KR20160122163A - 식품 제조 기계에서 사용하기 위한 캡슐 키트 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 적어도 하나의 특정 식품 성분을 각각 함유하기 위한 적어도 2개의 캡슐들(11)의 키트로서, 캡슐들은 다중-성분 식료품의 제조를 위해 식품 제조 기계(1)의 브루잉 캐비티(brewing cavity) 내에 선택적으로 기능적으로 삽입되도록 구성되고, 키트 내의 각각의 캡슐(11)은 상기 캡슐이 기계의 캐비티 내로 삽입되는 경우 및/또는 상기 캐비티가 폐쇄되는 경우에 변형되는 적어도 하나의 변형가능 부분(17, 19, 20, 21, 22, 23, 25, 26, 27, 29, 31, 33, 34, 35, 38)을 포함하여, 적어도 하나의 기계 동작 파라미터가 변형된 변형가능 부분에 의한 기계의 캐비티 상에서의 반응력의 검출에 의해 설정되게 하는 것을 특징으로 하고, 상기 키트는 키트 내의 상이한 캡슐들이 기계 브루잉 기능 파라미터들을 내부에 삽입된 각각의 캡슐에 커스터마이징(customizing)하기 위해 상이한 사전결정된 기계 특성들을 갖는 변형가능 부분들을 포함하는 것을 추가로 특징으로 한다.

Description

식품 제조 기계에서 사용하기 위한 캡슐 키트{A CAPSULE KIT FOR USE IN A FOOD PREPARATION MACHINE}

본 발명은 식품 제조 기계, 예를 들어 액체 식품 제조 기계에서 사용하기 위한 캡슐들의 키트에 관한 것으로, 각각의 캡슐은, 별개로 저장되지만 다른 것들과 동시에 사용되어야 하는 적어도 하나의 성분을 봉입(enclose)하기 위한 것이다.

음료 제조 기계들은 식품학 및 소비재 분야에서 주지되어 있다. 그러한 기계들은 소비자가 가정에서 주어진 유형의 음료, 예컨대 커피 기반 음료, 예를 들어 에스프레소 또는 브루잉형 커피(brew-like coffee)를 제조할 수 있게 한다.

오늘날, 가정 내 음료 제조를 위한 대부분의 음료 제조 기계들은 음료의 제조를 위한 부분형 성분(portioned ingredient)들을 수용할 수 있는 기계로 이루어진 시스템을 포함하고 있다. 그러한 부분들은 연질의 포드(pod)들 또는 패드들, 또는 봉지(sachet)들일 수 있지만, 점점 더 많은 시스템들이 경질의 포드들 또는 캡슐들과 같은 반경질 또는 경질 부분들을 사용하고 있다. 하기에서, 본 발명의 음료 기계는 경질 또는 반경질 캡슐과 함께 작동하는 음료 제조 기계인 것으로 고려될 것이다.

기계는 상기 캡슐을 수용하기 위한 리셉터클 또는 캐비티(cavity), 및 유체, 바람직하게는 물을 가압 하에서 캡슐 내로 주입하기 위한 유체 주입 시스템을 포함한다. 본 발명에 따른 커피 음료의 제조를 위해 가압 하에 주입되는 캡슐 내의 물은 바람직하게는 고온으로, 즉 70℃ 초과의 온도에 있다. 그러나, 일부 특정 경우에, 그것은 또한 주위 온도에 있을 수 있거나, 또는 심지어 냉각될 수도 있다. 캡슐 내용물의 추출 및/또는 용해 동안의 캡슐 챔버 내의 압력은, 전형적으로, 제품의 용해의 경우에는 약 1 내지 약 8 바(bar)이고, 로스팅 및 그라인딩된 커피(roast and ground coffee)의 추출의 경우에는 약 2 내지 약 12 바이다. 그러한 제조 프로세스는 음료 제조의 소위 "브루잉" 프로세스와는 많이 다른데 - 특히 차와 커피의 경우, 브루잉은 유체(예컨대, 온수)에 의한 성분의 장시간 우려냄(infusion)을 수반하는 반면에, 음료 제조 프로세스는 소비자가 수 초 내에 음료, 예를 들어 커피를 제조할 수 있게 한다는 점에서 그러하다.

가압 하의 폐쇄된 캡슐의 내용물을 추출 및/또는 용해하는 원리는 공지되어 있으며, 전형적으로, 기계의 리셉터클 또는 캐비티 내에 캡슐을 삽입하는 것, 및 일반적으로 기계 상에 장착된 유체 주입 바늘과 같은 천공 주입 요소로 캡슐의 일 면을 천공한 후에, 물질을 추출하거나 또는 그를 용해하고 이어서 추출된 물질 또는 용해된 물질을 캡슐을 통해 방출하도록 캡슐 내부에 가압 환경을 생성하기 위해 일정 양의 가압수를 캡슐 내로 주입하는 것으로 이루어진다. 이러한 원리의 응용을 허용하는 캡슐들이 예를 들어, 출원인의 유럽 특허 EP 1472156 B1호 및 EP 1784344 B1호에 이미 기재되어 있다.

이러한 원리의 응용을 허용하는 기계들이 예를 들어, 특허 CH 605 293호 및 EP 242 556호에 이미 기재되어 있다. 이들 문헌들에 따르면, 기계는 캡슐을 위한 리셉터클 또는 캐비티, 및 그의 원위 영역에 하나 이상의 액체 주입 오리피스들을 포함하는 중공 바늘의 형태로 제조된 천공 및 주입 요소를 포함한다. 바늘은, 그것이 한편으로는 캡슐의 상측 부분을 개방시키고 다른 한편으로는 캡슐 내로의 물 입구 채널을 형성한다는 점에서 이중 기능을 갖는다.

기계는, 캡슐 내에 함유된 성분(들)을 가압 하에서 용해 및/또는 우려냄 및/또는 추출에 사용되는 유체를 저장하기 위한 유체 탱크 - 대부분의 경우에, 이러한 유체는 물임 - 를 추가로 포함한다. 기계는 보일러 또는 열교환기와 같은 가열 요소를 포함하며, 이는 내부에서 사용되는 물을 작동 온도(관행적으로, 80 내지 90℃까지의 온도)로 데울 수 있다. 마지막으로, 기계는, 선택적으로 가열 요소를 통해, 물을 탱크로부터 캡슐로 순환시키기 위한 펌프 요소를 포함한다. 예를 들어, 기계 내에서 물을 순환시키는 방식은, 예컨대 출원인의 유럽 특허 출원 EP 2162653 A1호에 기재된 유형의 연동 밸브와 같은 선택형 밸브 수단을 통해 선택된다.

제조될 음료가 커피인 경우, 커피를 제조하는 한 가지 흥미있는 방식은 소비자에게 내부에 주입되는 온수로 추출될 로스팅 및 그라인딩된 커피 분말을 함유하는 캡슐을 제공하는 것이다.

많은 경우에, 기계는 캡슐을 보유하기 위한 캡슐 홀더를 포함하며, 이는 기계의 대응하는 캐비티 또는 리셉터클 내에 삽입되고 그로부터 제거되도록 의도된다. 캡슐 홀더에 캡슐이 적재되고 기능적 방식으로 캡슐 홀더가 기계 내에 삽입되는 경우, 기계의 물 주입 수단은 캡슐에 유체 연결되어, 전술된 바와 같이, 식품 제조를 위해 내부에 물을 주입할 수 있게 된다. 캡슐 홀더는 예를 들어 출원인의 유럽 특허 EP 1967100 B1호에 기재되었다.

그러한 식품 제조의 응용을 위해 그리고 특히 음료 제조를 위해 캡슐들이 개발되어 왔는데, 이는 출원인의 유럽 특허 EP 1784344 B1호 또는 유럽 특허 출원 EP 2062831호에 기재되고 청구되어 있다.

요약하면, 그러한 캡슐들은 전형적으로 하기를 포함한다:

- 중공 본체, 및 액체 및 공기에 불투과성이고 본체에 부착되어 예컨대 기계의 주입 바늘에 의해 천공되도록 구성된 주입 벽,

- 추출될 로스팅 및 그라인딩된 커피의 베드(bed), 또는 가용성 성분 또는 가용성 성분들의 혼합물을 함유하는 챔버, 및

- 챔버의 내부 압력을 유지하기 위해, 캡슐의 저부 단부에 배치되어 캡슐을 폐쇄하는 알루미늄 막.

알루미늄 막은, 예를 들어 기계의 캡슐 홀더 내에서, 캡슐과 일체로 되거나 또는 상기 캡슐의 외부에 위치되는 천공 수단으로 천공되도록 설계된다.

천공 수단은, 챔버 내측의 내부 압력이 소정의 사전결정된 값에 도달하는 경우, 알루미늄 막에 분배 구멍들을 천공하도록 구성된다.

또한, 선택적으로, 캡슐은 캡슐 내로 주입되는 유체의 분사 속도를 감소시키고 감소된 속도로 물질의 베드를 가로질러 유체를 분배하기 위해 유체의 분사를 중단시키도록 구성된 수단을 추가로 포함할 수 있다.

종래 기술의 캡슐들은 유체 시스템의 일부인 음료 제조 기계의 유체 주입 요소(예컨대, 바늘)에 의해 천공될 주입 벽 또는 막(상측 막으로 지칭됨)을 특징으로 한다. 유체가 캡슐 격실에 주입되는 경우, 압력이 증강되는데, 이는 전술한 바와 같이 캡슐의 내부에 함유된 성분들을 추출 및/또는 용해하기 위한 추출 수단으로서 역할을 한다. 그러한 성분들은 예를 들어 로스팅 및 그라인딩된 커피의 베드일 수 있다. 대안적으로 또는 로스팅 및 그라인딩된 커피와 조합하여, 성분들은 예를 들어 음료 사전혼합물(premix)들과 같은 가용성 성분들을 포함할 수 있다.

여러 개의 시스템들이 기계에 의한 캡슐 식별을 위해 현재 사용되고 있지만, 기존의 해결책들의 주된 단점은 식별 시스템들의 상대적으로 높은 비용 및/또는 그러한 식별을 위해 구성되는 캡슐의 복잡성 및 비용이다. 그러한 식별 시스템들은 컬러 인식, 바코드, 캡슐의 표면에 위치된 돌출부, 홈, 또는 다른 아티팩트(artifact)들의 인식, 전도도, 저항, 및 대체로, 전류 또는 자기장에 의한 캡슐의 검출 또는 식별을 위해 공지된 모든 수단을 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 예를 들어 다수-레시피 음료 제조 시스템들에서의 사용을 위해, 상이한 유형의 캡슐들의 사용에 적용할 수 있으면서 상기 언급된 결점들을 제거할 어떠한 신뢰성 있고 비용 효율적인 시스템들도 이제까지 제안되어 오지 않았다.

따라서, 본 발명의 목적은 성분 캡슐과 음료 제조 기계 사이의 개선되고 단순화된 데이터 통신을 포함하는 음료 제조 해결책을 제공하는 것이다.

전술한 목적은, 적어도 하나의 특정 식품 성분을 각각 함유하기 위한 적어도 2개의 캡슐들의 키트로서, 캡슐들은 다중-성분 식료품의 제조를 위해 음료 제조 기계의 브루잉 캐비티 내에 선택적으로 기능적으로 삽입되도록 구성되고, 키트 내의 각각의 캡슐은 상기 캡슐이 기계의 캐비티 내로 삽입되는 경우 및/또는 상기 캐비티가 폐쇄되는 경우에 변형되는 적어도 하나의 변형가능 부분을 포함하여, 적어도 하나의 기계 동작 파라미터가 변형된 변형가능 부분에 의한 기계의 캐비티 상에서의 반응력의 검출에 의해 설정되게 하는 것을 특징으로 하고, 상기 키트는 키트 내의 상이한 캡슐들이 기계 브루잉 기능 파라미터들을 내부에 삽입된 각각의 캡슐에 커스터마이징(customizing)하기 위해 상이한 사전결정된 기계 특성들을 갖는 변형가능 부분들을 포함하는 것을 추가로 특징으로 하는 캡슐들의 키트에 의해 충족된다.

