CN111670149B - 尤其用于烹制冲煮的咖啡的包含饮品粉末和填料的胶囊 - Google Patents

尤其用于烹制冲煮的咖啡的包含饮品粉末和填料的胶囊 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种胶囊，其用于通过将水注入到胶囊中的方式由饮品粉末烹制饮品、尤其由咖啡粉烹制咖啡，该胶囊包括由粉末混合物构成的压制品，其中，该压制品利用至少一个包括交联多糖的涂层覆盖，其中，压制品的粉末混合物包含：i)包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末；和ii)a)包括多糖的具有与第一平均颗粒大小A不同的第二平均颗粒大小B的粉末，和/或b)具有与第一平均颗粒大小A不同或与第一平均颗粒大小A相同的平均颗粒大小C的填料。

Description

尤其用于烹制冲煮的咖啡的包含饮品粉末和填料的胶囊
技术领域
本发明公开了一种包含饮品粉末的胶囊，其尤其适于烹制饮品、如可可、茶或咖啡。此外，本发明公开了用于调整这样的胶囊的通流阻力的方法、用于制造这样的胶囊的方法以及这样的胶囊的应用。
背景技术
在按成分烹制饮品、尤其是冲煮的咖啡时，在过去的几年中除了咖啡包之外，咖啡胶囊被越来越多地使用，其胶囊壁通常由不锈钢、铝或塑料烹制。这样的胶囊允许较长时间没有香味损失地储藏咖啡粉。此外，这样的胶囊允许快速和对于操作者友好地制作具有所期望的口味倾向的一份咖啡，其中，将具有所期望的咖啡种类的胶囊使用在与其匹配的咖啡机中，随后在咖啡机中将热水加压通过胶囊并且由此制造出冲煮的咖啡。然而，另一方面，这样的胶囊由于所使用的胶囊材料以及高生产花销的胶囊结构而相对昂贵。此外，这样的胶囊对于环境保护来说是个问题。其一，胶囊不能重复使用并且由消费者在使用后通常作为厨余垃圾处理。因此，咖啡胶囊的循环利用实际上无法实现，这尤其在基于铝的咖啡胶囊上是令人担忧的，因为铝的生产是非常耗能的，由此在这样的胶囊的情况中将导致特别差的CO2平衡。另一个巨大的缺点在于，这样的胶囊不能生物降解并进而也不能够以生物的方式来清除。鉴于单在德国每年消耗远超四十亿的咖啡胶囊并且世界范围超过四百八十亿的咖啡胶囊的事实，这是个越来越严重的问题。
为了至少部分地规避上述问题，已经提出了由其他的材料烹制的胶囊。
从DE 10 2014 000 187 A1中已知一种胶囊，其由纤维素粉末(cellulosischemPulver)、尤其是咖啡粉构成的压制品组成，其中，压制品以由能生物降解的材料组成的材料构成的涂层覆盖。优选地，覆盖层是流体纤维素，其由多糖或其衍生物与多元醇的间隔件和其所属的交联剂联合组成。
在文献3 115 316 A 1中公开了一种胶囊，尤其用于通过将水注入到胶囊中由饮品粉末烹制饮品、尤其是咖啡粉烹制的咖啡，其中，胶囊包括包含至少一种多糖的粉末烹制的压制品，其中，压制品利用至少一个涂层覆盖，其中，至少一个涂层包括交联多糖，其中，交联多糖通过多糖利用交联剂进行交联而在不应用多元醇的间隔件的情况下得到。
胶囊是能生物降解的并进而是环境友好的。然而，关于这种胶囊的困难在于，将对于热水的通流阻力以及萃取属性调整到期望的值上。为了利用与其匹配的全自动咖啡机将前述胶囊加工成可饮用的咖啡，该胶囊必须具有标准大小。此外，其应当具有限定的通流阻力，以便能够在全自动咖啡机中利用各个相同的水压在相同的时间从胶囊中萃取出咖啡。例如，萃取持续时间在9bar的水压时不应当超过25s。然而，这样的胶囊的通流阻力取决于多种不同的因素，例如尤其是碾磨度、制造胶囊的加压力和其它的因素。粉末的碾磨度越细，由此制造的胶囊的孔度就越小，因为在较小颗粒之间留下的空腔小于较大颗粒之间的。然而，不同的咖啡种类也要求不同的碾磨度，以便得到出色的口味。例如，意式咖啡(Espresso)所应用的比过滤咖啡颗粒更细。由于该原因而产生的困难在于，与咖啡种类无关地利用全自动咖啡机将前述胶囊加工成具有限定的咖啡浓度的可饮用的咖啡。
发明内容
由此出发，本发明的目的在于，提供一种用于按成分烹制饮品粉末的饮品(如可可、茶和咖啡)的胶囊，其不仅能简单和低成本地制造、能生物降解并进而环境友好地进行清除，胶囊内的东西也能较长时间没有明显的香味损失地储藏，其还能够特别简单地调整到限定的、且在萃取进程期间稳定的通流阻力。
根据本发明，该目的通过用于通过将水注入到胶囊中由饮品粉末烹制饮品、尤其是由咖啡粉烹制咖啡的胶囊来实现，其中，胶囊包括由粉末混合物组成的压制品，并且压制品利用至少一个包括交联多糖的涂层覆盖，其中，压制品的粉末混合物包含：i)包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末；和ii)：a)包括多糖的具有与第一平均颗粒大小A不同的第二平均颗粒大小B的粉末，和/或b)具有与第一平均颗粒大小A不同或与第一平均颗粒大小A相同的平均颗粒大小C的填料。
