特許 7403543 開口手段と係合するための変位可能な膜を有する食品又は飲料調製用カプセル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-14

(45)【発行日】2023-12-22

(54)【発明の名称】開口手段と係合するための変位可能な膜を有する食品又は飲料調製用カプセル

(51)【国際特許分類】

   A47J 31/06 20060101AFI20231215BHJP

【ＦＩ】

A47J31/06 323

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2021532921

(86)(22)【出願日】2019-12-10

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-02-01

(86)【国際出願番号】 EP2019084323

(87)【国際公開番号】W WO2020120432

(87)【国際公開日】2020-06-18

【審査請求日】2022-11-29

(31)【優先権主張番号】18211863.8

(32)【優先日】2018-12-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】590002013

【氏名又は名称】ソシエテ・デ・プロデュイ・ネスレ・エス・アー

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100107456

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 成人

(74)【代理人】

【識別番号】100162352

【弁理士】

【氏名又は名称】酒巻 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100140453

【弁理士】

【氏名又は名称】戸津 洋介

(72)【発明者】

【氏名】ボス， クリストフ

(72)【発明者】

【氏名】ノルドクヴィスト， デイヴィッド

【審査官】根本 徳子

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１３－５３３０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００８－５１０５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２６０８９６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ４７Ｊ ３１／００－３１／６０

Ｂ６５Ｄ ８５／８０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

食品又は飲料調製用のカプセル（１）であって、
中空本体（２）と、液体及び気体不透過性であり、前記本体（２）に取り付けられており、前記カプセル（１）内への流体注入のために穿刺されるように適合された注入壁部と、
加圧下の流体による溶解又は調製圧力下の流体による抽出によって食品又は飲料を調製するための原材料を収容している、前記本体（２）の内部に形成されたチャンバ（１０）と、
前記チャンバ（１０）の底端部に配置され、前記チャンバ（１０）内の内圧を保持するための膜（９）と、
前記チャンバ（１０）の外側で前記膜（９）の近傍に配置された開口手段（１５）であって、前記膜（９）が開口圧力下で前記開口手段（１５）に押し付けられると、前記膜（９）を開口するように構成されている開口手段（１５）と、を備え、
前記膜（９）が、接着シールによって前記カプセルの前記本体（２）に取り付けられており、前記接着シールは、前記開口圧力よりも低い解放圧力が、前記チャンバ（１０）内部で確立されて前記膜（９）の表面の少なくとも一部に加えられると、前記本体（２）と前記膜（９）との間の取り付けを維持しながら、前記膜（９）を前記本体（２）に対して摺動させ前記開口手段（１５）に係合させるように構成されている、カプセル。

【請求項2】

前記膜（９）を前記解放圧力下で摺動させる前記接着シールの構成が、前記接着シールの組成、前記膜（９）と前記カプセルの前記本体（２）との間の前記接着シールの接触面積、前記チャンバ（１０）内に圧力が確立されたときに圧力が加えられる前記膜（９）の部分の面積、のパラメータに少なくとも基づく、請求項１に記載のカプセル。

【請求項3】

前記接着シールが、ヒートシールラッカーである、請求項１又は２に記載のカプセル。

【請求項4】

前記ヒートシールラッカーが、１種類以上のポリマー材料から構成されている、請求項３に記載のカプセル。

【請求項5】

前記１種類以上のポリマー材料が、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、及びビニル（ＰＶＣ）、の材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項４に記載のカプセル。

【請求項6】

前記接着シールが、ＩＳＯ １９２４／１規格に従って測定して、４Ｎ／１５ｍｍ～１２Ｎ／１５ｍｍに含まれる耐引裂性を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載のカプセル。

【請求項7】

前記解放圧力が、１～１２バールに設定される、請求項１～６のいずれか一項に記載のカプセル。

【請求項8】

前記開口圧力が、前記解放圧力よりも０．５～１０バール高い、請求項７に記載のカプセル。

【請求項9】

前記膜（９）を作製している材料が、１０ＧＰａを超えるヤング率を有する、請求項１～８のいずれか一項に記載のカプセル。

【請求項10】

前記膜（９）がアルミニウムで作製されている、請求項１～９のいずれか一項に記載のカプセル。

【請求項11】

前記開口手段（１５）が、前記膜（９）に向き合う上面を有するプレートを含み、前記上面が、鋭利な隆起要素（１６）を形成又は支持している、請求項１～１０のいずれか一項に記載のカプセル。

