CN101511696A - 用于保存包装饮料制备产品的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于保存饮料制备的产品的装置，所述装置包含第一容器(4，4′)，其具有氧气渗透率第一常数(K1PO2)，并在其中密封所述产品，第一容器被安置在第二密封包装(5，5′)中，第二密封包装具有氧气渗透率第二常数(K2PO2)，氧气渗透率第一常数(K1PO2)大于氧气渗透率第二常数(K2PO2)，另外，氧气吸收材料(6)与第一容器一起安置在第二容器(5，5′)中，以从第一及第二容器(4，4′)移去氧气。

Description

用于保存包装饮料制备产品的方法及装置
技术领域
本发明有关用于保存包装饮料制备产品的方法及装置，即有关用于保存在胶囊、卡匣、囊夹或类似的抛弃式单剂量包装机构中的产品的香味及感官特征的方法及装置，其中，该包装机构适用于从自动机器制备饮料。
背景技术
含有用于在自动机器中制备饮料的产品的抛弃式单次使用的塑料或纸包装，诸如卡匣、囊夹、胶囊与类似装置等的使用是已知且普及的。用于制备饮料的产品大致上为研磨或可溶解的咖啡、茶、奶粉、草本植物的制备及用于汤的粉末产品；这些产品是在容器内，所述容器则为要被插入饮料制备机器中的囊夹、胶囊或卡匣，所述饮料制备机器酿制产品或将产品溶解而离开其容器，进入杯子或类似的饮料容器。为了清楚及简洁，在下文的叙述中，用文字“胶囊”将亦被视为等同卡匣、囊夹及类似容器。
使用这些包装会达成数项优点，例如操作的整洁、一致地达成最终产品的所需质量(又名“杯中质量”)的能力、及相对于在“大量”容器中的相同产品有免于个别包装氧化作用的较大保存作用。其实，在容器中的咖啡一旦打开，将不可避免地与周围空气造成接触；纵使容器再次密封，与周围空气接触将随着每次由容器取出一剂量的咖啡而恢复。
近来，密封的包装变成熟知的。这些包装是例如在入口及出口二者上密封的胶囊；用本申请人名义申请的世界专利第WO2006030461号揭示此种胶囊，所述胶囊只在必须用于制备相关饮料时才会打开。
未被密封的包装、例如滤纸囊或传统式、开启的、塑料卡匣通常被安置于外部容器中，所述外部容器被密封以提供所需的对于周围空气的阻挡件。对于密封及未密封的胶囊两者都相当重要的是，周围空气及氧气不会与例如研磨咖啡的饮料产品进行接触，特别是因为胶囊的包装与消费之间的时间可能相当长。
已发现的是，当使用塑料包装材料时，密封材料对周围空气的氧化剂总是有局部的渗透性。铝制层叠薄片提供一种大体上氧气不能渗透的材料；然而，甚至在那些于惰性大气下包装的容器，像是于气密条件大气下的填充及包装工作站中，在只有氮气的大气中包装的容器中，通常会在胶囊或容器中发现氧气。
美国专利第US-A-20060144811号揭示一种用于从饮料或食物容器移去氧气的装置，此装置在饮料或食物容器的关闭构件的内壁上提供氧气吸收体组成物及氧气侦测器电路。在盖子或关闭构件底侧上，氧气吸收体成份借着气体可渗透薄膜的安置层保持在适当位置中，所述气体可渗透薄膜防止吸收剂与容器的内容物之间的接触；所述氧气侦测器产生信号，该信号对容器中氧气的存在或不存在提供指示。此装置不能被用在本发明领域中，因为其需要设有盖子或关闭构件的硬式容器。
欧洲专利第EP 0633013号揭示一种用于储存及稳定化含有碳酸氢盐的药粉的方法及容器。药粉被包装在可让气体及水渗透的第一容器中，所述第一容器安置在气体及水不可渗透的第二容器中。第二容器优选以二氧气化碳充填，且氧气去除剂被安置在第二容器中。此装置有关一种不同领域(亦即医疗)，且设计成只能与单一包装一起使用，即与第二容器包含只有单一剂量的包装一起使用。此种包装在本发明领域中没有用处，因为药粉必须从第一内部容器移去，且在打开第二、外部的容器后马上使用。
