本发明涉及一种在饮料制备机器中使用的胶囊。
背景技术：
1、单份饮料胶囊在本领域中是已知的。这些胶囊通常与饮料制备机器一起使用，用于按需分配诸如咖啡或茶的饮料。
2、为此，通常在饮料制备机器的胶囊接收部中插入具有封装饮料配料的胶囊主体的饮料胶囊。关闭胶囊接收部，开始制备饮料。在胶囊接收部中，用针刺破胶囊的顶部膜片，在胶囊中注入通常是水的流体，以便与胶囊内部的饮料配料相互作用，从而生产期望的饮料。该流体填充胶囊，使得胶囊内部的压力增大。当足够量的流体填充胶囊时，胶囊中的自打开机构被致动，打开胶囊的底部膜片，以便在饮料成分提取完成时释放制备好的饮料。在专利ep 1472156描述了这类容器的工作原理的示例。
3、在现有技术中，这类饮料容器通常由塑料制成。考虑到容器的设计仅供一次性使用，必须对其处置进行管理，因为重复使用和回收所使用的材料可能具有挑战性。因此，人们试图用纤维素或生物塑料等替代品来替代这些材料，从而克服容器使用后的处置和/或回收存在的问题。然而，应考虑到这些替代材料并不具备与普通塑料材料相同的材料特性和优点。
4、特别地，考虑到诸如在专利ep 1472156中描述并且在图1中示意性地示出的胶囊，这种类型的胶囊1包括：
5、-胶囊主体2，该胶囊主体限定具有由顶部膜片3封闭的顶部开口23的腔室21，该顶部膜片被适配为被刺破以将液体注入到胶囊中，和
6、-底部膜片4，该底部膜片设置在该腔室内部以便在顶部膜片3与该底部膜片4之间界定配料腔室，和
7、-打开装置5，该打开装置设置在该胶囊主体内部以及该底部膜片下方并且被适配为在注入液体期间在配料腔室中的液体压力增加的作用下通过所述打开装置与底部膜片的相对接合来打开该腔室。
8、如果呈现此类构造的胶囊的打开装置5由生物塑料制成，则可观察到若干缺点。
9、一个缺点是，在温度和压力升高的情况下，由生物塑料制成的物体的特性可能改变。就上述胶囊而言，这种特性变化对于由生物塑料制成的打开装置来说是一个严重的问题，因为当热水被引入到腔室中并且直到压力升高并且底部膜片被推向打开装置时，该打开装置变形，具有在底部膜片撕裂和压力降低之后破裂和/或不恢复其初始形状的风险。结果是饮料配料可能从配料腔室分配到饮用杯，诸如烘焙并且研磨的咖啡颗粒或未溶解的可溶粉末，或者饮料的一部分没有被正确地制备。饮料制备对于消费者而言是不可接受的。
10、另一个缺点是打开装置呈现一定的厚度，以便在饮料制备期间提供对胶囊中升高的压力的抗力。因此，当该厚材料件由生物塑料制成时，其作为家庭可堆肥物体的崩解变得相对长。
11、本发明的目的是解决上述存在的问题。
技术实现思路
1、在本发明的第一方面，提供了一种在饮料制备机器中使用的胶囊，所述胶囊含有可溶和/或可提取的饮料配料，并且该胶囊包括：
2、-胶囊主体，该胶囊主体限定腔室，和
3、-顶部膜片，该顶部膜片封闭顶部开口并且被适配为被刺破以将液体注入到该胶囊中，和
4、-底部膜片，该底部膜片设置在该腔室内部以便在该顶部膜片与所述底部膜片之间界定配料腔室，和
5、-打开装置，该打开装置设置在该腔室内部并且被适配为在注入所述液体期间在该配料腔室中的液体压力增加的作用下通过所述打开装置与该底部膜片的相对接合来打开该腔室，并且其中所述打开装置是由可生物降解材料制成的模制件，并且所述可生物降解材料是聚合物组合物，所述聚合物组合物包含：
6、-至少一种选自由以下项组成的组的聚合物：聚羟基链烷酸酯(pha)，
7、-至少一种或多种成核剂，
8、-至少一种或多种矿物填料。
9、该胶囊包括限定用于饮料配料的腔室的胶囊主体、封闭该腔室的顶部膜片、设置在腔室内部的底部膜片和被适配为打开所述底部膜片的打开装置。
10、该胶囊主体通常包括：
11、-侧壁，该侧壁限定腔室并且在顶部开口之间轴向延伸，和
12、-周向凸缘，该周向凸缘从顶部开口径向向外突出，所述凸缘包括相对于该开口与腔室相对的上表面和相对的下表面。
13、通常，胶囊主体的底部包括出口，饮料可通过该出口分配。
