本發(fā)明涉及一種在飲料制備機器中使用的膠囊。

背景技術(shù)：

1、單份飲料膠囊在本領(lǐng)域中是已知的。這些膠囊通常與飲料制備機器一起使用，用于按需分配諸如咖啡或茶的飲料。

2、為此，通常在飲料制備機器的膠囊接收部中插入具有封裝飲料配料的膠囊主體的飲料膠囊。關(guān)閉膠囊接收部，開始制備飲料。在膠囊接收部中，用針刺破膠囊的頂部膜片，在膠囊中注入通常是水的流體，以便與膠囊內(nèi)部的飲料配料相互作用，從而生產(chǎn)期望的飲料。該流體填充膠囊，使得膠囊內(nèi)部的壓力增大。當(dāng)足夠量的流體填充膠囊時，膠囊中的自打開機構(gòu)被致動，打開膠囊的底部膜片，以便在飲料成分提取完成時釋放制備好的飲料。在專利ep?1472156描述了這類容器的工作原理的示例。

3、在現(xiàn)有技術(shù)中，這類飲料容器通常由塑料制成?？紤]到容器的設(shè)計僅供一次性使用，必須對其處置進行管理，因為重復(fù)使用和回收所使用的材料可能具有挑戰(zhàn)性。因此，人們試圖用纖維素或生物塑料等替代品來替代這些材料，從而克服容器使用后的處置和/或回收存在的問題。然而，應(yīng)考慮到這些替代材料并不具備與普通塑料材料相同的材料特性和優(yōu)點。

4、特別地，考慮到諸如在專利ep?1472156中描述并且在圖1中示意性地示出的膠囊，這種類型的膠囊1包括：

5、-膠囊主體2，該膠囊主體限定具有由頂部膜片3封閉的頂部開口23的腔室21，該頂部膜片被適配為被刺破以將液體注入到膠囊中，和

6、-底部膜片4，該底部膜片設(shè)置在該腔室內(nèi)部以便在頂部膜片3與該底部膜片4之間界定配料腔室，和

7、-打開裝置5，該打開裝置設(shè)置在該膠囊主體內(nèi)部以及該底部膜片下方并且被適配為在注入液體期間在配料腔室中的液體壓力增加的作用下通過所述打開裝置與底部膜片的相對接合來打開該腔室。

8、如果呈現(xiàn)此類構(gòu)造的膠囊的打開裝置5由生物塑料制成，則可觀察到若干缺點。

9、一個缺點是，在溫度和壓力升高的情況下，由生物塑料制成的物體的特性可能改變。就上述膠囊而言，這種特性變化對于由生物塑料制成的打開裝置來說是一個嚴(yán)重的問題，因為當(dāng)熱水被引入到腔室中并且直到壓力升高并且底部膜片被推向打開裝置時，該打開裝置變形，具有在底部膜片撕裂和壓力降低之后破裂和/或不恢復(fù)其初始形狀的風(fēng)險。結(jié)果是飲料配料可能從配料腔室分配到飲用杯，諸如烘焙并且研磨的咖啡顆?；蛭慈芙獾目扇芊勰?，或者飲料的一部分沒有被正確地制備。飲料制備對于消費者而言是不可接受的。

10、另一個缺點是打開裝置呈現(xiàn)一定的厚度，以便在飲料制備期間提供對膠囊中升高的壓力的抗力。因此，當(dāng)該厚材料件由生物塑料制成時，其作為家庭可堆肥物體的崩解變得相對長。

11、本發(fā)明的目的是解決上述存在的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、在本發(fā)明的第一方面，提供了一種在飲料制備機器中使用的膠囊，所述膠囊含有可溶和/或可提取的飲料配料，并且該膠囊包括：

2、-膠囊主體，該膠囊主體限定腔室，和

3、-頂部膜片，該頂部膜片封閉頂部開口并且被適配為被刺破以將液體注入到該膠囊中，和

4、-底部膜片，該底部膜片設(shè)置在該腔室內(nèi)部以便在該頂部膜片與所述底部膜片之間界定配料腔室，和

5、-打開裝置，該打開裝置設(shè)置在該腔室內(nèi)部并且被適配為在注入所述液體期間在該配料腔室中的液體壓力增加的作用下通過所述打開裝置與該底部膜片的相對接合來打開該腔室，并且其中所述打開裝置是由可生物降解材料制成的模制件，并且所述可生物降解材料是聚合物組合物，所述聚合物組合物包含：

