CN106103312A - 咖啡胶囊以及使用这种胶囊制备咖啡提取物的系统 - Google Patents

咖啡胶囊以及使用这种胶囊制备咖啡提取物的系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于在咖啡制备装置中制备液体咖啡提取物且具有提取箔构件(10)的单次使用咖啡胶囊(2)，所述咖啡制备装置包括提取单元(20)，所述提取单元具有胶囊提取板(21)，所述胶囊提取板包括撕裂表面积为A2的撕裂部分(24)，用于在所述提取箔构件(10)中形成咖啡流孔；所述胶囊包括杯状主体(2)，所述杯状主体包括容纳预定量烘焙并且研磨的咖啡的腔室(6)；所述腔室由底壁(4)和侧壁(5)限定；所述侧壁(5)结束于腔室开口(8)，所述腔室开口由内周缘(9)界定；其中：所述胶囊的所述腔室(6)容纳至少6.9克烘焙并且研磨的咖啡，所述腔室开口(8)被布置成具有开口表面积A1(在所述内周缘(9)处测量)，使得所述面积A1相对于所述撕裂部分表面积A2的比率为至少2.0，优选地介于2.1和2.5之间。

Description

咖啡胶囊以及使用这种胶囊制备咖啡提取物的系统
技术领域：
本发明涉及由使用咖啡胶囊的咖啡制备装置提取咖啡的领域。本发明更具体地涉及咖啡胶囊以及包括咖啡胶囊和咖啡制备装置的系统。
背景技术：
在高压提取装置中使用容纳烘焙并且研磨的咖啡粉的单次使用胶囊制备相对小体积的液体咖啡提取物(例如超浓咖啡、浓缩咖啡或加长咖啡)的系统是已知的。
其中一种最成功的且已商业化多年的咖啡胶囊系统(例如，咖啡系统)包括单次使用咖啡胶囊，其具有可撕开的提取箔构件、杯状主体，该杯状主体包括容纳预定量烘焙并且研磨的咖啡的腔室并被箔构件封闭。
为制备咖啡提取物，在装置的提取室中接纳胶囊。该提取室通常由注水笼和围绕胶囊闭合的提取板布置形成。用于从胶囊中排放咖啡提取物的出口孔的穿孔优选地在液体压力作用下得到，所述液体被注入胶囊内，以顶靠提取板的撕裂部分而挤压和撕裂或拉伸箔构件。为此，胶囊提取板包括(凸起的)截棱锥和(凹下的)流动通道网络。胶囊具有薄、柔性的箔构件(诸如铝，以下称为“可撕开的箔构件”)，该箔构件在几巴的压力下在多个位置撕裂或拉伸，特别是沿着截棱锥边缘撕裂或拉伸，从而形成小的过滤孔以供咖啡提取物流过。咖啡提取物经过设置在流动通道中的小洞并通过提取板被进一步排出。
现有的咖啡胶囊通常具有适于容纳有限量咖啡的容积，但适用于在压力下制备强度范围广泛和不同感官(风味或芳香)属性的小杯咖啡提取物。许多不同的咖啡相关因素都可潜在地改变咖啡提取物的强度和/或风味，特别是咖啡重量、粒度(研磨尺寸、尺寸分布、细颗粒的百分比)、豆烘焙度、紧实度、咖啡产地、咖啡混合。此外，许多系统相关因素也可影响咖啡提取物的强度和风味，例如压力/流速、水量等相关参数。
在咖啡高压装置中所使用的较小可用容积的现有胶囊中，可容纳的咖啡重量不能超过6.5克。高于这一极限，咖啡粉变得太紧实，这可能形成液体优先路径和/或阻塞。因此，咖啡提取不是最佳的并且/或者液体咖啡流动可能太慢，在咖啡提取结束之前经常阻塞。
此外，用更高重量的咖啡粉来制备相对小杯的咖啡，可能提取出更多不期望的咖啡化合物并且/或者可能生成不良风味。
因此，有必要使用已知的提取原理来提供更强烈和/或更芳香复杂的咖啡提取物，同时限制不期望的咖啡化合物的提取并且/或者生成不良风味。
发明内容：
本发明涉及用于在咖啡制备装置中制备液体咖啡提取物的具有可撕开的提取箔构件的单次使用咖啡胶囊，该咖啡制备装置包括提取单元，该提取单元包括提取室，该提取室由注水笼和胶囊提取板布置形成，该注水笼用于向胶囊中注入水，该胶囊提取板包括具有多个撕裂构件的撕裂表面积A2的撕裂部分，所述多个撕裂构件用于在胶囊中流体压力作用下在提取箔构件中形成咖啡流孔；
所述胶囊包括：
-杯状主体，包括容纳预定量烘焙并且研磨的咖啡的腔室；所述腔室由底壁和基本上管状的侧壁限定；侧壁结束于腔室开口，腔室开口由侧壁的在与底壁相对的方向上的内周缘界定，
-环形凸缘，该环形凸缘从侧壁的所述内缘向外延伸，以及
-盖，该盖覆盖开口并至少部分地由可撕开的提取箔构件形成；
其中
-胶囊的腔室容纳至少6.9克烘焙并且研磨的咖啡，优选地容纳7.0克至12.0克烘焙并且研磨的咖啡，更优选地容纳7.5克至10.5克烘焙并且研磨的咖啡，并且
-腔室开口被布置成具有开口表面积A1(在所述内周缘处测量)，使得该面积A1相对于装置的提取板的撕裂部分表面积A2的比率至少为2.0，优选地介于2.1和2.5之间，更优选地介于2.2和2.4之间，最优选地为约2.3。
