KR20180126571A - 음료수 분말을 함유하는 캡슐, 특히 브루잉 커피를 제조하기 위한 캡슐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캡슐, 특히 캡슐에 물을 도입함으로써 음료수 분말로부터 음료수를 제조하기 위한 캡슐, 특히 커피 분말(1)로부터 커피를 제조하기 위한 캡슐에 관한 것으로, 상기 캡슐은 적어도 하나의 다당류로 구성되되, 다당류를 함유하는 분말로 충전되는 캡슐 바디(2)를 포함하고, 상기 캡슐 바디(2)는 적어도 하나의 코팅층(3)에 의해 둘러싸이고, 상기 적어도 하나의 코팅층(3)은 가교 결합된 다당류를 포함하고, 상기 가교 결합된 다당류는 가교 결합제에 의해 다당류를 가교 결합시킴으로써 수득되었다. 이 같은 캡슐을 생산하기 위한 방법은 i) 적어도 하나의 다당류로 구성되는 캡슐 바디(2)를 제공하는 단계, ii) 상기 캡슐 바디(2)를 다당류로 구성되는 분말로 충전하는 단계, iii) 단계 ii)에서 수득된 캡슐 바디(2)의 적어도 일부분, 바람직하게는 표면 전체를 용매 중의 다당류 용액 또는 분산제 중의 다당류 분산액으로 습윤시키는 단계, iv) 단계 iii)에서 수득된 캡슐 바디(2)를 적어도 하나의 가교 결합제와 접촉하도록 하는 단계, 및 v) 단계 iv)에서 수득된 캡슐 바디(2)를 건조시키는 단계를 포함한다.

Description

음료수 분말을 함유하는 캡슐, 특히 브루잉 커피를 제조하기 위한 캡슐

본 발명은 코코아, 차 또는 커피와 같은 음료수를 제조하는데 특히 적합한 음료수 분말을 함유하는 캡슐에 관한 것이다.

지난 수년 동안, 커피 패드(coffee pad)와 함께 커피 캡슐은 음료수의 분할 제조에 그 사용이 증가하고 있으며, 여기서 상기 캡슐은 전형적으로 스테인리스 강, 알루미늄 또는 플라스틱 물질로 만들어지는 벽을 포함하고 있다. 이 같은 캡슐은 유의한 향기 손실 없이 보다 긴 시간에 걸친 커피 분말의 저장을 가능케 한다. 게다가, 이 같은 캡슐은 커피를 목적하는 커피향으로 신속하고 사용자 친화적으로 제조할 수 있게 하며, 이때 목적하는 유형의 커피가 구비된 캡슐이 적절히 개조된 커피 기계에 삽입되며, 여기서 온수가 캡슐을 통해 압착되어 브루잉 커피가 제조된다. 그러나 이 같은 캡슐은 복잡한 생산 공정을 갖는 캡슐 구성뿐만 아니라 적용되는 캡슐 물질로 인해 다른 무엇보다도 비교적 비싸다. 게다가, 이 같은 캡슐은 환경적으로 문제가 있다. 한편, 상기 캡슐은 재활용이 불가능하며, 사용 이후에 잔류 폐기물로서 소비자에 의해 정기적으로 폐기된다. 따라서 알루미늄 생산이 고도로 에너지 집약적이므로 커피 캡슐의 재활용은 알루미늄 기반의 커피 캡슐에 있어 특히 중요하지만, 상기 커피 캡슐은 실질적으로 재활되지 않는데, 이는 이 같은 캡슐이 특히 심각한 CO₂ 발자국(CO₂ footprint)을 야기하기 때문이다. 다른 큰 문제점은, 이 같은 캡슐이 생분해성이 아니어서 생물학적으로 폐기될 수 없다는 것이다. 독일에서만 30억 개를 훨씬 초과하는 커피 캡슐이 매년 사용된다는 사실을 고려할 때 이는 심각한 문제이다.

상술한 문제를 적어도 부분적으로 회피하기 위해, 대체 물질로 만들어진 캡슐이 이미 제안되어 왔다.

WO 2010/006979에서, 예를 들어 그 내부에 커피 또는 차가 충전되어 있는 캡슐이 제공되며, 이는 캡슐 벽을 포함하며, 이때 상기 캡슐 벽은 -캡슐 내용물과 함께- 구조화 성분(structuring component)으로서 물을 함유한다. 그러나 안정된 캡슐 벽을 수득하기 위해 구조화 성분의 빙점 미만으로 캡슐을 냉각시키는 것이 필수적인데, 이는 이의 빙점을 초과하는 경우에 상기 구조화 성분이 녹아 캡슐 내용물을 습윤(wetting)시키기 때문이다. 자연적으로, 이는 이 같은 캡슐의 사용을 유의하게 제한한다.

WO 2009/053811 A2에서는 분쇄 커피, 카푸치노 분말, 초콜릿 분말, 분유 또는 차 분말을 함유하는 캡슐이 개시되어 있다. 상기 캡슐은 캡슐 벽을 형성하는 2개의 절반 외피(half shell)로 이루어져 있다. 상기 캡슐 벽은 브루잉 조작(brewing operation)에서 용해하는 수용성 물질로 이루어져 있다. 이러한 개념에서, 상기 캡슐 벽 물질은 브루잉 조작 도중에 용해되어 상기 제조된 음료의 일부가 되며, 이는 이의 맛에 원치 않은 영향을 미칠 수 있다.

