TW202421039A - 用於遞送類濾泡咖啡萃取物之膠囊、系統、及方法 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種用於製備濾泡型咖啡萃取物之膠囊，其包含：一實質上剛性膠囊本體，其具有繞該膠囊之一內部空間延伸的一周向側壁；一基壁，其在該側壁之一第一端處覆蓋該內部空間；一凸緣，其周向地配置在該基座本體之該側壁的一第二端處；一蓋，其可移除地附接至該凸緣，且在該側壁之相對於該基壁的一第二端處覆蓋該內部空間，並緊密地封閉該膠囊；及一過濾元件，其經定位在該膠囊之該內部空間中在該飲料成分與該蓋之間；其中該膠囊之該內部空間至少部分地以研磨咖啡，較佳地烘焙及研磨咖啡填充，其具有500微米+/- 30微米之一粒徑分布D4,3以及介於該烘焙及研磨咖啡之2%與9%之間的一細微粒子分率。 本發明亦係關於一種包含該膠囊之系統、一種該膠囊或系統之用途、及一種遞送類濾泡咖啡萃取物之方法。

Description

用於遞送類濾泡咖啡萃取物之膠囊、系統、及方法

本發明係關於一種膠囊，該膠囊經設計以在飲料製備機器中萃取，且含有用於製備類濾泡咖啡飲料之物質。

本發明亦係關於一種整合該創新膠囊之相關系統、一種此膠囊及/或系統之用途、及一種使用該創新膠囊之方法。

杯裝咖啡可由濾泡咖啡機產生。然而，由於咖啡之「輕度(light)」萃取，所得之萃取物通常具有低咖啡固體濃度、低香氣特性、及在頂部上極少或無「咖啡脂(crema)」。

已開發出設計為在壓力下萃取且含有用於製備飲料之物質的膠囊，且現已廣泛使用。該等膠囊提供更佳的咖啡萃取，亦即，更高的「萃取產率(extraction yield)」、更多香氣且更多「咖啡脂」、更高的操作方便性，且其等確保其中所含之物質的新鮮度。因此，更好地確保了具有穩定品質之新鮮萃取飲料的遞送。

例如，在商標「Nespresso ^®」下的實際市售系統因生產良好品質的短杯咖啡及長杯咖啡而受到青睞。短杯咖啡係定義為杯中含有小於50克之咖啡液體萃取物，且更具體而言，濃縮咖啡(espresso)類型為約40 g，短萃咖啡(Ristretto)類型為約25 g。由於在膠囊中維持的高壓萃取條件（大約10巴至20巴），所遞送的液體萃取物可在咖啡產率、咖啡固體、及「咖啡脂」上獲得所欲的品質屬性，且係在使用者可接受的遞送流程時間內。

鑒於以此系統產生的優質咖啡，許多消費者本身已配備有Nespresso ^®機器。

然而，一些消費者偏好亦可以使用相同機器製備具有類濾泡咖啡之所有屬性的杯裝咖啡的選項。

因此，所欲的是提出具有經調適結構及可在習知Nespresso ^®中萃取之咖啡配方的膠囊，以在可接受的遞送時間內獲得具有消費者所需之所有屬性的類濾泡咖啡（例如，超過一分鐘的遞送時間以商業角度而言係無法接受的，且對於想連續製備數杯的消費者而言係不方便的）。

為此，本發明提出如請求項1之一種用於製備濾泡型咖啡萃取物之膠囊。

更詳細而言，所提出之膠囊包含：一實質上剛性膠囊本體，其具有繞該膠囊之一內部空間延伸的一周向側壁；一基壁，其在該側壁之一第一端處覆蓋該內部空間；一凸緣，其周向地配置在該基座本體之該側壁的一第二端處；一蓋，其可移除地附接至該凸緣，且在該側壁之相對於該基壁的一第二端處覆蓋該內部空間，並緊密地封閉該膠囊；及一過濾元件，其經定位在該膠囊之該內部空間中在該飲料成分與該蓋之間。具體而言，該膠囊之該內部空間至少部分地以研磨咖啡，較佳地烘焙及研磨咖啡填充，其具有500微米+/- 30微米之一粒徑分布D4,3以及介於該烘焙及研磨咖啡之2%與9%之間的一細微粒子分率(fraction)。

根據本發明之一個重要態樣，該膠囊以具有受控的粒徑及降低的細粉位準之烘焙及研磨咖啡填充。

所提出之咖啡的粒徑分布高於市面上咖啡膠囊中所通常使用者。研磨咖啡之經選擇粒度(granulometry)呈現大或粗粒子，且確保具有低咖啡粉餅阻力及膠囊中之壓力的滑順萃取。因此，萃取流體與咖啡粒子之間的接觸表面經最佳化，以用於產生具有輕盈水果香氣的濾泡型咖啡萃取物。

咖啡粉餅中之細粉百分比的控制在減少咖啡粉餅中之壓力損失上起關鍵作用，同時維持所欲咖啡萃取物位準。本發明亦係基於減少研磨咖啡中之細粉位準的原理；此一細粉位準提供較快的流動，而不會顯著地影響所得之咖啡萃取物的萃取產率。

更具體而言，該等細微粒子具有小於50微米之一平均直徑。

在所提出之膠囊中，考慮其具體構造，該膠囊內之該烘焙及研磨咖啡係介於4克與5.5克之間的一量。該咖啡量係選擇以允許咖啡在膠囊中 維持鬆散，而不對過濾器及承載盤施予任何壓力。

此外，該膠囊中之該烘焙及研磨咖啡具有介於380 g/l與450 g/l之間的一密度，以確保存在足夠的香氣濃度，且允許所得之咖啡萃取物含有濾泡型咖啡萃取物所需的感官特性。

