容纳有营养配料的胶囊和从胶囊中分送营养液体的方法 本 发 明 涉 及 从 胶 囊、 特别是从包括对热敏感的生物活性配料如益生菌 (probiotics) 微生物的营养配料分送营养液体如婴儿奶制品， 以及用于从胶囊中分送这种 营养液体的方法。
已经开发出婴儿配方作为人类母乳的替代品以便为婴儿提供所需的营养。通常， 婴儿配方基于牛奶或豆奶， 并且可以以不同的形式、 如粉末或浓缩液的形式提供。
如果以这种方式来制备和食用， 则粉末婴儿配方在上述情况下是母乳的安全而营 养良好的替代品。但是， 在每次需要喂食时都需要重复该过程。可容易地看到， 这并不总是 很方便， 结果， 许多父母或其他照料者制备配方往往不得法， 因此婴儿有受到感染的危险。 例如， 水在使用之前没有煮沸， 此时会把水中的任何病原体喂给婴儿。 在发达国家中水源通 常是相当安全的， 但并非各个地方都这样。可选地， 可成批制备婴儿配方， 然后将其一直存 放到需要时。不幸的是， 如果任何病原体已经污染了该配方， 病原体便有时间繁殖， 显著增 加了感染婴儿的危险。
在进一步的发展中， 已经引入了即食 / 即时可饮式单份供应小份的婴儿配方， 其 克服了制备婴儿配方的不方便。 但是， 这些即食产品比散装储存的婴儿配方更加昂贵， 并且 同样需要在打开后立即食用配方以避免被细菌污染的危险。
于 2006 年 7 月 25 日提交的名称为 “Dispenser for preparing anutritional composition( 用于制备营养组合物的分配器 )” 的欧洲共同待决专利申请 No.06117801.8 公开了一种教导借助于过滤器处理水的原理的设备， 该过滤器用于在分配器中从胶囊制备 营养组合物。
不久前， 某些细菌菌株受到广泛的关注， 因为已经发现它们在被摄取的情况下会 对人类展现出有价值的特性。特别地， 已经发现乳杆菌 (Lactobacilli) 属和双歧杆菌属 (Bifidobacteria) 的特定菌株能够定居在肠黏膜中， 降低致病细菌附着到肠内上皮细胞上 的能力， 具有免疫调节能力并且帮助维持健康。这种细菌有时称为益生菌。
已经进行了广泛的研究以识别新的益生菌菌株。例如， EP 0 199 535， EP 0 768 375， WO 97/00078， EP 0 577 903 和 WO 00/53200 公开了乳杆菌和双歧杆菌的特殊菌株以 及它们的有益效果。
特别就婴儿而言， 在即将出生之前， 认为婴儿的胃肠道是无菌的。在出生的过 程中， 婴儿遭遇到来自母亲的消化道和皮肤的细菌并开始被所述细菌定居。对应于婴儿 喂养的方式， 肠道微生物的组成存在很大区别。母乳喂养的婴儿的排泄物菌群包括相当 多的双歧杆菌种群和一些乳杆菌种 (Lactobacillus)， 而配方喂养的婴儿具有更复杂的 微生物， 通常都存在双歧杆菌、 拟杆菌 (Bacteroides)、 梭菌 (Clostridia)、 以及链球菌 (Streptococci)。在大约 2 岁时断奶后， 已建立类似成年人模式的肠道微生物模式。
为此， 已经提出向婴儿配方中添加益生菌以便增强肠道定居的发生并促进 “有益 的” 细菌 -- 双歧杆菌和乳杆菌 -- 的定居， 而不是有害的细菌 -- 病原体如梭菌的定居。
例如， WO 2004/112507 涉及包括蛋白质源、 脂质 (lipids) 源、 碳水化合物源和益 生菌的婴儿或幼儿配方。
到目前为止， 还没有提出方便的解决方案用来以方便和安全的方式分送从在饮料 生产设备中处理的单份使用胶囊制备的营养液体 ； 所述胶囊包括某些对热敏感的生物活性 配料如益生菌或者某些对热敏感的多肽或糖蛋白。
包含这种生物活性配料的营养液体在胶囊中的还原的一个问题是 ： 由于将热的液 体引入胶囊以确保充分的食物安全水平， 例如杀灭不期望的微生物， 使得对热敏感的生物 活性配料也附带地退化或失去活性 ( 例如益生菌被杀灭 )。 因此， 营养液体不再提供所希望 的完全健康或免疫的益处。
此外， 需要确保不期望的细菌或酵母 (yeast) 不能在营养液体中被分送， 而期望 的生物活性配料、 例如益生菌当其在所述液体中分送时保持最佳的生物活性状态。
因此， 本发明的目的是提出一种解决方案， 用于通过从单份使用的胶囊成功地且 以安全方式分送营养液体来改进营养液体的健康益处， 所述营养液体包含对热敏感的生物 活性配料， 该生物活性配料没有品质下降并保留在胶囊内 ( 否则在还原和从胶囊中分送液 体期间其生物有效性 / 生物活性会受到影响 )， 同时在还原中包括加热步骤以使不期望的 微生物失去活性， 或者包括过滤步骤以去除所述不期望的微生物。
