KR102159413B1 - 브루잉된 생성물을 준비하기 위한 방법 및 준비 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 추출측 커버링 표면, 주입측 커버링 표면, 및 추출측 커버링 표면과 주입측 커버링 표면 사이에서 연장되는 원주 방향 측부 표면을 구비하는 캡슐 벽을 갖춘 폐쇄 캡슐로서 캡슐(1)을 제공하는 단계; 캡슐을 캡슐 내로 브루잉 액체를 도입하기 위한 주입기와 브루잉된 생성물을 토출시키기 위한 토출 장치를 갖춘 브루잉 모듈 내로 도입하는 단계로서, 주입기는 적어도 하나의 주입측 천공 요소(12)를 포함하고, 토출 장치는 적어도 하나의 추출측 천공 요소를 포함하는 단계; 적어도 하나의 주입측 천공 요소가 커팅 라인을 따라 주입측 커버링 표면을 천공하도록 브루잉 모듈의 브루잉 챔버를 폐쇄하는 단계; 압력 하에서 주입측 지지 표면과 주입측 커버링 표면 사이의 영역 내로 브루잉 액체를 도입하여, 포위 캡슐 시일(43)이 원주 방향 측부 표면을 유지시키는 동안, 액체의 압력이 추출측 커버링 표면을 캡슐의 내부를 향해 변위시키도록 하고, 브루잉 액체가 캡슐 내부로 유입되도록 하는 단계; 및 적어도 브루잉된 생성물이 적어도 하나의 추출측 천공 요소에 의한 천공에 의해 추출측 커버 표면 내에 생성되는 토출 개구로부터 유출될 때까지 브루잉 액체에 대한 압력을 유지시키는 단계를 포함하는 브루잉 방법에 관한 것이다.

Description

브루잉된 생성물을 준비하기 위한 방법 및 준비 시스템{METHOD AND PREPARATION SYSTEM FOR PREPARING A BREWED PRODUCT}

본 발명은 캡슐 내에 담긴, 분쇄 커피와 같은 추출 재료로부터 음료 등을 준비하는 것에 관한 것이다. 그것은 또한 브루잉된 생성물(brewed product)을 위한 브루잉(brewing) 방법과 준비 시스템에 관한 것이다.

1회분 팩(portion package) 내에 존재하는 추출 재료로부터 음료를 준비하기 위한 추출 장치가 예를 들어 커피 기계 또는 에스프레소 기계로 알려져 있으며, 지금까지 그러했던 바와 같이 점점 더 많은 인기를 끌고 있다. 많은 대응하는 시스템에서, 1회분 팩은 추출 재료가 예를 들어 기밀 방식으로 밀폐되는 캡슐로서 설계된다. 추출을 위해, 캡슐은 두 대향 측에서 천공된다. 제1 측에서 브루잉 유체 - 일반적으로 온수 - 가 도입된다. 제2 측에서 브루잉된 생성물이 캡슐로부터 토출된다. 이에 의해, 준비될 음료와 시스템에 따라, 예를 들어 5 - 20 바의 상당한 압력이 캡슐의 내부에 형성되어야 한다.

특히, 알루미늄과 플라스틱, 예를 들어 폴리프로필렌이 캡슐 재료로 알려졌다. 알루미늄 캡슐은 추출 재료의 매우 우수한 내구성(향기 보호)을 제공하지만, 제조시 매우 많은 에너지 비용이 소요된다. 폴리프로필렌 캡슐은 에너지 비용과 처리에 관해 유리하지만, 천공 메커니즘과 향기 보호에 관한 증가된 요구를 부과한다.

일체형 필터 수단을 갖춘 캡슐과 단지 추출 재료를 둘러싸는 엔빌로프(envelope)를 포함하는 캡슐이 시장에서 입수가능하며, 따라서 이것들에 대해 천공 메커니즘이 추출 재료가 추출 생성물과 함께 캡슐로부터 바람직하게 않게 토출되지 않도록 설계되어야 한다.

대략 입방체 형상을 갖는 그리고 알려진 비커형 캡슐과 대조적으로 하나의(상부측) 커버 표면상에 주변 칼라를 구비하지 않는 커피 1회분 캡슐이 W0 2010/118543으로부터 알려져 있다. 그러한 주변 칼라는 첫째로 커피 기계 내로의 삽입시 캡슐을 안내하고 그것을 삽입 후 중간 위치에서 유지시키기 위해 선행 기술에 따른 캡슐 시스템에 요구된다. 둘째로, 그러한 칼라는 평평한 리드(lid)(또한 포일(foil)로서 설계될 수 있음)에 의해 초음파 용접 또는 열 밀봉에 의하여 캡슐을 폐쇄하기 위해 필요하다. 칼라는 에너지 지향기를 수용하기 위해 초음파 용접에 의한 폐쇄시 요구된다. 캡슐이 열 밀봉에 의해 폐쇄되면, 리드가 충분히 큰 표면상에 놓이도록 칼라가 필요하다. 이와 대조적으로, WO 2010/118543에 따르면 아치형 리드가 사용되고, 폐쇄는 초음파 커팅 및 밀봉(ultrasound cut'n'seal)에 의해 달성된다. 따라서, WO 2010/118543의 교시에 따라 제조된 캡슐은, 그 ("입방체") 형상과 관계없이, 칼라 대신에, 커버 표면에 의해 규정되는 평면 사이의 주변부인 그리고 그 연장부/측방향 돌출부가 알려진 칼라에 비해 상당히 감소되고 캡슐의 몸체 형상 - 예를 들어 입방체형 - 으로부터 단지 근소하게만 벗어나는 용접 비드를 구비한다.

또한, 브루잉된 생성물을 1회분 캡슐로부터 토출시키기 위한 그리고 브루잉 유체를 1회분 캡슐 내로 도입하기 위한 장치가 WO 2010/118544로부터 알려져 있다. 이들 장치는 지지 표면으로부터 멀어지게 돌출되는 천공 요소를 포함한다. 주입 또는 토출은 이들 천공 요소를 통해서가 아니라 이것들을 지나서 달성된다. 또한, 유지 웨브(retaining web)가 천공 요소에 할당될 수 있고, 이들 웨브는 커팅 에지를 구비하지 않아, 캡슐의 벽이 모서리에 지지됨으로써 유지 웨브의 환경에서 캡슐의 벽이 지지 표면에 지지되지 않도록 방지한다.

질적으로 우수한 브루잉된 음료를 위해, 추출 재료가 브루잉 과정 중 압밀되고 스월링(swirling)되지 않는 것이 흔히 중요하다. 그러나, 무한히 압밀될 수 없는 캡슐 내의 추출 재료의 문제가 또한 제조 기술의 이유로 인해 그리고/또는 사전규정된 캡슐 치수(dimensioning)와 충전량으로 인해 존재한다.

충전시 추출 재료를 캡슐 내에서 태블릿(tablet)으로 압축시키고, 이어서 캡슐을 진공 상태 하에서 폐쇄시켜, 폐쇄 후 캡슐 리드가 캡슐의 표면상으로 가압되고 그곳에 고착되도록 하는 것이 W0 2008/015642에 제시된다. 이러한 해법의 단점은 수송 중에 추출 재료가 다시 이완될 수 있고, 캡슐 내부에 형성된 진공에도 불구하고, 태블릿이 캡슐의 내부에서 안정성을 갖지 못한다는 사실이다.

또한, 브루잉 절차 중 캡슐을 측방향으로 맞물리는 가압 볼트에 의해 압축시키는 시스템이 WO 2010/118545로부터 알려져 있다. 그러나, 그 자체로는 매우 잘 기능하는 이러한 해법은 그것이 추가의 기계적 부품을 필요로 하고, 외부로부터 브루잉 챔버 내로 맞물리는 볼트가 브루잉 챔버의 설계에 따라 기하학적 이유로 수용하기 어렵다는 단점을 갖는다.

