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Die
Erfindung betrifft eine Kapsel, die für die Zubereitung eines heißen Getränks durch
Einführung von
Wasser vorgesehen ist und eine Nahrungsmittelsubstanz vom Typ Kaffee
oder dergleichen enthält. Die
Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Kapsel mit verbesserter Öffnung und
besserer Haltbarkeit.
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Es
ist bekannt, Getränke
unter Zuhilfenahme von Einwegkapseln herzustellen, die eine vordosierte Menge
von einer Nahrungsmittelsubstanz enthalten. Es gibt Systeme, bei
denen der Wasserdruck verwendet wird, um eine Substanz durch Durchleiten von
Wasser und Extrahieren der Aromen einer nicht ganz löslichen
Substanz zu extrahieren. Diese Vorgehensweise findet insbesondere
bei Kapseln Anwendung, die Pulver aus geröstetem und gemahlenem Kaffee
enthalten. Hierbei ist es erforderlich, hohe Drücke von etwa 10 bar und mehr
anzulegen, um den Kaffeeextrakt korrekt extrahieren zu können. Im
Allgemeinen bewirkt der Druck, dass der Boden der Kapsel geöffnet wird,
indem er im Kontakt mit geeigneten vorstehenden Mitteln reißt. Es gibt
auch ein System zur Herstellung von Getränken aus in der Kapsel enthaltenen
Substanzen, die sich im Kontakt mit dem Wasser solubilisieren und
eine mehr oder weniger schaumige Mischung bilden. In diesem Fall genügt ein leichter Überdruck
zur Erzeugung der Mischung. Die Entleerung der Mischung kann durch Einführung eines
Entleerungselements vorgenommen werden. Ziel der vorliegenden Erfindung
ist eine Verbesserung dieses Kapseltyps.
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Bei
den bekannten Kapseln findet die Entleerung statt, indem eine vorgestanzte
Zone bricht, um ein Entleerungselement in Form eines beweglichen Kolbens
durchtreten zu lassen. Das Ge tränk
fließt zwischen
der Oberfläche
des Elements und dem Umfang des Elements ab. Eines der Probleme,
das hierbei auftritt, wird dadurch verursacht, dass der Bruch die
Abtrennung von kleinen Kunststoffstücken mit sich bringen kann,
die sich mit dem Getränk
mischen.
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Ein
anderes Problem besteht darin, dass der Bruch eine Unregelmäßigkeit
der Öffnung
und damit der der Mischung gebotenen Durchgangsfläche bewirkt.
Eine solche Unregelmäßigkeit
kann jedoch die Qualität
und die Reproduzierbarkeit des Schaums, der als erster freigesetzt
wird, beeinträchtigen.
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Ein
anderes Problem besteht darin, dass die Kapseln aufgrund des Vorhandenseins
der Vorstanzung, die Feuchtigkeit oder zumindest Luft durchtreten
lassen kann, keine große
Haltbarkeitsdauer haben (etwa 2–3
Monate). Zur Beseitigung dieses Problems muss die Kapsel mit einer
dichten Umverpackung wie einem versiegelten Polymerfilm vollständig bedeckt
werden. Dies erhöht
die Kosten der Kapsel.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache, wirksame und kostengünstige Lösung für diese
Probleme zu bieten.
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Zu
diesem Zweck betrifft die Erfindung eine eine Portion einer Nahrungsmittelsubstanz
enthaltende Kapsel für
die Zubereitung eines Getränks durch
Mischung mit einer Wassermenge, umfassend einen Körper, der
eine Kammer zur Aufnahme der Substanz begrenzt, dadurch gekennzeichnet,
dass der Körper
eine Öffnung
aufweist, die für
die Einführung
eines Elements zur Entleerung der Kapsel ausgelegt ist, und dass
die Öffnung
durch eine zerreißbare
biegsame Membran verschlossen ist, die eine geringere Reißfestigkeit
als der Werkstoff des Körpers
aufweist.
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Man
hat festgestellt, dass eine derartige Ausbildung eine befriedigende
Lösung
für alle
auftretenden Probleme bildet. Insbesondere vermeidet man die Bildung
von Materialstücken
dadurch, dass die Funktion der Verschließung der Öffnung mit einem Material gewährleistet
wird, dessen Natur im Vergleich zu dem den Körper der Kapsel bildenden Material
geeigneter ist. Man stellt auch eine größere Regelmäßigkeit der freigelegten Durchgangsfläche fest; dies
gestattet eine bessere Steuerung der Qualität und Regelmäßigkeit
des Schaums. Außerdem
ist es nicht mehr erforderlich, die Kapsel in einer kostspieligen
Umverpackung zu verpacken, die das Herstellungsverfahren der Kapsel
kompliziert. Durch die Begrenzung der Verpackung wird auch die Umweltbelastung
reduziert.
