ПРИГОДНАЯ ДЛЯ КОМПОСТИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЯ ВЕРХНЕЙ КРЫШКИ КАПСУЛЫ ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА Российский патент 2024 года по МПК B65D85/804 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к капсуле для приготовления напитка в устройстве для приготовления напитка, способу получения капсулы и применению капсулы для приготовления напитка в устройстве для приготовления напитка.

Уровень техники

В данной области известны однопорционные капсулы для приготовления напитка для устройств для приготовления напитков. Эти капсулы обычно используют для выдачи по требованию напитков, таких как кофе, чай или горячий шоколад, и они пользуются популярностью из-за их свежего вкуса, разнообразия ароматов и удобства приготовления напитков.

Как правило, капсулу, содержащую компонент напитка, вставляют в держатель капсулы устройства для приготовления напитка, держатель капсулы закрывают и начинают приготовление напитка. Текучая среда, такая как вода или молоко, подается в капсулу и взаимодействует с компонентом напитка, содержащимся внутри капсулы, с получением желаемого напитка. Когда капсулу заполняют достаточным количеством текучей среды, капсула вскрывается под давлением жидкости с высвобождением приготовленного напитка. Например, вскрытие капсулы может осуществляться путем прижатия экстракционной поверхности капсулы силой, обеспечиваемой увеличивающимся давлением текучей среды внутри капсулы, с применением обеспеченной в держателе капсулы вскрывающей конструкции, при этом экстракционная поверхность разрушается при достижении разрушающего напряжения. Вскрывающая конструкция может представлять собой ряд выступов и выемок, например, пирамидальных элементов, до которых доходит экстракционная поверхность и разрывается под действием внутреннего давления текучей среды. Такое устройство для приготовления напитка с контролируемым давлением имеет преимущество, заключающееся в том, что оно может производить напиток высокого качества.

Однако на процесс вскрытия капсулы на экстракционной поверхности вышеупомянутой вскрывающей конструкцией может влиять большое количество параметров и динамических эффектов, и, таким образом, повторяемость и единообразие процесса вскрытия труднодостижимы, что может отрицательно влиять на результат — готовый напиток.

В частности, было обнаружено, что экстракционная поверхность должна иметь определенную жесткость для обеспечения накопления давления в капсуле, но при этом без сжатия во время процесса вскрытия. И наоборот, экстракционная поверхность должна быть выполнена с возможностью ее разрывания вскрывающей конструкцией в процессе вскрытия. Кроме того, желательно, чтобы частицы и волокна из компонента напитка оставались внутри капсулы, чтобы избежать не только загрязнения приготовленного напитка, но также засорения отверстий в капсуле и/или вскрывающей конструкции, которые предусмотрены для выдачи приготовленного напитка из устройства для приготовления напитка.

В предшествующем уровне техники эти технические проблемы решаются путем формирования экстракционной поверхности из мембраны, изготовленной из алюминия, с очень точно контролируемой толщиной, в частности от около 30 до 40 микрометров. Алюминий имеет ряд преимуществ, таких как стойкость к высокому давлению, долговечность, гибкость, низкий вес, обеспечение длительного срока хранения и отсутствие изменений вкуса приготовленного напитка. К сожалению, алюминиевые капсулы трудно поддаются переработке, поскольку во многих странах системы переработки алюминия либо отсутствуют, либо недостаточно развиты, либо требуют наличия дополнительных систем утилизации отходов, таких как пункты сбора для потребителей, которые трудно реализовать на практике. Кроме того, производство первичного алюминия для капсул требует большого количества энергии, что приводит к увеличению выбросов углерода, если капсулы не перерабатываются эффективным образом.

Таким образом, были предприняты различные попытки замены материалов, используемых для капсул, на альтернативные материалы. Например, в качестве материалов капсулы были предложены биопластики, изготовленные из кукурузного крахмала или высушенной пульпы волокон сахарного тростника. Однако недостатком таких материалов является то, что они не обладают характеристиками, для аналогичных используемых в настоящее время материалов, таких как алюминий. Например, капсулы, изготовленные из альтернативных материалов, часто имеют ограниченный срок хранения, поскольку они не образуют такого же надежного барьера для кислорода и влаги, как алюминий.

В частности, получение экстракционной поверхности из альтернативных материалов представляется сложной задачей, поскольку невозможно перенести на эти новые материалы принципы конструирования и решения, применяемые для предыдущих алюминиевых экстракционных поверхностей. Подходы, которые, например, просто заменяют известную алюминиевую экстракционную поверхность на материал на бумажной основе, оказались неудачными, поскольку качество приготовленных напитков, повторяемость вкусоароматических свойств и консистенции напитка были не совместимы с высокими стандартами, установленными известными экстракционными поверхностями на основе алюминия.

Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение капсулы с конфигурацией и конструкцией, которая облегчает использование пригодных для компостирования материалов для всей капсулы при сохранении и/или превышении стандартов качества и преемственности приготовленного напитка в соответствии со сравнимой алюминиевой капсулой.

Эти и другие цели, которые становятся очевидными при чтении описания, решаются с помощью объекта изобретения независимых пунктов формулы изобретения. В зависимых пунктах формулы изобретения ссылаются на дополнительные предпочтительные варианты осуществления изобретения.

Раскрытие изобретения

Первый аспект изобретения относится к капсуле для приготовления напитка в устройстве для приготовления напитка. Капсула содержит корпус капсулы с боковой стенкой, ограничивающей камеру для вещества, используемого для приготовления напитка, и впрыскивающую стенку для впрыска текучей среды в камеру для приготовления напитка при взаимодействии текучей среды с веществом. Капсула дополнительно содержит выпускную стенку, которая соединена с корпусом капсулы и закрывает камеру. Выпускная стенка содержит, в многослойной конструкции, удерживающий слой, который выполнен с возможностью вскрытия при взаимодействии с вскрывающими элементами под действием растущего давления текучей среды, подаваемой в капсулу, и фильтрующий слой для фильтрования частиц из приготовленного напитка, подаваемого через выпускную стенку. Как фильтрующий слой, так и удерживающий слой изготовлены из биоразлагаемого материала. В настоящем изобретении фильтрующий слой выполнен на противоположной камере стороне относительно удерживающего слоя.

В настоящем документе выражение «биоразлагаемый материал» можно понимать как любой материал, который может быть расщеплен в экологически безвредные продукты посредством (под действием) живых организмов (таких как микроорганизмы, например бактерии, грибы или водоросли). Этот процесс может происходить в среде с присутствием кислорода (аэробно) и/или, в ином случае, без кислорода (анаэробно). Например, под этим подразумевается, что компостирование можно осуществлять вне специального полигона. В частности, в конце процесса компостирования не остается остатков материала, которые могут быть проблематичными для окружающей среды, или любых небиоразлагаемых компонентов.

Примерами биоразлагаемых материалов могут быть различные растительные материалы, такие как дерево, бамбук, волокна бамбука, целлюлоза, целлюлозная пульпа, древесная пульпа, пульпа сахарного тростника, бумага и/или картон. Кроме того, другими примерами являются биопластические семейства веществ, такие как полигидроксибутират (PHB) и сополимеры, полибутиленсукцинат (PBS), поли(бутилен сукцинат адипат) (PBS-A/PBSa), полилактид (PLA), полибутиленадипаттерефталат (PBAT), ацетат целлюлозы, крахмал и/или соединения вышеупомянутых материалов.

В международных стандартах, например, EU 13432 или US ASTM D6400, указываются технические требования и процедуры определения пригодности материала для компостирования. Биодеградация может быть протестирована в соответствии с такими стандартами, как ISO 14855, ISO 17556 или ISO 14851. Например, в одном из испытаний для того, чтобы продукт считался «пригодным для промышленного компостирования продуктом», требуется, чтобы по меньшей мере 90% рассматриваемого материала биологически разложилось в контролируемых условиях за 6 месяцев. Аналогичное испытание также существует для получения сертификата компостирования в домашних условиях.