따라서, 본 발명의 목적은 위에서 논의되었던 문제에 대한 해법을 제공하는 것이다. 이것들은 특히 압축 조건 하에서, 그리고 구체적으로는 또한 캡슐이 압밀된 추출 재료로 완전히 충전될 수 없거나 다른 이유로 완전히 충전될 수 없는 상황에서 브루잉 절차를 허용하여야 한다.

이러한 목적은 특허청구범위에 정의된 바와 같은 본 발명에 의해 달성된다.

일 태양에 따르면, 본 발명은, 캡슐 내로 도입되는 브루잉 유체(특히 온수)로부터 추출 과정으로 브루잉된 생성물(특히 뜨거운 음료)을 생성하는 브루잉 방법으로서,

- 추출측 커버 표면, 주입측 커버 표면, 및 추출측 커버 표면과 주입측 커버 표면 사이에서 연장되는 주변 측부 표면을 포함하는 캡슐 벽과 캡슐의 내부에서 캡슐 벽에 의해 둘러싸이는 추출 재료를 갖춘 폐쇄 캡슐로서 캡슐을 제공하는 단계;

- 캡슐을 브루잉된 생성물을 준비하기 위한 기계의 브루잉 모듈 내로 도입하는 단계로서, 상기 브루잉 모듈은 캡슐 내로 브루잉 유체를 도입하기 위한 주입기와 브루잉된 생성물을 토출시키기 위한 토출 장치를 포함하고, 주입기는 주입측 지지 표면으로부터 멀어지게 돌출되는 적어도 하나의 주입측 천공 요소를 포함하며, 토출 장치는 추출측 지지 표면으로부터 멀어지게 돌출되는 적어도 하나의 추출측 천공 요소를 포함하는 단계;

- 캡슐이 브루잉 모듈의 브루잉 챔버 내에 위치되고, 캡슐의 주변 측부 표면이 주입측에서 캡슐 시일(43)에 의해 포위되며, 예를 들어 주입측 커버 표면의 적어도 하나의 주입측 탭이 생성되도록 적어도 하나의 주입측 천공 요소가 (예를 들어 2차원) 커팅 라인을 따라 주입측 커버 표면을 천공할 때까지 브루잉 챔버를 폐쇄하는 단계;

- 압력 하에서 주입측 지지 표면과 캡슐의 주입측 커버 표면 사이의 영역 내로 브루잉 유체를 도입하여, 유체 압력으로 인해, 주입측 커버 표면이 캡슐 내부로 가압되고 캡슐 내부로 적어도 부분적으로 변위되도록 하는 반면, 포위 캡슐 시일이 주변 측부 표면을 유지시키도록 하고, 브루잉 유체가 캡슐 내부로 가압되는 캡슐 벽의 적어도 하나의 주입측 부분 - 경우에 따라 예를 들어 탭 - 을 지나서 캡슐 내부로 유입되도록 하는 단계; 및

- 적어도 브루잉된 생성물이 적어도 하나의 추출측 천공 요소에 의한 천공에 의해 추출측 커버 표면 내에 생성되는 토출 개구 밖으로 유출될 때까지 브루잉 유체에 대한 압력을 유지시키는 단계

를 갖는 브루잉 방법에 관한 것이다.

압력 하에서 주입측 커버 표면의 변위는 예를 들어 주입측 커버 표면의 중심 부분의 평행 변위, 또는 주입측 커버 면의 캡슐 내부를 향한 아칭(arching)일 수 있다. 아칭 영역 및 평평하게 유지되고 평행하게 변위되는 것과의 혼합된 형태가 또한 가능하다.

천공 요소가 단지 가는 바늘의 방식으로 점 같은 방식으로 천공되지도 않고 단지 단일의 직선형 (1차원) 커팅 라인도 아니면, 그러나 천공 요소의 지지 표면상으로의(따라서 또한 커팅 라인 상으로의) 투영이 표면에 걸쳐 이어지고 천공 요소가 구부러진 또는 비스듬한 형상을 갖거나 서로 비스듬한 수개의 부분-피스로 구성되면 2차원 커팅 라인이 생성된다. 특히, 천공 요소는 예를 들어 지지 표면으로부터 대략 수직하게 돌출되는 평탄한 요소를 포함할 수 있으며, 상기 평탄한 요소는 특히 만곡되거나, 주름지거나[예컨대, 캔팅(canting)되거나], 서로 비스듬한 수개의 시트 피스로 구성되는 시트 또는 시트-금속 피스이다(여기에서 용어 시트 피스는 재료 선택의 제한을 나타내지 않고, 또한 플라스틱의 상응하게 형성된 평탄한 요소를 포함함). 1차원 커팅 라인에 비스듬한 유지 웨브와 조합되는 그리고 이러한 커팅 라인에 의해 커팅되는 캡슐 벽의 피시 마우스형(fish-mouth-like) 개구를 달성하는 상기 1차원 커팅 라인이 또한 2차원 커팅 라인에 대안적으로 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명은 특히 캡슐이 탄성 수단, 구체적으로는 포위 캡슐 시일에 의해 유지되는 동안, 캡슐을 압축시키기 위해 브루잉 유체 그 자체를 사용하는 개념에 기초한다. 이러한 개념은 특히 플라스틱 벽을 갖춘 캡슐에 관한 캡슐의 소성 변형의 가능성이 또한 온도에 의존하고, 브루잉 과정에 관한 브루잉 유체가 일반적으로 고온 방식으로[적어도 80° 또는 90°, 예를 들어 최대 비등점(해수면 기준으로 100°) 또는 최대 95°] 캡슐 내로 도입된다는 사실을 활용한다. 캡슐은 소성 변형 후 또한 캡슐 외면(주입측)과 캡슐 내부 사이의 압력이 본질적으로 보상되었을 때 압축된 상태로 유지된다. 따라서, 본 방법은 그 벽이 실온보다 단지 약간 아래의 또는 심지어 그것보다 위의 유리 전이 온도를 갖는 캡슐과 조합되어 특히 유리하게 작용하며, 이에 의해 실온으로부터 브루잉 온도로의 단계가 특히 중요성을 갖고, 소성 변형성에 큰 영향을 미친다. 특히, 캡슐의 유리 전이 온도는 -50° 내지 50°, 특히 -30° 내지 20°, 특별하게는 -20° 내지 5°이다(모든 온도 사양은 단위가 ℃임).

플라스틱 캡슐 벽의 벽 두께는 예를 들어 0.2 mm 내지 0.4 mm, 특히 0.25 mm 내지 0.35 mm일 수 있으며, 이는 딥-드로잉된 캡슐의 사용을 허용한다. 예를 들어 폴리프로필렌과 또한 위에 명시된 범위 내의 유리 전이 온도를 갖는 다른 플라스틱 - 특히 그러나 전적으로는 아님 - 이 재료로서 고려된다.

그러나, 다른 재료와 또한 비-플라스틱에 대한 적용이 배제되지 않는다.

천공 요소는 일반적으로 천공 요소를 통해 본질적으로 축방향으로 연장되는 통로가 없다(여기에서 축방향은 지지 표면에 수직한 방향을 가리킴). 이것들은 단지 캡슐을 천공하는 역할을 한다. 캡슐 내로의 유체의 주입과 그것으로부터의 토출은 천공 요소를 지나서 달성되며, 이는 이하에서 더욱 상세히 설명된다. 따라서, 천공 요소 그 자체는 비교적 간단한, 슬롯형성되지 않고 콤팩트한, 개구 없는 요소일 수 있으며, 예를 들어 시트 같은 방식으로(금속 또는 플라스틱으로부터) 설계될 수 있다.

적어도 추출측 및 예를 들어 또한 주입측 요소 각각이 그 축방향 연장 범위가 각각의 천공 요소의 커팅 및/또는 천공 부분의 축방향 연장 범위보다 작은 비-커팅 유지 웨브를 포함하면 특히 유리하다. 따라서, 천공시, 커팅 부분이 우선 2차원 커팅 라인(즉, 단지 하나의 라인만을 나타내지 않음)을 형성할 것이며, 이는 그러나 동시에 커팅 부분(예를 들어 시트 같은 방식으로 설계된 요소)에 의해 다시 폐쇄된다. 캡슐 내부로의 천공 요소의 추가의 침투에 의해, 대응하는 유지 웨브에 의해 재료 탭이 들어올려져, 유체를 위한 개구가 형성된다.

