CN108025865A - 用于分配浸泡饮料的机器的一次性胶囊 - Google Patents
用于分配浸泡饮料的机器的一次性胶囊 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种用于制备饮料的机器的一次性胶囊(100)，其中胶囊(100)包括：i)适于接收标准剂量的颗粒或微粒产品的杯形中空主体(110)，中空主体(110)包括在其中形成有通孔(114)的底部(111)和在其上形成有凸缘(113)的周壁(112)；ii)密封地固定在凸缘(113)上的盖(120)；iii)施加在中空主体(110)内的底部(111)以密封通孔(114)的薄膜(130)；iv)容纳在中空主体(110)中的插入件(200)，插入件(200)包括截头圆锥形圆盘状部分(210)和杆(220)，截头圆锥形圆盘状部分(210)的罩(212)内形成有多个通孔(213)，并且在截头圆锥形圆盘状部分(210)的腔中形成穿孔元件(214)，杆(220)截头圆锥形圆盘状部分(210)的顶部轴向延伸。插入件(200)可在组装或包装位置和开启位置之间轴向移动，在组装或包装位置，截头圆锥形圆盘状部分(210)搁置在中空主体(110)的底部(111)上并且杆(220)按压盖(120)向外变形，以及开启位置，杆(220)的自由端在轴向上被推进并且与凸缘(113)基本对齐，并且圆盘状部分(210)在底部(111)上是扁平的并且穿孔元件(214)与内薄膜(130)相抵触，从而撕开薄膜。插入件(200)还包括容纳在胶囊(100)的主体(110)中在靠近其凸缘边缘形成的座(116)中的不渗透液体的杯形元件(230)，杯形元件(230)包括中心孔(231)，其中杆(220)可滑动地安装在中心孔(231)中。
Description
本发明的技术领域
本发明通常涉及浸泡饮料(例如咖啡、茶、草药茶等)的制备，还涉及从一次性胶囊开始制备基于糖浆、液体和粉末浓缩物的饮料。本发明特别涉及用于分配这种饮料的机器的一次性的单剂量或多剂量胶囊。
背景技术
浸泡饮料的分配机器中使用的一次性胶囊含有颗粒或微粒形式的产品(例如，咖啡)。已知通过“浸泡”过程获得最终饮料，该过程包括使在压力和高温下供应的浸泡液体(通常为水)穿过含有颗粒或微粒产品的胶囊。从胶囊调出的富含颗粒或微粒产品的香味的浸泡液体是所需的饮料，其在分配机器内被适当地引导并从分配头分配到例如杯子中。
已知的一次性胶囊包括杯形的中空主体，其开口顶部设有凸缘，通常由不透气膜形成的盖施加在该凸缘上。该薄膜具有密封杯形体腔的功能，以允许超时保存其中包含的颗粒或微粒产品。
在浸泡过程中，将胶囊插入分配机器的浸泡室中，随后在杯形体底部和其顶部处用特殊穿孔构件穿孔，其被不透气膜密封。这样制作的孔允许浸泡液体流动通道胶囊从其一端穿到另一端。根据分配机器的类型，浸泡液体可以从杯形体的底部朝向顶部或以相反的方向流动。
由于从胶囊制备的浸泡饮料是在分配机器内被引导并且从分配头被分配到例如杯子中，即使不是不可能，也难以避免一个接一个地制备的不同饮料之间的味道污染，例如咖啡、茶和巧克力，因为存在每个浸泡循环后的饮料残留物。残留物通常残存在穿孔构件上以及也残留在分配头中形成的通道内。
为了克服这个缺点，已经开发了用于制备浸泡饮料的胶囊，其被封闭在胶囊中的特殊开启装置开启，利用由注入胶囊内的浸泡液体施加的压力。浸泡饮料直接从胶囊离开分配机器而不与通道相互作用，从而避免了不同饮料间的任何可能的味道污染。
在欧洲专利EP 1472156 B1中描述了这种胶囊的示例。胶囊包括容纳颗粒或微粒产品的封闭腔和适于允许胶囊开启的装置，其中由于开启装置和封闭腔的密封膜之间的相对运动而获得开口。相对运动是由注射浸泡液体时在腔内发生的压力增加引起的。根据一个实施例，开启装置包括多个安装在容纳于腔密封膜下方的胶囊底部的支撑盘上的尖锐元件。一旦穿透薄膜，从腔出来的浸泡饮料通过在密封膜和尖锐元件之间形成的通道，并聚集在形成分配开口的胶囊的底部。特别地，超过压力阈值，发生相对运动，其允许克服由开启装置以及密封薄膜所相对的(opposed)机械阻力。
