CN110678402A - 饮料制备胶囊 - Google Patents

Abstract

本发明涉及包含饮料制备配料的饮料制备胶囊，以及制备饮料的方法。一方面，这些包括用于包括适合于制备浓缩咖啡型饮料的夹具组件的饮料制备设备的饮料制备胶囊。

Description

饮料制备胶囊

技术领域

本发明涉及饮料制备胶囊和制备饮料的方法。特别地，这些包括用于饮料制备设备中的饮料制备胶囊，该饮料制备设备包括适合于制备浓缩咖啡型饮料的夹具组件。

背景技术

已知许多饮料制造系统。通常，通过将包含颗粒状饮料制作配料(例如研磨咖啡)的胶囊插入饮料制作装置的饮料制作台中来制作单份饮料。然后，该设备将水注入胶囊，以使饮料制作配料溶解或注入水中并形成饮料。然后饮料通过合适的出口流出胶囊，该出口可以是胶囊中的开口或穿孔，或者可以包括刺穿胶囊的出口区域的出口管。胶囊还可以包括过滤器，以防止诸如咖啡渣的固体配料从胶囊中排出。例如，在WO9401344A1、EP0512468A1和EP0468079A1(全部为雀巢)、US5840189和WO0160220A1(Keurig)、EP0272922A2(Kenco)、WO2007093355A1(Samar Technologies)、US20110142996A1(Kruger)、EP0710462A1(Illycaffe)、EP0821906A1、US20110000376A1和US20110027425A1(Sara Lee)中描述了这种通用类型的饮料制造系统。此外，GB2121762A、GB2122881A、EP0179641A2、EP0247841A2、WO9905044A1、WO0219875A1和WO2012175985A1描述了此类基于胶囊的饮料制备系统，其现已被广泛使用并被马斯饮料公司(Mars Drinks)以注册商标

销售。

为了制备某些特级饮料，例如特浓缩咖啡，应使水以高于5巴(500kPa)的压力通过咖啡层，最高压力约为20巴(2000kPa)。因此，胶囊被插入到刚性的金属冲泡室中，该冲泡室通常被成形为紧密地围绕着胶囊。坚固的金属冲泡室限制并支撑胶囊，以便可以在5-15巴(500-1500kPa)的压力下将热水注入胶囊内部，而不会使胶囊破裂。

在这种情况下，还已知从具有由不透空气和湿气的材料形成的截头圆锥形或扁球形的包含一部分紧密压实的研磨咖啡的单个胶囊冲泡浓缩咖啡的各个部分。胶囊被插入到刚性的金属冲泡室中，该冲泡室通常被成形为紧密配合在胶囊周围。冲泡室在其底部具有过滤器元件，该过滤器元件是刺穿胶囊底面的装置，以500-1500kPa(5-15巴)的压力将热水注入胶囊内部来冲泡浓缩咖啡。这种类型的浓缩咖啡冲泡胶囊和系统例如在WO9317932A1和WO9402059A1中有所描述。

上述类型的饮料胶囊已经被广泛使用。但是，它们具有几个缺点。例如，许多现有的饮料冲泡胶囊不适合在同一胶囊中包含多种饮料制备配料的组合，其中各配料彼此不相容。这是因为，当在存储期间在同一胶囊中将某些配料混合在一起时，某些配料可能会发生不良反应，这会导致配料变质或饮料质量下降。

此外，许多现有的浓缩咖啡冲泡胶囊适合并限于与特定的常规浓缩咖啡机一起使用，该常规浓缩咖啡机具有刚性冲泡腔，该刚性冲泡腔的尺寸被适当地设计成容纳特定尺寸的咖啡层并向该咖啡层施加所需的压力。由于在冲泡过程中改变胶囊中的咖啡量，或改变咖啡层的压实度或使用非标准化的胶囊范围有限，存在几个问题。

已经尝试克服上述问题，但是仅获得有限的成功，仍然存在许多问题。例如，EP0521186A1描述了一种胶囊，其包含用于浓缩咖啡机中的压缩饮料冲泡配料，例如研磨咖啡。胶囊可变形以呈现其所使用的任何浓缩咖啡机的腔体形状。这样就不再需要特殊的适配器，以使现有的浓缩咖啡机适应胶囊的确切形状和配置。不幸的是，这也意味着胶囊中的咖啡可能无法充分压实以实现最佳的浓缩咖啡冲泡，并且无法防止多种饮料配料之间的不良反应。胶囊呈现出空腔形状的可变形性也在胶囊上施加了额外的应力，这增加了胶囊可能破裂的风险，特别是如果将其放置在太大的空腔中并且承受过高的压力。对于这种构造，还存在被连续冲泡造成的交叉污染的问题，这是由于饮料通过冲泡室的底部从胶囊中排出而污染了冲泡室所引起的。

EP0821906A1描述了冲泡饮料的方法，其中将包含饮料冲泡配料的真空包装放入夹具中，通过空心针将热水注入真空包装中，并使冲泡的饮料通过真空包装中的密合缝逸出。该包装包括与真空包装盒的密合缝相对的可移动板，该可移动板用于在冲泡之前压缩夹具中的真空包装。构成冲泡室的板是刚性的平板。然而，这些板不能在无包装破裂的风险下施加高压来挤压真空包装，并且不能防止多种饮料配料之间的不良反应。

WO0219875A1描述了一种用于通过将液体传输通过包含饮料冲泡配料的胶囊来冲泡饮料的设备，所述设备包括：一个或多个注入器，以在所述冲泡过程中将液体注入到胶囊中；以及一种用于胶囊的夹具，所述夹具包括可移动以打开和关闭夹具的一个或多个构件，所述构件具有内表面，所述内表面在夹具的闭合位置限定了空腔，所述空腔适于在所述冲泡期间大致封闭和支撑胶囊冲泡并进一步适于在空腔的下部限定饮料出口通道，并且其中至少一个夹具构件的内表面包括至少一个可变形区域，该至少一个可变形区域安装在支撑件上，在夹具处于关闭位置时，该至少一个可变形区域是可移动的，当夹具处于闭合位置时，可以改变所述空腔或出口路径的形状，以提供期望的胶囊冲泡构造。该胶囊合适地是

类型的胶囊(可选地能够修改)。

WO2015001340A1描述了一种饮料制备胶囊，其包含饮料制备配料和另外的功能配料，其中所述胶囊的内表面的至少一部分被包含所述功能配料的水分散性包衣包覆。功能配料可以是类黄酮，例如可可多酚提取物。包含功能配料的包衣可以帮助避免功能配料与饮料制备配料之间的不良反应。然而，为了这样做，功能配料需要被包覆在水分散性包衣中，这将胶囊中可以包含的功能配料的量限制为相对较小的量(通常仅约0.5mg至约500mg)，不适用于提供饮料的主要配料。

因此，上述胶囊没有提供方便且可靠的方式来制备由多种饮料制备配料产生的饮料。因此，需要一种胶囊，其可以包含多种饮料制备配料，同时避免或最小化在使用前的储存期间各配料之间的不良反应的风险。适当地但不是排他地，这些胶囊可以用于型的设备中。

此外，当在夹具组件中使用时，现有技术的已知胶囊依赖于胶囊在夹具内的完美对准，这可能很难一直实现。如果胶囊在夹具内没有完全对准，则夹具构件会夹持在容纳饮料制备配料的胶囊的一部分上。这可能会导致几个问题。首先，饮料制备配料的一些部分可能被夹在夹具构件之间，这减少了可冲泡的饮料制备配料的量。这会导致饮料制备配料和饮料中溶解或注入的物质浓度降低，从而导致售货品质不一致和饮料味道差。其次，在饮料制备配料被夹在夹具构件之间的情况下，这会降低两个夹具构件之间的密封质量，这可能导致冲泡的饮料从夹具组件中渗出，从而如果没有被夹具适当支撑，潜在地导致胶囊的柔性薄膜材料在高压下破裂。第三，因为冲泡室的一部分现在被夹在夹具构件之间，会减小冲泡室的可用容积。这也可能导致销售品质不一致，并可能给胶囊造成额外的压力。为了避免这些问题，常规的想法是仔细地控制饮料制备胶囊的制造，以使得胶囊能够可靠地与夹具构件对准。但是，这导致制造成本增加，并且并不总是成功。

