TW202402637A - 用於飲料製備的可堆肥囊包 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種用於在飲料生產機器中製備飲料的囊包(100, 200)，其中該囊包(100, 200)係由生物可降解材料組成物、較佳地可堆肥材料組成物製成，且該囊包包含一囊包本體(110)，該囊包本體由兩個半殼(101, 102)組成，該兩個半殼沿著其等各別周向凸緣(140)彼此連接以定界用於含有用於製備該飲料之物質(105)的腔室(103)。該至少一個半殼以分層方式包含： •    一級層(171)，其由紙基材料製成； •    二級層(172)，其具有至少氧障壁功能及可選的水障壁功能；及 •    至少部分三級層(173)，其具有過濾器功能， 該至少一個半殼(106)之該一級層包含至少一個不貫穿預切孔、及/或刻痕，其等在該半殼之至少遞送部分(130)上形成預切的圖案(108)、或刻痕的圖案(I, Ce)，該至少一遞送部分經調適以在該流體通過另一半殼(101, 102)上的注入部分(120)注入至該囊包(100, 200)中的上升壓力的影響下，與該飲料生產機器之外部開啟元件相互作用，以施配來自該囊包(100, 200)之經製備的該飲料。 本發明亦關於該囊包在飲料生產機器中之用途。

Description

用於飲料製備的可堆肥囊包

本發明係關於一種囊包封飲料成分以用於在飲料生產機中製備飲料的囊包，該囊包具有一壁部分，該壁部分在流體被注入至囊包中的上升壓力的影響下於與飲料生產機器之開啟元件相互作用時打開，以用於製備飲料。

用於飲料製備機器的單次供應飲料容器（諸如，膠囊或囊包）在本領域中係已知的。此等飲料容器通常用於按需求施配飲料（像咖啡、茶、或熱巧克力），且由於新鮮口感、口味的多樣性、及飲料製備的方便性而受到歡迎。

通常，將含有飲料組分的飲料容器插入於飲料製備機器之容器固持器中，將容器固持器關上，並開始製備飲料。將流體（諸如熱水或牛奶）遞送至飲料容器以與飲料容器內部之飲料組分相互作用以產生所需飲料。當足夠量的流體填充飲料容器時，飲料容器在流體的壓力下打開，以釋放所製備的飲料。藉由使用在增加飲料容器內部流體抵靠容器固持器中提供之開啟結構的壓力之影響下的一力，按壓飲料容器的萃取面來達成打開飲料容器，使得萃取面在達到破裂壓力時被撕裂。開啟結構可係數個突起及凹陷的元件，例如類似金字塔的元件，萃取面在該等元件上延伸且在流體內部壓力的影響下被撕破。此一壓力控制的飲料製備具有可生產高品質之飲料的優點。

通常，已知的飲料容器係由多種材料製成，對於該等材料而言，重複使用、再循環、或堆肥需要一具挑戰性程序，特別是在使用飲料容器之後。例如，飲料容器時常可包含非生物可降解塑膠，例如聚丙烯及/或金屬（例如鋁）。

因此，在先前技術中，進行了不同嘗試以用生物可降解或可堆肥材料（諸如生物可降解聚合物或紙）置換此等材料。此帶來了許多挑戰，因為食物包裝應用通常對包裝的障壁效能寄予高需求，以便在整個預期的保存期限內保持包裝產品的芳香、新鮮、及完整整體性。此外，必要的是新材料匹配所建立材料的大部分材料特性，諸如其等耐熱性及耐壓性。

在未公開揭示的實驗中，對於可堆肥飲料容器獲得了有前景的結果，其包含由形成萃取面之材料所覆蓋的切口。萃取面之材料與飲料容器的其餘部分不同，且經調適以在飲料製備程序期間打開。例如，專利申請案PCT/EP21/077158描述了此類飲料容器。

如文件WO2020/031096 A1所揭示之囊包亦已成功測試。用於沖煮產品的所提出可堆肥包囊包含第一半殼及第二半殼，其各自由具有氣體障壁性質之生物可降解材料的片材製成，該等片材組裝在一起。半殼的成形包含濕潤生物可降解材料之片材的步驟。

即使對於許多方面（包括萃取程序中的良好表現、及所萃取產品的高品質）上已被認為是令人滿意的，此等解決方案仍可以進一步改進，特別是在簡化工業化生產程序，及/或提供具有完全可靠的氧障壁的飲料容器，以確保飲料產品保存期限的持續時間。

此外，所提出之解決方案亦應確保在與飲料生產機器之開啟元件相互作用期間，飲料成分的粒子最後不會在所製備飲料中、或飲料成分的粒子不會堵塞囊包壁部分中所形成的穿孔。

此外，為了滿足生物可降解、較佳地可堆肥條件，材料選擇必須符合與生物可降解性及/或可堆肥性相關的標準。

因此，本發明的目標係提供飲料容器（諸如囊包）滿足上文所述之要求的設計及組態。

具體而言，本發明的目標係提供具有簡單構造且使用生物可降解、較佳地可堆肥基材料的飲料容器，其可在沒有任何濕化步驟的情況下輕易地形成，同時實現萃取程序中的良好表現，特別是關於在飲料製備機器之開啟/穿刺結構上打開飲料容器。

此外，本發明的目標係提供促進飲料容器使用之後其整體之家庭堆肥的飲料容器，且該飲料容器可具備可靠且有效的氧障壁，同時維持已知飲料容器的功能性，使得改良的飲料容器亦可與已知及習知飲料生產機器一起使用。

