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CN103889284A - 用于制备饮料的装置和膜盒 - Google Patents

用于制备饮料的装置和膜盒 Download PDF

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CN103889284A CN201280021648.6A CN201280021648A CN103889284A CN 103889284 A CN103889284 A CN 103889284A CN 201280021648 A CN201280021648 A CN 201280021648A CN 103889284 A CN103889284 A CN 103889284A
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Abstract

一种膜盒，其与饮料制备机器的穿孔装置相配合，饮料制备机器通过将水注入膜盒中制备饮料，所述膜盒包括：形成自承重的壳体的侧壁（18）和底壁（16）；上壁，其在壳体内封闭一密封空间，密封空间包含将萃取的物质；以及在密封空间内的设置在底壁上的滤膜（22）。底壁（16）包括周边部分（23）和中心部分（24），中心部分在滤膜之下延伸非零的深度（H3）并且包括低壁部分（25），低壁部分被构型用以被穿孔装置穿孔或切开，以形成一个或多个出口通道，用于饮料穿过滤膜流出。周边部分包括流出沟槽（26），流出沟槽从低壁部分向侧壁基本径向地延伸，流出沟槽间置在支撑辐条（28）之间，支撑辐条形成对滤膜的支撑以抵抗水的压力，所述水被注入膜盒内并对膜盒中容纳的物质施压。

Description

用于制备饮料的装置和膜盒
技术领域
本发明涉及一种膜盒以及与该膜盒相配合穿孔装置，用来制备饮料，尤其是“滤式咖啡”型的咖啡。
背景技术
一些膜盒系统便于制备“espresso”类型的咖啡，这些咖啡一般需要2巴至8巴的高压。对于“滤式咖啡”型(英语也称为“煮式咖啡”)的制备系统，水注入的压力不应太高，以免产生泡沫，并且咖啡颗粒应当充分浸润，以进行良好的萃取。在现有的系统中，为了确保良好地萃取装在膜盒内的咖啡，膜盒太大并且仅局部地填充有咖啡，往往小于容积的50％。问题是以一点压力确保良好的萃取，因为当膜盒填充过满时，优先形成一些沟槽并且一部分咖啡未得以浸润。用于滤式咖啡的常规膜盒体积过大，导致其储藏和运输的问题，而且同样地用于萃取咖啡的机器的体积也过大。由于环境原因，同样还需要减小包装所采用材料的量。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种膜盒和一种装置，用于通过将热水注入膜盒而制备热饮料，所述膜盒紧凑而经济，并且允许在低压下的高萃取率。
有利的是，提供一种用于制备热饮的膜盒和装置，其使用少量包装材料。
有利的是，提供一种用于制备热饮的膜盒和装置，其允许在低压下工作以制备滤式咖啡，同时具有提高的萃取率以及紧凑且充满的膜盒。
有利的是，提供一种用于制备热饮的膜盒和装置，其可靠并且从一个膜盒到另一个膜盒允许得到稳定且可再现的萃取。
有利的是，提供一种用于制备热饮的膜盒，其使用的材料具有弱环境影响并且数量较少。
本发明的目的由根据权利要求1所述的膜盒而实现，该膜盒与通过将热水注入膜盒而制备饮料的机器的穿孔装置相配合。
