DE102004002005A1 - Portionskapsel mit gemahlenem Kaffee zur Herstellung eines Kaffeegetränks - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Portionenkapsel mit gemahlenem Kaffee (KP) zur Herstellung eines Kaffeegetränks vorgeschlagen. Dabei ist der Kapselboden (7) mit einem Durchlass (22) versehen, der mittels einer gasdichten Folie (21) verschlossen ist. Diese Folie (21) wird vor dem Einsetzen der Portionenkapsel in die Kaffeemaschine manuell entfernt. Zwischen dem Durchlass (22) und dem Kaffee (KP) ist ein Filterelement (2) angeordnet, welches das Austreten von Kaffee verhindert. Der Durchlass (22) soll verhindern, dass beim Aufbrühen eines Kaffeegetränks ein hydraulischer Druckaufbau in der Kapsel stattfindet, welcher zu einer Schaumbildung führen würde.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Portionenkapsel mit gemahlenem Kaffee zur Herstellung eines Kaffeegetränks nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Derartige Portionenkapseln sind in vielfältigen Varianten bekannt, wobei insbesondere Portionenkapseln zur Erzeugung von Espressokaffee bekannt sind. Der grundsätzliche Vorteil solcher Kapseln liegt darin, dass sie gasdicht sind und das Kaffeepulver unter Ausschluss von Sauerstoff in der Kapsel aufgenommen ist. Dadurch bleibt das in der Kapsel aufgenommene Kaffeepulver über einen langen Zeitraum frisch. Zum Aufbrühen des in der Kapsel aufgenommenen Kaffeepulvers werden sowohl halbautomatische wie auch vollautomatische Espressokaffeemaschinen verwendet. Bei ersteren wird die Kapsel üblicherweise mit dem Verschlussdeckel nach unten in einen Kapselhalter eingesetzt und dieser anschliessend manuell an der Kaffeemaschine befestigt. Die Kaffeemaschine verfügt über einen mit radialen Austrittsöffnungen für die Durchleitung von Brühwasser versehenen Brühdorn, der zum Durchstossen des Bodens der Kapsel ausgebildet ist. Der Kapselhalter bzw. die Kaffeemaschine ist zudem mit einer Vielzahl von auf einem Ablaufrost angeordneten Erhebungen versehen, welche den Deckel der Kapsel aufbrechen, sobald Brühwasser in die Kapsel eingeleitet und letztere durch den hydraulischen Überdruck gegen diese Erhebungen gedrückt wird. Beim nachfolgenden Aufbrühvorgang wird das Brühwasser über den Brühdorn in die Kapsel eingeleitet, so dass es das darin aufgenommene Kaffeepulver unter Überdruck durchströmen und über die Öffnungen im Deckel austreten kann. Die Kapsel ist dabei so ausgelegt und auf die Kaffeemaschine abgestimmt, dass der fertige Kaffee an der Oberfläche mit einer Schaumschicht versehen ist, welche u.a. als Qualitätsmerkmal für einen hochwertigen Kaffee angesehen wird.
  • Obwohl grosse Anstrengungen unternommen wurden, den fertigen Kaffee an der Oberfläche mit einer haltbaren Schaumschicht zu versehen, kommt in einigen Ländern vermehrt der Wunsch auf, mit gattungsgemässen Portionenkapseln auch konventionellen Kaffee im Sinne eines Filterkaffees herstellen zu können.
    •
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannte Portionenkapsel derart weiterzubilden, dass mit ihr ein konventionelles Kaffeegetränk hergestellt werden kann, welches an der Oberfläche keine nennenswerte Schaumschicht aufweist und im Geschmack einem üblichen Filterkaffee entspricht.
  • Diese Aufgabe wird mit einer Portionenkapsel gelöst, die die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angeführten Merkmale aufweist.
  • Indem zumindest der Kapselboden mit einem Durchlass versehen wird, der einen hydraulischen Druckaufbau beim Aufbrühen des in der Kapsel aufgenommenen Kaffees zu verhindern bestimmt ist, wird die grundsätzliche Voraussetzung geschaffen, damit das Brühwasser gleichmässig und ohne nennenswerten Druckaufbau durch die Kapsel hindurchströmen kann und eine Schaumbildung verhindert wird. Zwischen dem Durchlass und dem in der Kapsel aufgenommenen Kaffeepulver ist zudem ein Filterelement angeordnet, welches verhindert, dass das in der Kapsel aufgenommene Kaffeepulver aus der Kapsel austreten kann bzw. ausgeschwemmt wird. Um trotz des Durchlasses eine gute Haltbarkeit des in der Kapsel aufgenommenen Kaffeepulvers zu gewährleisten, ist der Durchlass mittels einer gasdichten Folie verschlossen. Letztere ist entweder manuell entfernbar oder derart ausgebildet, dass sie von einem Aufstechmittel leicht durchstochen werden kann.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Portionenkapsel sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 16 definiert.
