CN101849775A

CN101849775A - 用于制备咖啡饮料的具有过滤嵌入物的胶囊

Info

Publication number: CN101849775A
Application number: CN201010187383A
Authority: CN
Inventors: A·约阿基姆; A·佩雷特斯; A·热尔博莱
Original assignee: Societe dAssistance Technique pour Produits Nestle SA
Current assignee: Nestec SA
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2010-10-06
Also published as: US20100239733A1; EP2230195A1; EP2230195B1; US8734881B2

Abstract

本发明涉及用于制备咖啡饮料的具有过滤嵌入物的胶囊。该胶囊用于在包括带有凸起和凹入元件的胶囊保持器的饮料制备机器中制备咖啡；所述胶囊包括：-倒置的杯形主体，该主体形成容纳研磨咖啡的腔室，底部注入壁，侧壁；-密封在主体上的输送壁；其中，该输送壁包括过滤嵌入物，该过滤嵌入物包括至少一个能提供大于腔室内研磨咖啡背压的背压的多孔材料部分。

Description

用于制备咖啡饮料的具有过滤嵌入物的胶囊

技术领域

本发明涉及用于在饮料制备机器内制备咖啡的胶囊。此外还涉及包括这种胶囊的咖啡胶囊系统。

背景技术

因为其能快捷、方便并且以清洁的方式提供新鲜味道的饮料，单份供应的饮料胶囊很受欢迎。因此，一些饮料胶囊系统用来从容纳在胶囊中的烘焙和研磨的咖啡成分中提取/萃取咖啡液体，当有足够量的水充满该胶囊时该胶囊在压力下打开/形成开口。更具体地，在胶囊的输送面打开之前胶囊中的液体压力增加，从而提供优质的提取。

特别是，

胶囊系统，如在EP0512470B1中描述的，是基于如下原理，即，胶囊的提取面抵靠着饮料制备机器内胶囊保持器的凸起和凹入元件被撕裂。当达到断裂应力时，提取面在这些凸起元件和/或凹入元件的位置处撕裂以使得液体——如咖啡提取物——在一定正压力下进行咖啡提取后被排出。EP0512468B1还描述了一种适用于这种提取方法和设备的胶囊。

虽然由于胶囊提取面的这种延迟打开，这种方法能得到出色的咖啡品质，但是该面的打开可能难以被重复控制，因为它取决于很多不同的因素。所以，提取面一般由具有非常精确厚度控制的铝、特别是大约30微米的膜形成。即使所有心思用于设计这种胶囊，膜的打开可能会或多或少延迟并且流动的一致性也会被以某些方式影响，这些方式取决于研磨咖啡的特性、通过膜的穿孔的尺寸等。

很多专利中描述的胶囊不适应于包括具有如EP0512470B1所述的凸起和凹入元件的胶囊保持器的饮料制备机器。

EP1273528B1涉及用来在压力下被提取的封闭柔性胶囊，该胶囊包括通过用刺穿工具刺穿从而允许水在大气压力下通过的第一箔，以及仅允许水在提取过程中获得的过压力在0.1到3bar时通过的第二箔；该箔由具有足够紧密的网眼的过滤纸或无纺织物制成。可是，这样的胶囊被设置用于插入如EP0242556中所述的在胶囊的输出侧具有大开口的咖啡机中。如EP0512470B1所述，这样的胶囊的输出箔会在提取开始时靠着咖啡机的胶囊保持器而穿孔。

US3292527涉及一种装置和料盒，其中料盒包括由上箔片封闭的截顶杯，该杯底部是由小穿孔以滤网形式构成的圆片。更具体地，这个圆片是为了用于泡制，浸滤和煎煮(咖啡、茶、菩提花等)。该装置具有带有大孔的胶囊保持器，从而可从胶囊提供直流(direct flow)而减少与机器的接触。

WO02/058522A2涉及一种用于制造液体食物的料盒和方法，其包括具有一个或多个用于饮料成分的隔室的类球状或杯状主体、过滤器和可能地形成有小的孔口的壁，以提供对饮料流动的限制，使得能够形成泡沫或咖啡脂(克丽玛，crema)。然而，该胶囊没有设计来与包括凸起和凹入元件的胶囊保持器匹配。

EP1579792B1涉及一种用于从颗粒物料中提取饮料的整体料盒，其包括内部容积，该内部容积又包括阀装置，特别是，包括至少一个贯穿的裂缝或孔口的由弹性材料制成的衬垫或垫片，该裂缝或孔口常闭以用于隔离料盒的内部容积并且在饮料提取已经终止时用于保持内部容积内的液体残留物。然而，这样的料盒在其构思上相当复杂，并且不能与包括凸起和凹入元件的胶囊保持器协同。

