WO2013189923A1 - Portionskapsel und verfahren zur herstellung eines getränks mit einer portionskapsel - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a portion capsule for producing a beverage comprising a capsule body with a capsule bottom and a lid, wherein between the capsule bottom and the lid, a cavity for receiving a granulated, powdered or liquid beverage substrate is formed and wherein in the cavity a filter element is arranged. Furthermore, the present invention relates to a method for producing a portion capsule and the use of the portion capsule for the preparation of a beverage.
  • portion capsules are well known in the art.
  • EP 1792850 B1, EP 1344722 A1, WO 2012/038063 A1 and US 2003/0172813 A1 disclose generic portion capsules for making coffee and espresso.
  • Such portion capsules for producing a beverage or a food are preferably frusto-conical or cylindrical in shape and are produced, for example, from a thermoformed plastic film or by plastic injection molding. They usually have a closed capsule bottom and an open filling side with a collar edge on which, after the cavity of the portion capsule has been provided with a filter element and a granulated, powdered or liquid beverage substrate has been filled, a lid foil is sealed or glued.
  • the filter element is preferably arranged between the beverage substrate and the capsule bottom and is supported on this.
  • These filter elements are either molded from a thermoplastic or deep-drawn or stamped from a plastic film or made of a woven or non-woven material and prevent particles of the beverage substrate from entering the beverage to be produced.
  • the portion capsule is introduced into a brewing chamber of a preparation device.
  • the capsule is preferably preferably opened on its closed bottom side by means of an opening mandrel arranged in the brewing chamber and after sealing the brewing chamber, preferably the filling side of the portioned capsule closed with a cover film is pierced by means of at least one piercing means.
  • a preparation liquid preferably hot water, fed under pressure into the portion capsule.
  • the preparation liquid flows through the beverage substrate and extracts and / or dissolves the substances required for the beverage production from the beverage substrate.
  • a brewing water pressure of up to 20 bar acts on the coffee powder to extract the essential oils. This pressure also acts on the particle sieve between the coffee powder and the capsule bottom and before the pierced capsule outlet.
  • a disadvantage of the filter elements produced in the plastic injection molding or deep-drawing or embossing process is that for the retention of the coffee particles, the opening of the sieve holes must be smaller than the smallest coffee particles. Since, for example, inevitably also a certain amount of dust is obtained in coffee grinding, results in too large sieve holes a coffee part passage or too small sieve holes, especially at high pressures, clogging of the sieves. Furthermore, under the sieves corresponding, acting against the capsule bottom support elements are required to accommodate the Brühigandschreibe of up to 20 and to prevent deformation of the sieves due to the high Brühigandrucks (along with a high brewing water temperature) and to avoid that the piercing enters and / or penetrates the filter element. Disadvantageously, these support elements require an additional use of material, in particular in sieve arrangements produced by the injection molding process, which increases the production costs.
  • portion capsules with sieve arrangements are known which are intended to avoid these disadvantages.
  • EP 1710173 A1 and US 5352765 portion capsules are disclosed with Sieban extracten consisting of a portafilter with relatively large through holes, these openings are covered with a filter material.
  • the disadvantage of these arrangements is that additional costs for material and production arise for the presentation of such screen arrangements, since they consist of a stable filter holder and the filter material arranged on the filter holder and / or that the filter surface available is too small, so that the extraction or dissolution process takes a comparatively long time.
  • a portion capsule for producing a beverage having a capsule body with a capsule bottom and a lid, wherein formed between the capsule bottom and the lid a cavity for receiving a powdery or liquid beverage substrate and in the cavity a filter element is arranged and the filter element non-woven fiber material is provided, which is plastically shaped, in particular deep-drawn.
  • Deep drawn in the sense of the invention means that a previously flat filter element receives a 3D shape, with at least one indentation or bulge.
  • the portion capsule according to the invention has the advantage that a simple and inexpensive non-woven fiber material is used as a sieve element.
  • This material is plastically shaped, preferably deep-drawn, and thus not flat and thus has a comparatively large filter area as a flat filter element, which is particularly greater than the cross-sectional area of the capsule body to which it is attached.
  • a filter element made of a non-woven fiber material also has the advantage that it has a significantly larger liquid inlet surface.
  • the non-woven filter material shows both in a beverage preparation with a relatively low pressure preparation liquid, as well as in a beverage preparation with a standing under relatively high pressure liquid preparation as constipation resistant. Furthermore, a liquid transverse flow in the filter element is reliably maintained and an outflow of the liquids entering the filter element is guaranteed to a discharge opening.
  • the portion capsule in the sense of the present invention comprises a preferably hermetically sealed portion capsule.
  • portion capsule does not have to be hermetically sealed, but can also be provided before being used in a hermetically sealed package, which is then opened manually, for example.
  • portion capsules are usually open at least one, preferably two sides, that can be flowed through by the preparation liquid, without being pierced.
  • the nonwoven fibrous material is a nonwoven.
  • a nonwoven according to the invention is a disordered, non-woven structure of fibers, in particular plastic fibers.
  • a nonwoven according to the invention preferably contains no paper or paper-like substances, but is made entirely of plastic.
  • the nonwoven comprises a nonwoven fabric made of synthetic fine fibers, for example polyester fine fibers, which is in particular a random fiber and / or fiber oriented nonwoven fabric.
  • the nonwoven preferably comprises a mass occupancy (also referred to as grammage or basis weight) of between 20 and 140 grams per square meter, more preferably between 60 and 80 grams per square meter, and most preferably, of substantially 70 grams per square meter.
  • the filter element or the fleece preferably has a thickness of between 0.2 and 0.8 millimeters, more preferably between 0.3 and 0.35 millimeters, and most preferably, of substantially 0.32 millimeters.
  • the nonwoven fabric is formed such that the air permeability of the nonwoven fabric at 100 Pascals preferably between 1000 and 3000 l / (m 2 s), more preferably between 1500 and 2500 (l / m 2 s) and most preferably, substantially at 2000 l / (m 2 s) is.
  • the nonwoven consists of at least one felt structure and a carrier structure, in particular a tissue structure, wherein, preferably the felt structure, at least a subsection of the volume, comprises the carrier structure the felt structure over the entire cross-section of the support structure, but particularly preferably only over only a partial region of the height,
  • the felt structure is positive and / or cohesive connected to the support structure.
  • the fibrous material has two or more felt structures which are preferably separated from each other by the support structure.
  • the thickness of the two felt structures may be the same or different.
  • a felt structure facing the powder or tea is thinner than the felt structure facing the capsule bottom, or vice versa.
  • the surface of the felt structure is treated, for example, heat-treated, for example, to fix loose fibers.
  • the filter element having a felt structure is merely inserted into the capsule, in particular on its bottom.
  • the filter element can also be connected to the capsule, in particular its bottom, in particular materially bonded. When perforating the perforating agent can penetrate into this filter element.
  • a plurality of filter elements, which have one or more felt structures and a carrier structure are arranged one above the other in the capsule, possibly joined together.
  • a fiber material having a support structure, in particular a fabric structure, and a felt structure is produced, for example, by providing a fabric structure consisting of longitudinal and transverse threads.
  • a felt in particular a needle felt
  • fiber units are preferably selected from 0.8 to 7 dtex.
  • the connection of the individual fibers together to form a felt and / or its anchoring in the support structure preferably takes place through the production process of needling.
  • needles are inserted with reverse barbs in the submitted fiber package at high speed and pulled out again. The barbs are used to entangle the fibers with one another and / or with the carrier fabric via a multiplicity of loops.
  • the support member comprising one or more felt structures preferably comprises a mass occupancy (also referred to as grammage or basis weight) between 100 and 1200 grams per square meter, more preferably between 200 and 1150 grams per square meter, and most preferably, substantially 150-250 grams per square meter Square meters for the production of tea and 600 - 1200 grams per square meter for the production of coffee, espresso or the like.
  • the filter element or fleece preferably has a thickness between 0.8 and 3.3 millimeters, more preferably between 1.1 and 3.0 millimeters, and most preferably 1.2-2.4 millimeters for the production of tea and 2.6 - 3.0 for making coffee.
  • the fiber material is plastic for the production of the filter element shaped, in particular deep-drawn.
  • the plane for example, as a sheet material, or sheet, sheet or plate made available, fiber material is brought into a three-dimensional shape.
  • the plastic deformation, in particular deep drawing, of the non-woven fiber material is preferably carried out under the influence of pressure and / or temperature.
  • a stamp is pressed into a die.
  • the fiber material is then located between the punch and the die and is thereby formed, for example deep-drawn.
  • the filter element retains its three-dimensional shape (3D shape).
  • plastic molding, especially deep drawing the fiber material forms a space that can be filled with the beverage or food substrate.
  • the fibrous material can be plastically molded, in particular deep-drawn, without losing its filtering properties.
  • the planar fiber material is embossed.
  • the plastic deformation can also be done by any other skilled in the art forming process.
  • the filter element i.
  • the nonwoven or felt material is, according to a preferred or a further aspect of the present invention with the side wall of the portion capsule or with the collar edge, in particular by welding, for example, ultrasonically or by gluing connected before the beverage substrate is filled in the capsule body ,
  • the filter element with the collar edge of the portion capsule ie with the particular horizontally projecting from the side wall flange of the portion capsule, in particular by welding, for example by ultrasound or by gluing, preferably before the beverage substrate in the capsule body is filled.
  • the outer edge of the filter element is also designed as a flange which rests on the collar edge of the portion capsule.
  • the diameter of the filter element is preferably equal to or smaller, in particular slightly smaller, than the outer diameter of the collar edge.
  • the cover film is connected to the filter element, in particular to its edge region, for example by gluing or welding.
  • the compound of the cover film with the filter element can be carried out simultaneously or at different times with the connection between the filter element and portion capsule, preferably First, the filter element is connected to the portion capsule and then the lid sheet is attached to the filter element. It was very surprising for the skilled person and not to be expected that this embodiment can be hermetically sealed.
  • the filter element is provided spaced from the capsule bottom, i. at least before the liquid is applied to the substrate, it does not touch the capsule bottom.
  • the filter element never touches the capsule bottom.
  • the side wall of the filter element has a substantially cylindrical or frusto-conical shape and, for example, has a substantially flat, elliptical or hemispherical bottom.
  • the side wall has an embossment, which increases the surface thereof.
  • the side wall is wavy or zig-zag shaped.
  • the side wall of the filter element at least not completely against the side wall of the portion capsule prior to the application of the portion capsule with the liquid, wherein, particularly preferably, the pressure of the liquid increases the contact surface of the side wall of the filter element on the side wall of the portion capsule.
  • the bottom of the filter element is preferably raised.
  • the capsule body is preferably frusto-conical or cylindrical in shape and is produced, for example, from plastic, a natural substance and / or a biodegradable material and / or a metallic material, from a thermoformed plastic film or by a plastic injection molding process.
  • the material from which the capsule body is made may be multi-layered.
  • the capsule body preferably or according to the invention has a collar edge on the filling side, onto which lid film is directly or indirectly glued or glued. Alternatively, it is conceivable that the capsule body and a capsule lid are connected to each other by means of a mechanical method.
  • the bottom of the portion capsule is preferably closed and is preferably first perforated in the brewing chamber by means of a perforating means acting on the portion capsule bottom from outside to produce an outlet opening.
  • a perforating means acting on the portion capsule bottom from outside to produce an outlet opening.
  • the bottom of the portion capsule already factory provided with an outlet opening, which is preferably closed by means of a sealing film.
  • the sealing film can then be perforated, for example, by means of the perforating means or can be removed by hand from the capsule bottom.
  • the filter element is preferably designed tear-resistant.
  • the sealing film is preferably a plastic film which has at least one barrier layer, for example a metal layer, in particular an aluminum layer or an aluminum oxide layer.
  • a pure plastic film with a barrier layer for the flavor of the beverage to be produced can be used as the sealing film.
  • the plastic film preferably has on its side facing the capsule on a "peel layer" in order to solve the plastic film comparatively easily from the capsule bottom can.
  • the outlet opening is preferably provided so large that it can accommodate a possibly present perforating contact.
  • the outlet opening is provided so large that there is no appreciable pressure loss on it, during the outflow of the finished beverage, in particular that there is no appreciable turbulence of the finished beverage, which could lead to a gas entry into the beverage and thus foaming.
  • the material of the capsule bottom is after piercing on the piercing.
  • the finished beverage runs between the piercing agent and the material in the capsule. This creates a targeted pressure loss and / or a targeted turbulence, which produces a "crema" in coffee.
  • the filter element is elastic.
  • the filter element may be so yielded or stretched in contact with the perforating means due to its elasticity that a perforation of the filter element is prevented.
  • the risk is eliminated that the filter element is perforated by the perforating agent and beverage substance is rinsed unfiltered from the portion capsule.
  • a fixed spacing between the filter element and the capsule bottom is preferred.
  • the filter element is stretched, pierced and / or pierced by the perforation means.
  • the filter element is attached to the capsule body or on the collar edge, wherein the filter element is fastened in particular by sealing or gluing.
  • a slipping of the filter element in the portion capsule is thus prevented.
  • This attachment is preferably carried out by ultrasonic welding.
  • the capsule bottom has a bulge in a direction opposite to the filling side.
  • the bulge serves to receive the perforating means, so that while the perforation medium is pierced into the capsule bottom, the capsule bottom is perforated in the region of the bulge, but the perforating agent subsequently remains in the cavity of the bulge. A perforation of the filter element is thus prevented.