6、-至少一種選自由以下項組成的組的聚合物：聚羥基鏈烷酸酯(pha)，

7、-至少一種或多種成核劑，

8、-至少一種或多種礦物填料。

9、該膠囊包括限定用于飲料配料的腔室的膠囊主體、封閉該腔室的頂部膜片、設(shè)置在腔室內(nèi)部的底部膜片和被適配為打開所述底部膜片的打開裝置。

10、該膠囊主體通常包括：

11、-側(cè)壁，該側(cè)壁限定腔室并且在頂部開口之間軸向延伸，和

12、-周向凸緣，該周向凸緣從頂部開口徑向向外突出，所述凸緣包括相對于該開口與腔室相對的上表面和相對的下表面。

13、通常，膠囊主體的底部包括出口，飲料可通過該出口分配。

14、通常，頂部膜片附接到主體的凸緣的上表面。

15、該膠囊包含飲料配料，該飲料配料可以是可溶或可提取的飲料配料。配料被保持在頂部膜片與底部膜片之間。

16、打開裝置被定位在主體內(nèi)部但在配料腔室外部。因此，打開裝置被定位在底部膜片下方。

17、通常，打開裝置包括板，并且該板包括從板的上表面并且因此在底部膜片的方向上升高的打開元件。這些打開元件被設(shè)計成在注入所述液體期間在配料腔室中的液體壓力增加的作用下刺穿、撕裂、刺破底部膜片。

18、這些升高的打開元件可以是向上朝著底部膜片翻轉(zhuǎn)的錐形或棱錐形尖狀物(spike)(任選地在其端部被截斷)，這些尖狀物可抵靠著面向打開裝置的底部膜片形成突起和凹陷。

19、優(yōu)選地，打開元件呈現(xiàn)鋒利的尖的末端。

20、優(yōu)選地，打開裝置的板包括從該板的上表面延伸到該板的下表面的飲料排出孔，并且所述孔被定位在升高的打開元件之間。

21、在現(xiàn)有技術(shù)中，這種打開裝置是諸如聚丙烯的塑料模制件。

22、在本實施方案中，打開裝置是可生物降解材料的模制件。該可生物降解材料是聚合物組合物，其包含：

23、-至少一種選自由以下項組成的組的聚合物：聚羥基鏈烷酸酯(pha)，

24、-至少一種或多種成核劑，

25、-至少一種或多種礦物填料。

26、該打開裝置由該聚合物組合物通過模塑制造。

27、通常，打開裝置由這種聚合物組合物整體地制成。

28、通常，聚合物組合物包含至少一種含有式(i)重復(fù)單元的聚羥基鏈烷酸酯：

29、-o-chri-(ch2)n-co-

30、其中：

31、-ri選自-h、c1-c12烷基、c-c16環(huán)烷基、c2-c12烯基，其任選地被至少一個選自以下的基團取代：鹵素(f、ci、br)、-cn、-oh、

32、-cooh、-or、-coor(其中r＝c1-c4烷基、芐基)，

33、-n為零或1至6的整數(shù)，優(yōu)選為1或2。

34、優(yōu)選地，聚合物組合物包含至少一種聚羥基鏈烷酸酯，其中ri是甲基或乙基，并且n為1或2。

35、優(yōu)選的式(i)重復(fù)單元可以是來源于以下項的那些：

36、-3-羥基丁酸酯，

37、-3-羥基戊酸酯，

38、-3-羥基己酸酯，

39、-3-羥基辛酸酯，

40、-3-羥基十二酸酯，

41、-3-羥基十一烯-10-烯酸酯，

42、-4-羥基戊酸酯，

43、或它們的混合物。

44、特別優(yōu)選的聚羥基鏈烷酸酯是：

45、-聚-3-羥基丁酸酯(phb)，

46、-聚-3-羥基戊酸酯(phv)，

47、-聚-3-羥基己酸酯(phh)，

48、-聚-3-羥基辛酸酯(pho)，

49、-聚-3-聚羥基十二酸酯(phdd)，

50、-聚-3-羥基十一烯-10-烯酸酯(phu)，

51、以及它們的共聚物：

52、-聚(3-羥基丁酸酯-共-3-羥基戊酸酯)(phbv)，

53、-聚(3-羥基丁酸酯-共-3-羥基己酸酯)(phbh)，

54、-聚(3-羥基丁酸酯-共-4-羥基丁酸酯)，

55、-聚(3-羥基辛酸酯-共-3-羥基十一烯-10-烯酸酯)(phou)，

56、-聚(3-羥基丁酸酯-共-3-羥基戊酸酯-共-4-羥基戊酸酯)(phbw)，

57、或它們的混合物。

58、在一個實施方案中，聚羥基鏈烷酸酯可以是含有式(i)重復(fù)單元與至少一種來源于能夠與羥基鏈烷酸酯共聚合的共聚單體的重復(fù)單元組合的共聚物或三元共聚物。

