CN118159479A - 用于制备饮料的胶囊和用于制造所述胶囊的方法 - Google Patents
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Abstract
描述了用于在饮料制备设备(10)中制备饮料的胶囊和用于制造所述胶囊的方法。该胶囊包括杯形主体(1)和盖(2)，该盖用于封闭该杯形主体(1)。该杯形主体(1)包括底壁(4)、侧壁(5)和环形凸缘(3)，该环形凸缘用于该盖(2)在其上密封。该侧壁(5)至少由第一结构层(5A)制成并且该底壁(4)至少由第二结构层(4A)制成。该杯形主体(1)包括附接到该侧壁(5)的至少该第一结构层(5A)的内表面(5C)的氧气阻隔内衬(14)。该氧气阻隔内衬(14)包括至少一种聚合物，优选生物聚合物。该底壁(4)适于被该饮料制备设备(10)的刺穿构件(12)刺穿。该侧壁(5)的该第一层(5A)和该底壁(4)的该第二层(4A)由不同的材料制成：该侧壁(5)的该第一结构层(5A)由纤维素纸浆制成，并且该底壁(4)的该第二结构层(4A)包括0％至60％的纤维素纸浆和40％至100％的聚合物，优选生物聚合物。
Description
技术领域
本发明涉及用于在饮料制备设备中制备饮料的胶囊和用于制造所述胶囊的方法。胶囊包括至少部分地由纤维素纸浆制成的杯形主体。
背景技术
由纤维素纸浆制成的容器或胶囊在饮料制备设备领域中是已知的。由纤维素纸浆制成的材料也是已知的，其能够将胶囊中的饮料物质的品质保持至少一段时间。用于在饮料制备设备中制备饮料的一次性胶囊也是已知的。
与由其他材料制成的胶囊相比，这些由纤维素纸浆制成的一次性胶囊产生的潜在环境影响较小。
已知在由纤维素纸浆制成的杯形主体的内表面上附接氧气阻隔内衬。
在饮料制备设备中使用已知的由纤维素纸浆制成的胶囊，并且这些胶囊通常包括在饮料制备过程期间包封胶囊并且将水注入胶囊中用于制备饮料的构件。
在已知的纸质胶囊中，碰巧当注水构件刺穿胶囊的杯形主体的专用部分并穿透由纤维素纸浆制成的壁时，会发生氧气阻隔的脱落。在一些情况下，这可能会在提取期间阻塞机器，或阻塞饮料制备设备内的胶囊并且/或者导致不正确的水注入，并因此导致不正确的饮料分配。
本发明旨在改进氧气阻隔内衬在至少部分由纤维素纸浆制成的胶囊中的附接，以用于在饮料制备设备中制备饮料。
发明内容
根据权利要求1所述的本发明是一种用于在饮料制备设备中制备饮料的胶囊，该胶囊包括：杯形主体和盖，该盖用于封闭该杯形主体。该杯形主体包括底壁、侧壁和环形凸缘，该环形凸缘用于该盖在其上密封。该侧壁至少由第一结构层制成并且该底壁至少由第二结构层制成。
该杯形主体包括至少附接到所述第一结构层的内表面的氧气阻隔内衬。该氧气阻隔内衬包括至少一种聚合物，优选生物聚合物。该底壁适于被饮料制备设备的刺穿构件刺穿。
根据本发明，该侧壁的该第一结构层由纤维素纸浆制成，并且该底壁的该第二结构层包括：0％至60％的纤维素纸浆和40％至100％的聚合物，优选生物聚合物。
在本发明的一个优选实施方案中，该氧气阻隔内衬至少附接到该侧壁的该第一结构层的该内表面和该底壁的该第二结构层的内表面。
在本发明的另一优选实施方案中，该底壁的至少一种聚合物与该氧气内衬的至少一种聚合物相同，以便增强所述氧气内衬与该底壁的附接。
优选地，该底壁的该第二结构层100％由聚合物、优选生物聚合物制成，并且优选地，该氧气阻隔内衬仅设置在该杯形主体的该侧壁的该内表面或外表面处，并且优选地，制成该底壁的聚合物具有氧气阻隔特性。
根据另一优选实施方案，该杯形主体包括连接该底壁和该侧壁的部分，所述连接部分包括该底壁和该侧壁的边缘，这些边缘彼此紧密连接，并且优选地包括以下特征中的一个或多个：
-该底壁和该侧壁的这些边缘包括朝向该杯形主体的内部倾斜并且彼此接触和抵靠的端面；并且/或者
-该底壁的该边缘包括朝向该杯形主体的内部并朝向该凸缘突起的第一突起部分，所述第一突起部分的形状和尺寸被设定为在该侧壁的该边缘处与其内表面的末端(extremal)部分接触；并且/或者
-该侧壁在其边缘处围绕该底壁的下末端部分；并且/或者