  • a lifting of the filter element by the perforating means is not required.
  • the filter element is designed such that in a perforation of the capsule bottom by an outer perforation means at least partially lifting the filter element from the capsule bottom. In this way, a perforation of the filter element is effectively prevented by the perforating.
  • the capsule bottom has a predetermined breaking point, which is intended to rupture due to a mechanical contact with an outer perforating means, wherein the predetermined breaking point preferably comprises a plurality of lines of weakness arranged in a star shape around a central point of the capsule bottom ,
  • the capsule bottom preferably has a reduced material thickness along the lines of weakness and / or is perforated along the lines of weakness.
  • the perforation of the capsule base is favored by the realization of the predetermined breaking point. This also has the advantage that a less sharp perforation tip can be used to perforate the capsule bottom, so that the risk of damage to the filter element when lifting the filter element is reduced by the perforation tip. In particular, a blunt perforating agent is now sufficient for perforating the capsule bottom.
  • the capsule bottom permanently has a Exit opening, which is preferably sealed with a film, the film particularly preferably has a pull tab for removing the film by hand.
  • a perforation of the capsule bottom by means of an outer perforating means is advantageously not required here.
  • the foil is simply removed from the capsule base by means of the pull-tab and the brewing process can be started.
  • the combination of a prefabricated and thus comparatively large outlet opening with a filter element made of a non-woven fiber material, in particular a fleece, felt, in particular needled felt has the advantage that the beverage liquid does not flow out of the outlet opening under high pressure and thus the foaming (" Crema "), especially in the production of coffee or tea is prevented.
  • a further preferred or inventive subject matter of the present invention is a portion capsule in which the filter element has a filter region and a connection region, wherein the connection region is provided angled away from the filter region.
  • the filter element has a filter area and a connection area.
  • the filter element is connected, in particular by sealing, to the capsule body or to the capsule bottom.
  • the filter area is flowed through the finished beverage.
  • the connection region and the filter region are now provided at an angle to one another.
  • the connecting portion of the filter element abuts against the conical inner surface of the capsule body, and the filter portion is provided or curved parallel to the bottom of the portion capsule. This embodiment is particularly suitable for the production of tea.
  • the filter material is preferably a paper material or a paper-like material is used which, in each case, at least in sections, preferably coated with a plastic, so that it is sealable.
  • a further preferred or inventive object of the present invention is a portion capsule in which the filter element has a filter region which is curved is provided.
  • the filter area is preferably provided at a distance from the capsule bottom, in particular provided so far from the capsule floor that the filter area is not pierced or punctured by a piercing spike and / or that the filter area touches an outlet opening in the capsule bottom.
  • This embodiment is particularly suitable for the production of tea.
  • the filter material is preferably a paper material or a paper-like material is used which, in each case, at least in sections, preferably coated with a plastic, so that it is sealable.
  • Yet another inventive or preferred subject of the present invention is a portion capsule in which the filter element has at least one fold in its connection region.
  • the filter element has in its connection region, i. in the region in which the filter element is connected to the capsule body or capsule bottom, preferably by sealing, at least one, preferably a plurality of folds.
  • the folds are preferably different in shape and / or size and / or provided at irregular intervals on the circumference of the filter element.
  • the overlapping portions of the pleat are sealed together when sealed.
  • the fold is applied to the connection region of the filter element.
  • the folds are created by inserting a flat filter element into the capsule body without plastically deforming it. Despite the wrinkles and the associated overlaps, it is possible to firmly connect the filter element in the connection area with the capsule body without the filter element being damaged.
  • This embodiment is particularly suitable for the production of tea.
  • the filter material is preferably a paper material or a paper-like material is used which, in each case, at least in sections, preferably coated with a plastic, so that it is sealable.
  • Yet another inventive or preferred subject matter of the present invention is a portion capsule in which the filter element has at least one multilayer region in its connection region.
  • the filter element has in its connection region, i. in the region in which the filter element is connected to the capsule body or capsule bottom, preferably by sealing, on at least one, preferably a plurality of multi-layered areas.
  • the multilayer region comprises three layers of the filter material.
  • the multi-layered regions are preferably different in shape and / or size and / or provided at irregular intervals on the circumference of the filter element.
  • the layers of the multi-layered areas are joined together during sealing.
  • Vorzunite arise the multi-layered areas in that a flat filter element is inserted into the capsule body, without plastically deforming it. Despite the multi-layered areas and the associated overlaps, it is possible to firmly connect the filter element in the connection area with the capsule body without the filter element being damaged.
  • This embodiment is particularly suitable for the production of tea.
  • the filter material is preferably a paper material or a paper-like material is used which, in each case, at least in sections, preferably coated with a plastic, so that it is sealable.
  • a component of the filter element is paper.
  • Yet another object of the present invention is a portion capsule in the Filter element has a polygonal circumference, is preferably provided hexagonal.
  • the filter element is sealed to the capsule bottom, wherein the sealing seam is particularly preferably provided annular.
  • the average diameter of the annulus is 22-25 mm.
  • Another object of the present invention is a method for producing a portion capsule with a filter element of a non-woven fiber material, in which the filter element of a flat material, preferably a web or a sheet, a plate or the like, plastically formed, in particular deep-drawn.
  • the filter element is cut out or punched before or after molding and, more preferably inserted from the knife into the capsule and there, preferably spaced from the capsule bottom connected to the capsule body or the collar edge and then filled the beverage or food substrate in the portion capsule and the Capsule then closed with a lidding foil.
  • the cover film is fastened to the filter element. This is done after the beverage or food substrate has been filled into the portion capsule.
  • the cut-out filter element is at least a certain distance from the ausgende knife, in particular hollow knife, transported.
  • the cut-out filter element is transported by a sonotrode, which is required for ultrasonic welding and / or pressed against the capsule, in particular its side wall or collar edge.
  • Another object of the present invention is a method for producing a portion capsule with a filter element of a non-woven fiber material, wherein a flat filter element is inserted with a stamp in a portion capsule and thereby formed and then connected to the capsule body, in particular by sealing.
  • a, for example circular disk-shaped, filter element is pressed by a stamp in the capsule body.
  • the Filterlement deformed so that a part of the filter element rests against the capsule body.
  • the filter element as a whole, the portion capsule is pushed, but only so far that a clearance between the filter element and the capsule bottom remains.
  • Fliterelement is preferably relaxed before the seal. In particular, the area that later becomes the filter area is relaxed. This can be done, for example, by reducing the pressure exerted by the stamp on this area.
  • Another object of the present invention is the use of a portion capsule for the preparation of a beverage, preferably for the preparation of a coffee, cocoa, tea and / or milk beverage or a food, in particular a soup.
  • Figure 1 shows a longitudinal section through a portion capsule according to a first embodiment of the present invention, which is adapted for the preparation of espresso.
  • Figure 2 shows a longitudinal section through a in a closed
  • Figure 3 shows a longitudinal section through a in a closed
  • Brew chamber lying portion capsule according to a second embodiment of the present invention.
  • Figures 4a, 4b show schematic sectional views of a portion capsule according to a third embodiment of the present invention.
  • FIGS. 5a, 5b show schematic sectional views of a portion capsule according to a fourth embodiment of the present invention.
  • Figures 6a, 6b show schematic plan views of a capsule bottom
  • FIG. 7 shows a sectional view of a portion capsule according to FIG.
  • FIGS. 8a-c show different embodiments of the filter element
  • Felt in particular needled felt.
  • Figures 9a, b show an embodiment of a deep-drawn filter element.
  • FIG. 10 shows a further embodiment of a deep drawn
  • FIG. 11 shows a further embodiment of the invention
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the portion capsule 1 according to the invention.
  • the portion capsule 1 comprises a truncated cone-shaped capsule body 2 with a closed capsule bottom 3 and with a collar edge 5 arranged on its filling side 4, onto which a lid film 6 is welded or glued.
  • a, preferably air and aroma sealed cavity 100 formed, which is filled with a powder and granulatformigen beverage substance 101.
  • the beverage substance 101 comprises, for example, a coffee, cocoa, tea and / or milk powder (or granules).
  • a Filter element 7 consisting of a non-woven fiber material arranged on the inside 3a of the closed capsule body bottom 3, ie within the cavity 100.
  • the Fliterelemnt is deep-drawn, that is not flat.
  • the filter element 7 is either loosely on the inside 3a of the capsule bottom 3 or is fixed, ie preferably cohesively connected to the inside 3a of the capsule body bottom 3.
  • the filter element 7 is attached in particular only in an edge region 3 'of the capsule bottom 3 on the capsule bottom 3 cohesively.
  • the fliter element preferably comprises a nonwoven fabric made of polyester fine fibers.
  • the fibers are particularly preferably thermally bonded together by means of a calender, for example, a plurality of extruded polyester fibers are arranged on each other and next to each other and then solidified by means of heated rollers (calendered flat).
  • the nonwoven web comprises a random fiber and / or fiber oriented nonwoven web.
  • the nonwoven preferably comprises a mass occupancy (also referred to as grammage or basis weight) of between 40 and 100 grams per square meter, more preferably between 60 and 80 grams per square meter and most preferably of substantially 70 grams per square meter.
  • the filter element or the fleece preferably has a thickness between 0.20 and 0.8 millimeters, more preferably between 0.25 and 0.39 millimeters, and most preferably substantially 0.32 millimeters.
  • the fleece is designed such that the air permeability of the fleece at 100 Pascal preferably between 1000 and 3000 l / (m 2 s), more preferably between 1500 and 2500 (l / m 2 s) and most preferably substantially at 2000 l / (m 2 s) is located.
  • the web is also preferably formed such that the maximum longitudinal tensile force is substantially 110 Newton per 5 centimeters and, in the transverse direction, substantially 67 Newton per 5 centimeters, the maximum elongation at break being substantially 30 percent in the longitudinal direction and substantially 38 percent in the transverse direction includes.
  • FIG. 2 shows a portion capsule 1 according to the first embodiment of the present invention illustrated in FIG. 1, wherein the portion capsule 1 in FIG. 2 is arranged in a closed brewing chamber 8.
  • the brewing chamber 8 consists of a first brewing chamber element 9 and a second brewing chamber element 10, wherein the first brewing chamber element 9 is provided to introduce the portion capsule 1 movable relative to the second brewing chamber element 10 or vice versa. Between the two Brühschiatan 9, 10, a seal 11 is arranged.
  • the first brewing chamber element 9 essentially consists of a closing piston 12 with piercing elements 13a, 13b for opening the cover film 6 of the portion capsule 1, a preparation liquid feed 14 and the seal 11.
  • the second brewing chamber element 10 consists essentially of a Bühhuntglocke 15 partially enclosing the portion capsule 1 with a at the bottom of the Bühhuntglocke 15th arranged to accommodate the portion capsule 1, the brewing chamber 8 is in an open state, not shown, in which the first and the second brewing chamber element 9, 10 are spaced from each other to a To ensure supply of the portion capsule 1, and the illustrated closed state in which a preparation process for producing a beverage by means of the portion capsule 1 is feasible. In the closed state, the brewing chamber 8 is sealed pressure-tight.
  • the cover film 6 When transferring the brewing chamber 8 from the opened state into the illustrated closed state, the cover film 6 is pierced by the piercing elements 13a, 13b, so that the preparation liquid, in particular hot brewing water, passes through the preparation liquid feed 14 under pressure into the cavity 100 of the portion capsule 1. Furthermore, when the brewing chamber 8 is closed, the capsule bottom 3 is perforated by the perforating means designed as opening mandrel 16, so that an exit opening 107 is produced in the portion capsule 1, through which the beverage liquid produced can emerge from the portion capsule 1 in the direction of the beverage outlet 18. To assist the discharge of the beverage liquid, the opening mandrel 16 on its lateral surface on the drain grooves 17.
  • the bottom 3 of the portioning capsule 1 located in the brewing chamber 9, 10 is pierced by the opening mandrel 16 of the second brewing comb element, but the filter element 7 located above the piercing point is slightly raised, but not pierced, by the piercing tip 19 of the opening mandrel 16.
  • the central region 7 is not materially connected to the capsule bottom 3, but the filter element 7 is only materially connected in the edge region 3 'of the capsule bottom 3 with the capsule bottom 3, so that it is due to the mechanical contact with the Tip of the opening mandrel 16 is raised only from the capsule bottom 3 and thus remains imperforate (ie not perforated by the opening mandrel 16.)
  • the filter element is shaped by deep-drawing so that it is lifted off the capsule base at the puncture site. of the capsule bottom 3 or in the edge region 7 'of the filter element 7 remain the capsule bottom 3 and the filter element 7 in contact and in particular materially connected to each other, so that no beverage substance 101 passes around the filter element 7 in the beverage outlet 18.
  • FIG. 3 shows a portion capsule 1 according to a second embodiment of the present invention, wherein the second embodiment substantially equals the first embodiment illustrated in FIG. 2 and the portion capsule 1 is likewise shown in a closed brewing chamber 8.
  • the portion capsule bottom 3 in the piercing region of the opening mandrel 16 has a bulge 21 directed against a recess 20 in the brewing chamber bottom 3a (the bulge 21 is thus directed in a direction opposite to the filling side 4), into which the opening mandrel 16 pierces. without puncturing the filter element 7.
  • a lifting of the filter element 7 from the capsule bottom 3 is thus not required in particular.
