專(zhuān)利名稱(chēng)：利用離心力由容器制備液體提取物的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)使水經(jīng)過(guò)容納在容器中的受到離心分離作用的物質(zhì)而制備液體 提取物的方法和系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明用于制備飲料提取物如咖啡等。
背景技術(shù)：
已知制備這樣的飲料，其中利用離心力分離由煮泡的咖啡和咖啡粉末組成的混合 物。這種混合物是通過(guò)使液體如熱水和咖啡粉在一起混合規(guī)定時(shí)間而獲得的。然后使液體 通過(guò)篩網(wǎng)，該篩網(wǎng)上存在粉末料。例如在GB1506074中的特定方法中，容器包括大的開(kāi)口以便能將咖啡充入膠囊 內(nèi)。然后，將液體充裝到容器內(nèi)并且旋轉(zhuǎn)容器。通常，容器未完全充滿(mǎn)液體，否則液體將由 于在小的排放孔口處形成的壓力梯度而從大的開(kāi)口泄漏。EP079713涉及一種具有罩蓋的類(lèi)似的離心分離設(shè)備，該罩蓋鄰接過(guò)濾元件，從而 形成基本上關(guān)閉的過(guò)濾容器。一個(gè)問(wèn)題在于，如果在煮泡操作開(kāi)始時(shí)空氣不能通過(guò)過(guò)濾器 和限制間隙足夠快速地逸出，則容器中會(huì)形成氣穴。氣穴會(huì)不利于物質(zhì)的完全潤(rùn)濕和/或 提取并且可能導(dǎo)致容積不夠的容器內(nèi)的液體壓力上升。WO 2006/112691涉及另一種離心分離設(shè)備，該設(shè)備包括用于供給粉末/水混合物 并使其進(jìn)入在缸與活塞之間限定出的空間內(nèi)的縫隙。離心系統(tǒng)的一個(gè)問(wèn)題在于，如果過(guò)多氣體殘留在容器中，則可進(jìn)入容器的液體的 體積有限。因此，容器內(nèi)會(huì)存在配料未被適當(dāng)潤(rùn)濕的區(qū)域。從而對(duì)提取物的質(zhì)量產(chǎn)生不利 影響。具體地，如果粉末狀配料未被適當(dāng)潤(rùn)濕，則排出的液體經(jīng)歷的提取速率不足，即，低的 總固體含量(“Tc”)。而且，如果被引入膠囊內(nèi)的液體量不足，則使液體離開(kāi)容器的離心壓力將升得太 高，從而需要過(guò)高的轉(zhuǎn)速來(lái)使液體提取物離開(kāi)膠囊。此外，容器內(nèi)形成的排放開(kāi)口會(huì)過(guò)小或排放甚至被排放閥關(guān)閉使得該空間的氣體 不能正確或及時(shí)地從這些開(kāi)口逸出。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是使離開(kāi)離心分離系統(tǒng)的氣體流量和進(jìn)入離心分離系統(tǒng) 的液體流量平衡，從而能夠解決使容器內(nèi)的配料潤(rùn)濕以及用液體灌裝容器而不達(dá)到過(guò)高轉(zhuǎn) 速的問(wèn)題。本發(fā)明的另一個(gè)目的是通過(guò)確保容器內(nèi)配料的適當(dāng)潤(rùn)濕以及在已適當(dāng)完成潤(rùn)濕 時(shí)開(kāi)始提取循環(huán)以獲得排放的液體的良好的提取特性來(lái)實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的飲料制備循環(huán)。另一個(gè)目的是提供一種解決方案，其清潔且不會(huì)形成固體和/或液體的泄漏，這 種泄漏會(huì)弄臟和/或損壞設(shè)備(例如，類(lèi)似于進(jìn)入旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的滾珠軸承中)。為此，本發(fā)明涉及一種用于利用離心力使液體經(jīng)過(guò)物質(zhì)而由容器制備液體食品的 方法，其中在液體充裝容器時(shí)將容納在容器內(nèi)的氣體從容器可控制地清除(放出、排除，purge)ο因此本發(fā)明的離心分離原理之一是在液體充裝膠囊時(shí)提供專(zhuān)門(mén)的氣體清除。因 此，容器可被正確地充裝液體以確保在液體提取之前的適當(dāng)潤(rùn)濕。優(yōu)選地，通過(guò)至少一個(gè)專(zhuān)用導(dǎo)管控制氣體的釋放?？赏ㄟ^(guò)不同裝置進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)氣體釋放的控制。在一種模式中，通過(guò)閥進(jìn)一步執(zhí)行氣體清除的選擇性控制。該閥可為設(shè)計(jì)成可選 擇地使氣體能夠逸出的閥，且該閥阻擋來(lái)自容器的液體。在該同一模式或替代模式中，通過(guò)增大容器的轉(zhuǎn)速而進(jìn)一步執(zhí)行氣體清除的選擇 性控制。由于轉(zhuǎn)速增大，容器內(nèi)的離心力變高，這因此導(dǎo)致開(kāi)始進(jìn)行液體提取。在一種可能的模式中，清除導(dǎo)管可與大氣進(jìn)行連通而沒(méi)有可主動(dòng)控制的閥，即需 要接收用于打開(kāi)和/或關(guān)閉的信號(hào)的閥。優(yōu)選地，在確定體積的液體被充裝在容器內(nèi)之后或在預(yù)定時(shí)間段已過(guò)去之后，該 氣體清除導(dǎo)管由閥關(guān)閉和/或轉(zhuǎn)速增大。為此，可設(shè)置可控閥以控制氣體清除開(kāi)口。因此，當(dāng)容納干燥粉末的容器開(kāi)始被充 裝液體并且直到足量的液體已被充裝在容器內(nèi)時(shí)氣體可被清除。還能減少液體泄漏的風(fēng) 險(xiǎn)，因?yàn)楫?dāng)足夠的液體已被充裝在容器內(nèi)時(shí)氣體清除可被及時(shí)停止以避免液體或固體由于 氣體清除而發(fā)生泄漏。在一種具體的模式中，可通過(guò)設(shè)置在向容器供應(yīng)液體的回路中的流量計(jì)來(lái)測(cè)量充 裝容器的液體的確定體積。一旦達(dá)到容器的容量，即，容器被基本上充滿(mǎn)液體，閥就關(guān)閉氣 體清除導(dǎo)管和/或增大轉(zhuǎn)速以達(dá)到提取速度。在可能的模式中，當(dāng)在容器的頂部或外部檢測(cè)到預(yù)定液位的液體時(shí)關(guān)閉氣體清除導(dǎo)管。例如，可通過(guò)氣體清除導(dǎo)管中的液體傳感器來(lái)檢測(cè)液體的液位。此類(lèi)液體傳感器 可檢測(cè)導(dǎo)管中或容器與導(dǎo)管之間的流路中或容器本身的頂部中流體的電氣特性如電導(dǎo)率、 電容或電阻的變化。電氣特性數(shù)據(jù)由控制單元接收，該控制單元啟動(dòng)閥以作出使氣體清除 導(dǎo)管關(guān)閉和/或使驅(qū)動(dòng)容器旋轉(zhuǎn)的裝置的轉(zhuǎn)速增大的響應(yīng)。在另一種可能的模式中，該至少一個(gè)氣體清除導(dǎo)管能夠通過(guò)閥打開(kāi)和關(guān)閉自行進(jìn) 行調(diào)節(jié)而無(wú)需控制單元的干預(yù)。在一個(gè)實(shí)例中，通過(guò)離心力的作用使控制閥處于關(guān)閉狀態(tài)。 為此，在施加于閥上的離心力低于一定閾值時(shí)該閥可處于打開(kāi)氣體清除導(dǎo)管的第一位置， 而在離心力超過(guò)該閾值時(shí)可處于關(guān)閉導(dǎo)管的第二位置。這種情況下，導(dǎo)管內(nèi)的閥定位在相 對(duì)于中心軸線的偏移位置以接受離心力，并且當(dāng)容器被驅(qū)動(dòng)以足夠高的轉(zhuǎn)速進(jìn)行離心分離 時(shí)閥自動(dòng)關(guān)閉。閥例如可以是通過(guò)離心分離作用而在導(dǎo)管的密封座內(nèi)變形或移位的橡膠彈 性部件。更優(yōu)選地，通過(guò)大致在容器的中心旋轉(zhuǎn)軸線處進(jìn)行氣體清除而除去氣體。中心部 位的氣體清除是優(yōu)選的，因?yàn)槭┘釉谝后w上并且可能造成泄漏的離心力在該區(qū)域內(nèi)最小。 中心部位意味著與中心軸線相距不超過(guò)容器的最大半徑的1/5的軸向部位。在一種可行的模式中，將氣體清除導(dǎo)管優(yōu)選穿過(guò)容器的蓋膜引入容器內(nèi)。因此，當(dāng) 液體充裝容器時(shí)，氣體在其離開(kāi)容器之前被吸入導(dǎo)管的氣體清除入口。