TW202210016A - 用於製造強化囊袋之程序與設備 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種製造適用於含有食品或飲料成分且適用於與食品或飲料製備機器使用的一可撓性包裝之程序，其中該程序包含下列：衝壓在柱塞與腔室之間之可撓性平坦坯料片材，該柱塞與該腔室可相對於彼此移動。根據本發明，該柱塞具有一凹端側及凸側向側，且其端側之輪廓曲率與其側向側之各者之輪廓曲率相同。

Description

用於製造強化囊袋之程序與設備

本發明係關於一種用於製造可撓性囊袋之方法，該囊袋含有一飲料成分，且經調適以藉由刺穿一囊袋壁並將一液體注入其中以用於與該成分混合而用於一飲料製備機器中。本發明進一步關於一種用於使用所述方法產生此種包裝的裝置。

藉由將含有一食品或飲料成分(諸如可溶咖啡、牛奶或巧克力)之膠囊引入飲料施配機中，且然後將水注入該膠囊中以用於與該成分混合來製備飲料，係目前最佳技術中已知者。該可溶飲料或食品成分一般係溶解於水中以形成該飲料或所欲的最終產品，其經由合適的出口流出該膠囊。有時，該成分可係茶葉，且該飲料係藉由將該等葉與引入該膠囊中的水沖泡來製備。因為其係上述可溶成分的情況，茶因此沖泡，接著通過施配出口自該膠囊施配出。此類已知膠囊一般係由(多個)塑膠材料或金屬(例如鋁)所製成的剛性或半剛性膠囊。

最近，已開發出包含可撓性包裝而非膠囊的飲料製備系統。此類包裝相較於膠囊帶來一些有趣的特徵，諸如小型、製造速度(形成、填充及密封操作可連續執行)、增強的回收能力。

此類可撓性包裝係描述於例如EP 3 414 187 A1中且包含一可撓性壁及位於該包裝底部處的一功能性插件(有時稱為「壺嘴」)，其係附接至該可撓性壁中或以其他方式包覆該可撓性壁中。該插件係由剛性或半剛性塑膠製成的一平常元件，且包含孔及通道，以用於以液密(fluid-tight)方式將該可撓性包裝之該底部側連接至飲料機器。在使用中，一旦該可撓性包裝功能性連接至該飲料機器，後者便透過該插件之流體引導通道在該包裝內部引入水，該水接著與該成分混合以形成一飲料產品，該飲料產品經由該插件之一產品施配通道在該可撓性包裝外部施配。

重要的是，在該包裝與該飲料機器之間的該流體連通係藉由將該機器的一流體引導元件連接至該包裝之一平坦壁表面而執行；該成分包裝與該飲料機器之間的該表面之平坦性確保該兩者之間的連接的實質氣密性(leak-tightness)。此外，包裝平坦表面之剛性係重要的，以保證在該飲料機器的連接期間該包裝不會變形。一般而言，該連接係如此達成：藉由刺穿或以其他方式插入該機器之一連接元件(諸如針或類似元件)通過該包裝之平坦表面。該連接亦可如此執行：藉由打開該包裝壁並將該機器之一噴嘴壓抵該包裝壁以產生密封的流體連通。如果包裝的平坦壁係機械性過弱，則當飲料機的連接元件壓抵於或插入穿過該壁時，其會彎曲或以其他方式變形，這會導致洩漏或甚至完全沒有流體連接。另一方面，藉由該機器打開該包裝必須容易且可靠；為此，打開包裝壁所需之力必須足夠低。

在一些實例中，例如在EP 3 500 503 A1中或在EP 3 500 504 A1中描述者，該功能性插件包含若干部分，該等部分相對於另一者係可移動的，使得該插件可被致動以用於自身打開或關閉，因此允許用於水注入、混合、及產品施配之複雜序列，此類序列適於待溶解之飲料成分類型所施加的特定製備需求。該插件之可重複關閉性亦提供該飲料製備系統的優異清潔度。

雖然，此類現有可撓性包裝包含缺點。首先，該功能性插件係由不易回收的材料製成。此外，其係一平常元件且因此係重的。再者，其製造成本昂貴。

存在其他可撓性包裝，諸如三角袋或小袋。此類包裝係藉由折疊及密封一熱塑性材料、在其等底側壁處形成三角板而製成。雖然此類三角囊袋能夠形成一平坦底側壁，其可用於連接至一飲料機器，但製造此類囊袋需要複雜的多折疊程序以用於形成三角底部。由於多重折疊，產生疊置的材料層，然後將其密封。此習知的製造程序需要材料的良好密封性質，其僅可以熱塑性膜獲得。若使用非熱塑性膜，則較弱的密封導致膜之折疊層之間產生脫層或甚至沒有密封的空間，這對包裝的機械與障壁性質高度有害。再次，此類三角可撓性包裝係非所欲的，因為其等需要熱塑性材料以用於形成，其並非環境友善的。

其他類型的可撓性包裝係已知，其係由各種程序製造，諸如折疊或衝壓一可撓性平坦坯料材料，以用於形成三維體積。然而，在將可撓性平坦片材轉換成三維體積期間，習知程序常導致在該包裝表面處形成皺痕。皺痕係高度非所欲的，因為其等導致包裝的不一致密封， 且因此導致洩漏。由於該包裝的不規則表面，其等亦增加包裝與一處理單元(諸如例如一飲料製備機器)之間的錯誤互動的風險。