  • the lidding film 6 of the portion capsule 1 is perforated by means of the piercing means 13a, 13b and after the merging and sealing of the first and second brewing chamber elements 9, 10 (by means of the seal 11), brewing water is made available via the liquid inlet 6.
  • the brewing chamber of the opening mandrel 16 an opening in the bottom 3 of the portion capsule 1.
  • the filter element 7 lying over the puncture site is tuned in its thickness and tensile strength of a shape obtained by Tiefzeihen on the penetration depth of the piercing tip 19 of the opening mandrel 16, so that the filter element 7 is not pierced.
  • the filter element 7 is located above the bulge 21 of the capsule bottom 3, which lies in the recess of the Brühglockenteils 23, and the opening mandrel 16 stabs only in the bulge 21 of the capsule bottom 3 and does not reach the filter element 7.
  • the liquid flows in the Making coffee, for example, hot water, in the capsule 1 a.
  • this liquid flows through the beverage substrate 101 and extracts and / or dissolves the substances required for beverage production from the beverage substrate 101.
  • the flow of the liquid in the beverage substrate 101 is illustrated by the reference numeral 22.
  • the resulting beverage flows through the between the beverage substrate 101 and arranged on the capsule bottom 3 filter element 7, which prevents constituents of the beverage substrate 101 particulate enter the resulting beverage and pierced by the opening mandrel 16 in the capsule bottom 3 and opening the drainage grooves 17 of the opening mandrel 16 further into a collecting vessel, such as a cup or jug pass.
  • a collecting vessel such as a cup or jug pass.
  • FIGS. 4a and 4b show schematic sectional views of a portion capsule 1 according to a third embodiment of the present invention.
  • the filter element is preferably made of a nonwoven fibrous material and deep drawn in particular, ie, the originally flat fiber material of the filter element has been brought into a three-dimensional shape.
  • the filter element in the present case is connected to the collar edge 5 of the capsule body. This composite can be done for example by sealing or gluing.
  • FIGS. 5a and 5b show schematic sectional views of a portion capsule 1 according to a fourth embodiment of the present invention, reference being made to the statements made with reference to the third embodiment (see FIGS. 4a, b).
  • the edge region 7 'of the filter element is connected to the side wall of the capsule body, for example by sealing or gluing.
  • the cover film 6 is connected in the present case directly to the collar edge of the capsule body. Otherwise, reference is made to the comments on the figures 4a, b reference.
  • the filter element is likewise preferably deep-drawn in the present case.
  • Figs. 6a and 6b is a view of a capsule bottom 3 of a portion capsule 1 according to a sixth embodiment, wherein reference is made to each of the above embodiments.
  • the portion capsule 1 is shown from "below" in Figure 6.
  • the optional predetermined breaking point 104 can be seen, which here comprises three weakening lines 105 which are arranged in a star shape and in the radial direction about the central point 106 on the capsule bottom 3.
  • the capsule bottom 3 has a reduced material thickness and / or the capsule base 3 is pre-perforated in order to promote perforation in the brewing chamber 8. So that the aroma of the beverage substance 101 is maintained even with a pre-perforated capsule base 3 over longer storage times the capsule bottom 3 is preferably sealed, at least in the area of the predetermined breaking point 104, with a perforable or manually peelable foil 108.
  • FIG. 7 shows a sectional view of a portion capsule 1 according to an eighth embodiment of the present invention.
  • the eighth embodiment is substantially the same as the first embodiment shown in FIG. 1, but may be combined with any other illustrated embodiment.
  • the portion capsules 1 of the eighth embodiment is equipped with a permanent outlet opening 107 in the capsule bottom 3, which is sealed in the starting position with the film 108. Predetermined breaking points, the portion capsule 1 therefore not on.
  • the foil 108 also has the pull tab 109 for pulling off the foil 108 by hand.
  • a perforation of the capsule bottom 3 by means of an outer perforating means 16 is not provided. Rather, the insertion of the portion capsule 1 in the brewing chamber 8, the film 108 is simply removed by means of Abziehlasche 109 from the capsule bottom 3 and the brewing process can then be started directly and without perforation of the capsule bottom 3.
  • FIGS. 8a-c show different embodiments of a filter element 7 with a felt structure 7.1, in particular a needle felt structure.
  • This filter element 7 preferably has a support structure 7.2, for example, a fabric structure.
  • a felt structure 7.1 is arranged on the entire surface facing the coffee powder or tea and, for example, connected thereto by needle felting, which is shown in FIG. 8a.
  • the embodiment according to FIG. 8b has two felt structures 7.1 and 7.3, which are respectively arranged on and / or in the carrier structure. Both structures preferably extend over the entire cross-section, i. H. here the entire circular surface, the filter element.
  • the felt structures 7.1 and 7.3 may be the same or different thickness. Preferably, the felt structure 7.1 is made thinner than the layer 7.3 or vice versa.
  • the carrier layer is then provided offset relative to the center, based on the thickness of the filter element.
  • the structures 7.1 and 7.3 may be made of different or the same material (s). These concern not only the substance from which they are made, but also the thread diameter and / or the thread length from which the felt structures are made. Between the two structures 7.1 and 7.3, a support structure 7.2 is provided in which there is no or only a little felt structure and which preferably allows transverse flows.
  • FIG. 8 c shows yet another embodiment of a filter element with a felt structure.
  • the filter elements 7 can only lie on one another or be connected to one another. But the filter elements 7 can also have only felt without support structure. All filter elements with a felt structure have the advantage that they have a low pressure loss, or that the pressure reduction takes place along the filter element with a low gradient. As a result, for example, coffee without crema, ie foam, or tea can be made without foam.
  • the filter elements with a felt structure are preferably inserted only in the capsule.
  • the filter element with the felt structure has a larger diameter than the bottom of the capsule, so that it presses in the edge region against the wall of the capsule.
  • the filter element with felt structure is made of PET.
  • the filter element 7 is not limited to the illustrated shape but can have any shape, in particular 3D shape.
  • the filter element according to FIGS. 8a-c can also be deep-drawn.
  • FIGS. 9a, b show a deep-drawn filter element. This has in the present case a conical side wall and in its edge region 7 ' a flange-like collar which can be connected to the collar edge 5 of the portion capsule body.
  • the cover film 6 of the portion capsule can also be attached to the edge region 7 ' .
  • indentations 103 ' in the form of grooves are embossed in the side wall of the filter element.
  • the filter element is pressed in the direction of the side wall of the portion capsule and touches them at least in sections or the side wall of the filter element is from the beginning at least partially on the side wall of the capsule body.
  • the side wall of the capsule body and the indentation 103 ' form a channel through which the finished beverage flows.
  • the indentations preferably extend around the entire circumference of the side wall of the filter element and are particularly preferably provided equidistantly. This results in a corrugated or folded portion 103 ' .
  • the channel 103 ' can have a triangular or part-circular cross section.
  • FIG. 10 shows yet another embodiment of a deep-drawn filter element.
  • the bottom is designed as a ball bottom and the side wall is conical, with the degree of taper of the side wall preferably changes, preferably increases towards the opening of the filter element.
  • the side wall can have recesses 103 ' .
  • FIG. 11 shows a further embodiment of the portion capsule according to the invention in a side view and in a plan view.
  • the portion capsule 1 comprises a frusto-conical capsule body 2 with a closed capsule bottom 3 and with a collar edge 5 arranged on its filling side 4, onto which a cover foil 6 is welded or glued.
  • the capsule bottom may be provided with a comparatively large opening, in particular a circular opening, which is provided by means of a
  • a filter element 7 which has a connection region 27 and a filter region 28.
  • the filter element with the capsule body 2, in particular by sealing, d. H. under the influence of heat and / or pressure.
  • the filter area is traversed by the liquid finished beverage. It can be clearly seen that between the capsule bottom and the filter element, a distance is provided, which is preferably so large that the filter element under pressure and / or
  • the distance is provided so large that a possible opening mandrel provided in the brewing chamber (cf., for example, FIGS. 4 b, 5 b) does not touch the filter element.
  • the filter area has a curvature, which is symbolized by the radius r.
  • the curvature does not have to be a circular segment-shaped curvature.
  • the filter element is made of a material consisting essentially of paper or a paper-like material. This material is, at least in sections, preferably coated with a sealable plastic material, so that the filter element can be connected by sealing with the capsule body.
  • Portion capsule is preferably produced in that the filter element is provided as a flat, for example, circular, disc by means of a punch in the
  • Portion capsule is pressed into it, until the connecting portion 27 of the filter element 7 rests against the capsule body.
  • the filter element is pressed into the portion capsule only to the extent that a distance remains between the underside of the filter element and the capsule bottom.
  • the filter element is sealed to the capsule body.
  • the filter region 28 of the filter element is preferably relieved. This can be done, for example, that the stamp in two parts is provided and the lower part of the punch is pulled against the direction of insertion of the punch upwards. As a result, the filter area 28 is relieved without reducing the pressure on the connection area.
  • FIG. 11 shows the portion capsule according to the invention after the
  • Filter element has been connected to the capsule body. It can be clearly seen that a plurality of folds 24 and / or multi-ply regions 25 are provided in the connection region 27, wherein the folds 24 or multilayer regions 25 preferably differ in their shape and / or size and their distance from one another is preferably different Furthermore, it can be seen that the pleats 24 or multi-layered regions 25 abut against the connection region and the plies of the pleats are connected to one another by sealing.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Portionskapsel zur Herstellung eines Getränks aufweisend einen Kapselkörper mit einem Kapselboden und einem Deckel, wobei zwischen dem Kapselboden und dem Deckel ein Hohlraum zur Aufnahme eines pulverförmigen oder flüssigen Getränkesubstrats ausgebildet ist und wobei in dem Hohlraum ein Filterelement angeordnet ist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Portionskapsel sowie die Verwendung der Portionskapsel zur Herstellung eines Getränks.

Description

Portionskapsel und Verfahren zur Herstellung eines Getränks mit einer Portionskapsel
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Portionskapsel zur Herstellung eines Getränks aufweisend einen Kapselkörper mit einem Kapselboden und einem Deckel, wobei zwischen dem Kapselboden und dem Deckel ein Hohlraum zur Aufnahme eines granulierten, pulverförmigen oder flüssigen Getränkesubstrats ausgebildet ist und wobei in dem Hohlraum ein Filterelement angeordnet ist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Portionskapsel sowie die Verwendung der Portionskapsel zur Herstellung eines Getränks.
Solche Portionskapseln sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Beispielsweise sind in den Druckschiften EP 1792850 B1 , EP 1344722 A1 , WO 2012/038063 A1 und US 2003/0172813 A1 gattungsgemäße Portionskapseln zur Kaffee- und Espressozubereitung offenbart.
Derartige Portionskapseln zur Herstellung eines Getränkes oder eines Lebensmittels sind bevorzugt kegelstumpfförmig oder zylindrisch geformt und werden beispielsweise aus einer tiefgezogenen Kunststofffolie oder im Kunststoffspritzverfahren hergestellt. Sie haben üblicherweise einen geschlossenen Kapselboden und eine offene Einfüllseite mit einem Kragenrand, auf den, nachdem der Hohlraum der Portionskapsel mit einem Filterelement versehen und einem granulierten, pulverförmigen oder flüssigen Getränkesubstrat befüllt worden ist, eine Deckelfolie aufgesiegelt oder aufgeklebt wird. Das Filterelement wird vorzugsweise zwischen dem Getränkesubstrat und dem Kapselboden angeordnet und stützt sich an diesem ab. Diese Filterelemente sind entweder aus einem thermoplastischen Kunststoff gespritzt oder aus einer Kunststofffolie tiefgezogen oder geprägt oder aus einem gewebten oder nicht gewebten Material hergestellt und verhindern, dass Partikel des Getränkesubstrats in das herzustellende Getränk gelangt.
Für die Zubereitung eines Getränks, beispielsweise eines Kaffeegetränkes, wird die Portionskapsel in eine Brühkammer eines Zubereitungsgerätes eingebracht. Nach oder während des Schließvorganges der Brühkammer wird die Kapsel bevorzugt auf ihrer geschlossenen Bodenseite mittels eines in der Brühkammer angeordneten Öffnungsdornes vorzugsweise geöffnet und nach dem Abdichten der Brühkammer wird vorzugsweise die mit einer Deckelfolie verschlossene Einfüllseite der Portionskapsel mittels mindestens einem Einstechmittel vorzugsweise angestochen. Es gibt aber auch Portionskapseln, die bereits an mindestens einer Seite geöffnet ist, bevor sie in das Zubereitungsgerät eingeführt wird. Anschließend wird eine Zubereitungsflüssigkeit, vorzugsweise heißes Wasser, unter Druck in die Portionskapsel gefördert. Die Zubereitungsflüssigkeit durchströmt das Getränkesubstrat und extrahiert und/oder löst die für die Getränkeherstellung benötigten Stoffe aus dem Getränkesubstrat aus. Für die Zubereitung eines Espresso wirkt zum Extrahieren der ätherischen Öle beispielsweise ein Brühwasserdruck von bis zu 20 bar auf das Kaffeepulver. Dieser Druck wirkt ferner auch auf das zwischen dem Kaffeepulver und dem Kapselboden und vor dem eingestochenen Kapselauslauf liegende Partikelsieb ein.
