DE102023002297A1

DE102023002297A1 - coffee capsule

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Publication number: DE102023002297A1
Application number: DE102023002297.7A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2023-04-01
Filing date: 2023-06-03
Publication date: 2024-10-02
Anticipated expiration: 2043-06-04
Also published as: DE102023002298A1; DE102023001936B4; DE102023002069A1; DE102023002066A1; DE102023001938A1; DE102023001936A1; DE102023002297B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kaffeekapsel, die mit einem Heizelement ausgestatte ist, wobei das Heizelement die Kapselwand selbst ist, bzw. es ein Bestandteil der Kapselwand ist.
Diese Kaffeekapsel kann den Kaffee direkt drin brühen und eine Kaffeemaschine, die für solche Kapsel gebaut wird, braucht keine Brühgruppe oder Heizblock und auch keine Hochdruckpumpe zum Pumpen von Wasser in die Kapsel. In die Kapsel wird lediglich kaltes Wasser durch eine Injektion-Einheit der Kaffeemaschine, eingespritzt und durch in die Kapsel eingebauten Stromkontaktstellen ein Strom durch das Heizelement der Kapsel geleitet, wodurch die Kapsel-Inhalt sich augenblicklich erhitzt und ein Wasserdampf drin entsteht, der einen hohen Druck auf dem Inhalt ausübt. Weil die Kapsel in die Maschine in einem stabilen Kapsel-Aufnahmebehälter sich befindet, kann sie sich nicht ausdehnen und der Druck wird zwangsläufig nach unten durch Kapsel-Spitze abgelassen und die Kaffee-Wasser-Mischung aus der Kapsel direkt und gefiltert durch einen in die Kapsel eingebauten Filter, in die Tasse eingeschenkt werden.

The invention relates to a coffee capsule which is equipped with a heating element, wherein the heating element is the capsule wall itself or is a component of the capsule wall.
This coffee capsule can brew the coffee directly inside it and a coffee machine built for such a capsule does not need a brewing group or heating block or a high-pressure pump to pump water into the capsule. Cold water is simply injected into the capsule through an injection unit in the coffee machine and a current is passed through the heating element of the capsule through electrical contact points built into the capsule, which causes the capsule contents to heat up instantly and creates water vapor inside that exerts high pressure on the contents. Because the capsule is in a stable capsule receptacle in the machine, it cannot expand and the pressure is inevitably released downwards through the capsule tip and the coffee-water mixture from the capsule can be poured directly into the cup, filtered through a filter built into the capsule.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kaffeekapsel, deren Kapselwand wie ein Heizelement funktioniert oder ein Heizelement bildet.The invention relates to a coffee capsule whose capsule wall functions like a heating element or forms a heating element.

Die Erfindung ist eine Vorrichtung und eine Kaffee-Kapsel dazu, die komplette Zutaten für eine heiße Kaffee-Zubereitung aufweist. Das Getränk wird direkt in die Kapsel gebrüht, durch ein dort eingebautes Heizelement. Der Kaffee z.B. wird aus der Kapsel auch direkt in die Tasse ohne Zwischenwege eingeschenkt.The invention is a device and a coffee capsule that contains all the ingredients for making hot coffee. The drink is brewed directly into the capsule using a heating element built into it. The coffee, for example, is also poured directly from the capsule into the cup without any intermediate steps.

Es gibt zahlreiche Kapselmaschinen, die für die Kaffee- oder Espresso-Zubereitung die Kapseln benutzen. In den Kapseln befindet sich eine kleine Kaffee-Pulver Menge (ca. 5 - 6 Gramm). Dort ist auch ein Filter integriert, der den Kaffee beim Durchfließen filtriert. Die Kapsel wird bei der Zubereitung in die Maschine an mehrere Stellen durchgestochen und auf einer Seite strömt heißes Wasser hinein, während aus der anderen Seite der Kaffee herausfließt. Es gibt allerdings auch Kapseln, in denen das Wasser-Kaffee-Gemisch schon drinsteckt. Der Kaffeefluss kommt zuerst in einem Trichter, dann durch ein Gefäß in Halbrohr-Form wird bis zu der Tasse geleitet. Diese Umwege kühlen leider den Kaffee mehr oder weniger, deswegen ist der erste Kaffee meistens geringfügig kühler, als z.B. der nachfolgende Kaffee, falls unmittelbar danach eine zweite Kapsel zubereitet werden soll.There are numerous capsule machines that use capsules to make coffee or espresso. The capsules contain a small amount of coffee powder (approx. 5 - 6 grams). There is also an integrated filter that filters the coffee as it flows through. When preparing the capsule in the machine, it is pierced in several places and hot water flows in on one side while the coffee flows out the other. However, there are also capsules that already contain the water-coffee mixture. The coffee first flows into a funnel and then through a half-pipe-shaped container to the cup. Unfortunately, these detours cool the coffee more or less, which is why the first coffee is usually slightly cooler than the next coffee, for example if a second capsule is to be prepared immediately afterwards.

Aus den US 5 325 765 ist eine Filterpatrone bekannt, bei welcher das Kaffeepulver in einer Filtertüte innerhalb der Patrone aufgenommen ist. Die Außenhülle der Patrone ist dabei aus einem wasserundurchlässigen Material gefertigt, während die Filtertüte aus einem wasserdurchlässigen Material besteht. Die Filtertüte weist eine sich nach unten konisch verjüngende Form auf, so dass im unteren Bereich der Filterpatrone zwischen der Außenhülle und der Filtertüte eine Kammer gebildet wird. From the US 5,325,765 A filter cartridge is known in which the coffee powder is held in a filter bag inside the cartridge. The outer shell of the cartridge is made of a water-impermeable material, while the filter bag is made of a water-permeable material. The filter bag has a downwardly tapered shape, so that a chamber is formed in the lower area of the filter cartridge between the outer shell and the filter bag.

Zum Extrahieren des Kaffeepulvers wird die Patrone beidseitig, durch eines oberen und eines unteren Aufstech-Vorrichtung aufgestochen. Die Erfindung EP 1554958B1 betrifft Kaffeemaschine zum Aufbrühen von in einer Kapsel abgepacktem Pulverkaffee. Die Kaffeemaschinen der hier zur Rede stehenden Art werden überwiegend im Haushalt eingesetzt. Gegenüber herkömmlichen, mit einem Mahlwerk zum Mahlen der Kaffeebohnen versehenen Kaffeemaschinen liegt ein grundsätzlicher Vorteil der hier zur Rede stehenden Kaffeemaschinen darin, dass durch die Verwendung von Kapseln ein qualitativ hochwertiges Kaffeegetränk aufgebrüht werden kann, zumal das Kaffeepulver einen optimalen Mahlgrad aufweist und luftdicht in den Kapseln verpackt ist. Zudem unterliegen die Kaffeemaschinen einer relativ geringen Verschmutzung durch Kaffeepulver.To extract the coffee powder, the cartridge is pierced on both sides by an upper and a lower piercing device. The invention EP 1554958B1 concerns coffee machines for brewing powdered coffee packed in a capsule. The coffee machines in question are mainly used in the home. Compared to conventional coffee machines equipped with a grinder for grinding the coffee beans, a fundamental advantage of the coffee machines in question is that a high-quality coffee drink can be brewed by using capsules, especially since the coffee powder has an optimal degree of grinding and is packed airtight in the capsules. In addition, the coffee machines are subject to relatively little contamination from coffee powder.

Die Erfindung EP 2476633B1 betrifft Kapsel, System und Verfahren für die Zubereitung eines Getränks. Hier wird der Versteifungsbereich insbesondere rotationssymmetrisch um den Penetrationsbereich angeordnet ist, wobei der Versteifungsbereich als zumindest eine abschnittsweise Vertiefung im Wesentlichen in Umfangsrichtung im Boden ausgebildet ist, unter Schutz gestellt.The invention EP 2476633B1 relates to a capsule, system and method for preparing a beverage. Here, the stiffening region is arranged in particular rotationally symmetrically around the penetration region, wherein the stiffening region is formed as at least one section-wise depression essentially in the circumferential direction in the base, and is protected.

Aus der DE 27 52 733 ist eine Patrone bekannt, welche eine Substanz für die Herstellung eines Getränks mit einer demensprechenden Maschine enthält. Diese Patrone weist ein dichtes Gehäuse mit einer spitzwinkligen Kegelstumpfform auf, und wird üblicherweise aus Aluminiumblech hergestellt.From the DE 27 52 733 A cartridge is known which contains a substance for the production of a beverage with a corresponding machine. This cartridge has a sealed housing with an acute-angled truncated cone shape and is usually made of aluminum sheet.

Aus der WO 2010/041179 A1 ist eine Kapsel zur Getränkeherstellung wie z.B. Kaffee bekannt. Die Kapsel kann gemahlenen Kaffee enthalten und weist eine Oberseite auf, an der ein Schwächungsbereich eingebaut ist.From the WO 2010/041179 A1 is a capsule for making beverages such as coffee. The capsule can contain ground coffee and has a top with a weakened area built into it.

