CN116133961A - 具有刚性部件的用于食品或饮料制备的改进的柔性包装件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种封闭的柔性包装件，包括：(i)形成扁平包装件本体的柔性或半柔性侧壁(2)，以及(ii)杯形底部部分，该杯形底部部分适于插入机器的流体注入元件，该包装件本体和杯形底部部分通过由柔性材料优选地纤维基材料制成的单件式细长初级平坦坯料片材形成，该片材围绕其横向对称轴线折叠成U形，并且沿着其侧边缘和上边缘密封，其中所述杯形底部部分是具有凹的下侧和凸的侧面的中空体积，并且所述下侧的剖面曲率与所述侧面中每个侧面的剖面曲率相同。

Description

具有刚性部件的用于食品或饮料制备的改进的柔性包装件

技术领域

本发明涉及一种封闭的柔性小袋，所述小袋容纳饮料配料并适于通过刺穿小袋壁并将液体注入其中以与所述配料混合而在饮料制备机中使用。

背景技术

通过将容纳食品或饮料配料(诸如可溶咖啡、奶或巧克力)的胶囊引入饮料分配机中，然后将水注入胶囊中以与配料混合来制备饮料在现有技术中是已知的。可溶饮料或食品配料通常被溶解在水中以形成饮料或期望的最终产品，其通过合适的出口流出胶囊。有时，配料可以是茶叶，并且通过用引入胶囊中的水泡制茶叶来制备饮料。与上述可溶配料的情况一样，由此泡制的茶随后通过分配出口分配出胶囊。此类已知的胶囊通常是由塑料材料或金属(例如铝)制成的刚性或半刚性胶囊。

近来，已经开发了包括柔性包装件而不是胶囊的饮料制备系统。与胶囊相比，此类包装件带来一些令人感兴趣的特征，诸如紧凑性、制造速度(成形、填充和密封操作可以连续进行)、增强的回收能力。

例如在EP 3 414 187 A1中描述了此类柔性包装件，并且此类柔性包装件包括柔性壁和位于包装件底部的功能插入件——有时称为“管口”，该功能插入件被附接或以其他方式包裹到柔性壁中。插入件是由刚性或半刚性塑料制成的普通元件，并且包括用于以流体密封方式将柔性包装件的底侧连接到饮料机的孔和通道。在使用中，一旦柔性包装件被功能性地连接到饮料机，饮料机就通过插入件的流体传导通道将水引入到包装件内，所述水随后与配料混合以形成饮料产品，该饮料产品通过插入件的产品分配通道分配到柔性包装件外。

重要的是，包装件和饮料机之间的流体连通是通过将机器的流体传导元件连接到包装件的平坦壁表面来进行的；配料包装件和饮料机之间的表面的平坦度确保两者之间的连接的基本密封性。此外，包装件平坦表面的刚性对于保证包装件在饮料机的连接期间不变形是必要的。通常，通过刺穿包装件的平坦表面或以其他方式插入机器的连接元件(诸如针或类似元件)来实现连接。也可通过打开包装件壁并将机器的喷嘴压靠在包装件壁上以形成密封流体连通来进行连接。如果包装件的平坦壁在机械上太弱，则当饮料机器的连接元件被压靠在所述壁上或插入穿过所述壁时，平坦壁弯曲或以其他方式变形，这导致泄漏或甚至根本没有流体连接。另一方面，通过机器打开包装件必须是容易且可靠的；为此，打开包装件壁所需的力必须足够小。

在一些情况下，例如在EP 3 500 503 A1或EP 3 500 504 A1中所描述的，功能插入件包括能够相对于彼此移动的若干部分，使得插入件可被致动以用于打开或关闭自身，由此允许用于水注入、混合和产品分配的复杂顺序，此类顺序适于由待溶解的饮料配料的类型所施加的特定制备要求。插入件的可再闭合性还为饮料制备系统提供了极好的清洁度。

然而，此类现有的柔性包装件也存在缺点。首先，功能插入件由不易回收的材料制成。此外，它是一种普通元件，因此较重。而且，它的制造成本高。

还存在其他柔性包装件，诸如角撑袋或套袋。此类包装件通过折叠和密封热塑性材料从而在它们的底部侧壁形成角撑板而制成。尽管此类带角撑板的小袋能够形成可用于连接到饮料机上的平坦底部侧壁，但制造此类小袋需要复杂的多次折叠工艺来形成带角撑板的底部。由于多次折叠，产生叠置材料层，然后将该材料层密封。这种公知的制造工艺要求材料具有良好的密封性能，这种密封性能只能用热塑性薄膜获得。如果使用非热塑性膜，则较弱的密封导致在膜的折叠层之间产生分层或甚至非密封空间，这对包装件的机械性能和阻隔性能是非常有害的。此外，此类带角撑板的柔性包装件并非所期望的，因为它们需要热塑性材料来形成，这不是环境友好的。

