用于胶囊的过滤单元和包括这种过滤单元的胶囊的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制备饮料和/或营养品的胶囊所用的过滤单元。具体而言，该过滤单元构造成过滤喷射到胶囊中的液体，并且将经过滤的液体输送到胶囊的单独隔室，该隔室保持饮料和/或宫养品。
【背景技术】
[0002]从现有技术已知一种过滤单元，该过滤单元被安置在胶囊内，以便从在喷射到胶囊中的液体与饮料和/或营养成分交互之前从所喷射的液体去除污染物。该过滤单元可被设计成还允许向保持所述成分的隔室中喷射压缩空气，使得胶囊在使用之后能被适当地清空。
[0003]典型地，现有技术的过滤单元具有上壳体和下壳体，这两个壳体被组装在一起。组装好的上壳体和下壳体之间的界面可被例如超声地密封。该过滤单元还包括通过上壳体和下壳体之间的箍缩和/或通过密封连接的滤膜。
[0004]例如，W02010/128028A1公开了一种在适合向胶囊供给液体的设备中使用的、用于制备营养品的胶囊。该胶囊包括用于去除所喷射的液体中包含的污染物的过滤单元。该过滤单元包括保护销外壳和至少一种过滤介质，尤其是滤膜。在从过滤单元通过之后，液体被输送到容纳饮料成分的至少一个隔室。该胶囊还包括可选择性地打开的气体入口，该气体入口设置在胶囊上或胶囊内以允许气体从外部导入成分隔室中而不从过滤单元通过。
[0005]W02010/128031A1公开了一种在适合向胶囊喷射液体的设备中使用的、用于制备营养品的胶囊。该胶囊包括隔室，该隔室收纳用于除去所喷射的液体中包含的污染物的过滤单元。该过滤单元包括插入耐压壳体中的微孔膜。该胶囊还包括用于饮料成分的隔室。该过滤单元具有过滤面，该过滤面小于成分隔室的嘴部的截面。
[0006]W02010/128051AI公开了一种在适合向胶囊中供给液体的设备中用于制备营养品的胶囊。该胶囊还包括过滤单元，该过滤单元包括壳体，该壳体包括滤膜和支承滤膜的出口壁。该过滤单元的出口壁包括至少一个液体出口，该液体出口与胶囊的容纳饮料成分的隔室连通。
[0007]作为又一现有技术，W02009/092629A1公开了一种用于饮料生产设备中的胶囊，其中该胶囊设置有抗菌过滤器。该抗菌过滤器包括多孔膜。
[0008]W02010/112353A1公开了一种用于饮料生产设备中的胶囊。该胶囊包括用于过滤喷射到胶囊中的液体的过滤器、设置在过滤器的下游以收集经过滤的液体的收集部件、和位于收集部件中的至少一个限流孔口，该限流孔口用于将至少一股液体射流中的液流高速集中到胶囊的容纳饮料成分的隔室中。
[0009]上壳体与下壳体之间的界面连接有必要是绝对紧密的并具有充分的撕裂强度，以便抵抗液体在相对高压(数bar的压力)下喷射到过滤单元中。在过滤单元的过滤部和液体喷射部中还分别形成了这些过滤单元的界面处的多条密封线，由此带来了更高的缺陷密封风险。因此，为了确保生产安全的产品，在焊接过程期间和焊接过程之后需要实行严格的质量控制并且还需要持续地实行对工艺参数的修正调节。这些控制和持续的修正调节影响线的性能并且提高了生产成本。
[0010]此外，从现有技术得知的过滤单元的组装是耗时的且需要大量制造工序。
[0011]现有技术过滤单元的另一个缺点是:形状通常受限制(即圆形的)以方便焊接过程。然而，该形状对于减少材料、尤其是用于滤膜的材料的用量而言并非最佳。
【发明内容】
[0012]本发明的目的是通过弥补上述缺点来改进现有技术。具体而言，本发明的一个目的是提供一种过滤单元，针对该过滤单元提高了紧密度，尤其对处于压力下的流体的紧密度，并且该过滤单元被制成为更可靠。本发明的另一个目的是提供一种能更容易、以更高的生产率且以更低的成本制造的过滤单元。
[0013]通过根据附后独立权利要求的过滤单元、胶囊和制造方法来解决上述目的。附后从属权利要求披露了本发明的更多优点。
[0014]本发明针对于一种用于制备饮料和/或营养品的胶囊的过滤单元，该过滤单元包括包含液体入口的上壳体、包含液体出口的下壳体、设置在上壳体和下壳体之间的过滤器、和用于输送从液体出口接收的液体的液体输送部，其中上壳体和下壳体的界面利用包覆成型环密封。
[0015]包覆成型环确保了上壳体与下壳体的连接部(即两个壳体之间的界面)紧密且耐压。该连接部尤其不透液体，即使当液体在高压下喷射到过滤单元中时。包覆成型环大幅降低了密封界面处的缺陷的可能性。此外，该方案还使得能尤其通过旋转立方体喷射技术的使用来以更有效的方式组织过滤单元的组装，由于所述技术的使用，构件的喷射、它们的组装和包覆成型操作可在同一单元中一起完成。结果，相比于利用(超声波)焊接的传统组装，能大幅改善相同循环的时间和自动化。
