用于饮料胶囊的可生物降解的顶部膜片

本发明总体上涉及饮料胶囊领域。特别地，本发明涉及饮料胶囊的可生物降解的顶部膜片。饮料胶囊的可生物降解的顶部膜片可被饮料制备机器的注入装置刺穿，该注入装置适于将提取液体在压力下注入到含有大量可溶和/或可提取的食物材料的封闭腔室内。值得注意的是，顶部膜片具有对于饮料胶囊有用的必要物理特性，同时是可生物降解的。用于饮料胶囊的可生物降解的顶部膜片包含至少一种聚羟基烷酸酯(PHA)。

饮料制备机器允许消费者在家制备各种类型的饮料，例如基于咖啡的饮料。

现今，用于在家制备饮料的大部分饮料制备机器包括由可容纳用于制备饮料的分份配料的机器制成的系统。此类部分可为软质的易理包(pod)或垫包或袋，但是越来越多的系统使用半刚性或刚性部分，诸如刚性易理包或胶囊。在下文中，应认为本发明的饮料机器是与刚性胶囊一同工作的饮料制备机器。

该机器包括用于容纳所述胶囊的接收器和流体注入系统，该流体注入系统用于使流体(优选为水)在压力下注入到所述胶囊中。在压力下被注入到胶囊中以用于制备咖啡饮料的水优选地为热的，即温度高于70℃。然而，在一些特定情形下，它也可处于环境温度下。在胶囊内容物的提取和/或溶解期间，胶囊腔室内部的压力针对溶解产品(对于可溶配料如奶粉、巧克力粉、速溶咖啡或速溶茶的溶解)通常为约1巴至8巴，并且针对烘焙且研磨的咖啡的提取为约2巴至12巴。

在压力下提取和/或溶解封闭胶囊的容纳物的原理是已知的，并且通常包括将胶囊限制在机器的接收器内，一般在采用穿刺注入元件(诸如安装在机器上的流体注入针)刺穿胶囊的面之后将一定量的加压水注入到胶囊中，使得在胶囊内部产生加压环境以提取物质或溶解物质，然后通过胶囊释放所提取的物质或溶解的物质。允许应用该原理的胶囊已经在例如EP1472156和EP 1784344 B1中有所描述。这些胶囊具有将饮料配料包封在腔室中的特定特征，该腔室由顶部膜片和底部膜片封闭，水通过该顶部膜片被注入，该底部膜片被构造成在腔室内的水压增大时进一步打开。在液体被注入到腔室内部后，压力使底部膜片变形，直到靠近所述底部膜片定位的打开元件刺穿变形的膜片，从而产生使在腔室内部制备的饮料朝向胶囊的外部，例如进入杯子中的通路。

如上所提到的，这些胶囊是通常由塑料材料制成的刚性胶囊。

制造的食物产品的包装是当今食品工业的重要部分，因为它确保食品安全、保持食品质量并且在生产过程、品牌交流和数字化中起重要作用。实际上，若干研究表明，对于大部分消费者来说，产品的包装是驱动购买决定的一个关键方面。

通常与包装相关的主要问题之一是包装废料的产生。根据欧盟统计局2017年的数据，欧盟每个居民产生了172.6千克包装废料。

行业通过纳入循环经济来解决该问题。为此，欧盟委员会最近传达了一项新的循环经济行动计划(欧盟委员会致欧洲议会、理事会、欧洲经济和社会委员会及区域委员会《为更清洁和更具竞争力的欧洲制定新的循环经济行动计划(A new Circular EconomyAction Plan For a cleaner and more competitive Europe)》，布鲁塞尔，2020年3月11日)。因此，欧盟需要加速向再生增长模式转型，该再生增长模式回馈地球多于索取，并朝着将其资源消耗保持在地球范围内的方向前进，因此，在未来十年内努力减少其消费足迹，将其循环材料使用率提高一倍。

为了实现这一点的一个步骤是提供可持续的食品包装。这种可持续性可以通过可再循环和/或可生物降解的食品包装来实现。

本发明的目的是丰富或改进现有技术水平，特别是提供一种用于饮料胶囊的可生物降解的顶部膜片，该顶部膜片具有在饮料提取期间可经受热和压力而不会产生不想要的变形或其他对于饮料制备的负面的后果的必要特性，或者至少为现有解决方案提供一种有用的替代方案。

