KR20090032101A - 감소된 유동 시간으로 캡슐로부터 긴 커피 추출물을 전달하는 방법 - Google Patents

Abstract

압력 하에 물을 캡슐 내에 주입하여 분쇄 커피를 담고 있는 캡슐로부터 50 초 미만의 유동 시간 내에 긴 커피 추출물을 전달하는 방법이다. 캡슐은 분쇄된 커피로 채워지고 전달 막을 갖는다. 캡슐은 커피 추출 장치에서 추출되고, 압력이 가해진 물이 압력 하에 캡슐에 주입된다. 결합 수단이 막과 결합하고/하거나 기대고 있을 때 커피 음료는 캡슐의 음료 전달 막을 통해 방출된다. 평균 입자 크기 (D_4,3) 에 의해 제어된 미립자 퍼센트 (F) 를 갖는 커피 분쇄물을 캡슐에 제공함으로써 커피 베드에서 압력 손실은 감소된다. 유동 시간은 커피 추출 수율을 15 ~ 30 % 의 높은 범위 내로 유지하면서 40 초 이하로 줄일 수 있다.

Description

감소된 유동 시간으로 캡슐로부터 긴 커피 추출물을 전달하는 방법{METHOD FOR DELIVERING A LONG COFFEE EXTRACT FROM A CAPSULE IN A REDUCED FLOW TIME}

본 발명은 압력 하에서 추출되도록 설계되고 커피 음료의 준비를 위한 물질을 담고 있는 캡슐로부터 커피 음료를 전달하는 방법에 관한 것이다.

커피 컵은 필터 커피 기계로부터 제조될 수 있다. 하지만, 커피의 "가벼운" 추출의 결과, 결과물인 추출물은 보통 낮은 커피 고형물 농도, 낮은 향 프로파일을 갖고, 및 그 상부에 "크레마 (crema)" 를 거의 또는 전혀 갖지 않는다.

압력 하에서 추출되도록 설계되고 음료의 준비를 위한 물질을 담고 있는 캡슐은 상업적으로 이용 가능하다. 캡슐은 더 양호한 커피의 추출, 즉 더 높은 "추출 수율", 더 양호한 향 및 더 양호한 "크레마", 더 양호한 작동시의 편리함을 제공하고 또한 캡슐에 담긴 물질의 신선도를 보장한다. 그 결과, 일정한 품질의 신선하게 추출된 음료의 전달이 더 양호하게 보장된다.

예컨대, "Nespresso^®" 의 상표로 상업화된 실제 시스템은 양호한 품질의 짧은 컵의 커피 및 긴 컵의 커피를 제조하는데 적절하다. 짧은 컵의 커피는 컵에 50 그램 미만의 커피 액상 추출물을 담는 것으로 규정되고 더 구체적으로는 에스프 레소 형의 경우 약 40 g 그리고 리스트레토 (Ristretto) 형의 경우에는 약 25 g 을 담고있다. 캡슐 내에 유지되는, 약 10 ~ 20 바의 고압 추출 조건에 의해, 전달되는 액상 추출물은 커피 수율, 커피 고형물 및 "크레마" 에 있어서 원하는 품질 특성을 가질 수 있고 사용자에게 용인될 수 있는 전달 유동 시간 내일 수 있다. 하지만 어떠한 소비자는 기존의 캡슐에 의해 또한 긴 컵의 커피를 준비하는 옵션을 갖는 것을 선호한다. 긴 컵의 커피는 컵에 약 110 (+/- 10) 그램의 커피 액상 추출물을 담는 것으로 규정된다. 더 긴 컵의 커피를 전달하기 위해, 더 많은 양의 물이 캡슐을 통과하여 보내져야 한다. 따라서, 통상적으로 "긴 커피" 는 전달되는데 너무 긴 시간, 즉 1 분 이상이 걸리고, 결과물인 음료는 너무 쓰고 조잡하고 그리고 약간 묽거나 싱거울 수 있다. 1 분을 초과하는 전달 시간은 또한 상업적인 견해에서 받아들이기 어렵고 연속으로 몇 잔을 준비하기를 원하는 소비자에게는 불편하다.

EP 1 566 127 A2 는 동일한 커피 추출 장치와 동일한 캡슐형을 사용하여 짧은 또는 긴 커피를 전달하는 시스템을 위한 방법을 제안하고 있다. 긴 커피 캡슐은 0.6 ~ 1.1 mJ 의 관통 저항의 유지 막과 300 ~ 600 미크론의 커피 입도를 갖는다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 캡슐 시스템을 현저하게 개선하는 것이다. 특히, 주 목적은 커피의 품질 특성, 특히 원하는 농도 (예컨대, 그의 "추출 수율" 로 나타낸) 및 크레마의 충분한 두께 및 조직을 유지하거나 또는 심지어 개선함과 동시에 긴 커피 추출물을 전달하는 커피 캡슐의 유동 시간을 감소시키는 것이다.

