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CN101992907A - 具有便于穿孔以用于注水的结构的制备咖啡提取物的胶囊 - Google Patents

具有便于穿孔以用于注水的结构的制备咖啡提取物的胶囊 Download PDF

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CN101992907A
CN101992907A CN2010102578338A CN201010257833A CN101992907A CN 101992907 A CN101992907 A CN 101992907A CN 2010102578338 A CN2010102578338 A CN 2010102578338A CN 201010257833 A CN201010257833 A CN 201010257833A CN 101992907 A CN101992907 A CN 101992907A
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CN
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coffee
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blade
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CN2010102578338A
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A·约阿基姆
A·科莱普
P·博尔内
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Nestec SA
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Societe dAssistance Technique pour Produits Nestle SA
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Abstract

本发明涉及一种具有便于穿孔以用于注水的结构的制备咖啡提取物的胶囊。所述胶囊用于从容纳在胶囊内的咖啡和通过注水装置在压力下注入胶囊内的热水制备咖啡提取物，所述胶囊包括：包括边沿、侧壁和进口壁的截头锥形体部，所述进口壁包括平坦或凸出的部分，密封到体部的边沿上的下部输送壁，容纳在胶囊内的预定剂量的咖啡，其中，所述平坦或凸出的部分具有浮凸或者凹陷的结构，所述浮凸或者凹陷的结构设置成有助于注射装置的刀片穿孔，并且在具有预定半径R1的大致为圆形的路径上延伸，所述半径R1与注射装置的刀片沿其延伸的圆形路径的半径R2相等。

Description

具有便于穿孔以用于注水的结构的制备咖啡提取物的胶囊
技术领域
本发明涉及一种胶囊，该胶囊通过使用具有穿孔刀片的注水装置将压力下的热水注入胶囊内，从而由容纳在胶囊内的咖啡来制备咖啡提取物。本发明还涉及一种胶囊系统，该系统包括与饮料生产设备中的注水装置相关联的本发明的胶囊。
背景技术
本发明的背景是容纳饮料或其它食物配料的胶囊的领域。通过这些配料与液体的相互作用，可生产诸如咖啡、茶的饮料或者诸如汤的其它食物。所述相互作用可基于在具有诸如水的液体稀释剂的情况下饮料物质的提取、混合或溶解的原理。
本发明的胶囊尤其适合于容纳研磨咖啡，以便通过将压力下的热水注入胶囊并且从该胶囊获得咖啡饮料来生产咖啡饮料。
