CN109153498B - 胶囊和用于从此类胶囊制备饮用饮料的系统 - Google Patents

胶囊和用于从此类胶囊制备饮用饮料的系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种胶囊，所述胶囊含有用于制备饮用饮料的物质。所述胶囊包括具有侧壁和向外延伸的凸缘的铝胶囊主体以及用于提供与饮料制备装置的封装构件的流体密封接触的密封构件。所述饮料制备装置包括具有自由接触端的环形元件，所述自由接触端设置有多个径向延伸的开口槽。所述密封构件包括由铝制成的单独的可压碎元件，所述单独的可压碎元件设置在所述胶囊主体的侧面，当从所述向外延伸的凸缘看时，所述侧面与所述盖相对。

Description

胶囊和用于从此类胶囊制备饮用饮料的系统
技术领域
本发明涉及一种胶囊，其含有用于制备饮用饮料的物质，该物质通过在压力下将流体供应到胶囊中来提取和/或溶解，其中该胶囊包括铝胶囊主体，该铝胶囊主体具有中心胶囊主体轴线和总高度，该铝胶囊主体具有底部、侧壁和向外延伸的凸缘，该胶囊还包括铝盖，该铝盖附接到该向外延伸的凸缘，该盖具有盖壁厚度并密封该胶囊，其中该胶囊还包括密封构件，如果该封闭的胶囊位于该饮料制备装置的封装构件中并且该封装构件借助于饮料制备装置的封闭构件封闭，则该密封构件用于提供与饮料制备装置的封装构件(诸如饮料制备装置的提取板)的流体密封接触，使得封闭的胶囊的向外延伸的凸缘和封闭的胶囊的密封构件的至少一部分在饮料制备装置的封装构件和封闭构件之间提供密封，其中饮料制备装置的封装构件包括具有中心环形元件轴线和自由接触端的环形元件，该环形元件的所述自由接触端可选地设有多个径向延伸的开口槽。
背景技术
此类胶囊从EP-B-1 700 548中已知。在已知系统中，胶囊设有具有台阶形状(即胶囊侧壁直径的突然增大)的密封构件，并且该已知系统的封装构件具有作用在密封构件上的密封表面，以提供密封构件的偏转，密封表面是倾斜的，使得密封构件的偏转是台阶的向内和向下变形。此外，在已知系统中，封装构件包括胶囊保持器和用于封装构件和胶囊保持器的相对位移的手动操作机构或自动机构。当封装构件在胶囊保持器上封闭时，手动操作机构或自动机构在胶囊的密封构件上施加力。该力应确保封装构件和胶囊之间的不透流体密封。因为手动操作机构或自动机构被布置成相对于基座移动，所以系统的密封能力可取决于由流体供应装置供应的流体的压力。如果流体的压力增加，则胶囊的密封构件和封装构件的自由端之间的力也增加，并且因此胶囊的密封构件和封装构件的自由端之间的力也增加。对此类系统进行了进一步描述。胶囊的密封构件必须被布置成使得在封装构件中达到最大流体压力时，密封构件仍应在封装构件和胶囊之间提供流体密封接触。然而，密封构件还必须被布置成使得在胶囊外部的封装构件中的流体压力相对较低时，在冲煮之前或开始时，密封构件还在封装构件和胶囊之间提供流体密封接触。如果在冲煮开始时，在胶囊和封装构件之间不存在流体密封接触，将发生泄漏。然而，如果发生泄漏，有很大的可能在手动操作机构或自动机构将封装构件移向胶囊保持器时，封装构件和胶囊外部的压力不会充分增加以通过封装构件的自由端增加密封构件上的力。只有当有充分的初始密封时，封装构件中的压力才会增加，由此封装构件的自由端作用在胶囊的密封构件上的力也将增加，以在增加的流体压力下提供充分的流体密封接触。此外，这种胶囊外部增加的流体压力也在胶囊内部提供增加的流体压力，如果胶囊设有盖(该盖被设置成在胶囊中的流体压力的影响下在饮料制备装置的胶囊保持器(也称为提取板)的释放构件上撕开)，则这是至关重要的。
由此可见，密封构件是在设计上非常关键的构件。如果借助于封装构件的自由端仅在密封构件上施加相对较小的力，则应该能够在相对较低的流体压力下在封装构件和胶囊之间提供流体密封接触，但是如果借助于封装构件的自由端向胶囊的密封构件施加更大的力，则还应该在更高的流体压力下在胶囊外部的封装构件中提供流体密封接触。具体地讲，当封装构件的自由接触端设有径向延伸的开口槽时，一旦封装构件和胶囊保持器之间的力被释放，该开口槽就用作空气入口通道，使得用户更容易取出胶囊，该密封构件还必须能够“封闭”径向延伸的开口槽，以提供有效的密封。
发明内容
本发明的目的是提供一种供选择的具有供选择的密封构件的胶囊，该密封构件相对容易制造，如果胶囊在使用后被丢弃，该密封构件对环境无害，并且/或者在相对较低的流体压力下如果借助于封装构件的自由端仅在密封构件上施加相对较小的力(有时也称为初始密封)，以及在更高的流体压力下如果借助于封装构件的自由端向胶囊的密封构件施加更大的力(例如在冲煮期间)(即使在封装构件的自由接触端设有径向延伸的开口槽的情况下)，该密封构件均提供符合要求的密封。