캡슐의 "적어도 하나의 변형가능 부분"이란, 캡슐의 적어도 하나의 부분이, 하중이 적용되는 경우, 탄성적으로 또는 소성적으로 이러한 부분을 기계적으로 변형가능하게 하는 형상을 갖거나 또는 그렇게 하는 재료로 제조되는 것을 의미한다. 캡슐의 적어도 하나의 부분의 이러한 기계적 변형은 캡슐이 기계의 캐비티 내로 삽입될 때, 그리고/또는 기계의 캐비티가 폐쇄되어 상기 캡슐을 기능적으로 봉입할 때, 기계에 의해 캡슐 상에 적용되는 기계적 하중에 의해 야기된다. 여러 실시예들이 하기의 상세한 설명에서 기술될 것이다.

"변형 특성"이란, 각각의 객체 ― 본 경우에는, 캡슐의 변형가능 부분 ― 가 그의 형상 및 그를 제조하는 재료에 의존하는 특정 재료 거동을 갖는 것을 의미한다. 변형가능한 재료 거동 법칙은, 평형 위치로부터 이동하게 하는 하중이 캡슐의 변형가능 부분에 적용될 때 캡슐의 변형가능 부분이 되미는(push back) 힘이 상기 설부(tongue)의 이러한 평형 위치로부터의 거리에 대한 함수임을 표명한다. 다시 말해, 각 객체의 재료의 유형, 크기 및 기하학형상과 적용되는 힘들에 따라, 다양한 유형의 변형이 초래될 수 있다.

"동작 데이터"란, 기계를 동작시키는 것에 기능적으로 관련되는 임의의 데이터, 다시 말해, 음료 제조 파라미터를 설정하기 위해 기계 전자장치에 의해 사용될 수 있는 임의의 데이터를 의미한다. 보다 정확하게는, 동작 데이터는 음료 제조 파라미터의 설정 값에 대응하는데, 예를 들어 음료 제조 파라미터가 수온인 경우, 동작 데이터는, 이러한 수온에 대해, 기계 전자 기판에 프로그래밍되어 상기 전자 기판이 소정의 대응하는 온도로 물을 가열하도록 물 히터를 작동시키게 하는 값일 것이다. 본 경우의 식품 또는 음료 제조 기계에서, 최종 식품 또는 음료 제품을 제조하기 위해 전구체 성분과 혼합되는 물에 대해 사용되는 온도는 대체로 4℃ 내지 100℃의 범위 내, 바람직하게는 12℃ 내지 85℃의 범위 내에 있다. 보다 정확한 예로서, 시장에서의 대부분의 음료 제조 기계들은 생성될 음료의 유형에 따라 두 개의 상이한 온도를 이용한다. 이 경우에, 수온에 대응하는 기계 동작 데이터는 어떤 유형의 음료가 브루잉되느냐에 따라 "고온(hot)" 또는 "저온(cold)" 값을 가질 수 있다(그러한 값은, 물론, 디지털 값으로서 기계 전자 프로그램 내에 코딩된다).

본 발명의 매우 바람직한 실시예에서, 각각의 캡슐의 변형가능 부분은:

(i) 일련의 설부-형상 돌출부들,

(ii) 코일 스프링 부분,

(iii) 캡슐의 측벽들의 벨로우즈 부분,

(iv) 일련의 만곡된 가요성 아치들을 갖는 링 - 상기 일련의 만곡된 가요성 아치들은 링의 최하측 내부 표면으로부터 상기 링의 중심을 향해 내향으로 그리고 상향으로 연장됨 -,

(v) 캡슐의 저부 에지로부터 연장되는, 하향으로 배향된 일련의 만곡된 돌출부들,

(vi) 캡슐 상측 에지의 리세스된 부분과 조합되는, 캡슐의 상측 막의 변형가능 영역,

(vii) 캡슐 상측 에지의 주변부에 위치되는 일련의 파형 돌출부들,

또는 이들의 조합의 리스트 내에서 선택된다.

바람직하게는, 변형가능 부분은 상기 캡슐의 외부 표면의 주변부에, 보다 바람직하게는 상기 캡슐의 상부 부분 내에 위치된다.

본 발명의 제1 실시예에서, 키트 내의 적어도 하나의 캡슐의 외부 치수들 중 적어도 하나는 캐비티의 대응하는 내부 치수들보다 더 클 수 있고, 그 경우에, 변형가능 부분은 캐비티가 기능적 구성으로 폐쇄되는 경우에 예컨대 상기 캡슐이 탄성적으로 압축되어 상기 캐비티 내에 맞추어질 수 있도록 위치된다.

본 발명의 제2 대안적인 실시예에서, 키트 내의 적어도 하나의 캡슐의 외부 치수들 중 적어도 하나는 캐비티의 대응하는 내부 치수들보다 작을 수 있고, 그 경우에, 변형가능 부분은 캐비티가 기능적 구성으로 폐쇄되는 경우에 예컨대 상기 캡슐이 탄성적으로 팽창되어 상기 캐비티 내에 맞추어질 수 있도록 위치된다.

유리하게는, 키트 내의 각각의 캡슐의 변형가능 부분은 0.1 mm 내지 20 mm, 바람직하게는 0.15 mm 내지 10 mm, 보다 바람직하게는 0.5 mm 내지 5 mm를 포함하는 진폭으로 변형가능하다. 게다가, 상기 변형가능 부분은 바람직하게는, 상기 캡슐의 수직축에 실질적으로 평행한 축 D를 따라 변형하도록 배향되어 있다.

또한, 캡슐의 변형가능 부분은 0.2 N 내지 500 N, 바람직하게는 20 N 내지 300 N을 포함하는 힘의 작용에 의해 변형가능하다.

동일한 발명의 다른 태양에서, 본 발명은, 전술된 바와 같은 적어도 2개의 성분 캡슐들의 키트, 및 상기 캡슐과 기능적으로 협력하도록 구성된 식품 제조 기계를 포함하는 식품 제조 시스템으로서, 상기 기계는 상기 캡슐을 선택적으로 수용하여 상기 기계로부터 상기 캡슐 내로의 유체의 주입에 의해 상기 캡슐 내에서 식료품이 제조될 수 있게 하는 캐비티를 포함하고, 상기 캐비티는 각각의 캡슐의 변형가능 부분과 협력하여 동작 데이터를 상기 캡슐로부터 상기 기계로 전송하도록 구성된 압력 감지 - 더 정확하게는, 힘 감지 - 부분을 포함하며, 상기 데이터는 상기 변형가능 부분의 변형 특성들의 함수인, 구체적으로는, 상기 부분이 기계의 브루잉 캐비티 내로의 캡슐의 삽입에 의해 변형되는 경우, 및/또는 상기 캐비티가 상기 캡슐 상으로 폐쇄될 때, 각각의 캡슐의 변형가능 부분에 의해 생성되는 반응력의 함수인 것을 특징으로 하는 식품 제조 시스템에 관한 것이다.

유리하게는, 압력 감지 부분은 상기 기계의 제어 기판에 링크되어서, 캡슐의 변형가능 부분이 상기 압력 감지 부분에 기계적 변형을 전달하는 경우, 상기 기계의 감지 부분과 상기 캡슐의 변형가능 부분 사이의 협력이 상기 기계 내에서의 동작을 트리거할 수 있게 하고, 상기 동작은 상기 기계를 스위치 온 또는 스위치 오프시키는 인식, 및/또는 분배될 식품의 체적, 온도, 및/또는 점도, 캡슐 내에 주입되는 유체의 압력, 및/또는 우려냄/혼합 시간의 리스트 내에 포함되지만 이로 한정되지 않는 식품 제조 파라미터를 설정하는 인식이다.

또한 바람직하게는, 압력 감지 부분은 전기 스위치에 접속되는 압력 센서이다.

어떤 경우든, 식료품은, 바람직하게는, 캡슐화된 성분과 혼합될 유체를 0.5 내지 30 바, 바람직하게는 1 내지 20 바, 보다 바람직하게는 2 내지 15 바를 포함하는 압력으로 주입함으로써 캡슐 내에서 제조되는 액체 또는 반액체 제품이다.

본 발명의 기저를 이루는 일반적인 원리로서, 캡슐의 변형가능 부분에 적용되는 변형은 재료 거동 법칙을 따르며, 따라서 상기 변형가능 부분의 변형에 의해 생성되는 힘은, 변형의 유형 - 압축, 휨 또는 비틀림 - 이 무엇이든, 상기 변형의 직접적인 함수이다. 모든 유형의 변형에서, 재료 거동 법칙은 스프링, 또는 설부 또는 비틀린 부분이 되미는 힘이 다음과 같이 그의 평형 길이로부터의 거리에 대한 함수임을 표명한다:

F = f(x)

여기서,

"x"는 변위 벡터 ― 변형가능 부분이 그의 평형 길이로부터 변형되는 거리 및 방향 - 이다.

"f(x)"는 스프링이 가하는 복원력의 크기 및 방향이다.

코일 스프링 및 다른 일반적인 스프링들은 전형적으로 후크의 법칙을 따른다. 빔 굽힘에 기초한 스프링들이 예를 들어 변위에 따라 비선형으로 변하는 힘들을 생성할 수 있게 하지 않는 유용한 스프링들이 존재한다.

본 발명의 경우에, 캡슐의 변형가능 부분은 변형 진폭에 반드시 선형으로 링크되지는 않는 변형 하의 힘을 생성하는 복잡한 스프링 요소인 것으로 상정한다. 캡슐이 기계의 캐비티 내로 삽입되는 경우, 및/또는 캡슐이 캐비티 내의 적소에 있고 기계가 폐쇄되는 경우, 캡슐의 변형가능 부분은 기계적으로 변형되어 그에 인접하는 기계의 캐비티 부분에 대한 반응력을 반작용으로 생성한다. 이러한 반응력은 기계 내에 내장되는 힘 센서에 의해 측정된다. 측정된 힘 값은 기계에 의해, 적어도 하나의 동작/기능 파라미터 값, 예컨대 소정 레벨의 온도, 주입 압력, 캡슐 내로 주입되는 물에 대한 체적, 또는 그러한 파라미터들의 조합으로 변환된다. 그러한 변환은 사전에, 즉 공장에서 기계를 프로그래밍함으로써 달성되어서, 캡슐의 변형가능 부분에서 측정되는 변형의 각각의 측정된 힘에 대해, 기계가 음료 제조 파라미터에 대한 대응하는 사전결정된 값을 연관시키게 한다. 변형가능 부분의 전체 변형 단계 동안, 여러 힘 값들이 측정될 수 있으며, 그 각각은 변형의 하나의 진폭에 대응한다. 예를 들어, 3개의 상이한 반응력 값들이 측정될 수 있는데, 하나는 변형가능 부분이 0.1 mm만큼 변형되는 경우이고, 이어서 두 번째 힘 값은 변형가능 부분이 0.5 mm만큼 변형되는 경우이며, 마지막 하나는, 예를 들어 변형가능 부분의 1.2 mm의 완전 변형에 대응하는, 기계가 완전히 폐쇄되는 경우이다. 이러한 3개의 변형 스테이지들 각각에 대해, 하나의 특정 힘이 측정되는데, 이는 각각 기계의 음료 제조 설정을 위한 수치 값으로 변환될 수 있다. 예를 들어, 측정된 첫 번째 힘은 섭씨 온도 단위로 설정한 온도에 대응하고, 두 번째 측정된 힘은 바 단위의 물 주입 압력 값에 대응하며, 측정된 힘의 마지막 값은 기계 펌프에 의해 캡슐 내로 주입될 물의 체적에 대응한다. 기계 내로 삽입되는 캡슐의 기계적 특성에 따라 ― 보다 정확하게는, 변형가능 부분의 형상(기하학형상), 캡슐 내의 변형가능 부분들의 개수, 변형가능 부분을 제조하는 데 사용되는 재료, 기계 내에 내장되는 힘 센서에 대한 변형가능 부분의 위치와 같은 기계적 파라미터들에 따라 ―, 동일한 변형 진폭에 대해 상이한 힘 값들이 측정된다. 그 결과, 기계는 캡슐의 기계적 변형 특성들에 기초하여 그의 설정들(분배되는 체적, 제조되는 제품의 온도, 제조되는 제품의 체적)을 적응시킬 수 있다.

