制備沖泡產品的方法和制備系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及具有下述步驟的沖泡方法：提供具有膠囊壁的封閉的膠囊(1)，該膠囊壁具有萃取側覆蓋面、注入側覆蓋面和延伸在所述萃取側覆蓋面和注入側覆蓋面之間的環繞的周面；將膠囊置入沖泡模塊，該沖泡模塊具有將沖泡液引入膠囊的注入器和排出沖泡產品的排出機構，該注入器具有至少一個注入側穿孔件(12)，該排出機構具有至少一個萃取側穿孔件；關閉沖泡模塊的沖泡室，從而所述至少一個注入側穿孔件沿切割線刺透注入側覆蓋面；在壓力下把沖泡液引入注入側支承面和注入側覆蓋面之間區域，從而流體壓力使萃取側覆蓋面移向膠囊內部，而包覆的膠囊密封(43)保持該環繞的周面，然后沖泡液進入膠囊內；維持沖泡液壓力至少直到沖泡產品從通過所述至少一個萃取側穿孔件刺入而在萃取側覆蓋面形成的排出開口流出。
【專利說明】制備沖泡產品的方法和制備系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及由包含在膠囊中的萃取物質例如磨制的咖啡制備飲料或之類。本發明尤其涉及沖泡方法以及用于沖泡產品的制備系統。

【背景技術】
[0002]已知用于由在定量包裝中的萃取物質制備飲料的萃取設備是例如咖啡機或意式濃縮咖啡機，并且一如既往地越來越受歡迎。在許多相應的系統中，所述定量包裝呈膠囊狀構成，在所述膠囊中萃取物質是例如以不透氣方式與外界隔絕的。為了萃取，所述膠囊在兩個相反側被刺透。在第一側引入沖泡液，一般來說是熱水。在第二側從所述膠囊中排出沖泡產品。根據將要制備的飲料和系統，在所述膠囊內部還必須存在例如5-20巴(bar)的相當高的壓力。
[0003]已知作為膠囊材料的是鋁和塑料如聚丙烯。鋁膠囊提供很好的萃取物質耐久性(香味保護)，但在生產中很費能量。關于能耗和清除廢料，聚丙烯膠囊是有利的，但對刺透機構和香味保護提出了更高的要求。
[0004]在市場上既能買到帶有集成的過濾裝置的膠囊，也能買到只具有封裝萃取物質的殼的膠囊，并且為此所述刺透機構須如此構成，即，萃取物質不會以不期望的方式與萃取產品一起被排出所述膠囊。
[0005]由W02010/118543公開了一種咖啡定量膠囊，其大致呈立方體形并且有別于已知的杯形膠囊不具有在一個(上側的)覆蓋面的平面上的環繞卡圈。根據現有技術在膠囊系統中需要這樣的環繞卡圈，首先以便在把膠囊插入咖啡機時引導該膠囊并在插入之后將所述膠囊保持在中間位置。其次，為了用平的蓋子(其也可構型為箔)通過超聲波焊接或熱封來封閉所述膠囊而需要這種卡圈。用超聲波焊接封閉時需要所述卡圈，以安置能量引導器。若通過熱封來封閉所述膠囊，那么所述卡圈是必需的，以使所述蓋子置于足夠大的平面上。與此不同，根據W02010/118543使用了隆起形蓋子并且用超聲波切割焊接實現封閉。因此根據W02010/118543的教導制造的膠囊不論其(“立方體”)形狀如何均具有代替卡圈的在由覆蓋面限定的多個平面之間環繞的焊道，與已知的卡圈相比其延伸/側向凸出顯著減小，并且展現了與膠囊的實際形狀如立方體形的略微偏差。
[0006]此外，由W02010/118544公開了從定量膠囊中排出沖泡產品的裝置以及將沖泡液引入定量膠囊的裝置。所述裝置具有遠離支承面突起的穿孔件。所述引入或排出過程經過所述穿孔件而不是穿過所述穿孔件進行。此外，所述穿孔件配屬有保持接片，該保持接片具有非切割邊緣，其通過使膠囊壁緊貼該邊緣來防止膠囊壁緊貼在該保持接片附近的支承面上。
[0007]對于高品質的沖泡飲料來說，在沖泡過程中萃取物質的緊實和不渦旋運動通常是重要的。但經常有以下問題，即，由于生產技術原因和/或由于預定的膠囊尺寸和填充量，不能無限壓實膠囊中的萃取物質。
[0008]在W02008/015642中建議，在膠囊中在填充時將萃取物質壓縮至片狀并隨后在真空條件下封閉膠囊，從而在封閉后膠囊蓋子被擠壓到膠囊表面上并黏附在那里。這個解決方案的缺點在于，盡管存在充滿膠囊內部的真空，但萃取物質在輸送過程中仍可能再次松動，并且所述片狀在膠囊內部不具有穩定性。
[0009]此外，由W02010/118545公開了一種系統，在這里，在沖泡過程期間該膠囊通過側向接合的壓緊銷被壓縮。但這個本身作用良好的解決方案還有以下缺點，它需要額外的機械零件，并且根據沖泡室構造的不同，因幾何形狀緣故而很難安置由外部插入沖泡室的所述銷。


【發明內容】