发明内容

本发明旨在提供一种用于适应包括胶囊保持器的咖啡制备机器的胶囊解决方案，该胶囊保持器具有通常用来撕裂胶囊的提取面的凸起和凹入元件，所述胶囊以不同的原理工作，该原理特别是提供压力的适当建立以在咖啡颗粒和水之间产生紧密的相互作用，以及通过胶囊输送的一致的咖啡流。

为此，本发明涉及一种用于在咖啡制备机器中制备咖啡的胶囊，该机器包括具有凸起和凹入元件的胶囊保持器；所述胶囊包括：

-倒置的杯形主体，该主体形成容纳研磨咖啡的腔室，底部注入壁，侧壁和法兰状边缘；

-输送壁，其密封在主体上并且包括从胶囊的中心轴线延伸到主体的法兰状边缘的相对平的外表面；

其特征在于，该输送壁包括至少一个能够提供大于腔室内研磨咖啡背压的背压的多孔(能渗透的)材料部分。

关于术语“相对平的外表面”，其意指输送壁的外表面或者完全是平坦的一一这是优选的，或者稍微凸起或凹入，只要相对于垂直于中心轴线的平的横向平面测得的最大向内或向外偏斜的距离在大约1.5mm以下。

本发明基于以下原理，即，用包括多孔部分的膜——例如相对平的、耐压和耐热结构的过滤嵌入物/插入物/插入件(insert)——替代现有技术胶囊中的撕裂膜，即，用以适应于一般的穿孔胶囊保持器；这样的嵌入物能通过其自有的抵靠咖啡饮料提供的背压特征提供咖啡饮料的延迟释放，从而使得在胶囊中咖啡颗粒和热水之间有强的相互作用。多孔部分还能在咖啡饮料之上提供大量的咖啡脂，这主要是由于通过嵌入物和由产生相对高的剪切力和拉伸力的多孔材料形成的精细过滤网格的压力释放。

输送壁提供至少2bar的背压，优选为至少3bar。更优选地，背压至少为5bar，最优选为至少6bar。

在一种方式中，输送壁包括嵌入物，该嵌入物包括三维多孔材料部分。更具体地，该嵌入物被设置为在提取过程中抵抗任何倚靠胶囊保持器的凸起和凹入元件的穿孔。更特别地，所述嵌入物的多孔材料部分具有在100∶1到1∶30范围中变化的横向宽度与深度的比率。“宽度”在这里被定义为咖啡饮料必须在此处通过以从胶囊中流出并且基本上垂直于胶囊的中心轴线的多孔部分的最小横向尺寸。“深度”在这里被定义为与胶囊的中心轴线方向基本上对齐的多孔部分的最大纵向或轴向尺寸。多孔部分的给定比率使得能够提供给咖啡饮料相对长的过滤流径，同时还使嵌入物获得一定的硬度/刚性以便其不会抵靠胶囊保持器的凸起和凹入元件而撕裂。更优选地，所述嵌入物的多孔材料部分的横向宽度与深度的比率在30∶1到1∶20范围内变化。

嵌入物的最小厚度在0.2mm和5mm之间，优选地在0.4mm和3mm之间，最优选地在0.6mm和1.5mm之间。嵌入物的一定厚度对于减少输送壁由于内部压力的建立而抵靠在胶囊保持器上的变形而言是必需的。如果变形严重，该壁可抵靠胶囊保持器的凸起元件撕裂，和/或提供在胶囊保持器上的孔口可部分或全部被阻塞以致于阻碍咖啡流动。因此，优选地使输送壁，即嵌入物，的变形最小化。

在第一方式中，多孔材料部分延伸越过腔室的整个宽度。

此外，多孔部分的横截面可沿轴向改变。例如，多孔部分可具有沿胶囊的中心轴线的方向增加的横截面，或者相反，具有沿胶囊的中心轴线的方向减小的横截面。多孔部分可形成限制性的横截面，即在横向上的横截面减小的区域。这个区域或减小的横截面可以是例如大约0.5mm到10mm。因此，多孔材料部分可具有一大横截面的区域，其后跟随有横截面减小的区域，其中大横截面的区域与横截面减小的区域的比率在500∶1和5∶1之间。

在第一实施例中，嵌入物专门由多孔材料形成。该嵌入物可形成为多孔材料的刚性圆盘。于是多孔圆盘被插入到杯形主体中，并且优选地密封在主体的内表面上。多孔圆盘优选具有与主体的内径匹配的直径。插入可通过压配合并最终焊接(例如，通过热或超声波焊接)完成。一密封层例如热熔材料可被插入在圆盘和主体之间以确保嵌入物和胶囊主体之间的正确连接或者圆盘自身由热熔材料制成。