其他类型的柔性包装件是已知的，它们通过各种工艺制造，诸如折叠或冲压柔性平坦坯料材料，以用于形成三维体积。然而，已知的工艺通常导致在柔性平坦片材转变成三维体积期间在包装件的表面处形成褶皱。褶皱是非常不期望的，因为它们导致包装件的不一致密封，并由此导致泄漏。由于所述包装件的不规则表面，该褶皱还增加了包装件与处理单元诸如例如饮料制备机之间的错误相互作用的风险。

为了确保包装件是环境友好的，包装件壁可以由例如纤维基材料制成，该纤维基材料也可以涂覆有例如生物可降解材料，该生物可降解材料提供抵抗水分转移或气体转移的阻隔性能和/或密封性能。在通过饮料机的开启元件(诸如例如穿刺针)开启柔性包装件期间，包装件壁材料的一些颗粒(例如纤维)可能分离并被夹带到包装件隔室中。尽管此类现象是有限的，但是希望防止这种现象。

因此，本发明的主要目的是提供一种用于与饮料制备机一起使用的改进的柔性包装件，该包装件消除了现有包装件的上述缺点，并且特别是由环境友好的材料制成，并且能够以整洁且密封的方式容易地连接到饮料机。

发明内容

本发明涉及一种用于容纳配料的柔性或半柔性封闭包装件，该配料用于通过将所述配料与由食品或饮料制备机注入所述包装件中的混合流体混合而在所述机器中制备可食用产品，所述包装件包括：

(i)形成扁平包装件本体的柔性或半柔性侧壁，以及

(ii)杯形底部部分，该杯形底部部分适于插入该机器的流体注入元件，

该包装件本体和杯形底部部分通过由柔性材料优选地纤维基材料制成的单件式细长初级平坦坯料片材形成，该片材围绕其横向对称轴线折叠成U形，并且沿着其侧边缘和上边缘密封，其中所述杯形底部部分是具有凹的下侧和凸的侧面的中空体积，并且所述下侧的剖面曲率与所述侧面中的每个侧面的剖面曲率相同，该初级片材包括穿过其整个厚度冲压的初级孔，所述初级孔位于所述杯形底部部分的下侧上，并且其中所述包装件还包括：

-至少位于所述包装件的该杯形底部部分的内表面上的次级厚度增强片材，所述次级片材包括次级孔，以及

-夹在该包装件的壁和该次级厚度增强片材之间的第三级薄片材。

在一个实施方案中，该杯形底部部分具有六棱柱形状，所述棱柱具有与包装件横向轴线对齐的两个相对的垂直边缘，该垂直边缘向下延伸以形成向下延伸的尖端，所述延伸边缘具有的高度使得对于该包装件的全部沿着其横向轴线所测量的每个横向横截面，该杯形底部部分的两个高度加上其下侧的宽度的总和是恒定的。

优选地，所述单件式细长初级平坦坯料片材由在其内侧涂覆有密封剂层的纤维基材料制成，所述纤维基层从以下列表中选择：纸、纸板、cabasse基、竹基或淀粉基的材料、玻璃纸或它们的组合。

此外，该初级平坦坯料片材还优选地包括夹在该纤维基材料和该密封剂层之间的阻挡涂层，所述阻挡涂层是抵抗氧气转移和/或湿气转移的涂层，并且从以下列表中选择：金属化涂层、氧化硅(SiOx)涂层、氧化铝(AlOx)涂层、原子层沉积(ALD)涂层或它们的组合。

有利地，该初级孔和次级孔的直径包括在1mm和20mm之间，优选地在5mm和12mm之间。更优选地，初级孔的直径等于或大于该次级孔的直径。

在本发明的一个优选的实施方案中，所述次级厚度增强片材包括从该次级孔的边缘径向向外延伸的多个径向切口。所述切口中的每个切口的长度包括在0.5mm至5mm的范围内，优选地在1mm和3mm之间。

有利地，该次级厚度增强片材由涂覆有密封剂层的纤维基材料制成，所述纤维基层从以下列表中选择：纸、纸板、cabasse基、竹基或淀粉基的材料、玻璃纸或它们的组合。

所述第三级薄片材有利地是从以下列表中选择的薄层：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚交酯(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚琥珀酸丁二酯(PBS)、聚乙烯醇(PVOH)、淀粉基聚合物、包含食品级氧和/或水分清除剂的聚合物，或它们的组合。更优选地，所述第三级薄片材由具有拉伸性能的吹塑聚合物膜或流延聚合物膜制成。

在本发明的一个有益的实施方案中，该包装件包括从以下列表中选择的识别装置：机械代码、光学代码(包括颜色代码和用不可见墨水印刷的代码)、RFID标签、一维条形码、二维条形码、磁代码、导电代码/传导性代码、检测孔，或它们的任何组合。