이에 기초하여, 본 발명은 초콜릿, 차 또는 커피와 같은 음료수 분말을 분할 제조하기 위한 캡슐을 제공하는 것을 목적으로 하며, 이때 상기 캡슐은 용이하고 비용 효율적으로 생산 가능할 뿐만 아니라 특히 생분해성이어서 환경 친화적인 방식으로 폐기될 수 있으며, 유의한 향기 손실 없이도 보다 긴 시간에 걸친 커피 분말의 저장에 적합하고, 설계에 따라 상이한 음료수 기계와 함께 사용될 수 있다.

본 발명에 따르면, 이러한 과제는 캡슐, 특히 캡슐에 물을 도입함으로써 음료수 분말로부터 음료수를 제조하기 위한 캡슐, 특히 커피 분말로부터 커피를 제조하기 위한 캡슐을 제공함으로써 해결되며, 이때 상기 캡슐은 적어도 하나의 다당류로 이루어지되, 다당류를 함유하는 분말로 충전되는 캡슐 바디를 포함하고, 여기서 상기 캡슐 바디는 적어도 하나의 코팅층을 둘러싸여 있고, 상기 적어도 하나의 코팅층은 가교 결합된 다당류를 포함하고, 상기 가교 결합된 다당류는 가교 결합제에 의해 하나의 다당류를 가교 결합시킴으로써 수득되었다.

이러한 해결안은, 적어도 하나의 다당류로 구성된 캡슐 바디(가교 결합된 다당류로 만들어진 적어도 하나의 코팅층으로 둘러싸여 있음)를 포함하는 이 같은 캡슐이 커피와 같은 음료수를 분할 제조하기 위한 이 같은 캡슐을 사용하기 위해 필요한 모든 필수 물성을 포함할 뿐만 아니라 특히 환경 친화적으로 또한 처리 가능하다는 인식에 기반을 두고 있다. 하나의 가교 결합된 다당류로 만들어진 적어도 하나의 코팅층은 특히 충분한 수송 안전성 및 접촉 방지를 제공하기에 충분히 안정하다. 게다가, 상기 캡슐은 심지어 브루잉 음료수의 제조 도중에 발생할 있는 고압과 같은 고압을 견딜 수 있다. 이와는 별도로, 본 발명에 따른 캡슐은 유의한 향기 손실 위험성 없이도 보다 긴 시간에 걸쳐 가교 결합된 다당류로 만들어진 적어도 하나의 코팅층으로 인해 캡슐 내용물을 보호한다. 이는, 상기 코팅층이 다당류로 만들어진 통상 통기성 캡슐 바디의 표면을 밀봉한다는 사실에서 기인한다. 게다가, 가교 결합된 다당류의 코팅층은 부가적인 산소 장벽(oxygen barrier)으로서 작용한다. 따라서 상기 캡슐 바디와 가교 결합된 다당류의 코팅층의 조합에 의해 상기 캡슐 내용물의 향기를 보존하는 것이 보장된다. 본 발명에 따른 캡슐의 다른 이점은, 상기 캡슐 바디와 적어도 하나의 코팅층 중 어떠한 것도 음료수의 제조 도중에 용해하지 않아서 상기 제조된 음료수의 맛의 왜곡이 발생하지 않는다는 것이다. 이와는 별도로, 본 발명에 따른 캡슐은 용이하게 생산될 수 있고, 비용 효율적일 수 있다. 다른 주요 이점은, 상기 캡슐 바디 및 상기 가교 결합된 다당류로 만들어진 적어도 하나의 코팅층 둘 모두는 전적으로 생분해성이어서 환경 친화적인 방식으로 폐기될 수 있다는 것이다. 다당류가 화석 기원도 아니고 합성 기원도 아니므로 이 같은 다당류의 생성은 비교적 적은 에너지가 요구되며, 따라서 본 발명에 따른 캡슐은 유익한 CO₂ 발자국을 갖는다.

주로, 본 발명은 상기 적어도 하나의 코팅층의 다당류의 화학적 특성과 관련하여 제한되지 않는다. 상기 적어도 하나의 코팅층의 다당류가 전분, 셀룰로오스, 키틴, 카라긴, 한천 및 알긴산염으로 이루어진 물질의 군으로부터 선택되는 경우에 특히 양호한 결과 수득된다. 카라긴 또는 알긴산염의 적어도 하나의 코팅층의 다당류가 특히 바람직하며, 이로 인해 상기 적어도 하나의 코팅층의 다당류가 알긴산염인 것이 매우 특히 바람직하다. 본 발명의 체계 내에서 이들 다당류는 음료수의 제조 도중에 맛의 임의의 왜곡을 야기하지 않는 것으로 밝혀져 있다. 더욱이, 본 발명의 체계 내에서는 알긴산염을 갖는 다당류의 캡슐 바디가 용이하고 비용 효율적으로 코팅될 수 있는 것으로 보였다. 그 결과, 알긴산염은 생분해성이며, 충분히 안정한 케이스(casing)를 제공하고 유의한 향기 손실 없이 상기 캡슐 내용물을 보호한다. 게다가, 본 발명의 체계 내에서는 알긴산염이 물경도(water hardness)를 감소시키는데 적절한 것으로 보였다. 이는 또한 불쾌한 신맛을 방지하거나 적어도 신맛을 완화시키는데 도움을 준다.

