WO2014131779A1 - Portionskapsel und verfahren zur herstellung eines getränks mit einer portionskapsel - Google Patents

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WO2014131779A1
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WO
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capsule
portion capsule
beverage
coffee
filter element
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PCT/EP2014/053682
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Marc KRÜGER
Christoph ENGELS
Günter EMPL
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K-Fee System Gmbh
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Publication date
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Priority to EP14706823.3A priority patent/EP2961671B1/de
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    • B65D85/00—Containers, packaging elements or packages, specially adapted for particular articles or materials
    • B65D85/70—Containers, packaging elements or packages, specially adapted for particular articles or materials for materials not otherwise provided for
    • B65D85/804—Disposable containers or packages with contents which are mixed, infused or dissolved in situ, i.e. without having been previously removed from the package
    • B65D85/8043—Packages adapted to allow liquid to pass through the contents
    • B65D85/8061—Filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D65/00—Wrappers or flexible covers; Packaging materials of special type or form
    • B65D65/38—Packaging materials of special type or form
    • B65D65/46—Applications of disintegrable, dissolvable or edible materials
    • B65D65/466—Bio- or photodegradable packaging materials

Definitions

  • the present invention relates to a portion capsule for producing a beverage comprising a capsule body having a capsule bottom and a lid, wherein between the capsule bottom and the lid, a cavity for receiving a beverage or food substrate is formed s. Furthermore, the present invention relates to a method for producing a portion capsule and the use of the portion capsule for the preparation of a beverage.
  • portion capsules are well known in the art.
  • EP 1792850 B1, EP 1344722 A1, WO 2012/038063 A1 and US 2003/0172813 A1 disclose generic portion capsules for making coffee and espresso.
  • Such portion capsules for producing a beverage or a food are preferably frusto-conical or cylindrical in shape and are produced, for example, from a thermoformed plastic film or by plastic injection molding. They usually have a preferably closed capsule bottom and an open filling side with a collar edge on which, after the cavity of the portion capsule has been filled with a granulated, powdered beverage or food substrate, for example, a lid film is sealed or glued.
  • the portion capsule is introduced into a brewing chamber of a preparation device.
  • the capsule is preferably preferably opened on its closed bottom side by means of an opening mandrel arranged in the brewing chamber and after sealing the brewing chamber, preferably the filling side of the portioned capsule closed with a cover film is pierced by means of at least one piercing means.
  • a preparation liquid preferably hot water, under pressure in the portion capsule promoted. The preparation liquid flows through the beverage or food substrate and extracts and / or dissolves the substances required for beverage production from the beverage or food substrate.
  • a disadvantage of the prior art is that the filter elements often become blocked by the granulated beverage or food substrate and / or the resulting beverage is "too thin" in taste, especially if drinks with a comparatively large volume, for example 300 ml, are to be produced.
  • a portion capsule for producing a beverage having a capsule body with a capsule bottom and a lid, wherein between the capsule bottom and the lid is a cavity in which a particulate beverage or food substrate is provided, wherein the beverage or food substrate consists of a, preferably to be extracted, carrier and a soluble component.
  • particulate means that the beverage or food substrate is present in single particles or single particle conglomerates. As a rule, these individual particles at least partially have a different particle size. The individual particles can adhere to each other.
  • the particulate beverage or food substrate consists of two components.
  • One of these components is a, preferably to be extracted, carrier, in particular coffee powder, which is used for example for the production of coffee, espresso or the like.
  • the carrier can also be another, in particular dried, food, for example dried vegetables and / or meat.
  • the particle size distribution is preferably between 200 and 650 ⁇ , more preferably between 280 and 600 ⁇ .
  • the mean particle diameter is preferably between 300-550 ⁇ .
  • the second component is a soluble component which dissolves at least partially, preferably completely, when flowing through the portion capsule with, for example, hot water.
  • the second component is an instant product, for example instant coffee and / or instant milk or instant soup.
  • the instant product can be prepared, for example, by freeze-drying or any other manner known to those skilled in the art.
  • the weight fraction of the second, soluble component is less than 20% of the total weight of the substrate.
  • the coffee powder and the soluble coffee are provided in a weight ratio of 10: 1 - 10: 3.
  • the particle size distribution of the soluble coffee is smaller than the particle size distribution of the coffee powder.
  • the soluble coffee can be arranged in the spaces between particles of the coffee powder, so that a very dense package is formed.
  • the two components can be mixed together in the portion capsule or provided at least partially layered.
  • the volume fraction of the carrier in the total volume of the particulate beverage or food substrate to the soluble component is 1-99 vol.%, More preferably 10-90 vol.% And even more preferably 20-80 vol.% And most preferably 30-70 % by volume.
  • portion capsule according to the invention for example, a coffee beverage with or without crema or a coffee beverage with milk can be produced, wherein for the production only a single portion capsule must be used.
  • the portion capsule according to the invention is particularly suitable for producing drinks with a large volume with a single portion capsule, for example coffee drinks with a volume between 170 and 300 ml. Preferably 200-300 ml.
  • a soup can be prepared, the solid particles in the resulting product contains.
  • the portion capsule in the sense of the present invention comprises a preferably hermetically sealed portion capsule.
  • the beverage or food substrate located in the portion capsule for example coffee powder, soup powder or tea
  • the portion capsule does not have to be hermetically sealed, but can also be provided before being used in a hermetically sealed package, which is then opened manually, for example.
  • Such portion capsules are usually opened on at least one, preferably two sides, i. perfused by the preparation liquid without being pierced.
  • the portion capsule according to the invention is optionally provided with or without filter element.
  • the carrier is at least partially rinsed out of the portion capsule and is then in the beverage or food to be produced.
  • the filter element is preferably arranged between the beverage or food substrate and the capsule bottom and is supported on this.
  • These filter elements are either molded from a thermoplastic or deep drawn or embossed from a plastic film or made of a woven or non-woven fiber and / or thread material and prevent at least partially that particles of beverage or food substrate passes into the beverage to be produced.
  • the nonwoven fibrous material is a nonwoven.
  • a nonwoven according to the invention is a disordered, non-woven structure of fibers, in particular Plastic fibers.
  • a nonwoven according to the invention preferably does not include paper or paper-like fabrics.
  • the nonwoven comprises a nonwoven fabric made of synthetic fine fibers, for example polyester fine fibers, which is in particular a random fiber and / or fiber oriented nonwoven fabric.
  • the nonwoven preferably comprises a mass occupancy (also referred to as grammage or basis weight) of between 40 and 200 grams per square meter, more preferably between 60 and 80 grams per square meter, and most preferably, of substantially 70 grams per square meter.
  • the filter element or the fleece preferably has a thickness of between 0.2 and 0.8 millimeters, more preferably between 0.3 and 0.35 millimeters, and most preferably, of substantially 0.32 millimeters.
  • the nonwoven fabric is formed such that the air permeability of the nonwoven fabric at 100 Pascals preferably between 1000 and 3000 l / (m 2 s), more preferably between 1500 and 2500 (l / m 2 s) and most preferably, substantially at 2000 l / (m 2 s) is. It has been found, surprisingly and unpredictably, that with such nonwovens optimum results can be achieved with regard to extraction efficiency, mixing and draining behavior as well as constipation resistance and, nevertheless, the "crema" forms.
  • the nonwoven fibrous material has a felt structure.
  • this is a needled felt structure.
  • the fiber material consists of at least one felt structure and a support structure, in particular a fabric structure, wherein, particularly preferably the felt structure, at least a portion of the volume, comprises the support structure.
  • the felt structure extends over the entire cross section of the support structure, but more preferably over only a portion of the height.
  • the felt structure is preferably connected to the carrier structure in a form-locking and / or materially bonded manner.
  • the fibrous material has two or more felt structures which are preferably separated from each other by the support structure. The thickness of the two felt structures may be the same or different.
  • a felt structure facing the powder or tea is thinner than the felt structure facing the capsule bottom, or vice versa.
  • the surface of the felt structure is treated, for example, heat-treated, for example, to fix loose fibers.
  • the filter element having a felt structure is merely inserted into the capsule, in particular on its bottom.
  • the filter element can also be connected to the capsule, in particular its bottom, in particular materially bonded. When perforating the perforating agent can penetrate into this filter element.
  • a plurality of filter elements, which have one or more felt structures and a carrier structure are arranged one above the other in the capsule, possibly joined together.
  • a fiber material having a support structure, in particular a fabric structure, and a felt structure is produced, for example, by providing a fabric structure consisting of longitudinal and transverse threads.
  • a felt in particular a needle felt
  • fiber units are preferably selected from 0.8 to 7 dtex.
  • the connection of the individual fibers together to form a felt and / or its anchoring in the support structure preferably takes place through the production process of needling.
  • needles are inserted with reverse barbs in the submitted fiber package at high speed and pulled out again. The barbs are used to entangle the fibers with one another and / or with the carrier fabric via a multiplicity of loops.
  • the support member comprising one or more felt structures preferably comprises a mass occupancy (also referred to as grammage or basis weight) of between 100 and 1500 grams per square meter, more preferably between 200 and 1350 grams per square meter, and most preferably substantially 1000-1300 grams per square meter Square meters and most preferably 1 100-1200 grams for making tea and coffee, espresso or the like.
  • the filter element or fleece preferably has a thickness of between 0.5 and 6.0 millimeters, more preferably between 1.1 and 4.5 millimeters, and most preferably 4.0-4.4 millimeters for the production of tea and coffee, etc.
  • the filter element ie, for example, the nonwoven or the felt material is, according to a preferred or a further aspect of the present invention with the side wall of the portion capsule or with the collar edge, in particular by welding, for example, connected with ultrasound or by gluing, before the beverage or food substrate is filled in the capsule body.
  • the filter element is connected to the collar edge of the portion capsule, i. with the particular horizontally projecting from the side wall flange of the portion capsule, in particular by welding, for example, by ultrasound or by gluing, preferably before the beverage or food substrate is filled into the capsule body.
  • the outer edge of the filter element is also designed as a flange which rests on the collar edge of the portion capsule.
  • the diameter of the filter element is preferably equal to or smaller, in particular slightly smaller, than the outer diameter of the collar edge.
  • the cover film is connected to the filter element, in particular to its edge region, for example by gluing or welding.
  • connection of the cover film with the filter element can be carried out simultaneously or with a time offset with the connection between the filter element and portion capsule, wherein preferably first the filter element is connected to the portion capsule and then the lid film is attached to the filter element. It was very surprising for the skilled person and not to be expected that this embodiment can be hermetically sealed.
  • the filter element is provided spaced from the capsule bottom, i. at least before the liquid is applied to the substrate, it does not touch the capsule bottom.
  • the filter element never touches the capsule bottom. This embodiment has the advantage that the filter element can not be injured when piercing the portion capsule.
  • the side wall of the filter element has a substantially cylindrical or frusto-conical shape and, for example, has a substantially flat, elliptical or hemispherical bottom.
  • the side wall has an embossment, which increases the surface thereof.
  • the side wall is wavy or zig-zag shaped.
  • the side wall of the filter element at least not completely against the side wall of the liquid before applying the portion capsule with the liquid Portion capsule, wherein, particularly preferably, the pressure of the liquid increases the contact surface of the side wall of the filter element on the side wall of the portion capsule.
  • the bottom of the filter element is preferably raised.
  • the capsule body is preferably frusto-conical or cylindrical in shape and is produced, for example, from plastic, a natural substance and / or a biodegradable material and / or a metallic material, from a thermoformed plastic film or by a plastic injection molding process.
  • the material from which the capsule body is made may be multi-layered.
  • the capsule body preferably or according to the invention has a collar edge on the filling side, onto which lid film is directly or indirectly glued or glued. Alternatively, it is conceivable that the capsule body and a capsule lid are connected to each other by means of a mechanical method.