Другими словами, обеспечена капсула для приготовления напитка в устройстве для приготовления напитка. Например, под капсулой можно пониматься контейнер для размещения вещества для приготовления напитка, и предпочтительно она может образовывать корпус или контейнер, окружающий вещество. Например, корпус капсулы ограничивает посредством своей боковой стенки (по меньшей мере, ее части) камеру, которая может представлять собой, например, отделение, полость или полое пространство в капсуле. Капсула дополнительно содержит впрыскивающую стенку, подходящую для впрыска текучей среды в камеру. Впрыск текучей среды может приводить к взаимодействию текучей среды и вещества, что может включать в себя любой вид химической и/или физической реакции между веществом и текучей средой, например, смачивание, инфузию, экстракцию, растворение и/или любой другой тип соответствующего взаимодействия для получения напитка. Капсула дополнительно содержит выпускную стенку, которая соединена с корпусом капсулы и закрывает камеру. Например, можно предположить, что пространство внутри капсулы может быть (полностью) окружено со всех сторон корпусом контейнера (боковой стенкой), впрыскивающей стенкой и выпускной стенкой, предпочтительно с образованием (и закрытием) камеры для приема вещества. Таким образом, может быть предусмотрена капсула, которая может быть заполнена веществом для приготовления напитка и которую можно использовать с известными устройствами для работы с капсулами. Вещество может быть защищено от разложения и внешних воздействий, таких как окисление или влага, а вкусоароматические свойства вещества могут быть сохранены внутри капсулы даже при хранении в течение длительных периодов времени.

Выпускная стенка изобретения содержит, в многослойной конструкции, удерживающий слой и фильтрующий слой. Таким образом, выпускная стенка может содержать различные части, которые расположены в виде слоев, уровней, ярусов или пластов. Таким образом, можно обеспечить выпускную стенку с произвольным числом слоев, каждый из которых обеспечивает требуемую функциональность, например, слой для герметизации, (дополнительный слой) для формирования барьера (от влаги/кислорода), и/или для очистки и/или фильтрования определенных частиц или содержимого из приготовленного напитка до выхода приготовленного напитка из капсулы (камеры), например, с помощью фильтрующего слоя. Таким образом, выпускная стенка может иметь различные конфигурации (слоев), формы и внешние облики. Кроме того, удерживающий слой выполнен с возможностью вскрытия вскрывающими элементами (например, из устройства для приготовления напитка) под действием растущего давления текучей среды, подаваемой в капсулу, например, в результате относительного перемещения соответствующих элементов. Таким образом, вскрывающие элементы могут иметь различные конфигурации, формы и облики, и они могут содержать множество выступов и выемок, например, пирамидальных элементов. Эта конструкция позволяет адаптировать конструкцию выпускной стенки к техническим потребностям.

Как фильтрующий слой, так и удерживающий слой изготовлены из биоразлагаемого материала. Это может упрощать утилизацию органического материала внутри капсулы, а также самого материала капсулы.

Фильтрующий слой выполнен на противоположной камере стороне относительно удерживающего слоя. В настоящем изобретении неожиданно было обнаружено, что определенный порядок и ориентация удерживающего слоя и фильтрующего слоя относительно корпуса капсулы, определенные в настоящем изобретении, приводят к ряду улучшений. Например, наблюдается, что профиль давления во время приготовления напитка является более единообразным и воспроизводимым. Более того, при этой конфигурации в напитке обнаруживается лучшее образование и экстракция пенки и снижение концентрации частиц и остатков вещества, например, обжаренного и молотого кофе.

В данной области это является неожиданным, поскольку в конфигурации изобретения в процессе работы фильтрующий слой может находиться в непосредственном контакте со вскрывающими элементами, которые обычно используются для создания локальных точек давления для разрушения материала под давлением, что приводит к повышению риска того, что фильтрующий слой потеряет способность к фильтрации из-за прокола материала. По этой причине в предшествующем уровне техники фильтр, при наличии, всегда находился внутри капсулы. Аналогичным образом неожиданно было обнаружено, что удерживающий слой вскрывается вскрывающими элементами более эффективным образом. В конфигурации изобретения отверстия в выпускной стенке распределены в большем количестве, более равномерно и более центрально, чем в конфигурациях известных капсул. Можно обеспечить лучший и единообразный результат экстракции, поскольку впрыскиваемая текучая среда распределяется равномерно внутри и снаружи капсулы. Этот эффект входит в противоречие с технически интуитивным представлением, что лучший результат прокола обеспечивается введением инструмента для прокола в непосредственный контакт с нужным объектом.

Вышеописанные эффекты могут быть обусловлены, например, амортизирующим влиянием фильтрующего слоя на деформацию удерживающего слоя во время накопления давления внутри капсулы. Тяга, создаваемая внутри камеры при увеличении давления текучей среды, подаваемой в камеру, может работать против усилия натяжения обоих слоев, т.е. фильтрующего слоя и удерживающего слоя. Таким образом, деформация выпускной стенки в сторону вскрывающих элементов может замедляться до достижения более высокого давления внутри камеры, которое может достигаться быстрее, а вскрывающие элементы будут взаимодействовать с выпускной стенкой при более высоком уровне давления, чем в капсуле другой конфигурации. Из-за повышенного накопления давления выпускная стенка прокалывается более эффективным образом.

Из вышеизложенного можно сделать вывод о том, что настоящее изобретение облегчает получение капсулы с контактирующим с внешней средой слоем капсулы, полностью выполненным из биоразлагаемого материала, и при этом можно обеспечить достаточную или даже улучшенную стойкость к давлению для накопления достаточного давления для приготовления напитка. Кроме того, конструкция по изобретению облегчает возможность фильтрации и экстракции капсулы, что необходимо для приготовления напитка высокого качества, т.е. качества, которое в предшествующем уровне техники обнаруживали в напитках из капсул на основе алюминия.

Предпочтительно удерживающий слой может быть обращен к камере. Альтернативно или дополнительно удерживающий слой может быть расположен ближе к камере, чем фильтрующий слой. Например, в настоящем документе выражение «обращенный» можно понимать как «направленный в сторону соответствующего обозначенного объекта» без обязательного выполнения непосредственно на соответствующем обозначенном объекте.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления каждый из фильтрующего слоя и удерживающего слоя может быть изготовлен из своего биоразлагаемого, и предпочтительно пригодного для компостирования в домашних условиях материала.

Таким образом, появляется возможность утилизации капсулы после ее использования в компостных сооружениях, которые являются специальными площадками с определенными условиями, зависящими от ветра, солнечного света, дренажа и других факторов, причем в землю после полного разрушения материала могут попадать питательные вещества. Компостирование можно осуществлять с помощью промышленных площадок для компостирования и/или с использованием домашних средств компостирования. Например, в соответствии с вышеупомянутыми общепринятыми в международном праве стандартами пригодные для компостирования пластиковые материалы должны одновременно иметь следующие характеристики, чтобы материал подпадал под определение «пригодный для компостирования». Материал должен быть биоразлагаемым и дезинтегрируемым, т.е. фрагментируемым и невидимым в готовом компосте, и он не должен оказывать отрицательного влияния на процесс и качество компостирования. Таким образом, можно потенциально уменьшить потенциальное экологическое влияние использования однопорционных капсул.

Различные материалы могут предпочтительно отличаться по меньшей мере по одному из соответствующих физических свойств, таких как прочность на растяжение, пластичность, эластичность, стойкость к проколу, плотность, пористость и/или, если применимо, структура волокон и/или ориентация волокон.