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Die
Membran umfasst vorzugsweise eine Metallfolie. Die Folie muss unter
Einwirkung der Einführung
des Entleerungselements zerreißbar
sein. Die Zerreißbarkeit
kann von der Ausbildung des Entleerungselements selbst abhängig sein;
dieses kann je nach Anforderungen eine mehr oder weniger schneidende
oder durchbohrende Form besitzen. Die Zerreißbarkeit wird jedoch in Bezug
auf die Nichtzerreißbarkeit
oder die schwache Zerreißbarkeit
des Körpers
selbst bewertet. Der Begriff "zerreißbar" ist also im weiten
Sinne zu verstehen, und umfasst jede Form des Bruchs vom Typ Schnitt,
Riss, Platzen, Bohren usw., wobei diejenigen Brucharten ausgenommen
sind, bei denen losgelöste
Materialstücke auftreten
können.
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Die
biegsame Membran weist vorzugsweise eine Folie aus Aluminium oder
Aluminiumlegierung auf. Ein solches Material hat die Eigenschaft,
sauber zu reißen,
sowie die Eigenschaft, eine Sperrschicht für Feuchtigkeit und Luft zu
bilden, so dass die Öffnung
vollständig
dicht ist. Die Membran besitzt vorzugsweise eine Dicke, die einen
sauberen Riss gestattet, der die Öff nung des Körpers ausreichend
freilegt, um eine für
die Schaumerzeugung und den Ablauf der Flüssigkeit geeignete Durchgangsfläche zu schaffen,
wobei sie gleichzeitig eine ausreichende Sperrwirkung besitzt. Die
Dicke beträgt
0,1 bis 5 Zehntel mm, vorzugsweise 1 bis 3 Zehntel mm.
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Der
Körper
der Kapsel besitzt einen Kapselteil, der den Innenraum zur Aufnahme
der zu mischenden Substanz begrenzt. Die Kapsel ist vorzugsweise
aus einem formbaren Material hergestellt. Unter "formbares Material" versteht man ein Material, das die
Fähigkeit
hat, eine definierte selbsttragende Form anzunehmen. Das Material
kann mit Hilfe von verschiedenen Verfahren geformt werden, wie Spritzguss,
Spritzformen, Heißpressen,
Rotationsformen, Blasen, Extrusion und alle Kombinationen. Der Körper muss
dem erzeugten Innendruck standhalten. Ein solcher Druck kann im
Allgemeinen von 1 bis 5 bar, genauer von 1,5 bis 2,5 bar variieren.
Eine formbare Kapsel ist aufgrund ihrer Natur halbstarr oder starr,
so dass sie leicht in eine Druckkammer einer Maschine zur Getränkeherstellung
eingesetzt werden kann. Eine solche Maschine ist in dem Patent
EP 0 125 215 beschrieben,
dessen Inhalt in der vorliegenden Anmeldung als durch Bezug aufgenommen gilt.
Die Kapsel kann in Abhängigkeit
von der Fähigkeit
der Kammer, die Kapsel aufzunehmen, verschiedene Formen und Abmessungen
besitzen.
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Der
Körper
ist vorzugsweise aus einem Werkstoff hergestellt, der aus der Gruppe
ausgewählt ist,
die aus Polypropylen, Polyethylen, Polyamid, Polyester, Polyvinylchlorid,
EVOH und Kombinationen eines oder mehrerer dieser Kunststoffe besteht.
Der geeignetste Werkstoff scheint Polypropylen wegen seiner Nahrungsmitteleigenschaft
und dem Fehlen von chemischer Aussalzung zu sein. Der Körper kann
eine Dicke zwischen 0,5 und 3 mm, vorzugsweise zwischen 1 und 1,5
mm besitzen. Eine solche Dicke stellt sich als notwendig heraus,
um eine gewisse Formhaltigkeit, eine Druckfestigkeit und eine ausreichende
Sperrwirkung gegen Sauerstoff und Feuchtigkeit zu gewährleisten.
