JP2006516418A - 飲料を調製するためのカートリッジ - Google Patents

Abstract

本発明は、１種類または複数種類の液体飲料成分（２００）を含有し、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料で形成され、水媒体をカートリッジ内に導入する少なくとも一つの入口と、少なくとも一つの出口（１２２）とを備えている、あるいは中にそれらを形成するのに適応しているカートリッジ（１）であって、カートリッジを通しての水媒体の流れが、該少なくとも一つの入口から該少なくとも一つの出口まで、概ね内側に向いていることを特徴とするカートリッジ（１）を提供する。

Description

本発明は、飲料を調製するためのカートリッジに関し、特に、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料で形成され、飲料の調製用に１種類または複数種類の成分を含有するシール済みカートリッジに関する。

空気に対して不透過性である個包装内に飲料調製原料をシールすることが、これまで提案されてきた。例えば、挽いたコーヒーを圧縮して含有するカートリッジやカプセルは、一般に「エスプレッソ」マシーンと呼ばれる特定のコーヒー調製機械で使用するものとして知られている。こうした調製機械を用いたコーヒーの製造では、コーヒーカートリッジが煎出チャンバ内に配置され、湯がこのカートリッジを比較的高い圧力で通過することにより、挽かれたコーヒーから薫り高いコーヒー成分が抽出されて、コーヒー飲料を生成する。通常、こうした機械は、６×１０^５Ｐａを超える圧力で動作する。このタイプの調製機械は、これに含まれる水ポンプおよびシールなどのコンポーネンツが高圧に耐えられるものでなければならないので、今まで比較的高価であった。

特許文献１には、概して０．７から２．０×１０^５Ｐａの圧力で動作する飲料調製用カートリッジが記載されている。しかしながら、このカートリッジは、商業または工業市場用飲料調製機内で使用する設計となっており、比較的高価である。したがって、カートリッジおよび飲料調製機が、特に、価格、性能および信頼性の面で家庭向け市場に適したものとなっている飲料調製用カートリッジが必要である。

特許文献１のカートリッジは、形の点で実質的に長方形である。したがって、飲料成分の床もまた形の点で実質的に長方形である。水は飲料成分を収容している区画室に、その区画室の長い側面の下方に配列されたスロットを介して入る。飲料成分から生産され、注ぎ込まれる飲料は、カートリッジの一端部に位置付けられたチャンバに集められる。カートリッジを貫流する水の一部は、水が区画室に入るのにいずれのスロットを通るのかによって、飲料成分の床にある時間が異なることが理解されている。これにより、一のカートリッジ内や、連続したカートリッジ間での飲料成分の抽出の度合いや収率は一様でなくなり得る。加えて、飲料成分を飽和させるべく、区画室に水が注入される予濡れ段階（プレ・ウェッティング段階）の間、濡れの度合いは、カートリッジの長さに沿って均一でない傾向にある。

特許文献２には、アルミニウムフィルムによって上端部および下端部が閉じられる円筒壁を有するカートリッジが記載されている。使用するとき、中央支柱内へ注入されることを水に可能にすべく、入口が上側のフィルムに穿孔され、中央支柱から水がカートリッジ内へ外に向かって流れ、コーヒー床を通して、そして円筒状収集チャンバ内へフィルタ紙を介して下向きに濾過される。そのように形成される飲料のための出口は、下側のフィルムを穿孔することによって、提供される。カートリッジは、特に、フィルタ紙と少なくとも同じ大きさでなければならない円筒形収集チャンバの存在を必要とするので、比較的に複雑である。カートリッジの下端部の収集チャンバに対するその要求は、また、カートリッジの全サイズを大きくする。さらに、そのカートリッジの使用は、カートリッジの入口や出口がカートリッジの反対側の端部に形成されなければならないので、相対的に複雑である。

国際公開第０１／５８７８６号パンフレット 特開２０００−０９３３０９号公報

その結果、本発明は、１種類または複数種類の飲料成分を含有し、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料で形成され、水媒体をカートリッジ内に導入する少なくとも一つの入口と、少なくとも一つの出口とを備えている、あるいは中にそれらを形成するように構成されているカートリッジであって、カートリッジを通しての水媒体の流れが、該少なくとも一つの入口から該少なくとも一つの出口まで、概ね内側に向いていることを特徴とするカートリッジを提供する。

ここで使用される「カートリッジ」の用語は、述べたように１種類または複数種類の飲料成分を含有する、任意のパッケージ、コンテナ、小袋、あるいは入れ物が意味される。カートリッジは、剛体、半剛体、あるいは柔軟性のあるもので良い。

本発明のカートリッジは、飲料生成物の形成に適した１種類または複数種類の飲料成分を含有する。飲料生成物は、例えば、コーヒー、茶、チョコレート、あるいはミルクを含有するミルク原料を主原料とする飲料の内の一つであると良い。飲料成分は、粉末状にされていても、挽かれていても、葉を主原料にされていても、あるいは液状であっても良い。飲料成分は、不溶性あるいは溶性であっても良い。例えば、焙煎および挽き作業を施したコーヒーやリーフティ、粉状にされたココア固形物やスープ、液体ミルクを主原料とする飲料および、濃縮フルーツジュースが含まれる。

好ましくは、カートリッジを通しての水媒体の流れは、概して径方向内側に向いている。カートリッジは、１種類または複数種類の飲料成分を含有する貯蔵チャンバを備えることができる。貯蔵チャンバは、内側に向けられている少なくとも一つの入口を備えると良い。

貯蔵区画室内への流れの径方向向きは、水媒体がそれらを通過するときの飲料成分の抽出効率の増大をもたらす、と信じられている。

好ましくは、カートリッジは、ディスク形状である。好ましくは、水媒体をカートリッジ内へ導入するための入口は、カートリッジの周辺部に、あるいはその周辺部近くに位置付けられる。円周方向マニホルドは、飲料成分を含有する区画室に、同時に複数の箇所から、好ましくはディスク形状のカートリッジの周りの等間隔に離隔された箇所から、水媒体が入ることを許容する。好ましくは、カートリッジは、壁によって貯蔵チャンバから隔てられた円周方向マニホルドをさらに備え、この壁は複数の内側に向けられた入口を備える。好ましくは、複数の内側に向けられた入口は、径方向内側に向けられている。カートリッジでは、１種類または複数種類の飲料成分が貯蔵チャンバ内へ充填され得るように通り、且つ蓋によって閉じられる開口部を備え、この蓋は、カートリッジ内への水媒体の流入に適合し、且つ該水媒体と、貯蔵チャンバ内の１種類または複数種類の飲料成分との相互作用から形成される飲料の流出に適合すべく、使用の際に穿孔可能である。

円周方向マニホルドは、カートリッジの周辺部に好ましくは位置付けられ、入口と通じている。したがって、飲料成分は、操作サイクルの初期段階の間により早く浸されて濡らされ、加えて、水媒体はこの濡れ段階の間に効率よく用いられる。しかも、区画室を介しての流路長さは、水媒体が区画室に入る開口部と関係なく、実質的に均一である。これにより、抽出力の一致性、およびより早い操作サイクルのための安定性を改善すると信じられている。さらに、区画室を経由する流路長さは、長方形のカートリッジと比較して、所与の区画室の容積に対して、最小にされる。これにより、流路長さが同じ容積および同じ厚さの長方形容器と比較して比較的短いので、カートリッジにおいて生み出される背圧の最小化という結果になる。

好ましくは、円周方向マニホルドは、カートリッジの外面に位置付けられる。好ましくは、その壁は、３から４０の開口部を備える。一実施形態において、その壁は、３から５の開口部を備える。別の実施形態において、その壁は、３５から４０の前記開口部を備える。

有利には、各開口部は、０．４５から０．６５ｍｍ^２の断面領域を有する。

好ましくは、カートリッジは、円周方向マニホルドと通じる入口チャンバを備える。好ましくは、その入口チャンバは、入口チャンバの壁に形成される一つまたは複数の孔を経て、円周方向マニホルドと通じる。