该技术方案所基于的认知在于，通过在包含包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末中混合适量的包括多糖的具有与第一平均颗粒大小A不同的合适的第二平均颗粒大小B的粉末、和/或具有与第一平均颗粒大小A不同或与第一平均颗粒大小A相同的合适的平均颗粒大小C的填料(优选惰性的填料)，以及随后通过以合适的加压力加压粉末混合物，能够将压制品的通流属性调整为，使得由此制造的胶囊与采用的多糖的种类和碾磨度、尤其是所采用的咖啡种类和咖啡碾磨度无关地具有可选的、限定的并且在萃取进程期间稳定的通流阻力。出于该原因，胶囊能够无关于所采用的咖啡种类和咖啡碾磨度地利用全自动咖啡机加工成为具有出色并且品质相同的可饮用的咖啡，因为无关于采用的咖啡种类和咖啡碾磨度，对于热水的对根据本发明的胶囊的萃取时间是相同的。因此，根据本发明的胶囊尤其也适用于具有细的或甚至非常细的碾磨度的咖啡粉，其由于其较大的表面而实现了良好的萃取，然而由于细的粉末颗粒之间的细的毛细管，在不混合第二成分ii)的情况下这些咖啡粉具有过高的通流阻力。因此，通过混合第二成分ii)而引入了对于形成粉末混合物的一个自由度，这使得其它相互关联的参数(即压制品的碾磨度、密度、重量、压制品的体积以及咖啡种类)至少部分变得无关。因为根据本发明的胶囊由覆盖有至少一个包括交联多糖的涂层的压制品组成，所以胶囊还能环境友好地进行清除。尤其地，由交联多糖组成的至少一个涂层是足够稳定的，以便使胶囊具有足够高的运输保护和触碰保护。除此之外，根据本发明的胶囊也较长时间地保护胶囊内的东西，而不出现可辨的香味损失。也就是说，通过将咖啡粉压成压制品，咖啡粉的能接触氧气的表面与未压缩的粉末相比明显减小。此外，根据本发明的胶囊能球状地制造并且因此出色地适用于在相应匹配的饮品贩卖机中应用，因为其能够滚动。
具体实施方式
根据本发明，根据本发明的胶囊包含由粉末混合物组成的压制品，其中，压制品的粉末混合物包含：i)包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末、特别优选咖啡粉，和ii)：a)包括多糖的具有与第一平均颗粒大小A不同的第二平均颗粒大小B的粉末、特别优选咖啡粉，和/或b)具有与第一平均颗粒大小A不同或与第一平均颗粒大小A相同的平均颗粒大小C的填料、优选惰性的填料。在此特别优选地，除了包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末，压制品的粉末混合物包含具有与第一平均颗粒大小A不同或与第一平均颗粒大小A相同的平均颗粒大小C的填料、优选惰性的填料。
惰性的填料在本发明的意义中理解为粉末状的材料，其是所允许的食品或所允许的食品添加剂并且优选还是储藏稳定、气味中性以及味道中性的。
此外，颗粒大小在本发明的意义中理解为平均的颗粒大小并且平均的颗粒大小理解为平均的颗粒大小d50，即现有颗粒的50％未超过的直径的值。因此，两种具有彼此不同的平均颗粒大小(即彼此不同的颗粒大小d50)组成的混合物是具有双峰颗粒大小分布的混合物。
为了更好地描述作用关系，接下来考虑几个数学物理关系。
热饮的萃取过程、例如烹制意式咖啡，通常是液体、例如具有特定属性的水，单相地流过多孔体(其例如可以是咖啡粉组成的压饼)。该压饼也被称为粉堆(Haufwerk)，因为其由颗粒的堆积组成。只要粉堆由球状颗粒的堆积组成，就可以精确地描述这样的粉堆。所描述的参数是直径dP、孔隙率或孔隙度ε和毛细管直径dK。因此，例如对于最厚的球形包装来说，得到大约26％的孔隙度(开普勒猜想)。如果粉堆由直径不同的颗粒组成，或者不再是球形，那么就不能再准确地进行描述，并且必须使用实验数据、统计方法或数字模拟法。有效的(外部的)孔隙度ε根据式：
ε＝(VS-VP)/VS (1)
来计算，其中，VS是堆积体积并且VP是颗粒体积。仅当颗粒不具有内部的、闭合的多孔性时才允许堆积密度和颗粒密度的这样的计算。
在此考虑的萃取过程是流过多孔体的单相流动过程，从而使毛细管力没有作用，这意味得到了简化。此外，通流过程具有相当慢的性质，从而存在层状的流动并因此是摩擦力并非惯性力确定了通流阻力。因此能够应用达西公式，其是基于对被水通流的沙堆积的实验性研究由经验的动量平衡推导出来的。等式为：
Figure BDA0002583549670000051
它描述了在具有渗透性K的多孔体上的压降
Figure BDA0002583549670000061
该多空体一维地在x方向上被具有动力粘度η和流入速度u0的液体流过。流入速度u0能够通过体积流量Q和多孔体的截面积的商来表示。在多孔体的厚度l上的积分最终得出达西公式的新形式：
Q/A＝K/η*Δp/l (3)
或者根据K转换为：
K＝Q/A*η*l/Δp (4)
对此，能够确定多孔体的渗透性。通过哈根-泊肃叶定律的导数得到渗透性和细孔/或毛细管直径dK：
K＝ε*d2 K/32 (5)
在此，ε还是多孔性，其可以根据上面给出的公式来确定。
由于物体中的毛细管直径很难确定，所以必须通过平均颗粒直径dP代替毛细管直径。在此，存在多种实验性的论文，因为只有在球形堆积的情况中才能得到准确的关系。在实际颗粒的情况中，它们具有不规则的表面并且还导致不同的直径作为分数，那么可能只有在测量技术上的关系。良好的结果根据用于沙堆积的厄贡(Ergun)公式：
dP＝2.165*(1-ε)/ε*dK (6)
来得到。
另一个特征参量是从渗透性导出的通流度值。在文献中存在关于通流度值的值，其在此还被表示为：
KF＝K*ρF/ηF*g (7)
以描述多孔体的通流度。
在此，ρF是通流介质的密度(水在90℃例如为ρF＝965kg/m3)，ηF是介质的动力粘度(水在90℃例如为ηF＝3.14*10-4kg/m/s)并且g＝9.81m/s2是重力加速度。
从文献中已知，好的意式咖啡除了合适的咖啡之外应当根据下述规则来烹制：
ο水量：V＝25ml
ο烹制时间：t＝25s
ο通流压力：p＝9bar。
由商V/t得出体积流量Q。并且由通流压力p和环境压力pU得出压力差Δp＝p-pU＝8bar。
对此，能够计算对于最优的意式咖啡的目标值：
Q/Δp＝1.25*10-12m4*s/kg (8)
