KR20100017505A

KR20100017505A - 원심분리에 의하여 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐

Info

Publication number: KR20100017505A
Application number: KR1020097024961A
Authority: KR
Inventors: 알프레드 요아킴; 쟝-뽈 드니사르; 앙뚜완느 리제
Original assignee: 네스텍 소시에테아노님
Priority date: 2007-06-05
Filing date: 2008-05-23
Publication date: 2010-02-16
Also published as: US20100178392A1; EP2152607A1; AU2008258709A1; ES2378858T3; CN101687591B; ZA201000043B; IL202054A; ATE540880T1; IL202054A0; US8409646B2; MX2009013226A; CL2008001654A1; TW200911649A; EP2152607B1; CN101687591A; RU2009149202A; AU2008258709B2; CA2688378A1; TWI471253B; CA2688378C

Abstract

캡슐의 중심 축선 (A) 에 대하여 캡슐내 주변으로 원심분리되는 액체 음식을 제조하기 위하여 캡슐내에 물을 주입하고 원심력을 사용하여 물이 물질을 통과함으로써 캡슐에 담긴 음식물질로부터 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐 (1) 로서, 미리 결정된 양의 음식물질 (22) 을 담는 엔클로져, 캡슐에 가해지는 원심력하에 액체 음식이 상기 엔클로져를 나갈 수 있게 하며, 상기 개구는 캡슐의 벽 (17) 의 실질적으로 주변부에 배치된다.

캡슐, 원심분리, 음식물질, 액체 음식, 개구.

Description

원심분리에 의하여 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐{SINGLE-USE CAPSULE FOR PREPARING A FOOD LIQUID BY CENTRIFUGATION}

본 발명은 음식물질을 담는 캡슐에 가해지는 원심력을 사용하여 음료와 같은 액체 음식을 제조하기 위한 캡슐에 관한 것이다. 본 발명은 캡슐 및 이 캡슐을 수용할 수 있도록 그리고 액체 음식을 제조할 수 있도록 배열된 장치를 포함하는 시스템에도 관한 것이다.

우려낸 커피와 커피 분말로 구성된 혼합물이 원심력에 의해 분리되는 음료 제조 방법이 공지되어 있다. 그러한 혼합물은 정해진 시간 동안 뜨거운 물과 커피 분말을 함께 있게 하여 얻어진다. 그리고 나서, 물은 스크린 분말재가 존재하는 스크린을 통과하게 된다.

현존하는 시스템은 예컨대 EP 0367 600B1 의 기계의 보통 제거불가능 부분인 용기 안에 커피분말을 위치시키는 것으로 이루어진다. 그러한 장치는 다수의 단점을 갖는다. 첫번째로, 커피 분말은 용기내에서 손으로 적절하게 조제되어야 한다. 두번째로, 원심분리된 커피 폐기물은 건조되고, 이는 용기의 표면이 긁어내면서 제거될 것이다. 그 결과, 커피 제조는 다수의 수동 조작이 필요하며 이로써 시간이 많이 소모된다. 일반적으로, 커피의 신선도 또한 많이 변할 수 있으며, 이는 커피가 일반적으로 대량 포장으로 되어 있거나 용기내에서 콩 (bean) 으로부터 커피가 분쇄되기 때문에 컵 품질에 영향을 줄 수 있다.

또한, 수동 커피 조제 양 및 우려내기 조건 (예컨대, 원심분리 속도, 용기 크기) 에 따라, 컵의 품질은 많이 변할 수 있다.

그러므로, 상기 시스템은 결코 현저한 상업적 성공을 이룰 수 없었다.

독일 특허 출원 DE 102005007852 에서 기계는 용기의 개방 컵형상 부분이 위치되는 제거가능한 유지부를 포함하며 다른 부분 또는 뚜껑은 기계의 구동축선에 부착된다. 그러나 철저한 수동 조작이라는 단점이 있다. 다른 단점은 분말의 조제 및 커피 분말의 신선도를 제어하는 것이 불충분하여 커피의 품질을 제어하는데 어려움이 있다는 것이다.

원심력에 의해 커피를 우려내는 다른 장치가 WO 2006/112691; FR2624364; EP0367600; GB2253336; FR2686007; EP0749713; DE4240429; EP0651963; FR2726988; DE4439252; EP0367600; FR2132310; FR2513106; FR2487661; DE3529053; FR2535597; WO2007/041954; DE3529204; DE3719962; FR2685186; DE3241606 및 US-A-4545296 에 기술되어 있다.

그러나, 커피를 우려내거나 또는 다른 음식물질을 제조하는데 있어서 원심력의 효과는 압력 펌프를 사용하는 보통의 우려내기 방법에 비해 많은 이점을 제공한다. 예컨대, "에스프레소" 커피형 우려내기 방법에 있어서, 전달되는 커피추출물의 추출 품질에 영향을 미치는 모든 파라미터를 관리하는 것은 매우 어렵다. 이러한 파라미터들은 전형적으로, 압력, 압력에 따라 감소하는 유량, 유동 특성에 또한 영향을 미치며, 커피 분쇄 입자 크기, 온도, 물 유동 분포 등에 의존하는 커피 분말의 치밀화 작용 (compaction) 이다.

그러므로, 추출 파라미터가 더 양호하게 더 독립적으로 제어되어, 전달되는 커피액의 품질을 제어할 수 있도록 더욱 양호하게 관리될 수 있게 하는 새로운 추출 공정 및 캡슐이 요구된다.

동시에, 종래의 원심분리 커피 제조 장치에 비해 더욱 편리하며, 용기내의 물질의 신선도 및 정확한 조제와 같은 중요한 품질 파라미터의 더 높은 제어성이 컵-내 더 양호한 품질에 제공되는 액체음식을 제조하는 방식이 요구된다.

이를 위하여, 본 발명은 원심분리 작업 동안에 회전 축선에 상응하는 캡슐의 중심 축선에 대하여 캡슐내 주변으로 원심분리되는 액체 음식을 제조하기 위하여 캡슐내에 물을 주입하고 원심력을 사용하여 물이 물질을 통과함으로써 캡슐에 담긴 음식물질로부터 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐에 관한 것으로서, 이 캡슐은 미리 결정된 양의 음식물질을 담는 엔클로져, 캡슐에 가해지는 원심력하에 액체 음식이 원심분리되는 동안 상기 엔클로져를 나갈 수 있게 하며, 엔클로져의 벽의 주변부에 배치되는, 엔클로져의 복수 개의 출구를 포함한다.

바람직하게는, 출구가 위치되는데, 이는 실질적으로 중심 축선을 중심으로 상기 벽의 주변부에 반경방향으로 분포된다.

바람직하게는, 저장시 캡슐내 물질의 신선도를 연장하기 위해서 캡슐은 기밀재로 만들어진다. 또한, 캡슐은 기밀 방식으로 캡슐을 폐쇄하기 위해 외부 환경과 출구 사이에 배치되는 밀봉 포일을 포함한다.

특정 모드에서는, 복수개의 출구가 캡슐내의 벽의 내부를 통과하게 형성된다. 예를 들어, 출구를 포함하는 벽의 내부는 캡슐이 음료 제조 장치에서 사용을 위해 개방되기 전에 기밀 방식으로 외부 환경으로부터 폐쇄된다.

바람직하게는 엔클로져를 나가는 액체를 균질 유동으로 수집하기 위해 엔클로져의 출구의 하류에 수집 리세스가 제공된다. 또한 수집 리세스는 캡슐의 주변에 위치하는 환형부인 것이 바람직하다. 수집 리세스는 벽의 내부에 의해서 일측이 그리고 밀봉 포일에 의해서 타측이 폐쇄되는 것이 바람직하다.

이리하여 본 발명의 캡슐은, 캡슐에 적절한 회전 축선을 중심으로 캡슐을 회전시켜서 달성되는 원심분리의 효과에 의해 캡슐의 엔클로져내에 담긴 물질로부터 액체가 제조될 수 있게 설계된다.

