AT823U1 - FILTERS FOR BREWING BEVERAGES, IN PARTICULAR COFFEE FILTERS AND METHOD FOR PRODUCING SUCH A FILTER - Google Patents
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Description
AT 000 823 UlAT 000 823 Ul
Die Erfindung betrifft einen Filter für Aufgußgetränke, insbesondere einen Kaffeefilter, der Poren aufweist, und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Filters.The invention relates to a filter for infusion beverages, in particular a coffee filter that has pores, and a method for producing such a filter.
Es sind Kaffeefilter aus Papier bekannt, wie die Filtertüten· der Anmelderin. Diese Kaffeefilter sind gekreppt, um ihre Oberfläche zu vergrößern, und weisen Poren auf, die mit dem Auge nicht oder kaum erkennbar sind. Das DE-GM 69 39 904 beschreibt Kaffeefilter mit einer Porengröße zwischen 5 μτα bis 20 μτη, die ermöglichen, daß aromatragende Kolloidalteilchen den Filter passieren können.Coffee filters made of paper are known, such as the filter bags from the applicant. These coffee filters are creped to enlarge their surface and have pores that are difficult or impossible to see. DE-GM 69 39 904 describes coffee filters with a pore size between 5 μτα to 20 μτη, which enable aromatic-bearing colloidal particles to pass through the filter.
Die DE-OS 28 02 240, DE-OS 34 34 687, DE-OS 36 42 898 und die DE-OS 41 35 660 betreffen Kaffeefilter aus folienartigem Material aus Kunststoff bzw. Metall, in denen scharfkantige Löcher bzw. Poren ausgebildet sind. 2 AT 000 823 UlDE-OS 28 02 240, DE-OS 34 34 687, DE-OS 36 42 898 and DE-OS 41 35 660 relate to coffee filters made of film-like material made of plastic or metal, in which sharp-edged holes or pores are formed. 2 AT 000 823 Ul
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Filter für Aufgußgetränke bereitzustellen, insbesondere einen Kaffeefilter, der einfach herstellbar ist und das Filtrat, wie den Kaffee, verbessert sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Filters.The invention has for its object to provide a filter for infusion beverages, in particular a coffee filter that is easy to manufacture and improves the filtrate, such as coffee, and a method for producing such a filter.
Diese Aufgabe wird mit einem Filter bzw. einem Verfahren zur Herstellung eines Filters gemäß den Ansprüchen gelöst.This object is achieved with a filter or a method for producing a filter according to the claims.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einen Filter für Aufgußgetränke bereitzustellen, insbesondere einen Kaffeefilter, der aus fließpapierartigem, vliesartigem bzw. faserigem Material hergestellt ist, in dem Poren mit einer mittleren Porenweite von mindestens etwa 0,1 mm, gemessen bei einer Faserdichte, die etwa 50 % der ursprünglichen Faserdichte des Materials beträgt, ausgebildet sind; bevorzugt ist eine maximale mittlere Porenweite von etwa 0,6 bis etwa 0,7 mm und weiter bevorzugt von etwa 0,3 mm bis etwa 0,4 mm. Ein Bereich einer mittleren Porenweite von 0,15 bis 0,25 mm ist besonders bevorzugt.The invention is based on the idea of providing a filter for infusion beverages, in particular a coffee filter, which is made of flow paper-like, fleece-like or fibrous material in the pores with an average pore size of at least about 0.1 mm, measured at a fiber density is about 50% of the original fiber density of the material; preferred is a maximum average pore size of about 0.6 to about 0.7 mm and more preferably from about 0.3 mm to about 0.4 mm. A range of an average pore size of 0.15 to 0.25 mm is particularly preferred.