发明人出乎意料地发现，本发明的目的可通过独立权利要求的主题实现。从属权利要求进一步拓展本发明的构想。

在第一方面，提供了一种根据权利要求1所述的胶囊。

该胶囊包括含有饮料配料的胶囊本体、顶部膜片、底部膜片和打开装置。

该胶囊本体包括:

-侧壁，该侧壁限定腔室并且在顶部开口和底部出口之间轴向延伸，饮料通过该底部出口被分配，和

-周向环形凸缘，该周向环形凸缘从顶部开口径向向外突出，所述凸缘包括相对于该开口与腔室相对的上表面，和相对的下表面。

优选地，胶囊本体由可生物降解或可堆肥的材料，诸如聚乳酸(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)、聚琥珀酸己二酸丁二醇酯(PBSA)和/或聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)制成。

胶囊的顶部膜片附接到胶囊本体的周向凸缘的上表面的至少一部分，封闭顶部开口，并且适于被刺破以将液体注入到胶囊中。

顶部膜片是可生物降解的并且包括由至少一种聚羟基烷酸酯(PHA)构成的至少一个膜。

胶囊的底部膜片设置在腔室内部。利用顶部膜片，它界定了填充有饮料配料的饮料配料室。该饮料配料可以是可溶的或可提取的饮料配料。

胶囊的打开装置设置在腔室内部并且在底部膜片下方。该打开装置被设计用于在配料腔室中的所注入的液体的压力升高的作用下通过与底部膜片的相对接合来打开胶囊。

优选地，这种打开装置由可生物降解或可堆肥的材料制成。

优选地，整个胶囊由可生物降解或可堆肥的材料制成。

如本说明书中所用，词语“包括”、“包含”和类似词语不应理解为具有排他性或穷举性的含义。换句话讲，这些词语旨在意指“包括，但不限于”。

本发明人已经表明，用于饮料胶囊的可生物降解的顶部膜片(其中该顶部膜片包含至少一种聚羟基烷酸酯(PHA))实现了本发明的目的。

本发明人已经用包括包含与生物聚合物共混的PHA的层和包含聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)的层的顶部膜片实现了特别好的结果。在本发明的一个优选的实施方案中，顶部膜片包括夹在两个包含与生物聚合物共混的PHA的层之间的包含PBS的层。

图4示出了本发明人已经制备的并且实现了本发明的目的根据本发明的可生物降解的顶部膜片的膜片结构的示例。

因此，本发明部分涉及用于饮料胶囊的可生物降解的顶部膜片，该顶部膜片包含至少一种聚羟基烷酸酯(PHA)。该可生物降解的顶部膜片可被饮料制备机器的注入装置刺穿，该注入装置适于在压力下将提取液体注入到含有大量可溶和/或可提取的食物材料的封闭腔室内。含有大量可溶和/或可提取的食物材料的封闭腔室可以是饮料胶囊的一部分或者可以是饮料胶囊。

饮料制备机器的注入装置刺穿顶部膜片。例如，注入装置可以是一个或多个液体注入空心针。当将液体注入到胶囊隔室中时，压力会累积增大，这用作提取胶囊内部所含有的大量可溶和/或可提取的食物材料的提取手段。

PHA在本领域中是众所周知的。PHA在可生物降解的聚合物市场中受到越来越多的关注，这是由于它们的有希望的特性，诸如在不同环境中(不仅仅在堆肥工厂中)的高的可生物降解性，和加工通用性；参见例如eXPRESS Polymer Letters第8卷，第11期(2014)791-808。

许多PHA可商购获得。例如，对于本发明的顶部膜片，该至少一种PHA可选自由P(3HB-共-3HV)、PHB共聚物、P(3HB-共-3HHx)、P(3HB-共-4HB)、P(3HB)、P(3HB-共-3HV)、P(3HB-共-3HO)、P(3HB-共-3Hod)或它们的组合组成的组。