优选地，该包装件还包括位于所述包装件的密封边缘中的定心穿孔，所述孔适于插入该饮料制备机的定心销，以便防止所述包装件在饮料制备期间相对于该机器移动。

在一个优选的实施方案中，该杯形底部部分的凹的下侧包括跨过该杯形底部部分的横向轴线和纵向轴线居中的平坦部分。

在本发明的一个可能的实施方案中，该包装件是一种小袋或套袋。

包含在本发明的包装件中的配料可以例如是水溶性粉末，或液体或半液体形式的可溶性浓缩物，所述配料从以下列表中选择：汤、果汁、蔬菜汁、肉汤、咖啡、巧克力、茶、乳制品成分诸如奶或奶精、冰沙、果泥、果蓉、奶油或它们的组合，或者所述配料包括适于在水中浸泡的植物叶子。

本发明的包装件包括大致柔性或半柔性的侧壁，该侧壁通过增强所容纳的配料与注入其中的混合流体(通常为水)的溶解而允许饮料产品的优异质量。同时，所述包装件的与食品或饮料制备机的接口部分(即其底部部分)(该接口部分被设计成连接到该食品或饮料制备机)足够刚性以防止所述包装件在该机器与该包装件流体地连接时变形。由于其外壁由对折的单一坯料片材制成，因此其是特别生态友好的(更重要的是，其构成材料优选地选自生态友好材料，诸如可回收、可生物降解、工业可堆肥材料或家庭可堆肥材料)。其底部接口的三维折叠提供足够的刚性以允许在外部工具(诸如例如食品或饮料制备机的水注入针)的使用期间适当打开，并且更重要的是，这种三维折叠的底部部分被去除了可能对所述包装件的适当功能有害的折叠褶皱。

此外，根据本发明的包装件具有如下优点：当食品或饮料制备机的流体注入元件插入穿过所述包装件的壁时，该流体注入元件穿过第三级插入件的可拉伸材料，使得刺穿的片材的边缘紧密地适形于流体注入元件的表面，从而在包装件与机器的流体注入元件(例如水注入针)的外表面之间的界面处提供密封性，从而确保两者之间的清洁流体连通。

此类构造还具有如下优点：需要低强度来通过流体注入元件刺穿包装件壁，这是因为在待被机器的流体注入元件刺穿或以其它方式打开的区域中，总包装厚度减小，而同时，围绕所述区域的包装件的整个部分具有更高的厚度，因此具有更高的变形机械阻力。

附图说明

本发明的另外的特征和优点在下文参照附图给出的目前优选的实施方案的说明中有所描述，并且这些特征和优点将从该说明中显而易见，其中：

图1是根据本发明的包装件的侧透视图；

图2是根据本发明的初级平坦坯料片材的俯视图；

图3A是图1的包装件的底视图；

图3B是图3A的包装件的侧视图；

图4是图2的坯料的一个实施方案的放大局部透视俯视图；

图5是用图4的坯料形成的包装件的局部底部透视图；

图6是用于制作根据本发明的包装件的制造机器的示意性透视图；

图7是用于制造根据本发明的坯料片材的材料卷的透视图；

图8以及图10至图14是根据本发明的用于制造包装件的机器中的成形和密封部分的第一实施方案的示意性侧视图；

图9是根据本发明的用于制造包装件的成形柱塞的局部放大透视图；

图15至图19以及图21是图8以及图10至图14中示出的成形和密封部分的另选的实施方案的示意性侧视图；

图20是根据本发明的用于制作包装件的成形和密封机中的密封钳的局部透视图；

图22是根据本发明的用于密封包装件的侧面的密封钳的示意性侧视图。

具体实施方式

根据本发明的包装件适于在食品或饮料制备机(图中未示出)中使用。饮料制备机可以是任何合适的类型，但例如该饮料制备机是专利申请EP AN 19213419.5中描述的机器。此类机器在本领域中是公知的，并且包括适于接收配料包装件的冲泡室、适于将流体(通常为水)注入配料包装件内部的注入元件、通常包括流体贮存器(或到自来水的水连接件)的流体(例如水)供应装置、流体泵、流体加热器以及用于使所述流体从流体供应源朝向冲泡室循环(可选地通过加热器)的流体管。

在本发明的情况下，包装件适于被机器的流体供应装置打开，优选地被刺穿，特别是通过将尖锐元件引入穿过所述包装件的底部部分壁，优选地穿过所述底部部分壁的下侧。典型地，机器的流体注入元件是中空针形元件。通过流体与配料的混合而在包装件内制备的食品或饮料产品的分配可通过重力来执行；然而，成品食品或饮料产品的取出也可以通过注入混合流体的相同元件来进行。在后一种情况下，机器的注入和分配元件包括至少两个通道：一个通道将包装件的内隔室流体连接到机器，使得所述机器能够将流体(例如水)注入到所述隔室中，并且第二个通道将内包装件隔室连接到所述包装件的外部。机器的注入装置还可以包括用于在食品或饮料制备期间将空气注入包装件内的补充通道。注入空气允许在特定充气产品如基于乳制品的产品(例如发泡奶)或基于巧克力的产品(发泡巧克力饮料、巧克力慕斯)或冰沙的制备期间增强发泡。