一実施形態において、カートリッジは、貯蔵チャンバと、カートリッジの頂部の下面の少なくとも一部との間に配置されるフィルタと、このフィルタと、カートリッジの頂部との間に形成される一つまたは複数の通路とをさらに備え、この一つまたは複数の通路は、出口に通じ、それによって、入口を出口につなげる飲料流路が、その一つまたは複数の通路内へ、フィルタを上方向へ通り抜ける。

好ましくは、カートリッジは、外側部材と、この外側部材との組み立てのときに結合される内側部材とを備え、この内側部材は、カートリッジの出口を画成する。好ましくは、内側部材は、出口を画成する注ぎ口を備える。

入口および／または出口は、使用のときに、カートリッジに入口および／または出口を形成する前に、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料によってカバーされていると良い。好ましくは、その入口および／または出口は、実質的に空気および水分に対して不透過性であるラミネートによってカバーされている。

外側部材および／または内側部材は、高密度ポリエチレンから形成されると良い。外側部材および／または内側部材は、射出成形により形成されると良い。

また、各々のカートリッジが上述のカートリッジからなる複数のカートリッジが提供され、そのカートリッジ内に含まれる１種類または複数種類の飲料成分から生み出される飲料の収率が、標準偏差１．０以内に安定している。

好ましくは、その壁は、３から４０の開口部を備える。一実施形態において、その壁は、３から５の開口部を備える。別の実施形態において、その壁は、３５から４０の前記開口部を備える。典型的には、各開口部は、０．４５から０．６５ｍｍ^２の断面領域を有する。

カートリッジは、入口と、円周方向マニホルドとに通じる入口チャンバを備えると良い。好ましくは、その入口チャンバは、入口チャンバの壁に形成されている一つまたは複数の孔を経て、円周方向マニホルドと通じる。

随意的に、カートリッジは、その区画室と、カートリッジの頂部の下面の少なくとも一部との間に配置されるフィルタと、このフィルタと、カートリッジの頂部との間に形成される一つまたは複数の通路とをさらに備え、この一つまたは複数の通路は、出口に通じ、それによって、入口を出口につなげる飲料流路が、その一つまたは複数の通路内へ、フィルタを上方向へ通過する。

カートリッジは、好ましくは、外側部材と、この外側部材との組み立てのときに結合される内側部材とを備え、この内側部材は、カートリッジの出口を画成する。

内側部材と外側部材といったコンポーネンツは、それらが分離されているときである組み合わされる前の方が、より簡単に殺菌消毒することが出来るものである。それらコンポーネンツが一旦スナップ嵌合されると、多くの小口付き蛇行経路が形成され、これを既知の方法を用いて事実上殺菌消毒することは出来なくなる。コンポーネンツを殺菌消毒できることは、カートリッジをミルク原料を主原料とする飲料の供給に用いる場合、特に有利な特徴である。スナップ嵌合機構が用いられると良く、これにより早い組立が提供されるばかりでなく、内側部材と外側部材とを結合させる方法を信頼できるものにする。有利には、スナップ嵌合機構は、飲料成分にさらされるだろうカートリッジの内部においての接着あるいは他のそのような接着剤の必要性を回避する。

好ましくは、内側部材は、出口を画成する注ぎ口を備える。有利には、内側部材は、注ぎ口を備える。注ぎ口は、カップのような入れ物内へ注がれる飲料を向けるのに役立つ。注ぎ口は、飲料が過度にはねたり、あるいは過度にしぶきを飛ばしたりすることを回避し、カートリッジから入れ物内へ移動させられる際の飲料の流れ特性を調整するのにも役立つ。例えば、注ぎ口は、飲料に対しての乱流の程度を低減するべく形作られていて、飲料内に含有される泡の量の不必要な低減を回避することを可能にする。また、有利なことに、カートリッジは、飲料調製機械に別個の注ぎ口を提供するのではなく、注ぎ口をそれ自体に備える。したがって、各注ぎ口は一度だけ使われ、そしてカートリッジの残留物を伴って処分されるので、操作サイクル間に飲料の種類の交差汚染の危険はない。また、好ましくは、注ぎ口を通して放出される飲料は、飲料調製機械の出口機構に接しず、しかして飲料調製機械が汚れることは回避されるだろう。好ましくは、注ぎ口は、内側部材と一体である。有利に、注ぎ口と内側部材とは、一体型の単一ユニットとして、型に入れて作られ、あるいは別の方法で形成され、これはカートリッジの製造コストを低減し、そして組立を必要とするコンポーネンツの数を低減する。
入口および／または出口は、使用のときに、カートリッジに入口および／または出口を形成する前、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料によってカバーされていると良い。好ましくは、その入口および／または出口は、実質的に空気および水分に対して不透過性であるラミネートによってカバーされている。好ましくは、そのラミネートは、ポリプロピレンである。
外側部材および／または内側部材は、ポリプロピレンから形成されると好ましい。外側部材および／または内側部材は、射出成形により形成されると良い。
代替的に、複数の入口は、カートリッジの出口に向かって径方向内側に向けられていると良い。換言すると、カートリッジ内の流れは、中心から周囲に向かうべく、取り決められていると良い。
本発明によりまた、各々のカートリッジが上述のカートリッジからなる複数のカートリッジが提供され、そのカートリッジ内に含まれる１種類または複数種類の飲料成分から生み出される飲料の収率が、標準偏差１．０以内に安定している。

以下の説明において、用語「上方」、「下方」およびその等価の用語を、本発明の特徴要素の相対的位置付けを説明するために用いる。用語「上方」、「下方」およびその等価用語を、例えば図４に示すように、飲料調製機に挿入して引き続き供給を行う、普通の方向にあるカートリッジ（または他のコンポーネンツ）に対して指すものと理解すべきである。具体的に言えば、「上方」および「下方」は、カートリッジの頂面１１からより近い相対的位置、またはより遠い相対的位置をそれぞれ指す。また、用語「内側」、「外側」およびその等価用語も、以下、本発明の特徴要素の相対的位置付けを説明するために用いる。この用語「内側」、「外側」およびその等価用語を、カートリッジ１（または他のコンポーネンツ）の中心または主軸Ｘからより近いまたはより遠い、カートリッジ（または他のコンポーネンツ）内での相対的位置付けをそれぞれ指すものと理解すべきである。

本発明の実施形態を、添付の図面を参照しながら、実施例のみを用いて以下に説明する。

図１１に示すように、本発明のカートリッジ１は、概して、外側部材２と、内側部材３と、ラミネート５とを含む。外側部材２と、内側部材３と、ラミネート５とを組み合わせると、１種類または複数種類の飲料成分（飲料原料）を含有するための内部１２０と、入口１２１と、出口１２２と、入口１２１から出口１２２までをつないで内部１２０を貫通する飲料流路とを有するカートリッジ１が形成される。入口１２１と出口１２２とは、当初はラミネート５でシールされているが、使用時に、そのラミネート５を穿孔する、または切ることにより開口される。飲料流路は、以下で説明するように、外側部材２と、内側部材３と、ラミネート５との間の空間的相互関係により画定される。この他にも、以下でさらに説明するように、フィルタ４などの構成要素を任意にカートリッジ１に含めることができる。

次に背景的成果として説明される第１のバージョンのカートリッジ１は、図１から図１１に示される。第１のバージョンのカートリッジ１は、焙煎および挽き作業を施したコーヒーやリーフティなどの濾過生成物の供給に使用するように特に設計されたものである。しかしながら、このバージョンのカートリッジ１および、以下で説明する他のバージョンのものを、チョコレート、コーヒー、茶（紅茶など）、甘味料類、強壮剤類、調味料類、アルコール飲料類、調味乳、果汁類、スカッシュ類、ソース類、およびデザート類などの他の生成物に使用することも可能である。

