專利名稱：利用離心力控制的飲料生產(chǎn)設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用離心力使液體通過容納在容器中的食品物質(zhì)而從該食品物質(zhì)制備液體食物的設備和膠囊系統(tǒng)。本發(fā)明尤其涉及在飲料制備期間控制液體的流速的設備和方法。
背景技術：
利用離心力分離由煮泡的咖啡和咖啡粉組成的混合物制備飲料是已知的。通過使熱水和咖啡粉互相作用一定時間來獲得這種混合物。然后強制使水通過篩網(wǎng)，該篩網(wǎng)上存在粉末材料?，F(xiàn)有的離心系統(tǒng)存在的不便之處是不能適當調(diào)節(jié)咖啡的濃度。例如，GB1506074涉及一種包括用于過濾咖啡的過濾器的離心設備。然而，咖啡與熱水之間的接觸時間是不可控的。例如，咖啡粒度可影響液體在咖啡中的停留時間并因此影響提取品質(zhì)。另一方面，已知這樣的方案，例如通過固定的或壓力響應的限制裝置增大腔室中的壓力。如EP651963中那樣通過提高轉(zhuǎn)速而增大離心腔室中的壓力是已知的。在該文獻中，通過插置在蓋子與離心腔室的杯之間的分界面處的橡膠彈性元件來獲得壓力增大。當在該分界面處達到一定壓力時這種元件彈性變形而留下用于液體的過濾通道。FR2487661、US4545296和W02006/11洸91涉及離心系統(tǒng)，其中在過濾器下游進行固定限制以增大壓力。然而，在這些系統(tǒng)中，咖啡和水的接觸時間未受到真正控制。與 EP651963中一樣，可通過改變速度從而改變腔室中的壓力來改變咖啡的味道。GB2227405披露一種用于咖啡灌注的設備，其中旋轉(zhuǎn)的速度和/或時長被設成提供預定的灌注濃度。W02007/041954涉及一種具有組合的碾磨級和煮泡級的制咖啡機。可使用不同的方法來控制煮泡的咖啡的香味。第一方法為在碾磨級期間控制咖啡粉的粒徑。第二方法為控制水滲透碾磨后的咖啡粉的速度。因此，煮泡籃的不同旋轉(zhuǎn)速度由控制器來設置。其缺點在于，取決于磨碎的咖啡的流動特征，考慮到粉末特征、咖啡密實度、水質(zhì)、溫度等，咖啡的濃度和其它品質(zhì)屬性(例如，浮沫(crema))可發(fā)生很大變動。在PCT/EP08/056310中，提出一種溶液，其中在離心腔室例如容納咖啡粉的膠囊內(nèi)部或外部進行流量限制。該流量限制可包括提供背壓的調(diào)節(jié)閥。該閥在腔室內(nèi)的壓力的影響下打開?？赏ㄟ^彈性元件(橡膠或彈簧)預加載該閥?？稍谠O備中設置控制單元以便根據(jù)待煮泡的液體和/或膠囊的物質(zhì)的性質(zhì)設定轉(zhuǎn)速。基于現(xiàn)有技術，本發(fā)明旨在提供一種設備和一種方法，其允許對離心式飲料生產(chǎn)設備中的液體食物(例如咖啡或茶飲料)的濃度進行有效控制，該離心式飲料生產(chǎn)設備考慮了通過成分的流動屬性。本發(fā)明還旨在提供一種特別是用于咖啡飲料的設備和方法，其允許產(chǎn)生液體食物的不同水平的泡沫或“浮沫”。具體地，本發(fā)明的一方面是確保可適當控制飲料的關鍵品質(zhì)屬性。更具體地，本發(fā)明的一方面是確保飲料的濃度可再現(xiàn)，即，該特征對于同一種希望的飲料而言不會發(fā)生過大變動。本發(fā)明的再一方面是確保可根據(jù)希望的飲料類型以可控方式生產(chǎn)和選擇飲料的關鍵品質(zhì)屬性(即濃度、咖啡浮沫水平)及體積。

發(fā)明內(nèi)容
第一方面，本發(fā)明涉及一種從容納在膠囊或腔室中的分份食品物質(zhì)制備液體食物的飲料生產(chǎn)設備，該設備包括用于接納膠囊或腔室的離心單元；與離心單元連接以使得膠囊或腔室能夠在單元內(nèi)旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動裝置；與離心單元連接以將液體供應至膠囊或腔室中的液體供應裝置；用于測量液體的流速或壓力的裝置；以及控制單元，其用于在飲料生產(chǎn)的提取階段期間根據(jù)液體的測得的流速(測量流速)或測得的壓力(測量壓力)在控制回路中自動調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速而控制液體的流速或壓力以匹配基準流速或基準壓力。通過根據(jù)本發(fā)明的設備，可實現(xiàn)設置在膠囊或腔室中優(yōu)選地分份的食品物質(zhì)與液體(例如水)之間的受控相互作用。由此，該相互作用特別是由于在已向其提供液體期間和之后施加在膠囊或腔室上的離心力而實現(xiàn)，并且物質(zhì)-液體的相互作用的控制特別是通過監(jiān)控和調(diào)節(jié)供應給膠囊或腔室的液體的流速來獲得。在一個優(yōu)選實施例中，膠囊能可去除地插入該設備的離心單元內(nèi)。該設備的離心單元優(yōu)選包括可相對于彼此移動地布置且設計成將膠囊封裝在設備內(nèi)的兩個封裝部件。一個封裝部件優(yōu)選裝設有能向封裝在該設備的離心單元內(nèi)的膠囊提供液體的液體噴射組件。優(yōu)選地，該噴射組件以離心單元的旋轉(zhuǎn)軸線為中心地布置。該噴射組件優(yōu)選包括用于向膠囊的中心進入端口提供液體的管狀部件。在一個可能的實施例中，該噴射組件包括設計成在膠囊的一面中刺出進入端口的穿刺部件。該噴射組件與設備的液體供應裝置連接。該離心單元的第二封裝部件優(yōu)選為形狀與膠囊互補的旋轉(zhuǎn)筒。因此，用戶可將膠囊插入所述旋轉(zhuǎn)筒中，膠囊以穩(wěn)定的方式保持在該筒中。用于驅(qū)動離心單元的驅(qū)動裝置優(yōu)選為與設備的控制裝置連接的諸如電動機之類的馬達。由此，驅(qū)動裝置借助馬達軸與旋轉(zhuǎn)筒連接，該馬達軸因而能實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)筒和由旋轉(zhuǎn)筒收容的膠囊的旋轉(zhuǎn)運動。該設備的液體供應裝置包括用于存儲液體的儲蓄器。優(yōu)選地，該儲蓄器為包括加熱裝置的煮器以加熱其中的液體。然而，該液體供應裝置也可包括液體儲蓄器和在流體回路中安設在該儲蓄器下游的諸如加熱塊或即熱式加熱器之類的線性加熱元件。此外，該液體供應裝置優(yōu)選包括用于將液體從儲蓄器提供給噴射組件并由此提供給設備的離心單元的泵。該泵優(yōu)選與設備的控制裝置連接。用于測量液體的流速的裝置優(yōu)選在流體回路中設置在液體供應裝置與設備的離心單元之間。該控制單元優(yōu)選包括與驅(qū)動裝置和用于測量提供給離心單元的液體的流速的裝置連接的事件觸發(fā)狀態(tài)機。此外，控制單元優(yōu)選與可由用戶操作的人工接口連接。具體地，基準流速可為在提取階段期間被設為常數(shù)的流速設定點。這里將提取階段定義為主階段，液體在該主階段期間被供應裝置供應給膠囊并且所述液體經(jīng)過膠囊中的成分且因而從膠囊分配飲料液體。在一種可能的替換方案中，基準流速代表可變流速曲線，即，隨時間變化的設定點。實際上，在某些情況下可能有利的是在提取階段期間改變流速設定點以實現(xiàn)特別的提取曲線。在該情況下，控制單元可存儲與具體選定的飲料對應的可變流速曲線。然而，為了避免過多控制復雜性，對于同一種希望的飲料而言優(yōu)選恒定流速設定點。在一優(yōu)選模式中，該控制單元優(yōu)選構(gòu)造成用于選擇或計算分別對應于不同的飲料 (例如咖啡)濃度的不同預設流速?？刂茊卧獌?yōu)選與用戶接口連接以便用戶選擇不同飲料。因此，控制單元能通過在飲料制備的至少一個基本階段期間調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的速度而實現(xiàn)流速(作為恒定或可變曲線)的調(diào)節(jié)，以設定待制備的飲料的濃度(即濃度)。