CN117897346A - 用于制作饮料的胶囊和用于制造胶囊的方法 - Google Patents

Abstract

在饮料制备机器中使用的胶囊(1)，所述胶囊包括：·限定腔室(21)的胶囊主体(2)，所述胶囊主体包括：·一个或多个侧壁(22)，所述壁朝向顶部开口(23)轴向延伸；和·周向凸缘(24)，该周向凸缘从一个或多个侧壁径向向外延伸；和·顶部膜片(3)，该顶部膜片附接到所述周向凸缘的上表面(241)的至少一部分并封闭顶部开口，并且适配为被刺破以将液体注入到胶囊中，顶部膜片和凸缘沿着公共平面(P)整体延伸，和·底部膜片(4)，该底部膜片设置在腔室(21)内部以便在顶部膜片(3)与所述底部膜片之间界定配料腔室，和·打开装置(5)，该打开装置设置在腔室内部并且被适配为打开该腔室。

Description

用于制作饮料的胶囊和用于制造胶囊的方法

技术领域

本发明涉及在饮料制备机器中使用的胶囊、用于制造胶囊的方法和密封模具。

背景技术

饮料制备机器允许消费者在家制备各种类型的饮料，例如基于咖啡的饮料。

现今，用于在家制备饮料的大部分饮料制备机器包括由可容纳用于制备饮料的分份配料的机器制成的***。此类部分可为软质的易理包(pod)或垫包或袋，但是越来越多的***使用半刚性或刚性部分，诸如刚性易理包或胶囊。在下文中，应认为本发明的饮料机器是与刚性胶囊一同工作的饮料制备机器。

该机器包括用于容纳所述胶囊的接收器和流体注入***，所述流体注入***用于使流体(优选为水)在压力下注入到所述胶囊中。在压力下被注入到胶囊中以用于制备咖啡饮料的水优选地为热的，即温度高于70℃。然而，在一些特定情形下，它也可处于环境温度下。在胶囊内容物的提取和/或溶解期间，胶囊腔室内部的压力针对溶解产品(对于可溶配料如奶粉、巧克力粉、速溶咖啡或速溶茶的溶解)通常为约1巴至8巴，并且针对烘焙且研磨的咖啡的提取为约2巴至12巴。

在压力下提取和/或溶解封闭胶囊的容纳物的原理是已知的，并且通常包括将胶囊限制在机器的接收器内，一般在采用穿刺注入元件(诸如安装在机器上的流体注入针)刺穿胶囊的面之后将一定量的加压水注入到胶囊中，使得在胶囊内部产生加压环境以提取物质或溶解物质，然后通过胶囊释放所提取的物质或溶解的物质。允许应用该原理的胶囊已经在例如EP1472156和EP 1784344 B1中有所描述。这些胶囊具有将饮料配料包封在腔室中的特定特征，该腔室由顶部膜片和底部膜片封闭，水通过该顶部膜片被注入，该底部膜片被构造成在腔室内的水压增大时进一步打开。在液体被注入到腔室内部后，压力使底部膜片变形，直到靠近所述底部膜片定位的打开元件刺穿变形的膜片，从而产生使在腔室内部制备的饮料朝向胶囊的外部，例如进入杯子中的通路。

如上所提到的，这些胶囊是通常由塑料材料制成的刚性胶囊。为了改进这些胶囊的可回收性或可堆肥性，必须使用满足这些目的的新材料。

具体地，可开发两种不同的解决方案：

-一种是通过提出仅由聚丙烯(PP)材料制成的胶囊来实现所述胶囊的可回收性。实际上，在当前现有的胶囊中，胶囊的不同部分通常由不同类型的材料制成，这可能使得使用过的胶囊的再回收困难，这取决于回收厂的能力。具有主体和由PP制成的顶部膜片的胶囊将更容易回收。

-另一种方法是通过提出仅由可生物降解材料制成的胶囊来实现所述胶囊的可生物降解性。

在这两种情况下，当改变材料的性质时遇到问题。

由100％PP材料制成的胶囊的问题在于，通过使用仅由PP制成的顶部膜片，用于将该PP顶部膜片密封到胶囊主体的温度必须从220℃降低至170℃-175℃，以避免损坏该PP膜。该温度在胶囊的生产线中的热密封步骤处施加。热密封包括用膜片覆盖胶囊的打开的顶部，然后在膜片上推动切割和加热头部，以将顶部膜片切割成胶囊的尺寸，并同时将膜片热密封到杯子上。当在通常的生产线中制造这些新的胶囊时，已经观察到，新生产的胶囊对在饮料提取期间在胶囊中生成的压力呈现较低的阻力。

基于使用上述胶囊制备饮料的原理，随着水的引入，胶囊内部的压力进一步增加，直到底部打开装置刺穿底部膜片。因此，为了获得这种效果，顶部膜片必须能够抵抗比底部膜片更高的压力。但是对于用当前生产线生产的新的可回收胶囊，观察到在饮料提取期间顶部膜片与胶囊主体分离。

改善密封的一个第一解决方案是延长在170℃-175℃下的热密封步骤，但这立即产生影响生产线的其他步骤的生产线速率问题，并且最重要的是减少每小时生产的胶囊的数量。

由可生物降解材料制成的其他胶囊的问题也是胶囊主体上的顶部膜片的密封。观察到，当在饮料制备期间胶囊内部的压力增加时，膜片和胶囊主体的可堆肥材料容易地分离，从而妨碍饮料的正确制备。