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Die
Struktur des Körpers
kann unterschiedlich sein. Im Allgemeinen besitzt er eine Schale
und einen Deckel, der an den Rändern
der Schale dicht befestigt ist. Die Schale hat eine solche Größe, dass sie
die gewünschte
Substanzdosis aufnehmen kann, beispielsweise etwa 1 bis 25 Gramm
Substanz. Die Schale ist auf ihrer offenen Seite durch einen Deckel geschlossen.
Die Schale besitzt einen Boden, in dem sich die Öffnung erstreckt, die für den Durchgang
des Elements zur Entleerung der zubereiteten Mischung ausgelegt
ist. Die Öffnung
kann je nach der Form des Entleerungselements unterschiedliche Formen
erhalten. Die Größe der Öffnung ist
als solche nicht entscheidend. Sie kann von 10 bis 300 mm2 variieren. Im Allgemeinen haben die Öffnung und
das Entleerungselement im Wesentlichen ergänzende Formen, wobei das Entleerungselement
etwas kleiner ist, so dass eine Durchgangsfläche für das Abfließen des Schaums
und dann der flüssigen
Mischung geschaffen wird und auch jede starke mechanische Wechselwirkung
vermieden wird, die zum Abrieb von Materialteilchen des Körpers führen kann.
Das Prinzip besteht darin, dass die Entleerung zwischen der Oberfläche des
in die Öffnung
eingeführten
Elements und der Öffnung
selbst oder alternativ in Kanälen
oder Leitungen stattfindet, die im Element selbst vorgesehen sind.
Die Biegsamkeit der Verschlussmembran bewirkt, dass das Entleerungselement
die Membran ausreichend auf das Innere der Kammer zu zurückdrücken und
freilegen kann. Die Größe der Durchgänge bestimmt
die Qualität
des Schaums im Getränk.
Die Schaumerzeugung wird auch durch Durchgangsgeschwindigkeits-
und Innendruckfaktoren beeinträchtigt.
Man hat bestimmt, dass eine Gesamtdurchgangsfläche zwischen 5 und 15 mm2, vorzugsweise 8 – 10 mm2,
bei einem Druck von etwa 2–3
bar erforderlich ist, um einen Qualitätsschaum für die Herstellung von Kaffee,
Capuccino, Latte, Schokolade oder Getränke vom selben Typ zu erzeugen.
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Der
Deckel des Körpers
kann mit Mitteln versehen sein, die den Wasserdurchgang in der Kammer
der Kapsel gestatten. Diese Mittel können Löcher sein, die den Durchgang
von Heißwasser
gestatten. Die Außenfläche des
Deckels ist vorzugsweise mit einem abziehbaren Dichtungsmittel versehen, das
diese Durchgangsmittel bedeckt. Das Dichtungsmittel kann beispielsweise
eine an den Rändern
des Deckels aufgesiegelte oder angeklebte Membran sein. Die Membran
kann vorteilhafterweise von derselben Art wie die Membran sein,
die die Öffnung
der Schale verschließt.
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Die
in der Kapsel enthaltene Substanz kann von unterschiedlicher Art
sein. Es kann sich beispielsweise dabei um Pulver von Kaffee, Kakao,
Tee, Milchprodukt, Fermente, Suppe, Obst oder Pflanzen oder jede
in Betracht kommende Kombination handeln.
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In
der folgenden Beschreibung wird auf die beiliegende Zeichnung Bezug
genommen. In dieser zeigen:
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1 eine
schematische Schnittdarstellung einer Kapsel des Stands der Technik,
die auch das Entleerungselement aufweist,
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2 eine
schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Kapsel,
die auch das Entleerungselement zeigt,
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3 eine
Unteransicht der Kapsel von 2.
