饮料制备胶囊的制作方法
本申请是申请日为2014年05月09日，国际申请号pct/gb2014/051433，国家申请号为201480039527.3，发明名称为“饮料制备胶囊”的申请的分案申请。
本发明涉及饮料制备胶囊。
背景技术：
一些饮料制备系统是已知的，其中单杯饮料是通过将含有颗粒饮料制备成分如磨碎的咖啡的胶囊插入饮料制备装置的饮料制备位中进行的。然后装置将水注入胶囊，其中饮料制备成分溶解或泡制在水中形成饮料。饮料通过适合的出口流出胶囊，该出口可以简单地是胶囊中的开口或穿孔，或其可包括刺穿胶囊出口区的出口管。该胶囊可包含过滤器以防止固体组分如咖啡渣流出胶囊。该常规类型的饮料制备系统描述于例如wo94/01344、ep-a-0512468和ep-a-0468079(都是雀巢(nestle)的)、美国专利号5,840,189(克里格(keurig))、ep-a-0272922(肯可(kenco))、ep-a-0821906(萨拉李(saralee))以及ep-a-0179641和wo-a-02/19875(马斯(mars))中。
gb-a-2121762、gb-a-2122881、ep-a-0179641、ep-a-0247841和wo-a-9905044描述了现今广泛使用的由马斯饮料(marsdrinks)以注册商标flavia(纷雅)销售的该类型的基于胶囊的饮料制备系统。图1、图2a和图2b示出根据目前工艺水平的flavia(纷雅)胶囊的示例性实施方案。
参见图1、图2a和图2b，目前的flavia型饮料制备胶囊100包括围绕其顶部和侧部边缘永久黏合在一起的液体和气体不渗透性片材的前片和后片110、112，如下面更详细地描述的。前片和后片也沿胶囊的底部边缘120黏合在一起，但这种黏合在胶囊内部的热或压力的作用下可释放。例如，底部边缘120的黏合可以借助于压敏粘合剂。在胶囊100内是与前片和后片的内壁黏合的过滤材料130的折叠网状物(web)。过滤材料的网状物支承饮料制备成分150如磨碎的咖啡或叶茶。胶囊100还包括具有管状孔142的喷嘴140。该喷嘴被插入胶囊的顶部边缘，并以密封的方式与前片和后片黏合，该喷嘴带有凸缘以协助用饮料制备机将胶囊100正确地定位。喷嘴孔最初由适合的密封的新屏障密封。
使用时，将胶囊100引入flavia(纷雅)分配机中，该分配机包括握持凸缘下的喷嘴的夹子和空心注射器管，该空心注射器管具有将空心注射器管插入喷嘴孔的构造，从而刺穿新屏障。该分配机还包括热水源和泵，以通过注射器管将热水注入胶囊。通过该注射器管和喷嘴孔引入热水后，胶囊100中容纳的饮料制备成分150与热水混合，并调制饮料。胶囊100的底缝120在胶囊内热和液体压力的作用下打开，且饮料穿过胶囊的过滤器网状物130和打开的底部，并收集在位于直接处于胶囊下面的容器位的容器中。
参见图2a，折叠网状物材料130的片以形成支承不熔的(infusible)饮料制备成分150的横截面w。通过液体导管引入液体后，液体压力使w的尖端132翻转，以提供图2b中示出的向下凸出的滤垫。翻转作用帮助破裂底缝120的压敏密封，以分配胶囊中调制的饮料。ep-a-0179641中可发现翻转过滤器网状物的进一步详细信息和优点。
在胶囊中的成分在泡制后保留于其中的泡制式饮料如磨碎的咖啡或叶茶的情况中，网状物材料通常是具有适当细的以保留泡制的固体同时允许液体饮料自由通过的筛孔大小的过滤材料的层状片。一种示例性过滤材料是夹在无纺布纺粘聚丙烯的层之间的熔化的吹制聚丙烯层压材料。由于成本和生物降解性原因，使用纤维素材料也是理想的。过滤器网状物材料的缺点是其机械强度低，以致过滤器网状物在调制期间可能爆开。当使用纤维素过滤材料时，该问题加剧，因为咖啡的酸性性质进一步弱化了这种过滤器。
