DE102016003516A1

DE102016003516A1 - Kapsel für eine Erzeugung eines flüssigen Lebensmittels, Verfahren zum Erzeugen eines flüssigen Lebensmittels mit einer Kapsel, Vorrichtung zur Erzeugung eines flüssigen Lebensmittels, in die eine Kapsel in einen Aufnahmeraum einsetzbar ist, Verwenden einer Kapsel sowie System aufweisend eine Kapsel und eine Vorrichtung

Info

Publication number: DE102016003516A1
Application number: DE102016003516.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Schönenberger; Dominic Zwicker; Cyrill Baur
Original assignee: Ligalife & Co KG GmbH
Current assignee: Ligalife & Co KG GmbH
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2017-09-28
Also published as: WO2017162337A1; DE202016002363U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kapsel für eine Erzeugung eines flüssigen Lebensmittels mit einem Kapselkörper und zwei mittels eines Trenners getrennten Kammern zur Aufnahme zweier Substanzen, wobei die Kapsel ein Perforationselement zum Perforieren des Kapselkörpers und einen Wirkabschnitt zum Zusammenwirken mit dem Trenner enthält, wobei in dem Perforationselement ein sich in Längsrichtung erstreckender Durchgang ausgebildet ist, der mit einer seitlichen Öffnung des Perforationselements verbunden ist, wobei der Wirkabschnitt zum Perforieren des Trenners ausgestaltet ist und der Wirkabschnitt eine Öffnung aufweist, die mit dem Durchgang des Perforationselements zumindest bei perforiertem Trenner verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kapsel für eine Erzeugung eines flüssigen Lebensmittels, ein Verfahren zum Erzeugen eines flüssigen Lebensmittels mit einer Kapsel, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines flüssigen Lebensmittels, in die eine Kapsel in einen Aufnahmeraum einsetzbar ist, ein Verwenden einer Kapsel sowie ein System aufweisend eine Kapsel und eine Vorrichtung.
Kapseln für eine Erzeugung eines flüssigen Lebensmittels, insbesondere Kaffee, sind bekannt. In der Kapsel ist eine Kammer zur Aufnahme einer Substanz, insbesondere Kaffee, ausgebildet. In die Kammer der Kapsel kann eine Flüssigkeit eingeleitet werden, sodass aus der Substanz und der eingeleiteten Flüssigkeit das gewünschte flüssige Lebensmittel, insbesondere Kaffee, mit einer entsprechenden Vorrichtung, beispielsweise einer Kaffeemaschine, gebildet wird.
EP 1 710 172 A1 offenbart eine Wegwerfkapsel mit einem Einlauf- als auch einem Auslaufverschluss, die durch hydraulische Einwirkung einer Flüssigkeit geöffnet werden. Hierzu wird die Flüssigkeit von einem Infusionsmodul unter einem vorbestimmten Druck zugeführt, wobei keine zusätzlichen Mittel zum Durchstechen der Wegwerfkapsel notwendig sind.
Die Ausgestaltung hinsichtlich einer zwei Kammern aufweisenden Kapsel ist aufwendig und führt im Sinne einer definierten und vorbestimmten Mischung von zwei in zwei unterschiedlichen Kammern der Kapsel vorliegenden Substanzen zu einem unbefriedigenden Ergebnis.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kapsel für eine Erzeugung eines flüssigen Lebensmittels, ein Verfahren zum Erzeugen eines flüssigen Lebensmittels mit einer Kapsel, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines flüssigen Lebensmittels, in die eine Kapsel in einen Aufnahmeraum einsetzbar ist, ein Verwenden einer Kapsel sowie ein System aufweisend eine Kapsel und eine Vorrichtung zu schaffen, bei dem der Austrag der in der Kapsel enthaltenen Substanzen weitestgehend vollständig erfolgen kann. Es kann zumindest einer der Nachteile überwunden werden: Kontamination der Vorrichtung, in die die Kapsel eingelegt wird, mit dem Kapselinhalt und/oder der sich ergebenden Flüssigkeit; unzureichende Ausspülung und/oder Mischung der in der Kapsel enthaltenen Substanzen; Verletzungsgefahr (bspw. an spitzen Elementen der Vorrichtung), insbesondere beim Reinigen der Vorrichtung; fehlende Abstimmung des Elements zur Durchführung der Perforation mit der Kapsel; sowie undefinierter und/oder nicht definierter begrenzter Auslauf aus der Kapsel.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der entsprechenden abhängigen Patentansprüche und der hiernachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung geht in einem Aspekt von dem Grundgedanken aus, dass eine Kapsel mit zwei Kammern, die durch einen Trenner voneinander getrennt sind, gebildet werden kann, bei der ein Perforationselement zum Perforieren des Kapselkörpers innerhalb der Kapsel angeordnet ist und mit dem Perforationselement ein verbesserter Austrag zumindest aus einer Kammer der Kapsel erreicht werden kann. Hierzu kann ein Unterdruck bzw. Sog, insbesondere mittels eines Venturi-Effekts, mittels eines durch den Durchgang strömenden Fluids in einer Kammer ausgebildet werden. Das Perforationselement weist nach diesem Aspekt der Erfindung einen sich in Längsrichtung des Perforationselements erstreckenden Durchgang auf, der mit einer seitlichen Öffnung des Perforationselements verbunden ist. Ein Wirkabschnitt ist zum Perforieren des Trenners ausgestaltet und weist eine Öffnung auf, die mit dem Durchgang des Perforationselements zumindest bei perforiertem Trenner verbunden ist bzw. eine Verbindung für ein Fluid ausbildet.
Die Kapsel enthält damit ein Perforationselement, mit dem der Kapselkörper, insbesondere an einer im Wesentlichen definierten Perforationsstelle, perforiert werden kann. Um die Perforation durchzuführen, kann an dem Perforationselement ein Amboss angeordnet sein, der mit einem Stempel einer Maschine, in die die Kapsel einlegbar ist, zusammenwirken kann. Zur Erzeugung des flüssigen Lebensmittels übt die Maschine mittels eines Stempels einen Druck auf den Amboss aus, wodurch das dann mit dem Amboss in Wirkverbindung stehende Perforationselement den Kapselkörper perforiert. Die Maschine, in die die Kapsel eingelegt ist, muss selbst kein Perforationselement aufweisen, mit dem der Kapselkörper der Kapsel perforiert wird. Damit entfällt eine Kontamination eines an der Maschine ausgebildeten Perforationselements. Ferner können an die Kapsel angepasste Perforationselemente, die bereits während der Herstellung der Kapsel in dieselbe eingesetzt werden können, verwendet werden. Eine Anpassung der Perforation der Kapsel kann somit innerhalb der in der Kapsel vorliegenden Elemente und Geometrie durchgeführt werden. Da die erfindungsgemäße Kapsel lediglich eine Interaktion mit einem an der Maschine vorgesehenen Stempel erfordert, kann einer Änderung der Geometrie und/oder Struktur der Kapsel Rechnung getragen werden, indem das innerhalb der Kapsel vorgesehene Perforationselement angepasst werden kann. Diese Ausgestaltung der Kapsel ist nicht nur hinsichtlich der Perforation derselben wünschenswert, sondern ermöglicht auch eine einfache Handhabung bei der Befüllung und einem anschließenden Auflegen und Verbinden mit einem die beiden Kammern trennenden Trenner und einem Deckel sowie eine einfache Verwendung in einer Vorrichtung zur Erzeugung von flüssigen Lebensmitteln. Das Perforationselement kann nach der Verwendung in der Kapsel verbleiben und entsorgt werden.
