KR20210019970A - 커피 캡슐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분쇄 커피가 충진된 복수개의 챔버 챔버에 물을 아래에서 위로 상승시켜 균일하고 빠르게 찬(ice) 커피를 추출하는 커피 캡슐에 관한 것이다.
본원발명의 커피 캡슐은 내부에 분쇄 커피가 충진되고, 캡슐을 복수개로 구획하는 하나 이상의 챔버를 구비하고(챔버의 단면은 캡슐 전체 단면에 비해 1배에서 20배 이상 작다), 챔버에 물을 하부에서 상부로 상승시킴에 따라 (위에서 아래로 공급되면 중력의 영향을 받아 물이 내려가는 경로가 정해져(물길이 생김) 캡슐 내의 커피가루를 골고루 침습할 수 없음) 챔버 내에서의 커피를 균일하게 침습시킬 수 있으므로 짧은 시간일지라도 찬물로도 커피를 추출할 수 있으며, 높은 농도와 맛의 균일성을 확보할 수 있다.

Description

커피 캡슐{Coffee Capsule}

본 발명은 커피 캡슐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분쇄 커피가 충진된 복수개의 챔버 챔버에 물을 아래에서 위로 상승시켜 균일하고 빠르게 커피를 추출하는 커피 캡슐에 관한 것이다.

네스프레소(돌체구스토)의 상표로 상업화된 캡슐커피는 1회용으로, 5g~10g, 또는 25g 정도의 소량의 커피를 용기에 담고, 이를 추출머신의 넣어 고온 고압으로 커피를 추출한다. 캡슐 내에 유지되는, 약 10 ~ 20 바의 고압. 70℃ 이상의 고온 조건으로 수분 내에 커피를 추출함으로서 짧은 시간에 높은 커피 추출 수율과 크레마를 제공하고 있다.

현재 상용화된 캡슐커피는 고온 고압으로 에스프레소를 추출하고 있으며, 아이스 커피는 고온 고압으로 추출된 커피(에스프레소)에 얼음을 타서 만든다.

한국등록특허 10-1400596호, 한국 공개특허 10-2018-0108596호 등에 가압과 온수로 커피를 추출하는 캡슐커피가 개시되어 있다. 하지만, 비가압으로 고온, 상온이나 냉수로 뜨거운 커피나 아이스 커피(콜드브루 포함)를 단시간에 추출하는 캡슐커피는 없었다.

또한, 캡슐커피는 고온 고압 추출조건을 견뎌야 하므로, 알루미늄 등 내구성이 매우 높은 재질을 사용하고 있으며, 따라서, 캡슐커피에 사용되는 재질들은 생분해되거나 재활용하기가 어려운 실정이다(유럽에서는 제조사에서 캡슐커피를 수거하고 있음).

또한, 캡슐커피는 고온 고압으로 추출하므로 원두가 가지고 있는 카페인 등의 성분을 다량으로 추출한다는 문제점도 있다.

또한, 캡슐커피는 고온 고압을 통해 커피를 단시간에 추출하므로 추출 효율이 높아 강한 쓴맛, 진한 맛을 제공할 수 있으나, 원두 종류나 블렌딩에 따른 커피 맛과 향을 제공하기는 한계가 있었다.

콜드브루도 아이스 커피 중 하나인데, 콜드브루는 아이스아메리카노와 달리, 분쇄 원두에 물을 일정하게 낙하시킴으로써 커피분말로부터 커피를 추출한 것으로 (점적식임) 더치커피라고도 하며, 일반적으로 상온의 물을 이용하여 4 ~ 24시간 정도의 장시간에 걸쳐 추출시킨 커피를 말한다. 또한, 커피 원두를 찬물에 10시간 이상 침지시켜 커피를 우려내는 침지식으로도 콜드브루를 추출하고 있다.

하지만, 기존 콜드브루는 자연낙하 방식이나 장시간 우려내는 방식이어서 장치의 규모도 커질 뿐만 아니라 시간이 너무 많이 걸린다는 단점이 있었다. 이러한 이유로, 콜드브루의 수요가 증가함에도 불구하고 콜드브루 커피를 충분히 공급하기가 어려운 문제가 있었다.

또한, 기존 콜드브루는 장시간에 걸쳐 커피를 추출하므로 카페인이 매우 높고, 추출과정에서 커피가 오염(이물질 유입, 대장균 등 번식)되고, 커피 향이 날아가 제거되는 문제점이 있었다.

본 발명은 별도의 압력을 캡슐에 가하지 않으며 고온(70℃ 이상), 상온이나 냉수로 커피를 단시간에 추출하는 캡슐을 제공하는 것이다.

본 발명은 생분해되는 재료가 사용가능한 캡슐을 제공하는 것이다.

본 발명은 기존 콜드브루나 캡슐커피에 비해 카페인 함량이 낮은 커피를 추출할 수 있는 캡슐을 제공하는 것이다.

