1.本发明涉及一种用于在饮料制备机中制备饮料的胶囊。本发明还涉及一种用于制造所述胶囊的方法。
背景技术：
0、2.背景技术
1、单份饮料容器诸如胶囊或囊包在本领域中是已知的。这些饮料容器通常与饮料制备机一起使用，用于按需调配饮料，如咖啡、茶或热巧克力，并且由于新鲜的味道、风味的可变性和饮料制备的便利性而受欢迎。
2、通常，饮料容器包围饮料配料，将饮料容器插入饮料制备机的容器接收器(例如，胶囊保持器)。闭合容器接收器，开始制备饮料。将流体(诸如热水或奶)注入饮料容器，以与饮料容器内的饮料配料相互作用，从而制作出期望的饮料。当足够量的流体填充饮料容器时，在饮料容器中积聚的流体的压力下，饮料容器打开以释放所制备的饮料。这样制备饮料很方便，用户只需要决定自己喜欢的饮料，将具有期望风味的饮料容器放入机器，开始饮料制备过程，之后很快便可进行饮用。
3、在现有技术中，这种饮料容器通常由塑料和/或铝制成。考虑到这种饮料容器被配置为仅用于一次性使用，针对饮料容器的处理必须加以管理，因为重复使用和回收利用这种材料是具有挑战性的。因此，尝试用替代材料代替这些材料，以克服现有的处理和/或回收利用问题。
4、饮料容器使用后对饮料容器的处理问题可以通过将纤维素用于饮料容器来克服，因为纤维素可堆肥并且材料强度足以为容器提供饮料制备过程中所需的刚度。然而，与现有技术中使用的上述材料不同，纤维素本身不具有氧气阻隔性和水分阻隔性。通常，需要氧气阻隔性和/或水分阻隔性来防止降解饮料容器内的配料并且保留配料的风味。因此，氧气阻隔性和水分阻隔性对于饮料容器的保质期很重要的。因此，纤维素基饮料容器需要具备阻隔性能。
5、一般来说，已知(例如通过层压)提供具有塑料薄膜的纤维素基主体。可惜的是，大多数可堆肥材料(如生物聚合物)仅具有两种所需阻隔性能中的一种。例如，如果可堆肥材料具有食品包装应用所需的氧气阻隔性能，则该可堆肥材料通常表现出较低的水分阻隔性能，反之亦然。事实证明，简单组合不同的可堆肥材料以改善阻隔性能的方法对食品包装来说是不够的。此外，如果没有复杂的制造工艺，就难以实现具有相应阻隔性能的材料之间的粘合，这使得这种材料组合变得不切实际。
6、因此，本发明的目的是提供一种具有氧气阻隔性和水分阻隔性的可堆肥饮料容器，诸如胶囊或囊包。此外，本发明的目的在于提供一种促进制造这种饮料容器的方法。其中，本发明的特定目的是改进具有较长保质期的可堆肥饮料容器的制造。
7、阅读描述之后变得显而易见的这些以及其他目的将通过独立权利要求的主题得以解决。从属权利要求涉及本发明优选的实施方案。
8、3.
