CN114450233A - 用于通过注射制备饮料的胶囊 - Google Patents
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Abstract
一种胶囊(1)，用于通过在所述胶囊内注入受压流体来制备饮料，该胶囊包括：杯形主体(2)，其进而包括侧壁(3)和膜，该侧壁基本上是截锥形的并且界定开口(6)和盲底(4)，该膜用于封闭杯形主体(2)的开口(6)以便界定容纳腔室(7)，该容纳腔室配置成容纳用于制备饮料的食品物质；内部过滤器(17)，其靠近盲底(4)，内部过滤器(17)包括底壁(18)，该底壁包括基本上圆形的中心区域(18A)，该中心区域(18A)布置成与胶囊的盲底(4)接触并且由周向分配凹槽(19)包围，该周向分配凹槽朝向盲底(4)敞开。
Description
本发明涉及一种用于制备饮料的胶囊。
用于通过在胶囊本身内注射加压流体来制备饮料例如以在浓缩咖啡机等中制备咖啡的胶囊，在背景技术中是当前已知的。
通常，这些胶囊包括杯形主体，该杯形主体进而包括侧壁，该侧壁基本上是截锥形的并且界定入口和盲底(blind bottom)。
这些已知的胶囊具有用于容纳用于制备饮料的食品物质的腔室，所述腔室由杯形主体和用于封闭该杯形主体的膜界定，该膜应用在开口处，以便封闭开口。
在背景技术中，存在许多类型的胶囊，其与现有的和市场上可获得的机器兼容，每种胶囊具有其自身的特定特性。
现有胶囊的一个共同缺点与杯形主体的壁厚度相关：实际上，其不能具有过低的厚度，因为其必须承受注入胶囊的内部腔室中的加压水的应力。然而，提供相对高的壁厚度带来一些几乎不期望的结果：首先，胶囊的成本(与材料有关)相对较高；其次(由于外径通常受相容性要求的约束)，主体壁厚度的增加使得腔室的尺寸减小；第三，不可能自由选择优选的生产方法，因为它们中的一些将需要壁厚度减小；在最后一个缺点的具体情况下，应考虑到，通常通过注射成型来制造商业上可获得的塑料胶囊。
在已知机器中观察到的另一缺点涉及腔室内部的水的分配：实际上，在一些机器中，胶囊的底部被机器的注射针刺穿，该注射针在压力下沿从胶囊的盲底到上密封膜的方向将水注入胶囊中，该上密封膜撕裂以便允许饮料流出(与机器的邻接零件干涉)；申请人已经观察到，已知胶囊的此缺点使得形成不允许均匀地润湿胶囊的内容物的优先通道，其结果是使饮料的质量变差。
另一缺点涉及在内部设置有过滤元件的已知胶囊：实际上，这种元件通常设置在胶囊的盲底附近，加压水注射针在该盲底处穿透。
在这些胶囊中，存在注射针通过穿过或刺穿盲底而可能与过滤器接触的风险，其结果是刺穿过滤器或将过滤器从其座部移位；这可能导致容纳在胶囊中的饮料制备物质污染注射针，其结果是可能污染与已经制备的饮料不同的饮料的后续制备。
此外，在这些胶囊中，由于在饮料中形成优先通道，所以存在胶囊的内容物的不均匀润湿的问题。
本发明的目标是提供一种用于制备饮料的胶囊，其解决了上述技术问题，消除了缺点并且克服了背景技术的限制，允许获得更薄但仍能够承受加压水的应力的胶囊。
在此目标内，本发明的目的是提供一种胶囊，其可用除了塑料主体的注射成型之外的方法制造。
本发明的另一目的是提供一种具有最佳水分布的胶囊。
本发明的另一目的是提供一种在连续制备不同饮料期间具有更少污染问题的胶囊。
本发明的另一目的是提供一种能够最大程度地保证使用中的可靠性和安全性的胶囊。
本发明的另一目的是提供一种如果与背景技术相比易于提供且在经济上具有竞争力的胶囊。
此目标以及这些和其他目的将在下文中变得更加明显，其通过根据权利要求1所述的胶囊来实现，可选地，该胶囊具有从属权利要求的一个或多个特性。
本发明的进一步的特性和优点将从借助于附图以非限制性实例的方式示出的胶囊的优选但非排他性实施方式的描述中变得更加明显，在附图中：
图1是根据本发明的胶囊的分解透视图；
图2是图1的胶囊的侧视图；
