液体食品制备容器的制作方法

本发明涉及一种用于制备液体食品的容器，特别是咖啡胶囊，其具有由可堆肥化的材料制成的胶囊形基体。

背景技术：

1、用于制备液体食品的容器，特别是咖啡胶囊或茶胶囊在现有技术中是已知的。这些容器盛放用于制备液体食品的粉末或提取物。上述容器被放置在相应的机器中，通过这些机器，具体地，通过将热水加压引入到容器中，由粉末或提取物冲泡或制备液体食品。为了将水引入容器，必须使用机器上的装置对容器穿孔或打孔。从容器中放出制备好的液体食品时也同样如此，其中，容器的一些部位也可以设计成会在引入的水的压力下裂开，形成开口或孔洞。

2、如今市场上大多数容器，特别是咖啡胶囊，主要由铝或石油系塑料制成。因此，它们无法回收利用，或要付相当功夫才能回收。此外，这些容器的处理会对环境造成相当大的影响，特别是如果这些容器最终进入填埋场，或处置不当，进入大自然或水体中。

3、因此，业界对于可以环保处理的液体食品制备容器存在很大的兴趣。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于制备液体食品，特别是饮料的容器，该容器由天然原材料制成，具有生物降解性，优选还可以回收利用。

2、该问题的解决方案由权利要求1的特征定义。根据本发明，用于制备液体食品的容器包括胶囊状本体，该本体具有一侧开口的腔体。食品的粉末装入该腔体中。该容器包括盖子，用于封闭腔体的开口侧。该基体由可堆肥化的材料制成。该材料包含10-90重量％的至少一种蛋白质粘结剂，2-75重量％的至少一种纤维素材料，0.1-80重量％的水，0.3-15重量％的至少一种盐，以及0-40重量％的添加剂。

3、由于其成分，该材料是可堆肥化的，即使在家庭堆肥中也能完全降解。该材料可以在环境或水中完全溶解，这意味着即使被不当处理，使用过的容器也几乎没有或没有环境影响。令人惊讶的是，业已显示，尽管该材料可完全降解且可在水中溶解，但其能耐受提取条件，例如在胶囊咖啡机中，而毫无任何问题。此外，根据其成分，该材料还可大部回收利用。此外还发现，该材料有很好的阻隔性能，即该材料具有低氧渗透率和低水蒸汽渗透率，这意味着容器能对其盛放的食品粉末提供良好的抗氧化和耐湿气防护。

4、液体食品优选是咖啡饮料，例如浓缩咖啡、茶、可可、巧克力饮料、牛奶饮料、婴儿奶粉、高汤或汤。因此，食品的粉末或提取物优选是咖啡粉、茶叶粉或茶叶提取物、可可粉、巧克力粉、奶粉、婴儿奶粉、高汤粉或汤粉。

5、胶囊状基体优选呈截锥体形状，特别是呈一个在另一个之上的两个截锥体的形状。胶囊状基体也可以呈圆柱形、半球形、部分椭球体形状或其他合适的形状。

6、盖子优选通过焊接或粘接与基体连接。还优选通过形状契合或摩擦契合将盖子固定到基体上。优选在盖子或基体上设置密封件，特别是挤压密封件。

7、在下述申请中，可回收材料指的是可以重新加工的材料，其主要组分(在本案中具体是指纤维素材料)可以作为用于纸张、硬纸板、纸板或本发明的新容器的新材料的生产的起始材料。

8、材料中所含的物质完全可生物降解，因此可以很容易地以环境友好的方式进行处置，尤其是通过废水或堆肥的方式。所使用的材料使得容器可以在家庭堆肥和工业堆肥中完全降解，符合din/en 13432:2000标准。此外，该材料或由其形成的容器可在自然界和水中无害降解，符合iso 16221:2001的要求。

9、该材料在加工过程中特别是在受热时表现出热塑性，因此可以通过聚合物加工领域已知的方法，例如注塑、挤出、压制、铸造、旋转成型或真空成型法，加工成容器。该材料还可以通过烧结或使用3d打印机加工成容器。

10、纤维素材料优选呈纤维或粉末状。如果纤维素材料以粉末的形式存在，则其平均粒径为100-2000微米，优选为150-1000微米，更优选为250-500微米。

11、纤维素材料在材料中的含量优选为2-90重量％，更优选为5-80重量％，特别优选为15-60重量％，尤其优选为25-50重量％。

12、在以下申请中，蛋白质粘结剂是指具有粘附性并能够硬化的蛋白质或蛋白质混合物。当施加热时，蛋白质粘结剂会软化，因此材料可以重新塑形。通过使用至少一种蛋白质粘结剂，可以实现本发明材料的热塑性行为。