根据本发明，在第一方面提供了一种胶囊，其含有用于制备饮用饮料的物质，该物质通过在压力下将流体供应到该胶囊中来提取和/或溶解，其中该胶囊包括铝胶囊主体，该铝胶囊主体具有中心胶囊主体轴线和总高度，所述铝胶囊主体具有底部、侧壁和向外延伸的凸缘，该胶囊还包括铝盖，该铝盖附接到该向外延伸的凸缘，该盖具有盖壁厚度并密封该胶囊，其中该胶囊还包括密封构件，如果该胶囊位于该饮料制备装置的该封装构件中并且该封装构件借助于该饮料制备装置的封闭构件封闭，则该密封构件用于提供与饮料制备装置的该封装构件(诸如该饮料制备装置的提取板)的流体密封接触，使得该胶囊的该向外延伸的凸缘和该胶囊的该密封构件的至少一部分在该饮料制备装置的封该装构件和该封闭构件之间提供密封，其中该饮料制备装置的该封装构件包括具有中心环形元件轴线和自由接触端的环形元件，该环形元件的所述自由接触端可选地设有多个径向延伸的开口槽，其特征在于，该密封构件包括由铝制成的单独的可压碎元件，该可压碎元件设置在该胶囊主体的一侧，当从该向外延伸的凸缘看时，该侧与该盖相对。由于密封构件包括由铝制成的单独的可压碎元件，该可压碎元件设置在胶囊主体的侧面，当从向外延伸的凸缘看时，该侧面与盖相对，胶囊以及单独的可压碎元件相对容易制造。此外，借助于单独的可压碎元件，可提供与封装构件和封闭构件(尤其是具有设有径向延伸的开口槽的自由接触端的封装构件)的符合要求的密封。另外，单独的可压碎元件可便于将胶囊定位在饮料制备装置内。
在本申请中，流体密封接触装置的存在意味着供应到用于制备饮料的封装构件的总流体的0至6％、优选地0至4％、更优选地0至2.5％可能由于自由接触端和胶囊之间的泄漏而漏掉。
在胶囊的一个实施方案中，当胶囊含有可提取产品作为制备饮用饮料的物质时，本发明尤其有利，所述可提取产品优选为5至20克、优选为5至10克、更优选为5至7克的烘焙和研磨咖啡。
在根据本发明的特别容易制造的胶囊的一个实施方案中，胶囊的向外延伸的凸缘的外径大于胶囊底部的直径。优选地，向外延伸的凸缘的外径为约37.1mm，并且胶囊底部的直径为约23.3mm。
在胶囊的一个实施方案中，如果胶囊定位在饮料制备装置的封装构件中并且该封装构件借助于饮料制备装置的封闭构件封闭，铝胶囊主体的厚度使得其容易变形，优选地，铝胶囊主体的厚度为20至200微米，优选为100微米，在此情况下本发明特别有利。
在胶囊的一个实施方案中，铝盖的盖壁厚度为15至65微米、优选为30至45微米、最优选为39微米，在此情况下本发明特别有利。
在根据本发明的胶囊的一个实施方案中，铝盖的壁厚小于铝胶囊主体的壁厚。
在根据本发明的胶囊的另一个实施方案中，铝盖被布置成在胶囊中的流体压力影响下在饮料制备装置的封闭构件(诸如饮料制备装置的提取板)上撕开。
在根据本发明的特别容易制造的胶囊的一个实施方案中，铝胶囊主体的侧壁具有与底部相对的自由端，向外延伸的凸缘从侧壁的所述自由端沿至少基本横向于中心胶囊主体轴线的方向延伸。优选地，向外延伸的凸缘包括卷曲外边缘，这有利于获得符合要求的密封，其中自由接触端设有径向延伸的开口槽。
围绕向外延伸的凸缘的卷曲外边缘的内边缘的中心胶囊主体轴线的半径优选为至少32mm，从而确保从封装构件的环形端表面的间隙。然后优选的是，密封构件定位在铝胶囊主体的侧壁的自由端和向外延伸的凸缘的卷曲外边缘的内边缘之间，以获得更进一步符合要求的密封。
为了确保卷曲外边缘不妨碍各种市售和未来的饮料制备装置的操作，向外延伸的凸缘的卷曲外边缘的最大尺寸为约1.2毫米。
本发明特别有利于这样的胶囊，其中铝胶囊主体侧壁的自由端的内径为约29.5mm。铝胶囊主体侧壁的自由端与向外延伸的凸缘的最外边缘之间的距离可为约3.8毫米。铝胶囊主体的优选高度为约28.4mm。
在根据本发明的胶囊的一个实施方案中，在使用后使用者更容易从饮料制备装置中取出被截断的铝胶囊主体，其中优选地铝胶囊主体的侧壁与横向于中心胶囊主体轴线的线成约97.5°的角度。
在根据本发明的胶囊的一个有利实施方案中，铝胶囊主体的底部的最大内径为约23.3mm。优选的是，铝胶囊主体的底部是截断的，优选地具有约4.0mm的底部高度，并且底部还具有与盖相对的大致平坦的中央部分，盖的直径为约8.3mm。
在根据本发明的胶囊的一个优选实施方案中，胶囊包括内表面，并且其中在胶囊的至少侧壁的内表面上涂有内涂层。尤其是当通过深拉制造胶囊时，内涂层有利于深拉工艺。在胶囊的铝盖借助于密封漆附接到向外延伸的凸缘的情况下，当所述内涂层由与密封漆相同的材料构成时尤其有利。
在根据本发明的胶囊的另一个实施方案中，胶囊包括外表面，其中在胶囊的外表面上涂有彩色漆。为了便于深拉，优选在外表面上涂覆彩色漆。
在根据本发明的胶囊的一个实施方案中，该胶囊容易制造，向外延伸的凸缘是平坦的并且横向于中心胶囊主体轴线延伸。
在根据本发明的胶囊的另一个实施方案中，单独的可压碎元件由铝制成，其有效密度为约10％Al。具有这种密度的铝(在本文中也称为软铝)可提供适当的密封，尤其是当封装构件设有径向延伸的开口槽时。
在根据本发明的胶囊的又一个实施方案中，单独的可压碎元件是设置在与盖相对的向外延伸的凸缘的表面上的环，所述环的外径为34mm，内径为30mm，厚度为1mm，并且质量为约0.07克，所述环围绕所述侧壁。当在环的与向外延伸的凸缘相对的表面上覆盖铝箔时，并且/或者当在环和向外延伸的凸缘之间布置铝箔时，并且/或者在环和侧壁之间布置铝箔时，并且/或者当在环的与侧壁相对的表面上覆盖铝箔时，可能是有利的。