图3是图1的胶囊的剖视图，其在使用条件下插入到座部中；
图4和图5是前述附图的胶囊的放大比例细节的剖视图；
图6和图7分别是从上方和从下方观察的前述附图的胶囊的过滤器的透视图；
图8是前一个图的过滤器的顶部平面图；
图9是前一个图的过滤器的侧向正视图；
图10是前一个图的过滤器的截面透视图；
图11和图12是胶囊在两个连续使用步骤中的剖视图，分别在插入注射针之前和之后；
图13是图12的细节的放大比例视图。
参考附图，总体上由附图标记1表示的用于通过在胶囊内注射受压流体来制备饮料的胶囊包括杯形主体2。
杯形主体2进而包括侧壁3和盲底4，该侧壁基本上为截锥形并界定开口6，该盲底布置在由侧壁3形成的截锥形的端面处；优选地，开口6位于更大的端面处，而盲底4布置在更小的端面处。
开口6由封闭膜(未示出)封闭，以便界定内部腔室7，该内部腔室配置成容纳用于制备饮料的食品物质，例如粉末咖啡、速溶咖啡、巧克力、茶、甘菊、用于草药茶的制剂等。
在本说明书和所附权利要求中，术语盲底4表示位于与封闭膜平行的平面上并且在一侧(图中向下)封闭杯形主体的平面壁。
优选地，主体2由塑料材料制成，更优选地由具有不透气功能的可堆肥(compostable，可分解)塑料材料制成和/或由PP-EVOH-PP材料制成，以便保持容纳在胶囊中的食品的完整性，例如避免其氧化。
优选地，主体2通过热成型提供。
这允许提供例如包括在200微米和400微米之间的薄壁厚度，然而，由于将在下文中描述的特点，该薄壁厚度具有这样的机械特性，以便给予主体2足以承受受压流体(例如热水)的注入的刚性，而不发生损害胶囊1的功能的程度的变形。
有利地，杯形主体2的侧壁3基本上是光滑的，即，其不具有外部凸起或脊部。
在一些实施方式中，杯形主体2包括在其开口6处从主体径向伸出的环形凸缘11。
在这些实施方式中，开口6的封闭膜5联接到环形凸缘11，例如热密封或通过粘合剂结合。
膜5优选地由可堆肥的阻隔材料或例如铝+漆或阻隔聚丙烯制成。
可选地，杯形主体2还具有内部周向加强脊部12，其靠近环形凸缘11，并且实际上由杯形主体2的一个端部构成，该端部比杯形主体2的其余部分厚。
如在图5的细节中显而易见的，内部周向加强脊部12在杯形主体2中具有第一截锥形部分13和第二截锥形部分14，第一截锥形部分靠近开口6并且具有朝向开口6增加的直径，第二截锥形部分靠近并邻近第一截锥形部分13，具有朝向盲底4增加的直径，使得第一截锥形部分13和第二截锥形部分14一起提供会聚-发散的管道部分。
特别地，应注意，除了周向脊部12(其中厚度如上所述增加)和环形凸缘11(其具有大于第一厚度的相应壁厚度)之外，杯形主体2基本上具有与整个主体2相同的第一壁厚度。
在优选实施方式中，环形凸缘11在其下表面(即，指向盲底4位于其上的平面)上具有远侧环形凹槽71，该远侧环形凹槽朝向盲底4位于其上的平面敞开，并且实际上在开口6的高度处包围侧壁3；所述远侧环形凹槽71优选地具有基本上矩形的截面。
优选地，环形凸缘11在同一下表面上在远侧环形凹槽71和靠近开口6的侧壁3之间还包括近侧环形凹槽72，该近侧环形凹槽也朝向盲底4位于其上的平面敞开，并且实际上也包围开口6。这种近侧环形凹槽72具有基本上楔形的截面，并且适于在使用期间容纳用于制备饮料的设备的柱形壁B1的一个端部，该设备用于将胶囊1保持在适当位置。
在一些实施方式(未示出)中，仅存在近侧环形凹槽72而不存在远侧环形凹槽71，其具有与刚刚描述的近侧环形凹槽72相同的特性。
优选地，在侧壁3和盲底4之间，主体2具有环形较窄区域15，在该区域处具有一个或多个朝向胶囊1的内部径向伸出的底切部16。
底切部16不连续地延伸，因为其设置在环形较窄部分15的预定角位置处，优选地定位成使得其均匀地分布在所述环形较窄部分15上。
更优选地，底切部16布置成在角位置处交替，以便相互等距。
这有助于进一步提高根据本发明的胶囊1的强度。
