KR20150067340A - 다중 격실들을 구비한 식품 캡슐 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 식품 캡슐 (100, 300) 에 관한 것으로, 식품 캡슐은 캐비티 (102, 302) 를 둘러싸는 컵 형상의 캡슐 보디 (101, 301) 로서, 상기 캡슐 보디는 제 1 단부 (103, 303) 에 개구 (105, 305) 를 가지고 제 2 단부 (104, 304) 는 상기 캐비티 (102, 302) 와 연통하는 적어도 하나의 출구 (106a, 106b, 310, 311) 를 포함하는, 상기 컵 형상의 캡슐 보디; 상기 개구 (105, 305) 를 폐쇄하는 주입벽 (112, 314); 및 상기 주입벽 (112, 314) 으로부터 상기 캡슐 보디 (101, 301) 의 상기 제 2 단부 (104, 304) 까지 연장되고 상기 캐비티 (102, 302) 를 복수의 챔버들 (108, 109, 308, 309) 로 나누는 상기 캐비티 (102, 302) 내부의 적어도 하나의 격벽 (107, 306) 을 포함하고, 각각의 챔버는 일정량의 영양 물질 (110, 111, 315, 316) 을 수용하고 상기 제 2 단부 (104, 304) 에 독립적으로 작동가능한 폐쇄 수단을 포함하는 적어도 하나의 출구 (106a, 106b, 310, 311) 와 연통하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 일반적으로 식품 제조 기계에서 사용하기 위한 식품 캡슐에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 캡슐을 이용하도록 된 방법 및 식품 제조 기계에 관한 것이다.
식품 제조 기계들은 식품 산업과 소비재 분야에 잘 알려져 있다. 이러한 기계들은 소비자가 브루잉된 커피, 에스프레소 커피, 차, 핫 초콜릿 음료 등과 같은 1 인용 음료를 명령시 제조할 수 있도록 한다.
명확성을 위해, 이 문헌에서 "식품 제조 기계들" 의 설명은 실질적으로 액체 또는 반액체 영양 제품의 일회분을 제조하는 기계들에 관한 것으로서 이해되어야 한다.
대부분의 가정용 식품 제조 기계들은, 음료 성분들과 같은 영양 물질들이 개별 포장된 1 인용 포션들로 제공되는 시스템에 따라 작동한다. 이러한 부분들은 연성 포드들, 패드들, 또는 봉지들 (sachets) 일 수 있지만, 점점 더 많은 시스템들이 강성 포드들 또는 캡슐들과 같은 반강성 또는 강성 포션들을 사용한다. 하기에서, 당해 식품 제조 기계는 강성 또는 반강성 캡슐을 이용하는 것으로 이해되어야 한다.
많은 경우에, 식품 제조 기계들에서 사용하기 위한 캡슐들은 밀봉되어 있다. 이러한 밀봉된 캡슐들은, 그것이 주위 대기로부터 내용물을 보호하여서 캡슐의 유통 기한을 개선한다는 점에서 유리하다. 전형적으로, 이러한 폐쇄된 캡슐들은 가스 및/또는 수분 불투과성 재료로 만들어지고, 가요성 막으로 만들어진 그것의 벽들 중 하나를 가지는 강성 또는 반강성 보디를 특징으로 한다.
제품은, 바람직하게 상기 캡슐을 수용하기 위한 용기 및 가압 하에 유체 (바람직하게 물) 를 상기 캡슐로 주입하기 위한 유체 주입 시스템을 포함하는 식품 제조 기계로 캡슐을 삽입함으로써 제조된다. 대부분의 용도에서, 가압 하에 캡슐로 주입된 물은 일반적으로 70 ℃ 보다 높은 온도로 가열된다. 하지만, 어떤 특별한 경우에는 대신에 미지근한 물 또는 냉수를 주입하는 것이 유리할 수도 있다. 캡슐 내용물의 추출 및/또는 용해 중 캡슐 챔버 내부의 압력은, 전형적으로, 제품들의 용해를 위해 약 1 ~ 약 8 bar 이고 로스팅 및 분쇄된 커피의 추출을 위해 약 2 ~ 약 12 bar 이다.
본 발명은 또한 - 특히 차와 커피를 위한 - 음료 제조의 소위 "브루잉 (brewing)" 프로세스를 포함할 수 있다. 브루잉은 유체, 가장 일반적으로 온수에서 시간의 경과에 따른 성분의 우려내기 (infusion) 를 수반하는 반면, 추출 또는 용해 제조는 수 초 내에 음료를 제조한다.
하지만, 명확성을 위해, 본 문헌에서 유체에 의한 성분의 용어 "브루잉" 은, 분말 식용 재료 (예컨대 로스팅 및 분쇄된 분말 커피) 의 추출, 식용 가용성 재료 (예컨대 가용성 차, 커피, 우유, 또는 코코아) 의 용해, 또는 추출이나 용해에 요구되는 것보다 더 긴 시간 동안 매우 낮은 압력 또는 대기압 하에 우려내기 유체에서 식용 재료의 우려내기 (예컨대 온수에서 차 잎) 를 포함하는 것으로 이해된다.
가압 하에 폐쇄된 캡슐의 내용물을 추출 및/또는 용해하는 원리는 공지되어 있고 전형적으로 기계의 용기에 캡슐을 넣고, 물질을 추출 또는 용해하기 위해서 캡슐로 일정량의 (a quantity of) 가압수를 주입하고, 그 후 결과적으로 생긴 음료를 캡슐로부터 분배하는 것으로 구성된다.
주입은 일반적으로 기계로 통합된 유체 주입 니들과 같은 관통 주입 요소로 캡슐의 면을 관통함으로써 수행된다. 이 원리를 적용한 캡슐들은 예를 들어 출원인의 유럽 특허 제 EP 1 472 156 Bl 호 및 제 EP 1 784 344 Bl 호에서 이미 설명되었다.
게다가, 이 원리를 적용한 기계들은 예를 들어 특허 CH 605 293 및 특허 EP 242 556 에서 이미 설명되었다. 이 문헌들에 따르면, 기계는 캡슐을 위한 용기, 및 원위 (distal) 구역에 하나 이상의 액체 주입 오리피스들을 포함하는 중공 니들의 형태로 만들어진 천공 및 주입 요소를 포함한다. 니들은 물의 주입을 위해 캡슐로 유입 채널을 제공하면서 동시에 캡슐의 상단부를 개방하는 이중 기능을 가지고 있다.
기계는 캡슐에 들어있는 물질(들)로부터 음료를 제조하는데 사용되는 유체 (보통 물) 의 공급부를 추가로 포함한다. 기계는, 내부에서 사용된 물을 작동 온도 (보통 80 ℃ ~ 90 ℃) 로 가열하는, 보일러 또는 열교환기와 같은 가열 유닛을 추가로 포함한다. 끝으로, 기계는 선택적으로 가열 유닛을 통하여 탱크로부터 캡슐까지 물을 순환시키기 위한 펌프를 포함한다. 기계 내부에서 물의 순환은, 예를 들어 출원인의 유럽 특허 출원 EP 2162653 Al 에서 설명된 유형의 연동 (peristaltic) 밸브와 같은 선택 밸브 수단을 통하여 방향이 정해질 수도 있다.
이러한 시스템들은 특히 커피 제조에 잘 맞다. 특히 유리한 이를 달성하기 위한 한 가지 구성은, 내부에 주입되는 온수로 추출되는 로스팅 및 분쇄된 커피 분말을 담고 있는 캡슐을 제공하는 것이다.
캡슐들은 이러한 적용을 위해 개발되었고, 이 캡슐들은 출원인의 유럽 특허 EP 1 784 344 Bl 또는 유럽 특허 출원 EP 2 062 831 에서 설명되고 주장된다.
요컨대, 이러한 캡슐들은 전형적으로:
- 액체 및 공기 불투과성인 중공 보디와 주입벽으로서, 상기 벽은 보디에 부착되고 예컨대 기계의 주입 니들에 의해 천공되도록 되어있는, 상기 중공 보디와 주입벽;
- 추출될 로스팅 및 분쇄된 커피의 층 (bed) 을 담고 있는 챔버;
- 내부 압력을 보유하기 위해 챔버의 바닥 단부에 배치된 알루미늄 막으로서, 상기 막은, 챔버 안의 내부 압력이 임의의 미리 정해진 값에 도달할 때 알루미늄 막에 배출홀들을 형성하는 관통 수단과 연관되는, 상기 알루미늄 막; 및
- 선택적으로, 유체 제트를 파괴하여서 캡슐로 주입된 유체 제트 속도를 감소시키고 감소된 속도로 물질층을 가로질러 유체를 균등하게 분배하도록 구성된 편향 수단을 포함한다.
추출 중, 식품 캡슐은 식품 제조 기계의 유체 주입 니들에 의해 보통 알루미늄 막에서 관통된다. 액체가 캡슐 격실에 주입되고 캡슐 안의 압력은 증가하여서, 캡슐 내부에 들어있는 성분들로부터 제품의 추출을 용이하게 한다.