因此，仍然需要改进的胶囊和由胶囊制备饮料的方法，特别是在高压下用于生产浓缩咖啡和浓缩咖啡型饮料的胶囊。适当地但不是排他地，这些胶囊可以用于

类型的设备中。

发明内容

因此，本发明提供了一种包含饮料制备配料的饮料制备胶囊，该饮料制备胶囊包括基本上不透气和不透液体的柔性薄膜材料的前片和后片，它们沿着顶部区域、第一侧面区域和第二侧面区域以及底部区域以面对面的方式粘结在一起，以限定容纳饮料制备配料的腔室，其中所述底部区域包括出口通道，用于使饮料从容纳饮料制备配料的腔室中逸出，其中所述出口通道的至少一个区域被过滤材料填充，用于过滤从腔室中逸出的所述饮料，并且其中在所述顶部区域、或第一或第二侧面区域中的至少一个中的柔性薄膜材料的所述前片和后片之间的至少一个结合包括可剥离密封件。

可剥离密封件是两种材料(例如柔性薄膜材料)之间的结合，当向其施加力和/或热量时可以将其剥离，而材料本身不会破裂或熔化。换句话说，两种材料可以通过剥离该密封件而彼此分离，但是分离出的材料均保持完整。相反，永久密封件是这样的两种材料(例如柔性薄膜材料)之间的结合：如果不破坏或熔化材料本身，则不能将其剥离。这是因为克服密封所需的力和/或热量大于材料本身可承受的力和/或热量，使得材料在密封件能够剥离之前破裂或熔化。因此，对于两种柔性薄膜材料之间的可剥离密封件，密封件的完整性(广义上是机械、热和/或化学完整性)低于柔性薄膜材料的完整性。同时，对于永久密封，密封的完整性(从机械、热和/或化学完整性的广义上来说)大于或等于柔性薄膜材料的完整性。

这样，当在使用过程中将液体注入胶囊时，本发明的柔性薄膜材料的前片和后片可以在所述结合的顶部区域以及第一和第二侧面区域中的至少一个中剥离，这使得冲泡室能够扩展以填充夹具提供的可用空间。由于可剥离密封的完整性小于柔性薄膜材料的完整性，因此饮料配料周围的粘合区域的失效模式是以受控的方式剥离，而胶囊本身的柔性薄膜材料不会破裂并且饮料也不会泄漏到夹具组件中。在此上下文中，应注意的是，所谓的冲泡室的“扩展”并不意味着胶囊的柔性薄膜材料基本上会弹性或塑性地拉伸或变形。而是，因为限定冲泡室界限的至少一些结合区域剥离开，冲泡室扩展。因此，本发明可以提供多种优点。

首先，由于冲泡室将在使用中扩展以填充夹具腔的可用空间，因此在使用之前冲泡室的形状和尺寸不需要精确地匹配夹具腔的形状和尺寸。这样，胶囊的边缘不需要与夹具完美对准，这减少了对尺寸精确焊接的要求，并且避免了与在制造期间喷嘴和密封件未对准相关的问题。由于胶囊冲泡室将扩展以填充任何可用空间，因此还允许将相同的胶囊用于各种不同形状的夹持设备中。然而，在使用过程中，在胶囊的冲泡室扩展以填充夹具腔之后，处于关闭位置的夹具构件的内壁仍可以基本上封闭并支撑饮料胶囊，并允许使用高压来冲泡饮料，而不会使胶囊破裂。另外，该胶囊还防止夹具交叉污染，这意味着同一夹持设备可与不同的一次性胶囊一起使用多次。

其次，顶部、第一和/或第二侧面的结合区域有助于使饮料制备配料远离要被夹持的胶囊的区域，使得饮料制备配料不会被夹在夹具构件之间。这使得由夹具构件形成的密封更加有效，这意味着可以使用更高压力冲泡。这还通过无效的夹持减小了施加在胶囊的柔性薄膜材料上的任何应变，从而减小了胶囊可能突然打开并将饮料泄漏到夹持设备中的风险。在可选地另外使用永久焊缝(密封/焊缝的完整性大于或等于柔性薄膜材料的完整性)的情况下，这还减少了施加在这些永久焊缝上的应变，从而降低了对焊接强度一致性的要求。

在本发明的另一方面，提供了一种制备饮料的方法，该方法包括将如前所述的饮料制备胶囊插入饮料制备设备的夹具组件中，该夹具组件包括两个或更多个夹具构件，至少一个夹具构件能够移动以打开和关闭夹具组件，其中处于关闭位置的所述夹具构件的相应内壁限定了适于容纳饮料制备胶囊的封闭空间，该封闭空间具有用于注入水的入口区域和用于饮料逸出的出口区域，夹具组件的封闭空间大于使用前容纳饮料制备配料的胶囊的腔室；在大于约1巴表压的压力下将水性液体注入到所述胶囊中以在所述胶囊中产生饮料，其中所述结合包括在柔性薄膜材料的所述前片和后片之间的可剥离密封件，其中在注入水性液体时，所述顶部区域或第一或第二侧面区域中的至少一个剥离开，从而使得容纳饮料制备配料的胶囊的腔室扩展以填充夹具组件的封闭空间；使所述饮料通过出口区域逸出。通常，水性液体可以在约80℃至约100℃的温度下基本上由水组成，并且在约5至约15巴表压的压力下注入水。

本发明还提供了包含第一和第二饮料制备配料的饮料制备胶囊，其中所述第一饮料制备配料通过可剥离密封件与所述第二饮料制备配料分离。可剥离密封件被布置成使得在使用中当将液体注入胶囊中以制备饮料时，可剥离密封件剥离开并允许第一和第二饮料制备配料混合在一起。适当地，可剥离密封件限定容纳第一饮料制备配料的第一隔室和容纳第二饮料制备配料的第二隔室。

当第一和第二饮料制备配料彼此不相容并且在储存期间长时间混合可能引起不良反应时，这种布置是特别有利的。以这种方式，饮料制备配料被保持分开以最小化或避免在储存期间的不利反应。在使用中，当将液体注入用于制备饮料的胶囊中时，可剥离密封件可剥离并允许第一和第二饮料制备配料与液体混合在一起以形成具有改善的新鲜度和味道的多组分饮料。

因此，在本发明的另一方面，提供了一种制备多组分饮料的方法，该方法包括将包含如上所述的第一饮料制备配料和第二饮料制备配料的饮料制备胶囊插入饮料制备设备的夹具组件中，该夹具组件包括两个或更多个夹具构件，至少一个夹具构件能够移动以打开和关闭夹具组件，其中处于关闭位置的所述夹具构件的相应内壁限定了适于容纳饮料制备胶囊的封闭空间，该封闭空间具有用于注入水的入口区域和用于饮料逸出的出口区域；在大于约1巴表压的压力下将水性液体注入到所述胶囊中以在所述胶囊中产生饮料，其中在注入水性液体时，可剥离密封件被剥离以允许胶囊的第一和第二饮料制备配料混合；使所述饮料通过出口区域逸出。

发明内容

如本文所用，术语“胶囊”是指用于承载饮料制备材料的容器。适当地，胶囊可包括基本上不透气和不透液体的柔性薄膜或片材的前片和后片，它们以面对面的方式粘结在一起以形成柔性薄膜囊。前片和后片可以相似、相同或不同。

通常，胶囊包括至少一个塑料片(例如，热成型或注塑成型片)。该片通常是包括以下两个或更多个层的层压板：用于将片粘合到包装的其他构件的热塑性密封剂层；基本上不透气的阻挡层，适当地，它是金属膜，例如铝膜；粘合层，以改善层压板其他层之间的粘合性；结构层，例如提供抗穿刺性；和/或印刷基板层。结构层可以由聚烯烃、聚酯、尼龙或本领域公知的其他聚合物制成。合适的材料和制造方法例如在已经引用的与FLAVIA胶囊系统有关的专利说明书中进行了描述，例如GB2121762A、GB2122881A、EP0179641A2、EP0247841A2和WO9905044A1。