技术实现要素：
9、本发明的第一方面涉及一种用于在饮料制备机中制备饮料的胶囊。该胶囊包括具有侧壁和底壁的胶囊主体。该侧壁和该底壁界定室。该室适合容纳用于制备该饮料的物质。该室具有开口，该开口相对于该室与该底壁相对。该侧壁、该底壁或该侧壁和该底壁由可堆肥多层薄片材料制成。该薄片材料具有水分阻隔功能和氧气阻隔功能。该薄片材料包括主薄片层，该主薄片层由可成型的纤维素基材料制成。该薄片材料还包括一个或多个次级层，该一个或多个次级层至少包括水分阻隔层，以提供水分阻隔功能。
10、换句话说，可以提供一种胶囊，作为用于容纳用于在饮料制备机中制备饮料的物质的容器。例如，该胶囊可以是容器和/或囊包。该胶囊包括具有侧壁和底壁的胶囊主体，该侧壁和该底壁(一起)包围隔室、(中空)空间和/或腔。因此，该胶囊可以具有限定室(和/或胶囊)的界限和/或轮廓的三维主体。该三维主体可以被配置为使得在三维主体的位置处，(第一)壁可以形成该胶囊的侧面并且另一(第二和/或不同的)壁可以形成该胶囊的下部。该室具有开口，该开口相对于该室与该底壁(和/或该侧壁)相对。因此，该三维主体可以被配置为使得在前述位置处，该开口可以位于该胶囊的上部。
11、该室可以容纳用于制备该饮料的物质。该物质可以是具有特定或明确化学构成的任何类型的(固体、液体、至少部分可溶的和/或可渗滤的)物品。在饮料制备过程中将流体注入该室可能会导致该流体与该物质的相互作用，这可以包括该物质与该流体之间的任何种类的化学和/或物理反应，诸如润湿、输注、提取、溶解和/或任何其他种类的对应相互作用，以产生饮料产品。
12、该侧壁和/或该底壁由可堆肥材料制成(组成)。其中，国际标准(诸如eu 13432或us astm d6400)规定了用于确定材料的可生物降解性和可堆肥性的技术要求和程序。例如，针对被认为“(工业)可堆肥”的材料，其中一个测试要求至少90％的所述材料必须在受控条件下在6个月内被生物降解。对于家庭可堆肥性的认证也存在类似的测试方案。
13、该侧壁和/或该底壁的材料可以具有可由层、层片、板条、层级或岩层形成的构造(配置)。优选地，这些层可以在与这些层覆盖的相应表面垂直的方向上相互堆叠。此外，该侧壁和/或该底壁由薄片材料制成。因此，该材料可以被提供(配置)为(相对于该材料的相应尺寸)较大的、薄的和平坦的部件，并且优选地为柔性的(例如该材料在自重下可以(弹性地)变形/弯曲)部件。
14、该薄片材料包括水分阻隔功能以及氧气阻隔功能，即该薄片材料可以包括一种配置，该配置可以防止或阻挡气体(诸如氧气)和流体(即液体和/或蒸汽物质)进入和/或离开该饮料容器的内部(腔)，优选地达到适合食品应用的程度。当然，分层结构也可以被配置为提供针对除氧气以外的其它气体(例如调味物质或二氧化碳)的阻隔功能。该薄片材料包括第一层，该第一层可以是可成型的纤维素基材料(由可成型的纤维素基材料组成的)。其中，术语“可成型的”可以被理解为例如材料的特性是可延展的、柔韧的和/或可成形的，优选地在有或没有附加工具的支撑的情况下和/或优选地在有或没有施加热和/或水的情况下。该薄片材料还包括额外的更多的层，至少一层提供水分阻隔功能。
15、通过使用可成型的可堆肥薄片材料来成型该胶囊主体的(所有)部分，可以提供由具有水分阻隔性和氧气阻隔性的可堆肥材料制成的胶囊，这是因为提供相应功能的层可以在使薄片材料成为胶囊主体的形状之前施加到薄片材料上。因此，可以显著地简化胶囊的制造过程，因为原始材料已经包括所需的阻隔功能并且在成型胶囊之后不需要进一步处理。因此，还可以改进相应材料之间的粘合，因为可以针对相应材料的各自需要定制阻隔应用方法，而不必考虑由于三维胶囊主体的几何形状或食品安全方面造成的约束。例如，可以通过施加均匀压力来改善塑料材料对纤维素主体和/或另一塑料材料的粘合。与薄片材料相比，用三维主体确保这种条件更具挑战性。因此，利用本发明可以克服现有技术饮料容器的上述问题。