本发明中，描述了一种膜盒，所述膜盒包括：形成自承重的壳体的侧壁和底壁；上壁，其在壳体内封闭一密封空间，密封空间包含将萃取的物质；以及在密封空间内的设置在底壁上的滤膜。底壁包括周边部分和中心部分，中心部分在滤膜之下延伸非零的深度H3并且包括低壁部分，低壁部分被构型用以被穿孔装置穿孔或开口，以形成一个或多个出口通道，用于饮料穿过滤膜流出。周边部分包括流出沟槽，流出沟槽从低壁部分向侧壁径向地延伸，流出沟槽间置在支撑辐条之间，支撑辐条延伸至滤膜处，并且形成对滤膜的支撑以抵抗水的压力，所述水被注入膜盒内并对膜盒中容纳的物质施压。本发明中，还描述了饮料制备机器的一种与膜盒相配合的穿孔装置，饮料制备机器用于通过将水注入膜盒内而制备饮料。
支撑辐条以及流出沟槽形成波形表面，波形的母线从中心部分基本径向地延伸直至侧壁。支撑辐条的径向内端环绕低腔室，低腔室允许低壁部分被穿孔和允许穿孔装置穿入膜盒内而不穿过滤膜。
穿孔装置包括穿孔元件，穿孔元件用于打开膜盒的底部，在一个有利的实施方式中穿孔元件包括刀片，刀片具有圆形或基本上圆形的形状，刀片被构型用于在底壁的低壁部分切开开口。刀片可以有利地包括呈锯齿状的穿孔点。
穿孔元件可以安装在具有中心流出通道的管形支撑件的自由端上。
在一个实施方式中，刀片具有中断部，以使刀片不形成完整的圈，刀片被构型以使得被切开的低壁部分与底壁的其余部分不完全脱离。
根据一个有利的实施方式，穿孔装置包括设置在中心通道的推杆，推杆在与滤膜垂直的方向上是轴向可移动的，推杆被构型用于在膜盒的底壁穿孔之后承靠滤膜。
推杆可以包括栅格，栅格用于使液体穿过推杆通过。
穿孔装置可有利地包括基部，基部包括具有辐条与下陷部的波形表面，波形表面被构型以稳定和定位膜盒的底壁。
附图说明
本发明的其它目的和有利方面通过权利要求书或下文参照附图对实施方式的详述得以体现，在附图中：
图1a是根据本发明一实施方式的无上壁的膜盒、以及用于制备饮料的装置的穿孔部件在穿孔之前的位置的剖切透视图；
图1b是根据图1的装置与膜盒的底部的放大视图；
图2a是类似于图1a的附图，其中穿孔部件处于膜盒底部已经被穿孔的位置；
图2b是处于穿孔位置的装置穿孔部件和膜盒底壁的一部分的局部剖切透视图；
图3a是根据本发明一实施方式的无上盖的膜盒的剖视图；
图3b和3c是图3a的膜盒俯视和仰视的透视图，没有上壁且在膜盒中没有将萃取的物质，位于膜盒底部内的滤膜在图3b中被去掉，以便于示出膜盒的底壁；
图4a和4b分别是根据本发明一实施方式的制备饮料的装置的穿孔部件的透视图和剖视图；
图5a和图5b分别是根据本发明一实施方式利用膜盒制备饮料的装置的底壁的透视图和剖视图；以及
图6是根据本发明一实施方式的装置的穿孔部件的中心件的透视图。
具体实施方式
参照附图，膜盒2包括内容积3，内容积容纳密封地封闭在内容积中的将萃取的物质(未示出)。与膜盒相配合用于制备饮料、尤其是热饮的机器具有专用的膜盒架件，其中穿孔部件4在图1至2b中示出。穿孔部件4包括基部8和穿孔装置6。
膜盒2包括底壁16、侧壁18和焊接或粘接至边缘21上表面20的上壁(未示出)，所述边缘在与底壁16相对的一侧从侧壁径向地延伸。侧壁18可以具有略微锥形的形状。底壁和侧壁以及边缘优选地由单一工件形成，单一工件形成半刚性的自承重壳体。上壁优选由聚合材料，例如由叠置的多层塑料材料，制成弹性膜的形式，上壁例如通过热焊接或者通过超声焊接被焊接在边缘21处。底壁、侧壁和上壁允许将用于制备饮料的物质，尤其是咖啡颗粒以密封的方式封闭在内容积3内，因此允许将物质的新鲜度维持一段长的时间。代替咖啡颗粒，将萃取的物质也可是茶叶、奶粉、巧克力粉、冷冻肉汤或者其它物质。尽管如此，根据本发明的膜盒与装置具有的结构尤为有利于以低压制备滤式咖啡类型的咖啡并且产生少量泡沫。
