制備飲料和液體食品的改進的制作方法

專利名稱：制備飲料和液體食品的改進的制作方法
制備飲料和液體食品的改進
本發明涉及飲料制備的改進，特別是，在泡煮(brew)機中用于制備飲料的改進的 料筒。所述料筒還可用于制備液體食品。
用于泡煮飲料(例如咖啡和茶)的自動化泡煮機和其它按需(on-demand)飲料系 統通常具有泡煮水儲器，其中通過加熱元件加熱水。已加熱的水隨后從儲器轉移至保持泡 煮成分(例如咖啡粉或茶葉)的泡煮室，已加熱的水流過該泡煮室以產生泡煮的飲料。飲 料流動進入容器，例如位于泡煮室出口下面的壺或杯。
通常已知不同的流速導致泡煮的飲料的特性(特別是味道)變化。US-B-5901635 說明，與通過較慢的流速產生的相比，在泡煮室中熱水通過咖啡粉相對快的流速將導致相 對稀釋的咖啡，具有相對較少香味和咖啡因。因此應使用相對緩慢的速率，以實現與使用相 對較快的流速泡煮的“常規”或含咖啡因的咖啡可比的味道。流速能通過多個變量測定，例 如將水引入儲器的速率、在儲器和泡煮室之間的導管或通道的尺寸、以及在水分布器中的 孔或在泡煮室之上的噴淋頭的尺寸。US-B-5901635在填充室和儲器之間使用可調節的閥， 以調節從填充室到儲器的水的流速。
許多現代家用飲料機分配單份飲料直接進入飲用容器，并且由大量供應的飲料成 分或由飲料成分的單個包裝(例如囊、袋或料筒)衍生飲料。在以下說明書中，這樣的包裝 將通稱為料筒。使用這種料筒的機器降低清潔的要求，并且能使使用者選擇飲料(例如咖 啡、茶、熱巧克力等)。一種類型的這樣的料筒的一個實例描述于EP-A-1440903。飲料由飲 料成分在水中泡煮、混合、溶解或懸浮而形成。例如，對于咖啡飲料，已加熱的水在加壓下受 迫通過料筒，以從其中所含的壓實的咖啡粉提取芳香族成分。由于它們的方便性和生產的 飲料的品質，在這樣的機器中使用料筒變得日益流行。
EP-A-1440903描述了一種由高密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯或兩種或更多 種這些材料的層壓材料形成的料筒。所述料筒具有用于將水引入料筒中的入口和用于由所 述飲料成分生產的飲料的出口。所述料筒包含外部構件、插入外部構件中的內部構件和使 入口與出口連接的飲料流動路徑中的孔，用于生產一股飲料。通過在內部構件和外部構件 之間的界面對該孔劃界。所述料筒生產能用于改變分配的飲料的外觀和特性的一股飲料， 例如通過在這股飲料中夾帶空氣，以在分配的飲料中產生大量小的氣泡。
前述料筒設計成容易與主要部件裝配，所述主要部件為內部構件和外部構件。通 過對內部構件和外部構件使用單獨的部件，隨后優選在組合件上結合，能優化每個部件和 料筒組合件的制造。當對于生產該股飲料的孔的尺寸和位置以及對于通過料筒的飲料流動 路徑的其余部分要求非常小的公差時，這是特別有利的。然而，這樣的料筒利用單一的壓縮 床，沒有裝置來改變能影響泡煮效率和香味、最終產品的芳香味和味道品質的泡煮動力學。
W0-02/074661描述了一種用于制備可定制的泡煮飲料的裝置，并且提出使用兩個 各自含有不同體積的成分(例如烘烤和研磨咖啡)的成分提取室。通過將泡煮流體引向通 過一個室或另一個室，或者將流分開以通過每個室，可改變完成的泡煮飲料的強度。
在該現有技術文件中描述的另一個實施方案中，不同的成分在不同的室中提供。
然而，使用流動控制和轉向閥來控制在以上提及的現有技術系統中使用的泡煮特性增加機器的成本和體積。另外的移動部件增加故障的可能。
EP-A-1785369描述了一種飲料成分膠囊，其再分成至少兩個隔室，各自含有一種 或多種飲料成分。隔室的構造使得，當將液體引入到膠囊中時，單獨的隔室在不同的時間釋 放所含的成分，使得根據計劃的時間順序能生產不同的飲料組分。實現這一點的一種方式 為使隔室與糖果壁分隔，當暴露于液體時，糖果壁溶解。