【請求項12】

前記隆起要素（１６）が、角錐又は切頭角錐である、請求項１１に記載のカプセル。

【請求項13】

前記チャンバ（１０）を形成している材料が、アルミニウム、アルミニウム／プラスチック複合材、アルミニウム／プラスチック／紙複合材、紙積層材、及び単層又は多層形態のプラスチックのうちの少なくとも１つである、請求項１～１２のいずれか一項に記載のカプセル。

【請求項14】

前記チャンバ（１０）に収容された前記原材料が、水蒸気及び／又は熱湯で抽出される粉砕焙煎コーヒーを含む、又は熱湯若しくは冷水若しくはミルクで溶解されるインスタントコーヒー、ホットチョコレート、又はスープ若しくは他の乾燥された食用製品などの飲料を調製するための可溶性原材料又は可溶性原材料の混合物を含む、請求項１～１３のいずれか一項に記載のカプセル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、食品又は飲料調製用の原材料を収容している中空本体を備える、食品又は飲料カプセルの分野に関する。食品又は飲料調製の分野では、単回供給カプセルであって、カプセル内に収容されている原材料を、食品又は飲料調製マシン内に収容されている加圧源から供給される流体と混合するための、単回供給カプセルを使用することは既知である。より具体的には、そのようなカプセルは、調製圧力下での、流体中への溶解又は流体による抽出による、食品又は飲料調製の調製に関して適合されている。これには、コーヒー（このような場合、原材料は、水蒸気及び／又は熱湯で抽出される粉砕焙煎コーヒー）、及び熱湯若しくは冷水若しくはミルクで溶解されるインスタントコーヒー、ホットチョコレート、又はスープ若しくは他の乾燥された食用製品などの飲料を調製するための可溶性原材料又は可溶性原材料の混合物の調製が含まれる。

【背景技術】

【0002】

閉鎖されているカプセルの内容物（すなわち、原材料）を圧力下で抽出及び／又は溶解する原理は既知であり、この原理は、典型的には、マシンの受容器又はキャビティ内にカプセルを挿入することと、一般に、マシンに取り付けられている流体注入針などの穿刺注入要素でカプセルの面を穿刺した後に、或る量の加圧された水又は他の適合流体を注入することにより、カプセルの内部に加圧環境を作り出して、物質を抽出又は溶解し、次いで抽出された物質又は溶解された物質を、カプセルを通過させて放出することとからなる。

【0003】

そのような食品調製の用途のための、特に、飲料調製のためのカプセルが開発されており、それらのカプセルは、本出願人の欧州特許第１７８４３４４（Ｂ１）号又は欧州特許出願公開第２０６２８３１号で説明され特許請求されている。

【0004】

略言すれば、そのようなカプセルは、典型的には、
中空本体と、液体及び空気不透過性であり、本体に取り付けられており（又は本体と一体的に作製されており）、例えばマシンの注入針によって穿刺されるように適合された注入壁部と、
抽出される粉砕焙煎コーヒーの層、又は、可溶性原材料若しくは可溶性原材料の混合物を収容しているチャンバと、
通常、アルミニウムで作製され、カプセルの底端部に配置され、本体に取り付けられている膜と、を備える。

【0005】

膜は、カプセル内に加圧流体が導入される際にチャンバ内の内圧を保持するために、チャンバを閉鎖している。

【0006】

飲料送出のためのチャンバの開放は、チャンバ内部の圧力を増大させることによって達成される。この圧力は、或る量の水などの加圧流体を、チャンバ内に導入することによって増大する。内圧が十分である場合、膜は、開口手段と接触すると開口される。本発明は、カプセル内部に開口手段を有するカプセル、又は換言すれば、飲料抽出時にカプセル内に導入される流体の圧力上昇によって作動される、それ自体の開口手段を備えるカプセルに関する。このタイプのカプセルは、例えば欧州特許出願公開第１４７２１５６号に開示されている。開口手段は、カプセル内部で、チャンバの外側の、膜の近傍に配置されている。十分な圧力がチャンバ内部で確立されると、膜はその開口手段に押し付けられる傾向があり、切断又は引裂され、よって開口される。飲料は、そのようにして生成された開口部を通って流れる。