日本专利第JP200 3285876号(TOKAN KOGYO)揭示一种用于肉及鱼的包装，其中产品被包装在氧气不能渗透的第一容器中，且其中第一容器安置于具有氧气吸收组件的第二容器(也是氧气不能渗透的)中。该文件的目标及教导是要避免氧气有穿透第一容器的任何机会。
因此，针对产品保护免于氧化作用及免于与氧气接触，有需要改善现存用于饮料产品的包装及容器。更特别地是，本案申请人所认知且本发明所面对的问题是：在饮料产品被生产及包装于较大容器后，除去存在于饮料产品的胶囊或其它容器中的氧气，且在胶囊(或产品的类似容器)从所提及用于制备饮料的较大容器移去后，尽可能地避免或延迟氧气再次进入胶囊。
发明内容
本发明目标是解决上述问题及提供保存一种用于饮料制备的产品的方法及装置，其为有效的、制备简单、且容易施行而不昂贵，以便被用于大量生产饮料制备产品的包装胶囊及/或其它容器。
以上目标通过本发明来实现，本发明提供一种根据权利要求1所述的保存用于制备饮料的包装产品的方法，即一种方法包含将产品安置于第一容器(4，4′)中及将至少一个第一容器(4，4′)安置于第二容器(5，5′)中的步骤，其特征在于第一容器(4，4′)只有部分地能让氧气渗透，及第二容器(5，5′)比第一容器较不能让氧气渗透，且其特征在于在至少一第一容器安置在第二容器中时，借着一种与第一容器(4，4′)一起安置在第二容器(5，5′)中的氧气吸收材料(6)从第一及第二容器移去氧气。
本发明另一目的是一种如权利要求7所述的用于保存饮料制备用的产品的装置，即一种装置包含产品被安置于其中的第一容器(4，4′)、安置至少一第一容器的第二容器(5，5′)，及连同第一容器安置在第二容器(5，5′)中的氧气吸收材料(6)，其特征在于第一容器(4，4′)仅只部分地能让氧气渗透，及第二容器(5，5′)比第一容器较不能让氧气渗透，以便在至少一第一容器(4，4′)安置在第二容器(5，5)中的同时，借着氧气吸收材料(6)从第一及第二容器移去氧气。
优选实例是权利要求书附属项的目的。
根据本发明的优选实例，第一容器包含密封的胶囊。
根据本发明另一观点，第一容器是一个安置囊夹或胶囊的袋子，所述第一容器的材料的氧气渗透率常数在20至8000的范围内，且第二、外部容器对氧气的渗透率常数在0至20的范围内。显然地，所述的二个数值不能是相同的，且优选是相差至少20点的差异。
根据本发明进一步的优选观点，第二容器安置二或更多、即复数个第一容器。
本发明基于先前提及的发现，即总是有一些氧气存在于咖啡的密封包装中，纵使所述包装是在氮气保护大气中充填及包装，也是如此。其实，通过申请人所进行的密封胶囊中氧气含量的测量已经显示，在氮气大气中密封的胶囊在已经承受真空后、即承受0.40-0.60巴的降低压力后，所述胶囊在已经包装后立即会具有平均百分之1.4(体积)的含氧量。
另外，此百分比将随着时间经过而增加，因为随后氧气经过塑料胶囊材料的渗透是取决于胶囊内及胶囊外侧的氧气分压，且与胶囊内的总压力无关。为更好地说明此点，应注意的是，纵使容器被加压，例如氧气能够渗透通过含有碳酸饮料的塑料瓶壁部，而纵使该内部的总压力高达周围压力的5-10倍，只要塑料瓶内侧的氧气分压够低，都可能发生渗透。实际上，此事实纵使是多少有些缓慢，也会导致氧气不可避免地从周围的大气渗透过胶囊。
本发明提供效果强烈的优点，因为第一及第二容器之间存在氧气吸收材料，且因为第一及第二容器材料的渗透率差异，存在于第一容器例如胶囊中的氧气从第一容器被除去，这是因为氧气渗透过第一容器而进入第二容器，而在第二容器处被氧气吸收材料所吸收。同时，第二容器对氧气的零或很低的渗透率避免了或限制了更多氧气累积在第二容器中。
