EP4255826A2 - Single serve capsule for preparing a beverage in a beverage preparation machine, and method for producing a single serve capsule - Google Patents

Single serve capsule for preparing a beverage in a beverage preparation machine, and method for producing a single serve capsule

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Publication number
EP4255826A2
EP4255826A2 EP21836374.5A EP21836374A EP4255826A2 EP 4255826 A2 EP4255826 A2 EP 4255826A2 EP 21836374 A EP21836374 A EP 21836374A EP 4255826 A2 EP4255826 A2 EP 4255826A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
capsule
sealing
flange
bead
portion capsule
Prior art date
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Granted
Application number
EP21836374.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP4255826B1 (en
Inventor
Marc KRÜGER
Günter EMPL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GCS German Capsule Solution GmbH
Original Assignee
GCS German Capsule Solution GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by GCS German Capsule Solution GmbH filed Critical GCS German Capsule Solution GmbH
Publication of EP4255826A2 publication Critical patent/EP4255826A2/en
Application granted granted Critical
Publication of EP4255826B1 publication Critical patent/EP4255826B1/en
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    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
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    • B65D85/00Containers, packaging elements or packages, specially adapted for particular articles or materials
    • B65D85/70Containers, packaging elements or packages, specially adapted for particular articles or materials for materials not otherwise provided for
    • B65D85/804Disposable containers or packages with contents which are mixed, infused or dissolved in situ, i.e. without having been previously removed from the package
    • B65D85/8043Packages adapted to allow liquid to pass through the contents
    • B65D85/8064Sealing means for the interface with the processing machine
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65BMACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B29/00Packaging of materials presenting special problems
    • B65B29/02Packaging of substances, e.g. tea, which are intended to be infused in the package
    • B65B29/022Packaging of substances, e.g. tea, which are intended to be infused in the package packaging infusion material into capsules
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    • B65B7/00Closing containers or receptacles after filling
    • B65B7/16Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons
    • B65B7/28Closing semi-rigid or rigid containers or receptacles not deformed by, or not taking-up shape of, contents, e.g. boxes or cartons by applying separate preformed closures, e.g. lids, covers
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    • B65D77/00Packages formed by enclosing articles or materials in preformed containers, e.g. boxes, cartons, sacks or bags
    • B65D77/10Container closures formed after filling
    • B65D77/20Container closures formed after filling by applying separate lids or covers, i.e. flexible membrane or foil-like covers
    • B65D77/2024Container closures formed after filling by applying separate lids or covers, i.e. flexible membrane or foil-like covers the cover being welded or adhered to the container
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    • B65D85/8043Packages adapted to allow liquid to pass through the contents
    • B65D85/8061Filters

Definitions

  • the present invention is based on a portion capsule for preparing a beverage in a brewing chamber of a beverage making machine, the portion capsule having a base element with a cavity for receiving a beverage raw material and a capsule lid closing the cavity, the base element having a capsule base, a peripheral flange and a between the capsule base and the peripheral flange, the flange having a sealing element formed in one piece with the flange in the form of a sealing bead pointing away from the capsule lid, the sealing bead comprising an inner flank and an outer flank, the flange between the capsule wall and the inner flank has a first flange area and between the outer free end of the flange and the outer flank a second flange area.
  • portion capsules are known from the prior art.
  • publication WO 2016/186 488 A1 discloses such a generic portion capsule.
  • This portion capsule is intended to be placed in a brewing chamber in which the capsule base is perforated in order to introduce brewing liquid in the form of hot water under pressure into the cavity.
  • the pressure inside the portion capsule increases, as a result of which the capsule lid is pressed against a relief or pyramid plate in the brewing chamber and is perforated or ruptured at the contact points when a predetermined pressure is reached.
  • water or beverage flows through these portion capsules through the capsule base in the direction of the capsule lid.
  • This generic portion capsule is therefore fundamentally different from another type of portion capsules, in which the flow in the opposite Direction takes place, ie the water is introduced through the capsule lid into the portion capsule and the beverage leaves the portion capsule through the capsule base.
  • All portion capsules have in common that an adequate seal between the brewing chamber and the portion capsule in the area of the flange is necessary so that the water flows inside the brewing chamber through the beverage raw material to form the beverage and not outside the portion capsule, i.e. between a wall of the brewing chamber and the Outside of the capsule wall, past which the beverage raw material flows.
  • these types of portion capsules have a sealing element in the area of their flange, which seals against a brewing chamber element in the brewing chamber. It is desirable here for the sealing element to consist of the same material as the capsule body (also referred to as the base element) in order to keep the production costs for the portion capsule low and to promote the disposal or recycling of portion capsules that have already been used.
  • Portion capsules with such sealing elements are disclosed, for example, in the publications WO 2016/186 488 A1 and WO 2016/041 596 A1.
  • the portion capsules disclosed there have an embossed sealing bead in their flange.
  • the sealing effect is to be achieved between the sealing bead and the brewing chamber element by a simple deformation of the sealing bead.
  • a person skilled in the art is familiar with another portion capsule with a circumferential sealing element from publication EP 2 872 421 A1.
  • the aforementioned portion capsules all have in common that the sealing effect of their sealing elements is based on a strong deformation of themselves.
  • inner flanks are used with an angle that is as flat as possible, so that the brewing chamber element can act on the flank when the brewing chamber is closed and thus lead to a slight deformation of the sealing element.
  • a disadvantage of a sealing solution that is based on a deformation of the sealing element is that significantly increased forces are required to close the brewing chamber as a result. The ease of use and the longevity of the beverage preparation machine are thus significantly increased.
  • the sealing elements known from the prior art are designed asymmetrically. In the event of a deformation, these sealing elements therefore tilt sideways. This will Although an increased sealing effect is achieved, the lateral tilting of the sealing elements regularly causes the problem that the brewing chamber element is pinched by the sealing element in such a way that the portion capsule can no longer be separated from the brewing chamber element after the brewing process without increased effort. The ejection of the portion capsule used from the brewing chamber is thus made considerably more difficult and significantly impairs the ease of use.
  • Capsule lids of this type are generally made at least partially of aluminum and are usually sealed to the flange along a circumferential sealing surface. This is not a problem particularly in the case of portion capsules with a continuous flange, in which case the capsule lid can be attached over the entire surface or at least without any problems using a sufficiently large sealing surface.
  • portion capsules which, as described above, have a sealing bead formed in one piece with the flange.
  • the flat surface of the flange available for sealing is limited and it is difficult to achieve reliable sealing. If the capsule lid seal has even a few flaws, liquid can leak through the capsule lid.
  • a portion capsule of the type mentioned at the outset which does not have the problems outlined in connection with the prior art.
  • a portion capsule is to be provided which also ensures that the capsule lid is securely fastened when the portion capsule has a sealing bead.
  • a method for producing such a portion capsule is to be made available, as well as a plant for producing such a portion capsule.
  • the object of the present invention is achieved with a portion capsule for preparing a beverage in a brewing chamber of a beverage making machine, the portion capsule having a base element with a cavity for receiving a beverage raw material and a capsule lid closing the cavity, the base element having a capsule base, a peripheral flange and a capsule wall extending between the capsule base and the peripheral flange, the flange having a sealing element formed in one piece with the flange in the form of a sealing bead pointing away from the capsule lid, the sealing bead comprising an inner flank and an outer flank, the flange between the Capsule wall and the inner flank has a first flange area and between the outer free end of the flange and the outer flank a second flange area, wherein the capsule lid along a first circumferential fastening surface in d em first flange area and is attached along a second circumferential attachment surface in the second flange area.
  • the first and/or second mounting surface is a flat plane.
  • the first and/or the second fastening surface is designed in the shape of a circular ring, with the first fastening surface and the second fastening surface in particular having essentially the same radial extension.
  • the portion capsule according to the invention has the advantage over the prior art that by fastening the capsule lid in at least two mutually disparate areas, the capsule lid is secured in a pressure-resistant and secure manner.
  • advantageously no liquid can get into the cavity formed by the sealing bead. It was surprising for the person skilled in the art and not to be expected that a secure attachment is also possible on two different and individually small surfaces.
  • Advantageous configurations and developments of the invention can be found in the dependent claims and in the following description with reference to the drawings. These advantageous refinements and developments also relate to the other objects according to the invention and vice versa.
  • the base element is made in one piece from aluminum.
  • the sealing element which according to the invention is provided in one piece with the flange, is also made of aluminum in this case.
  • aluminum is also intended to include aluminum laminates and other materials which contain at least aluminum. In particular, it should also include materials that also have paint finishes and/or coatings, which can also include plastic materials, for example.
  • Aluminum is the preferred material for the portion capsule according to the invention, but alternatively the base element can also be made of a plastic material and/or a biodegradable material.
  • the sealing element is designed as a sealing bead in one piece with the flange and that the capsule cover can be securely fastened to the first flange area and the second flange area.
  • the base element is preferably produced by cold or hot forming, in particular deep drawing, in which the sealing bead is integrally stamped into the flange.
  • the portion capsule is preferably designed in the shape of a truncated cone or cylinder.
  • the capsule lid has an aluminum foil.
  • an aluminum foil should also be understood to mean an aluminum laminate foil and/or an aluminum foil with a one- or two-sided coating and/or lacquer finish.
  • the capsule lid can be provided in one or more layers and in particular can also comprise a layered structure.
  • the beverage raw material provided in the cavity formed by the base element and sealed by the capsule lid comprises roasted coffee granules, instant coffee, chocolate powder, tea blend, milk powder and/or the like.
  • the outer free end of the flange is rolled up, in particular flanged, in such a way that it forms a circumferential bead, the bead preferably having a vertical extent greater than zero relative to the flange, particularly preferably both sides of the flange, with the vertical extension of the bead on the side of the flange facing away from the capsule cover being particularly preferably less than the vertical extension of the sealing bead and/or the vertical extension of the bead on the side of the flange facing away from the capsule cover being less is than on the side of the flange facing away from the capsule lid.
  • the bead is smaller than the sealing bead, particularly preferably on both sides of the flange.
  • the bead is essentially embodied symmetrically to the flange, in particular with regard to its vertical extension.
  • the vertical extent of the bead on the side of the flange facing away from the capsule lid is greater than the vertical extent of the sealing bead and/or the vertical extent of the bead on the side of the flange facing away from the capsule lid is greater than on the side of the flange facing away from the capsule lid.
  • the bead is very particularly preferably provided in such a way that no sealing effect develops when the beverage is being prepared.
  • Such a bead advantageously protects a user from accidental injuries, particularly when the base member is made of aluminum.
  • the outer free end of the flange can be sharp and/or have production-related flaws that result in a risk of injury to the user.
  • the bead is formed in particular by rolling up the flange edge, with the flange edge preferably being rolled up in the direction of the capsule base.
  • the inner flank and the outer flank are designed symmetrically to one another.
  • they have the same angles and/or the same material thicknesses.
  • both the outer flank and the inner flank are at an angle of greater than 80° to smaller 90 degrees, preferably from 81 to 89 degrees, particularly preferably from 83 to 87 degrees, very particularly preferably from 84 to 86 degrees and in particular essentially 85 degrees, to a horizontal plane running through the first flange area or the second flange area, is aligned.
  • horizontal in the context of the present invention is to be understood in particular as meaning a typical arrangement of the capsule, in which the central longitudinal axis of the preferably rotationally symmetrical capsule is arranged vertically and the first and/or the second flange area are arranged perpendicular to this capsule axis.
  • the horizontal extent of the first and/or second flange area coincides with a horizontal extent of the first and/or second fastening surface. It has been shown that in this angular range, on the one hand, the deformation of the sealing bead can be reduced and the rigidity of the sealing bead can be increased, because the angle is as steep as possible and the sealing bead thus has a high level of stability in relation to perpendicular to the first and/or second fastening surface (also known as Vertical direction referred to and thus in particular parallel to the central longitudinal axis of the portion capsule) ensures forces acting on the sealing bead and on the other hand, a simple and inexpensive production of the portion capsule is made possible because the angle is always smaller than a right angle. With a right angle on both flanks of the sealing bead, the inner flank and the outer flank, demolding the portion capsule from the molding or embossing tool during production of the portion capsule would be significantly more difficult.
  • the sealing bead is designed in such a way that, when the brewing chamber is closed, it only expands by a maximum of 30%, preferably by a maximum of 20%, particularly preferably by a maximum of 10% and very particularly preferably by a maximum of 5% Total height is deformed perpendicular to the first and / or second flange or to the first and / or second mounting surface.
  • the sealing bead is designed in such a way that when a force of up to 100 N is applied to the sealing bead perpendicularly to the first and/or second fastening surface, it is only reduced by a maximum of 30%, preferably by a maximum of 20%, particularly preferably by a maximum of 10% and very particularly is preferably deformed by a maximum of 5% of its height perpendicularly to the first and/or second fastening surface.
  • the sealing bead is designed in such a way that, when the brewing chamber is closed, it is only deformed parallel to the first and/or second fastening surface to such an extent that its radius changes to a central longitudinal axis (about which the flange is rotationally symmetrical is arranged) the Portion capsule shifts parallel to the first and/or second attachment surface only by a maximum of 10%, preferably by a maximum of 8%, particularly preferably by a maximum of 5% and very particularly preferably by a maximum of 4%.
  • this prevents the brewing chamber element from being jammed by the laterally tilting sealing bead, so that the brewed portion capsule can always be removed from the brewing chamber easily and without increased effort.
  • the sealing bead is therefore in particular designed to be so stiff and stable that when a force is applied centrally to the sealing bead, with a force of in particular up to 100 N, perpendicular to the first and/or second fastening surface, i.e. along the vertical direction, parallel to the central longitudinal axis of the portion capsule, which acts in particular flat on the tip of the sealing bead or on the inner and/or outer flank of the sealing bead or on a flat transition plane of the sealing bead, reduced deformation of the sealing bead takes place.
  • the height of the sealing bead should in particular be variable by a maximum of 30%, preferably by a maximum of 20%, particularly preferably by a maximum of 10% and very particularly preferably by a maximum of 5%.
  • the tip of the sealing bead i.e. the transition area of the sealing bead, extends by a maximum of 10%, preferably by a maximum of 8%, particularly preferably by a maximum of 5% and very particularly preferably by a maximum of 4% of its total radius from the central longitudinal axis of Portion capsule out of shifts or deformed.
  • the radius from the center of the sealing bead can be considered as the overall radius.
  • the angle between the inner and outer flank is preferably 5 to 15 degrees, particularly preferably 8 to 12 degrees and very particularly preferably essentially 10 degrees.
  • the first fastening surface and the second fastening surface each have a substantially horizontal extension.
  • the extent of the first and/or second attachment surface coincides with the extent of the first or second flange area in the area of the respective attachment surface.
  • the first fastening surface faces a, in particular horizontal corresponds to a surface section of the first flange area on the side of the flange facing the capsule lid and/or when the second fastening surface corresponds to a, in particular horizontal, surface section of the second flange area on the side of the flange facing the capsule lid.
  • a horizontal extension of the fastening surfaces enables conventional fastening by sealing using a flat sonotrode in a particularly advantageous manner.
  • the base element has a preferably constant, but at least average material thickness of between 0.05 mm and 0.3 mm, preferably between 0.08 mm and 1.8 mm, particularly preferably between 0. 09 mm and 1.5 mm and very particularly preferably of essentially 0.1 1 mm.
  • the base element preferably has the aforementioned material thickness at least in the area of the sealing bead, the capsule wall, the capsule bottom and/or the flange, in particular the first and/or second flange area.
  • the first fastening surface and the second fastening surface are spaced vertically from one another, with the first fastening surface preferably having a smaller vertical distance from the capsule base than the second fastening surface.
  • a portion capsule is provided, the flange of which has two, in particular horizontal, sections at different heights. This is particularly advantageous since a minimal misalignment between the first flange area and the second flange area often cannot be avoided due to the manufacturing process.
  • the capsule cover could also be securely fastened in two areas which are at different heights relative to the central longitudinal axis.
  • the available first fastening surface of the first flange area is very small, so that secure fastening was not to be expected.
  • the first flange area and the second flange area are at the same level. This has the advantage that there is no indirect displacement or deformation of the sealing bead when the brewing chamber is closed, in that the first flange area and the second flange area deform or move relative to one another in the vertical direction.
  • both flange areas can be supported on the closure element of the brewing chamber and thus build up a suitable counterforce to avoid significant deformation of the sealing bead.
  • the vertical distance between the fastening surfaces and/or the first and second flange area is less than three times the thickness of the flange in the area of the first and/or second fastening surface or the first and/or second flange area is preferably less than 0.035 mm, particularly preferably less than 0.030 mm, in particular at most 0.025 mm.
  • the vertical offset is very particularly preferably less than twice the material thickness and even more preferably less than one material thickness.
  • the material thickness is in particular the material thickness of the base element in the area of the first and/or second flange area, in particular measured vertically to the extent in the aforementioned area.
  • the first fastening surface and the second fastening surface are provided in such a way that there is no fluid connection between the cavity of the portion capsule and the cavity existing between the capsule lid and the sealing bead.
  • the attachment of the capsule cover in the first flange area is designed to be fluid-tight via the first attachment surface. This advantageously provides a watertight and airtight portion capsule.
  • a transition area extends between the inner flank and the outer flank, the transition area preferably being curved or having a transition plane extending parallel to the first flange area and/or to the second flange area.
  • the transition plane is horizontal.
  • the curved design of the transition area has the advantage that the sealing bead gains stability and deformation can thus be prevented even more effectively.
  • the flat design of the transition area has the advantage that the sealing bead is flatter and thus engages less far into the depression of the sealing contour of the receiving element of the brewing chamber, so that less force is exerted on the sealing bead when the brewing chamber is closed.
  • the transition area extends in the radial direction from 0.05 mm to 0.20 mm, preferably from 0.07 mm to 0.17 mm, particularly preferably from 0.10 mm to 0 14 mm, in particular 0.12 mm.
  • the transition area has a straight connection area which has a width of between 0.05 mm and 0.20 mm, preferably of 0.07 mm and 0.17 mm, particularly preferably of 0. 10 mm to 0.14 mm and in particular 0.12 mm.
  • the portion capsule has a radius of 0.03 mm to 0.20 mm, preferably from 0 .06 mm to 0.15 mm and particularly preferably from 0.09 mm to 0.13 mm, in particular from 0.11 mm.
  • the preferred dimensioning of the sealing bead described above means that the sealing bead has sufficient stability so that it is not deformed during the closing of the brewing chamber and/or the brewing of the capsule in the brewing chamber.
  • both the inner flank and the outer flank each have a straight contact area that extends between the flange and the transition area.
  • the terminology "in the radial cross section” means that one looks at a sectional representation of the flange contour along the circumferential direction of the peripheral flange contour.
  • the plane of the sectional image representation is accordingly spanned by the vertical direction and the radial direction, as illustrated in FIGS. 3 to 5.
  • the linear contact area has a length of 0.1 mm to 1.5 mm, preferably 0.3 mm to 1.3 mm, particularly preferably 0.5 mm to 1.0 mm and most preferably from 0.7 mm to 0.9 mm. It has been shown in simulations and experiments that an optimal seal between the sealing contour of the brewing chamber element and the flange can be achieved with a straight contact area of the stated lengths.
  • the portion capsule has a radius of 0.05 mm to 0.35 mm, preferably 0.10 mm to 0.30 mm, in the transition from the straight contact area to the transition area on the side facing the capsule lid and more preferably 0.21 mm. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the portion capsule has a radius of 0.05 mm to 0.35 mm, preferably 0.10 mm to 0.30 mm, in the transition from the outer flank to the transition area on the side facing the capsule lid mm and particularly preferably 0.21 mm.
  • the height of the sealing bead perpendicular to the sealing plane is between 0.6 mm and 1.3 mm, preferably between 0.3 mm and 0.6 mm and particularly preferably between 0.9 and 1. 0 millimeters included.
  • the preferred dimensioning of the sealing bead described above means that the sealing bead has sufficient stability so that no major deformation of the same occurs during the closing of the brewing chamber and/or the brewing of the capsule in the brewing chamber.
  • the portion capsule has one or more, preferably two, three, four, five, six, seven or eight concentric circumferential grooves on its capsule wall, in particular on the outside of the capsule wall.
  • the grooves can be in the form of depressions and/or elevations directed inwards or outwards.
  • such grooves serve to stiffen or reinforce the capsule wall, so that the portion capsule withstands the pressures occurring during beverage production.
  • the portion capsule has a filter in the area of the capsule base.
  • the filter particularly preferably comprises a fleece material and/or a felt material.
  • the filter is very particularly preferably configured in one or more layers.
  • the filter is preferably disc-shaped, in particular round.
  • the filter is angular, for example square, hexagonal, octagonal or decagonal.
  • the filter is arranged in the area of the floor.
  • the filter is in sections or circumferentially Fixed area of the capsule base on this and / or on the capsule wall and / or in a transition area between capsule base and capsule wall, in particular sealed.
  • Another subject matter of the present invention is a system for preparing a beverage, comprising a beverage production machine and a portion capsule according to the invention, the beverage production machine having a brewing unit with a first brewing chamber part and a second brewing chamber part, the first and/or the second brewing chamber part being between an approximated position in which the first and second brewing chamber parts form a closed brewing chamber, and an open position in which the first and second brewing chamber parts are spaced apart for inserting or ejecting a portion capsule, the first brewing chamber part having a receiving element for at least partially receiving the portion capsule and the second brewing chamber part comprises a closure element for the receiving element, wherein in the closed position the flange of the portion capsule between an edge region of the receiving element ents and the closure element is received in a form-fitting and sealing manner.
  • the portion capsule according to the invention is part of the system according to the invention, which is why all the advantages and developments explained in connection with the portion capsule also apply equally to the system according to the invention—and to the other objects of the present invention—and vice versa.
  • a sealing contour for sealing engagement with the sealing bead is formed in the edge region of the receiving element, the sealing contour comprising a circumferential depression and a circumferential sealing lug formed adjacent to the depression, the depression preferably being in the radial direction is arranged outside of the sealing lug and wherein an outer sealing lug flank forms an inner wall of the recess and/or wherein in the closed position the sealing lug engages in the first flange area and the sealing bead engages in the recess in such a way that the sealing lug flank with the inner flank in a radial cross section Form line contact.
  • Such a design of the brewing chamber part is particularly advantageous since it improves the tightness of the system.
  • the sealing bead in the closed position the sealing bead extends through the sealing contour by a maximum of 30%, preferably by a maximum of 20%, particularly preferably by a maximum of 10% and very particularly preferably by a maximum of 5% of its height perpendicular to the first and / or second mounting surface is deformed. This advantageously limits the acting forces and thus reduces the risk of damage to the beverage production machine and/or the portion capsule.
  • the sealing contour has a further circumferential sealing lug, the depression being arranged in the radial direction between the sealing lug and the further sealing lug, the sealing lug being longer than the further sealing lug and being in the closed Position forms the further sealing lug with the outer flank in the radial cross section a point contact.
  • Another object of the present invention is a method for producing a portion capsule according to the invention, wherein in a first step a base element with a capsule base, a peripheral flange and a capsule wall extending between the capsule base and the peripheral flange is produced, wherein in a second step a sealing bead is formed into the flange, with the cavity of the base element being filled with at least one beverage raw material in a third step, with the base element being closed with a capsule lid in a fourth step, with the capsule lid being attached to the flange along a first fastening surface and along a second Attached mounting surface, especially sealed, is.
  • the method according to the invention advantageously provides a portion capsule which offers all the advantages mentioned in connection with the portion capsule according to the invention.
  • the fourth step comprises at least a first sub-step and a second sub-step, wherein in the first sub-step a fastening, in particular a sealing, takes place by means of a fastening means, in particular a sealing tool, along the second fastening surface and wherein in the second sub-step an attachment, in particular a Sealing takes place by means of a fastening means, in particular a sealing tool, along the first fastening surface and preferably the second fastening surface.
  • a fastening in particular a sealing
  • an attachment in particular a Sealing takes place by means of a fastening means, in particular a sealing tool, along the first fastening surface and preferably the second fastening surface.
  • the first partial step corresponds to a pre-sealing.
  • pre-sealing means that a first attachment takes place which, for example, is less firm in comparison to the attachment of the second partial step, that is to say, for example, takes place with less force and/or in a shorter time.
  • the fastening means of the first and the second partial step are at least partially identical.
  • partially identical is intended to mean that, for example, individual elements of the fastening means are exchanged, for example in the case of a sealing tool the sonotrode and/or the receiving element is exchanged.
  • a first fastening means, in particular a first sealing tool is used in the first partial step
  • a second fastening means in particular a second sealing tool
  • the attachment is preferably carried out with a sealing temperature of between 160°C and 260°C, particularly preferably between 190°C and 230°C and in particular 210°C.
  • the attachment preferably takes place with a sealing time of between 200 ms and 300 ms, particularly preferably between 230 ms and 270 ms and in particular 250 ms.
  • the attachment is preferably carried out with a sealing force of between 250 N and 350 N, particularly preferably between 280 N and 320 N and in particular 300 N.
  • attachment is preferably carried out at a sealing temperature of between 160°C and 260°C, particularly preferably between 190°C and 230°C and in particular 210°C.
  • the fastening in the second partial step preferably takes place with a sealing time of between 300 ms and 600 ms, particularly preferably between 400 ms and 500 ms and in particular 450 ms.
  • the attachment is preferably carried out with a sealing force of between 700 N and 1100 N, particularly preferably between 850 N and 950 N and in particular 900 N.
  • the capsule cover is produced from a band material, preferably cut and/or stamped.
  • a band material preferably cut and/or stamped.
  • an aluminum foil in particular a circular capsule lid, is preferably punched out.
  • the further partial step is particularly preferably also carried out by the fastening means, in particular in one operation.
  • the capsule lid is punched out of an aluminum foil in one movement and then sealed onto the base element.
  • the capsule lid in particular as a blank, is supplied to the fastening means. This simplifies the production of the portion capsule and shortens the production time. Any positioning errors are also advantageously avoided.
  • the first step comprises a first sub-step, a second sub-step and preferably a third sub-step, wherein in the first sub-step a basic form is produced from a strip material, in particular punched, wherein in the second sub-step a preform is produced in such a way that the base element is formed from the basic form, with a bead being formed, in particular rolled and/or flanged, from the outer free end of the flange in the third partial step.
  • the second partial step is preferably carried out by means of a stamp.
  • circumferential, concentric grooves are preferably formed in the capsule wall, at least on the outside.
  • the third step takes place under a modified atmosphere and/or that a layer of nitrogen is applied to the bed of beverage raw material, in particular such that after the fourth step no oxygen is present in the portion capsule.
  • a filter is introduced into the cavity and preferably attached to the base element, in particular in the area of the capsule bottom.
  • the filter particularly preferably comprises a fleece material and/or a felt material.
  • the filter is very particularly preferably configured in one or more layers.
  • the filter is preferably disc-shaped, in particular round.
  • the filter is angular, for example square, hexagonal, octagonal or decagonal. It is preferably provided that the filter is arranged in the area of the floor.
  • the filter is very particularly preferably in sections or circumferentially in the area of the capsule base on this and/or on the capsule wall and/or in a transition area between see capsule bottom and capsule wall attached, especially sealed.
  • the filter is particularly preferably cut out by a tool in one operation, placed in the cavity and fixed there, in particular sealed.
  • Another object of the present invention is a sealing station for closing a portion capsule with a capsule lid for producing a portion capsule according to the invention, with at least one first sealing tool, wherein the first sealing tool is configured to seal the capsule lid along the second attachment surface to the flange and wherein the first sealing tool or a second sealing tool is configured to seal the capsule lid to the flange along the first attachment surface and preferably the second attachment surface.
  • first sealing tool is configured to seal the capsule lid along the second attachment surface to the flange
  • first sealing tool or a second sealing tool is configured to seal the capsule lid to the flange along the first attachment surface and preferably the second attachment surface.
  • the first sealing process corresponds in particular to a pre-sealing and the second sealing process to a post-sealing or main sealing, in which the desired final tightness is achieved.
  • the sealing station according to the invention now also enables the production of a portion capsule according to the invention with the capsule lid being sealed both in the first flange area and in the second flange area.
  • the division into two steps also makes it possible in a particularly advantageous manner to seal the capsule lid along the first and second fastening surfaces in the event that the first flange area and the second flange area are at different heights.
  • the capsule lid is pre-fixed in the first step.