    •
  • Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. In dieser Zeichnungen zeigt:
  • 1 die Einzelteile einer Portionenkapsel in einer Explosionsdarstellung;
  • 2 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Portionenkapsel, und
  • 3 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Portionenkapsel.
  • Die Portionenkapsel gemäss 1 besteht aus einem Becher 1, einem unteren Filterelement 2, einem oberen Verteilorgan 3 sowie einem Deckel 4. Das zwischen dem Filterelement 2 und dem Verteilorgan 3 im Becher 1 aufzunehmende Kaffeepulver ist aus dieser Darstellung nicht ersichtlich. Das Filterelement 2 und das Verteilorgan 3 sind formstabil und im wesentlichen tellerförmig ausgebildet und vorzugsweise durch Tiefziehen hergestellt.
  • Der sich nach oben konisch leicht erweiternde Becher 1 ist im oberen Bereich mit einem umlaufenden Absatz 5 versehen, der auf der Innenseite eine kreisringförmige Schulter 5a bildet, welche dem Abstützen des oberen Verteilorgans 3 dient. Auf der Oberseite weist der Becher einen umlaufenden Rand 6 auf, an dem der Deckel 4 befestigt wird.
  • Wie schematisch angedeutet, ist der Boden des Bechers mit einer runden Ausnehmung 20 zur Bildung eines Durchlasses 22 versehen, der von einer Folie 21 abgedeckt wird. Die Folie 21 weist eine Lasche L auf, welche den Becher 1 seitlich überragt und ein manuelles Abziehen der Folie 21 ermöglicht. Der Becher 1, der Deckel 4 wie auch die Folie 21 bestehen aus einem gasdichten Mehrschicht-Verbundmaterial, wobei der Becher 1 dicker ist als der Deckel 4 und die Folie 21.
  • Das Filterelement 2 weist eine Vielzahl kreisringsegmentförmig gestaltete Prägungen 9 auf, welche sich über die Unterseite des Filterelements 2 erheben. Wenn das Filterelement 2 in den Becher 1 eingesetzt ist, stehen die Prägungen 9 seitlich des Durchlasses 22 am Boden des Bechers 1 auf, so dass zwischen den Prägungen 9 und dem Becherboden Sammelkanäle 17 gebildet werden, die sich ausgehend von der Symmetrieachse radial nach aussen sowie zirkular um die Symmetrieachse herum erstrecken. Ausserhalb der Prägungen 9 im Bereich der Flüssigkeitskanäle 17 ist das Filterelement 2 mit einer Vielzahl von Öffnungen 8 versehen.
  • Das obere Verteilelement 3 weist ebenfalls eine Vielzahl von kreisringsegmentförmig gestalteten Prägungen 13 auf, welche sich als Erhebungen über die Oberseite des Verteilelements 3 erheben. Durch diese Prägungen 13 werden auf der Oberseite des Verteilelements 3 Flüssigkeitskanäle 18 gebildet, die sich ausgehend von der Symmetrieachse radial nach aussen sowie zirkular um die Symmetrieachse herum erstrecken. Ausserhalb der Prägungen 13, im Bereich der Flüssigkeitskanäle 18, ist wiederum eine Vielzahl von Öffnungen 14 vorgesehen. Im Zentrum des Verteilelements 3 ist eine zentrale, gegen das Kapselinnere gerichtete Vertiefung 15 angeordnet, die kegelförmig ausgebildet ist. Auf der Aussenseite ist das Verteilelement 3 mit einem umlaufenden Rand 19 versehen, der gegenüber den Flüssigkeitskanälen 18 erhöht ist und dessen Oberseite mit der Oberseite der Prägungen 13 im wesentlichen fluchtet.