用于从容纳物质的胶囊获得流体食物的系统和方法例如从EP512470A已知。因此，所述胶囊被壁封闭，所述壁优选为液体不能渗透的壁，其包括进口壁，该进口壁仅在使用过程中例如当胶囊被引入(饮料生产)设备时才被刺破以注入水。
EP1299022B1中公开了一种改进，即，提供一种具有与中心注射导管分离的一系列刀片的注射装置。与利用单一注射针形成的中心穿孔相比，这可以获得更好的流动分布。这种装置适用于由薄铝制成的胶囊体部，因为铝由于其机械性质而易于穿孔。并且，由于可以很好地限定穿孔的尺寸和几何形状，这些穿孔可在胶囊内的配料层上提供良好的流动分布。但是，已知的实施方式具有下述缺点，即，某些由更具有弹性的材料例如聚合物制成的胶囊难于以重复方式穿刺，从而不能很好地限定所得到的穿孔的尺寸和几何形状。尤其是具有塑料壁或者可生物降解的聚合物的胶囊，这些材料较难刺穿并且装置的穿刺构件会较快地变钝。因此，新的胶囊不能被正确地刺穿，例如，胶囊被部分地或者不充分地刺穿，这使得胶囊内液体的流动分布不理想，从而影响提取物的品质。饮料制备装置也必须重返维修或保养站，以便修理或更换已经损坏的穿刺构件。
发明内容
本发明的目的是通过提供一种胶囊来解决上述问题，所述胶囊更易于穿孔，从而确保提取物的良好品质，并且不会损坏现有技术的注射装置。
WO2010/041179涉及具有上壁的用于制备饮料的胶囊，所述上壁的内表面上具有当内部元件在其上施加力时适于被移动的薄弱区域。
本发明涉及一种胶囊，所述胶囊用于从容纳在胶囊内的咖啡和通过注水装置在压力下注入胶囊内的热水制备咖啡提取物，所述胶囊包括：
截头锥形体部，该截头锥形体部包括边沿、侧壁和进口壁；所述进口壁包括平坦或凸出的部分，
密封到体部的边沿上的下部输送壁，
胶囊内的预定剂量的咖啡，
其中，所述平坦或凸出的部分具有浮凸或者凹陷的结构，
所述浮凸或者凹陷的结构设置成有助于注水装置的刀片从其中穿透，并且在具有预定半径R1的大致为圆形的路径上延伸，所述半径R1与注水装置的刀片沿其延伸的圆形路径的半径R2相等。
在第一模式中，所述结构形成半径为R1的连续的凹陷的圆形或环状部分。
在第二模式中，所述结构形成多个半径为R1的弓形的凹陷部分。
在第三模式中，所述结构形成半径为R1的连续的圆形或环形凸起。凸起结构的优点是实质上增加了结构周围的局部刚性，从而有助于穿孔。
在第四模式中，所述结构形成沿半径为R1的圆形路径延伸的多个不连续的凸起部分。
通常，所述结构优选形成与所述结构外部的进口壁的厚度相比厚度局部减小的进口壁。因此，与胶囊体部的其他部分相比，所述结构中的穿孔阻力减小，这不但有助于刀片穿刺，还提供了几何形状和尺寸较好地限定的穿孔。
在第五模式中，所述结构包括半径为R1的环形凹陷部分，该环形凹陷部分包括多个注射孔和密封在内壁上从而密封地覆盖注射孔的气密膜。
在上述所有模式中，所述体部优选由自立式的整体模制的杯状件构成，该杯状件至少形成进口壁和侧壁以及优选的边沿。
在第六模式中，所述结构由被支承在刚性框架上的多孔膜或者一个或多个过滤器形成。所述框架可形成数个将多孔部分隔开的支柱/支腿，所述多孔部分形成有助于刀片穿孔的结构。
在第七模式中，所述结构形成一条或者多条薄弱线。这些线可以分布成如第一实施例中那样的圆，或者优选分布成一系列横向定向并且沿半径为R1的圆形路径分布的线。更加优选地，通过诸如激光或者机械刻划(scoring)来减小进口壁的厚度从而得到所述线。
在第八模式中，所述结构由与胶囊的侧壁相比厚度减小的进口壁得到。
本发明还涉及一种胶囊，所述胶囊用于从容纳在胶囊内的咖啡和通过注水装置在压力下注入胶囊内的热水制备咖啡提取物，所述胶囊包括：
截头锥形体部，该截头锥形体部包括边沿、侧壁和进口壁，
密封到所述体部的边沿上的下部输送壁，
胶囊内的预定剂量的咖啡，
