TW202227339A - 用於製備飲料之膠囊及系統 - Google Patents

Abstract

本發明亦關於一種用於製備一飲料之膠囊，其包含 -    一實質上剛性的膠囊本體，其具有繞該膠囊之一內部空間延伸的一周向側壁，該內部空間至少部分地填充有適於製備一飲料的該飲料成分； -    一基壁，其在該側壁之一第一端處覆蓋該內部空間； -    一凸緣，其周向地配置在該基座本體之該側壁的一第二端處； -    一蓋，其在該側壁之相對於該基壁的一第二端處覆蓋該內部空間，並緊密地封閉該膠囊；及 -    一過濾元件，其經定位在該膠囊之該內部空間中介於該飲料成分與該蓋之間；及 -    一承載盤，其經提供在該膠囊的該內部空間中， 其中該蓋係可移除地附接至該凸緣以用於在一飲料製備裝置中使用該膠囊，且 其中該承載盤係經提供在該蓋與該過濾器之間，該承載盤包含多個預成形出口開口，當在該飲料製備裝置中使用該膠囊時，該等預成形出口開口適於使該經製備飲料從該內部空間流出。 本發明亦關於一種包含該膠囊之系統，並關於一種用於製造該膠囊之製造方法，及該膠囊之用途。

Description

用於製備飲料之膠囊及系統

本發明係關於一種用於製備一飲料之膠囊，其包含一實質上剛性的膠囊本體，該膠囊本體具有一周向側壁及一基壁，該周向側壁繞該膠囊之一內部空間延伸，該內部空間至少部分地填充有用於製備一飲料（諸如咖啡）的該飲料成分，該基壁在該側壁之一第一端處覆蓋該內部空間，該膠囊包含一蓋，該蓋在該側壁之相對於該基壁的一第二端處覆蓋該內部空間。

本發明亦關於一種用於製備一飲料之系統。

用於在飲料製備裝置中製備飲料且呈現該等特徵的膠囊大致上係已知於先前技術。飲料製備裝置包含在其中定位膠囊之沖煮室。將來自飲料製備裝置的液體注入膠囊中，以從膠囊內部空間內所含的可萃取成分（通常係烘焙及研磨咖啡或茶）萃取飲料，或者從可溶成分（通常係即溶咖啡、即溶茶、或即溶牛乳、或基於巧克力的產品）製備飲料。

在目前市面上大多數的膠囊中，膠囊內部空間係經氣密封閉或液密封閉以在用於飲料製備裝置之前免受環境影響，以便維持或延長儲存期間之飲料成分的新鮮度。

迄今為止的膠囊常包含實質上剛性的膠囊本體，其具有繞內部空間延伸的一周向側壁及在側壁第一端處覆蓋內部空間的一基壁。在側壁之相對於基壁的第二端處，膠囊本體具有一開放式填充側。在膠囊本體的開放式填充側上方提供液密及氣密蓋（例如鋁蓋）以覆蓋內部空間。在使用中，較佳地可在基壁及/或蓋處刺穿膠囊，以形成用於注入液體（諸如熱水）之注入開口及/或形成允許所製備的飲料從膠囊洩出之出口開口。

更具體地，已知的膠囊係經具體構想為用於使用輸送高加壓熱水之飲料製備裝置製備濃縮咖啡型的飲料，其中加壓熱水注入膠囊中導致從咖啡飲料成分萃取物質，且其中形成在飲料上的泡沫對應於以使用高壓沖煮之已知的活塞型濃縮咖啡機所得之具有咖啡脂(crema)層的濃縮咖啡飲料。

對於亦稱為濾泡式咖啡的無咖啡脂的咖啡飲料（例如無泡沫的咖啡飲料），通常使用特定設備，其中飲料係藉由無加壓地過濾飲料成分及水的混合物而製備。

已提出將一些欲使用在加壓飲料裝置中的膠囊用於製備無咖啡脂咖啡。

EP 2952125 A1揭示一種用於使用膠囊內部空間中所含之可萃取產品製備飲料的膠囊。該膠囊包含：一周向第一壁；一第二壁，其在一第一端處封閉該周向第一壁；及一可撓性片形穿孔及/或多孔第三壁，其相對於該第二壁在一第二開放端處封閉該周向第一壁，從而形成該內部空間。該第三壁在其一軸向方向上形成該膠囊之一最外部邊界，並包含一織物或非織物過濾材料（諸如濾紙）。

WO 2019/013623 A1提出一種膠囊，其包含一剛性膠囊本體，該本體具有一周向壁及一基壁，其等將填充有飲料成分的內部空間設界。膠囊在周向壁之相對於基壁之一端處的開放式填充側係以液密材料的蓋覆蓋。蓋具備預成形的出口開口，當將膠囊用在飲料製備裝置中時，該出口開口適於使所製備的飲料從內部空間流出。出口開口係藉由在至少部分的蓋上方延伸之可移除的覆蓋元件液密地封閉。

然而，這些解決方案並非完全令人滿意的，所關注的點在於膠囊構造、消費者對於膠囊的人體工學使用、及杯中結果。

因此，所提出之發明的一目標在於提供一種具有簡單構造之膠囊及系統，以用於製作無咖啡脂的濾泡型咖啡，其具有以滴濾式咖啡機製成之濾泡式咖啡的所有特性。

為此，本發明提供一種如請求項1且如本文所述之用於提供一無咖啡脂的咖啡、茶、牛奶、或基於巧克力的飲料之膠囊。

所請求的膠囊係意欲用於製備一飲料，並包含： -    一實質上剛性的膠囊本體，其具有繞該膠囊之一內部空間延伸的一周向側壁，該內部空間至少部分地填充有適於製備一飲料的該飲料成分； -    一剛性基壁，其在該側壁之一第一端處覆蓋該內部空間，該基壁與該膠囊本體成一整體； -    一凸緣，其周向地配置在該基座本體之該側壁的一第二端處； -    一蓋，其在該側壁之相對於該基壁的一第二端處覆蓋該內部空間，並緊密地封閉該膠囊；及 -    一過濾元件，其經定位在該膠囊之該內部空間中介於該飲料成分與該蓋之間；及 -    一承載盤，其經提供在該膠囊的該內部空間中。