  • Beim Einsetzen des oberen Verteilelements 3 stützt sich dieses mit dem nach unten gerichteten Steg 16 an der umlaufenden Schulter 5a des Absatzes 5 des Bechers 1 ab. Beim Einleiten von Brühwasser zum Aufbrühen eines Kaffeegetränks dient das obere Verteilelement 3 insbesondere dem gleichmässigen Verteilen des Brühwassers über den gesamten Kapselquerschnitt, während das untere Filterelement 2 insbesondere das Austreten von Kaffeepulver aus der Kapsel verhindern soll. Zusätzlich wirkt das obere Verteilelement 3 jedoch auch als Filter, während das untere Filterelement 2 auch dem Sammeln und zentralen Ableiten des aufgebrühten Kaffeegetränks dient.
  • Um bezüglich des Kapselquerschnitts eine möglichst gleichmässige Verteilung des Brühwassers und eine gleichmässige Durchströmung des in der Kapsel aufgenommenen Kaffeepulvers zu erreichen, sind sowohl die in das Verteilelement 3 wie auch die in das Filterelement 2 eingelassenen Öffnungen 14, 8 gleichmässig über die jeweilige Oberfläche verteilt. Der Gesamtquerschnitt der in das Verteilelement 2 eingelassenen Öffnungen 14 beträgt zumindest 3% des mittleren Kapselquerschnitts. Dieses Verhältnis trifft auch auf das Filterelement 2 zu. Durch diese Ausgestaltung kann sichergestellt werden, dass das Brühwasser ohne nennenswerten Widerstand durch das Verteilelement 3 hindurch in die Kapsel einströmen und das aufgebrühte Kaffeegetränk über das Filterelement 2 auch wieder ohne nennenswerten Widerstand aus der Kapsel austreten kann. Der Durchlass 22 am Boden der Kapsel stellt zudem sicher, dass weder am Anfang noch während des Aufbrühvorgangs ein hydraulischer Druckaufbau in der Kapsel stattfindet. Durch diese Ausgestaltung kann die Bildung einer Schaumschicht auf dem fertigen Kaffeegetränk zuverlässig verhindert werden.
  • Trotzdem sollen die Öffnungen im Verteil- bzw. Filterelement 2, 3 nicht so gross gewählt werden, dass der gemahlene Kaffee aus der Kapsel austreten kann. Dazu wird der mittlere Durchmesser einer einzelnen Öffnung 8, 14 kleiner gewählt, als der statistische Mittelwert des Durchmessers eines einzelnen Partikels des gemahlenen Kaffees. Um dem Brühwasser auch seitens des Kaffeepulvers keinen all zu grossen Durchflusswiderstand entgegenzusetzen, ist der in der Kapsel aufgenommene Kaffee relativ grob gemahlen. Der arithmetische Mittelwert des Durchmessers eines Partikels liegt im vorliegenden Fall zwischen 400 und 600 μm.
  • Vorzugsweise weist die Folie 21 eine andere Farbe auf als die Kapsel. Die Farbe der Folie kann beispielsweise je nach Inhalt der Kapsel unterschiedlich gewählt werden. Als veränderbare Parameter seien beispielsweise die Menge, die Mischung, die Röstung und der Mahlgrad des Kaffeepulvers erwähnt.
  • 2 zeigt in einem Längsschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Portionenkapsel mit darin aufgenommenem Kaffeepulver KP. Das Kaffeepulver KP ist zwischen dem unteren Filterelement 2 und dem oberen Verteilelement 3 in der Kapsel eingeschlossen. Wie aus dieser Darstellung ersichtlich ist, werden durch die am Boden 7 des Bechers 1 aufstehenden Prägungen 9 des Filterelements 2 Flüssigkeitskanäle 17 gebildet, in welche das aufgebrühte Kaffeegetränk über die in das Filterelement 2 eingelassenen Öffnungen 8 einströmen kann. Ebenso werden durch die Prägungen 13 im Verteilorgan 3 Flüssigkeitskanäle 18 zwischen dem Verteilorgan 3 und dem Deckel 4 gebildet, über welche sich das Brühwasser verteilen kann, um dann über die Öffnungen 14 in das Innere der Kapsel einzuströmen und das Kaffeepulver KP zu extrahieren. Indem sowohl das Verteilelement 3 wie auch das Filterelement 2 formstabil ausgebildet sind, bleiben die Kanäle 17, 18 erhalten und zwar auch dann, wenn von aussen Kräfte auf den Deckel 4 bzw. Boden 7 der Kapsel einwirken. Vor dem Einsetzen der Kapsel in die Kaffeemaschine wird die Folie 21 nach unten abgezogen, wie dies durch unterbrochen dargestellte Linien angedeutet ist.
