CN106061867B - 用于饮料的囊 - Google Patents

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Abstract

一种用于饮料的囊(1)，其包括通过形成可热成型的塑性材料片而构成的壳体(2)，所述壳体(2)包括：限定空腔(5)的底壁(3)和侧壁(4)，所述空腔(5)适合于盛装要与流体相结合以获得呈饮料的形式的最终产品的初始产品(P)；与所述底壁(3)相对的所述空腔(5)的第一开口(6)；从所述侧壁(4)延伸并且包围所述第一开口(6)的边缘(7)；以及在所述底壁(3)中所构成的第二开口(8)。通过固定至所述边缘(7)的封闭元件(9)密闭地封闭所述第一开口(6)，所述封闭元件(9)能被所述囊能在其中使用的分配机器的注射装置(10)穿孔。通过封闭元件(11)密闭地封闭所述第二开口(8)，所述封闭元件(11)适合于在所述空腔(5)内部的压力超过预定值时撕裂。所述囊(1)进一步包括相对于空腔(5)与底壁(3)相对设置的腔室(12)，当封闭元件(11)撕裂时，所述腔室(12)能够通过第二开口(8)与空腔(5)相连通，所述腔室(12)设置有与底壁(3)相对的、在底部壁(31)的中心中所形成的出口开口(13)。在所述腔室(12)内部布置有阻尼元件(14)，其在封闭元件(11)撕裂时可通过第二开口(8)与空腔(5)相连通，所述阻尼元件(14)具有的尺寸使得在封闭元件(11)被撕裂时防止水锤现象的发生，或者至少显著地减小由上述现象所生成的压力波的强度，所述阻尼元件(14)还在所述封闭元件(11)通过空腔(5)内部的压力增加效应而变形时充当用于所述封闭元件(11)的搁置元件。

Description

用于饮料的囊
技术领域
本发明涉及用于在自动分配机器中制备例如饮料的产品的囊或容器。特别地，本发明涉及一种盛装有初始产品的、密封的、单次配量的且一次性的囊，所述初始产品能够通过与加压流体相互作用而制成最终产品。
背景技术
用于在分配机器上使用的囊为已知的，所述分配机器包括单次配量的且一次性的容器，其包括由不能透过液体的且不能透过气体的塑性材料所构成的外部壳体并且具有烧杯或杯子的形状。所述壳体具有底部壁以及限定上部开口的侧壁，可将用来获得饮料的产品插入通过所述上部开口。通过封闭元件(通常为铝片或塑料膜)密闭地封闭所述上部开口，以便将产品密封于容器内部。所述封闭元件通常固定至所述壳体的凸缘状的外围环形边缘，其与所述底部壁相对并且围绕所述上部开口布置。
在底部壁中获得下部开口，通过所述下部开口分配饮料。通过封闭元件(与上部开口的封闭元件一样，通常为铝片或塑料膜)密闭地封闭所述下部开口。
所述囊为可穿孔的，以允许将加压液体(优选地为水)传递于囊内部。特别地，所述封闭元件能被分配机器的合适的装置穿孔，以使得能够将加压液体传递至囊中。
通过封闭元件的破裂分配饮料，所述封闭元件的破裂在囊内部的压力超过预定值时发生，所述预定值取决于封闭元件的机械阻力。
对于这种类型的囊，出现的一个问题是由于以下原因引起的：封闭元件的破裂引起囊内部的突然的压力变化，其可能引发所谓的“水锤(water hammer)”现象，因为由水锤现象所生成的压力波可能蔓延于将加压液体传递至囊中的喷嘴中并且从所述喷嘴蔓延至分配机器的整个液压回路，因此所述水锤现象可能导致囊的爆炸并且还可能导致分配机器的液压回路的损坏。
对于这种类型的囊，出现的另一个问题是由于以下原因引起的，当封闭元件破裂时，加压液体以较高的速度离开囊，并且到达用于容置饮料的容器，可能引起离开所述容器的喷射流，弄脏分配机器以及容器周围的区域。
为了解决上述问题，已经设计了这样的囊，该囊在下部开口的下游设置有一个或多个迷宫式路径，其目的是减小饮料离开囊时的速度以在饮料到达用来容置饮料的容器时防止喷射流的形成，以及在下部开口的封闭元件破裂时生成使囊内部的压降不那么突然(亦即为更加渐进的)的负荷损耗。
然而，除了不完全地保证在封闭元件破裂时没有水锤现象发生之外，构成这些迷宫式路径为复杂的并且显著地增加制造囊的成本。