再次参见图1，可见胶囊前片和后片之间的黏合包括从顶缝114向下延伸和在底缝120处向内逐渐减小的一对侧缝116。该侧缝116各包括向内延伸以形成胶囊的“腰部”的密封刀棱面(land)118。当胶囊在使用时，刀棱面的额外黏合区帮助将胶囊维持在管状构造中。具体而言，刀棱面118降低了胶囊的底部边缘当其打开时向上卷曲的倾向，从而提供对来自胶囊底部的饮料流的改善的控制。因此刀棱面118提供了一个更一致和有规律的胶囊开口。ep-a-0247841中可发现该特征的进一步详细信息。然而，额外的密封刀棱面不利地降低了胶囊内用于容纳和调制饮料制备成分的可用体积。由于对片材的焊接和切割引入了特殊要求，也增加了制造成本。
因此，仍需要适合但不仅限于用于flavia类型的设备中的改良的饮料制备胶囊。
技术实现要素：
本申请提供了一种饮料制备胶囊，其包括胶囊主体，胶囊主体具有密封于其中的饮料制备成分，其中所述胶囊的饮料出口区包括：以面对面的关系沿边缘设置的气体和水不渗透性软质薄膜材料的前片和后片；从所述边缘向内延伸的角撑板(gusset)形式的软质薄膜材料的折叠条，其中至少所述条的中心区设有多个穿孔或薄弱区。
优选地，气体和水不渗透性软质薄膜材料的前片和后片限定了胶囊的饮料出口区的出口边缘。角撑板形式的软质薄膜材料的折叠条从所述出口边缘向内延伸。
将理解的是，术语“边缘”描述了胶囊的末端(extremity)，但不限于气体和水不渗透性软质薄膜材料的前片和后片的末端。换言之，胶囊的边缘可通过前片和后片的一个或多个末端提供，或其可通过将片本身向后折叠形成前片和后片来提供。按这种方式，角撑板形式的软质薄膜材料的折叠条包括粘合或固定至气体和水不渗透性软质薄膜材料的前片和后片的一个或多个末端或端区的不同的折叠软质薄膜材料的条，或包括通过将这些前片和后片折叠为角撑板形成的气体和水不渗透性软质薄膜材料的前片和后片的延长部分。
优选地，饮料胶囊是密封的。即，胶囊包括限定封闭体(enclosure)的主体，该封闭体基本上以气密的和液密的方式包围饮料制备成分直至使用时破裂胶囊以通过入口将水注入封闭体，从而由封闭体内的成分制备饮料，以及在饮料制备期间，允许由此制备的饮料从胶囊的所述出口区中设计的出口漏出。
用在饮料制备期间可被破坏以允许饮料通过出口区漏出的密封件以任何适宜的方式将出口区密封。便利地，通过用热和/或压力可释放黏合将前片和后片黏合在一起形成该密封。
在一个实施方案中，条的与所述前片和后片相对的表面被黏合在一起，以完成所述出口区中的基本上气密密封，所述表面之间的黏合可通过胶囊主体内升高的温度和/或压力而释放，以允许使用时饮料通过该条从主体漏出。
在另一个实施方案中，气体和水不渗透性软质薄膜材料的所述前片和后片的内表面沿角撑板条内部的线黏合在一起，以完成所述出口区中基本上气密密封，所述表面之间的黏合通过胶囊主体内的升高的温度和/或压力而释放，以允许使用时饮料通过所述条中的穿孔从主体漏出。该黏合沿适当地与前片和后片的出口边缘基本平行延伸的线而适当地形成，但与边缘以及与角撑板条内部向内隔开，从而在没有密封地包围角撑板条的情况下，密封地包围饮料成分。在该背景下，术语“内部”和“向内”指的是与胶囊中心更接近，即当出口边缘位于胶囊底部时角撑板条上方的位置。
在上述实施方案中，黏合线适当地为约1mm至约10mm宽，例如约2mm至约5mm宽。该黏合可以通过压敏粘合剂提供，例如在flavia胶囊中目前所使用的。当热水注入胶囊时，通过热和压力的组合作用(可选地由来自饮料制备仪器的外部加热协助)来释放粘合剂。可替换地，可通过所述角撑板条的所述表面上或所述前片和后片的所述内表面上的热塑性密封层的熔融黏合形成该黏合。例如，热塑性密封层适当地具有比形成片材的层压材料内部层的熔点低的黏合(软化/熔化)温度，从而可以在没有显著降低片的机械强度的情况下熔融黏合密封层。密封层的黏合温度可以选择成，使得当90℃至100℃的水注入胶囊时，容易地释放该黏合。在主体或角撑板层压材料上使用热可密封层形成胶囊中的可释放的新的黏合提供了较简单的制造工艺，因为不再需要应用压敏粘合剂的条来形成该黏合。
