用于通过过滤盘生产饮料的胶囊

技术领域

本发明涉及一种用于使用可提取产品制备适于饮用的饮料的胶囊以及一种用于生产此类胶囊的方法。

背景技术

已知用于使用泡制设备在压力下将液体(诸如水)供应到胶囊来制备饮料(诸如咖啡)的系统，该胶囊包括一剂饮料成分(即饮料物质)。胶囊通常包括杯形基体和凸缘状边缘，该杯形基体设置有用于接纳饮料物质的底部和侧壁。将杯体闭合的饮料输送箔附接到凸缘状边缘，所述饮料输送箔用于在泡制过程期间在压力下撕开。

通常，泡制设备包括用于接纳胶囊的隔室，诸如，用于覆盖杯体以及将杯体的凸缘压靠在设备的胶囊支承件上的胶囊保持架，该设备包括提取装置，例如，凹部和突起部。当液体填充在胶囊中时，内部的压力上升，并且箔被压靠在支承件的提取装置上，直到箔通常在棱锥形突起部的顶部边缘处的若干位置处破开，从而产生用于将饮料排出胶囊的小孔。EP0512470描述了一种用于密封胶囊的这种类型的提取方法。

WO2006111807A1涉及改善用于制成注入物(诸如浓缩咖啡)的机器和胶囊。通过封盖进行不透气密闭的胶囊在内部包括配备有滤纸盘的定距轮，并且胶囊可与可闭合机器一起使用，该可闭合机器设置有用于蒸汽注入的设备以及允许倾倒出胶囊中的注入物(诸如浓缩咖啡)的简单冲压设备。过滤器的存在防止即使非常细的粉末流出。

然而，滤纸盘的安置使得过滤器放置在距封盖最远距离处，并且加强件放置在滤纸和封盖之间。本构型存在若干问题。

首先，滤纸在提取期间承受高应力并且由于定距轮产生的大空隙而容易破裂。

其次，由于存在可能对饮料的质量(例如，咖啡的浓度和香味)不利的空隙，因此，损失(未使用)大量的胶囊中的饮料。

本发明旨在解决上述问题以及为生产胶囊提供便利。

为此，本发明涉及一种用于通过饮料泡制设备使用可提取产品生产饮料的胶囊，该胶囊包括：

杯体，该杯体包括由周向壁限定的腔体、在第一端部处闭合周向壁的底壁，以及在沿胶囊的轴向方向与第一端部相对的第二端部处连接到周向壁的外凸凸缘；

箔，该箔连接到凸缘并且在第二端部处闭合杯体，

饮料物质，该饮料物质填充在腔体中，

其中，它包括在饮料物质和箔之间配合在腔体中的过滤盘；过滤盘包括：

-框架，该框架包括与杯体的周向壁相邻放置的环形加强部分，和

-厚度较小的过滤膜，该过滤膜连接到环形加强部分；

其中，框架包括多个横向加强部分，该多个横向加强部分将由环形加强部分划定界限的内部区域分隔成沿轴向方向开口的多个开孔；并且其中，过滤膜覆盖多个开孔；并且，

其中，过滤盘以将过滤膜放置在箔和多个横向加强部分之间的方式定位在胶囊内部。

因此，过滤膜不那么容易损坏，而过滤盘保持刚性以减小变形，并且确保即使在冲泡期间也精确且易于定位到胶囊中。胶囊的填充容量也保持最佳。

优选地，径向加强部分形成径向辐条，优选地在盘的轴向中心合并。此类构型易于生产并且提供最佳刚度。

优选地，过滤膜与箔相邻，与箔的距离小于1.5mm，更优选地小于1.0mm。通过将过滤膜放置为尽可能靠近箔，减小膜的变形并且增加胶囊中的填充容量。

优选地，环形部分的周向表面朝向箔扩张。这确保与杯体的截顶周向壁紧密配合。这也限定了过滤盘在腔体中的轴向位置。另外，不需要在杯体中提供环形凹部或台阶以将过滤盘保持在适当的位置，并且这也通常使杯体的形成复杂化，尤其是对于通常由平坦箔例如通过深拉形成的基于铝的杯体。另外，由于不存在拐角，过滤盘与杯体的截顶匹配确保降低产品旁通的风险。

在一种模式下，过滤膜在一侧上密封到面向箔的框架的环形加强部分的平坦表面。优选地，过滤膜与杯体的凸缘齐平。因此，当箔变形并且抵靠泡制设备的提取装置破开时，过滤膜保持靠近箔并且由腔体的内部中的横向加强部分(例如，径向辐条)充分支承。还优化了胶囊的填充容量，尽可能地减少了容积损失。

