KR20130042573A - 압력 하에서 추출된 음료를 위한 밀봉된 캡슐 및 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 가압된 물을 주입하는 것에 의해 음료를 제조하기 위한 밀봉된 캡슐로서, 추출될 물질을 포함하는 밀봉된 공간을 한정하는 측벽(2), 바닥벽(4), 및 상부벽(6)을 포함하며, 상기 바닥벽과 측벽은 강성 또는 반강성 쉘을 형성하는 일체형 부분으로 만들어지고, 칼라(10)는 상기 측벽의 일 단부로부터 연장하며, 상기 상부벽은 상기 칼라에 부착된 유연한 막의 형태로 제공되고, 상기 바닥벽은 상기 캡슐 내부에서 물이 특정 압력에 도달할 때 천공 판의 천공 팁에 의해 천공되도록 구성된, 밀봉된 캡슐에 있어서, 상기 바닥벽은 천공될 메인 중심 부분(20)과, 상기 메인 중심 부분을 상기 측벽에 고정 부착하는 주름진 부분(22)을 포함하며, 상기 주름진 부분은 하나 이상의 주름부(18, 24, 28)를 포함하여 상기 중심 부분이 상기 바닥벽에 측방향 장력을 작용함이 없이 상기 바닥벽을 천공하는데 필요한 진폭에 대응하는 진폭으로 상기 캡슐의 내부쪽으로 그리고 외부쪽으로 이동할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 밀봉된 캡슐에 관한 것이다.

Description

압력 하에서 추출된 음료를 위한 밀봉된 캡슐 및 시스템{SEALED CAPSULE AND SYSTEM FOR A BEVERAGE EXTRACTED UNDER PRESSURE}

본 발명은 압력 하에서 추출된 음료, 특히 커피 뿐 아니라 차, 핫 초콜릿, 우유, 묽은 수프(broth)와 같은 다른 음료를 제조하기 위한 캡슐 또는 시스템에 관한 것이다.

밀폐된 캡슐(hermetic capsule)은 여러 장점, 즉 사용의 편의성, 작은 양의 상이한 향의 음료를 가질 가능성, 고도로 제어되고 재현가능한 방식으로 일관성과 맛을 가지는 음료를 생산할 수 있는 가능성, 및 장기간 동안 제품을 저장하고 맛을 유지하는 가능성을 제공한다.

시장에 있는 캡슐 중 일부는 알루미늄을 포함하고 있는데 이는 알루미늄을 생산하는데 상당한 에너지를 요구하고 이후 폐기물을 처리하는 문제를 야기하기 때문에 환경적 문제를 제기한다. 다른 캡슐은 플라스틱 물질로 만들어지며, 이는 재활용하기에 보다 용이하거나 또는 사용 후 추출될 커피 또는 다른 물질의 찌꺼기(dreg)와 함께 태워질 수 있고, 플라스틱 물질은 알루미늄보다 더 유리한 생태 균형(ecological balance)을 제공한다. 그러나, 캡슐에 플라스틱과 다른 패키지 물질의 사용을 가능한 한 많이 감소시키는 것은 유익하다. 하지만, 이러한 감소는 음료의 추출 품질에 유해하지 않도록 수행되어야 한다.

에스프레소 유형의 커피의 경우에, 크림 무스(creamy mousse)를 얻는 것이 추구되는데, 이는 커피를 고압으로 추출하고 캡슐내의 커피에 물을 잘 주입할 것을 요구한다. 캡슐을 포함하는 시스템에서 제어하기 어려운 측면 중 하나는 커피 입자(grain)에 가압된 물을 균일하게 분배하는 것을 보장하고 선택적 흐름 채널(preferential flow channels)의 형성을 방지하는 것이다. 추출될 커피 입자 또는 다른 물질에 물이 불균일하게 통과하는 것은 추출 레벨(extraction level)을 감소시키고 또한 최적의 추출을 할 수 없도록 압력 구배(pressure gradient)를 감소시킨다. 이러한 추출 파라미터를 잘 제어하는 것에 의해, (즉, 캡슐이 없는) 종래의 커피 기계에 비해 감소된 양의 커피(또는 추출될 다른 물질)를 사용하는 것이 가능하다.