【0007】

開口手段は例えば、隆起及び陥凹要素を含む、いわゆる「ピラミッドプレート」によって形成されている。膜は、カプセルのチャンバ内の圧力の上昇の影響下で、膜が開裂されるまで、ピラミッドプレートの隆起及び陥凹要素に係合する。

【0008】

このようなカプセルでは、膜に関する妥協を見出す必要がある。一方では、膜は、圧力がチャンバ内部で所望のレベルまで上昇するのを可能にするのに十分な剛性を有する必要があるが、他方では、膜は、開口手段と正確に係合するように伸張される必要がある。

【0009】

結果として、現在の設計では良好な結果が得られるものの、カプセルの開き方が完全には規則的でなく、カプセル間で再現可能ではないため、最適化することが可能であろう。

【0010】

したがって、本発明は、上述の問題に対処する食品又は飲料調製用カプセルに関する。

【発明の概要】

【0011】

本発明によれば、食品又は飲料調製用のカプセルであって、
中空本体と、液体及び気体不透過性であり、本体に取り付けられており、カプセル内への流体注入のために穿刺されるように適合された注入壁と、
加圧下の流体による溶解又は調製圧力下の流体による抽出によって食品又は飲料を調製するための原材料を収容している、本体の内部に形成されたチャンバと、
チャンバの底端部に配置され、チャンバ内の内圧を保持するための膜と、
チャンバの外側で膜の近傍に配置された開口手段であって、上記膜が開口圧力下で上記開口手段に押し付けられると、膜を開口するように構成されている、開口手段とを備える、カプセルが提供される。膜は、接着シールによってカプセルの本体に取り付けられており、この接着シールは、開口圧力よりも小さい解放圧力が、チャンバ内部で確立され、膜の表面の少なくとも一部に加えられると、本体と膜との間の取り付けを維持しながら、膜を本体に対して相対的に変位させ、膜が開口手段に対して係合することを可能にするように構成されている。

【0012】

したがって、本発明によるカプセルは、十分な力がチャンバ内部の圧力によって膜に加えられると、カプセルの本体に対する膜の僅かな移動を可能にする。先行技術と比較して、この膜は、開口手段と係合するように変形されるだけでなく、この開口手段に接するように変位されもする。

【0013】

この変位は、膜と本体との間に、典型的には、膜の縁部分とカプセルのチャンバの底部に形成された開口部の周りに形成されたリムとの間に挟まれた接着シールの構成のおかげで可能となる。接着シールは、膜をカプセル本体に取り付け、膜と本体との間に液密シールをもたらす。接着シールビードによってもたらされる接着は、膜の内部の圧力と外部の圧力とが実質的にバランスがとれているときに（保存可能期間中は、カプセル内部の圧力は大気圧より僅かに高くなり得る）、膜がカプセル本体に確実に固定された状態を維持するのに十分である。しかしながら、解放圧力と呼ばれる十分な圧力がチャンバ内部に確立されると、接着シールが有する接着特性は、チャンバの内部と外部との間の圧力差のために、膜に加えられる力を維持するのに十分ではない。これにより、膜の変位が引き起こされるが、膜とカプセル本体との間の付着は維持されるため、開口手段によって解放圧力よりも高い開口圧力下で膜が開口されるまでチャンバは閉じたままである。このような変位は、膜が開裂する前に膜が開口手段と正確に係合することを確実にし、より予測可能かつ再現可能な開口部を得ることを可能にする。膜の変位にかかわらず封止を維持することにより、開口圧力に達する前にチャンバが開放されることを回避する。