図５からわかるように、カートリッジ１の全体形状は、その直径がその高さより大幅に大きい略円形またはディスク形状である。主軸Ｘは、図１に示すように、外側部材の中心を通っている。通常、外側部材２の全径は７４．５ｍｍ±６ｍｍであり、全高は１６ｍｍ±３ｍｍである。通常、組み立てられているときの、このカートリッジ１の容積は、３０．２ｍｌ±２０％である。

外側部材２は、概して、湾曲した環状壁１３と、閉じた頂部１１と、開いた底部１２とを有するボウル形状のシェル１０を含む。閉じた頂部１１から開いた底部１２にかけて横切るように環状壁１３の口が広がっているため、外側部材２の直径は、その頂部１１にて、底部１２の直径に比較して小さくなっている。環状壁１３と閉じた底部１１とが共に、内部３４を有する入れ物を画成している。

中空で内側向きの円柱状延出部１８が、主軸Ｘを中心として閉じた頂部１１に設けられている。図２でさらによくわかるように、円柱状延出部１８は、第１、第２および第３の部分１９、２０および２１を有する階段状形状を含む。第１の部分１９は、直円柱状である。第２の部分２０は、切頭円錐形状であり、内側に先細りになっている。第３の部分２１は、もう１つの直円柱であり、下方面３１により閉じられている。第１、第２および第３の部分１９、２０および２１の直径は、円柱状延出部１８の頂部１１から閉じた下方面３１にかけて、円柱状延出部１８の直径が狭まるように、段階的に小さくなっている。概して水平な肩３２が、第２の部分２０と第３の部分２１との間の結合部分にて円柱状延出部１８に形成されている。

外側に延出する肩３３が、底部１２に向けて外側部材２に形成されている。この外側に延出する肩３３が、環状壁１３と同軸である副次的壁１５を形成し、これにより、副次的壁１５と環状壁１３との間にマニホルド１６を形成する環状トラックを画成するようになっている。マニホルド１６は、外側部材２の周りにぐるりと通っている。一連のスロット１７が、環状壁１３にマニホルド１６と同じ高さで設けられており、これにより、マニホルド１６と外側部材２の内部３４との間が気体および液体連通した状態となる。図３に示すように、スロット１７は、環状壁１３に形成された縦スリットを含む。２０から４０本のスリットが設けられる。図示した実施形態では、３７本のスロット１７が、ほぼ等間隔でマニホルド１６の周りにぐるりと設けられている。スロット１７を、好ましくは、１．４から１．８ｍｍの長さとする。通常、各スロットの長さは、外側部材２の全高の１０％である１．６ｍｍである。各スロットの幅は、０．２５から０．３５ｍｍである。通常、各スロットの幅は０．３ｍｍである。スロット１７の幅を十分に狭くして、保管時、使用時のいずれかに飲料成分がマニホルド１６内に通過することを防止する。

入口チャンバ２６が、外側部材２の周囲にて外側部材２において形成される。図５で最もよくわかるように、円柱状壁部２７が設けられており、これが外側部材２の内部３４に入口チャンバ２６を画成し、そして入口チャンバ２６を外側部材２の内部３４から仕切っている。この円柱状壁部２７は、主軸Ｘに直角な平面上に形成された閉じた上方面２８と、外側部材２の底部１２と同平面上にある開いた下方端部２９とを有する。入口チャンバ２６は、図１に示すように、２本のスロット３０を介してマニホルド１６と連通する。代替的には、１から４本のスロットを用いて、マニホルド１６と入口チャンバ２６との間を連通させてもよい。

外側に延出する肩３３の下方端部には、主軸Ｘに直角に外側に延出するフランジ３５が設けられている。通常、このフランジ３５の幅は２から４ｍｍである。フランジ３５の一部が、外側部材２の保持によってハンドル２４を形成するように、拡張されている。ハンドル２４には、掴みやすくするために先を上向きにしたリム２５が設けられている。

外側部材２は、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、またはこれらの２種以上の積層体から単体ピースとして形成される。適したポリプロピレンは、ＤＳＭ ＵＫ Ｌｉｍｉｔｅｄ（Ｒｅｄｄｉｔｃｈ、Ｕｎｉｔｅｄ Ｋｉｎｇｄｏｍ）から入手可能な一連のポリマー類である。この外側部材は、不透明でも、透明でも、半透明でもよい。この製造処理を射出成形とすることができる。

図７から図１０に示すように、内側部材３は、環状フレーム４１と、下向きに延出する円柱状漏斗４０とを含む。図７に示すように、主軸Ｘは内側部材３の中心を通っている。

図８で最もよくわかるように、環状フレーム４１は、外側リム５１と、等間隔で設けられた１０本の径方向スポーク５３で接合されている内側ハブ５２とを含む。内側ハブ５２は円柱状漏斗４０と一体であり、かつ円柱状漏斗４０から延出している。濾過口部５５が、径方向スポーク５３の間で環状フレーム４１内に形成されている。この濾過口部５５をカバーするように、フィルタ４が環状フレーム４１上に配置される。このフィルタは、好ましくは、不織繊維材料であるポリエステルなど、湿潤強さの高い材料で製造される。この他に使用可能な材料として、織紙繊維を含むセルロース材料などの水分不透過性セルロース材料が挙げられる。この織紙繊維は、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルおよび／またはポリエチレンの繊維と混合されても良い。こうしたプラスチック材料をセルロース材料内に組み合わせると、そのセルロース材料がヒートシール可能なものとなる。フィルタ４は、熱および／または圧力で活性化される材料で処理またはコーティングされて、このようにして環状フレーム４１にシールできるようにしてもよい。

図７の断面形状に示すように、内側ハブ５２は外側リム５１より下の位置に配置されるため、環状フレーム４１は下方に傾斜した形状を有することになる。

各スポーク５３の上面に、直立型ウェブ５４が設けられ、このウェブは、環状フレーム４１上方の空き空間を複数の通路５７に分割する。各通路５７は、ウェブ５４の両側と、フィルタ４の下面とにその境界を接した状態となる。通路５７は外側リム５１から下方に円柱状漏斗４０に向けて延在し、ウェブ５４の内側末端部により画成される開口部５６にて円柱状漏斗４０に開いている。

円柱状漏斗４０は、内側注ぎ口４３を取り囲む外側チューブ４２を含む。この外側チューブ４２が、円柱状漏斗４０の外面を形成している。注ぎ口４３はその上方端部にて外側チューブ４２に、環状フランジ４７により接合されている。注ぎ口４３は、その上方端部に位置して通路５７の開口部５６と連通する入口４５と、その下方端部に位置し、調製済み飲料を通過させてカップや他の入れ物内に注ぐ出口４４とを含む。注ぎ口４３は、その上方端部に切頭円錐状部分４８を、またその下方端部に円柱状部分５８を含む。この円柱状部分５８にわずかに先細る部分を設けて、出口４４に向けて幅を細めてもよい。切頭円錐形部分４８を設けることにより、飲料に乱流を起こすことなく、飲料を通路５７から出口４４に向けて下向きに流動させやすくなる。切頭円錐形部分４８の上面には、円柱状漏斗４０の周にぐるりと等間隔で位置する４つの支持ウェブ４９が設けられる。この支持ウェブ４９の間に複数のチャネル５０が画定される。支持ウェブ４９の上縁部は互いに同じ高さであり、主軸Ｘに直角である。

内側部材３を、上述したように、外側部材２と同様、ポリプロピレンまたはこれに類似した材料から射出成形により単体ピースとして形成することができる。

代替的には、内側部材３および／または外側部材２は、生分解性ポリマーで製造されてもよい。適した材料の例として、分解性ポリエチレン（例えば、英国ボアハムウッドのＳｙｍｐｈｏｎｙ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ製ＳＰＩＴＥＫ）、生分解性ポリエステルアミド（例えば、Ｓｙｍｐｈｏｎｙ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ製ＢＡＫ１０９５）、ポリ乳酸（米国ミネソタ州のＣａｒｇｉｌ製ＰＬＡ）、デンプン系ポリマー、セルロース誘導体、およびポリペプチドが挙げられる。

