TW202321017A - 用於製造沖泡產品之可堆肥囊包的製造線及用於測量及調控生物可降解紙基材料的相對濕度的系統 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用於製造沖泡產品(5a)之可堆肥囊包(5)的製造線(1)，該囊包(5)係由兩個互補部分(4a, 4b, 6)製成。製造線(1)包含用於成形互補部分(4a, 4b, 6)的至少一成形線(2)，成形線(2)包含： -  固持單元(7)，其用於固持具有氣體阻隔生物可降解聚合物之生物可降解紙基材料的片材(3)； -  增濕單元(8)，其用於潤濕生物可降解紙基材料之片材(3)的至少一側； -  可選的預乾燥單元(17)，其用於至少部分地乾燥生物可降解紙基材料之片材(3)的至少一側； -  形成單元(8)，其用於將生物可降解紙基材料的片材(3)成形為互補部分(4a, 4b, 6)之一者；及 -  乾燥單元(10)，其用於乾燥形成互補部分(4a, 4b, 6)之一者的生物可降解紙基材料之片材(3)的至少一側； 根據本發明，成形線(2)包含至少一濕度感測器(S1, S2, S3, S4)，其用於感測形成囊包(5)之生物可降解紙基材料之相對濕度的位準，該至少一濕度感測器(S1, S2, S3, S4)係定位在固持單元(7)、增濕單元(8)、可選的預乾燥單元(17)、形成單元(9)、及乾燥單元(10)中之至少該一者前或後。 本發明進一步包含一種用於測量及調控形成囊包(5)之互補部分(4a, 4b, 6)的生物可降解紙基材料之相對濕度的系統。 另外，本發明係關於一種製造程序，其包含以下步驟：測量形成囊包(5)之互補部分(4a, 4b, 6)之一者的生物可降解紙基材料之片材(3)的至少一側的相對濕度、及根據在成形步驟之一或多者中測量的相對濕度來調控此程序的不同步驟。

Description

用於製造沖泡產品之可堆肥囊包的製造線及用於測量及調控生物可降解紙基材料的相對濕度的系統
本發明係關於一種用於製造沖泡產品之可堆肥囊包的裝置，其包含一濕度感測器，且係關於用於此類裝置的一濕度測量及調控系統。
本發明係進一步關於使用該裝置製造沖泡產品之可堆肥囊包的對應方法，且係關於該經製造之可堆肥囊包的用途。
本發明係特別可應用於食品及飲品產業，且更具體而言，可應用於製造沖泡產品（諸如咖啡、茶、及類似者）之囊包的技術領域中，該等囊包經調適以用於在飲品製備設備中製備飲品。
近年來，在沖泡產品之領域中，封裝解決方案（諸如膠囊及囊包）已變得愈來愈普遍，且特別經調適以用於在飲品製備設備中沖泡，諸如居家或專業用途的咖啡機。這些膠囊及囊包係儲存沖泡產品的個別部分並保護它們免受環境空氣且免受機械或實體的限制。飲品的製備因而係容易的，且減少製備飲品所需的時間。另外，膠囊及囊包中提出的儲存允許得到高品質的飲品。
咖啡囊包係已知於先前技術中，且目前係廣泛使用的。文獻WO2006/057022 A1及WO 2014/007639 A1均描述用於咖啡機中的咖啡囊包。
這些囊包大致上係如文獻WO 2005/092741 A1中所呈現由紙製成。
然而，現較佳的是提供至少係生物可降解及/或可能甚至可堆肥的封裝。生物可降解紙或基於纖維之材料變得特別受關注。
除了上述要求之外，亦應將該等囊包氣密以保護咖啡免於與空氣接觸，否則空氣將導致快速氧化及芳香的損失。為此，囊包係由例如基於阻隔紙之材料製成，該材料時常經層壓或塗佈以保護免受濕氣及/或氧化。
看起來通常包含形成囊包之片材的一者的壓紋或熱成型步驟的傳統製造方法，不完全滿足此類紙基囊包的製造。例如，褶襉時常出現在紙片材經沖壓部分的周圍。
一種提出濕化具有生物可降解材料的片材以改善囊包的形成的解決方案係呈現於WO 202031096 A中。
然而，所提出的製造程序似乎無法提供完全可再現囊包的結果，這對於確保囊包之穩定品質及保存期限係必要的。
本發明提出以藉由提供一合適裝置及相關的製造程序來提供對上述問題的解決方案。
為此，本發明提供一種製造用於製造一沖泡產品之一可堆肥囊包的製造線，該囊包係由兩個互補部分製成。該製造線包含用於成形互補部分的至少一成形線，該成形線包含： -  一固持單元，其用於固持具有氣體阻隔生物可降解聚合物之生物可降解紙基材料的片材； -  一增濕單元，其用於潤濕生物可降解紙基材料之該片材的至少一側； -  可選的一預乾燥單元，其用於至少部分地乾燥生物可降解紙基材料之該片材的至少一側； -  一形成單元，其用於將該生物可降解紙基材料成形為該等互補部分之一者；及 -  一乾燥單元，其用於乾燥形成該等互補部分之一者的生物可降解紙基材料之該片材的該至少一側； 根據本發明，該成形線包含至少一濕度感測器，其用於感測形成該囊包之該生物可降解紙基材料之相對濕度的位準，該至少一濕度感測器係定位在該固持單元、該增濕單元、可選的該預乾燥單元、該形成單元、及該乾燥單元中之至少該一者前或後。
具體而言，本發明之目的係根據請求項1提供一種用於製造沖泡產品之一可堆肥囊包的製造線，該囊包係各別由生物可降解紙基材料之一第一片材及一第二片材製成之互補的一第一半殼及一第二半殼製成。所主張之製造線包含用於成形該第一半殼的一第一成形線、及用於成形該第二半殼的一第二成形線，該第一成形線及該第二成形線之各者包含： -  一固持單元，其用於固持生物可降解紙基材料的該片材；生物可降解紙基材料的該片材在定義為內側的一側上用一用氣體阻隔生物可降解聚合物塗佈，該片材的另一側係定義為外側； -  一增濕單元，其用於潤濕生物可降解紙基材料之該片材的該外側； -  可選的一預乾燥單元，其用於至少部分地乾燥生物可降解紙基材料之該片材的該外側； -  一形成單元，其用於將生物可降解紙基材料的該片材成形為一半殼，該半殼具有對應於生物可降解紙基材料之該片材的該內側的一內側、及對應於生物可降解紙基材料之該片材的該外側的一外側；及 -  一乾燥單元，其用於乾燥該半殼的該外側及/或該內側； 根據本發明，該成形線包含至少一濕度感測器，其用於在該囊包的該外側處感測形成該囊包之該生物可降解紙基材料之相對濕度的位準，該至少一濕度感測器係定位在該固持單元、該增濕單元、可選的該預乾燥單元、該形成單元、及該乾燥單元中之至少該一者前或後。