【0014】

膜を解放圧力下で変位させることを可能にする接着シールの構成は、具体的には、以下のパラメータに少なくとも基づくことができる：接着シールの組成、膜とカプセルの本体との間の接着シールの接触面積、チャンバ内に圧力が確立されたときに圧力が加えられる膜の部分の面積。

【0015】

接着シールは、好ましくは、ヒートシールラッカーである。シールラッカーは、１種類以上のポリマー材料から構成され得る。例えば、ポリマー材料は、以下の材料のうちの少なくとも１つを含む：ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、及びビニル（ＰＶＣ）。

【0016】

接着シールは、ＩＳＯ １９２４／１規格に従って測定して、４Ｎ／１５ｍｍ～１２Ｎ／１５ｍｍに含まれる耐引裂性を有することができる。

【0017】

解放圧力は、１～１２バール、例えば約５バールに設定することができる。開口圧力は、解放圧力よりも０．５～１０バール高くすることができる。

【0018】

接着シール材料は、食品業界で使用される既知の材料から選択することができる。所望の解放圧力及び開口圧力は、調製される飲料又は食品製品に基づいて決定することができる。物質が抽出されるため及び高品質の飲料が生成されるためには、この圧力に到達することが重要である。開口圧力は、主に、膜及び開口手段の特性に依存する。解放圧力は、シールを作製している材料、シールの外形（形状及び寸法など）を含むシールの構成、及び上記膜をチャンバの外に押す力を生成するためにチャンバの内圧が加えられる膜の表面積に依存する。

【0019】

膜を作製している材料は、１０ＧＰａ超える、好ましくは３０ＧＰａを超えるヤング率を有することができる。膜は、例えば、アルミニウムで作製することができる。

【0020】

アルミニウムのヤング率は、約６９ＧＰａである。膜の高いヤング率は、チャンバ内の圧力上昇を促進する。ただし、これにより、膜が開裂する前に膜が変形する能力は制限される。本発明は、非常に強直な（非弾性）膜を使用することを可能にする一方で、開口手段との膜の正確な係合を確実に得ることができる。

【0021】

開口手段は、膜に向き合う上面を有する、プレートを含む（又は、そのようなプレートによって構成する）ことができ、この上面は、鋭利な要素を形成又は支持している。鋭利な要素は、角錐又は切頭角錐であってもよい。

【0022】

切頭角錐又は他の鋭利な穿刺要素を支持している上面を有するプレートは、そのような表面が、圧力拡散手段として作用し、膜の穿刺（及び、開口）が生じる前にカプセルの内部で流体の圧力が十分に上昇することを可能にする効果を有するため、有利な構成をもたらす。

【0023】

チャンバを形成している材料は、アルミニウム、アルミニウム／プラスチック複合材、アルミニウム／プラスチック／紙複合材、紙積層材、及び単層又は多層形態のプラスチックのうちの少なくとも１つとすることができる。

【0024】

チャンバに収容された原材料は、水蒸気及び／又は熱湯で抽出される粉砕焙煎コーヒーを含み得る、又は熱湯若しくは冷水若しくはミルクで溶解されるインスタントコーヒー、ホットチョコレート、又はスープ若しくは他の乾燥された食用製品などの飲料を調製するための可溶性原材料又は可溶性原材料の混合物を含み得る。

