СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧАШКИ ДЛЯ КАПСУЛЫ ДЛЯ НАСТОЕВ ИЛИ РАСТВОРИМЫХ НАПИТКОВ И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ ЧАШКА И КАПСУЛА
METHOD FOR MAKING CUP FOR CAPSULE FOR TINCTURES OR INSTANT DRINKS AND CORRESPONDING CUP AND CAPSULE

[0001] Предметом настоящего изобретения является способ изготовления чашки из пластмассового материала для изготовления капсулы для приготовления настоев или растворимых напитков. Предметом настоящего изобретения также являются упомянутая чашка и капсула, полученные с помощью указанной чашки, используемой для упаковки концентрированных продуктов (например, в форме порошка, гранул, листьев) в заданных и одноразовых дозах для быстрого приготовления напитков (таких как чай, кофе, травяные чаи, молоко, шоколад и т.д.) путем введения жидкости под давлением (обычно горячей воды) в упомянутую капсулу.
[0002] Хорошо известно, что в отрасли капсул или пакетиков для кофе или других настоев используются капсулы с «самозащитой» или «изоляцией», то есть способные обеспечить защиту органолептических свойств содержащегося в них продукта питания, защищая его от внешних агентов, таких как газ и т.д., без необходимости оборачивания их в защитную упаковку (например, в алюминиевый пакет).
[0003] Поэтому в данной отрасли изготавливают капсулы с использованием чашек (то есть корпуса капсулы, в которой содержится продукт питания для настаивания или растворения), полученных литьем под давлением из полимерного материала, такого как полибутилентерефталат (ПБТ), который обеспечивает высокую герметичность, во избежание рассеивания аромата смеси, а также для создания эффективного барьера для кислорода и влаги и обеспечения длительного срока годности продукта. Однако некоторые исследования выявили некоторые недостатки, связанные с использованием этого материала, относящиеся к риску высвобождения токсичных веществ при контакте с кипящей водой.
[0004] Поэтому в данной отрасли для изготовления капсул используют чашки, полученные термоформованием в многослойном материале с внутренним барьерным слоем, например, из этилен-винилового спирта (ЭВС), который защищает продукт питания от воздуха, света и влажности. Однако такая технология изготовления также имеет некоторые недостатки, связанные с непоследовательным и неоднородным распределением пластмассового материала по изгибам формы, что препятствует образованию сочлененных и сложных геометрий.
[0005] Задачей настоящего изобретения является создание способа изготовления чашки для изготовления капсулы для приготовления настоев или растворимых напитков, который устраняет недостатки предшествующего уровня техники, принимая во внимание потребности этой отрасли.
[0006] В частности, задачей настоящего изобретения является создание способа изготовления чашки для изготовления капсул, которая будет изолированной и в то же время безопасной для здоровья и которая позволит изготавливать продукцию со сложной и с сочлененной геометрией, необходимой для оптимального дозирования и получения напитка.
[0007] Такая задача решается способом производства чашки по п. 1, чашкой по п. 7 и капсулой, получаемой с использованием указанной чашки по п. 13. Соответствующие пункты формулы изобретения описывают предпочтительные варианты осуществления изобретения.
[0008] Особенности и преимущества способа и чашки в соответствии с настоящим изобретением будут очевидны из приведенного ниже описания, представленного в качестве неограничивающего примера, в соответствии с прилагаемыми фигурами:
[0009] - на фиг. 1 показан вид сверху в перспективе чашки в соответствии с настоящим изобретением, используемой в качестве корпуса для капсулы для приготовления растворимых или настаиваемых напитков, на первой стадии производства;
[0010] - на фиг. 2 и 3 показан фрагмент чашки по фиг. 1, в частности, внутренняя разделительная стенка с выпускным соплом на первой стадии производства, то есть полностью закрытая;
[0011] - на фиг. 4 показан вид сверху в перспективе чашки по фиг. 1 на более поздней стадии производства;
[0012] - на фиг. 5 и 6 показан фрагмент чашки по фиг. 4, в частности, внутренняя разделительная стенка с выпускным соплом на более поздней стадии производства, то есть с отверстиями для вытекания напитка;
[0013] - на фиг. 7 и 8 показан пример использования чашки в соответствии с настоящим изобретением для изготовления капсулы, снабженной внутренним уплотнительным диском, приспособленным для закрытия камеры, содержащей продукт питания для настаивания (фиг. 7), и для открытия указанной камеры при увеличении давления поступающей жидкости в той же камере, что позволяет напитку вытекать (фиг. 8);
[0014] - на фиг. 9 и 10 показана капсула по фиг. 4, дополнительно оборудованная системой отклонения потока на выпускном сопле;
[0015] - на фиг. 11 и 12 показан еще один вариант осуществления капсулы в соответствии с настоящим изобретением, в частности, внутренняя разделительная стенка с выпускным соплом на первой стадии производства, т.е. полностью закрытая (фиг. 11), и на последующей стадии производства, т.е. оснащенная отверстиями для вытекания напитка (фиг. 12) и дополнительно оснащенная системой отклонения потока на выпускном сопле;
[0016] - на фиг. 13 и 14 показан вариант осуществления капсулы по фиг. 11 и 12, снабженной системой отклонения потока на выпускном сопле.