  • the first sealing tool and/or the second sealing tool each comprise at least one sonotrode and at least one receiving element, the receiving element having an open cavity for receiving the portion capsule, the receiving element also having at least one counter-holding means , wherein the counter-holding means is provided to generate a counter-force on the side of the flange facing away from the capsule lid, in particular in the region of the first fastening surface and/or the second fastening surface to provide the force exerted by the sonotrode.
  • a sonotrode is usually a flat element.
  • a counter-holding means provides a counter-force to the force exerted by the sonotrode.
  • the sealing station particularly preferably comprises a first sealing tool and a second sealing tool, the receiving element of the first and second sealing tool having a counter-holding means both in the area of the second fastening surface and in the area of the first fastening surface.
  • the receiving element of the first sealing tool has only one counterholding means in the area of the second fastening surface.
  • the receiving element here is different from the receiving element of the beverage production machine of the system according to the invention, but is preferably similar to one another in structure and function. Both preferably have a cavity for at least partially accommodating the portion capsule or the base element.
  • the receiving elements differ in that the receiving element of the beverage production machine has a sealing contour as described above, while the receiving element of the sealing tool preferably only has counter-holding means in the area of the first and/or second fastening surface, but in particular there is no contact with the sealing bead. A secure and reliable seal in both fastening surfaces is ensured in a particularly advantageous manner by the counter-holding means.
  • the receiving element has at least one counter-holding means in the area of the first fastening surface, with an upper surface of the counter-holding means being in comparison to an upper surface of the counter-holding means of the first sealing tool and/or second sealing tool in the area of the second fastening surface is arranged higher by at least 0.05 mm, preferably at least 0.10 mm, in particular by at least 0.15 mm.
  • higher means in particular a greater extension in the vertical direction.
  • the counter-holding means is particularly preferably a ram.
  • the counter-holding means has different heights in the areas of the two attachment surfaces, and in particular in the area of the first attachment surface has a greater height, a particularly good sealing quality is achieved.
  • the person skilled in the art understands that the aforementioned numerical values should apply in particular for the case in which the first flange area and the second flange area are arranged at the same height relative to the central longitudinal axis. If there is a predetermined offset, the numerical values must be adjusted accordingly.
  • the sonotrode of the first and/or second sealing tool has a diameter of between 34 mm and 36 mm, particularly preferably between 34.4 mm and 35.2 mm and in particular of 34.8 mm .
  • the sonotrode of the first and/or second sealing tool has a heat dissipation means, in particular arranged centrally.
  • the heat dissipation means is particularly preferably made at least partially from a ceramic material.
  • a considerable amount of heat is transferred to the portion capsule. On the one hand, this can damage the capsule lid and, on the other hand, adversely affect the beverage raw material.
  • the heat dissipation means has a diameter of at least 25 mm, even more preferably at least 28 mm or at least 30 mm.
  • Another object of the present invention is a system for producing a portion capsule according to the invention, in particular according to a method according to the invention, with a molding station for molding a base element, a filling station for filling a cavity of the base element with at least one beverage raw material and a closing station for closing the base element with a Capsule lid, wherein the closing station is a sealing station according to the invention.
  • FIGS. 1 and 2 show schematic sectional views of a portion capsule and a system for preparing a beverage according to an exemplary first embodiment of the present invention.
  • FIGS. 3 to 5 show schematic detailed views of the portion capsule according to the various exemplary embodiments of the present invention.
  • FIGS. 6 to 15 show various schematic views of sealing tools according to various exemplary embodiments of the present invention.
  • FIG. 16 shows a schematic detailed view of the portion capsule according to a further exemplary embodiment of the present invention in cross section.
  • FIGS. 1 and 2 show a schematic side view of a portion capsule 1 and a sectional view of a system consisting of the portion capsule 1 and part of a beverage production machine 13 for preparing a beverage according to an exemplary first embodiment of the present invention.
  • the portion capsule 1 has, for example, a cup-shaped and truncated cone-shaped base element 2 which has a capsule base 5 on its closed side and a peripheral flange 6 on its open side.
  • a capsule wall 7 extends around a cavity 3 between the capsule bottom 5 and the flange 6 .
  • the flange 6 which is circular and thus circumferential in the circumferential direction, protrudes outwards beyond the capsule wall 7 .
  • the flange 6 is firmly connected to a capsule lid 4 in the form of a lid foil, in particular an aluminum foil, which closes the cavity 3 on the open side of the base element 2 .
  • the flange 6 has a first fastening surface 100 facing the capsule lid 4 and a second fastening surface 200 which preferably extend approximately at right angles to the vertical direction Y.
  • the capsule lid 4 is sealed, welded or glued onto the flange 6 in its edge region in the first and second fastening surfaces 100, 200.
  • the capsule lid 4 is preferably made of an aluminum or plastic material, which can each also include laminates.
  • the cavity 3 is formed, which is filled with beverage raw material, for example roasted coffee granules, instant coffee, chocolate powder, tea blend, milk powder and/or the like (for reasons of clarity, the beverage raw material is not shown) and which is closed by the capsule lid 4.
  • beverage raw material for example roasted coffee granules, instant coffee, chocolate powder, tea blend, milk powder and/or the like (for reasons of clarity, the beverage raw material is not shown) and which is closed by the capsule lid 4.
  • the cup-shaped configuration of the base element 2 is preferably produced by thermoforming, for example deep-drawing using negative pressure, positive pressure and/or a movable stamp.
  • the base element 2 is preferably designed as a deep-drawn aluminum part.
  • the base element 2 it would also be conceivable for the base element 2 to be designed as a plastic part made from polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC) or polyethylene terephthalate (PET).
  • the portion capsule 1 is produced by means of an injection molding process, in particular using the one-component, multi-component or in-mold process.
  • a two-component method is particularly preferred as a multi-component method, in which an aluminum layer, in particular with a layer thickness of 90 ⁇ m, is provided with a layer of PP, in particular with a layer thickness of 30 ⁇ m.
  • the PP layer is very particularly preferably arranged on one or both sides of the aluminum layer, in particular on the inside of the base element 2 and/or the cavity 3 . This advantageously enables a better connection between the flange 6 and the capsule cover 4, since it is PVC-free.
  • the portion capsule 1 is introduced into a brewing unit in a beverage production machine 13 .
  • the brewing unit comprises a first brewing chamber part and a second brewing chamber part, the first or the second brewing chamber part relative to the other brewing chamber part between an approximate position in which the first and second brewing chamber parts form a closed brewing chamber 12 and an open position in which the first and the second brewing chamber part for inserting or ejecting the portion capsule 1 are spaced apart, is movable.
  • the first brewing chamber part is designed as a cup-shaped receiving element 21, which largely receives the portion capsule 1, in particular when the brewing chamber 12 is in the closed position.
  • the second brewing chamber part is designed as a closure element 22 for the receiving element 21 . In the closed position shown in FIG. 2, the flange 6 of the portion capsule 1 is clamped in a sealing manner between an edge region 23 of the receiving element 21 and the closure element 22 .
  • the capsule lid 4 and the capsule base 5 are perforated one after the other or simultaneously.
  • the one or more perforation openings in the capsule base 5 are formed in particular by one or more perforation tips on the receiving element 21 during the closing of the brewing chamber 13, while the perforation openings in the capsule lid 4 are preferably formed by perforation structures in the base of the closure element 22 during the closing of the brewing chamber 12 or only after are generated by the pressure build-up inside the portion capsule 1 during the beverage production process.
  • Extraction liquid is introduced under pressure into the cavity 3 through the one or more perforation openings in the capsule base 5 .
  • the interaction between the extraction liquid and the beverage raw material produces the desired beverage, which leaves the portion capsule 1 through the perforation openings in the capsule lid 4 and is fed into a beverage container.
  • Any particles of the beverage raw material can be filtered out of the beverage and retained in the portion capsule 1 by an optional filter medium.
  • the multiply perforated capsule lid 4 acts as a filter element.
  • FIGS. 3 to 5 show detailed views of the portion capsule 1 illustrated in FIGS. 1 and 2 according to exemplary embodiments of the present invention.
  • the figures show the sectional view of the flange 6 on the right side of Figure 1 and 2 in an enlarged illustration.
  • FIGS. 3 to 5 are illustrated true to scale and with a more correct representation of the angular and longitudinal relationships.
  • the flange 6 shown extends essentially horizontally, i.e. parallel to the radial direction R, from the upper end of the capsule wall 7 to its free outer end. at which the flange 6 terminates with a bead 8.
  • the bead 8 includes, in particular, a flanged end that is rolled up in the direction of the capsule base 5 .
  • the bead 8 protrudes in the vertical direction Y, in particular on both sides of the flange 6, with the flange 6 protruding less than a sealing bead 9 from the flange 6 on the underside and also protruding less or identically on the top than on the underside over the flange 6.
  • the flange 6 Between the bead 8 and the end of the capsule wall 7, the flange 6 has the sealing bead 9, which is designed in the form of an embossing pointing away from the capsule lid 4 in the vertical direction Y and running concentrically around the central longitudinal axis M in the circumferential direction.
  • the sealing bead 9 has an inner flank 10 facing the capsule wall 7 and an outer flank 11 facing the bead 8 .
  • the sealing bead 9 is formed in one piece from the flange 6 and, as can be seen in the figures, has essentially the same thickness as the capsule wall 7 and/or a first flange region 18 between the capsule wall 7 and the inner flank 10 and/or a second flange area 19 between the bead 8 and the outer flank 11 .
  • transition region 14 in the form of the transition plane 15 which is particularly flat (i.e. straight) and parallel to the first and/or second flange region 18 , 19 .
  • the outer edge 1 1 runs to the second flange portion 19 at an angle ß of about 85 degrees.
  • the outer flank 11 has in particular a straight flank section 20 which preferably has a length of between 0.5 mm and 0.9 mm.
  • the second flange area 19 preferably has a length of 0.2 mm to 0.8 mm.
  • the flange 6 has a first flange region 18 between the inner flank 10 and the upper end of the capsule wall 7 .
  • the first flange region 18 is straight and horizontal in radial cross section, at least in sections.
  • the rectilinear area has a length of 0.07 mm to 0.09 mm.
  • the inner flank 10 has a straight contact area 16 in the radial cross section, ie the straight contact area 16 is the length of the straight line between the two transitions in the course of the inner flank 10.
  • the length of the contact area 16 is preferably 0.5 mm to 0.9 mm in the present example.
  • the angle a between the inner flank 10 or the straight contact area 16 and the first flange area 18 is essentially 85 degrees.
  • the angle between the inner and outer flank 10, 11 is therefore preferably 5 to 15 degrees, particularly preferably 8 to 12 degrees and very particularly preferably essentially 10 degrees.
  • the first flange area 18 and the second flange area 19 are here in the vertical direction Y at the same height.
  • the height 17 of the sealing bead 9 corresponds to the total extent of the sealing bead 9 from the underside of the first and second flange area 18, 19 to the underside of the flange 6 in the area of the transition plane 15. This height 17 perpendicular to the first or second flange area 18, 19 is between 0 .9mm and 1.0mm.
  • the material thickness of the aluminum in the area of the flange 6 is preferably between 0.1 mm and 0.13 mm, in particular essentially 0.11 mm or 0.12 mm.
  • the edge region 23 includes a sealing contour for sealing engagement with the sealing bead 9.
  • the sealing contour has a circumferential depression and a sealing nose formed adjacent to the depression and also circumferential in the circumferential direction.
  • the indentation is arranged outside of the sealing lug, so that an outer sealing lug flank of the sealing lug forms an inner wall of the indentation.
  • the sealing lug engages in the first flange area 18, while the sealing bead 9 engages in the recess.
  • a contact 16 is formed between the sealing nose flank and the inner flank 10 in a radial cross section.
  • This contact 16 is preferably circumferential in the circumferential direction and thus forms the actual seal between the flange 6 and the receiving element 21 , so that little or no extraction liquid can flow past the beverage raw material to the outlet of the brewing chamber 12 .
  • the apex of the sealing tab optionally touches the underside of the first Flange area 18, while the underside of the transition plane 15 optionally touches the bottom of the recess.
  • the design and dimensioning of the sealing bead 9 described above means that the sealing bead 9 is not significantly deformed when the brewing chamber 12 is closed and/or when the beverage is brewed.
  • the sealing is mainly effected by the particular peripheral contact 16, which is subjected to a relatively large amount of force due to the rigidity of the sealing bead 9.
  • the sealing bead 9 is designed in such a way that, when the brewing chamber 12 is closed and/or the portion capsule 1 is brewed, it only expands by a maximum of 30%, preferably by a maximum of 20%, particularly preferably by a maximum of 10% and very particularly preferably by a maximum of 5% % of its height 17 perpendicular to the first and/or second flange area 18, 19 is deformed.
  • the sealing bead 9 is thus designed in such a way that when a force of up to 100 N is applied perpendicularly to the first and/or second flange region 18, 19 on the sealing bead 9, it is only reduced by a maximum of 30%, preferably by a maximum of 20%, particularly preferably by a maximum of 10% and very particularly preferably by a maximum of 5% of its height 17 perpendicular to the first and/or second flange area 18, 19. This is the only way to provide sufficient force for the contact 16.
  • the sealing bead 9 when closing the brewing chamber 12 and/or brewing the portion capsule 1 in its height 17 by a maximum of 0.2 mm, preferably by a maximum of 0.15 mm, particularly preferably by a maximum of 0.1 mm and very particularly is preferably changed by a maximum of 0.05 mm in the vertical direction Y.
  • the sealing bead 9 is only shifted in the radial direction R and not in the vertical direction Y.
  • the sealing bead 9 is also designed to be so stiff that there is also no excessive lateral displacement or deformation in the radial direction R. It is provided that the sealing bead 9 is designed in such a way that when the brewing chamber 12 is closed, it is preferably only deformed or displaced parallel to the first and/or second flange area 18, 19 to such an extent that its radius is related to a central central longitudinal axis M of the Portion capsule 1 is only displaced by a maximum of 5% parallel to the first and/or second flange area 18, 19, so that the portion capsule 1 can be easily removed from the brewing chamber 12 after brewing and the sealing lug does not jam with the laterally tilting sealing bead 9.
  • the tip of the sealing bead 9, i.e. the transition area 14 of the sealing bead 9, moves by a maximum of 0.2 mm, preferably by a maximum of 0.15 mm, particularly preferably by a maximum of 0.1 mm and very particularly preferably by a maximum of 0.05 mm in the radial direction R or deformed.
  • FIG. 4 shows a detailed view of the portion capsule 1 illustrated in FIGS. 1 and 2 according to an exemplary further embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows the sectional representation of the sealing bead 9 (in the same orientation as in FIG. 3, ie the capsule wall 7 on the left and the bead 8 on the right) in an enlarged illustration.
  • the transition area 14 is designed as a curved transition area and not as a straight, flattened transition plane 15 .
  • the linear contact area 20 has a length of 0.5 mm to 0.6 mm, in particular 0.53 mm, on the outer flank 11.
  • the linear contact area 16 has a length of 0.4 mm to 0.55 mm, in particular 0.473 mm, on the inner outer flank 10 .
  • the angle between the inner and outer flank 10, 11 is preferably 5 to 15 degrees, particularly preferably 8 to 12 degrees and very particularly preferably essentially 10 degrees.
  • FIG. 5 shows a detailed view of the portion capsule 1 illustrated in FIGS. 1 and 2 according to an exemplary further embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows the sectional view of the sealing bead 9 (in the same orientation as in FIGS. 3 and 4, ie the capsule wall 7 on the left and the bead 8 on the right) in an enlarged illustration.
  • the radius in the transition between the capsule wall 7 and the first flange area 18 is between 0.49 mm and 0.51 mm, in particular 0.50 mm.
  • the first flange area 18 comprises a first fastening surface 100, in which the capsule lid 4 is connected to the flange 6, in particular is sealed to it.
  • the second flange area 19 also includes a second fastening surface 200, in which the capsule lid 4 is connected to the flange 6, in particular is sealed to it.
  • the capsule lid 4 is consequently connected to the flange 6 in at least two fastening surfaces 100, 200 according to the invention.
  • These fastening surfaces 100, 200 are preferably disparate, i.e. different from one another, in particular without an intersection, and are arranged in the first and second flange areas 18, 19, i.e. in flange areas on both sides of the sealing bead 9.
  • the first and second fastening surfaces 100, 200 are preferably designed essentially in the shape of a circular ring. According to the exemplary embodiment shown here, the circular rings essentially have the same diameter.
  • the fastening surfaces 100, 200 corresponding to the flange areas 18, 19 are arranged horizontally and essentially at one height.
  • the first flange area 18 and the second flange area 19 are at different heights. This is possible, among other things, for production reasons.
  • the first flange area 18 is between 0.020 mm and 0.030 mm, in particular by up to 0.025 mm lower, i.e. arranged at a smaller distance from the capsule base 5, than the second flange area 19.
  • the capsule lid 4 is connected to the flange 6 both via the first fastening surface 100 and the second fastening surface 200 .
  • the radius at the transitions between the first flange portion 18 and the inner edge 10 and the second flange portion 19 and the outer edge 1 1 is between 0.10 mm and 0.12 mm, in particular 0.1 1 mm, whereas the radius at the Transitions between the inner flank 10 and the transitional region 14, which is also flat here, and the outer flank 11 are preferably between 0.20 mm and 0.22 mm, in particular 0.21 mm.
  • the radii described above are each measured on the side facing away from the capsule cover 4, as shown in the figure. The difference to the associated radii on the side facing the capsule lid 4 is, as will be understood by those skilled in the art, in the material thickness at this point, ie here in particular 0.11 mm or 0.12 mm.
  • the transition between the second flange area 19 and the bead 8 is preferably between 0.19 mm and 0.21 mm, in particular 0.20 mm.
  • the height 17 of the sealing bead 9 is between 0.90 mm and 0.98 mm, in particular 0.90 mm, in the area of the first flange area and between 1.00 mm and 0.90 mm, in particular 0 .90mm.
  • the bead 8 has in particular a vertical extent of between 1.20 mm and 1.40 mm, in particular 1.30 mm.
  • the transition plane 15 has a radial extension of preferably between 0.10 mm and 0.14 mm, in particular 0.12 mm.
  • FIG. 6 shows a sealing tool, in particular a first sealing tool 24, according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a sealing tool is used to seal the capsule lid 4 to the flange 6 of the portion capsule 1 .
  • the sealing tool 24 includes, among other things, a sonotrode 28 that generates heat in a targeted manner and thus locally heats the material of the capsule cover 4 and the flange 6 and causes a material connection between the two. This creates a fluid-tight connection between the base element 2 and the capsule cover 4 .
  • the sealing tool 24 comprises a receiving element 26, which receives the base element 2 and on the underside of the flange 6 applies a counterforce to the through the force exerted by the sonotrode 28, so that there is no deformation of the flange and thus a defective portion capsule 1 and/or an incomplete sealing of the capsule lid 4.
  • the sealing tool 24 is explained in more detail in connection with the following figures.
  • the sealing process takes place in two stages, with the capsule lid 4 being connected to the flange 6 only in the second flange area 19 along the second fastening surface 200 in a first partial step, and with the capsule lid 4 being connected in a second partial step both in is connected to the flange 6 in the first flange area along the first attachment surface 100 and in the second flange area 19 along the second attachment surface 200 .
  • the first sub-step corresponds in particular to pre-sealing, i.e. a sealing process that is carried out with at least one parameter that is reduced in terms of absolute value in comparison to the second sub-step, in particular sealing temperature, sealing time and/or sealing force.
  • both sub-steps are carried out with the same sealing tool 24 . It is possible, for example, to choose not to make any changes between the partial steps, ie to work with the same elements but with different parameters and/or to exchange the sonotrode 28 and/or the receiving element 26 .
  • the two sub-steps are performed in different sealing tools, here a first sealing tool 24 and a second sealing tool 25 .
  • the outer diameter of the sonotrode 28 of the first sealing tool 24 is preferably between 34.0 mm and 35.0 mm, in particular 34.5 mm.
  • FIG. 7 shows a schematic detailed drawing of the first sealing tool 24 in the area relevant here.
  • the first sealing tool 24 differs in that the counterholding means 27 has two protruding areas, which lie with upper surfaces below the first flange area 18 and the second flange area 19, respectively.
  • the counter-holding means 27 can be provided in one piece or in several pieces.
  • the counter-holding means 27 here comprises two plungers.
  • the inner tappet ie the tappet assigned to the first flange area 18 and the first fastening surface 100
  • the inner tappet is between 0.05 mm and 0.25 mm, preferably between 0.10 mm and 0.20 mm and in particular by 0.15 mm higher than the outer plunger associated with the second flange area 19 and the second fastening surface 200 .
  • Both plungers have upper surfaces which are in contact with the first flange portion 18 and the second flange portion 19 and thus define the first and second mounting surfaces 100,200.
  • the counter-holding means 27 can be variable in height or fixed.
  • the first sealing tool 24 has an optional heat dissipation means 29 in the middle of the sonotrode 28 .
  • this is a ceramic insert whose diameter is selected in such a way that it covers the capsule lid 4 in the area of the interior of the portion capsule 1 , ie above the cavity 3 .
  • the heat dissipation means 29 ensures that the increased heat that occurs as a result of the two different sealing processes does not adversely affect the beverage raw material and/or the capsule lid 4 in this area.
  • the internal plunger for the receiving element 26 of the first sealing tool 24 is optional.
  • FIG. 8 now shows a second sealing tool 25, which brings about the main sealing process (also referred to as post-sealing).
  • the second sealing tool 25 essentially corresponds to the first sealing tool 24, so that reference is made to the explanations with regard to FIGS. This applies to both Figure 8 and Figure 9.
  • the sonotrode 28 of the second sealing tool 25 preferably has a larger diameter than the sonotrode 28 of the first sealing tool 24, particularly preferably between 34.3 mm and 35.2 mm and in particular 34.8 mm.
  • the sealing process of the second sub-step is now carried out with at least one parameter that is higher in terms of amount, with a combination of a sealing temperature of preferably between 200 °C and 220 °C, in particular 210 °C, a sealing time of preferably between 420 ms and 480 ms being particularly successful ms, in particular 450 ms, and a sealing pressure of preferably between 700 N and 1100 N, in particular 900 N, which in the preferred embodiment of the sonotrode 28 of the second sealing tool 25 corresponds to a sealing pressure of about 6 bar.
  • the capsule lid is fastened firmly and in particular in a fluid and pressure-tight manner to the flange 6, both along the first fastening surface 100 and the second fastening surface 200.
  • FIG. 10 shows a perspective sectional view of the first and/or second sealing tool 24, 25.
  • the counter-holding means 27 only provides a counter-force in the area of the first and second flange area 18 , 19 .
  • the receiving element 26 is clearly spaced from the base element 2.
  • the structure of the sonotrode 28 can be seen in FIG. 10, in particular with regard to the heat dissipation means 29, according to the embodiment shown here.
  • FIG. 11 shows a schematic detailed view of a cross section of the sealing tool 24, 25 according to an exemplary embodiment of the present invention, similar to the illustrations in FIGS. In this regard, reference is made to the previous statements.
  • grooves, four in the present case can be seen in the capsule wall 7 of the portion capsule 1 .
  • FIGS. 12 and 13 show technical drawings of the receiving element 26 and the sonotrode 28 of the first sealing tool 24 according to the previously explained exemplary embodiment of the present invention.
  • the outer diameter of the receiving element 26 is preferably substantially 35 mm and the height is preferably 36 mm.
  • the sonotrode 28 in turn has an outer diameter of in particular 34.5 mm, with the heat dissipation means 29 in the sonotrode 28 having an outer diameter of 29.7 mm.
  • Figures 14 and 15 show technical drawings of the receiving element 26 and the sonotrode 28 of the second sealing tool 25 according to the exemplary embodiment of the present invention explained above, as well as a detailed drawing of the counter-holding means 27 inner plunger associated with the first flange area 18 is 0.15 mm higher than the outer plunger.
  • FIG. 16 shows a schematic detailed view of the portion capsule 1 according to a further exemplary embodiment of the present invention in cross section.
  • the embodiment shown in FIG. 16 essentially corresponds to the embodiments explained in connection with FIGS. 3 to 5 and in particular to the embodiment shown in FIG. 5, so that reference is made to the relevant statements.
  • FIG. 16 differs from FIG. 5 in particular by the dimensions and/or the associated tolerances. From left to right according to the figure, the following dimensions can be found in accordance with the embodiment shown.
  • the transition from the capsule wall 7 to the first flange area 18 has a radius of preferably 0.30 mm to 0.50 mm on the side of the capsule lid 4 .
  • the transition between the first flange area 18 and the inner flank 10 has, in particular on the side facing away from the capsule cover 4, a radius of preferably 0.11 mm to 0.36 mm.
  • the sealing bead 9 preferably has a height of 0.82 mm to 0.90 between the transition region 14, which is also a transition plane 15 here, ie has a flat extension at least in sections, in particular 0.12 mm long, and the first flange region 18 mm up.
  • the transition from the inner flank 10 to the transition plane 15 preferably has a radius of 0.23 mm to 0.33 mm, in particular on the side facing away from the capsule cover 4 .
  • An angle a of 5° is preferably provided between an imaginary tip of the sealing bead 9 and a perpendicular. This corresponds to an angle between a horizontal section of the first flange area 18 and the inner flank 10 of 85°.
  • the sealing bead 9 is particularly preferably constructed symmetrically here as well.
  • the virtual interior angle in an imaginary extension of the tip of the sealing bead 9 is 10°.
  • the transition from the transition plane 15 to the outer flank 11, in particular on the side facing away from the capsule cover 4 preferably has a radius of 0.23 mm to 0.33 mm.
  • the angle between the straight section of the outer flank 11 and a horizontal section of the second flange area 19 is preferably 85°.
  • the transition between the outer flank 11 and the second flange area 19 has, in particular on the side facing away from the capsule cover 4, a radius of preferably 0.11 mm to 0.36 mm.
  • the sealing bead 9 preferably has a height of 0.90 mm to 1.00 mm between the transition plane 15 and the second flange area 19 .
  • the first flange area 18 and the second flange area 19 are preferably on a horizontal plane, but due to tolerances there can also be a slight horizontal offset of a maximum of 0.18 mm here, i.e. therefore in particular something more than one material thickness .
  • the transition between the second flange area 19 and the bead 8 preferably has a radius of 0.20 mm to 0.45 mm, the bead 8 according to the illustrated embodiment having a radial extension of about 1 mm and a vertical extension, ie an overall height , preferably from 1.25 mm to 1.45 mm, in particular 1.35 mm.

Landscapes

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  • Apparatus For Making Beverages (AREA)

Abstract

The invention relates to a single serve capsule for preparing a beverage in a brewing chamber of a beverage preparation machine, wherein the single serve capsule has a base element having a hollow space for receiving a beverage raw material, and a capsule cover that closes the hollow space, wherein the base element comprises a capsule bottom, a peripheral flange and a capsule wall that extends between the capsule bottom and the peripheral flange, wherein the flange has a sealing element which is integral with the flange and is in the form of a sealing bead oriented away from the capsule cover, wherein the sealing bead comprises an inner flank and an outer flank, wherein the flange has a first flange region between the capsule wall and the inner flank and a second flange region between the outer free end of the flange and the outer flank, and wherein the capsule cover is fastened along a first peripheral fastening face in the first flange region and along a second peripheral fastening face in the second flange region.

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Titel title
Portionskapsel zur Zubereitung eines Getränks in einer Getränkeherstellungsmaschine und Verfahren zur Herstellung einer Portionskapsel Portion capsule for preparing a beverage in a beverage making machine and method for producing a portion capsule
Stand der Technik State of the art
Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Portionskapsel zur Zubereitung eines Getränks in einer Brühkammer einer Getränkeherstellungsmaschine, wobei die Portionskapsel ein Basiselement mit einem Hohlraum zum Aufnehmen eines Getränkerohmaterials und einen den Hohlraum verschließenden Kapseldeckel aufweist, wobei das Basiselement einen Kapselboden, einen umlaufenden Flansch und eine sich zwischen dem Kapselboden und dem umlaufenden Flansch erstreckende Kapselwandung umfasst, wobei der Flansch ein einstückig mit dem Flansch ausgebildetes Dichtelement in Form einer vom Kapseldeckel weg weisenden Dichtsicke aufweist, wobei die Dichtsicke eine innere Flanke und eine äußere Flanke umfasst, wobei der Flansch zwischen der Kapselwandung und der inneren Flanke einen ersten Flanschbereich und zwischen dem äußeren freien Ende des Flansches und der äußeren Flanke einen zweiten Flanschbereich aufweist. The present invention is based on a portion capsule for preparing a beverage in a brewing chamber of a beverage making machine, the portion capsule having a base element with a cavity for receiving a beverage raw material and a capsule lid closing the cavity, the base element having a capsule base, a peripheral flange and a between the capsule base and the peripheral flange, the flange having a sealing element formed in one piece with the flange in the form of a sealing bead pointing away from the capsule lid, the sealing bead comprising an inner flank and an outer flank, the flange between the capsule wall and the inner flank has a first flange area and between the outer free end of the flange and the outer flank a second flange area.