Der Begriff „Kapsel” umfasst erfindungsgemäß ein kleines, vorzugsweise in einer Achse symmetrisches, insbesondere verschlossenes Behältnis, das im Wesentlichen ellipsenförmig, kugelförmig, zylinderförmig oder umgekehrt kegelförmig zumindest in Teilabschnitten sein kann. Die Kapsel kann becher- oder schalenförmig ausgestaltet sein. Die Kapsel kann endseitig bzw. kopfseitig mit einem Deckel verschlossen sein. In der Kapsel kann ein Trenner vorhanden sein zur Ausbildung der Unterteilung für zwei Kammern. Deckel und Trenner können im Wesentlichen senkrecht oder unter einem kleinen Winkel zu einer Symmetrieachse der Kapsel angeordnet sein. Der Volumeninhalt der Kapsel kann insbesondere zwischen ungefähr 30 ml und ungefähr 200 ml, bevorzugt zwischen ungefähr 50 ml und ungefähr 150 ml, insbesondere bevorzugt zwischen ungefähr 60 ml und ungefähr 120 ml liegen.
Der Begriff „Kapselkörper” umfasst erfindungsgemäß die Kapselschale bzw. den Kapselbecher, die bzw. der mit einem Deckel verschlossen werden kann. Der Begriff „Kapselkörper” umfasst damit erfindungsgemäß die Seitenwand und den Boden der Kapsel. Der Kapselkörper kann im Bereich der Seitenwand und des Bodens eine Außenkontur der Kapsel definieren. Der Verschluss des Kapselkörpers mit dem Deckel kann an einem am Kapselkörper ausgeformten Flansch mittels eines Versiegelns bzw. Thermosiegelns, Ultraschall-Schweißens oder Klebens, insbesondere eines eine stoffschlüssige Verbindung erzeugenden Verfahrens, zwischen Deckel und Flansch erfolgen. Der Begriff „Flansch” umfasst erfindungsgemäß einen bezüglich einer Fläche herausragenden Abschnitt, der insbesondere kopfseitig an dem Behältnis vorgesehen ist und einen Randabschnitt des Behältnisses bzw. der Kapsel bilden kann. Auf dem Flansch liegt randseitig der Deckel auf, der als Folie ausgestaltet sein kann. Der Kapselkörper kann insbesondere ein Polymer aufweisen bzw. aus diesem bestehen. Der Kapselkörper kann mehrere Schichten aufweisen, beispielsweise ist es möglich, dass der Kapselkörper eine Schichtung aus PP/EVOH/PP (Polypropylen/Ethylen-Vinylalkohol/Polypropylen) aufweist. Der Kapselkörper kann auch einen biologisch abbaubaren Werkstoff aufweisen bzw. aus diesem bestehen. Der Kapselkörper kann auch einen aus PLA hergestellten Thermoplast aufweisen bzw. aus diesem bestehen. Der Kapselkörper kann auch ein Polypropylen aufweisen, welches mit einem Plasma (SiOx) beschichtet ist. Die Materialien erlauben ein einfaches Spritzgießen, Extrudieren, Blasformen, Warmumformen, Schweißen, Tiefziehen und eine spanende Verarbeitung. Ferner sind die Materialien geruchlos, physiologisch unbedenklich und insbesondere für Anwendungen im Lebensmittelbereich und der Pharmazie geeignet.
Der Begriff „aufweisen” ist im Sinne der Erfindung weit zu verstehen und umfasst sowohl den Begriff „bestehen aus”, wobei übliche Verunreinigungen nicht ausgeschlossen sind, als auch das Vorhandensein weiterer Materialien.
Unter dem Begriff „Trenner” wird ein konstruktives Element der Kapsel verstanden, das zum Abtrennen der beiden Kammern an der Kapsel bzw. dem Behältnis vorhanden ist. Insbesondere kann der Trenner als Folie ausgestaltet sein, wobei der Begriff „Folie” erfindungsgemäß ein dünnes, flächiges Element umfasst, das vorzugsweise als ein dünnes Metall-, Papier- oder Kunststoffelement ausgestaltet sein kann, das sehr dünn ausgebildet sein kann. Der Trenner kann bevorzugt, eine Barriere aufweisen oder als solche ausgestaltet sein, die undurchlässig für ein Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, sein kann. Der Trenner kann für eine Kammer den Boden und für die andere Kammer den Deckel bilden, sodass mit einem Element zwei Funktionen bedient werden. Vorzugsweise ist der Trenner und/oder die Verbindung des Trenners mit einem Absatz am Kapselkörper derart ausgestaltet, dass beim Herstellen des flüssigen Lebensmittels eine Aufhebung der Trennfunktion des Trenners stattfindet und die beiden Kammern der Kapsel zumindest teilweise von einem Fluid durchströmt werden und sich die Substanzen mit dem Fluid zum flüssigen Lebensmittel vermischen. Insbesondere können Deckel und Trenner mit einem Element, welches bevorzugt injektionsnadelartig sein kann, durchstochen werden, wobei in dem Element in Höhe der oberen Kammer ein seitliches Loch ausgebildet sein kann, durch welches ein in das Element mit Druck beaufschlagtes Fluid in die obere Kammer gespült wird. Mittels des Elements kann somit Fluid in die obere Kammer gespült werden.
Der Trenner ist vorzugsweise mit einem am Kapselkörper ausgebildeten Absatz verbunden. Unter dem Begriff „Absatz” wird erfindungsgemäß ein sich in den Innenraum des Behältnisses bzw. der Kapsel erstreckender Zwischenabschnitt des Kapselkörpers verstanden, der winkelig zu einem innenseitigen Wandungsabschnitt des Behältnisses bzw. der Kapsel ausgebildet ist. Der Absatz kann einen Abschnitt einer Plattform bilden. Bevorzugt weist eine Wandung der Kapsel im Bereich des Absatzes und in den daran anschließenden Bereichen eine im Wesentlichen gleiche Dicke auf, sodass zumindest in den genannten Bereichen die Außenkontur der Kapsel der Innenkontur der Kapsel entspricht. Der Absatz kann auch winkelig zu einem außenseitigen Wandungsabschnitt der Kapsel ausgebildet sein. Der Absatz kann den sonst gleichförmigen Verlauf der Außenkontur einer Wandung der Kapsel unterbrechen. Auf dem Absatz ist randseitig der Trenner aufgelegt und mit diesem beispielsweise mittels Thermosiegelns, Ultraschall-Schweißen oder Kleben, vorzugsweise stoffschlüssig, verbunden.
Der Trenner ist bevorzugt reißfest, d. h. weist eine hohe Zugfestigkeit auf, so dass eine Perforation bzw. ein Durchstechen möglich ist, sich aber keine Risse von dem Durchstoßpunkt ausbilden. Ferner ist der Trenner bevorzugt gegenüber Druck eines Stempels einer Vorrichtung, in die die Kapsel zur Erzeugung eines flüssigen Lebensmittels einsetzbar ist, reißfest. Bevorzugt ist der Trenner aus einer Verbundfolie hergestellt bzw. weist diese auf. Die Verbundfolie kann eine Schichtung, insbesondere eine sandwichartige Schichtung, sein, bei der drei Lagen vorgesehen sein können, von denen die äußeren beiden ein Thermoplast sein können. Es kann sich bei den äußeren beiden Schichten um das gleiche Thermoplast handeln. Insbesondere kann als Thermoplast ein Polypropylen (PP) oder ein Polyethylenterephthalat (PET) verwendet werden. Zwischen dem Thermoplast kann ein Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) angeordnet sein. Bevorzugt kann die Verbundfolie eine PP-EVOH-PP-, PET-EVOH-PET- oder PET-EVOH-PP-Schichtung aufweisen.
Der Begriff „Lebensmittel” umfasst erfindungsgemäß als Oberbegriff sowohl eine Flüssigkeit, wie beispielweise das Trinkwasser, als auch jedwedes feste, pastöse oder fluidische Nahrungsmittel und Nahrungsergänzungsmittel. Die in den Kammern aufgenommenen Substanzen können insbesondere Mikronährstoffe, Makronährstoffe, diätetische Lebensmittel, hochkalorische Nahrungsergänzungsmittel, bilanzierbare Nahrungsergänzungsmittel, Fruchtsaft(-konzentrate), Gemüsesaft(-konzentrate), Fruchtpulver, Fruchtextrakte, Püreekonzentrate, Pulpkonzentrate und/oder Mischungen hiervon aufweisen. Die Substanzen können in der Konsistenz flüssig, nektarartig, sirupartig, honigartig, fest, halbfest, als Pulver, als Granulat, als lösbare Tablette oder als Brausetablette mit Gasentwicklung vorliegen. Pulverförmige Substanzen können gefriergetrocknete Substanzen sein. Die Konsistenz der Substanzen in den Kammern kann unterschiedlich oder gleich sein. Beispielsweise kann in einer Kammer eine pulverförmige Substanz vorliegen und in einer Kammer eine sirupartige Substanz oder in beiden Kammern liegt eine pulverförmige Substanz vor.