该目的通过独立权利要求的特征实现。 从属权利要求进一步发展了本发明的中心 思想。
本发明的第一方面涉及一种用在饮料生产设备中的胶囊。胶囊容纳有配料， 用以 当在进口面处将液体供给到胶囊内时生产营养液体。胶囊还包含对热敏感的生物活性配 料， 该生物活性配料在胶囊中与其它营养配料的至少一部分物理地隔开。
术语 “对热敏感的生物活性配料” 是指任何如下的提供营养、 健康或免疫益处的食 物配料 ： 其在营养饮料还原期间当接触温度足以使不期望的微生物失去活性的热液体 ( 例 如温度在 70C 以上， 更优选地温度在 80℃以上 ) 时， 生物活性将显著降低、 退化或消失。
在本发明的优选方式中， 对热敏感的生物活性配料为益生菌微生物 (“益生菌” )。
益生菌被定义为对寄主的健康具有有益效果的微生物细胞制品或微生物细胞的 组分 (Salminen S， Ouwehand A.Benno Y.et al，″ Probiotics ： how should they be defined″ Trend Food Sci.Technol.1999 ： 10107-10)。
益生菌可与益生元 (prebiotics) 混合， 益生元是通过选择性地刺激结肠中的一 种或有限种细菌的生长和 / 或活性而对寄主产生有益影响、 进而改善寄主健康的不可被消 化的食物成分。益生元也可与益生菌分开储存。
其它对热敏感的生物活性配料是生物学上有活性的蛋白质、 肽和脂肪。更优 选地， 所述配料为乳铁蛋白 (lactoferrin)、 免疫球蛋白 (immunoglobulins)、 乳脂肪球 膜 级 分 (milk fat globule membranefractions)(MFGM)、 生 长 因 子 (growth factors) 如 TGF-β、 DHA( 二 十 二 碳 六 烯 酸， Docosahexaenoic acid)、 DGLA( 二 高 -γ- 亚 麻 酸， Dihomo-y-linolenic acid) 及其组合。
益生菌微生物和其它对热敏感的生物活性配料优选与其余配料的至少一部分物 理地分离。当配料可能包含不期望的微生物时这是重要的， 所述不期望的微生物应当被阻 留在所生产的营养液体之外 ( 例如通过过滤 ) 或者在不会不适当地减少所生产的营养液体 中的益生菌的菌落形成单位 (CFU) 的数量的情况下被杀灭 ( 通过温度、 杀菌剂等 )。
在对热敏感的生物活性配料和其它配料之间的物理分隔可借助于液体能透过的壁或液体不能透过的壁、 或者借助于所述对热敏感的生物活性配料、 特别是益生菌微生物 的封装结构来实现。
在本发明的另一方面 -- 可与前述第一方面结合或者与之独立地对待该另一方 面， 本发明涉及一种胶囊， 该胶囊容纳有配料以用于当在进口面处将液体供给到胶囊内 时生产营养液体。胶囊附加地容纳有益生菌微生物和抗微生物过滤器 ( 抗菌过滤器， antimicrobial filter)。更具体地， 抗微生物过滤器在胶囊中布置在益生菌微生物的上 游。抗微生物过滤器也可布置在所有配料的上游并容纳益生菌。
在另一方面， 隔离壁可为抗微生物过滤器。 在此情况下， 对热敏感的生物活性配料 例如益生菌微生物在胶囊中布置在抗微生物过滤器和胶囊出口之间、 抗微生物过滤器的下 游。在混合的液体中能够穿过过滤器被过滤的其它配料， 例如蛋白质和碳水化合物、 维生 素、 矿物质等等， 可布置在抗微生物过滤器的上游。结果， 只有包含在水中和 / 或包含在配 料的上游部分中的不期望的微生物被抗微生物过滤器阻挡， 而益生菌微生物可在不被抗微 生物过滤器阻挡的情况下成功输送。
在可能的模式中， 相对于液体的流动布置在抗微生物过滤器的下游并且容纳益生 菌微生物的隔室也容纳有封装的脂肪。该脂肪可为植物脂肪、 或者植物脂肪和乳脂的混合 物、 或者植物脂肪和乳脂的混合物加上其它来自其它源的脂肪诸如 LC-PUFA。因而， 脂肪 可被穿过所述下游隔室的水溶解， 这避免了脂肪液滴 ( 对于充分乳化的液体， 尺寸通常在 0.05-10 微米之间 ) 在抗微生物过滤器处阻塞并因此阻塞胶囊中的液体流动的问题。 另一方面， 益生菌微生物和所有其它营养配料设置在胶囊的同一隔室中， 即主混 合腔室中。 抗微生物过滤器设置在胶囊的进口面和容纳包括益生菌微生物在内的配料的隔 室之间。由于抗微生物过滤器的存在， 被引入隔室的水通过容纳在胶囊中的过滤器除去不 期望的微生物并且可在被加热到不会使容纳于胶囊中的益生菌微生物退化或杀灭该益生 菌微生物的温度 ( 例如低于 45℃ )。优选地， 抗微生物过滤器设置在距进口面一定距离处， 以便能够在不损坏过滤器的情况下穿过进口面插入液体注射装置。