При наличии по меньшей мере двух вышеупомянутых слоев из разных материалов можно получить выпускную стенку в виде композитной конструкции. Однако также возможно, что выпускная стенка может содержать множество различных слоев, которые предпочтительно могут быть изготовлены из различных материалов. Это может привести к благоприятному эффекту, заключающемуся в том, что комбинация двух или более составляющих материалов с различными физическими или химическими свойствами обеспечивает структуру с характеристиками, отличными от характеристик каждого из отдельных компонентов. Таким образом, поверхность соприкосновения капсулы с внешней средой можно адаптировать к техническим потребностям применения. Например, при придании каждому из слоев отличающейся прочности на растяжение, давление, накапливающееся внутри капсулы, можно контролировать и задавать по необходимости. Таким образом, например, капсула может быть выполнена с возможностью приготовления напитка в соответствии с описаниями рецептуры. Более того, благодаря наличию двух слоев из материалов с разными конфигурациями волокон можно адаптировать характеристики материала, относящиеся к взаимодействию выпускной стенки с приготовленным напитком, к конкретной области применения, например, задавая фильтрующую способность выпускной стенки. Кроме того, разница в ориентации отдельных слоев выпускной стенки может привести к различным напряжениям в слоях, которые могут быть учтены в вышеописанной конфигурацией путем выбора различных материалов. Например, материал одного из слоев может разрушаться при более низком давлении, чем материал другого слоя, но структура может связываться воедино через комбинированное сопротивление материалов, которые могут поддерживать друг друга под действием давления.

В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления удерживающий слой (предпочтительно материал удерживающего слоя) может быть выполнен с обеспечением предпочтительно двунаправленного барьера от жидкости и/или газообразных веществ, входящих в камеру и/или выходящих из нее. Таким образом, можно представить, что удерживающий слой может содержать дополнительный слой или покрытие, которое может находиться (быть выполнено) либо на противоположной камере стороне, либо на противоположной фильтрующему слою стороне по отношению к удерживающему слою.

Таким образом, капсулу можно обеспечить барьером от определенных веществ, выходящих из капсулы или входящих в нее. Таким образом можно увеличить срок хранения капсулы и сохранить содержащиеся внутри капсулы вещества в свежем состоянии. За счет обеспечения удерживающего слоя такими возможностями можно упростить конструкцию и производство капсулы, и капсула может быть полностью изготовлена из альтернативных материалов.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления удерживающий слой (предпочтительно материал удерживающего слоя) может быть выполнен таким образом, чтобы он был стойким к накопленному давлению в камере в диапазоне от 1 до 20 бар, более предпочтительно от 10 до 20 бар, наиболее предпочтительно от 12 до 18 бар.

Таким образом, можно обеспечить приготовление напитков, для успешного приготовления которых требуется определенное давление. Кроме того, в процессе приготовления возможно держать капсулу закрытой в течение длительного периода времени, поскольку время до достижения давления заданного уровня зависит от предела давления материала. Таким образом, время приготовления напитка можно контролировать путем выбора материала.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления фильтрующий слой может быть изготовлен из пригодного для компостирования материала. Альтернативно или дополнительно фильтрующий слой может быть изготовлен из нетканого материала. Примеры могут представлять собой древесную пульпу, пульпу сахарного тростника, целлюлозные волокна, вискозные волокна, полибутиленсукцинат (PBS), поли(бутилен сукцинат адипат) (PBS-A/PBSa), полигидроксибутират (PHB) и/или полимолочную кислоту (PLA).

Обычно нетканые материалы можно изготовить из коротких и длинных волокон, соединенных друг с другом с помощью механической, химической, термической обработки. Нетканые материалы являются благоприятными, поскольку они могут быть сконструированы для их конкретного применения, и они могут быть переработаны после применения и обеспечивают функциональные возможности, такие как упругость и стойкость к разрыву, прочность на растяжение, низкая масса, фильтрация и/или обеспечение стерильности и антибактериального барьера. Например, длину волокон в нетканых материалах и их соответствующее связывание можно адаптировать в соответствии с требованиями области применения с улучшением применения.

В альтернативном или дополнительном варианте осуществления фильтрующий слой может иметь граммаж от 10 до 150 г/м², а предпочтительно от 20 до 100 г/м².

Таким образом, характеристики фильтрующего слоя могут быть заданы путем определения плотности в расчете на площадь материала, т.е. массы на единицу площади. Например, прочность на растяжение фильтрующего слоя можно улучшить путем увеличения граммажа материала и/или использования (нетканого) материала, содержащего волокна определенной длины и/или с определенным связыванием волокон. Более того, фильтрующую способность и/или пористость фильтрующего слоя можно изменять, например, уменьшать до меньших диаметров частиц, путем соответствующей настройки характеристик материала слоя. Таким образом, фильтрующий слой можно адаптировать к конкретным требованиям приготовления напитка.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления удерживающий слой может быть изготовлен из материала, который пригоден для компостирования. В альтернативном или дополнительном варианте осуществления удерживающий слой может быть изготовлен из материала, имеющего определенную, предпочтительно закрытую волокнистую структуру. Например, материал удерживающего слоя может представлять собой волокнистую структуру, содержащую по меньшей мере 50 мас.% пульпы хвойной древесины, целлюлозных волокон, бумаги, биополиэфиров, полигидроксиалканоата (PHA), полигидроксибутирата (PHB) и сополимеров, и/или полибутиленсукцината (PBS) или поли(бутилен сукцинат адипата) (PBS-A/PBSa). Кроме того, материал удерживающего слоя может представлять собой ацетат целлюлозы, крахмал, поливиниловый спирт (PVOH), и он может включать полимеры, в которых по меньшей мере одно из мономерных звеньев представляет собой виниловый спирт. Альтернативно или дополнительно материал удерживающего слоя может представлять собой компаунды или ламинаты из вышеупомянутых материалов.

За счет обеспечения удерживающего слоя из материала с закрытой волокнистой структурой, например, из высокоочищенной, т.е. механически и/или химически обработанной бумаги, можно получить удерживающий слой с материалом, который менее склонен к поглощению жидкости, и при этом повысить жесткость материала. В частности, материалы, имеющие низкое поглощение воды и низкое удлинение, оказывают благоприятное воздействие на характеристики капсулы. Благодаря обеспечению удерживающего слоя из таких материалов можно усилить благоприятные эффекты настоящего изобретения.

В альтернативном или дополнительном варианте осуществления удерживающий слой может иметь граммаж от 20 до 150 г/м², а предпочтительно от 30 до 100 г/м².

Таким образом, характеристики удерживающего слоя могут быть заданы путем определения плотности в расчете на площадь материала. Например, прочность на растяжение удерживающего слоя можно улучшить путем увеличения граммажа его материала.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления по меньшей мере частично удерживающий слой и фильтрующий слой могут быть соединены друг с другом противоположными сторонами, предпочтительно посредством клеевого соединения, ультразвуковой или термической склейки. Предпочтительно между удерживающим слоем и фильтрующим слоем может быть предусмотрен слой адгезива, который представляет собой биоразлагаемый и предпочтительно пригодный для компостирования материал. Например, в качестве материалов адгезивного слоя можно использовать растительный крахмал или акриловый адгезив.

При соединении двух слоев выпускной стенки можно обеспечить, чтобы процессы растяжения и деформации соответствующих материалов были взаимосвязанными. При использовании клеевого соединения (предпочтительно с использованием какого-либо адгезивного агента) или термосклейки для соединения двух слоев друг с другом, между двумя слоями формируется равномерная однородно-эффективная связь. Таким образом, давление, оказываемое на удерживающий слой, также равномерно распределяется на фильтрующий слой. Таким образом, при такой конфигурации можно усиливать благоприятные эффекты настоящего изобретения.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления выпускная стенка может быть соединена с ободковой зоной, ограничивающей отверстие в боковой стенке корпуса капсулы. Например, выпускная стенка может быть соединена с корпусом капсулы посредством клеевого соединения, ультразвуковой или термической склейки. В альтернативном или дополнительном варианте осуществления между выпускной стенкой (предпочтительно удерживающим слоем) и корпусом капсулы может быть предусмотрен адгезивный слой, который скрепляет корпус капсулы и выпускную стенку друг с другом. Предпочтительно адгезивный слой может по меньшей мере частично (или полностью) покрывать отверстие и/или ободковую зону. Альтернативно или дополнительно адгезивный слой может (полностью) покрывать удерживающий слой на стороне или поверхности, ориентированной в направлении камеры. Например, в качестве материалов адгезивного слоя можно использовать растительный крахмал или акриловый адгезив. Кроме того, адгезивный слой может образовывать, например, часть многослойной структуры выпускной стенки.