因此，无论制成胶囊的材料的性质如何，在腔室中的压力升高到最小压力而没有任何泄漏期间，顶部膜片需要适当地封闭腔室。这是重要的，因为在饮料配料的提取或溶解期间，需要确保限定的压力。

因此，本发明的目的是克服前述缺点。即，具体地，本发明的一个目的是提供一种在耐爆裂方面具有更高阻力的胶囊，即提供一种更好地抵抗制备相应饮料所需的胶囊中的压力的胶囊。

阅读以下描述之后变得显而易见的这些以及其他目的将通过独立权利要求的主题得以解决。从属权利要求涉及本发明优选的实施方案。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种在饮料制备机器中使用的胶囊，所述胶囊包含可溶性和/或可提取的食物材料，所述胶囊包括：

-胶囊主体，该胶囊主体限定腔室，所述胶囊主体包括：

·一个或多个侧壁，所述壁朝向顶部开口轴向延伸，和

·周向凸缘，该周向凸缘从该一个或多个侧壁径向向外延伸，和

·底部饮料出口。

-顶部膜片，该顶部膜片附接到所述周向凸缘的上表面的至少一部分并封闭该顶部开口，并且被适配为被刺破以将液体注入到该胶囊中，该顶部膜片和该凸缘沿着公共平面(P)整体延伸，和

-底部膜片，该底部膜片设置在该腔室内部以便在该顶部膜片与所述底部膜片之间界定配料腔室，和

-打开装置，该打开装置设置在该腔室内部并且被适配为在注入所述液体期间在该配料腔室中的液体压力增加的作用下通过所述打开装置与该底部膜片的相对接合来打开该腔室，并且

其中所述凸缘的上表面包括至少一个周向横向固定区段，所述固定区段横向于该公共平面延伸，并且

其中该顶部膜片至少附接到所述固定区段。

所谓周向，是指该固定区段存在于凸缘的整个圆周上。一般来讲，该固定区段的形状形式沿着整个圆周是相同的。

该固定区段横向于公共平面P并且从所述平面延伸。

由此，固定区段与顶部膜片之间的固定界面可沿横向于顶部膜片主取向的方向设置。这有利地使得将顶部膜片从凸缘脱离所需的力增加。

因此，增加了从固定区段撕裂沿着顶部平面(P)延伸的顶部膜片所需的强度，因为所产生的撕裂力横向于所述平面。

可在不增加密封膜片的温度或时间的情况下增加将顶部膜片从固定区段移除的阻力。可使用具有弱附接的胶囊材料。

因此，特别是在限定的(高)压力下的饮料制备期间，胶囊耐爆裂方面的阻力以非常成本有效且容易的方式增加。因此，胶囊提供了选择材料的极大灵活性，而不会对胶囊抵抗限定压力的能力产生不利影响。因此，胶囊还可改善其环境可持续性，例如通过以特定(生态友好)方式选择胶囊的材料。具体地，利用固定区段的特定形状，可使用这样的材料，该材料一方面更易于从主体分离，但另一方面例如由于增加的可回收性或可生物降解性而具有有利特征诸如更环境友好。此外，为了改善顶部膜片的固定，在胶囊的制造或生产中不需要附加的固定步骤和/或用于固定的附加时间。这是因为通过特定横向固定区段提供了改善顶部膜片的固定和阻力的效果。此外，可有利地修改胶囊制造中的其他参数，而不会对胶囊在爆裂方面的阻力产生不利影响。例如，可降低热密封所需的温度而不减少热密封时间。这还降低了损坏胶囊的参与固定过程的零件(诸如顶部膜片和/或胶囊主体)的风险。

横向固定区段包括围绕顶部开口的至少一个周向凹部和/或至少一个周向突起部。

固定区段可从凸缘的上表面向上延伸，并且可在凸缘上形成周向突起部，诸如围绕顶部开口的环形凸起或脊部。该突起部围绕腔室的顶部开口周向地延伸。横向固定区段可包括优选地相对于彼此同心地布置的多个(多于一个)突起部。

另选地，固定区段可从凸缘的上表面向下延伸并且可在凸缘的上表面内部形成凹部或凹槽。该凹部形成环形凹槽，该环形凹槽围绕腔室的顶部开口周向地延伸。横向固定区段可包括优选地相对于彼此同心地布置的多个(多于一个)凹部。

在另一个实施方案中，横向固定可包括至少一个突起部和至少一个凹部。

优选地，至少一个周向横向固定区段延伸的长度l为：

-至少0.2mm，

-优选地至多0.5mm，

并且优选地包括在0.2mm与0.35mm之间。

该长度对应于横向固定区段沿着垂直于公共平面(P)的方向的最重要尺寸。

优选地，该尺寸不是太重要以避免使凸缘碎裂。

优选地，至少一个周向横向固定区段(7)延伸至少0.8mm、优选地至多2mm的宽度，并且优选地包括在0.8mm与1.8mm之间。

该宽度对应于横向固定区段的最重要的尺寸；其径向地且沿着公共平面(P)延伸。

优选地，至少一个周向横向固定区段包括至少一个径向向内端部，并且在所述径向向内端部处，周向横向固定区段横向于公共平面(P)以至少10°、优选地至多45°的角度(α)延伸。优选地，在所述径向向内端部处，周向横向固定区段沿着直的形状诸如倒角延伸。

