一种可食用胶囊及其制造方法和装置与流程

本发明涉及一种用于容纳需要保持气密隔离的物质的可食用胶囊。本发明还涉及一种用于制造胶囊的方法和装置，该胶囊用于容纳需要保持气密隔离的物质。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供了一种用于制备胶囊的方法，该胶囊用于容纳要求保持气密隔离的物质，该方法包括以下步骤：

提供具有封闭端和相对的开口端的第一胶囊部；

提供具有封闭端和相对的开口端的第二胶囊部；

用需要保持气密隔离的物质至少部分地填充第一胶囊部；

将第二胶囊部的封闭端插入第一胶囊部的开口端，使得第二胶囊部的区域与第一胶囊部的区域重叠接触；

在熔焊工艺中焊接第一和第二胶囊的重叠开口端区域，使得第一和第二胶囊部的端部区域经历部分相变，从而在第一和第二胶囊部之间形成熔合气密密封。

该熔焊工艺包括通过向重叠开口端区域加热和/或使重叠端部区域经受微波、射频或超声频率波能量之一来塑化第一和第二胶囊部的重叠开口端区域，以使端部区域经历部分相变。

该方法包括向内弯曲第一和第二胶囊部的塑化的重叠开口端区域。更具体地，该方法可包括沿着开口端区域的周向向内弯曲第一和第二胶囊部的重叠开口端区域，使得第一胶囊部的壁的一部分向内延伸穿过第二胶囊部的壁的一部分，使第一胶囊部的壁与第二胶囊部的壁相交，从而限制胶囊部相对于彼此的轴向移动。

该方法可以包括模制步骤，其中塑化的重叠开口端区域被模制以在胶囊部的开口端区域处形成环形熔合密封区域。

在模制步骤期间，通过将重叠开口端区域模制成向内弯曲的结构可以实现胶囊部的开口端区域的向内弯曲，使得熔合密封区域从其外侧向内逐渐变细。

通过将热密封头施加于第一和第二胶囊部的重叠开口端区域可以实现重叠开口端区域的塑化，从而使重叠开口端区域塑化。

热密封头可以包括用于在模制步骤期间模制塑化的重叠端部区域的模具。

第一和第二胶囊部可以是包含可食用明胶基材料的可熔焊材料。

根据本发明的第二方面，提供了一种密封两个可食用胶囊部的重叠开口端区域以形成密封腔室的方法，其中物质保持气密隔离，每个胶囊部具有开口端和封闭端，其中一个胶囊部的封闭端位于另一个胶囊部内，使得胶囊部的重叠开口端区域接触，该方法包括在熔焊工艺中焊接胶囊部的重叠开口端区域，使得开口端区域经历部分相变，从而在第一和第二胶囊部之间形成熔合气密密封。

第一和第二胶囊部可以是明胶。

熔焊工艺可以包括通过向重叠开口端区域加热和/或使重叠端部区域经受微波、射频或超声频率波能量之一来塑化第一和第二胶囊部的重叠开口端区域，以使端部区域经历部分相变。

该方法包括向内弯曲第一和第二胶囊部的塑化的重叠开口端区域。更具体地，该方法可包括沿着开口端区域的周向向内弯曲第一和第二胶囊部的重叠开口端区域，使得第一胶囊部的壁的一部分向内延伸穿过第二胶囊部的壁的一部分，使第一胶囊部的壁与第二胶囊部的壁相交，从而限制胶囊部相对于彼此的轴向移动。

该方法可以包括模制步骤，其中塑化的重叠开口端区域以在胶囊部的开口端区域处形成环形熔合密封区域。

在模制步骤期间，可以实现胶囊部的开口端区域的向内弯曲，其中重叠区域模制成向内弯曲的结构，使得熔合密封区域从其外侧向内逐渐变细。

通过将热密封头施加于第一和第二胶囊部的重叠开口端区域可以实现重叠开口端区域的塑化，从而使重叠开口端区域塑化。

热密封头可以包括用于在模制步骤期间模制塑化的重叠端部区域的模具。

根据本发明的第三方面，提供了一种可食用胶囊，其包括：

第一可食用胶囊部，具有封闭端和开口端；

第二可食用胶囊部，具有封闭端和开口端，第二胶囊部位于第一胶囊部内，使得第二胶囊部的区域与第一胶囊部的区域重叠接触以限定腔室，在腔室内物质保持气密隔离，其特征在于，第一和第二胶囊部的重叠开口端区域彼此熔合以形成周向熔合密封区域。