因此，本發明的主要目的係提供一種用於製造一環境友善包裝的製造程序，該包裝大致係可撓性的，但包含用於連接至一飲料製備機器之亦充分剛性以防止洩漏的規則表面。

本發明係關於一種製造適用於含有一食品或飲料成分且適用於與一食品或飲料製備機器使用的一可撓性包裝之程序，其中該程序包含下列步驟：

(i)提供由可撓性材料製成之一主要平坦坯料片材，較佳的是以一纖維型材料製成，該坯料片材具有一伸長形狀，其中兩個襟翼(flap)對稱地繞一橫向軸延伸，

(ii)將該主要平坦坯料片材置於一成形站中，使得其中心位於一柱塞與一腔室之間，該柱塞與該腔室可相對於彼此移動且具有互補形狀，該柱塞具有一凹下端側及凸側向側，且其端側之輪廓曲率與其側向側之各者之輪廓曲率相同，

(iii)藉由以下使該主要平坦坯料片材變形：使該柱塞及該腔室朝向彼此移動，使得該坯料繞其橫向軸被折疊，以抬起該等襟翼並形成具有側壁之一未密封U形包裝，該等側壁形成一平坦包裝本體以及一底部部分，該底部部分可選地但較佳地具有一剛性平坦表面，該底部部分係具有該柱塞之形狀的一杯形中空體積，

(iv)密封該U形包裝之該等側向邊緣。

在一較佳實施例中，該柱塞具有一六角稜柱形狀，該稜柱具有與該柱塞橫向軸對準之兩個相對的垂直邊緣，該等垂直邊緣向下延伸以形成向下延伸尖端，該等延伸邊緣具有一高度，其使得對於所有沿其橫向軸測量之該柱塞的各橫向截面，該柱塞端部分的兩個高度加上其下端側的該寬度之和係恆定的。

有利的是，該柱塞之該等尖端係圓化或以其他方式邊緣平滑化。

較佳地，本發明之該程序進一步包含下列步驟：

(v)一旦形成並沿其側向邊緣密封，則以飲料成分的一食品填充該包裝，然後

(vi)密封該包裝之該頂部邊緣以閉合該包裝。

有利的是，本發明之該程序包含：

-在步驟(ii)中，將一對板放置至之該可撓性坯料片材下方，該等板兩者初始係共平面且各板支撐該主要可撓性坯料片材之一襟翼，該等板可繞各別軸對稱地樞轉，該等軸各位於該柱塞之任一側，

-在步驟(iii)期間樞轉兩個板，使得在該樞轉移動期間離該柱塞及該腔室最遠之各板之邊緣經抬起，以促進(或以其他方式導引)將主要可撓性坯料片材折疊成該U形未密封包裝。

在本發明之一有利實施例中，在步驟(ii)之前，該製造程序進一步包含下列步驟：

-提供一次要可撓性平坦坯料片材，其較佳的是以經塗佈之一纖維型材料製成，

-衝壓次要孔至少通過次要平坦坯料片材之纖維型材料，

-衝壓一主要孔貫穿該主要平坦坯料片材，該主要孔跨該片材置中，該主要孔之直徑等於或大於該次要孔在該次要可撓性平坦坯料片材中之直徑，

-將該次要平坦坯料片材密封或以其他方式附接至該主要平坦坯料片材之該內表面，使得兩個孔的中心對齊，該附接或密封區域具有環繞該等孔的一環形，並具有包含在0.5mm與10mm之間、較佳地在2mm與7mm之間的一寬度。

在後者的該有利實施例中，該程序可進一步包含下列步驟：

-提供一三級可撓性平坦坯料片材，

-將該三級可撓性平坦坯料片材密封或以其他方式附接於該主要可撓性平坦坯料片材及該次要可撓性平坦坯料片材之間。

在後者的情況中，該三級可撓性平坦坯料片材較佳地係一薄層，其係選自下列清單內：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乳酸(PLA)、聚羥基烷酸酯(PHA)、聚己二酸對苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乙烯醇(PVOH)、澱粉型聚合物、包含食品級氧及/或濕氣清除劑的聚合物、或其組合。

同樣在後者情況中，該柱塞之該凹下端側包含一可縮回突出部，該可縮回突出部與該柱塞之中心對齊，且在步驟(i)及(ii)期間 向下延伸，且在步驟(iii)期間當該柱塞之該尖端與該坯料片材及下面的該腔室接觸時被壓在該柱塞內。有利的是，該可縮回突出部之直徑大於該主要衝壓孔及該次要衝壓孔之直徑。

本發明進一步關於一種用於根據如上所述程序製造一包裝之機器，該機器包含：

-一可撓性平坦坯料片材進料器，

-一成形組，其包含一柱塞及一腔室，該柱塞與該腔室可相對於彼此移動且具有互補形狀，該柱塞具有一凹下端側及凸側向側，且其下端側之輪廓曲率與其側向側之各者之輪廓曲率相同，

-一致動器，其用於使該柱塞及該腔室朝向彼此移動，以藉由繞其橫向軸折疊而使該坯料變形，以形成具有側壁的一未密封U形包裝，該等側壁形成一平坦包裝本體及一底部部分，該底部部分具有一剛性平坦表面，該底部部分係具有該柱塞之該形狀的一中空體積，-一組密封夾具，其經調適以密封該U形包裝之該等側向邊緣及該杯形底部部分。

在一可行且有利的實施例中，該柱塞具有一六角稜柱形狀，該稜柱具有與該柱塞橫向軸對準之兩個相對的垂直邊緣，該等垂直邊緣向下延伸以形成向下延伸尖端，該等延伸邊緣具有一高度，其使得對於所有沿其橫向軸測量之該柱塞的各橫向截面，該柱塞端部分的兩個高度加上其下端側的該寬度之和係恆定的。