在根据本发明的胶囊的另一个有利实施方案中，环设有朝向胶囊的底部延伸的套管，所述环设置在其内径处。借助于套管，尤其是当封装构件设有径向延伸的开口槽时，胶囊和封装构件之间的密封可得到改善。
在根据本发明的胶囊的一个替代实施方案中，单独的可压碎元件包括在与盖相对的向外延伸的凸缘的表面上随机地分层施加的多片铝箔。在根据本发明的胶囊的另一个实施方案中，在施加到向外延伸的凸缘的表面上之前压缩铝箔。除此之外或另选地，单独的可压碎元件包括在胶囊的侧壁上随机地分层施加的多片铝箔。在后一种情况下，优选多片铝箔覆盖胶囊主体总高度的至少40％，优选多片铝箔覆盖胶囊主体总高度的50％。
在根据本发明的胶囊的另一个替代实施方案中，单独的可压碎元件包括压缩到垫圈的两片铝箔，所述垫圈被布置在与盖相对的向外延伸的凸缘的表面上。在根据本发明的胶囊的另一个实施方案中，垫圈具有内径并且设有朝向胶囊的底部延伸的套管，所述套管设置在内径处。借助于套管，尤其是当封装构件设有径向延伸的开口槽时，胶囊和封装构件之间的密封可得到改善。前面提到的实施方案提供了良好的密封，尤其是当铝箔的厚度为0.3μm时。
在根据本发明的胶囊的另一个替代实施方案中，单独的可压碎元件包括围绕侧壁紧密包裹的厚度为10μm的折叠铝箔，所述折叠铝箔从向外延伸的凸缘延伸至超过胶囊主体总高度的至少40％，优选超过胶囊主体总高度的约50％。
在根据本发明的胶囊的另一个替代实施方案中，单独的可压碎元件包括围绕侧壁松散包裹的厚度为10μm的九片折叠铝箔，所述折叠铝箔从向外延伸的凸缘延伸至超过胶囊主体总高度的至少40％，优选超过胶囊主体总高度的约50％。
在根据本发明的胶囊的另一个替代实施方案中，单独的可压碎元件包括围绕侧壁包裹的厚度为10μm的十二片折叠铝箔，所述折叠铝箔从向外延伸的凸缘延伸至超过胶囊主体总高度的约20％至40％，优选超过胶囊主体总高度的约25％。
在根据本发明的胶囊的另一个替代实施方案中，单独的可压碎元件包括围绕侧壁布置的厚度为10μm的垂直波纹状双层铝箔，所述折叠铝箔从向外延伸的凸缘延伸至超过胶囊主体总高度的约20％至40％，优选超过胶囊主体总高度的约25％。然后可能有利的是，垂直波纹状双层铝箔在下列位置中的至少一处设有厚度为10μm的铝环：在与向外延伸的凸缘相对的垂直波纹状铝箔的侧面上、在与侧壁相对的垂直波纹状铝箔的侧面上、在向外延伸的凸缘和垂直波纹状铝箔之间的垂直波纹状铝箔的侧面上以及在侧壁和垂直波纹状铝箔之间的垂直波纹状铝箔的侧面上，所述垂直波纹状铝箔从向外延伸的凸缘延伸超过胶囊主体总高度的约20％至40％，优选超过胶囊主体总高度的约25％。
在根据本发明的胶囊的又一个替代实施方案中，单独的可压碎元件是设置在向外延伸的凸缘的与盖相对的表面上的环，所述环的外径为34mm，内径为30mm，所述环通过冲切32层10μm铝箔，将其压在一起形成一个垫圈。
在根据本发明的胶囊的另一个替代实施方案中，单独的可压碎元件是设置在与盖相对的向外延伸的凸缘的表面上的环，所述环的外径为34mm，内径为30mm，所述环由八层铝层形成，每层铝层的厚度与盖的厚度相同，每层铝层被分别冲切并在向外延伸的凸缘上彼此堆叠。另选地，单独的可压碎元件是设置在与盖相对的向外延伸的凸缘的表面上的环，所述环的外径为34mm，内径为30mm，所述环由七层铝层形成，每层铝层的厚度与盖的厚度相同，所述七层铝层被堆叠，然后冲切并布置在向外延伸的凸缘上。
在根据本发明的胶囊的一个实施方案中，其中铝是1000级系列铝，密封构件相对容易制造，胶囊对环境无害，可在使用后丢弃。请注意，在替代实施方案中，也可使用铝合金。
上述替代实施方案似乎在使用胶囊期间提供符合要求的密封。
根据本发明的胶囊的一个实施方案，即使在封闭构件设有径向延伸的开口槽的情况下，当密封构件从侧壁和向外延伸的凸缘松开时，在相对较低的流体压力和更高的流体压力下均可获得符合要求的密封。因此，不需要将密封构件附接、密封或以其他方式附接到胶囊。
尤其是当向外延伸的凸缘是平坦的并且横向于中心胶囊主体轴线延伸时，单独的可压碎元件在胶囊的使用期间提供符合要求的密封。
在根据本发明的胶囊的又一个实施方案中，单独的可压碎元件被定位成使得环形元件的自由接触端与单独的可压碎元件接触。
根据本发明，可压碎元件是指如果胶囊被定位在饮料制备装置的封装构件中并且封装构件借助于饮料制备装置的封闭构件封闭则可变形的元件。此外，根据本发明，单独的可压碎元件是指可压碎元件，其不与铝胶囊主体一体地形成，而是形成为单独的部件。
根据本发明，在第二方面提供了一种用于使用在压力下供应到胶囊中的流体从胶囊制备饮用饮料的系统，包括：
根据本发明的胶囊；
饮料制备装置，其包括用于容纳胶囊的封装构件，其中封装构件包括用于在压力下将流体供应到胶囊中的流体供应装置，其中饮料制备装置还包括用于封闭饮料制备装置的封装构件的封闭构件，诸如提取板，其中饮料制备装置的封装构件还包括具有中心环形元件轴线和自由接触端的环形元件，环形元件的所述自由接触端可选地设有多个径向延伸的开口槽；