根據本發明，該咖啡萃取物係以小於40 s之一流動時間遞送150 ml之一咖啡萃取物體積。

具有降低的細粉位準的所提出之研磨物實現控制類濾泡咖啡萃取物之流動時間。具體而言，可成功獲得30秒與40秒之間的流動時間，這對消費者而言係可接受的流程時間。流動時間係意欲為不花費潛在所需的隨後萃取之間的任何重新啟動時間的萃取時間。

根據一進一步特徵，該膠囊內之該烘培及研磨咖啡係在介於2巴與6巴之間的一壓力下萃取。

因為在飲料製備裝置中使用之前會將蓋5移除而導致膠囊未封閉，因此在膠囊內堆積的萃取壓力受到限制。該受控萃取壓力使得在萃取期間形成的泡沫及咖啡脂有限，此即類濾泡咖啡的屬性之一。

根據一進一步特徵，該膠囊在使用之前具有介於5毫巴與100毫巴之間的一內部壓力。

在所提出之創新中，該膠囊包含一承載盤，該承載盤包含多個預成形出口開口。該承載盤係提供於該蓋與該過濾器之間，且確保過濾器保留於膠囊中。該承載盤亦允許產生具有極少或無咖啡脂的咖啡萃取物。

在一具體實施例中，該承載盤包含介於50個與150個之間的出口開口以及高於4%的該承載盤之一開放表面比，以允許膠囊中有足夠壓力可供咖啡萃取，以及實現咖啡萃取物在膠囊外的充分流動。

在所提出之實施例中，該過濾元件係非織物，具有根據ISO 9237之介於600 l/m2/s與2500 l/m2/s之間的一孔隙度。該過濾器經調適以將細粉保留於膠囊內，且減少咖啡脂層的形成。

作為額外優勢，在將該咖啡供應至一容器之前，該過濾元件保留來自該咖啡的脂質部分，較佳地油脂。

由於所提出之膠囊設計及咖啡特性，所得之咖啡萃取物中之總固體(TC)低於1.5%，且較佳地係包含在0.3%與0.9%之間。

所得的濾泡型咖啡萃取物之萃取產率（大約5克至5.3克之咖啡為大約150 ml）係包含在15%與30%之間、更佳地在17%與28%之間、最佳地在18%與22%之間，其在考慮膠囊內之咖啡量及低萃取壓力的情況下特別令人滿意。

杯中之總固體的量必須足以為飲料賦予足夠的醇度(body)及質地，但亦應符合對於類濾泡咖啡之預期，以利消費者接受。因此，雖然亦可能與偏好有關，但以所提出之膠囊中的萃取而言，類濾泡咖啡之總固體的最佳濃度已判定為低於1.5。適當萃取產率及總固體可使用含有約4g及5.5g之膠囊獲得。

本發明係關於一種使用膠囊及其等附加益處之系統，以提供濾泡型咖啡飲料。本發明之系統旨在製備濾泡型咖啡飲料。其包含根據本發明之一可換式膠囊以及一飲料製備機器，該飲料製備裝置具有一流體施配裝置並具有一沖煮室，該流體施配裝置能夠以介於0.1巴與20巴之間的一壓力饋送一量之一流體（諸如水）至該膠囊，其中藉由使用相同的該膠囊之一雙重萃取來獲得150 ml之一濾泡型咖啡萃取物體積。該雙重萃取可包含首先萃取一長萃咖啡(lungo)的咖啡萃取物並其次萃取一濃縮咖啡(espresso)的咖啡萃取物，或者可包含首先萃取一濃縮咖啡的咖啡萃取物並其次萃取一長萃咖啡的咖啡萃取物。在任何情況下，該濾泡型咖啡萃取物係以小於40 s之流動時間遞送。小於40 s之流動時間係意欲不花費兩次萃取之間的重新啟動時間。

當飲料製備機器允許時，亦可使用150 ml之單次萃取來獲得該萃取。

由於所提出之系統，可行的是使用習知Nespresso ^®機器在有限時間內製備濾泡型咖啡萃取物。

本發明進一步係關於單獨呈現上述特徵之一或多者的膠囊之用途、或在一系統中呈現上述特徵之一或多者之用途。

此外，本發明提供一種用於從呈現如所主張之適用於製備飲料之上述特徵之一或多者的一膠囊遞送類濾泡咖啡萃取物之方法。

在該遞送方法中，該膠囊具有一周向側壁、及界定一內部空間的一基壁、及在其開口側處封閉該膠囊的一可移除蓋，使用一飲料製備機器藉由在該膠囊內之壓力下注入水，其中該膠囊之該內部空間以一飲料成分（諸如研磨咖啡）填充，且該膠囊之該內部空間納含以下兩者：一過濾元件，其經定位在該膠囊之該內部空間中在該飲料成分與該蓋之間；及一承載盤，其包含多個預成形出口開口，該承載盤係提供於該蓋與該過濾器之間。在該遞送方法中，該膠囊在移除該蓋之後係插入至該飲料製備機器中，且由該飲料製備機器萃取；相較於包含一非移除蓋的膠囊，該咖啡萃取物係以與該飲料製備機器之接合構件減少的接合而通過該過濾元件及該承載盤釋出；且該咖啡萃取物係在介於2巴與6巴之間的壓力下萃取。

具體而言，在萃取期間該咖啡粉餅中的壓力損失係藉由在該膠囊中提供具有500微米+/- 30微米之一粒徑分布D4,3以及介於烘焙及研磨咖啡之2%與9%之間的一細微粒子分率的該烘焙及研磨咖啡而減少。 本發明之具體實施例係描述於下列的實施方式中。藉由本發明，亦即，一種膠囊、一種系統、用途、及一種用於遞送類濾泡咖啡萃取物之方法，來達成目標。

在下文中將本申請案所使用之用語先行給出其定義。

「萃取產率(extraction yield)」係定義為液體萃取物中之總固體的重量除以膠囊中之起始咖啡成分（例如烘焙及研磨咖啡）的總重量。此值通常係以百分比表示。萃取產率代表咖啡萃取物的濃度(strength)，且取決於咖啡量及經萃取咖啡的總體積。

