專利名稱：埋置有識別元件的用于飲料制備的膠囊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種諸如飲料生產(chǎn)機(jī)例如咖啡機(jī)中用于飲料制備的膠囊。本發(fā)明更具體地涉及一種包括識別元件的膠囊，該識別元件用于使得能夠檢測插置在飲料生產(chǎn)機(jī)中的膠囊。本發(fā)明還涉及一種適用于容納該膠囊的飲料生產(chǎn)設(shè)備以及所述兩者作為系統(tǒng)的組
I=I O
背景技術(shù)：
飲料生產(chǎn)系統(tǒng)已基于分份飲料研究多年，特別是包含預(yù)定劑量的飲料成分例如咖啡、茶、奶粉等的膠囊。該系統(tǒng)的許多優(yōu)點已被廣泛地認(rèn)識到，特別地，它們的使用方便性、 操作干凈、所輸送的調(diào)制(煮泡，brew)飲料的控制質(zhì)量更好。術(shù)語“膠囊”在此用于表示小包、包殼或盒等。已知將無線電頻率(RF)識別器與膠囊關(guān)聯(lián)以例如通過讀取器識別出插置在設(shè)備中的膠囊。這種識別允許相應(yīng)于識別器的檢測改變飲料生產(chǎn)設(shè)備中的具體操作。例如，可相應(yīng)地改變調(diào)制操作以使其適于所檢測到的膠囊類型。例如，可改變調(diào)制參數(shù)例如水溫、飲料體積或其他。W002/28241涉及一種在膠囊上包含有機(jī)器可翻譯的特征諸如可通過電磁方式檢測的例如磁性數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)的編碼咖啡袋。W02005/044067涉及一種用于制備飲料的容器，該容器包含有放置在容器內(nèi)壁上的磁性條帶。該條帶的較長尺寸繞容器沿周向延伸。為了磁性讀取器正確地讀取，在容器和讀取器之間的相對轉(zhuǎn)動運動是必要的。FR29121M涉及一種用于制備飲料的分份包裝件，該包裝件包括由它們的接縫連接在一起的兩個柔性壁并包括定位在該包裝件的接縫處位于增強(qiáng)的周邊部分中的非接觸式讀取用的RFID標(biāo)簽。EP1890271A1涉及一種利用產(chǎn)品劑量用的容器以及與相應(yīng)數(shù)量容器相關(guān)聯(lián)的 RFID標(biāo)簽控制注入產(chǎn)品的分配的方法。EP1755090A1涉及一種例如通過應(yīng)用在物品上的標(biāo)記使用磁性、電磁性和/或光學(xué)識別裝置識別和核實帶有特別用于回收玻璃或PET瓶的可退還定金的物品的設(shè)備。US6747559涉及用于物件監(jiān)督的涂覆有玻璃的非結(jié)晶的磁性微型絲線標(biāo)識器?，F(xiàn)有技術(shù)方案通常是將非接觸式識別器例如無線電頻率標(biāo)簽與飲料分份包裝件相關(guān)聯(lián)。該包裝件通常形成用于標(biāo)簽的支承體并且可在包裝件的制造期間生產(chǎn)。放置在包裝件上的某些識別器可能惡化、去除或更改。某些識別器對于壓力或彎折特別敏感并且可能容易破壞。特別地，分份包裝件在飲料調(diào)制單元機(jī)械和/或液力地在包裝件周圍閉合或閉合在包裝件上期間經(jīng)受較高的力。因此，所述識別器可能會被損壞并不再可讀，所述膠囊不可補(bǔ)救地浪費。此外，出于包裝成本原因或其他，分份包裝件可由柔性壁制成，因而該包裝件對于變形敏感，因此不能保證對于確?？煽繖z測而言為必要的識別元件的位置和整體性。
帶有如FM912124中放置在接縫中的識別器，增強(qiáng)部分是必要的以確保其物理整體性。由于總體形成局部過量厚度的增強(qiáng)部分(例如，紙板或纖維片段)的存在，因此將膠囊的兩個柔性壁連接在一起并在該接縫處提供良好的連接更困難。某些識別器要求最小的長度和可正確讀取的特殊定位。否則，所接收的信號惡化， 太弱或甚至不存在。因此，將識別器放置在包裝件上，特別地，放置在接縫處則會帶來重要的設(shè)計約束。例如，所述接縫必須制造成較大，至少局部地較大，并且膠囊可能不再準(zhǔn)確地適配飲料生產(chǎn)設(shè)備的滑動件(slider)或者可能要求在插入之前膠囊的檢測部分的特定取向。特別地，對于利用由飲料生產(chǎn)設(shè)備的至少一個電磁線圈發(fā)射出的磁場的發(fā)射的檢測技術(shù)，膠囊上的識別器的大小和位置對于確保識別器的改進(jìn)信號的正確讀取有決定性作用。如果由接收電磁線圈接收的信號有缺陷，這會立刻導(dǎo)致飲料生產(chǎn)設(shè)備的故障或異常運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提出一種方案，該方案使得膠囊的設(shè)計自由度更大，確保更可靠的信號檢測并且例如在膠囊操縱期間較不易于損壞或損害識別器。為此，本發(fā)明的主要原理為針對在包含飲料成分的空腔內(nèi)包括非接觸式識別器的膠囊。特別地，所述識別器至少部分地埋置在飲料成分堆塊中。因此，所述識別器被保護(hù)以免受到外部機(jī)械約束的作用。此外，所述識別器的尺寸和定位可以更靈活的方式改變而不影響封裝殼的整體形狀、結(jié)構(gòu)和/或設(shè)計。因此，本發(fā)明涉及一種用于制備飲料的膠囊，包括第一和第二覆蓋壁，該第一和第二覆蓋壁相連接，以用于形成容納飲料成分的空腔；非接觸式識別元件，用于通過利用飲料生產(chǎn)設(shè)備的檢測裝置檢測識別元件來識別所述膠囊；其中，所述識別元件布置在所述空腔的內(nèi)部。