DE202018006538U1

DE202018006538U1 - Getränkekapsel

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Publication number: DE202018006538U1
Application number: DE202018006538.2U
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Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2021-06-02
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Also published as: US20200385204A1; GB201800830D0; GB2569042B; GB2569197B; JP2021509308A; JP7349434B2; GB201818239D0; GB2603825B; ES2825204T1; GB2569197A; KR20200081472A; GB2603825A; GB202109704D0; WO2019092144A1; GB201720894D0; AU2018365298A1; DE202018006531U1; EP3707083A1; GB2569042A

Abstract

Kapsel zur Anwendung in einer Hochdruckkaffeemaschine, die eine Kapselkäfig der die Kapsel in einer Lage zur Extraktion hält, wobei die Kapsel aus einem biegsameren Werkstoff besteht, die eine im Allgemeinen kegelstumpfförmige Gestalt mit einer oberen Oberfläche (4) und einer unteren Oberfläche und einen Ringflansch (7) an der unteren Oberfläche aufweist, der an der der oberen Oberfläche zugekehrten Oberfläche mit einer Dichtung (10) versehen ist, wobei die Dichtung (10) einen Ring umfasst, der im Gebrauch bei Eingriff in einen Kapselkäfig einer Kaffeemaschine zur Bereitstellung plastisch verformt wird, dadurch gekennzeichnet dass drei oder mehr, vorzugsweise sechs, Augen oder Rautenformen oder einen Ring ein wenig oberhalb des Flansches (7) aus der Seitenwand der Kapsel heraus gestoßen ist, um die Dichtung (10) in Position zu halten.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getränkkapsel für eine Espressomaschine, insbesondere zur Herstellung von Espresso unter Hochdruck.
Elektrisch betriebene Espressomaschinen sind allgemein bekannt. Die herkömmliche Espressomaschine umfasst eine Wasserkammer und ein Heizelement zum Erwärmen des Wassers auf ca. 95-98 C, das dann unter einem Hochdruck von 15 bis 19 Bar zu einem Filterhalter oder Siebträger gepumpt wird. Systeme mit niedrigerem Druck gibt es ebenfalls. Der Filterhalter umfasst typischerweise einen Griffabschnitt und einen Halterabschnitt mit zwei oder drei Ansätzen, die in der Montageposition in den Brühkopf der Maschine eingreifen, wo das Wasser hingepumpt wird. Der Halterabschnitt ist zur Aufnahme eines Filters ausgelegt, der gewöhnlich eine Metallschale mit einigen Perforierungen im Boden ist. Beim Gebrauch wird der Filter mit fein gemahlenem Kaffee gefüllt, und das Wasser wird mit dem von der Pumpe erzeugten Hochdruck durch den Kaffee getrieben, um den sich in einer unter den Filterhalter gestellten Tasse angesammelten Espressokaffee zu erzeugen.
Die klassische Kaffeemaschine hat zwei mögliche Nachteile. Der erste liegt darin, dass gemahlener Kaffee nach einigen wenigen Tagen seine Frische und seinen Geschmack zu verlieren beginnt und der Benutzer für den optimalen Espresso auch eine Kaffeemühle braucht. Der andere Nachteil liegt darin, dass der Espressokaffee nach dem Gebrauch aus dem Filter entfernt werden muss, was angesichts des fein gemahlenen Kaffees eine schmutzige Arbeit sein kann.
Das führte zur Entwicklung von ESE Kaffeepads, die in vielen Espressomaschinen benutzt werden können. Kaffeepads werden zur Erhaltung ihrer Frische im Allgemeinen einzeln verpackt und bestehen aus einem kleinen Pad aus gelochtem Filterpapier, das den Kaffee enthält. Der Pad wird in den Filterhalter gelegt und nach dem Gebrauch entsorgt. Kaffeepads sind praktisch, müssen jedoch zum Filterhalter passen und richtig eingesetzt werden, da das Wasser sonst um den Rand herum entweichen kann.
