專利名稱：具有便于穿孔以用于注水的結構的制備咖啡提取物的膠囊的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種膠囊，該膠囊通過使用具有穿孔刀片的注水裝置將壓力下的熱水 注入膠囊內，從而由容納在膠囊內的咖啡來制備咖啡提取物。本發明還涉及一種膠囊系統， 該系統包括與飲料生產設備中的注水裝置相關聯的本發明的膠囊。
背景技術：
本發明的背景是容納飲料或其它食物配料的膠囊的領域。通過這些配料與液體的 相互作用，可生產諸如咖啡、茶的飲料或者諸如湯的其它食物。所述相互作用可基于在具有 諸如水的液體稀釋劑的情況下飲料物質的提取、混合或溶解的原理。本發明的膠囊尤其適合于容納研磨咖啡，以便通過將壓力下的熱水注入膠囊并且 從該膠囊獲得咖啡飲料來生產咖啡飲料。用于從容納物質的膠囊獲得流體食物的系統和方法例如從EP512470A已知。因 此，所述膠囊被壁封閉，所述壁優選為液體不能滲透的壁，其包括進口壁，該進口壁僅在使 用過程中例如當膠囊被引入(飲料生產)設備時才被刺破以注入水。EP1299022B1中公開了一種改進，即，提供一種具有與中心注射導管分離的一系列 刀片的注射裝置。與利用單一注射針形成的中心穿孔相比，這可以獲得更好的流動分布。 這種裝置適用于由薄鋁制成的膠囊體部，因為鋁由于其機械性質而易于穿孔。并且，由于可 以很好地限定穿孔的尺寸和幾何形狀，這些穿孔可在膠囊內的配料層上提供良好的流動分 布。但是，已知的實施方式具有下述缺點，即，某些由更具有彈性的材料例如聚合物制成的 膠囊難于以重復方式穿刺，從而不能很好地限定所得到的穿孔的尺寸和幾何形狀。尤其是 具有塑料壁或者可生物降解的聚合物的膠囊，這些材料較難刺穿并且裝置的穿刺構件會較 快地變鈍。因此，新的膠囊不能被正確地刺穿，例如，膠囊被部分地或者不充分地刺穿，這使 得膠囊內液體的流動分布不理想，從而影響提取物的品質。飲料制備裝置也必須重返維修 或保養站，以便修理或更換已經損壞的穿刺構件。
發明內容
本發明的目的是通過提供一種膠囊來解決上述問題，所述膠囊更易于穿孔，從而 確保提取物的良好品質，并且不會損壞現有技術的注射裝置。W02010/041179涉及具有上壁的用于制備飲料的膠囊，所述上壁的內表面上具有 當內部元件在其上施加力時適于被移動的薄弱區域。本發明涉及一種膠囊，所述膠囊用于從容納在膠囊內的咖啡和通過注水裝置在壓 力下注入膠囊內的熱水制備咖啡提取物，所述膠囊包括截頭錐形體部，該截頭錐形體部包括邊沿、側壁和進口壁；所述進口壁包括平坦或 凸出的部分，密封到體部的邊沿上的下部輸送壁，膠囊內的預定劑量的咖啡，
其中，所述平坦或凸出的部分具有浮凸或者凹陷的結構，所述浮凸或者凹陷的結構設置成有助于注水裝置的刀片從其中穿透，并且在具有 預定半徑Rl的大致為圓形的路徑上延伸，所述半徑Rl與注水裝置的刀片沿其延伸的圓形 路徑的半徑R2相等。在第一模式中，所述結構形成半徑為Rl的連續的凹陷的圓形或環狀部分。在第二模式中，所述結構形成多個半徑為Rl的弓形的凹陷部分。在第三模式中，所述結構形成半徑為Rl的連續的圓形或環形凸起。凸起結構的優 點是實質上增加了結構周圍的局部剛性，從而有助于穿孔。在第四模式中，所述結構形成沿半徑為Rl的圓形路徑延伸的多個不連續的凸起 部分。