【図面の簡単な説明】

【0025】

本発明の更なる特徴及び利点は、図面を参照して以下に提示される現在好ましい実施形態の説明において説明されており、それらの説明から明らかとなるであろう。

【図1】食品又は飲料調製用カプセルの断面の概略斜視図である。

【図2】本発明によるカプセル内で使用することが可能な開口手段を構成する、ピラミッドプレートの概略斜視図である。

【図3a】先行技術によるカプセルの膜の挙動を示す、カプセルの概略部分断面図である。

【図3b】先行技術によるカプセルの膜の挙動を示す、カプセルの概略部分断面図である。

【図3c】先行技術によるカプセルの膜の挙動を示す、カプセルの概略部分断面図である。

【図4a】本発明の一実施形態によるカプセルの膜の挙動を図３ａと同様の図で示す。

【図4b】本発明の一実施形態によるカプセルの膜の挙動を図３ｂと同様の図で示す。

【図4c】本発明の一実施形態によるカプセルの膜の挙動を図３ｃと同様の図で示す。

【発明を実施するための形態】

【0026】

図１のカプセル１は、カプセル壁部３で作製されたカプセル本体２を備える。示されている実施形態では、カプセル本体壁部３は、実質的に円錐台状の形状を有する。

【0027】

カプセル壁部３は、種々の材料で作製することができる。それらは、アルミニウム、アルミニウム／プラスチック複合材、又はアルミニウム／プラスチック／紙複合材で作製することができる。それらは、ポリプロピレン又はポリエチレンなどの、硬質又は半硬質の熱可塑性プラスチックで作製することができる。プラスチックは、単層又は多層形態とすることができる。カプセル本体は、例えばまた、コート紙、コートボール、例えばセルロース繊維若しくはデンプンを含有する他の材料、金属若しくは合金、ガラス、合成若しくは天然のゴム又はエラストマー、あるいはこれらの組み合わせなどの、任意の好適なタイプの不透過性材料で作製することもできる。原材料は、好ましくは少なくとも湿気及び酸素に対するバリア特性を有する、コスト効率が高く環境に優しい材料、例えば生分解性材料から選択されることが好ましい。

【0028】

使用される材料に応じて、製造法は、熱成形又は射出とすることができる。製造法としてはまた、例えば、湿気及び酸素バリア特性を有するフィルムラベルを使用することによって、特定のバリア特性をカプセルに付与するための、インモールドラベリングを挙げることもできる。カプセルを作製するための、そのようなインモールドラベリング法は、本出願人の欧州特許出願公開第２５５９６３６（Ａ１）号で概説されている。容器壁部の湿気及び酸素バリア特性は、単層若しくは多層を有するバリア熱可塑性プラスチックフィルム、又はアルミニウム、又は紙、あるいはこれらの組み合わせなどの、任意の種類の好適な材料で達成することができる。カプセル本体壁部３は、上部開口部及び下部開口部を含む。

【0029】

カプセル本体の上部開口部は、頂面５を形成している上部注入壁部４によって閉鎖されている。上部注入壁部４は、カプセル本体壁部３の上部周縁部６上に溶着させることができる。

【0030】

カプセル１は、注出開口部８を有する底壁部７を更に備える。カプセル１は、好ましくはアルミニウムで作製された穿孔可能な膜９を更に含む。膜９は、カプセル本体２に取り付けられている。それゆえ、本体壁部３と、注入壁部４と、膜９とによって画定されたチャンバ１０が、本体２内部に形成されている。

【0031】

膜９は、接着シール１１によって本体２に取り付けられている。接着シール１１は、本体２と膜９との間の封止をもたらす。

【0032】

より具体的には、チャンバ１０は、その底端部で膜９によって閉鎖されており、チャンバ１０の底端部は、膜９によって閉鎖されている開口部を含む。チャンバ１０の底端部の開口部は、リム１２によって取り囲まれている。リム１２は、カプセルの頂面５に平行な平面内に延在しており、膜９を締結するための平坦表面を設けている。接着シール１１は、上記リム１２と膜９の周縁部との間に挟まれている。

【0033】

示されている例示的実施形態のカプセル１は、上記注入壁部４とカプセル下側区画１４との間に位置する分配器壁部１３を更に備える。

【0034】

好ましくは、カプセル内に収容されている原材料は、内部区画１４内に、すなわち、分配器壁部１３と底部膜９との間の、カプセルチャンバ１０の部分内に位置している。

【0035】

しかしながら、チャンバ１０の容積全体にわたって、同じ原材料を配置することもまた可能であり、又は代替的に、異なる２つの原材料を、分配器壁部１３によって互いに隔てることもできる。