Bevorzugt kann in der Kammer, in der das Perforationselement vorhanden ist, eine pastöse oder fluidische Substanz, die insbesondere sirupartig sein kann, vorliegen. Bevorzugt kann in der anderen Kammer eine feste Substanz, die insbesondere pulverförmig sein kann, vorliegen.
Mikronährstoffe, die wasserlöslich und fettlöslich sein können, umfassen Vitamine, Mineralstoffe, Spurenelemente und sekundäre Pflanzenstoffe. Makronährstoffe umfassen Eiweiße, Fette und Kohlenhydrate.
Vorzugsweise können die in den Kammern vorhandenen Substanzen derart getrennt sein, dass gegenüber einer Mischung der Substanzen eine längere Lagerung möglich ist. Die Substanzen können erst kurz vor der Erzeugung und Verwendung bzw. oralen Einnahme des Lebensmittels gemischt bzw. in Verbindung gebracht werden.
Der Begriff „Perforationselement” bezeichnet ein Element, mit dem eine Durchlochung bzw. Schaffung eines Auslasses am Kapselkörper möglich ist. Im Kapselkörper kann mit dem Perforationselement ein Loch, insbesondere an einer im Wesentlichen vorbestimmten Perforationsstelle, ausgebildet werden, aus dem die aus der Kapsel ausgespülten Substanzen, die in den beiden Kammern vorliegen, austreten. Das Perforationselement kann mit der Kapsel zusammen entsorgt werden. Vorzugsweise ist das Perforationselement in der Kapsel beweglich. Das Perforationselement kann in der Kammer zusammen mit umgebender Substanz angeordnet sein. Der Begriff „umgeben” umfasst in diesem Zusammenhang die Anordnung von Substanz und zumindest eines Abschnitt des Perforationselements bezogen auf gleiche Höhe der Kapsel in Richtung einer Mittelachse der Kapsel. Das Perforationselement kann insbesondere langgestreckt ausgebildet sein, wobei das Verhältnis zwischen Längserstreckung und Querschnitt (Quererstreckung) quer zur Längserstreckung größer als 1,5, bevorzugt größer als 2, mehr bevorzugt größer als 2,5 und insbesondere bevorzugt größer als 3 ist. Das Perforationselement weist mindestens an einer endseitigen Stirnfläche eine Perforationsspitze auf. Die Perforationsspitze kann durch einen spitz zulaufenden Querschnitt des Perforationselements gebildet sein. Die Perforationsspitze kann Flächenbereiche umfassen, die einen Winkel zur Längsachse des Perforationselements aufweisen, der kleiner als 90° ist. Die Perforationsspitze kann an einer Stirnseite des Perforationselements spitz zulaufende, d. h. idealerweise auf einen Punkt zulaufende, Stirnfläche aufweisen. Die Perforationsspitze kann sich zu zumindest einer Stirnseite des Perforationselements hin verjüngen. Das Perforationselement kann insbesondere ein Polymer oder ein Polypropylen aufweisen. Das Perforationselement kann auch Polyamidfasern oder ein Hochleistungspolymer oder ein Polyphthalamid aufweisen bzw. aus diesem bestehen, beispielsweise können unter dem Handelsnamen „Grivory” oder „Grilon” erhältliche Materialien verwendet werden, ebenso kann PA 6.6 verwendet werden.
Das Perforationselement kann in einer Kammer der Kapsel angeordnet sein, ohne eine stoffschlüssige Verbindung zum Kapselkörper, dem Deckel oder dem Trenner aufzuweisen. Das Perforationselement kann damit frei bzw. lose, in der Kammer angeordnet sein, wobei das Perforationselement in der Kammer gehalten werden kann. Hierdurch kann das Herstellungsverfahren der Kapsel vereinfacht werden, indem das Perforationselement lediglich als separates Bauteil in die Kammer eingesetzt werden kann.
Das Perforationselement weist einen Durchgang auf, der sich in längsaxialer Richtung des Perforationselements erstreckt. Der Durchgang kann damit insbesondere im Wesentlichen parallel zur Symmetrieachse der Kapsel verlaufen und bevorzugt im Wesentlichen mit der Symmetrieachse zusammenfallen. Der Bergiff „Durchgang” umfasst erfindungsgemäß einen Hohlraum in dem Perforationselement, wobei die Erstreckung des Hohlraums in Längsrichtung des Perforationselements bzw. in Richtung der Symmetrieachse der Kapsel größer sein kann als die Erstreckung des Hohlraums quer zur Längsachse des Perforationselements bzw. in Richtung quer zur Richtung der Symmetrieachse der Kapsel. Die seitliche Öffnung des Perforationselements kann bevorzugt derart angeordnet sein, dass sich die seitliche Öffnung bei durchgeführter Perforation im Wesentlichen auf der Höhe des Bodens des Kapselkörpers oder darunter befindet.
Die Perforationsstelle im Kapselkörper kann als Sollbruchstelle ausgestaltet sein, die bei Einwirken des Perforationselements bricht. Die Perforationsstelle kann als im Kapselkörper vorliegende Struktur ausgebildet sein. Die Perforationsstelle kann als lokaler Vorsprung oder als lokale Vertiefung im Kapselkörper ausgebildet sein. Vorsprung oder Vertiefung können insbesondere dreidimensional ausgebildet sein. Die Perforationsstelle kann insbesondere mittig im Kapselkörper angeordnet sein. Die Perforationsstelle kann eine Materialverringerung des Kapselkörpers aufweisen.
Das Perforationselement ist vorzugsweise in der unteren der beiden Kammern der Kapsel angeordnet, wobei bei einer sich zu einem Ende hin im Querschnitt verjüngenden Kapsel die dem verjüngten Ende nähere Kammer die untere Kammer ist. Zur Perforationsspitze des Perforationselements kann ein ambossseitiger Abschnitt des Perforationselements, insbesondere an der anderen Stirnseite, beabstandet sein. Das Perforationselement kann somit vorzugsweise an einem Ende eine Perforationsspitze und am anderen Ende den Ambossabschnitt aufweisen, wobei nicht ausgeschlossen ist, dass der Ambossabschnitt selbst als (Perforations-)Spitze ausgebildet ist. Das Perforationselement ist vorzugsweise in Form eines langgestreckten Elements ausgebildet. Der Durchmesser des Perforationselements in Längsrichtung liegt im Bereich von ungefähr 3 mm bis ungefähr 18 mm, bevorzugt ungefähr 5 mm bis ungefähr 15 mm, besonders bevorzugt ungefähr 5 mm bis ungefähr 10 mm. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Durchmesser des Perforationselements ungefähr 8 mm. Die Länge des Perforationselements liegt im Bereich von ungefähr 15 mm bis ungefähr 35 mm, bevorzugt ungefähr 20 mm bis ungefähr 30 mm, besonders bevorzugt ungefähr 23 mm bis ungefähr 28 mm. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Länge des Perforationselements ungefähr 25 mm. Insbesondere kann das Perforationselement als ein dornförmiges Element ausgebildet sein. Das Perforationselement ist vorzugsweise im Wesentlichen zentrisch zur Mittelachse der Kapsel angeordnet.