在第一容器及在第二容器(外部容器)中的氧气浓度因此保持在很低的程度，这是因为任何可能进入第二容器的氧气是借着吸收材料而被排除及吸收。优选的是，第二容器是由一种对于氧气具有零或很低渗透率的材料，例如铝或EV-OH(聚乙烯醇)层叠薄膜，所制成的袋子。
第一容器选自直接安置用于饮料产品的胶囊、及袋子。所述袋子通常容置滤纸囊夹或打开的胶囊，即一种用于容纳对于氧气为完全可渗透的饮料产品的装置。本发明的一项特征为第一容器对于氧气不是完全可渗透的，且其不是实质上不能让氧气渗透的，这是因为在第二容器被打开且第一容器暴露至周围空气后，第一容器必须对进入其中的氧气提供减少的渗透作用。
因此，第一及第二容器的材料是不同的，且铝或EV-OH层叠薄膜通常不能被用于第一容器。对于“已密封”的胶囊来说，所述材料具有一厚度的热塑性材料，其提供具有在0.05立方公分/天至0.40立方公分/天范围内的氧气气体传送速率的胶囊。
通过本发明，有可能的是将第一容器中的氧气减少至低达百分之0.1的程度，并在包装中维持所述程度长达一年的时期，其便宜且适于商品化。第一容器于第二容器中只持久达4天后氧气就可以达到百分之0.1的程度。再者，一旦第二容器被打开且第一容器暴露至周围空气，上文提及第一容器的局部渗透率导致在第一容器内的氧气浓度达到百分之2需时大约20天。
当以二氧化碳气体充填第二容器时，可以获得本发明进一步优点，二氧化碳气体通常在百分之95至99的二氧化碳的纯度范围中。于此情况中，因为第一容器材料的部分渗透率，且因为二氧化碳的渗透率总是大于氧气的渗透率，将发生两种不同且相关的程序。氧气将从第一容器移去，且二氧化碳将因为第一及第二容器中的个别气体浓度差异而进入第一容器。
如果饮料产品为研磨咖啡的话，已发现在第二容器中提供二氧化碳大气的步骤将造成以下无法预期的优点：在打开第二容器后，可以从胶囊或囊夹获得较大量及较佳质量的义式浓缩咖啡乳脂。
附图说明
这些优点及本发明将在下文中参考所附的说明及非限制性图式而更详细地讨论，在此：
图1是根据本发明装置的概要局部剖面视图；
图2是根据本发明另一装置的概要局部剖面视图；及
图3与图4是本发明优选实例的概要视图。
具体实施方式
参考图1，根据本发明的装置包含于滤纸中的囊夹或类似容器2，其容纳有咖啡或用于在自动机器(未示出)中制备饮料的另一产品3。包含制备产品3的囊夹安置在具有氧气渗透率第一常数K1P(O2)的第一容器4中。
气体渗透率常数KP是界定气体量的数值，所述气体在整体压力差之下于每单位时间中通过每单位面积的单位厚度：
KP＝cm3μm m-2 24h-1 bar-1
以上方程序表示以1巴的气体压力差，在24小时中，通过1μm厚材料的一平方米面积的气体的立方公分。
为了本发明目的，KP表示氧气。KP的测量可根据ASTM D1434(全名ASTM 1434-88 D3985-02)实施，且根据此规范，请参照以下描述。
除非不同地陈述之外，在本发明申请中所提及的KP值将意指具有25μm厚度的薄膜。
装盛产品3的囊夹2以此项技术中熟知的方式密封在第一容器4(呈袋子形式)中。完全可让气体渗透的滤纸2，所要考虑的渗透作用只有通过第一容器4的渗透作用，其只与所选择用于第一容器4的材料类型相关。所使用的材料将提供一种袋子，即具有在0.05立方公分/天至0.40立方公分/天范围内的氧气气体传送速率的第一容器；这应用于呈现具有在130至200平方公分范围内的表面积的平坦“袋子”形式的第一容器。