이로써, 캡슐의 회전 축선을 중심으로 하여 실질적으로 엔클로져의 주변 위치에서 원심분리액이 엔클로져를 나갈 수 있도록 캡슐에 형성된 복수개의 개구가 적절하게 배치된다. 개구의 크기에 따라, 복수개의 개구는 또한 커피 입자와 같은 엔클로져내에 담길 수 있는 고형 입자로부터 액체를 여과시키는 기능을 가질 수 있다. 또한, 개구가 특히 작을 때, 즉 200 미크론 미만일 경우에는, 특정한 압력 강하 (즉 약 0.5 ~ 4 바) 가 벽의 주변부에 형성될 수 있다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 복수개의 출구는 상기 벽의 주변부에 제공되는 일련의 슬롯 및/또는 구멍을 포함한다. 슬롯은 고형 입자의 통로를 제한하는 반면에 액체를 적합한 유량으로 방출시킬 수 있기 때문에 적합하다고 할 수 있다.

슬롯이 제공되는 경우에, 슬롯은 예를 들어 엔클로져의 벽의 주변부를 따라 적어도 1 열로 서로 평행하게 정렬될 수 있다. 슬롯은 비교적 작은 길이 (예를 들어 0.5 ~ 5 mm) 와 작은 폭 (예를 들어 0.08 ~ 0.6 mm) 을 가질 수 있다.

바람직하게는 각 출구는 음식물질을 이루는 입자의 평균 크기보다 작은 직경 또는 폭을 갖는다.

그러므로, 개구는 '본질적으로' 여과 기능을 가질 수 있다.

벽의 부분에서의 압력 강하는 또한 개구의 크기, 개구의 개수, 및 전체 통로 면적에 의존한다. 그러므로, 개구의 크기는 캡슐내에서 특정 압력 강하를 형성할 수 있게 벽의 일부에 설계될 수 있다. 이는 엔클로져내 특정 압력을 유지하고 이로써 음식물질과 물 사이의 상호작용이 향상될 수 있게 된다. 개구의 크기 및, 회전 속도와 같은 원심분리 파라미터에 따라, 음료의 특성이 특히 커피 음료에 맞춰질 수 있다. 개구의 직경 또는 폭은 1 ~ 800 미크론, 바람직하게는 10 ~ 600 미크론일 수 있다. 또한, 벽의 주변부에 있는 개구의 전체 면적은 바람직하게는 그 벽의 주변부의 전체 면적에 대해 50% 미만인 것이고, 가장 바람직하게는 40% 미만이다. 어떤 모드에서는 개구의 전체면적이 5 ~ 200 mm², 바람직하게는 10 ~ 50 mm² 에 포함된다.

벽의 주변부에서의 유효 (significant) 압력 강하는 구멍의 폭 또는 직경이 200 미크론 미만, 예컨대 1 ~ 200 미크론인 경우에 얻어질 수 있다. 대기압 이상, 약 1 ~ 4 바, 더욱 바람직하게는 2 ~ 3 바의 압력 강하가 벽의 일부에 성공적으로 얻어질 수 있다.

커피에 있어서, 리스트레토 (ristretto), 에스프레소 또는 롱고 (lungo) 타입의 커피에 비해 높은 고형 농도를 갖는 액체 추출물이 상기 압력 범위내에서 성공적으로 우려내어질 수 있다.

개구가 200 미크론 이상의 폭 또는 직경을 가지고, 더 큰 압력 강하가 형성될 수도 있는 장치내 액체 유동경로내에 위치된 추가 밸브와 같은 유동제한부가 유동경로에 위치해있지 않은 경우에는 예컨대 1 바 미만의 저 압력 강하가 얻어진다. 액체 유동경로내 저 압력 강하의 경우에 큰 출구가 있는 벽의 일부는 엔클로져내의 고형 입자를 보유하는 역할을 할 수 있다. 그러나, 액체는 엔클로져를 더욱 빨리 나가려하고 (즉, 고 유량이 형성됨) 엔클로져내의 물질과 물 사이의 상호작용은 적어진다. 이로써, 커피의 경우에 여과형 커피에 비해 커피 추출물은 낮은 고형분 (solid) 및 방향성 (aroma) 의 농축물이 생기게 될 수도 있다.

가능한 모드에 있어서, 출구가 있는 벽의 일부는 종이 필터, 직조 또는 부직 섬유, 망상재, 다공성 폴리머 막, 또는 이들의 조합물로 형성될 수 있다. 이 경우, 벽의 일부는 밴드 또는 필터, 섬유 또는 망상재로 이루어진 다른 부분으로 형성될 수 있다. 망상재는 예컨대 금속 및/또는 폴리머 와이어로 이루어질 수 있다. 섬유는 폴리머 및/또는 자연 섬유의 직물일 수 있다. 이러한 다른 경우에서는 개구가 재료의 섬유 사이에 형성된 구멍으로 형성될 수 있다. 특히, 폴리머 직조물 또는 망상재 또는 다공성 폴리머 막은 내찢김성이며, 유효 압력 강하 (즉 약 1 내지 4 바) 를 제공할 수 있도록 저 다공성 즉, 200 미크론 미만, 더 바람직하게는 1 ~ 100 미크론으로 설계될 수 있다. 적합한 재료는 PET 직조물 막일 수 있다.

바람직한 모드에 있어서, 캡슐은 또한 원주형 음료 수집 리세스를 포함한다. 리세스는 특히 원심력에 의해서 엔클로져의 벽으로 가서 출구를 통과하는 액체를 수집하기 위해 상기 복수개의 출구의 하류에 위치될 수 있다. 리세스는 밀봉 뚜껑에 의해 폐쇄될 수 있다. 이로써 캡슐을 나가기 전에, 엔클로져를 나가는 원심분리액은 수집 리세스에 수집된다. 이로써 더욱 균질한 액체 유동이 캡슐을 나가는 것이 보장될 수 있다. 리세스는 또한 음료 출구를 만들기 위해 음료 제조 장치의 천공 부재가 캡슐내에 도입될 수 있도록 캡슐안에 충분한 공간을 할당할 수 있게 형성된다.

캡슐의 바람직한 모드에 있어서, 접시형 본체가 제공된다. 본체는 바람직하게는 큰 개구부분과, 작은 부분의 폐쇄된 저부벽에 의해 형성된 측벽을 구비한다. 이로써, 측벽은 개구 단부 방향으로 확장된다. 바람직하게는 뚜껑이 본체의 개구 단부를 폐쇄하고 이로써 본체와 함께 음식물질을 담는 엔클로져가 한정되도록 접시 본체에 조립된다. 특히, 출구를 포함하는 벽의 일부는 뚜껑의 일부일 수 있다. 그러한 구성은 산업적으로 생산하고 조립하는데 비교적 더 간편하다. 특정 모드에서는, 뚜껑이 출구를 통과하는 음료를 수집하는 수단을 형성하는, 주변 리세스의 적어도 일부를 포함한다. 예컨대, 캡슐은 그 주변에 바깥방향으로 즉, 엔클로져의 내부와 반대방향으로 U-형 단면 개구의 환형 그루브를 포함하며 이로써 수집 리세스형 수단이 형성된다. 그루브에는 개구 예를 들어 일련의 주변 슬롯이 제공된 벽의 내측부가 제공된다. 그루브는 접시형 본체의 내측 지지부상에 지지되는 결합 에지를 형성하는 외측부를 더 포함할 수 있다. 결합 에지는 액체가 개구를 우회하지 못하도록 접시형 본체의 지지부와 함께 충분히 밀봉된 계면을 형성할 수 있다.

수집 리세스는 원심분리액이 캡슐을 나가기 전에 외측으로 더욱 양호하게 분배될 수 있게 뚜껑의 주변에 연속적으로 연장되어 있을 수 있다. 대안의 모드에서는, 수집 리세스는 본체의 일부일 수 있다. 예컨대, 본체는 리세스를 포함하는 열성형 플라스틱 부재일 수 있다. 바람직하게는, 리세스는 본체의 확장 개방부분에 위치된다.

