KR20090032137A - 캡슐로부터 짧은 커피 추출물을 더 빠르게 전달하는 방법 - Google Patents

Abstract

압력 하에 물을 캡슐 내에 주입하여 분쇄 커피를 담고 있는 폐쇄된 캡슐로부터 짧은 커피 추출물을 더 빠르게 전달하는 방법이다. 캡슐은 분쇄 커피로 채워져 있고 전달 막을 갖고, 커피 추출 장치에서 추출되고 압력이 가해진 물이 압력 하의 캡슐에 주입된다. 결합 수단이 막에 결합되고/되거나 기대고 있을 때 커피 음료는 캡슐의 음료 전달 막을 통해 방출된다.

평균 입자 크기 (D_4,3) 에 의존하는 감소된 미립자 퍼센트 (F) 를 갖는 분쇄 커피를 캡슐에 제공함으로써 압력 손실은 커피 베드에서 감소된다. 추출 수율은 15 ~ 30 % 로 유지되고 25 또는 40 그램의 커피 추출물이 20 초 이하의 유동 시간에 전달된다.

Description

캡슐로부터 짧은 커피 추출물을 더 빠르게 전달하는 방법{METHOD FOR DELIVERING FASTER A SHORT COFFEE EXTRACT FROM CAPSULE}

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

여러잔의 커피가 필터 커피 기계로부터 제조될 수 있다. 하지만, 커피의 "가벼운" 추출의 결과, 결과물인 추출물은 보통 낮은 커피 고형물 농도, 낮은 향 프로파일을 갖고, 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 많은 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 여러잔의 짧은 커피 및 여러잔의 긴 커피를 제조하는데 적절하다. 한 잔의 짧은 커피 추출물은 컵에 50 그램 미만의 커피 액상 추출물을 담는 것으로 규정되고 더 구체적으로는 에스프레소 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. 따라서, 통상적으로 짧은 커피 추출물은 원하는 바디 (body), 맛, 풍미 및 크레마를 제공하기 위해 20 ~ 45 초의 유동 시간 내에 전달될 수 있다.

감소된 유동 시간에 짧은 커피 추출물을 전달하지만 상대적으로 변하지 않는 품질을 유지하는 것이 필요하다.

더 강한 맛을 갖는 짧은 커피 추출물을 전달하는 것이 또한 필요하다.

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 캡슐로부터 짧은 커피 추출물을 전달할 때의 유동 시간을 감소시키는 것이다.

따라서 본 발명은 커피 베드에서의 미립자 함량의 제어와 함께 커피 베드의 입도가 원하는 커피 추출을 유지하면서 커피 베드에서의 압력 손실을 감소시키는데 중요한 역할을 한다는 발견에 기초한다. 미립자 함량의 감소는 커피 베드에서의 압력 손실을 감소시킨다. 압력 손실이 감소되어, 커피 추출물은 더 높은 유량으로 전달될 수 있다.

본 발명은 따라서 커피 분쇄물 내의 미립자 수준을 감소시키는 원리에 기초하며, 이러한 미립자 수준은 결과물인 커피의 추출 수율에 크게 영향을 주지 않으면서 더 빠른 흐름을 제공한다.

따라서, 본 발명은 캡슐 내에 압력 하의 물을 주입함으로써 분쇄 커피를 담고 있는 밀폐된 캡슐로부터 짧은 커피 추출물을 더 빠르게 또는 더 높은 수율로 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 캡슐의 음료 전달 막에 결합되고/되거나 기대고 있을 때 커피 음료는 상기 막을 통해 방출되고,

이하의 한도 내의 평균 입자 크기 (D_4,3) 에 의존하는 제어된 미립자 퍼센트 (F), 즉

D_4,3 가 300 ~ 350 미크론으로 측정될 때 F 는 16 % 미만,

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

D_4,3 가 200 ~ 249 미크론으로 측정될 때 F 는 21 % 미만,

D_4,3 가 150 ~ 199 미크론으로 측정될 때 F 는 28 % 미만,

을 갖는 분쇄 커피를 캡슐에 제공함으로써 압력 손실이 커피 베드에서 감소되고, 추출 수율은 15 ~ 30 % 로 유지되고, 25 또는 40 그램의 커피 추출물이 20 초 이하의 유동 시간으로 전달된다.