Solche Portionskapseln sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise offenbart die Druckschrift WO 2016 / 186 488 A1 eine solche gattungsgemäße Portionskapsel. Diese Portionskapsel ist dazu vorgesehen, in eine Brühkammer eingelegt zu werden, in welcher der Kapselboden perforiert wird, um Brühflüssigkeit in Form heißen Wassers unter Druck in den Hohlraum einzuleiten. Hierdurch erhöht sich der Druck innerhalb der Portionskapsel, wodurch der Kapseldeckel gegen eine Relief- oder Pyramidenplatte in der Brühkammer gedrückt wird und bei Erreichen eines vorbestimmten Druckes an den Kontaktstellen perforiert wird bzw. aufbricht.Such portion capsules are known from the prior art. For example, publication WO 2016/186 488 A1 discloses such a generic portion capsule. This portion capsule is intended to be placed in a brewing chamber in which the capsule base is perforated in order to introduce brewing liquid in the form of hot water under pressure into the cavity. As a result, the pressure inside the portion capsule increases, as a result of which the capsule lid is pressed against a relief or pyramid plate in the brewing chamber and is perforated or ruptured at the contact points when a predetermined pressure is reached.
Das durch Wechselwirkung zwischen dem eingeleiteten Wasser und dem Getränkerohmaterial, insbesondere gerösteter und gemahlener Kaffee, entstandene Getränk verlässt durch diese Perforationsstellen in dem Kapseldeckel die Portionskapsel. Mit anderen Worten werden diese Portionskapseln durch den Kapselboden in Richtung des Kapseldeckels von Wasser bzw. Getränk durchflossen. Diese gattungsgemäße Portionskapsel ist daher von einer anderen Art von Portionskapseln grundsätzlich zu unterscheiden, bei der der Durchfluss in der entgegengesetzten Richtung erfolgt, d.h. das Wasser wird durch den Kapseldeckel in die Portionskapsel eingebracht und das Getränke verlässt die Portionskapsel durch den Kapselboden. The beverage produced by the interaction between the introduced water and the beverage raw material, in particular roasted and ground coffee, leaves the portion capsule through these perforation points in the capsule lid. In other words, water or beverage flows through these portion capsules through the capsule base in the direction of the capsule lid. This generic portion capsule is therefore fundamentally different from another type of portion capsules, in which the flow in the opposite Direction takes place, ie the water is introduced through the capsule lid into the portion capsule and the beverage leaves the portion capsule through the capsule base.
Alle Portionskapseln haben gemein, dass eine hinreichende Abdichtung zwischen der Brühkammer und der Portionskapsel im Bereich des Flansches notwendig ist, damit das Wasser innerhalb der Brühkammer durch das Getränkerohmaterial zur Bildung des Getränks fließt und nicht außerhalb der Portionskapsel, also zwischen einer Wandung der Brühkammer und der Außenseite der Kapselwandung, am Getränkerohmaterial vorbeifließt. All portion capsules have in common that an adequate seal between the brewing chamber and the portion capsule in the area of the flange is necessary so that the water flows inside the brewing chamber through the beverage raw material to form the beverage and not outside the portion capsule, i.e. between a wall of the brewing chamber and the Outside of the capsule wall, past which the beverage raw material flows.
Dafür weisen diese Arten von Portionskapseln im Bereich ihres Flansches ein Dichtelement auf, welches in der Brühkammer gegen ein Brühkammerelement abdichtet. Hierbei ist es wünschenswert, dass das Dichtelement aus dem gleichen Material wie der Kapselkörper (auch als Basiselement bezeichnet) besteht, um die Fertigungskosten für die Portionskapsel gering zu halten und die Entsorgung bzw. Wiederverwertung bereits verwendeter Portionskapseln zu begünstigen. For this purpose, these types of portion capsules have a sealing element in the area of their flange, which seals against a brewing chamber element in the brewing chamber. It is desirable here for the sealing element to consist of the same material as the capsule body (also referred to as the base element) in order to keep the production costs for the portion capsule low and to promote the disposal or recycling of portion capsules that have already been used.
Portionskapseln mit derartigen Dichtelementen werden beispielsweise in den Druckschriften WO 2016 / 186 488 A1 und WO 2016 / 041 596 A1 offenbart. Die dort offenbarten Portionskapseln weisen in ihrem Flansch eine eingeprägte Dichtsicke auf. Die Dichtwirkung soll zwischen der Dichtsicke und dem Brühkammerelement durch eine einfache Deformation der Dichtsicke erzielt werden. Eine weitere Portionskapsel mit einem umlaufenden Dichtelement kennt der Fachmann aus der Druckschrift EP 2 872 421 A1 . Portion capsules with such sealing elements are disclosed, for example, in the publications WO 2016/186 488 A1 and WO 2016/041 596 A1. The portion capsules disclosed there have an embossed sealing bead in their flange. The sealing effect is to be achieved between the sealing bead and the brewing chamber element by a simple deformation of the sealing bead. A person skilled in the art is familiar with another portion capsule with a circumferential sealing element from publication EP 2 872 421 A1.
Die vorgenannten Portionskapseln haben allesamt gemein, dass die Dichtwirkung ihrer Dichtelemente jeweils auf einer starken Deformation ihrer selbst basieren. Hierfür werden innere Flanken mit einem möglichst flachen Winkel verwendet, damit das Brühkammerelement beim Schließen der Brühkammer auf die Flanke einwirken kann und somit zu einer leichten Deformation des Dichtelements führt. The aforementioned portion capsules all have in common that the sealing effect of their sealing elements is based on a strong deformation of themselves. For this purpose, inner flanks are used with an angle that is as flat as possible, so that the brewing chamber element can act on the flank when the brewing chamber is closed and thus lead to a slight deformation of the sealing element.
Nachteilig an einer Dichtlösung, die auf einer Deformation des Dichtelements basiert ist, dass hierdurch deutlich erhöhte Kräfte zum Schließen der Brühkammer notwendig sind. Der Bedienkomfort und die Langlebigkeit der Getränkezubereitungsmaschine werden somit erheblich erhöht. Zudem sind die aus dem Stand der Technik bekannten Dichtelemente asymmetrisch ausgebildet. Bei einer Deformation kippen diese Dichtelemente daher seitlich weg. Hierdurch wird zwar eine erhöhte Dichtwirkung erzielt, jedoch besteht durch das seitliche Verkippen der Dichtelemente regelmäßig das Problem, dass das Brühkammerelement vom Dichtelement derart eingeklemmt wird, dass sich die Portionskapsel nach dem Brühvorgang nicht mehr ohne erhöhten Kraftaufwand vom Brühkammerelement trennen lässt. Das Auswerfen der verwendeten Portionskapsel aus der Brühkammer wird somit erheblich erschwert und beeinträchtigt maßgeblich den Bedienkomfort. A disadvantage of a sealing solution that is based on a deformation of the sealing element is that significantly increased forces are required to close the brewing chamber as a result. The ease of use and the longevity of the beverage preparation machine are thus significantly increased. In addition, the sealing elements known from the prior art are designed asymmetrically. In the event of a deformation, these sealing elements therefore tilt sideways. This will Although an increased sealing effect is achieved, the lateral tilting of the sealing elements regularly causes the problem that the brewing chamber element is pinched by the sealing element in such a way that the portion capsule can no longer be separated from the brewing chamber element after the brewing process without increased effort. The ejection of the portion capsule used from the brewing chamber is thus made considerably more difficult and significantly impairs the ease of use.
Eine Alternative wären separate Dichtelemente aus einem Dichtmaterial, wie sie aus den Druckschriften EP 1 654 966 A1 und EP 1 839 543 A1 bekannt sind. Solche Dichtelemente haben aber den oben bereits genannten Nachteil, dass aufgrund der Verwendung separater Materialien einerseits die Fertigungskosten für die Portionskapseln deutlich höher sind und andererseits die Entsorgung bzw. Wiederverwertung bereits verwendeter Portionskapseln schwieriger ist, weil die unterschiedlichen Materialien voneinander getrennt werden müssen. An alternative would be separate sealing elements made of a sealing material, as are known from the publications EP 1 654 966 A1 and EP 1 839 543 A1. However, such sealing elements have the above-mentioned disadvantage that, on the one hand, the production costs for the portion capsules are significantly higher due to the use of separate materials and, on the other hand, the disposal or recycling of portion capsules that have already been used is more difficult because the different materials have to be separated from one another.
Ein weiteres Problem bei den bekannten Portionskapseln besteht in der Befestigung des Kapseldeckels an den Flansch. Derartige Kapseldeckel bestehen in der Regel zumindest teilweise aus Aluminium und werden üblicherweise entlang einer umlaufenden Siegelfläche an den Flansch angesiegelt. Dies ist insbesondere bei Portionskapseln mit einem durchgehenden Flansch, bei denen der Kapseldeckel vollflächig oder zumindest problemlos mit einer ausreichend großen Siegelfläche befestigt werden kann, unproblematisch. Another problem with the known portion capsules is the attachment of the capsule lid to the flange. Capsule lids of this type are generally made at least partially of aluminum and are usually sealed to the flange along a circumferential sealing surface. This is not a problem particularly in the case of portion capsules with a continuous flange, in which case the capsule lid can be attached over the entire surface or at least without any problems using a sufficiently large sealing surface.
Anders stellt sich dies bei Portionskapseln dar, die, wie zuvor beschrieben, eine einstückig mit dem Flansch ausgebildete Dichtsicke aufweisen. In diesem Fall ist die für die Siegelung zur Verfügung stehende ebene Fläche des Flansches begrenzt und es ist schwierig, eine zuverlässige Abdichtung zu erzielen. Wenn die Siegelung des Kapseldeckels auch nur einige wenige Fehlstellen aufweist, kann Flüssigkeit durch den Kapseldeckel entweichen. The situation is different in the case of portion capsules which, as described above, have a sealing bead formed in one piece with the flange. In this case, the flat surface of the flange available for sealing is limited and it is difficult to achieve reliable sealing. If the capsule lid seal has even a few flaws, liquid can leak through the capsule lid.
Ferner kann bei einer Ansiegelung des Deckels an einem radial außerhalb der Dichtsicke liegenden Bereich des Flansches, wie beispielsweise bei der zuvor erwähnten WO 2016 / 041 596 A1 , Flüssigkeit in den Hohlraum der Dichtsicke strömen und dort als Totvolumen verbleiben. Diese Flüssigkeitsmenge fehlt zum einen dem erwünschten Gesamtvolumen des Getränks und zum anderen kann die Flüssigkeit auch nach dem Brühvorgang aus der Dichtsicke austreten und somit unerwünschtes Tropfen der Portionskapsel verursachen. Offenbarung der Erfindung Furthermore, when the cover is sealed to a region of the flange radially outside the sealing bead, as for example in the previously mentioned WO 2016/041 596 A1, liquid can flow into the cavity of the sealing bead and remain there as a dead volume. On the one hand, this amount of liquid does not correspond to the desired total volume of the beverage and, on the other hand, the liquid can escape from the sealing bead after the brewing process and thus cause undesired dripping of the portion capsule. Disclosure of Invention
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Portionskapsel eingangs genannter Art zur Verfügung zu stellen, welche die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik skizzierten Probleme nicht aufweist. Insbesondere soll eine Portionskapsel bereitgestellt werden, die eine sichere Befestigung des Kapseldeckels auch dann gewährleistet, wenn die Portionskapsel eine Dichtsicke aufweist. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Portionskapsel zur Verfügung gestellt werden sowie eine Anlage zur Herstellung einer solchen Portionskapsel. It is an object of the present invention to provide a portion capsule of the type mentioned at the outset which does not have the problems outlined in connection with the prior art. In particular, a portion capsule is to be provided which also ensures that the capsule lid is securely fastened when the portion capsule has a sealing bead. Furthermore, a method for producing such a portion capsule is to be made available, as well as a plant for producing such a portion capsule.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird gelöst mit einer Portionskapsel zur Zubereitung eines Getränks in einer Brühkammer einer Getränkeherstellungsmaschine, wobei die Portionskapsel ein Basiselement mit einem Hohlraum zum Aufnehmen eines Getränkerohmaterials und einen den Hohlraum verschließenden Kapseldeckel aufweist, wobei das Basiselement einen Kapselboden, einen umlaufenden Flansch und eine sich zwischen dem Kapselboden und dem umlaufenden Flansch erstreckende Kapselwandung umfasst, wobei der Flansch ein einstückig mit dem Flansch ausgebildetes Dichtelement in Form einer vom Kapseldeckel weg weisenden Dichtsicke aufweist, wobei die Dichtsicke eine innere Flanke und eine äußere Flanke umfasst, wobei der Flansch zwischen der Kapselwandung und der inneren Flanke einen ersten Flanschbereich und zwischen dem äußeren freien Ende des Flansches und der äußeren Flanke einen zweiten Flanschbereich aufweist, wobei der Kapseldeckel entlang einer ersten umlaufenden Befestigungsfläche in dem ersten Flanschbereich und entlang einer zweiten umlaufenden Befestigungsfläche in dem zweiten Flanschbereich befestigt ist. Vorzugsweise ist die erste und/oder die zweite Befestigungsfläche eine flache Ebene. Besonders bevorzugt ist die erste und/oder die zweite Befestigungsfläche kreisringförmig ausgebildet, wobei die erste Befestigungsfläche und die zweite Befestigungsfläche insbesondere im Wesentlichen die gleiche radiale Erstreckung aufweisen. The object of the present invention is achieved with a portion capsule for preparing a beverage in a brewing chamber of a beverage making machine, the portion capsule having a base element with a cavity for receiving a beverage raw material and a capsule lid closing the cavity, the base element having a capsule base, a peripheral flange and a capsule wall extending between the capsule base and the peripheral flange, the flange having a sealing element formed in one piece with the flange in the form of a sealing bead pointing away from the capsule lid, the sealing bead comprising an inner flank and an outer flank, the flange between the Capsule wall and the inner flank has a first flange area and between the outer free end of the flange and the outer flank a second flange area, wherein the capsule lid along a first circumferential fastening surface in d em first flange area and is attached along a second circumferential attachment surface in the second flange area. Preferably, the first and/or second mounting surface is a flat plane. Particularly preferably, the first and/or the second fastening surface is designed in the shape of a circular ring, with the first fastening surface and the second fastening surface in particular having essentially the same radial extension.
Die erfindungsgemäße Portionskapsel hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass durch die Befestigung des Kapseldeckels in wenigstens zwei voneinander disparaten Bereichen eine druckbeständige und sichere Befestigung des Kapseldeckels erfolgt. Insbesondere kann vorteilhafterweise auch keine Flüssigkeit in den durch die Dichtsicke gebildeten Hohlraum gelangen. Es war für den Fachmann überraschend und nicht zu erwarten, dass eine sichere Befestigung auch an zwei verschiedenen und jeweils für sich betrachtet kleinen Flächen möglich ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar. Diese vorteilhaften Ausgestaltungen und Weiterbildungen beziehen sich auch auf die weiteren erfindungsgemäßen Gegenstände und umgekehrt. The portion capsule according to the invention has the advantage over the prior art that by fastening the capsule lid in at least two mutually disparate areas, the capsule lid is secured in a pressure-resistant and secure manner. In particular, advantageously, no liquid can get into the cavity formed by the sealing bead. It was surprising for the person skilled in the art and not to be expected that a secure attachment is also possible on two different and individually small surfaces. Advantageous configurations and developments of the invention can be found in the dependent claims and in the following description with reference to the drawings. These advantageous refinements and developments also relate to the other objects according to the invention and vice versa.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Basiselement einstückig aus Aluminium gefertigt ist. Der Fachmann versteht, dass das Dichtelement, welches erfindungsgemäß einstückig mit dem Flansch vorgesehen ist, in diesem Fall ebenfalls aus Aluminium gefertigt ist. Aluminium soll im Rahmen dieser Erfindung auch Aluminiumlaminate und andere Materialien, die wenigstens Aluminium enthalten, umfassen. Insbesondere sollen auch Materialien umfasst sein, die zusätzlich noch Lackierungen und/oder Beschichtungen aufweisen, wobei diese beispielsweise auch Kunststoffmaterialien umfassen können. Aluminium ist für die erfindungsgemäße Portionskapsel das bevorzugte Material, alternativ kann das Basiselement jedoch auch aus einem Kunststoffmaterial und/oder einem biologisch abbaubaren Material gefertigt sein. Entscheidend ist, dass das Dichtelement als Dichtsicke einstückig mit dem Flansch ausgebildet ist und dass eine sichere Befestigung des Kapseldeckels an dem ersten Flanschbereich und dem zweiten Flanschbereich möglich ist. Vorzugsweise wird das Basiselement durch Kalt- oder Warmverformung, insbesondere Tiefziehen hergestellt, bei welchem die Dichtsicke integral in den Flansch eingeprägt wird. Die Portionskapsel ist bevorzugt kegelstumpfförmig oder zylinderförmig ausgeführt. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the base element is made in one piece from aluminum. The person skilled in the art understands that the sealing element, which according to the invention is provided in one piece with the flange, is also made of aluminum in this case. In the context of this invention, aluminum is also intended to include aluminum laminates and other materials which contain at least aluminum. In particular, it should also include materials that also have paint finishes and/or coatings, which can also include plastic materials, for example. Aluminum is the preferred material for the portion capsule according to the invention, but alternatively the base element can also be made of a plastic material and/or a biodegradable material. What is decisive is that the sealing element is designed as a sealing bead in one piece with the flange and that the capsule cover can be securely fastened to the first flange area and the second flange area. The base element is preferably produced by cold or hot forming, in particular deep drawing, in which the sealing bead is integrally stamped into the flange. The portion capsule is preferably designed in the shape of a truncated cone or cylinder.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Kapseldeckel eine Aluminiumfolie aufweist. Auch hier soll unter einer Aluminiumfolie auch eine Aluminiumlaminatsfolie verstanden sein und/oder eine Aluminiumfolie mit einer ein- oder zweiseitigen Beschichtung und/oder Lackierung. Der Kapseldeckel kann ein- oder mehrlagig vorgesehen sein und insbesondere auch einen Schichtaufbau umfassen. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the capsule lid has an aluminum foil. Here, too, an aluminum foil should also be understood to mean an aluminum laminate foil and/or an aluminum foil with a one- or two-sided coating and/or lacquer finish. The capsule lid can be provided in one or more layers and in particular can also comprise a layered structure.
Vorzugsweise umfasst das in dem durch das Basiselement gebildeten und durch den Kapseldeckel, insbesondere luftdicht, abgeschlossenen Hohlraum vorgesehene Getränkerohmaterial Kaffeeröstgranulat, Instantkaffee, Schokoladenpulver, Teeverschnitt, Milchpulver und/oder dergleichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das äußere freie Ende des Flansches derart aufgerollt, insbesondere gebördelt, ist, dass es einen umlaufenden Wulst bildet, wobei der Wulst vorzugsweise eine vertikale Erstreckung relativ zu dem Flansch größer Null aufweist, besonders bevorzugt auf beiden Seiten des Flansches, wobei ganz besonders bevorzugt die vertikale Erstreckung des Wulstes auf der von dem Kapseldeckel abgewandten Seite des Flansches geringer ist als die vertikale Erstreckung der Dichtsicke und/oder wobei die vertikale Erstreckung des Wulstes auf der von dem Kapseldeckel zugewandten Seite des Flansches geringer ist als auf der dem Kapseldeckel abgewandten Seite des Flansches. Mit anderen Worten ist bevorzugt vorgesehen, dass der Wulst kleiner ist als die Dichtsicke, besonders bevorzugt auf beiden Seiten des Flansches. Ganz besonders bevorzugt ist der Wulst im Wesentlichen und insbesondere mit Hinblick auf seine vertikale Erstreckung symmetrisch zu dem Flansch ausgebildet. Alternativ ist es auch möglich, dass die vertikale Erstreckung des Wulstes auf der von dem Kapseldeckel abgewandten Seite des Flansches größer ist als die vertikale Erstreckung der Dichtsicke und/oder wobei die vertikale Erstreckung des Wulstes auf der von dem Kapseldeckel zugewandten Seite des Flansches größer ist als auf der dem Kapseldeckel abgewandten Seite des Flansches. Ganz besonders bevorzugt ist der Wulst derart vorgesehen, dass bei der Getränkezubereitung keine Dichtwirkung entfaltet. Ein derartiger Wulst schützt in vorteilhafter Weise einen Benutzer vor ungewollten Verletzungen, insbesondere wenn das Basiselement aus Aluminium gefertigt ist. Jedoch kann auch bei Portionskapseln aus Kunststoffmaterialien das äußere freie Ende des Flansches scharf ausgebildet sein und/oder produktionsbedingte Fehlstellen aufweisen, die in einer Verletzungsgefahr durch den Benutzer resultieren. Durch das Vorsehen eines Wulstes, also effektiv eines abgerundeten äußeren freien Endes des Flansches wird dies in besonders vorteilhafter Weise vermieden. Der Wulst ist insbesondere durch ein Einrollen des Flanschrandes gebildet, wobei vorzugsweise der Flanschrand in Richtung Kapselboden eingerollt ist. Preferably, the beverage raw material provided in the cavity formed by the base element and sealed by the capsule lid, in particular airtight, comprises roasted coffee granules, instant coffee, chocolate powder, tea blend, milk powder and/or the like. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the outer free end of the flange is rolled up, in particular flanged, in such a way that it forms a circumferential bead, the bead preferably having a vertical extent greater than zero relative to the flange, particularly preferably both sides of the flange, with the vertical extension of the bead on the side of the flange facing away from the capsule cover being particularly preferably less than the vertical extension of the sealing bead and/or the vertical extension of the bead on the side of the flange facing away from the capsule cover being less is than on the side of the flange facing away from the capsule lid. In other words, it is preferably provided that the bead is smaller than the sealing bead, particularly preferably on both sides of the flange. In a very particularly preferred manner, the bead is essentially embodied symmetrically to the flange, in particular with regard to its vertical extension. Alternatively, it is also possible that the vertical extent of the bead on the side of the flange facing away from the capsule lid is greater than the vertical extent of the sealing bead and/or the vertical extent of the bead on the side of the flange facing away from the capsule lid is greater than on the side of the flange facing away from the capsule lid. The bead is very particularly preferably provided in such a way that no sealing effect develops when the beverage is being prepared. Such a bead advantageously protects a user from accidental injuries, particularly when the base member is made of aluminum. However, even in the case of portion capsules made of plastic materials, the outer free end of the flange can be sharp and/or have production-related flaws that result in a risk of injury to the user. By providing a bead, ie effectively a rounded outer free end of the flange, this is avoided in a particularly advantageous manner. The bead is formed in particular by rolling up the flange edge, with the flange edge preferably being rolled up in the direction of the capsule base.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die innere Flanke und die äußere Flanke symmetrisch zueinander ausgebildet sind. Insbesondere weisen sie die gleichen Winkel und/oder die gleichen Materialdicken auf. Hierdurch wird der erfindungsgemäße Effekt einer stabilen und zuverlässigen Abdichtung vorteilhafterweise verstärkt. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the inner flank and the outer flank are designed symmetrically to one another. In particular, they have the same angles and/or the same material thicknesses. As a result, the effect according to the invention of a stable and reliable seal is advantageously reinforced.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass sowohl die äußere Flanke als auch die innere Flanke in einem Winkel von größer 80 bis kleiner 90 Grad, vorzugsweise von 81 bis 89 Grad, besonders bevorzugt von 83 bis 87 Grad, ganz besonders bevorzugt von 84 bis 86 Grad und insbesondere von im Wesentlichen 85 Grad, zu einer durch den ersten Flanschbereich bzw. den zweiten Flanschbereich verlaufenden, horizontalen Ebene, ausgerichtet ist. Der Fachmann versteht, dass horizontal im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere auf eine übliche Anordnung der Kapsel zu verstehen ist, bei der die Mittellängsachse der vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildeten Kapsel vertikal angeordnet ist und der erste und/oder der zweite Flanschbereich senkrecht zu dieser Kapselachse angeordnet sind. Besonders bevorzugt fällt die horizontale Erstreckung des ersten und/oder zweiten Flanschbereichs zusammen mit einer horizontalen Erstreckung der ersten und/oder zweiten Befestigungsfläche. Es hat sich gezeigt, dass bei in diesem Winkelbereich einerseits die Deformation der Dichtsicke verringert und die Steifigkeit der Dichtsicke erhöhte werden kann, weil der Winkel möglichst steil ist und die Dichtsicke somit eine hohe Stabilität gegenüber senkrecht zur ersten und/oder zweiten Befestigungsfläche (auch als Vertikalrichtung bezeichnet und damit insbesondere parallel zur Mittellängsachse der Portionskapsel) auf die Dichtsicke einwirkenden Kräften gewährleistet und andererseits eine einfache und kostengünstige Herstellung der Portionskapsel ermöglicht wird, weil der Winkel stets kleiner als ein rechter Winkel ist. Bei einem rechten Winkel an beiden Flanken der Dichtsicke, der inneren Flanke und der äußeren Flanke, wäre die Entformung der Portionskapsel aus dem Form- bzw. Prägewerkzeug bei der Herstellung der Portionskapsel deutlich schwieriger. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that both the outer flank and the inner flank are at an angle of greater than 80° to smaller 90 degrees, preferably from 81 to 89 degrees, particularly preferably from 83 to 87 degrees, very particularly preferably from 84 to 86 degrees and in particular essentially 85 degrees, to a horizontal plane running through the first flange area or the second flange area, is aligned. The person skilled in the art understands that horizontal in the context of the present invention is to be understood in particular as meaning a typical arrangement of the capsule, in which the central longitudinal axis of the preferably rotationally symmetrical capsule is arranged vertically and the first and/or the second flange area are arranged perpendicular to this capsule axis. Particularly preferably, the horizontal extent of the first and/or second flange area coincides with a horizontal extent of the first and/or second fastening surface. It has been shown that in this angular range, on the one hand, the deformation of the sealing bead can be reduced and the rigidity of the sealing bead can be increased, because the angle is as steep as possible and the sealing bead thus has a high level of stability in relation to perpendicular to the first and/or second fastening surface (also known as Vertical direction referred to and thus in particular parallel to the central longitudinal axis of the portion capsule) ensures forces acting on the sealing bead and on the other hand, a simple and inexpensive production of the portion capsule is made possible because the angle is always smaller than a right angle. With a right angle on both flanks of the sealing bead, the inner flank and the outer flank, demolding the portion capsule from the molding or embossing tool during production of the portion capsule would be significantly more difficult.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Dichtsicke derart ausgebildet ist, dass sie beim Schließen der Brühkammer nur um maximal 30 %, bevorzugt um maximal 20 %, besonders bevorzugt um maximal 10 % und ganz besonders bevorzugt um maximal 5 % ihrer Gesamthöhe senkrecht zum ersten und/oder zweiten Flanschbereich bzw. zur ersten und/oder zweiten Befestigungsfläche deformiert wird. Insbesondere ist die Dichtsicke derart ausgebildet, dass sie bei einer senkrecht zur ersten und/oder zweiten Befestigungsfläche auf die Dichtsicke wirkenden Kraftbeaufschlagung von bis zu 100 N nur um maximal 30 %, bevorzugt um maximal 20 %, besonders bevorzugt um maximal 10 % und ganz besonders bevorzugt um maximal 5 % ihrer Höhe senkrecht zur ersten und/oder zweiten Befestigungsfläche deformiert wird. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the sealing bead is designed in such a way that, when the brewing chamber is closed, it only expands by a maximum of 30%, preferably by a maximum of 20%, particularly preferably by a maximum of 10% and very particularly preferably by a maximum of 5% Total height is deformed perpendicular to the first and / or second flange or to the first and / or second mounting surface. In particular, the sealing bead is designed in such a way that when a force of up to 100 N is applied to the sealing bead perpendicularly to the first and/or second fastening surface, it is only reduced by a maximum of 30%, preferably by a maximum of 20%, particularly preferably by a maximum of 10% and very particularly is preferably deformed by a maximum of 5% of its height perpendicularly to the first and/or second fastening surface.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Dichtsicke derart ausgebildet ist, dass sie beim Schließen der Brühkammer nur soweit parallel zur ersten und/oder zweiten Befestigungsfläche deformiert wird, dass sich ihr Radius zu einer zentralen Mittellängsachse (um welche der Flansch rotationssymmetrisch angeordnet ist) der Portionskapsel nur um maximal 10 %, bevorzugt um maximal 8 %, besonders bevorzugt um maximal 5 % und ganz besonders bevorzugt um maximal 4 % parallel zur ersten und/oder zweiten Befestigungsfläche verschiebt. Vorteilhafterweise wird hierdurch ein Einklemmen des Brühkammerelements durch die seitlich verkippende Dichtsicke verhindert, so dass die gebrühte Portionskapsel stets einfach und ohne erhöhten Kraftaufwand aus der Brühkammer wieder entfernt werden kann. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the sealing bead is designed in such a way that, when the brewing chamber is closed, it is only deformed parallel to the first and/or second fastening surface to such an extent that its radius changes to a central longitudinal axis (about which the flange is rotationally symmetrical is arranged) the Portion capsule shifts parallel to the first and/or second attachment surface only by a maximum of 10%, preferably by a maximum of 8%, particularly preferably by a maximum of 5% and very particularly preferably by a maximum of 4%. Advantageously, this prevents the brewing chamber element from being jammed by the laterally tilting sealing bead, so that the brewed portion capsule can always be removed from the brewing chamber easily and without increased effort.
