CN103384486B - 用于制备液体产品的盒 - Google Patents

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Abstract

一种容纳例如粉末咖啡等至少一种物质的配料(12)的盒(10)，用于通过在给定温度下引入到盒(10)中的液体和/或蒸汽来制备液体产品，所述盒包括容纳所述配料(12)的壳体(14)，所述壳体(14)具有侧壁(140)和底壁(142)，液体产品通过底壁(142)从盒(10)流出。所述底壁(142)具有分层结构，该分层结构具有：由设计为在70°至120°之间的范围内的温度下经历软化和/或熔化的第一可堆肥材料制成的至少一个层(1420)；以及由在所述温度下不经历明显的软化和/或熔化的第二可堆肥材料的至少一个层(1422)。

Description

用于制备液体产品的盒
技术领域
本描述涉及一种用于制备液体产品的盒。
在各实施例中，本说明书涉及用于制备饮料例如咖啡的盒。
背景技术
通过向盒中引入液体(可能在压力和/或高温下)和/或蒸汽来制备例如饮料等液体产品的盒构成了一种极其丰富并且明确表示的技术方面，例如在以下文献中记录，例如FR-A-757 358、FR-A-2 373 999 (与之相对应的是US-A-4 136 202)、FR-A-2 556 323、GB-A-938 617、GB-A-2 023 086、CH-A-406 561、US-A-3 403 617、US-A-3 470 812、US-A-3 607 297 (与之相对应的是FR-A-1 537 031)、WO-A-86/02 537、EP-A-0 199 953、EP-A-0 211 511、EP-A-0 242 556、EP-A-0 468 078、EP-A-0 469 162和EP-A-0 507 905。
在上文参考的文献中描述的解决方案中的相当一部分主要是关于制备由例如咖啡、茶、巧克力、肉汤、羹汤或各种浸液等饮料构成的液体产品。关于咖啡的制备，设计为使得能够制备意式特浓咖啡的方案是已知的(例如，从EP-A-0 507 905，上文已经提到并且用作权利要求1的前序部分的模型)。
发明内容
在生产所述盒的当前实践中，如由本申请人在生产以商标名称Lavazza Blue®销售的盒中所采用的那样，设想到盒的侧壁和底壁由塑料材料制成，例如通过热成型来成形的与乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)共挤为层叠体的聚丙烯。
但所述复合材料不能被归类为可堆肥材料。
根据在专利层面也通常采用的定义(例如参见EP-B-0 497 838、EP-B-0 561 982、EP-B-0 788 733、EP-B-0 723 572、EP-B-0 868 275、EP-B-0 971 818和EP-B-1 842 944)，材料被定义为“可堆肥”所必须具备的特性目前由欧洲标准EN 13432 “Requirements for packaging recoverable through composting and biodegradation – Test scheme and evaluation criteria for the final acceptance of packaging”确立，近来也在意大利作为UNI EN 13432采用。根据所述标准，可堆肥材料必须表现出的特性如下：
*生物降解性，即可堆肥材料到二氧化碳的代谢转化。这个性质利用标准测试方法来测量，即 prEN 14046 (也公开为ISO 14855: biodegradability under controlled composting conditions)。接受程度为在小于6个月的时间实现90%的生物降解性(关于纤维素)。