바람직하게는, 커피 베드의 압력 손실은 이하의 한도

D_4,3 가 300 ~ 350 미크론으로 측정될 때 F 는 12 ~ 16 %,

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

D_4,3 가 200 ~ 249 미크론으로 측정될 때 F 는 17 ~ 21 %,

D_4,3 가 150 ~ 199 미크론으로 측정될 때 F 는 22 ~ 28 %,

내의 입자 크기에 따른 미립자 퍼센트 (F) 를 갖는 분쇄 커피를 캡슐에 제공함으로써 감소된다.

커피 분쇄물의 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.

짧은 커피 추출물에서, 컵 안의 커피의 특징 또는 농도의 차이를 나타내는 특성은 추출 수율과 관련이 있다. 바람직하게는 추출 수율은 특정 범위 내에 유지되어야만 하는 것이 발견되었다. 추출 수율이 너무 높다면, 커피는 보통 과도하게 추출될 것이고 원치 않는 화합물이 추출되었기 때문에 더 쓰고 조잡한 것으로 여겨진다. 반대로, 추출 수율이 너무 낮으면, 커피는 싱거운 맛이 나고 또한 보통의 소비자에게 받아들여지지 않는다. 따라서, 놀랍게도, 본 발명은 유동 시간은 현저하게 감소시키면서, 바람직하게는 18 ~ 30 %, 가장 바람직하게는 19 ~ 25 % 의 범위 내의 더 미세한 분쇄물을 통해 추출 수율을 또한 유지하거나 또는 심지어 증가시키는 방법을 제공하다.

캡슐에 담겨있는 분쇄 커피의 양은 적당히 적게 유지되며, 바람직하게는 4.5 ~ 6.5 그램, 더 바람직하게는 5 ~ 6 그램이다.

200 ~ 300 미크론의 D_4,3 의 바람직한 평균 입자 크기 내에서, 25 g 또는 40 g 의 커피 추출물의 전달을 위한 유동 시간이 놀랍게도 15 초 이하, 심지어 대략 10 초 정도로 현저히 감소될 수 있다는 것이 발견되었다. 유동 시간은 또한 190 ~ 300 미크론의 D_4,3 내에서 놀랍게도 비교적 일정하다.

더 빠른 추출에도 불구하고, 커피 풍미 프로파일과 바디 및 뒷맛은 더 높은 미립자 수준을 갖는 동일한 평균 입자 크기와 비교하여 개선될 수 있다. 예컨대, 200 ~ 300 미크론의 평균 입자 크기 (D_4,3) 내의 추출 수율은 20 ~ 23 % 로 유지되거나 또는 증가될 수 있다.

크레마는 또한 중요한 품질 특성으로서 짧은 커피 추출물에서 요구된다. 크레마는 두껍고 안정적이어야 한다. 크레마는 어떠한 블랙홀도 남기지 않으면서 컵 내의 음료의 전체 표면을 덮어야 한다. 따라서, 크레마의 품질은 결정 설탕을 층상으로 쌓고 설탕이 커피 추출물에 가라앉기 전의 시간을 측정하는 것으로 구성된 시험에 의해 결정된다. 놀랍게도, 더 빠른 시간에 전달된 짧은 커피 추출물은 또한 우수한 특성의 크레마를 갖는다. 예컨대, 200 ~ 300 미크론의 평균 입자 크기 (D_4,3) 에서 약 10 초의 감소된 시간에 전달되는 커피 추출물에서, 크레마는 설탕 시험에서 10 초, 심지어는 12 초를 초과하는, 바람직하게는 12 ~ 15 초의 안정성을 나타낸다.