在另一種模式中，氣體清除導(dǎo)管被設(shè)置在容器外部。優(yōu)選地，容器具有被穿孔的蓋膜，從而允許氣體從容器逸出并通過(guò)設(shè)置在蓋膜上方的導(dǎo)管排出。可執(zhí)行蓋膜的穿孔以便 在容器內(nèi)提供液體出口，從而使氣體能夠沿其路線離開(kāi)容器到達(dá)清除導(dǎo)管。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)可能的方面，在達(dá)到足夠的離心分離速度之前，防止受到離心分 離作用的液體從容器排出。具體地，受到離心分離作用的液體流動(dòng)被排放閥阻止，該排放閥 形成將要被克服的壓力閾值以便該受到離心分離作用的液體離開(kāi)容器。排放閥被設(shè)置在容 器的周邊區(qū)域中。相比之下，排放閥產(chǎn)生可控的壓力閾值并且無(wú)需在容器內(nèi)設(shè)置小孔口，此 類(lèi)孔口伴隨著被阻塞或堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。但是，處于容器的排放側(cè)的閥也阻擋了容器內(nèi)不能通 過(guò)關(guān)閉的閥逸出的氣體。因此，排放閥需要提供設(shè)置在閥上游的本發(fā)明的氣體清除導(dǎo)管。排 放閥優(yōu)選被設(shè)計(jì)成用于限制被排放液體的流量，該流量可根據(jù)轉(zhuǎn)速的增大而增大。例如，排 放閥是由彈性(彈簧)偏壓裝置強(qiáng)制關(guān)閉的環(huán)形限流裝置。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選在預(yù)潤(rùn)濕階段期間清除氣體，在該預(yù)潤(rùn)濕階段期間 噴射液體。在可能的模式中，在液體噴射裝置和接合在容器上的旋轉(zhuǎn)接合基座的孔的界面處 設(shè)置流體選擇性密封裝置，以便允許氣體在儲(chǔ)器被充滿(mǎn)水時(shí)從儲(chǔ)器逸出但阻止水從該界面 漏出。為此，導(dǎo)管可形成空隙，該空隙被設(shè)計(jì)成和/或尺寸確定成提供可選擇的流體逸
出ο具體地，揮發(fā)性化合物(如氣體)可通過(guò)該空隙，而更為粘稠的液體(如水或水與 物質(zhì)的混合物)則不能通過(guò)該空隙。該空隙可在界面處沿足以防止液體完全穿過(guò)該空隙的長(zhǎng)度延伸。具體地，該空隙 的長(zhǎng)度可為至少10mm，更優(yōu)選超過(guò)10mm?？障兜暮穸瓤稍诩s0. 1至1. Omm的范圍內(nèi)。在優(yōu)選模式中，由旋轉(zhuǎn)接合基座的螺旋形螺紋實(shí)現(xiàn)該空隙。螺紋形成長(zhǎng)的螺旋流 體通路，該通路由于該螺紋相對(duì)于噴水器的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而趨于沿儲(chǔ)器的方向回推液體。更優(yōu)選地，水輸送裝置設(shè)置在噴水器上游的流體回路中以在較低壓力下通過(guò)噴水 器提供水。例如，該輸水裝置可以是壓力泵，比如離心分離泵、隔膜泵、重力泵或蠕動(dòng)泵、活 塞泵。泵可被設(shè)計(jì)成在基本不高于大氣壓的壓力下將水充入儲(chǔ)器內(nèi)。水的壓力輸送裝置還 有助于確保液體不會(huì)被給予足夠的動(dòng)量而穿過(guò)動(dòng)態(tài)密封裝置。事實(shí)上，動(dòng)態(tài)密封給液體提 供了更大的動(dòng)量以抵消在空隙內(nèi)部被推動(dòng)的輸水裝置可能會(huì)給予液體的動(dòng)量。另外，接觸式密封裝置可被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)接合基座與儲(chǔ)器的進(jìn)入壁之間。優(yōu)選地，接 觸式密封提供儲(chǔ)器表面上的軸向密封。接觸式密封裝置確保不會(huì)有液體由于離心力可繞開(kāi) 儲(chǔ)器內(nèi)的離心分離流動(dòng)路徑而能夠在儲(chǔ)器與旋轉(zhuǎn)基座之間循環(huán)。優(yōu)選地，接觸式密封裝置是形成軸向密封裝置的橡膠彈性部件，比如橡膠或硅膠/ 硅樹(shù)脂(silicone)O形圈。在優(yōu)選的模式中，接觸式密封裝置緊鄰噴水器周?chē)O(shè)置。結(jié)果，防止了液體通過(guò)刺 出的出口逸出儲(chǔ)器并與儲(chǔ)器的外表面接觸。當(dāng)設(shè)備打開(kāi)并從設(shè)備取下儲(chǔ)器時(shí)，設(shè)備中存在 更少的可能以不可控方式滴落的殘余液體(如熱水)。根據(jù)本發(fā)明的特定方面，旋轉(zhuǎn)接合基座包括至少一個(gè)穿刺部件，其被設(shè)置在基座 的周邊以在儲(chǔ)器的壁中刺出至少一個(gè)出口。更優(yōu)選而言，旋轉(zhuǎn)接合基座包括均勻分布在接 合基座的周邊的幾個(gè)穿刺部件。
旋轉(zhuǎn)基座可采取圓盤(pán)的形式，該圓盤(pán)在設(shè)備圍繞儲(chǔ)器關(guān)閉期間在儲(chǔ)器的壁上施加 接合壓力。由于所施加的接合壓力，穿刺部件可在儲(chǔ)器中刺出出口以便允許飲料離開(kāi)儲(chǔ)器。在另一方面，旋轉(zhuǎn)基座包括彈性偏壓的閥，該閥在離開(kāi)儲(chǔ)器的受到離心分離作用 的液體的一定閾值的壓力下打開(kāi)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該方法用于利用離心力使液體經(jīng)過(guò)物質(zhì)而由容器制備液 體食物，其中該方法包括預(yù)潤(rùn)濕階段和提取階段，在該預(yù)潤(rùn)濕階段期間液體被充裝到容器 內(nèi)并且容器以第一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，在該提取階段期間液體繼續(xù)被充裝到膠囊內(nèi)并且容器以高于 第一轉(zhuǎn)速的第二轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，第二轉(zhuǎn)速由于容器內(nèi)液體的充裝液位而增大。具體地，當(dāng)檢測(cè)到液體的液 位為預(yù)定充裝液位時(shí)第二轉(zhuǎn)速增大?？赏ㄟ^(guò)液體傳感器直接或通過(guò)測(cè)量被供應(yīng)給容器的液 體的體積間接地檢測(cè)充裝液位?！邦A(yù)潤(rùn)濕”是指這樣的階段在該階段期間液體在離心分離作用足以例如通過(guò)打開(kāi) 排放閥而使液體提取物在排放側(cè)離開(kāi)容器之前與容器內(nèi)的配料密切混合?！疤崛　笔侵高@樣的階段液體在該階段經(jīng)過(guò)配料并且由于離心力從容器排放。在 本發(fā)明的實(shí)施方式的上下文中，液體的排放可能要求達(dá)到足夠的容器轉(zhuǎn)速。在預(yù)潤(rùn)濕期間，容器可被驅(qū)動(dòng)以低于提取期間的速度旋轉(zhuǎn)。在預(yù)潤(rùn)濕期間，容器可 保持靜止態(tài)或以間歇方式旋轉(zhuǎn)。已注意到，物質(zhì)特別是研磨咖啡的預(yù)潤(rùn)濕提供了改善的提取并因此提供了改善的 口味和香味。在此階段期間，轉(zhuǎn)速優(yōu)選保持足夠低以便液體提取物保留在容器中并與物質(zhì) 徹底混合。當(dāng)液體被充裝在容器內(nèi)并且容器緩慢旋轉(zhuǎn)時(shí)，氣體可被清除使得容器內(nèi)至少很 大一部分氣體量被除去，從而為液體占據(jù)容器并與物質(zhì)混合流出足夠的空間。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，通過(guò)不同于將液體供應(yīng)到容器內(nèi)的第一液體導(dǎo)管的至少 一個(gè)導(dǎo)管清除氣體。在具體的模式中，氣體清除導(dǎo)管關(guān)于所述第一液體噴射導(dǎo)管同心地設(shè) 置。液體供應(yīng)導(dǎo)管可以是對(duì)容器的蓋膜穿孔的空心針。液體供應(yīng)導(dǎo)管可沿著旋轉(zhuǎn)軸線對(duì)齊。在可能的模式中，在將氣體清除出容器之后，還可通過(guò)容器內(nèi)的氣體導(dǎo)管?chē)娚湟?體。因此，在執(zhí)行氣體清除之后，既可通過(guò)液體導(dǎo)管又可通過(guò)氣體導(dǎo)管?chē)娚湟后w。