* 崩解性，即，在最终堆肥物中破碎并且看不到(无视觉污染)。利用堆肥测试以试验规模来测量 (prEN 14045)。测试材料的样品与有机废物一起堆肥3个月。最后，利用2mm筛来筛分堆肥物。大小大于2mm的测试材料的残留质量必须小于初始质量的10%。
* 不存在对堆肥过程的不利影响，利用堆肥测试以试验规模来验证。
*低重金属水平(低于预先限定的最大值)和不存在对堆肥物质量的不利影响(例如，降低农艺学价值和对于植物生长存在生态毒理效应)。对已经发生了测试材料的降解的堆肥物样品实施植物生长测试(测试OECD 208，修改版)。与对照堆肥物相比，必须无显著差别。
*在被研究的材料降解后，其它化学-物理参数必须不变：pH、含盐量、挥发性固体、N、P、Mg、K。
将意识到可生物降解的材料未必是可堆肥的，因为其必须还在堆肥循环期间崩解。然而另一方面，在堆肥循环期间分解为不能在后来完全生物降解的微观块的材料不是可堆肥的。
UNI EN 13432为一种协调标准，即，其在欧盟官方公报(Official Journal of the European Union)中公开并且在欧洲在国家层面上使用，并且设想假定符合关于包装和包装废料的欧盟指令No. 94/62 EC。
随着对于环境和日用食品废料的寿命终结越来越关注，可堆肥性为本文所考虑的盒的消费者认为越来越重要的要求。
在这方面，本发明人指出，单纯就生产而言，的确可以能够设想到诉诸的方案来将这样的盒的壳体生产为可堆肥材料(根据在该领域中有时使用的术语，“生物”材料)，例如：从生物质中提取的聚合物(例如多糖，例如淀粉– Mater-Bi®–纤维素、脂质、蛋白质)；合成聚合物(例如，聚乳酸– PLA –从淀粉发酵得到)；由微生物或基因修饰细菌生成的聚合物(例如，聚羟基脂肪酸酯-PHA)；来自化石单体的聚合物(例如，聚丁二酸丁二醇酯-PBS)。在所述类别中也可列出上述的混合物(所谓的“化合物”)，引入或不引入添加剂，例如毫微粒(例如，滑石、蒙脱土)。
在本文所考虑的申请中，其中(例如在制备例如咖啡或意式特浓咖啡等饮料期间)引入到盒中的液体和/或蒸汽可以在约100℃的温度，发生前述可堆肥材料经历软化或熔化，基本上由于它们为源自天然的材料造成的情形。
根据所考虑的材料，这带来例如与以下有关的操作缺陷：在制备液体产品过程期间，盒的底壁在被穿孔的同时以不受控方式表现，替代地以随机方式破裂或者由于在高温下高度蠕变而堵塞设置在例如针或尖头等装置中的孔，所述装置设计为执行前述穿孔操作，或者像在所述穿孔尖头上的袜子那样再次经历显著的屈服伸长，实际上阻碍了饮料流出的风险。
在这方面，还应考虑到液体和/或蒸汽可以在甚至高于10atm的压力下引入到盒中。
本发明的目的在于克服前述缺陷。
根据本发明，由于具有在权利要求1中陈述的特征的盒而实现了所述目的。本发明的有利发展形成从属权利要求的主题。
权利要求形成在本文中关于本发明提供的技术公开的一体部分。
在各实施例中，盒作为整体构成能够通过堆肥和生物降解而回收的包装材料，例如符合标准UNI EN 13432:2002和/或后来的修改和结合。
附图说明
现在将参考附图单纯以非限制性示例的方式描述本发明，在附图中：
图1为根据一个实施例的盒的总体立体图；以及
图2至图6示出了实施例的可能使用顺序的连续步骤。
具体实施方式
在接下来的描述中示出了各种具体细节，目的是为了提供对实施例的深入理解。可以提供不具有一个或多个具体细节或者具有其它方法、部件、材料等的实施例。在其它情况下，已知的结构、材料或操作并未详细地示出或描述，使得不会使实施例的各方面模糊。