Nachteilig an den im Kunststoffspritzverfahren oder im Tiefzieh- oder Prägeverfahren hergestellten Filterelementen ist jedoch, dass für die Rückhaltung der Kaffeepartikel die Öffnung der Sieblöcher kleiner als die kleinsten Kaffeepartikel sein müssen. Da, beispielsweise, im Kaffeemahlverfahren zwangsläufig auch ein gewisser Staubanteil anfällt, ergibt sich bei zu großen Sieblöchern ein Kaffeepartikeldurchgang oder bei zu kleinen Sieblöchern, insbesondere bei hohen Drücken, ein Verstopfen der Siebe. Ferner sind unter den Sieben entsprechende, gegen den Kapselboden wirkende Abstützelemente erforderlich, um die Brühwasserdrücke von bis zu 20 bar aufzunehmen und eine Verformung der Siebe in Folge des hohen Brühwasserdrucks (zusammen mit einer hohen Brühwassertemperatur) zu verhindern und um zu vermeiden, dass das Einstechmittel in das Filterelement eindringt und/oder dieses durchdringt. In nachteiliger Weise, erfordern diese Abstützelement insbesondere bei im Spritzgussverfahren hergestellten Siebanordnungen einen zusätzlichen Materialeinsatz, wodurch die Herstellungskosten steigen.
Im Stand der Technik sind deshalb Portionskapseln mit Siebanordnungen bekannt, die diese Nachteile vermeiden sollen. In der US 2778739, der EP 1710173 A1 und der US 5352765 sind Portionskapseln mit Siebanordnungen offenbart, die aus einem Siebträger mit relativ großen Durchgangsöffnungen bestehen, wobei diese Öffnungen mit einem Filtermaterial abgedeckt sind. Nachteil dieser Anordnungen ist, dass zur Darstellung derartiger Siebanordnungen Zusatzkosten für Material und die Fertigung entstehen, da sie aus einem stabilen Siebträger und dem auf dem Siebträger angeordneten Filtermaterial bestehen und/oder dass die zur Verfügung stehende Filterfläche zu klein ist, so dass der Extraktions- oder Lösevorgang vergleichsweise lange dauert.
Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Portionskapsel mit einem Filterelement zur Verfügung zu stellen, welche im Vergleich zum Stand der Technik kostengünstiger zu fertigen ist und/oder bei welcher die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik aufgezeigten Nachteile vermieden werden. Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Portionskapsel zur Herstellung eines Getränks aufweisend einen Kapselkörper mit einem Kapselboden und einem Deckel, wobei zwischen dem Kapselboden und dem Deckel ein Hohlraum zur Aufnahme eines pulverförmigen oder flüssigen Getränkesubstrats ausgebildet und in dem Hohlraum ein Filterelement angeordnet ist und das Filterelement aus nicht gewebtem Fasermaterial vorgesehen ist, das plastisch geformt, insbesondere tiefgezogen ist.
Tiefgezogen im Sinne der Erfindung bedeutet, dass ein vormals ebenes Filterelement eine 3D-Form, mit mindestens einer Ein- oder Ausbuchtung erhält.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt. Im Vergleich zum Stand der Technik hat die erfindungsgemäße Portionskapsel den Vorteil, dass ein einfaches und kostengünstiges nicht gewebtes Fasermaterial als Siebelement Verwendung findet. Dieses Material ist plastisch geformt, vorzugsweise tiefgezogen, und somit nicht eben und weist folglich eine vergleichsweise große Filterfläche auf als ein ebenes Filterelement, die insbesondere größer ist als die Querschnittsfläche des Kapselkörpers, an dem es befestigt ist. Im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Kunststofffiltern hat ein Filterelement aus einem nicht gewebten Fasermaterial zudem den Vorteil, dass es eine deutlich größere Flüssigkeitseintrittsoberfläche aufweist. Ferner wird ein Flüssigkeitsquerfluss (parallel zur Haupterstreckungsebene der Filterebene) ermöglicht, wodurch ein besseres Durchmisch- und Abfließverhalten erzielt wird. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass sich bei der Verwendung eines solchen Filtermaterials die Gefahr von Siebverstopfungen deutlich reduziert bzw. nahezu ausgeräumt ist. Überraschenderweise zeigt sich das nicht gewebte Filtermaterial sowohl bei einer Getränkezubereitung mit einer unter vergleichsweise niedrigen Druck stehenden Zubereitungsflüssigkeit, als auch bei einer Getränkezubereitung mit einer unter vergleichsweise hohen Druck stehenden Zubereitungsflüssigkeit als verstopfungsresistent. Ferner wird zuverlässig stets einen Flüssigkeitsquerfluss im Filterelement aufrechterhalten und ein Abfluss der in das Filterelement eintretenden Flüssigkeiten zu einer Abflussöffnung gewährleistet. Die Portionskapsel im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst eine vorzugsweise hermetisch dichte Portionskapsel. Dies bedeutet, dass das in der Portionskapsel befindliche Getränke- oder Lebensmittelsubstrat, beispielsweise Kaffeepulver, Suppenpulver oder Tee, vor dem Extraktionsvorgang im Wesentlichen aromadicht gegenüber der Umwelt verschlossen ist. Die Portionskapsel muss aber nicht hermetisch dicht sein, sondern kann auch, vor deren Verwendung in einer hermetisch dichten Verpackung vorgesehen sein, die dann, beispielsweise manuell geöffnet wird. Solche Portionskapseln sind in der Regel an mindestens einer, vorzugsweise zwei Seiten geöffnet, d.h. von der Zubereitungsflüssigkeit durchströmbar, ohne dass sie angestochen wird.
Vorzugsweise ist das nicht gewebte Fasermaterial ein Vlies. Ein Vlies im Sinne der Erfindung ist eine ungeordnete, nicht gewebte Struktur aus Fasern, insbesondere Kunststofffasern. Ein Vlies im Sinne der Erfindung beinhaltet vorzugsweise kein Papier oder Papier-ähnliche Stoffe, sondern ist vollständig aus Kunststoff gefertigt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Vlies einen aus Kunststoff-Feinfasern, beispielsweise Polyester- Feinfasern, hergestellten Vliesstoff umfasst, welcher insbesondere ein Wirrfaser- und/oder faserorientierter-Vliesstoff ist. Das Vlies umfasst bevorzugt eine Massenbelegung (auch als Grammatur oder Flächengewicht bezeichnet) zwischen 20 und 140 Gramm pro Quadratmeter, besonders bevorzugt zwischen 60 und 80 Gramm pro Quadratmeter, und ganz besonders bevorzugt, von im Wesentlichen 70 Gramm pro Quadratmeter. Das Filterelement bzw. das Vlies weist bevorzugt eine Dicke zwischen 0,2 und 0,8 Millimetern, besonders bevorzugt zwischen 0,3 und 0,35 Millimetern, und ganz besonders bevorzugt, von im Wesentlichen 0,32 Millimetern auf. Das Vlies ist derart ausgebildet, dass die Luftdurchlässigkeit des Vlieses bei 100 Pascal bevorzugt zwischen 1000 und 3000 l/(m2s), besonders bevorzugt zwischen 1500 und 2500 (l/m2s) und ganz besonders bevorzugt, im Wesentlichen bei 2000 l/(m2s) liegt. Es hat sich in überraschender und nicht vorhersehbarer Weise gezeigt, dass mit derartigen Vliesstoffen optimale Ergebnisse hinsichtlich Extraktionseffizienz, Durchmisch- und Abfließverhalten, sowie Verstopfungsresistenz zu erzielen sind und sich trotzdem die„Crema" bildet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das nicht gewebte Fasermaterial eine Filzstruktur auf. Insbesondere handelt es sich dabei um eine Nadelfilzstruktur. Vorzugsweise besteht das Fasermaterial aus mindestens einer Filzstruktur und einer Trägerstruktur, insbesondere einer Gewebestruktur, wobei, besonders bevorzugt die Filzstruktur, zumindest einen Teilabschnitt des Volumens, die Trägerstruktur umfasst. Vorzugsweise erstreckt sich die Filzstruktur über der gesamten Querschnitt der Trägerstruktur, besonders bevorzugt aber nur über nur über einen Teilbereich der Höhe. Vorzugsweise ist die Filzstruktur form- kraft und/oder stoffschlüssig mit der Trägerstruktur verbunden. Vorzugsweise weist das Fasermaterial zwei oder mehr Filzstrukturen auf, die durch die Trägerstruktur vorzugsweise voneinander getrennt sind. Die Dicke der beiden Filzstrukturen kann gleich oder unterschiedlich sein. Vorzugsweise ist eine dem Pulver oder Tee zugewandte Filzstruktur dünner als die dem Kapselboden zugewandte Filzstruktur oder umgekehrt. Vorzugsweise wird die Oberfläche der Filzstruktur behandelt, beispielsweise wärmebehandelt, um beispielsweise lose Fasern zu fixieren. Vorzugsweise wird das eine Filzstruktur aufweisende Filterelement lediglich in die Kapsel, insbesondere auf deren Boden, eingelegt. Das Filterelement kann aber auch mit der Kapsel, insbesondere deren Boden, insbesondere stoffschlüssig, verbunden werden. Beim Perforieren kann das Perforationsmittel in dieses Filterelement eindringen. Vorzugsweise werden mehrere Filterelemente, die eine oder mehrere Filzstrukturen und eine Trägerstruktur aufweisen, in der Kapsel übereinander angeordnet, ggf. miteinander verbunden. Ein eine Trägerstruktur, insbesondere eine Gewebestruktur, und eine Filzstruktur aufweisendes Fasermaterial wird beispielsweise dadurch hergestellt, dass eine Gewebestruktur bestehend aus Längs- und Querfäden zur Verfügung gestellt wird. Für die Konstruktion eines Filzes, insbesondere eines Nadelfilzes, werden vorzugsweise Fasereinheiten ausgewählt von 0.8 - 7 dtex. Die Verbindung der Einzelfasern miteinander zu einem Filz und/oder dessen Verankerung in der Trägerstruktur findet vorzugsweise durch den Produktionsprozess des Vernadelns statt. Dabei werden Nadeln mit umgekehrten Widerhaken in das vorgelegte Faserpaket mit hoher Geschwindigkeit eingestochen und wieder herausgezogen. Durch die Widerhaken werden die Fasern über eine Vielzahl entstehender Schlaufen miteinander und/oder mit dem Trägergewebe verschlungen.
Das Trägerelement aufweisend eine oder mehrere Filzstrukturen umfasst bevorzugt eine Massenbelegung (auch als Grammatur oder Flächengewicht bezeichnet) zwischen 100 und 1200 Gramm pro Quadratmeter, besonders bevorzugt zwischen 200 und 1150 Gramm pro Quadratmeter, und ganz besonders bevorzugt, von im Wesentlichen 150 - 250 Gramm pro Quadratmeter für die Herstellung von Tee und 600 - 1200 Gramm pro Quadratmeter für die Herstellung von Kaffee, Espresso oder dergleichen. Das Filterelement bzw. das Vlies weist bevorzugt eine Dicke zwischen 0,8 und 3,3 Millimetern, besonders bevorzugt zwischen 1 ,1 und 3,0 Millimetern, und ganz besonders bevorzugt, 1 ,2 - 1 ,4 Millimeter für die Herstellung von Tee und 2,6 - 3,0 für die Herstellung von Kaffee auf.
Erfindungsgemäß wird für die Herstellung des Filterelementes das Fasermaterial plastisch geformt, insbesondere tiefgezogen. Dabei wird das ebene, beispielsweise als Bahnmaterial, oder Blatt, Bogen oder Platte zur Verfügung gestellte, Fasermaterial in eine dreidimensionale Form gebracht. Das plastische Verformen, insbesondere Tiefziehen, des nicht gewebten Fasermaterials erfolgt vorzugsweise unter Druck- und/oder Temperatureinfluss. Vorzugsweise wird dazu ein Stempel in eine Matrize gedrückt. Das Fasermaterial befindet sich dann zwischen dem Stempel und der Matrize und wird dadurch geformt, beispielsweise tiefgezogen. Nach dem plastischen Verformen behält das Filterelement seine dreidimensionale Form (3D-Form). Durch das plastische Formen, insbesondere Tiefziehen, bildet das Fasermaterial einen Raum aus, der mit dem Getränke- oder Lebensmittelsubstrat befüllt werden kann. Es war für den Fachmann erstaunlich, dass das Fasermaterialplastisch geformt, insbesondere tiefgezogen werden kann, ohne dass es seine Filtereigenschaften verliert. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das ebene Fasermaterial geprägt. Die plastische Verformung kann jedoch auch durch jedes andere dem Fachmann geläufige Umformverfahren erfolgen.