在第二种模式下，框架包括：

-基座部件，该基座部件包括横向加强部分的第一部分，该第一部分具有用于保持过滤膜的向内环形台阶和多个横向加强部分，和

-保持环，该保持环包括横向加强部分的第二部分，该第二部分接合抵靠在基座部件的环形台阶中的过滤膜(22)，以用于将过滤器保持在适当的位置中。

优选地，基座部件和保持环连接在一起，诸如通过压配合和/或焊接。

在保持先前模式的优点的同时，提高了过滤盘的刚度。改善了过滤膜的连接，并且过滤膜在处理或储存期间不容易断开。还便于过滤盘的处理，以将其放置到胶囊中。过滤膜得到更好的保护，防止在处理期间发生意外穿孔。

在这种模式下，保持环可包括与基座部件的主横向加强部分轴向匹配的辅助横向加强部分，例如，辅助径向辐条配。在这种情况下，过滤膜在两个方向上受到保护以防止发生轴向变形。辅助横向加强部分还保护过滤膜在处理期间免受机械接触或手动接触。

优选地，过滤膜被压制在基座部件和保持环之间和/或被焊接到基座部件和/或保持环。

一般而言，过滤膜是由多孔纸材料(例如过滤纸)或非织造聚合物材料制成的。材料可以是聚氨酯、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯等。过滤膜可以是由可生物降解的和/或可堆肥的材料制成的。

框架可以是由注射聚合物材料制成的。例如，用于框架的材料可以是聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚苯乙烯等。具体地，框架可以是由可生物降解的和/或可堆肥的聚合物材料制成的。

优选地，饮料物质基本上是烘焙的并且研磨的咖啡粉末。“基本上”是指物质具有至少95％重量的限定材料。饮料物质可包括烘烤的并且研磨的咖啡粉末和可溶咖啡。饮料物质可包括绿咖啡、调味剂、甜味剂、香味剂、增白剂以及它们的组合物。饮料物质还可以基本上是非烘烤的并且研磨的咖啡，诸如可溶咖啡、叶茶、花草茶、热可可、巧克力、菊苣、乳制品、植物源牛奶以及它们的组合物。

本发明还涉及一种用于生产根据前述权利要求中任一项所述的用于进行饮料生产的胶囊的方法，该方法包括以下步骤：

-提供杯体，该杯体包括由周向壁限定的腔体、在第一端部处闭合周向壁的底部，以及在沿胶囊的轴向方向的第二端部处连接到周向壁的外凸凸缘；

-在腔体中填充饮料物质；

-将过滤盘放置在饮料物质的顶部上的腔体中，并且通过将框架压配合到杯体中，框架的环形表面与杯体的周向壁(9)相邻放置，

-将箔密封在杯体的凸缘上以闭合胶囊。

将参考类似的元件对本发明的这些方面和其它方面进行更详细地论述。应当理解，存在附图是为了进行示意性说明，并且不可用于限制所附权利要求书的范围。

附图说明

现在将通过参考附图的非限制性示例来对本发明进行进一步描述，其中：

图1示出了本发明的胶囊的第一实施方案的横截面透视图中的示意图；

图2示出了图1的胶囊的平面横截面中的示意图；

图3示出了图1和图2的胶囊的过滤盘的平面内部视图；

图4示出了图1和图2的胶囊的过滤盘的平面外部视图；

图5是沿图4的过滤盘的方向A-A的过滤盘的横截面视图；

图6示出了本发明的胶囊的第二实施方案的横截面透视图中的示意图；

图7示出了图6的胶囊的平面横截面中的示意图；

图8示出了图6和图7的胶囊的过滤盘的平面内部视图(腔体侧面)；

图9示出了图7和图8的胶囊的过滤盘的平面外部视图(箔侧面)；

图10是沿图8的过滤盘的方向B-B的过滤盘的横截面视图；

图11是本发明的饮料泡制设备和胶囊的系统的示意图。

具体实施方式

在图11的示意图中，在横截面视图中，表示了用于通过使用本发明的胶囊制备预定量的适于饮用的饮料的系统。系统1包括用于通过使用可提取产品生产饮料的胶囊2，以及饮料泡制设备3。设备包括用于接纳胶囊的胶囊保持架4。设备还包括用于支承胶囊的胶囊支承件5。胶囊保持架通常抵靠胶囊的外凸凸缘6闭合，该凸缘继而压靠胶囊支承件5的环形表面。

胶囊通常包括由凸缘6延伸的杯体7以及例如通过焊接连接到凸缘的箔8。杯体包括周向壁9以及在胶囊的入口侧面处或第一端部处的底壁10。箔闭合胶囊的出口侧面或第二端部。周向壁围绕中心轴线I旋转延伸，以形成例如略微截顶的壁。底壁10可以不必横向平坦，但可以向外凸出，例如截顶。杯体和箔8包围形成腔体11的内部空间，该腔体包括可提取产品12。在本示例中，胶囊最初是密封的，即闭合的，在使用之前不存在开口。

