JP6580714B2 - 3層不織布を用いたポーションカプセル - Google Patents
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Description
例えば、コーヒー及びエスプレッソを調製するための一般的なポーションカプセルは、欧州特許第1792850 B1号明細書、欧州特許出願公開第1344722 A1号明細書、及び米国特許出願公開第2003/0172813 A1号明細書の公報において開示されている。
通常、前記ポーションカプセルは、フィルム状の蓋が密着されるか接着剤で結合されるつば付きの周辺を持つ開放充填側と、閉鎖または開放されたカプセル底部と、を有し、カプセル底部に支持される粒子フィルタが、飲料基材とカプセル底部との間に配置されている。
抽出室の閉鎖手順の後又はその間に、ポーションカプセルは、抽出室内に配置された排出用心棒により、閉じているその底部側で開放され、抽出室が閉じられた後、ポーションカプセルの、閉鎖フィルムによって閉じられている充填側が、穿刺手段によって穿孔される。
その後、調製用液体、好ましくは熱湯が、加圧されて、ポーションカプセル内に運ばれる。
調製用液体は、飲料基材中に浸透して、飲料基材から飲料の調製に必要な物質を抽出及び/又は溶解させる。
例えば、最高20バールの抽出水圧は、コーヒー粉末に作用して、エスプレッソの調製のためのエッセンシャルオイルを抽出する。
さらに、この圧力は、コーヒー粉末とカプセル底部との間の、穿刺されたカプセル出口の手前にあるフィルタ材にも作用する。
しかしながら、例えば、特に米国やスカンジナビアで消費されるクレマのないクラシックなドリップコーヒー等の特定の飲料の場合、気泡の形成は、一切望ましくない。
同時に、飲料基材に面する側に小さい気孔径があるようにすることができ、それによって有効なフィルタリングが実現され、ポーションカプセルから飲料の中に微粒子が流し込まれることはない。この微粒子は、例えば、飲料への望ましくない異物混入の原因となるであろう。
これは、抽出プロセスの前にポーションカプセル内にあった飲料又は食品粉末、例えば、コーヒー粉末、スープ粉末、又は茶葉が、環境に関して実質的にアロマが漏れない状態に密封されていることを意味する。
ポーションカプセルは、事前に形成された開口を有することも可能であるが、これは、ポーションカプセルの使用前は、ポーションカプセルに固定されたフィルムか、又は包装材、例えば、ポーションカプセル全体を取り囲む管状の袋包装材の何れかによって密封されている。
前記繊維層は、他の2つの層を、特に実質的に一体に結合させる。
熱間スピニング(メルトブロースピニング)は、不織材が顆粒状にすることから直接生成されるプロセスである。
様々な構造を有する微細繊維の布材を生産できるようにするために、特殊なスピニング加工法が高速熱風と共に使用される。
例えば、押出機の中で溶融された顆粒状にするポリマは、ポンプによって、直接ノズルブロック内へと送出される。
ポリマは、ノズル先端から吐出されると、圧縮されたプロセス用熱風により方向付けられる。
製作された不織布、特に、マイクロファイバ不織布は、通気性キャリア、例えば、スクリーンベルト上に、又は、外側層のいずれか一方に直接載せられて、3層のフィルタ要素を製作できる。
このために、この例では、メルトブロープラントは、ノズルの手前及び/又は後方に少なくとも1つの外側層のための巻出しステーションを設けて改造される。
静止した柔らかい粘着性の中央の層が、2つの外側層をそれらが冷える過程で結合させる。
それに加えて、カレンダによって外側層とメルトブロー層を相互接続させ、又は、前記層を機械的に安定化させることができる。
また、本発明に関する不織布は、プラスチック及び/又は天然繊維から製作することができる。
例えば、不織布は、紙又は紙様材料から構成することもできる。
しかしながら、不織布の繊維は、プラスチック繊維、特にポリプロピレン及び/またはポリエステル繊維である。
2層は、中間のメルトブロー層により相互接続される。
複合体は、カレンダ加工、例えば、点状及び/又は構造化カレンダ加工によって生成又は改良される。
不織布は、1平方メートルあたり5〜250グラム、好ましくは1平方メートルあたり10〜175グラム、特に好ましくは、1平方メートルあたり13〜130グラムの坪量(面積あたり重量とも呼ばれる)を含む。
フィルタ要素の1層の厚さは、0.2〜2.0ミリメートル、好ましくは、0.6〜1.0ミリメートルである。
不織布は、不織布の200パスカルでの通気性が、950〜1150l/(m2s)となるように構成される。
抽出効率、混合及び排出挙動のほか、目詰まり性の点で最適な結果は、このような不織材料を使って実現でき、しかも、必要に応じて「クレマ」を形成できることが証明されている。
それにもかかわらず、飲料基材は、開放心棒がフィルタ要素を穿刺し、貫通しても確実に保持されるか、又は高い機械的安定性を有している。
この層に好ましいプラスチックは、ポリプロピレンである。
