DE102012109186A1

DE102012109186A1 - Portionskapsel mit einem durch Siegeln verbundenen Filterelement

Info

Publication number: DE102012109186A1
Application number: DE102012109186.2A
Authority: DE
Inventors: Marc KRÜGER
Original assignee: K Fee System GmbH
Current assignee: K Fee System GmbH
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-03-27
Also published as: HRP20170156T1; KR101986488B1; CN104640786B; ES2612947T3; SI2900572T1; CA2886299A1; DK2900572T3; PL2900572T3; AU2013322527A1; JP2015534481A; TN2015000111A1; HUE030616T2; DOP2015000075A; ZA201502277B; RS55635B1; JP6511498B2; US9969546B2; SA515360192B1; CN104640786A; UA113667C2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Portionskapsel für die Herstellung eines Getränks mit einer Seitenwand und einem Boden, die gemeinsam einen Raum definieren, wobei innerhalb des Raums ein Filterelement an den Boden gesiegelt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Portionskapsel für die Herstellung eines Getränks mit einer Seitenwand und einem Boden, die gemeinsam einen Raum definieren, wobei innerhalb des Raums ein Filterelement an den Boden gesiegelt ist.
Derartige Portionskapseln sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise zur Herstellung von Kaffee oder Tee oder kaffeeartigen Getränken wie Espresso eingesetzt. Beispielsweise sind in den Druckschiften EP 1 792 850 B1 , EP 1 344 722 A1 und US 2003/0172813 A1 Portionskapseln zur Kaffee- und Espressozubereitung offenbart. Die Portionskapseln sind bevorzugt kegelstumpfförmig oder zylindrisch geformt und werden beispielsweise aus einer tiefgezogenen Kunststofffolie oder im Kunststoffspritzverfahren hergestellt. Sie haben üblicherweise eine Seitenwand mit einem umlaufenden Flansch, eine offene Einfüllseite für ein zur Getränkeherstellung zu extrahierendes und/oder aufzulösendes Getränkesubstrat und einen Kapselboden, wobei zwischen dem Getränkesubstrat und dem Kapselboden ein sich gegen den Kapselboden abstützendes Filterelement angeordnet ist. Nach dem Einführen und Siegeln des Filterelementes an den Portionskapselboden und dem Einfüllen des Getränkesubstrates wird die Portionskapsel mit einer Deckelfolie verschlossen, die beispielsweise auf den Flansch aufgesiegelt oder aufgeklebt wird.
Für die Zubereitung eines Kaffeegetränkes wird die Portionskapsel in eine Brühkammer eines Zubereitungsgerätes eingebracht. Vor, nach oder während des Einführens der Portionskapsel in die Brühkammer wird die Portionskapsel bevorzugt auf ihrer Bodenseite geöffnet und nach dem Abdichten der Brühkammer wird die mit einer Verschlussfolie verschlossene Einfüllseite der Portionskapsel mittels Einstechmitteln angestochen. Anschließend wird Zubereitungsflüssigkeit, vorzugsweise heißes Wasser, unter Druck in die Portionskapsel gefördert. Die Zubereitungsflüssigkeit durchströmt das Getränkesubstrat und extrahiert und/oder löst die für die Getränkeherstellung benötigten Stoffe aus dem Getränkesubstrat. Für die Zubereitung eines Espresso wirkt zum Extrahieren der ätherischen Öle beispielsweise ein Brühwasserdruck von bis zu 20 bar auf das Kaffepulver. Die Portionskapseln gemäß dem Stand der Technik haben jedoch den Nachteil, dass das hergestellte Getränk an seiner Oberfläche vergleichsweise viel Schaum aufweist.
Es war deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Portionskapsel zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Standes der Technik nicht aufweist.
Gelöst wird die Aufgabe mit einer Portionskapsel für die Herstellung eines Getränks mit einer Seitenwand und einem Boden, die gemeinsam einen Raum definieren, wobei innerhalb des Raums ein Filterelement an den Boden gesiegelt ist und die Siegelnaht kreisringförmig vorgesehen ist und wobei der äußere Durchmesser der Siegelnaht 75–85 % des Durchmessers des Filterelementes beträgt.
Die zu diesem Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemachten Ausführungen gelten für die anderen Gegenstände der vorliegenden Erfindung gleichermaßen und umgekehrt.
Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass eine kreisförmige Siegelnaht, deren äußerer Durchmesser 75–85 % des Durchmessers des Filterelementes beträgt, zumindest zu einer sehr geringen Schaumbildung führt.
Das Filterelement ist scheibenförmig vorgesehen und weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Die Siegelnaht, die das Filterelement mit dem Boden der Portionskapsel stoffschlüssig verbindet, wird vorzugsweise durch Ultraschallschweißen angebracht. Vorzugsweise ist das Filterelement nach dem Siegeln im Bereich der Siegelnaht flüssigkeitsundurchlässig.
Vorzugsweise beträgt der innere Durchmesser der Siegelnaht 67–77 % des Durchmessers des Filterelementes.
In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Breite der Siegelnaht 1–1,5 Millimeter.
Vorzugsweise weist der Boden der Portionskapsel einen im Wesentlichen ebenen Abschnitt auf, der kreisförmig gestaltet ist und dessen äußerer Durchmesser 84–94 % des Durchmessers des Filterelementes beträgt. An den äußeren Umfang des ebenen Abschnitts schließt sich vorzugsweise eine Sicke an, durch die der ebene Abschnitt etwas beabstandet von einer möglichen Auslage angeordnet ist. Die Sicke bildet außerdem den Übergang zwischen dem ebenen Boden und der Seitenwand und verleiht der Portionskapsel Stabilität. Vorzugsweise erstreckt sich das Filterelement bis in den Bereich der Sicke und überdeckt diese zumindest teilweise, ohne sie zu berühren.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Boden eine Ausnehmung auf, die so groß ist, dass beim Ausströmen/Durchströmen des Getränks durch diese Ausnehmung im Wesentlichen kein Druckverlust entsteht. Diese Ausnehmung ist vorzugsweise bereits in den Kapselboden eingearbeitet, bevor das Filterelement an den Kapselboden gesiegelt wird. Die Ausnehmung ist vor dem Zubereitungsvorgang vorzugsweise mit einer Folie oder dergleichen verschlossen, die abgezogen oder von einem Aufstechorgan durchstochen werden kann.
Vorzugsweise ist der Durchmesser des Filterelementes kleiner, insbesondere 1–5 % kleiner, als die Innenabmessung der Portionskapsel in Bodenhöhe.
Vorzugsweise weist das Filterelement eine Filzstruktur auf. Insbesondere handelt es sich dabei um eine Nadelfilzstruktur. Vorzugsweise besteht das Filterelement aus mindestens einer Filzstruktur und einer Trägerstruktur, insbesondere einer Gewebestruktur, wobei besonders bevorzugt die Filzstruktur zumindest einen Teilabschnitt des Volumens der Trägerstruktur ausmacht. Vorzugsweise erstreckt sich die Filzstruktur über den gesamten Querschnitt der Trägerstruktur, besonders bevorzugt aber nur über einen Teilbereich der Höhe. Vorzugsweise ist die Filzstruktur form-, kraft- und/oder stoffschlüssig mit der Trägerstruktur verbunden. Vorzugsweise weist das Filterelement zwei oder mehr Filzstrukturen auf, die durch die Trägerstruktur vorzugsweise voneinander getrennt sind. Die Dicke der beiden Filzstrukturen kann gleich oder unterschiedlich sein. Vorzugsweise ist eine dem Pulver oder Tee zugewandte Filzstruktur dünner als die dem Kapselboden zugewandte Filzstruktur oder umgekehrt. Vorzugsweise wird die Oberfläche der Filzstruktur behandelt, beispielsweise wärmebehandelt, um beispielsweise lose Fasern zu fixieren. Vorzugsweise wird das eine Filzstruktur aufweisende Filterelement lediglich in die Kapsel, insbesondere auf deren Boden, eingelegt. Das Filterelement kann aber auch mit der Kapsel, insbesondere deren Boden, insbesondere stoffschlüssig, verbunden werden. Beim Perforieren kann das Perforationsmittel in dieses Filterelement eindringen. Vorzugsweise werden mehrere Filterelemente, die eine oder mehrere Filzstrukturen und eine Trägerstruktur aufweisen, in der Kapsel übereinander angeordnet und ggf. miteinander verbunden.