[0010]因此本發明的任務在于，提供針對前述問題的解決方法。所述解決方法特別應當使沖泡過程能在壓縮條件下進行，特別是在該膠囊不能被壓實的萃取物質完全填充或出于其它原因沒被完全填充的情況下。
[0011 ] 該任務將通過如在權利要求書中限定的本發明完成。
[0012]根據一個方面，本發明涉及一種沖泡方法，其中，由被引入膠囊中的沖泡液(特別是熱水)在萃取過程中制造沖泡產品(特別是熱飲料)，該方法包括以下步驟:
[0013]-提供膠囊，其呈具有膠囊壁和在膠囊內部被膠囊壁包圍的萃取物質的封閉的膠囊形式，該膠囊壁具有萃取側覆蓋面、注入側覆蓋面和延伸在所述萃取側覆蓋面和注入側覆蓋面之間的環繞的周面；
[0014]-將該膠囊引進用于制備沖泡產品的機器的沖泡模塊，該沖泡模塊包括用于把沖泡液引入膠囊的注入器和用于排出沖泡產品的排出機構，其中該注入器具有至少一個從注入側支承面突起的注入側穿孔件，并且該排出機構具有至少一個從萃取側支承面突起的萃取側芽孔件，
[0015]-關閉沖泡模塊的沖泡室，直到該膠囊位于沖泡室內，該膠囊的環繞的周面在注入側被膠囊密封包覆，并且所述至少一個注入側穿孔件沿(如二維的)切割線刺透該注入側覆蓋面，從而例如產生該注入側覆蓋面的至少一個注入側凸片，
[0016]-在壓力下將沖泡液引入膠囊的所述注入側支承面和注入側覆蓋面之間區域，從而因流體壓力該注入側覆蓋面被壓向膠囊內部并至少部分地移向膠囊內部，而包覆的膠囊密封保持該環繞的周面，并且沖泡液經過膠囊壁的被壓入膠囊內部的至少一個注入側部分(在此情況下例如是凸片)到達膠囊內部，并且
[0017]-一直維持作用于沖泡液的壓力，至少直到沖泡產品從通過所述至少一個萃取側穿孔件刺入在萃取側覆蓋面中形成的排出開口流出。
[0018]所述注入側覆蓋面在壓力下的移動可以是例如注入側覆蓋面中心部的平行移動或注入側覆蓋面向膠囊內部隆起。此外，具有隆起區域和保持平的、平行移動的區域的混合形狀也是可能的。
[0019]如果所述穿孔件既不只以細針方式點狀穿孔，又不只制造單一的筆直(一維)切割線，而是穿孔件在支承面上(進而還在切割線上)的投影橫跨一個面且穿孔件具有彎曲或成角度的形狀或由多個例如互成角度的部分構成，則產生二維切割線。特別是穿孔件可具有例如從支承面大致垂直突伸的平面件且特別是板(在此，術語“板”不是對材料選擇的限制，也包括相應成形的塑料平面件)，其是彎曲的、折彎的(例如傾斜的)或由多個互成角度的板件共同組成。替代二維切割線可使用一維切割線，其帶有與其成角度的保持接片，保持接片產生由切割線切開的膠囊壁的魚嘴形開口。
[0020]因此，本發明尤其基于這樣的方案，當膠囊由彈性機構也就是包覆的膠囊密封來保持時，使用沖泡液自身來壓縮膠囊。該方案除尤其利用以下事實，在膠囊具有塑料壁的情況下，膠囊塑性變形的可能性取決于溫度，并且沖泡液在沖泡過程中通常在灼熱狀態下(至少80度或至少90度，例如達到沸點(在海平面為100度)或達到95度)被注入膠囊。當膠囊外側(注入側)和膠囊內部之間的壓力基本平衡時，塑性變形后的膠囊也保持在壓縮狀態下。因此所述方法與這樣的膠囊相關聯地尤其有利地作用，膠囊壁具有只稍低于室溫或甚至高于室溫的玻璃轉變溫度，由此從室溫至沖泡溫度的步驟起決定作用并極大影響到塑性變形性。尤其膠囊的玻璃轉變溫度在-50度和50度之間，特別是在-30度和20度之間，尤其在-20度和5度之間(所有溫度數據以攝氏度為單位)。
[0021]塑料膠囊壁的壁厚例如可在0.2毫米和0.4毫米之間，特別是在0.25毫米和0.35毫米之間，這允許使用深拉的膠囊壁。例如聚丙烯可以考慮作為材料，但還可以考慮尤其但不局限于具有在上述指定范圍內的玻璃轉變溫度的其它塑料。
[0022]但不排除用于其它材料，還有非塑料。
[0023]穿孔件一般沒有基本軸向穿過穿孔件延伸的輸送通道(在這里軸向表示垂直于支承面的方向)。穿孔件只用于膠囊穿孔。流體注入膠囊中和從膠囊中排出經過穿孔件來進行，這正如之后將更進一步解釋的那樣。因此，穿孔件自身可以是相對簡單的、未開槽的和緊湊的、無開口的元件，并且例如呈板狀構成(金屬的或塑料的)。
[0024]特別有利的是，至少該萃取側穿孔件和例如還有注入側穿孔件分別具有非切割的保持接片，保持接片的軸向尺寸小于相應穿孔件的切割部分和/或穿孔部分的軸向尺寸。因此，在穿孔時該切割部分先形成二維切割線(即不只是一條線)，但該切割線通過所述切割部分(例如呈板狀的元件)又同時被封閉。在穿孔件進一步伸入膠囊內時，例如由相應的保持接片抬起金屬凸片，從而形成用于流體的開口。