게다가, 막/결합 수단 계면에서의 압력 손실은 개선된 품질 특성을 제공하도록 제어될 수 있다.

막/결합 수단 계면에서의 압력 손실은 적어도 1.1 mJ 의 높은 관통 저항을 갖는 막을 가짐으로써 제어될 수 있다. 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. 막은 알루미늄, 알루미늄 합금 및/또는 플라스틱과 같은 상이한 재료로 만들어질 수 있다.

바람직한 실시형태에서, 막이 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 만들어 졌을 때, 막은 26 ~ 40 미크론, 더욱더 바람직하게는 약 30 미크론의 두께를 갖는다. 막은 바람직하게는 결합 수단과의 접촉에서 추출 압력의 작용 하에 찢어진다. 결합 수단은 다수의 양각 (relief) 또는 대안적으로 단일 양각을 포함할 수 있다. 캡슐은 막의 개방 이후 캡슐 내에 커피 분쇄물을 유지하는데 필요하다면 내부 필터를 가질 수 있다. 캡슐의 주입측에서의 수압은 11 바를 초과하는, 심지어 14 바보다 더 높은 값에 이를 수 있다.

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 개의 스테이지, 바람직하게는 4 개의 스테이지를 사용하여 커피를 분쇄함으로써 양호한 결과가 얻어졌다. 오직 방사상의 주름을 갖는 분쇄 롤을 사용하는 적어도 4 개의 스테이지, 가장 바람직하게는 6 개의 스테이지에 의해 최상의 결과가 얻어졌다.

캡슐 내의 커피는 캡슐에 커피를 채우기 전 또는 후의 압밀 단계 없이 캡슐 내에 성긴 (loose) 상태로 채워질 수 있다. 대안적으로, 커피는 채우는 단계 전에 밀화 장치를 사용하여 밀화될 수 있다. 하지만, 커피는 캡슐 내에서 고형 블럭으로 압밀되지 않고 캡슐 내에서 유동 상태로 유지된다.

바람직한 실시형태에서, 전달 막을 위한 개구 판은 바람직하게는 20 ~ 50 개의 돌출 양각의 네트워크로 형성되며, 각 양각은 약 0.5 ~ 5 ㎟ 의 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 발생시키는데 또한 기여할 수 있다.

도 1 은 표준 분쇄물 및 본 발명의 개선된 분쇄물에 있어서 분쇄 커피의 평균 입자 크기와 미립자 수준 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 2 는 입도와 25 g 의 커피 추출물의 전달을 위한 유동 시간 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 3 은 표준 블렌드 및 본 발명의 블렌드에 있어서 25 g 의 커피 추출물의 전달을 위한 유동 시간과 추출 수율 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 4 는 25 g 의 커피 추출물의 전달을 위한 유동 시간과 설탕 시험에 의해 결정된 것과 같이 얻어진 크레마의 품질 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5 는 190 ~ 250 미크론의 평균 입자 크기의 분쇄 커피와 짧은 커피 추출물을 전달하기 위한 유동 시간 사이의 관계를 나타내는 다른 그래프이다.

도 6 은 245 ~ 275 미크론의 분쇄물에 있어서 25 g 의 커피 추출물을 전달하기 위한 유동 시간과 추출 수율 사이의 관계를 나타내는 다른 그래프이다.

도 7 은 245 ~ 275 미크론의 분쇄물에 있어서 유동 시간과 크레마 안정성 사이의 관계를 나타내는 다른 그래프이다.

도 8 은 캡슐의 삽입 전에 본 발명의 시스템을 개략적으로 나타내는 도이다.

도 9 는 본 시스템을 개략적으로 나타내는 도이며, 장치는 폐쇄되어 있고 카트리지는 장치에서 추출되고 있다.

본 출원에서, 사용된 용어에 대한 정의는 이하와 같다.

"추출 수율" 은 추출물의 농도를 나타내며 캡슐 내의 초기 커피 성분 (예컨대, 볶아서 갈아진 커피) 의 전체 중량으로 나눈 액상 추출물의 전체 고형물의 중량으로 규정된다. 이 값은 통상적으로 퍼센트로 표현된다.

