KR20160038880A - 음료 제조를 위한 캡슐, 시스템 및 방법 - Google Patents

음료 제조를 위한 캡슐, 시스템 및 방법 Download PDF

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루카 도글리오니 메이저
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Abstract

관통 구역(6)과 관통 구역과는 별개이며 다른 적어도 하나의 보강 구역(7, 7')을 가진 캡슐과 관통 수단(40)과 물 주입 수단을 구비한 음료 추출 장치로부터 커피와 같은 음료를 제조하기 위해, 다음의 단계들이 수행된다: 상기 캡슐 유입벽(3)에 하나 이상의 물 유입 구멍(6a)을 형성하기 위해 음료 추출 장치의 관통 수단(40)을 통해 물 유입벽(3)의 적어도 하나의 관통 구역(6)을 관통하는 단계; 음료 제조 과정 중 상기 음료 추출 장치의 물 주입 수단에 의해 주입된 물에 의한 상기 유입벽(3)에 가해진 압력으로 물 유입벽(3)의 적어도 하나의 관통 구역(6)의 적어도 일부분을 변형시키는 단계가 수행되며, 상기 구멍(6a) 주변의 관통 구역(6)은 상기 관통 수단(40)으로부터 상기 구멍(6a)을 적어도 부분적으로 빼내기 위해 상기 속이 빈 본체(5) 내부 안쪽으로 이동하며, 바람직하게 형성된 변형의 적어도 일부분은 상기 음료 추출 사이클의 마지막에 관통 구역(6)에 남아있는다.

