DE69200472T2

DE69200472T2 - Geschlossene Kapsel zur Zubereitung eines Getränkes.

Info

Publication number: DE69200472T2
Application number: DE69200472T
Authority: DE
Inventors: Olivier Fond; Bernard Truchement
Original assignee: Nestle SA
Current assignee: Nestle SA
Priority date: 1992-01-28
Filing date: 1992-01-28
Publication date: 1995-02-02
Anticipated expiration: 2012-01-29
Also published as: EP0554469B1; JPH05253071A; DE69200472D1; ATE112227T1; DK0554469T3; EP0554469A1; ES2061284T3

Description

Die Erfindung betrifft eine geschlossene Portionspackung mit Filter, die eine Substanz zur Herstellung eines Getränks, insbesondere gerösteten und gemahlenen Kaffee, enthält und im wesentlichen die Form eines Kegelstumpfes mit einer mit einer Schwächungslinie versehenen Unterseite hat.
Die Verwendung von Portionspackungen zur Herstellung eines Getränks insbesondere auf dem Gebiet von unter Druck extrahierten Espresso-Kaffees, hat mehrere Gründe: Hygiene, optimale Konservierung des Kaffees, einfache Anwendung, bessere Steuerung der Qualität des erhaltenen Kaffees und gute Reproduzierbarkeit der Extraktionsbedingungen Von allen erhältlichen Portionspackungen weisen nur die geschlossenen Portionspackungen, die sich unter der Wirkung des eingeleiteten Wasserdrucks öffnen, in vollständigerem Maße diese Eigenschaften auf.
Eine derartige Portionspackung, die Gegenstand des Patentes CH-A-605 293 ist, besitzt eine Schwächungslinie, die einen Deckel abgrenzt, der vorzugsweise unter der Einwirkung des Drucks aufreißt. Die Öffnung geht plötzlich vor sich. Dies hat eine plötzliche und momentane Druckverminderung im Inneren der Portionspackung und vor dem Filter zur Folge, bevor der Druck durch Erhöhung des Druckunterschieds bei Durchgang des Extraktionsfluids durch die Kaffeeschicht ansteigt.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß diese plötzliche Öffnung die Regelmäßigkeit der Fluidströmung beeinträchtigt, da bei der fast augenblicklichen Druckverminderung die Kaffeepartikel, die dazu neigen, aus der Portionspackung herausgesaugt zu werden, in den Löchern des Filters sich verklemmen und diese verstopfen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Portionspackung zu schaffen, die die Qualität des Produkts und eine regelmäßige Strömung gewährleistet, wobei gleichzeitig die einfache Herstellung und die einfache Anwendung der Portionspakkung beibehalten sind.
Gemäß des Verfahrens zur Extraktion dieser geschlossenen Portionspackungen mit Filter geht man in drei aufeinanderfolgenden Phasen vor. Man führt zunächst über die Oberseite der Portionspackung eine Mischung aus Luft und Wasser mit einem Druck von 1 bis 20 bar ein, wobei der Druck in der Portionspackung ansteigt. Diese Phase gewährleistet eine Vorbenetzung des Kaffees. In einem zweiten Arbeitsgang gibt die Membran bei einem bestimmten Druck der zweiphasigen Mischung nach und läßt diese ausfließen. Der Reißdruck der Membran ist durch eine auf ihr vorgesehene Schwächungszone festgelegt Der in der Membran erzeugte Riß besitzt sehr genaue Abmessungen, um eine exakte Steuerung der Strömung der zweiphasigen Mischung im Augenblick des Bruches zu gewährleisten.
In einem dritten Arbeitsgang findet die Extraktion unter einein Druck von 1 bis 20 bar statt, wobei der Druck im wesentlichen mit dein Druckunterschied in der Kaffeeschicht verbunden ist. Die Extraktion kann mit Hilfe einer handelsüblichen Espressomaschine, die für die Extraktion von Portionspackungen ausgelegt ist, durchgeführt werden.
Verschiedene Versuche haben die Bedeutung der beiden ersten Phasen des Extraktionsverfahrens gezeigt.
Die Unterdrucksetzung der Portionspackung vor ihrer Öffnung, die somit eine Phase der Vorbenetzung mit Einleitung von Wasser und zum Teil mit Luft, die in den Rohrleitungen und Heizelementen geblieben ist, darstellt, hat eine günstige Wirkung auf die Qualität des erhaltenen Espresso-Kaffees. Je höher der Öffnungsdruck von 1 bis 10 bar ist, um so sämiger ist das Produkt, ist vollmundig und hat einen schönen kremigen Schaum auf seiner Oberfläche.
Die Strömungsmerkmale der zweiphasigen Mischung zum Zeitpunkt und nach dem Bruch der Membran sind für die Qualität und die Regelmäßigkeit der Herstellung des gewünschten Produkts wesentlich.
Bei dem Bruch der Membran entspannt sich die zweiphasige Mischung einerseits und fließt andererseits aus.