本文中使用的“角撑板”用于当从横截面(即沿胶囊出口边缘的方向)看具有倒v形(或在一些实施方案中是倒w形)的插件的正常意义中，其中，角撑板条的长(侧)边缘邻接，并与所述前片和后片的出口边缘黏合，以及v的顶点位于所述出口区内部及前片和后片中间。在实施方案中，与前片和后片相对的角撑板的表面未黏合在一起。在其它实施方案中，与前片和后片相对的角撑板的表面仅沿角撑板条的短(端)边缘黏合在一起，以防止饮料制备期间出口区中胶囊的侧面的膨胀。在任何情况下，角撑板覆盖并密封胶囊的出口，但允许饮料制备期间，前片和后片的出口边缘的有限膨胀，以及饮料通过角撑板条中的穿孔从胶囊漏出。饮料制备期间，角撑板既过滤饮料又调节前片和后片的开口，从而免除了对flavia型胶囊的侧边缘中刀棱面的需要。
以角撑板的方式插入穿孔的条。即，条所相对的长边缘与前片和后片的内表面黏合，同时条沿其纵轴将条折叠，从而其基本完全位于所述前片和后片之间的开口内。适当地，角撑板条边缘和胶囊的前片和后片的开口边缘之间的黏合是永久性黏合，即胶囊操作期间，在温度和压力条件下保持黏合。该永久性黏合可适当地是例如热或超声热合产生的熔融黏合。众所周知将折叠角撑板条永久地密封进软质薄膜容器基部的适合方法用于所谓“直立型”袋(pouch)，因而将不进一步描述。
具有与前片和后片的出口边缘邻接的条的边缘的角撑板条的位置使胶囊易于使用用于角撑板袋(也称为直立型袋)的现有技术制造。在这种情况下，“邻接”指的是条的边缘位于前片和后片各自边缘的约10mm内，优选地在约5mm内，更优选地在约2mm内，以及最优选地基本准确对齐。
在可替换的实施方案中，角撑板条可用前片和后片整体形成。例如，前片和后片可以是沿胶囊底部以w-折叠(w-fold)被折叠的材料的单片，从而折叠的中心元件形成角撑板。这些实施方案可例如通过改良常规的成型-填装-密封(form-fill-seal)设备而特别容易地制造。
角撑板各内部折叠的宽度适当地为约5mm至约50mm，更适当地为约10mm至约40mm，例如为约15mm至约20mm。
该角撑板包括其至少一个中心区中具有穿孔或薄弱区的软质薄膜材料。术语软质薄膜材料是适合的热塑性薄膜或层压材料，如聚丙烯薄膜。角撑板不仅仅由织造或非织造织物过滤元件组成，因为这种元件单独地不具有角撑板需要的机械强度或耐化学性。然而，角撑板可以是穿孔的软质薄膜材料和非织造或织造过滤材料的层压材料，由此膜材料提供了所需的机械性质，而非织造织物提供了饮料中小颗粒的过滤。在这种层压材料中，非织造层位于面对胶囊主体的内部。使用这种层压材料允许角撑板条膜层中的穿孔做的较大，从而增加饮料穿过角撑板条的过滤区的流动速率，同时通过层压至角撑板条的非织造过滤材料层的方法保持对小颗粒的有效过滤。
在实施方案中，角撑板条包括薄弱区，该薄弱区可通过胶囊主体内升高的温度和/或压力被破裂，以提供条中的开口，允许使用时饮料通过所述条从主体漏出。当胶囊含有水分散性饮料成分时，这些实施方案特别适合。即一种成分如牛奶液体浓缩液或粉末、巧克力液体浓缩液或粉末、即溶咖啡或即溶茶、或水果饮料液体浓缩液或粉末。可分散成分的特征在于其完全溶解或分散于水中，以生产饮料。饮料的过滤是不必要的，也是不期望的，因为可分散成分可能会阻塞过滤器。因此，在这些实施方案中，角撑板条适当地包括薄弱区，该薄弱区可破裂以提供有效直径大于1mm，例如大于5mm的开口，通过该开口，饮料可以不受阻碍地流动。薄弱区适当地是薄弱线，例如划线或穿孔线。该线可以是直线例如从角撑板内部折叠延伸的线。或例如该线可以是c形的或u形的，以限定角撑板中的折板(flap)开口。
在其它实施方案中，胶囊含有不熔的饮料成分(infusiblebeverageingredient)如磨碎的咖啡或叶茶。这些胶囊需要过滤元件以在饮料分配期间，将该成分保留在胶囊中。因此，在本发明的某些实施方案中，角撑板条适当地包括穿孔以允许使用时饮料通过该条从主体漏出，同时基本上将不熔的成分保留在主体内。
适当地，在穿孔的角撑板的实施方案中，角撑板条包括其中心区中具有穿孔的塑料膜和基本上没有穿孔的余边(margin)。以这种方式，穿孔不会干扰角撑板条与前片和后片的黏合。适当地，条的角也基本上没有穿孔，从而仅角撑板条的中心区被穿孔。例如，穿孔区可以是椭圆形或菱形的。这将饮料流出导向出口的中心区，从而改善了胶囊内部和外部的液体流动。