Die Dichtsicke ist also insbesondere derart steif und stabil ausgebildet, dass bei einer senkrecht zur ersten und/oder zweiten Befestigungsfläche, also entlang der Vertikalrichtung, parallel zur Mittellängsachse der Portionskapsel, zentral auf die Dichtsicke wirkenden Kraftbeaufschlagung mit einer Kraft von insbesondere bis zu 100 N, die insbesondere plan auf die Spitze der Dichtsicke oder auf die innere und/oder äußere Flanke der Dichtsicke oder auf eine plane Übergangsebene der Dichtsicke wirkt, eine reduzierte Deformation der Dichtsicke stattfindet. Die Dichtsicke soll dabei in ihrer Höhe insbesondere maximal 30 %, bevorzugt um maximal 20 %, besonders bevorzugt um maximal 10 % und ganz besonders bevorzugt um maximal 5 % veränderbar sein. Weiterhin ist denkbar, dass nur eine reduzierte seitliche Verschiebung bzw. Verformung entlang einer zur ersten und/oder zweiten Befestigungsfläche parallelen Richtung, also insbesondere in radialer Richtung R von der Mittellängsachse der konzentrisch ausgebildeten Portionskapsel aus betrachtet, erfolgt. Auch hier ist vorgesehen, dass sich die Spitze der Dichtsicke, also der Übergangsbereich der Dichtsicke, um maximal 10 %, bevorzugt um maximal 8 %, besonders bevorzugt um maximal 5 % und ganz besonders bevorzugt um maximal 4 % ihres Gesamtradius von der zentralen Mittellängsachse der Portionskapsel aus verschiebt oder deformiert. Als Gesamtradius kann hier beispielsweise der Radius von der Dichtsickenmitte aus betrachtet werden. The sealing bead is therefore in particular designed to be so stiff and stable that when a force is applied centrally to the sealing bead, with a force of in particular up to 100 N, perpendicular to the first and/or second fastening surface, i.e. along the vertical direction, parallel to the central longitudinal axis of the portion capsule, which acts in particular flat on the tip of the sealing bead or on the inner and/or outer flank of the sealing bead or on a flat transition plane of the sealing bead, reduced deformation of the sealing bead takes place. The height of the sealing bead should in particular be variable by a maximum of 30%, preferably by a maximum of 20%, particularly preferably by a maximum of 10% and very particularly preferably by a maximum of 5%. It is also conceivable that there is only a reduced lateral displacement or deformation along a direction parallel to the first and/or second fastening surface, ie in particular in the radial direction R viewed from the central longitudinal axis of the concentrically formed portion capsule. Here, too, it is provided that the tip of the sealing bead, i.e. the transition area of the sealing bead, extends by a maximum of 10%, preferably by a maximum of 8%, particularly preferably by a maximum of 5% and very particularly preferably by a maximum of 4% of its total radius from the central longitudinal axis of Portion capsule out of shifts or deformed. For example, the radius from the center of the sealing bead can be considered as the overall radius.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Winkel zwischen der inneren und äußeren Flanke bevorzugt 5 bis 15 Grad, besonders bevorzugt 8 bis 12 Grad und ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen 10 Grad beträgt. It is preferably provided that the angle between the inner and outer flank is preferably 5 to 15 degrees, particularly preferably 8 to 12 degrees and very particularly preferably essentially 10 degrees.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Befestigungsfläche und die zweite Befestigungsfläche jeweils eine im Wesentlichen horizontalen Erstreckung aufweisen. Besonders bevorzugt fällt die Erstreckung der ersten und/oder zweiten Befestigungsfläche mit der Erstreckung des ersten bzw. zweiten Flanschbereichs im Bereich der jeweiligen Befestigungsfläche zusammen. Dies bedeutet insbesondere, dass es bevorzugt ist, wenn die erste Befestigungsfläche einem, insbesondere horizontalen, Oberflächenabschnitt des ersten Flanschbereichs auf der dem Kapseldeckel zugewandten Seite des Flansches entspricht und/oder wenn die zweite Befestigungsfläche einem, insbesondere horizontalen, Oberflächenabschnitt des zweiten Flanschbereichs auf der dem Kapseldeckel zugewandten Seite des Flansches entspricht. Durch eine horizontale Erstreckung der Befestigungsflächen wird in besonders vorteilhafter Weise eine herkömmliche Befestigung durch eine Siegelung mittels einer flachen Sonotrode ermöglicht. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the first fastening surface and the second fastening surface each have a substantially horizontal extension. Particularly preferably, the extent of the first and/or second attachment surface coincides with the extent of the first or second flange area in the area of the respective attachment surface. This means in particular that it is preferable if the first fastening surface faces a, in particular horizontal, corresponds to a surface section of the first flange area on the side of the flange facing the capsule lid and/or when the second fastening surface corresponds to a, in particular horizontal, surface section of the second flange area on the side of the flange facing the capsule lid. A horizontal extension of the fastening surfaces enables conventional fastening by sealing using a flat sonotrode in a particularly advantageous manner.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Basiselement eine, vorzugsweise konstante, zumindest aber mittlere Materialdicke zwischen 0,05 mm und 0,3 mm, bevorzugt zwischen 0,08 mm und 1 ,8 mm, besonders bevorzugt zwischen 0,09 mm und 1 ,5 mm und ganz besonders bevorzugt von im Wesentlichen 0,1 1 mm aufweist. Vorzugsweise weist das Basiselement wenigstens im Bereich der Dichtsicke, der Kapselwandung, des Kapselbodens und/oder des Flansches, insbesondere des ersten und/oder zweiten Flanschbereichs die oben genannte Materialdicke auf. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the base element has a preferably constant, but at least average material thickness of between 0.05 mm and 0.3 mm, preferably between 0.08 mm and 1.8 mm, particularly preferably between 0. 09 mm and 1.5 mm and very particularly preferably of essentially 0.1 1 mm. The base element preferably has the aforementioned material thickness at least in the area of the sealing bead, the capsule wall, the capsule bottom and/or the flange, in particular the first and/or second flange area.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Befestigungsfläche und die zweite Befestigungsfläche vertikal voneinander beab- standet sind, wobei vorzugsweise die erste Befestigungsfläche einen geringeren vertikalen Abstand zum Kapselboden aufweist als die zweite Befestigungsfläche. Besonders bevorzugt gilt dies entsprechend auch für den ersten und den zweiten Flanschbereich. Auf diese Weise wird eine Portionskapsel bereitgestellt, deren Flansch zwei, insbesondere horizontale, Abschnitte auf unterschiedlichen Höhen aufweist. Dies ist besonders vorteilhaft, da oft herstellungsbedingt ein minimaler Versatz zwischen dem ersten Flanschbereich und dem zweiten Flanschbereich nicht vermieden werden kann. Es war für den Fachmann überaus erstaunlich und nicht zu erwarten, dass eine sichere Befestigung des Kapseldeckels auch in zwei Bereichen möglich ist, die auf unterschiedlichen Höhen relativ zur Mittellängsachse liegen. Insbesondere ist die zur Verfügung stehende erste Befestigungsfläche des ersten Flanschbereichs sehr gering, so dass eine sichere Befestigung nicht zu erwarten war. Alternativ liegen der erste Flanschbereich und der zweite Flanschbereich auf der gleichen Höhe. Dies hat den Vorteil, dass es beim Schließen der Brühkammer nicht zu einer indirekten Verlagerung oder Verformung der Dichtsicke kommt, indem sich der erste Flanschbereich und der zweite Flanschbereich relativ zueinander in Vertikalrichtung verformen oder verlagern. Stattdessen können sich beide Flanschbereiche am Verschlusselement der Brühkammer abstützen und so eine geeignete Gegenkraft zur Vermeidung einer nennenswerten Deformation der Dichtsicke aufbauen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der vertikale Abstand zwischen den Befestigungsflächen und/oder des ersten und zweiten Flanschbereichs weniger als die dreifache Dicke des Flansches im Bereich der ersten und/oder zweiten Befestigungsfläche bzw. des ersten und/oder zweiten Flanschbereichs beträgt, vorzugsweise weniger als 0,035 mm, besonders bevorzugt weniger als 0,030 mm, insbesondere maximal 0,025 mm. Ganz besonders bevorzugt beträgt der vertikale Versatz weniger als die zweifache Materialdicke und noch mehr bevorzugt weniger als eine Materialdicke. Die Materialdicke ist in diesem Fall insbesondere die Materialstärke des Basiselements in dem Bereich des ersten und/oder zweiten Flanschbereichs, insbesondere gemessen vertikal zu der Erstreckung in dem vorgenannten Bereich. Hierdurch wird insbesondere in vorteilhafter Weise ermöglicht, dass produktionsbedingt eine gewisse Toleranz der Höhen der Flanschbereiche vorliegt und dennoch eine sichere und dichte Befestigung des Kapseldeckels sichergestellt wird. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the first fastening surface and the second fastening surface are spaced vertically from one another, with the first fastening surface preferably having a smaller vertical distance from the capsule base than the second fastening surface. This particularly preferably also applies correspondingly to the first and the second flange area. In this way, a portion capsule is provided, the flange of which has two, in particular horizontal, sections at different heights. This is particularly advantageous since a minimal misalignment between the first flange area and the second flange area often cannot be avoided due to the manufacturing process. It was extremely astonishing for the person skilled in the art and not to be expected that the capsule cover could also be securely fastened in two areas which are at different heights relative to the central longitudinal axis. In particular, the available first fastening surface of the first flange area is very small, so that secure fastening was not to be expected. Alternatively, the first flange area and the second flange area are at the same level. This has the advantage that there is no indirect displacement or deformation of the sealing bead when the brewing chamber is closed, in that the first flange area and the second flange area deform or move relative to one another in the vertical direction. Instead, both flange areas can be supported on the closure element of the brewing chamber and thus build up a suitable counterforce to avoid significant deformation of the sealing bead. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the vertical distance between the fastening surfaces and/or the first and second flange area is less than three times the thickness of the flange in the area of the first and/or second fastening surface or the first and/or second flange area is preferably less than 0.035 mm, particularly preferably less than 0.030 mm, in particular at most 0.025 mm. The vertical offset is very particularly preferably less than twice the material thickness and even more preferably less than one material thickness. In this case, the material thickness is in particular the material thickness of the base element in the area of the first and/or second flange area, in particular measured vertically to the extent in the aforementioned area. In this way, it is made possible, in a particularly advantageous manner, that there is a certain tolerance in the heights of the flange regions due to production, and that a secure and tight attachment of the capsule lid is nevertheless ensured.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Befestigungsfläche und die zweite Befestigungsfläche derart vorgesehen sind, dass keine Fluidverbindung zwischen dem Hohlraum der Portionskapsel und dem zwischen dem Kapseldeckel und der Dichtsicke existierenden Hohlraum besteht. Dies bedeutet, dass insbesondere die Befestigung des Kapseldeckels im ersten Flanschbereich über die erste Befestigungsfläche fluiddicht ausgebildet ist. Vorteilhafterweise wird hierdurch eine wasser- und luftdichte Portionskapsel bereitgestellt. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the first fastening surface and the second fastening surface are provided in such a way that there is no fluid connection between the cavity of the portion capsule and the cavity existing between the capsule lid and the sealing bead. This means that in particular the attachment of the capsule cover in the first flange area is designed to be fluid-tight via the first attachment surface. This advantageously provides a watertight and airtight portion capsule.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass sich zwischen der inneren Flanke und der äußeren Flanke ein Übergangsbereich erstreckt, wobei vorzugsweise der Übergangsbereich gekrümmt ausgebildet ist oder eine sich parallel zum ersten Flanschbereich und/oder zum zweiten Flanschbereich erstreckende Übergangsebene aufweist. Insbesondere ist die Übergangsebene horizontal ausgebildet. Die gekrümmte Ausbildung des Übergangsbereichs hat den Vorteil, dass die Dichtsicke an Stabilität gewinnt und somit eine Verformung noch wirksamer verhindert werden kann. Hingegen hat die ebene Ausbildung der Übergangsbereichs den Vorteil, dass die Dichtsicke flacher ist und dadurch weniger weit in die Vertiefung der Dichtkontur des Aufnahmeelements der Brühkammer eingreift, so dass beim Schließen der Brühkammer weniger Kraft auf die Dichtsicke ausgeübt wird. Zudem ist die Gefahr des Einklemmens des Brühkammerteils bei der flachen Dichtsicke geringer. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Übergangsbereich eine Erstreckung in radialer Richtung von 0,05 mm bis 0,20 mm, vorzugsweise von 0,07 mm bis 0,17 mm, besonders bevorzugt von 0,10 mm bis 0,14 mm, insbesondere von 0,12 mm aufweist. Dies bedeutet insbesondere, dass im radialen Querschnitt der umlaufenden Dichtsicke der Übergangsbereich einen geradlinigen Verbindungsbereich aufweist, welcher eine Breite von zwischen 0,05 mm bis 0,20 mm, vorzugsweise von 0,07 mm bis 0,17 mm, besonders bevorzugt von 0,10 mm bis 0,14 mm und insbesondere von 0,12 mm aufweist. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that a transition area extends between the inner flank and the outer flank, the transition area preferably being curved or having a transition plane extending parallel to the first flange area and/or to the second flange area. In particular, the transition plane is horizontal. The curved design of the transition area has the advantage that the sealing bead gains stability and deformation can thus be prevented even more effectively. On the other hand, the flat design of the transition area has the advantage that the sealing bead is flatter and thus engages less far into the depression of the sealing contour of the receiving element of the brewing chamber, so that less force is exerted on the sealing bead when the brewing chamber is closed. In addition, the risk of the brewing chamber part getting trapped is lower with the flat sealing bead. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the transition area extends in the radial direction from 0.05 mm to 0.20 mm, preferably from 0.07 mm to 0.17 mm, particularly preferably from 0.10 mm to 0 14 mm, in particular 0.12 mm. This means in particular that in the radial cross section of the circumferential sealing bead the transition area has a straight connection area which has a width of between 0.05 mm and 0.20 mm, preferably of 0.07 mm and 0.17 mm, particularly preferably of 0. 10 mm to 0.14 mm and in particular 0.12 mm.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Portionskapsel im Übergang von der äußeren Flanke zum zweiten Flanschbereich und/oder im Übergang von der inneren Flanke zum ersten Flanschbereich einen Radius von 0,03 mm bis 0,20 mm, bevorzugt von 0,06 mm bis 0,15 mm und besonders bevorzugt von 0,09 mm bis 0,13 mm, insbesondere von 0,11 mm aufweist. Die vorstehend beschriebene bevorzugte Bemaßung der Dichtsicke führt dazu, dass die Dichtsicke eine ausreichende Stabilität aufweist, damit keine Deformation derselben während des Schließens der Brühkammer und/oder dem Aufbrühen der Kapsel in der Brühkammer erfolgt. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the portion capsule has a radius of 0.03 mm to 0.20 mm, preferably from 0 .06 mm to 0.15 mm and particularly preferably from 0.09 mm to 0.13 mm, in particular from 0.11 mm. The preferred dimensioning of the sealing bead described above means that the sealing bead has sufficient stability so that it is not deformed during the closing of the brewing chamber and/or the brewing of the capsule in the brewing chamber.
Vorzugsweise weist im radialen Querschnitt der umlaufenden Dichtsicke sowohl die innere Flanke als auch die äußere Flanke jeweils einen geradlinigen Kontaktbereich auf, der sich zwischen dem Flansch und dem Übergangsbereich erstreckt. Die Begrifflichkeit „im radialen Querschnitt“ bedeutet, dass man auf eine Schnittbilddarstellung der Flanschkontur entlang der Umfangsrichtung der umlaufenden Flanschkontur schaut. Die Ebene der Schnittbilddarstellung wird demnach durch die Vertikalrichtung und die radiale Richtung aufgespannt, so wie in den Figuren 3 bis 5 illustriert. Preferably, in the radial cross section of the circumferential sealing bead, both the inner flank and the outer flank each have a straight contact area that extends between the flange and the transition area. The terminology "in the radial cross section" means that one looks at a sectional representation of the flange contour along the circumferential direction of the peripheral flange contour. The plane of the sectional image representation is accordingly spanned by the vertical direction and the radial direction, as illustrated in FIGS. 3 to 5.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der geradlinige Kontaktbereich eine Länge von 0,1 mm bis 1 ,5 mm, bevorzugt von 0,3 mm bis 1 ,3 mm, besonders bevorzugt von 0,5 mm bis 1 ,0 mm und ganz besonders bevorzugt von 0,7 mm bis 0,9 mm aufweist. Es hat sich in Simulationen und Experimenten gezeigt, dass bei einem geradlinigen Kontaktbereich der genannten Längen eine optimale Dichtung zwischen der Dichtkontur des Brühkammerelements und dem Flansch erzielt werden kann. Mit anderen Worten: Ein form- und kraftschlüssiges planes Anliegen der inneren Flanke mit einer Dichtnasenflanke der Dichtkontur des Brühkammerelements über eine Länge von 0,1 mm bis 1 ,5 mm, bevorzugt von 0,3 mm bis 1 ,3 mm, besonders bevorzugt von 0,5 mm bis 1 ,0 mm und ganz besonders bevorzugt von 0,7 mm bis 0,9 mm reicht aus, um eine ausreichende Dichtwirkung zu erzielen (im Bereich der inneren Flanke), ohne dass eine starke Deformation der Dichtsicke durch die Dichtkontur notwendig ist. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the linear contact area has a length of 0.1 mm to 1.5 mm, preferably 0.3 mm to 1.3 mm, particularly preferably 0.5 mm to 1.0 mm and most preferably from 0.7 mm to 0.9 mm. It has been shown in simulations and experiments that an optimal seal between the sealing contour of the brewing chamber element and the flange can be achieved with a straight contact area of the stated lengths. In other words: a positive and non-positive, planar contact of the inner flank with a sealing nose flank of the sealing contour of the brewing chamber element over a length of 0.1 mm to 1.5 mm, preferably 0.3 mm to 1.3 mm, particularly preferably 0.5 mm to 1.0 mm and very particularly preferably from 0.7 mm to 0.9 mm is sufficient to achieve a sufficient sealing effect (im area of the inner flank) without the sealing bead having to be severely deformed by the sealing contour.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Portionskapsel im Übergang vom geradlinigen Kontaktbereich zum Übergangsbereich auf der dem Kapseldeckel zugewandten Seite einen Radius von 0,05 mm bis 0,35 mm, bevorzugt von 0,10 mm bis 0,30 mm und besonders bevorzugt von 0,21 mm aufweist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Portionskapsel im Übergang von der äußeren Flanke zum Übergangsbereich auf der zum Kapseldeckel zugewandten Seite einen Radius von 0,05 mm bis 0,35 mm, bevorzugt von 0,10 mm bis 0,30 mm und besonders bevorzugt von 0,21 mm aufweist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Höhe der Dichtsicke senkrecht zur Siegelebene zwischen 0,6 mm und 1 ,3 mm, bevorzugt zwischen 0,3 mm und 0,6 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,9 und 1 ,0 Millimeter umfasst. Die vorstehend beschriebene bevorzugte Bemaßung der Dichtsicke führt dazu, dass die Dichtsicke eine ausreichende Stabilität aufweist, damit keine starke Deformation derselben während des Schließens der Brühkammer und/oder dem Aufbrühen der Kapsel in der Brühkammer erfolgt. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the portion capsule has a radius of 0.05 mm to 0.35 mm, preferably 0.10 mm to 0.30 mm, in the transition from the straight contact area to the transition area on the side facing the capsule lid and more preferably 0.21 mm. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the portion capsule has a radius of 0.05 mm to 0.35 mm, preferably 0.10 mm to 0.30 mm, in the transition from the outer flank to the transition area on the side facing the capsule lid mm and particularly preferably 0.21 mm. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the height of the sealing bead perpendicular to the sealing plane is between 0.6 mm and 1.3 mm, preferably between 0.3 mm and 0.6 mm and particularly preferably between 0.9 and 1. 0 millimeters included. The preferred dimensioning of the sealing bead described above means that the sealing bead has sufficient stability so that no major deformation of the same occurs during the closing of the brewing chamber and/or the brewing of the capsule in the brewing chamber.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Portionskapsel auf ihrer Kapselwandung, insbesondere auf der Außenseite der Kapselwandung, eine oder mehrere, vorzugsweise zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben oder acht konzentrisch umlaufende Rillen auf. Die Rillen können dabei als nach innen oder nach außen gerichtete Vertiefungen und/oder Erhebungen ausgebildet sein. In vorteilhafter Weise dienen derartige Rillen der Versteifung bzw. Verstärkung der Kapselwandung, so dass die Portionskapsel den während der Getränkeherstellung auftretenden Drücken standhält. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the portion capsule has one or more, preferably two, three, four, five, six, seven or eight concentric circumferential grooves on its capsule wall, in particular on the outside of the capsule wall. The grooves can be in the form of depressions and/or elevations directed inwards or outwards. Advantageously, such grooves serve to stiffen or reinforce the capsule wall, so that the portion capsule withstands the pressures occurring during beverage production.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Portionskapsel im Bereich des Kapselbodens einen Filter aufweist. Besonders bevorzugt umfasst der Filter ein Vliesmaterial und/oder ein Filzmaterial. Ganz besonders bevorzugt ist der Filter ein- oder mehrlagig ausgebildet. Vorzugsweise ist der Filter scheibenförmig, insbesondere rund, ausgebildet. Alternativ ist der Filter eckig ausgebildet, beispielsweise viereckig, sechsek- kig, achteckig oder zehneckig. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass der Filter im Bereich des Bodens angeordnet ist. Ganz besonders bevorzugt ist der Filter abschnittsweise oder umlaufend im Bereich des Kapselbodens an diesem und/oder an der Kapselwandung und/oder in einem Übergangsbereich zwischen Kapselboden und Kapselwandung befestigt, insbesondere angesiegelt. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the portion capsule has a filter in the area of the capsule base. The filter particularly preferably comprises a fleece material and/or a felt material. The filter is very particularly preferably configured in one or more layers. The filter is preferably disc-shaped, in particular round. Alternatively, the filter is angular, for example square, hexagonal, octagonal or decagonal. It is preferably provided that the filter is arranged in the area of the floor. Very particularly preferably, the filter is in sections or circumferentially Fixed area of the capsule base on this and / or on the capsule wall and / or in a transition area between capsule base and capsule wall, in particular sealed.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein System zur Zubereitung eines Getränks aufweisend eine Getränkeherstellungsmaschine und eine erfindungsgemäße Portionskapsel, wobei die Getränkeherstellungsmaschine eine Brüheinheit mit einem ersten Brühkammerteil und einem zweiten Brühkammerteil aufweist, wobei das erste und/oder das zweite Brühkammerteil relativ zum anderen Brühkammerteil zwischen einer angenäherten Position, in welcher das erste und das zweite Brühkammerteil eine geschlossene Brühkammer bilden, und einer offenen Position, in welcher das erste und das zweite Brühkammerteil zum Einsetzen oder Auswerfen einer Portionskapsel voneinander beabstandet sind, bewegbar ist, wobei das erste Brühkammerteil ein Aufnahmeelement zur wenigstens teilweisen Aufnahme der Portionskapsel und das zweite Brühkammerteil ein Verschlusselement für das Aufnahmeelement umfasst, wobei in der geschlossenen Position der Flansch der Portionskapsel zwischen einem Randbereich des Aufnahmeelements und dem Verschlusselement formschlüssig und dichtend aufgenommen ist. Another subject matter of the present invention is a system for preparing a beverage, comprising a beverage production machine and a portion capsule according to the invention, the beverage production machine having a brewing unit with a first brewing chamber part and a second brewing chamber part, the first and/or the second brewing chamber part being between an approximated position in which the first and second brewing chamber parts form a closed brewing chamber, and an open position in which the first and second brewing chamber parts are spaced apart for inserting or ejecting a portion capsule, the first brewing chamber part having a receiving element for at least partially receiving the portion capsule and the second brewing chamber part comprises a closure element for the receiving element, wherein in the closed position the flange of the portion capsule between an edge region of the receiving element ents and the closure element is received in a form-fitting and sealing manner.
Die erfindungsgemäße Portionskapsel ist Teil des erfindungsgemäßen Systems, weswegen alle im Zusammenhang mit der Portionskapsel erläuterten Vorteile und Weiterbildungen gleichermaßen auch für das erfindungsgemäße System - und für die weiteren Gegenstände der vorliegenden Erfindung - und umgekehrt gelten. The portion capsule according to the invention is part of the system according to the invention, which is why all the advantages and developments explained in connection with the portion capsule also apply equally to the system according to the invention—and to the other objects of the present invention—and vice versa.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Randbereich des Aufnahmeelements eine Dichtkontur zum dichtenden Eingriff mit der Dichtsicke ausgebildet ist, wobei die Dichtkontur eine umlaufende Vertiefung und eine benachbart zur Vertiefung ausgebildete umlaufende Dichtnase umfasst, wobei vorzugsweise die Vertiefung in radialer Richtung außerhalb der Dichtnase angeordnet ist und wobei eine äußere Dichtnasenflanke eine innere Wandung der Vertiefung bildet und/oder wobei in der geschlossenen Position die Dichtnase in den ersten Flanschbereich und die Dichtsicke in die Vertiefung derart eingreifen, dass die Dichtnasenflanke mit der inneren Flanke in radialem Querschnitt einen Linienkontakt ausbilden. Eine derartige Ausbildung des Brühkammerteils ist besonders vorteilhaft, da somit eine Verbesserung der Dichtigkeit des Systems erzielt wird. Insbesondere wird eine Wegverlängerung für eventuell eindringendes Wasser erreicht. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass in der geschlossenen Position die Dichtsicke durch die Dichtkontur nur um maximal 30 %, bevorzugt um maximal 20 %, besonders bevorzugt um maximal 10 % und ganz besonders bevorzugt um maximal 5 % ihrer Höhe senkrecht zur ersten und/oder zweiten Befestigungsfläche deformiert wird. Hierdurch werden die wirkenden Kräfte vorteilhafterweise begrenzt und somit die Gefahr einer Beschädigung der Getränkeherstellungsmaschine und/oder der Portionskapsel vermindert. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that a sealing contour for sealing engagement with the sealing bead is formed in the edge region of the receiving element, the sealing contour comprising a circumferential depression and a circumferential sealing lug formed adjacent to the depression, the depression preferably being in the radial direction is arranged outside of the sealing lug and wherein an outer sealing lug flank forms an inner wall of the recess and/or wherein in the closed position the sealing lug engages in the first flange area and the sealing bead engages in the recess in such a way that the sealing lug flank with the inner flank in a radial cross section Form line contact. Such a design of the brewing chamber part is particularly advantageous since it improves the tightness of the system. In particular, a lengthening of the path for any penetrating water is achieved. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that in the closed position the sealing bead extends through the sealing contour by a maximum of 30%, preferably by a maximum of 20%, particularly preferably by a maximum of 10% and very particularly preferably by a maximum of 5% of its height perpendicular to the first and / or second mounting surface is deformed. This advantageously limits the acting forces and thus reduces the risk of damage to the beverage production machine and/or the portion capsule.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Dichtkontur eine weitere umlaufende Dichtnase aufweist, wobei die Vertiefung in radialer Richtung zwischen der Dichtnase und der weiteren Dichtnase angeordnet ist, wobei die Dichtnase länger als die weitere Dichtnase ausgebildet ist und wobei in der geschlossenen Position die weitere Dichtnase mit der äußeren Flanke im radialen Querschnitt einen Punktkontakt ausbildet. Hierdurch wird in besonders vorteilhafter Weise die Dichtigkeit weiter verbessert. According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided that the sealing contour has a further circumferential sealing lug, the depression being arranged in the radial direction between the sealing lug and the further sealing lug, the sealing lug being longer than the further sealing lug and being in the closed Position forms the further sealing lug with the outer flank in the radial cross section a point contact. As a result, the tightness is further improved in a particularly advantageous manner.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Portionskapsel, wobei in einem ersten Schritt ein Basiselement mit einem Kapselboden, einem umlaufenden Flansch und einer sich zwischen dem Kapselboden und dem umlaufenden Flansch erstreckenden Kapselwandung erzeugt wird, wobei in einem zweiten Schritt eine Dichtsicke in den Flansch eingeformt wird, wobei in einem dritten Schritt der Hohlraum des Basiselements wenigstens mit einem Getränkerohmaterial befüllt wird, wobei in einem vierten Schritt das Basiselement mit einem Kapseldeckel verschlossen wird, wobei der Kapseldeckel an dem Flansch entlang einer ersten Befestigungsfläche und entlang einer zweiten Befestigungsfläche befestigt, insbesondere angesiegelt, wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird in vorteilhafter Weise eine Portionskapsel bereitgestellt, die sämtliche im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Portionskapsel erwähnten Vorteile bietet. Another object of the present invention is a method for producing a portion capsule according to the invention, wherein in a first step a base element with a capsule base, a peripheral flange and a capsule wall extending between the capsule base and the peripheral flange is produced, wherein in a second step a sealing bead is formed into the flange, with the cavity of the base element being filled with at least one beverage raw material in a third step, with the base element being closed with a capsule lid in a fourth step, with the capsule lid being attached to the flange along a first fastening surface and along a second Attached mounting surface, especially sealed, is. The method according to the invention advantageously provides a portion capsule which offers all the advantages mentioned in connection with the portion capsule according to the invention.
