CN108463418A - 用于分配冲泡饮料的机器的一次性胶囊 - Google Patents

用于分配冲泡饮料的机器的一次性胶囊 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于分配冲泡形式饮料机器的单剂量胶囊(100)，所述胶囊(100)包括杯形主体(110)和不透气膜(120)，该杯形主体适于容纳一剂微粒状或颗粒状或浓缩液体的形式的产品，以及不透气膜限制在所述杯形主体(110)的开口顶部。杯形主体(110)由通过共注模工艺制造的复合层材料制成，所述复合层包括由结构材料制成的内层和外层，以及由阻挡材料制成的中间层，其适于防止氧气从外部环境通到杯形主体的内部。本发明还涉及单剂量胶囊的包装方法。

Description

用于分配冲泡饮料的机器的一次性胶囊
技术领域
本发明总体上涉及始于胶囊，特别是用于分配冲泡饮料的机器用的单剂量胶囊等冲泡形式的热饮(诸如咖啡、茶、草药茶等)的制备。
背景技术
用于冲泡饮料分配的机器中使用的单剂量胶囊包含颗粒状或微粒状的产品，例如咖啡。已知通过“冲泡”过程获得饮料，通过具有颗粒状产品的胶囊被在高温压力下供给的冲泡液(通常为水)穿过。从胶囊中出来的冲泡液富有颗粒状产品的香味，并形成所需的饮料，该饮料适当地在分配机器内引导并从其分配头供应至例如杯子中。
已知的单剂量胶囊包括杯形主体，其开口顶部被不透气的膜气密封闭，这具有允许呈颗粒状产品保存一段时间，同时防止其逸出的功能。
在冲泡过程中，将胶囊装入冲泡室中，随后用特殊的穿孔器在杯形主体底部和顶部穿孔，顶部由不透气的膜气密封闭。如此制造的孔允许液体流从杯的一端通到杯的相对端。根据分配机器的类型，液体可以从杯形主体的底部朝向顶部或以反向前进。
因此，每个分配机器需要特定类型的单剂量胶囊。
发明内容
因此，本发明提出并解决的技术问题是提供一种适用于由不同类型的分配冲泡饮料的机器加工的单剂量胶囊，以及用于其包装的方法。
所述目的通过单剂量胶囊和包装方法实现，其主要特征分别在权利要求1和权利要求18中详细说明，而其他特征在其余权利要求中详细说明。
本发明的解决方案的想法是制造复合层材料的单剂量胶囊的杯形主体，该复合层材料包括由结构材料(例如聚丙烯)制成的内层和外层以及由阻挡材料(例如乙烯-聚乙烯醇的共聚物)制成的中间层，其适于防止氧气从外部环境通入杯形主体中。由于这种构造，有可能获得单剂量胶囊固有地防止氧气通过，而不需要求助于专用于该目的的昂贵的特殊包装。因此，根据本发明的单剂量胶囊的包装比已知的单剂量胶囊包装更简单和便宜。
基于这种杯形主体，单剂量胶囊是以特定方式包装和构造的，即根据其目标机器的类型而定制的。为此目的，采用了用于密封开口顶部以及用于密封形成在杯形主体的底壁中的可能的贯穿开口的材料的不同组合，底壁的密封由一些类型的分配机要求。
由于材料的特定组合的选择，可以通过本发明的包装方法获得的单剂量胶囊可以被构造成使得冲泡液体沿着从顶部到底部穿过胶囊、以相反的方向穿过胶囊，或者中性的在两个方向中的任何一个方向。
本发明提供的另一个优点是单剂量胶囊可以构造为含有或者颗粒状或者微粒状产品，以及浓缩液体产品(如糖浆)。
通过以下非限制性示例给出的其一些实施例的详细描述，本发明的其他优点、特征和实施模式将变得清楚。
附图说明
将参考附图中的图，其中：
-图1是根据本发明的方法制造的第一类型的单剂量胶囊的组件透视图；
-图2是沿着穿过图1的II-II线并穿过单剂量胶囊的轴线的平面截取的纵向剖视图；
-图2a和2b示出了图2的两个细节；
-图3至5是分解透视图，示出了根据本发明的方法获得的三种不同类型的单剂量胶囊。
具体实施方式
参照附图，根据本发明的单剂量胶囊通常指示为标号100。
单剂量胶囊100包括具有底壁111和侧壁112的杯形主体110。侧壁112的外围边缘在杯形主体110的顶部限定了开口，该开口适用于允许引入预定量的颗粒状或微粒状产品(例如咖啡粉)，或者引入浓缩液(如糖浆)的形式。
沿着侧壁112的外围边缘形成凸缘113，该凸缘113允许安装不透气薄膜120，该薄膜120适合在胶囊100内部密封容纳在其内的产品(未示出)，其为颗粒状或微粒状产品或浓缩液。
