单杯式容器、制造单杯式容器的方法、制造饮料的系统和方法

摘要

提出一种用于在饮料制造机(10)中制造饮料的单杯式容器(1)，该单杯式容器具有基本上截头锥状或柱状的容器基体(2)，该容器基体具有用于容纳饮料原料的空腔(3)，以及封闭该空腔(3)的隔膜(4)，其中该容器基体(2)具有容器底部(5)，其中在该容器底部(5)中形成有具有减小的材料厚度的中央的薄弱区域(6)，该薄弱区域能够借助于该饮料制造机(10)的穿孔工具(11)被穿孔。

说明书

背景技术

从现有技术中长久以来已知的是，在对应的饮料制造机中借助于所谓的单杯式容器(Portionskapseln)制备饮料。此类饮料制造机(也被称为成份咖啡机)是例如从文献WO2011/147553A1或WO2011/147491A1已知的，而典型的单杯式容器是例如从文献WO2012/038063A1和WO2010/085824A1已知的。

使用者总是将用饮料原料填充的单杯式容器引入到饮料制造机中，然后关上饮料制造机并启动制备机构。在关上饮料制造机时，单杯式容器在至少两个位置被穿孔，其中通过这两个穿孔开口中的一个在压力下将热水引入单杯式容器的内部，并且通过热水与饮料原料的相互作用来产生饮料，该饮料通过这两个穿孔开口中的另一个从单杯式容器中流出并被导入对应的饮用容器中。这种单杯式容器的缺点是，容器底部通常形成为相对厚且稳定，使得用于对容器底部进行穿孔的穿孔工具经受高磨损。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种可简单制造且成本低廉的用于饮料制造机的单杯式容器，通过该单杯式容器可以消除在穿孔工具处的提高的磨损并且保证可靠地刺入单杯式容器。

本发明的目的通过一种用于在饮料制造机中制造饮料的单杯式容器实现，该单杯式容器具有基本上截头锥状或柱状的容器基体，该容器基体具有用于容纳饮料原料的空腔，以及封闭该空腔的隔膜，其中该容器基体具有容器底部，并且其中在该容器底部中形成有具有减小的材料厚度的中央的薄弱区域，该薄弱区域能够借助于该饮料制造机的穿孔工具被穿孔。

相对于现有技术，本发明的单杯式容器具有如下优点：在容器底部处的、单杯式容器被饮料制造机的穿孔工具穿孔的位置处形成了具有减小的材料厚度的薄弱区域。容器底部的刺穿由此需要耗费的力明显更小，使得对穿刺工具的要求降低并且提高其使用寿命。此外薄弱区域的大小可以形成为，使得在对容器底部穿孔时在容器底部中形成比在对未弱化的容器底部穿孔时更大的开口。单杯式容器另外还能够成本低廉地制造，其方式为，容器底部中待借助于饮料制造机的穿孔工具穿孔的薄弱区域与其余的容器基体一体地且由相同材料制造。有利地，容器基体尤其以热成型工艺制造。在此该容器基体通过热成型制造，使得在热成型时在容器底部中形成具有减小的材料厚度的区域，以便形成该薄弱区域。这例如能够通过热成型模具中对应的成形元件进行。由此能够相对简单快速和成本低廉地制造单杯式容器。在此，在本发明的意义上术语“热成型”优选包括容器基体的每种如下的成形过程：在该成形过程中进行容器初始材料的塑性形变以制造容器基体。成形可以例如通过负压、通过超压、通过冲头或超声波焊头(Sonotrode)在供应热量和/或类似情况下进行。饮料原料尤其包括咖啡粉或咖啡颗粒(优选经研磨的烘焙咖啡)、巧克力粉、奶粉、茶、汤粉等等。替代性地可设想的是，饮料原料包括饮料提取物，例如像速溶咖啡。