較佳地，該柱塞之該等尖端較佳地係圓化或以其他方式邊緣平滑化。此允許防止該柱塞與待形成及密封之該包裝材料之太過尖 銳的接觸，且因此減少該材料上的摩擦、機械應力、及該材料之意外撕裂或戳破的風險。

在另一較佳實施例中，根據本發明之機器進一步包含一對板，該對板經調適以支撐該可撓性坯料片材，且各板支撐該主要可撓性坯料片材之一襟翼，該等板可繞各別軸對稱地樞轉，該等軸各位於該柱塞之任一側。

同樣較佳的是，該柱塞之該凹下端包含一可縮回突出部，該可縮回突出部與該柱塞之該中心對齊，該突出部經彈簧安裝以在壓抵該主要平坦坯料片材及下面的該腔室時縮回該柱塞內。

由根據本發明之製造程序所形成的該包裝包含大致可撓性(或半可撓性)側向壁，其等藉由增強溶解所含有的該成分與注入其中的該混合流體(一般係水)而允許該飲料產品的優異品質。同時，該包裝與其經設計待連接至的食品或飲料製備機器之該介面部分(即，其底部部分)係足夠剛性的，以防止該機器流體連接至其時該包裝之變形。因為其外壁係由折疊為二的一單一坯料片材製造，其特別是生態友善的(此外，其組成性材料較佳係選自生態友善的材料，諸如可回收、可生物降解、工業堆肥或家庭堆肥材料)。其底部介面的三維折疊提供足夠的剛性以允許外部工具(諸如例如食品或飲料製備機器的注水針)的使用期間適當的打開，且此外，此三維折疊底部部分係缺少可能對該包裝的適當作用有害之折疊皺痕。

1:包裝

2:側向壁

3:杯形底部部分

4:邊緣

5:主要平坦坯料片材/片材/坯料

6:上邊緣

7:凹下側

8:凸側向側

9:垂直邊緣/延伸邊緣

10:尖端

11:次要厚度強化片材/片材/次要厚度強化層/次要層/坯料

12:孔

13:平坦部分

14:三級可撓性平坦坯料片材/片材/三級可撓性層/三級層/坯料

15:主要孔/孔

16:次要孔/孔

17:進料器部分

18,19,20:卷

21:包裝成形設定部分/成形部分/成形站

22:徑向切口/填充及密封部分

23:柱塞

24:腔室

25:下端部/端部分

26:下端部/端部側/輪廓

27:側向側/輪廓

28:垂直邊緣/延伸邊緣

29:尖端

30:突出部

31:板

32:密封夾具/夾具

33:夾具

34:上邊緣

H₁:高度

H₂:高度

L_x:對稱軸/橫向軸

P_lt:輪廓曲率/輪廓

P_lw:輪廓曲率/輪廓

W₁:寬度

W₂:寬度

在以下參考圖式所載明的當前較佳實施例說明中，本發明之額外特徵及優點經描述且係顯而易見，圖式中：

〔圖1〕係根據本發明之一包裝之一側面透視圖；

〔圖2〕係根據本發明之一主要平坦坯料片材的俯視圖；

〔圖3A〕係圖1之包裝的仰視圖；

〔圖3B〕係圖3A之包裝的側視圖；

〔圖4〕係圖2之坯料之一實施例的放大部分透視俯視圖；

〔圖5〕係以圖4之坯料形成之包裝的部分仰視透視圖；

〔圖6〕係根據本發明之用於製造一包裝之一製造機器的示意透視圖；

〔圖7〕係根據本發明之用於製造坯料片材之材料卷的透視圖；

〔圖8〕及〔圖10〕至〔圖14〕係根據本發明之一用於製造一包裝之機器中的成形及密封部分之一第一實施例的示意側視圖；

〔圖9〕係根據本發明之用於製造一包裝之一成形柱塞的放大透視部分視圖；

〔圖15〕至〔圖19〕及〔圖21〕係圖8及圖10至圖14所示之成形及密封部分之一替代實施例的示意側視圖；

〔圖20〕係根據本發明之用於製造包裝之成形密封機器中之密封夾具的部分透視圖；

〔圖22〕係根據本發明之用於密封一包裝之側向側的密封夾具之示意性側視圖。

以根據本發明之製造程序及機器而製作之包裝經調適以用在一食品或飲料製備機器中(圖中未繪示)。飲料製備機器可係任何合適的類型，但例如，其係如專利申請案第EP AN 19213419.5號中所述的機器。此類機器在所屬技術領域中係熟知的，並且包含經調適以接收一成分包裝的一沖泡室、經調適以在該成分包裝內注入一流體(一般係水)的一注入元件、通常包含一流體儲槽(或至自來水的一水連接)之一流體(例如水)供應構件、一流體泵、一流體加熱器、及用於將來自流體供應的流體循環朝向該沖泡室(可選地通過該加熱器)之流體管。