根据本发明，杯形主体110由多层材料制成，所述多层材料包括由结构材料(诸如聚丙烯)制成的内层和外层，以及由能够防止氧气从外部环境进入杯形主体通过的阻挡材料制成的中间层。适合用于本发明的具有阻隔功能的材料(例如乙烯-聚乙烯醇的共聚物)以首字母缩略词EVOH得知。
根据本发明，由多层材料制成的杯形主体通过结构材料和阻挡材料的特殊共注射工艺获得，该工艺使用如欧洲专利EP1426160B1所公开的具有同轴通道的注射器喷嘴。在这样的工艺中，阻挡材料通过喷嘴的中央通道注入，而结构材料通过与中央通道同轴的通道注入，使得阻挡材料的“芯”由结构材料的“外皮”包围形成流体。
如上文所述的使用通过结构材料和阻挡材料共注射获得的多层材料允许使单剂量胶囊固有地防止氧气通过，而不需要求助于专用的昂贵的特殊包装。因此，根据本发明的单剂量胶囊的包装比已知的单剂量胶囊更简单和持久。
根据本发明的一个实施例，密封杯形主体110顶部的不透气膜120可以由包含聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的第一层121、铝制的第二层122和聚丙烯(PP)制成的第三层123的多层或复合层材料制成，该第一层121的厚度优选地包含在10和15微米之间，该第二层122的厚度优选地包含在35和40微米之间，该第三层123的厚度大约为20微米。
在图2a的详细视图中示意性地示出了层121、层122和层123。为了清晰和表示简单，每个层的厚度有意地大于真实层的厚度。
如图2a所示，在单剂量胶囊的组装构造中，由聚丙烯制成的第三层123与杯形主体110的凸缘113配合，从而允许通过热封将膜120组装在后者上。
膜120密封杯形主体110的顶部的上述构造是有利的，因为其允许通过分配机器的穿孔装置容易地对其穿孔。铝实际上是一种易于穿孔的材料。在铝层上施加由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的层的准备(provision)允许在饮料的冲泡步骤期间在压力下水通过期间为膜120提供良好的抗撕裂性。因此，在冲泡过程中孔的尺寸基本上保持不变，并且最小化膜的失效的风险和相关产品从装配在分配机器冲泡室中的胶囊损失的风险。
可替代地，膜120可以由多层(polylaminate)或复合层(multilayer)制成，所述多层或复合层包括具有厚度优选包含在10至15微米之间的EVOH改进的聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的第一层、厚度优选包含在10至15微米之间的聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的第二层，以及由厚度约为30微米的聚丙烯制成的第三层。
仍然可替代地，膜120可以由复合层制成，该复合层包括厚度优选包含在35至40微米之间的由铝制成的第一层和厚度约为20微米的由聚丙烯制成的第二层。
在任何情况下，聚丙烯层总是布置成与杯形主体接触以允许膜120的热封。
根据本发明的实施例，杯形主体110可以有利地设置有形成在底壁111中的通孔114。该开口优选地布置在底壁111的中心位置并且由附接到杯形主体110的外部并且固定到其上的不透气膜130密封。
膜130可以有利地由复合层制成，所述复合层包括由铝制成的优选具有包含在35至40微米之间厚度的第一层131和由聚丙烯制成具有约20微米厚度的第二层132。在胶囊100的组装构造中，由聚丙烯制成的第二层132与杯形主体110的底壁111的外表面配合，因此允许膜130的热密封。
在底壁111中设置开口114允许从杯形主体110消除注射成型件的注入点所处的部分。实际上，由于制造原因，杯形主体110的这部分通常具有比其他部分(例如侧壁112或凸缘113)略大的厚度，并且通常呈现注入口的残留物。因此，在使胶囊100在其中心的底壁111实现穿孔的分配机器中，胶囊的打开需要高的穿孔力和适合于该目的的穿孔装置。相反，通过消除杯形主体110的底壁111的中央部分并通过密封由膜130获得的开口114，可以将根据本发明的单剂量胶囊100使用在具有不同的穿孔装置的大多数类型的分配机器中。
根据本发明的胶囊还可以包括布置在杯形主体110的底壁111上的过滤器140,优选由纸制成。过滤器140具有一旦被穿孔防止产品从单剂量胶囊中漏出的功能，从而执行饮料的冲泡步骤。