Das Filterelement, d.h. beispielsweise das Vlies- oder das Filzmaterial, wird, gemäß einem bevorzugten oder einem weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung mit der Seitenwand der Portionskapsel oder mit dem Kragenrand, insbesondere durch Schweißen, beispielsweise mit Ultraschall oder durch Kleben verbunden, bevor das Getränkesubstrat in den Kapselkörper eingefüllt wird.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt. Gemäß noch einem weiteren oder bevorzugten Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Filterelement mit dem Kragenrand der Portionskapsel, d.h. mit dem insbesondere horizontal von der Seitenwand abstehenden Flansch der Portionskapsel, insbesondere durch Schweißen, beispielsweise mit Ultraschall oder durch Kleben, verbunden, vorzugsweise bevor das Getränkesubstrat in den Kapselkörper eingefüllt wird. Vorzugsweise ist dafür der äußere Rand des Filterelementes ebenfalls als Flansch gestaltet, der auf dem Kragenrand der Portionskapsel aufliegt. Der Durchmesser des Filterelementes ist vorzugsweise gleich oder kleiner, insbesondere geringfügig kleiner, als der äußere Durchmesser des Kragenrandes. Vorzugsweise wird bei dieser Ausführungsform die Deckelfolie mit dem Filterelement, insbesondere mit dessen Randbereich, beispielsweise durch Kleben oder Schweißen verbunden. Die Verbindung der Deckelfolie mit dem Filterelement kann gleichzeitig oder zeitlich versetzt mit der Verbindung zwischen Filterelement und Portionskapsel erfolgen, wobei vorzugsweise zunächst das Filterelement mit der Portionskapsel verbunden wird und dann die Deckelfolie an dem Filterelement befestigt wird. Es war für den Fachmann überaus erstaunlich und nicht zu erwarten, dass auch diese Ausführungsform hermetisch abgeschlossenen sein kann.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt.
Vorzugsweise ist das Filterelement beabstandet von dem Kapselboden vorgesehen, d.h. zumindest bevor das Substrat mit der Flüssigkeit beaufschlagt wird, berührt es den Kapselboden nicht. Besonders bevorzugt berührt das Filterelement den Kapselboden niemals. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass das Filterelement beim Aufstechen der Portionskapsel nicht verletzt werden kann. Vorzugsweise weist ist die Seitenwand des Filterelements im Wesentlichen zylindrisch oder kegelstumpfförmigen gestaltet und weist beispielsweise einen im Wesentlichen ebenen-, elliptischen oder Halbkugel-förmigen Boden auf. Vorzugsweise weist insbesondere die Seitenwand eine Prägung auf, was deren Oberfläche vergrößert. Beispielsweise ist die Seitenwand wellenförmig oder zick-zack-förmig gestaltet. Vorzugsweise liegt die Seitenwand des Filterelementes, vor der Beaufschlagung der Portionskapsel mit der Flüssigkeit zumindest nicht vollständig an der Seitenwand der Portionskapsel an, wobei, besonders bevorzugt, der Druck der Flüssigkeit die Anlagefläche der Seitenwand des Filterelementes an der Seitenwand der Portionskapsel vergrößert. Dabei wird der Boden des Filterelementes vorzugsweise angehoben.
Der Kapselkörper ist bevorzugt kegelstumpfförmig oder zylindrisch geformt und wird beispielsweise aus Kunststoff, einem Naturstoff und/oder einem biologisch abbaubaren Werkstoff und/oder einem metallischen Werkstoff, aus einer tiefgezogenen Kunststofffolie oder im Kunststoffspritzverfahren hergestellt. Das Material aus dem der Kapselkörper hergestellt ist, kann mehrlagig vorgesehen sein. Der Kapselkörper weist vorzugsweise oder erfindungsgemäß auf der Einfüllseite einen Kragenrand auf, auf den direkt oder indirekt eine Deckelfolie aufgesiegelt oder aufgeklebt ist. Alternativ ist denkbar, dass der Kapselkörper und ein Kapseldeckel mittels eines mechanischen Verfahrens miteinander verbunden sind. Der Boden der Portionskapsel ist vorzugsweise geschlossen und wird vorzugsweise erst in der Brühkammer mittels eines von außen auf den Portionskapselboden wirkenden Perforationsmittels zur Erzeugung einer Auslauföffnung perforiert. Alternativ wäre aber ebenso denkbar, dass der Boden der Portionskapsel bereits werksseitig mit einer Auslauföffnung versehen ist, welche mittels einer Dichtfolie vorzugsweise verschlossen ist. Die Dichtfolie ist dann beispielsweise mittels des Perforationsmittels perforierbar oder von Hand vom Kapselboden abziehbar. Das Filterelement ist vorzugsweise reißfest ausgebildet. Bei der Dichtfolie handelt es sich vorzugsweise um eine Kunststofffolie, die mindestens eine Barriereschicht, beispielsweise eine Metallschicht, insbesondere eine Aluminium-Schicht oder eine Aluminiumoxid-Schicht aufweist. Alternativ kann als Dichtfolie eine reine Kunststofffolie mit einer Barriereschicht für den Aromastoff des herzustellenden Getränks zum Einsatz kommen. Die Kunststofffolie weist vorzugsweise auf ihrer der Kapsel zugewandten Seite eine„Peel-Schicht" auf, um die Kunststofffolie vergleichsweise leicht von dem Kapselboden lösen zu können.
Die Auslauföffnung ist vorzugsweise so groß vorgesehen, dass sie ein gegebenenfalls vorhandenes Perforationsmittel berührungsfrei aufnehmen kann. Besonders bevorzugt ist die Auslauföffnung so groß vorgesehen, dass an ihr, beim Ausströmen des fertiggestellten Getränkes kein nennenswerter Druckverlust entsteht, insbesondere dass es zu keiner nennenswerten Verwirbelung des fertiggestellten Getränkes kommt, der zu einem Gaseintrag in das Getränk und damit zur Schaumbildung führen könnte.
Alternativ liegt das Material des Kapselbodens nach dem Aufstechen an dem Aufstechmittel an. Das fertiggestellte Getränk läuft zwischen dem Aufstechmittel und dem Material in die Kapsel. Dabei entsteht ein gezielter Druckverlust und/oder eine gezielte Verwirbelung, die beim Kaffee eine„Crema" erzeugt.
Gemäß eines weiteren bevorzugten Gegenstands der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Filterelement elastisch ausgebildet ist. Wenn der Kapselboden von einem äußeren Perforationsmittel durchstochen wird, kann das Filterelement bei einem Kontakt mit dem Perforationsmittel aufgrund seiner Elastizität derart nachgeben bzw. gedehnt werden, dass eine Perforation des Filterelements verhindert wird. Somit wird die Gefahr ausgeräumt, dass das Filterelement durch das Perforationsmittel perforiert wird und Getränkesubstanz ungefiltert aus der Portionskapsel gespült wird.
Eine feste Beabstandung zwischen dem Filterelement und dem Kapselboden ist bevorzugt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Filterelement von dem Perforationsmittel gespannt, angestochen und/oder durchstochen wird. Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Filterelement an dem Kapselkörper oder an dem Kragenrand befestigt ist, wobei das Filterelement insbesondere durch Siegeln oder Kleben befestigt ist. Vorteilhafterweise wird somit ein Verrutschen des Filterelements in der Portionskapsel verhindert. Des Weiteren wird dadurch verhindert, dass die Flüssigkeit das Filterelement ungewollt umfließt. Diese Befestigung erfolgt vorzugsweise durch Ultraschallschweißen. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Kapselboden eine Ausbuchtung in eine der Einfüllseite entgegengesetzte Richtung aufweist. Vorteilhafterweise dient die Ausbuchtung zur Aufnahme des Perforierungsmittels, so dass beim Einstechen des Perforierungsmittels in den Kapselboden der Kapselboden im Bereich der Ausbuchtung zwar perforiert wird, das Perforierungsmittel aber anschließend im Hohlraum der Ausbuchtung verbleibt. Einer Perforierung des Filterelements wird somit vorgebeugt. Insbesondere ist bei dieser Ausführungsform ein Anheben des Filterelements durch das Perforierungsmittel nicht erforderlich. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das Filterelement derart ausgebildet ist, dass bei einer Perforation des Kapselbodens durch ein äußeres Perforationsmittel zumindest teilweise ein Abheben des Filterelements vom Kapselboden erfolgt. Auf diese Weise wird eine Perforierung des Filterelements durch das Perforierungsmittel wirksam verhindert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Kapselboden eine Sollbruchstelle aufweist, welche dazu vorgesehen ist, infolge eines mechanischen Kontakts mit einem äußeren Perforationsmittel aufzureißen, wobei die Sollbruchstelle vorzugsweise eine Mehrzahl von sternförmig um einen zentralen Punkt des Kapselbodens angeordnete Schwächungslinien umfasst. Der Kapselboden weist entlang der Schwächungslinien vorzugsweise eine reduzierte Materialstärke auf und/oder ist entlang der Schwächungslinien perforiert. In vorteilhafter Weise wird durch die Realisierung der Sollbruchstelle die Perforation des Kapselbodens begünstigt. Dies hat ferner den Vorteil, dass eine weniger scharfe Perforierungsspitze zur Perforierung des Kapselbodens Verwendung finden kann, so dass die Gefahr einer Beschädigung des Filterelements beim Anheben des Filterelements durch die Perforierungsspitze reduziert wird. Insbesondere reicht nun ein stumpfes Perforierungsmittel zur Perforation des Kapselbodens aus.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Kapselboden permanent eine Ausgangsöffnung auf, welche vorzugsweise mit einer Folie abgedichtet ist, wobei die Folie besonders bevorzugt eine Abziehlasche zum Abziehen der Folie von Hand aufweist. Eine Perforation des Kapselbodens mittels eines äußeren Perforationsmittel ist hierbei vorteilhafterweise nicht erforderlich. Vor dem Einlegen der Portionskapsel in die Brühkammer wird die Folie mittels der Abziehlasche einfach vom Kapselboden abgezogen und der Brühvorgang kann gestartet werden. Die Kombination einer vorgefertigten und somit vergleichsweise großen Ausgangsöffnung mit einem Filterelement aus einem nicht gewebten Fasermaterial, insbesondere ein Vlies-, Filz-, insbesondere Nadelfilz, hat den Vorteil, dass die Getränkeflüssigkeit nicht unter hohem Druck aus der Ausgangsöffnung herausfließt und somit die Schaumbildung („Crema"), insbesondere bei der Herstellung von Kaffee oder Tee verhindert wird.
Ein weiter bevorzugter oder erfindungsgemäßer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Portionskapsel, bei der das Filterelement einen Filterbereich und einen Verbindungsbereich aufweist, wobei der Verbindungsbereich abgewinkelt von dem Filterbereich vorgesehen ist.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt.
Erfindungsgemäß weist das Filterelement einen Filterbereich und einen Verbindungsbereich auf. In dem Verbindungsbereich wird das Filterelement, insbesondere durch Siegeln, mit dem Kapselkörper oder mit dem Kapselboden verbunden. Der Filterbereich wird dem fertiggestellten Getränk durchströmt. Erfindungsgemäß sind der Verbindungsbereich und der Filterbereich nun in einem Winkel zueinander vorgesehen. Beispielsweise liegt der Verbindungsbereich des Filterelementes an der konischen Innenfläche des Kapselkörpers an und der Filterbereich ist parallel zu dem Boden der Portionskapsel vorgesehen oder gekrümmt vorgesehen. Diese Ausführungsform ist insbesondere für die Herstellung von Tee geeignet.
Als Filtermaterial kommt vorzugsweise ein Papiermaterial oder ein papierähnliches Material zum Einsatz das jeweils, zumindest abschnittsweise, vorzugsweise mit einem Kunststoff geschichtet ist, damit es siegelfähig ist.
Ein weiter bevorzugter oder erfindungsgemäßer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Portionskapsel, bei dem das Filterelement einen Filterbereich aufweist, der gekrümmt vorgesehen ist.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt.
Der Filterbereich ist vorugsweise vom Kapselboden beabstandet vorgesehen, insbesondere soweit vom Kapselboden beabstandet vorgesehen, dass der Filterbereich von einem möglicherweise vorhandenen Aufstechdorn nicht an- oder durchstochen wird und/oder dass der Filterbereich eine Ablauföffnung im Kapselboden berührt.
Diese Ausführungsform ist insbesondere für die Herstellung von Tee geeignet.
Als Filtermaterial kommt vorzugsweise ein Papiermaterial oder ein papierähnliches Material zum Einsatz das jeweils, zumindest abschnittsweise, vorzugsweise mit einem Kunststoff geschichtet ist, damit es siegelfähig ist.
Noch ein weiterer erfindungsgemäßer oder bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Portionskapsel, bei der das Filterelement in seinem Verbindungsbereich mindestens eine Falte aufweist.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt.
Gemäß diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung weist das Filterelement in seinem Verbindungsbereich, d.h. in dem Bereich, in dem das Filterelement mit dem Kapselkörper oder Kapselboden, vorzugsweise durch Siegeln, verbunden ist, mindestens eine, vorzugsweise eine Vielzahl von Falten auf. Die Falten sind vorzugsweise in ihrer Form und/oder Größe unterschiedlich und/oder in unregelmäßigen Abständen an dem Umfang des Filterelementes vorgesehen. Vorzugsweise werden die überlappenden Bereiche der Falte beim Siegeln miteinander verbunden. Vorzugsweise liegt die Falte an dem Verbindungsgebereich des Filterelementes an.
Vorzusweise entstehen die Falten dadurch, dass ein ebenes Filterelement in den Kapselkörper eingeführt wird, ohne ihn dabei plastisch zu verformen. Trotz der Falten und der damit verbundenen Überlappungen gelingt es das Filterelement im Verbindungsbereich fest mit dem Kapselkörper zu verbinden, ohne dass das Filterelement Schaden nimmt. Diese Ausführungsform ist insbesondere für die Herstellung von Tee geeignet.
Als Filtermaterial kommt vorzugsweise ein Papiermaterial oder ein papierähnliches Material zum Einsatz das jeweils, zumindest abschnittsweise, vorzugsweise mit einem Kunststoff geschichtet ist, damit es siegelfähig ist.
Noch ein weiterer erfindungsgemäßer oder bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Portionskapsel bei der das Filterelement in seinem Verbindungsbereich mindestens einen mehrlagigen Bereich aufweist.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt.