본 발명은 각각의 원두(또는 블렌딩된 커피가루)가 가지고 있는 커피 맛과 향을 제공할 수 있는 캡슐을 제공하는 것이다.

하나의 양상에서 본 발명은

소량의 분쇄 커피가 충진된 후 밀봉된 캡슐(100)로서, 상기 캡슐(100)은

상기 캡슐의 측벽을 형성하는 하우징(10) ;

상기 하우징 상부를 덮는 덮개(20) ;

상기 하우징 하부를 형성하는 바닥부(30) ;

상기 바닥부(30)와 하우징에 의해 형성되고, 상부가 개구되어 내부에 분쇄 커피가 충진된 하나 이상의 챔버(40)

상기 챔버 하단으로 물을 공급하는 물 공급부(50, 150) ;

상기 챔버에서 추출된 커피를 캡슐 외부로 유출하는 배출부(60, 160, 260)를 포함하고,

상기 물 공급부을 통해 상기 챔버 하단으로 물이 공급되고, 물은 챔버 하단에서부터 상승하면서 커피가루로부터 커피액을 추출하고, 추출된 커피액은 상기 챔버 상단에 위치하는 배출부의 인입홀로 유입된 후 캡슐외부로 유출되는 커피 캡슐에 관련된다.

본원발명의 커피 캡슐은 내부에 분쇄 커피가 충진되고, 캡슐을 복수개로 구획하는 하나 이상의 챔버를 구비하고(챔버의 단면은 캡슐 전체 단면과 같거나, 1/2 ~ 1/20 이상 작다), 챔버에 물을 하부에서 상부로 상승시킴에 따라 (위에서 아래로 공급되면 중력의 영향을 받아 물이 내려가는 경로가 정해져(물길이 생김) 캡슐 내의 커피가루를 골고루 침습할 수 없음) 챔버 내에서의 커피를 균일하게 침습시킬 수 있으므로 짧은 시간일지라도 높은 농도와 맛의 균일성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 커피 캡슐은 챔버 하부에서 상부로 물이 (매우 느린 속도로) 이동하는 과정에서 물 입자에 작용하는 상승력(상승압), 중력에 의한 낙하력 및 인근의 커피 입자 사이로 물이 침투하는 모세관힘 등으로 인해 커피 가루와 접촉 면적, 침습 시간을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 커피 캡슐은 챔버별로 독립적으로 커피가 추출되는 구조이므로 챔버 크기나 높이, 공급되는 물의 유량(수압) 등을 조절하여 커피 추출 속도를 제어할 수 있다. 예를 들면, 내경이 3.5㎝, 높이가 4.5㎝,, 5개의 챔버를 가지는 본 발명의 커피 캡슐은 5~20분 정도 시간으로 커피를 추출할 수 있다.

본 발명의 커피 캡슐은 복수의 챔버 내에 물을 상승시켜 별도의 가압력이 없이도 고온, 상온이나 냉수로 커피를 단시간에 추출할 수 있다. 예를 들면, 종래 캡슐커피(네스프레소, 돌체구스토)를 추출하기 위해서는 수초(3~10초) 이내에 80℃의 온도로 올리는 급속순간 히터(1000~1200W)와, 15bar의 압력을 가하는 가압펌프(300~500W)를 구비하는 추출머신이 반드시 필요하지만, 본원발명의 캡슐을 사용하면, 이러한 가압펌프나 급속 순간 히터가 없는 비가압 머신(저유량 정량모터(3W)와 저전력 히터(100~300W)을 사용할 수 있으므로 머신 제조에도 유리하다.

본 발명의 커피 캡슐은 추출조건이 비가압이면서 90℃ 이내이므로 상현재 상용화된 생분해되는 재료(PLA 등)를 사용할 수 있다.

본 발명의 커피 캡슐(10분 추출)은 기존 콜드브루(10시간~24시간 추출)에 비해서는 100배 이상 추출시간을 단축시켜 카페인 함량도 5배 이상 줄였으며, 캡슐커피나 에스프레소 머신으로 추출된 아이스 아메리카노에 비해서도 2~3배 정도 카페인 함량을 낮출 수 있다.

본 발명의 커피 캡슐은 저온(또는 고온) 비가압으로 5~20g의 분쇄커피가 담긴 챔버 하단에서 상부로 물을 서서히 상승시키면서 커피를 추출함에 따라 (캡슐커피와 같이 해당 원두가 가지고 있는 대부분 성분을 한 번에 가압 추출하는 것이 아님) 해당 원두(또는 블렌딩된 커피가루)에서 많이 함유된 성분들이나 저온에 잘 용해되는 성분들을 주로 추출하므로 원두별로 다른 맛과 향을 제공할 수 있다.