在本發明的情況中，該包裝經調適以藉由機器的流體供應構件打開(較佳地係刺穿)，特別是藉由引入一尖銳元件通過該包裝之一底部部分壁(較佳地通過該底部部分壁的下側)。一般而言，機器之流體注入元件係一中空針形元件。藉由該流體與該成分混合，該包裝內製備的該食品或飲料產品之施配可藉由重力執行；然而，亦可通過注入混合流體的相同元件執行完成的食品或飲料產品的抽出。在此後者情況中，該機器之該注入及施配元件包含至少兩個通道：一通道將該包裝之內部隔室流體連接至該機器，使得該機器可注入流體(例如，水)至該隔室中；及一第二通道，其將該內部包裝隔室連接至該包裝外部。該機器的注入構件亦可包含一補充通道，以用於在食品或飲料製備期間注入空氣至包裝內部。注入空氣允許在製備特定氣溶產品期間的增強發泡，像是乳類產品(例如，奶泡)、或巧克力型產品(發泡巧克力飲料、巧克力慕斯)、或冰沙。

大致上，該包裝具有相容於藉由將可撓性片材折疊為二而成形(「U形」成形)的任何可能形狀，諸如小袋或囊袋、墊、或具有大致上平坦構形的任何其他容器。

包裝的不同大小可用於相同的機器中，其經調適以儲存不同量的成分。包裝的大小(亦即，其高度及/或寬度)並不限制可用以萃取其中所含成分的機器類型。該包裝之大小適於待產生之飲料的體積；例如，美式咖啡或湯需要大的包裝，而較小的囊袋用於產生小杯，諸如濃縮咖啡。使用中等大小的囊袋來產生用於卡布奇諾的奶泡。

無論待產生的產品及包裝的尺寸或形狀為何，囊袋底部的外部設計(其係專用於與飲料機器之功能性流體連接的包裝之部分)保持不變。主要構想係該包裝與該機器之介面總是相同。再者，其他參數(諸如所注入之流體的流量率及/或所注入之流體的溫度及/或所注入之流體的總體積)可依據待處理的成分且因此依據待產生的食品或飲料而變動地修改。

該包裝較佳地包含用於該飲料機器的識別構件，以自動識別其中所含之成分類型，並且針對最佳飲料製備來調適其設定。此類設定包括但不限於：水注入壓力、水注入體積、水溫、溶解序列(水注入、空氣注入、飲料施配之複雜序列，以依序或同時的方式)、將空氣與水一起注入(用於發泡增強)、萃取總時間。此類識別構件係選自下列清單內：機械代碼、光學代碼(包括彩色代碼與以非可見油墨印刷的代碼)、RFID標籤、一維條碼、二維條碼、磁性代碼、傳導性代碼、偵測孔、或其任何組合。

如在附圖中所繪示，在一較佳實施例中，該包裝在飲料生產期間呈現一平面形狀，該平面形狀係沿著基本上垂直定向的平面定向，且飲料機器的流體注入元件插入包裝內，使得其將水性及/或氣態流體之噴射流定向在包含在該包裝平面中之一方向上。自底部引入包裝中之流體噴射流發展成環繞式螺旋形移動，在流體分子與成分粒子之間產生擾流(turbulence)、摩擦、及高接觸表面。平均說來，流體分子在容器內渦旋若干次，直到其等作為完成的飲料或食品產品一起離開容器。

在下文中，現在將參照圖式描述根據本發明所生產之包裝的一較佳實施例。在此較佳實施例中，包裝係一囊袋。

圖1顯示根據本發明之含有一成分的可撓性或半可撓性封閉包裝1。包裝1包含：

(i)可撓性或半可撓性側壁2，其形成一平坦包裝本體，及

(ii)一杯形底部部分3係一中空體積，並適於包裝1經設計以連接至其的該食品或飲料製備機器(未繪示)之一流體注入元件之該插入。

中空杯形底部部分3不必然形成包裝的整個底部。在圖1之實施例中，其僅形成該包裝之整個底部的一中央部分，且被包裝之側邊緣4(其係密封的平坦區)圍繞。

包裝1從由可撓性材料製成之一單件式細長主要平坦坯料片材5形成，繪示於圖2。此後將更詳細地描述製造程序步驟及製造機器。

紙型材料的主要平坦坯料片材5係U形，圍繞其橫向對稱軸Lx折疊，且然後沿著其側邊緣4及上邊緣6密封。

根據本發明的通則，如圖3A與圖3B所繪示，杯形底部部分3係具有凹下側7及凸側向側8的一中空體積，且凹下側的輪廓曲率Plw(當從圖3B的輪廓視圖中以粗線繪示的該側看包裝時可見)係相同於該等側向側之各者的輪廓曲率Plt(當從圖3A的仰視圖中以粗線繪示般從下方看包裝時可見)。

更精確而言，在圖1、圖3A、圖3B、及圖5所繪示之實施例中，該杯形底部部分係一中空體積，其具有六角稜柱形狀，該稜柱具有與包裝橫向軸Lx對準之兩個相對的垂直邊緣9，垂直邊緣9延伸以形成向下延伸尖端10。延伸邊緣9具有一高度，使得對於所有沿其橫向軸Lx測量之該包裝的各橫向截面，該杯形底部部分的兩個高度加上其下側的該寬度之和係恆定的。此規則之一實例係繪示於圖3A及圖3B中。圖3A顯示在該底部部分之一第一截面中測量的該下側之第一寬度「W1」。圖3B顯示針對相同第一截面測量之該杯形底部部分的第一高度「H1」。圖3A進一步顯示在該底部部分之一第二截面中測量的該下側之第二寬度「W2」。圖3B亦顯示針對相同第二截面測量之該杯形底部部分的第二高度「H2」。若計算總和S1=(2xH1)+W1，且然後S2=(2xH2)+W2，根據本發明之原理，S1=S2，且更一般而言，S1=S2=Sn(其中Sn係以杯形底部部分3的任何截面點處測量)。