在一方式中，所述識別元件至少部分地埋置在飲料成分中。“部分地埋置”指的是所述識別元件并沒有沿著其較長尺寸順著膠囊的覆蓋壁延伸，而是所述元件的至少一個表面距離所述覆蓋壁有一填充有飲料成分的空間。更優(yōu)選地，所述元件完全埋置在飲料成分中?！巴耆裰谩敝傅氖撬鲈闹辽?0%的外表面離所述膠囊的覆蓋壁有一距離或與所述覆蓋壁之間隔有飲料成分或空隙。更具體地，所述識別元件可以是用于使得能夠在存在有由磁場產(chǎn)生設(shè)備所產(chǎn)生的交流電磁場的情況下檢測膠囊的磁性響應(yīng)(magnetically-responsive)元件。在此，“磁性響應(yīng)”指的是，一般地講，識別元件(或也簡稱為“識別器”)在由電磁檢測裝置提供的磁通量的作用下對應(yīng)于其具體成分具有磁性或鐵磁特征、特別是 Barkhausen特征，并且該特征相比于另一成分或相對于一個或多個基準(zhǔn)磁性特征是可識別的或至少是可辨別的。優(yōu)選地，所述第一和第二覆蓋壁沿周邊接縫例如通過焊接、卷邊、粘合和其組合相連接。
更具體地，所述磁性響應(yīng)元件為細(xì)長形元件，例如包括一個或多個絲線或一個或多個帶子。所述絲線或帶子優(yōu)選地基本沿膠囊的中縱軸線取向?！盎狙刂锌v軸線取向”指的是包含磁性響應(yīng)材料的元件例如絲線與所述縱軸線對齊或平行或最終相對于中縱軸線傾斜小于45度的角，優(yōu)選地小于10度的角。“膠囊的縱軸線”指的是穿過膠囊中心的、與穿過膠囊接縫的橫向平面相垂直的、 在第一和第二壁的各自的中間區(qū)域橫穿第一和第二壁的軸線。假定可讀取的磁性響應(yīng)被獲得并使得能夠?qū)ζ溥M(jìn)行識別，所述元件可實際上與膠囊的縱軸線平行并離所述軸線距離幾毫米。該特定取向的優(yōu)點來自保持識別器相對于飲料生產(chǎn)設(shè)備的檢測裝置的確定的參考位置的能力。因此，只要設(shè)備中識別器的位置本身保持在該確定的參考位置，飲料生產(chǎn)設(shè)備中膠囊的位置并不是關(guān)鍵的。該構(gòu)型還使得能夠大大地簡化膠囊的設(shè)計。該外部設(shè)計和 /或膠囊的體積可變化，同時仍然產(chǎn)生可讀信號。其還使得飲料生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計簡化，特別是，相對于檢測設(shè)備的位置、大小和數(shù)量。特別地，飲料生產(chǎn)設(shè)備的檢測裝置包括用于在識別元件附近形成磁通的電磁發(fā)射器和電磁接收器。發(fā)射器和接收器典型地提供一磁場，該磁場由交變電流獲得并形成相對低頻率(即35-60HZ)的正弦或三角形信號。當(dāng)識別器暴露于磁場中時，生成一個或多個 Barkhausen跳躍(或電壓脈沖)，該一個或多個BarWiausen跳躍(或電壓脈沖)由電磁接收器檢測到。為了識別器能被檢測到，識別器以與由檢測設(shè)備所形成的磁通線基本相切的姿態(tài)延伸。因此，通過將識別器沿膠囊的中縱軸線放置，發(fā)射器和接收器相對于容納該識別器的膠囊可放置在任何位置，但是放置在膠囊的附近、圍繞所述軸線，或者更精確地圍繞容納膠囊的調(diào)制室的中心軸線。這些要求可容易地考慮到并且可設(shè)計相對緊湊的膠囊保持器以支承且容易地集成檢測設(shè)備，即發(fā)射器和接收器。第一和第二覆蓋壁可由柔性包裝材料諸如薄鋁、塑料、過濾紙或其組合制成。第一和第二覆蓋壁可意欲被飲料生產(chǎn)設(shè)備的穿孔裝置穿孔，以分別能夠在膠囊中引入水和從膠囊輸送液體提取物。在另一方式中，覆蓋壁中的一個也可以是由第二覆蓋壁如柔性箔部件或柔性預(yù)穿孔壁封閉的基本剛性的本體。在另一方式中，兩個覆蓋壁可由較剛性的材料制成且被預(yù)穿孔。在另一方式中，覆蓋壁由過濾材料諸如多孔紙或帶有許多小孔的塑料隔膜形成。在一方式中，膠囊可沿穿過周邊接縫的橫向平面對稱并且磁性響應(yīng)元件因此基本垂直于中間平面(P)放置。膠囊的對稱性具有優(yōu)點無論飲料生產(chǎn)設(shè)備中膠囊的插入側(cè)為哪一側(cè)，即當(dāng)膠囊就位或移至膠囊保持器時，都能確保讀取。在優(yōu)選的方式中，磁性響應(yīng)元件包括提供至少一個BarWiausen跳躍的磁性響應(yīng)材料。磁性響應(yīng)元件可包括包含磁性響應(yīng)材料的至少一個遮蓋件諸如護(hù)套、條帶、標(biāo)簽或帶子。遮蓋件具有優(yōu)點易操縱、可容易可靠地沿其長度在磁通量的切線處與膠囊的參考軸線對齊地取向。遮蓋件例如護(hù)套可由塑料或其他材料(例如橡膠、纖維素)的圍繞磁性響應(yīng)材料的擠出部分形成。更優(yōu)選地，遮蓋件例如護(hù)套圍繞磁性響應(yīng)材料被擠出。遮蓋件例如護(hù)套可以是管狀部分，其中空隙部分被所述材料填充。它優(yōu)選地包括柱形外表面，盡管其他形狀是可能的，諸如卵形的、方形的或矩形的。該元件與RFID標(biāo)簽方案相比較也是更緊湊的或更經(jīng)濟(jì)的方案。更具體地，磁性響應(yīng)材料由至少一個包含來自周期表的不同化學(xué)元素特別是金屬的絲線制成。該絲線具有包含這些元素的玻璃覆蓋層。例如，絲線包含金屬和/或其他磁性響應(yīng)元素，諸如類金屬(半金屬，metalloid)。