在图11的设备中，提供刺穿装置13，用于刺穿胶囊的底壁以在底壁中形成至少一个入口开口14，并且通过入口开口向可提取物质供应液体。

设备还包括饮料提取装置15，该饮料提取装置在本文具体体现为支承件5的突起部，用于破开(例如，撕开或刺穿)胶囊的箔。一旦腔体内部的液体压力超过阈值压力并且用足够的力将箔8压靠突起部15，就可以将突起部和封盖一起布置为用于撕开箔。箔可以是例如由铝制成的可撕开的箔，当接触突起部15时被撕开。

在非代表性实施方案中，可在使用胶囊之前剥离箔，剥离箔可包括用于帮助移除剥离箔的接片。在这种情况下，当将水注射到胶囊的腔体内部时，没有在腔体内部形成压力并且没有与提取设备1的突起部15接触。因此获得的咖啡是类似过滤的咖啡。

设备还包括液体源，例如水贮存器16和液体回路17，该液体源可包括由控制单元18控制的泵(未示出)和加热器。液体回路由液体入口19终止在胶囊保持架中，该液体入口定位在靠近胶囊的底部侧面处的刺穿装置13。可提供单向阀或止回阀(未示出)以防止回路中出现液体回流。

胶囊包括过滤盘20，将对与接下来的附图有关的过滤盘进行描述。

过滤盘20以将盘放置在箔8和饮料物质12之间的方式定位在胶囊内部，例如，在腔体11中。当液体流入通过饮料物质时，它通向破开的箔的路径必须不可避免地跨越过滤盘。通过确保过滤盘紧密配合在杯体中，并且更优选地与杯体的周向壁紧密配合来防止液体绕过盘。

根据图1至图5，过滤盘20优选地包括为盘和过滤膜22提供刚度的框架21，该过滤膜确保在泡制期间当流体从腔体11通过到打开的箔时对液体进行过滤。框架21包括环形加强部分23，该环形加强部分的形状和尺寸被设定成在限定的深度位置处紧密配合在杯体中。环形加强部分被设计成将过滤盘保持成尽可能靠近箔8，同时确保过滤膜得到适当保护。框架还包括多个横向加强部分24，诸如径向辐条。横向加强部分或径向辐条横向延伸并且将由环形加强部分划定界限的内部区域分隔为多个开孔25。开孔沿轴向方向(I)上延伸。过滤膜被布置成覆盖多个开孔。径向辐条可在过滤盘的中心处合并，但是也可以采用其它可能的设计。

优选地，过滤膜22放置在箔和多个加强部分或辐条之间。因此，当在冲泡期间由装置破开箔时，加强部分为过滤膜提供刚度，并且尤其是由加强部分减小过滤膜的向内偏转。

可通过环形加强部分23的扩张设计实现过滤盘紧密配合在杯体中。如图2和图5所示，环形加强部分具有朝向箔扩张的周向表面26。通过适当地确定环形部分的尺寸，可通过互补截顶的周向壁实现紧密配合。无需进一步连接，诸如粘附或焊接，并且通过压实箔和饮料物质而进一步保持过滤盘的轴向位置，该箔与盘相邻放置并且焊接到凸缘。

在图1至图5的模式中，过滤膜22可通过其它方式焊接或连接，诸如，粘附到环形部分23的较宽表面(在扩张端部上)。还可以仅仅通过焊接或粘附到加强部分24进行连接。

图6至图10中表示的本发明的第二种模式。在这种模式下，过滤器的不同之处在于，框架21由两个装配部件27、28形成，该框架将过滤膜22保持在适当的位置并且为盘提供更多刚度，从而限制过滤膜发生变形或损坏的风险。框架包括基座部件27和保持环28，该基座部件包括第一环形加强部分29和多个第一横向加强部分24，例如径向辐条，并且该保持环包括第二环形加强部分30和任选地多个第二横向加强部分31，例如，径向辐条。

基座部件27可包括将过滤膜保持在适当的位置的向内环形台阶32，即，过滤膜的周边配合在台阶中。保持环28在环形台阶32中接合抵靠过滤膜22，用于通过防止其翘起来将过滤膜保持或保持在适当的位置。

优选地，保持环28被焊接、夹持或夹紧到基座部件。在将保持环焊接到基座部件的情况下，保持环包括与台阶的内部周向表面34匹配的外部表面33；两个表面33、34诸如通过超声波密封或加热密封被焊接在一起。

优选地，保持环和基座部件由相同的聚合物材料或由具有焊接兼容性的不同材料制成。

在这种模式中，第一环形加强部分还包括周向表面26，当过滤盘配合在胶囊中时，该周向表面朝向箔扩张。周向表面的尺寸和形状被设定成与杯体的周向壁紧密配合。

如先前所述，过滤盘的框架21优选地是由注射刚性聚合物(诸如聚丙烯或聚酰胺)形成的。过滤膜22可以是由滤纸或非织造聚合物材料制成的。

元件、框架和过滤膜均可以是由可生物降解的和/或可堆肥的材料制成的。