「總固體(total solids, Tc)」係定義為萃取物中所含之經萃取固體的重量除以萃取物的總重量。此值通常係以百分比表示。

「注入壓力(injection pressure)」係定義為以巴表示、且在萃取期間於膠囊中的（多個）注入點處所測量到的最大壓力。

「流動時間(flow time)」係定義為從流體滴入咖啡杯中的第一刻至具有所欲重量、濃度(strength)、及香氣的萃取物已遞送至杯中之時刻的時間。

「濃縮咖啡的咖啡萃取物(Espresso coffee extract)」（亦可拼為Expresso coffee extract）係定義為重量為約40 g (+/-10 g)之從膠囊中獲得的液體萃取物。

「長萃咖啡萃取物(Long coffee extract)」係定義為重量為約110 g (+/-10 g)之從膠囊中獲得的液體萃取物。

「濾泡咖啡萃取物(filter coffee extract)」或「類濾泡咖啡萃取物(filter-like coffee extract)」係定義為重量為約150 g (+/- 10g)之從膠囊中獲得的液體萃取物。

「濾泡型咖啡(filter-type coffee)」係根據其感官特性定義為滑順且容易飲用的咖啡，其特徵為極少咖啡脂，該咖啡脂（在小於1或2分鐘內）迅速消失，或甚至不存在咖啡脂，且不存在苦澀味。

此新鮮沖煮的咖啡具有類濾泡咖啡的主要特性，其具有極少咖啡脂，該咖啡脂（在小於1或2分鐘內）迅速消失，僅在杯子的四周留下一圈咖啡脂。杯中結果係具有低醇度、酸度極低、微苦而不澀，同時芳香、柔和、滑順、且甘甜的咖啡。

平均粒徑「D4,3」表示使用Malvern ^®光學儀器藉由雷射繞射方法所獲得的咖啡研磨物之平均體積直徑，該光學儀器使用Aero S自動化乾粉分散系統以在一廣泛大小範圍內達成粉末樣本的可重現分散。

「細粉(fine)」係視為當例如使用Malvern ^®或Camsizer雷射繞射方法測量時具有小於90微米之直徑的咖啡粒子。

研磨器中之研磨咖啡的「段數(stage)」表示一對輥。

「遞送膜片(delivery membrane)」意指咖啡自其遞送的膠囊壁，其包含藉由任何合適方法（包括切割、刺穿、及/或撕裂）打開之後所提供的至少一個飲料出口，或一最終預成形飲料出口。

烘焙及研磨咖啡之「粒度(granulometry)」係定義為如實例中解釋地在研磨之後所得的咖啡粒子直徑。

「咖啡脂(crema)」係定義為在咖啡萃取物上產生之表層泡沫(head of foam)，其具有實質上為小泡泡的質地。咖啡脂屬性可藉由經驗糖測試來測量，該糖測試由以下組成：將輪廓分明的晶糖層（亦即，平均粒徑D4,3為660微米的糖）配置在一杯新鮮製備的咖啡之頂部上；及測量開始覆蓋與糖之主要部分下沉之間所經過的時間。因此，「糖測試值(sugar test value)」為數秒。

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1A顯示用在飲料製備裝置中之前（經定義為儲存狀態）的一膠囊1。使用圖2參照，圖1A的膠囊1包含一剛性膠囊本體2。本體2包含一截頭錐形側壁2a，其繞本體之內部空間周向地延伸。該膠囊進一步包含一剛性基壁3，其與膠囊本體2成一整體，在膠囊本體2之側壁的一第一端處關閉內部空間。一凸緣4從膠囊本體之側壁2a的一第二端徑向向外地延伸。在側壁的第二端處，膠囊本體2具有一開放式填充側。

通常，膠囊本體2係經處理為食品級，且包含施加在膠囊本體內側上之一漆層或聚合物膜層（未呈現）。

膠囊本體2可係基於鋁（鋁、鋁合金）（例如由回收鋁製成），或者膠囊本體2亦可由生物可降解及/或可堆肥材料製成（例如其可由生物可降解聚合物（如PLA、PHA…）製成），或者其可由纖維素基材料（如紙或木漿）製成。

該膠囊進一步包括一蓋5，其經附接至膠囊本體的凸緣4，從而氣密地封閉膠囊。可藉由拉動一自由拉片6手動地從膠囊移除蓋5。在本情況下，拉片6與蓋5成一整體且從該蓋突出，但可採用替代的解決方案。

蓋5係由鋁或任何其他合適材料製成的可撓性片狀箔，例如包含障壁層的可堆肥層壓體。蓋5包含在密封側上的熱封漆層或聚合物層，以供其在膠囊之凸緣4上進行密封。

在蓋5於其密封側上包含漆層的情況下，漆層的厚度可從0.003 mm至0.03 mm。在蓋5於密封側上包含聚合物層的情況下，聚合物層的厚度可從0.01 mm至0.05 mm。

意欲使用拉片移除的蓋5係使用一黏著劑層附接至凸緣4。黏著劑材料係以黏著劑材料層之形式施加，並可係例如熱封漆層或聚合物膜層。

作為一實例，形成黏著劑材料的密封層可係介於0.003 mm與0.03 mm之間的一層。

黏著劑材料層允許移除蓋5至膠囊的凸緣4而不對膠囊1造成任何損壞。

在封閉膠囊之前，膠囊之內部空間以飲料成分填充。在本情況下，先以烘焙及研磨咖啡的咖啡粉餅填充膠囊之後，使用蓋5緊密封閉膠囊以維持烘焙及研磨咖啡的新鮮度。咖啡的重量係在4 g至5.5 g的範圍內，以用於具有習知Nespresso ^®膠囊大小的膠囊。可取決於膠囊大小而增加咖啡的重量。然而，亦可設想茶、牛乳、或巧克力成分。