"식품"이란, 임의의 종류의 식용 제품을 의미한다. 이는 페이스트, 반액체, 다소간의 점도를 갖는 액체 제품들, 예컨대 액체 음료들(예를 들어, 차, 커피, 초콜릿 기반 음료, 스프), 퓌레(puree), 아이스크림 또는 셔벗, 소프트 아이스크림, 요구르트 제조물, 유아용 우유와 같은 유아용 영양물, 시리얼 기반 제조물을 포괄하지만 이로 한정되지 않는다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 식료품들은 액체 또는 반액체, 그리고 특히 저온, 상온, 또는 고온 음료들이다. 하기의 설명에서는, 일례로서, 본 발명에 따른 캡슐이 액체 음료 제조 기계와 함께 사용되는 것으로 고려될 것이다.

본 발명의 추가적인 특징 및 이점이 첨부 도면을 참조하여 하기에 기재된 본 발명의 바람직한 실시예들의 설명에 기술되어 있으며, 그 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 성분 캡슐과 함께 사용하기 적합한 식품/음료 제조 기계의 개략 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 식품/음료 제조 기계의 개방된 리셉터클 및 폐쇄된 리셉터클 내에 삽입된 본 발명에 따른 캡슐의 개략 사시도들이다.
도 3 내지 도 9는 본 발명에 따른 캡슐의 7개의 실시예들의 개략 사시도들이다.
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 캡슐의 제8 실시예의 개략 사시도들이다.
도 11은 본 발명에 따른 캡슐의 제9 실시예의 개략 사시도이다.
도 12a 및 도 12b는 본 발명에 따른 캡슐의 제10 실시예의 개략 사시도들이다.
도 13a 및 도 13b는 본 발명에 따른 캡슐의 제11 실시예의 개략 사시도들이다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명에 따른 캡슐의 제12 실시예의 개략 사시도들이다.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명에 따른 캡슐의 제13 실시예의 개략 사시도들이다.
도 16a 내지 도 16c는 각각 선형 압축 또는 연신, 굽힘, 및 비틀림(즉, 트위스팅) 동안, 고형의 변형가능 기계 요소에 적용되는 힘의 함수로서 고형의 변형가능 기계 요소의 탄성 변형의 진전(evolution)을 개략적으로 그리고 그래프로 묘사한다.
도 17은 고형의 변형가능 기계 요소에 적용되는 힘(실선), 및 적용된 힘이 해제될 때의 그의 복원력(점선)의 함수로서 고형의 변형가능 기계 요소의 탄성 및 소성 변형의 진전을 개략적으로 그리고 그래프로 묘사한다.

본 발명에 따른 키트의 각각의 캡슐은 도 1에 도시된 음료 제조 기계와 함께 사용되어서, 그에 따라 음료 제조 시스템을 형성하는 것으로 여겨진다.

도 1에 도시된 바와 같이, 기계(1)는 기계 본체(2), 및 재충전을 위해 기계 본체(2)로부터 제거될 수 있는 물 저장소(3)를 포함한다. 본체(2)는 온/오프 푸시 버튼(4)을 포함한다. 기계(1)는 추출 헤드(5)를 추가로 포함한다. 헤드(5)는 온수 또는 냉수용의 수온 선택기(6), 잠금 레버(7), 및 캡슐 홀더(9)의 삽입을 위한 개구(8)를 포함한다. 기계(1)는 추출 헤드 아래에 컵을 보유하기 위한 컵 트레이(10)를 추가로 포함한다.

캡슐 홀더(9)는 캡슐(11)을 수용하도록 구성된다. 캡슐(11)이 배치되는 캡슐 홀더(9)의 프로파일 절개도가 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있는데, 상기 홀더(9) 및 캡슐(11)은 추출 헤드의 대응하는 리셉터클 내로 삽입된다. 캡슐 홀더(9)는 캡슐(11)용의 리셉터클로서 설계된 본체부(12)를 포함하고, 핸들(13)을 추가로 포함한다.

키트 내의 각각의 캡슐(11)은 본체 측벽과 일체로 형성되는 저부 벽에 의해 그 저부에서 폐쇄되는 대체로 절두원추형인 몸체를 갖는 캡슐 본체를 포함한다. 저부 벽의 중앙은 내부에 준비된 음료가 상기 캡슐로부터 그 아래에 배치된 컵 내로 흐르게 하기 위해 분배 개구로서 역할을 하는 개구를 포함한다. 캡슐은, 추가로, 저부 벽 가까이에서 캡슐 내부를 밀봉하는 천공가능 알루미늄 막뿐만 아니라, 캡슐 내부 압력이 증가할 때 상기 알루미늄 막을 천공하기 위한 천공 판을 포함한다. 천공 판은 알루미늄 막과 캡슐의 저부 벽 사이에 위치된다. 마지막으로, 캡슐은 천공가능 막에 의해 그 상측에서 폐쇄되어 있다. 캡슐은 수분 및 산소 차단하도록 만들어진다.

보다 정확하게는, 도 2a는 캡슐 홀더(9) 내에 적재된 캡슐(11)을 나타내는데, 둘 모두는 추출 헤드(5)가 개방 위치에 있는 경우에 추출 헤드(5) 내로 삽입된다. 그 개방 위치에서, 잠금 레버(7)는 잠금해제 상태인 상향 위치에 있다. 추출 헤드(5)는 캡슐의 벽을 통해 천공하여 캡슐 내에 가압 하의 물(또는 다른 유체)을 주입하도록 구성된 바늘(15)을 갖는 가동 바늘 판(needle plate)(14)을 포함한다. 가압 하의 물은, 기계의 펌프에 의해, 물 저장소(3)로부터 배관 시스템(도시되지 않음) 및 추출 헤드(5)의 유체 연결기(16)를 통해 펌핑된다. 추출 헤드(5)가 개방 위치에 있는 경우, 바늘 판은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 캡슐에서 멀리 있는 바늘(15)뿐만 아니라 캡슐 홀더로부터도 떨어지게 배치된다.

소비자가 도 2b에 도시된 바와 같이 잠금 레버(7)를 하향으로 작동시키는 경우, 바늘 판(14)은 하향으로 이동되고 추출 헤드(5)는 폐쇄된다. 그 위치에서, 바늘(15)은 캡슐의 상측 벽을 통해 천공하고, 내부에 가압 하의 물 주입을 위한 적절한 구성으로 된다.

다시 말해서, 이해할 수 있는 바와 같이, 기계의 추출 헤드(5)는 캡슐의 외부 체적 및 형상과 실질적으로 유사한 체적 및 형상을 갖는 캡슐 리셉터클을 포함한다. 상기 추출 헤드의 캡슐 리셉터클은 캡슐 홀더(9) 및 캡슐 홀더 위에 위치된 바늘 판(14)에 의해 한정된다. 바늘 판은, 캡슐 리셉터클을 폐쇄하고 그리고 개방하기 위해서 각각 상기 캡슐 홀더를 향해 그리고 그로부터 떨어지게 실질적으로 수직으로 이동할 수 있다. 바늘 판이 캡슐 홀더로부터 떨어지게 들어올려지는 경우, 즉 추출 헤드가 개방 위치에 있는 경우, 캡슐 홀더는 그것을 서랍(drawer)처럼 활주시킴으로써 추출 헤드 내로 또는 그 밖으로 이동될 수 있다. 도 2b는 추출 헤드가, 캡슐이 적재되어 내부에 삽입된 캡슐 홀더로 폐쇄되어 있고, 바늘 판이 폐쇄된(즉, 하향 이동된) 위치에 있음을 도시한다. 도 2b에서 명백한 바와 같이, 그 폐쇄 위치에서, 캡슐의 외부 체적 및 형상은 대체로 캡슐 홀더 및 바늘 판에 의해 한정된 리셉터클의 체적 및 형상에 대응하고 그에 맞추어진다.

전술된 바와 같이, 본 발명은 데이터를 캡슐의 구조물에 통합하기 위해 간단하고 비용 효율적이며 신뢰성있는 방식을 제공하는 것을 목표로 하고 있다. 그러한 데이터는 캡슐 내에 함유된 성분의 유형에 대응할 수 있고, 그리고/또는 그것은 캡슐로부터의 식품 또는 음료의 제조를 위한 하나 또는 여러 개의 파라미터들에 대응할 수 있다. 캡슐의 기계적 구조물 내로 통합되는 데이터는 캡슐과 기계 사이의 상호작용에 의해 사용될 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 예를 들어, 그러한 데이터는, 라인(line) 상에서 생산되는 캡슐의 품질을 판독 및 제어하기 위해, 공장에 설치된 압력 힘 센서와 같은 기계적 판독 장치(40)에 의해 판독될 수 있다.

압력 센서(28)는, 캡슐이 기계의 캡슐 리셉터클 내에 도입되는 경우 또는 상기 캡슐 리셉터클이 폐쇄되고 있을 때에, 기계 내에서 상기 센서가 캡슐의 탄성 및/또는 소성 변형을 감지할 수 있게 할 임의의 적합한 위치에서 설치될 수 있다. 예를 들어, 센서(28)는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 바늘 판(14)에 통합될 수 있으며, 일단 캡슐이 기계의 캡슐 홀더 내에 도입되면, 기계의 캡슐-수용 캐비티가 폐쇄되고 상기 바늘 판(14)이 도 2b에 도시된 바와 같이 캡슐의 탄성 변형가능 부분과 접촉하게 되는 경우, 센서(28)가 캡슐의 변형을 감지할 수 있도록 기능할 수 있다. 그 위치에서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 센서(28)가 캡슐과 접촉하여 그를 가압함에 따라 기계에 의해 감지될 수 있는 변형력을 생성하는 캡슐의 탄성 변형가능 부분(그러한 변형가능 부분들의 여러 개의 대안적인 실시예들이 이후에 제공될 것임)이 탄성 변형된다. 기계적 변형의 감지된 값은, 기계 전자 칩 내에 기억된 프로그램에 의해, 수온 값 또는 기계 저장소로부터 캡슐을 통해 펌핑될 물의 체적과 같은 기계 동작 데이터로 변환된다.