在本发明的其他实施例中，嵌入物包括至少一个多孔材料部分和至少一个不可渗透材料部分。关于“不可渗透”材料，我们这里指的是液体不能透过的性质/不渗透性，特别是咖啡液体的不渗透性。因此，嵌入物可包括可渗透部分和用于引导咖啡液体流动穿过嵌入物的该可渗透部分的不可渗透部分。从而可以确保咖啡层中的压力梯度，该压力梯度在咖啡层的横向方向上变化。也可以促使咖啡流在胶囊的腔室内的不同深度处通过多孔部分。

特别地，当在嵌入物的横向方向观察时，多孔材料部分可设置在不可渗透材料部分的周边/外围。因此，咖啡液体被迫沿胶囊的内侧从胶囊流出。当接近胶囊的中心轴线注入水时，这可有利于使液体在咖啡层中沿轴向和横向方向上横贯咖啡。

在另一构型中，当沿胶囊的横向方向观察时，多孔材料部分被置于嵌入物的中心，不可渗透材料部分被置于多孔材料部分的周边。

当然，环形的不可渗透材料部分也可分隔多孔材料的第一中心部分和多孔材料的第二环形部分以迫使咖啡液体通过中心和靠近胶囊的内侧流动。

在某些实施例中，多孔材料部分从不可渗透材料部分在腔室内向内突出。因而，可在横向方向以及轴向促进咖啡的过滤。这意味着穿过咖啡颗粒的一定量的液体可在没有沿轴向横过整个咖啡层的情况下穿过过滤部分流出。这样的结构可有利于阻止被注入的水的全部量通过整个咖啡层。因此，对某些咖啡可得到较少的苦味，例如对大的咖啡体积，例如lungo咖啡。

按照本发明的一方面，多孔材料部分可形成为聚集固体颗粒的开孔结构，该结构在轴向和横向上均保持有大量的气孔。例如，气孔直径中值在5到60微米之间，孔隙率在20％到70％之间(通过水银孔隙率计测量)。例如，该部分为烧结材料块。烧结部件提供形成在提取压力下具有一定硬度和高强度的三维多孔嵌入物的能力。该嵌入物变形可小于其他过滤器类型。该嵌入物还可以大工业规模和较低成本形成。烧结过程可在加压或不加压的情况下进行。

多孔材料部分还可通过其他技术得到，例如将几层多孔材料层叠(layer)在一起直到获得对于硬度而言具有足够厚度的三维过滤结构。因此三维过滤结构通过在嵌入物的横向和轴向尺度中的过滤网格设置。例如，可将多层塑料无纺织物和金属网格堆叠在一起，其中金属(例如铝)为嵌入物提供硬度。多孔材料的多层过滤层叠可通过热层压、共同挤出和/或热压成形获得。

多孔材料部分还可包括堆叠和粘合在一起的至少一层烧结材料和至少一层无纺织物或金属网格。

多孔材料部分还可通过将金属电镀/电沉积到聚合物泡沫材料的间隙中，随后溶解该泡沫材料以形成多孔金属结构而获得，如在US4053371或US7393446中所述。

多孔材料的另一可能形式是具有三维开孔结构的泡沫。形成在泡沫结构内的微孔能够为咖啡液体提供过滤效果。该泡沫可由足够刚性的、耐热的聚合物材料形成，强度高并且在提取压力下可能轻微变形。

多孔材料部分还可为二维元件，该元件仅包括通过它的壁提供的轴向定向的开口。

优选地，多孔材料部分由陶瓷、金属、碳或聚合物形成，该聚合物例如为PTFE(聚四氟乙烯)、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯和它们的组合。多孔部分例如还可为金属和陶瓷(CMC，IMC)的复合部分。多孔材料可进一步包括例如碳、玻璃、陶瓷等的纤维。

在另一可能的方式中，多孔材料部分由生物可降解材料形成，该生物可降解材料选自包括以下材料的组：聚乳酸(例如，CPLA)，生物基聚丙烯，蓖麻油基聚酰胺，淀粉基聚合物，PVOH以及它们的组合。

应该注意到由于回收利用的原因，输送壁和主体基本上由共同的材料构成。

多孔材料部分还可由织物和/或无纺织物形成。

特别地，多孔材料部分是或包括选自以下组的织物：含氟聚合物(PTFE，例如)、聚氨酯、聚酯、聚酰胺和它们的组合。

输送壁可包括附加的可撕裂或可剥离的膜以用于封闭多孔材料部分。如果是可撕裂的，该膜应当例如在饮料制备装置于胶囊上闭合的过程中通过胶囊保持器的凸起和凹入元件上的机械压力容易地破裂。例如，该可撕裂的密封件可为小于10微米的铝膜，其层压或焊接在输送壁的多孔部分上。