본 발명은 캡슐의 커피 베드의 압력 손실이 종래 기술과 비교하여 감소되는 일반적인 발견을 기본으로 한다. 이와 동시에, 캡슐의 막/개구 판 계면에서의 압력 손실은 종래 기술과 비교하여 증가될 수 있다. 사실, 놀랍게도 크레마 특성은 막/개구 판 계면에서의 압력 손실을 증가시킴으로써 현저하게 증가될 수 있다는 것이 발견되었다. 커피 베드 자체에서 압력 손실을 줄이는 것은 긴 컵의 커피의 전달을 위한 유동 시간을 줄이거나 또는 적어도 원하는 한도 내에 유지할 수 있다. 하지만, 커피 베드에서 압력 손실을 감소시키면 커피의 추출 수율이 감소되는데, 이는 불충분한 농도 및/또는 향을 갖는 커피를 초래할 것이다. 따라서, 본 발명은 전체 커피 전달 시간을 줄이기 위해 종래의 캡슐 시스템과 비교할 때 커피 베드에서 유체 흐름에 대한 비교적 더 적은 저항을 제공하면서 높은 커피 추출 수준을 유지하는 방법을 발견하였다.

따라서 본 발명은 커피 베드에서의 미립자 수준의 제어와 함께 커피 베드의 입도가 원하는 커피 추출 수준을 유지하면서 커피 베드에서의 압력 손실을 감소시키는데 중요한 역할을 한다는 발견을 기본으로 한다. 본 발명은 또한 분쇄 커피에서의 미립자 수준을 감소시키는 법칙을 기본으로 하며, 이러한 미립자 수준은 결과물인 커피 추출물의 추출 수율에 크게 영향을 주지 않으면서 더 빠른 흐름을 제공한다.

따라서, 본 발명은 캡슐 내에 압력 하의 물을 주입하여 분쇄된 커피를 담고 있는 캡슐로부터 50 초 이하의 유동 시간 내에 긴 커피 추출물을 전달하는 방법에 관한 것으로,

캡슐은 분쇄 커피로 채워져 있고 전달 막을 갖고,

캡슐은 커피 추출 장치에서 추출되고 압력이 가해진 물이 압력 하의 캡슐에 주입되고,

결합 수단이 막에 결합되고/되거나 기대고 있을 때 커피 음료는 캡슐의 음료 전달 막을 통해 방출되고,

압력 손실은 이하의 한도 내의 입자 크기 (D_4,3) 에 의존하는 제어된 미립자 퍼센트 (F) 를 갖는 분쇄된 커피를 캡슐에 제공함으로써 커피 베드에서 감소된다.

D_4,3 가 350 ~ 400 미크론으로 측정될 때 F 는 14 % 이하,

D_4,3 가 300 ~ 349 미크론으로 측정될 때 F 는 16 % 이하,

D_4,3 가 250 ~ 299 미크론으로 측정될 때 F 는 18 % 이하.

더 구체적으로는, 이 방법은 이하의 한도 내의 입자 크기에 따라 제어된 미립자 퍼센트 (F) 를 갖는 분쇄된 커피로 캡슐을 채우는 것을 포함한다.

D_4,3 가 350 ~ 400 미크론으로 측정될 때 F 는 10 ~ 14 %,

D_4,3 가 300 ~ 349 미크론으로 측정될 때 F 는 12 ~ 16 %,

D_4,3 가 250 ~ 299 미크론으로 측정될 때 F 는 14 ~ 18 %.

더욱더 바람직하게는, 캡슐은 이하의 한도 내의 입자 크기에 따라 제어된 미립자 퍼센트 (F) 를 갖는 분쇄된 커피를 담고있다.

D_4,3 가 300 ~ 350 미크론으로 측정될 때 F 는 12 ~ 14 %.

커피 분쇄물의 평균 입자 크기의 함수로서 결정되는 미립자 수준의 제어는 커피 베드에서의 압력 손실을 줄일 수 있고, 결과적으로 유동시간을 현저하게 감소시킨다.

바람직하게는, 상기 언급된 구체적인 D_4,3 의 범위 내의 단일 분쇄물이 본 발명의 방법을 달성하기 위해 캡슐에 투여되고 채워진다.

본 발명의 방법에 따르면, 긴 커피 추출물은 바람직하게는 27 ~ 45 초의 유동 시간 안에 전달된다. 유동 시간은 35 초 미만으로 감소될 수도 있다. 유동 시간은 전달되는 커피 추출물의 추출 수율을 15 ~ 30 % 로 유지하면서 감소된다. 더 바람직하게는, 전달되는 커피 추출물의 추출 수율은 20 ~ 26 % 로 유지된다.

게다가, 막/결합 수단 계면에서의 압력 손실은 개선된 품질 특성을 제공하기 위해, 특히 크레마의 제조를 개선하기 위해 증가될 수 있다. 막에서의 압력의 증가가 미립자의 감소에 의해 보상된다면 유동 시간은 유지될 수 있거나 또는 바람직하게는 감소될 수 있다. 바람직하게는, 설탕 시험에서 10 초 이상의 안정성을 경험하는 크레마가 커피 추출물의 정상부에 형성된다. 더 바람직하게는 크레마는 설탕 시험에서 약 11 ~ 15 초의 안정성을 경험한다.

막/결합 수단 계면에서의 압력 손실은 긴 커피 추출물을 전달하기 위한 통상적인 막 보다 더 높은 관통 저항을 갖는 막을 가짐으로써 증가될 수 있다. 바람직하게는, 막은 적어도 1.1 mJ 의 관통 저항을 갖는다. 더 바람직하게는 막은 1.1 mJ ~ 3.5 mJ 의 관통 저항을 갖는다. 가장 바람직하게는, 막은 1.35 ~ 3.2 mJ 의 관통 저항을 갖는다.

비교적 높은 관통 저항을 갖는 막의 또 다른 이점은 막이 캡슐 본체에 더 확실하게 밀봉될 수 있다는 것이다. 특히, 압력 하의 유체의 추출 동안 우발적으로 파손될 수 있으며 커피 분쇄물이 추출 장치를 더럽히는 것을 야기할 수 있는 결함 시일의 위험이 더 낮아진다.