14、通常，顶部膜片附接到主体的凸缘的上表面。
15、该胶囊包含饮料配料，该饮料配料可以是可溶或可提取的饮料配料。配料被保持在顶部膜片与底部膜片之间。
16、打开装置被定位在主体内部但在配料腔室外部。因此，打开装置被定位在底部膜片下方。
17、通常，打开装置包括板，并且该板包括从板的上表面并且因此在底部膜片的方向上升高的打开元件。这些打开元件被设计成在注入所述液体期间在配料腔室中的液体压力增加的作用下刺穿、撕裂、刺破底部膜片。
18、这些升高的打开元件可以是向上朝着底部膜片翻转的锥形或棱锥形尖状物(spike)(任选地在其端部被截断)，这些尖状物可抵靠着面向打开装置的底部膜片形成突起和凹陷。
19、优选地，打开元件呈现锋利的尖的末端。
20、优选地，打开装置的板包括从该板的上表面延伸到该板的下表面的饮料排出孔，并且所述孔被定位在升高的打开元件之间。
21、在现有技术中，这种打开装置是诸如聚丙烯的塑料模制件。
22、在本实施方案中，打开装置是可生物降解材料的模制件。该可生物降解材料是聚合物组合物，其包含：
23、-至少一种选自由以下项组成的组的聚合物：聚羟基链烷酸酯(pha)，
24、-至少一种或多种成核剂，
25、-至少一种或多种矿物填料。
26、该打开装置由该聚合物组合物通过模塑制造。
27、通常，打开装置由这种聚合物组合物整体地制成。
28、通常，聚合物组合物包含至少一种含有式(i)重复单元的聚羟基链烷酸酯：
29、-o-chri-(ch2)n-co-
30、其中：
31、-ri选自-h、c1-c12烷基、c-c16环烷基、c2-c12烯基，其任选地被至少一个选自以下的基团取代：卤素(f、ci、br)、-cn、-oh、
32、-cooh、-or、-coor(其中r＝c1-c4烷基、苄基)，
33、-n为零或1至6的整数，优选为1或2。
34、优选地，聚合物组合物包含至少一种聚羟基链烷酸酯，其中ri是甲基或乙基，并且n为1或2。
35、优选的式(i)重复单元可以是来源于以下项的那些：
36、-3-羟基丁酸酯，
37、-3-羟基戊酸酯，
38、-3-羟基己酸酯，
39、-3-羟基辛酸酯，
40、-3-羟基十二酸酯，
41、-3-羟基十一烯-10-烯酸酯，
42、-4-羟基戊酸酯，
43、或它们的混合物。
44、特别优选的聚羟基链烷酸酯是：
45、-聚-3-羟基丁酸酯(phb)，
46、-聚-3-羟基戊酸酯(phv)，
47、-聚-3-羟基己酸酯(phh)，
48、-聚-3-羟基辛酸酯(pho)，
49、-聚-3-聚羟基十二酸酯(phdd)，
50、-聚-3-羟基十一烯-10-烯酸酯(phu)，
51、以及它们的共聚物：
52、-聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯)(phbv)，
53、-聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯)(phbh)，
54、-聚(3-羟基丁酸酯-共-4-羟基丁酸酯)，
55、-聚(3-羟基辛酸酯-共-3-羟基十一烯-10-烯酸酯)(phou)，
56、-聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基戊酸酯-共-4-羟基戊酸酯)(phbw)，
57、或它们的混合物。
58、在一个实施方案中，聚羟基链烷酸酯可以是含有式(i)重复单元与至少一种来源于能够与羟基链烷酸酯共聚合的共聚单体的重复单元组合的共聚物或三元共聚物。
59、这些共聚单体可以是内酯和/或内酰胺。
60、在该实施方案中，通常，式(i)重复单元以相对于重复单元的总摩尔数等于至少10摩尔％的量存在。
61、优选地，聚羟基链烷酸酯具有可在104g/mol至106g/mol的范围内的重均分子量(m)。
62、一般来讲，聚合物组合物包含至少一种选自由以下项组成的组的增塑剂：
63、-聚(乙二醇)(peg)，
64、-乙酰基-柠檬酸三正丁酯(atbc)，