상기 적어도 하나의 코팅층의 다당류는 가교 결합되는 것이 본 발명에 있어서 필수적이다. 또한 상기 다당류의 가교 결합은 본 발명의 하나의 실시형태에 따라 공유 결합을 통해 달성될 수 있다. 공유 결합을 통한 가교 결합에 의해 고도로 지속 가능한 코팅이 가능하게 된다. 이러한 점에서, 상기 공유 결합을 통한 가교 결합은 흔히 적절한 가교 결합제와 상기 다당류의 반응에 의해 일어난다. 특히 2관능성 유기 화합물이 가교 결합제로서 적절하며, 이로 인해 상기 작용기는, 예를 들어 카르복실산, 카르복실산의 염, 활성 카르복실산, 아민, 알코올, 알데하이드 및 케톤을 포함하는 군으로부터 선택된다. 이와 관련하여 활성 카르복실산은 카르복실산 할라이드, 카르복실산의 활성 에스테르, 카르복실산의 무수물 또는 카르복실산의 기타 반응성 유도체이다.

그 결과, 상기 가교 결합은 스페이서의 사용 없이, 특히 폴리올 스페이서의 사용 없이 일어날 수 있다.

그러나, 상기 가교 결합은 또한 스페이서, 특히 폴리올 스페이서를 사용하여 수행될 수 있다. 상기 폴리올 스페이서로서 지방족, 환형 또는 방향족 폴리올이 바람직하고, 에틸렌글리콜, 프로판트리올, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 소르비톨, 글루코오스, 푸룩토오스, 갈락토오스, 시아니딘, 코릴라진, 디갈산, 갈산 또는 탄닌산이 특히 바람직하다. 폴리올 스페이서에 의해 상기 코팅층의 비탄성(specific elasticity)이 달성되며, 수분 흡수 및 증기 투과성이 분명히 영향을 받을 수 있다.

본 발명의 대안적이고 특히 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 적어도 하나의 코팅층의 다당류는 이온 및/또는 배위 결합을 통해 가교 결합된다. 이온 및/또는 배위 결합을 통해 가교 결합된 이 같은 다당류가 특히 용이하게 생산될 수 있으며, 사용된 다당류의 생분해성에 영향을 미치지 않는다. 다당류를 통해 이온성 및/또는 배위성 가교 결합에 도달할 수 있으며, 예를 들어 상기 다당류는 카로복실레이트기 또는 설포네이트기와 같은 음이온성 기를 함유한다. 2가 이상의 다가 양이온, 특히 알칼리 토금속 이온을 삽입함으로써 상기 다당류의 음이온성 기의 이온성 및/또는 배위성 가교 결합은 안정된 용기층(encasing layer)을 형성하기 위해 일어난다.

이와 관련하여 배위 결합은 전자쌍 공여체와 전자쌍 수용체 사이의 상호작용, 예를 들어 발생할 수 있는 경우 하이드록시기 내의 산소 원자의 유리 전자쌍과 양이온 사이의 상호작용을 지칭한다.

매우 특히 바람직하게는, 상기 가교 결합된 다당류는 알칼리 토금속 알긴산염이고, 알긴산칼슘이 가장 바람직하다. 이 경우, 칼슘 이온은 가교 결합제이며, 이때 이들은 알긴산염의 기와 배위 또는 이온 결합을 형성한다. 놀랍게도, 본 발명의 체계 내에서는 알긴산칼슘을 포함하는 코팅은 상기 캡슐을 이용하여 제조된 음료수의 맛을 손상시키지 않는 불수용성 층을 제공하며, 상기 캡슐 내용물에 대한 유의한 향기 손실 없이 수송 안전성 및 접촉 방지를 보장하기 위해 상기 캡슐의 충분한 안정성을 제공하는 것으로 밝혀져 있다. 게다가, 알긴산칼슘은 현저한 생분해 특성을 갖는다. 다른 이점은, 알긴산칼슘이 유럽 기호(E number) 제 E405 호로 승인된 음식 첨가제이며, 따라서 건강에 해롭지 않다는 것이다.

본 발명의 근원이 되는 생각에 대한 추가적인 개발을 위해, 상기 코팅층은 상기 코팅층의 기계적 안정성을 증가시키기 위해 섬유를 포함시키는 것으로 제안되어 있다. 이들 섬유는 생분해성이므로 이들은 다당류 섬유일 수 있으며, 그 결과 면섬유와 같은 셀룰로오스 섬유에 의해 특히 양호한 결과에 도달하게 된다. 상기 섬유는 바람직하게는 장섬유, 즉 바람직하게는 적어도 100㎛, 바람직하게는 적어도 1㎜, 특히 바람직하게는 적어도 5㎜의 길이를 갖는 장섬유이다. 이들 장섬유는 상기 층에서 높은 인장력을 흡수하는데 적합하다.