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1 zeigt
eine Kapsel 10 des Stands der Technik. Sie besitzt einen
Körperteil 11,
der von einer eigentlichen Schale 12 gebildet ist, und
einen die Schale bedeckenden Deckel 13. Die beiden Elemente 12 und 13 vereinigen
sich an Umfangsrändern 14, die
durch jedes geeignete Mittel mechanischer Art oder durch Verklebung
oder chemische oder plastische Siegelung verbunden werden können. Die Schale
enthält
eine vorbestimmte Dosis 15 einer löslichen Substanz wie Pulver
von lyophilisiertem oder zerstäubtem
Kaffee oder eine Mischung von Kaffeepulver und Milchpulver. Der
Deckel besitzt Löcher 16, und
zwar beispielsweise zwei Löcher,
für den
Durchgang des unter Druck stehenden Heißwassers bei der Füllung des
durch den Deckel und die Schale begrenzten Innenraums. Der Körper 11 bildet
ein im Wesentlichen starres oder halbstarres Element, das in einer
dichten Zubereitungskammer angeordnet werden kann, deren Form dafür ausgelegt
ist, diesen Körper
aufzunehmen. Auf ihrer Unterseite oder ihrem Boden besitzt die Schale
ein Öffnungsmittel 17,
wie ein vorgestanztes nicht dichtes Plättchen, das am Rest des Bodens
der Schale befestigt ist. Im Zubereitungszyklus wird das Plättchen auf
Höhe der
vorgestanzten Bereiche durch ein Element vom Typ Kolben 20 zerbrochen,
von dem mindestens ein Teil durch die Öffnung eingeführt wird.
Die Entleerung findet durch Abfließen der löslichen Mischung längs der Oberfläche des
Elements statt. Wie die Figur zeigt, kann eine Umverpackung vorgesehen
sein, um die Haltbarkeit der Kapsel zu erhöhen. Diese Umverpackung kann
einen Schalenbedeckungsteil 18 und einen Deckelbedeckungsteil 19 aufweisen,
der durch Siegelung oder andere Mittel auf Höhe einer in Nähe der Ränder 14 des
Körpers
gelegenen Dichtung 20 angefügt ist. Die Umverpackung besteht
im Allgemeinen aus einem Mehrschicht-Polymermaterial vom Typ PS/EVOH/PE oder ähnlichem.
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Die
Erfindung ist in den 2 und 3 dargestellt.
Hierbei sind identische oder gleichwertige Teile mit denselben Bezugszahlen
wie in 1 bezeichnet. So ist auch hier ein Körper 11 vorgesehen, der
aus einer Schale 12 und einem Deckel 13 besteht.
Im Fall der Erfindung ist der Boden der Schale mit einer Öffnung 21 versehen,
deren Form an den Durchgang eines Entleerungselements 20 angepasst ist.
Die Öffnung
ist durch eine zerreißbare
Membran 22 verschlossen, die die Öffnung vollständig dicht
bedeckt. Die Membran ist so groß,
dass sie über
den Umfang der Öffnung
hinausragt und durch jedes geeignete Verbindungsmittel wie Siegeln
oder Kleben mit Hilfe eines Klebstoffs an den Rändern der Öffnung befestigt werden kann.
Die Membran kann auch durch Aufspritzen auf den Körper gespritzt
werden. Die Membran kann entweder an den Außenrändern oder an den Innenrändern der Öffnung angebracht werden.
Die Membran ist so beschaffen, dass sie eine geringere Reißfestigkeit
als der Körper
besitzt, und zwar insbesondere der Bodenteil der Schale. Die Membran
besteht ferner aus einem Werkstoff, der zerreißbar ist, jedoch keine einzelnen
Stücke
bildet, die sich von dem an dem Körper angebrachten Teil abtrennen
können.
Vorzugsweise wird ein Mittel zur Verbindung der Membran gewählt, das
eine höhere Reißfestigkeit
als die Membran selbst besitzt, so dass vermieden wird, dass sich
die Membran von dem Körper
ganz ablöst.
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Auf
der Seite des Deckels 13 ist eine abziehbare Folie 23 vorgesehen,
die den Deckel 13 bedeckt. Die Folie besteht aus luft-
und feuchtigkeitsdichtem Material wie Aluminium oder Kunststoff,
das mit einer Kunststofffolie vom Typ EVO oder anderem bedeckt ist
oder nicht. Die Folie ist an den Rändern 14 der Kapsel
aufgesiegelt oder angeklebt. In diesem Fall kann man einen Rand
von ausreichender Breite vorsehen, um eine ausreichende Versiegelung
zu gestatten.
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2 zeigt
auch ein Entleerungselement 20 von abgeschrägter Ausbildung,
das ein saubereres Aufreißen
gestattet.
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Durch
die Erfindung kann die Verwendung einer kostspieligen und biologisch
nicht abbaubaren dichten Umverpackung, die die Kapsel vollständig umhüllt, vermieden
werden. Bei der Verwendung kann der Benutzer die Folie 23 vor
der Verwendung einfach abziehen und die Kapsel in die Zubereitungskammer
einer für
diese Verwendung geeigneten Maschine einsetzen.