KR20130087523A - 음료 제조용 음료-성분 캡슐 제조 방법 및 장치 - Google Patents

음료 제조용 음료-성분 캡슐 제조 방법 및 장치 Download PDF

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음료 제조를 위한 음료-성분 캡슐 (1) 제조 방법으로서, 이 방법은 몰드 공동 (12) 을 제공하는 단계, 분말 또는 입자 형태의 음료 성분으로 몰드 공동을 적어도 부분적으로 충전하는 단계, 음료 성분의 압축된 매스를 얻도록 몰드 공동에서 분말 또는 입자 음료 성분을 압축하는 단계, 압축된 매스에 적어도 하나의 리세스 (21) 를 형성하는 단계, 및 상기 리세스에 캡슐 식별 인서트 (9) 를 삽입하는 단계를 포함한다.

Description

음료 제조용 음료-성분 캡슐 제조 방법 및 장치 {METHOD FOR PRODUCING A BEVERAGE-INGREDIENT CAPSULE FOR THE PREPARATION OF A BEVERAGE AND APPARATUS}
본 발명은 커피 기계와 같은 음료 제조 기기에서 음료를 제조하는데 사용되는 음료-성분 캡슐의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 방법을 구현하기 위한 장치에 관한 것이다.
음료 제조 시스템은 분할된 (portioned) 음료, 특히 커피, 차, 분유 등과 같은 미리 정해진 도스 (dose) 의 음료 성분을 담은 캡슐을 기초로 하여 수년 동안 발전되어 왔다. 이런 시스템의 수많은 장점, 특히 시스템의 사용 편의성, 깨끗한 작동 및 전달되는 우려낸 음료의 더욱 양호하게 제어된 품질이 널리 인정되었다.
여기에서, 용어 "캡슐" 은 일반적으로 성분 매스 (mass) 및 외부 (제거가능 또는 제거불가) 패키지를 포함하는 패킷, 포드 또는 또한 카트리지를 나타내는데 사용된다.
내부에 성분이 압축되어 있는 커피 포드와 같은 캡슐은, 예를 들어, EP 0602203 B1 에 알려져 있다. 캡슐은 성분 분말, 예컨대, 커피, 차, 인스턴트 커피 등의 일회분을 담은 가요성 봉지 (sachet) 형태를 취할 수 있다. 성분 분말은 분말 고체 케이크를 형성하도록 압축된다. 분말의 압축된 케이크는 원형, 타원형 또는 다각형 형상의 2 개의 가요성 포일 (foil) 로 형성된 기밀 패키지에 실링된다. 온수가 2 개의 포일 중 하나를 통하여 주입될 때, 다른 편의 포일은 예로 음료 제조 기기의 캡슐 홀더의 천공 요소에 대한 캡슐 내부에서 유체 압력의 증가 작용하에 개방된다. 다른 추출 원리는 또한 단지 내부 압력의 작용하에 개방되거나 기기에 삽입하기 전 미리 개방된 캡슐을 포함한다.
내부에 압축된 성분 케이크를 가지는 캡슐은 내부에 산개된 (loose) 성분을 가지는 캡슐에 대해 장점을 제공한다. 특히, 더 작은 캡슐이 유사한 품질의 음료, 예컨대, 액체 커피 추출물을 제공하기 위해 제조될 수 있다. 따라서, 캡슐은 더 적은 포장 재료를 사용하고 우려내기 후 폐기물 체적을 감소시킨다. 그것은 수송비 및 저장 공간을 줄이기 위해서, 대형 팩, 예컨대 판지 컨테이너 또는 유동 랩 백 (flow wrap bags) 에 더욱 편리하게, 더욱 경제적으로 포장될 수 있다.
동시 계류중인 유럽 특허 출원 제 09164590.3 호는, 음료 성분을 담는 내부 공동을 형성하기 위한 주연 시임에 연결된 제 1 및 제 2 커버링 벽 (예컨대, 포일), 및 음료 제조 기기의 검출 수단에 의해 캡슐을 식별하기 위한 비접촉 식별 요소를 포함하는 음료 제조 캡슐에 관한 것으로, 식별 요소는 성분 분말 내부에 배치된다. 특히, 식별 요소는 자기적 특성을 제공하는 유리 코팅된 금속-합금 와이어(들)를 끼운 인서트일 수 있다. 이 발명은 캡슐 설계에 더 큰 자유도를 제공하고, 더욱 신뢰성 있는 신호 검출을 보장하고 예컨대 캡슐의 취급 중 식별자 (identifier) 의 손상 또는 열화 (deterioration) 를 줄여주는 경향이 있는 예컨대 캡슐 검출 해결법을 제안한다.
다른 동시 계류중인 유럽 특허 출원 제 09164586.1 호는, 식별 인서트가 그것의 가장 긴 치수를 따라 캡슐의 시임을 따라 통과하는 횡단 평면에 대해 실질적으로 직각으로 배향되는 캡슐에 관한 것이다.
따라서, 압축된 성분 매스에 정확하고 신뢰성있게 위치결정된, 식별 요소와 같은, 인서트를 구비한 캡슐을 제조할 필요성이 있다.