通常，包装件具有与通过将柔性片材对折(“U形”成形)而成形相容的任何可能的形状，诸如套袋或小袋、垫或具有大致扁平构造的任何其他容器。

不同尺寸的包装件可以在适于储存不同量的配料的同一机器中使用。包装件的尺寸(即包装件的高度和/或宽度)不限制可用于提取容纳在其中的配料的机器的类型。包装件的尺寸适于待生产的饮料的体积；例如，美式咖啡或汤需要大的包装件，而较小的小袋用于生产小杯，诸如浓缩咖啡。中等尺寸的小袋用于生产用于卡布奇诺的发泡奶。

无论待生产的产品和包装件的尺寸或形状如何，作为包装件的专用于与饮料机的功能性流体连接的一部分的小袋底部的外部设计保持不变。主要理念是包装件与机器的接口总是相同的。另外，其他参数诸如所注入流体的流速和/或所注入流体的温度和/或所注入流体的总体积，可以根据待处理的配料并因此根据待生产的食品或饮料而调整。

包装件优选地包括用于饮料机的识别装置，以自动地识别包含在其中的配料的类型，并且使其设定适于最佳饮料制备。此类设定包括但不限于：水注入压力、水注入体积、水温、溶解顺序(水注入、空气注入、饮料分配的复杂顺序，按照顺序或同时方式)、空气与水一起注入(用于泡沫增强)、总提取时间。此类识别装置从以下列表中选择：机械代码、光学代码(包括颜色代码和用不可见墨水印刷的代码)、RFID标签、一维条形码、二维条形码、磁代码、导电代码/传导性代码、检测孔，或它们的任何组合。

如附图中所示，在一个优选的实施方案中，包装件呈现沿着饮料生产期间基本上垂直取向的平面取向的平面形状，并且饮料机的流体注入元件插入包装件内，使得该流体注入元件在包括在所述包装件平面中的方向上将含水和/或气态流体的射流取向。从底部引入包装件的流体射流演变成在流体分子和配料颗粒之间形成湍流、摩擦和高接触表面的环形和螺旋运动。平均来讲，流体分子在与成品饮料或食品产品一起离开之前在容器内进行数次旋动。

在下文中，现在将参考附图描述根据本发明的包装件的优选的实施方案。在该优选的实施方案中，包装件是小袋。

图1示出根据本发明的用于容纳配料的柔性或半柔性封闭包装件1。

所述包装件1包括：

(i)形成扁平包装件本体的柔性或半柔性侧壁2，以及

(ii)杯形底部部分3，其为中空体积，并且适于插入食品或饮料制备机(未示出)的流体注入元件，所述包装件1被设计成连接到所述食品或饮料制备机。

中空杯形底部部分3不一定形成包装件的整个底部。在图1的实施方案中，该杯形底部部分仅形成包装件的整个底部的中心部分，并且被包装件的侧边缘4围绕，该侧边缘是密封的平坦区域。

包装件1通过由柔性材料制成的单件式细长初级平坦坯料片材5形成，如图2所示。以下将更详细地描述制造工艺步骤和制造机器。

纸基材料的初级平坦坯料片材5是围绕其横向对称轴线Lx折叠的U形，然后沿着其侧边缘4和上边缘6密封。

根据本发明的一般原理，如图3A和图3B所示，杯形底部部分3是具有凹的下侧7和凸的侧面8的中空体积，并且当如图3B的剖面图中的粗线所示从侧面观察包装件时可见的所述凹的下侧的剖面曲率P_lw与当如图3A的底视图中的粗线所示从下方观察包装件时可见的所述侧面中的每个侧面的剖面曲率P_lt相同。

更确切地说，在图1、图3A、图3B和图5所示的实施方案中，所述杯形底部部分是具有六棱柱形状的中空体积，所述棱柱具有与包装件横向轴线Lx对齐的两个相对的垂直边缘9，所述垂直边缘9延伸以形成向下延伸的尖端10。延伸边缘9具有的高度使得对于全部沿其横向轴线Lx所测量的包装件的每个横向横截面，杯形底部部分的两个高度加上其下侧的宽度的总和是恒定的。图3A和图3B示出了这一规则的一个示例。图3A示出了在底部部分的第一横截面中所测量的下侧的第一宽度“W1”。图3B示出了杯形底部部分的第一高度“H1”，该第一高度是针对相同的第一横截面所测量的。图3A还示出了在底部部分的第二横截面中所测量的下侧的第二宽度“W2”。图3B还示出了杯形底部部分的第二高度“H2”，该第二高度是针对相同的第二横截面所测量的。如果计算总和S1＝(2xH1)+W1，然后S2＝(2xH2)+W2，则根据本发明的原理，S1＝S2，并且更一般地，S1＝S2＝Sn(Sn在杯形底部部分3的任何横截面点处测量)。