この層に好ましいプラスチックは、ポリエステルである。
この層に好ましいプラスチックは、ポリプロピレンである。
これは、点状、平面、及び/または構造化カレンダ加工とすることができる。
ここでは、ニードルフェルト構造である。
フェルト層は、少なくとも1つのフェルト構造及び1つのキャリア構造、特に、織物構造で構成され、フェルト構造は、体積の少なくとも一部がキャリア構造を含むことが特に好ましい。
フェルト構造は、キャリア構造の断面全体にわたる。
フェルト構造は、フォームフィッティング、圧力ばめ、及び/又は実質的に一体にキャリア構造に連結される。
本明細書における実質的に一体の連結は、メルトブロー層及び/またはカレンダ加工によって実行できる。
フェルト、特にニードルフェルトの構成には、0.8〜7dtexの繊維ユニットが選択される。
個々の繊維を相互に連結してフェルトを形成すること、及び/又はそれをキャリア構造内に固定することは、ニードリングの製造プロセスによって行われる。
ここでは、針が供給された繊維パックに高速で送り込まれ、その際、逆鉤が使用され、その後、針が引き再び引き抜かれる。
逆鉤のために、繊維は、作られた複数のループによって相互に、及び/又は織物キャリア布地と絡められる。
坪量は、コーヒー、エスプレッソ、又はその他のほか、紅茶の生成用として、1平方メートルあたり1000〜1300グラムである。
フェルト構造を含む層の厚さは、紅茶の生成用としては、0.4〜5.0ミリメートル、好ましくは、1.1〜3.0ミリメートル、特に好ましくは、1.2〜1.4ミリメートルであり、コーヒーの生成用としては、2.6〜3.0である。
フィルタ要素は、底部に、特に、超音波により密着される。
さらに、フィルタ要素は、ポーションカプセルに、特にカプセル底部に固定される前に、引っ張ることによって、前記フィルタ要素が、カプセル底部の上でよりよく担持されるようにする。
ここでは、穿刺手段は、フィルタ要素の少なくとも1層に侵入し、及び/又はフィルタ要素の少なくとも1層を貫通することができる。
カプセル本体は、充填側につば付きの周辺を有し、そこに、フィルム状の蓋が密着され、又は接着剤で結合される。
あるいは、カプセル本体とポーションカプセルの蓋が機械的方法によって相互に連結されることも可能である。
カプセル底部は、閉じられ、好ましくは、抽出室内にあるときにのみ、カプセル底部に外から作用する穿刺手段によって穿刺されて、排出用開口が作られる。
あるいは、カプセル底部にすでに工場で排出用開口が設けられていることも可能であり、好ましくは、フィルムシールにより密閉される。
この例において、フィルムシールは、例えば、穿刺手段によって穿刺でき、又はカプセル底部から手で剥がすこともできる。
フィルタ要素は、引き裂き抵抗を有するように構成される。
フィルムシールは、少なくとも1つのバリア層、例えば、金属層、特にアルミニウム層を有するプラスチックフィルムである。
プラスチックフィルムは、そのいずれかのポーションカプセルに面する側で剥ぎ取り層を有し、プラスチックフィルムをカプセル底部から比較的容易に取り除くことができる。
排出用開口は、出来上がった飲料が流出する際記排出用開口で顕著な圧力損失が生じないような大きさになるように、特に、飲料内へのガスの混入、及び、泡立ちにつながるような顕著な乱流が出来上がった飲料内で生じないように提供される。
突出は、有利な点として、穿刺手段がカプセル底部を穿刺したときにカプセル底部が突出領域で実際に穿刺されるが、その後、穿刺手段が、突出部の空洞内にとどまるように穿刺手段を受ける役割を果たす。
ここでは、フィルタ要素の少なくとも1層が穿孔され、及び/又は貫通される。
突出部は、フィルタ要素を少なくとも部分的に受ける。
それゆえ、フィルタ要素が滑って外れることが防止され、カプセル本体とフィルタ要素との間のシーリング効果が増大するが、それと同時に、その中央領域でのフィルタ要素の隆起は、依然として可能である。
ここでは、フィルタ要素は、弾性を有するように構成される。
ここでは、カプセル底部を外部の穿刺手段によって穿刺することは、不要となる。
ポーションカプセルが抽出室にセットされる前に、フィルムは、切り離しタブにより、簡単にカプセル底部から切り取られ、抽出手順を開始することができる。
それゆえ、既製の比較的大きい出口と、1つまたは複数の不織層及び/又はフェルト構造、特にニードルフェルトを有する層との組み合わせは、飲料液体が出口から高圧下で流出せず、アメリカンコーヒー又は紅茶の生産中に気泡の形成(「クレマ」)が防止される。
図面は、単に例示的に描かれており、本発明の一般的概念を限定しない。
ポーションカプセル1は、円錐台形のカプセル本体2であって、カプセル底部3と、前記カプセル本体2の充填側4に配置されたつば付き周辺5と、を有するカプセル本体2と、前記つば付き周辺5に溶接または接着剤で結合されたフィルム状の蓋6と、を含む。