  • Zum Aufstechen der Portionenkapsel wird von oben ein Aufstechmittel 23 durch den Deckel 4 gestossen. Das Aufstechmittel 23 wird dabei im Bereich der Vertiefung 15 so durch den Deckel 4 geführt, dass das obere Filterelement 3 vom Aufstechmittel 23 nicht durchstochen wird. Zum Zuführen des andeutungsweise eingezeichneten Brühwassers 24 ist der Aufstechdorn 23 vorzugsweise mit einer zentrischen Bohrung versehen, die in radiale Austrittsöffnungen mündet. Im vorliegenden Fall wird davon ausgegangen, dass das Brühwasser 24 von oben nach unten durch die Kapsel geleitet wird. Durch die Flüssigkeitskanäle 18 wird das eingeleitete Brühwasser gleichmässig über den gesamten Kapselquerschnitt verteilt. Über die Öffnungen 14 im oberen Verteilorgan 3 gelangt das Brühwasser in das Kapselinnere, wo es das Kaffeepulver KP durchströmt. Über die Öffnungen 8 im unteren Filterelement 2 gelangt das aufgebrühte Getränk auf die Unterseite des Filterelements 2 und strömt über den Durchlass 22 aus der Kapsel aus, von wo es über nicht näher dargestellte Mittel zu einem Getränkeauslass weitergeleitet wird. Durch das Vorsehen von derartig gestalteten Verteil- bzw. Filterelementen 2, 3 wird sichergestellt, dass die in der Kapsel aufgenommenen Getränkepartikel vom Brühwasser homogen durchströmt werden und eine gleichmässige Extraktion des gesamten Kaffeepulvers erreicht wird. Die Prägungen 9, 13 sind jedenfalls derart verteilt angeordnet, dass sich das jeweilige Element 2, 3 flächig am Kapselboden 7 bzw. Kapseldeckel 4 abstützt. Durch dieses flächige Abstützen wird sichergestellt, dass die die Flüssigkeitskanäle 17, 18 bildenden Freiräume 17a, 18a zwischen dem Kapseldeckel 4 und dem Verteilorgan 3 auch bei von aussen auf die Kapsel einwirkendem Druck erhalten bleiben. Ggf. können im Kapselinnern auch noch vertikale Trennwände vorgesehen werden, welche zu einem gleichmässigen Durchströmen des Kaffeepulvers und/oder zu einer stabilen Bauweise der Kapsel beitragen.
  • Der Durchmesser der in das Verteil- bzw. Filterelement 2, 3 eingelassenen Öffnungen 8, 14 ist vorzugsweise kleiner als der statistische Durchmesser eines einzelnen Partikels (Kaffeekorn) zum Herstellen eines Getränks, vorzugsweise kleiner als x-σ, wobei unter x der arithmetische Mittelwert des Durchmessers und unter σ die Standardabweichung zu verstehen ist. Dadurch wird sichergestellt, dass praktisch keine Partikel aus der Kapsel austreten bzw. ausgeschwemmt werden und zwar unabhängig davon, wie gross die Aufstechöffnung ist.
  • 3 zeigt in einem Längsschnitt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Portionenkapsel mit darin aufgenommenem Kaffeepulver KP, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im wesentlichen wird hier nur noch auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel gemäss 2 eingegangen. Der Boden 7 der Kapsel ist mit einem Durchlass 22a versehen, der gegenüber dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kleiner ist. Die dem Verschliessen des Durchlasses 22a dienende Folie 21a ist auf der Innenseite der Kapsel zwischen dem Filterelement 2 und dem Kapselboden 7 angeordnet. Die Folie 21a ist vorzugsweise durch Schweissen oder durch Kleben gasdicht mit dem Boden 7 der Kapsel verbunden. Der Deckel 4 und die Folie 21a sind aus dem selben Material gefertigt. Die von aussen über den Durchlass 22a ersichtliche Folie 21a weist vorzugsweise eine andere Farbe auf als die Kapsel. Die Folie 21a wird in diesem Fall nicht manuell entfernt, sondern über ein Aufstechmittel 25 aufgestochen. Die Folie 21a ist derart ausgebildet und dimensioniert, dass sie von dem Aufstechmittel 25 relativ leicht durchstochen werden kann. Das heisst, die Folie weist keine hohe Zug- und Reissfestigkeit auf und ist darüber hinaus auch nicht all zu dehnbar.