用於製造包裝1的單件式細長主要平坦坯料片材5係由紙材料製成，紙材料在其內側(亦即，在形成片材5後，將係包裝1的內側之該側)上塗佈有密封劑層。

此外，在本發明的本實施例中，主要平坦坯料片材5進一步包含一障壁塗層，該障壁塗層係夾置在該纖維型材料與該密封劑層之間，該障壁塗層係抗氧及/或濕氣轉移之一塗層。該障壁塗層係選自下列列表中：金屬化塗層、聚矽氧氧化物(SiOx)塗層、氧化鋁(AlOx)塗層、原子層沉積(ALD)塗層、或其組合。

在圖2所繪示的本發明之一較佳實施例中，包裝1進一步包含一次要厚度強化片材11，其經定位在該包裝之杯形底部部分3之該內表面上。厚度強化片材11係由塗佈有一密封劑層之一紙材料所製成。此厚度強化片材11提供降低包裝1之側向壁2厚度的可能性。減少此厚度使得這些側向壁更有可撓性，發現其對於增強包裝1內製備的產品之品質有優點。更精確地說，申請人驚訝地發現，包裝內所注入之流體的渦旋移動被改善，因為在飲料製備期間包裝的側向壁2能夠向外撓曲及變形。此一變形在該包裝之側向壁2之間暫時增加該包裝隔室之內部空間。然而，維持杯形底部部分3的良好剛性如上文所解釋般係重要的(以維持在包裝與飲料製備機器之間的介面處的適當密封，且亦確保當藉由該機器之流體注入元件刺穿時，該包裝不會變形或塌陷，其將危及或甚至阻止刺穿操作)。次要厚度強化片材11的存在允許達成包裝的單件壁之可撓性與其底部部分的剛性之間的平衡。

有利的是，包裝1進一步包含圖1、圖3B及圖5所繪示之中心橫向孔12，其等位於包裝1的密封邊緣4中。該等孔在形狀及直徑上經調適以容納該飲料製備機器之中心銷(在圖中未繪示)，以防止包裝1在飲料製備期間相對於該機器移動，且尤其是該機器的該流體注入元件插入通過該包裝壁的期間。

在一高度所欲實施例中，包裝1之凹下側7包含一平坦部分13，其跨杯形底部部分3之橫向軸及縱向軸置中，如圖1及圖5所繪示。

如圖4中所繪示，在一較佳實施例中，包裝1進一步包含在製成包裝之壁的材料與次要厚度強化層11之間的三級薄層。此三級薄層係如此產生：藉由密封或以其他方式附接三級可撓性平坦坯料片材14於主要可撓性平坦坯料片材5及次要可撓性平坦坯料片材11之間。

三級可撓性平坦坯料片材14係一薄層，其係選自下列清單內：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乳酸(PLA)、聚羥基烷酸酯(PHA)、聚己二酸對苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乙烯醇(PVOH)、澱粉型聚合物、包含食品級氧及/或濕氣清除劑的聚合物、或其組合。

其較佳係由具有拉伸性質之吹製或澆鑄聚合物膜製成。

在此實施例中，如圖4所示，主要片材5包含一主要孔15，其係衝壓穿過其整個厚度。此主要孔15具有一直徑，該直徑係選定為至少等於、但較佳地在區段(或直徑)內稍微大於飲料機器注入構 件(其一般係針)的外徑(或區段)。具有一較大直徑防止當該注入構件插入穿過其中時，材料(諸如例如紙纖維)因為摩擦而分離。一般而言，該孔(其較佳為圓柱狀)之該直徑係包含在1mm與20mm之間，較佳的是在5mm與12mm之間。

此外，次要片材11包含一次要孔16，該次要孔經衝壓至少通過片材11之紙層。次要孔16亦可衝壓通過次要片材11之整個厚度。次要孔16之直徑係相對於該包裝待連接至之機器的流體注入元件之直徑而選擇，且一般係圓柱狀，具有包含在1mm與20mm之間、較佳地介於5mm與12mm之間的一直徑。

主要孔15之直徑等於或高於次要可撓性平坦坯料片材11中之次要孔16的直徑。

使用圖4及圖5所繪示之此一多層構造，在包裝1之杯形底部部分3之區域中具有三個疊置層，確保包裝1與機器之流體注入元件之間的密封。當該機器之流體注入元件插入通過該包裝的壁時，其穿過主要孔15，接著刺穿三級片材14(其較佳地，如上述，一可伸展材料)，使得經刺穿片材14之邊緣適形於流體注入元件的表面。接著最後，該流體注入元件移動通過次要孔16，使得其尖端位於包裝內部隔室內，且建立包裝1內部與機器之流體供應迴路之間的密封流體連通。

此一組態亦具有以下優點：其需要一低力量以藉由流體注入元件來刺穿包裝壁，因為孔15、16與三級片材14之區域中的整體包裝厚度僅係後者之厚度，同時，環繞該區域之包裝的整個部分具有一 較高厚度，因此由於包裝之杯形底部部分3中的三個疊置層的存在，所以對於變形有機械阻力。

在圖4所繪示之又另一較佳實施例中，次要厚度強化片材11一旦經沖壓有一孔16，便藉由使用實現從孔16之邊緣徑向向外延伸之複數個徑向切口22的切割工具來進一步處理。此類徑向切口22在其等之間建立一系列蓋板，其係發現到一旦該機器及包裝彼此連接，便可強化該包裝壁之應用，且特別是強化三級可撓性層14在該機器之該流體注入元件之外表面上。此複數個徑向切口22因此強化防漏效果。