"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 특징으로 컵에 전달되는 순간까지의 시간으로 규정된다.

"짧은 커피 추출물" 은 "리스트레토" 의 경우 캡슐로부터 약 25 g (+/- 2) 의 중량으로, 그리고 "에스프레소" 의 경우에는 40 g (+/- 2) 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 찢기를 포함하는 어떠한 적절한 방법에 의한 개방 이후 제공되는 적어도 하나의 음료 배출구 또는 결과적으로 미리 형성된 음료 배출구 (예컨대, 필터)를 포함한다.

mJ (milli-Joule) 로 표현된 "관통 저항" 은, 내용이 여기서 참조로 관련된 EP 1566 127 A2 에 더 기재된 Fuch Industrievertretungen (스위스) 에 의해 공급되는 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 평균 입자 크기 및 미립자 수준으로 규정된다.

"크레마" 는 커피 추출물 상에 생성된 실질적으로 작은 기포의 조직을 갖는 거품의 상부로 규정된다. 크레마 특성은 실시예 9 에 규정된 것과 같이 신선하게 준비된 커피 한 잔의 정상부에 양호하게 규정된 결정 설탕 층을 구성두고 오버레잉 (overlaying) 의 개시와 설탕 대부분의 가라앉음 사이의 시간의 경과를 측정하는 것으로 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 하는 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 판 또는 다른 물리적인 장애물과 같이 막과 함께 특정 압력 손실을 제공할 수 있는 다양한 형상을 취할 수 있다.

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

도 8 과 도 9 는 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, 유체의 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 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 저장 소를 다시 보충하는 불편함을 해소하기 위해 750 ㎖ 이상의 물을 수용할 수 있다. 가열 시스템 (75) 이 요구되는 온도로 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. 장치는 또한 많은 다른 변형을 포함할 수 있다.

커피 캡슐 (S) 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 양의 분쇄 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 캡슐 내측의 가스 제거로부터의 가스를 포함하는 가스의 내부 압력을 견디기에 충분한 내성을 가져야 한다.

도 9 에 나타낸 것과 같이, 추출 모듈 (10) 이 캡슐 (2) 주위에서 폐쇄되고 캡슐이 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 구성되어 있다. 따라서, 펌프 수단 (75) 에 의해 물이 캡슐 내에 유입됨에 따라, 내부 압력이 캡슐 내부에 생기고 이 내부 압력은 막 (21) 이 변형되고 또한 천공되거나 또는 찢겨 열리게 되는 지점까지 결합 수단 (13) 에 눌리게 한다. 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 개방 압력보다 더 높은 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. 결합 판은 캡슐 자체의 일부분일 수 있다는 것이 지적될 수 있다. 캡슐의 막은 예컨 대 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 유량의 물을 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 원리에 기초한다.

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 300 ~ 350 미크론으로 측정될 때 F 는 12 ~ 16 %,

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

D_4,3 가 200 ~ 249 미크론으로 측정될 때 F 는 17 ~ 21 %,

D_4,3 가 160 ~ 199 미크론으로 측정될 때 F 는 22 ~ 28 %.

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.

위에서 규정된 바와 같은 감소된 미립자 양의 입도는 짧은 커피 추출물을 위한 유동 시간을 제어할 수 있게 한다. 특히, 15 ~ 30 %, 바람직하게는 18 ~ 30 % 의 추출 수율로 25 또는 40 그램의 커피 추출물의 전달을 위해 20 초 미만, 바람직하게는 15 초 이하의 유동 시간이 성공적으로 얻어질 수 있다.

이하의 실시예는 제한적이지 않은 방식으로 본 발명을 더 설명한다.