其中，进口壁具有设置成有助于注射装置的刀片穿孔的结构，所述结构是与侧壁的厚度相比具有减小的厚度的形式，该结构至少半径等于所述注射装置的刀片沿其延伸的圆形路径的半径。
在一模式中，所述体部优选为自立式的通过所述法兰状边沿延伸的整体模制件。
所述厚度减小(部分)可从胶囊的中心轴线延伸至侧壁的连接处或者朝向侧壁的连接处延伸。
厚度减小的进口壁还可包括(内部和/或外部)加强构件，该加强构件在进口壁上局部地延伸从而确保提高壁在被刀片穿孔的过程中的刚性。加强构件可以作为多个窄的脊状物径向地延伸和/或共中心地围绕进口壁的中心轴线延伸。优选地，加强构件例如作为窄的径向延伸的脊状物同时在体部的进口壁和侧壁上延伸。优选地，与用于刀片延伸的半径为R2的圆形线相应的半径为R1的预定圆形线基本上没有加强构件。此处“基本上没有”指的是所述半径线的周长的至少80％，更加优选为至少95％没有被所述加强构件覆盖。优选地，形成加强构件的共中心延伸的脊状物在所述半径(R1)的圆形线外部延伸。
在所有实施例中，截头锥形体部可由聚合物材料制成。
优选地，截头锥形体部包括聚丙烯或聚乙烯。
在一种可选方案中，截头锥形体部还可以包括可生物降解的材料。例如，截头锥形体部包括纤维素、淀粉基材料或者聚乳酸(PLA)。
在一种可选方案中，所述厚度减小的结构由与所述结构外部的体部的材料不同的材料形成。更加具体地，所述结构可以由嵌入或密封或连接至体部的侧壁的塑料或铝箔形成。
所述输送壁可以是膜，该膜在胶囊内建立起的压力的作用下抵靠包括穿孔元件的胶囊保持件而被穿孔，如EP0512470中详细描述的那样。优选地，所述输送壁是薄铝、薄聚合物或者其组合。在优选的示例中，输送壁为大约20-100微米的铝箔。
输送壁还可以是可渗透壁，例如塑料过滤器膜、纸过滤器或者由其他可生物降解的材料制成的过滤器。
输送壁例如通过热或者超声波焊接而密封地连接到体部边沿的底部表面上。
所述边沿可包括密封装置。该密封装置形成至少一个从边沿延伸的一体式突出部或者唇部，或者是附加的密封元件，例如橡胶、软塑料、泡沫材料或者纤维。
所述密封装置可由一定厚度的材料形成，该材料在(饮料生产)设备的压缩力下被压缩时变软，和/或通过胶囊内处于注入温度下的液体而变软。
所述密封装置可以与胶囊的体部形成一体，即，由相同的材料制成。例如，其可以是包括淀粉和可选地选自下述成份中的成份的可生物降解的材料：至少一种可生物降解树脂、纤维、蛋白质、脂质及其组合。
关于胶囊的关键尺寸和几何形状，所述结构的半径R1优选为4-12mm，最优选为6-9mm。所述进口壁的直径优选为22-25mm。胶囊的输送壁的直径优选为30-40mm。胶囊体部的高度优选为27-30mm。胶囊边沿的宽度优选为3-5mm。
为了改进胶囊的穿孔，所述进口壁具有相对于体部的法兰状边沿所在的平面形成5-40度的角度的凸出部分。
本发明还涉及一种胶囊系统，该胶囊系统包括与饮料生产设备中的注水装置相关联的本发明的胶囊，所述注水装置包括用于穿过所述进口壁将水注入胶囊内的一系列刀片；其中，所述刀片沿着半径为R2的圆形路径布置，该半径R2与所述凸起或者凹陷的结构沿其延伸的半径R1基本上相等。优选地，所述注水装置包括沿着所述半径为R2的圆形路径均匀分布的三个刀片，从而确保水在胶囊内穿过配料——例如研磨咖啡——层均匀地分布。
附图说明
图1示出根据本发明的第一实施例的胶囊的横截面视图；
图2示出图1中胶囊的顶视图；
图3示出根据第二实施例的图1中胶囊的顶视图；
图4示出图1中胶囊被饮料制备装置的注射装置穿孔时的横截面视图；
图5是根据第三实施例的胶囊的横截面视图；
图6是图5中胶囊的顶视图；
图7是根据第四实施例的胶囊的立体图；
图8是图7中胶囊的顶视图；
图9是图7和图8中胶囊的底视图；
图10是注水装置的底部立体图；