用于制造包装件1的单件式细长初级平坦坯料片材5由纸材料制成，该纸材料在其内侧(即在形成所述片材5之后将成为包装件1的内侧的一侧)涂覆有密封剂层。

此外，在本发明的该实施方案中，所述初级平坦坯料片材5还包括夹在纤维基材料和密封剂层之间的阻挡涂层，所述阻挡涂层是抵抗氧气转移和湿气转移的涂层。所述阻挡涂层从以下列表中选择：金属化涂层、氧化硅(SiOx)涂层、氧化铝(AlOx)涂层、原子层沉积(ALD)涂层或它们的组合。

在本发明的一个优选的实施方案中，如图2所示，包装件1还包括位于所述包装件的杯形底部部分3的内表面上的次级厚度增强片材11。所述厚度增强片材11由涂覆有密封剂层的纸材料制成。该厚度增强片材11提供了减小包装件1的侧壁2的厚度的可能性。减小该厚度使得这些侧壁更加柔性，经发现这对于提高在包装件1内制备的产品的质量是有利的。更确切地说，申请人已经令人惊讶地发现，是包装件的侧壁2在饮料制备期间能够向外弯曲和变形，所以注入到包装件内部的流体的涡旋运动得到改善。此类变形暂时增加了所述包装件的侧壁2之间的包装件隔室的内部空间。然而，保持杯形底部部分3的良好刚性是必要的，如上所述(以在包装件与饮料制备机之间的接口处保持适当密封，并且还确保包装件在被机器的流体注入元件刺穿时不变形或不塌陷，变形或塌陷将损害或甚至阻止刺穿操作)。次级厚度增强片材11的存在允许实现包装件的单件式壁的柔性与其底部的刚性之间的平衡。

有利地，包装件1还包括在图1、图3B和图5中示出的定心穿孔12，该穿孔位于所述包装件1的密封边缘4中。所述孔的形状和直径适于容纳饮料制备机的定心销(图中未示出)，以便在饮料制备期间，特别是将机器的流体注入元件穿过包装件壁插入期间，防止所述包装件1相对于机器的移动。

在一个非常理想的实施方案中，包装件1的凹的下侧7包括跨过杯形底部部分3的横向轴线和纵向轴线居中的平坦部分13，如图1和图5所示。

如图4中所示，并且根据所要求保护的发明的原理，包装件1还包括在构成包装件壁的材料(即，由初级平坦坯料片材制成)与次级厚度增强层11之间的第三级薄层。该第三级薄层是通过在所述初级柔性平坦坯料片材5和次级柔性平坦坯料片材11之间密封或以其他方式附接第三级柔性平坦坯料片材14而产生的。

所述第三级柔性平坦坯料片材14是从以下列表中选择的薄层：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚交酯(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚琥珀酸丁二酯(PBS)、聚乙烯醇(PVOH)、淀粉基聚合物、包含食品级氧和/或水分清除剂的聚合物，或它们的组合。其优选由具有拉伸性能的吹塑或流延聚合物膜制成。

如图4所示，初级片材5包括穿过其整个厚度冲压的初级孔15。在形成所述初级平坦坯料片材之前，穿过所述平坦坯料片材冲压出初级孔，并且定位成使得当所述平坦坯料形成为根据本发明的包装件时，所述初级孔15位于所述杯形底部部分3的下侧上。优选地，初级孔15跨所述下表面居中。此初级孔15的直径被选择为至少等于、但优选地在截面(或直径)上比饮料机器注入装置(其通常为具体大致圆柱体形状的针，直径包括在1mm和20mm之间，优选在5mm和12mm之间)的外径(或截面)稍大。具有较大的直径防止构成包装件壁的材料(诸如例如纸纤维)在机器的所述注入装置插入穿过其中时由于摩擦而分离。通常，初级孔(其优选地为圆柱形)的直径包括在1mm和20mm之间，优选地在5mm和12mm之间。

此外，次级片材11包括至少穿过所述片材11的纸层冲压的次级孔16。次级孔16也可以穿过次级片材11的整个厚度冲压而成。该次级孔16的直径是相对于该包装件将被连接到的机器的流体注入元件的直径来选择的，并且通常是具有在1mm和20mm之间、优选地在5mm和12mm之间的直径的圆柱形。

初级孔15的直径等于或大于次级柔性平坦坯料片材11中的次级孔16的直径。

利用图4和图5所示的此类多层结构，在包装件1的杯形底部部分3的区域中具有三个叠置层，确保了包装件1与机器的流体注入元件之间的密封。当机器的流体注入元件穿过包装件的壁插入时，该流体注入元件穿过初级孔15，然后刺穿第三级片材14，该第三级片材优选地是如上所述的可拉伸材料，使得刺穿的片材14的边缘紧密地适形于流体注入元件的表面。然后，最后，所述流体注入元件移动穿过次级孔16，使得该流体注入元件的尖端位于包装件内隔室中，并且在包装件1的内部和机器的流体供应回路之间建立密封流体连通。

此类构造还具有这样的优点：该构造需要较低强度来通过流体注入元件刺穿包装件壁，因为在孔15、16和第三级片材14的区域中的总包装件厚度仅为后者的厚度，而与此同时，由于在包装件的杯形底部部分3中存在三个叠置层，围绕所述区域的包装件的整个部分具有较高的厚度，因此具有对变形的机械阻力。