在其它实施方案中，穿孔可延伸至角撑板条的余边区中。这为通过角撑板条两个长边边缘将前片和后片热封在一起而制造出口的可释放基部密封打开了进一步的可能性。即前片和后片的内表面上的热塑性密封层由于通过穿孔的熔化的热塑性冲击(striking)可通过穿孔的角撑板条而黏合在一起，从而导致可以由来自胶囊主体内的热和压力的作用被打开的相对弱的热封。这使包括角撑板和出口处的可释放密封的整个包装可由具有热塑性密封层的材料单片制得。
在又一个其它实施方案中，穿孔的角撑板条在使用前通过阻塞所述穿孔的水分散性聚合物而成为液体不渗透性的。使用时，水分散聚合物组合物溶解或分散以允许液体通过穿孔。该阻塞可简单地通过用水分散性聚合物组合物例如用刮片填充穿孔而实现。更适当地，穿孔的角撑板条在使用前通过层压至角撑板条的水分散性聚合物的连续片和覆盖所有穿孔而成为液体不渗透性的。适当地，水分散性聚合物片层压至面对胶囊内部的角撑板条的表面。术语“层压的”指的是水分散性片与角撑板条的任何水不渗透性黏合。这些实施方案的优点是水分散性聚合物在使用前提供密封，从而不再需要如上所述地在出口区中提供横向的新的密封，尽管这些密封也可存在以提供额外的安全性。聚合物组合物可含有额外的常规组分，如增塑剂如甘油或山梨醇。
水分散性聚合物可以是任何食品可接受的水分散性聚合物组合物。例如，水分散性聚合物可以选自列表，该列表包括但不限于藻酸盐、支链淀粉(pullulan)、水解胶体(hydrocolloid)、ss-葡聚糖(ss-glucan)、麦芽糖糊精、纤维素包括羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羧甲基纤维素、甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇、羟丙基乙基纤维素(hydroxypropylethylcellulose)、邻苯二甲酸乙酸纤维素(celluloseacetatephthalate)、邻苯二甲酸羟丙基甲基纤维素(hydroxypropylmethylcellulosephthalate)、天然树胶如刺槐豆胶、角叉菜聚糖胶(carrageenangum)、黄原胶、黄蓍胶、瓜耳胶、阿拉伯胶(acaciagum)、阿拉伯树胶(arabicgum)、刺梧桐树胶(karaya)、茄替胶(ghatti)、罗望子胶、聚丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯共聚物、羧基乙烯基聚合物(carboxyvinylpolymer)、直链淀粉、高直链淀粉(highamylosestarch)、羟丙基化高直链淀粉、糊精、果胶、甲壳质、脱乙酰壳多糖、果聚糖、痂囊腔菌聚糖(elsinan)、胶原、明胶、玉米蛋白、谷蛋白、大豆分离蛋白、乳清分离蛋白、酪蛋白及它们的混合物。可食用聚合物可替换地或额外地包括水分散性合成聚合物、共聚物、嵌段聚合物，包括但不限于聚(乙醇酸)(pga)、聚(乳酸)(pla)、聚二
如己注意到的，可提供非织造织物过滤材料层，其与其上游表面上的角撑板条邻接或被层压至角撑板条上。这允许角撑板条中的穿孔对于所期望饮料流动速率制造得足够大，同时保留小颗粒的有效过滤。由于非织造织物过滤材料支承在角撑板条上，非织造织物过滤材料的机械弱点不是问题，且其可以制造得非常薄。
适当地，角撑板条中的穿孔的有效直径为约50μm至约500μm，例如从约100μm至约250μm。适当地，穿孔的平均有效密度为约25穿孔/平方厘米至约250穿孔/平方厘米。适当地，条的穿孔面积为至少约1cm2，例如为约1cm2至约4cm2。
适当地，穿孔基本上是圆的。适当地，存在至少约10个穿孔，例如约20个穿孔至约1000个穿孔，更适当地约50个穿孔至约250个穿孔。该穿孔可通过任何手段例如激光穿孔、机械穿孔、热针穿孔或真空穿孔而形成在条中。
在角撑板条具有穿孔的实施方案中，角撑板条优选允许胶囊打开后，饮料通过该条，但将饮料制备成分保留在胶囊内。以这种方式，使用胶囊底部中的角撑板条取代现有flavia过滤器胶囊中使用的过滤器网状物。适当地，根据本发明的胶囊不包括除角撑板条以外的用于饮料的任何其它过滤元件(包括层压至其的任何滤片)。消除分开的过滤元件简化了根据本发明的胶囊的制造。另外，因为角撑板黏合至胶囊底部边缘中，胶囊内可用于储存饮料成分的总体积增加，从而降低了形成用于给定量饮料成分的胶囊需要的材料的量。最后，角撑板帮助维持饮料制备期间胶囊的刚性，从而允许对胶囊使用较薄材料和较窄边密封余边。