抗微生物过滤器可具有小于 1μm、 优选小于 0.5μm、 甚至更优选小于 0.3μm 的孔 尺寸。
优选地， 益生菌微生物布置在抗微生物过滤器和胶囊出口之间。
隔离壁可分隔胶囊内的至少两个隔室。
隔离壁可横跨从胶囊的进口面到出口面移动穿过胶囊的液体的流动路径横向延 伸。
在可选方案中， 隔离壁可沿胶囊中从进口面到出口面的流动路径的方向在胶囊中 纵向延伸。
配料可包括粉末或液体浓缩物形式的婴儿配方。
益生菌微生物可以以干粉末 ( 喷雾干燥或冷冻干燥 ) 的形式存在。
益生菌微生物可作为凝胶体、 以压缩形式例如小球或片剂、 或者作为胶囊提供。
益生菌微生物可包括细菌和 / 或酵母。
根据本发明可使用所有的益生菌微生物。 优选地， 益生菌可从下列组中选择 ： 双歧 杆菌属， 乳杆菌属 (Lactobacillus)， 乳球菌属 (Lactococcus)， 肠球菌属 (Enterococcus)， 链球菌属 (Streptococcus)， 子囊菌门 (Ascomycota)， 半知菌门 (Deuteromycota)， 德巴利
氏酵母属 (Debaryomyces)， 克鲁维酵母菌属 (Kluyveromyces)， 酵母属 (Saccharoymces)， 耶氏酵母属 (Yarrowia)， 接合酵母属 (Zygosaccharomyces)， 假丝酵母属 (Candida)， 和 红 酵 母 属 (Rhodotorula)， 特别选自下列组 ： 长 双 歧 杆 菌 (Bifidobacterium longum)， 乳 双 歧 杆 菌 (Bifidobacterium lactis)， 动 物 双 歧 杆 菌 (Bifidobacteriumanimalis)， 短 双 歧 杆 菌 (Bifidobacterium breve)， 婴 儿 双 歧 杆 菌 (Bifidobacterium infantis)， 嗜 酸 乳 杆 菌 (Lactobacillus acidophilus)， 干 酪 乳 杆 菌 (Lactobacillus casei)， 唾 液 乳 杆 菌 (Lactobacillus salivarius)， 乳 酸 乳 球 菌 (Lactococcus lactis)， 罗伊氏 乳 杆 菌 (Lactobacillus reuteri)， 鼠 李 糖 乳 杆 菌 (Lactobacillus rhamnosus)， 副干 酪 乳 杆 菌 (Lactobacillusparacasei)， 约 氏 乳 杆 菌 (Lactobacillus johnsonii)， 植物 乳 杆 菌 (Lactobacillus plantarum)， 唾 液 乳 杆 菌 (Lactobacillus salivarius)， 屎肠 球 菌 (Enterococcus faecium)， 酿 酒 酵 母 (Saccharomyces cerevisia)， 布拉氏酵母 菌 (Saccharomyces boulardii) 和 罗 伊 氏 乳 杆 菌 (Lactobacillusreuteri) 或 它 们 的 混 合 物， 优 选 地 选 自 约 氏 乳 杆 菌 (Lactobacillus johnsonii)(NCC533 ； CNCM I-1225)， 长双歧杆菌 (NCC490 ； CNCM I-2170)， 长双歧杆菌 (NCC2705 ； CNCM I-2618)， 乳双歧杆菌 (2818 ； CNCMI-3446)， 副干酪乳杆菌 (Lactobacillus paracasei)(NCC2461 ； CNCMI-2116)， 鼠 李 糖 乳 杆 菌 GG(ATCC53103)， 鼠 李 糖 乳 杆 菌 (NCC4007 ； CGMCC 1.3724)， 屎 肠 球 菌 SF 68(NCIMB10415)， 以及它们的混合物。 在本发明的可能形式中， 存在至少两种不同的益生菌。一种特别优选的结合是 例如鼠李糖乳杆菌或副干酪乳杆菌类的乳杆菌属与例如乳双歧杆菌， 长双歧杆菌， 短双 歧杆菌或动物双歧杆菌类的双歧杆菌属的结合。菌株的这种结合的示例是长双歧杆菌 ATCC BAA-999 与鼠李糖乳杆菌 ATCC 53103、 副干酪乳杆菌 CNCM I-2116 或鼠李糖乳杆菌 CGMCC1.3724。另一种特别优选的结合是两种双歧杆菌属菌株。这种结合的一个示例是长 双歧杆菌 ATCC BAA-999 与乳双歧杆菌 CNCM I-3446 的结合。
益生菌酵母的一个示例是例如酿酒酵母， 特别是布拉氏酵母菌。 2 12
胶囊可包含 1 ＊ 10 到 1 ＊ 10 的益生菌微生物 CFU。