Gemäß diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung weist das Filterelement in seinem Verbindungsbereich, d.h. in dem Bereich, in dem das Filterelement mit dem Kapselkörper oder Kapselboden, vorzugsweise durch Siegeln, verbunden ist, mindestens einen, vorzugsweise eine Vielzahl von mehrlagigen Bereichen auf. Vorzugsweise weist der mehrlagige Bereich drei Schichten des Filtermaterials auf. Die mehrlagigen Bereiche sind vorzugsweise in ihrer Form und/oder Größe unterschiedlich und/oder in unregelmäßigen Abständen an dem Umfang des Filterelementes vorgesehen. Vorzugsweise werden die Lagen der mehrlagigen Bereiche beim Siegeln miteinander verbunden.
Vorzusweise entstehen die mehrlagigen Bereiche dadurch, dass ein ebenes Filterelement in den Kapselkörper eingeführt wird, ohne ihn dabei plastisch zu verformen. Trotz der mehrlagigen Bereiche und der damit verbundenen Überlappungen gelingt es das Filterelement im Verbindungsbereich fest mit dem Kapselkörper zu verbinden, ohne dass das Filterelement Schaden nimmt.
Diese Ausführungsform ist insbesondere für die Herstellung von Tee geeignet.
Als Filtermaterial kommt vorzugsweise ein Papiermaterial oder ein papierähnliches Material zum Einsatz das jeweils, zumindest abschnittsweise, vorzugsweise mit einem Kunststoff geschichtet ist, damit es siegelfähig ist. Vorzugsweise ist ein Bestandteil des Filterelements Papier.
Noch ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Portionskapsel bei der das Filterelement einen vieleckigen Umfang aufweist, vorzugsweise sechseckig vorgesehen ist.
Vorzugsweise ist das Filterelement an den Kapselboden gesiegelt, wobei die Siegelnaht besonders bevorzugt kreisringförmig vorgesehen ist. Vorzugsweise beträgt der mittlere Durchmesser des Kreisrings 22 - 25 mm beträgt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Portionskapsel mit einem Filterelement aus einem nicht gewebten Fasermaterial, bei dem das Filterelement aus einem ebenen Material, vorzugsweise einer Warenbahn oder einem Blatt, einer Platte oder dergleichen, plastisch geformt, insbesondere tiefgezogen wird.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachte Offenbarung gilt für die anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt. Vorzugsweise wird das Filterelement vor oder nach dem Formen ausgeschnitten oder ausgestanzt und, besonders bevorzugt von dem Messer in die Kapsel eingeführt und dort, vorzugsweise beabstandet vom Kapselboden mit dem Kapselkörper oder dem Kragenrand verbunden und sodann das Getränke- oder Lebensmittelsubstrat in die Portionskapsel gefüllt und die Kapsel dann mit einer Deckelfolie verschlossen.
Besonders bevorzugt wird die Deckelfolie an dem Filterelement befestigt. Dies erfolgt, nachdem das Getränke- oder Lebensmittelsubstrat in die Portionskapsel eingefüllt worden ist. Vorzugsweise wird das ausgeschnittene Filterelement zumindest eine gewisse Wegstrecke von dem es ausschneidende Messer, insbesondere Hohlmesser, transportiert. Vorzugsweise wird das ausgeschnittene Filterelement von einer Sonotrode, die fürs Ultraschallschweißen benötigt wird weitertransportiert und/oder an die Kapsel, insbesondere deren Seitenwand oder Kragenrand, angedrückt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Portionskapsel mit einem Filterelement aus einem nicht gewebten Fasermaterial, bei dem ein ebenes Filterelement mit einem Stempel in eine Portionskapsel eingeführt und dabei geformt und anschließend mit dem Kapselkörper verbunden, insbesondere durch Siegeln verbunden wird.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachte Offenbarung gilt für die anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein, beispielsweise kreisscheiben-förmiges, Filterelement von einem Stempel in den Kapselkörper hineingedrückt. Dabei verformt sich das Filterlement so, dass ein Teil des Filterelementes an dem Kapselkörper anliegt. Vorzugsweise wird das Filterelement insgesamt die Portionskapsel hineingeschoben, aber lediglich so weit, dass ein Freiraum zwischen dem Filterelement und dem Kapselboden bestehen bleibt. Nachdem das Filterelement in die Kapsel eingeschoben worden ist, wird es mit dem Kapselkörper oder dem Kragenrand verbunden, vorzugsweise durch Siegeln verbunden. Vor dem Siegel wird Fliterelement vorzugsweise entspannt. Insbesondere wird der Bereich, der später der Filterbereich ist, entspannt. Die kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Druck, der von dem Stempel auf diesen Bereich ausgeübt wird, reduziert wird.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer Portionskapsel zur Herstellung eines Getränks, vorzugsweise zur Herstellung eines Kaffee-, Kakao-, Tee- und/oder Milchgetränks oder eines Lebensmittels, insbesondere eine Suppe.
Die zu einem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände gleichermaßen und umgekehrt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figuren sind lediglich beispielhaft beschrieben und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein. Die Beschreibung gilt für alle Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Portionskapsel gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die für die Zubereitung von Espresso eingerichtet ist. Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch eine in einer geschlossenen
Brühkammer liegende Portionskapsel gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine in einer geschlossenen
Brühkammer liegende Portionskapsel gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figuren 4a, 4b zeigen schematische Schnittbildansichten einer Portionskapsel gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figuren 5a, 5b zeigen schematische Schnittbildansichten einer Portionskapsel gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figuren 6a, 6b zeigen schematische Aufsichten eines Kapselbodens
Portionskapsel gemäß einer siebten Ausführungsform vorliegenden Erfindung. Figur 7 zeigt eine Schnittbildansicht einer Portionskapsel gemäß
achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Figuren 8a -c zeigen unterschiedliche Ausführungsformen des Filterelementes mit
Filz, insbesondere Nadelfilz.
Figuren 9a, b zeigen eine Ausführungsform eines tiefgezogen Filterelementes.
Figur 10 zeigt eine weitere Ausführungsform eines tiefgezogenen
Filterelemetes.
Figur 11 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Filterelementes.
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.
In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Portionskapsel 1 dargestellt. Die Portionskapsel 1 umfasst einen kegelstumpfformigen Kapselkörper 2 mit einem geschlossenen Kapselboden 3 und mit einem an seiner Einfüllseite 4 angeordneten Kragenrand 5, auf den eine Deckelfolie 6 aufgeschweißt oder geklebt ist. Zwischen dem Kapselboden 3 und der Deckelfolie 6 ist somit ein, vorzugsweise luft- und aromadicht verschlossener Hohlraum 100, ausgebildet, welcher mit einer pulver- und granulatformigen Getränkesubstanz 101 gefüllt ist. Die Getränkesubstanz 101 umfasst dabei beispielsweise ein Kaffee-, Kakao-, Tee- und/oder Milchpulver (bzw. -granulat). Auf der Innenseite 3a des geschlossenen Kapselkörperbodens 3, d.h. innerhalb des Hohlraums 100, ist ein Filterelement 7, bestehend aus einem nicht gewebtem Fasermaterial angeordnet. Das Fliterelemnt ist tiefgezogen, d.h. ist nicht eben. Das Filterelement 7 liegt entweder lose auf der Innenseite 3a des Kapselbodens 3 auf oder ist fest, d.h. vorzugsweise stoffschlüssig, mit der Innenseite 3a des Kapselkörperbodens 3 verbunden. In der zweiten Variante ist das Filterelement 7 insbesondere nur in einem Randbereich 3' des Kapselbodens 3 am Kapselboden 3 stoffschlüssig befestigt. Das Fliterelement umfasst vorzugsweise ein aus Polyester-Feinfasern hergestellten Vliesstoff. Die Fasern werden besonders bevorzugt mittels eines Kalanders thermisch miteinander verbunden, beispielsweise werden eine Vielzahl von extrudierten Polyesterfasern aufeinander und nebeneinander angeordnet und anschließend mittels beheizten Walzen verfestigt (flach kalandriert). Der Vliesstoff umfasst einen Wirrfaser- und/oder faserorientierten-Vliesstoff. Das Vlies umfasst bevorzugt eine Massenbelegung (auch als Grammatur oder Flächengewicht bezeichnet) zwischen 40 und 100 Gramm pro Quadratmeter, besonders bevorzugt zwischen 60 und 80 Gramm pro Quadratmeter und ganz besonders bevorzugt von im Wesentlichen 70 Gramm pro Quadratmeter auf. Das Filterelement bzw. das Vlies weist bevorzugt eine Dicke zwischen 0,20 und 0,8 Millimetern, besonders bevorzugt zwischen 0,25 und 0,39 Millimetern und ganz besonders bevorzugt von im Wesentlichen 0,32 Millimetern auf. Das Vlies ist derart ausgebildet, dass die Luftdurchlässigkeit des Vlieses bei 100 Pascal bevorzugt zwischen 1000 und 3000 l/(m2s), besonders bevorzugt zwischen 1500 und 2500 (l/m2s) und ganz besonders bevorzugt im Wesentlichen bei 2000 l/(m2s) liegt. Das Vlies ist ferner vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Höchstzugkraft in Längsrichtung im Wesentlichen 110 Newton pro 5 Zentimeter und in Querrichtung im Wesentlichen 67 Newton pro 5 Zentimeter beträgt, wobei die Höchstzugkraft-Dehnung in Längsrichtung im Wesentlichen 30 Prozent und in Querrichtung im Wesentlichen 38 Prozent umfasst.