特别地，相较于现有技术的胶囊，该胶囊的容积得以增加以允许在胶囊中接纳更大量的咖啡并且粉末不会过度紧实，并同时降低箔构件相对于提取板的被分配用于撕裂并由此产生咖啡流孔的表面积。这些关系出人意料地改善了杯中咖啡效果。
令人惊奇地发现，相较于容纳较低咖啡重量的现有胶囊，本发明的胶囊提供了更强烈和/或更复杂的咖啡提取物，可能具有更致密的泡沫。
还发现，相较于其他可能的替代大容积胶囊，咖啡提取物中咖啡不期望的化合物较低。
在一个方面，腔室开口被构造成具有基本上圆形的外部界限或由内周缘限制的圆周，并且具有直径D1(在内周缘处测量)，使得该开口腔室直径D1相对于胶囊提取板的圆形撕裂部分的直径D2的比率(即D1:D2)为至少1.10，优选地介于1.10和1.3之间，更优选地介于1.15和1.25之间，最优选地介于1.19和1.21之间。
然而，应当注意的是，该装置的胶囊提取板可包括具有并非圆形的，而可为正方形或多边形的外周的撕裂部分。
优选地，开口腔室的直径D1为约34(+/-1.5)mm。
在另一个方面，开口被够造成基本上是圆形的并具有直径D1；并且腔室被尺寸设定为具有最大深度H，使得最大深度H相对于开口直径D1的比率为至少0.9，优选地介于0.9和1.2之间，最优选地为0.95至1.1。
胶囊的深度H最优选地介于30mm和37mm之间，优选地介于31mm和35mm之间，最优选地为34.1(+/-1.5mm)。
在另一个方面，胶囊的侧壁包括连接到底壁的基本上截顶圆锥或圆柱形的主部分和结束于内周缘的扩大的基部部分(以下也称为“扩大的部分”)；扩大的基部部分相对于截顶圆锥或圆柱形的主部分的延伸线朝向可撕开的提取箔构件在径向方向上形成扩大的腔室表面积。
根据胶囊的这种特定设计，令人惊讶地发现，相较于其他构造，这种胶囊构造提供了改进杯中咖啡的结果。不受理论的约束，据信胶囊的扩大构造通过以下方式改善了提取：在流体流向箔构件中所产生孔的途中，使液体能够以不同方式并且更自由地循环通过咖啡料层、几乎不存在优先流动路径或捷径。
更具体地，扩大的基部部分具有轴向高度H1，形成相对于腔室的最大深度(或高度)H的比率H1:H介于0.13和0.25之间，优选地介于0.14和0.2之间，最优选地为约0.17。
胶囊的扩大部分使得箔构件相邻胶囊的底部面积中咖啡粉的体积增加。优选地，扩大部分的内部容积介于4mL和6mL之间，优选地介于4.5mL和5.5mL之间，最优选地为约5(+/-1)mL。扩大部分的内部容积V1相对于腔室的总内部容积V2(即由侧壁的主部分和底壁限定)的比率优选地介于0.2和0.3之间，更优选地介于0.22和0.28之间，最优选地为约0.25。
优选地，腔室的最大深度H是34.1(+/-1.5)mm，基部部分的轴向高度H1为5.9(+/-1.5)mm，并且基部部分的剩余轴向高度H2是24(+/-1.5)mm。
此外，主体的底部部分形成平坦的横向表面，或者另选地形成较浅的凹形，例如，截顶圆锥形或圆顶形部分。
更优选地，底部部分的高度H3被够造成使得底部部分的高度与腔室的最大深度或者高度H的比率H3:H介于0和0.2之间，更优选地介于0.05和0.15之间，最优选地介于0.1和0.13之间。
可撕开的提取箔构件可为由铝和/或聚合物制成的平坦的(即，无预制的孔)膜。
箔构件也可采用复合材料，此类复合材料包括(但不限于)例如铝/聚合物、铝/聚合物/纸、聚合物层合物。聚合物可包括(但不限于)聚乙烯、聚丙烯、PET、丙烯酸酯等。箔构件的厚度可取决于断裂应力，并且其范围可为例如约5微米至约120微米。
在一个可能的替代形式中，可撕开的提取箔构件是可拉伸的聚合物箔构件，具有预定直径的出口贯穿开口(例如70-150个开口)；直径足够小的出口贯穿开口，以将烘焙并且研磨的咖啡保持在腔室中，但当经受提取室中的流体压力时，在压力和热的作用下，其顶靠提取板的撕裂部分各自扩大，以形成咖啡流孔。箔构件可以是(例如)双层PET和PP。为了使箔构件形成排放孔，其厚度应优选地相对薄，例如介于20微米和50微米之间。
在一个优选的方面，可撕开的提取箔构件优选地由厚度(在最终压印之前测量)介于20μm和50μm之间、优选约40(+/-5)μm的铝箔形成。当设备的液体注入装置中达到足够的液体压力，例如液体压力为约7bar至10bar(在提取室上游的流体回路中测量的压力)时，这种箔构件通常顶靠提取板撕裂或穿孔。
在一个可能的方面，主体的腔室不含任何临近或靠近箔构件的附加过滤层。