根据本发明，胶囊1还包括靠近盲底4的内部过滤器17。
在存在底切部16的实施方式中，内部过滤器17实际上在底切部16下方互锁，因此也用作过滤器17的止动元件，机械地阻挡过滤器与盲底4的间隔。
内部过滤器17优选地布置在盲底4和底切部16之间，在插入步骤期间，通过借助于底切部16的弹性变形压入就位而插入。
有利地，内部过滤器有助于为胶囊1提供结构坚固性，并且同时，如将在下文中变得更清楚的，内部过滤器配置成允许在不损坏盲底4的情况下对其进行穿孔，并且在穿孔期间抵抗胶囊的任何变形。
更详细地，内部过滤器17包括布置成与胶囊的盲底4接触的底壁18，并且在所述底壁18中具有朝向盲底4敞开的周向分配凹槽19。换句话说，分配凹槽19是沿着周缘延伸并指向盲底4的凹部。
过滤器17的底壁18的整体形状提供了中心区域18A，该中心区域基本上是圆形的，并且被与其同心布置的分配凹槽19包围。中心区域18A，进而包括基本上环形的接触壁，该接触壁(在胶囊的组装状态下)与盲底4接触；因此，接触壁包围中心圆形凹部181，并且在该凹部和盲底4之间形成中心分离空间。
根据本发明，如从图4中显而易见的，内部过滤器17基本上搁置在盲底4上(优选地仅具有中心区域18A)，以便在其(盲底4和侧壁3)之间形成具有环形平面形状的底座的下腔室91。换句话说，下腔室91由内部过滤器17(更准确地说，由其底壁18)，由盲底4和由侧壁3界定。
下腔室91适于由一个或多个注射元件A1(通常为注射针A1)穿过，从而允许其穿透盲底(如图13中特别示出的)。
有利地，下腔室91可由通过注射元件A1注射的加压液体穿过，从而有利于其均匀分布。
特别地，在使用状态下，下腔室91在分配凹槽19处由注射元件A1穿过。
更详细地，在包括所示实施方式的优选实施方式中，具有柱形肩部18C的截锥形部分18B围绕分配凹槽19同心地布置。截锥形部分18B由相对于中心区域18A的接触壁倾斜的壁形成，该壁径向地向外伸出。在优选实施方式中，形成截锥形部分18B的倾斜壁相对于接触壁(其平行于盲底4，因为其由中心区域18A的下表面构成)倾斜35°至45°之间的角度。在这些实施方式中，柱形肩部18C相对于接触壁和盲底4基本上是垂直的。
在组装好的胶囊状态下，如图4中特别示出的，截锥形部分18B仅部分地搁置在侧壁3的内部邻接表面3a上；以此方式，截锥形部分18B的至少一部分与下面的盲底4间隔开，因此下腔室91不仅在分配凹槽19下方延伸，而且在截锥形部分18B的一部分下方延伸，并且最终，盲底4仅与中心区域18A的接触壁接触。
在优选的和所示的实施方式中，连接部分18D包括在分配凹槽19和截锥形部分18C之间，并且包括连接壁，该连接壁指向盲底4，平行于中心区域18A的接触壁，并且布置在与后者不同的高度处，以便与盲底4间隔开；连接部分18D的连接壁具有环形形状。
特别地，分配凹槽19的功能在图4、图12和图13中是明显可见的：在环形区域处，其将过滤器17与盲底4间隔开，使得当机器的注射元件(针)A1(沿着由分配凹槽19在盲底4上的伸出限定的环形区域中所包含的周缘布置)穿透盲底壁4以将加压水注入胶囊1中时，其面向分配凹槽19，避免与过滤器4接触，从而避免其在胶囊1中移位的风险；此外，有利地，机器的注射元件(针)A1没有与容纳在容纳腔室7中的物质或食品制剂接触的风险，从而避免了所述针的污染。
根据优选的特性，内部过滤器17包括至少一个，优选地多个(在所示实例中为三个)分配孔20(其优选地为圆形)，该分配孔将分配凹槽19连接到容纳腔室7，以便将加压流体引入到容纳腔室7中，并且因此设置在分配凹槽19处。
因此，分配孔提供下腔室91和容纳腔室7之间的流体连接。
在优选实施方式中，这些分配孔20优选地沿着相对于过滤器17同心的周缘布置，该周缘在平面图中也是圆形的，并且是角度等距的。