由侧壁、底壁和边缘形成的壳体可以由注塑方式形成，或者由热成型的多层塑料片形成。壳体可以完全由包括例如聚丙烯的塑料制成，但是本发明也有利地允许用除塑料以外的材料或者由如包含塑料的叠层的材料组合物制备壳体。尤其，在本发明范围内，能够被用于形成壳体的其它材料是纤维材料，即与制备纸张或纸盒中采用的纤维类似的纤维所形成的材料。纤维材料可以提供一定的硬度并且可以在塑料制成的容器内表面上配置涂层或者食用蜡，以确保密封性并且减少分子穿过壁体扩散。膜盒还可以具有EVOH涂层，EVOH涂层可代替铝，EVOH涂层减少了(氧气)分子穿过聚丙烯多层材料的扩散。
膜盒还包括设置在膜盒的内容积3中在膜盒底部的滤膜22，滤膜将容纳在内容积3内的固体物质与用于液体流出的出口通道分开。滤膜22可以有利地设置靠着底壁16的内表面，并且在一优选的实施方式中，在由底壁的与侧壁18交接的周边所限定的整个内表面上延伸。滤膜22优选能够局部地粘合在其与膜盒底壁的表面接触之处，例如在其周边或者在辐条的线上，以便避免当由注入膜盒内的水施加一定压力时滤膜崩塌。滤膜可以是纤维材料制成的，其孔隙率允许在低压，尤其是在小于2巴、或甚至小于1.5巴的低压下留住固体材料，但让液体通过，液体构成制备的饮料。这尤其允许制备滤式咖啡型咖啡，与制备“espresso”型咖啡相比，滤式咖啡型咖啡需要长时间浸润咖啡颗粒和缓慢萃取咖啡。因此避免了在滤式咖啡中形成不需要的过多的泡沫。
底壁16包括中心部分24和周边部分23，中心部分在周边部分23以下延伸深度H3。中心部分包括低壁部分25，低壁部分被构型用于被穿孔装置6穿孔或切口，以便形成一个或多个出口通道，用于饮料穿过滤膜流出。周边部分23包括多个流出沟槽26，流出沟槽从低的中心部分朝侧壁径向延伸，间置在支撑辐条28之间，所述辐条延伸直至滤膜处并且形成对滤膜的支撑以抵抗水的压力，所述水被注入膜盒内且对膜盒中容纳的物质施压，以便迫使要萃取的液体穿过滤膜通过。支撑辐条28和流出沟槽26如此形成了波形表面，波形的母线从中心部分基本径向地延伸直至侧壁。支撑辐条的宽度Lx可以根据离膜盒中心的距离r而改变，以便考虑用于支撑滤膜的流出沟槽26的宽度，以避免滤膜在其表面上所有点上崩塌。
支撑辐条25的径向内端30环绕低腔室32，低腔室允许底壁的低壁部分25被穿孔和允许穿孔装置6插入膜盒内，如图2a和2b中所示。支撑辐条28的上表面29可以是如图所示基本平坦的，略凸起，或者可以包括非平坦的表面，如波形的，或者包括凸起，凸起用于形成滤膜的支撑小岛或支撑点，同时在凸起或凸台之间具有空间，用于液体穿过滤膜通过和在流出沟槽26中通过。寻求具有由膜盒的底部较好支撑的滤膜的表面，同时具有无遮挡且自由的表面用于液体穿过滤膜通过。
滤膜22可以仅在其圆形周边处粘接或固定至底壁，但是滤膜也可以在多个点或沿着径向线粘接或焊接，在这些位置处其与支撑辐条的上表面29接触。
穿孔装置的穿孔元件10在膜盒中相对于低壁部分30的最大插入深度H1优选为中心部分的深度H3的0.7倍至0.9倍之间。
中心部分的深度H3相对于中心部分的直径D3的比例H3/D3有利地在1/3和2/3之间，优选在2/5和3/5之间。中心部分24的直径D3相对于周边部分23的直径D4的比例D3/D4优选在1/3和1/5之间，有利地在3/10和3/12之间，以具有大的周边过滤表面和无遮挡的中心流出开口。流出沟槽相对于滤膜22平面的倾斜角α优选在10°和30°之间，有利地在13°和23°之间，以便具有斜坡，斜坡确保穿过滤膜的液体的良好流出，同时使膜盒具有紧凑和稳定的形状。