【0036】

分配器壁部１３は、貫通孔を有する。それらの直径は、カプセル内に収容される原材料のタイプ、及び、対応する製品調製のタイプに応じて、適切に選択されている。分配器壁部が単一の孔を有する場合には、その孔を通過する流体の流れは、強力な混合効果を有する単一のジェットを作り出すことになる。この構成は、好ましくは、カプセル内に収容されている原材料が、水に対する粉末の溶解を向上させるために、カプセル内に注入される水の強力な渦流運動を必要とする、可溶性粉末である場合に選択される。あるいは、例えばカプセル区画内に収容されている原材料が、粉砕焙煎コーヒーである場合には、分配器壁部２９とカプセルの底壁部３２との間に収容されているコーヒー層の適切な湿潤を確実にするために、分配器壁部１３は、その表面にわたって均一に分布されている複数の孔を有する。

【0037】

孔の直径は、好ましくは、原材料の最小粒子よりも小さいが、硬質の分配器壁部１３を通過する水の適切な流れを確実にするためには十分なものである。直径は、例えば、典型的には１０μｍ～３ｍｍ、好ましくは１００μｍ～１ｍｍで構成することができる。

【0038】

膜９と底壁部７との間には、開口手段１５が設けられている。開口手段１５は、プレートの全体的形状を有し、このプレートの上面が、膜９に向き合っており、カプセル本体２の内部で膜９の近傍に配置されている。開口手段のプレートの上面は、カプセル区画内部の流体圧力が増大することにより膜を開口手段１５と係合させ、開口手段に膜を押し付ける場合に、膜９を穿孔又は引裂するように適合されている、鋭利な要素を形成している。

【0039】

図２は、図１のカプセル内で使用されている開口手段に対応する、開口手段１５の例示的実施形態の詳細な斜視図である。開口手段１５の上面が、図２に示されている。この実施形態によれば、膜９を開口するための開口手段１５は、陥凹及び隆起要素１６を有するディスクからなる。陥凹及び隆起要素１６は、角錐形状（より正確には、僅かに切頭された角錐形状）を有する。他の実施形態では、陥凹及び隆起要素は、円錐形状などの、膜を開口するように適合されている任意の他の幾何学形状を有する。より小さい隆起要素１７もまた、角錐状隆起要素１６間の空間１８内に配置されている。

【0040】

このプレートは、膜９が開口される場合に、区画１４内部での溶解又は抽出によって形成された製品を消費者のカップに向けて排出するために、好ましくは角錐状隆起要素１６間の空間１８内に（例えば、より小さい隆起要素の頂部に）形成されている、孔を備える。

【0041】

膜は、開口手段の上面に係合して押し付けられるため、この膜はまた、調製された飲料に対するフィルタ機能も有する。

【0042】

しかしながら、膜は、圧力がチャンバ内部で所望のレベルまで上昇するのを可能にするのに十分な剛性を有する必要がある。そのために、食品接触にも適合するアルミニウムが一般的に使用される。同時に、膜は開口手段と正確に係合する必要があり、具体的には、膜の表面上に均一に分布した穴又は裂け目などの予測可能な開口部を再現可能な方法でもたらすように、膜は、ピラミッド面（又は他の開口要素の表面）に適合するように変形及び伸張される必要がある。

【0043】

図３ａ、図３ｂ、及び図３ｃは、食品又は飲料製品が製造される際の、先行技術によるカプセルの膜の挙動を示す。

【0044】

図３ａは、チャンバ１０内部に流体を注入する前の、食品又は飲料調製用のカプセルの底端部を示している。膜９が、接着シール１１によって、本体２の壁部３によって形成されたリム１２に取り付けられている。カプセル（チャンバ１０）の内部とカプセルの外部との間で圧力が均衡しているため、膜９には、圧力差による力が加えられていない。この状態では、膜９の外表面（チャンバ１０の外側の、膜の面）は、開口手段１５の上面の近傍で、開口手段１５に向き合っている。

【0045】

図３ｂでは、流体、典型的には水及び／又は水蒸気が、カプセル本体２内に形成されているチャンバ１０内に、圧力下（すなわち、大気圧を上回る圧力下）で導入される。チャンバ１０内部で圧力が上昇する。この圧力は、本体壁部３及び膜１０に加えられる。より具体的には、圧力は、リム１２によって取り囲まれた開口部を閉鎖している、膜９の部分に加えられる。カプセル（チャンバ１０）の内部と、特に膜９の下の、カプセルの外部との間の圧力差は、リム１２によって取り囲まれた開口部を閉鎖している膜表面積にわたって分散された力を発生させる。この力は、チャンバ１０の内側から外側への方向に、膜９を押圧する。膜９は、開口手段１５と係合する。図３ｂに示されるように、膜は、アルミニウムなどの剛性材料で作製されているため、膜９の変形は制限される。より具体的には、膜表面積の増加、すなわち、膜が裂ける前に膜が伸張される能力が、制限される。それゆえ、膜は、開口手段の隆起要素のうちの一部の、頂部部分にのみ適合する。