這樣的優(yōu) 點(diǎn)是，氣體導(dǎo)管可被沖去可能已經(jīng)在氣體清除操作期間進(jìn)入氣體導(dǎo)管的可能的固體顆粒。本發(fā)明的方法還可包括在提取階段之后容納在容器內(nèi)的物質(zhì)的旋轉(zhuǎn)式脫水階段。 在旋轉(zhuǎn)式脫水階段期間，氣體導(dǎo)管可用來(lái)通過(guò)將空氣引入容器以便替換從容器的排放側(cè)排 放的液體而實(shí)現(xiàn)容器內(nèi)的壓力平衡。具體地，可通過(guò)可控閥將氣體導(dǎo)管設(shè)置為處于大氣壓。 這種壓力平衡確保了容器不會(huì)在相對(duì)真空下變形。本發(fā)明還涉及一種用于借助于容器的離心分離作用使液體經(jīng)過(guò)食品物質(zhì)而由容 納在該容器內(nèi)的食品物質(zhì)制備液體提取物的飲料生產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于將液體充裝在容器內(nèi)的液體噴射裝置，用于驅(qū)動(dòng)容器以至少一個(gè)離心分離速度旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，用于使液體提取物能夠以所述離心分離速度離開(kāi)容器的周邊排放裝置，其中該系 統(tǒng)包括構(gòu)造成在液體充裝容器時(shí)將氣體從容器除去的專(zhuān)用的氣體清除裝置。該氣體清除裝置可包括專(zhuān)用的氣體清除導(dǎo)管，該導(dǎo)管例如與主液體供應(yīng)導(dǎo)管分 開(kāi)，用于在液體被供應(yīng)到容器內(nèi)的同時(shí)使容器的內(nèi)部空間與大氣相連。
該系統(tǒng)優(yōu)選包括速度控制裝置，該速度控制裝置用于增大驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速以將飲 料制備循環(huán)從預(yù)潤(rùn)濕階段改變?yōu)樘崛‰A段。該系統(tǒng)優(yōu)選包括用于檢測(cè)容器液體的充裝液位的裝置。實(shí)際上，這些充裝液位檢 測(cè)裝置能夠?qū)⑻崛‰A段調(diào)整成在潤(rùn)濕階段之后開(kāi)始，從而確保實(shí)現(xiàn)排放液體的適當(dāng)?shù)奶崛?特性，例如，具有適當(dāng)Tc的咖啡飲料。閥還可與至少一個(gè)氣體清除導(dǎo)管相關(guān)聯(lián)以便可選擇地允許以可控方式清除氣體。在一種模式中，氣體清除裝置包括至少一個(gè)氣體清除導(dǎo)管，該氣體清除導(dǎo)管與可 控閥連接以便控制在液體通過(guò)單獨(dú)的液體供應(yīng)導(dǎo)管充裝膠囊時(shí)氣體清除導(dǎo)管保持打開(kāi)的 時(shí)間。在另一模式中，氣體清除導(dǎo)管與大氣連通而未設(shè)置閥。在一個(gè)具體的實(shí)施例中，氣體清除導(dǎo)管具有進(jìn)入容器內(nèi)的氣體入口。在另一實(shí)施例中，氣體清除導(dǎo)管具有位于容器外部并且優(yōu)選被設(shè)置在容器上方、 特別是容器的蓋子上方的氣體入口。更具體地，氣體清除導(dǎo)管被控制成在預(yù)潤(rùn)濕階段打開(kāi)，在該預(yù)潤(rùn)濕階段，液體被噴 射到容器內(nèi)并且容器以低于離心分離速度的速度旋轉(zhuǎn)，液體提取物借助于離心力以該離心 分離速度經(jīng)由排放裝置離開(kāi)容器。因此，在預(yù)潤(rùn)濕階段期間氣體導(dǎo)管可通過(guò)閥保持打開(kāi)。然 后在預(yù)定體積的液體被充裝到容器內(nèi)之后或在一定時(shí)間段之后可控制閥關(guān)閉。例如，該系 統(tǒng)可包括流量計(jì)以提供關(guān)于被供應(yīng)到容器內(nèi)的液體體積的輸入。該流量計(jì)可對(duì)控制單元提 供信號(hào)，例如，形式為由設(shè)備的控制單元計(jì)數(shù)的脈沖。當(dāng)已達(dá)到預(yù)定量的脈沖時(shí)，氣體導(dǎo)管 的閥關(guān)閉用于容納在容器內(nèi)的氣體的導(dǎo)管。在可能的控制模式中，該系統(tǒng)包括在容器內(nèi)部或外部檢測(cè)液體的最大液位的液體 檢測(cè)裝置。液體檢測(cè)裝置可包括例如電阻傳感器、電感傳感器或電容傳感器。傳感器例如 可被設(shè)置在氣體清除導(dǎo)管內(nèi)或?qū)Ч芘c容器之間，例如容器的蓋子上方?？刂茊卧_保轉(zhuǎn)速 的增大和/或閥的啟動(dòng)作為對(duì)與在傳感器部位對(duì)氣體或液體的檢測(cè)相對(duì)應(yīng)的感測(cè)值的變 化的響應(yīng)。例如，當(dāng)速度增大到高于與施加在容器內(nèi)的充分的離心力相對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)值時(shí)，液 體的提取物開(kāi)始通過(guò)排放裝置。結(jié)果，排放閥裝置打開(kāi)導(dǎo)致液體從容器排放或提取。由于 液體的液位已被預(yù)先感測(cè)為所需的液位，所以能夠在確保容器內(nèi)的配料被適當(dāng)潤(rùn)濕的同時(shí) 發(fā)生提取。液體供應(yīng)導(dǎo)管能夠與密封部件相關(guān)聯(lián)，該密封部件在導(dǎo)管與容器的蓋子(例如膠 囊的頂膜)之間的界面處實(shí)施密封。結(jié)果，防止了液體在液體供應(yīng)導(dǎo)管的低部處泄漏但迫 使液體穿過(guò)容器內(nèi)的物質(zhì)以便更好地潤(rùn)濕配料，例如，咖啡顆粒。在可能的模式中，閥可控制成/被控制成使得氣體導(dǎo)管與液體源連通以便在將氣 體從容器清除之后經(jīng)由氣體清除導(dǎo)管將液體供應(yīng)至容器內(nèi)。因此，氣體導(dǎo)管的關(guān)閉通過(guò)轉(zhuǎn) 變閥的使氣體清除導(dǎo)管與液體源連通的位置而實(shí)現(xiàn)。因此除主液體導(dǎo)管之外，氣體清除導(dǎo) 管也可將液體提供至容器內(nèi)。結(jié)果，在容器的轉(zhuǎn)速高于預(yù)潤(rùn)濕階段期間的轉(zhuǎn)速的離心分離 階段期間，容器內(nèi)的液體流速可顯著增大。因此氣體導(dǎo)管可被沖去可能在第一階段期間被 引入導(dǎo)管的固體顆粒。該閥還可構(gòu)造成在提取階段之后的旋轉(zhuǎn)式脫水階段期間將氣體導(dǎo)管置于大氣。在 旋轉(zhuǎn)式脫水階段期間，液體供應(yīng)裝置停止而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置保持高速以使液體能夠通過(guò)容器的周邊排放側(cè)離開(kāi)膠囊。在具體的模式中，氣體導(dǎo)管可被同心地設(shè)置在用于將液體供應(yīng)至容器內(nèi)的液體供 應(yīng)導(dǎo)管周?chē)?。在?yōu)選模式中，周邊排放裝置包括用于控制排放液體的流量的限流閥。該限流閥 優(yōu)選在轉(zhuǎn)速在提取階段期間增大的過(guò)程中排放液體達(dá)到抵抗該閥的預(yù)定離心分離壓力時(shí) 打開(kāi)。限流閥優(yōu)選具有環(huán)形閉合裝置和彈性(彈簧)偏壓裝置，用于對(duì)離開(kāi)容器的加壓液 流施加相反的阻力。在本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還涉及一種容器，該容器包括用于防止在清除期間 固體被氣體帶走的過(guò)濾器。該過(guò)濾器可被設(shè)置成在容器內(nèi)分開(kāi)至少兩個(gè)空間；空間之一容 納食品配料。實(shí)際上，主要問(wèn)題可能是固體顆粒造成的，這些固體顆粒阻擋從容器除去的氣 體的流動(dòng)。該過(guò)濾器優(yōu)選包括直徑小于250微米的開(kāi)口和/或?qū)挾刃∮?50微米的縫隙。 該過(guò)濾器可以是與容器成整體的部分，比如多孔塑料部分或網(wǎng)、織物或非織物或過(guò)濾紙。此外，該容器在它被引入系統(tǒng)中之前可以是密閉的膠囊。膠囊可容納由惰性氣體 (如CO2和/或氮?dú)?保護(hù)的食品物質(zhì)。因此，本發(fā)明還涉及一種膠囊，該膠囊提供比“開(kāi)放式”系統(tǒng)更清潔的溶液并使得 被輸送的液體提取物具有更可控的質(zhì)量。膠囊可通過(guò)封閉膜被封閉，該封閉膜可被系統(tǒng)的穿刺元件刺穿以提供液體入口和 出口。膠囊可包括內(nèi)部過(guò)濾部分，該內(nèi)部過(guò)濾部分用于防止固體通過(guò)膠囊的液體入口 (如被刺穿的入口)離開(kāi)膠囊。此第一過(guò)濾部分優(yōu)選位于膠囊的中心部位。膠囊還可包括第二過(guò)濾部分，該第二過(guò)濾部分用于防止固體通過(guò)液體出口、例如 通過(guò)膠囊的被刺穿的出口離開(kāi)。該第二過(guò)濾部分優(yōu)選位于膠囊的周邊區(qū)域中。過(guò)濾部分可 以是插入膠囊的杯形體內(nèi)的同一內(nèi)蓋的一部分。第一和第二過(guò)濾部分也可以是膠囊的單獨(dú) 的元件的一部分。該膠囊可容納飲料配料，包括研磨咖啡、茶葉、速溶咖啡、涼茶、可可粉、牛奶、奶 酪、營(yíng)養(yǎng)配料或其組合。為了避免本申請(qǐng)中不必要的重復(fù)，關(guān)于本發(fā)明的方法提及的所有特點(diǎn)也能適用于 本發(fā)明的系統(tǒng)，且反之亦然。


