KR101975080B1

KR101975080B1 - 음료의 조제를 위한 카트리지, 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101975080B1
Application number: KR1020157006082A
Authority: KR
Inventors: 마크 리차드 토마스 노톤; 닉 앤드류 한센; 제프리 요크
Original assignee: 크라프트 푸즈 알앤디, 인크.
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2019-05-03
Also published as: RU2613575C2; AU2013315749A1; CN104619608A; BR112015005395B1; TW201425203A; JP6400581B2; EP2895404B1; US20140072675A1; EP2895404A1; KR20150041115A; RU2015108153A; MX2015003160A; CA2879198A1; ES2661853T3; CN104619608B; MX363335B; KR20170085609A; JP2015531631A; AU2013315749B2; BR112015005395A2

Abstract

기부, 주변 측벽 및 개방된 상부를 갖는 컵형 본체(2), 및 용기 용적부를 한정하도록 컵형 본체에 부착되는 뚜껑(3)을 포함하는 카트리지(1)가 제공된다. 뚜껑은 수성 매체의 유입을 받아들이도록 천공 가능하다. 필터(8)는 용기 용적부를 원료 챔버 용적부 및 여과액 용적부로 분할하도록 용기 용적부 내에 위치된다. 기부는 여과액 용적부로부터의 유출을 받아들이도록 천공 가능하다. 주변 측벽은 음료 유동을 하향으로 지향시키도록 구성되는 복수의 여과액 채널들을 한정하는 복수의 종홈들을 포함한다. 컵형 본체는 85℃ 이상의 온도 및 20 KPa 이상의 압력에서 수성 매체가 용기 용적부 내로 도입될 때 사용 시에 측방향으로 팽창 가능하도록 구성된다.

Description

음료의 조제를 위한 카트리지, 시스템 및 방법{CARTRIDGES, SYSTEMS AND METHODS FOR PREPARATION OF BEVERAGES}

본 발명은 음료의 조제를 위한 카트리지, 시스템 및 방법에 관한 것이다.

음료들의 조제에 사용하기 위한 카트리지들이 잘 알려져 있다. 예를 들어, 음료 조제기에서 사용하기 위한 카트리지를 제공하는 것이 알려져 있는데, 이 카트리지는 사용 시에, 음료 조제기의 천공 요소에 의해 천공되어 온수가 카트리지를 통해 흐르게 하여 로스팅된 분말 커피와 같은 음료 매체를 브루잉(brewing)하게 한다.

일례가 미국 특허출원 공개 제2010/0028495호에 기술되어 있다. 그러한 카트리지들 및 음료 시스템들은 종종 가정 및 작업장 환경에서 사용된다. 소비자들은 각각의 음료가 가능한 한 신속하게 분배되는 것을 원할 수 있다. 그러나, 특히 (로스팅되고 분쇄된 커피와 같은) 원료의 추출을 필요로 하는 음료들에 대해서는, 음료 원료들이 상대적으로 높은 압력을 받아 압착되는 경우에 보다 양호한 음료가 생성된다는 것이 밝혀졌다. 이는 상대적으로 느린, 카트리지를 통한 유동 속도를 초래하는 작은 기공(pore) 크기를 갖는 필터들을 요구하는 경향이 있다.

본 발명은 하나 이상의 음료 원료들을 수용하는 카트리지로서,

기부, 주변 측벽, 및 개방된 상부를 갖는 컵형 본체;

개방된 상부를 폐쇄하여 용기 용적부를 한정하도록 컵형 본체에 부착되고, 용기 용적부 내로의 수성 매체의 유입을 받아들이도록 천공 가능한 뚜껑;

용기 용적부를 하나 이상의 음료 원료들을 수용하는 원료 챔버 용적부 및 여과액 용적부로 분할하도록 용기 용적부 내에 위치되는 필터를 포함하고,

기부는 수성 매체 및 하나 이상의 음료 원료들로부터 형성되는 음료의, 여과액 용적부로부터의 유출을 받아들이도록 천공 가능하며,

주변 측벽은 음료 유동을 컵형 본체의 기부를 향해 하향으로 지향시키도록 구성되는 복수의 여과액 채널들을 한정하는 복수의 종홈(flute)들을 포함하고,

컵형 본체는 85℃ 이상의 온도 및 20 KPa 이상의 압력에서 수성 매체가 용기 용적부 내로 도입될 때 사용 시에 측방향으로 팽창 가능하도록 구성되는, 카트리지를 제공한다.

이론에 의해 구애될 필요 없이, 컵형 본체의 측방향 팽창이 여과액 채널들이 막히지 않은 상태로 유지되어서 보다 신속한 유동을 허용하는 것을 보장하는 데 도움을 준다고 여겨진다. 게다가, 필터의 팽창은 브루잉 시간을 또한 감소시킬 수 있는 보다 큰 필터 면적이 얻어지게 할 수 있다.

컵형 본체는 주변 측벽의 종홈들의 왜곡(distortion)에 의해 측방향으로 팽창 가능하도록 구성될 수 있다.

주변 측벽은 사용 전에 대체로 절두원추형의 형상을 가질 수 있고, 사용 동안의 측방향 팽창 후에 대체로 배럴(barrel) 형상을 가질 수 있다.

일 태양에서, 주변 측벽은 0.15 내지 0.35 mm의 두께를 갖는다.

일 태양에서, 기부는 0.35 내지 0.55 mm의 두께를 갖는다.

컵형 본체는 중합체 재료를 포함할 수 있다.