在一个替代形式中，主体的腔室包含临近或靠近箔构件的附加过滤层，例如WO2009/112291中所述。
在本发明的咖啡胶囊的第一模式中，盖包括柔性可撕开的箔构件，其被密封在胶囊的凸缘上。特别地，盖完全由箔构件形成。
在本发明的咖啡胶囊的第二模式中，盖包括环形外部平坦(即无孔或无预制通孔存在)壁部分和中央柔性可撕开的提取箔构件，该环形外部平坦壁部分形成中央开口，该中央柔性可撕开的提取箔构件覆盖中央开口，该中央柔性可撕开的提取箔构件由比环形壁部分的材料更柔性的材料制成。
特别地，由环形壁所界定的中央开口具有开口表面积A3(在所述最内周缘处测量)，使得腔室开口的开口表面积A1相对于中央开口的开口表面积A3的比率至少为2.0，优选地介于2.1和2.5之间，更优选地介于2.2和2.4之间，最优选地为约2.3。
可撕开的提取箔构件可被密封在环形壁部分的内表面上，或另选地可被密封在环形壁部分的外表面上。
本发明的目的还在于用于在咖啡制备装置中制备液体咖啡提取物的具有可撕开的提取箔构件的单次使用咖啡胶囊，该咖啡制备装置包括提取单元，该提取单元包括提取室，该提取室由注水笼和胶囊提取板布置形成，该注水笼用于向胶囊中注入水，该胶囊提取板包括具有多个撕裂构件的撕裂部分，所述多个撕裂构件用于在胶囊中液体压力作用下在提取箔构件中形成咖啡流孔；
所述胶囊包括：
-杯状主体，包括容纳预定量烘焙并且研磨的咖啡的腔室；所述腔室由底壁和基本上管状的侧壁限定；侧壁结束于腔室开口，腔室开口由侧壁的在与底壁相对的方向上的内周缘界定，
-环形凸缘，该环形凸缘从侧壁的所述内缘向外延伸，以及
-盖，该盖覆盖开口并至少部分地由可撕开的提取箔构件形成；
其中
-胶囊的腔室容纳至少6.9克烘焙并且研磨的咖啡，优选地容纳7.0克至12.0克烘焙并且研磨的咖啡，并且
-侧壁包括连接到底壁的基本上截顶圆锥或圆柱形的主部分和结束于内周缘的扩大的基部部分；扩大的基部部分相对于基本截顶圆锥或圆柱形的主部分的延伸线(I)朝向提取箔构件在径向方向(R)上形成扩大的腔室表面积。
更优选地，扩大的基部部分形成弯曲的台阶。
更优选地，扩大的基部部分的高度(H1)介于3.0mm和6.5mm之间，优选地介于4.5mm和6.0mm之间。
更优选地，腔室的最大深度H为34.1(+/-1.5)mm，扩大的基部部分的轴向高度H1为5.9(+/-1.5)mm，并且主部分的轴向高度H2为24(+/-1.5)mm。
本发明还涉及用于生产液体咖啡提取物的系统，包括：
如之前所描述的单次使用胶囊，和
包括提取单元的咖啡制备装置，提取单元包括：
-提取室，用于接纳胶囊，
-注水笼，用于向胶囊的腔室内注入水，
-胶囊提取板，用于在胶囊的可撕开的提取箔构件中形成咖啡流孔；
其中所述提取板包括直径A2的内部撕裂部分和外部部分，所述内部撕裂部分由凸起的多个撕裂构件和凹下的流动通道网络形成，该凹下的流动通道网络使撕裂构件分开，所述外部部分围绕内部撕裂部分延伸并形成相对平滑、非撕裂的接纳表面，用于接纳所述箔构件的至少环形部分。
本发明还涉及将胶囊用于咖啡制备装置以制备液体咖啡提取物的用途。
附图说明：
图1是本发明的大容积咖啡胶囊的透视图；
图2是沿图1胶囊的中间纵向平面的横截面图；
图3是本发明胶囊插入闭合构造的咖啡饮料装置的提取室内的横截面图；
图4是当与具有减小的装置撕裂表面积的(优选的)提取板(以下称作“小”提取板)接合时，本发明的胶囊沿本发明的中间纵向平面的横截面图；
图5是装置的“小”提取板的平面图；
图6是当与具有更大的装置撕裂表面积的(“大”)提取板(以下称作“大”提取板)接合时，本发明的胶囊沿本发明的中间纵向平面的横截面图；
图7是装置的“大”提取板的平面图；
图8是当与装置的“小”提取板接合时，一种另选的胶囊(在此处不视为现有技术的一部分)沿本发明的中间纵向平面的横截面图；
图9是根据本发明第二模式的胶囊的横截面图；
图10是当与装置的“小”提取板接合时，根据第二模式的本发明胶囊沿本发明的中间纵向平面的横截面图；
图11是根据本发明第三模式的胶囊；
图12是当与装置的“小”提取板接合时，根据第三模式的本发明胶囊沿本发明的中间纵向平面的横截面图。
具体实施方式：
在第一模式中，本发明涉及单次使用胶囊以及胶囊系统。根据本发明的胶囊在图1至图4中示出。
本发明的胶囊1通常包括杯状主体2和盖3。在此第一模式中，盖完全由可撕开的提取箔构件10形成。“可撕开的”基本上是指箔构件被构造成在胶囊中液体或液体和气体的混合物的几巴压力的作用下，通过使平坦壁变形并且撕裂或刺穿平坦壁，或者通过拉伸使预制的贯穿开口的开口表面积增大而抵靠装置的提取板撕裂、刺穿或拉伸，从而在箔构件中形成多个排放孔。