  • the bottom of the portion capsule is preferably closed and is preferably first perforated in the brewing chamber by means of a perforating means acting on the portion capsule bottom from outside to produce an outlet opening.
  • a perforating means acting on the portion capsule bottom from outside to produce an outlet opening.
  • the bottom of the portion capsule is already provided at the factory with an outlet opening, which is preferably closed by means of a sealing film.
  • the sealing film can then be perforated, for example, by means of the perforating means or can be removed by hand from the capsule bottom.
  • the filter element is preferably designed tear-resistant.
  • the sealing film is preferably a plastic film which has at least one barrier layer, for example a metal layer, in particular an aluminum layer or an aluminum oxide layer.
  • a pure plastic film with a barrier layer for the flavor of the beverage to be produced can be used as the sealing film.
  • the plastic film preferably has on its side facing the capsule on a "peel layer" in order to solve the plastic film comparatively easily from the capsule bottom can.
  • the outlet opening is preferably provided so large that it can accommodate a possibly present perforating contact.
  • the outlet opening is provided so large that there is no appreciable pressure loss on it, during the outflow of the finished beverage, in particular that there is no appreciable turbulence of the finished beverage, which could lead to a gas entry into the beverage and thus foaming.
  • the material of the capsule bottom is after piercing on the piercing. The finished beverage runs between the piercing agent and the material in the capsule. This creates a targeted pressure loss and / or a targeted turbulence, which produces a "crema" in coffee.
  • the filter element is elastic.
  • the filter element may be so yielded or stretched in contact with the perforating means due to its elasticity that a perforation of the filter element is prevented.
  • the risk is eliminated that the filter element is perforated by the perforating agent and beverage substance is rinsed unfiltered from the portion capsule.
  • a fixed spacing between the filter element and the capsule bottom is preferred.
  • the filter element is stretched, pierced and / or pierced by the perforation means.
  • the filter element is attached to the capsule body or on the collar edge, wherein the filter element is fastened in particular by sealing or gluing.
  • the filter element is fastened in particular by sealing or gluing.
  • a slipping of the filter element in the portion capsule is thus prevented.
  • This attachment is preferably carried out by ultrasonic welding.
  • the capsule bottom has a bulge in one of the filling side opposite direction.
  • the bulge serves to receive the perforating means, so that while the perforation medium is pierced into the capsule bottom, the capsule bottom is perforated in the region of the bulge, but the perforating agent subsequently remains in the cavity of the bulge. A perforation of the filter element is thus prevented.
  • a lifting of the filter element by the perforating means is not required.
  • the filter element is designed such that in a perforation of the capsule bottom by an outer perforation means at least partially lifting the filter element from the capsule bottom. In this way, a perforation of the filter element is effectively prevented by the perforating.
  • the capsule bottom permanently has an outlet opening, which is preferably sealed with a film, wherein the film particularly preferably has a pull tab for removing the film by hand.
  • a perforation of the capsule bottom by means of an outer perforating means is advantageously not required here.
  • the foil is simply removed from the capsule base by means of the pull-tab and the brewing process can be started.
  • the combination of a prefabricated and thus comparatively large outlet opening with a filter element made of a non-woven fiber material, in particular a fleece, felt, in particular needled felt has the advantage that the beverage liquid does not flow out of the outlet opening under high pressure and thus the foaming (" Crema "), especially in the production of coffee or tea is prevented.
  • a further preferred subject matter of the present invention is a portion capsule in which the filter element has a filter region and a connection region, wherein the connection region is provided angled away from the filter region.
  • the portion capsule is usually flowed through with hot water which extracts the first component and at least partially dissolves the second component.
  • the portion capsule preferably has a liquid distributor which decelerates a water jet entering the portion capsule and / or distributes the water entering the portion capsule over its entire cross section.
  • the liquid ketone distributor is provided between the liquid entry into the portion capsule and the beverage or food substrate.
  • the liquid distributor is slidably provided in the portion capsule, in particular parallel to the rotational axis of the portion capsule.
  • water flows into the portion capsule, which displaces the distributing element in the direction of the beverage or food substrate and particularly preferably compresses the substrate or bears against the substrate, even if this is displaced by the beverage Resolution of the second component reduced in volume.
  • the filter and / or the distribution element are provided with a flavor component, for example a flavoring agent.
  • a flavor component for example a flavoring agent.
  • This flavoring agent is dissolved and / or desorbed from that of the inflowing liquid in the production of the beverage or food, thereby contributing to the improvement of the quality of the resulting beverage or food.
  • the flavor / aroma substance can be connected as a solid and / or as a liquid to the filter and / or the distribution element.
  • the flavor / aroma substance is present as an oil which contains the flavor / flavor by addition and / or naturally.
  • a further object of the present invention is a process for preparing a beverage with a portion capsule according to any one of the preceding claims, wherein the soluble component is dissolved before the extraction of the carrier is completed.
  • the dissolution of the soluble component takes place before or while the carrier is being extracted. It is achieved by the method according to the invention that the soluble component, which is preferably provided between the particles of the carrier, is at least partially dissolved. Preferably, the pressure loss in the particulate beverage or food substrate drops at least temporarily.
  • the particle size distribution of the soluble component and / or the carrier and / or the distribution of the soluble component in the carrier is provided such that the dissolution of the soluble component, in particular the soluble coffee, is less than 30% by volume, preferably less than 25% Vol%, and more preferably less than 20% by volume of the selected flow rate is completed by the portion capsule.
  • the average particle size distribution Dv 50 of the carrier is greater than the average particle size distribution of the soluble component.
  • Particular preference is given to the D 50 value of the carrier between 375-575 ⁇ m and most preferably the Dv 50 value of the soluble component ⁇ 500 ⁇ m.
  • the dry residue in the beverage or foodstuff produced, in particular the coffee beverage produced is preferably 30-40% by weight, based on the weight of the carrier material present in the portion capsule and the soluble component.
  • the dry residue based on the amount of brewing 8 -12 wt .-%, preferably 9 -1 1 wt .-%
  • Another object of the present invention is a method for producing the portion capsule according to the invention, in which the cavity is filled simultaneously with a powdered excipient to be extracted and a soluble solid component and then sealed with a lid, in particular with a cover film.
  • the soluble coffee particles are preferably mixed with the coffee powder during grinding of the coffee beans. This results in a homogeneous mixture between the coffee powder and the soluble coffee particles and / or the soluble coffee particles are also crushed. It was extremely surprising for the skilled person and not to be expected that the soluble coffee particles do not adversely affect the grind of coffee beans.
  • the soluble coffee particles are added to the mill in the desired weight and / or volume ratio. Milling preferably takes place in the presence of an inert gas, for example C0 2 .
  • the soluble coffee particles of the mill are added separately from the coffee beans.
  • the coffee powder is conveyed into a degassing container, in which the ground coffee can degas.
  • the soluble coffee is added to the coffee powder as it is transported downstream of the mill. This may be done alternatively or in addition to adding the soluble coffee particles to the mill.
  • the addition is carried out in a forced conveyor, for example a screw or a paddle conveyor, which conveys a certain volume or a certain mass of coffee powder per unit time. This allows an exact volume and / or weight ratio between coffee powder and soluble coffee component can be adjusted.
  • the two components are mixed in particular mixed by a conveying member.
  • the conveying can take place under an inert gas.
  • the soluble coffee particles become the coffee powder in one
  • Degassing tank added, for example, while the coffee powder in the Degassing tank trickles.
  • a filter element is provided on the capsule bottom.
  • an opening is provided in the capsule bottom, which is closed with a film.
  • the capsule body is closed with a cover film.
  • the distributing element distributes the incoming liquid at least partially over the cross-section of the portion capsule and / or breaks the jet of the incoming liquid so that the beverage or food substrate is not fluidized.
  • the liquid distributor holds the beverage or food substrate in position and / or even under some pressure.
  • Figure 1 shows a longitudinal section through a portion capsule according to a first embodiment of the present invention, which is adapted for the preparation of espresso.
  • Figure 2 shows a longitudinal section through a in a closed
  • Figure 3 shows a longitudinal section through a in a closed
  • Brew chamber lying portion capsule according to a second embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4a, 4b show schematic sectional views of a portion capsule according to a third embodiment of the present invention.
  • FIGS. 5a, 5b show schematic sectional views of a portion capsule according to a fourth embodiment of the present invention.
  • Figures 6a, 6b show schematic plan views of a capsule bottom of a
  • Portion capsule according to a seventh embodiment of the present invention is a seventh embodiment of the present invention.
  • Figure 7 shows a sectional view of a portion capsule according to the seventh
  • FIGS. 8a-c show different embodiments of the filter element
  • FIG. 9 shows the inventive method for producing a
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the portion capsule 1 according to the invention.
  • the portion capsule 1 comprises a capsule body 2 with a closed capsule bottom 3 and a collar edge 5 arranged on its filling side 4, onto which a cover film 6 is welded or glued. Between the capsule bottom 3 and the cover sheet 6 is thus a, preferably air and aroma sealed cavity 100, formed, which is filled with a particulate beverage or food substrate 101.
  • the beverage substrate 101 according to the invention comprises a carrier to be extracted and a soluble component.
  • the carrier to be extracted in the present case consists of ground coffee beans.
  • the soluble component is instant coffee and / or instant milk.
  • a filter element 7, for example consisting of a non-woven fiber material can be arranged within the cavity 100.
  • a filter element for example consisting of a non-woven fiber material
  • this at least partially restrains the carrier, so that it is not part of the beverage / food to be produced.
  • no filter element is provided, at least a portion of the solid is rinsed out of the portion capsule and is part of the beverage to be prepared.
  • the optional filter element 7 is either loose on the inside 3a of the capsule bottom 3 or is fixed, i. preferably cohesively, connected to the inside 3a of the capsule body bottom 3.
  • the optionally present filter element 7 is in particular fastened in a material-locking manner only in an edge region 3 'of the capsule bottom 3 on the capsule bottom 3.
  • the optionally present filter element preferably comprises a nonwoven fabric made of polyester fine fibers.
  • FIG. 2 shows a portion capsule 1 according to the first embodiment of the present invention illustrated in FIG. 1, wherein the portion capsule 1 in FIG. 2 is arranged in a closed brewing chamber 8.
  • the brewing chamber 8 consists of a first brewing chamber element 9 and a second brewing chamber element 10, wherein the first Brühhuntelement 9 is provided to introduce the portion capsule 1 movable relative to the second Brühhuntelement 10 or vice versa. Between the two Brühschiatan 9, 10, a seal 1 1 is arranged.
  • the first brewing chamber element 9 essentially consists of a closing piston 12 with piercing elements 13a, 13b for opening the cover film 6 of the portion capsule 1, a preparation liquid feed 14 and the seal 1 1.
  • the second brewing chamber element 10 consists essentially of a brewing chamber beaker 15 partially enclosing the portion capsule 1 to accommodate the portion capsule 1, the brewing chamber 8 is in an open state, not shown, in which the first and the second brewing chamber element 9, 10 are spaced from each other to ensure a supply of the portion capsule 1, and the illustrated closed state in which a preparation process for producing a beverage by means of the portion capsule 1 is feasible. In the closed state, the brewing chamber 8 is sealed pressure-tight.
  • the cover film 6 When transferring the brewing chamber 8 from the opened state into the illustrated closed state, the cover film 6 is pierced by the piercing elements 13a, 13b, so that the preparation liquid, in particular hot brewing water, passes through the preparation liquid feed 14 under pressure into the cavity 100 of the portion capsule 1. Furthermore, when the brewing chamber 8 is closed, the capsule bottom 3 is perforated by the perforating means designed as an opening mandrel 16 so that an exit opening 107 is produced in the portion capsule 1, through which the beverage beverage produced can emerge from the portion capsule 1 in the direction of the beverage outlet 18. To support the derivation of the beverage liquid, the opening mandrel 16 on its lateral surface on the drain grooves 17.