В результате связывания выпускной стенки с корпусом капсулы эти два элемента надежно соединены друг с другом, и можно предотвратить загрязнение содержимого капсулы бактериями. Содержимое капсулы также может быть защищено от внешней влаги или кислорода посредством герметичного соединения, образованного между выпускной стенкой и корпусом капсулы.

Предпочтительно возможно, что при использовании вышеупомянутых способов соединения слой адгезива между двумя слоями может образовывать барьер от кислорода/влаги и/или представлять собой уплотнитель. Предпочтительно адгезивный слой может быть совместимым с пищевыми продуктами и/или подходящим для использования при обычных рабочих температурах приготовления напитка, например, от 100 до 150 градусов Цельсия.

В соответствии с дополнительным предпочтительным вариантом осуществления корпус капсулы (предпочтительно по меньшей мере боковая стенка и/или ободковая зона) может содержать защитный слой для обеспечения барьера от влаги и/или кислорода. Альтернативно или дополнительно впрыскивающая стенка может содержать защитный слой для обеспечения барьера от влаги и/или кислорода. Защитный слой предпочтительно может быть выполнен с возможностью обеспечения герметичного контакта между корпусом капсулы и впрыскивающей стенкой. Защитный слой может быть изготовлен из биоразлагаемого, а предпочтительно пригодного для компостирования материала, такого как биополимеры или поливиниловый спирт (PVOH), и он может включать в себя полимеры, в которых по меньшей мере одно из мономерных звеньев представляет собой виниловый спирт. Альтернативно или дополнительно защитный слой может быть изготовлен из компаундов или ламинатов вышеупомянутых материалов. Защитный слой предпочтительно может быть изготовлен из иного материала, чем фильтрующий слой и/или удерживающий слой.

Таким образом, содержимое капсулы может быть защищено от внешней влаги или кислорода, и для капсулы можно использовать широкий диапазон различных материалов.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления корпус капсулы и/или впрыскивающая стенка могут иметь многослойную и/или ламинированную структуру. Предпочтительно корпус капсулы и/или впрыскивающая стенка могут быть изготовлены из предпочтительно многослойных формованных волокон пульпы.

Таким образом, механические характеристики, такие как жесткость и/или стойкость, соответствующих элементов можно адаптировать к конкретной области применения. Например, корпус капсулы может содержать дополнительные (встроенные) структурные элементы для жесткости, например, ребра или гребни.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления корпус капсулы и впрыскивающая стенка могут быть выполнены из отдельных частей или могут быть выполнены как единое целое, например, в виде цельного элемента.

Таким образом, можно обеспечить капсулу либо в виде различных частей, либо в виде цельного изделия или одного элемента. Каждая из этих конфигураций обеспечивает преимущества при проектировании, производстве и при приготовлении напитка с помощью капсулы.

Дополнительный аспект настоящего изобретения относится к способу производства описанной выше капсулы.

Способ включает стадию, на которой корпус капсулы формируют из биоразлагаемого (и/или пригодного для компостирования) материала пульпы, такого как целлюлозная пульпа, бамбуковая пульпа, древесная пульпа, багасса, недревесная пульпа или любая форма целлюлозной пульпы. Предпочтительно, чтобы впрыскивающая стенка могла быть сформирована вместе (в сочетании) с корпусом капсулы (одновременно/на той же стадии). Впрыскивающую стенку выполняют с формованием по меньшей мере части камеры для приема вещества для приготовления напитка. Выпускную стенку обеспечивают и прикрепляют к корпусу капсулы, например, посредством термической сварки. Таким образом, выпускная стенка выполнена на корпусе капсулы таким образом, что фильтрующий слой расположен на противоположной камере стороне относительно удерживающего слоя. Предпочтительно удерживающий слой может быть обращен к камере. Альтернативно или дополнительно удерживающий слой может быть расположен ближе к камере, чем фильтрующий слой.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления корпус капсулы может быть сформирован путем мокрого формования из пульпы. Таким образом, способ формирования корпуса капсулы может включать стадию размещения суспензии пульпы в форме, например, путем заполнения формы суспензией или путем заливки суспензии в форму. Суспензию пульпы можно спрессовать в форме, и образованный таким образом корпус капсулы можно высушить.

Альтернативно корпус капсулы может быть сформирован путем сухого формования из пульпы. Таким образом, способ формирования корпуса капсулы может включать стадию получения заготовки предпочтительно высушенных целлюлозных волокон. Затем заготовку можно сформовать с помощью инструмента, предпочтительно с подачей тепла и/или воды в форму корпуса капсулы.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления корпус капсулы может быть заполнен веществом, необходимым для приготовления напитка. Впрыскивающую стенку можно сформировать путем формования (влажного или сухого) из пульпы. Предпочтительно, чтобы впрыскивающая стенка формировалась вместе с корпусом капсулы посредством формования из пульпы. Альтернативно или дополнительно впрыскивающая стенка может быть образована путем прикрепления мембраны или пленки в качестве впрыскивающей стенки к корпусу капсулы после сушки, например, с помощью биоразлагаемого (и/или пригодного для компостирования) адгезива. Предпочтительно способ может дополнительно включать стадию добавления защитного слоя, который предпочтительно может быть изготовлен из биоразлагаемого и/или пригодного для компостирования материала. Защитный слой можно добавить на внутреннюю или внешнюю поверхность по меньшей мере части корпуса капсулы (предпочтительно по меньшей мере части боковой стенки), которая ограничивает камеру. Альтернативно или дополнительно защитный слой можно добавить на внутреннюю или внешнюю поверхность по меньшей мере части впрыскивающей стенки, которая ограничивает камеру. Кроме того, защитный слой можно добавить на поверхность по меньшей мере части ободковой зоны (обращенной в сторону от камеры). Это можно обеспечить, например, путем термоформования. Защитный слой предпочтительно выполняется в виде облицовки.

Таким образом, можно получить капсулу со всеми полезными свойствами и преимуществами, описанными выше. Более того, (влажное/сухое) формование из древесной пульпы обеспечивает преимущество, заключающееся в более свободной разработке форм и компонентов капсулы, при этом с облегчением применения различных материалов, тем самым с возможностью получения по меньшей мере частей капсулы в виде композитных структур. Таким образом, возможно улучшение существующих конструкций капсул, а также обеспечение их из альтернативных материалов, которые могут быть экологически благоприятными.

Дополнительный аспект настоящего изобретения относится к применению описанной выше капсулы для приготовления напитка в устройстве для приготовления напитка с держателем капсулы. Таким образом, напиток можно получать преимущественным и экологически выгодным способом.

Краткое описание чертежей

Дополнительные признаки, преимущества и цели изобретения будут понятны специалисту в данной области после прочтения приведенного ниже подробного описания вариантов осуществления изобретения при их рассмотрении вместе с фигурами на прилагаемых графических материалах. В случае если цифры на фигуре были опущены, например, для ясности, соответствующие элементы все еще могут присутствовать на фигуре.

Фиг. 1 демонстрирует схематический вид с пространственным разделением компонентов капсулы в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения.

Фиг. 2 демонстрирует линейный график профиля давления внутри капсулы, показанной на фиг. 1, в зависимости от времени.

Фиг. 3 демонстрирует сравнительный график двух различных конфигураций капсулы, где одна конфигурация показывает профиль давления для капсулы настоящего изобретения с фиг. 1 (как показано на фиг. 2), а другая конфигурация показывает профиль давления сравнительной капсулы, которая имеет выпускную стенку, причем порядок соответствующих слоев выпускной стенки является обратным относительно выпускной стенки капсулы, изображенной на фиг. 1.

Фиг. 4 демонстрирует линейный график профилей давления для типичных бумажных материалов.

Фиг. 5 демонстрирует линейный график профилей давления для типичных нетканых материалов.

Осуществление изобретения

На фигурах показаны различные виды и аспекты варианта осуществления капсулы 100 для приготовления напитка в устройстве для приготовления напитка в соответствии с настоящим изобретением. Капсула 100 может иметь композитную структуру и/или может быть изготовлена из композитного материала, который предпочтительно может полностью состоять из биоразлагаемых и/или пригодных для компостирования материалов.