Dies führte wiederum zur Entwicklung von Kapselmaschinen. Die Kaffeekapseln für diese Maschinen sind ganz dicht verschlossen. Die Kapselmaschinen benutzen den herkömmlichen Filterhalter nicht. Im typischen Fall hat eine Kapselmaschine einen zweiteiligen Mechanismus. Der erste Teil nimmt die Kapsel auf und ist mit einer Extraktionsfläche versehen, auf der die Kapsel liegt. Der zweite Teil ist mit einem Verriegelungshebel versehen, der den ersten Teil mit dem zweiten Teil zu einer Ganzheit verbinded. Beim Gebrauch schneidet der zweite Teil die Oberseite der Kapsel auf, so dass Wasser in die Kapsel eintreten und nach unten durchsickern kann, wo es durch die Unterseite der Kapsel an mehreren durch die Geometrie der Extraktionsfläche bestimmten Stellen ausfließt. Ein Beispiel einer derartigen Maschine offenbart EP 0870457 oder WO2005/004683 . Bei den bekannten Kapsel-Kaffeemaschinen werden die Kapseln in einen Kapselkäfig der Maschine eingesetzt, der die Kapsel in einer Lage hält, in der sie von einem Schneidelement geschnitten werden kann.
Kapselmaschinen haben sich im Handel als höchst erfolgreich erwiesen, da sie im Gebrauch sehr praktisch sind und ein einheitliched Produkt herstellen. Die Kaffeemaschinen und Kapseln eines jeden Herstellers sind jedoch zum Gebrauch mit der eigenen Marke des Herstellers ausgelegt. Die beliebteste Kapselmarke ist Nespresso® mit einer versiegelten Kapsel aus Aluminium. Beim Gebrauch wird die Kapsel in der Maschgine festgeklemmt, wobei ein Kapselkäfigteil die Kapsel so hält, dass sie im typischen Fall von drei Zinken aufgeschnitten werden kann, so dass Wasser unter Druck in die Kaffeekapsel strömen kann.
Aluminium hat den beträchtlichen Vorteil, dass es gegen Sauerstoff und Wasser undurchlässig ist, was dem Kaffee in der Kapsel eine lange Mindesthaltbarkeitsdauer verleiht. Aluminium hat jedoch mehrere größere Nachteile, da es beim Füllen und bei der Verpackung leicht verformt wird und die Herstellung einer zuverlässigen Dichtung am Kapselrand aufwändig ist. Die einzige bekannte wirksame Dichtung ist ein in EP1654966 offenbartes Silikonelastomer. In diesen Kapseln wird das Silikon an zahlreichen Stellen rund um den Umfang der Kapsel an der Unterseite der Dichtung angebracht, bis sich schließlich eine durchlaufende, ununterbrochene biegsame Dichtung bildet. Die bekannte Lösung dieser Probleme verlangt außerdem einen extrem hohen Kapitaleinsatz, der über das Vermögen der meisten Firmen hinausgeht.
Die meisten Hersteller haben sich daher für Kunststoffkapseln entschieden. Kunststoffkapseln lösen das Handhabungsproblem der Kapsel bei der Verpackung, verlangen jedoch andere Kompromisse. Die Kunststoffkapsel muss von den Schneiden in der Kapsel-Kaffeemaschine durchlocht werden können, ohne dass die Kapsel zerbricht oder die Maschine beschädigt wird. Außerdem muss die Kapsel am offenen Ende mit Aluminiumfolie versiegelt werden, die zuverlässig an der Kunststoffkapsel haftet, wobei die Temperatur so niedrig sein muss, dass die Güte des Kaffees nicht beeinträchtigt wird. Eine beispielhafte Kapsel ist in GB2458013 gezeigt.
Ein besonderes Problem bei bekannten Aluminiumkapseln liegt darin, dass die Kapsel wegen der Silikondichtung trotz dem bedeutenden Umweltvorteil des Aluminium-Recyclings nicht leicht recycelt werden kann und bei der normalen Sperrmüllsammlung nicht recycelbar ist. Sondersammlung der Kapseln macht die Voteile des Recyclings zunichte.
Die vorliegende Erfindung strebt daher eine verbesserte Kaffeekapsel an.
Gemäß der Erfindung ist eine Kapsel zur Anwendung in einer Kaffeemaschine vorgesehen, die eine im Allgemeinen kegelstumpfförmige Gestalt mit einer oberen Oberfläche und einer unteren Oberfläche und einen Ringflansch an der unteren Oberfläche aufweist, der an der der oberen Oberfläche zugekehrten Oberfläche mit einem Dichtmittel versehen ist, wobei das Dichtmittel einen Ring umfasst, der im Gebrauch bei Eingriff in einen Kapselkäfig einer Kaffeemaschine zur Bereitstellung einer Dichtung plastisch verformt wird, wobei die Dichtung am Flansch in Position gehalten wird.