[0017] При ссылке на прилагаемые фигуры под номером 2 указана чашка, приспособленная для формирования внутреннего объема V для содержания, по меньшей мере, одного вещества, которое должно быть настояно или растворено, обычно в форме порошка или гранул.
[0018] Упомянутая чашка 2 может использоваться для изготовления капсулы для приготовления настоев или растворимых напитков, указанной под ссылочным номером 1.
[0019] Чашка 2 изготавливается из пластмассы посредством совместного литья под давлением (coinjection molding) литья под давлением, то есть в полость формы одновременно впрыскивается несколько слоев различных материалов, которые заполняют полость, создавая тем самым многослойную стенку.
[0020] В частности, чашка 2 имеет многослойную стенку с внешним слоем, внутренним слоем, предназначенным для контакта с пищевой камерой, и промежуточным слоем барьерного типа.
[0021] Преимущественно промежуточный слой создает барьер для газов, в частности кислорода. Промежуточный слой предпочтительно выполнен из этилен-винилового спирта (EVOH, ЭBC) или поливинилового спирта (РVOН, ПВС).
[0022] И наружный, и внутренний слои предпочтительно выполнены из полипропилена (РР, ПП), или полиэтилена (РЕ, ПЭ), или полилактидной кислоты (PLA, ПЛК).
[0023] В одном примере осуществления (ПП-ЭВС-ПП) чашка 2 является многослойной, состоящей из наружного слоя из полипропилена, промежуточного барьерного слоя из этилен-винилового спирта и внутреннего слоя из полипропилена.
[0024] В другом примере осуществления (ПЭ-ЭВС-ПЭ) чашка 2 является многослойной, состоящей из наружного слоя из полиэтилена, промежуточного барьерного слоя из этилен-винилового спирта и внутреннего слоя из полиэтилена.
[0025] Поэтому предпочтительно, чтобы материал, из которого изготовлены внутренний и внешний слои, представлял собой небарьерный материал, принадлежащий к семейству полиолефинов, инертного и совместимого с пищевыми продуктами типа.
[0026] В еще одном примере осуществления чашка 2 поддается биохимическому распаду. В таком примере осуществления (ПЛК-ПВС-ПЛК) чашка 2 является многослойной, состоящей из наружного слоя, изготовленного из полилактидной кислоты, промежуточного барьерного слоя, изготовленного из поливинилового спирта, и внутреннего слоя, изготовленного из полилактидной кислоты.
[0027] Распределение толщины слоев в многослойном слое, который образует чашку 2, предпочтительно является следующим: внешний слой около 45%, промежуточный слой около 10%, внутренний слой около 45%.
[0028] Как показано на фиг. 1 и 4, чашка 2 имеет с одной стороны дно 3 и с другой стороны впускное отверстие 21, образованное кромкой 4, выступающей наружу.
[0029] Чашка 2 снабжена снаружи на дне 3 выходным отверстием 31, образованным соплом 32, выполненным с возможностью вытекания настоянного напитка.
[0030] Чашка 2 имеет внутреннее основание 33 на дне 3.
[0031] Указанное основание 33 имеет множество выпуклостей 310, 320, 360, выступающих вертикально относительно одного и того же основания 33 внутрь чашки 2.
[0032] Преимущественно верхняя поверхность выступов 310, 320, 360 является по существу плоской и лишена режущих, колющих или разрывных элементов.
[0033] Основание 33 содержит центральную часть 310 для закрытия выпускного отверстия 31 сопла 32.
[0034] Как упомянуто выше, чашка 2 изготавливается посредством совместного литья под давлением, технологии, которая позволяет поместить барьерный материал (например, ЭВС) между внешними слоями, подходящими для контакта с пищевой камерой (например, ПП и/или ПЭ), таким образом, получая чашку 2, которая защищена барьером и в то же время безопасна для здоровья. Технология совместного литья под давлением, позволяющая получать сложные и сочлененные геометрические формы, не позволяет делать отверстия в стенке непосредственно на этапе формования.