穿孔装置6包括用于对膜盒底部开口的穿孔元件10。在所示的实施方式中，穿孔元件10有利地包括刀片，刀片具有圆形或基本上圆形的形状，带有多个穿孔点，用于在底壁16的低壁部分25中切出基本上圆形的切口。在所示实施方式中的穿孔点为锯齿形。穿孔元件10安装在形成中心流出通道19的管形支撑件17的自由端上。在制备饮料时，水由穿孔注射头(未示出)穿过上壁注入内容积中。膜盒的底壁16可以根据将制备的饮料类型以及机器的操作参数在三个不同的时刻被穿孔：在注水之前、开始注水的同时、或者有利地在开始注水之后，以确保在饮料流到膜盒外之前膜盒内的物质具有规定的浸润时间。
在穿孔低壁部分时，管形支撑件17以及刀片10插入低腔室32内。管形支撑件17配置有多个侧孔14，侧孔允许穿过滤膜流出的饮料沿着沟槽26流动并且通过位于低腔室的低点高度处的侧孔14排出膜盒，并且随后在中心流出通道19中下降至机器(未示出)的流出出口。
在一实施方式中，圆形刀片10可以有利地具有中断部11，以使刀片不形成完整的圈，使得被切口的低壁部分与底壁的其余部分不完全脱离。
穿孔装置6还可以有利地包括设置在中心通道19内的推杆12。推杆可以用于避免切开的低壁部分插入中心通道19，或者可以用于在穿孔或切割底壁之后形成对于滤膜22的中心部分的支撑装置。在第一变型中，推杆被固定地安装在中心通道19内。在第二变型中，推杆在垂直于滤膜的方向A上是轴向可移动的，并且由活塞(未示出)的杆或轴驱动。在第二变型中，在低壁部分30穿孔之后，推杆再次上升，以超过刀片，并且承靠滤膜22。如此，滤膜22在其中心部分得到支撑，以在萃取饮料时抵抗膜盒的内容积内的液体和物质的压力。可移动的推杆还避免了滤膜22压靠穿孔元件10，穿孔元件可以非故意地使滤膜穿孔。
在所示的实施方式中，推杆包括外周环15，外周环支撑栅格13，栅格用于使液体穿过推杆通过。推杆还可以具有其它形式的栅格或结构，其它形式的栅格或结构在中心通道19的横截面的一部分上或全部上延伸，并且具有用于使液体通过的孔或开口。有利地，该变型允许获得对滤膜的极好支撑，并且能够使用非常细、并因此对液体流动具有抵阻力的滤膜。
底壁的周边部分23的波形形状允许具有一种膜盒，所述膜盒的底壁以及侧壁的厚度非常薄，同时提供足够的硬度，以便于壳体能够自承重并且能够支撑萃取压力。同样地，周边部分23的硬度允许非常薄的低壁部分30，和能够容易地被穿孔或开口。
穿孔部分的基部8可以有利地包括波形表面，波形表面具有的辐条5和下陷部7符合膜盒底壁的形状，以提供膜盒在机器中的稳定支撑和定位。波形的基部还允许在对低壁部分穿孔时增加膜盒的底壁的稳定性，以及然后支撑膜盒，而不考虑在直至100℃的萃取温度下塑料材料的柔软度。
附图标记清单
2  膜盒
3  内容积
16  底壁
24  中心部分
25  低壁部分
23  周边部分
28  支撑辐条
30  径向内端
29  上表面
26  流出沟槽
18  侧壁
上壁  (膜)
21  边缘
20  上表面
22  滤膜
32  低腔室
4  装置的穿孔部分
6  穿孔装置
12  推杆
13  栅格
15  环
17  管形支撑件
14  流出孔
19  中心流出通道
10  穿孔元件
具有锯齿的刀片
11  中断部
8  基部
9  孔
7  下陷部
9  辐条

Claims (15)