ラミネート５は、アルミニウムによる第１の層、およびキャスト・ポリプロピレンによる第２の層の２層から形成される。このアルミニウム層は、０．０２から０．０７ｍｍの厚さである。キャスト・ポリプロピレン層は、０．０２５から０．０６５ｍｍの厚さである。一実施形態において、アルミニウム層は０．０６ｍｍの厚さであり、ポリプロピレン層は０．０２５ｍｍの厚さである。このラミネートは、組み立て時の巻き込みに高い抵抗を有するため、特に有利である。このため、ラミネート５を、歪みを発生させることなく、正しいサイズおよび形状に事前に切断しておき、その後製造ラインの組み立てステーションに移送することができる。したがって、このラミネート５は溶接に特に適している。他のラミネート材料も使用可能であり、その例として、ＰＥＴ／アルミニウム／ＰＰ、ＰＥ／ＥＶＯＨ／ＰＰ、ＰＥＴ／金属被覆／ＰＰ、およびアルミニウム／ＰＰラミネートが挙げられる。打ち抜き加工した在庫品ではなく、ロールラミネートによる在庫品を用いてもよい。

カートリッジ１を、可撓性のラミネートではなく、剛体または半剛体の蓋で閉じてもよい。

カートリッジ１の組み立ては、
ａ）内側部材３を外側部材２に挿入するステップと、
ｂ）フィルタ４を決まった形状に切断し、内側部材３上に配置して、フィルタ４を円柱状漏斗４０上で受け、結果として環状フレーム４１で支えるようにするステップと、
ｃ）内側部材３、外側部材２、およびフィルタ４を超音波溶接で接合するステップと、
ｄ）このカートリッジ１に、１種類または複数種類の飲料成分を充填するステップと、
ｅ）ラミネート５を外側部材２に取付けるステップと、
を含む。

上記ステップについては、以下でさらに詳細に説明する。

外側部材２は、その開いた底部１２を上向きにして方向付けられる。次に、内側部材３をその外側部材２内に挿入して、外側リム５１がカートリッジ１の頂部１１において軸方向延出部１４内に遊合状態で受けられるようにする。これと同時に、外側部材２の円柱状延出部１８が、内側部材３の円柱状漏斗４０の上方部分内に受けられる。円柱状延出部１８の閉じた下方面３１が内側部材３の支持ウェブ４９に当たった状態で、円柱状延出部１８の第３の部分２１が円柱状漏斗４０内に納まる。次に、フィルタ４は、フィルタ材料が環状リム５１に接触するように、内側部材３上に配置される。超音波溶接処理により、このフィルタ４は内側部材３に接合され、同時に同一処理ステップにおいて、内側部材３は外側部材２に接合される。内側部材３およびフィルタ４は外側リム５１の周りに溶接される。内側部材３および外側部材２は、外側リム５１およびウェブ５４の上方縁部の周りの溶接線により接合される。

図１１で最もよくわかるように、外側部材２および内側部材３は、これらが互いに接合されると、環状フランジ４１の下方かつ円柱状漏斗４０の外側に、内部１２０内の空き空間１３０を画定し、これが濾過チャンバとなる。この濾過チャンバ１３０と環状フレーム４１上方の通路５７とを、濾紙４が隔てる。

濾過チャンバ１３０には１種類または複数種類の飲料成分２００が含有される。１種類または複数種類の飲料成分は、濾過チャンバ１３０内に詰められる。濾過式飲料の場合、この原料は通常、焙煎および挽き作業を施したコーヒーまたはリーフティである。濾過チャンバ１３０内の飲料成分の充填密度は、所望に応じて変更可能である。通常、濾過式コーヒー生成物の場合、この濾過チャンバは、通常５から１４ｍｍの厚さの濾過床に、５．０から１０．２グラムの焙煎や挽き作業を施したコーヒーを含有する。任意に、内部１２０は、その中で自由に移動可能であり、飲料を注ぐ時点で乱流を起こし、その飲料成分の沈殿物を砕いて混合しやすくする球体などの１種類または複数種類の物体を含んでも良い。

次に、ラミネート５を外側に延出するフランジ３５の下面に接合するためにラミネート５の周辺部に溶接部１２６を形成することにより、ラミネート５は、外側部材２に取付けられる。溶接部１２６は、ラミネート５を入口チャンバ２６の円柱状壁部２７の下方縁部に対してシールするように延在させられる。さらに、溶接部１２５は、ラミネート５と、円柱状漏斗４０の外側チューブ４２の下方縁部との間に形成される。このラミネート５が、濾過チャンバ１３０の下方壁を形成し、かつ入口チャンバ２６および円柱状漏斗４０をシールする。ただし、ラミネート５と注ぎ口４３の下方縁部との間には、供給前に小さな隙間１２３ができるようになっている。ラミネート５の材料特性に応じて、熱および超音波溶接など、様々な溶接方法が使用可能である。

有利なことに、外側部材２とラミネート５との間に内側部材３がある。この内側部材３は、ポリプロピレンなどの比較的硬い材料で形成される。これにより、内側部材３は、カートリッジ１が圧縮されても、ラミネート５と外側部材２との間のスペースを保つように作用する荷重受け部材となる。使用時、カートリッジ１の受ける圧縮荷重を１３０から２８０Ｎとすると好ましい。この圧縮力は、カートリッジが内部加圧下で破損することを防ぐ作用をすると同時に、内側部材３および外側部材２を互いに寄せる役割を果たす。これにより、確実に、カートリッジ１内の通路および口部の内側寸法は固定され、カートリッジ１が加圧されても変化しなくなる。

このカートリッジ１を使用するには、まず、これを飲料調製機内に挿入し、入口１２１および出口１２２を、ラミネート５を穿孔してそれを折り返す、その飲料調製機の穴開け部材により開ける。通常は水である、圧力下にある水媒体を、０．１から２．０バールの圧力で、入口１２１から入口チャンバ２６内を通して、カートリッジ１に入れる。ここから、水はスロット３０を通過してマニホルド１６を回り、複数のスロット１７を介してカートリッジ１の濾過チャンバ１３０内に流れる。この水は、濾過チャンバ１３０を介して径方向内側に押し入れられ、そこに含有されている飲料成分２００と混ざり合う。この水は同時に、その飲料成分内を通って上側に押し上げられる。水が飲料成分内を通過することで形成された飲料は、フィルタ４および濾過口部５５を通過して、環状フレーム４１上方に位置する通路５７内に入る。スポーク５３の上へのフィルタ４のシールおよび、リム５１の外側部材２との溶接により、他の出口がまったくないことが確かにされ、この飲料すべてが確実にフィルタ４を通過するしかなくなる。

次に、この飲料はウェブ５４間に形成された径方向通路５７に沿って下向きに流動し、開口部５６を通過して円柱状漏斗４０内に入る。続いて、チャネル５０に沿って支持ウェブ４７間を通過し、注ぎ口４３から下の出口４４に落ち、これにより、この飲料はカップなどの入れ物内に注がれる。

好ましくは、飲料調製機は空気パージ性能を備え、操作サイクルの終了時に圧縮空気をカートリッジ１内に押し入れることにより、残留飲料をその入れ物内に流し出す。

次に、第２のバージョンのカートリッジ１は、図１２から図１８に示される。第２のバージョンのカートリッジ１は、クレマとして知られる細かい気泡の泡立ちを有する飲料を生成することが望ましい、焙煎および挽き作業を施したコーヒーなどのエスプレッソ型生成物の供給に使用するように特に設計されたものである。第２のバージョンのカートリッジ１が備える特徴は、その多くが第１のバージョンのものと同じであるため、同様の参照符号を用いて同様の特徴を指している。以下の説明では、第１のバージョンと第２のバージョンとの間の違いについて述べる。同様に機能する共通の特徴について、以下では詳細な説明を省略する。

