[0001] Die Erfindung betrifft das Gebiet der Systeme zum Zubereiten von Getränken mittels
in eine Getränkekapsel eingeführter Flüssigkeit. Sie betrifft insbesondere eine Portionenkapsel,
die eine lösliche Nahrungsmittelsubstanz enthält, aus welcher durch Einspritzen von
Wasser ein Getränk oder Getränkebestandteil zubereitet werden kann.
[0002] Unter den Systemen zum Zubereiten von Getränken sind die sogenannten Kaffeekapselsysteme
(es gibt sie auch in Varianten zur Zubereitung von Tee) bekannt, bei denen im Allgemeinen
heisses Wasser meist unter Druck in eine Kapsel eingeführt wird, um ein Getränk zuzubereiten,
beispielsweise durch Extraktion. Es sind auch Kapseln bekannt, die beispielsweise
mit Kaffeekapselsystemen kompatibel sind, die aber anstatt eines Extraktionsguts eine
lösliche Substanz enthalten, zum Beispiel Milchpulver, um einen Getränkebestandteil
oder ein Getränk zuzubereiten.
[0003] Bei Kapseln mit löslichem Inhalt kann im Gegensatz zu mit Extraktionsgut gefüllten
Kapseln nicht auf einfache Art im Kapselinnem ein Druck aufgebaut werden, der während
des ganzen Zubereitungsprozesses über das in der Kapsel enthaltene Gut hinweg abfällt
und der dafür sorgt, dass der Kapselinhalt gut mit der eingeführten Flüssigkeit getränkt
werden kann. Um für eine gute Durchmischung und ein gleichmässiges Auflösen des Kapselinhaltes
zu sorgen, müssen andere Massnahmen getroffen werden.
[0004] In der
EP 1 659 909 wurde vorgeschlagen, die Flüssigkeit in eine die Nahrungsmittelsubstanz enthaltende
Kammer in einem Winkel zu einer vertikalen Mittelebene einzuspritzen. Dies geschieht,
damit eine Wirbelbewegung um den Mittelpunkt der Kammer bewirkt wird, die ein Mischen
der Flüssigkeit mit der Substanz bewirkt - ähnlich einem Umrühren in einer Tasse.
Die Mittel, die ein solches Einspritzen bewirken, können maschinenseitig vorhanden
sein oder in die Kapsel integriert sein. Diese Lösung mag in vielen Fällen gut funktionieren.
Allerdings gibt es bei einer solchen regelmässigen Wirbelbewegung immer einen Wirbelkern,
in dem nicht umgerührt wird. Ausserdem kann sich die Wirbelbewegung im Aussenbereich
der Kammer aufgrund der Reibung mit der Becherwand unter Umständen nicht genügend
entwickeln, weshalb nicht für alle Konfigurationen (abhängig von Kapselgeometrie,
Inhaltsstoff, Einspritzdruck und Wassertemperatur) ein genügend homogenes Auflösungsverhalten
ergibt.
[0005] Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Portionenkapsel mit einer löslichen
Substanz zu schaffen, welche ein gutes und möglichst weit gehendes Auflösen der Substanz
ermöglicht, wenn Wasser eingespritzt wird.
[0006] Diese Aufgabe wird gelöst durch die Kapsel wie sie in den Patentansprüchen definiert
ist.
[0007] Die Kapsel gemäss einem Aspekt der Erfindung bildet einen äusseren Becher mit Deckel
und mit einer im Innern des Bechers ausgebildeten Kammer mit der löslichen Substanz.