In Figur 2 ist eine Portionskapsel 1 gemäß der in Figur 1 illustrierten ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die Portionskapsel 1 in der Figur 2 in einer geschlossenen Brühkammer 8 angeordnet ist. Die Brühkammer 8 besteht aus einem ersten Brühkammerelement 9 und einem zweiten Brühkammerelement 10, wobei das erste Brühkammerelement 9 zur Einführung der Portionskapsel 1 beweglich gegenüber dem zweiten Brühkammerelement 10 oder umgekehrt vorgesehen ist. Zwischen den beiden Brühkammerelementen 9, 10 ist eine Dichtung 11 angeordnet. Das erste Brühkammerelement 9 besteht im Wesentlichen aus einem Schließkolben 12 mit Einstechelementen 13a, 13b zur Öffnung der Deckelfolie 6 der Portionskapsel 1 , einer Zubereitungsflüssigkeitszuführung 14 und der Dichtung 11 . Das zweite Brühkammerelement 10 besteht im Wesentlichen aus einer die Portionskapsel 1 teilweise umschließenden Brühkammerglocke 15 mit einem am Boden der Brühkammerglocke 15 angeordneten Öffnungsdorn 16, der mit Ablaufrillen 17 versehen ist, und einem Getränkeablauf 18. Zur Aufnahme der Portionskapsel 1 befindet sich die Brühkammer 8 in einem nicht dargestellten geöffneten Zustand, in welchem das erste und das zweite Brühkammerelement 9, 10 voneinander beabstandet sind, um eine Zuführung der Portionskapsel 1 zu gewährleisten, und dem dargestellten geschlossenen Zustand, in welchem ein Zubereitungsvorgang zur Herstellung eines Getränks mittels der Portionskapsel 1 durchführbar ist. Im geschlossenen Zustand ist die Brühkammer 8 druckdicht verschlossen. Beim Überführen der Brühkammer 8 vom geöffneten Zustand in den abgebildeten geschlossenen Zustand wird die Deckelfolie 6 von den Einstechelementen 13a, 13b durchstochen, so dass Zubereitungsflüssigkeit, insbesondere heißes Brühwasser, durch die Zubereitungsflüssigkeitszuführung 14 unter Druck in den Hohlraum 100 der Portionskapsel 1 gelangt. Ferner wird beim Schließen der Brühkammer 8 der Kapselboden 3 von dem als Öffnungsdorn 16 ausgebildeten Perforationsmittel perforiert, so dass eine Ausgangsöffnung 107 in der Portionskapsel 1 erzeugt wird, durch welche die hergestellte Getränkeflüssigkeit aus der Portionskapsel 1 in Richtung des Getränkeablaufs 18 heraustreten kann. Zur Unterstützung der Ableitung der Getränkeflüssigkeit weist der Öffnungsdorn 16 auf seiner Mantelfläche die Ablaufrillen 17 auf. In der Darstellung ist der Boden 3 der in der Brühkammer 9, 10 befindlichen Portionskapsel 1 von dem Öffnungsdorn 16 des zweiten Brühkammelementes durchstochen, aber das über der Einstichstelle liegende Filterelement 7 ist von der Einstechspitze 19 des Öffnungsdornes 16 leicht angehoben, jedoch nicht durchstochen. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass der Zentralbereich 7" nicht stoffschlüssig mit dem Kapselboden 3 verbunden ist, sondern das Filterelement 7 lediglich im Randbereich 3' des Kapselbodens 3 stoffschlüssig mit dem Kapselboden 3 verbunden ist, so dass es in Folge des mechanischen Kontaktes mit der Spitze des Öffnungsdorns 16 lediglich vom Kapselboden 3 angehoben wird und somit unperforiert bleibt (d.h. nicht vom Öffnungsdorn 16 perforiert wird). Alternativ oder zusätzlich ist das Filterelement durch das Tiefziehen so geformt, dass an der Einstichstelle von dem Kapselboden abgehoben ist. Im Randbereich 3' des Kapselbodens 3 bzw. im Randbereich 7' des Filterelements 7 bleiben der Kapselboden 3 und das Filterelement 7 miteinander in Kontakt und insbesondere stoffschlüssig miteinander verbunden, so dass keine Getränkesubstanz 101 um das Filterelement 7 herum in den Getränkeablauf 18 gelangt. Der Kapselboden 3 weist in seinem zentralen Punkt 106, in welchem der Kapselboden 3 von dem Öffnungsdorn 16 perforiert wird, optional eine Sollbruchstelle 104 auf, so dass ein vergleichsweise stumpfer Öffnungsdorn 16 zur Perforation des Kapselbodens 3 ausreichend ist und so die Gefahr, dass versehentlich auch das Filterelement 7 vom Öffnungsdorn 16 perforiert wird, ausgeräumt wird. In Figur 3 ist eine Portionskapsel 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die zweite Ausführungsform im Wesentlichen der in Figur 2 illustrierten ersten Ausführungsform gleicht und die Portionskapsel 1 ebenfalls in einer geschlossenen Brühkammer 8 dargestellt ist. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform weist der Portionskapselboden 3 im Einstechbereich des Öffnungsdornes 16 jedoch eine gegen eine Einbuchtung 20 im Brühkammerboden 3a gerichtete Ausbuchtung 21 auf (die Ausbuchtung 21 ist somit in eine der Einfüllseite 4 entgegengesetzte Richtung gerichtet), in die der Öffnungsdorn 16 einsticht, ohne dabei das Filterelement 7 zu durchstechen. Ein Abheben des Filterelements 7 vom Kapselboden 3 ist somit insbesondere nicht erforderlich. Zur Herstellung des Getränkes wird wiederum nach dem Einbringen der Portionskapsel 1 in die Brühkammer 8, die Brühkammer 8 geschlossen. Während des Schließvorganges wird die Deckelfolie 6 der Portionskapsel 1 mittels der Einstechmittel 13a, 13b perforiert und nach erfolgtem Zusammenführen und Abdichten des ersten und des zweiten Brühkammerelementes 9, 10 (mittels der Dichtung 11 ) wird Brühwasser über den Flüssigkeitseinlass 6 zur Verfügung gestellt. Ebenso sticht während des Schließvorganges der Brühkammer der Öffnungsdorn 16 eine Öffnung in den Boden 3 der Portionskapsel 1. Das über der Einstichstelle liegende Filterelement 7 ist in seiner Dicke und Reißfestigkeit einer durch Tiefzeihen erhaltenen Form auf die Eindringtiefe der Einstechspitze 19 des Öffnungsdornes 16 abgestimmt, so dass das Filterelement 7 nicht durchstoßen wird. Alternativ liegt das Filterelement 7 über der Ausbuchtung 21 des Kapselbodens 3, die in der Einbuchtung des Brühglockenbodens 23 liegt, und der Öffnungsdorn 16 sticht lediglich in die Ausbuchtung 21 des Kapselbodens 3 und gelangt nicht bis zum Filterelement 7. Sodann strömt die Flüssigkeit, bei der Herstellung von Kaffee beispielsweise heißes Wasser, in die Kapsel 1 ein. In der Kapsel durchströmt diese Flüssigkeit das Getränkesubstrat 101 und extrahiert und/oder löst die für die Getränkeherstellung benötigten Substanzen aus dem Getränkesubstrat 101 aus. Die Strömung der Flüssigkeit in dem Getränkesubstrat 101 ist durch das Bezugszeichen 22 illustriert. Danach strömt das resultierende Getränk durch das zwischen dem Getränkesubstrat 101 und das auf dem Kapselboden 3 angeordnete Filterelement 7, welches verhindert, dass Bestandteile des Getränkesubstrates 101 partikelförmig in das resultierende Getränk gelangen und über die von dem Öffnungsdorn 16 in den Kapselboden 3 gestochene Öffnung und über die Ablaufrillen 17 des Öffnungsdornes 16 weiter in ein Auffanggefäß, beispielsweise eine Tasse oder Kanne, gelangen.
In Figuren 4a und 4b sind schematische Schnittbildansichten einer Portionskapsel 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. In dem vorliegenden Fall ist das Filterelement vorzugsweise aus einem nicht gewebten Fasermaterial gefertigt und besonders bezugt tiefgezogen, d.h. das ursprünglich flache Fasermaterial des Filterelementes ist in eine dreidimensionale Form gebracht worden. In seinem Randbereich 7'ist das Filterelement in dem vorliegenden Fall mit dem Kragenrand 5 des Kapselkörpers verbunden. Dieser Verbund kann beispielsweise durch Siegeln oder Kleben erfolgen. Durch die Befestigung des Filterelementes 7 an dem Kragenrand des Kapselkörpers ist zwischen dem Zentralbereich 7" des Filterelementes und dem Filterboden 3 ein Freiraum vorgesehen, in den ein Einstechdorn 16 beim Aufstechen der Portionskapsel eindringen kann, ohne dass das Filterelement durchstochen wird. Allenfalls wird der Zentralbereich 7" des Filterelementes aufgrund seines Elastizität von dem Einstechdorn verformt. Vorzugsweise ist die Portionskapsel mit einer Deckelfolie 6 verschlossen, die, besonders bevorzugt, mit dem Randbereich des Filterelements verbunden ist, beispielsweise durch Siegeln oder Kleben. In Figuren 5a und 5b sind schematische Schnittbildansichten einer Portionskapsel 1 gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei auf die zu der dritten Ausführungsform (vgl. Figuren 4a, b) gemachten Ausführungen Bezug genommen wird. In dem vorliegenden Fall ist der Randbereich 7'des Filterelementes mit der Seitenwand des Kapselköpers, beispielsweise durch Siegeln oder Kleben, verbunden. Die Deckelfolie 6 ist in dem vorliegenden Fall direkt mit dem Kragenrand des Kapselkörpers verbunden. Ansonsten wird auf die Ausführungen zu den Figuren 4a, b Bezug genommen. Das Filterelement ist in dem vorliegenden Fall gleichfalls vorzugsweise tiefgezogen. In Figuren 6a und 6b ist eine Ansicht eines Kapselbodens 3 einer Portionskapsel 1 gemäß einer sechsten Ausführungsform, wobei Bezug genommen wird auf jede der voranstehenden Ausführungsformen. Die Portionskapsel 1 ist in Figur 6 von „unten" dargestellt. In dieser Ansicht ist die optionale Sollbruchstelle 104 zu erkennen, welche hier drei Schwächungslinien 105 umfasst, die sternförmig und in radialer Richtung um den zentralen Punkt 106 auf dem Kapselboden 3 herum angeordnet sind. Entlang der Schwächungslinien 105 weist der Kapselboden 3 eine reduzierte Materialstärke auf und/oder ist der Kapselboden 3 vorperforiert, um eine Perforation in der Brühkammer 8 zu begünstigen. Damit das Aroma der Getränkesubstanz 101 auch bei einem vorperforierten Kapselboden 3 über längere Lagerzeiten aufrechterhalten bleibt, ist der Kapselboden 3 zumindest im Bereich der Sollbruchstelle 104 vorzugsweise mit einer perforierbaren oder von Hand abziehbaren Folie 108 versiegelt. Die Folie 108 klebt dazu beispielsweise auf der Außenseite des Kapselbodens 3 und ist mit einer Abziehlasche 109 versehen, welche nicht am Kapselboden 3 klebt und an welcher die Folie 108 von Hand abgezogen werden kann. Eine beispielhafte Ausführungsform mit Schwächungslinien 105 in Form von Perforationen im Kapselboden 3, sowie mit einer Folie 108 ist in Figur 6b illustriert. In Figur 7 ist eine Schnittbildansicht einer Portionskapsel 1 gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die achte Ausführungsform gleich im Wesentlichen der in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsform, kann aber auch mit jeder anderen dargestellten Ausführungsform kombiniert werden. Die Portionskapseln 1 der achten Ausführungsform ist mit einer permanenten Ausgangsöffnung 107 im Kapselboden 3 ausgestattet, welche in der Ausgangslage mit der Folie 108 abgedichtet ist. Sollbruchstellen weist die Portionskapsel 1 daher nicht auf. Die Folie 108 weist dabei ebenfalls die Abziehlasche 109 zum Abziehen der Folie 108 von Hand auf. Eine Perforation des Kapselbodens 3 mittels eines äußeren Perforationsmittels 16 ist nicht vorgesehen. Vielmehr wird dem Einlegen der Portionskapsel 1 in die Brühkammer 8 wird die Folie 108 mittels der Abziehlasche 109 einfach vom Kapselboden 3 abgezogen und der Brühvorgang kann anschließend direkt und ohne Perforierung des Kapselbodens 3 gestartet werden.
Figuren 8 a - c zeigen unterschiedliche Ausführungsformen eines Filterelementes 7 mit einer Filzstruktur 7.1 , insbesondere Nadelfilzstruktur. Dieses Filterelement 7 weist vorzugsweise eine Trägerstruktur 7.2, beispielsweise eine Gewebestruktur auf. An dieser und/oder in diese Gewebestruktur 7.2 wird auf der gesamten, dem Kaffeepulver oder Tee zugewandten Oberfläche eine Filzstruktur 7.1 , angeordnet und beispielsweise durch Nadelfilzen mit dieser verbunden, was in Figur 8a dargestellt ist.
Die Ausführungsform gemäß Figur 8b weist zwei Filzstrukturen 7.1 und 7.3 auf, die jeweils an und/oder in der Trägerstruktur angeordnet sind. Beide Strukturen erstrecken sich vorzugsweise über den gesamten Querschnitt, d. h. hier die gesamte kreisförmige Oberfläche, des Filterelementes. Die Filzstrukturen 7.1 und 7.3 können gleich oder unterschiedlich dick sein. Vorzugsweise ist die Filzstruktur 7.1 dünner ausgeführt als die Schicht 7.3 oder umgekehrt. Die Trägerschicht ist dann bezüglich der Mitte, bezogen auf die Dicke, des Filterelementes versetzt vorgesehen sein. Die Strukturen 7.1 und 7.3 können aus unterschiedlichen oder demselben Materiali(en) hergestellt sein. Diese betreffen nicht nur die Substanz aus der sie hergestellt sind, sondern auch die Fadendurchmesser und/oder die Fadenlänge aus denen die Filzstrukturen gefertigt werden. Zwischen den beiden Strukturen 7.1 und 7.3 ist eine Trägerstruktur 7.2 vorgesehen, in der sich kein oder nur wenig Filzstruktur befindet und die vorzugsweise Querströmungen zulässt.
Figur 8c zeigt noch eine weitere Ausführungsform eines Filterelementes mit Filzstruktur. In dem vorliegenden Fall sind zwei Filterelemente 7 mit einer Filzstruktur, wie sie beispielsweise gemäß den Figuren 8a und b beschrieben wurden, übereinander angeordnet. Die Filterelemente 7 können lediglich aufeinander liegen oder miteinander verbunden sein. Die Filterelemente 7 können aber auch nur Filz ohne Trägerstruktur aufweisen. Alle Filterelemente mit einer Filzstruktur haben den Vorteil, dass sie einen geringen Druckverlust aufweisen, bzw. dass der Druckabbau entlang des Filterelementes mit einem geringen Gradienten erfolgt. Dadurch kann beispielsweise Kaffee ohne Crema, d.h. Schaum, oder Tee ohne Schaum hergestellt werden. Die Filterelemente mit einer Filzstruktur werden vorzugsweise lediglich in die Kapsel eingelegt. Vorzugsweise weist das Filterelement mit der Filzstruktur einen größeren Durchmesser auf als der Boden der Kapsel, so dass es sich im Randbereich gegen die Wandung der Kapsel drückt.
Vorzugsweise ist das Filterelement mit Filzstruktur, insbesondere vollständig, aus PET gefertigt.
Der Fachmann erkennt, dass das Filterelement 7 nicht auf die dargestellte Form beschränkt ist, sondern jede beliebige Form, insbesondere 3D-Form, aufweisen kann. Insbesondere kann das Filterelement gemäß den Figuren 8 a - c auch tiefgezogen sein. In den Figuren 9a, b ist ein tiefgezogenes Filterelement dargestellt. Dieses weist in dem vorliegenden Fall eine konische Seitenwand und in seinem Randbereich 7'einen flanschartigen Kragen auf, der mit dem Kragenrand 5 des Portionskapselkörpers verbunden werden kann. An dem Randbereich 7' kann auch die Deckelfolie 6 der Portionskapsel angebracht werden. In dem vorliegenden Fall sind in der Seitenwand des Filterelementes Einbuchtungen 103' in Form von Rinnen eingeprägt. Beim der Herstellung des Getränks wird das Filterelement in Richtung der Seitenwand der Portionskapsel gedrückt und berührt diese zumindest abschnittsweise oder die Seitenwand des Filterelementes liegt von Anfang an zumindest abschnittsweise an der Seitenwand des Kapselkörpers an. Die Seitenwand des Kapselkörpers und die Einbuchtung 103' formen einen Kanal durch den das fertiggestellte Getränk abfließt. Der Fachmann erkennt, dass sich die Einbuchtungen vorzugsweise um den gesamten Umfang der Seitenwand des Filterelementes erstrecken und besonders bevorzugt äquidistant vorgesehen sind. Dadurch ergibt sich ein gewellter oder gefalteter Abschnitt 103'. Wie insbesondere Figur 9b entnommen werden kann, kann die Rinne 103' einen dreieckigen oder teilkreisförmigen Querschnitt aufweisen.