可生物降解的顶部膜片可由具有至少30重量％的PHA的密封剂层组成。本发明人已经发现这确保了在提取过程中的紧密密封。

如果在将例如热水在压力下注入到胶囊中之后将注入装置从胶囊中取出，则顶部膜片必须重新封闭由注入装置引起的穿孔。否则，由于在胶囊已经被使用之后残留在胶囊隔室内部的残余压力，液体射流(常常被称为“鲸鱼效应”)可以穿过被注入装置刺穿的孔洞从胶囊顶部膜片喷出。此种鲸鱼效应可能随机且不频繁地发生，但这是不期望的，因为这是事故和缺乏清洁的潜在原因。

厚顶部膜片将比薄顶部膜片更有效地防止这种鲸鱼效应。另一方面，薄的顶部膜片将能够比厚的顶部膜片更快地生物降解。

优选地，在所述流体注入装置已经从顶部膜片移除之后，顶部膜片能够承受至少1巴、优选地至少3巴、更优选地至少5巴的流体压力而不渗漏。

本发明人已经发现，如果可生物降解的顶部膜片具有在约120μm至150μm范围内的材料厚度，则可以确保最佳的可生物降解性，同时可以有效地避免鲸鱼效应。

在含PHA的层的顶部可以添加一个或多个屏障层。进一步地，可以添加印刷层，因为例如许多饮料胶囊使用编码系统来确保最佳的饮料提取条件。例如，EP3107433 A1描述了此种编码系统。

顶部膜片还必须在注入过程期间承受一定的压力。例如，在咖啡的情况下，此种饮料提取机器在高压下将热水注入到胶囊中，并且在高压下在几秒钟内提取咖啡粉。因此，根据本发明的可生物降解的顶部膜片可能能够承受至少7巴、至少9巴或至少11巴的压力。根据本发明的可生物降解的顶部膜片可能能够承受这样的压力至少5s的时间、至少10s的时间或至少15s的时间。

提取可以用在约5ml-250ml，例如10ml-100ml范围内的体积的流体(例如水)进行。如果提取的饮料是芮斯崔朵(ristretto)，则水的体积可以在20ml-30ml的范围内。如果提取的饮料是浓缩咖啡(expresso)，则水的体积可以在30ml-50ml的范围内。如果提取的饮料是双倍浓缩咖啡(expresso double)，则水的体积可以在50ml-100ml的范围内。如果提取的饮料是廊构咖啡(coffee lungo)，则水的体积可以在100ml-150ml的范围内。

在提取过程期间，泡沫层可在胶囊中和所得饮料上形成。例如，顶部膜片可能能够经受允许在提取的饮料上产生在约2mm与5mm范围内(例如在约3mm与4mm范围内)的平均泡沫高度的过程条件。

有利地，根据本发明的可生物降解的顶部膜片可以包括杨氏模量低于150GPa的弹性材料。由于材料的弹性，顶部膜片可以容易地在机器的液体注入装置移动穿过时被刺穿并且变形。然后，在液体已经被注入到胶囊中之后，注入装置从胶囊中被移除，并且顶部膜片由于其弹性而以密封方式重新封闭。

当本发明的可生物降解的顶部膜片具有多层结构(例如，包含两层或更多层或三层或更多层的结构)时，本发明人已经实现了特别有希望的结果。

例如，当本发明的可生物降解的顶部膜片具有两层，例如以下两层时，本发明人已经实现了优异的结果：

-包含与一种或多种生物聚合物共混的至少一种PHA的第一层，和

-包含聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)的第二层。

发明人进一步成功地测试了另外的膜片结构。图4示出了此类膜片结构的示例。因此，根据本发明的包含至少一种聚羟基烷酸酯(PHA)的可生物降解的顶部膜片可进一步适于允许进一步官能化，诸如在该顶部膜片上应用反向印刷以及/或者引入进一步和/或改进的屏障性能的可能性。可以将顶部膜片的不同层共挤出。可以层压为允许反向印刷和提高屏障性能而添加的层。可施加涂层以避免粘附到密封头并允许宽的温度处理窗口。

因此，在根据本发明的可生物降解的顶部膜片中，该顶部膜片可包括:

-PHA共混物层、PBS层和透明粘合剂涂层，

-PHA共混物层、PBS层和硫化纸+粘合剂层，

-PHA共混物层、PBS层和再生纤维素+粘合剂层，

-金属化的PHA共混物层、PBS层和透明粘合剂涂层，

-金属化的PHA共混物层、PBS层和硫化纸+粘合剂层，

-金属化的PHA共混物层、PBS层和再生纤维素+粘合剂层，PHA共混物层、PBS层、第二PHA共混物层和透明粘合剂涂层，

-PHA共混物层、PBS层、第二PHA共混物层和硫化纸+粘合剂层，

-PHA共混物层、PBS层、第二PHA共混物层和再生纤维素+粘合剂层，

-PHA共混物层、PBS层、金属化的PHA共混物层和透明粘合剂涂层，

-PHA共混物层、PBS层、金属化的PHA共混物层和硫化纸+粘合剂层，或

-PHA共混物层、PBS层、金属化的PHA共混物层和再生纤维素+粘合剂层。

例如，在根据本发明的可生物降解的顶部膜片中，顶部膜片可以从饮料胶囊的内部到饮料胶囊的外部包括：

-PHA共混物层、PBS层和透明粘合剂涂层，

-PHA共混物层、PBS层和硫化纸+粘合剂层，

-PHA共混物层、PBS层和再生纤维素+粘合剂层，

-金属化的PHA共混物层、PBS层和透明粘合剂涂层，

-金属化的PHA共混物层、PBS层和硫化纸+粘合剂层，

-金属化的PHA共混物层、PBS层和再生纤维素+粘合剂层，

-PHA共混物层、PBS层、第二PHA共混物层和透明粘合剂涂层，

-PHA共混物层、PBS层、第二PHA共混物层和硫化纸+粘合剂层，

-PHA共混物层、PBS层、第二PHA共混物层和再生纤维素+粘合剂层，

-PHA共混物层、PBS层、金属化的PHA共混物层和透明粘合剂涂层，

-PHA共混物层、PBS层、金属化PHA共混物层和硫化纸+粘合剂层，或

-PHA共混物层、PBS层、金属化的PHA共混物层和再生纤维素+粘合剂层。

不希望被理论所束缚，本发明人目前相信，根据本发明的可生物降解的顶部膜片的PBS层通过允许一些伸长而不断裂而有助于顶部膜片承受高压的能力。根据本发明的可生物降解的顶部膜片可以被适当地刺穿，同时避免在高压和高温下的渗漏，这似乎是通过使用PHA和/或PHA共混物实现的。

特别地，至少顶部膜片的适于被刺破以进行液体注入的部分可具有:

-高于1MPa，优选地高于5MPa，更优选地高于10MPa的拉伸强度，和

-大于100％，优选地大于500％的断裂伸长率。

这样的顶部膜片在所述流体注入装置已经从其移除之后以密封方式再次封闭。

在一个优选的实施方案中，顶部膜片是多层膜，并且该多层膜至少包括:

-由与一种或多种生物聚合物共混的PHA构成的第一层膜，和

-由至少一种聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)构成的第二层膜。

通常，多层膜包括底部层膜，所述底部层被构造成密封到胶囊本体的周向凸缘的上表面的至少一部分，并且优选地这种底部层膜不同于由至少一种聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)构成的第二层膜。因此，优选包含PBS的层在制备过程中不与饮料接触。

例如，包含与一种或多种生物聚合物共混的至少一种PHA的层可以是密封剂层。该生物聚合物可选自由乙烯乙烯醇(EVOH)、聚乙烯醇(PVOH)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、聚砜、聚醚砜、纤维素、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、三乙酸纤维素、PLA、PBS或它们的组合组成的组。

外层可包含聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)或由聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)组成。PBS可以是例如由生物基琥珀酸和1,4-丁二醇的聚合产生的生物基聚琥珀酸丁二醇酯(bioPBS)。可以在外层上施加印刷层和/或水蒸汽透过(WVT)屏障层。印刷层(其可以是基于纸的层)可以通过层压施加。例如，可以通过金属化来施加WVT屏障层。

本发明人使用厚度低于150μm，例如在约50μm-150μm的范围内的根据本发明的可生物降解的顶部膜片获得了非常好的结果，其中所述顶部膜片具有厚度低于90μm，例如在约30μm-90μm的范围内的密封剂层；和/或具有厚度低于60μm，例如在约20μm-60μm的范围内的外层。