优选地，过滤器17还包括多个供给开口21，其配置成将加压流体引入到容纳腔室7中；为此，供给开口21将容纳腔室连接到分配凹槽19并且设置在那里。
因此，供给开口21提供了下腔室91与容纳腔室7的流体连接。
甚至更优选地，每个供给开口21布置在两个分配孔20之间，使得供给开口21和分配孔20布置成沿着相同的周缘交替，如在所示实例中那样，其中存在与三个分配孔20交替的三个供给开口21。
优选地，供给开口21具有沿着周缘的细长形状，并且甚至更优选地，如在所示实施方式中那样，具有环形部分(由两个半径界定的环面的一部分)的形状。在其他实施方式中，供给开口21具有矩形形状。
有利地，供给开口21和分配孔20基本上共面，设置在具有环面形状的相同表面上，并且具有基本上垂直于盲底4和开口6的封闭膜的轴线。
通过上述改进，避免了在容纳腔室7中产生用于水的优先路径，使其扩散更均匀并且允许水以整体均匀的方式润湿容纳腔室7中的食品物质。
图6示出了内部过滤器17的上壁(其与底壁18相对)。上壁包括：在中心处，在中心区域18A处的中心中空部；围绕中心中空部并且在分配凹槽19处，沿着与中心中空部同心的环面延伸的凸起段，该凸起段布置在第一高度处，沿着凸起段存在分配孔20和(当存在时)分配开口；围绕凸起段，与其同心，在截锥形部分18C和连接部分18D处，周向中空部，该周向中空部进而被柱形肩部18C包围(截锥形部分18C和连接部分18D实际上分别构成所述周向中空部的底部和侧壁)。应注意，在所示实施方式中，周向中空部的底部处于比中心中空部的底部更高的高度，并且柱形肩部延伸到大于凸起段的第一高度的高度。
具体规定，在本说明书中，术语高度用于表示距胶囊1的盲底4所位于的平面的距离。
内部过滤器17也由塑料材料制成，更优选地由具有不透气功能的可堆肥塑料材料制成和/或由PP-EVOH-PP材料制成。
优选地通过热成型提供过滤器。
根据已经描述的内容，胶囊1的操作是清楚和明显的。
胶囊可基本上与水一起使用，水在具有最大直径的部分处或在具有最小直径的部分(胶囊的底部)处输入。
实际上，已经发现，根据本发明的胶囊实现了预期的目标和目的，因为其允许提供一种用于制备饮料的胶囊，该胶囊更薄但是能够承受加压水的应力。
根据本发明的胶囊的另一优点在于，其可用不同于塑料主体的注射成型的方法制造，例如优选地通过热成型制造。显然，可以使用适合于该目的的任何制造技术。
根据本发明的胶囊的另一优点在于其具有最佳的水分布。
根据本发明的胶囊的另一优点在于，在连续制备不同饮料期间，其具有更少的污染问题。
根据本发明的胶囊的另一优点在于，与背景技术相比，其相对容易提供且在经济上具有竞争力。
因此，可对本发明的荚状物(pod)进行多种修改和变化，所有这些修改和变化都在所附权利要求的范围内。
所有细节可以进一步用其他技术上等效的元件来代替。
实际上，所使用的材料，只要其与特定用途，以及可能的形状和尺寸相容，就可以是根据要求和现有技术的任何材料。
本申请要求意大利专利申请号102019000017822的优先权，其公开内容通过引用结合于此。
在任何权利要求中提到的技术特征后面都跟随有附图标记，那些附图标记仅仅是为了增加权利要求的可理解性的目的而被包括，因此，这种附图标记对于通过这种附图标记以实例方式标识的每个元件的解释没有任何限制作用。
Claims (13)
1.一种胶囊(1)，用于通过在所述胶囊内注入受压流体来制备饮料，所述胶囊包括：
-杯形主体(2)，所述杯形主体进而包括侧壁(3)和盲底(4)，所述侧壁基本上是截锥形的并且界定开口(6)，
-膜，用于封闭所述杯形主体(2)的所述开口(6)，以便界定容纳腔室(7)，所述容纳腔室配置成容纳用于制备所述饮料的食品物质，
其特征在于，所述胶囊包括靠近所述盲底(4)的内部过滤器(17)，所述内部过滤器(17)包括底壁(18)，所述底壁包括基本上圆形的中心区域(18A)，所述中心区域(18A)布置成与所述胶囊的所述盲底(4)接触并且由周向分配凹槽(19)包围，所述周向分配凹槽朝向所述盲底(4)敞开；