发明内容
本发明的一个目的是构成一种能在已知的分配机器中使用的囊，其在囊的下部开口的封闭元件破裂时防止水锤现象的发生并且在分配饮料时防止喷射流的形成。
另一个目的是获得一种便宜的且易于制造的囊。
根据本发明，提供一种根据权利要求1以及所附权利要求中的一项或多项的用于饮料的囊。
附图说明
参考附图可更好地理解和实施本发明，所述附图通过非限制性示例示出本发明的某些实施例，其中：
图1为根据本发明的囊的第一实施例的剖视示意图；
图2为图1的部分II-II；
图3为图1的囊的放大细节图；
图4为根据本发明的囊的第二实施例的剖视示意图；
图5为图4的部分V-V；
图6为图4的囊的放大细节图；
图7为图4的囊的俯视图，其中不具有封闭元件；
图8为根据本发明的囊的第三实施例的剖视示意图；
图9为根据本发明的囊的第四实施例的剖视示意图。
具体实施方式
在图1中示出根据本发明的用于饮料的囊1的第一实施例，所述囊1能在自动分配机器中使用，所述自动分配机器用于通过将热的加压流体(例如水)注射于所述囊内部而生成最终产品、特别地热饮料(例如咖啡、大麦茶、花草茶、茶、巧克力等等)。
根据本发明所述的囊1包括外部壳体或容器2，其继而包括限定空腔5的底壁3和侧壁4，所述空腔5为敞开的并且适合于盛装要与流体(通常为水)相结合以获得呈饮料的形式的最终产品的初始产品P(例如可溶解的或可过滤产品的食品)。
底壁3与侧壁4限定囊1的主体，其为大致烧杯状或杯子状。
所述壳体进一步包括连接至侧壁4并且从其延伸的凸缘状边缘7，其围绕空腔5的第一开口6布置，并与底壁相对。边缘7也与底壁3相对并且面对空腔5的外部。
底壁3围绕第二开口8布置，由初始产品P所制备的饮料可通过第二开口8离开空腔5。在壳体2的形成期间获得作为包围第二开口8的环形平面的底壁3。
事实上通过形成可热成型的塑性材料片而构成壳体2，所述可热成型的塑性材料片适合于由初始产品P制备最终产品的工艺，例如它能够承受高达100℃的温度以及至少高达5巴的压力而不变形。
这样的塑性材料片可具有介于15微米至1400微米之间的、特别地介于350微米至1200微米之间的厚度并且由聚烯烃(例如聚丙烯PP和/或聚乙烯PE和/或聚酰胺PA)制成。
具体地，所述材料片可包括：特别地适合于接触和/或保存初始产品P的、例如由不能透过湿气的聚丙烯PP所构成的第一材料层；不与初始产品P接触的、由不能透过气体的(特别地不能透过氧的以及可选择地也不能透过湿气的)材料所构成的第二材料层(还被称为屏障层)；以及第三外部材料层。
插置于所述第一层与第二层之间的屏障层确保对空腔5的外部环境的完全隔离，特别是在第一层随着时间的流逝而能透过氧的情况下。屏障层具有介于2微米至100微米之间的、特别地介于15微米至70微米之间的厚度，并且由例如乙烯-乙烯醇(EVOH)(其为不能透过气体的，仅仅不能透过氧的)或者聚偏二氯乙烯(PVDC)(其为不能透过气体的，既不能透过氧的也不能透过湿气的)构成。
根据所述材料片的第一实施例(未示出)，所述第一和第三层由相同的材料(例如聚丙烯PP)构成，并且与插置于其间的屏障层联接。这些层可具有相同的厚度(例如350微米)、或者不同的厚度(例如，第一层可具有500微米的厚度而第三层可具有300微米的厚度)。
根据第二替代实施例(未示出)，所述第一层为支承层并且由聚丙烯PP构成，所述第二层为屏障层(EVOH或PVDC)以及所述第三层为由聚丙烯PP或聚乙烯PE所构成的、具有等于15微米的厚度的挤出层，其在生成所述材料片的过程期间与所述第一和第二层联接。
根据第一以及第二实施例两者所述的材料片因此被选择成使得随着时间的流逝保护盛装于囊中的初始产品P免受湿气和氧的影响。
所述囊进一步包括固定至壳体2的边缘7的盖元件9，以密闭地封闭敞开的空腔5的第一开口6。盖元件9包括设置有屏障层的铝片或塑料膜，其能被注射装置10穿孔，通过所述注射装置10将加压液体(例如水)注射于空腔5内部以生成饮料。
盖元件9通过热焊接或胶接或者超声波焊接或胶接固定至壳体2的边缘7。优选地，盖元件9通过热焊接固定至壳体。