在閱讀本說明書之後變得顯而易見的此等及其他目標，係由申請專利範圍獨立項之標的予以解決。申請專利範圍附屬項係指本發明之較佳實施例。

本發明之第一態樣係關於根據請求項1之一種用於在一飲料生產機器中製備一飲料的囊包。

在更詳細的細節中，該囊包係由一生物可降解、較佳地可堆肥材料組成物製成，且包含一囊包本體，該囊包本體囊由兩個半殼組成，該兩個半殼沿著其等各別周向凸緣彼此連接，以定界用於含有用於製備該飲料之一物質的一腔室。在所提出之囊包中，該至少一個半殼以一分層方式包含： -     一一級層，其由一紙基材料製成 -     一二級層，其具有至少一氧障壁功能及可選的一水障壁功能；及 -     至少部分三級層，其具有一過濾器功能，

其中該至少一個半殼之該一級層包含至少一個不貫穿預切孔、及/或刻痕，其等在該半殼之至少一遞送部分上形成一預切孔的圖案、及/或一刻痕的圖案，該至少一遞送部分經調適以在該流體通過另一半殼上的一注入部分注入至該囊包中的上升壓力的影響下，與該飲料生產機器之外部開啟元件相互作用，以施配來自該囊包之經製備的該飲料。

該至少一個不貫穿預切孔及/或刻痕形成一破口或開口起始，其亦可描述為在飲料生產機器中之囊包萃取期間的一打開開始點。

其中，囊包可理解為包封用於含有飲料製備所需之物質的體積的例如盛器或容器。囊包在形狀上可係平坦且（大致）圓化的，且/或可具有（圓形及/或雙凸形）透鏡的形狀。囊包可由兩個（相對於體積）向外彎曲（隆起）的表面形成，其等可從一共同分離平面在相對方向上延伸。因此，不同於用於飲料製備的膠囊（諸如本領域中已知者），囊包可例如不包含實質上平坦的頂部表面（其在該膠囊中一般由蓋形成）。

應注意，為了完整性，至少對於主要申請專利範圍所請求的保護，其不意欲藉由將該等層指為「一級(primary)」、「二級(secondary)」及三級層來表示該等層的某些順序或重要性。

囊包在其整體上係生物可降解的。然而，其較佳地係可堆肥的，且最佳地係家庭可堆肥的。其係由以下製成：生物可降解材料、可堆肥材料之組合、家庭可堆肥材料之組合、或生物可降解、可堆肥、及家庭可堆肥材料之組合的組合。

大致上，用語「生物可降解(biodegradable)」可理解為意指材料能夠由細菌或其他生物手段分解。

大致上，用語「可堆肥(compostable)」可理解為意指一材料在其堆肥時於幾週或幾個月內可實質上分解成有機物質。在堆肥程序結束時，一但物質已完全分解，土地可被供應養分。國際標準（諸如EU 13432或US ASTM D6400）提供了用於判定一材料之可堆肥性的指定技術需求及程序的合法框架。例如，根據此等標準，可堆肥材料必須係生物可降解且可崩解的，亦即最終堆肥中的碎片化及不可見性，且必須對堆肥程序及品質不具有負面效應。堆肥可在家庭堆肥器及/或工業堆肥站中達成。在此類站可存在與風、日光、排水、及其他因素相關的定義條件。家庭可堆肥材料可在家庭堆肥器（諸如堆肥桶、或家庭堆肥箱）中於數周或數月之週期內堆肥（例如材料在環境溫度下於12個月內至少90%降解）。作為堆肥程序的結果，家庭可堆肥材料可轉化成富含養分的土壤。因此，家庭可堆肥囊包可在其使用之後簡單地丟棄於家庭堆肥堆中。此外，用語「材料組合物(material composition)」可理解為（不同）材料的例如構成、組合、及/或配置，其較佳地（一起）形成一（均一）結構，諸如囊包或其區段。

該囊包包含由兩個半殼組成的一囊包本體。該兩個半殼彼此連接，以便定界用於含有用於製備該飲料的一物質的一腔室。

其中，「腔室(chamber)」可理解為囊包本體內部之例如一（密封）封閉中空空間。囊包可由兩個囊包半部（諸如兩個半殼）所組成，其等可彼此耦合（/接合/附接/黏附/密封），以便一起形成囊包本體。相較之下，如先前技術中已知之用於飲料製備的膠囊可包含一膠囊本體，該膠囊本體由連續壁組成且在膠囊之頂部（及/或底部）處可包含一開口，該開口由（實質上平坦）膜（例如蓋）（分別）封合。因此，膠囊的形狀可（主要地）由其膠囊本體界定，而囊包的形狀可由兩個半殼在連接時界定。此外，「物質(substance)」可理解為例如任何類型之特定或明確化學構成的（固體、液體、至少部分可溶性、及/或可滲透）物質。物質之實例可係即時或烘烤研磨咖啡、茶葉、糖漿或水果萃取濃縮、巧克力、脫水可食物質、及/或其組合。

其中，「氧障壁功能(oxygen barrier function)」的表述可理解為關於阻斷氧氣（或任何其他氣態物質）通過包含氧障壁功能之材料的（材料之）例如特徵、性質、特性、或行為。

該囊包可進一步包含一注入部分，一流體透過該注入部分注入至該腔室中，以用於在該流體與該物質相互作用時製備該飲料。

該囊包亦可包含一遞送部分，該遞送部分經調適（經組態）以在該流體（透過該注入部分）注入至該囊包中的上升壓力的影響下，與（該飲料生產機器之）外部開啟元件（直接）相互作用時打開，以施配來自該囊包之經製備的該飲料。

其中，「經調適以打開(adapted to be opened)」的表述可理解（例如）為較佳地在飲料製備程序期間傳遞壁具有孔、打孔、及/或裂口的能力、組態及/或設計。例如，提供此類開口較佳地可受到某些條件及/或情況影響，諸如提供開啟元件及/或囊包內部超過某一壓力。此說明的是，不同於用於飲料製備的一般已知墊，囊包促進了腔室內部的壓力積累，而足以配合外部開啟元件、以上文指定的方式在遞送部分之位置處打開囊包。