该最优值由意式咖啡师通过针对细碾磨的咖啡的相应碾磨度并通过在手柄(Siebstraeger)中进行加压(Tempern)或按压来实现。此外通过细碾磨，咖啡豆的内部的、闭合的细孔被释放，这能够实现最优的萃取。对于意式咖啡机，使用多种手柄。针对在本发明的范畴中的研究，选择具有50mm的平均直径的手柄，这得到A＝1.963mm2的通流面。在通常7g的咖啡粉量的情况中，咖啡粉饼根据相应的按压大约为l＝6.6mm厚。由此得出咖啡粉饼的密度为ρKK＝0.54g/cm3。对于咖啡豆，在生的状态中密度标定为大约ρKB,r＝1.20g/cm3，并且在烘焙后的状态中密度标定为大约ρKB,g＝0.5-0.6g/cm3。其原因在于烘焙损失、即成份被蒸发掉和由于内部闭合的多孔性的出现造成的体积增大。因此困难在于，确定地给出外部的孔隙度，因为完好的烘焙后的豆子的密度位于与加压后的咖啡粉饼的密度的相同范围中。因此，在计算中首先计算与多孔体无关的参量，如渗透性和通流度值。在该实例中得到：
K＝1.32*10-15m2和
KF＝3.98*10-8m/s。
KF的值非常符合文献中针对弱通流性的多孔体的值。
因为如上所述，外部的开放的孔隙度在理论上不能确定，所以其值在计算程序中被适配为，使得得出对于平均颗粒大小的实际值。从显微镜研究中得出，对于意式咖啡应用的咖啡粉的平均颗粒大小大约为0.3mm。那么，它与ε＝1.4％的值相应一致。孔隙度的这个低值，一方面取决于宽泛的颗粒大小分散，并且还可解释为，因为在冲煮过程中还由于冲出细颗粒而造成咖啡粉的涌出和毛细管的堵塞。
通过实验性地确定也符合所有其它描述的边缘效应的孔隙度，现在存在对于特定的咖啡粉体的所有的信息。因此，现在能够利用这个推导来确定各个参量之间彼此的相关性。在此，将等式(3)、(5)和(6)向在等式(8)中预先给定的目标值转换并得到：
Q/Δp＝2/3*10-2/η*A/l*ε3/(ε–1)2*dP 2
因此，在左侧是好的意式咖啡的目标值。如果想要实现其，通过影响右侧的参量现在提供了多种可行方案。在此，在右侧第一项是固定的数值或常数、如水的动态粘性η，那么它们因此是固定的。参量A和l能够通过多孔体的几何形状来改变，或者通过惰性的混合拼配物与相同大小分布的咖啡粉的混合来改变。由此，孔隙度和颗粒直径的值保持恒定，然而在有效成分相同的情况下，参量A/l以相等的比例放大并且因此例如降低了通流的时间或比通流阻力。
优选地，至少一种包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末、包括多糖的具有第二平均颗粒大小B的粉末(只要含有)和具有颗粒大小C的填料(只要含有)是不溶于水的材料。特别优选地，所有包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末、包括多糖的具有第二平均颗粒大小B的粉末(只要含有)和具有颗粒大小C的填料(只要含有)都是不溶于水的材料。不溶于水的材料在本发明的意义中理解为这样的物质，其在水中的溶解度在23℃小于0.1g/ml、优选小于0.05g/ml并且特别优选小于0.01g/ml。最优选地，包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末和包括多糖的具有第二平均颗粒大小B的粉末(只要含有)是咖啡粉。在此，咖啡粉在整个本发明中意指通过碾磨咖啡豆而生产的粉末、即不溶性咖啡。由此保障的是，在应用胶囊期间、即在水的通流期间，除去通过水从胶囊材料中萃取的可萃取组分外，在水中不溶解胶囊材料。由于这个原因，在整个萃取过程期间胶囊的固体部分以及通流阻力不改变。
根据本发明的第一特别优选的实施方式，胶囊的压制品的粉末混合物包含：包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末，和ii)具有与第一平均颗粒大小A相同的平均颗粒大小C的填料。
通过混合具有相同的如咖啡粉的平均颗粒大小那样的平均颗粒大小的惰性的混合拼配物，在加压密度相同的情况下，如单独对于咖啡粉来说，在咖啡粉数量保持不变的情况下压制品的体积得到扩大，这意味着在毛细管长度仅线性增长时毛细管数量平方地增加。由此减少了压制品的通流阻力。如果相对地，像调整仅由咖啡粉构成的类似压制品那样来调整压制品的体积，即根据混合的填料的量来相对于单独用于咖啡粉的加压力提高加压力，那么通过混合提高了孔隙度。
在本发明的该实施方式中特别优选的是，胶囊包括利用至少一个交联多糖的涂层覆盖的压制品，其包含相对细的包括多糖的粉末和特别优选相对细的咖啡粉。优选地，相对细的包括多糖的粉末的平均颗粒大小A为0.01至小于0.5mm、进一步优选0.1至0.4mm、特别优选0.2至0.4mm并且最优选0.25至0.35mm。具有这样的平均颗粒大小的粉末在加压时形成具有相对较小的孔隙度以及相对大的通流阻力的压制品，其因此总的来说不太适用于在全自动咖啡机中加工，因为它们需要对于热水的长萃取时间以用于产生多糖和其它来自压制品中的成分的萃取物。
根据本发明在该实施方式中，压制品的通流阻力通过混入具有与第一平均颗粒大小A相同的平均颗粒大小C的填料(优选惰性的填料)如下地得以减小，即通过改变惰性的混合拼配物的比例，形成体的体积在相同的加压密度下扩大。如果这在所有三个维度上稳定地发生，那么毛细管平方地增加的数量的影响就超过了更大的毛细管长度的影响。这就引起孔隙度的变大。可替选地，压制品的通流阻力通过混合填料如下地减小，即通过变化惰性的混合拼配物的比例，能够在相同体积下调整形成体的加压密度。这样便在不同的毛细管上引起孔隙度的改变。