在本说明书的框架中对“一实施例”或“一个实施例”的提及旨在表示关于该实施例描述的特定构造、结构或特征包括在至少一个实施例中。因此，可能存在于本说明书的各个点的例如“在一实施例中”或“在一个实施例中”等短语未必指同一个实施例。而且，在一个或多个实施例中，特定形态、结构或特征能够以任何适当的方式组合。
在本文中使用的附图标记只是为了方便起见，并且因此并不限定实施例的保护范畴或范围。
在图中，附图标记10总体上指示用于制备液体的盒，通过将液体和/或蒸汽引入到盒中来生产液体。
在各实施例中，所讨论的液体产品可以由例如咖啡(例如意式特浓咖啡)等饮料构成，通过将液体和/或蒸汽在压力下并且在高温(即热的)引入到盒中来获得。
在任何情况下，在本详细描述的框架中，对于饮料咖啡制备的反复提及绝不应理解为以任何意义限制描述的范围，其完全是普遍的。
盒10容纳能够经由前述液体和/或蒸汽形成前述产品的至少一种物质的配料12。
在各实施例中，配料12可以由粉末咖啡、或者由液体产品的另一前体，例如饮料、茶、呈粉末或颗粒形式的巧克力、用于制备肉汤、汤羹、饮料、各种性质的浸液的产品等构成。所述列表应理解为单纯地具有示例性质并且绝不是约束性的。
在各实施例中，在整体基本上成形为托盘或小杯或大口杯的盒10的结构中，配料12位于其内，盒10可以具有以下区别特征：
- 壳体14，包括侧壁140和底壁142，底壁142在侧壁140的一端封闭壳体14；以及
- 密封箔16，其在与底壁142相对的端部封闭盒10。
这样的材料适合于例如在对应于包围前述壳体140的口部的凸缘144的区域中，以不透流体的方式例如通过热密封连接到盒的壳体14的侧壁140。
在如附图所表示的各实施例中，壳体14可以成形为从底壁142开始朝向由密封箔16封闭的端部发散的托盘状。在各实施例中，所述发散形态可以为截头圆锥形形态。但所述形态并非必需的，因为盒10整体可以具有不同的形状，例如棱柱形状、截头角锥形状等。
在各实施例中，底壁142可以具有凹拱形态。在本文图示的实施例中，所述拱的凹性面向盒10的外侧。
而且在该情况下，所述形态的选择并非必需的。在各实施例中，凹顶形状可以具有面向盒10的内侧的凹性。在各实施例中，底壁142可以为平面或基本上为平面。
在各实施例中，盒10的使用顺序可以基本上类似于在先前已经引用的EP-A-0 507 905中所描述的盒的使用顺序。
特别地，在初始步骤(图2)，将盒10放置在底部尖头100的阵列上。在各实施例中，所讨论的尖头可具有基本上类似于注射器针的结构的中空结构，具有设计为使得使用盒10制备的液体产品能够根据将在下文中更全面地描述的形式流出的一个或多个开口102。
在各实施例中，当将盒10放置在底部尖头100上时，底部142(无论是具有朝向盒外侧或内侧的凹性的凹面还是平面)可以简单地搁置在尖头100上。
如在图2中更清楚地看出的那样，同时使盒10的顶部箔16向尖头的另一阵列暴露(顶部尖头104设计为将构成盒的顶部密封箔的膜16穿孔)。
如图3示意性地表示的那样，在制备方法的第一步骤(在本文所考虑的实施例中，将以非限制性示例的方式参考咖啡例如意式特浓咖啡的制备)，顶部尖头104从顶部向下(在图中不可见的马达装置的作用下)下降并且刺入到密封箔16中，从而将密封箔16穿孔。以该方式在盒10的顶侧打开盒10。
此时，以如下方式启动用于制备饮料的机器(例如，已知类型的用于制备咖啡的机器，这使得本文的任何详细描述变得不必要)：水开始通过由尖头104在顶部箔16中形成的孔渗入(开始于未图示的泵，其在意式特浓咖啡制备中以大约90-100℃范围的温度和8-10atm或更高范围的压力供应)。
该操作条件在图4中示意性地表示。
在各实施例中，在盒10内部流动的热加压水可起到双重作用。
首先，热水开始渗入到粉末咖啡的配料12中，从而开始了引起饮料制备的过程(可能以并不完全精确的方式其可被称作“浸泡过程”)。