这种类型的胶囊的问题在于难以准确预测发生胶囊开启的压力阈值。内部压力事实上取决于密封膜的结构、其厚度及其制造材料、以及受制造公差影响的尖锐元件的形状和尺寸。
开启装置启动时的压力阈值的可变性决定了浸泡液体流过容纳在胶囊中的产品的可变性，这导致浸泡饮料具有可变的感官特性并且可能不被使用者所欣赏。
国际公布WO 2012/121597 A1中描述了用于制备浸泡饮料的胶囊的另一个示例，其允许浸泡饮料从分配机器直接从胶囊分配而不与相配的分配通道相互作用，从而避免不同饮料之间的任何可能的味道污染。
该胶囊包括适于接收标准(measured)剂量的颗粒或微粒产品的杯形体。杯形体包括周壁和具有截头圆锥形状的底壁，其形成多个通孔。杯形体的顶部由固定在周壁凸缘上的盖密封和底部由设置在底壁下面的薄膜密封，从而暴露于杯形体的外部。
在朝向密封杯形体的薄膜的底壁表面上形成一个或多个切割元件。在底壁的相对表面上形成有延伸到盖的柱状元件。柱状元件是中空的并且在其朝向盖的自由端处形成多个缺口。
国际公布WO2012/121597 A1中描述的胶囊被配置为插入机器的浸泡室中用于制备浸泡饮料。该机器的注射器针头刺穿对应于柱状元件的腔的盖，由此浸泡液体填充该腔并且通过形成在柱形元件自由端的缺口流出到胶囊的杯形体的腔中。注射器针头与与盖的穿孔同时压制柱状元件的成形元件相关联，从而使其相对于杯状体的周壁移动并使其底壁朝向密封杯形体薄膜变形。形成在底壁上的切割元件刺穿薄膜，然后允许浸泡液体流出胶囊主体。
根据胶囊的一个实施例，标准剂量的颗粒或微粒产品可以封闭在靠近底壁的杯形体内应用的环形过滤器与具有环形形状的可液体渗透或穿孔的薄膜之间。可液体渗透或穿孔的薄膜在其内圆周处被固定到柱状元件上，并在其外圆周处被固定到底壁和盖之间沿轴向的中间位置处的周壁上。
这种类型的胶囊允许机械地从其内部开启胶囊，而不依赖于注入容纳在胶囊主体中产品的浸泡液体施加的预定压力阈值。
可就一些组件/部件的布置以及柱状元件和底壁在轴向上的移动，改进胶囊的构造。
发明内容
因此，本发明提出并解决的技术问题是提供一种用于浸泡饮料以及基于糖浆、液体和粉末浓缩物的饮料的分配机器的一次性胶囊，其允许克服上述的参考先前技术的缺点。
该问题被根据权利要求1的一次性胶囊解决。本发明的优选特征是从属权利要求的目的。
基于本发明的解决方案的想法是实现一种胶囊，该胶囊具有容纳在腔中的开启装置，腔被顶盖薄膜和底部内薄膜密封，其中开启装置包括可在组装或包装位置和开启位置之间轴向移动的插入件，在组装或包装位置，它和其截头圆锥形部分搁置在胶囊腔的底部，并用其杆压住胶囊的顶盖薄膜，从而使顶盖薄膜向外变形，在开启位置，通过作用于杆使插入件沿轴向朝胶囊腔的底部移动，并且在其截头圆锥形部分中形成的多个穿孔元件与底部内薄膜相抵触，从而将其撕开。
类似于上文所述的国际公开WO 2012/121597 A1中描述的胶囊，由于施加在插入杆上的推力以及由于形成穿孔元件有插入件截头圆锥形部分的随后的变形根据本发明的胶囊的开启从内部机械地发生。
相对于设置有由浸泡液体的压力液压致动的开启装置的一次性胶囊，根据本发明的胶囊没有任何开启装置的压力阈值，因此提供了确保产生的饮料的恒定感官特性的优点。
容纳在胶囊主体中并且包括杆和截头圆锥形部分的插入件的提供导致胶囊具有比国际公开WO 2012/1215597 A1中描述的胶囊明显更简易的结构。本发明的胶囊的插入件实际上是独立的部件，其可以通过已知的注射成型工艺与胶囊主体分开制造，这允许维持胶囊主体的简单杯形，其可以通过注射成型的方式被类似地制造。
相反，根据国际公开WO 2012/1215597 A1的包括中空柱(即杆)和截头圆锥形的穿孔的底壁胶囊的整体形状需要更复杂和昂贵的注射模具。