65、-异山梨醇二酯(ise)，
66、-山梨醇，
67、-甘油，
68、-乙酰化甘油单酯，
69、-环氧化大豆油(esbo)，
70、-柠檬酸三乙酯(tec)，
71、-三(乙二醇)双(2-己酸乙酯)(teg-eh)，
72、-柠檬酸三丁酯(tbc)，
73、-1,3,2,4-二亚苄基山梨醇，
74、-1,3-对甲基亚苄基-2,4-亚苄基山梨醇，
75、-双(硬脂酰脲)己烷(bis(stearylureide)hexane)，
76、-1,3,2,4-二(对甲基亚苄基)山梨醇，
77、-1,3,2,4-二亚苄基山梨醇，
78、以及它们的混合物。
79、聚合物组合物包含至少一种可选自由以下项组成的组的成核剂：氮化硼、滑石、羟基磷灰石、硬脂酸锌、纳米晶纤维素、蒙脱土纳米粘土、单壁碳纳米管、硅灰石、多壁碳纳米管、氰尿酸、脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪酸胺、脂肪酸金属盐、季戊四醇、二季戊四醇、脲衍生物、基于山梨醇的化合物、苯甲酸钠以及它们的混合物。
80、优选地，聚合物组合物包含至少0.1重量％，优选至多5重量％的量的至少一种成核剂。
81、聚合物组合物包含至少一种可选自由以下项组成的组的矿物填料：滑石、硅灰石、云母、二氧化硅、碳酸钙、高岭土、纳米粘土。
82、优选地，聚合物组合物包含至少1重量％，优选至多50重量％的量的至少一种矿物填料。
83、优选地，聚合物组合物包含硅灰石、滑石或纳米粘土作为矿物填料，甚至更优选含量在5重量％和40重量％之间。
84、据观察，与不含这些矿物填料的三元共聚物组合物相比，包含选自由聚羟基链烷酸酯(pha)组成的组的聚合物的打开装置的聚合物组合物内部无机填料的存在加速了该开口的崩解。
85、聚合物组合物可包含至少一种选自由以下项组成的组的功能添加剂：
86、-季戊四醇四(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯)，
87、-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯，
88、-亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，
89、-1,3,5-三甲基-2,4,6-三-(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯，
90、-2,4-双[(辛硫基)甲基]-邻甲酚，
91、-2,2t-二羟基-4,4t-二甲氧基-苯甲酮，
92、-双(氧乙烯)双-(3-(5-叔丁基-4-羟基-间甲苯基)丙酸乙烯酯，
93、-[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八烷基酯(octadecyl-[3-(3,5-
94、di-tert-butyl-4-hydroxyfeyl)propionate)，
95、-2t,3-双[[3-[3,5-二叔丁基-4-羟基苯基]丙酰基]]丙酰肼，
96、-蜂蜡，
97、-巴西棕榈蜡，
98、-小烛树蜡，
99、-漆树蜡(日本蜡)，
100、-浆果蜡，
101、-石蜡，
102、-聚硅氧烷及其衍生物，
103、-氢氧化镁，
104、-硬脂酸钙
105、以及它们的混合物。
106、这些功能添加剂可用于改善可加工性、材料之间的相容性并且/或者加速生物降解作用。
107、聚合物组合物可包含至少一种选自由以下项组成的组的粘度调节剂和/或增容剂：
108、-过氧化二异丙苯(dcp)，
109、-过氧化苯甲酸叔丁酯(tbpb)，
110、-六亚甲基二异氰酸酯(hmdi)，
111、-多官能化苯乙烯-共-甲基丙烯酸缩水甘油酯低聚物
112、-异氰尿酸三缩水甘油酯(tgic)，
113、-过氧化苯甲酰(bpo)，