在一个优选的实施方案中，如图4所示，次级厚度增强片材11在刺穿出孔16之后，使用切削工具进行进一步的加工，该切削工具实施从孔16的边缘径向向外延伸的多个径向切口22。此类径向切口22在该切口之间形成一系列翼片，一旦所述机器和包装件彼此连接，则能发现所述翼片增强包装件壁、特别是第三级柔性层14在机器的流体注入元件的外表面上的应用。因此，该多个径向切口22增强了防泄漏效果。

使用图6所示的成形机制造上述包装件。通常，此类机器部分地基于本领域已知的成形和密封技术机器。

该机器首先包括初级柔性平坦坯料片材送料部分17，该送料部分适于接收初级以及可选的次级和第三级平坦坯料片材5、11、14，优选地在如图6所示的薄膜卷的形式下。在该阶段，如前所述，次级平坦坯料片材和第三级平坦坯料片材(如果存在的话)可以已经与初级片材5组装在一起，或者另选地如图6所示，可以作为分开的材料卷提供，一个卷18用于初级片材，一个卷19用于次级片材，并且第三个卷20用于第三级片材。在这种情况下，初级片材、次级片材和第三级片材被展开，切割成小的平坦坯料，如上所述分别穿过初级坯料和次级坯料冲压出初级孔15和次级孔16，并且随后，最后，所有坯料以已经关于图4描述的布置密封在一起。在图7中示出了将从相应的材料卷18切割的单独初级平坦坯料片材5的布置。

制造机器还包括包装件成形定型部分21。包装件成形部分21的下游是填充和密封部分22(其中包装件填充有配料并且随后通过密封所述包装件的上边缘而被封闭)。

图8至图22中更详细地示出成形部分21。

如图8所示，机器的成形部分包括能够相对于彼此移动并且具有互补形状的成形柱塞23和成形腔24。所谓“腔24”是指其尖端是中空的圆柱体，该尖端形状与柱塞的下端25的外形互补。具有用于使放置在其间的材料变形的可移动柱塞和腔的成形工位的此类原理通常是已知的，并且将不再更详细地描述其细节。如图9所示，柱塞23的端部部分25(即其下部末端)具有带有凹的下端26和凸的侧面27的体积形状，使得其端侧26的剖面与其侧面27中的每个侧面的剖面相同。剖面26和剖面27之间的几何等效的原理与以上关于图3A和图3B针对杯形底部部分3的剖面P_lt和P_lw已经描述的原理相同。

在一个具体实施方案中，柱塞23的端部部分25具有六棱柱形状，所述棱柱具有与柱塞横向轴线Lx对齐的两个相对的垂直边缘28，该垂直边缘向下延伸以形成向下延伸的尖端29，所述延伸边缘28具有的高度使得对于柱塞的全部沿其横向轴线Lx所测量的每个横向横截面，端部部分25的两个高度加上其下侧的宽度的总和是恒定的。该原理与上面关于图3A和图3B针对杯形底部部分3的高度H1、H2和宽度W1和W2已经描述的原理相同。

优选地，柱塞的尖端29是倒圆的或以其他方式是边缘光滑的。

如图9所示，柱塞的下端26优选地包括与所述柱塞23的中心对齐的可回缩的突起部30。所述突起部30是弹簧安装的，以便当该突起部被压靠在表面上时，特别是在这种情况下压靠在初级平坦坯料片材5和下面的成形工位腔24上时，缩回在柱塞23内。该突起部的直径大于上述初级孔15和次级孔16的直径。其功能是在柱塞开始使坯料5、11和14变形之前轻轻地压在坯料上。当成形工艺开始并且坯料片材开始变形时，其将三个坯料片材在它们的密封区域(如上所述围绕孔15和16)中保持在一起，以防止由于在成形步骤期间施加在材料中的机械力而导致的开封和滑动。

该机器还包括致动器(未示出)，该致动器用于使柱塞23和腔24朝向彼此移动，并且还相对于如图8所示地放置在两者之间的坯料片材5移动。

如图15至图19以及图21所示，该机器还包括适于支撑所述柔性坯料片材5的一对板。两个板在成形工艺开始时共面，如图15中所示。每个板支撑初级柔性坯料片材的翼片。所述板31可以如图8以及图10至图14所示被固定。另选地，在另一个可能的实施方案中，板31围绕各自的轴线对称地可枢转，这些轴线各自距所述柱塞23的任一侧定位，如图16至图19以及图21中所示，这些图表示所述可枢转板31在成形工艺中的不同位置。

在下文中，考虑到被处理的初级平坦坯料片材5还包括附接到其上的次级坯料片材11和第三级坯料片材14，如上所述。一旦坯料5沿着机器被传送到所述机器的成形部分21并且如图8所示在柱塞23与腔24之间就位，则成形工艺步骤按顺序如下。

