CN106029506A - 用于制备冲泡制品的分份胶囊 - Google Patents

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Abstract

本发明的方面提供一种具有萃取物的胶囊(1)，该胶囊具有主体(2)，主体具有底面区域(5)和环绕侧壁(6)；固定在主体(2)上的盖(3)；其中所述盖(3)沿环绕的凸缘(4)被固定在主体(2)上，所述凸缘(4)朝向盖侧与所述环绕侧壁(6)相接；其中所述主体(2)在凸缘区域内具有基本呈矩形的横截面；所述盖(3)形成向外***，从而所述盖对胶囊体积做出贡献；其中形成环绕的、面向盖侧的面(8)，其从所述凸缘的外边缘(7)一直延伸至所述***的根部(12)；并且所述***的根部(12)相比于所述侧壁(6)和凸缘(4)之间的过渡区向内错移。

Description

用于制备冲泡制品的分份胶囊
技术领域
本发明涉及由装在胶囊中的萃取物如磨碎的咖啡制备饮品等。本发明尤其涉及装填有萃取物的胶囊以及制造这样的胶囊的方法。
背景技术
用于由存在于分份包装内的萃取物制备饮料的萃取装置例如作为咖啡机、意式浓缩咖啡机或茶水机被公开了且一如既往地越来越受喜爱。在许多相应***中，分份包装呈胶囊状构成，萃取物例如被气密封存在胶囊中。为了萃取，胶囊在对置两侧被刺破。冲泡液(一般是热水)在第一侧被引入。冲泡制品在第二侧从胶囊中被引出。此外，根据待制备的饮料和***，在胶囊内必然充满相当高的例如5-20巴的压力，对过滤咖啡或茶来说也较低。
作为胶囊材料，尤其公开了铝和塑料如聚丙烯。铝制胶囊带来萃取物的很好的耐久性(芳香保鲜)，但制造时很费能量。聚丙烯胶囊就能耗和废物处理而言是有利的，但对刺破机构和芳香保鲜提出更高要求。
由WO2010/118543公开了一种咖啡分份胶囊，其近似具有立方体形状且不同于已知的杯形胶囊不具有在(顶侧)盖面的平面上环绕的凸缘。首先，这种环绕凸缘在根据现有技术的胶囊***中是为了在装入萃取装置时引导胶囊并且在装入之后将其保持在中间位置所需要的。其次，需要位于顶侧盖面的平面上的凸缘，借以能在引入冲泡液体时借助于凸缘夹紧在萃取装置的相应密封元件之间密封所述胶囊，从而受压的冲泡液体无法从胶囊旁流过。再次，需要这样的、用于通过超声波焊接或热封由平面盖(其也可构造为箔状)来封闭胶囊的凸缘。当借助超声波焊接封闭时需要凸缘来安置能量定向器。如果胶囊被热封闭，则需要凸缘以便所述盖贴靠在足够大的面上。与此不同，根据WO2010/118543采用了一种***的盖并且例如借助超声波切割焊接进行封闭。因此，根据WO2010/118543的教导所制造的胶囊与其(立方体)形状无关地具有在由盖面限定的平面之间环绕的、仅构成最小凸缘的焊道，但其延伸尺寸/侧向突出相比于已知胶囊的凸缘被显著缩小。
根据WO2010/118543的胶囊具有也在该文献中做了描述的重要优点。但有这样的要求，在考虑环绕焊道的设定尺寸有限的情况下将所述盖可靠固定在主体上。
发明内容
因此，本发明所提出的任务是改进如WO2010/118543所述类型的胶囊，以能实现可靠而很耐压的胶囊封闭。
根据本发明的一个方面，提供一种具有萃取物的胶囊，所述胶囊具有：
-主体，其具有底面区域和环绕侧壁；
-固定在主体上的盖；
-其中所述盖沿环绕的凸缘固定在主体上，其中所述凸缘朝向盖侧与所述环绕侧壁相接；
-其中所述主体在凸缘的区域内具有基本呈矩形的横截面；
-其中所述盖向外形成***，从而所述盖对胶囊体积做出贡献；
-其中形成环绕的、面向所述盖侧的面，其从所述凸缘的外边缘一直延伸至所述***的根部；
-所述***的根部相比于位于所述侧壁和凸缘之间的过渡区向内错移。
所述主体借助于底面区域和环绕侧壁形成由所述盖来封闭的杯状物。此外，所述底面区域可以是平坦的；但这不是必需的。在所述胶囊制造中，萃取物首先被装填入所述杯状物中。在这种情况下，所述主体的凸缘和/或还有所述盖的相应配合件具有过量部分，其中随后在过程中所述区域被切掉。