圖 1B的膠囊顯示圖1A的膠囊，其中蓋5係藉由撕扯拉片6而部分地移除，且在 圖 1C中係相同膠囊，但蓋5經完全移除。如可見者，膠囊的第二端（填充側）係不再封閉，且在膠囊內側上顯現一膜片，該膜片經定義為一承載盤7。承載盤7包含多個預成形出口開口（或孔）8，其用於飲料製備裝置中所製備的飲料（此指咖啡）。膠囊亦包含機械變形11a、11b、11c…，其等係在側壁2a與凸緣4之間的接面處預成形且將承載盤7保留在膠囊之內部空間內。圖1B中可見四個機械變形11。此等機械變形11a、11b、11c…亦可見於圖1C之膠囊上，實際上可觀察到八個機械變形。此等局部變形係使用壓接(crimping)程序製成。其等功能及其等之完成方式將結合圖2A及下文一起解釋。

承載盤7的預成形出口開口8係由膠囊之蓋5覆蓋，從而封閉膠囊以保持膠囊內部空間的氣密密封，以用於確保膠囊內的飲料成分在儲存期間的新鮮度。

如將見於本發明的膠囊之各種實施例的截面圖中者（參見例如圖2A），膠囊在其內部空間進一步包含一過濾元件9，其經定位在咖啡粉餅與承載盤7之間。過濾元件9防止飲料成分的固體粒子（例如，咖啡粒子或茶葉）在萃取期間流出膠囊進入末端消費者的杯內。

膠囊本體2及蓋5可各自主要以鋁製成。然而，如所提及，可設想其他材料用於膠囊本體及蓋。

例如，膠囊本體及蓋可由塑膠聚合材料製成，或者膠囊本體及蓋可由纖維素基材料（包括紙）製成。

如所理解者，膠囊使用與習知的Nespresso ^®咖啡膠囊相容之習知的高壓飲料製備裝置來萃取。該飲料製備裝置包含一流體施配裝置及一沖煮室，該流體施配裝置能夠以介於0.1巴與20巴之間的壓力將一量之流體（諸如水）饋送至膠囊，該沖煮室包含用於固持膠囊的一第一部件及用於封閉沖煮室的一第二部件，沖煮室的第二部件包含一萃取板，該萃取板呈現一撕裂表面以用於在相對其基壁的其第二端處與膠囊接合。

概述在該飲料製備裝置中之一封閉膠囊的一習知萃取程序：將該膠囊插入於該飲料製備裝置之該沖煮室中。流體施配裝置將一量之流體（諸如水）通過膠囊內的基壁3饋送至膠囊以使咖啡浸透並接著進行萃取。隨著膠囊內的壓力增加，膠囊的蓋變為與萃取板的撕裂表面接觸，且蓋藉由該撕裂表面而改變，從而導致形成允許咖啡流出膠囊的開口。

藉由膠囊蓋與撕裂表面的交互作用引起在蓋表面處形成用於使咖啡流出的出口開口，有助於製備程序中之泡沫及乳脂的形成。

以上述程序使用習知膠囊（經封閉膠囊）導致在8巴與20巴之間的壓力下之咖啡萃取。

在膠囊的萃取程序中，在將膠囊插入飲料製備裝置之沖煮室內之前移除膠囊的蓋。流體施配裝置將一量之流體（諸如水）通過膠囊內的基壁3饋送至膠囊以使咖啡浸透並接著進行萃取。所萃取的咖啡穿過過濾元件9，並接著通過承載盤7的出口開口流出。在萃取期間，承載盤7（其處於離膠囊凸緣一距離處）已變為與飲料製備裝置的萃取板之撕裂表面接觸（當相較於習知封閉膠囊之蓋與撕裂表面之間的接觸時）。因此承載盤7在膠囊的萃取期間較不會藉由撕裂而改變（而封閉膠囊之習知萃取的情況則係如此，其中膠囊膜片在萃取板之撕裂表面上完全撕裂，如先前段落所解釋）。

取決於膠囊內的咖啡量及過濾元件的結構，在習知的飲料製備裝置（如Nespresso ^®機器）中使用本發明的膠囊導致在介於1巴與6巴之間的壓力下之咖啡萃取。

由於蓋係在膠囊用在飲料製備裝置中之前及當承載盤位於膠囊內時從膠囊移除（例如，請參見圖2A），承載盤並未意欲變為與萃取板的撕裂表面接觸，但在萬一接觸的情況下，其藉由該撕裂表面之變形係受限的。

更詳細地，當在飲料製備裝置中使用膠囊1製備咖啡時，使用者藉由在將膠囊插入飲料製備機中之前撕扯拉片6來移除蓋5。膠囊本體2的基壁3係藉由飲料製備裝置的穿刺構件來進一步地穿刺及開啟，以用於在壓力下供應水至膠囊中以用於製備咖啡飲料。

由於在飲料製備裝置中使用時膠囊並未封閉（蓋5經移除且出口開口可用），膠囊內積聚的萃取壓力係受限的（1至6巴），且在萃取期間形成的泡沫及乳脂有限。

因此，由於壓力積聚且突然的壓力驟降並未發生（如使用習知膠囊的情況），因此在蓋與飲料製備裝置之萃取板的撕裂表面之交互作用減少，杯中所得的咖啡僅包含極少或無咖啡脂。

膠囊允許製備無咖啡脂的咖啡、茶、牛乳、或巧克力，取決於膠囊內的飲料成分。

圖 2A顯示膠囊之一第一實施例。如所揭示，該膠囊在內部空間內包含承載盤7，該承載盤包含多個預成形出口開口8（亦即，穿孔承載盤）。

如 圖 2B所呈現之圖2A的經指出之底部部件部分的放大截面圖，承載盤7係經定位在膠囊內離蓋5介於0.1 mm至2 mm之間所包含的距離處，蓋5經密封在凸緣4上。

膠囊蓋5（且當蓋經移除以用於萃取時，則加上凸緣4）與承載盤7之間的此間隙提供一凹部，使得若承載盤7在萃取程序期間彎曲，則與飲料製備裝置之萃取板的撕裂表面的交互作用減少（當相較於習知膠囊時）。