胶囊的密封构件，如果胶囊被定位于饮料制备装置的封装构件中并且封装构件借助于饮料制备装置的封闭构件封闭，则该密封构件被布置成用于提供与饮料制备装置的封装构件的流体密封接触，使得胶囊的向外延伸的凸缘和胶囊的密封构件的至少一部分在饮料制备装置的封装构件和封闭构件之间提供密封。由于密封构件包括由铝制成的单独的可压碎元件，该可压碎元件设置在胶囊主体的侧面，当从向外延伸的凸缘看时，该侧面与盖相对，胶囊以及单独的可压碎元件相对容易制造。此外，借助于单独的可压碎元件，可提供与设有径向延伸的开口槽的封装构件的符合要求的密封。
关于如从属权利要求中提到的系统的优选实施方案，其涉及与胶囊的从属权利要求的特征相同的特征，参考上文。
本发明尤其适用于根据本发明的系统，其中，在使用中，饮料制备装置的封装构件中的最大流体压力在6至20巴的范围内，优选在12至18巴之间。即使在这些高压下，也可获得胶囊和饮料制备装置之间的符合要求的密封。
优选地，系统被布置成使得在使用中，在冲煮期间，饮料制备装置的封装构件的自由端在布置在胶囊的向外延伸的凸缘上的胶囊的向外延伸的凸缘(和(如果存在)布置在其上的密封构件)上施加力F2，以在胶囊的向外延伸的凸缘和饮料制备装置的封装构件之间提供流体密封接触，其中当胶囊外部的饮料制备装置的封装构件中的流体压力P2在6至20巴、优选在12至18巴的范围内时，F2在500至1500N的范围内，优选地在750至1250N的范围内。具体地讲，该系统被布置成使得在使用中，在冲煮之前或开始冲煮时，饮料制备装置的封装构件的自由端在布置在胶囊的向外延伸的凸缘上的胶囊的密封构件上施加力F1，以在胶囊的向外延伸的凸缘和饮料制备装置的封装构件之间提供流体密封接触，其中当胶囊外部的饮料制备装置的封装构件中的流体压力P1在0.1至4巴、优选在0.1至1巴的范围内时，F1在30至150N的范围内，优选地在40至150N的范围内，更优选地在50至100N的范围内。
在根据本发明的系统的一个实施方案中，其中多个径向延伸的开口槽在饮料制备装置的环形元件的自由接触端的切线方向上相对于彼此均匀地间隔开，使得用户更容易取出胶囊，同时仍然可提供胶囊和饮料制备装置之间的符合要求的密封。
在根据本发明的系统的一个有利实施方案中，每个凹槽的最长切向宽度(顶部到顶部，即等于凹槽到凹槽的间距)为0.9至1.1mm，优选地为0.95至1.05mm，更优选地为0.98至1.02mm，其中饮料制备装置的封装构件的轴向上的每个凹槽的最大高度为0.01至0.09mm，优选地为0.03至0.07mm，更优选地为0.045至0.055mm，最优选地为0.05mm，并且其中凹槽的数量为90至110，优选地为96。在凹槽位置处的环形端表面的径向宽度可以是例如0.05至0.9mm，优选0.2至0.7mm，更优选0.3至0.55mm。
当应用于根据本发明的系统的一个实施方案时，本发明尤其合适，其中在使用期间，当饮料制备装置的封闭构件封闭饮料制备装置的封装构件时，至少饮料制备装置的封装构件的自由接触端在饮料制备装置的封装构件中的流体压力的作用下，可相对于饮料制备装置的封闭构件，朝向饮料制备装置的封闭构件移动，以在胶囊的凸缘和饮料制备装置的封装构件的自由端之间施加最大力。封装构件可包括第一部分和第二部分，其中第二部分包括封装构件的自由接触端，其中第二部分可相对于第一部分在第一位置和第二位置之间移动。在封装构件中的流体压力的影响下，第二部分可朝封闭构件的方向从第一位置朝向第二位置移动。如果第二部分处于具有流体压力P1的第一位置，则可达到如上所述的力F1。如果第二部分在封装构件中的流体压力P2的影响下朝向第二位置移动，则可达到如上所述的力F2。
在根据本发明的系统的一个实施方案中，流体供应装置被布置用于供应0.5至2mL/s范围内的流体流，其中由密封构件提供的流体密封接触使泄漏百分比小于所述流体的4％，优选小于2.5％。当泄漏百分比在这些范围内时，密封构件提供符合要求的密封。
附图说明
现在将借助于参考附图的非限制性示例进一步阐明本发明，其中
图1示出了根据本发明的系统的实施方案的示意图；
图2以透视图示出了根据本发明的系统的饮料制备装置的实施方案，其示出了饮料制备装置的封装构件的自由接触端，该自由接触端具有多个径向延伸的开口槽；
图3A以剖视图示出了使用前的根据本发明的胶囊的实施方案；
图3B示出了图3A的胶囊的放大细节，其中示出了向外延伸的凸缘和密封构件；
图3C示出了使用后的图3A和图3B中的胶囊向外延伸的凸缘的放大细节；
图4A以透视图示出了根据本发明的胶囊的第一实施方案，其具有由铝制成的单独的环形可压碎元件作为密封构件，该密封构件堆叠在胶囊的向外延伸的凸缘上；
图4B以透视图示出了图4A的由铝制成的单独的环形可压碎元件；
图4C以剖视图示出了图4A的由铝制成的单独的环形可压碎元件；
图4D以剖视图示出了在一个实施方案中的图4A的由铝制成的单独的环形可压碎元件，在该环形可压碎元件的与向外延伸的凸缘相对的表面上布置有铝箔；
图4E以剖视图示出了在一个实施方案中的图4A的由铝制成的单独的环形可压碎元件，在该环形可压碎元件和向外延伸的凸缘之间布置有铝箔；
图4F以剖视图示出了在一个实施方案中的图4A的由铝制成的单独的环形可压碎元件，在该环形可压碎元件的与侧壁相对的表面上、在环形可压碎元件和侧壁之间，以及在环形可压碎元件和向外延伸的凸缘之间布置有铝箔；