일부 구현예들에서, 식품 제조 기계는 또한 제 2 로케이션에서, 예를 들어 그것의 바닥에서 캡슐을 관통하여서, 기계의 작동 중 음료가 유출될 수 있도록 허용한다. 다른 구현예들에서, 식품 캡슐은 캡슐 안의 압력이 적당한 음료 제조에 요구되는 레벨까지 축적될 때 개방되는 밸브 또는 막이 일반적으로 부착되는 스파우트 또는 드레인을 구비할 수도 있다.
간단한 식품 제품들, 즉 단 하나의 성분만 가지는 제품들, 또는 단일 단계로 제조될 수도 있는 것을 제조할 때, 종래 기술의 장치들은 만족스러운 결과를 발생시킨다. 하지만, 그것은 보다 복잡한 식품 제품들의 제조에는 거의 적합하지 않다.
구체적으로, 현재 공지된 식품 캡슐들은, 캡슐로 액체를 주입하는 동안, 캡슐에 존재하는 영양 물질의 전량이 동시에 제조되도록 요구한다. 음료가 여러 가지 성분들을 가지고 있을 수도 있지만, 결과적인 음료는 따라서 균질한 혼합물이어야 한다.
예를 들어, 많은 커피 음료들은 임의의 순서로 성분들을 제공하거나 성분들을 레이어링 (layering) 하는 원리를 기반으로 한다. 하지만, 본 기술분야에 공지된 식품 제조 시스템들에서, 기존의 식품 캡슐들로부터 제조될 수도 있는 가능한 음료들의 범위는 제한된다.
특히, 카푸치노, 모카 등과 같은 음료들은 에스프레소 커피, 우유, 향미 시럽 등과 같은 컵 별도의 식품 성분들에 레이어링하도록 요구한다. 본 기술분야에 공지된 식품 캡슐들로 이 음료들을 제조하기 위해서, 제 1 식품 성분을 담고 있는 제 1 캡슐을 삽입하여, 제 1 식품 성분을 제조하고, 제 1 캡슐을 제거하고, 제 2 식품 성분을 담고 있는 제 2 캡슐을 삽입하여, 제 2 식품 성분을 제조하여야 한다.
이 프로세스는 에스프레소 커피 또는 뜨거운 차와 같은 간단한 음료의 제조에 비해 보다 복잡하고 완료하는데 훨씬 더 많은 노력을 요구한다. 그것은 또한 사용자가 더 많은 수의 캡슐들을 구입하여 보관하도록 요구하고, 간단한 음료들의 제조에 비해 처리되어야 할 더 많은 폐기물을 발생시킨다.
따라서, 본 발명의 목적은 단일 식품 캡슐로부터 다중 성분들을 가지는 음료를 제조할 수 있도록 허용하는 캡슐을 제공하는 것이다.
그러면, 제 1 양태에 따르면, 본 발명은 식품 캡슐에 관한 것으로, 캐비티를 둘러싸는 실질적으로 컵 형상의 캡슐 보디로서, 상기 캡슐 보디는 제 1 단부 및 제 2 단부를 포함하고, 상기 제 1 단부는 상기 캐비티와 연통하는 개구를 포함하고 상기 제 2 단부는 상기 캐비티와 연통하는 적어도 하나의 출구를 포함하는, 상기 컵 형상의 캡슐 보디; 상기 캡슐 보디의 상기 제 1 단부의 상기 개구를 폐쇄하는 주입벽; 및 상기 캐비티 내부에 배치되고 상기 캐비티를 복수의 챔버들로 나누는 적어도 하나의 격벽을 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 격벽은 상기 주입벽으로부터 상기 캡슐 보디의 상기 제 2 단부로 연장되고, 각각의 챔버는 일정량의 영양 물질을 수용하고 상기 제 2 단부에 제공된 적어도 하나의 출구와 연통하고, 각각의 출구는 독립적으로 작동가능한 폐쇄 수단을 포함한다.
이것은, 이렇게 구성된 식품 캡슐이 복수의 영양 물질들을 포함하고, 이것은 상기 복수의 영양 물질들이 순차적으로 제조될 수 있도록 허용한다는 점에서 유리하다. 식품 캡슐이 복수의 챔버들을 포함하므로, 각각의 챔버는 상이한 영양 물질, 예를 들어 분말 우유와 로스팅 및 분쇄된 커피를 구비할 수도 있다.
각각의 챔버가 상이한 영양 물질을 구비할 수도 있으므로, 챔버들에 액체가 주입되는 어떤 순서로 식품 성분들이 제조될 수도 있다. 종래 기술의 캡슐들에서는 모든 영양 물질들이 하나의 챔버에 들어있고 동시에 우려내거나 용해되는 반면, 복수의 챔버들을 구비하면 어떤 식품 성분들이 어떤 순서로 우려내고 그리고/또는 용해될지 선택할 수 있도록 한다.
이것은, 이러한 여러 성분들이 특별한 순서로 제공되고 서로 레이어링되도록 요구하는 카푸치노와 같은 복잡한 커피 음료의 제조에서 특히 유리하다. 본 발명의 식품 캡슐은, 음료 제조 프로세스 중 식품 캡슐의 챔버들에 액체가 주입되는 순서를 단지 선택함으로써 이를 수행할 수 있도록 허용한다. 따라서, 본 발명은 종래 기술에 공지된 식품 캡슐들로 이용가능한 것보다 훨씬 더 복잡한 음료들의 제조를 허용한다.
식품 캡슐에 복수의 챔버들을 제공하는 것은 또한 상기 캡슐 내 챔버들을 선택적으로 주입함으로써 캡슐 내에 들어있는 영양 물질들 전부보다 적은 물질들을 제조할 수 있도록 허용한다. 이런 식으로, 단일 캡슐은 다른 기호를 위한 다양한 다른 음료들을 제조하는데 이용될 수도 있다.
예를 들어, 로스팅 및 분쇄된 커피를 담고 있는 제 1 챔버, 분말 우유를 담고 있는 제 2 챔버, 감미료를 담고 있는 제 3 챔버, 및 향료 (예컨대 헤이즐넛 추출물) 를 담고 있는 제 4 챔버를 포함하는 식품 캡슐이 제공될 수도 있다. 이러한 캡슐은, 단순히 식품 캡슐의 챔버들 중 어떤 것에 액체가 주입되고 어떤 것에 주입되지 않는지, 어떤 순서로 주입되는지 선택함으로써, 성분들 중 일부 또는 전부를 함유한 음료를 제조할 수 있도록 허용할 것이다. 따라서, 본 발명은 사용자의 소망에 따라 캡슐들의 사용을 맞출 수 있도록 허용하여서, 개선된 유연성과 편리함을 제공한다.
캡슐의 출구들에 다른 유형들의 폐쇄 수단을 제공하는 것은, 챔버들 각각이 상이한 조건들 하에, 바람직하게 음료 제조 프로세스의 결과로서 자동으로 개방될 수도 있는 식품 캡슐을 유발할 것이다.
끝으로, 식품 캡슐 내 별개의 챔버들에 영양 물질들을 제공하는 것은 주입 파라미터들이 챔버마다 달라질 수도 있도록 허용하여서, 각각의 챔버 내에서 특정 영양 물질에 따라 액체 온도 및 주입 압력과 같은 조건들을 최적화할 수도 있다.
예를 들어, 저압에서 액체를 주입함으로써 제조되는 영양 물질 (예컨대 분말 우유) 을 담고 있는 제 1 챔버, 및 고압에서 액체를 주입함으로써 제조되는 영양 물질 (예컨대 로스팅 및 분쇄된 커피) 을 담고 있는 제 2 챔버를 가질 수도 있다. 온도 및 체적과 같은 다른 파라미터들은 또한 제조되는 특정 영양 물질들 및 추구되는 효과에 따라 조절될 수도 있다. 이런 식으로, 식품 캡슐로부터 제조된 음료의 높은 레벨의 품질을 유지하면서, 식품 캡슐의 범용성이 크게 증가된다.
바람직하게, 각각의 상기 폐쇄 수단은 다음 중 하나에 따라 구성된다:
- 대기에 대해 상기 캡슐 내부의 압력이 1 bar 초과, 바람직하게 3 bar 초과, 가장 바람직하게 5 bar 초과하여 상승할 때 자체 찢김가능하거나 일반적으로 개방가능한 막;
- 상기 캡슐 보디를 폐쇄하도록 상기 캡슐 보디에 밀봉된 관통가능한 막, 및 관통 수단과 막이 서로 접촉할 때 상기 막을 관통하기 위한 상기 관통 수단을 포함하는 조립체로서, 상기 접촉은 상기 캡슐 내부의 압력 상승에 의해 또는 상기 캡슐 외부에 배치된 작동 수단에 의해 개시되는, 상기 조립체;
- 사용자에 의해 수동으로 박리되는 박리가능한 막; 또는
- 액체 및/또는 상승된 온도에 노출될 때 용해되도록 구성된 용해가능한 플러그.
이것은, 각각의 개구에 대한 폐쇄 수단의 선택 및 각각의 폐쇄 수단의 특별한 특성 및 구성에 따라, 식품 캡슐의 출구들에 배치된 개구들이 음료 제조 프로세스에서 약간 다른 지점들에서 그리고 다른 조건들에서 모두 개방될 것이라는 점에서 유리하다. 특히, 개방 기기들은, 그것이 부착되는 챔버의 내부가 음료 제조 프로세스의 시작 후 임의의 시간이 경과한 후 특정한 온도, 압력, 또는 액체 포화도로 있다면 개방되거나, 박리가능한 막의 경우에서처럼 즉시 개방하도록 구성될 수도 있다. 그리하여, 식품 캡슐은 내부에 들어있는 성분들에 대해 자동으로 그리고 정확한 순서로 각각의 챔버를 개방하도록 구성된다.