承載盤7可係如圖2C所示之實質上圓形材料片，且其直徑係大約為膠囊在定位/插入/維持（取決於裝配程序）承載盤7的位置處之內徑。

因此，在所提出的實施例中，承載盤7的直徑可係約29.5與30.5 mm。

在所提出的實施例中，承載盤可由鋁製成。其厚度可係約0.3 mm，但可在0.1 mm與1 mm之間變化。

承載盤可由鋁製成，且在較佳解決方案中，如圖式中所呈現者，膠囊本體、蓋、及承載盤各自主要以鋁製成。然而，可設想其他材料。

在所呈現之解決方案中，由於在膠囊1之側壁2a與凸緣4之間的接面處產生於膠囊上的局部機械變形11，承載盤7維持於膠囊內。在圖2B之詳細截面中，一個機械變形11係可見的。機械變形係呈壓接點11之形式，且位於膠囊之開口側相對於基壁3的側上。

由於膠囊係由延性材料（較佳地係鋁）製成，由壓接導致之機械變形允許將直徑局部地減小，且藉此將承載盤7（及過濾器）固持於膠囊內。因此，承載盤保留於膠囊1內。

此處，在製造程序期間，在凸緣4與側壁2a之接面處使膠囊機械地變形而導致壓接點11的步驟係在以蓋5封閉膠囊之前於膠囊上進行。

壓接點11（亦可見於圖1C上）（其等係介於2個與10個壓接點之間）係在膠囊之凸緣與側壁之接面處分布於膠囊之開口側的周緣上。

鑒於用以產生壓接點的工具，壓接點11將較佳地均等分布於膠囊之開口側的周緣上。

此外，根據所使用之壓接工具，壓接點11可具有圓化壓接印記。

在一替代方式中，承載盤7可由塑膠或由層壓膜片製成，包含例如聚烯烴（諸如，聚丙烯、聚乙烯、或任何其他半結晶聚合物）。較佳地，承載盤7係生物可降解的及/或可堆肥的。因此，承載盤7可由基於紙的材料製成（如塗佈紙、層壓紙、或模製紙）。

如可見於 圖 2C，預成形出口開口8可係均勻分布在承載盤表面上的圓形開口。出口開口之均勻分布將確保流出膠囊1的咖啡之均勻通量。此亦幫助避免膠囊內的飲料（咖啡粉餅）產生通道。

開口可具有設定在約0.75 mm至1 mm之直徑，但直徑可在0.4 mm與3 mm之間變化，最佳地在0.5 mm與1.3 mm之間變化。

預成形出口開口的數量可依據膠囊大小（且依據承載盤大小）及所希望的咖啡遞送速度而變化。在所揭示的實施例中，承載盤7包含介於50個與150個之間的開口，較佳地約90個，且在所呈現的實施例中係約100個出口開口。

在一替代實施例中，預成形出口開口可具有長橢圓形的形狀。

如所呈現，膠囊可進一步包含一過濾元件9，其在可能的裝配程序期間於膠囊填充之後經定位在成分粉餅（例如咖啡粉餅）上，且承載盤7係經定位在過濾元件與蓋5之間。在替代裝配程序中，過濾器係裝配至承載盤上，且兩個元件係插入至膠囊中於成分粉餅上方。

當將膠囊倒放時，且如圖2B之放大圖所呈現，過濾元件9位於承載盤7上。之後，過濾元件係由膠囊內的承載盤7支撐。過濾器在膠囊內係維持平坦，且在萃取期間並未由飲料製備裝置之萃取板的撕裂表面接觸。

使用兩件式設計可使得能夠使用非可密封過濾材料，針對永續性可係一優點。

如本實施例所提出，過濾元件9係圓形且直徑係小於承載盤7的直徑（亦即，介於28 mm與30.5 mm之間），且通常比承載盤小0.1 mm。

然而，在一替代實施例中，過濾元件9的直徑可類似於承載盤7的直徑。

過濾元件9可由非織物材料製成，該非織物材料經調適以在飲料之萃取期間防止/避免流出的咖啡穿過的速度太慢或太快，其目的在於避免產生咖啡脂層，且其目的在於避免流出的咖啡直接穿過承載盤進入杯中。

所提出實施例之過濾元件9可包含介於20至300微米之間的厚度、根據ISO 9237之在100至5000 l/m2/s的範圍內之透氣性、及在5至600 g/m2的範圍內之重量。其可係例如基於紙的過濾元件。

過濾元件可包含非織物材料層，其藉由任何已知手段連接至另一過濾層。

在圖2A至圖2C所提出的實施例中，過濾元件9及承載盤7係經定位在彼此之上的獨立元件。然而，其等可例如藉由膠接或任何其他手段來裝配在一起。此則將改變膠囊中的裝配程序，因為插入過濾器及承載盤將在一個步驟中完成。過濾元件9及承載盤7可一起形成一個部件。

所提出的圓形承載盤7在其周緣上可具有漸縮形狀，以便配合（壓入配合）入具有截頭錐形狀的膠囊。然而，可設想膠囊內之承載盤的其他替代形狀及配置。

較佳的是，當移除蓋5且在飲料製備機中萃取膠囊1時，承載盤7及過濾元件9在膠囊內維持在適當位置。可考慮若干裝配程序，且該等裝配程序稍後將與膠囊之所提出的實施例共同揭示。