图4G以剖视图示出了在一个实施方案中的图4A的由铝制成的单独的环形可压碎元件，在该环形可压碎元件的所有侧面上布置并且围绕其所有侧面包裹有单片铝箔；
图4H以剖视图示出了在一个实施方案中的图4A的由铝制成的单独的环形可压碎元件，在该环形可压碎元件的与向外延伸的凸缘相对的表面上布置有铝箔，并且在该环形可压碎元件的与侧壁相对的表面上、在环形可压碎元件和侧壁之间，以及在环形可压碎元件和向外延伸的凸缘之间布置有另一片铝箔；
图4I以剖视图示出了在一个实施方案中的图4A的由铝制成的单独的环形可压碎元件，在该环形可压碎元件的与向外延伸的凸缘相对的表面上和在环形可压碎元件的与侧壁相对的表面上布置有铝箔；
图5A以透视图示出了根据本发明的胶囊的另一个实施方案，其中密封构件包括在向外延伸的凸缘的与盖相对的表面上和胶囊的侧壁上随机地分层施加的多片铝箔；
图5B以透视图示出了根据本发明的胶囊的另一个实施方案，其中密封构件包括仅在向外延伸的凸缘的与盖相对的表面上随机地分层施加的多片铝箔；
图5C以透视图示出了根据本发明的胶囊的又一个实施方案，其中密封构件包括仅在胶囊的侧壁上随机地分层施加的多片铝箔；
图5D以透视图示出了根据本发明的胶囊的另一个实施方案，其中单独的可压碎元件包括围绕侧壁布置的厚度为10μm的垂直波纹状双层铝箔，在侧壁和垂直波纹状铝箔之间设有铝环；
图5E以透视图示出了根据本发明的胶囊的又一个实施方案，其中单独的可压碎元件包括垂直波纹状双层铝箔，在垂直波纹状铝箔的与向外延伸的凸缘相对的侧面上设有铝环，并且在向外延伸的凸缘和垂直波纹状铝箔之间的垂直波纹铝箔的侧面设有铝环；和
图5F以透视图示出了根据本发明的胶囊的第四实施方案，其中单独的可压碎元件包括垂直波纹状双层铝箔，在垂直波纹状铝箔的与侧壁相对的侧面上设有铝环，并且在侧壁和垂直波纹状铝箔之间的垂直波纹铝箔的侧面设有铝环。
具体实施方式
在附图和以下描述中，相同的参考标号表示相同的特征部。
图1以剖视图示出了系统1的实施方案的示意图，该系统用于使用在压力下供应到胶囊中的流体从胶囊制备饮用饮料。系统1包括胶囊2和饮料制备装置4。装置4包括用于保持胶囊2的封装构件6。装置4还包括用于支承胶囊2的封闭构件，例如提取板8。
在图1中，为了清楚起见，在胶囊2、封装构件6和提取板8之间绘制了间隙。应当理解，在使用中，胶囊2可与封装构件6和提取板构件8接触。通常，封装构件6的形状与胶囊2的形状互补。装置4还包括流体供应装置10，该流体供应装置用于在6至20巴、优选12至18巴的压力范围内将一定量的流体诸如水供应到可更换的胶囊2。
在图1所示的示例中，可更换的胶囊2包括具有中心胶囊主体轴线12A的铝胶囊主体12和具有盖壁厚度的铝盖14。在本文的上下文中，“铝”的含义应理解为还包括铝合金，但优选使用1000级系列铝。在该示例中，铝胶囊主体12包括侧壁16、在第一端部处封闭侧壁16的底部18，以及与底部18相对的在第二端部处从圆周壁16向外延伸的凸缘20。侧壁16、底部18和盖14封装内部空间22，该内部空间包括用于通过提取和/或溶解物质来制备饮用饮料的物质。优选地，该物质是可提取物质，优选5至20克，优选5至10克，更优选5至7克用于制备一种饮料的烘焙和研磨咖啡。胶囊是初始密封的，即在使用前密封。
图1的系统1包括底部刺穿装置24，用于刺穿胶囊2的底部18，以在底部18中形成至少一个入口25，用于通过入口25将流体供应到可提取产品。
图1的系统1还包括盖刺穿装置26，在此实施为封闭构件8的突出部，用于刺穿胶囊2的盖14。盖刺穿装置26可被布置成一旦内部空间22内的(流体)压力超过阈值压力就撕开盖14并且用足够的力将盖14压靠在盖刺穿装置26上。因此，铝盖14被布置成在胶囊中的流体压力的影响下在饮料制备装置的封闭构件8上撕开。
胶囊2还包括密封构件28，在图1、图3A和图3B中表示为普通盒子，但是关于图4和图5更详细地描述的，该密封构件28包括由铝制成的单独的可压碎元件，该可压碎元件设置在胶囊主体的侧面上，当从向外延伸的凸缘20看时，该侧面与盖14相对，可压碎元件用于提供与封闭构件6的流体密封接触，如果胶囊2被定位在封装构件6中，并且封装构件6借助于提取板8封闭，则使得胶囊2的向外延伸的凸缘20和密封构件28的至少一部分在封装构件6和提取板8之间密封地接合。
如图2所示，饮料制备装置的封装构件6包括环形元件41，该环形元件具有中心环形元件轴线41A和自由接触端30。环形元件41的自由接触端30设有多个径向延伸的开口槽40。多个径向延伸的开口槽40在环形元件41的自由接触端30的切线方向上相对于彼此均匀地间隔开。每个凹槽40的最长切向宽度为0.9至1.1mm，优选地为0.95至1.05mm，更优选地为0.98至1.02mm，其中每个凹槽40在封装构件6的轴向方向上的最大高度为0.01至0.09mm，优选地为0.03至0.07mm，更优选地为0.045至0.055mm，最优选地为0.05mm。凹槽40的数量在90至110的范围内，优选地为96。通常，在凹槽位置处的自由端的径向宽度为0.05至0.9mm，更具体地为0.2至0.7mm，更具体地为0.3至0.55mm。