일 특징에 따르면, 각각의 챔버의 상기 폐쇄 수단은 각각의 미리 정해진 압력에서 개방하도록 구성된다.
이것은, 이러한 폐쇄 수단을 제공하면 내부 압력이 적절한 포인트까지 축적되었을 때 식품 캡슐 내부의 각각의 챔버가 개방되도록 보장한다는 점에서 유리하다. 이런 식으로, 식품 캡슐의 각각의 챔버에 액체가 주입되고 내부의 영양 물질의 각 부분이 식품 성분으로 제조되는 조건들이 최적화된다.
이 특징은, 식품 캡슐 자체의 챔버들 내에 캡슐-개방 수단을 제공하는 것이 음료들을 제조하는데 이용되는 식품 제조 기계의 구성 및 작동을 크게 단순화시킬 것이라는 점에서 한층 유리하다.
구체적으로, 식품 캡슐의 각각의 챔버는, 원하는 내부 압력에 도달했을 때 자동으로 개방하도록 각각 구성되는 개방 수단을 구비하고 있으므로, 식품 제조 기계는 자체의 캡슐-개방 수단을 구비할 필요도 없고, 음료 제조 프로세스에서 정확한 지점으로 이동시키기 위한 어떠한 메커니즘도 구비할 필요는 없다. 따라서, 음료 제조 프로세스는 더 단순해지고 더 신뢰성있게 되고 동시에 그것은 더 높은 품질의 결과를 발생시키도록 된다.
다른 특징에 따르면, 상기 챔버들은 식품 캡슐 내에서 동심으로 배치된다.
이것은, 그것이 식품 제조 기계 내에서 식품 캡슐을 로케이팅하는 프로세스를 단순화시킨다는 점에서 유리하다. 구체적으로, 챔버들이 식품 캡슐 내에서 동심이도록 배치되므로, 그 지점에서 캡슐로 삽입될 때 주입 니들이 어느 챔버에 침투하는지 결정할 수 있도록 캡슐의 중심으로부터 식품 캡슐의 표면 일 지점의 거리만 단지 알 필요가 있다. 그리하여, 캡슐 용기의 중심으로부터 고정된 반경에 주입 니들의 제공은 식품 캡슐의 챔버들 내에 주입 니들들의 일관되고 신뢰성있는 삽입을 제공한다는 점에서 식품 제조 기계의 구성은 단순화된다. 이런 식으로, 식품 제조 기계의 구성이 단순화되고 식품 캡슐들의 사용이 더 용이해진다.
다른 특징에 따르면, 식품 캡슐은 캐비티의 중심에 배치된 중심 챔버, 및 상기 중심 챔버 둘레 캐비티의 주변에 배치된 주변 챔버를 포함한다.
이것은, 이렇게 구성된 식품 캡슐이 식품 제조 기계 내에서 캡슐의 위치결정을 용이하게 한다는 점에서 유리하다. 중심 챔버는 반드시 식품 캡슐의 중심에 있을 것이고, 주변 챔버는 상기 중심으로부터 이격된 미리 정해진 거리에 배치되어야 한다. 따라서, 매칭 주입 기기는 캡슐의 중심에 로케이팅된 제 1 니들, 및 미리 정해진 거리만큼 제 1 니들로부터 분리된 제 2 니들을 가지도록 캡슐을 구성할 수도 있다. 이러한 배열은, 식품 캡슐의 중심이 제 1 니들과 정렬되기만 하면, 제 2 니들도 역시 적절히 정렬되므로, 식품 제조 기계로 식품 캡슐을 삽입하기 전 식품 캡슐의 각도상 배향을 결정할 필요성을 없앤다. 이런 식으로, 식품 캡슐은 사용하기에 더 단순해지고 더 용이해진다.
바람직한 실시형태에서, 중심 챔버와 주변 챔버 사이 격벽은 상기 식품 캡슐 내에 동심으로 배치된 2 개의 벽들을 포함한다.
이것은, 그것이 식품 캡슐 내 챔버들의 정확한 체적을 조절할 수 있도록 허용한다는 점에서 유리하다. 예를 들어, 2 개의 벽들 사이 공간은 공동 (void) 이어서, 전체적으로 식품 캡슐을 더 작게 만들 필요없이 2 개의 챔버들의 총 체적을 감소시키도록 2 개의 벽들이 배치될 수도 있다. 이것은 영양 물질들이 비교적 높은 밀도일 때 특히 유리하여서, 다른 덜 밀도가 높은 영양 물질들에 대해서보다 1 인분의 음료를 제조하는데 더 낮은 질량의 상기 영양 물질들을 요구한다. 2 개의 챔버들의 체적 비율은 유사한 방식으로 변화될 수도 있다.
더욱이, 2 개의 벽들로서 격벽을 제공하는 것은, 벽들 자체의 형상 및 배치를 변화시킴으로써 챔버들이 형상화될 수 있도록 허용한다. 예를 들어, 챔버의 벽들이 경사지도록 챔버들 중 하나를 구성할 수도 있다. 이것은 내부의 영양 물질이 식품 캡슐 내 콤팩트화로부터 이점을 얻는 로스팅 및 분쇄된 커피일 때 특히 유리하다. 이런 식으로, 본 발명의 식품 캡슐의 범용성이 개선된다.
또다른 양태에 따르면, 주변 챔버의 폐쇄 수단은 제 1 미리 정해진 압력에서 개방하도록 구성되고 중심 챔버의 상기 폐쇄 수단은 제 2 미리 정해진 압력에서 개방하도록 구성되고, 상기 제 1 미리 정해진 압력은 바람직하게 상기 제 2 미리 정해진 압력보다 높다.
이것은, 그것이 단지 단일 니들만 가지는 식품 제조 기계에 의한 식품 캡슐의 주입을 허용한다는 점에서 유리하다. 주입 프로세스를 시작할 때, 식품 캡슐 내 압력은 대략 대기압일 것이고; 주입 프로세스가 지속됨에 따라, 압력은 증가할 것이다. 식품 캡슐 및 식품 제조 기계는, 캡슐 내 압력이 알맞은 레벨까지 증가될 때 한 가지 영양 물질이 제조되고 그것의 조정 폐쇄 수단이 개방되고, 캡슐 내부의 압력이 더욱더 오를 때 다른 영양 물질이 제조되도록 구성될 수도 있다. 이런 식으로, 종래 기술의 단일-챔버 및 단일-니들 음료 제조 시스템들의 작동의 단순성을 유지하면서 본 발명의 식품 캡슐의 장점들을 실현할 수도 있다.
바람직한 실시형태에서, 주변 챔버의 상기 폐쇄 수단은 금속 포일을 포함한다.
이것은, 금속 포일이 내구성이 있는 기밀 및 수밀 시일을 제공하도록 될 수도 있어서, 주변 챔버 내부에서 영양 물질의 온전한 상태를 보존한다는 점에서 유리하다. 금속 포일들은 또한 일반적으로 영양 제품들의 안전하고 위생적인 보호 및 저장에 적합하다.
더욱이, 금속 포일들의 재료 특성은 일반적으로 잘 알고 있어서, 금속 포일로 제조된 폐쇄부는 제 1 미리 정해진 압력에서 신뢰성있게 개방하도록 될 수도 있다.
바람직하게, 상기 중심 챔버는 우유 같은 가용성 제품을 수용하고, 상기 주변 챔버는 로스팅 및 분쇄된 커피를 수용한다.
이것은, 중심 챔버의 폐쇄 수단이 개방되는 미리 정해진 압력이 주변 챔버가 개방되는 압력보다 더 낮도록 구성되어 있으므로, 식품 캡슐은 중심 챔버에 가용성 영양 물질을 담고 주변 챔버에 로스팅 및 분쇄된 커피를 담기에 특히 잘 맞다는 점에서 유리하다. 로스팅 및 분쇄된 커피는, 가용성 성분들이 용해를 위해 요구하는 것보다 일반적으로 더 높은 추출 압력을 요구하므로, 따라서 식품 캡슐은 내부에 이렇게 배치된 영양 물질들의 제조를 위해 유리한 조건들을 제공하도록 구성된다.
다른 특징에 따르면, 상기 격벽 및 상기 주입벽은 밀봉 수단으로 서로 본딩된다.
이것은, 밀봉 수단으로 격벽과 주입벽을 본딩하면 캡슐들 내에 제공된 영양 물질들이 식품 캡슐의 챔버들 사이로 유동하는 것을 허용하는 격벽과 주입벽 사이 간극들이 없도록 보장한다는 점에서 유리하다. 이것은, 식품 캡슐들의 수송 및 보관 중, 특히 캡슐이 흔들릴 때, 영양 물질들이 혼합되는 것을 방지한다. 이것은, 그 캡슐로부터 제조된 식품 제품이 균일하게 높은 품질을 가지도록 보장한다.