所述前片和后片沿着顶部区域、第一侧面区域和第二侧面区域以及底部区域结合在一起，以限定腔室，所述饮料制备配料被存储在所述腔室中，并且所述饮料通过注入或溶解饮料制备配料而在其中制备。所述结合的顶部区域或第一或第二侧面区域中的至少一个包括可剥离的密封件。适当地，第一和第二侧面区域分别包括可剥离密封件。已经发现，这种布置为冲泡室在使用中扩展以填充夹具腔的可用空间提供了良好的能力。可选地，基本上所有粘合的顶部区域以及第一侧面区域和第二侧面区域都包括可剥离密封件，使得容纳饮料制备配料的腔室基本上被可剥离密封件包围并限定。

配料腔室优选地基本上由配料填充，例如，至少腔室的体积的约50％被配料填充。通常，胶囊中所含配料的量足以制备一份饮料，即，在浓缩咖啡的情况下，约10ml至约250ml，合适地约25ml至约125ml饮料。例如，胶囊可以包含约2g至约25g的研磨咖啡或约1g至约9g的茶叶。

在一个特别优选的实施方案中，提供了一种包含第一和第二饮料制备配料的饮料制备胶囊，其中所述第一饮料制备配料通过可剥离密封件与所述第二饮料制备配料分离。以这种方式，可剥离密封件允许单个胶囊容纳多种饮料制备配料，这些配料保持分离直到液体被引入到胶囊中并且可剥离密封件剥离开。适当地，可剥离密封件可为每种饮料制备配料限定分开的隔室，例如容纳第一饮料制备配料的第一隔室和容纳第二饮料制备配料的第二隔室。

便利地，尽管不限于此，包含第一和第二饮料制备配料的胶囊可以由基本上不透气和不透液体的柔性薄膜材料的前片和后片以面对面的方式粘合在一起而形成，从而限定了包含所述第一和第二饮料制备配料的腔室以及用于使饮料从所述腔室逸出的出口通道，其中，所述出口通道的至少一个区域被过滤材料填充，所述过滤材料用于过滤从所述腔室逸出的所述饮料，并且其中，所述第一和第二饮料制备配料通过在所述柔性薄膜材料的前片和后片之间的可剥离密封件被分开。

适当地，对于包含多个饮料制备配料隔室的胶囊，隔室均位于胶囊中过滤材料的上游，并且这是优选的布置。但是，还可以设想，如果所讨论的饮料材料不需要过滤来制备诸如牛奶的饮料，则饮料制备材料的一个或多个隔室可以位于过滤材料的下游。例如，胶囊可以包含第一饮料制备配料腔室，其包含研磨咖啡，由位于过滤材料上游的可剥离密封件限定，；以及第二饮料制备配料腔室，其包含牛奶、奶粉或奶精，由位于过滤材料下游的可剥离密封件限定。

适当地，可以从胶囊的外围边缘插入至少一个，优选地多于一个的所述可剥离密封件。可剥离密封件可以从胶囊的外围边缘延伸10mm至30mm或15mm至25mm，这意味着其比现有技术的胶囊的外围边缘周围的常规粘结区域明显宽，这有助于当胶囊在使用过程中位于夹具组件中时，将夹具构件定位在本发明的可剥离密封件的上方，而不会不利地将饮料制备配料困在夹具构件之间。例如，对于包括尺寸为大约70mm乘以100mm的前片和后片的胶囊，所述前片和后片之间的可剥离密封件可从胶囊的外围边缘延伸约10mm至约30mm，例如距胶囊边缘约15mm至约25mm。

适当地，容纳饮料制备配料的腔室基本上被可剥离密封件包围。这也有助于使饮料制备配料保持远离胶囊的外围边缘，使得将夹具夹持在饮料制备配料上的风险最小化。第一侧面区域和第二侧面区域也从胶囊的侧周边缘插入是特别有用的。替代地或另外地，顶部结合区域可以从胶囊的顶部外围边缘插入，这可以帮助使饮料制备配料远离顶部密封件，或者如果在顶部密封件中存在喷嘴，则保持饮料制备配料远离喷嘴。

胶囊的底部区域包括出口通道，该出口通道用于使饮料从容纳饮料制备配料的腔室中逸出。例如，出口通道可以具有与包含饮料制备配料的腔室流体连通的上游端，或者出口通道可以用可剥离密封件密封，该可剥离密封件在使用期间在将液体注入胶囊中时会剥离，以形成与包含饮料制备配料的腔室流体连通。所述出口通道的至少一个区域被过滤材料填充，用于过滤从腔室中逸出的所述饮料。

术语“出口通道”是指从饮料配料腔室延伸出的通道，在饮料制备过程中，饮料从该腔室中逸出。出口通道基本上无饮料配料。出口通道在饮料的流动方向上具有长度，并且具有垂直于该流动的横截面。出口通道的长度合适地为约1mm至约20mm，例如约5mm至约10mm。出口通道的未压缩平均横截面面积实质上小于饮料配料腔室的未压缩平均横截面面积，例如出口通道的平均未压缩横截面面积适当地不大于饮料配料腔室的平均未压缩横截面面积的约10％。此外，如将在下面进一步解释的，出口通道可在饮料制备期间被压缩(挤压)以进一步减小其横截面。在实施例中，出口通道的平均宽度合适地为约5mm至约30mm，例如约10mm至约20mm，并且出口通道的平均未压缩深度小于约4mm，例如为约0.4mm至约20mm。

例如，可以通过使用可剥离密封件或永久密封件或二者的选择，通过围绕边缘以面对面的方式将片材粘合在一起来限定冲泡室，并且可以通过在边缘之一中的片材之间留下未粘合区域或可剥离密封件来提供出口。适当地，出口为在腔室的底部边缘中的细长开口的形式，例如狭缝。出口的长度合适地为约5mm至约50mm，更合适地为约10mm至约30mm。应当理解，可以提供一个以上这样的出口。

出口通道至少部分地填充有过滤材料。也就是说，出口通道的长度的至少一部分基本上完全被过滤材料填充，由此从配料腔室逸出的饮料在通过出口通道时必须穿过过滤材料。适当地，过滤材料沿着出口通道的整个宽度和长度延伸，由此出口通道在使用中被过滤材料完全填充。

包括可剥离密封件的底部粘合区域可以位于包含饮料制备配料的腔室和出口通道之间，这是为了使饮料制备配料远离位于出口通道中的过滤材料。当饮料配料和过滤材料可能在延长的储存时间内彼此不利地反应时，这尤其有用。在使用中，包括可剥离密封件的底部结合区域在将液体注入胶囊中时剥离，以在包含饮料制备配料的腔室和出口通道之间形成流体连通，从而饮料可以从出口通道逸出。

在实施例中，过滤材料是位于所述出口通道中的过滤材料塞的形式，并且可选地结合到出口通道中的侧壁。然而，过滤材料通常不结合到出口通道内部的胶囊壁上。

过滤材料可以从出口通道突出到容纳饮料制备配料的腔室中。替代地，过滤材料可以从出口通道突出到结合区域中，该结合区域包括位于包含饮料制备配料的腔室下游的可剥离密封件。由于过滤器的表面积可以大于出口通道的横截面面积，因此希望提供更有效的过滤作用。例如，过滤材料可伸入胶囊主体约5mm至约100mm，合适地伸入胶囊主体约10mm至约50mm。在某些实施例中，过滤材料还可以在出口通道的下游延伸。这些实施例减小了饮料固体阻塞出口的小横截面的趋势，因此它们提供了更一致的流动。

过滤材料可以是位于出口中的弹性过滤垫的形式。用于形成过滤器的合适材料是不溶水的，但合适地是亲水的，可用于食品的材料。例如，它们可以包括液体可渗透的泡沫材料，例如聚氨酯泡沫或开放式(open-cell)聚烯烃泡沫。更合适地，过滤器包括或基本上由不溶水的材料的纤维组成，例如机织布或非机织布。构成过滤器的纤维可以是任何合适的可用于食物的纤维，例如纤维素纤维、聚烯烃纤维或尼龙纤维。

