JP5763905B2 - 水の注入のための穿孔を容易にする構造部を有するコーヒー抽出物の生成のためのカプセル - Google Patents

Description

本発明は、穿孔ブレードを有する水注入装置を使用してカプセル内に加圧下で注入される熱水によってカプセル内に収容されるコーヒーからコーヒー抽出物を生成するためのカプセルに関する。また、本発明は、飲料製造装置における水注入装置に関連する本発明のカプセルを備えるカプセルのシステムに関する。

本発明の背景は、飲料原料または他の食品原料を収容するカプセルの分野である。これらの原料と液体との相互作用により、コーヒー、茶、または、例えばスープ等の他の食料品などの飲料を製造できる。相互作用は、水などの液体希釈剤の存在下での飲料物質の抽出、混合、または、溶解の原理に基づくことができる。

本発明のカプセルは、特に、熱水を加圧下でカプセル内に注入してカプセルからコーヒー飲料を得ることによってコーヒー飲料を製造するために、挽いたコーヒーを収容するようになっている。

物質収容カプセルから流体食料品を得るためのシステムおよび方法は、例えば欧州特許出願第５１２ ４７０号より周知である。したがって、カプセルは、使用中にだけ、例えばカプセルが装置内に導入されるときに水の注入のために穿孔される入口壁を含む壁、好ましくは液体不透過壁によって閉じられる。

改良は、欧州登録特許第１２９９０２２号に記載されるような中心注入導管から分離される一連のブレードを備える注入装置を設けることにある。単一の注入針によって得られる中心穿孔と比べると、より良い流れ分布が得られる。そのような装置は、薄いアルミニウムから形成されるカプセルの本体と共に適切に機能する。これは、アルミニウムがその機械的な特性に起因して容易に穿孔する傾向があるからである。また、穿孔は、寸法的に且つ幾何学的にうまく規定することができ、したがって、カプセル内の原料層にわたって良好な流れ分布を与える。しかしながら、既知の実施形態は、高分子等のより弾力のある材料から形成される特定のカプセルを繰り返して穿孔するのが難しく、結果として得られる穿孔が寸法的に且つ幾何学的にうまく規定されない可能性があるという不都合を被る。特に、プラスチック壁または生体分解性高分子を備えるカプセルを用いると、材料を穿孔するのが比較的難しくなる可能性があり、装置の穿孔部材の切れ味が比較的急速に悪化する場合がある。したがって、新たなカプセルをもはや正確に穿孔することができない。例えば、新たなカプセルが部分的に、または不十分に穿孔され、それにより、液体の悪い流れ分布がカプセル内にもたらされ、抽出物の品質に影響が及ぶ。また、飲料生成装置は、損傷された穿孔部材の修理または交換のためにサービスまたはメンテナンスステーションへ戻されなければならない場合もある。

本発明は、抽出の良好な質を確保するために更に容易に穿孔でき且つ既存の技術の注入装置を損傷させないカプセルを提供することによってこの問題を解決することを目的とする。

国際公開第２０１０／０４１１７９号は、外部要素によって力が及ぼされる際に移動されるようになっている脆弱領域をその内面に備える上壁を有する飲料を生成するためのカプセルに関するものである。

本発明は、カプセル内に収容されるコーヒーと、水注入装置によってカプセル内に加圧下で注入される熱水とから、コーヒー抽出物を生成するためのカプセルであって、該カプセルは、
周縁と、側壁と、入口壁とを備え、入口壁が平坦部または凸部を備える、円錐台状の本体と、
本体の周縁に対してシールされる下側供給壁と、
カプセル内の所定用量のコーヒーと、
を備え、
平坦部または凸部が起伏状または凹状の構造部を有し、
起伏状または凹状の構造部は、注入装置に属するブレードの構造部を通じた貫通を容易にするように配置されるとともに、注入装置のブレードがそれに沿って延びる円形経路の半径Ｒ２に等しい所定の半径Ｒ１の略円形経路上で延びる、カプセルに関する。