도 1은 제 1 실시예인 커피 캡슐의 사시도이다.
도 2는 도 1 의 저면사시도이다.
도 3은 도 1에서 덮개를 제거한 사시도이다.
도 4는 도 3에서 하우징을 제거한 도면이다.
도 5는 제 2 실시예인 커피 캡슐의 사시도이다.
도 6은 도 5의 분해사시도이다.
도 7은 제 3 실시예인 커피 캡슐의 사시도이다.
도 8은 도 7의 평면도와 저면도이다.
도 9는 도 7의 단면도이다.
도 10은 도 7의 일부를 제거하여 표시한 절개도이다.
도 11은 도 7의 유량 조절캡을 도시한 것이다.
도 12는 단면 형상이 다른 챔버의 예를 보여주는 도면이다.
도 13은 배출부의 다른 구현예이다.
도 14는 물의 수두차를 이용하는 커피 추출 기구(물 공급부)에 결합된 커피 캡슐의 예를 도시한 것이다.
도 15는 펌프 또는 모터를 이용하는 커피 추출 기구에 결합된 커피 캡슐의 예를 도시한 것이다.
도 16은 현재 시판되는 캡슐커피(돌체구스토)와 본 발명의 커피 캡슐(좌측 2개)을 촬영한 사진이다.
도 17은 한국 소비자원 보도자료(2018. 2. 6)에 개시된 커피 전문점에서 판매되는 콜드브루의 카페인 함량이다.
도 18은 실시예 1에서 제조된 본 발명의 아이스커피에 대한 카페인 함량, 대장균 등에 대한 시험 성적서이다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 태양을 도면을 들어 설명한다. 그러나 본 발명의 범위는 하기 실시 태양에 대한 설명 또는 도면에 제한되지 아니한다. 즉, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함 한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 제 1 실시예인 커피 캡슐의 사시도이고, 도 2는 도 1 의 저면사시도이고, 도 3은 도 1에서 덮개를 제거한 사시도이고, 도 4는 도 3에서 하우징을 제거한 도면이고, 도 5는 제 2 실시예인 커피 캡슐의 사시도이고, 도 6은 도 5의 분해사시도이고, 도 7은 제 3 실시예인 커피 캡슐의 사시도이고, 도 8은 도 7의 평면도와 저면도이고, 도 9는 도 7의 단면도이고, 도 10은 도 7의 일부를 제거하여 표시한 절개도이고, 도 11은 도 7의 유량 조절캡을 도시한 것이고, 도 12는 단면 형상이 다른 챔버의 예를 보여주는 도면이고, 도 13은 배출부의 다른 구현예이다.

도 1 내지 도 13을 참고하면, 본 발명의 커피 캡슐은 하우징(10), 덮개(20), 바닥부(30), 챔버(40), 물 공급부(50, 150), 배출부(60, 160, 260)를 포함한다.

도 1 내지 도 13을 참고하면, 본 발명의 커피 캡슐은 직경이 2~30㎝, 2~20㎝, 2~15㎝, 2~10㎝, 2~5㎝, 높이가 3~45㎝, 3~35㎝, 3~25㎝3~20㎝, 3~15㎝, 3~10㎝이고, 분쇄된 커피를 5~1000g, 5~500g, 5~400g, 5~300g, 5~200g, 5~100g, 5~75g, 5~50g, 5~30g, 5~20g, 5~10g 정도 담을 수 있다.

본 발명의 커피 캡슐은 부피가 10~5000㎖, 10~3000㎖, 10~1500㎖, 10~1000㎖, 10~750㎖, 10~500㎖, 10~385㎖, 10~200ml, 10~150ml, 10~100ml, 10~75ml, 10~50㎖ 일 수 있다.

본 발명의 커피 캡슐은 1회용일 수 있고 재사용될 수 있다.

본 발명의 커피 캡슐은 1 인용 분량 또는 다인(2인용 이상)용 분량을 추출할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 커피 캡슐은 1회 추출시 50ml~5000ml의 커피를 추출할 수 있다.

본 발명의 커피 캡슐은 뜨거운 커피(hot brew)와 아이스커피를 모두 추출하는데 사용될 수 있다.

뜨거운 커피(핫 브루)는 70~100℃ 미만의 온도로 커피를 추출하는 방식으로 드립커피나 에스프레소 머신 방식이 있고, 아이스 커피는 뜨겁게 추출된 커피에 얼음을 타서 차게 마시는 아이스 아메리카노, 아이스라테 등 뿐만 아니라 찬물로 장시간 추출하는 콜드브루 등을 포함된다. 아이스 커피는 추출 방식과 무관하게 차게(COLD) 마시는 커피를 모두 지칭한다.

본 발명에서의 사용되는 용어인 커피 캡슐은 뜨거운 커피뿐만 아니라 아이스 커피를 추출할 수 있다. 다만, 본 발명의 커피 캡슐은 종래 캡슐커피머신이나 에스프레소 머신과 달리 고압을 가하지 않고 고온, 상온 또는 찬물(상온 미만)로 커피를 추출하는 캡슐을 의미한다. 특히, 본 발명의 커피 캡슐이 콜드브루 캡슐로 사용되는 경우, 비가압으로 상온 또는 찬물(상온 미만)로 커피를 추출할 수 있다.