藉由在囊包製造的不同位置處以及不同步驟處感測形成囊包之紙基材料的相對濕度，濕度感測器允許此參數沿著該製造線的最佳控制。此係重要的因為紙封裝中之濕度的位準可能對最終產品（此處為囊包）的保存期限具有影響，且可能對由紙封裝容納之產品（此處為沖泡產品）的品質具有影響。
囊包係由兩個類似半殼製成的事實導致了成形線的重複。
製造線亦可設計成用於形成包含一半殼及一蓋膜的一囊包。
在此情況中，本發明提供一種用於製造一可堆肥囊包的製造線，該囊包係由一半殼及封閉該半殼之開口的一蓋膜製成，該半殼及該蓋膜係各別由生物可降解紙基材料的一第一片材及一第二片材製成，其中該製造線包含用於成形該半殼的一成形線、及用於形成該蓋膜的一蓋形成線。該成形線及該蓋製造線包含： -  一固持單元，其用於固持生物可降解紙基材料的該片材；生物可降解紙基材料的該片材在定義為內側的一側(B)上用一用氣體阻隔生物可降解聚合物塗佈，該片材的另一側(A)係定義為外側； -  一增濕單元，其用於潤濕生物可降解紙基材料之該片材的該外側(A)，該增濕單元對於該蓋形成線係可選的； -  可選的一預乾燥單元，其用於至少且至少部分地乾燥生物可降解紙基材料之該片材的該外側(A)； -  一形成單元，其用於將生物可降解紙基材料的該片材成形為該半殼或該蓋膜，該半殼或該蓋膜具有對應於生物可降解紙基材料之該片材的該內側(B)的一內側(B)、及對應於生物可降解紙基材料之該片材的該外側(A)的一外側(A)，該形成單元對於該蓋形成線係可選的；及 -  一乾燥單元，其用於乾燥該半殼的該外側(A)及/或該內側(B)。
根據本發明，該成形線及/或該蓋形成線包含至少一濕度感測器，其用於在該囊包的該外側處感測形成該囊包之該生物可降解紙基材料之相對濕度的位準，該至少一濕度感測器係定位在該固持單元、該增濕單元、可選的該預乾燥單元、該形成單元、及該乾燥單元中之至少該一者前或後。
具體而言，該至少一濕度感測器係定位： -  在該固持單元後且在該增濕單元前、及/或 -  在該增濕單元後且在該形成單元前、及/或 -  在該形成單元後且在該乾燥單元前、及/或 -  在該乾燥單元後。
此係允許在製造線上的不同位置處測量生物可降解紙基材料的水含量，以確保紙基材料在製造過程期間之相對濕度的控制。
在更詳細的細節中，該製造線包含一控制單元，該控制單元接收由該至少一濕度感測器在線測量之在該片材的該外側及/或生物可降解紙基材料之該半殼的該外側上測量之該相對濕度的值。
控制單元的優點在於其可調控生物可降解材料的濕度至所欲位準。此外，控制單元保證該位準保持在一恆定位準，因此確保高程序能力。
根據該製造線的一第一可能特徵，該控制單元根據由定位在該固持單元後且在該增濕單元前的該濕度感測器、及額外可選地由定位在該增濕單元後且在該形成單元前的該濕度感測器在線測量之該相對濕度的該值，而調控該增濕單元的一或多個參數。
使用相對濕度之值的資訊，增濕單元可將生物可降解紙中的水含量調整至最佳位準。此外，此允許在最佳條件下形成生物可降解紙。
具體而言，由該控制單元調控之該增濕單元的一個參數係用於增濕生物可降解紙基材料之該片材的該外側的液體量，該液體量經以液體流、液體壓力、及增濕時間中的至少一或多者調控。
明顯地，施加至生物可降解紙的水量可透過不同參數調控：如此水流、水壓、水溫、噴嘴的噴灑時間、噴嘴的數目、幾何設置、及其他者。在生物可降解紙中具有正確量的水允許在最佳條件下使紙變形。可根據需要，基於這些參數之一或多者來實施該調控，這在製造線之製造程序及調控系統中賦予重要的彈性。
實際上，將所欲的液體量施加至生物可降解紙確保該變形係在最佳條件下完成，因此確保在製造期間紙囊包形成不具有任何損傷，諸如裂縫、皺褶、或其他者。
由該控制單元調控之該增濕單元的額外參數係在具有以下者之清單中選擇：液體的類型、液體溫度、增濕單元的設置、或其組合，這允許調控的最佳彈性。
例如，對於該囊包元件（半殼、蓋膜）的一最佳形成而言，由定位在該增濕單元後且在該形成單元前的該濕度感測器，在生物可降解紙基材料之該片材的該外側上所測量之該相對濕度的該值，係包含在15%至30%之間。
所提出之安裝允許具有廣泛範圍之濕度位準，從而確保該線可用不同版本之生物可降解紙材料操作，從而確保具有具有不同性質之紙囊包的可能性。
根據該製造線的一第二可能特徵，該控制單元根據由定位在該形成單元後且在該乾燥單元前的該濕度感測器、及額外可選地由定位在該乾燥單元後的該濕度感測器在線測量之該相對濕度的該值，而調控該乾燥單元的一或多個參數。此特徵確保根據要求之在該製造線內紙材料受控且準確的乾燥。
具體而言，由該控制單元調控之該乾燥單元的一個參數係在包含以下者之清單內選擇：氣流的體積、氣流的溫度、空氣的乾燥度、該半殼對氣流的暴露時間。
能夠乾燥不同位準之濕度允許增濕生物可降解紙至對於變形程序係最佳的濕度位準，從而獲得具有改善品質的產品。
該等乾燥參數係例如氣流的體積、氣流的溫度、空氣的乾燥度、生物可降解紙對氣流的暴露時間、幾何設置。
事實上，具有不同參數以將生物可降解紙乾燥至所欲乾燥位準，允許用不同的生物可降解紙類型來與不同濕度位準運作，並允許將能量消耗減少至最小。