  • the bottom 3 of the present in the brewing chamber 9, 10 portion capsule 1 is pierced by the opening mandrel 16 of the second Brühkammimplantations, but possibly overlying the injection point filter element 7 is slightly raised from the piercing tip 19 of the opening mandrel 16, but not pierced.
  • the central region 7 is not materially connected to the capsule bottom 3, but the optionally present filter element 7 is merely materially connected to the capsule bottom 3 in the edge region 3 'of the capsule bottom 3, so that it is due to the mechanical contact with the tip of the opening mandrel 16 is only raised from the capsule bottom 3 and thus remains unperforated (ie, not perforated by the opening mandrel 16.)
  • the optionally present filter element by deep drawing is so shaped, that is lifted off at the puncture site of the capsule bottom.
  • the capsule bottom 3 and the optionally present filter element 7 remain in contact with each other and in particular materially connected to each other, so that no beverage or food substrate 101 around the filter element 7 around enters the beverage outlet 18.
  • the capsule bottom 3 has at its central point 106, in which the capsule bottom 3 is perforated by the opening mandrel 16, optionally a predetermined breaking point 104, so that a comparatively blunt opening mandrel 16 for perforation of the capsule bottom 3 is sufficient and thus the risk that accidentally the possibly existing filter element 7 is perforated by the opening mandrel 16, is cleared.
  • FIG. 3 shows a portion capsule 1 according to a second embodiment of the present invention, wherein the second embodiment substantially equals the first embodiment illustrated in FIG. 2 and the portion capsule 1 is likewise shown in a closed brewing chamber 8.
  • the portion capsule bottom 3 in the piercing region of the opening mandrel 16 has a bulge 21 directed against a recess 20 in the brewing chamber bottom 3a (the bulge 21 is thus directed in a direction opposite to the filling side 4), into which the opening mandrel 16 pierces. without puncturing the possibly existing filter element 7.
  • a lifting of the optionally present filter element 7 from the capsule bottom 3 is thus not required in particular.
  • the brewing chamber 8 For the preparation of the beverage is in turn closed after the introduction of the portion capsule 1 in the brewing chamber 8, the brewing chamber 8.
  • the lidding film 6 of the portion capsule 1 is perforated by means of the piercing means 13a, 13b and after the merging and sealing of the first and second brewing chamber elements 9, 10 (by means of the seal 11), brewing water is made available via the liquid inlet 6.
  • the opening mandrel 16 pierces an opening in the bottom 3 of the portion capsule 1.
  • filter element 7 is tuned in its thickness and tensile strength of a shape obtained by Tiefzeihen on the penetration depth of the piercing tip 19 of the opening mandrel 16, so that the optionally present filter element 7 is not pierced.
  • the optional filter element 7 is located above the bulge 21 of the capsule bottom 3, which lies in the recess of the Brühglockenteils 23, and the Opening mandrel 16 stabs only in the bulge 21 of the capsule bottom 3 and does not reach the possibly present filter element 7. Then flows the liquid, in the production of coffee, for example, hot water, in the capsule 1 a.
  • this liquid flows through the beverage or food substrate 101 and extracts and releases the substances required for beverage production from the beverage or food substrate 101.
  • the flow of the liquid in the beverage or food substrate 101 is illustrated by the reference numeral 22.
  • the resulting beverage flows through the between the beverage or food substrate 101 and arranged on the capsule bottom 3 filter element 7, which prevents constituents of the beverage or food substrate 101 particulate enter the resulting beverage and on the opening of the mandrel 16 in the capsule bottom 3 pierced opening and the drainage grooves 17 of the opening mandrel 16 further into a collecting vessel, such as a cup or jug, go.
  • a collecting vessel such as a cup or jug
  • FIGS. 4a and 4b show schematic sectional views of a portion capsule 1 according to a third embodiment of the present invention.
  • the optionally present filter element is preferably made of a non-woven fiber material and particularly preferably deep-drawn, ie, the originally flat fiber material of the filter element has been brought into a three-dimensional shape.
  • this filter element is connected in the present case to the collar edge 5 of the capsule body. This composite can be done for example by sealing or gluing.
  • FIGS. 5a and 5b show schematic sectional views of a portion capsule 1 according to a fourth embodiment of the present invention, reference being made to the statements made with reference to the third embodiment (see FIGS. 4a, b).
  • the edge region 7 'of the optionally present filter element is connected to the side wall of the capsule body, for example by sealing or gluing.
  • the cover film 6 is connected in the present case directly to the collar edge of the capsule body. Otherwise, reference is made to the comments on the figures 4a, b reference.
  • the filter element is likewise preferably deep-drawn in the present case.
  • FIGS. 6a, 6b and 7 show a sectional pictorial view of a portion capsule 1 according to a seventh embodiment of the present invention.
  • the seventh embodiment is substantially the same as the first embodiment shown in FIG. 1, but may be combined with any other illustrated embodiment.
  • the portion capsules 1 of the seventh embodiment is equipped with a permanent outlet opening 107 in the capsule bottom 3, which is sealed in the starting position with the film 108. Predetermined breaking points, the portion capsule 1 therefore not on.
  • the film 108 in this case has a pull tab 109 for removing the film 108 by hand.
  • a perforation of the capsule bottom 3 by means of an outer perforating means 16 is not provided.
  • the film 108 is simply removed by means of Abziehlasche 109 from the capsule bottom 3 and the brewing process can then be started directly and without perforation of the capsule bottom 3.
  • the outlet opening is preferably designed so large that no or only a very small pressure loss occurs during its passage. As a result, the resulting beverage, for example coffee, has little or no crema.
  • FIGS. 8a-c show different embodiments of an optional filter element 7 having a felt structure 7.1, in particular a needle felt structure.
  • This filter element 7 preferably has a support structure 7.2, for example, a fabric structure.
  • a felt structure 7.1 is arranged on the entire surface facing the beverage or food substrate and, for example, connected thereto by needled felts, which is shown in FIG. 8a.
  • the embodiment according to FIG. 8b has two felt structures 7.1 and 7.3, which are respectively arranged on and / or in the carrier structure. Both structures preferably extend over the entire cross section, ie in this case the entire circular surface, of the filter element.
  • the felt structures 7.1 and 7.3 may be the same or different thickness.
  • the felt structure 7.1 is made thinner than the layer 7.3 or vice versa.
  • the carrier layer is then provided offset relative to the center, based on the thickness of the filter element.
  • the structures 7.1 and 7.3 may be made of different or the same material (s). These concern not only the substance from which they are made, but also the thread diameter and / or the thread length from which the felt structures are made.
  • a support structure 7.2 is provided in which there is no or only a little felt structure and which preferably allows transverse flows.
  • FIG. 8 c shows yet another embodiment of a filter element with a felt structure.
  • two filter elements 7 with a felt structure as described, for example, according to the figures 8a and b, arranged one above the other.
  • the filter elements 7 can only lie on one another or be connected to one another. But the filter elements 7 can also have only felt without support structure.
  • Figure 9 shows schematically the inventive method for producing a
  • Portion capsule wherein only the preparation of the substrate is shown schematically here.
  • a portion capsule for making a coffee beverage i.
  • coffee or espresso with or without crema made.
  • the particulate beverage or food substrate is therefore coffee powder as to be extracted
  • the coffee powder is made from whole roasted beans 24 which are ground in a 26 mill.
  • the soluble coffee particles also referred to as Instantkaffeep
  • the coffee powder and the soluble coffee particles mix intimately, preferably to a completely homogeneous
  • the soluble coffee particles can be crushed.
  • the two components are the mill in the desired volume and / or
  • the addition of the soluble coffee particles can also take place during the delivery of the coffee powder 24 or the mixture 24 from the mill into a degassing container 29.
  • the soluble Coffee particle 25 a conveying member 28, such as a screw or a
  • Padde career added, which preferably also ensures in addition to the conveying for a mixture of the two components.
  • Preferred is a forced conveyor, a specific
  • volume and / or a certain amount of coffee powder 24 or mixture 24 promotes.
  • Both the grinding and the conveying can be carried out under a protective gas, for example C0 2 .
  • a protective gas for example C0 2 .
  • the coffee powder or the mixture of coffee powder and soluble coffee particles then trickle into a degassing tank.
  • the soluble coffee particles can be dosed for the first time or as a supplement also in this degassing.
  • the container After the container has been filled, it is closed and then, according to a preferred embodiment set in motion, for example, rotated and / or tumbling driven to effect or improve the mixture of the two components.
  • This preferred embodiment has the advantage that no oxygen is introduced into the mixture during mixing.
  • the finished coffee beverage was collected every 15 seconds and determined from the collected sample each of the dry residue.
  • the device of the company Sartorius LMA 200 PM was used. The results of this measurement are summarized in the table below.
  • the dry residue in% is the quotient of the dry residue and the initial weight.
  • the total dry residue was 36.44% of the weight of 9 grams of the mixture.
  • Mass flow of coffee powder or mixture of coffee powder and soluble coffee conveying means e.g. slug

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Portionskapsel zur Herstellung eines Getränks aufweisend einen Kapselkörper mit einem Kapselboden und einem Deckel, wobei zwischen dem Kapselboden und dem Deckel ein Hohlraum zur Aufnahme eines pulverförmigen oder flüssigen Getränke- oder Lebensmittelsubstrats ausgebildet ist und wobei in dem Hohlraum ein Filterelement angeordnet ist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Portionskapsel sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Getränks.

Description

Portionskapsel und Verfahren zur Herstellung eines Getränks mit einer Portionskapsel
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Portionskapsel zur Herstellung eines Getränks aufweisend einen Kapselkörper mit einem Kapselboden und einem Deckel, wobei zwischen dem Kapselboden und dem Deckel ein Hohlraum zur Aufnahme eines Getränkeoder Lebensmittelsubstrat s ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Portionskapsel sowie die Verwendung der Portionskapsel zur Herstellung eines Getränks.
Solche Portionskapseln sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Beispielsweise sind in den Druckschiften EP 1792850 B1 , EP 1344722 A1 , WO 2012/038063 A1 und US 2003/0172813 A1 gattungsgemäße Portionskapseln zur Kaffee- und Espressozubereitung offenbart.
Derartige Portionskapseln zur Herstellung eines Getränkes oder eines Lebensmittels sind bevorzugt kegelstumpfförmig oder zylindrisch geformt und werden beispielsweise aus einer tiefgezogenen Kunststofffolie oder im Kunststoffspritzverfahren hergestellt. Sie haben üblicherweise einen vorzugsweise geschlossenen Kapselboden und eine offene Einfüllseite mit einem Kragenrand, auf den, nachdem der Hohlraum der Portionskapsel mit einem granulierten, pulverförmigen Getränke- oder Lebensmittelsubstrat befüllt worden ist, beispielsweise eine Deckelfolie aufgesiegelt oder aufgeklebt wird.
Für die Zubereitung eines Getränks oder des Lebensmittels, beispielsweise eines Kaffeegetränkes, wird die Portionskapsel in eine Brühkammer eines Zubereitungsgerätes eingebracht. Nach oder während des Schließvorganges der Brühkammer wird die Kapsel bevorzugt auf ihrer geschlossenen Bodenseite mittels eines in der Brühkammer angeordneten Öffnungsdornes vorzugsweise geöffnet und nach dem Abdichten der Brühkammer wird vorzugsweise die mit einer Deckelfolie verschlossene Einfüllseite der Portionskapsel mittels mindestens einem Einstechmittel vorzugsweise angestochen. Es gibt aber auch Portionskapseln, die bereits an mindestens einer Seite geöffnet ist, bevor sie in das Zubereitungsgerät eingeführt wird. Anschließend wird eine Zubereitungsflüssigkeit, vorzugsweise heißes Wasser, unter Druck in die Portionskapsel gefördert. Die Zubereitungsflüssigkeit durchströmt das Getränke- oder Lebensmittelsubstrat und extrahiert und/oder löst die für die Getränkeherstellung benötigten Stoffe aus dem Getränke- oder Lebensmittelsubstrat aus.