进一步地，例如，当本发明的可生物降解的顶部膜片具有三层，例如以下三层时，本发明人已经实现了优异的结果:

-包含与一种或多种生物聚合物共混的至少一种PHA的底部层，和

-包含聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)的内层

-顶部层。

所谓底部层意指附接于本体胶囊的凸缘并且在制备过程中与饮料接触的层，而所谓顶部层意指面向胶囊外部的层。

例如，包含与一种或多种生物聚合物共混的至少一种PHA的底部层可以是密封剂层。该生物聚合物可选自由乙烯乙烯醇(EVOH)、聚乙烯醇(PVOH)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、聚砜、聚醚砜、纤维素、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、三乙酸纤维素、PLA、PBS或它们的组合组成的组。

内层可包含PBS或生物PBS或者由PBS或生物PBS组成。可以在内层上施加顶部印刷层和/或水蒸气透过(WVT)屏障层。印刷层(其可以是基于纸的层)可以通过层压施加。例如，可以通过金属化来施加WVT屏障层。

本发明人使用根据本发明的可生物降解的顶部膜片获得了非常好的结果，其中该可生物降解的顶部膜片具有总厚度低于120μm，例如在约40μm-120μm的范围内的三层；其中所述顶部膜片具有厚度低于90μm，例如在约30μm-90μm的范围内的密封剂层；和/或具有厚度低于50μm，例如在约5μm-50μm范围内的内层和/或外层。

可以将包含两层或三层的根据本发明的可生物降解的顶部膜片共挤出。

因此，根据本发明的可生物降解的顶部膜片可通过包括以下步骤的方法来制造：将包含与一种或多种生物聚合物共混的至少一种PHA的层和包含PBS的层共挤出。

该方法还可以包括在该包含PBS的层上层压印刷层和WVT屏障层的步骤。

本发明人已经实现了根据本发明的可生物降解的顶部膜片的优异的生物降解速率。例如，本发明人能够证明，使用用于PHA的专用菌株和与工业堆肥类似的加热条件，至少90重量％的根据本发明的可生物降解的顶部膜片可以在22天期间生物降解。

因此，根据本发明的可生物降解的顶部膜片可以是可堆肥的，例如在工业或家庭堆肥条件下可堆肥的。

在第二方面中，提供了一种如上所述的胶囊和饮料制备机器组成的系统，所述机器包括用于在压力下将提取液体注入到腔室内部或腔室中的液体注入空心针。

优选地，该系统的饮料制备机器包括：

-胶囊容置器，该胶囊容置器用于在饮料制备机器中接收和容置胶囊，

-胶囊容置器接收区域，该胶囊容置器接收区域用于插入可移除的该胶囊容置器，并且

液体注入空心针和插入的胶囊容置器能够彼此相对移动，使得液体注入空心针刺破该胶囊的顶部膜片。

在最后一个方面，提供了如上所述的胶囊在这种系统中的用途。

在本申请中，术语“顶部”、“底部”用于描述本发明特征的关系定位。这些术语应理解为是指如图1、图2、图3A、图3B所示当定位在饮料制备机器中以用于生产饮料时处于其正常取向的胶囊。

本领域的技术人员将理解，他们可自由地合并本文所公开的本发明的所有特征。可组合针对本发明的产品所描述的特征。另外，可组合针对本发明的不同实施方案所描述的特征。

尽管以举例的方式对本发明进行了描述，但应当理解，在不脱离权利要求书中所定义的本发明范围的前提下，可作出变型和修改。

此外，对于具体的特征如果存在已知的等同物，则应如同在本说明书中明确提到的那样来并入此类等同物。参见附图和非限制性实施例后，本发明的另外的优点和特征将变得显而易见。

附图说明

当结合附图阅读本发明的实施方案的以下详细描述时，本发明的另外特征、优点和目的对于技术人员而言将变得显而易见。在例如为了清楚起见从图中省略了数字的情况下，对应的特征仍可以存在于图中。