典型地，諸如鈷、鉻、鐵、硅、硼的元素以不同的比率存在，由此形成不同的組合。金屬和類金屬的每一組合形成基于金屬的合金。每一組合因此當(dāng)被磁場激勵時向絲線提供特殊的磁性特征，例如特殊磁極或磁滯(B-H)回線。在一方式中，遮蓋件例如護(hù)套包含單個絲線。在其他可能的方式中，遮蓋件包含數(shù)個絲線。在一方式中，遮蓋件包含兩個絲線或三個絲線。所述絲線不一定是直線形的，而是可在一定程度上彎曲。所述絲線可在遮蓋件中平行取向或可以細(xì)長編織件的形式布置。優(yōu)選地，絲線在遮蓋件中相間隔一定距離。遮蓋件可由諸如聚丙烯、聚乙烯、PET、聚酰胺、聚苯乙烯、PLA、基于淀粉的材料、纖維素以及其組合的材料制成。單個絲線典型地在以一定的頻率(例如35-60HZ)引發(fā)由線圈發(fā)射器產(chǎn)生的磁能時視其組分為線圈接收器提供特定的響應(yīng)分布圖(曲線，profile)。特別地，絲線可形成交變電磁信號的特定矯頑磁性，由此提供一“比特^§碼信息。因此，不同絲線的組合提供不同的特定響應(yīng)分布圖組合，該組合可獲得并可與檢測設(shè)備的設(shè)定分布圖比較以用于識別。因此，特定的磁性響應(yīng)分布圖具有獨特的編碼。特別地，具有相同化合物組分的絲線將提供一個編碼。具有彼此不同的組分的不同絲線將提供不同的可辨別的編碼。多個微型絲線因而提供多比特編碼?？杀鎰e的編碼的數(shù)量因而與工業(yè)生產(chǎn)不同組分的絲線的能力以及通過檢測和控制裝置識別它們的響應(yīng)分布圖并將它們與設(shè)定基準(zhǔn)比較的能力相關(guān)。優(yōu)選地，磁性響應(yīng)絲線具有在5mm到20mm之間、最優(yōu)選地在8mm到15mm之間的較長的尺寸(長度)。該絲線具有包含在10微米到200微米之間的直徑?；旧?，遮蓋件例如護(hù)套包含一個或數(shù)個長度在8mm到15mm之間、直徑約20-75微米的絲線。典型地，當(dāng)數(shù)個絲線連同遮蓋件例如護(hù)套一起擠出時，所得到的元件可具有在 0. 5mm到3mm之間的外徑，更優(yōu)選地在約0. 8mm和1. 5mm之間的外徑。在一可能的方式中，磁性響應(yīng)元件可在一保護(hù)性外殼中進(jìn)一步得到保護(hù)以助于操縱。該外殼優(yōu)選地為剛性的，以防止元件在膠囊操縱和成形期間彎折。該外殼還優(yōu)選地不透液體并且對飲料調(diào)制期間空腔內(nèi)的液體壓力有抵抗力。因此，所述元件被外殼隔離并加以保護(hù)，以避免材料進(jìn)出所述元件。更具體地，外殼被至少部分埋置在飲料成分中。“部分埋置”指的是外殼在其表面的至少60%上被飲料成分例如咖啡粉或空隙包圍。因而，該外殼不容易接近并且被飲料成分本身或空隙加以保護(hù)以免受諸如外部壓力的作用。外殼可優(yōu)選地由食品級塑料或其他材料制成。例如，其可由注入聚丙烯、聚乙烯、 聚酰胺、聚苯乙烯或其組合制成。外殼的厚度可根據(jù)其機(jī)械特性而變化，但是優(yōu)選地，其厚度在圍繞所保護(hù)的元件(即包含覆蓋有玻璃的絲線的護(hù)套)的所有表面上為至少1.0mm。優(yōu)選地，保護(hù)性殼體形成為沿膠囊的中軸線(I)延伸、在其兩端部封閉的管狀部分。
此外，殼體可進(jìn)一步從管狀部分沿穿過膠囊的周邊接縫的中間橫向平面(P)延伸出一盤狀部分。該構(gòu)型使得能夠改進(jìn)橫越飲料成分特別是研磨咖啡的膠囊中的液體的分布。盤狀部分迫使液體進(jìn)入膠囊、經(jīng)過所述兩個壁之一、沿盤狀部分的表面橫向流動。因而， 相比于不帶盤狀部分、由此得到具有相對較高的固體物含量的咖啡飲料的殼體，可觀察到改進(jìn)的潤濕。該結(jié)果可視盤狀部分的尺寸(例如盤直徑與中間平面處的空腔直徑的比值) 的不同而不同。當(dāng)然，盤直徑優(yōu)選地比空腔沿中間平面的內(nèi)徑要短，但是，更優(yōu)選地，盤直徑至多為空腔內(nèi)徑的1/2。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，飲料成分在空腔中為壓實狀態(tài)?！皦簩崱敝傅氖秋嬃铣煞中纬蔀橐粋€或數(shù)個由壓實粉末諸如烘烤和研磨過的咖啡粉制成的小片。該飲料成分可在制造期間在被放置到兩個壁中的一個之上時壓實或在一單獨的操作中壓實并且然后在密封第二壁之前運送到第一壁上。被壓實的成分防止識別器移動，由此確保更精確的定位，如前面所限定的，即使在運輸和/或搬運之后在將其插入到飲料生產(chǎn)設(shè)備中之前也是如此。實施飲料成分的壓實， 以形成可以與埋置在其中的識別器成一體地搬運的食品物品。該物品通常對在于其橫向側(cè)面上施加至少5牛頓的力的作用下的破損具有抵抗性。本發(fā)明還涉及一種用于制備飲料的膠囊，包括第一和第二覆蓋壁，該第一和第二覆蓋壁在周邊接縫處連接以形成容納飲料成分的空腔；細(xì)長形非接觸式元件，包括至少一個磁性響應(yīng)絲線，以通過飲料生產(chǎn)設(shè)備的檢測裝置識別膠囊。在一優(yōu)選的方式中，所述至少一個磁性響應(yīng)絲線相對于沿膠囊的接縫穿過的橫向平面基本垂直地放置。“基本垂直”指的是絲線完全垂直于橫向平面或者相對于膠囊的縱軸線傾斜小于 45度、更優(yōu)選地小于10度的角度。膠囊可沿穿過橫向接縫的橫向平面對稱或非對稱。