16、根据优选的实施方案，薄片材料可以具有氧气阻隔功能，该氧气阻隔功能提供氧气透过率(otr)低于5cc/(m2·日)的氧气阻隔性。优选地，otr范围可以为5·10-5cc/(m2·日)至5·10-3cc/(m2·日)。其中，otr可以是在限定时段内通过物质的氧气量的量度。例如，可使用工业标准中规定的已知方法来测量otr，诸如din 53380-3、astm d1434或iso 2872。
17、根据另一优选的实施方案，薄片材料可以具有水分阻隔功能，该水分阻隔功能提供水分透过率(mtr)低于1g/m2/日的水分阻隔性。优选地，mtr范围可以为0.001g/m2/日至0.1g/m2/日。其中，mtr可以是通过胶囊壁的水分(例如水蒸气)的量度。例如，mtr可以使用工业标准中规定的已知方法来测量，诸如astm e96。
18、由此，胶囊可以具有高水分阻隔性和高氧气阻隔性，这可能特别适用于食品包装。此外，薄片材料不仅可以阻隔气体和水分，还提供胶囊的可印刷性、抗紫外线性和抗菌性能。
19、根据优选的实施方案，该主薄片层可以由纸质材料制成。例如，该主薄片层可以是牛皮纸。其中，牛皮纸可以是由“牛皮纸工艺”中制造的纸浆组成的纸或纸板。牛皮纸及牛皮纸黏稠度通常是本领域已知的。在牛皮纸工艺中，将木材转化为由几乎纯纤维素纤维组成的木浆。
20、因此，与其它纸张相比，可以提供由具有高拉伸强度(例如100mpa)的可堆肥材料制成的胶囊。
21、优选地，该主薄片层的克重可以优选地在100g/m2至400g/m2之间、更优选地在100g/m2至224g/m2之间、甚至更优选地在100g/m2至130g/m2之间。另选地或除此之外，该主薄片层可以被配置为使得该主薄片层在该主薄片层的断裂点的伸长率为至少2％、优选地在2％和20％之间、更优选地在5％和10％之间。另选地或除此之外，该侧壁和/或该底壁的形状(例如，取决于该主薄片层材料的可成型性)可以允许保持(最大)应变量超过5％，更优选在1％至5％之间的范围内。
22、该主薄片层的这种配置允许减小在该薄片材料转变成该侧壁和/或该底壁的过程(例如，成型、弯曲或成形)期间发生的应变(例如，材料中的颗粒之间相对于参考长度的位移)。相应地，胶囊主体的各个部分的拉伸不超过一定程度，诸如拉伸比或工程应变。优选地，(工程)应变的量可以超过5％，更优选在1％至5％之间的范围内。因此，可以确保水分阻隔功能和氧气阻隔功能的完整性，因为提供水分阻隔功能和/或氧气阻隔功能的(前者)薄片材料的层不会暴露于(过度)剪切力或塑性变形。因此，可以改进胶囊的制造，同时确保该薄片材料的水分阻隔性和氧气阻隔性的完整性。
23、根据另一优选的实施方案，该水分阻隔层可以被直接施加到(即，直接物理接触)该主薄片层上。例如，该水分阻隔层可以包含聚偏二氯乙烯(pvdc)、纳米纤维素、微晶纤维素、氮化硅、氧化硅、铝和/或氧化铝。该水分阻隔层可以作为涂层或薄膜提供，例如通过层压、喷涂、涂漆、等离子涂覆或金属化(例如物理气相沉积)提供。
24、因此，该胶囊可以设置有水分阻隔层，该水分阻隔层受高阻隔材料影响，而不会失去该胶囊的可堆肥性。此外，纤维素和其它塑料层之间的良好粘合可以通过用于提供水分阻隔层的相应方法实现。
25、根据优选的实施方案，该主薄片层可以包括氧气阻隔功能。其中，该氧气阻隔功能可以由该主薄片层的该纤维素基材料提供。例如，该纤维素基材料可以具有可以提供氧气阻隔功能的组成或紧密度。另选地或除此之外，该纤维素基材料可以在化学过程中处理以提供氧气阻隔功能。例如，该纤维素基材料可以用酸处理。另选地或除此之外，该纤维素基材料可以在机械过程中处理。例如，该纤维素基材料可以在压延过程中处理。