过滤器可以由多层传统的饮料过滤片材料制成，例如用于形成茶包或咖啡袋的材料类型。过滤器可包括至少2层(例如3至6层)过滤材料的堆叠层。在这些实施例中，例如，可以通过将单片过滤材料卷起或折叠成多层来制造过滤器。

过滤材料可以是位于所述出口通道中的过滤材料塞的形式，或者是两层或多层堆叠的过滤片的形式。这可以包括由单个过滤器片形成的两个或更多个堆叠的层，所述单个过滤器片具有分别结合到所述胶囊的相对的前片和后片的第一和第二边缘，所述片在所述侧壁之间被V形折叠或W形折叠以形成在所述出口通道中的堆叠层。

过滤材料可以由单片饮料过滤片材料形成，该单片饮料过滤片材料的相对边缘结合到饮料配料腔室的内部并延伸到出口或调节腔室中，并且在出口通道内或下方具有V形折叠，由此出口通道中的过滤塞是由出口通道中的过滤片材料的两倍厚度形成的。适当地，单片在饮料配料腔室基本上整个宽度上粘结。

方便地，胶囊的顶部和底部外围边缘可包括在前片和后片之间的结合部，该结合部包括永久密封或焊接(除了前述包括可剥离密封件的结合区域之外，并且与之分离)。这种永久密封件可以通过加热或超声结合形成，例如通过在高于柔性薄膜材料的熔融温度的温度下在至少约20psi的压力下将柔性薄膜材料的片材压在一起至少约0.5秒。这对于将入口或喷嘴固定在顶部密封件中，或将过滤材料或出口固定在底部密封件中，以及为整个胶囊提供改善的结构完整性可能是有用的。

除了出口通道外，第一和第二片的至少一些或基本上所有的外围边缘可以用永久密封件结合在一起。在这种情况下，如前所述的可剥离密封件将位于由永久密封件设定的周边内的区域中。例如，永久密封件可以是加热密封的聚丙烯。这也为整个胶囊提供了改善的结构完整性。还具有的优点是，胶囊可以替代地用于不具有夹持设备的低压饮料制备设备中。在这种情况下，围绕胶囊外围的牢固的永久焊缝将能够防止在将液体引入胶囊时胶囊破裂。

胶囊合适地是由基本上不透氧气和水分的材料形成的密封胶囊，以保持饮料配料的新鲜度。但是，应该注意的是，密封的完整性只能是可剥离密封件。术语“密封”不应理解为需要永久密封，例如焊接，尽管可以可选地另外存在。

优选地，该胶囊是基本上贮存稳定的。也就是说，它可以在环境温度和大气条件下保存至少约3个月，优选地至少约一年的时间，而内容物不会明显变质。

胶囊可以包括可堆肥的材料或基本上由可堆肥的材料组成。术语“可堆肥的”表示该材料在堆肥后的几个月内，适当地在几周内被充分分解。通常，按照EN 13432中的IS014855方法确定，胶囊在六个月内至少堆肥90％。可以用于胶囊的热塑性可堆肥聚合物包括乳酸和乙醇酸、聚羟基丁酸酯、聚乙烯醇(PVOH)、乙烯-乙烯醇(EVOH)、淀粉衍生物、纤维素和纤维素衍生物及其混合物的聚合物和共聚物。

胶囊可包括粘合区域，该粘合区域包括在所述前片和后片之间的永久密封件，所述前片和后片在顶部边缘下方的相对侧边缘之间横向地跨过所述胶囊延伸，并具有限定出口通道的间隙。可选地，限定出口通道的间隙可以用可剥离密封件密封。这在胶囊在出口通道的下游提供调节腔室的情况下是有用的，该调节腔室例如可以是分叉的调节腔室。

因此，胶囊可进一步包括与所述出口通道的下游端流体连通(或在使用期间流体连通)的出口腔室，所述出口腔室具有一个或多个出口以使饮料从胶囊中逸出。例如，出口腔室可以是具有分叉形状的调节腔室和位于胶囊的相对侧上的两个出口。在使用胶囊之前，可通过可热释放的粘合剂密封出口。

下游腔室适当地比饮料配料腔室小得多，例如不大于饮料配料腔室的体积的约25％。出口通道和下游腔室(如果存在的话)适当地位于胶囊的与液体注入的位置相对的端部，例如，注入喷嘴。所述胶囊可以适当地基本上是轴向对称的(即，关于纵向轴线具有两倍的旋转/反射对称性)，并且适当地，所述喷嘴(在存在时)、所述出口通道和所述下游腔室(在存在时)位于所述纵向轴线上。

下游腔室可以用于饮料从出口流出的调节腔室，也就是说，在该腔室中液体内的气泡可以与液体分离，从而在浓缩咖啡上形成“crema”。替代地或附加地，下游腔室可以包括用于将饮料引导至一个或多个饮料出口的一个或多个导管。例如，下游腔室可以被分叉以将饮料引导至位于与胶囊的相对边缘相邻的两个出口。在其他实施例中，下游腔室可以是漏斗形的，以将饮料引导至位于中心的单个出口。在这些实施例中，来自下游腔室(或从不存在下游腔室的出口通道)的饮料出口在使用前用合适的保鲜屏障适当地密封以保持胶囊内容物的新鲜度。

术语“保鲜屏障”是指基本上不渗透空气或水分的屏障，从而通过在冲泡开始之前防止空气或水分通过液体引导装置进入来保持饮料冲泡配料的新鲜度。保鲜屏障可以通过在冲泡期间施加的外部机械力或热场来释放。保鲜屏障优选地通过在冲泡过程中来自胶囊内部的压力和/或热水的作用可释放。例如，保鲜屏障可包括通过热和/或湿气的作用而释放的密封剂层，诸如如EP0179641A2或WO9905036A1中所述的粘合剂。

胶囊适当地还包括喷嘴，通过该喷嘴可以将液体注入容纳饮料制备配料的腔室中。喷嘴合适地是具有管状孔的热塑性喷嘴，该管状孔用于接收来自饮料制备机的液体注入管。孔可以是圆柱形的，或者可以具有非圆形的横截面。喷嘴在腔室内可以具有单个出口，或者在腔室内可以具有多个出口，例如用于将饮料制造液分配在外壳内的出口歧管。一个或多个喷嘴出口可以位于胶囊的边缘，或者它们可以位于外壳内的更中央位置。合适的喷嘴在EP0179641A2和WO9905036A1中有所描述。喷嘴的入口端可以包括围绕孔的环形座(凹部)，用于在注入管上容纳O形圈，以在注入管和喷嘴之间形成压紧密封。

适当地，喷嘴由易破的屏障密封，以防止饮料制备之前饮料制备配料的逸出。易破屏障可包括薄膜材料的薄片或基本上由薄膜材料的薄片组成，该薄膜材料可由饮料制造机上的液体注入管刺穿。在其中喷嘴由热塑性塑料模制的其他实施例中，易破屏障可以是与喷嘴一体成型的热塑性屏障，并且具有至少一个弱的外围区域以使屏障能够被饮料制作机上的液体注入器刺穿。

根据本发明的胶囊的操作的基础是，通过将水注入形成饮料的饮料配料腔室中来制备饮料，使得水的注入导致可剥离密封件剥离。然后，当饮料通过出口通道从配料腔室逸出时，可以将其过滤。过滤材料可以填充(塞住)出口的至少一部分长度，以使饮料不通过过滤器就无法从主体内逸出。过滤材料可以适当地充分压缩，并且优选地是弹性的，以使得能够通过压缩过滤材料来控制液体逸出横截面。过滤材料可以在出口通道上产生背压，从而可以在配料腔室内保持较高的冲泡压力(例如，用于冲泡浓缩咖啡)，而不会使饮料过快地逸出。可以通过在出口通道上挤压以压缩过滤材料来调节或固定该背压，从而改变通过出口通道的液体逸出横截面。背压还可以有助于可控地剥离包括可剥离密封件的粘合区域，这有助于胶囊的饮料制备腔室的扩展以填充夹持设备的可用空间。