在某些实施方案中，角撑板条和软质薄膜材料相邻前片和后片之间形成对角线黏合，所述对角线黏合延伸穿过角撑板条的四个角中的至少一个或优选每一个。对角线黏合不包括来自与角撑板条的角相邻的胶囊的角的液体，且作用使饮料呈漏斗形流向角撑板的中心，从而使其平稳地从出口区的中心流出。适当地，对角线黏合与胶囊的侧部边缘和底部边缘以约30度至约60度，适当地约45度的角度相交。
适当地，该胶囊是单杯(single-serve)胶囊，其含有用于制备单份饮料即约25ml至约500ml，优选地约100ml至约250ml的饮料的足够饮料制备成分。例如，该胶囊可含有约2g至约25g磨碎的咖啡、或约1g至约9g叶茶或约2g至约30g水分散性成分。
用于形成胶囊主体和/或角撑板片的片材可适当地主要由软质薄膜材料，例如由用于形成现有flavia胶囊的类型组成。该片或软质薄膜材料将通常是包含两种或多种以下层的层压材料：用于将片与其它包装元件黏合的热塑性密封剂层；基本上气体不渗透性的屏障层，其可以是金属膜如铝膜或气体屏障聚合物如聚乙烯醇(pvoh)；改善层压材料其它层之间的粘合的粘合层；例如提供抗穿刺性的结构层；和/或印刷基底层。结构层可以由聚烯烃、聚酯、尼龙或本领域中熟知的其它聚合物组成。在一个实施方案中，片材是包含聚丙烯层和聚乙烯醇(pvoh)层的层压材料。片材可包含至少一个透明区，以提供对胶囊内容物的可见性。
在某些实施方案中，胶囊主体可以由其一端具有所述出口区的管形式的单片形成。该管可以通过挤出形成，或其可以由单片通过沿着纵向余面(lap)或缝脊(fin)密封折叠该片并黏合其相对的边缘而形成。
在可替换实施方案中，该主体可通过以面对面的关系，围绕其远离出口区的余边将所述材料的第一片和第二片永久性黏合在一起而形成。
角撑板条可以是插入胶囊主体的开口端并以常规方式通过热或附着黏合与胶囊主体的开口边缘黏合的片材(或具有非织造过滤层的其层压材料)的分开的v折叠条。制造这种角撑板包装的连续方法是本领域中熟知的，例如制造用于糖食和宠物食物的“直立”袋的连续方法，将不进一步讨论。
在其它实施方案中，用前片和后片通过折叠而一体形成角撑板条。即将单片材料折叠为w-折叠，从而w的外边缘形成胶囊的正面和背面，w的中心边缘形成角撑板。该片的角撑板区可通过上述任何方法加工以在折叠前形成穿孔或薄弱区。可替换地，w-折叠可以打开为倒t-截面，以在胶囊主体制造后引入穿孔和薄弱区。在任何情况下，用正面和背面通过折叠一体地形成角撑板，在包装的整体性和材料以及制造的简化方面提供优点。
在某些实施方案中，饮料制备胶囊还包括与胶囊主体黏合和具有孔的液体注射喷嘴，通过该孔，可以注入液体以制备所述胶囊中的饮料，使用前所述孔通过易碎新的屏障密封。例如，新的屏障可包括延伸穿过喷嘴的孔的金属箔和/或热塑性薄膜的氧气不渗透性膜。
在某些实施方案中，主体包括面对面关系的沿边缘缝和顶缝与设在所述主体底缝中的所述出口区永久黏合在一起的两个软质层压片，且其中所述液体注射喷嘴被插入胶囊主体的顶缝或边缘缝中。在这些实施方案中，胶囊的结构与如上所述的用于常规flavia胶囊的基本相同，但加入了角撑板条，且没有内滤片。
在进一步方面中，本发明提供了制备饮料的方法，其包括使水成液穿过根据本发明的饮料制备胶囊的步骤。该水成液优选是例如温度为85℃至99℃的水。可以在已知与现有胶囊设计(format)一起使用的饮料制备仪器中进行该方法，例如如上面所列专利参考文献中所描述的，而无需仪器的改良。取决于系统，可适当地在用于过滤型咖啡的0.5巴至1.5巴表压(bargauge)的压力，和以用于意式浓缩咖啡类咖啡的较高压力如5巴至20巴表压的压力下注入水。本发明的胶囊的另一个优点是其可承受较高内压，因为角撑板过滤器由比现有技术的非织造网状物过滤器更强的材料组成，而且角撑板的塑料片材不会以与非织造网状物过滤器相同的方式被水或酸弱化。