第１の形態において、構造部は、半径Ｒ１の連続する凹状の円形部または環状部を形成する。

第２の形態において、構造部は、半径Ｒ１の複数の弓形の凹部を形成する。

第３の形態において、構造部は、半径Ｒ１の連続する円形の、または環状のエンボスを形成する。エンボス構造の利点は、本質的に、構造部の周囲で局部的な剛性を高めて、穿孔を容易にすることである。

第４の形態において、構造部は、半径Ｒ１の円形経路に沿って延びる複数の不連続なエンボス部を形成する。

一般に、構造部は、前記構造部の外側の入口壁の厚さに比べて局部的に減少された入口壁の厚さを形成することが好ましい。結果として、カプセルの本体の他の部分と比べて構造部の穿孔抵抗が減少し、そのため、ブレードによる穿孔が容易となるが、より良好な幾何学的に且つ寸法的に規定された穿孔もなされる。

第５の形態において、構造部は、複数の注入穴を備える半径Ｒ１の環状凹部と、注入穴をシール状態で覆うために内壁に対してシールされる気密膜とを備える。

先の全ての形態において、本体は、少なくとも入口壁および側壁、好ましくは周縁も形成する自立的な一体成形のカップ形状物で形成されるのが好ましい。

第６の形態において、構造部は、硬質骨格部に対して支持される多孔質膜または１つ以上のフィルタによって形成される。骨格部は、ブレードの貫通を容易にする構造部を形成する多孔質部分を分離する幾つかの脚を形成することができる。

第７の形態では、構造部が１つ以上の脆弱ラインを形成する。ラインは、第１の実施形態の場合と同様に円形として分布させることができ、または、横方向に方向付けられて半径Ｒ１の円形経路に沿って分布される一連のラインとして分布されるのが好ましい。より好ましくは、ラインは、例えばレーザまたは機械的な刻設によって入口壁の厚さを減少させることにより得らえる。

第８の形態において、構造部は、カプセルの側壁と比べて減少された厚さを有する入口壁によって得られる。

また、本発明は、カプセル内に収容されるコーヒーと、水注入装置によってカプセル内に加圧下で注入される熱水とから、コーヒー抽出物を生成するためのカプセルであって、該カプセルは、
周縁と、側壁と、入口壁とを備える円錐台状の本体と、
本体の周縁に対してシールされる下側供給壁と、
カプセル内の所定用量のコーヒーと、
を備え、
入口壁が、注入装置に属するブレードの貫通を容易にするように配置される構造部を有し、構造部が、側壁の厚さと比べて減少された厚さの形態で、注入装置のブレードがそれに沿って延びる円形経路の半径に等しい半径を少なくとも成す、カプセルに関する。

一形態において、本体は、前記フランジ状の周縁によって延びる自立的な一体成形物であることが好ましい。

厚さの減少は、カプセルの中心軸から側壁の接合部へ、または該接合部へ向かって延びることができる。

減少された厚さの入口壁は、ブレードによる穿孔中に壁の剛性を高めるために入口壁上で局部的に延びる（内側および／または外側）補強部材を備えてもよい。補強部材は、複数の狭い隆起として径方向に延びることができ、および／または、入口壁の中心軸の周囲に同軸に延びることができる。補強部材は、例えば狭い径方向に延びる隆起として、本体の入口壁上および側壁上の両方で延びることが好ましい。ブレードの延在のための半径Ｒ２の円形ラインに対応する半径Ｒ１の所定の円形ラインには補強部材が実質的に無いことが好ましい。「実質的に無い」とは、ここでは、前記半径ラインの周長の少なくとも８０％、より好ましくは少なくとも９５％が前記補強部材によって覆われていないことを意味する。補強部材を形成する同軸に延びる隆起は、半径（Ｒ１）の前記円形ラインの外側で延びることが好ましい。

