塑料的組合形成。塑料還包括可生物降解的塑料，例如結晶PLA或等同物。隔膜4可由較薄的材料例如也包括遮蔽層或鋁或塑料和鋁的組合的塑料膜制成。密封壁通常具有例如介于10微米與250微米之間的厚度。隔膜被穿孔以形成如后面在說明書中描述的進水口。隔膜還包括可穿孔的周邊區(qū)域。代替隔膜4，膠囊1A、1B、1C也可包括剛性、半剛性或柔性接合蓋部件，其優(yōu)選具有盤的形式，包括具有用于實現(xiàn)注水部件的引導的輸入端口的中央部分和具有周向地布置的輸出開口的周邊部分。例如，輸出開口可由過濾紙和/或塑料織物的環(huán)形層形成。輸入端口和/或輸出開口由此在膠囊插入設備前預制。它們可在插入前由可除去的不透氣層例如透明包裝或可 剝離的隔膜覆蓋。尤其通過改變所述組中的膠囊的本體2的深度C^dyd3來獲得小膠囊與大膠囊之間的容積差。具體地，較小的膠囊IA的本體深度低于中等規(guī)格膠囊IB的本體深度，并且中等規(guī)格膠囊的本體深度低于較大規(guī)格膠囊IC的本體深度。更一般地，膠囊的內(nèi)部容積優(yōu)選介于18ml與50ml之間。這些容積已被確定成提供用于接納足量咖啡粉同時提供最佳離心分離(咖啡)萃取條件的充足空間。另一個變型在于僅具有最大規(guī)格的膠囊(圖5)和被收容在隔室中的物質(zhì)根據(jù)待制造的飲料的類型(例如特濃濃縮咖啡、濃縮咖啡、淡式咖啡、淡咖啡、牛奶咖啡、茶、巧克力等)的不同充填水平。所述膠囊根據(jù)它們的規(guī)格被充填飲料物質(zhì)。這種規(guī)格可如前文所述通過改變膠囊深度屯、d2、d3來確定。因此,較小容積膠囊IA容納小于中等容積膠囊IB的量的一定量的萃取物質(zhì)，例如研磨咖啡，并且中等容積膠囊容納小于最大規(guī)格膠囊IC的量的一定量的萃取物質(zhì)，例如研磨咖啡。因此，小膠囊IA優(yōu)選用于以介于4克與8克之間的研磨咖啡量提供介于IOml與60ml之間的較少咖啡飲料。較大的膠囊IB用于提供例如介于60ml與120ml之間的淡式咖啡，且最大膠囊IC用于提供例如介于120ml與500ml之間的淡咖啡。此外，中等規(guī)格咖啡膠囊IB可容納介于6克與15克之間的研磨咖啡量，且淡咖啡膠囊IC可容納介于8克與30克之間的研磨咖啡量。膠囊中的物質(zhì)的充填水平也可被設定成確保液流在配料中的良好分布而不會由于膠囊中的離心力而形成優(yōu)先液體路徑。一般而言，所述物質(zhì)不應在使用(即膠囊在設備中的離心作用)前以密實方式被充填成形成密實的餅或被充填至膠囊的頂部。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的膠囊組可容納來自不同原料和/或具有不同的烘焙和/或研磨特性的一種或多種烘培和研磨咖啡的不同混合物。被容納在膠囊中的烘培和研磨咖啡的平均粒徑(D4，3)可介于120微米與750微米、優(yōu)選介于160微米與500微米之間。一般而言，所述物質(zhì)可包括烘培和研磨咖啡、可溶咖啡、奶油(乳制或非乳制)、茶(例如黑茶、綠茶、奶茶或中草藥)、可可粉、菊苣、嬰兒配方食品和其組合。也可添加添加劑，例如甜味劑(糖、天冬甜素、甜菊等)、香料(肉桂、香草、杏仁、藥草等)、加工助劑、乳化劑、增泡劑、水果或植物萃取物、微量營養(yǎng)物和其結合。
如圖2、4或6所示，本發(fā)明的膠囊更具體地在其凸緣狀邊沿3處包括從向內(nèi)凸緣部分7既向上又向下突出的環(huán)形壓力設定環(huán)8。具體地，后面將說明的其功能的壓力設定環(huán)包括沿膠囊的軸向在通過凸緣部分7的平面P上方延伸的上部9和仍沿膠囊的軸向在平面P下方延伸的下部10。按照慣例，這里沿凸緣部分7的下表面參照平面P。在本發(fā)明的上下文中，術語“軸向”指的是與膠囊的中心軸向I對齊或平行的任意方向。術語“橫向”指的是垂直于中心軸線I或傾斜大于45度角的任意方向。術語“下”和“上”在此指的是當膠囊的上壁4向上定向且本體2的底部向下定向時所述裝置如圖所示的相對位置。更優(yōu)選地，環(huán)的上部9以長于下部10的距離“h2”的距離“h/’延伸。具體地，距離“h/’決定該組膠囊中的壓力設定環(huán)的軸向長度。為此，距離“h/’在該組中不同，而距離“h2”在該組中保持一致。因此，例如，最小的膠囊IA設置有壓力設定環(huán)8，該壓力設定環(huán)在平面P上方延伸的距離Ii1大于中等規(guī)格膠囊IB在平面P上方的距離4。相比而言，中等規(guī)格膠囊IB的壓力設定環(huán)的距離Ii1也大于最大規(guī)格膠囊IC的距離tv由此，距離Ii1優(yōu)選隨著膠囊的規(guī)格增大例如該組中的深度(ClpC^d3)增大而減小。