上文所述之包裝係以圖6中所繪示之成形機器製造。大致上，此一機器係部分基於所屬技術領域中已知的成形及密封技術機器。

其首先包含一主要可撓性平坦坯料片材進料器部分17，其係經調適以接收該主要(及可選地次要及三級)平坦坯料片材5、11、14，較佳地以如圖6所示之膜的卷形式。在此階段，且如前文所指示，該次要及三級平坦坯料片材(若存在)可已經與主要片材5組裝在一起，或替代地如圖6所繪示，其可供應為材料的個別卷，一卷18主要片材、一卷19次要片材、及第三卷20三級片材。在此情況中，將該等主要、次要、及三級片材展開、切割成小平坦坯料；主要孔及次要孔15及16經衝壓分別通過上述之主要及次要坯料；且接著最後，將所有坯料密封在一起成為已關於圖4所描述的配置。待自對應之材料卷18切割之個別主要平坦坯料片材5之配置係繪示於圖7中。

該製造機器進一步包含一包裝成形設定部分21。在包裝成形部分21的下游係一填充及密封部分22(其中包裝填充有該成分，且然後藉由密封該包裝的上邊緣而封閉)。

在圖8至圖22中更詳細地繪示成形部分21。

如圖8所示，該機器之成形部分包含一成形柱塞23及一成形腔室24，兩者可相對於彼此移動且具有互補形狀。「腔室24(cavity 24)」意指一圓柱，其尖端係中空且具有與柱塞之下端部25的外部形狀互補的形狀。具有用於變形置於其間的材料之可移動柱塞及腔室的此一成形站原理係大致已知，且將不詳細描述其細節。柱塞23之端部分25(亦即，其下部末端)，如圖9所繪示，具有一體積形狀，其具有一凹下端部26及凸側向側27，使得其端部側26之輪廓與其側向側27之各者之輪廓相同。輪廓26與27之間的幾何等效的原理係相同於相關於圖3A及圖3B針對杯形底部部分3之輪廓Plt及Plw已上述者。

在一特定實施例中，柱塞23的端部分25具有一六角稜柱形狀，該稜柱具有與該柱塞橫向軸Lx對準之兩個相對的垂直邊緣28，該等垂直邊緣向下延伸以形成向下延伸尖端29，延伸邊緣28具有一高度，使得對於所有沿其橫向軸Lx測量之該柱塞的各橫向截面，端部分25的兩個高度加上其下側的該寬度之和係恆定的。此原理係相同於相關於圖3A及圖3B針對杯形底部部分3之高度H1、H2及寬度W1及W2已上述者。

較佳地，柱塞之尖端29係圓化或以其他方式邊緣平滑化。

如圖9所繪示，柱塞之下端部26較佳地包含一可縮回突出部30，其與柱塞23之中心對齊。突出部30係彈簧安裝，以在其壓抵一表面時縮回柱塞23內，特別是在壓抵主要平坦坯料片材5及下方的成形站腔室24之此情況。此突出部具有一直徑，該直徑高於上述主要孔15及次要孔16之直徑。其功能在於在柱塞開始變形坯料5、11、及14之前，和緩地壓至該等坯料上。當成形程序開始且坯料片材開始變形時，其將三個坯料片材一起維持在其等之密封區域中(如上述之孔15及16周圍)，以防止由於在成形步驟期間施加在材料中的機械力之開封及滑動。

該機器進一步包含一致動器(未繪示)，以用於使柱塞23及腔室24朝向彼此移動，且亦相對於置於兩者之間的坯料片材5移動，如圖8所示。

如圖15至圖19及圖21中所示，該機器進一步包含一對板，該對板經調適以支撐可撓性坯料片材5。兩個板在成形程序開始時係共平面，如圖15中所繪示。各板支撐該主要可撓性坯料片材之一蓋板。如圖8及圖10至圖14中所繪示，板31可固定。替代地，在另一可行的實施例中，板31可繞各別軸對稱地樞轉，該等軸各位於柱塞23之任一側，如圖16至圖19及圖21所示，其表示在成形程序期間可樞轉板31之各種位置。

在下文中，考慮經處理的主要平坦坯料片材5亦包含附接至其的次要11及三級14坯料片材，如上所述。一旦坯料5沿機器運 輸至該機器的成形部分21，並在柱塞23與腔室24之間的位置，如圖8所示，成形程序步驟依序如下。

柱塞23向下移動，直到其接觸坯料5、11及14的上表面，如圖10及圖11中所示；該柱塞之移動開始變形該等坯料，該等坯料在主要坯料5之橫向軸Lx周圍折疊；在接觸坯料5、11及14的上表面之後，由於下方腔室24之反壓，柱塞23之可縮回突出部30縮回至後者中，如圖11所示。

柱塞23繼續向下移動，且腔室24也向下移動，如圖12所示。其等兩者將坯料5、11及14與其等一起向下拉，因為該等坯料係夾持在柱塞23與腔室24之間。

在前述步驟期間，一對(或「組」)之密封夾具32係位於腔室24之任一側，一旦該坯料片材被U形折疊，密封夾經調適以將坯料片材5之側向邊緣密封。在上述成形步驟期間，該等夾具係在打開位置中，亦即，遠離柱塞、腔室、及坯料之群組。

在腔室與柱塞已如上述向下移動之後，夾具32移動朝向彼此以在坯料周圍、其下部中封閉，如圖13及圖20所繪示。其等密封(藉由超音波密封或熱密封程序)U形折疊坯料之側向邊緣，以完成包裝1之完全成形並密封之杯形底部部分3之成形。