바람직한 모드에서, 기밀 밀봉 포일이 뚜껑의 적어도 일부를 덮는다. 특히, 밀봉 포일은 적어도 수집 리세스를 덮는다. 수집 리세스는 음료 제조 장치에서 캡슐이 사용되기 전에 기밀하게 폐쇄될 수 있다. 그 결과 캡슐 사용전에 외부 대기로부터, 엔클로져에 제공된 출구를 통하여 예컨대 뚜껑의 내측부를 통하여 실제로 캡슐로 들어오는 공기는 없다. 따라서, 커피 또는 우유와 같은 물질이 산화될 가능성이 더 적다.

일 모드에서, 밀봉 포일은 접시형 본체 및/또는 뚜껑에 영구적으로 밀봉되고 천공 물 주입 수단에 의해 천공가능하게 만들어진다. 동시에, 예컨대 캡슐에 대해 이질적인 예컨대 음료 제조 장치의 복수개의 바늘인 하나 이상의 천공/펀칭 부재로 천공함으로써 액체가 캡슐을 나갈 수 있도록 하나 이상의 출구가 포일에 형성가능하다. 예를 들어, 3 개 또는 4 개의 출구가 수집 리세스 영역에서의 포일에서 원심분리액이 동일한 개수의 스트림으로 캡슐을 나갈 수 있게 천공될 수 있다. 다른 모드에서, 밀봉 포일은 접시형 본체 및/또는 뚜껑에 제거가능하게 밀봉되고 이로써 분리될 수 있게 된다. 그러한 경우에, 포일은 음료 제조 장치에 삽입되기 전에 제거된다.

밀봉 포일이 접시형 본체에 가해질 수 있도록 접시형 본체는 포일의 밀봉을 위한 주변 테두리를 포함한다. 밀봉은 예컨대 초음파 또는 열 용접에 의해 가해질 수 있다.

그러므로 캡슐의 뚜껑은 예컨대 간단한 삽입부 또는 용접과 같은 추가 연결 수단에 의해 접시형 본체에 조립되는 내측 부재를 형성할 수 있다. 밀봉 포일이 뚜껑에 조립되고 접시형 본체의 테두리에 밀봉될 때, 뚜껑은 본체의 시트에 예를 들어 추가의 연결부 없이 접시형 본체의 주변 내측 에지에 간단히 삽입될 수 있는데 그 이유는 충분한 인장력으로 테두리에 밀봉된 포일은 본체의 시트로부터 뚜껑이 이동되지 못하게 할 수 있기 때문이다.

본 발명의 추가적인 특징에 있어서, 뚜껑은 물 인젝터가 캡슐내에 도입되도록 통로를 형성하는 적어도 하나의 입구를 포함할 수 있다. 뚜껑에 있는 입구는 일반적으로 플라스틱 벽의 천공가능한 작은부분에 의하여 폐쇄될 수 있거나 또는 개방된 채로 있을 수 있다. 커피 입자와 같은 물질이 엔클로져를 자유롭게 나가지 못하게 하고 그리고 뚜껑과 밀봉 포일 사이의 틈이 생기지 못하게 입구가 예컨대 파손가능한 플라스틱부에 의해 폐쇄된 채로 유지되는 것이 유리할 수 있다. 입구는 캡슐의 회전 중심 축선에 정렬된다. 실제로, 입구가 정렬될 때, 음료 제조 장치의 물 주입부는 장치의 고정부가 될 수도 있지만 회전부는 아니다. 이로써 장치의 구조는 매우 간단해진다. 다른 가능한 특징에 따르면, 입구는 엔클로져의 방향으로 확장되는 관형부를 형성한다. 이 부분이 확장됨으로써 원심분리시 엔클로져내에 물 분사가 촉진된다.

본 발명의 맥락에 있어서, 캡슐은 음식 성분 또는 음식 성분의 혼합물에 대한 광범위한 선택의 범위 내의 음식물질을 포함할 수 있다.

특히, 음식물질은 분쇄 커피, 가용성 커피, 유제품계 분말, 유제품 또는 비유제품 크리머, 코코아, 감미료, 잎차, 허브티, 가용성 티, 요리 분말, 가용성, 또는 가분산성 영양 조성물, 액체 음식 농축액 및 이들의 조합물로 이루어지는 성분 중에서 선택될 수 있다.

캡슐은 물질의 신선도가 캡슐내에서 최대한 오래 유지되도록 기밀 포장재로 형성될 수 있다. 특히, 접시형 본체는 식용등급 플라스틱과 적어도 하나의 가스 차단층으로 이루어질 수 있다.

예를 들어 접시형 본체는 적어도 1 층의 폴리프로필렌 (PP) 및 적어도 1 개의 EVOH 가스 차단층을 포함하는 열성형 플라스틱 적층체이다. 접시형 본체 및/또는 뚜껑은 플라스틱으로 열성형되거나 사출될 수 있다. 뚜껑은 또한 PET 와 같은 폴리머로 이루어진 다공성 막일 수 있다. 대안으로, 본체 및/또는 뚜껑이 알루미늄 합금 또는 플라스틱과 알루미늄 합금의 복합체와 같은 얇은 금속으로부터 디프드로잉 (deep drawing) 될 수 있다.

본 발명은 또한, 원심분리 작업 동안에 회전 축선에 상응하는 캡슐의 중심 축선에 대하여 캡슐내 주변으로 원심분리되는 액체 음식을 제조하기 위하여 캡슐내에 물을 주입하고 원심력을 사용하여 물이 물질을 통과함으로써 캡슐에 담긴 음식물질로부터 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐에 관한 것으로서, 이 캡슐은

미리 결정된 양의 음식물질을 수용하기 위한 컵 형상 본체,

상기 본체로 음식물질을 담는 엔클로져의 경계를 정하기 위한 벽의 일부,

캡슐을 기밀 방식으로 폐쇄하기 위해 본체에 연결되는 폐쇄 막,

상기 벽의 일부와 상기 폐쇄막 사이에 있는 수집 리세스를 포함하며,

상기 벽의 일부는 그 주변으로 원심분리의 효과에 의해 액체 음식이 엔클로져를 나갈 수 있게 복수 개의 출구를 포함한다.

본 발명은 또한, 원심력을 사용하여 물이 물질을 통과함으로써 용기내 담겨있는 음식물질로부터 액체 음식을 제조하는 시스템에 관한 것으로서,

용기를 수용하고, 원심분리로 회전 축선을 중심으로 용기를 구동하는 수단을 포함하는 장치를 포함하고,

상기 용기는 제거가능하며 벽의 일부가 복수개의 반경방향 또는 주변의 출구를 포함하는 엔클로져를 포함하는 일회용 캡슐을 형성한다.

본 발명의 추가적인 특징은 이하의 도면에 대한 상세한 설명부에 나타날 것이다.

도 1 은 본 발명의 캡슐을 위에서 본 사시도이다.

도 2 는 본 발명의 캡슐을 밑에서 본 사시도이다.

도 3 은 본 발명의 캡슐의 단면도이다.

도 4 는 밀봉 포일이 제거된 캡슐의 사시도이다.

도 5 는 본 발명의 캡슐을 위에서 본 뚜껑의 사시도이다.

도 6 은 도 4 의 캡슐을 밑에서 본 뚜껑의 사시도이다.

도 7 은 본 발명의 음료 제조 장치의 사시도이다.

도 8 은 개방 모드의 음료 제조 모듈의 사시도이다.

도 9 는 캡슐을 중심으로 폐쇄 모드의 음료 제조 모듈의 선 A-A 를 따라 취한 단면도이다.

도 10 은 도 9 의 확대도이다.

도 11 은 도 9 및 도 10 의 모듈의 물 주입 어셈블리의 도면이다.

도 12 는 도 9 와 유사하지만 본 발명의 다른 실시형태를 위한 음료 제조 모듈의 단면도이다.

도 13 은 도 12 의 모듈의 상세도이다.

도 14 는 본 발명의 캡슐의 변형예의 단면도이다.

도 15 는 도 14 의 캡슐의 뚜껑을 하측에서 본 도면이다.

도 16 은 본 발명의 다른 모드에 따른 캡슐의 사시 단면도이다.