또한, 제조 라인에서 빠른 속도로 캡슐, 특히, 압축된 매스 또는 케이크를 제조할 필요성이 있다. 압축된 분말 매스에 인서트를 위치결정하는 한 가지 문제점은, 정확히 규정된 위치에 인서트를 배치하는 능력뿐만 아니라 모든 제조 단계 중 이 위치에 이 인서트를 유지하는 능력으로부터 비롯된다. 또한, 인서트는 캡슐의 제조 후, 즉 음료 기계에서 캡슐의 사용 전 또는 사용 중 캡슐에서 움직여서는 안 된다. 인서트가 동시 계류중인 유럽 특허 출원 제 09164590.3 호 및 제 09164586.1 호에서처럼 식별 요소인 경우에, 캡슐에서 인서트의 위치 편차는 잠재적으로 음료 제조 기기 또는 다른 제어 기기의 검출 수단에 의한 인서트의 검출 문제를 유발할 것이다.
이제, 본 발명은 이런 요구사항을 충족시키고 이 모든 문제점들을 본질적으로 해결한다.
이를 위해, 본 발명은 첨부된 독립항(들)에 따른 방법에 관한 것이다. 방법과 장치의 부가적 특징들은 첨부된 종속항에 제공된다.
보다 특히, 본 발명은 음료 제조를 위한 음료-성분 캡슐 제조 방법에 관한 것으로, 이 방법은:
몰드 공동을 제공하는 단계;
분말 또는 입자 형태의 음료 성분으로 몰드 공동을 적어도 부분적으로 충전하는 단계;
몰드 공동에서 분말 또는 입자 음료 성분을 압축하여 음료 성분의 압축된 매스를 얻는 단계;
압축된 매스에 적어도 하나의 리세스를 형성하는 단계; 및
상기 리세스에 캡슐 식별 인서트를 삽입하는 단계를 포함한다.
일 양태에서, 분말 또는 입자 음료 성분의 매스가 압축되는 동안 리세스가 형성된다.
본 발명의 방법에 따르면, 리세스의 형성이 용이하게 된다. 또한, 리세스의 치수 및 형상이 더욱 양호하게 기하학적으로 규정된다. 또한, 리세스의 벽들이 더욱 콤팩트하게 되어서, 더욱 단단 (solid) 하게 되고 덜 무르게 된다. 결과적으로, 인서트는 제대로 위치결정될 수 있고 그것의 위치는 더욱 신뢰성있고 배치 중 그리고/또는 일단 인서트가 제자리에 있다면 편차 또는 변경이 더 적다.
일 실시형태에서, 충전하는 단계는 캡슐에 요구되는 분말 또는 입자 음료 성분 매스의 전체 양을 가지고 단일 충전 작동으로 수행된다.
몰드 공동의 충전은 1 회 초과 작동으로 행해질 수 있다.
다른 양태에서, 몰드 공동은 인서트를 삽입하기 전 캡슐에 요구되는 분말 또는 입자 음료 성분의 전체 양 미만으로 충전되고, 그 후 캡슐에 요구되는 분말 또는 입자 음료 성분의 양의 나머지를 몰드 공동으로 공급하고 매스를 추가 압축한다. 이 실시형태에서, 몰드 공동은 인서트의 삽입 전 분말 또는 입자 성분의 부분 매스로 충전되고 몰드 공동은 인서트의 삽입 후 나머지 매스로 충전된다.
일 양태에서, 인서트의 삽입 단계는 인서트 전용의 리세스가 형성된 후 수행된다. 예를 들어, 일단 성분 분말의 압축이 완료되면, 리세스는 내부에 인서트의 배치를 가능하게 하는 압축된 매스에서 개방된 채로 있다. 매스가 압축되므로, 리세스는 벽들, 예컨대, 바닥 단부 및 관형 측벽을 가지는데 이것은 인서트를 위한 비교적 단단한 지지체를 제공하여서 정확하고 신뢰할 수 있는 위치를 보장한다.
다른 양태에서, 리세스는 바람직하게 분말 또는 입자 성분의 매스에 인서트를 삽입하는 동안 인서트 자체에 의해 형성된다. 이 양태에서, 리세스를 형성하기 위한 인서트의 사용에 의해 작동이 단순화된다. 게다가, 작동은 일단 리세스가 인서트에 의해 형성되고 나면 인서트를 리세스에서 제자리에 두는 것을 또한 포함할 수 있다.
일 방법에서, 압축 단계 및 리세스 형성 단계는 분말 또는 입자 음료 성분의 매스에 대하여 외부 형상 형성면 및 리세스 형성면을 프레싱함으로써 달성된다.
보다 바람직하게, 외부 형상 형성면 및 리세스 형성면은 몰드 부분의 양쪽부, 예컨대, 하프 몰드 (half-mould) 이어서; 분말 또는 입자 성분의 매스에 적용되는 두 작동이 몰드 부분, 예컨대, 하프 몰드에 의해 분말 상에 적용되는 단일 프레싱 스트로크 중 실질적으로 수행되도록 양 면이 연결된다.
바람직한 양태에서, 리세스는 분말 또는 입자 음료 성분의 매스의 중심 구역에 형성된다. 중심 위치의 리세스는 많은 다른 이유들 때문에 바람직하다. 매스의 중심에 있는 리세스는 매스 손상 위험을 감소시키고 인서트를 수용하기 위한 잠재적으로 더 강한 리세스를 제공한다. 잠재적으로 분말 또는 입자 성분의 더 큰 매스가 인서트를 둘러싸고 또한 압축될 때 인서트가 매스에서 움직이는 것을 방지하는 한 인서트는 또한 캡슐의 중심에서 더욱 양호하게 보호된다.