优选地，至少一个周向横向固定区段定位在凸缘的径向向内端部与凸缘的径向向外端部之间。

因此，优选的是，顶部膜片不附接在凸缘的端部附近，而是优选地附接在这两个端部之间的凸缘的上表面上。

实际上，制造工具，特别是用于将顶部膜片附接到凸缘的热密封模具通常被设计成在凸缘的定位在这两个端部之间的区段上施加热量，因为在相同步骤中，该制造工具加热并切割胶囊主体上的顶部膜片。

因此，优选的是，在本发明的当前具体实施中使用此类制造工具的优点。

尽管顶部膜片通常可沿着凸缘的整个上表面从向内端部附接到向外端部，但通常，顶部膜片仅附接到横向固定区段。

优选地，周向横向固定区段包括至少一个凹部，所述凹部横向于公共平面(P)并且从凸缘的上表面在凸缘内部延伸，并且所述凹部的底部呈现圆化形状。

此类形状使得能够容易地制造在凸缘中具有此类凹部的胶囊主体，特别是在胶囊主体的制造期间在从模具移除的步骤中，

-以在该形状不是在胶囊中预先制成而是在密封制成的情况下缓解材料流动。

优选地，该凹部的径向内侧和径向外侧中的每一者具有直的表面。

此类形状能够：

-容易制造在凸缘中具有此类凹部的胶囊主体，特别是在从模具中移除的步骤期间，

-促进加热和密封模具在凹部中的引入，

-以在该形状不是在胶囊中预先制成而是在密封制成的情况下缓解材料流动。

在一个实施方案中，凹部的径向内侧和/或径向外侧可形成倒角。

在横截面视图中，至少一个倒角可形成凹部的对称或非对称形状。在横截面视图中，径向向内倒角和径向向外倒角可相对于凹部的其余部分对称或者相对于穿过凹部的其余部分的对称轴线对称。

另选地，凹部可仅包括径向向外倒角或径向向内倒角，从而形成非对称形状。相应的另一侧因此不被倒角，而是例如垂直于凸缘的上平坦表面。

当周向横向固定区段包括从凸缘的上表面向上升起的至少一个突起部时，所述突起部可成形为对应于上述凹部，使得以上关于凹部的描述对应地适用于突起部。优选地，突起部与上述凹部互补地形成。

通常，凸缘包括平坦表面，突起部从该平坦表面突出和/或凹部从该平坦表面后退。

在一个实施方案中，胶囊主体和顶部膜片由相同的可回收塑料(诸如聚丙烯)制成。

“可回收”是指至少部分且优选地全部胶囊可转化为单一类型的材料或转化为彼此分离的若干类型的材料。优选地，胶囊主体由聚丙烯制成并且顶部膜片由聚丙烯制成。因此，与胶囊主体由PP制成但顶部膜片是包含PP和其他材料(特别是PET层)的多层组分的胶囊相比，实现了特别改进的可回收性。横向固定区段保证在较低的密封温度下PP材料的不同部分彼此之间更强的附接。

在另一个实施方案中，胶囊主体和顶部膜片可由可堆肥和/或可生物降解的材料制成。“可生物降解和/或可堆肥材料”可被理解为可通过生物诸如微生物(细菌、真菌、藻类等)(的作用)分解成环境无害产物的任何材料。可生物降解材料分解成的环境无害产物可以是水、二氧化碳和生物质。生物降解可以在存在氧气(需氧)和/或不存在氧气(厌氧)的环境中进行。国际标准(诸如EU13432或USASTMD6400)规定了用于确定材料的可堆肥性的技术要求和程序。

横向固定区段保证可堆肥和/或可生物降解材料的不同部分在彼此之间的更强的附接。

根据本发明的第二方面，提供了用于制造如上所述的胶囊的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供限定腔室的胶囊主体，所述胶囊主体包括：

·一个或多个侧壁，所述壁朝向顶部开口(23)延伸，和

·周向凸缘，该周向凸缘从一个或多个侧壁径向向外延伸，所述凸缘沿着平面(P)延伸，和

·底部出口，

其中所述凸缘的上表面包括至少一个周向横向固定区段，所述固定区段横向于平面(P)延伸，

-将打开装置引入该胶囊主体内部，

-将底部膜片附接在该胶囊主体内部并且在该打开装置上方，

-用饮料配料填充该胶囊主体，

-通过利用加热模具对沿着该凸缘定位的顶部膜片施加热量，来将该顶部膜片固定到该胶囊主体的该凸缘的该上表面，其中该加热模具呈现与该凸缘的该横向固定区段互补的形状，并且在该胶囊的至少一个横向固定区段中加热和挤压该顶部膜片。

密封模具被适配为通过加热进行密封。因此，密封模具可包括导热性。密封模具可以是单个或整体部件，例如可由单块材料制成。优选地，密封模具具有环的形式。密封模具可由单一材料诸如金属组成。密封模具还可包括可用于生产胶囊的一个或多个工具元件(例如，与密封区段一体地形成)。例如，一个或多个工具元件包括切割元件，该切割元件被适配为切割或冲压膜片箔，从而提供顶部膜片。密封模具可以是密封头部的形式。