全ての実施形態では、円錐台状の本体を高分子材料から形成することができる。

円錐台状の本体は、ポリプロピレンまたはポリエチレンを備えることが好ましい。

別の手段では、円錐台状の本体が生体分解性材料を備えることもできる。例えば、円錐台状の本体は、セルロース、でん粉系材料、または、ポリ乳酸（ＰＬＡ）を備える。

別の手段において、減少された厚さの構造部は、前記構造部の外側の本体の材料とは異なる材料から形成される。より具体的には、構造部は、埋め込まれ、またはシールされ、またはさもなければ本体の側壁と接続されるプラスチックまたはアルミニウム箔から形成することができる。

供給壁は、例えば欧州特許第０５１２４７０号に詳しく記載されるような穿孔要素を備えるカプセルホルダに抗してカプセル内で増大する圧力の作用下で穿孔する膜であってもよい。供給壁は、薄いアルミニウム、薄い高分子、または、これらの組み合わせであることが好ましい。好ましい例において、供給壁は、約２０〜１００ミクロンのアルミニウム箔である。

また、供給壁は、プラスチックフィルタ膜、濾紙、または、他の生体分解性材料から形成されるフィルタなどの透過性の壁であってもよい。

供給壁は、熱または超音波溶着など、本体の周縁の底面にシール状態で接続される。

周縁はシール手段を備えることができる。シール手段は、周縁から延びる少なくとも１つの一体の突出部またはリップ、もしくは、ゴム、軟質プラスチック、発泡体、または、繊維などの付加的なシール要素を形成する。

シール手段は、装置の圧縮力下で圧縮されるときに軟化する、および／または、カプセル内に注入される液体の温度によって軟化する材料の厚さによって形成され得る。

シール手段は、カプセルの本体と一体を成すことができ、すなわち、同じ材料から形成することができる。例えば、シール手段は、でん粉を備える生体分解性材料、および、随意的には、少なくとも１つの生体分解性樹脂、繊維、たんぱく質、脂質、および、これらの組み合わせの中から選択される構成要素であってもよい。

カプセルの重要な寸法および形状に関して、構造部の半径Ｒ１は、好ましくは４〜１２ｍｍ、最も好ましくは６〜９ｍｍの範囲である。入口壁は２２〜２５ｍｍの範囲の直径を有することが好ましい。カプセルの供給壁は３０〜４０ｍｍの範囲の直径を有することが好ましい。カプセルの本体は、２７〜３０ｍｍの範囲の高さを有することが好ましい。カプセルの周縁は、３〜５ｍｍの範囲の幅を有することが好ましい。

カプセルの穿孔を改善するため、入口壁は、本体のフランジ状の周縁が通る平面に対して５〜４０度の角度を成す凸部を有する。

また、本発明は、前記入口壁を通じてカプセル内に水を注入するための一連のブレードを備える飲料製造装置の水注入装置に関連付けられる本発明のカプセルを備えるカプセルシステムに関し、ブレードは、起伏状または凹状の構造部がそれに沿って延びる半径Ｒ１にほぼ等しい半径Ｒ２の円形経路に沿って配置される。水注入装置は、原料層、例えば挽いたコーヒーを通じたカプセル内への水の均一な分配を確保するために、半径Ｒ２の前記円形経路に沿って均一に分布される３つのブレードを備えることが好ましい。

本発明の第１の実施形態に係るカプセルの断面図を示している。 図１のカプセルの平面図を示している。 第２の実施形態に係る図１のカプセルの平面図を示している。 飲料生成装置の注入装置によって穿孔される際の図１のカプセルの断面図を示している。 第３の実施形態に係るカプセルの断面図である。 図５のカプセルの平面図である。 第４の実施形態に係るカプセルの斜視図である。 図７のカプセルの平面図である。 図７、８のカプセルの底面図である。 水注入装置の底面斜視図である。 第５の実施形態に係るカプセルの平面図である。 第６の実施形態に係るカプセルの断面図である。 図１２のカプセルの平面図である。

カプセルの第１の実施形態が図１および図２に示されている。

カプセル１は、カプセル内に収容されるコーヒーと、図１０および図４に示される水注入装置５０によってカプセル内に加圧下で注入される熱水とからコーヒー抽出物を生成するためのものである。