기존의 시스템에서, 캡슐은 보통 매우 작다. 이것은 특히 더 작은 추출 볼륨과 표면으로 추출을 제어하는 것이 더 용이하기 때문에 에스프레소 유형의 작은 커피를 생산하는데에는 충분하다. 캡슐이 클수록, 캡슐에 추출될 커피 베드(bed) 또는 다른 물질에 가압된 물이 적절하고 균일하게 통과하는 것을 보장하기는 어렵다.

본 발명의 목적 중 하나는, 적은 물질을 사용하여 우수한 재현가능성으로 높은 추출 레벨을 보장하는 가능성을 제공하는, 캡슐에 가압된 물을 주입(injection)함으로써 음료를 생산하기 위해 추출될 물질을 포함하는 밀봉된 캡슐(hermetically sealed capsule)을 생산하는 것이다.

성능의 손실 없이, 캡슐에 포함된 예를 들어 5g 내지 20g 추출될 물질에 대해 상이한 크기를 가지는, 매우 우수한 성능을 가지는 캡슐을 생산하는 것이 유리하다.

패키지하기에 매우 쉽고 매우 낮은 비용으로 대량 생산 시리즈(mass production series)로 제조될 수 있는 캡슐을 제공하는 것이 유리하다.

재활용을 위해 또는 소각에 의해 에너지를 생산하기 위해, 사용 후 쉽게 처리될 수 있는 캡슐을 제공하는 것이 유리하다.

본 발명의 목적은 특허청구범위 제1항에 따른 캡슐, 특허청구범위 제11항에 따른 추출 시스템 및 특허청구범위 제13항에 따른 추출 시스템에 의해 달성된다.

추출될 물질을 포함하는 밀봉된 볼륨을 한정하는 측벽, 바닥 벽, 및 상부 벽으로 구성된, 가압된 물을 주입함으로써 음료를 제조하기 위한 밀봉된 캡슐이 본 명세서에 설명된다. 바닥 벽과 측벽은 강성 또는 준 강성의 쉘을 형성하는 하나의 부품이고, 칼라(collar)는 상기 측벽의 일 단부로부터 방사방향으로 연장하며, 상부 벽은 칼라에 부착된 유연한 막(flexible membrane)의 형태이다. 캡슐에서 물이 특정 압력에 도달할 때 추출 기구의 천공 판(perforating plate)의 천공 스파이크(perforation spikes)에 의해 바닥 벽이 천공되도록 구성된다. 바닥 벽은 천공되도록 의도된 중심 메인 부분(central main portion)과, 상기 중심 메인 부분을 측벽에 고정 부착하는 아코디언 형상 부분(accordion-shaped portion)을 포함하며, 상기 아코디언 형상 부분은 하나 또는 여러 개의 주름부(folds)를 포함하여 상기 중심 부분이 바닥 벽을 천공하는데 필요한 진폭에 대응하는 진폭으로 캡슐로부터 내부쪽으로 그리고 외부쪽으로 이동할 수 있게 한다.

바닥 벽의 중심 메인 부분은 사용 전 위치에서, 캡슐의 바닥 라인으로부터 비-제로(non-zero) 거리에 위치된다. 바닥 벽의 중심 메인 부분과 바닥 라인 사이의 거리는 유리하게는 0.2 내지 1mm 사이에 위치될 수 있다.

아코디언 부분의 높이는 유리하게는 캡슐의 높이의 8% 미만일 수 있다. 바닥 벽과 바닥 벽의 중심 메인 부분 사이의 직경 비율은 유리하게는 0.6 내지 0.8 mm 사이에 위치될 수 있다. 아코디언 부분의 높이는 유리하게는 1 내지 3mm 사이에 위치될 수 있다. 아코디언 부분의 주름부는 유리하게는 본질적으로 원형 또는 타원형 곡률(curvature)을 가지는 부분을 구비할 수 있다. 아코디온 부분은 캡슐의 바닥 라인으로부터 캡슐의 내부 쪽으로 배향된 주름부와, 캡슐의 외부 쪽으로 배향된 제 2 방사방향 내부 주름부를 포함할 수 있다.

칼라는 유리하게는 상부 벽이 밀봉된 방사방향으로 내부쪽 영역을 형성하는 환형 돌출부를 포함할 수 있고, 이 돌출부는 칼라의 방사방향 주변(radial periphery) 내부에 방사방향으로 위치된다. 이 돌출부는 상부 벽의 두께와 본질적으로 동등한 영역에 대해 상대적인 높이를 구비할 수 있다.