如前所述优选的是，包括多糖的具有第一颗粒大小A的粉末以及具有颗粒大小C的填料各自是不溶于水的。
为了设定合适的通流阻力，在本发明构思的改进方案中提出，在该实施方式中，压制品的粉末混合物包含：至少50重量百分比的、包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末，和1至40重量百分比的、具有相同的平均颗粒大小C的填料、优选惰性的填料，优选地包含：至少60重量百分比的、包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末，和2至30重量百分比的、具有相同的平均颗粒大小C的填料、优选惰性的填料。
优选地，在本发明的该实施方式中，包括多糖的粉末、即特别优选是咖啡粉具有第一颗粒大小分布，并且填料具有相同的颗粒大小分布。因此，混合物的整个颗粒大小分布是单峰的。根据本发明，颗粒大小分布通过直径d90和d10表征，其中，相同的颗粒大小分布意味着，咖啡粉的比例d90/d10等于填料的相应比例。在此，颗粒大小d90是现有颗粒的90％未超过的直径的值，并且颗粒大小d10是现有颗粒的10％未超过的直径的值。
根据本发明的第二特别优选的实施方式，胶囊的压制品的粉末混合物包含：包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末，和ii)：包括多糖的具有与第一平均颗粒大小A不同的第二平均颗粒大小B的粉末，和/或具有与第一平均颗粒大小A不同的平均颗粒大小C的填料，其中，平均颗粒大小B和/或平均颗粒大小C小于第一平均颗粒大小A。
在本发明的该实施方式中特别优选的是，胶囊包括利用至少一个交联多糖的涂层覆盖的压制品，其包含相对粗糙的包括多糖的粉末和特别优选相对粗糙的咖啡粉。优选地，包括相对粗糙的多糖的粉末的第一平均颗粒大小A为0.5至1.5mm、进一步优选0.7至1.3mm、特别优选0.8至1.2mm并且最优选0.9至1.1mm。具有这样的平均颗粒大小的粉末在加压时形成具有相对大的孔隙度以及过小的通流阻力的压制品。
根据本发明，在该实施方式中通过混合包括多糖的具有小于第一平均颗粒大小A的第二平均颗粒大小B的粉末、特别优选是咖啡粉和/或具有小于第一平均颗粒大小A的平均颗粒大小C的填料、特别优选是惰性的填料，压制品的通流阻力如下地扩大，即具有第一平均颗粒大小A的粗糙的颗粒之间的空腔通过具有平均颗粒大小B或C的细的粉末至少部分地填充并且因此减小压制品的孔隙度。
尤其地，包括多糖的粉末的平均颗粒大小B为0.01至小于0.5mm、优选0.1至0.4mm、特别优选0.2至0.4mm并且最优选0.25至0.35mm，如此在该实施方式中得到了好的结果。
同样在该实施方式中优选的是，填料、特别优选是惰性的填料的平均颗粒大小C为0.01至小于0.5mm、优选0.1至0.4mm、特别优选0.2至0.4mm并且最优选0.25至0.35mm。
如前所述优选的是，包括多糖的具有第一颗粒大小A的粉末、包括多糖的具有第二颗粒大小B的粉末(只要存在)以及具有颗粒大小C的填料(只要存在)分别是不溶于水的。
为了设定合适的通流阻力，在本发明构思的改进方案中提出，在该实施方式中，压制品的粉末混合物包含：至少50重量百分比的、包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末，和1至40重量百分比的、包括多糖的具有第二平均颗粒大小B的粉末和/或具有平均颗粒大小C的填料、优选惰性的填料，优选地包含：至少60重量百分比的、包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末，和2至30重量百分比的、包括多糖的具有第二平均颗粒大小B的粉末和/或具有第二平均颗粒大小C的填料、优选惰性的填料。
优选地，在本发明的该实施方式中，包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末、即特别优选地咖啡粉具有第一颗粒大小分布，并且包括多糖的具有第二平均颗粒大小B的粉末和/或填料具有其它的颗粒大小分布。因此，混合物的整个颗粒大小分布是双峰的。根据本发明，颗粒大小分布通过直径d90和d10表征，其中，相同的颗粒大小分布意味着，咖啡粉的比例d90/d10与填料的相应比例相同。在此，颗粒大小d90是现有颗粒的90％未超过的直径的值，并且颗粒大小d10是现有颗粒的10％未超过的直径的值。
根据本发明的第三特别优选的实施方式，胶囊的压制品的粉末混合物包含：包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末，和ii)：包括多糖的具有与第一平均颗粒大小A不同的第二平均颗粒大小B的粉末，和/或具有与第一平均颗粒大小A不同的平均颗粒大小C的填料，其中，平均颗粒大小B和/或平均颗粒大小C大于第一平均颗粒大小A。
在本发明的该实施方式中特别优选的是，胶囊包括利用至少一个交联多糖的涂层覆盖的压制品，其包含相对细的包括多糖的粉末和特别优选相对细的咖啡粉。优选地，相对细的包括多糖的粉末的第一平均颗粒大小A为0.01至小于0.5mm、优选0.1至0.4mm、特别优选0.2至0.4mm并且最优选0.25至0.35mm。具有这样的平均颗粒大小的粉末在加压时形成具有相对小的孔隙度以及相对大的通流阻力的压制品。