도 17 은 도 16 의 캡슐의 단면도이다.

도 18 은 다른 모드에 따른 캡슐의 단면도이다.

도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 일반적으로 본 발명의 바람직한 캡슐 (1) 은 밀봉 포일 (3) 이 밀봉되어 있는 접시형 본체 (2) 를 구비한다. 밀봉 포일 (3) 은 밀봉 환형부 (5) 에서 상기 본체의 주변 테두리 (4) 에 밀봉된다. 주변 테두리 (4) 는 예를 들어 약 2 ~ 5 mm 의 작은 환형부를 형성하면서 바깥으로 연장되어 있을 수 있다. 접시형 본체는 저벽 (6) 및 측벽 (7) 을 구비하는데, 이 측벽은 저벽과 대향하는 본체의 큰 개방 단부 방향으로 확장되는 것이 바람직하다. 접시형 본체는 바람직하게는 강성 또는 반강성이다. 접시형 본체는 가스 차단층 예컨대 EVOH 등 또는 알루미늄 합금 또는, 플라스틱과 알루미늄 합금의 복합체를 갖는 식용등급(food grade) 플라스틱, 예를 들어 폴리프로필렌으로 형성될 수 있다. 밀봉 포일 (3) 은, 또한 차단층 또는 알루미늄 합금 또는, 플라스틱과 알루미늄 합금의 조합물을 포함하는 더 얇은 재료 예컨대 플라스틱 적층체로 이루어질 수 있다. 밀봉 포일은 보통 예를 들면 50 ~ 250 미크론의 두께를 갖는다. 밀봉 포일 부재는 이하에서 설명하는 바와 같이 물 입구 및 음료 출구 (들) 가 형성될 수 있도록 천공될 수 있다.

도 3 내지 도 6 의 실시형태에 있어서, 본 발명의 캡슐은 접시형 본체에 삽입되는 뚜껑 (8) 을 형성하는 내측 부재를 포함한다. 뚜껑 (8) 및 본체 (2) 는 함께 음식물질 (22) 을 수용하는 내부 엔클로져 (14) 의 경계를 정한다. 바람직하게, 캡슐은 중심축선 (A) 을 중심으로 회전 대칭을 이룬다. 그러나, 캡슐은 반드시 축선 (A) 을 중심으로 하는 원형 단면을 가질 필요는 없고, 다른 형상 예컨대 사각형 또는 다각형을 취할 수도 있다. 뚜껑 (8) 은 도 5 및 도 6 에 나타나 있다. 뚜껑은 중앙부 (9) 및 주변부 (10) 를 포함하는 플라스틱재 디스 크 형상을 취할 수 있다. 중앙부는 실질적으로 편평할 수 있으며, 음료 제조 장치의 물 주입 부재의 도입을 가능하게 하는 입구 포트 (11) 를 포함할 수도 있다. 뚜껑의 내측면 (12) 에서 입구 포트는 관형 입구부 (13) 에 의해 연장될 수 있으며, 이 관형 입구부는 물이 본체의 저부쪽으로 안내되게 하여 엔클로져 안의 음식물질을 완전히 적시게 하고 그래서 예컨대 "건조 분말 스팟" 이 남게 되는 위험을 저감시키는 역할을 한다. 바람직하게는 입구 포트는 파손가능한 또는 천공가능한 폐쇄부 (15) 에 의해 폐쇄된다. 이 폐쇄부는 엔클로져내의 음식물질이 뚜껑의 상면과 밀봉 포일 사이의 틈새에 들어가는 것을 방지한다. 뚜껑은 또한 수집 리세스 (16) 를 포함하는 주변부 (10) 를 구비한다. 이 수집 리세스는 밀봉 포일의 방향으로 개방되어 있는 U-형상 횡단면 (도 3) 을 형성한다. 리세스는 뚜껑의 주변에서 연속적으로 형성되어 있는 것이 바람직하지만, 예컨대 보강 요소 또는 벽에 의해 분리되어 있을 수 있는 복수 개의 불연속 리세스부로 대체될 수도 있다. 수집 리세스는 엔클로져 (14) 와 수집 리세스 (16) 간의 유체 연통을 형성하는 일련의 출구 (18) 가 제공되어 있는 내주벽부 (17) 를 포함한다.

이 실시예에 도시된 바와 같이, 상기 출구는 내주벽부 (17) 에 간격을 두고 분포되어 있는 슬롯 또는 구멍일 수 있다. 예컨대, 슬롯의 개수는 5 내지 200 개, 바람직하게는 10 내지 100 개일 수 있다. 이 슬롯은 바람직하게는 음식물질의 입자의 통계학적 평균 크기보다 작은 폭을 갖는다. 예컨대 음식물질이 분쇄 커피인 경우에 슬롯은 600 미크론 미만, 더 바람직하게는 500 미크론 미만, 가장 바람직하게는 250 미크론 미만의 폭을 갖는다. 슬롯은 필요하면 중앙부 (9) 또는 리세스 (16) 의 저부에도 연장되어 있을 수 있다. 슬롯은 음식물질의 입자의 통계학적 평균 크기보다 작은 직경을 갖는 원형 단면의 구멍으로 대체될 수 있다.

수집 리세스 (16) 는 이하 설명하는 바와 같이 밀봉 포일을 통하여 천공 부재를 도입시켜 캡슐안에서 제조된 우려낸 액체를 위한 출구를 만들 수 있도록 예컨대 2 ~ 10 mm 의 작은 깊이를 갖는 주변 그루브를 형성한다. 수집 리세스 (16) 는 또한 접시형 본체의 시트부 (20) 에 지지되는 에지를 형성하는 외주부 (19) 를 포함한다. 이 외주부 (19) 는 다소 단단한 끼워맞춤 결합에 의해 시트부 (20) 에 결합될 수 있다. 본체의 측벽의 내면을 따라서 접시형 본체의 저부 방향으로 연장되어 있는 추가적인 밀봉부 (21) 가 캡슐의 본체의 내면과 뚜껑 사이에서의 가능한 액체의 침투에 대항하여 더욱 밀봉하기 위해 리세스로부터 연장되어 있을 수 있다. 물론, 수집 리세스형 수단의 형상은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 구성을 취할 수 있다. 예컨대, 리세스 (16) 는 접시형 본체의 측벽 (7) 및 뚜껑 (8) 에 의해 형성될 수 있다 (도 13 에 도시). 이 경우, 외주부 (19) 는 생략될 수 있다.

도면에 도시된 바와 같이, 일련의 출구 예컨대 슬롯 (18) 은 바람직하게는 중심축선 (A) 에 대해 엔클로져의 확장부에 또는 그에 근접하게 위치해 있다. 그러므로, 원심분리액은 본체의 측벽의 내면을 따라서 안내되어 뚜껑의 내측면 (12) 에 이르고 그리고 나서 슬롯을 통과하게 된다. 밀봉 포일 (3) 이 접시형 본체의 테두리에 밀봉될 때 뚜껑 (8) 은 이 밀봉 포일 (3) 에 의해 완전히 폐쇄된 다. 가능한 대안으로는, 밀봉 포일은 슬롯 영역을 포함해서 수집 리세스만을 덮을 수도 있다.

뚜껑 (8) 은 예를 들어, 열성형 또는 사출 플라스틱으로 만들어진 강성 또는 반강성 부재일 수 있다. 그러나 이 뚜껑 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 접시형 본체의 내면에 밀봉되는 가요성 막으로 만들어질 수도 있다.

필터 벽이 뚜껑의 내측면 (12) 에 마주대하여 엔클로져 안쪽에 위치될 수도 있다. 필터 벽은, 예컨대 높은 압력 강하를 발생시켜 엔클로져 밖으로의 원심분리액 방출을 지연시키기 위하여 또는 매우 작은 입자 크기를 갖는 물질을 위하여 향상된 여과를 제공할 수 있다. 필터 벽은 뚜껑의 내측면 (12) 에 부착되는 종이 필터 또는 얇은 플라스틱 필름일 수 있다.