압력 손실은 특별한 설계의 개구 판 (예컨대, 더 많은 커팅 또는 천공 설계) 을 선택하는 것과 같은 다른 수단에 의해 또한 제어될 수 있다.

막은 알루미늄, 알루미늄 합금 및/또는 플라스틱과 같은 상이한 재료로 만들어질 수 있다.

바람직한 실시예에서, 막이 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 만들어질 때, 막은 26 ~ 40 미크론, 더욱더 바람직하게는 약 30 미크론의 두께를 갖는다.

캡슐 내의 미립자의 감소를 달성하기 위해, 하나의 가능한 방법은 길이방향 주름과 대조적으로 미립자 분쇄 구역에서 방사상의 주름을 갖는 적어도 한 쌍의 롤을 갖는 분쇄기를 사용하여 커피 콩을 분쇄하는 (캡슐에 채우기 전에) 것이 될 수 있다. 적어도 하나의 롤이 방사상으로 주름져 있는 적어도 3 개 스테이지, 바람직하게는 4 개 스테이지를 사용하여 커피를 분쇄함으로써 양호한 결과가 얻어졌다. 오직 방사상의 주름을 갖는 분쇄 롤을 사용하여 적어도 4 개 스테이지, 가장 바람직하게는 6 개 스테이지에 의해 최상의 결과가 얻어졌다.

캡슐 내의 커피는 캡슐에 커피를 채우기 전 또는 후에 캡슐 내에 성긴 (loose) 상태, 즉 압밀 단계 없이 채워질 수 있다. 대안적으로, 커피는 채우는 단계 전에 밀화 장치를 사용하여 밀화될 수 있다. 하지만, 커피는 캡슐 내에서 고형 블럭으로 압밀되는 것이 아니라 캡슐 내에서 유동 상태로 유지된다.

더 바람직한 실시형태에서, 전달 막을 위한 개구 판은 바람직하게는 20 ~ 50 의 개의 돌출 양각 (relief) 의 네트워크로서, 각 양각은 약 0.5 ~ 5 ㎟ 개별 표면적을 갖는 편평한 상부면을 갖는다. 더 바람직하게는, 양각의 상부면의 각 개별 표면적은 0.8 ~ 3 ㎟ 이다. 이러한 개구 구성은 더 양호한 크레마를 형성하는데 충분한 압력 손실을 발생하는데 또한 기여할 수 있다.

도 1 은 상이한 분쇄 기술에 따른 평균 입자 크기와 미립자 수준 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 2 는 긴 커피 추출물의 전달에서 평균 입자 크기와 추출 수율 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 3 은 긴 커피 추출물의 전달에서 유동 시간과 크레마의 품질 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 4 는 긴 커피 추출물의 전달에서 평균 입자 크기 (D_4,3) 와 유동 시간 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5 는 캡슐의 삽입 이전에 본 발명의 시스템을 개략적으로 나타내는 도이 다.

도 6 은 시스템을 개략적으로 나타내는 도이며, 장치는 폐쇄되어 있고 카트리지는 장치에서 추출되고 있다.

본 출원에서, 이하의 서문에 규정가 내려진 용어가 사용된다.

"추출 수율" 은 캡슐 내의 초기 커피 성분 (볶아서 갈아진 커피) 의 전체 중량으로 나눈 액상 추출물의 전체 고형물의 중량으로 규정된다. 이 값은 통상적으로 퍼센트로 표현된다. 추출 수율은 커피 추출물의 농도의 표현이다.

"전체 고형물" 은 추출물의 전체 중량으로 나눈 추출물에 함유된 추출된 고형물의 중량으로 규정된다. 이 값은 통상적으로 퍼센트로 표현된다.

"주입 압력" 은 바 (bar) 로 표현되고 추출동안 캡슐 내의 주입 지점에서 측정되는 최대 압력으로 규정된다.

"유동 시간" 은 커피 컵에 떨어지는 유체의 처음 순간부터 추출물이 원하는 중량, 농도 및 향으로 컵에 전달되는 순간까지의 시간으로 규정된다.

"긴 커피 추출물" 은 캡슐로부터 약 110 g (+/- 10g) 의 중량으로 얻어지는 액상 추출물로 규정된다.

평균 입자 크기 "D_4,3" 는 Malvern^® 광학 기구와 입자용 분산제로서 부탄올을 사용하여 레이저 회절법에 의해 얻어지는 커피 분쇄물의 평균 체적 직경을 나타낸다.

"미립자" 는 Malvern^® 레이저 회절법에 의해 측정될 때 88.91 미크론 미만의 직경을 갖는 커피 입자로 여겨진다.

분쇄기 내에서 커피를 분쇄하는 "스테이지" 는 한 쌍의 롤을 나타낸다.

"전달 막" 은 커피가 전달되는 캡슐의 벽을 의미하며, 절단, 천공 및/또는 찢음을 포함하는 어떠한 적절한 방법에 의한 개방 이후 제공되는 적어도 하나의 음료 배출구 또는 결과적으로 미리 형성된 음료 배출구를 포함한다.

밀리미터-줄 (Joule) 로 표현된 "관통 저항" 은, 내용이 여기서 참조로 포함된 EP 1566 127 A2 에 더 기재된 Fuch Industrievertretungen (스위스) 에 의해 공급된 MTS Synergie 400 인장 장비를 사용하여 캡슐의 막을 관통하는데 필요한 에너지로 규정된다.