胶囊可与包括两个大致凹入的夹具构件的夹具组件一起使用，该夹具构件可一起移动以闭合夹具。夹具构件中的一个或两个可包括加热器，以在饮料制备之前和/或期间加热胶囊内的饮料配料。加热器可例如在一个或两个夹具构件的内部或表面上包括电加热器元件。在其他实施例中，一个或两个夹具构件可以通过热水或蒸汽通过该构件内部的导管的循环而被加热。加热器在加热的夹具构件的表面适当地达到约90-110℃的温度。为了提供恒定的、优化的提取温度，例如浓缩咖啡的约90℃至95℃，需要加热饮料配料。在没有外部加热的情况下，加热饮料配料所需的热能会导致冲泡温度的初始下降，使其低于最佳值，尤其是对于需要少量热水的饮料，例如浓缩咖啡。一旦使夹持元件已经接合以夹持胶囊，就可以固定夹持腔的构造。或替代地，例如在WO0219875A1中描述的，在饮料制备周期期间可以改变夹持腔的构造，其全部内容通过引用结合于此。

如下面进一步解释的，本发明的胶囊可以用于包括夹持腔的冲泡设备中。然而，与现有技术不同，在使用之前，胶囊可能在开始时并未与夹具腔的内表面完全接触。例如，未扩展的胶囊被放置在夹具腔中，夹具在胶囊周围闭合，夹紧和密封胶囊的周边结合区域，但是不夹持饮料配料，饮料配料通过包括可剥离密封件的结合区域而保持远离胶囊的周边。

在使用期间，当将液体注入胶囊的饮料配料腔室中时，可剥离密封件剥离开以允许冲泡室扩展，以填充夹具提供的可用空间和/或允许多种饮料制备配料混合。在胶囊扩展之后，夹具腔可随后支撑封闭在腔内的饮料冲泡胶囊，从而在胶囊内产生高的静水压力而不会使胶囊破裂。

密封强度

密封强度(峰值载荷密封强度)是根据ASTM国际(美国宾夕法尼亚州西康斯霍肯，2015年，www.astm.org)的ASTM F88/F88M-15“柔性阻隔材料的密封强度标准测试方法”进行测量的。

典型的设置包括配置有气动侧动手柄的Instron 5940系列单柱台式测试系统。将密封的薄膜冷却至室温，并将每条样品的后部固定在相对的手柄中。在进行测试时，密封件保持不受支撑，并且通过测量在每单位密封件宽度的线性张力下，在约200mm/min的接触速度下剥离薄膜层所需的峰值载荷力来确定密封强度。如果薄膜本身在密封件剥离之前就撕裂或折断，则无法获得任何数值数据，并且样品被视为永久(不可剥离)密封。

在一个优选的实施方案中，对于15mm宽的样品，可剥离密封的峰值载荷密封强度小于约20N，对于25mm宽的样品，其小于约30N，例如对于25mm宽的样品,为约2N至约12N之间，或对于25mm宽的样品在约3.5N至约8.5N之间，或对于25mm宽的样品，为约6N。已经发现，这些密封强度特别适合于使用夹具组件的浓缩咖啡型饮料使用，使得密封强度在使用期间以受控的方式适当地从夹具构件剥离。

可以以各种方式提供可剥离密封件，包括由于施加机械应力而失效的机械可释放的密封件；由于温度升高而失效的可热释放密封件；由于与试剂反应而失效的可化学释放的密封件；由于与水接触而溶解而失效的水溶性密封件；或任何此类方式的组合。

可热释放的密封件可以用一种或多种合适的热塑性树脂配制。可以使用多种不同的树脂。潜在的起点是基于以下系统的聚合物，共聚物和聚合物共混物：乙烯及其离聚物；丙烯酸/甲基丙烯酸；醋酸乙烯酯；聚酯；聚酰胺聚氨酯；聚乙烯醇缩丁醛。

例如，可剥离密封件可以与可热释放的粘合剂，例如与可剥离的聚乙烯或聚乳酸密封件结合。

通过使用在一定温度和压力条件下压制的诸如聚乙烯之类的材料，在没有粘合剂的情况下形成可剥离密封件。合适材料的一个例子是DuPont^TM

离子键聚合物和聚丁烯，或可剥离的PLA密封件。

例如，可以在约120℃和约45psi的条件下约1秒在聚丙烯膜中产生可剥离密封件。

焊接的永久密封的建立可以通过在高于柔性薄膜材料的熔融温度的温度下将柔性薄膜材料的片材压在一起，例如在至少约20psi的压力下，持续至少约0.5秒，优选地至少约1秒和至少约30psi。例如，可以在约200℃和约30psi的条件下，在约1秒内产生聚丙烯膜中的焊接的永久密封。

极限抗拉强度

极限抗拉强度(UTS)，也称为拉伸强度(TS)或极限强度，是材料或结构承受趋于伸长的载荷的能力。极限拉伸强度是通过材料在断裂之前被拉伸或拉动时可以承受的最大应力来衡量的。

本发明的柔性薄膜材料的极限拉伸强度可以根据ASTM国际(美国宾夕法尼亚州西康斯霍肯，2015年，www.astm.org)的ASTM D882-12“薄塑料片材的拉伸性能的标准测试方法”来测量。

例如，使用直边和经过校准的样品切割器(10mm+\-0.5mm)沿机器方向切割了五个条(长度为100mm)的柔性薄膜材料。每个样品均使用Instron 3111型材料测试机进行测试，并使用带有橡胶颚面的气动夹具。控制温度(23℃)和相对湿度(50％)。十字头速度(分离速度)为25mm.min^-1。应变率为50％。样品在断裂之前可以承受的最大应力被确定为极限拉伸强度。

在一个优选的实施方案中，柔性薄膜材料的极限拉伸强度可以大于或等于约15MPa，适当地大于或等于约19MPa。已经发现，该极限拉伸强度特别适合用于需要使用压力的冲泡浓缩型饮料中。然而，应该注意，如果胶囊与夹具组件一起使用，其中处于关闭位置的该夹具构件的内壁限定一个腔室，该腔室适于基本封装和支撑饮料胶囊，则该压力也可能高于适合于最终抗拉强度的大于或等于约15MPa的压力。

例如，柔性薄膜材料可以是极限拉伸强度为约19至约80MPa的聚丙烯。可选地，柔性薄膜材料还可具有约12-43MPa的屈服强度和约0.8-1.0g/cm³的密度，例如约0.91g/cm³。

附图说明

现在将参考附图通过示例的方式描述本发明的更多细节和特定实施例，其中：

图1示出了根据现有技术的

浓缩型饮料制备胶囊；

图2示出了根据本发明的第一饮料制备胶囊的部分切除的平面图；

图3示出了根据本发明的第二饮料制备胶囊的部分切除的平面图。

图4示出了根据本发明的第三饮料制备胶囊的部分切除的平面图。

图5示出了根据本发明的第四饮料制备胶囊的部分切除的平面图。

图6示出了根据本发明的第五饮料制备胶囊的部分切除的平面图。

图7示出了根据本发明的第六饮料制备胶囊的部分切除的平面图。

图8示出了根据本发明的胶囊的示意性纵向截面图，该胶囊用于在夹具组件中制备饮料。

图9示出了在将液体注入胶囊之前，在夹具组件中的本发明的胶囊的示意性侧视截面图。

图10示出了图9的示意性横截面图，其中液体被注入到胶囊中。

图11示出了在完成向胶囊中的液体注入之后的图9和11的示意性侧视截面图。

图12示出了饮料制备机的总体剖视图。

参照图1，可以看到WO2012175985A1中公开的现有技术的FLAVIA浓缩咖啡型饮料制备胶囊，其是EP0179641A2中描述的胶囊的变型。胶囊10包括两个柔性层压片。每个层压片包括内部热塑性密封薄膜。前片和后片沿着边缘接缝11、顶部接缝12和底部接缝13粘结在一起。顶部和侧边缘的结合是板之间的永久性焊接，适当地通过加热或超声结合形成。底部接缝13的至少中央区域用可剥离的粘合剂粘合，该粘合剂可通过胶囊内部的液体的热和/或压力的作用，和/或由胶囊外部施加的热量辅助而释放。喷嘴14插入胶囊的顶部接缝12中。喷嘴14具有中心圆柱形孔，该中心圆柱形孔在顶部被膜15密封。