특정 양태에서, 외부 형상 형성면 및 리세스 형성면은 상부 몰드부에 형성된다. 바람직하게, 상부 몰드부는 분말 압축을 제공하고 동시에 리세스를 형성하기 위해 피스톤 스트로크의 방식으로 분말 매스를 담고 있는 하부 몰드부에 대해 상대 운동한다. 예컨대 상부 몰드부의 외부 형상은 하부 몰드부의 공동에 상보적으로 맞추어져 스트로크 중 공동의 크기를 감소시켜 그 결과 내부에 담긴 분말 매스의 압축을 유발한다.
분말 매스의 압축 제어는, 일반적으로, 공동에 충전된 분말 또는 입자 성분의 분량을 결정하고 2 개의 몰드부 사이의 스트로크에 의해 남겨진 공동의 감소된 크기를 제어함으로써 행해진다. 따라서, 일정한 압축은 일반적으로 분말의 분량 및 공동의 감소된 크기를 일정하게 유지함으로써 얻어지는데; 모든 다른 가능한 관련 파라미터 (예컨대, 분말 그라인드 크기, 분말 유형 등) 는 동일하다.
바람직하게, 상기 스트로크 후 후속 압축 단계는 필요하지 않다. 하지만, 분말 또는 입자 성분의 매스 및/또는 상기 성분을 담은 캡슐 자체의 추후 압축 단계는, 바람직한 압축을 완전하게 하기 위해서 또는 부가적 충전 작동이 필요할 때 캡슐에 바람직한 최종 분말 매스의 함유량을 완전하게 하기 위해서 제 2 스트로크에 의해 수행되는 것이 또한 가능할 수 있다.
분말 또는 입자 성분, 예컨대, 커피 케이크가 한정된 파쇄성 (crumbliness) 을 가지고 비교적 취급이 용이한 고형편을 형성하도록 분말의 (부분 또는 완전) 매스가 보통 압축된다.
리세스는 분말 또는 입자 음료 성분의 매스의 임의의 적합한 위치(들)에 형성될 수 있다. 또한 1 개를 초과하는 리세스가 매스의 상이한 위치에 동시에 형성될 수 있다. 보다 바람직하게, 리세스는 분말 또는 입자 음료 성분의 매스의 중심 구역에 형성된다.
바람직한 방법에서, 리세스는 플레어 개구 (flared opening) 를 가지고 형성된다. 리세스의 이러한 개구 구성은, (작동 위치결정 속도에서) 인서트 위치결정 기기, 예컨대, 인서트 공급기에 의한 인서트 위치결정의 공차를 고려한다.
바람직하게, 인서트는 세장형 (elongate) 요소이다. 인서트는, 길이 대 직경의 비율이 50 : 1 ~ 3 : 1 로 이루어진 세장형 요소일 수 있다. 바람직하게, 요소는 원통형 또는 평행 육면체이다. 보다 바람직하게, 인서트는 자기 응답형 (magnetically responsive) 유도 요소 또는 RFID 요소와 같은 식별 요소이다.
인서트는 리세스의 단면 (cross-section) 에 실질적으로 상보적인 단면을 가진다. 하지만, 예로 분말에 인서트를 고정하는 것을 도울 수 있다면 인서트와 리세스 사이의 약간의 단면 변화는 허용된다.
바람직하게, 인서트의 단면은 리세스에서 인서트를 조이기 위해 리세스의 단면보다 약간 커서 캡슐의 후속 제조 작동 중 그리고 캡슐의 모든 후속 취급 및 사용 중 인서트가 움직이는 것을 막는다. 이런 크기 차는 인서트의 치수와 형성된 리세스의 치수 사이의 공차를 고려하는데 또한 유용하다. 예를 들어, 요소는 약 5 ~ 20 ㎜ 길이와 0.5 ~ 3 ㎜ 너비의 소형 강성 스틱일 수 있고 그것의 직경은 리세스의 직경보다 약 0.01 ~ 0.5 ㎜ 만큼 더 크다.
특정 양태에서, 분말 또는 입자 음료 성분의 매스는 2 개의 주요 대향한 볼록면들 및 절두 (truncated) 주연 가장자리를 정의하도록 몰딩 공동에서 압축되어 형성된다.
상기 압축하는 단계, 상기 리세스를 형성하는 단계 및 상기 인서트를 삽입하는 단계들이 완료된 후, 압축된 매스는 몰드 공동으로부터 제거되어 각각의 주요면을 덮는 제 1 포일 및 제 2 포일을 포함하는 패키지에 적재되고 포일은 절두 주연 가장자리에 인접한 주연 시임에서 실링된다.
본 발명은 또한 전술한 바와 같은 방법을 구현하는 장치에 관한 것으로, 장치는 대향한 관계로 서로를 향해 그리고 이격되게 상대 운동할 수 있는 적어도 제 1 몰드부 및 적어도 제 2 몰드부를 포함하고; 상기 몰드부들 중 적어도 하나는, 매스가 몰드부들 사이에서 압축되는 동안 분말 또는 입자 음료 성분의 매스에 적어도 하나의 리세스를 형성하기 위한 리세스-형성 수단을 포함하고; 상기 장치는 분말 또는 입자 음료 성분의 압축된 매스에 형성된 리세스에 인서트를 위치결정하기 위한 리세스 수단을 포함한다.
장치는 분말 또는 입자 음료 성분의 압축된 매스의 절두 주연 가장자리를 정의하기 위해 제 1 몰드부 및 제 2 몰드부 둘레에 수용되는 다른 몰드부를 더 포함할 수도 있다.