接著，夾具32重新打開，且柱塞23一起與部分折疊及密封的包裝1向上移動，如圖14所示。

在圖15至圖19及圖21中繪示上述相同成形序列之變化，差別在於，支撐板31在柱塞及腔室移動期間樞轉，以引導坯料的自由端折疊成U形。

最後，如圖15所示，包裝係完全U形折疊，其中形成平坦包裝本體的側壁2仍未密封，且一密封杯形底部部分3係具有該柱塞之形狀的一中空體積。

接著，其經轉移至一密封站，該密封站具有細長密封夾具33，其密封包裝1之側向邊緣4，如圖22所示。包裝1現在就緒以用於一成分填充，且然後藉由密封其上邊緣34而封閉。

在其中包裝杯形底部部分3具有改善之壁厚度的實施例中，藉由將次要層11與三級層14如上述附接，主要、次要及三級平坦坯料片材5、11、14可在主要片材5製造為一膜卷的時候彼此附接(在膜製造商設備處)，或替代地，次要及三級平坦坯料片材11、14可在稍後階段附接至主要平坦坯料片材，就在後者的成形之前(亦即，在包裝製造產線上)。

根據本發明，包裝中所包裝的食品或飲料成分係水溶性粉末或液體或半液體形式之可溶性濃縮物，其選自下列的列表中：湯、果汁、蔬菜汁、肉汁、咖啡、巧克力、茶、牛奶或奶精、冰沙、蔬果泥(puree)、果醬(coulis)、奶油、或其一組合。較佳地，食品或飲料成分係一可溶的食品或飲料成分，其選自下列的列表：

-即溶咖啡粉、奶粉、乳油粉(cream powder)、即溶茶葉粉、可可粉、湯粉、水果粉、或該等粉末之混合物，

-一咖啡濃縮物、一牛奶濃縮物、一糖漿、一水果或蔬菜濃縮物、一茶濃縮物、一水果或蔬菜泥。

包裝亦可含有用於沖泡的植物葉，諸如例如茶葉。

該等粉末可經黏聚或燒結。該等粉末或液體濃縮物可與固體塊(solid piece)混合，例如用於製備具有固體或封裝塊的湯。該該食品或飲料成分亦可係一不溶的食品或飲料成分(如一烘焙及研磨咖啡或者茶葉)。在該實施例中，水萃取不溶的成分。

在本發明中，流體涵蓋任何水性稀釋劑，其可與可溶的飲料成分混合以製備飲料，如水、碳酸水、牛奶等(較佳地，水係較佳的水性稀釋劑)、或任何氣體流體，諸如例如空氣。當指水性流體時，水係較佳流體；當指氣體流體時，空氣係較佳流體。

根據本發明，包裝在食品或飲料產品之生產及施配期間基本上垂直地配置。

根據本發明，以任何溫度(冷、室溫、或熱)將水性流體(一般係水)供應至包裝中，取決於待製備的食品或飲料產品的類型。

與在已知的先前技術中的系統(其中流體係從頂部引入至底部)相反，在此情況中，該飲料製備機器將水(及亦可選地空氣)從包裝之底部以高速注入至頂部，其允許包裝隔室內部的最佳擾流，且因此內部所含的成分的最佳溶解。若空氣亦與水一起透過該機器的注入構件注入，其並未以高壓引入；壓力較佳地包含在0.1與1.5巴之間，更佳的是在0.3與0.5巴之間。根據本發明，該成分之最佳擾流與溶解係以高速而非高壓而獲得。

應理解，對本文所述的目前較佳實施例的各種變更及修改將為所屬技術領域中具有通常知識者明顯易懂的。可在不偏離本發明的精神與範疇且不減損其伴隨之優點的情況下進行此種變更及修改。因此意欲的是此種變更及修改由隨附請求項所涵蓋。

5:主要平坦坯料片材/片材/坯料

23:柱塞

24:腔室

25:下端部/端部分

31:板

32:密封夾具/夾具

Claims (15)

1. 一種用於製造適用於含有一食品或飲料成分且適用於與一食品或飲料製備機器使用之一可撓性包裝(1)之程序，其中該程序依序包含下列步驟：

   (i)提供由可撓性材料製成之一主要平坦坯料片材(5)，較佳的是以一纖維型材料製成，該坯料片材(5)具有一伸長形狀，其中兩個襟翼(flap)對稱地繞一橫向軸(Lx)延伸，

   (ii)將該主要平坦坯料片材(5)放置於一成形站(21)中，使得其中心位於一柱塞(23)與一腔室(24)之間，該柱塞與該腔室可相對於彼此移動且具有互補形狀，該柱塞(23)具有一凹下端側(26)及凸側向側(27)，且其下端側(26)之輪廓曲率與其側向側(27)之各者之輪廓曲率相同，

   (iii)藉由以下使該主要平坦坯料片材(5)變形：使該柱塞(23)及該腔室(24)朝向彼此移動，使得該坯料(5)繞其橫向軸被折疊(Lx)，以抬起該等襟翼並形成具有側壁(2)之一未密封U形包裝，該等側壁形成一平坦包裝本體及一底部部分(3)，該底部部分(3)係具有該柱塞(23)之形狀的一杯形中空體積，

   (iv)密封該U形包裝(1)之該等側向邊緣(4)。
2. 如請求項1之程序，其中該柱塞(23)具有一六角稜柱形狀，該稜柱具有與該柱塞橫向軸(Lx)對準之兩個相對垂直邊緣(9)，該等垂直邊緣向下延伸以形成向下延伸尖端(10)，該等延伸邊緣具有