在本發(fā)明的一個方式中，所述膠囊包括杯形本體和密封在該本體上的底壁，其中所述識別元件連接到所述本體的內(nèi)側(cè)壁。所述底壁可包括可撕裂的隔膜，例如鋁和/或塑料隔膜，或多孔壁或其組合。本發(fā)明還涉及一種適用于接納前述膠囊的飲料生產(chǎn)設(shè)備，所述設(shè)備包括用于在調(diào)制室中接納膠囊的調(diào)制單元；用于檢測包含在膠囊中的識別元件的檢測裝置；其中所述檢測裝置圍繞所述調(diào)制室的中縱軸線基本同軸地定位。本發(fā)明還涉及一種包括適用于接納前述膠囊的飲料生產(chǎn)設(shè)備的飲料生產(chǎn)系統(tǒng)，所述飲料生產(chǎn)設(shè)備包括用于在調(diào)制室中接納膠囊的調(diào)制單元；用于檢測包含在膠囊中的識別元件的檢測裝置；其中所述檢測裝置定位成當(dāng)膠囊基本沿所述調(diào)制室的中縱軸線放置時檢測所述膠囊的識別元件。所述膠囊的識別元件在其較長尺寸的軸線與調(diào)制室的縱軸線對齊或平行或相對于調(diào)制室的所述軸線傾斜小于45度的角度，更優(yōu)選地小于10度的角度時“基本沿調(diào)制室的縱軸線”放置。更優(yōu)選地，檢測裝置以如此方式提供磁通量使得調(diào)制室的中縱軸線與磁通線基本相切。特別地，檢測裝置由產(chǎn)生磁場的發(fā)射器和產(chǎn)生磁場的接收器形成。特別地，發(fā)射器和接收器由磁性線圈形成，所述線圈以如此的方式定位使得它們各自的中軸與調(diào)制室的中縱軸線對齊。所述識別器和所述發(fā)射器和接收器的磁性線圈相對彼此定位，使得所述識別器的較長尺寸沿與磁性線圈的中心軸線對齊或平行的方向延伸。當(dāng)然，如已提到的，只要所述識別器的投影長度足以提供一可讀取的響應(yīng)，那么45度的相對偏離，優(yōu)選地10度的相對偏離是容許的。所述發(fā)射器和接收器優(yōu)選地包括圓形電磁線圈。電磁發(fā)射器可包括一個或兩個線圈。在一可能的構(gòu)型中，電磁發(fā)射器包括單個發(fā)射線圈，電磁接收器包括兩個單個接收線圈。在另一構(gòu)型中，電磁發(fā)射器包括兩個線圈，電磁接收器包括一個線圈。發(fā)射和接收線圈可被放置在調(diào)制單元的同一側(cè)或相對側(cè)。接收線圈優(yōu)選地具有比發(fā)射線圈小的直徑。在一替代方案中，為了更均勻的電磁場，電磁發(fā)射器包括Helmholtz線圈構(gòu)型，即第一和第二(即，或一對)發(fā)射線圈由等于或接近圓環(huán)半徑的距離分隔開，其在所述兩個線圈之間的中間平面中產(chǎn)生均一的磁場。在Helmholtz線圈構(gòu)型中，每個發(fā)射線圈可放置在調(diào)制室的相應(yīng)側(cè)。所述接收器的接收線圈可放置在調(diào)制室的一側(cè)，優(yōu)選地放置在所述兩個發(fā)射線圈中的一個的內(nèi)側(cè)。所述接收線圈優(yōu)選地與第二發(fā)射線圈同軸并沿調(diào)制單元的中縱軸線放置。此外，所述檢測設(shè)備包括圍繞所述發(fā)射器和接收器的屏蔽罩以保護(hù)它們免受外部磁場干擾。該屏蔽罩優(yōu)選地圍繞所述調(diào)制室。該屏蔽罩優(yōu)選地將所述發(fā)射器和接收器與飲料生產(chǎn)設(shè)備的中央控制單元隔離。此外，所述設(shè)備包括含有電子接口和程序的控制單元，以用于分析從檢測裝置接收到的信息并響應(yīng)于所述信息控制所述設(shè)備。所述控制包括根據(jù)所述信息選擇性地改變設(shè)備中的調(diào)制參數(shù)(例如溫度、體積、壓力等)。本發(fā)明還包括一種膠囊系統(tǒng)，該膠囊系統(tǒng)包括飲料生產(chǎn)設(shè)備和適于插置在這種設(shè)備中的前述的膠囊。特別地，所述系統(tǒng)構(gòu)造成具有屬于不同預(yù)定類型的膠囊。每一類型包含這樣的膠囊，即其包含在該類型內(nèi)提供相同鐵磁特性和在各類型之間提供不同的鐵磁特性的識別元件。因此，屬于同一類型的膠囊可由電磁檢測裝置通過提供使得能夠識別同一類型膠囊的可辨認(rèn)的電磁響應(yīng)來檢測到。特別地，屬于同一類型的膠囊的識別元件由相同材料組分即金屬合金絲線制成，屬于不同類型的膠囊的識別元件由不同材料組分即不同金屬/類金屬合金的絲線制成。本發(fā)明的膠囊包含飲料成分，該飲料成分可以是研磨咖啡，生咖啡，可溶咖啡、葉茶、草藥茶、可溶茶、奶粉、可可粉、烹飪粉、嬰幼兒配方粉和其任意組合。所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括檢測裝置和控制裝置，如前所述，使得能夠相應(yīng)地檢測到每一類型膠囊中的元件的電磁分布圖并隨后識別每一類型的膠囊。