益生菌微生物或其它对热敏感的生物活性配料可容纳在与胶囊的进口面机械关 联的隔室中。
益生菌微生物或其它对热敏感的生物活性配料可容纳在与胶囊的出口面机械关 联的隔室中。
在胶囊的俯视图中， 益生菌微生物或其它对热敏感的生物活性配料可被分隔到配 料的径向内侧或径向外侧。
更具体地， 保持与对热敏感的生物活性配料分隔开的、 容纳在胶囊中的主营养配 料包括 ：
- 至少一蛋白质源和
- 至少一碳水化合物源。
另外， 主配料包括脂质和微量营养素的源。
特别地， 对于婴儿配方， 蛋白质源优选地包括在 100 ∶ 0 到 40 ∶ 60 之间的范围内 选择的乳清 (whey) 和酪蛋白 (casein)。乳清蛋白质可被改性为甜乳清。甜乳清是奶酪制 作中容易获得的副产品并频繁在基于牛奶的婴儿配方制造中使用。
蛋白质可以是整体蛋白或水解蛋白或者是整体蛋白和水解蛋白的混合物。当然， 根据待喂养的人的类别 ( 婴儿、 初学走路的孩子、 老年人、 病人等 ) 可以使用源自动物或植 物的其它蛋白质， 例如大豆蛋白。
优选的碳水化合物源是乳糖、 蔗糖、 麦芽糖糊精、 淀粉及其混合物。
配方的碳水化合物含量或脂质含量还可随婴儿的年龄而改变， 并且优选地， 碳水 化合物含量和脂质含量二者都改变。一般而言， 碳水化合物含量可随婴儿年龄的增长而增 加， 例如从 9.0g 碳水化合物 /100kcal 到 12.0g 碳水化合物 /100kcal， 优选地从 10.1g 碳水 化合物 /100kcal 到 11.6g 碳水化合物 /100kcal， 脂质含量可随婴儿年龄的增长而减少， 例 如从 6.0g 脂质 /100kcal 到 4.5g 脂质 /100kcal， 优选地从 5.6g 脂质 /100kcal 到 5.1g 脂 质 /100kcal。
优选的脂质源包括乳脂、 棕榈油、 棕榈油酸甘油酯、 向日葵油、 玉米油、 椰子油、 低芥子酸菜籽油 (canola)、 高油酸向日葵油、 高油酸红花油及其组合。也可以以少量如 下 油 的 形 式 添 加 必 需 的 脂 肪 酸 亚 油 酸 (linoleicacid) 和 α- 亚 麻 酸 (α-linolenic acid)， 所述油含有大量预形成的花生四烯酸 (arachidonic acid) 和二十二碳六烯酸 (docosahexaenoic acid)， 诸如鱼油或微生物油。脂质源的 n-6 脂肪酸与 n-3 脂肪酸的比 率优选为大约 5 ∶ 1 到大约 15 ∶ 1、 例如大约 8 ∶ 1 到大约 10 ∶ 1。 当胶囊中存在抗微生物过滤器时， 可将能够在乳化液体中形成大的脂肪液滴的脂 质配料与隔离的对热敏感的生物活性配料结合。实际上， 悬浮在还原液体中的大的脂肪液 滴可被截留并积聚在过滤器膜上， 可能产生堵塞问题。此外， 脂肪和 / 或益生菌可进一步被 封装以防止储存期间不利的相互作用并促进营养饮料中的溶解和乳状液的形成。
微量营养素的示例是所有维生素、 矿物质或其它日常饮食中被认为是必需的并 且在营养上数量巨大的营养物。矿物质、 维生素和其它可选地存在于婴儿配方中的营养 物的示例包括维生素 A、 维生素 B1、 维生素 B2、 维生素 B6、 维生素 B12、 维生素 E、 维生素 K、 维 生 素 C、 维 生 素 D、 叶 酸、 肌 醇 (inositol)、 尼 克 酸 (niacin)、 生 物 素 (biotin)、 泛酸 (pantothenicacid)、 胆碱 (choline)、 钙、 磷、 碘、 铁、 镁、 铜、 锌、 锰、 氯化物、 钾、 钠、 硒、 铬、 钼、 牛磺酸 (taurine)、 和 L- 肉碱 (L-carnitine)。矿物质通常以盐的形式添加。特殊矿物 质和其它维生素的存在与否和数量将根据目标群体而改变。
本发明的另一方面涉及一种从容纳在胶囊中的配料生产营养液体的饮料生产机 器， 该机器包括 ：
- 用于加热液体的装置， 和
- 用于将加热的液体供给到胶囊的装置，
其中， 该机器设计成将具有不同温度的至少两股分开的液体流并行地供给到容纳 在机器中的单个胶囊内。
因此， 一股液体流可具有至少 70 ℃的温度， 另一股液体流可具有小于 30 ℃的温 度。
这两股液体流的温度和体积可设定成使得它们的混合得到温度在 30℃和 50℃之 间、 优选在 35℃和 45℃之间的液体。
本发明的又一方面涉及一种饮料生产系统， 其包括上面提出的胶囊和饮料生产机 器， 该饮料生产机器具有 ：
- 用于容纳胶囊的装置， 和
- 将液体供应到胶囊的装置， 以及可选地， 随后供给气体 ( 空气， 氮气， ...) 以便排 空胶囊中的液体残留物的装置。
饮料生产机器可进一步包括 ：