第一和第二胶囊部可以是明胶。

熔合密封区域可以从其外侧朝向熔合密封区域的自由端向内逐渐变细。

第一和第二胶囊部的重叠端部区域可以通过塑化而彼此熔合，使得熔合密封区域包括均匀的密封区域。

该胶囊包括位于第一和第二胶囊部的开口端上方的端盖，从而限定了附加腔室，在附加腔室内能够容纳附加物质。

该胶囊可以根据本发明的第一方面的方法制造。

胶囊可以根据本发明的第二方面的密封方法密封。

根据本发明的第四方面，提供了一种密封装置，用于密封两个胶囊部的重叠开口端区域以形成密封腔室，其中物质保持气密隔离，每个胶囊部具有开口端和封闭端，其中一个胶囊部的封闭端位于另一个胶囊部内，使得重叠开口端区域接触，密封装置包括热密封头，热密封头包括限定模腔的模具，胶囊部的重叠开口端区域容纳在模腔内，热密封头可操作以在熔焊工艺中向重叠开口端区域加热，足以使重叠开口端区域塑化，使端部区域经历部分相变，从而将重叠开口端区域熔合成周向环形密封区域。

两个胶囊部可以是明胶。

热密封头的模腔可以是周向凹槽的形式。

该模具可以限定内模制壁、外模制壁和在内模制壁和外模制壁之间延伸的端部模制壁，内模制壁与胶囊部的重叠开口端区域的内侧接触，外模制壁与胶囊部的重叠开口端区域的外侧接触，用于向胶囊部的重叠开口端区域加热并形成重叠开口端区域的内侧和外侧，以形成熔合密封区域。

外模制壁可以限定相对于重叠开口端区域的外侧倾斜延伸的模制表面，从而向内弯曲重叠端部区域，从而为熔合密封区域提供逐渐变细的结构，其中熔合密封区域从其外侧朝向熔合密封区域的自由端向内逐渐变细。

密封装置可以用于密封根据本发明第三方面的胶囊的第一和第二胶囊部的重叠端部区域。

附图说明

通过本发明的非限制性示例，参考附图并如附图中所示，本发明的其他特征将在下文中描述。在附图中：

图1示出了根据本发明的可食用明胶胶囊的两个胶囊部的截面侧视图的示意图，该可食用明胶胶囊限定了用于容纳气密隔离的物质的腔室；

图2示出了图1的明胶胶囊部，其包括端盖，该端盖封闭胶囊部的开口端，从而限定了用于容纳气密隔离的第二物质的第二腔室；

图2a示出了图2的细节a的放大截面侧视图；

图3示出了根据本发明的密封装置的热密封头的截面侧视图和胶囊的开口端区域的局部截面侧视图，其中开口端在进入热密封头的模腔之前是平齐对齐的；

图4示出了在胶囊已进一步被容纳到热密封头的模腔之后图3的热密封头和胶囊的截面侧视图；

图5示出了图4的细节b的放大截面侧视图；

图6a-6c示出了图3的热密封头和胶囊部的重叠端部区域的截面侧视图，其中内和外胶囊部的端部彼此齐平地对齐，依次示出图3的胶囊的重叠开口端区域被熔合以在胶囊部的开口端区域处形成熔合密封区域的方式；

图6d示出了图6c中所示的胶囊部的熔合开口端区域的局部截面侧视图；

图7a-7c示出了图3的热密封头和胶囊部的重叠开口端区域的截面侧视图，其中隔膜的端部突出超过胶囊主体的端部，依次示出在胶囊部的开口端区域处形成熔合密封区域的方式；

图7d示出了图7c中所示的胶囊部的熔合开口端区域的局部截面侧视图；

图8a-8c示出了图3的热密封头和胶囊部的重叠开口端区域的截面侧视图，其中胶囊主体的端部突出超过隔膜的端部，依次示出了在胶囊部的开口端区域处形成熔合密封区域的方式；