附图说明

在下文中，参考附图示例性地描述本发明，其中：

-图1A示出当前现有胶囊的示意性横截面视图，并且图1B是现有另选的实施方案的透视横截面视图，

-图2A示出了根据本发明的第一优选的实施方案的胶囊的上部分的示意性横截面视图，

-图2B是图2A的胶囊的凸缘中的凹部的放大部分，

-图3示出了根据本发明的第二优选的实施方案的胶囊的上部分的示意性横截面视图，

-图4示出了根据本发明的第三实施方案的胶囊的示意性横截面视图，

-图5示出了根据本发明的第一优选的实施方案的密封模具的示意性横截面视图，

-图6示出了根据本发明的第二优选的实施方案的密封模具的示意性横截面视图，

-图7示出了根据本发明的另一个实施方案的密封模具的示意性横截面视图，

-图8示意性地示出了根据本发明的制造方法。

具体实施方式

图1A示出了适于在饮料制备机器中使用的现有胶囊1。胶囊1包括胶囊主体2，该胶囊主体具有从底部朝向顶部轴向延伸的一个或多个侧壁22。侧壁朝向顶部开口23延伸。在顶部开口23处，主体包括从一个或多个侧壁径向向外延伸的周向凸缘24。凸缘24通常与一个或多个侧壁22一体地形成。凸缘优选地以封闭环的形式围绕开口23延伸。凸缘包括面向顶部的上表面241，和下表面。下表面优选地包括平坦表面或由平坦表面组成。

一般来讲，如图1B的透视图所示，主体胶囊的任何横向横截面从底部到顶部都是圆形的，并且凸缘也是圆形的。

一个或多个侧壁界定用于包含可溶和/或可提取的饮料配料的腔室21。

这种可溶饮料配料是水溶性粉末配料，并且可以选自以下的清单：速溶咖啡粉末、奶粉末、奶油粉末、速溶茶粉末、可可粉末、汤粉末、水果粉末或所述粉末的混合物。粉末能够是凝聚的或烧制的。

包中包装的这种饮料配料也可以是一种能够被提取或输注的配料，如烘焙且研磨的咖啡，或茶叶。在所述实施方案中，对饮料配料进行水提取。

胶囊包括顶部膜片3，该顶部膜片被固定、密封或附接到周向凸缘的上表面241的至少一部分，并且因此覆盖和封闭顶部开口23。顶部膜片3和凸缘24沿着与顶部开口23的平面对应的公共平面(P)整体延伸。

这种顶部膜片适配为被刺破以将液体注入到胶囊中。优选地，该顶部膜片可被饮料制备机器的注入针刺穿，该注入针适于在压力下将提取液体注入到腔室内部或腔室中。优选地，通过诸如WO2006/082064或WO2008/107281中所述的水注入针在一个单一位置进行刺破操作。

术语“顶部膜片”应被理解为被机器的注入针刺穿的膜片，这与“底部膜片”(诸如下文所述)相反，“底部膜片”应被理解为位于胶囊1的对立侧上的膜片。该定义使得当胶囊和机器两者以功能方式接合时，无论胶囊1在机器内的位置如何，“顶部”膜片和“底部”膜片都被定义。

胶囊包括封闭腔室21的底部的底部膜片4。因此，可溶和/或可提取的饮料配料被封装在顶部膜片和底部膜片之间。顶部膜片和底部膜片界定腔室的内部空间，该内部空间被构造成容置用于制备饮料的饮料配料。

在一个优选的实施方案中，分配器壁9可延伸穿过腔室的内部截面，从而限定用于配料的下部子腔室和用于液体的上部分配腔室。这种分配器壁包括小孔洞以将液体均匀地分配在配料上。

胶囊包括打开装置5，该打开装置适于在注入所述液体期间在腔室中的液体压力增加的作用下通过与底部膜片4的相对接合来打开腔室。打开装置5可包括刚性板，该刚性板在其朝向底部膜片4向上转动的表面上包括开口元件，诸如尖状物。打开装置5一般可以被称为“金字塔形板”。在液体注入到腔室4内部后，压力会累积增大，这使底部膜片4抵靠打开装置5变形，直到底部膜片被刺穿，从而为在胶囊1内部制备的饮料依次在腔室21和打开装置5下方产生通路。

胶囊主体包括在其底部处且位于打开装置5下方的底部饮料出口25。胶囊主体的底部优选地在打开装置下方延伸以容置所述打开装置并且将饮料收集到此饮料出口25，该饮料出口将饮料分配到胶囊1的外部，例如分配到杯子(未示出)中。

顶部膜片3以这样的方式被固定到凸缘24，即使得注入到腔室21中的提取液体起到腔室中压力增加的效果并且达到获得打开装置5对变形的底部膜片4的刺穿所必需的压力。顶部膜片3因此以这样的方式被固定到该凸缘，即使得该顶部膜片至少在腔室内部达到限定压力之前不会脱离。该限定压力可以是至少2巴，优选地至少3巴或至少6巴。因此，固定作用使得胶囊1在饮料制备期间不会经由凸缘和顶部膜片之间的界面渗漏。