26、因此，该氧气阻隔功能可以由该主薄片层通过调整该主薄片层的表面的上面和下面的区域来提供。另外，该主薄片层的表面结构的修改可以导致改进该主薄片层与其它不同材料(例如，次级层的材料)之间的结合(粘合)。例如，在压延过程中，可以将纤维素材料暴露于热和压力，使得表面纹理改变。表面纹理的类似修改可以通过化学处理该主薄片层的表面而获得。表面纹理的变化可以直接在表面上和/或直至在相应的方法中处理的表面之下的一定深度处观察到。例如，在这些过程中可以改变孔径、透气性和/或表面粗糙度。
27、根据优选的实施方案，该次级层可以包括氧气阻隔层，该氧气阻隔层用于提供该氧气阻隔功能。该氧气阻隔层相对于该水分阻隔层可以设置在该主薄片层的相对侧上。优选地，该水分阻隔层可以夹在该氧气阻隔层和该主薄片层之间。该氧气阻隔层可以由聚乙烯醇(pvoh)或丁烯二醇乙烯醇共聚物(bvoh)制成。该氧气阻隔层可以是涂层或薄膜。该氧气阻隔层可以在层压、喷涂、涂漆、等离子涂覆或金属化工艺中提供。
28、因此，该胶囊可以设置有氧气阻隔层，该氧气阻隔层受高阻隔材料影响，而不会失去该胶囊的可堆肥性。此外，纤维素和其它塑料层之间的良好粘合可以通过用于提供水分阻隔层的相应方法实现。
29、根据优选的实施方案，该次级层可以包括至少一个掩蔽层。该掩蔽层可以是用于热密封的密封剂。优选地，该掩蔽层可以适用于(和/或被配置为)掩蔽氧气阻隔层。优选地，该氧气阻隔层可以夹在两个掩蔽层之间。例如，该掩蔽层可以由(可堆肥)塑料材料制成。例如，可以使用聚羟基链烷酸酯(pha)、聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(pbat)或聚乳酸(pla)来形成掩蔽层。
30、由此，可以提供用于覆盖或遮挡其他层的层，例如用于保护形成相应阻隔性的层的完整性免受刮擦或其他环境影响(温度、暴露于气体或紫外线退化)。这在相应层形成为较薄涂层的情况下可能特别适宜，诸如该层在金属化过程中获得并且因此更容易被机械损坏。
31、根据另一优选的实施方案，该主薄片层或该次级层可以包括至少一个基底层。例如，该水分阻隔层可以夹在两个基底层之间。该基底层可以被配置为与该薄片材料的施加有基底层的另一层相比提供降低的孔径、透气性和/或表面粗糙度。优选地，该基底层可以被直接施加到该水分阻隔层上。另选地或除此之外，该基底层可以被直接施加到该掩蔽层(如果存在的话)上。优选地，该基底层可以由该主薄片层的该纤维素基材料提供。例如，可以通过在化学过程中(在酸的作用下)或在机械(压延)过程中处理该纤维素基材料来提供该基底层。另选地或除此之外，该基底层可以作为(可堆肥)塑料材料或薄膜提供。例如，该材料或薄膜可以包括聚对苯二甲酸己二酸丁二醇酯(pbat)、聚乳酸(pla)或再生纤维素。
32、因此，能够提高主薄片层与随后的次级层之间(或次级层之间)的粘合。例如，可以均匀地填充该基底层覆盖的各个表面的不平坦、空隙或孔。因此，可以提高层间的均匀联锁。
33、根据另一优选的实施方案，该胶囊主体的外表面、该室或两者都可以由主薄片层界定。
34、因此，可以通过主薄片层保护次级层免受环境影响。此外，可以确保纤维素主体不吸收注入到室中的任何流体。此外，可以改进胶囊上的印刷。
35、另选地或除此之外，该胶囊主体的外表面、该室或两者都可以由次级层界定。优选地，可以由如果存在的掩蔽层界定该胶囊主体的外表面、该室或上述两者结构。
36、通过在该胶囊的外部上提供次级层，可以避免该饮料容器在该饮料制备机的该容器接收器内部卡住或溶解。
37、根据优选的实施方案，该底壁可以与该侧壁分离。
38、因此，可以进一步减小该薄片材料上的机械应变，因为该胶囊主体的该底壁和该侧壁被设置为两个分离的(未连接的/不同的/有区别的)部分。相应地，可以确保各个壁上设置的水分阻隔性和氧气阻隔性的完整性。另外，可以简化并且加速该胶囊的制造过程。
