KR20170107966A - 음료 분배용 캡슐 및 그 제조방법 - Google Patents

음료 분배용 캡슐 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20170107966A
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파올로 구알란디
가브리엘 데글리 에스포스티
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코스웰 에스.피.에이.
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Abstract

저부(22)와 상기 저부로부터 연장하여 테두리(26)로 끝나는 측벽(24)을 포함하는, 분배될 제품을 수용하기 위해 구성된 본체(20); 상기 본체(20)를 밀폐식으로 폐색하기 위해 구성된 폐색 부재(30); 및 음료가 캡슐로부터 나오도록 하거나 액체가 캡슐 내로 들어가도록 하기 위해 구성된 적어도 하나의 제1 밸브 수단(40)을 포함하여 구성되는 음료 분배용 캡슐(10)이 개시된다. 상기 본체(20)는 셀룰로오스 펄프로 만들어지고, 상기 폐색 부재(30)는 생체적합성 물질로 만들어진다. 또한, 상기 캡슐(10)은 상기 본체(20)의 내측에서 적어도 상기 적어도 하나의 제1 밸브 수단(40)에 배치되는, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름(23)을 더 포함하여 구성된다. 또한, 위에서 한정한, 음료 분배용 캡슐을 제조하기 위한 방법이 개시된다.

Description

음료 분배용 캡슐 및 그 제조방법{CAPSULE FOR DISPENSING BEVERAGES AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE}
본 발명의 기술분야는, 캡슐 자체 내에 있는 압력하의 액체, 통상적으로 온수 또는 냉수의 통과에 의해, 일반적으로 음료, 구체적으로 커피, 차, 허브 차, 초콜릿, 조미한 초콜릿, 인삼, 구아라나, 브로스용 패스티 컴파운드(pasty compounds for broths), 야채수프용 탈수 건조 분말 또는 대체물을 분배하기 위한 캡슐에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 완전한 생체적합성(biocompatible)이어서 폐기가 용이하고, 퇴비화(fertilization) 또는 난방을 위해 재사용할 수 있을 뿐만 아니라, 분배하는 음료의 효율성을 증대시킬 수 있고, 그 관능적 특성을 최적화할 수 있는 음료 분배용 캡슐에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 캡슐의 제조 방법에 관한 것이다.
최근 몇 년 동안, 음료 분배용 캡슐의 사용이 증가하고 있다. 커피 또는 다른 음료의 캡슐은 분배될 제품을 수용하는 알루미늄 또는 유사 물질로 만들어진 작은 경질 용기이다. 이러한 캡슐은, 포드(pod)의 두께보다 더 큰 커피 분말의 두께를 구현하기 때문에, 음료 추출을 더 강하게 하는 비-경질 종이 필터로 구성된 포드와 다르다.
캡슐은, 음료의 제조를 위한 기계의 낮은 코스트, 사용 편리성 및 포장 실용성으로 인해, 최근에 보편화되고 상업적으로 크게 성공하고 있다. 그러나 단점들 중에는 캡슐의 가격이 비교적 고가이고, 시장의 다양한 분배 시스템들과 거의 완벽하게 호환되지 않는 단점이 있다.
또한, 캡슐 제조를 위해 끓는 물에 저항성이 있는 폴리머, 전형적으로 폴리프로필렌을 사용하면, 폐기처분, 재활용 및 퇴비화에 상당한 문제가 발생한다. 특히, 현재의 폴리머 재료는, 분해를 가속화시키는 다른 물질과 혼합된 폴리프로필렌의 폐기처분, 재활용 또는 퇴비화 작업을 시작하기 전에 그 안에 들어 있는 분말 또는 음식 페이스트의 잔유물과 분리되어야 한다.
미국 특허 제 4,136,202 호는 적절한 장치를 사용하여 드링크를 제조하기 위한 물질을 수용한 캡슐에 관한 것이다. 이 캡슐은 기부에 림이 있는 일반적으로 원뿔대 형상을 갖는 알루미늄재 본체와, 기부를 폐색(閉塞)하는 알루미늄재 멤브레인으로 주 구성된다. 멤브레인에는 캡슐 내의 우려내는 액체에 의해 발생된 압력으로 멤브레인이 파열되어 음료가 나오는 개구를 형성하는 약화 라인이 제공된다.
유럽 특허 제 2 409 932 호에는 그 상부 기저부에 양방향 밸브를 갖는 우려낸 물질을 만들기 위한 제품-수용 캡슐이 개시되어있다. 사용시, 고압 및 고온의 물이 캡슐 내로 주입되고, 캡슐을 통과하여 상기 밸브를 통해 밖으로 나온다.
유럽특허 제1 579 792호는 컵부 및 리드부를 포함하는 알루미늄 또는 플라스틱 재료로 된 카트리지를 기술한다. 컵부는 베이스, 측벽 및 베이스에 대향하며 뚜껑부가 고착된 림을 포함한다. 뚜껑부는 유체 물질을 위한 제 1 통로를 한정하는 뚜껑 포트를 포함하고, 컵의 기부는 유체 물질을 위한 제 2 통로를 한정하는 컵 포트를 포함한다. 이 카트리지는 컵 포트 상에 장착되고 음료 추출 단계 중에 유체 물질의 압력하에 탄성적으로 개방될 수 있는 밸브 수단을 더 포함하여, 음료 추출 단계 중에 컵 포트를 통해 유체 물질이 통과할 수 있도록 되어 있다. 특히, 밸브 수단은 하나 이상의 선형 또는 십자형 절개부 또는 커트부를 갖는다.
유럽 특허 제 2 522 234 호는 음료가 추출될 수 있는, 투여량의 고형 제품을 수용하도록 배치된 용기에 관한 것이다. 구체적으로, 이 용기는 고형 제품을 수용하는 공동을 한정하는, 물 및 산소에 대해 불투과성인 재료로 된 벽 수단을 포함한다. 이러한 물 및 산소 불투과성 물질은 폴리락트산(PLA), 전분 유래 생분해성 폴리머, 폴리하이드록시알카노에이트, 미생물분해성 폴리에스테르로 이루어진 군에서 선택되는 가식성 필름 또는 생분해성 물질이다.
그러나 현재 시장에 나와있는 캡슐에는 몇 가지 단점이 있다. 첫 번째 단점은 폐기처분 및/또는 퇴비화와 관련된 시간 및 비용과 관련이 있다. 재활용 시설로 보내지기 전에 일반적으로 플라스틱 재질 또는 알루미늄으로 만들어진 캡슐 본체는 캡슐에 들어있는 분말 또는 음식물 페이스트의 잔유물과 분리되어야 한다. 또한, 현재 시장에서 입수할 수 있는 캡슐들은, 그것들이 도입되는 분배 기계의, 캡슐에 물을 주입하는 모드 및 캡슐로부터 음료를 분배하는 모드와 같은, 구조적 특징에 적합하도록 구성된다. 결과적으로, 이러한 캡슐들은 다른 분배 기계에 사용될 수 없다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 완전히 생체 적합성이어서 용이한 분해성 및/또는 퇴비화 가능성이며, 시장에서 입수할 수 있는 다양한 분배 기계들에 사용될 수 있는, 새로운 음료 분배용 캡슐을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은, 음료 분배 효율을 향상시킬 수 있고, 그 관능적 특성(organoleptic features)을 최적화할 수 있는 음료 분배용 캡슐을 제공하는 것이다.
본 발명은, 독립항인 제1항에 따른 음료 분배용 캡슐과, 독립항인 제16항에 따른 음료 분배용 캡슐의 제조 방법에 관한 것이다. 바람직한 특징들이 그 종속항들에 개시되어있다.
본 발명의 제1 측면에 의하면, 음료 분배용 캡슐이 제공되며, 상기 캡슐은, 저부와 상기 저부로부터 연장하여 테두리(edge)로 끝나는 측벽을 포함하는, 분배될 제품을 수용하기 위해 구성된 본체; 상기 본체를 밀폐식으로 폐색하기 위해 구성된 폐색 부재; 및 음료가 캡슐로부터 나오도록 하거나 액체가 캡슐 내로 들어가도록 하기 위해 구성된 적어도 하나의 제1 밸브 수단을 포함하여 구성된다.
상기 캡슐은 본체가 셀룰로오스 펄프로 만들어지고, 폐색 부재가 생체적합성 재료로 만들어지는 것을 특징으로 하며, 본체의 저부 내측에서 적어도 상기 적어도 하나의 제1 밸브 수단에 배치되는, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름을 포함하는 것을 특징으로 한다.
