分装胶囊的制作方法

分装胶囊
1.本发明涉及用于通过将液体引入饮料胶囊制备饮料的系统的领域。本发明具体涉及一种含有萃取材料或萃取物的分装胶囊，通过注入水可由其制备饮料或饮料组分。
2.在用于制备饮料的系统中，所谓的咖啡胶囊系统是已知的(也有用于制备茶的变型)，其中一般地，通常在压力下将热水引入胶囊，以便通过萃取制备咖啡或茶饮料。为了引入热水，胶囊通常在一侧(注入侧)被刺穿。用于通常在胶囊的另一侧(萃取侧)排出冲泡的饮料的各种可能性是已知的。其一，有其中在萃取侧提供通过相应的刺穿钉刺穿的系统。另外，其中在冲泡过程中萃取侧的胶囊边界由于内部压力被刺穿或被撕裂的系统是已知的，为此，可存在胶囊外部的装置(存在于相应咖啡机的冲泡室中)或胶囊内部的装置。最后，还有已被打开的胶囊，对于这种胶囊，为了排出饮料，不需要刺穿或撕裂胶囊壁或膜。
3.尤其为了防止磨碎的咖啡(或茶叶)以不期望的方式进入冲泡的饮料，其中在胶囊的内部设置将萃取材料区与收集区分开并可以适当的方式，例如通过包括多个过滤开口渗透到液体中的过滤器元件的胶囊已成为已知的。
4.具有这种过滤器元件的分装胶囊的实例可见于例如ep 1344722和wo2010/085824中。
5.根据现有技术的具有过滤器元件的分装胶囊的缺点是，所述胶囊通常作为注塑成型件制造，因此制造相当复杂且需要大量的聚合物材料，对制造中的能源消耗和胶囊的重量有不利影响。所述胶囊还带来胶囊设计的某种复杂性。例如，收集产品区通常必须实施为使得在所述尖端不因冲击过滤器元件被损坏的情况下在萃取侧接收饮料制备机的刺穿尖端。
6.本发明的目的是提供一种具有过滤器元件的分装胶囊和用于制造该分装胶囊的方法。该分装胶囊，特别是该过滤器元件，应廉价、制造简单且环境友好。
7.根据本发明的一个方面，分装胶囊包括具有胶囊基底和周向侧壁的基底元件，例如像杯的基底元件。盖元件连接至基底元件，并与基底元件一起形成内部空间，该内部空间具有填充有萃取材料的萃取材料区。过滤器元件被置于内部空间中。所述过滤器元件将萃取材料区与胶囊基底或与由盖元件形成的胶囊盖分开。该过滤器元件由开孔泡沫材料形成。
8.开孔或开口泡沫材料在这里指的是其中孔之间的壁至少部分不完全封闭使得泡沫材料可接收和释放液体的泡沫材料。因此，除开孔外，不排除封闭孔的存在。
9.泡沫材料可以是开孔聚丙烯(pp)塑料。开孔pp泡沫从例如ep1479716、ep1625174和ep2233516中已知。已发现，开孔pp泡沫特别适合用作饮料分装胶囊中的过滤器元件，因为所述泡沫制造简单且廉价、重量轻、耐温且可回收。ep2233516甚至公开了使这种泡沫可生物降解的方法。
10.在另一组实施方案中，开孔泡沫材料是由生物塑料制成的。所谓的生物塑料已经被讨论作为用于饮料胶囊的材料。由可再生资源制造的塑料被称为生物塑料(所谓的生物基塑料)。生物塑料也是能够被生物降解的塑料(所谓的可生物降解塑料)。例如，用于食品行业并部分地包含一部分生物基塑料的可生物降解塑料是已知的。
11.在本文中，“可生物降解”是指根据标准en13432(版本：2019年底)可生物降解，而“生物基”是指“由可再生资源制成，而非化石基的”。
12.开孔泡沫材料的材料尤其可以是可生物降解的。已经发现，由可生物降解聚合物制成的泡沫材料的可生物降解性特别好，而且是有利的。开孔泡沫材料的表面积特别大。负责生物降解(堆肥)的生物体可相应地在每体积分解的更大表面积上作用，并且可更容易供应氧气，因此，所述方法比根据现有技术的过滤器更有效。因此，由可生物降解塑料制成的过滤器元件的实施方案特别有利，且对于实施方案是优选的。