[0025]可如此確定所述沖泡模塊和膠囊的尺寸，膠囊的注入側覆蓋面和萃取側覆蓋面之間的距離大致等于或小于在沖泡室封閉時的注入側支承面和萃取側支承面之間距離，從而在引入沖泡液之前兩個覆蓋面不都緊貼該支承面，這例如尤其因為彈性膠囊因塑料材料阻止穿孔件切割的阻力而在穿孔件抵接下發生變形。此外，即使在封閉的沖泡室中，在注入側和/或萃取側上也保持在相應的支承面和膠囊的對應覆蓋面之間的間隙。于是，所述穿孔件也不完全伸入膠囊中直至抵接。
[0026]特別是可這樣進行所述刺透，覆蓋面的注入側凸片可(例如，如有，通過相應保持接片和/或通過從外部作用的沖泡液壓力)被擠壓到膠囊內，而膠囊至少不以其萃取側覆蓋面完全緊貼該萃取側接觸面，就是說，該萃取側覆蓋面與萃取側接觸面間隔開；該間距相當于例如萃取側穿孔件高度的30%和100%之間。
[0027]于是，可如此執行該方法，通過引入沖泡液在膠囊內部形成壓力，直到由于在膠囊內形成的內壓使萃取側覆蓋面移向萃取側支承面，其中通過萃取側穿孔件在膠囊內制造排出開口或擴大所述排出開口，沖泡產品可通過該排出開口從膠囊被排出。
[0028]但在本發明方法的這一變型中，可選地還可在封閉沖泡室步驟中就已在萃取側進行刺透。尤其該萃取側穿孔件可伸入膠囊如此深，即，形成縫狀刺透開口，但該刺透開口通過穿孔件自身被封閉，從而沖泡產品很難經該刺透開口被排出。在形成內壓后，萃取側覆蓋面例如壓向穿孔件這么遠，即，穿孔件的保持接片分別將萃取側覆蓋面的萃取側凸片擠壓到膠囊中，從而形成該排出開口。
[0029]因此，根據該實施例的方法增大了在膠囊內部形成高內壓的可能性。這導致在壓實咖啡粉中的預沖泡過程。例如從帶有研磨機構的全自動咖啡機中已知預沖泡過程，并且存在專用于預沖泡過程的程序，這是通過首先用機械手段壓縮磨碎咖啡，接著引入沖泡液直到壓縮咖啡粉被浸濕，接著停止輸送沖泡液一段時間(小于一秒至幾秒)，然后才啟動真正的沖泡過程。同時在本發明的做法中沒有排除通過合適的控制有針對性地中斷沖泡液輸送，由于本發明的措施，這對預沖泡過程而言完全是不必要的。
[0030](注入側)膠囊密封一般由柔性的、可彈性變形的、特別是橡膠彈性材料和/或彈性體材料制成。例如膠囊密封可沿環繞的周面包覆膠囊，因此由于其彈性而被這樣擠壓向膠囊壁，即該膠囊由該膠囊密封保持。
[0031]尤其優選如此確定膠囊密封的尺寸并與該膠囊相匹配，環繞的密封特征(特別是密封唇或密封凸緣)徑向向內伸入這么遠，即在沖泡室關閉狀態下，環繞的周面局部變形且沿密封特征朝內移動。就是說由于該密封的彈性而不僅發生朝向壁的擠壓(施加力)，而且該密封特征向內伸入這么遠，即膠囊也發生變形一在膠囊壁上至少暫時以凹陷方式形成對應于密封特征的結構——例如對應于密封唇/密封凸緣的槽或者在多個這樣的特征的情況下多個對應的槽。
[0032]沖泡溫度、膠囊壁材料和尺寸可這樣相互匹配，變形是塑性的且在沖泡過程期間和之后保留下來，其正如下文提到地可具有特別穩定的效果。
[0033]此外，所述徑向的由膠囊密封引起的變形可導致對于膠囊填充物的額外略微壓縮，這同樣可以是有利的。
[0034]可能特別有利的是，注入側膠囊密封具有多個環繞的密封唇和/或密封凸緣，由于其彈性而使膠囊壁向膠囊內部擠壓，在這里，在前后兩個密封唇或密封凸緣之間分別這樣設有凹處，即，在運行狀態下在前后相繼的密封唇或密封凸緣和膠囊之間形成環繞的空腔。
[0035]當膠囊的材料特性一例如通過選擇具有如上所述選定的玻璃轉變溫度的材料、在8-20巴之間的沖泡壓力和在80度和水沸點之間的溫度——允許膠囊塑性變形地與沖泡壓力和溫度匹配時，這也可用于在沖泡過程期間和之后直至卸出期間內牢固保持該膠囊。就是說，由于內壓而在密封唇或密封凸緣之間出現進入環繞空腔的較小隆起結構，這穩定地作用來防止膠囊軸向滑出。
[0036]膠囊密封也可設置在兩側，就是說除在注入器的一側外，還在排出機構的一側。但在實施例中，注入側密封卡圈延伸得更長和/或注入側膠囊密封具有比萃取側膠囊密封更多的密封唇。因此，一般在這些實施例中，與在萃取側相比，所述膠囊在注入側以更大的摩擦力來保持。
[0037]膠囊可具有與沖泡室匹配的幾乎任意形狀。本發明對于在其中一個覆蓋面沒有膠囊環繞卡圈的、如從在市場上可買到的大多數產品中已知的膠囊而言是特別有利的。這樣的環繞卡圈雖然一如既往是可能的，但不再是必需的。沒有環繞卡圈的膠囊形狀甚至是特別優選的。其結果是也可以考慮不再由環繞卡圈被各向異性強化的膠囊形狀，這允許更大的自由度。