위에서 설명한 선행기술의 단점들은, 본 발명의 음료 분배용 캡슐에서, 완전한 생체적합성이고, 시장에서 입수할 수 있는 다양한 분배 기계와 호환적일 뿐만 아니라, 분배된 음료의 관능적 특성을 향상시킬 수 있는 그 특유의 구성에 의해 해결된다.
사실상, 본 발명에서 캡슐을 만들기 위해 사용되는 셀룰로오스 펄프는, 매우 안정하고, 끓는 물에 대한 저항성이 있으며; 절단, 사전절단, 압인, 펀칭, 또는 드릴링하는 경우에 쉐이빙하지 않으며; 폴리머의 전형적인 메모리 효과가 없다.
이하, 본 발명의 상세한 설명 및 후속하는 청구범위에서, "셀룰로오스 펄프" 라는 표현은 통상적으로 사탕수수 또는 대나무 또는 다른 유사한 천연 산물에서 유래되고, 열수에 저항성이 있는 식물성 성분을 파쇄 및 분쇄하여 얻은 분말을 괴경(tubers) 유래의 식물 전분과 혼합하는 것에 의해 얻어진 600 내지 650 Kg/㎥의 밀도를 갖는 제품을 의미한다.
본 발명에서 사용되는 셀룰로오스 펄프는, -40℃ 내지 240℃의 건조한 분위기 및 120℃의 습한 환경 모두에서 높은 내열성을 갖는다.
이하, 본 발명의 상세한 설명 및 후속하는 청구범위에서, "분배될 제품"이라는 표현은, 캡슐의 내측에서 2 bar 내지 20 bar의 압력하에 액체(통상적으로 열수 또는 냉수)의 통로를 통해, 용질 상태의 음료를 분배하기에 적합한 건조 분말, 농축물, 페이스트 또는 크림 형태의 임의의 제품을 의미한다.
이하, 본 발명의 상세한 설명 및 후속하는 청구범위에서, "가식성 물질재 밀폐 필름"이라는 표현은, 캡슐로부터 음료의 배출을 위한 또는 캡슐 내로 액체의 도입을 위한 밸브 수단에 부가(덧붙임)되어, 분배될 제품으로 캡슐을 충전하기 전에 그리고 캡슐의 사용시까지 상기 밸브 수단을 밀폐하는, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 필름을 의미한다.
이하, 본 발명의 상세한 설명 및 후속하는 청구범위에서, "밸브 수단"이라는 표현은, 액체가 통과하도록 허용하기 위하여 구성요소의 일부에 상기 액체에 의해 가해진 압력의 영향으로 개방하기 위해 구성된 상기 구성요소의 일부를 의미한다.
바람직하게, 상기한 알긴산염은 알긴산나트륨이다.
특히 바람직한 구체예에서, 상기 가식성 물질재 밀폐 필름은 증류수 내에서 알긴산나트륨과 염화칼슘을 혼합하는 것에 의해 얻어진다.
하나의 바람직한 구체예에서, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 가식성 물질은 조미 물질(flavouring substances)로 보완될 수도 있다. 이러한 조미 물질은 음료를 시음할 때 감지할 수 있는 한편, 제조 기계의 분배될 제품의 분배기를 오염시키지 않는 것이 유리하다. 바람직하게, 폐색 부재는 여과지로 만들어진다. 상기 폐색 부재는 액체에 대한 투과성이 있고 분배 기계에 의한 뚫림(piercing)을 필요로 하지 않는 것이 유리하다.
또 하나의 바람작한 구체예에서, 여과지로 된 폐색 부재는 미세천공된 셀룰로오스로 만들어진 필름과 커플링된다. 바람직하게, 여과지로 된 폐색 부재와 미세천공된 셀룰로오스 필름의 커플링은 각각의 주변부에서 열용착하는 것에 의해 얻어지며, 여과지로 된 폐색 부재와 미세천공된 셀룰로오스 필름 사이에는 간극(gap)이 구획된다.
본 발명에 사용될 수 있으며 시장에서 입수가능한 미세천공된 셀룰로오스 필름의 바람직한 예는 Corapack S.r.l 회사의 제품이다.
유리하게, 상기 미세천공된 셀룰로오스 필름은, 분배 기계에 의한 그 뚫림을 허용하는, 여과지의 수축에 대항한다. 이렇게 하여, 여과지로 된 폐색 부재는 당 분야에 알려진 알루미늄 폐색 부재에 전형적인 전성(ductility)과 같은 특성을 시뮬레이션한다.
본 출원인은 어떤 해석적 이론에 구속되기를 원하지 않지만, 미세천공된 셀룰로오스 필름과 그 위에 놓인 여과지로 만든 폐색 부재와의 사이에 있는 간극이, 분배되는 음료가 거품이 일어나게 하는 진동 효과를 일으켜, 전문 바 기계에 의해 분배된 음료와 유사한 특징을 갖는 음료의 분배를 허용한다고 생각된다. 이는 미세천공된 셀룰로오스 필름이 수축하지 않는다는 사실에 기인한다.
유리하게, 여과지로 만든 폐색 부재는 본체의 테두리에서 열융착에 의해 그리고/또는 본체의 상기 테두리에서 샐룰로오스계 필름의 부가에 의해 본체를 밀폐한다.
특히 바람직한 구체예에서, 폐색 부재는 셀룰로오스 펄프로 만들어진다. 음료 분배용 캡슐은 전체적으로 셀룰로오스 펄프로 만들면, 가공 안정성, 열 안정성, 및 폴리머에 전형적인 메모리 효과 결여의 관점에서 더 균질하므로 유리하다.
유리하게, 셀룰로오스 펄프로 만든 폐색 부재는 그 테두리에서 셀룰로오스-기반 필름의 부가에 의해 본체를 밀폐한다.
하나의 대안적인 구체예에서. 본 발명의 캡슐은, 상기 폐색 부재에 형성되고 캡슐로부터 음료의 유출 또는 캡슐내로 액체의 유입을 촉진하기 위해 구성된 적어도 하나의 제2 밸브 수단, 및 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되고 적어도 상기 적어도 하나의 제1 밸브 수단에서 상기 폐색 부재 내측에 배치되는 적어도 하나의 제2 가식성 물질재 밀폐 필름을 더 포함하여 구성된다.
유리하게, 상기 제2 밸브 수단의 존재는 캡슐 내로 액체의 유입 또는 캡슐로부터 음료의 유출을 촉진하며, 분배 기계에 의한 뚫림을 필요로하지 않는다. 또한, 상기 폐색 부재 내측에 배치된 상기 가식성 물질재 밀폐 필름은 상기 밸브 수단들 외부 환경으로부터 밀폐할 수 있다.
바람직하게, 셀룰로오스 펄프로 만든 본체는 외부 및/또는 내부가 셀룰로오스-기반 필름으로 코팅된다. 유리하게, 이와같이 처리된 캡슐은 본체의 완전한 외부 및/또는 내부 밀폐를 보장하는, 본체의 방수성, 안정성 및 저항성을 향상시킨다. 이에 의해 음료 분배용 캡슐의 성능의 상당한 향상이 얻어진다. 또한, 셀룰로오스-기반 필름은, 유리하게, 특히 높은 음료 분배 온도, 통상적으로 90℃ 이상을 견디는 특성 및 생분해 특성을 갖는다. 유리하게, 무취, 무색, 무미 및 생분해성 셀룰로오스-기반 필름의 사용은 분배될 제품 충전시 캡슐의 기계저항을 향상시킬 수 있다.
바람직하게, 제1 및/또는 제2 밸브 수단은, 캡슐의 저부에 그리고/또는 폐색부재에 커트부 및/또는 약화 라인(weakened line)을 만드는 것에 의해 얻어진 일-방향 라멜라 밸브(one-way lamella valve)로 구성된다. 이는 분배 기계에 의한 뚫림을 필요로 하지 않는 자기-분배 캡슐이 얻어지게 하는 장점이 있다,
바람직하게, 약화된 선(들) 및/또는 커트(들)은 십자형, 아치형, L-형 또는 이들의 조합이다.
하나의 바람직한 구체예에서, 본 발명에 의한 캡슐은 우려내는 액체를 여과하기 위해 구성된 적어도 하나의 필터를 더 포함하여 구성된다. 유리하게, 상기 필터는 예를 들어 염소, 염소처리된 물질 및 유기 오염물질을 함유하는 우려내는 액체의 특성들을 개선시킨다. 바람직하게, 상기 필터는 활성탄으로 만들어진다.