Aus der EP 1 944 248 A1 ist eine Kunststoffkapsel bekannt, welche ein Pulver für die Herstellung eines Getränks mit einer dementsprechenden Maschine enthält. In einem zentralen Bereich des Bodens der Kapsel ist eine verstärkte Wand eingebaut, um zu verhindern, dass sich der Boden unmittelbar vor der Penetration sich durchbiegt.From the EP 1 944 248 A1 A plastic capsule is known which contains a powder for the production of a beverage with a corresponding machine. A reinforced wall is built into a central area of the base of the capsule to prevent the base from bending immediately before penetration.

Solche Maschinen, weisen komplizierte Komponenten auf, wie ThermoBlock, Hochdruck-Pumpe, Überwachungs-Elemente, Steuerung, etc. Ein Nachteil dieser Maschinen ist, dass insbesondere der Thermoblock, dort wo das Wasser erhitzt wird, je nach Kalkinhaltsgrad der Wasserleitung, mehr oder weniger entkalk werden muss. Hinzu kommt, dass drin jedes Mal bei Zubereitung, Kaffee-Reste in den Maschinenteilen haften, die mit der Zeit zu Schimmelbildung führen können. Besonders gefährdet sind die Bauteile, die den Kaffeefluss von der Kapsel bis zu der Tasse leiten. Zudem sind die Maschinen relativ kompliziert gebaut, weil sie viele Elemente aufweisen, die durch Kalkwasser gestört werden können. Die Brüheinheit in der Maschine ist eine der teuersten Komponenten, nach der Hochdruck-Pumpe.Such machines have complicated components such as the thermoblock, high-pressure pump, monitoring elements, control, etc. A disadvantage of these machines is that the thermoblock in particular, where the water is heated, needs to be descaled more or less depending on the level of lime in the water pipe. In addition, every time a coffee is prepared, coffee residue sticks to the machine parts, which can lead to mold formation over time. The components that direct the flow of coffee from the capsule to the cup are particularly at risk. The machines are also relatively complicated because they have many elements that can be damaged by lime water. The brewing unit in the machine is one of the most expensive components after the high-pressure pump.

Der in der Patentansprüchen 1 bis 21, liegt der Aufgabe zugrunde, eine Kapsel zu schaffen, die fast komplett eine Kaffeemaschine ersetzen kann und ein heißes Getränk (Kaffee, Tee) brühen und einschenken kann.The object of the invention in patent claims 1 to 21 is to create a capsule that can almost completely replace a coffee machine and can brew and pour a hot beverage (coffee, tea).

Dieses Problem wird mit dem in den Patentansprüchen 1 bis 21 aufgeführten Merkmalen gelöst.This problem is solved with the features listed in patent claims 1 to 21.

Vorteile der Kapsel sind:

- sie liefert ein erstklassiges Getränk, das direkt gebrüht wird, insbesondere für einen sehr leckeren Kaffee optimal geeignet,
- einfache Bauweise der Kapsel, der eine herkömmliche Kaffeemaschine nachahmen kann,
- leichte Bauweise, sodass sie auch überall mitgenommen und getragen werden kann,
- keine schimmel-bildende Stellen vorhanden,
- keine Kalkbildungs-Gefahr,
- optimal für Freizeit im Outdoor-Bereich geeignet.

Advantages of the capsule are:

- it delivers a first-class drink that is brewed directly, especially ideal for a very tasty coffee,
- simple construction of the capsule, which can imitate a conventional coffee machine,
- lightweight construction so that it can be taken and carried anywhere,
- no mold-forming areas present,
- no risk of limescale formation,
- ideal for leisure activities in the outdoor area.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der 1 bis 5 erläutert. Es zeigen:

1 eine Kaffeekapsel, deren Kapselwand ein Heizelement bildet,
2 eine Kapsel mit spiralförmigen Heizelement, das in die Kapselwand geprägt ist,
3 eine Kapsel mit einer Doppel-Kammer-Konstruktion,
4 den Aufbau der Doppel-Kammer-Kapsel,
5 eine extrem vereinfachte „Kaffeemaschine“.

Embodiments of the invention are described with reference to 1 to 5 explained. They show:

1 a coffee capsule whose capsule wall forms a heating element,
2 a capsule with a spiral heating element embossed into the capsule wall,
3 a capsule with a double-chamber construction,
4 the structure of the double-chamber capsule,
5 an extremely simplified “coffee machine”.

Die Kaffeekapsel hier ist optisch ziemlich ähnlich wie die herkömmlichen Kaffeekapseln gestaltet, allerdings weist sie im einen entscheidenden Unterschied auf. Ihre Kapselwand ist zeitgleich auch ein Heizelement. Die Kapsel hier besteht nicht mehr aus eine homogen gebaute Wandstruktur, sondern die Wand weist schmale Leiterbahnen auf, die entweder parallellaufend entlang der Kapsel angeordnet sind und z.B. auf einem Punkt an der Kapselspitze sich treffen oder lediglich U-Förmige Schleifen bilden, oder sie eine Spirale um die Kapsel bilden.The coffee capsule here is visually designed very similarly to conventional coffee capsules, but it has one crucial difference. Its capsule wall is also a heating element. The capsule here no longer consists of a homogeneous wall structure, but the wall has narrow conductor tracks that are either arranged parallel along the capsule and meet, for example, at a point at the tip of the capsule, or simply form U-shaped loops, or they form a spiral around the capsule.

Diese Kaffeekapsel 1 kann den Kaffee direkt drin brühen und eine Kaffeemaschine, 2, die für solche Kapsel gebaut wird, braucht keine Brühgruppe oder Heizblock und auch keine Hochdruckpumpe zum Pumpen von Wasser in die Kapsel. In die Kapsel wird lediglich kaltes Wasser durch eine Injektion-Einheit / Injektion-Nadel 3 der Kaffeemaschine, eingespritzt und durch zwei in die Kapsel eingebauten Stromkontaktstellen 4 ein Strom durch das Heizelement 5 direkt in die Kapsel-Wand 6 eingebaut, geleitet, wodurch die Kapsel-Inhalt 7 sich augenblicklich erhitzt und ein Wasserdampf drin entsteht, der einen hohen Druck auf dem Inhalt ausübt. Weil die Kapsel in die Maschine in einem stabilen Kapsel-Aufnahmebehälter 8 sich befindet, kann sie sich nicht ausdehnen und der Druck wird zwangsläufig nach unten durch Kapsel-Spitze 9 abgelassen und die Kaffee-Wasser-Mischung (der frisch gebrühter Kaffee 10) aus der Kapsel direkt und gefiltert durch einen in die Kapsel eingebauten Filter 11, in die Tasse 12 eingeschenkt werden.
Auf der 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Kapsel dargestellt worden bei der die Kapselwand mehrere parallel oder nahezu parallellaufende Stromleiterbahnen 13 aufweist, die als Heizelemente fungieren. Die Stromkontaktstellen 4 werden auf der Oberseite der Kapsel verlegt und bestehen aus zwei Alu-Pad-Flächen oder zwei konzentrischen Alu-Folien-Ringen 14, die elektrisch voneinander isoliert sind.This coffee capsule 1 can brew the coffee directly in it and a coffee machine 2 built for such a capsule does not need a brewing group or heating block and also no high-pressure pump to pump water into the capsule. Only cold water is injected into the capsule through an injection unit / injection needle 3 of the coffee machine and a current is passed through the heating element 5 directly into the capsule wall 6 through two current contact points 4 built into the capsule, whereby the capsule contents 7 are immediately heated and water vapor is created inside which exerts high pressure on the contents. Because the capsule is located in the machine in a stable capsule receptacle 8, it cannot expand and the pressure is inevitably released downwards through the capsule tip 9 and the coffee-water mixture (the freshly brewed coffee 10) is poured directly from the capsule into the cup 12 and filtered through a filter 11 built into the capsule.
On the 1 An embodiment of a capsule has been shown in which the capsule wall has several parallel or almost parallel current conductor tracks 13 that function as heating elements. The current contact points 4 are laid on the top of the capsule and consist of two aluminum pad surfaces or two concentric aluminum foil rings 14 that are electrically insulated from one another.

Das Heizelement ist Bestandteil der Kapselwand und kann in Form von schmalen Leiterbahnen 13, die aus Alu-Folie gebaut sind, bestehen. Die U-Förmigen Leiterbahnen können teilweise parallellaufend in die Kapselwand eingebaut, durch die Kapsel-Spitze 9 verlaufen und an deren Enden mit je einer der Kontaktstellen der Kapsel verbunden werden.The heating element is part of the capsule wall and can be in the form of narrow conductor tracks 13 made of aluminum foil. The U-shaped conductor tracks can be installed partially parallel in the capsule wall, run through the capsule tip 9 and be connected at each end to one of the contact points of the capsule.