也通过与盖元件9类似的封闭元件11密闭地封闭底壁3中的、优选地具有圆形形状的第二开口8，所述封闭元件11在空腔5内部通过热焊接或胶接或者超声波焊接或胶接固定至底壁3。同样地，封闭元件11优选地通过热焊接固定至壳体2。
盖元件9以及封闭元件11用来密闭地封闭空腔5以及保存盛装于其中的初始产品P。
在加压液体被传递至空腔5中之后，封闭元件11在空腔5内部的压力超过预定值时将被撕裂，所述预定值取决于构成封闭元件11的材料的机械阻力。撕裂封闭元件11致使饮料离开空腔5以及随后将它分配至用于容置饮料的容器(例如杯子或烧杯)中。
在空腔5的下部部分中布置有过滤元件20，其包括例如由塑性材料所构成的主体28，在其中获得多个孔21，所述孔具有的尺寸使得允许饮料的通过但是在初始产品P由不可溶解的材料构成时防止初始产品P的通过。这是为了防止产品P的颗粒能够被与饮料一同分配。
主体28设置有环形脊22，过滤元件20通过所述环形脊搁置于底壁3上。
过滤元件20被构造成使得提供较高的变形阻力，以便不会通过压力的效应而显著地变形，其中所述压力在加压液体被传递至空腔5以制备饮料时在空腔5内增大。
在根据本发明所述的囊1在图1至3中所示的实施例中，过滤元件20的主体28具有凸形形状，其中凸面面对空腔5的内部。
壳体2进一步包括底部壁31，以使得囊1包括相对于空腔5与底壁3相对设置的腔室12。当封闭元件11被撕裂时，腔室12可通过第二开口8与空腔5相连通。腔室12具有优选地为圆形形状的横截面并且设置有在壳体2的底部壁31的中心中所形成的、与壳体2的底壁3相对的出口开口13，通过所述出口开口13分配通过初始产品P所制备的饮料。腔室12还可具有不同于圆形横截面的横截面，例如椭圆形或多边形横截面。
在腔室12内部布置有阻尼元件14，其功能是控制饮料的出口速度，特别地在封闭元件11被撕裂时防止水锤现象的发生、或者至少显著地减小由上述现象所生成的压力波的强度。阻尼元件14还执行防止在饮料被分配至容器中时形成喷射流的功能。
阻尼元件14包括主体15，主体15具有对应于腔室12的横截面的形状的平面形状以及为矩形形状或者此外为大致透镜状形状的横截面。主体15具有的尺寸使得具有减小的宽度的环形通道S保持于主体15与腔室12的侧壁16之间，所述环形通道S为使得显著地减慢通过所述环形通道的饮料的速度以及在通道S的入口与出口之间生成显著的压力差。优选地，环形通道S的宽度不大于2mm，这还使得能够获得具有泡沫的饮料。
当封闭元件11通过由于液体被传递至空腔5中而引起的压力增加的效用而变形时，阻尼元件14的主体15还充当用于封闭元件11的搁置元件。主体15与封闭元件11之间的距离D被选择成使得封闭元件11的中心区域在通过空腔5中的压力增加的效应而被撕裂之前搁置于主体15上。
阻尼元件14的主体15通过多个柱17固定至中空的圆柱形元件19的凸缘18，所述中空的圆柱形元件19具有的尺寸使得被过盈地插入至出口开口13中，以便充当用于分配饮料的喷嘴，该喷嘴还保持阻尼元件14的主体15在腔室12中对中，以使得环形通道S具有大致恒定的宽度。
主体15、柱17、凸缘18以及中空的圆柱形元件19优选地由单一的主体构成。
当空腔5中的压力增加时，封闭元件11变形，逐渐地呈现凸形构造，其中凸面面对阻尼元件14的主体15。通过变形效应，距离D减小直至在封闭元件11的中心区域C接触并且搁置于主体15上时所述距离D消失。
通过将封闭元件11搁置于主体15上的效应，当空腔5内部的压力达到足以引起封闭元件11的撕裂的值时，通过搁置于主体15上的效应而不能够在所述中心区域C处撕裂的封闭元件11在介于封闭元件11的中心区域C与边缘B之间的中间区域I中的一个或多个点处撕裂。应当指出的是，在这种方式中，撕裂以受控方式在取决于所述距离D的压力下发生，距离D越小并且因此封闭元件11在主体15上的搁置表面越大，所述压力越大。
按这种方式将通过封闭元件11的撕裂而生成的一个或多个液体射流引导至通道S。