図１０の装置は、半径Ｒ２の円形パターンに沿って配置される一連のブレード２０、２１、２２を備えるカプセルケージから形成される。中心またはケージには、水を加圧下でケージ内に供給するための液体注入導管５１が設けられる。

本発明のカプセルは、周縁３と、側壁４と、入口壁５とを備える円錐台状の本体２を備える。

入口壁は、平坦部または凸部６を備える。

カプセルは、本体の周縁３に対してシールされる下側供給壁７を更に備える。

カプセルは、所定用量の例えば焙煎して挽いたコーヒーをカプセル内に備える。

平坦な凸状部６は、注入装置５０のブレード２０、２１、２２の貫通を容易にするために設けられる凹状の環状構造部８を有する。

構造部８は、注入装置のブレード２０、２１、２２がそれに沿って延びる円形経路の半径Ｒ２にほぼ等しい所定の半径Ｒ１の略円形の経路上で延びる。

図１および図２の実施形態において、構造部は、半径Ｒ１の連続する凹状の円形部または環状部８を形成する。結果として、注入装置５０に対するカプセルの回転位置にかかわらず、ブレードは、常に凹状の円形部または環状部８内に入る。

また、構造部８は、前記構造部の外側の本体の入口壁または側壁の厚さｔ_０と比べて局部的に減少された入口壁５の厚さｔを形成する。構造部８は穿孔を容易にするが、カプセルは閉じられたままであり、格納中にコーヒー粉末はカプセルから抜け出ることができない。

図３は図１のカプセルの第２の実施形態を示しており、該実施形態では、構造部が半径Ｒ１の円形経路に沿って配置される複数の凹部８０、８１、８２、８３を形成する。凹部は弓形状または直線状を成すことができる。したがって、構造部は、連続する環状構造部ではなく、不連続であり、半径Ｒ１に沿って延びて入口壁の非凹状部によって分離される幾つかの別個の部分を形成する。凹部は、構造部の外側の厚さｔ_０と比べて減少された厚さｔを有する。厚さの減少は、構造部の外側の壁の厚さの３０〜９０％を成すことができる。凹部８０〜８３の数および長さは、ブレード２０、２１、２２が注入装置内のカプセルの位置にかかわりなく構造部と相対するようにするべく与えられる。厚さの減少は、様々な手段によって、例えば、本体の熱成形、ブロー成形、射出成形によって直接に、もしくは、本体を成形した後に構造部自体をレーザにより又は機械的に刻設し、またはスタンピング加工することによって得ることができる。カプセルは、減少された厚さの構造部によって閉じられたままであり、それにより、コーヒーが湿気から保護されるようになる。

無論、凹部の代わりに、構造部を、半径Ｒ１の連続した円形エンボスまたは半径Ｒ１の円形経路に沿って延びる複数の不連続なエンボス部に置き換えることができる。

図５および図６は、半径Ｒ１に沿って延びる環状の凹部８４を備える構造部を有するカプセルを示している。凹部８４は、注入装置５０のケージ内へのカプセルの導入中にブレードを案内するのに十分狭くなければならない。凹部８内には、カプセル内で水流の分配を確保するために複数の注入穴８９が設けられる。隋的に、注入穴８９を含む凹部８４をシール状態で覆うために内壁に対してシールされる気密膜３０を設けることができる。なお、少なくとも凹部８４の底部は、カプセル内へのブレードの進入を容易にするために、凹部の外側の入口壁の厚さよりも薄い厚さから形成されることに留意されたい。そうでない場合には、凹部８４は、該凹部によって形成される窪みの中にブレードが完全に収容されるようにするべく、または、凹部は、ブレードに対して与えられる導入力の下で内側に向かって伸びることができるよう、十分に深くなければならない。