例如，對於該囊包元件（半殼、蓋膜）的一最佳形成而言，由定位在該乾燥單元後的該濕度感測器(S4)，在生物可降解紙基材料之該半殼的該外側上所測量之該相對濕度的該值，係小於6%。
實際上，具有乾燥膠囊係必要的以遵守食用要求，且另外，消費者亦預期乾燥的產品。濕的膠囊可能將刺激微生物在咖啡囊包上生長，且降低產品的保存期限。
根據該製造線的一第二可能特徵，該控制單元根據由定位在該增濕單元後且在該形成單元前的該濕度感測器在線測量之該相對濕度的該值，而調控該形成單元的一或多個參數。
事實上，知悉生物可降解紙的濕度位準允許在目標係在最佳條件下使紙變形的情況下之形成工具的參數的最佳調控。可在形成工具中調控的一些參數係形成模具及柱塞的溫度、柱塞的速度、用於紙的固定力（形成工具上及下部分的擠壓力）、成形程序的循環時間。
如所提及，該製造線的該成形線可包含一預乾燥單元。作為一可能的選項，該控制單元可根據由定位在該固持單元後且在該預乾燥單元前的該濕度感測器(S1)在線測量之該相對濕度的該值，而調控該預乾燥單元的一或多個參數。
此係一優點，因為預乾燥單元允許在形成程序中具有更多的彈性。例如，若紙太濕，則其可再乾燥，且可保證形成單元中之所請求的濕度位準。其亦有助於確保生物可降解紙跨該區段具有相同的濕度位準。
根據一進一步特徵，該製造線包含： -  一填充單元，其用於以一預定量之沖泡產品填充該半殼； -  一壓緊單元，其用於壓實在該半殼內的該沖泡產品： -  一密封單元，該密封單元接收該互補半殼並將該兩個半殼密封在一起；及 -  一切割單元。
本發明進一步係關於一種用於測量及調控形成囊包之互補部分的生物可降解紙基材料之相對濕度的系統。
因此，根據本發明之另一態樣，根據請求項15提出一種用於測量及調控生物可降解紙基材料之一片材的相對濕度的系統。該系統包含： -  一在線增濕單元，其用於潤濕待成形為一半殼之生物可降解紙基材料之該片材的該外側； -  一在線乾燥單元，其用於乾燥由生物可降解紙基材料之該片材製成的該半殼的該外側； -  一在線濕度測量系統，其測量生物可降解紙基材料之該片材的該外側、及/或由生物可降解紙基材料之該片材製成的該半殼的該外側的該相對濕度； -  一在線濕度調控系統； 更具體而言，該在線濕度調控系統藉由調控該在線增濕單元來調控生物可降解紙基材料之該片材的該外側的潤濕，及/或藉由基於該在線濕度測量系統調控該在線乾燥單元來調控由生物可降解紙基材料之該片材製成的該半殼的乾燥。
作為一優點，各種閉迴路控制循環允許在最佳條件下使生物可降解紙變形。閉迴路控制循環係在連續的基礎上施用，使得用製造線連續地進行並在最佳條件下處理係可能的。
作為一進一步提案，該在線濕度調控系統藉由調控該形成單元的溫度來調控生物可降解紙基材料之該片材的該外側的該潤濕。
以一類似方式，調控成形單元的溫度具有生物可降解紙的變形係在最佳條件下完成的優點，從而確保紙囊包遵守品質要求。
具體而言，該在線濕度測量系統包含至少一濕度感測器，其用於感測生物可降解紙基材料之該片材的該外側、及/或由生物可降解紙基材料之該片材製成的該半殼的該外側的該相對濕度的該位準。
在程序的各種階段處測量濕度位準的優點確保跨製造線、濕度單元、及形成單元的不同單元在最佳條件下操作，以用於確保符合品質的紙囊包。
根據一進一步態樣，本發明係關於一種製造程序，其包含以下步驟：測量形成囊包(5)之互補部分(4a, 4b, 6)的生物可降解紙基材料之片材(3)的至少一側的相對濕度、及根據在成形步驟之一或多者中測量的相對濕度來調控此程序的不同步驟。
為此，根據請求項18提出一種用於製造沖泡產品的一可堆肥囊包的方法，該可堆肥囊包係由具有氣體阻隔性質的生物可降解紙基材料製成。
製造方法包括以下步驟： -  製備生物可降解紙基材料的一第一片材及一第二片材； -  將該第一片材成形為至少一第一半殼； -  將該第二片材成形為一第二半殼； -  以一預定量之沖泡產品填充該第一半殼； -  壓實該第一半殼內之該預定量的沖泡產品； -  將該第一半殼接合至該第二半殼，以形成容納該沖泡產品的該囊包； -  所主張之製造方法之將具有該紙基生物可降解材料的該第一片材及該第二片材成形為該第一半殼及該第二半殼的該等步驟包含以下步驟： -  至少將該第一片材的一第一部分及該第二片材的一第二部分潤濕； -  測量該第一片材的該第一部分及該第二片材的該第二部分的該相對濕度； -  形成該第一部分及該第二部分，以製成該第一半殼及該第二半殼； -  乾燥該第一半殼及該第二半殼。 -  測量該第一半殼及該第二半殼的該相對濕度；及 -  根據在該等成形步驟之一或多個步驟中測量的該相對濕度來調控該潤濕步驟及/或該形成步驟及/或該乾燥步驟 所提出之製造方法允許具有生產囊包之最佳品質的穩定生產程序。
根據本發明之一額外態樣，所提出之製造線使用用於測量及調控用於製造可堆肥囊包的生物可降解紙基材料的相對濕度的系統，使用所提出之方法以用於製造可堆肥囊包允許如請求項19所主張之由生物可降解紙基材料製成的可堆肥囊包的用途。
如本揭露及隨附申請專利範圍中所使用，除非上下文另外明白指示，否則單數形式「一(a, an)」及「該(the)」包括複數指稱。因此，例如，對「一流體(a fluid)」或「該流體(the fluid)」的參照包括兩個或更多個流體。
字詞「包含（comprise、comprises、及comprising）」係解釋為包含性而非排他性。同樣地，除非此一構造在上下文明白禁止，否則用語「包括(include, including)」及「或(or)」所有應解讀為包含性。