根據本發明，該膠囊的該蓋係可移除地附接至該凸緣以用於在一飲料製備裝置中使用該膠囊，且該承載盤係經提供在該蓋與該過濾器之間，該承載盤包含多個預成形出口開口，當在該飲料製備裝置中使用該膠囊時，該等出口開口適於使該經製備飲料從該內部空間流出。

在一膠囊包含烘焙及研磨咖啡作為一飲料成分的實例中，該膠囊的該特定結構允許當該膠囊於一飲料製備過程中進行萃取時，於移除該蓋之後得到具有有限形成的泡沫及乳脂的一咖啡。

此新鮮沖煮的咖啡具有一類濾泡咖啡的主要特性，其具有極少咖啡脂，該咖啡脂迅速消失，僅在杯子的四周留下一圈咖啡脂。杯中結果係具有一低醇度(body)、酸度極低、且不苦澀、不濃烈，同時芳香、柔和、滑順、且甘甜的咖啡。

在所提出的膠囊中，該承載盤係經定位在該膠囊內，離該蓋介於0.1 mm與2 mm之間所包含的一距離處。此允許避免壓縮該咖啡機之沖煮室中的咖啡粉餅(coffee bed)，以及該承載盤與該飲料製備裝置之該萃取板的該撕裂表面之間可能的交互作用。

如所提出，該承載盤的厚度係包含在介於0.05 mm與1.5 mm之間、較佳地介於0.1 mm與1 mm之間、更佳地介於0.5 mm與0.8 mm之間，其給予該承載盤足夠的勁度以抵抗萃取期間或由於該脹大的咖啡粉餅之壓力而在萃取之後的噴出。

該承載盤包含開口，其等係圓形或長橢圓形開口。所提出的開口形狀係針對容易製造及較低的工具(tooling)成本而最佳化。然而，可依據欲得到的杯中結果選擇其他開口形狀。

以一較佳方式，該等開口具有介於0.2 mm與3 mm之間所包含的、最佳地介於0.5 mm與1 mm之間所包含的一直徑。已針對大約300 ml/min的一洩漏率計算這些尺寸。

在所提出的解決方案中，該承載盤包含介於50與150個之間的開口，較佳地介於60與120個之間的開口，最佳地介於80與100個之間的開口。具有多個開口的此一結構避免水在萃取期間於該咖啡粉餅內可能形成的通道現象(channeling)。

此外，且亦有助於避免該通道效應，該等開口係均勻地分布在該承載盤的表面上。

較佳地，該承載盤係以鋁製成。此允許當以鋁做成膠囊時，容易在習知的鋁流中回收再利用。

因此，作為一偏好，該膠囊本體、該蓋、及該承載盤各自係主要以鋁製成。使用鋁確保較佳的咖啡保護與較長的保質期。此外，膠囊的壽命終止更容易，且回收再利用更簡單。

在一替代方式中，該承載盤係以塑膠或一層壓塑膠元件製成。

在此特定膠囊結構中，該過濾元件係盤狀的且包含一非織物材料層，其經調適以防止流出的咖啡穿過，並減少咖啡脂層之形成。

較佳地，該過濾器係可堆肥的且/或可生物降解的，且可由基於纖維素的材料製成。

所提出的過濾器包含介於0.005 mm至0.3 mm之間的一厚度、根據ISO 9237之在100至5000 l/m ²/s的範圍內之一透氣性、及在5至600 g/m ²的範圍內之一重量。

當前設想的解決方案，該過濾器係裝配在該承載盤上。此允許該膠囊的裝配程序容易處理。此外，該過濾器可固定至該承載盤上。

該膠囊的該蓋包含從該蓋突出的一自由拉片。該拉片與該蓋成一整體，允許移除完整的該蓋。之後此操縱及開啟更為容易。

在所提出的一實施例中，該蓋包含至少一鋁層以確保該膠囊中之咖啡的一較佳保質期。

此外，該蓋可進一步包含一塑膠層及/或一熱封層，以確保用於將該蓋密封至該膠囊的該凸緣上的食品級相容性。

所請求的蓋具有介於0.01 mm與0.05 mm之間的一厚度。

所提出的膠囊包含一飲料成分。較佳地，該飲料成分係研磨咖啡，較佳地係至少4 g、較佳地介於4.5 g與15 g之間的量。

同樣地，本發明提供一種如本文所述之系統。

本發明之系統目的在於製備一飲料。其包含一可換式膠囊及一飲料製備裝置，該飲料製備裝置具有一流體分配裝置並具有一沖煮室，該流體分配裝置能夠以介於0.1巴與20巴之間的一壓力饋送一量之一流體（諸如水）至該膠囊，該沖煮室包含用於固持該膠囊的一第一部件及用於封閉該沖煮室的一第二部件。

所請求的系統提出在該飲料製備裝置中使用所請求的該可換式膠囊，其中該飲料製備裝置之該沖煮室的該第二部件包含一萃取板，當固持該膠囊之該沖煮室封閉時，該萃取板用於在該側壁的該第二端處與該可換式膠囊接合，該萃取板包含一撕裂表面，其在使用中於該膠囊的該第二端處面向該承載盤，其中該膠囊的該承載盤在該封閉沖煮室中使用時並未由該萃取板的該撕裂表面變更。