此外，截头圆锥形底部与胶囊主体的周壁之间的直接连接使得整个结构相当坚硬，因此一方面会削弱底壁的平整能力，以便撕开密封胶囊主体的薄膜，并且另一方面，阻碍了柱的轴向移动，其可能会横向弯曲。
根据本发明的胶囊的插入件还包括杯形元件，该杯形元件容纳在腔内靠近其凸缘边缘形成的座中的胶囊中。杯形元件设置有中心孔，插入杆可滑动地安装在中心孔中。中心孔允许在组装或包装期间将插入件正确地定位在胶囊主体内并引导它，以便于促进其朝向开启位置轴向运动。
插入杆和杯形元件的孔被构造成在组装或包装状态下实现紧密连接，由此杯形元件将胶囊主体的腔分成两部分，在杯形元件和胶囊主体的底部之间的下部和在杯形元件和盖之间的上部，在下部中容纳有颗粒或微粒产品，在下部中可以在组装或包装操作期间有利地添加第二产品(例如奶粉或更普遍地另一种饮料成分)。
在组装或包装位置，从杯形元件中形成的孔突出的杆部分具有减小的横截面积，从而允许浸泡液体在胶囊开启位置的流通，以及允许从用于制备饮料的腔的上部到下部的可能的第二产品的流通。
根据本发明的优选实施例，插入件的截头圆锥形部分包括多个在其罩中以浮雕形式(in low relief)形成的圆周凹槽。该特征提供了缓解截头圆锥体部分的扁平化(flattening)和插入杆的轴向移动，从而便于冲压密封胶囊主体底部的底层膜的优点。
本发明提供的另一个优点是由于可以将基础产品和适于完成饮料的配料(二氧化碳添加剂)放置在胶囊腔的两个部分，因此具有其插入件的胶囊不仅可用于制备浸泡形式的饮料，而且可用于制备基于糖浆、液体和粉末浓缩物的饮料。
本发明的其它优点、特征和使用模式将通过以下以非限制性实例方式给出的实施例的详细描述而变得清楚。
附图简述
参考附图中的图，其中：
-图1和2分别是根据本发明的胶囊的透视俯视图和透视仰视图；
-图3是图1的胶囊的透视分解图；
-图4和5分别是根据本发明的胶囊的插入件的透视俯视图和透视仰视图；
-图6和7分别是示出根据本发明的胶囊的插入件的组装和开启位置的透视俯视图，示出的胶囊没有其盖；
-图8和9示出根据本发明的胶囊的插入件的组装和开启位置的纵向截面图。
优选实施例的详细描述
首先参考附图1至5，根据本发明的一次性胶囊通常由附图标记100表示。
胶囊100包括适于接收标准剂量的颗粒或微粒产品(例如咖啡粉)和液体浓缩物(如糖浆)的杯形中空主体110。中空主体110包括底部111，在其周边上形成凸缘113的周壁112。杯形中空主体110由固定在凸缘113上的盖120密封，例如由多层材料制成的薄膜，该薄膜具有密封中空主体110的腔的功能，以允许超时保存容纳其中的颗粒或微粒产品。
通孔114形成在底部111中，用于分配从颗粒或微粒产品可获得的浸泡饮料，例如具有圆形横截面的开口。
在所示实施例中，通孔114具有漏斗形状，其有助于浸泡饮料的流出，并且通过多个径向挡边115来加强。
通孔114由薄膜130密封，薄膜130施加在中空主体110内的底部111上的并且由例如多层材料制成，薄膜130和其周壁112和盖120限定适于保存颗粒或微粒产品的密闭室。
胶囊100还包括容纳在其主体110中的插入件200。插入件200从中空主体110的底部111轴向延伸到盖120。
插入件200包括截头圆锥形的圆盘状部分210，该圆盘状部分210具有周缘211和罩212，周缘211用于接触胶囊100的主体110的底部111，在罩212中形成多个通孔213以允许浸泡液体的流动。通孔213优选为圆形或多边形，例如图4所示的正方形。
截头圆锥形部分210还包括一个或多个从其凹部轴向突出的穿孔元件214。在所示的实施例中，穿孔元件214以例如尖锐的翅片的形式被布置，以形成其中心与截头圆锥形部分210的轴线重合的星形。
插入件200还包括杆220，杆220从截头圆锥形圆盘状部分210的顶部轴向伸出，因而从相对于穿孔元件214的相反侧伸出。