其次，如在图4的底部中可以更好地意识到的那样，在盒10内形成的压力使得底部142开始变形并且推靠于尖头100上，底壁142本身搁置在尖头100上。
在初始步骤(在图4中精确地表示)，尖头100只是局部地刺入到底壁142中：尖头102仅开始使盒10的底部142变形，在其中形成“凹窝”。
在图5所表示的下一步骤中，底部尖头100开始对盒10的底壁142穿孔，使得设置在这些尖头(如在各实施例中先前已经描述的那样，它们实际上为类似于注射器针的中空尖头)中的腔通过开口102与盒10的内部容积形成连通，使得咖啡浸液开始从盒10出来并且通过底部尖头100流出。
盒10的底壁142的穿孔机构如图6所示继续进行，直到实际上底部尖头100中的每一个已经将盒10的底壁142穿孔，从而刺入到盒10本身内，使得尖头的轴向腔提供用于供应咖啡浸液的流出路径。
维持图6所表示的条件，直到完成了饮料的制备。
此时，停用将热加压水发送到盒10内的泵，顶部尖头104向上收回(如果这没有在先前已经进行)，并且可以将“用过的”盒10从机器取出并且用“新”盒来替换，以制备另一咖啡。
在这里要关注的是，在各实施例中，底壁142的穿孔取代在将液体和/或蒸汽引入到盒10内之后发生，而是甚至可以在由尖头100对放置在尖头107上的盒10底部142进行穿孔动作之后(在由尖头104将密封箔16穿孔之前、同时或之后)，并且在液体和/或蒸汽渗入到盒10中之前，在“冷”条件下发生。
如在本说明书的引言部分中已经描述的那样，与图2至图6中示意性地示出的操作顺序相似的顺序与由可堆肥材料制作底壁142的选择几乎不兼容。
事实上，这种性质的“生物”材料在大约100℃的饮料生产温度下，在由穿孔尖头进行穿孔期间，可能经历主要热机械性质的损失。根据所考虑的生物材料，操作缺陷可能例如与在制备液体产品的过程期间盒的底壁在被穿孔的同时以不受控方式表现，替代地以随机方式破裂或者由于在高温下高度蠕变而堵塞设置在例如针或尖头等装置中的孔，所述装置设计为执行前述穿孔操作，或者像在所述穿孔尖头上的袜子那样再次经历显著的屈服伸长，实际上阻碍了饮料通过孔本身流出的风险。
在各实施例中，通过生产具有分层结构的底壁142来防止所述缺陷，设想联合由第一可堆肥材料(如先前所定义)制成的层1420、和由第二材料制成的另一层1422，第一可堆肥材料设计为在所描述的制备过程中，在引入到盒10中的液体/蒸汽的温度下，经历软化/熔化，第二材料也是可堆肥的，但能够耐受前述温度而不经历软化/熔化。
在各实施例中，第一材料层1420可以只是包括选自下列材料的可堆肥材料：
- 从生物质提取的聚合物(例如多糖，诸如淀粉– Mater-Bi®–纤维素、脂质、蛋白质)；
- 合成聚合物(例如，聚乳酸– PLA – 从淀粉发酵得到)；
-由微生物或基因修饰细菌产生的聚合物(例如，聚羟基脂肪酸酯-PHA)；
-由化石单体产生的聚合物(例如，聚丁二酸丁二醇酯-PBS)；以及
- 上述材料的混合物(所谓的“化合物”)，可能引入添加剂，例如毫微粒(例如，滑石、蒙脱土)。
在100℃附近的温度和/或10巴或更高的压力下，这样的材料具有高断裂伸长率，从其天然材料的特性得到。
在各实施例中，第二材料层1422为可堆肥材料，但选择为在前述条件下不表现出高断裂伸长率并且被穿孔尖头容易地撕裂。
在各实施例中，第二材料层1422可以简单地由纸箔构成，例如纤维素纸、例如100%纤维素纸、纸板、玻璃纸、醋酸纤维素。
为了穿孔和随后提取饮料，由两种材料1420和1422(二者都是可堆肥的)形成的复合材料都完全像不可堆肥材料(例如，通过热成型来成形的与乙烯乙烯醇共聚物共挤为层叠体的聚丙烯)那样表现，其目前构成用于咖啡等的盒的领域中的现有技术。