Капсула 100 содержит корпус 200 капсулы с боковой стенкой 210. Корпус 200 капсулы может иметь любую форму или вид. Например, корпус 200 капсулы может иметь форму, подходящую для вставки капсулы 100 в держатель капсулы (известного) устройства для приготовления напитка. Корпус 200 капсулы может иметь усеченную, чашеобразную или кубкообразную форму. Корпус 200 капсулы может иметь круглое поперечное сечение. Таким образом, например, могут поглощаться силы, связанные с давлением, воздействующие на корпус 200 капсулы.

Корпус 200 капсулы содержит боковую стенку 210. Боковая стенка 210 ограничивает камеру 250 внутри капсулы 100. Боковую стенку 210 можно обеспечить таким образом, чтобы она заключала в себе непрерывное пространство внутри корпуса 100 капсулы. Это показано на примере, представленном на фиг. 1.

Камера 250 выполнена с возможностью приема и хранения вещества 500 для приготовления напитка. Таким образом, вещество 500 может представлять собой любой тип (твердое вещество, жидкость, по меньшей мере частично растворимый и/или поддающийся процеживанию) вещества конкретного или определенного химического состава. Примеры веществ могут представлять собой обжаренный молотый кофе, быстрорастворимый кофе, чайные листья, концентрат сиропа, концентрат фруктового экстракта, шоколадный продукт, дегидратированные пищевые вещества и/или их комбинации. Соответственно, примеры напитков для приготовления могут включать в себя напитки на основе кофе или шоколада или другие подобные типы пищевых продуктов. Однако приведенные выше примеры для вещества 500 и напитков не следует рассматривать как полный перечень. Напротив, возможны различные другие примеры.

Корпус 200 капсулы может иметь отверстие 230, ведущее в камеру 250. Отверстие 230 может находиться на по меньшей мере одном из противоположных концов корпуса 200 капсулы. Например, вещество 500 может быть введено внутрь капсулы 100 через отверстие 230. Вещество 500 может полностью заполнить камеру 250. Однако между отверстием 230 и уровнем введенного вещества 500 может быть свободное пространство, которое может быть заполнено инертным газом для поддержания вещества 500 в свежем состоянии. Предпочтительно ободковая зона 211 боковой стенки 210 может ограничивать отверстие 230. Ободковая зона 211 может иметь форму фланца и отходить от боковой стенки 210, предпочтительно от камеры 250. В процессе эксплуатации капсула 100 может быть размещена на ободковой зоне 211 внутри держателя капсулы устройства для приготовления напитка.

Боковая стенка 210 может быть выполнена с образованием непрерывной поверхности манжеты корпуса 200 капсулы. Например, боковая стенка 210 может иметь внутреннюю поверхность, обращенную к камере 250, и внешнюю поверхность, обращенную в сторону от камеры 250.

Защитный слой 400 для обеспечения предпочтительно двунаправленного барьера от влаги и/или кислорода для вещества 500 может быть выполнен на корпусе 200 капсулы и/или боковой стенке 210. На фиг. 1 защитный слой 400 показан в качестве примера как выполненный в виде облицовки на внутренней поверхности боковой стенки 210, которая может проходить до ободковой зоны 211 и поверх нее. Защитный слой 400 может быть дополнительно или альтернативно выполнен на внешней поверхности боковой стенки 210. Таким образом, защитный слой 400 может быть изготовлен из биоразлагаемого и предпочтительно пригодного для компостирования материала, например, биополимеров или биопластических семейств веществ, таких как PHB и сополимеры, PBS, PBS-A, PLA, PBAT, ацетат целлюлозы, крахмал, PVOH, и он может включать в себя полимеры, в которых по меньшей мере одно из мономерных звеньев представляет собой виниловый спирт, а также компаунды или ламинаты любых вышеупомянутых материалов. Защитный слой 400 предпочтительно может быть изготовлен из материала, совместимого с пищевыми продуктами (FCS, FCM).

Например, корпус 200 капсулы может быть выполнен из (ламинированных) формованных (влажным/сухим способом) волокон пульпы. Предпочтительно корпус 200 капсулы может быть выполнен из биоразлагаемого и/или пригодного для компостирования материала. Корпус 200 капсулы может быть изготовлен из материала, совместимого с пищевыми продуктами (FCS, FCM). Корпус 200 капсулы может иметь многослойную и/или ламинированную структуру. Например, корпус 200 капсулы может быть относительно твердым или стойким, чтобы не сжиматься во время эксплуатации в устройстве для приготовления напитка или во время хранения. Многослойная и/или ламинированная конструкция может придавать корпусу 200 капсулы дополнительную жесткость и/или стойкость по сравнению с другими конструкциями. В данном случае формованное волокно пульпы может представлять собой композит, имеющий дополнительную подложку, такую как биоразлагаемая смола, нанесенную слоем на корпус 200 капсулы. Например, многослойную структуру корпуса 200 капсулы можно обеспечить за счет формирования на нем защитного слоя 400. Однако также возможно, что корпус 200 капсулы может содержать дополнительный слой ламината, например, в дополнение к защитному слою 400.

Капсула 100 содержит впрыскивающую стенку 220 для впрыска текучей среды в камеру 250 для приготовления напитка при взаимодействии текучей среды с веществом 500. Это проиллюстрировано в качестве примера на фиг. 1.

Впрыскивающая стенка 220 может быть расположена на конце корпуса 200 капсулы, противоположном отверстию 230. Впрыскивающая стенка 220 может быть выполнена как единое целое или может быть выполнена отдельно от корпуса 200 капсулы. Таким образом, корпус 200 капсулы и впрыскивающая стенка 220 могут быть выполнены из отдельных элементов или могут быть выполнены как единое целое, в виде одной детали. Впрыскивающая стенка 220 может образовывать сужающуюся концевую часть корпуса 200 капсулы. Впрыскивающая стенка 220 может быть выполнена с возможностью ее перфорирования лезвиями устройства для приготовления кофе таким образом, что лезвия обеспечивают отверстия для впрыска текучей среды. Предпочтительно текучая среда может представлять собой жидкость или жидкостно-газовую смесь, такую как вода или молоко. Как и корпус 200 капсулы, впрыскивающая стенка 220 может также содержать описанный выше защитный слой 400. Можно также представить, что впрыскивающая стенка 220 может содержать (небольшие) отверстия, через которые лезвия устройства для приготовления кофе могут входить и прокалывать защитный слой 400. Аналогично корпусу 200 капсулы впрыскивающая стенка 220 может иметь многослойную и/или ламинированную структуру и может быть изготовлена из (ламинированного) формованного волокна пульпы и/или материала, совместимого с пищевыми продуктами (FCS, FCM).

Корпус 200 капсулы и впрыскивающая стенка 220 могут быть выполнены таким образом, что камера 250 (герметично), закрыта, предпочтительно по меньшей мере с трех сторон, как показано на фиг. 1. Корпус 200 капсулы и впрыскивающая стенка 220 могут быть выполнены таким образом, что впрыскиваемая текучая среда равномерно распределяется по камере 250 вдоль боковой стенки 210.

Капсула 100 содержит выпускную стенку 300, которая соединена с корпусом 200 капсулы и закрывает камеру 250. Это обозначено в качестве примера на фиг. 1.