13.在一组实施方案中，由其制造泡沫材料的材料(诸如pp或生物塑料)可与基底元件的材料和/或胶囊盖的材料相同。所述组合对回收有很大益处。
14.另外或供选择地，如果基底元件和/或盖元件以及过滤器元件每个都是由可生物降解塑料制成的(不一定是相同的材料)，则可能是有益的。所述组合对于良好的可回收性也是特别有利的。
15.过滤器元件的制造可特别简单。在这种情况下的优点是，过滤器元件在径向外侧与胶囊基底或胶囊盖进行区域接触，这对过滤器元件的有效性是足够的。在冲泡过程中，由于胶囊内部的液体压力，过滤器元件被轻轻地压靠在胶囊基底或胶囊盖上，因此，所述元件具有密封效果。为此，不需要非常精确地将过滤器元件的形状和定向与胶囊形状相匹配。
16.在一些实施方案中，过滤器元件是以使用由膨胀塑料制成的股并切割成片的方式制造的。片的厚度与过滤器元件的厚度相对应。然后每个片形成一个过滤器元件。所述制造方法是特别有利和有效的。如果胶囊具有关于轴线基本对称的常规杯形，那么该股的横截面可为圆形。例如，如果胶囊的形状具有矩形横截面，那么该股也可具有近似矩形的横截面，或者所述股可具有与胶囊形状基本适应的不同横截面形状。
17.用于制造过滤器元件的股尤其可通过泡沫挤出制造。泡沫挤出是适用于一系列已知塑料的方法，已知塑料包括生物塑料。
18.在一些实施方案中，过滤器元件可连接至胶囊基底或胶囊盖，例如通过焊接或合适的粘合剂连接至胶囊基底或胶囊盖。在其他实施方案中，过滤器元件也可在没有粘合剂的情况下简单地置于基底元件或盖中并保持在胶囊中。由此，萃取材料将防止过滤器元件在储存和运输过程中被移出胶囊中的规定位置。
19.由于根据本发明的方法，不需要像现有技术中提供的那样，在胶囊的内部，除了萃取材料区外，还要实现收集产品区，该收集产品区通过过滤器元件与萃取材料区分开，饮料流入该区并从该区排出饮料。相反，由于开孔设计，过滤器元件本身可具有双重功能，即所述元件不仅过滤，而且本身也形成收集产品区。因此，过滤器元件与胶囊基底或可能与胶囊盖之间的直接接触是可能的。
20.本发明还涉及一种萃取系统，该萃取系统具有所讨论类型的胶囊和饮料制备机，该饮料制备机包括冲泡模块，该胶囊适合该冲泡模块。饮料制备机以本身已知的方式包括水箱或进水管线、水加热装置、泵和饮料出口。冲泡模块包括例如注入侧的刺穿装置和萃取侧的胶囊刺穿和/或刻划装置。泵被设置为用于将由水加热装置加热的水泵入冲泡模块，且因此从注入侧泵入胶囊。萃取材料在萃取侧从胶囊中被排出，并从那里到达饮料出口。冲泡模块和胶囊的形状可相互匹配，使得过滤器元件存在于胶囊的萃取侧。
21.下面用附图来描述本发明的实施方案实施例。所示为：
[0022]-图1具有过滤器元件的且在注入侧和萃取侧中的每个都具有刺穿装置的分装胶囊的示意性剖视图；
[0023]-图2供选择的分装胶囊的剖视图；以及
[0024]-图3用于制造过滤器元件的泡沫股的示意图。
[0025]
附图中相同的附图标记表示相同或相似的元件。
[0026]
根据图1的胶囊1包括杯形式的基底元件2(例如，具有杯基本上关于其旋转对称的轴线20)和沿周向凸缘5连接至其的盖元件8。基底元件形成胶囊基底4和周向侧壁3，与由盖元件8形成的盖9一起形成外部胶囊壁并限定胶囊内部空间7。
[0027]
杯和盖可按本身已知的方式由塑料制成，例如由聚丙烯(pp)制成。然而，本发明也适用于由其他材料诸如铝或纸制成的胶囊。盖也以已知的方式连接至杯上，例如通过超声波焊接、热方法或可能通过胶粘连接至杯上。