상기 섬유에 대한 대안으로서 또는 상기 섬유 이외에, 상기 적어도 하나의 코팅층은 또한 이 같은 섬유로 만들어진 얀(yarn) 또는 조직을 포함할 수 있다.

주로, 본 발명에 따른 캡슐은 가교 결합된 다당류로 만들어진 하나의 코팅층만을 포함할 수 있다. 상기 캡슐의 안정성을 증가시키고, 따라서 수송 안전성 및 접촉 방지를 증가시키기 위해, 본 발명의 근원이 되는 생각에 대한 추가적인 개발을 위해 본 발명에 따른 캡슐이 2개 이상의 코팅층을 포함시키는 것으로 제안되어 있다. 바람직하게는, 상기 캡슐 바디는 2개 내지 100개의 코팅층에 의해 둘러싸여 있고, 특히 바람직하게는 2개 내지 20개의 코팅층, 매우 특히 바람직하게는 2개 내지 10개의 코팅층, 가장 바람직하게는 2개 내지 5개의 코팅층으로 둘러싸여 있다. 상기 캡슐의 캡슐 바디를 2개 이상의 코팅층으로 코팅함으로써 효과적인 향기 보호의 연관된 제공뿐만 아니라 산소 장벽으로서 코팅의 효과가 특히 높은 수준에 도달한다.

본 발명의 다른 특히 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 캡슐 바디의 코팅은 2개 내지 100개, 바람직하게는 2개 내지 20개, 특히 바람직하게는 2개 내지 10개, 가장 바람직하게는 2개 내지 5개의 알긴산칼슘 층으로 이루어져 있으며, 이때 상기 층은 임의적으로는 셀룰로오스 섬유를 함유한다.

알긴산나트륨 용액의 점도 및 응용된 공정에 따라 개별 코팅층은 40 내지 600㎛의 두께를 포함한다. 제 1 코팅층에 대한 70 내지 350㎛의 층 두께가 특히 바람직한데, 이는 이들 층 두께가 안정성과 건조 속도 사이에 최적의 타협안을 포함하기 때문이다. 후속적인 층들은 바람직하게는 신속한 건조를 가능하게 하기 위해 보다 얇으며, 바람직하게는 40 내지 200㎛이다.

그 결과, 겔 내에 함유된 물을 보다 용이하게 제거하기 위해, 그리고 알긴산나트륨 내로의 가교 결합제, 즉 칼슘 이온의 신속한 확산을 용이하게 하기 위해 얇은 코팅층이 바람직하다. 주로, 상기 알긴산나트륨 내로의 칼슘 이온의 확산 속도는 또한 보다 높은 농도의 가교 결합제에 의해 증가될 수 있지만; 이러한 변형예의 실질적인 구현에서 얇은 코팅층은 확산 속도 및 조작에 유익한 것으로 입증되었다.

주로 본 발명에 따른 캡슐의 캡슐 바디를 상기 적어도 하나의 코팅층으로 부분적으로만 코팅하는 것이 가능하다. 그러나 상기 캡슐 바디가 상기 적어도 하나의 코팅층에 의해 완전히 둘러싸여 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 캡슐의 캡슐 바디가 충전되는 물질과 관련하여, 본 발명은 특별히 제한되지 않는다. 상기 캡슐 바디가 커피, 차, 음용 초콜릿, 코코아 및 분유로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질로 충전되는 경우에 특히 양호한 결과가 달성된다. 상기 캡슐 바디가 분쇄 커피 분말로 충전되는 경우에 양호한 결과가 특별히 달성된다.

본 발명에 따른 캡슐의 캡슐 바디가 충전되는 물질은 압축 분말 또는 미압축 분말, 즉 펠릿(pellet)일 수 있다.

또한 본 발명은 상기 캡슐 바디의 형태와 관련하여 특별히 제한되지 않는다. 상기 캡슐 바디는 특히 상업적으로 이용 가능한 캡슐 커피 기계와 같은 기존의 캡슐 음료수 기계와 양립 가능한 임의의 형태를 가질 수 있다. 상기 캡슐 바디가 중공 실린더, 전방 측면에 칼라(collar)를 구비한 중공 실린더, 중공 원뿔대(hollow truncated cone), 전방 측면에 칼라를 구비한 중공 원뿔대 또는 내부가 중공인 정육면체(cube)의 형태를 갖는 경우에 특히 양호한 결과가 달성된다. 상기 중공 실린더 및 중공 원뿔대는 외피 표면만이 폐쇄되도록 모든 측면, 즉 전방 측면이 또한 폐쇄될 수 있거나, 하나 또는 둘 모두의 전방 측면이 개방될 수 있다. 대안 실시예로서, 상기 중공 실린더 및 중공 원뿔대의 개방형 전방 측면은 멤브레인(membrane) 또는 다당류에 의해 폐쇄되는 것이 또한 가능하며, 이때 상기 멤브레인 또는 다당류는 각각 상기 중공 실린더 또는 중공 원뿔대의 외피 표면의 것과는 상이하다. 상기 다당류는 특히 2개의 전방 측면에서 상기 중공 실린더 또는 중공 원뿔대의 외피 표면의 다당류보다 더 용이하게 천공될 수 있으며, 이는, 예를 들어 상기 중공 실린더 또는 중공 원뿔대의 전방 측면 상에 중공 실린더 또는 중공 원뿔대의 외피 표면에 있는 것보다 더 얇은 판지 또는 더 얇은 종이를 각각 적용하고/하거나, 상기 중공 실린더 또는 중공 원뿔대의 전방 측면에 상기 중공 실린더 또는 중공 원뿔대의 외피 표면에 있는 것보다 덜 단단한 판지 또는 덜 단단한 종이를 각각 적용함으로써 달성될 수 있다.