분쇄 커피의 "입도" 는 실시예에서 설명된 것과 같이 분쇄된 이후의 결과물인 커피 입자의 직경으로 규정된다.

"크레마" 는 커피 추출물 상에 생성된 실질적으로 작은 기포의 조직을 갖는 거품의 상부로 규정된다. 크레마 특성은 양호하게 규정된 결정 설탕 층, 즉 신선하게 준비된 커피 한 잔의 정상부에 660 미크론의 평균 입자 크기 (D_4,3) 의 설탕을 준비하고 오버레이 (overlaying) 의 개시와 설탕 대부분의 가라앉음 사이의 시간의 경과를 측정으로 구성된 경험적인 설탕 시험에 의해 측정될 수 있다. "설탕 시험 값" 은 따라서 초 수이다.

"결합 수단" 은 캡슐 밖으로의 커피의 방출을 지연시키는 것을 가능하게 하 는 특정한 압력 손실을 제공하기 위해 막과 결합하거나 또는 이에 대하여 누르는 기능을 갖는 추출 장치 또는 캡슐의 요소를 나타낸다. 결합 수단은 중앙 바늘 또는 다중 바늘 또는 다중 돌출부 및/또는 융기부를 갖는 판, 또는 필터 판과 같이 막과 함께 특정 압력 손실을 제공할 수 있는 다양한 형상을 취할 수 있다.

본 발명은 긴 용량의 음료를 제공하기 위해 폐쇄된 캡슐과 이에 따른 상기 언급된 것과 같은 이점을 사용하는 시스템에 관한 것이다.

중요한 품질 특성이 에스프레소 형 커피에 있어서 일반적으로 알려져 있지만, 소비자의 기호에 대응하는 긴 컵의 커피의 규정를 정확하게 결정할 수 있는 연구는 거의 없었다. 긴 컵의 커피에 있어서, 중요한 품질 특성은 소비자 시험 및 포커스 그룹 (focus group) 과 같은 상이한 수단에 의해 결정될 수 있다. 중요한 품질 특성은 본질적으로 추출 수율, 전체 고형물 및 크레마를 포함한다. 추출 수율은 바람직하게는 특정 범위 내에 유지되어야만 한다는 것이 알려져 있다. 추출 수율이 너무 높다면, 커피는 보통 더 쓰고 조잡한 것으로 여겨지는데 이는 원하지 않는 혼합물이 너무 긴 시간의 추출에 걸쳐 추출될 수 있기 때문이다. 따라서, 대기 시간의 감소의 명백한 이유를 위해 긴 커피 추출물의 전달을 단축시키는 것이 중요할 뿐만 아니라 또한 더 짧은 전달 시간은 커피의 지나친 추출과 관련된 문제를 회피하는 경향이 있다. 반대로, 추출 수율이 너무 낮으면, 커피는 싱거운 맛이 나고 또한 보통 고객들에게 용인되기 어려운 것으로 알려졌다. 따라서, 적절한 범위의 추출 수율은 보통 15 ~ 30 %, 더 바람직하게는 18 ~ 28 %, 가장 바람직하게는 20 ~ 26 % 로 결정되었다. 유사하게, 컵 내의 전체 고형물 의 양은 음료에 충분한 밀도와 조직을 수여하기에 충분해야만하며 그렇지 않으면 커피는 싱거운 맛이 나고 소비자들에게 용인될 수 없다. 따라서, 또한 기호의 문제일 수 있지만, 긴 음료를 위한 전체 고형물의 가장 좋은 농도는 1.0 ~ 1.9 중량%, 더욱더 바람직하게는 1.1 ~ 1.7 중량%, 가장 바람직하게는 1.1 ~ 1.5 중량% 로 결정된다. 적절한 추출 수율 및 전체 고형물은 약 5.5 ~ 7 그램의 커피, 바람직하게는 5.8 ~ 6.8 그램의 커피를 담고 있는 캡슐에 의해 얻어질 수 있다.

마지막으로, 긴 컵의 커피에서 크레마가 또한 중요한 품질 특성으로 여겨지고 긴 컵의 커피는 충분히 두껍고 안정된 크레마를 전달해야 한다. 크레마는 어떠한 블랙홀도 남기지 않으면서 컵의 음료의 전체 표면을 덮어야 한다. 이는 특히 어려운데 긴 커피 추출물의 표면은 보통 짧은 커피 추출물의 표면보다 더욱 크기 때문이다 (예컨대, 커피 머그 잔과 에스프레소 컵 사이의 차이를 고려). 크레마는 또한 조직이 비누같이 매끈하거나 거품이 많은것과 대조적으로, 크림과 같거나 부드러워야 한다. 그의 색상은 흰색이 아니라 갈색에서 붉은색이어야 한다. 따라서, 설탕 시험은 7 초 이상의 값, 바람직하게는 10 초를 초과한 값을 나타내야 한다.

도 5 와 도 6 은 본 발명의 전형적인 시스템을 개략적으로 도시한다.