附图说明
现在通过参考附图，以示例的方式进一步说明本发明的实施方案，在附图中：
图1示出了根据现有技术的饮料制备胶囊的立体图；
图2a和图2b示出了图1的饮料制备胶囊分别在使用前和使用时的剖视图；
图3示出了根据本发明的饮料制备胶囊的立体图；
图4示出了图3所示的饮料制备胶囊剖视图；
图5示出了当图3和图4的饮料制备胶囊在使用时饮料制备胶囊的剖视图；
图6示出了根据本发明的第二种实施方案的饮料制备胶囊的剖视图；
图7示出了当图6的饮料制备胶囊在使用时饮料制备胶囊的剖视图；
图8示出了根据本发明的第三种实施方案的饮料制备胶囊的立体图；
图9示出了图8的饮料制备胶囊的剖视图；
图10示出了图8的饮料制备胶囊在使用时饮料制备胶囊的剖视图；
图11示出了图8的饮料制备胶囊在使用时饮料制备胶囊的仰视图；
图12示出了根据本发明的第四种实施方案的饮料制备胶囊的剖视图；
图13示出了图12的饮料制备胶囊的出口区的细节剖视图；
图14示出了根据本发明的第五种实施方案的饮料制备胶囊的剖视图；
图15示出了图14的饮料制备胶囊在使用时的饮料制备胶囊的剖视图；和
图16示出了根据本发明的第六种实施方案的饮料制备胶囊的剖视图。
具体实施方式
图3和图4分别示出了根据本发明的密封饮料制备胶囊的立体图和剖视图。饮料制备胶囊200容纳不熔的(infusible)饮料制备成分250，如磨碎的咖啡或叶茶。饮料制备胶囊200具有主体202，其包括侧壁210、212和角撑板片材230。
侧壁210、212可由一种或多种基本上气体和液体不渗透性的片材形成。片材可以基本上由软质薄膜材料组成。角撑板片材230可具有中心区232，中心区设有多个用于在使用时过滤不熔的饮料制备成分250的穿孔。
饮料制备胶囊200的出口区204由前片材和后片材214、216形成，前片材和后片材以面对面的关系沿着边缘218和角撑板片材230设置，角撑板片材插设在前片材和后片材214、216之间并沿着边缘218连接与之连接。
角撑板片材230的对着前片和后片214、216的表面234a、234b黏合在一起，以在出口区204完成基本气密密封。角撑板片材230的表面234a、234b之间的黏合可包括压敏或热敏粘合剂。该黏合可通过胶囊主体202内部的升高温度和/或压力来释放，以在使用时允许饮料通过角撑板片230从主体202漏出。
饮料制备胶囊200还可包括与胶囊主体202黏合的液体注射喷嘴240。液体注射喷嘴240可具有孔242，液体通过孔可被注入胶囊内，以制备饮料。在使用前，孔242可由易破的新的屏障来密封。当然，饮料制备胶囊可具有用于将液体注入胶囊内以制备饮料的其它适合的液体注射机械装置。
在使用时，通过液体注射喷嘴240的孔242将液体引入饮料制备胶囊200中。在将液体导入胶囊内后，角撑板片材230将向下翻转以形成用于饮料制备的底盘(bed)。底缝220将在热和/或液体和/或气体压力下打开。不熔的饮料制备成分250将用胶囊内的液体来泡制。被泡制的固体将被角撑板片材230保留。通过角撑板片材230的中心部分232的穿孔流过的饮料将通过底部开口分配。图5示出了使用时饮料制备胶囊的剖视图。
图3和图4中示出的角撑板片材230在使用前具有基本倒立的v形，并因此在使用时向下翻转。然而，应理解的是，角撑板片材还可以以其他适合的形状形成，并因此可以不需要在使用时翻转。
胶囊主体202可由管形式的单片材料形成，管在底端具有出口区204。管可由单片材料通过沿着余面或缝脊折叠该片并黏合相对的边缘而形成。
主体202可通过将材料的第一片和第二片以面对面的关系绕其余边并远离出口区204黏合在一起而形成。例如，胶囊主体202可包括两个软质层压片，两个软质层压片是面对面的关系，并且沿着侧缝224和顶缝222黏合在一起，所述出口区204被设在胶囊主体202的底缝220中。液体注射喷嘴240可被插入胶囊主体202的顶缝222或侧缝224中。
角撑板片材230可包括塑料膜，其至少在中心区232中具有穿孔。使用塑料膜的优点是塑料材料通常比常用的滤纸更耐用。用塑料膜形成的饮料制备胶囊因此相比用滤纸形成的胶囊更不容易在调制时爆开。