如已知地，所述萃取物在装填到主体中时通过相应的加压被轻微压缩。那么在由所述盖封闭胶囊时所述主体如此保持，即其轴线是竖直的，在其上安放且然后固定所述盖。此外，尤其所述凸缘可从下方由支承的工具保持。
所述错移在由所述凸缘形成的盖侧的面或主体侧的面与所述***或主体外表面之间的过渡区内最大弯曲点之间被测量，该错移为最小0.15毫米或0.2毫米，例如最小0.3毫米。
由于所述错移，故面向盖侧的面相比于凸缘尺寸进一步向内延伸。事实令人吃惊地表明带来了制造技术方面的优点。工具在超声波焊接方法、热结合方法或必要时也在其它接合方法(例如通过粘接)中从上方即从盖侧放置，就是说该工具可沿更大的面作用，而所述凸缘不必由此进一步延伸，所述超声波焊接方法为超声波切割焊接方法或不与切割方法结合的超声波焊接方法。令人吃惊的是这是有利的，尽管与所有现有技术不同，由于有所述错移，所述工具也在不存在呈支承所述凸缘的其它工具形式的配合部的地方作用，并且例如甚至在所述杯状体积内沿径向作用。
此外，由于这能起作用并且不会在制造期间轻易导致所述盖向内的无效挤压，可追溯至所述盖***的自强化作用。所述矩形基本形状凭借由此形成的强化的角部也可对此有贡献。接下来，所述主体能可选地在与凸缘相接的部分的区域内朝向内设置有加厚部，其同样对于在所述工具非直接地具有呈放置于凸缘下方的配合工具的形状的地方与所述工具的压力对抗有贡献。
在现实中，在制造时所述盖在主体上的定位准确度是不完美的。由此出现所需错移的变化。所述盖的位置沿x和y方向变化，最多高达0.2毫米。此外，所述盖可相对于主体轻微扭转，但仅在直至2°或甚至直至3°的范围内。本文所述的所需的数值出于这些原因总是指平均值。
胶囊形状是这样的，主体横截面在凸缘区域内基本呈矩形，例如基本为正方形。凸缘本身如其外边缘也可以基本呈矩形，尤其呈正方形，“基本呈矩形”或“基本呈正方形”尤其不排除倒圆的角。
胶囊可以除所述错移和凸缘外整体具有立方体或正方体形状，尤其是立方体形状。在实施方式中该凸缘可侧向突出最大2毫米，尤其最大1.5毫米。
立方体形状不排除例如在深拉胶囊中由制造决定的、环绕侧面相对于轴线(底面和/或盖面的垂直线)的例如最大3°、尤其最大2°或最大1.5°的倾斜度。
所述盖的形状可以从外到内具有形成面向盖侧的凸缘区域、弯曲的过渡区和中心平面区，所述中心平面区构成真正的顶侧盖面。这样的平面区因为有造成***的过渡区而从凸缘平面起向外降低。所述过渡区例如可以呈S形弯曲，或者始终从相对于凸缘平面成角度的外侧部分起朝向中心平面区弯曲延伸。在此例如如此选择设定尺寸，所述中心平面区在外观上为主，做法是它例如与所述底面一样大或者仅略微(例如最大10％)小于底面。尤其可以规定，该平面区占所述直径的超过60％且相应占所述面积的至少40％。
所述主体和盖例如都由塑料制造。尤其可以规定，所述主体和盖由相同的塑料构成。提出聚丙烯作为材料例子，在此可以加工出一个隔离层，其具有对于氧的阻隔性能并防止氧扩散到胶囊中。这样的隔离层例如具有乙烯-乙烯醇-共聚物(EVOH)。在主体区域内的壁厚尤其在0.1毫米至0.5毫米之间、最好在0.2毫米至0.4毫米之间、如在0.25毫米至0.35毫米之间。同样情况也可适用于盖的壁厚。在一个实施方式中，盖的壁厚近似等于主体的壁厚。
代替聚丙烯，也考虑其它塑料。也不排除将本发明应用在非塑料上。
所述主体也能通过深拉方法制造。或者也可考虑通过注塑来制造。同样的情况适用于所述盖，其中由于其受限的深度所述深拉方法也可被理解为冲压方法。也可以实现注塑的主体与深拉的盖的组合，反之也可行。
在基本呈立方体形的实施方式中，为了在约6克至约10克之间的咖啡装填量，立方体边的外长度例如在24至30毫米之间。为了更大装填量，也不排除例如达到35毫米的更大尺寸。
一种用于制造所述类型的胶囊的方法可具有下列步骤：
-提供所述主体；
-用所述萃取物填充所述主体；
-将所述盖放在主体上，从而所述主体和盖共同形成环绕的凸缘；
-在能量输入情况下将所述盖沿环绕的凸缘固定在该主体上。