這將引起如后面說明的飲料制造設備中的不同背壓值設定為使沖煮特性適合膠囊類型，尤其適合其規(guī)格和咖啡粉含量。由此，壓力設定環(huán)8的厚度h優(yōu)選適合膠囊類型，更具體地，適合被容納在所示膠囊1A、1B、1C中的飲料物質(zhì)的量 和/或特性，以便實現(xiàn)當插入飲料制造設備時施加到膠囊上的背壓的調(diào)節(jié)。例如，對于為了制備特濃濃縮咖啡或濃縮咖啡飲料而容納少量飲料物質(zhì)的膠囊——例如膠囊IA——而言，可能希望高壓萃取，以用于為咖啡提供高烈度(即大量傳遞到咖啡萃取物中的全部咖啡)和厚咖啡脂?？蓪⑦@些特性與對于來自容納較大量的咖啡粉的膠囊IB或IC的飲料而言希望的較低壓萃取進行比較。因此，對于在飲料萃取期間的給定轉(zhuǎn)速而言，容納較小量的物質(zhì)的容積較小的膠囊IA的背壓適合高于容納較高量的物質(zhì)的較大膠囊IB或IC的背壓。當然，轉(zhuǎn)速也可根據(jù)膠囊1A、1B、1C的類型和待制造的飲料變化。在本發(fā)明的一種優(yōu)選模式中，膠囊的壓力設定環(huán)8由凸緣狀邊沿的翻轉(zhuǎn)邊緣或卷邊形成，由此形成可封閉或部分封閉的卷邊。具體地，該卷邊可通過任何合適的成型技術例如壓花、沖壓、模塑等從一層材料形成。優(yōu)選地，上部9形成作為邊沿的凸緣部分7與部分10之間的一層材料的中間部分。下部10可通過該呈的重新進入部分11延伸，從而形成卷邊的端部部分。應注意，上部9可如圖所示在軸向上是凸起的，但其它形狀是可能的，例如平坦或凹陷。類似地，下部10的下端部可如圖所示在軸向上是凸起的，但其它形狀是可能的，例如平坦或凹陷。此外，壓力設定環(huán)當形式為如圖所示的卷邊時優(yōu)選具有空心形狀，但也可設想實心(即非空心)環(huán)作為可能的替換。例如，該環(huán)可作為卷邊形成并充填由諸如塑料或橡膠之類的材料，以提高其在軸向上變形的阻力。對于膠囊1A、1B而言，壓力設定環(huán)可在軸向上具有橢圓形，因為對應于距離Ii1和距離h2之和的環(huán)高度“h”大于環(huán)寬度“W”。對于膠囊IC而言，寬度“w”可以是相等的，從而使卷邊基本上是圓的或略長于環(huán)高度“h”，由此使卷邊環(huán)在橫向上是橢圓形的。如圖2、4和5所示，壓力設定環(huán)8還滿足了當彼此堆疊時維持膠囊本體之間的距離的功能。因此，它有利于在存儲期間將膠囊的本體拆堆，尤其在制造期間，例如在將本體充填飲料物質(zhì)前。如圖2所示，例如，當堆疊的本體通過下部10與壓力設定環(huán)8的上部8之間的接觸而鄰靠時，相應部分9、10的距離確保凸緣部分7保持彼此遠離(參看距離h3)并且不會彼此直接接觸。這種構型極有利于本體的拆堆并由此實現(xiàn)在遠離膠囊制造地(咖啡處理、充填、密封等)的制造地區(qū)制造膠囊的本體。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的膠囊系統(tǒng)的飲料制造設備在其封閉狀態(tài)下的剖面?zhèn)纫晥D。由此，該設備包括旋轉(zhuǎn)的膠囊保持器20、驅(qū)動裝置21和收集器22，離心分離的液體沖擊在所述收集器上并經(jīng)飲料出口 23排出。驅(qū)動裝置21包括旋轉(zhuǎn)電機，該旋轉(zhuǎn)電機在下側(cè)(如圖所示)或上側(cè)(未示出)經(jīng)軸向地連接到膠囊保持器的軸24連接到膠囊保持器20。膠囊保持器20具有圓周面，該圓周面形成基本上等于膠囊I的直徑“D”的基準直徑，以便確保膠囊在膠囊保持器20中的緊密配合而不會有可能的徑向游隙。膠囊保持器10優(yōu)選在其中心是空心的或足夠深，以能夠收容該組的所有膠囊。因此，唯一的膠囊保持器足以接納該組的所有膠囊1A、1B、1C。應注意，膠囊保持器可呈各種形狀并且也可由簡單的環(huán)形空心環(huán)形成。此外，該設備包括具有噴射部件26的注水裝置25，所述噴射部件布置成在其中心部分穿透膠囊I的隔膜4。如在W02008/148604中已經(jīng)描述的，噴射裝置26連接到液體回路28，該液體回路包括諸如水箱的液體供給29、泵30和用于在飲料萃取工序期間向膠囊 I提供預定體積的加熱、加壓液體的液體加熱裝置31。液體通常為水(加熱、常溫或冷卻的水)。通過經(jīng)具有空心針或管形式的噴射部件26噴射來將液體輸送到膠囊中。如果需要的話，噴射部件可由鋒利的自由端形成，以確保上壁的穿透。