外側部材２の構造は、第１のバージョンのカートリッジ１が備え、図１から図６に示されているものと同じである。

内側部材３の環状フレーム４１は、第１のバージョンのものと同じである。また、フィルタ４が、濾過口部５５をカバーするように、環状フレーム４１上に配置される。円柱状漏斗４０の外側チューブ４２も、既に述べたものと同様である。ただし、第２のバージョンの内側部材２の構造に関して、第１のバージョンの場合と比較して、複数の相違点がある。図１６に示すように、注ぎ口４３には、出口４４から注ぎ口４３に向けて一部延出する仕切り６５が設けられている。この仕切り６５は、飲料が注ぎ口４３を出る際にしぶきを飛ばす、かつ／またははねることを防止することに役立つ。注ぎ口４３の形状も異なっており、この注ぎ口４３は、チューブ４３の上方端部近傍で明確な屈曲部６６を備える階段状形状を含む。

リム６７が、環状フランジ４７から直立して設けられて、外側チューブ４２と注ぎ口４３とを接合している。このリム６７は入口４５から注ぎ口４３までを取り囲み、リム６７と外側チューブ４２の上方部分との間に環状チャネル６９を画成する。リム６７には、内側向きの肩６８が設けられている。リム６７の周の一箇所に、口部７０がスロットの形態で設けられており、このスロットは、図１２および図１３で最もよくわかるように、リム６７の上方縁部から肩６８の高さよりわずかに下の箇所まで延在するものである。このスロットは、０．６４ｍｍの幅を有する。

図１６および図１７に示すように、環状フランジ４７に、口部７０と周方向に位置合わせされた空気入口７１が設けられる。この空気入口７１は、外側チューブ４２と注ぎ口４３との間でフランジ４７の上方箇所とフランジ４７の下方の孔スペースとを流通させるように、フランジ４７を貫通する口部を含む。好ましくは、図示のように、空気入口７１は、上方切頭円錐形部分７３と下方円柱状部分７２とを含める。空気入口７１は、通常、ピンなどの成形工具により形成される。空気入口７１を先細り形状にすると、成形工具を、成形原料から取り出しやすくなる。空気入口７１に近位である外側チューブ４２の壁は、空気入口７１から注ぎ口４３の入口４５へとつながるシュート７５を形成する形状とされる。図１７に示すように、空気入口７１とシュート７５との間に斜めの肩７４が形成されて、スロット７０から出る飲料のジェットが、空気入口７１のごく近位にあるフランジ４７の上面を直接汚さないことを確実にする。

第２のバージョンのカートリッジ１を組み立てる手順は、第１のバージョンの組み立てと同様である。しかし、いくつかの相違点もある。図１８に示すように、円柱状延出部１８の第３の部分２１は、支持ウェブに対してではなく、支持リム６７内に納まる。第２の部分２０と第３の部分２１との間に位置する円柱状延出部１８の肩３２は、内側部材３の支持リム６７の上方縁部に当たる。このようにして、内側部材３と外側部材２との間に、カートリッジ１の周囲のほぼ全体に延び、円柱状延出部１８と支持リム６７との間の面シールを含む界面ゾーン１２４が形成される。ただし、支持リム６７に形成するスロット７０が支持リム６７を貫通して肩６８のわずか下方の箇所まで下向きに延在しているため、円柱状延出部１８と支持リム６７との間のシールは流体密ではない。したがって、円柱状延出部１８と支持リム６７との間が界面嵌合することにより、スロット７０が口部１２８へと変化して、図１８において最も明らかに示されるように、環状チャネル６９と注ぎ口４３との間を気体および液体連通させている。この口部は通常、その幅が０．６４ｍｍ、長さが０．６９ｍｍである。

第２のバージョンのカートリッジ１で飲料を供給する操作は、第１のバージョンと同様であるが、いくつかの点で異なっている。既に述べたように、濾過チャンバ１３０における飲料の流れは、カートリッジ１内の周辺での入口スロット１７から、カートリッジ１の中央での注ぎ口４３までの、ラジアル・コンポーネンツより成る。径方向通路５７内の飲料は、ウェブ５４間に形成された通路５７を下向きに流動して、開口部５６から円柱状漏斗４０の環状チャネル６９内に入る。環状チャネル６９内に入った後、この飲料は、濾過チャンバ１３０および通路５７内に収集した飲料の背圧により、圧力をうけて口部１２８から押出される。したがって、飲料は口部１２８から噴射されて、注ぎ口４３の上方端部が形成する膨張チャンバ内に押出される。図１８に示すように、この飲料噴射は、空気入口７１上をそのまま通過する。飲料が注ぎ口４３に入ると、飲料噴射の圧力が降下する。この結果、空気が空気入口７１を介して引き込まれるのと同時に、その空気は飲料流内に多数の小さな気泡として混入される。口部１２８から出た飲料噴射は、下向きに流れて集まり、出口４４までくると、ここでカップなどの入れ物内に注出され、気泡が所望のクレマとなる。したがって、口部１２８および空気入口７１が共に、空気を飲料内に取り込むように作用するエダクターとなる。このエダクター内への飲料の流動をできる限り滑らかに保ち、圧力損失を低減しなければならない。そのためには有利なことに、エダクターの壁部を凹形表面に製造して、「壁面効果」摩擦による損失を低減しなければならない。口部１２８の寸法公差は小さい。好ましくは、この口部サイズを０．０２ｍｍ^２前後に定める。毛状物、繊維または他の表面凹凸をエダクター内、またはエダクターの出口近傍に設けて、空気の取り込み量を増加させることがわかっている有効領域を増加してもよい。

第３のバージョンのカートリッジ１について、これを図１９から図２９に示す。第３のバージョンのカートリッジ１は、粉末、液体、シロップ、ゲルまたはこれに類似の形態でよい溶解性生成物の供給に使用するように特に設計されたものである。この溶解性生成物は、使用時にカートリッジ１内を水などの水媒体が通過すると、その水媒体によって溶解する、または水媒体内に懸濁液を形成する。この飲料例として、チョコレート、コーヒー、ミルク、茶、スープ、またはこの他の、水を加えて元に戻す生成物や水溶解性生成物が挙げられる。第３のバージョンのカートリッジ１が備える特徴は、その多くが第１および第２のバージョンのものと同じであるため、同様の参照符号を用いて同様の特徴を指している。以下の説明では、第３のバージョンと第１のバージョンおよび第２のバージョンとの間の違いについて述べる。同様に機能する共通の特徴について、以下では詳細な説明を省略する。

第１および第２のバージョンの外側部材２と比較すると、図２０に示すように、第３のバージョンの外側部材２に含まれる中空で内側向きの円柱状延出部１８の直径は全体として大きくなっている。具体的に言えば、第１および第２のバージョンの外側部材２では１３．２ｍｍであったところが、第１の部分１９の直径は通常１６から１８ｍｍである。さらに、第１の部分１９には、図２０で最もよくわかるように、凸状外面１９ａ、すなわちバルジが設けられている。このバルジの機能については以下で説明する。しかしながら、カートリッジ１のうち、第３の部分２１の直径は同じである。このため、肩３２の面積がこの第３のバージョンのカートリッジ１では広くなっている。通常、カートリッジ１の容積は、組み立て時で３２．５ｍｌ±２０％である。

環状壁１３の下方端部に設けるスロットの数および位置もまた異なっている。３から５本のスロットが設けられる。図２３に示すように、この実施形態では、４本のスロット３６が等間隔でマニホルド１６の周りにぐるりと設けられている。このスロット３６は、第１および第２のバージョンのカートリッジ１の場合よりわずかに幅広で、０．３５から０．４５ｍｍであり、好ましくは、０．４ｍｍ幅である。