캡슐에 가압된 물을 주입하는 것에 의해 음료를 추출하기 위한 시스템은 상부 벽에 지지되도록 구성된 주입 헤드(injection head), 및 바닥 벽에서 지지되고, 캡슐에서 물이 특정 압력에 도달할 때 상기 바닥 벽을 천공하도록 의도된 천공 및 필터링 판을 포함하며, 상기 천공 및 필터링 판과 캡슐은, 가압된 물을 주입하기 전에 시스템 내에 제 위치에 설정될 때 판의 천공 스파이크가 캡슐의 중심 메인 부분을 캡슐의 내부 쪽으로 밀도록 구성된다.

주입 헤드는 볼록한 표면에 장착된 스파이크를 포함하고, 이 주입 헤드는 물을 공급하기 위한 중심 채널을 더 포함하며, 상기 주입 헤드의 외부 주변 쪽에 위치된 스파이크는 중심 쪽에 위치된 스파이크의 높이보다 더 낮은 높이에 위치해 있다.

주변 쪽에 위치된 주입 지점은 볼록한 표면에 대해 돌출하는 범프(bump)에 장착될 수 있다.

주입 헤드는 캡슐의 칼라의 돌출부에 부분적으로 지지하도록 구성된 링 형상의 탄성 가스킷(elastic gasket)을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 유리한 목적과 측면은 첨부 도면을 참조하여 이하 실시예의 상세한 설명 또는 특허청구범위로부터 명백해질 것이다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 바닥 벽을 보여주는 캡슐의 사시도;
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐의 단면도;
도 1c는 도시된 실시예에 따른 캡슐의 상부 벽의 칼라 부분의 상세 단면도;
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡슐을 위한 추출 시스템의 천공 판의 사시도;
도 2b는 천공 판의 상부의 평면도;
도 2c는 도 2b의 라인 2c-2c를 통한 단면도;
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 추출 시스템의 주입 헤드의 사시도;
도 3b는 주입 헤드의 분해 사시도;
도 3c는 주입 헤드의 상부의 평면도;
도 3d는 도 3c의 3d-3d 라인을 따른 주입 헤드의 단면도;
도 4는 물을 주입하기 전의 추출 장치에 있는 캡슐의 단면도.

제일 먼저 도 1a 내지 도 1c 및 도 4를 참조하면, 가압된 물을 주입하는 것에 의해 음료, 특히 고온 음료를 제조하기 위한 밀봉된 캡슐은 바닥 벽 또는 추출 벽(4), 측벽(2), 칼라(10), 및 상부 또는 주입 벽(6)을 포함한다. 측벽(2)은 약간 원추형인 형상(conical shape)을 구비하며, 칼라(10)와 바닥 벽(4)으로 일체로 형성되어 자체 지지 쉘을 형성한다. 벽(2, 4, 6)은 커피 입자, 차 잎, 분말 우유, 동결 건조 물질(freeze-dried stock) 또는 추가적인 다른 물질과 같은 추출될 물질로 부분적으로 또는 완전히 채워진 밀폐된 용기를 형성한다. 상부 벽(6)은 유연한 물질로 된 시트(sheet) 또는 막(membrane)의 형태이고, 유리하게는 적층된 다층 플라스틱 물질이고, 선택적으로 칼라(10)에 약간 늘려진 상태로 부착된다. 상부 막은 유리하게는 용접에 의해, 예를 들어 열 용접 또는 초음파 용접에 의해, 칼라에 부착될 수 있다. 칼라는 바람직하게는 측벽과 바닥 벽(2, 4)의 두께보다 더 큰 두께(e)를 가지는 평평한 환형 형상을 구비하며, 이러한 형상은 추출 기구의 주입 헤드의 드로어(drawer)들 사이에 클램핑되도록 의도된 칼라(10)에 일부 강성을 제공하기 위한 것이다. 칼라는 측벽과 바닥 벽에 의해 형성된 쉘에 안정성과 강성을 더 제공한다.