杯状主体具有底壁4和侧壁5。底壁和侧壁共同限定接纳预定量咖啡的腔室6。优选地，咖啡基本上是烘焙并且研磨的咖啡粉。所谓“基本上”是指，咖啡也可以是烘焙并且研磨的咖啡和小比例(小于总咖啡重量的10重量％)的一种或多种附加成分(例如，速溶咖啡、风味化合物、谷物、籽粒、甜味剂)的混合物。主体还可包括环形凸缘7，其从腔室开口8向外延伸超过侧壁。腔室开口通常由内周缘9界定，该内周缘形成侧壁5和凸缘7之间的接合。
腔室优选地由可撕开的提取箔构件10封闭。箔构件被构造成在专用咖啡制备装置中进行提取之前，通过胶囊内压力上升作用而被撕裂。箔构件由此覆盖开口8，并且还优选地被密封到凸缘上。箔优选地是由铝和/或聚合物制成的平坦(即，无预制的孔)膜。箔构件也可采用复合材料，此类复合材料包括(但不限于)例如铝/聚合物、铝/聚合物/纸、聚合物层合物。聚合物可包括(但不限于)聚乙烯、聚丙烯、PET、丙烯酸酯等。箔构件的厚度可取决于断裂应力，并且其范围可为例如约5微米至约120微米。箔构件可由密封剂(例如，聚合物膜或漆)从内部覆盖，从而被密封到凸缘上。可通过任何合适的方式(例如，热焊接或超声波焊接)来实现将箔构件密封到凸缘上。
如图3所示，更具体地讲，箔构件通常被构造成抵靠咖啡制备装置(未完全示出)的提取单元20的提取板21而撕裂(或刺穿)。咖啡提取单元通常包括用于接纳胶囊的提取室22、用于在胶囊的腔室内部注水的注水笼23以及用于在胶囊的箔构件10中形成多个流孔以排出咖啡的提取板21。注水笼23通常覆盖胶囊的主体。其具有用于压在凸缘7上的环形挤压边缘25，并且利用该挤压边缘在腔室中的水压下形成防水布置。注水笼可包括例如刀片或针的刺穿构件(未示出)，用于将胶囊的底壁4刺穿，从而使提取液体(优选地为热水)能够进入胶囊。
如在图4和图5中可见，提取板21包括内部撕裂部分24，当提取室封闭时，箔构件10可接合在该内部撕裂部分上。内部撕裂部分本身包括一系列撕裂构件，优选地为由流动通道网络27隔开的截顶锥体26或类似撕裂结构。截顶锥体可具有四边形基部和具有平坦顶表面的截顶锥体纵向截面，如EP0512470B1的图5c和图5d中所示。撕裂构件的侧表面可呈直线或略微倒圆(图5c)。锥体可包括两段，形成截顶锥体的下基部和形成截顶锥体的上基部，例如EP0512470B1的图10中所示。可由其他不同的形状(例如，EP0512470B1的图5a、图5b中所示的圆形元件)形成类似于截顶锥体结构的撕裂结构。撕裂构件由通道27隔开，该通道形成用于收集和分配咖啡提取物的网络。因此，通道相对于撕裂构件或提取室是凹陷的。截顶锥体或其他类似撕裂构件以阵列形式布置，并且通常沿着两个彼此正交的方向定向。撕裂构件的数量和尺寸可变化。优选地，撕裂构件的数量介于30和40之间。例如，两个相邻锥体之间的通道宽度优选地介于1mm和2mm之间。通道内设有通孔，用于从腔室通过板排放咖啡提取物。通孔的数量可介于10和35之间。通孔的直径可不同，但优选地介于0.1mm和0.4mm之间。内部撕裂部分周围通常设有相对光滑的非撕裂外部接纳表面部分28，用于接纳箔构件的环形部分。在内部撕裂部分的边缘上，可将撕裂构件(锥体)部分地形成为与非撕裂表面部分28合并。
根据本发明的一个方面，本发明的胶囊被尺寸设计成内部容积介于17mL和31mL之间，优选地介于18mL和28mL之间，最优选地为20(+/-3)mL。此容积大于现有的胶囊(通常为约14.5mL)，因而能够填充比现有的胶囊更大量的烘焙咖啡粉。具体地讲，胶囊中存储的烘焙并且研磨的咖啡量为至少6.9克、优选地为7.0克至12.0克、最优选地为7.5克至10.5克。具体地讲，与现有的胶囊相比，用这种量的咖啡粉和这种胶囊的配置可显著增加提取物的咖啡强度，并且还可获得更复杂的风味调制。
根据本发明的一个方面，与现有的胶囊相比，该胶囊被设计成提供扩大的腔室开口8。优选地通过在侧壁2的基部部分中进行局部扩大而获得这种扩大的腔室开口，如图1和图2所示。同时，胶囊深度H(即，腔室的轴向高度)一般比现有的胶囊深度长(例如，长约20％)。
更具体地讲，侧壁5包括截顶圆锥或圆柱形的主部分30，其一端连接到底壁4，相对端连接到结束于内周缘9的第二扩大的基部部分31。因此，该基部部分31相对于圆锥或管状部分的延伸线I朝向提取箔构件在径向方向R上形成与箔构件10相邻的腔室表面积扩大(图2)。