본 발명의 장치 (D) 는 한번에 하나의 캡슐에서 커피를 추출하기 위한 추출 모듈 (10) 을 포함한다. 이 추출 모듈은 지지 베이스 또는 수집기 (11) 형태의 수용 수단과 주입부 (12) 를 포함한다. 지지 베이스 및 주입부는 캡슐을 수용하기 위해 두 부품이 폐쇄될 때 내부 공간을 규정한다. 지지 베이스에는, 유체 의 압력이 캡슐 내측에 생길 때 그 캡슐의 유지부와 결합하게 되는 결합 수단 (13) 이 위치된다. 이 결합 수단 (13) 은 피라미드, 기다란 리브의 네트워크 또는 판의 표면에 제공되는 바늘과 같은 일련의 돌출 요소와 같은 천공 수단일 수 있다. 커피 추출물은 일차적으로 돌출 요소와 막의 개구의 가장자리 사이에 형성된 매우 좁은 간격에 의해 여과된다. 판은 추출물을 배출하고 결국 어떠한 고형 커피 입자를 남기게 하는 일련의 틈을 포함한다. 이 틈은 돌출 요소 사이에 형성되는 채널로 판을 통해 제공될 수 있거나 또는 대안적으로, 돌출 요소 그 자체를 통해 제공될 수 있다.

장치는 유체가 적어도 하나의 주입기 (70) 를 통해 캡슐 내에 제공되는 적어도 하나의 유체 라인 (72) 을 더 포함한다. 주입기는 캡슐에 유입되는 물을 위한 하나 이상의 통로를 생성하는 하나 이상의 바늘 또는 블레이드를 포함할 수 있다. 유체는 펌프 (73) 에 의해 라인에 압력 하에 공급된다. 펌프는 전자기적 피스톤 펌프 또는 격막 펌프 또는 가압 헤드 시스템과 같은 어떠한 적절한 물 펌핑 기구일 수 있다. 유체 저장소 (74) 가 캡슐보다 더 추출하도록 유체를 전달하기에 충분한 양으로 유체를 공급되게 하기 위해 펌프 (73) 의 상류에 설치될 수 있다. 바람직하게는, 저장소는 몇 번의 추출 사이클 이후 반복적으로 저장소를 다시 보충하는 불편함을 해소하기 위해 750 ㎖ 이상의 물을 수용할 수 있다. 가열 시스템 (75) 이 요구되는 온도 범위내에서 유체를 가열하기 위해 저장소와 추출 모듈 (10) 사이에서 상기 라인을 따라 설치될 수 있다. 히터는 물을 70 ~ 100℃ 의 추출 온도로 가열하도록 구성된다. 히터는 써모블럭 (thermoblock) 또는 세라믹 가열 카트리지와 같은 즉석 가열 장치일 수 있다. 저장소는 또한 유체를 따뜻하게 또는 뜨겁게 유지할 수 있는 보일러와 같은 것일 수 있다. 스위치를 갖는 제어 보드가 또한 추출 사이클을 자동적으로 개시하는데 유용하다. 추출 작동을 제어하고 감시하기 위해 온도 센서, 타이머, 유량계, 압력 센서, 베인 (vane), 프로브 (probe) 등과 같은 상이한 제어 장치가 추가될 수 있다.

커피 캡슐 (L) 은 본체 (20) 와 알루미늄 및/또는 플라스틱과 같은 재료로 만들어진 막 (21) 을 갖는다. 캡슐은 본 발명의 내용을 벗어나지 않으면서 다양한 상이한 형상을 취할 수 있다. 막은 또한 본체 그 자체의 바닥으로서 형성될 수 있다. 막은 이전에 미리 정해진 형상을 취할 수 있고 (예컨대, 볼록 또는 오목한 형상) 추출 동안 결합 수단 (13) 에 대하여 변형된다.

본 발명의 한 중요한 양태에 따르면, 캡슐은 제어된 입자 크기와 감소된 미립자 수준의 분쇄된 커피로 채워진다.

캡슐은 내부 커피의 저장 수명을 증가시키기 위해 비활성기체로 약간 과압으로 충전될 수 있다. 막은 가스의 내부 압력의 결과 약간 볼록한 형상을 취할 수 있다. 비활성기체는 통상적으로 질소이지만 다른 비활성기체도 사용될 수 있다. 캡슐의 충전 및 밀봉 이후 분쇄 커피가 캡슐 내부를 탈기시키는 결과 커피로부터의 이산화탄소 가스가 또한 내부 가스 압력의 발생에 참여한다. 따라서, 막은 가스 제거로부터의 가스를 포함하는 가스의 내부 압력을 견디기에 충분한 내성을 갖는다.

도 6 에 나타낸 것과 같이, 추출 모듈 (10) 이 캡슐 (2) 주위를 폐쇄하고 캡 슐이 모듈 내에 위치될 때, 이후 "막" 이라고 부르는 유지 부재는 장치의 결합 수단 (13) 과 인접하거나 또는 그 수단으로부터 짧은 거리에 위치된다. 캡슐의 막은 캡슐에 유입하는 물에 의해 캡슐 내에 특정 개방 압력이 생기기 전까지 개방되지 않는다. 막과 결합 수단은 추출이 시작되기 전에 우발적인 개방을 발생하지 않도록 구성된다. 따라서, 펌프 수단 (75) 에 의해 물이 캡슐 내에 유입됨에 따라, 내부 압력이 캡슐 내부에 생기고 이 내부 압력에 의해 막 (21) 이 변형되고 또한 천공되거나 또는 찢겨 열리게 되는 지점까지 결합 수단 (13) 에 눌리게 된다. 캡슐은 특정한 개방 압력에서 개방을 개시하지만 캡슐 내의 분쇄 커피의 베드의 압밀작용 (cpmpaction) 에 의해 그리고 또한 캡슐의 막이 찢어지거나 천공되어 생긴 좁은 개구에 의해 발생되는 압력 강하에 의해 압력은 보통 계속하여 증가한다. 그 후, 압력 수준은 보통 추출 압력으로 낮아지고, 이 압력은 통상적으로 수 바이며 펌프가 멈추면 저하된다. 전체적인 압력 손실은 보통 압밀된 커피 베드에 의해 발생된 압력 손실과 막을 통한 작은 개구와 장치의 결합 판 (13) 과 관련하여 발생된 압력 손실을 합한 것이다. 추출의 수압은 캡슐의 주입측에서 11 바를 초과하는 값에 이른다. 결합 판은 캡슐 자체의 일부분일 수 있다는 것이 지적될 수 있다. 캡슐의 막은 예컨대 결합 판의 하나 이상의 바늘에 의해 물 주입 전에 미리 개방될 수 있다는 것이 지적될 수 있다.