13、至少一种蛋白质粘结剂在材料中的含量优选为10-90重量％，更优选为20-80重量％，特别优选为30-70重量％。

14、材料含有0.1-80重量％，优选为0.5-60重量％，特别优选为1-10重量％的水。

15、此外，材料含0.3-15重量％，优选为1-10重量％，更优选为2-6重量％的至少一种盐。

16、视应用的需要，材料可含有至少一种添加剂。至少一种添加剂可赋予材料以额外的物理、光学、触觉或化学性质，或有意改变这些性质。例如，可以用染料或颜料使材料着色。至少一种添加剂优选可生物降解的和/或可回收利用的。

17、材料优选包含至多25重量％的虫胶作为添加剂。虫胶的添加可以提高材料的流动性和其在加工过程中的内聚力。

18、此外，材料可包含至少一种醇作为添加剂，其含量为1-20重量％，特别优选为5-15重量％。

19、至少一种醇优选具有1-50个碳原子。该醇优选为具有2-30个碳原子，特别是2-15个碳原子的醇。

20、至少一种醇可以是直链的或支链的。至少一种醇可以是一元醇，但优选是多元醇，特别是具有2-15个羟基，优选2-10个羟基，特别优选2-6个羟基的多元醇。

21、优选地，至少一种醇选自聚甘油-3(cas25618-55-7)、甘油乙氧基化物(cas316954-55-0)、季戊四醇乙氧基酯(cas 30599-15-6)、聚乙二醇e400(cas 25322-68-3)、甘油(cas 56-81-5)、1,2-丙二醇(cas 57-55-6)、双季戊四醇(cas126-58-9)、季戊四醇(cas115-77-5)、山梨醇(cas 50-70-4)、木糖醇(cas 87-99-0)、甘露醇(cas 69-65-8)、蔗糖(cas 57-50-1)、海藻糖(cas 6138-23-4)、乙二醇(cas107-21-1)、二乙二醇(cas111-46-6)、三甘醇(cas 112-27-6)或它们的混合物。

22、优选地，本发明的可堆肥化的材料包含淀粉、至少一种单糖、至少一种寡糖或至少一种多糖，或者它们的混合物作为添加剂。

23、优选地，添加剂选自小麦淀粉、马铃薯淀粉、大米淀粉、木薯淀粉、玉米淀粉、糊精、琼脂、海藻酸盐、果胶、甲壳素、环糊精或它们的混合物。更优选地，添加剂可以包括从藻类、水果、蔬菜和/或谷物的提取物中获得的糖类。

24、此外，葡萄糖、果糖、半乳糖、蔗糖、海藻糖、麦芽糖、乳糖、麦芽糖糊精、葡萄糖、异麦芽糖、赤藓糖醇、甘露醇、木糖醇、糖浆、转化糖浆或它们的混合物可以作为添加剂。这些糖类化合物在材料中充当额外的粘结剂，在保持相同材料强度的情况下，可以增强可堆肥化的材料的强度或能减少至少一种蛋白质粘结剂的用量。

25、至少一种酯也可以作为添加剂存在于材料中。至少一种酯优选是羧酸酯，优选具有2-22个碳原子，特别优选具有6-12个碳原子。至少一种酯可以是单酯，但优选是多酯。具体地，至少一种酯优选是柠檬酸烷基酯或甘油醋酸酯，优选是柠檬酸三乙酯(cas 77-93-0)或甘油三醋酸酯(cas102-76-1)。

26、材料优选包含防腐剂作为添加剂。优选使用的防腐剂是抗坏血酸或柠檬酸或它们的盐、山梨酸盐、植物提取物或它们的混合物。

27、优选地，材料包含至少一种动植物脂肪作为添加剂。添加脂肪可以改善材料在加工过程中的颗粒化。至少一种脂肪可以是亚麻籽油、蓖麻油、菜籽油、葵花油、脂肪粉末、中链甘油三酯或它们的混合物。

28、材料还优选包含至少一种天然蜡，特别是棕榈蜡(carnauba wax)、小烛树蜡(candelilla wax)、甘蔗蜡、蜂蜡或硬脂蜡或它们的混合物作为添加剂。

29、至少一种添加剂优选可以是香料或香料提取物，特别是香草醛。

30、优选地，作为添加剂使用至少一种着色剂或至少一种颜料，特别是木炭、氧化铁、碳酸钙、植物着色剂(优选来自蔬菜或水果，例如甜菜或胡萝卜)。

31、本发明的容器优选插入用于此目的的机器(具体地，是咖啡胶囊机)中，通过加压下在胶囊内加入热水来制备或冲泡液体食品(具体地，是咖啡)，然后将其注入到杯子等中。为了引入热水，优选通过机器中的相应装置对容器的基体进行穿孔。为使热水得以进出，容器的盖子可以通过压力以可控的方式(例如通过与机器的所谓棱锥板相互作用)穿孔或裂开。此外，基体和/或盖子可以已经具有相应的穿孔。