Ein erfindungsgemäßer Filter ist aus geeigneten Papieren und Vliesstoffen aus natürlichen und/oder synthetischen Fasern auf Cellulosebasis und/oder aus Fasern aus synthetischen Polymeren sowie aus Gemischen der genannten Fasern hergestellt. Das Flächengewicht bevorzugter Materialien beträgt etwa 10 bis etwa 100 g/mJ. Das faserige Material ist bevorzugt Filterpapier, wie es bislang bereits für die Filtertüten® verwendet wurde. Beim Ausbilden der Poren in- diesem Material, was vorzugsweise durch Nadeln oder Wasserstrahlen geschieht, sind die Ränder bzw. Kanten der Poren nicht scharf, sondern, durch das faserige Material bedingt, unscharf bzw. "ausgefranst" bzw. porös.A filter according to the invention is made from suitable papers and nonwovens made from natural and / or synthetic fibers based on cellulose and / or from fibers made from synthetic polymers and from mixtures of the fibers mentioned. The basis weight of preferred materials is about 10 to about 100 g / mJ. The fibrous material is preferably filter paper, as has previously been used for the Filtertüten®. When the pores are formed in this material, which is preferably done by needles or water jets, the edges or edges of the pores are not sharp, but, due to the fibrous material, are out of focus or " frayed " or porous.
Poren derartiger Größe sind besonders einfach herstellbar und verbessern insbesondere den Geschmack des Kaffee-filtrats. In überraschender Weise filtern diese Poren trotz 3 AT 000 823 Ul ihrer relativ großen mittleren Porenweite selbst Pulverteilchen, wie Kaffeeteilchen, die eine wesentlich kleinere Größe, bis hinunter zu 10 μπι, aufweisen. Dieser Effekt beruht vermutlich auf den an den unscharfen Rändern der Poren wirkenden, relativ großen Kapillarkräften.Pores of this size are particularly easy to manufacture and in particular improve the taste of the coffee filtrate. Surprisingly, despite 3 AT 000 823 μl of their relatively large mean pore size, these pores filter even powder particles, such as coffee particles, which have a much smaller size, down to 10 μm. This effect is probably due to the relatively large capillary forces acting on the blurred edges of the pores.
Durch das Ausbilden von Poren mit mittleren Porenweiten von größer als etwa 0,1 mm wird die Filtrationsleistung bzw. Durchflußrate des Filters erhöht. Dadurch werden Verstopfungsprobleme bzw. das Überlaufen des Filters insbesondere beim Einsatz in Kaffeemaschinen vermieden. Durch die größeren Poren im Filter können außerdem wesentlich mehr kolloidale, aromatragende Teilchen den Filter passieren, und es werden Alkaloide, wie Coffein, welche leicht von herkömmlichen Papierfiltern beim Aufbrühen von Kaffee adsorbiert werden, nicht zurückgehalten wie in herkömmlichen Papierfiltern. Dadurch wird der Geschmack des Filtrats, wie insbesondere beim Aufbrühen von Kaffee, verbessert.The filtration capacity or flow rate of the filter is increased by forming pores with average pore sizes of greater than approximately 0.1 mm. This prevents clogging problems or overflowing of the filter, especially when used in coffee machines. The larger pores in the filter also allow significantly more colloidal, aromatic-carrying particles to pass through the filter, and alkaloids, such as caffeine, which are easily adsorbed by conventional paper filters when brewing coffee, are not retained as in conventional paper filters. This improves the taste of the filtrate, especially when brewing coffee.
Bei der Verwendung des faserigen Materials mit derartig großen Poren verringert das mögliche Quellen des Filtermaterials die Durchlaßeigenschaften des Filters nicht in derart merklicher Weise, wie bei herkömmlichen Filterpapieren.When using the fibrous material with such large pores, the possible swelling of the filter material does not reduce the transmission properties of the filter as markedly as with conventional filter papers.
Die Vergrößerung der Porenweite im Vergleich zu herkömmlichen Kaffeefiltern aus Papier hat weiterhin den Vorteil, daß der erfindungsgemäße Filter für eine Vielzahl von Aufgußgetränken, vor allem für andere, weniger gebräuchliche Kaffeesorten, wie Espresso, Malz-, Korn-, Karamelkaffee verwendet werden kann. Ein Kreppen des Filtermaterials ist außerdem nicht mehr erforderlich, was sich kostenreduzierend auswirkt .The enlargement of the pore size compared to conventional coffee filters made of paper has the further advantage that the filter according to the invention can be used for a variety of infusion beverages, especially for other, less common types of coffee, such as espresso, malt, grain, caramel coffee. Creping the filter material is also no longer necessary, which has a cost-reducing effect.
