分份胶囊的制作方法

本发明涉及通过注入饮料胶囊中的流体制备饮料的系统的领域。尤其涉及包含可溶食品物质的分份胶囊，通过注入水可由其制备饮料或饮料成分。

背景技术：

在饮料制备系统中，已知所谓的咖啡胶囊系统(它们也存在于用于制备茶的变型体中)，关于此系统多数在压力作用下通常将热水注入胶囊中，以通过萃取制备咖啡饮料或茶饮料。为了注入热水通常在一侧(注入侧)将胶囊刺穿。已知用于将冲泡饮料引出的不同可能性，通常在胶囊的另一侧(萃取侧)。一方面存在一些系统，关于这些系统还考虑到在萃取侧通过适用的穿刺尖刺穿。另一方面，系统是已知的，在冲泡过程中在内部压力下胶囊的萃取侧边界被刺穿或撕裂，为此可存在胶囊外部(存在于对应咖啡机的冲泡室中)机构或胶囊内部机构。最后，还存在已经打开的胶囊，关于此由此没有胶囊壁/隔膜需要被刺穿或者撕裂以将饮料引出。

尤其为了防止咖啡粉(或者茶叶)不期望地进入冲泡饮料中，已知一种内设有过滤件的胶囊，所述过滤件将萃取材料区与收集区分隔开并且能够以适当方式例如通过其包括多个过滤孔而被流体渗透。

具有此过滤件的分份胶囊的示例例如在ep1344722和wo2010/085824中发现。后一份文献示出具有撑柱的过滤件，该撑柱从外框架朝向中部径向延伸并且在此处朝向中部变得更细。这些是为了增强过滤件。此增强件可被移位，尤其在压力下制备冲泡饮料，如在带有浓缩咖啡和带有所谓的“咖啡脂(crema)”的其它咖啡的情况下。通过此种冲泡，胶囊的内部压力大部分施加在过滤件上，该过滤件由此会经受机械变形。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于分份胶囊的过滤件以及对应的分份胶囊。过滤件机械稳定并且加工成本低且易于加工。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于分份胶囊的过滤件。该过滤件可插入基体件，该基体件例如设计为呈杯状并且与胶囊盖一起限定出胶囊外壁，该胶囊盖在过滤件插入后紧固至基体件。过滤件设计为在胶囊内部将萃取材料区和收集区分隔开，该收集区形成于过滤件和胶囊外壁之间。过滤件形成有滤板和由多个撑柱组成的二维框架，这些撑柱沿着滤板延伸并且彼此成角度地相交。

根据本发明的方式是基于此认知，即相较于仅从外侧至内侧沿径向延伸的撑柱的系统而言二维框架通常具有更大的稳定性。原因在于以下事实即在实际情况下胶囊内部压力关于时间或位置并非严格恒定，并且出于此原因也会出现滤板的弯曲振动。二维框架能够以相对更好的方式适应该振动。但是，本发明并非取决于对此发现的某种解释。

该撑柱的横截面径向朝外减小(即具有减小的横截面面积)。

此撑柱的横截面的减小可为垂直于过滤面的平面的延伸度的减小。横截面可朝向外侧连续减小。但是也不排除横截面例如随着径向位置的变化而局部保持恒定；但是平均来看关于滤板的中心进一步趋近外侧的横截面要小于进一步趋近内侧的横截面。撑柱的框架还可能完全延伸到外侧，即撑柱不会完全到达过滤件的外边缘。

带有向外减小的横截面的此优选实施例是基于此种见解，即在胶囊内部受到压力作用时，过滤件的中间区域变形最大。另外，与相反的方法相比，如果位于内侧的撑柱比位于外侧的撑柱具有更大的横截面，那么出于几何原因通常需要更少的材料。

在一组实施例中，过滤件包括中心件。这可例如形成朝向胶囊内部(朝向萃取材料区)的突起；此突起基本呈锥形。撑柱的框架接下来优选延伸至中心件，即最内侧的撑柱连接至中心件以使其稳定。中心件可例如为萃取侧穿刺尖刺限定出一个自由空间。

中心件(撑柱的框架延伸至此)尤其可设计为朝向内侧隆起，撑柱可布置在该中心件上(由此例如朝向胶囊内部)。通过中心件在此实施例中由隆起形成，朝向其它侧(由此例如朝向收集区)形成了空腔状延伸。中心件的此隆起状或圆顶状尤其有利于一方面机械稳定性与另一方面材料消耗之间的比值。