   一高度，使得對於所有沿其橫向軸(Lx)測量之該柱塞(23)的各 橫向截面，該柱塞端部分(25)的兩個高度加上其下端側(26)的該寬度之和係恆定的。
3. 如請求項2之程序，其中該柱塞(23)之該等尖端(10)係圓化或以其他方式邊緣平滑化。
4. 如前述請求項1至3中任一項之程序，其進一步包含以下步驟：

   (v)以飲料成分的一食品填充該包裝(1)，

   (vi)密封該包裝(1)之該頂部邊緣(34)以閉合該包裝。
5. 如前述請求項1至4中任一項之程序，其進一步包含：

   -在步驟(ii)中，將一對板(31)放置至該可撓性坯料片材(5)下方，該等板(31)兩者初始係共平面且各板支撐該主要可撓性坯料片材(5)之一襟翼，該等板可繞各別軸對稱地樞轉，該等軸各位於該柱塞(23)之任一側，

   -在步驟(iii)期間樞轉兩個板(31)，使得在該樞轉移動期間離該柱塞(23)及該腔室(24)最遠之各板之該邊緣經抬起，以促進將該主要可撓性坯料片材(5)折疊成該U形未密封包裝。
6. 如前述請求項1至5中任一項之程序，在步驟(ii)之前，其進一步包含下列步驟：

   -提供一次要可撓性平坦坯料片材(11)，其較佳的是以經塗佈之一纖維型材料製成，

   -衝壓一次要孔(16)至少通過該次要平坦坯料片材(11)之該 纖維型材料，

   -衝壓一主要孔(15)貫穿該主要平坦坯料片材(5)，該主要孔跨該片材置中，該主要孔(15)之直徑等於或大於該次要孔(16)在該次要可撓性平坦坯料片材(11)中之直徑，

   -將該次要平坦坯料片材(11)密封或以其他方式附接至該主要平坦坯料片材(5)之該內表面，使得兩個孔(15,16)的中心對齊，該附接或密封區域具有環繞該等孔的一環形，並具有包含在0.5mm與10mm之間、較佳地在2mm與7mm之間的一寬度。
7. 如請求項6之程序，其進一步包含下列步驟：

   -提供一三級可撓性平坦坯料片材(14)，

   -將該三級可撓性平坦坯料片材(14)密封或以其他方式附接於該主要可撓性平坦坯料片材及該次要可撓性平坦坯料片材(5,11)之間。
8. 如請求項7之程序，其中該三級可撓性平坦坯料片材(14)係一薄層，其係選自下列清單內：聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚乳酸(PLA)、聚羥基烷酸酯(PHA)、聚己二酸對苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乙烯醇(PVOH)、澱粉型聚合物、包含食品級氧及/或濕氣清除劑的聚合物、或其組合。
9. 如前述請求項6至8中任一項之程序，其中該柱塞(23)之該凹下端側(26)包含一可縮回突出部(30)，該可縮回突出部與該柱塞之中心對齊，且在步驟(i)及(ii)期間向下延伸，且在步驟(iii)期間當該柱塞之該 尖端與該坯料片材及下面的該腔室(24)接觸時被壓在該柱塞內。
10. 如請求項9之程序，其中該可縮回突出部(30)之直徑大於該主要衝壓孔及該次要衝壓孔(15,16)之直徑。
11. 一種用於根據如請求項1至10之程序製造一包裝(1)之機器，該機器包含：

    -一可撓性平坦坯料片材進料器，

    -一成形組，其包含一柱塞(23)及一腔室(24)，該柱塞與該腔室可相對於彼此移動且具有互補形狀，該柱塞(23)具有一凹下端側(26)及凸側向側(27)，且其下端側(26)之輪廓曲率與其側向側(27)之各者之輪廓曲率相同，

    -一致動器，其用於使該柱塞(23)及該腔室(24)朝向彼此移動，以藉由繞其橫向軸(Lx)折疊而使該坯料變形，以形成具有側壁的一未密封U形包裝，該等側壁形成一平坦包裝本體及一底部部分，該底部部分具有一剛性平坦表面，該底部部分係具有該柱塞之該形狀的一中空體積，

    -一組密封夾具(32,33)，其經調適以密封該U形包裝之該等側向邊緣及該杯形底部部分(3)。
12. 如請求項11之機器，其中該柱塞(23)具有一六角稜柱形狀，該稜柱具有與該柱塞橫向軸(Lx)對準之兩個相對的垂直邊緣(9)，該等垂直邊緣向下延伸以形成向下延伸尖端(10)，該等延伸邊緣(9)具有一高度，其使得對於所有沿其橫向軸(Lx)測量之該柱塞的各橫向截面，該柱塞 端部分(25)的兩個高度加上其下端側(26)的該寬度之和係恆定的。
13. 如請求項12之機器，其中該柱塞(23)之該等尖端(10)係圓化或以其他方式邊緣平滑化。
14. 如前述請求項11至13中任一項之機器，其進一步包含一對板(31)，該對板經調適以支撐該可撓性坯料片材(5)，且各板支撐該主要可撓性坯料片材之一襟翼，該等板可繞各別軸對稱地樞轉，該等軸各位於該柱塞之任一側。
15. 如前述請求項11至14中任一項之機器，其中該柱塞(23)之該凹下端(26)包含一可縮回突出部(30)，該可縮回突出部與該柱塞之該中心對齊，該突出部(30)經彈簧安裝以在壓抵該主要平坦坯料片材及下面的該腔室(24)時縮回該柱塞內。

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