图8d示出了图8c中所示的胶囊部的熔合开口端区域的局部截面侧视图；

图9示出了图6中所示的胶囊部的重叠开口端区域的放大局部截面侧视图，示出了胶囊部的壁向内弯曲的方式；

图10示出了胶囊部的重叠开口端区域的上端区域的放大局部截面侧视图，示出了作用于开口端区域上的侧向力的方向；以及

图10a示出了图10的细节c。

具体实施方式

参考附图，根据本发明的可食用胶囊通常用附图标记10表示。胶囊10包括柔性可食用明胶的胶囊主体12形式的第一胶囊部、位于胶囊主体12内的柔性可食用明胶的隔膜14形式的第二胶囊部和端盖16。第一和第二胶囊部的明胶是可熔焊的。在一个具体实施例中，第一和第二胶囊部可以是通过从动物结缔组织、骨和/或猪皮获得的胶原水解而获得的硬明胶材料，并且可以包括增塑剂如甘油。

胶囊主体12具有一个半球形封闭端18和一个开口端20以及一个在端部18、20之间延伸的圆柱形侧壁22。隔膜14具有一个半球形封闭端24和一个开口端26，并且包括一个在封闭端24和开口端26之间延伸的圆柱形侧壁28。端盖16具有一个半球形封闭端30和一个开口端32以及一个在封闭端30和开口端32之间延伸的圆柱形侧壁34。隔室c1由胶囊主体12和用于在其中容纳物质s1的隔膜14限定，而隔室c2由隔膜14和用于在其中容纳第二物质s2的端盖16限定。

胶囊主体12和隔膜14各自的侧壁22和28的开口端区域重叠并彼此邻接。此外，端盖和胶囊主体12各自的侧壁34和22的端部区域重叠并彼此邻接。因此，侧壁22和28以及侧壁34和22的重叠区域彼此接触。

物质s1需要在腔室c1内保持气密隔离。虽然胶囊主体12和隔膜14各自的壁22和28的重叠开口端区域之间的接触提供了壁之间的一定程度的密封，但这不足以提供隔膜与胶囊主体之间的稳定气密密封。因此，将胶囊主体12和隔膜14各自的壁22和28的重叠开口端区域在熔焊过程中彼此熔合，以形成周向熔合的均匀的密封区域36。熔合密封区域36从其外侧朝向密封带的自由端向内逐渐变细，以限定周向锥形外表面36.1。因此，端盖16的侧壁34被推到胶囊主体12和隔膜14的开口端处的熔合密封区域上方，以与胶囊主体的侧壁22的外侧重叠。

参照附图的图4至图6，示出了根据本发明的明胶胶囊10的制造方法。该方法包括提供胶囊主体12和隔膜14。胶囊主体部分地填充有需要保持气密隔离的物质s1。然后将隔膜的封闭端24插入胶囊主体的开口端20中，使得隔膜的侧壁28与胶囊主体的侧壁22重叠接触，直到开口端20和26彼此齐平地对齐。

胶囊主体12和隔膜14的重叠开口端区域在熔焊过程中被塑化，使得开口端区域经历部分相变。然后将塑化的重叠端部区域熔合以形成熔合密封区域36。在明胶胶囊的制造方法中，使用包括热密封头40的密封装置来熔合并形成胶囊主体22和隔膜28的重叠开口端区域。热密封头包括限定了模腔44的模具42，胶囊主体22和隔膜28的重叠端部区域在该模腔44中被容纳和模制。更具体地，热密封头的模腔是环形凹槽的形式。模具42限定了内模制壁46、外模制壁48和在内模制壁和外模制壁之间延伸的端部模制壁50。内模制壁46接触并模制隔膜28的重叠开口端区域的内侧，而外模制壁48接触胶囊主体的重叠开口端区域的外侧。当在横截面中观察时，端部模制壁50相对于内模制壁46垂直地延伸，而外模制壁42限定了相对于端部模制壁50倾斜延伸的模制表面，以便当在横截面中观察时在外模制壁和端部壁之间限定了钝角。