39、根据另一优选的实施方案，该胶囊主体可以包括在该开口处的边缘部分。优选地，该边缘部分可以横向伸出远离该开口。该边缘部分可以与该侧壁一体设置。
40、因此，可以在该胶囊上设置膜或盖子来密封和封闭该室。
41、根据优选的实施方案，该侧壁可以包括附接部分，该附接部分用于将该底壁附接到该侧壁。例如，可以通过热密封或折叠在附接部分处将该侧壁附接到该底壁。该附接部分可以设置在该侧壁的纵向端部上，该纵向端部相对于该室与该开口相对。
42、因此，可以在两个独立部件之间提供可靠的密封连接，从而可以确保室内所容纳物质的完整性。
43、根据优选的实施方案，该底壁可与该侧壁的端部齐平，该端部相对于该室与该开口相对。因此，该底壁的背离该室的表面可以与该侧壁的端部的表面形成单个表面，该单个表面与该底壁面向同一方向，可以处于距离该开口相同的高度或距离处。因此，可以将该胶囊放在该底壁上。
44、另选地，该侧壁的端部(该端部相对于该室与该开口相对)可以在与该开口相反的(成角度的)方向上(以及在朝向或远离该胶囊内部的方向上)从该底壁突出。
45、因此，在该胶囊下端可以为该胶囊设置裙部，该胶囊可以放在该裙部上进行存储，而该底壁不与地下接触。因此，利用这样构造的胶囊可以改善饮料制备的卫生条件。
46、根据另一优选的实施方案，该侧壁可以通过将该薄片材料的相对端部彼此固定而形成。为此，可以优选地交叠该薄片材料的相对端部，并且可以将单独条带附接到该端部中的一个端部上，并且(可以将该条带)折叠在该一个端部的正面上方。另选地，该薄片材料的该端部可以通过以下方式彼此固定：将该端部在该端部各自的正面上邻接，以及将单独条带相对于该室附接到在同一侧的该端部中的每一个端部上，使得该条带在邻接的正面上方延伸。
47、因此，可以确保该侧壁在接合部处提供可靠的氧气阻隔性和水分阻隔性，其中该薄片材料的两部分可以在该接合部处接合。通常，该材料的厚度随着接合两个部分而增加，这会导致由这些部分包围的间隙和中空空间，从而在室中形成入口。因此，利用上述配置，当提供具有阻隔性能的单独元件来封闭这种间隙或中空空间时，可以确保室内所容纳物质的完整性。
48、本发明的另外方面涉及一种方法，该方法用于制造上文详细描述的胶囊。该方法包括提供具有水分阻隔功能和氧气阻隔功能的可堆肥多层薄片材料的步骤。将该薄片材料成型以形成胶囊主体的侧壁和/或底壁。例如，可以使用如上所述的单独条带形成该侧壁。将该底壁附接(例如，连接/接合/粘合/密封)到该侧壁，使得该底壁和该侧壁形成包围室的胶囊主体。通过开口使用用于制备饮料的物质填充该室。使用膜密封该开口以封闭该室。因此，该室可以被盖子、该底壁和/或该侧壁覆盖，从而可以防止诸如气体、液体或固体的物质进入或离开该室。优选地，在成型该薄片材料的步骤中，可以使该薄片材料弯曲，使得次级层形成该胶囊主体的外侧或面向该室的内侧。优选地，相对于该室，该侧壁和该底壁可以与主薄片层和次级层具有不同的或相同的方向。
49、因此，可以制造具有水分阻隔性和氧气阻隔性的可堆肥胶囊，该可堆肥胶囊具有上述胶囊的所有优点。特别地，可以简化可堆肥胶囊的制造过程，同时便于在胶囊上提供可靠的氧气阻隔性和水分阻隔性。其中，使用薄片材料尤其有优势，因为可以将容器成型并且成膜作为相同工艺的一部分，并且不需要进一步的工艺步骤来制造胶囊(例如不需要额外的涂覆步骤)。
50、本发明的另外方面涉及如上所述的胶囊用于在饮料制备机中制备饮料的用途。
51、当结合附图阅读本发明的实施方案的以下详细描述时，本发明的另外特征、优点和目的对于技术人员而言将变得显而易见。在例如为了清楚起见从图中省略了数字的情况下，对应的特征仍可以存在于图中。
技术实现思路