根據本發明，該飲料成分的該萃取係在低於8巴、更佳地低於5巴的一壓力下達成之一萃取。

此外，本發明提供一種製造一膠囊之方法，該膠囊適於製備如所請求之一飲料。

該製造方法包含下列步驟： -    提供一實質上剛性的膠囊本體，其具有一周向側壁及一剛性基壁，該周向側壁繞一內部空間延伸，該內部空間係欲至少部分地填充有適於製備一飲料的該飲料成分，該剛性基壁在該周向壁的一第一端處覆蓋該內部空間，該基壁與該膠囊本體成一整體； -    通過該膠囊本體之相對於該基壁的一開放式填充側，以一量之該飲料成分填充該內部空間； -    在以該飲料成分填充該內部空間之後，在該內部空間中插入一過濾器 -    在該內部空間中於該過濾器上方插入一承載盤，可選地同時將該過濾器及承載盤插入該膠囊的該內部空間中；及 -    藉由附接在該開放式填充側上方延伸之一蓋至該膠囊本體的一凸緣來封閉該開放式填充側， 其中該蓋具備一拉片，並在使用該膠囊之前從該膠囊移除，且 其中該承載盤包含多個出口開口，在使用中，通過該等出口開口可使一經製備飲料流出該膠囊，該等出口開口係藉由在該開放式填充側上方延伸的該蓋液密地封閉。

本發明之具體實施例係描述於下列的實施方式中。藉由本發明，亦即，一種膠囊、一種系統、及一種膠囊製造方法，來達成目標。

在本說明書之用法中，不應將字詞「包含(comprise/comprising)」及類似字詞解釋成排他或詳盡列舉的意思。換言之，其意在代表「包括，但不限於」。

本說明書中之先前技術文件的任何參考不應視為承認此類先前技術係廣泛已知或形成該領域中之常見通常知識的部分。

圖1a顯示根據本發明之用在飲料製備裝置中之前（經定義為儲存狀態）的膠囊1。使用圖2參照，圖1a的膠囊1包含一膠囊本體2。本體2包含一截頭錐形側壁2a，其繞本體之內部空間周向地延伸。該膠囊進一步包含一剛性基壁3，其與膠囊本體2成一整體，在膠囊本體2之側壁的一第一端處關閉內部空間。一凸緣4從膠囊本體2a之側壁的一第二端徑向向外地延伸。在側壁的第二端處，膠囊本體2具有一開放式填充側。

通常，膠囊本體2係經處理為食品級，且在大多數的情況下，其包含施加在膠囊本體內側上之一漆層或聚合物膜層（在圖9b中經識別為2b）。

該膠囊進一步包括一蓋5，其經附接至膠囊本體的凸緣4，從而氣密地封閉膠囊。可藉由拉動一拉片6手動地從膠囊移除蓋5。在本情況下，拉片6與蓋5成一整體，但可採用替代的解決方案。

蓋5係一可撓性片狀箔，其係以鋁製成，在密封側上具有一可選的漆層或聚合物層。

在蓋5於其密封側上包含漆層的情況下，漆層的厚度可從0.003 mm至0.03 mm。在蓋5於密封側上包含聚合物層的情況下，聚合物層的厚度可從0.01 mm至0.05 mm。

意欲使用拉片移除的蓋5係使用一黏著劑層附接至凸緣4。黏著劑材料係以黏著劑材料層之形式施加，並可係例如熱封漆層或聚合物膜層。

作為一實例，形成黏著劑材料的密封層可係介於0.003 mm與0.03 mm之間的一層。

黏著劑材料層允許移除蓋5至膠囊的凸緣4而不對膠囊1造成任何損壞。

在封閉膠囊之前，膠囊之內部空間經填充飲料成分。在本情況下，先以烘焙及研磨咖啡的咖啡粉餅填充膠囊之後，使用蓋5緊密封閉膠囊以維持烘焙及研磨咖啡的新鮮度。咖啡的重量係在4 g至15 g的範圍內，取決於膠囊的大小。然而，可設想茶、牛乳、或巧克力成分。

圖1b的膠囊顯示圖1a的膠囊，其中蓋5係藉由撕扯拉片6而部分地移除，且在圖1c中係相同膠囊，但蓋5經完全移除。如可見者，膠囊的第二端（填充側）係不再封閉，且在膠囊內側上顯現一膜片，該膜片經定義為一承載盤7。承載盤7包含多個預成形出口開口8，其用於飲料製備裝置中所製備的飲料（此處係咖啡）。

承載盤7的預成形出口開口8係由膠囊之蓋5覆蓋，從而封閉膠囊以保持膠囊內部空間的氣密密封，以用於確保膠囊內的飲料成分在儲存期間的新鮮度。

如將見於本發明的膠囊之各種實施例的截面圖中者（參見例如圖2a），膠囊在其內部空間進一步包含一過濾元件9，其經定位在咖啡粉餅與承載盤7之間。過濾元件9防止飲料成分的固體粒子（例如，咖啡粒子或茶葉）在萃取期間流出膠囊進入末端消費者的杯內。

在所提出的發明中，膠囊本體2及蓋5主要係各以鋁製成。

然而，可設想其他材料用於膠囊本體及蓋。

例如，膠囊本體及蓋可以塑膠聚合物材料製成，或者膠囊本體及蓋可以基於紙的材料製成。

如所理解者，本發明之膠囊使用與習知的Nespresso ^®咖啡膠囊相容之習知的高壓飲料製備裝置來萃取。該飲料製備裝置包含一流體分配裝置及一沖煮室，該流體分配裝置能夠以介於0.1巴與20巴之間的壓力將一量之流體（諸如水）饋送至膠囊，該沖煮室包含用於固持膠囊的一第一部件及用於封閉沖煮室的一第二部件，沖煮室的第二部件包含一萃取板，該萃取板呈現一撕裂表面以用於在相對其基壁的其第二端處與膠囊接合。

總結經封閉膠囊在飲料製備裝置中的習知萃取程序：將膠囊插入飲料製備裝置的沖煮室中。流體分配裝置將一量之流體（諸如水）通過膠囊內的基壁3饋送至膠囊，以使咖啡浸透並接著進行萃取，隨著膠囊內的壓力增加，膠囊的蓋變為與萃取板的撕裂表面接觸，且蓋藉由該撕裂表面變更，導致形成允許咖啡流出膠囊的開口。