브루잉 모듈과 캡슐은 폐쇄된 브루잉 챔버로 가정할 때, 캡슐의 주입측 커버 표면과 추출측 커버 표면 사이의 거리가 대략 주입측 및 추출측 지지 표면 사이의 거리에 해당하거나 그것보다 작도록 치수지어질 수 있어, - 예를 들어 특히 플라스틱 재료가 천공 요소의 커팅에 대항하는 저항으로 인한 천공 요소의 인접시 탄성 캡슐 변형으로 인해 - 커버 표면이 둘 모두 브루잉 유체의 도입 전에 지지 표면에 지지되지 않는다. 따라서, 각각의 지지 표면과 캡슐의 대응하는 커버 표면 사이의 중간 공간이 폐쇄된 브루잉 챔버의 경우에도 주입측 및/또는 추출측에서 유지된다. 이때 천공 요소는 또한 인접부까지 완전히 캡슐 내로 침투하지 않는다.

특히, 천공은 커버 표면의 주입측 탭이 캡슐의 내부로 가압될 수 있도록(예를 들어, 존재하는 경우, 대응하는 유지 웨브에 의해 그리고/또는 외부로부터 작용하는 브루잉 유체의 압력에 의해), 그러나 적어도 캡슐의 추출측 커버 표면이 추출측 접촉 표면에 완전히 지지되지 않도록, 즉 그것이 추출측 접촉 표면으로부터 거리를 두도록 달성될 수 있으며, 이러한 거리는 예를 들어 추출측 천공 요소의 높이의 30% 내지 100%에 해당한다.

본 방법은 이어서 브루잉 유체의 도입으로 인해, 추출측 커버 표면이 캡슐 내에 형성되는 내부 압력으로 인해 추출측 지지 표면으로 변위될 때까지, 압력이 캡슐의 내부에 오랫동안 형성되며, 여기에서 추출측 천공 요소로 인해 토출 개구가 캡슐 내에 생성되거나 확대되며, 이러한 개구를 통해 브루잉된 생성물이 캡슐로부터 토출될 수 있다.

그러나, 본 발명에 따른 방법의 이러한 변형의 경우, 천공은 선택적으로 또한 이미 브루잉 챔버의 폐쇄의 단계로 추출측에서 달성될 수 있다. 특히, 슬롯형 천공 개구가 생성될 정도로 추출측 천공 요소가 캡슐 내로 돌출될 수 있지만, 이러한 천공 개구는 천공 요소 그 자체에 의해 폐쇄될 수 있어, 브루잉된 생성물이 이들 천공 개구를 통해 유출되는 것이 매우 어렵다. 내부 압력의 형성 후, 예를 들어 추출측 커버 표면은 각각의 경우에 천공 요소의 유지 웨브가 추출측 커버 표면의 추출측 탭을 캡슐 내부로 가압시켜 토출 개구가 생성될 정도로 천공 요소에 가압된다.

따라서, 이 실시 형태에 따른 절차는 캡슐의 내부에 보다 큰 내부 압력을 형성할 가능성을 개선한다. 이는 압밀된 커피 분말에서 사전-브루잉 과정을 유발한다. 사전-브루잉 과정은 예를 들어 그라인더를 갖춘 완전 자동 커피 기계로부터 알려져 있으며, 분쇄 커피가 우선 기계적 수단으로 압축되고, 이어서 압축된 커피 분말이 함침될 때까지 브루잉 유체가 도입되며, 이어서 브루잉 유체의 공급이 잠시 동안(1초의 몇 분의 1 내지 수초) 중단되고, 그때서야 비로소 실제 브루잉 절차가 시작되는 것이 의도적으로 지향된다. 본 발명에 따른 절차의 경우 브루잉 유체의 공급을 적합한 제어에 의해 목표화된 방식으로 중단시키는 것이 배제되지 않지만, 그러한 것은 본 발명에 따른 수단으로 인해 사전-브루잉 과정에 전혀 필요하지도 않다.

(주입측) 캡슐 시일은 일반적으로 가요성, 탄성 변형가능한, 특히 고무-탄성 및/또는 탄성중합체 재료로 제조된다. 예를 들어, 그것은 캡슐을 주변 측부 표면을 따라 포위할 수 있어, 캡슐이 캡슐 시일에 의해 유지되는 방식으로, 그 탄성으로 인해 캡슐 벽에 가압될 수 있다.

특히, 캡슐 시일은 유리하게는 브루잉 챔버의 폐쇄시, 주변 측부 표면이 국소적으로 변형되고 주변 시일 특징부(특히 시일 립 또는 시일 비드)를 따라 내향으로 변위될 정도로 주변 시일 특징부가 반경 방향 내향으로 돌출되도록 치수지어지고 캡슐에 맞추어진다. 즉, 시일의 탄성으로 인해 벽에 대한 가압(힘의 인가)이 일어날 뿐만 아니라, 캡슐의 변형이 또한 일어날 정도로 시일 특징부가 내향으로 돌출된다 - 시일 특징부에 대응하는 특징부 - 예를 들어 시일 립/시일 비드에 대응하는 홈 또는 수개의 그러한 특징부의 경우 대응하는 복수의 홈 - 가 적어도 일시적으로 캡슐 벽 상에 요홈형으로 형성됨.

브루잉 온도, 캡슐 벽 재료 및 치수는 이러한 변형이 소성이고 브루잉 과정 동안과 후에 유지되도록 서로 맞추어질 수 있으며, 이는 특히 이하에서 언급되는 바와 같은 안정화 효과를 가질 수 있다.

캡슐 시일에 의해 달성되는 반경 방향 변형은 또한 캡슐 충전물의 추가의 약간의 압밀(compacting)을 수반할 수 있으며, 이도 마찬가지로 유리할 수 있다.

주입측 캡슐 시일이 그 탄성으로 인해 캡슐 벽을 캡슐 내부를 향해 가압시키는 복수의 주변 시일 립 및/또는 시일 비드를 포함하면 특히 유리할 수 있으며, 여기에서 각각의 경우에 2개의 연속 시일 립 또는 시일 비드 사이에 요홈이 배치되어, 작동 상태에서 연속 시일 립 또는 시일 비드와 캡슐 사이에 주변 캐비티가 형성된다.

캡슐의 재료 특성 - 예를 들어 위에서 논의된 바와 같이 선택된 유리 전이 온도를 갖는 재료, 8 내지 20 바의 브루잉 압력 및 80° 내지 물의 비등점의 온도의 선택에 의해 - 이 캡슐의 소성 변형이 가능하도록 브루잉 압력과 브루잉 온도에 맞추어지면, 그것이 또한 브루잉 과정 동안 그리고 이어서 방출 때까지 캡슐의 고정된 유지를 위해 사용될 수 있다. 구체적으로, 주변 캐비티 내로의 시일 립 또는 시일 비드 사이의 아칭이 내부 압력으로 인해 유발되지 않으며, 이는 캡슐의 축방향 슬리핑-아웃(slipping-out)에 대해 안정화 방식으로 작용한다.

캡슐 시일은 또한 양측에, 즉 주입기측 외에, 토출 장치측에도 또한 존재할 수 있다. 그러나, 실시 형태들에서, 주입기측 밀봉 칼라가 더욱 연장되고/연장되거나, 주입기측 캡슐 시일이 추출측 캡슐 시일보다 더욱 많은 시일 립을 포함한다. 이러한 이유로, 일반적으로 이들 실시 형태의 경우, 캡슐이 또한 추출측보다 주입기측에서 더욱 큰 마찰력으로 유지된다.