儘管如此，本文中所揭示之裝置及設備可能缺乏未特別揭示的任何元件。因此，使用用語「包含」之實施例的揭露包括「基本上由所識別之元件組成」及「由所識別之元件組成」之實施例的揭露。類似地，本文中所揭示之方法可能缺乏本文中未特別揭示的任何步驟。因此，使用用語「包含」之實施例的揭露包括「基本上由所識別之步驟組成」及「由所識別之步驟組成」之實施例的揭露。
在「X及/或Y (X and/or Y)」之上下文中使用的用語「及/或(and/or)」應解釋為「X」、或「Y」、或「X及Y」。類似地，「X或Y中之至少一者(at least one of X or Y)」應解釋為「X」、或「Y」、或「X及Y」。在本文中所使用，用語「實例(example)」及「諸如(such as)」（特別係由一用語清單所跟隨者）僅係例示性及說明性，且不應視為排他性或全面性。除非另外明確陳述，否則本文中所揭示之任何實施例可與本文中所揭示之任何其他實施例結合。
如本文中所使用，「約(about)」及「大致(approximately)」經理解係指在一範圍中的數目，例如在以下範圍：參考數目之-10%至+10%，較佳地在參考數目之-5%至+5%內，更佳地在參考數目之-1%至+1%內，最佳地在參考數目之-0.1%至+0.1%內。
諸如「第一(first)」及「第二(second)」之數字形容詞僅係用於區分組件。這些數字形容詞不暗示其他組件、相對定位、或按時間順序實施的存在。就此而言，「第二」結構的存在並不暗示著「第一」結構係必須存在的。就此進一步而言，可在任何「第一」元件之前、之後、或同時獲得及/或使用「第二」元件。
本說明書中之先前技術文件的任何參考不應視為承認此類先前技術係廣泛已知或形成該領域中之常見通常知識的部分。
圖1a表示根據本發明製成之可堆肥紙囊包(paper pod) 5的示意截面圖。
囊包5係由密封在一起的兩個半殼4a及4b製成，且包封一預定量之沖泡產品5a。沖泡產品可係用於在飲品製備機器中製備飲品之例如咖啡、茶、或另一成分、或成分的混合物。半殼的各一者包含環緣20，其允許適當的密封，且由消費者更好地固持該囊包。囊包5大致上使用環緣20而保持在飲品製備機器中。
各半殼4a及4b係各別由具有氣體阻隔性質之生物可降解紙基材料的片材3a、3b製成。
因此，半殼4（4a或4b）係由生物可降解紙基材料的一片材3（3a或3b）製成，該生物可降解紙基材料具有透過一特定形成程序的氣體阻隔性質，該特定形成程序稍後將在本說明書中論述。
由於施用於紙材料之至少一側上的塗層，獲得了氣體阻隔性質。
塗層基本上係由生物聚合物（例如，PBAT、PBS、或PLA）製成。生物聚合物，其係意欲為生物可降解及/或可堆肥聚合物。根據現行規定，生物聚合物可係居家及/或工業可堆肥。
在更詳細的細節中，用語「可堆肥(compostable)」意指材料係實質上在數個月或數週內分解。其可係居家可堆肥或工業可堆肥。當其在工業上堆肥時，該材料在六個月內於特定條件下至少約90%製成堆肥，如由ISO14855或EN13432之方法所判定者。
聚合物甚至可係基於生物，亦即由非石油基材料（單體）製成。
紙材料係具有允許形成性之特定處理的羊皮紙。
在本情況中，紙基材料係用具有氣體阻隔性質的生物聚合物塗佈於一側上，如上文作為實例所提及者。該紙最初係呈具有兩個側之紙片材的形式。側A定義為外側，且側B定義為內側。
生物聚合物係施用於為內側的側B上，其將在囊包5之內部罩包的製造程序結束時形成。因此，生物聚合物係與沖泡產品接觸。
這些內側及外側定義（A及B）亦將在本說明書中延用於半殼4及囊包5。半殼4a、4b、及囊包5的內側B係將形成沖泡產品之罩包的側。半殼4及囊包5的外側A係面向囊包之外側的側。
此申請案通篇，生物可降解紙基材料係意欲涵蓋具有氣體阻隔性質之生物聚合物係施用於其上的紙材料。目前使用的生物可降解紙基材料係來自公司HLSTROM MUNKJÖ。
生物可降解紙基材料係呈現為在捲筒上之生物可降解紙基材料的片材。
為了易於閱覽，用語紙將用以在當前描述中指定生物可降解紙基材料。
圖1b表示根據本發明之另一實施例製成之可堆肥易理囊包5的示意圖。此處，囊包5包含一個半殼4及密封於半殼4上的一個平坦膜6。如上文所呈現，囊包5的兩個部分係由生物可降解紙基材料製成。在紙片材3a上如半殼4成形，且另一紙片材3b係形成用於覆蓋半殼4之開口的膜。膜係大致上平坦或波形，且可能需要成形。在一些情況中，膜6可不經成形，且在一製備程序（若需要，例如，增濕及/或預切割）之後直接使用（不具有先前形成）。
圖2表示由生物可降解紙基材料製成之半殼4的成形線2（4a或4b，成形線係類似的），其係可堆肥囊包5製造線1的一部分，該製造線將進一步詳細描述。製造線1及成形線2均以遵守生產中之食用規定而構思。
成形線2在其入口處包含用於儲存及將紙捲開的一固持單元7。在固持單元7處，紙經展開且提供用於沿著該線的進一步處理。紙可維持為紙捲筒的一部分或可經切割成部分。在兩種情況下，將使用措辭「紙之片材(sheet of paper)」…。
在放入固持單元7中之前，紙捲筒可儲存在具有受控濕度的區域中。
一旦經展開，紙經放入至增濕單元8中，並且在該增濕單元中處理。
增濕單元8目標在將紙的至少一側潤濕。實作上，經潤濕的側係外側A，不包含生物聚合物的側。
特此將字詞「潤濕(moistening)」及「增濕(humidifying)」賦予為相同的含義，且兩者將隨意使用。
增濕單元8藉由在紙上噴灑液體來將紙增濕。增濕單元的噴灑配置例如噴灑噴嘴。
本實施例提出在增濕單元8中使用噴灑元件來將紙增濕，然而，可使用其他類型的增濕裝置。例如，使用例如刷或海綿的施用器滾輪。