图2A示出了根据本发明的第一实施方案的胶囊的上部分的示意性横截面视图。胶囊的其余部分类似于图1的胶囊。

在该胶囊中，所述凸缘的上表面241包括周向横向固定区段7，顶部膜片3附接到该周向横向固定区段。所谓周向是指该固定延伸部存在于凸缘的整个圆周上，如横截面视图的左侧和右侧所示。优选地，膜片通过热密封固定到所述区域，膜片在其面向胶囊凸缘的上表面的下面处包括热密封剂组分。

横向固定区段横向于顶部膜片、凸缘和顶部开口的公共平面P延伸。所谓横向是指该固定区段不在该平面P中，而是在与所述平面交叉的方向上延伸。因此，所述固定区段的表面的至少一部分71相对于平面P倾斜或歪斜。图2B示出了部分71的歪斜的平面表面，该歪斜的平面表面在固定区段的径向向内端部73处与平面P形成角度α。

优选地，周向横向固定区段7延伸至少0.2mm的长度l。该长度对应于横向固定区段沿着垂直于公共平面(P)的方向的最重要尺寸，如图所示。

凸缘可包括一个或多个平坦区段6。优选地，凸缘的上部分由一个或多个平坦部分6和横向固定区段7组成。平坦部分6中的每一者包括平坦表面，其中这些平坦表面优选地沿着平面P延伸。一个第一平坦部分6相对于横向固定区段7径向向内，并且第二平坦部分6相对于所述固定区段7径向向外。任选地，顶部膜片3不固定到一个或多个平坦部分6。因此，顶部膜片3可仅固定到横向固定区段7。

根据图2A的该实施方案，固定区段7是从凸缘的上表面241在凸缘24内部横向延伸的凹部。如图2A所示，在横截面视图中，凹部可具有围绕底部凹形圆化形状72的两个直倒角71，倒角71和凹形形状72优选地围绕开口23的整个圆周延伸。

因此，顶部膜片3以非常有利的方式固定到固定区段7。这种固定具体地起到顶部膜片3不沿着覆盖开口6的单个平面P固定的效果。相反，顶部膜片3沿着由部分71和72提供的不同方向固定。因此，增加了撕裂固定直到其断裂或脱离所需的强度。具体地，当胶囊内部的压力由于填充有水而增加时，所述水在侧壁22与凸缘24之间的交叉部241a处施加力，所述力向上推动膜片3并远离凸缘24，如箭头A所示。该力可促进顶部膜片3沿着平坦部分6从凸缘分离。然而，在横向固定区段7处，该固定区段的新取向减小了向上取向的力对膜片和凸缘的密封的影响。

如图2A所示，固定区段7包括径向向外倒角和径向向内倒角71，并且顶部膜片3被固定到它们两者上。以这种方式，凸缘与顶部膜片之间的固定甚至被进一步改善，因为这些部分之间的固定存在于甚至另外不同的方向上。

胶囊不限于特定材料。

在一个实施方案中，胶囊主体2是可回收的和/或由单一材料(诸如聚丙烯)组成。具体地，胶囊主体2和顶部膜片3。因此，通过实现周向横向固定区段7，可在较低温度下通过热密封将这两个元件牢固地密封在一起。

在另一个实施方案中，胶囊可由可堆肥和/或可生物降解材料制成，特别是由胶囊主体2和顶部膜片3制成。因此，即使这两个元件的可堆肥和/或可生物降解材料之间的密封较弱，也可利用周向横向固定区段7来加强它们的附接。

图3示例性地示出了根据本发明的第二实施方案的胶囊1。胶囊1对应于图2A的实施方案，除了周向横向固定区段7的横截面形状不同：不存在径向向内倒角71。

在未示出的其他实施方案中，凹部74可由突起部代替。即，周向横向固定区段在凸缘的上方从凸缘的上表面横向延伸。

代替图2A和图3中相对于沿着平面P延伸的凸缘的上表面凹进的凹部，突起部突出。该突起部可包括形状与图2A和图3中示出的凹部的形状互补的形状。优选地，突起部包括围绕开口6延伸的脊部，诸如环形脊部。

凸缘的上表面可包括相对于彼此同心地布置的多个突起部。

在未示出的一个其他实施方案中，凸缘的上表面可包括：

-至少一个如上所述的突起部，其在凸缘上方从凸缘的上表面横向于公共平面P延伸，和

-至少一个如上所述的凹部，其在凸缘上方在凸缘的上表面内部横向延伸。

突起部和凹部相对于彼此同心地布置。

图4示出了根据本发明的第三实施方案的胶囊的上部分的示意性横截面视图。

凸缘的上表面241包括一个周向横向固定区段7，该一个周向横向固定区段横向于公共平面P并且定位在凸缘的径向向外端部241b处。固定区段7包括平面倒角71，顶部膜片3附接到该平面倒角。

该实施方案是较不优选的，因为通常在制造期间，将顶部膜片附接到胶囊主体需要两个不同的步骤，首先将膜片切割成期望的尺寸，并且然后将其附接到凹部7。

图5示出了用于制造图2A中所示的胶囊的密封模具100A的横截面。密封模具100A被适配为将顶部膜片密封并因此固定到胶囊主体的凸缘的固定区段。密封模具100A包括环形密封区段170A，该环形密封区段被构造成抵靠胶囊的凸缘241挤压和加热膜片以将顶部膜片3固定到胶囊主体的凸缘的固定区段。