藉由蓋與撕裂表面的交互作用在蓋表面處形成用於使咖啡流出的出口開口，參與了製備程序中之泡沫及乳脂的形成。

以上述程序使用習知膠囊（經封閉膠囊）導致在8巴與20巴之間的壓力下之咖啡萃取。

在本發明之膠囊的萃取程序中，在將膠囊插入飲料製備裝置之沖煮室內之前移除膠囊的蓋。流體分配裝置將一量之流體（諸如水）通過膠囊內的基壁3饋送至膠囊以使咖啡浸透並接著進行萃取。所萃取的咖啡穿過過濾元件9，並接著通過承載盤7的出口開口流出。在萃取期間，承載盤7（其處於離膠囊凸緣一距離處）並未變為與飲料製備裝置的萃取板之撕裂表面接觸，使得承載盤7在膠囊萃取期間並未藉由撕裂而變更。

取決於膠囊內的咖啡份量及過濾元件的結構，（在習知的飲料製備裝置中）使用本發明的膠囊導致在介於0.1巴與6巴之間的壓力下之咖啡萃取。

由於蓋係在膠囊用在飲料製備裝置中之前及當承載盤位於膠囊內時從膠囊移除（例如，請參見圖2a），承載盤7與萃取板的撕裂表面之間沒有交互作用。

更詳細地，當在飲料製備裝置中使用本發明的膠囊1製備咖啡時，使用者藉由在將膠囊插入飲料製備機中之前撕扯拉片6來移除蓋5。膠囊本體2的基壁3係藉由飲料製備裝置的穿刺構件來進一步地穿刺及開啟，以用於在壓力下供應水至膠囊中以用於製備咖啡飲料。

由於在飲料製備裝置中使用時膠囊並未封閉（蓋5經移除且出口開口可用），膠囊內積聚的萃取壓力係受限的（0.1至6巴），且在萃取期間形成有限的泡沫及乳脂。

因此，由於壓力積聚且突然的壓力驟降並未在咖啡/蓋/（多個）開口元件與飲料製備裝置之萃取板的撕裂表面之交互作用下發生（如使用習知膠囊的情況），杯中所得的咖啡僅具有極少或無咖啡脂。

本發明的膠囊允許製備無咖啡脂的咖啡、茶、牛乳、或巧克力，取決於膠囊內的飲料成分。

圖2a顯示本發明的膠囊之一第一實施例。如所揭示，該膠囊在內部空間內包含一承載盤7，該承載盤包含多個預成形出口開口8。

如圖2b所呈現之圖2a的經指出之底部部件部分的放大圖，承載盤7係經定位在膠囊內離蓋5介於0.1 mm至2 mm之間所包含的距離處，蓋5經密封在凸緣4上。

膠囊蓋5（而一旦為了萃取而移除蓋則係凸緣4）與承載盤7之間的此間隙提供一凹部，以用於使飲料製備裝置之萃取板的撕裂表面在膠囊內突出而不接觸承載盤7，從而不接觸膠囊內的咖啡。

承載盤7實質上係如圖2c所示之圓形膜片，且其直徑係大約為膠囊在定位/插入/維持（取決於裝配程序）承載盤7的位置處之內徑。

因此，在所提出的實施例中，承載盤7的直徑係約29.5與30.5 mm。

在所提出的實施例中，承載盤係以鋁製成。其厚度係約0.3 mm，但可在0.1 mm與1 mm之間變化。

在一替代溶液中，承載盤7可以塑膠或以層壓膜片製成，包含例如聚烯烴（諸如，聚丙烯、聚乙烯、或任何其他半結晶聚合物）。承載盤7亦可以基於紙的材料製成（如塗佈紙或層壓紙）。

如可見於圖2c者，預成形出口開口9係均勻分布在承載盤表面上的圓形開口。出口開口之均勻分布將確保流出膠囊1的咖啡之均勻通量。此亦幫助避免膠囊內的飲料（咖啡粉餅）產生通道。

開口具有設定在約0.8 mm至0.85 mm之直徑，但直徑可在0.2 mm與3 mm之間變化，最佳地在0.5 mm與1 mm之間變化。

預成形出口開口的數量可依據膠囊大小及所希望的咖啡輸送速度而變化。在所揭示的實施例中，承載盤7包含介於10至120個之間的開口，較佳地約90個，且在所呈現的實施例中係92個。

在一替代實施例中，預成形出口開口可具有長橢圓形的形狀。

如所呈現，膠囊進一步包含一過濾元件9，其在可能的裝配程序期間於膠囊填充之後經定位在成分粉餅（例如咖啡粉餅）上，且承載盤7係經定位在過濾元件與蓋5之間。

當將膠囊倒放時，且如圖2b之放大圖所呈現，過濾元件9位於承載盤7上。之後，過濾元件係由膠囊內的承載盤7支撐。過濾器在膠囊內係維持平坦，且在萃取期間並未由飲料製備裝置之萃取板的撕裂表面接觸。

使用兩件式設計可使得能夠使用非可密封過濾材料，針對永續性可係一優點。

如本實施例所提出，過濾元件9係圓形（盤狀的）且直徑係小於承載盤7的直徑（亦即，介於28 mm與30.5 mm之間），且通常比承載盤小0.1 mmn。

然而，在一替代實施例中，過濾元件9的直徑可類似於承載盤7的直徑。

過濾元件9係以非織物材料製成，其經調適以在飲料萃取期間防止/抑制流出的咖啡太快穿過並減少咖啡脂層的形成。

過濾器較佳由可堆肥及/或可生物降解的材料製成，且可由具有以下技術特徵的基於纖維素的材料製成。其可例如為基於紙的過濾元件。

所提出實施例之過濾元件9包含介於20至300微米之間的厚度、根據ISO 9237之在100至5000 l/m2/s的範圍內之透氣性、及在5至600 g/m2的範圍內之重量。其可係例如基於紙的過濾元件。

過濾元件可包含非織物材料層，其藉由任何已知手段連接至另一過濾層。

在圖2a至圖2c所提出的實施例中，過濾元件9及承載盤7係經定位在彼此之上的獨立元件。然而，其等可例如藉由膠接來裝配在一起。此則將改變膠囊中的裝配程序，因為插入過濾器及承載盤將在一個步驟中完成。