Aufgrund der mittleren Porenweite bis 0,6 mm oder auch bei 0,7 mm in dem faserigen Material wird die Bildung von Satz im Filtrat und die merkliche Trübung des Filtrats verhindert . 4 AT 000 823 UlDue to the average pore size of up to 0.6 mm or even at 0.7 mm in the fibrous material, the formation of batches in the filtrate and the marked clouding of the filtrate are prevented. 4 AT 000 823 Ul
Durch einen bevorzugten mittleren Porenweitenbereich von etwa 0,1 mm bis etwa 0,4 mm und weiter bevorzugt bis etwa 0,3 mm werden außerdem im Kaffee enthaltene Lipide zurückgehalten, so daß sie .nicht in das Filtrat gelangen und die Cholesterolwerte des Konsumenten negativ beeinträchtigen können. Es wurde nachgewiesen, daß insbesondere die im Kaffee enthaltenen Lipide den Cholesterolgehalt im Blut von Konsumenten dauerhaft erhöhen und sich gesundheitsgefährdend auswirken können (vgl., "Identity of the cholesterol-raising factor from boiled coffee and its effects on liver function enzymes" in Journal of Lipid Research, Vol. 35, 1994).A preferred mean pore size range of about 0.1 mm to about 0.4 mm and more preferably up to about 0.3 mm also retains lipids contained in the coffee so that they do not get into the filtrate and adversely affect the cholesterol values of the consumer can. It has been demonstrated that the lipids contained in coffee in particular can permanently increase the cholesterol content in the blood of consumers and can have a health hazard (cf., "Identity of the cholesterol-raising factor from boiled coffee and its effects on liver function enzymes" in Journal of Lipid Research, vol. 35, 1994).
Bevorzugt beträgt die freie Porenfläche bis zu 20 % der gesamten Filterfläche. Es wurde gefunden, daß ein derartiger Anteil an freier Porenfläche wegen der bereits im Filterpapier vorhandenen Porosität eine zufriedenstellende Filterwirkung ermöglicht. Bei einem größeren Anteil freier Lochfläche tritt verstärkt eine Satzbildung im Filtrat auf. Bei einer mittleren Porenweite von etwa 0,3 mm in einem erfindungsgemäßen Filter und einer freien Porenfläche von 20 % tritt weiterhin keine erhöhte Durchlässigkeit für die gesundheitlich nachteilig wirkenden und unerwünschten Kaffeelipide auf.The free pore area is preferably up to 20% of the total filter area. It has been found that such a proportion of free pore surface enables a satisfactory filter effect because of the porosity already present in the filter paper. If there is a large proportion of free perforated area, block formation in the filtrate occurs more frequently. With an average pore size of about 0.3 mm in a filter according to the invention and a free pore area of 20%, there is still no increased permeability for the coffee lipids which have an adverse effect on health and undesirable effects.
Außerdem wurde gefunden, daß die Verarbeitbarkeit und Reißfestigkeit eines Papiers durch den angegebenen Bereich der mittleren Porenweiten nicht beeinträchtigt wird, so daß der erfindungsgemäße Filter stabil bleibt, durch Prägen verbundene Filterteile nicht geschwächt werden sowie andere Ver-packungs- und Verarbeitungsprobleme vermieden werden.It has also been found that the processability and tear strength of a paper is not impaired by the specified range of average pore sizes, so that the filter according to the invention remains stable, filter parts connected by embossing are not weakened, and other packaging and processing problems are avoided.