Sie können aber auch in Form von Heizspiralen 15 gebaut werden und aus dem Kapsel-Wand-Material bestehen, bzw. Bestandteil der Kapselwand sein. Die Spirale aus einem Alu-Band der Kapselwand ist an beiden Enden mit den Stromkontaktstellen verbunden.However, they can also be built in the form of heating coils 15 and consist of the capsule wall material or be part of the capsule wall. The spiral made of an aluminum strip of the capsule wall is connected to the power contact points at both ends.

Die Kapsel muss nicht unbedingt aus Aluminium bestehen. Sie kann z.B. aus Holz, Papier oder Bambus bestehen. Auch diese Kapselwand kann problemlos mit Alu-Folien-Heizelemente bestückt werden. Die Folie, die hier wie eine Heizspirale geformt oder geschnitten ist, kann in die Kapsel drin auf die Innenwand-Fläche angebracht oder auf der Außenwandfläche fixiert werden. Eine Innenverlegung der Alu-Heizspirale kann den Kaffee schneller zum Brühen bringen. Die Alu-Spiral-Heizfolie kann durch den Stromfluss problemlos bis zu 200°C erhitzt werden. Holz hält kurzfristig diese Temperaturen stand, ebenso Bambus oder Papier. Auch Aluminium schmilzt erst bei 660°C, somit sind genug Temperatur-Ressourcen nach oben vorhanden.The capsule does not necessarily have to be made of aluminum. It can be made of wood, paper or bamboo, for example. This capsule wall can also easily be fitted with aluminum foil heating elements. The foil, which is shaped or cut like a heating coil, can be attached to the inside wall surface inside the capsule or fixed to the outside wall surface. Installing the aluminum heating coil inside can make the coffee brew faster. The aluminum spiral heating foil can easily be heated up to 200°C by the flow of electricity. Wood can withstand these temperatures for a short time, as can bamboo or paper. Aluminum also only melts at 660°C, so there are enough temperature resources available upwards.

Diese Kapsel vereinfacht die Kaffeemaschine enorm. Ein Heizblock, der in der Regel sehr viel Strom verbraucht (ca. 2000W), und eine Hochdruckpumpe, fehlen hier komplett. Eine Niederdruck-Pumpe 16 kann eingebaut werden, die lediglich das Wasser 17 in die Kapsel einspritzen soll. Die Einspritzung des Wassers erfolgt durch eine feine Injektionsnadel 3, die von oben aus in die Kapsel einfährt und dort einsticht. Die Einstichstelle 18 wird durch eine Gummi-Ring-Dichtung 19 von der Umgebung isoliert. Das Wasser wird für ein Espresso nur einmal
ca. 15 - 25ml Wasser in die Kapsel einspritzen und danach beginnt der Brühvorgang, in dem ein Strom durch das Heizelement in die Kapselwand geschaltet wird. Das Heizelement wird auf ca. 200°C erhitzt und die Kaffee-Wasser-Mischung in die Kapsel wird dabei blitzartig zum Kochen gebracht. Es entsteht ein Dampfdruck, der die Kapsel-Inhalt zu verdrängen versucht. Weil die Kapsel in einem stabilem, Kapsel-Aufnahme-Behälter 8 der Maschine 2 sich befindet, kann sie sich nicht ausdehnen. Lediglich der Weg nach unten, durch die Kapsel-Spitze ist dort frei und durch diese Spitze und einem drin eingebauten Kaffeefilter, wird die Inhalt nach Außen gedrückt. Darunter wird eine Tasse platziert, in der der Kaffee direkt einfließen wird.This capsule simplifies the coffee machine enormously. A heating block, which usually consumes a lot of power (approx. 2000W), and a high-pressure pump are completely missing here. A low-pressure pump 16 can be installed, which only injects the water 17 into the capsule. The water is injected by a fine injection needle 3, which enters the capsule from above and pierces it. The injection point 18 is isolated from the environment by a rubber ring seal 19. The water is only injected once for an espresso.
Inject about 15 - 25ml of water into the capsule and then the brewing process begins, in which a current is switched through the heating element into the capsule wall The heating element is heated to approx. 200°C and the coffee-water mixture in the capsule is brought to the boil in a flash. This creates steam pressure that tries to displace the capsule contents. Because the capsule is in a stable capsule holder 8 of the machine 2, it cannot expand. Only the path downwards, through the tip of the capsule, is free and the contents are pushed outwards through this tip and a coffee filter built into it. A cup is placed underneath, into which the coffee will flow directly.

Weil die Kaffeemaschine hier und die dazu gehörige Kaffee-Kapsel relativ einfach gebaut sind, können diese Kapsel beim Outdoor und Freizeit-Benutzung sehr praktisch sein. Hinzu kommt der sehr geringe Stromverbrauch, verglichen mit herkömmlichen Maschinen. Die thermische Energie geht hier direkt und nahezu ohne Verluste in dem Kaffeekapsel-Inhalt rüber und daher kann der Brühvorgang in Sekunden erledigt werden. Die Kapsel ist selber fast eine Kaffeemaschine, bzw. eine einfache Vorrichtung zum Zubereiten eines Kaffeegetränks. Denkbar sind allerdings auch eine Zubereitung von anderen Heißgetränke, wie z.B. auch Tee, durch Tee-Inhalt in einer solchen Kapsel drin.Because the coffee machine and the coffee capsule that goes with it are relatively simple, these capsules can be very practical for outdoor and leisure use. In addition, they use very little electricity compared to conventional machines. The thermal energy is transferred directly to the coffee capsule contents with almost no loss, meaning the brewing process can be completed in seconds. The capsule itself is almost a coffee machine, or a simple device for preparing a coffee drink. However, it is also conceivable that other hot drinks, such as tea, could be prepared using tea contents in such a capsule.