主部分30可以连续方式被截顶，或阶梯状被截顶(例如，通过形成整体截顶形状的一系列台阶)。部分30也可在轴线方向上由一系列截顶圆锥或圆柱状部分形成。
扩大的基部部分31可在轴线方向O上延伸为凸线(从外部的角度看)或通过一系列凸线和直线延伸。作为这种扩大的结果，腔室开口8的表面积显著增加。
根据本发明，发现确定腔室开口8的开口表面积A1与提取板的撕裂部分面积A2之比至关重要。发现该比率A1:A2在确保改善提取结果、尤其是限制提取某些不需要的咖啡化合物方面至关重要。这种化合物的提取似乎依赖于胶囊相对于装置的几何形状/尺寸。优选地，我们发现优选的比率A1:A2介于2.1和2.5之间，更优选地介于2.2和2.4之间，最优选地为约2.3。当该比率A1:A2低于2.0(例如，为1.8)时，发现大容积胶囊的咖啡油水平(作为不需要的咖啡化合物增加的指标)可增加25％以上，最多增加80％以上。
换句话讲，发现将提取板的撕裂部分24的表面积相比于可撕开的提取箔构件的表面积维持为低是优选的。因此，只有覆盖开口的箔构件的(中央)部分被撕裂，而膜的周边部分保持封闭。据推测，与控制箔构件的撕裂表面积相关的扩大使液体在其通向箔构件中形成的孔的途径中，能够更自由地循环通过咖啡料层，几乎不存在优先流路或捷径。
进一步根据本发明的一个优选的模式，开口8在其边缘9处基本上呈圆形。提取板的撕裂部分24的外部界限优选地也呈圆形。因此，优选的比率也可表示为：开口腔室直径D1相对于胶囊提取板的圆形撕裂部分的直径D2的比率(即D1:D2)为至少1.10，优选地介于1.10和1.3之间，更优选地介于1.15和1.25之间，最优选地介于1.19和1.21之间。开口的优选直径为约34(+/-1.5)mm。
此外，为了使胶囊足够深以用于接纳足够量(即，至少6.9克)的咖啡粉，直径D1和最大深度H之间的关系优选地为，使得最大深度H与所述开口直径D1的比率为至少0.9，优选地介于0.9和1.2之间，最优选地为0.95至1.1。
此外，优选地推崇扩大的基部部分与腔室的尺寸之间的尺寸关系为，使得扩大的基部部分31的轴向高度H1相对于腔室6的最大深度H的比率H1:H介于0.13和0.2之间，优选地介于0.14和0.18之间，最优选地为约0.17。
在本发明的一个特定模式中，腔室的最大深度H为34.1(+/-1.5)mm，基部部分的轴向高度H1为5.9(+/-1.5)mm，侧壁的主部分的轴向高度H2为24(+/-1.5)mm。
本发明的胶囊的底部部分4可形成平坦的横向表面或较浅的凹形容积。底部部分可采取例如短筒的圆锥或圆顶形式。其可被封闭，或者可设置有入口开口。该部分还可包括一个或多个凸出的区域(从腔室的角度看，即朝向腔室向内突出)。
在最优选的模式中，提取壁由(平坦的)厚度介于20和50μm之间、优选地约40(+/-5)μm的铝箔形成。该箔可压印有微结构和/或文字。此处的厚度是指压印前的箔厚度。
腔室可不含任何邻近或靠近箔构件的附加过滤层。然而，可将附加过滤层置于箔的内表面附近或向内置于远离箔的位置，以便用作某些不需要的咖啡化合物的捕集件。
本发明的胶囊和系统的第二可能模式在图9和图10中示出。
在此模式中，胶囊1A包括具有底壁4和侧壁5的主体。侧壁5包括如前所述的扩大的基部部分31。
针对先前的模式所述的相对尺寸(H、H1、H2、H3、D1、D2)和相关比率适用于此情况，也适用于下一个实施方案。
与先前的模式的明显区别在于，盖3包括环形无孔或平坦的壁32，该壁界定由中央柔性可撕开的箔构件10覆盖的中央开口33，该中央柔性可撕开的箔构件由比环壁32的材料更柔性的材料制成。
因此，由侧壁5界定的腔室6包括由内缘9界定的较大开口8，该内缘部分地由壁32的环形部分覆盖，并且部分地由柔性可撕开的箔构件10覆盖。
凸缘7也存在，其可以是侧壁和/或环形壁32的一体部分。
胶囊的主体和/或盖可由以下物质形成：金属、聚合物(例如聚丙烯)、基于淀粉的材料(PLA-淀粉化合物)或它们的组合。
柔性箔可由铝和/或薄聚合物形成(如一般性所描述的那样或者如专门针对前述模式所描述的那样)。
可将箔密封到壁32和/或凸缘7的环形部分的外表面上。
如图10所示，当将胶囊插入饮料装置的提取单元中时，盖3被布置成以下列方式接触提取板21：中央开口33基本上与撕裂部分24匹配。因此，箔构件10覆盖撕裂部分24，并且在咖啡提取过程中，在胶囊中压力累积的作用下易于撕裂。
应当注意，中央开口33可具有分别比提取板的撕裂部分24的表面积和直径稍微大的表面积和/或直径。
