CN111372870A - 生产用于泡制的或可溶性饮料的胶囊的杯的方法以及相关的杯和胶囊 - Google Patents

生产用于泡制的或可溶性饮料的胶囊的杯的方法以及相关的杯和胶囊 Download PDF

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Abstract

一种用于生产杯(2)的方法，该杯用于胶囊(1)，该胶囊用于制备泡制的或可溶性饮料，该方法包括以下步骤：‑共注射模制具有气体屏障式中间层的多层塑料材料的杯(2)；所述杯(2)是单个本体，设置有具有喷嘴(32)的底部(3)；以及内部基部(33)，该内部基部包括完全封闭的中心部分(310)，该中心部分覆盖喷嘴(32)；‑部分地切割中心部分(310)以形成使杯(2)的内部与喷嘴(32)相连接的至少一个开口(314)。优选地，还设置有以下步骤：将杯(2)的位于开口(314)与喷嘴(32)之间的部分朝向喷嘴(32)的内部折叠以形成导流部(318)，即，基本上水平的底面。

Description

生产用于泡制的或可溶性饮料的胶囊的杯的方法以及相关的 杯和胶囊
本发明的目的在于由塑料材料生产杯的方法，该杯是用于生产胶囊，该胶囊用于制备泡制的或可溶性饮料。本发明的目的还在于所述杯和通过所述杯而获得的胶囊，该胶囊可用于封装预定剂量和单次使用剂量的浓缩产品(例如，以粉末、颗粒、叶的形式)，并且通过使流体(通常为热水)在压力下引入到所述胶囊中来即席制备饮料(诸如茶、咖啡、花草茶、牛奶、巧克力等)。
在用于咖啡或其他泡制品的胶囊或荚(pod)的领域中，众所周知的是使用“自保护”或“屏障”胶囊，即，该胶囊在不需要被包裹在保护性包裹物(诸如铝袋)中的情况下，能够保证保护胶囊中所包含的食品物质的感官特征，同时保护所包含的食物免受外部因素(诸如气体等)的影响。
因此，在该领域中已知使用这样的杯(即，胶囊的本体，其中包含有待泡制或溶解的食品物质)来制成胶囊，这些杯是通过聚合物材料(诸如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT))注射模制而获得的，已知此材料用于提供高气密密封性以使得混合物的香气无法散开以及实现对氧气和水分的有效屏障并且确保产品具有长的保质期。然而，一些研究似乎没有揭露与使用此材料相关的一些缺点，其涉及这些材料与沸水接触时具有释放有毒的物质的风险。
因此，该领域中已知使用这样的杯来制成胶囊，这些杯是通过具有内部屏障层(例如，由乙烯乙烯醇(EVOH)制成)的多层材料热成形而获得的，该内部屏障层保护食品物质免受空气、光和湿气的影响。然而，这种生产技术还具有一些缺点，这些缺点涉及塑料材料在模具的弯曲处中分布不一致和不均匀，这阻止其形成铰接且复杂的几何形状。
本发明的目的是提供一种生产杯的方法，以用于生产胶囊，该胶囊用于制备泡制的或可溶性饮料，该方法解决了现有技术的缺点，同时考虑了本领域的需求。
具体来说，本发明的目的是提供一种生产用于制成胶囊的杯的方法，该杯是有屏障的并且同时对人的健康来说是安全的，并且该杯允许获得对于饮料的最佳分配来说所必需的复杂且铰接的几何形状。
此目的是通过根据权利要求1所述的生产杯的方法、通过根据权利要求7所述的杯以及通过根据权利要求13所述的带有所述杯的胶囊来实现的。从属权利要求描述了本发明的优选实施例。
根据本发明的方法和杯的特征和优点将会从下文中所给出的描述中显而易见，这些描述根据附图通过非限制性示例来提供，在附图中：