[0038]本發明就以下膠囊而言是特別有利的，該膠囊基本呈直柱體形狀(廣義而言，就是說根據術語‘柱體’的未局限于回轉圓柱體的幾何形狀定義)，即，所述多個覆蓋面基本是平的且大致相同，所述環繞的周面大致與所述覆蓋面垂直。這不排除所述周面朝向覆蓋面法線傾斜例如最大3度，特別是最大2度或最大1.5度。同樣不排除的是由制造技術決定的、在周面區域內存在環繞焊道。盡管如此，膠囊可具有由制造技術決定的環繞邊緣(如焊道)，所述邊緣例如側向伸出最大1.5毫米或I毫米或更少，并且所述邊緣例如從端面平面后縮。
[0039]許多應用優選垂直于軸線的橫截面呈多邊形的膠囊形狀，特別是矩形的膠囊形狀，例如基本呈立方體形的膠囊。在通過彈性密封側向保持和注入側覆蓋面的塑性變形情況下改善的沖泡過程的穩定性確實令人吃驚地增添了已在別處描述過的這種形狀關于物流的優點。側邊緣在借助沖泡液的壓縮過程中積極地起到穩定作用，這可借助在沖泡過程后造成的膠囊形狀來試驗證實。
[0040]穿孔件的設計和布置能以不同的方式進行，在此，對于某些設計，可通過以下特征來優化，該特征可相互獨立地實現或以組合方式實現:
[0041]-把注入側穿孔件布置在膠囊密封的導向部分附近，就是說相對于注入側覆蓋面靠邊緣。這在刺透時機械穩定地作用，就是說膠囊材料更少地屈服；此外，這確保良好浸透萃取物質。特別是在矩形基面中可有四個注入側穿孔件，在基面的每個角各有一個；
[0042]-萃取側穿孔件被布置成靠近軸線，即與注入側穿孔件相比不靠邊緣。由此，人們可促成萃取側穿孔件在沖泡過程前只部分(或不完全)刺透該膠囊，并且直到膠囊內壓提高才在萃取側發生排出開口完全打開。
[0043]-注入側穿孔件如此相對于萃取側穿孔件設定尺寸，注入側穿孔件具有更大的軸向尺寸(例如與之垂直地測得的從尖至支承面的距離)。
[0044]-為每個穿孔件設置輸送開口，尤其在由所述穿孔件橫跨的區域內(在二維切割線的情況下，穿孔件在支承面上的投影橫跨一個面，這在PCT/CH2010/000098中有詳細描述；在這種構型中也出現可由保持接片抬起的凸片)。保持接片有利地延伸經過輸送開口。
[0045]在一些實施例中，注入側穿孔件的高度在萃取側穿孔件的高度的110%和160%之間被證明是特別有利的。注入側穿孔件離中心軸線的距離例如相當于在萃取側穿孔件的離中心軸線的距離的110%和150%之間。
[0046]在尺寸在25-30毫米(邊長)之間的大致呈立方體形的膠囊中，注入側穿孔件的最佳高度在6-10毫米之間，特別是在7-9毫米之間。如果所述穿孔件呈兩個互成角度的板(片)形狀，則所述板在支承面中的尺寸優選略微小于所述高度，例如在4-7毫米之間。萃取側穿孔件的高度可在5-8毫米之間，形成穿孔件的板的尺寸在3-6毫米之間。注入側穿孔件離中心軸線的距離可在10-17毫米之間，注入側穿孔件離注入側覆蓋面的邊緣的距離(即到由環繞壁面限定的平面的距離，垂直于該平面測量)在3-7毫米之間。
[0047]在邊長達到35毫米或更長的較大膠囊中，所述設定尺寸可以是一樣的，或可選擇稍大的穿孔件。
[0048]本發明主題還是沖泡產品的制備系統，例如帶有咖啡機的咖啡膠囊系統，其中制備沖泡產品的機器具有以前述方式與膠囊匹配的沖泡室。
[0049]在實施例中，此時沖泡室在關閉狀態完全包圍膠囊，注入器和排出機構具有以精確匹配方式相互對應的并在關閉位置共同形成該沖泡室的元件。該壁在軸向上(相對于沖泡液的引導和/或沖泡模塊部的相對運動的運動方向)形成例如帶有至少一個注入側穿孔尖的注入器板和帶有從所述板伸入沖泡室的萃取側穿孔件的排出板。上、下和前、后、左、右的壁通過注入器和排出機構的相應的相鄰壁部形成。所述相應的壁部可在關閉位置相互密封，例如通過環繞的異型密封來密封。密封可以具有如密封唇，其固定在其中一個沖泡模塊部上并在封閉沖泡室時與另一沖泡模塊部的面抵接。如此封閉的沖泡室允許在沒有置入膠囊的情況下清洗萃取機器或沖泡模塊，這對于使用者來說是一個顯著優點。但這不排除在關閉的或未完全關閉的沖泡室情況下在清洗或清潔期間內使用沖洗膠囊或占位膠囊。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0050]接下來將根據附圖介紹本發明的實施例。在附圖中用相同的附圖標記表示相同或相似的元件。這些附圖不是按比例繪制的并且有時以圖與圖之間不同的大小示出彼此部分對應的元件。附圖示出:
[0051]圖1示出膠囊；
[0052]圖2示出沖泡模塊剖視圖的細節；
[0053]圖3示出帶有穿孔件的沖泡篩板；
[0054]圖4示出帶有承載件的注入側穿孔件；
[0055]圖5示出連同膠囊密封、刺透板和(部分示出的)膠囊的細節；