Например, выпускная стенка 300 может быть соединена с ободковой зоной 211. Это можно обеспечить, например, путем термической сварки или клеевого соединения. Таким образом, между выпускной стенкой 300 и корпусом 200 капсулы может быть предусмотрен адгезивный слой или герметизирующее покрытие, с помощью которого (адгезивный слой) корпус 200 капсулы и выпускная стенка 300 могут прикрепляться (присоединяться) друг к другу. Упомянутый герметизирующий/адгезивный слой может покрывать всю площадь удерживающего слоя 320 на ближайшей к корпусу 200 капсулы стороне. Адгезивный слой может образовывать часть выпускной стенки 300 или может представлять собой элемент, отдельный от корпуса 200 капсулы и выпускной стенки 300. Например, адгезивный слой может образовывать часть защитного слоя 400 или может быть выполнен в дополнение к нему. Выпускная 300 стенка может быть прикреплена к корпусу 200 капсулы посредством ободковой зоны 211. Например, адгезивный слой может проходить поверх отверстия 230 таким образом, что он покрывает отверстие 230 и перекрывает ободковую зону 211. Кроме того, адгезивный слой может покрывать всю поверхность выпускной стенки 300, т.е. поверхность, которая направлена (т.е. обращена) к камере 250. Выпускная стенка 300 может быть расположена напротив впрыскивающей стенки 220 относительно камеры 250. Выпускная стенка 300 и впрыскивающая стенка 220 могут быть выполнены относительно друг друга таким образом, что при эксплуатации впрыскиваемая текучая среда проходит через капсулу 100 в следующем порядке: впрыскивающая стенка 220, камера 250 (и, при наличии, содержащееся в ней вещество 500) и выпускная стенка 300. Камера 250 может быть полностью охвачена выпускной стенкой 300 (на одном конце), впрыскивающей стенкой 220 (на противоположном конце) и боковой стенкой 210 (вдоль/по окружности сторон между двумя противоположными концами). Выпускная стенка 300 может по меньшей мере частично, предпочтительно полностью, проходить над отверстием 230. Предпочтительно выпускная стенка 300 может (по меньшей мере частично) перекрываться (с) ободковой зоной 211.

Выпускная стенка 300 выполнена в многослойной конструкции, как показано в качестве примера на фиг. 1. Нет никаких ограничений на количество (различных) слоев, которые может содержать выпускная стенка 300.

Один из слоев выпускной стенки 300 представляет собой удерживающий слой 320. Это показано в качестве примера на фиг. 1. Удерживающий слой 320 выполнен с возможностью вскрытия при взаимодействии со вскрывающими элементами устройства для приготовления напитка под действием растущего давления текучей среды, впрыскиваемой в капсулу 100. Удерживающий слой 320 может представлять собой пленку, мембрану или слой с определенной толщиной и предпочтительно с, по существу, плоской поверхностью.

Удерживающий слой 320 изготавливают из биоразлагаемого материала. Предпочтительно удерживающий слой 320 также может быть изготовлен из материала, который является пригодным для компостирования, и/или материала, совместимого с пищевыми продуктами (FCS, FCM). Дополнительно или альтернативно удерживающий слой 320 (материал) может иметь определенную волокнистую структуру, например, закрытую волокнистую структуру. Например, материал удерживающего слоя 320 может представлять собой волокнистую структуру, содержащую по меньшей мере 50 мас.% пульпы хвойной древесины. Дополнительные примеры материала удерживающего слоя 320 могут представлять собой один или любую комбинацию из группы целлюлозных волокон, бумаги, биополиэфиров, PHA, PHB и сополимеров, PBS, PBS-A, PVOH и/или полимеров, где по меньшей мере одно из мономерных звеньев представляет собой виниловый спирт.

Удерживающий слой 320 может быть выполнен таким образом, что он является стойким к накопленному давлению в камере 250, предпочтительно от 1 до 20 бар, более предпочтительно от 10 до 20 бар, наиболее предпочтительно от 12 до 18 бар. В частности, материал удерживающего слоя 320 может быть выполнен таким образом, чтобы он был стойким к накопленному давлению в камере 250 в пределах указанных диапазонов давления. Таким образом, толщина и плотность материала могут влиять на жесткость, т.е. стойкость к изгибу удерживающего слоя 320. Удерживающий слой 320 может иметь толщину материала от 10 до 150 микрометров, предпочтительно от 30 до 70 микрометров. В альтернативном или дополнительном варианте осуществления удерживающий слой 320 может иметь граммаж от 20 до 150 г/м², предпочтительно от 40 до 100 г/м². Предпочтительно удерживающий слой 320 может быть прикреплен к корпусу 200 капсулы (ободковой зоне 211), предпочтительно путем термической сварки или клеевого соединения.

На фиг. 4 показаны примеры кривых давления материалов на бумажной основе, которые могут быть пригодны для использования в удерживающем слое 320. На фиг. 4 видно, что материал на бумажной основе обеспечивает по меньшей мере в течение временного интервала приблизительно 15 секунд сопротивление давлению до 17 бар, тем самым блокируя текучие среды под давлением, что, таким образом, делает его подходящим слоем для выпускной стенки 300 для приготовления напитка.

Другой слой выпускной стенки 300 представляет собой фильтрующий слой 310, показанный в качестве примера на фиг. 1. Фильтрующий слой 310 может быть выполнен с возможностью фильтрования частиц из приготовленного напитка перед выпуском напитка (из) через выпускную стенку 300. Фильтрующий слой 310 может представлять собой пленку, мембрану или слой определенной толщины (и/или имеющий (в основном) плоскую поверхность).

Фильтрующий слой 310 изготавливают из биоразлагаемого материала. Предпочтительно фильтрующий слой 310 также может быть изготовлен из материала, который является пригодным для компостирования, и/или материала, совместимого с пищевыми продуктами (FCS, FCM). Например, фильтрующий слой 310 может представлять собой нетканый материал, такой как целлюлозные волокна или PLA. Дополнительные примеры могут представлять собой целлюлозные волокна, древесную пульпу, пульпу сахарного тростника, вискозные волокна, PBS, PBS-A, PHB и/или PLA.

Механические и фильтрующие свойства фильтрующего слоя 310 могут зависеть от толщины материала, его плотности, а также его проницаемости для частиц. Фильтрующий слой 310 может иметь толщину материала от 10 до 300 микрометров, предпочтительно от 30 до 250 микрометров. Дополнительно или альтернативно фильтрующий слой 310 может иметь граммаж от 10 до 200 г/м², предпочтительно от 20 до 150 г/м².

На фиг. 5 показаны примеры кривых давления для различных нетканых материалов, которые можно использовать для фильтрующего слоя 320. На фиг. 5 показано, что нетканые материалы демонстрируют стойкость к давлению до 2,5 бар в течение периода времени менее 10 секунд. Учитывая типичные условия процесса приготовления напитка, такая стойкость к давлению, очевидно, является относительно ограниченной и кратковременной.

Однако в настоящем изобретении предложено решение, в котором конкретная конфигурация и комбинация различных типов материалов, таких как показанные в качестве примера на приведенных выше фиг. 4 и 5, приводит к благоприятным эффектам.

Таким образом, удерживающий слой 320 и фильтрующий слой 310 обеспечены на корпусе 200 капсулы таким образом, что фильтрующий слой 310 расположен на противоположной камере 250 стороне относительно удерживающего слоя 320.

Предпочтительно удерживающий слой 320 может быть обращен к камере 250. Альтернативно или дополнительно удерживающий слой 320 может быть расположен ближе к камере 250, чем фильтрующий слой 310. Это проиллюстрировано в качестве примера на фиг. 1.

Предпочтительно удерживающий слой 320 может по меньшей мере частично, предпочтительно полностью, покрывать отверстие 230. Между удерживающим слоем 320 и корпусом 200 капсулы (или ободковой зоной 211) может быть предусмотрен адгезивный слой, который может полностью покрывать поверхность удерживающего слоя 320, направленную к корпусу 200 капсулы. Удерживающий слой 320 может быть по меньшей мере частично покрыт фильтрующим слоем 310. Предпочтительно фильтрующий слой 310 может быть выполнен заподлицо с удерживающим слоем 320 в направлении вдоль окружности (и/или предпочтительно периметра корпуса 200 капсулы). Удерживающий слой 320 и фильтрующий слой 310 могут быть соединены друг с другом по меньшей мере частично на сторонах, обращенных друг к другу, предпочтительно посредством клеевого соединения или термосварки. Таким образом, между удерживающим слоем 320 и фильтрующим слоем 310 предпочтительно может быть предусмотрен адгезивный слой, который представляет собой биоразлагаемый и предпочтительно пригодный для компостирования материал, такой как растительный крахмал или акриловый адгезив. Предпочтительно удерживающий слой 320 и фильтрующий слой 310 могут образовывать, по существу, ровную поверхность на одном конце капсулы 100. Например, удерживающий слой 320 и фильтрующий слой 310 могут быть соединены друг с другом, например, путем термосклейки, так что адгезивный слой выполнен в виде полоски, которая покрывает только часть поверхности каждого из этих двух слоев 310, 320. Например, полоска может быть выполнена вдоль периметров этих двух слоев 310, 320. Однако это является лишь примером, и это не следует рассматривать как исчерпывающий перечень. Например, вместо этого адгезивный слой также может быть выполнен в центре области перекрытия между этими двумя слоями 310, 320.