-图1示出了根据本发明的杯处于第一生产阶段中的俯视立体图，该杯可作为本体用于制备可溶性或泡制的饮料所使用的胶囊；
-图2和图3示出了图1的杯的细节，具体来说，示出了在第一生产阶段(即，完全封闭)中具有出口喷嘴的内部分离壁；
-图4示出了在图1的杯处于后续生产阶段中的俯视立体图；
-图5和图6示出了图4的杯的细节，具体来说，示出了在后续生产阶段(即，配备有用于使饮料流出的开口)中具有出口喷嘴的内部分离壁；
-图7和图8示出了使用根据本发明的杯所制成的胶囊的示例，该胶囊配备有内部密封盘，该内部密封盘适于封闭包含待泡制的食品物质的室(图7)并且通过在同一室中所注入的流体压力的增加来打开所述室，从而允许饮料流出(图8)；
-图9和图10示出了图4的胶囊，其还在出口喷嘴处配备有导流部系统；
-图11和图12示出了根据本发明的胶囊的另一个变型实施例，具体来说，示出了在第一生产阶段(即，完全封闭(图11))中和在后续生产阶段(即，配备有用于使饮料流出的开口(图12))中具有出口喷嘴的内部分离壁，并且还在出口喷嘴处配备有导流部系统；
-图13和图14示出了图11和12的胶囊的变型实施例，其在出口喷嘴处配备有导流部系统。
参考附图，参考标号2指的是杯，该杯适于限定用于包含至少一种待泡制或溶解的物质(通常是粉末或颗粒的形式)的内部容积V。
所述杯2可用于生产胶囊，该胶囊用于制备泡制的或可溶性饮料，该胶囊由参考标号1指示。
杯2由塑料材料通过共注射模制(co-injection molding，共注射成型)制成，即，将不同材料的若干层同时注射到模腔中，这些材料填充模腔由此产生多层壁。
具体来说，杯2具有多层壁，该多层壁具有外层、旨在与食品室接触的内层、以及屏障式中间层。
有利地，中间层产生对气体、特别是氧气的屏障。优选地，中间层由乙烯乙烯醇(EVOH)或聚乙烯醇(PVOH)制成。
优选地，外层和内层二者均由聚丙烯(PP)、或聚乙烯(PE)或聚乳酸(PLA)制成。
在实施例的一个示例(PP-EVOH-PP)中，杯2的多层由以下各层组成：由聚丙烯制成外层、由乙烯乙烯醇制成中间屏障层以及由聚丙烯制成内层。
在实施例的不同示例(PE-EVOH-PE)中，杯2的多层由以下各层组成：由聚乙烯制成外层、由乙烯乙烯醇制成中间屏障层以及由聚乙烯制成内层。
因此，优选地，制成内层和外层的材料是惰性的并且与食品兼容型的非屏障材料，这些材料属于聚烯烃家族。
在实施例的另一个示例中，杯2可生物降解的并且可用作堆肥。在这种实施方式的示例(PLA-PVOH-PLA)中，杯2的多层由以下各层组成：由聚乳酸制成外层、由聚乙烯醇制成中间屏障层以及由聚乳酸制成内层。
优选地，形成杯2的多层中的层的厚度按以下方式分布：约45％的外层、约10％的中间层、约45％的内层。
如图1和4所示，杯2在一侧上设置有底部3，并且在相对侧上设置有由向外突出的边缘4限定的入口开口21。
杯2在底部3的外部设置有出口开口31，该出口开口由喷嘴32限定并且适于允许泡制的饮料流出。
杯2在底部3的内部设置有内部基部33。
所述基部33设置有多个突出部310、320、360，这些突出部相对于同一基部33朝向杯2内部竖直地突出。
有利地，这些突出部310、320、360的顶部表面是基本上平坦的并且没有切割、刺穿或撕裂元件。
基部33包括中心部分310以覆盖喷嘴32的出口开口31。
如上文所述，杯2是由共注射模制而制成的，该共注射模制是允许屏障材料(例如，EVOH)嵌入在适合与食品室接触的外层(例如，PP和/或PE)之间的技术，从而获得有屏障的并且同时对人的健康安全的杯2。共注射模制技术虽然允许获得复杂且铰接的几何形状，但不允许在模制步骤期间在壁中直接制成开口。