根據本發明之一個態樣，該一級層係由可拉伸及/或可成形的紙基材料製成，其具有至少6%的一斷裂伸長率。由於所使用的紙的緣故，半殼可在不需要任何額外濕化或製備步驟之形成程序中容易地形成及定形狀。

其中，用語「可成形(formable)」可理解為在較佳地具有/不具有額外工具的幫助及/或較佳地具有/不具有熱及/或水、及/或壓縮空氣的施加的情況下，材料可延展、可剝離、及/或可成形的例如特性。例如，在乾燥紙漿模製程序中，可提供乾燥纖維素纖維之坯料，並用工具予以形成為囊包的（永久）形狀。例如，囊包之可成形材料可促進提供囊包形成穩定性、勁度、及/或剛性，其之各者較佳地足以在飲料製備期間建立囊包內部的壓力。

具體而言，該一級層係相對於該二級層而與該腔室對向配置，且因此構成該囊包之該外部（或外）表面。

以互補的方式，該三級層係相對該二級層而面向該腔室配置，且因此構成該腔室之該內部。

在所提出之解決方案中，該一級層係由一生物可降解、較佳地可堆肥紙基材料製成，其係選自包含紙、超級壓光紙(supercalendered paper)、濾紙、及其組合的群組，且具有包含在50 g/m2與150 g/m2之間的克數。

在更詳細的細節中，該一級層包含介於1個與150個之間的預切孔，從而形成一預切孔的圖案。

刻痕可係局部的、之可形成幾何形狀、或可係任何形狀、或可形成標誌。

預切孔或刻痕可使用不同技術製成。例如機械打孔或雷射刻印。

預切孔或刻痕亦可具有不同幾何，且可例如呈圓形、狹縫、交叉、或任何其他合適形狀之形式。預切孔或刻痕可接著形成預切孔的圖案、或刻痕的圖案。

可根據囊包之大小，及/或根據一級層之特性、及/或飲料生產機器之開啟構件而使用不同預切孔的圖案、或刻痕的圖案。預切孔的圖案、或刻痕的圖案亦可取決於待萃取的飲料成分。

應注意，預切孔或刻痕僅在一級層中延伸且不在二級層中延伸，使得氧障壁功能及抵抗成分氧化之所得囊包性質能完全保持。

較佳地，預切孔或刻痕延伸於一級層厚度上，較佳地延伸超過50%之一級層厚度，而不延伸至二級層。

根據一進一步特徵，該一級層包含呈資訊(information, I)及/或編碼元素(coded element, CE)之形式的刻痕，其等在該遞送部分之位置處、及/或在該注入部分之位置處戳印於該一級層之該外部表面上，從而提供該一級層的局部弱化。所提供之局部弱化改良了遞送部分及/或注入部分被飲料生產機器之外部開啟元件刺穿的能力。

根據本發明，該二級層係生物可降解、較佳地可堆肥的，且包含一塗層或一較佳多層可堆肥塑膠膜結構。

其中，「多層結構(multilayer structure)」的表述可理解為例如包含以堆、板條、分層(tier)、或作為層級(strata)配置之不同部件的結構。較佳地，可配置該等層，使得其等可彼此平行延伸以形成一膜。較佳地，不同層經層壓以形成一箔或膜。然而，「連結(link)」不同層的其他技術係可用的，例如吹製及/或澆注膜共擠製、擠製塗佈、或甚至密封。

因此，可行的是由具有特別良好的氧障壁性質的可堆肥、較佳地家庭可堆肥材料提供二級層。此外，塗層的提供促進了二級層可提供為連續及相對薄的層（例如，低於0.1微米）。

根據一較佳實施例，二級層之多層結構的層之至少一些者可藉由層壓、共擠製、熱密封、藉由超音波密封、及/或藉由黏著劑連接。

較佳地，該塗層或該較佳多層可堆肥塑膠膜結構包含以下之一或多者： -     聚乳酸(Polylactic acid, PLA)層、 -     聚丁二酸丁二醇酯(Polybutylene succinate, PBS)層、 -     聚己二酸對苯二甲酸丁二酯(Polybutylene adipate terephthalate, PBAT)層、 -     聚羥基烷酸酯(Polyhydroxy alkanoate, PHA)層、 -     聚己內酯(Polycaprolactone, PCL)、 -     任何其組合。

更具體而言，該較佳多層可堆肥塑膠膜結構之至少一個層富含1重量%與70重量%之間的範圍內的碳酸鈣(CaCO3)。使用CaCO3特別得到關注，因為可減少所需之費用材料（例如Ecovio ^®）的量。另外，其不改變障壁性質及家庭可堆肥性。

此外，該二級層包含一氧障壁層，其包含以下之一或多者： -     一丁二醇-乙烯基-醇-共聚物(Butenediol-vinyl-alcohol-copolymer, BVOH)層、 -     一聚乙烯醇(Polyvinyl-alcohol, PVOH)層、 -     一PVOH共聚物層、 -     一聚乙醇酸(Polyglycolic acid, PGA)層、或 -     一金屬化塗層、 -     一SiOx基塗層、 -     一AlOx基塗層、或 -     其組合。

可使用可商購（例如，名稱為Ecovio ^®）之形成氧障壁層之材料的特定組合。

可提供包含額外物理性質的額外層。例如，可提供具有濕氣或水障壁功能的層。此層可例如包含纖維素、金屬化塗層、SiOx塗層、或AlOx基塗層。

因此，該二級層包含一結構，較佳地係一多層結構，其中該等層之各者可經定製以向二級層提供個別功能。例如，本發明囊包之二級層的所述多層結構促進可使用各自能夠執行至少一個功能的多個（不同）材料。

因此，可行的是提供一生物可降解、較佳地可堆肥、最佳地家庭可堆肥的囊包，其具有有效氧障壁及可選的水/濕氣障壁。因此，使用本發明之組態，可提供具有上述所欲性質的囊包。