Vorzugsweise nimmt die mittlere Porenweite und/oder die Flächendichte der Poren zum im Einsatz unten befindlichen Bereich des Filters zu. Dadurch wird der Durchlauf im unteren Bereich des Filters intensiviert, also in dem Bereich, in dem im Vergleich zu den anderen Bereichen sich größere Kaf- 5 AT 000 823 Ul feemehlmengen befinden. Dabei ist die Durchlässigkeit des erfindungsgemäßen Filters vorzugsweise so abgestimmt, daß der Durchtritt von Filtrat durch den Filter über die Höhe der Flüssigkeitsmenge im Filter in etwa konstant bleibt. Dadurch werden Unterschiede in der Durchlässigkeit durch unterschiedliche Getränkepartikelmengen und unterschiedliche Drücke kompensiert, und es wird das Aufgußmaterial besser und gleichmäßiger genutzt.The average pore size and / or the surface density of the pores preferably increases toward the area of the filter located below in use. This intensifies the throughput in the lower area of the filter, that is to say in the area in which larger amounts of coffee are found compared to the other areas. The permeability of the filter according to the invention is preferably adjusted so that the passage of filtrate through the filter remains approximately constant over the amount of liquid in the filter. This compensates for differences in permeability due to different amounts of beverage particles and different pressures, and the infusion material is used better and more evenly.
Weiter bevorzugt sind bei einem erfindungsgemäßen Filter die Poren derartig ausgebildet und angeordnet, daß sie eine bestimmte Perforationslinie bilden, entlang der der Filter durch Trennen der Perforationslinie gezielt verkleinert werden kann. Bei einem Kaffeefilter ist so z.B. der für einen Filterhalter der Größe 1x4 bestimmte Filter für einen Filterhalter der Größe 1x2 verkleinerbar.In a filter according to the invention, the pores are further preferably designed and arranged in such a way that they form a specific perforation line along which the filter can be deliberately reduced by separating the perforation line. For example, with a coffee filter the filter intended for a filter holder of size 1x4 can be reduced for a filter holder of size 1x2.
Zusätzlich oder alternativ können die Poren derartig ausgebildet und angeordnet sein, daß sie bestimmte Knicklinien im Filter bilden, die ein Aufklappen des Filters an bestimmten Stellen, wie in der Nähe der Prägungen, unterstützen.Additionally or alternatively, the pores can be designed and arranged in such a way that they form certain kink lines in the filter, which support opening of the filter at certain points, such as in the vicinity of the embossments.
Die Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachstehend anhand von Beispielen und mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The objects, advantages and features of the invention are explained in more detail below on the basis of examples and with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filters, Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt A aus Fig. 1 mit einer schematischen Darstellung von bevorzugten Poren,1 shows a schematic illustration of a side view of an embodiment of the filter according to the invention, FIG. 2 shows an enlarged detail A from FIG. 1 with a schematic illustration of preferred pores,
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt A aus Fig. 1 mit einer weiteren Ausführungsform von bevorzugten Poren,3 shows an enlarged detail A from FIG. 1 with a further embodiment of preferred pores,
Fig. 4 eine schematische Vergrößerung des Ausschnitts B aus Fig. 2,4 shows a schematic enlargement of section B from FIG. 2,
Fig. 5 eine Darstellung der Verteilung des faserigen Materials im Bereich einer Pore gemäß Fig. 4, 6 AT 000 823 Ul5 shows a representation of the distribution of the fibrous material in the region of a pore according to FIG. 4, 6 AT 000 823 Ul
Fig. 6 eine REM-Aufnähme mit 100-facher Vergrößerung einer in einem erfindungsgemäßen Filter mit einer Nadelwalze ausgebildeten.Pore,6 shows a SEM image with a 100-fold magnification of a pore formed in a filter according to the invention.
Fig. 7 eine REM-Auf nähme gemäß Fig. 6 mit 200-facher Vergrößerung,7 is a SEM recording according to FIG. 6 with 200x magnification,
Fig. 8 eine REM-Auf nähme mit 102-facher Vergrößerung eines erfindungsgemäßen Filters mit einer durch einen Wasserstrahl ausgebildeten Pore,8 is a SEM image with a 102-fold magnification of a filter according to the invention with a pore formed by a water jet,
Fig. 9 eine REM-Auf nähme mit 106-facher Vergrößerung eines erfindungsgemäßen Filters mit einer weiteren durch einen Wasserstrahl ausgebildeten Pore,9 is a SEM image with a 106x magnification of a filter according to the invention with a further pore formed by a water jet,
Fig. 10 eine REM-Aufnahme mit 400-facher Vergrößerung eines erfindungsgemäßen Filters mit einer durch Spannungsentladung ausgebildeten Pore,10 shows an SEM image with a 400-fold magnification of a filter according to the invention with a pore formed by voltage discharge,
Fig. 11 eine REM-Aufnahme einer weiteren durch Spannungsentladung ausgebildeten Pore gemäß Fig. 8,11 is a SEM image of a further pore formed by voltage discharge according to FIG. 8,
Fig. 12 ein statistisches Diagramm mit den Kaffeesatzgehalten von mit unterschiedlichen Filtern gefilterten Kaffeefiltraten,12 shows a statistical diagram with the coffee grounds contents of coffee filtrates filtered with different filters,
Fig. 13 ein weiteres statistisches Diagramm mit den Kaffeesatzgehalten von mit unterschiedlichen Filtern gefilterten Kaffeefiltraten, undFIG. 13 shows a further statistical diagram with the coffee grounds contents of coffee filtrates filtered with different filters, and
Fig. 14 eine Darstellung der Durchflußrate abhängig von der Porenfläche.14 shows the flow rate as a function of the pore area.