因此，本發明提供一種用于由至少一種成分和液體制備飲料或食品的機器的料 筒，所述料筒包含連續的伸長的管狀室，該管狀室含有至少一種成分，提供流體流動路徑， 該流體流動路徑連接在室的一端用于引入液體的入口和在室的相對端用于排放飲料或食 品的出口，其中所述室具有在1:4至1:200范圍的內部寬度與長度比。
比起上述現有技術料筒，在本發明的料筒中液體流動路徑顯著更長，并且提供顯 著的優點，在于其提供增強的流動處理系統。因此，本發明提供遞送飲料和液體食品(例如 湯和甜點)的裝置，由于高表面積體積比，它們具有增強的香味、口感、另外的固體等。本 發明還提供能摻入表面涂層(例如牛奶或巧克力粉末)的流動室，導致增強的飲料/食品 感官性質。
本發明的優點還在于，使用單一的料筒，該改進的料筒能在飲料中摻入功能化共 同成分(例如，焦糖塊、堅果等)。
本發明還解決了處理可溶性成分如牛奶粉末和特稠液體成分，例如濃縮牛奶和乳 蛋糕，的問題，它們不僅用于制備飲料，而且用于其它食品，例如湯和甜點，以及需要提取的 成分，例如茶或咖啡。
所述室的內徑優選在l_20mm范圍，更優選在1-1Omm范圍，還更優選在5_8mm范圍。
室的內部長度優選在50-1000 mm范圍。
室可包含多個各自含有至少一種成分的互連隔室。
優選存在至少6個互連隔室。
至少一種成分優選在室的至少一部分內表面上的至少部分可溶性涂層中提供。
更優選地，不同的成分在形成于另一個之上的不同的至少部分可溶性涂層中提供。
含有不同成分的至少部分可溶性涂層可沿著室的至少一部分長度依序提供，并且 優選一些或所有的成分為至少部分可溶性的。
因此，料筒設計能提供依序釋放多種成分，例如功能化共同成分首先在底部釋放， 隨后由室中的第一涂層釋放，最后由第二涂層釋放，因此由單一的料筒能生產分層飲料。
一種或多種成分可為至少部分不溶性的。
優選在室中提供流動控制裝置，以改變通過它的液體的流動。
流動控制裝置可使液體的流動路徑轉向或者它們可提高流動路徑中的湍流。
或者它們可限制室的內徑，以改變液體的流動速度。
參考附圖，僅通過舉例的方式，現在將描述本發明的實施方案，附圖中

圖1為本發明料筒的等尺度圖；圖2為與圖1類似的圖，其中將料筒外殼的一部分除去；圖3為本發明料筒的一個實施方案的橫截面前視圖；圖4為本發明料筒的另一個實施方案的橫截面前視圖；圖5和圖6為本發明料筒的其它實施方案的橫截面側視圖；圖7和圖8為本發明料筒的另一個實施方案的殼的上部和下部的等尺度圖；圖7a和圖8a為以不同的取向，由不于圖7和圖8的上部和下部形成的殼的橫截面側 視圖；圖9和10為本發明料筒的其它實施方案的側視圖；圖11示意性顯示用于測試本發明料筒的測試裝置；和 圖12為現有技術料筒的橫截面側視圖。
本發明的料筒的第一實施方案在圖1和圖2中說明，這些顯示適用于自動化泡煮 機的料筒10。料筒10通常包含殼11和密封裝置。將殼11和密封裝置裝配，以形成料筒 10。殼11至少部分限定含有一種或多種飲料或食品成分的伸長的管狀室13。室13具有在 1:4至1:200范圍的寬度與長度比。管狀室13的橫截面不必如圖所示的為圓柱形，而是可 具有任何期望的橫截面形狀。
室13具有入口 14、出口 15，并且提供連接入口 14與出口 15的連續的伸長的流體 流動路徑。入口 14和出口 15開始時被密封裝置密封，在使用時，通過刺穿、切割或除去密 封裝置而打開。其它部件可任選包括在料筒10中，例如過濾器，以下將進一步描述。
室13含有一種或多種適于形成飲料或液體食品的成分。形成過程可包括，當將液 體引入到室13中時，通過液體溶解一種或多種成分，將成分與液體混合，稀釋，浸潰，泡煮 或任何這些過程的組合。飲料產品可為例如咖啡、茶、巧克力或乳品和/或非乳品基咖啡乳 脂和牛奶。食品可為例如湯、乳蛋糕、調味汁等。成分可為粉末、粉、葉基或液體。
成分可部分或完全不溶性或部分或完全可溶性。成分的實例包括烘烤和研磨咖 啡、茶葉、粉末狀湯、基于液體牛奶的飲料、奶粉、巧克力粉、浸果酒和濃縮果汁、有香味的咖 啡-混合粉末、熔融的白巧克力、黑巧克力或牛奶巧克力、嵌入堅果碎塊的熔融的巧克力、 易碎或耐嚼的顆粒、稠/粘的乳蛋糕樣液體、其它粘/稠/粘的甜點混合物等。