密封模具的环形加热部分170A具有与图2A的胶囊的凸缘的周向横向固定区段7互补的形状以及具有直径的环形形状，使得所述部分170A的外部表面可沿着胶囊的横向固定区段的外部表面定位，并且使得定位在这些表面之间的顶部膜片可沿着横向固定区段的整个表面附接。

为此，环形加热部分170A呈现包括两个倒角171和中间凸形部分172的横截面，该两个倒角和该中间凸形部分对应于图2A的胶囊的横向固定区段71的两个倒角71和凹形形状72的负形形状或共形形状。

通过在沿着由胶囊的胶囊顶部开口和凸缘限定的平面P延伸的顶部膜片3上按压热加热模具，环形加热部分170A进入胶囊的对应的横向固定区段71内部并且将其固定。

以类似的方式，图6示例性地示出了用于制造图3所示的胶囊的密封模具100B的横截面。

为此，环形加热部分170B呈现仅包括一个倒角171和凸形部分172的横截面，该一个倒角和该凸起部分对应于图3的胶囊的横向固定区段71的倒角71和凹形形状72的负形形状或共形形状。

以类似的方式，图7示例性地示出了用于制造另一种类型的胶囊(未示出)的密封模具100C的横截面的一部分。

环形加热部分170C呈现包括一个凸形部分172和径向向外定位的平面部分173的横截面。

通过具有该加热模具170的顶部膜片密封的胶囊具有凸缘，该凸缘包括与环形加热部分170C的负形形状或共形形状对应的凹槽，该环形加热部分是凹形圆化形状。顶部膜片沿着该凹形形状并且沿着平面部分密封，该平面部分沿着胶囊的平面P延伸并且定位在从该凹形部分径向向外的部分处。

优选的是，当顶部膜片的一部分附接到胶囊的凸缘的上平坦表面时，该部分附接到凸缘的与横向固定区段相比径向向外定位的部分。

在其他实施方案中，作为突起部的环形加热部分170A、170B、170C可由凹部代替。例如，凹部可包括形状与胶囊的凸缘的上表面处的突起部的形状互补的形状。

关于突起部的上述描述因此类似地适用于该凹部。

在图8中，示出了执行用于制造胶囊1的方法的优选的实施方案的示例性制造布置(例如，生产线)。胶囊1可以是上述图2A或图3的胶囊。制造布置包括至少一个固定装置100，诸如上述密封模具100A、100B中的一者或多者。

在第一步骤(a)中，提供胶囊主体2。在步骤(a)之前，经由顶部开口引入打开装置5、底部膜片和饮料配料。另外，在胶囊主体2与固定装置100之间设置有原材料30。原材料30可以箔的形式提供。在第一步骤(a)中，固定装置100处于初始位置。

在第二步骤(b)中，固定装置100执行顶部膜片相对于胶囊主体2的固定区段7的切断和热密封。固定步骤可通过向与固定装置100接触的顶部膜片3施加热量来进行。以这种方式，顶部膜片3被固定到固定区段7。

一旦顶部膜片3被固定到固定区段7，则实现了顶部膜片8到固定区段7的有利固定，如上所述。

在任选的第三步骤(c)中，固定装置100沿着移动轴线返回到其初始位置中。由此，原材料20的剩余部分保留下来并且随后可进一步移动以重复步骤(a)至(c)以制造另外的胶囊1。

实施例

在下文中，与比较实施例相比，描述了具有根据本发明的胶囊的实施例。

在每个实施例中，测量胶囊对爆裂的阻力。用于此类测量的程序包括以下步骤：a)在气密条件下将待测试的胶囊放置在钟形件中；b)将压缩空气(6巴)引入到钟形件内部并且穿过胶囊底部处的孔洞，并且测量钟形件内部的压力；被测试的胶囊可以是空的(在主体的底部处没有金字塔形板并且没有(铝)底部膜片)，或者如果存在金字塔形板和(铝)底部膜片，则穿过底部孔洞引入的空气容易刺穿(铝)底部膜片或壁；在这两种情况下，顶部膜片的耐爆裂性的结果是相同的；以及c)等待顶部膜片爆裂并且测量相应的压力。

实施例1-比较

根据该比较实施例的胶囊包括具有平坦凸缘的胶囊主体，该平坦凸缘具有用于膜片的固定区段。因此，固定区段不包括相对于彼此横向延伸的任何部分。在220℃的温度下加热执行顶部膜片密封到该固定区段的密封。顶部膜片是不可回收的并且具有层结构PET/alu/PP。对一系列(待确认的数量)此类胶囊进行爆裂压力测量，并提供以下结果(压力指示胶囊爆裂时的压力，即顶部膜片与胶囊主体分离而导致泄漏时的压力)：

胶囊的类型	平均	标准偏差	分钟	最大值
					乔克奇诺	3.8巴	0.23	3.21巴	4.65巴
欧蕾咖啡	3.8巴	0.39	2.26巴	4.66巴

为了在饮料制备机器(例如NDG“NestléDolce Gusto”机器)内被正确地提取，胶囊优选地对于在低压力下提取的产品呈现至少2.1巴的爆裂压力，并且对于在高压力下提取的其他产品呈现至少3.0巴的爆裂压力。