또 하나의 바람작한 구체예에서, 본 발명에 의한 캡슐은 유출 음료를 여과하기 위해 구성된 적어도 하나의 반-입자(anti-particulate) 필터를 더 포함하여 구성된다. 유리하게, 상기 반-입자 필터는, 분배된 음료의 관능적 특성을 저해하는 미립자가 보유되게 하여, 비-가용성(non-soluble) 잎 또는 분말 제품을 분배하는데 사용하는 것을 허용한다.
바람직하게, 상기 반-입자 필터는 비-컴팩트화 섬유(non-compacted fibre), 여과지 또는 비-컴팩트화 목탄 분말을 갖는 셀룰로오스 펄프로 만들어진다.
바람직하게, 캡슐에 수용된 분배될 제품은 커피, 차, 허브차, 초콜릿, 조미된 초콜릿, 인삼, 구아라나, 브로스용 패스티 컴파운드, 야채수프용 탈수 건조 분말 또는 대체물로부터 선택될 수 있다.
본 발명의 또 하나의 측면에 의하면, 음료 분배용 캡슐을 제조하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은,
a) 저부와, 상기 저부에서 연장하여 테두리로 끝나는 측벽을 포함하는, 셀룰로오스 펄프로 만든 본체를 포함하는 캡슐을 제공하는 단계;
b) 상기 본체를 밀폐식으로 폐색하기 위해 구성된, 생체적합성 물질로 만든 폐색 부재를 제공하는 단계;
c) 임의선택적으로, 상기 본체를 셀룰로오스-기반 필름으로 내부 및/또는 외부 코팅하는 단계;
d) 적어도 하나의 제1 밸브 수단을 얻기 위하여 상기 본체의 저부에서 커트부 및/또는 약화 라인을 만들고, 본체의 저부 내측에서 적어도 상기 적어도 하나의 제1 밸브 수단에 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름을 부가하는 단계;
e) 임의선택적으로, 적어도 하나의 제2 밸브 수단을 얻기 위하여 상기 본체의 폐색 부재에 제2 커트부 및/또는 약화 라인을 만들고, 상기 폐색 부재 내측에서 적어도 상기 적어도 하나의 제2 밸브 수단에 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제2 가식성 물질재 밀폐 필름을 부가하는 단계;
f) 상기 본체를 분배될 제품으로 충전하는 단계; 및
g) 상기 본체를 상기 폐색 부재로 밀폐하는 단계;를 포함하여 구성된다.
유리하게, 경량이고 경질이며 건조한 캡슐이 위에서 설명한 본 발명에 의한 방법에 의해 얻어진다. 임의선택적으로, 저부 및 측벽을 포함하여 구성되는 본체는 가변적인 두께를 갖는다. 또한, 이와 같이 얻어진 캡슐은 높은 내수성 및 내열성 뿐만아니라 우수한 작업성(workability)을 갖는다. 유리하게, 섬유 및 식물성 전분을 포함하여 구성되는 셀룰로오스 펄프를 사용하는 것은 칩 및 섬유를 생산하는 단점을 해결하고, 밸브의 개방 부하(opening load)를 교정하는 것을 용이하게 한다. 게다가, 셀룰로오스 펄프의 메모리 효과가 전혀 없다. 이와 같이 폴리머에서 전형적인 메모리 효과의 결여는 유출구 채널 내신 유입구 채널을 개방상태로 유지함으로써, 일-방향 밸브의 구현을 가능하게 하는 이점을 가져다주는 반면에, 이러한 구현은 폴리머로는 어렵고 종종 불가능하다.
바람직하게, 상기 단계 a) 및 b)는 다음의 단계들을 포함하여 구성된다:
a1) 섬유 및 식물성 전분을 포함하여 구성되는 셀룰로오스 펄프 분말을 제공하는 단계;
b1) 상기 분말과 물을 실온에서 기계적으로 혼합하여 균질한 페이스트를 제조하는 단계;
c1) 상기 페이스트를 적어도 1회의 캘린더링 처리하여 약 0.4mm 내지 3 mm 범위의 두께를 가지는 시트를 제조하는 단계;
d1) 상기 시트와 물을 기계적으로 혼합하여 셀룰로오스 섬유의 전분질 현탁액(starchy suspension)을 제조하는 단계;
e1) 상기 현탁액을 몰드 내측에서 여과수단을 통해 여과하는 단계; 및
f1) 상기 여과수단에 포획된 전분질 셀룰로오스 섬유를 90 내지 120℃의 온도에서 건조하고 압축하여, 상기 본체 또는 상기 폐색 부재를 제조하는 단계.
본 발명에 의한 방법의 하나의 바람직한 구체예에서, 단계 d1)에서 식품착색료의 첨가가 가능하다.
본 발명에 의한 방법의 하나의 바람직한 구체예에서, 단계 d) 및/또는 e)에서, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 및/또는 제2 가식성 물질재 밀폐 필름을 부가하는 단계가, 임의선택적으로 지지 매트릭스 상에서, 당 분야에서 잘 알려진 기술에 의한 분무(nebulization) 또는 스프레딩(spreading)에 의해 수행된다.
예를 들어, 본 발명에 사용되는 가식성 물질재 밀폐 필름은, 특히 단계 d) 및/또는 e)에서, 균질한 점성 페이스트가 얻어질 때까지 증류수 내의 3% (w/v) 알긴산나트륨을 혼합하는 것에 의해 얻어질 수 있다. 다음, 이러한 페이스트는 셀프-베어링 지지 메트릭스(self-bearing support matrix)에 균일하게 스며들거나, 분무되거나 또는 라미네이트되어서, 수 ㎛의 필름을 형성한다. 그후, 상기 메트릭스는 증류수 내의 CaCl2 0.5 M 용액으로 10 내지 20초 동안 분무 또는 함침되어, 비정질 밀폐 필름이 얻어질 때까지 상기 두 화합물의 계면 이온성 가교반응(interface ionic cross-linking)을 행한다. 마지막으로, 막형성되고 경화된 메트릭스는 뜨겁게 조정한 건조 기류(hot modified dry airflow)에 의해 건조된다.
대안적으로, 증류수 내의 CaCl2 0.5 M과 3% (w/v) 알긴산나트륨의 혼합물이 냉각면(cold plane)에 일정 두께로 스프레딩되어, 디스크 또는 시트상의 밀폐 필름을 얻는다.
분무의 경우에, 두 개의 개별적인 분무(증류수 내의 3% (w/v) 알긴산나트륨과 증류수내의 CaCl2 0.5 M)가 수행되거나, 또는 바람직하게 두 개의 노즐에 의한 단일 분무가 수행될 수 있다.
바람직하게, 상기 단계 g)는 상기 본체의 테두리에서 셀룰로오스-기반 필름의 부가 또는 열융착에 의해 수행된다.
바람직하게, 상기 셀룰로오스-기반 필름은 당 분야의 기술자에게 잘 알려진 기술에 의한 분무, 압출 또는 스프레딩에 의해 부가된다.
상기 셀룰로오스-기반 필름은 셀룰로오스 분말을 일정량으로, 바람직하게 10 내지 30%w/w 농도로 식품-등급(food-grade) 용매에 용해시키는 것에 의해 얻어진다.
본 발명에서 사용될 수 있는 식품-등급 용매는 메틸알코올, 아세톤 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다.
본 발명에 의한 방법의 또 하나의 구체예에서, 단계 b1) 중에 상기 혼합물은 양이온성 프로세스로 처리될 수 있다. 이는 흡착 효과를 이용하는 것에 의한 셀룰로오스 펄프의 방수성을 증가시키는 장점이 있다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은 첨부도면들을 참조한 비한정적인 예시의 방법으로 제시되는 몇몇 실시예들에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명백하게 될 것이다. 단일의 구조 형태를 참조하여 예시되어 설명되는 다양한 특징들은 필요에 따라 조합될 수 있다.
도 1은 폐색된 위치에서 적어도 하나의 제1 밸브 수단을 갖는, 본 발명의 제1 실시예에 의한 캡슐의 축방향 단면도이다.
도 2는 캡슐로부터 음료의 분배를 허용하기 위하여, 적어도 하나의 제1 밸브 수단이 캡슐의 외부로 향한 개방 위치에 있는, 도 1의 캡슐의 사용상태를 도시한 것이다.