본 발명은 다음 도면의 설명에서 더 상세히 기술될 것이다.
도 1 은 성분-분말 케이크 및 내부에 매설된 식별 인서트를 포함하는 음료 제조 캡슐의 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 캡슐의 성분-분말 케이크를 제조하는 장치의 개략도이다.
도 3 내지 도 9 는 분말 케이크를 형성하고 내부에 인서트를 배치하는 프로세스의 제 1 실시형태를 도시한다.
도 3 은 하부 몰드부를 성분 분말로 충전하는 초기를 나타낸다.
도 4 는 압축 전 산개된 성분 분말로 충전될 때 몰드부를 나타낸다.
도 5 는 스트로크 중 몰드에서 펀칭 단계를 나타낸다.
도 6 은 펀칭 단계 후 리세스를 갖는 분말 케이크를 나타낸다.
도 7 은 압축된 케이크 내부에 인서트를 위치결정하기 위해 장치에서 인서트의 취급을 나타낸다.
도 8 은 압축된 케이크에서 인서트의 위치결정을 나타낸다.
도 9 는 케이크의 인서트가 적절히 배치된 압축된 케이크를 나타낸다.
도 10 내지 도 17 은 분말 케이크를 형성하고 내부에 인서트를 배치하는 프로세스의 제 2 실시형태를 도시한다.
도 10 은 성분 분말을 갖는 하부 몰드부에서 분말의 부분 매스를 이용한 분말 충전 작동 초기를 나타낸다.
도 11 은 압축 직전 산개된 분말의 부분 매스로 충전될 때 몰드부를 나타낸다.
도 12 는 제 1 압축 스트로크 후 분말의 압축된 부분 매스를 나타낸다.
도 13 은 부분 압축된 매스에서 인서트의 위치결정을 나타낸다.
도 14 는 분말 케이크의 제조를 완료하도록 산개된 분말의 나머지 매스를 이용한 몰드부의 제 2 충전 작동을 나타낸다.
도 15 는 압축 직전 내부에 인서트 및 분말로 가득 찬 몰드부를 나타낸다.
도 16 은 제 2 압축 스트로크 중 인서트가 내부에 완전히 매설될 때 분말 매스의 제 2 압축 말기를 나타낸다.
도 17 은 하부 몰드로부터 캡슐의 제거를 나타낸다.
도 1 에 관하여, 본 발명의 캡슐 (1) 은 로스팅되고 분쇄된 커피 분말과 같은 성분-분말을 담은 패키지를 형성한다. 캡슐은 일회용 또는 다회용 음료 제조에 적합한 분말을 가지고 크기가 정해질 수 있다. 캡슐은 제 1 포일 (2), 및 주연 시임 (4) 에 연결되고 성분으로 충전되는 내부 공동의 경계를 정하는 제 2 포일 (3) 로 형성될 수 있다. 캡슐은 시임 (4) 을 통과하는 평면을 따라 대칭으로 설계될 수 있다 (필수적인 것은 아님). 2 개의 포일은 액체 투과성 또는 불투과성일 수도 있다. 액체 불투과성이라면, 포일 (2, 3) 은 음료 제조 기기에서 사용하기 전 또는 사용할 때 예로 포일을 천공함으로써 개방되거나 기기에 삽입하기 전 제거될 수 있다. 가스 차단층, 예컨대, 얇은 알루미늄 및/또는 EVOH 층이 존재할 때 포일은 또한 가스 불투과성일 수도 있다. 컨테이너는 예로 종이 필터(들)와 같은 하나 이상의 내부 필터층(들)을 더 포함할 수도 있다. 2 개의 포일은 또한 다공성 종이, 다공성 플라스틱, 다공성 알루미늄 및 그것의 조합물과 같은 필터층으로 전부 형성될 수도 있다.
2 개의 포일 (2, 3) 은 중앙 횡단 평면 (P) 을 따라 시임 (4) 에서 함께 연결된다. 시임은 이 구역에서 2 개의 포일을 함께 용접함으로써 만들어질 수 있다. 바람직한 양태에서, 시임은 바람직하게 내파열성이고 셀룰로오스 (예컨대 종이), 폴리머 섬유, 플라스틱, 고무 등과 같은 부가층에 의해 보강될 수도 있다. 포일은 제조하는 동안 형성을 용이하게 하고 포장 재료의 양을 감소시키기 위해 가요성일 수 있다. 포일은 연신 폴리프로필렌 (OPP) 과 같은 실링에 적합한 층으로 만들어진 내부층을 가질 수 있다. 포일은 또한 장식층을 포함할 수도 있다. 바람직한 포장 구성에서, 각각의 포일은 (외부에서 내부로) 다음 층들을 포함하는 다층으로 형성된다: PET/장식층/접착제/알루미늄/접착제/OPP. 알루미늄층은 바람직하게 10 ~ 100 미크론의 두께를 가진다. OPP (즉, 연신 폴리프로필렌) 층은 5 ~ 50 미크론의 두께를 가지고 PET 층은 5 ~ 50 미크론의 두께를 가진다. 포일은 필터 종이 및 시임 또는 알루미늄, 필터 종이 및/또는 플라스틱의 조합물을 위한 용접층으로 또한 형성될 수 있다.
