DE60103878T2

DE60103878T2 - Wegwerfbare getränkefilterkartusche für einen einmaligen gebrauch

Info

Publication number: DE60103878T2
Application number: DE60103878T
Authority: DE
Inventors: G. Nicholas LAZARIS; H. Roderick BEAULIEU
Original assignee: Keurig Inc
Current assignee: Keurig Inc
Priority date: 2000-02-18
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2021-02-15
Also published as: JP3657914B2; EP1274332A1; CA2399290C; AU3700301A; EP1274332B1; NZ520730A; WO2001060220A1; JP2003534033A; US20010048957A1; DE60103878D1; CA2399290A1; ATE269024T1; AU2001237003B2; US6607762B2

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität aus der provisorischen US-Patentanmeldung Nr. 60/183,569, eingereicht am 18.02.2000, und der US-Patentanmeldung Nr. 09/782,665, eingereicht am 13. Februar 2001, die beide in ihrer Gesamtheit hier einbezogen werden.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf wegwerfbare Einzelportionsgetränkefilterkartuschen.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Eine bekannte wegwerfbare Einzelportionsgetränkefilterkartusche ist in den US-Patenten Nr. 5,325,765 und 5,840,189 (Sylvan et al) vom 05. Juli 1994 bzw. 24. November 1998 offenbart. Diese Getränkefilterkartusche besteht grundsätzlich aus einem undurchlässigen, nachgiebig durchbohrbaren, becherförmigen Behälter, der aus einem relativ steifen Kunststoff durch Warmformen oder Spritzgießen hergestellt und im Inneren durch einen durchlässigen, kegelförmigen Filter in eine erste und eine zweite Kammer unterteilt ist. Ein körniges oder pulverförmiges trockenes Getränkemedium, zum Beispiel gemahlener Röstkaffee, ist in der ersten Kammer gespeichert, und der Behälter ist durch einen undurchlässigen, nachgiebig durchbohrbaren Deckel verschlossen, der aus einem Laminat aus Metallfolie und Kunststoff besteht.
Während eines Brauzyklus werden der Deckel und der Behälterboden aus entgegensetzten Richtungen durch eine rohrförmige Einlasssonde bzw. durch eine rohrförmige Auslasssonde durchbohrt. Die Einlasssonde lässt erhitzte Flüssigkeit in die erste Kammer gelangen zum Übergießen des Getränkemediums, und das resultieren de gebraute Getränk gelangt durch den Filter in die zweite Kammer, von welcher aus es über die Auslasssonde nach außen gelangt, um in eine darunter angeordnete Tasse eingeleitet zu werden.
Diese bekannte Getränkefilterkartusche hat schnelle und zunehmend weit verbreitete Akzeptanz erfahren, trotz gewisser Probleme und Nachteile, die mit ihrer Herstellung und dem späteren Gebrauch in Verbindung stehen und seit ihrer Einführung fortdauern.
Zum Beispiel ist, im Vergleich zu dem Deckel, der Boden des becherförmigen Behälters relativ dick und hat einen höheren Widerstand gegen Durchbohren. Der Boden kann nicht ohne weiteres dünner ausgebildet werden, ohne die Dicke der Seitenwand des Bechers, die erforderlich ist, um eine Durchlässigkeit für Sauerstoff zu verhindern, und die Möglichkeit, das Filtermaterial mit der Seitenwand zu verbinden, ohne das Sauerstoffbarrierematerial zu schädigen, nachteilig zu beeinflussen. Daher hat während des Durchbohrens durch die Auslasssonde der Boden die Tendenz, sich nach innen zu verwinden, was von einem Knicken der Behälterseitenwand begleitet ist. Das Verwinden des Bodens begleitet von dem Knicken der Seitenwand kann den Durchbohrprozess nachteilig beeinflussen und zur Leckage um die Auslasssonde führen.
Ein dazu in Beziehung stehendes Problem ergibt sich aus der Notwendigkeit, die Brauvorrichtungen mit teueren metallischen Auslasssonden auszurüsten, die in dem notwendigen Ausmaß geschärft werden können, um das Durchbohren der widerstandsfähigeren Behälterböden zu bewirken, und die über längere Gebrauchszeitspannen verschleißfest sind.