在未呈現之變化實施例中，承載盤可由塑膠或一層壓塑膠元件製成。在此組態中，承載盤較佳地係生物可降解的及/或可堆肥的。在此情況下，膠囊中之承載盤的裝配程序維持類似。

膠囊本體2之內部空間至少部分地以研磨咖啡，較佳地烘焙及研磨咖啡填充。

填充於膠囊中之研磨咖啡的粒度具有具體特性，其中有粒徑分布及具體細粉位準。研磨咖啡之粒度顯示500微米+/- 30微米之粒徑分布D4,3以及包含在介於烘焙及研磨咖啡之2%與9%之間的減少的細微粒子分率F。當涉及到習知咖啡膠囊中的咖啡特性時，此等值相當不尋常。

如已知，細粉百分比F與所測量之粒徑D4,3的範圍相關。當粒徑增加時，細粉的量通常會反向地減少。咖啡研磨得越細，產生的細粉越多。

圖 3顯示所提出之咖啡膠囊與兩種市售長杯咖啡（以封閉膠囊提出）之間的烘焙及研磨咖啡粒徑分布的比較；將上海(Shanghai)及莉梵朵(Livanto)分別標記為圖3中之產品1及產品2。

粒徑分布D4,3及細粉位準F係使用來自Malvern ^®的「Mastersizer v3.40」儀器藉由雷射繞射來判定，該儀器配備Aero S自動化乾粉分散系統以在一廣泛大小範圍內達成粉末樣本（1g至2g）的可重現分散。整個實驗重複3次（或直到StDev ＜ 5%為止），並將結果取平均。

在所提出之膠囊中，細粉百分比F在D4,3經測量為470微米至530微米(µm)時係包含在介於2%與9%之間，較佳地介於5%與8%之間的之間。

當在圖3上測量時，D4,3以及細粉百分比值係呈現於下表中。

產品	上海 （產品1）	莉梵朵 （產品2）	所提出之咖啡產品
D4,3 (µm)	306	279	506
細粉% (F)	12.0	14.7	7.2

如可見於上表，所提出之膠囊的咖啡粒徑分布與市售長杯膠囊者相當不同，其中至少200 µm之差值指示所提出之咖啡的咖啡粒子經研磨為粗粒子，從而最佳化水通過膠囊的水流速並降低萃取壓力，最後促成類濾泡咖啡飲料之特性。

接著看細微粒子之百分比，在所提出之咖啡與市售長杯膠囊之咖啡之間的差值亦係重大的。該差值係至少4.8%，其指示所提出之咖啡中的細粉百分比大幅地降低，從而導致降低的萃取壓力以及通過咖啡粉餅的熱水之最佳流速。

所提出之咖啡的粗粒子大小假定萃取流體與咖啡粒子之間的接觸表面減少，因此允許遞送類濾泡咖啡萃取物之清爽且滑順的咖啡萃取物特性。

作為所提出之咖啡產品的額外參數，細微粒子具有小於50微米之平均直徑。

填充於膠囊內的烘焙及研磨咖啡的量係介於4克與5.5克之間，較佳地介於4.8克與5.3克之間。此咖啡量略低於習知Nespresso ^®膠囊內所填充的咖啡量（介於5克與7克之間）。介於4克與5.5克之間的此咖啡量與膠囊之技術特性相容，且與預期的濾泡型咖啡萃取物屬性相容。

研磨咖啡係鬆散地填充於膠囊中，且具有介於380 g/l與450 g/l之間的密度，亦即，在將其填充於膠囊中之前或之後，不執行壓實步驟，且確保將一定的咖啡量填充於膠囊中。替代地，在填充步驟之前可使用緻密化裝置將咖啡緻密化。然而，咖啡在膠囊中並非壓實成固體塊，而是在膠囊中維持流動狀態。

膠囊較佳地以經選擇之單一種研磨粉填充，其具有一經選擇粒徑D4,3。換言之，不混合具有不同粒徑(D4,3)的二或更多種研磨粉以用於填充膠囊。

由於其構造及填充於膠囊內的咖啡類型，膠囊在打開及使用之前具有介於5毫巴與100毫巴之間的內部壓力（穩定壓力）。在所提出之膠囊中適用的內部壓力遠低於在習知Nespresso ^®膠囊中的內部壓力（約330毫巴）。事實上，內部壓力經限制以確保有效密封（以持續保護咖啡免於濕氣及氧化的影響），同時仍允許藉由剝離來輕易地移除蓋。因此，避免蓋在儲存及/或運輸期間的脫層。

雖然大致上已知濃縮咖啡類型之咖啡的關鍵品質屬性，但鮮少有研究能夠精確地判定類濾泡杯裝咖啡之定義以及對應的消費者偏好。對於類濾泡咖啡，關鍵品質屬性可藉由不同手段（諸如藉由消費者測試及焦點團體）來判定。

關鍵品質屬性基本上涵蓋萃取產率、總固體、及咖啡脂的存在及位準。在開發所提出之膠囊及欲填充之研磨咖啡的過程中，已發現萃取產率必須較佳地維持在某一範圍內。若萃取產率過高，則咖啡通常會被視為苦澀的，因為在過長的萃取時間中可能萃取出非所欲的化合物。因此，重要的不僅是縮短濾泡型咖啡萃取物的遞送（因為顯然可以減少等待時間），較短的遞送時間通常還可以避免與咖啡過度萃取相關的問題。相反地，若萃取產率過低，則咖啡嘗起來會太稀，且亦無法被一般消費者接受。

已判定適當的萃取產率範圍通常為15%至30%、更佳地17%至28%、最佳地18%至22%。

類似地，杯中之總固體TC的量必須足以為飲料賦予足夠的醇度及質地，否則咖啡嘗起來會太稀，無法被消費者接受。因此，雖然亦可能與偏好有關，但濾泡型咖啡萃取物之總固體TC的最佳濃度已判定為在0.3% wt至1.5% wt，較佳地介於0.35% wt與0.9% wt之間的範圍內。合適的萃取產率及總固體可使用含有約4克至5.5克之咖啡的膠囊獲得。