由此，可借助人工接口由設備的用戶選擇濃度。此外，控制單元構(gòu)造成用于通過從流量測量裝置接收數(shù)據(jù)并相應地控制液體供應裝置(特別是泵)供應給膠囊或腔室的液體的體積而控制飲料的體積。然而，也有可能通過設置在設備內(nèi)的識別裝置設定濃度和/或體積，該識別裝置與提供給設備的膠囊相互作用。這種識別裝置可為例如條碼掃描器，其讀取設置在膠囊的外側(cè)表面上的條碼，并使得能夠檢測膠囊的類型和/或設置在膠囊內(nèi)的成分的性質(zhì)，以對待制備的飲料施加預定提取曲線。在飲料制備周期/循環(huán)的飲料提取階段期間，在控制回路中調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的速度以將流速校正為大致恒定的值或最終遵循預定流速曲線。因此，在飲料生產(chǎn)的提取階段期間獲得預設標稱流速。由于流速與液體與膠囊中的成分的接觸時間直接相關，所以飲料的濃度基本通過將流速維持在與飲料的選定濃度對應的所述預定設定點或曲線來確定。在提取階段期間，安設在離心單元內(nèi)的離心腔室通過從液體源抽取液體(例如水)而起到離心泵的作用。相應地，驅(qū)動離心單元旋轉(zhuǎn)的馬達的轉(zhuǎn)速補償流速相對于設定點的變化。具體地，當測量流速變成低于設定點時，通過控制單元提高轉(zhuǎn)速以將流速升高至設定點，并且相反地，當測量流速變成高于設定點時，通過控制單元降低速度以將流速下降至設定點。顯然，流速相對于設定點的變化盡可能低是優(yōu)選的。根據(jù)本發(fā)明的離心腔室可為提供給離心單元的一次性使用膠囊。此外，該離心腔室也可為可重新充裝的過濾器腔室。與本發(fā)明配合使用的一次性使用膠囊可在使用前以不透氣的方式被封閉以維持收容在其中的食品成分的新鮮程度。該膠囊優(yōu)選含有諸如惰性氣體之類的用于成分的保護性氣體。該膠囊可由膜封閉，該膜在飲料制備期間被刺穿或撕開。膠囊可包括由機器讀取的編碼設計(例如條形碼)。相應地，可通過控制裝置調(diào)節(jié)對應的參數(shù)，例如飲料濃度、飲料體積和/或飲料浮沫或泡沫。如果向離心腔室提供可重新充裝的過濾器腔室，則所述過濾器腔室優(yōu)選以可去除的方式設置在設備內(nèi)。此外，過濾器腔室優(yōu)選設計成可從設備外側(cè)接近。因此，能實現(xiàn)從離心腔室去除食品物質(zhì)或向離心腔室裝載食品物質(zhì)。該液體供應裝置的泵設定為在飲料制備循環(huán)期間將足量的水供應給離心腔室，而離心腔室的轉(zhuǎn)速實際上調(diào)節(jié)所分配的液體的流速。該泵優(yōu)選為諸如離心泵之類的低壓泵或任何其它合適的低壓泵。
被容納在膠囊中的食品成分和熱水之間的接觸時間與在液體供應回路中循環(huán)并通過離心腔室的水的流速負相關/以相反的趨勢變化。一般而言，為了獲得待制備的飲料的較高濃度，可將水流速設定在較低值，而為了獲得飲料的較低濃度，將水流速設定在較高值。這對于制備具有期望濃度的諸如咖啡、茶、熱巧克力等熱飲料而言是特別有利的。通過安設在設備的液體流動通路中的流速感測裝置測量流速。此類流量計量裝置向控制裝置提供連續(xù)的指示，該控制裝置做出響應而調(diào)節(jié)馬達的速度。流速感測裝置優(yōu)選為安設在水源(例如水儲蓄器)與離心腔室的液體噴射組件之間的脈沖編碼流量計量渦輪。該渦輪因而產(chǎn)生電脈沖，其周期與流速成正比/正相關。相應地，控制裝置設計成基于脈沖編碼流量計量渦輪所提供的電脈沖計算流速。優(yōu)選地，該控制裝置還構(gòu)造成控制所傳送的飲料的體積。相應地，通過接收流量計的信息——例如通過對流量計所產(chǎn)生的脈沖數(shù)進行計數(shù)或通過測量脈沖的周期——設定該體積。該設備的人工接口優(yōu)選包括用于用戶選擇飲料的濃度以及優(yōu)選還包括飲料的體積的選擇裝置。用戶因而可選擇待制備的飲料的濃度和/或體積。例如，對于咖啡飲料而言，可選擇咖啡的不同濃度(例如淡、中等、濃)和與不同杯尺寸對應的不同體積(例如， 25、40、110、250mL)。例如，為了簡化用戶接口的選擇但仍滿足用戶的更大可能的偏好，可以相對于咖啡濃度和體積在有限數(shù)目的可選組合當中進行選擇，例如，對咖啡進行對用戶而言清楚的選擇(例如，ristretto咖啡(快速版意式咖啡)、淡/濃espresso咖啡(意式咖啡)、淡/濃Iimgo咖啡(慢版/加長版意式咖啡)、美式咖啡(Americano)等)。當提出諸如咖啡、茶、牛奶等不同類型的飲料時，選擇裝置還可用于選擇在例如咖啡、茶、中草藥、湯或熱巧克力中選擇待制備的飲料的類型。由此，選擇裝置可提供關于待制備的不同液體食物的信息，為此存儲了不同的提取曲線。在帶有本設備的與咖啡飲料的制備有關的一個可能的實施例中，人工接口可用于選擇期望類型的咖啡，例如，“ristretto咖啡”、“espresso咖啡”、“l(fā)ungo咖啡”或“美式咖啡”，其可表示咖啡濃度和體積的具體組合。此外，最終可對這些類型的咖啡中的一者或多者進一步選擇性地調(diào)節(jié)咖啡的濃度。此外，優(yōu)選通過選擇裝置(例如人工接口的電位計)選擇期望的咖啡濃度。相應地，可通過最初已由設備設定的流速設定點的連續(xù)或遞增變化來改變待制備的咖啡飲料的濃度。在一個可能的實施例中，例如可在執(zhí)行咖啡體積的選擇之后設定咖啡飲料的濃度。具體考慮從容納在腔室(即一次性使用膠囊)中的磨碎咖啡制備的咖啡，由設備的控制裝置設定的提取曲線優(yōu)選至少包括預潤濕階段、提取階段和干燥旋轉(zhuǎn)階段，這些階段通常至少在驅(qū)動裝置的相關轉(zhuǎn)速方面有所不同。提取曲線的預潤濕階段發(fā)生在飲料制備循環(huán)之初。由此，液體(例如水)被供應至離心腔室即膠囊，其維持靜態(tài)或以比較低的速度、優(yōu)選低于200rpm、最優(yōu)選低于IOOrpm 的速度旋轉(zhuǎn)。相應地，預潤濕階段能實現(xiàn)被收容在膠囊內(nèi)的干食品成分、即磨碎咖啡的均質(zhì)潤濕。因此，可有效地防止干成分在飲料制備循環(huán)期間變得密實并由此導致堵塞。在預潤濕階段期間向離心腔室或膠囊提供的液體的量優(yōu)選地被選擇成使得腔室或膠囊充滿液體并且氣體基本從膠囊排出。相應地，食品成分被完全淹沒。在此階段期間，基本沒有從膠囊分配提取的液體，因為膠囊中的低速離心壓力保持過低而不能克服膠囊和流動通路中可能的限制裝置(例如閥裝置)中產(chǎn)生的壓力損失。在預潤濕階段之后，發(fā)生提取曲線的提取階段。該階段優(yōu)選包括驅(qū)動裝置提速 (ramp up)至提取速度水平，該提取速度水平高于在預潤濕階段期間的轉(zhuǎn)速。優(yōu)選地，在提速階段期間，設定預定提取速度以避免流速的明顯變動。一旦達到預定的提取速度，就通過控制裝置控制驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速以提供液體的比較恒定的流速。為了在飲料制備循環(huán)期間控制食品成分與水之間的接觸時間，通過檢測流量計產(chǎn)生的脈沖的時長計算液體流速的值。取決于待傳送的飲料的類型，在提取階段期間，轉(zhuǎn)速可在5，OOOrpm與15，OOOrpm 之間，優(yōu)選在8，OOOrpm與12，OOOrpm之間。特別地，該速度可受膠囊中的流動阻力以及受