본 발명의 유리한 측면에 따라, 칼라는 내부 영역(14)을 한정하는 환형 돌출부(12)를 포함하며, 상기 돌출부(12)는 상부 막(6)의 두께와 동일하거나 본질적으로 동일한 영역(14)에 상대적인 높이를 구비한다. 막(6)의 주변은 환형 돌출부(12)까지 영역(14)에 수용된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 돌출부(12)는 칼라의 외부 직경(16)의 특정 방사방향 거리(r)에 위치된다. 이 구성은 상부 막과 칼라 사이에 연결부의 매끈한 마무리(clean finish)를 제공하는 가능성 뿐만 아니라 칼라를 사이에 둔 주입 헤드의 죠(jaw)들로 우수한 밀봉을 제공한다. 이것은 캡슐의 낮은 제조 비용으로 누출 없이 재현가능한 방식으로 높은 주입 압력을 지지하는 가능성을 제공한다.

측벽, 바닥 벽, 및 칼라에 의해 형성된 쉘은 유리하게는 주입된 플라스틱 물질로 형성되거나 또는 열 성형된 다층 플라스틱 물질(블로우 성형(blow-molding))의 시트로 형성될 수 있다. 쉘은 예를 들어 폴리프로필렌을 포함하는 플라스틱으로 완전히 형성될 수 있지만, 본 발명은 또한 유리하게는 플라스틱과는 다른 물질로 또는 플라스틱을 포함하는 적층체와 같은 물질의 조합으로 쉘을 형성하는 가능성을 제공한다. 특히, 본 발명의 범위 내에서 쉘을 형성하는데 사용될 수 있는 다른 물질은 셀룰로오스(cellulose) 물질, 즉 종이 또는 판지의 생산에 사용되는 섬유와 유사한 섬유로 형성된 물질이다. 셀룰로오스 물질은 일부 강성을 제공할 수 있으며 밀봉을 보장하고 벽을 통한 분자의 확산을 감소시키기 위해 플라스틱 물질로 된 용기의 내부 표면에 층을 구비하거나 또는 식품 왁스(food wax)를 구비하거나, 또는 심지어 매우 얇은 알루미늄 층을 구비할 수 있다. 셀룰로오스 섬유 물질은 또한 벽에 일정 탄성을 제공하기 위해 플라스틱과 같은 다른 물질이 주입되거나 이와 혼합될 수 있고, 물질의 이러한 추가는 예를 들어 바닥 벽에 또는 바닥 벽의 부분 위와 같은 일정 탄성 변위를 요구하는 영역에 국부적으로 분배될 수 있다. 다시 말해, 주로 셀룰로스 물질이거나 또는 셀룰로오스 섬유를 포함하거나 또는 식물 섬유에 기초한 다른 물질로 된 측벽과 바닥 벽을 형성하는 것에 의해, 불균일한 물질, 즉 캡슐에서의 위치에 따라 변하는 물질의 조성을 구비하는 것이 가능하다.

바닥 벽(4)은 라운딩된 웨지(rounded wedge)(18)의 부분에 의해 측벽(2)에 연결되고, 추출 표면을 형성하는 중심 메인 부분(20)과, 상기 라운딩된 웨지(18)에 의해 측벽(2)에 완전히 고정 부착된 주변 환형의 아코디언 형상 부분(22)을 포함한다.

아코디언 형상의 환형 부분(22)은 캡슐의 내부 쪽으로 배향된, 즉 바닥 라인(26)으로부터 캡슐의 내부로 들어가는 돌출부를 형성하는 적어도 하나의 주름부(24)와, 바람직하게는 반대 방향으로 배향된, 즉 캡슐의 외부 쪽으로 배향된 제 1 주름부(24) 내에 방사방향의 연속되는 제 2 주름부(28)를 포함한다. 주름부(24, 28)는 바람직하게는 본질적으로 원형 또는 타원형의 라운딩된 부분을 가지게 라운딩되어 있지만, 본 발명의 범위 내에서 다른 구성, 예를 들어, 작은 반경이나 날카로운 각도를 가지는 원형(roundness)을 구비하는 정점을 가지는 주름부가 또한 고려될 수 있다. 도시된 바와 같은 라운딩된 형상은 제조 관점에서 볼 때 유리한데 그 이유는 이와 같은 형상으로 제조 과정에서 바닥 벽을 위치지정하거나 변위시키기 위해 최적의 탄성과 강성 특성을 가지는 매우 규칙적이고 재현가능한 벽 두께를 얻는 것이 가능하기 때문이다.