所提出的圓形承載盤7在其周緣上可具有漸縮形狀，以便配合（壓入配合）入具有截頭錐形狀的膠囊。然而，可設想膠囊內之承載盤的其他替代形狀及配置。

重要地，當移除蓋5且在飲料製備機中萃取膠囊1時，承載盤7及過濾元件9在膠囊內維持在適當位置。可考慮若干裝配程序，且該等裝配程序稍後將與根據本發明之膠囊所提出的實施例共同揭示。

本發明之第一實施例之改善的解決方案係呈現於圖3a及圖3b中，呈現添加一第二非織物過濾元件10。第二過濾元件10亦係非織物過濾器。其經定位並固定在承載盤上面向蓋的側（咖啡相對側-直接面向飲料製備裝置的角錐板）上。

此過濾器之目的係在穿孔匹配截頭角錐的平坦頂部表面的情況下，允許咖啡的橫向流動。

如所提及，第二過濾元件係以非織物材料製成，然而，其可以與所要求的功能相容之任何合適元件製成。

第二過濾元件10係經定位在膠囊內且不接觸蓋。

第二過濾元件10可具有從28 mm至30.5 mm的下列尺寸。

在本實施例中，第二過濾元件10實質上係圓形，其具有稍小於承載盤7的直徑。

與圖2a至圖2c共同提出的裝配程序及組態仍可適用於此改善的解決方案。

圖4提出膠囊的部分截面圖，其中承載盤7係以塑膠製成。承載盤係射出塑膠元件，其在面向飲料成分（例如咖啡）的側上包含多個出口開口8及一座7a以容納過濾元件9。

承載盤的出口開口8與蓋的距離約0.6 mm。由於此裝配，飲料製備裝置之萃取板的撕裂表面與承載盤7之間並無交互作用。

承載盤7的直徑類似於膠囊在經定位位置處之內徑。因此，直徑係包含在介於29.5 mm與30.5 mm之間。

如先前所揭示，預成形出口開口9係均勻分布在承載盤上且具有約0.8 mm至0.85 mm直徑的圓形開口。

在所提出的實施例中，承載盤7包含約90個預成形出口開口。出口開口的數量可包含約10至120個預成形出口開口。

過濾元件9具有類似於結合圖2a至圖2c所述者的特性。此外，其可藉由任何已知手段固定在承載盤7上，或者由於形狀調整而僅留置於該承載盤上。

承載盤進一步包含漸縮支腳11，以在裝配期間直接配合於膠囊中。如此實施例中所提出，支腳11可置於蓋6上。在支腳的位置處，承載盤7的厚度可係約1.6至2.0 mm（針對Original Line Nespresso ^®膠囊），但其實際上可取決於膠囊大小。

在圖5所呈現的實施例中，承載盤7如圖4之實施例般係射出塑膠元件。過濾元件9係在座7a中裝配於承載盤7上。過濾元件9在座7a中保持鬆動，但由於一個密封點12而在承載盤7上維持於該座中。

因此，過濾元件9係在一點中密封至承載盤7。一個密封點12可足以將過濾元件9維持在承載盤7上，然而，可設想額外的密封點。

密封可藉由不同的密封技術（諸如熱或超音波密封）來達成。此列表並非詳盡。

在圖6所呈現的實施例中，承載盤如圖4之實施例般係射出塑膠元件。過濾元件9係在呈現對應形狀的座7a中裝配於承載盤7上。

此外，過濾元件9在座7a中保持鬆動，並使用一銷13維持在承載盤7上。

銷較佳地係一塑膠銷13。其使得過濾元件9大約在過濾器中央維持於座7a中。然而，可設想其他位置。

圖7提出針對圖5及圖6所呈現的實施例之一替代解決方案，以將過濾元件9維持在承載盤7上。

承載盤7在此處包含至少一夾子14，其位於承載盤7的周緣上用以確保過濾元件9保持在座7a中。夾子14可沿著承載盤7的周緣為連續的，或者若干個夾子14可沿著承載盤7的周緣定位。

夾子14與承載盤7成一整體，亦即，其以塑膠製成並與承載盤7一併射出。

在所提出的發明中，重要的是在可剝離膜片已經移除之後，使承載盤及過濾器維持在膠囊中。實際上，在移除可剝離膜片以將膠囊用於飲料製備裝置中之後，若承載盤及過濾器在操縱膠囊及將膠囊插入飲料分配機期間僅係放置於飲料成分上，承載盤、過濾器、且甚至飲料成分可能從膠囊本體掉落。

之後，重要的是確保承載盤及過濾器係維持在膠囊內。

所揭示之組合採用的膠囊元件有助於所得咖啡之類濾泡的杯中特徵。 -   過濾元件9可係基於紙的，用以保留從咖啡粉餅萃取細微粒子至杯中。過濾元件亦有助於萃取期間之咖啡粉餅中的緩慢壓力釋放、減少咖啡脂形成、且有助於更順口的類濾泡的杯中特徵。 -   有穿孔的鋁承載盤，用以避免咖啡粉餅與飲料裝置之萃取板的撕裂表面之間的交互作用，再次有助於萃取期間之咖啡粉餅中的緩慢壓力釋放、減少咖啡脂形成、且有助於順口的類濾泡的杯中特徵。 -   缺少封閉膜片（因為在飲料裝置中使用膠囊之前已將其剝除），減少萃取初始階段期間的咖啡粉餅壓實度，並消除萃取期間的抗水性，再次有助於減少咖啡脂形成及更順口的類濾泡的杯中特徵。