Предпочтительно каждый из фильтрующего слоя 310 и удерживающего слоя 320 может быть изготовлен из отличного биоразлагаемого и предпочтительно также пригодного для компостирования материала. Различные материалы двух слоев отличаются по меньшей мере по одному из соответствующих физических свойств, таких как прочность на растяжение, пластичность, эластичность, стойкость к проколу, плотность, пористость и/или, если применимо, структура волокон и/или ориентация волокон. Например, может быть предпочтительно, чтобы эластичность фильтрующего слоя 310 была выше эластичности удерживающего слоя 320, что типично для многослойных структур, где слои, которые находятся дальше от базового слоя, подвергаются большему напряжению во время изгиба по сравнению с расположенными ближе к нему слоями.

При таких конструкциях можно обеспечить кривую давления, показанную в качестве примера на фиг. 2. Как сразу становится очевидно из фиг. 2, соответствующая кривая давления капсулы 100 является очень благоприятной для приготовления напитка.

На фиг. 3 показано сравнение кривых давления двух капсул, содержащих идентичные компоненты и идентичные материалы. Однако в капсуле №1 не используется конструкция настоящего изобретения при формировании выпускной стенки, в то время как капсула №2 имеет конфигурацию капсулы 100 по настоящему изобретению. Как можно видеть, стойкость к давлению капсулы 100 (капсула №2), а также стабильность давления во время экстракции значительно более стабильны и улучшены в сравнении со стойкостью к давлению и стабильности давления в другой капсуле (капсуле №1) при применении для приготовления напитка.

Предпочтительно фильтрующий слой 310 и/или удерживающий слой 320 могут быть изготовлены из иного материала, чем защитный слой 400. Для обеспечения выпускной стенки 300 барьером от кислорода или влаги возможно, что удерживающий слой 320 (и/или материал удерживающего слоя 320) может быть выполнен с обеспечением двунаправленного барьера для жидкости и/или газообразных веществ, входящих в камеру 250 или выходящих из нее. Выпускная стенка 300 помимо фильтрующего слоя 310 и удерживающего слоя 320 может содержать дополнительные слои. Защитный слой 400 может образовывать часть выпускной стенки 300.

Дополнительный аспект настоящего изобретения относится к способу изготовления описанной выше капсулы 100.

Таким образом, корпус 200 капсулы образован из материала из биоразлагаемой пульпы, такой как целлюлозная пульпа, бамбуковая пульпа, пульпа багассы или древесная пульпа. Впрыскивающую стенку 220 формируют (предпочтительно вместе с корпусом 200 капсулы) с образованием по меньшей мере части камеры 250 для приема вещества 500 для приготовления напитка. Выпускную стенку 300 выполняют и прикрепляют к корпусу 200 капсулы, например, посредством термической сварки. Таким образом, выпускная стенка 300 выполнена на корпусе 200 капсулы таким образом, что фильтрующий слой 310 расположен на противоположной камере 250 стороне относительно удерживающего слоя 320.

Предпочтительно корпус 200 капсулы может быть сформирован путем мокрого формования из пульпы. Таким образом, суспензию материала из биоразлагаемой пульпы, такого как древесная пульпа, пульпа багассы, недревесная пульпа и/или целлюлозная пульпа в любой форме, можно запрессовать в форму для формирования корпуса 200 капсулы. После этого полученный таким образом корпус 200 капсулы высушивают. По меньшей мере часть внутренней поверхности (до заполнения) или по меньшей мере часть внешней поверхности корпуса 200 капсулы может быть обеспечена защитным слоем 400, например, путем термоформования.

Альтернативно корпус 200 капсулы может быть сформирован путем сухого формования из пульпы. Таким образом, можно обеспечить заготовку из предпочтительно высушенных целлюлозных волокон, из которой формируют корпус 200 капсулы с помощью инструмента, предпочтительно с применением тепла и/или воды. Защитный слой 400 может быть нанесен в виде облицовки внутри корпуса 200 капсулы (например, путем применения нагрева и/или вакуума), которая может охватывать и покрывать обращенную внутрь поверхность боковой стенки 210 между обоими концами корпуса 200 капсулы и может охватывать и покрывать ободковую зону 211 на поверхности, обращенной в сторону от камеры 250.

В обоих вышеупомянутых способах впрыскивающая стенка 220 может быть сформирована вместе с корпусом 200 капсулы, например, на одной и той же стадии. Предпочтительно, чтобы впрыскивающая стенка 220 могла быть сформирована либо путем мокрого/сухого формования из пульпы, либо путем прикрепления, например, биоразлагаемым адгезивом, мембраны или пленки в качестве впрыскивающей стенки 220 к корпусу 200 капсулы после формования корпуса 200 капсулы. Например, в результате (мокрого/сухого) формования из пульпы впрыскивающая стенка 220 может быть сформирована вместе с корпусом 200 капсулы на одной и той же стадии процесса, тогда как для прикрепления впрыскивающей стенки 220 адгезивом может потребоваться вторая, отдельная, стадия процесса. Корпус 200 капсулы может быть заполнен веществом 500 для приготовления напитка. Выпускная стенка 300 может быть обеспечена и прикреплена к корпусу 200 капсулы таким образом, что удерживающий слой 320 может быть направлен (обращен) к камере 250. Защитный слой 400 может быть добавлен к (периферийной) поверхности капсулы 100, которая предпочтительно изготовлена из биоразлагаемого и/или пригодного для компостирования материала. По меньшей мере часть обращенной внутрь или обращенной наружу поверхности впрыскивающей стенки 220 (поверхность, которая дополнительно может ограничивать камеру 250) может быть обеспечена защитным слоем 400.

Дополнительный аспект изобретения относится к применению вышеописанной капсулы 100 для приготовления напитка в устройстве для приготовления напитка, имеющем держатель капсулы.

Например, капсула 100, как описано выше, может быть предоставлена и вставлена в устройство для приготовления напитка. Предпочтительно капсула 100 размещена в устройстве для приготовления напитка таким образом, что фильтрующий слой 310 находится ближе к вскрывающим элементам устройства, чем удерживающий слой 320 (и в конечном итоге контактирует с ними). Впрыскивающая стенка 220 капсулы 100 может быть выполнена с помощью перфорирования ее впрыскивающей насадкой устройства для приготовления напитка для впрыска текучей среды в камеру 250. Текучую среду, такую как жидкость или жидкостно-газовая смесь, можно впрыскивать в камеру 250, тем самым вызывая накопление давления в капсуле 100 и смещение выпускной стенки 300 к вскрывающим элементам, например, в устройстве для приготовления напитка. По меньшей мере часть выпускной стенки 300 может перфорироваться вскрывающими элементами, когда давление впрыскиваемой текучей среды в камере 250 достигает заданного уровня. Предпочтительно возможно перфорирование удерживающего слоя 320. Альтернативно или дополнительно выпускная стенка 300 может быть выполнена (например, в отношении конфигурации/выбора материала) таким образом, что удерживающий слой 320 можно перфорировать, а фильтрующий слой 310 — нет. Приготовленный напиток может вытекать из капсулы 100, причем напиток может проходить через отверстия в удерживающем слое 320 и фильтрующем слое 310 (полости в пористом материале), при этом удерживающий слой 320 может располагаться ближе к камере 250, чем фильтрующий слой 310, и фильтрующий слой 310 расположен на противоположной камере 250 стороне относительно удерживающего слоя 320.

Изобретение не ограничено вариантами осуществления, описанными выше в настоящем документе, при условии, что они охвачены прилагаемыми пунктами формулы изобретения. Все особенности вариантов осуществления, описанные в настоящем документе выше, могут быть скомбинированы любым возможным способом и могут применяться взаимозаменяемо. Например, вышеописанный порядок стадий способа изготовления капсулы 100 может быть произвольно изменен.