限制裝置影響。在提取階段之后，發(fā)生提取曲線的旋轉(zhuǎn)干燥階段。由此，液體供應裝置的水泵被控制裝置停止以停止向離心腔室供應水。此外，執(zhí)行第二提速階段或轉(zhuǎn)速加速，隨后為這樣的階段，在該階段中轉(zhuǎn)速維持在相對升高了的恒定值以執(zhí)行離心腔室中或膠囊內(nèi)的食品成分的旋轉(zhuǎn)干燥。飲料制備循環(huán)可結(jié)束于減速階段，在該減速階段中轉(zhuǎn)速逐漸降低至零值。相應地，離心腔室或膠囊中存在的任何殘余液體經(jīng)由設備的管口被清除并排放。 旋轉(zhuǎn)干燥階段的轉(zhuǎn)速被設成高于在提取階段期間控制的轉(zhuǎn)速。由于離心腔室所排放的殘余液體的濃度可具有與在提取階段期間排放的液體食物不同的濃度，所以殘余液體可通過凈化裝置排放，該凈化裝置可選擇性地與設備的管口連接。因此，待制備的飲料的濃度不受在旋轉(zhuǎn)干燥期間排放的殘余液體影響。應理解，可執(zhí)行旋轉(zhuǎn)干燥階段預定時間(例如幾秒/數(shù)秒)。提取曲線并且特別是轉(zhuǎn)速對于每一類待制備的飲料而言可以不同以影響飲料的濃度或濃度。相應地，可借助人工接口選擇不同的提取曲線。預定的提取曲線優(yōu)選存儲在控制裝置或與其連接的存儲裝置中。此外，該設備的離心單元優(yōu)選包括位于離心單元的傳送側(cè)的流量限制裝置。位于離心單元的傳送側(cè)的流量限制裝置可包括在從該單元流出的液體的壓力作用下打開的壓力響應閥。這種閥例如PCT/EP08/056310中所述。在一個實施例中，該限制裝置為由一個或多個小出口組成的固定式文丘里管(噴射器)。該限制裝置可設置在膠囊的傳送出口處或膠囊的下游。其優(yōu)點在于，在液體可離開離心單元之前需要一定壓力，并且，通過形成延遲的釋放而延長了液體在腔室中的接觸時間。相應地，獲得水與容納在膠囊中的物質(zhì)之間的改進的相互作用。對于咖啡而言，例如，可能有利的是優(yōu)化被容納在離心腔室中的水和磨碎咖啡顆粒的相互作用以獲得咖啡和芳香化合物的良好提取。此外，諸如閥之類的限制裝置提供了比較高的壓降，其促進產(chǎn)生大量的飲料浮沫或泡沫。在提取階段期間，液體供應裝置所供應的液體經(jīng)過離心腔室內(nèi)的食品成分。液體和食品成分相互作用而形成的飲料——其由于作用在其上的離心力而從離心腔室排放——迫使流量限制閥在液體的壓力超過閥的預加負荷時打開。飲料提取物因而以比較一致的流量經(jīng)由管口從離心腔室排放。
在一優(yōu)選實施例中，流量限制閥可由設備的至少一個接合部分形成，其適于相對地移動至設備的被接合部分，或者在離開膠囊的加壓液體的作用下移動至膠囊的被接合部分，以便形成用于液體的薄的環(huán)狀疊層通道。流量限制閥的預加負荷優(yōu)選為可調(diào)節(jié)的。因而，可增大閥的預加負荷以迫使轉(zhuǎn)速提高，從而維持相同的流速。相反地，可降低預加負荷以降低轉(zhuǎn)速，從而維持相同的流速。由此，閥的預加負荷的調(diào)節(jié)可影響所能形成的飲料浮沫或泡沫水平。由此，已發(fā)現(xiàn)驅(qū)動裝置在提取階段期間的較高轉(zhuǎn)速提供了飲料更高的浮沫或泡沫量。這對于希望有與眾不同的浮沫或泡沫的咖啡飲料而言是特別有利的。根據(jù)所述的實施例，可控制飲料濃度(例如，杯中的咖啡液體提取物中的咖啡濃度)和飲料的泡沫或浮沫的量兩者?？赏ㄟ^分別調(diào)節(jié)為25mL的體積、較低流速和流量限制閥的較高預加負荷而提供例如具有較高濃度的咖啡和大量浮沫的“ristretto”咖啡提取物。相反，例如也可通過調(diào)節(jié)為IlOmL的體積、較高流速和限制閥的較低預加負荷而制備具有少量浮沫的“l(fā)ungo”咖啡提取物。在一個優(yōu)選實施例中，可通過手動或可由控制單元控制的馬達驅(qū)動的機械致動裝置來調(diào)節(jié)流量限制閥上的預加負荷。因此，待制備的飲料的泡沫或浮沫的量可由用戶調(diào)節(jié)。在一種可能的替換方案中，可關于檢測到的離心腔室或膠囊中的壓力或在腔室之前的液體供應管線中起支配作用的液體的壓力來控制驅(qū)動裝置的速度。由此，腔室中或腔室前的壓力優(yōu)選通過壓力傳感器測量，該壓力傳感器定位在腔室內(nèi)或腔室上游，例如，在液體供應管線中位于泵與腔室中的水噴射點之間。應當注意的是，本發(fā)明可適合于作為對流速控制的替換方案或作為附加的控制手段控制液體的壓力，以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速以及由此調(diào)節(jié)飲料的濃度。第二方面，本發(fā)明涉及一種用于從設置在膠囊內(nèi)的分份成分生產(chǎn)飲料的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括具有離心單元的飲料生產(chǎn)設備，該離心單元包括至少兩個用于通過封裝部件的相對移動封裝膠囊的封裝部件，與離心單元連接以便實現(xiàn)離心單元的旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動裝置，設計成與提供給設備的膠囊相互作用并與液體供應裝置連接的液體噴射組件，用于測量液體的流速或壓力的裝置，控制裝置，其用于根據(jù)測量流速或測量壓力在飲料生產(chǎn)的提取階段期間在控制回路中自動調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速來控制液體的流速或壓力以匹配基準流速或基準壓力，其中膠囊設計成以可去除的方式插入設備的離心單元內(nèi)。與根據(jù)本發(fā)明的設備配合使用的膠囊優(yōu)選為在使用前被密封在保護性氣氛中的一次性使用膠囊。該膠囊可具有剛性盤形本體和蓋，其中膠囊的蓋包括設置在蓋的周邊部分的出口開孔。在一種可能的備選方案中，膠囊可為當插入設備中時可滲透液體和氣體的膠囊，例如過濾膠囊。該膠囊優(yōu)選地容納磨碎咖啡、速溶咖啡、茶、可可粉、牛奶和它們的混合物。對于咖啡而言，咖啡的量在膠囊中可以不同，依據(jù)待傳送的咖啡飲料的類型而定。 例如，與ristretto或espresso型咖啡相比，可從容納在膠囊中的較高量的咖啡制備Iungo 型咖啡。也可從眾多不同的混合物和原料制備咖啡粉。
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待用于設備中的膠囊可與一代碼相關聯(lián)，該代碼包含與一個或多個以下參數(shù)相關的信息流量、飲料體積、速度、飲料溫度等。設備所提供的液體噴射優(yōu)選發(fā)生在膠囊的上表面，該上表面可能已經(jīng)具有進入端口并且可通過將噴射部件(例如管)與膠囊的進入端口連接來完成液體的噴射。在一種可能的替換方案中，膠囊的覆蓋蓋的箔可由與設備的噴射部件連接的穿刺部件刺穿。待制備的飲料的輸出發(fā)生在膠囊的蓋的周邊區(qū)段處，該周邊區(qū)段設置有多個出口開孔。應理解，根據(jù)本發(fā)明的一次性使用膠囊可容納任何以下液體烹飪液體(例如湯或調(diào)料)、飲料液體(例如咖啡、巧克力、牛奶、茶等)、或營養(yǎng)液體(例如嬰兒配方食品)。第三方面，本發(fā)明涉及一種用于通過利用離心力使液體經(jīng)過容納在膠囊或腔室中的分份食品物質(zhì)而從該物質(zhì)制備液體食物的方法，包括以下步驟將膠囊或腔室與液體源連接，使膠囊或腔室圍繞其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)液體與設置在膠囊內(nèi)的分份成分之間的相互作用，根據(jù)液體的測量流速或測量壓力在飲料生產(chǎn)的提取階段期間自動調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速來控制液體的流速或壓力以匹配基準流速或基準壓力。具體地，與由用戶執(zhí)行的對飲料濃度的選擇相關地控制流速。此外，也可通過調(diào)節(jié)位于膠囊或腔室的出口處的限制閥上的負荷來控制浮沫或泡沫水平。為了避免不必要的重復，該方法可被限定為包括如前文關于本發(fā)明的設備或系統(tǒng)的操作所述的所有可能操作。