在前片和后片之间的另一个横向永久粘合接缝16在顶部和底部横向密封件之间跨过胶囊延伸，以将胶囊分成饮料配料腔室17和下游饮料收集/调节腔室18。中间接缝没有完全延伸穿过胶囊。在中间接缝中留有未结合的间隙，以提供饮料制备腔室的出口通道。该间隙由过滤元件19填充，该过滤元件19通过将一片过滤片材卷起并压平而形成。过滤元件19在该间隙中粘接到前后片材上。过滤材料会在出口通道上产生背压，因此可以在配料腔室内保持较高的冲泡压力(例如用于冲泡浓缩咖啡)，而不会使饮料过快地逸出。过滤元件伸入饮料制备腔室17中，以增加可用于过滤的面积并防止过滤器在使用中阻塞。基本上充满胶囊的配料腔室17的是大约15g的研磨烘焙咖啡。在使用胶囊之前，胶囊为咖啡提供不透氧气和水分的外壳。

在使用中，胶囊10被插入到饮料泡制机的夹具中，其中，处于关闭位置的夹具构件的内壁限定了适于基本上封闭和支撑饮料胶囊的腔室。换句话说，胶囊基本上被夹持腔的内表面完全包围并且与夹持腔的内表面接触。这允许腔体支撑封闭在腔体内的饮料冲泡胶囊，从而使得在胶囊内部产生高的静水压力而不会使胶囊破裂。在饮料制备之前和过程中，胶囊被加热器预热。将空心针穿过夹具顶部的通道插入胶囊的喷嘴孔，以刺穿膜密封，然后以约10巴的压力注入热水，以在胶囊内冲泡咖啡。O形圈被安装在注入管上的固定位置，并通过注入管上的凸缘保持在所述位置，用于密封在胶囊喷嘴顶部的互补环形凹槽。夹具组件适合于向胶囊的出口施加挤压力，以实现饮料从胶囊中逸出的速率和背压的最佳组合，以优化饮料质量和冲泡速度。在胶囊的出口通道上施加夹持力，恰好足以允许所得到的饮料以所需的速率通过出口通道逸出，同时保持胶囊内部的高压，而不会在配料腔室中过多地形成背压。下游腔室中的热咖啡的压力和温度使胶囊底部处的弱结合边缘区域13剥离，从而以受控方式释放所得咖啡。

参照图2，根据本发明的胶囊20包括两个柔性层压片。每个层压片包括内部热塑性密封膜。前片和后片用可剥离的粘合剂21围绕胶囊的大约20mm宽的侧面区域粘合在一起，并形成包含饮料制备配料23的中央腔室22，该饮料制备配料23可以是约15g的研磨烘焙咖啡。可剥离的粘合剂可以通过胶囊内部的热量和/或液体的压力作用，和/或由胶囊外部施加的热量辅助而释放。过滤元件24通过将一片过滤片材料卷起并弄平而形成，并且位于胶囊底部外围边缘和包含饮料制备配料的腔室的下游处的出口通道25中。过滤元件24结合到前片和后片上，并通过作为永久密封件的两个周边焊缝26固定。入口27位于胶囊的顶部外围边缘，并通过片之间的永久焊缝28固定在适当的位置，适当地通过加热或超声粘合形成。入口27具有中心圆柱孔，该中心圆柱孔可以用易破的保鲜屏障密封。胶囊为饮料制备配料提供氧气和水分不可渗透的外壳，直到使用胶囊为止。

图3示出了本发明的另一实施例，其中饮料制备配料与入口喷嘴和过滤器保持分离。胶囊30包括两个柔性层压片。每个层压片包括内部热塑性密封膜。前片和后片用可剥离的粘合剂31围绕胶囊的顶部、底部和侧面区域粘合在一起，形成包含饮料制备配料33的中央腔室32，该饮料制备配料33可以是约15g的研磨烘焙咖啡。可剥离的粘合剂可以通过胶囊内部的热量和/或液体的压力作用，和/或由胶囊外部施加的热量辅助而释放。在前片和后片之间的横向永久性粘结接缝36横跨胶囊的底部边缘延伸。未粘结的间隙留在中间接缝中，以提供来自饮料制备腔室的出口通道35。该间隙由过滤元件34填充，该过滤元件34通过将一片过滤片材卷起并压平而形成。过滤元件34在该间隙中粘合到前片和后片。过滤元件伸入胶囊的主体内，以增加可用于过滤的面积并防止过滤器在使用中阻塞。喷嘴37位于胶囊的顶部外围边缘中，并通过薄片之间的永久焊缝38固定在适当位置，适当地通过加热或超声粘合形成。喷嘴37具有中心圆柱孔，该中心圆柱孔可以用易破的保鲜屏障密封。胶囊为饮料制备配料提供氧气和水分不可渗透的外壳，直到使用胶囊为止。

图4示出了本发明的实施例，其类似于图3的胶囊，但是包含两种不同的饮料制备配料431和432，其通过围绕胶囊的顶部、底部和侧面区域的可剥离粘合剂41的区域以及两种饮料制备配料之间的区域保持分开。在使用中，当将液体注入喷嘴47中时，可剥离粘合剂的区域剥离开以允许液体到达饮料制备配料431和432两者并且将这些配料混合在一起。然后，混合饮料通过出口通道45逸出并由过滤器元件44过滤。

图5示出了本发明的实施例，其类似于图3的胶囊，但是包括围绕胶囊的整个外围的永久焊缝。如图3所示，前片和后片用围绕着胶囊的顶部、底部和侧面区域的可剥离的粘合剂51粘合在一起，形成了容纳饮料制备配料53的中央腔室52。然而，此外，在胶囊的外围边缘周围设置有永久焊缝56。在焊缝56中留下未结合的间隙以提供来自饮料制备腔室的出口通道55。该间隙由过滤元件54填充，该过滤元件54通过将一片过滤片材卷起并弄平，并在该间隙中将过滤器粘结到前片和后片上而形成。由于永久焊缝56可以抵抗胶囊内部的一定量的压力，所以该实施例也可以用于非夹持式饮料制备设备中。

图6示出了本发明的实施例，其类似于图3的胶囊，但是还包括下游的收集/调节腔室691。在该实施例中，在前片和后片之间的横向永久性粘结接缝66在顶部和底部边缘之间延伸越过胶囊，以将胶囊分为饮料配料容纳区域和下游饮料收集/调节腔室691。中间接缝没有完全延伸过胶囊。在中间接缝中留下未结合的间隙以提供来自饮料制备腔室的出口通道65。该间隙由过滤元件64填充，该过滤元件64通过将一片过滤片材卷起并压平而形成。过滤元件64在该间隙中粘合到前片和后片。过滤元件伸入胶囊的主体内，以增加可用于过滤的面积并防止过滤器在使用中阻塞。可以在收集/调节腔室的底部处设置另外的可剥离密封件692，以在使用之前密封收集/调节腔室并提供改善的新鲜度。

图7示出了本发明的实施例，其类似于图6的胶囊，但是其中下游的收集/调节腔室由位于收集/调节腔室的底部的弧状永久焊缝794分叉。分叉的饮料收集/调节腔室791类似于常规的浓缩咖啡机的出口。分叉的收集/调节腔室791具有靠近胶囊的相对边缘的两个出口793。每个出口793在其底部边缘由可释放/可剥离的密封件792密封，以在使用前保持胶囊配料的新鲜度。分叉腔室791将饮料精确地引导到诸如杯之类的容器中，并且此外在得到的咖啡上产生更好的调理泡沫“crema”。也就是说，具有更均匀，更小的气泡尺寸的crema。

可以容易地看出，可以通过对用于制造GB-A-2121762、GE-A-2122881、EP-A-0179641、EP-A-0247841和WO-A-9905044的胶囊的方法进行适当的修改来制造上述胶囊。