因此，生产杯2的方法在初始共注射模制步骤中提供了在壁中没有中断或开口的单个本体。
图1示出了处于第一生产阶段中(即，从模具中取出)的杯2。如从图2、图3、图11和图13中可以观察到的，杯2具有完全封闭的中心部分310。中心部分310是连续的壁，其完全封闭开口31。
优选地，中心部分310包括：外部圆形冠部311，其与内部基部33的其余部分相连接；平坦部分313，其形成用于附接密封盘5的支座；以及中心销312，其在开口31和喷嘴32内延伸。
图4示出了处于后续生产阶段中的杯2。如从图5、图6、图12和图14中观察到的，杯2所具有的中心部分310配备有用于使饮料流出的开口。
因此，生产杯2的方法提供了中心部分310的后续剪切(或切割、或穿孔)以在所述中心部分310中，具体来说是在外部圆形冠部311中形成开口314。
在剪切步骤之后，中心部分310在杯2的内部与出口开口3之间具有多个连接开口314，以允许泡制的饮料流出胶囊1。
在图5和图9的变型实施例中，进行剪切而不移除任何材料。更具体地说，剪切步骤设置有切割中心部分310的第一切割步骤和使中心部分310折叠的后续折叠步骤。优选地，第一切割步骤设置成在外部圆形冠部311中切割多个部分(区段)以形成仅连接到内部基部33的多个翼片315。接下来的折叠步骤设置成将仍连接到内部基部33的其余部分的翼片315朝向喷嘴32的内部折叠。翼片315的这个折叠步骤允许在杯2的内部与出口开口31之间形成多个连接开口314，以允许泡制的饮料流出胶囊1。此外，有利地，翼片315(朝向喷嘴的内部水平地弯曲)产生导流部318，即，基本上水平的屏障，其防止泡制的饮料直接落到喷嘴32中。
如从图6中所观察到的，开口314基本上横向于内部基部33(即，这些开口不在内部基部33的平面中延伸，而是在与内部基部33的平面横向的平面中延伸)：这对于饮料来说导致朝向喷嘴的是曲折路径。换句话说，饮料沿着内部基部33的平面在径向方向上朝向中心部分310流动；在翼片315处，饮料到达抵靠中心销312的上部部分的支座，经历方向变化(从径向到周向)并穿过开口314朝向喷嘴流动。在饮料离开开口31时，这种曲折路径显著地减少了飞溅。
此外，在这种变型实施例中，为了在饮料离开喷嘴32时实现连续且规则的饮料的流，喷嘴的内壁配备有多个竖直翼片37，这些竖直翼片均匀地布置在周向方向上，并且适于朝向出口开口31输送泡制的饮料的流。
在图12和图14的变型实施例中，剪切步骤使得外部圆形冠部311被切割或穿孔以形成连接杯2的内部与出口开口31的多个开口314，以允许泡制的饮料朝向胶囊1的外部流动。
同样在这些变型实施例中(图12和14)，为了在饮料流出开口31时减少飞溅，胶囊配备有导流部318。具体来说，折叠步骤使得喷嘴32的端部边缘317朝向开口31的内部。这种折叠允许形成用于使饮料朝向胶囊出口的曲折路径：饮料在竖直方向上穿过开口314朝向喷嘴32流动并在在喷嘴内流动；饮料到达抵靠导流部318的支座并且经历方向变化(从竖直到水平)并且然后流过出口开口31。在饮料离开开口31时，这种曲折路径显著地减少了饮料的飞溅；此外，在折叠和形成导流部的步骤之后开口31具有较小的直径，这允许饮料在离开时具有连续且规则的饮料的流。
在图11的变型实施例中，喷嘴32的端部边缘317是连续的圆，并且在朝向开口31的内部折叠的步骤中，所获得的导流部318是连续的圆环的形式，如图12所示。