杯形主体110的底壁111可以包括多个径向肋115，过滤器140布置在该径向肋115上。相应地，过滤器140与底壁111间隔开。
为了允许从模具中取出杯形主体110，模具具有大致截头圆锥形的几何形状。为了便于将过滤器140定心到底壁111上，侧壁112可以有利地包括多个平行于杯形主体110的轴线A的纵向肋116。
应该认识到，上述材料的不同组合允许制造多个适于与不同类型的分配冲泡饮料机器一起使用的单剂量胶囊(即根据特定要求定制的胶囊)，其解决了本发明根本的技术问题。这种单剂量胶囊共享相同的杯形主体。
根据本发明的包装方法提供以下步骤：
(a)提供由复合层材料制成并通过共注模工艺获得的杯形体，所述复合层材料包括由结构材料制成的内层和外层以及由阻挡材料制成的中间层，所述中间层适于防止氧气通过，每个所述单剂量胶囊共用所述杯形主体；
(b)基于用于分配冲泡形式饮料的特定机器，通过选取以下操作组之一，构造每个胶囊：
(b1.1)刺穿杯形主体的底壁；
(b1.2)通过包括由铝制成的层和由聚丙烯制成的层的多分子层密封由此获得的开口；
(b1.3)在底壁上设置过滤器；
(b1.4)用标准剂量的颗粒状或微粒状或浓缩液形式的产品填充杯形主体；
(b1.5)用不透气膜密封杯形主体的顶部开口，所述膜是多层。
(b2.1)用标准剂量的颗粒状或微粒状或浓缩液形式的产品填充杯形主体；
(b2.2)用不透气膜密封杯形主体的顶部开口，所述膜为复合层，包括由铝制成的第一层和由聚丙烯制成的第二层。
(b3.1)刺穿杯形主体的底壁；
(b3.2)通过复合层密封由此获得的开口，复合层包括由铝制成的层和由聚丙烯制成的层；
(b3.3)在底壁上设置过滤器；
(b3.4)用标准剂量的颗粒状或微粒状或浓缩液形式的产品填充杯形主体；
(b3.5)用不透气膜密封杯形主体的顶部开口，所述膜为复合层，包括由铝制成的第一层和由聚丙烯制成的第二层。
在步骤(b1.5)中密封杯形主体的顶部的多层材料可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯的第一层、铝的第二层和聚丙烯的第三层，其中聚对苯二甲酸乙二醇酯的第一层的厚度优选地包含在10和15微米之间，铝的第二层的厚度优选地包含在35和40微米之间，并且聚丙烯的第三层的厚度约为20微米。
可替代地，在步骤(b1.5)中密封杯形主体的顶部的多层材料可以包括EVOH改进的聚对苯二甲酸乙二醇酯的第一层、聚对苯二甲酸乙二醇酯的第二层和聚丙烯的第三层，其中EVOH改进的聚对苯二甲酸乙二醇酯的第一层的厚度包含在10和15微米之间，聚对苯二甲酸乙二醇酯的第二层的厚度包含在10和15微米之间，并且聚丙烯的第三层的厚度约为30微米。
在步骤(b1.2)和(b3.2)中，密封杯形主体底壁上开口的复合层包括厚度优选包含在35至40微米之间的铝的第一层和厚度优选地约为20微米的聚丙烯的第二层。
在步骤(b2.2)和(b3.5)中，密封杯形主体顶部的复合层包括厚度优选包含在35至40微米之间的铝的第一层和厚度优选地约为20微米的聚丙烯的第二层。
用根据本发明的单剂量胶囊100实现的饮料冲泡工艺需要以已知方式通过分配机械各自的穿孔机对杯形主体110的膜120和底壁111穿孔。当在底壁111上形成开口114时，替代地需要穿孔膜130。
依据分配机器的类型，在高温压力下提供的冲泡液体可以例如从杯形主体110的顶部流入到底部或反向流动。
根据步骤(a)和(b1.1)至(b1.5)制成的单剂量胶囊被配置为使得杯形主体110的顶部用作冲泡液体的入口和设置在底壁上的开口114用作冲泡饮料的出口。这种类型的胶囊在图3的分解图中示出，其中冲泡流体的流动通过箭头示意性地示出。
根据步骤(a)和(b2.1)至(b2.2)制造的单剂量胶囊构造成使得杯形主体110的底部(由合适的穿孔器穿孔)用作冲泡液体的入口，且杯形主体110的顶部用作冲泡饮料的出口。在这种类型的分配中，胶囊布置在相对于根据步骤(a)和(b1.1)至(b1.5)制造的胶囊位置基本颠倒的位置；在该位置上，关闭顶部开口的不透气膜以已知的方式与安装在分配机器的冲泡室中的分配盘相互作用。这种类型的胶囊在图4的分解图中示出，其中冲泡流体的流动通过箭头示意性地示出。