-图1示出了根据本发明的胶囊的示意性截面，

-图2示出了根据本发明的胶囊和饮料制备机器组成的系统，

-图3A和图3B是图1和图2的胶囊和胶囊容置器在两种不同操作中的截面图，

-图4示出了根据本发明的可生物降解的顶部膜片的结构的示例。

具体实施方式

图1示意性地示出了在本发明的系统中使用的胶囊1。

胶囊1包括胶囊本体2，该胶囊本体具有从底部朝向顶部轴向延伸的一个或多个侧壁22。侧壁朝向顶部开口23延伸。在顶部开口23处，该本体包括周向凸缘24，该周向凸缘从侧壁径向向外延伸并且沿着该开口的圆周连续延伸。通常，凸缘24通过连接部分243与胶囊本体连接。例如，在连接部分243处，侧壁22可以过渡为凸缘24。

凸缘24通常与一个或多个侧壁22一体地形成。凸缘包括面向顶部的上表面241，和下表面242。下表面优选地包括平坦表面或由平坦表面组成。

一般地，如图2的透视图所示，本体胶囊的任何横向横截面从底部到顶部都是圆形的，并且凸缘也是圆形的。

侧壁界定用于包含可溶和/或可提取的饮料配料的腔室21。

这种可溶饮料配料是水溶性粉末配料，并且可以选自以下的清单：速溶咖啡粉末、奶粉末、奶油粉末、速溶茶粉末、可可粉末、汤粉末、水果粉末或所述粉末的混合物。粉末能够是凝聚的或烧制的。

包中包装的这种饮料配料也可以是一种能够被提取或输注的配料，如烘焙且研磨的咖啡，或茶叶。在所述实施方案中，对饮料配料进行水提取。

胶囊包括顶部膜片3，该顶部膜片被固定、密封或附接到周向凸缘的上表面241的至少一部分，并且因此覆盖和封闭顶部开口23。

如图3B所示，这种顶部膜片适于被刺破以将液体注入到胶囊中。优选地，该顶部膜片可被饮料制备机器的注入针刺穿，该注入针适于在压力下将提取液体注入到腔室内部或腔室中。优选地，通过诸如WO2006/082064或WO2008/107281中所述的水注入针在一个单一位置进行刺破操作。

术语“顶部膜片”应被理解为被机器的注入针刺穿的膜片，这与“底部膜片”(诸如下文所述)相反，“底部膜片”应被理解为位于胶囊1的对立侧上的膜片。

胶囊包括封闭腔室21的底部的底部膜片4。因此，可溶和/或可提取的饮料配料被封装在顶部膜片和底部膜片之间。顶部膜片和底部膜片界定腔室(配料腔室22)的内部空间，该内部空间被构造成容置用于制备饮料的饮料配料。

在一个实施方案中，分配器壁6可延伸穿过腔室的内部截面，从而限定用于配料的下部子腔室和用于液体的上部分配腔室。这种分配器壁包括小孔洞以将液体均匀地分配在配料上。

胶囊包括打开装置5，该打开装置适于在注入所述液体期间在腔室中的液体压力增加的作用下通过与底部膜片4的相对接合来打开腔室。打开装置5可包括刚性板51，该刚性板在它的向上朝着底部膜片4翻转的表面上包括打开元件52，诸如尖状物(spike)、锥形或金字塔形状体(任选地在其端部被截断)，该打开元件可抵靠着面向打开装置的底部膜片4形成突起和凹陷。打开装置5一般可以被称为“金字塔形板”。在液体注入到腔室4内部后，压力会累积增大，这使底部膜片4抵靠打开装置5变形，直到底部膜片被刺穿，从而为在胶囊1内部制备的饮料依次在腔室21和打开装置5下方产生通路。表述“接合”可意指，例如，打开装置或第二膜片，或者替代地二者可相对于彼此移动以实现打开。

通常，胶囊本体包括位于打开装置5下方的底部饮料出口25。胶囊本体的底部优选地在打开装置下方延伸以容置所述打开装置并且将饮料收集到此饮料出口25，该饮料出口将饮料分配到胶囊1的外部，例如分配到杯子中。