114、-二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)。
115、优选地，聚合物组合物可包含纤维，诸如选自由以下项组成的组的纤维：亚麻、玉米、稻壳、火麻、竹、剑麻、洋麻以及它们的混合物。
116、将纤维整合到打开装置的聚合物组合物中的优点在于，与不含这些纤维的纯的基于pha的组合物相比，加速了打开部分的崩解。这对于打开装置特别有用，该打开装置可以是厚的材料件，因此比胶囊的其它部分需要更多时间来崩解。
117、优选地，聚合物组合物包含含量在5重量％和40重量％之间的此类纤维。
118、通常，打开装置包括板，所述板包括从板的上表面升高的打开元件，所述打开元件被设计成在注入所述液体期间在配料腔室中的液体压力增加的作用下刺穿、撕裂、刺破底部膜片。
119、优选地，打开元件呈现锋利的尖的末端，特别是当底部膜片由呈现一定弹性的材料制成时，这可以是当底部膜片由可生物降解材料制成时的情况。
120、当底部膜片是层压多层材料时可以是这种情况，该层压多层材料相继地包括：
121、-植物羊皮纸层，和
122、-粘合剂层，和
123、-包含纤维的非织造材料层，其中所述纤维是可生物降解纤维。在此类底部底部膜片的情况下，通常植物羊皮纸支撑件面向胶囊内部的打开装置。
124、在一个实施方案中，可优选的是，打开装置的板包括从该板的上表面延伸到该板的下表面的饮料排出孔，并且所述孔被定位在升高的打开元件之间。当底部膜片是诸如如上所述的层压多层材料时，这是特别优选的。
125、优选地，胶囊主体由可生物降解或可分解的材料，诸如纸基淀粉、聚己酸内酯(pcl)、聚乳酸(pla)、聚羟基链烷酸酯(pha)、聚琥珀酸丁二醇酯(pbs)、聚琥珀酸己二酸丁二醇酯(pbsa)和/或聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)、聚乙醇酸(pga)或它们的混合物制成。
126、优选地，顶部膜片由可生物降解或可分解的材料，诸如纸基淀粉、聚己酸内酯(pcl)、聚乳酸(pla)、聚羟基链烷酸酯(pha)、聚琥珀酸丁二醇酯(pbs)、聚琥珀酸己二酸丁二醇酯(pbsa)和/或聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)、聚乙醇酸(pga)或它们的混合物制成。
127、该胶囊可包括延伸穿过腔室的内部截面的分配器壁以限定用于配料的下部子腔室和用于液体的上部分配腔室。这种分配器壁包括小孔洞以将液体均匀地分配在配料上。
128、此类分配器可以是由玻璃纸和淀粉、或聚己酸内酯(pcl)、聚乳酸(pla)、聚羟基链烷酸酯(pha)、聚琥珀酸丁二醇酯(pbs)、聚琥珀酸己二酸丁二醇酯(pbsa)和/或聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)、聚乙醇酸(pga)或它们的混合物制成的可堆肥膜。
129、通常，通过分别生产胶囊主体和打开装置并在另一步骤中组装它们来生产胶囊。
130、在具体实施方案中，胶囊主体可包括与打开装置一体制成的底壁。
131、因此，在该实施方案例中，打开装置与胶囊主体一体成型。胶囊主体由与打开装置相同的可生物降解的聚合物组合物模制而成。
132、在本技术中，用于确定材料的生物降解能力和可堆肥性的技术要求和程序根据国际标准(诸如eu 13432或us astm d6400)来确定。例如，为将一种材料视为“(工业)可分解的”，测试中的一个测试要求至少90％的材料在受控条件下必须在6个月内被生物降解。家庭可分解性认证也有类似的测试方案。
133、由此，整个胶囊系统在使用后可以被丢弃在堆肥堆中，以便在材料完全生物降解后为土壤提供养分。
134、本发明的以上方面可按任何合适的组合方式进行组合。此外，本文中的各种特征可与上述方面中的一个或多个方面组合，以提供除了具体例示和描述的那些以外的组合。根据权利要求书、具体实施方式以及附图，本发明的另外的目的和有利特征将显而易见。