在图13的变型实施例中，喷嘴32的端部边缘317是圆形的并且是波浪状的，即配备有一系列峰316和谷319。在折叠步骤期间，峰316被折叠到开口31的内部，以产生配有凹槽315的圆环形式的导流部318。
此外，优选地，基部33包括迷宫部30，该迷宫部适于在胶囊1内的压力下降到阈值之下时通过毛细作用来阻碍泡制的饮料朝向喷嘴32的通过、或者在胶囊1从机器的泡制器组脱离时完全停止泡制的饮料朝向喷嘴的通过。
此外，基部33包括由另一个突出部限定的外部边缘360，密封盘5可以紧固在该外部边缘上。
因此，总的来说，根据本发明的生产杯2的方法包括以下步骤：
-共注射模制杯2，该杯由具有外层、内层以及气体屏障式的中间层的多层塑料材料制成；所述杯2为单个本体，设置有入口开口21，并且在入口开口的相对侧上设置有底部3，该底部设置有喷嘴32；所述杯2具有内部基部33，该内部基部包括完全封闭的中心部分310以覆盖喷嘴32；
-部分剪切中心部分310，以在杯2的内部与喷嘴32之间产生多个连接开口314。
在一个变型实施例中，切割中心部分310的切割步骤使得中心部分310被切割以形成多个翼片315，这些翼片仍然连接到内部基部33；这种变型还使得后续折叠步骤中翼片315朝向喷嘴32的内部折叠以形成导流部318。
在另一个变型实施例中，切割中心部分310的切割步骤使得所述中心部分310被切割以形成多个通孔314；优选地，这些变型还使得后续折叠步骤中喷嘴32的端部边缘317朝向喷嘴32的内部折叠以形成导流部318。
图4示出了在生产阶段结束时的杯2，即，其中，中心部分310设置有将杯2的内部连接到出口开口31的多个开口314。这种杯2可用于制成制备泡制的或可溶性饮料所使用的胶囊1，例如，在图7和图8所示。
胶囊1包括盖子6，该盖子通过接合或焊接紧固到上部边缘4，并且适于在顶部处密封杯2。
因此，胶囊1内部设置有密封盘5，该密封盘位于基部33处并且适于在底部上密封杯2。因此，胶囊1设置有封闭室，该封闭室在顶部处由盖子6限定而在底部处由盘5限定，待泡制或溶解的物质11包含在该封闭室内。气密密封室的存在对于恰当地保持和保存物质11来说是重要的。
如图7和图8所示，盘5被定位在物质11的下方以及基部33的上方。
优选地，盘5由多层或单层的塑料制成、或由塑料/铝复合材料制成。
盘5在内部固定到杯2，位于基部33处，至少固定在边缘360和中心部分310的顶部表面(即，平坦部分313)上。
具体来说，使用具有低粘合等级的热活性材料(在多层盘的情况下，漆、胶、聚合物下层)来焊接盘5，以便由于胶囊1内部的温度和压力的增加而使得该盘从基部33，并且具体地说是从边缘360脱离或分离。
可以将胶囊1制成不同形式，例如，用于制备泡制的饮料(例如咖啡)或可溶性饮料。
优选地，咖啡胶囊1包括过滤件，该过滤件紧固到在杯2的内壁上并且位于物质11的下方，并且刚好位于盘5的上方。该过滤件(优选为纸或织造或非织造的织物的形式)的存在使得泡制的液体在离开胶囊1之前被过滤。
优选地，用于咖啡的胶囊1还包括可渗透的或微穿孔的膜，该可渗透的或微穿孔的膜在物质11上方某一距离处紧固在杯2内部所提供的特定的一些水平支座上。这种膜在压力下允许流体通过，但不允许物质11通过，这种膜的存在防止了咖啡粉在泡制期间的分散，提高了泡制的饮料的品质。
在用于制备可溶性饮料(诸如巧克力或牛奶)的胶囊的情况下，胶囊1包括盖子6和密封盘5，并且没有过滤件和可渗透的或微穿孔的膜。
在其不同的变型实施例中，胶囊1可以用于通过自动化或半自动化的机器来即席制备饮料(诸如茶、咖啡、花草茶、牛奶、巧克力等)，该自动化或半自动化的机器配备有分配组，该分配组适于经由加压热水穿过胶囊1而产生泡制。