图11是根据第五实施例的胶囊的顶视图；
图12是根据第六实施例的胶囊的横截面视图；
图13是图12中胶囊的顶视图。
具体实施方式
图1和图2示出胶囊的第一实施例。
胶囊1用于从容纳在胶囊内的咖啡和由图10和图4所示的注水装置50在压力下注入胶囊内的热水制备咖啡提取物。
图10的装置由胶囊罩盖(cage)构成，该胶囊罩盖包括沿半径为R2的圆形图案布置的一系列刀片20，21，22。用于向罩盖内提供压力下的水的液体注射导管51设置在罩盖的中心。
本发明的胶囊包括截头锥形体部2，该截头锥形体部包括边沿3、侧壁4和进口壁5。
所述进口壁包括平坦的或凸出的部分6。胶囊还包括密封至体部的边沿3处的下部输送壁7。
胶囊内包括预定剂量的咖啡，例如烘焙和研磨咖啡。
所述平坦的或凸出的部分6具有有助于注射装置50的刀片20，21，22穿透的凹陷的环形结构8。
所述结构8在预定半径R1的大致为圆形的路径上延伸，所述半径R1与注射装置的刀片20，21，22沿其延伸的圆形路径的半径R2基本上相等。
在图1和图2所示的实施例中，所述结构形成半径为R1的连续的凹陷的圆形或者环形部分8。因此，无论胶囊相对于注射装置50如何周向定位，刀片总是进入凹陷的圆形或环形部分8。
另外，与所述结构8以外的体部的进口壁或侧壁的厚度t0相比，结构8形成进口壁5的局部减小的厚度t。虽然结构8有助于穿孔，在储藏的过程中，胶囊保持封闭并且咖啡粉末不能从胶囊中逸出。
图3示出图1中胶囊的第二实施例，其中所述结构形成沿半径为R1的圆形路径布置的多个凹陷部分80，81，82，83。这些部分可以为弓形或者直线形。因此，所述结构不是连续的环形结构，而是不连续的并且形成数个离散的部分，这些不连续的部分沿着半径R1延伸并且被进口壁的非凹陷部分隔开。与所述结构之外的厚度t0相比，所述凹陷部分具有减小的厚度t。厚度的减小可以是结构之外的壁厚的30％到90％。部分80-83的数量和长度被设置成确保无论胶囊在注射装置中的位置如何，刀片20，21，22都可接触所述结构。可通过不同的方法实现厚度减小，例如直接通过体部的热成型，吹模或者注射成型，或者通过模制体部然后激光或者机械刻划或冲压结构本身。胶囊仍保持被厚度减小的所述结构封闭，从而确保咖啡防潮保存。
当然，代替凹陷的部分，所述结构可由半径为R1的连续的圆形凸起(embossing)或沿半径为R1的圆形路径延伸的多个不连续的凸起部分替代。
图5和图6示出具有沿着半径R1延伸的环形凹陷部分84的结构的胶囊。部分84应当足够窄以便在将胶囊引入注射装置50的罩盖的过程中引导刀片。在凹陷部分8内设置多个注射孔89，以确保水流在胶囊内的分布。能可选地设置气密的/不透气的膜30，该膜被密封在进口壁上以便密封地覆盖包括注射孔89的部分84。应当注意，至少部分84的底部的厚度比该部分以外的进口壁的厚度小，以便有助于刀片进入胶囊。如果不是这样，部分84应当足够深以便确保刀片完全容纳在由该部分形成的凹陷内，或者该部分在刀片所受的引入力下可以向内伸展。
图7-图9示出第四实施例，其中所述结构由被支承在刚性框架61上的多孔或者无孔薄膜或过滤器60形成。所述框架确保支承该膜或过滤器，特别是在提取之后，以避免胶囊在被弄湿的情况下坍塌或变形。所述膜或者过滤器可以是例如纸过滤器或者纺织或非纺织的聚合物多孔膜。所述膜还可以是注入的水不可渗透的膜，例如薄聚乙烯箔。该膜可由框架支承，该框架由刚性更大和更厚的纸或纸板或聚合物制成。该框架形成将多孔或无孔膜或者过滤器部分85，86，87，88分隔开的多个支柱62，63，64，65，这些膜或过滤器部分形成有助于刀片从其中穿孔的结构。应当注意，当膜为多孔的或者当其是过滤器时，刀片的穿透并不重要。在这种情况下，材料可最终具有足够的弹性以便在不被刀片横贯的情况下伸展。过滤器可沿着体部的侧壁延伸。在一种可选方案中，过滤器被限制在胶囊的内壁上，而框架形成整个侧壁。