Nachteilig am Stand der Technik ist, dass die Filterelemente oftmals von dem granulierten Getränke- oder Lebensmittelsubstrat verstopf wird und/oder das resultierende Getränk geschmacklich zu „dünn" ist, insbesondere wenn Getränke mit einem vergleichsweise großen Volumen, beispielsweise 300 ml hergestellt werden sollen.
Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Portionskapsel mit einem Filterelement zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Portionskapsel zur Herstellung eines Getränks aufweisend einen Kapselkörper mit einem Kapselboden und einem Deckel, wobei sich zwischen dem Kapselboden und dem Deckel ein Hohlraum befindet, in dem ein partikuläres Getränke- oder Lebensmittelsubstrat vorgesehen ist, wobei das Getränke- oder Lebensmittelsubstrat aus einem, vorzugsweise zu extrahierenden, Trägerstoff und einer löslichen Komponente besteht.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt. Merkmale dieses Gegenstands der vorliegenden Erfindung können mit den Merkmalen anderer Gegenstände kombiniert werden.
Partikulär im Sinne der Erfindung bedeutet, dass das Getränke- oder Lebensmittelsubstrat in Einzelpartikeln oder Einzelpartikelkonglomeraten vorliegt. Diese Einzelpartikel weisen in der Regel zumindest teilweise eine unterschiedliche Partikelgröße auf. Die Einzelpartikel können aneinander haften. Erfindungsgemäß besteht das partikuläre Getränke- oder Lebensmittelsubstrat aus zwei Komponenten. Eine dieser Komponenten ist ein, vorzugsweise zu extrahierender, Trägerstoff, insbesondere Kaffeepulver, das beispielsweise zur Herstellung von Kaffee, Espresso oder gleichen eingesetzt wird. Aus diesem zu extrahierenden Trägerstoff werden, bei Durchströmen der Portionskapsel mit beispielsweise heißem Wasser Substanzen, beispielsweise Geschmackstoffe, extrahiert und/oder desorbiert. Der Trägerstoff kann aber auch ein sonstiges, insbesondere getrocknetes Lebensmittel sein, beispielsweise getrocknetes Gemüse und/oder Fleisch. Für den Fall, dass der Trägerstoff ein Kaffeepulver ist, liegt die Korngrößenverteilung vorzugsweise zwischen 200 und 650 μηη, besonders bevorzugt zwischen 280 und 600 μηη. Der mittlere Partikeldurchmesser beträgt vorzugsweise zwischen 300 -550 μηη. Die zweite Komponente ist eine lösliche Komponente, die sich bei Durchströmen der Portionskapsel mit beispielsweise heißem Wasser zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig auflöst. Insbesondere handelt es sich bei der zweiten Komponente um ein Instantprodukt, beispielsweise Instantkaffee und/oder Instantmilch oder Instantsuppe. Das Instantprodukt kann beispielsweise durch Gefriertrocknen oder jede andere dem Fachmann geläufige Art und Weise hergestellt werden. Vorzugsweise beträgt der Gewichtsanteil der zweiten, löslichen Komponente weniger als 20% an dem Gesamtgewicht des Substrats. Vorzugsweise wird das Kaffeepulver und der lösliche Kaffee in einem Gewichtsverhältnis 10:1 - 10:3 vorgesehen. Besonders bevorzugt ist die Partikelgrößenverteilung des löslichen Kaffees kleiner ist als die Korngrößenverteilung des Kaffeepulvers. Dadurch kann sich der lösliche Kaffee in den Zwischenräumen zwischen Partikeln des Kaffeepulvers anordnen, so dass eine sehr dichte Packung entsteht.
Die beiden Komponenten können in der Portionskapsel miteinander vermischt oder zumindest teilweise geschichtet vorgesehen werden.
Vorzugsweise beträgt der Volumenanteil des Trägerstoffs am Gesamtvolumen des partikulären Getränke- oder Lebensmittelsubstrat es zur löslichen Komponente 1 - 99 Vol-%, besonders bevorzugt 10- 90 Vol-% und noch mehr bevorzugt 20- 80 Vol-% und am meisten bevorzugt 30 - 70 Vol-%.
Mit der erfindungsgemäßen Portionskapsel kann beispielsweise ein Kaffeegetränk mit oder ohne Crema oder ein Kaffeegetränk mit Milch hergestellt werden, wobei für die Herstellung nur eine einzige Portionskapsel eingesetzt werden muss. Die erfindungsgemäße Portionskapsel eignet sich insbesondere zur Herstellung von Getränken mit einem großen Volumen mit einer einzigen Portionskapsel, beispielsweise Kaffeeegetränke mit einem Volumen zwischen 170 und 300 ml. Vorzugsweise 200 - 300 ml. Weiterhin kann mit der Erfindungsgemäßen Portionskapsel eine Suppe hergestellt werden, die Feststoffpartikel im resultierenden Produkt enthält.
Die Portionskapsel im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst eine vorzugsweise hermetisch dichte Portionskapsel. Dies bedeutet, dass das in der Portionskapsel befindliche Getränke- oder Lebensmittelsubstrat, beispielsweise Kaffeepulver, Suppenpulver oder Tee, vor dem Extraktionsvorgang im Wesentlichen aromadicht gegenüber der Umwelt verschlossen ist. Die Portionskapsel muss aber nicht hermetisch dicht sein, sondern kann auch, vor deren Verwendung in einer hermetisch dichten Verpackung vorgesehen sein, die dann, beispielsweise manuell geöffnet wird. Solche Portionskapseln sind in der Regel an mindestens einer, vorzugsweise zwei Seiten geöffnet, d.h. von der Zubereitungsflüssigkeit durchströmbar, ohne dass sie angestochen wird.
Die erfindungsgemäße Portionskapsel wird wahlweise mit oder ohne Filterelement vorgesehen. Für den Fall dass kein Filterelement vorgesehen wird, wird der Trägerstoff zumindest teilweise aus der Portionskapsel herausgespült und befindet sich dann in dem herzustellenden Getränk oder Lebensmittel.
Das Filterelement wird vorzugsweise zwischen dem Getränke- oder Lebensmittelsubstrat und dem Kapselboden angeordnet und stützt sich an diesem ab. Diese Filterelemente sind entweder aus einem thermoplastischen Kunststoff gespritzt oder aus einer Kunststofffolie tiefgezogen oder geprägt oder aus einem gewebten oder nicht gewebten Faser- und/oder Fadenmaterial hergestellt und verhindern zumindest teilweise, dass Partikel des Getränkeoder Lebensmittelsubstrates in das herzustellende Getränk gelangt.
Vorzugsweise ist das nicht gewebte Fasermaterial ein Vlies. Ein Vlies im Sinne der Erfindung ist eine ungeordnete, nicht gewebte Struktur aus Fasern, insbesondere Kunststofffasern. Ein Vlies im Sinne der Erfindung beinhaltet vorzugsweise kein Papier oder Papier-ähnliche Stoffe.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Vlies einen aus Kunststoff-Feinfasern, beispielsweise Polyester- Feinfasern, hergestellten Vliesstoff umfasst, welcher insbesondere ein Wirrfaser- und/oder faserorientierter-Vliesstoff ist. Das Vlies umfasst bevorzugt eine Massenbelegung (auch als Grammatur oder Flächengewicht bezeichnet) zwischen 40 und 200 Gramm pro Quadratmeter, besonders bevorzugt zwischen 60 und 80 Gramm pro Quadratmeter, und ganz besonders bevorzugt, von im Wesentlichen 70 Gramm pro Quadratmeter. Das Filterelement bzw. das Vlies weist bevorzugt eine Dicke zwischen 0,2 und 0,8 Millimetern, besonders bevorzugt zwischen 0,3 und 0,35 Millimetern, und ganz besonders bevorzugt, von im Wesentlichen 0,32 Millimetern auf. Das Vlies ist derart ausgebildet, dass die Luftdurchlässigkeit des Vlieses bei 100 Pascal bevorzugt zwischen 1000 und 3000 l/(m2s), besonders bevorzugt zwischen 1500 und 2500 (l/m2s) und ganz besonders bevorzugt, im Wesentlichen bei 2000 l/(m2s) liegt. Es hat sich in überraschender und nicht vorhersehbarer Weise gezeigt, dass mit derartigen Vliesstoffen optimale Ergebnisse hinsichtlich Extraktionseffizienz, Durchmisch- und Abfließverhalten, sowie Verstopfungsresistenz zu erzielen sind und sich trotzdem die„Crema" bildet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das nicht gewebte Fasermaterial eine Filzstruktur auf. Insbesondere handelt es sich dabei um eine Nadelfilzstruktur. Vorzugsweise besteht das Fasermaterial aus mindestens einer Filzstruktur und einer Trägerstruktur, insbesondere einer Gewebestruktur, wobei, besonders bevorzugt die Filzstruktur, zumindest einen Teilabschnitt des Volumens, die Trägerstruktur umfasst. Vorzugsweise erstreckt sich die Filzstruktur über der gesamten Querschnitt der Trägerstruktur, besonders bevorzugt aber nur über nur über einen Teilbereich der Höhe. Vorzugsweise ist die Filzstruktur form- kraft und/oder stoffschlüssig mit der Trägerstruktur verbunden. Vorzugsweise weist das Fasermaterial zwei oder mehr Filzstrukturen auf, die durch die Trägerstruktur vorzugsweise voneinander getrennt sind. Die Dicke der beiden Filzstrukturen kann gleich oder unterschiedlich sein. Vorzugsweise ist eine dem Pulver oder Tee zugewandte Filzstruktur dünner als die dem Kapselboden zugewandte Filzstruktur oder umgekehrt. Vorzugsweise wird die Oberfläche der Filzstruktur behandelt, beispielsweise wärmebehandelt, um beispielsweise lose Fasern zu fixieren. Vorzugsweise wird das eine Filzstruktur aufweisende Filterelement lediglich in die Kapsel, insbesondere auf deren Boden, eingelegt. Das Filterelement kann aber auch mit der Kapsel, insbesondere deren Boden, insbesondere stoffschlüssig, verbunden werden. Beim Perforieren kann das Perforationsmittel in dieses Filterelement eindringen. Vorzugsweise werden mehrere Filterelemente, die eine oder mehrere Filzstrukturen und eine Trägerstruktur aufweisen, in der Kapsel übereinander angeordnet, ggf. miteinander verbunden.
Ein eine Trägerstruktur, insbesondere eine Gewebestruktur, und eine Filzstruktur aufweisendes Fasermaterial wird beispielsweise dadurch hergestellt, dass eine Gewebestruktur bestehend aus Längs- und Querfäden zur Verfügung gestellt wird. Für die Konstruktion eines Filzes, insbesondere eines Nadelfilzes, werden vorzugsweise Fasereinheiten ausgewählt von 0.8 - 7 dtex. Die Verbindung der Einzelfasern miteinander zu einem Filz und/oder dessen Verankerung in der Trägerstruktur findet vorzugsweise durch den Produktionsprozess des Vernadelns statt. Dabei werden Nadeln mit umgekehrten Widerhaken in das vorgelegte Faserpaket mit hoher Geschwindigkeit eingestochen und wieder herausgezogen. Durch die Widerhaken werden die Fasern über eine Vielzahl entstehender Schlaufen miteinander und/oder mit dem Trägergewebe verschlungen.