所述内部过滤器(17)搁置在所述盲底(4)上，并且在所述内部过滤器、所述盲底(4)和所述侧壁(3)之间形成具有环形底座的下腔室(91)，所述下腔室(91)适于由一个或多个注射元件(A1)穿过，以允许所述注射元件穿透所述盲底(4)。
2.根据权利要求1所述的胶囊(1)，其特征在于，所述内部过滤器(17)包括具有柱形肩部(18C)的截锥形部分(18B)，所述柱形肩部围绕所述分配凹槽(19)同心地布置。
3.根据前一权利要求所述的胶囊(1)，其特征在于，所述截锥形部分(18B)部分地搁置在所述侧壁(3)的内部邻接表面(3A)上，使得所述截锥形部分(18B)与下面的盲底(4)间隔开。
4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的胶囊(1)，其特征在于，所述内部过滤器(17)包括一个或多个分配孔(20)，所述分配孔将所述分配凹槽(19)连接到所述容纳腔室(7)。
5.根据前一权利要求所述的胶囊(1)，其特征在于，所述内部过滤器(17)包括多个所述分配孔(20)和多个供给开口(21)，所述供给开口配置成将所述受压流体引入到所述容纳腔室(7)中，所述供给开口(21)中的每一个布置在两个分配孔(20)之间。
6.根据前一权利要求所述的胶囊(1)，其特征在于，所述供给开口(21)成形为环形部分。
7.根据权利要求5或6所述的胶囊(1)，其特征在于，所述供给开口(21)和所述分配孔(20)布置成沿着同一周缘交替。
8.根据前一权利要求所述的胶囊(1)，其特征在于，所述杯形主体(2)包括在所述杯形主体的开口(6)处从所述杯形主体(2)径向伸出的环形凸缘(11)，所述膜(5)用于封闭联接到所述环形凸缘(11)的所述开口(6)，并且其中，所述杯形主体(2)设置有靠近所述环形凸缘(11)的周向加强脊部(12)，内部周向加强脊部(12)在所述主体中确定第一截锥形部分(13)和第二截锥形部分(14)，所述第一截锥形部分靠近所述开口(6)并且具有朝向所述开口(6)增加的直径，所述第二截锥形部分靠近所述第一截锥形部分并且具有朝向所述盲底(4)增加的直径，使得所述第一截锥形部分和所述第二截锥形部分(13，14)确定会聚-发散部分。
9.根据权利要求8所述的胶囊(1)，其特征在于，所述环形凸缘(11)在其下表面上包括远侧环形凹槽(71)，所述远侧环形凹槽朝向搁置所述盲底(4)的平面敞开。
10.根据权利要求8或9所述的胶囊(1)，其特征在于，所述环形凸缘(11)在其下表面上包括近侧环形凹槽(72)，所述近侧环形凹槽朝向所述盲底(4)所位于的平面，所述近侧环形凹槽具有基本上楔形的截面并且适于在使用期间容纳用于制备饮料的设备的柱形壁(B1)的一个端部。
11.根据权利要求8至10中的一项或多项所述的胶囊(1)，其特征在于，所述杯形主体(2)基本上具有第一壁厚度，除了具有大于所述第一壁厚度的对应壁厚度的所述内部周向加强脊补(12)和所述环形凸缘(11)之外，整个主体(2)具有相同的所述第一壁厚度。
12.根据前述权利要求中的一项或多项所述的胶囊(1)，其特征在于，在所述侧壁(3)和所述盲底(4)之间，所述主体(2)具有环形较窄区域(15)，在所述环形较窄区域(15)处具有一个或多个底切部(16)，所述底切部在所述胶囊(1)内径向地伸出；所述内部过滤器(17)在所述底切部(16)下方互锁，所述底切部机械地阻挡所述内部过滤器(17)远离所述盲底(4)的运动。
13.根据前一权利要求所述的胶囊(1)，其特征在于，所述底切部(16)不连续地延伸，设置在所述环形较窄区域(15)的预定角位置处，使得所述底切部沿着所述环形较窄区域(15)均匀地分布。
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