Die zu dem erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Vorteile und Weiterbildungen gelten gleichermaßen auch für die übrigen Gegenstände der vorliegenden Erfindung und umgekehrt. The advantages and developments explained with regard to the method according to the invention also apply equally to the other objects of the present invention and vice versa.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der vierte Schritt wenigstens einen ersten Teilschritt und einen zweiten Teilschritt umfasst, wobei in dem ersten Teilschritt eine Befestigung, insbesondere eine Ansiegelung, mittels eines Befestigungsmittels, insbesondere eines Siegelwerkzeugs, entlang der zweiten Befestigungsfläche erfolgt und wobei in dem zweiten Teilschritt eine Befestigung, insbesondere eine Ansiegelung, mittels eines Befestigungsmittels, insbesondere eines Siegelwerkzeugs, entlang der ersten Befestigungsfläche und vorzugsweise der zweiten Befestigungsfläche erfolgt. Der Fachmann versteht, dass die Befestigung stets über die gesamte, umlaufende Befestigungsfläche erfolgt, um die geforderte Dichtigkeit zu erzielen. Insbesondere entspricht der erste Teilschritt einem Vorsiegeln. Vorsiegeln bedeutet in diesem Zusammenhang, dass eine erste Befestigung erfolgt, die beispielsweise im Vergleich zu der Befestigung des zweiten Teilschritts weniger fest ist, also beispielsweise mit einer geringeren Kraft und/oder in einer kürzeren Zeit erfolgt. Vorzugsweise sind die Befestigungsmittel des ersten und des zweiten Teilschritt wenigstens teilweise identisch. Dabei soll teilweise identisch bedeuten, dass beispielsweise einzelne Elemente des Befestigungsmittel ausgewechselt werden, z.B. wird im Fall eines Siegelwerkzeugs die Sonotrode und/oder das Aufnahmeelement ausgewechselt. Alternativ wird in dem ersten Teilschritt ein erstes Befestigungsmittel, insbesondere ein erstes Siegelwerkzeug, und in dem zweiten Teilschritt ein zweites Befestigungsmittel, insbesondere ein zweites Siegelwerkzeug, verwendet. According to a preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that the fourth step comprises at least a first sub-step and a second sub-step, wherein in the first sub-step a fastening, in particular a sealing, takes place by means of a fastening means, in particular a sealing tool, along the second fastening surface and wherein in the second sub-step an attachment, in particular a Sealing takes place by means of a fastening means, in particular a sealing tool, along the first fastening surface and preferably the second fastening surface. The person skilled in the art understands that the fastening always takes place over the entire, circumferential fastening surface in order to achieve the required tightness. In particular, the first partial step corresponds to a pre-sealing. In this context, pre-sealing means that a first attachment takes place which, for example, is less firm in comparison to the attachment of the second partial step, that is to say, for example, takes place with less force and/or in a shorter time. Preferably, the fastening means of the first and the second partial step are at least partially identical. In this case, partially identical is intended to mean that, for example, individual elements of the fastening means are exchanged, for example in the case of a sealing tool the sonotrode and/or the receiving element is exchanged. Alternatively, a first fastening means, in particular a first sealing tool, is used in the first partial step, and a second fastening means, in particular a second sealing tool, is used in the second partial step.
Vorzugsweise erfolgt die Befestigung im ersten Teilschritt mit einer Siegeltemperatur von zwischen 160°C bis 260°C, besonders bevorzugt zwischen 190°C und 230°C und insbesondere 210°C. Vorzugsweise erfolgt die Befestigung im ersten Teilschritt mit einer Siegelzeit von zwischen 200 ms und 300 ms, besonders bevorzugt zwischen 230 ms und 270 ms und insbesondere 250 ms. Vorzugsweise erfolgt die Befestigung im ersten Teilschritt mit einer Siegelkraft von zwischen 250 N und 350 N, besonders bevorzugt zwischen 280 N und 320 N und insbesondere 300 N. In the first partial step, the attachment is preferably carried out with a sealing temperature of between 160°C and 260°C, particularly preferably between 190°C and 230°C and in particular 210°C. In the first partial step, the attachment preferably takes place with a sealing time of between 200 ms and 300 ms, particularly preferably between 230 ms and 270 ms and in particular 250 ms. In the first partial step, the attachment is preferably carried out with a sealing force of between 250 N and 350 N, particularly preferably between 280 N and 320 N and in particular 300 N.
Vorzugsweise erfolgt die Befestigung im zweiten Teilschritt mit einer Siegeltemperatur von zwischen 160°C bis 260°C, besonders bevorzugt zwischen 190°C und 230°C und insbesondere 210°C. Vorzugsweise erfolgt die Befestigung im zweiten Teilschritt mit einer Siegelzeit von zwischen 300 ms und 600 ms, besonders bevorzugt zwischen 400 ms und 500 ms und insbesondere 450 ms. Vorzugsweise erfolgt die Befestigung im zweiten Teilschritt mit einer Siegelkraft von zwischen 700 N und 1 100 N, besonders bevorzugt zwischen 850 N und 950 N und insbesondere 900 N. In the second partial step, attachment is preferably carried out at a sealing temperature of between 160°C and 260°C, particularly preferably between 190°C and 230°C and in particular 210°C. The fastening in the second partial step preferably takes place with a sealing time of between 300 ms and 600 ms, particularly preferably between 400 ms and 500 ms and in particular 450 ms. In the second partial step, the attachment is preferably carried out with a sealing force of between 700 N and 1100 N, particularly preferably between 850 N and 950 N and in particular 900 N.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass in einem weiteren Teilschritt des vierten Schritts vor dem ersten Teilschritt der Kapseldeckel aus einem Bandmaterial erzeugt, vorzugsweise geschnitten und/oder gestanzt, wird. Der Fachmann versteht, dass im Falle von Aluminiumfolie als Material für den Kapseldeckel bevorzugt aus einer Aluminiumfolie ein, insbesondere kreisrunder, Kapseldeckel gestanzt wird. Dabei wird besonders bevorzugt der weitere Teilschritt ebenfalls von dem Befestigungsmittel, insbesondere in einem Arbeitsgang, ausgeführt. Beispielsweise wird in einer Bewegung der Kapseldeckel aus einer Aluminiumfolie ausgestanzt und anschließend auf das Basiselement gesiegelt. Alternativ wird der Kapseldeckel, insbesondere als Ronde, dem Befestigungsmittel zugeführt. Hierdurch wird die Herstellung der Portionskapsel vereinfacht und die Herstellungszeit verkürzt. Auch werden eventuelle Positionierungsfehler vorteilhafterweise vermieden. According to a preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that in a further partial step of the fourth step before the first partial step the capsule cover is produced from a band material, preferably cut and/or stamped. The person skilled in the art understands that in the case of aluminum foil as the material for the capsule lid, an aluminum foil, in particular a circular capsule lid, is preferably punched out. Included the further partial step is particularly preferably also carried out by the fastening means, in particular in one operation. For example, the capsule lid is punched out of an aluminum foil in one movement and then sealed onto the base element. Alternatively, the capsule lid, in particular as a blank, is supplied to the fastening means. This simplifies the production of the portion capsule and shortens the production time. Any positioning errors are also advantageously avoided.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der erste Schritt einen ersten Teilschritt, einen zweiten Teilschritt und vorzugsweise einen dritten Teilschritt umfasst, wobei in dem ersten Teilschritt eine Grundform aus einem Bandmaterial erzeugt, insbesondere gestanzt, wird, wobei in dem zweiten Teilschritt eine Vorform derart erzeugt wird, dass aus der Grundform das Basiselement geformt wird, wobei in dem dritten Teilschritt ein Wulst aus dem äußeren freien Ende des Flansches geformt, insbesondere gerollt und/oder gebördelt, wird. Vorzugsweise erfolgt der zweite Teilschritt mittels eines Stempels. According to a preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that the first step comprises a first sub-step, a second sub-step and preferably a third sub-step, wherein in the first sub-step a basic form is produced from a strip material, in particular punched, wherein in the second sub-step a preform is produced in such a way that the base element is formed from the basic form, with a bead being formed, in particular rolled and/or flanged, from the outer free end of the flange in the third partial step. The second partial step is preferably carried out by means of a stamp.
Vorzugsweise werden in einem weiteren Teilschritt umlaufende, konzentrische Rillen in die Kapselwandung, zumindest an der Außenseite, geformt. In a further partial step, circumferential, concentric grooves are preferably formed in the capsule wall, at least on the outside.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der dritte Schritt unter einer modifizierten Atmosphäre erfolgt, und/oder das auf das Bett aus Getränkerohmaterial eine Stickstoffschicht aufgebracht wird, insbesondere derart, dass nach dem vierten Schritt kein Sauerstoff in der Portionskapsel vorhanden ist. According to a preferred embodiment of the method according to the invention, it is provided that the third step takes place under a modified atmosphere and/or that a layer of nitrogen is applied to the bed of beverage raw material, in particular such that after the fourth step no oxygen is present in the portion capsule.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass in einem fünften Schritt, der nach dem ersten Schritt und vor dem dritten Schritt erfolgt, ein Filter in den Hohlraum eingebracht und vorzugsweise an dem Basiselement, insbesondere im Bereich des Kapselbodens, befestigt wird. Besonders bevorzugt umfasst der Filter ein Vliesmaterial und/oder ein Filzmaterial. Ganz besonders bevorzugt ist der Filter ein- oder mehrlagig ausgebildet. Vorzugsweise ist der Filter scheibenförmig, insbesondere rund, ausgebildet. Alternativ ist der Filter eckig ausgebildet, beispielsweise viereckig, sechseckig, achteckig oder zehneckig. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass der Filter im Bereich des Bodens angeordnet ist. Ganz besonders bevorzugt ist der Filter abschnittsweise oder umlaufend im Bereich des Kapselbodens an diesem und/oder an der Kapselwandung und/oder in einem Übergangsbereich zwi- sehen Kapselboden und Kapselwandung befestigt, insbesondere angesiegelt. Besonders bevorzugt wird der Filter durch ein Werkzeug in einem Arbeitsgang ausgeschnitten, in den Hohlraum verbracht und dort befestigt, insbesondere angesiegelt. According to a preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that in a fifth step, which takes place after the first step and before the third step, a filter is introduced into the cavity and preferably attached to the base element, in particular in the area of the capsule bottom. The filter particularly preferably comprises a fleece material and/or a felt material. The filter is very particularly preferably configured in one or more layers. The filter is preferably disc-shaped, in particular round. Alternatively, the filter is angular, for example square, hexagonal, octagonal or decagonal. It is preferably provided that the filter is arranged in the area of the floor. The filter is very particularly preferably in sections or circumferentially in the area of the capsule base on this and/or on the capsule wall and/or in a transition area between see capsule bottom and capsule wall attached, especially sealed. The filter is particularly preferably cut out by a tool in one operation, placed in the cavity and fixed there, in particular sealed.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Siegelstation zum Verschließen einer Portionskapsel mit einem Kapseldeckel zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Portionskapsel, mit wenigstens einem ersten Siegelwerkzeug, wobei das erste Siegelwerkzeug dazu konfiguriert ist, den Kapseldeckel entlang der zweiten Befestigungsfläche an den Flansch anzusiegeln und wobei das erste Siegelwerkzeug oder ein zweites Siegelwerkzeug dazu konfiguriert ist, den Kapseldeckel entlang der ersten Befestigungsfläche und vorzugsweise der zweiten Befestigungsfläche an den Flansch anzusiegeln. Der Fachmann versteht, dass sowohl die erste, als auch die zweite Siegelung mit dem gleichen Siegelwerkzeug, d.h. dem ersten Siegelwerkzeug, erfolgen können, oder dass beide Siegelvorgänge durch wenigstens zwei unterschiedliche Siegelwerkzeuge, d.h. zumindest das erste und das zweite Siegelwerkzeug, erfolgen können.Another object of the present invention is a sealing station for closing a portion capsule with a capsule lid for producing a portion capsule according to the invention, with at least one first sealing tool, wherein the first sealing tool is configured to seal the capsule lid along the second attachment surface to the flange and wherein the first sealing tool or a second sealing tool is configured to seal the capsule lid to the flange along the first attachment surface and preferably the second attachment surface. The person skilled in the art understands that both the first and the second seal can be carried out with the same sealing tool, i.e. the first sealing tool, or that both sealing processes can be carried out by at least two different sealing tools, i.e. at least the first and the second sealing tool.
Der erste Siegelvorgang entspricht dabei insbesondere einem Vorsiegeln und der zweite Siegelvorgang einem Nachsiegeln oder Hauptsiegeln, in dem die erwünschte Enddichtigkeit erzielt wird. In vorteilhafter Weise wird durch die erfindungsgemäße Siegelstation nun auch die Herstellung einer erfindungsgemäßen Portionskapsel mit einer Ansiegelung des Kapseldeckels sowohl in dem ersten Flanschbereich als auch in den zweiten Flanschbereich ermöglicht. Durch die Unterteilung in zwei Schritte wird in besonders vorteilhafter Weise auch eine Ansiegelung des Kapseldeckels entlang der ersten und der zweiten Befestigungsfläche für den Fall ermöglicht, dass der erste Flanschbereich und der zweite Flanschbereich auf unterschiedlichen Höhen liegen. So wird insbesondere in dem ersten Schritt der Kapseldeckel vorfixiert. The first sealing process corresponds in particular to a pre-sealing and the second sealing process to a post-sealing or main sealing, in which the desired final tightness is achieved. Advantageously, the sealing station according to the invention now also enables the production of a portion capsule according to the invention with the capsule lid being sealed both in the first flange area and in the second flange area. The division into two steps also makes it possible in a particularly advantageous manner to seal the capsule lid along the first and second fastening surfaces in the event that the first flange area and the second flange area are at different heights. In particular, the capsule lid is pre-fixed in the first step.
Die zu der erfindungsgemäßen Siegelstation erläuterten Vorteile und Weiterbildungen gelten gleichermaßen auch für die übrigen Gegenstände der vorliegenden Erfindung und umgekehrt. The advantages and developments explained with regard to the sealing station according to the invention also apply equally to the other objects of the present invention and vice versa.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Siegelstation ist vorgesehen, dass das erste Siegelwerkzeug und/oder das zweite Siegelwerkzeug jeweils wenigstens eine Sonotrode und wenigstens ein Aufnahmeelement umfassen, wobei das Aufnahmeelement einen offenen Hohlraum zur Aufnahme der Portionskapsel aufweist, wobei das Aufnahmeelement ferner wenigstens ein Gegenhaltemittel aufweist, wobei das Gegenhaltemittel dazu vorgesehen ist, eine Gegenkraft auf der von dem Kapseldeckel abgewandten Seite des Flansches, insbesondere in dem Bereich der ersten Befestigungsfläche und/oder der zweiten Befestigungs- fläche, zu der von der Sonotrode ausgeübten Kraft bereitzustellen. Eine Sonotrode ist üblicherweise ein flaches Element. Um auch bei Flanschbereichen unterschiedlicher Höhe eine zuverlässige Ansiegelung zu erzielen, ist es maßgeblich, dass auf der Flanschunterseite, d.h. auf der dem Kapseldeckel abgewandten Seite, ein Gegenhaltemittel eine Gegenkraft zu der durch die Sonotrode ausgeübten Kraft bereitstellt. Besonders bevorzugt umfasst die Siegelstation ein erstes Siegelwerkzeug und ein zweites Siegelwerkzeug, wobei das Aufnahmeelement des ersten und des zweiten Siegelwerkzeugs ein Gegenhaltemittel sowohl im Bereich der zweiten Befestigungsfläche als auch im Bereich der ersten Befestigungsfläche aufweist. Alternativ weist das Aufnahmeelement des ersten Siegelwerkzeugs nur ein Gegenhaltemittel im Bereich der zweiten Befestigungsfläche auf. Der Fachmann versteht, dass das Aufnahmeelement hier von dem Aufnahmeelement der Getränkeherstellungsmaschine des erfindungsgemäßen Systems verschieden ist, sich aber vorzugsweise in Aufbau und Funktion einander ähneln. Beide weisen vorzugsweise einen Hohlraum zur wenigstens teilweisen Aufnahme der Portionskapsel bzw. des Basiselements auf. Insbesondere unterscheiden sich die Aufnahmeelemente darin, dass das Aufnahmeelement der Getränkeherstellungsmaschine eine Dichtkontur wie oben beschrieben aufweist, während das Aufnahmeelement des Siegelwerkzeugs Gegenhaltemittel bevorzugt lediglich im Bereich der ersten und/oder zweiten Befestigungsfläche aufweist, insbesondere jedoch kein Kontakt mit der Dichtsicke erfolgt. Durch die Gegenhaltemittel wird in besonders vorteilhafter Weise eine sichere und zuverlässige Siegelung in beiden Befestigungsflächen gewährleistet. According to a preferred embodiment of the sealing station according to the invention, it is provided that the first sealing tool and/or the second sealing tool each comprise at least one sonotrode and at least one receiving element, the receiving element having an open cavity for receiving the portion capsule, the receiving element also having at least one counter-holding means , wherein the counter-holding means is provided to generate a counter-force on the side of the flange facing away from the capsule lid, in particular in the region of the first fastening surface and/or the second fastening surface to provide the force exerted by the sonotrode. A sonotrode is usually a flat element. In order to achieve reliable sealing even with flange areas of different heights, it is essential that on the underside of the flange, ie on the side facing away from the capsule lid, a counter-holding means provides a counter-force to the force exerted by the sonotrode. The sealing station particularly preferably comprises a first sealing tool and a second sealing tool, the receiving element of the first and second sealing tool having a counter-holding means both in the area of the second fastening surface and in the area of the first fastening surface. Alternatively, the receiving element of the first sealing tool has only one counterholding means in the area of the second fastening surface. The person skilled in the art understands that the receiving element here is different from the receiving element of the beverage production machine of the system according to the invention, but is preferably similar to one another in structure and function. Both preferably have a cavity for at least partially accommodating the portion capsule or the base element. In particular, the receiving elements differ in that the receiving element of the beverage production machine has a sealing contour as described above, while the receiving element of the sealing tool preferably only has counter-holding means in the area of the first and/or second fastening surface, but in particular there is no contact with the sealing bead. A secure and reliable seal in both fastening surfaces is ensured in a particularly advantageous manner by the counter-holding means.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Siegelstation ist vorgesehen, dass das Aufnahmeelement wenigstens ein Gegenhaltemittel im Bereich der ersten Befestigungsfläche aufweist, wobei eine obere Fläche des Gegenhaltemittels im Vergleich zu einer oberen Fläche des Gegenhaltemittels des ersten Siegelwerkzeugs und/oder zweiten Siegelwerkzeugs im Bereich der zweiten Befestigungsfläche um wenigstens 0,05 mm, vorzugsweise wenigstens 0,10 mm, insbesondere um wenigstens 0,15 mm höher angeordnet ist. Höher meint in diesem Zusammenhang insbesondere eine größere Erstreckung in vertikaler Richtung. Besonders bevorzugt ist das Gegenhaltemittel ein Stößel. Die Anmelderin hat durch Versuche überraschend festgestellt, dass dadurch, dass das Gegenhaltemittel in den Bereichen der beiden Befestigungsflächen unterschiedliche Höhen aufweist, und insbesondere im Bereich der ersten Befestigungsfläche eine größere Höhe aufweist, eine besonders gute Siegelqualität erreicht wird. Der Fachmann versteht, dass die vorgenannten Zahlenwerte insbesondere für den Fall gelten sollen, dass der erste Flanschbereich und der zweite Flanschbereich relativ zur Mittellängsachse auf der gleichen Höhe angeordnet sind. Bei einem vorbestimmten Versatz müssen die Zahlenwerte entsprechend angepasst werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Siegelstation ist vorgesehen, dass die Sonotrode des ersten und/oder zweiten Siegelwerkzeugs einen Durchmesser von zwischen 34 mm und 36 mm, besonders bevorzugt zwischen 34,4 mm und 35,2 mm und insbesondere von 34,8 mm aufweist. Hierdurch kann eine zuverlässige und hochwertige Siegelung erfolgen, ohne dass beispielsweise der Wulst durch die Sonotrode kontaktiert wird. According to a preferred embodiment of the sealing station according to the invention, it is provided that the receiving element has at least one counter-holding means in the area of the first fastening surface, with an upper surface of the counter-holding means being in comparison to an upper surface of the counter-holding means of the first sealing tool and/or second sealing tool in the area of the second fastening surface is arranged higher by at least 0.05 mm, preferably at least 0.10 mm, in particular by at least 0.15 mm. In this context, higher means in particular a greater extension in the vertical direction. The counter-holding means is particularly preferably a ram. The applicant has surprisingly found through tests that the fact that the counter-holding means has different heights in the areas of the two attachment surfaces, and in particular in the area of the first attachment surface has a greater height, a particularly good sealing quality is achieved. The person skilled in the art understands that the aforementioned numerical values should apply in particular for the case in which the first flange area and the second flange area are arranged at the same height relative to the central longitudinal axis. If there is a predetermined offset, the numerical values must be adjusted accordingly. According to a preferred embodiment of the sealing station according to the invention, it is provided that the sonotrode of the first and/or second sealing tool has a diameter of between 34 mm and 36 mm, particularly preferably between 34.4 mm and 35.2 mm and in particular of 34.8 mm . As a result, a reliable and high-quality seal can take place without the bead being contacted by the sonotrode, for example.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Siegelstation ist vorgesehen, dass die Sonotrode des ersten und/oder zweiten Siegelwerkzeugs ein, insbesondere mittig angeordnetes Wärmeableitungsmittel aufweist. Besonders bevorzugt ist das Wärmeableitungsmittel wenigstens teilweise aus einem Keramikmaterial gefertigt. Insbesondere bei der erfindungsgemäß vorgesehenen zweistufigen Siegelung wird ein erhebliches Maß an Wärme auf die Portionskapsel übertragen. Dies kann einerseits den Kapseldeckel beschädigen und andererseits das Getränkerohmaterial negativ beeinträchtigen. Durch die Anordnung eines solchen Wärmeableitungsmittels, beispielsweise in Form einer Keramikeinlage, wird in besonders vorteilhafter Weise eine zu starke Wärmeeinwirkung vermieden. Ganz besonders bevorzugt weist das Wärmeableitungsmittel einen Durchmesser von wenigstens 25 mm, noch mehr bevorzugt von wenigstens 28 mm oder wenigstens 30 mm auf. According to a preferred embodiment of the sealing station according to the invention, it is provided that the sonotrode of the first and/or second sealing tool has a heat dissipation means, in particular arranged centrally. The heat dissipation means is particularly preferably made at least partially from a ceramic material. In particular with the two-stage sealing provided according to the invention, a considerable amount of heat is transferred to the portion capsule. On the one hand, this can damage the capsule lid and, on the other hand, adversely affect the beverage raw material. By arranging such a heat dissipation means, for example in the form of a ceramic insert, excessive exposure to heat is avoided in a particularly advantageous manner. Very particularly preferably, the heat dissipation means has a diameter of at least 25 mm, even more preferably at least 28 mm or at least 30 mm.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Anlage zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Portionskapsel, insbesondere nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, mit einer Formstation zum Formen eines Basiselements, einer Füllstation zum Befüllen eines Hohlraums des Basiselements mit wenigstens einem Getränkerohmaterial und einer Schließstation zum Verschließen des Basiselements mit einem Kapseldeckel, wobei die Schließstation eine erfindungsgemäß Siegelstation ist. Another object of the present invention is a system for producing a portion capsule according to the invention, in particular according to a method according to the invention, with a molding station for molding a base element, a filling station for filling a cavity of the base element with at least one beverage raw material and a closing station for closing the base element with a Capsule lid, wherein the closing station is a sealing station according to the invention.
Die für diesen Gegenstand der vorliegenden Erfindung geltenden Ausführungen gelten auch für die übrigen erfindungsgemäßen Gegenstände und umgekehrt. The statements applicable to this subject matter of the present invention also apply to the other subjects according to the invention and vice versa.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Zeichnungen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen anhand der Zeichnungen. Die Zeichnungen illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung, welche den wesentlichen Erfindungsgedanken nicht einschränken. Further details, features and advantages of the invention result from the drawings and from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings. The drawings merely illustrate exemplary embodiments of the invention, which do not restrict the essential idea of the invention.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Figuren 1 und 2 zeigen schematische Schnittbildansichten einer Portionskapsel und eines Systems zur Zubereitung eines Getränks gemäß einer beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Brief description of the drawings FIGS. 1 and 2 show schematic sectional views of a portion capsule and a system for preparing a beverage according to an exemplary first embodiment of the present invention.
Figuren 3 bis 5 zeigen schematische Detailansichten der Portionskapsel gemäß der ver- schiedener beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. FIGS. 3 to 5 show schematic detailed views of the portion capsule according to the various exemplary embodiments of the present invention.
Figuren 6 bis 15 zeigt verschiedene schematische Ansichten von Siegelwerkzeugen gemäß verschiedener beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. FIGS. 6 to 15 show various schematic views of sealing tools according to various exemplary embodiments of the present invention.
Figur 16 zeigt eine schematische Detailansicht der Portionskapsel gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt. FIG. 16 shows a schematic detailed view of the portion capsule according to a further exemplary embodiment of the present invention in cross section.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In einigen Abbildungen sind Maßangaben enthalten. Diese Abbildungen entsprechen technischen Zeichnungen, denen somit Maße und/oder Verhältnismäßigkeiten entnommen werden können. Insbesondere gilt dies wenigstens für die Figuren 3 bis 5 und 12 bis 15. Some illustrations contain dimensions. These illustrations correspond to technical drawings from which dimensions and/or proportions can be taken. In particular, this applies at least to Figures 3 to 5 and 12 to 15.
In Figuren 1 und 2 sind eine schematische Seitenansicht einer Portionskapsel 1 und ein Schnittbildansicht eines Systems aus der Portionskapsel 1 und einem Teil einer Getränkeherstellungsmaschine 13 zur Zubereitung eines Getränks gemäß einer beispielhaften ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. FIGS. 1 and 2 show a schematic side view of a portion capsule 1 and a sectional view of a system consisting of the portion capsule 1 and part of a beverage production machine 13 for preparing a beverage according to an exemplary first embodiment of the present invention.