他の点において、カートリッジ１の外側部材２はいずれも同じである。

内側部材３に含まれる円柱状漏斗４０の構造は、第１のバージョンのカートリッジ１と同じであり、外側チューブ４２、注ぎ口４５、環状フランジ４７、および支持ウェブ４９が設けられている。唯一の相違点は、注ぎ口４５であり、これは上方切頭円錐形部分９２と下方円柱状部分９３とを備える形状となっている。

第１および第２のバージョンと比較すると、図２４から図２８に示すように、環状フレーム４１は、円柱状漏斗４０を取り囲み、かつ円柱状漏斗４０を環状フランジ４７にまたはこの近傍に結合する８本の径方向ストラット８７により円柱状漏斗４０に接続されているスカート部分８０に置き換えられている。このスカート部分８０からは、円柱状の延出部８１がストラット８７から上向きに延出して、上面が開いたチャンバ９０を画成している。円柱状延出部８１の上方リム９１は、図２６に示すように、内向きプロファイルを有する。スカート部分８０の環状壁８２は、ストラット８７から下向きに延在して、スカート部分８０と外側チューブ４２との間に環状チャネル８６を画成している。

環状壁８２は、その下方端部に、主軸Ｘに直角に位置する外側フランジ８３を含んでいる。リム８４が、フランジ８３の下面から下向きにぶら下がり、リム８４に沿って周方向に等間隔な５個の口部８５を具備している。したがって、リム８４の下方は、城砦型プロファイルとなっている。

ストラット８７間に口部８９を設けることにより、チャンバ９０と環状チャネル８６との間を連通させている。

第３のバージョンのカートリッジ１を組み立てる手順は、第１のバージョンの組み立てと同様であるが、いくつかの相違点もある。図２９に示すように、外側部材２と内側部材３とは、互いに溶接されるのではなく、互いに押し嵌めされ、スナップ嵌合構造により保持される。この２つの部材の接合時、内側向き円柱状延出部１８が、スカート部分８０の上方円柱状延出部８１の内側に受けられる。内側部材３は、円柱状延出部１８に含まれる第１の部分１９の凸状外表面１９ａが上方円柱状延出部８１の内向きリム９１と摩擦係合することにより、外側部材２内に保持される。内側部材３が外側部材２内に配置した状態になると、混合チャンバ１３４が、スカート部分８０の外側に画成される。この混合チャンバ１３４が、供給前の飲料成分２００を含有する。４つの入口３６と５つの口部８５とが互い違いに周方向に配置されることに留意されたい。内側部材３および外側部材２を相対的にどのように位置決めしても４つの入口３６および５つの口部８５を用いることで確実にこの入口と口部との間に位置のずれが発生するため、この２つの部品の互いに対する径方向位置を組み立て時に決定または固定しなくてもよい。

１種類または複数種類の飲料成分は、カートリッジの混合チャンバ１３４内に詰められる。この混合チャンバ１３４内における飲料成分の充填密度は所望に応じて変更可能である。

次に、ラミネート５を内側部材３および外側部材２に、第１および第２のバージョンにおいて上述したように取付ける。

使用時、第１および第２の形式のカートリッジと同様に、水が、４本のスロット３６を通って混合チャンバ１３４に入る。この水が径方向内側に混合チャンバ内に押し入れられ、そこに含有されている飲料成分と混ざり合う。この水の中に生成物が溶解または混合されて、混合チャンバ１３４内に飲料が形成され、これが、混合チャンバ１３４内の飲料および水の背圧により、口部８５から環状チャネル８６内に駆逐される。４つの入口スロット３６と５つの口部８５とが互い違いに周方向に配置されることにより、水の噴射が入口スロット３６から径方向に直接口部８５内に入ることは、まず混合チャンバ１３４内で循環が発生しない限り、あり得ない。このため、生成物の溶解または混合の程度および安定性は大幅に高まる。形成された飲料は、環状チャネル８６内を上方向に押し上げられ、ストラット８７間の口部８９を通ってチャンバ９０内に入る。次に、飲料は、チャンバ９０から支持ウェブ４９間の入口４５を介して注ぎ口４３に入り、出口４４までくると、ここでカップなどの入れ物内に注がれる。このカートリッジを、粘稠液またはゲルの形態である飲料成分に適用できることがわかっている。一用途において、カートリッジ１内には、周辺温度にて粘性が１７００〜３９００ｍＰａ、０℃にて５０００〜１００００ｍＰａであり、屈折固形分が６７ブリックス度±３である液状チョコレート原料が入れられる。別の用途において、カートリッジ１内には、周辺温度にて粘性が７０〜２０００ｍＰａ、０℃にて８０〜５０００ｍＰａであり、全固形分量が４０から７０％である液体コーヒーが入れられる。

第４のバージョンのカートリッジ１を図３０から図３４に示す。第４のバージョンのカートリッジ１は、濃縮型液状ミルクなどの液状生成物の供給に用いるように特に設計されたものである。第４のバージョンのカートリッジ１に含まれる特徴は、その多くが第１から第３のバージョンのものと同じであるため、同様の参照符号を用いて同様の特徴を指す。以下の説明では、第４のバージョンと第１から第３のバージョンとの間の違いについて述べる。同様に機能する共通の特徴について、以下では詳細な説明を省略する。

外側部材２は、第３のバージョンのカートリッジ１の、図１９から図２３に示すものと同じである。

内側部材３の円柱状漏斗４０は、第２のバージョンのカートリッジ１に類似しているが、いくつかの点で異なる。図３０に示すように、注ぎ口４３は、上方切頭円錐部分１０６と、下方円柱状部分１０７とを含む形状である。この注ぎ口４３の内面には３つの軸方向リブ１０５が設けられて、供給された飲料を下向きに出口４４に方向付け、注がれた飲料が注ぎ口内で旋回しないようにしている。したがって、リブ１０５はバッフルとして作用する。第２のバージョンのカートリッジ１と同様、空気入口７１が環状フランジ４７を貫通して設けられている。しかしながら、空気入口７１の下のシュート７５は、第２のバージョンの場合より細長くなっている。

スカート部分８０が、上述した第３のバージョンのカートリッジ１に示したものと同様に設けられている。５から１２個の口部８５がリム８４内に設けられている。第３のバージョンのカートリッジ１では５個であったが、通常１０個の口部が設けられる。

スカート部分８０のフランジ８３から、これと一体となって延出している環状ボウル１００が設けられている。この環状ボウル１００は、上方口１０４を上向きに開いたフレア型本体１０１を含む。図３０および図３１に示す４個の送り口部１０３が、この本体１０１内にて、スカート部分８０と接合するボウル１００の下方端部に、またはその近傍に配置されている。好ましくは、この送り口部は、ボウル１００の周辺に等間隔で配置される。