在各实施例中，所述得到的复合材料的操作可以设想到刺破底部，使得饮料能够适当地排出，材料1422在穿孔过滤器方面用作屈服元件，减弱底部的整体结构，并且因此防止材料1420经历过度的伸长或塑性变形，这些否则会在所述刺破方面无效。
因此，如果两种成分1420和1422单独使用，则不会获得相同的表现。
层1420事实上在底壁142由尖头100穿孔时，使得在尖端100周围能够像垫圈那样确保适当的不透流体性，从而防止不期望地分散所制备的液体产品。
层1422替代地能够确保底壁142将保持其结构一致性，从而防止任何过度的伸长，并且特别地使得在尖头100以给定量***到盒10的隔室内部时，使得底部142本身能够破裂。
在各实施例中，设计为经历软化的层即层1420的断裂伸长率可以选择为比设计为不经历软化的材料层即层1422的断裂伸长率高至少20%。
层1420(设计为经历软化/熔化)与层1422(设计为在饮料制备过程的温度下不经历软化/熔化)之间的联合条件防止层1420的可热熔化材料堵塞开口102。
关于联合模式，在各实施例中，如在附图中示意性所示，非耐热层1420和耐热层1422可以分别设置在盒10的外侧和内侧。
在各实施例中，替代地该布置可以是相反的，其中层1422设置在盒的外侧，而层1420设置在盒的内侧。
在各实施例中，为了获得底壁142，可以设想到分层结构包括多于两层，例如，由例如纸制成的中间耐热层1422夹在两个非耐热层1420之间，或者为互补的布置，其中两个耐热层1422在它们之间包围非耐热层1420。当然，也可以设想到包括多于三个层的分层结构。
而且，关于底壁142与盒10的壳体14的侧壁140的连接，可以设想到不同的方案。
在各实施例中，非耐热层1420或至少一个非耐热层1420可以与侧壁142，例如在单次成型操作(共同模制)中由单件制成，其中一个或多个耐热层1422应用在与侧壁140由单件制成的前述层的一个面或两个面上。
在各实施例中，底壁142可以替代地原始设置为分层结构元件，该分成结构元件然后本身设计为，通过从密封(热密封或超声密封)、胶合或共同模制中选择的技术，以不透流体的方式连接到侧壁140的底部边沿(在本文所示的实施例中为较小直径的底部边沿)。
在各实施例中，密封箔16可以设置有能够适于作为可堆肥材料的材料膜。这样的材料可以例如在由以下构成的组中选择：从生物质提取的聚合物(例如多糖，诸如淀粉– Mater-Bi® –纤维素、脂质、蛋白质)；合成聚合物(例如，聚乳酸– PLA –从淀粉发酵得到)；由微生物或基因修饰细菌产生的聚合物(例如，聚羟基脂肪酸酯-PHA)；来自化石单体的聚合物(例如，聚丁二酸丁二醇酯-PBS)；上述材料的混合物(所谓的“化合物”)，引入或不引入添加剂，例如毫微粒(例如，滑石、蒙脱土)；纸、纸板、玻璃纸、醋酸纤维素。
在不偏离本发明的原理的情况下，构成和实施例的细节可以相对于在本文中单纯以非限制性示例方式示出的构成和实施例的细节甚至显著地不同，不会由此而脱离如由所附权利要求限定的本发明的范围。
特别地，虽然在本文中以举例方式考虑的实施例中，设想到底壁142可以(被尖头100)穿孔(由尖头100)以使得液体产品能够从盒10通过壁142本身流出，但在其它实施例中，壁142可以从一开始就具有能够由从盒10中流出的所述液体产品穿过的带孔结构(例如多孔结构)。
而且在该情况下，可以设想到在底壁142内将设计为在液体和/或蒸汽的温度下经历软化和/或熔化的第一可堆肥材料的至少一个层(附图中的层1420)和设计为在液体和/或蒸汽的温度下不经历软化和/或熔化的第二可堆肥材料的至少一个层(附图中的层1422)联合，以防止例如带孔结构的开口(例如多孔结构的孔隙)被设计为经历软化/熔化的可堆肥材料堵塞。

Claims (15)