下面將參考附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明-圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)的總體示意圖，-圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)的一部分的示意圖，-圖3是根據(jù)第二實(shí)施例的本發(fā)明的一部分在預(yù)潤(rùn)濕階段和氣體清除期間的示意 圖，-圖4是本發(fā)明的一部分在后續(xù)的提取階段期間的示意圖，-圖5是本發(fā)明的一部分在最后的旋轉(zhuǎn)式脫水階段期間的示意圖，-圖6示出了本發(fā)明的容器的一個(gè)實(shí)施例的內(nèi)蓋的視圖，-圖7示出了根據(jù)另一變型的系統(tǒng)的流體噴射裝置的細(xì)部，
9
-圖8示出了本發(fā)明根據(jù)另一變型的系統(tǒng)在氣體清除期間的剖視圖；-圖9示出了根據(jù)另一變型的系統(tǒng)在預(yù)潤(rùn)濕階段期間的詳細(xì)剖視圖；-圖10示出了圖9的系統(tǒng)在提取階段期間的詳細(xì)剖視圖；-圖11示出了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的飲料制備裝置的透視圖；-圖12示出了沿圖11的視圖的A-A所作的剖視圖；-圖13示出了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的圖12的視圖的細(xì)部和局部視圖，尤其示出了儲(chǔ)器 和噴射子組件的構(gòu)造；-圖14示出了圖13的視圖的放大細(xì)部，尤其是動(dòng)態(tài)密封裝置。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的離心分離系統(tǒng)包括離心分離容器3被設(shè)置在其中的離心分 離單元2。離心分離容器3可以是一次性使用的膠囊，該膠囊容納有預(yù)先分份的食品配料 (如先焙炒后研磨的咖啡部分)。在膠囊插入單元中之前，膠囊優(yōu)選以氣密方式密封以使容 納于其中的食品配料保持新鮮。或者，離心分離容器3可以是離心分離單元2的適于再裝 的容器。離心分離單元2與包括旋轉(zhuǎn)電動(dòng)馬達(dá)(電動(dòng)機(jī))和驅(qū)動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)裝置5連接。驅(qū) 動(dòng)裝置5被設(shè)計(jì)成使離心分離單元的轉(zhuǎn)鼓(轉(zhuǎn)筒)沿著旋轉(zhuǎn)軸線A旋轉(zhuǎn)，并由此使收容在 離心分離單元2的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的離心分離單元3繞離心分離容器的同一軸線A旋轉(zhuǎn)。應(yīng)當(dāng)注意 的是，當(dāng)容器并非特指一次性使用膠囊而是該設(shè)備的適于再裝的部分時(shí)，具體而言，該容器 可以是部分或整個(gè)轉(zhuǎn)鼓。離心分離單元2還包括收集部分和排放管道35，待制備的飲料經(jīng)該排放管道35排 放到例如設(shè)置在排放管道下方的儲(chǔ)器48 (如杯子)內(nèi)。該系統(tǒng)還包括液體供應(yīng)裝置，該液體供應(yīng)裝置包括水儲(chǔ)存器6和流體回路4。儲(chǔ)存 器6優(yōu)選包括用于加熱容納在儲(chǔ)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。水的加熱裝置也可由位于流體回路4中并且相對(duì)于水儲(chǔ)存器6被設(shè)置在下游的加熱塊 (thermobloc)實(shí)現(xiàn)。液體供應(yīng)裝置還包括與儲(chǔ)存器6連接的泵7。該泵7優(yōu)選為離心泵。此外，泵7借 助于流體回路4與離心分離單元2連接。泵7優(yōu)選是用來(lái)對(duì)容器3提供充足液體的低壓泵。另外，在操作期間，離心分離容 器通過(guò)從液體源抽吸水而起到離心泵的作用。在該離心分離單元中，設(shè)置液體排放閥19以在受到離心分離作用的流體被收集 在該單元的收集部分中之前對(duì)離開(kāi)容器3的受到離心分離作用的流體產(chǎn)生流量限制。排放 閥19使得能夠增加液體在容器內(nèi)的停留時(shí)間并因此改善特別是對(duì)咖啡的提取。此外，由于 流過(guò)排放閥所必需的高旋轉(zhuǎn)力，流動(dòng)被顯著加速。結(jié)果，可獲得適量的泡沫。優(yōu)選地，當(dāng)在該閥處已通過(guò)液體達(dá)到特定閾值的壓力時(shí)，排放閥打開(kāi)以便留下環(huán) 形流動(dòng)間隙并且使得受到離心分離作用的液體能夠離開(kāi)容器。為此，閥19包括彈性偏壓裝 置27，用于抵消可達(dá)到給定負(fù)載的受到離心分離作用的液體的壓力。此外，可使閥的負(fù)載可 調(diào)節(jié)以在特定閾值的壓力下借助于負(fù)載致動(dòng)裝置50打開(kāi)。例如，負(fù)載致動(dòng)裝置50作用于 彈性偏壓裝置27以改變閥19上的預(yù)置負(fù)載。因此，彈性裝置例如通過(guò)致動(dòng)裝置50對(duì)彈性部件的壓約束而被預(yù)加越高的壓力，則克服閥以保持穩(wěn)定的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，泡沫或咖啡沫的液位可通過(guò)調(diào)節(jié)閥裝置19的負(fù)載來(lái)控制。在液體供應(yīng)裝置與離心分離單元2之間的流體回路4中，設(shè)置了用于計(jì)量液體流 量(流速)的計(jì)量裝置8。計(jì)量裝置8例如是產(chǎn)生電脈沖數(shù)據(jù)10的脈沖編碼式渦輪流量 計(jì)。因此，所產(chǎn)生的脈沖的周期優(yōu)選與流體回路4內(nèi)的液體流動(dòng)速率成正比。該系統(tǒng)還包括控制裝置9，該控制裝置9包括計(jì)數(shù)器11、中央控制器12 (如能提供 控制環(huán)反饋機(jī)構(gòu)的PID控制器)以及手動(dòng)接口 13?？刂蒲b置與渦輪流量計(jì)8連接以接收 相對(duì)于流速的過(guò)程變量，并且該控制裝置與旋轉(zhuǎn)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)裝置5連接以便將操縱的變量 (即，轉(zhuǎn)速)輸入至馬達(dá)。此外，控制器12與泵7連接以開(kāi)始和停止回路中的液體供應(yīng)。與渦輪流量計(jì)8連接的計(jì)數(shù)器11使得能夠?qū)λa(chǎn)生的脈沖數(shù)據(jù)10進(jìn)行分析。然 后將分析后的數(shù)據(jù)傳送至中央控制器12。因此，可以實(shí)時(shí)計(jì)算流體回路4內(nèi)液體的精確的 實(shí)際流速。轉(zhuǎn)到圖2，本發(fā)明的系統(tǒng)還包括主要用于將液體噴射到容器3中的流體噴射裝置 20。流體噴射裝置被固定地安裝在單元2上，但經(jīng)由滾珠軸承54與包括環(huán)形排放閥19的 旋轉(zhuǎn)板件(轉(zhuǎn)閥，rotary plate) 55連接。