본 발명의 근원이 되는 생각에 대한 추가적인 개발을 위해, 상기 캡슐 바디에 적절한 기계적 안정성을 부여하기 위해 섬유상 다당류로 구성된 캡슐 바디를 제공하는 것이 제안되어 있다. 상기 섬유상 다당류는 특히 전분, 셀룰로오스, 키틴, 카라긴, 한천 및 알긴산염으로 만들어진 섬유 물질일 수 있다. 셀룰로오스 섬유로 만들어진 섬유 물질이 특히 바람직한데, 이는 이들이 낮은 가격으로 인한 높은 이용 가능성 및 높은 강도로 두드러지기 때문이다. 상기 캡슐 바디가 구성될 수 있는 특히 바람직한 섬유 물질은 종이, 판지 및 마분지이다. 바람직하게는, 상기 캡슐 바디의 두께는 0.1 내지 10㎜, 바람직하게는 0.25 내지 2.5㎜, 특히 바람직하게는 0.5 내지 1.5㎜이다.

본 발명의 다른 청구주제는 종이, 판지 또는 마분지로 만들어지되, 커피, 차, 음용 초콜릿, 코코아 및 분유로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질의 분말로 충전되는 캡슐 바디를 포함하는 캡슐이며, 이로 인해 상기 캡슐 바디는 1개 내지 100개, 바람직하게는 2개 내지 20개, 특히 바람직하게는 2개 내지 10개, 가장 바람직하게는 2개 내지 5개의 알긴산칼슘 코팅층으로 코팅되며, 여기서 상기 코팅층은 임의적으로는 면섬유와 같은 셀룰로오스 섬유를 함유한다.

본 발명의 다른 청구주제는 하기 단계를 포함하는 캡슐을 생산하기 위한 방법이다:

i) 적어도 하나의 다당류로 구성된 캡슐 바디를 제공하는 단계,

ii) 상기 캡슐 바디를 다당류로 구성된 분말로 충전하는 단계,

iii) 단계 ii)에서 수득된 캡슐 바디의 적어도 일부분, 바람직하게는 표면 전체를 용매 중의 다당류 용액 또는 분산제 중의 다당류 분산액으로 습윤(wetting)시키는 단계;

iv) 단계 iii)에서 수득된 캡슐 바디를 적어도 하나의 가교 결합제와 접촉하도록 하는 단계; 및

v) 단계 iv)에서 수득된 캡슐 바디를 건조시키는 단계.

단계 iii)에서 상기 캡슐 바디를 습윤시키는 단계는 바람직하게는 상기 캡슐 바디의 표면의 적어도 일부분, 바람직하게는 표면 전체가 상기 다당류 용액 또는 분산액으로 습윤되는 방식으로 수행된다. 단계 iii) 및 단계 iv)에 따른 캡슐 바디의 습윤 단계 및 접촉 단계는, 예를 들어 상기 캡슐 바디를 상기 다당류 용액 또는 분산액 또는 가교 결합제로 각각 침지, 분무 또는 코팅함으로써 서로에 대해 독립적으로 일어날 수 있다.

본 발명에 따른 방법은, 특히 상기 캡슐 바디가 가장자리 또는 연결부분의 형성 없이 예를 들어 전방 측면에 칼라를 구비하는 경우에도 상기 캡슐 바디를 균일하게 둘러싸는 것을 가능하게 한다.

상기 용매 또는 분산제는 바람직하게는 수계 용매 또는 분산제이다. 특히 바람직하게는, 상기 용매 또는 분산제는 물이다.

단계 iii)에서, 상기 캡슐 바디는 바람직하게는 0.5 내지 5중량%의 알칼리 금속 알긴산염 수용액으로 습윤된다. 특히 바람직하게는, 단계 iii)에서 상기 캡슐 바디는 1 내지 2중량%의 알칼리 금속 알긴산염 수용액으로 습윤된다. 농도가 0.5중량% 미만인 경우, 상기 알칼리 금속 알긴산염 용액은 충분히 농축되지 않고, 점도가 너무 낮아 후속 단계에서 충분히 안정된 용기를 생산하기 위해 단순한 습윤 공정에서 상기 캡슐 바디에 충분한 양의 알칼리 금속 알긴산염을 도포할 수 없다. 상기 알칼리 금속 알긴산염의 농도가 5중량%를 초과하는 경우, 상기 알칼리 금속 알긴산염 용액의 점도는 너무 높아서 완전한 용기의 형성이 보다 어렵게 된다. 게다가, 5중량% 초과의 상기 알칼리 금속 알긴산염의 농도에서 코팅 두께는 증가하며, 이는 건조를 더욱 어렵게 만든다. 또한 상기 코팅 두께는 너무 두꺼워져서 경제적으로 지속 가능한 방식으로 건조할 수 없다.