컵형 본체는 라미네이트형 재료(laminated material)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 컵형 본체는 폴리스티렌 및 폴리에틸렌의 라미네이트를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 컵형 본체는 폴리스티렌, 에틸렌 비닐 알코올(EVOH) 및 폴리에틸렌의 층들을 갖는 라미네이트로부터 형성될 수 있다.

컵형 본체는 장벽 층(barrier layer)을 포함할 수 있다. 장벽 층은 컵형 본체의 라미네이트 구조의 하나의 층을 형성할 수 있다. 장벽 층은 산소/공기 및/또는 습기에 대해 실질적으로 불침투성일 수 있다. 바람직하게는, 장벽 층은 산소/공기 및/또는 습기에의 노출에 기인한 잠재적인 열화로부터 카트리지의 내용물을 보존하는 작용을 한다. 적합한 장벽 층의 일례는 EVOH이다.

일 태양에서, 필터는 측벽 및 기부를 갖는 컵 형상으로 형성될 수 있는 시트(sheet) 재료로부터 형성될 수 있고, 필터는 시트 재료가 컵형 본체에 고정될 때 그리고 수성 매체의 도입 전에 중첩 섹션(overlying section)들을 포함하는 복수의 섹션들을 포함할 수 있다.

사용 시에, 필터는 시트 재료의 이동에 의해 측방향으로 팽창 가능하도록 구성될 수 있다.

사용 시에, 필터는 중첩하는 시트 재료의 이동에 의해 길이방향으로 팽창 가능하도록 구성될 수 있다.

일 태양에서, 카트리지는 여과액 용적부 내에 위치되는 가드 요소(guard element)를 추가로 포함할 수 있고,

가드 요소는 컵형 본체와는 별개로 형성되고, 출구 구역을 한정하도록 여과액 용적부 내부에 위치되며, 가드 요소는 필터와 출구 구역 사이에 개재되고,

가드 요소는 출구 구역 내로의 필터의 침입을 방지하도록 구성되어, 사용 시에 음료 조제 장치의 천공 요소의 완전 연장 상태에서, 천공 요소가 가드 요소 또는 필터와 접촉함이 없이 천공 요소가 출구 구역과 유체 연통 상태로 배치될 수 있게 한다.

가드 요소는 필터의 축방향 팽창을 제한하거나 저지하기 위해 사용 시에 필터의 적어도 일부분에 대해 물리적 지지를 제공하도록 구성될 수 있다.

가드 요소는 필터 지지 표면, 및 카트리지의 천공형성 표면으로부터 필터 지지 표면을 이격시키기 위한 적어도 하나의 스트럿(strut) 부분을 포함할 수 있고, 상기 스트럿 부분의 말단부는 측벽과 기부 사이에 형성된 모퉁이부(angle) 내로 맞대어질 수 있다.

필터는 주변 측벽의 뚜껑 단부에서 또는 그 부근에서 그리고/또는 주변 측벽과 뚜껑 사이에서 연결되는 상부 림(rim)을 포함할 수 있고, 주변 측벽에 연결되지 않은 필터 측벽을 추가로 포함할 수 있다.

본 발명은 또한 카트리지 및 음료 조제기를 포함하는 시스템으로서,

음료 조제기는,

하나 이상의 음료 원료들을 수용하는 카트리지를 수납하기 위한 홀더;

수성 매체를 카트리지에 공급하기 위해 상기 카트리지의 뚜껑을 천공하는 입구 천공기; 및

하나 이상의 음료 원료들과 수성 매체로부터 형성되는 음료의 유출을 허용하기 위해 상기 카트리지의 기부를 천공하는 출구 천공기를 포함하고,

카트리지는 기부, 주변 측벽, 및 뚜껑에 의해 폐쇄되는 개방된 상부를 갖는 컵형 본체를 포함하고, 주변 측벽은 복수의 종홈들을 포함하며,

홀더는 카트리지를 수납하기 위한 공동(cavity)을 한정하는 벽을 포함하고, 공동은 카트리지의 주변 측벽의 적어도 상당한 부분의 외경보다 더 큰 내경을 가져, 공동 내로의 카트리지의 삽입 시에 카트리지의 주변 측벽의 적어도 상당한 부분과 홀더의 벽 사이에 환형 팽창 간극이 제공되게 하는, 시스템을 제공한다.

컵형 본체는 85℃ 이상의 온도 및 20 KPa 이상의 압력에서 수성 매체가 음료 조제기에 의해 용기 용적부 내로 도입될 때 사용 시에 측방향으로 팽창 가능하도록 구성될 수 있다.

본 발명은 또한, 컵형 본체 및 뚜껑을 갖고 하나 이상의 음료 원료들을 수용하는 카트리지를 위한 입구 천공기, 출구 천공기 및 홀더를 갖는 음료 조제기를 사용하여 카트리지로부터 음료를 형성하는 방법으로서,

홀더의 벽에 의해 경계지어진 공동 내에 카트리지의 컵형 본체가 수납되도록 카트리지를 홀더 내로 삽입하는 단계;

카트리지의 뚜껑을 입구 천공기로 천공하는 단계;

카트리지의 기부를 출구 천공기로 천공하는 단계;

입구 천공기를 통해 카트리지 내로 수성 매체를 주입하여 음료를 형성하는 단계 - 수성 매체는 85℃ 이상의 온도 및 20 KPa 이상의 압력으로 주입됨 -; 및

출구 천공기를 거쳐 음료를 분배하는 단계를 포함하고,

카트리지를 통한 수성 매체의 통과로 인해 컵형 본체는 측방향으로 팽창되는, 방법을 제공한다.