[0016]过滤单元的液体输送部可例如向容纳饮料和/或营养成分的胶囊的隔室输送经过滤的液体。在此情况下，该过滤单元适合将液体例如通过饮料制备机器的喷射装置喷射到胶囊中的位置与胶囊内的饮料成分的位置分离。喷射装置不与成分相接触。由此，胶囊内的成分的污染风险大幅降低，并且改善了所制得的饮料的卫生。
[0017]优选地，液体输送部的至少一部分与下壳体一体形成。
[0018]过滤单元的制造且尤其组装因此能被简化且完成得更快。液体输送部的一部分也可与上壳体一体形成，并且在两个壳体被组装好时连接到与下壳体一体形成的部分。
[0019]优选地，过滤器包括滤膜，并且包覆成型环以防止液体旁通的方式将滤膜密封在上壳体和/或下壳体上。过滤单元因此适合甚至在高喷射压力下过滤液体。通过包覆成型环将滤膜密封在壳体上确保了喷射到胶囊中并输送到成分隔室中的所有液体都被过滤。
[0020]优选地，包覆成型环接触(即，密封)滤膜的连续环状部。由此，使得过滤单元的密封性更可靠。
[0021]优选地，过滤器包括纳米或微米多孔膜。这种具有纳米孔或微米孔的膜使得能从所喷射的液体去除污染物。
[0022]“污染物”指的是微生物，例如:细菌、病毒，但在某些情况下也可涵盖:有机化学品，例如:丙烯酰胺、苯、卡巴呋喃；无机化学品，例如:砷、镉、氰化物、氟化物、汞、硝酸盐、亚硝酸盐；消毒剂，例如:氯胺、氯、二氧化氯；消毒副产品，例如:溴酸盐、亚氯酸盐、卤代乙酸(HAA5)、三卤甲烷(Τ??Μ);金属，例如:锌、银、铅；放射性同位素；有机或无机宏观单元，例如:砂、毛发或灰尘；异常pH值；和刺鼻气味。
[0023]在一种优选模式中，滤膜具有小于0.4微米、最优选小于0.2微米的孔径。它可以具有小于500微米、优选介于10与300微米之间的厚度。膜的材料可选自包括PES (聚醚砜)、醋酸纤维素、硝化纤维素、聚酰胺和它们的混合物的清单。
[0024]优选地，过滤器包括用于滤膜的支承格栅。该支承格栅确保滤膜在使用期间不受损，即使当液体在高压下喷射到过滤单元中时。
[0025]优选地，该支承格栅被夹持在下壳体中。这使得能在包覆成型操作之前容易和快速地提供下部子组件。
[0026]优选地，上壳体、下壳体和过滤器形成过滤部，并且包覆成型环形成密封过滤部和液体输送部两者的一体部件。优选地，包覆成型环形成用于分别单独密封过滤部和液体输送部的两个闭合环路，两个闭合环路一体地连结。因此，一体的包覆成型环确保了外壳的不同关键部分同时连接，这简化了过滤单元的制造。
[0027]液体输送部优选与过滤部并排布置。当过滤单元插入胶囊中时，液体输送部因此可将经过滤部过滤的液体输送到胶囊的成分隔室。两个闭合环路确保了过滤单元的所有部分的最佳密封。
[0028]优选地，包覆成型环至少从上壳体的上表面到下壳体的位于界面下方的部分覆盖过滤部的外表面。
[0029]优选地，上壳体和下壳体设置有用于将两个壳体夹持在一起的连接装置。连接装置允许上壳体简单地附接在下壳体上。简单的夹持即可，因为上壳体与下壳体的初始连接(即，在包覆成型之前)不必很紧。密封性由包覆成型提供。
[0030]优选地，该过滤单元还包括与液体入口分离且优选与上壳体一体形成的空气入口。该空气入口优选通过管道直接与液体输送部连通而不从过滤器通过。
[0031]加压空气可经该空气入口喷射到安装了过滤单元的胶囊中。所喷射的空气由于空气入口与输送部的直接连通而绕开滤膜。所喷射的空气确保了胶囊在使用之后(即，在已通过液体和成分的交互制得饮料之后)完全清空液体。
[0032]优选地，上壳体和/或下壳体具有长方形或正方形座，用于容纳具有互补形状的过滤器。因此，该滤膜可呈正方形或长方形形状，这种形状对于材料节省来说是最佳形状。
[0033]本发明还针对于一种用于制备饮料和/或营养品的胶囊，该胶囊包括根据以上描述的过滤单元。
[0034]该胶囊利用了过滤单元的所有上述优点。该胶囊尤其可用于对卫生敏感的饮料和/或营养成分如婴儿配方食品，因为可从与成分混合之前的在胶囊中提供的液体除去污染物并且成分隔室通过过滤单元保持与液体喷射部位分离，从而防止任何被饮料和/或营养品生产设备的外部喷射装置污染的风险。
[0035]优选地