カプセル底部3は、初期状態では閉じられているか、又はその初期状態で出口20を有し、例えば、フィルムシール(図示せず)によって密閉され、抽出手順の前に剥ぎ取ることができるか、抽出内で穿孔可能である。
それゆえ、ポーションカプセル1の初期状態で気密に及びアロマを漏らさない状態に閉じられている空洞100は、カプセル底部3とフィルム状の蓋6との間に構成され、前記空洞100には、粉末、茶葉形状、及び/又は顆粒の飲料基材101が充填される。
ここでは、飲料基材101は、コーヒー及び/又は紅茶を含む。
フィルタ要素7が、カプセル底部3の内側3a、すなわち、空洞100内に配置される。
フィルタ要素7は、カプセル底部3の内側3aに固定されずに支持されるか、又はカプセル本体2のカプセル底部3の内側3aに固定された状態で連結され、好ましくは、実質的に一体に連結される。
第二の変形例であるフィルタ要素7は、カプセル底部3に、特に、カプセル底部3の周辺領域3’においてのみ実質的に一体に固定される。
フィルタ要素7は、図3により詳しく説明されている。
フィルタ要素7は、穴開け、レーザ切断、ウォータジェット切断、超音波切断及び/又はその他によって織物ウェブから切り出される。
抽出室8は、第一の抽出室要素9及び第二の抽出室要素10で構成され、第一の抽出室要素9は、第二の抽出室要素10に関して移動可能であるように提供され、又はその逆とされて、ポーションカプセル1を導入できるようになっている。
シール11が、2つの抽出室要素9、10間に配置されている。
第一の抽出室要素9は、ポーションカプセル1のフィルム状の蓋6を開けるための穿刺要素13a、13bを有する閉鎖ピストン12と、調製用液体供給口14と、シール11と、から構成される。
第二の抽出室要素10は、ポーションカプセル1を部分的に取り囲み、抽出室ドーム15の底部に配置され、排出溝17が設けられた排出用心棒16を有する抽出室ドーム15と、飲料排出口18と、から構成される。
ポーションカプセル1が受けられるようにするために、抽出室8は、開状態(図示せず)にあり、この開状態では、第一及び第二の抽出室要素9、10が相互に離れてポーションカプセル1の供給が確実に行われ、図の閉状態では、ポーションカプセル1による飲料生成のための調製手順を実行できる。
閉状態の抽出室8は、耐圧状態に閉じられる。
抽出室8が開状態から図の閉状態に変換されると、フィルム状の蓋6は、穿刺要素13a、13bによって穿刺され、調製用液体、特に、抽出用熱湯は、調製用液体供給口14によって、圧力を受けてポーションカプセル1の空洞100内へと進む。
ポーションカプセル1のカプセル底部3が閉じられている場合、カプセル底部3は、抽出室8が閉じられる間に、排出用心棒16として構成される穿刺手段によって穿孔され、それによって生成された飲料液体が、そこを通ってポーションカプセル1から飲料排出口18の方向へと排出されることのできる出口20がカプセル底部3に作られる。
飲料液体の排出を支援するために、排出用心棒16は、その棚状面において、排出溝17を有する。
代替的な実施形態(図示せず)において、カプセル底部3は、出口20を有し、これは、初期状態においてフィルムシールによって密閉され、空洞100が気密状態に密閉される。
ポーションカプセル1が抽出室8にセットされる前に、フィルムシールが使用者によって手で剥がされ、排出用心棒16は、出口8により、ポーションカプセル1へと妨害されずに突出できる。
あるいは、フィルムシールが使用者によって手で取り除かれず、抽出室8が閉じられる間に排出用心棒16により穿刺されることも可能である。
最高20バールの圧力で空洞100に入る調製用液体は、空洞100内の飲料基材101と相互作用し、飲料が形成される。
その後、飲料は、フィルタ要素7を通り、出口20を通ってポーションカプセル1から流れ出る。
ここで、クレマの形成は、新規なフィルタ要素7によって、抽出室8が最高20バールの圧力で動作していても有効に回避される。
フィルタ要素7は、穿刺されたときに、穿刺及び/又は貫通することができる。
さらに、前記フィルタ要素7は、穿刺心棒によってポーションカプセル1の底部から隆起させることができ、特に中央におい隆起させることができ、フィルタ要素7の周辺は、ポーションカプセル1の底部にとどまる。
前記フィルタ要素が3層201〜202を有することが明瞭にわかる。
外側層200は、飲料基材に面し、外側層202は、カプセル底部の方向に向けられている。
2つの外側層200及び202は、スピンボンドによる不織材料からなり、事前に製造されている。
2つの外側層200及び202は、異なるように提供される。
第一の外側層200は、ポリプロピレンで構成され、その坪量は、例えば、15g/m2である。
第三の外側層202は、ポリエステルで構成され、その坪量は、例えば、125g/m2である。
層201〜202は、カレンダ加工することができ、点状又は構造化カレンダ加工を考えることができる。
熱間スピニング(メルトブロー方式)は、不織材料がグラニューラから直接製作されるプロセスである。
特殊な紡糸方式が高速熱風と組み合わせて使用されて、異なる構造の微細繊維材料が製作される。