于本发明另一实例中，研磨咖啡或另一产品3直接由第一容器4所容置，即不存在滤纸或类似打开的容器2。本实例适合用于从例如摩卡壶(moka)或过滤机器的手动机器、及不使用胶囊且允许使用散装研磨咖啡以手动方式馈喂入调制室的自动机器二者来制备饮料。
根据本发明，第一容器4安置在第二密封包装5中，该第二密封包装具有导致对于氧气的零或很低渗透率的氧气渗透率第二常数K2PO2。选择材料，以使得第一容器4的氧气渗透率大于第二容器5的氧气渗透率。
用于制备第一及第二容器的合适材料及它们在25μm(ASTM D1434)的KP数值在以下列出：
 
材料 厚度25μm的KP
铝 0
EV-OH(聚乙烯醇) 1-2
聚酰胺6 20-40
聚对苯二甲酸乙二醇脂(PET) 45-90
塑化聚氯乙烯 2300-2700
高密度聚乙烯 2800-3000
聚苯乙烯 3800-5400
低密度聚乙烯 8000
上述呈层叠材料形式的材料的结合广泛地为人所知及使用；此等层叠材料的实施例耦合至具有大约零的KP的铝及94μm厚且由二个聚丙烯(PP)的外层及一EVOH内层(EVOH层为10μm厚)所制成的塑料薄膜的塑料材料，所述EVOH层具有1.47的KP(ASTMD1434)。
本发明还提供要与第一容器4一起安置于第二容器5中的氧气吸收材料6。如图所示，氧气吸收材料被装盛在塑料薄膜7的氧气可渗透层的袋子中，且黏着至包装5。在优选实例中，氧气吸收材料6被装盛在不受约束地安置于包装5中的塑料薄膜7小包或袋子中，即袋子7能在第二容器已打开后从第二容器处移去，而包装5要被储存在例如关闭的盒子或类似容器中，而胶囊及/或袋子则从第二容器处移除。或者，氧气吸收材料6可结合到第一或第二容器的材料中。
氧气吸收性材料在该技术中为已知者，例如通过上述提及的美国专利申请案第US-A-20060144811号，且广泛地用于食品加工工业中。合适的材料是开赛卡(cathecole)、有机金属、葡萄糖氧化酶、酒精氧化酶及亚铁(Fe2+)化合物及其等与其它诸如碳基材料的材料混合物。
本发明另一实例显示在图2中。在该实例中，第一容器5′在于一密封胶囊8中，密封胶囊具有由高密度聚乙烯(HDPE)或聚丙烯(PP)所制成的本体。所述胶囊包含层叠至铝且熔接至胶囊8本体的塑料材料密封薄膜9。所示的胶囊详细地揭示在世界专利申请案第WO2006030461号中。因为KP值的差异(层叠铝及塑料大体上零渗透的)，氧气的渗透将经过胶囊的本体8发生。密封胶囊安置在包含塑料本体10及密封薄膜11的第二容器5′中，所述塑料本体的形状设计成可安置胶囊，密封薄膜11密封地黏着至本体10。所示本体10及薄膜11的组合提供本发明第二容器5′的实例；于本发明另一优选实例中，第二容器5′的形状及材料与图1所示的第二容器5完全相同，即其呈平坦袋子的形式。
如前文提及的，第一容器4′的氧气渗透作用、即经过密封胶囊、是大于第二容器5′的氧气渗透作用、即经过安置本体10及密封薄膜的渗透作用。这能以氧气的气体传送速率(GTR)的用语表达。密封胶囊4′具有在0.04立方公分/天至0.40立方公分/天范围内的GTR，优选的是0.05至0.35立方公分/天，且最优选的是0.08至0.3立方公分/天；这可应用至具有表面积在32至50平方公分范围内的局部可渗透本体的胶囊4′；所述胶囊的体积在10至30毫升的范围内。第二容器具有低于0.04立方公分/天的GTR，及优选的是接近零，且第二常数的氧气渗透率K2PO2可以产生对氧气的零或很低的渗透率，即低于第一容器4′渗透率的渗透率。第二容器5的材料的氧气渗透率K2PO2的第二常数优选的是在0至8的范围中(如借着上文提及的ASTM D1434所测量的)。