Der erfindungsgemäße Filter 1 gemäß Fig. 1 ist vorzugsweise durch zwei aufeinandergeklappte Lagen von Filtermaterial gebildet. Diese Lagen sind entlang dem unteren und einem seitlichen Kantenbereich 3, z.B. durch Prägen, verbunden. In Fig. l ist die oberste Lage 2 des Filtermaterials erkennbar.The filter 1 according to the invention according to FIG. 1 is preferably formed by two layers of filter material folded onto one another. These layers are along the lower and a lateral edge area 3, e.g. connected by embossing. The uppermost layer 2 of the filter material can be seen in FIG.
Das Filtermaterial weist Poren 5, wie z.B. in den Figuren 2 und 3 dargestellt, auf. Diese Poren 5 sind bevorzugt entlang einer Linie 4 derartig angeordnet und ausgebildet, daß sie eine Perforationslinie durch beide Lagen des Filters bilden. Entlang dieser Perforationslinie 4 ist dann der obere Teil des Filters in einfacher Weise abtrennbar, um den Filter 7 AT 000 82S Ul auch für einen kleineren Filterhalter verwenden zu können. Außerhalb des Kantenbereichs 3, jedoch in der Nähe davon, bilden außerdem die Poren vorzugsweise Knicklinien 6, damit der Filter in einfacher Weise in einem bekannten Filterhalter auseinanderklappt und sich öffnet, um z.B. das Einfüllen von Kaffeepulver zu erleichtern.The filter material has pores 5, e.g. shown in Figures 2 and 3. These pores 5 are preferably arranged and formed along a line 4 such that they form a perforation line through both layers of the filter. The upper part of the filter can then be easily separated along this perforation line 4 in order to be able to use the filter 7 AT 000 82S Ul also for a smaller filter holder. Outside the edge area 3, but in the vicinity thereof, the pores also preferably form kink lines 6, so that the filter easily opens and opens in a known filter holder, e.g. to facilitate the filling of coffee powder.
Aus den Figuren 2 und 3 ist erkennbar, daß die Poren 5 im erfindungsgemäßen Filter eine beliebige Gestalt haben können, solange sie eine wirksame mittlere Porenweite d von mindestens etwa 0,1 mm und bevorzugt bis etwa 0,7 mm gemessen bei einer Faserdichte, die etwa 50 % der ursprünglichen Faserdichte des Materials beträgt, aufweisen.It can be seen from FIGS. 2 and 3 that the pores 5 in the filter according to the invention can have any shape as long as they have an effective mean pore size d of at least about 0.1 mm and preferably up to about 0.7 mm measured at a fiber density that is about 50% of the original fiber density of the material.