本发明的有利的构型和改进方案可以自从属权利要求以及从参考附图的说明得出。

任选地，单杯式容器具有过滤元件，该过滤元件安排在容器底部与饮料原料之间。过滤元件优选包括天然纤维和/或人造纤维的织物，例如纸、无纺布或毡。对于设置有毡以及无纺布的情况，该毡和无纺布优选彼此连接。毡和/或无纺布可以形成为单层或多层的。过滤元件优选包括点式压延的(punktkalandriertes)、由纤维制造的材料。

另外，在空腔中还可以设置一个或多个插入元件，例如像另外的过滤元件、液体分配器、阻挡箔片和/或类似物。

容器基体优选在背向容器底部的一侧(也称为填充侧)具有环绕的容器凸缘，隔膜固定在该容器凸缘上。容器盖在容器凸缘的区域中与截头锥部分相粘合或焊接。

可设想的是，单杯式容器以无过滤器的方式形成，其中饮料原料尤其直接放置在容器底部上。当饮料原料包括速溶粉末时，单杯式容器尤其以无过滤器的方式形成。

根据本发明的一种优选实施方式提出，单杯式容器以无过滤器的方式形成，

其中该薄弱区域形成为基本上正圆形的，并且其中该薄弱区域的直径为该容器底部的直径的百分之10与25之间、优选百分之15与20之间、且特别优选基本上为百分之17。尤其该薄弱区域的直径在4与7毫米之间、优选4.5与6毫米之间、且特别优选基本上5毫米。该容器底部的直径尤其为25至35毫米、优选28至32毫米、且特别优选基本上30毫米。因此以有利的方式，薄弱区域的直径具有足够的大小，使得在对容器底部穿孔时形成对应大小的饮料出口。这种相对大的饮料出口的设计具有如下优点：即，饮料不是在高压下且以对应的高速度从单杯式容器中喷出的。以此方式，消除了在制造饮料时使饮料制造机的直接相邻的周围环境脏污或烫伤使用者的危险。另外，在需要时可以防止在所生产的饮料上形成泡沫层或奶油层。

根据本发明的一种优选实施方式提出，

在该薄弱区域中的材料厚度为其余的容器底部的区域中的材料厚度的百分之20与70之间、优选百分之30与60之间、且特别优选基本上百分之50。已经显示出，所提出的尺寸一方面能够实现以容易的且保养穿孔工具的方式对容器底部进行穿孔，同时另一方面保证了以对香气密封且防振动的方式封闭单杯式容器。

根据本发明的一种优选实施方式提出，

该容器底部在其周界处形成有环绕的加强珠缘，该加强珠缘在与该隔膜相反的方向上向外突出。有利地，可以通过环绕的加强珠缘来补偿由于薄弱区域而受到影响的容器底部的稳定性。

本发明的另一个主题是一种用于制造本发明单杯式容器的方法，其中在第一制造步骤中，将初始材料安排在热成型模具的模口的区域中，其中在第二制造步骤中，将该初始材料借助于负压和/或借助于可移动的冲头拉和/或推向该模口中，由此从该初始材料形成截头锥状或柱状的容器基体，其中在该第二制造步骤中借助于成形元件挤压在该容器底部区域中的材料以形成该薄弱区域。

本发明的方法能够实现单杯式容器的特别成本低廉的制造，因为在容器底部中的弱化在容器基体的热成型时形成。在热成型之后，将容器基体用饮料原料填充并且然后通过隔膜封闭。可设想的是，热成型过程在供应热量的情况下实施。任选地，在热成型过程中或之后冷却热成型基体。成形元件尤其包括用于挤压薄弱区域中的热成型材料的突起。成形元件为此形成在冲头或冲头配对件(冲头在第二制造步骤中移动直至该冲头配对件)的中央。优选的是，在冲头处形成成形元件并且在模口或冲头配对件处形成对应的成形元件，使得在热成型模具中在容器底部的两侧都实现在薄弱区域中的材料挤压。冲头尤其形成为柱状或截头锥状。替代地还可设想的是，这两个相对的成形元件中的一个以凹陷的形式形成，形成为突起的相对的成形元件在成形模具闭合时接合到该凹陷中。还可设想的是，成形元件形成为在冲头或冲头配对件处可移动的，并且仅仅在第二制造步骤过程中伸出。替代地还可行的是，成形元件包括喷嘴，例如在冲头或冲头配对件处的喷嘴，该喷嘴借助于超压或负压挤压材料以形成薄弱区域。