該設備還包括如W02008/148604中描述的一系列出口穿孔器27。出口穿孔器設置在接合蓋33的周邊，所述接合蓋在設備封閉期間接合膠囊的上壁。因此，在隔膜4的環(huán)形部分中產(chǎn)生出口，由此使萃取(離心分離)的飲料能夠在旋轉(zhuǎn)運動期間離開膠囊I。該設備還包括控制單元40，該控制單元控制設備的不同元件尤其是泵30、加熱器31和驅(qū)動裝置21的轉(zhuǎn)速。具體地，控制單元被編程以調(diào)節(jié)萃取期間的運行參數(shù)，所述參數(shù)包括(但不限于)泵流速、泵壓力、水溫、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速循環(huán)(例如在預潤濕、萃取、干燥階段期間的速度等)?？舍槍Σ煌愋偷哪z囊1A、1B和IC特別設計若干程序，例如提供特定飲料，例如特濃濃縮咖啡、濃縮咖啡、淡咖啡、美式咖啡等，和/或具有特定強度、香味特征、泡沫/咖啡脂體積的飲料等。膠囊可包括識別碼，例如條形碼、射頻標簽等，用于實現(xiàn)在設備中的識別和自動設定運行參數(shù)。這種情況下，該設備包括與控制單元相關的合適的代碼讀取裝置?？刂蒲b置和代碼可構造成確保關鍵沖煮參數(shù)例如以下參數(shù)中的任意一個或任意組合的控制液體容積(小杯、中杯、長杯、超長杯等)、驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速、液體泵速度或速度循環(huán)(例如用于預潤濕的慢速、用于萃取和干燥的高速)、液體加熱溫度等。本發(fā)明的系統(tǒng)包括閥裝置18，該閥裝置提供對抗經(jīng)其出口(穿孔或預先形成)離開膠囊的離心分離的液體的背壓。閥裝置18是通過設備與膠囊的互補接合而形成的。更具體地(圖9)，該設備包括閥部件34，該閥部件相對于接合蓋33周向地布置并具有較低的環(huán)形迫壓面35。在膠囊所在的一側(cè)，閥裝置包括被設備的閥部件34的環(huán)形迫壓面35接合的壓力設定環(huán)8。迫壓面35在預定的背壓下接合壓力設定環(huán)的上部。借助于彈簧偏壓裝置例如彈簧36使閥裝置的兩個互補部分34、8的壓力接合有彈性，所述彈簧被置于閥部件34與環(huán)形反作用力元件37之間，直接或間接連接到接合蓋33或為接合蓋33的一部分。若干彈簧36 (例如6至10個彈簧)可在部分34與元件37之間均勻地置于周邊，例如用于將預置載荷均勻地分配到膠囊的邊沿上并平衡預置載荷的平行的螺旋彈簧。當然，可設想用于替代彈簧的其它相當?shù)膹椥匝b置而不脫離本發(fā)明的范圍。
閥部件34和噴射單元25通?？山?jīng)由封閉系統(tǒng)(未示出)相對于膠囊保持器20移動(或反之)，以便分別在飲料萃取工序前后向膠囊保持器20插入膠囊I和使膠囊I從膠囊保持器20排出。該封閉系統(tǒng)可為機械和/或液壓封閉機構。已知用于咖啡機的許多機械封閉機構，例如形成肘節(jié)接頭的杠桿，或凸輪式封閉件等。此外，注水裝置25、閥部件34、膠囊I和膠囊保持器20在離心工序期間全部可繞軸線Z旋轉(zhuǎn)。還使閥部件34可獨立于接合蓋33移動，以考慮膠囊的不同可能厚度而不影響噴射部在接合膠囊時的相對位置。為此，部分34可繞接合蓋33可滑動地安裝。諸如O形環(huán)之類的接合部44可設置在兩個部件33、34之間，以確保閥裝置的液密性。在膠囊的保持器側(cè)，壓力設定環(huán)8由膠囊保持器20的支承邊緣的降低部分或凹部38牢固支承。降低部分或凹部38相對于保持邊沿的凸緣部分7的膠囊保持器的邊緣的凸緣支承部39降低。降低部分38與支承部分之間的臺階部的高度優(yōu)選等于或接近距離h2，以便確保膠囊與膠囊保持器之間的正確配合和環(huán)8由膠囊保持器的牢固支承。然而，環(huán)的距離“h2”小于臺階部的高度，由此使壓緊環(huán)在閥部件34的壓力下相對于凸緣部分7彎曲。 凸緣部分7可由接合蓋33的周邊部分40進一步迫壓。周邊部分40包括徑向定向的槽道或凹部41，以確保離開由穿孔裝置27穿孔的出口的離心分離的液體可在其通往閥裝置18的路線上橫越接合蓋。凸緣部分7可具有與凸緣支承面39的輪廓略微不同的形狀或曲線(例如略微凹陷、凸起或傾斜)。這種情況下，凸緣部分7仍可由于接合蓋33的周邊部分40而變形，例如抵靠在支承表面39上變平整，以確保壓緊環(huán)配合在凹部或降低的臺階部39中。因此，閥裝置的背壓主要由改變閥部件34的相對位置和彈簧偏壓裝置36的壓縮的壓力設定環(huán)8預先確定。