중심 또는 추출 부분(20)은 유리하게는 아코디온 부분(22)보다 더 큰 두께를 구비할 수 있으며, 일 실시예에 따라, 바닥 라인(26)으로부터 캡슐의 내부 쪽으로 작은 거리(F)에 위치된다. 아코디언 영역(22)은 중심 부분(20)이 캡슐의 내부 쪽으로 또는 외부 쪽으로 탄성적으로 움직일 수 있게 한다. 이 구성의 중요한 장점은 상부 막으로 내용물을 한정하기 위해 칼라까지 캡슐을 채우는 것이 추출될 제품에 요구되는 경우 이를 허용한다는 것이다. 추출될 물질은 캡슐 내부에서 약간 압축될 수 있고, 바닥 벽의 탄성과 아코디언 부분으로 인해 약간 이동하는 능력은 상기 채우기 과정을 고도로 제어되고 규칙적이고 재현가능한 방식으로 할 수 있게 한다. 이러한 최적의 채움은 완전히 평평한 바닥을 구비하는 캡슐 또는 볼록한 바닥만을 구비하는 캡슐로는 가능하지 않는데, 그 이유는 제조 공정 동안 쉘에 상기 물질을 꽉 채우는 동안 막에 가해지는 압력을 제거할 때, 압축 해제시에 너무 많은 커피를 가지는 것과 또는 캡슐의 탄성 조절이 없을 때 팩킹된 상태를 유지하도록 충분한 커피를 가지지 않는 것을 방지하는 것이 불가능하다.

아코디언의 정점부터 정점까지(apex to apex)의 총 높이(h)는 유리하게는 캡슐의 높이(H)의 3 내지 8% 정도, 예를 들어 캡슐의 높이(H)의 5 내지 7%일 수 있으며(즉, h/H의 비율은 0.05 내지 0.07 정도이다), 바닥 라인(26)과 중심 부분(20)의 바닥 사이의 거리는 바람직하게는 캡슐의 높이의 3% 미만이다. 에스프레소 유형의 커피를 제조하기 위해 커피 입자를 포함하는데 적합한 캡슐에서 아코디온 부분의 높이(h)는 1.5 내지 2mm 정도일 수 있고, 바닥 벽의 중심 부분과 바닥 라인(26) 사이의 거리(f)는 1mm 미만, 예를 들어 0.3 내지 0.7mm이다. 중심 부분(20)은 바람직하게는 바닥 벽의 직경(D)의 60 내지 80%인 직경(d)을 구비한다, 즉 d/D 비율은 0.6 초과 및 0.8 미만이다.

이제 또한 도 2a 내지 도 2c, 도 3a 내지 도 3c, 및 도 4를 참조하면, 캡슐을 위한 음료를 추출하기 위한 기기는 캡슐이 추출 작업을 위해 삽입되는 캡슐 홀더를 포함하며, 이 캡슐 홀더는 캡슐의 바닥 벽이 위치된 천공 및 필터링 판(30)과, 캡슐에 가압된 물을 주입하기 위해 캡슐의 상부 막에 적용될 수 있는 주입 헤드(32)를 구비한다. 주입 헤드는 캡슐의 칼라로 가압되도록 구성된 주변에 하나 또는 여러 개의 링 형상의 가스킷(34a, 34b)을 포함한다. 가스킷은 높은 주입 압력을 지지하는 매우 우수한 밀봉을 생성하기 위하여 막의 주변에 있는 돌출부의 양 측면과, 이 돌출부의 방사방향 외부쪽 측면에서 지지되도록 돌출부(12)에서 특히 지지될 수 있다. 상부 막(6)의 주변의 측면에 방사방향으로 위치된 2개의 링 형상의 가스킷(34a 및 34b)을 구비하는 것 또한 가능하다.

캡슐의 칼라에 있는 환형 돌출부(12)의 형상은 직접 밀봉(direct seal 즉, 패키지 밀봉(package seal)) 뿐만 아니라 간접 밀봉(추출 동안 잠금)의 본질적인 구성 요소이다. 실제로, 삼각형 형상은 상당한 국부적 가열을 트리거(trigger)하는 가능성을 제공한다. 상당한 국부적 가열은 정확하고 균일한 용접을 생성한다. 용접은 평평하고 규칙적인 영역(용접 헤드의 형상)을 생성한다. 블록의 잠금(locking)은 이 계면 영역으로 주입기 가스킷을 압축한다.