柱塞23向下移动直到该柱塞接触坯料5、11和14的上表面，如图10和图11所示；柱塞的移动开始使围绕初级坯料5的横向轴线Lx折叠的所述坯料变形；在接触坯料5、11和14的上表面之后，由于下面的腔24的反压力，柱塞23的可回缩的突起部30回缩到后者中，如图11所示。

柱塞23继续向下移动，并且腔24也向下移动，如图12所示。当坯料5、11和14被夹紧在所述柱塞23和腔24之间时，它们两者均将坯料随它们一起向下拉动。

在前面的步骤期间，一对(或“组”)密封钳32定位在腔24的任一侧，该密封钳适于一旦坯料片材5被U形折叠就密封坯料片材的侧边缘。在上述成形步骤期间，钳处于打开位置，即远离柱塞、腔和坯料的组。

在腔和柱塞已经如上所述向下移动之后，钳32朝向彼此移动以在坯料的下部部分中围绕坯料闭合，如图13和图20所示。它们密封(通过超声波密封或热封工艺)U形折叠坯料的侧边缘，以便完成包装件1的完全成形和密封的杯形底部部分3的形成。

然后，钳32重新打开，并且柱塞23与部分折叠和密封的包装件1一起向上移动，如图14所示。

在图15至图19以及图21中示出了上述相同成形顺序的变型，不同之处在于支撑板31在柱塞和腔的运动期间枢转，以便引导坯料的自由端以U形折叠。

最后，如图15所示，包装件是完全U形折叠的，其中仍然未密封的侧壁2形成扁平包装件本体，并且密封的杯形底部部分3是具有所述柱塞形状的中空体积。

然后将包装件传送到具有细长密封钳33的密封工位，该密封工位密封包装件1的侧边缘4，如图22所示。包装件1现在准备好填充配料，然后通过密封其上边缘34来封闭。

在其中包装件杯形底部部分3具有改进的壁厚的实施方案中，通过如上所述附接次级层11和第三级层14，初级平坦坯料片材5、次级平坦坯料片材11和第三级平坦坯料片材14可以在初级片材5被制造为膜卷时(在膜制造商设施处)彼此附接，或者另选地，次级平坦坯料片材11和第三级平坦坯料片材14可以在稍后阶段、刚好在形成初级平坦坯料片材之前(即在包装件制造线上)连接到初级平坦坯料片材。

根据本发明，包装在包装件中的食品或饮料配料是水溶性粉末或液体或半液体形式的可溶性浓缩物，该配料从以下列表中选择：汤、果汁、蔬菜汁、肉汤、咖啡、巧克力、茶、奶或奶精、冰沙、果泥、果蓉、奶油或它们的组合。食品或饮料配料优选地为选自以下列表中的可溶食品或饮料配料：

-速溶咖啡粉、乳粉、奶精粉、速溶茶粉、可可粉、汤粉、水果粉或所述粉的混合物，

-咖啡浓缩物、乳浓缩物、糖浆、水果或蔬菜浓缩物、茶浓取物、水果或蔬菜泥。

该包装件还可以包含用于浸泡的植物叶子，诸如例如茶叶。

粉末能够是凝聚的或烧制的。粉末或液体浓缩物可与固体块混合，例如用固体块或胶囊包封的块制备汤。食品或饮料配料也能够是可泡制食品或饮料配料，如烘焙研磨咖啡或茶叶。在该实施方案中，对可泡制配料进行水提取。

在本发明中，流体涵盖可与可溶饮料配料混合以制备饮料的任何水性稀释剂(如水、碳酸水、乳等，优选地，水是优选的水性稀释剂)或任何气态流体(诸如空气)。当提及水性流体时，水是优选的流体；当提及气态流体时，空气是优选的流体。

根据本发明，包装件在食品或饮料产品的生产和分配期间基本上垂直地布置。

根据本发明，将水性流体(通常为水)以任何温度(冷、环境温度或热)供应到包装件中，具体取决于待制备的食品或饮料产品的类型。

与其中流体从顶部引入到底部的已知现有技术中的系统相比，在这种情况下，饮料制备机以高速从包装件的底部向顶部注入水并且还可选地注入空气，这使得在包装件隔室内部形成最佳湍流，从而实现内部容纳的配料的最佳溶解。如果空气也与水一起通过机器的注入装置注入，则空气不在高压下引入；压力优选地在0.1巴和1.5巴之间，更优选地在0.3巴和0.5巴之间。根据本发明，通过高速而不是高压获得配料的最佳湍流和溶解。

应当理解，对本文所述的目前优选的实施方案作出的各种变化和修改对于本领域的技术人员将为显而易见的。可在不脱离本发明的实质和范围并在不减少所伴随的优点的情况下作出这些变化和修改。因此，此类变化和修改旨在由所附权利要求书涵盖。

Claims (15)

1.一种用于容纳配料的柔性或半柔性封闭包装件(1)，所述配料用于通过将所述配料与由食品或饮料制备机注入所述包装件中的混合流体混合而在所述机器中制备可食用产品，所述包装件(1)包括：