[0056]圖6示出沿圖7的線V1-VI的沖泡后的膠囊截面；
[0057]圖7示出從注入側朝沖泡過程后的膠囊觀察的視圖；
[0058]圖8示出從內部朝被刺透的膠囊壁觀察的視圖；
[0059]圖9示出咖啡機的簡圖；和
[0060]圖10示出對應于圖6的截面。

【具體實施方式】
[0061]根據圖1的膠囊I基本呈具有倒圓邊緣的立方體形狀，從而膠囊壁限定兩個覆蓋面1.1、1.2(在圖1中下側的覆蓋面因在該附圖中選定的取向而看不見)和環繞的周面1.3。而位于該圖上方的一側比下側略小，因而膠囊在嚴格地從數學意義上講呈截頭棱錐體形。在該圖中側面相對于基面法線的傾角非常小，所謂法線當然是指垂直于基面的那個平面，其延伸穿過所述基面和相應側面之間的邊，所述傾角優選最大為2度，例如只有約I度。此外，在基面上方的膠囊高度近似等于基面邊緣長度。焊道1.4也是可見的，它在所有側面以最大約d = 0.6毫米側向伸出，即最大是該立方體邊長的約2-3%。
[0062]如本身已知，在這里，膠囊壁由合適的塑料材料制成，例如由聚丙烯制成，其具有在0.1毫米和0.5毫米之間、優選在0.2毫米和0.4毫米之間、例如在0.25毫米和0.35毫米之間的壁厚。也可考慮其它材料，特別是其它食品相容性塑料。在膠囊壁中加入阻隔層，該阻隔層具有氧阻隔特性并防止氧擴散到膠囊中。所述阻隔層具有例如乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)。所述膠囊壁可由分別深拉制造的主體和蓋組成；膠囊的封閉可用超聲波切割焊接法實現。還有一個特征是，焊道不在其中一個所述覆蓋面的平面內，而是相對于該平面軸向錯開。
[0063]外壁壁厚例如在所有側面是大致相同的。對于在約6克和約10克之間的咖啡填充量，所述立方體邊的外長度例如是在24暈米和30暈米之間，或者對于在約9克和約14克之間的咖啡填充量，所述外長度在30毫米和35毫米之間。所述膠囊可如此構成，它只由所述壁和直接毗鄰所述壁的填充物組成(沒有過濾機構或之類)，或者它也可更復雜地構成并且具有設在所述膠囊中的過濾機構、流體引導機構或其它機構。
[0064]關于膠囊外壁及其制造方法，也參見國際專利申請PCT/CH2010/000097。
[0065]如下所述，針對在此描述的實施方式，如此使所述沖泡模塊和焊道1.4相匹配，在沖泡模塊中限定膠囊方位取向。此外，在該圖中上側的覆蓋面是萃取側覆蓋面，而在該圖中下側的覆蓋面1.2是注入側覆蓋面。其余四個立方體側面共同形成環繞的周面1.3。以下將保留這些術語。但在以下條件下也可實施本發明:
[0066]-選擇其它方位取向，如顛倒過來，從而上側和下側覆蓋面分別對應于注入側覆蓋面或萃取側覆蓋面；
[0067]-完全不預定在沖泡模塊內的方位取向，而是能按任意方位取向來置入；
[0068]-所述形狀不是立方體形，而是例如圓柱體形或帶有兩個覆蓋面和在其間環繞的周面的其它形狀；和/或
[0069]-至少其中一個覆蓋面(特別是萃取側覆蓋面)不是平的，而是具有其它形狀，例如拱形結構之類形狀。
[0070]但在此所述的具有近似立方體形或其它平行六面體形的和環繞的焊道1.4或其它加厚結構被布置成與該注入側覆蓋面相比更靠近該萃取側覆蓋面的構型在一些情況下是有利的，特別是由于焊道1.4形成加厚結構，該加厚結構在萃取側機械穩定所述膠囊。
[0071]圖2以剖視圖示出尚打開的沖泡模塊連同被置入的膠囊I。該沖泡模塊具有排出機構3和注入器4。排出機構3和注入器4通過操縱合適的機構例如操作手柄可相對移動。在所不出的實施例中，注入器4在排出機構3的方向上可移動,而該排出機構相對于外殼體不可運動。
[0072]在運行狀態下，該沖泡模塊用作咖啡機的水平沖泡模塊，該咖啡機除沖泡模塊外還具有水箱、水加熱機構(如連續加熱器)和用于將沖泡水輸送至注入器4的泵。膠囊I可通過外殼體中的置入開口 7被置入沖泡室中。如圖2所示，在置入后膠囊I位于支撐件21和排出機構3的支承面35上。通過封閉沖泡室，支撐件21將離開圖2所示的位置，這在歐洲專利申請12405010.5中有更詳細介紹。
[0073]如圖2清楚所示，該沖泡模塊如此構成，使得軸向方向——連接注入器和排出機構的軸線5，在打開和封閉沖泡室時活動的沖泡模塊部(在這里即注入器)沿該軸線略微移動——例如相對于水平線傾斜約5度，具體而言，當活動的沖泡模塊部向位置固定的沖泡模塊部(在這里就是說排出機構)移動時，活動的沖泡模塊部(在這里就是說注入器)略微向下移動。