Wenn die Membran der Portionspackung beim Reißen eine Öffnung besitzt, deren Abinessungen keine Steuerung der Strömungsmerkmale gestatten, erzeugt die Entspannung des Gasteils einen starken und vor allem sehr schnellen Druckabfall hinter dem Filter. Dies verursacht sehr heftige Strömungen vor dem Filter, was zu einer partiellen oder vollständigen Verstopfung des Filters mit Partikeln des gemahlenen Kaffees führt, die mitgenommen wurden und in den Löchern des Filters steckenbleiben.
Wenn die Öffnung dagegen genau definierte Abmessungen hat, kann man die Strömungsmerkmale und damit die Bewegungen der Kaffeepartikel vor dem Filter vollständig steuern. Die Strömungsflüsse der zweiphasigen Mischung sind direkt proportional zum freien Durchgangsquerschnitt. Ein eingeschränkter und gesteuerter Durchgang bringt akzeptable Geschwindigkeiten in Höhe des Filters mit sich, was seine partielle Verstopfung durch die Kaffeeteilchen verhindert.
Die partielle oder vollständige Verstopfung des Filters muß unbedingt vermieden werden, damit Qualität und Reproduzierbarkeit der Herstellungsbedingungen des Produkts gewährleistet sind.
Diese beiden Punkte können anhand von Produktionstest, die in einem großen Maßstab durchgeführt wurden, veranschaulicht werden.
Was die Qualität anlangt, so kann diese Verstopfung nämlich die Extraktion des Kaffees sowohl hinsichtlich der Strömung durch Erhöhung des Druckunterschieds in dem Filter als auch hinsichtlich des Stoffaustausches zwischen Kaffee und Extraktionsfluid stören, da die Drainierung der Kaffeeschicht inhomogen wird. Wenn das Filter der Portionspackungen teilweise verstopft ist, wodurch sich der Druckunterschied im Filter erhöht, wird es notwendig, den Druckunterschied in der Kaffeeschicht zu verringern, damit eingangsseitig ein konstanter Druck erreicht wird, so daß bei den handelsüblichen Espressomaschinen ein gleichbleibender Extraktionsdurchsatz gewährleistet wird. Dies erreicht man, indem man die mittlere Größe der Kaffeeteilchen vergrößert. Dadurch wird der Substanzaustausch zwischen dem Kaffee und dem Extraktionsfluid verringert (verkleinerte Austauschfläche, langsamere Diffusion in die Körner), was sich in einer schwächeren Konzentration des Kaffee-Extrakts und in einer inerklichen Verschlechterung der Qualität äußert. Da er weniger konzentriert ist, schmeckt der Kaffee weniger voll.
Was nun die Reproduzierbarkeit anlangt, so treten zwischen den Extraktionen der verschiedenen Portionspackungen große Unterschiede in der Strömung und in der Qualität auf, da die Verstopfung ungeregelt ist. Die Herstellung dieser Portionspackungen wird schwierig, da man nicht präzise definieren kann, welches Mahlgut verwendet werden soll, und andererseits werden die Kunden nicht zufriedengestellt, da ihr Produkt nicht gleichbleibende Eigenschaften hat.
Durch genaue Kontrolle der Merkmale der Strömung kann eine beträchtliche Regelmäßigkeit der Extraktionsbedingungen dieser Portionspackungen erreicht werden und können bei der industriellen Herstellung der Portionspackungen sichere Parameter aufgestellt werden.
Dies kann erreicht werden, indem man die Öffnungszone der Membran der Portionspackung verkleinert, und zwar entweder durch Verkleinerung der Länge und ggf. der Form des Bereichs mit verringerter Dicke oder durch Beigabe eines Stücks Klebeband auf der Unterseite der Portionspackung oder eines im Portionspackungsträger unter der Portionspackung positionierten Teils, wobei diese Elemente die Bewegung des Deckels begrenzen.
Die Erfindung betrifft die Portionspackung, die die Durchführung dieses Extraktionsverfahrens gestattet. Die Portionspakkung besteht aus einem dichten Körper mit im wesentlichen Kegelstumpfform mit einer Unterseite, die mit einer Schwächungslinie versehen ist, die eine Reißzone abgrenzt.
Die Portionspackung ist mit einer Substanz zur Herstellung eines Getränks gefüllt. Diese Substanz ist vorzugsweise gerösteter und gemahlener Kaffee, kann jedoch auch Tee, löslicher Kaffee, eine Mischung aus gemahlenem Kaffee und löslichem Kaffee, ein Schokoladeprodukt oder ein entwässertes Produkt sein.
Die Portionspackung hat einen Durchmesser, der vorzugsweise 2,5 bis 6 cm beträgt, und eine Kaffeeschichtdicke von vorzugsweise 10 bis 25 mm.
Der kegelstumpfförmige Hauptkörper, der von halbstarrer Beschaffenheit ist, kann aus Aluminium mit einer Dicke von 20 bis 100 um, Mehrschichtkunststoff ggf. mit einer Sauerstoffsperrschicht wie EVOH oder PVDC, einem Mehrschichtfilm wie Aluminiumkarton, Kunststoff oder Kunststoffkarton ggf. mit einer Sauerstoffsperrschicht wie EVOH oder PVDC haben.