图8示出了可以与本发明的饮料制备胶囊一起使用的夹具组件的示意性截面。该夹具包括左右夹具壳110，111。右夹具壳111由金属或诸如聚四氟乙烯的硬塑料形成。左夹具壳110具有金属或诸如聚四氟乙烯的硬塑料的框架140。弹性体片材112围绕其外围143结合到框架。片材112由可横向移动以将弹性体片材112向前推到接近胶囊130的第一位置的固体活塞面142支撑。右夹具壳111具有嵌入其中的电加热元件113，用于预热胶囊内容物。壳体110，111的内表面是凹入的，以在饮料制备期间容纳胶囊。在该实施例中，壳体平行安装并通过合适的机械夹紧装置例如虎钳、杠杆臂等(未示出)直接移入支座。围绕胶囊的侧面区域的可剥离的粘合剂区域21、31、41、51、61、71被夹具壳的边缘夹持，但是没有夹持位于胶囊的中央腔室中的饮料配料。

与如图6或7所示的胶囊的某些实施例相结合，夹持壳体110，111的底部被定位成挤压胶囊的中间横向密封件66、76和出口通道65、75。因此，在饮料制备步骤期间，胶囊的下游腔室691、791位于夹具的外部。夹具壳的底部具有用于向胶囊的出口通道施加受控的挤压力的元件。第一夹具壳体的底面包括开口和活塞121，该活塞121位于该开口中并且能够相对于夹具壳体的内表面往复运动。活塞是弹簧加载的，以便向活塞施加偏压力，从而以固定(但可调节)的力将活塞的前表面在出口通道区域内压抵胶囊。第二夹具壳111的底面包括适当地位于与胶囊的出口通道相对的挤压区域的中心的深度约0.5-4mm的浅凹部。

在使用中，将胶囊插入饮料冲泡机的夹具中，在此处通过夹具将其围绕胶囊的可剥离侧面区域夹持，但是不夹持位于胶囊的中央腔室中的饮料配料。在饮料制备之前和期间，胶囊被加热器113预热。将空心针117穿过夹具顶部的通道插入胶囊的喷嘴孔中，以刺穿膜密封件，然后以约10巴表压的压力注入热水，以在胶囊内冲泡咖啡。包括可剥离密封件的胶囊的结合区域在注入水后剥离，从而使得包含饮料制备配料的胶囊的腔室扩展以填充夹具组件的封闭空间。O形圈116安装在注入管上的固定位置，并通过注入管上的凸缘保持在该位置，以密封胶囊喷嘴114顶部的互补的环形凹槽。施加到胶囊的出口通道上的挤压恰好足以允许所得饮料以所需的速率通过出口通道逸出，同时保持胶囊内部的高压，而不会在配料腔室中过多地形成背压。下游腔室中的热咖啡的压力和温度使胶囊底部处的弱结合边缘区域133(如果存在)剥离，从而以受控方式释放所得咖啡。

图9、10和11是表示使用过程中本发明的胶囊的侧视截面图的一系列示意图。

在图9中，胶囊90被插入到饮料泡制机的夹具组件中，在这里它以足够的力被夹具构件91和92夹持，以抵抗注入胶囊中的流体的压力。夹具构件平行安装，并通过合适的机械夹紧装置，例如虎钳、杠杆臂等(未示出)直接移动对接。

然而，当夹具构件关闭时，它们在包含饮料制备配料95的胶囊的中央腔室94的侧面区域周围，在胶囊的可剥离的结合区域93上闭合。重要地，夹具构件91、92不夹持在包含饮料制备配料95的中央腔室94上。

在图10中，空心针穿过夹具组件顶部的入口区域插入胶囊的喷嘴孔(未显示)中，以刺穿膜密封件，并以约10巴表压的压力注入热水，以在胶囊内冲泡饮料制备配料95。下游腔室中的热咖啡的压力和温度使可剥离的结合区域93在胶囊的中央腔室94的边缘96处剥离。因此，随着水继续注入胶囊中，中央腔室94开始扩展。

适当地，可以在约5至约15巴表压，例如约10巴表压的压力下注入水。通常，在约88℃至约98℃，例如约90℃的温度下注入水性流体。可以以约25ml/min至约500ml/min，更优选地约50至约150ml/min的平均速率将液体注入胶囊。注水的持续时间合适地是约10至约30秒，例如约12至约15秒。这使得能够生产浓缩型咖啡。可以间歇或脉冲方式注入液体以优化产品的感官特性。

在图11中，中央腔室的扩展完成，并且包含饮料制备配料94的中央腔室95现在填充由夹具构件91和92形成的腔的可用空间。如上所述，夹具构件91和92以足够的力夹紧胶囊以抵抗注入胶囊的流体的压力，因此胶囊的中央腔室95不能进一步扩展。可剥离结合93的外围区域将留在夹具构件91和92之间并且可能在夹具外部。

在图11的步骤之后，该方法可以进一步包括以下步骤：在冲泡之后将空气注入到胶囊中以从胶囊中排出残留饮料。替代地或附加地，可以通过在冲泡之后向内移动一个或两个可移动夹具壁，潜在地借助于附加的夹紧装置或可扩展构件，来压缩配料层以实现残留物的脱水。

适当地，除饮料类型的选择和将胶囊插入夹具之外，该方法的基本上所有步骤均由该设备自动执行。

图12示出了适于与本发明的胶囊一起使用的饮料制造设备的局部剖开的整体图。可见用于容纳饮料胶囊的腔。前夹具壳铰接在底部221处，使得门220可以向外枢转以将胶囊插入胶囊腔中。注入器117安装在合适的驱动机构上，用于自动缩回并插入胶囊。O形环116安装在注入器上的凸缘上，从而形成抵靠夹具的喷嘴支架的埋头顶缘214的密封(即，在该实施例中，O形环抵靠夹具的顶部密封而不是抵靠胶囊喷嘴本身的顶部)。

该设备包括用于以大于约5巴表压，例如约10-15巴表压的压力向注入管供水的泵。典型的泵是往复泵，其以固定的排量和固定的速度运行，由此，水的流速随着背压的增加而减小，直至达到典型的约16巴的最大压力。适当地，该设备进一步包括加热器，以向泵提供水性冲泡介质，例如热水或蒸汽，适当地是在约80至约100℃的温度下的热水。

该设备可以包括压力传感器，以测量到夹具中的胶囊的液体入口管线中的压力(背压)。在实施例中，该设备可以进一步包括控制元件，以响应于测得的背压来改变泵的输出和/或夹具的出口通道区域配置，例如以在饮料制备期间保持基本恒定的背压。

该设备可包括在夹具组件中的胶囊识别装置，该胶囊识别装置可操作地与控制系统和设备的显示器相关联。最简单地，该装置可以是简单的双峰检测器，例如紫外光源和光检测器，用于检测胶囊上是否存在荧光区域。还构想了更复杂的胶囊识别装置，例如条形码读取器或RFID芯片检测器。胶囊识别装置的主要目的是确定是否已经将正确类型的胶囊插入夹具中，即，根据本发明描述的用于高压冲泡夹具的高压胶囊。如果识别设备确定已插入错误类型的胶囊，则对控制系统进行编程以提示用户更换胶囊。在实施例中，识别装置可以从胶囊中读取与胶囊配料有关的更多信息，然后控制系统调整冲泡周期参数，例如时间/温度/水量，以针对该配料优化产品。

仅通过示例描述了以上实施例。落入所附权利要求的范围内的许多其他实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。例如，将理解的是，出于描述的经济性，尽管在某些情况下优选和替代特征适用于本发明的所有其他方面，但是优选和替代特征仅相对于本发明的一个方面进行了描述。因此，以上已经关于本发明的任何一个方面描述的任何特征也可以应用于本发明的任何其他方面。

Claims (29)

1.一种包含饮料制备配料的饮料制备胶囊，该饮料制备胶囊包括基本上不透气和不透液体的柔性薄膜材料的前片和后片，该前片和后片沿着顶部区域、第一侧面区域和第二侧面区域、和底部区域以面对面的方式粘结在一起，限定了包含饮料制备配料的腔室，其中所述底部区域包括出口通道，用于使饮料从所述包含饮料制备配料的腔室中逸出，其中所述出口通道的至少一个区域被过滤材料填充，用于过滤从所述腔室中逸出的所述饮料，并且其中在所述顶部区域或第一侧面区域或第二侧面区域中的至少一个中的柔性薄膜材料的所述前片和后片之间的至少一个结合包括可剥离密封件。