Der Begriff „Wirkabschnitt” umfasst erfindungsgemäß einen Abschnitt, welcher zum Perforieren des Trenners ausgebildet ist. Ferner ist der Wirkabschnitt in der Kapsel derart angeordnet, dass eine Öffnung des Wirkabschnitts zumindest bei perforiertem Trenner mit dem Durchgang des Perforationselements verbunden ist. Der Wirkabschnitt kann an dem Perforationselement ausgebildet sein. Insbesondere kann der Wirkabschnitt endseitig beanstandet zu dem für die Perforation des Kapselkörpers ausgestalteten Ende ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Perforationselement sowohl den Kapselkörper als auch den Trenner perforieren. Der Wirkabschnitt des Perforationselements kann sich dann in die andere der beiden Kammern erstrecken und ein in die Kammer eingebrachtes Fluid kann durch die Öffnung des Wirkabschnitts in den Durchgang des Perforationselements strömen.
Der Wirkabschnitt kann auch separat zum Perforationselement vorliegen. Insbesondere kann der Wirkabschnitt an einem Element angeordnet bzw. mit diesem verbunden sein, welches in einer anderen Kammer als die Kammer, in der das Perforationselement angeordnet ist, vorhanden ist. Der Wirkabschnitt kann an einem Presselement ausgebildet bzw. mit diesem verbunden sein. Das Presselement kann mit dem Wirkabschnitt in Wirkrichtung des Perforationselements angeordnet sein. Mittels des Presselements kann eine Verlängerung des Perforationselements in die andere Kammer der Kapsel erreicht werden, ohne dass sich das eigentliche Perforationselement und/oder das Presselement durch den Trenner zu erstrecken braucht. Das Perforationselement, welches in einer Kammer vorliegt, kann mit dem Presselement bei Einwirken des vorrichtungsseitigen Stempels derart zusammenwirken, dass ein Kraftfluss zwischen einem vorrichtungsseitigen Stempel, Presselement und Perforationselement vorliegt. Vorzugsweise weist das Presselement eine Höhe auf, die im Wesentlichen der Höhe der Kammer entspricht, in der das Presselement angeordnet ist. Das Presselement kann die in der Höhe der oberen Kammer vorliegende Strecke zur Ausbildung des Kraftflusses zwischen vorrichtungsseitigem Stempel und Perforationselement überbrücken. Vorzugsweise ist das Presselement in der oberen Kammer angeordnet. Das Presselement kann auf dem Trenner, insbesondere frei, d. h. ohne stoffschlüssige Verbindung, aufliegen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Presselement zentrisch in der Kapsel angeordnet und zentrisch auf das Perforationselement ausgerichtet. Das Vorsehen eines Presselements kann den von dem vorrichtungsseitigen Stempel zurückzulegenden Weg zum Einwirken auf das Perforationselement verringern.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Presselement ein Ausrichtelement, insbesondere Zentrierelement auf. Das Ausricht- bzw. Zentrierelement kann mit seinem Außenumfang an eine Innenkontur des Kapselkörpers zur Ausrichtung und/oder Zentrierung des Presselements, insbesondere des Wirkabschnitts in der Kapsel angepasst sein. Das Zentrierelement kann einen geschlossenen oder nicht geschlossenen Außenumfang aufweisen, wobei einzelne Abschnitte der Innenkontur des Kapselkörpers entsprechen. Das Zentrierelement kann beispielsweise Außenumfangselemente aufweisen, die der Innenkontur des Absatzes am Kapselkörper entsprechen. Das Zentrierelement kann ringförmig, ellipsenförmig oder spiralförmig ausgestaltet sein und auf dem Absatz des Kapselkörpers, vorzugsweise mit zu dem Absatz ausgerichtetem Wirkabschnitt, aufliegen. Die ringförmige Ausgestaltung kann zu einer vorbestimmten Anordnung und/oder Ausrichtung genutzt werden. Das Presselement kann mindestens einen oder mehrere Stege aufweisen. Der bzw. die Steg(e) verläuft bzw. verlaufen in der vom Zentrierelement aufgespannten Ebene. Der bzw. die Steg(e) kann bzw. können mit dem, sich insbesondere in der Höhe der Kammer erstreckenden Wirkabschnitt, verbunden sein. Wirkabschnitt und Steg(e) können einstückig miteinander ausgebildet sein. Durch eine Ausgestaltung mit Stegen kann Material und Gewicht eingespart werden gegenüber einer massiven Ausgestaltung. Die Wirkrichtung verläuft im Sinne der Erfindung insbesondere im Wesentlichen senkrecht zum Deckel der Kapsel und ist bevorzugt mittig zur Kapsel zentriert.
Insbesondere, wenn der Wirkabschnitt nicht an dem Perforationselement ausgebildet ist, kann an dem Perforationselement ein Amboss ausgebildet sein, der mit dem Wirkabschnitt zusammenwirken kann. Der Begriff „Amboss” umfasst erfindungsgemäß ein mit dem Perforationselement mittelbar oder unmittelbar in Kontakt stehendes Element, welches mit einem vorrichtungsseitigen Stempel mittelbar oder unmittelbar in Kontakt treten kann. Der Amboss kann einstückig mit dem Perforationselement ausgebildet sein. Der Amboss kann getrennt von dem Perforationselement vorgesehen sein und den Ambossabschnitt des Perforationselements umgeben. Der Ambossabschnitt und der getrennt von dem Perforationselement ausgebildete Amboss können form-, kraft- und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Eine einstückige Ausbildung des Perforationselements mit einem Amboss hat den Vorteil der Verringerung der für die Herstellung der Kapsel erforderlichen Elemente. Eine mehrstückige Ausbildung, bei der das Perforationselement und der Amboss getrennt voneinander hergestellt werden hat den Vorteil, dass mittels der Ausgestaltung des Ambosses eine Anpassung des Perforationselements an den vorrichtungsseitigen Stempel möglich ist, ohne das Perforationselement, welches auf die Ausgestaltung der Kapsel, bzw. des Kapselkörpers ausgerichtet ist, zu ändern.
Die erfindungsgemäße Kapsel weist insbesondere zwei Kammern auf, wobei in der einen Kammer insbesondere ein Sirup und in der anderen Kammer insbesondere ein Pulver vorliegen kann. In die Kapsel kann ein temperiertes Fluid, beispielsweise Wasser, welches sich auf Raumtemperatur befinden kann, eingeleitet werden. Das Fluid kann in die erste Kammer, beispielsweise die mit Pulver gefüllte Kammer, strömen, dieses durchmischen und/oder auflösen und gelangt zusammen mit der Substanz über die Öffnung des Wirkabschnitts in den Durchgang des Perforationselements, wobei unter Ausnutzung eines Venturi-Effekts der Inhalt der zweiten Kammer, die beispielweise einen Sirup enthalten kann, an der seitlichen Öffnung des Perforationselements mittels Unterdruck „angesaugt” werden kann. Das Fluid mit der ersten und zweiten Substanz kann durch den Auslass aus der Kapsel in einen bereitgestellten Behälter zur Aufnahme des erstellten, flüssigen Lebensmittels gelangen. Durch die Flutung der ersten Kammer und das „Ansaugen” der Substanz der zweiten Kammer können die Inhalte der Kapsel weitestgehend komplett „ausgewaschen” werden.