Eine weitere Ausführung zeigt die Kapsel, die nicht nur das Kaffeepulver drin haben, sondern auch das Wasser dazu. Diese Kapsel weist eine Doppelkammer-Konstruktion auf und besteht aus zwei Kammern: einer Wasserkammer 20 und einer Kaffeepulver-Kammer 21. Die Kapsel hier kann geringfügig grösser als herkömmliche Kaffee-Kapseln, wiegt zusammen mit dem Inhalt ca. 50g und soll mit einem Innenvolumen von ca. 30-50cm³ hergestellt werden. In die Kapsel drin sind die zwei Kammern integriert, die durch eine dünne und mit Sollbruchstellen 22 ausgestattete Trennwand 23, voneinander getrennt sind. Bei einer senkrechten Aufstellung der Kapsel in einer Brühposition, bzw. einer senkrechten Anordnung der Längs-Achse 24 der Kapsel, ist die obere Kammer, die Wasserkammer, während die untere Kammer, die Kaffeepulver-Kammer (oder Tee-Pulver-Kammer) ist. Die Trennwand kann beim bestimmten Überdruck in die Wasserkammer brechen oder sich reißen, sodass das Wasser dann mit dem trockenen Kaffee-Pulver sich vermischt. In die Wasserkammer-Wand ist das Heizelement 5 eingebaut, das in die Kapselwand in Form einer Leiterbahn-Heizspirale integriert ist. Das Heizelement kann auch hier eine dünne Spiral-Heiz-Leiterbahn in die Kapselwand sein, die direkt in die Kapselwand integriert ist oder aus dem Kapsel-Wand-Material besteht. Die Kapsel weist eine zweite Sollbruchstelle (oder perforierbare Folie, die in senkrechten Brühposition ganz unten (z.B. an der Kapsel-Spitze) eingebaut ist, die erst bei einem höheren Druck im inneren der Kapsel reißen oder brechen wird und den Inhalt (den Kaffee) nach außen in die Tasse freigibt. Dies kann eine Alu-Folie sein, die radiale Sollbruch-Stellen aufweist, die kranzförmig oder radial linienförmig von einem Punkt in der Mitte angeordnet sind. Ein Kaffeefilter ist direkt über die Sollbruchstelle eingebaut und deren Aufgabe ist, die Kaffee-Wasser-Mischung, die aus der Kapsel ausströmen wird, zu filtern. Die Kapsel weist auf die Außenwand oder besser auf der Oberseite an zwei Stellen, zwei voneinander isolierten Strom-Kontaktstellen (Kontakt-Pads) oder konzentrisch angeordnete Strom-Kontaktringe auf, die mit dem Heizelement in die Kapsel-Wand elektrisch verbunden sind. Die Strom-Kontaktstellen werden vorzugsweise in Form von zwei konzentrischen Ringen gebaut, weil dann die Konstruktion isometrisch sich gestaltet und egal wie man die Kapsel in die Maschine platziert, stets die Kontaktstellen durch Kontaktstifte oder Elektroden 26 der Kaffeemaschine einen Stromkontakt erstellen können. Dadurch, dass das trockene Kaffeepulver 38 und das Wasser 17 (keimfreies Wasser oder destilliertes Wasser!) voneinander strikt getrennt sind, ist die Kapsel-Inhalt lange haltbar und kann vergleichsweise wie die herkömmlichen Kaffee-Kapseln aufbewahrt oder gelagert werden. Falls destilliertes Wasser in die Wasserkammer drin sein sollte, dann sollte man in dem Kaffeepulver 38 ein paar Zutaten reinbringen, die im Wasser fehlende Elemente, kompensiert (z.B. Salz, Kalzium, Mineralien, etc.). Diese Kapsel weist auch stabile Innen-Wände auf, die ca. 4 - 5 Bar aushalten können. Die untere Sollbruchstelle soll nach ca. 1,5 - 3 Bar nachgeben und der Kaffee soll dann nach unten fließen können. Die Trennwand / Trennfolie drin die Kapsel kann am Rand mit Sollbruchstellen 25 ausgestattet werden, durch die das heiße Wasser mit Druck in die Kaffee-Pulver-Kammer in mehreren Wasserstrahlen eindringt und dabei das Pulver richtig stark durch wirbelt und damit eine relativ homogene Mischung erzeugt.Another design shows the capsule that not only has the coffee powder in it, but also the water. This capsule has a double-chamber construction and consists of two chambers: a water chamber 20 and a coffee powder chamber 21. The capsule here can be slightly larger than conventional coffee capsules, weighs approx. 50g together with the contents and should be manufactured with an internal volume of approx. ^30-50cm3 . The two chambers are integrated into the capsule, which are separated from each other by a thin partition 23 equipped with predetermined breaking points 22. If the capsule is placed vertically in a brewing position, or if the longitudinal axis 24 of the capsule is arranged vertically, the upper chamber is the water chamber, while the lower chamber is the coffee powder chamber (or tea powder chamber). The partition can break or tear if a certain excess pressure is applied to the water chamber, so that the water then mixes with the dry coffee powder. The heating element 5 is built into the water chamber wall and is integrated into the capsule wall in the form of a conductor heating spiral. Here too, the heating element can be a thin spiral heating conductor in the capsule wall, which is integrated directly into the capsule wall or consists of the capsule wall material. The capsule has a second predetermined breaking point (or perforable foil, which is installed in the vertical brewing position at the very bottom (e.g. at the tip of the capsule), which will only tear or break when there is a higher pressure inside the capsule and releases the contents (the coffee) out into the cup. This can be an aluminum foil that has radial predetermined breaking points that are arranged in a ring shape or radially in a line from a point in the middle. A coffee filter is installed directly above the predetermined breaking point and its job is to filter the coffee-water mixture that will flow out of the capsule. The capsule has two isolated electrical contact points (contact pads) or concentrically arranged electrical contact rings on the outer wall or better on the top in two places, which are electrically connected to the heating element in the capsule wall. The electrical contact points are preferably built in the form of two concentric rings, because then the construction is isometric and no matter how you place the capsule in the machine, the contact points are always through Contact pins or electrodes 26 of the coffee machine can create an electrical contact. Because the dry coffee powder 38 and the water 17 (sterilised water or distilled water!) are strictly separated from one another, the capsule contents have a long shelf life and can be kept or stored in much the same way as conventional coffee capsules. If distilled water is in the water chamber, then a few ingredients should be added to the coffee powder 38 to compensate for elements missing from the water (e.g. salt, calcium, minerals, etc.). This capsule also has stable inner walls that can withstand around 4 - 5 bar. The lower predetermined breaking point should give way after around 1.5 - 3 bar and the coffee should then be able to flow downwards. The partition / separating film inside the capsule can be equipped with predetermined breaking points 25 on the edge, through which the hot water penetrates under pressure into the coffee powder chamber in several water jets, swirling the powder really strongly and thus producing a relatively homogeneous mixture.

Um den Kaffee zu bereiten, wird diese Kapsel in einer simplen Maschine, die z.B. lediglich aus einem Gestell oder Gehäuse 27 mit einem Trichter oder einer Kapsel-Aufnahme-Kammer 28, zwei Kontaktstifte oder Kontakt-Elektroden 26, einem Schalter 29 und einer Energie-Quelle 30 besteht, gebracht. Sobald die Kapsel in dem Trichter gesteckt wird, schließt der Benutzer einen kleinen Deckel 31 zu, in dem zwei Strom-Elektroden oder Strom-Kontakt-Stifte sich befinden, z.B. durch Drücken des Deckels nach unten entlang einer Teleskop-Rohr-Konstruktion 43. Die Kontakt-Elektroden oder die Stifte können gefedert sein und beim zuschließen des Deckels direkt auf die Strom-Kontaktstellen der Kapsel drauf sich legen. Weil die Kapsel zwei konzentrische Metall- oder Folien-Ringe, die z.B. auch Alu-Folien-Ringe 14 sein können, als Strom-Kontaktstellen aufweist, muss man nicht viel bei dem Einlegen der Kapsel drauf achten, wo die Kontaktstellen sich befinden. Wichtig ist nur, dass die Kapsel mit der schmaleren Fläche / Spitze 9 nach unten gerichtet ist. Auf der breiteren Fläche 32 mit dem Kapsel-Rand 33 sind die konzentrischen Ringe angebracht. In dem Gestell der Maschine wird eine Tasse unter dem Trichter gestellt. Nach dem der Deckel geschlossen wird, betätigt der Benutzer den Schalter, der einen Stromkreis aus einem Netzteil (oder einem Akku) mit dem Heizelement der Kapsel schließt und das Heizelement in die Kapsel-Wand beginnt blitzschnell das Wasser in die Wasserkammer zu erhitzen. Weil die Wassermenge relativ klein ist (für einen Espresso ca. 15 - 25ml), können Innerhalb von Sekunden sehr hohe Temperaturen erreicht werden, die über 100°C betragen. Sobald das Wasser drin auf ca. 101 - 105°C erhitzt wird, bricht die Trennfolie / Trennwand zwischen den Kammern zusammen und das Wasser aus der Wasserkammer vermischt sich mit dem Kaffeepulver 38 unten. Die Temperatur sinkt durch die Versmischung abrupt, aber dann steigt sie wieder innerhalb von Sekunden auf ca. 102 - 105°C an, was genug Dampf-Druck erzeugt, der die untere Sollbruch-Folie auch aufreißen kann. Ab dann fließt der Kaffee, Espresso oder der Tee in eine darunterliegende Tasse ein. Der Kaffee 10 wird hier richtig heiß, frisch gebrüht und direkt aus der Kapsel in die Tasse eingeschenkt. Die Maschine kann eine elektronische Steuerung 34 aufweisen, die den Brühvorgang z.B. nach ca. 10 Sekunden dann auch stoppt, bzw. den Stromkreis zu dem Heizelement in die Kapsel unterbricht. Natürlich können in die Maschine auch ein Temperatursensor und ein Regler eingebaut werden, wodurch die Kaffee-Temperatur geringfügig angepasst werden kann und eine Temperaturüberwachung des Brüh-Vorgangs möglich ist. Die Maschine kann mit einer aufladbaren Energie-Quelle ausgestattet werden. Auch ein Stromanschluss für ein Ladegerät sollte integriert werden. USB-Anschlüsse sind dafür optimal geeignet, weil dann auch ein beliebiges USB-Netzteil verwendbar wäre.To prepare the coffee, this capsule is placed in a simple machine, which consists, for example, of just a frame or housing 27 with a funnel or a capsule receiving chamber 28, two contact pins or contact electrodes 26, a switch 29 and a power source 30. As soon as the capsule is placed in the funnel, the user closes a small lid 31 in which two current electrodes or current contact pins are located, for example by pressing the lid downwards along a telescopic tube construction 43. The contact electrodes or pins can be spring-loaded and lie directly on the current contact points of the capsule when the lid is closed. Because the capsule has two concentric metal or foil rings, which can also be aluminum foil rings 14, for example, as current contact points, you don't have to pay much attention to where the contact points are when inserting the capsule. The only important thing is that the capsule with the narrower Surface / tip 9 is directed downwards. The concentric rings are attached to the wider surface 32 with the capsule rim 33. A cup is placed under the funnel in the machine frame. After the lid is closed, the user presses the switch, which closes a circuit from a power supply (or a battery) with the heating element of the capsule and the heating element in the capsule wall begins to heat the water in the water chamber at lightning speed. Because the amount of water is relatively small (approx. 15 - 25ml for an espresso), very high temperatures of over 100°C can be reached within seconds. As soon as the water inside is heated to approx. 101 - 105°C, the separating film / partition between the chambers collapses and the water from the water chamber mixes with the coffee powder 38 below. The temperature drops abruptly due to the mixing, but then it rises again within seconds to around 102 - 105°C, which creates enough steam pressure to tear open the lower predetermined breaking foil. From then on, the coffee, espresso or tea flows into a cup underneath. The coffee 10 is really hot, freshly brewed and poured directly from the capsule into the cup. The machine can have an electronic control 34 which stops the brewing process after around 10 seconds, for example, or interrupts the circuit to the heating element in the capsule. Of course, a temperature sensor and a controller can also be built into the machine, which allows the coffee temperature to be adjusted slightly and the temperature of the brewing process to be monitored. The machine can be equipped with a rechargeable energy source. A power connection for a charger should also be integrated. USB connections are ideal for this because any USB power supply can then be used.