바람직하게, 상기 밀봉 수단은 초음파 밀봉, 가열 밀봉, 기계적 체결, 접착, 또는 그것의 조합을 포함한다.
이것은, 이 밀봉 수단이 제조 세팅에서 빠르게 최소의 비용으로 격벽과 캡슐 보디 사이에 강한 시일을 제공할 것이라는 점에서 유리하다. 더욱이, 이런 밀봉 수단의 선택은, 청결도와 식품 캡슐 내 이물체들 및 이물질들의 부재가 다른 무엇보다 중요한, 산업적 식품-포장 작업에 알맞은 방식으로 수행될 수도 있다. 이런 식으로, 본 발명의 식품 캡슐의 제조 경제성이 한층 개선된다.
제 2 양태에 따르면, 본 발명은 음료 제조 방법에 관한 것으로, 일정량의 각각의 영양 물질을 각각 구비한 복수의 챔버들을 가지는 전술한 바에 따른 식품 캡슐을 공급하는 단계; 상기 챔버들 각각으로 일정량의 액체를 주입하는 단계로서, 상기 일정량의 액체는 식품 성분을 제조하기 위해서 각각의 챔버 내에 제공된 상기 일정량의 영양 물질과 혼합하는, 상기 챔버들 각각으로 일정량의 액체를 주입하는 단계; 및 상기 음료를 컨테이너로 분배하는 단계를 포함하고, 상기 주입하는 단계 및 상기 분배하는 단계는 상기 식품 캡슐 내 각각의 챔버에 대해 반복된다.
이것은, 본 발명에 따른 음료 제조가 본 발명에 따른 식품 캡슐의 장점들을 실현할 수 있도록 허용한다는 점에서 유리하다. 특히, 각각의 챔버 내에서 영양 물질의 순차적 제조는, 음료 자체에서 레이어링 및 다른 미적으로 보기 좋은 효과들뿐만 아니라 전술한 대로 단일 캡슐로부터 복잡한 음료들을 제조할 수도 있음을 의미한다.
일 특징에 따르면, 식품 캡슐의 상기 챔버들 각각으로 일정량의 유체의 주입은, 각각의 챔버로 적어도 하나의 주입 니들을 삽입함으로써 달성된다.
이것은, 각각의 챔버로 적어도 하나의 주입 니들을 삽입함으로써, 음료 제조 프로세스를 더 신속히 이루어질 수도 있도록 한다는 점에서 유리하다. 구체적으로, 복수의 니들들이 이용될 때, 상기 식품 캡슐이 식품 제조 기계로 삽입될 때처럼, 상기 니들들 전부를 식품 캡슐로 한꺼번에 삽입할 수도 있다. 이것은 하나의 챔버로 액체의 주입과 다음 챔버로 액체의 주입 사이에 주입 니들을 제거하고, 재위치결정하고, 재삽입할 필요성을 없앤다. 그리하여, 음료 제조 프로세스는 더 신속하게 더 효율적으로 된다.
제 3 특징에 따르면, 본 발명은 일정량의 각각의 영양 물질을 각각 구비한 복수의 챔버들을 가지는 전술한 바에 따른 식품 캡슐을 수용하기 위한 식품 제조 기계에 관한 것으로, 상기 식품 제조 기계는 상기 식품 캡슐을 수용하기 위한 캡슐 홀더; 적어도 하나의 주입 니들로서, 상기 적어도 하나의 주입 니들은 상기 주입벽이 상기 주입 니들에 의해 관통되도록 배치되는, 상기 적어도 하나의 주입 니들; 및 액체 공급부로서, 상기 액체 공급부는 상기 적어도 하나의 주입 니들과 유체 연통하게 배치되고 상기 주입 니들들 중 임의의 니들을 통하여 계량된 양의 액체를 선택적으로 주입하기 위한 수단을 추가로 포함하는, 상기 액체 공급부를 포함한다.
이것은, 이렇게 구성된 식품 제조 기계는 사용자가 전술한 바와 같은 식품 캡슐의 장점을 실현할 수 있도록 허용할 것이라는 점에서 유리하다. 특히, 적어도 하나의 주입 니들 및 상기 주입 니들들 중 임의의 니들을 통하여 계량된 양의 액체를 선택적으로 주입하기 위한 수단을 제공하면, 식품 캡슐 내 챔버들에 얼마만큼의 액체 체적이 주입되는지 그리고 어떤 순서로 주입되는지에 대해 사용자가 제어할 수 있도록 허용한다. 그리하여, 사용자는 본 발명에 따른 식품 캡슐의 전체 혜택 범위를 실현할 수도 있다 .
일 특징에 따르면, 캡슐 홀더는 복수의 챔버들 중 하나의 폐쇄 수단으로서 제공된 금속 포일을 파단시키도록 구성된 관통 수단을 포함한다.
이것은, 그것이 식품 캡슐들의 구성을 단순화시킬 수 있도록 허용한다는 점에서 유리하다. 구체적으로, 캡슐 홀더에 관통 수단의 제공은 특정 챔버 자체 내에 개방 수단을 제공할 필요성을 제거한다. 식품 캡슐들은 관통에 유리한 표면을 단지 구비할 필요가 있고, 금속 포일은 가장 신뢰성있고 경제적인 선택이다. 이런 식으로, 식품 캡슐들의 구성이 단순화되고 그것의 제조 비용이 감소된다.
다른 특징에 따르면, 상기 식품 캡슐의 각각의 챔버가 상기 주입 니들들 중 적어도 하나에 의해 관통되도록 배치된 복수의 주입 니들들을 식품 제조 기계가 포함한다.
이것은, 그것이 임의의 주입 니들들을 인출 및 재위치결정할 필요없이, 식품 제조 기계가 식품 캡슐의 각각의 챔버로 유체를 빠르게 순차적으로 주입할 수 있도록 허용한다는 점에서 유리하다. 그리하여, 식품 제조 기계의 속도 및 효율성이 개선된다.
제 4 양태에 따르면, 본 발명은 식품 제조 기계에 관한 것으로, 식품 제조 기계는 식품 캡슐을 위한 용기로서, 상기 식품 캡슐은 캐비티를 규정하는 캡슐 보디, 상기 캡슐 보디의 개구에 배치된 막, 일정량의 영양 물질을 각각 구비한 동심 챔버들로 상기 캡슐 보디를 나누는 환형 격벽을 포함하는, 상기 식품 캡슐을 위한 용기; 압력 링으로서, 상기 압력 링은 상기 환형 격벽과 실질적으로 동일한 직경이고, 상기 캡슐의 상기 막으로 선택적으로 누르도록 배치되는, 상기 압력 링; 및 주입 니들로서, 상기 주입 니들은 상기 식품 캡슐의 챔버에 배치된 출구와 메이팅하도록 구성된 뾰족한 원위 단부를 포함하고, 상기 원위 단부에 근접한 표면에 배치된 복수의 주입 홀들을 추가로 구비한, 상기 주입 니들을 포함하고, 상기 압력 링은 제 1 위치에서 상기 식품 캡슐의 상기 환형 격벽으로 상기 막을 눌러서 상기 격벽과 상기 막 사이 유체 연통을 차단하고, 제 2 위치에서 후퇴되어서 상기 동심 챔버들 간 유체 연통을 재설정하도록 구성되고, 상기 압력 링이 상기 제 2 위치에 있을 때 상기 주입 니들의 상기 뾰족한 원위 단부는 상기 출구와 메이팅한다.
이것은, 그것이 단일 니들을 사용해 식품 캡슐의 주입을 허용한다는 점에서 유리하다. 특히, 압력 링과 니들의 구성은 제 1 주입 단계가 수행될 수 있도록 허용하고 여기에서 니들은 제 1 챔버로 부분적으로 삽입되고 압력 링은 전진하여서 2 개의 챔버들 사이 연통을 차단하고, 제 1 챔버의 내용물은 저압 하에 용해된다. 그 후 니들은 전진하여서 제 1 챔버의 출구를 차단하고 압력 링은 후퇴되어서 2 개의 챔버들 사이 유체 연통을 재설정한다. 주입 니들의 팁이 제 1 챔버의 출구를 막는 동안 주입 니들 측의 주입 홀들은 그것이 상승된 압력에서 유체를 주입할 수 있도록 허용하고, 상기 유체는 제 2 챔버로 통과하고 내부의 영양 물질을 추출한다.
이런 식으로, 각각의 챔버로 주입되는 액체 체적의 고도의 정확도와 식품 캡슐의 챔버들 사이에서 누설을 여전히 방지하면서 단일-니들 주입 장치를 이용할 수도 있다. 그리하여, 식품 제조 기계의 단순성뿐만 아니라 이렇게 제조된 음료의 품질은 최적화된다.
본 발명의 다른 특이사항 및 장점들은 또한 하기 설명으로부터 드러날 것이다.
본 발명의 부가적 특징들 및 장점들은, 도면들을 참조로 이하 나타낸 본원의 바람직한 실시형태들의 설명에서 기술되고 분명해질 것이다.
도 1 은 제 1 실시형태에 따른 식품 캡슐의 측단면도이다.
도 2 는 도 1 의 식품 캡슐의 저면도이다.
도 3 은 제 2 실시형태에 따른 식품 캡슐의 측단면도이다.