所說明的料筒10的總體形狀通常為圓形或圓盤形狀，料筒10的直徑顯著大于其 高度。該尺寸受限于其中預期使用料筒10的機器。通常料筒10的總體直徑為74. 5 mm ±6mm,總體高度為16 mm ±3mm。
料筒10提供有向外延伸的法蘭16。通常法蘭16具有2_4 mm的寬度。法蘭16的 一部分擴大以形成把手17，通過該把手可握持料筒10。法蘭16和把手17通常用于使料筒 正確地定位于泡煮機中。
過濾器(未顯示)可布置在流動路徑中，以從產品流中除去不溶性項目。過濾器 優選由具有高濕強度的材料制成，例如聚酯的非織造纖維材料。可使用的其它材料包括不 透水的纖維素材料，例如包含織造紙纖維的纖維素材料。織造紙纖維可與聚丙烯、聚氯乙烯 和/或聚乙烯的纖維混合。在纖維素材料中摻入這些塑料材料使得纖維素材料可熱密封。
殼11優選作為來自高密度聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯或兩種或更多種 這些材料的層壓材料的兩個單獨模塑物形成。合適的聚丙烯的范圍為可得自DSM UK Limited(Redditch,英國)的聚合物。殼11優選使用注塑制備，并且殼的各部分以合適的 方式接合，例如通過超聲或熱焊接。
或者，殼11可由可生物降解的聚合物制備。合適的材料的實例包括可降解的聚乙烯(例如，SPITEK,由 Symphony Environmental,英國 Borehamwood 供應)、可生物降解 的聚酯酰胺(例如，BAK1095,由 Symphony Environmental 供應)、聚乳酸(PLA,由 Cargil, Minnesota, USA供應)、基于淀粉的聚合物、纖維素衍生物和多肽。
在使用時，當入口 14和出口 15在機器刺穿密封裝置的作用下已打開時，在加壓 下，液體進入料筒10并且通過入口 14流入室13中。液體流動通過室13，與其中所含的成 分接觸。由通過室13的水的通道形成的飲料或食品通向出口 15，其中產品通過機器引導， 排放到容器中，例如杯或碗。
當與現有技術料筒中的那些相比時，本發明的料筒10的管狀室13具有大大延伸 的內部寬度與長度比，這提供了許多顯著的優點，在于能處理用于制備飲料或食品的液體， 從而改變制備的產品的特性。實現這一點的一種方式為通過將室13形成為螺旋管，其在入 口 14處開始，并且向內螺旋至出口 15(如圖1和圖2所示)。這一點特別適于在圖1和圖 2中說明的圓盤型料筒10。
室13的優選的內徑在l-20mm范圍，更優選1-lOmm，最優選5-8mm。室13的優選 的內部長度在50-1000mm范圍。
使用伸長的室13的一個優點在于，制備時間(即，液體(水或另一種流體)經過 室13花費的時間)顯著延長。此外，存在非常高的表面積體積比，這能以多種有益的方式 使用。例如其能沖走粉末和稠液體，因此允許更多的固體摻入到飲料或食品中。這樣降低 了留在室13中的殘余物。
如圖3所示，一種或多種可溶性成分可在室13的至少一部分內表面上的可溶性涂 層20中提供。用于涂層20的合適的組合物為噴霧干燥的咖啡、冷凍干燥的咖啡、牛奶粉末、 乳脂粉末、咖啡混合粉末或保持香味成分的基質。當液體流動通過室13時，涂層20溶解， 沿著室13的長度，提供成分的連續受控釋放。
涂層20可圍繞泡煮室13的整個內圓周，如圖3所示，或者僅為一部分。涂層可沿 著室13的整個長度延伸，或者僅其一部分，優選接近或鄰近入口 14的一部分。含有不同成 分的涂層可沿著室13的至少一部分長度依序提供。
根據期望的溶解速率來選擇涂層20的總表面積及其厚度，這將取決于飲料成分 的性質和組成。可使用干燥、熱循環、靜電、共粘合劑(食品級膠)、熔融和冷卻或使用結構 化的表面/軌跡來施用涂層20，以保持涂層在位置中(鎖和鑰匙系統)。存在多個還可使 用的其它方法，且本發明不局限于任何具體的一種方法。