Vorzugsweise ist das Perforationselement in der bodenseitigen Kammer der Kapsel angeordnet. Die Länge des Perforationselements und der Amboss können derart ausgestaltet sein, dass bei einer Anordnung des Perforationselements in der Kammer zusammen mit dem an dem Ambossabschnitt angeordneten Amboss, der Amboss endseitig – beabstandet von der Perforationsspitze – in Kontakt mit dem die beiden Kammern trennenden Trenner sein kann. Der Trenner kann das Perforationselement unmittelbar oder mittelbar, bevorzugt über den Amboss, zumindest an einem Ende stabilisieren. Die Länge des Perforationselements zusammen mit einem eventuell vorgesehenen Amboss kann insbesondere im Wesentlichen der Höhe der unteren Kammer entsprechen.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegen der Wirkabschnitt und das Perforationselement in einer Kammer der Kapsel vor. Der Wirkabschnitt kann insbesondere einstückig mit dem Perforationselement ausgebildet sein. Der Wirkabschnitt, der mit dem Perforationselement verbunden ist, ist zum Perforieren des Trenners spitz ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegen der Wirkabschnitt und das Perforationselement in unterschiedlichen Kammern vor, so dass Wirkabschnitt und/oder Perforationselement an unterschiedliche Ausgestaltungen der Kapsel unabhängig voneinander angepasst werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Öffnung des Wirkelements seitlich am Wirkelement angeordnet, so dass die seitliche Öffnung derart angepasst sein kann, dass diese zumindest teilweise mit der Oberseite des Trenners fluchtet. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der untere Rand der seitlichen Öffnung mit der Oberseite des Trenners fluchtet. Die seitliche Öffnung kann derart angeordnet sein, dass sie im unteren Abschnitt der Kammer vorliegt. Hierdurch kann bei einem Fluten der ersten Kammer die in der ersten Kammer vorliegende Substanz ausgespült werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Wirkabschnitt mehrere Öffnungen auf, die über den Umfang des Wirkabschnitts verteilt am Wirkabschnitt ausgebildet sind. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der Austrag im Wesentlichen komplett erfolgt. Beispielsweise können die mehreren seitlichen Öffnungen auf gleicher oder unterschiedlicher Höhe des Wirkabschnitts angeordnet sein, um beispielsweise Toleranzen bei der Herstellung auszugleichen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die seitlichen Öffnungen am Wirkabschnitt im Wesentlichen winkeläquidistant um den Umfang des Wirkabschnitts verteilt, um eine gleichmäßige Beströmung des Durchgangs im Perforationselement zu ermöglichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Wirkabschnitt mit einem Ausrichtelement verbunden, um beispielsweise den Wirkabschnitt auf den vorrichtungsseitigen Stempel ausrichten zu können.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Durchgang im Perforationselement einen ersten Querschnitt auf, wobei sich in dem Perforationselement ein weiterer, sich in Längsrichtung des Perforationselements erstreckender Durchgang ausgebildet ist, der einen kleineren Querschnitt aufweist als der erste Querschnitt. Hierdurch kann die Ausbildung eines Venturi-Effekts vergrößert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die seitliche Öffnung des Wirkabschnitts mittels des weiteren Durchgangs mit dem Durchgang verbunden, so dass eine fluidische Verbindung bzw. Fluid-Verbindung zwischen der ersten Kammer über die seitlichen Öffnungen des Wirkabschnitts, darauf folgend dem Durchgang, und darauf folgend dem weiteren Durchgang, hergestellt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Perforationselement an der den Kapselkörper perforierenden Seite bzw. Ende symmetrisch ausgebildet. Das Perforationselement kann konusförmig, pfeilförmig oder zylinderförmig sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Wirkabschnitt derart ausgestaltet, dass er einen an den Durchgang des Perforationselements angepassten Abschnitt aufweist. Der Wirkabschnitt weist damit einen Abschnitt auf, der in den Durchgang des Perforationselements eingreifen kann. Hierdurch kann bei einem Kraftfluss, der mittels eines vorrichtungsseitigen Stempels auf die Kapsel, insbesondere den Deckel der Kapsel ausgeübt wird, der Wirkabschnitt mit dem an den Durchgang des Perforationselements angepassten Abschnitt in diesen eingreifen und verrutscht bei weiterer Kraftausübung mittels des Stempels nicht gegenüber dem Perforationselement. Insbesondere bevorzugt kann der Wirkabschnitt an dem Abschnitt, der an den Durchgang des Perforationselements angepasst ist, eine Fase zum erleichterten Einführen des Abschnitts des Wirkelements in den Durchgang aufweisen. Der an den Durchgang angepasste Abschnitt des Wirkelements kann konusförmig, zylinderförmig, sein. Insbesondere kann der Außenumfang bzw. die Außenkontur des Abschnitts an eine Innenkontur bzw. Innenumfang des Durchgangs des Perforationselements angepasst sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Abstand in Längsrichtung versetzt zu einem Rand des Wirkabschnitts ausgebildet, der in Anlage mit dem Perforationselement gelangen kann. Hierdurch kann der Wirkabschnitt neben der Funktion des Ausbildens eines Fluidkanals zwischen erster Kammer bzw. oberer Kammer und dem Auslass der Kapsel auch die Wirkung einer Kraftübertragung vom vorrichtungsseitigen Stempel auf das Perforationselement übernehmen. Sobald der Rand des Wirkabschnitts in Anlage mit dem Perforationselement gelangt, kann die von dem vorrichtungsseitigen Stempel aufgebrachte Kraft mittels des Wirkabschnitts auf das Perforationselement zum Perforieren des Kapselkörpers ausgeübt werden.
Vorzugsweise ist das Perforationselement von einer innerhalb einer Kammer angeordneten Führungshülse, insbesondere in Richtung auf die Perforationsstelle, geführt, sodass eine definierte Perforation an einer vorbestimmten Stelle, insbesondere der Perforationsstelle, durchgeführt werden kann. Der Begriff „Führungshülse” umfasst eine zumindest abschnittsweise als ring- oder rohrförmiges Element ausgestaltete Führung, wobei die Führung im Wesentlichen durch einen, gegebenenfalls Durchbrechungen oder Schlitze aufweisendes, Rohrmantel gebildet sein kann. Der Rohrmantel bzw. das rohrförmige Element kann auch mittels Zapfen oder Vorsprüngen gebildet sein, die eine Innenkontur definieren, die das Perforationselement umgeben kann Die Innenkontur muss keinen geschlossenen Umfang aufweisen. Die Führungshülse kann derart ausgerichtet sein, dass das Perforationselement im Wesentlichen genau eine Stelle des Kapselkörpers perforieren kann. Vorzugsweise ist die Führungshülse in der Kapsel bodenseitig mit dem Kapselkörper verbunden. Insbesondere weist die Kapsel hierzu eine bodenseitige Abflachung auf, in deren Bereich die Führungshülse mit dem Kapselkörper verbunden ist. Die Führungshülse kann aus Polypropylen, einem teilkristallinen Thermoplast, bestehen, oder dieses Material aufweisen. Es ist möglich, dass die Führungshülse einstückig bzw. einteilig mit dem Kapselkörper ausgebildet ist. Der Kapselkörper kann zusammen mit der Führungshülse in einem Spritzverfahren hergestellt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Führungshülse separat hergestellt und mit dem Kapselkörper mittels Ultraschallschweißens verbunden ist. An der Führungshülse kann hierzu eine flanschartige Grundfläche ausgebildet sein, die mit dem Boden des Kapselkörpers verbunden werden kann. Die Hülse und die flanschartige Grundfläche können einen Winkel von im Wesentlichen 90° zueinander einschließen. Das Ultraschallschweißen kann mittels einer Sonotrode, bei der hochfrequente mechanische Schwingungen in die Führungshülse, insbesondere den flanschartigen Basisbereich, und/oder den Boden des Kapselkörpers eingeleitet werden, verbunden werden. Die Führungshülse kann für das Perforationselement eine im Wesentlichen geradlinige Bewegungsrichtung definieren, beispielweise kann sich die Hülse von dem Kapselkörper in den Innenraum der Kammer erstrecken und das Perforationselement derart aufnehmen, dass die Hülse das Perforationselement umfangsseitig zumindest über einen, insbesondere endseitig angeordneten, Längsabschnitt umgibt.
Vorzugsweise ist der Kapselkörper, insbesondere zur Ausbildung einer Perforationsstelle, im Durchlass der Führungshülse derart ausgebildet, dass der Kapselkörper im Durchlass einen Abschnitt aufweist, der von der Kammer weg oder in die Kammer hinein gebogen ist. Hierdurch kann ein Abschnitt im Kapselkörper erzeugt werden, der für einen definierten Auslass vorteilhaft sein kann. Insbesondere kann im Durchlass der Führungshülse ein nasenförmiger Abschnitt des Kapselkörpers ausgebildet sein, der in das Innere der Kapsel ragt. Die Perforationsspitze des Perforationselements kann auf die Nase ausgerichtet sein und bei einer Perforation des Kapselkörpers im Bereich der Nase kann ein geformter und durchstochener Auslauf erzeugt werden.