뚜껑은 접시형 본체에 간단하게 삽입되거나, 초음파 용접과 같은 임의의 적합한 연결 수단에 의해 고정될 수 있다.

본 발명의 캡슐과 음료 제조 장치를 포함하는 시스템은 도 7 및 도 8 에 도시되어 있으며 이하 설명한다.

또한, 시스템은 전술한 캡슐 (1) 과 음료 제조 장치 (23) 를 포함한다. 장치는 캡슐이 삽입될 수 있는 모듈 (24) 을 구비한다. 캡슐은 우려낼 음식물질을 담고, 캡슐은 사용 후 처분되기 위해 (예컨대, 유기 및 무기 원료의 폐기 또는 재활용을 위해) 모듈에서 제거된다. 모듈 (24) 은 물 저장소 (25) 와 같은 물 공급원과 유체 연통한다. 유체 수송 수단, 예컨대 펌프 (26) 는 모듈과 물 공급원 사이의 유체 회로 (27) 에 제공된다. 또, 물 가열기 (28) 가 물이 모듈 에 들어가기 전에 유체 회로에서 물을 가열하기 위해 제공된다. 물 가열기는 저장소에서 나오는 새로운 물을 가열할 수 있도록 유체 회로에 삽입될 수 있거나, 또는 대안으로 물 저장소에 삽입될 수 있는데 그러한 경우에는 물 저장소가 물 보일러가 된다. 물론, 물이 물 플러그 연결을 통해 가정용 물 공급원에서 직접 얻어질 수 있다.

물이 저압 또는 심지어 중력에서 모듈 (24) 에 공급될 수 있다. 모듈의 물 입구에서 예컨대, 대기압 이상 0 ~ 1 bar 의 압력이 예상될 수 있다. 압력 펌프가 그러한 피스톤 펌프로 이용되는 경우에 2 bar 보다 큰 압력에서의 물이 전달될 수도 있다.

우려냄 모듈 (24) 은 주로 물 주입 서브어셈블리와 액체 수용 서브어셈블리를 포함한 두 개의 주요 캡슐 포함 서브 어셈블리 (29, 30) 를 포함할 수 있다. 두 개의 어셈블리는 캡슐을 그 안에 넣을 수 있게 예를 들어 베이오넷형 연결 시스템 (31) 에 의해 함께 폐쇄된다. 액체 수용 서브어셈블리 (30) 는 예컨대, 원심분리액이 캡슐을 나와서 컵 또는 글라스와 같은 서비스 용기로 안내될 수 있도록 서브어셈블리의 측면에 돌출되어 있는 액체 덕트 (32) 를 포함한다. 액체 덕트는 도 8 에 도시되어 있는 바와 같이 캡슐이 삽입된 회전 드럼 (34) 주변에 짧은 간격을 두고 배치된 실린더형 벽을 형성하는 액체 수용부 (33) 와 연통한다. 액체 수용부는 이하에서 설명하는 바와 같이 액체를 수집하기 위해 중간 캐비티 (63) 를 드럼으로 한정한다. 서브어셈블리 내부에서 캡슐 수용 드럼 (34) 을 회전 구동시키는 수단이 액체 수용 서브어셈블리 (30) 밑에 위치해 있다.

구동 수단은 전기 또는 가스 동력에 의해 공급될 수 있는 회전 모터 (40) 를 포함하는 것이 바람직하다.

물 주입 서브어셈블리는 물 유체 회로 (27) 와 상류에서 연통하는 물 입구 (35) 를 포함하는 물 주입측을 포함한다.

도 9 및 도 10 에 있어서, 회전 드럼 (34) 은 캡슐을 수용할 수 있도록 상보적으로 형성된 내부 캐비티 (36) 가 구비된 중공 캡슐 유지부와 같이 형성된다. 회전 드럼 (34) 은 그 자체가 볼 베어링 또는 니들 베어링과 같은 회전 안내 수단 (39) 에 의해 액체 수용부 (33) 의 외측 베이스 (38) 에 대하여 회전 관계를 유지하는 회전 축 (37) 에 의해 축방향으로 길게 되어 있다. 그러므로, 회전 드럼은 중간 축선 (Ⅰ) 을 중심으로 회전되도록 설계되어 있는 반면에 수용부의 외측 베이스 (38) 는 장치에 대하여 고정되어 있다. 액체 수용부 (33) 는 예컨대 볼트 (44) 에 의해 모터의 하우징 (43) 에 고정될 수 있다. 기계식 커플링 (41) 이 모터 (40) 의 축 (42) 과 드럼의 회전 축 (37) 사이의 계면에 위치해 있다.

물 주입 서브어셈블리 (29) 에 있어서, 이 물 주입 서브어셈블리 (29) 는 도 10 및 도 11 에 도시되어 있는 바와 같이, 축선 (Ⅰ) 에 대하여 고정되어 있으며 중앙에 배열된 물 인젝터 (45) 를 포함한다. 물 인젝터는 입구 (35) 로부터 물 출구 (47) 까지 물을 수송하기 위하여 중앙 관형 부재 (46) 를 포함하는데, 상기 물 출구는 캡슐의 엔클로져 (14) 안에서 돌출하게 되어 있다. 물 출구는 뚜껑의 관형 입구 (13) 의 언젠가는 파손될 수 있는 부분을 통해 그리고 캡슐의 폐쇄 포일을 통해 천공 구멍을 형성할 수 있는 날카로운 관형 팁부와 같은 천공 수단 (48) 으로 형성된다.

물 인젝터를 중심으로 하여 캡슐 회전 결합부 (49) 가 장착되어 있다. 캡슐 회전 결합부 (49) 는 물 인젝터 및, 캡슐 회전 결합부 (49) 와 물 인젝터 (45) 사이에 삽입된 볼 또는 니들 베어링 (50) 과 같은 회전 안내 수단을 수용하기 위한 중앙 보어를 구비한다. 결합부는 이 결합부 (49) 의 디스크형 결합벽 (55) 에서 돌출된 출구 천공 부재 (51, 52, 53, 54) 를 더 포함한다. 천공 부재는 캡슐의 밀봉 포일 (3) 에 작은 구멍을 절단 또는 천공시킬 수 있는 경사 절단면을 갖춘 작은 실린더형 부분일 수 있다. 천공 부재는 벽 (55) 주변에 배치되어 있고, 바람직하게는 복수 개의 개구를 캡슐 내에 제공하여 원심분리액이 복수개의 액체 스트림을 형성하면서 캡슐을 나갈 수 있도록 균일하게 분포되어 있다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 물 주입 서브어셈블리 (29) 는 장치로부터 배출된 액체의 유동을 제어할 수 있는 밸브 시스템 (56) 을 더 포함한다. 밸브 시스템 (56) 은 스프링과 같은 탄성 부하 수단 (58) 의 힘의 작용하에서 편향된 환형 결합부 (57) 의 형상으로 캡슐 회전 결합부 (49) 에 배열될 수 있다. 환형 결합부 (57) 는 탄성 부하 수단의 힘의 작용하에서 액체의 유동을 제한할 수 있는 폐쇄력을 캡슐의 주변 테두리 (4) 에 가하는 누름 주변면 (59) 을 포함한다. 주변면 (59) 은 국부 영역에 밀봉압을 증가시킬 수 있는 콘 (cone) 형 또는 V 형일 수 있다. 결합부 (57) 는 내부 베이스부 (60) 를 더 포함한다. 베이스부 (60) 와, 결합부 (49) 의 반력 부분 (61) 사이에 위치해 있는 공간에 탄성 부하 수단 (58) 이 삽입된다. 그러므로, 나머지 지점에서 밸브 시스템의 결합부 (57) 는 탄력 수단 (58) 의 압축 효과의 작용하에 캡슐의 테두리를 폐쇄 상태로 유지한다.