撑柱的框架尤其在由撑柱形成的从内侧至外侧的路径上可形成几个分叉，从而至少布置在中心区的撑柱在两端分别在其两侧被稳定。

形成框架的撑柱由此除了在中间位置处例如与中心件相交之外，还可分别在(在每种情况下)另一个位置处相接-由此它们与从中间到边缘以径向方式延伸的撑柱有所不同并且附加地由分叉所稳定。

尤其撑柱的框架可形成蜂窝结构。在此结构下，将所应用的材料与所形成的稳定性的比值尤其是有利的。

能以已知方式为滤板提供过滤孔，这些过滤孔规则地或不规则地分布在滤板上并允许流体通过。过滤孔尺寸可阻止萃取材料通过。也不排除过滤孔由例如织物状过滤材料所覆盖的情况，以防止萃取材料通过过滤孔。

尤其撑柱可布置在过滤件的通往胶囊内部(即朝向萃取材料区域)的一侧。在后侧，过滤件可包括多个间隔件，其在对胶囊内部施加高压的情况下有助于防止滤板压靠至胶囊外壁。

过滤件可按已知方式设计呈杯状，通过其包括在外侧并且具体尤其在萃取材料侧连接至滤板的外周侧壁，使得滤杯容积形成萃取材料区的一部分。外周侧壁可形成外周凸缘，该外周凸缘径向朝外伸出并且可用于将过滤件紧固在胶囊基体件(例如胶囊杯)中。

在替代实施例中，过滤件总体上可大致呈不带外周侧壁的盘状。此过滤件例如适用于例如通过焊接或者另一种材料接合连接而紧固至胶囊基体件(例如胶囊杯)的肩部。替代地，此盘状过滤件还可形状配合地(例如通过卡合入胶囊基体件的外围凹槽)和/或非形状配合地容置在胶囊中。

本发明还涉及具有此过滤件的分份胶囊。该过滤件被布置在分份胶囊的胶囊外壁中。分份胶囊可例如由杯状的基体件和紧固至基体件的盖形成。基体件通常限定出胶囊底和胶囊侧壁。过滤件被布置在装有萃取材料尤其是咖啡粉的萃取材料区和胶囊底之间或者萃取材料区和胶囊盖之间。过滤件可紧固至基体件或者可能紧固至盖，或者其还可仅被插入基体件并且例如借助于萃取材料相对于基体件被稳定化。过滤件至基体件或盖的可能的紧固方式可为形状配合、非形状配合和/或材料接合。过滤件在胶囊杯中的紧固在现有技术中已知并且本发明与过滤件的紧固方式无关。

附图说明

以下借助附图来描述本发明的实施例。附图示出：

图1带有过滤件的分份胶囊的示意截面图；

图2从萃取侧观察的过滤件的视图；

图3从相对侧(收集区一侧)观察的以减小的尺寸示出的过滤件的视图；

图4图2和图3中的过滤件的俯视图；

图5沿着图4中平面v-v截取的过滤件的视图；

图6沿着图4中平面vi-vi截取的过滤件的视图；和

图7从萃取材料侧观察的替代过滤件的视图。

具体实施方式

在图2、图3、图7以及图4-6中分别采用了不同的比例。在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的零部件。

根据图1的胶囊包括呈杯11状的基体件(具有轴线20)以及沿着外周凸缘13紧固至该基体件的盖12，它们共同形成胶囊外壁并限定出胶囊内部。杯11如现有技术已知地形成在本文中略拱起的胶囊底14和外周侧壁15。

杯和盖以已知方式由塑料制成，但本发明也适用于由其它材料(如铝)制成的胶囊。将盖紧固至杯同样以现有的方式实施，如通过超声焊接或者可能也通过粘合。

置入杯内的过滤件2位于胶囊内部，其特征将在下文中更详加描述。在所示实施例中，杯例如通过焊接即借助材料结合连接被紧固至由外周侧壁15形成的肩部16。包含形状配合和传利配合连接在内的其它紧固方法也可行。

过滤件将填充有萃取材料的萃取材料区5与收集区6分隔开。在所示实施例中，过滤件2布置在胶囊底14附近，收集区6定位在胶囊底一侧。然后，为了冲泡过程而将水注入胶囊也通常从盖侧实现。反向布置也可行，考虑到此水从底部处被注入并且将过滤件布置在盖侧。