流體噴射裝置包括沿著旋轉(zhuǎn)軸線“Α”基本對(duì)齊的第一液體供應(yīng)導(dǎo)管21。導(dǎo)管21 可采取針或噴管的形式，該針或噴管可插入容器(如密封的膠囊)內(nèi)以在容納有飲料物質(zhì) 的空間22內(nèi)提供液體?？稍O(shè)置包圍第一液體供應(yīng)導(dǎo)管21的第二導(dǎo)管23。如后文將說(shuō)明， 第二導(dǎo)管23可具有不同的功能，功能之一是使得能夠從容器除去或清除氣體。如優(yōu)選實(shí)施 例中所示，第二導(dǎo)管23相對(duì)于第一導(dǎo)管21同心地設(shè)置。但是，可以想到其它裝置，例如，鄰 近第一導(dǎo)管21 (即，并排或靠近)設(shè)置的第二導(dǎo)管23。用于將氣體從膠囊清除出來(lái)的第二導(dǎo)管23具有位于容器中的第一自由端24，該 第一自由端24位于第一導(dǎo)管21的自由噴射出口 25上方，該自由噴射出口 25在氣體趨于 在容器的上部中間區(qū)域中積聚時(shí)更深地進(jìn)入容器內(nèi)。這種優(yōu)選設(shè)計(jì)還減少了液體被吸入第 二導(dǎo)管的風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)選地，諸如橡膠墊圈72的密封部件被設(shè)置在最外面的導(dǎo)管23周?chē)源_保從膠 囊出來(lái)的液體不會(huì)進(jìn)入滾珠軸承54。在第一實(shí)施例中，第二導(dǎo)管23直接或通過(guò)第二自由端26經(jīng)由可選擇的閥73間接 與大氣相連。結(jié)果，氣體可通過(guò)導(dǎo)管23直接排出并且釋放至大氣。閥73可以是允許氣體 選擇性地通過(guò)但對(duì)液體關(guān)閉的止回閥。導(dǎo)管23形成可以根據(jù)被容納在容器內(nèi)的氣體的體 積進(jìn)行校準(zhǔn)的氣體受控泄漏。應(yīng)當(dāng)注意的是，被容納在容器內(nèi)的氣體可以是空氣、惰性氣體 (如二氧化碳或氮?dú)?、或這些氣體的混合物。同樣如圖2中顯而易見(jiàn)的那樣，容器3可設(shè)有裝配在容器的杯形體29內(nèi)的蓋子 28。密封膜56可被密封在膠囊本體的周緣51上，閥19可在該周緣51上施加閉合力。因 此，密封膜蓋住蓋子并且使膠囊在膜被刺穿或者膜最終被除去或以別的方式打開(kāi)之前不受 氣體和液體的影響。穿刺部件52可設(shè)置在離心分離單元上，優(yōu)選地，相對(duì)于中心軸線設(shè)置 在周邊以在膜中刺出一系列出口并允許飲料流從容器釋放出來(lái)。蓋子28可形成小的周邊 環(huán)形凹部53以收集該飲料流并將其分配至穿過(guò)膜的刺出的出口。當(dāng)然，容器的設(shè)計(jì)可以采取許多不同的構(gòu)造而不脫離本發(fā)明的范圍。例如，用于支承膜的蓋子不是強(qiáng)制性的。參考圖3，對(duì)于一個(gè)不同的實(shí)施例，設(shè)置可控閥70以控制流體噴射裝置21的不同 操作模式，包括氣體清除操作以及離心分離階段和旋轉(zhuǎn)式脫水階段。閥70優(yōu)選為多路閥。 閥70可構(gòu)造成借助于電磁裝置或其它合適的裝置移動(dòng)到不同位置(通氣/排氣，液體供 應(yīng)，等)。在圖3所示的第一模式中，通過(guò)經(jīng)與流體回路4直接流體連通的第一導(dǎo)管21噴射 液體而執(zhí)行物質(zhì)的預(yù)潤(rùn)濕。液體泵裝置7被接通(啟動(dòng))并且旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置(馬達(dá))以較 低轉(zhuǎn)速vl驅(qū)動(dòng)容器。例如，容器的轉(zhuǎn)速vl低于200RPM。在此預(yù)潤(rùn)濕階段期間，閥70構(gòu)造 成例如移動(dòng)以例如經(jīng)由中間連通管線77使氣體清除導(dǎo)管23與通氣(排氣)出口 75連接， 該通氣出口 75與周?chē)髿膺B通。小量與氣體混合的液體最終可被出口 75釋放并被排放到 儲(chǔ)存器(未示出)。在此階段期間，未被物質(zhì)占據(jù)的容器空間優(yōu)選被完全充滿(mǎn)液體。液體可 開(kāi)始潤(rùn)濕物質(zhì)(如咖啡顆粒)并與其混合。轉(zhuǎn)速不足以讓液體穿過(guò)物質(zhì)，或至少不足以使 液體具有能打開(kāi)排放閥19的足夠壓力。在預(yù)潤(rùn)濕完成之后，通過(guò)以較高轉(zhuǎn)速v2驅(qū)動(dòng)容器而執(zhí)行離心提取，如圖4所示。從 而在預(yù)定時(shí)間或根據(jù)流量計(jì)8的測(cè)量、預(yù)定體積的液體被供應(yīng)到容器中之后，由控制單元 控制速度增大。氣體清除單元23然后通過(guò)閥70的控制(例如，通過(guò)閥的相對(duì)運(yùn)動(dòng))被關(guān)閉通 氣(操作)，并且經(jīng)由固定的中間連通管線77與液體供應(yīng)管線76連接。在此構(gòu)造中，液 體通過(guò)流體噴射裝置20的兩個(gè)導(dǎo)管21和23供應(yīng)。由于較高的速度(例如，大約4000至 15000RPM)，進(jìn)入容器的液體被迫經(jīng)過(guò)抵靠著容器的側(cè)壁被離心分離的物質(zhì)。形成了通過(guò)容 器的出口并且在壓力作用下迫使排放閥19打開(kāi)的液體提取物。液體提取物被投射到單元 的沖擊壁30上，然后被收集和分配。應(yīng)當(dāng)注意的是，可省略氣體清除導(dǎo)管23通過(guò)閥與液體 管線76的連接，并且導(dǎo)管23也可僅被關(guān)閉。在通過(guò)閥實(shí)現(xiàn)導(dǎo)管23與液體供應(yīng)管線76的 連接的情況下，這也可發(fā)生在流量計(jì)已經(jīng)測(cè)量到預(yù)定體積的液體之后。更精確地，控制器從 流量計(jì)8接收與液體的量有關(guān)的脈沖數(shù)據(jù)10并且控制器相應(yīng)地啟動(dòng)閥。閥的啟動(dòng)可發(fā)生 在速度較高的提取階段已開(kāi)始之后，因?yàn)楫?dāng)預(yù)潤(rùn)濕階段完成時(shí)仍可能排出殘余的液體量。 具體地，密度低于液體的殘余氣體將主要保留在容器的中心，而液體將移至周邊，由于離心 力，在中心形成可由氣體清除導(dǎo)管排出的氣柱。當(dāng)通過(guò)流體噴射裝置的氣體清除導(dǎo)管23供 應(yīng)液體時(shí)，導(dǎo)管被沖去可能已經(jīng)進(jìn)入導(dǎo)管的固體顆粒。因此，大大降低了導(dǎo)管被堵塞的風(fēng) 險(xiǎn)。當(dāng)然，閥70的啟動(dòng)還可僅與時(shí)間相關(guān)而不必與由流量計(jì)測(cè)量到的液體體積相關(guān)。 這種情況下，控制器可在例如自泵7起動(dòng)時(shí)起已過(guò)去預(yù)定時(shí)間之后啟動(dòng)閥。在最后階段，如圖5所示，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置由控制器以速度v3啟動(dòng)以便執(zhí)行容器內(nèi) 物質(zhì)的旋轉(zhuǎn)式脫水。旋轉(zhuǎn)式脫水階段可被設(shè)為高于離心分離提取速度v2，例如，高10至 50%?？刂破鬟€使液體供應(yīng)泵7停止，使得不會(huì)有更多液體進(jìn)入容器。閥70也被啟動(dòng)以 中斷液體管線76與液體供應(yīng)導(dǎo)管21之間的連通。泵的停用(de-activation)優(yōu)選發(fā)生在 已由流量計(jì)8測(cè)量到與杯子容積相對(duì)應(yīng)的預(yù)定液體體積之后。例如，濃咖啡的制備需要在 容器內(nèi)供應(yīng)約40mL的液體。可將不同飲料體積作為設(shè)定點(diǎn)儲(chǔ)存在控制器內(nèi)，例如，25，40，