필터를 위한 적합한 재료들은 직조 및 부직 재료들, 종이, 및 셀룰로오스뿐만 아니라, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 같은 플라스틱을 포함한다. 종이 또는 셀룰로오스 재료는 다른 재료, 예를 들어 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌의 섬유들을 함유할 수 있다.

뚜껑은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함한 폴리에스테르, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 나일론을 포함한 폴리아미드, 폴리우레탄, 종이, 비스코스 및/또는 금속 포일(foil)로 형성될 수 있다. 뚜껑은 라미네이트를 포함할 수 있거나, 금속화될 수 있거나, 공중합체로 형성될 수 있다. 일례에서, 뚜껑은 폴리에틸렌-알루미늄 라미네이트를 포함한다.

본 발명은, 음료 매체가 로스팅된 분말 커피 또는 엽차(leaf tea)와 같은 추출성/불용해성 제품인 특정 응용을 밝혀낸다. 그러나, 음료 매체는 대안적으로, 인스턴트 분무건조 또는 동결건조 커피, 초콜릿 분말, 우유 분말 또는 크림 분말과 같은 수용성 원료일 수 있다. 우유 분말들은 건조 탈지 우유, 부분-탈지 우유, 및 전유(whole milk), 분유 단백질 농축물, 격리물(isolate), 및 분류물(fraction), 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 크림 분말들은 유제품 및/또는 비-유제품 식품 원료들로부터 제조될 수 있으며, 전형적으로 건조, 특히 분무 건조를 용이하게 하는 담체(carrier) 내에 분산되고 단백질 또는 변성 전분에 의해 안정화되는 유화된 지방을 함유할 수 있다. 분말형 제품은 응집될 수 있다. 추가적인 대안으로서, 음료 매체는 추출성/불용해성 원료 및 수용성 원료의 혼합물, 예를 들어 로스팅된 분말 커피 및 인스턴트 동결건조 커피의 혼합물일 수 있다.

이제, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 태양들이 단지 예로서 기술될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 카트리지의 정단면도.
도 2는 도 1의 카트리지의 단면 사시도.
도 3은 도 1의 카트리지의 필터 가드의 사시도.
도 4는 분배 동안의 도 1의 카트리지의 정단면도.
도 5는 본 발명의 필터 가드의 다른 실시예의 사시도.
도 6은 분배 동안의 도 5의 필터 가드를 포함하는 카트리지의 정단면도.
도 7은 도 1의 카트리지의 컵형 본체를 통한 횡단면도.
도 8은 본 발명의 카트리지의 일 실시예에 사용하기 위한 필터의 사시도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 카트리지의 정단면도.
도 10은 도 9의 카트리지의 단면 사시도.
도 11은 분배 후의 본 발명의 카트리지의 전형적인 형상을 도시하는 측면도.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 태양에서, 카트리지(1)는 컵형 본체(2), 뚜껑(3), 필터 가드(6), 및 필터(8)를 포함한다.

도 1의 컵형 본체(2)는 원형 기부(4), 및 컵형 본체(2)의 개방된 상부 단부(20)를 한정하는 상부 림(21)에서 종료되는 상향 연장 측벽(5)을 포함한다. 도 2 및 도 7에 도시된 바와 같이, 측벽(5)에는 그 내측면 상에 복수의 종홈들이 제공되는데, 종홈들은 돌출부(28)들을 포함하고, 돌출부들은 개방된 상부 단부(20)로부터 기부(4)를 향해 측벽(5)의 상당한 길이를 따라 내려가는, 돌출부(28)들 사이에 개재된 채널(29)들을 한정하도록 반경방향 내향으로 돌출한다. 측벽(5)은 대체로 절두원추형 형상인데, 이때 개방된 상부 단부(20)에서의 직경이 기부(4)에 인접한 측벽(5)에서의 직경보다 크다. 상부 림(21)에 인접한 측벽(5)의 상부 영역은 상부 림(21)으로부터 하향 연장되는 내향 테이퍼형 섹션(22)을 갖는다. 게다가, 기부(4)의 영역에서의 측벽(5)에는 외향 테이퍼형 섹션(23)이 제공된다. 외향 테이퍼형 영역(23)의 상부 단부는 외향 굴곡형 견부(out-turned shoulder)(24)에서 측벽(5)의 나머지 부분에 연결된다.

예를 들어 도 4에 도시된 기부(4)는 대체로 평탄하고 환형 리세스(26)(도 2에 도시됨)를 포함하며, 리세스는 기부(4)와 측벽(5) 사이의 코너(corner)(27)에서 기부의 외주연부에 제공된다. 기부(4)의 평탄부(4a)는 카트리지(1)의 하부 천공형성 표면(40)을 제공한다.

컵형 본체(2)는 폴리스티렌, 에틸렌 비닐 알코올(EVOH) 및 폴리에틸렌의 층들을 갖는 라미네이트로부터 형성될 수 있다. EVOH 층은 산소/공기 및/또는 습기에 대해 실질적으로 불침투성일 수 있는 장벽 층으로서 작용할 수 있다. 바람직하게는, 장벽 층은 산소/공기 및/또는 습기에의 노출에 기인한 잠재적인 열화로부터 카트리지의 내용물을 보존하는 작용을 한다.

복수의 컵형 본체(2)들은 카트리지(1)들의 조립 전에 함께 적층될 수 있다.