Bevorzugte Ausführungsformen der Kapsel sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Kapsel erleichtert den Gebrauch einer Aluminiumkapsel, die in den üblichen gemischten Sperrmüllsammlungen recycelt werden kann.
Ausführungsbeispiele werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

1 eine Querschnittansicht einer ersten Ausführungsform der Kapsel;
2 eine Querschnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Kapsel;
3 eine Seitenansicht der Kapsel aus 2;
4 eine weitere Ausführungsform einer Dichtung;
5a eine erste Dichtungskonstruktion;
5b eine zweite Dichtungskonstruktion;
6-9 eine weitere Ausführungsform der Kapsel.

1 zeigt eine Querschnittansicht einer Kapsel 1 mit einer im Allgemeinen kegelstumpfförmigen Gestalt für den Hauptkörper 2. Das obere Ende 3 der Kapsel hat einen zweiten kegelstumpfförmigen Abschnitt 4 mit einem kleineren Durchmesser als das untere Ende. Das obere Ende 3 ist weiterhin mit einer zusätzlichen kegelstumpfförmigen Vertiefung 5 in der Mitte des oberen Endes 3 versehen. Am vom oberen Ende 3 abgekehrten Ende des Hauptkörpers 2 ist die Kapsel mit einem Flansch 7 versehen.
Der Flansch 7 umfasst eine aufrechte Wand 8, die dadurch eine Rinne 9 zwischen der Wand der Kapsel und der aufrechten Wand 8 bildet. Die aufrechte Wand 8 biegt sich dann zurück nach unten in Richtung der selben Seite wie die Öffnung, so dass das distale Ende im Wesentlichen in der Längsebene der Kapsel, aber unterhalb der Rinne 9 liegt. Die Form des distalen Endes bildet einen offenen Haken. Zum Verschließen der Kapsel nach dem Füllen nimmt der offene Haken eine Dichtung auf. Die offene Hakenform stellt am Rand des Flansches eine Vielzahl von Stegen bereit, die ein gewisses Maß von Verstärkung bilden, so dass die Folie leicht an der Kapsel angebracht werden kann, die aus einem weicheren, biegsameren Werkstoff wie zum Beispiel Aluminium besteht.
Die Rinne 9 nimmt eine ringförmige Dichtung 10 auf, die vorzugsweise aus Papier, Faserstoff, Kork oder Polystyrol besteht. Die Dichtung kann im Wesentlichen eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm haben.
In einer ersten Ausführungsform, die in 5a detaillierter dargestellt ist, hat die Dichtung eine erste Lage 50 aus Pappe oder einem Zellulosewerkstoff mit einem Gewicht im Bereich von 100 bis 400 gm^-2, eine zweite Lage 51 mit einem Heißklebelack oder Klebstoff mit einem Gewicht im Bereich von 3 bis 15 gm^-2 und eine dritte Lage 52 aus einem bioabbaubaren oder Biokunststoff, der zum Beispiel aus Maisstärkebrei hergestellt wird. Diese Dichtung hat eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm, vorzugsweise von ca. 0,25 mm. Diese Dichtung ist bioabbaubar.
Eine in 5b dargestellte alternative Dichtungskonstruktion hat eine geschichtete Struktur mit einer ersten Lage 53 aus Pappe oder einem Zellulosewerkstoff mit einem Gewicht im Bereich von 100 bis 400 gm^-2, einer zweiten Lage 54 mit einem Heißklebelack oder Klebstoff mit einem Gewicht im Bereich von 3 bis 15 gm-², einer Lage 55 aus Aluminiumfolie mit einer Dicke von 10 bis 35 Mikron und einer weiteren Lage 56 mit einem Heißklebelack oder Klebstoff mit einem Gewicht im Bereich von 3 bis 15 gm^-2. Diese Dichtung hat eine Dicke im Bereich von 0,1 bis 0,3 mm, vorzugsweise von ca. 0,25 mm. Diese Dichtung kann zusammen mit der Kapsel in den meisten Haushalts-Recyclinganlagen leicht recycelt werden.
Eine weitere Dichtung umfasst Papier mit einer Dicke von 0,2 mm und einem Gewicht von 120 gm^-2 . Eine 0,1 mm dicke Dichtung aus Polypropylen hat ebenfalls eine gute Dichtwirkung.