この場合では、押出機内で溶融されたポリプロピレングラニューラがノズルブロックまでポンプで送出される。
ノズル先端から吐出されると、製作されたポリマ糸が、プロセス用熱風により方向付けられる。
製作されたマイクロファイバ不織布は、外側層200、202の一方に直接堆積されて、3層のフィルタ要素が製作される。
このために、メルトブロープラントは、この場合、ノズルの手前の少なくとも1つの外側層のための巻出しステーションと、ノズル後方の1つの巻出しステーションにより改造される。
静止した柔らかい粘着性の中央の層は、2つの外側層を、それらが冷える間に連結させる。
さらに、カレンダが、外側層及びメルトブロー層を相互連結し、前記層を機械的に安定化させる。
前記カレンダは、点状及び/又は構造化カレンダとすることができる。
第二の層201は、ポリプロピレンで構成され、坪量は、例えば、15g/m2である。
2 ・・・カプセル本体
3 ・・・カプセル底部
3a・・・内側
3’・・・周辺領域
4 ・・・充填側
5 ・・・周辺つば
6 ・・・フィルム状の蓋
7 ・・・フィルタ要素
8 ・・・抽出室
9 ・・・第一の抽出室要素
10 ・・・第二の抽出室要素
11 ・・・シール
12 ・・・閉位置
13a・・・貫通要素
13b・・・貫通要素
14 ・・・調製用液体供給口
15 ・・・抽出室ドーム
16 ・・・排出用心棒
17 ・・・排出溝
18 ・・・飲料排出口
20 ・・・出口
100 ・・・空洞
101 ・・・飲料基材
200 ・・・第一の層、第一の不織層
201 ・・・熱間スピニングにより製作される第二の繊維層
202 ・・・第三の層、第三の不織層
Claims (11)
- 粉末又は液体からなる飲料基材(101)を受けるための空洞(100)がカプセル本体(2)のカプセル底部(3)と充填側(4)との間に構成され、前記飲料基材(101)と前記カプセル底部(3)との間にフィルタ要素(7)が配置されている飲料生成用のポーションカプセル(1)において、
前記フィルタ要素(7)が、カレンダ加工された第一の層(200)および第三の層(202)を有するとともに前記第一の層(200)と前記第三の層(202)との相互間に熱間スピニングにより製作された繊維層(201)を有していることを特徴とするポーションカプセル(1)。 - 前記第一の層(200)と前記第三の層(202)とが、不織層であることを特徴とする請求項1に記載のポーションカプセル(1)。
- 前記第一の層(200)と前記第三の層(202)とが、異なった不織層であることを特徴とする請求項2に記載のポーションカプセル(1)。
- 前記飲料基材(101)に面する前記第一の層(200)の坪量が、5〜50g/m2である不織層であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のポーションカプセル(1)。
- 前記飲料基材(101)とは反対に面する前記第三の層(202)の坪量が、55〜175g/m2の不織層であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のポーションカプセル(1)。
- 中央の前記層(201)の坪量が、5〜50g/m2の不織層であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のポーションカプセル(1)。
- 前記第一の層(200)及び前記第三の層(202)が、ポリエステル繊維から作られ、
前記第二の層が、ポリプロピレンから作られていることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のポーションカプセル(1)。 - 200Paの圧力差での前記フィルタ要素(7)の通気性が、950〜1150l/m2sであることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載のポーションカプセル(1)。
- 前記フィルタ要素(7)の厚さが、0.6〜1.0mmであることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載のポーションカプセル(1)。
- 飲料生成方法において、
第一のステップで、請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載のポーションカプセル(1)が用いられ、
第二のステップで前記ポーションカプセル(1)が、抽出室(8)にセットされ、
第三のステップで、飲料生成のために、調製用液体が、前記ポーションカプセル(1)内に最高20バールの圧力で案内されることを特徴とする方法。 - 飲料生成のための請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載のポーションカプセル(1)の使用。
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