펌프는 고정된 성능 특징 곡선을 가지며 이는 하류에서 펌프가 캡슐의 특성 (입도, 막 등) 에 따른 특정 압력을 극복해야 할 때 특정 유량을 전달하는 것을 의미한다.

본 발명은 커피 추출 특성 (즉, 추출 수율) 을 실질적으로 유지함과 동시에 기존의 시스템의 캡슐 내의 커피 베드의 압력 손실과 비교할 때 커피 베드의 압력 손실이 현저하게 감소되는 원리를 기본으로 한다.

이를 위해, 캡슐 내의 커피 분쇄물의 입도는 감소된 미립자 수준으로 변경되었다. 바람직하게는, 미립자 퍼센트 (F) 는 입자 크기 (D_4,3) 의 측정 범위와 관계가 있다. 입자 크기가 증가할 때, 미립자의 양은 보통 역으로 줄어든다. 커피가 더 미세하게 분쇄될 수록, 더 많은 미립자가 발생된다. 본 발명의 한 바람직한 양태에 따르면, 미립자 퍼센트 (F) 는 이하의 바람직한 한도 내에서 D_4,3 에 따라 결정된다.

D_4,3 가 350 ~ 400 미크론으로 측정될 때 F 는 10 ~ 14 %,

D_4,3 가 300 ~ 349 미크론으로 측정될 때 F 는 12 ~ 16 %,

D_4,3 가 250 ~ 299 미크론으로 측정될 때 F 는 14 ~ 18 %.

바람직하게는, 캡슐은 선택된 입자 크기 (D_4,3) 를 갖는 단일의 선택된 분쇄물에 의해 채워진다. 다시 말하면, 상이한 입자 크기 (D_4,3) 를 갖는 둘 이상의 분쇄물은 캡슐을 채우기 위해 혼합되지 않는다.

더욱더 바람직하게는, 긴 커피 추출물의 전달을 위한 캡슐의 미립자 퍼센트 (F) 는 D_4,3 가 300 ~ 350 미크론으로 측정될 때 12 ~ 14 % 이고, 따라서 긴 커피 추출물을 45 초 미만, 바람직하게는 약 35 초에 전달할 수 있게 한다. 350 미 크론 초과에서, 커피의 추출이 덜 효과적이라는 것이 발견되었다. 추출 유체와 커피 입자 사이의 접촉 표면은 감소되고 따라서 추출 원리에 영향을 미친다. 너무 큰 입자는 또한 제조 동안 분쇄 이후의 커피에 있어서 더 긴 탈기 시간을 요구한다. 300 미크론 미만일때, 유동 시간은 마찬가지로 또한 단축될 수 있지만, 채널링이라고 불리는 커피 베드의 물의 불균일한 분배에 의해 커피 추출은 덜 효과적일 수 있다.

감소된 미립자 수준의 입도는 긴 커피 추출을 위한 유동 시간을 제어할 수 있게 한다. 특히, 30 ~ 45 초 사이의 유동 시간이 성공적으로 얻어질 수 있다.

이하의 실시예는 제한적이지 않은 방식으로 본 발명을 더 도시한다.

실시예 :

1. 분쇄 기술

도 1 의 그래프는 상이한 분쇄 기술을 고려한 평균 직경 (D_4,3) 과 미립자 퍼센트 사이의 관계를 도시한다. 방사상으로 주름진 6 쌍의 롤을 갖는 6 개의 스테이지를 이용하는 분쇄 기술이 단지 축선방향으로 주름진 롤 또는 혼합된 주름진 모양 (즉, 미립자 분쇄 구역의 하나 또는 두 스테이지 상의 방사상 및 축선방향 롤 모두) 을 사용하는 분쇄 기술과 비교할 때 감소된 미립자 수준을 얻게 한다. 그래프는 또한 혼합된 롤을 갖는 분쇄기의 사용은 축선방향 주름과 비교할 때 더 낮은 미립자 수준을 제공한다는 것을 또한 나타낸다.