12110和220mL，從而實(shí)現(xiàn)各種咖啡飲料(例如，超濃咖啡、濃咖啡、淡咖啡、美式咖啡等)的制備。在此階段期間，氣體清除導(dǎo)管通過(guò)閥70與通氣出口 75重新連接，使得空氣可通過(guò) 由于高旋轉(zhuǎn)力而施加在容器內(nèi)的壓力差而吸入容器中。隨著液體逐漸從容器被除去并且沒(méi) 有更多液體進(jìn)入容器，容器內(nèi)的壓力降低并且環(huán)境空氣通過(guò)真空效應(yīng)被吸入容器內(nèi)。容器 內(nèi)的壓力將因此達(dá)到平衡直到旋轉(zhuǎn)停止為止。在預(yù)定時(shí)間之后控制器使容器的旋轉(zhuǎn)停止。還應(yīng)當(dāng)注意的是，該飲料制備系統(tǒng)可包括設(shè)置在容器和/或流體噴射裝置內(nèi)的顆 粒過(guò)濾器。在圖2中，容器已被示為包括過(guò)濾器80的一次性膠囊，該過(guò)濾器80被設(shè)置在容 納有物質(zhì)的空間22與上表面或膜56之間。該過(guò)濾器優(yōu)選是具有小于食品配料的平均顆粒 直徑的開(kāi)口的多孔部分。該部分可以是剛性或彈性的。它可由具有小孔或縫隙的多孔塑料、 網(wǎng)狀材料、織物、非織物或過(guò)濾紙制成。該部分被設(shè)置成將自由插入空間81與容納有食品 顆粒的空間22分開(kāi)，該自由插入空間用于插入流體噴射導(dǎo)管21，23的一部分。從而，該過(guò) 濾器的作用是防止固體顆粒污染自由插入空間81并從而防止其進(jìn)入導(dǎo)管21，22。應(yīng)當(dāng)注 意的是，該過(guò)濾器可被設(shè)置在氣體清除導(dǎo)管23和/或主液體供應(yīng)導(dǎo)管21的入口 24，25處。 例如，該過(guò)濾器可為一件燒結(jié)的多孔材料。在另外的變型中，氣體清除導(dǎo)管21的末端可位 于容器內(nèi)，作為帶有許多細(xì)的出口縫隙的噴嘴，這些細(xì)的出口縫隙形成水分配裝置以及顆 粒過(guò)濾裝置。圖6示出圖2的膠囊的蓋子28的一個(gè)實(shí)例。該蓋子包括設(shè)有一系列縫隙83的中 心凹部81，這些縫隙83的作用是將固體顆粒保持在膠囊的配料隔室(空間22)中?？p隙 83的作用是過(guò)濾從膠囊清除的氣體。在蓋子28的周邊有環(huán)形凹部53，該環(huán)形凹部53包括 用于過(guò)濾從膠囊離心分離出來(lái)的液體的第二系列縫隙84。因此，液體被收集在凹部53內(nèi)并 經(jīng)由刺出的開(kāi)口離開(kāi)膠囊，然后通過(guò)排放閥噴出。圖7示出一種變型，在該變型中顆粒過(guò)濾器85與氣體清除導(dǎo)管23直接相關(guān)聯(lián)。例 如，它作為格柵、網(wǎng)或燒結(jié)塊在氣體清除導(dǎo)管的自由端或入口 24處被插入。圖8示出本發(fā)明的系統(tǒng)的另一變型。該系統(tǒng)包括容器3，比如包含一劑量的待提 取食品物質(zhì)(如研磨咖啡)的一次性膠囊，該容器被接納在離心分離單元2內(nèi)。在抵接容 器的旋轉(zhuǎn)板件55上，設(shè)置有液體排放閥19，該液體排放閥將彈性壓力施加在膠囊的周緣51 上。該膠囊包括蓋膜56，該蓋膜56被出口穿刺裝置52刺穿，從而形成用于流體從膠囊逸出 的一系列出口，例如，穿孔。在板55的中心部分設(shè)置有噴射導(dǎo)管21，用于通過(guò)其侵入式噴射出口 25將熱水噴 射到膠囊的空間22內(nèi)。氣體清除導(dǎo)管23被同心地設(shè)置在液體供應(yīng)導(dǎo)管21周?chē)?。氣體清 除導(dǎo)管的末端位于膠囊的上表面(即，蓋膜)上方，同時(shí)優(yōu)選留有短的距離。液體傳感器 57被設(shè)置在氣體清除導(dǎo)管的入口處。傳感器與控制單元12(圖1)連接并因此可將數(shù)據(jù)傳 輸?shù)接糜谠谀z囊被充滿(mǎn)液體時(shí)調(diào)節(jié)(即，增大)離心分離單元2的轉(zhuǎn)速的單元。在(可選 的)控制閥設(shè)置在導(dǎo)管23的端部處的情況下，傳感器還可傳輸用于在膠囊基本被充滿(mǎn)液體 時(shí)使導(dǎo)管23關(guān)閉的數(shù)據(jù)。作為本發(fā)明一個(gè)獨(dú)立方面，密封部件如墊圈或硅膠墊86被設(shè)置在液體供應(yīng)導(dǎo)管 21與膠囊的上表面或蓋膜56之間的界面處。該墊可與膠囊的膜56連接。結(jié)果，在噴射之 后不存在會(huì)通過(guò)旋轉(zhuǎn)力的作用泄漏并因此會(huì)繞開(kāi)配料的主要部分的液體。應(yīng)當(dāng)注意的是，該密封部件可以是例如被膠粘在膜上的導(dǎo)管的一部分或膠囊的一部分。在本實(shí)施例中，膠 囊內(nèi)的過(guò)濾器不是必需的但可設(shè)置來(lái)減少食品物質(zhì)的固體顆粒通過(guò)膜56的風(fēng)險(xiǎn)。該系統(tǒng)工作方式如下。在預(yù)潤(rùn)濕階段中，該單元以低轉(zhuǎn)速被驅(qū)動(dòng)并且液體開(kāi)始通 過(guò)導(dǎo)管21充裝膠囊。液體將被強(qiáng)制流經(jīng)配料并且容納在膠囊內(nèi)的氣體在部位52處被推動(dòng) 通過(guò)在蓋膜中刺出的出口。由于密封是由密封墊86形成的，所以沒(méi)有流體會(huì)在液體供應(yīng)導(dǎo) 管21的底部處離開(kāi)。相反，氣流88將在刺出的出口處穿過(guò)膜并且將在膠囊的蓋膜56與旋 轉(zhuǎn)板件55的下表面之間的通道87處被強(qiáng)制流經(jīng)氣體清除導(dǎo)管23。由于轉(zhuǎn)速低，所以排放閥 19在預(yù)潤(rùn)濕期間保持關(guān)閉。因此，氣體和液體僅可朝導(dǎo)管23逸散。在氣體已基本從膠囊除 去之后以及隨著膠囊被充裝液體，液體因此可通過(guò)周邊出口(穿孔)并進(jìn)入導(dǎo)管23。隨著 液體進(jìn)入導(dǎo)管，液體傳感器檢測(cè)到它并經(jīng)由控制單元控制轉(zhuǎn)速的增大和/或清除閥(未示 出)的關(guān)閉。因此，在下一階段(即，提取階段)期間，膠囊以更高的速度如5000-16000RPM 被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)水通過(guò)液體供應(yīng)導(dǎo)管21繼續(xù)被供給到膠囊內(nèi)。由于該轉(zhuǎn)速足以形成高旋 轉(zhuǎn)力，所以受到離心分離作用的液體迫使閥19打開(kāi)。提取的液體因此通過(guò)在系統(tǒng)的沖擊表 面上形成以高速投射的環(huán)形液體層然后被收集并經(jīng)過(guò)漏斗到達(dá)飲料儲(chǔ)器而被釋放到排放 裝置，即，通過(guò)處于打開(kāi)位置的閥19。當(dāng)然，液體傳感器可例如沿著通道87被設(shè)置在氣體清 除導(dǎo)管23的更上游處。例如，傳感器可以是測(cè)量針25與位于旋轉(zhuǎn)板件55的內(nèi)表面上的固 定點(diǎn)之間的電氣值(如電阻)的傳感器。在圖9和10所示的另一實(shí)施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)包括清除裝置，該清除裝置在離 心力的作用下關(guān)閉。因此，當(dāng)在飲料制備過(guò)程期間轉(zhuǎn)速增大時(shí)，閥使導(dǎo)管關(guān)閉。更具體地， 一系列氣體清除導(dǎo)管90，91設(shè)置在旋轉(zhuǎn)板件55中以允許來(lái)自容器3的氣體在通過(guò)設(shè)置于 膜56中的出口穿孔92，93之后被排出。由于在此階段期間排放閥19保持關(guān)閉，所以氣體 將通過(guò)導(dǎo)管90，91自由離開(kāi)。導(dǎo)管還與諸如橡膠墊圈的密封元件94，95相關(guān)聯(lián)。密封元件 例如可通過(guò)壓縮效應(yīng)從位于它們的座96，97中的收容位置(如圖9所示)移動(dòng)到從座96， 97展開(kāi)的位置(如圖10所示)，該收容位置與導(dǎo)管的打開(kāi)相對(duì)應(yīng)，該展開(kāi)位置與導(dǎo)管的關(guān) 閉相對(duì)應(yīng)，例如通過(guò)密封元件的松弛而展開(kāi)。當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)使密封元件產(chǎn)生變形的一定閾值 時(shí)，實(shí)現(xiàn)從第一位置至第二位置的轉(zhuǎn)變。密封元件因此沿導(dǎo)管的軸向方向朝外膨脹。只要 轉(zhuǎn)速降低或旋轉(zhuǎn)停止，密封元件就回到它們位于它們的座96，97中的置靠(擱置，rest)位 置。