其中，較佳地，該塗層或多層可堆肥塑膠膜結構可（直接）施加至該一級層上。該一級層及該二級層可經層壓以形成一雙層體膜(duplex film)。可使用像例如擠製塗佈的其他技術。

由於所提出之組態的緣故，可改良囊包之氧障壁性質，因為可行的是將該氧障壁提供為以囊包本體及遞送壁連續地延伸的單一層。

此外，多層可堆肥塑膠膜結構之個別層亦可以最適合於提供製備飲料所需之功能性的方式來配置。

此外，本發明提出使用一三級層，其具有一過濾器功能。三級層可接著過濾掉可能以其他方式在製備程序期間離開腔室的粒子。

因此，可達成的是三級層可充當一過濾器，以用於在經製備飲料於遞送部分之位置處施配時，從該經製備飲料過濾掉粒子。

因此，囊包可以各種物質填充，而不危害所生產飲料的品質。

該三級層係生物可降解、較佳地可堆肥的，且包含一過濾器材料的一或多者，該過濾器材料包含以下材料之一或多者： -     聚乳酸(PLA)、 -     聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、 -     生物聚丁二酸丁二醇酯(Bio Polybutylene succinate, Bio PBS)、 -     Ecovio ^®、 -     纖維素纖維基材料、 -     再生纖維素（玻璃紙）、或 -     其組合。

根據一較佳實施例，該三級層可包含一纖維素纖維基材料，其可含有紙、超級壓光紙(supercalendered paper)、及/或濾紙的一或多者。

另外，且根據技術上可行的解決方案，該三級層根據其所製成之材料具有包含在包含一非織物結構、一壓光結構(calendared structure)、及一穿刺結構之群組內的一結構。

在所提出之實施例中，三級層至少在半殼之遞送部分上延伸。若需要，此特徵使得囊包中減少材料量。

該三級層可鬆動地定位在該二級層上、或可至少部分地連結至該二級層，藉此實現可行的不同實施例，例如取決於囊包的大小、或取決於待萃取的飲料物質。

三級層可藉由任何合適的手段連結至二級層，例如其可係密封、膠合、層壓壓紋、雷射連接等。

具體而言，該三級層係一層壓三層體結構的部分，該層壓三層體結構至少包含該一級層、該二級層、及該三級層。

根據一額外特徵，當需要時，該二級層或該三級層進一步包含一密封層或密封漆，其至少在該半殼的凸緣之位置處，以用於實現該兩個半殼密封在一起。所提出之密封層/漆確保兩個半殼之適當密封、以及所得囊包之改良緊密性。

根據所呈現之實施例，該等半殼各自藉由成形一初始片材元件而形成。

在第一提出之實施例中，兩個初始片材元件係用於形成兩個半殼。這兩個片材元件可具有相同結構，且可各自包含上述之一級層、二級層、及三級層。

初始片材元件可藉由以下而各自定形狀為一半殼：藉由將各別初始片材元件之至少部分拉入至一形成模具中，較佳地藉由沖壓器或壓縮空氣的機械動作，更佳地藉由深度拉伸各別片材元件。可施加額外切割，以提供分開的個別半殼。

根據一較佳特徵，至少一個半殼或兩個半殼可具有一碟形形狀。然而，可發想其他形狀及其他幾何結構

根據一進一步較佳特徵，該兩個半殼之各者可包含一周向凸緣，其中在該等半殼之一者已用飲料成分填入之後，該兩個半殼可經由其等周向凸緣而彼此連接。

根據一較佳實施例，該兩個半殼可在施加真空下及在施加熱密封或超音波密封下連接，其中較佳地，該等半殼可經由沿著半殼之各者的周邊、較佳地沿著周向凸緣（若存在）延伸的一密封區段而密封地連接。

另外，可係可行的是，在連接組裝形成囊包本體的兩個半殼之前，於飲料成分在半殼內部之前或一旦飲料成分在半殼內部，將飲料成分予以壓實。

在所提出之實施例中，將二級層（具有障壁功能）連結至一級層之前（例如，藉由層壓），將該等預切孔/刻痕製成於紙基材料上。此係特別令人感興趣的，因為其使得預切孔或刻痕受限於紙基層，而不可能與障壁層（具有障壁功能的二級層）有任何相互作用。因此障壁層不可能損壞，因為預切孔或刻痕係在上游程序中完成。

進入預切孔之細節，（該等）預切孔可較佳地在半殼定形狀之前於初始片材元件上完成，但其亦可在囊包組裝後完成。

較佳地，一級層、二級層、及三級層係呈層壓三層體之形式（如先前所描述），且三級層在初始片材元件之整體表面上延伸。

然而，可設想其他組態。例如，在層壓三層體中，三級層可僅在對應於注入部分及/或遞送部分的一部分上延伸。

替代地，三級層可藉由任何合適的手段連結至包含一級層及二級層的層壓雙層體，且亦可在初始片材元件之整體表面上、僅在對應於注入部分及/或遞送部分的一部分上延伸。三級層可具有特定形狀、或在整個層壓雙層體膜上延伸。

在另一替代方式中，該三級層可鬆動地施加於包含一級層及二級層的層壓雙層體，其在包含遞送壁之半殼的內部。互補半殼具有上述組態之一者。

應注意，若三級層僅在對應於半殼之注入部分及/或遞送部分的一部分上延伸，則可將一額外密封層施加於該等半殼之一者或兩者上，以提供兩個半殼將連接時的有效密封。

根據所提出之實施例，半殼可各自由相同材料或相同材料組成物製成，且可各自存在相同配置及組態。

較佳地，（該等）預切孔可在形成囊包之一個半殼或兩個半殼上完成，而不影響囊包的功能性及緊密性。

此外，囊包本體（藉由組裝二個半殼而形成）可以多種形狀及形式提供，因為在設計囊包本體上可成形材料實現了相對自由性。可能的囊包設計可取決於飲料生產機器。

因此，可行的是製造及提出具有氧障壁的家庭可堆肥囊包，其保持儲存於其中之飲料成分的感官性質。

根據所提出之本發明，可行的是提供具有對稱組態的囊包，使得製造程序可簡化。藉由提供具有一對稱布局的囊包：各自具有相同的預切孔圖案的類似半殼形狀及尺寸，所提出之囊包設計及結構可簡化且最佳化。