通常，所述結構優選形成與所述結構外部的進口壁的厚度相比厚度局部減小的進 口壁。因此，與膠囊體部的其他部分相比，所述結構中的穿孔阻力減小，這不但有助于刀片 穿刺，還提供了幾何形狀和尺寸較好地限定的穿孔。在第五模式中，所述結構包括半徑為Rl的環形凹陷部分，該環形凹陷部分包括多 個注射孔和密封在內壁上從而密封地覆蓋注射孔的氣密膜。在上述所有模式中，所述體部優選由自立式的整體模制的杯狀件構成，該杯狀件 至少形成進口壁和側壁以及優選的邊沿。在第六模式中，所述結構由被支承在剛性框架上的多孔膜或者一個或多個過濾器 形成。所述框架可形成數個將多孔部分隔開的支柱/支腿，所述多孔部分形成有助于刀片 穿孔的結構。在第七模式中，所述結構形成一條或者多條薄弱線。這些線可以分布成如第一實 施例中那樣的圓，或者優選分布成一系列橫向定向并且沿半徑為Rl的圓形路徑分布的線。 更加優選地，通過諸如激光或者機械刻劃(scoring)來減小進口壁的厚度從而得到所述 線。在第八模式中，所述結構由與膠囊的側壁相比厚度減小的進口壁得到。本發明還涉及一種膠囊，所述膠囊用于從容納在膠囊內的咖啡和通過注水裝置在 壓力下注入膠囊內的熱水制備咖啡提取物，所述膠囊包括截頭錐形體部，該截頭錐形體部包括邊沿、側壁和進口壁，密封到所述體部的邊沿上的下部輸送壁，膠囊內的預定劑量的咖啡，其中，進口壁具有設置成有助于注射裝置的刀片穿孔的結構，所述結構是與側壁 的厚度相比具有減小的厚度的形式，該結構至少半徑等于所述注射裝置的刀片沿其延伸的 圓形路徑的半徑。在一模式中，所述體部優選為自立式的通過所述法蘭狀邊沿延伸的整體模制件。所述厚度減小(部分)可從膠囊的中心軸線延伸至側壁的連接處或者朝向側壁的 連接處延伸。厚度減小的進口壁還可包括(內部和/或外部)加強構件，該加強構件在進口壁 上局部地延伸從而確保提高壁在被刀片穿孔的過程中的剛性。加強構件可以作為多個窄的 脊狀物徑向地延伸和/或共中心地圍繞進口壁的中心軸線延伸。優選地，加強構件例如作為窄的徑向延伸的脊狀物同時在體部的進口壁和側壁上延伸。優選地，與用于刀片延伸的 半徑為R2的圓形線相應的半徑為Rl的預定圓形線基本上沒有加強構件。此處“基本上沒 有”指的是所述半徑線的周長的至少80%，更加優選為至少95%沒有被所述加強構件覆蓋。 優選地，形成加強構件的共中心延伸的脊狀物在所述半徑(Rl)的圓形線外部延伸。在所有實施例中，截頭錐形體部可由聚合物材料制成。優選地，截頭錐形體部包括聚丙烯或聚乙烯。在一種可選方案中，截頭錐形體部還可以包括可生物降解的材料。例如，截頭錐形 體部包括纖維素、淀粉基材料或者聚乳酸(PLA)。在一種可選方案中，所述厚度減小的結構由與所述結構外部的體部的材料不同的 材料形成。更加具體地，所述結構可以由嵌入或密封或連接至體部的側壁的塑料或鋁箔形 成。所述輸送壁可以是膜，該膜在膠囊內建立起的壓力的作用下抵靠包括穿孔元件的 膠囊保持件而被穿孔，如EP0512470中詳細描述的那樣。優選地，所述輸送壁是薄鋁、薄聚 合物或者其組合。在優選的示例中，輸送壁為大約20-100微米的鋁箔。輸送壁還可以是可滲透壁，例如塑料過濾器膜、紙過濾器或者由其他可生物降解 的材料制成的過濾器。輸送壁例如通過熱或者超聲波焊接而密封地連接到體部邊沿的底部表面上。所述邊沿可包括密封裝置。