1.一种盒(10)，具有至少一种物质的填充物(12)，用于通过在给定温度下引入到盒(10)中的液体和/或蒸汽来制备液体产品，所述盒包括容纳所述填充物(12)的壳体(14)，所述壳体(14)具有侧壁(140)和用于使所述液体产品从所述盒(10)流出的底壁(142)，其特征在于，所述底壁(142)具有分层结构，该分层结构具有：
由能够在70°至120°之间的温度下软化和熔化的第一可堆肥材料制成的至少一个层(1420)；以及
由在所述温度下无明显软化和/或熔化的第二可堆肥材料制成的至少一个层(1422)；其中，所述第一可堆肥材料制成的至少一个层(1420)与所述第二可堆肥材料制成的至少一个层(1422)联合以形成复合材料。
2.根据权利要求1所述的盒，其中所述第一可堆肥材料具有比所述第二可堆肥材料高至少20%的断裂伸长率。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的盒，包括相对于所述第二可堆肥材料的层(1422)布置在所述盒(10)的外部的所述第一可堆肥材料的层(1420)。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的盒，包括相对于所述第二可堆肥材料的层(1422)布置在所述盒(10)的内部的所述第一可堆肥材料的层(1420)。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的盒，其中所述底壁(142)包括夹层结构，其中所述第一可堆肥材料或所述第二可堆肥材料的两层以夹层状方式包括所述第二可堆肥材料的层(1422)或所述第一可堆肥材料的层(1420)。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的盒，其中由于所述第一可堆肥材料的所述至少一个层(1420)与所述侧壁(140)为一件式，所以所述底壁(142)连接到所述侧壁(140)。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的盒，其中所述底壁(142)通过热焊接、超声焊接、共同模制或粘合剂连接而连接到所述侧壁(140)。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的盒，其中所述第一可堆肥材料包括在由以下构成的组中选择的可堆肥材料：源自生物质的聚合物；合成聚合物；由微生物或基因修饰细菌产生的聚合物；来自化石单体的聚合物；具有或不具有添加剂的所述聚合物的混合物。
9.根据权利要求1或权利要求2所述的盒，其中所述第二可堆肥材料包括选自以下材料的材料：纤维素纸、玻璃纸；醋酸纤维素。
10.根据权利要求1或权利要求2所述的盒，其中，所述盒壳体(14)由可堆肥材料一体地构成。
11.根据权利要求1或权利要求2所述的盒，其中，利用可堆肥材料的密封箔(16)在与所述底壁(142)相对的端部封闭所述盒的壳体(14)。
12.根据权利要求11所述的盒，其中所述密封箔(16)包括在由以下构成的组中选择的可堆肥材料：源自生物质的聚合物；合成聚合物；通过微生物或基因修饰细菌产生的聚合物；来自化石单体的聚合物；具有或不具有添加剂的所述聚合物的堆肥物。
13.根据权利要求1或权利要求2所述的盒，其中所述底壁(142)：
能够被刺破以允许所述液体产品从所述盒(10)流出；或者
具有带孔结构，所述带孔结构适于由从所述盒(10)流出的所述液体产品穿过。
14.根据权利要求9所述的盒，其中，所述纤维素纸为100%纤维素纸。
15.根据权利要求1或权利要求2所述的盒，其中所述第二可堆肥材料包括纸板。
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