根据本发明，在该实施方式中通过包括多糖的具有第二平均颗粒大小B的粉末、特别优选咖啡粉和/或具有平均颗粒大小C的填料、特别优选惰性的填料的混合来减小压制品的通流阻力。为了不将与此相关的与理论相联系，在本发明的范畴中认为，通过更粗糙的颗粒之间的“勾连”而形成更大的连续的毛细管，其随后能够实现更好的通流。因此便不会造成如在常规的意式咖啡机手柄中那样的所谓的“通道效应”，因为在此压制品在冲煮腔中并且借助于覆盖层尽可能地集中在一起，以使得毛细管不会扩展地过宽。
尤其地，当包括多糖的粉末的平均颗粒大小B为0.5至1.5mm、进一步优选0.6至1.2mm、特别优选0.7至1.2mm并且最优选0.8至1.2mm时，在该实施方式中得到了好的结果。
同样在该实施方式中优选的是，填料、特别优选惰性的填料的平均颗粒大小C为0.5至1.5mm、进一步优选为0.6至1.2mm、特别优选为0.7至1.2mm并且最优选为0.8至1.2mm。
如前所述优选的是，包括多糖的具有第一颗粒大小A的粉末、包括多糖的具有第二颗粒大小B的粉末(只要存在)以及具有颗粒大小C的填料(只要存在)分别是不溶于水的。
为了设定合适的通流阻力，在本发明构思的改进方案中提出，在该实施方式中，压制品的粉末混合物包含：至少50重量百分比的、包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末，和1至40重量百分比的、包括多糖的具有第二平均颗粒大小B的粉末和/或具有第二平均颗粒大小C的填料、优选惰性的填料，优选地包含：至少60重量百分比的、包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末，和2至30重量百分比的、包括多糖的具有第二平均颗粒大小B的粉末和/或具有第二平均颗粒大小C的填料、优选惰性的填料。
优选地，在本发明的该实施方式中，包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末、即特别优选是咖啡粉具有第一颗粒大小分布，并且包括多糖的具有第二平均颗粒大小B的粉末和/或填料具有其它的颗粒大小分布。因此，混合物的整个颗粒大小分布是双峰的。根据本发明，颗粒大小分布通过直径d90和d10表征，其中，相同的颗粒大小分布意味着，咖啡粉的比例d90/d10与填料的相应比例相同。在此，颗粒大小d90是现有颗粒的90％未超过的直径的值，并且颗粒大小d10是现有颗粒的10％未超过的直径的值。
根据本发明的第四特别优选的实施方式，胶囊的压制品的粉末混合物包含：包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末，和ii)具有纵横比大于2、优选大于3、特别优选大于5和最高优选大于10的长形的填料。作为纵横比在此理解为填料微粒的最长延伸与填料微粒的最短延伸的商。优选地，作为填料采用纤维素纤维。通过纤维填料、尤其是纤维素纤维的混合实现了孔隙度的提高，因为沿着长形纤维素纤维形成了能够实现更好的通流的细的毛细管。
在本发明的该实施方式中特别优选的是，胶囊包括利用至少一个交联多糖的涂层覆盖的压制品，其包含相对细的包括多糖的粉末和特别优选相对细的咖啡粉。优选地，相对细的包括多糖的粉末的第一平均颗粒大小A为0.01至小于0.5mm、优选0.1至0.4mm、特别优选0.2至0.4mm并且最优选0.25至0.35mm。具有这样的平均颗粒大小的粉末在加压时形成具有相对细的多孔性以及相对大的通流阻力的压制品。
根据本发明，压制品的通流阻力在该实施方式中通过混合纤维填料来减小。为了不将与此相关的与理论相联系，在本发明的范畴中认为，通过长形颗粒之间的“勾连”形成更大的连续的毛细管，其随后能够实现更好的通流。尽管如此，还不会造成所谓的“通道效应”、如在常规的意式咖啡机手柄中那样，因为在这里压制品在冲煮腔中并且借助于覆盖层尽可能地集中在一起，以使得毛细管不能够扩展地过宽。
此外，在该实施方式中优选的是，纤维填料、优选惰性的填料的最长延伸为0.5至3mm、进一步优选为0.6至2.4mm、特别优选为0.7至2.4mm并且最优选0.8至2.4mm。优选地，纤维填料的最短延伸为最长延伸的三分之一至八分之一。
如前所述优选的是，包括多糖的具有第一颗粒大小A的粉末以及具有颗粒大小C的填料分别是不溶于水的。
为了设定合适的通流阻力，在本发明构思的改进方案中提出的是，在该实施方式中，压制品的粉末混合物包含：至少50重量百分比的、包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末，和1至40重量百分比的纤维填料、优选惰性的填料并且特别优选纤维素纤维，优选地包含：至少60重量百分比的、包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末，和2至30重量百分比的纤维填料。
关于包含在组成根据本发明的胶囊的压制品的粉末混合物中的包括多糖的粉末方面，本发明未进行特别的限制。特别有利的是，压制品的粉末混合物包含包括多糖的粉末，其选自由以下组分构成的组：咖啡、茶、饮用巧克力、可可和奶粉。特别有利的是，压制品的粉末混合物包含作为包含多糖的粉末的碾磨的咖啡粉。
根据本发明的一个特别优选地实施方式，在组合成根据本发明的胶囊的压制品的粉末混合物中包含的填料是惰性的填料，也就是所允许的食品或所允许的食品添加剂并且优选还是储藏稳定、气味中性以及味道中性的。在这些特性方面被证实特别有利的是，在组合成根据本发明的胶囊的压制品的粉末混合物中包含的填料包含惰性的材料或优选地由惰性的材料组成，其特别优选选自由以下组分构成的组：二氧化硅、硅酸钙、纤维素、甲基纤维素、碳酸钙、二氧化钛、槐豆胶粉、硅酸铝和这些材料中的任意两种或多种构成的混合物。