Dadurch, dass diese Maschine recht einfach gebaut ist, wiegt sie auch nur ganz wenig und kann sehr klein gebaut werden. Das Gehäuse kann ein einfaches, durch eingebaute Gelenke faltbares Drahtgestell / Skelet sein, in dem ein Trichter (kann auch aus Drahtgitter oder aus einer Ringhalterung bestehen) über eine darunter gestellte Tasse positioniert wird. Es sind keine Einstich-Nadeln oder Perforatoren, keine Wasserzufuhr und vor allem kein Heizblock und keine Hochdruckpumpe erforderlich. Das macht die Vorrichtung so extrem einfach, bei der aber die Qualität der Kaffeezubereitung / Espresso-Erstellens an Vordergrund steht. Obwohl extrem einfach gestaltet, brüht die Vorrichtung einen erstklassigen Kaffee / Espresso, der richtig heiß ist und lecker schmeckt. Die Maschine wiegt nur wenig und kann z.B. unter ca. 100g schwer sein. Das meiste Gewicht bei der Vorrichtung macht der Akku aus. Weil der Stromverbrauch relativ gering ist, bzw. der Akku nur für kurze Zeit belastet wird (ca. 10 Sekunden), kann der Benutzer mit einer Akkuladung ca. 50 - 100 Espressos zubereiten, was z.B. für eine mittelgroße Gruppe von Personen, die auf einer Natur-Wanderung sich befinden, ausreichend ist.Because this machine is quite simply constructed, it weighs very little and can be built very small. The housing can be a simple wire frame / skeleton that can be folded using built-in joints, in which a funnel (can also be made of wire mesh or a ring holder) is positioned over a cup placed underneath. No piercing needles or perforators, no water supply and, above all, no heating block and no high-pressure pump are required. This makes the device extremely simple, but the quality of the coffee preparation / espresso creation is the main focus. Although extremely simply designed, the device brews first-class coffee / espresso that is really hot and tastes delicious. The machine weighs very little and can, for example, weigh less than around 100g. The battery makes up most of the weight of the device. Because the power consumption is relatively low and the battery is only charged for a short time (approx. 10 seconds), the user can prepare approx. 50 - 100 espressos with one battery charge, which is sufficient for a medium-sized group of people on a nature hike, for example.

Der Einschaltknopf am Gehäuse / Gestell der Maschine wird das Heizelement in die Kapsel drin aktivieren bzw. es unter Strom setzen, was eine blitzschnelle Erhitzung des Wassers in die Kapsel bewirkt. Das Heizelement darf bei Erhitzung keine Metall-Rückstände in dem Wasser lösen, weil das den Kaffee ungenießbar machen würde.The power button on the machine's housing/frame will activate the heating element inside the capsule or energize it, which causes the water in the capsule to heat up very quickly. When heated, the heating element must not release any metal residues into the water, as this would make the coffee undrinkable.

Im Gegensatz zu dem Stand der Technik, ist hier neu der Einbau des Heizelements direkt in die Kapsel. Das macht einen Wassererhitzer in die Maschine überflüssig. Auch die Ausführung mit der eingebauten Doppelkammer-Konstruktion (Wasserkammer in die Kapsel, getrennt von Kaffeepulver-Kammer), macht die Vorrichtung einfacher, weil hier auch kein Wassertank erforderlich ist. Der Kaffee wird direkt in die Kapsel vollständig gebrüht. Durch Erhitzung des Wassers direkt in die Kapsel, entsteht ein Dampfdruck drin in die Kapsel, der die Kapsel-Inhalt mit Druck nach unten, durch den eingebauten Filter in die Kapsel, direkt in die Tasse leitet. Die Bauweise dieser Vorrichtung ist somit stark vereinfacht, sodass optimal als tragbares Gerät gestaltet werden kann.In contrast to the current state of the art, the heating element is now built directly into the capsule. This makes a water heater in the machine superfluous. The design with the built-in double chamber construction (water chamber in the capsule, separate from the coffee powder chamber) also makes the device simpler because no water tank is required. The coffee is completely brewed directly in the capsule. By heating the water directly in the capsule, steam pressure is created inside the capsule, which pressurizes the capsule contents downwards, through the built-in filter in the capsule, and directly into the cup. The design of this device is therefore greatly simplified, so that it can be optimally designed as a portable device.

Selbstverständlich, dass in die Maschine zusätzliche Features oder Elemente integriert werden können, wie z.B. ein Touchdisplay 37, eine WLAN-Schnittstelle (WLAN- / Bluetooth-Modul 35, wozu auch immer), eine USB-Schnittstelle 36, die nicht nur zum Aufladen, sondern auch für einen bidirektionalen Datenaustausch mit einem PC oder Smartphone verwendet werden kann. Die Datenaustausch-Funktion mit einem PC wäre für Forschung, Kaffee-Brühvorgang-Optimierung oder statistische Zwecke, interessant. Damit könnte jeder Benutzer die optimalen Werte des Stromflusses in dem Heizelement für den Kaffeebrüh-Vorgang, die seinem Geschmack am besten entsprechen würden, ermitteln und über einem eingebauten Regler in die Vorrichtung oder über der Schnittstelle einstellen.It goes without saying that additional features or elements can be integrated into the machine, such as a touch display 37, a WLAN interface (WLAN / Bluetooth module 35, whatever), a USB interface 36, which can be used not only for charging but also for bidirectional data exchange with a PC or smartphone. The data exchange function with a PC would be interesting for research, coffee brewing process optimization or statistical purposes. This would allow each user to determine the optimal values of the current flow in the heating element for the coffee brewing process that would best suit their taste and set them using a built-in controller in the device or via the interface.

Der elektrische Strom wird durch zwei Kontaktstellen im Außenbereich der Kapsel, über zwei Elektroden oder Kontaktstifte der Maschine, in die Kapsel geleitet und das Heizelement, das in die Kapselwand drinsteckt (oder die Kapselwand selber das Heizelement bildet), blitzartig erhitzt. Bei der Doppelkammer-Konstruktion-Kapsel wird der Kapsel-Inhalt (Kaffeepulver 38 und Wasser 17) sich vermischen, sobald ein Druckwert in die Wasserkammer die Haltemöglichkeiten der Barriere / Trennwand über die Sollbruch-Stellen übersteigt. Danach wird das Gemisch in die Kapsel erneut sehr schnell erhitzt und damit ein weiterer, etwas höherer Überdruck in die Kapsel generiert. Weil die Kapsel in dem Trichter oder in die Kapsel-Aufnahme-Kammer der Maschine sich befindet, ist sie dadurch etwas geschützt und kann nicht ohne weiteres unkontrolliert sich ausdehnen oder platzen. Somit hält die Kapsel höheren Druckwerten stand, als wenn sie außerhalb der Kammer stehen würde. Der Strom wird nur sehr kurz durch das Heizelement fließen und es auf ca. 110 - 130°C erhitzen. Das reicht in der Regel ca. 25ml Wasser-Kaffee-Gemisch auf über 103°C blitzartig zu erhitzen. Die Hitze erzeugt in die Kapsel drin einen Dampfdruck, der sprunghaft ansteigt. Die Erhitzung der Inhalt und die Druck-Bildung dauern, je nachdem wie das Heizelement konstruiert ist, ein paar Sekunden oder bis einige dutzende Sekunden. Durch den Überdruck wird die Spitze der Kapsel an einer Sollbruchstelle gebrochen, perforiert oder bei radial zu einem Punkt angeordnete Sollbruch-Linien, sich kranzförmig öffnen. Durch die Kaffeekapsel-Spitze, die durch Überdruck von alleine sich öffnet, strömt der Kaffee dann direkt in die Kaffee-Tasse ein. Ein winzig kleiner Bereich in die Kapsel-Spitze kann mit einem Strömungs-Moderator / Störer / Verlangsamer in Form eines kleinen Teils, dass wie ein fester Schaumstoff (Mini-Filter) konstruiert ist, ausgestattet werden, der den Kaffeefluss (Tee-Fluss) etwas bremst und verwirbelt sodass kein scharfer Strahl auf die Tasse schießt. Auf die Tasse kann auch eine Abdeck-Haube oder ein Tassen-Deckel mit einem Loch in der Mitte draufgelegt werden, damit keine Spritzer aus der Tasse auftreten. In der Regel reicht aber der Strömungs-Moderator / Störer vollkommen aus. Der Druck erhöht sich in die Kapsel innerhalb von Sekunden auf einige Bar, sodass der Inhalt dann nach unten gepresst wird, weil kein anderer Weg für den Kaffee-Abfluss gibt. Seitlich und von Oben ist die Kapsel gut durch die Trichter-Wände geschützt, somit bleibt nur der Weg nach unten durch Kapsel-Spitze frei.The electric current is fed into the capsule through two contact points on the outside of the capsule, via two electrodes or contact pins on the machine, and the heating element, which is inserted into the capsule wall (or the capsule wall itself forms the heating element), is heated up in a flash. In the double-chamber construction capsule, the capsule contents (coffee powder 38 and water 17) will mix as soon as the pressure value in the water chamber exceeds the holding capacity of the barrier / partition wall above the predetermined breaking points. The mixture in the capsule is then heated again very quickly, thus creating another, slightly higher overpressure in the capsule generates. Because the capsule is in the funnel or in the capsule receiving chamber of the machine, it is somewhat protected and cannot easily expand or burst uncontrollably. This means that the capsule can withstand higher pressure values than if it were outside the chamber. The current will only flow through the heating element for a very short time and heat it to approx. 110 - 130°C. This is usually enough to heat approx. 25ml of water-coffee mixture to over 103°C in a flash. The heat creates a steam pressure inside the capsule that increases suddenly. Heating the contents and building up the pressure takes a few seconds or up to several dozen seconds, depending on how the heating element is designed. The excess pressure causes the tip of the capsule to break at a predetermined breaking point, be perforated or, in the case of predetermined breaking lines arranged radially to a point, to open up in a ring shape. The coffee then flows directly into the coffee cup through the tip of the coffee capsule, which opens automatically due to excess pressure. A tiny area in the tip of the capsule can be equipped with a flow moderator / disruptor / slower in the form of a small part that is designed like a solid foam (mini filter), which slows down and swirls the flow of coffee (tea flow) a little so that no sharp jet shoots onto the cup. A cover or a cup lid with a hole in the middle can also be placed on the cup to prevent splashes from the cup. As a rule, however, the flow moderator / disruptor is completely sufficient. The pressure in the capsule increases to a few bars within seconds, so that the contents are then pressed downwards because there is no other way for the coffee to drain. The capsule is well protected from the sides and from above by the funnel walls, so the only way down through the capsule tip remains free.