本发明的胶囊还优选包括用于提供与饮料制备装置的注入罩盖(cage)的液密接合的专用密封装置。从而该密封装置确保流体压力通过由输送壁形成的背压可在胶囊中适当地增加并且在胶囊和注入罩盖的挤压表面之间不存在明显的液体泄漏。特别地，密封装置设置在胶囊的法兰状边缘处。

在一方式中，密封装置是厚度可压缩的材料，以在提取液体的压力下与该装置的注入罩盖的挤压表面一起提供液密性。

在可选择的方式中，该密封件为法兰状边缘的可折叠部分。该可折叠部分可为薄的塑料卷曲唇缘或环形台阶部。该环形部分可形成为主体的侧壁和法兰状边缘相交处的主体直径的增加。于是，当装置的注入罩盖闭合到胶囊保持器上时，可折叠部分被装置的注入罩盖的挤压表面挤压，以便补偿在挤压表面和胶囊的主体之间存在的空隙。因而，液体被迫穿过胶囊内的物质并通过输送壁的多孔部分。

密封装置可制成为与主体成一体。换句话说，该密封装置与主体材料一起形成，例如，如塑料(例如，PP，可生物降解的聚合物，...)材料。

密封装置优选地存在于法兰状边缘和主体侧壁之间的相交线处，或者以附加部分(例如，橡胶密封件)存在或者以成一体的部分(例如，足够的塑料厚度)存在。

密封装置可在法兰状边缘和侧壁基部相交处形成局部增加的厚度。该局部增加的厚度可在侧壁和法兰状边缘的相交处形成基本L形的材料区段。为了达到最佳的密封效果，该局部增加(的厚度)可包括凹的表面，其中在侧壁和边缘之间的相交线处具有最大厚度，而从该相交线到端部厚度逐渐减小。在相交处包括密封装置的主体厚度可具有主体平均厚度的至少20％，最优选至少30％的增加。

密封装置可被添加在主体的外表面上。特别地，密封装置可被添加在侧壁和法兰状边缘的相交处，同时部分地或全部地沿边缘的表面延伸。

密封装置可由可压缩的塑料或橡胶(例如，硅树脂)制成。

优选地，不论是添加在胶囊上或与胶囊成一体，用于密封装置的材料是相对柔软的以确保在机器的闭合过程中正确地填充空隙，例如进气口，以及避免饮料制备机器的闭合机构(例如，肘接杆或凸轮系统)上的大量的和重复的机械约束。为此，用于密封装置的材料(的硬度)优选低于70肖式硬度A(shore A)，更优选地等于或低于60肖式硬度A(shore A)。

在另一可能的实施例中，嵌入物的多孔材料部分还可包括压实颗粒或由压实颗粒形成，例如压实的咖啡颗粒。因此，咖啡液体实际上由压实的咖啡层自身过滤。在这种情况下，在压实的咖啡层的下游设置有过滤壁以确保从嵌入物分散开的咖啡颗粒也保留在胶囊中。过滤壁可为简单的多孔膜或由纸、塑料和/或铝制成的薄层。该过滤壁可被密封在胶囊主体的法兰状边缘上。压实的咖啡通过挤压咖啡颗粒层直到得到坚实的、自支承的咖啡层而获得。咖啡的压实可在滚筒作用下或者借助于压机获得。压力、温度和湿度是由所属技术领域技术人员确定的获得充分压实的坚固咖啡层的因素。压实咖啡层(的厚度)可在0.5mm和大约10mm之间。它的宽度优选沿胶囊腔室的整个横截面延伸。然而，提供用于封闭腔室并由不可渗透部分和压实咖啡部分形成的嵌入物是可能的。例如，不可渗透横截面可为包括用于接纳压实咖啡部分例如塞子(plug)的凹陷的金属或塑料元件。还可以将嵌入物制成为多孔塑料、金属和/或陶瓷材料部分和压实咖啡部分的组合。在这种情况下，两个部分对于咖啡液体都是可渗透的。这两个部分可穿过咖啡液体流径并排或串联布置。

本发明的胶囊优选容纳平均粒度(D_4，3)在250微米和600微米之间的烘焙和研磨咖啡。该胶囊可装填大约4.5克和7克之间的咖啡剂量。咖啡腔室优选具有在25mm和30mm之间的高度以及在25mm和32mm之间的较大的宽度。

应该注意到，胶囊可以是可再充填胶囊。特别是，该胶囊可包括可拆卸和可再封闭的输送壁，例如多孔嵌入物。该输送壁可相对于主体的法兰状边缘部分或完全拆卸。通过可部分拆卸，其意味着输送壁可从法兰状边缘部分地分离以打开胶囊用于再填充物料(例如，咖啡粉末)，但是通过短的连接件例如通过可弯折的塑料部分保持附装在主体上。特别是，输送壁形成可通过主体的主要开口压入配合的嵌入物。可形成嵌入物和主体的互补夹紧结构以确保封闭并由此阻止胶囊在插入机器或从机械上移除时意外打开。