Eine Kapsel-Mittelachse verläuft zwischen Deckel und Becherboden, also beispielsweise
im Wesentlichen senkrecht zum Deckel. Die Becher und Deckel können im Wesentlichen
um die Mittelachse drehsymmetrisch sein, wobei andere, bspw. kubische, Kapselformen
nicht ausgeschlossen sind. Die Kapsel weist ein Einspritzelement auf, welches die
Kammer zur Deckelseite oder zur Becherbodenseite hin begrenzt und welches mindestens
eine Einspritzöffnung aufweist, die so ausgebildet ist, dass durch sie hindurch geförderte
Flüssigkeit in einem Strahl in die Kammer eingespritzt wird, der in einer Ebene durch
die Mittelachse und in einem Winkel zur Mittelachse (d.h. nicht parallel zu dieser)
verläuft.
[0008] Insbesondere kann die Einspritzöffnung nahe der Mittelachse (bspw. um nicht mehr
als 20% des senkrecht zur Mittelachse gemessenen Kapseldurchmessers auf Höhe der betreffenden
Einspritzöffnung) angeordnet sein und/oder so ausgebildet sein, dass der Strahl in
der genannten Ebene zur Mittelachse hin verläuft, dass also zur Mitte hin eingespritzt
wird.
[0009] Insbesondere können mehrere solcher Einspritzöffnungen vorhanden sein, die insbesondere
alle die genannte Bedingung erfüllen, dass der durch sie erzeugte Strahl jeweils in
einer durch die Mittelachse verlaufenden Ebene und in einem Winkel zur Mittelachse
verläuft. Dadurch können also beim Einbringen der Flüssigkeit mehrere Flüssigkeitsstrahlen
voneinander weg oder zueinander hin gerichtet sein.
[0010] Indem die Strahlrichtungen verteilt sind - bspw. gleichmässig - wird nicht nur eine
besonders gute Durchmischung erreicht. Die Kapsel ist dann auch für horizontale Getränkezubereitungsmodule
geeignet (d.h. Module, in denen die Kapsel mit der Mittelachse ungefähr parallel zur
Horizontalen geführt wird), und zwar unabhängig von der Orientierung der Kapsel um
ihre Mittelachse, da ausgeschlossen werden kann, dass sich bspw. nur ein Strahl nach
unten oder nur ein Strahl nach oben ergibt und so Bereiche nicht mit dem Wasser in
Berührung kommen.
[0011] Aufgrund des erfindungsgemässen Vorgehens entsteht nicht wie im Stand der Technik
ein im Wesentlichen laminarer Wirbel, sondern es entsteht eine turbulente Strömung
im Innern der Kapsel. Es hat sich gezeigt, dass dadurch eine besonders gute Durchmischung
zwischen Flüssigkeit und löslicher Substanz bewirkt werden kann. Ganz besonders effizient
wirkt das Vorgehen, wenn mehrere Einspritzöffnungen vorhanden sind, insbesondere wenn
diese in unterschiedliche Richtungen gerichtet sind.
[0012] In einer Gruppe von Ausführungsformen ist das Einspritzelement als vom Becher und
vom Deckel separates Element ausgebildet, so dass sich zwischen Kapseldeckel und Einspritzelement
oder alternativ zwischen Kapselboden und Einspritzelement ein Einspritzraum bildet.
Beispielsweise kann ein nach aussen dichter Deckel vorhanden sein, der zum Einbringen
der Flüssigkeit anstechbar sein kann, wie das an sich von Getränkezubereitungskapseln
her bekannt ist.
[0013] Es ist aber als Alternative zur Ausgestaltung des Einspritzelements als separates
Element nicht ausgeschlossen, dass das Einspritzelement durch den Deckel bzw. den
Becherboden gebildet wird.
[0014] Auch das Ausleiten des Getränks kann ergänzend oder alternativ ein Anstechen - auf
der entsprechend gegenüberliegenden Seite - voraussetzen.
[0015] Die Kammer kann optional auch zur anderen Seite hin - also zum Boden bzw. Deckel
hin - ein vom Becher und vom Deckel separates Siebelement aufweisen, welches die Kammer
zur dem Einspritzelement gegenüberliegenden Seite hin begrenzt.