本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將參照附圖加以解釋。圖1示出本發(fā)明的膠囊結(jié)合飲料生產(chǎn)設(shè)備的檢測設(shè)備的示意性的截面；圖IA為根據(jù)第一實施例的識別器沿圖1的平面P得到的截面放大視圖；圖IB為根據(jù)第二實施例的識別器沿圖1的平面P得到的截面放大視圖；圖2以橫截面視圖示出當(dāng)本發(fā)明的膠囊放置在飲料生產(chǎn)設(shè)備中時的第一檢測方式；圖3以圖2的橫截面視圖示出同一膠囊的第二檢測方式；圖4為根據(jù)第二實施例的膠囊的部分截面視圖；圖5為圖4的膠囊的截面視圖；圖6為本發(fā)明的被封裝的磁性響應(yīng)元件的細(xì)節(jié)；圖7為根據(jù)第三實施例的膠囊的部分截面視圖；圖8示出Helmholtz構(gòu)型中的檢測設(shè)備的另一實施例；圖9示出本發(fā)明的膠囊的變型的截面視圖；圖10示出用于包含有識別器的膠囊的所發(fā)射和接收的與時間相關(guān)聯(lián)的電壓信號的示例；和圖11為根據(jù)一變型的膠囊的示意性截面。
具體實施例方式參照圖1，本發(fā)明的膠囊1計劃放置在預(yù)定位置和距離處受到磁性檢測設(shè)備2或傳感器的磁影響。該磁性檢測設(shè)備2或傳感器優(yōu)選地定位在飲料生產(chǎn)設(shè)備(未示出)中并且在膠囊到達(dá)檢測操作位置時激活。稍后將對所述檢測操作位置進(jìn)行解釋。所述傳感器向與該傳感器關(guān)聯(lián)的分析器(未示出)提供信號，所述分析器可放置在飲料生產(chǎn)設(shè)備中遠(yuǎn)離傳感器的位置處。膠囊容器可由第一壁3A和相對壁:3B對稱地形成。所述兩個壁可具有透液性或不透液性。如果具有不透液性，所述兩個壁3A、;3B將在飲料生產(chǎn)設(shè)備中使用之前或使用時被開口，諸如通過穿孔。所述壁還可以具有不透氣性——當(dāng)在每個壁中具有阻氣層例如薄鋁層或EVOH時。所述容器還可例如包括由諸如紙過濾器制成的內(nèi)部過濾層。所述兩個壁還可完全由濾紙形成。所述兩個壁3AJB在接縫4處沿中間橫向平面P連接在一起。所述接縫可通過每個壁的周邊部分的焊接而形成。接縫優(yōu)選地抗撕裂并可通過附加層諸如纖維素(例如紙)、 聚合纖維、塑料、橡膠等來加強(qiáng)。所述壁可以是柔性的，以利于在制造期間成形并減少包裝材料內(nèi)容。所述壁可具有由適應(yīng)于密封的層諸如定向聚丙烯(OPP)制成的內(nèi)層。所述壁還可包含一裝飾層。在優(yōu)選的包裝構(gòu)型中，每個壁由包括下列層(從外到內(nèi))的多層形成 PET/彩色層/粘合劑/鋁/粘合劑/0ΡΡ。鋁層優(yōu)選地具有10-80微米之間的厚度，OPP (即定向聚丙烯)層具有5-40微米之間的厚度，PET層具有5-40微米之間的厚度。所述壁還可由濾紙和用于接縫的焊接層形成或由鋁、濾紙和塑料的組合形成。相連接的壁3A JB界定一內(nèi)部空腔5，該空腔可至少部分地由飲料成分6占據(jù)。在一優(yōu)選的實施例中，飲料成分為研磨烘烤咖啡。飲料成分優(yōu)選地為壓實的形式諸如小片狀。在壓實堆塊的周邊可存在有環(huán)狀空隙7。最后，在接縫處密封之前，空腔可置于部分真空下， 以防止所述壁由于來自咖啡粉末的氣體(例如CO2)釋放而向外變形。所得到的膠囊總體形式可為在兩側(cè)具有基本凸起表面的對稱(雙凸)透鏡狀容器。根據(jù)本發(fā)明的原理，非接觸式識別元件8放置在空腔5內(nèi)，更特別地，放置在成分堆塊6中。因為所述堆塊被壓實，所以元件8被牢固地保持在膠囊中相對精確的位置。因此， 盡管元件從外部不可見，膠囊在放置于相對于檢測裝置2的預(yù)定位置中時能可靠地檢測到。更優(yōu)選地，識別元件由包含磁性響應(yīng)材料的、塑料例如聚丙烯擠壓成型護(hù)套形成， 該識別元件相對于膠囊的中縱軸線I基本對齊，該軸線I基本上在第一和第二壁3A、3B的中央?yún)^(qū)域9中橫穿第一和第二壁。該元件可以是剛性的、半剛性的或柔性的。但是，當(dāng)放置在膠囊中時，它應(yīng)至少保持直線形以確保正確檢測。由于其中央定位以及圍繞元件的成分團(tuán)塊，即使較為柔性，所述元件也不易彎折而不會損壞外包裝，在那一方面，它能被較好地保護(hù)以免受外部機(jī)械約束。如圖IA中所示，識別器8包含護(hù)套40形式的磁性響應(yīng)元件，該護(hù)套40包含有對磁場敏感的特殊材料組分。所述材料能夠通過在被由電磁發(fā)射器提供的磁場激勵時產(chǎn)生可清楚識別的BarWiausen跳躍來改變電壓磁信號。例如，三個或更多個由非常薄的玻璃覆蓋層 45涂敷的含金屬合金的絲線41、42、43被埋置在護(hù)套中。識別器中設(shè)置的絲線的多重性使得能夠提供更復(fù)雜的信號，例如多個跳躍(本質(zhì)上是，每個絲線提供一個可辨認(rèn)的跳躍或脈沖)，因此，可獲得更多編碼。所述絲線優(yōu)選地分隔至少0. 5mm的距離，優(yōu)選地l_2mm之間的距離。如果所述絲線彼此太靠近，一個絲線的響應(yīng)會由于另一絲線的存在而受到影響并且會產(chǎn)生信號傳譯的錯誤。護(hù)套優(yōu)選地由塑料諸如聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺和其組合制成。 護(hù)套向絲線提供附加的厚度，以利于絲線的操縱和在膠囊中的插置。應(yīng)注意，護(hù)套可具有不同的截面，例如矩形或三角形。在圖IB中，識別器8也由圍繞單個包含金屬合金的絲線44的護(hù)套40形成?？傮w上，絲線的直徑(d2)為約25-75微米。護(hù)套的直徑(Cl1)取決于元件中絲線的數(shù)量，但應(yīng)足以利于操縱和在膠囊中定位。其直徑典型地在約0. 8mm到1.5mm之間。