参考附图的图6a-6c，胶囊主体和隔膜各自的重叠端部区域在熔焊过程中熔合并模制以在壁22、28的开口端区域处形成熔合的周向密封带36的方式被示出。壁22、28的重叠端部区域容纳在模腔内。热密封头将重叠开口端区域加热到其中端部区域被塑化和熔化的温度，使得端部区域经历部分相变。塑化的端部区域在附图中以较深的阴影示出。随着胶囊主体和隔膜的重叠端部区域进一步容纳在模腔内，端部区域的进一步塑化发生，直到端部区域的塑化材料完全填充模腔，其中模具在该过程中形成密封带36。然后使塑化材料冷却，以形成均匀的熔合环形密封带，该密封带限定隔膜和胶囊主体的熔合端的边缘。所得到的熔合密封区域36如图6d所示。

胶囊10以批量方法制造，其中一批胶囊主体12稳定地支撑在托盘中，隔膜14被插入到胶囊主体的开口端中。头部密封头40被降低到隔膜和胶囊主体的重叠开口端区域上。当密封头被降低到隔膜和胶囊主体的端部区域时，胶囊主体的壁22的外侧首先接触外模制壁48，导致热从热密封头转变到胶囊主体，从而引发塑化过程。当热密封头被降低到隔膜和胶囊主体的重叠端部区域时，在隔膜14的壁28的外侧和内模制壁46之间保持标称间隙28，以便在热密封头被降低时保持壁28的结构完整性。在本发明的另一个实施例中，热密封头可以具有不同的加热区，其中较低的温度区域位于内模制壁附近，以便降低壁28相对于壁22的温度。

将热密封头降低到隔膜和胶囊主体的重叠开口端区域上，使得热密封头的成角度的外模制壁48向胶囊主体的壁22施加侧向力，导致壁22(由箭头p表示)朝向隔膜的壁28向内弯曲，如图9、10和10a所示。由于来自热密封头的热传递，侧向力以及胶囊主体和隔膜的软化导致壁22和28向内弯曲，导致壁22和28的宽度在其端部区域处相对较窄。因此，胶囊主体的软化的壁22的一部分延伸穿过隔膜的壁28，从而限制了隔膜与胶囊主体之间的相对轴向移动，并在隔膜与胶囊主体各自的壁28和22之间提供了牢固的结合。如图10所示，与成角度的外模制壁48的接触导致壁22和28以约13°的角度偏移。

由于来自热密封头的热传递而使端部区域的塑化实现了壁22和28的开口端区域的熔合。这是由于明胶从固态结晶到液态的部分相变而实现的，这使得材料柔韧且具有延展性。随着热密封头降低，热被传递到壁22并从那里向内辐射到壁28。来自热密封头的热传递继续通过壁辐射，使得两个壁22和28以均匀的塑化状态混合，典型地是明胶的部分相变。

参考图7a-7c，将胶囊主体和隔膜各自的重叠端部区域22、28熔合并模制的方式，其中壁28的端部26突出超过壁22的端部20。熔合过程与图6a-6c所示的过程相同，所得到的熔合密封带36如图7d所示。

参考图8a-8c，将胶囊主体和隔膜各自的重叠端部区域22、28熔合并模制的方式，其中壁22的端部20突出超过壁28的端部26。熔合过程与图6a-6c所示的过程相同，所得到的熔合密封带36如图8d所示。

熔合密封带形成用于腔室c1的稳定、坚固且有效的气密密封，从而确保了物质s1保持气密隔离。周向延伸的锥形外表面36.1提供倒角，当用端盖16盖住胶囊主体时，该倒角允许胶囊主体更容易地移位。

隔膜和胶囊主体的重叠开口端区域的熔合在重叠端部区域之间提供了牢固的结合，从而防止隔膜和胶囊主体之间的相对移动，从而确保腔室c1的体积保持恒定，特别是在环境温度或压力条件可以变化或外部物理力在胶囊上延伸的情况下。

胶囊部的重叠端部区域的上端区域的向内弯曲限制了隔膜相对于胶囊主体的轴向位移。

上面描述的融合过程提供了隔膜和胶囊主体的重叠端部区域的均匀融合，从而产生尺寸精确且均匀的熔合密封区域，该密封区域限定了熔合的胶囊主体和隔膜的边缘。

这种尺寸精度和均匀性对于确保符合干式填充和重覆盖机械的行业标准要求的封盖间隙公差得到遵守是至关重要的。通常需要0.03mm的间隙以用于具有0.01周向尺寸公差的胶囊主体重覆盖。