- 用于打开胶囊的进口面的装置。
饮料生产机器可设计成能够在使胶囊中生产的饮料不接触饮料生产机器的部件 的情况下从胶囊获得该饮料。
本发明的又一方面涉及一种在饮料生产机器中从容纳于胶囊中的配料生产和分 送营养液体的方法， 所述配料包括对热敏感的生物活性配料， 例如益生菌， 该方法包括在机 器中加热液体和将已加热的液体注入胶囊的步骤， 其中， 所述注入步骤包括将具有不同温 度的至少两股分开的液体流依次地或并行地注入容纳在所述机器中的单个胶囊内。
特别地， 该方法包括以下步骤， 即， 将较低温度的液体流注入容纳对热敏感的生物 活性配料例如益生菌的隔室， 并将较高温度的液体流注入容纳其它配料的隔室。 因此， 在分 配的液体中能够保持对热敏感的生物活性配料的生活力或生物活性， 而足够热的液体仍然 能够与其它配料相互作用， 以便确保配料的热处理、 较好的溶解或混合以及对所期望的液 体最终 ( 例如温的 ) 温度的设定。
在并行地注入液体流的步骤中， 液体流被注入胶囊的两个分离的隔室中。
在依次注入液体流的步骤中， 液体流被注入相同的或分离的隔室中。
所述方法可进一步包括一后续步骤， 即， 在停止向胶囊内注入被加热的液体之后， 注入压力下的气体、 优选为压缩气体， 以完全排空胶囊。 该操作确保了胶囊中的残留液体被 排空。 结果， 操作更加清洁和更加卫生， 因为当从饮料生产设备移除胶囊时液体滴落较少或 者没有液体滴落。胶囊也更加环保， 可被更加容易地烧尽或循环利用。
当阅读下面对本发明的优选实施例的详细描述时， 本发明的其它特征、 优点和目 的将变得显而易见。
图 1 示出根据本发明的胶囊的示例， 其被放置在饮料制备设备的胶囊保持件中 ；
图 2A 和图 2B 示意性示出在胶囊的出口中具有抗微生物过滤器的胶囊 ；
图 3A 和图 3B 示意性示出在胶囊的主隔室中具有抗微生物过滤器的胶囊， 过滤器 限定另一个容纳益生菌的隔室 ；
图 4A、 4B 和 4C 示出带有封装的或微囊密封的益生菌的实施例 ；
图 5 示出具有分开隔室的胶囊， 在其中一个隔室中容纳有益生菌 ；
图 6A、 6B 和 6C 示出胶囊的实施例， 其中益生菌固定在胶囊的进口面上 ；
图 7A、 7B 和 7C 示出胶囊的实施例， 其中益生菌设置在分层支承件中 ；
图 8A、 8B 和 8C 示出胶囊的实施例， 其中益生菌设置在中心隔室中 ：
图 9A、 9B 和 9C 示出胶囊的实施例， 其中益生菌设置在环绕其它营养配料的外部隔 室中 ；
图 10A、 10B 和 10C 示出胶囊的实施例， 其中益生菌设置在通过阀系统与其它配料 隔开的隔室中 ；
图 11 示出胶囊的实施例， 其中益生菌设置在出口喷嘴 (spout) 中， 并且通过抗微 生物过滤器与其它配料隔开 ； 以及图 12 示出胶囊的另一实施例， 其中配料在包括益生菌的同一腔室中混合在一起， 并且胶囊中在腔室的上游设有抗微生物过滤器。
一般地， 本发明提出将大量营养素配料和对热敏感的配料如益生菌以及可选的益 生元装入胶囊。在这方面， 可以以如下布置方式将益生菌设置在胶囊中 ： 即， 能够将其它配 料和 / 或水中的不期望的微生物 ( 例如通过高温 ) 或者杀灭， 或者阻留在胶囊中 ( 例如通 过机械过滤 )。同时， 胶囊内益生菌的 CFU 计数 ( 存活或能存活的微生物 ) 或者其它对热敏 感的生物活性配料的生物活性不应当由于该杀灭或过滤操作而被不适当地降低。
首先， 将描述一种在胶囊内可与益生菌结合使用的抗微生物过滤器。
术语 “抗微生物过滤器” 是指一种过滤器， 其通过机械过滤或其它的污染物去除操 作显著减少该过滤器下游侧的存活微生物例如细菌的数量。 该术语还涵盖不同的可能过滤 介质， 如多微孔膜或者用于粘合微生物或以其它方式使微生物不活动的吸附基体。
本发明一般地涉及容纳饮料或食物配料的胶囊， 并特别适用于容纳婴儿配方的胶 囊， 该婴儿配方包括营养配料， 该营养配料包括 ： 蛋白质如乳清和酪蛋白、 脂质如奶或植物 脂肪、 碳水化合物源 ( 如乳糖、 蔗糖和 / 或麦芽糊精 ) 以及微量营养素。
优选地， 根据本发明的这种胶囊在生产场地在优选地被注满保护性气体如氮后被 密封， 并且在已经被放入相关的饮料或液体食物生产机器中时被打开。 优选地， 胶囊的打开 不是手动完成， 而是通过相关饮料生产机器的经消毒的部件和 / 或胶囊的内部机构完成。 该打开技术降低了胶囊内部被污染的风险。 胶囊被手动地或自动地输送到饮料生产机器的腔室。 胶囊被保持在腔室的限定位 置中。 通常在胶囊保持固定在腔室中的情况下实现将液体供给到胶囊内部和将营养液体排 出胶囊。