실시예

이하의 실시예 1 ~ 4 에 나타낸 시험 결과에서, 표준 용량 및 형상의 Nespresso^® 커피 캡슐이 5.0 그램의 분쇄 커피로 성긴 상태로 채워졌다. 알루미늄으로 만들어진 캡슐은 30 미크론의 알루미늄 음료 전달 막에 의해 밀봉되었다. 커피 특성은 추출 수율과 크레마 품질 ("설탕 시험") 면에서 비교되었다.

실시예 1. 분쇄 기술 :

도 1 의 그래프는 상이한 분쇄 기술을 고려한 평균 직경 (D_4,3) 과 미립자 퍼센트 사이의 관계를 도시한다.

"표준 분쇄물" 곡선은 단지 축선방향으로 주름진 롤을 사용하는 표준 분쇄 기술을 이용하여 상이한 평균 입자 크기의 커피 콩을 분쇄함으로써 얻어졌다.

"개선된 분쇄물" 곡선은 처음 5 개의 스테이지에서 10 개의 주름진 롤을 포 함하고 마지막 스테이지에서 두 개의 매끄러운 롤을 포함하는 6 개의 스테이지를 사용하는 분쇄 기술을 이용하여 상이한 평균 입자 크기의 커피 콩을 분쇄함으로써 얻어졌다. 이러한 분쇄 기술로 표준 분쇄물과 비교하여 감소된 미립자 양을 얻게 되었다.

개선된 분쇄물에 대한 곡선이 더 낮게 나타나듯이, 미립자 수준은 199 미크론의 평균 입자 크기는 약 21 %, 약 240 미크론의 평균 입자 크기는 약 19 %, 그리고 299 미크론의 평균 입자 크기는 약 15 % 의 값으로 낮아질 수 있다.

실시예 2. 유동 시간에 대한 입도 (평균 입자 크기/미립자) 의 영향 :

도 2 의 그래프는 개선된 분쇄에 의해 얻어진 감소된 입자 크기를 갖는 블렌드와 표준 분쇄에 의해 얻어진 표준 블렌드에 있어서 캡슐을 통한 유동 시간에 대한 평균 입자 크기 (D_4,3) 의 영향을 나타낸다. 놀랍게도, 200 ~ 300 미크론의 범위에서, 유동 시간은 보통의 미립자 함량을 갖는 표준 커피 블렌드와 대조적으로 더 적은 미립자를 갖는 분쇄 커피일 때 대략 일정하다 (약 10초). 일반적으로, 커피 추출물의 유동 시간은 감소된 미립자 수준을 갖는 커피 블렌드에서 현저하게 감소될 수 있다.

실시예 3. 추출 수율에 대한 유동 시간의 영향 :

도 3 의 그래프는 각각 200, 250 그리고 300 미크론의 세 가지 상이한 평균 입자 크기에 있어서 감소된 미립자 함량을 갖는 ("개선된") 분쇄 커피를 담고 있는 본 발명의 캡슐을 각각 사용하여 추출 수율에 대한 25 g 의 커피 추출물의 전달을 위한 유동 시간의 영향을 나타낸다. 본 발명의 캡슐은 동일한 평균 입자 크기의 보통의 미립자 함량을 갖는 ("표준") 분쇄 커피를 담고 있는 캡슐과 비교되었다. 결과물인 커피 추출물의 추출 수율은 실시예 9 에서 설명된 과정을 따라 산출되었다. 놀랍게도, 결과에 의하면, 감소된 미립자 수준을 갖는 개선된 블렌드가 표준 블렌드와 비교하여 현저하게 낮은 유동 시간을 제공하며 동시에 추출 수율은 원하는 범위 내에 유지되는 것으로 나타났다. 200 ~ 300 미크론 내인 본 발명의 모든 블렌드는 15 초보다 현저히 낮은 25 g 의 커피 추출물의 전달을 위한 유동시간을 경험하였다. 가장 높은 수율 (약 23 %) 이 개선된 분쇄에 대한 더 미세한 분쇄에 의해 달성된다는 것이 또한 놀랍다. 이는 가장 낮은 수율 (약 16.5 %) 이 더 미세한 분쇄에 의해 달성되는 표준 블렌드와는 대조적이다. 평균 입자 크기가 더 미세할수록, 표준 블렌드의 유동은 더 느려진다. 표준 블렌드에서는, 커피 베드를 통과할 때의 유동 저항은 특히 200 미크론의 입자 크기에서 커피의 전체 양의 완전한 추출 ("채널 효과") 을 보장하기에는 아마도 너무 높다.