角撑板片材可通过激光穿孔形成。激光穿孔已越来越多地用于包装制造工业。其通常包括产生激光束的激光源和聚焦装置例如镜子，以聚焦并定向激光束来进行穿孔。激光穿孔提供了比其他穿孔方法更灵活且精确的穿孔尺寸和图案。
对于本申请的饮料制备包装，激光穿孔允许待形成的角撑板片230具有期望的穿孔尺寸。其还允许待形成的角撑板片230具有期望的用于制备各种饮料制备成分的样式。例如，角撑板片材230可被形成具有用于过滤不熔的饮料制备成分250的穿孔的中心区232和未穿孔且相对较硬的余边区，在余边区，角撑板片材230与前片和后片214、216黏合。在这种方式中，角撑板片材230的余边区可具有与前后边214、216相似的机械特性。胶囊的底缝220可在饮料分配时保持基本规则的开口。该可以除去将胶囊形成腰形和将过滤材料形成v或w(如图1所示)的需求，以克服与常规饮料制备胶囊有关的不规则开口的问题。而且，可降低制造成本，并且饮料制备胶囊内部密封的空间可完全地被用于饮料制备。
如上所述且如图2a和2b所示，常规的饮料制备胶囊110在使用前通常在底缝120处被密封。过滤材料被附着于侧壁110、112，跨过胶囊主体的中部或低中部区，并至少在底缝120上。有利地，根据本发明的饮料制备胶囊200具有黏合前片材和后片材214、216的角撑板片材230，以形成出口区204。角撑板片材230的相对的表面234a、234b彼此黏合，例如通过压敏粘合剂，以在出口区204中完成基本气密密封。因此增加了用于容纳和调制饮料制备成分的胶囊主体内的可用空间。
此外，在饮料调制之前和之中，角撑板条将胶囊保持在具有直边的管状构造中，从而除去对侧密封中的刀棱面的需求。这提高了对于给定量的片材的胶囊的容量，并简化了制造过程。
图6和图7示出了本发明的可选实施方案。在该实施方案中，胶囊300的结构大体上与图1至图5中的胶囊相似。胶囊包括前片和后片302、304，如前所述地，前片和后片沿着顶部边缘和侧边缘黏合在一起。喷嘴306插设在顶部边缘中的前片和后片之间。穿孔的角撑板片310与前片和后片302、304的底部边缘黏合，如图3至图5所示。饮料制备成分被封闭在胶囊300中。在该实施方案中，密封的出口密封由压敏粘合剂的线312形成，该线穿过胶囊延伸以将前片和后片黏合在一起，并且该线位于角撑板条上方。纤维过滤材料316的薄非织造网状物(织物(scrim))例如聚丙烯织物被层压至角撑板条310的内表面。
在使用时，热水通过喷嘴306注入胶囊中，以在胶囊内制备饮料。水的热和压力(任选地由饮料制备仪器中的外部热源辅助)释放粘合剂黏合312，并允许饮料通过过滤织物316和穿孔的角撑板310漏出。织物316允许将角撑板条中的穿孔制作得更大，例如约150微米或更大，以允许饮料的高流速同时仍有效地过滤饮料。
图8至图11示出了本发明的可选实施方案。在该实施方案中，胶囊400的结构大体上与图6和图7中的胶囊相似。胶囊包括前片和后片402、404，如前所述，前片和后片沿着顶部边缘409和侧边缘406、408黏合在一起。喷嘴410插设在顶部边缘409中的前片和后片之间。如上所述，穿孔的角撑板片412与前片和后片402、404的底部边缘黏合。角撑板条仅在中心区424中具有穿孔。饮料制备成分415被封闭在胶囊400中。在该实施方案中，密封的出口密封由压敏粘合剂的线414形成，该线穿过胶囊延伸以将前片和后片黏合在一起，并且该线位于角撑板条上方。纤维过滤材料(未示出)的薄非织造网状物(织物(scrim))例如聚丙烯织物被层压至角撑板条412的内表面。
该实施例的特征还在于在胶囊的角撑板片和相邻的前片和后片之间的对角线黏合416、418、420、422。对角线黏合穿过胶囊的底角延伸，以将液体从这些角排出。
在使用时，热水通过喷嘴410注入胶囊中，以在胶囊内制备饮料。水的热和压力(任选地由饮料制备仪器中的外部热源辅助)释放粘合剂黏合414，并允许饮料通过穿孔的角撑板412漏出。对角线黏合在胶囊底部提供了漏斗状构造，其将液流导向通过胶囊并流出胶囊。对角线黏合还有助于在饮料制备时保持胶囊的稳定形状。