Zu erwähnen ist, dass die letzte Ausführung, eine komplette neue Dimension in Kaffeemaschinen-Bereich darstellt. Hier ist die Kaffeekapsel so gestaltet, dass sie alleine fast eine komplette Kaffeemaschine ersetzen kann! In die Kapselwand ist das Heizelement eingeritzt, die 25ml Wasser und 6g Kaffee / Espresso-Pulver sind schon drin und durch die Trennwand voneinander getrennt. Hier bedarf es lediglich die zwei Kontakt-Alu-Ringe mit zwei Strom-Stiften einer Batterie oder eines Akkus berühren und schon fließt der Kaffee, heißgebrüht heraus in eine Kaffeetasse. Man darf nur die nicht die Kapsel mit der Hand anfassen, weil sie zu heiß wird. Dafür wäre ein Becher-Deckel 39 mit einem Loch in der Mitte (oder einem Becher-Trichter 42 in der Mitte) über die Tasse zu stülpen, die Kapsel in dem Loch / Trichter einstecken und die Stromkontaktstellen (4, 14) unter Strom (z.B. 5V und 2A) zu setzen. Das wäre leicht durch das Absenken eines Deckels 31, der über ein Gelenk 41 mit dem Becher-Deckel 39 gekoppelt ist, leicht zu realisieren. Sobald man den Deckel 31 absenkt, berühren die beiden Kontaktstifte 26 auf die Stromkontaktstellen (4, 14) der Kapsel und schließen beim Betätigen des Schalters 29 einen Stromkreis, der die Erhitzung des Heizelements (5,13,15) bewirkt. Der Akku 30 soll auf dem Deckel 31 eingebaut werden. Das Betätigen des Schalters 29 schließt den Stromkreis. Das würde reichen um innerhalb von 10 Sekunden einen Heißen Kaffee zu bekommen, ohne jegliche anderen Hilfsmittel. Diese Kaffeemaschine, die lediglich aus einem Deckel, Akku und einer Kapsel mit Doppelkammerkonstruktion besteht, wäre die einfachste Espresso Maschine der Welt, die tatsächlich in der Lage ist, einen sehr heißen, frisch gebrühten Espresso zu liefern. Daher ist diese Variante bestens zum Mitnehmen geeignet und als tragbare Version herzustellen.It should be mentioned that the latest version represents a completely new dimension in the coffee machine sector. Here the coffee capsule is designed in such a way that it can almost replace an entire coffee machine on its own! The heating element is carved into the capsule wall, the 25ml of water and 6g of coffee / espresso powder are already inside and separated from each other by the partition. All you need to do is touch the two contact aluminum rings with two power pins of a battery or rechargeable battery and the coffee flows out, hot brewed, into a coffee cup. You just must not touch the capsule with your hand because it gets too hot. To do this, you would have to put a cup lid 39 with a hole in the middle (or a cup funnel 42 in the middle) over the cup, insert the capsule into the hole / funnel and put the power contact points (4, 14) under power (e.g. 5V and 2A). This could be easily achieved by lowering a lid 31 which is connected to the cup lid 39 via a joint 41. As soon as the lid 31 is lowered, the two contact pins 26 touch the power contact points (4, 14) of the capsule and, when the switch 29 is operated, close an electrical circuit which causes the heating element (5, 13, 15) to heat up. The battery 30 is to be installed on the lid 31. Operating the switch 29 closes the electrical circuit. This would be enough to get a hot coffee within 10 seconds, without any other aids. This coffee machine, which only consists of a lid, battery and a capsule with a double chamber construction, would be the simplest espresso machine in the world that is actually capable of delivering a very hot, freshly brewed espresso. This variant is therefore ideal for taking with you and can be made into a portable version.

Bei der Herstellung kann in die Kapsel eine kleine Röhre 40 eingebaut werden, durch die der Kaffeefluss in die Tasse weiter vereinfacht wird.During production, a small tube 40 can be incorporated into the capsule, which further facilitates the flow of coffee into the cup.

Das Heizelement in die Kapsel drin, soll so einfach wie möglich gebaut werden. Die Alu-Kapselwand kann als Heizelement dienen, wenn es spiralförmig geschnitten und isoliert ist, oder Stromleiter-Streifen aufweist, die ziemlich dünn an die isolierte Wand entlang angeordnet sind, sodass der Strom wie in eine Spirale oder in schmalen Leiterbahnen mit hoher elektrischen Widerstand fließen kann. Der Druck wird alleine durch die Hitze in die Kapsel drin erzeugt und der dort erzeugte Dampf verdrängt die Wasser-Kaffeepulver-Mischung aus der Kapsel. Weil keine Hochdruck-Pumpe und kein Wassererhitzer notwendig sind, kann die Maschine so klein wie ein dicker Filzschreiber oder eine Zigarettenschachtel gebaut werden.The heating element inside the capsule should be built as simply as possible. The aluminum capsule wall can serve as a heating element if it is cut into a spiral shape and insulated, or if it has conductor strips that are arranged quite thinly along the insulated wall so that the current can flow like a spiral or in narrow conductor tracks with high electrical resistance. The pressure is generated solely by the heat inside the capsule and the steam generated there displaces the water-coffee powder mixture from the capsule. Because no high-pressure pump or water heater is necessary, the machine can be built as small as a thick felt-tip pen or a cigarette packet.

Sobald die mit Wasser gefüllte Kapsel mit Strom versorgt wird, wird das Wasser-Gemisch drin binnen Sekunden erhitzt. Den Rest erledigt der Wasserdampf in die Kapsel drin. Eine elektronische Steuerung kann dort eingebaut werden, die die Stromzufuhr überwacht und die Stromversorgung nach einigen Sekunden abschaltet, sodass keine Schmelze aus dem Heizelement entsteht. Man kann auch einen Temperatur-Sensor in der Kapsel-Aufnahme-Kammer / Trichter einbauen, ist allerdings nicht unbedingt notwendig.As soon as the capsule filled with water is supplied with electricity, the water mixture inside is heated within seconds. The rest is done by the steam inside the capsule. An electronic control system can be installed there that monitors the power supply and switches off the power supply after a few seconds so that no melt comes out of the heating element. You can also install a temperature sensor in the capsule receiving chamber / funnel, but this is not absolutely necessary.

Die Funktionsweise der Maschine erlaubt eine sehr schnelle Kaffee-Zubereitung. Sie kann in weniger als 10 Sekunden z.B. ein richtig heißes Espresso zubereiten.The way the machine works allows for very quick coffee preparation. It can prepare a really hot espresso in less than 10 seconds.