在一个可能的方面，中央开口33被布置成具有开口表面积A3(在最内侧周缘36处测定)，使得腔室开口8的开口表面积A1相对于中央开口33的开口表面积A3的比率为至少2.0，优选地介于2.1和2.5之间，更优选地介于2.2和2.4之间，最优选地为约2.3。
本发明的胶囊的第三模式在图11和图12中示出。胶囊1B与先前的胶囊1A模式的不同之处在于，柔性提取箔构件10被密封到壁32和/或凸缘7的环形部分的内表面上。另一不同之处可在于，胶囊1B的底部4包括入口孔34和/或朝向腔室6向内取向的大凹陷部35。该凹陷部的尺寸可被设计成足够大且足够深，以能够容纳注水装置的刺穿元件(例如，刀片)，而不会刺穿胶囊的底壁。凹陷部还可覆盖有密封到底部4上的顶部可刺穿膜。当然，这些区别可单独地或以任何可能的组合交换到胶囊1或1A。
实施例：
所有提取测试均使用Nespresso流体系统执行。例如，液体咖啡提取物中咖啡油的剂量被用作提取不需要的化合物的单一指标(以下称为“EI”或提取指标)。
咖啡油的剂量使用近红外方法，该方法在700至2500nm的电磁辐射下测量分子键的吸光度。该方法使用由盖博仪器公司(Gerber Instruments AG)供应的FOSS XDS仪器和光谱记录软件(ISISscan NIR)。该测量是在同一装置上在相同提取系列提取的30个胶囊的合并提取物上进行的。咖啡提取物是在达到室温后进行测量。
实施例1-胶囊和提取板的尺寸：
为了进行比较，构建并测试了三种不同类型的胶囊，分别为胶囊A、B和C。
胶囊A为现有技术的市售胶囊，其被称为低容积的“短”胶囊，未进行扩大。
胶囊B为图8所示的另选大容积胶囊，其被称为“窄”胶囊。该胶囊具有未扩大的基部部分，但具有连续的筒形侧壁，并且比胶囊A具有更长的深度和更多的咖啡成分。
胶囊C为图1、图2和图6所示的本发明的胶囊，其被称为“大”胶囊，并且与胶囊A或B比较，其具有扩大的基部部分31和更大的开口表面积。
所有胶囊均具有由(平坦的)厚度为约40μm的铝制成的箔构件。
胶囊 腔室容积(mL) 开口直径D1(mm) 深度H(mm) 扩大部分H1(mm)
短胶囊A 14.5 30 28 0
窄胶囊B 19.4 30 37.7 0
大胶囊C 19.4 34 34.1 5.9
实施例2-胶囊B(窄胶囊)与胶囊C(大胶囊)的杯中咖啡平均结果：
在咖啡制备装置中分别从胶囊B(窄胶囊)和胶囊C(大胶囊)中提取25mL小容积的咖啡。为了进行比较，两个系统的提取板尺寸均被设计成撕裂部分24的直径为28mm。因此，胶囊B(窄胶囊)的比率A1:A2为约1.8，比率D1:D2为约1.07。胶囊C的比率A1:A2为约2.3，比率D1:D2为约1.2。
共混物R1由平均直径D4,3为275μm的烘焙并且研磨的咖啡制成。
不同咖啡重量的杯中咖啡结果在下表中示出(括号中为胶囊C
的结果)。
令人惊讶的是，胶囊C(大胶囊)的提取指标(IU)显著低于胶囊B。在咖啡重量较高的情况下，胶囊C的咖啡提取流程也更快。
在感官测试中，从这两种胶囊中提取的咖啡提取物在整体风味和烘焙风味的强度方面接近。
实施例3-胶囊C(大胶囊)的杯中咖啡平均结果：
在咖啡制备装置中从胶囊C(大胶囊)中提取25mL小容积的咖啡。
为了进行比较，测试了两种提取板。第一提取板的撕裂部分为28mm，被称为“小提取板”；第二提取板的撕裂部分为32mm，被称为“大提取板”。
“小”提取板的比率A1:A2为2.3，比率D1:D2为1.2。
“大”提取板的比率A1:A2为1.8，比率D1:D2为1.06。
共混物R2由平均直径D4,3为390μm的烘焙并且研磨的咖啡制成。
共混物K1由平均直径D4,3为275μm的烘焙并且研磨的咖啡制成。
两种不同的共混物R2(与实施例2和实施例3相同)和K1的数据和结果在下表中示出(括号中为胶囊C的结果)。
令人惊讶的是，具有较小撕裂部分直径(小提取板)的胶囊C具有显著较低的提取指标(EI)水平。
实施例4-现有技术胶囊(短胶囊)和胶囊C(大胶囊)的杯中咖啡平均结果
在咖啡制备装置中从胶囊A(短胶囊)和胶囊C(大胶囊)中提取25mL小容积的咖啡。
为了进行比较，这两个系统的提取板尺寸被设计成撕裂部分24的直径D2均为28mm。
共混物R1的结果在下表中示出。
在感官测试中，感知到与胶囊A相比，从胶囊C(大胶囊)中分配的咖啡提取物具有如下特点：
外观：奶泡颜色更深；
香味：更浓；
风味：更浓、更苦、烘烤风味更重、无不良风味；
质地：更醇。

Claims (21)