Darüber hinaus kann ein Teil des gebrauten flüssigen Getränks nicht entnommen werden, weil die Auslasssondenöffnung oberhalb des Bodens des Behälters ist und ein Teil des Getränks keine Möglichkeit zum Abfließen hat.
Was deshalb benötigt wird, ist eine verbesserte Getränkefilterkartusche, die die oben dargelegten Probleme und Nachteile beseitigt oder wenigstens beträchtlich minimiert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine Getränkefilterkartusche einen undurchlässigen äußeren Behälter, welcher eine Zugangsöffnung aufweist. Ein planares Filterelement ist so konfiguriert und angeordnet, dass es das Innere des Behälters in ein erste und eine zweite Kammer unterteilt. Ein Getränkemedium ist in der ersten Kammer gespeichert, und ein undurchlässiger Deckel verschließt die Zugangsöffnung.
Der Deckel hat einen ersten Abschnitt, der der ersten Kammer überlagert ist, und einen zweiten Abschnitt, der der zweiten Kammer überlagert ist. Der erste und der zweite Deckelabschnitt sind nachgiebig durchbohrbar aus derselben Richtung durch eine Einzel- oder Mehrfacheinlasssonde bzw. eine Einzel- oder Mehrfachauslasssonde. Die Einlasssonde lässt erhitzte Flüssigkeit in die erste Kammer zum Aufguss mit dem Getränkemedium ein, und das resultierende gebraute Getränk gelangt durch das Filterelement in die zweite Kammer, aus welcher es über die Auslasssonde austritt.
Das Deckelmaterial hat einen geringeren Widerstand gegen nachgiebiges Durchbohren im Vergleich zu dem Widerstand des Behälterbodens und neigt daher weniger dazu, sich nach innen zu verwinden, begleitet von einem Knicken der Behälterseitenwand. Das Gesamtergebnis sind ein saubereres Durchbohren und eine verbesserte Abdichtung um die Auslasssonde.
Die relative Einfachheit, mit welcher der Deckel durchbohrt werden kann, macht es auch möglich, die Brauvorrichtungen mit weniger teueren Einlass- und Auslasssonden aus Kunststoff auszurüsten, und zwar in Einzel- oder Mehrfachkonfigurationen.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht von einer Ausführungsform einer Getränkefilterkartusche nach der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Draufsicht auf die in 1 gezeigte Getränkefilterkartusche, wobei Teile des Deckels und des Filterelements weggebrochen worden sind, um Einzelheiten des Behälterinneren sichtbar zu machen;
3 ist eine Schnittansicht in einem vergrößerten Maßstab nach der Linie 3–3 in 2;
4 ist eine auseinander gezogene Darstellung der Grundbestandteile der in den 1 – 3 gezeigten Getränkefilterkartusche;
5 ist eine Querschnittansicht ähnlich 3 und zeigt den Deckel der Getränkefilterkartusche durchbohrt durch Einlass- und Auslasssonden während eines Getränkebrauzyklus;
6 ist eine perspektivische Ansicht von einer weiteren Ausführungsform einer Getränkefilterkartusche nach der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine auseinander gezogene Darstellung der Grundbestandteile der in 6 gezeigten Getränkefilterkartusche;
8 ist eine Seitenansicht der Getränkefilterkartusche bei Blick in Richtung eines Pfeils „X" in 6;
die 9, 10, 11 und 12 sind Schnittansichten in einem vergrößerten Maßstab nach den Linien 9–9, 10–10, 11–11 bzw. 12–12 in 8; und
13 ist eine Schnittansicht ähnlich 10 und zeigt den Deckel der Getränkefilterkartusche durchbohrt durch Einlass- und Auslasssonden während eines Getränkebrauzyklus.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
In den 1 – 5, auf die zuerst Bezug genommen wird, ist eine Ausführungsform einer Getränkefilterkartusche nach der vorliegenden Erfindung insgesamt mit 10 bezeichnet. Die Getränkefilterkartusche hat einen undurchlässigen äußeren Behälter 12, ein durchlässiges Filterelement 14 und einen undurchlässigen Deckel 16.