图1以虚线方式也示意性示出可选的分配件3，其同样被插入胶囊并相对于注入侧界定萃取材料区5，在分配件自身和胶囊盖12之间(或者在其自身和胶囊底之间的相反布置中)限定出分配区7。

过滤件2以及可能有的分配件3能够以适当的方式供流体渗过，并且尤其使得萃取材料无法通过。

所述过滤件以及分配件的作用方式例如在ep1792850中有描述，在这里，对此参照参考该公开文献。

图2至图6示出过滤件的实施例。过滤件2形成带有多个过滤孔22的滤板21，过滤孔延伸通过滤板并在所示实施例中被设计为沿着远离萃取材料区的方向(朝向收集区一侧)略微加宽以防止小咖啡粒堵塞。在收集区侧有多个间隔件29，其作为后述加强框架的补充防止了滤板21在胶囊内部高压作用下被压靠至胶囊底14并由此防止在收集区中沿径向的流动。

在所示实施例中，过滤件总体呈杯状构成，其带有外周侧壁23，该外周侧壁在外侧处连接至滤板21并与滤板一起限定出为萃取材料区的一部分的滤杯容积。外周边缘24形成在外周侧壁23的外侧，该外周边缘以凸缘状方式向外伸出并且在示出的实施例中用于将过滤件2紧固至胶囊杯11。

在滤板21上，居中形成有中心件25，其呈向内(即朝向萃取材料区)突出的突起形状。形成中心件25的此突起基本上呈带有多个突起的锥形。

在滤板21的萃取材料侧，过滤件包括由撑柱26形成的框架，该框架形成六边形结构即蜂窝结构。这种结构的实质在于各个撑柱26等长并且在分叉27处相交，从而每个分叉27附近有三个撑柱。此蜂窝结构形成了尤其稳定的二维框架。

蜂窝结构以及其它稳定二维框架结构的另一个特性在于，从径向最外侧至径向最内侧地在沿撑柱的任一路径上总是有多个分叉，即框架内不存在如下撑柱，其从最外侧达到最内侧而没有在侧向上被多个分叉27支撑。这同样适用于在外周方向上的任意路径，即在框架中绕整个外周不会出现以下撑柱路径，在该路径上撑柱并未在多个位置处被分叉。

框架在径向内侧连接至中心件(方向在本文中详述为例如“径向”或“在周向上”或还为“居中地”，除非另外明确提及，否则总是关于胶囊的轴线20)。

撑柱强度(即垂直于撑柱的对应延伸方向的横截面面积)径向向外逐渐减小。这是通过使撑柱在垂直于滤板的维度上的延伸径向向外逐渐减小而实现的，而宽度即垂直于对应撑柱的延伸方向并平行于滤板的延伸是不变的。在所示实施例中，撑柱强度在最外侧趋向于径向为零，这在图5和图6中可以很好地看出。但是，撑柱强度也有可能在其径向最外侧不完全为零并且撑柱还有可能到达外周侧壁23。

图7示出过滤件2的替代实施例，其与图2-6的不同之处尤其在于其不包括外周侧壁并且因此未设计呈杯状而是整体上呈盘状。过滤件的边缘区域28在径向外侧通过框架连接至滤板21上。其可在外侧(即朝向收集区的一侧，在图7中为底侧由此不可见)包括外周肋条，所述肋条在超声焊接方法中用作能量导向件。过滤件可由此焊接至由胶囊基体件形成的肩部，该肩部以比在图1中示意性所示的肩部16略微突显的方式设计。

中心件、撑柱26框架以及滤板21总体在图7的实施例与在上述实施例中的作用相同。

其它实施例是可行的，尤其是也可以有其它的胶囊形状。

还可能在外侧提供撑柱框架，即在滤板21的朝向收集区的一侧。

例子：采用根据图2-6的过滤件进行数值模拟。模拟了过滤件在内侧在12巴的压力下承受100℃温度。为了比较，对不包括由多个撑柱组成的框架的过滤件进行了相同的模拟，但该过滤件的其它方面以相同方式来设计。已经发现，在给定两个相似滤板的情况下，中间区域变形最大，尤其是在中心件的位置以及直接接触的环境中。但是，与未根据本发明进行设计的过滤件相比，根据本发明的过滤件的最大变形被减小3倍。