상기 알칼리 금속 알긴산염 용액은 바람직하게는 알긴산염 및 알칼리 금속의 양이온 또는 관련 양이온, 예를 들어 암모늄 이온으로 이루어진 염의 용액이다. 특히 바람직하게는, 상기 알칼리 금속 알긴산염 용액은 알긴산나트륨, 알긴산칼륨 또는 알긴산암모늄 수용액이다. 알긴산나트륨, 알긴산칼륨 및 알긴산암모늄은 각각 유럽 기호 제 E401 호, 제 E402 호 또는 제 E403 호로 승인된 음식 첨가제이다. 이 같은 코팅은 예약 없이 식품용으로 사용될 수 있다. 매우 특히 바람직하게는, 이는 알긴산나트륨의 수용액이다.

본 발명에 따른 방법에서, 상기 캡슐 바디는 단계 iv)에서 1 내지 15중량%, 바람직하게는 1 내지 7중량%의 알칼리 토금속염 수용액과 접촉하게 되는 것이 바람직하다. 알칼리 토금속염의 농도가 1 내지 15중량%, 바람직하게는 1 내지 7중량%인 경우, 상기 다당류의 신속한 이온성 가교 결합이 달성될 수 있다. 상기 알칼리 토금속염은 바람직하게는 특히 염화칼슘과 같은 칼슘염이다.

캡슐 바디를 몇몇 코팅층으로 코팅하기 위해, 단계 ii) 내지 단계 iv) 또는 단계 ii) 내지 단계 v)는 수회, 즉 바람직하게는 2회 내지 10회, 특히 바람직하게는 2회 내지 10회, 가장 바람직하게는 2회 내지 5회 반복될 수 있다.

단계 v)에서 예견되는 건조는 상이한 방식으로 일어날 수 있으며, 이로 인해 다양한 건조 방법은 효과적인 것으로 입증되었다. 매우 균일한 건조 공정이 특히 달성될 수 있지만, 적절한 채널의 기류에서의 건조에 의해만 달성되지는 않으며, 이로 인해 상기 캡슐 바디는 자유롭게 유동하며, 그 자신의 회전으로 균일하게 건조된다. 형성 코팅층 밖으로 확산하는 물을 보다 양호하게 흡수하기 위해, 흡수 표면 또는 따뜻한 표면에서의 접촉 건조가 또한 효과적인 것으로 입증되었다. 일종의 유동층 채널에서 상기 원리 둘 모두를 조합할 수 있다. 대안적이면서 매우 효율적인 건조 원리로서, 적외선 건조기 및 마이크로파 건조기가 또한 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 청구주제는 본 발명에 따른 캡슐을 물과 접촉하도록 함으로써 음료수를 생산하기 위한 본 발명에 따른 캡슐의 용도이다. 바람직하게는, 상기 캡슐은 커피, 차, 음용 초콜릿, 코코아 및 분유로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 함유한다.

커피 음료수를 제조하기 위한 본 발명에 따른 캡슐의 용도로 인해 개별 요구에 따라 음료수를 분할 제조하는 것이 가능하게 된다. 본 발명에 따른 용도의 특정 이점은, 생분해성 폐기물만이 생성된다는 것이다.

음료수, 특히 커피 음료수를 제조하기 위한 본 발명에 따른 캡슐을 사용하는 경우, 상기 커피 캡슐은 바람직하게는 으깨지거나 천공되며, 그 이후에 후속적으로 상기 으깨지거나 천공된 커피 캡슐은 물로 추출된다.

이하, 본 발명은 유익한 실시형태에 기초하여, 그리고 첨부된 원안을 참고하여 단지 예시적으로 개시되어 있다.

따라서 도면은 하기와 같다:
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 3개의 실시형태에 따른 캡슐의 캡슐 바디의 사시도이고;
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 2개의 예시적인 실시예에 따른 캡슐에 대한 개략적인 단면도이고;
도 3a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 섬유로 둘러싸여 있는 캡슐 바디의 사시도이고;
도 3b는 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따른 캡슐의 상반부에 대한 개략적인 단면도이다.

도 1a 내지 도 1c에 도시된 캡슐 바디는 전방 측면 둘 모두가 개방되고 하부 전방 측면에 칼라가 구비된 중공 원뿔대(도 1a), 하부 전방 측면에 칼라가 구비되고 모든 측면이 폐쇄된 중공 실린더(도 1b) 또는 모든 측면이 폐쇄되고 중공 내부를 갖는 정육면체(도 1c)의 형상을 갖는다.