Das Trägerelement aufweisend eine oder mehrere Filzstrukturen umfasst bevorzugt eine Massenbelegung (auch als Grammatur oder Flächengewicht bezeichnet) zwischen 100 und 1500 Gramm pro Quadratmeter, besonders bevorzugt zwischen 200 und 1350 Gramm pro Quadratmeter, und ganz besonders bevorzugt, von im Wesentlichen 1000 - 1300 Gramm pro Quadratmeter und am meisten bevorzugt 1 100 - 1200 Gramm für die Herstellung von Tee und von Kaffee, Espresso oder dergleichen. Das Filterelement bzw. das Vlies weist bevorzugt eine Dicke zwischen 0,5 und 6,0 Millimetern, besonders bevorzugt zwischen 1 ,1 und 4,5 Millimetern, und ganz besonders bevorzugt, 4,0 - 4,4 Millimeter für die Herstellung von Tee und von Kaffee etc. auf.
Das Filterelement, d.h. beispielsweise das Vlies- oder das Filzmaterial, wird, gemäß einem bevorzugten oder einem weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung mit der Seitenwand der Portionskapsel oder mit dem Kragenrand, insbesondere durch Schweißen, beispielsweise mit Ultraschall oder durch Kleben verbunden, bevor das Getränke- oder Lebensmittelsubstrat in den Kapselkörper eingefüllt wird.
Vorzugsweise ist das Filterelement mit dem Kragenrand der Portionskapsel, d.h. mit dem insbesondere horizontal von der Seitenwand abstehenden Flansch der Portionskapsel, insbesondere durch Schweißen, beispielsweise mit Ultraschall oder durch Kleben, verbunden, vorzugsweise bevor das Getränke- oder Lebensmittelsubstrat in den Kapselkörper eingefüllt wird. Vorzugsweise ist dafür der äußere Rand des Filterelementes ebenfalls als Flansch gestaltet, der auf dem Kragenrand der Portionskapsel aufliegt. Der Durchmesser des Filterelementes ist vorzugsweise gleich oder kleiner, insbesondere geringfügig kleiner, als der äußere Durchmesser des Kragenrandes. Vorzugsweise wird bei dieser Ausführungsform die Deckelfolie mit dem Filterelement, insbesondere mit dessen Randbereich, beispielsweise durch Kleben oder Schweißen verbunden. Die Verbindung der Deckelfolie mit dem Filterelement kann gleichzeitig oder zeitlich versetzt mit der Verbindung zwischen Filterelement und Portionskapsel erfolgen, wobei vorzugsweise zunächst das Filterelement mit der Portionskapsel verbunden wird und dann die Deckelfolie an dem Filterelement befestigt wird. Es war für den Fachmann überaus erstaunlich und nicht zu erwarten, dass auch diese Ausführungsform hermetisch abgeschlossenen sein kann.
Vorzugsweise ist das Filterelement beabstandet von dem Kapselboden vorgesehen, d.h. zumindest bevor das Substrat mit der Flüssigkeit beaufschlagt wird, berührt es den Kapselboden nicht. Besonders bevorzugt berührt das Filterelement den Kapselboden niemals. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das Filterelement beim Aufstechen der Portionskapsel nicht verletzt werden kann.
Vorzugsweise weist ist die Seitenwand des Filterelements im Wesentlichen zylindrisch oder kegelstumpfförmigen gestaltet und weist beispielsweise einen im Wesentlichen ebenen-, elliptischen oder Halbkugel-förmigen Boden auf. Vorzugsweise weist insbesondere die Seitenwand eine Prägung auf, was deren Oberfläche vergrößert. Beispielsweise ist die Seitenwand wellenförmig oder zick-zack-förmig gestaltet. Vorzugsweise liegt die Seitenwand des Filterelementes, vor der Beaufschlagung der Portionskapsel mit der Flüssigkeit zumindest nicht vollständig an der Seitenwand der Portionskapsel an, wobei, besonders bevorzugt, der Druck der Flüssigkeit die Anlagefläche der Seitenwand des Filterelementes an der Seitenwand der Portionskapsel vergrößert. Dabei wird der Boden des Filterelementes vorzugsweise angehoben.
Der Kapselkörper ist bevorzugt kegelstumpfförmig oder zylindrisch geformt und wird beispielsweise aus Kunststoff, einem Naturstoff und/oder einem biologisch abbaubaren Werkstoff und/oder einem metallischen Werkstoff, aus einer tiefgezogenen Kunststofffolie oder im Kunststoffspritzverfahren hergestellt. Das Material aus dem der Kapselkörper hergestellt ist, kann mehrlagig vorgesehen sein. Der Kapselkörper weist vorzugsweise oder erfindungsgemäß auf der Einfüllseite einen Kragenrand auf, auf den direkt oder indirekt eine Deckelfolie aufgesiegelt oder aufgeklebt ist. Alternativ ist denkbar, dass der Kapselkörper und ein Kapseldeckel mittels eines mechanischen Verfahrens miteinander verbunden sind. Der Boden der Portionskapsel ist vorzugsweise geschlossen und wird vorzugsweise erst in der Brühkammer mittels eines von außen auf den Portionskapselboden wirkenden Perforationsmittels zur Erzeugung einer Auslauföffnung perforiert. Alternativ wäre aber ebenso denkbar, dass der Boden der Portionskapsel bereits werksseitig mit einer Auslauföffnung versehen ist, welche mittels einer Dichtfolie vorzugsweise verschlossen ist. Die Dichtfolie ist dann beispielsweise mittels des Perforationsmittels perforierbar oder von Hand vom Kapselboden abziehbar. Das Filterelement ist vorzugsweise reißfest ausgebildet. Bei der Dichtfolie handelt es sich vorzugsweise um eine Kunststofffolie, die mindestens eine Barriereschicht, beispielsweise eine Metallschicht, insbesondere eine Aluminium-Schicht oder eine Aluminiumoxid-Schicht aufweist. Alternativ kann als Dichtfolie eine reine Kunststofffolie mit einer Barriereschicht für den Aromastoff des herzustellenden Getränks zum Einsatz kommen. Die Kunststofffolie weist vorzugsweise auf ihrer der Kapsel zugewandten Seite eine„Peel-Schicht" auf, um die Kunststofffolie vergleichsweise leicht von dem Kapselboden lösen zu können.
Die Auslauföffnung ist vorzugsweise so groß vorgesehen, dass sie ein gegebenenfalls vorhandenes Perforationsmittel berührungsfrei aufnehmen kann. Besonders bevorzugt ist die Auslauföffnung so groß vorgesehen, dass an ihr, beim Ausströmen des fertiggestellten Getränkes kein nennenswerter Druckverlust entsteht, insbesondere dass es zu keiner nennenswerten Verwirbelung des fertiggestellten Getränkes kommt, der zu einem Gaseintrag in das Getränk und damit zur Schaumbildung führen könnte. Alternativ liegt das Material des Kapselbodens nach dem Aufstechen an dem Aufstechmittel an. Das fertiggestellte Getränk läuft zwischen dem Aufstechmittel und dem Material in die Kapsel. Dabei entsteht ein gezielter Druckverlust und/oder eine gezielte Verwirbelung, die beim Kaffee eine„Crema" erzeugt.
Gemäß eines weiteren bevorzugten Gegenstands der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Filterelement elastisch ausgebildet ist. Wenn der Kapselboden von einem äußeren Perforationsmittel durchstochen wird, kann das Filterelement bei einem Kontakt mit dem Perforationsmittel aufgrund seiner Elastizität derart nachgeben bzw. gedehnt werden, dass eine Perforation des Filterelements verhindert wird. Somit wird die Gefahr ausgeräumt, dass das Filterelement durch das Perforationsmittel perforiert wird und Getränkesubstanz ungefiltert aus der Portionskapsel gespült wird.
Eine feste Beabstandung zwischen dem Filterelement und dem Kapselboden ist bevorzugt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Filterelement von dem Perforationsmittel gespannt, angestochen und/oder durchstochen wird.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Filterelement an dem Kapselkörper oder an dem Kragenrand befestigt ist, wobei das Filterelement insbesondere durch Siegeln oder Kleben befestigt ist. Vorteilhafterweise wird somit ein Verrutschen des Filterelements in der Portionskapsel verhindert. Des Weiteren wird dadurch verhindert, dass die Flüssigkeit das Filterelement ungewollt umfließt. Diese Befestigung erfolgt vorzugsweise durch Ultraschallschweißen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Kapselboden eine Ausbuchtung in eine der Einfüllseite entgegengesetzte Richtung aufweist. Vorteilhafterweise dient die Ausbuchtung zur Aufnahme des Perforierungsmittels, so dass beim Einstechen des Perforierungsmittels in den Kapselboden der Kapselboden im Bereich der Ausbuchtung zwar perforiert wird, das Perforierungsmittel aber anschließend im Hohlraum der Ausbuchtung verbleibt. Einer Perforierung des Filterelements wird somit vorgebeugt. Insbesondere ist bei dieser Ausführungsform ein Anheben des Filterelements durch das Perforierungsmittel nicht erforderlich.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Filterelement derart ausgebildet ist, dass bei einer Perforation des Kapselbodens durch ein äußeres Perforationsmittel zumindest teilweise ein Abheben des Filterelements vom Kapselboden erfolgt. Auf diese Weise wird eine Perforierung des Filterelements durch das Perforierungsmittel wirksam verhindert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Kapselboden permanent eine Ausgangsöffnung auf, welche vorzugsweise mit einer Folie abgedichtet ist, wobei die Folie besonders bevorzugt eine Abziehlasche zum Abziehen der Folie von Hand aufweist. Eine Perforation des Kapselbodens mittels eines äußeren Perforationsmittel ist hierbei vorteilhafterweise nicht erforderlich. Vor dem Einlegen der Portionskapsel in die Brühkammer wird die Folie mittels der Abziehlasche einfach vom Kapselboden abgezogen und der Brühvorgang kann gestartet werden. Die Kombination einer vorgefertigten und somit vergleichsweise großen Ausgangsöffnung mit einem Filterelement aus einem nicht gewebten Fasermaterial, insbesondere ein Vlies-, Filz-, insbesondere Nadelfilz, hat den Vorteil, dass die Getränkeflüssigkeit nicht unter hohem Druck aus der Ausgangsöffnung herausfließt und somit die Schaumbildung („Crema"), insbesondere bei der Herstellung von Kaffee oder Tee verhindert wird.
Ein weiter bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Portionskapsel, bei der das Filterelement einen Filterbereich und einen Verbindungsbereich aufweist, wobei der Verbindungsbereich abgewinkelt von dem Filterbereich vorgesehen ist. Beim Aufbrühen des Getränks und/oder bei der Herstellung des Lebensmittels wird die Portionskapsel in der Regel mit heißem Wasser durchströmt, das die erste Komponente extrahiert und die zweite Komponente zumindest teilweise auflöst. Um die Extraktion der ersten Komponente bzw. die Lösung der zweiten Komponente zu verbessern, weist die Portionskapsel vorzugsweise einen Flüssigkeitsverteiler auf, der einen in die Portionskapsel eintretenden Wasserstrahl abbremst und/oder das in die Portionskapsel eintretende Wasser über deren gesamten Querschnitt verteilt. Der Flüssigketisverteiler ist zwischen dem Flüssigkeitseintritt in die Portionskapsel und dem Getränke- oder Lebensmittelsubstrat vorgesehen. Vorzugsweise ist der Flüssigkeitsverteiler in der Portionskapsel verschieblich vorgesehen, insbesondere parallel zu der Rotationsachse der Portionskapsel. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung strömt beim Aufbrühen des herzustellenden Getränks Wasser in die Portionskapsel ein, das das Verteilelement in Richtung des Getränke- oder Lebensmittelsubstrats verschiebt und dabei besonders bevorzugt das Substrat komprimiert bzw. an dem Substrat anliegt, auch wenn dieses sich durch die Auflösung der zweiten Komponente in seinem Volumen reduziert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das Filter und/oder das Verteilelement mit einer Geschmackskomponente, beispielweise einem Aromastoff versehen. Dieser Geschacks-/Aromastoff wird bei der Herstellung des Getränks oder Lebensmittels von dem der einströmenden Flüssigkeit gelöst und/oder desorbiert und trägt dadurch zur Verbesserung der Qualität des resultierenden Getränks oder Lebensmittels bei. Der Geschmacks-/Aromastoff kann als Feststoff und/oder als Flüssigkeit mit dem Filter und/oder dem Verteilelement verbunden sein. Beispielsweise liegt der Geschmacks-/Aromastoff als Öl, vor, das den Geschmacks-/Aromastoff durch Zusatz und/oder natürlicherweise aufweist.