(i)形成扁平包装件本体的柔性或半柔性侧壁(2)，以及

(ii)杯形底部部分(3)，所述杯形底部部分适于插入所述机器的流体注入元件，

所述包装件本体和杯形底部部分通过由柔性材料优选地纤维基材料制成的单件式细长初级平坦坯料片材(5)形成，所述片材围绕其横向对称轴线(Lx)折叠成U形，并且沿着其侧边缘和上边缘(4,34)密封，其中所述杯形底部部分(3)是具有凹的下侧(7)和凸的侧面(8)的中空体积，并且所述下侧(7)的剖面曲率与所述侧面(8)中的每个侧面的剖面曲率相同，所述初级片材(5)包括穿过其整个厚度冲压的初级孔(15)，所述初级孔(15)位于所述杯形底部部分(3)的下侧(7)上，并且其中所述包装件(1)还包括：

-至少位于所述包装件的所述杯形底部部分(3)的内表面上的次级厚度增强片材(11)，所述次级片材包括次级孔(16)，以及

-夹在所述包装件的壁和所述次级厚度增强片材(11)之间的第三级薄片材(14)。

2.根据权利要求1所述的包装件(1)，其中所述杯形底部部分(3)具有六棱柱形状，所述棱柱具有与包装件横向轴线(Lx)对齐的两个相对的垂直边缘(9)，所述垂直边缘向下延伸以形成向下延伸的尖端(10)，所述延伸边缘(9)具有的高度使得对于所述包装件的全部沿着其横向轴线(Lx)所测量的每个横向横截面，所述杯形底部部分的两个高度加上其下侧的宽度的总和是恒定的。

3.根据前述权利要求1或2中任一项所述的包装件(1)，其中所述单件式细长初级平坦坯料片材(5)由在其内侧涂覆有密封剂层的纤维基材料制成，所述纤维基层从以下列表中选择：纸、纸板、cabasse基、竹基或淀粉基的材料、玻璃纸或它们的组合。

4.根据权利要求3所述的包装件(1)，其中所述初级平坦坯料片材(5)还包括夹在所述纤维基材料和所述密封剂层之间的阻挡涂层，所述阻挡涂层是抵抗氧气转移和/或湿气转移的涂层，并且从以下列表中选择：金属化涂层、氧化硅(SiOx)涂层、氧化铝(AlOx)涂层、原子层沉积(ALD)涂层或它们的组合。

5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的包装件(1)，其中所述初级孔和次级孔(15,16)的直径包括在1mm和20mm之间，优选地在5mm和12mm之间。

6.根据权利要求5所述的包装件(1)，其中初级孔(15)的直径等于或大于所述次级孔(16)的直径。

7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的包装件(1)，其中所述次级厚度增强片材(11)包括从所述次级孔(16)的边缘径向向外延伸的多个径向切口(22)。

8.根据前述权利要求1或7中任一项所述的包装件(1)，其中所述次级厚度增强片材(11)由涂覆有密封剂层的纤维基材料制成，所述纤维基层从以下列表中选择：纸、纸板、cabasse基、竹基或淀粉基材料、玻璃纸或它们的组合。

9.根据前述权利要求1或8中任一项所述的包装件(1)，其中所述第三级薄片材(14)是从以下列表中选择的薄层：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚交酯(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、聚琥珀酸丁二酯(PBS)、聚乙烯醇(PVOH)、淀粉基聚合物、包含食品级氧和/或水分清除剂的聚合物，或它们的组合。

10.根据权利要求9所述的包装件(1)，其中所述第三级薄片材由具有拉伸性能的吹塑聚合物膜或流延聚合物膜制成。

11.根据前述权利要求1至10中任一项所述的包装件(1)，所述包装件包括从以下列表中选择的识别装置：机械代码、光学代码(包括颜色代码和用不可见墨水印刷的代码)、RFID标签、一维条形码、二维条形码、磁代码、导电代码、检测孔，或它们的任何组合。

12.根据前述权利要求1至11中任一项所述的包装件(1)，所述包装件还包括位于所述包装件的密封边缘(4)中的定心穿孔(12)，所述孔(12)适于插入所述饮料制备机的定心销，以便防止所述包装件在饮料制备期间相对于所述机器移动。

13.根据前述权利要求1至12中任一项所述的包装件(1)，其中所述凹的下侧(7)包括跨过所述杯形底部部分(3)的横向轴线和纵向轴线居中的平坦部分(13)。

14.根据前述权利要求1至13中任一项所述的包装件(1)，所述包装件为小袋或套袋。

15.根据前述权利要求1至14中任一项所述的包装件(1)，其中所述配料是水溶性粉末，或液体或半液体形式的可溶性浓缩物，所述配料从以下列表中选择：汤、果汁、蔬菜汁、肉汤、咖啡、巧克力、茶、乳制品组分诸如奶或奶精、冰沙、果泥、果蓉、奶油或它们的组合，或者所述配料包括适于在水中浸泡的植物叶子。

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