Claims (16)

  1. Portionenkapsel mit gemahlenem Kaffee zur Herstellung eines Kaffeegetränks, wobei zwischen dem Kapselboden (7) und dem Kaffee (KP) und/oder zwischen dem Kapseldeckel (4) und dem Kaffee (KP) ein Filterelement angeordnet ist/sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Kapselboden (7) mit einem mittels einer gasdichten Folie (21, 21a) verschlossenen Durchlass (22, 22a) versehen ist, welch letzterer einen hydraulischen Druckaufbau beim Aufbrühen des in der Kapsel aufgenommenen Kaffees (KP) zu verhindern bestimmt ist, und dass zwischen dem Durchlass (22, 22a) und dem Kaffee (KP) ein Filterelement (2) angeordnet ist.
  2. Portionenkapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (21a) auf der Innenseite der Kapsel zwischen dem Filterelement (2) und dem Kapselboden (7) angeordnet ist.
  3. Portionenkapsel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (21) auf der Aussenseite der Kapsel angeordnet und manuell entfernbar ist.
  4. Portionenkapsel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (21, 21a) dünner ist als das Kapselmaterial.
  5. Portionenkapsel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (4) und die Folie (21, 21a) aus dem selben Material gefertigt sind.
  6. Portionenkapsel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (21, 21a) eine andere Farbe aufweist als die Kapsel.
  7. Portionenkapsel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (2) formstabil ausgebildet und mit einer Vielzahl von Öffnungen (8) versehen ist.
  8. Portionenkapsel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtquerschnitt der in das Filterelement (2) eingelassenen Öffnungen (8) zumindest 3% des mittleren Kapselquerschnitts beträgt, so dass das aufgebrühte Kaffeegetränk ohne nennenswerten Widerstand durch das Filterelement (2) hindurchströmen und über den Durchlass (22, 22a) aus der Kapsel austreten kann.
  9. Portionenkapsel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (2) mit einer Vielzahl von Kanälen (17) zum Sammeln und Ableiten des aus der Portionenkapsel austretenden Kaffeegetränks versehen ist.
  10. Portionenkapsel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Deckel (4) der Kapsel und dem in der Kapsel aufgenommenen Kaffee (KP) ein formstabiles Verteilelement (3) angeordnet ist, welches mit einer Vielzahl von Öffnungen (14) und Kanälen (18) zum gleichmässigen Verteilen des in die Portionenkapsel einströmenden Brühwassers (24) versehen ist.
  11. Portionenkapsel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Gesamtquerschnitt der in das Verteilelement (3) eingelassenen Öffnungen (14) zumindest 3% des mittleren Kapselquerschnitts beträgt.
  12. Portionenkapsel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Verteilorgan (3) wie auch das Filterelement (2) gegen das Kapselinnere gerichtete Vertiefungen (9, 13) zur Bildung der Verteil- bzw. Sammelkanäle (17, 18) aufweist, und dass die Öffnungen (8, 14) in diesen Sammelkanälen (17, 18) angeordnet sind.
  13. Portionenkapsel nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verteil- bzw. Sammelkanäle (17, 18) ausgehend von der Symmetrieachse radial nach aussen und zirkular um die Symmetrieachse herum erstrecken.
  14. Portionenkapsel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Verteilorgan (3) derart angeordnet oder ausgebildet ist, dass ein oder mehrere Aufstechmittel (23) durch den Kapseldeckel (4) führbar ist/sind, ohne dass dabei das Verteilorgan (3) durchstochen wird.
  15. Portionenkapsel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilorgan (3) mit zumindest einer gegen das Kapselinnere gerichteten Vertiefung (15) versehen ist, in welche sich das Aufstechmittel (23) nach dem Aufstechen des Deckels (4) erstrecken kann.
  16. Portionenkapsel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der statistische Mittelwert des Durchmessers eines einzelnen Partikels des zu extrahierenden Kaffees zwischen 400 und 600 μm beträgt, und dass der Durchmesser einer einzelnen, in das Filterelement (2) bzw. Verteilorgan (3) eingelassenen Öffnung (8, 14) kleiner ist als der statistische Mittelwert des Durchmessers eines einzelnen Partikels.
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