压制品在本发明的意义中理解为压缩的粉末。特别得到的好的结果为，根据本发明的胶囊的压制品能通过以1至100MPa、优选5至50MPa并且特别优选15至30MPa的压力加压粉末混合物、尤其是包含咖啡粉的粉末混合物得到。对此提供足够的压缩，因此能够进行压制品的更安全的覆盖并且得到良好的氧气阻隔。在较低压力时不存在足够的粘接并且在较高压力时导致过大的压缩，其有可能在撤走加压后再度松散，这能够导致胶囊的损毁。
原则上压制品能够具有任意的形式，例如平截圆锥体、圆锥体、椭圆体、圆柱体、长方体、咖啡豆或球的形式。特别优选地，根据本发明的胶囊具有球的形式，因此由此使得表面与体积的比例最合适，由此特别好地保留香味。此外球形能够实现的是，胶囊能够滚动并且因此能够特别好地在饮品贩卖机中使用。
为了实现胶囊的稳定的覆盖优选的是，在应用或未应用多元醇的间隔件的情况下通过多糖与交联剂的交联得到涂层的交联多糖。
原则上，本发明在有关至少一个涂层的多糖的化学性质方面，没有限制。特别有利的是，至少一个涂层的多糖选自由以下组分构成的组：淀粉、纤维素、壳多糖、角叉菜(Carrageen)、琼脂和海藻酸盐。特别优选地，至少一个涂层的多糖是角叉菜或海藻酸盐，其中，最优选的是，至少一个涂层的多糖是海藻酸盐。在本发明的范畴中发现，该多糖在饮品的烹制期间不造成味道偏差。此外，在本发明的范畴中显示，例如这样的来自咖啡粉的压制品能够利用海藻酸盐简单并且低成本地覆盖。在此，海藻酸盐能生物降解并且提供足够稳定的覆盖并且保护胶囊内的东西而不出现值得重视的香味损失。
本发明基本的是，至少一个涂层的多糖进行交联。在此，多糖的交联能够根据本发明的实施方式经由共价键实现。经由共价键的交联能够实现非常稳定的覆盖。在此，经由共价键的交联通常通过多糖与核实的交联剂的反应实现。特别适用作交联剂的是，双官能的有机连接，其中，官能团例如选自由以下组分构成的组：羧酸、羧酸盐、活性羧酸、胺、醇、醛和酮。在该背景下，活性羧酸应理解为羧酸卤化物、羧酸中最活跃的、羧酸酐或羧酸的其它反应衍生物。
根据本发明的一个可选且特别优选的实施方式，至少一个涂层的多糖经由离子键和/或配价键交联。这样的经由离子键和/或配价键交联的多糖能够特别简单地制造并且不损害应用的多糖的生物可降解性。离子键和/或配价键的交联例如能够借助于多糖实现，其具有阴离子团、如羧酸基团或磺酸基团。通过引入二价或更高价的阳离子、特别地碱土金属离子，随后实现多糖的阴离子团的离子键或配价键交联，以便组成稳定覆盖的层。
配价键在此点上涉及电子对给予者和电子对接受者之间的相互作用、如其例如能够在羟基团中的氧分子的自由电子对和阳离子之间进行那样。
特别优选地，交联的多糖是碱土金属海藻酸盐并且最优选地是海藻酸钙。在这种情况下，海藻酸钙是交联剂，因为其参与到与海藻酸盐基团的配价或离子结合。在本发明的范畴中，惊喜地发现，包括海藻酸钙的覆盖体提供了不溶于水的层，该层不破坏由胶囊制作的饮品的味道并且提供了胶囊的足够的稳定性，以便保障运输和触摸保护，从而不使胶囊内的东西遭受可察觉的香味损失。此外，海藻酸钙能良好地生物降解。另一个优点在于，海藻酸钙是具有E号E405的许可的食品添加剂并且因此在健康方面是没有问题的。此外在该实施方式中优选的是，胶囊内的东西、即由多糖制作的压制品至少基本上没有碱土金属离子和尤其的钙离子，这理解为，压制品除了可能在制作压制品的多糖中自然包含的碱土金属离子和尤其是钙离子之外，不包含另外的碱土金属离子和尤其是钙离子。特别优选的是，在胶囊中包含的压制品或压制品至少80％的内容量具有少于1mol/l、优选少于0.1mol/l、进一步优选少于0.001mol/l、特别优选少于0.001mol/l、非常特别优选少于0.0001mol/l并且最高优选少于0.00001mol/l的碱土金属离子浓度和尤其钙离子浓度。压制品80％的内容量理解为：从压制品的中点径向引导至外表面的最长的路径中，围绕位于该路径的从中点出发到外表面的80％的点扩展成一个球面而得到的容量。压制品与碱土金属离子和尤其是钙离子的组合能够由此来阻止，即碱土金属离子和尤其是海藻酸钙涂层如下地制造，即压制层首先与碱金属草酸盐溶液接触并且仅在其后在组成具有包含碱土金属离子和尤其是钙离子的流体的草酸钙涂层的情况下接触并且在添加碱金属草酸盐溶液之前不与包含碱土金属离子和尤其是钙离子的流体接触。
原则上，根据本发明的胶囊能够仅包括由交联的多糖烹制的涂层。为了提高胶囊的稳定性以及运输安全和接触保护，在本发明的改进方案中提出的是，根据本发明的胶囊包括两个或更多的涂层。优选地，胶囊的压制品利用2至100、特别优选2至20、最优选2至10并且最高优选2至5个涂层覆盖。通过胶囊的压制品利用两个或更多的涂层的覆盖，也实现了涂层作为氧气阻隔的作用、以及与此关联的特别大程度的提供对味道的有效保护。
在此示出的是，第一涂层作为胶质(Gel)被置入到压制品的如前一样的粗糙的上表面中并且产生了光滑的上表面。这意味着进一步的表面减小，这进一步相应地造成香味密闭性。利用另外的涂层还实现了还光滑的表面，其也具有必要的稳定性，从而自身幸免于更硬的冲击而没有产生损坏的后果。
根据本发明的另一个特比优选的实施方式，胶囊的涂层由2至100、优选2至20、特别优选2至10并且最高优先2至5个覆盖压制品的海藻酸钙层组成。
各个涂层随着海藻酸钠溶液的粘性和采用的方法具有50和600μm之间的厚度。特别优选地为第一涂层考虑100至300μm的层厚度，因为其具有稳定性和干燥速度之间的优化的平衡。接下来的涂层优选是更薄的并且优选在50和200μm之间，以便能够实现快速的干燥。