在图3A和图3B中更详细地示出了根据本发明的胶囊的实施方案。在所示实施方案中，向外延伸的凸缘20的外径ODF大于胶囊2的底部18的直径DB。在所示实施方案中，向外延伸的凸缘20的外径ODF为约37.1mm，并且底部18的直径DB为约23.3mm。如果胶囊被定位于饮料制备装置的封装构件中并且该封装构件通借助于饮料制备装置的封闭构件封闭，则铝胶囊主体12的厚度为使得其容易变形的厚度，优选地铝胶囊主体的厚度为100微米，但在其他实施方案中，其厚度可为20至200微米。
在所示实施方案中，铝盖14的壁厚为39微米。铝盖14的壁厚优选小于铝胶囊主体12的厚度。
铝胶囊主体12的侧壁16具有与底部18相对的自由端42。铝胶囊主体12的侧壁16的自由端42的内径IDF为约29.5mm。向外延伸的凸缘20从该自由端42沿至少基本横向于中心胶囊主体轴线12A的方向延伸。向外延伸的凸缘20包括卷曲外边缘43，其有利于在胶囊和封装构件之间获得密封。在所示实施方案中，向外延伸的凸缘20的卷曲外边缘43的最大尺寸为约1.2毫米。铝胶囊主体12的侧壁16的自由端42与卷曲外边缘43的内边缘43A之间的距离DIF为约2.7mm，而铝胶囊主体12的侧壁16的自由端42与向外延伸的凸缘20的最外边缘43B之间的距离DOF为约3.8毫米。围绕卷曲外边缘43的内边缘43A的中心胶囊主体轴线的半径优选为至少32mm。
如图3A和图3B所示，密封构件28被定位在胶囊主体的侧面上，当从向外延伸的凸缘看时，该侧面与盖14相对，该密封构件延伸到向外延伸的凸缘的卷曲外边缘42的内边缘43A，并向上延伸到侧壁16。密封构件28表示为普通盒子，但是将在下面更详细地描述，并且例如可仅布置在向外延伸的凸缘上，仅围绕侧壁布置或者布置在这两处位置上。
从图3A中可以看出，铝胶囊主体12是截断的。在所示实施方案中，铝胶囊主体12的侧壁16与横向于中心胶囊主体轴线12A的线之间的角度A为约97.5°。铝胶囊主体12的底部18的最大内径DB为约23.3mm。铝胶囊主体12的底部18也是截断的，并且在所示实施方案中，其底部高度BH为约4.0mm。底部18还具有与盖14相对的大致平坦的中心部分18A，该中心部分18A的直径DEE为约8.3mm，并且在中心部分18A中可形成入口25。入口也可在中心部分18A和侧壁16之间的截断部分中形成。胶囊的铝胶囊主体12的总高度TH为约28.4mm。
如下操作图1中所示的系统1以制备一杯饮用饮料(在本示例中为咖啡)，其中物质是烘焙和研磨咖啡。
将胶囊2放置在封装构件6中。使提取板8与胶囊2接触。底部刺穿装置24刺穿胶囊2的底部18，以形成入口25。使流体(这里是热水)在压力下通过入口25供应给内部空间22中的可提取产品。水将润湿咖啡渣并提取所需物质以形成咖啡饮料。
在压力下将水供应到内部空间22期间，胶囊2内的压力将升高。压力的升高将导致盖14变形并使其被压在提取板的盖刺穿装置26上。一旦压力达到一定水平，盖14的撕裂强度将被超过，并且盖14将撞击盖刺穿装置26，从而形成出口。制备的咖啡将通过提取板8的出口32(参见图1)从胶囊2流出，并且可以供应到容器诸如杯子(未示出)。
系统1被布置成使得在冲煮之前或开始冲煮时，封装构件6的自由接触端30在胶囊2的向外延伸的凸缘20(以及(如果存在)布置在其上的密封构件28)上施加力F1，以在胶囊2的向外延伸的凸缘20和饮料制备装置的封装构件6之间提供流体密封接触，其中当胶囊外部的饮料制备装置的封装构件中的流体压力P1在0.1至4巴、优选地在0.1至1巴的范围内时，F1在30至150N、优选地在40至150N、更优选地在50至100N的范围内。在冲煮期间，封装构件6的自由接触端30在胶囊2的向外延伸的凸缘20上施加力F2，以在胶囊2的向外延伸的凸缘20与封装构件6之间提供流体密封接触，其中当胶囊2外部的饮料制备装置的封装构件6中的流体压力P2在6至20巴、优选在12至18巴的范围内时，F2在500至1500N的范围内，优选地在750至1250N的范围内。在所示实施方案中，封装构件6的自由接触端30可在封装构件6装置中的流体压力作用下相对于提取板8朝向提取板8移动，以在向外延伸的凸缘20和封装构件6的自由端30之间施加最大力F2。该移动可在使用期间发生，即尤其是在开始冲煮时和冲煮期间。封装构件6具有第一部分6A和第二部分6B，其中第二部分包括自由接触端30。第二部分6B可相对于第一部分6A在第一位置和第二位置之间移动。在封装构件6中的流体压力的影响下，第二部分6B可朝封闭构件8的方向从第一位置朝向第二位置移动。如果第二部分6B处于具有流体压力P1的第一位置，则可达到如上所述的力F1。如果第二部分6B在封装构件6中的流体压力P2的影响下朝向第二位置移动，则可达到如上所述的力F2。
由于施加的力，根据本发明的胶囊的密封构件28经历塑性变形并且与自由接触端30的凹槽40紧密地匹配，并因此在开始冲煮期间的相对较低的流体压力下，在封装构件6和胶囊3之间提供流体密封接触，但还在冲煮期间的更高流体压力下，在胶囊外部的封装构件中提供流体密封接触。这种封装构件的凹槽40的紧密构造在图3C中示出，其中示出了使用后的本发明的胶囊2，并且清楚地表明向外延伸的凸缘20包括与封装构件的凹槽40一致的变形40'。