通过环形通道S的尺寸的效应，由于封闭元件11的撕裂而以较高的速度离开的饮料在通过环形通道S时被大大地减速。这引起通过通道S的较大的压降，这使得能够在封闭元件11被撕裂时大大地减小空腔5中的压力下降并且使得能够在分配饮料时在所述空腔5中获得渐进的压力下降，以便避免水锤现象的发生或者大大地限制由上述现象所生成的压力波的强度。按这种方式，避免了囊可能在封闭元件11被撕裂时爆炸以及可能生成压力波的风险，所述压力波能够蔓延通过注射装置10而损坏分配机器的液压回路。
通过环形通道S对饮料的减速意味着，饮料以较低的速度到达中空的圆柱形元件19并且被接着分配至用来容置饮料的容器中而不会产生可能弄脏分配机器以及所述容器周围的区域的喷射流。
阻尼元件14的主体15可被构造成为刚性的、或者可弹性地变形的。在后一种情况下，通过由离开空腔5的饮料所施加于其上的压力的效应，使阻尼元件的边缘变形，从而改变环形通道S的宽度，该宽度在饮料的分配开始时增加并且接着在空腔5内部的压力减小时逐渐地减小至对应于主体15的未变形的构造的最小值。
对水锤现象的阻尼效应以及对离开囊1的饮料的减速在刚性主体15的情况下以及在弹性主体15的情况下都同样有效。
在图4至7中示出根据本发明的囊1的第二实施例。
在该第二实施例中，通过相同的附图标记表示囊1与第一实施例的部分相同的部分。
该第二实施例与第一实施例的不同之处仅仅在于阻尼元件14的以及过滤元件20的构造。
阻尼元件14包括主体30，主体30具有对应于腔室12的横截面的形状的平面形状，并且具有的尺寸使得环形通道S保持于主体30与腔室12的壁16之间，所述环形通道S具有减小的宽度，以使得显著地减慢通过它的饮料的速度以及在通道S的入口与出口之间生成显著的压力差。优选地，环形通道S的宽度不大于2mm，这还使得能够获得具有泡沫的饮料。
主体30包括由例如呈鳍片的形式的可弹性地变形的柔性元件26分开的多个大致刚性的部分27，所述可弹性地变形的柔性元件26通过由离开空腔5的饮料所施加于其上的压力的效应弯曲，从而在对应于鳍片的末端的区域中改变环形通道S的宽度，在饮料的分配开始时使所述宽度增加，以及接着在空腔5内部的压力减小时使所述宽度逐渐地减小至对应于鳍片的未变形的构造的最小值。
阻尼元件14的主体30通过多个柱17固定至中空的圆柱形元件19的凸缘18，所述中空的圆柱形元件19具有的尺寸使得被过盈地插入至出口开口13中，以便充当用于分配饮料的喷嘴，并且所述喷嘴保持阻尼元件14的主体30在腔室12中对中，以使得环形通道S具有大致恒定的宽度。
主体30、柱17、凸缘18以及中空的圆柱形元件19优选地由单一的主体构成。
过滤元件20具有例如由塑性材料所构成的相应的大致平坦的主体29，其中构成有多个孔21，其具有合适的尺寸以使得在初始产品P由不可溶解的材料组成时允许饮料的通过但是防止初始产品P的通过。这是为了防止产品P的颗粒被与饮料一同分配。
主体29在面对空腔5的内部的面上设置有优选地以恒定的齿距角布置的多个径向增强肋24，其防止过滤元件20通过压力的效应显著地变形，该压力在加压液体被传递至空腔5中用于制备饮料时在空腔5中增大。径向增强肋24的数量优选地等于六。
过滤元件20的外围边缘25搁置于在底壁3附近所获得的环形台阶23上。
在图8中示出根据本发明的囊1的第三实施例。
在该第三实施例中，与在图4至7中所示的第二实施例中一样，囊1设置有包括主体30的阻尼元件14，所述主体30包括由例如呈鳍片的形式的柔性元件26分开的多个大致刚性的部分27。此外，与在图1至3中所示的囊1的第一实施例中一样，囊1设置有过滤元件20，过滤元件20设置有主体28，所述主体28具有凸形形状，其中凸面面对空腔5的内部。
在图9中，示出根据本发明的囊1的第四实施例。
在该第四实施例中，与在图1至3中所示的囊的第一实施例中一样，囊1设置有包括主体15的阻尼元件14，所述主体15具有对应于腔室12的横截面的形状的平面形状并且具有大致透镜状横截面。此外，与在图4至7中所示的囊1的第二实施例中一样，囊1设置有过滤元件20，过滤元件20设置有大致平坦的主体29，所述大致平坦的主体29在面对空腔5的内部的面上设置有优选地以恒定的齿距角布置的多个径向增强肋24。