此外，此係特別有利的，因為使用者不必注意如何將囊包置於飲料生產機器中。使用此一囊包組態，可透過囊包定義流體的流動路徑，使得飲料製備程序可改善。

本發明之一進一步態樣係關於所提出之囊包之任一者（囊包括在製造方法中生產的囊包）用於在飲料生產機器中製備飲料之用途，該飲料生產機器具有具有開啟元件的囊包固持器（亦即，囊包的外部）。

因此，可用由家庭可堆肥材料組成的囊包生產飲料，同時保持已知於先前技術中建立之囊包的所有功能性。此外，該囊包可與現已存在的飲料生產機器一起使用。

因此，可行的是使用克服先前技術囊包丟棄的現存問題的囊包，來生產高品質的飲料。

本發明之較佳實施例的以下敘述同樣適用於根據本發明之不同態樣的囊包。

在本說明書之用法中，不應將字詞「包含(comprise/comprising)」、及類似字詞解釋成排他或詳盡列舉的意思。換言之，其意在代表「包括，但不限於」。

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1及圖2顯示根據本發明之不同態樣的囊包100、200之兩個所提出實施例的截面圖。圖3及圖4分別顯示囊包100、200之外部視圖及內部視圖，同時圖5a至5d呈現不同預切孔的圖案。

本發明大致上係關於（適合/經組態）用於在飲料生產機器中製備飲料的囊包100、200。飲料產生機器可包含用於將流體注入囊包100、200中的元件、及用於在流體注入至囊包100、200中的上升壓力的影響下打開囊包100、200的元件。圖1及圖2顯示囊包100、200之實例。

囊包100、200係由生物可降解材料組成物製成，且更佳地由可堆肥材料組成物製成。因此，例如，囊包100、200可完全由可堆肥材料製成，使得囊包100、200在其使用後可簡單地丟棄於工業及家庭堆肥堆中。因此，囊包100、200之整個內容物（囊包括其中所含之任何飲料組分）可係可堆肥，且較佳地係家庭可堆肥。

然而，即使僅一些囊包材料有資格為生物可降解，但其等與其他可堆肥/家庭可堆肥材料的組合可使得整個囊包保持該囊包有資格為可堆肥/家庭可堆肥。

囊包100、200包含一囊包本體110。囊包本體110例示性繪示於圖1及圖2中。例如，囊包本體110可提供飲料製備期間於囊包100、200內部建立足夠的壓力所需的勁度及剛性。如圖1及圖2所例示性繪示，囊包本體110可定界（或界定）囊包100、200之大致邊界（及/或形狀）。較佳地，囊包本體110可具有對應於飲料生產機器之囊包固持器之形狀的形狀。

囊包本體110由兩個半殼101、102組成，如圖1及圖2所例示性繪示。半殼101、102可各自主要由相同材料、或相同材料組成物、或相同材料結構製成。

兩個半殼101、102彼此連接，以便定界一腔室103。例如，兩個半殼101、102可在真空下且藉由熱密封或超音波密封經由其等周向凸緣140而彼此（密封地）連接。

腔室103適合含有用於製備飲料的物質105。例如，物質105可提供為由經壓縮或壓實的飲料粉末（諸如咖啡粉末）製成的錠劑。大致上，物質105可係任何（可萃取）食物物質，諸如研磨咖啡粉末、茶、或巧克力。

此外，半殼101、102可具有任何形狀、幾何、或尺寸。較佳地，半殼101、102之形狀可對應於囊包固持器之幾何。可從圖1及圖2得到半殼101、102之幾何及設計的實例，該等圖繪示兩個半殼101、102之各者可包含周向凸緣140，其可相對於各別半殼101、102徑向向外延伸。此外，半殼101、102之各者可從周向凸緣140之徑向內邊緣而軸向地延伸。半殼101、102可彼此相同或不同。例如，半殼101、102可在高度上不同。

在所提出之實施例中，囊包為圓形且具有包括凸緣部分140之大約53 mm的總直徑。然而，囊包之尺寸可變化，且直徑可包含在40 mm與65 mm之間，取決於其意欲使用於其中的飲料製備機器。

囊包100、200進一步包含一注入部分120，在該位置處流體（來自飲料生產機器）將在腔室103中注入流體，以用於透過該流體與物質105之相互作用製備飲料。例如，注入部分120可在飲料製備程序期間與飲料生產機器之注入元件相互作用或接合，（在壓力下，例如1個巴至20個巴）一（熱，例如60攝氏度至120攝氏度）流體可透過該注入元件注入至囊包100、200中。其中，注入部分120整體地係囊包本體110的部分。較佳地，其位於囊包本體110之一個側上。

囊包100、200進一步包含一遞送部分130。可提供遞送部分130，使得飲料可在製備飲料的程序期間從囊包100、200通過囊包本體110之遞送部分130而施配。遞送部分130係例示性顯示於圖1及圖2中。

注入部分120及遞送部分130可由相同或不同材料製成。注入部分120及遞送部分130可具有相同或不同尺寸。較佳地，注入部分120及遞送部分130可彼此同心地配置及/或與周向凸緣140同心地配置。圖1及圖2顯示此實例。例如，在注入部分120及遞送部分130可由相同材料製成，且可具有相同尺寸。