2. 추출 수율에 대한 입자 크기 (D _4,3 ) 와 막 두께의 영향

도 2 의 그래프는 상이한 두께의 알루미늄 전달 막을 갖는 캡슐로부터 긴 커피 추출물을 추출할 때 커피 추출 수율에 대한 평균 입자 크기의 영향을 나타낸다. 테스트는 각각, 20 미크론 및 30 미크론의 알루미늄 막으로 실행되었다. 20 미크론 막의 평균 관통 저항은 약 0.7 mJ 로 측정되었고 그의 최대 관통 저항은 약 0.81 mJ 로 측정되었다. 30 미크론 막의 평균 관통 저항은 약 1.45 mJ 로 측정되었고 그의 최소 관통 저항은 약 1.1 mJ 로 측정되었다. 시험은 또한 완전한 방사상의 주름 (실시예 1 에서 규정된 것과 같은 6 스테이지) 을 사용하거나, 대안적으로는 완전한 축선방향 주름을 각각 사용하는 상이한 분쇄 기술을 포함한다. 방사상의 주름은 도 1 에서 예시된 것과 같은 축선방향 주름과 비교할 때 현저히 감소된 미립자 수준을 이끌어낸다. 상이한 미립자 수준을 갖는 캡슐의 추출의 결과는 결국 추출 수율이 크게 영향을 받지 않는 것을 나타낸다. 이는 또한 더 미세한, 즉 200 ~ 300 미크론의 분쇄가 조악한 분쇄 (즉, 300 미크론 초과) 와 비교할 때 약간 더 높은 추출 수율을 주는 것을 나타낸다.

3. 크레마에 대한 유동 시간, 분쇄 기술 및 막 두께의 영향

도 3 의 그래프는 크레마의 품질에 대한 유동 시간과 막 두께의 영향을 나타낸다. 그 결과는 더 두꺼운 막 (즉, 30 미크론) 으로 추출된 캡슐이 실질적으로 동일한 유동 시간에서 더 얇은 막 (즉, 20 미크론) 으로 추출된 캡슐보다 더 양호한 크레마를 제공하는 것을 나타낸다. 결과는 더 높은 미립자 수준을 발생시키는 축선방향 주름이 더 빠른 흐름을 제공하지만 (30 미크론의 막 대신 20 미크론의 벽으로) 크레마는 더 적었다는 것을 또한 나타낸다. 결국, 방사상의 주름에 의한 분쇄는 더 두꺼운 막이 이용될 때 (즉, 30 미크론) 35 초의 유동 시간에서 개선된 크레마를 제공하였다.

4. 유동 시간에 대한 입도 (평균 입자 크기/미립자) 의 영향

도 4 의 그래프는 유동 시간에 대한 평균 입자 크기 (D_4,3), 분쇄 기술 (미립자 수준과 관계되어 있음) 및 막 두께의 영향을 나타낸다.

긴 컵을 위한 세 개의 상이한 커피 콩 블렌드, 각각 "블렌드 1", "블렌드 2", 및 "블렌드 3" 이 시험되었다. 커피 콩은 축선방향 또는 방사상의 주름 분쇄 기술 중 하나를 사용하여 분쇄되었다. 캡슐은 결과물인 분쇄된 커피로 채워졌고, 각각 20 및 30 미크론의 상이한 막 두께로 시험되었다.

결과는 분쇄된 커피가 통상적인 미립자 수준의 커피 분쇄와 비교하여 감소된 미립자 수준을 가질 때 (즉, 방사상의 주름 분쇄기가 사용되었음) 유동 시간이 현저하게 감소될 수 있다는 것을 나타낸다. 이는 미립자 수준이 감소되고 막이 더 두껍게 (즉, 30 미크론) 만들어질 때 유동 시간이 현저히 감소되는 것을 또한 나타낸다. 어떠한 경우에, 유동 시간은 260 ~ 320 미크론 사이의 입자 크기에서 30 초 미만으로도 감소될 수 있다.

블렌드가 만들어진, 커피의 원산지가 또한 유동 시간에 헌저한 영향을 줄 수 있는 것이 또한 반드시 지적되어야 한다. 따라서, 동일한 원산지의 동일한 블렌드를 사용하는 경우, 본 발명은 유동 시간의 현저한 개선을 제공한다.

5. 입도

입자 크기 분포 (D_4,3) 및 미립자 수준 (F) 은 1000 ㎜ 광학 렌즈를 구비한 Malvern^® 의 "Mastersizer S" 기구를 사용하여 레이저 회절에 의해 결정되었다. 15 ~ 20 % 의 흐려짐 (obscuration) 을 얻기 위해 1 ~ 2 g 의 분말이 1 리터의 부탄올에 분산되고 레이저 빔 앞에서 재순환 된다. 입자 크기 분포는 회절 패턴의 Fraunhofer 근사화에 의해 얻어진다. 완전한 실험이 3 번 반복되었고 (또는, StDev < 5 % 일 때까지) 그 결과를 평균을 내었다.

6. 크레마 측정을 위한 설탕 시험

기계화된 설탕 시험 장치는 작은 설탕 보관 사일로 (silo) 로 구성된다. 바닥 에지에 규정된 슬릿 (2 ㎜ × 40 ㎜) 을 포함하는 프리즘의 V-형상의 이러한 사일로는 슬릿이 없는 한 균일한 설탕 커튼을 발생할 수 있고 최소한의 설탕이 사일로에 남게 된다. 이러한 사일로는 제어된 속도 (~ 40 ㎜/s) 로 한 지점 "A" 에서 지점 "B" 로 수평적으로 이동될 수 있다 (A 와 B 사이의 거리는 20 ㎝). 두 지점에서의 끝 위치에서 차폐부는 장치가 대기 모드일 때 설탕이 흘러 나가는 것을 방지한다. 사일로가 이동될 때, 설탕 커튼은 두 지점 "A" 와 "B" 사이 내내 생기게 된다. 두 지점 내의 이러한 경로 60 ㎜ 아래에 위치된 컵 안의 크레마에는 사일로가 이를 지나갈 때 균일한 설탕 층으로 상부가 덮일 것이다. 크로노그래프 (chronograph) 는 설탕 층이 거품 층 상에 위치될 때 개시된다. 컵 안에 적층된 설탕의 양 (정확한 5 g 의 설탕을 얻기 위한 층의 두꼐) 은 사일로의 속도 또는 슬릿의 치수를 변경함으로써 조정 가능하다. 설탕은 D_4,3 가 660 미 크론인 결정 설탕이다.