該密封裝置形成至少一個從邊沿延伸的一體式突出部 或者唇部，或者是附加的密封元件，例如橡膠、軟塑料、泡沫材料或者纖維。所述密封裝置可由一定厚度的材料形成，該材料在(飲料生產)設備的壓縮力下 被壓縮時變軟，和/或通過膠囊內處于注入溫度下的液體而變軟。所述密封裝置可以與膠囊的體部形成一體，S卩，由相同的材料制成。例如，其可以 是包括淀粉和可選地選自下述成份中的成份的可生物降解的材料至少一種可生物降解樹 脂、纖維、蛋白質、脂質及其組合。關于膠囊的關鍵尺寸和幾何形狀，所述結構的半徑Rl優選為4_12mm，最優選為 6-9mm。所述進口壁的直徑優選為22_25mm。膠囊的輸送壁的直徑優選為30_40mm。膠囊體 部的高度優選為27-30mm。膠囊邊沿的寬度優選為3_5mm。為了改進膠囊的穿孔，所述進口壁具有相對于體部的法蘭狀邊沿所在的平面形成 5-40度的角度的凸出部分。本發明還涉及一種膠囊系統，該膠囊系統包括與飲料生產設備中的注水裝置相關 聯的本發明的膠囊，所述注水裝置包括用于穿過所述進口壁將水注入膠囊內的一系列刀 片；其中，所述刀片沿著半徑為R2的圓形路徑布置，該半徑R2與所述凸起或者凹陷的結構 沿其延伸的半徑Rl基本上相等。優選地，所述注水裝置包括沿著所述半徑為R2的圓形路 徑均勻分布的三個刀片，從而確保水在膠囊內穿過配料——例如研磨咖啡——層均勻地分 布。
圖1示出根據本發明的第一實施例的膠囊的橫截面視圖；圖2示出圖1中膠囊的頂視圖3示出根據第二實施例的圖1中膠囊的頂視圖；圖4示出圖1中膠囊被飲料制備裝置的注射裝置穿孔時的橫截面視圖；圖5是根據第三實施例的膠囊的橫截面視圖；圖6是圖5中膠囊的頂視圖；圖7是根據第四實施例的膠囊的立體圖；圖8是圖7中膠囊的頂視圖；圖9是圖7和圖8中膠囊的底視圖；圖10是注水裝置的底部立體圖；圖11是根據第五實施例的膠囊的頂視圖；圖12是根據第六實施例的膠囊的橫截面視圖；圖13是圖12中膠囊的頂視圖。
具體實施例方式圖1和圖2示出膠囊的第一實施例。膠囊1用于從容納在膠囊內的咖啡和由圖10和圖4所示的注水裝置50在壓力下 注入膠囊內的熱水制備咖啡提取物。圖10的裝置由膠囊罩蓋(cage)構成，該膠囊罩蓋包括沿半徑為R2的圓形圖案布 置的一系列刀片20，21，22。用于向罩蓋內提供壓力下的水的液體注射導管51設置在罩蓋 的中心。本發明的膠囊包括截頭錐形體部2，該截頭錐形體部包括邊沿3、側壁4和進口壁 5。所述進口壁包括平坦的或凸出的部分6。膠囊還包括密封至體部的邊沿3處的下 部輸送壁7。膠囊內包括預定劑量的咖啡，例如烘焙和研磨咖啡。所述平坦的或凸出的部分6具有有助于注射裝置50的刀片20，21，22穿透的凹陷 的環形結構8。所述結構8在預定半徑Rl的大致為圓形的路徑上延伸，所述半徑Rl與注射裝置 的刀片20，21，22沿其延伸的圓形路徑的半徑R2基本上相等。在圖1和圖2所示的實施例中，所述結構形成半徑為Rl的連續的凹陷的圓形或者 環形部分8。因此，無論膠囊相對于注射裝置50如何周向定位，刀片總是進入凹陷的圓形或 環形部分8。另外，與所述結構8以外的體部的進口壁或側壁的厚度、相比，結構8形成進口 壁5的局部減小的厚度t。雖然結構8有助于穿孔，在儲藏的過程中，膠囊保持封閉并且咖 啡粉末不能從膠囊中逸出。