연결된 포일 (2, 3) 은 압축된 음료 성분으로 형성된 분말 케이크 (6) 에 의해 적어도 부분적으로 점유될 수 있는 내부 공동 (5) 의 경계를 정한다. 음료 성분은 분쇄된 커피, 인스턴트 커피, 잎 차, 인스턴트 차, 코코아, 우유, 치코리, 허브차, 영아용 조제식, 요리용 분말 및 그것의 조합물일 수 있다. 바람직한 실시형태에서, 성분은 본질적으로 로스팅되고 분쇄된 커피 분말을 포함한다.
음료 성분은 압축된 형태이어서 그 결과 예로 고형 분말 케이크가 된다. 케이크는, 절두 주연 가장자리 (7) 가 실질적으로 축선 방향으로 배향된, 렌즈 모양의 (lenticular) 단면을 형성할 수도 있다. 가장자리 (7) 가 제공된 결과, 고리형 공극 (8) 이 분말과 외부 패키지의 시임 사이에 생성된다. 이러한 형상은 압축 후 잘 부서지지 않고 그것은 시임에서 포일의 용접을 용이하게 한다. 결국, 커피 분말로부터 가스 (예컨대, C02) 방출로 인해 벽들이 바깥쪽으로 변형되는 것을 방지하기 위해 시임에서 실링하기 전 공동은 부분 진공하에 배치될 수도 있다. 결과적인 일반적 캡슐 형태는 양측에 실질적으로 볼록면을 갖는 대칭적인 렌즈 모양의 컨테이너일 수 있다. 물론, 대칭이 아닌 다른 형상의 캡슐을 예상할 수 있다. 예로, 캡슐의 외부 패키지는 플랜지 및 몸체 플랜지에 연결된 (예컨대, 용접된) 막 (membrane) 을 구비한 컵 형상의 몸체를 포함할 수도 있다.
인서트 (9) 는 압축된 케이크에 적어도 부분적으로 매설된다. "부분적으로 매설된" 이라는 것은, 인서트 면의 50 % 초과하는 면이 외부 포장 재료 (예컨대, 포일) 에 의한 분리 없이 분말과 직접 접촉하거나 인접하게 되는 것을 의미한다. 보다 바람직하게, 인서트 (9) 는 음료 성분에 실질적으로 완전히 매설된다. 실질적으로 완전히 매설된다는 것은, 인서트 면의 적어도 약 90 % 가 외부 포장 재료 (예컨대, 포일) 에 의한 분리 없이 분말과 직접 접촉하거나 인접하게 되는 것을 의미한다. 인서트는 외부 검출 기기에 의한 또는 기기로부터의 물리적 자극 (excitation) 에 민감하고 그리고/또는 예로 자기 효과, 유도 효과 또는 라디오파에 의해 신호를 외부 검출 기기에 제공하는 식별 요소일 수 있다. 바람직한 양태에서, 식별 요소는 자기장 발생 기기에 의해 발생되는 자기장의 존재하에 캡슐의 검출을 가능하게 하도록 설계된다. "자기 응답형" 이라고 하면, 여기에서 일반적 방식으로, 식별 요소 (또는 간략히 "식별자" 라고도 함) 가 그것의 특정 조성에 대응하고 전자기 검출 수단 (미도시) 에 의해 제공된 자속의 영향하에 다른 조성과 비교했을 때 식별가능하거나 적어도 구별가능한 자성 또는 강자성 특성을 가지는 것을 의미한다. 보다 특히, 인서트 (9) 는 동시 계류중인 유럽 특허 출원 제 09164590.3 호에 기술한 바와 같은 하나 이상의 유리 코팅된 금속 와이어를 포함하는 보호 외장 (sheath) 을 포함한다.
도 2 는 성분-분말 케이크 (6) 제조 장치를 도시한다. 장치는 플레이트에서 원주 패턴으로 배열된 일련의 몰드부 (12) 를 포함하는 원형 플레이트 (11) 를 갖는 프레스 (10) 를 포함한다. 프레스는 빠른 속도로 복수의 분말 케이크를 제조하도록 설계된다. 플레이트는 (회전 방향 (A) 으로) 단계적 또는 연속적으로 움직이게 회전하도록 제어 및 구동 유닛 (미도시) 에 의해 제어된다. 프레스는 일련의 상부 몰드부 (13) 를 더 포함하는데 각각의 몰드부는 (축선 방향 (B) 을 따라) 하부 몰드부에 대해 상하 왕복운동하고 분말 케이크의 압축을 위해 하부 몰드부 (12) 에 맞물리도록 배치된다. 그러므로, 바람직하게, 상부 몰드부 (13) 및 하부 몰드부 (12) 가 (축선 (D) 을 따라) 축선 방향으로 정렬되고 플레이트의 중앙 수직 축선 (I) 둘레 및 도시된 회전 방향 (A) 으로 원형 경로를 따라 함께 회전하도록 각각의 하부 몰드부 (12) 는 상부 몰드부 (l3) 와 연관된다. '그 자체가 (per se)' 알려진 방식으로, 상부 몰드부 (13) 의 상대 축선 방향 운동은 캠 경로 (미도시) 에 의해 제어되어서 상부 몰드부가 축선 (I) 을 따라 회전함에 따라 강제로 상부 몰드부를 상하로 움직이게 된다. 가능한 대안으로서, 몰드부 (13) 의 축선 방향 운동은 유압 피스톤을 사용하는 기구에 의해 또한 구동될 수 있다. 프레스는, 플레이트가 회전함에 따라 하부 몰드부 (12) 에 분말을 공급하기 위한 분말 공급기 (14) 를 더 포함한다. 분말 공급기는 하부 몰드 (12) 의 교차점에서 플레이트 (11) 의 일부를 가로질러 연장되고 그것은 분말 공급기 아래에서 움직이는 하부 몰드부에 분말을 연속적으로 공급하도록 배치된다. 프레스는 압축 후 각각의 분말 케이크에 적어도 하나의 인서트를 배치하기 위한 인서트 공급기 (15) 를 더 포함한다.