정확한 대기 기간 (즉, 긴 컵을 위해서 10 초) 은 추출의 끝과 설탕 시험의 개시 사이에 반드시 관찰되어야 한다.

설탕 층은 때때로 크레마의 상부에 남아 있다. 후에, 설탕의 대부분이 갑자기 가라앉을 때 관찰하는 작동자는 반드시 크로노그래프를 멈춰야 한다.

"설탕 시험 값" 은 크로노그래프에 의해 나타난 초 수이다.

Claims (18)

1. 압력 하에 물을 캡슐 내에 주입하여 분쇄 커피를 담고 있는 캡슐로부터 50 초 이하의 유동 시간 내에 긴 커피 추출물을 전달하는 방법으로서,

   캡슐은 분쇄 커피로 채워져 있고 전달 막을 갖고,

   캡슐은 커피 추출 장치에서 추출되고 압력이 가해진 물이 압력 하의 캡슐에 주입되고,

   결합 수단이 막에 결합되고/되거나 기대고 있을 때 커피 음료는 캡슐의 음료 전달 막을 통해 방출되고,

   압력 손실은 이하의 한도 내의 평균 입자 크기 (D_4,3) 에 의존하는 제어된 미립자 퍼센트 (F) 를 갖는 커피 분쇄물을 캡슐에 제공함으로써 커피 베드에서 감소되는 긴 커피 추출물을 전달하는 방법.

   D_4,3 가 350 ~ 400 미크론으로 측정될 때 F 는 14 % 이하,

   D_4,3 가 300 ~ 349 미크론으로 측정될 때 F 는 16 % 이하,

   D_4,3 가 250 ~ 299 미크론으로 측정될 때 F 는 18 % 이하.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 커피 베드에서의 압력 손실은 이하의 한도 내의 입자 크기에 의존하는 미립자 퍼센트 (F) 를 갖는 분쇄된 커피를 캡슐에 제공함으로써 감소되는 긴 커피 추출물을 전달하는 방법.

   D_4,3 가 350 ~ 400 미크론으로 측정될 때 F 는 10 ~ 14 %,

   D_4,3 가 300 ~ 349 미크론으로 측정될 때 F 는 12 ~ 16 %,

   D_4,3 가 250 ~ 299 미크론으로 측정될 때 F 는 14 ~ 18 %.
3. 제 2 항에 있어서, 긴 커피 추출물의 전달을 위한 캡슐의 미립자 퍼센트 (F) 는 D_4,3 가 300 ~ 350 미크론으로 측정될 때 12 ~ 14 % 이며 따라서 긴 커피 추출물을 45 초 미만, 바람직하게는 약 35 초에 전달할 수 있게 되는 긴 커피 추출물을 전달하는 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 막/결합 수단의 계면에서의 압력 손실은 적어도 1.1 mJ 의 관통 저항의 막을 선택함으로써 증가되는 긴 커피 추출물을 전달하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 막/결합 수단의 계면에서의 압력 손실은 1.1 ~ 3.5 mJ 의 관통 저항의 막을 선택함으로써 증가되는 긴 커피 추출물을 전달하는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 막/결합 수단의 계면에서의 압력 손실은 26 ~ 40 미크론 두께의 알루미늄제 막을 선택함으로써 증가되는 긴 커피 추출물을 전달하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 막/결합 수단의 계면에서의 압력 손실은 약 30 미크론 두께의 막을 선택함으로써 증가되는 긴 커피 추출물을 전달하는 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미립자 수준은 미립자 분쇄 구역에 적어도 한 쌍의 방사상으로 주름진 롤을 포함하는 분쇄기를 사용하여 캡슐을 채우기 전에 커피 콩을 분쇄함으로써 제어되는 긴 커피 추출물을 전달하는 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 커피는 단지 방사상으로 주름진 롤을 사용하여 분쇄되는 긴 커피 추출물을 전달하는 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 커피는 방사상으로 주름진 롤의 4 ~ 6 스테이지를 사용하여 분쇄되는 긴 커피 추출물을 전달하는 방법.
11. 제 8 항에 있어서, 커피는 방사상 및 축선방향으로 주름진 롤을 사용하여 분쇄되는 긴 커피 추출물을 전달하는 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커피 추출물은 27 ~ 45 초의 유동 시간으로 전달되는 긴 커피 추출물을 전달하는 방법.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커피 추출물은 35 초 미만의 유동 시간으로 전달되는 긴 커피 추출물을 전달하는 방법.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전달된 커피 추출물의 추출 수율은 15 ~ 30 % 인 긴 커피 추출물을 전달하는 방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 전달된 커피 추출물의 추출 수율은 20 ~ 26 % 인 긴 커피 추출물을 전달하는 방법.
16. 제 13 항에 있어서, 상기 전체 고형물은 1.0 ~ 1.9 중량% 인 긴 커피 추출물을 전달하는 방법.
17. 제 13 항에 있어서, 상기 전체 고형물은 1.1 ~ 1.7 중량% 인 긴 커피 추출물을 전달하는 방법.
18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 추출 수압은 캡슐 내의 주입측에서 11 바를 초과하는 값에 이르는 긴 커피 추출물을 전달하는 방법.

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