Der äußere Behälter 12 ist insgesamt schalenförmige und hat eine Bodenwand 12a, eine Seitenwand 12b mit einem flachen Rand 12c, welcher eine Zugangsöffnung 13 umgibt, und eine Vielzahl von lateral beabstandeten Tragrippen 12d, die von der Bodenwand nach oben vorstehen und sich in paralleler Beziehung in der Längsrichtung des Behälters erstrecken.
Gemäß der Darstellung in 3 sind die Rippen 12d mit der Seitenwand 12b bei 18 verbunden, krümmen sich abwärts und erstrecken sich dann in paralleler Beziehung zu dem Boden 12a, bevor sie sich wieder nach oben krümmen, um bei 20 zu endigen.
Das Filterelement 14 ist aus Blattmaterial gebildet, das so geformt ist, dass es der Form der oberen Ränder der Tragrippen angepasst ist. Das Filterelement ist in dem Behälter 12 aufgenommen, wobei die Ränder 14a seines vorderen und seines hinteren Endes den Rand 12c der Behälterseitenwand 12b überlappen und mit diesem verschweißt sind und wobei die Ränder 14b seiner Seiten die äußersten Rippen 12d, die integral mit der Behälterseitenwand ausgebildet sind, überlappen und mit denselben verschweißt sind. Wenn das Filterelement so positioniert ist, begrenzt es eine erste Kammer „A" separat von einer zweiten Kammer „B", wobei letztere mit offenen Kanälen in Verbindung steht, welche die Tragrippen 12d trennen.
Ein Getränkemedium „M", üblicherweise gemahlener Röstkaffee, wird in die Kammer A eingefüllt, woraufhin der Deckel 16 mit dem Rand 12c der Behälterwand 12b (und mit jedweden überlappenden verschweißten Randteilen des Filters) verschweißt wird. Wenn der Deckel so positioniert ist, hat er einen ersten Abschnitt 16a, welcher der Kammer A überlagert ist, und einen zweiten Abschnitt 16b, welcher der Kammer B überlagert ist.
Der äußere Behälter kann aus einem undurchlässigen, heißsiegelbaren Material hergestellt werden, üblicherweise durch Spritzgießen.
Das Filterelement 14 kann aus irgendeinem geeigneten faltbaren, durchlässigen und nachgiebig durchbohrbaren Blattmaterial zugeschnitten oder gestanzt werden, wobei ein bevorzugtes Beispiel Zellulosepolypropylen ist, das von der J.P. Crompton, Ltd. Bun, Lancashire, England, erhältlich ist. Der Deckel kann aus irgendeinem geeigneten undurchlässigen, heißsiegelbaren und nachgiebig durchbohrbaren Material zugeschnitten oder gestanzt werden, wobei ein bevorzugtes Beispiel ein metallisches/polymeres Laminat ist, das von Heat Seal-Winpak, Ltd., Montreal, Kanada, erhältlich ist. Der Deckel hat weniger Widerstand gegen nachgiebiges Durchbohren im Vergleich zu dem äußeren Behälter, der nachgiebig durchbohrbar sein kann oder nicht.
Während eines Brauzyklus, wie er in 5 gezeigt ist, kann die Kartusche vertikal ausgerichtet sein, und der Deckel 16 wird mit einem oder mehreren rohrförmigen Aufgusssonden 22 durchbohrt, um heißes Wasser unter Druck in die Kammer A zum Aufgießen mit dem Getränkemedium M einzuleiten. Das resultierende Getränk gelangt durch das Filterelement 14 hindurch in die Kanäle, die zwischen den Tragrippen 12d gebildet sind. Von hier aus fließt das Getränk abwärts in die Kammer B, aus welcher es durch eine oder mehrere rohrförmige Auslasssonden 24 entnommen wird, welche den Deckel und das Filterelement an einer Stelle durchbohren, die der Kammer B überlagert ist. Die Sonden 22, 24 sind in derselben Richtung orientiert, um auf einer Seite der Kartusche zu arbeiten, ohne den äußeren Behälter zu durchbohren. Das lösliche Getränkemedium wird vollständig aufgesogen, weil die Menge an heißem Wasser, die in den Behälter eingeleitet wird, größer ist als die Ausflussmenge, die durch die Auslasssonden geliefert wird, was dazu führt, dass die zweite Kammer B mit Getränkeextrakt gefüllt wird und die erste Kammer A gezwungen wird, vollständig mit heißem Wasser gefüllt zu werden.