본 발명에 따른 키트용 캡슐은 그것이 캡슐의 기계적 특성으로부터의 데이터를 판독하고 비교하기 위한 저렴하고 신뢰성있는 방식을 제공함에 따라 품질 관리(quality control)에 대해 특히 유리하다. 전형적으로, 다양한 성분들이 동일한 외관을 갖는 캡슐 내에 포장될 수 있다. 본 발명에 따르면, 예컨대 하나의 특정 유형의 성분이 캡슐 내에 충분한 양으로 존재하는 것을 보장하기 위해, 하나의 충전 파라미터를 캡슐의 기계적 특성에 적응시키는 것이 가능하다. 그 경우에, 공장 제조 라인에는 각각의 캡슐을 칭량하는 스케일(scale), 및 캡슐의 변형가능 부분의 탄성 특성을 감지하는 압력 힘 센서가 갖추어질 것이다. 그러한 방법은 신뢰성있고, 신속하며, 저렴하다. 더욱이, 캡슐 구조물에 포함된 데이터의 검출이 재료의 탄성 변형 범위 내에서 수행된다는 사실은, 비교적 큰 스케일의 가능한 코딩 값들을 제공하면서 캡슐이 손상되지 않는 것을 보장해 준다.

대안적으로, 또는 공장 품질 관리에 더하여, 본 발명은 캡슐이 음료 제조 기계 내에 삽입될 때에 유용할 수 있다. 전형적으로, 상기 캡슐의 변형가능 부분에 포함되는 데이터는 음료 제조 기계, 또는 대안적으로 캡슐 홀더에 통합되는 압력 센서에 의해 판독될 수 있다. 압력 센서는 실제로, 상기 캡슐이 기계 및/또는 캡슐 홀더 내에 기능적으로 삽입되는 경우에 상기 센서가 상기 캡슐 ― 특히 상기 캡슐의 변형가능 부분 - 과 접촉하는 한, 기계 또는 캡슐 홀더의 임의의 위치 내에 통합될 수 있다.

스프링 효과로 인해, 캡슐에 의한 반력이 기계에, 그리고 보다 정확하게는 상기 기계 내에 통합된 압력 - (보다 정확하게는 힘) - 센서에 적용된다.

압력 센서에 의해 측정되는 반력에 따라, 기계는 캡슐 내에 함유된 성분 및/또는 상기 성분으로부터 음료를 제조하기 위한 파라미터들에 관한 적어도 하나의 음료 제조 데이터를 판독한다. 데이터로의 반대 압력 측정의 변환(translation)은 기계 내에 통합된 컴퓨터 칩을 사용하여 수행되는데, 이는 감지된 압력을 음료 제조 파라미터 코드, 또는 삽입되는 캡슐의 유형 또는 캡슐 내에 함유된 음료 성분의 유형과 같은 임의의 다른 유사한 데이터로 해석한다.

캡슐(11)의 변형가능 부분은 다양한 형태, 형상 및 치수를 취할 수 있으며, 그 일부가 이제 첨부 도면을 참조하여 예로서 보다 상세히 기술될 것이다.

도 3에 도시된 제1 실시예에서, 캡슐(11)의 변형가능 부분은 캡슐 상측 에지(18)의 주연부에 위치되는 일련의 파형 돌출부(17)의 형태를 취할 수 있다. 캡슐 상측 에지(18)의 주연부에 걸친 파형 돌출부(17)의 개수는, 본 발명의 원리에 따라, 데이터를 전달하는 데 필요한 힘(반대 압력)에 따라 변할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 파형 돌출부(17)의 개수는, 필요할 경우, 도 3에 도시된 캡슐의 것에 비해 감소될 수 있다.

이러한 제1 실시예에 따른 캡슐이 캡슐 홀더 내에 배치되어 음료 제조 기계의 대응하는 리세스내로 기능적으로 삽입되는 경우, 파형 돌출부(17)의 상측 표면은 캡슐 홀더의 상부 표면 높이 위로 돌출한다. 따라서, 캡슐이 캡슐 홀더보다 더 높아서, 사용자가 기계 헤드를 폐쇄하는 경우 ― 도 2b를 참조하여 전술된 바와 같음 ― 바늘 판(14)의 하부 표면은 각각의 돌출부(17)의 선단 부분과 접촉하게 된다. 잠금 레버(7)가 하향으로 가압되어 기계 헤드를 완전히 폐쇄하는 경우, 바늘 판(14)에 의해 파형 돌출부(17) 상으로 압력이 가해지는데, 이는 상기 돌출부(17)의 탄성 변형을 야기한다. 이러한 변형은 돌출부가 바늘 판 상에 기계적으로 반력을 가하게 한다. 상기 바늘 판은 압력 센서(도면에 도시되지 않음)를 포함하는데, 이는 변형된 돌출부(17)에 의해 적용되는 반력을 감지한다. 생성되는 반력은 돌출부들(17)의 기계적 특징들의 함수이며, 보다 구체적으로는, 그것은 그들의 구성 재료, 그들의 형상, 특히 그들의 두께 및 그들의 곡률의 함수이다. 그리고, 그것은 또한 전술된 바와 같이 변할 수 있는 돌출부들의 양(amount)의 함수이다:더 많은 개수의 돌출부들이 상기 돌출부의 변형에 의해 생성되는 스프링 효과에서의 더 많은 양의 에너지, 즉 더 높은 반력을 제공할 것이다.

도 5에 도시된 제2 실시예에서, 캡슐(11)의 변형가능 부분은 복수의 설부(19)를 포함한다. 설부의 개수 및 폭은 변할 수 있으며, 예를 들어, 도 6은 설부들이 도 5의 실시예에 도시된 것들보다 개수는 더 적지만 그들보다 폭은 더 넓은 캡슐을 도시한다. 도 5 및 도 6에 도시된 설부들은 캡슐의 상측 에지(18)로부터 외향으로 연장되며, 수평면에 대해 0 내지 70도를 포함하는 각도로 하향으로 지향된다. 이러한 경우에, 설부의 선단은 캡슐(11)이 도 2a에 도시된 바와 같이 내부에 삽입될 때 캡슐 홀더(9)의 상측 표면 상에 안착(rest)되어서, 음료 기계 추출 헤드(5)가 사용자에 의해 폐쇄되는 경우, 하향으로 이동하는 바늘 판(14)이 캡슐의 상측 에지(18)와 접촉하여 기계 헤드(5)의 폐쇄 운동 동안에 캡슐을 하향으로 가압하게 하는데, 이는 설부(19)가 탄성 변형되게 하고 그의 선단이 상향으로 이동되게 하여 헤드(5)의 폐쇄를 허용하게 된다. 추출 헤드가 폐쇄되는 경우, 설부(19)는 캡슐 홀더(9)의 상부 표면과 바늘 판(14)의 하부 표면 사이에 협지(pinch)되어서, 상기 설부는 도 2b에 예를 들어 도시된 바와 같이 캡슐 상측 에지(18)의 나머지 부분과 대체로 동일 평면으로, 즉 대체로 수평으로 배향된다. 추출 헤드가 다시 개방되고, 그리고 바늘 판(14)이 상향으로 이동되는 경우, 설부(19)는 도 5 또는 도 6에 도시된 바와 같이 다시 하향으로 배향되도록, 그리고 전체 캡슐이 캡슐 홀더(9)로부터 자동으로 위로 이동되도록 다시 이동(move back)한다. 이러한 위치에서, 캡슐의 변형가능 부분, 즉 설부(19)가 변형되고, 기계적 변형은 도 2b에 도시된 바와 같이 기계 추출 헤드의 요소들 상에, 특히 바늘 판 및 그 내부에 통합된 압력 센서 상에 반력을 생성한다. 기계적 변형은 센서에 의해 감지되고, 기계 전자 칩에 의해 기계 동작 데이터, 예컨대 기계에 의해 캡슐 내로 전달되는 물에 대한 체적, 압력, 또는 온도 설정 파라미터 값으로 변환된다. 설부(19)의 기계적 변형은 탄성(즉, 가역성) 또는 소성(즉, 영속성)일 수 있다. 게다가, 센서는 하나의 주어진 시간에(예를 들어, 기계 추출 헤드가 완전히 폐쇄될 때) 하나의 변형력 값을 감지하도록 프로그래밍될 수 있거나, 또는 대안적으로, 센서(28)는 기계 추출 헤드가 폐쇄되고 있는 동안에 캡슐의 다양한 변형력 값들을 감지하고 기억하도록 프로그래밍될 수 있다. 이러한 후자의 경우에, 기계는 캡슐에 대한 변형 프로파일을 확립할 수 있는데, 이는 캡슐의 변형가능 부분을 제조하는 데 사용되는 재료(본 실시예에서는, 설부(19)를 제조하는 데 사용되는 재료)의 함수이다. 캡슐의 기계적 변형 프로파일을 감지하는 경우, 하나의 단일 변형력 값 대신, 여러 개의 동작 데이터를 계산하도록 기계를 프로그래밍하는 것이 가능하다. 다른 측면에서, 캡슐 내에서의 설정 파라미터들의 코딩은 더 복잡해지고, 하나 초과의 정보가 캡슐 구조물 내에 코딩된다. 예를 들어, 하나의 단일 변형 값 대신, 변형 프로파일을 감지함으로써, 수온에 대해 그리고 또한 캡슐 내에 주입될 물의 체적에 대해 코딩하는 것이 가능하다. 기계의 칩 내에 프로그래밍되는 정확한 알고리즘은 변할 수 있으며, 캡슐 구조물에 따라, 그리고 또한 각각의 캡슐 구조물 내에 얼마나 많은 상이한 동작 데이터가 내장되어야 하는지에 따라 적절히 선택될 수 있다.

예를 들어, 단지 하나의 동작 데이터가 캡슐 구조물 내에 코딩될 수 있는데, 이는 예를 들어 수온이다. 단지 두 가지 유형의 온도, 즉, 고온 또는 저온이 코딩되어야 할 경우, 두 개의 상이한 유형의 캡슐이 제조될 것인데, 각각은 상이한 유형의 변형가능 부분을 갖는다. 본 실시예에서, 제1 유형의 캡슐은 도 5에 도시된 바와 같이 작은 설부를 가질 수 있다. 작은 설부는, 추출 헤드가 도 2b에 도시된 바와 같이 완전히 폐쇄됨으로 인해 수평으로 변형되는 경우, 예를 들어 0.5 N인 변형력을 생성할 것이다. 이러한 0.5 N의 값은 바늘 판에 통합된 센서에 의해 감지되며, 적절한 알고리즘을 통해 동작 데이터로, 예를 들어 수온에 대한 "고온" 값으로 변환되어서, 기계 히터가 캡슐에 전달될 온수를 생성하기 위해서 시동하게 할 것이다. (도 6에 도시된 바와 같은) 더 큰 설부(19)를 갖는 캡슐이 기계 내로 삽입되는 경우에, 센서에 의해 감지되는 변형력은 캡슐의 변형가능 부분(즉, 이 경우에는 더 큰 설부)의 상이한 기계적 구조로 인해 상이할 것이다. 예를 들어, 설부가 더 커짐에 따라, 그들의 기계적 저항은 더 커지고, 생성될 변형력도 또한 추출 헤드가 폐쇄되는 경우에 더 커진다(예를 들어, 1 N). 그 경우에, 측정된 변형력은 캡슐 내로 주입될 수온에 대한 "저온" 값으로서 기계에 의해 변환될 것이다.

수온 대신에, 다른 기계 동작 데이터가 캡슐의 변형가능 부분의 감지된 탄성 또는 소성 변형으로부터 변환될 수 있다.