[0035] Таким образом, способ изготовления чашки 2 предусматривает начальный этап совместного литья под давлением цельного корпуса без прерываний или отверстий в стенке.
[0036] На фиг. 1 показана чашка 2 на первой стадии производства, то есть извлеченная из формы. Как видно на фиг. 2, 3, 11 и 13, чашка 2 имеет полностью закрытую центральную часть 310. Центральная часть 310 представляет собой сплошную стенку, которая полностью закрывает отверстие 31.
[0037] Центральная часть 310 предпочтительно содержит наружную круглую коронку 311, которая соединяется с остальной частью внутреннего основания 33, плоскую часть 313, которая образует упор для крепления уплотнительного диска 5, и центральный штифт 312, который проходит внутри отверстия 31 и сопла 32.
[0038] На фиг. 4 показана чашка 2 на последующей стадии производства. Как видно на фиг. 5, 6, 12 и 14, чашка 2 имеет центральную часть 310, снабженную отверстиями для вытекания напитка.
[0039] Таким образом, способ изготовления чашки 2 предусматривает последующее срезание (или разрезание или перфорацию) центральной части 310 для выполнения отверстия 314 в указанной центральной части 310, в частности в наружной круглой короне 311.
[0040] После этапа срезания центральная часть 310 имеет множество соединительных отверстий 314 между внутренней частью чашки 2 и выпускным отверстием 3, чтобы обеспечить поток настоянного напитка из капсулы 1.
[0041] В варианте осуществления на фиг. 5 и 9 срезание осуществляется без удаления какого-либо материала. Более конкретно, этап срезания предусматривает первый этап резания центральной части 310 и последующий этап складывания центральной части 310. Предпочтительно первый этап резания предусматривает отрезание множества частей (сегментов) в наружной круглой коронке 311 для образования множества ребер 315, соединенных только с внутренним основанием 33. Следующий этап складывания предусматривает складывание ребер 315, все еще соединенных с остальной частью внутреннего основания 33, по направлению к внутренней части сопла 32. Этот этап складывания ребер 315 позволяет создать множество соединительных отверстий 314 между внутренней частью чашки 2 и выпускным отверстием 31, чтобы обеспечить поток настоянного напитка из капсулы 1. Кроме того, предпочтительно, чтобы ребра 315 (изогнутые горизонтально по направлению к внутренней части сопла) создавали дефлектор 318, то есть, по существу, горизонтальный барьер, который предотвращает попадание настоянного напитка непосредственно в сопло 32.
[0042] Как видно на фиг. 6, отверстия 314 являются, по существу, поперечными к внутреннему основанию 33 (то есть они не проходят в плоскости внутреннего основания 33, а, скорее, проходят в плоскости, поперечной к плоскости внутреннего основания 33): это создает непрямой путь для напитка к соплу. Другими словами, напиток течет вдоль плоскости внутреннего основания 33 в радиальном направлении к центральной части 310; на ребре 315 напиток поступает на упор напротив верхней части центрального штифта 312, меняет направление (от радиального к окружному) и течет через отверстия 314 в направлении сопла. Такой непрямой путь значительно уменьшает разбрызгивание, когда напиток выходит из отверстия 31.
[0043] Кроме того, в таком варианте осуществления для обеспечения непрерывного и плавного потока напитка, выходящего из сопла 32, внутренняя стенка сопла снабжена множеством вертикальных ребер 37, расположенных равномерно в направлении по окружности, приспособленных для передачи потока настоянного напитка к выпускному отверстию 31.
[0044] В варианте осуществления, показанном на фиг. 12 и 14, этап разрезания предусматривает разрезание или перфорирование наружной круглой коронки 311 для образования множества отверстий 314, соединяющих внутреннюю часть чашки 2 и выпускное отверстие 31, чтобы позволить настоянному напитку течь наружу из капсулы 1.
[0045] Также в таких вариантах осуществления (фиг. 12 и 14) для уменьшения количества брызг, когда напиток вытекает из отверстия 31, капсула снабжается дефлектором 318. В частности, предусмотрен этап складывания для торцевой кромки 317 сопла 32 по направлению к внутренней части отверстия 31. Это складывание создает непрямой путь для напитка к выходу из капсулы: напиток протекает через отверстия 314 в направлении и внутрь сопла 32 в вертикальном направлении; напиток поступает на упор напротив дефлектора 318 и меняет направление (с вертикального на горизонтальное), а затем течет через выпускное отверстие 31. Такой непрямой путь значительно уменьшает разбрызгивание напитка, когда он выходит из отверстия 31; кроме того, отверстие 31 после этапа складывания и формирования дефлектора имеет меньший диаметр, что обеспечивает непрерывный и плавный поток напитка на выходе.