根據(jù)膠囊的類型，例如置于設備中的膠囊1A、1B或1C，背壓由于壓力設定環(huán)8的不同幾何結構而變化。圖9的膠囊IA與圖11的膠囊IC相比具有較短的環(huán)8。具體地，如已經(jīng)提到的，距離Ii1對于膠囊IA而言比較低，而距離匕對于所有膠囊1A-1C而言是相等的。結果，彈簧偏壓裝置36在膠囊IA被接合在設備中時預壓程度低于在膠囊IB或IC被接合時。隨著彈簧偏壓裝置36被更多地壓縮，代表彈簧偏壓裝置的總長度的距離“d”減小，由此根據(jù)胡克定律線性地增大施加在膠囊的環(huán)上的預置載荷或力。距離“d”的減小在此直接由壓力設定環(huán)的距離Ii1的增大所致，因為這些元件全部被置于軸向線性方向上。因此，隨著距離Ii1在該組膠囊中減小，由彈簧加載裝置(即彈簧36)施加在閥部件34上并因此施加上壓力設定環(huán)8上的閾值載荷由于彈簧長度“d”增大而減小。這一構型引起利用這些選擇性地設計的膠囊對閥裝置18的背壓的簡單機械控制。例如，根據(jù)膠囊的類型，由閥裝置施加的背壓(即高于大氣壓的壓力)可在5N/cm2 (O. 5巴)與180N/cm2(18巴)之間、更特別地15N/cm2 (I. 5巴)與134N/cm2 (13. 4巴)之間、最特別地27N/cm2(2. 7巴)與87N/cm2 (8. 7巴)之間的范圍內(nèi)。在此通過測量接合面35在閥關閉位置在壓力設定環(huán)8上的軸向壓縮力并除以閥裝置的這兩個部分之間的接觸面積來測量這些壓力值。更具體地，較小的咖啡膠囊IA設計成由于環(huán)的厚度Ii1的較長上部而以最高背壓提供特濃濃縮咖啡(約25mL)和濃縮咖啡(約40mL)，例如，介于ΙΟΟΝ/cm2與180N/cm2之間的背壓值。中等規(guī)格咖啡膠囊IB設計成以在50N/cm2與140N/cm2的范圍內(nèi)的背壓值提供淡咖啡(約100-120mL)。最大規(guī)格膠囊設計成以例如在5至80N/cm2的范圍的最低背壓產(chǎn)生淡咖啡(約150-250mL)。可獲得不同品質(zhì)屬性的咖啡飲料，具體地，介于約10%與30%之間的萃取產(chǎn)量，重量和穩(wěn)定咖啡脂介于約O. 5%與2. 5%之間的總固體。例如，EP1566127中提供了咖啡飲料的萃取產(chǎn)量和總固體的定義。應注意，識別裝置優(yōu)選與每一種膠囊相關，以確保在飲料制造設備中設定對應于待分配的飲料的類型的適當參數(shù)，具體地，飲料體積(例如25、45、110、150、250mL等)、流速和/或決定飲料或液體的停留時間和流速的轉(zhuǎn)速。識別裝置可為諸如條形碼、RFID、顏色識別、磁性或鐵磁性裝置、機械尖頭(prong )等代碼。在本發(fā)明的設備中，從膠囊I萃取出飲料是通過以可恒定或可變的例如500rpm與16500rpm之間的萃取速度驅(qū)動噴射單元25的接合蓋33 (噴射器26優(yōu)選保持靜止)、閥裝置18、膠囊保持器20和膠囊一起繞軸線Z旋轉(zhuǎn)而獲得的。在萃取期間，該速度必須足以在膠囊中形成液體的離心分離壓力，從而打開如上所述的閥裝置。在中心噴入膠囊I中的液體將趨于沿本體2的側(cè)壁的內(nèi)表面被引導到隔膜4的內(nèi)偵牝且然后通過由穿孔部件24在隔膜4中形成的穿孔的輸出開口，然后通過表面35與環(huán)8 的頂部之間的閥裝置18。可通過在穿孔器27與隔膜4之間形成的縫隙來過濾液體，以確保將不可溶的固體(例如咖啡)顆粒保持在膠囊中。也可由插入膠囊中的單獨的過濾器來執(zhí)行過濾。由于液體在膠囊I中的離心分離，使在膠囊內(nèi)提供的液體和飲料物質(zhì)(例如烘培和研磨咖啡粉)互相作用，以便形成液體食物(例如咖啡液萃取物)。圖10示出了當飲料從膠囊被離心分離出來并且閥裝置18充分打開使得液體從壓力設定環(huán)8與閥部件34之間經(jīng)過時的系統(tǒng)。離心分離的飲料在閥裝置上游被提供充分的壓力以打開閥裝置并形成用于液流以高速率朝收集器的沖擊壁46投射的環(huán)形限流開口 42。通過液體迫壓閥部件34進一步促靠在彈簧36上而再次獲得閥裝置的打開。閥部件34優(yōu)選由不可壓縮的材料例如硬塑料或金屬形成。然而，應注意，閥部件和彈簧可由整體的可壓縮部件制成，從而確保接合和彈性兩功能，例如由環(huán)形橡膠環(huán)或橡膠塊制成。限流開口的表面積優(yōu)選介于O. 5mm2與15. 0mm2、更優(yōu)選地Imm2與IOmm2之間。限流部的表面積可根據(jù)所設定的背壓值和膠囊的轉(zhuǎn)速而變化，其中一般而言，對于給定的背壓而言，所述速度越高，所述表面積就越大。