본 발명의 커피 캡슐은 에스프레스 머신으로 2~20bar 정도로 가압하여 추출하는 방식이 아니다. 예를 들면, 종래 캡슐커피나 에스프레소 머신은 펌프에서부터 캡슐사이에 물을 가압하여 압력(보통 10~20bar)을 높인 후 수초 동안 캡슐에 물을 공급하여 추출한다.

이에 반해, 본 발명의 커피 캡슐은 내부에 고온, 냉수나 상온의 물을 모터나 수두압으로 주입하되 압축하지 않고 매우 느리게(예를 들면, 1.5ml/초~5ml/초) 소량으로 물을 주입하여 추출을 진행한다.

상기 하우징(10)은 캡슐의 측벽을 형성한다. 본 발명의 캡슐은 고압으로 커피를 추출하지 않으므로 열가소성 재료 또는 생분해성 플라스틱으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 사용가능한 열가소성 재료로는 폴리프로필렌(PP), 에틸렌 비닐 알코올(EVOH), 폴리-에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등 일수 있다. 또한, 생분해성 플라스틱은 상용화되어 사용되는 생분해 플라스틱일 수 있다. 예를 들면, 생분해 플라스틱으로 감자나 옥수수 전분을 PE, PP 등 범용 플라스틱 또는 PLA, PCL 등의 상용화된 생분해 플라스틱에 혼합한 것일 수 있다.

상기 하우징(10)을 포함한 커피 캡슐 재료로 스테인리스 등 금속이 사용될 수 있다.

상기 하우징(10)은 원통형, 실린더 형상일 수 있으나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 도 12와 같이, 사각 기둥, 육각 기둥, 팔각 기둥, 컵 형상 등일 수 있다.

상기 덮개(20)는 하우징을 덮어 내부에 충진된 커피가루가 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.

상기 덮개(20)의 중앙에는 홀이 형성되고, 물 공급부(50) 상단이 상기 홀을 통해 외부로 노출될 수 있다. 한편, 하기와 같이, 바닥부 저면에서 물이 공급되는 경우, 상기 덮개(20)의 중앙 홀은 형성되지 않거나, 캡핑 장치로 마감처리 될 수 있다.

상기 바닥부(30)는 캡슐의 하부(저면)을 형성한다. 상기 바닥부(30)는 상기 하우징과 나사 체결되거나 융착될 수 있다. 도 2, 도 8, 도 9를 참고하면, 상기 바닥부의 중앙에 홀이 형성될 수 있고, 상기 바닥부 상부측에는 물 공급부가 형성되어 홀과 연통될 수 있고, 상기 홀은 유랑 조절캡(70)으로 캡핑될 수 있다.

본 발명의 커피 캡슐은 상기 바닥부(30)와 하우징에 의해 형성되고 상부가 개구되어 내부에 분쇄 커피가 충진된 하나 이상의 챔버(40)를 구비한다.

상기 챔버는 상부가 개구되고, 상기 바닥부에서부터 상단까지 소정 높이를 가지는 내부가 비어있는 컬럼구조이다.

상기 커피 캡슐은 각 챔버 바닥부로 물을 동시에 공급하되, 각 챔버별로 물을 상승시키면서 각 챔버별로 커피를 추출한다.

상기 챔버는 커피가 담기는 공간으로서, 캡슐의 직경, 높이에 따라 상기 커피 캡슐 내부에 하나 이상 형성될 수 있다. 바람직하게는 상기 챔버(column)(50)는 2개 이상일 수 있고, 바람직하게는 3개 이상일 수 있고, 3개 ~ 50개, 3개 내지 30개, 3개 내지 20개, 3개 내지 15개, 3개 내지 12개일 수 있으나 이에 반드시 한정되지 않는다.

상기 챔버가 캡슐 내부에 2 개 이상 형성되는 경우, 하우징 내부에 위치하는 하나 이상의 차단벽(41)으로 챔버가 형성될 수 있다.

상기 챔버의 단면 형상에 특별한 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 챔버의 단면은 부채꼴 형상일 수 있다.

또한, 상기 챔버의 단면은 원 또는 사각형, 오각형, 육각형, 팔각형 등의 다각 형상일 수 있다. 예를 들면, 도 12를 참고하면, 상기 캡슐은 챔버 단면이 사각형(즉, 챔버가 사각 기둥임)인 4개의 챔버를 구비할 수 있고, 챔버 단면이 원(즉, 챔버가 원기둥)인 5개의 챔버를 구비할 수 있다.

상기 복수개의 챔버는 동일한 부피를 가지는 것이 바람직하고, 다만, 챔버 간의 부피 차이가 25% 이내일 수도 있다.