Die Unterseite der Portionspackung kann aus Aluminium mit einer Dicke von 40 bis 120 um bestehen. Die eingeprägte Schwächungszone besitzt eine verkleinerte Länge, damit die durch Aufreißen dieser Zone hergestellte Öffnung auf der Unterseite ihrerseits verkleinerte Abmessungen besitzt, so daß der Gas- und Wasserfluß gedrosselt werden kann.
Die Schwächungszone kann beispielsweise die Form eines Kreisbogens von 100 bis 150º und einem Durchmesser von etwa 6 mm oder einer Geraden von 5 bis 9 mm mit einer verbleibenden Dicke von 10 bis 20 um im Fall einer Aluminiummembran mit einer ursprünglichen Dicke von 100 um haben.
Wenn die Drosselung der Gas- und Wasserströme bei der Öffnung der Portionspackung durch Beifügung eines Klebebandes quer durch die Schwächungszone erreicht wird, kann diese Zone einen Kreisbogen von 300 bis 350º und einem Durchmesser von 6 bis 15 mm bilden. Das Klebeband ist in der Schwächungszone positioniert oder kann sie ganz oder teilweise überdecken, wobei das Band jedoch in diesem Fall notwendigerweise an mindestens einem Punkt tangential zum Kreis dieser Zone verläuft.
Wenn die Drosselung der Gas- und Wasserströme bei der Öffnung der Portionspackung mit Hilfe eines in dem Portionspackungsträger unter der Portionspackung positionierten Teils erreicht wird, kann diese Zone einen Kreisbogen von 300 bis 350º mit einem Durchmesser von 6 bis 15 mm bilden. Dieses Teil kann die Form eines Schraubenrundkopfes oder einer konkaven Schale besitzen, die sich in ihrer Form im wesentlichen an die Außenform der Unterseite der Portionspackung anpaßt und in einem Abstand von 0,5 bis 3 mm von dieser Fläche angeordnet ist. Diese Schale ist ihrerseits mit einigen Löchern zum Austreten des Kaffees versehen, die auch zur Drosselung des Flusses beitragen können.
In der folgenden Beschreibung bezieht man sich auffolgende vergleichende Beispiele.
Es wird eine Extraktion von Portionspackungen von koffeinfreiem Nespresso (eingetragenes Warenzeichen) von 5 g in einer Maschine Turmix (eingetragenes Warenzeichen) C1100 mit einer Eaton-Pumpe vorgenommen, die mit einem Höchstdruck von 15 bar arbeitet. Normale Membran mit Deckel gem. Patent CH 605293 Erfindungsgem. Portionspackung mit Steuerung der Strömungsmerkmale Strömung g in s Mittlere Größe der Teilchen um Extraktkonzentration an T.S.* % Extraktionsausbeute % Degustationsbevorzugung * T.S. = Trockensubstanz
Die Erfindungsgemäße Portionspackung hat eine Schwächungslinie in Form eines Kreisbogens von 100º.
Die Degustationsbevorzugung wird an einer Gruppe von 10 Personen bestimmt. Normale Portionspackung Erfindungsgem. Portionspackung Mittler Größe der Teilchen um Strömung in 20 s. g Standardabweichung
Die Analyse dieser Ergebnisse bestätigt, daß das neue Verfahren bei gleichem Mahlgut die Verringerung des Gesamtdruckunterschieds durch Verringerung des Druckunterschieds in der Kaffeeschicht gestattet und daß diese Erscheinung durch Verkleinerung des Mahlguts ausgeglichen werden kann, was eine bessere Qualität des Produkts gewährleistet. Der wichtigste Punkt bei der erfindunsgemäßen Portionspackung ist jedoch der große Vorteil ihrer Reproduzierbarkeit, die sich in einer drastischen Verringerung der Standardabweichung der Strömung äußert.
Im Nachstehenden wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen. In diesen zeigen:
Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Portionspackung und
Fig. 2 eine Ansicht der Portionspackung von Fig. 1 von unten.
Die Portionspackung besitzt einen kegelstumpfförmigen Körper 1 mit einer Dicke von 50 um, der mit einem stumpfen Kegel 3 endet. Die Umrandung 2 wird durch das Aufwalzen des Körpers auf eine vom Filter 6 abgehobene Membran 5 gebildet. Die Membran besitzt eine Schwächungslinie 4, die aus einer eingeprägten Nut in der Form eines Kreisbogens von etwa 100º besteht. Die Portionspackung wird mit der Vorrichtung der europäischen Patentschrift EP-A-242 556 extrahiert und enthält gerösteten und gemahlenen Kaffee 9.

Claims

Geschlossene Portionspackung mit Filter, die eine Substanz zur Herstellung eines Getränks, insbesondere gerösteten und gemahlenen Kaffee, enthält und im wesentlichen die Form eines Kegelstumpfes mit einer Unterseite besitzt, die mit einer eine verkleinerte Aufreißzone bestimmenden Schwächungslinie versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwächungszone in Form eines Kreisbogens von 100 bis 150º und mit einem Durchmesser von etwa 6 mm oder in Form eines Geradenabschnitts von 5 bis bis 9 mm vorliegt.