顶部膜片3以这样的方式被固定到凸缘24，即使得注入到腔室21中的提取液体将内部压力增加到获得打开装置5对变形的底部膜片4的刺穿所必需的压力。顶部膜片3因此以这样的方式被固定到该凸缘，即使得该顶部膜片至少在腔室内部达到限定压力之前不会脱离。该限定压力可以是至少2巴，优选地至少3巴或至少6巴。因此，固定作用使得胶囊1在饮料制备期间不会经由凸缘和顶部膜片之间的界面渗漏。

优选地，至少胶囊本体2和顶部膜片3由可堆肥材料制成，甚至更优选地，胶囊的所有元件由(全部)可堆肥的材料制成和/或含有(全部)可堆肥的物质。

通常，顶部膜片3通过热密封附接至凸缘24，无论有没有添加密封剂。因此，在顶部膜片和凸缘之间形成密封。

图2示出了如上所述的胶囊1和被构造成从所述胶囊制备饮料的饮料制备机器10组成的系统。该机器包括胶囊容置器11，该胶囊容置器可从机器移除并且包括用于引入胶囊的本体的接收区域111，同时该本体的凸缘24被支撑在该容置器的周向轮缘112上。然后，胶囊容置器可被插入在机器的接收区域13中以制备饮料。

该机器包括用于插入可移除胶囊容置器的胶囊容置器接收区域13，其中胶囊容置器可被插入以制备饮料。

另外，该机器在用于胶囊容置器的接收区域13上方包括液体注入装置12，该液体注入装置具有注入构件121，精确地说是被构造成刺穿顶部膜片3并且将水注入到胶囊内部的空心针。该注入装置和胶囊容置器能够相对运动，以便夹紧胶囊的周向环形凸缘。

然后，胶囊容置器11可定位在接收区域13内部的两个位置中，如图3A和图3B所示。

在图3A中，胶囊容置器11刚刚被引入到接收区域13内部，并且在图3B中，液体注入板12被移动到插入的胶囊容置器并且将胶囊的周向环形凸缘24夹紧在容置器的周向轮缘112与注入板12之间。

图4示出了可用于图1的胶囊中和图2A、图2B和图3的系统内的可生物降解的顶部膜片3的结构。

所有这些顶部膜片都是多层膜，该多层膜至少包括:

-由与一种或多种生物聚合物共混的PHA构成的第一层膜31，和

-由至少一种聚琥珀酸丁二醇酯(PBS)构成的第二层膜32。

-提供了使得能够印刷或创建水蒸气透过屏障的第三层膜33。

第一层31附接到胶囊本体的凸缘并且优选地包含密封剂。

在一些实施方案中，顶部膜片3可包含与一种或多种生物聚合物共混的PHA的两个第一层膜31、31'，该两个第一层膜围绕至少一种PBS的第二层。

实施例1：咖啡饮料的提取

将包含PHA共混物层、PBS层和第二PHA共混物层的根据本发明的PHA可生物降解的顶部膜片制备为150μm厚，并且如图1所示附接到饮料胶囊。该胶囊的本体由PHA制成。在高压(5巴-9巴)下用长时间提取(25秒-30秒)咖啡通过顶部膜片填充该饮料胶囊。

如商业咖啡那样(包括使用热密封装置来实现热密封)制备样品。用纸保护密封头，以使顶部膜片不粘附。

甚至在具有最长提取时间和最高压力的饮料制备期间也没有观察到渗漏。

实施例2：耐爆裂性测试

由于在咖啡情况下的提取从不产生高于10巴的压力，因此创建了对爆裂测试的阻力以检查在哪个压力下顶部膜片将从胶囊的凸缘脱离。

用于此种测量的程序包括以下步骤:a)在气密条件下将待测试的胶囊放置在钟形件中；b)将压缩空气(6巴)引入到钟形件内部并且穿过胶囊底部处的孔洞，并且测量钟形件内部的压力；被测试的胶囊可以是空的(没有打开装置和底部膜片)，或者如果存在打开装置和底部膜片，则穿过底部孔洞引入的空气容易刺穿底部膜片或壁；在这两种情况下，顶部膜片的耐爆裂性的结果是相同的；以及c)等待顶部膜片爆裂并且测量相应的压力。

结果表明，具有150μm顶部膜片的诸如实施例1中所限定的胶囊能够承受10巴至11巴，而具有120μm顶部膜片的可比较胶囊能够承受7巴至9巴。