상기 챔버 내벽에는 소정 간격으로 돌출부가 높이 방향으로 형성될 수 있다. 상기 돌출부는 챔버 내벽을 타고 물이 상승하는 속도를 높일 수 있다.

상기 물 공급부(50)는 상기 챔버 하부 또는 상기 바닥부로 물을 공급한다.

제 1 실시예(도 1 내지 도 4)와 제 3 실시예(도 7 내지 도 10)는 상기 하우징 중앙에 위치하는 물 공급부(50)을 구비하고, 제 2 실시예(도 5, 도 6)는 캡슐의 저면(바닥부 저면)에 위치하는 물공급부(150)를 구비한다.

도 1 내지 도 4, 도 7 내지 도 10을 참고하면, 상기 물 공급부(50)는 기 하우징 중앙 측에 수직으로 위치하는 관(pipe)으로서, 상기 바닥부(정확하게는 바닥부 홀)에서 상기 덮개 아래 또는 상부까지 연장된다.

상기 물 공급부의 상부(상단) 또는 하부(하단)는 외부의 물 공급기구의 연결배관과 접속되어 물이 주입될 수 있다. 예를 들면, 물 공급부의 상단(덮개측)으로 연결배관이 접속되는 경우 하단은 캡핑 장치(예를 들면 유량조절 캡 70이 사용될 수 있음)로 마감될 수 있으며, 반대로, 물 공급부의 하단(바닥측)으로 연결배관이 접속되는 경우 상단은 캡핑 장치로 마감될 수 있다.

상기 물 공급부(50)의 상단이 상기 덮개 중앙홀과 같은 위치 또는 그 아래에 있거나, 수 mm 내지 수십mm 위로 돌출될 수 있다.

도 14는 물의 수두차를 이용하는 커피 추출 기구(물 공급부)에 결합된 커피 캡슐의 예를 도시한 것이고, 도 15는 펌프 또는 모터를 이용하는 커피 추출 기구에 결합된 커피 캡슐(100)의 예를 도시한 것이다.

좀 더 자세하게는, 도 14는 물 공급부(50)의 상단에 커피 기구(또는 공급수조(200)가 결합된 일예를 도시한 것이다. 도 14를 참고하면, 상기 공급수조(200)는 저장부(210), 연결부(220) 및 압력조절 홀(230)을 포함할 수 있다.

상기 물 공급부의 상단이 ?О? 중앙홀을 관통하여 돌출된 경우, 상기 연결부(220) 내측에 상기 물 공급부의 돌출부가 삽입되어 결합되고, 압력조절 홀(230)을 통해 낙하되는 물의 속도(유량)를 조절할 수 있다.

상기 물 공급부(50)의 상단이 상기 덮개 중앙홀과 같은 위치 또는 그 아래에 있는 경우, 상기 연결관(220)의 하부측 외면이 상기 물 공급부 상단의 내측에 내삽되어 체결될 수 있다.

도 15를 참고하면, 본 발명은 물 저장부(310), 펌프(320) 또는 모터, 배관 또는 호스(330)를 이용하여 커피 캡슐(100)의 물 공급부(50)으로 물을 공급하면, 물은 물공급관을 통해 챔버의 바닥부로 유입된 후 챔버 상부로 상승하면서 커피액을 추출할 수 있다.

도 14와 도 15의 경우, 상기 물 공급부(50)는 캡슐 내부에 위치하고, 물 공급부의 하단부는 바닥부 내지 유량조절 캡에 차단된다.

도 1 내지 도 4, 도 7 내지 도 10을 참고하면,, 상기 챔버(40)는 상기 하우징 내측 일부 및 상기 물 공급부(50) 외면 일부를 포함하여 형성될 수 있고, 또한, 상기 챔버는 상기 물 공급부의 외면에서부터 상기 하우징 내벽까지 연장된 차단벽(41)을 포함하여 형성될 수 있다.

상기 차단벽(41)은 상기 물 공급부의 외면에서부터 상기 하우징 내벽까지 연장될 수 있으나, 물 공급관이 없는 도 5와 도 6의 경우는 경우, 상기 하우징 내벽에서부터 반대편 하우징 내벽까지 연장되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 차단벽은 수직판상일수 있으나, 절곡된 수직판상이나 곡면(예를 들면, S 곡면)의 수직구조물일 수 있다.

도 1 내지 도 4, 도 7 내지 도 10을 참고하면, 물 공급부(50)는 하부에서 상기 챔버와 연통되어, 상기 챔버 바닥부로 물을 제공하는 연통홀(51)을 포함한다.

상기 연통홀(51)은 각각의 챔버에 별도로 물을 공급할 수 있도록, 각 챔버를 형성하는 물공급부 외면에 하나 이상씩 형성될 수 있다. 즉, 상기 연통홀의 개수는 상기 챔버 개수 이상일 수 있다.

물이 물 공급부(50)과 연통홀(51)을 통해 챔버 바닥으로 지속적(또는 간헐적)으로 주입되는 경우 물은 챔버 바닥에서 상단으로 상승하며 커피를 추출할 수 있다.