또한, 설부(19)와 같은 캡슐의 일부분이 변형가능할 수 있을 뿐만 아니라, 전체 캡슐이 변형가능 재료로 제조될 수 있다. 그 경우에, 결과는 동일하며, 폐쇄 동안 그리고/또는 추출 헤드가 폐쇄되는 경우에 캡슐과 접촉하게 되도록 기계 내에 내장되는 센서는 기계적 변형을 감지할 수 있어, 기계 프로그램이 그를 기계 동작 데이터(수온 설정치, 또는 수압, 또는 캡슐 내에 주입될 물의 체적)로 변환할 수 있게 할 것이다.

대안예로서, 설부(19)는 수평면에 대해 0 내지 70도를 포함하는 각도로 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상향으로 지향될 수 있다. 이 실시예에서, 기계 추출 헤드의 폐쇄 동안의 설부(19)의 변형 운동은 도 5 및 도 6에 관련하여 전술된 것과는 반대이다. 보다 정확하게는, 바늘 판(14)이 추출 헤드(5)의 폐쇄 동안에 하향으로 이동하는 경우, 도 7 및 도 8에 도시된 설부의 선단은 바늘 판(14)의 하부 표면과 접촉하며, 이는 헤드가 폐쇄될 때까지 상기 설부(19)를 하향으로 가압 및 이동시킨다. 추출 헤드의 폐쇄 위치에서, 설부는 또한 캡슐 상측 에지(18)의 나머지 부분과 대체로 동일 평면에, 즉 도 2b에 도시된 바와 같이 대체로 수평으로 위치된다. 이어서, 추출 후, 사용자가 추출 헤드(5)를 다시 개방하는 경우, 바늘 판(14)은 다시 상향으로 이동되고, 이는 설부를 해제한다. 설부는 상향으로 다시 이동하여 도 7 또는 도 8에 도시된 바와 같이 그들의 정상적인 형상으로 복귀한다.

도 5 내지 도 8에 도시되고 전술된 직선형 설부에 대한 대안예로서, 캡슐은 도 9에 도시된 바와 같은 보다 복잡한 형상을 갖는 변형가능 설부를 포함할 수 있다. 이 경우에, 각각의 설부(19)는 캡슐의 나머지 부분에 설부를 링크하는, 대체로 수평인 제1 하부 부분(20)을 포함한다. 설부는 상향으로 배향되는 제2 중간 부분(21), 및 제1 부분(20)과 마찬가지로 실질적으로 수평인 제3 상부 부분(22)을 추가로 포함한다. 제3 부분(22)은 추출 헤드(5)가 폐쇄되는 경우 바늘 판(14)의 하부 표면과 접촉하는 한편, 각각의 설부(19)의 제1 하부 부분(20)은 캡슐 홀더(9)의 상부 표면 상으로 안착된다. 바늘 판(14)이 추출 헤드(5)의 폐쇄의 결과로서 하향으로 이동하는 경우, 각각의 설부의 중간 부분(21)은 탄성 변형하여 상부 부분(22)을 제1 부분(20)과 동일 평면 상에 가져온다. 추출 헤드가 폐쇄되는 경우, 각각의 설부는 평탄화되고, 탄성 변형은 상기 설부가 바늘 판과 캡슐 홀더를 분리시키는 경향이 있는 반력을 생성하게 한다. 이러한 반력은 예를 들어 바늘 판 내에 위치된 압력 센서에 의해 측정될 수 있다.

도 3 내지 도 9를 참조하여 전술된 제1 및 제2 실시예에서, 캡슐의 변형가능 부분은 캡슐 홀더 내에 삽입될 때 캡슐의 상부 부분이 캡슐 홀더로부터 돌출하도록 되어 있다. 결과적으로, 압력 센서에 대한 적합한 위치는 바늘 판 내일 것이어서, 바늘 판이 전술된 파형 돌출부(17) 또는 설부(19)와 접촉하여 이들을 변형시키기 시작할 경우, 캡슐의 변형된 부분에 의해 생성된 반대 압력 힘이 측정되게 될 것이다.

중요하게는, 바람직하게는 그리고 제1 및 제2 실시예들을 참조하여 전술된 바와 같이, 캡슐의 체적이 음료 기계의 추출 헤드 내의 리셉터클의 체적보다 더 크다는 것은 분명하다. 전술된 바와 같이, 추출 헤드 리셉터클 내에서 캡슐과 그의 리셉터클 사이의 이러한 체적의 차이로 인해, 캡슐은 상기 추출 헤드가 폐쇄되는 경우에 변형하여 더 작은 체적으로 구성된다. 이러한 변형은 주로 상기 캡슐의 변형가능 부분에 관한 것이다. 이러한 원리는 본 발명의 바람직한 옵션으로 고려된다. 그러나, 캡슐의 변형가능 부분을 변형시키기 위한 다른 가능성들이 고려될 수 있는데, 이는 제3 실시예와 도 10a 및 도 10b를 참조하여 후술될 것이다.

도 10a 및 도 10b에 도시된 제3 실시예에서, 캡슐의 변형가능 부분은 캡슐 상측 에지(18)의 리세스된 부분과 조합하여, 캡슐의 상측 막의 변형가능 영역(23)의 형태를 취한다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 변형가능 영역(23)은 상측 막(24)이 캡슐 상측 에지(18) 상에 밀봉되는 경우 상측 막(24)의 최외측 구역 내에 있다. 캡슐의 이러한 변형가능 영역(23)은, 도 10a에 도시된 바와 같이, 영역(23)의 중간 부분에서 반경방향으로 연장되는 슬릿(25)을 포함한다. 슬릿(25)은 상측 막의 영역(23) 내에 취약부를 생성하여, 상측 막 내에 변형가능 가요성 부분을 생성한다. 또한, 도 10b는 캡슐 상측 에지의 리세스된 부분(26)을 도시하는데, 이는 캡슐의 위로부터 상기 영역(23) 상으로 압력이 가해지는 경우 상측 막의 절개된 영역(23)이 상기 리세스(26) 내로 하향으로 휘어질 수 있는 것을 보장해 준다.

도 10b에 점선으로 도시된 기계 바늘 판(14)의 최외측 부분은 하향으로 연장되는 일련의 핀-형상 돌출부(27)를 포함하며, 이는 기계 추출 헤드가 폐쇄되고 바늘 판이 캡슐을 향해 하향으로 이동하는 경우에 변형가능 영역(23)과 접촉하도록 위치된다. 그 위치에서, 캡슐은 캡슐 홀더(9) 내에 위치되어서, 상측 에지(18)가 상기 캡슐 홀더의 상측 표면 상에 안착되어 그로부터 돌출하게 하고, 그리고 변형가능 영역(23)이 상기 캡슐의 위로부터 직접적으로 접근가능하게 한다. 기계의 추출 헤드의 폐쇄 동안, 바늘 판(14)이 캡슐 홀더(9) 및 그 내부에 삽입된 캡슐을 향해 하향으로 이동하는 경우, 핀-형상 돌출부(27)는 상측 막의 변형가능 영역(23)을 가압하여 그것을 리세스된 부분(26) 내로 하향으로 휘게 한다. 핀-형상 돌출부(27)는 바늘 판(14)에 위치된 압력 센서(28) 또는 그의 일부에 연결되며, 이는 상측 막의 탄성 변형 영역(23)에 의해 생성되는 탄성 반력을 감지하고 측정한다.

이미 전술한 바와 같이, 캡슐의 변형가능 변형된 부분에 의해 센서에 적용되는 측정된 힘은 사전결정된 값에 대응하며, 이는 상측 막(24)의 기계적 특성들에 달려 있고, 특히 캡슐의 변형가능 부분의 힘 상수 "k"에 따라 좌우된다. 이러한 측정된 힘은 데이터 값에 직접적으로 링크되며, 이는 기계 내에 설정될 음료 제조 파라미터에 대응한다. 음료 기계의 컴퓨터 칩은 측정된 힘을, 음료 제조 파라미터에 대한 소정의 값, 예컨대 캡슐 내에 주입될 유체에 대한 소정의 온도, 및/또는 소정의 유체 주입 압력, 및/또는 캡슐 내에 주입될 유체의 소정의 체적으로서 해석할 것이다.

예를 들어, 센서에 의해 측정된 탄성력이 0.2 N인 경우, 기계는 그것을 캡슐 내에 83℃의 물 60 mL를 주입하는 것으로 해석할 것이다. 측정된 값이 0.6 N인 경우, 기계는 주위 온도의 물 180 mL를 주입할 것이다.

본 발명에 따르면, 캡슐의 변형가능 부분의 기계적 특성, 및 구체적으로 탄성 변형 특성은 (어떤 유형의 변형가능 부분이 사용되는지에 따라) 캡슐의 변형가능 부분에 대한 그러한 구조적 파라미터들, 예컨대, 사용되는 재료의 유형, 변형가능 부분의 형상, 예를 들어 전술된 제3 실시예에서의 상측 막(24)의 두께 및 사전절개된 슬릿들(25)의 폭 및 길이, 또는 전술된 제1 또는 제2 실시예에서의 변형가능 설부들(19)의 길이, 두께 및 각도 등을 주의깊게 선택함으로써 사전결정된다. 이어서, 기계는 측정된 힘을 소정의 음료 제조 파라미터들(예를 들어, 캡슐에 주입된 유체의 체적, 압력, 및/또는 온도)로 변환할 수 있도록 프로그래밍된다.

캡슐의 변형가능 부분의 각각의 특정 실시예에 따르면, 기계 또는 캡슐 홀더 내의 압력 센서는 상기 변형가능 부분이 (공장에서, 또는 사용 동안 기계에서) 변형되는 경우에 캡슐에 의해 생성된 탄성 변형력을 감지할 수 있도록 하기 위해서 그에 따라 구성될 것이다.

도 11에 도시된 제4 실시예에서, 캡슐의 변형가능 부분은 캡슐(11)의 저부 에지(30)로부터 연장되는, 하향으로 배향된 일련의 만곡된 돌출부들(29)을 포함한다. 각각의 돌출부(30)의 곡률은 가압 하에 휘어지도록 돌출부에 충분한 가요성을 제공한다. 사용 시에, 캡슐이 캡슐 홀더 내에 도입되는 경우, 돌출부들(30)은 캡슐 홀더의 대응하는 에지(도면에 도시되지 않음) 상에 안착되어서, 전체 캡슐이 그러한 돌출부를 특징으로 하지 않는 캡슐에 비해 들어올려지게 하고, 캡슐의 상측 에지(18)가 캡슐 홀더 상부 표면의 높이 위로 들어올려지게 한다. 기계의 추출 헤드가 폐쇄되는 경우, 바늘 판(14)은 캡슐의 상부 표면을 가압하는데, 이 캡슐의 상부 표면은 상측 에지(18)가 캡슐 홀더의 상부 표면과 접촉하여 그 위에 안착될 때까지 하향으로 이동된다. 추출 헤드의 그 폐쇄 위치에서, 즉 상측 에지(18)가 캡슐 홀더와 바늘 판 사이에 협지되는 경우(예를 들어 도 2b에 도시된 바와 같음), 캡슐의 만곡된 돌출부들(29)은 내향으로 탄성 변형되어(즉, 돌출부들(29)은 캡슐 내부로 휘어져서), 캡슐의 외부 체적이 기계의 추출 헤드 내부의 캡슐 리셉터클의 체적에 맞도록 감소되게 한다. 그 위치에서, 탄성 변형 돌출부들(29)은 캡슐의 상측을 향해 수직으로 지향되는 반력을 생성한다. 이러한 반력은 바늘 판 내부에 위치되거나 또는 그와 접촉하는 압력 센서(28)에 의해 측정될 수 있다. 기계의 추출 헤드가 다시 개방되는 경우, 바늘 판은 캡슐 및 캡슐 홀더로부터 떨어지게 들어올려진다. 그 때에, 돌출부들(29)은 그들의 정상 위치에서 다시 휘어져서 캡슐이 캡슐 홀더로부터 들어올려지게 한다. 본 발명에 의해 제공되는 이점(즉, 캡슐은 돌출부들(29)에 의해 생성되는 사전결정된 탄성 변형력 이내에서 음료 제조 파라미터 데이터를 포함함) 이외에도, 이러한 실시예는 또한, 음료가 제조되고 캡슐이 처리되는 경우, 캡슐의 탄성 변형의 효과가 사용된 캡슐의 취급 및 캡슐 홀더로부터의 그의 제거를 가능하게 하는 들어올림 효과를 제공한다는 점에서 관심이 되고 있는데: 캡슐의 상측 에지(18)가 캡슐 홀더 위에 위치된다는 사실로 인해, 사용자는 캡슐 홀더로부터 캡슐을 제거하기 위해 상기 상측 에지를 잡기가 더 쉬워진다.