可基于宽范围的液体 - 配料相互作用来生产营养液体， 例如溶解、 冲煮 ( 泡制， brewing)、 提取、 混合、 悬浮等。溶解和悬浮在婴儿配方以粉末、 颗粒、 薄片或液体浓缩物配 料的形式存在于胶囊内部的情况下是优选的。
优选地， 通过相关的打开装置、 如机器的穿孔装置在胶囊的进口面处将胶囊打开。 另一方面， 在胶囊的出口面处可通过胶囊的集成打开装置或通过作为饮料生产机器的一部 分的相关打开装置形成一开口。打开装置可以是胶囊的面的穿孔装置， 也可以是阀 ( 例如， 硅树脂隔板 (septum))。
一种特别的打开机制是通过在胶囊内部压力建立将待打开的胶囊面推压到集成 的或外部的穿孔装置上。 可例如通过经胶囊的进口面将液体如水注入胶囊而引起该压力建 立。
优选使用集成的打开机构， 通过图 1 的实施例对其进行解释。该内部机构特别用 于所谓的 “直流 (direct flow)” 胶囊， 其中可在生产的液体不接触饮料生产机器的部件的 情况下从胶囊获得生产的液体。 这显然降低了饮料在已经由注入的液体与容纳在胶囊中的 配料之间的相互作用而在胶囊中生产之后被污染的风险。
下面参照附图中的图 1 简略地解释带有集成的打开装置的封闭胶囊的示例。
图 1 示出包括杯形基体 10 的胶囊 9， 该杯形基体 10 形状稳定且例如由塑料制成， 焊接在周向焊接边缘 13 处的盖膜 11 形成所述杯形基体 10 的周边。盖膜 11 可由例如夹层 件或金属箔制成。 附图标记 12 总体指示在过滤器 1 的上游设置在胶囊中的配料。 用于打开
根据本实施例的胶囊的系统包括设置在杯形基体 10 的底部中的盘 14 并包括穿刺构件 15。 穿刺构件 15 被封装在由杯形基体 10 和盖膜 11 形成的腔室中。因此该盘设置在杯的底部， 并因此形成较宽阔的区域， 在提取期间内部压力可分布在该区域上。由抗微生物过滤器 1 和盘 14 限定第二腔室 6。该第二腔室可容纳对热敏感的生物活性配料如益生菌微生物。第 二腔室的容积可小于第一腔室 12。在提取时， 将胶囊引入饮料生产机器、 即引入该机器的 保持件 61 中， 经由刺穿膜 11 的针状物 ( 未示出 ) 引入水， 在胶囊 9 中压力升高的作用下， 盘 14 受到朝向保持部件或可穿孔的出口壁 16 的、 向下的推动力， 使得穿刺构件 15 打开杯 形基体 10 的保持部件 16， 因而允许经由被穿孔的壁 16 中的一个或多个孔排出在胶囊 9 内 生产的饮料。应注意， 用于对热敏感的生物活性配料的第二腔室也可以设置在盘 14 和下部 壁 16 之间的空间中。
在胶囊的其它实施例中， 盘 14 可布置在腔室外部并位于可穿孔的出口壁 16 下方， 盘 14 的穿刺构件向上转动并通过朝向壁的向上推动力起作用以推动壁 16。 在这种情况下， 可穿孔的壁可以是沿杯形基体的周向边缘在内部密封的可穿孔膜。杯形基体可因此具有 用于引导从胶囊排出的液体的打开的下部出口。特别地， 这种实施例参照 EP1472156 的图 6-13 进行了详细描述。 在图 1 中附图标记 1 指示根据本发明的抗微生物结构或抗微生物过滤器。
如图 1 可见， 该过滤器设置在配料 12 的至少一部分和胶囊 9 的出口 16 之间。
优选地， 抗微生物过滤器可具有 1μm 或更小、 更优选为 0.5μm 或更小、 例如 0.2μm 的名义孔尺寸。
优选地， 过滤器 1 是有时也称为 “多微孔过滤器” 的膜式过滤器。例如， 过滤器可 由聚合物薄层制成并可具有小于 500μm、 优选为 10-300μm 的厚度。
优 选 地， 抗 微 生 物 过 滤 器 1 具 有 高 孔 隙 率 ( 例 如， 高达整个过滤器表面的 70-90％ )， 从而不会不适当地阻碍液体穿过过滤器 1 的流动。
抗微生物过滤器 1 可优选地与容纳奶粉和 / 或易于被细菌污染的其它婴儿配方成 分的胶囊一起使用。
现在参考图 2A-2B 和 3A-3B 解释本发明的其它实施例。以标记 3 表示的箭头指示 在胶囊 9 的进口侧 ( 顶侧 ) 上的液体、 例如水的输入流。标记 17 指示用于刺穿胶囊的进口 面并供给液体的装置， 该液体可例如是加压的热液体， 优选为水。
图 2A-2B 和 3A-3B 以胶囊的更加示意性的形式示出本发明的原理， 即， 没有明确示 出前面提及的胶囊的打开方式。
在图 2A-2B 的实施例中， 抗微生物过滤器 1 设置在胶囊 9 的出口喷嘴 4 中。在此 情况下， 胶囊中可仅具有一个至少部分地填充有饮料配料的主隔室 5。在过滤器 1 下方， 喷 嘴包括容纳对热敏感的生物活性配料、 特别是益生菌 6 的管状储器。该储器可通过下部膜 16 密封， 该膜在使用前被穿孔或者在胶囊内压力液体的作用下破裂或被穿孔。