도 2a에서 단면에 도시된 캡슐은 커피 분말(1)로 충전된 캡슐 바디(2)로 이루어져 있으며, 이때 캡슐 바디(2)는 도 1a에 도시된 전방 측면 둘 모두가 개방된 칼라가 구비된 중공 원뿔대 형상을 포함하며, 이의 외부는 알긴산칼슘으로 이루어진 코팅층(3)으로 완전히 둘러싸여 있다. 중공 원뿔대의 형상에서 상기 캡슐 바디의 2개의 개방형 전방 측면으로 인해, 커피 분말(1)은 상기 중공 원뿔대의 외피 표면에서만 캡슐 바디(2)로 둘러싸여 있지만, 상기 중공 원뿔대의 2개의 전방 측면에서 이는 코팅층(3)으로 직접 둘러싸여 있다.

도 2b에서는 도 1b에 도시된 캡슐 바디를 포함하는 캡슐의 단면이 나타나 있다. 이러한 캡슐 바디가 모든 측면에서 폐쇄됨에 따라 본 실시형태의 커피 분말(1)은 모든 측면에서 캡슐 바디(2)에 의해 둘러싸여 있으며, 이는 이어 모든 측면에서 코팅층(3)에 의해 둘러싸여 있다. 그러나 캡슐 바디(2)의 2개의 전방 측면(2B 및 2C)은 캡슐 바디(2)의 외피 표면(2A)보다 더 용이하게 천공될 수 있는 다당류에 의해 폐쇄된다. 그 결과, 이의 강력한 외피 표면으로 인해 상기 캡슐 바디는 높은 기계적 안정성을 갖지만, 이는 상기 캡슐 내로 물을 도입하기 위해 커피 기계에서 이의 전방 측면에서 용이하게 천공될 수 있다.

도 3a는 도 1c에 도시된 형상으로 캡슐 바디를 나타내는 것으로, 상기 캡슐 바디는 몇몇 면섬유 층으로 코팅된다.

도 3b는 최종적으로 도 3a에 도시된 캡슐 바디 상에 코팅층(3)을 제공함으로써 생산된 캡슐의 상부 절반의 단면도를 나타낸다. 이로 인해, 커피 분말(1)은 도 1c에 도시된 캡슐 바디(2)에 의해 둘러싸여 있으며, 이로 인해 캡슐 바디(2)는 이어서 면섬유(3B)가 포매되어 있는 코팅층(3A)에 의해 둘러싸여 있다.

이하 본 발명은 3개의 실시예 설명에 기초하여 예시되지만, 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다.

실시예 1

6.5g의 분쇄되고 로스팅(roasting)된 커피(1)는 도 1a에 도시된 실시형태에 따라 형성되는 판지로 만들어진 캡슐 바디(2) 내로 충전되었다. 이렇게 수득된 바디는 먼저 일 측면으로부터 1중량%의 알긴산나트륨 수용액으로 코팅되었다. 상기 알긴산나트륨 용액에 의한 상기 바디의 일 측면 코팅 이후, 이는 5중량%의 CaCl₂ 용액으로 분무하였다. 접촉 민감성인 겔 층이 형성하기 시작함에 따라 즉시 상기 형성된 바디를 회전하고, 다른 측면에 대해 동일한 방식으로 또한 코팅할 수 있다. 후속적으로, 상기 바디는 기류 하에 실온에서 2분 동안 건조하였다. 그 직후, 다른 코팅 공정이 일어났으며, 바로 이때 상기 형성된 바디 전체가 완전히 코팅되었다.

이러한 방식으로, 도 2a에 도시된 커피 캡슐은 대략 20분이 걸리는 다른 건조 공정 이후에 수득되었다. 따라서 커피(1)로 충전된 캡슐 바디(2)는 코팅(3)으로 영구히 둘러싸이게 된다.

상기 캡슐의 상부 측면 및 하부 측면에서 커피 분말은 멤브레인의 형태인 코팅 물질에 의해서만 둘러싸여 있었다. 따라서 이러한 멤브레인은 용이하게 천공되는 반면, 캡슐 바디(2)는 브루잉 조작을 위한 상응하게 안정된 보호 및 커피 기계로부터의 방출을 구현하였다.

실시예 2

이의 단면이 도 2b에 도시되어 있는 커피 캡슐을 수득하기 위해 도 2a에 따라 형성된 판지로 만들어진 캡슐 바디(2)가 적용된다는 것을 제외하고, 이는 실시예 1에 개시된 바와 같이 가공되었다.

이로 인해 캡슐 바디(2)의 전방 측면(2B 및 2C)은 캡슐 바디(2)의 외피 표면(2A)보다 더 용이하게 천공될 수 있는 다당류에 의해 폐쇄되었다. 따라서 이의 강력한 외피 표면으로 인해 상기 캡슐 바디는 높은 기계적 안정성을 갖지만, 이는 커피 기계 내에서 이의 전방 측면에 용이하게 천공될 수 있다.

실시예 3

도 1c에 도시된 바와 같은 캡슐 바디(2)는 적절한 판지를 접음으로써 생산되었다. 그 이후, 도 3a의 개략적인 도면으로부터 자명한 바와 같이, 커피 분말(1)로 충전된 이후에 정육면체 형상의 세정된 면으로 만들어진 장섬유로 캡슐 바디(2)를 감쌌다. 다음 단계에서, 2중량%의 알긴산나트륨 수용액으로 캡슐 바디(2)를 코팅하였다. 상기 알긴산나트륨 용액을 상기 형성된 바디를 코팅한 후, 5중량%의 CaCl₂ 용액으로 분무하였다.