Figur 10 zeigt noch eine Ausführungsform eines tiefgezogenen Filterelementes. Im Wesentlichen kann auf die Ausführungen gemäß Figur 9 Bezug genommen werden, wobei in dem vorliegenden Fall der Boden als Kugelboden gestaltet ist und die Seitenwand konisch gestaltet ist, wobei sich der Grad der Konizität der Seitenwand vorzugsweise verändert, vorzugsweise zur Öffnung des Filterelementes hin zunimmt. Die Seitenwand kann bedarfsweise Einbuchtungen 103' aufweisen.
Figur 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Portionskapsel in einer Seitenansicht und in einer Draufsicht. Wiederum umfasst die Portionskapsel 1 einen kegelstumpfförmigen Kapselkörper 2 mit einem geschlossenen Kapselboden 3 und mit einem an seiner Einfüllseite 4 angeordneten Kragenrand 5, auf den eine Deckelfolie 6 aufgeschweißt oder aufgeklebt ist. Der Kapselboden kann mit einer vergleichsweise großen Öffnung, insbesondere kreisförmigen Öffnung, versehen sein, die mittels einer
beispielsweise abziehbaren Folie verschlossen ist. Im Inneren der Portionskapsel befindet sich ein Filterelement 7, das einen Verbindungsbereich 27 und einen Filterbereich 28 aufweist. In dem Verbindungsbereich 27 ist das Filterelement mit dem Kapselkörper 2, insbesondere durch Siegeln, d. h. unter Wärme- und/oder Druckeinfluss, verbunden. Der Filterbereich wird von dem flüssigen fertigen Getränk durchströmt. Es ist deutlich zu erkennen, dass zwischen dem Kapselboden und dem Filterelement ein Abstand vorgesehen ist, der vorzugsweise so groß ist, dass das Filterelement unter Druck und/oder
Flüssigkeitseinfluss den Kapselboden nicht berührt. Weiterhin bevorzugt ist der Abstand so groß vorgesehen, dass ein eventueller Öffnungsdorn, der in der Brühkammer vorgesehen ist (vgl. beispielsweise Figuren 4 b, 5 b), das Filterelement nicht berührt. In dem vorliegenden Fall weist der Filterbereich eine Krümmung auf, was durch den Radius r symbolisiert ist. Der Fachmann versteht, dass die Krümmung keine kreissegmentförmige Krümmung sein muss. Vorzugsweise ist das Filterelement aus einem Werkstoff, der im Wesentlichen aus Papier oder einem papierähnlichen Material besteht, gefertigt. Dieses Material ist, zumindest abschnittsweise, vorzugsweise mit einem siegelfähigen Kunststoffmaterial beschichtet, damit das Filterelement durch Siegeln mit dem Kapselkörper verbunden werden kann. Die
Portionskapsel wird vorzugsweise dadurch hergestellt, dass das Filterelement als ebene, beispielsweise kreisförmige, Scheibe vorgesehen wird, die mittels eines Stempels in die
Portionskapsel hineingedrückt wird, bis der Verbindungsbereich 27 des Filterelementes 7 an dem Kapselkörper anliegt. Das Filterelement wird aber nur soweit in die Portionskapsel hineingedrückt, dass ein Abstand zwischen der Unterseite des Filterelements und des Kapselbodens bestehen bleibt. Anschließend wird durch Einwirkung von Hitze und Druck, beispielsweise dadurch, dass der Stempel beheizt ist, das Filterelement an den Kapselkörper gesiegelt. Vor dem Siegeln wird der Filterbereich 28 des Filterelements vorzugsweise entlastet. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Stempel zweiteilig vorgesehen ist und der untere Teil des Stempels entgegen der Einführrichtung des Stempels nach oben gezogen wird. Dadurch wird der Filterbereich 28 entlastet, ohne dass der Druck auf den Verbindungsbereich reduziert wird. Der untere Teil von Figur 11 zeigt die erfindungsgemäße Portionskapsel, nachdem das
Filterelement mit dem Kapselkörper verbunden worden ist. Es ist deutlich zu erkennen, dass im Verbindungsbereich 27 mehrere Falten 24 und/oder mehrlagige Bereiche 25 vorgesehen sind, wobei sich die Falten 24 bzw. mehrlagigen Bereiche 25 vorzugsweise in ihrer Form und/oder Größe unterscheiden und ihr Abstand zueinander vorzugsweise unterschiedlich ist wobei ihre Form im Wesentlichen dreickig ist Des Weiteren ist zu erkennen, dass die Falten 24 bzw. mehrlagigen Bereiche 25 an dem Verbindungsbereich anliegen und die Lagen der Falten durch Siegeln miteinander verbunden sind.
Bezugszeichenliste
1 Portionskapsel
2 Kapselkörper
3 Kapselboden
3a Kapselboden-Innenseite
3' Randbereich des Kapselbodens
4 Einfüllseite
5 Kragenrand
6 Deckel, Deckelfolie
7 Filterelement
T Randbereich des Filterelements
7" Zentralbereich des Filterelements
7.1 Filzstruktur, Nadelfilzstruktur
7.2 Trägerstruktur
7.3 Filzstruktur, Nadelfilzstruktur
8 Brühkammer
9 Erstes Brühkammerelement
10 Zweites Brühkammerelement
11 Dichtung
12 Schließkolben
13a Einstechelement
13b Einstechelement
14 Zubereitungsflüssigkeitszufuhr
15 Brühglocke
16 Öffnungsdorn
17 Auslaufrillen
18 Ablauf
19 Einstechspitze
20 Einbuchtung
21 Ein-/Ausbuchtung
22 Zubereitungsflüssigkeitsfluss
23 Brühglockenboden
24 Falte
25 mehrlagiger Bereich
27 Verbindungsbereich
28 Filterbereich 100 Hohlraum
101 Getränkesubstrat
102 Seitenwandbereich
103' Einbuchtung, gewellter oder gefalteter Bereich
104 Sollbruchstelle
105 Schwächungslinien
106 Zentraler Punkt
107 Öffnung, Ausgangsöffnung
108 Folie
109 Abziehlasche
r Radius der Krümmung der Filterfläche

Claims

Patentansprüche
1 . Portionskapsel (1 ) zur Herstellung eines Getränks aufweisend einen Kapselkörper (2) mit einem Kapselboden (3) und einem Deckel (6), wobei zwischen dem Kapselboden (3) und dem Deckel (6) ein Hohlraum (100) zur Aufnahme eines pulverförmigen oder flüssigen Getränkesubstrats (101 ) ausgebildet ist und wobei in dem Hohlraum ein Filterelement (7) angeordnet ist und das Filterelement aus nicht gewebtem Fasermaterial gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial plastisch geformt, vorzugsweise tiefgezogen, ist.
2. Portionskapsel (1 ) nach Anspruch 1 oder dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement, vorzugsweise beabstandet vom Kapselboden (3) angeordnet, und mit dem Kapselkörper (2) verbunden ist.
3. Portionskapsel (1 ) nach Anspruch 1 oder dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement, vorzugsweise beabstandet vom Kapselboden (3) angeordnet, und mit einem Kragenrand (5) verbunden ist.
4. Portionskapsel (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement einen Filterbereich (28) und einen Verbindungsbereich (27) aufweist und dass der Verbindungsbereich abgewinkelt von dem Filterbereich vorgesehen ist.
5. Portionskapsel (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement einen Filterbereich (28) aufweist, der gekrümmt vorgesehen ist.
6. Portionskapsel nach einem der voranstehenden Ansprüche oder dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement in seinem Verbindungsbereich mindestens eine Falte (24) aufweist.
7. Portionskapsel nach einem der voranstehenden Ansprüche oder dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement in seinem Verbindungsbereich mindestens einen mehrlagigen Bereich (25) aufweist.
8. Portionskapsel nach einem der voranstehenden Ansprüche oder dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement vieleckig, vorzugsweise sechseckig vorgesehen ist.
9. Portionskapsel nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass er mehrere Falten (24) oder mehrere mehrlagige Bereiche (25) aufweist, die vorzugsweise unregelmäßig vorgesehen sind.
10. Portionskapsel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bestandteil des Filterelements Papier ist.
1 1 . Portionskapsel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement ein Vlies ist und/oder eine Filzstruktur aufweist.
12. Portionskapsel (1 ) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies einen aus Polyester-Feinfasern hergestellten Vliesstoff umfasst und/oder dass das Vlies eine Massenbelegung zwischen 40 und 100 Gramm pro Quadratmeter, bevorzugt zwischen 60 und 80 Gramm pro Quadratmeter und besonders bevorzugt von im Wesentlichen 70 Gramm pro Quadratmeter aufweist und/oder dass das Vlies eine Dicke zwischen 0,20 und 0,8 Millimetern, bevorzugt zwischen 0,25 und 0,39 Millimetern und besonders bevorzugt von im Wesentlichen 0,32 Millimetern aufweist und/oder dass das Vlies eine Luftdurchlässigkeit bei einem Druck von 100 Pascal zwischen 1000 und 3000 l/(m2s), bevorzugt zwischen 1500 und 2500 (l/m2s) und besonders bevorzugt im Wesentlichen bei 2000 l/(m2s) aufweist.
13. Portionskapsel nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (7) zwei Filzstrukturen (7.1 ., 7.3), vorzugsweise Nadelfilzstrukturen, aufweist, die vorzugsweise durch eine Trägerstruktur (7.2) voneinander getrennt sind.
14. Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (7) elastisch ausgebildet ist.
15. Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (7) an den Kapselkörper (2) oder an den Kragenrand (5) der Kapsel gesiegelt, insbesondere ultraschallgesiegelt ist.
16. Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass an das Filterelement (7) eine Deckelfolie (6) gesiegelt ist.
17. Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Filterelements (7) größer als der Durchmesser des Kapselbodens (3) ist.
18. Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (7) einen Bereich (7') aufweist, welcher im Wesentlichen in Richtung der Einfüllseite (4) absteht und/oder in Richtung der Einfüllseite (4) umgebogen ist.
19. Portionskapsel (1 ) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (7') sich zumindest teilweise entlang eines Seitenwandbereichs (102) des Kapselkörpers (2) erstreckt, wobei sich der Seitenwandbereich zwischen der Einfüllseite (4) und dem Kapselboden (3) erstreckt.
20. Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapselboden (3) eine Einbuchtung (21 ) in Richtung der Einfüllseite (4) aufweist.
21 . Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapselboden (3) derart ausgebildet ist, dass bei einer Perforation des Kapselbodens (3) durch ein äußeres Perforationsmittel (16) das Filterelement (7) unperforiert bleibt.
22. Portionskapsel (1 ) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (7) einen gewellten oder gefalteten Bereich (103') aufweist, welcher als Flüssigkeitkanal fungiert.
23. Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapselboden (3) eine Sollbruchstelle (104) aufweist, welche dazu vorgesehen ist, infolge eines mechanischen Kontakts mit einem äußeren Perforationsmittel (16) aufzureißen.
24. Portionskapsel (1 ) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (104) eine Mehrzahl von sternförmig um einen zentralen Punkt (106) des Kapselbodens (3) angeordnete Schwächungslinien (105) umfasst, wobei der Kapselboden (3) entlang der Schwächungslinien (105) eine reduzierte Materialstärke aufweist und/oder perforiert ist.
25. Portionskapsel (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kapselboden (3) eine Öffnung (107) aufweist, welche vorzugsweise mit einer Folie (108) abgedichtet ist, wobei die Folie (108) besonders bevorzugt eine Abziehlasche (109) zum Abziehen der Folie von Hand aufweist.
26. Portionskapsel nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement an den Kapselboden gesiegelt ist, wobei die Siegelnaht vorzugsweise kreisringförmig vorgesehen ist.
27. Portionskapsel nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser des Kreisrings 22 - 25 mm beträgt.
28. Verfahren zur Herstellung einer Portionskapsel mit einem Filterelement aus einem nicht gewebten Fasermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (7) plastisch geformt, vorzugsweise tiefgezogen, wird.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass Filterelement ausgeschnitten und, vorzugsweise von dem Messer, in die Kapsel eingeführt und dort, vorzugsweise beabstandet vom Kapselboden mit dem Kapselkörper oder dem Kragenrand verbunden und sodann das Pulver oder der Tee in die Portionskapsel gefüllt und die Kapsel dann mit einer Deckelfolie verschlossen wird.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckelfolie an dem Filterelement befestigt wird.
31 . Verfahren zur Herstellung einer Portionskapsel mit einem Filterelement aus einem nicht gewebten Fasermaterial, dadurch gekennzeichnet, dass ein ebenes Filterelement mit einem Stempel in eine Portionskapsel eingeführt und dabei geformt und anschließend mit dem Kapselkörper verbunden, insbesondere durch Siegeln verbunden wird.
32. Verfahren nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass das geformte Filterelement vor dem Siegeln entspannt wird.
33. Verwendung einer Portionskapsel (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 27 zur Herstellung eines Getränks, vorzugsweise zur Herstellung eines Kaffee-, Kakao-, Tee- und/oder Milchgetränks.
PCT/EP2013/062610 2012-06-18 2013-06-18 Portionskapsel und verfahren zur herstellung eines getränks mit einer portionskapsel WO2013189923A1 (de)

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