該液體係符合消化的(alimentary conform)，且對於人類攝取係完全安全的。
此液體係水基液體（具有可改善成形性之一或多個額外元素的水）或水。
所使用的水可係經過特定UV處理或來自逆滲透法之除礦質的公用水。重點係具有完全遵守食用要求的水。
施加至紙之水的量係根據將影響紙之相對濕度的位準的不同參數而在線調控。
水量可係由以下參數之多者的一者調控： -  水流、 -  水壓力、 -  可自20℃至80℃變化的水溫、 -  噴嘴的噴灑時間、 -  作用噴嘴的數目、 -  噴嘴的幾何設置、 作為一實例，噴灑噴嘴配置可包含用於噴灑介於10與70 gr/m2之間的水量的4個噴嘴。
噴嘴可係由不鏽鋼及食用密封材料（例如：食用PTFE）製成。
當離開增濕單元8時，紙的相對濕度應包含在15%至30%之間，以適當地成形，且避免待形成之半殼及其環緣上的裂縫、皺褶、或任何其他外觀缺陷。
一旦紙之片材3在其外側A上潤濕，該紙進入一形成單元9，以用於將紙片材成形為所欲形狀。在本情況中，所欲形狀可係半殼4。
形成單元9包含紙片材3係在其之間定位的柱塞及空腔（未表示）。
形成程序可分成數個步驟。
該形成單元可包含： -  一切割區域，其用於在特定位置處切割紙片材1，以釋放在半殼的成形期間及在該成形之後施加於紙片材上的應力，及 -  一沖壓區域，其用於將紙片材（一部分）成形為半殼 例如，在經受特定成形之前，紙片材3可在不同位置（在紙片上）處預切割，以降低一旦半殼4經形成時可能施加的應力。紙的預切割根據所使用之紙的特徵可具有不同形狀及/或長度。預切割單元並未呈現在圖式中。
實際上，根據其尺寸，紙片材3可允許形成一定數目的半殼4。
在紙片材3的可選預切割之後，紙片材3係定位在接著朝向的柱塞與空腔之間。
形成程序係藉由可在可能或需要時結合的各種參數調控，諸如： -  空腔及柱塞的形狀、 -  空腔及柱塞的材料（表面粗糙度、材料、摩擦力、模具及/柱塞的塗層等）、 -  移動速度、 -  施加於紙上允許在形成期間弭平皺褶的夾持力、 -  在空腔側上的真空、 -  紙的濕度位準（相對濕度）、 -  紙組成物及性質等。
在形成單元9結束時，紙3之片材以一系列半殼4成形。
接著半殼4經乾燥以確保可重複產品的穩定程序及供應。
乾燥單元10完成成形線2。
乾燥裝置10藉由例如在紙上吹拂空氣來將紙乾燥至所欲位準。
當藉由吹拂空氣進行紙（呈半殼之形式）的乾燥時，紙的乾燥可藉由以下參數之一者調控： -  體積氣流、 -  氣流的溫度、 -  空氣的乾燥度、 -  紙對空氣的暴露時間、 -  幾何設置、 -  等。
當基於上文提及之參數調控紙的乾燥時，應考慮到空氣的相對濕度，且若空氣的相對濕度增加則調適參數。
作為一實例，所提出之乾燥裝置使用介於2 500與3 000 m3/小時之間的總氣流，且所吹拂的空氣具有大約自20℃至40℃之範圍的溫度。
替代的乾燥系統可在不偏離所揭示的技術方案的情況下使用。例如，可使用乾燥單元，其使用藉由閉合接觸來乾燥紙的加熱構件。
在乾燥程序結束時，當半殼離開乾燥單元時，形成半殼之紙的相對濕度不應高於5%。
經調適之衛生設計確保完全遵從食用要求。例如，吹拂至經成形紙（半殼）上或至膜上的空氣應無任何污染物。為了減少微生物發展的風險，空氣的相對濕度應在30至70%之範圍中。
成形線2亦包含一系列的感測器S1、S2、S3、及S4。這些感測器係濕度感測器，其等允許當紙材料係片材3時、或紙材料經成形為半殼4或膜6時偵測紙材料的相對濕度。
感測器S1、S2、S3、及S4在其外側（側A）上在線測量紙的相對濕度。所測量之值用以控制整個程序，且具體而言其用以調控增濕單元8、形成單元9、及乾燥單元10。
如圖2中可見，感測器S1係定位在固持單元後且在增濕單元前，感測器S2係定位在增濕單元後且在形成單元前，感測器S3係定位在成形單元後且在乾燥單元前，且感測器S4係定位在乾燥單元後。
因此，一旦送入的紙由固持單元7固持，S1記錄其之相對濕度(RH)。
S2記錄在增濕單元後紙的RH，在程序之此階段處的RH（且為了確保半殼良好且正確的形成）應包含在15%至30%之間。
S3紀錄在形成單元後紙的RH。
S4紀錄在乾燥單元後紙的RH，在程序之此階段處的RH（且為了確保囊包5（一旦經形成且容納沖泡產品時）穩定的儲存及可接受的保存期限）應小於6%，大致上介於2與6%之間。
可使用之一種類型的感測器係使用微波系統。
感測器測量原理係使用微波射線方法：施加一電磁場，使水分子旋轉（水分子係藉由微波活化）。測量介電損耗，且能量損失係紙中之水含量的指示。
可使用所屬技術領域中具有通常知識者已知之其他類型的感測器。
在所提出之線中，所有感測器S1、S2、S3、及S4係連接至控制單元11，該控制單元分析在成形單元之不同單元位置處的感測相對濕度，並且連續地調控增濕單元、形成單元、及乾燥單元之一或多者的不同參數。可使用調控模組作出該調控。 -  模組R1調控增濕單元的參數。用於調控的主要參數係水量、溫度、時間、及所施加之水的壓力。 -  模組R2係調控形成單元的參數。用於該調控的主要參數係空腔及柱塞之一或多者的溫度。以及移動速度及夾持力。 -  模組R3係調控乾燥單元的參數。用於該調控的主要參數係空氣吹拂的量、空氣的溫度、進入空氣的乾燥度（相對濕度）、及空氣吹拂於紙上的時間。
具有連續閉迴路控制系統之紙（呈片材形式、或成形為半殼、或作為一膜）之相對濕度的此在線濕度測量及調控係特別有效的，以確保經製造囊包的固定品質。
在一個實施例中，藉由增濕單元施加至紙的水量係根據由S1及S2測量之相對濕度值而在線調控，且藉由乾燥單元吹拂於紙上的空氣量係根據由S3及S4測量之相對濕度值而在線調控。