如图9所示，所述膜或过滤器可延伸并形成胶囊的下部输送壁7。框架可进一步形成胶囊的边沿3。在所有的实施例中，截头锥形体部可由聚合物材料或者纤维素基材料(纸，纸板)或天然纤维制成。
在一优选的方式中，截头锥形体部包括聚丙烯或者聚乙烯。
在另一方式中，截头锥形体部包括可生物降解材料。
截头锥形体部包括纤维素、淀粉基材料或者聚乳酸(PLA)。
优选地，胶囊的边沿包括密封装置40，该密封装置40用于填充在注射装置(图10)的端部挤压表面53上形成的径向凹槽52。更加优选地，所述密封装置40形成至少一个从边沿延伸的一体式突出部或唇部，或者是附加的密封元件，例如橡胶、软塑料、泡沫材料或者纤维(例如纸、纸板、或者合成或天然纤维)。
图11示出另一实施例，其中所述进口壁处的结构由横向延伸至半径为R1的圆形路径的一系列薄弱线构成。所述薄弱线可以是例如通过激光或者机械刻划形成的厚度减小的离散区域。
图12示出本发明的胶囊的另一实施例，其中进口壁5和侧壁4由自立式、整体模制的杯状体部形成，该体部包括具有减小的厚度“t”的结构801，该结构从胶囊的中心轴线延伸至进口壁5的周边端部。厚度“t”与侧壁的较大的厚度“t0”相比减小。优选地，厚度的减小为厚度“t0”的至少20％，优选至少50％。进口壁的厚度“t”优选小于1.0mm，最优选在0.2mm到0.8mm之间。因此，注射装置的刀片能够在进口壁的相应于半径R2的区域中以有利的方式穿透进口壁。同时，侧壁的增加的厚度(t0)使得胶囊具有充分的刚性。因此，在胶囊不会沿胶囊的轴线方向坍塌的情况下，刀片可以在具有一定半径(R1)的圆形线处穿透进口，该半径(R1)对应于(注射)装置中的刀片的延伸线的半径(R2)。当根据聚合物和/或可生物降解材料的特定刚度而需要更大的刚性时，可在壁4，5中或者壁4，5上设置加强构件70，71，72，73。加强构件可以具有不同的长度，例如加强构件70，72的长度较短，从而减少沿着半径R1的覆盖。加强构件优选通过模制(例如注射成型、热成型、吹模、冲压等)在体部的外表面或内表面上而与体部形成一体。但是，也可将加强构件设计为嵌入在体部本身的构成材料中的元件，例如金属或硬塑料纤维和/或金属丝。加强构件能仅在进口壁5处延伸，但优选地其也在侧壁4处延伸，从而确保提高穿孔过程中对轴向变形的轴向抵抗力。为了防止刀片的意外弯曲和/或防止(注射)装置闭合在胶囊上时的阻力过高，在半径为R1的圆形线内基本上没有加强构件。

Claims (17)

1.一种胶囊(1)，所述胶囊用于从容纳在胶囊内的咖啡和通过注水装置在压力下注入胶囊内的热水制备咖啡提取物，所述胶囊包括：
截头锥形体部(2)，该截头锥形体部包括边沿(3)、侧壁(4)和进口壁(5)，所述进口壁包括平坦或凸出的部分(6)，
密封到所述体部的边沿(3)上的下部输送壁(7)，
容纳在胶囊内的预定剂量的咖啡，
其中，所述平坦或凸出的部分(6)具有浮凸或者凹陷的结构(8；80，81，82，83；84；85，86，87，88，89)，
所述浮凸或者凹陷的结构设置成有助于所述注射装置的刀片从其中穿透，并且在具有预定半径R1的大致为圆形的路径上延伸，所述半径R1与所述注射装置的刀片(20，21，22)沿其延伸的圆形路径的半径R2相等。
2.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述结构形成半径为R1的连续的凹陷的圆形或环形部分(8)。
3.根据权利要求2所述的胶囊，其特征在于，所述结构形成沿半径为R1的圆形路径延伸的多个凹陷部分(80，81，82，83)或线(89)。