图3及图4显示本发明的优选实例。根据此实例，该第二容器5容置图3中的多个第一容器4′与图4中的多个第一容器4。第一容器4′如上文参考图2所揭示的密封胶囊，第一容器4参考先前图1所揭示的平坦袋子。所述袋子4能容纳一个或多个(通常二个)囊夹或打开的胶囊，即一个或多个可让氧气渗透的产品容器。第二容器5对应于上文参考图1所讨论的第二容器5，但是较大的，用以安置多个第一容器4或4′或它们的组合。用于氧气吸收材料6的容器7安置在第二容器5中。
如在先前所讨论的实例中，第一及第二容器被密封，即渗透率视材料而定，且GTR视材料及容器的表面积而定。
根据本发明的方法提供用于上面所讨论装置的制造，其中待保存的产品装盛于第一容器2、2′中，第一容器因而连同氧气吸收材料6装盛于第二容器5，5′中。
因为氧气吸收材料6存在于第一及第二容器之间，且因为上文讨论的第一及第二容器的材料渗透率的差异，所述方法提供用以存在于例如胶囊第一容器2、2′中的氧气、或存在于含有囊夹的袋子4中的氧气，以经过第一容器2或2′渗透进入第二容器5或5′中。在此，氧气由第二容器移去，因为其被氧气吸收材料6所吸收。
第二容器优选以不含有氧气或包含很少氧气的修改的大气充填，以有助于氧气吸收材料的作用。用于此目的的气体通常选自氮气及二氧化碳。
第一容器如此保持无氧气，其中进入第二容器的任何氧气在能够渗透到第一容器2、2′中之前被吸收材料6所排除及吸收。
现在将参考以下非限制性实施例进一步讨论本发明。
实施例
为决定胶囊的氧气含量，密封的胶囊固定至充满20摄氏度的水的容器底部，且沉入水中。充满水的烧杯位在胶囊上方，所述胶囊有穿孔，以让空气流出且被俘获于烧杯中。所俘获的空气在具有TCD侦测器的气体层析仪中分析。
以PBI DansensorCheckMate 9900分析仪测量第二容器中的含氧量。
实施例1-已知的胶囊含氧量的测量
如图2所示，50个由高密度聚丙烯(PP)制成的胶囊遭受真空作用，即0.4巴的减压器压力，并以氮气溢过且以聚丙烯(PP)/铝层叠薄膜密封。
平均含氧量已发现为百分之1.41。
实施例2-本发明包装的生产
如同实施例1所获得的50个胶囊具有百分之1.4的含氧量，如同上文实施例1中所揭示的，所述胶囊在氮气大气下被密封于具有1.47的KPO2的聚丙烯/EVOH/聚丙烯袋子中。每个袋子都容纳5个胶囊及一个适于吸收210毫升氧气的氧气吸收组件。
包装的含氧量的测量
每天测量包装外部与胶囊的含氧量。四天后，发现第二容器及胶囊中的含氧量为百分之0.1。随后维持此程度达3个月。
实施例3-在打开第二容器后，胶囊含氧量的测量
在到达百分之0.1的含氧量后，胶囊被留在周围空气中。每隔24小时测试一胶囊，以决定氧气的增加。5天后，胶囊已到达百分之1.24(v/v)的含氧量；20天后，胶囊已达百分之2.0(v/v)的含氧量。
实施例4-使用二氧化碳当作第二容器的充填气体
该包装包含一第二容器5及多个形成第一容器4′的密封胶囊，如图3所示。胶囊根据实施例1制造；20个此种胶囊呈由实施例2所揭示材料制成的袋子形式放在第二容器5中。袋子具有二公升的体积及0.104平方米的表面积。所述袋子在充填步骤中馈入二氧化碳(食物等级，纯度大于百分之99)，以获得至少70体积百分比的二氧化碳的最后含量，且优选的是获得98体积百分比的二氧化碳。一个月后，第二容器即该袋子被打开，且测量10个胶囊的含氧量，以提供0.14(体积百分比)的平均结果。另外10个胶囊用来制备义式浓缩咖啡，相对于由10个早一星期制造且未接受本发明保存方法的胶囊所制备的10组义式浓缩咖啡，这些咖啡显示出较大且更加一致的乳脂量。