[0016] Der Winkel des Strahles zur Mittelachse kann insbesondere plusminus 63°-68° betragen,
beispielsweise etwa 65°, 66° oder 67°. Es hat sich gezeigt, dass bei solchen Winkeln
- der Bereich kann als 45°-75° definiert werden, speziell 55° bis 70° - die Durchmischungswirkung
besonders gut ist.
[0017] Die Einspritzöffnungen sind im Allgemeinen klein, ihr Durchmesser ist beispielsweise
zwischen 0.5 mm und 2 mm, insbesondere ca. 1 mm, so dass sich mit den bei Getränkezubereitungsmaschinen
üblichen Einspritzdrücken von bspw. 5-15 bar ein satter Strahl in die gewünschte Richtung
ergibt.
[0018] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren beschrieben.
Es zeigen:
- Fig. 1, eine Ansicht einer erfindungsgemässen Kapsel ohne Kapseldeckel;
- Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Kapsel mit teilweise schematisch dargestellten
Elementen;
- Fig. 3 eine Ansicht des Einspritzelementes von oben; und
- Fig. 4 einen Schnitt entlang der Ebene A-A in Fig. 3.
[0019] Die Kapsel 1 gemäss
Figuren 1 und 2 weist einen Becher 2 und einen der Übersichtlichkeit halber in Fig. 1 nicht dargestellten
Deckel 4 (siehe Fig. 2) auf. Becher und Deckel können in an sich bekannter Art aus
Kunststoff gefertigt sein; auch auf Kapseln aus anderen Materialien, bspw. Aluminium,
ist die Erfindung jedoch anwendbar. Die Befestigung des Deckels am Becher ist ebenfalls
auf bekannte Art vorgenommen worden, bspw. durch Ultraschallschweissen oder eventuell
durch Kleben.
[0020] Im Becher 2 ist ein als Einlegeteil ausgebildetes Einspritzelement 3 befestigt. Die
Befestigung des Einlegeteils am Becher kann über eine Formschlussverbindung (bspw.
mit Nut oder anderen hinterschnittenen Strukturen im Becher), über eine Kraftschlussverbindung
(klemmend) und/oder über eine Stoffschlussverbindung (schweissen, kleben) bewerkstelligt
sein.
[0021] In der dargestellten Ausführungsform ist das Einspritzelement 3 auf Seiten des Deckels
vorhanden und begrenzt die mit der löslichen Substanz (Milchpulver oder ähnlich) gefüllte
Kammer 8 zur Seite des Deckels hin, in Fig. 2 also nach oben hin. Zwischen dem Deckel
4 und dem Einspritzelement 3 bildet sich ein Einspritzraum 5 aus.
[0022] Die Kapsel kann optional noch ein Siebelement 11 vorhanden sein, welches die Kammer
8 zur anderen Seite - in Fig. 2 nach unten hin - begrenzt, für das Getränk durchlässig
ist und in Fig. 2 nur sehr schematisch und gestrichelt dargestellt ist. In einem solchen
Fall bildet sich zwischen dem Siebelement 11 und dem Boden (bzw. in umgekehrten Anordnungen
dem Deckel) ein Sammelbereich 12, von dem aus das Getränk aus der Kapsel abgeleitet
wird.
[0023] Das in
Figuren 3 und 4 noch mit etwas mehr Details dargestellte Einspritzelement 3 weist einen zum Kapselinneren
hin ragenden, in Bezug auf die Mittelachse 10 zentralen, kegelförmigen Vorsprung 6
auf. In den Bereich dieses Vorsprungs kann einerseits eine das Wasser einspritzende
Perforationsspitze aufgenommen werden, ohne dass das Einspritzelement beschädigt wird,
sofern das Einbringen der Flüssigkeit über eine solche erfolgt. Andererseits weist
der Vorsprung 6 die Einspritzöffnungen 7 auf.