[0028]
作为常规塑料的替代，杯和/或盖也可由生物塑料制成，生物塑料例如巴斯夫的ecovio，一种由可生物降解聚酯(聚己二酸对苯二甲酸丁二酯)和聚交酯制成的复合物。
[0029]
在胶囊内部空间存在由开孔(开口)泡沫材料制成的过滤器元件2。例如，所述过滤器元件可由发泡聚丙烯或发泡生物塑料制成。所述过滤器元件可简单地置于杯中，仅通过填充胶囊内部空间的萃取材料，例如研磨的咖啡，保持。然而，所述过滤器元件也可被焊接或胶粘或以其他方式连接至胶囊基底。
[0030]
过滤器元件的材料是泡沫材料。该材料的组成可与胶囊杯的和/或盖元件的组成相同。
[0031]
图1还示意性地显示在注入侧的具有注入侧刺穿尖端22的刺穿装置21和在萃取侧的具有萃取侧刺穿尖端24的刺穿装置23。各自具有至少一个刺穿尖端22、24的所述刺穿装置21、23存在于饮料制备机的冲泡模块中。如本身已知的，所述刺穿装置用于在冲泡前和/或冲泡过程中刺穿胶囊，使得可在注入侧将水引入胶囊和可在萃取侧将萃取物质从胶囊中排出。液体通过刺穿尖端被送入的系统是已知的，刺穿尖端仅刺穿并且其中液体流过刺穿尖端进入胶囊或从胶囊中流出的系统同样是已知的。作为具有刺穿尖端的系统的替代，胶囊在萃取侧被撕裂的系统或者胶囊在冲泡过程之前已经包括开口，例如被可移除膜覆盖或可能不被覆盖的系统也是已知的。本发明的操作原理与如何制造用于液体的开口无关。
[0032]
在所示的实施方案实施例中，液体从盖侧(图1中的顶部)被引入胶囊，并通过胶囊基底4被排出胶囊，并且过滤器元件存在于胶囊基底侧。然而，相反的配置(通过胶囊基底引入，通过胶囊盖排出等)也是可能的，还如下文所述的实施方案实现的，以及在两侧的每一侧上具有过滤器元件的配置。
[0033]
由于泡沫材料的柔韧性，过滤器元件11在与相应的刺穿尖端24接触的位置不一定包括特定的修改。过滤器元件可根据尖端的设计，在一定程度上屈服于尖端和/或由此被刺穿。
[0034]
图2显示供选择的实施方案。所述实施方案与图1的实施方案的不同之处在于以下特征：
[0035]-胶囊的形状不是围绕轴线20旋转对称的，而是如wo 2015/096989中所述的形状，例如，具有基本矩形，特别是正方形的横截面。
[0036]-盖元件并非实现为膜或板，而是实现为三维成型的元件，例如通过注塑成型或深
拉实现为三维成型的元件。在图2的实施方案中，盖元件是圆顶形的，使得所述元件形成周向侧壁的一部分，这在wo 2015/096989中也有所描述。因此，实际的胶囊盖9在轴向方向上从凸缘5向外偏移。
[0037]-过滤器元件被设置在胶囊盖上，而非设置在胶囊基底上。因此，胶囊可以相应地
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但不需要
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与冲泡室相匹配，使得液体通过胶囊基底被引入并通过胶囊盖被排出。
[0038]
所述特征可以相互结合和彼此独立地实施。也就是说，对于具有圆形横截面的胶囊形状，也可以在胶囊盖上设置过滤器元件，三维成型的盖也可以与圆形横截面和/或与在胶囊基底上设置过滤器元件相结合，等。
[0039]
也可以将一个过滤元件分别施加至胶囊盖和胶囊基底。这尤其对于排出萃取材料不仅在萃取侧而且在朝向注入侧都是可能的并且将被防止的实施方案是有利的。
[0040]
图3以示意图的形式显示过滤器元件的制造。由挤出的泡沫材料制成的股30被切成形成过滤器元件11的片。