도시된 실시예에서, 주입 헤드는 약간 볼록한 지지 표면(35)을 구비하는 베이스 바디(38), 가압된 물을 공급하는 중심 채널(36) 및 볼록면 표면 위에 분배된 공급 채널 주위에 있는 복수의 천공 스파이크(37)를 구비한다. 도시된 실시예에서, 천공 스파이크는 별도로 만들어진 부품이거나 또는 이는 주입 헤드(32)의 베이스 바디(38)에 조립된다. 유리하게는, 물 공급 채널(36)에 가까이 위치된, 즉 주입 헤드의 중심 쪽으로 위치된 천공 스파이크(37a)의 높이는 주입 헤드의 외부 방사방향 주변 쪽에 위치된 스파이크(37b)보다 약간 더 큰 높이를 구비한다. 그러나, 방사방향의 내부 쪽 스파이크(37a)와 방사방향의 외부 쪽 스파이크(37b) 사이의 높이 차이는 주입 표면의 볼록한 표면(35)의 곡률로 인한 높이 차이보다 덜 돌출된다. 이를 위해, 스파이크(37)는 별도로 만들어지고, 동일한 형상을 가지지만, 원하는 높이에서 주입 헤드의 바디(38)의 홀(40)에 수용된다. 방사방향으로 외부 쪽 스파이크(37b)가 홀(40) 주위에서 볼록한 표면(35)에 대해 상승될 수 있도록 하기 위하여, 볼록한 표면(35)에 대해 상승된 높이에서 스파이크를 고정하는 범프(42)들이 있다.

주입 헤드로 가압될 때 캡슐 내부 쪽으로 상부 막(6)의 탄성 굴곡(flexure)은 방사방향 에지 쪽보다 중심에서 더 크며, 주입 헤드의 표면의 볼록한 형상은 막의 굴곡에 맞추어진다. 중심 스파이크(37a)에 비해 주변 스파이크(37b)의 높이가 약간 더 작은 것에도 불구하고, 주변 스파이크(37b)의 방사방향 위치는 중심 스파이크(37a)보다 그 탄성 굴곡을 고려했을때 막(6)으로 더 관통하도록 구성된다. 이것은 막에서 지지되는 범프(42)와 결합되어 주변 영역 쪽으로 물의 적절한 분배를 보장하고 막을 통해 그리고 캡슐에 포함된 물질 베드로 흐르는 물의 분배를 보장하여 캡슐 내 물질에 대해 가압된 탄성 막의 곡률을 고려하여 균일한 흐름을 가지는 가능성을 제공한다. 이런 측면에서, 주입 헤드로 막을 천공한 후, 캡슐이 기기에 배치되어 사용 준비될 때, 중심 채널을 통해 도입된 가압된 물이 도달하면 막을 추출될 물질 쪽으로 캡슐 내부 쪽으로 밀고 천공 스파이크로부터 막을 제거하며, 이 막은 가압 조절기로 작용한다.

캡슐 홀더가 폐쇄된 상태에서 캡슐이 기기에서 사용 준비 위치에 배치되면, 천공 및 필터링 판(30)의 천공 스파이크(44)는 캡슐의 중심 부분(20)에서 지지되고 이를 캡슐의 내부쪽으로 탄성적으로 푸시한다. 물을 주입하기 전에 바닥 벽이 필터링 판의 스파이크(44)에서 지지되도록 캡슐은 천공 및 필터링 판을 구비하게 구성된다. 본 발명에 따른 바닥 벽의 구성의 장점은 중심 부분(20)이 천공 스파이크(44)의 정점에서 지지될 때 본질적으로 평평하게 유지되도록 본질적으로 내부쪽으로 평행하게 이동한다는 것이다. 가압된 물이 특정 압력 임계값으로 캡슐에 주입될 때 바닥 벽의 중심 부분(20)은 필터링 판의 바닥 표면(46) 쪽으로 이동하고, 스파이크(44)는 천공 및 필터링 판(30)에 제공된 채널(48)을 통해 음료가 흐르게 하기 위하여 캡슐의 바닥을 천공한다. 바닥 벽의 아코디온 부분(22)은 유리하게는 천공 및 필터링 판의 바닥 쪽으로 균일한 변위를 억제할 수 있는 바닥 벽에 측방향 장력이 없도록 측방향 장력이 없이 천공되도록 의도된 중심 부분(20)의 변위를 가능하게 한다. 다시 말해, 바닥 벽의 중심 부분(20)은 천공되도록 의도된 전체 중심 부분(20)에 걸쳐 매우 규칙적인 천공을 보장하도록 바닥에 걸쳐 균일하게 분배된 압력의 영향 하에서 측방향 응력 없이 자유로이 이동할 수 있다. 이것은 캡슐에 포함된 물질 베드에 잘 분배되고 매우 균일한 흐름을 보장하는 가능성을 제공하는데, 그 이유는 선택적 흐름 채널의 형성과 압력의 저하를 생성할 수 있는, 특정 홀이 다른 홀에 앞서 천공되는 일이 회피되기 때문이다.