-该侧壁在其边缘下方包括多个通孔，并且该底壁的该边缘包括填充所述孔的突起部分。
根据本发明的又一优选方面，至少该底壁包括通孔，用于在通过热成形将该氧气阻隔内衬连接到该杯形主体的该内表面期间抽真空。
根据另一优选实施方案，该胶囊的该底壁包括以下这些聚合物中的一种或多种：
-生物可降解聚合物，该生物可降解聚合物选自以下列表：聚琥珀酸丁二酯(PBSA/bioPBS)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、淀粉、纤维素衍生物、聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)或它们的组合；
-生物可降解的改性或官能化聚烯烃；
-聚合物，该聚合物选自以下列表：丁烯二醇乙烯醇共聚物(BVOH)、聚乙烯醇(PVOH)或它们的组合；
-生物可降解的改性或官能化聚烯烃；
-生物可降解聚合物，该生物可降解聚合物选自以下列表：聚琥珀酸丁二酯(PBSA)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、淀粉、纤维素衍生物、聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)
或它们的组合。
根据另一优选实施方案，该胶囊的该杯形主体、其氧气阻隔内衬和/或该盖由家庭可堆肥材料制成。
优选地但非排他地，本发明的该胶囊是一次性咖啡胶囊。
根据本发明，还公开了前述胶囊在饮料制备设备中的用途。
本发明还涉及一种用于生产胶囊的方法，该胶囊包括：杯形主体和盖，该盖用于封闭该杯形主体，其中所述杯形主体包括底壁、侧壁和环形凸缘，该环形凸缘用于该盖在其上密封，其中所述侧壁至少由第一结构层制成并且所述底壁至少由第二结构层制成，并且该杯形主体包括附接到所述侧壁的至少所述第一结构层的内表面的氧气阻隔内衬，其中所述氧气阻隔内衬至少包括聚合物，优选生物聚合物，并且其中该底壁适于被饮料制备设备的刺穿构件刺穿。根据本发明，该方法包括以下步骤，其中：
-该侧壁的至少所述第一结构层由纤维素纸浆制成，并且所述侧壁优选地通过在常用/普通模具中模制干的或湿的、优选湿的纤维素纸浆而制成；并且
-该底壁的至少所述第二结构层在所述侧壁的上边缘处被包覆模制或包覆注射。
根据本发明，该方法还包括以下步骤：
-使该底壁100％由聚合物、优选生物聚合物、更优选具有氧气阻隔特性的聚合物制成；以及
-优选仅在该杯形主体的该侧壁的该内表面或外表面处设置该氧气阻隔内衬。
根据本发明，该方法还包括以下步骤：
-用包括0,1％至60％的纤维素纸浆和30％至100％的聚合物、优选生物聚合物的材料制造该底壁的至少所述第二结构层；以及
-在该杯形主体的整个内表面处设置该氧气阻隔内衬。
在本发明的上下文中，术语“纤维素纸浆”是指包括重量百分比范围为80％至100％的纤维素纤维的纸浆。
术语“纤维素纤维”是指具有木材和/或无木材来源的纤维。作为非限制性示例，该纤维为：硬木纤维素纤维、软木纤维素纤维、小麦纤维、玉米纤维、蔗渣纤维、竹纤维、火麻纤维、棉纤维、其他类似的蔬菜或植物纤维或它们的组合。
该底壁和该氧气阻隔内衬优选包括化石或非化石来源的聚合物，或生物源聚合物。
优选地，该底壁和该氧气阻隔内衬优选包括至少一种常见的聚合物。
作为非限制性示例，该底壁包括以下聚合物中的一种或多种：
-生物可降解聚合物，该生物可降解聚合物选自以下列表：聚琥珀酸丁二酯(PBSA/bioPBS)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、淀粉、纤维素衍生物、聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)或它们的组合，
-生物可降解的改性或官能化聚烯烃，
-聚合物，该聚合物选自以下列表：丁烯二醇乙烯醇共聚物(BVOH)、聚乙烯醇(PVOH)或它们的组合，
-生物可降解的改性或官能化聚烯烃，
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或它们的组合。
该氧气阻隔内衬由至少一层，优选由多层制成。