뚜껑(3)은 카트리지(1)의 개방된 상부 단부(20)를 폐쇄하기 위해 컵형 본체(2)의 상부 림(21)에 접합되거나 달리 밀봉되는 원판(disc)을 포함한다. 뚜껑(3)은 카트리지(1)의 상부 천공형성 표면(43)을 한정한다.

일 실시예에서, 필터(8)는 상부 림(21)에서 또는 그 부근에서 컵형 본체(2)(예컨대, 주변 측벽)에 접합되거나 달리 밀봉되는 상부 필터 림(50)을 구비하는, 대체로 컵형인 형상을 갖는다. 도시되지 않은 예에서, 필터 림(50)은 컵형 본체(2)의 상부 림(21)과 뚜껑(3) 사이에 접합된다. 도시된 바와 같이, 필터 측벽(51)이 필터 림(50)으로부터 하향 연장될 수 있고, 필터 기부(52)에 의해 하부 단부에서 차단될 수 있다. 필터(8)는 적합한 재료로부터 성형될 수 있다. 대안적으로, 필터(8)는 시트 재료로부터 형성될 수 있으며, 시트 재료는 후속적으로 요구되는 기하학적 형상으로 형성된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 필터 가드(6)는 컵형 본체(2) 및 필터(8)와는 별개인 구성요소로서 형성될 수 있고, 컵형 본체(2)의 하부 단부에 위치될 수 있다. 도 3의 실시예에서 가장 명확하게 도시된 바와 같이, 필터 가드(6)는 상부 표면(10)을 한정하는 상부 부분(9) 및 원주 벽(11)을 포함하며, 원주 벽은 도시된 실시예에서 상부 부분(9)으로부터 하향 및 외향으로 연장되어 하부 림(31)에서 종료된다. 상부 부분(9)은 외측 원주 림(14) 및 내측 원주 림(15)을 포함하며, 이들 림은 개재된 상부 구멍(13)들을 한정하는 복수의 방사상 바아(radial bar)(12)들에 의해 함께 결합된다. 내측 림(15)은 하향 연장 튜브(17)를 통해 하향 연장되는 중앙 구멍(16)을 한정한다. 원주 벽(11)은 복수의 축방향으로 배향된(또는 실질적으로 축방향으로 배향된) 바아(18)들을 포함할 수 있으며, 이 바아들은 하부 림(31)으로부터 외측 림(14)까지 연장되고, 개재된 측부 구멍(19)들을 한정한다. 도 3에 도시된 필터 가드(6)는 대체로 절두원추형 형상인데, 이때 하부 림(31)의 직경이 외측 림(14)의 직경보다 크다.

필터 가드(6)는 강성일 수 있는데, 이는 필터 가드가 후술되는 사용 동안에 임의의 실질적 변형을 겪지 않도록 충분한 구조적 강도를 갖는다는 것을 의미한다.

유리하게는, 필터 가드(6)는 카트리지(1)의 조립 전에 적층 가능한 구성요소이도록 형상화된다. 하향 연장 튜브(17)는 인접한 필터 가드(6)들이 적층된 때 서로로부터 약간 이격되는 것을 보장하여 적층체로부터의 각각의 필터 가드(6)의 분리의 용이함을 보장하도록 역할한다.

도 2에 가장 명확하게 도시된 바와 같이, 필터 가드(6)의 하부 림(31)은 컵형 본체(2)의 환형 리세스(26) 내에 위치될 수 있는데, 이때, 하부 림(31)은 측벽(5)과 기부(4) 사이의 코너(27)와 접촉하여 유지된다.

도 1에 도시된 바와 같은 카트리지(1)에 대한 예시적인 조립 기술에서, 필터 가드(6)는 먼저 상부가 개방된 컵형 본체(2) 내로 삽입되고, 하향으로 밀려서, 하부 림(31)을 밀어 끼워맞춤(push fit)으로서 코너(27) 및 리세스(26)와의 접촉 상태로 맞물리게 한다. 일 실시예에서의 필터 가드(6)의 삽입은 비교적 강성인 하부 림(31)이 외향 굴곡형 견부(24)의 높이에서 컵형 본체(2)의 보다 작은 직경부를 통과하게 하는 측벽(5)의 휨에 의해 도모된다. 측벽(5)은 특성이 탄성적이어서, 일단 외향 굴곡형 견부(24)를 지나 삽입되면, 필터 가드(6)가 임의의 추가적인 접합 또는 연결 수단에 대한 요구 없이 기부(4)와 측벽(5) 사이의 코너(27)와 접촉하는 상태로 측벽(5)에 의해 파지 및 보유되게 한다.

다음에, 필터(8)가 개방된 상부 단부(20)를 통해 컵형 본체(2) 내로 삽입되고, 예를 들어 열 밀봉에 의해 상부 림(21)에 또는 그 근처에 접합되거나 달리 연결된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 필터(8)가 제 위치에 놓인 상태에서, 카트리지(1)의 용기 용적부는 필터(8)의 일 측에 대한 음료 원료 용적부(B) 및 필터(8)의 다른 측에 대한 여과액 용적부(C)로 나누어진다. 필터 가드(6)는 필터(8) 아래의 여과액 용적부(C) 내에 위치된다. 종홈(28)들 사이에 형성된 채널(29)들은 필터(8)의 '하류측'에 있기 때문에 여과액 용적부(C)의 일부를 형성한다.

로스팅된 분말 커피와 같은 음료 원료(7)들의 일부분이 개방된 상부 단부(20)를 통해 음료 원료 용적부(B) 내로 채워진다. 이어서, 필터 림(50)이 사이에 개재되거나 개재됨이 없이 뚜껑(3)을 상부 림(21)에 대해 밀봉함으로써 카트리지(1)가 폐쇄된다. 전술된 조립 단계들 중 둘 이상이 단일의 조립 공정 단계로 조합될 수 있다.