实施例2-比较

根据该比较实施例的胶囊包括具有平坦凸缘的胶囊主体，该平坦凸缘具有用于膜片的固定区段。因此，固定区段不包括相对于彼此横向延伸的任何部分。在175℃的温度下加热执行顶部膜片密封到该固定区段的密封。顶部膜片是由PP制成的可回收的多层单材料膜片。对一系列(待确认的数量)此类胶囊进行爆裂压力测量，并提供以下结果(压力指示胶囊爆裂时的压力，即顶部膜片与胶囊主体分离而导致泄漏时的压力)：

胶囊的类型	平均	标准偏差	分钟	最大值
					乔克奇诺	2.34巴	0.4	1.49巴	3.08巴
欧蕾咖啡	2.56巴	0.32	1.59巴	3.02巴

从这些结果可得出，爆裂压力太低而不能在饮料机器中提取这些胶囊。该膜片将在饮料制备期间层离。

实施例3-根据本发明

根据该实施例的胶囊包括具有凸缘的胶囊主体，该凸缘具有固定区段，该固定区段包括作为凹槽的凹部并且具有如图2A和图2B所示的对称设计。在220℃的温度下加热执行顶部膜片到这些部分的密封。顶部膜片是不可回收的膜片并且具有密封的层结构PET/alu/PP。对一系列此类胶囊进行爆裂压力测量，并提供以下结果(压力指示胶囊爆裂时的压力，即顶部膜片与胶囊主体分离而导致泄漏时的压力)：

平均	标准偏差	分钟	最大值
				3.84巴	0.34	3.08巴	4.12巴

可看出，爆裂压力的值与比较实施例1的值相当。

实施例4-根据本发明

根据该实施例的胶囊包括具有凸缘的胶囊主体，该凸缘具有固定区段，该固定区段包括作为凹槽的凹部，该凹部具有与实施例3相同的对称设计。因此，对称设计包括相对于彼此横向的第一部分和第二部分，并且顶部膜片被密封并因此固定到这些部分。在175℃的温度下加热执行顶部膜片到这些部分的密封。顶部膜片是可回收的多层单材料PP膜片。对一系列此类胶囊进行爆裂压力测量，并提供以下结果(压力指示胶囊爆裂时的压力，即顶部膜片与胶囊主体分离而导致泄漏时的压力)：

平均	标准偏差	分钟	最大值
				2.73	0.50	2.21	3.50

可看出，爆裂压力的最小值增加并且总是高于2.1巴，这意味着与具有平坦凸缘的相同胶囊(比较实施例2)的值相比正增加。

实施例5-根据本发明

根据该比较实施例的胶囊包括具有凸缘的胶囊主体，该凸缘具有固定区段，该固定区段包括作为凹槽的凹部，该凹部具有如图3所示的非对称设计。在220℃的温度下加热执行顶部膜片密封到该固定区段的密封。顶部膜片是具有层结构PET/alu/PP的不可回收的膜片。对一系列此类胶囊进行爆裂压力测量，并提供以下结果(压力指示胶囊爆裂时的压力，即顶部膜片与胶囊主体分离而导致泄漏时的压力)：

平均	标准偏差	分钟	最大值
				4.03巴	0.21	3.45巴	4.18巴

可看出，与作为使胶囊在饮料机器中有效工作的参考的比较实施例1的值相比，爆裂压力的值得到改善。

实施例6-根据本发明

根据该实施例的胶囊包括具有凸缘的胶囊主体，该凸缘具有固定区段，该固定区段包括作为凹槽的凹部，该凹部具有图3所示的相同的非对称设计。在175℃的温度下加热执行顶部膜片密封到该固定区段的密封。顶部膜片是可回收的多层单材料PP膜片。对一系列此类胶囊进行爆裂压力测量，并提供以下结果(压力指示胶囊爆裂时的压力，即顶部膜片与胶囊主体分离而导致泄漏时的压力)：

平均	标准偏差	分钟	最大值
				2.90	0.50	2.17巴	3.55巴

可看出，爆裂压力的最小值增加并且平均总是高于2.1巴，这意味着与具有平坦凸缘的相同胶囊(比较实施例2)的值相比正增加。

实施例7-比较

用由可生物降解材料即聚羟基链烷酸酯(PHA)制成的胶囊主体和也由PHA制成的120微米顶部膜片生产胶囊。顶部膜片被固定到胶囊主体的凸缘的完全平坦的固定区段。平均爆裂压力为8巴。

实施例8-根据本发明

用由聚羟基链烷酸酯(PHA)制成的胶囊主体和也由PHA制成的120微米顶部膜片生产胶囊。顶部膜片固定到胶囊主体的凸缘的固定区段，该固定区段包括在凸缘中具有凹槽的非对称形状，如图3所示。平均爆裂压力为10巴。

因此，顶部膜片被固定到的固定区段的非对称形状起到爆裂压力从比较实施例7中的平均8巴增加到平均高达10.5巴的效果。

实施例9-根据本发明

用由可生物降解材料即聚羟基链烷酸酯(PHA)制成的胶囊主体和也由PHA制成的150微米顶部膜片生产胶囊。顶部膜片固定到胶囊主体的凸缘的固定区段，该固定区段包括在凸缘中具有凹槽的非对称形状，如图3所示。与实施例8相比，凹槽的深度从2mm变为0.5mm。平均爆裂压力从10巴增加到11巴。