59、這些共聚單體可以是內(nèi)酯和/或內(nèi)酰胺。

60、在該實施方案中，通常，式(i)重復(fù)單元以相對于重復(fù)單元的總摩爾數(shù)等于至少10摩爾％的量存在。

61、優(yōu)選地，聚羥基鏈烷酸酯具有可在104g/mol至106g/mol的范圍內(nèi)的重均分子量(m)。

62、一般來講，聚合物組合物包含至少一種選自由以下項組成的組的增塑劑：

63、-聚(乙二醇)(peg)，

64、-乙酰基-檸檬酸三正丁酯(atbc)，

65、-異山梨醇二酯(ise)，

66、-山梨醇，

67、-甘油，

68、-乙?；视蛦熙?，

69、-環(huán)氧化大豆油(esbo)，

70、-檸檬酸三乙酯(tec)，

71、-三(乙二醇)雙(2-己酸乙酯)(teg-eh)，

72、-檸檬酸三丁酯(tbc)，

73、-1,3,2,4-二亞芐基山梨醇，

74、-1,3-對甲基亞芐基-2,4-亞芐基山梨醇，

75、-雙(硬脂酰脲)己烷(bis(stearylureide)hexane)，

76、-1,3,2,4-二(對甲基亞芐基)山梨醇，

77、-1,3,2,4-二亞芐基山梨醇，

78、以及它們的混合物。

79、聚合物組合物包含至少一種可選自由以下項組成的組的成核劑：氮化硼、滑石、羥基磷灰石、硬脂酸鋅、納米晶纖維素、蒙脫土納米粘土、單壁碳納米管、硅灰石、多壁碳納米管、氰尿酸、脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪酸胺、脂肪酸金屬鹽、季戊四醇、二季戊四醇、脲衍生物、基于山梨醇的化合物、苯甲酸鈉以及它們的混合物。

80、優(yōu)選地，聚合物組合物包含至少0.1重量％，優(yōu)選至多5重量％的量的至少一種成核劑。

81、聚合物組合物包含至少一種可選自由以下項組成的組的礦物填料：滑石、硅灰石、云母、二氧化硅、碳酸鈣、高嶺土、納米粘土。

82、優(yōu)選地，聚合物組合物包含至少1重量％，優(yōu)選至多50重量％的量的至少一種礦物填料。

83、優(yōu)選地，聚合物組合物包含硅灰石、滑石或納米粘土作為礦物填料，甚至更優(yōu)選含量在5重量％和40重量％之間。

84、據(jù)觀察，與不含這些礦物填料的三元共聚物組合物相比，包含選自由聚羥基鏈烷酸酯(pha)組成的組的聚合物的打開裝置的聚合物組合物內(nèi)部無機填料的存在加速了該開口的崩解。

85、聚合物組合物可包含至少一種選自由以下項組成的組的功能添加劑：

86、-季戊四醇四(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯)，

87、-3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八烷基酯，

88、-亞磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，

89、-1,3,5-三甲基-2,4,6-三-(3,5-二叔丁基-4-羥基芐基)苯，

90、-2,4-雙[(辛硫基)甲基]-鄰甲酚，

91、-2,2t-二羥基-4,4t-二甲氧基-苯甲酮，

92、-雙(氧乙烯)雙-(3-(5-叔丁基-4-羥基-間甲苯基)丙酸乙烯酯，

93、-[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸十八烷基酯(octadecyl-[3-(3,5-

94、di-tert-butyl-4-hydroxyfeyl)propionate)，

95、-2t,3-雙[[3-[3,5-二叔丁基-4-羥基苯基]丙?；鵠]丙酰肼，

96、-蜂蠟，

97、-巴西棕櫚蠟，

98、-小燭樹蠟，

99、-漆樹蠟(日本蠟)，

100、-漿果蠟，

101、-石蠟，

102、-聚硅氧烷及其衍生物，

103、-氫氧化鎂，

104、-硬脂酸鈣

105、以及它們的混合物。

106、這些功能添加劑可用于改善可加工性、材料之間的相容性并且/或者加速生物降解作用。

107、聚合物組合物可包含至少一種選自由以下項組成的組的粘度調(diào)節(jié)劑和/或增容劑：

108、-過氧化二異丙苯(dcp)，

109、-過氧化苯甲酸叔丁酯(tbpb)，

110、-六亞甲基二異氰酸酯(hmdi)，

111、-多官能化苯乙烯-共-甲基丙烯酸縮水甘油酯低聚物

112、-異氰尿酸三縮水甘油酯(tgic)，

113、-過氧化苯甲酰(bpo)，

114、-二苯基甲烷二異氰酸酯(mdi)。

115、優(yōu)選地，聚合物組合物可包含纖維，諸如選自由以下項組成的組的纖維：亞麻、玉米、稻殼、火麻、竹、劍麻、洋麻以及它們的混合物。

116、將纖維整合到打開裝置的聚合物組合物中的優(yōu)點在于，與不含這些纖維的純的基于pha的組合物相比，加速了打開部分的崩解。這對于打開裝置特別有用，該打開裝置可以是厚的材料件，因此比膠囊的其它部分需要更多時間來崩解。