优选的多层阻隔内衬包括具有氧气和/或湿气阻隔性能的芯层，该芯层被用于将所述阻隔内衬密封到该纤维素纸浆材料上的密封层包围。
作为非限制性示例，该氧气阻隔内衬包括以下层中的一层或多层：
-最外侧聚合物层，该最外侧聚合物层包括生物可降解聚合物，该生物可降解聚合物选自以下列表：聚琥珀酸丁二酯(PBSA/bioPBS)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、淀粉、纤维素衍生物、聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)或它们的组合，
-第一粘结层，该第一粘结层包括生物可降解的改性或官能化聚烯烃，
-阻隔层，该阻隔层包括聚合物，该聚合物选自以下列表：丁烯二醇乙烯醇共聚物(BVOH)、聚乙烯醇(PVOH)或它们的组合，
-第二粘结层，该第二粘结层包括生物可降解的改性或官能化聚烯烃，
-最内侧聚合物层，该最内侧聚合物层包括生物可降解聚合物，该生物可降解聚合物选自以下列表：聚琥珀酸丁二酯(PBSA)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、淀粉、纤维素衍生物、聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)或它们的组合。
该盖由已知材料制成，优选地其为聚合物膜。
该盖可为平坦的，即不形成为三维形状。
该盖密封到杯形主体开口的密封层上，以便在填充配料之后封闭该杯形主体开口。
优选地，该盖和该杯形主体两者的氧气阻隔被选择为根据饮料配料的性质而提供足够的储藏期限。例如对于咖啡，预期的储藏期限可为12个月。
优选地，该胶囊的该杯形主体、其氧气阻隔内衬和/或该盖由家庭可堆肥材料制成。根据本发明的该胶囊通常意味着根据国家法规在官方再循环设施处组织的再循环过程中进行再循环(例如在纸再循环流中，或一般的垃圾再循环或处理流中)。
然而，在该胶囊被放置在自然界中、家庭可堆肥废料中或垃圾填埋场中的情况下，所述胶囊被制造成具有在自然界中天然存在的温度和湿度条件下天然地易于被细菌降解的材料。以这种方式，确保了这样的胶囊将不会保持在自然界中并且将在由家庭可堆肥性标准限定的条件下在短时间内(原则上几周)自然地消失。
更确切地说，现在在国家层面上很好地定义了家庭可堆肥性，并且主要基于国际标准EN 13432；因此，它们不需要在本说明书中进一步深入定义。符合这些标准的材料或产品可通过说明它们的家庭可堆肥性的合格标记来进行识别。国家层面的家庭可堆肥性认证的一些示例包括但不限于以下内容。认证机构TüV AUSTRIA BELGIUM提供了这种家庭可堆肥性认证方案，并且DIN CERTCO提供了根据澳大利亚标准AS 5810的家庭可堆肥性认证。意大利具有在环境温度下堆肥的国家标准UNI 11183:2006。在2015年11月，引入了法国标准“NF T 51-800Plastics-Specifications for plastics suitable for homecomposting”。该标准涵盖在DIN CERTCO方案中。
通过将流体物质与包含在该胶囊中的配料混合来获得饮料的制备。优选地，配料选自以下列表：烘焙研磨咖啡、压实或非压实咖啡、可溶性粉状咖啡或叶茶。还可提供乳制品配料(例如乳或奶精)，以及巧克力、果汁、汤、蔬菜汁、肉汤、冰沙、果泥、菜酱、奶油、菊苣、大麦、烹饪助剂、汤料、婴儿配方食品或它们的组合，呈粉末状可溶性形式、具有各种粘度的液体浓缩形式或凝胶形式。
最优选地，饮料配料为烘焙研磨咖啡。
本发明的该胶囊可通常与饮料和/或食品制备设备相互作用，诸如通过在容器中送入稀释剂(例如，热水、冷水或环境水)；使这种稀释剂混合，或以其他方式与该饮料配料相互作用。通过表述“将稀释剂与饮料配料混合”，该胶囊中所含的所有配料应意欲呈与该稀释剂的一般混合操作(溶解、提取或灌注)兼容以获得该饮料产品的形式。这种类型的设备例如是用于提取传统的奈斯派索胶囊的那些设备。