Изобретение относится к капсуле (100) для приготовления напитка в устройстве для приготовления напитка. Капсула (100) содержит корпус (200) капсулы с боковой стенкой (210), ограничивающей камеру (250) для размещения вещества (500) для приготовления напитка, и впрыскивающую стенку (220) для впрыска текучей среды в камеру (250) для приготовления напитка при взаимодействии текучей среды с веществом (500). Капсула (100) дополнительно содержит выпускную стенку (300), которая соединена с корпусом (200) капсулы для закрытия камеры (250). Выпускная стенка (300) содержит, в многослойной конструкции, удерживающий слой (320), вскрываемый при взаимодействии с вскрывающими элементами под действием растущего давления текучей среды, впрыскиваемой в капсулу (100), и фильтрующий слой (310) для фильтрования частиц из приготовленного напитка. Каждый из фильтрующего слоя (310) и удерживающего слоя (320) изготовлен из биоразлагаемого материала. Фильтрующий слой (310) расположен на противоположной камере (250) стороне относительно удерживающего слоя (320). Изобретение также относится к способу изготовления капсулы (100) и применению капсулы (100) для приготовления напитка. Технический результат заключается в обеспечении капсулы с конфигурацией и конструкцией, которая облегчает использование пригодных для компостирования материалов для всей капсулы при сохранении и/или превышении стандартов качества и преемственности приготовленного напитка в соответствии со сравнимой алюминиевой капсулой. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Капсула (100) для приготовления напитка в устройстве для приготовления напитка, содержащая:

- корпус (200) капсулы с боковой стенкой (210), ограничивающей камеру (250) для размещения вещества (500) для приготовления напитка;

- впрыскивающую стенку (220) для впрыска текучей среды в камеру (250) для приготовления напитка при взаимодействии текучей среды с веществом (500); и

- выпускную стенку (300), соединенную с корпусом (200) капсулы для закрытия камеры (250), причем выпускная стенка (300) содержит, в многослойной конструкции:

ο удерживающий слой (320), который выполнен с возможностью вскрытия при взаимодействии со вскрывающими элементами под действием растущего давления текучей среды, впрыскиваемой в капсулу (100), и

ο фильтрующий слой (310) для фильтрования частиц из приготовленного напитка, выдаваемого через выпускную стенку (300),

причем каждый из фильтрующего слоя (310) и удерживающего слоя (320) изготовлен из биоразлагаемого материала, и

при этом фильтрующий слой (310) расположен на противоположной камере (250) стороне относительно удерживающего слоя (320).

2. Капсула (100) по п. 1, в которой каждый из фильтрующего слоя (310) и удерживающего слоя (320) изготовлен из отличного биоразлагаемого и предпочтительно пригодного для компостирования материала, причем предпочтительно различающиеся материалы отличаются по меньшей мере по одному из их соответствующих физических свойств, таких как прочность на разрыв, пластичность, эластичность, стойкость к проколу, плотность, пористость и/или, если применимо, волокнистая структура и/или ориентация волокон.

3. Капсула (100) по п. 1 или 2, в которой удерживающий слой (320), предпочтительно материал удерживающего слоя (320), выполнен с обеспечением предпочтительно двунаправленного барьера для жидкости и/или газообразных веществ, входящих в камеру (250) и/или выходящих из нее.

4. Капсула (100) по любому из предшествующих пунктов, в которой удерживающий слой (320), предпочтительно материал удерживающего слоя (320), выполнен таким образом, чтобы он был стойким к накопленному давлению в камере (250) в диапазоне от 1 до 20 бар, более предпочтительно от 10 до 20 бар, наиболее предпочтительно от 12 до 18 бар.

5. Капсула (100) по любому из предшествующих пунктов, в которой фильтрующий слой (310) изготовлен из пригодного для компостирования и/или нетканого материала, такого как древесная пульпа или пульпа сахарного тростника, целлюлозные волокна, вискозные волокна, полибутиленсукцинат (PBS), поли(бутилен сукцинат адипат) (PBS-A/PBSa), полигидроксибутират (PHB) и/или полимолочная кислота (PLA), и/или

при этом фильтрующий слой (310) имеет граммаж от 10 до 150 г/м², предпочтительно от 20 до 100 г/м².

6. Капсула (100) по любому из предшествующих пунктов, в которой удерживающий слой (320) изготовлен из материала, который пригоден для компостирования и/или имеет определенную, предпочтительно закрытую волокнистую структуру, такую как волокнистая структура, содержащая по меньшей мере 50 мас.% пульпы хвойной древесины, целлюлозных волокон, бумаги или полигидроксиалканоата (PHA), полигидроксибутирата (PHB) и сополимеров, полибутиленукцината (PBS/PBS-A), биополиэфиров, ацетата целлюлозы, крахмала, поливинилового спирта (PVOH), полимеров, в которых по меньшей мере одно из мономерных звеньев представляет собой виниловый спирт, компаундов и/или ламинатов вышеупомянутых материалов, и/или

при этом удерживающий слой (320) имеет граммаж от 20 до 150 г/м², предпочтительно от 30 до 100 г/м².

7. Капсула (100) по любому из предшествующих пунктов, в которой удерживающий слой (320) и фильтрующий слой (310) по меньшей мере частично соединены друг с другом на своих противоположных сторонах, предпочтительно посредством клеевого соединения или термосварки, причем между удерживающим слоем (320) и фильтрующим слоем (310) предпочтительно предусмотрен адгезивный слой, который представляет собой биоразлагаемый и предпочтительно пригодный для компостирования материал, такой как растительный крахмал или акриловый адгезив.

8. Капсула (100) по любому из предшествующих пунктов, в которой выпускная стенка (300) соединена с корпусом (200) капсулы, предпочтительно ободковой зоной (211), ограничивающей отверстие (230) в боковой стенке (210) корпуса (200) капсулы, предпочтительно клеевым соединением или термосваркой, и при этом между выпускной стенкой (300), предпочтительно удерживающим слоем (320), и корпусом (200) капсулы предпочтительно предусмотрен адгезивный слой, который прикрепляет корпус (200) капсулы и выпускную стенку (300) друг к другу, причем предпочтительно адгезивный слой, по меньшей мере частично, предпочтительно полностью, покрывает отверстие (230), ободковую зону (211) и/или удерживающий слой (320), предпочтительно на поверхности удерживающего слоя (320), которая ориентирована в направлении камеры (250).

9. Капсула (100) по любому из предшествующих пунктов, в которой корпус (200) капсулы, предпочтительно боковая стенка (210), более предпочтительно ободковая зона (211), и/или впрыскивающая стенка (220) содержат защитный слой (400) для обеспечения предпочтительно двунаправленного барьера от влаги и/или кислорода и/или для обеспечения уплотнительного взаимодействия между корпусом (200) капсулы и впрыскивающей стенкой (220), причем защитный слой (400) выполнен из биоразлагаемого и предпочтительно пригодного для компостирования материала, такого как биополимеры или поливиниловый спирт (PVOH), полимеры, в которых по меньшей мере одно из мономерных звеньев представляет собой виниловый спирт, и компаунды или ламинаты вышеупомянутых материалов, и при этом предпочтительно защитный слой (400) изготовлен из иного материала, чем фильтрующий слой (310) и/или удерживающий слой (320).

10. Капсула (100) по любому из предшествующих пунктов, в которой корпус (200) капсулы и/или впрыскивающая стенка (220) имеют многослойную и/или ламинированную структуру, и при этом предпочтительно корпус (200) капсулы и/или впрыскивающая стенка (220) изготовлены из предпочтительно ламинированного формованного волокна пульпы, и/или причем корпус (200) капсулы и впрыскивающая стенка (220) выполнены из отдельных элементов или выполнены как единое целое, например, в виде одной детали.

11. Применение капсулы (100) по любому из предшествующих пп. 1-10 для приготовления напитка в устройстве для приготовления напитка, имеющем держатель капсулы.