도 4a 는 제 1 주입 단계 중 도 1 에 따른 식품 캡슐로부터 음료를 제조하기 위한 제 1 방법을 도시한 측단면도이다.
도 4b 는 제 2 주입 단계 중 도 1 에 따른 식품 캡슐로부터 음료를 제조하기 위한 제 1 방법을 도시한 측단면도이다.
도 5a 는 제 1 주입 단계 중 도 3 에 따른 식품 캡슐로부터 음료를 제조하기 위한 제 2 방법을 도시한 측단면도이다.
도 5b 는 제 2 주입 단계 중 도 3 에 따른 식품 캡슐로부터 음료를 제조하기 위한 제 2 방법을 도시한 측단면도이다.
도 2 는 도 1 의 식품 캡슐의 저면도이다.
도 3 은 제 2 실시형태에 따른 식품 캡슐의 측단면도이다.
도 4a 는 제 1 주입 단계 중 도 1 에 따른 식품 캡슐로부터 음료를 제조하기 위한 제 1 방법을 도시한 측단면도이다.
도 4b 는 제 2 주입 단계 중 도 1 에 따른 식품 캡슐로부터 음료를 제조하기 위한 제 1 방법을 도시한 측단면도이다.
도 5a 는 제 1 주입 단계 중 도 3 에 따른 식품 캡슐로부터 음료를 제조하기 위한 제 2 방법을 도시한 측단면도이다.
도 5b 는 제 2 주입 단계 중 도 3 에 따른 식품 캡슐로부터 음료를 제조하기 위한 제 2 방법을 도시한 측단면도이다.
도 1 은 제 1 실시형태에 따른 식품 캡슐의 측단면도를 도시한다. 하기 설명은 음료를 제조하기 위한 식품 캡슐을 다루지만, 본 발명의 식품 캡슐은 이것에 제한되지 않음을 이해해야 한다. 사실상, 많은 다른 종류의 영양 물질들, 예를 들어 수프, 채소 퓌레, 영아용 조제식 등의 제조에 적합화될 수도 있다.
식품 캡슐 (100) 은 캐비티 (102) 를 둘러싸는 컵 형상의 캡슐 보디 (101) 로 이루어진다. 캡슐 보디 (101) 는 제 1 단부 (103) 및 제 2 단부 (104) 를 추가로 포함한다. 제 1 단부 (103) 는 캐비티 (102) 및 제 2 단부 (104) 와 연통하는 개구 (105) 를 포함한다. 제 2 단부 (104) 는 출구들 (106a, 106b) 을 포함하고, 출구들은 또한 캐비티 (102) 와 연통한다.
식품 캡슐 (100) 은 추가로 격벽 (107) 을 구비하고, 격벽은 캐비티 (102) 를 2 개의 챔버들, 즉 중심 챔버 (108) 및 주변 챔버 (109) 로 나눈다. 이 특정한 실시형태에서, 중심 챔버 (108) 및 주변 챔버 (109) 는 동심으로 배치된다. 각각의 챔버 (108, 109) 는 캡슐 보디 (101) 의 제 2 단부 (104) 에 배치된 적어도 하나의 출구 (106a, 106b) 와 연통한다. 여기에서, 캡슐은 중심 챔버 (108) 와 연통하는 중심 출구 (106a), 및 주변 챔버 (109) 와 연통하는 주변 출구들 (106b) 을 포함한다.
물론, 식품 캡슐 내에서 챔버들의 개수, 크기, 형상 및 배치, 및 출구들의 구성은 식품 캡슐이 이용될 특정 용도에 적합화될 수도 있음을 이해해야 한다.
식품 캡슐의 챔버들 (108, 109) 내에 일정량의 영양 물질이 제공되고: 중심 챔버 (108) 는 일정량의 제 1 영양 물질 (110) 을 구비하고, 주변 챔버 (109) 는 일정량의 제 2 영양 물질 (111) 을 구비한다. 제 1 영양 물질 (110) 은 바람직하게 분말 우유와 같은 가용성 성분이고, 제 2 영양 물질 (111) 은 일반적으로 로스팅 및 분쇄된 커피와 같은 비교적 고압 하에 추출되는 성분이다.
식품 캡슐 (100) 의 제 1 단부 (103) 는 주입벽 (112) 을 구비한다. 주입벽 (112) 은 개구 (105) 위에 배치되고 캡슐 보디 (101) 및 이 실시형태에서는, 격벽 (107) 에 밀봉되는 기밀 및 수밀 막이다. 캡슐 보디 (101), 격벽 (107), 및 주입벽 (112) 은, 식품 캡슐을 조립하는 다른 방법들이 대안적으로 이용될 수도 있지만, 바람직하게 초음파 용접에 의해 서로 밀봉된다.
제 2 단부 (104) 에서, 복수의 출구들 (106a, 106b) 은 폐쇄 수단들 (113a, 113b) 을 구비하고, 폐쇄 수단들은 출구들을 폐쇄하는 역할을 하고, 주입벽 (112) 과 함께, 식품 캡슐의 챔버들 (108, 109) 및 내부의 영양 물질들 (110, 111) 을 밀봉한다.
하나의 개구에서 사용된 폐쇄 수단은 식품 캡슐 (100) 의 그 밖의 다른 출구에서 사용된 것과 상이하도록 폐쇄 수단들 (113a, 113b) 이 선택된다. 이것은, 음료 제조 프로세스 중 각각의 챔버가 개방되는 조건이 제조되는 특정 음료에 정밀하게 맞추어지고 영양 물질들이 원하는 순서로 제조되도록 보장할 수 있도록 허용한다.
예를 들어, 일 실시형태에서 폐쇄 수단들 중 하나는 사용 전 사용자에 의해 식품 캡슐로부터 수동으로 찢어지는 시일로서 제공될 수도 있다. 다른 실시형태에서, 폐쇄 수단들 중 하나는, 액체가 식품 캡슐로 주입될 때 용해하는 용해가능한 플러그로서 제공된다. 이것은 주입된 액체의 열에 노출될 때 용융되는 밀봉 막, 또는 가능하다면 설탕 또는 전분으로 만들어지는 것과 같은, 액체 자체에 용해하는 플러그의 형태를 취할 수도 있다. 또다른 실시형태에서, 폐쇄 수단은 주입 압력, 바람직하게 1 ~ 3 bar, 가장 바람직하게 5 bar 초과의 압력 하에 자력으로 파열되어 개방되는 막이다. 가능한 제 4 실시형태에서, 폐쇄 수단은, 막을 관통하여 개방하는, 식품 캡슐 그 자체 내부 또는 식품 제조 기계 안에 배치된, 구조체로 주입 압력 하에 편향되도록 구성된 관통가능한 막으로서 제공된다.
예로서, 그 후, 폐쇄 수단 (113a) 은 사용 전 사용자에 의해 박리되는 시일로서 제공될 수도 있고 폐쇄 수단 (113b) 은 주변 챔버 (109) 내부 압력이 미리 정해진 레벨까지 축적될 때 찢어져 개방되는 막이다. 이것은 주입 프로세스의 시작부터 개방되어서 음료 제조 프로세스에서 어떠한 지연도 없애고 중심 챔버 내 압력이 너무 높은 레벨로 축적되는 것을 방지하는 중심 챔버를 제공할 것이다. 대안적으로, 폐쇄 수단 중 하나는 막이 둘러싸는 챔버 내부의 압력이 축적됨에 따라 팽창되어서, 식품 캡슐 내부 또는 외부에, 예로 식품 제조 기계 그 자체에 배치된 파단 수단에 대해 파단되는 막을 포함할 수도 있다.
따라서, 제 1 폐쇄 수단 (113b) 은, 바람직하게, 각각의 챔버들 (108, 109) 내부 조건들이 각각의 챔버에 대해 미리 정해진 포인트에 도달할 때 개방하도록 구성된다. 제 1 폐쇄 수단 (113a) 은, 바람직하게, 박리가능한 막 또는 액체-용해가능한 플러그를 가지는 경우와 같이 저압 또는 대기압에서 개방한다. 이것은, 분말 우유와 같은 가용성 성분을 포함하는 영양 물질 (110) 이 중심 챔버 (108) 내부에 배치되고 로스팅 및 분쇄된 커피를 포함하는 영양 물질 (111) 이 주변 챔버 (109) 내부에 배치된 구성에 특히 유리하다.
가능한 변형예에서, 폐쇄 수단을 개방하기 위해서 식품 캡슐 외부에 대안적 수단을 이용할 수도 있다. 예를 들어, 식품 제조 기계는, 캡슐이 식품 제조 기계로 삽입될 때 폐쇄 수단을 관통하도록 변위되는, 말단에 관통 수단을 가지는 기계적 아암을 구비할 수도 있다.
도 2 는 제 2 단부 (104) 에서 보았을 때 도 1 의 식품 캡슐 (100) 을 도시한다. 캡슐 보디 (101) 내부에서 격벽 (107) 의 위치가 도시되고; 이 실시형태에서, 격벽 (107) 은 식품 캡슐 (100) 의 캐비티 (102) 를 2 개의 동심 챔버들 (108, 109) 로 나누도록 배치된다.