실시예 4. 크레마에 대한 유동 시간의 영향 :

도 4 의 챠트는 각각 감소된 미립자 함량 ("개선된") 및 보통의 미립자 함량 ("표준적인 산업 제품") 을 갖는 블렌드에 의해 얻어진 결과를 나타낸다. 캡슐은 5 그램의 분쇄 커피로 채워졌다. 블렌드는 각각, 200, 250 그리고 300 미크론으로 분쇄되었다. 캡슐은 25 g 의 커피 추출물을 전달하기 위해 추출되었다. 결과에 의하면, 감소된 미립자 함량을 갖는 개선된 블렌드에 대해 크레마는 적 어도 12 초 초과, 더 구체적으로는 12 ~ 15 초에서 비교적 안정적으로 유지되는 것으로 나타났다. 유동 시간은 개선된 분쇄물에 의해 15 초 미만으로 감소될 수 있다.

실시예 5. 200 ~ 240 미크론의 평균 입자 크기일 때 유동 시간에 대한 평균 입자 크기의 영향 :

도 5 의 챠트는 200 ~ 240 미크론의 평균 입자 크기 내에서의 추가적인 결과를 나타낸다. 더 낮은 미립자 수준을 갖는 개선된 분쇄물은 약 230 미크론의 평균 입자 크기의 산업용의 "Roma" 커피 분쇄물과 비교되었다. 방사상으로 주름진 분쇄기에 의해 분쇄된 샘플은 대략 동일한 또는 더 미세한 입자 크기를 갖는다. 샘플은 EP 1 566 127 A2 에 기재된 노멀라이저 (normalizer) 를 이용하여 밀화되었다. 캡슐은 5 그램의 분쇄 커피로 채워졌다. 유동 시간은 개선된 분쇄물에 의해 20 초 미만으로 감소될 수 있다.

실시예 6. 200 ~ 240 미크론의 평균 입자 크기일 때 추출 수율에 대한 유동 시간의 영향 :

도 6 의 챠트는 200 ~ 240 미크론의 평균 입자 크기 내에서의 추가적인 결과를 나타낸다. 개선된 분쇄물의 추출 수율은 특히 더 미세한 분쇄물에 있어서 표준보다 더 높다. 약 12 ~ 20 초의 유동 시간에 대해, 추출 수율은 약 20.5 ~ 22.5 % 의 값까지 증가될 수 있다.

실시예 7. 추가적인 결과 :

이하의 표 1 에 추가적인 결과가 나타나 있다.

약 160 미크론 ~ 약 375 미크론의 평균 입자 크기 내의 다양한 커피 블렌드에 대한 추가적인 결과가 이하의 표 2 에 또한 나타나 있다.

실시예 8. 입도 :

입자 크기 분포는 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.

실시예 9. 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 미크론인 결정 설탕이다.

정확한 대기 기간 (즉, 작은 컵을 위해서 20 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.

실시예 10. 추출 수율 :

추출 수율은

수율 (%) = M_e × Tc/M_s

의 관계에 의해 산출되며, M_e 는 커피 추출물의 중량, M_s 는 캡슐에 담긴 분쇄 커피의 중량을 나타내고 Tc 는 커피 추출물의 오븐 건조 이후에 얻어진 커피 추출물의 총 커피 고형물의 퍼센트를 나타낸다.