캡슐 결합 서브어셈블리 (29) 는 2 개의 서브어셈블리가 캡슐을 중심으로 서로 상대적으로 폐쇄되어 있을 때 액체 수용 서브어셈블리 (30) 의 내부 환형 챔버 (63) 내에 돌출되어 있는 스커트 (62) 의 관형부를 더 포함할 수도 있다. 상기 스커트 (62) 의 관형부는 압력하에 밸브 시스템을 통과하는 원심분리액을 위하여 충격벽을 형성한다. 상기 스커트 (62) 는 서브어셈블리 (29) 상에 고정되는 것이 바람직하다. 서브어셈블리는 액체 수용 서브어셈블리 (30) 상의 연결을 용이하게 하는 조종부 (64) 를 더 포함한다. 이 조종부 (64) 는 조종을 위하여 널링 처리된 (knurled) 주변면을 포함할 수 있다. 조종부는 나사 (67) 에 의해 서브어셈블리 (29) 의 고정 베이스상에 고정될 수 있다. 상기 조종부는 물론 레버 기구 또는 유사 조종 수단에 의해 대체될 수 있다.

전술한 바와 같이, 연결 수단이 2 개의 서브어셈블리 (29, 30) 의 상대 연결을 위해 제공된다. 예컨대, 액체 수용 서브어셈블리 (30) 의 관형면상에 측면 잠금 개구 (66) 에 결합할 수 있는 작은 핀 (65) 이 물 주입 서브어셈블리 (29) 의 환형면의 측면에 제공된다. 그러므로, 핀이 편장형 (oblong) 개구 (66) 에 결합될 수 있도록 2 개의 서브어셈블리 사이가 회전 각 또는 나선형 폐쇄 운동에 의해 연결될 수 있다. 물론, 다른 연결 수단은 상기 베이오넷형 연결 수단을 대체할 수 있다고 생각할 수 있다. 예컨대, 나사 (threading) 수단 또는 병진 폐쇄 수단은 본 기술분야의 어떠한 당업자도 생각할 수 있다.

본 발명의 캡슐 시스템은 기본적으로 이하의 원리에 따라 작용한다. 캡슐 장치는 예를 들어 베이오넷형 연결을 단절시키고 2 개의 서브어셈블리 (29, 30) 를 분리시킴으로써 2 개의 서브어셈블리 (29, 30) 를 서로 상대 이동시켜서 개방된다. 그 결과, 음식물질을 담는 일회용 밀봉 캡슐 (1) 은 장치에 삽입될 수 있으며, 즉 회전 드럼 (36) 의 캐비티에 위치될 수 있다. 캡슐은 밀봉 포일 (3) 에 의해 기밀하게 폐쇄되어 있는 동시에 장치내에 위치해 있을 수 있다. 그리고 나서, 서브어셈블리 (30) 에 다시 연결되고 연결 수단에 의해 잠기는 서브어셈블리 (29) 에 의해 장치가 폐쇄된다. 캡슐은, 잠금 위치에서 캡슐의 밀봉 포일을 뚫고 캡슐의 물 입구 (35) 를 통해 도입하는 물 인젝터에 의해 개방된다. 동시에, 복수 개의 액체 출구가 출구 천공 부재 (51~54) 에 의해 밀봉 포일의 주변에서 천공된다. 따라서, 물이 중앙 물 인젝터 (45) 를 통해 캡슐에 유입될 수 있다. 물이 유입되는 동안 가스가 캡슐을 나갈 수 있도록 주입 서브어셈블리에 통풍공이 만들어질 수 있다. 캡슐은 회전 모터 (40) 를 작동시킴으로써 회전 구동될 수 있다. 물 주입이 캡슐 안에서 시작되는 동시에 또는 물 주입 작업의 시작 바로 전후에 원심분리 작업이 시작될 수 있다.

예를 들어, 수 초 동안 캡슐을 회전시킴으로써 원심분리 작업을 시작하기 전에 캡슐안에 물이 채워지는 것을 가능하게 하는 것은 분쇄 커피를 우려내는데 유리한 점일 수 있다. 따라서, 액체가 원심분리되기 전에 커피내에 물이 적절하게 스며들 수 있으며 이로써 커피 영역 중 일부가 건조한 채로 남아있지 않게 한다. 원심분리는 바람직하게는 캡슐의 중심 축선 (A) 에 정렬된, 장치의 회전의 중심 축선 (Ⅰ) 을 중심으로 캡슐을 회전시킴으로써 수행된다. 회전속도는 바람직하게는 1000 ~ 16000 rpm (round-per-metre), 더 바람직하게는 5000 ~ 10000 rpm 이다. 우려낼 액체 및/또는 캡슐 내 물질의 특성에 따른 회전속도를 설정하기 위해 제어 유닛이 장치내에 제공될 수 있다. 회전속도가 클수록, 더 큰 압력이 액체에 의해 캡슐의 주변벽에 가해지고 더 많은 물질이 캡슐의 측벽에 밀집하게 된다. 회전속도가 더 크면 커피층의 액체의 체류시간이 더 짧기 때문에 더 낮은 고형분 함량을 포함하는 커피 추출물 우려내기를 촉진시킨다. 회전속도가 더 작으면 캡슐내 액체의 체류 시간이 길기 때문에 더 큰 강도를 갖는 커피를 제공한다. 물이 물질을 횡단하여 캡슐내에서 우려내어지며 이로써 물질의 부분 또는 전체 분산 또는 용해 또는 추출을 제공한다. 결과적으로, 원심분리액이 캡슐에 제공된 복수개의 출구 (18) 예를 들어 뚜껑 (8) 을 통과하게 된다. 원심력의 효과의 작용하에 커피 분말과 같은 물질은 반경방향으로 밀집해지는 경향이 있는 반면에 물은 물질을 통과하여 유동하게 된다.

이로써, 물질은 밀집해지며 물에 직접 적셔지게 된다. 캡슐의 고속 회전 운동에 의해, 원심력이 물질의 덩어리에 균일하게 가해진다. 결과적으로, 물 분포 또한 캡슐내 압력을 가하는 압력 펌프를 사용하는 일반적인 방법에 비해 더욱 균일하다. 그 결과, 적절하게 적셔지지 않게 되어 적절하게 우려내어지거나 분산되거나 용해되지 않는 영역을 만들 수도 있는, 물질이 통과하는 선택적 유동경로 (preferential flow path) 가 있을 수 있는 위험이 더 작다. 분쇄 커피 분말과 함께 캡슐의 내부 측벽에 이르는 액체는 액체 추출물이다. 그리고 나서 이 액 체 추출물은 캡슐의 측벽의 내부면을 따라 상방으로 유동하게 된다.

엔클로져의 상기 출구 (18) 는 캡슐에 저장된 물질에 따라 크기가 정해진다. 작은 폭을 가진 슬롯이나 작은 직경을 가진 구멍과 같은 작은 개구는 액체 추출물만이 개구를 통과하게 하고, 고형 입자는 캡슐의 엔클로져내에 유지시키는 여과 기능을 제공한다. 상기 구멍은 전단력을 생성하기에 충분히 작은 제한부를 형성할 수도 있고, 그 결과 거품이나 커피 크레마가 생기게 된다. 그러한 제한 뒤에 압력 해제에 의해 캡슐안에 있는 어느 정도의 가스가 액체에 포집될 수 있으며 액체 중에 복수개의 작은 거품이 형성된다. 또, 바늘로 뚤린 출구에서 원심분리액의 어느 정도의 유효 전단력 (significant shear force) 이 생길 수도 있다. 장치의 밸브 시스템 (56) 은 액체가 캡슐을 나갈 때 밸브의 액압이 커지면 열리기 시작할 수 있다. 그러므로, 열리는 것이 일정 시간 지연됨으로써 캡슐에 담긴 물질과 물이 충분히 상호작용할 수 있도록 밸브 시스템에 의해 제어될 수 있게 된다. 이렇게 지연이 제어되는 것은 다양한 파라미터, 예컨대 원심분리 속도, 탄성 부하 수단에 의해 가해진 힘 (즉, 스프링 강성), 물질에 의해 생성된 압력 강하, 출구 등에 의존한다. 밸브 시스템은 액압이 액체의 내부면상에서 증가될 때 들어 올려지는 밸브 시스템의 압력면 (59) 에 의해서 개방된다. 테두리의 캡슐은 또한 액압의 효과에 의해 구부릴 수 있도록 실질적으로 가요적일 수 있다. 그러므로, 압력면과 캡슐간의 상대 운동으로 인해 액체가 밸브 시스템의 상류의 작은 틈에서 새나갈 수 있도록 작은 통로가 형성된다. 비교적 고 회전 속도에서, 스커트의 일부 (62) 의 내부면에 충격을 가하는 액체 제트가 형성될 수 있다. 액체는 액체 수용 서브어셈블리의 캐비티 (68) 을 채우기 시작하고, 액체는 액체 덕트 (32) 를 통해 배수될 수 있으며 이로써 그 밑에 위치해 있는 컵 또는 글라스에 수집될 수 있다.