32、优选地，盖子的材料与基体相同。这意味着容器的所有组件都是可堆肥化的。此外，容器的制造可以变得更简单，因为只需要一种材料就能生产容器的所有组件。

33、盖子也可以由不同的材料制成。优选地，其他材料也是可堆肥化的。特别地，盖子优选是由纸张、非织造布或可生物降解塑料(例如聚乳酸)制成。

34、此外，盖子还可以由基体的可堆肥化的材料与至少一种其他材料的混合物构成，或具有多层结构，其中，至少一层由基体的可堆肥化的材料构成。

35、优选地，盖子通过挤压密封件连接到基体。这使得容器的制造变得简单，并保证了基体和盖子之间的高密封效果。

36、挤压密封件优选由与基体相同的材料制成。这意味着容器的所有组件都是可堆肥化的，优选是可回收的。如果盖子也由相同的材料制成，容器的生产可以变得简单，因为只需要一种材料来生产所有容器的组件。

37、优选地，基体和/或盖子具有至少一个密封环和/或密封唇，通过该密封环和/或密封唇，可以在容器与用于制备液体食品的机器的接收空间的壁之间实现密封效果。至少一个密封环和/或至少一个密封唇优选由与基体相同的材料制成。

38、至少一个密封环或至少一个密封唇优选从基体或盖子中突出。至少一个密封环或至少一个密封唇优选与基体或盖子一体成形。

39、优选地，盖子具有大量的穿孔。这样，从容器中取出冲泡或制备好的液体食品时无需额外穿孔或以其他方式打开盖子。为了防止在制备或冲泡液体食品之前腔体中的提取物或粉末变得潮湿或氧化，穿孔优选用可移除的保护膜密封。

40、盖子优选具有许多厚度较小的区域，以便在对腔体施加预定压力时，这些区域会破裂、形成穿孔。由此，在液体食品制备或冲泡之前腔体被紧密封闭，通过向腔体中引入加压水来以可控和简单的方式形成穿孔。

41、优选地，基体的一侧具有与开口侧大致相对的多个穿孔。这使得水可以进入腔体以制备或冲泡液体食品，而无需先打开或穿透基体。为了防止在液体食品制备或冲泡之前腔体中的提取物或粉末变得潮湿或氧化，穿孔优选用可移除的保护膜密封。

42、优选地，腔体的开口侧用过滤器封闭，该过滤器安装在盖子的下方。这意味着过滤器位于盖子的面向腔体的一侧。过滤器优选由纸张或无纺布制成。过滤器的作用是防止粉末或提取物随着制备或冲泡好的液体食品从容器中逸出。

43、过滤器也可以牢固地连接至盖子上。过滤器还可以安装在盖子的背离腔体的一侧。

44、优选地，过滤器由与基体相同的材料制成。这意味着容器的所有组件都是可堆肥化的，优选是可回收的。如果盖子或挤压密封件也由相同的材料制成，容器的制造可以变得更简单，因为只需要一种材料来制造容器的所有组件。

45、优选地，至少一种纤维素材料选自纤维素、半纤维素、羟甲基纤维素、甲基纤维素、微晶纤维素、木质素、木材、汉麻(hemp)、玉米、竹子、椰壳、坚果壳、咖啡豆壳、咖啡渣、可可壳、软木、纸张、纸板或它们的混合物的纤维或粉末。

46、优选地，至少一种蛋白质粘结剂包括动物蛋白质粘结剂，特别是明胶、胶原蛋白、糯胶(glutinous glue)、酪蛋白、角蛋白、白蛋白或乳蛋白。糯胶优选是骨胶、皮胶、兔胶、鱼胶或它们的混合物。

47、至少一种蛋白质粘结剂优选包括植物蛋白质粘结剂，特别是来自谷物、大豆、杏仁、汉麻、豌豆、羽扇豆、南瓜、木薯、向日葵或它们的混合物的蛋白质粘结剂。谷物优选是小麦、黑麦、大麦、燕麦、大米、玉米、小米或它们的混合物。蛋白质粘结剂优选是谷蛋白。

48、优选地，基体和可能的盖子的材料包括至少一种动物蛋白质粘结剂和至少一种植物蛋白质粘结剂。

49、至少一种盐优选自碳酸钠、碳酸钙、碳酸镁、氯化钙、氯化镁、氯化钠、氢氧化钙、氢氧化镁、硬脂酸镁、硅酸镁、氧化钙、氧化镁、硫酸钙、硫酸镁、磷酸钙或它们的混合物。

50、本发明进一步有利的实施方式和特征组合由以下具体实施方式和专利权利要求的整体得出。