濕度調控迴路係使用連續地施用在增濕單元（及相關程序）上及在乾燥單元（及相關程序）上的兩個基本調控迴路。
增濕程序可如下調控：
感測器S1及S2各別在線測量在增濕單元8前及後紙的濕度。 -  若由S2測量之值係低於設定點（15%至30% RH）： a. 增加水流、 b. 增加「噴嘴開啟」的時間 -  若由S2測量之值係高於設定點（15%至30% RH）： a. 減少水流、 b. 減少「噴嘴開啟」時間 上述參數之減少或增加的值係考慮到由S1所測量的RH值，且在一連續調控迴路中調適其等
乾燥程序可如下調控： 感測器S3及S4各別在線測量在乾燥單元10前及後紙的濕度。 -  若由S4測量之值係低於設定點（2%至6% RH）： a. 減少氣流、 b. 減少空氣溫度、 -  若由S4測量之值係高於設定點（2%至6% RH）： a. 增加氣流、 b. 增加空氣溫度 上述參數之減少或增加的值係考慮到由S3所測量的RH值，且在一連續調控迴路中調適其等 除了上文所提及者之外，亦可調控額外參數，以在形成單元9前且乾燥單元10後加速達到RH的設定點。
例如，可調控用於增濕紙之水的溫度、及在形成單元處之形成工具（空腔及柱塞）的溫度。 -  形成工具：形成工具的溫度可調控在20℃與120℃之間。 -  在增濕單元處噴灑於紙上的水：溫度可調控在20℃與80℃之間。
在增濕單元處水與形成工具的溫度的溫度差應經控制，以避免紙上的熱反應。最大差值應大約為40℃，例如，100℃下的形成工具及60℃下的水（增濕單元）。
圖3表示根據整合圖2之成形線的本發明之可堆肥囊包5的封裝製造線1的示意圖。
封裝製造線1包含類似於圖2中描述之成形線的成形線2a，其如圖中所表示形成生物可降解紙基材料的底半殼。封裝製造線1亦包含類似於圖2中描述之成形線的成形線2b，其如圖中所表示形成生物可降解紙基材料的頂半殼。
因此，成形線2a係由經定位作為囊包底部分的紙片材3a、半殼4a成形。除了結合圖2所描述之固持單元7、增濕單元8、及乾燥單元9、及on控制單元11之外，連同測量及調控系統，其包含一填充單元12、一壓緊單元13。
一旦半殼在填充單元內部的正確位置上，填充單元12將沖泡產品5a填充至底半殼4a中。填充單元可係使用用於遞送預定量之沖泡產品的無止盡螺旋。填充單元12應準確地遞送沖泡產品，使得沖泡產品不在半殼4的環緣20上散布。所屬技術領域中具有通常知識者可使用其他類型之已知填充器以達成相同結果。
壓緊站13係用於壓實底半殼4a內部的沖泡產品5a。壓實力及持續時間經調適至壓實所欲結果。理想地，沖泡產品應經壓實以避免沖泡產品的任何粒子在底半殼4a內或在環緣20上散開。經壓實之沖泡產品係充分參與於囊包5的完整性。作為一實例，沖泡產品應足夠壓實，使得囊包5無法摺疊。所屬技術領域中具有通常知識者已知壓緊站13的適當設計。
類似於結合圖2所描述之成形線2的成形線2b係由經定位作為囊包頂部分的紙片材3b、半殼4b成形。除了固持單元7、增濕單元8、乾燥單元10、及on控制單元11b之外，成形線2b在壓緊站13後定位的一位置處包含一輸送線16，以將形成囊包頂部分的半殼4b輸送至成形線2a。
在將成形線2a及2b兩者在半殼4b（形成囊包的頂部分）接合係定位於半殼4a（形成囊包的底部分）之頂部上的一共同點處接合後，製造線1包含一密封站14。
密封單元14執行兩個半殼4a及4b密封在一起，從而形成沖泡產品的封閉空腔。
該密封由於使用熱密封或超音波密封技術的生物聚合物而在兩個半殼之環緣的位置處製成。
在密封單元前，提供一感測器S5以用於測量形成囊包之底部分的半殼4a的相對濕度。感測器S5係連接至控制單元11，且允許取決於RH測量值透過調控模組R1、R2、或R3進一步調控紙的相對濕度。
最終切割單元15存在於製造線結束處，以藉由圍繞環緣20同心圓地切割囊包5來使該等囊包個別化。
製造線1可進一步包含一線單元端（未表示）以用於收集及封裝囊包5。
在所提出之製造線中，感測器S1、S2、S3、S4、及S5在線測量紙（如所定義之外側）的相對濕度。這些值用以控制整個程序且用以調控增濕單元8、形成單元9、及乾燥單元10。
在製造線1的所有單元處，適當的衛生設計經施用且用以遵守任何食用要求（食品安全性）。
在製造線1之另一實施例中，該製造線包含用於成形形成囊包的底部分並用沖泡產品填充的半殼的一成形線2、及用於形成該半殼之蓋膜的一蓋形成線。該蓋形成線包含與該成形線2相同的固持單元及乾燥單元。若需要拉伸紙材料以用於形成膜，則蓋形成線可進一步包含增濕線。該形成單元係可選的，因為該蓋膜係上文結合圖1a及1b所描述之生物可降解紙基材料的平坦部分。
該製造線的其他單元係類似的。因此形成的囊包5係圖1b中所呈現的囊包。
圖4表示結合圖2所描述之成形線2整合定位在增濕單元8後的預乾燥單元17的示意圖。預乾燥單元17具有與先前所描述之乾燥單元10相同的功能性。在一些特定情況中，在形成單元9中成形紙之前，可能需要預乾燥單元17以更好地控制紙的相對濕度。若需要，該預乾燥可在紙的兩個側上完成。
作為未表示出的選項，乾燥單元10可結合在形成單元8內，以形成單一實體。該等濕度感測器可依需要重組。
雖然本發明已經由實例描述，但應瞭解可在不偏離如申請專利範圍中所定義之本發明範疇的情況下作出變化及修改。再者，對於有特定特徵之存在之已知等同者，如此之等同者係一併納入如同於本說明書所具體引用。
1:製造線 2:成形線 2a:成形線 2b:成形線 3:片材 3a:片材 3b:片材 4:半殼 4a:半殼/底半殼 4b:半殼 5:可堆肥囊包 5a沖泡產品 6:平坦膜 7:固持單元 8:增濕單元 9:形成單元 10:乾燥單元 11:控制單元 11b:控制單元 12:填充單元 13:壓緊單元 14:密封站 15:切割單元 16:輸送線 17:預乾燥裝置 20:環緣 A:外側 B:內側 R1:調控模組 R2:調控模組 R3:調控模組 S1:感測器 S2:感測器 S3:感測器 S4:感測器