도 12a 및 도 12b에 도시된 제5 실시예에서, 캡슐(11)의 변형가능 부분은 실질적으로 캡슐의 중간 높이에 위치되는 일련의 수평 설부들(31)을 포함한다. 이러한 설부들(31)은, 바람직하게는 사출 성형에 의해, 캡슐 본체의 나머지 부분과 일체로 제조된다. 수평 설부들(31)의 개수는 변할 수 있지만, 그들 중 적어도 3개, 바람직하게는 적어도 4개, 보다 바람직하게는 적어도 10개가 캡슐 주변부 둘레에 균등하게 분포되어 있다. 그들은 도 12a에 도시된 바와 같이 캡슐 본체의 외부에서 외향으로 연장된다.

캡슐(11)이 도 12b에 도시된 바와 같이 캡슐 홀더(9) 내로 기능적으로 삽입되는 경우, 캡슐 저부 부분은 수평 설부들(31)이 캡슐 홀더의 중간-높이 에지(32) 상에 안착된다는 사실로 인해 캡슐 홀더와 접촉하지 않게 된다. 이러한 위치에서, 전체 캡슐 ― 수평 설부들(31)은 제외함 ― 은 도 12b에 도시된 바와 같이 캡슐 홀더로부터 들어올려지고 그와 접촉하지 않게 된다.

기계의 추출 헤드(5)가 폐쇄되는 경우, 바늘 판(14)은 캡슐(11) 및 캡슐 홀더(9)를 향해 하향으로 이동된다. 그것은 캡슐의 상측 에지(18)와 접촉하고, 예를 들어 도 2b에 도시된 원리를 따라, 상측 에지(18)와 바늘 판이 캡슐 홀더의 상부 표면과 접촉할 때까지 전체 캡슐을 하향으로 이동시킨다. 캡슐이 바늘 판에 의해 가해진 압력에 의해 캡슐 홀더 내로 이동되는 경우, 설부(31)는 상향으로 휘어진다. 설부(31)의 탄성 변형은 바늘 판을 향해 수직으로 그리고 상향으로 지향되는 반력을 생성한다. 전술된 본 발명의 선행하는 대안적인 실시예들과 유사하게, 이러한 반력은 캡슐의 상측 에지(18)와 직접 또는 간접 접촉하는 압력 센서에 의해 측정될 수 있다.

이제까지, 본 발명은 캡슐의 변형가능 부분에 적용되는 탄성 변형이 기계의 추출 헤드의 폐쇄 동안 기계의 바늘 판에 의해 적용되도록 기술되었다. 그러나, 이러한 변형은, 캡슐의 변형가능 부분이 어떤 유형이든, 다른 방식으로 적용될 수 있음을 분명히 해야 한다. 예를 들어, 바늘 판은 공장에서의 캡슐 제조 라인의 일부인 압력-측정 판으로 대체될 수 있다. 그 경우에, 변형되는 캡슐의 변형가능 부분에 의해 생성된 탄성 변형 반력은 예를 들어 품질 관리 툴(tool)로서, 또는 공장에서 다양한 유형의 캡슐들(상이한 유형의 캡슐 각각은 상이한 음료 제조 성분을 함유함)을 구별하기 위한 트랙킹(tracking) 툴로서 사용될 수 있다. 그 경우에, 각각의 캡슐은 제조, 충전 및/또는 밀봉 라인 상의 적소에 유지되는데, 이는 그것이 캡슐 홀더에 의해 음료 제조 기계 내의 적소에 유지되기 때문이다. 이어서, 측정 판이 캡슐의 위로부터 이동하여 캡슐의 상측 에지 상으로 하향으로 가압되고, 이미 기술된 실시예들 각각에 대해 전술된 바와 같이 캡슐의 변형가능 부분을 탄성 변형시킨다. 측정 판은 압력 힘 센서를 포함하거나, 또는 그에 직접적으로 또는 간접적으로 링크된다. 각각의 캡슐의 본질적 특징인 측정된 힘은, 상기 캡슐에 특정의 그리고 사전결정된 유형 및/또는 양의 음료 성분을 적절히 충전시키는 데 사용될 수 있다.

도 13a 및 도 13b에 도시된 제6 실시예에서, 캡슐의 변형가능 부분은 캡슐 본체(12)의 나머지 부분과 일체로 제조되지 않는다. 상기 변형가능 부분은 일련의 만곡된 가요성 아치들(34)을 갖는 링(33)을 포함하며, 가요성 아치들은 도 13a에 도시된 바와 같이 링(33)의 최하측 내부 표면으로부터 상기 링의 중심을 향해 내향으로 그리고 상향으로 연장된다.

각각의 가요성 아치(34)의 선단(35)은, 링이 캡슐 내부에 조립되고 캡슐이 그의 상부측에서 상측 막(24)으로 폐쇄되는 경우, 도 13b에 도시된 바와 같이, 가요성 아치들(34)의 선단들(35)이 상측 막(24)과 접촉하여 그를 들어올리도록 위치된다.

캡슐이 캡슐 홀더 내에 삽입되고 추출 헤드가 폐쇄되는 경우, 바늘 판(14)은 상측 막(24)과 접촉하여 그 위로 가압된다. 그 결과, 상측 막은 가요성 아치들(34)과 함께 아래로 휘어지며, 가요성 아치들은 소정의 변형 진폭을 갖고 하향으로 탄성 변형된다. 탄성 변형된 아치들(34)에 의해 이렇게 생성되는 반력은, 이미 전술된 원리를 따라, 예를 들어 바늘 판 내에 위치되거나 또는 바늘 판과 직접 또는 간접 접촉되는 압력 센서에 의해 감지될 수 있다. 그 실시예에서, 아치들의 개수, 길이, 곡률, 및 단면은 적합한 사전결정된 탄성 변형 특성들, 특히 주어진 그리고 사전결정된 힘 상수 "k"를 달성하도록 구성될 수 있다. 전술된 바와 같이, 사전결정된 계수 "k"는 음료 제조 파라미터 또는 캡슐 및/또는 그의 내용물에 특정된 다른 데이터의 함수이다.

본 발명의 이러한 실시예에 대한 대안예로서, 아치들(34)은 도 14a에 도시된 바와 같이 링(33)의 최상측 내부 표면으로부터 상기 링의 중심을 향해 연장될 수 있다. 작동 원리는 도 13a 및 도 13b를 참조하여 전술된 것과 동일하게 유지된다. 그 경우에 또한, 아치들은 상측 막(24)의 하부 표면과 접촉하며, 도 14b에 도시된 바와 같이 상기 상측 막을 상향 볼록 위치로 들어올린다.

도 15a, 도 15b 및 도 15c에 도시된 본 발명의 바람직한 제7 실시예에서, 캡슐 본체는 산소 차단 막(37)에 의해 덮이는 반경질 골격(skeleton) 구조물(36)(도 15a에 도시됨)로 제조된다. 막(37)은, 예를 들어 출원인의 유럽 특허 출원 EP AN 11178061호에 기재된 바와 같이, 인-몰드 라벨링(In-Mould Labeling; IML) 프로세스를 사용하여 예를 들어 반경질 구조물(36)과 공동 사출 성형(co-injection mold)된다.

반경질 골격 구조물(36)은 벨로우즈 부분(38)을 형성하는 적어도 하나의 취약 구역을 포함한다. 예를 들어, 구조물의 나머지 부분은 가요성인 이러한 벨로우즈 부분(38)을 제외하고는 경질일 수 있다. 구조물 내의 이러한 부분(38)의 가요성은 구조물의 나머지 부분에 비해 보다 작은 단면에 의해 바람직하게 달성된다. 그것은 또한, (대안예로서 또는 보다 작은 단면에 더하여) 구조물(36)의 나머지 부분과 공동 사출되는 보다 연질의 재료에 의해 달성될 수 있다.

도 15a에 도시된 실시예에서, 벨로우즈 부분(38)은 반경질 구조물의 수직 영역의 상측 부분에 위치되어서, 캡슐이 실질적으로 수직 축을 따라, 즉 상기 캡슐 상에 수직 압축력이 인가되는 경우 변형할 수 있게 한다.

캡슐이 캡슐 홀더 내에 배치되고 기계의 추출 헤드가 개방되는 경우, 도 15b에 도시된 바와 같이, 캡슐의 전체 외부 표면은 캡슐 홀더의 상부 표면 높이 위로 들어올려지는 상기 캡슐의 상측 에지(18)를 제외하고는 캡슐 홀더와 접촉하게 된다. 다시 말해, 캡슐 높이가 캡슐 홀더의 캡슐 리세스보다 더 크다. 이러한 높이 차이는 도면에서 화살표로 나타나 있다.

기계의 추출 헤드가 폐쇄되는 경우, 도 15c에 일련의 화살표로 개략적으로 도시된 바늘 판은 캡슐 상으로 가압되고, 캡슐을 압축하여 그것이 캡슐 홀더와 상기 바늘 판 사이에 한정된 체적에 기능적으로 맞추어지게 한다. 캡슐은, 상기 캡슐의 상측 에지(18)가 캡슐 홀더의 상부 표면과 바늘 판의 하부 표면 사이에 협지될 때까지, 도 15c에 도시된 바와 같이 그의 구조물(36)의 가요성 벨로우즈 부분(38)의 영역에서 휘어진다. 그 위치에서, 캡슐이 기계의 추출 헤드 내의 적소에 기능적으로 배치되고, 물 주입 바늘(도 15c에 도시되지 않음)이 캡슐의 상측 막을 천공했으며, 브루잉 사이클이 누설-밀봉 방식으로 시작할 수 있다.

벨로우즈 부분(38) 내에 생성되는 반력은 바늘 판에 위치된 센서에 의해 측정될 수 있으며, 센서는 캡슐에 의해 상기 바늘 판 상으로 인가되는 수직력을 감지한다.

기계의 추출 헤드가 다시 개방되는 경우, 캡슐은 도 15b에 도시된 그의 원래 위치로 다시 휘어진다.

본 발명의 기저를 이루는 일반적인 원리로서, 캡슐의 변형가능 부분에 적용되는 변형은 재료 거동 법칙을 따르며, 따라서 상기 변형가능 부분의 변형에 의해 생성되는 힘은, 변형의 유형 - (도 16a에서와 같은) 압축, (도 16b에서와 같은) 휨 또는 (도 16c에서와 같은) 비틀림 - 이 무엇이든, 상기 변형의 직접적인 함수이다. 모든 유형의 변형에서, 재료 거동 법칙은 스프링, 또는 설부 또는 비틀린 부분이 되미는 힘이 다음과 같이 그의 평형 길이로부터의 거리에 대한 함수임을 표명한다:

F = f(x)

여기서,

"x"는 변위 벡터 ― 스프링이 그의 평형 길이로부터 변형되는 거리 및 방향 - 이다.