Eine alternative Papierdichtung ist 0,1 mm dick und mit einer 0,1 mm dicken Klebstofflage versehen.
Beim Gebrauch der Kaffeemaschine verursacht Restwasser im Brühkopf ein geringfügiges Aufquellen des Papiers oder Zellulosewerkstoffs, was einen besseren Eingriff in die Zinnen des Brühkopfes ermöglicht, wodurch die Abdichtung verbessert wird.
In einer Ausführungsform wird die Dichtung mit einem Klebstoff an der Rinne befestigt. In einer zweiten Ausführungsform wird die Dichtung oberhalb der Kapsel angebracht, bevor der Flansch zur Bildung der aufrechten Wand 8 gepresst wird, so dass die Pressung den Ring an der Dichtung in Position hält, ohne dass Crimpen erforderlich wäre. In diesem Fall verleiht die Dichtung dem Kapselflansch zusätzliche Festigkeit, was eine bessere Dichtwirkung ergibt.
Es stellte sich weiterhin überraschenderweise heraus, dass die Dichtung nicht aus einem Elastomerwerkstoff wie z.B. Silikon bestehen muss. Die nicht-elastische Verformung von Papier und anderen Zellulosewerkstoffen ergibt eine ausreichend starke Dichtwirkung, so dass sich in bekannten Kapselmaschinen kein nennenswerter Austritt einstellt.
Figure 2 zeigt eine ähnliche Kapsel wie Figure 1, die aus einem biegsamen Werkstoff wie z.B. Aluminium besteht und eine im Allgemeinen kegelstumpfförmige Gestalt für den Hauptkörper 2 aufweist. Das obere Ende 3 ist weiterhin mit einer zusätzlichen kegelstumpfförmigen Vertiefung 5 in der Mitte des oberen Endes 3 versehen. Am vom oberen Ende 3 abgekehrten Ende des Hauptkörpers 2 ist die Kapsel mit einem Flansch 17 versehen und von einer Folie 20 verschlossen.
Der Rand des Flansches 17 is umgerollt, und die Dichtung 10 sitzt zwischen dem umgerollten Rand und der Hauptkapselwand 3. In einem bevorzugten Aspekt wird die Dichtung mit einem mit Bezug auf 5 beschriebenen Klebstoff befestigt, der beim Anbringen der Folie von unten und von oben aus erwärmt wird. Das ergibt eine sanftere Erwärmung des Papiers bzw. der Zellulose und somit eine verbesserte Dichtwirkung. Das Kneifen einer Papierdichtung würde sie beschädigen und ihre Wirkung beeinträchtigen.
Fihure 3 ist eine Seitenansicht einer Kapsel mit Kräuselung 18 am Flansch 17. Ein mit Aluminiumkapseln verbundenes Problem liegt darin, dass das vom Flansch 17 abgewandte obere Ende 3 der Kapsel vom Formverfahren geschwächt wird und zur Beschädigung neigt. Es stellte sich überraschenderweise heraus, dass das Vorsehen einer Vielzahl von eingebuchteten Rippen 21 am oberen Teil des Hauprkörpers 2, die sich auf den zweiten kegelstumpfförmigen Abschnitt 4 erstrecken, der Kapsel eine ausreichende zusätzliche Steifigkeit verleiht, so dass ihr Ausfall und ihre Beschädigung erheblich gemindert werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann die Dichtung einen Aluminiumring umfassen, der an der Kante der Kapsel sitzt. In Bezug auf die Ausführungsform nach 2 besteht die Dichtung daher aus dem selben Werkstoff wie die Kapsel, woraus sich eine bessere Herstellungsleistung ergibt. Die Dichtung kann auch eine andere Farbe haben als die Kapsel, Der Aluminiumring ist vorzugsweise 0,1 bis 0,2 mm dick. In einem weiteren bevorzugten Aspekt wird der Ring aus Aluminium mit Hinterklebung gebildet, so dass die Dichtung an der Kante haftet. Im letzteren Fall erübrigt sich die Befestigung der Kapselwand.