根据步骤(a)和(b3.1)至(b3.5)制造的单剂量胶囊被构造成使得形成在底壁111上的开口114和杯形主体的顶部开口110可以或者用作冲泡液体的入口，或者用作冲泡饮料的出口。这种类型的胶囊在图5的分解图中示出，其中冲泡流体的流动通过箭头示意性地示出。
这里参考其优选实施例描述了本发明。应该理解的是，可能存在与如下列出的权利要求的保护范围所限定的相同发明构思有关的其他实施方式。

Claims (26)

1.一种用于分配冲泡形式饮料的机器的单剂量胶囊(100)，其特征在于，所述胶囊(100)包括杯形主体(110)和不透气膜(120)，所述的杯形主体(110)适于容纳一剂颗粒状或微粒状或浓缩液体形式的产品，所述的不透气膜(120)被限制在所述杯形主体(110)的开口顶部，其中所述杯形主体(110)由复合层材料制成，所述复合层材料包括由结构材料制成的内层和外层以及由阻挡材料制成的中间层，其适于防止氧气从外部环境通到杯形主体的内部，并且其中所述复合层材料通过所述结构材料和所述阻挡材料的共注模工艺获得。
2.根据权利要求1所述的单剂量胶囊(100)，其特征在于，所述结构材料是聚丙烯并且所述阻挡材料是乙烯-聚乙烯醇的共聚物。
3.根据权利要求1或2所述的单剂量胶囊(100)，其特征在于，所述不透气膜(120)由多层制成，所述多层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的第一层(121)、铝制成的第二层(122)和聚丙烯制成的第三层(123)。
4.根据权利要求3所述的单剂量胶囊(100)，其特征在于，所述第一层(121)具有包含在10和15微米之间的厚度，所述第二层(122)具有包含在35和40微米之间的厚度，所述第三层(123)具有约20微米的厚度。
5.根据权利要求1或2所述的单剂量胶囊(100)，其特征在于，所述不透气膜(120)由多层制成，所述多层包括由EVOH改进的聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的第一层、聚乙烯对苯二甲酸酯制成的第二层和聚丙烯制成的第三层。
6.根据权利要求5所述的单剂量胶囊(100)，其特征在于，所述第一层具有包含在10-15微米之间的厚度，所述第二层具有包含在10-15微米之间的厚度，所述第三层具有约为30微米的厚度。
7.根据权利要求1或2所述的单剂量胶囊(100)，其特征在于，所述不透气膜(120)由复合层制成，所述复合层包括由铝制成的第一层和由聚丙烯制成的第二层。
8.根据权利要求7所述的单剂量胶囊(100)，其特征在于，所述第一层具有包含在35-40微米之间的厚度，并且所述第二层具有约为20微米的厚度。
9.根据权利要求7或8所述的单剂量胶囊(100)，其特征在于，所述胶囊被构造成使得冲泡液体通过在分配机器的冲泡室内钻孔而在杯形主体(110)的底壁(111)形成的开口进入，并且通过杯形主体(110)的顶部离开。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的单剂量胶囊(100)，其特征在于，所述杯形主体(110)包括形成在其底壁(111)中的开口(114)，所述开口(114)被施加在杯形主体(110)外侧并固定其上的不透气膜(130)密封。
11.根据权利要求10所述的单剂量胶囊(100)，其特征在于，所述不透气膜(130)是复合层，所述复合层包括由铝制成的第一层(131)和由聚丙烯制成的第二层(132)。
12.根据权利要求11所述的单剂量胶囊(100)，其特征在于，所述第一层(131)的具有包含在35-40微米之间的厚度，所述第二层(132)具有约为20微米的厚度。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的单剂量胶囊(100)，其特征在于，所述胶囊的顶部由多层封闭，并且其中所述胶囊被构造成使得所述杯形主体(110)的顶部用作冲泡液体的入口，且形成在杯形主体(110)的底壁(111)中的开口(114)用作冲泡液体的出口。