Claims (18)

1. 압력 하에 물을 캡슐 내에 주입하여 분쇄 커피를 담고 있는 폐쇄된 캡슐로부터 짧은 커피 추출물을 더 빠르게 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,

   이하의 한도 내의 평균 입자 크기 (D_4,3) 에 의존하는 제어된 미립자 퍼센트 (F), 즉

   D_4,3 가 300 ~ 350 미크론으로 측정될 때 F 는 16 % 미만,

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

   D_4,3 가 200 ~ 249 미크론으로 측정될 때 F 는 21 % 미만,

   D_4,3 가 150 ~ 199 미크론으로 측정될 때 F 는 28 % 미만,

   을 갖는 분쇄 커피를 캡슐에 제공함으로써 압력 손실은 커피 베드에서 감소되고, 추출 수율은 15 ~ 30 % 로 유지되고,

   25 또는 40 그램의 커피 추출물이 20 초 이하의 유동 시간으로 전달되는 짧 은 커피 추출물을 전달하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 이하의 한도,

   D_4,3 가 300 ~ 350 미크론으로 측정될 때 F 는 12 ~ 16 %,

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

   D_4,3 가 200 ~ 249 미크론으로 측정될 때 F 는 17 ~ 21 %,

   D_4,3 가 160 ~ 199 미크론으로 측정될 때 F 는 22 ~ 28 %,

   내의 입자 크기에 따른 미립자 퍼센트 (F) 를 갖는 분쇄 커피를 캡슐에 제공함으로써 커피 베드에서의 압력 손실이 감소되는 짧은 커피 추출물을 전달하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 추출 수율 (Y) 은 18 ~ 30 % 로 유지되는 짧은 커피 추출물을 전달하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 추출 수율 (Y) 은 19 ~ 25 % 인 짧은 커피 추출물을 전달하는 방법.
5. 제 3 항에 있어서, 캡슐은 190 ~ 300 미크론의 평균 입자 크기를 갖는 커피 분쇄물로 채워지는 짧은 커피 추출물을 전달하는 방법.
6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 캡슐은 약 4.5 ~ 6 그램의 커피 양으로 채워지는 짧은 커피 추출물을 전달하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 캡슐은 약 5 그램의 커피 양으로 채워지는 짧은 커피 추출물을 전달하는 방법.
8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 유동 시간은 약 15 초 미만으로 감소되는 짧은 커피 추출물을 전달하는 방법.
9. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커피 추출물은 설탕 시험에서 적어도 10 초, 바람직하게는 12 ~ 15 초 동안 안정적인 크레마를 갖는 짧은 커피 추출물을 전달하는 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 막/결합 수단의 계면에서의 압력 손실은 적어도 1.1 mJ 의 관통 저항의 막을 선택함으로써 증가되는 짧은 커피 추출물을 전달하는 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 막/결합 수단의 계면에서의 압력 손실은 1.1 mJ ~ 3.5 mJ 의 관통 저항의 막을 선택함으로써 증가되는 짧은 커피 추출물을 전달하는 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 막/결합 수단의 계면에서의 압력 손실은 26 ~ 40 미크론의 두께를 갖는 알루미늄으로 만들어진 막을 선택함으로써 증가되는 짧은 커피 추출물을 전달하는 방법.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미립자 수준은 미립자 분쇄 구역에 적어도 한 쌍의 방사상으로 주름진 롤을 포함하는 분쇄기를 사용하여 캡슐에 채우기 전에 커피 콩을 분쇄함으로써 제어되는 짧은 커피 추출물을 전달하는 방법.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 추출 수압은 주입측에서의 11 바 보다 더 높은 값에 이르는 짧은 커피 추출물을 전달하는 방법.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분쇄 커피는 채워진 이후 캡슐 안에서 압밀되지 않는 짧은 커피 추출물을 전달하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 분쇄 커피는 채워지기 전에 밀화되거나 성긴 상태로 채워지는 짧은 커피 추출물을 전달하는 방법.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 캡슐로부터 커피 추출물을 방출하기 위해, 상기 막은 추출 압력의 영향에 의해 결합 수단에 대하여 찢어지는 짧은 커피 추출물을 전달하는 방법.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 결합 수단은 다수의 양각을 포함하는 짧은 커피 추출물을 전달하는 방법.

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