現參考以下實例進一步說明本發明。應理解，所請求之本發明並非意欲以任何方式受限於此等實例。
現將參照隨附圖式經由實例方式描述本發明的實施例，其中： ［圖1a］係根據本發明的可堆肥囊包的示意截面圖； ［圖1b］係根據本發明之第二實施例的可堆肥囊包的示意截面圖； ［圖2］根據本發明之沖泡產品之可堆肥囊包之封裝製造線的成形線； ［圖3］係根據整合圖2之成形線的本發明之沖泡產品之可堆肥囊包之封裝製造線的示意圖；及 ［圖4］係根據整合預乾燥單元的本發明之另一實施例的成形線的示意圖。
2:成形線
3:片材
4:半殼
7:固持單元
8:增濕單元
9:形成單元
10:乾燥單元
11:控制單元
R1:調控模組
R2:調控模組
R3:調控模組
S1:感測器
S2:感測器
S3:感測器
S4:感測器

Claims (19)

  1. 一種用於製造沖泡產品(5a)之可堆肥囊包(5)的製造線(1)，該囊包(5)係由各別由生物可降解紙基材料之第一片材(3a)及第二片材(3b)製成之互補的第一半殼(4a)及第二半殼(4b)製成，該製造線包含用於成形該第一半殼(4a)的第一成形線(2, 2a)、及用於成形該第二半殼(4b)的第二成形線(2b)，該第一成形線(2, 2a)及該第二成形線(2b)之各者包含： -   固持單元(7)，其用於固持生物可降解紙基材料的該片材(3)；生物可降解紙基材料的該片材在一側(B)上用氣體阻隔生物可降解聚合物塗佈，其定義為內側，該片材的另一側(A)定義為外側； -   增濕單元(8)，其用於潤濕生物可降解紙基材料之該片材(3)的該外側(A)； -   可選的預乾燥單元(17)，其用於至少且至少部分地乾燥生物可降解紙基材料之該片材(3)的該外側(A)； -   形成單元(8)，其用於將生物可降解紙基材料的該片材(3)成形為半殼(4)，該半殼具有對應於生物可降解紙基材料之該片材(3)的該內側(B)的內側(B)、及對應於生物可降解紙基材料之該片材(3)的該外側(A)的外側(A)；及 -   乾燥單元(10)，其用於乾燥該半殼(4)的該外側(A)及/或該內側(B)； 其特徵在於，該成形線(2)包含至少一濕度感測器(S1, S2, S3, S4)，其用於在該囊包的該外側(A)處感測形成該囊包(5)之該生物可降解紙基材料的相對濕度的位準，該至少一濕度感測器(S1, S2, S3, S4)係定位在該固持單元(7)、該增濕單元(8)、可選的該預乾燥單元(17)、該形成單元(9)、及該乾燥單元(10)中之至少一者前或後。
  2. 一種用於製造沖泡產品(5a)之可堆肥囊包(5)的製造線(1)，該囊包(5)係由半殼(4)及封閉該半殼(4)之開口的蓋膜(6)製成，該半殼(4)及該蓋膜(6)係各別由生物可降解紙基材料的第一片材(3a)及第二片材(3b)製成，該製造線包含用於成形半殼(4)的成形線(2)、及用於形成該蓋膜(6)的蓋形成線，該成形線(2)及該蓋製造線包含： -   固持單元(7)，其用於固持生物可降解紙基材料的該片材(3)；生物可降解紙基材料的該片材在一側(B)上用氣體阻隔生物可降解聚合物塗佈，其定義為內側，該片材的另一側(A)係定義為外側； -   增濕單元(8)，其用於潤濕生物可降解紙基材料之該片材(3)的該外側(A)，該增濕單元(8)對於該蓋形成線係可選的； -   可選的預乾燥單元(17)，其用於至少且至少部分地乾燥生物可降解紙基材料之該片材(3)的該外側(A)； -   形成單元(9)，其用於將生物可降解紙基材料的該片材(3)成形為半殼(4)或蓋膜(6)，該半殼或該蓋膜具有對應於生物可降解紙基材料之該片材(3)的該內側(B)的內側(B)、及對應於生物可降解紙基材料之該片材(3)的該外側(A)的外側(A)，該形成單元(9)對於該蓋形成線係可選的；及 -   乾燥單元(10)，其用於乾燥該半殼(4)的該外側(A)及/或該內側(B)； 其特徵在於，該成形線(2)及/或該蓋形成線包含至少一濕度感測器(S1, S2, S3, S4)，其用於在該囊包的該外側(A)處感測形成該囊包(5)之該生物可降解紙基材料的相對濕度的位準，該至少一濕度感測器(S1, S2, S3, S4)係定位在該固持單元(7)、該增濕單元(8)、可選的該預乾燥單元(17)、該形成單元(9)、及該乾燥單元(10)中之至少一者前或後。
  3. 如請求項1或2之製造線， 其中至少一濕度感測器(S1, S2, S3, S4)係定位 -   在該固持單元(7)後且在該增濕單元(8)前(S1)、及/或 -   在該增濕單元(8)後且在該形成單元(9)前(S2)、及/或 -   在該形成單元(9)後且在該乾燥單元(10)前(S3)、及/或 -   在該乾燥單元(10)後(S4)。
  4. 如請求項1至3中任一項之製造線，其中，其包含控制單元(11)，該控制單元接收由該至少一濕度感測器(S1, S2, S3, S4)在線測量之在該片材(3)的該外側(A)及/或生物可降解紙基材料之該半殼或該蓋膜(6)的該外側(A)上測量之相對濕度的值。
  5. 如請求項4之製造線，其中該控制單元根據由定位在該固持單元(7)後且在該增濕單元(8)前的該濕度感測器(S1)、及額外可選地由定位在該增濕單元(8)後且在該形成單元(9)前的該濕度感測器(S2)在線測量之相對濕度的值，而調控該增濕單元的一或多個參數。