圖3示出圖1中膠囊的第二實施例，其中所述結構形成沿半徑為Rl的圓形路徑布 置的多個凹陷部分80，81，82，83。這些部分可以為弓形或者直線形。因此，所述結構不是連 續的環形結構，而是不連續的并且形成數個離散的部分，這些不連續的部分沿著半徑Rl延 伸并且被進口壁的非凹陷部分隔開。與所述結構之外的厚度、相比，所述凹陷部分具有減 小的厚度t。厚度的減小可以是結構之外的壁厚的30%到90%。部分80-83的數量和長度被設置成確保無論膠囊在注射裝置中的位置如何，刀片20，21，22都可接觸所述結構。可通 過不同的方法實現厚度減小，例如直接通過體部的熱成型，吹模或者注射成型，或者通過模 制體部然后激光或者機械刻劃或沖壓結構本身。膠囊仍保持被厚度減小的所述結構封閉， 從而確保咖啡防潮保存。當然，代替凹陷的部分，所述結構可由半徑為Rl的連續的圓形凸起(embossing) 或沿半徑為Rl的圓形路徑延伸的多個不連續的凸起部分替代。圖5和圖6示出具有沿著半徑Rl延伸的環形凹陷部分84的結構的膠囊。部分84 應當足夠窄以便在將膠囊引入注射裝置50的罩蓋的過程中引導刀片。在凹陷部分8內設置 多個注射孔89，以確保水流在膠囊內的分布。能可選地設置氣密的/不透氣的膜30，該膜 被密封在進口壁上以便密封地覆蓋包括注射孔89的部分84。應當注意，至少部分84的底 部的厚度比該部分以外的進口壁的厚度小，以便有助于刀片進入膠囊。如果不是這樣，部分 84應當足夠深以便確保刀片完全容納在由該部分形成的凹陷內，或者該部分在刀片所受的 引入力下可以向內伸展。圖7-圖9示出第四實施例，其中所述結構由被支承在剛性框架61上的多孔或者 無孔薄膜或過濾器60形成。所述框架確保支承該膜或過濾器，特別是在提取之后，以避免 膠囊在被弄濕的情況下坍塌或變形。所述膜或者過濾器可以是例如紙過濾器或者紡織或非 紡織的聚合物多孔膜。所述膜還可以是注入的水不可滲透的膜，例如薄聚乙烯箔。該膜可 由框架支承，該框架由剛性更大和更厚的紙或紙板或聚合物制成。該框架形成將多孔或無 孔膜或者過濾器部分85，86，87，88分隔開的多個支柱62，63，64，65，這些膜或過濾器部分 形成有助于刀片從其中穿孔的結構。應當注意，當膜為多孔的或者當其是過濾器時，刀片的 穿透并不重要。在這種情況下，材料可最終具有足夠的彈性以便在不被刀片橫貫的情況下 伸展。過濾器可沿著體部的側壁延伸。在一種可選方案中，過濾器被限制在膠囊的內壁上， 而框架形成整個側壁。如圖9所示，所述膜或過濾器可延伸并形成膠囊的下部輸送壁7。框架可進一步 形成膠囊的邊沿3。在所有的實施例中，截頭錐形體部可由聚合物材料或者纖維素基材料 (紙，紙板)或天然纖維制成。在一優選的方式中，截頭錐形體部包括聚丙烯或者聚乙烯。在另一方式中，截頭錐形體部包括可生物降解材料。截頭錐形體部包括纖維素、淀粉基材料或者聚乳酸(PLA)。優選地，膠囊的邊沿包括密封裝置40，該密封裝置40用于填充在注射裝置(圖 10)的端部擠壓表面53上形成的徑向凹槽52。更加優選地，所述密封裝置40形成至少一 個從邊沿延伸的一體式突出部或唇部，或者是附加的密封元件，例如橡膠、軟塑料、泡沫材 料或者纖維(例如紙、紙板、或者合成或天然纖維)。圖11示出另一實施例，其中所述進口壁處的結構由橫向延伸至半徑為Rl的圓形 路徑的一系列薄弱線構成。