Ein eine Trägerstruktur, insbesondere eine Gewebestruktur, und eine Filzstruktur aufweisendes Filterelement wird beispielsweise dadurch hergestellt, dass eine Gewebestruktur bestehend aus Längs- und Querfäden zur Verfügung gestellt wird. Für die Konstruktion eines Filzes, insbesondere eines Nadelfilzes, werden vorzugsweise Fasereinheiten ausgewählt von 0.8–7 dtex. Die Verbindung der Einzelfasern miteinander zu einem Filz und/oder dessen Verankerung in der Trägerstruktur findet vorzugsweise durch den Produktionsprozess des Vernadelns statt. Dabei werden Nadeln mit umgekehrten Widerhaken in das vorgelegte Faserpaket mit hoher Geschwindigkeit eingestochen und wieder herausgezogen. Durch die Widerhaken werden die Fasern über eine Vielzahl entstehender Schlaufen miteinander und/oder mit dem Trägergewebe verschlungen.
Das Trägerelement aufweisend eine oder mehrere Filzstrukturen umfasst bevorzugt eine Massenbelegung (auch als Grammatur oder Flächengewicht bezeichnet) zwischen 100 und 800 Gramm pro Quadratmeter, besonders bevorzugt zwischen 200 und 650 Gramm pro Quadratmeter und ganz besonders bevorzugt von im Wesentlichen 150–250 Gramm pro Quadratmeter für die Herstellung von Tee und 600–700 Gramm pro Quadratmeter für die Herstellung von Kaffee, Espresso oder dergleichen. Das Filterelement bzw. das Vlies weist bevorzugt eine Dicke zwischen 0,8 und 3,3 Millimetern, besonders bevorzugt zwischen 1,1 und 3,0 Millimetern und ganz besonders bevorzugt 1,2–1,4 Millimetern für die Herstellung von Tee und 2,6–3,0 Millimetern für die Herstellung von Kaffee auf.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der einzigen 1 erläutert. Dieser Erläuterungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
1 zeigt die erfindungsgemäße Portionskapsel 1, die in dem vorliegenden Fall im Wesentlichen kegelstumpfförmig ausgeführt ist. Die Portionskapsel 1 weist eine umlaufende Seitenwand 1.2 und einen Bodenbereich 1.1 auf. Die Seitenwand 1.2 und der Bodenbereich 1.1 spannen einen Raum 1.7 auf, in dem sich ein Filterelement 2 befindet, das in dem vorliegenden Fall eine Filzstruktur aufweist. Das Filterelement 2 wird mittels des Werkzeugs 3, das an seinem unteren Ende Siegelflächen 3.1 aufweist, an den Boden 1.1 der Portionskapsel 1 unter Ausbildung einer Siegelnaht 7 gesiegelt. Dabei wird die Portionskapsel 1 zumindest teilweise in einem Gegenhalter 6 gehalten. Der Boden 1.1 der Portionskapsel weist einen kreisförmigen ebenen Abschnitt auf, an dessen äußerem Ende sich eine kreisringförmige Sicke 1.3 anschließt, die gleichzeitig den Übergangsbereich 5 zwischen dem Boden und der Seitenwand darstellt. Durch die Sicke 1.3 ist der ebene Abschnitt des Bodens von einer möglichen Auflage, auf der die Sicke aufsteht, beabstandet. In dem ebenen Abschnitt ist eine Ausnehmung 1.6, hier eine kreisförmige Ausnehmung, vorgesehen, die vorzugsweise so groß ist, dass beim Ausströmen des hergestellten Getränkes aus der Portionskapsel kein nennenswerter Druckverlust entsteht und/oder dass das hergestellte Getränk nicht verwirbelt wird. Sobald das Filterelement 2 an den Boden der Portionskapsel gesiegelt ist, insbesondere durch Ultraschall gesiegelt ist, und das Werkzeug 3 aus der Portionskapsel entfernt worden ist, wird diese mit einem Getränkesubstrat, beispielsweise mit Kaffeemehl, befüllt und sodann vorzugsweise mit einer Folie verschlossen, die an den Flansch 1.4, der sich an die Seitenwand kreisringförmig anschließt, gesiegelt oder geklebt wird. Dafür weist der Flansch vorzugsweise eine Ausbuchtung 1.5 auf, die als definierte Siegelfläche dient.
Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass die Schweißnaht kreisringförmig vorgesehen ist und dass der äußere Durchmesser der Siegelnaht L2 75–85 %, hier 70,6 %, des Durchmessers L3 des Filterelementes beträgt. Durch diese Anordnung der Siegelnaht wird bei der Erzeugung des Getränkes, insbesondere bei der Herstellung von Kaffee, kein nennenswerter Schaum erzeugt. Vorzugsweise beträgt der innere Durchmesser L1 der Siegelnaht 67–77 %, hier 72,5 %, des Durchmessers des Filterelementes. Vorzugsweise beträgt die Breite der Siegelnaht 1,5 Millimeter. Beim Schweißen wird zum einen das Filterelement 2 mit dem Kapselboden 1.1 verbunden. Gleichzeitig wird aber auch die Filzstruktur zumindest teilweise zusammengedrückt und vorzugsweise zusammengedrückt fixiert. Querströmungen in der Filzstruktur sind im Bereich der Schweißnaht vorzugsweise zumindest eingeschränkt. Der äußere Durchmesser des Filterelements ist, weiterhin bevorzugt größer vorgesehen als der äußere Durchmesser des ebenen Abschnitts des Filterbodens. Vorzugsweise beträgt der äußere Durchmesser L4 des ebenen Abschnitts des Kapselbodens 84–94 %, hier 90 %, des Durchmessers L3 des Filterelementes. Das Filterelement 2 ragt folglich in den Bereich der Sicke hinein, ohne den Grund der Sicke zu berühren. Weiterhin bevorzugt ist der äußere Durchmesser L3 des Filterelementes kleiner als der Durchmesser der Portionskapsel im Bereich des Bodens. Vorzugsweise wird die Siegelnaht konzentrisch zu der Ausnehmung 1.6 im Kapselboden vorgesehen.
Bezugszeichenliste

1: Portionskapsel
1.1: Bodenbereich
1.2: Seitenwand
1.3: Übergang Bodenbereich/Seitenwand, Sicke
1.4: Flansch
1.5: Ausbuchtung im Flansch, Siegelfläche
1.6: Ausnehmung
1.7: Raum
2: Filterelement, Filz
3: Siegelwerkzeug
3.1: Siegelfläche
4
5: Übergangsbereich zwischen dem Boden 1.1 und der Seitenwand 1.2
6: Gegenhalter
7: Siegelnaht
L1: innerer Durchmesser der Siegelnaht, beispielsweise 22,5 mm
L2: äußerer Durchmesser der Siegelnaht, beispielsweise 25,0 mm
L3: Durchmesser des Filterelementes, beispielsweise 31,0 mm
L4: Durchmesser des ebenen Teils des Bodens, beispielsweise 28,0 mm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1792850 B1 [0002]
EP 1344722 A1 [0002]
US 2003/0172813 A1 [0002]

Claims

Portionskapsel (1) für die Herstellung eines Getränks mit einer Seitenwand (1.2) und einem Boden (1.1), die gemeinsam einen Raum (1.7) definieren, wobei innerhalb des Raums (1.7) ein Filterelement (2) an den Boden (1.1) gesiegelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Siegelnaht (7) kreisringförmig vorgesehen ist und dass der äußere Durchmesser (L1) der Siegelnaht 75–85 % des Durchmessers (L3) des Filterelementes (2) beträgt.
Portionskapsel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Durchmesser (L1) der Siegelnaht 67–77 % des Durchmessers (L3) des Filterelementes (2) beträgt.
Portionskapsel (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Siegelnaht 1–1,5 Millimeter beträgt.
Portionskapsel (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden einen im Wesentlichen ebenen Abschnitt aufweist, dessen äußerer Durchmesser (L4) 84–94 % des Durchmessers (L3) des Filterelementes (2) beträgt.
Portionskapsel (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden eine Ausnehmung aufweist, die so groß ist, dass beim Ausströmen des Getränks durch die Ausnehmung (1.6) im Wesentlichen kein Druckverlust entsteht.
Portionskapsel (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (L3) des Filterelementes 1–5 % kleiner ist als die Innenabmessung der Portionskapsel in Bodenhöhe.
Portionskapsel (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (2) zumindest abschnittsweise eine Filzstruktur aufweist.
Portionskapsel (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Filzelement mehrlagig vorgesehen ist.