출구들 (106a, 106b) 이 또한 도시되어 있다. 중심 출구 (106a) 는 캡슐 보디 (101) 에서 단순히 원형 홀이고, 주변 출구들 (106b) 은 환형 절개부의 세그먼트들로서 구성된다. 출구들의 정확한 형상, 면적, 및 배치는 물론 적용에 알맞게 변화될 수도 있다.
도 3 은 제 2 실시형태에 따른 식품 캡슐 (300) 의 측단면도를 도시한다. 도 1 및 도 2 에서 도시된 식품 캡슐에 대해서 말하면, 식품 캡슐 (300) 은 캐비티 (302) 를 둘러싸고 제 1 단부 (303) 와 제 2 단부 (304) 를 가지는 캡슐 보디 (301) 로 이루어진다. 제 1 단부 (303) 에 개구 (305) 가 있고, 이 개구는 캐비티 (302) 및 제 2 단부 (304) 와 연통한다.
식품 캡슐 (300) 은 또한 격벽 (306) 을 구비하고, 이 격벽은 제 2 단부 (304) 로부터 캐비티 (302) 로 연장된다. 도시된 실시형태에서, 격벽 (306) 은, 밀봉 가장자리 (307) 를 형성하도록 합류하는 한 쌍의 경사 원형 벽들을 포함한다. 따라서, 격벽 (306) 은 캐비티 (302) 를 중심 챔버 (308) 및 주변 챔버 (309) 로 나눈다.
대안적인 실시형태에서, 격벽의 2 개의 벽들은 특정한 형태 또는 체적으로 챔버들 (308, 309) 을 제공하거나 내부에 영양 물질의 제공을 용이하게 하도록 구성될 수도 있다.
식품 캡슐 (300) 은, 중심 챔버 (308) 및 주변 챔버 (309) 와 각각 연통하도록 제 2 단부 (304) 에 배치된 출구들 (310, 311) 을 추가로 구비한다. 출구들 (310, 311) 은 각각 제 2 폐쇄 수단 (312) 및 제 3 폐쇄 수단 (313) 을 구비하고, 이 폐쇄 수단들은, 바람직하게, 식품 캡슐의 내부가 제 1 실시형태에서처럼 미리 정해진 압력에 도달할 때 개방하도록 구성된다. 끝으로, 식품 캡슐 (300) 은 제 1 단부 (303) 에서 개구 (305) 위로 주입벽 (314) 을 구비하여서, 식품 캡슐 (300) 의 캐비티 (302) 를 밀봉한다.
본 실시형태에서, 제 2 폐쇄 수단 (312) 은 중심 챔버 (308) 의 출구 (310) 위에 배치된다. 여기에서, 제 2 폐쇄 수단 (312) 은 알루미늄으로 제조된, 바람직하게 두께가 20 ~ 50 ㎛ 인 얇은 막으로서 구성된다. 결과적으로, 중심 챔버 (308) 내부의 압력이 임의의 포인트, 일반적으로 1 ~ 3 bar 까지 상승할 때 제 2 폐쇄 수단 (312) 은 파열되어 개방될 것이다.
제 3 폐쇄 수단 (313) 은 바람직하게 또한 알루미늄 막이다. 압력이 주변 챔버 (309) 내부에 적용될 때 제 3 폐쇄 수단 (313) 은 파열을 견디기에 충분한 두께로 제공된다. 그 대신, 주변 챔버 내부의 압력이 요구되는 포인트, 바람직하게 8 ~ 12 bar 그러나 가능하다면 15 bar 이상에 도달할 때 식품 캡슐 (300) 자체 내부 또는 식품 캡슐 (300) 을 수용하도록 된 식품 제조 기계의 캡슐 홀더 내에 배치된 파단 기기가 제 3 폐쇄 수단 (313) 을 파단하도록 제 3 폐쇄 수단 (313) 이 구성된다.
각각의 챔버들 (308, 309) 내부에, 제 1 실시형태에서처럼, 일정량의 영양 물질이 제공되고: 제 1 영양 물질 (315) 은 중심 챔버 (308) 내부에 제공되고, 제 2 영양 물질 (316) 은 주변 챔버 (309) 내부에 제공된다. 바람직한 실시형태에서, 제 1 영양 물질 (315) 은 분말 우유와 같은 가용성 성분이고, 제 2 영양 물질 (316) 은 로스팅 및 분쇄된 커피이다. 이 바람직한 실시형태는 단일 식품 캡슐로부터 카푸치노 음료를 제조할 것이다. 하지만, 식품 캡슐 (300) 의 챔버들 (308, 309) 내에 영양 물질들의 다른 조합들이 이용될 수도 있다.
이 실시형태에서, 격벽 (306) 은 주입벽 (314) 에 본딩되지 않는다. 그 대신, 밀봉 가장자리 (307) 의 팁은 주입벽 (314) 의 내부면과 접촉한다. 이것은 2 개의 챔버들 (308, 309) 에 담겨있는 성분들이 식품 캡슐 (300) 의 보관 및 수송 중, 특히 흔들릴 때 혼합되는 것을 방지한다.
선택적으로, 주입벽 (314) 이 격벽 (306) 위로 약간 신장되어서 밀봉 가장자리 (307) 에서 제공된 혼합에 대한 저항을 증가시키도록 격벽 (306) 과 주입벽 (314) 이 구성될 수도 있다.
대안적인 실시형태에서, 주입벽 (314) 의 내부면은 밀봉 가장자리 (307) 를 따라 격벽 (306) 에 밀봉된다. 시일은 바람직하게 비교적 약하도록 구성되어서, 챔버들 (308, 309) 의 내부 유체 압력 차이가 미리 정해진 레벨에 도달할 때 시일은 파괴될 것이다.
시일은 바람직하게 1 ~ 20 bar, 보다 바람직하게 2 ~ 12 bar, 가장 바람직하게 3 ~ 7 bar 의 압력 차이 하에 항복하도록 구성된다. 물론, 정확한 압력 차이는 식품 캡슐 내부에 배치된 특정 영양 물질들 및 그것의 최적 주입 파라미터들을 고려하여 선택된다.
시일 자체는 화학적이든 아니면 기계적이든 임의의 종류의 적합한 조립 기술 또는 구조를 사용함으로써 만들어질 수도 있다. 예를 들어, 주입벽 (314) 은, 용제 또는 접착제와 같은 화학적 수단을 사용함으로써, 초음파 밀봉 또는 가열 밀봉과 같은 열적 수단, 또는 스냅, 크림프, 죔쇠 (clasps) 등과 같은 기계적 부착부들, 또는 그것의 임의의 조합에 의해 격벽 (306) 의 밀봉 가장자리 (307) 에 밀봉될 수도 있다.
도 4a 및 도 4b 는, 각각, 제 1 주입 단계 및 제 2 주입 단계 중 도 1 의 식품 캡슐 (100) 로부터 음료를 제조하기 위한 프로세스를 도시한다.
도 4a 에서, 식품 캡슐 (100) 이 공급된다. 식품 캡슐 (100) 은, 특히, 중심 챔버 (108), 주변 챔버 (109), 및 캡슐 보디 (101) 의 개구 (105) 를 밀봉하는 주입벽 (112) 을 가지고 있다. 식품 캡슐은 제 1 폐쇄 수단들 (113a, 113b) 에 의해 폐쇄되는 챔버들 (108, 109) 과 연통하게 배치된 출구들 (106a, 106b) 을 추가로 가지고 있다. 챔버들 (108, 109) 은, 이전과 같이, 일정량의 영양 물질을 구비하고; 이 실시형태에서, 제 1 영양 물질 (109) 은 가용성 성분이고, 제 2 영양 물질 (110) 은 로스팅 및 분쇄된 커피이다.
제 1 주입 단계 중, 주입 니들들 (400, 401) 은 식품 캡슐로 삽입되어서, 주입벽 (112) 을 관통한다. 주입 니들들 (400, 401) 은 중심 챔버 (108) 로 삽입되는 중심 주입 니들 (400), 및 주변 챔버 (109) 로 삽입되는 주변 주입 니들 (401) 을 포함한다.
일정량의 액체 (402) 가 중심 주입 니들 (400) 을 통하여 중심 챔버 (108) 로 주입되고, 그 액체는 제 1 영양 물질 (110) 을 용해시켜서 제 1 식품 성분 (403) 을 만든다. 액체 (402) 가 중심 챔버 (108) 로 주입됨에 따라, 출구 (106a) 위의 포일 밀봉 (113a) 이 파단되는 포인트로 내부 압력이 될 것이다. 그러면, 제 1 식품 성분 (403) 은 캡슐 (100) 로부터 출구 (106a) 를 통하여 소비를 위한 컨테이너로 자유롭게 유동할 것이다.
도 4b 는 제 2 주입 단계 중 동일한 식품 캡슐을 도시한다. 일단 중심 챔버 (108) 에서 제 1 식품 성분을 비우고 나면, 주변 주입 니들들은 일정량의 액체 (404) 를 주변 챔버 (109) 로 주입할 것이다. 주변 챔버 (109) 는, 액체 (404) 와 혼합하는 일정량의 제 2 영양 물질 (111) 을 담고 있다.