[0074]該注入器具有至少一個具有配屬的輸送開口的穿孔件12(在所示實施例中有四個穿孔件)，從而膠囊可被刺透并可通過輸送開口被供以沖泡液。咖啡機還具有例如布置在沖泡室下面的膠囊容器，在沖泡過程后，通過抬起操作手柄，膠囊被自動拋卸入容器。
[0075]此外，排出機構3具有限定出支承面的承載件和多個從該承載件突起的穿孔件11，每個穿孔件帶有配屬的輸送開口。沖泡產品可通過排出通道19流出。
[0076]注入器4具有帶密封卡圈的膠囊密封43，該密封卡圈在沖泡室封閉時以圍繞保持所述膠囊。此外，排出機構3也配設有膠囊密封33，在該膠囊密封上形成有密封卡圈。
[0077]所述注入器和排出機構的形成沖泡室的部分如此相互匹配，它們以準確配合方式相互對應并在關閉位置共同形成沖泡室。上、下和前、后、左、右的壁通過第一和第二沖泡模塊部的相應的相鄰壁部來形成。由注入器4形成的壁部和由排出機構3形成的壁部在關閉位置通過環繞的異型密封49相互密封。在沖泡室關閉狀態，沖泡室通過膠囊密封的作用而附加地對外密封。這使得例如沖洗過程能在不投入膠囊的情況下進行。
[0078]圖3示出萃取側穿孔件11，它帶有呈沖泡篩板形式的承載件30。帶有穿孔件的沖泡篩板在公開文獻W02010/118544中有介紹。如圖3所示，每個穿孔件由兩個互成角度的朝穿孔尖端53變窄的板件41構成。從承載件突起的邊緣分別作為切割邊緣52構成，從而在穿孔尖端53通過將穿孔件進一步擠壓到膠囊而刺透膠囊壁之后，在膠囊壁上出現一個形成一角度(因此是二維的)的切割線。此外，每個穿孔件具有保持接片54，該保持接片比穿孔尖端在軸向上更少地插入膠囊并具有非切割邊緣。在該圖中僅關于一個穿孔件用虛線示意性示出的輸送開口 57對應于每個穿孔件，該保持接片例如延伸經過該輸送開口。所述輸送開口由微篩膜56橫跨，如W02010/118544所述，與在全自動咖啡機中時相似，所述輸送開口具有篩子的作用。微篩膜56在這里是可選的。
[0079]注入側的穿孔件12及其承載件40在圖4中被示出。同樣，每個注入側的穿孔件具有兩個互成角度的、朝穿孔尖端63變窄的、帶有切割邊緣62的板件61。還設有對應的保持接片65。就像對于萃取側來說也是一個選項，保持接片61可被固定在承載件的承載板上，而保持接片由保持該承載板的沖泡模塊體68形成并通過承載板的相應開口在軸向上插入沖泡室。在圖4中還清楚看到輸送開口 66，它形成在由板件61至少部分包圍的承載板區域內。
[0080]圖5示出開始沖泡過程之前的結構細節。示出了封閉沖泡室之后的注入側膠囊密封43、帶有注入側穿孔件12的承載件40和膠囊一部分。沖泡模塊體68未在圖5中被示出。在封閉沖泡室時，膠囊密封的環繞的卡圈45這樣圍繞或包圍膠囊1，即由于其彈性，密封唇48或密封凸緣從側面擠壓膠囊壁。穿孔件12刺透并擠入膠囊的注入側覆蓋面。
[0081]沖泡室在其尺寸方面與咖啡膠囊尺寸相匹配并如此構成，在啟動沖泡過程之前在沖泡室完全封閉時(即在熱水在壓力下被引入之前)，注入側和萃取側的兩個支承面不都緊貼相應的膠囊覆蓋面。在沖泡室關閉狀態下，支承面的間距相當于在被置入沖泡室前(即沒有外部施力)的膠囊沿軸線5的尺寸(相當于圖1中從上至下的尺寸)。由于材料韌性而存在的對刺透尖端進入的抵抗力導致所述膠囊這樣輕微變形，即，覆蓋面中的至少一個不緊貼在相應的支承面上。
[0082]在根據圖5的視圖中，在注入側可看見在承載件40和膠囊的注入側覆蓋面之間有一定間隙；在萃取側也形成有這樣的間隙，其中由于尺寸和/或布置的緣故，在萃取側所述膠囊例如只被刺入這么深，即，穿孔件只產生一條切割線，而保持接片還未插入膠囊內部。
[0083]但在根據圖5的情況下，注入側的穿孔件12進入膠囊如此深，即，由于保持接片65的作用由二維切割線所產生的膠囊壁材料的凸片70分別被壓入膠囊內部；這在沒有保持接片的情況下(僅)通過流體壓力發生。
[0084]在沖泡過程中，熱沖泡液在壓力下通過輸送開口 66被注入。這區別于根據現有技術的方案，根據該方案，沖泡液通過穿孔件自身被注入并因此直接到達膠囊內。相反，在根據本發明的所述方面的做法中，因為在膠囊壁中的開口的流通能力有限，故首先形成從外部對膠囊壁的壓力，其中流體到達承載件40和膠囊壁之間間隙，從而該壓力平面作用在膠囊壁上。同時由于沖泡液溫度升高，膠囊壁的塑性變形能力提高(聚丙烯的玻璃轉變溫度為約零攝氏度或稍低)。因此膠囊壁在更多流體進入膠囊之前被進一步向內擠壓，這壓縮并壓實了膠囊內含物。由于將環繞壁保持就位的包覆的膠囊密封43 (或包覆的密封卡圈45)的穩固作用，該隆起結構是可能的。