캡슐은 브루잉 챔버에 맞추어지는 거의 임의의 형상을 가질 수 있다. 본 발명은 시장에서 주로 입수가능한 제품으로부터 알려진 바와 같이 커버 표면 중 하나에 캡슐의 주변 칼라가 없는 캡슐에 관하여 특히 유리하다. 그러한 주변 칼라가 지금까지 그러했던 바와 같이 가능하긴 하지만, 더 이상 필요하지 않다. 주변 칼라가 없는 캡슐 형상이 훨씬 특별히 바람직하다. 더 이상 주변 칼라에 의해 이방성으로 보강되지 않는 캡슐 형상이 또한 이의 결과로서 고려되며, 이는 더욱 많은 자유도를 허용한다.

본 발명은 본질적으로 곧은 실린더의 형상을 갖는 캡슐의 맥락에서(즉, 회전 실린더로 제한되지 않는 용어 "실린더"의 기하학적 정의에 따른 가장 광범위한 맥락에서) 특히 유리하며, 즉 커버 표면이 본질적으로 평탄하고 대략 동일하며, 주변 커버 표면이 커버 표면에 대략 수직하다. 이는 커버 표면의 수직선에 대한 측부 표면의 예를 들어 최대 3°, 특히 최대 2° 또는 최대 1.5°의 경사를 배제하지 않는다. 마찬가지로, 측부 표면의 영역에서 주변에 있는 그리고 제조 기술에 고유한 용접 비드의 존재가 배제되지 않는다. 이에도 불구하고 캡슐은 제조 기술에 고유한 그리고 최대 1.5 mm 또는 1 mm 또는 그 미만으로 측방향으로 돌출되는 그리고 예를 들어 단부-표면 평면에 의해 쇼울더 형성되는 주변 에지(예컨대, 용접 비드)를 포함할 수 있다.

축에 수직한 단면이 다각형인 캡슐의 형상, 특히 캡슐의 직사각형 형상, 예를 들어 본질적으로 입방체 형상의 캡슐이 많은 응용에 바람직하다. 물류(logistics)에 관한 이러한 형상의 이점은 다른 곳에서 이미 기술된 바와 같이 - 실제로 놀랍게도 - 탄성 시일에 의한 측방향 유지와 주입측 커버 표면의 소성 변형 중에 브루잉 과정에 관한 개선된 안정성에 의해 보충된다. 측부 에지는 브루잉 유체로 인한 압축 중 놀랍게도 안정화 방식으로 작용하며, 이는 브루잉 과정 후 생성되는 캡슐 형상에 의해 시험으로 확인될 수 있다.

천공 요소의 설계와 배열은 상이한 방식으로 달성될 수 있으며, 여기에서 서로 독립적으로 또는 조합되어 실현될 수 있는 하기의 특징에 의해 소정 구성에 대해 최적화가 달성될 수 있다:

- 주입측 천공 요소를 캡슐 시일의 안내 부분에 근접하게, 즉 주입측 커버 표면에 대해 주변에 배치함. 이는 천공시 기계적 안정화 방식으로 작용하며, 즉 캡슐 재료가 덜 휘어질 수 있고, 또한 추출 재료의 우수한 함침이 보장된다. 특히, 직사각형 기부 표면의 경우, 기부 표면의 각각의 모서리에 하나씩 4개의 주입측 천공 요소가 존재할 수 있다.

- 추출측 천공 요소를 주입측 천공 요소보다 축에 더욱 근접하게, 즉 덜 주변적인 방식으로 배치함. 이에 의해, 추출측 천공 요소가 브루잉 절차 전 캡슐을 단지 부분적으로 천공하게 하고(또는 심지어 전혀 천공하지 않게 하고), 증가하는 캡슐 내부 압력으로 추출측에서 토출 개구의 완전한 개방이 일어나지 않게 할 수 있다.

- 주입측 천공 요소가 보다 큰 축방향 연장 범위(또는 지지 표면에 수직하게 측정되는, 지지 표면까지의 팁의 거리)를 갖도록 주입측 천공 요소를 추출측 천공 요소에 대해 치수 결정함.

- 특히 천공 요소가 그것에 걸쳐 이어지는 영역에서 각각의 천공 요소에 통로를 제공함(2차원 커팅 라인으로 가정할 때, 천공 요소는 지지 표면상으로의 투영에서 표면에 걸쳐 이어지고, 이는 PCT/CH2010/000098에 상세히 기술되며; 유지 웨브에 의해 들어올려질 수 있는 탭이 이러한 구성에서 생성됨). 유지 웨브가 유리하게는 통로를 지나서 연장된다.

몇몇 실시 형태의 경우, 추출측 천공 요소의 높이의 110% 내지 160%인 주입측 천공 요소의 높이가 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 중심축까지의 주입측 천공 요소의 거리는 예를 들어 중심축까지의 추출측 천공 요소의 거리의 110% 내지 150%에 해당한다.

주입측 천공 요소의 최적 높이는 25 mm 내지 30 mm(에지 길이)의 크기의 대략 입방체 형상의 캡슐의 경우, 6 mm 내지 10 mm, 특히 7 mm 내지 9 mm이다. 천공 요소가 서로 비스듬한 2개의 플레이트(시트)의 형상을 가지면, 지지 표면에서 플레이트의 연장 범위는 바람직하게는 높이보다 약간 더 작으며, 예를 들어 4 내지 7 mm이다. 추출측 천공 요소의 높이는 5 mm 내지 8 mm일 수 있고, 천공 요소를 형성하는 플레이트의 연장 범위는 3 mm 내지 6 mm일 수 있다. 중심축까지의 주입측 천공 요소의 거리는 10 내지 17 mm일 수 있고, 주입측 커버 표면의 에지로부터의 거리(즉, 주변 벽 표면에 의해 규정되는 평면에 수직하게 측정되는, 상기 평면까지의 거리)는 3 내지 7 mm일 수 있다.

최대 35 mm 이상의 에지 길이를 갖는 보다 큰 캡슐의 경우, 치수가 동일할 수 있거나, 또는 천공 요소가 약간 더 크게 선택될 수 있다.

본 발명의 대상은 또한 브루잉된 생성물을 위한 준비 시스템 - 예를 들어 커피 기계를 갖춘 커피 캡슐 시스템 - 이며, 여기에서 기계는 브루잉된 생성물을 준비하기 위해 전술된 방식으로 캡슐에 맞추어지는 브루잉 챔버를 포함한다.

실시 형태들에서, 브루잉 챔버는 폐쇄 상태에서 캡슐을 완전히 둘러싸고, 주입기와 토출 장치는 정확히 끼워맞추어지는 방식으로 서로 대응하는 그리고 폐쇄 위치에서 브루잉 챔버를 함께 형성하는 요소를 포함한다. 벽은 축방향으로(브루잉 유체의 안내 및/또는 브루잉 모듈 부품의 상대 운동의 이동 방향에 대해) 예를 들어 적어도 하나의 주입측 천공 팁을 갖춘 주입기 플레이트와, 플레이트로부터 브루잉 챔버 내로 돌출되는 추출측 천공 요소를 갖춘 토출 플레이트를 형성한다. 상벽, 하벽 및 측벽은 주입기 및 토출 장치의 대응하는 벽 부품에 의해 형성되며, 상기 벽 부품은 서로 인접한다. 각각의 벽 부품은 폐쇄 위치에서 예를 들어 주변의 형상화된 시일에 의해 서로 밀봉될 수 있다. 이러한 시일은 예를 들어 브루잉 모듈 부품 중 하나에 고정되는 그리고 브루잉 챔버의 폐쇄시 다른 브루잉 모듈 부품의 표면에 인접하는 립 시일을 포함할 수 있다. 캡슐이 삽입될 필요없이 추출 장치 또는 브루잉 모듈의 세척을 허용하는 방식으로 폐쇄되는 브루잉 챔버 - 이는 사용자에게 상당히 유리함. 그러나, 이는 린싱(rinsing) 또는 세정 절차 중 세척 또는 린싱 캡슐 또는 플레이스홀더(placeholder) 캡슐의 사용을 배제하지 않는다 - 폐쇄되거나 완전히 폐쇄되지는 않는 브루잉 챔버의 경우.