在本發明的另一個實施方案中，如圖4所示，室13部分涂有兩種(或更多種)可 溶性成分的可溶性層21，22。排列使得液體開始時接觸并且溶解第一層21，其開始時覆蓋 第二層22。當第一層21溶解時，第二層22變得暴露于液體流并且開始溶解，從而為泡煮動 力學提供暫時的和依序的尺寸。使用具有單個室13的單個料筒10，該排列可用于提供分 層飲料，或者釋放泡沫或提供另外的品質益處的共同成分，例如巧克力碎片、堅果或焦糖碎 塊。
圖5說明直的圓柱形管狀室13，該管狀室具有第一隔室23，其在可溶性層21，22 中具有不同的飲料成分。室13具有第二隔室24，其與第一隔室23流體連接，其中布置共同 成分25，該共同成分25混入流出第一隔室23的產品流，然后將產品分配。在室13的單獨 的隔室24中儲存這些共同成分的優點在于更加可能清潔遞送這些共同成分。
如圖6說明的，室13也可分成多個壓縮床，其形式為多個接合膠囊26，經連接以提 供連續的從中經過的流體流動路徑。每個膠囊26含有少量的一種或多種成分，作為可溶性 涂層或在壓縮床中，并且可使用任何數量(2-100個)的膠囊26。
在不于圖7和8的料筒的另一個實施方案中，殼11具有頂部部分和底部部分30， 31，其各自具有螺旋形式的室13的一部分，但是具有相反方向的螺旋。在圖7和圖7a中， 螺旋對齊，而在圖8和圖8a中，螺旋偏移半個節距。水在入口進料，并且圍繞相對的螺旋軌 道進料。在上螺旋和下螺旋之間將流分開，并且以相對的方向行進。這樣產生湍流，導致產 品攪拌/混合。
也可使用料筒10的其它結構，例如直的、可能柔性的、伸長的管或管樣結構(參見 圖5和圖6)，其中在泡煮機中的空間不局限于使用上述料筒10的那些。這些結構可用于例 如售貨機和商業/辦公機器遞送。用于這種類型應用的合適的構造示于圖9，其中料筒10 為含有一種或多種成分(比如說干燥粉末形式)的伸長的柔性管。管開始時可卷起，以方 便處理。室13由通過合適的裝置施加的一對分開的壓縮點30，31限定，并且在一端包括入 口 14，在相對端包括出口 15。管的第一端部分安置用于具有通過壓縮點限定的第一室13a 的機器。當需要飲料或食品時，通過合適的裝置刺穿覆蓋入口 14a和出口 15a的密封裝置12(未顯示)，以允許液體注入出口 14a，并且沿著室13a通過并且離開出口 15a。在產品已 分配之后，將用過的部分切除，將新的部分展開，其中具有入口 14b和出口 15b的第二室13b 對齊待用。
作為另一備選，室13可提供有內部突出32等(如圖10所示)，以提供不同的流動 性質。突出可限制室13的內徑，以改變流動速度，或者使液體流轉向或向流加入湍流。
以下實施例描述本發明的實驗室測試，以證明比起現有技術料筒，在本發明的料 筒中伸長的液體流動路徑如何提供增強的液體處理系統。實施例說明由于高表面積體積 比，如何能生產具有增強的特性的飲料和液體食品。
實施例1將約20個直徑為約3 mm的藻酸鈣涂布的米脆塊41放置在具有與圖7所示類似的螺 旋管狀室42的丙烯酸模型料筒40中。管狀室42的其余部分填充4倍濃縮超濾牛奶。熱 水由水槽43通過水加熱器44進料，該水加熱器44具有熱槽控制模塊45，以加熱至90°C的 溫度。使用以50 Hz和全速(100%)驅動的65V Invensys振動活塞泵46使已加熱的水流 動通過模型料筒40，循環時間為45秒。這在圖11中說明。在已加熱的水流動通過螺旋室 42后，所有的藻酸鈣涂布的米脆塊41分配進入放置在模型料筒40下面的杯47中。剩余的 液體(水)經由Biihler 12v泵48通過空氣吹掃進一步分配。
實施例2將約20個直徑為約5 mm的澄清的藻酸鈣珠粒放置在與實施例1描述的相同的丙烯酸 模型料筒40中。管狀室42的其余部分填充有焦糖香味的糖漿。熱水流動通過如實施例1 描述的模型料筒40。所有的20塊藻酸鈣珠粒以及稀釋的有焦糖香味的糖漿成功分配至模 型料筒底部的杯中。
實施例3將約3 g脫脂奶粉放置在實施例1描述的丙烯酸模型料筒40的底部部分中。該量足 以完全負載室42的底部部分。熱水經過如實施例1描述的模型料筒40。所有的脫脂奶粉完全溶解并且分配至杯47中。