當結(jié)合附圖閱讀以下對本發(fā)明實施例的詳細描述時，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1是離心系統(tǒng)的示意圖；圖2是在用于濃縮的濃咖啡飲料和較淡(加奶或奶油)的咖啡飲料的典型煮泡循環(huán)期間速度隨時間的變化的圖形表示；圖3是根據(jù)非限制性實例的離心單元的剖視圖；圖4是圖3的細部的放大圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的膠囊的剖視側(cè)視圖。圖6是其頂部膜被去除的根據(jù)圖5的膠囊的透視側(cè)視圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個變型的離心單元的剖視側(cè)視圖。圖8是當傳送離心液體時圖7的細部的放大圖。圖9示出了本發(fā)明的設備的用戶接口的實例。
具體實施例方式圖1是根據(jù)本發(fā)明的離心系統(tǒng)的示意圖。如在圖1中可以看到，該系統(tǒng)包括離心單元2，離心腔室3可安設在該離心單元中。 離心腔室3可為容納分份食品成分的一次性使用膠囊。在其插入單元內(nèi)之前，膠囊優(yōu)選以氣密方式被密封以保持容納于其中的食品成分的新鮮程度?；蛘?，離心腔室3可為能可去除地連接至離心單元2的、可重新充裝的過濾器腔室。離心單元2與驅(qū)動裝置5連接，該驅(qū)動裝置5優(yōu)選為電動機。驅(qū)動裝置5設計成使離心單元的旋轉(zhuǎn)筒沿著旋轉(zhuǎn)軸線A旋轉(zhuǎn)，并因此使收容在離心單元2的旋轉(zhuǎn)筒內(nèi)的離心腔室3圍繞離心容器3的相同軸線A旋轉(zhuǎn)。應當注意的是，特別是當腔室并非一次性使用膠囊而是設備的可重新充裝的部分時，該腔室可以是部分或所有旋轉(zhuǎn)筒。離心單元2還包括收集部和出口管道35，待制備的飲料經(jīng)該出口管道35排放到所提供的容器48內(nèi)，例如小杯或大杯。該系統(tǒng)還包括液體供應裝置，該液體供應裝置包括水儲蓄器6和流體回路4。儲蓄器6優(yōu)選包括用于加熱容納在儲蓄器6內(nèi)的水的水加熱裝置31。加熱裝置31可以是加熱線圈。水的加熱也可通過位于流體回路4中并相對于水儲蓄器6安設在下游的熱塊來獲得。該液體供應裝置還包括與儲蓄器6連接的泵7。泵7優(yōu)選是離心泵。此外，泵7借助流體回路4與離心單元2連接。泵7優(yōu)選為用于在低壓力下向離心單元2提供充分的液體的低壓泵。另外，在離心單元2的操作期間，離心腔室3通過從液體源吸水而起到離心泵的作用。在離心單元2中，設置流量限制裝置19以形成對離心液體的流量的限制，該離心液體在被收集于單元的收集部中之前離開腔室3。流量限制裝置19使得能夠增加液體在腔室中的停留時間，并且特別是對于咖啡或茶而言，改善液體與容納在腔室中的成分之間的提取。此外，由于流經(jīng)限制裝置所需的高旋轉(zhuǎn)力，流動速率很高。因此，能夠獲得大量泡沫或浮沫。優(yōu)選地，流量限制裝置19是通過腔室中的離心液體的壓力打開流動開孔或至少使流動開孔增大的閥。為此，閥19包括彈性偏壓裝置27，該彈性偏壓裝置27用于抵抗高達給定負荷的離心液體的壓力。此外，可借助負荷致動裝置50使閥的對流動起限制或封閉作用的負荷是可調(diào)節(jié)的。例如，負荷致動裝置50作用在彈性偏壓裝置27上以正地或負地改變閥19上的預加負荷。因此，彈性裝置例如通過致動裝置50對彈性部件的壓縮限制被預壓得越高，克服限制裝置、即打開閥并維持流速所需的液體壓力就越高，因此，轉(zhuǎn)速就必須越高。 結(jié)果，泡沫或浮沫的水平可通過調(diào)節(jié)閥裝置19的負荷來進行控制。用于計量液體流速的計量裝置8在流體回路4中位于液體供應裝置與離心單元2 之間。計量裝置8優(yōu)選為產(chǎn)生電脈沖數(shù)據(jù)10的脈沖編碼渦輪流量計。由此，所產(chǎn)生的脈沖的周期優(yōu)選與流體回路4內(nèi)液流的速率成正比/正相關。該系統(tǒng)還包括控制裝置9，該控制裝置9包括計數(shù)器11、中央控制器11 (如能夠提供控制環(huán)反饋機構(gòu)的PID(比例-積分-微分)控制器)以及手動用戶接口 13?？刂蒲b置 9優(yōu)選與渦輪流量計8連接以接收相對于流速的過程變量，并與旋轉(zhuǎn)馬達的驅(qū)動裝置5連接以將操縱的變量即轉(zhuǎn)速輸入至馬達。此外，控制器12與泵7連接以開始和停止回路中的液體供應。與流量計量渦輪8連接的計數(shù)器11使得能夠分析所產(chǎn)生的脈沖數(shù)據(jù)10。經(jīng)分析的數(shù)據(jù)然后被傳送至中央控制器12。因此，可實時算出流體回路4內(nèi)液體的精確實際流速。因此，與驅(qū)動裝置5連接的中央控制器12可根據(jù)測得的液體流速調(diào)節(jié)驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速。
此外，中央控制器12優(yōu)選包括存儲器(未示出)，在所述存儲器中可保存提取曲線 (profile)的特定參數(shù)，例如離心腔室的轉(zhuǎn)速、腔室的初始提取速度、流量計的標定、預潤濕時間、干燥旋轉(zhuǎn)時間、加速和減速幅度等。具體地，控制器12可包括驅(qū)動裝置5在飲料制備循環(huán)的不同階段的轉(zhuǎn)速的設定點和值。這些參數(shù)用作不同的預定飲料制備曲線的一部分， 所述不同的預定飲料制備曲線與用于按需要執(zhí)行不同曲線的控制算法相關。另外，人工接口 13與中央控制器12連接，該人工接口 13使得本發(fā)明的設備的用戶至少能夠選擇飲料的濃度，并且優(yōu)選還能選擇待制備的飲料的分配體積。因而，中央控制器12通過相應改變驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速而響應人工接口的輸入來控制與選定的飲料濃度對應的在提取階段期間的流速。該人工接口可為任何與設備相關聯(lián)的或遠程的機械式、交互式或多媒體人一機交互裝置。因而，該人工接口可為鍵盤、觸摸屏、移動電話、個人計算機、筆記本電腦、掌上電腦等。圖2是曲線圖，示出了在用于高濃縮飲料和較淡飲料的典型飲料制備循環(huán)期間、 驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速隨時間變化的實例。圖2的特征曲線14可例如代表用于小杯濃咖啡(例如“espresso”或“ristretto” 型咖啡)的提取曲線。相反，圖2的特征曲線15可例如代表用于較淡的“l(fā)imgo”型咖啡的提取曲線。接下來將參考圖1及圖2的特征曲線14和15描述根據(jù)本發(fā)明的飲料制備循環(huán)。在飲料制備循環(huán)開始時以及在用戶選擇之后，離心泵7由控制器12接通，并且熱水從儲蓄器6經(jīng)流量計量渦輪8泵送到離心腔室3。同時地或過后不久，馬達速度以低速開始，以確保設置在離心腔室或膠囊3內(nèi)的干燥食品成分(例如經(jīng)烘烤和磨碎的咖啡)的預潤濕。優(yōu)選地，所述預潤濕階段A持續(xù)一定時間t1;該、在3秒與10秒之間。