본 발명에 의하면, 특히 압축 조건 하에서, 그리고 구체적으로는 또한 캡슐이 압밀된 추출 재료로 완전히 충전될 수 없거나 다른 이유로 완전히 충전될 수 없는 상황에서 브루잉 절차를 허용하는, 위에서 논의되었던 문제에 대한 해법이 제공된다.

이하에서는 본 발명의 실시 형태가 도면에 의해 기술된다. 도면에서 동일 도면 부호는 동일하거나 유사한 요소를 가리킨다. 도면은 축척에 맞게 도시되지 않으며, 얼마간 도면마다 상이한 크기를 갖는 부분적으로 서로 대응하는 요소를 도시한다.
도 1은 캡슐을 도시한다.
도 2는 브루잉 모듈의 단면도의 상세도를 도시한다.
도 3은 천공 요소를 갖춘 브루잉 시브 플레이트를 도시한다.
도 4는 캐리어를 갖춘 주입측 천공 요소를 도시한다.
도 5는 캡슐 시일, 천공 플레이트 및 (부분적으로 도시된) 캡슐의 상세도이다.
도 6은 브루잉 과정 후 캡슐을 통한 도 7의 선 VI-VI을 따른 단면도이다.
도 7은 브루잉 과정 후 주입측으로부터 본 캡슐의 도면이다.
도 8은 내부로부터 천공된 캡슐 벽 쪽으로 본 도면이다.
도 9는 커피 기계의 개략적인 다이어그램이다.
도 10은 도 6에 대응하는 단면도이다.

도 1에 따른 캡슐(1)은 본질적으로 둥근 에지를 갖춘 입방체의 형상을 가지며, 따라서 캡슐 벽은 2개의 커버 표면(1.1, 1.2)(도면의 선택된 배향으로 인해 도 1의 하나의 하부측 커버 표면은 보이지 않음)과 주변 측부 표면(1.3)을 규정한다. 그러나, 도면에서 상부에 놓인 면은 하부 면보다 약간 작으며, 따라서 캡슐은 엄밀한 수학적 의미에서 절두 피라미드 형상을 갖는다. 기부 표면의 수직면(이는 물론 기부 표면과 대응하는 측부 표면 사이의 에지를 통해 연장되는, 기부 표면에 수직한 평면을 의미함)에 대한, 도면에서 측부에 있는 표면의 경사각은 매우 작고, 기껏해야 바람직하게는 2°, 예를 들어 단지 대략 1°이다. 또한, 기부 표면 위로의 캡슐의 높이는 대략 기부 표면 에지의 길이에 해당한다. 용접 비드(1.4)를 또한 볼 수 있으며, 이는 최대로 대략 d = 0.6 mm만큼, 따라서 최대로 입방체 에지 길이의 대략 2-3%만큼 모든 측에서 측방향으로 돌출된다.

주지된 바와 같이, 여기에서 캡슐 벽은 적합한 플라스틱 재료, 예를 들어 0.1 mm 내지 0.5 mm, 바람직하게는 0.2 mm 내지 0.4 mm, 예컨대 0.25 mm 내지 0.35 mm의 벽 두께를 갖는 폴리프로필렌으로 제조된다. 다른 재료, 특히 다른 식품-적합성(foodstuff-compatible) 플라스틱이 또한 고려가능하다. 장벽 층이 캡슐 벽 내에 삽입되고, 산소에 대한 장벽 특성을 가지며, 산소의 캡슐 내로의 확산을 방지한다. 장벽 층은 예를 들어 에틸렌 비닐 알코올 공중합체(ethylene vinyl alcohol copolymer, EVOH)를 포함한다. 캡슐 벽은 각각의 경우에 딥-드로잉(deep-drawing) 방법으로 제조되는 본체(base body)와 리드(lid)로 구성될 수 있다. 캡슐의 폐쇄는 초음파 커팅 및 밀봉(ultrasound cut'n'seal) 방법으로 달성될 수 있다. 하나의 특징은 또한 용접 비드가 커버 표면 중 하나의 평면 내에 있지 않고 이것에 대해 축방향으로 편위된다는 사실이다.

외벽의 벽 두께는 예를 들어 모든 측에서 대략 동일하다. 입방체 에지의 외부 길이는 예를 들어 커피의 대략 6 g 내지 대략 10 g의 충전량에 대해 24 mm 내지 30 mm, 또는 커피의 대략 9 g 내지 대략 14 g의 충전량에 대해 30 mm 내지 35 mm이다. 캡슐은 또한 그것이 단지 벽과 벽에 바로 인접하는(필터 수단 등이 없이) 충전물로 구성되도록 설계될 수 있거나, 또는 그것은 또한 캡슐 내에 존재하는 필터 수단, 액체 안내 수단 또는 다른 것들을 포함하여 더욱 복잡한 방식으로 구성될 수 있다.

국제 특허 출원 PCT/CH2010/000097이 또한 캡슐 외벽과 그 제조를 위한 방법에 관하여 참조된다.

여기에 기술된 실시 형태에 대해 이하에서 설명될 바와 같이, 브루잉 모듈은 브루잉 모듈 내에서 캡슐의 배향이 규정되도록 용접 비드(1.4)에 맞추어진다. 이에 의해, 도면에서 상부측에 있는 커버 표면은 추출측 커버 표면이고, 도면에서 하부측에 있는 커버 표면(1.2)은 주입측 커버 표면이다. 나머지 4개의 입방체 측부 표면은 주변 측부 표면(1.3)을 함께 형성한다. 이러한 용어는 이하에서 유지된다. 본 발명은 또한:

- 배향이 상이하게, 다시 말해서 각각 주입측 및 추출측 커버 표면에 해당하는 상부측 및 하부측 커버 표면에 의해 반대로 선택되면;

- 브루잉 모듈 내에서의 배향이 전혀 주어지지 않고, 삽입이 임의의 배향으로 달성될 수 있으면;

- 형상이 입방체 형상이 아니라 예를 들어 실린더 형상 또는 2개의 커버 표면과 이것들 사이의 주변 측부 표면을 갖춘 상이한 형상을 가지면; 그리고/또는

- 적어도 하나의 커버 표면(특히 추출측 커버 표면)이 평탄하지 않고 상이한 형상, 예를 들어 아칭(arching) 등을 가지면,

구현될 수 있다.

그러나, 몇몇 배열에서, 대략 입방체 형상 또는 다른 평행 육면체 형상으로 그리고 주변 용접 비드(1.4) 또는 다른 두꺼운 부분(thickening)이 주입측 커버 표면보다 추출측 커버 표면에 더욱 근접하도록 하는 배열로 여기에 기술된 구성이 바람직한데, 왜냐하면 특히 용접 비드(1.4)가 추출측에서 캡슐을 기계적으로 안정시키는 두꺼운 부분을 형성하기 때문이다.

도 2는 삽입된 캡슐(1)과 함께, 여전히 개방되어 있는 브루잉 모듈을 단면도로 도시한다. 브루잉 모듈은 토출 장치(3)와 주입기(4)를 포함한다. 토출 장치(3)와 주입기(4)는 적합한 메커니즘 - 예를 들어 작동 레버 - 을 작동시킴으로써 서로에 대해 변위가능하다. 도시된 실시 형태에서, 주입기(4)는 토출 장치(3)의 방향으로 변위가능한 반면, 후자는 외측 하우징에 대해 이동가능하지 않다.

작동 상태에서, 브루잉 모듈은 브루잉 모듈 외에 물 탱크, 물 가열 장치[예를 들어 플로우-타입 히터(flow-type heater)], 및 브루잉 물을 주입기(4)에 공급하기 위한 펌프를 포함하는 커피 기계의 수평 브루잉 모듈의 역할을 한다. 캡슐(1)은 외측 하우징 내의 삽입 개구(7)를 통해 브루잉 챔버 내로 삽입될 수 있다. 캡슐(1)은 도 2에 도시된 바와 같이 삽입 후 레스트 요소(rest element)(21)와 토출 장치(3)의 지지 표면(35) 상에 놓인다. 레스트 요소(21)는 브루잉 챔버의 폐쇄에 의해 도 2에 도시된 위치로부터 멀어지게 변위되고, 이는 유럽 특허 출원 12 405 010.5에 더욱 상세히 기술된다.