本发明还涉及如上所述的胶囊和饮料制备机器的组合，即，用于制备饮料的系统，该系统包括胶囊保持器，其中所述胶囊保持器具有用于保持胶囊的饮料输送壁的凸起和凹入元件。如上所述，本发明的胶囊包括嵌入物，该嵌入物布置用于抵抗在提取压力条件下抵靠胶囊保持器的凸起和凹入元件的穿孔，并且该嵌入物能提供阻止咖啡液体穿过该嵌入物的一定背压，该背压优选为至少2bar，更优选地至少3bar。

更特别的是，本发明的系统包括用于将液体注入胶囊中的注入罩盖，该注入罩盖具有设计用于挤压到胶囊表面上、特别是挤压在法兰状边缘上的挤压边缘或表面。注入罩盖的挤压边缘形成有径向取向的狭槽，该狭槽被胶囊的密封装置填充以提供足够的密封性/紧密性，使得由于由咖啡和多孔部分产生的背压而导致胶囊内的压力升高，并因此能够在饮料顶部形成咖啡脂。

径向取向的狭槽允许当注入罩盖的挤压力被释放时空气进入胶囊罩盖和胶囊之间，从而允许胶囊更容易地从罩盖移除。

尽管胶囊已被描述为优选地适合如在EP0512470B1中所述的咖啡制备机器，但是本发明的胶囊还可在其他机器中使用。

附图说明

本发明其他的特征和优点将在下面附图的描述中显见。

图1显示本发明胶囊的透视图；

图2显示按照第一实施例的图1中的胶囊的横截面透视图；

图3是图2中的胶囊在嵌入物接合在胶囊其余部分之前的视图；

图4显示按照第二实施例的图1中的胶囊的横截面透视图；

图5是图4中的胶囊在嵌入物接合在胶囊其余部分之前的视图；

图6显示按照第三实施例的图1中的胶囊的横截面透视图；

图7是图6中的胶囊在嵌入物接合在胶囊其余部分之前的视图；

图8是图7的嵌入物的视图；

图9以横截面视图显示在咖啡制备机器内从图2的胶囊提取咖啡；

图10显示咖啡制备机器的胶囊保持器的支承板的顶视图；

图11显示图1至3的第一实施例的可能变型；

图12以横截面视图显示在咖啡制备机器内从图4的胶囊提取咖啡；

图13以横截面视图显示在咖啡制备机器内从图6的胶囊提取咖啡；

图14显示按照第四实施例的图1中的胶囊的横截面透视图；

图15是图14中的胶囊在嵌入物接合在胶囊其余部分之前的视图；

图16以横截面透视图显示按照本发明的另一变型的胶囊；

图17以横截面视图显示在咖啡制备机器内从图16的胶囊提取咖啡；

图18显示在饮料制备机器闭合前该饮料制备机器内的胶囊的细节的放大视图。

具体实施方式

本发明的胶囊1A的第一实施例在图1-3中说明。胶囊1A包括自支承的杯状主体2，该主体2具有用于将水注入胶囊的底壁3、截顶的侧壁4、向外延伸并且终止于卷曲端部6的边缘5。如前所述，该主体可以采用铝和/或塑料制成并且可比较硬以便在它被饮料制备机器的刀片穿孔时不会塌陷；该刀片提供穿过胶囊的开口以将水注入。杯状主体限定容纳饮料成分、优选为烘焙和研磨咖啡的腔室8。烘焙和研磨咖啡的剂量可根据咖啡的类型(芮斯崔朵(ristretto)、意式特浓(espresso)或lungo)而变化。通常地，容纳在腔室里的咖啡的量在4.5到7克之间。咖啡粉一般为不同的源自于阿拉比卡(Arabica)和/或罗巴斯塔(Robusta)研磨咖啡的混合物。

主体的腔室由嵌入物9封闭，该嵌入物沿主体基部的整个截面延伸。嵌入物9优选地密封在主体的内表面10上。该嵌入物可被压配合到主体内并且进一步通过焊接或粘合剂连接。例如，主体具有由诸如聚乙烯的热熔材料制成的内层，其可通过在截顶侧壁的下侧施加热和压力而熔化，以便嵌入物一旦就位就被以持久方式密封在主体上。当然，嵌入物的边缘也可具有热熔材料如PE以便密封到主体的内表面上。