图12和图13示出了本发明的可选实施方案。在该实施方案中，胶囊500的结构大体上与图1至图5中的胶囊相似。胶囊包括前片和后片502、504，如前所述，前片和后片沿着顶部和侧边缘黏合在一起。喷嘴506插设在顶部边缘中的前片和后片之间。不熔的饮料制备成分528被封闭在胶囊500中。
在该实施方案中，穿孔的角撑板条510与前片和后片502、504通过在胶囊的底部边缘内形成w折叠而一体形成。因此，穿孔的角撑板条510由与前片和后片完全相同的片材形成。在将片折叠形成胶囊前，片的角撑板条区域在其整个面积上用直径约200μm的激光穿孔以具有直径约1mm的矩形阵列而被穿孔。
如图13所示，片材是层压材料，其包括一个或多个结构层512和具有对热封和释放适合的熔解温度范围的热塑性聚合物如聚烯烃的内部密封层514。胶囊的侧边缘密封526和顶部边缘密封是由该密封层的常规熔融黏合形成。较弱的密封黏合524在折叠的角撑板的底部处也通过热封或超声热合密封形成。密封过程熔化内部密封层514，从而使其通过结构层中的穿孔流过，以与从角撑板的对侧穿孔泄出的密封热塑性塑料融合。其导致沿着密封黏合514的相对弱的热封在饮料制备期间可通过来自胶囊内部的热和压力的作用而释放。
在使用时，热水通过喷嘴506注入胶囊中，以在胶囊内制备饮料。水的热和压力(任选地由饮料制备仪器中的外部热源辅助)释放弱的热黏合524，并允许饮料通过穿孔的角撑板区域510漏出。
图14和图15示出了本发明的可选实施方案，其特别用于水溶性或水分散性成分，如速溶咖啡、速溶茶、牛奶的液体或固体浓缩物、巧克力、汤或水果味饮料。这些成分在分散期间通常不需要过滤。在该实施方案中，胶囊600的结构与图12和图13的结构大体相似。如前所述，胶囊包括沿着顶部边缘和侧边缘605结合在一起的前片和后片602、604。喷嘴606插设在顶部边缘的前片和后片之间。水溶性或水分散性饮料制备成分628被封闭在胶囊600中。
在该实施方案中，角撑板条610与前片和后片602、604通过在胶囊的底部边缘内形成w折叠而一体形成。因此，穿孔的角撑板条610和前片和后片由单片材料形成。片的角撑板区域未被穿孔。相反，划线的薄弱区612沿着角撑板的内部折叠延伸1cm至2cm的距离。沿着角撑板的底部使用可释放的粘合剂黏合614，以确保在使用前包装的密封。
如图15所示，在使用时，将热水通过喷嘴606注入胶囊，以与胶囊内部的饮料成分混合。水的热和压力(任选地由饮料制备仪器中的外部热源辅助)释放薄弱的热黏合614，并破裂薄弱线，以产生开口621，该开口允许饮料从胶囊漏出。
图16示出了特别用于需要过滤的不熔的成分如磨碎的咖啡或叶茶的本发明的可选实施方案。胶囊700的结构与图6和图7所示的结构大体相似。胶囊包括如前所述的沿着顶部边缘和侧边缘结合在一起的前片和后片702、704。喷嘴706插设在顶部边缘中的前片和后片之间。水不熔的饮料制备成分728被封闭在胶囊700中。
在该实施方案中，角撑板条710与前片和后片702、704通过在胶囊的底部边缘内形成w折叠而一体形成。因此，穿孔的角撑板条710和前片和后片从单片材料形成。
水溶性聚合物组合物的层720被层压在角撑板710的内表面，以在使用前覆盖和密封穿孔。聚合物组合物包括热水溶性pvoh，可选地加入多糖。因为水分散性聚合物组合物的层720在使用前密封角撑板条710的穿孔，所以在出口区域不需要可释放的粘合剂黏合。这样简化了胶囊的制备。在将膜折叠并密封以制备胶囊之间，可简单地将水分散性聚合物组合物用于膜的穿孔区域。
在使用时，将热水通过喷嘴706注入胶囊，以与胶囊内部的饮料成分混合。热水还溶解聚合物层720，以允许饮料从胶囊通过穿孔漏出。聚合物层由分散于饮品中的可食用材料制成。
应理解的是，上述实施方案仅通过实例的方式描述。落入附随权利要求的范围内的许多其他实施方案对于技术读者而言是显而易见的。还将理解的是与任一实施方案有关的所公开的任何特征可可选地或附加地存在于任一其他实施方案中。
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