在此优选的是薄的涂层，以便轻易地去除在胶质中包括的水，并且，以便使得尽可能快地将交联剂、即钙离子散发到海藻酸钠中变得容易。原则上，钙离子散发到海藻酸钠中的速度也通过交联剂的更高的浓度提高；然而在实际转化该变体方案时薄的涂层对于散发的速度和处理是更有利的。
本发明的另外的内容是用于调整胶囊的通流阻力的方法，该胶囊用于通过将水注入到胶囊中的方式由饮品粉末烹制饮品、尤其由咖啡粉烹制咖啡，其中，该方法包括下列步骤：
i)提供由粉末混合物组成的压制品，粉末混合物包含：包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末，和ii)：a)包括多糖的具有与第一平均颗粒大小A不同的第二平均颗粒大小B的粉末，和/或b)具有与第一平均颗粒大小A不同或与第一平均颗粒大小A相同的平均颗粒大小C的填料；并且
ii)利用包括交联多糖的涂层覆盖压制品。
前述参考根据本发明的胶囊描述的优选的特征也优选用于根据本发明的方法。
此外，本发明公开了用于制造胶囊的方法，其包括下述步骤：
i)提供由粉末混合物组成的压制品，粉末混合物包含：包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的粉末，和ii)：a)包括多糖的具有与第一平均颗粒大小A不同的第二平均颗粒大小B的粉末，和/或b)具有与第一平均颗粒大小A不同或与第一平均颗粒大小A相同的平均颗粒大小C的填料；
ii)将在步骤i)中获得的压制品的表面至少一部分和优选整个表面与溶剂中的多糖的溶液或与分散剂中的多糖的分散体(Dispersion)接触；
iii)在可能的情况下从步骤ii)的溶液或分散体中提取压制品；
iv)在步骤ii)或iii)中包含的压制品与至少一种交联剂接触；
v)在可能的情况下从步骤iv)的溶液中提取压制品；并且
vi)干燥在步骤iv)或步骤v)中获得的压制品。
在步骤ii)中使压制品发生接触优选被实施为，将压制品的表面的至少一部分和优选整个表面与多糖的分散体交联。例如在步骤ii)和步骤iv)中使压制品接触，相互独立地通过利用溶液或多糖的分散体或利用交联剂来浸润、喷淋或覆盖压制品来实现。
根据本发明的方法能够实现的是，均匀地覆盖压制品，并且即使压制品是球形的时，也不出现边缘或接缝。
溶剂或分散剂优选地是水基的溶剂或分散剂。特别优选地，溶剂或分散剂是水。
优选地，在步骤ii)中使压制品浸入到含水的0.5至5重量百分比的碱金属海藻酸盐溶液中或被其喷淋。特别优选地，在步骤ii)中使压制品浸入到含水的1至2重量百分比的碱金属海藻酸盐溶液中或被其喷淋。在浓度低于0.5重量百分比时，碱金属海藻酸盐溶液浓度不够并且粘度过低，不能简单地在浸入或喷淋时在压制品上涂敷足够量的碱金属海藻酸盐，以便在接下来的步骤中制造足够稳定的覆盖。如果碱金属海藻酸盐溶液浓度超过5重量百分比，那么碱金属海藻酸盐溶液浓度就高到很难形成完整的覆盖。此外，涂层厚度在碱金属海藻酸盐溶液浓度超过5重量百分比时增加，由此使得干燥变得困难。
步骤vi)中的干燥能够以不同的方式实现，其中证明了各种干燥方法。此外，非常均匀的干燥能够但不唯一地通过在合适的通道中的气流中的干燥实现，其中，压制体自由漂浮并且均匀地通过自传干燥。为了能够更好地接收通过形成的涂层散发的水，证明了的是在吸收或温暖的表面上的接触干燥。两种原理能够在漂浮沟槽的类型上组合。作为另外的非常有效的干燥原理够采用红外干燥器和微波干燥器。
本发明的另外的内容为根据本发明的胶囊的用于通过根据本发明的胶囊与水接触制造饮品的应用。优选地胶囊包含材料，其选自由以下组分组成的组：咖啡、茶、饮用巧克力、可可和奶粉。
根据本发明胶囊的用于制造咖啡饮品的应用允许随着积累的需求按份地烹制饮品。本发明的应用的特别的优点在于，仅产生能生物降解的垃圾。
在根据本发明的胶囊的用于烹制饮品、尤其是咖啡饮品的应用中，优选事先对咖啡胶囊压碎或打孔，随后再利用水对压碎或打孔的咖啡胶囊进行萃取。

Claims (22)

1.一种胶囊，用于通过将水注入到胶囊中的方式由饮品粉末烹制饮品，其中，所述胶囊包括由粉末混合物构成的压制品，并且所述压制品利用至少一个包括交联多糖的涂层覆盖，其特征在于，所述压制品的所述粉末混合物包含：i)包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的不溶于水的粉末；和ii)：a)包括多糖的具有与所述第一平均颗粒大小A不同的第二平均颗粒大小B的不溶于水的粉末，和/或b)具有与所述第一平均颗粒大小A不同或与所述第一平均颗粒大小A相同的平均颗粒大小C的不溶于水的填料，其中不溶于水的粉末或不溶于水的填料在23℃的水中的溶解度小于0.1g/mL。
2.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述胶囊的所述压制品的所述粉末混合物包含：包括多糖的具有所述第一平均颗粒大小A的粉末，和ii)具有与所述第一平均颗粒大小A相同的所述平均颗粒大小C的所述填料。
3.根据权利要求2所述的胶囊，其特征在于，所述第一平均颗粒大小A为0.01至小于0.5mm。
4.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述胶囊的所述压制品的所述粉末混合物包含：包括多糖的具有所述第一平均颗粒大小A的粉末，和ii)：a)包括多糖的具有与所述第一平均颗粒大小A不同的所述第二平均颗粒大小B的粉末，和/或b)具有与所述第一平均颗粒大小A不同的所述平均颗粒大小C的填料，其中，平均颗粒大小B和/或所述平均颗粒大小C小于所述第一平均颗粒大小A。