結(jié)果，由于能通過(guò)調(diào)節(jié)容器3的轉(zhuǎn)速在打開(kāi)/關(guān)閉之間自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，系統(tǒng)被簡(jiǎn)化。將關(guān)于圖11至14描述描述本發(fā)明的另一模式。該設(shè)備具有模塊124，膠囊可插入該模塊中。膠囊容納有用于進(jìn)行煮泡的食品物質(zhì)并且在使用后從模塊取下膠囊以便丟棄 (例如，用于廢棄或者有機(jī)和無(wú)機(jī)原材料的再循環(huán))。模塊124與水源如水儲(chǔ)存器125流體 連通。流體輸送裝置如壓力泵126 (例如，離心泵)設(shè)置在模塊與水源之間的流體回路127 中。還設(shè)置水加熱器128以在水進(jìn)入模塊之前加熱流體回路中的水。水加熱器可被插入流 體回路中以加熱來(lái)自?xún)?chǔ)存器的新鮮水或者可位于水儲(chǔ)存器內(nèi)，在這種情況下水儲(chǔ)存器成為 水煮沸器。當(dāng)然，水還可經(jīng)由水插塞式連接從家用水源直接取得。水可在低壓或甚至在重力壓力下被供給到模塊124內(nèi)。例如，可設(shè)想在模塊的進(jìn) 水口處的壓力優(yōu)選低于2. 5巴，例如，比大氣壓高0到2. 0巴之間。煮泡模塊124可包括裝有子組件129，130的兩個(gè)主膠囊；子組件主要包括噴水子組件和液體接納子組件。這兩個(gè)子組件形成用于在設(shè)備中沿著旋轉(zhuǎn)軸線I離心分離膠囊的 定位和定心裝置。這兩個(gè)組件一起關(guān)閉以例如由卡口型連接系統(tǒng)131將膠囊包入其中。液體接納子 組件130包括液體管道132，該液體管道132例如在子組件的一側(cè)上突出以便將從膠囊離心 分離出來(lái)的液體引導(dǎo)到使用儲(chǔ)器(如杯子或玻璃杯)。液體管道與液體接納器133連通，該 液體接納器133形成筒形壁，該筒形壁設(shè)置在距離轉(zhuǎn)鼓134 —短距離處，膠囊120如圖12 所示插入到該轉(zhuǎn)鼓134內(nèi)。液體接納器限定有用于收集液體的中間腔體163，如后面的描述 中所述。在液體接納子組件130下方，設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)膠囊接納鼓134在子組件內(nèi)旋轉(zhuǎn)的
直ο該驅(qū)動(dòng)裝置優(yōu)選包括可被供電或供應(yīng)氣體動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)馬達(dá)140。噴水子組件包括 進(jìn)水口側(cè)，該進(jìn)水口側(cè)包括在上游與水流體回路127流體連通的進(jìn)水口 135。關(guān)于圖12，轉(zhuǎn)鼓134成形為具有內(nèi)腔體136的中空膠囊支架，該內(nèi)腔體136互補(bǔ) 地成形以接納膠囊。轉(zhuǎn)鼓134自身軸向伸出一旋轉(zhuǎn)軸137，該旋轉(zhuǎn)軸137由轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)裝置 139 (如滾珠軸承或滾針軸承)相對(duì)于液體接納器133的外底部138保持旋轉(zhuǎn)關(guān)系。因此， 轉(zhuǎn)鼓被設(shè)計(jì)成圍繞中間軸線I旋轉(zhuǎn)，而接收器的外基座138相對(duì)于設(shè)備被固定。液體接納 器133可例如通過(guò)螺栓144被固定在馬達(dá)140的殼體143上。機(jī)械式聯(lián)軸器141被設(shè)置在 鼓的旋轉(zhuǎn)軸137與馬達(dá)140的軸142之間的界面處。關(guān)于噴水子組件129，如圖13和14所 示，它包括居中設(shè)置的噴水器145，該噴水器145相對(duì)于設(shè)備的縱向軸線I被固定在設(shè)備內(nèi)。 該噴水器包括用于將水從入口區(qū)域135傳輸?shù)匠鏊?147的中央管狀部件146，該出水口 147被設(shè)計(jì)成突出到膠囊120的外殼114內(nèi)部。出水口 147由刺穿裝置148如鋒利的管末 端形成，該刺穿裝置148可穿過(guò)膠囊的封閉箔(封口箔)135并穿過(guò)內(nèi)部元件180的最終可 破裂部分形成刺穿孔，該內(nèi)部元件180包括用于過(guò)濾外殼中的物質(zhì)的開(kāi)口或縫隙。圍繞噴水器以旋轉(zhuǎn)關(guān)系安裝有膠囊旋轉(zhuǎn)接合基座149。旋轉(zhuǎn)接合基座149具有用 于接納噴水器45、特別是穿刺管狀部件146的中心孔150，以及轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)裝置，比如被插入 基座149與噴射器145之間的滾珠軸承或滾針軸承151。接合基座還包括從盤(pán)形接合基座149突出的出口穿刺部件152，153。穿刺部件 152，153可以是小的柱形部分，該柱形部分具有可在膠囊的密封箔135中切割或戳出小孔 的斜的切割表面。穿刺部件設(shè)置在接合基座的表面的周邊處，優(yōu)選均勻分布，以在膠囊內(nèi)提供數(shù)個(gè) 開(kāi)口，用于使離開(kāi)膠囊的受到離心分離作用的液體形成幾股液流。穿刺部件提供基座149 與膠囊之間的連接，從而能夠驅(qū)動(dòng)膠囊連同基座一起旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，噴水子 組件129還包括用于控制從設(shè)備排放的液體的流量的閥系統(tǒng)156。閥系統(tǒng)156能以環(huán)形接 合部分157的形式設(shè)置在膠囊旋轉(zhuǎn)接合基座149周?chē)?，該環(huán)形接合部分157在彈性加載裝 置158 (如壓縮彈簧)的力作用下被偏壓。環(huán)形接合部分157包括加壓周邊表面159，該加 壓周邊表面159在膠囊的周緣148上施加閉合力以便可在彈性加載裝置的力的作用下限制 液體的流量。接合部分157被彈性加載裝置158彈性偏壓在膠囊的邊緣上，該彈性加載裝 置被插入環(huán)形接合部分157與附接在接合基座上的部分160之間的空間內(nèi)。因此，在置靠 (rest)位置，閥系統(tǒng)的接合部分157在彈性加載裝置158的壓縮作用下保持膠囊邊緣上的 封閉。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，動(dòng)態(tài)密封裝置161設(shè)置在噴水器145與膠囊接合基座149 之間的界面處。動(dòng)態(tài)密封裝置可采取穿刺管狀部件148與基座的孔150之間的自由空隙 (游隙)的形式。優(yōu)選地，該空隙是標(biāo)記在孔本身中的螺紋。動(dòng)態(tài)密封裝置因此被設(shè)計(jì)成提供用于容納在膠囊內(nèi)的氣體的排出。當(dāng)膠囊被噴水 器刺穿時(shí)，氣體可通過(guò)該空隙(如螺紋)逸出，該空隙足夠大以對(duì)氣體分子提供通道。被容 納在膠囊內(nèi)的氣體可以是物質(zhì)本身內(nèi)初始含有的氣體(比如對(duì)于咖啡而言的二氧化碳)和 /或在封閉之前涌入容器內(nèi)的惰性氣體(比如氮?dú)?。當(dāng)水開(kāi)始充裝膠囊時(shí)，氣體被推動(dòng)通 過(guò)膠囊的被穿刺出的進(jìn)水口和飲料出口。由于閥裝置156在一定閾值壓力下關(guān)閉通向收集 腔體163的通道，所以不允許氣體通過(guò)閥裝置156逸出。因此，氣體趨于通過(guò)在膠囊的箔中 穿出的入口 115然后通過(guò)空隙162沿方向A逸出。當(dāng)接合基座149在離心分離操作期間隨同膠囊120被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，孔的螺紋162 被布置成螺旋式轉(zhuǎn)動(dòng)，從而沿方向B將液體推回膠囊。由旋轉(zhuǎn)接合基座的旋轉(zhuǎn)在有螺紋的 空隙內(nèi)的液體上形成的動(dòng)量超過(guò)由泵提供給液體的動(dòng)量，從而導(dǎo)致液體在旋轉(zhuǎn)接合基座 149的上部處停留在出口液位163下方。因此，密封裝置可被定義為“動(dòng)態(tài)的”，因?yàn)樗诿?封液體方面的效率取決于由該設(shè)備形成的旋轉(zhuǎn)動(dòng)量?？稍谀z囊的表面(即封閉箔135)與旋轉(zhuǎn)接合基座之間設(shè)置附加的密封裝置164。 密封裝置164可通過(guò)任何合適的連接手段(如粘合劑)或以別的方式與基座的表面連接。 該密封裝置優(yōu)選是在膠囊的表面上施加軸向密封力的密封裝置，其防止液體沿離心分離方 向C在膠囊的表面上流動(dòng)。因此，該密封裝置還防止了水或液體沿設(shè)備的收集腔體163的 方向經(jīng)由膠囊的外表面從旁路繞過(guò)。優(yōu)選地，接觸式密封裝置被盡可能靠近噴水器設(shè)置以 減少液體與膠囊外表面之間的接觸。該接觸式密封裝置可以是一塊橡膠彈性材料，比如橡 膠或硅膠0形圈。