如圖2和3中所示，發(fā)射線圈10將處于一定頻率(例如10-150HZ)的磁能誘導(dǎo)到識別元件8中。根據(jù)能量水平，絲線的分子極性改變并可因此被接收線圈11作為特定響應(yīng)分布圖而檢測到。該效應(yīng)被稱為Bariihausen效應(yīng)，其可以由接收線圈檢測到。因此，磁化響應(yīng)分布圖或通量密度曲線依據(jù)絲線的特定金屬組分而改變。用于絲線的合金材料和其制造方法被可靠控制以確保所改變的磁信號的再現(xiàn)性。因此，同樣的絲線組分會因而產(chǎn)生可重復(fù)的、可識別的分布圖響應(yīng)(響應(yīng)曲線)。圖2示出其中檢測設(shè)備2放置在飲料生產(chǎn)設(shè)備13的調(diào)制單元12的注入側(cè)的第一實施例。該設(shè)備13進(jìn)一步包括水箱14、水管線15、水泵16和水加熱器17。水管線15與調(diào)制單元的給水部分18連通。在設(shè)備中還設(shè)置有控制器22，以用于操作飲料生產(chǎn)機(jī)器。該控制器可包括用于檢測單元2的分析器，以接收和處理來自檢測單元的信號并作為回應(yīng)設(shè)置用于相應(yīng)地控制設(shè)備元件例如泵、水加熱器等的調(diào)制參數(shù)。分析器可由控制檢測單元并證實所檢測到的膠囊的精確性和有效性的電子微型芯片形成。
在其他可能的應(yīng)用中，檢測裝置和分析器可放置在飲料生產(chǎn)設(shè)備的外部。例如，這些裝置可安裝在膠囊制造線處或安裝在存貨控制區(qū)域以控制識別器在所生產(chǎn)的膠囊中的存在性、識別所述膠囊或?qū)λ瞿z囊分類。本發(fā)明的膠囊1進(jìn)一步通過包括飲料傳輸裝置20例如液體輸送管的膠囊保持器 19保持在單元的調(diào)制室19中。當(dāng)膠囊被插置在調(diào)制單元12中例如在下部部分19上時， 識別器8定位成它的縱軸線I沿調(diào)制室31的中間軸線A基本對齊。識別可在調(diào)制室31關(guān)閉之前或之后開始。調(diào)制室的關(guān)閉通過兩個部件18、19的相對運動和沿著膠囊接縫夾擠膠囊來實施。檢測裝置2可因而圍繞軸線A定位在注入部分18上。發(fā)射線圈10和接收線圈 11因此處于繞軸線A的同軸構(gòu)型。接收線圈11優(yōu)選地更靠近識別器8放置。為了允許檢測，由檢測設(shè)備2(即電磁線圈10、11)產(chǎn)生的磁通線21保持與軸線A基本相切，因而使得可以檢測識別器。應(yīng)注意，在膠囊的中間軸線I相對于調(diào)制室的中間軸線A形成小的傾斜角的情況下，也可實現(xiàn)檢測。所述角優(yōu)選地不大于30度，最優(yōu)選地不大于10度。因此，膠囊的檢測可在膠囊傳輸?shù)秸{(diào)制室期間實施。但是，最優(yōu)選地，膠囊在檢測操作期間相對于飲料生產(chǎn)設(shè)備保持靜止。圖3示出一變型，在該變型中，檢測裝置2仍繞調(diào)制室的中間軸線A放置在膠囊保持器19中，以使得可以在膠囊放置在調(diào)制室31中時檢測到膠囊中的識別器8。在圖4-6中，識別器8被埋置在保護(hù)性殼體23諸如厚的、剛性的塑料元件中。該殼體包括用于容納在其中插置的護(hù)套的部分(包括一個或更多個覆蓋有玻璃的絲線)的管狀縱向部分24。管狀部分對優(yōu)選地被以液體密封的方式封閉，以避免在調(diào)制期間液體的進(jìn)入。應(yīng)注意，磁敏感識別器8可從平面P的每一側(cè)延伸相同的距離(d)，使得無論膠囊在調(diào)制室中以哪一側(cè)插入都對檢測裝置提供相同的可讀性。在一替代方案中，元件8也可從中間橫向平面P的每一側(cè)延伸不同的距離(d)。殼體例如也可緊靠在成分的表面上以接觸覆蓋壁2、3中的至少一個。為了保護(hù)目的，識別元件8優(yōu)選地具有小于距離d的兩倍的長度 L。此外，其端部優(yōu)選地相對于殼體的端部沈、27插入。所述殼體可設(shè)置有從殼體的中央沿中心平面P凸出的盤狀部分25。盤狀部分可確保數(shù)個功能，其中一個功能為特別地在將粉末壓制成小片之前增強(qiáng)飲料成分堆塊中殼體的定位和穩(wěn)定性。殼體較不易于在將飲料成分壓制成小片期間移動并且可較好地沿其伸展軸線I保持。盤狀部分25的另一功能為迫使從壁2到壁3橫向穿過膠囊的液體流在盤狀部分之上被沿橫向方向引導(dǎo)。觀察到，盤狀部分積極地影響飲料成分特別是壓實咖啡的潤濕。 盤狀部分也可設(shè)置有數(shù)個用于將所述流還分配通過殼體的通口。殼體具有通過填充識別器 8與殼體外部部分23之間的空隙的內(nèi)部插入件獲得的封閉端部沈、27。當(dāng)然，依據(jù)檢測裝置的性能和識別器的性能以及它們的定位，可容許識別器相對于軸線I的稍微偏離。特別地，相對于縱軸線士45度的偏離被認(rèn)為是基本沿軸線I取向。 但是，最優(yōu)選地，推薦士 10度的最大偏離。如果識別器相對于軸線I傾斜一定的角度(α)， 識別器的長度(L)應(yīng)最大化以保持可讀，從而使得其在軸線I上的垂直投影L. cos α足以提供一優(yōu)選地在5mm到IOmm之間的軸向分量。識別器也可布置成相對于軸線I呈平行偏置構(gòu)型。同樣可在膠囊中例如以平行或略微傾斜的構(gòu)型布置數(shù)個單獨的識別器。在圖7中，殼體具有比前一示例的盤狀部分25大的直徑的盤狀部分28。