Die in Fig. 2 dargestellten, im wesentlichen runden Poren 5 sind bevorzugt, da sie durch ein relativ einfaches Bearbeiten des Filtermaterials ausgebildet werden können. Vorzugsweise werden dabei die Poren in dem faserigen Naterial durch Bohren, Schlitzen, Hitze bzw. Spannungsentladungen ausgebildet. Weiter bevorzugt wird das faserige Material mit einer Nadelwalze gewalzt oder durch Wasserstrahlen bearbeitet. Das Nadeln zur Ausbildung des erfindungsgemäßen Filters ist besonders einfach durchführbar und besitzt gegenüber anderen Verfahren, wie z.B. dem Ausbilden von Poren durch Laser, Fräsen oder Stanzen einen großen Kosten- und Strukturvorteil, der nachfolgend eingehender beschrieben wird. Beim Nadeln des faserigen Materials durch eine Nadelwalze sind die Poren in der Aufsicht leicht birnenförmig, was durch die VerSchwenkbewegung der an der Walze befestigten Nadeln zu der vorbeigeführten Materialbahn verursacht wird.The essentially round pores 5 shown in FIG. 2 are preferred because they can be formed by a relatively simple processing of the filter material. The pores are preferably formed in the fibrous material by drilling, slitting, heat or voltage discharges. More preferably, the fibrous material is rolled with a needle roller or processed by water jets. Needling to form the filter according to the invention is particularly simple to carry out and has compared to other methods, such as e.g. the formation of pores by laser, milling or punching a great cost and structural advantage, which is described in more detail below. When the fibrous material is needled by a needle roller, the pores in the top view are slightly pear-shaped, which is caused by the pivoting movement of the needles attached to the roller to the web of material being passed.
Fig. 4 zeigt eine Vergrößerung des Ausschnitts B aus Fig. 2. Dabei soll insbesondere deutlich werden, daß eine erfindungsgemäß in faserigem Material ausgebildete Pore keinen scharfen Rand aufweist, sondern einen der unscharf bzw. porös ist. Eine derartige Struktur wird z.B. durch das Nadeln des faserigen Materials hervorgerufen, das in erster Linie 8 AT 000 823 Ul teilweise elastisches Material verdrängt und nicht entfernt. Aufgrund des Fasercharakters des Materials bildet sich eine Pore mit einer mittleren Porenweite d. Diese Struktur bewirkt eine Erhöhung der Kapillarkräfte der zu filternden Flüssigkeit insbesondere an den Porenrändern, wodurch die Filterwirkung der einfach herzustellenden Poren erhöht wird.FIG. 4 shows an enlargement of section B from FIG. 2. In particular, it should be made clear that a pore formed according to the invention in fibrous material does not have a sharp edge, but one that is unsharp or porous. Such a structure is e.g. caused by the needling of the fibrous material, which primarily displaces 8 AT 000 823 Ul partially elastic material and does not remove it. Due to the fiber character of the material, a pore with an average pore size d is formed. This structure causes an increase in the capillary forces of the liquid to be filtered, particularly at the pore edges, which increases the filtering effect of the easily produced pores.
Fig. 5 zeigt die statistische Verteilung des faserigen Materials im Bereich einer Pore, wie z.B. einer Pore gemäß Fig. 4. Dabei ist auf der horizontalen Achse die Porenweite und auf der vertikalen Achse die Faserdichte im Bereich der Pore aufgetragen. In der näheren Umgebung der Pore verringert sich die Faserdichter des Materials hin zum Mittelpunkt der Pore. Dabei ist die Steigung der statistischen Verteilung abhängig vom Material und von der Art des Ausbildens der Pore. Bei einer mittleren Porenweite d beträgt definitionsgemäß die Faserdichte 50 % der Faserdichte des ursprünglichen Materials ("Halbwertsdichte").Fig. 5 shows the statistical distribution of the fibrous material in the area of a pore, e.g. a pore according to FIG. 4. The pore width is plotted on the horizontal axis and the fiber density in the region of the pore on the vertical axis. In the vicinity of the pore, the fiber density of the material decreases towards the center of the pore. The slope of the statistical distribution depends on the material and the type of pore formation. With an average pore size d, the fiber density is by definition 50% of the fiber density of the original material (" half-value density ").
Ein bevorzugtes Material weist bei einer Porenweite d^Q, die 90 % der mittleren Porenweite d entspricht, eine Faserdichte von etwa 0 % bis etwa 40 % auf. Weiter bevorzugt ist eine Faserdichte bei der Porenweite d90 von etwa 0 bis 20 % und noch mehr bevorzugt von etwa 5 % bis 15 % der ursprünglichen Faserdichte, besonders aber 10 %.A preferred material has a pore size d ^ Q, which corresponds to 90% of the average pore size d, a fiber density of about 0% to about 40%. A fiber density at the pore size d90 of about 0 to 20% and even more preferably of about 5% to 15% of the original fiber density is particularly preferred, but particularly 10%.