1.用于在咖啡制备装置中制备液体咖啡提取物且具有可撕开的提取箔构件(10)的单次使用咖啡胶囊(2)，所述咖啡制备装置包括提取单元(20)，所述提取单元包括提取室(22)，所述提取室由注水笼(23)和胶囊提取板(21)布置形成，所述注水笼用于向所述胶囊中注入水，而所述胶囊提取板包括具有多个撕裂构件(26)且撕裂表面积为A2的撕裂部分(24)，所述多个撕裂构件用于在所述胶囊中流体压力的作用下在所述提取箔构件(10)中形成咖啡流孔；
所述胶囊包括：
-杯状主体(2)，所述杯状主体包括容纳预定量烘焙并且研磨的咖啡的腔室(6)；所述腔室由底壁(4)和基本上呈管状的侧壁(5)限定；所述侧壁(5)结束于腔室开口(8)，所述腔室开口由所述侧壁(5)的在与所述底壁(4)相对的方向上的内周缘(9)界定，
-环形凸缘(7)，所述环形凸缘从所述侧壁的所述内周缘(9)向外延伸，以及
-盖(3)，所述盖覆盖所述开口(8)并至少部分地由所述可撕开的提取箔构件(10)形成；
其特征在于：
-所述胶囊的所述腔室(6)容纳至少6.9克烘焙并且研磨的咖啡，优选地容纳7.0至12.0克烘焙并且研磨的咖啡，并且
-所述腔室开口(8)被布置成具有开口表面积A1，使得所述开口表面积A1相对于所述咖啡制备装置的所述提取板的所述撕裂部分表面积A2的比率为至少2.0，优选地介于2.1和2.5之间，并且更优选地介于2.2和2.4之间，所述开口表面积A1是在所述内周缘(9)处测量。
2.根据权利要求1所述的咖啡胶囊，其中所述腔室开口(8)被构造成具有基本上呈圆形的外部界限并且具有直径D1，使得所述开口腔室直径D1相对于所述胶囊提取板(21)的圆形撕裂部分(24)的直径D2的比率D1:D2为至少1.10，优选地介于1.10和1.3之间，更优选地介于1.15和1.25之间，最优选地介于1.19和1.21之间。
3.根据权利要求1或2所述的咖啡胶囊，其中所述腔室(8)被构造成基本上呈圆形并且其直径D1为约34(+/-1.5)mm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的咖啡胶囊，其中所述胶囊的尺寸被设计成内部容积介于17mL和31mL之间，优选地介于18mL和28mL之间，最优选地为约20(+/-3)mL。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的咖啡胶囊，其中所述腔室开口(8)被构造成具有基本上呈圆形的外部界限并且具有开口直径D1；并且所述腔室的尺寸被设计成具有最大深度H，使得最大深度H与所述开口直径D1的比率为至少0.9，优选地介于0.9和1.2之间，最优选地为0.95至1.1。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的咖啡胶囊，其中所述侧壁(5)包括连接到所述底壁(4)的大致呈截顶圆锥或圆柱形的主部分(30)、以及结束于所述内周缘(9)的第二扩大的基部部分(31)；所述第二扩大的基部部分(31)相对于所述大致呈截顶圆锥或圆柱形的主部分(30)的延伸线(I)朝向所述提取箔构件(3)在径向方向(R)上形成所述腔室表面积的扩大。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的咖啡胶囊，其中所述扩大的基部部分(31)具有轴向高度H1，所述轴向高度形成的相对于所述腔室(6)的所述最大深度H的比率H1:H介于0.13和0.25之间，优选地介于0.14和0.2之间，最优选地为约0.17。
8.根据权利要求7所述的咖啡胶囊，其中所述底部部分(4)的高度H3被构造成使得所述底部部分(4)的高度与所述腔室的所述最大深度或高度H的比率H3:H介于0和0.2之间，更优选地介于0.05和0.15之间，最优选地介于0.1和0.13之间。
9.根据权利要求7或8所述的咖啡胶囊，其中所述腔室(6)的所述最大深度H为34.1(+/-1.5)mm，所述扩大的基部部分(31)的所述轴向高度H1为5.9(+/-1.5)mm，并且所述主部分(30)的所述轴向高度H2为24(+/-1.5)mm。
10.根据前述权利要求中任一项所述的咖啡胶囊，其中所述底部部分(4)在所述腔室(6)中形成平坦的横向表面或浅的凹形，例如筒形或圆顶形的容积。
11.根据前述权利要求中任一项所述的咖啡胶囊，其中所述盖(3)包括柔性可撕开的箔构件(10)，所述箔构件被密封到所述凸缘(7)上。