【0046】

圧力は、いわゆる開口圧力に達するまで、流体の導入と共にチャンバ１０内で上昇する。チャンバ内部での圧力上昇と共に、膜は、チャンバ１０内部の圧力とチャンバ１０外部の大気圧との間の圧力差によって発生する力によって、開口手段に押し付けられる。開口圧力に達すると、開口手段１５の隆起要素１６の鋭利な設計により、膜は、図３ｃに示されるように開く（すなわち、穿孔、切断、又は引裂される）。得られた食品又は飲料製品は、膜９及び開口手段１５を通過して流れ、注出開口部８によって送出される。

【0047】

しかしながら、隆起要素への膜の適合は、膜が開口される前には制限されているため、膜は不規則な開口部を有することがある。すなわち、開口部は、開口手段と接触する膜表面上に不規則に分布することがあり、膜は、開口手段に適合する前に裂けることがある（そのため、圧力が低下し、飲料が望ましくない形状の膜の開口部を通って流れる）。膜の開口部はまた、カプセルごとに異なるものとすることもできる。これにより、調製された食品製品又は飲料の品質又は味が変わることがあるが、これは、飲料調製中にチャンバ内部の圧力がカプセルごとに変わり得るためであり、また膜及び開口手段のフィルタ機能が変更され得るからである。アルミニウム膜のフィルタ機能は、飲料を流しながらカプセル内に粉砕焙煎コーヒーなどの非溶解性製品を維持する必要があるため、飲料の高品質を保証するのに重要である。具体的には、アルミニウム膜は、そうでなければ望ましくない固体粒子を通過させるおそれのある開口手段の角錐に形成された通路を適切に覆う必要がある。

【0048】

比較として、図４ａ、図４ｂ、及び図４ｃは、食品又は飲料製品が製造されるときの、本発明によるカプセルの膜の挙動を示す。

【0049】

図４ａは、チャンバ１０内部に流体を注入する前の、食品又は飲料調製用カプセルの底端部を示しており、図３ａと同一である。この初期状態は、従来の先行技術のカプセルと本発明によるカプセルとで同じである。

【0050】

本発明によれば、膜９をカプセルの本体２に取り付け、それらの間に封止をもたらすために使用される接着シール１１は、以下の特性を有する。所与の解放圧力がチャンバ１０内部で確立されると、接着シール１１は、図４ｂに示されるように、本体と膜との間の封止を維持しながら、膜を本体に対して相対的に変位させ、膜が開口手段に対して係合することを可能にする。換言すれば、膜は、チャンバ１０の内部で解放圧力に達するまで、リム１２に固定的に取り付けられたままである。この解放圧力が確立されると、リム１２に囲まれた開口部を覆う膜９の表面に加えられ、チャンバの内部と外部との間の圧力差によって引き起こされる力は、接着シールによって維持することができない。したがって、膜は、開口手段１５に係合するように本体に対して変位される。図４ｂに示される状態では、チャンバ１０の内部で解放圧力に達している。接着シールによってもたらされる固定は、（カプセルの外部の圧力が大気圧であるという条件で）チャンバ１０内部の圧力によって加えられる力を維持するのに十分なほど強くないので、リム１２に取り付けられた膜の周縁部は、上記リム１２上を摺動する。この摺動運動は、所望の解放圧力に応じて、ＩＳＯ １９２４／１規格に従って測定して、４Ｎ／１５ｍｍ～１２Ｎ／１５ｍｍに含まれる耐引裂性を有する接着シールを用いて得ることができる。