Es ist zwar nicht gezeigt, es ist jedoch klar, dass vor, während oder nach dem Brauprozess die Kartusche auf andere Weise ausgerichtet sein kann, als es in 5 dargestellt ist.
Eine zweite Ausführungsform einer Getränkefilterkartusche nach der vorliegenden Erfindung ist in den 6 – 13 insgesamt mit 30 bezeichnet. Die Komponenten der Kartusche sind in 7 getrennt dargestellt und umfassen einen äußeren Behälter 32, ein planares Filterelement 34 und einen Deckel 36.
Der Behälter 32 hat eine Bodenwand 38, eine vordere Wand 40, eine Rückwand 42 und Seitenwände 44, 46. Die Vorderwand, die Rückwand und die Seitenwände erstrecken sich von der Bodenwand aufwärts zu einem Umfangsrand 48, welcher eine obere Öffnung 50 umgibt.
Die Seitenwände 44, 46 sind geeignet konturiert, um insgesamt V-förmige erste Simse 52 zu bilden, die sich zwischen der Vorder- und der Rückwand 40, 42 erstrecken, wobei die unteren Teile der Simse 52 mit Abstand oberhalb des Behälterbodens 38 angeordnet sind. Der Boden 38 ist vorzugsweise so konturiert, dass er einen aufwärts vorspringenden, zentrisch angeordneten Vorsprung 54 bildet.
Die Rückwand 42 ist konturiert und der obere Rand 48 ist vertieft, um eine Mulde 56 zu schaffen, die sich zu dem Inneren des Behälters hin öffnet.
Das Filterelement 34 hat einen vorderen und einen hinteren Randbereich 34a, 34b und Seitenrandgebiete 34c. Das Filterelement ist so konfiguriert, dimensio niert und operativ positioniert, dass es das Innere des Behälters in eine erste und eine zweite Kammer „A", „B" unterteilt, wobei die Mulde 56 sich in die Kammer B öffnet und einen Teil derselben bildet. Wenn das Filterelement so positioniert ist, ist klar, dass seine Seitenrandgebiete 34c an den Simsen 52 der Seitenwände 44, 46 befestigt werden, beispielsweise durch Heißsiegeln, und dass das Vorder- und das Hinterrandgebiet 34a, 34b ebenso an der Vorder- und der Rückwand 40, 42 befestigt werden. Bevorzugt wird auch der Boden des Filterelements an dem nach oben vorstehenden Vorsprung 54 befestigt, beispielsweise durch Heißsiegeln.
Ein Getränkemedium „M" wird durch die obere Öffnung 50 aufgenommen und in der ersten Kammer A gelagert. Die obere Öffnung wird dann durch Befestigen des Deckels 36, beispielsweise durch Heißsiegeln, an dem Umfangsrand 48 des Behälters verschlossen.
Der äußere Behälter kann aus undurchlässigen, heißsiegelbaren Materialien hergestellt werden, wobei ein bevorzugtes Beispiel Polyethylen/EVOH/Polystyrol ist, das von Curwood Flexible Packaging, Oshkosh, Wisconsin, USA, erhältlich ist.
Die Materialien, aus denen das Filterelement 34 und der Deckel 36 hergestellt werden, können die gleichen Materialien sein wie diejenigen, die zuvor für das Filterelement 14 und den Deckel 16 der ersten Ausführungsform beschrieben worden sind.
Der Deckel 36 hat einen ersten Abschnitt 36a, der der Kammer A überlagert ist, und einen zweiten Abschnitt 36b, der der Mulde 56 überlagert ist.
Gemäß der Darstellung in 13 wird am Anfang eines Brauzyklus der Deckelabschnitt 36a durch eine oder mehrere Einlasssonden 58 durchbohrt, und der Deckelabschnitt 36b und der darunter gelegene Teil des Filterelements werden durch eine Auslasssonde 60 durchbohrt. Die Einlasssonde leitet erhitzte Flüssigkeit in die Kammer A zum Aufguss mit dem Getränkemedium M, und das sich ergebende gebraute Getränk gelangt durch das Filterelement hindurch in die Kammer B, die es über die Auslasssonde 60 verlässt.