5.根据权利要求4所述的胶囊，其特征在于，包括多糖的粉末的所述第一平均颗粒大小A为0.5至1.5mm，并且，所述平均颗粒大小B和/或所述平均颗粒大小C为0.01至小于0.5mm。
6.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述胶囊的所述压制品的所述粉末混合物包含：包括多糖的具有所述第一平均颗粒大小A的粉末，和ii)：a)包括多糖的具有与所述第一平均颗粒大小A不同的所述第二平均颗粒大小B的粉末，和/或b)具有与所述第一平均颗粒大小A不同的平均颗粒大小C的填料，其中，平均颗粒大小B和/或平均颗粒大小C大于所述第一平均颗粒大小A。
7.根据权利要求6所述的胶囊，其特征在于，包括多糖的粉末的所述第一平均颗粒大小A为0.01至小于0.5mm，并且，所述平均颗粒大小B和/或所述平均颗粒大小C为0.5至1.5mm。
8.根据权利要求1所述的胶囊，其特征在于，所述胶囊的所述压制品的所述粉末混合物包含：包括多糖的具有所述第一平均颗粒大小A的粉末，和ii)具有纵横比大于2的长形的填料。
9.根据权利要求8所述的胶囊，其特征在于，所述第一平均颗粒大小A为0.01至小于0.5mm，并且，所述填料是纤维状的，并且惰性的、纤维状的所述填料的最长延伸为0.5至3mm。
10.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述压制品的所述粉末混合物包含：至少50重量百分比的、包括多糖的具有所述第一平均颗粒大小A的粉末，和ii)1至40重量百分比的、包括多糖的具有所述第二平均颗粒大小B的粉末和/或具有所述平均颗粒大小C的填料。
11.根据权利要求10所述的胶囊，其特征在于，所述压制品的所述粉末混合物包含：至少60重量百分比的、包括多糖的具有所述第一平均颗粒大小A的粉末，和ii)2至30重量百分比的、包括多糖的具有所述第二平均颗粒大小B的粉末和/或具有所述平均颗粒大小C的填料。
12.根据权利要求1-9和11中任一项所述的胶囊，其特征在于，包括多糖的所述粉末包含这种材料或由这种材料组成，该材料选自由以下组分构成的组：咖啡、茶、饮用巧克力、可可、奶粉以及由前述材料中的两种或更多种构成的混合物。
13.根据权利要求1-9和11中任一项所述的胶囊，其特征在于，所述填料包含惰性材料或由惰性材料组成。
14.根据权利要求13所述的胶囊，其特征在于，所述惰性材料选自由以下组分构成的组：二氧化硅、硅酸钙、纤维素、甲基纤维素、碳酸钙、二氧化钛、槐豆胶粉、硅酸铝以及由前述材料中的两种或更多种构成的混合物。
15.一种用于制造根据前述权利要求中任一项所述的胶囊的方法，所述方法包括以下步骤：
i)提供由粉末混合物构成的压制品，所述粉末混合物包含：包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的不溶于水的粉末，和a)包括多糖的具有与所述第一平均颗粒大小A不同的第二平均颗粒大小B的不溶于水的粉末，和/或b)具有与所述第一平均颗粒大小A不同或与所述第一平均颗粒大小A相同的平均颗粒大小C的不溶于水的填料；
ii)将在步骤i)中获得的压制品的表面的至少一部分和整个表面与多糖在溶剂中形成的溶液或与多糖在分散剂中形成的分散体接触；
iii)在可能的情况下从步骤ii)的所述溶液或所述分散体中提取所述压制品；
iv)在步骤ii)或iii)中包含的所述压制品与至少一种交联剂接触；
v)在可能的情况下从步骤iv)的所述溶液中提取所述压制品；并且
vi)干燥在步骤iv)或步骤v)中获得的所述压制品。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在步骤ii)中使所述压制品浸入到碱金属海藻酸盐溶液中或者被其喷淋，并且，在步骤iv)中使所述压制品浸入到碱土金属溶液中或被其喷淋。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，其中所述碱金属海藻酸盐溶液为含水的0.5至5重量百分比的碱金属海藻酸盐溶液。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，其中所述碱金属海藻酸盐溶液为含水的0.5至5重量百分比的海藻酸钠溶液。
19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述碱土金属盐溶液为含水的1至7重量百分比的碱土金属溶液。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述碱土金属盐溶液为含水的1至7重量百分比的氯化钙溶液。
21.一种用于调整胶囊的通流阻力的方法，所述胶囊用于通过将水注入到胶囊中的方式由饮品粉末烹制饮品，其中，所述方法包括以下步骤：
i)提供由粉末混合物构成的压制品，所述粉末混合物包含：i)包括多糖的具有第一平均颗粒大小A的不溶于水的粉末，和a)包括多糖的具有与所述第一平均颗粒大小A不同的第二平均颗粒大小B的不溶于水的粉末，和/或b)具有与所述第一平均颗粒大小A不同或与所述第一平均颗粒大小A相同的平均颗粒大小C的不溶于水的填料；并且
ii)利用包括交联多糖的涂层覆盖所述压制品，其中至少一个涂层的交联多糖选自淀粉、甲壳质、角叉菜胶、琼脂和藻酸盐。
22.根据权利要求21所述的用于调整胶囊的通流阻力的方法，所述饮品是由咖啡粉制成的咖啡。
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