도 2에서 명백한 바와 같이, 브루잉 모듈은 축방향 - 주입기와 토출 장치를 연결하는 그리고 브루잉 챔버의 개방 및 폐쇄시 이동가능 브루잉 모듈 부품(즉, 여기에서 주입기)이 그것을 따라 이동되는 축(5) - 이 수평선에 대해 약간, 예를 들어 대략 5°만큼 경사지도록, 구체적으로는 이동가능 브루잉 모듈 부품(즉, 여기에서 주입기)이 그것이 고정 브루잉 모듈 부품(즉, 여기에서 토출 장치)으로 이동될 때 약간 하향으로 이동하도록 설계된다.

주입기는 할당된 공급 개구를 갖춘 적어도 하나의 천공 요소(12)(도시된 실시예에서 4개의 천공 요소)를 포함하며, 따라서 캡슐이 천공될 수 있고, 공급 개구를 통해 브루잉 유체를 공급받을 수 있다. 커피 기계는 또한 예를 들어 브루잉 챔버 아래에 배치되는 캡슐 용기를 포함하며, 브루잉 절차 후 캡슐이 작동 레버의 들어올림에 의해 이러한 용기 내로 자동으로 방출된다.

또한, 토출 장치(3)는 지지 표면을 규정하는 캐리어와, 이것으로부터 멀어지게 돌출되는, 각각의 경우에 할당된 통로를 갖춘 복수의 천공 요소(11)를 포함한다. 브루잉된 생성물은 토출 채널(19)을 통해 유출될 수 있다.

주입기(4)는 브루잉 챔버의 폐쇄시 캡슐을 포위하거나 둘러싸는 방식으로 유지시키는 밀봉 칼라를 갖춘 캡슐 시일(43)을 포함한다. 토출 장치(3)는 또한 밀봉 칼라가 그것 상에 형성되는 캡슐 시일(33)을 구비한다.

브루잉 챔버를 형성하는 주입기 및 토출 장치의 부품은 그것들이 정확한 끼워맞춤 방식으로 서로 대응하고 폐쇄 위치에서 브루잉 챔버를 함께 형성하도록 서로 맞추어진다. 상부, 하부 및 측부 벽은 제1 및 제2 브루잉 모듈 부품의 대응하는 벽 부품에 의해 형성되며, 이때 상기 벽 부품은 서로 인접한다. 주입기(4)에 의해 형성되는 벽 부품과 토출 장치(3)에 의해 형성되는 벽 부품은 주변의 형상화된 시일(49)에 의해 폐쇄 위치에서 서로 밀봉된다. 브루잉 챔버의 폐쇄 상태에서, 브루잉 챔버는 또한 캡슐 시일의 효과에 의해 외부에 대해 밀봉된다. 이는 예를 들어 삽입된 캡슐 없이 린싱(rinsing) 과정을 허용한다.

도 3은 브루잉 시브 플레이트(sieve plate) 형태의 캐리어(30)를 갖춘 추출측 천공 요소(11)를 도시한다. 천공 요소를 갖춘 이러한 브루잉 시브 플레이트는 공보 WO 2010/118544에 기술된다. 도 3에서, 각각의 천공 요소가 서로 비스듬한 그리고 천공 팁(53)을 향해 테이퍼지는 2개의 시트 피스(sheet piece)(51)로 구성되는 것을 볼 수 있다. 캐리어로부터 멀어지게 돌출되는 에지는 각각의 경우에 커팅 에지(52)로서 설계되며, 따라서 천공 팁(53)에 의한 캡슐 벽의 천공 후, 천공 요소를 캡슐 내로 더욱 가압시킴으로써, 각도를 형성하는 커팅 라인(따라서 2차원)이 캡슐 벽에 생성된다. 각각의 천공 요소는 또한 축방향으로 천공 팁보다 캡슐 내로 덜 돌출되는 그리고 비-커팅 에지를 포함하는 유지 웨브(54)를 포함한다. 도면에서 단지 하나의 천공 요소에 대해 파선 방식으로 개략적으로 도시된 그리고 예를 들어 그것 위로 유지 웨브가 연장되는 통로(57)가 각각의 천공 요소에 할당된다. WO 2010/118544에 기술된 바와 같이 완전 자동 커피 기계와 유사한 시브의 기능을 갖는 마이크로-시브 포일(micro-sieve foil)(56)이 통로에 걸쳐 이어진다. 마이크로-시브 포일(56)은 여기에서 선택적이다.

그 캐리어(40)를 갖춘 주입측 천공 요소(12)가 도 4에 도시된다. 주입측 천공 요소는 각각의 경우에 또한 커팅 에지(62)를 갖춘 2개의 시트 피스(61)를 포함하며, 상기 시트 피스는 서로 비스듬하고, 천공 팁(63)을 향해 테이퍼진다. 할당된 유지 웨브(65)가 또한 존재한다. 또한 추출측에 대한 옵션으로서, 시트 피스(61)는 캐리어의 캐리어 플레이트 상에 고정될 수 있는 반면, 유지 웨브는 캐리어 플레이트를 유지시키는 브루잉 모듈 몸체(68)로부터 형성되고, 캐리어 플레이트의 대응하는 개구를 통해 축방향으로 브루잉 챔버 내로 돌출된다. 도 4에서 통로(66)를 명확히 볼 수 있으며, 여기에서 이것들은 시트 피스(61)에 의해 적어도 부분적으로 포위되는 캐리어 플레이트의 영역에 설계된다.

도 5는 브루잉 과정이 시작되기 전의 구성의 상세도를 도시한다. 브루잉 챔버의 폐쇄 후 주입측 캡슐 시일(43), 주입측 천공 요소(12)를 갖춘 캐리어(40), 및 캡슐의 일부가 도시된다. 브루잉 모듈 몸체(68)는 도 5에 도시되지 않는다. 브루잉 챔버의 폐쇄시, 캡슐 시일의 주변 칼라(45)는 시일 립(seal lip)(48) 또는 시일 비드(seal bead)가 그 탄성으로 인해 캡슐 벽에 측방향으로 가압되도록 캡슐(1) 주위에 맞물리거나 그것을 둘러싼다. 천공 요소(12)는 캡슐의 주입측 커버 표면을 천공하고, 이것 내로 가압된다.

브루잉 챔버는 브루잉 과정이 시작되기 전에(즉, 온수가 압력을 받아 도입되기 전에) 완전히 폐쇄된 브루잉 챔버로 가정할 때, 주입측 및 추출측 지지 표면이 둘 모두 캡슐의 각각의 커버 표면에 지지되지 않도록 설계되고 그 치수(dimensioning)에 있어 커피 캡슐의 치수에 맞추어진다. 브루잉 챔버의 폐쇄 상태에서 지지 표면의 거리는 캡슐의 브루잉 챔버 내로의 삽입 전에, 즉 외부로부터 힘이 인가되지 않는 경우에, 축(5)을 따른 캡슐의 연장 범위(도 1에서 상부-하부 연장 범위에 해당함)에 해당한다. 재료의 인성(toughness)으로 인해 존재하는, 천공 팁의 천공에 대한 저항이 캡슐의 약간의 변형을 가져오며, 따라서 커버 표면 중 적어도 하나가 각각의 지지 표면에 지지되지 않는다.

도 5에 따른 도면에서, 캡슐의 주입측 표면 커버와 캐리어(40) 사이의 소정의 중간 공간을 주입측에서 볼 수 있으며, 그러한 중간 공간은 또한 추출측에 형성되며, 여기에서 추출측에서, 캡슐은 예를 들어 천공 요소가 단지 하나의 커팅 라인만을 생성하지만, 유지 웨브가 치수 및/또는 배열로 인해 캡슐의 내부로 아직 돌출되지 않을 정도로만 천공된다.