由于囊1的通过热成型所构成的壳体2以及与中空的圆柱形元件19(其充当分配喷嘴并且过盈地固定于出口开口13中)制成单一的主体的阻尼元件14，获得以较低的成本构成的囊1，其还使得能够在需要时获得具有泡沫的饮料。

Claims (11)

1.一种用于饮料的囊(1)，其包括通过形成可热成型的塑性材料片而制成的壳体(2)，所述壳体(2)包括：限定空腔(5)的底壁(3)和侧壁(4)，所述空腔(5)适合于盛装要与流体相结合以获得呈饮料的形式的最终产品的初始产品(P)；所述空腔(5)的与所述底壁(3)相对的第一开口(6)；从所述侧壁(4)延伸并且包围所述第一开口(6)的边缘(7)；第二开口(8)，所述底壁(3)围绕所述第二开口(8)布置，其中通过固定至所述边缘(7)的盖元件(9)密闭地封闭所述第一开口(6)，所述盖元件(9)能被所述囊能在其中使用的分配机器的注射装置(10)穿孔，其中通过封闭元件(11)密闭地封闭所述第二开口(8)，所述封闭元件(11)适合于在所述空腔(5)内部的压力超过预定值时撕裂，其中所述囊(1)还包括相对于空腔(5)设置于与底壁(3)相对的侧上的腔室(12)，当封闭元件(11)撕裂时，所述腔室(12)能够通过第二开口(8)与空腔(5)相连通，所述腔室(12)配备有：在壳体(2)的底部壁(31)的中心中形成、与底壁(3)相对的出口开口(13)；以及阻尼元件(14)，其布置于所述腔室(12)内部以控制饮料的输出速度，并且在封闭元件(11)撕裂时防止水锤现象的发生，其中所述阻尼元件(14)包括主体(15；30)，所述主体(15；30)具有对应于所述腔室(12)的横截面的形状的平面形状，并且所述主体的尺寸使得具有减小的宽度的环形通道(S)保持于所述主体(15；30)自身与所述腔室(12)的侧壁(16)之间，以使得显著地减慢通过所述具有减小的宽度的环形通道的饮料的速度并在所述环形通道(S)的入口与出口之间生成显著的压力差，其特征在于，所述主体(15；30)经由多个柱(17)固定至中空的圆柱形元件(19)的凸缘(18)，所述中空的圆柱形元件(19)具有的尺寸使得被过盈地插入至所述出口开口(13)中。
2.根据权利要求1所述的囊(1)，进一步包括布置于底壁(3)附近的过滤元件(20)。
3.根据权利要求1或2所述的囊(1)，其特征在于，所述通道(S)的宽度不超过2mm。
4.根据权利要求1或2所述的囊(1)，其特征在于，所述主体(15)具有为透镜状形状的横截面。
5.根据权利要求4所述的囊(1)，其特征在于，所述主体(15)由大致刚性的材料构成。
6.根据权利要求4所述的囊(1)，其特征在于，所述主体(15)由可弹性地变形的材料构成。
7.根据权利要求1或2所述的囊(1)，其特征在于，所述主体(30)包括由可弹性地变形的柔性元件(26)分开的多个大致刚性的部分(27)。
8.根据权利要求2所述的囊(1)，其特征在于，所述过滤元件(20)包括其中形成有多个孔(21)的主体(28)，所述多个孔(21)具有的尺寸使得容许所述饮料的通过但是在初始产品(P)由不可溶解的材料构成时防止初始产品(P)的通过，所述过滤元件的主体(28)具有凸形形状，其中凸面面对空腔(5)的内部。
9.根据权利要求2所述的囊(1)，其特征在于，所述过滤元件(20)包括其中制成有多个孔(21)的大致平坦的主体(29)，所述多个孔(21)具有的尺寸使得使所述饮料能够通过，但是在初始产品(P)由不可溶解的材料构成时防止初始产品(P)的通过，所述过滤元件的主体(29)在它的多个面中的面对空腔(5)的内部的一个面上配备有多个径向增强肋(24)。
10.根据权利要求1所述的囊(1)，其特征在于，所述主体(15；30)、所述多个柱(17)、所述凸缘(18)以及所述中空的圆柱形元件(19)为单一的主体。
11.根据权利要求7所述的囊(1)，其特征在于，可弹性地变形的柔性元件(26)具有鳍片的形式。
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