注入的液体 3 的压力足以推动通过在液体 3 与隔室 5 中的配料间的相互作用生产 的饮料穿过过滤器 1。
如图 2B 和 3B 所示， 生成的液体然后可直接流 ( 例如滴 ) 入放置在胶囊 9 的出口 面下方的婴儿瓶 2 中。
在图 3A-3B 的实施例中， 抗微生物过滤器 1 布置成使得在胶囊 9 的出口喷嘴 4 和
用于配料的主隔室 5 之间存在一第二隔室 6。 如果需要， 该第二隔室 6 也可至少部分地填充 有配料， 特别是填充有不容易被细菌污染、 或者是与隔室 5 中的配料相比更不容易被细菌 污染的配料。
图 3A-3B 的实施例中的抗微生物过滤器 1 完全横跨胶囊 9 的内部， 而图 2 的实施 例中的抗微生物过滤器 1 仅部分地在胶囊 9 的内部的横截面 ( 当从上方观察时 ) 上延伸。
在图 3A-3B 的实施例中， 抗微生物过滤器与胶囊 9 的底部 20 隔开一定距离。在 此情况下， 优选地设置支撑壁以便支承过滤器膜并防止该膜在胶囊内液体压力的作用下撕 裂。支撑壁可以是例如放置在过滤器膜下方的塑料或金属格栅。
应当注意， 抗微生物过滤器 1 也可被放置在胶囊 9 的底部 20 上并且可完全覆盖或 部分覆盖底部 20。 抗微生物过滤器 1 可被密封到底部 20 的整个表面上， 也可以仅被密封到 底部 20 的部分表面上， 例如被密封到其边沿部分上。
抗微生物过滤器 1 优选地固定 ( 例如在 19 处密封 ) 在胶囊 9 的壁 18 的内侧上。 密封 19 可例如经由超声波焊接、 胶粘、 压配合等完成。密封确保了不会有饮料流过在过滤 器 1 与胶囊 9 的壁内侧之间的可能间隙。
从图 3A-3B 可清楚知道， 任何容纳在第二隔室 6、 即过滤器 1 的下游的配料将不被 抗微生物过滤器过滤， 并将在未经过滤的情况下到达容器 ( 瓶 )2。 应注意， 抗微生物过滤器 1 也可靠近盖膜设置在胶囊的主隔室 5 上方。在此情况 下， 隔室 5 容纳所有的配料， 包括对热敏感的生物活性配料。
根据本发明， 益生菌微生物在胶囊内储存期间优选地在 aw( 水活度 ) 减小的条件 下保持能存活的状态。通常， 益生菌微生物通过冷冻干燥或喷雾干燥 (EP0818529) 处理以 形成粉末。
图 4A-4C 示出关于如何在本发明的胶囊 9 中提供益生菌微生物 21 的另一实施例。 在该实施例中， 益生菌 21 被封装在胶囊 24 内， 即， 被密封的封装壁 24 包围。该胶囊可由当 存在热液体时退化的材料形成。
益生菌的封装本质上是宏观封装 ； 其尺寸在毫米量级以便充分地保护益生菌免受 热溶解液体的湿热影响。
图 4A-4C 示出本发明的另一方面， 其中向胶囊 9 的内部依次地或优选并行地独立 供给两股液体流 17、 22。这些液体流具有不同的温度， 例如分别为 20℃和 80℃。当利用这 种对胶囊 9 的内部进行的、 独立并行的或者时间上依次的、 温度不同的液体供给时， 首先， 高温流被供给到内部从而引起高温液体与营养配料 12 的相互作用。随着时间的推进， 胶囊 9 内部的该高温液体还将引起封装益生菌微生物 21 的封装壁 24 的退化 ( 例如， 溶解或分 散 ) 或者穿孔。
如图 4A-4C 所示， 当封装壁 24 消失或者至少能被透过时， 则开始低温注射 22 以便 在此低温环境下将益生菌微生物 21 冲到容器 2 中， 在容器 2 中带有已分散的微生物的该低 温液体与已经存在的高温营养液体混合。
高温液体供给和低温液体供给的温度和体积分别设定为使得所得到的、 结合有益 生菌的混合营养液体在例如 30℃和 50℃之间的范围内， 从而可立即供例如儿童食用。
尽管在图 4A-4C 中示出， 具有不同温度的两股不同的液体流的供给是分开的、 独 立供给 17、 22， 但是应当理解， 可以将单一的液体供给控制成使得在第一阶段中将第一温度
下的第一液体流供给到胶囊 9 的内部， 而在第二阶段中将具有不同温度的第二液体流供给 到胶囊 9 的内部。这可以例如通过一控制回路来实现， 该控制回路控制用于被供给的液体 的加热装置以及例如用于将 ( 例如加压的 ) 液体输送到胶囊 9 中的泵。
在图 5 的实施例中， 胶囊内部设有一将营养配料 12 与益生菌微生物 21 分开的竖 直隔离壁 23。
在此情况下， 向用于益生菌 21 的隔室的液体低温注射 22 可以与向具有其它营养 配料 12 的隔室的高温注射 17 同时进行。隔室壁 23 可以是完全不能被液体渗透的， 因此充 分地隔离容纳益生菌的隔室以避免益生菌与高温液体接触。
图 6A-6C 示出一实施例， 其中益生菌 21 容纳在一固定于胶囊 9 的顶面上的隔室 中。益生菌可例如结合在软的膜 25 中。