【0051】

したがって、解放圧力よりも高い圧力がチャンバ１０内部に確立されると、リム１２の半径方向最内部分のみが、膜によって覆われ、膜の周縁部に取り付けられたままとなる。しかしながら、膜９と本体２との間（すなわち、示されている実施形態では膜９とリム１２との間）の付着は、維持される。

【0052】

膜９を形成している材料の高い剛性にもかかわらず、膜を開口手段の隆起要素１７の形状に適合させるために（又は一般的に言えば、膜を開口手段の形状に適合させるために）、余分な表面が提供される。先行技術のカプセルの膜と比較して、本発明によるカプセルの膜９は、角錐状隆起要素１６間の空間１８内に、より深く入り込むことができる。膜の開口手段の形状に対する適合は、膜の表面全体でより規則的である。

【0053】

図４ｃに示されるように、圧力は、開口圧力に達するまで、流体の導入と共にチャンバ１０内で上昇する。接着シールがこのように構成されるため、開口圧力は解放圧力よりも高い。

【0054】

膜は、チャンバ１０内部の圧力とチャンバ１０外部の大気圧との間の圧力差によって発生する力によって、開口手段に押し付けられる。開口圧力に達すると、開口手段１５の隆起要素１６の鋭い設計のおかげで、図４ｃに示すように、膜が開き（すなわち、穿孔、破断、又は引裂され）、この開口手段１５は、膜上への機械的レバー効果を生成し、ゆえに、膜がその機械的破損点に到達して引裂するか、より一般的には破損するまで膜材料内に機械的応力を生成するものである。この材料の破断は、必ずしも、膜の全般的平面に対して垂直な平面内に存在する必要はなく、任意の他の方向とすることもまた可能であり、カプセル内部から外部に向けて製品が流れることを可能にするように、カプセルの内部と外部との間に通路が作り出される限りは、必ずしも材料の厚さ全体にわたる必要はない。得られた食品又は飲料製品は、膜９及び開口手段１５を通過して流れ、注出開口部８によって送出される。

【0055】

開口手段の形状に対する、より良好な膜の適合により、開口手段と接触している膜の表面全体にわたって、規則的な開口部を得ることができる。示されている例示的実施形態では、膜は、各角錐開口要素の頂部によって形成された均一に分布した開口部の開放後を示している。このことはまた、食品又は飲料がカプセルごとに調製される場合に、一定の、またそれゆえ、より予測可能な、チャンバ１０内部の圧力を結果としてもたらす。最後に、製品の一定の品質及び味がもたらされる。

【0056】

本発明の重要な態様は、接着シールの構成である。この構成は、シールを形成するために使用される材料の接着特性及び機械的特性（剥離強度、剪断強度）、及びその外形（厚さ、表面、及びより一般的にはその寸法など）を含む。

【0057】

接着シールの構成及びカプセルのチャンバ内部の圧力が加えられる膜の表面積が、解放圧力を決定する。

【0058】

開口圧力は、所与のカプセルを用いて調製される飲料又は食品製品に依存する。コーヒー調製に適した典型的な圧力は、約６～１５バールである。接着シールは、開口圧力下で１～１０バールの解放圧力をもたらすように構成することができる。例えば、５バールの解放圧力は、開口圧力が６バール以上、例えば１３バールであるときに選択することができる。

【0059】

接着シールは、例えば、膜によって覆われているチャンバの底端部における開口部が６００ｍｍ^２の表面積を有する場合、以下の構成を有することができる。接着シールは、ヒートシールラッカーで作製される。封止された領域は、上記開口部を直接取り囲む平坦なリム上に形成される。したがって、封止された領域は、平坦な環状形状を有し、約３．５ｍｍの幅を有する。例えば、接着シールの厚さは、５～２０マイクロメートルに含まれ得る。

【0060】

本明細書で説明されている現在の好ましい実施形態に対する様々な変更及び改変が、当業者には明らかとなる点を理解されたい。そのような変更及び修正は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、かつその付随する利点を減じることなく、実施することができる。それゆえ、そのような変更及び改変は、添付の特許請求の範囲に包含されることが意図されている。

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図3c】

【図4a】

【図4b】

【図4c】