Die Portionskapsel 1 weist ein beispielhaft becherförmig und kegelstumpfförmig ausgebildetes Basiselement 2 auf, welches an seiner geschlossenen Seite einen Kapselboden 5 und an seiner offenen Seite einen umlaufenden Flansch 6 aufweist. Zwischen dem Kapselboden 5 und dem Flansch 6 erstreckt sich eine Kapselwandung 7 um einen Hohlraum 3. Die Portionskapsel 1 ist um ihre zentrale Mittellängsachse M, die eine Vertikalrichtung Y definiert, rotationssymmetrisch aufgebaut. In radialer Richtung R steht der Flansch 6, der kreisförmig und somit in Umfangsrichtung umlaufend ausgebildet ist, nach außen über die Kapselwandung 7 vor. Der Flansch 6 ist mit einem Kapseldeckel 4 in Form einer Deckelfolie, insbesondere einer Aluminiumfolie, fest verbunden, welche den Hohlraum 3 auf der offenen Seite des Basiselements 2 verschließt. Der Flansch 6 weist hierfür erfindungsgemäß eine dem Kapseldeckel 4 zugewandte erste Befestigungsfläche 100 und eine zweite Befestigungsfläche 200 auf, welche sich vorzugsweise ungefähr rechtwinklig zur Vertikalrichtung Y erstrecken. Der Kapseldeckel 4 ist in seinem Randbereich in der ersten und zweiten Befestigungsfläche 100, 200 auf den Flansch 6 gesiegelt, geschweißt oder geklebt. The portion capsule 1 has, for example, a cup-shaped and truncated cone-shaped base element 2 which has a capsule base 5 on its closed side and a peripheral flange 6 on its open side. A capsule wall 7 extends around a cavity 3 between the capsule bottom 5 and the flange 6 . In the radial direction R, the flange 6 , which is circular and thus circumferential in the circumferential direction, protrudes outwards beyond the capsule wall 7 . The flange 6 is firmly connected to a capsule lid 4 in the form of a lid foil, in particular an aluminum foil, which closes the cavity 3 on the open side of the base element 2 . For this purpose, according to the invention, the flange 6 has a first fastening surface 100 facing the capsule lid 4 and a second fastening surface 200 which preferably extend approximately at right angles to the vertical direction Y. The capsule lid 4 is sealed, welded or glued onto the flange 6 in its edge region in the first and second fastening surfaces 100, 200.
Der Kapseldeckel 4 ist bevorzugt aus einem Aluminium- oder Kunststoffmaterial ausgeführt, die jeweils auch Laminate umfassen können. Innerhalb des Basiselements 2 ist der Hohlraum 3 ausgebildet, welcher mit Getränkerohmaterial, beispielsweise Kaffeeröstgranulat, Instantkaffee, Schokoladenpulver, Teeverschnitt, Milchpulver und/oder dergleichen befüllt ist (aus Gründen der Übersichtlichkeit ist das Getränkerohmaterial nicht dargestellt) und welcher durch den Kapseldeckel 4 verschlossen ist. The capsule lid 4 is preferably made of an aluminum or plastic material, which can each also include laminates. Within the base element 2, the cavity 3 is formed, which is filled with beverage raw material, for example roasted coffee granules, instant coffee, chocolate powder, tea blend, milk powder and/or the like (for reasons of clarity, the beverage raw material is not shown) and which is closed by the capsule lid 4.
Die becherförmige Ausgestaltung des Basiselements 2 wird vorzugsweise durch Thermoformen, beispielsweise Tiefziehen mittels Unterdrucks, Überdrucks und/oder einem beweglichen Stempel, erzeugt. Das Basiselement 2 ist vorzugsweise als tiefgezogenes Aluminiumteil ausgebildet. Alternativ wäre aber auch denkbar, dass das Basiselement 2 als Kunststoffteil aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC) oder Polyethylenterephthalat (PET) ausgebildet ist. Alternativ wird die Portionskapsel 1 mittels Spritzgussverfahren, insbesondere im Einkomponenten-, Mehrkomponenten- oder In-Mold-Verfahren, hergestellt. Als Mehrkomponentenverfahren ist besonders ein Zweikomponentenverfahren bevorzugt, bei dem eine Aluminiumschicht, insbesondere mit einer Schichtdicke von 90 pm, mit einer Schicht aus PP, insbesondere mit einer Schichtdicke von 30 pm, versehen wird. Ganz besonders bevorzugt ist die PP-Schicht ein- oder beidseitig der Aluminiumschicht, insbesondere auf der Innenseite des Basiselements 2 und/oder des Hohlraums 3, angeordnet. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise eine bessere, da PVC-freie, Verbindung zwischen dem Flansch 6 und dem Kapseldeckel 4 ermöglicht. The cup-shaped configuration of the base element 2 is preferably produced by thermoforming, for example deep-drawing using negative pressure, positive pressure and/or a movable stamp. The base element 2 is preferably designed as a deep-drawn aluminum part. Alternatively, it would also be conceivable for the base element 2 to be designed as a plastic part made from polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC) or polyethylene terephthalate (PET). Alternatively, the portion capsule 1 is produced by means of an injection molding process, in particular using the one-component, multi-component or in-mold process. A two-component method is particularly preferred as a multi-component method, in which an aluminum layer, in particular with a layer thickness of 90 μm, is provided with a layer of PP, in particular with a layer thickness of 30 μm. The PP layer is very particularly preferably arranged on one or both sides of the aluminum layer, in particular on the inside of the base element 2 and/or the cavity 3 . This advantageously enables a better connection between the flange 6 and the capsule cover 4, since it is PVC-free.
Die Portionskapsel 1 wird im Gebrauch in einer Getränkeherstellungsmaschine 13 in eine Brüheinheit eingeführt. Die Brüheinheit umfasst ein erstes Brühkammerteil und ein zweites Brühkammerteil, wobei das erste oder das zweite Brühkammerteil relativ zum anderen Brühkammerteil zwischen einer angenäherten Position, in welcher das erste und das zweite Brühkammerteil eine geschlossene Brühkammer 12 bilden, und einer offenen Position, in welcher das erste und das zweite Brühkammerteil zum Einsetzen oder Auswerfen der Portionskapsel 1 voneinander beabstandet sind, bewegbar ist. During use, the portion capsule 1 is introduced into a brewing unit in a beverage production machine 13 . The brewing unit comprises a first brewing chamber part and a second brewing chamber part, the first or the second brewing chamber part relative to the other brewing chamber part between an approximate position in which the first and second brewing chamber parts form a closed brewing chamber 12 and an open position in which the first and the second brewing chamber part for inserting or ejecting the portion capsule 1 are spaced apart, is movable.
Das erste Brühkammerteil ist als becherförmiges Aufnahmeelement 21 ausgebildet, welches die Portionskapsel 1 größtenteils aufnimmt, insbesondere wenn die Brühkammer 12 in der geschlossenen Position befindlich ist. Das zweite Brühkammerteil ist als Verschlusselement 22 für das Aufnahmeelement 21 ausgebildet. In der in Figur 2 abgebildeten geschlossenen Position ist der Flansch 6 der Portionskapsel 1 zwischen einem Randbereich 23 des Aufnahmeelements 21 und dem Verschlusselement 22 dichtend eingeklemmt. The first brewing chamber part is designed as a cup-shaped receiving element 21, which largely receives the portion capsule 1, in particular when the brewing chamber 12 is in the closed position. The second brewing chamber part is designed as a closure element 22 for the receiving element 21 . In the closed position shown in FIG. 2, the flange 6 of the portion capsule 1 is clamped in a sealing manner between an edge region 23 of the receiving element 21 and the closure element 22 .
In dieser geschlossenen Position werden der Kapseldeckel 4 und der Kapselboden 5 nacheinander oder gleichzeitig perforiert. Die eine oder mehrere Perforationsöffnungen im Kapselboden 5 werden dabei insbesondere durch eine oder mehrere Perforationsspitzen am Aufnahmeelement 21 während des Schließens der Brühkammer 13 gebildet, während die Perforationsöffnungen im Kapseldeckel 4 vorzugsweise durch Perforationsstrukturen im Boden des Verschlusselements 22 schon während des Schließens der Brühkammer 12 oder erst durch den Druckaufbau im Inneren der Portionskapsel 1 während des Getränkeherstellungsprozesses erzeugt werden. In this closed position, the capsule lid 4 and the capsule base 5 are perforated one after the other or simultaneously. The one or more perforation openings in the capsule base 5 are formed in particular by one or more perforation tips on the receiving element 21 during the closing of the brewing chamber 13, while the perforation openings in the capsule lid 4 are preferably formed by perforation structures in the base of the closure element 22 during the closing of the brewing chamber 12 or only after are generated by the pressure build-up inside the portion capsule 1 during the beverage production process.
Durch die eine oder mehrere Perforationsöffnungen im Kapselboden 5 wird Extraktionsflüssigkeit unter Druck in den Hohlraum 3 eingeleitet. Durch die Wechselwirkung zwischen der Extraktionsflüssigkeit und dem Getränkerohmaterial entsteht das gewünschte Getränk, welches die Portionskapsel 1 durch die Perforationsöffnungen im Kapseldeckel 4 verlässt und einem Getränkegefäß zugeführt wird. Durch ein optionales Filtermedium können etwaige Partikel des Getränkerohmaterials aus dem Getränk gefiltert und in der Portionskapsel 1 zurückgehalten werden. Vorzugsweise fungiert aber der mehrfach perforierte Kapseldeckel 4 als Filterelement. Extraction liquid is introduced under pressure into the cavity 3 through the one or more perforation openings in the capsule base 5 . The interaction between the extraction liquid and the beverage raw material produces the desired beverage, which leaves the portion capsule 1 through the perforation openings in the capsule lid 4 and is fed into a beverage container. Any particles of the beverage raw material can be filtered out of the beverage and retained in the portion capsule 1 by an optional filter medium. Preferably, however, the multiply perforated capsule lid 4 acts as a filter element.
In Figuren 3 bis 5 sind Detailansichten der in den Figuren 1 und 2 illustrierten Portionskapsel 1 gemäß beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Figuren zeigen dabei die Schnittdarstellung des Flansches 6 auf der rechten Seite von Figur 1 bzw. 2 in einer vergrößerten Illustration. Dabei sind die Figuren 3 bis 5 maßstabsgetreu und mit korrekterer Wiedergabe der Winkel- und Längsverhältnisse illustriert. FIGS. 3 to 5 show detailed views of the portion capsule 1 illustrated in FIGS. 1 and 2 according to exemplary embodiments of the present invention. The figures show the sectional view of the flange 6 on the right side of Figure 1 and 2 in an enlarged illustration. Here, FIGS. 3 to 5 are illustrated true to scale and with a more correct representation of the angular and longitudinal relationships.
Der abgebildete Flansch 6 erstreckt sich im Wesentlichen horizontal, also parallel zur radialen Richtung R, von dem oberen Ende der Kapselwandung 7 bis zu seinem freien äußeren Ende, an welchem der Flansch 6 mit einem Wulst 8 abschließt. Der Wulst 8 umfasst insbesondere ein in Richtung des Kapselbodens 5 aufgerolltes Flanschende. The flange 6 shown extends essentially horizontally, i.e. parallel to the radial direction R, from the upper end of the capsule wall 7 to its free outer end. at which the flange 6 terminates with a bead 8. The bead 8 includes, in particular, a flanged end that is rolled up in the direction of the capsule base 5 .
Zudem steht der Wulst 8 in Vertikalrichtung Y insbesondere beidseitig des Flansches 6 vor, wobei der Flansch 6 auf der Unterseite weniger als eine Dichtsicke 9 vom Flansch 6 absteht und ferner auf der Oberseite weniger oder identisch wie auf der Unterseite über den Flansch 6 vorsteht. In addition, the bead 8 protrudes in the vertical direction Y, in particular on both sides of the flange 6, with the flange 6 protruding less than a sealing bead 9 from the flange 6 on the underside and also protruding less or identically on the top than on the underside over the flange 6.
Zwischen dem Wulst 8 und dem Ende der Kapselwandung 7 weist der Flansch 6 die Dichtsicke 9 auf, welche in Form einer in Vertikalrichtung Y vom Kapseldeckel 4 weg gerichteten und konzentrisch in Umfangsrichtung um die Mittellängsachse M umlaufende Einprägung ausgebildet ist. Die Dichtsicke 9 weist dabei eine der Kapselwandung 7 zugewandte innere Flanke 10 und eine dem Wulst 8 zugewandte äußere Flanke 1 1 auf. Die Dichtsicke 9 ist dabei einstückig aus dem Flansch 6 geformt und weist, wie in den Figuren ersichtlich, im Wesentlichen die gleiche Dicke auf wie die Kapselwandung 7 und/oder ein erster Flanschbereich 18 zwischen der Kapselwandung 7 und der inneren Flanke 10 und/oder ein zweiter Flanschbereich 19 zwischen dem Wulst 8 und der äußeren Flanke 11 . Between the bead 8 and the end of the capsule wall 7, the flange 6 has the sealing bead 9, which is designed in the form of an embossing pointing away from the capsule lid 4 in the vertical direction Y and running concentrically around the central longitudinal axis M in the circumferential direction. The sealing bead 9 has an inner flank 10 facing the capsule wall 7 and an outer flank 11 facing the bead 8 . The sealing bead 9 is formed in one piece from the flange 6 and, as can be seen in the figures, has essentially the same thickness as the capsule wall 7 and/or a first flange region 18 between the capsule wall 7 and the inner flank 10 and/or a second flange area 19 between the bead 8 and the outer flank 11 .
Zwischen der inneren Flanke 1 1 und der äußeren Flanke 12 erstreckt sich ein Übergangsbereich 14 in Form der Übergangsebene 15, die insbesondere flach (also geradlinig) und parallel zum ersten und/oder zweiten Flanschbereich 18, 19 verläuft. Die äußere Flanke 1 1 verläuft zum zweiten Flanschbereich 19 in einem Winkel ß von ca. 85 Grad. Between the inner flank 11 and the outer flank 12 there extends a transition region 14 in the form of the transition plane 15 which is particularly flat (i.e. straight) and parallel to the first and/or second flange region 18 , 19 . The outer edge 1 1 runs to the second flange portion 19 at an angle ß of about 85 degrees.
Die äußere Flanke 1 1 hat insbesondere einen geradlinigen Flankenabschnitt 20, der vorzugsweise eine Länge zwischen 0,5 mm und 0,9 mm umfasst. Der zweite Flanschbereich 19 hat vorzugsweise eine Länge von 0,2 mm bis 0,8 mm. The outer flank 11 has in particular a straight flank section 20 which preferably has a length of between 0.5 mm and 0.9 mm. The second flange area 19 preferably has a length of 0.2 mm to 0.8 mm.
Zwischen der inneren Flanke 10 und dem oberen Ende der Kapselwandung 7 weist der Flansch 6 einen ersten Flanschbereich 18 auf. Der erste Flanschbereich 18 ist im vorliegenden Beispiel im radialen Querschnitt zumindest abschnittsweise geradlinig und horizontal ausgebildet. Der geradlinige Bereich hat insbesondere eine Länge von 0,07 mm bis 0,09 mm. The flange 6 has a first flange region 18 between the inner flank 10 and the upper end of the capsule wall 7 . In the present example, the first flange region 18 is straight and horizontal in radial cross section, at least in sections. In particular, the rectilinear area has a length of 0.07 mm to 0.09 mm.
Die innere Flanke 10 weist im radialen Querschnitt einen geradlinigen Kontaktbereich 16 auf, d.h. der geradlinige Kontaktbereich 16 ist die Länge der Gerade zwischen den zwei Übergängen im Verlauf der inneren Flanke 10. Die Länge des Kontaktbereichs 16 beträgt im vorliegenden Beispiel bevorzugt 0,5 mm bis 0,9 mm. The inner flank 10 has a straight contact area 16 in the radial cross section, ie the straight contact area 16 is the length of the straight line between the two transitions in the course of the inner flank 10. The length of the contact area 16 is preferably 0.5 mm to 0.9 mm in the present example.
Erfindungsgemäß beträgt der Winkel a zwischen der inneren Flanke 10 bzw. dem geradlinigen Kontaktbereich 16 und dem ersten Flanschbereich 18 im Wesentlichen 85 Grad. According to the invention, the angle a between the inner flank 10 or the straight contact area 16 and the first flange area 18 is essentially 85 degrees.
Der Winkel zwischen der inneren und äußeren Flanke 10, 1 1 beträgt somit bevorzugt 5 bis 15 Grad, besonders bevorzugt 8 bis 12 Grad und ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen 10 Grad. The angle between the inner and outer flank 10, 11 is therefore preferably 5 to 15 degrees, particularly preferably 8 to 12 degrees and very particularly preferably essentially 10 degrees.
Der erste Flanschbereich 18 und der zweite Flanschbereich 19 liegen hier in Vertikalrichtung Y auf gleicher Höhe. Die Höhe 17 der Dichtsicke 9 entspricht der Gesamterstreckung der Dichtsicke 9 von der Unterseite des ersten und zweiten Flanschbereichs 18, 19 zur Unterseite des Flansches 6 im Bereich der Übergangsebene 15. Diese Höhe 17 beträgt senkrecht zum ersten bzw. zweiten Flanschbereich 18, 19 zwischen 0,9 mm und 1 ,0 mm. The first flange area 18 and the second flange area 19 are here in the vertical direction Y at the same height. The height 17 of the sealing bead 9 corresponds to the total extent of the sealing bead 9 from the underside of the first and second flange area 18, 19 to the underside of the flange 6 in the area of the transition plane 15. This height 17 perpendicular to the first or second flange area 18, 19 is between 0 .9mm and 1.0mm.
Die Materialstärke des Aluminiums im Bereich des Flansches 6 beträgt vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 0,13 mm, insbesondere im Wesentlichen 0,11 mm oder 0,12 mm. The material thickness of the aluminum in the area of the flange 6 is preferably between 0.1 mm and 0.13 mm, in particular essentially 0.11 mm or 0.12 mm.
In den Figuren 3 bis 5 ist der Übersichtlichkeit halber nicht der Randbereich 23 des Aufnahmeelements 21 dargestellt, welcher mit dem Flansch 6 der Portionskapsel 1 in dichtendem Eingriff steht. Der Randbereich 23 umfasst eine Dichtkontur zum dichtenden Eingriff mit der Dichtsicke 9. Die Dichtkontur weist hierfür eine in Umfangsrichtung umlaufende Vertiefung und eine benachbart zur Vertiefung ausgebildete, in Umfangsrichtung ebenfalls umlaufende, Dichtnase auf. In radiale Richtung R betrachtet ist die Vertiefung außerhalb der Dichtnase angeordnet, so dass eine äußere Dichtnasenflanke der Dichtnase eine innere Wandung der Vertiefung bildet. For the sake of clarity, FIGS. The edge region 23 includes a sealing contour for sealing engagement with the sealing bead 9. For this purpose, the sealing contour has a circumferential depression and a sealing nose formed adjacent to the depression and also circumferential in the circumferential direction. Viewed in the radial direction R, the indentation is arranged outside of the sealing lug, so that an outer sealing lug flank of the sealing lug forms an inner wall of the indentation.
In der in Figur 2 abgebildeten, geschlossenen Position greift die Dichtnase in den ersten Flanschbereich 18 ein, während die Dichtsicke 9 in die Vertiefung eingreift. Hierdurch bildet sich zwischen der Dichtnasenflanke und der inneren Flanke 10 in radialem Querschnitt ein Kontakt 16 aus. Dieser Kontakt 16 ist in Umfangsrichtung vorzugsweise umlaufend vorhanden und bildet damit die eigentliche Abdichtung zwischen Flansch 6 und Aufnahmeelement 21 , so dass keine oder kaum Extraktionsflüssigkeit an dem Getränkerohmaterial vorbei zum Auslass der Brühkammer 12 fließen kann. Der Scheitelpunkt der Dichtnase berührt optional die Unterseite des ersten Flanschbereichs 18, während die Unterseite der Übergangsebene 15 optional den Boden der Vertiefung berührt. In the closed position shown in FIG. 2, the sealing lug engages in the first flange area 18, while the sealing bead 9 engages in the recess. As a result, a contact 16 is formed between the sealing nose flank and the inner flank 10 in a radial cross section. This contact 16 is preferably circumferential in the circumferential direction and thus forms the actual seal between the flange 6 and the receiving element 21 , so that little or no extraction liquid can flow past the beverage raw material to the outlet of the brewing chamber 12 . The apex of the sealing tab optionally touches the underside of the first Flange area 18, while the underside of the transition plane 15 optionally touches the bottom of the recess.
Die vorstehend beschriebene Ausbildung und Dimensionierung der Dichtsicke 9 führt dazu, dass sich die Dichtsicke 9 beim Schließen der Brühkammer 12 und/oder beim Aufbrühen des Getränks nicht erheblich deformiert. Die Abdichtung erfolgt hauptsächlich durch den insbesondere umlaufenden Kontakt 16, der aufgrund der Steifigkeit der Dichtsicke 9 relativ stark kraftbeaufschlagt ist. The design and dimensioning of the sealing bead 9 described above means that the sealing bead 9 is not significantly deformed when the brewing chamber 12 is closed and/or when the beverage is brewed. The sealing is mainly effected by the particular peripheral contact 16, which is subjected to a relatively large amount of force due to the rigidity of the sealing bead 9.
Mit anderen Worten: Die Dichtsicke 9 ist derart ausgebildet, dass sie beim Schließen der Brühkammer 12 und/oder Aufbrühen der Portionskapsel 1 nur um maximal 30 %, bevorzugt um maximal 20 %, besonders bevorzugt um maximal 10 % und ganz besonders bevorzugt um maximal 5 % ihrer Höhe 17 senkrecht zum ersten und/oder zweiten Flanschbereich 18, 19 deformiert wird. Insbesondere ist die Dichtsicke 9 somit derart ausgebildet ist, dass sie bei einer senkrecht zum ersten und/oder zweiten Flanschbereich 18, 19 auf die Dichtsicke 9 wirkenden Kraftbeaufschlagung von bis zu 100 N nur um maximal 30 %, bevorzugt um maximal 20 %, besonders bevorzugt um maximal 10 % und ganz besonders bevorzugt um maximal 5 % ihrer Höhe 17 senkrecht zum ersten und/oder zweiten Flanschbereich 18, 19 deformiert wird. Nur so steht ausreichend Kraft für den Kontakt 16 zur Verfügung. In other words: The sealing bead 9 is designed in such a way that, when the brewing chamber 12 is closed and/or the portion capsule 1 is brewed, it only expands by a maximum of 30%, preferably by a maximum of 20%, particularly preferably by a maximum of 10% and very particularly preferably by a maximum of 5% % of its height 17 perpendicular to the first and/or second flange area 18, 19 is deformed. In particular, the sealing bead 9 is thus designed in such a way that when a force of up to 100 N is applied perpendicularly to the first and/or second flange region 18, 19 on the sealing bead 9, it is only reduced by a maximum of 30%, preferably by a maximum of 20%, particularly preferably by a maximum of 10% and very particularly preferably by a maximum of 5% of its height 17 perpendicular to the first and/or second flange area 18, 19. This is the only way to provide sufficient force for the contact 16.
Denkbar ist, dass die Dichtsicke 9 beim Schließen der Brühkammer 12 und/oder Aufbrühen der Portionskapsel 1 in ihrer Höhe 17 insbesondere um maximal 0,2 mm, bevorzugt um maximal 0,15 mm, besonders bevorzugt um maximal 0,1 mm und ganz besonders bevorzugt um maximal 0,05 mm in Vertikalrichtung Y verändert wird. Alternativ wird die Dichtsicke 9 jedoch lediglich in radialer Richtung R verschoben und nicht in Vertikalrichtung Y. It is conceivable that the sealing bead 9 when closing the brewing chamber 12 and/or brewing the portion capsule 1 in its height 17 by a maximum of 0.2 mm, preferably by a maximum of 0.15 mm, particularly preferably by a maximum of 0.1 mm and very particularly is preferably changed by a maximum of 0.05 mm in the vertical direction Y. Alternatively, the sealing bead 9 is only shifted in the radial direction R and not in the vertical direction Y.
Vorzugsweise ist die Dichtsicke 9 dadurch ebenfalls derart steif ausgebildet, dass auch keine zu starke seitliche Verschiebung bzw. Verformung in radialer Richtung R erfolgt. Es ist vorgesehen, dass die Dichtsicke 9 derart ausgebildet ist, dass sie beim Schließen der Brühkammer 12 vorzugsweise nur soweit parallel zum ersten und/oder zweiten Flanschbereich 18, 19 deformiert bzw. verschoben wird, dass sich ihr Radius bezogen auf eine zentrale Mittellängsachse M der Portionskapsel 1 nur um maximal 5 % parallel zum ersten und/oder zweiten Flanschbereich 18, 19 verschiebt, damit die Portionskapsel 1 nach dem Brühen leicht wieder aus der Brühkammer 12 entnommen werden kann und sich die Dichtnase nicht mit der seitliche verkippenden Dichtsicke 9 verklemmt. Denkbar ist, dass bei der Dichtsicke 9 beim Schließen der Brühkammer 12 und/oder Aufbrühen der Portionskapsel 1 vorzugsweise vorgesehen ist, dass sich die Spitze der Dichtsicke 9, also der Übergangsbereich 14 der Dichtsicke 9, um maximal 0,2 mm, bevorzugt um maximal 0,15 mm, besonders bevorzugt um maximal 0,1 mm und ganz besonders bevorzugt um maximal 0,05 mm in radialer Richtung R verschiebt oder deformiert. Preferably, the sealing bead 9 is also designed to be so stiff that there is also no excessive lateral displacement or deformation in the radial direction R. It is provided that the sealing bead 9 is designed in such a way that when the brewing chamber 12 is closed, it is preferably only deformed or displaced parallel to the first and/or second flange area 18, 19 to such an extent that its radius is related to a central central longitudinal axis M of the Portion capsule 1 is only displaced by a maximum of 5% parallel to the first and/or second flange area 18, 19, so that the portion capsule 1 can be easily removed from the brewing chamber 12 after brewing and the sealing lug does not jam with the laterally tilting sealing bead 9. It is conceivable that with the sealing bead 9, when the brewing chamber 12 is closed and/or the portion capsule 1 is brewed, it is preferably provided that the tip of the sealing bead 9, i.e. the transition area 14 of the sealing bead 9, moves by a maximum of 0.2 mm, preferably by a maximum of 0.15 mm, particularly preferably by a maximum of 0.1 mm and very particularly preferably by a maximum of 0.05 mm in the radial direction R or deformed.
Die übrigen in der Figur 3 nummerisch aufgezeigten Maße können vorzugsweise ebenfalls als erfindungswesentlich betrachtet werden. The other dimensions shown numerically in FIG. 3 can preferably also be regarded as essential to the invention.
In Figur 4 ist eine Detailansicht der in Figuren 1 und 2 illustrierten Portionskapsel 1 gemäß einer beispielhaften weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Figur 4 zeigt dabei die Schnittdarstellung der Dichtsicke 9 (in gleicher Ausrichtung wie bei Figur 3, also links die Kapselwandung 7 und rechts der Wulst 8) in einer vergrößerten Illustration. FIG. 4 shows a detailed view of the portion capsule 1 illustrated in FIGS. 1 and 2 according to an exemplary further embodiment of the present invention. FIG. 4 shows the sectional representation of the sealing bead 9 (in the same orientation as in FIG. 3, ie the capsule wall 7 on the left and the bead 8 on the right) in an enlarged illustration.
Diese Ausführungsform gleicht im Wesentlichen der im Zusammenhang mit Figur 3 illustrierten und erläuterten Ausführungsform, so dass alle vorstehenden Erläuterungen analog gelten. This embodiment is essentially the same as the embodiment illustrated and explained in connection with FIG. 3, so that all of the above explanations apply analogously.
Im Unterschied ist der Übergangsbereich 14 allerdings als gekrümmter Übergangsbereich und nicht als geradlinige, abgeflachte Übergangsebene 15 ausgebildet. Der geradlinige Kontaktbereich 20 weist auf der äußeren Flanke 1 1 eine Länge von 0,5 mm bis 0,6 mm, insbesondere 0,53 mm auf. Der geradlinige Kontaktbereich 16 weist auf der inneren äußeren Flanke 10 eine Länge von 0,4 mm bis 0,55 mm, insbesondere 0,473 mm auf. In contrast, however, the transition area 14 is designed as a curved transition area and not as a straight, flattened transition plane 15 . The linear contact area 20 has a length of 0.5 mm to 0.6 mm, in particular 0.53 mm, on the outer flank 11. The linear contact area 16 has a length of 0.4 mm to 0.55 mm, in particular 0.473 mm, on the inner outer flank 10 .