2.根据权利要求1所述的饮料制备胶囊，其中，所述第一侧面区域和第二侧面区域包括在所述柔性薄膜材料的前片和后片之间的可剥离密封件，可选地，其中，所述顶部区域和第一侧面区域和第二侧面区域包括在所述柔性薄膜材料的前片和后片之间的可剥离密封件。

3.根据前述任一权利要求所述的饮料制备胶囊，其中，所述可剥离密封件从所述胶囊的外围边缘延伸约10mm至约30mm。

4.根据前述任一权利要求所述的饮料制备胶囊，其中，所述可剥离密封件基本上包围包含所述饮料制备配料的所述腔室。

5.根据前述任一权利要求所述的饮料制备胶囊，包括第一饮料制备配料和第二饮料制备配料，其中所述第一饮料制备配料和第二饮料制备配料通过在所述柔性薄膜材料的前片和后片之间的可剥离密封件分开。

6.一种饮料制备胶囊，包含第一饮料制备配料和第二饮料制备配料，其中所述第一饮料制备配料通过可剥离密封件与所述第二饮料制备配料分离。

7.根据权利要求6所述的饮料制备胶囊，包括：基本上不透气和不渗透液体的柔性薄膜材料的前片和后片，以面对面的方式粘结在一起，以限定包含所述第一饮料制备配料和第二饮料制备配料的腔室以及用于饮料从所述腔室中逸出，其中所述出口通道的至少一个区域被用于过滤从所述腔室逸出的所述饮料的过滤材料填充，并且其中所述第一饮料制备配料通过在所述柔性薄膜材料的前片和后片之间的可剥离密封件与所述第二饮料制备配料分离。

8.根据权利要求6或7所述的饮料制备胶囊，其中，所述可剥离密封件限定包含所述第一饮料制备配料的第一隔室和包含所述第二饮料制备配料的第二隔室。

9.根据权利要求1至5、7或8中任一项所述的饮料制备胶囊，其中，所述柔性薄膜材料的极限拉伸强度大于或等于约15MPa，优选地为约19MPa至约80MPa。

10.根据权利要求1至5或7至9中任一项所述的饮料制备胶囊，其中，所述柔性薄膜材料是聚丙烯，并且具有约19MPa至约80MPa的极限拉伸强度。

11.根据前述任一权利要求所述的饮料制备胶囊，其中，对于15mm宽的样品，所述可剥离密封件的峰值载荷密封强度小于约20N；对于25mm宽的样品，所述可剥离密封件的峰值载荷密封强度小于约30N。

12.根据前述任一权利要求所述的饮料制备胶囊，其中，对于25mm宽的样品，所述可剥离密封件的峰值载荷密封强度在约2N至约12N之间；对于25mm宽的样品，所述可剥离密封件的峰值载荷密封强度优选地在约3.5N至约8.5N之间。

13.根据前述任一权利要求所述的饮料制备胶囊，其中，对于25mm宽的样品，所述可剥离密封件具有约6N的峰值载荷密封强度。

14.根据前述任一权利要求所述的饮料制备胶囊，其中，所述可剥离密封件包括可热释放的粘合剂或水溶性粘合剂。

15.根据前述任一权利要求所述的饮料制备胶囊，其中，所述可剥离密封件是可剥离聚乙烯或聚乳酸密封件。

16.根据权利要求1至5或7至15中任一项所述的饮料制备胶囊，还包括在所述柔性薄膜材料的前片和后片之间的永久密封件，其中所述永久密封件在相对的侧边缘之间并且在所述胶囊的顶部边缘下方横向延伸过所述胶囊，其中所述永久密封件具有限定所述出口通道的间隙。

17.根据权利要求1至5或7至16中任一项所述的饮料制备胶囊，还包括在所述柔性薄膜材料的所述前片和后片之间的永久密封件，所述永久密封件在所述胶囊的至少一个外围边缘或基本围绕所有外围边缘，除了在所述出口通道，其中一个或多个所述可剥离密封件位于由所述永久密封件限定的外围内的所述胶囊的内部区域中。

18.根据权利要求16或17所述的饮料制备胶囊，其中，所述永久密封件是加热密封的聚丙烯。

19.根据权利要求1至5或7至18中任一项所述的饮料制备胶囊，其中，所述过滤材料为位于所述出口通道中的过滤材料塞的形式。

20.根据权利要求1至5或7至19中任一项所述的饮料制备胶囊，其中，所述过滤材料为过滤片的两个或更多个堆叠层的形式。

21.根据权利要求20所述的饮料制备胶囊，其中，所述两个或更多个堆叠层由具有第一边缘和第二边缘的单个过滤片形成，所述第一边缘和第二边缘结合至所述胶囊的相对的前片和后片，所述片被在所述侧壁之间V形折叠或W形折叠，以在所述出口通道中形成所述堆叠层。

22.根据权利要求1至5或7至21中任一项所述的饮料制备胶囊，其中，所述过滤材料从所述出口通道伸入到包含所述饮料制备配料的所述腔室中，或者从所述出口通道伸入到包括位于包含所述饮料制备配料的所述腔室下游的可剥离密封件的结合区域中。

23.根据权利要求1至5或7至22中任一项所述的饮料制备胶囊，其中，所述胶囊还包括与所述出口通道的下游端流体连通的出口腔室，所述出口腔室具有一个或多个出口，用于从所述胶囊中逸出饮料。

24.根据权利要求23所述的饮料制备胶囊，其中，所述出口腔室是调节腔室，其具有分叉形状和位于所述胶囊的相对侧上的两个出口。

25.根据权利要求23或24所述的饮料制备胶囊，其中，在使用所述胶囊之前，所述出口通过可热释放的粘合剂密封。

26.根据权利要求1至5或7至25中任一项所述的饮料制备胶囊，还包括与包含所述饮料制备配料的所述腔室流体连通的入口喷嘴，用于将水注入所述腔室，或者与结合区域流体连通，该结合区域包括位于包含所述饮料制备配料的所述腔室的上游的可剥离密封件，用于将水注入所述腔室。

27.一种制备饮料的方法，包括：

将根据任一前述权利要求所述的饮料制备胶囊插入饮料制备设备的夹具组件中，所述夹具组件包括两个或更多个夹具构件，至少一个夹具构件能够移动以打开和关闭所述夹具组件，其中处于关闭位置的所述夹具构件的各个内壁限定了适于容纳所述饮料制备胶囊的封闭空间，该封闭空间具有用于注入水的入口区域和用于饮料逸出的出口区域，所述夹具组件的所述封闭空间在使用前大于包含所述饮料制备配料的所述胶囊的所述腔室；

在大于约1巴表压的压力下将水性液体注入到所述胶囊中以在所述胶囊中产生饮料，其中，在注入所述水性液体时，所述胶囊的所述可剥离密封件剥离，使得包含所述饮料制备配料的所述胶囊的所述腔室扩展以填充所述夹具组件的所述封闭空间；和

使所述饮料通过所述出口区域逸出。

28.一种制造多组分饮料的方法，包括：

将根据权利要求6至8中任一项所述的饮料制备胶囊插入饮料制备设备的夹具组件中，该夹具组件包括两个或更多个夹具构件，至少一个夹具构件能够移动以打开和关闭所述夹具组件，其中处于关闭位置的所述夹具构件的相应内壁限定适于容纳所述饮料制备胶囊的封闭空间，该封闭空间具有用于注入水的入口区域和用于饮料逸出的出口区域；

在大于约1巴表压的压力下将水性液体注入到所述胶囊中以在所述胶囊中产生饮料，其中在注入所述水性液体时，所述可剥离密封件剥离以允许所述胶囊的所述第一饮料制备配料和第二饮料制备配料混合；和

使所述饮料通过所述出口区域逸出。

29.根据权利要求27或28所述的方法，其中，所述水性液体基本上由温度为约80℃至约100℃的水组成，并且在约5至约15巴表压的压力下注入水。

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