12.根据前述权利要求1至10中任一项所述的咖啡胶囊，其中所述盖(3)包括平坦的环形外壁部分(32)和中央柔性可撕开的箔构件(10)，所述平坦的环形外壁部分形成中央开口(33)；所述箔构件覆盖所述中央开口(33)，并由比所述环形外壁部分(32)的材料更柔性的材料制成。
13.根据前述权利要求中任一项所述的咖啡胶囊，其中所述提取箔构件(10)基本上由(平坦的)厚度介于20μm和50μm之间、优选地为约40(+/-5)μm的铝箔形成。
14.根据前述权利要求中任一项所述的咖啡胶囊，其中所述腔室(6)不含任何邻近或靠近所述箔构件的附加过滤层。
15.根据前述权利要求1至14中任一项所述的咖啡胶囊，其中所述腔室(6)包括邻近或靠近所述箔构件(10)的附加过滤层。
16.用于在咖啡制备装置中制备液体咖啡提取物且具有可撕开的提取箔构件(10)的单次使用咖啡胶囊(2)，所述咖啡制备装置包括提取单元(20)，所述提取单元包括提取室(22)，所述提取室由注水笼(23)和胶囊提取板(21)布置形成，所述注水笼用于向所述胶囊中注入水，所述胶囊提取板包括具有多个撕裂构件(26)的撕裂部分(24)，所述多个撕裂构件用于在所述胶囊中流体压力的作用下在所述提取箔构件(10)中形成咖啡流孔；所述胶囊包括：
-杯状主体(2)，所述杯状主体包括容纳预定量烘焙并且研磨的咖啡的腔室(6)；所述腔室由底壁(4)和基本上呈管状的侧壁(5)限定；所述侧壁(5)结束于腔室开口(8)，所述腔室开口由所述侧壁(5)的在与所述底壁(4)相对的方向上的内周缘(9)界定，
-环形凸缘(7)，所述环形凸缘从所述侧壁的所述内周缘(9)向外延伸，以及
-盖(3)，所述盖覆盖所述开口(8)并至少部分地由所述可撕开的提取箔构件(10)形成；
其特征在于：
-所述胶囊的所述腔室(6)容纳至少6.9克烘焙并且研磨的咖啡，优选地容纳7.0至12.0克烘焙并且研磨的咖啡，并且
-所述侧壁(5)包括连接到所述底壁(4)的大致呈截顶圆锥或圆柱形的主部分(30)以及结束于所述内周缘(9)的扩大的基部部分(31)；所述扩大的基部部分(31)相对于所述大致呈截顶圆锥或圆柱形的主部分(30)的延伸线(I)朝向所述提取箔构件(3)在径向方向(R)上形成所述腔室表面积的扩大。
17.根据权利要求16所述的胶囊(2)，其中所述扩大的基部部分(31)形成弯曲的台阶。
18.根据权利要求16或17所述的胶囊(2)，其中所述扩大的基部部分的高度(H1)介于3.0mm和6.5mm之间，优选地介于4.5mm和6.0mm之间。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的胶囊(2)，其中所述腔室(6)的最大深度H为34.1(+/-1.5)mm，所述扩大的基部部分(31)的轴向高度H1为5.9(+/-1.5)mm，并且所述主部分(30)的轴向高度H2为24(+/-1.5)mm。
20.用于生产液体咖啡提取物的系统，包括：
根据前述权利要求中任一项所述的单次使用胶囊(2)，以及
包括提取单元(20)的咖啡制备装置，所述提取单元包括：
-提取室(22)，用于接纳所述胶囊，
-注水笼(23)，用于向所述胶囊的所述腔室(6)内注入水，
-胶囊提取板(21)，用于在所述胶囊的所述提取箔构件(10)中形成咖啡流孔；
其中所述胶囊提取板(10)包括直径为A2的内部撕裂部分(24)和外部部分(28)，所述内部撕裂部分由凸起的多个撕裂构件(26)和凹下的流动通道网络(27)形成，所述凹下的流动通道网络使所述撕裂构件分开，所述外部部分围绕所述内部撕裂部分(24)延伸并形成相对光滑的非撕裂接纳表面，用于接纳所述箔构件的至少环形部分(33)。
21.根据权利要求1至19中任一项所述的胶囊的用途，所述胶囊用于包括提取单元(20)的咖啡制备装置，所述提取单元包括：
-提取室(22)，用于接纳所述胶囊，
-注水笼(23)，用于向所述胶囊的所述腔室(6)内注入水，
-胶囊提取板(21)，用于在所述胶囊的所述提取箔构件(10)中形成咖啡流孔；
其中所述胶囊提取板(10)包括直径为A2的内部撕裂部分(24)和外部部分(28)，所述内部撕裂部分由凸起的多个撕裂构件(26)和凹下的流动通道网络(27)形成，所述凹下的流动通道网络使所述撕裂构件分开，所述外部部分围绕所述内部撕裂部分(24)延伸并形成相对光滑的非撕裂接纳表面，用于接纳所述提取箔构件(10)的至少环形部分(33)。
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