Die Faserigkeit des Materials im Bereich der Pore ist abzustimmen auf die chemische und physikalische Konsistenz des Aufgußmaterials.The fibrousness of the material in the area of the pore has to be matched to the chemical and physical consistency of the infusion material.
Die REM-Aufnahmen gemäß Figuren 6 und 7 zeigen deutlich den unscharfen Rand einer Pore in einem erfindungsgemäßen Filter. Teilweise sind die Fasern des faserigen Materials durch das Nadeln an den Rand verdrängt und teilweise zerrissen bzw. durchtrennt. 9 AT 000 823 UlThe SEM images according to FIGS. 6 and 7 clearly show the unsharp edge of a pore in a filter according to the invention. In part, the fibers of the fibrous material are displaced to the edge by the needling and are partially torn or severed. 9 AT 000 823 Ul
Die Figuren 8 und 9 stellen durch Wasserstrahl ausgebildete Poren dar. Bei diesen Poren verändert sich die Faserdichte zum Mittelpunkt der Pore hin nur sehr langsam. Makroskopisch weist ein derartig behandelter Filter eine grobe Struktur mit mikroskopisch kleinen freien Durchgangsöffnungen auf.FIGS. 8 and 9 represent pores formed by water jets. With these pores, the fiber density changes only very slowly towards the center of the pore. Macroscopically, a filter treated in this way has a coarse structure with microscopic free passage openings.
Die Figuren 10 und 11 zeigen, daß das Ausbilden der Poren durch Spannungsentladung die Fasern scheinbar an den Rändern der Poren zusammenschweißt und an den Rändern eine poröse Struktur ausbildet.Figures 10 and 11 show that the formation of the pores by voltage discharge apparently welds the fibers together at the edges of the pores and forms a porous structure at the edges.
Fig. 12 zeigt ein statistisches Diagramm zur Satzbestimmung. Mit einem wurde dabei der statistisch signifikante Unterschied zur Referenz R (LORD-Test, zweiseitig, 95 % Wahrscheinlichkeit) dargestellt. Es sind dabei jeweils die Mittelwerte x mit den Standardabweichungen S gezeigt. Die ersten vier Muster sind ungelochte herkömmliche Kaffeefiltervergleichspapiere. An fünfter Stelle folgt ein sogenannter "Goldfilter", der aus einer geschlitzten Metallfolie mit Poren mit den Maßen 0,18 mm x 2 mm besteht. An sechster bis zehnter Stelle sind genadelte Muster von erfindungsgemäßen Filtern mit einer mittleren Porenweite von etwa 0,25 mm dargestellt. An elfter Stelle befindet sich ein mit "PJ2" gekennzeichnetes Muster eines erfindungsgemäßen Filters, bei dem die Poren mittels eines WasserstrahlVerfahrens mit einer mittleren Porenweite von 0,2 bis 0,3 mm ausgebildet wurden. An letzter Stelle befindet sich ein gebohrtes Muster, wobei in einem herkömmlichen Filterpapier Poren mit einem Durchmesser von 0,6 mm ausgebildet wurden. Alle dargestellten Werte entstammen Maschinenbrühungen.12 shows a statistical diagram for sentence determination. The statistically significant difference to the reference R (LORD test, two-sided, 95% probability) was shown with one. The mean values x with the standard deviations S are shown in each case. The first four patterns are unperforated conventional coffee filter comparison papers. In the fifth place is a so-called " gold filter " which consists of a slotted metal foil with pores measuring 0.18 mm x 2 mm. Sixth to tenth places show needled patterns of filters according to the invention with an average pore size of about 0.25 mm. In eleventh place is a " PJ2 " characterized sample of a filter according to the invention, in which the pores were formed by means of a water jet process with an average pore size of 0.2 to 0.3 mm. In the last place there is a drilled pattern, whereby pores with a diameter of 0.6 mm were formed in a conventional filter paper. All values shown come from machine brewing.