본 발명의 범위 내에서, 도시된 실시예에서보다 더 많은 주름을 포함하는 아코디언 부분을 구비하는 것이 가능하다.

캡슐의 왼쪽에 있는 직경 사이의 비율은 본 발명의 중요한 요소이다. 캡슐이 길면 길수록, 추출 압력(유량과 밀접한 관계)이 더 안정적이고 높아진다(최적 추출). 사실, 주입 분배는 추출 동질성을 제공하기 위해 선택적 경로를 최대한 제한해야 한다. 입자의 분배(크기) 또한 역할을 한다.

캡슐의 바닥 벽은 유리하게는 패키징 동안 압력 요인의 처리와 흡수를 가능하게 하는 큰 변형 마진(deformation margin)을 가지고 있다.

필터링 판의 12개의 스파이크의 분배 또한 유리한 측면이다. 이들 스파이크는 바람직하게는 4개의 등변 삼각형을 나타내도록 위치된다. 캡슐의 바닥에서 압력은 특정 및 동시 압력 하에서 천공을 하기 위해 균일하다. 이를 위해, 천공되도록 의도된 중심 메인 부분(20)의 두께는 규칙적이다.

캡슐은 알루미늄의 대체를 가능하게 하는 EVOH 층을 더 구비할 수 있으며, 이것은 폴리프로필렌 다층을 통해 분자(산소) 확산을 감소시킨다.

Claims (16)