도 1에서, 조립된 때, 필터 기부(52)는 필터 가드(6)의 상부 표면(10)에 의해 물리적으로 지지된다. 일 실시예에서, 필터 가드(6)의 상부 표면(10)은 필터(8) 재료가 카트리지(1)의 출구 구역(D)으로 간주될 수 있는 여과액 용적부(C)의 일부분 내로 연장되지 않는 것을 보장하도록 구성된다. 출구 구역(D)은 필터 가드(6)와 컵형 본체(2)의 기부(4) 사이의 용적부로서 한정된다. 일 실시예에서, 필터 가드(6)는 천공 요소를 수용하도록 구성되어, 천공 요소가 사용 시에 완전히 연장될 때 천공 요소가 필터 가드(6)를 이동시키지 않게 한다. 일 실시예에서, 필터 가드(6)는 천공 요소를 수용하도록 구성되어, 천공 요소가 사용 시에 완전히 연장될 때 천공 요소가 필터 가드(6)와 접촉하지 않게 한다. 일 실시예에서, 필터 가드(6)는 음료 조제 장치의 천공 요소를 수용하도록 구성될 수 있는 구멍(56a)을 한정하여, 천공 요소가 사용 시에 출구 구역(D) 내로 완전히 연장될 때, 천공 요소가 출구 구역(D)과 유체 연통하는 상태로 놓이게 한다.

사용 시에, 도 4에 도시된 바와 같이, 카트리지(1)는 음료 조제 장치의 홀더(58) 내로 삽입된다. 홀더(58)의 주변 벽은, 홀더와 카트리지(1)의 측벽(5) 사이에 초기에 환형 팽창 간극(59)이 존재하도록, 카트리지(1)를 수용하게 형상화되고 크기 설정된 공동을 한정한다. 환형 팽창 간극(59)은 카트리지(1)의 각각의 측부 상에서 2 mm일 수 있다.

음료 조제기는 브루잉 및 분배를 허용하도록 카트리지(1)와 맞물리는 입구 천공 요소(55) 및 출구 천공 요소(56)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 입구 천공 요소(55)는 음료 원료 용적부(B)에 대한 유체 연통을 제공하도록 입구를 형성하기 위해 카트리지(1)의 상부 천공형성 표면(43)을 관통한다. 출구 천공 요소(56)는 음료 원료(7)로부터 형성된 음료가 카트리지(1)를 떠나기 위한 배출 유동 경로를 제공하도록 출구를 형성하기 위해 기부(4)의 하부 천공형성 표면(40)을 관통하고, 이후에, 음료 조제 장치가 컵과 같은 용기에 분배될 수 있다. 출구 천공 요소(56)는 하향 연장 튜브(17)에 의해 방해되지 않도록 카트리지(1)의 중심으로부터 오프셋될 수 있다.

온수와 같은 수성 매체가 입구 천공 요소(55)를 통해 카트리지(1) 내로 주입되어 음료 매체(7)와 접촉한다. 따라서 음료 추출물이 형성되고, 음료 추출물은 필터(8)를 통과해 여과액 용적부(C) 내로 나아간다. 음료 추출물은 필터 측벽(51)을 통과해 채널(29)들 내로 나아가며, 채널에서 음료 추출물은 하향으로 그리고 필터 가드(6) 내의 측부 구멍(13)들을 거쳐 출구 구역(D) 내로 흐를 수 있다. 추출물은 또한 필터 기부(52)를 거쳐 필터(8)를 통과하고, 필터 가드(6)의 상부 구멍(13) 및 중앙 구멍(16)을 통해 출구 구역(D) 내로 나아간다.

카트리지(1)를 통한 물의 유동 동안에, 카트리지는 카트리지의 내부 가압화, 및 전형적으로 섭씨 85도 이상의 온도를 갖는 물의 연화 효과(softening effect)에 기인하여 측방향으로 팽창한다. 측방향 팽창은 종홈(28)들을 포함하도록 측벽(5)을 구성함으로써 보다 용이하게 된다. 측방향 팽창은 환형 팽창 간극(59)이 감소되거나 심지어 완전히 폐쇄되게 한다. 측벽(8)의 최상부 및 최하부 부분들이 측방향 팽창에 대해 보다 탄성적이므로, 팽창 과정은 절두원추형의 측벽(5)이 예를 들어 도 11에 도시된 바와 같은 배럴 형상으로 변형되게 한다.

카트리지(1)의 컵형 본체(2)의 측방향 팽창은 유리하게는 감소된 음료 형성 시간으로 이어지는 것으로 밝혀졌는데, 이는 이하에서 추가로 논의될 것이다.

카트리지(1)의 측벽(5)의 측방향 팽창은 필터(8)의 측방향 팽창을 수반할 수 있다. 이는 특히 필터(8)가 시트 재료로부터 형성되는 경우일 수 있는데, 시트 재료는 예를 들어 도 8에 도시된 바와 같이 시트 재료의 겹침(overlapping)에 의해 컵형 형태로 형성된다. 이러한 경우에, 측방향 팽창은 필터(8)가 부분적으로 접히지 않도록 시트 재료의 겹침 섹션들이 서로에 대해 이동하는 것에 의해 도모된다. 필터 가드(2)의 존재는 기부(4)를 향한 하향으로의 필터(8)의 축방향 팽창을 제한하거나 저지한다. 컵형 본체(2)의 측벽(5)이 필터 측벽보다 더 큰 정도로 측방향으로 팽창할 수 있는 것을 보장하도록, 겹침 섹션들의 크기 및 배열의 관점에서 필터(8)를 구성하는 것이 바람직할 수 있다. 이는 채널(29)들이 항상 개방된 채로 유지되는 것을 보장하는 데 도움을 준다.