[0085]此外，在一段時間后(通常在一秒至幾秒之后)在膠囊內部由更大量進入膠囊的沖泡液形成過高壓力，并且在膠囊內部和注入器之間進行壓力平衡。此時，通過使此時壓實的并被防止產生渦旋的萃取物質被沖泡液浸濕，在膠囊內部開始預沖泡過程。由于較高的膠囊內壓，覆蓋面為此在萃取側被稍向外擠壓并被平面壓靠到沖泡篩板尚，由此，萃取側的膠囊壁被擠壓至萃取側支承面。結果，萃取側穿孔件(它例如布置成與注入側穿孔件相比關于軸線5不那么靠邊，由此隆起作用更強)進一步伸入膠囊，直到由穿孔件產生的凸片通過保持接片從覆蓋面被顯著向內抬起，因此放開排出開口，通過該排出開口從膠囊排出正被沖泡的沖泡產品。
[0086]圖6和圖7以剖視圖或從注入側視角示出膠囊形狀。人們清楚看到向內隆起結構，從而出現以壓縮體積75被縮小的膠囊容積。在邊緣區域內，由于包覆的密封卡圈作用而形成肋條74。同樣在附圖中示出了膠囊壁中的注入側開口 71。
[0087]此時，壓縮體積可大致相當于在生產膠囊時沒有充填該膠囊的體積。例如，用于在此所述的實施例的蓋子是呈稍微隆起形狀的。在填充膠囊時，即使在用蓋子封閉的(形成下方覆蓋面1.2和側壁1.4)杯子完全充滿的情況下，由蓋子的隆起結構限定的蓋子體積也無法被填充，這也就是在這種情況下剩余體積和進而壓縮體積75大致相當于蓋子體積的原因。因而如圖10所示，人們最佳地觀察到，在該圖中以“y”標示的下方覆蓋面1.2向內的位移大致相當于“X”的大小，所述蓋子以這個尺寸隆起。
[0088]如人們在圖6中尤其清楚看到，所述膠囊在沖泡過程后這樣變形，即環繞的周面1.3通過包覆密封的作用在注入側被略微壓合在一起，而它在萃取側因膠囊內壓而稍稍擴寬。此外，在注入側，所述環繞的周面可通過多個密封唇48略微形成有肋條，作為密封的壓痕。
[0089]從排出開口流出膠囊的咖啡(或之類的)通過適當的通道到達流出開口，咖啡可從這里流入準備好的杯子中。
[0090]圖8以從內部觀察的角度示出(在沒有萃取物質情況下)膠囊的被刺透的注入側覆蓋面1.2。可以看到凸片(70)，其由于保持接片65的作用從覆蓋面平面被向內擠壓，因而在膠囊壁和穿孔刀(板件61)之間保持開口開放。在萃取側出現相似的作用，其中在那里包覆密封的穩固作用失效。
[0091]如圖9示意所示，帶有沖泡模塊的本發明咖啡機除沖泡模塊之外還具有水箱91、用于將沖泡水輸送至注入器4的泵92和水加熱機構93 (如連續加熱器)。在沖泡模塊下方設置有膠囊容器95，膠囊I在沖泡過程后掉入其中或被送入其中。附圖標記98標示咖啡杯。
[0092]最后還要提到，本發明方法的應用不局限于沖泡咖啡。同樣，可利用在這里所描述的方法和/或用在這里所描述的裝置來制備其它沖泡飲料，特別是茶或其它沖泡產品。
【權利要求】
1.一種沖泡方法，其中由被引入膠囊(I)的沖泡液在萃取過程中生產沖泡產品，該方法包括以下步驟: -提供具有膠囊壁合在膠囊內被該膠囊壁包圍的萃取物質的封閉的膠囊(1)，該膠囊壁具有萃取側覆蓋面(1.1)、注入側覆蓋面(1.2)和延伸于所述萃取側覆蓋面和注入側覆蓋面之間的環繞的周面(1.3)； -將該膠囊(I)置入用于制備沖泡產品的機器的沖泡模塊，該沖泡模塊具有用于把沖泡液引入膠囊的注入器(4)和用于排出沖泡產品的排出機構(3)，該注入器具有從注入側支承面突起的至少一個注入側穿孔件(12)，該排出機構具有從萃取側支承面突起的至少一個萃取側穿孔件(11)， -關閉沖泡模塊的沖泡室，直到該膠囊位于該沖泡室內，該膠囊的環繞的周面在注入側被膠囊密封(43)包覆，并且所述至少一個注入側穿孔件(12)沿切割線刺透該注入側覆蓋面(1.2)， -在壓力下將沖泡液引入所述注入側支承面和注入側覆蓋面(1.2)之間的區域，從而通過流體壓力將該注入側覆蓋面壓向膠囊內部并至少部分朝膠囊內部移動，而包覆的膠囊密封(43)保持該環繞的周面(1.3)，并且沖泡液經過該膠囊壁的被壓入膠囊內部的至少一個注入側部分(70)到達膠囊內部，以及 -至少一直維持作用于沖泡液的壓力，直到沖泡產品從通過所述至少一個萃取側穿孔件刺入而在該萃取側覆蓋面形成的至少一個排出開口流出。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，如此確定該沖泡模塊和該膠囊(I)的尺寸，在引入沖泡液之前兩個覆蓋面(1.1，1.2)不都緊貼在該支承面上。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，在引入沖泡液之后，作用于沖泡液的壓力被一直維持，直到通過在該膠囊(I)內形成的內部壓力使該萃取側覆蓋面(1.2)向該萃取側支承面移動，從而通過萃取側穿孔件(11)在該膠囊內形成排出開口，沖泡產品能通過該排出開口從膠囊中排出。