以上实施例清楚地显示借着本发明所获得的令人惊讶的优点。借着对于第一及第二容器与第二容器中的氧气吸收材料使用适当的渗透率数值(即KPO2或GTR的数值)，可能获得很长时期具有减少的含氧量的胶囊。使用二氧化碳当作用于第二容器的大气的充填气体可以增强产品的保存，并改善所产生的义式浓缩咖啡的乳脂质量及份量。如此，包装产品的储存期限增加到最大的程度，且确保调配饮料有持久的味道质量。

Claims (15)

1.一种保存用于饮料制备的产品的方法，所述方法包含将产品安置于第一容器(4，4′)中及将至少一个第一容器(4，4′)安置于第二容器(5，5′)中的步骤，其特征在于，所述第一容器(4，4′)局部地能让氧气渗透，且所述第二容器(5，5′)比所述第一容器更不能让氧气渗透，且通过一个与第一容器(4，4′)一起安置在所述第二容器(5，5′)中的氧气吸收材料(6)从第一及第二容器移去氧气，而所述至少一个第一容器安置在的第二容器中。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述产品安置在胶囊中。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述第一容器是密封的胶囊，所述胶囊具有在0.05立方公分/天至0.40立方公分/天范围内的氧气气体传送速率。
4.如权利要求1或3所述的方法，其中，所述第一容器是袋子，所述袋子由一种在25μm具有20至8000范围内的氧气渗透率常数的材料所制成。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第二容器(5，5′)由一种在25微米具有0至20范围内的氧气渗透率的常数、及小于第一容器的氧气气体传送速率的材料所制成。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包含修改所述第二容器中的大气的步骤。
7.一种用于保存供饮料制备的产品的装置，包含在其中安置所述产品的第一容器(4，4′)，安置至少一个第一容器的第二容器(5，5′)，及与所述第一容器一起安置在所述第二容器(5，5′)中的氧气吸收材料(6)，其特征在于，所述第一容器(4，4′)局部能让氧气渗透，及所述第二容器(5，5′)比所述第一容器较不能让氧气渗透，以便通过所述氧气吸收材料(6)从第一及第二容器移去氧气，而所述至少一个第一容器(4，4′)安置在所述第二容器(5，5)中。
8.如权利要求7所述的装置，其中，所述产品安置在胶囊中。
9.如权利要求8所述的装置，其中所述第一容器是密封的胶囊(4′)，并具有在0.05立方公分/天至0.40立方公分/天范围内的氧气气体传送速率。
10.如权利要求7或8所述的装置，其中，所述第一容器是袋子(4)，所述袋子由一种在25μm具有20至8000范围内的氧气渗透率常数的材料所制成。
11.如权利要求10所述的装置，其中，所述第一容器(4)容置装盛饮料产品的胶囊或囊袋(2)。
12.如权利要求7～11中任一项所述的装置，其中，所述第二容器(5，5′)由一种在25μm具有0至20范围内的氧气渗透率常数、且小于所述第一容器(4，4′)的氧气气体传送速率的材料所制成。
13.如权利要求7～12中任一项所述的装置，其中，修改的大气被提供于所述第二容器(5，5′)中。
14.如权利要求13所述的装置，其中，所述修改的大气是二氧化碳大气。
15.如权利要求7～14中任一项所述的装置，其中，所述第二容器(5，5′)安置二个或更多个所述第一容器(4，4′)。
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