預潤濕時間優(yōu)選為通過對流動感測裝置所產(chǎn)生的脈沖數(shù)據(jù)進行計數(shù)而確定的時間，所述時間例如通過從位于膠囊或腔室上的代碼轉(zhuǎn)移而已經(jīng)存儲或可存儲在控制器12的存儲器中。在所述預潤濕階段A期間，馬達速度\優(yōu)選低至10-200rpm(轉(zhuǎn)每分)以確保水均勻分配在成分中。通常，該速度太低以至不能使液體克服限制閥19。因此，在該階段期間， 液體保持在腔室中并且僅填充未被成分占據(jù)的容積。由此，計數(shù)器11分析流量計量渦輪8所產(chǎn)生的脈沖數(shù)據(jù)10。例如，計數(shù)器11在預定時間段內(nèi)對脈沖量進行計數(shù)。預潤濕階段A在預定計數(shù)N1結(jié)束。由此，可通過裝載在控制裝置的存儲器中的軟件來調(diào)節(jié)計數(shù)K。此外，可借助人工接口 13限定預潤濕階段A的時間和/或在預潤濕階段期間向離心腔室3提供的體積/量。與轉(zhuǎn)速\、所提供的液體的體積和預潤濕階段A的時間、有關的參數(shù)優(yōu)選對于所有不同類的待制備飲料而言都相等。例如，對于諸如例如“ristretto”、“espress0”或 “l(fā)ungo”之類的不同類型的咖啡飲料而言，N1或、可以相同。然而，預潤濕階段A的參數(shù)也可設定成對于不同類的飲料而言不同以提供不同的潤濕曲線。飲料制備循環(huán)的提取階段B發(fā)生在預潤濕階段A之后。因此，當達到計數(shù)脈沖的數(shù)目N1時，控制裝置12使驅(qū)動裝置5在提速階段B'中加速至提取階段B，以達到用于驅(qū)動裝置5的轉(zhuǎn)速的預定速度設定點S1或&。應理解，用于所述的提速階段B'的時間對于不同類的待制備的飲料而言可以不
12同。設定點Sp S2是用于提取階段的初始速度值，其可關于在人工接口做出的選擇而確定。設定點Si、S2優(yōu)選對于不同飲料(如不同咖啡飲料)而不同。如可在圖2中看到的那樣，較淡飲料15的設定點&涉及驅(qū)動裝置5的高于較濃飲料14的設定點S1的較高轉(zhuǎn)速，因為在較高的轉(zhuǎn)速(在設定點S2)下，水與離心腔室3內(nèi)的食品成分之間的接觸時間正相關地/相應地較短。轉(zhuǎn)速從Sa增大至S1或&為液體提供了足以漫過腔室中的成分的動量，并迫使閥裝置19在離心液體的壓力作用下打開。因此，提速階段導致閥打開或閥開度的擴大，且由此離心液體開始經(jīng)管道35排放。在提取階段B開始時，通過從流量計8接收的脈沖數(shù)據(jù)10標定/校準在設定點S” S2的明顯不同的流速。因此，在提取階段B開始時的流速與驅(qū)動裝置的預定轉(zhuǎn)速有關聯(lián)。應理解，在離心式飲料制備過程期間通過離心腔室3的初始流速可由于例如離心腔室3內(nèi)的食品成分的逐漸密實而受到影響。從而，在離心腔室3的壓降發(fā)生改變，并因而通過離心腔室3的流速發(fā)生偏離。因此，為了維持通過離心腔室3的大致恒定的流速，驅(qū)動裝置5的轉(zhuǎn)速發(fā)生改變，例如增大或減小，以補償流速的變化。因此，在上述在設定點Sp S2的流速標定之后，控制裝置9可連續(xù)或以短的間隔改變驅(qū)動裝置5的轉(zhuǎn)速，以在提取階段B期間維持相對恒定的標稱流速。為了提供比較穩(wěn)定的流速并避免過多振蕩，通?？赏ㄟ^在控制器中實行的PID控制算法控制流速的校正，其中過程值(PV)為測量流速，期望流速為設定點(ST)，且操縱的變量(MV)為從控制器至旋轉(zhuǎn)馬達的速度輸出。更精確地，計數(shù)器11具體測量流量計8所產(chǎn)生的脈沖的周期。因此，如果測得的周期高于以前標定的設定基準值則需要加速，反之亦然?？芍鸩?步進式或連續(xù)改變該速度。在逐步的速度控制中，流速校正可由控制單元改變例如+或-200rpm的速度而執(zhí)行。因此，在提取階段B期間，驅(qū)動裝置5的轉(zhuǎn)速由控制裝置9響應于感測到的流速數(shù)據(jù)10經(jīng)常地/不斷地調(diào)節(jié)。因此，可獲得大致恒定的流速值，該流速值僅相差例如+/-10%的特定公差。驅(qū)動裝置5的轉(zhuǎn)速優(yōu)選以小于1秒(例如在數(shù)毫秒的量級)的間隔進行調(diào)節(jié)。在達到流量計量裝置8的第二計數(shù)N2之后，水泵7被控制裝置9停止。由此，流量計量裝置8的計數(shù)隊決定待分配的飲料的總體積。應理解，計數(shù)隊、N' 2對于不同類飲料可以變化。不同類型的咖啡飲料的優(yōu)選體積例如對于“ristretto”型咖啡飲料而言為25mL， 對于“espresso”型咖啡飲料而言為40mL，對于“ Iungo”型咖啡飲料而言為IlOmL,且對于 “美式咖啡”型咖啡飲料而言為250mL。因此，所示的參考標號N2可例如指諸如“ristretto”或“espresso”型咖啡之類的小杯飲料，而與更大的計數(shù)脈沖數(shù)相關并因而與更大的液體體積相關的參考標號N2'可例如指“l(fā)ungo”型咖啡飲料。飲料制備循環(huán)的干燥旋轉(zhuǎn)階段C在泵7停止之后發(fā)生，以對腔室清空殘余液體。 驅(qū)動裝置5的轉(zhuǎn)速優(yōu)選高于在提取階段B期間的轉(zhuǎn)速。因此，在第二計數(shù)隊，發(fā)生提速階段 C'直到達到轉(zhuǎn)速的預定設定點&。然后，執(zhí)行離心腔室3內(nèi)的成分的旋轉(zhuǎn)干燥達一預定
1時間段t。。用于旋轉(zhuǎn)干燥階段C的所述預定時間t。可在控制裝置的軟件中預先確定，例如 5-10 秒。在旋轉(zhuǎn)干燥階段C之后，驅(qū)動裝置5的轉(zhuǎn)速減速，如圖2中的減速階段D所示。由此，飲料制備循環(huán)完成。當然，旋轉(zhuǎn)干燥階段C能以與提取階段相同的轉(zhuǎn)速或更低的速度運行。在各飲料制備循環(huán)開始之前，系統(tǒng)的人工接口 13優(yōu)選包括預先選擇裝置以使得用戶能夠更適宜地選擇兩個參數(shù)-飲料的體積(例如25、40、110、250mL)，以及-咖啡濃度(例如從淡到濃)。該選擇隨后被控制裝置9接收，控制裝置9通過測量脈沖周期計算對應的流速，該流速隨后用作用于控制驅(qū)動裝置5的轉(zhuǎn)速的基準。由此，為了避免控制回路在根據(jù)所做的選擇開始提取階段B時出現(xiàn)過大的振蕩，首先將該系統(tǒng)設置在速度Sp S2的設定點值左右。在一個優(yōu)選實施例中，以下數(shù)據(jù)被保存在控制裝置9的存儲器中并且可借助專用軟件來調(diào)節(jié)-在預潤濕階段的馬達速度\(即，幾rpm/數(shù)rpm)，-流量計的按每脈沖體積單位(例如mL/脈沖)的標定，-在預潤濕期間的脈沖數(shù)N，-能達到提取階段B'的加速斜率，-達到旋轉(zhuǎn)干燥階段C的加速階段，-旋轉(zhuǎn)干燥速度&，-旋轉(zhuǎn)干燥時間tc，-減速率D。當然，可通過集成電路保證這些功能。圖3是根據(jù)本發(fā)明的離心單元2的一個實施例的剖視圖。該設備的離心單元2包括可相對于彼此移動的上封裝部件20和下封裝部件32。與根據(jù)本發(fā)明的設備或系統(tǒng)一起使用的膠囊3可為PCT/EP08/056310 (W0 2008/148646)中所述的任何膠囊。如圖3所示的膠囊3在其被插入設備之前被預先打開，即，通過剝開而去除設置在膠囊的上表面的密封箔，或當膠囊被插入設備時在膠囊的箔中穿出中心孔。膠囊3可選地包括內(nèi)部構(gòu)件，該內(nèi)部構(gòu)件形成插入膠囊的盤形本體的蓋17。