도 3 은 하부 몰드 (12) 에 분말을 공급하는 동안 프레스 (10) 세부의 단면도를 나타낸다. 플레이트 (11) 가 분말 공급기 (14) 에 대해 이동 (예컨대, 회전) 함에 따라, 분말 (16) 은 몰드부 (12) 로 떨어지고 점진적으로 몰드부를 충전한다. 공동 (17) 은 최종 캡슐에서 원하는 성분 분량에 대응하는 미리 정해진 분량의 분말 (예컨대, 분쇄된 커피 분말) 을 수용할 수 있도록 크기가 정해진다. 몰드 (12) 가 분말 공급기 (14) 를 통과했을 때, 몰드의 공동은 도 4 에 도시된 것처럼 알맞은 분량의 분말로 충전된다. 분말은 공동에서 산개해 있고 그것의 상부면은 분말 공급부 (14) 에 대한 몰드부의 상대 운동에 의하여 공급기의 정면에 의해 스크래핑되었다. 그런데, 예시로서 도시된 것처럼 회전 관계 방식보다는 선형 관계 방식으로 프레스가 움직일 수 있다는 것을 주목해야 한다.
다음 작동에서 도 5 에 나타난 것처럼, 분말은 피스톤형 프레스 방식으로 하부 몰드부 (12) 로 내려가 맞물리는 상부 몰드부 (13) 에 의해 압축된다. 상부 몰드부는 압축된 케이크의 2 개의 연장측 중 하나를 프레스하도록 설계된 외부 형성면 (18) 을 포함하고, 반면에 하부 몰드부 (12) 는 다른 연장측을 프레스하도록 설계된 외부 형성면 (19) 을 포함한다. 형성면 (18, 19) 은 또한 실질적으로 컵 형상을 가질 수 있다. 결과적 캡슐이 대칭형일 때 형성면 (18 또는 19) 은 비교적 동일한 설계를 가질 수 있다. 분말 케이크의 압축도는 2 개의 몰드 사이에서 비교적 일정한 공동의 높이, 예컨대, "D" 를 제어함으로써 결정된다. 일반적으로, 분말의 체적은 몰드에서 산개된 형태인 분말의 초기 체적의 10 ~ 80 % 로 감소된다. 압축 분말 케이크가 형성되는 동안, 적어도 하나의 리세스는 상부 몰드부 (13) 로부터, 즉 그것의 형성면 (18) 으로부터 하향 돌출한 몰드부의 리세스 형성면 (20) 에 의해 또한 형성된다. 따라서, 리세스 형성면은 일반적으로 외부 형성면 (18) 으로부터 연장되는 적어도 하나의 돌기를 형성한다. 예를 들어, 돌기 (20) 는 캡슐의 중심 (I) 과 정렬된 위치에서 분말의 매스 내에 리세스를 제공하도록 공동의 중앙 축선을 따라 수직으로 연장된다 (도 1). 그리하여, 상부 몰드부가 하부 몰드부의 공동에 내려감에 따라, 커피는 충분히 산개된 채로 있으면서 커피 분말에 리세스가 생성되어서, 분말 매스는 돌기에 의해 도입되도록 여전히 비교적 무르다. 또한, 돌기 (20) 가 커피 분말에서 제자리에 유지되면서 상부 몰드 (13) 에 의해 분말에 압축이 가해져, 펀처 (puncher) 둘레에서 압축 효과에 의해 분말을 단단하게 한다. 결과적으로, 리세스는 치수적으로 만족스럽게 규정되고 리세스의 경계를 정하는 벽과 가장자리는 상대적으로 단단하게 된다.
대안에서, 리세스는 하부 몰드부 (12) 로부터 돌출한 리세스 형성 수단에 의해 형성될 수 있다. 이 경우에, 상부 성형 몰드부 (13) 는 돌기 (20) 없이 오목한 형성면 (18) 으로 형성될 수 있다. 따라서, 돌기는 하부 몰드부 (12) 에 부착되고 위로 돌출해 있다. 이 경우에, 바람직하게, 돌기는 압축된 매스의 상부면에 개구를 보장하기 위해서 분말의 매스에 관통공을 만들도록 설계되어서 후속 단계에서 인서트의 삽입을 가능하게 한다. 또한, 상부 몰드부 및 하부 몰드부 양자가 돌기의 일부를 가지는 것이 가능할 수 있다.
압축 후 도 6 에 도시된 대로, 상부 몰드부 (13) 는 하부 몰드부 (12) 로부터 맞물림 해제되어서 압축된 케이크에 리세스 (21) 를 남긴다. 리세스 (21) 는 다음 삽입 작동에서 케이크에 인서트를 삽입할 때 정밀 공차를 고려하도록 중앙 축선 (I) 에 대해 몇 도의 플레어 개구부 (22) 를 가지고 형성될 수도 있다. 바람직하게, 개구부의 각도는 중앙 축선 (I) 에 대해 약 5 ~ 30 도, 보다 바람직하게 약 10 도를 가진다. 리세스는 파괴의 위험을 방지하도록 관형 또는 약간 원뿔형의 형상 (예컨대, 중앙 축선 (I) 에 대해 1 ~ 7 도) 인 주요부 (23) 에 의해 또한 형성될 수도 있다. 게다가, 바람직하게, 리세스는 적어도 동일한 길이로 수용되도록 인서트의 길이보다 약간 길다. 또한, 바람직하게 주요부 (23) 는 인서트에서 임의의 블로킹 효과를 보장하여 결과적으로 일단 제자리에 놓이면 그것의 배치 (localization) 변동 위험을 방지하도록 인서트보다 약간 작은 단면을 가진다.