도 3은 캡슐 내로 액체의 유입을 허용하기 위하여, 적어도 하나의 밸브 수단이 캡슐의 내부로 향한 개방 위치에 있는 사용상태를 도시한 도 1의 캡슐의 변형예의 축방향 단면도이다,
도 4는 폐색 위치에서 적어도 하나의 제1 밸브 수단과 적어도 하나의 제2 밸브 수단을 갖는 본 발명의 또 하나의 실시예에 의한 캡슐의 축방향 단면도이다.
도 5는 캡슐로부터 음료의 분배를 허용하기 위하여 적어도 하나의 제1 밸브 수단이 캡슐의 외부로 향한 개방 위치에 있고, 캡슐 내로 액체의 유입을 허용하기 위하여 적어도 하나의 제2 밸브 수단이 캡슐의 내부로 향한 개방 위치에 있는 도 4의 캡슐을 도시한 것이다.
도 6은 캡슐 내로 액체의 유입을 허용하기 위하여 적어도 하나의 제1 밸브 수단이 캡슐의 내부를 향한 개방위치에 있고, 캡슐로부터 음료의 분배를 허용하기 위하여 적어도 하나의 제2 밸브 수단이 캡슐의 외부로 향한 개방위치에 있는, 도 4 및 도 5 캡슐의 변형예의 축방향 단면도이다.
도 7a-7d는 밸브 수단의 다양한 구조형태를 예시한 본 발명에 의한 캡슐의 평면도들이다.
도 8-10은 본 발명에 의한 음료 분배용 캡슐을 제조하는 방법의 단계들을 개력적으로 도시한 것이다.
다음의 설명에서, 도면들의 도시를 위하여, 동일 또는 유사한 도면부호들이 동일 또는 유사한 기능을 가지는 구성 요소들을 가리키는데 사용된다.
도 1 및 2을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한, 도면부호 10으로 지시된 음료 분배용 캡슐이 도시된다.
상기 캡슐(10)은 전형적으로 원뿔대 형상을 가지는 본체(20)와, 상기 본체(20)를 밀폐하기 위해 구성된 폐색 부재(30)를 갖는다.
구체적으로, 상기 본체(20)는 분말 또는 과립 형태의 커피, 초콜릿, 조미된 초콜릿, 인삼, 구아라나, 브로스용 패스티 컴파운드, 야채수프용 달수 건조 분말, 또는 대체물과 같은 분배될 제품(P)을 수용하기 위해 구성되며, 저부(22)와, 상기 저부(22)에서 연장하여 테두리(26)로 끝나는 측벽(24)를 포함한다. 따라서 상기 테두리(26)는 실질적으로 상기 저부(22)에 대향하며, 폐색 부재(30)에 의해 밀폐되는 본체(20)의 개구(21)를 구획한다.
적어도 하나의 제1 밸브 수단(40)이 캡슐(10)로부터 음료의 유출을 허용하기 위하여 본체(20)의 저부(22)에 제공된다,
도시된 실시예에서, 제1 밸브 수단은 저부(22)에 적어도 하나의 커트부(41)를 제공하는 것에 의해 얻어지는 일방향 라멜라 밸브(40)로 이루어진다. 대안적으로, 또는 상기 커트부(41)에 더하여, 캡슐(10)의 내부에 소정 압력이 도달되면 일방향 라멜라 밸브(40)의 개구를 보장하기 위해 구성된 하나 이상의 약화 라인 또는 유사 수단이 마련될 수 있다. 이는 후술되는 본 발명의 설명으로부터 더 명백하게 될 것이다,
특히 도 7a 내지 7d를 참조하면, 캡슐(10)의 저부(22)에 만들어진 커트부 및/또는 약화 라인이 그 목적에 적합한 임의의 형상을 취할 수 있으며, 예를 들어 저부(22)의 중앙에 만들어진 십자형(41a) (도 7a), 저부(22)의 중앙에 만들어진 십자형(41b) (도 7b), 상기 십자형(41b) 둘레에 배치된 L-자형 요소(42b), 저부(22)의 중앙에 배치된 아치형(41c) 및 저부(22)에 적절하게 분포된 복수의 아치형(41d)이 있다. 그렇지만, 본 발명의 영역 내에 속하는 분야의 기술자라면 알고있는 그 목적에 적합한 커트부 및/또는 약화 라인의 모든 가능한 형상들 및 그 조합들도 가능하다. 커트부 및/또는 약화 라인의 크기, 형상 및 수는 캡슐(10)에 수용된 분배될 제품(P)에 의존한다.
본체(20)의 저부(22)는, 캡슐(10) 내측에서 그리고 적어도 상기 일방향 라멜라 밸브(40)에서, 캡슐(10)의 저장 조건에서 외부 환경으로부터 상기 일방향 라멜라 밸브(40)을 밀폐하기 위해 구성된, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름(23)을 더 갖는다. 바람직하게, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름(23)은 알긴산나트륨 및 염화칼슘을 포함하여 구성되며, 유리하게는 무취, 무색 및 무미이다.
예를 들어 알긴산나트륨 및 염화칼슘의 첨가량을 적절히 조절하는 것에 의해 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름(23)의 밀도를 조절하고 그리고 그 두께를 조절하는 것에 의해, 음료 분배시 약 1분으로 사전 설정될 수 있는 캡슐(10) 내부에 존재하는 분배될 제품의 우려내는 시간(infusion time)을 보장하기 위한 상기한 밀폐 필름(23)의 용해에 대한 히스테리시스(hysteresis)를 미리 결정하는 것이 가능하다. 또한, 일단 음료 중에 용해되면, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름(23)은 음료에 더 높은 밀도 또는 "농도(consistency)"를 부여한다.
적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름(23)은 당 분야의 기술자에게 잘 알려진 기술에 따라 디스크 형상으로 분무, 스프레딩 또는 삽입(insertion)하는 것에 의해 부가될 수 있다.
본체(20)는, 위에서 설명한 바와 같이, 통상적으로 사탕수수 또는 대나무 또는 다른 유사한 천연산물에서 유래된, 열수에 대한 저항성이 있는 식물성 섬유를 파쇄 및 분쇄하고나서, 괴경 유래의 식물 전분에서 얻은 분말을 혼합하는 것에 제조된, 600 내지 650 Kg/㎥의 밀도를 갖는 셀룰로오스 펄프로 만들어진다.
도 1 및 2에 도시된 실시예에서, 폐색 부재(30)는 여과지로 만들어지고, 바람직하게 본체(10)의 테두리(26)에서 열융착에 의해 캡슐(10)의 개구를 밀폐한다. 대안적으로 또는 열융착에 더하여, 캡슐(10)의 본체(20) 상에서 폐색 부재(30)의 밀폐는 테두리(26)와 폐색 부재(30) 사이에 셀룰로오스-기반 필름의 개재에 의해 수행된다.
바람직하게, 여과지로 만든 폐색 부재(30)는, 예를 들어 Corapack S.r.l. 회사에서 판매되는 제품인, 미세천공된 셀룰로오스 필름(33)과 커플링된다. 특히, 미세천공된 셀룰로오스 필름(33)은, 캡슐(10)의 본체(20)의 내향으로 대면하는 폐색 부재(30)의 표면의 주변부에서 열융착에 의해 여과지로 된 폐색 부재(30)에 커플링된다. 이와 같이 하면, 여과지로 만든 폐색 부재(30)와 미세천공된 셀룰로오스 필름(33) 사이에 간극이 구획된다. 이러한 미세천공된 셀룰로오스 필름(33)은, 분배 기계에 의한 그 뚫림을 허용하는, 여과지로 만든 폐색 부재(30)의 수축에 대항한다. 이런 식으로, 여과지로 만든 폐색 부재(30)는 당 분야에 알려진 알루미늄 폐색 부재의 전형적인 특성인 전성 같은 특성을 시뮬레이션한다. 또한, 미세천공된 셀룰로오스 필름(33)과 그 위에 배치된 여과지로 만든 폐색 부재(30)와의 사이에 있는 간극은, 캡슐(10)에서 나오는 음료에 거품을 일으키는 진동효과를 일으켜서, 전문 바 기계에 의해 분배되는 것과 유사한 특성을 갖는 음료를 분배할 수 있게 한다. 이는, 미세천공된 셀룰로오스 필름이 수축하지 않는다는 사실에 기인한다.
바람직하게, 캡슐(10)의 본체(20)는, 통상적으로 90℃ 이상인, 고온의 특정 음료 분배 온도를 견딜 수 있는, 생분해성 셀룰로오스-기반 필름(27, 28)으로 내부에 그리고/또는 외부에 코팅된다.