4.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述结构形成半径为R1的连续的圆形或者环形凸起。
5.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述结构形成沿半径为R1的圆形路径延伸的多个不连续的凸起部分。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述结构(8；80，81，82，83；89)形成与所述结构之外的进口壁的厚度相比厚度局部地减小的进口壁(5)。
7.根据权利要求6所述的胶囊，其特征在于，所述局部减小的厚度是通过激光或者机械刻划获得的。
8.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述结构包括环形凹陷部分(84)，该环形凹陷部分半径为R1并具有多个注射孔(89)和密封在内壁上以便密封地覆盖所述注射孔的气密膜(30)。
9.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述结构由支承在刚性框架(61)上的多孔膜或者过滤器(60)形成。
10.根据权利要求9所述的胶囊，其特征在于，所述框架形成多个支柱(62，63，64，65)，所述支柱将形成有助于刀片穿透的所述结构的多孔部分(85，86，87，88)隔开。
11.一种胶囊(1)，所述胶囊用于从容纳在胶囊内的咖啡和通过注水装置在压力下注入胶囊内的热水制备咖啡提取物，所述胶囊包括：
截头锥形体部(2)，该截头锥形体部包括边沿(3)、侧壁(4)和进口壁(5)，
密封到所述体部的边沿(3)上的下部输送壁(7)，
容纳在胶囊内的预定剂量的咖啡，
其中，所述进口壁(5)具有设置成有助于所述注射装置的刀片(20，21，22)穿透的结构(8；80，81，82，83，85，86，87，88，89，801)，所述结构是与侧壁(4)的厚度相比具有减小的厚度(t)的形式，所述结构至少半径(R1)与所述注射装置的刀片(20，21，22)沿其延伸的圆形路径的半径(R2)相等。
12.根据权利要求11所述的胶囊，其特征在于，所述体部是延伸有法兰状边沿(3)的自立式的整体模制件。
13.根据上述权利要求中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述截头锥形体部由聚合物材料制成。
14.根据权利要求13所述的胶囊，其特征在于，所述截头锥形体部包括聚丙烯或聚乙烯。
15.根据上述权利要求中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述截头锥形体部包括可生物降解材料。
16.根据上述权利要求中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述边沿包括密封装置(40)。
17.一种胶囊系统，所述胶囊系统包括根据上述权利要求中任一项所述的胶囊和饮料生产设备中的注水装置；所述注水装置包括用于通过所述进口壁将水注入胶囊的一系列刀片(20，21，22)；其中，所述刀片沿着半径为R2的圆形路径布置，所述半径R2与所述浮凸或者凹陷的结构(8；80，81，82，83；84；85，86，87，88，89)沿其延伸的半径R1大致相等。
CN2010102578338A 2009-08-19 2010-08-18 具有便于穿孔以用于注水的结构的制备咖啡提取物的胶囊 Pending CN101992907A (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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