도 12 및 도 13 에 도시된 본 발명의 다른 모드에서, 동일하거나 동등한 기술적 수단을 표시하기 위해 동일한 도면 부호를 사용하였다. 이러한 모드에서, 밸브 시스템 (56) 은 탄성 부하 수단이 물 주입 서브어셈블리 (29) 의 고정부 (61) 와 핀칭면 (59) 사이에 삽입되는 고무 탄성 O-링 (69) 에 의해 얻어진다는 점이 다르다. O-링은 밸브 시스템의 2 개의 오목부 (70,71) 사이에 유지된다. 다시, 우려내는 동안에는 캡슐내의 액압은 캡슐의 테두리 (4) 와 핀칭면 사이에 통로를 형성할 수 있게 핀칭면 (59) 을 들어올리는 경향이 있다. 핀칭면은 테두리상에 힘을 집중시킬 수 있는 날카로운 팁부로 형성될 수 있다. 물론, 탄성 부하 수단 및 핀칭부는 동일한 요소일 수 있다고 생각할 수 있다. 예컨대, 핀칭부는 고무-탄성재로 만들어질 수 있다.

도 12 또는 도 13 의 모드에서의 물 인젝터는 천공 수단이 없는 캡슐 내 간단한 물 입구가 될 수 있다. 이러한 경우에, 캡슐이 장치내에 삽입되기 전에, 즉 밀봉 포일이 본체의 테두리에 밀봉되기 전에, 포일이 떼어내어질 수 있도록 분리 가능하게 밀봉함으로써 미리 개방된다. 대안으로, 중앙 구멍은 캡슐이 장치내 삽입되기 전에 포일에서 천공된다. 또한, 물 인젝터의 수밀 밀봉 결합은 캡슐의 정상면에 일정한 수밀 밀봉압을 가하는 수밀 밀봉 수단 (72) 에 의해 수행될 수 있다. 그러므로, 물은 캡슐의 정상면을 따라 누출되지 않게 되며 또한 캡슐 을 우회하지 않게 하여 액체 출구를 통해 직접 배출될 수 있게 한다.

본 발명의 캡슐은 도 14 및 도 15 에 도시된 실시형태와 같이 다양한 실시형태를 취할 수 있다. 캡슐의 일반적인 구조는 출구가 필터 종이, 직조 또는 부직부분 또는 다른 망상 또는 다공성 막 (72) 에 의해 형성된다는 점을 제외하고는 이전의 실시형태와 동일하다. 따라서, 접시형 본체 (2) 에 삽입되는 뚜껑 (8) 은 다공성재로 이루어진 원주형 밴드를 포함한다. 다공성재는 유동을 제한하여, 일정한 압력 강하, 예컨대 0.5 ~ 4 바 (상대 압력) 를 형성하며, 이로써 고형 입자를 여과한다. 특히, 재료의 구멍의 크기는 커피 미립자 즉, 90 미크론 만틈 작은 입자 크기를 가진 입자를 유지시킬 수 있게 선택될 수 있다. 종이, 직물, 망상 또는 다공성재는 용접되거나 그렇지 않으면 뚜껑에 결합된 밴드 또는 밴드들로 형성될 수 있다.

다른 가능한 모드에 있어서, 리세스 (16) 가 여과 기능 또한 제공할 수 있도록 다공성 압축가능재로 채워질 수 있다. 예컨대, 재료는 스펀지 또는 직물일 수 있다.

본 발명의 시스템 캡슐은 보통의 시스템보다 높은 고체 함량으로 주목할만한 우려내기를 제공한다. 결과는 캡슐마다 매우 재현가능하다. 또 놀랍게도, 크레마는 질감이 더욱 크림화되고, 더욱 안정화되며, 더욱 농후하게 되면서 주목할만하게 향상된다.

도 16 및 도 17 에 있어서, 본 발명의 캡슐은 접시형 본체 (2) 와 다공성 벽 (80) 으로 형성되는 엔클로져 역시 포함할 수 있다. 접시형 본체는 음식물질을 저장하는 주요 캐비티 (82) 와 원심분리 공정이 이루어지는 동안 다공성 벽 (80) 을 횡단하는 액체 추출물을 수용하는 주변 리세스 (81) 를 포함한다. 리세스 (81) 는 내측 에지 (83) 와 외측 테두리 (84) 에 의해 경계가 정해진다. 다공성 벽 (80) 은 리세스 (81) 의 내측 에지 (83) 에 부착될 수 있다. 기밀 포일 막 (86) 이 본체의 외측 테두리 (84) 에 부착되는 것이 바람직하다. 내측 에지는 다공성 벽 (80) 과 포일 막 (86) 사이의 자유 공간 (85) 이 있도록 외측 테두리 밑에 위치되는 것이 바람직하다. 다공성 벽은 내측 에지 (83) 상에 열 또는 초음파 용접에 의해 밀봉될 수 있다.

다공성 벽 (80) 은 그 전체면을 따라 또는 벽의 주변부만을 따라 개구 (즉, 구멍) 를 구비할 수 있다. 도 16 은 벽의 일부 (87) 를 보여주는데 이 벽의 일부는 일반적으로 개구를 구비하는 반면에 중앙부 (88) 에는 개구가 없다. 다른 모드에서 2 개의 상기 부분 (87, 88) 은 개구를 구비한다.

압력은 다양한 요인, 특히 장치 내 캡슐의 회전속도, 벽의 주변부 (87) 에서의 반경 (특히, 벽 주변부 (87) 에서의 상대 원심력 "g" 을 결정함), 개구의 크기에 의존한다. 개구의 크기는 1 ~ 600 미크론에 포함되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게 개구의 크기는 캡슐이 캡슐의 중심축선을 따라서 원심분리되는 동안 일정한 압력 강하를 형성하는 유동 제한 수단을 형성하는 10 ~ 200 미크론이다. 다공성 벽의 구멍의 전체면적은 측벽의 전체면적의 50% 미만, 가장 바람직하게는 40% 미만이어야 한다.

도 16 및 도 17 의 캡슐은 물질을 담는 엔클로져 (82) 안에 물을 주입하기 위해 캡슐의 중심점 (89) 에서 천공될 수 있다. 그 결과, 외측 포일 (86) 및 내측 벽 (80) 이 뚫린다. 캡슐은 전술한 바와 같이 장치내에 삽입된다. 캡슐은 원심분리 회전시, 결정된 속도, 예컨대 1000 ~ 16000 rpm, 가장 바람직하게는 5000 ~ 12000 rpm 에서 구동된다. 우려내기 또는 용해 공정은 물이 물질을 횡단함으로써 엔클로져내에서 발생한다. 원심분리 효과에 의해, 액체음식은 벽 의 다공성부 (87) (또한, 나중에 중앙부 (88) 의 일부가 다공성이 되면 이 중앙부 (88) 의 일부) 를 횡단하고 계면 (85) 을 통해 그리고 나서 환형 리세스 (81) 를 통해 엔클로져를 나간다. 액체는 리세스 (81) 위의 포일에 만들어진 천공 구멍을 통해 캡슐을 나가게 된다.