ラミネート５は、これまでの実施形態で説明したタイプのものである。

第４のバージョンのカートリッジ１の組み立て手順は、第３のバージョンの手順と同様である。

第４のバージョンのカートリッジ１の操作は、第３のバージョンの操作と同様である。水が、既に述べたのと同様に、カートリッジ１および混合チャンバ１３４に入る。ここで、水が液体生成物と混ざり合い、これを希釈して、上述したように、ボウル１００の下へ、口部８５を通り、出口４４に向けて押出される。図３４に示すように、環状ボウル１００に当初含有される一定割合の液体生成物は、混合チャンバ１３４に入った水によりすぐに希釈されるわけではない。混合チャンバ１３４の下方部分にある希釈された液体生成物は、上方口１０４から環状ボウル１００内に押し上げられるのではなく、口部８５から出て行くことになる。したがって、環状ボウル１００内の液体生成物は、混合チャンバ１３４の下方部分にある生成物と比較して、操作サイクルの最初の段階ではまだ比較的濃縮状態を保っている。環状ボウル１００内の液体生成物は、重力を受けて送り口部１０３から、混合チャンバ１３４を抜け出て、ボウル１００の下で口部８５を通過する生成物流内へと滴下される。環状ボウル１００は、一定量の濃縮液体生成物を取り置き、操作サイクルの間中、徐々に液体流路内にそれを注出することにより、円柱状漏斗４０に入る希釈済み液体生成物の濃度を平均化する作用をする。これを、およそ１５秒の操作サイクル間における、全固形分含有量の割合として測定されるミルクの濃度を示す図３５ａに例示する。線ａはボウル１００を設けた場合の濃度プロファイルを例示し、線ｂはボウル１００を設けないカートリッジの場合を例示したものである。この図からわかるように、カップ１００を設けた場合の濃度プロファイルのほうが、操作サイクル中、均等であり、ボウル１００を設けない場合には起こっている急激な濃度の大幅低下がない。このミルクの初期濃度は通常、３０から３５％ＳＳであり、サイクル終了時にはこれが１０％ＳＳとなる。これによる希釈率はおよそ３倍であるが、本発明では１倍から６倍までの希釈率が可能である。他の液体飲料成分の場合、この濃度を変更することができる。例えば、液状チョコレートの場合、初期濃度はおよそ６７％ＳＳであり、サイクル終了時にはこれが１２から１５％ＳＳとなる。これによる希釈率（供給飲料内における飲料成分に対する水媒体の比率）はおよそ５倍であるが、本発明では２倍から１０倍までの希釈率が可能である。液体コーヒーの場合、初期濃度はおよそ４０から６７％ＳＳであり、供給終了時にはこれが１から２％ＳＳとなる。これによる希釈率はおよそ２０倍から７０倍であるが、本発明では１０倍から１００倍までの希釈率が可能である。

こうした飲料は、圧力下で押出されて、濾過チャンバ１３４およびチャンバ９０に収集される飲料の背圧により、環状チャネル８６から口部１２８を通過する。したがって、飲料は口部１２８から噴射されて、注ぎ口４３の上方端部が形成する膨張チャンバ内に押出される。図３４に示すように、この飲料噴射は、空気入口７１上をそのまま通過する。飲料が注ぎ口４３に入ると、飲料噴射の圧力が降下する。この結果、空気が空気入口７１を介して引き込まれるのと同時に、その空気が飲料流内に多数の小さな気泡として混入される。口部１２８から出た飲料の噴射は、下向きに流れて集まり、出口４４までくると、ここでカップなどの入れ物内に注がれ、気泡が所望の泡立った外観を形成する。

有利なことに、内側部材３、外側部材２、ラミネート５、およびフィルタ４はすべて、別個のコンポーネンツであり、個別には蛇行通路や細い隙間を含んでいないため、これらを容易に殺菌消毒することができる。必要な通路が形成されるのは、殺菌消毒後にこれらのコンポーネンツを結合した時点である。これは、飲料成分が液状ミルク濃縮物などのミルク原料を主原料とする場合に特に重要である。

飲料カートリッジの第４の実施形態は、液状ミルクなどの濃縮したミルク原料を主原料とする液体生成物の供給に特に有利である。これまで、粉末状のミルク生成物は、小袋の形態で提供され、これを事前に調製した飲料に加えるようになっていた。しかしながら、カプチーノタイプ飲料の場合、ミルクを泡立てる必要がある。これはこれまで、液状ミルク生成物に蒸気を通すことで実施されてきた。しかしながら、これには、蒸気供給用設備が必要であるため、この飲料の供給に用いる機械のコストならびに複雑度が増してしまう。また、蒸気を使用すると、カートリッジ操作時に怪我を負う危険性も高まる。したがって、本発明は、濃縮したミルク原料を主原料とする液体生成物を中に有する飲料カートリッジを提供するものである。ミルク生成物を濃縮した場合、新鮮なミルクまたはＵＨＴ乳と比較すると、特定容積のミルクに対してより多くの量の泡（泡沫）を生成できることがわかっている。これを利用すれば、ミルク用カートリッジに必要なサイズが縮小される。新鮮な半脱脂乳は、およそ１．６％の脂肪分および１０％の全固形分を含む。本発明による濃縮型液状ミルク調製物は、０．１から１２％の脂肪分および２５から４０％の全固形分を含む。一典型的実施例では、この調製物は４％の脂肪分および３０％の全固形分を含む。この濃縮型ミルク調製物は、以下に記載するように低圧調製機械による泡立てに適している。具体的に言えば、このミルクの泡立てを、上述した第４の実施形態のカートリッジを用い、２バール未満、好ましくはおよそ１．５バールの圧力で行う。

濃縮ミルクを泡立てることは、カプチーノおよびミルクセーキなどの飲料に特に都合がよい。好ましくは、ミルクを口部１２８から空気入口７１上に通過させ、任意にボウル１００を用いて、ミルクの４０％を超える量、好ましくは、７０％を超える量を泡立てられるようにする。液状チョコレートの場合、７０％を超える量の泡立てが可能である。液状コーヒーの場合、７０％を超える量の泡立てが可能である。泡沫性レベル（泡立ち度）は、供給した液体飲料成分の容積に対して生成された泡沫容積（泡の容積）の比率として測定される。例えば、１３８．３ｍｌの飲料が供給され、そのうち５８．３ｍｌが泡沫となった場合、泡沫性は、［５８．３／（１３８．３−５８．３）］×１００＝７２．９％となる。このミルク（および他の液体原料）の泡沫性は、図３５ｂでわかるように、ボウル１００を設けることで高められる。ボウル１００を設けて供給したミルクの泡沫性（線ａ）は、ボウルを設けずに供給したミルクの泡沫性（線ｂ）より高くなっている。これは、ミルクの泡沫性がミルクの濃度に正比例し、図３５ａに示すように、ボウル１００が操作サイクルの大半でミルクの濃度を高く維持するためである。また、ミルクの泡沫性は、図３５ｃに示すように、水媒体の温度に正比例することも知られている。したがって、水媒体が最も高温である操作サイクルの終了近くまで、より多くのミルクがカートリッジ内に残るため、ボウル１００を設けると有利となる。これによりさらに、泡沫性が改良される。

第４の実施形態のカートリッジも、液状コーヒー生成物の供給に有利である。

本発明によるこの実施形態の飲料カートリッジから有利なことに、従来技術によるカートリッジと比較して、煎出した飲料の安定性を改良できることがわかっている。以下に示す表１を参照すると、焙煎および挽き作業を施したコーヒーを含有するカートリッジＡおよびカートリッジＢそれぞれについて、２０試料を煎出して得られた収率が示されている。カートリッジＡは、本発明の第１の実施形態による飲料カートリッジである。カートリッジＢは、本願出願人による特許文献１に記載された従来技術による飲料カートリッジである。煎出した飲料の屈折率をブリックス度で測定し、これを、標準表および式を用いて溶解性固形分の比率（％ＳＳ）に変換する。以下の実施例において、
％ＳＳ＝０．７７７４＊（ブリックス度値）＋０．０５６９
％収率＝（％ＳＳ＊煎出量（ｇ））／（１００＊コーヒー重量（ｇ））
である。

上記データについてｔ検定統計分析を行ったところ、以下の結果を得た。

この分析から、煎出濃さに匹敵する収率の安定性は、標準偏差が０．８８％であった本発明によるカートリッジについて、従来技術によるカートリッジの標準偏差２．２４％と比較して、より大幅に高かった（９５％の信頼水準）ことがわかる。これは、本発明によるカートリッジにより煎出した飲料の濃さのほうが、再現可能かつ均一であるということである。これは、同じ飲料を何度も味わいたく、その煎出濃さを恣意に変更したくない消費者に好ましい。