在胶囊100的组装配置中，插入件的截头圆锥形圆盘状部分210的周缘211搁置在胶囊100的主体110的底部111上，使得穿孔元件214面向密封底部111的薄膜130。插入件被构造成在如图6和8所示的胶囊100的组装或包装状态下，使得穿孔元件214靠近薄膜130而不与其接触。在图6和8所示的相同的组装或包装状态下，在轴向的相对端，杆220伸出超过凸缘边缘113，由此其自由端促使盖为凸形或圆顶形状。
现在特别参照图6至9，将描述胶囊100允许注入容纳在其内部的产品的浸泡和饮料的分配的后续开启步骤。
如上所述，在胶囊的组装或包装配置中，杆220的构造使得其自由端推动盖120并使其为凸形或圆顶形状。此外，仍然在组装或包装配置中，插入件200的圆盘状部分的穿孔元件214靠近密封胶囊100的底部111的薄膜130而不与其接触。
已知的是，在将胶囊放置在用于分配浸泡饮料的机器的浸泡室中之后，腔紧密闭合以将胶囊通常锁定在其凸缘边缘处。封闭阶段直接压缩和穿孔盖，或者在封闭阶段后立即通过一个或多个穿孔元件压缩和穿孔盖以允许注入浸泡液体。
可以理解的是，由于上述胶囊100和插入件200的构造，盖120的压缩导致杆220在轴向上的位移，这导致平整的圆盘形截头圆锥形部分210的变形，从而使其上形成的穿孔元件214朝向薄膜130，薄膜130因此被撕开。因此胶囊100既在盖120处也在薄膜130处被开启，并且因此可以允许浸泡液体的流动。
换句话说，插入件200可在组装或包装位置和开启位置之间轴向移动，在组装或包装位置处，它通过其杆220按压胶囊100的盖120向外变形，在开启位置处，杆220的自由端在轴向上被推进并且与凸缘113基本对齐，并且圆盘状部分210抵靠底部111变形，特别是在其上平整变形，并且穿孔元件214与薄膜130相抵触，从而撕开薄膜。
为了促进圆盘状截头圆锥形部分210的扁平化，其在组装状态(即未变形)中的直径小于胶囊100的底部111的直径，从而限定相对于周壁适于容纳处于平整状态的圆盘状截头圆锥形部分210的间隙，其中它的直径稍大于未变形状态的直径。
此外，仍为促进圆盘状截头圆锥形部分210的扁平化，多个周向凹槽215有利地在其罩212中以浮雕形式形成。
应该理解的是，不同于由于由浸泡液体施加的压力(即水压)而开启的已知胶囊(例如欧洲专利EP 1472156 B1中公开的胶囊)，根据本发明的胶囊100被机械地开启并且特别独立于浸泡液体的流动。事实上，胶囊100开启发生在浸泡室关闭时，在将浸泡液体注入其中之前。
插入件200还包括容纳在胶囊100的主体110中的不渗透液体的杯形元件230，该杯形元件230容纳在靠近其凸缘边缘形成的座116中。杯形元件230包括中心孔231，其中杆220可滑动地安装。
中心孔231允许在组装或包装期间将杆220正确地定位到胶囊100的主体110中，并且轴向引导杆220促进其从组装位置移动到开启位置。
考虑到用于制备浸泡饮料的机器的浸泡组的闭合杆通常枢转到胶囊座的旁边，使得在闭合步骤期间胶囊的盖受到适于推动杆220的轴向载荷以及可能弯曲杆220从而阻碍其轴向运动的横向载荷，因此杯形元件230执行的引导功能特别重要。通过为靠近胶囊100的盖120设置的杆220提供轴向引导，因此可以最小化杆220的弯曲问题并且确保其正确操作。
插入件200的杯形元件230的杆220和孔231具有基本相同的直径，以实现胶囊100的组装或包装配置中的紧密联接。
因此，杯形元件230将胶囊100的主体110的腔分成两部分，在杯形元件230和底部111之间的下部和在杯形元件230和盖120之间的上部，下部容纳有颗粒或微粒产品，上部在包装期间可以有利地插入第二产品或成分(例如奶粉或其他物质)。
在组装结构中从杯形元件230的孔231突出的杆220的端部反而具有相对于与孔231接合的杆220的部分减小的横截面面积，因此允许浸泡液体和可能的第二产品从腔的上部通路到下部，用于在胶囊的开启配置中浸泡饮料。