図７〜図９は、構造部が硬質骨格部６１上に支持される多孔質または無孔質の薄膜、またはフィルタ６０によって形成される第４の実施形態を示している。骨格部は、特に抽出後に膜またはフィルタの支持を確保して、カプセルが湿潤時に潰れる、または変形するのを回避する。膜またはフィルタは、例えば、濾紙または高分子多孔質膜、不織布または織布であってもよい。また、膜は、薄いポリエチレン箔などの注入水を浸透させない膜であってもよい。膜を、より硬質で且つより厚い紙または段ボールまたは高分子から形成される骨格部によって支持することができる。骨格部は、該膜を通じたブレードの貫通を容易にする構造部を形成する多孔質または無孔質の膜またはフィルタ部８５、８６、８７、８８を分離する幾つかの脚６２、６３、６４、６５を形成する。なお、ブレードの貫通は、膜が多孔質である場合、または膜がフィルタである場合には重要ではないことに留意されたい。そのような場合、材料は、結局のところ、ブレードによって横切られることなく伸びるのに十分な弾性を有することができる。フィルタは、本体の側壁に沿って延在することができる。別の手段では、フィルタがカプセルの内壁上に限られ、骨格部が側壁全体を形成する。

図９に示されるように、膜またはフィルタが延在してカプセルの下側供給壁７を形成することができる。骨格部は、カプセルの周縁３を更に形成することができる。

全ての実施形態では、円錐台状の本体を高分子材料またはセルロース系材料（紙、段ボール）または天然繊維から形成することができる。

好ましい形態では、円錐台状の本体がポリプロピレンまたはポリエチレンを備える。

他の形態では、円錐台状の本体が生体分解性材料を備える。

円錐台状の本体は、セルロース、でん粉系材料、または、ポリ乳酸（ＰＬＡ）を備える。

カプセルの周縁は、注入装置（図１０）の端部押圧面５３に形成される径方向溝５２を満たすためのシール手段４０を備えることが好ましい。シール手段４０は、周縁から延びる少なくとも１つの一体の突出部またはリップを形成すること、もしくは、ゴム、軟質プラスチック、発泡体、または、繊維（例えば、紙、段ボール、もしくは、合成または天然の繊維）などの付加的なシール要素であることが更に好ましい。

図１１は、入口壁の構造部が半径Ｒ１の円形経路に対して垂直に延びる一連の脆弱ラインから形成される他の実施形態を示している。ラインは、例えばレーザまたは機械的な刻設によって得られる減少された厚さの離散的な領域であってもよい。

図１２は本発明のカプセルの他の実施形態を示しており、該実施形態において、入口壁５および側壁４は、カプセルの軸心から入口壁５の外周の端部へ延びる減少された厚さ「ｔ」の構造部８０１を備える自立的な一体成形のカップ状本体から形成される。厚さ「ｔ」の減少は、側壁の更に大きい厚さ「ｔ_０」に対して比較される。厚さの減少は、厚さ「ｔ_０」の、好ましくは少なくとも２０％、好ましくは少なくとも５０％である。入口壁の厚さ「ｔ」は、好ましくは１．０ｍｍよりも薄く、最も好ましくは０．２〜０．８ｍｍである。結果として、注入装置のブレードは、半径Ｒ_２に対応する入口壁の領域で入口壁を簡単な方法で穿孔することができる。同時に、カプセルは、増大された厚さ（ｔ_０）の側壁によって十分に硬質化される。したがって、ブレードは、カプセルの軸方向でカプセルを潰すことなく、装置におけるブレードの半径（Ｒ２）の延在ラインに対応する半径（Ｒ１）の円形ラインで入口を穿孔できる。高分子および／または生体分解性材料の特定の剛性に応じて、より高い剛性が必要な場合には、壁４、５中に、または壁４、５上に補強部材７０、７１、７２、７３が設けられる。補強部材は異なる長さ、例えば、半径Ｒ１に沿って補償範囲を減少させるために部材７０、７２が短くてもよい。補強部材は、本体の外面または内面上に成形（例えば、射出成形、熱成形、ブロー成形、スタンピング加工など）することによって本体と一体にされることが好ましい。しかしながら、補強部材は、金属または硬質プラスチック繊維および／またはワイヤなどの本体自体の構成材料中に埋め込まれる要素として設けることもできる。補強部材は、入口壁５でのみ延在することができるが、穿孔中の軸方向変形に対するより高い軸方向抵抗を確保するために側壁４で延在することも好ましい。ブレードの不測の曲げおよび／または装置の閉塞に抗してカプセルに作用する非常に高い抵抗力を防止するため、補強部材は半径Ｒ１の円形ライン内でほぼ自由である。