主体还可以形成有尺寸设计为可接纳嵌入物的小台阶(未示出)以进一步改善嵌入物在胶囊中的集成。

按照图2和3的第一实施例，该嵌入物整体由诸如烧结或泡沫材料的三维开孔结构形成。该嵌入物形成咖啡液体可透过而一定尺寸(例如，50微米及以上)的咖啡固体颗粒不能透过的三维过滤格栅。嵌入物的厚度这样设置以致于咖啡流在嵌入物的轴向(中心轴线O的方向)上被显著阻碍。这导致高于咖啡层自身背压的背压的产生。由嵌入物自身导致的压力损失可高达至少2bar，优选地为至少3bar，最优选地为至少5bar。嵌入物上的最佳压力损失在7bar和20bar之间，这取决于待制备的咖啡类型。例如，对于lungo咖啡(如，8-9bar)，嵌入物上的压力损失被设定为低于对于espresso(如，10-15bar)和ristretto(如在15-18bar之间)的设定。总压力可作为在胶囊的注入点的水压力而测量得到，并且一般反映咖啡层内的压力损失(通常在0.5和1bar之间)、嵌入物中的压力损失和咖啡制备机器的胶囊保持器内的压力损失(通常接近于大气压力)的总和。

图2和3中的嵌入物9的宽和厚度的比率可在大约50∶1和10∶1之间。嵌入物的厚度优选地在0.5和5mm之间，最优选地在0.8和2mm之间。

嵌入物9可由陶瓷多孔元件形成。该嵌入物还可由金属或塑料三维开孔结构形成，如铝、PTFE、PE、PA、PE、PU或PP。

嵌入物9可进一步由诸如薄聚合物或纸膜的外部膜(未示出)保护。该膜可进一步设有气密层(如，铝、EVOH、Alox、SiO₂，...)并且在胶囊插入咖啡制备机器之前被移除。

在图4和5中的实施例中，本发明的胶囊1B也包括具有腔室8的杯形主体2，该腔室由过滤嵌入物9封闭，该嵌入物包括可渗透部分90和不可渗透部分91。这两个部分90，91在横向方向(即，垂直于轴线O的方向)并排设置。特别地，嵌入物的中心部分91为不可渗透部分并且形成环形部分的部分90是可渗透部分。例如，部分90可由多孔陶瓷、金属、塑料或它们的组合制成。优选地，部分91由适合于与部分90密封的材料制成。例如，部分90，91二者可由聚丙烯或PE制成。这两个部分可具有促进它们的连接的重叠区域。这两个部分可通过机械锚固、包覆成型(overmoulding)、熔焊、超声热合密封或它们的组合连接。如图5所说明的，嵌入物9还可以与图2和3的实施例同样的方式连接到胶囊的主体上。

在图6到8的实施例中，本发明的胶囊1C也包括杯形主体2，该杯形主体与嵌入物9一起限定用于咖啡成分的腔室8。嵌入物9也具有通过任何合适的连接方法例如密封、压配合、包覆成型或它们的组合连接在一起的可渗透部分92和非渗透部分/不可渗透部分93。在这个实施例中，可渗透部分92定位于中心而非渗透部分围绕可渗透部分以构成输送壁的其余部分，并由此封闭腔室8的其余部分。部分92优选从非渗透部分93的平面向内突入腔室。该(可渗透)部分可包括大的入口区段94和缩小的出口区段95。例如入口区段可形成圆锥或圆柱形区段。因此，咖啡液体理论上可从部分93的上基部在区段94的表面的任意位置通过该区段。出口区段95被插入到非渗透部分或盘93的开口96中。该缩小的出口区段的直径可例如在0.5到10mm之间。

例如，可渗透部分92在腔室内延伸的深度在5到20mm之间。可渗透部分92的宽度“W”和深度“H”的比率可在大约1∶30和1∶5之间。

可渗透部分92可进一步由多孔材料制成，该多孔材料在以下中选取：陶瓷、金属、塑料和它们的组合。

按照图1到3的第一实施例的胶囊1A可插入图9和10中所示的咖啡制备机器11中。如本身通常已知的，这样的机器11包括胶囊输送壁被挤压在其上的胶囊保持器12，以及具有挤压边缘14的注水罩盖(cage)13，该挤压边缘14施加液密闭合的压力在胶囊的法兰状边缘5的上表面上。胶囊罩盖因此具有刀片7(图1)，该刀片穿透杯形主体2的底壁3以使得在压力下的热水能够进入胶囊的腔室内。热水横穿腔室内的咖啡层以在高压下产生咖啡液体提取物。由于嵌入物9具有相对均匀的厚度，咖啡液体在克服贯穿嵌入物的处处相同的压降后穿过嵌入物。随后咖啡液体被收集在诸如沟槽16的凹入元件中，该凹入元件形成于提供在胶囊保持器中的诸如棱锥15的凸起元件之间。由于凹入元件共同连接形成沟槽网格，咖啡流能相对均匀地填满这些沟槽。然后咖啡液体通过形成在沟槽16中的小孔口17被排出并进一步由咖啡导管(未示出)收集。