Ein weiter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Getränks mit einer Portionskapsel gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die lösliche Komponente aufgelöst ist bevor die Extraktion des Trägerstoffs beendet ist.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt. Merkmale dieses Gegenstands der vorliegenden Erfindung können mit den Merkmalen anderer Gegenstände kombiniert werden. Erfindungsgemäß findet die Auflösung der löslichen Komponente statt bevor oder während der Trägerstoff extrahiert wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, dass zumindest teilweise zunächst die lösliche Komponente, die vorzugsweise zwischen den Partikeln des Trägerstoffs vorgesehen sind, aufgelöst wird. Vorzugsweise sinkt dabei der Druckverlust in dem partikulären Getränke- oder Lebensmittelsubstrat zumindest zeitweise.
Vorzugsweise ist die Körngrößenverteilung der löslichen Komponente und/oder der Trägerstoffs und/oder die Verteilung der löslichen Komponente in dem Trägerstoff so vorgesehen, dass die Auflösung der löslichen Komponente, insbesondere des löslichen Kaffees, nach weniger als 30 Vol-%, vorzugsweise weniger als 25 Vol-% und besonders bevorzugt weniger als 20 Vol-% der gewählten Durchflussmenge durch die Portionskapsel beendet ist.
Vorzugsweise ist die mittlere Korngrößenverteilung Dv50 des Trägerstoffs größer als die mittlere Korngrößenverteilung der löslichen Komponente. Besonders bevorzugt beträg der D50-Wert des Trägerstoffs zwischen 375 -575 μηη und ganz besonders bevorzugt der Dv50- Wert der löslichen Komponente < 500 μηη.
Vorzugsweise beträgt der Trockenrückstand in dem hergestellten Getränk oder Lebensmittel, insbesondere dem hergestellten Kaffeegetränk 30 - 40 Gew.-% bezogen auf das Gewicht des in der Portionskapsel befindlichen Trägermaterial und der löslichen Komponente.
Vorzugsweise beträgt der Trockenrückstand bezogen auf die Brühmenge 8 -12 Gew.-%, vorzugsweise 9 -1 1 Gew.-%
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Portionskapsel, bei dem der Hohlraum gleichzeitig mit einem pulverförmigen zu extrahierenden Trägerstoff und einer löslichen Feststoffkomponente befüllt und dann mit einem Deckel, insbesondere mit einer Deckelfolie verschlossen wird. Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt. Merkmale dieses Gegenstands der vorliegenden Erfindung können mit den Merkmalen anderer Gegenstände kombiniert werden.
Für den Fall, dass Kaffeepulver der Trägerstoff und die lösliche Komponente lösliche Kaffeepartikel ist, wobei das Kaffeepulver durch Mahlen von Kaffeebohnen hergestellt wird, werden die löslichen Kaffeepartikel vorzugsweise beim Mahlen der Kaffeebohnen mit dem Kaffeepulver vermischt. Dadurch entsteht eine homogen Mischung zwischen dem Kaffeepulver und dem löslichen Kaffeepartikeln und/oder die löslichen Kaffeepartikel werden ebenfalls zerkleinert. Es war für den Fachmann überaus erstaunlich und nicht zu erwarten, dass die löslichen Kaffeepartikel den Mahlgrad der Kaffeebohnen nicht negativ beeinflussen. Die löslichen Kaffeepartikel werden der Mühle in dem gewünschten Gewichts und/oder Volumenverhältnis zugegeben. Das Mahlen findet vorzugsweise in Gegenwart eines Inertgases beispielsweise C02 statt.
Besonders bevorzugt werden die löslichen Kaffeepartikel der Mühle getrennt von den Kaffeebohnen zugegeben.
Nach dem Mahlen wird das Kaffeepulver in einen Entgasungsbehälter gefördert, in dem der gemahlene Kaffee abgasen kann. Vorzugsweise wird der lösliche Kaffee dem Kaffeepulver bei dessen Transport stromabwärts von der Mühle zugesetzt. Dies kann alternativ oder zusätzlich zur Zugabe der löslichen Kaffeepartikel zu der Mühle erfolgen. Vorzugsweise erfolgt die Zugabe in einem Zwangsförder, beispielsweise einer Schnecke oder einem Paddelförderer, der ein bestimmtes Volumen oder eine bestimmte Masse an Kaffeepulver pro Zeiteinheit fördert. Dadurch kann ein exaktes Volumen- und/oder Gewichtsverhältnis zwischen Kaffeepulver und löslicher Kaffeekomponente eingestellt werden. Besonders bevorzugt werden die beiden Komponenten gemischt insbesondere durch ein Förderorgan gemischt. Auch das Fördern kann unter einem Inertgas erfolgen.
Alternativ oder zusätzlich werden die löslichen Kaffeepartikel dem Kaffeepulver in einem
Entgasungsbehälter zugesetzt, beispielsweise während das Kaffeepulver in den Entgasungsbehälter rieselt.
Besondere bevorzugt werden die löslichen Kaffeepartikel und das Kaffeepulver in einem Entgasungsbehälter gemischt und/oder deren Mischung homogenisiert, nachdem oder während der Entgasungsbehälter befüllt wird oder worden ist. Dabei wird beispielsweise der gesamte Entgasungsbehälter bewegt, beispielsweise gedreht oder taumelnd angetrieben. Diese bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hat den Vorteil, dass weder das Kaffeepulver noch die löslichen Kaffeepartikel beim Mischen in Kontakt mit Luft und damit mit Sauerstoff kommen.
Vorzugsweise wird am Kapselboden ein Filterelement vorgesehen.
Vorzugsweise wird im Kapselboden eine Öffnung vorgesehen wird, die mit einer Folie verschlossen wird.
Nachdem das partikuläres Getränke- oder Lebensmittelsubstrat in die Portionskapsel eingefüllt und gegebenenfalls ein Verteilelement in der Portionskapsel vorgesehen worden ist, wird der Kapselkörper mit einer Deckelfolie verschlossen. Das Verteilelement verteilt die eintretende Flüssigkeit zumindest teilweise über den Querschnitt der Portionskapsel und/oder bricht den Strahl der eintretenden Flüssigkeit, so dass das Getränke- oder Lebensmittelsubstrat nicht aufgewirbelt wird. Besonders bevorzugt hält der Flüssigkeitsverteiler das Getränke- oder Lebensmittelsubstrat in seiner Position und/oder sogar unter einem gewissen Druck.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren und einem Beispiel dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figuren und das Beispiel sind lediglich beispielhaft beschrieben und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein. Die Beschreibung gilt für alle Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen. Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Portionskapsel gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die für die Zubereitung von Espresso eingerichtet ist.
Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine in einer geschlossenen
Brühkammer liegende Portionskapsel gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine in einer geschlossenen
Brühkammer liegende Portionskapsel gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figuren 4a, 4b zeigen schematische Schnittbildansichten einer Portionskapsel gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figuren 5a, 5b zeigen schematische Schnittbildansichten einer Portionskapsel gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figuren 6a, 6b zeigen schematische Aufsichten eines Kapselbodens einer
Portionskapsel gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figur 7 zeigt eine Schnittbildansicht einer Portionskapsel gemäß der siebten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figuren 8a -c zeigen unterschiedliche Ausführungsformen des Filterelementes mit
Filz, insbesondere Nadelfilz. Figur 9 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer
Portionskapsel.
In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Portionskapsel 1 dargestellt. Die Portionskapsel 1 umfasst einen hier kegelstumpfförmigen Kapselkörper 2 mit einem geschlossenen Kapselboden 3 und mit einem an seiner Einfüllseite 4 angeordneten Kragenrand 5, auf den eine Deckelfolie 6 aufgeschweißt oder geklebt ist. Zwischen dem Kapselboden 3 und der Deckelfolie 6 ist somit ein, vorzugsweise luft- und aromadicht verschlossener Hohlraum 100, ausgebildet, welcher mit einer partikuläres Getränke- oder Lebensmittelsubstrat 101 gefüllt ist. Das Getränkesubstrat 101 umfasst erfindungsgemäß einen zu extrahierenden Trägerstoff und eine lösliche Komponente. Der zu extrahierende Trägerstoff besteht in dem vorliegenden Fall aus gemahlenen Kaffeebohnen. Die lösliche Komponente ist Instantkaffee und/oder Instantmilch. Auf der Innenseite 3a des geschlossenen Kapselkörperbodens 3, d.h. innerhalb des Hohlraums 100, kann ein Filterelement 7, beispielsweise bestehend aus einem nicht gewebtem Fasermaterial angeordnet sein. Für den Fall, dass ein Filterelement vorgesehen ist, hält dies den Trägerstoff zumindest teilweise zurück, so dass dieser nicht Bestandteil des herzustellenden Getränks/Lebensmittel ist. Für den Fall, dass kein Filterelement vorgesehen ist, wird zumindest ein Teil des Feststoffs aus der Portionskapsel ausgespült und ist Bestandteil des herzustellenden Getränks. Das gegebenenfalls vorhandene Filterelement 7 liegt entweder lose auf der Innenseite 3a des Kapselbodens 3 auf oder ist fest, d.h. vorzugsweise stoffschlüssig, mit der Innenseite 3a des Kapselkörperbodens 3 verbunden. In der zweiten Variante ist das gegebenenfalls vorhandene Filterelement 7 insbesondere nur in einem Randbereich 3' des Kapselbodens 3 am Kapselboden 3 stoffschlüssig befestigt. Das gegebenenfalls vorhandene Filterelement umfasst vorzugsweise ein aus Polyester-Feinfasern hergestellten Vliesstoff.