도 11을 참고하면, 유량조절캡(70)은 단턱부(a)를 구비할 수 있다. 상기 유량 조절캡이 상기 바닥부에 삽입되면, 단턱부(a)는 상기 연통홀(51)의 일부를 막을 수 있다. 즉, 단턱부의 높이 조절을 통해 연통홀에 공급되는 유량을 조절할 수도 있다.

도 5와 도 6을 참고하면, 상기 물 공급부(150)는 상기 바닥부 저면에 위치하고, 내부에 소정의 물 체류 공간을 구비할 수 있다.

상기 물 공급부(150)는 소정 높이를 가지고 내부가 비어있는 구조로서, 내부에 소정 공간을 구비하여 외부에서 유입된 물을 저장하고, 상부의 바닥부를 통해 챔버로 배출할 수 있다.

상기 물 공급부(150)는 상기 바닥부와 일체로 형성될 수 있다.

도 5와 도 6에서는, 상기 바닥부(30)는 소정 간격으로 형성된 복수의 홀(31)을 추가로 구비할 수 있다.

상기 물 공급부(150)는 측면 또는 하면에 물 유입홀(151)이 형성될 수 있다. 상기 물 유입홀(151)은 외부의 물 공급기구의 연결배관과 접속되어 물이 유입될 수 있다.

물의 공급량은 캡슐 및 챔버의 크기, 커피량 등에 따라 적절히 조절될 수 있다. 예를 들면, 캡슐 부피가 10~385㎖ 범위인 경우, 물 공급량은 0.05㎖/s~0.5㎖/s, 0.1~0.5㎖/s, 0.15~0.4㎖/s일 수 있다.

상기 챔버는 단면이 캡슐 전체 단면에 비해 2배에서 20배 (바람직하게는 4배에서 20 배)이상 작고, 챔버를 통해 물이 측면(인접 챔버)으로 이동하는 것을 차단하여 각 챔버별로 물의 상승 속도나 커피 침습 속도를 균일하게 유지할 수 있다.

기존 콜드브루 중 점적식(한 방울씩 커피로 적하되어 추출)은 물 입자가 커피 가루에 장시간 스며들어 배출되므로 오랜 시간이 소요되고, 물이 낙하되는 직접 접촉하는 중앙부분의 커피와 외곽 커피 가루 사이에 (중력에 의해 물이 하강하므로) 물 접촉 시간에 상당히 큰 불균일성이 발생하고, 이를 해소하기 위해서는 장시간이 요구된다(카페인 함량이 높아지고 장시간 추출(4시간 ~ 24시간)에 따라 커피 신선도, 맛, 향이 감소함).

콜드브루 중 침출식(물에 커피를 24시간 침출시킨 후 걸러 커피 추출)은 물속에 커피가 완전히 잠겨 혼합 및 침출되는데, 물의 함량 증가에 따라 물에 의한 커피 용해도가 높아져 (커피가 가지고 있는) 대부분의 화학성분이 성분들이 함께 용해되므로 카페인 함량이 높아지고 장시간 추출(24시간 추출)에 따라 커피 신선도, 맛, 향이 감소한다.

뜨거운 물을 사용하되, 압력을 가하지 않는 드립 커피 추출방식은 (필터 위에 놓여진 커피위에 물을 부어 추출) 중력으로 인해 물이 아래로 흘러내리므로 물이 커피에 스며드는데 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 물을 조금씩 수회 첨가하여 침습 효율을 높이고 있으나, 이러한 작업은 번거롭고 시간도 많이 소요되며, 더 나아가 여전히 물의 중력으로 인해 커피 입자 전부를 균일하게 침습하지 못하므로 추출 효율이 여전히 낮다.

이와 달리, 본 발명의 캡슐은 챔버별로 추출하고, 하부에서 계속하여 소량의 물을 챔버로 각각 주입하는 방식으로서, 본 발명의 캡슐에서는 물 입자들이 느리게 상승하며(예를 들면, 5분 내지 10분 동안 150ml 물을 일정하게 공급) 물 입자들이 계속적(5분 내지 10분 동안)으로 컬럼에 공급되므로 충진된 커피 가루를 통과(침습)하는 물 입자의 통과 횟수나 접촉 횟수가 높아지므로 짧은 시간에 진하면서도 균일한 농도로 콜드브루나 핫 브루(드립커피)를 추출할 수 있다.

본 발명의 커피 캡슐은 챔버 하부에서 상부로 물이 (매우 느린 속도로) 이동하는 과정에서 물 입자에 작용하는 상승력(상승압), 중력에 의한 낙하력 및 인근의 커피 입자 사이로 물이 침투하는 모세관힘 등으로 인해 커피 가루와 접촉 면적, 침습 시간을 높일 수 있으므로 종래 콜드브루 추출방식(침지식, 점적식)이나 드립커피 방식에 비해 커피의 양을 2배 내지 3배 정도 줄이고도 비슷한 농도를 제공할 수 있다.