Der Winkel zwischen der inneren und äußeren Flanke 10, 1 1 beträgt bevorzugt 5 bis 15 Grad, besonders bevorzugt 8 bis 12 Grad und ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen 10 Grad. The angle between the inner and outer flank 10, 11 is preferably 5 to 15 degrees, particularly preferably 8 to 12 degrees and very particularly preferably essentially 10 degrees.
In Figur 5 ist eine Detailansicht der in Figuren 1 und 2 illustrierten Portionskapsel 1 gemäß einer beispielhaften weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Figur 5 zeigt dabei die Schnittdarstellung der Dichtsicke 9 (in gleicher Ausrichtung wie bei den Figur 3 und 4, also links die Kapselwandung 7 und rechts der Wulst 8) in einer vergrößerten Illustration. FIG. 5 shows a detailed view of the portion capsule 1 illustrated in FIGS. 1 and 2 according to an exemplary further embodiment of the present invention. FIG. 5 shows the sectional view of the sealing bead 9 (in the same orientation as in FIGS. 3 and 4, ie the capsule wall 7 on the left and the bead 8 on the right) in an enlarged illustration.
Diese Ausführungsform gleicht im Wesentlichen der im Zusammenhang mit den Figuren 4 und 5 illustrierten und erläuterten Ausführungsformen, so dass alle vorstehenden Erläuterungen analog gelten. Die zuvor diskutierten Maße weichen bei dieser Ausführungsform leicht ab, diese können der Zeichnung entnommen werden. Die Winkel a, ß sind hingegen gleich. This embodiment is essentially the same as the embodiments illustrated and explained in connection with FIGS. 4 and 5, so that all of the above explanations apply analogously. The previously discussed dimensions differ slightly in this embodiment, these can be found in the drawing. The angles α, ß, however, are the same.
Gemäß der hier dargestellten Ausführungsform beträgt der Radius im Übergang zwischen der Kapselwandung 7 und dem ersten Flanschbereich 18 zwischen 0,49 mm und 0,51 mm, insbesondere 0,50 mm. According to the embodiment shown here, the radius in the transition between the capsule wall 7 and the first flange area 18 is between 0.49 mm and 0.51 mm, in particular 0.50 mm.
Der erste Flanschbereich 18 umfasst eine erste Befestigungsfläche 100, in welcher der Kapseldeckel 4 mit dem Flansch 6 verbunden ist, insbesondere an diesen angesiegelt ist. Zusätzlich umfasst jedoch auch der zweite Flanschbereich 19 eine zweite Befestigungsfläche 200, in welcher der Kapseldeckel 4 mit dem Flansch 6 verbunden ist, insbesondere an diesen angesiegelt ist. Der Kapseldeckel 4 ist folglich erfindungsgemäß in wenigstens zwei Befestigungsflächen 100, 200 mit dem Flansch 6 verbunden. Diese Befestigungsflächen 100, 200 sind vorzugsweise disparat, d.h. voneinander verschieden, insbesondere ohne eine Schnittmenge, und sind in dem ersten und zweiten Flanschbereich 18, 19, also in Flanschbereichen zu beiden Seiten der Dichtsicke 9 angeordnet. The first flange area 18 comprises a first fastening surface 100, in which the capsule lid 4 is connected to the flange 6, in particular is sealed to it. In addition, however, the second flange area 19 also includes a second fastening surface 200, in which the capsule lid 4 is connected to the flange 6, in particular is sealed to it. The capsule lid 4 is consequently connected to the flange 6 in at least two fastening surfaces 100, 200 according to the invention. These fastening surfaces 100, 200 are preferably disparate, i.e. different from one another, in particular without an intersection, and are arranged in the first and second flange areas 18, 19, i.e. in flange areas on both sides of the sealing bead 9.
Vorzugsweise sind die erste und zweite Befestigungsfläche 100, 200 dabei im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet. Gemäß der hier dargestellten beispielhaften Ausführungsform weisen die Kreisringe dabei im Wesentlichen den gleichen Durchmesser auf. The first and second fastening surfaces 100, 200 are preferably designed essentially in the shape of a circular ring. According to the exemplary embodiment shown here, the circular rings essentially have the same diameter.
Hier sind die Befestigungsflächen 100, 200 entsprechend den Flanschbereichen 18, 19 horizontal und im Wesentlichen auf einer Höhe angeordnet. Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass der erste Flanschbereich 18 und der zweite Flanschbereich 19 auf unterschiedlichen Höhen liegen. Dies ist unter anderem herstellungsbedingt möglich. So ist beispielsweise der erste Flanschbereich 18 um zwischen 0,020 mm und 0,030 mm, insbesondere um bis zu 0,025 mm niedriger, d.h. mit einem geringeren Abstand zum Kapselboden 5 angeordnet als der zweite Flanschbereich 19. Here the fastening surfaces 100, 200 corresponding to the flange areas 18, 19 are arranged horizontally and essentially at one height. Alternatively, however, it is also possible for the first flange area 18 and the second flange area 19 to be at different heights. This is possible, among other things, for production reasons. For example, the first flange area 18 is between 0.020 mm and 0.030 mm, in particular by up to 0.025 mm lower, i.e. arranged at a smaller distance from the capsule base 5, than the second flange area 19.
Auch in diesem Fall, also bei, insbesondere horizontalen, Flanschbereichen 18, 19 in unterschiedlichen Höhen, ist der Kapseldeckel 4 sowohl über die erste Befestigungsfläche 100 als auch die zweite Befestigungsfläche 200 mit dem Flansch 6 verbunden. Der Radius an den Übergängen zwischen dem ersten Flanschbereich 18 und der inneren Flanke 10 und dem zweiten Flanschbereich 19 und der äußeren Flanke 1 1 beträgt zwischen 0,10 mm und 0,12 mm, insbesondere 0,1 1 mm, wohingegen der Radius an den Übergängen zwischen der inneren Flanke 10 und dem, auch hier flachen, Übergangsbereich 14 und der äußeren Flanke 1 1 vorzugsweise zwischen 0,20 mm und 0,22 mm, insbesondere 0,21 mm, beträgt. Dabei sind die oben beschriebenen Radien, entsprechend der Abbildung, jeweils an der dem Kapseldeckel 4 abgewandten Seite gemessen. Der Unterschied zu den zugehörigen Radien auf der dem Kapseldeckel 4 zugewandten Seite liegt, wie der Fachmann versteht, in der Materialdicke an dieser Stelle, hier also insbesondere 0,11 mm oder 0,12 mm. In this case as well, ie with, in particular, horizontal flange regions 18 , 19 at different heights, the capsule lid 4 is connected to the flange 6 both via the first fastening surface 100 and the second fastening surface 200 . The radius at the transitions between the first flange portion 18 and the inner edge 10 and the second flange portion 19 and the outer edge 1 1 is between 0.10 mm and 0.12 mm, in particular 0.1 1 mm, whereas the radius at the Transitions between the inner flank 10 and the transitional region 14, which is also flat here, and the outer flank 11 are preferably between 0.20 mm and 0.22 mm, in particular 0.21 mm. The radii described above are each measured on the side facing away from the capsule cover 4, as shown in the figure. The difference to the associated radii on the side facing the capsule lid 4 is, as will be understood by those skilled in the art, in the material thickness at this point, ie here in particular 0.11 mm or 0.12 mm.
Der Übergang zwischen dem zweiten Flanschbereich 19 und dem Wulst 8 beträgt vorzugsweise zwischen 0,19 mm und 0,21 mm, insbesondere 0,20 mm. The transition between the second flange area 19 and the bead 8 is preferably between 0.19 mm and 0.21 mm, in particular 0.20 mm.
Die Höhe 17 der Dichtsicke 9 beträgt gemäß dieser Ausführungsform im Bereich des ersten Flanschbereichs zwischen 0,90 mm und 0,98 mm, insbesondere 0,90 mm und im Bereich des zweiten Flanschbereichs zwischen 1 ,00 mm und 0,90 mm, insbesondere 0,90 mm. According to this embodiment, the height 17 of the sealing bead 9 is between 0.90 mm and 0.98 mm, in particular 0.90 mm, in the area of the first flange area and between 1.00 mm and 0.90 mm, in particular 0 .90mm.
Der Wulst 8 hat insbesondere eine vertikale Erstreckung von zwischen 1 ,20 mm und 1 ,40 mm, insbesondere 1 ,30 mm. The bead 8 has in particular a vertical extent of between 1.20 mm and 1.40 mm, in particular 1.30 mm.
Gemäß dem hier dargestellten Beispiel weist die Übergangsebene 15 eine radiale Erstreckung von vorzugsweise zwischen 0,10 mm und 0,14 mm, insbesondere 0,12 mm auf. According to the example shown here, the transition plane 15 has a radial extension of preferably between 0.10 mm and 0.14 mm, in particular 0.12 mm.
In Figur 6 ist ein Siegelwerkzeug, insbesondere ein erstes Siegelwerkzeug 24, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Ein solches Siegelwerkzeug dient dazu, den Kapseldeckel 4 an den Flansch 6 der Portionskapsel 1 anzusiegeln. FIG. 6 shows a sealing tool, in particular a first sealing tool 24, according to an exemplary embodiment of the present invention. Such a sealing tool is used to seal the capsule lid 4 to the flange 6 of the portion capsule 1 .
Um eine erfindungsgemäße Ansiegelung zu beiden Seiten der Dichtsicke 9 zu erzielen, ist dabei ein spezielles Siegelwerkzeug vonnöten. In order to achieve sealing according to the invention on both sides of the sealing bead 9, a special sealing tool is required.
Derartige Siegelwerkzeuge 24, 25 sind dabei grundsätzlich bereits bekannt, weswegen im Folgenden lediglich auf die Unterschiede zu bekannten Siegelwerkzeugen, insbesondere mit Hinblick auf die erfindungsgemäße Portionskapsel 1 , eingegangen wird. Das Siegelwerkzeug 24 umfasst dabei unter anderem eine Sonotrode 28, die gezielt Wärme erzeugt und somit lokal das Material des Kapseldeckels 4 und des Flansches 6 erwärmt und eine stoffschlüssige Verbindung zwischen beiden bewirkt. Hierdurch wird eine fluiddichte Verbindung zwischen Basiselement 2 und Kapseldeckel 4 erzeugt. Da neben Wärme auch Druck eine entscheidende Rolle spielt umfasst das Siegelwerkzeug 24 ein Aufnahmeelement 26, welches das Basiselement 2 aufnimmt und auf der Unterseite des Flansches 6 über geeignete Gegenhaltemittel 27 im Bereich der ersten und/oder zweiten Befestigungsfläche 100, 200 eine Gegenkraft zu der durch die Sonotrode 28 ausgeübten Kraft bereitstellt, so dass es nicht zu einer Verformung des Flansches und somit zu einer defekten Portionskapsel 1 und/oder einer unvollständigen Siegelung des Kapseldeckels 4 kommt. Such sealing tools 24, 25 are already known in principle, which is why only the differences to known sealing tools, in particular with regard to the portion capsule 1 according to the invention, will be discussed below. The sealing tool 24 includes, among other things, a sonotrode 28 that generates heat in a targeted manner and thus locally heats the material of the capsule cover 4 and the flange 6 and causes a material connection between the two. This creates a fluid-tight connection between the base element 2 and the capsule cover 4 . Since pressure also plays a decisive role in addition to heat, the sealing tool 24 comprises a receiving element 26, which receives the base element 2 and on the underside of the flange 6 applies a counterforce to the through the force exerted by the sonotrode 28, so that there is no deformation of the flange and thus a defective portion capsule 1 and/or an incomplete sealing of the capsule lid 4.
Das Siegelwerkzeug 24 wird im Zusammenhang mit den folgenden Abbildungen näher erläutert. The sealing tool 24 is explained in more detail in connection with the following figures.
Entscheidend für die Erfindung ist nun, dass der Siegelvorgang zweistufig erfolgt, wobei in einem ersten Teilschritt der Kapseldeckel 4 zunächst lediglich im zweiten Flanschbereich 19 entlang der zweiten Befestigungsfläche 200 mit dem Flansch 6 verbunden wird, und wobei in einem zweiten Teilschritt der Kapseldeckel 4 sowohl in dem ersten Flanschbereich entlang der ersten Befestigungsfläche 100 als auch in dem zweiten Flanschbereich 19 entlang der zweiten Befestigungsfläche 200 mit dem Flansch 6 verbunden wird. What is decisive for the invention is that the sealing process takes place in two stages, with the capsule lid 4 being connected to the flange 6 only in the second flange area 19 along the second fastening surface 200 in a first partial step, and with the capsule lid 4 being connected in a second partial step both in is connected to the flange 6 in the first flange area along the first attachment surface 100 and in the second flange area 19 along the second attachment surface 200 .
Dabei entspricht der erste Teilschritt insbesondere einem Vorsiegeln, d.h. einem Siegelvorgang, der im Vergleich zu dem zweiten Teilschritt mit wenigstens einem betragsmäßig reduzierten Parameter, insbesondere Siegeltemperatur, Siegelzeit und/oder Siegelkraft, durchgeführt wird. The first sub-step corresponds in particular to pre-sealing, i.e. a sealing process that is carried out with at least one parameter that is reduced in terms of absolute value in comparison to the second sub-step, in particular sealing temperature, sealing time and/or sealing force.
Dabei hat sich im Rahmen von Versuchen insbesondere eine Kombination aus einer Siegeltemperatur von vorzugsweise zwischen 200°C und 220°C, insbesondere 210°C, einer Siegelzeit von vorzugsweise zwischen 220 ms und 280 ms, insbesondere 250 ms, und einem Siegeldruck von vorzugsweise zwischen 100 N und 500 N, insbesondere 300 N, erwiesen, was bei einem bevorzugten Siegelwerkzeug 24 einem Siegeldruck von etwa 2 bar entspricht. In the course of tests, a combination of a sealing temperature of preferably between 200° C. and 220° C., in particular 210° C., a sealing time of preferably between 220 ms and 280 ms, in particular 250 ms, and a sealing pressure of preferably between 100 N and 500 N, in particular 300 N, which corresponds to a sealing pressure of about 2 bar in a preferred sealing tool 24 .
Grundsätzlich ist es möglich, beide Teilschritte mit dem gleichen Siegelwerkzeug 24 durchzuführen. Dabei ist es beispielsweise möglich, wahlweise zwischen den Teilschritten keine Änderung vorzunehmen, d.h. mit den gleichen Elementen, jedoch veränderten Parametern zu arbeiten, und/oder die Sonotrode 28 und/oder das Aufnahmeelement 26 auszutauschen. Alternativ werden die beiden Teilschritte in unterschiedlichen Siegelwerkzeugen, hier einem ersten Siegelwerkzeug 24 und einem zweiten Siegelwerkzeug 25, ausgeführt. In principle it is possible to carry out both sub-steps with the same sealing tool 24 . It is possible, for example, to choose not to make any changes between the partial steps, ie to work with the same elements but with different parameters and/or to exchange the sonotrode 28 and/or the receiving element 26 . Alternatively, the two sub-steps are performed in different sealing tools, here a first sealing tool 24 and a second sealing tool 25 .
Rein beispielhaft wird diese Ausführungsform anhand der Figuren 6 bis 15 erläutert. So beträgt hier der äußere Durchmesser der Sonotrode 28 des ersten Siegelwerkzeugs 24 vorzugsweise zwischen 34,0 mm und 35,0 mm, insbesondere 34,5 mm. This embodiment is explained purely by way of example with reference to FIGS. The outer diameter of the sonotrode 28 of the first sealing tool 24 is preferably between 34.0 mm and 35.0 mm, in particular 34.5 mm.
In Figur 7 ist eine schematische Detailzeichnung des ersten Siegelwerkzeugs 24 in dem hier relevanten Bereich gezeigt. Im Vergleich zu bekannten Siegelwerkzeugen unterscheidet sich das erste Siegelwerkzeug 24 darin, dass das Gegenhaltemittel 27 zwei vorstehende Bereiche aufweist, die mit oberen Flächen unterhalb des ersten Flanschbereichs 18 bzw. des zweiten Flanschbereichs 19 liegen. FIG. 7 shows a schematic detailed drawing of the first sealing tool 24 in the area relevant here. Compared to known sealing tools, the first sealing tool 24 differs in that the counterholding means 27 has two protruding areas, which lie with upper surfaces below the first flange area 18 and the second flange area 19, respectively.
Dabei kann das Gegenhaltemittel 27 einstückig oder mehrstückig vorgesehen sein. Insbesondere umfasst das Gegenhaltemittel 27 hier zwei Stößel. The counter-holding means 27 can be provided in one piece or in several pieces. In particular, the counter-holding means 27 here comprises two plungers.
Es hat sich dabei überraschenderweise herausgestellt, dass beste Siegelergebnisse erzielt werden, wenn für eine Portionskapsel 1 , wie sie in Zusammenhang mit Figur 5 beschrieben wurde, zwei Stößel mit unterschiedlichen Höhen verwendet werden. Dabei ist insbesondere der innere Stößel, also der dem ersten Flanschbereich 18 und der ersten Befestigungsfläche 100 zugeordnete Stößel, um zwischen 0,05 mm und 0,25 mm, bevorzugt zwischen 0,10 mm und 0,20 mm und insbesondere um 0,15 mm höher ist als der äußere, dem zweiten Flanschbereich 19 und der zweiten Befestigungsfläche 200 zugeordnete Stößel. Dies ist hier der Übersichtlichkeit halber nicht maßstabsgetreu übertrieben deutlich dargestellt. Beide Stößel weisen obere Flächen auf, die in Kontakt mit dem ersten Flanschbereich 18 und dem zweiten Flanschbereich 19 stehen und somit die erste und zweite Befestigungsfläche 100, 200 definieren. Surprisingly, it turned out that the best sealing results are achieved when two tappets with different heights are used for a portion capsule 1, as was described in connection with FIG. In particular, the inner tappet, ie the tappet assigned to the first flange area 18 and the first fastening surface 100, is between 0.05 mm and 0.25 mm, preferably between 0.10 mm and 0.20 mm and in particular by 0.15 mm higher than the outer plunger associated with the second flange area 19 and the second fastening surface 200 . For the sake of clarity, this is not shown here in an exaggeratedly true-to-scale manner. Both plungers have upper surfaces which are in contact with the first flange portion 18 and the second flange portion 19 and thus define the first and second mounting surfaces 100,200.
Das Gegenhaltemittel 27 kann dabei höhenveränderlich oder fix angeordnet sein. The counter-holding means 27 can be variable in height or fixed.
Weiterhin weist das erste Siegelwerkzeug 24 im vorliegenden Fall ein optionales Wärmeableitungsmittel 29 in der Mitte der Sonotrode 28 auf. Dies ist hier ein Einsatz aus Keramik, dessen Durchmesser derart gewählt ist, dass sie den Kapseldeckel 4 im Bereich des Innenraums der Portionskapsel 1 , also über dem Hohlraum 3, abdeckt. Das Wärmeableitungsmittel 29 sorgt dafür, dass die aufgrund der zwei verschiedenen Siegelvorgänge vermehrt auftretende Wärme das Getränkerohmaterial und/oder den Kapseldeckel 4 in diesem Bereich nicht negativ beeinträchtigt. Furthermore, in the present case, the first sealing tool 24 has an optional heat dissipation means 29 in the middle of the sonotrode 28 . In this case, this is a ceramic insert whose diameter is selected in such a way that it covers the capsule lid 4 in the area of the interior of the portion capsule 1 , ie above the cavity 3 . The heat dissipation means 29 ensures that the increased heat that occurs as a result of the two different sealing processes does not adversely affect the beverage raw material and/or the capsule lid 4 in this area.
Da in dem ersten Teilschritt nur ein Siegeln über die zweite Befestigungsfläche 200 erfolgt, ist der innenliegende Stößel für das Aufnahmeelement 26 des ersten Siegelwerkzeugs 24 optional. Since in the first sub-step only sealing takes place via the second fastening surface 200, the internal plunger for the receiving element 26 of the first sealing tool 24 is optional.
In Figur 8 ist nun ein zweites Siegelwerkzeug 25 dargestellt, welches den Hauptsiegelvorgang (auch als Nachsiegeln bezeichnet) bewirkt. Dabei entspricht das zweite Siegelwerkzeug 25 im Wesentlichen dem ersten Siegelwerkzeug 24, so dass auf die Ausführungen hinsichtlich der Figuren 6 und 7 verwiesen wird. Dies gilt sowohl für Figur 8 als auch für Figur 9. FIG. 8 now shows a second sealing tool 25, which brings about the main sealing process (also referred to as post-sealing). The second sealing tool 25 essentially corresponds to the first sealing tool 24, so that reference is made to the explanations with regard to FIGS. This applies to both Figure 8 and Figure 9.
Dabei weist die Sonotrode 28 des zweiten Siegelwerkzeugs 25 vorzugsweise einen größeren Durchmesser als die Sonotrode 28 des ersten Siegelwerkzeugs 24 auf, besonders bevorzugt zwischen 34,3 mm und 35,2 mm und insbesondere 34,8 mm. The sonotrode 28 of the second sealing tool 25 preferably has a larger diameter than the sonotrode 28 of the first sealing tool 24, particularly preferably between 34.3 mm and 35.2 mm and in particular 34.8 mm.
Der Siegelvorgang des zweiten Teilschritts wird nun mit wenigstens einem betragsmäßig höheren Parameter durchgeführt, wobei sich als besonders erfolgreich eine Kombination aus einer Siegeltemperatur von vorzugsweise zwischen 200°C und 220°C, insbesondere 210°C, einer Siegelzeit von vorzugsweise zwischen 420 ms und 480 ms, insbesondere 450 ms, und einem Siegeldruck von vorzugsweise zwischen 700 N und 1 100 N, insbesondere 900 N, erwiesen hat, was bei der bevorzugten Ausführungsform der Sonotrode 28 des zweiten Siegelwerkzeugs 25 einem Siegeldruck von etwa 6 bar entspricht. The sealing process of the second sub-step is now carried out with at least one parameter that is higher in terms of amount, with a combination of a sealing temperature of preferably between 200 °C and 220 °C, in particular 210 °C, a sealing time of preferably between 420 ms and 480 ms being particularly successful ms, in particular 450 ms, and a sealing pressure of preferably between 700 N and 1100 N, in particular 900 N, which in the preferred embodiment of the sonotrode 28 of the second sealing tool 25 corresponds to a sealing pressure of about 6 bar.
Wie bereits erwähnt wird in diesem zweiten Teilschritt der Kapseldeckel fest und insbesondere fluid- und druckdicht an dem Flansch 6 befestigt, und zwar sowohl entlang der ersten Befestigungsfläche 100 als auch der zweiten Befestigungsfläche 200. As already mentioned, in this second partial step, the capsule lid is fastened firmly and in particular in a fluid and pressure-tight manner to the flange 6, both along the first fastening surface 100 and the second fastening surface 200.
In Figur 10 ist eine perspektivische Schnittdarstellung des ersten und/oder zweiten Siegelwerkzeugs 24, 25 dargestellt. Es wird hierzu auf die obenstehenden Ausführungen hinsichtlich der Figuren 6 bis 9 verwiesen. FIG. 10 shows a perspective sectional view of the first and/or second sealing tool 24, 25. In this regard, reference is made to the statements made above with regard to FIGS.
In Figur 10 ist sehr gut ersichtlich, dass das Gegenhaltemittel 27 lediglich eine Gegenkraft im Bereich des ersten und zweiten Flanschbereichs 18, 19 bereitstellt. Im Bereich der Dichtsicke 9, ebenso wie im Bereich des Kapselbodens 5, ist das Aufnahmeelement 26 von dem Basiselement 2 deutlich beabstandet. In FIG. 10 it can be seen very clearly that the counter-holding means 27 only provides a counter-force in the area of the first and second flange area 18 , 19 . In the area of the sealing bead 9, as well as in the area of the capsule floor 5, the receiving element 26 is clearly spaced from the base element 2.
Ferner ist in Figur 10 der Aufbau der Sonotrode 28, insbesondere mit Hinblick auf das Wärmeableitungsmittel 29, gemäß der hier dargestellten Ausführungsform, erkennbar. Furthermore, the structure of the sonotrode 28 can be seen in FIG. 10, in particular with regard to the heat dissipation means 29, according to the embodiment shown here.
In Figur 11 ist eine schematische Detailansicht eines Querschnitts des Siegelwerkzeugs 24, 25 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ähnlich zu den Darstellungen in den Figuren 7 und 9 dargestellt. Diesbezüglich wird auf die vorhergehenden Ausführungen verwiesen. Hier sind beispielhaft Rillen, vorliegend vier, in der Kapselwandung 7 der Portionskapsel 1 erkennbar. FIG. 11 shows a schematic detailed view of a cross section of the sealing tool 24, 25 according to an exemplary embodiment of the present invention, similar to the illustrations in FIGS. In this regard, reference is made to the previous statements. Here, by way of example, grooves, four in the present case, can be seen in the capsule wall 7 of the portion capsule 1 .
Die Figuren 12 und 13 zeigen technische Zeichnungen des Aufnahmeelements 26 bzw. der Sonotrode 28 des ersten Siegelwerkzeugs 24 gemäß der zuvor erläuterten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der äußere Durchmesser des Aufnahmeelements 26 beträgt vorzugsweise im Wesentlichen 35 mm und die Höhe vorzugsweise 36 mm. FIGS. 12 and 13 show technical drawings of the receiving element 26 and the sonotrode 28 of the first sealing tool 24 according to the previously explained exemplary embodiment of the present invention. The outer diameter of the receiving element 26 is preferably substantially 35 mm and the height is preferably 36 mm.
Die Sonotrode 28 wiederum weist gemäß der hier dargestellten Ausführungsform einen äußeren Durchmesser von insbesondere 34,5 mm auf, wobei das Wärmeableitungsmittel 29 in der Sonotrode 28 einen äußeren Durchmesser von 29,7 mm aufweist. According to the embodiment shown here, the sonotrode 28 in turn has an outer diameter of in particular 34.5 mm, with the heat dissipation means 29 in the sonotrode 28 having an outer diameter of 29.7 mm.
Die Figuren 14 und 15 zeigen technische Zeichnungen des Aufnahmeelements 26 bzw. der Sonotrode 28 des zweiten Siegelwerkzeugs 25 gemäß der zuvor erläuterten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, sowie eine Detailzeichnung des Gegenhaltemittels 27. In der Detailzeichnung ist der Höhenunterschied zwischen den Stößeln eingezeichnet, wobei der innere, dem ersten Flanschbereich 18 zugeordnete, Stößel um 0,15 mm höher liegt als der äußere Stößel. Figures 14 and 15 show technical drawings of the receiving element 26 and the sonotrode 28 of the second sealing tool 25 according to the exemplary embodiment of the present invention explained above, as well as a detailed drawing of the counter-holding means 27 inner plunger associated with the first flange area 18 is 0.15 mm higher than the outer plunger.
Der äußere Durchmesser des Aufnahmeelements 26 beträgt vorzugsweise im Wesentlichen 35 mm und die Höhe vorzugsweise 36,15 mm. Die Sonotrode 28 wiederum weist gemäß der hier dargestellten Ausführungsform einen äußeren Durchmesser von insbesondere 34,8 mm auf, wobei das Wärmeableitungsmittel 29 in der Sonotrode 28 einen äußeren Durchmesser von 29,7 mm aufweist. In Figur 16 ist eine schematische Detailansicht der Portionskapsel 1 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Querschnitt dargestellt. Die in Figur 16 gezeigte Ausführungsform entspricht dabei im Wesentlichen den im Zusammenhang mit den Figuren 3 bis 5 erläuterten Ausführungsformen und insbesondere der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform, so dass auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. The outer diameter of the receiving element 26 is preferably substantially 35 mm and the height is preferably 36.15 mm. According to the embodiment shown here, the sonotrode 28 in turn has an outer diameter of in particular 34.8 mm, with the heat dissipation means 29 in the sonotrode 28 having an outer diameter of 29.7 mm. FIG. 16 shows a schematic detailed view of the portion capsule 1 according to a further exemplary embodiment of the present invention in cross section. The embodiment shown in FIG. 16 essentially corresponds to the embodiments explained in connection with FIGS. 3 to 5 and in particular to the embodiment shown in FIG. 5, so that reference is made to the relevant statements.