[0046] В варианте осуществления по фиг. 11 торцевая кромка 317 сопла 32 представляет собой непрерывный круг, и на этапе складывания по направлению к внутренней части отверстия 31 образуется дефлектор 318 в виде непрерывного круглого кольца, как показано на фиг. 12.
[0047] В варианте осуществления на фиг. 13 торцевая кромка 317 сопла 32 является круглой и волнистой, то есть снабжена последовательностью выступов 316 и впадин 319. На этапе складывания выступы 316 складываются внутрь отверстия 31, создавая дефлектор 318 в форме круглого кольца, снабженного канавками 315.
[0048] Кроме того, предпочтительно, чтобы основание 33 содержало лабиринт 30, приспособленный для препятствования за счет капиллярности прохождению настоянного напитка к соплу 32, когда давление внутри капсулы 1 падает ниже порогового значения или полностью прекращается, когда капсула 1 отсоединяется от заварочного узла машины.
[0049] Кроме того, основание 33 содержит наружную кромку 360, образованную другим выступом, на котором может быть закреплен уплотнительный диск 5.
[0050] Таким образом, в целом способ производства чашки 2 согласно настоящему изобретению включает в себя следующие этапы:
[0051] - совместное литье под давлением чашки 2, выполненной из многослойного пластмассового материала с внешним слоем, внутренним слоем и промежуточным слоем с газовым барьером; указанная чашка 2 представляет собой единый корпус, снабженный впускным отверстием 21 и, на противоположной стороне, дном 3, имеющим сопло 32; упомянутая чашка 2 имеет внутреннее основание 33, содержащее полностью закрытую центральную часть 310, закрывающую сопло 32;
[0052] - частичное срезание центральной части 310 для создания множества соединительных отверстий 314 между внутренней частью чашки 2 и соплом 32.
[0053] В одном варианте осуществления этап резания центральной части 310 предусматривает резание центральной части 310 с образованием множества ребер 315, которые остаются соединенными с внутренним основанием 33; такой вариант также предусматривает последующий этап складывания ребер 315 по направлению к внутренней части сопла 32 для формирования дефлектора 318.
[0054] В еще одном варианте осуществления этап резания центральной части 310 предусматривает резание упомянутой центральной части 310 с образованием множества сквозных отверстий 314; предпочтительно такой вариант также предусматривает последующий этап складывания торцевой кромки 317 сопла 32 по направлению к внутренней части сопла 32, чтобы сформировать дефлектор 318.
[0055] На фиг. 4 показана чашка 2 в конце этапа производства, то есть центральная часть 310 снабжена множеством отверстий 314, соединяющих внутреннюю часть чашки 2 с выпускным отверстием 31. Такую чашку 2 можно использовать для изготовления капсулы 1 для приготовления настойки или растворимого напитка, как показано, например, на фиг. 7 и 8.
[0056] Капсула 1 содержит крышку 6, прикрепленную клеевым или сварным соединением к верхней кромке 4, выполненной с возможностью уплотнения чашки 2 в верхней части.
[0057] Таким образом, капсула 1 снабжена внутри уплотнительным диском 5, расположенным у основания 33 и предназначенным для уплотнения чашки 2 на дне. Капсула 1, таким образом, снабжена закрытой камерой, ограниченной сверху крышкой 6, а внизу диском 5, внутри которой содержится вещество 11, которое нужно настаивать или растворять. Наличие герметически закрытой камеры важно для правильного содержания и сохранения вещества 11.
[0058] Как показано на фиг. 7 и 8, диск 5 расположен ниже вещества 11 и над основанием 33.
[0059] Предпочтительно, чтобы диск 5 был выполнен из пластмассового материала, многослойного или однослойного, или из композитного материала типа пластика/алюминия.
[0060] Диск 5 прикреплен внутри к чашке 2 у основания 33, по меньшей мере, на верхней поверхности кромки 360 и центральной части 310, то есть плоской части 313.
[0061] В частности, диск 5 приварен с использованием термоактивного материала (лака, клея, полимерного нижнего слоя в случае многослойного диска) с низким уровнем адгезии, чтобы обеспечить возможность его отсоединения или отделения от основания 33 и, в частности, от кромки 360 в результате повышения температуры и давления внутри капсулы 1.