도 7 에 나타낸 다음 작동에서, 하부 몰드부 (12) 는 열려 있어서, 그것의 빈 리세스 (21) 와 압축된 케이크를 분명히 보여준다. 케이크에 배치되도록 된 인서트 (9) 는 인서트 공급기 (15) 의 한 쌍의 조 (24, jaws) 에 의해 취급된다. 인서트는 축선 방향 (C) 으로 압축된 케이크로 상대적으로 낮추어져서, 인서트가 리세스에 도입되도록 한다. 충분한 자유 길이 "l" 의 인서트가 리세스에 삽입되고 나머지 길이의 인서트는 조에 의해 단단히 유지 또는 핀치 (pinch) 될 수 있도록 조는 인서트를 취급한다. 바람직하게, 자유 길이 "l" 는 인서트의 총 길이의 적어도 50 %, 바람직하게 적어도 80 % 를 나타낸다.
도 8 에 나타낸 것과 같은 다음 단계에서, 인서트 (9) 는 인서트의 반대쪽 단부에서 푸싱 작용, 예컨대 축선 방향 및 하향 배향으로의 푸싱 작용을 가하는 푸셔 (25) 에 의해 인서트의 최종 위치로 이동하도록 리세스에서 밀린다. 푸싱 작용 중, 인서트는 조 (24) 에 의해 여전히 핀치될 수도 있고 또는 조로부터 맞물림 해제될 수도 있다 (도시된 바와 같음).
이 작동 후, 압축된 케이크 (6) 는 압축된 케이크를 몰드부 (12) 밖으로 강제 이동시키도록 몰드부의 외부에 대해 위로 움직이는 하부 몰드부의 중심부 (26) 에 의해 프레스로부터 토출된다 (도 9).
그 후, 인서트를 포함하는 압축된 케이크는 주연 시임 (미도시) 에서 실링되는 2 개의 포일 (2, 3) 사이에서 실링되게 포장된다.
본 발명의 프로세스의 제 2 실시형태는 도 10 내지 도 17 에 도시된다. 지나친 반복을 피하기 위해서, 제 1 실시형태와 비교되는 주요 차이점만 기술될 것이고 반면에 본 방법 및/또는 장치의 다른 특징 및 특성은 이 실시형태에 적용할 수 있는 것으로 당업자에게 보일 것이다. 이를 위해 또한, 동일하거나 유사한 기술적 수단, 축선, 평면 및 방향을 나타내는데 동일한 도면 부호가 사용된다.
도 10 에 나타난 것처럼, 이 제 2 실시형태에서, 프레스 (10) 는 분말 공급기 (14) 에 의해 분말 (16) 의 부분 매스로 충전되는 하부 몰드부 (12) 를 포함한다. "분말의 부분 매스" 라는 것은, 여기에서, 최종 캡슐을 만들 미리 정해진 분말의 총량 중 일부만 예비 충전 작동에서 충전되는 것을 의미한다. 이를 위해, 몰드부 (12) 의 공동 (17) 의 크기는 분말의 부분 매스를 수용하도록 되어 있다. 공동의 크기는 최종 분말 케이크를 생성할 분말의 총량을 수용하는데 필요한 공동의 크기와 비교해 감소될 수 있다. 공동의 크기 감소는 다른 수단에 의해 얻어질 수 있다. 도시된 실시예에서, 그것은 하부 몰드부의 크기 조절부 (27) 를 제공함으로써 얻어진다. 크기 조절부 (27) 는, 적합한 크기의 감소된 공동이 얻어질 때까지 하부 몰드부의 원주부 (28) 에 대해 움직이는 중심부일 수 있다.
일단 분말의 부분 매스가 도 11 에 도시된 대로 충전되면, 상부 몰드부 (13) 는 부분 매스를 압축하도록 하부 몰드부 (12) 에 대해 낮추어진다. 상부 몰드부 (13) 는 반드시 리세스 형성면을 포함하는 것은 아닐 수도 있지만, 부분 분말 케이크의 하나의 연장측을 형성하도록 외부 형상 형성면 (18), 즉 볼록면을 단지 포함할 수 있다. 이런 제 1 스트로크 (도 12) 후, 분말 (29) 의 부분 압축된 케이크가 얻어진다. 케이크의 크기는 캡슐을 위해 생산된 최종 압축 케이크와 비교했을 때 감소된다.
다음 작동에서, 인서트는 부분 압축된 매스에 리세스를 제공하기 위해 사용된다. 인서트 (9) 는 이런 부분 압축된 케이크에서 인서트 공급기 (15) 에 의해 배치된다. 그 결과, 인서트의 일부가 케이크 (29) 외부에 유지되면서 인서트는 부분 압축된 케이크에 단지 부분적으로 맞물린다. 가능한 변형예로서, 리세스는 리세스 형성면 또는 상부 몰드부 (13) 의 면으로부터 돌출한 돌기에 의해 또한 만들어질 수 있다.