유리하게는, 도 4에 도시된 바와 같이, 컵형 본체(2)의 기부(4)와 필터 가드(6)의 방사상 바아(12)들의 하부면 사이의 거리(d)는 카트리지(1) 내로의 출구 천공 요소(56)의 관통 거리(p)보다 크다. 이는 사용 동안에 출구 천공 요소(56)가 필터 가드(6) 또는 필터(8)와 접촉하지 않는다는 것을 보장한다. 일 실시예에서, 필터 가드(6)의 구멍(56a)은 기부(4)로부터 상부 표면(10)을 향해 관통 거리(p)보다 큰 거리만큼 연장된다.

도 5는 도 3의 필터 가드(6) 대신에 캡슐(1) 내로 통합될 수 있는 필터 가드(6')의 다른 태양을 도시한다. 이러한 태양을 기술함에 있어서, 이전 태양과 공통되는 특징부들, 특히 컵형 본체(2), 뚜껑(3) 및 필터(8)의 구성은 추가로 기술되지 않을 것이며, 상기 구절들을 참조하여야 한다.

이전과 같이, 필터 가드(6')는 컵형 본체(2)와는 별개인 구성요소로서 형성될 수 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 컵형 본체(2)의 하부 단부에 위치된다. 필터 가드(6')는 상부 표면(10')을 한정하는 환형 부분, 외측 원주벽(11') 및 내측 원주벽을 포함하며, 이들 양 벽들은 하부 플랜지 요소에 인접하도록 상부 부분으로부터 하향으로 연장된다. 하부 플랜지 요소는 하부 림(31')을 한정한다. 상부 표면(10') 내부에는 중앙 구멍(16')이 제공된다. 내측 원주벽은 개재된 측부 구멍(19')들을 한정하는 복수의 벽 섹션(18')들을 포함한다.

필터 가드(6')는 강성일 수 있는데, 이는 필터 가드가 후술되는 사용 동안에 임의의 실질적 변형을 겪지 않도록 충분한 구조적 강도를 갖는다는 것을 의미한다.

카트리지(1)의 조립은 하부 림(31')이 컵형 본체(2)의 코너(27) 내에 또는 그에 근접하여 맞물리도록 필터 가드(6')가 삽입되는 것을 제외하고는 이전에 기술된 바와 같다. 상기와 같이, 내향 테이퍼형 섹션(23)은 필터 가드(6')를 올바른 위치에서 유지하도록 역할한다.

도 6으로부터 볼 수 있는 바와 같이, 조립된 때, 필터 기부(52)는 필터 가드(6')의 상부 표면(10')에 의해 물리적으로 지지되며, 이 상부 표면은 필터(8) 재료가 카트리지(1)의 출구 구역(D)으로 간주될 수 있는 여과액 용적부(C)의 일부분 내로 연장되지 않는 것을 보장한다. 출구 구역(D)은 필터 가드(6')와 컵형 본체(2)의 기부(4) 사이의 둘러싸인 용적부로서 한정된다.

카트리지(1)의 사용은 필터(8)를 통과하는 음료 추출물이 측부 구멍(19')들과 환형 출구 구역(D)을 거쳐 출구 천공기(56)로 보내지는 것을 제외하고는 전술된 바와 같다.

상기 태양의 수정예에서, 외측 원주벽(11')에는 또한 출구 구역(D) 내로의 음료 유동의 통로를 위한 구멍(19')들이 제공될 수 있다.

도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 카트리지(1)의 제2 태양을 도시한다. 이는 전술된 제1 태양과 유사하며, 하기에서는 차이점들만이 기술될 것이다. 유사한 구성요소들에 대해 유사한 도면 부호들이 사용되었다.

이러한 태양은 카트리지(1)가 필터 가드(2)를 포함하지 않는다는 것을 제외하고는 제1 태양과 실질적으로 동일하다. 대신에, 필터(8)는 현수되고, 출구 천공기(56)로부터 그 축방향 길이만큼 떨어져 있도록 구성된다.

카트리지(1)의 사용은 전술된 바와 같다. 그러나, 필터(8)는 이제 카트리지(1)의 기부(4)를 향해 얼마간 길이방향으로 하향으로 그리고 측방향으로 팽창할 수 있다. 제1 태양에서와 같이, 이러한 카트리지(1)의 측벽의 팽창 및 필터(8)의 팽창은 음료 형성 시간들을 감소시키는 데 유리한 것으로 밝혀졌다.

예

네 가지 유형의 카트리지(1)를 준비하였다. 각각의 유형은 로스팅되고 분쇄된 커피의 충전 중량(fill weight)이 9g이었다. 이어서, 미국 코넥티컷주 스탬포드 소재의 퀴진아트(Cuisinart)로부터 입수 가능한 퀴진아트 모델 SS-700 음료 조제기를 사용하여 각각의 유형의 카트리지의 10개 샘플들을 브루잉하였다. 홀더의 벽과 컵형 본체의 측벽 사이의 환형 팽창 간극은 대략 2 mm였다. '드링크 사이즈(Drink size) 8'(실험 동안에 대략 205 내지 210g의 음료 중량을 전달하는 공칭 8 온스(oz) 드링크 사이즈)의 음료를 분배하도록 음료 조제기를 설정하였고, 이어서 각각의 샘플을 분배하는 브루잉 시간을 측정하였다.