优选地，由该胶囊主体和该胶囊的该盖界定的腔室基本不含氧气，并且空置空间被惰性气体(诸如氮气、一氧化碳以及它们的组合)所饱和。优选地，该胶囊具有高于大气压的气体内部压力，这是由于咖啡中所含并在密封后散发在腔室中的气体，诸如一氧化碳和二氧化碳。
附图说明
本发明的另外的特征和优点在下文参照附图给出的目前优选的实施方案的说明中有所描述，并且这些特征和优点将从该说明中显而易见，其中：
图1是本发明的胶囊的示意透视图；
图2是图1的胶囊的示意性纵向剖视图；
图3是根据本发明的胶囊的第一中间主体的示意性纵向剖视图；
图4是根据本发明的胶囊的第二中间主体的示意性纵向剖视图；
图5是图4中由箭头W指示的部分的示意性放大剖视图，示出了胶囊的两个部件之间的第一连接模式；
图6是类似于图5的示意性放大剖视图，但是示出了图3所示的相同部件的第二连接模式；
图7是图1的胶囊在被包封在饮料制备设备的胶囊包封构件中时的简化局部纵向剖视图。
具体实施方式
在图1和图2中，示出了根据本发明的用于在饮料制备设备10(在图6中示意性地示出)中制备饮料的胶囊，该胶囊包括杯形主体1和盖2，该盖用于封闭该杯形主体1。杯形主体1包括底壁4、侧壁5和环形凸缘3，该环形凸缘用于盖2在其上密封。
侧壁5至少由第一结构层5A制成并且底壁4至少由第二结构层4A制成。杯形主体包括附接到至少所述第一结构层5A的内表面5C的氧气阻隔内衬14(在图2中，氧气阻隔内衬14附接到第一层5A和第二层4A两者的内表面)。氧气阻隔内衬14至少包括聚合物，优选生物聚合物。底壁4适于被饮料制备设备10的刺穿构件12刺穿。
根据本发明，侧壁5的第一层5A和底壁4的第二层4A由不同的材料制成：
-侧壁5的第一层5A由纤维素纸浆制成，并且
-底壁4的第二层4A包括：0％至60％的纤维素纸浆和40％至100％
的聚合物，优选生物聚合物。
优选地，如图2所示，氧气阻隔内衬14设置在杯形主体1的所有内表面处，以便至少界定用于容纳饮料物质的整个腔室1A。
根据下面详细讨论的可选实施方案(未示出)，氧气阻隔内衬14仅设置在杯形主体的侧壁5的内表面或外表面处，并且底壁4由至少一种具有氧气阻隔特性的聚合物制成。
在这两个实施方案中，提供了一种杯形主体，该杯形主体具有对氧气的阻隔，根据饮料配料的性质选择该阻隔以提供足够的储藏期限。例如对于咖啡，预期的储藏期限可为12个月。
杯形主体1优选地是旋转对称的。
在本发明的上下文中，术语“旋转对称的”是指不一定具有圆形横截面或恒定直径的三维形状，而是优选具有截头圆锥形形状，其更优选具有圆形横截面并具有朝向环形凸缘3增加的直径。
优选地，当在纵向截面中观察时，侧壁5相对于杯形主体1的纵向轴线倾斜。
杯形主体包括连接底壁4和侧壁5的部分1B。该连接部分1D包括底壁4的边缘4D和侧壁5的边缘5B，它们彼此紧密连接(紧密意味着该连接能够承受由饮料机在胶囊中产生的常用压力)。这些边缘4D和5B优选以增加侧壁5和底壁之间的稳定和可靠连接的方式成形。
侧壁5包括边缘5B(图3)，优选圆形边缘，设有优选为不是平的但朝向杯形主体1的内部倾斜的端面，以便改善底壁4的对应边缘4D(图5)的粘附性。
底壁4优选包括第一倾斜壁6A和第二壁6B，以便界定浅的凹形容积。第一倾斜壁6A优选具有截头圆锥形形状，其具有圆形横截面并具有朝向侧壁5的边缘5B增加的直径。如图2所示，第二壁6B优选地是凸起的(从腔室1A的角度来看，即，朝向腔室1A向内突起)，但它也可能是平的。
底壁4包括边缘4D(图5)，该边缘的形状和尺寸被设定为以这样的方式接触并抵靠侧壁5的对应边缘5B。优选地，边缘4D是圆形边缘，并包括端面，该端面优选为不是平的但朝向杯形主体1的内部倾斜，其倾斜度与侧壁5的边缘5B的对应端面的倾斜度相同。
应当注意，为了增强侧壁5的边缘5B和底壁4的边缘4D之间的附接，这些边缘5B和4D的端面可以具有相互配合的其他形状，以增强这些边缘5B和4D的钩定。
优选地，底壁4的边缘4D还包括第一突起部分4B，该第一突起部分朝向杯形主体1的内部并且朝向凸缘3突起，并且该第一突起部分的形状和尺寸被设定为在侧壁5的边缘5B处与其内表面5C的末端部分接触。该第一突起部4B增强了底壁4和侧壁5的连接。
根据该优选实施方案，侧壁5的内表面5C在其边缘5B处的末端部分围绕底壁4的下末端部分4B。