现在，根据本发明的胶囊的示例性实施方案，胶囊具有密封构件，该密封构件包括由铝制成的单独的可压碎元件，该可压碎元件设置在胶囊主体的侧面，当从外部延伸的凸缘看时，该侧面与盖相对，这在图4和图5将进行更详细地描述。在所示实施方案中，单独的可压碎元件由1000系列铝制成。此外，在所示实施方案中，向外延伸的凸缘是平坦的并且横向于中心胶囊主体轴线延伸。将清楚的是，在不同的实施方案中，向外延伸的凸缘可与中心胶囊主体轴线的法线成某一角度。此外，在所示实施方案中，单独的可压碎元件松散地布置在胶囊主体上，但是如果需要，在其他实施方案中可例如通过焊接附接到胶囊主体。最后，在所有示出的实施方案中，单独的可压碎元件被定位成使得如果胶囊被定位在饮料制备装置的封装构件中，则第二部分6B的自由接触端30和/或第二部分6B的内表面与单独的可压碎元件接触。
图4A以透视图示出了根据本发明的胶囊2的第一实施方案，其具有由铝制成的单独的环形可压碎元件作为密封构件，该密封构件堆叠在胶囊2的向外延伸的凸缘20上。在图4B中，以透视图示出了图4A的单独的环形可压碎元件，而图4C示出了其剖视图。单独的可压碎元件由铝制成，其有效密度为约10％Al，并因此形成为环形，设置在向外延伸的凸缘20的与盖相对的表面上。环的外径为34mm，内径为30mm，厚度为1mm，质量为约0.07克，并且当放置在胶囊2上时，环围绕侧壁16。单独的可压碎元件可由两片厚度为0.3μm的铝箔形成，其被压缩到环中，其可以与垫圈相比较。根据本发明，环可另选地通过冲切32层10μm铝箔，将其压在一起形成一个垫圈。根据本发明，环可另选地由八层铝层形成，每层的厚度与盖的厚度(例如39微米)相同，每层铝层在向外延伸的凸缘20上被分别冲切并彼此堆叠以形成环形密封构件28，或者由七层铝层形成，每层铝层的厚度与盖的厚度相同，所述七层铝层被堆叠，然后冲切并布置在向外延伸的凸缘20上。
在图4D中，以剖视图示出了图4A的由铝制成的单独的环形可压碎元件的实施方案，在该环形可压碎元件的与向外延伸的凸缘20相对的表面上还布置有厚度为0.3μm的铝箔50。
在图4E中，以剖视图示出了图4A的由铝制成的单独的环形可压碎元件的实施方案，在该环形可压碎元件与向外延伸的凸缘20之间还布置有厚度为0.3μm的铝箔51。
在图4F中，以剖视图示出了图4A的由铝制成的单独的环形可压碎元件的另一个实施方案，在该环形可压碎元件的与侧壁16相对的表面上、在环形可压碎元件和侧壁16之间，以及在环形可压碎元件和向外延伸的凸缘20之间还布置有厚度为0.3μm的铝箔52。
在图4G中，以剖视图示出了图4A的由铝制成的单独的环形可压碎元件的另一个实施方案，在该环形可压碎元件的所有侧面上布置并且围绕其所有侧面包裹有厚度为0.3μm的铝箔53。
在图4H中，以剖视图示出了图4A的由铝制成的单独的环形可压碎元件的另一个实施方案，在该环形可压碎元件的与向外延伸的凸缘20相对的表面上还布置有厚度为0.3μm的铝箔55，并且在该环形可压碎元件的与侧壁16相对的表面上、在环形可压碎元件和侧壁16之间，以及在环形可压碎元件和向外延伸的凸缘20之间布置有厚度为0.3μm的铝箔54。
在图4I中，以剖视图示出了图4A的由铝制成的单独的环形可压碎元件的另一个实施方案，在该环形可压碎元件的与向外延伸的凸缘20相对的表面上和在该环形可压碎元件的与侧壁16相对的表面上还布置有厚度为0.3μm的铝箔56。
图5A以透视图示出了根据本发明的胶囊2的另一个实施方案，其中密封构件28包括在向外延伸的凸缘20的与盖相对的表面上和胶囊的侧壁16上随机地分层施加的多片铝箔。多片铝箔覆盖胶囊主体总高度TH的至少40％，优选多片铝箔覆盖胶囊主体总高度TH的50％。每片铝箔的厚度为0.3μm。
在图5B中，以透视图示出了根据本发明的胶囊2的另一个实施方案，其中关于图5A所示的实施方案，随机地施加的多片铝箔仅分层设置在向外延伸凸缘20的与盖相对的表面上。
在图5C中，以透视图示出了根据本发明的胶囊2的另一个实施方案，其中关于图5A所示的实施方案，随机地施加的多片铝箔仅分层设置在胶囊2的侧壁16上。
在图5D中，以透视图示出了根据本发明的胶囊2的另一个实施方案，其中单独的可压碎元件包括围绕侧壁16布置的厚度为10μm的垂直(即平行于中心主体轴线)波纹状双层铝箔，在侧壁16和垂直波纹状铝箔之间设有铝环60。折叠铝箔从向外延伸的凸缘20延伸超过胶囊主体总高度TH的约20％至40％，优选超过胶囊主体总高度TH的约25％。
在图5E中，以透视图示出了根据本发明的胶囊2的又一个，其中单独的可压碎元实施方案件28包括垂直波纹状双层铝箔，在垂直波纹状铝箔的与向外延伸的凸缘20相对的侧面上设有铝环61，并且在向外延伸的凸缘20和垂直波纹状铝箔之间的垂直波纹铝箔的侧面设有铝环62。
在图5F中，以透视图示出了根据本发明的胶囊2的又一个实施方案，其中单独的可压碎元件包括垂直波纹状双层铝箔，在垂直波纹状铝箔的与侧壁16相对的侧面上设有铝环63，并且在侧壁16和垂直波纹状铝箔之间的垂直波纹铝箔的侧面上设有铝环60。