카트리지 유형들은 다음과 같았다:

유형 1 - 필터 가드(2)가 없는, 제2 태양에 기술된 바와 같은 카트리지(1).

유형 2 - 필터 가드(2)가 없지만, 컵형 본체(2)의 임의의 측방향 팽창을 실질적으로 방지하도록 컵형 본체(2)의 주변 측벽(5) 주위에 배치되는 칼라(collar)를 부가적으로 갖는, 제2 태양에 기술된 바와 같은 카트리지(1).

유형 3 - 도 3에 도시된 바와 같은 필터 가드(2)를 갖는, 제1 태양에 기술된 바와 같은 카트리지(1).

유형 2 - 도 3에 도시된 바와 같은 필터 가드(2)를 갖지만, 컵형 본체(2)의 임의의 측방향 팽창을 실질적으로 방지하도록 컵형 본체(2)의 주변 측벽(5) 주위에 배치되는 칼라를 부가적으로 갖는, 제1 태양에 기술된 바와 같은 카트리지(1).

따라서, 유형 1 및 유형 3의 카트리지들의 측방향 팽창에 관한 기술적 효과를 강조하기 위해 유형 2 및 유형 4의 카트리지들이 대조군으로서 작용하였다.

평균 브루잉 시간들은 다음과 같았다:

[표 1]

알 수 있는 바와 같이, 유형 1의 카트리지(1)의 측방향 팽창은 대조군의 52초와 비교하여 49초의 감소된 브루잉 시간으로 이어졌다. 유형 3의 카트리지(1)의 경우에, 브루잉 시간의 감소는 61초로부터 51초로의 매우 유의한 10초였다.

이론에 의해 구애될 필요 없이, 컵형 본체(2)(및 선택적으로 내부의 필터(8))의 측방향 팽창이, 캡슐(1)의 기부(4)를 향해 하향으로 음료를 배출시키도록 작용하는 채널(29)들이 막히지 않은 상태로 유지되어서 보다 빠른 유동을 허용하는 것을 보장하는 데 도움을 준다고 여겨진다. 게다가, 필터(8)의 팽창은 브루잉 시간을 또한 감소시킬 수 있는 보다 큰 필터 면적이 얻어지게 한다.

필터 가드(2)가 사용되지 않았던 경우에 가장 빠른 브루잉 시간들이 얻어졌지만, 일부 상황에서는 필터 가드를 사용하는 이점들이 잠재적으로 보다 긴 브루잉 시간을 상쇄시킬 것이다. 이러한 경우에도, 측방향 팽창은 브루잉 시간들을 약 6%만큼 감소시키는 데 유리한 것으로 밝혀졌다.

전술한 것으로부터, 음료 조제를 위한 카트리지들 및 그러한 카트리지들을 위한 구성요소들이 제공된다는 것이 이해될 것이다.