如前所述，對于主要為烘培和研磨咖啡的飲料物質(zhì)而言，膠囊構造成使得半徑R介于22mm與3Imm之間，更優(yōu)選地24mm與30mm之間，最優(yōu)選地25mm與29mm之間。出乎意料地，這些范圍提高了杯中咖啡品質(zhì)。當半徑超過最大值時，咖啡萃取物具有較低的香味含量。具體地，流速值提高并且保持了合理的轉(zhuǎn)速極限。應注意，可能需要通過閥裝置18的少量液體泄漏，該泄漏有助于在飲料制備工序開始時使在膠囊充填期間被容納在膠囊中的氣體或空氣與液體相通。該泄漏可通過設置在任何閥部件中(例如設備的表面35上和/或環(huán)的上部9的表面上)的小徑向凹槽、孔口、浮凸部等獲得。轉(zhuǎn)速還被調(diào)節(jié)成與從膠囊離心分離出來的液體的優(yōu)選流速匹配。在用水充填膠囊后并在萃取階段期間，水由水泵以基本上等于離心分離的液體流速的流速輸送到膠囊中(因為膠囊裝滿了充填縫隙的液體)。在萃取階段結束時，可停止水泵，同時維持離心作用以使膠囊清空殘液。在萃取階段期間通常可控制水流速。可通過在水泵下游置于流體回路中并由控制單元40控制的流量計來測量水流速。理論上也可測量閥裝置下游的飲料流速，但在該區(qū)域內(nèi)設置流量計更加復雜。轉(zhuǎn)速在萃取階段期間變動，以與如在控制單元中預設的基準流速匹配。根據(jù)膠囊類型和/或待提供的飲料來選擇預設流速。帶有能設定不同背壓值的壓力設定環(huán)的膠囊的一個優(yōu)點還在于提供不同范圍的流速同時在更窄的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)離心分離的可能性。因此，可運行低得多的轉(zhuǎn)速，同時仍實現(xiàn)相同的咖啡多樣性。該機器因此由于離心力較低而承受較低的機械約束，因此能用較輕/較少的材料來設計系統(tǒng)并且全局耗電較少。題為“帶有流量調(diào)節(jié)裝置的膠囊系統(tǒng)(Capsule system with flow adjustmentmeans)”的共同待決的歐洲專利申請09178382. 9中詳細描述了通過調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速來根據(jù)所設定的背壓控制飲料流量的優(yōu)選方法。該專利申請在此通過引用結合入本文。當然，對飲料特性的其它控制是可能的，例如設定根據(jù)不同類型的膠囊(1A、IB、1C)設定的不同的預定范圍的轉(zhuǎn)速(或不同的固定值)。圖12和13示出了本發(fā)明的膠囊的另一個可能的實施例，在所述膠囊中，壓力設定環(huán)8由沿軸向從凸緣狀邊沿3的凸緣部分7在平面P上方和下方都延伸的實心(B卩非空心)部分形成。如前一實施例中那樣，壓力設定環(huán)8包括形成如從橫向平面P測定的距離Ii1的上部9和形成如從平面P測定的距離h2的下部10。距離Ii1優(yōu)選高于距離h2。此外，距離Ii1根據(jù)該組中的膠囊的類型而變化，而h2優(yōu)選在該組膠囊中保持為恒定值。凸緣狀邊沿3優(yōu)選與膠囊的包括壓力設定環(huán)的本體一體形成?？紤]環(huán)的平坦頂面，半徑R在此在環(huán)的最高距離(Ii1)并與中心軸線“I”最接近的位置(即在平坦頂面的內(nèi)緣處)測量，所述位置由此對應于環(huán)相對于中心軸線“I”的最接近壓力點。因此，該半徑在此獨立于環(huán)的橫向?qū)挾取?當然，環(huán)的頂部邊緣也可以凹陷，并且最高距離(Ii1)橫向較接近于中心軸線“I”。壓緊環(huán)可由普通塑料例如聚丙烯或聚乙烯或塑料的組合例如PP-PE、PP-PET, PE-PET, PP-PE-PET,PP-EV0H-PET或PE-EV0H-PET或塑料與金屬的組合例如PP-鋁或PE-鋁以及涂料、著色層、粘合劑等制成。它可通過注塑或熱成型與本體形成。壓力設定環(huán)可以是如圖所示的矩形，也可以是圓的或橢圓的。凸緣部分7可以是柔性的，以在插入并被噴射裝置的接合蓋接合期間變形。在另一種可能的模式(未示出)中，膠囊可包括壓力設定環(huán)，該壓力設定環(huán)是上壁的一部分，例如隔膜的一部分或附裝在其上，而不是本體的一部分。例如，該環(huán)可由隔膜的環(huán)形延伸部形成并密封于其上。這種情況下，壓力設定環(huán)既軸向又橫向地延伸超過凸緣部分，但可以不必直接與其連接或與其成整體。也可設想與本體分離并通過壓配合或夾固附裝在本體的凸緣部分上的壓緊環(huán)。