所提出的裝配程序將在圖8至圖15中揭示。

圖8呈現用於將過濾器及承載盤或單獨將承載盤裝配在膠囊中的一第一程序。

如所呈現，介於10 N至500 N之間的力由於特定工具而施加在承載盤7的表面上，以將承載盤向下推擠至截頭錐膠囊本體2中。

膠囊本體具有漸縮形狀，承載盤將在水平方向上對著膠囊本體的側壁施加一力，其將使承載盤於膠囊本體內維持在適當位置。

特定工具可相對簡單地建構為圖中所呈現者。其尺寸應經定義，以便可插入膠囊本體中以用於施加所需壓力，以確保承載盤在膠囊本體中的良好定位。其可使用例如一壓力活塞15建構，但可設想替代的構造。此程序可視為壓入配合程序。

此程序可應用至： -   填充飲料成分及將過濾器插入後之膠囊本體中的承載盤；或 -   當過濾器首先經定位在承載盤上/與承載盤裝配在一起時的承載盤及過濾器兩者。

因此，所提出之程序可應用至所述實施例之一或多者。

圖9a、圖9b、及圖9c之裝配程序使用壓入配合概念（如連同圖8所揭示者），此外，並在定位承載盤7的期間及或之後施加熱。

在所提出的實施例中，加壓活塞15施加約50 N至100 N的力，此外，在施加力的期間，加壓活塞15係經加熱（圖9a）。對膠囊本體2內接觸側壁之承載盤7（其亦可連接或固持過濾元件9，但此處並未呈現）施加的熱，將促使施加在膠囊本體2內側上的漆2b熔化，並在側壁的內部部件之間產生接合（圖9b），且一旦溫度冷卻，承載盤帽將使承載盤維持在膠囊本體內。結合可如圖9b中所呈現般呈珠粒16的形式。

亦可從膠囊1的外部施加熱在膠囊本體2之一或兩側上。兩加熱源（來自壓力活塞及來自側加熱）可依需要組合，如可示意地見於圖9c者。

圖10提出的裝配程序使用連同圖8所揭示之壓入配合程序，其具有更高的推擠壓力以便促使承載盤7變形。

可使用具有凸面形狀的一推擠工具17。

推擠工具17將承載盤7向下推擠至膠囊中，並稍微使承載盤7變形為凹面盤，承載盤7不再平坦。一旦經定位在膠囊本體2內，承載盤7隨著側向力的施加而無法回復其初始平坦形狀，從而防止承載盤7的任何移動。接著使承載盤7維持在膠囊本體2內離凸緣一距離處（如已連同圖2a及圖2b所討論者）。

使用所提出的此裝配程序，可得到根據圖1c之膠囊。

裝配程序係連同承載盤7揭示，但亦可在過濾元件9與承載盤7係聯結在一起的一實施例中使用（例如，如圖2及圖3所呈現者）。

圖11a及圖11b提出裝配程序，其中膠囊的承載盤7係透過膠囊從膠囊外部的局部變形而夾鉗在膠囊本體內。

在圖11a的裝配程序中，一旦將承載盤7（或承載盤7加上過濾元件9）插入膠囊本體7內，一夾鉗工具18從外部按壓膠囊本體以促使膠囊本體恰好在承載盤7之位置水平的上方局部變形，使得承載盤7在膠囊內維持在適當位置。

在膠囊周向上例如每隔90°從外部使膠囊本體之外側局部變形。此足以確保有效地固持承載盤7。

所提出之裝配程序（夾鉗程序）亦可與壓入配合程序（如圖8中所呈現者）及加熱（如圖9中所呈現者）相關聯，以用於使內部膠囊漆層熔化以產生珠粒16。

在上文所呈現的夾鉗程序之一變體中，圖11b提出在凸緣邊緣的位置處上使用一夾鉗工具18a作出局部變形（例如，圍繞凸緣邊緣的3個變形），以使承載盤7維持在膠囊本體內。

此變體可在蓋經定位及/或密封之前或之後完成。在使用此變體的情況下，承載盤7與膠囊本體的凸緣之間的距離將小於在膠囊本體的側壁上形成局部變形（圖11a）時的距離。

現參照圖12，裝配程序揭示使用感應加熱以提供將承載盤7維持在膠囊本體2內的手段。

其提出使用直接施加於承載盤7上的陽極A及施加在膠囊外側之側壁上的陰極C將鋁製的承載盤密封在膠囊內。藉由透過焊接的接觸區域所施加的高電流來產生局部化的熱。

該程序可與如先前所揭示之將壓力施加至承載盤7上的壓入配合程序組合。當施加壓力至盤7上時，承載盤7的周緣將變成透過其邊緣與膠囊側壁2a的內側接觸。施加由高電流產生之局部化的熱將在接觸區域上產生焊接。

可在一或多個點上焊接，以確保承載盤7之有效的固持。例如，圍繞承載盤7之圓形周緣之位置相隔90°的四個焊接點即完美地起作用。

圖13所呈現的裝配程序提出提供恰好在凸緣4下方具有一定樁肩部19的膠囊1。定樁肩部19係製作於膠囊本體2之側壁2a上的一回縮平坦肩部。在裝配期間，承載盤7係插入膠囊本體2之內。

在定樁肩部19稍呈圓錐形的情況下，其可使承載盤7在膠囊本體2內維持在適當位置。

在定樁肩部非圓錐形的情況下，則承載盤7可（藉由任何已知手段）密封在定樁肩部19的平坦表面上。

在任何情況下且如先前所提及，在將承載盤7插入膠囊本體2內之前，過濾元件9可經定位及/或附接至承載盤7。

圖14呈現提出用於承載盤7及相關裝配程序的幾何。

此處以鋁基材料製成的承載盤7不再完全平坦，但具有沿著其周緣環繞的錐形凸緣20。錐形凸緣20與承載盤7的平坦表面形成一角度。此角度係類似於膠囊本體2的截頭錐角，以便與膠囊本體2內的側壁2a配合。

利用使兩個錐形表面以非常靠近的角度近接彼此而將承載盤7固持至膠囊1中。

因此，就裝配而言，承載盤7（具有或不具有過濾元件9）係簡單地插入膠囊本體2中，直到兩個錐形表面彼此接觸，從而達成在膠囊內將承載盤7固持在適當位置。

圖15提出一額外方式，以在膠囊本體2內將承載盤7維持在適當位置。在此實施例中，在已將膠囊填充飲料成分，過濾元件9及承載盤7經插入膠囊本體內之後，包含具有小於膠囊本體開口（膠囊本體的第二端）之尺寸的預切開口之一膜片21係密封在膠囊1的凸緣4上。