Claims

하나 이상의 음료 원료들을 수용하는 카트리지로서,
하부 기부, 주변 측벽, 및 개방된 상부를 갖고, 주변 측벽이 하부 기부와 개방된 상부 사이에 연장되는 컵형 본체;
개방된 상부를 폐쇄하여 용기 용적부를 한정하도록 컵형 본체에 부착되고, 용기 용적부 내로의 수성 매체의 유입을 받아들이도록 천공 가능한 뚜껑;
용기 용적부를 하나 이상의 음료 원료들을 수용하는 원료 챔버 용적부 및 여과액 용적부로 분할하도록 용기 용적부 내에 위치되는 필터를 포함하고,
하부 기부는 수성 매체 및 하나 이상의 음료 원료들로부터 형성되는 음료의, 여과액 용적부로부터의 유출을 받아들이도록 천공 가능하며,
주변 측벽은 음료 유동을 컵형 본체의 하부 기부를 향해 하향으로 지향시키도록 구성되는 복수의 여과액 채널들을 한정하는 복수의 종홈(flute)들을 포함하고,
주변 측벽의 상부 및 하부 환형 부분은 종홈들의 위 및 아래에 있으며, 상부 및 하부 환형 부분은 거기에 종홈들을 갖지 않고,
컵형 본체는 85℃ 이상의 온도 및 20 KPa 이상의 압력에서 수성 매체가 용기 용적부 내로 도입될 때 사용 시에 측방향으로 팽창 가능하도록 구성되는, 카트리지.
제1항에 있어서, 컵형 본체는 주변 측벽의 종홈들의 왜곡(distortion)에 의해 측방향으로 팽창 가능하도록 구성되는, 카트리지.
제1항에 있어서, 주변 측벽은 사용 전에 절두원추형의 형상을 갖고, 사용 동안의 측방향 팽창 후에 배럴(barrel) 형상을 갖는, 카트리지.
제1항에 있어서, 주변 측벽은 0.15 내지 0.35mm의 두께를 갖는, 카트리지.
제1항에 있어서, 하부 기부는 0.35 내지 0.55mm의 두께를 갖는, 카트리지.
제1항에 있어서, 컵형 본체는 중합체 재료를 포함하는, 카트리지.
제1항에 있어서, 컵형 본체는 라미네이트형 재료(laminated material)를 포함하는, 카트리지.
제7항에 있어서, 컵형 본체는 폴리스티렌 및 폴리에틸렌의 라미네이트를 포함하는, 카트리지.
제1항에 있어서, 컵형 본체는 장벽 층(barrier layer)을 포함하는, 카트리지.
제1항에 있어서, 필터는 측벽 및 하부 기부를 갖는 컵 형상으로 형성되는 시트(sheet) 재료로부터 형성되고, 필터는 시트 재료가 컵형 본체에 고정될 때 그리고 수성 매체의 도입 전에 중첩 섹션(overlying section)들을 포함하는 복수의 섹션들을 포함하는, 카트리지.
제10항에 있어서, 사용 시에, 필터는 시트 재료의 이동에 의해 측방향으로 팽창 가능하도록 구성되는, 카트리지.
제10항에 있어서, 사용 시에, 필터는 중첩하는 시트 재료의 이동에 의해 길이방향으로 팽창 가능하도록 구성되는, 카트리지.
제1항에 있어서, 여과액 용적부 내에 위치되는 가드 요소(guard element)를 추가로 포함하고,
가드 요소는 컵형 본체와는 별개로 형성되고, 출구 구역을 한정하도록 여과액 용적부 내부에 위치되며, 가드 요소는 필터와 출구 구역 사이에 개재되고,
가드 요소는 출구 구역 내로의 필터의 침입을 방지하도록 구성되어, 사용 시에 음료 조제 장치의 천공 요소의 완전 연장 상태에서, 천공 요소가 가드 요소 또는 필터와 접촉함이 없이 천공 요소가 출구 구역과 유체 연통 상태로 배치될 수 있게 하는, 카트리지.
제13항에 있어서, 가드 요소는 필터의 축방향 팽창을 제한하거나 저지하기 위해 사용 시에 필터의 적어도 일부분에 대해 물리적 지지를 제공하도록 구성되는, 카트리지.
제13항에 있어서, 가드 요소는 필터 지지 표면, 및 카트리지의 천공형성 표면으로부터 필터 지지 표면을 이격시키기 위한 적어도 하나의 스트럿(strut) 부분을 포함하고, 상기 스트럿 부분의 말단부는 측벽과 하부 기부 사이에 형성된 모퉁이부(angle) 내로 맞대어지는, 카트리지.
제1항에 있어서, 필터는 주변 측벽의 뚜껑 단부에서 또는 그 부근에서 그리고/또는 주변 측벽과 뚜껑 사이에서 연결되는 상부 림(rim)을 포함하고, 주변 측벽에 연결되지 않은 필터 측벽을 추가로 포함하는, 카트리지.
카트리지 및 음료 조제기를 포함하는 시스템으로서,
음료 조제기는,
하나 이상의 음료 원료들을 수용하는 카트리지를 수납하기 위한 홀더;
수성 매체를 카트리지에 공급하기 위해 상기 카트리지의 뚜껑을 천공하는 입구 천공기; 및
하나 이상의 음료 원료들과 수성 매체로부터 형성되는 음료의 유출을 허용하기 위해 상기 카트리지의 하부 기부를 천공하는 출구 천공기를 포함하고,
카트리지는 하부 기부, 주변 측벽, 및 뚜껑에 의해 폐쇄되는 개방된 상부를 갖는 컵형 본체를 포함하고, 주변 측벽은 복수의 종홈(flute)들을 포함하며, 주변 측벽은 종홈들의 위 및 아래에 있는 상부 및 하부 환형 부분을 더 포함하고, 상부 및 하부 환형 부분은 거기에 종홈들을 갖지 않으며,
홀더는 카트리지를 수납하기 위한 공동(cavity)을 한정하는 벽을 포함하고, 공동은 카트리지의 주변 측벽의 적어도 상당한 부분의 외경보다 더 큰 내경을 가져, 공동 내로의 카트리지의 삽입 시에 카트리지의 주변 측벽의 적어도 상당한 부분과 홀더의 벽 사이에 환형 팽창 간극이 제공되게 하는, 시스템.
제17항에 있어서, 컵형 본체는 85℃ 이상의 온도 및 20 KPa 이상의 압력에서 수성 매체가 음료 조제기에 의해 용기 용적부 내로 도입될 때 사용 시에 측방향으로 팽창 가능하도록 구성되는, 시스템.
컵형 본체 및 뚜껑을 갖고 하나 이상의 음료 원료들을 수용하는 카트리지를 위한 입구 천공기, 출구 천공기 및 홀더를 갖는 음료 조제기를 사용하여 카트리지로부터 음료를 형성하는 방법으로서,
홀더의 벽에 의해 경계지어진 공동 내에 카트리지의 컵형 본체가 수납되도록 카트리지를 홀더 내로 삽입하는 단계, - 여기서 컵형 본체는 개방된 상부, 하부 기부, 및 개방된 상부와 하부 기부 사이에 연장되는 주변 측벽을 포함하며, 주변 측벽은 복수의 종홈(flute)들 및 종홈들의 위 및 아래의 상부 및 하부 환형 부분을 포함하고, 상부 및 하부 환형 부분은 거기에 종홈들을 갖지 않음 -;
카트리지의 뚜껑을 입구 천공기로 천공하는 단계;
카트리지의 하부 기부를 출구 천공기로 천공하는 단계;
입구 천공기를 통해 카트리지 내로 수성 매체를 주입하여 음료를 형성하는 단계 - 수성 매체는 85℃ 이상의 온도 및 20 KPa 이상의 압력으로 주입됨 -; 및
출구 천공기를 거쳐 음료를 분배하는 단계를 포함하고,
카트리지를 통한 수성 매체의 통과로 인해 컵형 본체는 측방향으로 팽창되는, 방법.