본 발명의 커피 캡슐은 챔버별로 독립적으로 커피가 추출되는 구조이므로 챔버 높이가 높을수록, 챔버 단면이 넓을수록 농도가 진한 커피를 추출할 수 있고(다만, 단면이 너무 넓으면 물의 상승 속도나 커피 침습 속도를 균일하게 유지할 수 없음), 공급되는 물의 유량(시간 대비), 수두차 또는 물 공급 속도를 조절하여 추출속도나 농도를 제어할 수 있다.

상기 배출부(60, 160, 260)는 상기 챔버 상부 일측과 연통되어 추출된 커피를 캡슐 외부로 유출한다. 상기 배출부(60)는 캡슐 내에 다양한 방식으로 형성될 수 있다.

제 1 실시예(도 1 내지 도 4)와 제 2 실시예(도 5, 도 6)에서는 상기 배출부가 하우징 내벽 측에 형성될 수 있다. 상기 배출부(60)는 상기 각각의 챔버에 하나 이상씩 형성되되, 상기 하우징 내면과 연접되고 챔버 상부에서부터 바닥부까지 연장되고 하단은 개구(63)될 수 있다.

좀 더 구체적으로, 상기 배출부(60)는 상기 하우징 내벽, 하우징까지 연장된 격벽(41) 및 상기 격벽에서 분기하여 하우징까지 연장된 제 2 격벽(61)을 포함하고, 상기 격벽 또는 제 2 격벽의 상부에는 상기 챔버 상부 일측과 연통되는 홀(62)을 포함할 수 있다.

제 3 실시예(도 7 내지 도 10)에서는 상기 배출부(160)가 각 챔버 내측에 형성될 수 있다. 상기 배출부(160)는 상기 각각의 챔버에 하나 이상씩 형성되되, 상기 덮개 아래에서부터 상기 바닥부까지 연장된 관일 수 있다.

상기 배출부(160)의 상단 인입홀(161)과 하단 유출홀(162)은 개구되며, 하단의 유출홀(162)은 바닥부를 관통한다.

상기 배출부의 상단은 상기 덮개와 수mm(`1~5mm) 이격되며, 이격된 공간을 통해 추출된 커피액이 상단 인입홀(161)로 유입된 후 상기 배출부를 통해 낙하하여 유출홀을 통해 외부로 배출된다.

도 13은 배출부의 다른 구현예이다. 도 13a를 참고하면, 상기 배출부가 물 공급부 측에 형성될 수도 있다. 예를 들면, 본 발명의 커피 캡슐은 상기 물 공급부(50)을 둘러싸는 이중관 구조의 배출부(260)를 포함하고, 상기 배출부의 상부측에는 각 챔버별로 홀(도면 미표시)이 형성되고, 상기 홀을 통해 챔버부 상부로 추출되는 커피액이 상기 배출부로 이동될 수 있다. 이중관 구조(내관은 물공급부)로서, 내관 외면과 이중관 내면 사이로 커피가 낙하되어 캡슐 외부로 배출될 수 있다.

도 13b를 참고하면, 상기 배출부(260)가 상기 하우징 외면에 부착된 관 일 수 있다. 상기 배출부가 형성되거나 부착된 하우징 외면 상부측에 형성된 홀(도면 미표시)을 통해 상기 챔버 상부와 연통될 수 있다. 즉, 챔버 상부로 추출된 커피는 상기 홀을 통해 하우징 외면에 부착된 배출부로 이송 및 낙하되어 캡슐 외부로 배출될 수 있다.

실시예 1

도 1 내지 4로 제조된 커피 캡슐에 커피 10g을 충진하고, 도 14와 같은 공급수조(200)에 캡슐을 체결하였다. 물 160ml(2~4℃)을 저장부에 공급하고, 압력조절홀(230)은 맨 위의 구멍만 열고 나머지는 막아 주었다. 15분 정도에 걸쳐 150ml의 아이스 커피를 추출하였다.

도 16은 현재 시판되는 캡슐커피(돌체구스토)와 실시예 1에 사용한 본 발명의 아이스캡슐을 촬영한 사진이고, 도 17는 한국 소비자원 보도자료(2018. 2. 6)에 개시된 커피 전문점에서 판매되는 콜드브루의 카페인 함량이고, 도 18은 실시예 1에서 제조된 본 발명의 아이스커피에 대한 카페인 함량, 대장균 등에 대한 시험 성적서이다.