도 18 은 유사한 캡슐을 나타내나 이 캡슐은 포일 (86) 로부터 멀리 있는 주변부 (870) 와, 외부 기밀 포일 (86) 에 밀봉되는 중앙부 (880) 를 포함하는 내측 다공성 벽 (80) 을 갖춘다. 이 실시예에서는, 주변부 (870) 는 엔클로져의 출구를 포함한다. 중앙부 (880) 는 개구를 구비할 수도 구비하지 않을 수도 있다. 이 실시형태에서는 외측 포일 (86) 과 벽의 내측부 (880) 사이에 흐르는 액체가 없으며 그 이유는 이 외측 포일 및 벽의 내측부 모두가 함께 밀봉되기 때문이다. 변형예에서, 외측 포일 (86) 및 벽의 내측부 (880) 사이에 연결 부재가 삽입될 수 있다.

제한 수단 예컨대 개구를 포함하는 캡슐의 주변부는 도 16 내지 도 18 의 실시예에서와 같이 회전 축선에 실질적으로 수직하게 향할 수 있거나 또는 도 1 내지 도 6 의 실시예에서와 같이 상기 축선에 대해 경사질 수 있다.

캡슐내에 벽의 부분 (870) 에 충분한 압력강하가 형성되면, 장치에는 반드시 전술한 밸브와 같은 추가 유동 제한 수단이 제공되어야 할 필요는 없다. 이 경우에, 캡슐내 유동 제한 수단은 엔클로져 내에 충분한 압력을 유지시키고 이로써 물질 예컨대 분쇄 커피 및 물 사이의 양호한 상호작용을 달성할 수 있는데 충분하다. 예컨대, 크레마가 있는 양호한 에스프레소 타입의 커피는 10 ~ 200 미크론의 범위내의 구멍을 포함하는 직조물 폴리머 막을 포함하는 캡슐로 제조될 수 있다. 다른 가능한 모드에 있어서, 유동제한은 캡슐내의 시케인 또는 액체를 위한 굽은 유동 경로를 형성하는 유사한 구조에 의해 달성되거나 보완될 수 있다.

제한 수단의 압력강하는 캡슐내 압력의 작용하에 물을 채우는 단계와 액체가 제한 수단 즉, 밸브 시스템을 통과하게 되는 주입 지점에서 물의 압력을 측정하는 단계를 포함하는 압력 측정 시험에 의해 측정될 수 있다.

용어 "액체 음식" 은 여기서 넓은 의미를 포함하는데, 이는 스프나 소스와 같은 액체 요리, 커피와 같은 액체 음료 (분쇄 및/또는 인스턴트), 초콜렛, 우유 (분말 및/또는 액체), 차 (인스턴트 및/또는 잎), 등 또는 신생아 유동식과 같은 영양액 및 이들의 조합물을 포함한다.

물론, 본 발명은 이하의 특허 청구범위의 범위내에 포함되는 다수의 변형예를 포함할 수 있다.

Claims

원심분리 작업 동안에 회전 축선에 상응하는 캡슐의 중심 축선에 대하여 캡슐내 주변으로 원심분리되는 액체 음식을 제조하기 위하여 캡슐내에 물을 주입하고 원심력을 사용하여 물이 물질을 통과함으로써 캡슐에 담긴 음식물질로부터 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐로서,

미리 결정된 양의 음식물질을 담는 엔클로져,

캡슐에 가해지는 원심력하에 액체 음식이 원심분리되는 동안 상기 엔클로져를 나갈 수 있게 하며, 엔클로져의 벽의 주변부에 배치되는, 엔클로져의 복수 개의 출구를 포함하는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 1 항에 있어서,

상기 캡슐은 기밀재로 만들어지고, 이 캡슐은 기밀 방식으로 캡슐을 폐쇄하기 위해 외부 환경과 출구 사이에 배치되는 밀봉 포일을 더 포함하는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 1 또는 제 2 항에 있어서,

상기 복수개의 출구는 캡슐내의 벽의 내부를 통과하게 형성되는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 복수개의 출구는 상기 벽의 주변부에 제공되는 일련의 슬롯 및/또는 구멍을 포함하는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 4 항에 있어서,

상기 일련의 슬롯 및/또는 구멍은 벽의 주변부에서, 실질적으로 엔클로져 도처에 균일하게 분포되는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 출구는 음식물질을 이루는 입자의 평균 크기보다 작은 평균 직경 또는 폭을 가지는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 6 항에 있어서,

상기 출구는 1 내지 600 미크론의 평균 직경 또는 폭을 가지는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 6 항에 있어서,

상기 출구는 200 미크론 보다 작은 평균 직경 또는 폭을 가지는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

출구를 구비하는 상기 벽의 주변부는 종이 필터, 또는 직조 또는 부직 섬유, 망상재, 다공성 폴리머 막 또는 이들의 조합물로 이루어지는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 캡슐은 원심력에 의해서 엔클로져의 벽으로 가서 출구를 통과하는 액체를 수집하기 위해 상기 복수개의 출구의 하류에 원주형 음료 수집 리세스를 포함하는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 엔클로져는 중심 축선 (A) 에 대해 회전 대칭을 이루며 캡슐의 벽에 의해 경계가 정해지는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 출구는 엔클로져의 플레어형 (flared) 부분의 큰 직경부에 또는 그에 근접하게 위치되는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 캡슐은 뚜껑과 접시형 본체를 포함하고,

상기 뚜껑은 엔클로져를 한정하기 위해 접시형 본체에 조립되고,

상기 출구를 포함하는 벽의 주변부는 상기 뚜껑의 일부인 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 13 항에 있어서,

상기 뚜껑은 상기 출구를 통해 통과하는 음료를 수집하는 수단을 형성하는, 주변 리세스의 적어도 일부를 포함하는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 14 항에 있어서,

상기 수집 리세스는 상기 뚜껑의 주변부에 연속적으로 연장되어 있는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 뚜껑의 적어도 일부를 기밀 밀봉 포일이 덮는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 16 항에 있어서,

상기 밀봉 포일은 접시형 본체 및/또는 뚜껑에 영구적으로 밀봉되고, 이 밀봉 포일은 캡슐내 물 주입을 위해 천공 부재의 천공 작업하에 천공가능하게 제조된 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 16 항에 있어서,

상기 밀봉 포일은 접시형 본체 및/또는 뚜껑에 제거가능하게 밀봉되며, 분리 가능 시일에 의해 상기 본체 및/또는 뚜껑에 부착되는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 접시형 본체는 기밀 밀봉 포일이 밀봉되는 주변 테두리를 포함하는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 19 항에 있어서, 상기 포일은 외부 환경으로부터 음료 수집 리세스를 폐쇄하는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,

상기 포일은 뚜껑의 전체 외측면을 덮고 접시형 본체의 주변 테두리에 밀봉되는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 13 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 뚜껑은 물 인젝터가 캡슐내에 도입되도록 통로를 형성하는 적어도 하나의 입구를 포함하는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 22 항에 있어서,

상기 입구는 캡슐의 중심축선에 배열되는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 물질은 분쇄 커피, 가용성 커피, 유제품 분말 (dairy based powder), 유제품 또는 비유제품 크리머, 코코아, 감미료, 잎차, 허브티, 요리 분말, 가용성 또는 가분산성 영양 조성물, 액체 음식 농축액 및 이들의 조합물로 이루어지는 성분 중에서 선택되는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 13 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 접시형 본체는 식용등급 플라스틱과 적어도 하나의 가스 차단층으로 이루어지는 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
제 25 항에 있어서,

상기 접시형 본체는 적어도 한층의 폴리프로필렌 및 적어도 하나의 EVOH 가스 차단층을 포함하는 열성형 플라스틱 적층체인 액체 음식을 제조하기 위한 일회용 캡슐.
원심력을 사용하여 물이 물질을 통과함으로써 용기내 담겨있는 음식물질로부터 액체 음식을 제조하는 시스템으로서,

용기를 수용하며 원심분리시 회전 축선을 중심으로 용기를 구동하는 수단을 포함하는 장치를 포함하고,

상기 용기는 제거가능하며 복수개의 반경방향 출구를 포함하는 벽의 일부가 있는 엔클로져를 포함하는 일회용 캡슐을 형성하는 액체 음식을 제조하는 시스템.