蓋17 和本體42共同界定用于接收分份食品物質(zhì)的內(nèi)部封閉件33。蓋17包括位于蓋17的周邊區(qū)段47的出口開孔34(參見圖4)，其用于在飲料制備期間過濾飲料并且將食品(咖啡)顆粒保持在膠囊3內(nèi)。從而，僅待制備的液體食物經(jīng)出口開孔34排放。離心單元2的下封裝部件32是包括液體管道35的接收組件，該液體管道35例如在組件32的一側(cè)突出，以便將從膠囊3流出的離心液體引導到諸如小杯或大杯之類的容器 48(參見圖1)。液體出口 35與液體接收器36連通，該液體接收器36形成以短的間距圍繞旋轉(zhuǎn)筒 16安設的柱形壁，膠囊如圖3所示插入到該旋轉(zhuǎn)筒16內(nèi)。由此，旋轉(zhuǎn)筒16優(yōu)選為中空膠囊支架，該中空膠囊支架具有互補地成形為接納膠囊的內(nèi)部空腔。液體接收器36與筒16限定用于收集液體的中間空腔37。在液體接收組件32下面安設有用于驅(qū)動膠囊接納筒16在接收組件32內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的裝置。驅(qū)動裝置5優(yōu)選包括可被供以電力或氣體動力的旋轉(zhuǎn)馬達。筒16和驅(qū)動裝置5 通過馬達軸23連接，該馬達軸23優(yōu)選經(jīng)位于液體接收器36的底部中的孔突出。離心單元2的上封裝部件是包括水管線22的液體噴射組件20，該水管線22與泵 7和流量計8 (參見圖1)流體連接。此外，水管線22與水噴射器21連接，該水噴射器21與離心單元2內(nèi)的膠囊3的旋轉(zhuǎn)軸線A同心地設置。在所示的實施例中，水噴射器21設計為膠囊的簡易進水口。然而，噴水器21也可配備有穿刺裝置，該穿刺裝置設計成刺破或撕開設置在膠囊3的上表面的膜或箔。圍繞水噴射器21安裝有膠囊旋轉(zhuǎn)接合部39。接合部39具有中心孔口 39a，其用于接納水噴射器21和旋轉(zhuǎn)引導裝置，如插入接合部39與水噴射器21之間的滾珠軸承或滾針軸承25。為了實現(xiàn)膠囊的進水口的密封，密封件M在旋轉(zhuǎn)接合部39的下表面設置在水噴射器21周圍。密封件M因而設置在旋轉(zhuǎn)接合部39與膠囊3的上表面之間。由此，密封件 24在膠囊的上蓋17上施加一定密封壓力。因此，有效地防止水沿著膠囊3的上表面泄漏以及繞過膠囊經(jīng)離心單元2的液體出口 35直接釋放。此外，排氣裝置(未示出)可穿過噴射組件20設置以便使氣體能夠在液體被充裝在膠囊中時從膠囊選出。液體接收組件32和液體噴射組件20優(yōu)選設置成包圍膠囊或離心腔室3、接納筒 16和水噴射器21。優(yōu)選地，接收組件32和噴射組件20可相對于彼此移動使得設備的用戶可接近旋轉(zhuǎn)筒16以便例如更換膠囊3。因此，封閉機構(gòu)(未示出)可與接收和噴射組件32、 20連接以實現(xiàn)接收和噴射組件32、20的相對移動。為了使接收組件32和噴射組件20在設備操作期間密封，例如，在組件的接觸面設置諸如0形圈49之類的密封裝置。水噴射組件20還包括閥系統(tǒng)19，該閥系統(tǒng)19用于在設備操作期間控制從膠囊3 排放的液體的流量。閥系統(tǒng)19可設置在形式為環(huán)狀接合部分40的膠囊旋轉(zhuǎn)接合部39上， 該環(huán)狀接合部分在彈性加載裝置27的力的作用下被偏壓。如在圖4中可以看到的那樣，環(huán)狀接合部分40包括壓迫用外圍夾緊邊緣^U亥壓迫用外圍夾緊邊緣26在膠囊3的周緣41上施加閉合力以便能夠在彈性加載裝置27的力的作用下限制液體的流量。如在圖4中可以看到的那樣，彈性加載裝置27可為由上、下環(huán)狀座部觀、四支撐的橡膠彈性環(huán)部件。諸如彈性偏壓加載裝置27之類的其它裝置也可適用于該設備。應理解，彈性加載裝置27的負荷優(yōu)選為可調(diào)節(jié)的。因此，能夠調(diào)節(jié)必須施加在流量限制閥19上以便能使液體從膠囊3排放到設備的出口 35的液體的壓力。如在圖中可以看到的那樣，夾緊邊緣沈優(yōu)選呈“V”形或錐形。因而，局部區(qū)域中的密封壓力增大。閥裝置19還包括內(nèi)基座部件30，該內(nèi)基座部件優(yōu)選為與噴射組件20的旋轉(zhuǎn)接合部39成整體的部分。因而彈性加載裝置27被插入位于基部30與接合部分40之間的空間中。因此，在靜止/安放位置，閥19的接合部分40在彈性加載裝置27的壓縮作用下保持封閉在膠囊3的邊緣41上。
下面描述設備的操作。通過例如借助專用封閉機構(gòu)使兩個組件20、32互相相對移動并分離兩個組件20、 32而打開膠囊設備。因此，容納食品物質(zhì)的一次性使用膠囊3可被插入設備中，即安設在旋轉(zhuǎn)筒16的空腔中。然后該設備通過被重新連接在子組件32上并被連接裝置鎖定的子組件20封閉。在鎖定位置，水噴射器21與膠囊的進水口 44連接。水因而可經(jīng)由中央水噴射器21引入膠囊中?？赏ㄟ^激活驅(qū)動裝置5來旋轉(zhuǎn)驅(qū)動膠囊。通過使膠囊圍繞設備的旋轉(zhuǎn)中心軸線旋轉(zhuǎn)而執(zhí)行離心分離，該中心軸線優(yōu)選與膠囊的中心軸線Z對齊。在如前文所述的預潤濕階段期間，膠囊被充裝水并且成分被完全潤濕?？刂蒲b置將速度控制為這樣的低速，使得液體壓力不足以打開閥19。在執(zhí)行轉(zhuǎn)速的充分加速并且提取階段“實質(zhì)上”開始之后，允許離心液體通過設置在膠囊的蓋17的周邊部分47中的多個出口開孔34。在高離心力的作用下，諸如磨碎咖啡粉之類的食品物質(zhì)趨于徑向地壓實自身，而水被迫流經(jīng)該物質(zhì)。這導致物質(zhì)既變得密實又被水充分浸潤。由于膠囊的高速旋轉(zhuǎn)運動，離心力自動均勻地施加在聚集的物質(zhì)上。因此， 與使用壓力泵在膠囊中施加壓力的常規(guī)方法相比，水的分配更均勻。因此，存在通過物質(zhì)的優(yōu)先流路的風險更低，該優(yōu)先流路可能導致未被適當浸潤且因此未被適當煮泡、分散或溶解的區(qū)域。由于在提取階段期間的高離心力，閥被迫打開并且液體朝向壁36的方向被投射為具有較高速率的層狀流。圖5和圖6涉及優(yōu)選與根據(jù)本發(fā)明的設備和系統(tǒng)一起使用的膠囊。然而，應該理解的是，所示的實施例僅為示例性的實施例，根據(jù)本發(fā)明的膠囊可采用各種不同的實施例。膠囊3包括剛性盤形本體42，該本體42包括環(huán)狀邊緣部分41。該膠囊優(yōu)選設計成關于中心軸線Z旋轉(zhuǎn)對稱。應注意該膠囊不一定具有圍繞軸線A的圓形截面，而是可采用另一種形式，例如正方形、矩形或多邊形形式。由此，當膠囊插入設備時軸線Z優(yōu)選與旋轉(zhuǎn)軸線A對齊。此外，膠囊3包括蓋17，該蓋17優(yōu)選具有包括中心部分46和周邊部分47的塑料盤的形式。中心部分46可大致平直并且可包括進入端口 44，以實現(xiàn)飲料生產(chǎn)設備的水噴射部件21的配合或引入。應注意，蓋17可為由例如熱成型或注射塑料制成的剛性或半剛性部件。然而，該部分也可由密封于盤形本體的內(nèi)表面的柔性膜制成而不脫離本發(fā)明的范圍。在蓋17的面對膠囊3的內(nèi)部的一側(cè)，進入端口 44可由管狀進入部分43延伸，該進入部分43用于確保水被引向本體的底部方向，從而確保物質(zhì)38在封閉件中完全潤濕并因此降低留下例如“干粉點”的風險。膠囊3的上表面可裝設有能實現(xiàn)膠囊3的密封的箔45。該箔優(yōu)選覆蓋蓋17并被焊接或利用粘合劑連接在膠囊本體的周緣41上。如果該箔要被刺穿以形成入口和出口，或者該連接是可剝離的，則該箔可與邊緣永久連接。