将所述盖固定在主体上可根据通过超声波焊接的第一实施例进行。根据第一种方案，使用所述超声波切割焊接方法，其中通过超声作用也切掉所述盖和主体的可能的突出边缘。根据第二种方案，这样的分离在独立的加工步骤中进行，例如通过冲切进行。
在对所述两个方案来说是一个选项的一个实施方式中，在所述盖而不在主体上设置用于超声波焊接方法的能量定向器。事实证明这对于主体与盖之间的结合尤其有利。
在第二实施例中，借助于来自被加热的工具的热传递实现将所述盖固定在主体上。在第三实施例中，借助于激光焊接实现所述固定。在第四实施例中，这通过粘接进行。
此外，例如与通过超声波和/或热(就是说实际上是焊接方法)熔化胶的组合或与在组合式热/超声波方法中使用被加热焊头等的组合是可行的。
附图说明
以下，结合附图来描述本发明的多个实施例。在附图中，相同的附图标记表示相同的或相似的零部件。附图未按照比例并且以图与图之间不同的大小示出部分相互对应的零部件，其中：
图1以侧视图示出胶囊；
图2以另一视图示出根据图1的胶囊；
图3示出所述胶囊在凸缘区域中的剖视图；
图4示出根据图3的连同示意示出的工具的剖视图；
图5示出剖切示出的盖的视图；和
图6示出同样剖切示出的另一盖的视图。
具体实施方式
根据图1和图2的装填有萃取物、尤其是磨碎咖啡的胶囊1基本呈具有倒圆边缘的立方体形。但延伸尺寸朝向上侧略微递增，因而胶囊从严格的数学意义上讲具有截头金字塔形状。图中的侧面相对于底面5垂直线的倾斜角度很小，所述倾斜角度当然在此是指图中的侧面相对于垂直于底面的、延伸经过底面和对应侧面之间的边的那个平面的倾斜角度，其优选最多为2°，例如仅约为1°。另外，高出底面的胶囊高度近似等于底面边的长度。
胶囊具有主体(或杯体)2和沿环绕凸缘4固定在主体上的盖3。该主体形成胶囊底面5和环绕侧壁6，该环绕侧壁在其就轴向(轴线10)而言的外侧且在图中是上侧的末端以凸缘4结束。所述盖向外***，做法是基本平行于胶囊底面5的盖面9相对于环绕凸缘4向外错移。
该环绕凸缘构成面向盖侧的面8，该面从该凸缘的外边缘7一直延伸至***的根部12。图3以剖视图示出所述胶囊的放大截面。如在这个附图中尤其良好可见，所述根部12相对于由主体2构成的环绕侧壁和凸缘4之间的过渡部向内错移。在此，所述错移v相对于胶囊壁厚度是重要的；它尤其为至少0.2毫米。错移v如图3所示是在凸缘4区域内平行于该主体外表面的平面之间测量的，所述平面经过在盖侧面8或凸缘4的主体侧顶面18与所述盖的***或主体外表面之间过渡区内的最大凹弯点。
如尤其在图1和图3中可见，盖8在凸缘区和真正的盖面9之间形成一个过渡区13，在过渡区内所述壁具有弯曲，因而形成***。在所示例子中，它从几乎垂直于凸缘平面和盖面9的部分起以连续凸弯形式过渡至构成盖面的平面区。因此凹弯尺寸(即曲率半径)在根部12处小。但也可以想到的是凹弯和凸弯更多是相互补偿，由此造成横截面呈S形的走向。通过过渡区的面积受限制来保证中心平面区占到盖面的大部分(最少40％)，因而立方体形状或正方体形状整体不受影响。
图2和图3也在环绕的凸缘3的区域内、在面8中示出凹槽11。这样的凹槽可在所述盖通过深拉(或冲压)制造时存在，并且为了焊接所述盖3与主体2在盖上设置能量定向器23。在其它实施方式中，例如当所述能量定向器不设置在盖上或当所述盖虽然具有能量定向器但通过注塑制造时，不存在这样的凹槽。在图3中也能看到在环绕侧壁和凸缘之间过渡区内的可选的加厚部14。这样的加厚部用于附加强化。
图4非常示意性地示出在焊接所述胶囊期间的布置。第一工具21、例如“砧座”沿环绕的凸缘从下方支承所述胶囊，同时第二工具22从上方作用。用于焊接主体2和盖3的能量可例如从第二工具22开始耦合；所述能量可以呈超声波的形式或作为热能存在。在开始固定过程时，所述环绕的凸缘进一步向外延伸，其中它的外置部分然后例如可在所述固定过程期间通过超声波切割焊接方法被切掉(那么工具21、22区别于非常示意性的视图相应地形成)，或者这样的侧向进一步突出的部分可在独立的紧接着的加工步骤中被切掉。所述固定过程和突出的凸缘部分的切掉的细节不是本发明的主题并且在此不深入探讨。