"f(x)"는 스프링이 가하는 복원력의 크기 및 방향이다.

단순한 스프링 요소의 경우에, 재료 내에 생성되는 탄성 변형력은 변형 진폭의 직접적인 선형 함수(F=k.x) 이고, 둘 모두는 "스프링 상수" 또는 "영률(Young's modulus)"로서 알려진 상수 "k" - 이는 재료의 고유 특징임 - 에 의해 링크되어 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 대체적인 원리는 각각의 캡슐에 대한 계수 "k"가 음료 제조 파라미터, 또는 다른 데이터로서, 그리고 캡슐이 공장에 있는 경우 제조 라인에 의한 인식 데이터로서 음료 제조 기계에 의해 측정되고 해석된다는 것이다.

본 발명의 경우에, 캡슐의 변형가능 부분은 변형 진폭에 반드시 선형으로 링크되지는 않는 변형 하의 힘을 생성하는 복잡한 스프링 요소인 것으로 상정한다.

게다가, 본 발명에 따른 캡슐은 가장 바람직하게는 재사용 불능 캡슐이다. 그 경우에, 소비자에게는, 캡슐의 변형가능 부분이 그의 탄성 변형 진폭을 따라서뿐만 아니라 그의 소성 변형 영역에서 그의 탄성 변형 한계를 지나 변형되는 것이 매우 바람직하다. 다시 말해서, 캡슐의 변형가능 부분은 바람직하게는 그것이 그의 소성 변형 영역에 도달하도록 변형되며, 적용된 변형은 재료의 고유의 기계적 특성을 바꿀 것이다. 그러한 경우에, 기계의 브루잉 헤드가 식품 또는 음료 브루잉 사이클 이후에 개방될 때, 캡슐의 변형가능 부분에 포함된 변형 에너지는 해제되어 상기 변형가능 부분이 그의 초기 위치에 가까운 위치로 다시 이동하게 한다. 그러나, 그러한 경우에, 재료의 소성 변형으로 인해, 그리고 도 17에 점선 곡선으로 도시된 바와 같이, 변형성 프로파일은 초기의 것(도 17에서의 실선 곡선)과는 상이하다. 사용된 캡슐이 기계 내에 다시 삽입되는 경우에, 기계는, 기계의 탄성 변형성 특성이 완전 새로운 캡슐의 변형 특성에 대응하지 않는다는 것을 검출할 것이다. 이 경우에, 기계는 정지할 것이고, 선택적으로, 사용자가 캡슐을 사용되지 않은 것으로 대체해야 한다는 경고 신호를 그/그녀에게 전송할 것이다. 변형성 곡선에서의 변화를 기계가 검출할 수 있는 방식은, 예를 들어 도 17에 도시된 바와 같이, 캡슐의 변형가능 부분 내에 생성되는 힘을 예를 들어 도 17에 도시된 바와 같은 두 지점에서 복수의 변형 진폭에 대해 감지 및 측정하는 것에 의해서인데, 제1 지점은 변형가능 부분을 구성하는 재료의 탄성 변형 영역 내에 측정되고, 이어서 제2 지점은 보다 큰 변형 진폭에 대해 측정되며 캡슐의 변형가능 부분을 구성하는 재료의 소성 변형 영역 내에 위치된다. 도 17에 도시된 바와 같이, 동일한 신장(elongation)에 대해, 캡슐의 변형가능 부분의 재료 내에 생성되는 힘은 캡슐이 새 것이고/사용되지 않은 것인 경우(평이한 곡선), 또는 캡슐이 이미 사용되었거나 손상된 경우(점선 곡선)와는 상이하다.

유사하게, 캡슐이 공장에서의 제조 동안 손상되는 경우, 그것은 검출되어 제조 라인으로부터 제거될 수 있다.

물론, 기계는 (공장에서) 프로그래밍되어, 내부에 삽입된 각각의 캡슐에 대해, 사전결정된 변형 진폭에 각각 대응하는 주어진 수의 반응력들을 감지하게 할 수 있다. 아래에 주어진 예에서, 기계는 내부에 삽입된 각각의 캡슐에 대해 3개의 주어진 변형 진폭들을 감지하도록 프로그래밍되어 있다. 3개의 변형 진폭들은 기계에 삽입된 모든 캡슐들에 대해 동일하다. 그러나, 3개의 진폭들 각각에 대해 감지되는 대응하는 반응력들은, 본 발명의 원리에 따라, 각각의 캡슐의 변형 특성들의 변화, 및 그에 따라 키트 내의 각각의 캡슐에 적응되는 상이한 기계 설정들로 인해, 하나의 유형의 캡슐로부터 다른 유형의 캡슐로 변한다.

본 발명에 따르면, 적어도 2개의 캡슐들의 키트가 제공되는데, 그 일례가 이제 더 상세히 기술될 것이다.

일례로서, 키트는 2개의 캡슐들, 즉 수용성 우유 성분을 함유하는 제1 캡슐, 및 로스팅 및 그라인딩된 불용성 커피 분말을 함유하는 제2 캡슐을 포함할 수 있다. 양 캡슐들은 카푸치노와 같은 다중-성분 음료를 제조하기 위해 기계 내로 연속적으로 삽입되어 사용되는 것으로 여겨진다.

제1 캡슐은 도 3을 참조하여 전술된 제1 실시예에 대응하고, 제2 캡슐은 도 4를 참조하여 전술된 제1 실시예에 대응한다.

양 캡슐들은 먼저 우유 상(phase), 이어서 커피 상 - 동일 컵 내에 둘 모두를 분배함으로써 우유에 첨가됨 - 을 제조하기 위해, 기계 내에 순차적으로 교대로 삽입되어야 한다. 키트 내의 캡슐들은 일회용 캡슐들이며, 이들은 사용 후에 버려진다.

사용자는 제1 캡슐(11) ― 예를 들어 가용성 우유 분말 캡슐 ― 을 기계의 캐비티 내에 삽입하고, 기계 폐쇄 레버를 작동시킴으로써 캐비티를 폐쇄한다. 기계의 폐쇄 동안, 제1 캡슐은 변형되고, 캡슐의 변형가능 부분에 의해 생성되는 반응력은 기계의 힘 센서에 의해 감지되는데, 기계의 힘 센서는 측정된 힘 값을 적어도 하나의 음료 제조 파라미터에 대해 설정되는 값으로 변환한다. 본 예에서, 기계는 캡슐의 변형된 변형가능 부분에 의해 생성되는 3개의 상이한 반응력들을 감지하는데, 3개의 힘들 각각은 기계의 캐비티의 폐쇄 운동 동안의 주어진 변형 진폭에 대응한다.

제1 반응력 값은 기계 프로그램에 의해, 캡슐의 변형가능 돌출부들의 0.2 mm의 변형 진폭에 대해, 우유 110 mL의 분배 체적에 대한 값으로 변환된다. 제2 반응력 값은 기계 프로그램에 의해, 0.5 mm의 변형 진폭에 대해, 캡슐 내로 주입될 물의 경우 75℃의 온도(이는 캡슐로부터 사용자의 컵 내로 분배될 음료의 온도에 실질적으로 대응함)에 대한 값으로 변환된다. 제3 반응력 값은 기계 프로그램에 의해, 1.2 mm의 변형 진폭으로부터, 브루잉 프로세스의 종료 시에 공기 - 상기 공기는 물 주입 바늘과 동일한 바늘을 통해 순환됨 - 의 주입에 의해 캡슐을 비우기 위해, 기계 배관 시스템에서의 밸브의 활성화 및 브루잉 사이클의 끝에서의 공기 펌프의 활성화에 대응하는 값으로 변환된다. 이어서, 사용자는 기계 제어 패널 상의 작동 버튼을 누름으로써 브루잉 사이클을 시작하거나, 또는 대안적으로, 기계는 캐비티가 폐쇄되고 수초 후에 자동으로 시작하고, 그리고 우유의 브루잉이 끝난 경우, 사용자는 제1 캡슐을 기계의 캐비티로부터 제거한다.

이어서, 사용자는 키트의 제2 캡슐을 기계의 캐비티 내로 삽입하는데, 이는 로스팅 및 그라인딩된 커피 캡슐이다. 기계의 캐비티를 내부에 삽입된 캡슐 상으로 폐쇄함으로써, 캐비티 벽들에 의해 변형가능 변형 부분에 폐쇄력이 인가되는데, 이 변형가능 부분은 기계 힘 센서에 의해 감지되는 반력(또는 반응력)을 대가로 생성한다. 제1 캡슐에 비해 제2 캡슐에서의 보다 적은 수의 변형가능 돌출부들로 인해, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 기계의 캐비티가 폐쇄되는 경우에 캡슐에 의해 생성되는 힘은 대체로 더 작고, 변형 프로파일은 제2 캡슐에서 제1 캡슐의 것과는 상이하다(즉, 도 17에 도시된 것과 같은 그들의 변형 다이어그램들이 상이하다). 3개의 힘 측정치들이 기계에 의해 감지되는데, 각각은 제1 캡슐로 감지된 3개의 변형 진폭들보다는 변형가능 부분의 동일한 사전결정된 주어진 변형 진폭에 대응한다. 3개의 측정치들은, 제2 캡슐에 대해 특정되고 2개의 캡슐들 사이의 기계적 변형 특성들에서의 변화로 인해 제1 캡슐 변형으로부터 변환된 것들과는 상이한 대응하는 브루잉 동작 설정치들로 변환된다. 제2 캡슐의 경우에, 변환된 기계 설정치들은 다음과 같다: 90℃의 온도로, 그리고 브루잉 프로세스의 종료 시에 캡슐을 비우지 않고서, 캡슐 내에 40 mL 물 주입. 그러한 설정치들은 이러한 제2 캡슐 내에 함유되는 로스팅 및 그라인딩된 커피 성분의 브루잉에 특정되고 적절하다. 따라서, 본 발명은 기계 설정치들을 내부에 삽입된 각각의 특정 캡슐에 함유되는 성분(또는 성분들)의 최적의 브루잉 요구치들에 자동으로 적응시키는 사용자 친화적인 방식을 제공한다. 상기 예에서, 우유 제조는 보다 많은 양의 물이 내부에 주입되는 것을 요구하지만, 물은 보다 낮은 온도로 주입되어야 하는 반면, 로스팅 및 그라인딩된 커피는 적은 물을 사용하지만 보다 높은 온도로 브루잉될 것이다.

사용자가 "시작"을 누르거나, 또는 대안적으로, 기계가 제1 캡슐에 대해 기술된 바와 같이 자동으로 시작하여, 커피의 제조가 시작되는데, 이는 제1 캡슐로부터 제조된 우유를 이미 함유하는 동일 컵 내에 분배되어, 그에 따라 소비할 준비가 된 맛있는 카푸치노를 제공한다. 제2 브루잉 프로세스의 종료 시에, 사용자는 캡슐을 기계의 브루잉 캐비티로부터 제거할 수 있거나, 또는 대안적으로, 기계에는 사용된 캡슐을 위한 자동 배출 시스템이 제공되는데, 사용된 캡슐은 브루잉 캐비티로부터 기계의 사용된-캡슐 저장소 내로 떨어진다.