在膠囊插入設備的旋轉(zhuǎn)筒16之前，所述箔45需被刺穿或去除以實現(xiàn)飲料的制備。蓋17還包括周邊部分47，該周邊部分47包括收集凹部18。收集凹部18形成朝向密封箔45的方向開口的U形橫截面(圖6)。該凹部優(yōu)選在蓋17的周邊連續(xù)延伸，當然它也可由幾個不連續(xù)的凹進部分代替，這些凹進部分可由例如加強元件或壁分隔。收集凹部18包括蓋17的壁47的內(nèi)部周緣部分，在該內(nèi)部周緣部分中設置一系列出口開孔34，所述出口開孔形成封閉件33與收集凹部18之間的流體連通。此外，出口開孔34可由濾紙、紡織或無紡部分或另一有網(wǎng)眼或多孔的膜(未示出) 形成。因而，插入盤形本體42中的蓋17包括周邊的多孔材料帶。多孔材料提供流量限制， 形成例如0. 5bar與4bar之間的一定壓降，并實現(xiàn)固體顆粒的過濾。具體地，材料的孔口的尺寸可被選擇成仍保持咖啡微粒，即粒度如90微米一般低的顆粒。紙、織物、網(wǎng)狀或多孔材料可由帶形成，所述帶可被焊接在蓋上或以別的方式與蓋結(jié)合。在設備操作期間，膠囊3圍繞其軸線Z旋轉(zhuǎn)。由此，同心地噴射到膠囊3中的液體將傾向于沿著本體的側(cè)壁的內(nèi)表面一直被引導到蓋的內(nèi)側(cè)，然后通過出口開孔34。由于圍繞膠囊3的中心提供液體的離心分離，致使設置在膠囊內(nèi)的液體和成分38相互作用以形成液體食物。圖7和圖8提供了本發(fā)明的飲料制備系統(tǒng)的一個變型，其中閥裝置的負荷是可調(diào)節(jié)的以便能控制打開壓力，從而控制泡沫或浮沫水平。為了簡化本說明書并避免重復，已使用相同的附圖標記來表示與前面的實施例中相似的技術裝置。與其它實施例相比，本實施例的新方面基本在于設備的用于在膠囊中刺出入口/出口的穿刺裝置以及在于流量限制閥19的不同構(gòu)造。如圖所示，水噴射器21由中空穿刺部件51在膠囊3中同軸地延伸。穿刺部件在空腔33中延伸至在膠囊3的上表面以下。穿刺部件形成為中空管以在其梢端將液體供應至膠囊中。穿刺部件因此可用于刺穿膠囊的密封膜52，在膠囊被插入設備中之前該密封膜以氣密方式封閉蓋。膠囊旋轉(zhuǎn)接合部件39還可包括出口穿刺部件53，當部件39接合在膠囊上的封閉件中時該出口穿刺部件設置成與膠囊的液體收集器軸向?qū)R。出口穿刺部件53用于刺穿膠囊的膜52以在膠囊周邊限定多個出口，收集在收集器中的液體可從這些出口離開膠囊。 出口穿刺部件被引入膠囊的收集凹部18中，該收集凹部18的尺寸被確定成蓋的周邊部分 47不能被穿孔。離心分離的液體因而可經(jīng)由密封箔52中的由穿刺部件形成的孔從收集凹部18排出。該設備還包括形成閥組件19的流量限制裝置，當離心分離的液體的壓力已達到一定閾值時該流量限制裝置操作成打開。為此，旋轉(zhuǎn)接合部件39具有接合在膠囊的周緣41 上的突出的周緣40。該接合由彈性偏壓機構(gòu)27促成，該彈性偏壓機構(gòu)27在旋轉(zhuǎn)接合部件 39上提供彈性壓縮力。在該具體實施例中，彈性偏壓機構(gòu)27的一端包括基座M，在相對的一端壓縮彈簧55和靠接部件56裝配到該基座M中?；縈、彈簧55和靠接部件56被收容在管狀框架57中?？拷硬考?6還與從框架向外突出的螺釘元件58連接。螺釘元件和管狀框架57共同形成致動裝置50。它們包括互補的螺紋80組件，該螺紋組件能調(diào)整彈性部件在接合部件39上的壓縮負荷。如圖8所示，一旦轉(zhuǎn)速已達到充分值，通常通過壓緊邊緣81而在膠囊的邊緣41上施加封閉力的接合部件39就被在提取階段期間離心分離的液體所施加的壓力向上推。形成在膠囊的突出周緣41與閥的壓緊邊緣81之間的環(huán)狀間隙59確定液體的層狀流。約0. 1 至Imm的很薄的間隙通過離心分離的液體的壓力保持打開，從而使液體能夠朝接收器的沖擊壁61的方向以高的速率釋放。因此，隨著液體的流速在提速階段B'期間增大，流動間隙 59相應地擴大。當流速由于受控制器控制而在提取階段B期間穩(wěn)定下來時，比較恒定的液體射流60投射在接收器的沖擊壁61上。這對于多次提取而言產(chǎn)生可再現(xiàn)的浮沫水平。當通過迫使彈簧壓縮而增加彈性部件的負荷時，這使得通過控制器提高速度而將流速保持在設定點。對于咖啡而言，注意到可相應獲得更大量的咖啡浮沫。如果希望更低的浮沫量，則用戶可通過致動裝置減少彈性部件上的壓縮，這使得速度自動降低以便維持相同流速。因此，能夠通過調(diào)節(jié)流量限制閥上的負荷而簡單地控制飲料的泡沫水平。當然，螺釘元件可由用戶手動或利用馬達來致動。如果利用馬達，則也可通過控制器自動控制致動，該控制器可向馬達發(fā)送輸入命令。在這種情況下，還提供了使用閥壓縮負荷作為操縱變量來控制控制回路方案中的速度和/或流速的可能性。還應注意，閥19可在其封閉狀態(tài)下留下一個或多個很小的出口，并且通過液體的壓力打開閥致使該一個或多個出口擴大。例如，形成小的出口的數(shù)個徑向通道可設置在邊緣81中，該邊緣壓在膠囊的表面上。形成出口的通道也可設置在膠囊的邊緣41的表面內(nèi)或邊緣81和41兩者中。應注意，流量限制閥也可形成在膠囊下游而不必接合膠囊的一部分，但它可完全設計在設備本身內(nèi)。如圖9所示，用戶的人工接口 13可提供飲料(例如咖啡)的與體積選擇區(qū)域70、濃度選擇區(qū)域71以及可選地用于“浮沫”或泡沫水平的選擇區(qū)域72有關的選擇。體積選擇區(qū)域70可存在多個分散的選擇鍵700、701、702，例如壓敏開關，各開關提示用戶選擇預定的飲料體積。例如，鍵700代表例如用于約25mL ristretto咖啡體積的最小的杯；鍵701代表約40mL的小espresso咖啡杯，且鍵702代表約IOOmL的Iungo咖啡杯。濃度選擇區(qū)域71 因此可被獨立地致動以設定用于各期望體積的期望濃度，例如低、中或高濃度水平。該濃度選擇鍵710(例如電位計)的致動將使控制器中的流速設定點固定，如前文所述，這最終決定液體與膠囊中的成分的相互作用時間。浮沫或泡沫選擇區(qū)域72也可包括選擇鍵720 (例如電位計)以便調(diào)節(jié)期望的浮沫水平。不同水平例如低、中、高將通過例如連續(xù)或逐步改變施加在限制閥上的負荷限制來獲得，并因此將對在飲料提取期間打開限制閥以便將流速調(diào)節(jié)為設定點所必需的轉(zhuǎn)速具有直接影響，該設定點如通過濃度選擇所固定的那樣。應注意， 如果調(diào)節(jié)系統(tǒng)不是自動的，則用于浮沫的選擇鍵720可為圖7的機械致動裝置50。當然，用戶接口可包括觸摸屏或一排膜式或機械式按鈕以便接收來自用戶的輸入。另外，用戶接口 112可包括例如形式為彩色、單色或LCD顯示的圖形或字符顯示器。用戶接口還可包括聲音提示接口，其中本地食品浪費監(jiān)控設備包括揚聲器并向用戶提供音頻指示、數(shù)據(jù)和提示。用戶然后可進行響應而按壓按鈕以提供輸入?；蛘?，用戶可響應于提示說出指令，并且這些指令可經(jīng)由麥克風收集并通過安裝在控制器或接口上的聲音識別軟件翻譯成命令。