圖 4顯示比較所提出之濾泡型咖啡（約150 ml）與兩種長杯（110 ml）市售Nespresso ^®咖啡（上海及東京(Tokyo)）的TC及萃取產率的表。

咖啡類型	上海	東京	所提出之咖啡
體積(ml)	110	110	145.9
咖啡量(g)	5.7	5.8	5.1
TC （總固體）	1.34	1.40	0.71
產率(%)	25.95	26.50	20.42

此等值之比較顯示所提出之咖啡比兩種市售參考物具有更低的TC。對於預期是清爽且滑順的濾泡型咖啡萃取物而言，此完全符合預期結果。

因此，儘管具有減少的膠囊內之咖啡量（約5克至5.2克）以及低萃取壓力（約2巴至6巴），所提出之咖啡允許獲得具有良好萃取產率的咖啡萃取物（與使用封閉膠囊獲得者相差不遠）以及與濾泡型咖啡萃取物完全相容的杯中之總固體TC之濃度。

如先前所描述，相較於現有系統之（封閉）膠囊中的咖啡粉餅之壓力損失，在所提出之咖啡膠囊內的咖啡粉餅中之壓力損失已顯著地降低，同時提供具有所欲咖啡特性的類濾泡咖啡萃取物。

過濾元件9及承載盤7的存在額外地促使咖啡粉餅中之壓力在萃取期間緩慢釋放，且允許限制咖啡脂之形成，而減少的咖啡脂正是類濾泡咖啡萃取物之一重要屬性。

另外，在將咖啡萃取物供應至容器之前，過濾元件允許保留來自咖啡的脂質部分，較佳地油脂。

此外，由於所提出之膠囊及萃取系統，濾泡型咖啡萃取物係以小於40 s之流動時間遞送大約150 ml之咖啡萃取物體積（不花費在選定萃取序列之間所需的重新啟動時間，便能獲得150 ml）。

減少的流動時間係由於在所提出之咖啡的烘焙及研磨咖啡中之降低的細粉位準而獲得，亦有助於萃取大約150 ml之體積所獲得的減少的流動時間。

當機器允許150 ml的萃取時，咖啡萃取物可在一次萃取中獲得。

替代地，可藉由使用相同的膠囊之一雙重萃取來獲得150 ml之咖啡萃取物體積。雙重萃取包括首先萃取長萃咖啡(lungo)的咖啡萃取物以得到約110 ml之咖啡萃取物，並接著萃取濃縮咖啡的咖啡萃取物以得到約40 ml之額外體積。

在第二替代方案中，可行的是處理第一濃縮咖啡萃取，並藉由萃取長萃咖啡的咖啡萃取物來處理第二萃取。

在任何情況下，不論所選擇之萃取序列為何，150 ml之濾泡型咖啡萃取物係以小於40 s之流動時間遞送，而不花費兩次萃取之間的重新啟動時間。

圖 5A及 圖 5B中顯示根據上文提出之雙重萃取程序的所提出之膠囊的咖啡萃取壓力的演變。

在圖5A中，所提出之膠囊已在Nespresso ^®機器上萃取，其首先使用濃縮咖啡萃取並接著使用長萃咖啡萃取。如可見，最大萃取壓力維持低於3.5巴，且總流動時間係約35 s。在流動時間軸上可見在約15 s處的壓降係由於在長萃咖啡萃取步驟開始之前的濃縮咖啡萃取步驟結束。

在圖5B中，所提出之膠囊已在Nespresso ^®機器上萃取，其首先使用長萃咖啡萃取並接著使用濃縮咖啡萃取。如可見，最大萃取壓力維持低於4巴，且總流動時間係約35 s。在流動時間軸上可見在約20 s與25 s之間的壓降係由於在濃縮咖啡萃取步驟開始之前的長萃咖啡萃取步驟結束。

相比之下， 圖 5C顯示Nespresso ^®羅馬(Roma)市售膠囊在Inissia ^®機器上隨時間變化的萃取壓力。如可見，萃取壓力係包含在8巴與14巴之間，且咖啡萃取物之流動時間係約25 s至30 s。

由於所提出之膠囊，可行的是使用習知的Nespresso ^®機器在小於45秒內製備具有濾泡咖啡之所有屬性的類濾泡咖啡萃取物。

一或多個實現方案之前述描述提供說明及描述，但不意欲為窮盡性的或限制本發明之範圍至所揭示之精確形式。

因此，雖然本發明已由實例描述，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鑒於上述教示而作出變化及修改，或可自本揭露之各種實施方案的實行而獲得變化及修改。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:膠囊 2:膠囊本體；本體 2a:截頭錐形側壁；側壁 3:基壁 4:凸緣 5:蓋；膠囊蓋 6:自由拉片；拉片 7:承載盤 8:預成形出口開口（或孔） 9:過濾元件 11:機械變形；壓接點 11a:機械變形 11b:機械變形 11c:機械變形

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］係根據本發明之用在飲料製備裝置中之前的緊密封閉之膠囊的透視側視圖； ［圖1B］係根據本發明之膠囊的透視側視圖，其中蓋經部分地移除； ［圖1C］係根據本發明之膠囊的透視側視圖，其中蓋已經移除並準備好用在飲料製備裝置中； ［圖2A］係根據本發明之一第一實施例之膠囊的示意截面圖； ［圖2B］係圖2A之膠囊之經識別底部部分的放大圖； ［圖2C］係在裝配於膠囊之前的圖2A之膠囊之承載盤的視圖； ［圖3］係顯示本發明之膠囊之咖啡的粒徑分布相較於習知Nespresso ^®膠囊中所提出之兩種市售咖啡的粒徑分布的圖； ［圖4］係顯示本發明之膠囊之類濾泡咖啡萃取物相較於兩種市售Nespresso ^®咖啡膠囊之長杯咖啡萃取物所獲得的總固體(TC)及萃取產率值的表； ［圖5A］至［圖5C］係顯示本發明之兩種膠囊與習知Nespresso ^®膠囊之萃取壓力(pressure)的平均演變的圖。