實施例4將約3 g非常稠的巧克力糖漿(使用20 g黑色巧克力、4 g粒狀糖、40 g水制備，并且 于60°C下攪拌30分鐘)完全負載于實施例1描述的丙烯酸模型料筒40的底部部分中。將 90°C的熱水經過如實施例1描述的模型料筒40。所有的巧克力糖漿分配至杯47中。
對比實施例1約20個直徑為約I mm的澄清的藻酸鈣珠粒放置在如圖12所示的現有技術料筒50的 泡煮室51中。室51的其余部分填充4倍濃縮超濾牛奶。與EP-A-1440644描述的類似，在 標準Tassimo 泡煮機中制備后，通過機器分配得到稀釋的牛奶。然而，20個澄清的藻酸鈣 珠粒無一被分配。
對比實施例2將約9 g聚集的脫脂奶粉負載于現有技術料筒50中，并且在如對比實施例1所描述的 泡煮機中加工。通過機器分配得到具有極少牛奶固體的渾濁的液體。打開料筒50后，在室 51中觀察到約9 g殘余物(粉末和水)。剩余的奶粉為濕糊劑形式，該濕糊劑由凝在一起 的粉末顆粒加水組成。
對比實施例3將約20 g在實施例4中描述的稠巧克力液體負載于現有技術料筒50中，并且在如對 比實施例1所描述的泡煮機中加工。通過機器分配得到渾濁/骯臟的熱水。打開料筒50 后，在室51中觀察到約12 g殘余物(巧克力糖漿和水)。
權利要求
1.一種用于由至少一種成分和液體制備飲料或食品的機器的料筒，所述料筒包含連續的伸長的管狀室，該管狀室含有至少一種成分，提供流體流動路徑，該流體流動路徑連接在室的一端用于引入液體的入口和在室的相對端用于排放飲料或食品的出口，其中所述室具有在1:4至1:200范圍的內部寬度與長度比。
2.權利要求1的料筒，其中所述室的內徑在l_20mm范圍，優選在1-1Omm范圍，更優選在5_8mm范圍。
3.前述權利要求中任一項的料筒，其中所述室的內部長度在50-1000mm范圍。
4.前述權利要求中任一項的料筒，其中所述室包含多個各自含有至少一種成分的互連隔室。
5.權利要求4的料筒，其中存在至少6個互連隔室。
6.前述權利要求中任一項的料筒，其中至少一種成分在室的至少一部分內表面上的至少部分可溶性涂層中提供。
7.權利要求6的料筒，其中不同的成分在形成于另一個之上的不同的至少部分可溶性涂層中提供。
8.權利要求6或權利要求7的料筒，其中沿著室的至少一部分長度依序提供含有不同成分的至少部分可溶性涂層。
9.前述權利要求中任一項的料筒，其中一些或所有的成分為至少部分可溶性的。
10.前述權利要求中任一項的料筒，其中一種或多種成分為至少部分不溶性的。
11.前述權利要求中任一項的料筒，其中在室中提供流動控制裝置，以改變通過它的液體的流動。
12.權利要求11的料筒，其中所述流動控制裝置使液體的流動路徑轉向。
13.權利要求11的料筒，其中所述流動控制裝置提高流動路徑中的湍流。
14.權利要求11的料筒，其中所述流動控制裝置限制室的內徑，以改變液體的流動速度。
15.在由前述權利要求中任一項的料筒的操作循環期間分配飲料或食品的方法，所述方法包括使液體經過入口的步驟，以將飲料或食品從出口分配出來并且進入容器。
16.包含前述權利要求中任一項的料筒的飲料或食品分配系統，和適于接受料筒和通過加入液體從中分配飲料或食品的飲料或食品分配機。
全文摘要
本發明涉及飲料制備的改進，特別是，在泡煮機中用于制備飲料的改進的料筒。所述料筒還可用于制備液體食品。所述料筒包含連續的伸長的管狀室，該管狀室含有至少一種成分，提供流體流動路徑，該流體流動路徑連接在室的一端用于引入液體的入口和在室的相對端用于排放飲料或食品的出口。所述室具有在1:4至1:200范圍的內部寬度與長度比。
文檔編號A47J31/00GK103025628SQ201180038069
公開日2013年4月3日 申請日期2011年5月26日 優先權日2010年6月1日
發明者I.D.費斯克, A.T.馬賽, N.A.漢森 申請人:卡夫食品研發公司