接著將蓋5（與拉片6一起）密封在膜片21上以氣密地封閉膠囊。

在使用期間，消費者將使用拉片6移除蓋5，膜片21將在膠囊上保持在適當位置（密封於凸緣上），並使承載盤7維持在膠囊內。由於膜片經適當地定大小，承載盤7將放置於膜片21上並維持在膠囊內。

所呈現之針對承載盤以及針對裝配程序的實施例可在有需要時組合，並可改善承載盤7（具有或不具有過濾元件9）在膠囊本體2內的固持。

所呈現之膠囊可與位於膠囊之凸緣上的密封構件相關聯，藉以確保膠囊與飲料製作機的注入部件之間的液體密封性。例如，密封構件可為施加於凸緣的基座及膠囊本體的側壁上的一矽環，或形成於凸緣上（且與凸緣成一整體）的一或多個突起，或橋接部。此密封構件（未表示）參與到與飲料製作機的液體密封配置。

雖然本發明已經由實例描述，但應瞭解可在不偏離如申請專利範圍中所定義之本發明範疇的情況下作出變化及修改。再者，對於有特定特徵之存在之已知等同者，如此之等同者係一併納入如同於本說明書所具體引用。

1:膠囊 2:膠囊本體 2a:截頭錐形側壁 2b:漆層或聚合物膜層 3:基壁 4:凸緣 5:蓋 6:拉片 7:承載盤 7a:座 8:預成形出口開口 9:過濾元件 10:第二非織物過濾元件 11:錐形支腳 12:密封點 13:銷 14:夾子 15:壓力活塞 16:珠粒 17:推擠工具 18:夾鉗工具 18a:夾鉗工具 19:定樁肩部 20:錐形凸緣 21:膜片

本發明係進一步參照下列實例及圖式描述，該等實例及圖式形成本發明的部分。除非清楚且明確地指示，圖式並未打算以任何方式體現對本發明範疇的限制。將理解，所請求之本發明並非意欲以任何方式受限於此等例示性實施例及圖示。

須注意，圖式僅係經由非限制性實例給定之本發明的實施例之示意表示。

現將參照隨附圖式經由實例方式描述本發明的實施例，其中： -    ［圖1a］係根據本發明之用在飲料製備裝置中之前緊密封閉之膠囊的透視側視圖； -    ［圖1b］係根據本發明之膠囊的透視側視圖，其中蓋經部分地移除； -    ［圖1c］係根據本發明之膠囊的透視側視圖，其中蓋已經移除並準備好用在飲料製備裝置中； -    ［圖2a］係根據本發明之一第一實施例之膠囊的示意截面圖； -    ［圖2b］係圖2a之膠囊之經識別底部部分的放大圖； -    ［圖2c］係圖2a之膠囊之承載盤的視圖； -    ［圖3a］係根據本發明第一實施例的一改善解決方案之膠囊的示意截面圖； -    ［圖3b］係圖3a之膠囊之放大圖； -    ［圖4］係根據本發明之一第二實施例之膠囊的示意圖； -    ［圖5］係根據本發明之一第三實施例之膠囊的示意圖； -    ［圖6］係根據本發明之一第四實施例之膠囊的示意圖； -    ［圖7］係根據本發明之一第五實施例之膠囊的示意圖； -    ［圖8］係根據所提出實施例之一或多者之用於在膠囊中裝配過濾器及承載盤或裝配承載盤之一第一程序的示意圖； -    ［圖9a］、［圖9b］、及［圖9c］係根據所提出實施例之一或多者之用於在膠囊中裝配過濾器及承載盤或裝配承載盤之一第二程序的示意圖； -    ［圖10］係根據所提出實施例之一或多者之用於在膠囊中裝配過濾器及承載盤或裝配承載盤之一第三程序的示意圖； -    ［圖11a］及［圖11b］係根據所提出實施例之一或多者之用於在膠囊中裝配過濾器及承載盤之一第四程序的示意圖； -    ［圖12］係根據所提出實施例之一或多者之用於在膠囊中裝配過濾器及承載盤或裝配承載盤之一第五程序的示意圖； -    ［圖13］係根據所提出實施例之一或多者之用於在膠囊中裝配過濾器及承載盤或裝配承載盤之一第六程序的示意圖； -    ［圖14］係根據所提出實施例之一或多者之用於在膠囊中裝配過濾器及承載盤或裝配承載盤之一第七程序的示意圖； -    ［圖15］係根據所提出實施例之一或多者之用於在膠囊中裝配過濾器及承載盤或裝配承載盤之一第八程序的示意圖。

2:膠囊本體

2a:截頭錐形側壁

3:基壁

4:凸緣

5:蓋

6:拉片

7:承載盤

9:過濾元件

Claims (22)