如图6中所公开的，为了进一步增强底壁4与侧壁5之间的连接，后者可在其边缘5B下方包括多个通孔5E，并且底壁4的边缘4D具有第二突起部分4D'，该第二突起部分背离第一突起部分4B并完全填充孔5E。
环形凸缘3包括优选平坦的壁3A。
在图7中部分公开的饮料制备设备10包括可移动的包封构件9和用于支撑胶囊的盖2的支撑板11。当注入胶囊中的液体在胶囊中产生预定的压力时，该支撑板11撕掉盖2并且允许饮料从胶囊中流出。
如本领域技术人员常用的那样，包封构件9可从初始位置(未示出)和冲煮位置(在图7中示出)移动，该初始位置允许将胶囊引入饮料制备设备10中，其中包封构件9和支撑板11紧密地包封胶囊。在该位置中，加压液体通过由饮料制备设备10的一个或多个尖头元件12形成的开口注入胶囊中。这些尖头元件12被设计用于刺穿杯形主体1的底壁4，并且如果存在的话，也刺穿氧气阻隔内衬14(图2)。饮料制备设备10的操作以及其各种部件的技术特征为本领域技术人员所熟知，因此将不进行详细描述。
现在将结合图2、图3、图4、图5和图6描述本发明的方法的步骤。
在根据本发明的方法的第一实施方案中，侧壁5在第一步骤中制造。
根据本发明，侧壁5由纤维素纸浆制成，并且该侧壁5优选通过在常规模具中模制干的或湿的、优选湿的纤维素纸浆来获得。图3中示出了该步骤。
在后续步骤中，氧气阻隔内衬14被附接到侧壁5的内表面5C(如图4所示)。例如，氧气内衬优选通过热成型层压到侧壁5的内表面5C上。
在后续步骤中，如图4所示，底壁4在侧壁5的上边缘5A处被包覆模制或包覆注射，如本领域技术人员通常所做的那样，并且以这样的方式获得侧壁5的边缘5B与底壁4的边缘4D之间的连接部分1A，如前所述。
根据本发明的第一实施方案，底壁4 100％由聚合物、优选生物聚合物制成，还具有氧气阻隔特征。因此，有利的是，底壁4不必设置氧气阻隔内衬：因此，当该底壁4被饮料设备10的刺穿构件12刺穿时，不存在该内衬脱落的风险。应当注意，在图5和图6中，示出了附接到底壁4的内表面4C的附加氧气阻隔内衬4F，但是如上所述，如果底壁100％由具有氧气阻隔特征的聚合物制成，则该附加氧气阻隔内衬不是必需的。
应当注意，根据用于制造杯形主体1的方法的该第一模式，在底壁4形成于该侧壁5的边缘5B上之前，氧气阻隔内衬14附接到侧壁5不是必需的。在形成底壁4之后，也可以将氧气内衬附接到侧壁5的内表面。该内氧气内衬也可以仅附接到和/或也附接到侧壁5的外表面。
根据本发明的方法的第二模式，在第一步骤中，如在第一模式中所公开的那样制造侧壁5，这意味着通过在常用/普通模具中模制干的或湿的、优选湿的纤维素纸浆。与前一模式不同，氧气阻隔不直接附接到该侧壁5和/或仅附接到该侧壁5。
在随后的步骤中，底壁4在侧壁5的上边缘5A处被包覆模制或包覆注射，如本领域技术人员通常所做的那样，并且以这样的方式获得侧壁5的边缘5B与底壁4的边缘4D之间的连接部分1A，如前所述。
根据该第二方法模式，底壁4包括0,1％至60％之间的纤维素纸浆和30％至100％的聚合物，优选生物聚合物。
在该第二方法模式的另一步骤中，氧气阻隔内衬14、4F(图5)附接至侧壁5和底壁4两者的内表面。
优选地，氧气内衬被热成形到侧壁5和底壁4中。在这种情况下，通孔4E(在图4中示意性示出)设置在底壁4中，并且这些孔具有在氧气阻隔内衬14热成型过程期间抽真空的范围。
根据该第二方法模式，优选地，底壁4的至少一种聚合物与氧气内衬4F的至少一种聚合物相同，从而相对于当该氧气内衬附接至100％由纤维素纸浆制成的底壁4时的附接，氧气内衬4F与底壁4的附接得到增强。这降低了当底部内衬被饮料设备10的刺穿构件12刺穿时氧气阻隔内衬4F脱落的风险。
作为非限制性示例，该底壁4包括以下聚合物中的一种或多种：
-生物可降解聚合物，该生物可降解聚合物选自以下列表：聚琥珀酸丁二酯(PBSA/bioPBS)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯
(PBAT)、淀粉、纤维素衍生物、聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)或它们的组合，