在另一個可能的變型中，膠囊的壓力設定環(huán)僅在平面“P”上方延伸，但不會在本體的底部方向上在平面“P”下方形成延伸部。這種情況下，“h/’如前所述在該組中變化，而“h2 ”為零毫米。本發(fā)明還包含設計成用于接納飲料物質(zhì)(例如研磨咖啡)的可充填膠囊套件。在該模式中，膠囊的上壁可利用可除去的連接方式連接到本體，從而能在插入飲料制造設備之前用飲料物質(zhì)充填膠囊。連接方式可以是壓配合、粘合劑、螺紋連接和它們的結合。例如，上壁可為可穿孔材料盤(例如薄鋁箔)，其可由用戶在除去覆蓋粘合劑層的保護帶后通過粘性粘合劑層連接到杯形本體。粘合劑層可配制成提供用于封閉膠囊并實現(xiàn)在設備中穿孔的充分粘附。粘合劑層可由隔膜和/或本體的凸緣部分支承。示例試驗的目的是評估本發(fā)明的膠囊的壓力設定環(huán)的徑向距離(R)對重要的芳香族化合物的含量的影響，以便提高通過離心分離萃取的咖啡的杯內(nèi)品質(zhì)。使用在25ml杯規(guī)格制備的Nespresso Arpeggio炭燒和研磨咖啡混合物進行分析。為每個系統(tǒng)形成五份制品并融合以提供用于兩系統(tǒng)的典型樣品。使樣品在碎冰中立即冷卻下來并保持在-20° C直到分析時。將所有樣品形成一式三份進行分析。選擇代表所有主要混合物等級(硫化合物、醛類、酚類、二酮、吡嗪)的13種芳香族化合物。通過作為內(nèi)部標準(IDA)的利用同位素標記化合物的SPME-GC/MS分析確定絕對濃度。研究兩個不同的膠囊直徑(D),分別為52mm和63mm。膠囊設計成使得如前面定義的徑向半徑(R)等于D/2，其中公差為+/-0. 5mm。測試兩個轉(zhuǎn)速5000rpm和 lOOOOrpm。

下表中示出了通過具有兩個不同直徑(2. R)的膠囊制備的咖啡飲料中存在的香味
含量的結果。直徑從52mm增大到63mm引起最終飲料中的芳香族化合物的減少。香味在較高直徑的減少發(fā)生在500rpm及l(fā)OOOOrpm。發(fā)現(xiàn)在5000rpm對高揮發(fā)物的影響最大(28%以下)，其也包括許多新鮮度標記，比如醛類和二甲硫醚。在lOOOOrpm，損失類似于高、低揮發(fā)物并且沒有在5000rpm那么劇烈。對于兩個測試速度，低、中揮發(fā)物的量降低10_20%。
在兩種不同速度下63mm直徑壓緊環(huán)與52mm直徑壓緊
_環(huán)的相對值
Ppm/R&G 52 mm 63 mm 52 mm 63 min咖p非__5000 rpm 5000 rpm lOOOOrpm 10000 rpm
高揮發(fā)物 100__72__100__87_
中揮發(fā)物 100__88__100__88_
低揮發(fā)物 1008110090雖然已參考本發(fā)明的優(yōu)選實施例描述本發(fā)明，但本領域的普通技術人員可作出許多改型和變型而不脫離通過所附權利要求所限定的本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種膠囊(1A，1B，1C)，所述膠囊設計成用于插入飲料制造設備中，以用于通過將液體引導到膠囊中并利用離心力使液體經(jīng)過被容納在所述膠囊中的物質(zhì)而從所述物質(zhì)制備飲料，所述膠囊包括 本體(2 )，所述本體包括沿軸向間隔開的底端和開口端， 上壁(4)，所述上壁用于沿橫向于軸向的方向在所述本體的開口端覆蓋所述本體， 所述本體與上壁之間的包圍空間，所述包圍空間容納一定量的飲料物質(zhì)，優(yōu)選炭燒和研磨咖啡， 所述膠囊包括從所述本體向外延伸的凸緣狀邊沿(3 ), 其中，所述凸緣狀邊沿包括環(huán)形凸緣部分(7)； 其中，所述膠囊包括環(huán)形壓力設定環(huán)(8 )，所述環(huán)形壓力設定環(huán)構造成被所述飲料制造設備的閥部件(34)接合，以提供用于離開所述膠囊的離心飲料流的限流閥(18)； 其中，所述環(huán)形壓力設定環(huán)橫向和軸向地延伸超過所述凸緣部分。
2.根據(jù)權利要求I所述的膠囊，中，所述環(huán)形壓力設定環(huán)沿所述膠囊的軸向在所述環(huán)形凸緣部分(7)的平面(P)上方延伸以便被專用的飲料制造設備的閥部件(34)接合，并且所述環(huán)形壓力設定環(huán)沿所述膠囊的軸向在所述環(huán)形凸緣部分的平面(P)下方延伸以便被接納在所述飲料制造設備的膠囊保持器的環(huán)形降低部分(38)或凹部中。