Vorzugsweise weist die Führungshülse seitliche Schlitze auf, durch die das mit den in der Kapsel befindlichen Substanzen gebildete flüssige Lebensmittel aus der Kapsel austreten kann. Die Schlitze können als Austritt für das flüssige Lebensmittel verwendet werden und führen dazu, dass möglichst wenige Reste in der Kapsel vom erzeugten flüssigen Lebensmittel zurückbleiben. Die Schlitze können in Längsrichtung der Hülse oder kurvig zur Längsrichtung der Hülse ausgestaltet sein. Eine kurvige Ausgestaltung in Abweichung von der geradlinigen Ausgestaltung parallel zur Längserstreckung der Führungshülse kann zu einer Verbesserung des Auslasses des Lebensmittels führen, da ein größerer Umfangsbereich um die Führungshülse erfasst werden kann.
In einer Ausführungsform können in der Führungshülse in Längsrichtung der Führungshülse sich erstreckende Führungselemente ausgebildet sein, die mit entsprechenden am Perforationselement ausgebildeten (geführten) Elementen zusammenwirken können. Die Führung des Perforationselements kann mittels der an der Führungshülse ausgebildeten Führungselemente erhöht werden. Beispielsweise können in die Führungshülse hineinragende Vorsprünge mit Vorsprüngen am Perforationselement zusammenwirken und eine Ausrichtung und/oder Führung des Perforationselements in der Führungshülse verbessern. Beispielsweise ist eine schienenförmige und/oder nockenförmige Ausbildung von Führungselementen in der Führungshülse möglich. Mittels einer nockenförmigen Führung oder einer schienenförmigen Führung kann ein länglich ausgebildetes, an dem Perforationselement vorgesehenes, in Längsrichtung des Perforationselements sich zumindest teilweise erstreckendes Element des Perforationselements entlang der nockenartigen und/oder schienenartigen Führungselemente geführt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Perforationselement einen runden Außenquerschnitt auf, der die Fertigung vereinfachen kann. Das Perforationselement kann auch einen Außenquerschnitt aufweisen, der sternförmig ausgebildet sein kann. Der Außenquerschnitt kann ein n-Eck-förmiges Polygon, insbesondere ein 2n-Eck sein, dessen Kanten alle gleich lang sein können. Mit scharf ausgebildeten Kanten kann eine Perforationswirkung erhöht werden. Eine symmetrische Ausgestaltung, insbesondere punktsymmetrisch zum Außenquerschnittsmittelpunkt ist bevorzugt, um eine gleichmäßige Perforationswirkung bezogen auf den Umfang zu erreichen. Ein n-spitziger Stern kann auf geradlinige Abschnitte reduziert sein, die eine Ecke des Polygons mit dem Mittelpunkt des Polygons bzw. Außenquerschnitts verbinden. Der Außenquerschnitt kann als Sternform auch kreuzförmig sein. Durch die Ecken des Außenquerschnitts können sich in Längsrichtung erstreckende gerade Abschnitte ergeben, die auch für eine Führung mittels der in der Führungshülse möglicherweise vorgesehenen Führungselemente geführt werden können. Mittels einer zumindest teilweise ausgebildeten kreuzförmigen Ausgestaltung des Perforationselements ist eine Verringerung der Masse und des Materials des Perforationselements bezogen auf eine Einhüllende des Umfangs erreichbar.
Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Erzeugen eines flüssigen Lebensmittels mit einer zwei Kammern und einen Trenner aufweisenden Kapsel. Die Kapsel kann wie oben beschrieben ausgestaltet sein. Es sind allerdings auch andere Formen der Kapsel möglich. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Fluid zum Ausspülen einer Substanz aus einer der Kammern in die Kammer eingeleitet. Das Fluid kann temperiert werden. Das Fluid wird durch einen Durchgang geführt, der zumindest teilweise in der anderen Kammer angeordnet ist und mit der erzeugten Strömung kann ein Unterdruck, insbesondere ein Venturi-Effekt erzeugt werden.
Die Erfindung schafft auch eine Vorrichtung zur Erzeugung eines flüssigen Lebensmittels in die eine Kapsel, insbesondere eine oben beschriebene Kapsel eingesetzt werden kann. Die Vorrichtung kann ferner einen Stempel aufweisen, der von einer ersten Position außerhalb des von dem Kapselkörper umhüllten Raums in eine zweite Position, in der der Stempel teilweise in den vom Kapselkörper umhüllten Raum hineinragt, bewegt werden kann. Die Vorrichtung, in die die Kapsel einsetzbar ist, zeichnet sich durch eine Fluidzuführung aus, die außermittig zur Kapsel angeordnet ist.
Die Vorrichtung schafft auch ein Verwenden einer oben beschriebenen Kapsel zum Erzeugen eines flüssigen Lebensmittels, wobei insbesondere eine oben beschriebene Vorrichtung verwendet werden kann.
Die Erfindung schafft ferner ein System umfassend eine vorbeschriebene Kapsel und eine vorbeschriebene Vorrichtung, in die die Kapsel einlegbar ist.
Eine Vorrichtung zur Erzeugung eines flüssigen Lebensmittels, in die eine Kapsel, insbesondere eine oben beschriebene Kapsel einlegbar ist, kann ein Injektionselement aufweisen, mit dem Flüssigkeit in die Kapsel eingetragen werden kann. Ein derartiges Injektionselement kann eine Perforationsspitze aufweisen, mit der es eine Kapselschale oder einen Deckel oder einen Trenner perforieren kann. Ein derartiges Injektionselement kann von einer hinteren Position in eine vordere Position verschoben werden und dabei die Kapselschale, bzw. den Deckel, bzw. den Trenner perforieren. Das Injektionselement weist insbesondere bevorzugt zumindest für einen Teil seiner Längserstreckung einen geschlossenen Kanal mit einer Eintrittsöffnung und einer Austrittsöffnung auf, durch den die in die Kapsel einzubringende Flüssigkeit strömen kann.
Vorzugsweise sind Flansch und Absatz des Kapselkörpers einstückig miteinander verbunden, was die Herstellung vereinfacht und ermöglichen kann, dass definierte Bedingungen erhalten werden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Behältnis der Kapsel einstückig ausgebildet, was die Konstruktion und die Herstellung weiter vereinfacht. Beispielsweise kann das Behältnis tiefgezogen oder spritzgegossen werden. Eine Wandung der Kapsel bzw. des Kapselkörpers kann vorzugsweise eine im Wesentlichen gleiche Dicke über die gesamte Erstreckung der Wandung aufweisen, wobei der Flansch des Behältnisses geringfügig dicker ausgestaltet sein kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen Flansch und Absatz eine im Wesentlichen gleiche Orientierung ihrer Oberflächennormalen auf, wodurch das Befüllen und Auflegen und/oder Befestigen des Deckels und des Trenners in nachfolgenden Verfahrensschritten ein und derselben Vorrichtung durchgeführt werden kann und/oder die Kapsel zum Auflegen und/oder Befestigen von Deckel und Trenner nicht bewegt oder unterschiedlich orientiert oder gar zu unterschiedlichen Stationen verbracht werden muss. Besonders bevorzugt sind Flansch und Absatz konzentrisch zueinander ausgebildet. Erste und zweite Kammer können über dieselbe Öffnung des Behältnisses gefüllt werden. Es können sich definierte Bedingungen für die beiden Kammern ergeben. Die über dem Trenner angeordnete Kammer kann mit dem Trenner einen Boden aufweisen, der im Wesentlichen parallel zum Deckel verlaufen kann.