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做出許多更改和變型而不脫離通過所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于從容納在膠囊或腔室中的分份食品物質(zhì)制備液體食物的飲料生產(chǎn)設備，包括用于接納所述膠囊或腔室(3)的離心單元0)，與所述離心單元( 連接以使得所述膠囊或腔室能夠在所述離心單元中旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動裝置(5)，與所述離心單元連接以將液體供應至所述膠囊或腔室中的液體供應裝置(4、6、7)，用于測量所述液體的流速或壓力的裝置(8)，以及控制單元(9)，所述控制單元(9)用于根據(jù)測量流速或測量壓力在控制回路中自動調(diào)節(jié)所述驅(qū)動裝置在飲料生產(chǎn)的提取階段期間的轉(zhuǎn)速而將流速或壓力控制成匹配于基準流速或基準壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的飲料生產(chǎn)設備，其特征在于，所述基準流速是存儲在所述控制單元(9)中或由所述控制單元(9)計算的流速的恒定設定點或可變曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的飲料生產(chǎn)設備，其特征在于，所述控制單元設置成用于選擇或計算分別對應于不同飲料濃度的不同流速設定點。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的飲料生產(chǎn)設備，其特征在于，所述飲料生產(chǎn)設備包括人工接口 (13)，所述人工接口構(gòu)造成使得至少能夠選擇在飲料生產(chǎn)過程期間的飲料濃度和待制備的飲料的體積。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的飲料生產(chǎn)設備，其特征在于，所述飲料生產(chǎn)設備包括識別裝置，所述識別裝置用于從膠囊代碼接收與待制備的飲料的濃度和/或體積有關的信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項的飲料生產(chǎn)設備，其特征在于，所述液體供應裝置包括泵(7)，所述泵(7)設計成用于向所述離心單元( 供應流體并且所述泵(7)由所述控制裝置(9)操縱。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項的飲料生產(chǎn)設備，其特征在于，所述離心單元( 設計成通過從所述液體供應裝置(4、6、7)汲取水而起到離心泵的作用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項的飲料生產(chǎn)設備，其特征在于，所述控制裝置(9)設計成在所述飲料生產(chǎn)期間檢測流量計的電脈沖(10)以計算流速和分配體積。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的飲料生產(chǎn)設備，其特征在于，所述用于測量流速的裝置是脈沖編碼的流量計量渦輪(8)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項的飲料生產(chǎn)設備，其特征在于，所述控制單元設置成控制提取曲線，所述提取曲線至少包括預潤濕階段(A)和提取階段(B)，所述預潤濕階段 (A)與所述提取階段⑶至少在所述驅(qū)動裝置(5)的相關轉(zhuǎn)速(SpSpS)方面有所不同。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項的飲料生產(chǎn)設備，其特征在于，所述設備還包括位于所述離心單元O)的傳送側(cè)的流量限制裝置(19)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的飲料生產(chǎn)設備，其特征在于，所述流量限制裝置包括閥(19)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的飲料生產(chǎn)設備，其特征在于，所述閥(19)是可調(diào)節(jié)的。
14.一種從設置在膠囊內(nèi)的分份成分生產(chǎn)飲料的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括具有離心單元 (2)的飲料生產(chǎn)設備，所述離心單元( 包括至少兩個封裝部件00、32)，所述至少兩個封裝部件(20、3 用于通過所述封裝部件00、32)的相對移動封裝所述膠囊，驅(qū)動裝置(5)，所述驅(qū)動裝置( 與所述離心單元( 連接以使得所述離心單元(2)能夠旋轉(zhuǎn)運動，液體噴射組件(20)，所述液體噴射組件00)設計成與被提供給所述設備的膠囊(3)相互作用并與液體供應裝置(4、6、7)連接，用于測量所述液體的流速或壓力的裝置(8)，控制裝置(9)，所述控制裝置(9)用于根據(jù)測量流速或測量壓力在控制回路中自動調(diào)節(jié)所述驅(qū)動裝置在飲料生產(chǎn)的提取階段期間的轉(zhuǎn)速而將流速或壓力控制成匹配于基準流速或基準壓力，其中，所述膠囊C3)設計成可去除地插入所述設備的所述離心單元O)中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的系統(tǒng)，其特征在于，所述膠囊(3)是在使用前密封在保護性氣氛中的一次性使用膠囊。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15的系統(tǒng)，其特征在于，所述膠囊(3)容納有磨碎咖啡、速溶咖啡、茶、可可粉和/或牛奶。
17.—種通過利用離心力使液體經(jīng)過被容納在膠囊或腔室(3)中的分份食品物質(zhì)而從所述物質(zhì)(38)制備液體食物的方法，該方法包括以下步驟將所述膠囊或腔室( 與液體源(4、6、7)連接，使所述膠囊或腔室( 圍繞該膠囊或腔室的旋轉(zhuǎn)軸線(Z)旋轉(zhuǎn)以使得液體與設置在所述膠囊(3)內(nèi)的分份成分(38)之間能夠相互作用，根據(jù)測量流速或測量壓力在控制回路中自動調(diào)節(jié)所述驅(qū)動裝置在飲料生產(chǎn)的提取階段期間的轉(zhuǎn)速而將流速或壓力控制成匹配于基準流速或基準壓力。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其特征在于，與所述飲料的濃度選擇相關地執(zhí)行對所述流速的控制。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18的方法，其特征在于，能夠通過調(diào)節(jié)流量限制閥(19)上的負荷來控制浮沫或泡沫水平，所述流量限制閥(19)位于所述膠囊或腔室的出口處。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于從被容納在密封膠囊(3)中的分份食品物質(zhì)制備液體食物的飲料生產(chǎn)設備，包括用于接納所述密封膠囊(3)的離心單元(2)、與所述離心單元(2)連接以使得所述離心單元(2)能夠旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動裝置(5)、與所述離心單元(2)連接的液體供應裝置(4、6、7)、用于測量所供應的液體的流速或壓力的裝置(8)、以及用于根據(jù)液體的測量流速或測量壓力控制所述驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)速的控制裝置(9)。
文檔編號A47J31/22GK102196753SQ200980142962
公開日2011年9月21日 申請日期2009年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月2日
發(fā)明者A·雷塞爾, J-P·丹尼薩特 申請人:雀巢產(chǎn)品技術援助有限公司