Von Figur 5 unterscheidet sich Figur 16 insbesondere durch die Maße und/oder die zugehörigen Toleranzen. Von links nach rechts gemäß der Abbildung sind dabei gemäß der dargestellten Ausführungsform die nachfolgenden Maße zu entnehmen. Der Übergang von der Kapselwandung 7 zu dem ersten Flanschbereich 18 weist auf der Seite des Kapseldeckels 4 einen Radius von vorzugsweise 0,30 mm bis 0,50 mm auf. Der Übergang zwischen dem ersten Flanschbereich 18 und der inneren Flanke 10 weist, insbesondere auf der von dem Kapseldeckel 4 abgewandten Seite, einen Radius von vorzugsweise 0,1 1 mm bis 0,36 mm auf. Die Dichtsicke 9 weist zwischen dem Übergangsbereich 14, die auch hier eine Übergangsebene 15 ist, also eine wenigstens abschnittsweise, insbesondere 0,12 mm lange, flache Erstreckung aufweist, und dem ersten Flanschbereich 18 vorzugsweise eine Höhe von 0,82 mm bis 0,90 mm auf. FIG. 16 differs from FIG. 5 in particular by the dimensions and/or the associated tolerances. From left to right according to the figure, the following dimensions can be found in accordance with the embodiment shown. The transition from the capsule wall 7 to the first flange area 18 has a radius of preferably 0.30 mm to 0.50 mm on the side of the capsule lid 4 . The transition between the first flange area 18 and the inner flank 10 has, in particular on the side facing away from the capsule cover 4, a radius of preferably 0.11 mm to 0.36 mm. The sealing bead 9 preferably has a height of 0.82 mm to 0.90 between the transition region 14, which is also a transition plane 15 here, ie has a flat extension at least in sections, in particular 0.12 mm long, and the first flange region 18 mm up.
Der Übergang von der inneren Flanke 10 zur Übergangsebene 15 weist, insbesondere auf der von dem Kapseldeckel 4 abgewandten Seite, vorzugsweise einen Radius von 0,23 mm bis 0,33 mm auf. Zwischen einer gedachten Spitze der Dichtsicke 9 und einem Lot ist vorzugsweise ein Winkel a von 5° vorgesehen. Dies entspricht einem Winkel zwischen einem horizontalen Abschnitt des ersten Flanschbereichs 18 und der inneren Flanke 10 von 85°. The transition from the inner flank 10 to the transition plane 15 preferably has a radius of 0.23 mm to 0.33 mm, in particular on the side facing away from the capsule cover 4 . An angle a of 5° is preferably provided between an imaginary tip of the sealing bead 9 and a perpendicular. This corresponds to an angle between a horizontal section of the first flange area 18 and the inner flank 10 of 85°.
Besonders bevorzugt ist die Dichtsicke 9 auch hier symmetrisch aufgebaut. Somit beträgt der virtuelle Innenwinkel in einer gedachten Verlängerung der Spitze der Dichtsicke 9 10°. Weiterhin weist der Übergang von der Übergangsebene 15 zur äußeren Flanke 1 1 , insbesondere auf der von dem Kapseldeckel 4 abgewandten Seite, vorzugsweise einen Radius von 0,23 mm bis 0,33 mm auf. Der Winkel zwischen dem geraden Abschnitt der äußeren Flanke 1 1 und einem horizontalen Abschnitt des zweiten Flanschbereichs 19 beträgt vorzugsweise 85°. The sealing bead 9 is particularly preferably constructed symmetrically here as well. Thus, the virtual interior angle in an imaginary extension of the tip of the sealing bead 9 is 10°. Furthermore, the transition from the transition plane 15 to the outer flank 11, in particular on the side facing away from the capsule cover 4, preferably has a radius of 0.23 mm to 0.33 mm. The angle between the straight section of the outer flank 11 and a horizontal section of the second flange area 19 is preferably 85°.
Der Übergang zwischen der äußeren Flanke 1 1 und dem zweiten Flanschbereich 19 weist, insbesondere auf der von dem Kapseldeckel 4 abgewandten Seite, einen Radius von vorzugsweise 0,1 1 mm bis 0,36 mm auf. Die Dichtsicke 9 weist zwischen der Übergangsebene 15 und dem zweiten Flanschbereich 19 vorzugsweise eine Höhe von 0,90 mm bis 1 ,00 mm auf. Der Fachmann versteht, dass somit innerhalb der Toleranzen der erste Flanschbereich 18 und der zweite Flanschbereich 19 vorzugsweise auf einer horizontalen Ebene liegen, aber toleranzbedingt auch ein leichter horizontaler Versatz von hier maximal 0,18 mm, also mithin insbesondere etwas mehr als einer Materialdicke vorliegen kann. The transition between the outer flank 11 and the second flange area 19 has, in particular on the side facing away from the capsule cover 4, a radius of preferably 0.11 mm to 0.36 mm. The sealing bead 9 preferably has a height of 0.90 mm to 1.00 mm between the transition plane 15 and the second flange area 19 . The person skilled in the art understands that within the tolerances, the first flange area 18 and the second flange area 19 are preferably on a horizontal plane, but due to tolerances there can also be a slight horizontal offset of a maximum of 0.18 mm here, i.e. therefore in particular something more than one material thickness .
Der Übergang zwischen dem zweiten Flanschbereich 19 und dem Wulst 8 weist vorzugsweise einen Radius von 0,20 mm bis 0,45 mm auf, wobei der Wulst 8 gemäß der dargestellten Ausführungsform eine radiale Erstreckung von etwa 1 mm und eine vertikale Erstreckung, also eine Gesamthöhe, von vorzugsweise 1 ,25 mm bis 1 ,45 mm, insbesondere 1 ,35 mm aufweist. The transition between the second flange area 19 and the bead 8 preferably has a radius of 0.20 mm to 0.45 mm, the bead 8 according to the illustrated embodiment having a radial extension of about 1 mm and a vertical extension, ie an overall height , preferably from 1.25 mm to 1.45 mm, in particular 1.35 mm.
Bezugszeichenliste Reference List
1 Portionskapsel 1 serving capsule
2 Basiselement 2 base element
3 Hohlraum 3 cavity
4 Kapseldeckel 4 capsule lids
5 Kapselboden 5 capsule bottom
6 Flansch 6 flange
7 Kapselwandung 7 capsule wall
8 Wulst 8 bead
9 Dichtsicke 9 sealing bead
10 innere Flanke 10 inner flank
11 äußere Flanke 11 outer flank
12 Brühkammer 12 brewing chamber
13 Getränkeherstellungsmaschine 13 beverage making machine
14 Übergangsbereich 14 transition area
15 Übergangsebene 15 Transition Plane
16 Kontaktbereich 16 contact area
17 Höhe der Dichtsicke 17 Height of the sealing bead
18 erster Flanschbereich 18 first flange area
19 zweiter Flanschbereich 19 second flange area
20 Flankenabschnitt 20 flank section
21 Aufnahmeelement 21 receiving element
22 Verschlusselement 22 closure element
23 Randbereich 23 edge area
24 erstes Siegelwerkzeug 24 first sealing tool
25 zweites Siegelwerkzeug 25 second sealing tool
26 Aufnahmeelement des Siegelwerkzeugs26 receiving element of the sealing tool
27 Gegenhaltemittel 27 countermeasures
28 Sonotrode 28 sonotrode
29 Wärmeableitungsmittel 29 heat dissipation means
100 erste Befestigungsfläche 100 first mounting surface
200 zweite Befestigungsfläche a Winkel ß Winkel 200 second mounting surface a angle ß angle
R radiale RichtungR radial direction
Y VertikalrichtungY vertical direction
M Mittellängsachse M central longitudinal axis

Claims

37 PATENTANSPRÜCHE 37 CLAIMS
1 . Portionskapsel (1 ) zur Zubereitung eines Getränks in einer Brühkammer (12) einer Getränkeherstellungsmaschine (13), wobei die Portionskapsel (1 ) ein Basiselement (2) mit einem Hohlraum (3) zum Aufnehmen eines Getränkerohmaterials und einen den Hohlraum (3) verschließenden Kapseldeckel (4) aufweist, wobei das Basiselement (2) einen Kapselboden (5), einen umlaufenden Flansch (6) und eine sich zwischen dem Kapselboden (5) und dem umlaufenden Flansch (6) erstreckende Kapselwandung (7) umfasst, wobei der Flansch (6) ein einstückig mit dem Flansch (6) ausgebildetes Dichtelement in Form einer vom Kapseldeckel (4) weg weisenden Dichtsicke (9) aufweist, wobei die Dichtsicke (9) eine innere Flanke (10) und eine äußere Flanke (1 1 ) umfasst, wobei der Flansch (6) zwischen der Kapselwandung (7) und der inneren Flanke (10) einen ersten Flanschbereich (18) und zwischen dem äußeren freien Ende des Flansches (6) und der äußeren Flanke (1 1 ) einen zweiten Flanschbereich (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapseldeckel (4) entlang einer ersten umlaufenden Befestigungsfläche (100) in dem ersten Flanschbereich (18) und entlang einer zweiten umlaufenden Befestigungsfläche (200) in dem zweiten Flanschbereich (19) befestigt ist. 1 . Portion capsule (1) for preparing a beverage in a brewing chamber (12) of a beverage production machine (13), the portion capsule (1) having a base element (2) with a cavity (3) for receiving a beverage raw material and a cavity (3) closing the capsule lid (4), wherein the base element (2) comprises a capsule base (5), a peripheral flange (6) and a capsule wall (7) extending between the capsule base (5) and the peripheral flange (6), the flange ( 6) has a sealing element formed in one piece with the flange (6) in the form of a sealing bead (9) pointing away from the capsule lid (4), the sealing bead (9) comprising an inner flank (10) and an outer flank (11), wherein the flange (6) has a first flange region (18) between the capsule wall (7) and the inner flank (10) and a second flange region (19) between the outer free end of the flange (6) and the outer flank (11). has, thereby identified characterized in that the capsule lid (4) is fastened along a first circumferential fastening surface (100) in the first flange region (18) and along a second circumferential fastening surface (200) in the second flange region (19).
2. Portionskapsel (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das äußere freie Ende des Flansches (6) derart aufgerollt, insbesondere gebördelt, ist, dass es einen umlaufenden Wulst (8) bildet, wobei der Wulst (8) vorzugsweise eine vertikale Erstreckung relativ zu dem Flansch (6) größer Null aufweist, besonders bevorzugt auf beiden Seiten des Flansches (6), wobei ganz besonders bevorzugt die vertikale Erstreckung des Wulstes (8) auf der von dem Kapseldeckel (4) abgewandten Seite des Flansches (6) geringer ist als die vertikale Erstrek- kung der Dichtsicke (9) und/oder wobei die vertikale Erstreckung des Wulstes (8) auf der von dem Kapseldeckel (4) zugewandten Seite des Flansches (6) geringer ist als auf der dem Kapseldeckel (4) abgewandten Seite des Flansches (6). 2. Portion capsule (1) according to claim 1, characterized in that the outer free end of the flange (6) is rolled up, in particular crimped, that it forms a circumferential bead (8), the bead (8) preferably being a vertical one Extension relative to the flange (6) is greater than zero, particularly preferably on both sides of the flange (6), the vertical extension of the bead (8) on the side of the flange (6) facing away from the capsule lid (4) being very particularly preferably is less than the vertical extent of the sealing bead (9) and/or the vertical extent of the bead (8) on the side of the flange (6) facing the capsule lid (4) is smaller than on that of the capsule lid (4) opposite side of the flange (6).
3. Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die innere Flanke (10) als auch die äußere Flanke (1 1 ) in einem Winkel (a, ß) von größer 80 bis kleiner 90 Grad, vorzugsweise von 81 bis 89 Grad, besonders bevorzugt von 83 bis 87 Grad, ganz besonders bevorzugt von 84 bis 86 Grad und insbesondere von im Wesentlichen 85 Grad, zu einer durch den ersten Flanschbereich (18) bzw. den zweiten Flanschbereich (19) verlaufenden, horizontalen Ebene, ausgerichtet ist. 38 3. portion capsule (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that both the inner edge (10) and the outer edge (1 1) at an angle (a, ß) of greater than 80 to less than 90 degrees, preferably from 81 to 89 degrees, particularly preferably from 83 to 87 degrees, very particularly preferably from 84 to 86 degrees and in particular essentially 85 degrees, to a horizontal plane running through the first flange area (18) or the second flange area (19). , is aligned. 38
4. Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Befestigungsfläche (100) und die zweite Befestigungsfläche (200) jeweils eine im Wesentlichen horizontalen Erstreckung aufweisen. 4. portion capsule (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the first attachment surface (100) and the second attachment surface (200) each have a substantially horizontal extent.
5. Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Befestigungsfläche (100) und die zweite Befestigungsfläche (200) vertikal voneinander beabstandet sind, wobei vorzugsweise die erste Befestigungsfläche (100) einen geringeren vertikalen Abstand zum Kapselboden (5) aufweist als die zweite Befestigungsfläche (200). 5. Portion capsule (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first fastening surface (100) and the second fastening surface (200) are vertically spaced from one another, with the first fastening surface (100) preferably having a smaller vertical distance to the capsule base (5 ) as the second mounting surface (200).
6. Portionskapsel (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Abstand zwischen den Befestigungsflächen (100, 200) weniger als die dreifache Dicke des Flansches (6) im Bereich der ersten und/oder zweiten Befestigungsfläche (100, 200) beträgt, vorzugsweise weniger als 0,35 mm, besonders bevorzugt weniger als 0,30 mm, ganz bevorzugt weniger als 0,25 mm, noch mehr bevorzugt weniger als 0,20 mm, insbesondere maximal 0,018 mm 6. Portion capsule (1) according to claim 5, characterized in that the vertical distance between the fastening surfaces (100, 200) is less than three times the thickness of the flange (6) in the region of the first and/or second fastening surface (100, 200). , preferably less than 0.35 mm, particularly preferably less than 0.30 mm, very preferably less than 0.25 mm, even more preferably less than 0.20 mm, in particular a maximum of 0.018 mm
7. Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Befestigungsfläche (100) und die zweite Befestigungsfläche (200) derart vorgesehen sind, dass keine Fluidverbindung zwischen dem Hohlraum (3) der Portionskapsel und dem zwischen dem Kapseldeckel (4) und der Dichtsicke (9) existierenden Hohlraum besteht. 7. Portion capsule (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the first attachment surface (100) and the second attachment surface (200) are provided such that no fluid connection between the cavity (3) of the portion capsule and between the capsule lid ( 4) and the sealing bead (9) existing cavity.
8. Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Flanke (10) und die äußere Flanke (11 ) symmetrisch zueinander ausgebildet sind. 8. portion capsule (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the inner flank (10) and the outer flank (11) are formed symmetrically to each other.
9. Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der inneren Flanke (10) und der äußeren Flanke (1 1 ) ein Übergangsbereich (14) erstreckt, wobei vorzugsweise der Übergangsbereich (14) gekrümmt ausgebildet ist oder eine sich parallel zum ersten Flanschbereich (18) und/oder zum zweiten Flanschbereich (19) erstreckende Übergangsebene (15) aufweist. 9. Portion capsule (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a transition region (14) extends between the inner flank (10) and the outer flank (11), the transition region (14) preferably being curved or has a transition plane (15) extending parallel to the first flange area (18) and/or to the second flange area (19).
10. Portionskapsel (1 ) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsbereich (14) eine Erstreckung in radialer Richtung von 0,05 mm bis 0,20 mm, vorzugsweise von 0,07 mm bis 0,17 mm, besonders bevorzugt von 0,10 mm bis 0,14 mm, insbesondere von 0,12 mm aufweist. 10. portion capsule (1) according to claim 14, characterized in that the transition region (14) has an extension in the radial direction of 0.05 mm to 0.20 mm, preferably from 0.07 mm to 0.17 mm, particularly preferably from 0.10 mm to 0.14 mm, in particular 0.12 mm.
11 . Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Basiselement (2) einstückig aus Aluminium gefertigt ist. 11 . Portion capsule (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the base element (2) is made in one piece from aluminum.
12. Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Portionskapsel (1 ) im Bereich des Kapselbodens (5) einen Filter aufweist. 12. Portion capsule (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the portion capsule (1) in the region of the capsule base (5) has a filter.
13. System zur Zubereitung eines Getränks aufweisend eine Getränkeherstellungsmaschine (13) und eine Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Getränkeherstellungsmaschine (13) eine Brüheinheit mit einem ersten Brühkammerteil und einem zweiten Brühkammerteil aufweist, wobei das erste und/oder das zweite Brühkammerteil relativ zum anderen Brühkammerteil zwischen einer angenäherten Position, in welcher das erste und das zweite Brühkammerteil eine geschlossene Brühkammer (12) bilden, und einer offenen Position, in welcher das erste und das zweite Brühkammerteil zum Einsetzen oder Auswerfen einer Portionskapsel (1 ) voneinander beabstandet sind, bewegbar ist, wobei das erste Brühkammerteil ein Aufnahmeelement (21 ) zur wenigstens teilweisen Aufnahme der Portionskapsel (1 ) und das zweite Brühkammerteil ein Verschlusselement (22) für das Aufnahmeelement (21 ) umfasst, wobei in der geschlossenen Position der Flansch (6) der Portionskapsel (1 ) zwischen einem Randbereich (23) des Aufnahmeelements (21 ) und dem Verschlusselement (22) formschlüssig und dichtend aufgenommen ist. 13. System for preparing a beverage, comprising a beverage production machine (13) and a portion capsule (1) according to one of the preceding claims, wherein the beverage production machine (13) has a brewing unit with a first brewing chamber part and a second brewing chamber part, the first and/or the second brewing chamber part relative to the other brewing chamber part between an approximated position in which the first and the second brewing chamber part form a closed brewing chamber (12) and an open position in which the first and the second brewing chamber part for inserting or ejecting a portion capsule (1) from each other are spaced apart, is movable, wherein the first brewing chamber part comprises a receiving element (21) for at least partially receiving the portion capsule (1) and the second brewing chamber part comprises a closure element (22) for the receiving element (21), wherein in the closed position the flange (6 ) of the portion capsule (1) between an edge area (23) of the receiving element (21) and the closure element (22) is accommodated in a form-fitting and sealing manner.
14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Randbereich (23) des Aufnahmeelements (21 ) eine Dichtkontur zum dichtenden Eingriff mit der Dichtsicke (9) ausgebildet ist, wobei die Dichtkontur eine umlaufende Vertiefung und eine benachbart zur Vertiefung ausgebildete umlaufende Dichtnase umfasst, wobei vorzugsweise die Vertiefung in radialer Richtung (R) außerhalb der Dichtnase angeordnet ist und wobei eine äußere Dichtnasenflanke eine innere Wandung der Vertiefung bildet und/oder wobei in der geschlossenen Position die Dichtnase in den ersten Flanschbereich (18) und die Dichtsicke (9) in die Vertiefung derart eingreifen, dass die Dichtnasenflanke mit der inneren Flanke (10) in radialem Querschnitt einen Linienkontakt (16) ausbilden. 14. System according to claim 13, characterized in that a sealing contour for sealing engagement with the sealing bead (9) is formed in the edge region (23) of the receiving element (21), the sealing contour having a peripheral depression and a peripheral sealing lug formed adjacent to the depression preferably wherein the depression is arranged outside of the sealing lug in the radial direction (R) and wherein an outer sealing lug flank forms an inner wall of the depression and/or wherein in the closed position the sealing lug fits into the first flange area (18) and the sealing bead (9 ) engage in the depression in such a way that the sealing nose flank forms a line contact (16) with the inner flank (10) in radial cross section.
15. Verfahren zur Herstellung einer Portionskapsel nach einem der Ansprüche 1 -12, wobei in einem ersten Schritt ein Basiselement (2) mit einem Kapselboden (5), einem umlaufenden Flansch (6) und einer sich zwischen dem Kapselboden (5) und dem umlaufenden Flansch (6) erstreckenden Kapselwandung (7) erzeugt wird, wobei in einem zweiten Schritt oder in dem ersten Schritt eine Dichtsicke (9) in den Flansch (6) eingeformt wird, wobei in einem dritten Schritt der Hohlraum (3) des Basiselements (2) wenigstens mit einem Getränkerohmaterial befüllt wird, wobei in einem vierten Schritt das Basiselement (2) mit einem Kapseldeckel (4) verschlossen wird, wobei der Kapseldeckel (4) an dem Flansch (6) entlang einer ersten Befestigungsfläche (100) und entlang einer zweiten Befestigungsfläche (200) befestigt, insbesondere angesiegelt, wird. 15. A method for producing a portion capsule according to any one of claims 1 -12, wherein in a first step a base element (2) with a capsule base (5), a peripheral flange (6) and a capsule wall (7) extending between the capsule base (5) and the peripheral flange (6), a sealing bead (9) being formed in the flange (6) in a second step or in the first step is filled, wherein in a third step the cavity (3) of the base element (2) is filled with at least one beverage raw material, wherein in a fourth step the base element (2) is closed with a capsule lid (4), the capsule lid (4) on is fastened, in particular sealed, to the flange (6) along a first fastening surface (100) and along a second fastening surface (200).
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der vierte Schritt wenigstens einen ersten Teilschritt und einen zweiten Teilschritt umfasst, wobei in dem ersten Teilschritt eine Befestigung, insbesondere eine Ansiegelung, mittels eines Befestigungsmittels, insbesondere eines Siegelwerkzeugs (24, 25), entlang der zweiten Befestigungsfläche (200) erfolgt und wobei in dem zweiten Teilschritt eine Befestigung, insbesondere eine Ansiegelung, mittels eines Befestigungsmittels, insbesondere eines Siegelwerkzeugs (24, 25), entlang der ersten Befestigungsfläche (100) und vorzugsweise der zweiten Befestigungsfläche (200) erfolgt. 16. The method according to claim 15, wherein the fourth step comprises at least a first sub-step and a second sub-step, wherein in the first sub-step a fastening, in particular a sealing, by means of a fastening means, in particular a sealing tool (24, 25), along the second fastening surface (200) and wherein in the second partial step a fastening, in particular a sealing, takes place by means of a fastening means, in particular a sealing tool (24, 25) along the first fastening surface (100) and preferably the second fastening surface (200).
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei in einem weiteren Teilschritt des vierten Schritts vor dem ersten Teilschritt der Kapseldeckel (4) aus einem Bandmaterial erzeugt, vorzugsweise geschnitten und/oder gestanzt, wird. 17. The method according to claim 16, wherein in a further sub-step of the fourth step before the first sub-step the capsule cover (4) is produced from a band material, preferably cut and/or stamped.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15-17, wobei der erste Schritt einen ersten Teilschritt, einen zweiten Teilschritt und vorzugsweise einen dritten Teilschritt umfasst, wobei in dem ersten Teilschritt eine Grundform aus einem Bandmaterial erzeugt, insbesondere gestanzt, wird, wobei in dem zweiten Teilschritt eine Vorform derart erzeugt wird, dass aus der Grundform das Basiselement (2) geformt wird, wobei in dem dritten Teilschritt ein Wulst (8) aus dem äußeren freien Ende des Flansches (6) geformt, insbesondere gerollt und/oder gebördelt, wird, wobei vorzugsweise das Formen der Dichtsicke in dem zweiten oder dritten Teilschritt erfolgt. 18. The method according to any one of claims 15-17, wherein the first step comprises a first sub-step, a second sub-step and preferably a third sub-step, wherein in the first sub-step a basic shape is produced from a strip material, in particular punched, wherein in the second sub-step a preform is produced in such a way that the base element (2) is formed from the basic form, wherein in the third sub-step a bead (8) is formed from the outer free end of the flange (6), in particular rolled and/or flanged, wherein the sealing bead is preferably formed in the second or third partial step.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15-18, wobei in einem fünften Schritt, der nach dem ersten Schritt und vor dem dritten Schritt erfolgt, ein Filter in den Hohlraum (3) eingebracht und vorzugsweise an dem Basiselement (2), insbesondere im Bereich des Kapselbodens (5), befestigt wird. Siegelstation zum Verschließen einer Portionskapsel (1 ) mit einem Kapseldeckel (4) zur Herstellung einer Portionskapsel (1 ) nach einem der Ansprüche 1 -12, mit wenigstens einem ersten Siegelwerkzeug (24), wobei das erste Siegelwerkzeug (24) dazu konfiguriert ist, den Kapseldeckel (4) entlang der zweiten Befestigungsfläche (200) an den Flansch (6) anzusiegeln und wobei das erste Siegelwerkzeug (24) oder ein zweites Siegelwerkzeug (25) dazu konfiguriert ist, den Kapseldeckel (4) entlang der ersten Befestigungsfläche (100) und vorzugsweise der zweiten Befestigungsfläche (200) an den Flansch (6) anzusiegeln. Siegelstation nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Siegelwerkzeug (24) und/oder das zweite Siegelwerkzeug (25) jeweils wenigstens eine Sonotrode (28) und wenigstens ein Aufnahmeelement (26) umfassen, wobei das Aufnahmeelement (26) einen offenen Hohlraum zur Aufnahme der Portionskapsel (1 ) aufweist, wobei das Aufnahmeelement (26) ferner wenigstens ein Gegenhaltemittel (27) aufweist, wobei das Gegenhaltemittel (27) dazu vorgesehen ist, eine Gegenkraft auf der von dem Kapseldeckel (4) abgewandten Seite des Flansches (6), insbesondere in dem Bereich der ersten Befestigungsfläche (100) und/oder der zweiten Befestigungsfläche (200), zu der von der Sonotrode (28) ausgeübten Kraft bereitzustellen. Siegelstation nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (26) wenigstens ein Gegenhaltemittel (27) im Bereich der ersten Befestigungsfläche (100) aufweist, wobei eine obere Fläche des Gegenhaltemittels (27) im Vergleich zu einer oberen Fläche des Gegenhaltemittels (27) des ersten Siegelwerkzeugs (24) und/oder zweiten Siegelwerkzeugs (25) im Bereich der zweiten Befestigungsfläche (200) um wenigstens 0,05 mm, vorzugsweise wenigstens 0,10 mm, insbesondere um wenigstens 0,15 mm höher angeordnet ist. Siegelstation nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (28) des ersten und/oder zweiten Siegelwerkzeugs (24, 25) ein, insbesondere mittig angeordnetes, Wärmeableitungsmittel (29) aufweist Anlage zur Herstellung einer Portionskapsel (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, insbesondere nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15-19, mit einer Formstation zum Formen eines Basiselements (2), einer Füllstation zum Befüllen eines Hohlraums (3) des Basiselements (2) mit wenigstens einem Getränkerohmaterial und einer Schließstation 42 zum Verschließen des Basiselements (2) mit einem Kapseldeckel (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Schließstation eine Siegelstation gemäß einem der Ansprüche 20 bis 23 ist. 19. The method according to any one of claims 15-18, wherein in a fifth step, which takes place after the first step and before the third step, a filter is introduced into the cavity (3) and preferably on the base element (2), in particular in the area of the capsule floor (5), is fixed. Sealing station for closing a portion capsule (1) with a capsule lid (4) for producing a portion capsule (1) according to any one of claims 1 -12, with at least one first sealing tool (24), wherein the first sealing tool (24) is configured to sealing the capsule lid (4) to the flange (6) along the second attachment surface (200) and wherein the first sealing tool (24) or a second sealing tool (25) is configured to seal the capsule lid (4) along the first attachment surface (100) and preferably to seal the second attachment surface (200) to the flange (6). Sealing station according to Claim 20, characterized in that the first sealing tool (24) and/or the second sealing tool (25) each comprise at least one sonotrode (28) and at least one receiving element (26), the receiving element (26) having an open cavity for Recording of the portion capsule (1), wherein the receiving element (26) also has at least one counter-holding means (27), wherein the counter-holding means (27) is provided to counteract a force on the side of the flange (6) facing away from the capsule lid (4). , in particular in the area of the first fastening surface (100) and/or the second fastening surface (200), to the force exerted by the sonotrode (28). Sealing station according to Claim 21, characterized in that the receiving element (26) has at least one counter-holding means (27) in the region of the first fastening surface (100), an upper surface of the counter-holding means (27) compared to an upper surface of the counter-holding means (27) of the first sealing tool (24) and/or second sealing tool (25) in the area of the second fastening surface (200) is arranged at least 0.05 mm, preferably at least 0.10 mm, in particular at least 0.15 mm higher. Sealing station according to one of Claims 21 or 22, characterized in that the sonotrode (28) of the first and/or second sealing tool (24, 25) has a heat dissipation means (29), in particular arranged centrally one of claims 1 to 12, in particular according to a method according to one of claims 15-19, with a molding station for molding a base element (2), a filling station for filling a cavity (3) of the base element (2) with at least one beverage raw material and a locking station 42 for closing the base element (2) with a capsule lid (4), characterized in that the closing station is a sealing station according to any one of claims 20 to 23.
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