在图4中可见，通过前述的错移v，耦合能量的第二工具22可进一步沿径向在内部放置。因此，沿径向内置的区域25放置在不存在呈第一工具的形状的配合部件并因此不用反压力直接对抗工具压力的地方。
已证明这对于连接的牢固性是有利的，更确切地说，尽管由于第一工具比耦合能量的第二工具22更靠外放置，在内部区域中所述第一工具21不能直接施加反作用力。如上所述，所述优点源自所述主体和盖基于它们的形状的固有刚性，其中所述固有刚性在此还得到加厚部14的支持。
在借助能量定向器的超声波方法的情况下，在图3和图4中示出这样的能量定向器23的位置，那么当如图所示的能量定向器23位于第一工具21能施加反作用力的区域内时，所述优点也存在。
在图5中可见被固定在主体上之前的盖3。清晰可见的是所述能量定向器23，其与根据现有技术的胶囊相对被构造在盖上而不是主体上。此外还可见侧突出部31，其在固定在主体上之时或之后必要时与主体上的凸缘的突出部一起被切掉。在突出部上还构造有肩部32，肩部在相对于主体定位时用作辅助机构。
根据图6的盖3与根据图5的盖的区别在于，它不是通过深拉或冲压而是通过注塑制造的。因此，在能量定向器23的外侧不必然形成凹槽11。作为定位辅助机构，替代所述肩部地具有在内侧向内凸的腹板33。

Claims (15)

1.一种用于制备冲泡产品的、装填有萃取物的分份胶囊(1)，其具有
-主体(2)，其具有底面区域(5)和环绕侧壁(6)；和
-固定在该主体(2)上的盖(3)；
-其中所述主体和盖封装所述萃取物并且所述盖(3)沿环绕的凸缘(4)固定在该主体(2)上，所述凸缘朝向盖侧与所述环绕侧壁(6)相接；
-其中所述主体在该凸缘(4)的区域内具有基本呈矩形的横截面；
-其中所述盖(6)向外形成***，从而所述盖对胶囊体积做出贡献；
-其中形成环绕的、面向盖侧的面(8)，其从所述凸缘(4)的外边缘(7)一直延伸至所述***的根部(12)；
其特征在于，所述***的根部(12)相比于所述侧壁(6)和凸缘(4)之间的过渡区向内错移。
2.根据权利要求1所述的胶囊，其中，所述***的根部(12)相比于所述侧壁(6)和凸缘(4)之间的过渡区向内错移至少0.2毫米。
3.根据权利要求1或2所述的胶囊，其中，所述主体(2)和盖(3)由塑料制成。
4.根据权利要求3所述的胶囊，其中，所述主体(2)和盖(3)通过深拉制成。
5.根据权利要求3所述胶囊，其中，所述主体(2)和盖(3)通过注塑制成。
6.根据前述权利要求之一所述的胶囊，其中，所述主体(2)和盖(3)具有基本相同的材料组成。
7.根据前述权利要求之一所述的胶囊，其中，所述主体(2)和盖(3)具有基本相同的壁厚。
8.根据前述权利要求之一所述的胶囊，除了所述凸缘之外，所述胶囊基本呈立方体形。
9.根据前述权利要求之一所述的胶囊，其中，所述盖从外向内具有形成面向盖侧的面(8)的凸缘区、弯曲的过渡区和从该面(8)的平面降低的平面区(9)。
10.根据权利要求9所述的胶囊，其中，所述平面区(9)占盖面积的至少40％。
11.根据前述权利要求之一所述的胶囊，其中，所述盖具有能量定向器并且借助于超声波焊接被固定在该主体上。
12.一种用于制造根据前述权利要求之一所述的胶囊的方法，具有下列步骤：
-提供主体(2)；
-用所述萃取物装填所述主体；
-将所述盖(3)放在该主体(2)上，从而主体和盖共同形成所述环绕的凸缘；
-在能量输入情况下将所述盖沿该环绕的凸缘固定在该主体上。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述能量输入通过超声波进行。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述盖(3)设有环绕的能量定向器(23)。
15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述能量输入借助于激光或借助于来自被加热的工具的热传递进行。
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