물론, 상기 예가 기계 내로 순차적으로 사용될 단지 2개의 캡슐들만을 포함하는 캡슐들의 키트를 기술하고 있지만, 본 발명은 복수의 캡슐을 갖는 모든 키트들을 포괄한다. 따라서, 2개 초과의 캡슐들을 갖는 키트들이 또한 본 발명의 원리에 따라 적용가능한데, 각각의 캡슐은 기계에 대한 특정 설정 프로파일에 대응하는 주어진 그리고 사전결정된 변형 프로파일을 가져서, 키트의 각 캡슐에 함유된 성분이 상기 예에서 기술된 바와 같이 상이한 특정의 그리고 적절한 제조 동작 설정치들을 사용하여 브루잉되게 한다.

따라서, 본 발명은 상이한 제조 파라미터들, 및 그에 따라 하기의 리스트로부터 선택되는 대응하는 상이한 음료 기계 기능 파라미터들을 필요로 하는, 상이한 성분을 가진 상이한 음료들을 선택적으로 전달하기 위한 시스템을 제공한다: 캡슐 내로 주입되는 물의 체적, 주입 압력, 캡슐 내로 전달되는 물의 유속, 내부에 주입되는 물의 온도, 또는 이들의 조합.

제조는 음료-형성 물질, 더 일반적으로는 식품-형성 물질을 함유하는 캡슐 내로의 가압 하의 유체의 주입에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 키트는 복수의 캡슐들을 포함하는데, 캡슐들은 물질을 함유하는 챔버 및 음료가 캡슐로부터 유동하게 하기 전에 챔버 내에 소정의 추출 압력을 유지하도록 구성된 음료 분배 구조물을 포함하고, 제1 및 제2 캡슐들은 시스템에서의 선택적 사용을 위해 제공된다.

제1 캡슐은 특정 형상 및 재료 변형성 특성들에 대응하는 제1 기계적 변형 프로파일을 갖는 내장형(built-in) 변형가능 부분을 가지며, 이들 특성들은 기계를 제1 세트의 음료 제조 설정치로 설정하기 위해 코딩된다.

전술된 모든 실시예들에서, 변형가능 부분은 0.1 mm 내지 20 mm, 바람직하게는 0.15 mm 내지 10 mm, 보다 바람직하게는 0.5 mm 내지 5 mm를 포함하는 진폭으로 변형가능하다.

상기 실시예들 모두에서, 변형가능 부분의 특정 변형 특성의 특징은 상기 변형가능 부분의 변형 진폭에 관련한 상기 변형가능 부분의 반응력의 측정을 포함한다. 반응력은 힘 또는 압력 센서를 사용함으로써 전술한 바와 같이 측정될 수 있다. 변형가능 부분 상에 적용되는 변형의 진폭은, 충분히 높은 정밀도(전형적으로는, 0.01 내지 0.5 mm의 정밀도)로, 광학 센서, 전기-기계 센서(다중 위치), 유도 센서, 또는 그의 변형 동안 변형된 영역의 위치를 측정할 수 있는 임의의 다른 센서에 의해 측정된다.

바람직하게는, 음료 기계는 배력(backforce)을 감지하기 위한 압력 센서 - 배력은 캡슐의 변형가능 부분에 의해 상기 센서에 적용됨 -, 및 상기 변형가능 부분이 변형되는 동안 그의 변위를 측정하는 전기 기계 센서를 조합하여 포함한다. 전기 기계 센서는 예를 들어 캡슐이 삽입되는 기계 브루잉 캐비티의 일부분의 표면에 배치되어, 상기 센서가 다음과 같은 캡슐의 변형가능 부분의 위치들을 검출하게 한다: 브루잉 캐비티의 개방 구성에 대응하는 휴지 위치(즉, 센서와 캡슐 사이에 접촉이 없음), 뒤이은 중간 변형 위치(즉, 브루잉 캐비티가 폐쇄되고 있어서, 센서가 캡슐의 변형가능 부분과 접촉함), 및 최종적으로 변형가능 부분의 완전 변형 위치(즉, 기계의 브루잉 캐비티 및 센서에 의해 최대 압력이 캡슐의 변형가능 부분 상에 적용되는 방식으로, 그리고 변형가능 부분이 그에 따라 최대 진폭으로 변형되도록 브루잉 캐비티가 캡슐 상으로 완전히 폐쇄되는 경우).

상기 변형가능 부분에 의해 적용되는 배력의 적어도 3개의 상이한 측정치들이 변형가능 부분의 3개의 상이한 위치들(즉, 변형 진폭)에 대해 감지된다. 예를 들어, 배력은 다음과 같은 변형가능 부분의 위치들에 대해 측정된다: 첫째로, 0 mm 변위(즉, 휴지 상태), 이어서 둘째로, 0.5 mm 변위, 그리고 셋째로, 1 mm 변위. 본 발명에 따른 캡슐들의 키트에서의 2개의 상이한 캡슐들의 경우, 압력 센서에 의해 측정된 배력은 동일한 변형 진폭에 대해 상이하다. 측정되는 변형 특성들에서의 차이는 어떤 종류의 캡슐이 내부에 삽입되는지를 기계에 나타내어서, 기계 프로그램이 적절한 음료 제조 파라미터들(예컨대, 캡슐에 주입할 물의 적절한 체적, 물의 온도 등)을 자동으로 선택할 수 있게 한다.

본 명세서에 기술된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 다양한 변형 및 수정이 당업자에게는 명백할 것이라는 것을 이해해야 한다. 그러한 변형 및 수정은 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 그리고 그의 부수적인 이점을 감소시키지 않고 이루어질 수 있다. 따라서, 그러한 변형 및 수정은 첨부된 청구범위에 의해 커버되는 것으로 의도된다.

Claims (12)

1. 적어도 하나의 특정 식품 성분을 각각 함유하기 위한 적어도 2개의 캡슐들(11)의 키트로서, 상기 캡슐들은 다중-성분 식료품의 제조를 위해 식품 제조 기계(1)의 브루잉 캐비티(brewing cavity) 내에 선택적으로 기능적으로 삽입되도록 구성되고, 키트 내의 각각의 캡슐(11)은 상기 캡슐이 상기 기계의 캐비티 내로 삽입되는 경우 및/또는 상기 캐비티가 폐쇄되는 경우에 변형되는 적어도 하나의 변형가능 부분(17, 19, 20, 21, 22, 23, 25, 26, 27, 29, 31, 33, 34, 35, 38)을 포함하여, 적어도 하나의 기계 동작 파라미터가 변형된 상기 변형가능 부분에 의한 상기 기계의 캐비티 상에서의 반응력의 검출에 의해 설정되게 하는 것을 특징으로 하고, 상기 키트는 상기 키트 내의 상이한 캡슐들이 기계 브루잉 기능 파라미터들을 내부에 삽입된 각각의 캡슐에 커스터마이징(customizing)하기 위해 상이한 사전결정된 기계 특성들을 갖는 변형가능 부분들을 포함하는 것을 추가로 특징으로 하는, 캡슐들(11)의 키트.
2. 제1항에 있어서, 각각의 캡슐의 상기 변형가능 부분은,
   (i) 일련의 설부-형상 돌출부들(19, 20, 21, 22),
   (ii) 코일 스프링 부분,
   (iii) 상기 캡슐의 측벽들의 벨로우즈 부분(38),
   (iv) 일련의 만곡된 가요성 아치들(34)을 갖는 링(33) - 상기 일련의 만곡된 가요성 아치들(34)은 상기 링(33)의 최하측 내부 표면으로부터 상기 링의 중심을 향해 내향으로 그리고 상향으로 연장됨 -,
   (v) 상기 캡슐(11)의 저부 에지(30)로부터 연장되는, 하향으로 배향된 일련의 만곡된 돌출부들(29),
   (vi) 캡슐 상측 에지(18)의 리세스된 부분과 조합되는, 상기 캡슐의 상측 막의 변형가능 영역(23),
   (vii) 상기 캡슐 상측 에지(18)의 주변부에 위치되는 일련의 파형 돌출부들(17),
   또는 이들의 조합의 리스트 내에서 선택되는, 캡슐들(11)의 키트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변형가능 부분은 상기 캡슐의 외부 표면의 주변부, 바람직하게는 상기 캡슐의 상부 부분에 위치되는, 캡슐들(11)의 키트.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡슐의 외부 치수들 중 적어도 하나는 상기 캐비티의 대응하는 내부 치수들보다 더 크고, 상기 변형가능 부분은 상기 캐비티가 기능적 구성으로 폐쇄되는 경우에 예컨대 상기 캡슐이 탄성적으로 압축되어 상기 캐비티 내에 맞추어질 수 있도록 위치되는, 캡슐들(11)의 키트.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡슐의 외부 치수들 중 적어도 하나는 상기 캐비티의 대응하는 내부 치수들보다 더 작고, 상기 변형가능 부분은 상기 캐비티가 기능적 구성으로 폐쇄되는 경우에 예컨대 상기 캡슐이 탄성적으로 팽창되어 상기 캐비티 내에 맞추어질 수 있도록 위치되는, 캡슐들(11)의 키트.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변형가능 부분은 0.1 mm 내지 20 mm, 바람직하게는 0.15 mm 내지 10 mm, 보다 바람직하게는 0.5 mm 내지 5 mm를 포함하는 진폭으로 변형가능한, 캡슐들(11)의 키트.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변형가능 부분은 상기 캡슐의 수직축에 실질적으로 평행한 축 D를 따라 변형하도록 배향되는, 캡슐들(11)의 키트.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변형가능 부분은 0.2 N 내지 500 N, 바람직하게는 20 N 내지 300 N을 포함하는 힘의 작용에 의해 변형가능한, 캡슐들(11)의 키트.
9. 식품 제조 시스템으로서, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 적어도 2개의 성분 캡슐들(11)의 키트, 및 상기 캡슐과 기능적으로 협력하도록 구성된 식품 제조 기계(1)를 포함하고, 상기 기계는 상기 캡슐을 선택적으로 수용하여 상기 기계로부터 상기 캡슐 내로의 유체의 주입에 의해 상기 캡슐 내에서 식료품이 제조될 수 있게 하는 캐비티를 포함하고, 상기 캐비티는 각각의 캡슐의 상기 변형가능 부분과 협력하여 동작 데이터를 상기 캡슐로부터 상기 기계로 전송하도록 구성된 힘 감지 부분을 포함하며, 상기 데이터는 상기 변형가능 부분의 변형 특성들의 함수인 것을 특징으로 하는, 식품 제조 시스템.
10. 제9항에 있어서, 압력 감지 부분은 상기 기계의 제어 기판에 링크되어서, 상기 캡슐의 변형가능 부분이 상기 압력 감지 부분에 기계적 변형을 전달하는 경우, 상기 기계의 감지 부분과 상기 캡슐의 변형가능 부분 사이의 협력이 상기 기계 내에서의 동작을 트리거할 수 있게 하고, 상기 동작은 상기 기계를 스위치 온 또는 스위치 오프시키는 인식, 및/또는 분배될 식품의 체적, 온도, 및/또는 점도, 캡슐 내에 주입되는 유체의 압력, 및/또는 우려냄(infusion)/혼합 시간의 리스트 내에 포함되지만 이로 한정되지 않는 식품 제조 파라미터를 설정하는 인식인, 식품 제조 시스템.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 압력 감지 부분은 전기 스위치에 접속되는 압력 센서인, 식품 제조 시스템.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 식료품은 캡슐화된 성분과 혼합될 유체를 0.5 내지 30 바(bar), 바람직하게는 1 내지 20 바, 보다 바람직하게는 2 내지 15 바를 포함하는 압력으로 주입함으로써 상기 캡슐 내에서 제조되는 액체 또는 반액체 제품인, 식품 제조 시스템.

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