이러한 셀룰로오스-기반 코팅 필름(27, 28)은 본체(20)의 안정성, 저항성 및 방수성을 향상시키는 이점이 있다. 이와 같이, 음료를 분배하는데 있어 캡슐(10)의 성능이 상당히 향상된다.
유리하게, 캡슐(10)의 본체(20)의 내향으로 대면하는 그 표면에서, 또는 제공되는 경우 미세천공된 셀룰로오스 필름(33)의 하류에서, 폐색 부재(30)는 폐색 부재(30)를 통해 캡슐(10) 내로 액체를 유입하기 위한 필터(32)를 갖는다.
예를 들어 활성탄으로 만들어지는, 상기 필터(32)는 우려내는 유체 내에 존재하는 염소, 유기 오염물질 및 유사 성분과 같은 물질을 그 안에 포획하여, 우려내는 유체의 특성들 및 분배되는 음료의 특성들을 향상시키는 장점이 있다.
바람직하게, 반-입자 필터(25)가 캡슐(10)로부터 나오는 음료를 여과하기 위하여, 본체(20)의 저부(22)에 제공된다. 이러한 반-입자 필터(25)는 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름(23)의 상류에 배치되어, 분배될 제품(P)의 알갱이를 포획함으로써 분배된 음료의 특성들을 향상시키는 장점이 있다.
바람직하게, 이러한 반-입자 필터(25)는 비-컴택트화 섬유, 여과지, 비컴팩트화 목탄 분말로 된 셀룰로오스 펄프로 만들어진다. 더욱 바람직하게, 반-입자 필터는 15 내지 100 g/㎡의 평량(basis weight)을 가지는 여과지로 구성된다.
도 2를 참조하면, 액체, 통상적으로 고압 및 고온의 물이 폐색 부재(30)를 통해 캡슐(10) 내로 들어가는 (Finlet), 그리고 음료가 본체(20)의 저부(40)에 확보된 일방향 라멜라 밸브(40)를 통해 캡슐(10)로부터 나오는 (Foutlet), 작동 상태에 있는, 도 1의 캡슐(10)의 작동을 보여준다.
처음에, 캡슐(10)은 분배 기계(도시 안됨) 내로 도입된다. 그 후에, 액체가
여과지로 만든 폐색 부재(30)을 통과하고, 그리고 임의선택적으로 폐색 부재(30)에 커플링된 미세천공된 셀룰로오스 필름(33)을 통과하여, 캡슐(10)의 본체(20)내로 들어간다. 다음, 상기 액체는 폐색 부재(30)의 하류에 배치된 필터(32)에 의해 여과된 후, 본체(20) 내에 수용된 분배될 제품(P), 예를 들어, 커피 분말과 접촉하게 된다.
미리 결정된 우려내는 시간을 경과한 후, 캡슐(10) 내부의 고압 및 고온에 의해, 저부(22)에 형성된 일방향 라멜라 밸브(40)가 캡슐(10) 외부로 개방하고, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름(23)이 용해하여, 캡슐(10)로부터 음료가 유출한다 (Foutlet).
반-입자 필터(25)의 존재로 인해, 분배된 음료에는 그 맛을 저하시키는, 분배될 제품(P)의 알갱이들이 없게 된다.
이 시점에서, 캡슐(10)은 분배 기계로부터 제거되고, 제품(P)을 캡슐(10)의 다른 구성요소, 예를 들어 본체(20) 및 폐색 부재(30)로부터 분리할 필요없이 즉시 폐기될 수 있다.
도 3에는, 도 1 및 2의 음료 분배용 캡슐의 변형예가 도시되며, 이 캡슐은 도면부호 110으로 일괄적으로 지시되고, 저부(122)와, 저부(122)에서 연장하여 테두리(126)로 끝나는 측벽(124)을 포함하여 구성되는 셀룰로오스 펄프로 만든 본체(120), 및 본체(120)를 밀폐하기 위한 여과지로 만든 생분해성 폐색 부재(130)를 가지며, 상기 밀폐은 예를 들어 폐색 부재(130)와 본체(120)의 테두리(126)와의 사이에서 열융착 및/또는 셀룰로오스-기반 밀폐 필름의 개재에 의해 이루어진다.
저부(122)에 적어도 하나의 커트부(141) 및/또는 약화 라인을 제공하는 것에 의해 얻어지는 일방향 라멜라 밸브(140)와 같은 제1 밸브 수단이 본체(120)의 저부(122)에 제공된다. 이러한 일방향 라멜라 밸브(140)는 캡슐(110) 내로, 액체, 전형적으로 고압 및 고온인 물의 유입을 허용하기 위한 것이다. 일방향 라멜라 밸브(140)는 도 1 및 2의 캡슐(10)의 일방향 라멜라 밸브(40)에 대해서 제공되는 모든 구조형태를 취할 수 있다.
도시되지는 않지만, 본체(120)는 내부 및 /또는 외부가 생분해성 셀룰로오스-기반 필름으로 코팅될 수 있다.
본체(120)의 저부(122)는, 캡슐 내측에서 그리고 적어도 일방향 라멜라 밸브(140)에서, 캡슐(110)의 저장 상태에서, 외부 환경으로부터 일방향 라멜라 밸브(140)를 밀폐하기 위해 구성된, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는, 바람직하게 알긴산나트륨과 염화칼슘을 포함하여 구성되는, 제1 가식성 물질재 밀폐 필름(123)을 갖는다.
바람직하게, 우려내는 유체에 존재하는 염소, 유기 오염물질 및 유사 성분들과 같은 물질들을 포획하기 위한, 예를 들어 활성탄으로 만든 필터(125)가 제공되어, 우려내는 유체의 특성과 분배되는 음료의 특성 모두를 향상시킨다. 이러한 필터(125)는, 캡슐 본체(120)의 내향으로 개방하는 중에 일방향 라멜라 밸브(140)가 필터(125)를 가로질러 그 파손을 일으키는 것이 방지되도록 저부(122)에서 일정 간격(d)을 두고, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름 (123)의 하류에 배치된다. 바람직하게, 이러한 간격은 1 내지 1 내지 15 mm 이다.
유리하게, 캡슐(110)의 본체(120)의 내향으로 대면하는 그 표면에서, 폐색 부재(130)는 분배될 제품(P)의 알갱이를 포획하여 캡슐(110)에서 나오는 음료의 특성을 향상시키는 반-입자 필터(132)를 갖는다.
도 3을 참조하면, 도 2에 도시된 것과 반대로, 액체, 전형적으로 고압 및 고온의 물이 본체(120)의 저부(122)에 만들어진 일방향 라멜라 밸브(140)를 통해 캡슐(110) 내로 들어가고 (Finlet), 음료가 여과지로 만든 폐색 부재(130)를 통해 캡슐(110)에서 나오는 (Foutlet), 작동 상태에 있는, 캡슐(110)의 작동을 보여준다.
처음에, 캡슐(110)이 분배 기계(도시 안됨) 내로 도입된다. 그 후에, 액체가 캡슐(110)로 공급된다. 상기 액체의 고압 및 고온으로 인해, 본체(120)의 저부(122)에 만들어진 일방향 라멜라 밸브(140)가 캡슐(110)의 내향으로 개방하고, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름(123)이 용해하여, 상기 액체가 캡슐(210) 내로 유입한다 (Finlet). 다음, 상기 액체는 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름(123)의 하류에 배치되며, 저부(122)에서 적절하게 이격된 필터(125)에 의해 여과된 후, 본체(120)에 수용된 분배될 제품(P), 예를 들어 커피 분말과 접촉하게 된다.
미리 결정된 시간 후에, 음료가 여과지로 만든 폐색 부재(130)를 통과하여 캡슐(110)로부터 분배된다 (Foutlet). 반-입자 필터(132)의 존재로 인해, 얻어지는 음료는 그 맛을 저하시키는 분배될 제품(P)의 알갱이가 없게 된다.
이 시점에서, 캡슐(110)이 분배 기계로부터 제거되고, 제품(P)을 본체(120) 및 폐색 부재(130)로부터 분리할 필요없이 즉시 폐기될 수 있다.
도 4 및 5는 본 발명의 또 하나의 실시예에 의한 음료 분배용 캡슐을 도시한다.