액체 (404) 가 주입됨에 따라, 주변 챔버 (109) 내부의 압력은 그것이 출구들 (106b) 에서 제 1 폐쇄 수단 (113b) 을 파단시키도록 하는 포인트로 된다. 그리하여, 액체 (404) 는, 출구들 (106b) 로부터 식품 캡슐 밖으로 소비를 위한 컨테이너로 유동하는 제 2 식품 성분 (405) 을 만들도록 영양 물질 (111) 을 추출할 것이다.
바람직하게, 각각의 주입 니들들 (400, 401) 을 통한 액체의 유동은 식품 제조 기계 내에 배치된 계량 수단 및 알맞은 밸브들에 의해 제어된다. 하지만, 식품 캡슐의 각각의 챔버로 유체 주입 타이밍을 제어하기 위한 대안적 수단 뿐만 아니라 주입된 체적, 액체의 온도, 및 다른 음료 제조 파라미터들을 결정하기 위한 수단이 각각의 특별한 용도에 따라 이용될 수도 있다.
도 5a 및 도 5b 는 도 3 에 따른 식품 캡슐로부터 음료를 제조하기 위한 제 2 방법을 도시한다. 도 5a 는 방법에서 제 1 주입 단계를 도시하고, 도 5b 는 제 2 주입 단계를 도시한다.
도 5a 에서, 식품 캡슐 (300) 은 중심에 배치된 주입 니들 (500) 에 의해 관통된다. 주입 니들 (500) 은, 팁 (501) 가까이에서, 니들의 측면들 둘레에 복수의 주입 홀들 (502) 을 구비하는 대신에, 폐쇄된 팁 (501) 을 가지고 있다.
식품 제조 기계는 추가로 압력 링 (503) 을 구비한다. 압력 링 (503) 은 압력 (504) 으로 식품 캡슐 (300) 의 주입벽 (314) 으로 눌러져서, 압력 링이 캐비티로 편향되도록 하고 압력 링을 밀봉 가장자리 (307) 를 따라 격벽 (306) 으로 누른다. 이 압력은 주입벽 (314) 과 격벽 (306) 사이에 시일을 형성하여서, 중심 챔버 (308) 와 주변 챔버 (309) 사이 유체 유동을 방지한다.
제 1 주입 단계 중, 주입 니들 (500) 은 제 1 양의 액체 (505) 를 중심 챔버 (308) 로 주입하여서, 내부에 배치된 제 1 영양 물질 (315) 과 혼합한다. 제 1 양의 액체 (505) 의 주입이 지속됨에 따라, 압력이 캡슐에서 쌓여서, 제 2 폐쇄 수단 (312) 이 개방되어 출구 (310) 로부터 유동을 허용하도록 한다. 제 1 영양 물질 (315) 과 혼합된 제 1 양의 액체 (505) 는, 식품 캡슐 (300) 의 중심 챔버 (308) 의 출구 (310) 로부터 유동하는 제 1 식품 성분 (506) 을 발생시킨다. 제 1 영양 물질 (315) 의 전량이 제 1 식품 성분 (506) 으로 만들어질 때까지 유체 (505) 의 주입은 지속될 것이다.
도 5b 에 도시된, 제 2 주입 단계 중, 밀봉 링 (503) 은 식품 캡슐 (300) 의 주입벽 (314) 으로부터 인출되어서, 중심 챔버 (308) 와 주변 챔버 (309) 사이 유체 연통을 재설정한다.
제 1 주입 단계 중 제 1 양의 액체 (505) 가 주입된 압력보다 더 높은 압력에서, 주입 니들 (500) 이 제 2 양의 액체 (507) 를 식품 캡슐 (300) 의 중심 챔버 (308) 로 주입할 때 제 2 주입 단계가 시작된다. 제 2 양의 유체 (507) 는 격벽 (306) 과 주입벽 (304) 사이 공간 (317) 을 통하여 주변 챔버 (309) 로 유동한다. 제 2 양의 액체 (507) 는 제 2 영양 물질 (316) 과 혼합한다.
제 2 주입 단계가 진행됨에 따라, 식품 캡슐 내부의 압력이 축적되어서, 제 3 폐쇄 수단 (313) 이 관통 수단 (508) 으로 편향되도록 한다. 관통 수단 (508) 은, 캡슐 홀더의 구성요소가 식품 캡슐들을 수용하는 식품 제조 기계에 배치된다.
가능한 대안적인 실시형태에서, 주입 니들 (500) 은 출구 (310) 의 내부면과 메이팅하도록 구성될 수도 있다. 이러한 대안예에서, 주입 니들 (500) 은 제 2 주입 단계의 초반에 식품 캡슐 (300) 로 전진하여서, 출구 (310) 에 꽂혀 출구를 통한 유체 연통을 차단한다. 이것은 제 2 주입 단계 중 출구 (310) 를 통한 누설을 방지한다.
도시된 실시형태에서, 관통 수단 (508) 은, 식품 캡슐 내부의 압력이 충분한 포인트로 축적되었을 때 제 3 폐쇄 수단 (313) 을 관통하는 피라미드형 또는 스파이크 형상의 돌출부들의 링이다. 이 시점에서, 제 3 폐쇄 수단 (313) 은 편향되어 관통 수단 (508) 과 접촉하고 관통 수단에 의해 파단되어서, 주변 챔버 (309) 의 바닥에서 출구 (311) 를 개방한다.
액체 (507) 가 주변 챔버 (309) 로 유입되어 통과함에 따라, 액체는 출구 (311) 를 통하여 식품 캡슐 (300) 밖으로 안내되는 제 2 식품 성분 (509) 을 발생시킨다.
바람직하게도, 제 2 영양 물질 (316) 은, 격벽 (360) 과 주입벽 (314) 사이 시일이 불완전하다면 추출에 요구되는 보다 높은 압력이 제 1 주입 단계 중 제 3 폐쇄 수단 (313) 을 너무 이르게 파단시키는 것을 방지함에 따라, 추출되는 물질이다.
물론, 본 발명은 전술한 실시형태들과 첨부 도면들에 제한되지 않는다. 그리하여 본 발명의 보호 범위에서 벗어나지 않으면서, 특히 다양한 요소들의 구성에 대해 또는 기술적 등가물의 치환에 의해 변경이 여전히 가능하다.
특히, 식품 캡슐들의 가능한 구성들은 본원에서 설명한 실시예들에 제한되지 않음을 이해해야 한다. 특히, 상이한 영양 물질들, 캡슐 구성들, 캡슐 기하학적 구조들, 폐쇄 수단을 통합한 다수의 변형예들 및 다른 이러한 변형예들이 모두 가능하다는 점을 인식해야 한다.
또한, 이러한 캡슐들을 수용하도록 된 식품 제조 기계의 구성, 특히 주입 수단 및 식품 캡슐을 홀딩 및 개방하기 위한 수단의 구성은, 식품 캡슐들 및 식품 제조 기계가 이용되는 특정한 용도에 따라 또한 달라질 수도 있음을 이해해야 한다.
따라서, 실시되는 바와 같은 본 발명의 정확한 구성 및 작동은 본원에서 설명한 본 발명의 원리에서 벗어나지 않으면서 전술한 설명으로부터 달라질 수도 있다. 그러므로, 본 개시의 범위는 제한하기 보다는 예시적인 것으로 의도되고, 본 발명의 범위는 적어도 부분적으로 본 발명에서 기인하는 임의의 청구항들에 의해 규정된다.
본원에서 설명한 본원의 바람직한 실시형태들에 대한 다양한 변화들 및 변경들은 본 기술분야의 당업자들에게 명백하다는 점을 이해해야 한다. 본 발명의 사상 및 범위에서 벗어나지 않으면서 그리고 수반되는 장점들을 감소시키지 않으면서 이러한 변화들 및 변경들이 이루어질 수 있다. 따라서, 이러한 변화들 및 변경들은 첨부된 청구항에 의해 포함되도록 의도된다.