Die Kapsel muss die Hitze des internen Heizelements aushalten, bzw. die Kapselwand aus einem Material hergestellt werden muss, dass nicht gleich bei 150-200C° schmelzen würde. Alu ist dabei schon geeignet. Auch die Kapsel-Aufnahme-Kammer in die Maschine soll hitzebeständig sein. Dennoch kann die Maschine mit Temperatur-Wächter oder Stromfluss-Regler ausgestattet werden, die eine Überhitzung des Heizelements in die Kapsel verhindern würden. In der Regel würde vollkommen ausreichen, wenn das Heizelement auf maximal 130 - 140°C im freiem erhitzt werden könnte. Im Wasser gesteckt erreicht es diese Temperatur nicht, aber es kann das in die Kapsel eingeschlossene Wasser bis auf über 100°C erhitzen.The capsule must be able to withstand the heat of the internal heating element, or the capsule wall must be made of a material that would not melt at 150-200C°. Aluminium is suitable. The capsule receiving chamber in the The machine should be heat-resistant. However, the machine can be equipped with a temperature monitor or current flow regulator that would prevent the heating element in the capsule from overheating. As a rule, it would be completely sufficient if the heating element could be heated to a maximum of 130 - 140°C outdoors. If it is placed in water, it does not reach this temperature, but it can heat the water enclosed in the capsule to over 100°C.

Die Kapsel-Aufnahme-Kammer der Maschine soll das Ausdehnen der Kapsel verhindern, daher soll sie stabil gebaut sein und aus einem hitzefesten Material bestehen. Dafür sind Keramik, Metall oder auch bestimmte hitzebeständige Kunststoffe geeignet. Als Kaffee-Kapsel können hier sehr gut solche in langen und schmalen Form / Zigarettenform-Ähnliche Kapseln verwendet werden. In denen wäre einfach eine Stromleitung (z.B. aus Teile oder Streifen aus der Kapsel-Wand) entlang in die Kapsel drin einzubauen, die durch den elektrischen Widerstand schnell erhitzt wird. Die Kontaktstellen könnten in dem Fall jeweils an den Enden der Zigarettenförmigen-Kapsel oder beide an einem Ende eingebaut werden. Ob die Kapsel aus Metall-Folie, Holz, Papier, Bambus oder hitzebeständigem Kunststoff gebaut sind, das bleibt dem Hersteller überlassen. Die Kapsel selbst muss nicht unbedingt sehr hohe Druckwerte aushalten können. Die Stabilität wird durch den Trichter / Kapsel-Aufnahme-Kammer unterstützt, sodass ein paar Bar Aushaltevermögen ausreichend sind. Dem höheren Druck hält sie aber stand, wenn sie in die Kapsel-Aufnahme-Kammer sich befindet, weil dort nahezu von allen Seiten durch die Trichter- / Kammer-Wände gestützt wird. Allgemein reichen dabei Druckwerte von 3 - 5 Bar vollkommen aus, weil diese Werte direkt in die Kapsel generiert werden und nicht durch eine Pumpe außerhalb, die durch die Leitungen deutliche Druckverluste in Kauf nehmen müsste. Die hier direkt generierten 3 - 5Bar Druck, sind nahezu analog mit einer Druckpumpe, die in einer Kaffeemaschine arbeitet, die 20-Bar generiert.The capsule receiving chamber of the machine is designed to prevent the capsule from expanding, so it should be built sturdily and made of a heat-resistant material. Ceramic, metal or certain heat-resistant plastics are suitable for this. Long and narrow capsules / cigarette-shaped capsules can be used very well as coffee capsules. In these, a power line (e.g. made from parts or strips from the capsule wall) would simply be installed along the capsule, which would be quickly heated by the electrical resistance. In this case, the contact points could be installed at each end of the cigarette-shaped capsule or both at one end. Whether the capsule is made of metal foil, wood, paper, bamboo or heat-resistant plastic is up to the manufacturer. The capsule itself does not necessarily have to be able to withstand very high pressure values. The stability is supported by the funnel / capsule receiving chamber, so that a few bar resistance is sufficient. However, it can withstand the higher pressure if it is in the capsule receiving chamber because it is supported by the funnel/chamber walls on almost all sides. In general, pressure values of 3 - 5 bar are completely sufficient because these values are generated directly in the capsule and not by a pump outside, which would have to accept significant pressure losses through the pipes. The 3 - 5 bar pressure generated directly here is almost analogous to a pressure pump that works in a coffee machine, which generates 20 bar.

Weil die Kapsel hier das Heizelement schon drin aufweist, würde man meinen, dass sie umweltschädlicher, als die herkömmlichen Kapseln sein müssten, was allerdings nicht unbedingt der Fall ist. Das Heizelement besteht aus einer Metall-Spirale, die als Bestandteil der Kapselwand ist, oder in die Kapselwand integriert ist. Die Integration in die Kapselwand ist eine optimale Lösung, weil dabei keine Extra-Metall-Teile eingebaut werden müssen. Hierfür muss lediglich ein spezieller „Schnitt“ an die herkömmliche Kapselwand ausgeführt werden, der die Wand in schmalere Leiterbahnen umwandelt, die durch Stromfluss erhitzt werden können. Mehr ist nicht notwendig. Dadurch wird die Kapsel nicht schwerer und sie wird auch nicht komplizierter gebaut. Die schmalen Alu-Leiterbahnen (Windungen oder parallellaufende Schleifen), die an die Kapselwand „geritzt“ sind und das Heizelement bilden, leiten den Strom direkt von den Kontaktstellen durch und erhitzen sich dabei. Die Leiterbahnen können z.B. in Band-Form ca. 1 mm oder etwas breiter gestaltet werden und bei einer Gesamt-Länge von ca. 15-30cm aller Windungen an die Kapsel-Wand, leisten sie genug Stromwiderstand, sodass sie blitzartig erhitzt werden können. Sie sollen allerdings nicht so stark unter Strom gesetzt werden, dass sie schmelzen oder brennen, sondern lediglich so, dass sie sich ca. 110 - 130°C erhitzen, was sie aber durch das in die Kapsel vorhanden Wasser so gut wie nie erreichen. Durch einen Strom-Fluss-Kontroller können die genaue Strom-Stärke und die Spannung geregelt, sodass die angestrebten Wasser-Temperaturen von über 100°C auch erreicht werden. Das Kaffee-Wasser drin in die Kapsel, erhitzt sich binnen Sekunden und erzeugt dabei den notwendigen Druck, der die Spitze der Kapsel, die nach unten angeordnet ist, öffnet und den Kaffee in die Tasse direkt fließen lässt. Der Filter unten an der Spitze verhindert ein explosionsartiges Austreten des Kaffees und bremst die Fluss-Geschwindigkeit etwas ab, sodass sie ruhig und ohne Abspritze in der Tasse landen kann.Because the capsule already has the heating element inside, you would think that it would be more harmful to the environment than conventional capsules, but that is not necessarily the case. The heating element consists of a metal spiral that is part of the capsule wall or is integrated into the capsule wall. Integration into the capsule wall is an optimal solution because no extra metal parts have to be installed. All that is needed is a special "cut" in the conventional capsule wall, which converts the wall into narrower conductor tracks that can be heated by the flow of electricity. Nothing more is necessary. This does not make the capsule heavier or make it more complicated. The narrow aluminum conductor tracks (windings or parallel loops) that are "scratched" into the capsule wall and form the heating element conduct the current directly from the contact points and heat up in the process. The conductor tracks can be designed in a strip shape, for example, around 1 mm or a little wider, and with a total length of around 15-30 cm of all windings on the capsule wall, they offer enough electrical resistance so that they can be heated up in a flash. However, they should not be subjected to such high current that they melt or burn, but only so that they heat up to around 110 - 130°C, which they almost never reach due to the water in the capsule. A current flow controller can regulate the exact current strength and voltage so that the desired water temperatures of over 100°C are achieved. The coffee water in the capsule heats up within seconds and generates the necessary pressure that opens the tip of the capsule, which is positioned downwards, and allows the coffee to flow directly into the cup. The filter at the bottom of the tip prevents the coffee from escaping explosively and slows down the flow speed slightly so that it can land in the cup quietly and without splashing.

Durch die elektronische Steuerung wird dabei der Strom zu genauen Werten begrenzt und somit den Benutzer und die Maschine gegen Verbrennungen schützen. Die Außenwand der Kapsel-Aufnahme-Kammer ist so gestaltet, dass sie isolierend auf die Hitze wirkt, die von der Kapsel ausgeht. Auf diese Weise kann man diese Maschine auch mit der Hand gefahrlos anfassen. Die Außenwand kann so konstruiert werden, dass sie nur geringfügig erwärmt wird, auch wenn man einige Kapseln hintereinander benutzt und mehrere Kaffees zubereitet hat.
Mit leichten Anpassungen könnte die Maschine auch Kugeln aus gepresstem Kaffeepulver aufnehmen und diese zu Kaffee zubereiten. Allerdings müsste sie dann mit einem Wassertank ausgestattet werden und einem Heizelement in Injektions-Nadelform, der in die Kugel einsticht.The electronic control limits the current to precise values, thus protecting the user and the machine from burns. The outer wall of the capsule receiving chamber is designed to insulate the heat that comes from the capsule. This means that you can touch the machine safely with your hand. The outer wall can be designed so that it only heats up slightly, even if you use several capsules in a row and prepare several coffees.
With slight adjustments, the machine could also take balls of pressed coffee powder and prepare them into coffee. However, it would then have to be equipped with a water tank and a heating element in the form of an injection needle that pierces the ball.