도면 부호 210으로 일괄적으로 지시되는, 상기 캡슐은 셀룰로오스 펄프로 만들어 지며 저부(222)와 상기 저부(222)에서 연장하여 테두리(226)로 끝나는 측벽(224)을 포함하여 구성되는 본체(220), 및 상기 본체(220)와 같이 셀룰로오스 펄프로 만들어지며 상기 본체(220)를 밀폐하기 위한 생분해성 폐색 부재(230)를 갖는다. 특히, 폐색 부재(230)에 의한 본체(220)의 밀폐는 본체(220)의 테두리(226)와 폐색 부재(230) 사이에 셀룰로오스-기반 필름(231)을 개재하는 것에 의해 발생한다.
캡슐(210)에 적어도 하나의 커트부(241) 또는 약화 라인을 제공하는 것에 의해 얻어지는, 캡슐(210) 내로 우려내는 액체, 전형적으로 고압 및 고온의 물의 유입을 촉진하기 위한 일방향 라멜라 밸브(240)와 같은 적어도 하나의 제1 밸브 수단이, 본체(220)의 저부(222)에 제공된다. 상기 일방향 라멜라 밸브(240)는 도 1 및 도 2에 도시된 캡슐(10)의 일방향 라멜라 밸브(40)에 대해 제시된 모든 구조 형태를 취할 수 있다.
도시되지 않지만, 상기 본체(220)는 내부 및/또는 외부에 각각 생분해성 셀룰로오스-기반 필름으로 코팅될 수 있다.
본체(220)의 저부(222)는, 캡슐(210)의 내측에 그리고 적어도 일방향 라멜라 밸브(240)에, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는, 바람직하게 알긴산나트륨 및 염화칼슘을 포함하여 구성되는, 캡슐(210)의 저장 상태에서 상기 일방향 라멜라 밸브(240)을 외부 환경으로부터 밀폐하기 위한 제1 가식성 물질재 밀폐 필름(223)을 더 갖는다.
유리하게, 반-입자 필터(225)가, 캡슐(210) 내측에, 저부(222)에서 그리고 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름(223)의 상류에 제공된다.
캡슐(210)에 적어도 하나의 커트부(243) 또는 약화 라인을 제공하는 것에 의해 얻어지는, 캡슐(210) 내로 우려내는 액체, 전형적으로 고압 및 고온의 물의 유입을 촉진하기 위한 일방향 라멜라 밸브(242)와 같은 적어도 하나의 제2 밸브 수단이, 본체(220)의 폐색 부재(230)에 제공된다.
상기 제2 밸브 수단(242)은, 도 1 및 도 2에 도시된 캡슐(10)에 대해 설명된 제1 밸브 수단과 전체적으로 유사하므로, 이하 이에 대해 더이상 설명하지 않는다.
폐색 부재(230)는, 캡슐(210)의 내측에 그리고 적어도 상기 일방향 라멜라 밸브(242)에, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는, 바람직하게 알긴산나트륨 및 염화칼슘을 포함하여 구성되는, 캡슐(210)의 저장 상태에서 상기 일방향 라멜라 밸브(242)를 외부 환경으로부터 밀폐하기 위한 제2 가식성 물질재 밀폐 필름(234)을 더 갖는다.
바람직하게, 필터(232)가, 예를 들어 활성탄으로 만들어지고, 우려내는 유체 내에 존재하는 염소, 유기 오염물질 및 유사 성분과 같은 물질을 그 안에 포획하기 위하여 상기 폐색 부재(230)에 제공되어, 유입하는 우려내는 유체의 특성뿐만 아니라 분배되는 음료의 특성을 향상시킨다. 이러한 필터(232)는, 캡슐(210)의 내향으로 개방하는 중에 일방향 라멜라 밸브(242)가 필터(232)를 가로질러 그 파손을 일으키는 것을 방지하도록 폐색 부재(230)에서 일정 간격(d)을 두고, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름 (234)의 하류에 배치된다.
도 5를 참조하면, 액체, 통상적으로 고압 및 고온의 물이 폐색 부재(230)에 형성된 일방향 라멜라 밸브(242)를 통해 캡슐(10) 내로 들어가는 (Finlet), 그리고 음료가 본체(220)의 저부(222)에 형성된 일방향 라멜라 밸브(40)를 통해 캡슐(210)로부터 나오는 (Foutlet), 작동 상태에 있는, 도 1의 캡슐(10)의 작동을 보여준다.
처음에, 캡슐(210)이 분배 기계(도시 안됨) 내로 도입된다. 그 후에, 액체가 캡슐(210)로 공급된다. 상기 액체의 고압 및 고온으로 인해, 폐색 부재(230)에 형성된 일방향 라멜라 밸브(242)가 캡슐(210)의 내향으로 개방하고, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제2 가식성 물질재 밀폐 필름(234)이 용해하여, 상기 액체가 캡슐(210) 내로 유입한다 (Finlet). 다음, 상기 액체는 필터(232)에 의해 여과된 후, 본체(220)에 수용된 분배될 제품(P), 예를 들어 커피 분말과 접촉하게 된다.
미리 결정된 시간 후에, 캡슐(210) 내측에 존재하는 고압 및 고온으로 인해, 저부(222)에 형성된 일방향 라멜라 밸브(240)가 캡슐(210)의 외향으로 개방하고, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 필름(223)이 용해하여, 음료가 캡슐(210)로부터 유출한다 (Foutlet).
반-입자 필터(225)의 존재로 인해, 분배되는 음료는 그 맛을 저하시키는 분배될 제품(P)의 알갱이가 없게 된다.
이 시점에서, 캡슐(210)이 분배 기계로부터 제거되고, 제품(P)을 본체(220) 및 폐색 부재(230)과 같은 캡슐(210)의 구성부품으로부터 분리할 필요없이 즉시 폐기될 수 있다.
도 6을 참조하면, 도 4 및 5의 음료 분배용 캡슐의 변형예가 도시된다.
도면 부호 310으로 일괄적으로 지시되는 상기 캡슐은, 셀룰로오스 펄프로 만들어 지며 저부(322)와 상기 저부(322)에서 연장하여 테두리(326)로 끝나는 측벽(324)을 포함하여 구성되는 본체(320), 및 상기 본체(320)와 같이 셀룰로오스 펄프로 만들어지며 상기 본체(320)를 밀폐하기 위한 생분해성 폐색 부재(330)를 갖는다. 특히, 폐색 부재(330)에 의한 본체(320)의 밀폐는 본체(320)의 테두리(326)와 폐색 부재(230) 사이에 셀룰로오스-기반 필름(331)을 개재하는 것에 의해 발생한다.
캡슐(310) 내로 우려내는 액체, 전형적으로 고압 및 고온의 물의 유입을 허용하기 위한, 다른 실시예들에 대해 위에서 설명한 것과 유사한, 일방향 라멜라 밸브(340)와 같은 적어도 하나의 제1 밸브 수단이, 본체(220)의 저부(222)에 제공된다.
본체(320)의 저부(322)는, 캡슐(210)의 내측에 그리고 적어도 상기 일방향 라멜라 밸브(340)에, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는, 바람직하게 알긴산나트륨 및 염화칼슘을 포함하여 구성되는, 캡슐(210)의 저장 상태에서 상기 일방향 라멜라 밸브(340)를 외부 환경으로부터 밀폐하기 위한, 제1 가식성 물질재 밀폐 필름(323)을 더 갖는다.
바람직하게, 필터(325)가, 예를 들어 활성탄으로 만들어지고, 우려내는 유체 내에 존재하는 염소, 유기 오염물질 및 유사 성분과 같은 물질을 그 안에 포획하기 위하여 상기 저부(322)에 제공되어, 유입하는 우려내는 유체의 특성뿐만 아니라 분배되는 음료의 특성을 향상시킨다. 이러한 필터(325)는, 캡슐(310)의 내향으로 개방하는 중에 일방향 라멜라 밸브(340)가 필터(325)를 가로질러 그 파손을 일으키는 것을 방지하도록 저부(322)에서 일정 간격(d)을 두고, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름 (323)의 하류에 배치된다.
본체(320)의 폐색 부재(330)에, 예시된 다른 실시예들에 대해 위에서 설명한 것과 유사한, 음료를 캡슐(310)에서 나오게 하기 위한 일방향 라멜라 밸브(342)와 같은 적어도 하나의 제2 밸브 수단이 제공된다.
상기 폐색 부재(330)는, 캡슐(310)의 내측에 그리고 적어도 상기 일방향 라멜라 밸브(342)에, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는, 바람직하게 알긴산나트륨 및 염화칼슘을 포함하여 구성되는, 캡슐(310)의 저장 상태에서 상기 일방향 라멜라 밸브(342)를 외부 환경으로부터 밀폐하기 위한 제2 가식성 물질재 밀폐 필름(234)을 갖는다.