技术人员应当清楚，图中所示的实施方案仅为优选的实施方案，也可使用胶囊、密封模具和用于该方法的制造布置的其他设计。

附图中的标引列表：

胶囊 1

胶囊主体 2

腔室 21

侧壁 22

顶部开口 23

凸缘 24

上表面 241

径向向内端部 241a

径向向外端部 241b

饮料出口 25

交叉部 26

顶部膜片 3

原材料 30

底部膜片 4

打开装置 5

平面区段 6

横向固定区段 7

径向向内或向外表面 71

底部表面部分 72

径向向内端部 73

加热模具 100A、100B、100C

环形加热部分 170A、170B、170C

倒角 171

凸形部分 172

平面部分 173

饮料配料 8

分配器壁 9

Claims (12)

1.一种用于在饮料制备机器中使用的胶囊(1)，所述胶囊包含可溶和/或可提取的饮料配料，所述胶囊包括：

-胶囊主体(2)，所述胶囊主体限定腔室(21)，所述胶囊主体包括：

.一个或多个侧壁(22)，所述壁朝向顶部开口(23)轴向延伸，和

.周向凸缘(24)，所述周向凸缘从所述一个或多个侧壁径向向外延伸，和

.底部饮料出口(25)，

和

-顶部膜片(3)，所述顶部膜片附接到所述周向凸缘的上表面(241)的至少一部分并封闭所述顶部开口，并且适配为被刺破以将液体注入到所述胶囊中，所述顶部膜片和所述凸缘沿着公共平面(P)整体延伸，和

-底部膜片(4)，所述底部膜片设置在所述腔室(21)内部以便在所述顶部膜片(3)与所述底部膜片之间界定配料腔室，和

-打开装置(5)，所述打开装置设置在所述胶囊主体(2)内部并且被适配为在注入所述液体期间在所述配料腔室中的液体压力增加的作用下通过所述打开装置与所述底部膜片(4)的相对接合来打开所述配料腔室，并且

其中所述凸缘的所述上表面(241)包括至少一个周向横向固定区段(7)，所述固定区段横向于所述公共平面(P)延伸，并且

其中所述顶部膜片(3)至少附接到所述固定区段(7)。

2.根据权利要求1所述的胶囊(1)，其中所述横向固定区段(7)包括围绕所述顶部开口的至少一个周向凹部和/或至少一个周向突起部。

3.根据权利要求1或2所述的胶囊(1)，其中所述至少一个周向横向固定区段(7)定位在所述凸缘的径向向内端部(241a)与所述凸缘的径向向外端部(241b)之间。

4.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊(1)，其中所述至少一个周向横向固定区段(7)延伸至少0.2mm、优选地至多0.5mm的长度，并且优选地包括在0.2mm与0.35mm之间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊(1)，其中所述至少一个周向横向固定区段(7)延伸至少0.8mm、优选地至多2mm的宽度，并且优选地包括在0.8mm与1.8mm之间。

6.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊(1)，其中所述至少一个周向横向固定区段(7)包括至少一个径向向内端部(73)，并且在所述径向向内端部(73)处，所述周向横向固定区段横向于所述公共平面(P)以至少10°、优选地至多45°的角度延伸。

7.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中所述周向横向固定区段(7)包括至少一个凹部，所述凹部横向于所述公共平面(P)并且从所述凸缘的所述上表面在所述凸缘(24)内部延伸，并且

其中所述凹部的底部(72)呈现圆化凹形形状。

8.根据前一权利要求所述的胶囊，其中所述凹部的径向内侧和径向外侧(71)呈现直表面。

9.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中所述顶部膜片(3)通过热密封固定到所述横向固定区段(7)。

10.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊(1A,1B)，其中所述胶囊主体(2)和所述顶部膜片(3)由相同的可回收塑料诸如聚丙烯制成。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的胶囊(1A,1B)，其中所述胶囊主体(2)和所述顶部膜片(3)由可堆肥和/或可生物降解材料制成。

12.用于制造根据权利要求1至11中任一项所述的胶囊(1,1A,1B)的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供限定腔室(21)的胶囊主体，所述胶囊主体包括：

.一个或多个侧壁(22)，所述壁朝向顶部开口(23)延伸，和

.周向凸缘(24)，所述周向凸缘从所述一个或多个侧壁径向向外延伸，所述凸缘沿着平面(P)延伸，和

.底部出口(25)，

其中所述凸缘的所述上表面(241)包括至少一个周向横向固定区段(7)，所述固定区段横向于所述平面(P)延伸，

-将打开装置(5)引入所述胶囊主体(2)内部，

-将底部膜片(4)附接在所述胶囊主体内部并且在所述打开装置(5)上方，

-用饮料配料填充所述胶囊主体，

-通过利用加热模具对沿着所述凸缘定位的顶部膜片施加热量，来将所述顶部膜片(3)固定到所述胶囊主体的所述凸缘(24)的所述上表面，其中所述加热模具呈现与所述凸缘的所述横向固定区段(7)互补的形状，并且在所述胶囊的所述至少一个横向固定区段中加热和挤压所述顶部膜片。