１…カプセル、２…本体、３…周縁、４…側壁、５…入口壁、６…平坦部または凸部、７…下側供給壁、８…環状構造部、２０、２１、２２…ブレード、３０…気密膜、４０…シール手段、５０…水注水装置、５１…液体注入導管、５２…径方向溝、５３…端部押圧面、６０…フィルタ、６１…骨格部、６２、６３、６４、６５…脚、７０、７１、７２、７３…補強部材、８０、８１、８２、８３、８４…凹部、８５、８６、８７、８８…フィルタ部、８９…注入穴、８０１…構造部、Ｒ１、Ｒ２…半径、ｔ、ｔ_０…厚さ。

Claims (9)

1. カプセル内に収容されるコーヒーと、水注入装置によって前記カプセル内に加圧下で注入される熱水とから、コーヒー抽出物を生成するためのカプセルであって、
   周縁（３）と、側壁（４）と、入口壁（５）とを備える円錐台状の本体（２）と、
   前記本体の周縁（３）に対してシールされる下側供給壁（７）と、
   前記カプセル内の所定用量のコーヒーと、
   を備え、
   前記入口壁（５）が、前記注入装置に属する複数のブレード（２０、２１、２２）の貫通を容易にするように配設される構造部（８０１）を有し、前記構造部は、前記側壁（４）の厚さと比べて減少された厚さ（ｔ）の形態で、かつ、前記注入装置の前記ブレード（２０、２１、２２）が延びる円形経路の半径（Ｒ２）に等しい半径（Ｒ１）を少なくとも成し、
   前記本体が、フランジ状の周縁（３）によって延在する自立的な一体成形物であり且つ高分子材料から形成され、
   減少された厚さの前記入口壁が、前記ブレード（２０、２１、２２）による穿孔中の剛性を高めるために該入口壁上で局部的に延在する複数の補強部材を備えており、
   前記ブレードの延在のための前記半径Ｒ２の円形ラインに対応する前記半径Ｒ１の所定の円形ラインには補強部材が実質的に無く、
   前記補強部材が、前記本体の前記入口壁および側壁上の両方で延在し、
   前記厚さの減少は、前記カプセルの中心軸から、前記側壁の接合部へまたは該接合部へ向かって延在する、カプセル。
2. 前記補強部材は、複数の狭い隆起（８０１）として径方向に延在する、請求項１に記載のカプセル。
3. 前記補強部材は、前記入口壁の中心軸の周囲に複数の隆起として同軸に延在する、請求項１又は２に記載のカプセル。
4. 同軸に延在する前記隆起は、前記半径Ｒ１の円形ラインの外側で延在する、請求項３に記載のカプセル。
5. 前記円錐台状の本体がポリプロピレンまたはポリエチレンから形成される、請求項４に記載のカプセル。
6. 前記円錐台状の本体が生体分解性材料を備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のカプセル。
7. 前記周縁がシール手段（４０）を備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のカプセル。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のカプセルと、飲料製造装置の水注入装置とを備え、前記水注入装置が、前記入口壁を通じて水をカプセル内に注入するための一連のブレード（２０、２１、２２）を備え、前記ブレードは、減少した厚みの構造部（８０１）が延びる半径Ｒ１に実質的に等しい半径Ｒ２の円形経路に沿って配置される、カプセルシステム。
9. 飲料製造装置用に請求項１〜７のいずれか一項に記載のカプセルの使用であって、前記飲料製造装置が、前記カプセル内に加圧下で熱水を注入する水注入装置を有し、前記水注入装置が複数のブレード（２０、２１，２２）を有し、前記ブレードが半径（Ｒ２）の前記円形経路に沿って位置する、使用。

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