[0062] Капсула 1 может быть изготовлена в разных вариантах исполнения, например для приготовления настаиваемых напитков (например, кофе) или растворимых напитков.
[0063] Предпочтительно кофейная капсула 1 содержит фильтр, закрепленный под веществом 11 на внутренних стенках чашки 2 и чуть выше диска 5. Наличие фильтра, предпочтительно из бумаги или ткани или нетканой ткани, позволяет настоянной жидкости фильтроваться перед выходом из капсулы 1.
[0064] Предпочтительно, чтобы капсула 1 для кофе также содержала проницаемую или микроперфорированную пленку, закрепленную на определенном расстоянии над веществом 11, на специальных горизонтальных упорах, предусмотренных внутри чашки 2. Наличие такой пленки, которая обеспечивает прохождение жидкости под давлением, но не прохождение вещества 11, предотвращает рассеивание порошка кофе во время настаивания, улучшая качество настаиваемого напитка.
[0065] В случае капсулы для приготовления растворимых напитков, таких как шоколад или молоко, капсула 1 содержит крышку 6 и уплотнительный диск 5 и не имеет фильтра и проницаемой или микроперфорированной пленки.
[0066] Капсула 1 в различных вариантах ее осуществления может использоваться для быстрого приготовления напитков (таких как чай, кофе, травяные чаи, молоко, шоколад и т.д.) с помощью автоматических или полуавтоматических машин, оборудованных дозирующей группой, приспособленной для приготовления настойки путем прохождения горячей воды под давлением через капсулу 1.
[0067] При использовании капсула 1 (фиг. 7) вставляется в специальное гнездо (называемое инфузионной камерой), предусмотренное в машине. Машина перфорирует крышку 6, расположенную таким образом, чтобы закрыть капсулу 1, и впрыскивает жидкость под давлением (обычно горячую воду) в камеру, в которой содержится вещество 11.
[0068] Наличие диска 5 для уплотнения дна 3 капсулы 1 позволяет жидкости под давлением оставаться в течение определенного времени в контакте с веществом 11 для настаивания или растворения, чтобы обеспечить получение оптимального настоянного напитка. Давление, создаваемое жидкостью внутри капсулы 1, возрастает до уровня давления открытия (например, от 4 до 8 бар), которое давит на диск 5, вызывая открытие капсулы 1. В частности, как показано на фиг. 8, открытие капсулы 1 вызывается, по меньшей мере, частичным отсоединением диска 5 от кромки 360. Такое отсоединение приводит к потере эффекта уплотнения, ранее обеспечиваемого уплотнительным диском 5.
[0069] Опять же из-за повышения давления внутри капсулы 1 диск 5 деформируется с определенной волнистостью и образует, по меньшей мере, одну складку 52 и, предпочтительно, множество складок 52 для прохождения и выхода настоянной жидкости.
[0070] Предпочтительно капсула 1, согласно настоящему изобретению, снабжена у основания 33 опорами 90, приспособленными для помощи при деформации диска 5, чтобы он не разрывался и не ломался.
[0071] Преимущественно, опоры 90 имеют закругленные и скошенные профили и поэтому не имеют острых кромок или острых профилей.
[0072] Капсула в соответствии с настоящим изобретением может использоваться для упаковки концентрированных продуктов (в форме порошка, гранул или листьев) в заранее определенных одноразовых дозах, для быстрого приготовления напитков, таких как листовой или растворимый чай, порошковый или растворимый кофе, травяные чаи, молоко, шоколад или другие обезвоженные и растворимые продукты.
[0073] Способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет получить чашку для изготовления капсул для настоев и растворимых напитков, которая является изолированной и в то же время безопасной для здоровья и которая обеспечивает сложную и сочлененную геометрию, необходимую для оптимального дозирования получаемого напитка.
[0074] Преимущественно чашка в соответствии с настоящим изобретением снабжена дефлектором 318 (независимо от того, выполнен ли он путем складывания ребер 315 и, следовательно, в центральной части 310 внутреннего основания 33 или путем складывания торцевой кромки 317 сопла 32 и, следовательно, на выпускном отверстии 31), который создает горизонтальный барьер от прямого падения настоянного напитка по направлению к выходу капсулы.
[0075] Преимущественно конкретная конфигурация центральной части 310 и сопла вынуждает выходящий напиток изменять направление для получения непрерывного и плавного потока.
[0076] Понятно, что специалист в данной области может внести изменения в чашку для капсулы для приготовления настоев или растворимых напитков, описанную выше, которая со всеми элементами подпадает под защиту, как определено в следующей формуле изобретения.