유리하게, 분배될 제품(P)의 알갱이를 그 안에 포획하기 위한 반-입자 필터(332)가, 캡슐(310) 내측에, 폐색 부재(3302)에 그리고 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름(334)의 상류에 제공되어, 분배된 음료의 특성을 향상시킨다.
도 6을 참조하면, 도 5에 도시된 것과 반대로, 액체, 전형적으로 고압 및 고온의 물이 본체(320)의 저부(322)에 형성된 일방향 라멜라 밸브(340)를 통해 캡슐(110) 내로 들어가고 (Finlet), 음료가 폐색 부재(130)에 형성된 일방향 라멜라 밸브(342)를 통해 캡슐에서 나오는 (Foutlet), 작동 상태에 있는, 캡슐(310)의 작동을 보여준다.
처음에, 캡슐(310)이 분배 기계(도시 안됨) 내로 도입된다. 그 후에, 액체가 캡슐(310)로 공급된다. 상기 액체의 고압 및 고온으로 인해, 저부(322)에 형성된 일방향 라멜라 밸브(340)가 캡슐(110)의 내향으로 개방하고, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름(323)이 용해하여, 상기 액체가 캡슐(210) 내로 유입한다 (Finlet). 다음, 상기 액체는 필터(325)에 의해 여과된 후, 본체(320)에 수용된 분배될 제품(P), 예를 들어 커피 분말과 접촉하게 된다.
미리 결정된 시간 후에, 캡슐(310) 내측에 존재하는 고압 및 고온으로 인해, 폐색 부재(330)에 형성된 일방향 라멜라 밸브(342)가 캡슐(310)의 외향으로 개방하고, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제2 가식성 물질재 필름(334)이 용해하여, 음료가 캡슐(310)로부터 유출한다 (Foutlet).
반-입자 필터(332)의 존재로 인해, 분배된 음료는 그 맛을 저하시키는 분배될 제품(P)의 알갱이가 없게 된다.
이 시점에서 캡슐(310)은 분배 기계에서 제거되고 즉시 폐기될 수 있다.
도 8 내지 10을 참조하여, 본 발명에 의한 캡슐의 제조방법을 설명하기로 한다.
본 발명의 방법에 따라 캡슐을 생산하기 위한 공장은, 섬유 및 식물성 전분을 포함하여 구성되는 셀룰로오스 펄프 분말(51)과 물(52)이 공급되는 혼합 장치(50)을 구비한다.
혼합은 균질한 페이스트(53)이 얻어질 때까지 실온에서 수행된다. 다음, 균질한 페이스트(53)가 혼합 장치(50)에서 방출되고, 약 0.4 mm 내지 3 mm의 두께를 가지는 시트(55)가 얻어질 때까지, 캘린더링 및 컴팩팅(compacting) 롤러(54)에 의해 1회 이상 캘린더링 처리된다. 소정의 길이를 가지는 절단 시트들(crop ends)(57)이 얻어진 시트(55)를 공지 통상의 커팅 조작을 이용하여, 예를 들어 절단기(cutting shears)(56)에 의해 얻어질 수 있다.
이러한 절단 시트(57)는 기계적인 교반날을 가지는 혼합장치에 물(52)과 함께 투입되어 셀룰로오스 섬유의 전분질 현탁액(59)이 얻어질 때까지 교반된다.
다음, 이 현탁액(59)을 혼합장치에서 배출하고, 몰드 내측에서 여과 수단(60), 바람직하게 금속 망에 의해 여과된다. 과잉의 물이 석션 홀(63)을 통해 회수되고, 셀룰로오스 섬유/전분(63)이 여과수단(60) 내에 포획된다.
그 후, 여과수단(60)에 포획된 셀룰로오스 섬유/전분(63)은 히트 플로우(heat flow)(64)를 사용하여 90 내지 120℃의 온도에서 건조하여, 저부(22, 122 222, 322)와 상기 저부(22, 122 222, 322)에서 연장하여 테두리(26, 126, 226, 326)로 끝나는 측벽(24, 124, 224, 324)을 포함하여 구성되는, 건조한 경질 본체(20, 120, 220, 320)을 얻는다 (도 1 내지 6).
본 발명에 의한 방법은 상기 본체(20, 120, 220, 320)의 폐색 부재(30, 130, 230, 330)를 제조하는데 이용될 수 있다.
도면에 도시되지 않은, 본 발명에 의한 방법의 추가 단계에서, 얻어진 본체(20, 120, 220, 320)는 셀룰로오스-기반 필름(27, 28)으로 내부 및/또는 외부가 코팅된다 (도 1).
바람직하게, 상기 셀룰로오스-기반 필름(27, 28)은 당 분야의 기술자에게 잘알려진 기술에 의한, 분무, 압출 또는 스프레딩에 의해 부가된다.
도면에 도시되지 않은, 본 발명에 의한 방법의 또 하나의 추가 단계에서, 몰드(61)에서 꺼낸 본체(20, 120, 220, 320) 및/또는 폐색 부재(30, 130, 230, 330)는, 적어도 하나의 제1 밸브 수단(40, 140, 240, 340)을 얻기 위하여 상기 본체의 저부에 제1 커트부 및/또는 제1 약화 라인이 만들어지게 한다. 다음, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름(23, 123, 223, 323)이 본체(20, 120, 220, 320)의 상기 저부(22, 122, 222, 322) 내측에서, 적어도 상기 적어도 하나의 제1 밸브 수단(40, 140, 240, 340)에 부가된다 (도 1 내지 6).
도면에 도시되지 않은, 본 발명에 의한 방법의 또 하나의 추가 단계에서, 적어도 하나의 제2 밸브 수단(242, 342)을 얻기 위하여 상기 본체(220, 320)의 폐색 부재(230, 330)에 제2 커트부 및/또는 제2 약화 라인이 만들어진다. 다음, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제2 가식성 물질재 밀폐 필름(234, 334)이, 상기 폐색 부재(230, 330)의 내측에서, 적어도 상기 적어도 하나의 제2 밸브 수단(242, 342)에 부가된다 (도 1 내지 6).
바람직하게, 약화 라인(들) 및/또는 커트부(들)은 십자형 또는 아치형 또는 이들의 조합이다 (도 7a-7d).
이와 같이 얻어지는 본체(20, 120, 220, 320)는 분배될 제품(P)으로 충전되고, 상기 본체(20, 120, 220, 320)의 테두리(26, 126, 226, 326)의 테두리에서 셀룰로오스-기반 필름(231, 331)의 부가 및/또는 열융착에 의해 상기 폐색 부재(30, 130, 230, 330)로 밀폐된다.
본 발명의 대상이 음료 분배용 용기 및 그 제조방법의 특징들 및 관련된 장점들은 상기한 설명으로부터 명백하다.
위에서 설명한 실시예들의 추가적인 변형예들은 본 발명의 가르침에서 벗어나지 않고 도출해낼 수 있다.

Claims (20)

  1. 음료를 분배하기 위한 캡슐(10; 110; 210; 310)로서,
    저부(22; 122; 222; 322)와, 상기 저부(22; 122; 222; 322)로부터 연장하여 테두리(26; 126; 226; 326)로 끝나는 측벽을 포함하는, 분배될 제품(P)을 수용하기 위해 구성된 본체(20; 120; 220, 320);
    상기 본체(20; 120; 220, 320)를 밀폐식으로 폐색하기 위해 구성된 폐색 부재(30; 130; 230; 330); 및
    음료가 캡슐(10; 110; 210; 310)로부터 유출하는 것을 허용하거나 또는 액체가 캡슐 내로 유입하는 것을 허용하기 위해 구성된 적어도 하나의 제1 밸브 수단(40; 140; 240; 340)을 포함하여 구성되며,
    상기 본체(20; 120; 220, 320)는 셀룰로오스 펄프로 만들어지고, 상기 폐색 부재 (30; 130; 230, 330)는 생체적합성 물질로 만들어지며,
    상기 본체(20; 120; 220; 320)의 저부(22; 122; 222; 322) 내측에서 적어도 상기 적어도 하나의 제1 밸브 수단 (40; 140; 240; 340)에 배치되는, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 가식성 물질재 밀폐 필름(23; 123; 223; 323)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는,
    음료 분배용 캡슐(10; 110; 210; 310).