그러나, 도 5에 따른 배열에서, 주입측 천공 요소(12)는 각각의 경우에 2차원 커팅 라인에 의해 생성되는 캡슐 벽 재료의 탭(70)이 유지 웨브(65)의 효과로 인해 캡슐의 내부로 가압될 정도로 캡슐 내로 침투하였으며, 이에 의해 이는 유지 웨브 없이 유체 압력에 의해 (비로소) 달성될 것이다.

브루잉 과정의 경우, 이러한 고온 브루잉 유체는 통로(66)를 통해 압력을 받아 도입된다. 이는 브루잉 유체가 천공 요소 그 자체를 통해 안내되어 캠슐의 내부로 직접적인 방식으로 유입되는 선행 기술에 따른 개념과 대조된다. 반면에, 본 발명의 본 태양에 따른 개념의 경우, 우선 캡슐 벽의 개구의 제한된 관류(flow-through) 능력으로 인해 외부로부터 캡슐 벽 상으로 압력이 형성되며, 여기에서 유체가 캐리어(40)와 캡슐 벽 사이의 중간 공간 내로 유입되어, 압력이 캡슐 벽에 표면화된 방식으로 작용한다. 동시에, 브루잉 유체의 증가된 온도로 인해 캡슐 벽의 소성 변형성이 증가된다(폴리프로필렌의 유리 전이 온도는 대략 0 ℃ 또는 그보다 약간 아래에 놓임). 이에 의해 캡슐 벽이 또한 내향으로 가압되며, 이는 보다 많은 유체량이 캡슐 내로 침투하기 전에 캡슐의 내용물을 압박하고 압축시킨다. 이러한 아칭(arching)은 주변 벽을 제 위치에 그리고 적소에 유지시키는 포위 캡슐 시일(43)[또는 포위 시일 칼라(45)]의 안정화 효과로 인해 가능하다.

얼마간의 시간 후(대체로 1초 내지 수초 후), 보다 많은 양으로 캡슐 내로 침투된 브루잉 유체로 인해 캡슐의 내부에 초과 압력이 또한 형성되고, 캡슐 내부와 주입기 사이의 압력의 보상이 일어난다. 이러한 시점에서, 스월링(swirling)으로부터 보호되는 이제 압밀된 추출 재료가 브루잉 유체로 함침됨으로써, 캡슐 내부에서 사전-브루잉 과정이 발생하였다. 이를 위해, 보다 큰 캡슐 내부 압력으로 인해, 추출측에서, 커버 표면이 약간 외향으로 그리고 브루잉 시브 플레이트에 표면화된 방식으로 가압되며, 이에 의해 추출측의 캡슐 벽이 추출측 지지 표면에 가압된다. 그 결과, 추출측 천공 요소[예를 들어 주입측 천공 요소보다 축(5)에 대해 덜 주변에 배치되며, 이에 의해 아칭이 더욱 커짐]가 유지 웨브에 의해 천공 요소에 의하여 생성되는 탭이 커버 표면으로부터 내향으로 상당히 들어올려져 토출 개구를 해제시킬 때까지 캡슐 내로 더욱 침투하며, 이러한 토출 개구를 통해 이제 브루잉된 브루잉 생성물이 캡슐 밖으로 유출된다.

도 6과 도 7은 캡슐의 형상을 단면도로 또는 주입측으로부터 본 도면으로 도시한다. 내향으로의 아칭 또는 만곡을 명확히 볼 수 있으며, 따라서 압축 용적(75)만큼 감소된 캡슐 용적이 생성된다. 포위 밀봉 칼라의 효과로 인해 에지 영역에 리브(74)가 생성되었다. 캡슐 벽 내의 주입측 개구(71)도 마찬가지로 도면에 도시된다.

따라서, 압축 용적은 캡슐이 그 제조시 충전되지 않았던 용적에 대략 해당할 수 있다. 예를 들어, 여기에 기술된 실시 형태에 사용되는 리드는 약간 아치형으로 만곡된다. 캡슐의 충전시, 리드의 아칭에 의해 규정되는 리드 용적은 리드에 의해 폐쇄되는 비커(beaker)[하부 커버 표면(1.2)과 측벽(1.4)을 형성함]의 완전한 충전으로도 충전될 수 없으며, 이는 이 경우에 잔여 용적 - 따라서 또한 압축 용적(75) - 이 대략 이러한 리드 용적에 해당하는 이유이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 따라서 하부 커버 표면(1.2)의 내향으로의 변위(상기 변위는 도면에서 "y"로 표시됨)가 리드가 아치형으로 만곡되는 크기 "x"에 대략 해당하는 것을 대체로 볼 수 있다.

도 6에서 특히 잘 볼 수 있는 바와 같이, 브루잉 과정 후 캡슐은 주변 측부 표면(1.3)이 주입측에서 포위 시일의 작용으로 인해 함께 약간 가압되는 반면 추출측에서 캡슐 내부의 압력으로 인해 약간 확장되도록 변형된다. 주입측에서, 주변 측부 표면은 또한 수개의 시일 립(48)을 갖춘 시일의 임프린트(imprint)로서 약간 리브형성될 수 있다.

토출 개구(3)로부터 캡슐 밖으로 유출되는 커피(등)는 적합한 채널을 통해 출구 개구로 이동하며, 거기로부터 그것은 제공된 컵 내로 유입될 수 있다.

도 8은 캡슐의 천공된 주입측 커버 표면(1.2)을 내부로부터 본 도면으로(추출 재료 없이) 도시한다. 유지 웨브(65)의 효과에 의해 커버 표면 평면 밖으로 내향으로 또한 가압되어 캡슐 벽과 천공 나이프[시트 피스(61)] 사이에서 개구를 자유롭게 유지시키는 바와 같은 탭(70)을 볼 수 있다. 추출측에서 유사한 효과가 발생하며, 여기에서 포위 시일의 안정화 효과가 없다.

본 발명에 따른 그리고 브루잉 모듈을 갖춘 커피 기계는 도 9에 개략적으로 도시된 바와 같이, 브루잉 모듈 외에, 물 탱크(91), 브루잉 물을 주입기(4)에 공급하기 위한 펌프(92) 및 물 가열 장치(93)(예컨대, 플로우 타입 히터)를 포함한다. 캡슐 용기(95)가 브루잉 모듈 아래에 배치되며, 브루잉 과정 후, 이러한 캡슐 용기 내로 캡슐(1)이 떨어지거나 수송된다. 도면 부호 98은 커피 컵을 가리킨다.

마지막으로, 본 발명에 따른 절차의 적용이 커피의 브루잉으로 제한되지 않는 것에 유의하여야 한다. 다른 브루잉 음료, 특히 차 또는 또 다른 브루잉된 생성물이 여기에 기술된 방법으로 그리고/또는 여기에 기술된 수단으로 생성될 수 있다.

Claims (15)