In Figur 2 ist eine Portionskapsel 1 gemäß der in Figur 1 illustrierten ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die Portionskapsel 1 in der Figur 2 in einer geschlossenen Brühkammer 8 angeordnet ist. Die Brühkammer 8 besteht aus einem ersten Brühkammerelement 9 und einem zweiten Brühkammerelement 10, wobei das erste Brühkammerelement 9 zur Einführung der Portionskapsel 1 beweglich gegenüber dem zweiten Brühkammerelement 10 oder umgekehrt vorgesehen ist. Zwischen den beiden Brühkammerelementen 9, 10 ist eine Dichtung 1 1 angeordnet. Das erste Brühkammerelement 9 besteht im Wesentlichen aus einem Schließkolben 12 mit Einstechelementen 13a, 13b zur Öffnung der Deckelfolie 6 der Portionskapsel 1 , einer Zubereitungsflüssigkeitszuführung 14 und der Dichtung 1 1. Das zweite Brühkammerelement 10 besteht im Wesentlichen aus einer die Portionskapsel 1 teilweise umschließenden Brühkammerglocke 15 mit einem am Boden der Brühkammerglocke 15 angeordneten Offnungsdorn 16, der mit Ablaufrillen 17 versehen ist, und einem Getränkeablauf 18. Zur Aufnahme der Portionskapsel 1 befindet sich die Brühkammer 8 in einem nicht dargestellten geöffneten Zustand, in welchem das erste und das zweite Brühkammerelement 9, 10 voneinander beabstandet sind, um eine Zuführung der Portionskapsel 1 zu gewährleisten, und dem dargestellten geschlossenen Zustand, in welchem ein Zubereitungsvorgang zur Herstellung eines Getränks mittels der Portionskapsel 1 durchführbar ist. Im geschlossenen Zustand ist die Brühkammer 8 druckdicht verschlossen. Beim Überführen der Brühkammer 8 vom geöffneten Zustand in den abgebildeten geschlossenen Zustand wird die Deckelfolie 6 von den Einstechelementen 13a, 13b durchstochen, so dass Zubereitungsflüssigkeit, insbesondere heißes Brühwasser, durch die Zubereitungsflüssigkeitszuführung 14 unter Druck in den Hohlraum 100 der Portionskapsel 1 gelangt. Ferner wird beim Schließen der Brühkammer 8 der Kapselboden 3 von dem als Offnungsdorn 16 ausgebildeten Perforationsmittel perforiert, so dass eine Ausgangsöffnung 107 in der Portionskapsel 1 erzeugt wird, durch welche die hergestellte Getränkeflüssigkeit aus der Portionskapsel 1 in Richtung des Getränkeablaufs 18 heraustreten kann. Zur Unterstützung der Ableitung der Getränkeflüssigkeit weist der Offnungsdorn 16 auf seiner Mantelfläche die Ablaufrillen 17 auf. In der Darstellung ist der Boden 3 der in der Brühkammer 9, 10 befindlichen Portionskapsel 1 von dem Offnungsdorn 16 des zweiten Brühkammelementes durchstochen, aber das gegebenenfalls über der Einstichstelle liegende Filterelement 7 ist von der Einstechspitze 19 des Öffnungsdornes 16 leicht angehoben, jedoch nicht durchstochen. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass der Zentralbereich 7" nicht stoffschlüssig mit dem Kapselboden 3 verbunden ist, sondern das gegebenenfalls vorhandene Filterelement 7 lediglich im Randbereich 3' des Kapselbodens 3 stoffschlüssig mit dem Kapselboden 3 verbunden ist, so dass es in Folge des mechanischen Kontaktes mit der Spitze des Öffnungsdorns 16 lediglich vom Kapselboden 3 angehoben wird und somit unperforiert bleibt (d.h. nicht vom Offnungsdorn 16 perforiert wird). Alternativ oder zusätzlich ist das gegebenenfalls vorhandene Filterelement durch das Tiefziehen so geformt, dass an der Einstichstelle von dem Kapselboden abgehoben ist. Im Randbereich 3' des Kapselbodens 3 bzw. im Randbereich 7' des gegebenenfalls vorhandenen Filterelements 7 bleiben der Kapselboden 3 und das gegebenenfalls vorhandene Filterelement 7 miteinander in Kontakt und insbesondere stoffschlüssig miteinander verbunden, so dass kein Getränke- oder Lebensmittelsubstrat 101 um das Filterelement 7 herum in den Getränkeablauf 18 gelangt. Der Kapselboden 3 weist in seinem zentralen Punkt 106, in welchem der Kapselboden 3 von dem Öffnungsdorn 16 perforiert wird, optional eine Sollbruchstelle 104 auf, so dass ein vergleichsweise stumpfer Öffnungsdorn 16 zur Perforation des Kapselbodens 3 ausreichend ist und so die Gefahr, dass versehentlich auch das gegebenenfalls vorhandene Filterelement 7 vom Öffnungsdorn 16 perforiert wird, ausgeräumt wird.
In Figur 3 ist eine Portionskapsel 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die zweite Ausführungsform im Wesentlichen der in Figur 2 illustrierten ersten Ausführungsform gleicht und die Portionskapsel 1 ebenfalls in einer geschlossenen Brühkammer 8 dargestellt ist. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform weist der Portionskapselboden 3 im Einstechbereich des Öffnungsdornes 16 jedoch eine gegen eine Einbuchtung 20 im Brühkammerboden 3a gerichtete Ausbuchtung 21 auf (die Ausbuchtung 21 ist somit in eine der Einfüllseite 4 entgegengesetzte Richtung gerichtet), in die der Öffnungsdorn 16 einsticht, ohne dabei das gegebenenfalls vorhandene Filterelement 7 zu durchstechen. Ein Abheben des gegebenenfalls vorhandenen Filterelements 7 vom Kapselboden 3 ist somit insbesondere nicht erforderlich. Zur Herstellung des Getränkes wird wiederum nach dem Einbringen der Portionskapsel 1 in die Brühkammer 8, die Brühkammer 8 geschlossen. Während des Schließvorganges wird die Deckelfolie 6 der Portionskapsel 1 mittels der Einstechmittel 13a, 13b perforiert und nach erfolgtem Zusammenführen und Abdichten des ersten und des zweiten Brühkammerelementes 9, 10 (mittels der Dichtung 1 1 ) wird Brühwasser über den Flüssigkeitseinlass 6 zur Verfügung gestellt. Ebenso sticht während des Schließvorganges der Brühkammer der Öffnungsdorn 16 eine Öffnung in den Boden 3 der Portionskapsel 1 . Das über der Einstichstelle liegende, gegebenenfalls vorhandene Filterelement 7 ist in seiner Dicke und Reißfestigkeit einer durch Tiefzeihen erhaltenen Form auf die Eindringtiefe der Einstechspitze 19 des Öffnungsdornes 16 abgestimmt, so dass das gegebenenfalls vorhandene Filterelement 7 nicht durchstoßen wird. Alternativ liegt das gegebenenfalls vorhandene Filterelement 7 über der Ausbuchtung 21 des Kapselbodens 3, die in der Einbuchtung des Brühglockenbodens 23 liegt, und der Offnungsdorn 16 sticht lediglich in die Ausbuchtung 21 des Kapselbodens 3 und gelangt nicht bis zum gegebenenfalls vorhandenen Filterelement 7. Sodann strömt die Flüssigkeit, bei der Herstellung von Kaffee beispielsweise heißes Wasser, in die Kapsel 1 ein. In der Kapsel durchströmt diese Flüssigkeit das Getränke- oder Lebensmittelsubstrat 101 und extrahiert und löst die für die Getränkeherstellung benötigten Substanzen aus dem Getränke- oder Lebensmittelsubstrat 101 aus. Die Strömung der Flüssigkeit in dem Getränke- oder Lebensmittelsubstrat 101 ist durch das Bezugszeichen 22 illustriert. Danach strömt das resultierende Getränk durch das zwischen dem Getränke- oder Lebensmittelsubstrat 101 und das auf dem Kapselboden 3 angeordnete Filterelement 7, welches hier verhindert, dass Bestandteile des Getränke- oder Lebensmittelsubstrates 101 partikelförmig in das resultierende Getränk gelangen und über die von dem Offnungsdorn 16 in den Kapselboden 3 gestochene Öffnung und über die Ablaufrillen 17 des Öffnungsdornes 16 weiter in ein Auffanggefäß, beispielsweise eine Tasse oder Kanne, gelangen. Es ist aber erfindungsgemäß auch vorgesehen, dass kein Filterelement vorhanden ist. In diesem Fall sind partikelförmige Trägerstoffe im Getränk/Lebensmittel erwünscht.
In Figuren 4a und 4b sind schematische Schnittbildansichten einer Portionskapsel 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. In dem vorliegenden Fall ist das gegebenenfalls vorhandene Filterelement vorzugsweise aus einem nicht gewebten Fasermaterial gefertigt und besonders bevorzugt tiefgezogen, d.h. das ursprünglich flache Fasermaterial des Filterelementes ist in eine dreidimensionale Form gebracht worden. In seinem Randbereich 7'ist dieses Filterelement in dem vorliegenden Fall mit dem Kragenrand 5 des Kapselkörpers verbunden. Dieser Verbund kann beispielsweise durch Siegeln oder Kleben erfolgen. Durch die Befestigung dieses Filterelementes 7 an dem Kragenrand des Kapselkörpers ist zwischen dem Zentralbereich 7" des Filterelementes und dem Filterboden 3 ein Freiraum vorgesehen, in den ein Einstechdorn 16 beim Aufstechen der Portionskapsel eindringen kann, ohne dass das Filterelement durchstochen wird. Allenfalls wird der Zentralbereich 7" des Filterelementes aufgrund seines Elastizität von dem Einstechdorn verformt. Vorzugsweise ist die Portionskapsel mit einer Deckelfolie 6 verschlossen, die, besonders bevorzugt, mit dem Randbereich des Filterelements verbunden ist, beispielsweise durch Siegeln oder Kleben. In Figuren 5a und 5b sind schematische Schnittbildansichten einer Portionskapsel 1 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei auf die zu der dritten Ausführungsform (vgl. Figuren 4a, b) gemachten Ausführungen Bezug genommen wird. In dem vorliegenden Fall ist der Randbereich 7'des gegebenenfalls vorhandenen Filterelementes mit der Seitenwand des Kapselköpers, beispielsweise durch Siegeln oder Kleben, verbunden. Die Deckelfolie 6 ist in dem vorliegenden Fall direkt mit dem Kragenrand des Kapselkörpers verbunden. Ansonsten wird auf die Ausführungen zu den Figuren 4a, b Bezug genommen. Das Filterelement ist in dem vorliegenden Fall gleichfalls vorzugsweise tiefgezogen.
In Figur 6a, 6b und 7 ist eine Schnittbildansicht einer Portionskapsel 1 gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die siebte Ausführungsform gleich im Wesentlichen der in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsform, kann aber auch mit jeder anderen dargestellten Ausführungsform kombiniert werden. Die Portionskapseln 1 der siebten Ausführungsform ist mit einer permanenten Ausgangsöffnung 107 im Kapselboden 3 ausgestattet, welche in der Ausgangslage mit der Folie 108 abgedichtet ist. Sollbruchstellen weist die Portionskapsel 1 daher nicht auf. Die Folie 108 weist dabei eine Abziehlasche 109 zum Abziehen der Folie 108 von Hand auf. Eine Perforation des Kapselbodens 3 mittels eines äußeren Perforationsmittels 16 ist nicht vorgesehen. Vielmehr wird dem Einlegen der Portionskapsel 1 in die Brühkammer 8 wird die Folie 108 mittels der Abziehlasche 109 einfach vom Kapselboden 3 abgezogen und der Brühvorgang kann anschließend direkt und ohne Perforierung des Kapselbodens 3 gestartet werden. Die Ausgangsöffnung ist vorzugsweise so groß gestaltet, dass bei ihrem Durchströmen kein oder nur ein sehr geringer Druckverlust auftritt. Dadurch weist das resultierende Getränk, beispielsweise der Kaffee kein oder nur eine geringe Crema auf.