因此，在使用中，将胶囊1(图7)插入到设置在机器中的特定底座(被称为泡制室)中。该机器对定位成封闭胶囊1的盖子6穿孔并且将加压流体(通常是热水)注入到包含物质11的室中。
盘5密封胶囊1的底部3，该盘的存在允许加压流体与待泡制或溶解的物质11的接触保持某一时间量，以便确保获得最佳的泡制的饮料。由胶囊1内部的流体施加的压力升高到打开压力(例如在4bar至8bar之间)，该打开压力在盘5上推动以使得胶囊1打开。具体来说，如图8所示，由盘5从边缘360的至少部分地脱离而使得胶囊1打开。这种脱离使得先前由密封盘5所确保的密封效果失效。
再次，由于胶囊1内部的压力增加，盘5以一定的波浪度变形并且形成至少一个褶皱52，优选形成多个褶皱52，以便允许用于泡制液体的通道打开以使液体流出。
优选地，根据本发明的胶囊1在基部33处设置有多个支撑件90，这些支撑件适于随着盘5变形，以这种方式来使其不会撕裂或断裂。
有利地，这些支撑件90具有倒圆的且斜切的轮廓，并且因此没有尖锐的边缘或尖锐的轮廓。
根据本发明的胶囊可以用于封装预定的、单次使用的剂量的浓缩产品(以粉末或颗粒或叶的形式)，以用于即席制备饮料，诸如叶或可溶性茶、粉末或速溶咖啡、花草茶、牛奶、巧克力或其他脱水且可溶的产品。
创新地，根据本发明的方法允许获得一种用于生产胶囊的杯，所述胶囊用于制备泡制的和可溶性饮料，该杯是有屏障的并且同时对人的健康是安全的，并且该杯允许获得对于饮料的最佳分配来说所必需的复杂且铰接的几何形状。
有利地，根据本发明的杯设置有导流部318(无论该导流部是通过折叠翼片315并且因此在内部基部33的中心部分310处制成的，还是通过折叠喷嘴32的端部边缘317并且因此在出口开口31处制成的)，该导流部产生水平屏障以抵抗泡制的饮料朝向胶囊的出口直接落下。
有利地，中心部分310和喷嘴的特定构造迫使离开的饮料改变方向，以获得连续且规则的饮料的流。
应当清楚的是，本领域技术人员可以对上述用于制备泡制的或可溶性饮料的胶囊的杯进行修改，所有修改都在由权利要求所限定的保护范围内。

Claims (13)

1.一种用于生产杯(2)的方法，所述杯用于胶囊(1)，所述胶囊用于制备泡制的或可溶性饮料，所述方法包括以下步骤：
-共注射模制具有外层、内层以及气体屏障式中间层的多层塑料材料的杯(2)；所述杯(2)是单个本体，设置有入口开口(21)，并且在所述入口开口的相对侧上设置有底部(3)，所述底部设置有喷嘴(32)；所述杯(2)具有内部基部(33)，该内部基部包括完全封闭的中心部分(310)，该中心部分覆盖所述喷嘴(32)；
-部分地切割所述中心部分(310)以形成使所述杯(2)的内部与所述喷嘴(32)相连接的至少一个开口(314)。
2.根据权利要求1所述的用于生产杯(2)的方法，还包括折叠步骤：该折叠步骤将所述杯(2)的位于所述开口(314)与所述喷嘴(32)之间的部分朝向所述喷嘴(32)的内部折叠以形成导流部(318)，即，基本上水平的底板。
3.根据权利要求2所述的用于生产杯(2)的方法，其中，所述切割步骤包括形成多个翼片(315)，所述多个翼片仍然连接到所述内部基部(33)，并且所述折叠步骤提供了将所述多个翼片(315)朝向所述喷嘴(32)的内部折叠。
4.根据权利要求2所述的用于生产杯(2)的方法，其中，所述切割步骤包括形成多个通孔(314)，并且所述折叠步骤提供了将所述喷嘴(32)的端部边缘(317)朝向所述喷嘴(32)的内部折叠。