3.根據(jù)權利要求2所述的膠囊，其中 所述環(huán)形壓力設定環(huán)在所述環(huán)形凸緣部分的平面(P)上方沿所述膠囊的軸向延伸的距離(Ii1)長于所述環(huán)形壓力設定環(huán)在所述環(huán)形凸緣部分的平面(P)下方沿所述膠囊的軸向延伸的距離(h2)。
4.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的膠囊， 其中，所述環(huán)形壓力設定環(huán)是空心的。
5.根據(jù)權利要求I至4中任一項所述的膠囊， 其中，是環(huán)形壓力設定環(huán)形成卷邊。
6.根據(jù)權利要求5的膠囊， 其中，所述環(huán)形壓力設定環(huán)形成橢圓形卷邊，所述橢圓形卷邊的較長尺寸(h)基本上沿軸向延伸。
7.根據(jù)權利要求5的膠囊， 其中，所述環(huán)形壓力設定環(huán)形成橢圓形卷邊，所述橢圓形卷邊的較長尺寸(《)基本上沿橫向延伸。
8.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的膠囊， 其中，所述環(huán)形壓力設定環(huán)由塑料和/或金屬制成。
9.根據(jù)權利要求8的膠囊， 其中，所述環(huán)形壓力設定環(huán)由鋁或鋁和塑料的多層結構、優(yōu)選鋁-PP層壓件制成。
10.根據(jù)權利要求I至3中任一項所述的膠囊， 其中，所述環(huán)形壓力設定環(huán)是實心的。
11.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的膠囊， 其中，所述凸緣部分的在所述平面(P)上方的距離(hi)與所述凸緣部分的在所述平面(P)下方的距離(h2)的比率介于5:1與1:0. 5之間。
12.根據(jù)權利要求11的膠囊， 其中，所述凸緣部分的在所述平面(P)上方的距離(Ii1)介于O. 5mm與3mm之間、優(yōu)選介于O. 8mm與2. 5mm之間。
13.根據(jù)權利要求12的膠囊， 其中，所述凸緣部分的在所述平面(P)下方的距離(h2)介于O. Imm與Imm之間、優(yōu)選介于O. 3mm與O. 5mm之間。
14.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的膠囊， 其中，從所述膠囊的中心軸線(I)至所述壓力設定環(huán)(8)的徑向距離(R)在24mm與31mm之間。
15.根據(jù)權利要求14的膠囊， 其中，從所述膠囊的中心軸線(I)至所述壓力設定環(huán)(8)的徑向距離(R)在25mm與30mm之間。
16.根據(jù)權利要求14或15的膠囊， 其中，所述膠囊的所述包圍空間的較大內(nèi)徑介于45mm與50mm之間。
17.一種膠囊，所述膠囊設計成用于插入飲料制造設備中，以用于通過將液體引導到膠囊中并利用離心力使液體經(jīng)過被容納在所述膠囊中的物質(zhì)而從所述物質(zhì)制備飲料，所述膠囊包括 本體(2 )，所述本體包括沿軸向間隔開的底端和開口端， 上壁(4)，所述上壁用于沿橫向于軸向的方向在所述本體的開口端覆蓋所述本體， 所述本體與上壁之間的包圍空間，所述包圍空間容量預定量的飲料物質(zhì)， 所述膠囊包括從所述本體向外延伸的凸緣狀邊沿(3),其中所述凸緣狀邊沿包括環(huán)形凸緣部分(7 )和從所述環(huán)形凸緣部分延伸的環(huán)形壓力設定環(huán)(8 ); 其中，所述環(huán)形壓力設定環(huán)形成所述凸緣狀邊沿的卷曲端。
18.一組膠囊，包括至少兩個不同類型的膠囊，優(yōu)選地包括三個不同類型的膠囊，每個膠囊都是根據(jù)權利要求I至17中任一項所述的膠囊， 其中，所述環(huán)形壓力設定環(huán)的在所述平面(P)上方沿軸向的距離(Ii1)根據(jù)膠囊類型而不同，優(yōu)選地隨著一組膠囊中膠囊的尺寸減小而增大。
19.根據(jù)權利要求18所述的一組膠囊，其中，所述環(huán)形壓力設定環(huán)的在所述凸緣部分的所述平面(P)下方的距離(h2)在整組膠囊中都是一致的。
20.一種用于利用根據(jù)前述權利要求I至17中任一項所述的膠囊制備飲料的設備， 該飲料制造設備包括 用于在離心分離期間將所述膠囊至少保持在所述凸緣狀邊沿處的膠囊保持器(20)， 用于驅(qū)動所述膠囊離心分離的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置， 用于將液體供給到所述膠囊中的液體噴射部件， 彈簧加載的閥部件(34)，所述閥部件用于在所述膠囊插入所述飲料制造設備中時接合所述膠囊的所述壓力設定環(huán)從而一起形成限流閥， 其中，所述膠囊保持器包括環(huán)形橫向支承邊緣，所述支承邊緣包括用于支承所述環(huán)形凸緣部分的第一向內(nèi)部分(39)和用于支承所述環(huán)形壓力設定環(huán)的第二向外部分(38)，其中所述第二向外部分與所述第一向內(nèi)部分相比形成降低的臺階部或凹部。