Figuren 8 a - c zeigen unterschiedliche Ausführungsformen eines gegebenenfalls vorhandenen Filterelementes 7 mit einer Filzstruktur 7.1 , insbesondere Nadelfilzstruktur. Dieses Filterelement 7 weist vorzugsweise eine Trägerstruktur 7.2, beispielsweise eine Gewebestruktur auf. An dieser und/oder in diese Gewebestruktur 7.2 wird auf der gesamten, dem Getränke- oder Lebensmittelsubstrat zugewandten Oberfläche eine Filzstruktur 7.1 , angeordnet und beispielsweise durch Nadelfilzen mit dieser verbunden, was in Figur 8a dargestellt ist. Die Ausführungsform gemäß Figur 8b weist zwei Filzstrukturen 7.1 und 7.3 auf, die jeweils an und/oder in der Trägerstruktur angeordnet sind. Beide Strukturen erstrecken sich vorzugsweise über den gesamten Querschnitt, d. h. hier die gesamte kreisförmige Oberfläche, des Filterelementes. Die Filzstrukturen 7.1 und 7.3 können gleich oder unterschiedlich dick sein. Vorzugsweise ist die Filzstruktur 7.1 dünner ausgeführt als die Schicht 7.3 oder umgekehrt. Die Trägerschicht ist dann bezüglich der Mitte, bezogen auf die Dicke, des Filterelementes versetzt vorgesehen sein. Die Strukturen 7.1 und 7.3 können aus unterschiedlichen oder demselben Materiali(en) hergestellt sein. Diese betreffen nicht nur die Substanz aus der sie hergestellt sind, sondern auch die Fadendurchmesser und/oder die Fadenlänge aus denen die Filzstrukturen gefertigt werden. Zwischen den beiden Strukturen 7.1 und 7.3 ist eine Trägerstruktur 7.2 vorgesehen, in der sich kein oder nur wenig Filzstruktur befindet und die vorzugsweise Querströmungen zulässt.
Figur 8c zeigt noch eine weitere Ausführungsform eines Filterelementes mit Filzstruktur. In dem vorliegenden Fall sind zwei Filterelemente 7 mit einer Filzstruktur, wie sie beispielsweise gemäß den Figuren 8a und b beschrieben wurden, übereinander angeordnet. Die Filterelemente 7 können lediglich aufeinander liegen oder miteinander verbunden sein. Die Filterelemente 7 können aber auch nur Filz ohne Trägerstruktur aufweisen.
Figur 9 zeigt schematisch das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer
Portionskapsel, wobei hier nur die Herstellung des Substrates schematisch dargestellt ist. In dem vorliegenden Fall wird eine Portionskapsel zur Herstellung eines Kaffeegetränks, d.h. beispielsweise Kaffee oder Espresso mit oder ohne Crema, hergestellt. Das partikuläres Getränke- oder Lebensmittelsubstrat ist demnach Kaffeepulver als zu extrahierende
Trägersubstanz und lösliche Kaffeepartikel als lösliche Komponente. Das Kaffeepulver wird aus ganzen gerösteten Bohnen 24, die in einer Mühle 26 gemahlen werden hergestellt.
Gemäß einer ersten Ausführungsform werden der Mühle, insbesondere getrennt von den Kaffeebohnen, beispielsweise durch einen Seitenarm, die löslichen Kaffeepartikel, auch als Instantkaffeepartikel bezeichnet, zugegeben. Beim Mahlen vermischen sich das Kaffeepulver und die löslichen Kaffeepartikel innig, vorzugsweise zu einer vollständig homogenen
Mischung. Dabei können auch die löslichen Kaffeepartikel zerkleinert werden. Die beiden Komponenten werden der Mühle in dem gewünschten Volumen- und/oder
Gewichtsverhältnis zugegeben. Alternativ oder zusätzlich kann der Zusatz der löslichen Kaffeepartikel auch während der Förderung des Kaffeepulvers 24 oder der Mischung 24 von der Mühle in einen Entgasungsbehälter 29 erfolgen. Beispielsweise werden die löslichen Kaffeepartikel 25 einem Förderorgan 28, beispielsweise einer Schnecke oder einem
Paddelförderer zugegeben, der vorzugsweise neben dem Fördern auch für eine Mischung der beiden Komponenten sorgt. Bevorzugt ist ein Zwangsförder, der ein bestimmtes
Volumen und/oder eine gewisse Menge an Kaffeepulver 24 oder Mischung 24 fördert.
Dadurch kann ein gewünschtes Volumen- und/oder Gewichtsverhältnis eingestellt werden. Sowohl das Mahlen als auch das Fördern kann unter einem Schutzgas, beispielsweise C02 erfolgen. Das Kaffeepulver oder die Mischung aus Kaffeepulver und löslichen Kaffeepartikeln rieseln anschließend in einen Entgasungsbehälter. Die löslichen Kaffeepartikel können erstmalig oder als Ergänzung ebenfalls in diesen Entgasungsbehälter dosiert werden.
Nachdem der Behälter befüllt worden ist, wird dieser geschlossen und dann, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in Bewegung versetzt, beispielsweise rotiert und/oder taumelnd angetrieben, um die Mischung der beiden Komponenten zu bewirken oder zu verbessern. Diese bevorzugte Ausführungsform hat den Vorteil, dass beim Mischen kein Sauerstoff in die Mischung eingetragen wird.
Beispiel
Es wurden als Trägerstoff 8 Gramm Kaffeepulver mit einem Dv50 von 550 μηη mit einem Gramm Instant- Kaffee mit einem Dv50 von 400 μηη miteinander homogen vermischt und danach in einen Portionskapselkörper eingefüllt, an deren Boden sich eine Filzmatte als Filterelement befand. Der Portionskapselkörper wurde sodann mit einer Deckelfolie verschlossen, indem die Deckelfolie an den Kapselkörper gesiegelt wurde. Sodann wurde die Portionskapsel in einen Kafferautomaten (welcher Typ?) eingeführt, angestochen und danach mit Wasser, das eine Temperatur von 92°-98° C mit einem Druck von 17 - 19 Bar beaufschlagt.
Das fertiggestellte Kaffeegetränk wurde alle 15 Sekunden aufgefangen und von der aufgefangenen Probe jeweils der Trockenrückstand ermittelt. Dabei wurde das Gerät der Firma Sartorius LMA 200 PM verwendet. Die Ergebnisse dieser Messung sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst.
Figure imgf000025_0001
Der Trockenrückstand in % ist der Quotient aus dem Trockenrückstand und der Einwaage.
Es zeigt sich, dass nach 15 Sekunden oder einer Durchflußmenge von 51 ,08 ml der lösliche Instant-Kaffee bereits vollständig aus der Mischung herausgelöst worden ist.
Der gesamte Trockenrückstand betrug 36,44 % der Einwaage von 9 Gramm der Mischung.
Bezugszeichenliste
1 Portionskapsel
2 Kapselkörper
3 Kapselboden
3a Kapselboden-Innenseite
3' Randbereich des Kapselbodens
4 Einfüllseite
5 Kragenrand
6 Deckel, Deckelfolie
7 Filterelement
7' Randbereich des Filterelements
7" Zentralbereich des Filterelements
7.1 Filzstruktur, Nadelfilzstruktur
7.2 Trägerstruktur
7.3 Filzstruktur, Nadelfilzstruktur
8 Brühkammer
9 Erstes Brühkammerelement
10 Zweites Brühkammerelement
1 1 Dichtung
12 Schließkolben
13a Einstechelement
13b Einstechelement
14 Zubereitungsflüssigkeitszufuhr Brühglocke
Öffnungsdorn
Auslaufrillen
Ablauf
Einstechspitze
Einbuchtung
Ein-/Ausbuchtung
Zubereitungsflüssigkeitsfluss
Brühglockenboden
Kaffeebohnen
löslicher Kaffee, Instantkaffee
Mühle
Massestrom Kaffeepulver oder Gemisch aus Kaffeepulver und löslichem Kaffee Fördermittel, z.B. Schnecke
Entgasungsbehälter
Bewegungsmittel für den Entgasungsbehälter
Hohlraum
Getränke- oder Lebensmittelsubstrat
Seitenwandbereich
Einbuchtung, gewellter oder gefalteter Bereich
Zentraler Punkt
Öffnung, Ausgangsöffnung
Folie
Abziehlasche

Claims

Patentansprüche
1 . Portionskapsel (1 ) zur Herstellung eines Getränks aufweisend einen Kapselkörper (2) mit einem Kapselboden (3) und einem Deckel (6), wobei sich zwischen dem Kapselboden (3) und dem Deckel (6) ein Hohlraum (100) befindet, in dem ein partikuläres Getränke- oder Lebensmittelsubstrat (101 ) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Getränke- oder Lebensmittelsubstrat aus einem zu extrahierenden Trägerstoff und einer löslichen Komponente besteht.
2. Portionskapsel (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, das der zu extrahierende Trägerstoff Kaffeepulver ist.
3. Portionskapsel (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lösliche Komponente löslicher Kaffee ist.
4. Portionskapsel (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaffeepulver und der lösliche Kaffee in einem Gewichtsverhältnis 10:1— 10 :3 vorgesehen wird.
5. Portionskapsel (1 ) nach einem der Ansprüche 2 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelgrößenverteilung des löslichen Kaffees kleiner ist als die Korngrößenverteilung des Kaffeepulvers.
6. Portionskapsel (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hohlraum ein Filter und/oder Verteilelement vorgesehen ist.
7. Portionskapsel (1 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter und/oder ein Verteilelement mit einer Geschmackskomponente versehen ist.
8. Portionskapsel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement ein Vlies ist und/oder eine Filzstruktur aufweist.
9. Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (7) elastisch ausgebildet ist.
10. Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (7) an den Kapselboden, den Kapselkörper (2) oder an den Kragenrand (5) der Kapsel gesiegelt, insbesondere ultraschallgesiegelt ist.
1 1 . Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel eine Deckelfolie (6) ist, die vorzugsweise an den Kragenrand (5) gesiegelt ist.
12. Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapselboden (3) eine Öffnung (107) aufweist, welche vorzugsweise mit einer Folie (108) abgedichtet ist, wobei die Folie (108) besonders bevorzugt eine Abziehlasche (109) zum Abziehen der Folie von Hand aufweist.
13. Portionskapsel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilelement in der Portionskapsel verschieblich vorgesehen ist.
14. Portionskapsel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufbrühen des herzustellenden Getränks Wasser in die Portionskapsel einströmt, das das Verteilelement in Richtung des Getränke- oder Lebensmittelsubstrats verschiebt.
15. Verfahren zur Herstellung eines Getränks mit einer Portionskapsel gemäß einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der lösliche Komponente aufgelöst ist bevor die Extraktion des Trägerstoffs beendet ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösung der löslichen Komponente, insbesondere des löslichen Kaffees, nach weniger als 30 Vol- %, vozugsweise weniger als 25 Vol-% und besonders bevorzugt weniger als 20 Vol- % der gewählten Durchflussmenge durch die Portionskapsel beendet ist.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckverlust während der Herstellung des Getränks zumindest zeitweise abnimmt.
18. Verfahren zur Herstellung einer Portionskapsel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (100) gleichzeitig mit einem pulverförmigen zu extrahierenden Trägerstoff und einer löslichen Feststoffkomponente befüllt und dann mit einem Deckel, insbesondere mit einer Deckelfolie, verschlossen wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaffeepulver durch Mahlen von Kaffeebohnen hergestellt wird, wobei der lösliche Kaffee beim Mahlen mit dem Kaffeepulver vermischt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass der lösliche Kaffee dem Kaffeepulver bei dessen Transport stromabwärts von der Mühle zugesetzt wird.
21 . Verfahren nach einem der Ansprüche 18 - 20, dadurch gekennzeichnet, dass der lösliche Kaffee dem Kaffeepulver in einem Entgasungsbehälter zugesetzt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 - 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der lösliche Kaffee und das Kaffeepulver in einem Entgasungsbehälter gemischt und/oder deren Mischung homogenisiert wird.
23. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Kapselboden eine Öffnung vorgesehen wird, die mit einer Folie verschlossen wird.
PCT/EP2014/053682 2013-02-26 2014-02-26 Portionskapsel und verfahren zur herstellung eines getränks mit einer portionskapsel WO2014131779A1 (de)

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