도 16을 참고하면, 본 발명의 커피 캡슐은 기존 캡슐커피와 거의 유사한 부피를 가짐을 확인할 수 있다. 도 17과 도 18을 참고하면, 커피 전문점에서 판매되는 콜드브루의 카페인은 평균 212mg/컵이고, 아메리카노는 125mg/컵이고, 실시예 1은 37.5mg/컵으로서, 실시예 1이 기존 콜드브루 커피 대비 5.7배, (아이스)아메리카노 대비 3.3배 카페인 함량이 적게 함유되어 있음을 확인할 수 있다. 또한, 네스프레소 캡슐커피는 1캡슐 추출시 50~80mg을 함유하고 있으므로(네소프레소 공식 홈페이지 답변), 네스프레소 캡슐커피가 본 발명의 아이스 커피에 비해 1.3배~2.1 배 정도 카페인 함량이 많다.

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 예로 들어 상세하게 설명하였으나, 이러한 설명은 단순히 본 발명의 예시적인 실시예를 설명 및 개시하는 것이다. 당업자는 본 발명의 범위 및 요지로부터 벗어남이 없이 상기 설명 및 첨부 도면으로부터 다양한 변경, 수정 및 변형예가 가능함을 용이하게 인식할 것이다.

Claims (10)

1. 소량의 분쇄 커피가 충진된 후 밀봉된 캡슐(100)로서, 상기 캡슐(100)은
   상기 캡슐의 측벽을 형성하는 하우징(10) ;
   상기 하우징 상부를 덮는 덮개(20) ;
   상기 하우징 하부를 형성하는 바닥부(30) ;
   상기 바닥부(30)와 하우징에 의해 형성되고, 상부가 개구되어 내부에 분쇄 커피가 충진되는 하나 이상의 챔버(40)
   상기 챔버 하단으로 물을 공급하는 물 공급부(50, 150) ;
   상기 챔버에서 추출된 커피를 캡슐 외부로 유출하는 배출부(60, 160, 260)를 포함하고,
   상기 물 공급부을 통해 상기 챔버 하단으로 물이 공급되고, 물은 챔버 하단에서부터 상승하면서 커피가루로부터 커피액을 추출하고, 추출된 커피액은 상기 챔버 상단에 위치하는 배출부의 인입홀로 유입된 후 캡슐외부로 유출되는 것을 특징으로 하는 커피 캡슐.
2. 제 1항에 있어서, 상기 챔버는 하우징 내부에 위치하는 하나 이상의 차단벽(41)으로 구획되어 형성되고, 상기 각각의 챔버는 상부가 개구되고, 상기 바닥부에서부터 상단까지 소정 높이를 가지는 내부가 비어있는 컬럼구조인 것을 특징으로 하는 커피 캡슐.
3. 제 1항에 있어서, 상기 커피 캡슐은 각 챔버 바닥부로 물을 동시에 공급하되, 각 챔버별로 물을 상승시키면서 각 챔버별로 커피를 추출하는 것을 특징으로 하는 커피 캡슐.
4. 제 1항에 있어서, 상기 물 공급부(50)는 상기 하우징 중앙 측에 수직으로 위치하는 관(pipe)으로서, 상기 바닥부에서 상기 덮개 아래 또는 상부까지 연장된 것을 특징으로 하는 커피 캡슐.
5. 제 4항에 있어서, 상기 물 공급부(50)는 하단에서 상기 각각의 챔버와 연통되어, 상기 챔버의 바닥부로 물을 제공하는 복수의 연통홀(51)을 포함하는 것을 특징으로 하는 커피 캡슐.
6. 제 4항에 있어서, 상기 물 공급부(50)는 상단 측이나 하단측에 외부 연결관과 체결되는 접속부를 구비하는 것을 특징으로 하는 커피 캡슐.
7. 제 5항에 있어서, 상기 커피 캡슐은 상기 물 공급부의 하단에 삽입되고, 소정 높이의 돌출부를 구비하여 연통슬릿의 크기를 조절하는 유량조절 캡(70)을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 커피 캡슐.
8. 제 1항에 있어서, 상기 물 공급부(150)는 상기 바닥부 저면에 위치하고, 내부에 소정의 물 체류 공간을 구비하고,
   상기 바닥부(30)는 소정 간격으로 형성된 복수의 홀을 추가로 구비하고,
   상기 물 공급부(150)는 외부에서 유입된 물을 상층의 상기 바닥부 홀을 통해 상기 챔버로 공급하는 것을 특징으로 하는 커피 캡슐.
9. 제 1항에 있어서, 상기 배출부(60, 160)는 상기 각 챔버 내부 또는 각 챔버의 하우징 내면에 연접되어 형성된 관으로서, 상단은 상기 덮개 아래에 위치하고 하단은 상기 바닥부를 관통하는 것을 특징으로 하는 커피 캡슐.
10. 제 1항에 있어서, 상기 배출부(260)는 상기 하우징 외면과 연접된 관 이거나 상기 하우징을 둘러싸는 외관으로서, 상기 하우징 상부에 형성된 홀을 통해 상기 챔버 상부와 연통되고, 상기 배출부 하단은 개구되어 커피가 유출되는 것을 특징으로 하는 커피 캡슐.
    

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