117、優(yōu)選地，聚合物組合物包含含量在5重量％和40重量％之間的此類纖維。

118、通常，打開裝置包括板，所述板包括從板的上表面升高的打開元件，所述打開元件被設(shè)計成在注入所述液體期間在配料腔室中的液體壓力增加的作用下刺穿、撕裂、刺破底部膜片。

119、優(yōu)選地，打開元件呈現(xiàn)鋒利的尖的末端，特別是當(dāng)?shù)撞磕て沙尸F(xiàn)一定彈性的材料制成時，這可以是當(dāng)?shù)撞磕て煽缮锝到獠牧现瞥蓵r的情況。

120、當(dāng)?shù)撞磕て菍訅憾鄬硬牧蠒r可以是這種情況，該層壓多層材料相繼地包括：

121、-植物羊皮紙層，和

122、-粘合劑層，和

123、-包含纖維的非織造材料層，其中所述纖維是可生物降解纖維。在此類底部底部膜片的情況下，通常植物羊皮紙支撐件面向膠囊內(nèi)部的打開裝置。

124、在一個實施方案中，可優(yōu)選的是，打開裝置的板包括從該板的上表面延伸到該板的下表面的飲料排出孔，并且所述孔被定位在升高的打開元件之間。當(dāng)?shù)撞磕て侵T如如上所述的層壓多層材料時，這是特別優(yōu)選的。

125、優(yōu)選地，膠囊主體由可生物降解或可分解的材料，諸如紙基淀粉、聚己酸內(nèi)酯(pcl)、聚乳酸(pla)、聚羥基鏈烷酸酯(pha)、聚琥珀酸丁二醇酯(pbs)、聚琥珀酸己二酸丁二醇酯(pbsa)和/或聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯(pbat)、聚乙醇酸(pga)或它們的混合物制成。

126、優(yōu)選地，頂部膜片由可生物降解或可分解的材料，諸如紙基淀粉、聚己酸內(nèi)酯(pcl)、聚乳酸(pla)、聚羥基鏈烷酸酯(pha)、聚琥珀酸丁二醇酯(pbs)、聚琥珀酸己二酸丁二醇酯(pbsa)和/或聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯(pbat)、聚乙醇酸(pga)或它們的混合物制成。

127、該膠囊可包括延伸穿過腔室的內(nèi)部截面的分配器壁以限定用于配料的下部子腔室和用于液體的上部分配腔室。這種分配器壁包括小孔洞以將液體均勻地分配在配料上。

128、此類分配器可以是由玻璃紙和淀粉、或聚己酸內(nèi)酯(pcl)、聚乳酸(pla)、聚羥基鏈烷酸酯(pha)、聚琥珀酸丁二醇酯(pbs)、聚琥珀酸己二酸丁二醇酯(pbsa)和/或聚己二酸對苯二甲酸丁二醇酯(pbat)、聚乙醇酸(pga)或它們的混合物制成的可堆肥膜。

129、通常，通過分別生產(chǎn)膠囊主體和打開裝置并在另一步驟中組裝它們來生產(chǎn)膠囊。

130、在具體實施方案中，膠囊主體可包括與打開裝置一體制成的底壁。

131、因此，在該實施方案例中，打開裝置與膠囊主體一體成型。膠囊主體由與打開裝置相同的可生物降解的聚合物組合物模制而成。

132、在本技術(shù)中，用于確定材料的生物降解能力和可堆肥性的技術(shù)要求和程序根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)(諸如eu?13432或us?astm?d6400)來確定。例如，為將一種材料視為“(工業(yè))可分解的”，測試中的一個測試要求至少90％的材料在受控條件下必須在6個月內(nèi)被生物降解。家庭可分解性認證也有類似的測試方案。

133、由此，整個膠囊系統(tǒng)在使用后可以被丟棄在堆肥堆中，以便在材料完全生物降解后為土壤提供養(yǎng)分。

134、本發(fā)明的以上方面可按任何合適的組合方式進行組合。此外，本文中的各種特征可與上述方面中的一個或多個方面組合，以提供除了具體例示和描述的那些以外的組合。根據(jù)權(quán)利要求書、具體實施方式以及附圖，本發(fā)明的另外的目的和有利特征將顯而易見。