14.根据权利要求10至12中任一项所述的单剂量胶囊(100)，其特征在于，所述胶囊的顶部由复合层封闭，所述复合层包括由铝制成的第一层和由聚丙烯制成的第二层，并且其中所述开口(114)形成在底壁(111)中，且所述杯形主体(110)的所述顶部可以或者用作冲泡液体的入口，或者用作所得冲泡饮料的出口。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的单剂量胶囊(100)，其特征在于，还包括布置在所述杯形主体(110)中在其底壁(111)上的过滤器(140)。
16.根据权利要求15所述的单剂量胶囊(100)，其特征在于，所述过滤器(140)由纸制成。
17.根据权利要求15或16所述的单剂量胶囊(100)，其特征在于，所述杯形主体(110)的底壁(111)包括多个径向肋(115)，并且其中所述过滤器(140)布置在所述肋(115)上。
18.一种用于分配冲泡形式饮料的机器的单剂量胶囊的包装方法，所述方法包括步骤：
(a)提供由复合层材料制成并通过共注模工艺获得的杯形体，所述复合层材料包括由结构材料制成的内层和外层以及由阻挡材料制成的中间层，所述中间层适于防止氧气通过，每个所述单剂量胶囊共用所述杯形主体；
(b)基于用于分配冲泡形式饮料的特定机器，通过选取以下操作组之一，构造每个胶囊：(b1.1)刺穿杯形主体的底壁；
(b1.2)通过包括由铝制成的层和由聚丙烯制成的层的多分子层密封由此获得的开口；
(b1.3)在底壁上设置过滤器；
(b1.4)用标准剂量的颗粒状或微粒状或浓缩液形式的产品填充杯形主体；
(b1.5)用不透气膜密封杯形主体的顶部开口，所述膜是多层。
(b2.1)用标准剂量的颗粒状或微粒状或浓缩液形式的产品填充杯形主体；
(b2.2)用不透气膜密封杯形主体的顶部开口，所述膜为复合层，包括由铝制成的第一层和由聚丙烯制成的第二层。
(b3.1)刺穿杯形主体的底壁；
(b3.2)通过复合层密封由此获得的开口，复合层包括由铝制成的层和由聚丙烯制成的层；
(b3.3)在底壁上设置过滤器；
(b3.4)用标准剂量的颗粒状或微粒状或浓缩液形式的产品填充杯形主体；
(b3.5)用不透气膜密封杯形主体的顶部开口，所述膜为复合层，包括由铝制成的第一层和由聚丙烯制成的第二层。
19.根据权利要求18所述的包装方法，其特征在于，在步骤(b1.5)中，密封所述杯形主体的顶部的多层包括聚对苯二甲酸乙二醇酯制的第一层、铝制的第二层和聚丙烯制的第三层。
20.根据权利要求19所述的包装方法，其特征在于，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯制的第一层具有包含在10和15微米之间的厚度，所述铝的第二层具有包含在35和40微米之间的厚度，所述聚丙烯的第三层具有约20微米的厚度。
21.根据权利要求18所述的包装方法，其特征在于，在步骤(b1.5)中，密封所述杯形主体的顶部的多层包括由EVOH改进的聚对苯二甲酸乙二醇酯制的第一层、聚对苯二甲酸乙二醇酯的第二层和聚丙烯制的第三层。
22.根据权利要求21所述的包装方法，其特征在于，所述由EVOH改进的聚对苯二甲酸乙二醇酯制的第一层具有包含在10-15微米之间的厚度，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯制的第二层具有包含在10-15微米之间的厚度，所述聚丙烯制的第三层具有约为30微米的厚度。
23.根据权利要求18所述的包装方法，其特征在于，在操作(b1.2)和操作(b3.2)中，用于密封杯形主体底壁中形成的开口的复合层包括厚度包含在35至40微米之间的铝制的第一层和厚度约为20微米的聚丙烯制的第二层。
24.根据权利要求18所述的包装方法，其特征在于，在操作(b1.2)和操作(b3.2)中，用于密封杯形主体顶部的复合层包括厚度包含在35至40微米之间的铝制的第一层和厚度约为20微米的聚丙烯制的第二层。
25.根据权利要求18所述的包装方法，其特征在于，操作(b1.3)和操作(b3.3)中使用的过滤器由纸构成。
26.根据权利要求18所述的包装方法，其特征在于，用于制造所述杯形主体的结构材料是聚丙烯，并且所述阻挡材料是乙烯-聚乙烯醇的共聚物。
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