Bei einer Variante ist eine Trennung des Deckels möglich. Weil dort in dem Deckel der Akku und die Kontaktstifte eingebaut sind, kann ein Kaffee-Brühen direkt durch Berührung mit den Strom-Kontaktstellen der Kapsel bewirkt werden, auch ohne die Vorrichtung und die Kapsel-Aufnahme-Kammer. Dafür müsste man lediglich einen Becher-Deckel nutzen, in dem die Kapsel in einem Loch (oder für mehr Stabilität, in einem Becher-Trichter 42 drin) in der Mitte bis zum oberen Rand mit der Spitze nach unten eingeführt wird und dann mit dem Deckel aus der Vorrichtung die Strom-Kontaktstellen der Kapsel berühren. Der Becher-Deckel kann mit konzentrisch angeordneten Vertiefungen ausgestattet werden, die für verschiedene Tassen-Größen geeignet wäre. In der Mitte weist der Becher-Deckel das Loch oder einen Trichter 42 auf, in dem die Kapsel eingeführt wird (5). Der Rand der Kapsel, auf deren Oberfläche auch die Strom-Kontaktstellen der Kapsel eingebaut sind, verhindert, dass die Kapsel komplett versinkt und in die Tasse einfällt. Wenn man den Strom durch die Strom-Kontaktstellen leitet, wird das Heizelement in die Kapsel erhitzt und der Brühvorgang kann beginnen. Hier müsste man allerdings aufpassen, dass die Kapsel nicht mehr angefasst wird, weil sie zu heiß ist und Verbrennungen drohen können, sondern man hebt den ganzen Becher-Deckel ab und die Kapsel kann dann z.B. zum Abkühlen bei Seite gelegt werden.In one variant, the lid can be separated. Because the battery and the contact pins are built into the lid, coffee can be brewed directly by touching the power contact points of the capsule, even without the device and the capsule receiving chamber. To do this, you would only need to use a cup lid in which the capsule is inserted into a hole (or, for more stability, into a cup funnel 42 inside) in the middle up to the top edge with the tip pointing downwards and then touch the power contact points of the capsule with the lid from the device. The cup lid can be equipped with concentrically arranged recesses that would be suitable for different cup sizes. In the middle, the cup lid has the hole or a funnel 42 in which the capsule is inserted ( 5 ). The edge of the capsule, on whose surface the electrical contact points are also built, prevents the capsule from sinking completely and falling into the cup. When the current is passed through the electrical contact points, the heating element in the capsule is heated and the brewing process can begin. However, you should be careful not to touch the capsule again because it is too hot and could cause burns. Instead, you lift the entire cup lid off and the capsule can then be put to one side to cool down, for example.

BEZUGSZEICHENLISTEREFERENCE SYMBOL LIST

11: Kaffeekapselcoffee capsule
22: Kaffeemaschinecoffee machine
33: Injektion-Einheit / Injektion-Nadelinjection unit / injection needle
44: Stromkontaktstellenpower contact points
55: Heizelementheating element
66: Kapsel-Wandcapsule wall
77: Kapsel-Inhaltcapsule contents
88: Kapsel-Aufnahmebehältercapsule receptacle
99: Kapsel-Spitzecapsule tip
1010: Gebrühter KaffeeBrewed coffee
1111: Filterfilter
1212: Tassecup
1313: Stromleiterbahnen / Leiterbahnencurrent conductors / conductor tracks
1414: Alu-Folien-Ringealuminum foil rings
1515: Heizspiraleheating coil
1616: Niederdruck-Pumpelow-pressure pump
1717: WasserWater
1818: Einstichstelleinjection site
1919: Gummi-Ring-Dichtungrubber ring seal
2020: Wasserkammerwater chamber
2121: Kaffeepulver-Kammercoffee powder chamber
2222: Sollbruchstellenpredetermined breaking points
2323: Trennwandpartition
2424: Längs-Achse der Kapsellongitudinal axis of the capsule
2525: SollbruchstellePredetermined breaking point
2626: Kontaktstifte oder Elektrodencontact pins or electrodes
2727: Gestell oder Gehäuseframe or housing
2828: Trichter / Kapsel-Aufnahme-Kammerfunnel / capsule receiving chamber
2929: SchalterSwitch
3030: Energie-Quelle / Akkuenergy source / battery
3131: DeckelLid
3232: Breiteren Kapsel-FlächeWider capsule surface
3333: Kapsel-Randcapsule edge
3434: Elektronische SteuerungElectronic control
3535: WLAN-Schnittstelle / Bluetooth Modul,WLAN interface / Bluetooth module,
3636: USB-SchnittstelleUSB interface
3737: Touchdisplaytouch display
3838: Kaffeepulvercoffee powder
3939: Becher-Deckelcup lid
4040: Kapsel-Röhrecapsule tube
4141: Gelenkjoint
4242: Trichter am Becher-Deckel / Becher-Trichterfunnel on the cup lid / cup funnel
4343: Teleskop-Rohr-Konstruktiontelescopic tube construction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 5325765 [0004]
EP 1554958 B1 [0005]
EP 2476633 B1 [0006]
DE 2752733 [0007]
WO 2010041179 A1 [0008]
EP 1944248 A1 [0009]

Claims

Coffee capsule, characterized in that it has at least - one electrical heating element which is part of an aluminum capsule wall and which can heat the capsule contents which are mixed with water from the machine, - two mutually insulated current contact points which are built onto the outside of the capsule wall and which are coupled to the heating element and which can supply the heating element of the coffee capsule with current from a coffee machine via contact pins or contact electrodes built into the coffee machine.

coffee capsule after patent claim 1 , characterized in that the capsule wall forms the heating element.

coffee capsule after patent claim 1 or 2 , characterized in that the aluminum wall of the coffee capsule is divided into narrow electrical conductors which form the heating element.

Coffee capsule according to one of the preceding claims, characterized in that the aluminum wall of the coffee capsule is scratched in the form of narrow current conductor tracks which are electrically insulated from one another and which form the heating element.

Coffee capsule according to one of the preceding claims, characterized in that the aluminum wall of the coffee capsule is equipped with closely laid or built-in current conductor tracks which are electrically insulated from one another and which form the heating element.

Coffee capsule according to one of the preceding claims, characterized in that the current conductor tracks run in a U-shape along a longitudinal axis of the capsule at a distance from one another and are electrically connected to one another at a tip of the coffee capsule.

Coffee capsule after one of the patent claims 1 until 5 , characterized in that the capsule wall is designed in the form of a spiral-shaped current conductor and forms the heating element in the circumference of the coffee capsule.

Coffee capsule according to one of the preceding claims, characterized in that the coffee capsule wall consists of an electrical insulator and is equipped with a heating element made of a spiral foil or a spiral current conductor.

Coffee capsule according to one of the preceding claims, characterized in that the coffee capsule wall consists of an electrical insulator instead of aluminum and the heating element is constructed from at least one conductor track fixed to the coffee capsule wall along a longitudinal axis of the capsule.

coffee capsule after patent claim 9 , characterized in that the capsule wall consists of a plurality of conductor tracks arranged along a longitudinal axis of the coffee capsule, electrically insulated from one another or conductor tracks running at a distance from one another, the ends of which are connected to the current contact points of the coffee capsule which form the heating element.

Coffee capsule according to one of the preceding claims, characterized in that the conductor tracks are components of the capsule wall.

Coffee capsule according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element is constructed from narrow strips or electrical conductors consisting of the material structure of the aluminum wall of the coffee capsule.

Coffee capsule after one of the patent claims 1 until 11 , characterized in that the conductor tracks consist of narrow foil strips which are constructed from the coffee capsule wall material and form the heating element.

Coffee capsule according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element is built into the inner wall or the outer wall of the coffee capsule.

Coffee capsule according to one of the preceding claims, characterized in that the capsule wall consists of a renewable or sustainable material.

Coffee capsule according to one of the preceding claims, characterized in that the capsule wall consists of bamboo or wood or paper in which the current conductor tracks are incorporated.

Coffee capsule according to one of the preceding claims, characterized in that the coffee capsule has a tip with a predetermined breaking point which gives way when the pressure inside the coffee capsule increases.

Coffee capsule according to one of the preceding claims, characterized in that that it is empty of air or that there is a negative pressure / vacuum inside.

Coffee capsule according to one of the preceding claims, characterized in that the capsule wall is heat-resistant.

Coffee capsule according to one of the preceding claims, characterized in that the outer wall of the capsule is equipped with a thermal insulation layer or consists of a thermal insulation material.

Coffee capsule according to one of the preceding claims, characterized in that it is equipped with two separate chambers, each of which contains coffee powder and water during production, which are separated from each other by a predetermined breaking film.