穿过胶囊的横向流动模式可通过改变嵌入物的厚度修正，如图11中所示。胶囊1D(部分显示出)包括具有在横向上改变的厚度的嵌入物9。因此，在过滤嵌入物上的背压也改变，从而随所考虑的横向位置影响通过嵌入物的咖啡流动。在图11中，嵌入物具有朝向胶囊的中心轴线O逐渐地增加或者阶梯式增加的厚度。结果，在胶囊中心产生较大的压力损失，而沿侧壁的内表面产生较低的压力损失。相应地，这样的设计可补偿一般沿胶囊侧壁流动的低水量，并因此提供通过咖啡层的更均匀的液体流动。

在图12中示出了从胶囊1B提取咖啡液体。在图1B的情况下，通过输送壁的咖啡流被沿胶囊的侧壁4推进，因为仅嵌入物的周边90被制成为可渗透的。

在图13中示出了从胶囊1C提取咖啡液体。在这种情况下，通过输送壁的咖啡流在胶囊的中心推进。此外，由于可渗透部分的入口区段沿一定距离在咖啡层内部延伸，咖啡液体可在其横穿整个咖啡层厚度之前进入多孔构件。非渗透部分93为输送壁提供硬度。它的厚度使得在腔室8内存在的提取压力下它仅抵靠凸起元件15稍微偏斜。板93的偏斜程度应该是这样的，即它不阻塞设置在收集沟槽16中的孔口17。

在图14和15的实施例中，胶囊1E具有带腔室8的主体2，该腔室由咖啡输送嵌入物8封闭，该嵌入物由压实的咖啡层96和过滤膜97形成。该压实的咖啡层或块96足够坚硬并且能够被处理以被通过腔室的开口插入。咖啡可由平均直径(D_4，3)在250和1500微米之间的咖啡颗粒在大约200Kg/cm²到2吨/cm²的压力下使用压机或辊子压实得到。过滤膜97可为纸、铝膜或塑料无纺织物、塑料薄膜，其被穿孔有很多小的孔口，用以允许咖啡(液体)横穿但仍将咖啡颗粒保持在内部。因此，在提取过程中破裂的压实层的咖啡颗粒不能横穿壁97。

图16到18表示本发明的另一实施例，其中胶囊1F包括由如前面任一实施例中描述的多孔嵌入物9封闭的主体2。胶囊进一步包括位于法兰状边缘5和胶囊侧壁4之间相交处的密封装置60。如图17所示，密封装置60设计用于提供机器的注入罩盖13和在法兰状边缘处的胶囊表面之间的液密性。注入罩盖的挤压表面优选包括多个径向狭槽或凹槽61，这些狭槽或凹槽在注入罩盖施加于胶囊和胶囊保持器上的压缩力被去除时形成进气口。狭槽或凹槽因此促进空气沿形成在胶囊和罩盖内表面之间的小间隙62的引入。从而，通过注入作用获得的轻微真空被破坏，并且胶囊能够更容易地从注入罩盖移除。

密封装置是这样设置的，即注入罩盖的挤压表面强制密封装置60处于压缩中。由胶囊上的密封装置和注入罩盖的连接获得的液密性使得能够在胶囊内、特别是在多孔输送壁(即，嵌入物9)的紧上游建立压力。密封装置应当被设置成，当在罩盖的注入侧测量时，产生至少5bar，优选地至少6bar，最优选地至少8bar的压力。

密封装置60可一体形成在主体2的壁上。例如，密封装置通过热成型或注射成型操作与胶囊的主体一起形成。可选地，密封装置60由添加在主体表面上的密封装置形成。例如密封装置可为塑料或橡胶(如，硅橡胶)软环。

为了提供更有效的密封，密封装置60优选设置为在胶囊的侧壁4和法兰状边缘5之间相交处的三角形的增厚的材料。因而，该密封装置通过由注入罩盖施加在胶囊上的压力形成一种楔形物。密封装置60的外表面优选为平坦的或如图所示稍微凹入。

本发明的胶囊可进一步被包装在内含惰性气体的包装内，例如三面封包装(枕式包装，flow wrap package)，或者每个胶囊分别用阻挡氧气的薄膜包装。

Claims

1.一种用于在饮料制备机器中制备咖啡的胶囊，所述饮料制备机器包括具有凸起和凹入元件的胶囊保持器；所述胶囊包括：

-倒置的杯形主体，该主体形成容纳研磨咖啡的腔室、底部注入壁、侧壁和法兰状边缘；

-输送壁，该输送壁密封在主体上并且包括从胶囊的中心轴线延伸到主体的法兰状边缘的相对平的外表面；

其特征在于，所述输送壁包括至少一个多孔材料部分，所述多孔材料部分能够提供大于腔室内研磨咖啡的背压的背压。

2.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述多孔材料部分提供至少为2bar，优选地至少为3bar的背压。