上部壁 3A示出被穿孔，因而具有多個孔30供水進(jìn)入到膠囊中。因而液體流更大程度地被迫使流向空腔5的周邊(參見箭頭31)。通常，盤狀部分觀也可橫穿有多個孔口以使液體更均勻地分布通過膠囊?？卓诳删哂胁煌睆?，視膠囊中待獲得的流動模式而定。圖8示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的其中插置有膠囊的飲料調(diào)制單元。對于檢測設(shè)備，電磁發(fā)射器10此處構(gòu)造成Helmholtz線圈，分別是第一和第二線圈10A、10B。第一和第二發(fā)射線圈10AU0B由與線圈的圓環(huán)的半徑相等或接近的距離分隔開，在所述兩個線圈之間的中間平面中形成均一的磁場。所述兩個線圈為優(yōu)選地導(dǎo)電的圓形線圈，每個線圈具有N匝，每個線圈承載有電流，所述兩個線圈由優(yōu)選地與圓環(huán)的半徑基本相等的距離分隔開，以在所述兩個圓線圈之間的中間平面中形成均一的磁場。在第二線圈IOB內(nèi)放置一接收線圈11。每個發(fā)射線圈可例如由直徑為0. Imm的銅制線圈絲線形成并具有約1000匝。 接收線圈可為直徑較小的線圈，例如由直徑約0. Imm的銅制絲線制成并具有約1300匝。為了減少與外部電磁源的干涉，可圍繞檢測設(shè)備2設(shè)置阻擋電磁波的屏蔽罩50。接收線圈與膠囊之間的距離應(yīng)相對小，以確保所接收的信號的正確檢測。該屏蔽罩可為例如DC發(fā)動機(jī)磁鐵或者法拉第(Faraday)籠。法拉第籠可由圍繞調(diào)制單元放置的金屬殼體形成。它也可為金屬柵格或金屬涂料。在圖9中，本發(fā)明的膠囊在其接縫4處為非對稱的并包括形成杯形本體60的第一覆蓋壁3A，該杯形本體具有向外延伸的側(cè)向凸緣狀邊緣61。形成底壁62的第二覆蓋壁:3B 在接縫4處密封到邊緣61上。底壁62可為不透液體的箔或為過濾器元件。膠囊包含飲料成分63，諸如研磨咖啡、茶、可可粉、奶粉以及其組合。飲料成分可以松散形式位于膠囊中， 盡管最終在填充所述本體之前在一定程度上被壓實。在該方式中，在膠囊的內(nèi)側(cè)壁處定位和固定一磁敏感元件8。該元件也如基本沿線性方向J取向的一個或更多個絲線一樣延伸， 所述方向J相對于膠囊的中間軸線方向I形成短角(short angle)C0元件8基本垂直于沿接縫4穿過的橫向平面P。方向J相對于軸線I形成優(yōu)選小于10度、最優(yōu)選在0度和8 度之間的角。元件8可通過膠粘標(biāo)簽64固定到膠囊的內(nèi)側(cè)。應(yīng)注意，標(biāo)簽可形成用于絲線或用于先前參照圖IA和IB描述的包含絲線的擠出元件的支承件。在本實施例中，識別元件8由剛性本體保護(hù)但是保持基本垂直于縱向軸線I取向，以通過如前所述的放置在調(diào)制單元處的檢測裝置2提供正確讀數(shù)。根據(jù)下列原理實施所述識別方法。放置在調(diào)制單元附近的發(fā)射線圈(或多個線圈)在前述相對位置中，激勵識別器以產(chǎn)生正弦波激勵信號。所發(fā)射的信號70(圖10)無任何更改地形成表示由發(fā)射線圈產(chǎn)生的電磁場的正弦電壓信號。所述信號被識別器以這種方式改變，使得Bariihausen效應(yīng)例如通過在正弦波的某些位置處的可清楚識別的跳躍在信號的預(yù)定相位位置影響所述信號。Baridiausen跳躍，如本身公知的，是由于絲線元件的快速再磁化——其對所施加的磁場形成特定的響應(yīng)。如果在該過程期間在接收(“拾波 (pick-up)”)線圈中檢測到電壓響應(yīng)，其具體化為與時間關(guān)聯(lián)的電壓信號的一個或更多個尖銳峰部。這種改變被檢測并通過比較由磁基準(zhǔn)信號和更改過的磁信號導(dǎo)致的差異進(jìn)行分析。例如，發(fā)射器的所發(fā)射的AC信號70和由接收器所接收的更改過的信號之間的差異通過圖10中示出的信號曲線71表示。更特別地，曲線71上跳躍或多個跳躍(或“峰部”74-75) 的位置(即矯頑磁性)被測得并與不同位置范圍(即矯頑磁性范圍)比較。每個范圍因此與對應(yīng)于膠囊類型的特定編碼關(guān)聯(lián)。其他參數(shù)諸如跳躍的幅度和持續(xù)時間可被測得并被確
12定為參考參數(shù)以微調(diào)編碼識別。圖11示出本發(fā)明的膠囊的另一可能的變型。在該實施例中，識別元件8通過附加定位部件80保持在膠囊空腔內(nèi)的預(yù)定位置。該附加定位部件80確定識別元件8在空腔中的優(yōu)選地沿膠囊的縱軸線I的位置。在該例中，飲料成分并未形成用于識別元件的支承件并且可為壓實的或松散的飲料成分或其組合。定位部件可以為細(xì)長形的支撐裝置，該支撐裝置的端部81、82中的至少一個與膠囊的覆蓋壁3A或;3B接觸或相連接。優(yōu)選地，第一端部81與覆蓋壁3A緊靠，其另一端部82與第二覆蓋壁:3B緊靠或相連接。定位部件80可進(jìn)一步包括封裝識別元件8的管狀部分83。識別元件可壓配合和/或粘貼到管狀部分83中。 當(dāng)然，定位部件可具有許多其他不同形狀。例如，兩個端部81、82可密封到覆蓋壁上。還應(yīng)注意，所述覆蓋壁中的至少一個可在這些端部的中央開口，諸如如果端部密封到壁上并且在它們的中央呈中空或管狀，從而形成一種用于識別元件的導(dǎo)管。盡管結(jié)合優(yōu)選方式描述了本發(fā)明，特別地鑒于檢測技術(shù)和識別器類型，其他可能變型也是可能的。此外，膠囊可呈不同的不必沿平面P對稱的形式。例如，膠囊可具有由隔膜封閉的杯形本體。膠囊還可由部分剛性的包裝材料形成。