-生物可降解的改性或官能化聚烯烃，
-聚合物，该聚合物选自以下列表：丁烯二醇乙烯醇共聚物
(BVOH)、聚乙烯醇(PVOH)或它们的组合，
-生物可降解的改性或官能化聚烯烃，
-生物可降解聚合物，该生物可降解聚合物选自以下列表：聚琥珀酸丁二酯(PBSA)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、淀粉、纤维素衍生物、聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)
或它们的组合。
氧气阻隔内衬14、4F由一层，优选多层制成。
优选的多层阻隔内衬包括具有氧气和/或湿气阻隔性能的芯层，该芯层被用于将所述阻隔内衬密封到该纤维素纸浆材料上的密封层包围。
作为非限制性示例，该氧气阻隔内衬14包括以下层中的一层或多层：
-最外侧聚合物层，该最外侧聚合物层包括生物可降解聚合物，该生物可降解聚合物选自以下列表：聚琥珀酸丁二酯(PBSA/bioPBS)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、淀粉、纤维素衍生物、聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)或它们的组合，
-第一粘结层，该第一粘结层包括生物可降解的改性或官能化聚烯烃，
-阻隔层，该阻隔层包括聚合物，该聚合物选自以下列表：丁烯二醇乙烯醇共聚物(BVOH)、聚乙烯醇(PVOH)或它们的组合，
-第二粘结层，该第二粘结层包括生物可降解的改性或官能化聚烯烃，
-最内侧聚合物层，该最内侧聚合物层包括生物可降解聚合物，该生物可降解聚合物选自以下列表：聚琥珀酸丁二酯(PBSA)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、淀粉、纤维素衍生物、聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)或它们的组合。
优选地，第一和最外侧聚合物层具有包含在10μm与50μm之间的厚度，并且所述层具有包含在10％与800％之间的断裂伸长率，当在2.16kg的压力下在150℃下测量10分钟时具有包含在2与4之间的熔体流动速率(MFR)，并且所述层具有包含低于80℃的熔点温度。
优选地，第一粘结层具有包含在180℃与230℃之间的熔点温度和包含在1μm与12μm之间的厚度。
优选地，阻隔层具有包含在180℃与230℃之间的熔点温度和包含在1μm与15μm之间的厚度。
优选地，第二粘结层具有包含在180℃与230℃的熔点温度和包含在1μm与10μm的厚度。
优选地，最内侧聚合物层具有包含在10μm与50μm之间的厚度，并且所述最内侧具有包含在10％与1000％之间的断裂伸长率，当在2.16kg的压力下在190℃下测量10分钟时具有包含4与10之间的熔体流动速率(MFR)，并且所述层具有包含在110℃与180℃之间的熔点温度。
盖2由已知材料制成，优选地其为聚合物膜。
盖2可为平坦的，即不形成为三维形状。
盖2优选地包括氧气阻隔层。
通常，如果胶囊具有高于大气压的气体内部压力，盖2可以采用凸起的形式，即相对于腔室1A向外突起(如图2所示)。
该盖2密封到杯形主体开口的密封层上，以便在填充配料之后封闭该杯形主体开口。
优选地，根据饮料配料的性质选择盖2和杯形主体1两者的氧气阻隔以提供足够的储藏期限。例如对于咖啡，预期的储藏期限可为12个月。