3.根据权利要求1或2所述的胶囊，其特征在于，所述输送壁形成包括三维多孔材料部分的嵌入物。

4.根据权利要求3所述的胶囊，其特征在于，所述嵌入物的多孔材料部分的横向宽度与深度的比率在30∶1到1∶30之间变化。

5.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述多孔材料部分延伸越过腔室的整个宽度。

6.根据权利要求5所述的胶囊，其特征在于，所述多孔材料部分的厚度在胶囊的横向上变化。

7.根据权利要求3所述的胶囊，其特征在于，所述嵌入物包括至少一个多孔材料部分和至少一个不可渗透材料部分。

8.根据权利要求7所述的胶囊，其特征在于，当在嵌入物的横向方向上观察时，所述多孔材料部分设置在所述不可渗透材料部分的周边。

9.根据权利要求7所述的胶囊，其特征在于，当沿胶囊的横向方向观察时，所述多孔材料部分设置于所述嵌入物的中心，并且所述不可渗透材料部分设置于所述多孔材料部分的周边。

10.根据权利要求9所述的胶囊，其特征在于，所述多孔材料部分从所述不可渗透材料部分向内伸入腔室。

11.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述多孔材料部分由聚集的固体颗粒的开孔结构形成。

12.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述多孔材料部分由陶瓷、金属、碳或聚合物诸如PTFE、聚酰胺、聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯及其组合形成。

13.根据权利要求1-11中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述多孔材料部分由生物可降解材料形成，该生物可降解材料选自包括以下材料的组：聚乳酸(例如，CPLA)，生物基聚丙烯，蓖麻油基聚酰胺，淀粉基聚合物，PVOH及其组合。

14.根据权利要求12或13所述的胶囊，其特征在于，胶囊的输送壁和主体由共同的材料形成。

15.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述多孔材料部分由织物和/或无纺织物形成。

16.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述多孔材料是包括含氟聚合物(PTFE，例如

)、聚氨酯、聚酯、聚酰胺及其组合的织物。

17.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述输送壁包括用于封闭所述多孔材料部分的不透气的可破裂或可剥离的膜。

18.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述法兰状边缘包括密封装置。

19.根据权利要求18所述的胶囊，其特征在于，所述法兰状边缘在所述机器中可压缩，以在提取液体的压力下与所述机器的挤压表面一起提供液密性。

20.根据权利要求18所述的胶囊，其特征在于，所述法兰状边缘在所述机器内可折叠，以在提取液体的压力下与所述机器的挤压表面一起提供液密性。

21.根据权利要求20所述的胶囊，其特征在于，所述法兰状边缘是主体的薄的塑料卷曲唇缘或环形台阶部。

22.根据权利要求18到21中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述密封装置与主体一体形成。

23.根据权利要求18、19或22中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述密封装置在所述边缘和侧壁基部的相交处形成相对于侧壁和/或边缘其余部分的局部增加的厚度。

24.根据权利要求18到23所述的胶囊，其特征在于，密封装置被添加在主体的外表面上。

25.根据权利要求18或19所述的胶囊，其特征在于，密封装置由可压缩的塑料或橡胶制成。

26.根据权利要求21所述的胶囊，其特征在于，密封装置的硬度低于70shore A，优选地低于60shore A。

27.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述多孔材料部分包括压实的咖啡层。

28.根据权利要求27所述的胶囊，其特征在于，在所述压实的咖啡层的下游设置有过滤壁。

29.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其特征在于，它容纳有平均粒度(D_4，3)在250微米和600微米之间的烘焙和研磨咖啡。

30.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其特征在于，输送壁可至少部分地从所述法兰状边缘拆卸或可再封闭，以使得能够向胶囊内填充饮料成分(例如，咖啡粉末)。

31.根据权利要求30所述的胶囊，其特征在于，输送壁形成可通过主体的开口压入配合的嵌入物。

32.一种制备饮料的系统，包括：

-饮料制备机器，该饮料制备机器包括具有凸起和凹入元件的胶囊保持器和具有挤压边缘(14)的注水罩盖(13)；

-根据前述权利要求中任一项所述的内含有研磨咖啡的胶囊。

33.根据权利要求32所述的系统，其特征在于，注水罩盖的挤压边缘(14)形成有径向取向的狭槽，该狭槽被胶囊的密封装置填充以提供足够的密封性，使得由于由成分层和多孔部分产生的背压而导致胶囊内的压力升高，并因此能够在饮料顶部形成咖啡脂。

34.根据权利要求33所述的系统，其特征在于，所述狭槽的深度在0.2和0.8mm之间。

35.根据权利要求33所述的系统，其特征在于，在注水罩盖的喷射出口处压力升高至少5bar，优选地至少8bar。