Es ist zu erkennen, dass bei beiden Ausführungsformen der äußere Behälter nicht durchbohrt wird. Vielmehr wird die Flüssigkeitsverbindung mit den separaten Kammern A, B durch Einlass- und Auslasssonden hergestellt, die von derselben Seite der Kartusche aus unterschiedliche Abschnitte des leicht durchbohrbaren Deckels durchbohren.
Der äußere Behälter und der Deckel sind zwar so beschrieben worden, dass sie aus undurchlässigen Materialien hergestellt werden, dem einschlägigen Fachmann ist jedoch klar, dass alternativ durchlässige Materialien für einen dieser beiden Teile oder für beide Teile verwendet werden können. Wenn durchlässige Materialien verwendet werden, werden die fertiggestellten Kartuschen anschließend vorzugsweise in undurchlässige Umhüllungen eingeschlossen, und zwar einzeln oder zu mehreren. Die Materialien für solche Umhüllungen sind bekannt und umfassen zum Beispiel EVOH-Filme, Aluminiumfolie usw.

Claims

Getränkefilterkartusche (10) mit: einem äußeren Behälter (12), der eine Zugangsöffnung (13) hat; einem durchlässigen Filterelement (14), das in dem Inneren des Behälters aufgenommen und so konfiguriert und angeordnet ist, dass es das Innere des Behälters in eine erste und eine zweite Kammer unterteilt; einem löslichen Getränkemedium (M), das in der ersten Kammer (A) gespeichert ist; und einem Deckel (16), der die Zugangsöffnung (13) verschließt, wobei der Deckel einen ersten Abschnitt (16a) hat, der der ersten Kammer (A) überlagert ist, und einen zweiten Abschnitt (16b), der der zweiten Kammer (B) überlagert ist, wobei der erste Abschnitt des Deckels (16) nachgiebig durchbohrbar ist, um ein Einströmen von Flüssigkeit in die erste Kammer (A) zum Aufguss mit dem Getränkemedium (M) zum Herstellen eines Getränks zu gestatten, wobei das Filterelement (14) durchlässig ist, um einen Strom des Getränks aus der ersten Kammer (A) in die zweite Kammer (B) zu gestatten, und wobei der zweite Abschnitt (16b) des Deckels (16) nachgiebig durchbohrbar ist, um ein Ausströmen des Getränks aus der zweiten Kammer aus der Kartusche (10) nach außen zu gestatten.
Getränkefilterkartusche nach Anspruch 1, wobei der Deckel (16) weniger Widerstand bietet, nachgiebig durchbohrt zu werden, im Vergleich zu dem des Behälters.
Getränkefilterkartusche nach Anspruch 1, wobei das Filterelement (14) nachgiebig durchbohrbar ist.
Getränkefilterkartusche nach Anspruch 1, wobei ein erster Abschnitt (14b) des Filterelements (14) in Zusammenwirkung mit inneren Oberflächen des Behälters (A) die erste Kammer begrenzt und wobei ein zweiter Abschnitt (14a) des Filterelements dem zweiten Abschnitt (16b) des Deckels unterlagert ist.
Getränkefilterkartusche nach Anspruch 1, wobei der Behälter mit einem flachen Rand (12c) versehen ist, der die Zugangsöffnung umgibt und von dieser nach außen vorsteht, und wobei Randsegmente des Filterelements Segmente des Randes überlappen und mit diesen heißgesiegelt sind.
Getränkefilterkartusche nach Anspruch 4, wobei die zweiten Abschnitte sowohl des Deckels (16) als auch des Filterelements (14) nachgiebig durchbohrbar sind, um das Ausströmen des Getränks aus der zweiten Kammer zu gestatten.
Getränkefilterkartusche nach Anspruch 1, wobei das Filterelement (14) ein planares Blatt aus durchlässigem, nachgiebig durchbohrbarem Material aufweist.
Getränkefilterkartusche nach Anspruch 1, wobei der äußere Behälter (12) undurchlässig ist.
Getränkefilterkartusche nach Anspruch 1 oder 8, wobei der Deckel (16) undurchlässig ist.