5.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产杯(2)的方法，其中，所述中间层由乙烯乙烯醇(EVOH)或聚乙烯醇(PVOH)制成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的用于生产杯(2)的方法，其中，所述外层和所述内层由聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)或聚乳酸(PLA)制成。
7.一种用于生产胶囊的杯(2)，所述胶囊用于制备泡制的或可溶性饮料，所述杯是根据权利要求2所述的用于生产杯的方法而获得的，所述杯(2)设置有：
入口开口(21)以及在所述入口开口的相对侧上的底部(3)，所述底部具有由喷嘴(32)限定的出口开口(31)；
内部基部(33)，所述内部基部包括由第一突出部限定的中心部分(310)，该中心部分覆盖所述喷嘴(32)；
多个开口(314)，所述多个开口形成在所述中心部分(310)中并且连接所述杯(2)的内部与所述出口开口(31)；
其特征在于，所述中心部分(310)包括多个翼片(315)，所述多个翼片连接到所述内部基部(33)并且在所述喷嘴(32)内向内折叠，以提供导流部(318)，即，基本上水平的底板，以抵抗泡制的饮料直接落到所述喷嘴(32)的内部。
8.根据权利要求7所述的杯(2)，其中，所述多个开口(314)在与所述内部基部(33)的平面横向的平面中延伸。
9.根据权利要求7或8所述的杯(2)，其中，所述喷嘴(32)的内壁设置有多个竖直翼片(37)，所述多个竖直翼片均匀地布置在周向方向上并且适于朝向所述出口开口(31)输送泡制的饮料的流。
10.一种用于生产胶囊的杯(2)，所述胶囊用于制备泡制的或可溶性饮料，所述杯是根据权利要求2所述的用于生产杯的方法而获得的，所述杯(2)设置有：
入口开口(21)以及在所述入口开口的相对侧上的底部(3)，所述底部具有由喷嘴(32)限定的出口开口(31)；
内部基部(33)，所述内部基部包括由第一突出部限定的中心部分(310)，该中心部分覆盖所述喷嘴(32)；
多个开口(314)，所述多个开口形成在所述中心部分(310)中并且连接所述杯(2)的内部与所述出口开口(31)；
其特征在于，所述喷嘴(32)的端部边缘(317)在所述开口(31)内向内折叠以形成导流部(318)，即，基本上水平的底板，以抵抗泡制的饮料从所述胶囊直接流出。
11.根据权利要求10所述的杯(2)，其中，所述喷嘴(32)的所述端部边缘(317)是连续的圆形边缘，并且由所述折叠步骤而产生的所述导流部(318)是连续的圆环。
12.根据权利要求10所述的杯(2)，其中，所述喷嘴(32)的所述端部边缘(317)是波浪状的圆形边缘，并且由所述折叠步骤而产生的所述导流部(318)是设置有多个凹槽(315)的圆环。
13.一种用于制备泡制的或可溶性饮料的胶囊(1)，包括：
-根据权利要求7至12中任一项所述的杯(2)，所述杯包含待泡制或溶解的食品物质(11)；
-盖子(6)，适于密封所述杯(2)的顶部。
-密封盘(5)，所述密封盘定位在所述物质(11)的下方且在所述基部(33)的上方，所述密封盘适于在底部上密封所述杯(2)，
其中，通过使所述盘(5)从所述基部(33)的内部边缘(360)由于所述杯(2)内的压力和温度的增加而至少部分地脱离，来促使所述胶囊(1)打开。
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