本发明的另一个主题是一种具有饮料制造机和本发明单杯式容器的系统，其中该饮料制造机具有第一酿造室元件和第二酿造室元件，其中该第一酿造室元件和/或该第二酿造室元件能够在装载位置与工作位置之间移动，在该装载位置中，该第一酿造室元件和第二酿造室元件彼此间隔开以便将该单杯式容器引入该饮料制造机中，在该工作位置中，该第一酿造室元件和第二酿造室元件彼此邻近以便构成基本上封闭的酿造室，其中该第二酿造室元件具有在该第一酿造室元件的方向上突出的穿孔工具，该穿孔工具在该饮料制造机从该装载位置转换到该工作位置时在该薄弱区域中刺穿该容器底部以便产生饮料出口。

以有利的方式，在该系统中防止了穿孔工具的过度使用，其方式为使单杯式容器在容器底部中具有薄弱区域。穿孔工具在容器底部尤其产生了饮料出口，所制造的饮料可以通过该饮料出口离开单杯式容器。

根据本发明的一种优选实施方式提出，

该第一酿造室元件具有在该第二酿造室元件的方向上突出的多个另外的穿孔工具，这些另外的穿孔工具在该饮料制造机从该装载位置转换到该工作位置时刺穿该隔膜以便形成进入开口。以有利的方式，通过另外的穿孔工具在隔膜中产生了开口，通过这些开口，酿造水可以在压力下被引入单杯式容器中。

本发明的另一个主题是一种用本发明系统制造饮料的方法，其中在第一方法步骤中，提供处于装载位置中的该饮料制造机，其中在第二方法步骤中，将该单杯式容器送入该饮料制造机中，其中在第三方法步骤中，使该饮料制造机从该装载位置转换到该工作位置，由此使得该穿孔工具刺穿该薄弱区域并且将容器底部穿孔，并且其中在第四方法步骤中，将酿造水强制送入该单杯式容器中。

本发明的其他细节、特征和优点将从附图以及下文借助附图对优选实施方式的说明得出。附图在此仅展示了本发明的示例性实施方式，这些实施方式并不限制实质的发明构思。

附图说明

图1示出根据本发明的一个示例性实施方式的单杯式容器的截面示意图。

图2a、2b示出根据本发明的一个示例性实施方式的用于制造饮料的系统和方法的示意图示。

图3a、3b示出根据本发明的一个示例性实施方式的用于制造单杯式容器的方法的示意图示。

具体实施方式

在不同的附图中同样的部件始终设有同样的参考标记，并且因此通常分别只命名或提及一次。

图1中展示了根据本发明的一个示例性实施方式的单杯式容器1的截面示意图。

单杯式容器1在此具有基本上硬质的或半硬质的截头锥状的容器基体2，该容器基体具有容器底部5和填充开口7。在填充开口7的区域中，容器基体2的环绕的侧壁以环绕的凸缘8终止。填充开口7用于以饮料原料填充单杯式容器1内部的空腔3。空腔3于是用隔膜4气密地封闭，其中隔膜4的边缘密封到凸缘8上。饮料原料尤其包括咖啡粉或咖啡颗粒(优选经研磨的烘焙咖啡)、巧克力粉、奶粉、茶、汤粉、速溶粉末等等。

容器底部5具有中央的薄弱区域6，该薄弱区域以如下方式形成：容器底部5在薄弱区域6中具有与其余的容器底部5的材料厚度相比更小的材料厚度。薄弱区域6是在如下位置形成的：在该位置处，单杯式容器1在其使用时通过饮料制造机10的穿孔工具11(参见图2a和2b)穿孔，以便产生饮料出口。通过薄弱区域6中更小的材料厚度，有助于穿孔过程或产生饮料出口。