  6. 如請求項5之製造線，其中由該控制單元(11)調控之該增濕單元(8)的一個參數係用於增濕生物可降解紙基材料之該片材的該外側(A)的液體量，該液體量經以液體流、液體壓力、及增濕時間中的至少一或多者調控。
  7. 如請求項5或6之製造線，其中由該控制單元(11)調控之該增濕單元(8)的一個參數係在具有以下者之清單中選擇：液體的類型、液體溫度、該增濕單元的設置、或其組合。
  8. 如請求項5至7中任一項之製造線，其中，由定位在該增濕單元(8)後且在該形成單元(9)前的該濕度感測器(S2)，在生物可降解紙基材料之該片材的該外側(A)上所測量之相對濕度的值係包含在15%至30%之間。
  9. 如請求項4之製造線，其中該控制單元(11)根據由定位在該形成單元(9)後且在該乾燥單元(10)前的該濕度感測器(S3)、及額外可選地由定位在該乾燥單元(10)後的該濕度感測器(S4)在線測量之相對濕度的值，而調控該乾燥單元(10)的一或多個參數。
  10. 如請求項9之製造線，其中由該控制單元(11)調控之該乾燥單元(10)的一個參數係在包含以下者之清單內選擇：氣流的體積、氣流的溫度、空氣的乾燥度、該半殼對氣流的暴露時間。
  11. 如請求項8或9中任一項之製造線，其中由定位在該乾燥單元後的該濕度感測器(S4)，在生物可降解紙基材料之該半殼(4)或該蓋膜(6)的該外側(A)上所測量之相對濕度的值係小於6%。
  12. 如請求項4之製造線，其中該控制單元(11)根據由定位在該增濕單元(8)後且在該形成單元(9)前的該濕度感測器(S2)在線測量之相對濕度的值，而調控該形成單元(9)的一或多個參數。
  13. 如請求項4之製造線，其中該控制單元(11)根據由定位在該固持單元後且在該預乾燥單元前的該濕度感測器(S1)在線測量之相對濕度的值，而調控該預乾燥單元(17)的一或多個參數。
  14. 如前述請求項中任一項之製造線，其中該製造線(1)進一步包含 -   填充單元(12)，其用於以預定量之沖泡產品(5a)填充該半殼(4, 4a)； -   壓緊單元(13)，其用於壓實在該半殼(4,4a)內的該沖泡產品(5a)； -   密封單元(14)，該密封單元接收互補的該半殼(4b)或該蓋膜(6)，並將該第一半殼(4a)對該第二半殼(4b)或該蓋膜(6)密封在一起；及 -   切割單元(15)。
  15. 一種用於測量及調控用於製造可堆肥囊包(5)的生物可降解紙基材料的相對濕度的系統，其包含： -   在線增濕單元(8)，其用於潤濕待成形為半殼(4)之生物可降解紙基材料之片材(3)的外側(A)； -   在線乾燥單元(10)，其用於乾燥由生物可降解紙基材料之該片材(3)製成的該半殼(4)的該外側(A)； -   在線濕度測量系統，其測量生物可降解紙基材料之該片材(3)的該外側(A)、及/或由生物可降解紙基材料之該片材(3)製成的該半殼(4)的該外側(A)的相對濕度； -   在線濕度調控系統； 其特徵在於，該在線濕度調控系統藉由調控該在線增濕單元(8)來調控生物可降解紙基材料之該片材(3)的該外側(A)的潤濕，及/或藉由基於該在線濕度測量系統調控該在線乾燥單元(10)來調控由生物可降解紙基材料之該片材(3)製成的該半殼(4)的乾燥。
  16. 如請求項15之系統，其中該在線濕度調控系統藉由調控該形成單元(9)的溫度來調控生物可降解紙基材料之該片材(3)的該外側(A)的潤濕。
  17. 如請求項15或16中任一項之系統，其中該在線濕度測量系統包含至少一濕度感測器(S1, S2, S3, S4)，其用於感測生物可降解紙基材料之該片材(3)的該外側(A)、及/或由生物可降解紙基材料之該片材(3)製成的該半殼(4)的該外側(A)的相對濕度的位準。
  18. 一種用於製造沖泡產品(5a)的可堆肥囊包(5)的方法，該可堆肥囊包係由具有氣體阻隔性質的生物可降解紙基材料製成，該方法包含以下步驟： -   製備生物可降解紙基材料的第一片材(3a)及第二片材(3b)； -   將該第一片材成形為至少一第一半殼(4a)； -   將該第二片材成形為第二半殼(4b)或蓋膜(6)； -   以預定量之沖泡產品(5a)填充該第一半殼(4a)； -   壓實該第一半殼(4a)內之該預定量的沖泡產品(5a)； -   將該第一半殼(4a)接合至該第二半殼(4b)或該蓋膜(6)，以形成容納該沖泡產品(5a)的囊包(5)； 其特徵在於，將紙基生物可降解材料的該第一片材及該第二片材成形為該第一半殼(4a)及該第二半殼(4b)或該蓋膜(6)的該等步驟包含以下步驟： -   至少將該第一片材(3a)的第一部分及該第二片材(3b)的第二部分潤濕； -   測量該第一片材(3a)的該第一部分及該第二片材(3b)的該第二部分的相對濕度； -   形成該第一部分及該第二部分，以製成該第一半殼(4a)及該第二半殼(4b)或該蓋膜(6)； -   乾燥該第一半殼(4a)及該第二半殼(4b)或該蓋膜(6)； -   測量該第一半殼(4a)及該第二半殼(4b)或該蓋膜(6)的相對濕度；及 -   根據在該等成形步驟之一或多者中測量的相對濕度來調控該潤濕步驟及/或該形成步驟及/或該乾燥步驟。
  19. 一種由生物可降解紙基材料製成之可堆肥囊包(5)的用途，該可堆肥囊包係在如請求項1至14中任一項之製造線及/或使用如請求項15至17中任一項之用於測量及調控用於製造可堆肥囊包(5)的生物可降解紙基材料的相對濕度的系統上製成、及/或使用如請求項18之用於製造沖泡產品(5a)的可堆肥囊包(5)的方法製成。
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