遞送部分130經調適以在流體注入至囊包100、200中的上升壓力下，於與飲料生產機器之開啟元件相互作用時打開（亦即，開啟元件可能在囊包100、200外部），以施配來自囊包100、200的經製備飲料。例如，（外部）開啟元件可由飲料生產機器之囊包固持器中的金字塔形板(pyramid plate)提供。

在所提出之實施例中，半殼101、102各自可具有多層本體結構170。此係例示性顯示於圖1及圖2中。其中，多層本體結構170可包含可由纖維素基材料製成的一級層171。

例如，一級層171包含纖維素基材料，較佳地為紙基材料。紙基材料可係具有至少6%之斷裂伸長率的可拉伸或可成形紙材料及/或羊皮紙。例如，半殼101、102之材料可藉由可在橫貫及縱向方向拉伸而為可成形的（及/或可永久變形）。例如，半殼101、102之材料可包含可成形紙材料，較佳地具有介於50 g/m ²至150 g/m ²之間的克數。例如，可成形紙材料可係牛皮紙。較佳地，可成形紙材料可僅由纖維素纖維製成。其中，斷裂伸長率可大致理解為在測試樣本斷裂之前變化長度與初始長度之間的比，且可用作量化材料在不具有斷裂或破裂形成的情況下對形狀改變的抗性之測量。例如，斷裂伸長率可藉由遵循EN ISO 527的拉伸測試判定。直到半殼101、102之材料斷裂的功可介於100 Nmm與200 Nmm之間。藉由選擇性選擇一級層171之紙基材料，可行的是提供囊包100、200足夠的剛性、勁度、及/或形成穩定性以在製備飲料期間於囊包100內部建立壓力。亦可選擇習知紙基材料，取決於經選擇用於形成半殼的程序。

多層本體結構170可進一步包含二級層172，該二級層包含至少氧障壁功能。

較佳地，一級層171係相對於二級層172而與腔室103對向配置，使得其形成囊包之外表面。此係例示性顯示於圖1及圖2中。

二級層172可包含塗層或較佳地包含多層可堆肥塑膠膜結構，其包含聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚己二酸對苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚羥基烷酸酯(PHA)、聚己內酯(PCL)、或任何其組合的一或多層。

一級層171及二級層172較佳地層壓在一起。

二級層172之多層可堆肥塑膠膜結構可進一步包含富含1重量%與70重量%之間的範圍內之碳酸鈣(CaCO3)的至少一層。

由於一或多個額外層而提供了氧障壁功能，該一或多個額外層包含例如BVOH、PVOH、PGA（聚乙醇酸）、金屬、SiOx或AlOx、或其組合的一或多者。然而，亦可設想到二級層172可包含可與囊包100、200的家庭可堆肥性相容的其他材料。例如，由二級層172提供的氧障壁可係低於5 cc/m ²天、較佳地低於1 cc/m ²天、更佳地低於0.5 cc/m ²天。

另外，二級層172亦可具有濕氣障壁功能。

較佳地，塗層或多層可堆肥塑膠膜結構可（直接）施加至一級層171上，以確保對層狀本體結構170的低氣體滲透性、良好的耐油性及耐水性，該層化本體結構可額外變得可印刷。

較佳地，塗層或多層可堆肥塑膠膜結構可（直接）施加至一級層171上，以形成層壓雙層體結構(duplex structure, DS)。在圖4上可看見雙層體結構DS。

二級層172之多層塑膠膜結構的多個層可藉由熱密封、超音波密封、及/或藉由使用在層之間施加之黏著劑彼此連接。在實驗中，發現可使用聚酯纖維-聚氨酯彈性體之較佳水基分散液達成良好結果。因此，發現黏著劑之此組成物使得囊包100；200可為家庭可堆肥，因為黏著劑本身為可堆肥。

如圖1、圖2、及圖3所呈現，一或兩個半殼101；102之一或兩者之一級層171在遞送部分130之位置處包含至少一個預切孔106（或刻痕）。預切孔106或刻痕僅在一級層171上延伸，且不貫穿。更具體而言，預切孔106橫向地延伸於一級層厚度上，較佳地延伸超過50%之一級層厚度而不延伸至二級層172。因此，完全保持了二級層172的氧障壁功能。

預切孔106的數目可例如在1個與150個預切孔之間變化，取決於所需的萃取類型。

預切孔106亦可具有不同幾何形狀，且可例如呈圓形、狹縫、交叉、或任何其他合適形狀之形式。此處，如圖4所呈現的預切孔106具有圓形形狀。

預切孔106經配置以形成預切孔的圖案108。

可根據囊包之大小，及/或根據一級層之特性、及/或飲料生產機器之開啟構件而使用不同預切孔的圖案。

可行的不同預切孔的圖案係呈現於圖5a至圖5d中。在圖5a中，預切孔106具有圓形開口且沿著一個單一圓形配置。在圖5b中，預切孔106具有圓形開口且沿著九個同心圓形配置。在圖5c中，預切孔106具有交叉開口且在一圓形中以兩個設計之混合配置。在圖5d中，預切孔106具有圓形開口且沿著五個同心圓形配置。在囊包與飲料生產機器之外部開啟元件相互作用期間，該等預切孔形成（多個）起始點。

取決於預切孔的圖案108，且如圖3所呈現，其中預切孔的圖案具有位於單一圓形上的預切孔，囊包100、200之一級層171可進一步包含提供於一級層之表面處的刻痕。刻痕可呈像圓形或正方形、標誌、資訊(information, I)、及/或編碼元素(coded element, CE)的幾何元素之形式，其在遞送部分130之位置處及/或在注入部分120之位置處戳印於一級層之外部表面上。幾何元素、標誌、戳印資訊I、及/或編碼元素CE提供一級層171的局部弱化，從而幫助在囊包100、200的萃取期間與飲料生產機器的外部開啟元件的開啟相互作用。刻痕以及預切孔可形成可用作膠囊之編碼資訊的特定刻痕圖案。