[0024] Im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind drei der Einspritzöffnungen vorhanden,
deren Einspritzrichtungen jeweils einen Winkel β von 120° zueinander bilden, die also
gleichmässig in Umfangrichtung verteilt sind. Der Winkel α zur Deckelebene (der Winkel
zur Mittelachse ist entsprechend 90°-α) beträgt knapp 25°, und der Durchmesser der
Einspritzöffnungen 7 beträgt ca. 1 mm.
[0025] In Figur 4 sieht man noch einen optionalen umgefalteten Randbereich 9, der elastisch
nach radial-innen verformbar ist und der Befestigung des Einspritzelements 3 im Kapselbecher
dienen kann.
[0026] Das dargestellte Einspritzelement ist also so ausgebildet, dass die Einspritzöffnungen
in Bezug auf radiale Richtungen zentral angeordnet sind, d.h. in der Nähe der Mittelachse
10 und dass die von ihnen erzeugten Strahlen voneinander weg laufen. Eine solche Anordnung
ergibt sich zwangslos beim Anbringen der Einspritzöffnungen 7 im Vorsprung 6. Insbesondere
wenn die Einspritzöffnungen peripher angeordnet sind, kann auch eine Anordnung eine
Option sein, in welcher die Strahlen aufeinander zu, in Richtung zur Mittelachse verlaufen.
[0027] Weitere Ausführungsformen sind möglich.
1. Portionenkapsel mit einem äusseren Becher (2) mit Deckel (4) und mit einer im Innern
des Bechers ausgebildeten Kammer (8) mit einer löslichen Substanz sowie mit einer
Mittelachse (10), aufweisend ein Einspritzelement (3), welches die Kammer (8) zu einer
Deckelseite oder zu einer Bodenseite hin begrenzt und welches mindestens eine Einspritzöffnung
(7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzöffnung so ausgebildet ist, dass durch sie hindurch in Richtung Kammer
geförderte Flüssigkeit in einem Strahl in die Kammer eingespritzt wird, der in einer
durch die Mittelachse (10) verlaufenden Ebene und in einem Winkel (90°-α) zur Mittelachse
verläuft.
2. Portionenkapsel nach Anspruch 1, wobei die Einspritzöffnung um nicht mehr als 20%
des Kapseldurchmessers von der Mittelachse entfernt ist und/oder so ausgebildet ist,
dass der Strahl auf die Mittelachse zu verläuft.
3. Portionenkapsel nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Einspritzelement (3) mehrere der
Einspritzöffnungen (7) aufweist.
4. Portionenkapsel nach Anspruch 3, wobei das Einspritzelement (3) drei Einspritzöffnungen
(7) aufweist.
5. Portionenkapsel nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Einspritzöffnungen (7) in Umfangrichtung
gleichmässig verteilt sind.
6. Portionenkapsel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Einspritzelement
einen zum Kapselinneren hin ausgerichteten Vorsprung (6) ausbildet und wobei die mindestens
eine Einspritzöffnung im Vorsprung (6) ausgebildet ist.
7. Portionenkapsel nach Anspruch 6, wobei der Vorsprung (6) kegelförmig ist.
8. Portionenkapsel nach Anspruch 6 oder 7, wobei der Vorsprung in Bezug auf die Mittelachse
(10) zentral angeordnet ist.
9. Portionenkapsel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Winkel (90°-α) zur
Mittelachse (10) zwischen 45° und 75°, insbesondere zwischen 60° und 70° beträgt.
10. Portionenkapsel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Durchmesser der
Einspritzöffnung (7) zwischen 0.5 mm und 2 mm, insbesondere zwischen 0.8 mm und 1.5
mm beträgt.
11. Portionenkapsel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Einspritzelement
(3) als vom Becher (2) und vom Deckel (4) separates, am Becher und/oder am Deckel
befestigtes Element ausgebildet ist, so dass sich zwischen Kapseldeckel und dem Einspritzelement
oder alternativ zwischen Kapselboden und Einspritzelement ein Einspritzraum (5) bildet.
12. Portionenkapsel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die lösliche Substanz
Milchpulver ist.