4.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，如此選擇這個萃取側穿孔件(11)或這些萃取側穿孔件，每個穿孔件具有從該萃取側支承面突起的、非切割的萃取側保持接片。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，如此確定該沖泡模塊和該膠囊的尺寸并相互匹配，在引入沖泡液之前該萃取側保持接片(54)基本上不伸入膠囊內部。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述至少一個注入側穿孔件(12)具有比所述至少一個萃取側穿孔件(11)更大的軸向尺寸。
7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其中，設有多個注入側穿孔件(12)和多個萃取側穿孔件(11)，其中與所述多個萃取側穿孔件相比，所述多個注入側穿孔件具有更大的距垂直于該支承面的軸線(5)的距離。
8.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，由彈性體材料和/或橡膠彈性材料制成的膠囊密封被用作包覆的膠囊密封(43)。
9.一種用于沖泡產品的制備系統，具有: -用于制備沖泡產品的機器，該機器具有沖泡模塊，該沖泡模塊具有用于把沖泡液引入膠囊的注入器(4)和用于排出沖泡產品的排出機構(3)，該注入器具有從注入側支承面突起的至少一個注入側穿孔件(12)，該排出機構具有從萃取側支承面突起的至少一個萃取側穿孔件(11)， -該注入器具有彈性的膠囊密封(43)，并且該沖泡模塊在關閉狀態下形成用于膠囊的沖泡室， -該注入器具有獨立于該注入側穿孔件(12)的至少一個輸送開口(66)，該至少一個輸送開口用于把熱沖泡液輸送入該沖泡室， -并且該機器還具有用于在壓力下通過該至少一個輸送開口(66)把熱沖泡液輸送到沖泡室中的流體泵，以及 -具有膠囊壁和在膠囊內部被該膠囊壁包圍的萃取物質的封閉的膠囊，該膠囊壁具有萃取側覆蓋面(1.1)、注入側覆蓋面(1.2)和在所述萃取側覆蓋面和注入側覆蓋面之間延伸的環繞的周面(1.3)； -該膠囊能被置入該沖泡模塊中并且該沖泡室在膠囊通過在注入側包覆該環繞的周面(1.3)的所述彈性的膠囊密封(43)被引導的同時能封閉， -該注入側穿孔件(12)在沖泡室關閉狀態下穿透該注入側覆蓋面(1.2)并伸入膠囊內部， -在該關閉狀態下，能通過該至少一個輸送開口 ￠6)將該沖泡液輸送至在所述注入側支承面和注入側覆蓋面之間的區域， -并且該膠囊密封(43)具有至少一個環繞的密封特征(48)，該密封特征徑向向內伸入如此遠，即在封閉沖泡室時該環繞的周面(1.3)局部變形并沿所述密封特征向內移動。
10.根據權利要求9所述的制備系統，其中，如此確定該沖泡模塊和該膠囊的尺寸并相互匹配，在引入沖泡液之前兩個覆蓋面(1.1，1.2)不都緊貼在該支承面上。
11.根據權利要求9或10所述的制備系統，其特征在于，該膠囊基本上呈具有倒圓角和倒圓邊的以及可選地具有環繞的焊道的長方體形狀。
12.根據權利要求9至11中任一項所述的制備系統，其特征在于，該膠囊壁由帶有氧阻隔層的塑料材料如聚丙烯制成。
13.根據權利要求12所述的制備系統，其特征在于，該膠囊用超聲波切割焊接方法封閉。
14.根據權利要求9至13中任一項所述的制備系統，其特征在于，每個萃取側穿孔件和例如還有每個注入側穿孔件具有從萃取側支承面或注入側支承面突起的非切割的保持接片，該保持接片的軸向尺寸小于相應穿孔件的切割部分和/或穿孔部分的軸向尺寸。
15.根據權利要求9至14中任一項所述的制備系統，其特征在于，所述膠囊密封(43)的至少一個環繞的密封特征是環繞的密封唇和/或環繞的密封凸緣，其中所述至少一個密封唇或至少一個密封凸緣以線狀或條狀的形式緊貼在該膠囊的面上并將該膠囊壁壓向膠囊內部。
【文檔編號】A47J31/36GK104334062SQ201380018458
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2013年4月3日 優先權日:2012年4月5日
【發明者】L·德博 申請人:流納科技系統Lts有限公司