优选地，胶囊的杯形主体1、其氧气阻隔内衬14和/或盖2由家庭可堆肥材料制成。根据本发明的该胶囊通常意味着根据国家法规在官方再循环设施处组织的再循环过程中进行再循环(例如在纸再循环流中，或一般的垃圾再循环或处理流中)。然而，在该胶囊被放置在自然界中、家庭可堆肥废料中或垃圾填埋场中的情况下，所述胶囊被设计成具有在自然界中天然存在的温度和湿度条件下天然地易于被细菌降解的材料。以这种方式，确保了这样的胶囊将不会保持在自然界中并且将在由家庭可堆肥性标准限定的条件下在短时间内(原则上几周)自然地消失。更确切地说，现在在国家层面上很好地定义了家庭可堆肥性，并且主要基于国际标准EN 13432；因此，它们不需要在本说明书中进一步深入定义。符合这些标准的材料或产品可通过说明它们的家庭可堆肥性的合格标记来进行识别。国家层面的家庭可堆肥性认证的一些示例包括但不限于以下内容。认证机构TüVAUSTRIA BELGIUM提供了这种家庭可堆肥性认证方案，并且DIN CERTCO提供了根据澳大利亚标准AS 5810的家庭可堆肥性认证。意大利具有在环境温度下堆肥的国家标准UNI 11183:2006。在2015年11月，引入了法国标准“NF T 51-800Plastics-Specifications for plastics suitable forhome composting”。该标准涵盖在DIN CERTCO方案中。
应当理解，对本文所述的胶囊的目前优选的实施方案作出的各种变化和修改对于本领域的技术人员将为显而易见的。可在不脱离所附权利要求所涵盖的本发明的范围的情况下进行此类改变和修改。例如，杯形主体1的连接部分1A可具有不同的形状，并且/或者底壁4和侧壁5的连接在一起的端部可具有比先前讨论的实施方案中所示的更大或更小的长度和/或厚度或形状。
Claims (14)
1.一种用于在饮料制备设备(10)中制备饮料的胶囊，所述胶囊包括：杯形主体(1)和盖(2)，所述盖用于封闭所述杯形主体(1)，其中所述杯形主体(1)包括底壁(4)、侧壁(5)和环形凸缘(3)，所述环形凸缘用于所述盖(2)在其上密封；其中所述侧壁(5)至少由第一结构层(5A)制成，并且所述底壁(4)至少由第二结构层(4A)制成，并且所述杯形主体(1)包括附接到所述侧壁(5)的至少所述第一结构层(5A)的内表面(5C)的氧气阻隔内衬(14)，其中所述氧气阻隔内衬(14)至少包括聚合物，优选生物聚合物；并且其中所述底壁(4)适于被所述饮料制备设备(10)的刺穿构件(12)刺穿；
其特征在于：
-所述侧壁(5)的所述第一结构层(5A)由纤维素纸浆制成；并且
-所述底壁(4)的所述第二结构层(4A)包括：0％至60％的纤维素纸浆和40％至100％的聚合物，优选生物聚合物。
2.根据权利要求1所述的胶囊，其中所述氧气阻隔内衬(14)至少附接到所述侧壁(5)的所述第一结构层(5A)的所述内表面(5C)和所述底壁(4)的所述第二结构层(4A)的内表面(4C)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中所述底壁(4)的至少一种聚合物与所述氧气内衬(14)的至少一种聚合物相同，以便增强所述氧气内衬(14)与所述底壁(4)的附接。
4.根据权利要求3所述的胶囊，其中所述底壁(4)的所述第二结构层(4A)100％由聚合物、优选生物聚合物制成，并且优选地，所述氧气阻隔内衬(14)仅设置在所述杯形主体(1)的所述侧壁(5)的所述内表面或外表面处，并且优选地，制成所述底壁(4)的聚合物具有氧气阻隔特性。
5.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中所述杯形主体(1)包括连接所述底壁(4)和所述侧壁(5)的部分(1B)，所述连接部分(1D)包括所述底壁(4)和所述侧壁(5)的边缘(4D，5B)，这些边缘(4D,5B)彼此紧密连接，并且优选地包括以下特征中的一个或多个：
-所述底壁(4)和所述侧壁(5)的所述边缘(4D,5B)包括朝向所述杯形主体(1)的内部倾斜并且彼此接触和抵靠的端面；并且/或者
-所述底壁(4)的所述边缘(4D)包括朝向所述杯形主体(1)的内部并朝向所述凸缘(3)突起的第一突起部分(4B)，所述第一突起部分(4B)的形状和尺寸被设定为在所述侧壁(5)的所述边缘(5B)处与其内表面(5C)的末端部分接触；并且/或者
-所述侧壁(5)在其边缘(5B)处围绕所述底壁(4)的下末端部分(4B)；并且/或者
-所述侧壁(5)在其边缘(5B)下方包括多个通孔(5E)，并且所述底壁(4)的所述边缘(4D)包括填充所述孔(5E)的突起部分(4D)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中至少所述底壁(4)包括通孔(4E)，用于在通过热成形将所述氧气阻隔内衬(14)连接到所述杯形主体(1)的所述内表面期间抽真空。