所述薄弱線可以是例如通過激光或者機械刻劃形成的厚度減小 的離散區域。圖12示出本發明的膠囊的另一實施例，其中進口壁5和側壁4由自立式、整體模 制的杯狀體部形成，該體部包括具有減小的厚度“t”的結構801，該結構從膠囊的中心軸線 延伸至進口壁5的周邊端部。厚度“t”與側壁的較大的厚度“、”相比減小。優選地，厚度的減小為厚度的至少20%，優選至少50%。進口壁的厚度“t”優選小于1.0mm，最優 選在0. 2mm到0. 8mm之間。因此，注射裝置的刀片能夠在進口壁的相應于半徑R2的區域中 以有利的方式穿透進口壁。同時，側壁的增加的厚度Utl)使得膠囊具有充分的剛性。因此， 在膠囊不會沿膠囊的軸線方向坍塌的情況下，刀片可以在具有一定半徑(Rl)的圓形線處 穿透進口，該半徑(Rl)對應于(注射)裝置中的刀片的延伸線的半徑(R2)。當根據聚合物 和/或可生物降解材料的特定剛度而需要更大的剛性時，可在壁4，5中或者壁4，5上設置 加強構件70，71，72，73。加強構件可以具有不同的長度，例如加強構件70，72的長度較短， 從而減少沿著半徑Rl的覆蓋。加強構件優選通過模制(例如注射成型、熱成型、吹模、沖壓 等)在體部的外表面或內表面上而與體部形成一體。但是，也可將加強構件設計為嵌入在 體部本身的構成材料中的元件，例如金屬或硬塑料纖維和/或金屬絲。加強構件能僅在進 口壁5處延伸，但優選地其也在側壁4處延伸，從而確保提高穿孔過程中對軸向變形的軸向 抵抗力。為了防止刀片的意外彎曲和/或防止(注射)裝置閉合在膠囊上時的阻力過高， 在半徑為Rl的圓形線內基本上沒有加強構件。
權利要求
1.一種膠囊(1)，所述膠囊用于從容納在膠囊內的咖啡和通過注水裝置在壓力下注入 膠囊內的熱水制備咖啡提取物，所述膠囊包括截頭錐形體部(2)，該截頭錐形體部包括邊沿(3)、側壁(4)和進口壁(5)，所述進口壁 包括平坦或凸出的部分(6)，密封到所述體部的邊沿(3)上的下部輸送壁(7)，容納在膠囊內的預定劑量的咖啡，其中，所述平坦或凸出的部分(6)具有浮凸或者凹陷的結構(8 ；80,81,82,83 ；84 ；85， 86,87,88,89)，所述浮凸或者凹陷的結構設置成有助于所述注射裝置的刀片從其中穿透，并且在具有 預定半徑Rl的大致為圓形的路徑上延伸，所述半徑Rl與所述注射裝置的刀片(20，21，22) 沿其延伸的圓形路徑的半徑R2相等。
2.根據權利要求1所述的膠囊，其特征在于，所述結構形成半徑為Rl的連續的凹陷的 圓形或環形部分(8)。
3.根據權利要求2所述的膠囊，其特征在于，所述結構形成沿半徑為Rl的圓形路徑延 伸的多個凹陷部分(80,81,82,83)或線(89)。
4.根據權利要求1所述的膠囊，其特征在于，所述結構形成半徑為Rl的連續的圓形或 者環形凸起。
5.根據權利要求1所述的膠囊，其特征在于，所述結構形成沿半徑為Rl的圓形路徑延 伸的多個不連續的凸起部分。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的膠囊，其特征在于，所述結構(8；80,81,82,83 ； 89)形成與所述結構之外的進口壁的厚度相比厚度局部地減小的進口壁(5)。