Vorzugsweise umfasst der Kapselkörper einen teilkugelförmigen oder teilellipsenförmigen Abschnitt mit einer Abflachung, die eine im Wesentlichen gleiche Orientierung wie eine Oberflächennormale des Flansches und/oder des Absatzes aufweist, wodurch definierte Bedingungen für die untere und/oder obere Kammer gebildet werden können. Der Kapselkörper kann hinsichtlich einer Flächennormalen der Abflachung rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Die Handhabung kann vereinfacht werden; mittels der Abflachung und dem teilkugelförmigen oder teilellipsenförmigen Abschnitt wird eine Geometrie geschaffen, die eine Vorgabe hinsichtlich des Einsetzens in eine Vorrichtung zur Erzeugung von flüssigen Lebensmitteln erlaubt. Die gleiche Orientierung der Abflachung zum Flansch und/oder des Absatzes ermöglicht zudem eine Standfläche, auf der die Kapsel aufliegen kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abflachung zum teilkugelförmigen oder teilellipsenförmigen Abschnitt rückversetzt oder gegenüber diesem nach vorne verschoben.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der teilkugelförmige oder teilellipsenförmige Abschnitt des Kapselkörpers glatt ausgestaltet, wobei der Begriff „glatt” im Sinne der Erfindung eine stufenfreie, kantenfreie und/oder eckenfreie Ausgestaltung umfasst. Insbesondere kann der teilkugelförmige und/oder teilellipsenförmige Abschnitt rotationssymmetrisch zu einer Mittelachse des Abschnitts und/oder einer Mittelflächennormalen der Abflachung sein, sodass eine einfache Handhabung der Kapsel möglich ist, die sowohl beim Befüllen des Kapselkörpers und/oder Verwenden der Kapsel in einer Vorrichtung zur Erzeugung von flüssigen Lebensmitteln vereinfacht ist; es muss keine bevorzugte Lage beachtet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich zwischen Flansch und Absatz ein Randabschnitt der Wandung, der mit dem Flansch einen Winkel einschließt, der kleiner als 90° ist. Damit kann sowohl eine Stapelung der Kapselkörper nach der Herstellung derselben als auch gleichzeitig eine schnelle Vereinzelung der gestapelten Behältnisse ermöglicht werden. Mit dem Winkel kann eine Hinterschneidung gestaltet werden. Die ohne Trenner und Deckel versehenen Behältnisse können durch die Ausbildung des Winkels von kleiner als 90° sicher derart ineinander gestellt werden, dass die Unterseite eines Absatzes eines Kapselkörpers auf dem inneren Randbereich eines Flansches eines darunter liegenden Kapselkörpers aufliegt. Es wird somit sichergestellt, dass die Kapselkörper nicht in einen festen Formschluss von seitlichen, umfangsseitigen Randbereichen der Kapselkörper gelangen, sondern vielmehr im Wesentlichen Auflageflächen zueinander ausgebildet werden und die Kapselkörper lose aufeinander aufliegen. Durch eine Stapelung kann das Transportvolumen verringert und eine Automatisierung erreicht werden, die komplikationsfreier ausgestaltet werden kann, da eine vereinfachte Vereinzelung möglich ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform schließt sich an den Absatz zur Auflage des Trenners eine mit dem Absatz einen Winkel von größer 90° einschließende Wandung an, die Teil des teilellipsenförmigen oder teilkugelförmigen Abschnitts ist oder in diesen übergeht. Hierdurch kann der Effekt einer Hinterschneidung zwischen Flansch und sich daran anschließendem Abschnitt verstärkt werden und eine schnell zu vereinzelnde Stapelung verbessert werden.
Besonders bevorzugt verläuft der Randabschnitt zwischen Flansch und Absatz im Wesentlichen geradlinig, wodurch eine einfache Geometrie mit einer vereinfachten Herstellung des Behältnisses möglich ist. Vorzugsweise kann der Randabschnitt, der nicht geradlinig verlaufen muss, einen abgerundeten Winkel von kleiner als 90° mit dem Absatz einschließen.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt das Volumenverhältnis von oberer und unterer Kammer im Bereich von 1:4 bis 1:10, weiter bevorzugt im Bereich von 1:5 bis 1:9, insbesondere bevorzugt im Bereich von 1:6 bis 1:8 und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1:6,5 bis 1:1,75. Vorzugsweise kann die obere Kammer mit einem Volumen von ungefähr 10 ml bis ungefähr 25 ml, bevorzugt ungefähr 15 ml bis ungefähr 20 ml, ganz besonders bevorzugt ungefähr 18 ml befüllt werden. Vorzugsweise kann die untere Kammer mit einem Volumen von ungefähr 30 ml bis ungefähr 50 ml, bevorzugt ungefähr 35 ml bis ungefähr 45 ml, ganz besonders bevorzugt ungefähr 40 ml befüllt werden. Die unterschiedlich groß gestalteten Kammern können an die Erfordernisse zur Herstellung des flüssigen Lebensmittels angepasst werden und insbesondere nur so groß gestaltet werden, wie sie benötigt werden. Beispielsweise können Mikro-, Makronährstoffe, diätetische Lebensmittel, hochkalorische Nahrungsergänzungsmittel und bilanzierbare Nahrungsergänzungsmittel in der kleineren der beiden Kammern vorhanden sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigt:
1 eine erfindungsgemäße Kapsel in einer teilgeschnittenen Darstellung von der Seite;
2 die Kapsel gemäß 1 nach einem Einwirken eines Stempels einer Vorrichtung;
3 eine vergrößerte Darstellung der in eine Vorrichtung eingelegten Kapsel mit Fluidzuführungen in einer teilgeschnittenen Darstellung von der Seite; und
4 eine vergrößerte Ansicht aus der 3.
1 zeigt eine Kapsel 1 in einer Schnittdarstellung von der Seite. Die Kapsel 1 weist einen Kapselkörper 2, einen Deckel 3 und einen Trenner 4 auf.
Die Kapsel 1 bzw. der Kapselkörper 2 ist kopfseitig mit dem Deckel 3 verschlossen. Der Trenner 4 unterteilt den Innenraum der Kapsel 1 in zwei Bereiche bzw. den verschlossenen Kapselkörper 2 in zwei Kammern 5, 6. Der Trenner 4 bildet eine obere Kammer 5 zwischen dem Deckel 3 und dem Trenner 4 und eine untere Kammer 6, die bodenseitig und seitlich von dem Kapselkörper 2 begrenzt wird. Die Kapsel 1 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch zur Mittelachse.
In den beiden Kammern 5, 6 ist jeweils eine nicht dargestellte Substanz vorhanden.
Am Boden des Kapselkörpers 2 ist eine Perforationsstelle 7 ausgebildet, die mittels eines Perforationselements 8 durchstochen werden kann. Das Perforationselement 8 ist als langgestreckter Dorn ausgebildet, der am stirnseitigen Ende, auf die Perforationsstelle 7 gerichtet spitz zuläuft. Das Perforationselement 8 weist am stirnseitigen Ende eine Perforationsspitze 9 auf.
Das Perforationselement 8 liegt lose in der Kammer 6 vor und wird von einer Führungshülse 10 umgeben. Das Perforationselement 8 ist mittels der Führungshülse 10 auf die Perforationsstelle 7 ausgerichtet und hinsichtlich der Bewegung des Perforationselements 8 mittels der Führungshülse 10 geführt.
Das Perforationselement 8 weist einen Durchgang 11 auf, der sich in längsaxialer Richtung des Perforationselements 8 erstreckt. Der Durchgang 11 ist mit einem ebenfalls in dem Perforationselement 8 ausgebildeten weiteren Durchgang 12 verbunden. Der Durchgangs 11 weist einen größeren Querschnitt als der Durchgang 12 auf. Mit dem Durchgang 12 ist eine seitliche Öffnung 13 des Perforationselements 8 verbunden.
Mittels der Durchgänge 11, 12 und der Öffnung 13 wird eine Fluidverbindung vom Bereich des Trenners 4 in den unteren Bereich der Kammer 6 gebildet. Ferner wird durch die Durchgänge 11, 12 ein Durchgang von einem Ende des Perforationselements 8 zum anderen Ende des Perforationselements ausgebildet.