7.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中所述底壁(4)包括以下聚合物中的一种或多种：
-生物可降解聚合物，所述生物可降解聚合物选自以下列表：聚琥珀酸丁二酯(PBSA/bioPBS)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、淀粉、纤维素衍生物、聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)或它们的组合；
-生物可降解的改性或官能化聚烯烃；
-聚合物，所述聚合物选自以下列表：丁烯二醇乙烯醇共聚物(BVOH)、聚乙烯醇(PVOH)或它们的组合；
-生物可降解的改性或官能化聚烯烃；
-生物可降解聚合物，所述生物可降解聚合物选自以下列表：聚琥珀酸丁二酯(PBSA)、聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)、淀粉、纤维素衍生物、聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)或它们的组合。
8.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊，其中所述胶囊的所述杯形主体(1)、其氧气阻隔内衬(14)和/或所述盖(2)由家庭可堆肥材料制成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的胶囊，其中所述胶囊是一次性咖啡胶囊。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的胶囊在饮料制备设备(10)中的用途。
11.一种用于生产根据前述权利要求1至8中一项或多项所述的胶囊的方法，其中所述胶囊包括：杯形主体(1)和盖(2)，所述盖用于封闭所述杯形主体(1)，其中所述杯形主体(1)包括底壁(4)、侧壁(5)和环形凸缘(3)，所述环形凸缘用于所述盖(2)在其上密封，其中所述侧壁(5)至少由第一结构层(5A)制成并且所述底壁(4)至少由第二结构层(4A)制成，并且所述杯形主体(1)包括附接到所述侧壁(5)的至少所述第一结构层(5A)的内表面(5C)的氧气阻隔内衬(14)，其中所述氧气阻隔内衬(14)至少包括聚合物，优选生物聚合物，并且其中所述底壁(4)适于被饮料制备设备(10)的刺穿构件(12)刺穿，
其特征在于所述方法还包括以下步骤，其中：
-所述侧壁(5)的至少所述第一结构层(5A)由纤维素纸浆制成，并且所述侧壁(5)优选地通过在常用模具中模制干的或湿的、优选湿的纤维素纸浆而制成；并且
-所述底壁(4)的至少所述第二结构层(4A)在所述侧壁(5)的上边缘(5A)处被包覆模制或包覆注射。
12.根据权利要求10所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
-使所述底壁(4)100％由聚合物、优选生物聚合物、更优选具有氧气阻隔特性的聚合物制成；以及
-优选仅在所述杯形主体(1)的所述侧壁(5)的所述内表面或外表面处设置所述氧气阻隔内衬(14)。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：
-用包括0,1％至60％的纤维素纸浆和30％至100％的聚合物、优选生物聚合物的材料制造所述底壁(4)的至少所述第二结构层(4A)；并且
-在所述杯形主体(1)的整个内表面处设置所述氧气阻隔内衬(14)。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述氧气阻隔内衬(14)至少热成形到所述杯形主体(1)的所述侧壁(5)的所述内表面(5C)。
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