同样， 优选地第一液体注射装置 17 设计成将高温液体注入具有营养配料 12 的主 隔室中， 而同时， 第二液体注射装置 18 将低温液体注入由膜 25 封闭的、 益生菌所处的中心 隔室中。
通过注射装置 17 引入的高温注射液体将破坏配料 12 中最终存在的任何不期望的 微生物， 该配料可例如是速溶的配方粉末配料如奶粉。在此情况下， 经由高温注射 17 使奶 粉溶解。
通过注射装置 18 引入的低温注射液体将破坏位于胶囊中心的膜并释放胶囊中的 益生菌。
益生菌将与温度为 20℃的低温液体如水一起被输送到容器 2 中。同样， 容器 2 中 得到的混合液体将具有期望的 ( 可食用的 ) 温度。
特别地， 高温液体的注射可在低温液体的注射之前进行， 以便穿过胶囊依次释放 与液体混合的配料。 在此情况下， 益生菌绝对不会与高温液体接触， 从而确保当从胶囊分送 时益生菌的完整性。
图 7A-7C 示出根据本发明的胶囊的实施例， 其中益生菌 21 设置在层状支承件 26 中。
同样， 高温注射 17( 不居中 ) 将杀灭配料 12 中的病原体， 并引起这些配料 12 的溶 解， 该配料可例如是速溶的配方粉末如奶粉。
胶囊 9 中心区域的低温注射 18 将打开层状结构 26， 即， 层状结构 26 被迫打开并释 放益生菌 21。
同样， 益生菌将与低温液体一起被输送到容器 2 中。
图 8A-8C 示出一示例， 其中益生菌 21 设置在胶囊 9 的中心隔室 27 中， 该中心隔室 27 被胶囊 9 的主隔室环绕， 该主隔室容纳营养配料。
同样， 低温注射在该中心区域进行， 因而被注入用于益生菌 21 的隔室。益生菌将 与居中注射的低温液体一起被输送到容器 2 中。
图 9A-9C 示出一实施例， 其中营养配料 12 设置在胶囊 9 的中心隔室中， 而益生菌 12 设置在一不居中的隔室、 例如环绕用于营养配料 12 的主隔室的隔室中。在该示例中， 高 温注射 17 可比用于低温液体 18 的不居中注射更加靠近中心地进行。
在胶囊 9 设有中心出口 4 的情况下， 在益生菌隔室和主配料隔室之间的隔离壁 28 可设置成例如通过溶解或分散而被穿孔或变得多孔或消失 ( 参见指示通孔的附图标记29)， 从而确保益生菌与低温液体一起首先被输送到胶囊的出口 4、 然后被输送到容器 2 中。 隔离壁 28 也可具有受控的孔隙率以便控制、 例如延迟益生菌穿过壁。
图 10A-10C 示出一示例， 其中第一隔室中的益生菌 21 经由一垂直的隔离壁 23 与 第二隔室中的营养配料 12 隔开。在该实施例中， 可见一总体用标记 30 指示的阀系统， 当对 用于益生菌 21 的小腔室进行低温注射时， 压力可触发 ( 打开 ) 阀 30 以便释放益生菌 21， 该 益生菌将与低温液体一起被运送到容器 2 中。例如， 该阀可为诸如狭缝阀 (slit valve) 或 隔膜阀的单向硅树脂阀。
最后， 图 11A-11B 的实施例示出其中仅执行一个液体注射的装置。优选地， 该单一 液体注射在儿童或老年人可即刻食用的温度下进行。该温度在 30℃到 50℃的范围内。
在该示例中， 益生菌设置在胶囊 9 的出口 4 中， 并经由抗微生物过滤器 1 与包含不 期望的微生物的配料 12 隔开。
最后， 图 12 提出胶囊 9 的另一实施例， 其中胶囊仅具有一个容纳配料的腔室 5。 因 此， 该腔室保持有主营养配料， 即蛋白质、 碳水化合物、 脂质、 微量营养素等， 以及附加地保 持对热敏感的生物活性配料， 如益生菌。 胶囊还包括布置在腔室上游、 优选地在盖膜和腔室 之间的抗微生物过滤器。对于其它描述的实施例， 省略了胶囊在其底侧的开口和 / 或过滤 结构。 在此情况下， 通过供给液体 ( 优选为水 ) 的针状物穿过注射盖 11 进行单一液体注射， 所述液体的温度低于使对热敏感的配料容易退化、 被杀灭或以其它方式失去活性的温度。 优选地， 以一股流在大约 35(+/-5)℃的温度下将液体被供给到胶囊中。在盖 11 和过滤器 1 之间保持一定间隙以确保在无过滤器破裂危险的情况下插入针状物。在此情况下， 在注入 胶囊的液体与腔室 5 中的配料混合之前通过过滤器 1 从该液体中去除不期望的微生物。
当然， 在不脱离所附权利要求的范围的情况下， 本发明涵盖许多可能的变型和改 进。例如， 胶囊的可刺穿的盖可用带有预先制成的注射孔的盖代替。因此， 可通过没有形成 为针状物的管道将液体供给到胶囊内。 例如， 底部打开结构可用过滤液体的简单开口代替。 如果需要， 可将胶囊包装或包裹在气密的 / 不透气的包装件中， 该包装件可充满惰性气体。