1. 가압된 물을 주입하는 것에 의해 음료를 제조하기 위한 밀봉된 캡슐(hermetically sealed capsule)로서,
   추출될 물질을 수용하는 밀봉된 볼륨을 한정하는 측벽(2), 바닥벽(4), 및 상부벽(6)을 포함하고, 상기 바닥벽과 상기 측벽은 강성 또는 반강성 쉘을 형성하는 하나의 부품(one-piece part)이고, 칼라(10)는 상기 측벽의 일 단부로부터 방사방향으로 연장하며, 상기 상부벽은 상기 칼라에 부착된 유연한 막의 형태이고, 상기 바닥벽은 상기 캡슐에서 물이 특정 압력에 도달할 때 천공 판의 천공 스파이크에 의해 천공되도록 구성된, 밀봉된 캡슐에 있어서,
   상기 바닥벽은, 천공되도록 의도된 중심 메인 부분(20)과, 상기 중심 메인 부분을 상기 측벽에 고정 부착하는 아코디언 부분(22)을 포함하며,
   하나 또는 여러 개의 주름부(18, 24, 28)를 포함하는 상기 아코디언 부분은 상기 중심 부분이 상기 바닥벽에 측방향 장력을 야기함이 없이 상기 바닥벽을 천공하는데 필요한 진폭에 대응하는 진폭으로 상기 캡슐의 내부 쪽으로 그리고 외부 쪽으로 이동하게 하며,
   상기 바닥벽과 상기 바닥벽의 상기 중심 메인 부분(20) 사이의 직경 비율(d/D)은 0.6 내지 0.8 사이의 범위인 것을 특징으로 하는 밀봉된 캡슐.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 아코디언 부분의 높이(h)는 상기 캡슐의 높이(H)의 8% 미만인 것을 특징으로 하는 밀봉된 캡슐.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 바닥벽의 상기 중심 메인 부분(20)은 본질적으로 평평한 것을 특징으로 하는 밀봉된 캡슐.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 바닥벽의 상기 중심 메인 부분(20)은 사용 전 위치에서 상기 캡슐의 바닥 라인(26)으로부터 비 제로(non-zero) 거리(f)에 위치된 것을 특징으로 하는 밀봉된 캡슐.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 바닥 라인과 상기 바닥벽의 상기 중심 메인 부분 사이의 거리(f)는 0.2mm 내지 1mm에 위치되는 것을 특징으로 하는 밀봉된 캡슐.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아코디언 부분의 높이는 1mm 내지 3mm에 위치되는 것을 특징으로 하는 밀봉된 캡슐.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아코디언 부분의 주름부는 본질적으로 원형 또는 타원형의 곡률 부분을 구비하는 것을 특징으로 하는 밀봉된 캡슐.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아코디온 부분은 상기 캡슐의 바닥 라인(26)으로부터 상기 캡슐 내부쪽으로 배향된 주름부(24)와, 상기 캡슐의 외부쪽으로 배향된 제 2 방사방향 내부 주름부를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉된 캡슐.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 칼라는 방사방향 내부 영역(14)을 형성하는 환형 돌출부(12)를 포함하는데, 상기 상부벽이 이에 대해서 밀봉되고, 상기 돌출부(12)는 상기 칼라의 방사방향 주변(16) 내부에 방사방향으로 위치된 것을 특징으로 하는 밀봉된 캡슐.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부(12)는 상기 상부벽의 두께와 본질적으로 동등한 영역(14)에 상대적인 높이를 구비하는 것을 특징으로 하는 밀봉된 캡슐.
11. 가압된 물을 주입하는 것에 의한 음료를 추출하기 위한 시스템으로서,
    제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 캡슐,
    상부벽에 지지되도록 구성된 주입 헤드, 및
    바닥벽에 지지되고 상기 캡슐에서 물이 특정 압력에 도달할 때 상기 바닥벽을 천공하도록 구성된 천공 및 필터링 판(30)을 포함하며,
    상기 천공 및 필터링 판, 및 상기 캡슐은 가압된 물을 주입하기 전에 상기 시스템에 상기 캡슐이 배치될 대 상기 판의 천공 스파이크(44)가 상기 캡슐의 상기 중심 메인 부분을 상기 캡슐의 내부 쪽으로 미는 것을 특징으로 하는 음료 추출 시스템.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 주입 헤드는 볼록한 표면(35)에 장착된 스파이크(37)를 포함하고, 상기 주입 헤드의 외부 주변 쪽에 위치된 스파이크(37b)는 상기 중심 쪽에 위치된 스파이크(37a)의 높이보다 더 낮은 높이에 있는 것을 특징으로 하는 음료 추출 시스템.
13. 추출될 물질을 포함하는 캡슐에 가압된 물을 주입하는 것에 의해 음료를 추출하기 위한 시스템으로서,
    상기 캡슐의 상부벽에 지지되도록 구성된 주입 헤드, 및
    상기 캡슐의 바닥벽에서 지지되고 상기 캡슐에서 물이 특정 압력에 도달할 때 상기 바닥벽을 천공하도록 구성된 천공 및 필터링 판(30)을 포함하며,
    상기 천공 및 필터링 판, 및 상기 캡슐은 가압된 물을 주입하기 전에 상기 시스템에 상기 캡슐이 배치될 때 상기 판의 천공 스파이크(44)가 상기 캡슐의 상기중심 메인 부분을 상기 캡슐의 내부 쪽으로 밀도록 구성된, 음료 추출 시스템에 있어서,
    상기 주입 헤드는 볼록한 표면(35)에 장착된 스파이크(37)를 포함하며, 상기 주입 헤드의 외부 주변 쪽에 위치된 스파이크(37b)는 상기 중심 쪽에 위치된 스파이크(37a)의 높이보다 더 낮은 높이에 있는 것을 특징으로 하는 음료 추출 시스템.
14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주변 쪽에 위치된 주입 스파이크는 상기 볼록한 표면에 상대적으로 돌출하는 범프(42)에 장착된 것을 특징으로 하는 음료 추출 시스템.
15. 제 11 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주입 헤드는 상기 캡슐의 상기 칼라의 돌출부(12)에서 부분적으로 지지되도록 구성된 링 형상의 탄성 가스킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 음료 추출 시스템.
16. 제 11 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주입 헤드는 중심 물 공급 채널(36)을 포함하는 것을 특징으로 하는 음료 추출 시스템.

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