Es wird dabei deutlich, daß bei der Verwendung faserigen Materials die durch den Satz bedingte Trübung des Kaffee-filtrats gegenüber einem Filter mit scharfrandigen Poren deutlich herabgesetzt wird. 10 AT 000 823 UlIt becomes clear that the use of fibrous material significantly reduces the cloudiness of the coffee filtrate caused by the sentence compared to a filter with sharp-edged pores. 10 AT 000 823 ul
Fig. 13 stellt insbesondere die Satzbildung bei einer Ma-schinenbrühung der Satzbildung bei einem Handaufguß gegenüber. Die ersten vier Muster sind herkömmliche Kaffeefilterpapiere. An fünfter Stelle ist ein mit einem Wasserstrahlverfahren gelochter erfindungsgemäßer Filter, wie der Filter "PJ2" in Figur 12, dargestellt, wobei das obere Drittel des Filters mit Silikon abgedichtet wurde. An sechster Stelle ist ein vollständig mit einer Porenweite von 0,6 mm gelochter Filter dargestellt. Es folgen dann die bereits im Zusammenhang mit Fig. 12 dargestellten Filter.Fig. 13 in particular contrasts the sentence formation in a machine brewing with the sentence formation in a hand infusion. The first four patterns are conventional coffee filter papers. In the fifth place is a filter according to the invention perforated with a water jet method, such as the filter " PJ2 " in Figure 12, wherein the upper third of the filter was sealed with silicone. In the sixth position, a filter is shown that is completely perforated with a pore size of 0.6 mm. The filters already shown in connection with FIG. 12 then follow.
Es ist in Fig. 13 deutlich erkennbar, daß sich der im Zusammenhang mit Fig. 12 dargestellte vorteilige Effekt erfindungsgemäßer Filter bei einem Handaufguß anstelle einer Ma-schinenbrühung noch deutlich erhöht.It can be clearly seen in FIG. 13 that the advantageous effect of filters according to the invention shown in connection with FIG. 12 increases significantly in the case of a hand infusion instead of a machine brewing.
Fig. 14 zeigt die von der Porenfläche abhängige Durchflußrate von verschiedenen Mustern. Die Durchflußrate (mm/s) ist eine Kenngröße des Filterpapiers ermittelt an einem Prüfstück mit definierter Fläche und vordefiniertem Wasserdruck und Wassertemperatur. Die Porenfläche ist das Produkt aus der Porengröße (mm2) und der Anzahl der Poren (pro cm2), "r" ist der statistische Korrelationskoeffizient für die Ausgleichsgerade..Fig. 14 shows the flow rate of various samples depending on the pore area. The flow rate (mm / s) is a parameter of the filter paper determined on a test piece with a defined area and predefined water pressure and water temperature. The pore area is the product of the pore size (mm2) and the number of pores (per cm2), " r " is the statistical correlation coefficient for the best fit line.
Beim wassergestrahlten Muster wird die Durchflußrate durch die Dünnstellen (stark verringerte Faserdichte) bzw. Porosität des Kaffeefilterpapiers und die zusätzlich ausgebildeten Poren bestimmt. Das entspräche einem undurchlässigen Filtermaterial mit Poren mit Durchmessern von etwa 0,5 mm. Ein derartiger Filter ist also bevorzugt für Zwecke, bei denen eine hohe Durchflußrate trotz einer guten Filtration benötigt wird, um z.B. das Überlaufen des Filters beim automatischen Aufbrühen in einer Kaffeemaschine zu verhindern. 11In the water-blasted pattern, the flow rate is determined by the thin areas (greatly reduced fiber density) or porosity of the coffee filter paper and the additionally formed pores. This would correspond to an impermeable filter material with pores with a diameter of approximately 0.5 mm. Such a filter is therefore preferred for purposes in which a high flow rate is required despite good filtration, e.g. to prevent the filter from overflowing during automatic brewing in a coffee machine. 11
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| DE4135660A1 (en) * | 1990-10-30 | 1992-05-07 | Gen Foods Inc | COFFEE BREWING AND FILTERING DEVICE |
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