1:膠囊

2:膠囊本體；本體

3:基壁

4:凸緣

5:蓋；膠囊蓋

6:自由拉片；拉片

7:承載盤

8:預成形出口開口(或孔)

11:機械變形；壓接點

11a:機械變形

11b:機械變形

11c:機械變形

Claims (16)

1. 一種用於製備濾泡型咖啡萃取物之膠囊，其包含 -       一實質上剛性膠囊本體，其具有繞該膠囊之一內部空間延伸的一周向側壁； -      一基壁，其在該側壁之一第一端處覆蓋該內部空間； -      一凸緣，其周向地配置在該膠囊本體之該側壁的一第二端處； -       一蓋，其可移除地附接至該凸緣，且在該側壁之相對於該基壁的一第二端處覆蓋該內部空間，並緊密地封閉該膠囊；及 -       一過濾元件，其經定位在該膠囊之該內部空間中在該飲料成分與該蓋之間； 其中該膠囊之該內部空間至少部分地以研磨咖啡，較佳地烘焙及研磨咖啡填充，其具有500微米+/- 30微米之一粒徑分布D4,3以及介於該烘焙及研磨咖啡之2%與9%之間的一細微粒子分率(fraction)。
2. 如請求項1之膠囊，其中該等細微粒子具有小於50微米之一平均直徑。
3. 如請求項1或2之膠囊，其中該膠囊內之該研磨咖啡係介於4克與5.5克之間的一量。
4. 如前述請求項中任一項之膠囊，其中該膠囊中之該研磨咖啡具有介於380 g/l與450 g/l之間的一密度。
5. 如前述請求項中任一項之膠囊，其中該咖啡萃取物係以小於40 s之一流動時間遞送150 ml之一咖啡萃取物體積，而不花費在可能的後續萃取之間的任何重新啟動時間。
6. 如前述請求項中任一項之膠囊，其中該膠囊內之該研磨咖啡係在介於2巴與6巴之間的一壓力下萃取。
7. 如前述請求項中任一項之膠囊，其中該膠囊在使用之前具有介於5毫巴與100毫巴之間的一內部壓力。
8. 如前述請求項中任一項之膠囊，其中包含多個預成形出口開口的一承載盤係提供於該蓋與該過濾元件之間。
9. 如請求項7之膠囊，其中該承載盤包含介於50個與150個之間的出口開口以及高於4%的該承載盤之一開放表面比。
10. 如前述請求項中任一項之膠囊，其中該過濾元件具有根據ISO 9237之介於600 l/m2/s與2500 l/m2/s之間的一孔隙度，以將細粉保留於該膠囊內。
11. 如前述請求項中任一項之膠囊，其中在將該咖啡萃取物供應至一容器之前，該過濾元件保留來自該咖啡的脂質部分，較佳地油脂。
12. 如前述請求項中任一項之膠囊，其中所得之該咖啡萃取物中之總固體(TC)低於1.5%，且較佳地包含在0.3%與0.9%之間。
13. 一種用於製備一飲料之系統，其包含如請求項1至12中任一項之可換式膠囊以及一飲料製備機器，該飲料製備機器具有一流體施配裝置並具有一沖煮室，該流體施配裝置能夠以介於0.1巴與20巴之間的一壓力饋送一量之諸如水的一流體至該膠囊， 其中藉由使用相同的該膠囊之一雙重萃取來獲得150 ml之一咖啡萃取物體積，該雙重萃取包含：首先萃取一長萃咖啡(lungo)的咖啡萃取物(110 ml)並其次萃取一濃縮咖啡(espresso)的咖啡萃取物(40 ml)，或者一首先萃取一濃縮咖啡的咖啡萃取物(40 ml)並其次萃取一長萃咖啡的咖啡萃取物(110 ml)，該咖啡萃取物係以小於40 s之一流動時間遞送，而不花費在所提出之該萃取序列之該兩次萃取之間的重新啟動時間。
14. 一種如請求項1至12中任一項之膠囊的用途，及/或一種如請求項13之系統的用途。
15. 一種用於使用一飲料製備機器藉由在一膠囊內之壓力下注入水而從該膠囊遞送一類濾泡咖啡萃取物之方法，該膠囊具有一周向側壁、及界定一內部空間的一基壁、及在其開口側處封閉該膠囊的一可移除蓋， 其中該膠囊之該內部空間以諸如研磨咖啡，較佳地烘焙及研磨咖啡之一飲料成分填充，且該膠囊之該內部空間納含以下兩者： -       一過濾元件，其經定位在該膠囊之該內部空間中在該飲料成分與該蓋之間；及 -       一承載盤，其包含多個預成形出口開口，該承載盤係提供於該蓋與該過濾元件之間； 其中該膠囊在移除該蓋之後插入至該飲料製備機器中，且由該飲料製備機器萃取； 其中相較於包含一非移除蓋的膠囊，該咖啡萃取物係以與該飲料製備機器之接合構件減少的接合而通過該過濾元件及該承載盤釋出；且 其中該咖啡萃取物係在介於2巴與6巴之間的壓力下萃取。
16. 如請求項15之用於遞送一類濾泡咖啡萃取物之方法，其中在萃取期間該咖啡粉餅中的壓力損失係藉由在該膠囊中提供具有500微米+/- 30微米之一粒徑分布D4,3以及介於烘焙及研磨咖啡之2%與9%之間的一細微粒子分率的該烘焙及研磨咖啡而減少。