1. 캡슐(1) 내로 도입되는 브루잉(brewing) 유체로부터 추출 과정으로 브루잉된 생성물을 생성하는 브루잉 방법으로서,
   - 추출측 커버 표면(1.1), 주입측 커버 표면(1.2), 및 추출측 커버 표면과 주입측 커버 표면 사이에서 연장되는 주변 측부 표면(1.3)을 포함하는 캡슐 벽과 캡슐의 내부에서 캡슐 벽에 의해 둘러싸이는 추출 재료를 갖춘 폐쇄 캡슐로서 캡슐(1)을 제공하는 단계;
   - 캡슐(1)을 브루잉된 생성물을 준비하기 위한 기계의 브루잉 모듈 내로 도입하는 단계로서, 상기 브루잉 모듈은 캡슐 내로 브루잉 유체를 도입하기 위한 주입기(4)와 브루잉된 생성물을 토출시키기 위한 토출 장치(3)를 포함하고, 주입기는 주입측 지지 표면으로부터 멀어지게 돌출되는 적어도 하나의 주입측 천공 요소(12)를 포함하며, 토출 장치는 추출측 지지 표면으로부터 멀어지게 돌출되는 적어도 하나의 추출측 천공 요소(11)를 포함하는 단계;
   - 캡슐이 브루잉 모듈의 브루잉 챔버 내에 위치되고, 캡슐의 주변 측부 표면이 주입측에서 캡슐 시일(capsule seal)(43)에 의해 포위되며, 적어도 하나의 주입측 천공 요소(12)가 커팅 라인을 따라 주입측 커버 표면(1.2)을 천공할 때까지 브루잉 모듈의 브루잉 챔버를 폐쇄하는 단계;
   - 압력 하에서 주입측 지지 표면과 주입측 커버 표면(1.2) 사이의 영역 내로 브루잉 유체를 도입하여, 포위 캡슐 시일(43)이 주변 측부 표면(1.3)을 유지시키는 동안, 유체 압력으로 인해, 주입측 커버 표면이 캡슐 내부로 가압되고 캡슐 내부로 적어도 부분적으로 변위되도록 하고, 브루잉 유체가 캡슐 내부로 가압되는 캡슐 벽의 적어도 하나의 주입측 부분(70)을 지나서 캡슐 내부로 유입되도록 하는 단계; 및
   - 브루잉된 생성물이 적어도 하나의 추출측 천공 요소에 의한 천공에 의해 추출측 커버 표면 내에 생성되는 적어도 하나의 토출 개구 밖으로 유출될 때까지 브루잉 유체에 대한 압력을 유지시키는 단계
   를 갖는 것을 특징으로 하는 브루잉 방법.
2. 제1항에 있어서,
   브루잉 모듈과 캡슐(1)은 커버 표면(1.1, 1.2)이 둘 모두 브루잉 유체의 도입 전에 지지 표면에 지지되지 않도록 치수지어지는 것을 특징으로 하는 브루잉 방법.
3. 제2항에 있어서,
   브루잉 유체의 도입 후, 추출측 커버 표면(1.2)이 캡슐(1) 내에 형성되는 내부 압력에 의해 추출측 지지 표면으로 변위될 때까지 브루잉 유체에 대한 압력이 유지되어, 추출측 천공 요소(11)에 의해 캡슐 내에 토출 개구가 생성되고, 상기 토출 개구를 통해 브루잉된 생성물이 캡슐로부터 토출가능한 것을 특징으로 하는 브루잉 방법.
4. 제1항 내지 제3항들 중 어느 한 항에 있어서,
   추출측 천공 요소(11) 또는 추출측 천공 요소들은 각각의 천공 요소가 추출측 지지 표면으로부터 멀어지게 돌출되는 비-커팅 추출측 유지 웨브(retaining web)(54)를 포함하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 브루잉 방법.
5. 제4항에 있어서,
   브루잉 모듈과 캡슐은 추출측 유지 웨브(54)가 브루잉 유체의 도입 전에 본질적으로 캡슐 내부로 돌출되지 않도록 치수지어지고 서로 맞추어지는 것을 특징으로 하는 브루잉 방법.
6. 제1항 내지 제3항들 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 하나의 주입측 천공 요소(12)는 적어도 하나의 추출측 천공 요소(11)보다 큰 축방향 연장 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 브루잉 방법.
7. 제1항 내지 제3항들 중 어느 한 항에 있어서,
   수개의 주입측 천공 요소(12)와 수개의 추출측 천공 요소(11)가 존재하고, 주입측 천공 요소는 추출측 천공 요소보다 큰, 지지 표면에 수직한 축(5)까지의 거리를 갖는 것을 특징으로 하는 브루잉 방법.
8. 제1항 내지 제3항들 중 어느 한 항에 있어서,
   포위 캡슐 시일(43)로서 탄성중합체 및/또는 고무-탄성 재료의 캡슐 시일이 사용되는 것을 특징으로 하는 브루잉 방법.
9. 브루잉된 생성물을 위한 준비 시스템으로서,
   - 상기 준비 시스템은 브루잉된 생성물을 준비하기 위한 기계를 포함하고, 상기 기계는 브루잉 모듈을 포함하며, 상기 브루잉 모듈은 캡슐 내로 브루잉 유체를 도입하기 위한 주입기(4)와 브루잉된 생성물을 토출시키기 위한 토출 장치(3)를 포함하고, 주입기는 주입측 지지 표면으로부터 멀어지게 돌출되는 적어도 하나의 주입측 천공 요소(12)를 포함하며, 토출 장치는 추출측 지지 표면으로부터 멀어지게 돌출되는 적어도 하나의 추출측 천공 요소(11)를 포함하고,
   - 주입기는 탄성 캡슐 시일(43)을 포함하고, 브루잉 모듈은 폐쇄 상태에서 캡슐을 위한 브루잉 챔버를 형성하며,
   - 주입기는 주입측 천공 요소(12)로부터 분리되는 그리고 브루잉 공간 내로 고온 브루잉 유체를 공급하기 위한 적어도 하나의 통로(66)를 포함하고,
   - 기계는 고온 브루잉 유체를 압력 하에서 적어도 하나의 통로(66)를 통해 브루잉 공간 내로 전달하기 위한 유체 펌프를 추가로 포함하고,
   - 상기 준비 시스템은 또한 추출측 커버 표면(1.1), 주입측 커버 표면(1.2), 및 추출측 커버 표면과 주입측 커버 표면 사이에서 연장되는 주변 측부 표면(1.3)을 포함하는 캡슐 벽과 캡슐의 내부에서 캡슐 벽에 의해 둘러싸이는 추출 재료를 갖춘 폐쇄 캡슐을 포함하고,
   - 브루잉 모듈은 캡슐을 수용하도록 구성되고, 브루잉 챔버는 캡슐이 주입측에서 주변 측부 표면(1.3)을 포위하는 탄성 캡슐 시일(43)에 의해 안내되는 동안 폐쇄가능하며,
   - 주입측 천공 요소(12)는 브루잉 챔버의 폐쇄 상태에서 주입측 커버 표면(1.2)을 천공하고 캡슐 내부로 돌출되며,
   - 상기 폐쇄 상태에서, 브루잉 유체는 적어도 하나의 통로(66)를 통해 주입측 지지 표면과 주입측 커버 표면 사이의 영역 내로 공급가능하고,
   - 캡슐 시일(43)은 적어도 하나의 주변 시일 특징부(48)를 포함하고, 상기 시일 특징부는 주변 측부 표면(1.3)이 브루잉 챔버의 폐쇄시 국소적으로 변형되고 시일 특징부를 따라 내향으로 변위될 정도로 반경 방향 내향으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 준비 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    브루잉 모듈과 캡슐은 커버 표면(1.1, 1.2)이 둘 모두 브루잉 유체의 도입 전에 지지 표면에 지지되지 않도록 치수지어지고 서로 맞추어지는 것을 특징으로 하는 준비 시스템.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    캡슐은 본질적으로 둥근 모서리와 에지를 갖춘 그리고 선택적으로 주변 용접 비드(welding bead)를 갖춘 입방체의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 준비 시스템.
12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    캡슐 벽은 산소 장벽 층과 함께 플라스틱 재료, 예를 들어 폴리프로필렌으로 구성되는 것을 특징으로 하는 준비 시스템.
13. 제12항에 있어서,
    캡슐은 초음파 커팅 및 밀봉 방법으로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 준비 시스템.
14. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    각각의 추출측 천공 및 예를 들어 또한 각각의 주입측 천공 요소는 추출측 또는 주입측 지지 표면으로부터 멀어지게 돌출되는 그리고 그 축방향 연장 범위가 각각의 천공 요소의 커팅 및/또는 천공 부분의 축방향 연장 범위보다 작은 비-커팅 유지 웨브를 포함하는 것을 특징으로 하는 준비 시스템.
15. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    캡슐 시일(43)의 적어도 하나의 주변 시일 특징부는 주변 시일 립(seal lip) 및/또는 주변 시일 비드(seal bead)이며, 적어도 하나의 시일 립 또는 적어도 하나의 시일 비드는 선형(line-like) 또는 스트립형(strip-like) 방식으로 캡슐의 표면에 지지되고, 캡슐 벽을 캡슐 내부로 가압시키는 것을 특징으로 하는 준비 시스템.

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