대략 20분간의 건조 후, 도 3b에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 캡슐이 수득되었다. 커피 분말(1)은 판지(2)에 의해 둘러싸여 있었다. 가교 결합된 다당류의 코팅층(3A)에서 면 장섬유(3B)가 포매되어 있다.

이로 인해 상기 캡슐의 매우 안정된 구조가 달성되었다.

Claims (15)

1. 캡슐, 특히 캡슐에 물을 도입함으로써 음료수 분말로부터 음료수를 제조하기 위한 캡슐, 특히 커피 분말로부터 커피를 제조하기 위한 캡슐로서,
   상기 캡슐은 적어도 하나의 다당류로 구성되되, 다당류를 함유하는 분말로 충전되는 캡슐 바디를 포함하고, 상기 캡슐 바디는 적어도 하나의 코팅층에 의해 둘러싸여 있고, 상기 적어도 하나의 코팅층은 가교 결합된 다당류를 포함하고, 상기 가교 결합된 다당류는 가교 결합제에 의해 다당류를 가교 결합시킴으로써 수득되는 것인, 캡슐.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 코팅층의 다당류는 전분, 셀룰로오스, 키틴(chitin), 카라긴(carrageen), 한천(agar) 및 알긴산염(alginate)으로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 캡슐.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 코팅층의 다당류는 알긴산염임 것을 특징으로 하는 캡슐.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 코팅층의 다당류는 공유 결합을 통해 가교 결합되는 것을 특징으로 하는 캡슐.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 코팅층의 다당류는 적어도 하나의 카르보닐 및/또는 카르복실기를 포함하는 가교 결합제에 의해 가교 결합되고, 상기 다당류는 바람직하게는 폴리올 스페이서(polyol spacer)을 포함하며, 이때 상기 폴리올 스페이서는 바람직하게는 지방족, 환형 또는 방향족 폴리올, 특히 바람직하게는 에틸렌글리콜, 프로판트리올, 트리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 소르베이트, 글루코오스, 푸룩토오스, 갈락토오스, 시아니딘(cyanidin), 코릴라진(corilagin), 디갈산(digallic acid), 갈산 또는 탄닌산(tannin acid)인 것을 특징으로 하는 캡슐.
6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 코팅층의 다당류는 이온 및/또는 배위 결합을 통해 가교 결합되는 것을 특징으로 하는 캡슐.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 코팅층의 가교 결합된 다당류는 알칼리 토금속 알긴산염, 바람직하게는 알긴산칼슘인 것을 특징으로 하는 캡슐.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 코팅층은 섬유, 바람직하게는 셀룰로오스 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡슐 바디는 1개 내지 100개, 바람직하게는 2개 내지 20개, 특히 바람직하게는 2개 내지 10개, 가장 바람직하게는 2개 내지 5개의 코팅층으로 둘러싸여 있으며, 그 결과 상기 코팅층은 바람직하게는 임의적으로는 셀룰로오스 섬유를 포함하는 알긴산칼슘으로 구성되는 것을 특징으로 하는 캡슐.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡슐 바디는 상기 적어도 하나의 코팅층에 의해 완전히 둘러싸여 있는 것을 특징으로 하는 캡슐.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡슐 바디는 커피, 차, 음용 초콜릿(drinking chocolate), 코코아 및 분유로 이루어진 군으로부터 선택되는 재료로 충전되는 것을 특징으로 하는 캡슐.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡슐 바디는 중공 실린더, 하나의 전방 단부에 칼라(collar)를 구비한 중공 실린더, 중공 원뿔대(hollow truncated cone), 전방 단부들 중 하나에 칼라를 구비한 중공 원뿔대 또는 내부가 중공인 정육면체(cube)로서의 형상을 하고 있는 것을 특징으로 하는 캡슐.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 캡슐 바디는 섬유상 다당류로 구성되며, 이때 상기 섬유상 다당류는 바람직하게는 종이, 판지(paperboard) 또는 마분지(cardboard)인 것을 특징으로 하는 캡슐.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 캡슐을 생산하기 위한 방법으로서,
    i) 적어도 하나의 다당류로 구성되는 캡슐 바디를 제공하는 단계;
    ii) 상기 캡슐 바디를 다당류로 구성되는 분말로 충전하는 단계;
    iii) 단계 ii)에서 수득된 캡슐 바디의 적어도 일부분, 바람직하게는 표면 전체를 용매 중의 다당류 용액 또는 분산제 중의 다당류 분산액으로 습윤(wetting)시키는 단계;
    iv) 단계 iii)에서 수득된 캡슐 바디를 적어도 하나의 가교 결합제와 접촉하도록 하는 단계; 및
    v) 단계 iv)에서 수득된 캡슐 바디를 건조시키는 단계를 포함하는 것인, 캡슐을 생산하기 위한 방법.
15. 커피 음료수를 제조하기 위한 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 캡슐의 용도.

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