1.一种膜盒，其用于通过将水注入膜盒中制备饮料，所述膜盒包括：形成自承重的壳体的侧壁和底壁；上壁，其在壳体内封闭一密封空间，密封空间包含将萃取的物质；以及在密封空间内的设置在底壁上的滤膜，其特征在于底壁(16)包括周边部分(23)和中心部分(24)，中心部分在滤膜之下延伸非零的深度(H3)并且包括低壁部分(25)，低壁部分被构型用以被饮料制备机器的穿孔装置穿孔或切开，以形成一个或多个出口通道，用于饮料穿过滤膜流出，饮料制备机器通过将水注入膜盒制备饮料，周边部分包括流出沟槽(26)，流出沟槽从低壁部分向侧壁径向地延伸，流出沟槽间置在支撑辐条(28)之间，支撑辐条延伸至滤膜处，并且形成对滤膜的支撑以抵抗水的压力，所述水被注入膜盒内并对膜盒中容纳的物质施压。
2.根据权利要求1所述的膜盒，其特征在于，支撑辐条(28)以及流出沟槽(26)形成波形表面，波形的母线从中心部分基本径向地延伸直至侧壁。
3.根据前述权利要求中任一项所述的膜盒，其特征在于，中心部分(24)的直径(D3)相对于周边部分(23)的直径(D4)的比例在3/10和3/12之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的膜盒，其特征在于，流出沟槽(26)相对于滤膜(22)的倾斜角(α)在13°和23°之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的膜盒，其特征在于，中心部分的深度H3相对于中心部分的直径D3的比例H3/D3在2/5和3/5之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的膜盒，其特征在于，支撑辐条(25)的径向内端(30)围绕低腔室(32)，低腔室允许对低壁部分被穿孔和允许穿孔装置插入膜盒内。
7.与穿孔装置相配合的根据前述权利要求中任一项所述的膜盒，其特征在于，穿孔装置包括穿孔元件，穿孔元件用于打开膜盒的底部，穿孔元件(10)包括刀片，刀片具有圆形或基本上圆形的形状，刀片被构型用于在底壁的低壁部分切开开口。
8.根据权利要求7所述的与穿孔装置相配合的膜盒，其特征在于，刀片具有呈锯齿状的穿孔点。
9.根据权利要求7或8所述的与穿孔装置相配合的膜盒，其特征在于，穿孔元件安装在管形支撑件(17)的自由端上，管形支撑件形成中心流出通道(19)。
10.根据权利要求7至9中任意一项所述的与穿孔装置相配合的膜盒，其特征在于，刀片包括中断部(11)，以使刀片不形成完整的圈，刀片被构型以使得被切开的低壁部分与底壁的其余部分不完全脱离。
11.根据权利要求7至10中任意一项所述的与穿孔装置相配合的膜盒，其特征在于，穿孔装置包括设置在中心流出通道(19)中的推杆(12)。
12.根据权利要求11所述的与穿孔装置相配合的膜盒，其特征在于，推杆在与滤膜垂直的方向A上是轴向可移动的，推杆被构型用于在膜盒的底壁穿孔之后承靠滤膜(22)。
13.根据权利要求11或12所述的与穿孔装置相配合的膜盒，其特征在于，推杆包括栅格(13)，栅格用于使液体穿过推杆通过。
14.根据前述权利要求中任一项所述的与穿孔装置相配合的膜盒，其特征在于，穿孔装置包括基部(8)，基部包括具有辐条(5)与下陷部(7)的波形表面，波形表面被构型以稳定和定位膜盒的底壁。
15.根据前述权利要求中任一项所述的与穿孔装置相配合的膜盒，其特征在于，穿孔装置的穿孔元件(10)在膜盒中相对于低壁部分(30)的最大插入深度(H1)为中心部分的深度(H3)的0.7倍至0.9倍之间。
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