特别参照图4和5，在所示实施例中，杆220的端部例如由多个挡边221形成，该多个挡边221限定了径向腔222，当插入件200处于开启位置时浸泡液体可以流过该径向腔222。图6至9分别示意性地示出处于组装位置和开启位置的插入件200。图9的纵向截面的箭头示意性地示出了通过中空主体110的腔的浸泡液体的路径。
可选地，杆220的端部可以包括多个径向凹槽。
仍然可选地，杆220的端部可具有锥形形状，例如截头圆锥形状。
这里已经参照其优选实施例公开了本发明。应该理解的是，可以存在与由下面提出的权利要求的保护范围所定义的相同发明构思有关的其他实施例。
Claims (7)
1.一种用于制备饮料的机器的一次性胶囊(100)，其特征在于，所述胶囊(100)包括：
i)适于接收标准剂量的颗粒或微粒产品的杯形中空主体(110)，所述中空主体(110)包括在其中形成有通孔(114)的底部(111)和在其上形成有凸缘(113)的周壁(112)；
ii)密封地固定在所述凸缘(113)上的盖(120)；
iii)施加在所述中空主体(110)内的所述底部(111)以密封所述通孔(114)的薄膜(130)；
iv)容纳在所述中空主体(110)中的插入件(200)，所述插入件(200)包括截头圆锥形圆盘状部分(210)和杆(220)，截头圆锥形圆盘状部分(210)的罩(212)内形成有多个通孔(213)，并且在截头圆锥形圆盘状部分(210)的腔中形成有穿孔元件(214)，杆(220)从所述截头圆锥形圆盘状部分(210)的顶部轴向延伸，
其中所述插入件(200)可在组装或包装位置和开启位置之间轴向移动，在组装或包装位置，所述截头圆锥形圆盘状部分(210)搁置在所述中空主体(110)的底部(111)上并且所述杆(220)按压所述盖(120)向外变形，在开启位置，杆(220)的自由端在轴向上被推进并且与所述凸缘(113)基本对齐，并且所述圆盘状部分(210)在底部(111)上是扁平的并且所述穿孔元件(214)与内薄膜(130)相抵触，从而撕开薄膜，
并且其中所述插入件(200)还包括容纳在所述胶囊(100)的所述主体(110)中在靠近其凸缘边缘形成的座(116)中的不渗透液体的杯形元件(230)，所述杯形元件(230)包括中心孔(231)，其中所述杆(220)可滑动地安装在中心孔(231)中。
2.根据权利要求1所述的胶囊(100)，其特征在于，所述杯形元件(230)的所述杆(220)和所述孔(231)具有相同的直径，使得它们在所述组装或包装位置中实现紧密联接，并且其中所述杆(220)包括具有减小表面积的横截面的端部，所述端部在所述组装或包装位置从所述孔(231)突出。
3.根据权利要求2所述的胶囊(100)，其特征在于，所述杆(220)的所述端部由限定腔(222)的多个径向挡边(221)组成，当所述插入件(200)处于开启位置时，浸泡液体可通过所述径向挡边(221)流动。
4.根据权利要求2所述的胶囊(100)，其特征在于，所述杆(220)的所述端部包括多个径向凹槽。
5.根据权利要求2所述的胶囊(100)，其特征在于，所述杆(220)的所述端部为截头圆锥形。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的胶囊(100)，其特征在于，在未变形的组装或包装状态下所述插入件(200)的所述截头圆锥形圆盘状部分(210)的直径小于所述胶囊主体(110)的底部(111)的直径。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的胶囊(100)，其特征在于，多个圆周凹槽(215)在所述插入件(200)的所述截头圆锥形圆盘状部分(210)的罩(212)中以浮雕形式形成。
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