1. 一種用於製備飲料之膠囊，其包含 -  實質上剛性的膠囊本體，其具有繞該膠囊之內部空間延伸的周向側壁，該內部空間至少部分地填充有適於製備該飲料的飲料成分； -  剛性基壁，其與該膠囊本體成一整體，該基壁在該側壁之第一端處覆蓋該內部空間； -  凸緣，其周向地配置在該膠囊本體之該側壁的一第二端處； -  蓋，其在該側壁相對於該基壁的第二端處覆蓋該內部空間，並緊密地封閉該膠囊；及 -  過濾元件，其經定位在該膠囊之內部空間中介於該飲料成分與該蓋之間；及 -  承載盤，其經提供在該膠囊之內部空間中， 其中該蓋係可移除地附接至該凸緣以用於在一飲料製備裝置中使用該膠囊，且 其中該承載盤係經提供在該蓋與該過濾器之間，該承載盤包含多個預成形出口開口，當在該飲料製備裝置中使用該膠囊時，該等預成形出口開口適於使經製備之飲料從該內部空間流出。
2. 如請求項1之用於製備飲料之膠囊，其中該承載盤係經定位在該膠囊內離該蓋介於0.1 mm與2 mm之間所包含的距離處。
3. 如請求項1或2之用於製備飲料之膠囊，其中該承載盤的厚度係包含在介於0.05 mm與1.5 mm之間、較佳地介於0.1 mm與1 mm之間、最佳地介於0.5 mm與0.8 mm之間。
4. 如請求項1至3中任一項之用於製備飲料之膠囊，其中該等開口係圓形或長橢圓形開口。
5. 如請求項1至4中任一項之用於製備飲料之膠囊，其中該等開口具有介於0.2 mm與3 mm之間、最佳地介於0.5 mm與1 mm之間所包含的直徑。
6. 如請求項1至5中任一項之用於製備飲料之膠囊，其中該承載盤包含介於50與150個之間的開口、較佳地介於60與120個之間的開口、最佳地介於80與100個之間的開口。
7. 如請求項1至6中任一項之用於製備飲料之膠囊，其中該等開口係均勻地分布在該承載盤的表面上。
8. 如請求項1至7中任一項之用於製備飲料之膠囊，其中該承載盤係以鋁製成。
9. 如請求項8之用於製備飲料之膠囊，其中該膠囊本體、該蓋、及該承載盤各者係主要以鋁製成。
10. 如請求項1至6中任一項之用於製備飲料之膠囊，其中該承載盤係以塑膠或層壓塑膠元件製成。
11. 如請求項1至10中任一項之用於製備飲料之膠囊，其中該過濾器係盤狀且包含非織物材料層，該非織物材料層經調適以防止流出的咖啡穿過，並減少咖啡脂(crema)層之形成。
12. 如請求項1至11中任一項之用於製備飲料之膠囊，其中該過濾器包含介於0.005 mm至0.3 mm之間的厚度、根據ISO 9237之在100 /m ²/s至5000 l/m ²/s的範圍內之透氣性、及在5 g/m ²至600 g/m ²的範圍內之重量。
13. 如請求項1至12中任一項之用於製備飲料之膠囊，其中該過濾器係裝配在該承載盤上。
14. 如請求項1至13中任一項之用於製備飲料之膠囊，其中該蓋包含從該蓋突出的自由拉片。
15. 如請求項1至14中任一項之用於製備飲料之膠囊，其中該蓋包含至少一鋁層。
16. 如請求項15之用於製備飲料之膠囊，其中該蓋進一步包含塑膠層及/或熱封層。
17. 如請求項1至16中任一項之用於製備飲料之膠囊，其中該蓋具有介於0.01 mm與0.05 mm之間的厚度。
18. 如請求項1至17中任一項之用於製備飲料之膠囊，其中在該飲料成分中包含至少4 g、較佳地介於4.5與15 g之間的量的研磨咖啡。
19. 一種用於製備飲料之系統，其包含可換式膠囊及飲料製備裝置，該飲料製備裝置具有能夠以介於0.1巴與20巴之間的壓力饋送一量之流體（諸如水）至該膠囊的流體分配裝置，並具有沖煮室，該沖煮室包含用於固持該膠囊的第一部件及用於封閉該沖煮室的第二部件， 其中該可換式膠囊包含 -  實質上剛性的膠囊本體，其具有繞該膠囊之內部空間延伸的周向側壁，該內部空間至少部分地填充有適於製備該飲料的飲料成分； -  剛性基壁，其在該側壁之第一端處覆蓋該內部空間，該基壁與該膠囊本體成整體，該基壁在使用中係藉由用於該飲料製備裝置之該流體分配裝置的至少一刀具穿刺以用於饋送該量之流體； -  該可換式膠囊包含蓋，該蓋在該周向壁相對於該基壁的第二端處覆蓋該內部空間，並在使用之前緊密地封閉該膠囊，其中當在該飲料製備裝置中使用該膠囊時，該蓋係從該膠囊移除； -  承載盤，其經提供在該膠囊之內部空間中，並包含多個預成形出口開口，當在該飲料製備裝置中使用該膠囊時，該等預成形出口開口適於使該經製備飲料從該內部空間流出， 其中該沖煮室的該第二部件包含萃取板，當固持該膠囊之該沖煮室封閉時，該萃取板用於在該側壁的該第二端處與該可換式膠囊接合，該萃取板包含撕裂表面，其在使用中於該膠囊的第二端處面向該承載盤，其中該膠囊的承載盤在經封閉之沖煮室中使用時並未由該萃取板的該撕裂表面變更。
20. 如請求項19之用於製備飲料之系統，其中該飲料成分的萃取係在低於8巴、更佳地低於5巴的壓力下之萃取。
21. 一種製造適於製備飲料之膠囊之方法，該膠囊具體係如請求項1至18中所請求之膠囊，其中該方法包含： -  提供實質上剛性的膠囊本體，其具有周向側壁及剛性基壁，該周向側壁繞內部空間延伸，該內部空間係欲至少部分地填充有適於製備該飲料的飲料成分，該剛性基壁與該膠囊本體成一整體且在該周向壁的第一端處覆蓋該內部空間； -  通過該膠囊本體相對於該基壁的開放式填充側，以一量之該飲料成分填充該內部空間； -  在以該飲料成分填充該內部空間之後，在該內部空間中插入過濾器 -  在該內部空間中於該過濾器上方插入承載盤，可選地同時將該過濾器及承載盤插入該膠囊的內部空間中；及 -  藉由附接蓋至該膠囊本體於該開放式填充側上方延伸的凸緣來封閉該開放式填充側， 其中該蓋具備拉片，並在使用該膠囊之前從該膠囊移除，且 其中該承載盤包含多個出口開口，在使用中，通過該等出口開口可使經製備之飲料流出該膠囊，該等出口開口係藉由在該開放式填充側上方延伸的該蓋液密地封閉。
22. 一種如請求項1至18中任一項之膠囊之用途及/或用於如請求項19或20中任一項之系統之用途。

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