可使用不同技術在一級層171上製成預切孔或刻痕。例如，機械打孔或雷射刻印。在所提出之解決方案中，在施加（例如藉由層壓施加）形成氧及/或水（或濕氣）障壁的二級層172之前，在一級層171上製成預切孔及/或刻痕。

此外，且如圖1及2所呈現，多層本體結構170進一步包含具有過濾器功能的三級層173。

三級層173係可堆肥的且包含一過濾器材料，其包含聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、生物聚丁二酸丁二醇酯(Bio Polybutylene succinate, Bio PBS)、Ecovio ^®、纖維素纖維基材料、再生纖維素（玻璃紙）、或其組合的一或多者。可根據過濾需求、取決於所萃取之物質（R&G咖啡、茶…）來選擇材料。過濾器確保飲料成分的粒子在囊包飲料生產機器中的萃取期間最後不會在所製備之飲料中、或不堵塞囊包壁部分中所形成的穿孔。

三級層173之具體結構可據此選擇。其具有包含在包含非織物結構、壓光結構、及穿刺結構之群組內的結構。

如圖1及圖4所呈現，三級層173之尺寸可限於半殼的一部分，且如所提出可限於遞送部分130。所提出之尺寸限制對萃取不具有影響，因為囊包與飲料生產機器的相互作用具體地發生在遞送部分130之位置處。在所呈現之解決方案中，過濾器元件之尺寸可介於25 mm與40 mm之間，例如約32 mm。

具有類似過濾器元件的三級層173亦可包含注入部分120的半殼上提出，如可在圖1看見。

在圖1及圖4之實施例中，呈碟之形式的三級層173係定位於二級層172上。包含過濾器元件的三級層173可鬆動地定位在二級層上，且由於將定位在半殼內部的飲料成分而將維持定位。包含過濾器元件的三級層173亦可至少部分地連結至二級層172。可使用任何合適的手段。例如，三級層173可經密封、膠合、層壓壓紋、雷射連接等至二級層172。

如圖2所呈現，三級層173亦可在半囊包之整個表面上延伸，且係包含至少一級層171、二級層172、及三級層的層壓三層體之部分。層壓三層體接著形成圖2所提到之多層本體結構170。

如圖1所呈現，囊包100可進一步包含在半殼凸緣140之位置處施加於二級層172上的一密封層或密封漆174，以用於實現或改良兩個半殼密封在一起。

參照圖2，在使用層壓三層體形成多層本體結構170的案例中，且取決於針對三級層173所選擇之材料及材料結構，可能需要在半殼凸緣140之位置處施加額外密封層/漆。

下文將呈現一種用於製造所述之囊包100、200以用於在飲料生產機器中製備飲料的提出方法。

該方法包含提供兩個第一片材元件之步驟，該兩個第一片材元件包含所述多層本體結構170（包含三級層或不包含三級層）。

該兩個第一片材元件形成為半殼之形狀（諸如分別為前述之半殼101、102）。例如，第一片材元件或兩個多層本體結構170可藉由將各別多層本體結構170之至少部分拉入至一形成模具中而分別形成為半殼101、102之形狀。針對此步驟，較佳的是，機械沖壓器可用於深度拉伸各別多層本體結構170。然而，此僅係一實例，且可設想到其他程序。

若三級層173並非多層本體結構170的部分，則其可在用飲料成分物質填充半殼之一者之前施加。一旦半殼之一者經填充，兩個半殼連接且密封在一起以形成最終囊包。

例如以戳印資訊及/或編碼元素之形式提供的預切孔的圖案以及刻痕可在障壁層施加於一級紙層上之前、在半殼成形之前、或當囊包完成時施加。

接著，囊包已準備好被使用。

只要由隨附申請專利範圍所涵蓋，本發明不受限於如上文所述之實施例。上文所述之實施例的所有特徵可以任何可行方式組合，且可互換地提供。

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。

100:囊包 101:半殼 102:半殼 103:腔室 105:物質 106:預切孔 108:圖案 110:囊包本體 120:注入部分 130:遞送部分 140:凸緣；凸緣部分 170:多層本體結構；層狀本體結構 171:一級層 172:二級層 173:三級層 174:密封層或密封漆 200:囊包 CE:編碼元素 DS:雙層體結構 I:資訊

熟知此項技藝之人士且在結合隨附圖式來閱讀以下本發明實施例詳細說明時，本發明之進一步特點、優勢、及目的將為顯而易見的。在為了清晰起見而已從圖中省略數字的情況下，對應的特徵仍可存在於圖式中。 ［ 圖 1］顯示根據本發明之囊包之實施例的示意性截面圖。 ［ 圖 2］係根據本發明之囊包的進一步實施例的透視圖。 ［ 圖 3］顯示根據本發明之囊包的不同實施例之遞送部分側上且包含預切孔的囊包的俯視圖，各預切孔為遞送壁之一部分的放大截面圖。 ［ 圖 4］顯示根據本發明之替代囊包的遞送壁之一部分的放大截面圖。 ［ 圖 5a］ 至［ 圖 5d］顯示根據本發明之預切孔圖案的不同實施例。

100:囊包

101:半殼

102:半殼

103:腔室

105:物質

106:預切孔

110:囊包本體

120:注入部分

130:遞送部分

140:凸緣；凸緣部分

170:多層本體結構；層狀本體結構

171:一級層

172:二級層

173:三級層

174:密封層或密封漆

Claims (19)