优选单杯式容器1具有(未示出的)过滤元件，该过滤元件位于空腔3之内在饮料原料与容器底部5之间。过滤元件尤其包括过滤无纺布或过滤毡，其中过滤无纺布或过滤毡任选地是压延的。

在容器底部5的下侧，容器基体2任选地在容器底部5的周界处具有环绕的加强珠缘9，该加强珠缘在与隔膜5相反的方向上向外突出。

在图2a、2b中是根据本发明的一个示例性实施方式的用于制造饮料的系统和方法的示意图示。该系统具有已经借助于图1描述的单杯式容器1、以及饮料制造机10。

饮料制造机10在当前实例中包括第一酿造室元件12和第二酿造室元件13。第一酿造室元件12可以相对于第二酿造室元件13在图2a中展示的装载位置与在图2b中展示的工作位置之间偏移。在装载位置中，第一酿造室元件12与第二酿造室元件13间隔开，使得单杯式容器1能够例如利用重力从上方被引入饮料制造机10中并被引入第一和第二酿造室元件12、13之间。接着将第一酿造室元件12在第二酿造室元件13的方向上偏移，直到第一和第二酿造室元件12、13共同构成闭合的酿造室，单杯式容器1安排在该酿造室中。

第二酿造室元件13设置有中央的穿孔工具11，而第一酿造室元件12具有多个另外的穿孔工具14。在关闭酿造室时，另外的穿孔工具14刺穿单杯式容器1的隔膜4，以便产生用于将酿造水引入单杯式容器1中的进入开口。同时，在第二酿造室元件13处的中央的穿孔工具11(确切地说在薄弱区域6中)将容器底部5穿孔。由此，在容器底部5中形成饮料出口，通过该饮料出口，在单杯式容器1中通过酿造水与饮料原料之间的相互作用产生的饮料可以从单杯式容器1流出。

在图3a、3b中是根据本发明的一个示例性实施方式的用于制造单杯式容器1的方法的示意图示。待制造的单杯式容器1与图1中所展示的单杯式容器1基本相同。在第一制造步骤(参照图3a)中，将包含塑料的初始材料20放入热成型模具21中。热成型模具21包括模口22和相对于模口22可移动的冲头23。在冲头23下端中央处安排有成形元件24。模口22的下侧构成冲头配对件26，该冲头配对件在当前实施例中与模口22一体地形成。冲头配对件26在此同样具有中央的另外的成形元件25。

在第二制造步骤(参照图3b)中，现在冲头23移入模口22中，使得初始材料20通过塑性形变被变形或热成型成柱状的容器基体2。任选地，在第二制造步骤之前或过程中可以加热热成型模具21，以便有助于初始材料20的塑性形变。在第三制造步骤中，将冲头23移动直至模口22的内部末端，直到成形元件24和另外的成形元件25彼此几乎接触。在这两个成形元件24、25的区域中，在热成型过程中通过这两个成形元件24、25挤压材料，使得在容器底部5中形成具有减小的材料厚度的薄弱区域。

替代地，成形元件24或另外的成形元件25还可以形成为凹陷的形式，相对的成形元件24、25接合到该凹陷中。

另外，替代于冲头23，还可以通过负压将初始材料20拉向模口22中或者通过超压将材料推向模口22中。

还可设想的是，成形元件24形成为相对于冲头23可移动，并且在第二制造步骤中从冲头23伸出，以便形成薄弱区域。类似地，另外的成形元件25也可以设计为可以从模口底部或冲头配对件26中伸出。

在另一个替代方案中，成形元件24包括喷嘴，该喷嘴在第二制造步骤中借助于超压或负压挤压材料，以便形成薄弱区域6。

在另外的未示出的制造步骤中，将容器基体2从热成型模具21中取出、用饮料原料填充并且接着通过将隔膜4密封到凸缘8上而封闭。