An dem der Perforationsspitze 9 beabstandeten Ende weist das Perforationselement 8 einen Amboss 14 auf, der in Wirkrichtung auf einen Stempel einer Vorrichtung, in die die Kapsel 1 einsetzbar ist, ausgerichtet ist, wenn die Kapsel in die Vorrichtung eingesetzt wurde. Der Amboss 14 des Perforationselements 8 liegt frei am Trenner 4 an.
Auf den Trenner 4 ist ein Ausricht- bzw. Presselement 15 aufgelegt, das bei der Auflage mittels seiner Außenkontur, die im Wesentlichen der Innenkontur des Kapselkörpers 2 im Bereich der Auflage entspricht, im Kapselkörper 2 ausgerichtet ist.
Das Ausricht- bzw. Presselement 15 weist einen Wirkabschnitt 16 auf, der eine Perforationsspitze 17 zum Perforieren des Trenners 4 umfasst. Ferner weist der Wirkabschnitt 16 eine Öffnung 18 auf.
Die 2 zeigt einen Zustand der Kapsel 1, in dem ein (nicht dargestellter) Stempel einer Vorrichtung, die einen Aufnahmeraum aufweist, in den die Kapsel 1 einlegbar ist, auf die Kapsel 1 einwirkt. Der zentral am Ausricht- bzw. Presselement 15 ausgerichtete Wirkabschnitt ist in Richtung auf den Boden der Kapsel 1 gedrückt worden. Die Perforationsspitze 17 des Wirkabschnitts 16 ist in einen Bereich endseitig des Durchgangs 11 geschoben worden. Der Rand um die Perforationsspitze 17 des Wirkabschnitts 16 liegt am Amboss 14 des Perforationselements 8 an. Die Kraftwirkung des Stempels auf den Wirkabschnitt 16 hat das Perforationselement 8 nach unten verschoben und das Perforationselement 8 hat den Kapselkörper 2 perforiert.
3 zeigt schematisch das Einleiten von Fluid in die Kammer 5. Die Öffnung 18 des Wirkabschnitts ist im Bereich kurz oberhalb des Trenners 4 angeordnet.
Der Hub des Stempels ist derart ausgelegt, dass der Weg des Wirkabschnitts 16 so ausgelegt ist, dass die Öffnung 18 des Wirkelements 16 nach Einwirkung des Stempels der Vorrichtung im Wesentlichen kurz oberhalb des Trenners 4 vorliegt. Das in die Kammer 5 eingeleitete Fluid kann dann durch die Öffnung 18 strömen und gelangt dann von dem in Fluidverbindung mit dem Durchgang 11 stehenden Öffnung 18 in den Durchgang 11 des Perforationselements B. Von dem Durchgang 11 gelangt das Fluid wie in 4 zu sehen ist, in den weiteren Durchgang 12, der nun zumindest teilweise außerhalb des Kapselkörpers 2 angeordnet ist. Der weitere Durchgang 12 ist in Fluidverbindung mit der Kammer 6. Die Fluidverbindung zwischen dem Durchgang 12 und der Kammer 6 wird durch die Öffnung 13 am Perforationselement und an der Führungshülse 10 ausgebildeten Schlitzen geschaffen. Durch die Verringerung des Querschnitts der Durchgänge 11 und 12 wird im Bereich des Durchgangs 12 an der seitlichen Öffnung 13 ein Unterdruck erzeugt, der auf die in der Kammer 6 befindliche Substanz wirkt.
Das Gemisch aus Fluid und der Substanz in Kammer 5 gelangt über die Öffnung 18 des Wirkelements in den Durchgang 11 des Perforationselements und weiter in den Durchgang 12 des Perforationselements. Die in der Kammer 6 befindliche Substanz fließt durch den Unterdruck durch die Schlitze der Führungshülse 10 zur seitlichen Öffnung 13 des Perforationselements 8. Die in der Kammer 6 befindliche Substanz wird von dem Gemisch aus Substanz aus Kammer 5 und dem Fluid angesaugt und mischt sich mit der Mischung aus Fluid und Substanz der Kammer 5 zum fertigen flüssigen Lebensmittel, welches am Durchgang 12 aus der Kapsel 1 herausfließt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1710172 A1 [0003]

Claims

Kapsel (1) für eine Erzeugung eines flüssigen Lebensmittels mit einem Kapselkörper (2) und zwei mittels eines Trenners (4) getrennten Kammern (5, 6) zur Aufnahme zweier Substanzen, wobei die Kapsel ein Perforationselement (8) zum Perforieren des Kapselkörpers (2) und einen Wirkabschnitt (16) zum Zusammenwirken mit dem Trenner (4) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Perforationselement (8) ein sich in Längsrichtung erstreckender Durchgang (11) ausgebildet ist, der mit einer seitlichen Öffnung (13) des Perforationselements verbunden ist, wobei der Wirkabschnitt (16) zum Perforieren des Trenners (4) ausgestaltet ist und der Wirkabschnitt (16) eine Öffnung (18) aufweist, die mit dem Durchgang (11) des Perforationselements (8) zumindest bei perforiertem Trenner (4) verbunden ist.
Kapsel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkabschnitt (16) und das Perforationselement (8) in einer Kammer (6) vorliegen.
Kapsel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkabschnitt (16) und das Perforationselement (8) in unterschiedlichen Kammern (5, 6) vorliegen.
Kapsel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (18) des Wirkabschnitts (16) seitlich am Wirkabschnitt angeordnet ist.
Kapsel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Öffnungen (18) über den Umfang des Wirkabschnitts (16) verteilt am Wirkabschnitt ausgebildet sind.
Kapsel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkabschnitt (16) mit einem Ausrichtelement (15) verbunden ist.
Kapsel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (11) einen ersten Querschnitt aufweist und in dem Perforationselement (8) ein weiterer sich in Längsrichtung des Perforationselements (8) erstreckender Durchgang (12) ausgebildet ist, der einen kleineren Querschnitt aufweist als der erste Querschnitt.
Kapsel (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die seitliche Öffnung (13) mittels des weiteren Durchgangs (12) mit dem Durchgang (11) verbunden ist.
Kapsel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Perforationselement (8) an der den Kapselkörper (2) perforierenden Seite symmetrisch ausgebildet ist.
Kapsel (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkabschnitt (16) derart ausgestaltet ist, dass er einen an den Durchgang (11) des Perforationselements (8) angepassten Abschnitt aufweist.
Kapsel (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt in Längsrichtung versetzt zu einem Rand des Wirkabschnitts (16) ausgebildet ist, der in Anlage mit dem Perforationselement (8) gelangen kann.
Kapsel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Perforationselement (8) von einer innerhalb einer Kammer (6) angeordneten Führungshülse (10) geführt ist, die eine seitliche Öffnung aufweist.
Verfahren zum Erzeugen eines flüssigen Lebensmittels mit einer zwei Kammern (5, 6) und einen Trenner (4) aufweisenden Kapsel (1), insbesondere einer Kapsel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluid zum Ausspülen einer Substanz aus einer der Kammern (5, 6) in die Kammer (5) eingeleitet wird, das Fluid durch einen Durchgang (11) geführt wird, der zumindest teilweise in der anderen Kammer (6) angeordnet ist, und mit dem strömenden Fluid wird ein Unterdruck, insbesondere ein Venturi-Effekt, in der anderen Kammer (6) erzeugt.
Vorrichtung zur Erzeugung eines flüssigen Lebensmittels, in die eine Kapsel (1), insbesondere eine Kapsel (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, in einen Aufnahmeraum einsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Fluidzuführung zu der Kapsel (1) aufweist, die außermittig zur Kapsel (1) angeordnet ist.
Verwenden einer Kapsel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Erzeugen eines flüssigen Lebensmittels, insbesondere in einer Vorrichtung nach Anspruch 14.
System umfassend eine Kapsel (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und eine Vorrichtung nach Anspruch 14.