權(quán)利要求
一種利用離心力使液體經(jīng)過(guò)物質(zhì)而由容器制備液體食物的方法，其中，隨著液體充裝所述容器，容納在所述容器內(nèi)的氣體被可控制地從所述容器清除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，通過(guò)由閥關(guān)閉至少一個(gè)氣體清除導(dǎo)管而結(jié)束 氣體清除。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，在液體已充裝所述容器之后增大所述容器 的轉(zhuǎn)速。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的方法，其特征在于，在確定體積的液體被充裝在所述容器內(nèi)之 后或在預(yù)定時(shí)間段過(guò)去之后，關(guān)閉所述氣體清除導(dǎo)管和/或增大所述轉(zhuǎn)速。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，在所述容器的頂部或外部檢測(cè)到液體液位之 后，關(guān)閉所述氣體清除導(dǎo)管和/或增大所述轉(zhuǎn)速。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，通過(guò)作用于所述閥的閉合件上的離心力的效 應(yīng)自動(dòng)關(guān)閉所述氣體清除導(dǎo)管。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，通過(guò)大致在所述容器的中心旋轉(zhuǎn) 軸線處進(jìn)行受控的氣體清除而除去氣體。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，通過(guò)在所述容器外部進(jìn)行受控氣 體清除而除去氣體。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，通過(guò)不同于第一液體噴射導(dǎo)管的 至少一個(gè)氣體清除導(dǎo)管清除氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其特征在于，通過(guò)同心地設(shè)置在所述第一液體噴射導(dǎo)管周 圍的導(dǎo)管清除氣體。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，在排放閥達(dá)到足夠的離心分離速 度之前，防止受到離心分離作用的液體從所述容器排放。
12.利用離心力使液體經(jīng)過(guò)物質(zhì)而由容器制備液體食物的方法，其中，所述方法包括預(yù) 潤(rùn)濕階段和提取階段，在所述預(yù)潤(rùn)濕階段期間液體被充裝到所述容器內(nèi)并且所述容器以第 一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，在所述提取階段期間液體繼續(xù)被充裝到所述膠囊內(nèi)并且所述容器以高于所述 第一轉(zhuǎn)速的第二轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
13.—種通過(guò)容器的離心分離作用使液體經(jīng)過(guò)食品物質(zhì)而由容納在所述容器內(nèi)的食品 物質(zhì)制備液體提取物的飲料生產(chǎn)系統(tǒng)，所述飲料生產(chǎn)系統(tǒng)包括用于將液體噴射到所述容器內(nèi)的液體噴射裝置，用于驅(qū)動(dòng)所述容器以至少一個(gè)離心分離速度旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，用于使液體提取物能夠以所述離心分離速度離開(kāi)所述容器的周邊排放裝置，其中所述飲料生產(chǎn)系統(tǒng)包括氣體清除裝置，所述氣體清除裝置構(gòu)造成隨著液體充裝所 述容器將氣體從所述容器除去。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的飲料生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述清除裝置包括至少一個(gè)氣體 專(zhuān)用清除導(dǎo)管。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的飲料生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述飲料生產(chǎn)系統(tǒng)包括用于控制 所述氣體清除導(dǎo)管的打開(kāi)和關(guān)閉的閥。
16.根據(jù)權(quán)利要求12或14中任一項(xiàng)的飲料生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述飲料生產(chǎn)系統(tǒng) 包括速度控制裝置，所述速度控制裝置用于增大所述驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速以將飲料制備循環(huán)從預(yù)潤(rùn)濕階段改變?yōu)樘崛‰A段。
17.根據(jù)權(quán)利要求13或15中任一項(xiàng)的飲料生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述飲料生產(chǎn)系統(tǒng) 包括用于檢測(cè)所述容器內(nèi)的液體充裝液位的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求13的飲料生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體清除裝置包括流體選擇 性密封裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的飲料生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述流體選擇性密封裝置包括位 于所述液體噴射裝置與接合在所述容器上的旋轉(zhuǎn)接合基座的孔之間的自由空隙。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的飲料生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述空隙由螺旋形的螺紋實(shí)現(xiàn)。
21.用于在根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)的方法中使用的容器，其特征在于，所述容器 包括過(guò)濾器，所述過(guò)濾器用于防止在清除期間固體被氣體帶走。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的容器，其特征在于，所述過(guò)濾器被設(shè)置在內(nèi)蓋的中心部分中，所 述內(nèi)蓋被插入所述膠囊的杯形體內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于利用離心力使液體經(jīng)過(guò)物質(zhì)而由容器制備液體食品的方法，其中，容納在容器內(nèi)的氣體在液體充裝容器時(shí)被可控制地從容器清除。
文檔編號(hào)A47J31/00GK101959446SQ200980106839
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月29日
發(fā)明者A·約亞基姆, A·雷塞爾, E·博納奇, J-L·科蘭托尼奧, J-P·德尼薩特 申請(qǐng)人:雀巢產(chǎn)品技術(shù)援助有限公司