In einer weiteren Ausführungeform, die in 4 detaillierter gezeigt ist und bei der die Kapsel vorzugsweise aus eloxiertem Aluminium besteht, ist die Kante des Kapselflansches mit einer aufrechten Rippe 30 versehen, die zum Eingriff in einen Kapselkäfig einer Espressomaschine ausgelegt ist. Die Rippe wird von einer Falte in dem den Flansch bildenden Aluminium gebildet. Die Abdichtung wird in diesem Fall von einem Aluminiumring oder einer Flachdichtung 31 bereitgestellt, der/die über den Flansch gelegt wird und die aufrechte Rippe 30 bedeckt. Der Aluminiumring ist vorzugsweise 0,1 bis 0,3 mm dick. Der Rand des Flansches ist in Richtung der Kapselwand und der aufrechten Rippe umgerollt. Beim Gebauch drückt der Kapselkäfig den Ring in die Rippe und bildet somit eine Dichtung zwischen dem Käfig und dem Kapselflansch.
Ein weiterer Werkstoff, der besonders gut für Anwendung mit der Ausführungeform nach 1 geeignet ist, wo Kompostierbarkeit erwünscht ist, ist dreifach kaschiertes Papier mit einem Gewicht von 50 gm^-2. Ein Vorteil von dreifach kaschiertem Papier liegt darin, dass es eine größere Nassfestigkeit hat als herkömmliches Papier und dennoch kompostierbar bleibt. Das dreifach kaschierte Papier kann eine klebende Unterseite und/oder einen Innendurchmesser haben, der kleiner ist als der Durchmesser des Flansches, so dass es ca. 0.5 mm an der Seite der Kapselwand hochkommt und dann unter der Kante am Außenrand eingefangen wird.
6 bis 9 zeigen weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kapsel, in denen bei einer Aluminiumkapsel auf die Klebstofflage an der Dichtung verzichtet werden kann.
In der Ausführungsform nach 6 wird vor dem Füllen der Kapsel mit Kaffee ein Papierring auf den Fördererkorb fallen gelassen, die Kapsel in den Korb eingeführt und dann werden drei oder mehr, vorzugsweise sechs, Augen 60 ein wenig oberhalb des Flansches aus der Seitenwand der Kapsel heraus gestoßen. Diese können von gefederten Zinken heraus gestoßen werden, die einfach an der Seitenwand anschlagen. Auf diese Weise wird dir Dichtung dann in Position gehalten und fällt nicht heraus.
In der Ausführungsform nach 7 sind die Augen durch eine Rautenform 70 ersetzt. In der Ausführungsform nach 8 wird eine ringförmige Wand 80 von außen her eingeschoben, die einen Überhang zum Festhalten der Dichtung bereitstellt. In der Ausführungsform nach 9 wird eine ringförmige Wand 90 von der Innenseite der Kapsel aus heraus geschoden.
Die Kapsel wurde zwar spezifisch für Gebrauch beim Brühen von Espressokaffee beschrieben, könnte aber auch zur Herstellung anderer Getränkkapseln wie z.B. Tee- oder Schokoladekapseln verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0870457 [0005]
WO 2005/004683 [0005]
EP 1654966 [0007]
GB 2458013 [0008]

Claims

Kapsel zur Anwendung in einer Hochdruckkaffeemaschine, die eine Kapselkäfig der die Kapsel in einer Lage zur Extraktion hält, wobei die Kapsel aus einem biegsameren Werkstoff besteht, die eine im Allgemeinen kegelstumpfförmige Gestalt mit einer oberen Oberfläche (4) und einer unteren Oberfläche und einen Ringflansch (7) an der unteren Oberfläche aufweist, der an der der oberen Oberfläche zugekehrten Oberfläche mit einer Dichtung (10) versehen ist, wobei die Dichtung (10) einen Ring umfasst, der im Gebrauch bei Eingriff in einen Kapselkäfig einer Kaffeemaschine zur Bereitstellung plastisch verformt wird, dadurch gekennzeichnet dass drei oder mehr, vorzugsweise sechs, Augen oder Rautenformen oder einen Ring ein wenig oberhalb des Flansches (7) aus der Seitenwand der Kapsel heraus gestoßen ist, um die Dichtung (10) in Position zu halten.
Kapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Kante des Kapselflansches mit einer aufrechten Rippe (30) versehen ist, die zum Eingriff in einen Kapselkäfig einer Espressomaschine ausgelegt ist
Kapsel nach Anspruch 1 or 2, wobei die Dichtung (10) einen Zellulosewerkstoff umfasst.
Kapsel nach Anspruch 3, wobei der Zellulosewerkstoff ein Gewicht im Bereich von von 100 bis 400 gm^-2 hat.
Kapsel nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Dichtung (10) eine Dicke von 0,1 bis 0,3 hat.