  2. 제1항에 있어서, 상기 폐색 부재(30; 130)가 여과지로 만든 것임을 특징으로 하는, 음료 분배용 캡슐(10; 110).
  3. 제2항에 있어서, 여과지로 만든 상기 폐색 부재(30)가, 미세-천공된 셀룰로오스로 만든 필름과 커플링된 것을 특징으로 하는, 음료 분배용 캡슐(10).
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 여과지로 만든 상기 폐색 부재(30,130)가, 상기 본체(20; 120)의 테두리(26; 126)에서 열융착에 의해 본체(20; 120)를 밀폐하는 것을 특징으로 하는, 음료 분배용 캡슐(10; 110).
  5. 제4항에 있어서, 상기 본체(20; 120)의 테두리(26; 126)에 부가된 셀룰로오스-기반 필름을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 음료 분배용 캡슐(10; 110).
  6. 제1항에 있어서, 상기 폐색 부재 (230; 330)가 셀룰로오스 펄프로 만든 것임을 특징으로 하는, 음료 분배용 캡슐(210; 310).
  7. 제6항에 있어서, 셀룰로오스 펄프로 만든 상기 폐색 부재 (230; 330)가, 상기 테두리(226; 326)에 셀룰로오스-기반 필름 (231; 331)의 부가에 의해 상기 본체(220; 320)를 밀폐하는 것을 특징으로 하는, 음료 분배용 캡슐(210; 310).
  8. 제1항 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 폐색 부재 (230; 330)에 형성되어, 캡슐(210; 310)로부터 음료의 유출 또는 캡슐(210; 310) 내로 액체의 유입을 촉진하기 위해 구성된 적어도 하나의 제2 밸브 수단 (242; 342)과;
    상기 폐색 부재 (230; 330)의 내측에서 적어도 상기 적어도 하나의 밸브 수단 (242; 342)에 배치되는, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 적어도 하나의 가식성 물질재 밀폐 필름(234; 334);
    을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 음료 분배용 캡슐(210; 310).
  9. 제1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서, 셀룰로오스 펄프로 만든 상기 본체(20)가, 셀룰로오스-기반 필름(27, 28)에 의해 내부 및/또는 외부 코팅되는 것을 특징으로 하는 음료 분배용 캡슐(10; 110; 210; 310).
  10. 제1항 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제1 밸브 수단(40; 140; 240; 340) 및/또는 상기 적어도 하나의 제2 밸브 수단이, 상기 캡슐의 저부(22; 122; 222; 322)에 그리고/또는 폐색 부재(230; 330)에 커트부(41; 241; 243) 및/또는 약화 라인(weakened line)을 만드는 것에 의해 얻어진 일방향 라멜라 밸브로 구성된 것을 특징으로 하는, 음료 분배용 캡슐(10; 110; 210; 310).
  11. 제10항에 있어서, 상기 커트부(41; 241; 243) 및/또는 약화 라인의 형상이 십자형(41a; 41b), 아치형(41c; 41d), L자형(42b) 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는, 음료 분배용 캡슐(10; 110; 210; 310).
  12. 제1항 내지 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가식성 물질재 밀폐 필름 (23; 123; 223, 234; 323, 334)이 알긴산나트륨과 염화칼슘을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 음료 분배용 캡슐(10; 110; 210; 310).
  13. 제1항 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서, 유입 액체를 여과하기 위해 구성된 적어도 하나의 필터(32; 125; 232; 325)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 음료 분배용 캡슐(10; 110; 210; 310).
  14. 제1항 내지 13항 중 어느 한 항에 있어서, 유출 음료를 여과하기 위해 구성된 적어도 하나의 반-입자 필터(anti-particulate filter)(25; 132; 225; 332)를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 음료 분배용 캡슐(10; 110; 210; 310).
  15. 제1항 내지 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음료가 커피, 차, 허브차, 초콜릿, 조미된 초콜릿, 인삼, 구아라나, 브로스용 패스티 컴파운드, 야채수프용 탈수 건조 분말 또는 대체물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 음료 분배용 캡슐(10; 110; 210; 310).
  16. 제1항 내지 14항 중 어느 한 항에 의한 음료 분배용 캡슐(10; 110; 210; 310)을 제조하기 위한 방법으로서,
    a) 저부(22; 122; 222; 322)와, 상기 저부(22; 122; 222; 322)에서 연장하여 테두리(26; 126; 226; 326)로 끝나는 측벽(24; 124; 224; 324)을 포함하는 셀룰로오스 펄프로 만든 본체를 포함하여 구성되는 캡슐(10; 110; 210; 310)을 제공하는 단계;
    b) 상기 본체(20; 120; 220, 320)를 밀폐식으로 폐색하기 위해 구성된, 생체적합성 물질로 만든 폐색 부재(30; 130; 230; 330)를 제공하는 단계;
    c) 임의선택적으로, 상기 본체(20; 120; 220, 320)를 셀룰로오스-기반 필름(27, 28)으로 내부 및/또는 외부 코팅하는 단계;
    d) 적어도 하나의 제1 밸브 수단(40; 140; 240; 340)을 얻기 위하여, 상기 본체의 저부(22; 122; 222; 322)에 커트부(41; 241) 및/또는 약화 라인을 만들고, 상기 본체(20; 120; 220; 320)의 저부(22; 122; 222; 322) 내측에서 적어도 상기 적어도 하나의 제1 밸브 수단(40; 140; 240; 340)에 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름(23; 123; 223; 323)을 부가하는 단계;
    e) 임의선택적으로, 적어도 하나의 제2 밸브 수단(242; 342)을 얻기 위하여, 상기 폐색 부재(230; 330)에 제2 커트부(243) 및/또는 약화 라인을 만들고, 상기 폐색 부재(230; 330) 내측에서 적어도 상기 적어도 하나의 제2 밸브 수단(242; 342)에 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제2 가식성 물질재 밀폐 필름(234; 334)을 부가하는 단계;
    f) 상기 본체(20; 120; 220; 320)를 분배될 제품(P)으로 충전하는 단계; 및
    g) 상기 본체(20; 120; 220; 320)를 상기 폐색 부재(30; 130; 230; 330)로 밀폐하는 단계;를 포함하여 구성되는, 음료분배용 캡슐(10; 110; 210; 310)의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 단계 a) 및 단계 b)가,
    a1) 섬유와 식물성 전분을 포함하여 구성되는, 셀룰로오스 펄프 분말(51)을 제공하는 단계;
    b1) 상기 분말(51)과 물(52)을 실온에서 기계적으로 혼합하여 균질한 페이스트(53)를 제조하는 단계;
    c1) 상기 페이스트(53)를 1회 이상 캘린더링 처리(54)하여 약 0.4mm 내지 3mm의 두께를 가지는 시트(55)를 제조하는 단계;
    d1) 상기 시트(55)와 물(52)을 기계적으로 혼합하여 셀룰로오스 섬유의 전분질 현탁액(starchy suspension)(59)을 제조하는 단계;
    e1) 상기 현탁액(59)을 몰드(61) 내측에서 여과수단(60)을 통해 여과하는 단계; 및
    f1) 상기 여과수단(60)에 포획된 전분질 셀룰로오스 섬유(62)를 90 내지 120℃의 온도에서 건조하고 압축하여, 상기 본체(20; 120; 220; 320) 또는 상기 폐색 부재(30; 130; 230; 330)를 제조하는 단계;를 포함하는,
    음료분배용 캡슐(10; 110; 210; 310)의 제조방법.
  18. 제16항 또는 17항에 있어서, 단계 g) 및/또는 e)에서, 적어도 하나의 알긴산염을 포함하여 구성되는 제1 가식성 물질재 밀폐 필름(23; 123; 223; 323) 및/또는 제2 가식성 물질재 밀폐 필름(234; 334)을 부가하는 단계가, 임의선택적으로 지지 메트릭스 상에서, 분무(nebulization) 또는 스프레딩(spreading)에 의해 수행되는, 음료분배용 캡슐(10; 110; 210; 310)의 제조방법.
  19. 제16항 내지 18항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 g)가, 상기 본체(220; 320)의 테두리(226; 326)에서 셀룰로오스-기반 필름(231; 331)의 부가 및/또는 열융착에 의해 수행되는, 음료분배용 캡슐(210; 310)의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 셀룰로오스-기반 필름(231; 331)이, 분무, 압출 또는 스프레딩에 의해 부가되는, 음료분배용 캡슐(210; 310)의 제조방법.
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