在前面的说明书中，已参考本发明的实施方案的具体示例描述了本发明。然而，显而易见的是，在不脱离所附权利要求中阐述的本发明的更广泛的实质和范围的情况下，可在其中进行各种修改和改变。

Claims (14)

1.一种胶囊(2)，所述胶囊(2)含有用于制备饮用饮料的物质，所述物质通过在压力下将流体供应到所述胶囊(2)中来提取和/或溶解，其中所述胶囊(2)包括具有中心胶囊主体轴线(12A)和总高度(TH)的铝胶囊主体(12)，所述铝胶囊主体(12)设置有底部(18)、侧壁(16)和向外延伸的凸缘(20)，所述胶囊(2)还包括附接到所述向外延伸的凸缘(20)的铝盖(14)，所述盖(14)具有盖壁厚度并且密封地封闭所述胶囊(2)，其中所述胶囊(2)还包括密封构件(28)，如果所述胶囊(2)位于饮料制备装置(4)的封装构件(6)中并且所述封装构件(6)借助于所述饮料制备装置(4)的封闭构件(8)被封闭，则所述密封构件(28)用于提供与所述饮料制备装置(4)的所述封装构件(6)的流体密封接触，使得所述胶囊(2)的所述向外延伸的凸缘(20)和所述胶囊(2)的所述密封构件(28)的至少一部分在所述饮料制备装置(4)的所述封装构件(6)和所述封闭构件(8)之间提供密封，其中所述饮料制备装置(4)的所述封装构件(6)包括具有中心环形元件轴线(41A)和自由接触端(30)的环形元件(41)，所述环形元件(41)的所述自由接触端(30)能够选择地设置有多个径向延伸的开口槽(40)，其中所述密封构件(28)包括单独的可压碎元件，所述单独的可压碎元件不是与所述铝胶囊主体一体形成的，所述单独的可压碎元件是由铝制成的并且设置在所述胶囊主体(12)的侧面，当从所述向外延伸的凸缘(20)看时，所述侧面与所述盖(14)相对，其特征在于，所述单独的可压碎元件包括压缩到垫圈的两片铝箔，所述垫圈布置在所述向外延伸的凸缘(20)的与所述盖(14)相对的表面上。
2.根据权利要求1所述的胶囊(2)，其中所述单独的可压碎元件由有效密度为约10％Al的铝制成。
3.根据权利要求1或2所述的胶囊(2)，其中所述单独的可压碎元件是设置在所述向外延伸的凸缘(20)的与所述盖(14)相对的表面上的环，所述环的外径为34mm，内径为30mm，厚度为1mm并且质量为约0.07g，所述环围绕所述侧壁(16)。
4.根据权利要求3所述的胶囊(2)，其中在所述环的与所述向外延伸的凸缘(20)相对的表面上，所述环被铝箔(50)覆盖。
5.根据权利要求3所述的胶囊(2)，其中在所述环和所述向外延伸的凸缘(20)之间布置有铝箔(51)。
6.根据权利要求3所述的胶囊(2)，其中在所述环和所述侧壁(16)之间的所述环的表面上布置有铝箔(52)。
7.根据权利要求3所述的胶囊(2)，其中在所述环的与所述侧壁(16)相对的表面上，所述环被铝箔(53)覆盖。
8.根据权利要求3所述的胶囊(2)，其中所述环朝向所述胶囊(2)的所述底部(18)延伸，所述环具有设置在其内径处的套管。
9.根据权利要求1或2所述的胶囊(2)，其中所述垫圈具有内径并且设置有朝向所述胶囊(2)的所述底部(18)延伸的套管，所述套管设置在所述内径处。
10.根据权利要求4所述的胶囊(2)，其中所述铝箔(50,51,52,53)的厚度为0.3μm。
11.根据权利要求1或2所述的胶囊(2)，其中所述铝是1000级系列铝。
12.根据权利要求1或2所述的胶囊(2)，其中所述密封构件(28)从所述侧壁(16)和所述向外延伸的凸缘(20)松开。
13.根据权利要求1或2所述的胶囊(2)，其中所述向外延伸的凸缘(20)是平坦的并且横向于所述中心胶囊主体轴线(12A)延伸。
14.一种用于从胶囊(2)制备饮用饮料的系统，所述系统使用在压力下供应到胶囊(2)中的流体，所述系统包括：
根据前述权利要求1至13中任一项所述的胶囊(2)；
饮料制备装置(4)，所述饮料制备装置(4)包括用于容纳所述胶囊(2)的封装构件(6)，其中所述封装构件(6)包括用于在压力下将流体供应到所述胶囊(2)中的流体供应装置，其中所述饮料制备装置(4)还包括用于封闭所述饮料制备装置(4)的所述封装构件(6)的封闭构件(8)，其中所述饮料制备装置(4)的所述封装构件(6)还包括具有中心环形元件轴线(41A)和自由接触端(30)的环形元件(41)，所述环形元件(41)的所述自由接触端(30)能够选择地设置有多个径向延伸的开口槽(40)；
所述胶囊(2)的所述密封构件(28)，如果所述胶囊(2)位于所述饮料制备装置(4)的所述封装构件(6)中并且所述封装构件(6)借助于所述饮料制备装置(4)的所述封闭构件(8)被封闭，则所述密封构件(28)被布置成用于提供与所述饮料制备装置(4)的所述封装构件(6)的流体密封接触，使得所述胶囊(2)的所述向外延伸的凸缘(20)和所述胶囊(2)的所述密封构件(28)的至少一部分在所述饮料制备装置(4)的所述封装构件(6)和所述封闭构件(8)之间提供密封。
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