Claims (18)
- 식품 캡슐 (100, 300) 로서,
i. 캐비티 (102, 302) 를 둘러싸는 컵 형상의 캡슐 보디 (101, 301) 로서, 상기 캡슐 보디 (101, 301) 는 제 1 단부 (103, 303) 및 제 2 단부 (104, 304) 를 포함하고, 상기 제 1 단부 (103, 303) 는 상기 캐비티 (102, 302) 와 연통하는 개구 (105, 305) 를 포함하고 상기 제 2 단부 (104, 304) 는 상기 캐비티 (102, 302) 와 연통하는 적어도 하나의 출구 (106a, 106b, 310, 311) 를 포함하는, 상기 컵 형상의 캡슐 보디 (101, 301);
ⅱ. 상기 캡슐 보디 (101, 301) 의 상기 제 1 단부 (103, 303) 의 상기 개구 (105, 305) 를 폐쇄하는 주입벽 (112, 314); 및
ⅲ. 상기 캐비티 (102, 302) 내부에 배치되고 상기 캐비티 (102, 302) 를 복수의 챔버들 (108, 109, 308, 309) 로 나누는 적어도 하나의 격벽 (107, 306) 을 포함하고,
상기 격벽 (107, 306) 은 상기 주입벽 (112, 314) 으로부터 상기 캡슐 보디 (101, 301) 의 상기 제 2 단부 (104, 304) 로 연장되고, 각각의 챔버 (108, 109, 308, 309) 는 일정량의 영양 물질 (110, 111, 315, 316) 을 수용하고 상기 제 2 단부 (104, 304) 에 제공된 적어도 하나의 출구 (106a, 106b, 310, 311) 와 연통하고, 각각의 출구 (106a, 106b, 310, 311) 는 독립적으로 작동가능한 폐쇄 수단 (113a, 113b, 312, 313) 을 포함하는 것을 특징으로 하는, 식품 캡슐 (100, 300). - 제 1 항에 있어서,
상기 폐쇄 수단 (113a, 113b, 312, 313) 각각의 유형은,
i. 대기에 대해 상기 캡슐 내부의 압력이 1 bar 초과, 바람직하게 3 bar 초과, 가장 바람직하게 5 bar 초과하여 상승할 때 자체 찢김가능하거나 일반적으로 개방가능한 막;
ⅱ. 상기 캡슐 보디를 폐쇄하도록 상기 캡슐 보디에 밀봉된 관통가능한 막, 및 관통 수단과 막이 서로 접촉할 때 상기 막을 관통하기 위한 상기 관통 수단을 포함하는 조립체로서, 상기 접촉은 상기 캡슐 내부의 압력 상승에 의해 또는 상기 캡슐 외부에 배치된 작동 수단에 의해 개시되는, 상기 조립체;
ⅲ. 사용자에 의해 수동으로 박리되는 박리가능한 막; 또는
ⅳ. 액체 및/또는 상승된 온도에 노출될 때 용해되도록 구성된 용해가능한 플러그에서 선택되는, 식품 캡슐 (100, 300). - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
각각의 챔버 (108, 109, 308, 309) 의 상기 폐쇄 수단 (113a, 113b, 312, 313) 은 각각의 미리 정해진 압력에서 개방하도록 구성되는, 식품 캡슐 (100, 300). - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 챔버들 (108, 109, 308, 309) 은 상기 식품 캡슐 (100, 300) 내부에서 동심으로 배치되는, 식품 캡슐 (100, 300). - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐비티 (102, 302) 의 중심에 배치된 중심 챔버 (108, 308), 및 상기 중심 챔버 (108, 308) 둘레에서 상기 캐비티 (102, 302) 의 주변에 배치된 주변 챔버 (109, 309) 를 포함하는, 식품 캡슐 (100, 300). - 제 5 항에 있어서,
상기 중심 챔버 (308) 와 상기 주변 챔버 (109, 309) 사이 상기 격벽 (306) 은 상기 식품 캡슐 (300) 내부에서 동심으로 배치된 2 개의 벽들을 포함하는, 식품 캡슐 (300). - 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 주변 챔버 (109, 309) 의 상기 폐쇄 수단 (113b, 313) 은 제 1 미리 정해진 압력에서 개방하도록 구성되고 상기 중심 챔버 (108, 308) 의 상기 폐쇄 수단 (113a, 312) 은 제 2 미리 정해진 압력에서 개방하도록 구성되는, 식품 캡슐 (100, 300). - 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 미리 정해진 압력은 상기 제 2 미리 정해진 압력보다 높은, 식품 캡슐 (100, 300). - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 주변 챔버 (109, 309) 의 상기 폐쇄 수단 (113b, 313) 은 금속 포일을 포함하는, 식품 캡슐 (100, 300). - 제 5 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중심 챔버 (108, 308) 는 우유와 같은 가용성 제품을 수용하고, 상기 주변 챔버 (109, 309) 는 로스팅 및 분쇄된 커피를 수용하는, 식품 캡슐 (100, 300). - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 격벽 (107, 306) 및 상기 주입벽 (112, 314) 은 밀봉 수단으로 서로 본딩되는, 식품 캡슐 (100, 300). - 제 11 항에 있어서,
상기 밀봉 수단은 초음파 밀봉, 가열 밀봉, 기계적 체결, 접착, 또는 그것의 조합을 포함하는, 식품 캡슐 (100, 300). - 식품 제품의 제조 방법으로서,
i. 일정량의 각각의 영양 물질 (110, 111, 315, 316) 을 각각 구비한 복수의 챔버들 (108, 109, 308, 309) 을 가지는 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 식품 캡슐 (100, 300) 을 공급하는 단계;
ⅱ. 상기 챔버들 각각으로 일정량의 액체 (402, 404) 를 주입하는 단계로서, 상기 일정량의 액체 (402, 404) 는 식품 성분 (403, 405) 을 제조하기 위해서 각각의 챔버 (108, 109, 308, 309) 내에 제공된 상기 일정량의 영양 물질 (110, 111, 315, 316) 과 혼합하는, 상기 챔버들 각각으로 일정량의 액체 (402, 404) 를 주입하는 단계; 및
ⅲ. 상기 식품 성분 (403, 405) 을 컨테이너로 분배하는 단계를 포함하고,
상기 주입하는 단계 및 상기 분배하는 단계는 상기 식품 캡슐 (100, 300) 내 각각의 챔버 (108, 109, 308, 309) 에 대해 반복되는, 식품 제품의 제조 방법. - 제 13 항에 있어서,
상기 식품 캡슐 (100, 300) 의 상기 챔버들 (108, 109, 308, 309) 각각으로 일정량의 유체 (403, 405) 를 주입하는 단계는, 각각의 챔버 (108, 109, 308, 309) 로 적어도 하나의 주입 니들들 (400, 401) 을 삽입함으로써 달성되는, 식품 제품의 제조 방법. - 일정량의 각각의 영양 물질 (110, 111, 315, 316) 을 각각 구비한 복수의 챔버들 (108, 109, 308, 309) 을 가지는 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 식품 캡슐 (100, 300) 을 수용하기 위한 식품 제조 기계로서,
상기 식품 제조 기계는,
i. 상기 식품 캡슐을 수용하기 위한 캡슐 홀더;
ⅱ. 적어도 하나의 주입 니들들 (400, 401, 500) 로서, 상기 적어도 하나의 주입 니들들 (400, 401) 은, 상기 주입벽 (112, 314) 이 상기 주입 니들들 (400, 401, 500) 에 의해 관통되도록 배치되는, 상기 적어도 하나의 주입 니들들 (400, 401, 500); 및
ⅲ. 액체 공급부로서, 상기 액체 공급부는 상기 적어도 하나의 주입 니들들 (400, 401, 500) 과 유체 연통하게 배치되고 상기 주입 니들들 (400, 401, 500) 중 임의의 니들을 통하여 계량된 양의 액체 (402, 404, 505, 507) 를 선택적으로 주입하기 위한 수단을 더 포함하는, 상기 액체 공급부를 포함하는, 식품 제조 기계. - 제 15 항에 있어서,
상기 식품 제조 기계는 복수의 챔버들 (108, 109, 308, 309) 중 하나의 폐쇄 수단으로서 제공된 금속 포일 (313) 을 파단시키도록 구성된 관통 수단 (508) 을 포함하는, 식품 제조 기계. - 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 식품 캡슐 (100, 300) 의 각각의 챔버 (108, 109, 308, 309) 는 상기 주입 니들들 (400, 401) 중 적어도 하나에 의해 관통되도록 배치된 복수의 주입 니들들 (400, 401) 을 포함하는, 식품 제조 기계. - 식품 제조 기계로서,
i. 식품 캡슐 (300) 을 위한 용기로서, 상기 식품 캡슐 (300) 은 캐비티 (302) 를 규정하는 캡슐 보디 (301), 상기 캡슐 보디 (301) 의 개구 (305) 에 배치된 주입벽 (314), 일정량의 영양 물질 (315, 316) 을 각각 구비한 동심 챔버들 (308, 309) 로 상기 캡슐 보디 (301) 를 나누는 환형 격벽 (306) 을 포함하는, 상기 식품 캡슐 (300) 을 위한 용기;
ⅱ. 압력 링 (503) 으로서, 상기 압력 링 (503) 은 상기 환형 격벽 (306) 과 실질적으로 동일한 직경이고, 상기 캡슐 (300) 의 상기 주입벽 (314) 으로 선택적으로 누르도록 배치되는, 상기 압력 링 (503); 및
ⅲ. 주입 니들 (500) 로서, 상기 주입 니들 (500) 은 상기 식품 캡슐 (300) 의 챔버 (308) 에 배치된 출구 (310) 와 메이팅하도록 구성된 뾰족한 원위 (distal) 단부 (501) 를 포함하고, 상기 원위 단부 (501) 에 근접한 표면에 배치된 복수의 주입 홀들 (502) 을 더 구비한, 상기 주입 니들 (500) 을 포함하고,
상기 압력 링 (503) 은 제 1 위치에서 상기 식품 캡슐 (300) 의 상기 환형 격벽 (306) 으로 상기 주입벽 (314) 을 눌러서 상기 격벽 (306) 과 상기 주입벽 (314) 사이 상기 챔버들 (308, 309) 간 유체 연통을 차단하고, 제 2 위치에서 후퇴되어서 상기 동심 챔버들 (308, 309) 간 유체 연통을 재설정하도록 구성되고, 상기 압력 링 (503) 이 상기 제 2 위치에 있을 때 상기 주입 니들 (500) 의 상기 뾰족한 원위 단부 (501) 는 상기 출구 (310) 와 메이팅하는, 식품 제조 기계.
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