21.一種用于制備飲料的系統(tǒng)，包括根據(jù)前述權利要求I至17中任一項所述的膠囊以及飲料制造設備，所述系統(tǒng)通過將液體引導到所述膠囊中并利用離心力使液體經(jīng)過所述物質(zhì)來制備飲料， 所述飲料制造設備包括 用于在離心分離期間將所述膠囊至少保持在所述凸緣狀邊沿(3)處的膠囊保持器(20)， 用于驅(qū)動所述膠囊離心分離的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置， 用于將液體輸送到所述膠囊中的液體噴射部件， 彈簧加載的閥部件(34)，所述閥部件用于在所述膠囊插入所述飲料制造設備中時接合所述膠囊的所述壓力設定環(huán)(18)從而提供限流閥，
22.根據(jù)權利要求21所述的系統(tǒng)，其中，所述膠囊保持器包括環(huán)形橫向支承邊緣，所述支承邊緣包括用于支承所述環(huán)形凸緣部分的第一向內(nèi)部分和用于支承所述環(huán)形壓力設定環(huán)的第二向外部分，其中所述第二向外部分與所述第一向內(nèi)部分相比形成降低的臺階部或凹部。
23.一種用于制備飲料的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括膠囊和飲料制造設備，所述系統(tǒng)通過將液體引導到所述膠囊中并利用離心力使液體經(jīng)過物質(zhì)來制備飲料， 所述膠囊包括 -本體(2 )，所述本體包括沿軸向間隔開的底端和開口端， -上壁(4)，所述上壁用于沿橫向于軸向的方向在所述本體的開口端覆蓋所述本體， -所述本體與上壁之間的包圍空間，所述包圍空間容納一定量的飲料物質(zhì)，所述膠囊包括從所述本體向外延伸的凸緣狀邊沿，其中所述凸緣狀邊沿包括環(huán)形凸緣部分， -環(huán)形壓力設定環(huán)(8)，所述環(huán)形壓力設定環(huán)橫向和軸向地延伸超過所述凸緣部分， 所述飲料制造設備包括 -用于在離心分離期間將所述膠囊至少保持在所述凸緣狀邊沿處的膠囊保持器(20)， -用于驅(qū)動所述膠囊離心分離的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置， -用于將液體輸送到所述膠囊中的液體噴射部件， -彈簧加載的閥部件(34)，所述閥部件用于在所述膠囊插入所述飲料制造設備中時接合所述膠囊的所述壓力設定環(huán)從而提供限流閥， 其中，所述膠囊保持器包括環(huán)形橫向支承邊緣，所述支承邊緣包括用于支承所述環(huán)形凸緣部分的第一向內(nèi)部分(39)和用于支承所述環(huán)形壓力設定環(huán)的第二向外部分(38)，其中所述第二向外部分與所述第一向內(nèi)部分相比形成降低的臺階部或凹部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種膠囊(1A)，所述膠囊設計成用于插入飲料制造設備中，以用于通過將液體引導到膠囊中并利用離心力使液體經(jīng)過被容納在所述膠囊中的物質(zhì)而從所述物質(zhì)制備飲料。所述膠囊包括本體(2)、上壁(4)和所述本體與所述上壁之間的包圍空間(6)，所述本體包括沿軸向成間隔開的底端和開口端，所述上壁用于沿橫向于軸向的方向在所述本體的開口端覆蓋所述本體，所述包圍空間容納預定量的飲料物質(zhì)。所述膠囊還包括構造成用于調(diào)節(jié)所述飲料制造設備中的背壓的環(huán)形壓力設定環(huán)(8)。所述壓力設定環(huán)提供改善的杯內(nèi)咖啡品質(zhì)。本發(fā)明還涉及一組膠囊，所述膠囊包括不同尺寸的壓力設定環(huán)，以用于當被接合在離心式飲料制造設備中時設定不同背壓。
文檔編號B65D85/804GK102821660SQ201180016058
公開日2012年12月12日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權日2010年1月29日
發(fā)明者D·阿貝格林, A·佩雷特斯, C·馬格里, A·熱爾博萊 申請人:雀巢產(chǎn)品技術援助有限公司