7.根據權利要求6所述的膠囊，其特征在于，所述局部減小的厚度是通過激光或者機 械刻劃獲得的。
8.根據權利要求1所述的膠囊，其特征在于，所述結構包括環形凹陷部分(84)，該環形 凹陷部分半徑為Rl并具有多個注射孔(89)和密封在內壁上以便密封地覆蓋所述注射孔的 氣密膜(30)。
9.根據權利要求1所述的膠囊，其特征在于，所述結構由支承在剛性框架(61)上的多 孔膜或者過濾器(60)形成。
10.根據權利要求9所述的膠囊，其特征在于，所述框架形成多個支柱(62，63，64，65)， 所述支柱將形成有助于刀片穿透的所述結構的多孔部分(85，86，87，88)隔開。
11.一種膠囊(1)，所述膠囊用于從容納在膠囊內的咖啡和通過注水裝置在壓力下注 入膠囊內的熱水制備咖啡提取物，所述膠囊包括截頭錐形體部(2)，該截頭錐形體部包括邊沿(3)、側壁(4)和進口壁(5)，密封到所述體部的邊沿(3)上的下部輸送壁(7)，容納在膠囊內的預定劑量的咖啡，其中，所述進口壁(5)具有設置成有助于所述注射裝置的刀片(20，21，22)穿透的結構 (8 ;80，81，82，83，85，86，87，88，89，801)，所述結構是與側壁(4)的厚度相比具有減小的厚 度(t)的形式，所述結構至少半徑(Rl)與所述注射裝置的刀片(20，21，22)沿其延伸的圓 形路徑的半徑(R2)相等。
12.根據權利要求11所述的膠囊，其特征在于，所述體部是延伸有法蘭狀邊沿(3)的自 立式的整體模制件。
13.根據上述權利要求中任一項所述的膠囊，其特征在于，所述截頭錐形體部由聚合物 材料制成。
14.根據權利要求13所述的膠囊，其特征在于，所述截頭錐形體部包括聚丙烯或聚乙火布。
15.根據上述權利要求中任一項所述的膠囊，其特征在于，所述截頭錐形體部包括可生 物降解材料。
16.根據上述權利要求中任一項所述的膠囊，其特征在于，所述邊沿包括密封裝置 (40)。
17.一種膠囊系統，所述膠囊系統包括根據上述權利要求中任一項所述的膠囊和飲料 生產設備中的注水裝置；所述注水裝置包括用于通過所述進口壁將水注入膠囊的一系列刀 片(20，21，22)；其中，所述刀片沿著半徑為R2的圓形路徑布置，所述半徑R2與所述浮凸或 者凹陷的結構(8 ；80，81，82，83 ；84 ；85，86，87，88，89)沿其延伸的半徑Rl大致相等。
全文摘要
本發明涉及一種具有便于穿孔以用于注水的結構的制備咖啡提取物的膠囊。所述膠囊用于從容納在膠囊內的咖啡和通過注水裝置在壓力下注入膠囊內的熱水制備咖啡提取物，所述膠囊包括包括邊沿、側壁和進口壁的截頭錐形體部，所述進口壁包括平坦或凸出的部分，密封到體部的邊沿上的下部輸送壁，容納在膠囊內的預定劑量的咖啡，其中，所述平坦或凸出的部分具有浮凸或者凹陷的結構，所述浮凸或者凹陷的結構設置成有助于注射裝置的刀片穿孔，并且在具有預定半徑R1的大致為圓形的路徑上延伸，所述半徑R1與注射裝置的刀片沿其延伸的圓形路徑的半徑R2相等。
文檔編號B65D85/804GK101992907SQ20101025783
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月18日 優先權日2009年8月19日
發明者A·科萊普, A·約阿基姆, P·博爾內 申請人:雀巢產品技術援助有限公司