上述したカートリッジの材料に、バリアコーティングを施して、酸素および／または湿気、および／または他の汚染侵入物に対する防御性を改良してもよい。このバリアコーティングを施すと、飲料成分がカートリッジから漏れることに対する防御性を改良し、かつ／または飲料成分に悪影響を与えかねないカートリッジ材料からの抽出物滲出の程度を抑えることができる。バリアコーティングの材料を、ＰＥＴ、ポリアミド、ＥＶＯＨ、ＰＶＤＣまたは金属化材料からなる群から選択することができる。バリアコーティングの適用には、いくつかの機構が利用可能であり、その例として、これらに限定するものではないが、蒸着、真空蒸着、プラズマコーティング、共押出加工、インモールドラベリング、および二段／多段成形が挙げられる。

本発明に係る第１および第２の実施形態のカートリッジの外側部材の断面図である。 図１の外側部材の詳細を示す断面図であり、内側向きの円柱状延出部を示している。 スロットを示す、図１の外側部材の詳細を示す断面図である。 図１の外側部材を上から見た斜視図である。 図１の外側部材を逆向きにして上から見た斜視図である。 図１の外側部材を上から見た平面図である。 第１の実施形態であるカートリッジの内側部材を示す断面図である。 図７の内側部材を上から見た斜視図である。 図７の内側部材を逆向きにして上から見た斜視図である。 図７の内側部材を上から見た平面図である。 組み立てた状態である第１の実施形態のカートリッジを示す断面図である。 第２の実施形態であるカートリッジの内側部材を示す断面図である。 口部を示す、図１２の内側部材の詳細を示す断面図である。 図１２の内側部材を上から見た斜視図である。 図１２の内側部材を逆向きにして上から見た斜視図である。 図１２の内側部材を示す別の断面図である。 空気入口を示す、図１２の内側部材の別の詳細を示す断面図である。 組み立てた状態である第２の実施形態のカートリッジを示す断面図である。 本発明に係る第３および第４の実施形態のカートリッジの外側部材を示す断面図である。 図１９の外側部材の詳細を示す断面図であり、内側向きの円柱状延出部を示している。 図１９の外側部材を上から見た平面図である。 図１９の外側部材を上から見た斜視図である。 図１９の外側部材を逆向きにして上から見た斜視図である。 第３の実施形態のカートリッジの内側部材の断面図である。 図２４の内側部材を上から見た平面図である。 内向き上方リムを示す、図２４の内側部材の詳細を示す断面図である。 図２４の内側部材を上から見た斜視図である。 図２４の内側部材を逆向きにして上から見た斜視図である。 組み立てた状態である第３の実施形態のカートリッジを示す断面図である。 第４の実施形態のカートリッジの内側部材の断面図である。 図３０の内側部材を上から見た平面図である。 図３０の内側部材を上から見た斜視図である。 図３０の内側部材を逆向きにして上から見た斜視図である。 組み立てた状態である第４の実施形態のカートリッジの断面図である。 操作サイクル時間に対する濃度を示すグラフである。 操作サイクル時間に対する泡立ち度を示すグラフである。 操作サイクル時間に対する温度を示すグラフである。

Claims (24)

1. １種類または複数種類の飲料成分（２００）を含有し、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料で形成され、水媒体をカートリッジ内に導入するための少なくとも一つの入口と、少なくとも一つの出口とを備えている、あるいは中にそれらを形成するように構成されているカートリッジ（１）であって、
   該カートリッジを通しての水媒体の流れが、該少なくとも一つの入口から該少なくとも一つの出口まで、概ね内側に向いていることを特徴とするカートリッジ（１）。
2. 前記カートリッジを通しての前記水媒体の前記流れは、概して径方向内側に向いていることを特徴とする請求項１に記載のカートリッジ（１）。
3. 前記カートリッジは、前記１種類または複数種類の飲料成分を含有する貯蔵チャンバ（１３０、１３４）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のカートリッジ（１）。
4. 前記貯蔵チャンバは、内側に向いている少なくとも一つの入口（１７、３６）を備えることを特徴とする請求項３に記載のカートリッジ（１）。
5. 前記カートリッジは、ディスク形状であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
6. 前記水媒体を前記カートリッジ内へ導入するための入口（１２１）は、該カートリッジの周辺部に、あるいはその周辺部近くに位置付けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
7. 前記カートリッジは、壁（１３）によって前記貯蔵チャンバ（１３０、１３４）から隔てられた円周方向マニホルド（１６）をさらに備え、該壁は複数の内側に向けられた入口を備えることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
8. 前記複数の内側に向けられた入口は、径方向内側に向けられていることを特徴とする請求項７に記載のカートリッジ（１）。
9. 前記カートリッジは、前記１種類または複数種類の飲料成分が前記貯蔵チャンバ内へ充填され得るように通り、且つ蓋（５）によって閉じられる開口部（１２）を備え、該蓋は、前記カートリッジ内への水媒体の流入に適合し、且つ該水媒体と、前記貯蔵チャンバ内の前記１種類または複数種類の飲料成分との相互作用から形成される飲料の流出に適合すべく、使用の際に穿孔可能であることを特徴とする請求項７または８に記載のカートリッジ（１）。
10. 前記円周方向マニホルド（１６）は、前記カートリッジの周辺部に位置付けられていることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
11. 前記壁（１３）は、３から４０の開口部（１７、３６）を備えることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
12. 前記壁（１３）は、３から５の開口部（１７、３６）を備えることを特徴とする請求項１１に記載のカートリッジ（１）。
13. 前記壁は、３５から４０の前記開口部（１７、３６）を備えることを特徴とする請求項１１に記載のカートリッジ（１）。
14. 各開口部（１７、３６）は、０．４５から０．６５ｍｍ^２の断面領域を有することを特徴とする請求項１１から１３のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
15. 前記カートリッジは、前記円周方向マニホルド（１６）と通じる入口チャンバ（２６）を備えることを特徴とする請求項１０から１４のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
16. 前記入口チャンバ（２６）は、該入口チャンバの壁（２７）に形成される一つまたは複数の孔（３０）を経て、前記円周方向マニホルド（１６）と通じることを特徴とする請求項１５に記載のカートリッジ（１）。
17. 前記貯蔵チャンバ（１３０、１３４）と、前記カートリッジの頂部（１１）の下面の少なくとも一部との間に配置されるフィルタ（４）と、
    該フィルタと、該カートリッジの該頂部との間に形成される一つまたは複数の通路（５７）とをさらに備え、
    該一つまたは複数の通路は、前記出口（１２２）に通じ、それによって、前記入口（１２１）を該出口（１２２）につなげる飲料流路が、該一つまたは複数の通路内へ、該フィルタ（４）を上方向へ通り抜けることを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
18. 前記カートリッジは、外側部材（２）と、該外側部材との組み立てのときに結合される内側部材（３）とを備え、該内側部材は、該カートリッジの前記出口を画成することを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
19. 前記内側部材（３）は、前記出口を画成する注ぎ口（４３）を備えることを特徴とする請求項１８に記載のカートリッジ（１）。
20. 前記入口および／または出口は、使用のときに、前記カートリッジに該入口および／または出口を形成する前、実質的に空気および水分に対して不透過性である材料によってカバーされていることを特徴とする請求項１から１９のいずれかに記載のカートリッジ。
21. 前記入口および／または出口は、実質的に空気および水分に対して不透過性であるラミネート（５）によってカバーされていることを特徴とする請求項１から２０のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
22. 前記外側部材（２）および／または内側部材（３）は、ポリプロピレンから形成されていることを特徴とする請求項１８から２１のいずれかに記載のカートリッジ。
23. 前記外側部材（２）および／または内側部材（３）は、射出成形により形成されていることを特徴とする請求項１８から２２のいずれかに記載のカートリッジ（１）。
24. 請求項１から２３のいずれかに記載のカートリッジ（１）からなる複数のカートリッジであって、該カートリッジ内に含まれる前記１種類または複数種類の飲料成分から生み出される飲料の収率が、標準偏差１．０以内に安定していることを特徴とする複数のカートリッジ。
    

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