다음 작동에서, 제 2 분말 충전 작동이 일어난다 (도 14). 동일한 분말 공급기 (14) 가 공동의 충전을 완료하는데 사용될 수 있다. 공동은 분말의 매스를 완전하게 하는데 필요한 바람직한 제 2 양의 분말을 수용하도록 크기가 조절될 수 있다. 그 후, 제 2 스트로크는 최종 압축된 케이크의 외부 형상을 형성하도록 상부 몰드부 (13) 또는 다른 몰드부에 의해 수행된다 (도 15 및 도 16). 다음 작동에서, 최종 압축된 케이크 (30) 는, 예컨대, 공동을 제거 또는 크기를 감소시킬 때까지 위로 또는 축선 방향 (A) 으로 중심부 (27) 를 이동시킴으로써 제거된다 (도 17).
검토한 대로, 도면에 대해 기술한 회전 프레스는 바람직한 실시예로서 제공되지만, 그것은 몰드부 (또는 그것을 포함한 플레이트) 및 분말 공급기에 대한 선형 운동의 결과 분말이 몰드부로 공급되는 다른 유형의 프레스에 의해 대체될 수 있다.

Claims (16)

  1. 음료 제조를 위한 음료-성분 캡슐 제조 방법으로서,
    상기 방법은,
    몰드 공동을 제공하는 단계;
    분말 또는 입자 형태의 음료 성분으로 상기 몰드 공동을 적어도 부분적으로 충전하는 단계;
    상기 몰드 공동에서 상기 분말 또는 입자 음료 성분을 압축하여 상기 음료 성분의 압축된 매스를 얻는 단계;
    상기 압축된 매스에 적어도 하나의 리세스를 형성하는 단계; 및
    상기 리세스에 캡슐 식별 인서트를 삽입하는 단계를 포함하는 음료-성분 캡슐 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 분말 또는 입자 성분의 매스가 압축되는 동안 상기 리세스가 형성되는 음료-성분 캡슐 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 인서트를 삽입하는 단계는 상기 리세스가 형성된 후 수행되는 음료-성분 캡슐 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 리세스는, 상기 압축하는 단계가 완료되기 전, 상기 분말 또는 입자 음료 성분의 매스로 상기 인서트를 삽입함으로써 형성되는 음료-성분 캡슐 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 충전하는 단계는 상기 캡슐에 요구되는 분말 또는 입자 음료 성분 매스의 전체 양을 갖고서 단일 충전 작동으로 수행되는 음료-성분 캡슐 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰드 공동은 상기 인서트를 삽입하기 전 상기 캡슐에 요구되는 분말 또는 입자 음료 성분의 전체 양 미만으로 충전되고, 그 후 상기 캡슐에 요구되는 분말 또는 입자 음료 성분의 양의 나머지를 상기 몰드 공동으로 공급하고 상기 매스를 추가 압축하는 음료-성분 캡슐 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축하는 단계와 상기 리세스를 형성하는 단계는, 상기 분말 또는 입자 음료 성분의 매스에 대하여 외부 형상 형성면 및 리세스 형성면을 프레싱함으로써 달성되는 음료-성분 캡슐 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리세스는 상기 분말 또는 입자 음료 성분의 매스의 중심 구역에 형성되는 음료-성분 캡슐 제조 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리세스는 플레어 개구 (flared opening) 를 갖도록 형성되는 음료-성분 캡슐 제조 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인서트는 세장형 요소인 음료-성분 캡슐 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 인서트는 상기 리세스의 단면보다 약간 큰 단면을 가지는 음료-성분 캡슐 제조 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분말 또는 입자 음료 성분의 매스는 2 개의 주요 대향한 볼록면들 및 절두 주연 가장자리를 정의하도록 상기 몰드 공동에서 압축되어 형성되는 음료-성분 캡슐 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 압축하는 단계, 상기 리세스를 형성하는 단계 및 상기 인서트를 삽입하는 단계들이 완료된 후, 상기 압축된 매스는 상기 몰드 공동으로부터 제거되어 각각의 주요면을 덮는 제 1 포일 및 제 2 포일을 포함하는 패키지에 적재되고, 상기 포일들은 상기 절두 주연 가장자리에 인접한 주연 시임에서 실링되는 음료-성분 캡슐 제조 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 패키지는 기밀 엔클로저 (enclosure) 를 형성하는 음료-성분 캡슐 제조 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 따른 음료-성분 캡슐 제조 방법을 구현하는 장치로서,
    상기 장치는, 대향한 관계로 서로를 향해 그리고 이격되게 상대 운동할 수 있는 적어도 제 1 몰드부 (12) 및 적어도 제 2 몰드부 (13) 를 포함하고,
    상기 몰드부들 (12, 13) 중 적어도 하나는, 분말 또는 입자 음료 성분의 매스가 상기 몰드부들 (12, 13) 사이에서 압축되는 동안 상기 분말 또는 입자 음료 성분의 매스에 적어도 하나의 리세스 (21) 를 형성하기 위한 리세스-형성 수단 (20) 을 포함하고,
    상기 장치는 상기 분말 또는 입자 음료 성분의 압축된 매스에 형성된 상기 리세스 (21) 에 인서트 (9) 를 위치결정하기 위한 리세스 수단 (15, 24, 25) 을 포함하는 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 분말 또는 입자 음료 성분의 압축된 매스의 절두 주연 가장자리를 정의하기 위해 상기 제 1 몰드부 및 상기 제 2 몰드부 둘레에 수용되는 다른 몰드부를 더 포함하는 장치.
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