權(quán)利要求
1.一種用于制備飲料的膠囊(1)，包括第一和第二覆蓋壁(3A、;3B)，該第一和第二覆蓋壁相連接以形成容納飲料成分(6)的空腔(5)；非接觸式識別元件(8)，其用于通過使用飲料生產(chǎn)設(shè)備(1 的檢測裝置( 檢測所述識別元件( 來識別所述膠囊，其特征在于，所述識別元件(8)布置在所述空腔(5)的內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠囊，其特征在于，所述識別元件(8)至少部分埋置在飲料成分(6)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膠囊，其特征在于，所述識別元件(8)為磁性響應(yīng)元件，用于使得能夠在存在有由磁場形成設(shè)備(2，10，11)所形成的磁場的情況下檢測所述膠囊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的膠囊，其特征在于，所述磁性響應(yīng)元件(8)基本沿所述膠囊 (1)的縱軸線(I)取向。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的膠囊，其特征在于，所述膠囊沿穿過所述周邊接縫(4)的橫向平面(P)對稱地成形，所述磁性響應(yīng)元件(8)為細(xì)長形并且其最長尺寸基本垂直于所述橫向平面⑵延伸。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求3-5中的任一項所述的膠囊，其特征在于，所述磁性響應(yīng)元件(8) 包含磁性響應(yīng)材料，所述磁性響應(yīng)材料響應(yīng)于所述電磁場在所檢測的與時間相關(guān)的電壓信號中產(chǎn)生至少一個BarWiausen跳躍。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的膠囊，其特征在于，所述磁性響應(yīng)元件(8)包括包含所述材料的至少一個遮蓋件諸如護(hù)套(40)、條帶、帶子或標(biāo)記。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的膠囊，其特征在于，所述磁性響應(yīng)材料包括至少一個絲線 (41、42、43 ；44)，該至少一個絲線包括芯部和圍繞芯部的玻璃覆蓋層，所述芯部由不同金屬或其他磁性響應(yīng)成分如類金屬的組合或合金制成。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項所述的膠囊，其特征在于，所述磁性響應(yīng)元件(8)具有5-20mm之間的較長尺寸(L)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的膠囊，其特征在于，所述磁性響應(yīng)元件(8)為細(xì)長形。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的膠囊，其特征在于，所述磁性響應(yīng)元件(8)在保護(hù)性殼體 (23)中受到保護(hù)，所述保護(hù)性殼體03)至少部分埋置在飲料成分中。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的膠囊，其特征在于，所述飲料成分(6)包括研磨烘烤咖啡。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的膠囊，其特征在于，所述飲料成分(6)為壓實形式的。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的膠囊，其特征在于，所述非接觸式識別元件(8) 與所述第一和第二覆蓋壁(3A、;3B)間隔一距離。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求1-13中的任一項所述的膠囊，其特征在于，所述識別元件為細(xì)長形的并沿縱向包括由兩個橫向端部界定的縱向表面，所述識別元件通過其橫向端部中的至少一個與第一和/或第二覆蓋壁接觸，但是沿其縱向表面并未與所述壁接觸，或者遠(yuǎn)離所述壁。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制備飲料的膠囊(1)，包括第一和第二覆蓋壁(3A、3B)，該第一和第二覆蓋壁相連接以形成容納飲料成分(6)的空腔(5)；非接觸式識別元件(8)，用于通過使用飲料生產(chǎn)設(shè)備(13)的檢測裝置(2)檢測所述識別元件(8)來識別膠囊；其特征在于，所述識別元件(8)布置在所述空腔(5)的內(nèi)部。
文檔編號B65D85/804GK102470977SQ201080029519
公開日2012年5月23日 申請日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者A·容, A·布拉佐拉, A·科萊普, P·布赫爾 申請人:雀巢產(chǎn)品技術(shù)援助有限公司