[发明专利]用于制造饮料胶囊的机器和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造饮料胶囊的机器和方法。具体地，本发明涉及通过对塑料材料片材进行热成型以制造胶囊或类似容器、以及由用于制备饮料(例如咖啡或茶)的产品填充所述胶囊的机器和方法。

背景技术

用于饮料的已知的一次性胶囊通常包括外壳，所述外壳由塑料材料制成并且具有杯状或者碗状的形状，所述外壳设有底壁和侧壁，所述底壁和侧壁限定布置成接收和容纳用于获得饮料的产品。具有环形边缘或凸缘的空腔的开口由覆盖元件(例如铝膜或多层塑料膜)气密地封闭，以便将产品封闭和密封在空腔内。覆盖元件和容器的底壁通常是可穿孔的，以允许(通过覆盖元件)注入加压液体(例如水)和进行饮料的提取，饮料的提取通过所述液体(通过底壁)渗透通过产品而获得。

胶囊的外壳形成过程(casing)在包括多个操作站的热成型机中进行，从卷轴展开的可热成型塑料材料的片材通过适当的推进装置通过所述操作站。操作站通常依次包括加热站、成型站和剪切站。

在加热站中，塑料片材准备用于随后的成型操作，或者是被加热到预定的软化温度，以便增强塑料片材的塑性和可变形性。成型站包括成型模具，其中一个或多个冲头将片材推动到冲模的相应空腔中以便形成外壳。在剪切站中，剪切元件通过根据预定的切割轮廓剪切塑料材料片材而使形成在塑料材料片材上的外壳分离。

与具有产品和食品的容器的其它包装工艺不同，用于制造和包装饮料胶囊(特别是咖啡胶囊)的工艺需要准确和精确地验证所包装胶囊的重量，以验证投配的产品重量在预设的公差范围内。为了对胶囊进行称重，胶囊必须与塑料片材分离，并且单独和单个地插入到合适的传输或输送系统中，诸如具有容置部的带。重量控制事实上是必需的，以便在反馈中调整填充站或投配站，以便限制将被剔除的超出公差的胶囊的数量。

已知的一体化成型/包装工艺和机器在生产咖啡胶囊方面在经济上是不可接受的，它们导致许多胶囊被剔除，在已知的一体化成型/包装工艺和机器中将产品投配到仍与塑料片材相关联的外壳的空腔内，并且在从片材封闭和分离胶囊之后执行重量控制。如果胶囊具有超出公差的重量，则事实上除了剔除所述胶囊外还必须剔除包括在填充站和称重站之间可能具有超出公差的重量的所有胶囊。由于称重站布置在多个中间站的下游，所述中间站通常包括用于将产品压入胶囊的站、封闭站、胶囊剪切/分离站以及用于将分离的胶囊传送到传输系统的站，因此将被剔除的胶囊数量是相当大的。

此外，在(通过焊接或粘贴)施加覆盖元件之后，用于分离胶囊的对塑料片材的剪切决定了由塑料材料片材和覆盖元件的金属材料(通常由铝构成)所构成的“混合”碎料或废料的形成。这种“混合”的废料引起处置问题，因为塑料和金属必须被分离以用于再循环。

出于所述原因，目前用于生产咖啡胶囊的生产工艺包括通过合适的热成型机制造胶囊的第一步骤和通过合适的包装机填充和封闭胶囊的第二步骤。更确切地，热成型机通过对塑料材料片材进行热成型，然后通过剪切将如此获得的胶囊与塑料片材分离来制备胶囊。收集如此获得的空胶囊，最终存储，以便随后供应给包装机。这些包装机包括传输系统，通常是卷帘带(roller shutter tape)或类似物，从存储器拾取的胶囊插入到该传输系统上。因此，可在用产品填充之后立即单独对胶囊进行称重以限制被剔除的程度，称重站紧接地位于包装机中的填充站的下游。

此外，在热成型工艺期间的塑料材料废料可被完全再循环，因为覆盖元件仅在包装机中施加到胶囊上。

然而，这种类型的解决方案需要使用两个单独的机器(成型机和包装机)，特别是需要在包装机上进行胶囊的传送和装载。因此，该设备庞大且昂贵，并且需要操作者的存在以将胶囊引入包装机中。

外壳从成型机传输和传送到包装机还需要将所述外壳插入到中间的密封包装内部以保证外壳的完整性和卫生。这种中间包装需要时间并且昂贵。

还已知下述设备或机器，其中胶囊一旦形成并从热成型机分离，则胶囊通过包装机内部的传送装置、特别是在其输送带上自动移动。然而，这些装置相当复杂和昂贵，并且胶囊的传送和插入操作是费力的。

发明内容

本发明的目的在于改进用于制造饮料胶囊、特别是咖啡胶囊的已知机器和方法。

另一个目的在于实现一种机器，其能够通过对塑料材料片材进行热成型来制造胶囊，然后由用于制备饮料的产品填充所述胶囊，能够准确地并且精确地控制所有所生产胶囊的重量。

另一个目的在于提供一种机器和方法，其允许在用于制造胶囊的过程中获得可完全再循环的材料废料。

另一个目的在于提供一种包装机，其是紧凑的，具有简单和可靠的操作和高生产率。