1. 一種用於在飲料生產機器中製備飲料的囊包(100, 200)，其中該囊包(100, 200)係由生物可降解材料組成物、較佳地可堆肥材料組成物製成，且該囊包(100, 200)包含囊包本體(110)，該囊包本體(110)由兩個半殼(101, 102)組成，該兩個半殼(101, 102)沿著其等各別周向凸緣(140)彼此連接以定界用於含有用於製備該飲料之物質(105)的腔室(103)，其中至少一個半殼以分層方式包含： •      一級層(171)，其由紙基材料製成； •      二級層(172)，其具有至少一氧障壁功能及可選的水障壁功能；及 •      至少部分三級層(173)，其具有過濾器功能， 其中該至少一個半殼(101, 102)之該一級層包含至少一個不貫穿預切孔(106)及/或刻痕，其等在該半殼之至少一遞送部分(130)上形成預切孔的圖案(108)或刻痕的圖案(I, CE)，該至少一遞送部分(130)經調適以在該流體通過另一半殼(101, 102)上的注入部分(120)注入至該囊包(100, 200)中的上升壓力的影響下，與該飲料生產機器之外部開啟元件相互作用，以施配來自該囊包(100, 200)之經製備的該飲料。
2. 如請求項1之囊包(100,200)，其中該一級層(171)係由可拉伸及/或可成形的紙基材料製成，其具有至少6%的斷裂伸長率。
3. 如請求項1或2中任一項之囊包(100,200)，其中該一級層(171)係相對於該二級層(172)而與該腔室(103)對向配置。
4. 如請求項1至3中任一項之囊包(100,200)，其中該三級層(173)係相對該二級層(172)而面向該腔室(103)配置。
5. 如前述請求項中任一項之囊包(100,200)，其中該（等）預切孔(106)及/或該（等）刻痕係不貫穿，且延伸於該一級層厚度上，較佳地延伸超過50%之該一級層厚度而不延伸至該二級層(172)。
6. 如前述請求項中任一項之囊包(100, 200)，其中該一級層(171)係由生物可降解紙基材料，較佳地可堆肥紙基材料製成，其係選自包含紙、超級壓光紙(supercalendered paper)、濾紙、及其組合的群組，且具有包含在50 g/m ²與150 g/m ²之間的克數。
7. 如前述請求項中任一項之囊包(100, 200)，其中該一級層(171)包含介於1個與150個之間的孔(106)。
8. 如前述請求項中任一項之囊包(100, 200)，其中該一級層(171)及/或該刻痕圖案包含裝飾、標誌、資訊(I)、及/或編碼元素(CE)，其等在該遞送部分(130)之位置處及/或在該注入部分(120)之位置處戳印於該一級層之該外部表面上，從而提供該一級層(171)的局部弱化。
9. 如前述請求項中任一項之囊包(100, 200)，其中該二級層(172)係生物可降解，較佳地可堆肥的，且包含塗層或較佳多層可堆肥塑膠膜結構， 其中較佳地，該塗層或該較佳多層可堆肥塑膠膜結構包含以下之一或多者： -      聚乳酸(Polylactic acid, PLA)層、 -      聚丁二酸丁二醇酯(Polybutylene succinate, PBS)層、 -      聚己二酸對苯二甲酸丁二酯(Polybutylene adipate terephthalate, PBAT)層、 -      聚羥基烷酸酯(Polyhydroxy alkanoate, PHA)層、 -      聚己內酯(Polycaprolactone, PCL)、或 -      其任何組合。
10. 如前述請求項中任一項之囊包(100, 200)，其中至少一層，較佳地該較佳多層可堆肥塑膠膜結構之外層及/或內層富含1重量%與70重量%之間的範圍內的碳酸鈣(CaCO3)。
11. 如前述請求項中任一項之囊包(100, 200)，其中該二級層(172)包含至少一個層，該至少一個層具有氧障壁功能及/或水障壁功能，該層包含以下之一或多者： -      丁二醇-乙烯基-醇-共聚物(Butenediol-vinyl-alcohol-copolymer, BVOH)層、 -      聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol, PVOH)層、 -      PVOH共聚物層、 -      聚乙醇酸(Polyglycolic acid, PGA)層、 -      金屬化塗層、 -      SiOx基塗層、 -      AlOx基塗層、或 -      其組合。
12. 如前述請求項中任一項之囊包(100, 200)，其中較佳地在該至少一個不貫穿預切孔(106)及/或刻痕形成之後，較佳地藉由層壓，將形成該二級層(172)的該塗層或該較佳多層可堆肥塑膠膜施加至該一級層(171)上。
13. 如前述請求項中任一項之囊包(100, 200)，其中該三級層(173)係生物可降解，較佳地可堆肥的，且包含過濾器材料，該過濾器材料包含以下材料中之一或多者： -      聚乳酸(PLA)、 -      聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、 -      生物聚丁二酸丁二醇酯(Bio Polybutylene succinate, Bio PBS)、 -      Ecovio ^®、 -      纖維素纖維基材料、 -      再生纖維素（玻璃紙）、或 -      其組合。
14. 如前述請求項中任一項之囊包(100, 200)，其中該三級層(173)具有包含在包含非織物結構、壓光結構(calendared structure)、及穿刺結構之群組內的結構。
15. 如前述請求項中任一項之囊包(100, 200)，其中該三級層(173)至少在該半殼(101, 102)之該遞送部分(130)上延伸。
16. 如前述請求項中任一項之囊包(100, 200)，其中該至少部分三級層(173)鬆動地定位在該二級層(172)上，或至少部分地連結至該二級層(172)。
17. 如前述請求項中任一項之囊包(100, 200)，其中該三級層(173)係層壓三層體結構的部分，該層壓三層體結構至少包含該一級層(171)、該二級層(172)、及該至少部分三級層(173)。
18. 如前述請求項中任一項之囊包(100, 200)，其中該二級層(172)或該三級層(173)進一步包含密封層或密封漆(174)，其至少在該半殼的凸緣(140)之位置處，以用於允許該兩個半殼密封在一起。
19. 一種如前述請求項中任一項之囊包(100, 200)用於在飲料生產機器中製備飲料之用途，該飲料生產機器具有具開啟元件的囊包固持器。

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