Description

음료 제조를 위한 캡슐, 시스템 및 방법{Capsule, system and method for beverage preparation}
본 발명은 음료 제조를 위한 캡슐(capsule), 시스템 및 방법에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은, 캡슐에 들어있는 제품을 추출하기 위해 고온 고압의 물을 캡슐로 주입하는 음료 추출 장치를 이용하여, 예컨대, 커피와 같은 음료를 제조하기 위한 캡슐에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 캡슐과 음료 추출 액체를 캡슐로 주입하기 위한 음료 추출 장치가 구비되고, 음료 추축 액체의 주입을 위한 적어도 하나의 통로를 형성하기 위한 캡슐을 뚫기 위한 관통 수단이 구비된, 음료 제조를 위한 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 또한 음료 제조 방법에 관한 것이다.
예컨대, 용해되고, 탈수되며, 농축되고 또는 새로 갈리거나 다져진 식품을 포함하는 음료의 제조를 위한 캡슐은 XX세기 전반부터 알려져 있지만 지난 몇 년 동안 매우 인기를 끌고 있다.
이러한 캡슐은 종이, 플라스틱 적층체, 알루미늄, 사출 플라스틱 또는 동시 사출 플라스틱과 같은 보통 부드럽고, 반-강성 또는 강성 소재로 만들어진다. 최근 열 사출(thermo-injected) 또는 동시 사출 플라스틱(co-injected plastic) 재질의 캡슐은 인기를 얻고 있으며, 음료를 제조하기 위한 깨끗하고 실용적인 수단으로서 널리 사용되고 있다.
WO2010076048에 공지된 것과 같은, 일부 캡슐은 캡슐의 종방향 축에 대해 직교하는, 두 개의 마주하는 벽을 갖는 것으로 알려져 있으며, 두 벽 중, 사용 중 음료를 제조하기 위한 희석액(보통 물)이 적절한 유입 수단을 통해 주입되는, 유입 벽으로 불리는 하나와, 음료 제조를 위한 배출구로서, 유출 벽으로서 작용하는 플랜지를 포함하는 하나의 벽으로 구성된다. 기본적으로 절단된 원뿔형의 측벽은 식품 저장을 위해 그리고 예컨대 건조된 식품의 음료 추출, 주입, 또는 용해를 통한 다양한 방법을 통해 얻어질 수 있는 완성된 음료의 최종 준비를 위한 폐쇄된 체임버를 형성하기 위해 두 개의 마주보는 벽과 연결된다.
당업자들에게, 유입 벽 및 측 벽은 캡슐이 완전히 밀봉되도록 또한 설계될 수 있고 조립될 수 있는 유출 벽과 단일 반경으로 연속적으로 연결될 수 있다는 것이 알려져 있다. 이런 경우, 알루미늄 또는 EVOH와 같은, 높은 산소 투과성 격벽 재질로 만들어 질 수 있고 동시에 다른 재료와 조합되어 사용될 수 있으며, 원하는 형상을 얻을 수 있게 다양한 기술들이 활용될 수 있다. 대안으로서 - 체임버 주위의 외부에 대한 상대적인 압력에 따라 - 기체 및 다른 미세 분자가 체임버를 침투하거나 빠져나갈 수 있고 캡슐에 포함된 식품의 변질에 대한 차단벽 효과를 얻을 수 있는, 약간의 산소 투과성 재질로 만들어질 수 있다.
다른 다양한 실시예에서, 상기 종래 기술과 호환되는 분배 유닛(unit)과 사용될 수 있는 캡슐은 두 개의 마주하는 벽과 측 벽에 의해 한정된, 사실상 "반-개방" 체임버를 만드는 유입 및 유출 벽 중 하나 또는 모두의 표면에 구멍이 존재할 수 있다. 반-개방된 체임버는 바람직하게, 거기에 담긴 식품이 공기, 습기 또는 단순히 대기 오염 물질과 직접 접촉하여 오염되는 것처럼, 매개물과 접촉하여 산화 또는 변질되지 않게 하기 위해 "이차적인" 포장으로 추가로 싸여진 캡슐을 필요로 한다. 이러한 캡슐에서 유출 도는 유입 벽 중 하나 또는 둘 모두의 구멍의 존재는, 일부 공지된 기술에 의해, 자유 통로의 일관된 제어를 제공하고 및/또는 유입 수단 또는 유출 수단 중 하나 또는 둘 모두를 개방하는 중 일어날 수 있는 캡슐 재료의 원치 않는 오작동을 방지하는 원하는 특성에 의해 고려된다.
유출 벽에 대해, 언급된 공지 기술에서, 이는 보통 원주 플랜지(flange)에 의해 한정되지만 측 벽 및 유입 벽이 동일한 재질로 만들어 질 필요는 없다. 재질은 최종 제품의 제조를 위해 사용되는 작동 압력과 온도와 연관된 원하는 기계적 특성을 제공하도록 적절히 선정되며, 플랜지는 보통 음료 제조 중 수기밀 밀봉을 제공하기 위한 밀봉 수단으로 설계된다.
본 발명은 유출 벽과 그와 연관된 밀봉 수단에 초점을 맞추지 않으며, 하지만 현재 이용 가능한 기술들이 유출 수단을 통해 유체를 흐를 수 있게 하기 위해, 찢을 수 있는 강성 뚜껑 또는 사전 천공된 호일, 또는 찢을 수 있는 호일, 또는 미리 배치된 구멍을 가진 적합한 주입-디스크 및 - 희석액과 접촉시 용해되는 물질과 같은 - 당업계에 바로 사용 가능한 몇몇 다른 기술들의 사용을 제안할 수 있다는 것을 아는 것이 유용하다. 다시 말해서 최종 음료를 위한 유출 수단을 제공하기 위해 당업자들은 본 출원에 기재된 캡슐을 위해 고려될 수 있는 해결책의 광대한 배열 중에서 선정할 수 있을 것이다.
본 출원의 목적을 위해, 출원의 바람직한 분야는 제품 제조 과정을 위해 활용된 수압을 이용하므로써 또는 강성 부재의 약한 벽을 찢음으로써 또는 종래 기술에 고지된 방식을 이용하여 열릴 수 있는, 완전하게 밀봉된 물 유출 벽을 사용하는 것으로도 충분할 것이다.
본 출원의 캡슐을 사용하기 위한 장치는 예컨대 WO2009115474와 같은 종래 기술에 사용 가능한 타입일 것이다. 특히 음료의 제조를 할 수 있도록, 수-기밀과, 유입 유체(보통 물)를 유도하는 유압 시스템과 캡슐의 체임버 사이의 유체 연통을 제공하도록 설계된다. 캡슐의 밀봉 수단은 밀봉 수단을 분배 유닛에 맞물림으로써 결합된다. 작동 압력은 1에서 20 bar 사이의, 일반적인 범위에 있을 것이다.
물이 유입 벽을 통해 체임버로 들어갈 수 있도록, 공지된 장치에서 관통 수단이 사용된다(WO2009115474 도 2의 번호 28). 상기 관통 수단은 예컨대 금속 천공 또는, 폴리머(polymer)의 열 주입과 같은 다른 기술을 이용하여 제작될 수 있다. 일반적으로, 이러한 수단은 캡슐과의 적절한 상호 작용을 제공하기 위한 경사 평면과 날카로운 끝을 가진 블레이드의 형태로 설계된다.
찢는 것을 필요로 할 수 있는, 상기 상호 작용의 성격은 사실상 캡슐의 체임버와 분배 장치의 물 회로 사이의 유체 연통을 할 수 있도록 선정된 기술에 대해 배치된 기술에 따라 다르다.
예컨대, EP2476633는 블레이드(blade)가 유입 벽을 관통하기 위한 수단인 열성형 적층체로 만들어진 캡슐과 유입 벽이 공지된다. 이는 또한 WO2009115474에도 공지된 잘 알려진 상호 작용이다.
그럼에도, 열성형된 적층된 플라스틱 재질로 만들어진 EP2476633의 캡슐과 같은 출원에 의해 관찰되며, 알루미늄 캡슐에 의해 얻어진 원하는 일관된 유체 연통 결과를 생성하지 않을 수 있으며, 캡슐의 행동은 예측되지 않으며, 결과적으로 매우 다양한 음료 품질을 야기하고 또는 음료가 전혀 전달되지 않을 가능성도 야기한다. 실제로 유체 연통이 약할 때 캡슐의 심한 분쇄가 발생할 수 있다.
EP2452893는 관통 수단과 유입 벽 사이의 또 다른 상호 작용을 공지하며 블레이드(관통 수단)는 캡슐의 유입 벽과 접촉되며, 이런 경우, 상기 캡슐은 사전 관통된 구멍이 적절하게 장착된 열 주입 플라스틱 재질로 만들어진다. 본 출원에서, 블레이드에 의해 유입 벽에 가해진 압력은, 아마도 희석액에 대한 개선된 자유 통로를 제공하기 위해, 유입 벽 개구부를 찢는 것이 아니라 상기 사전-관통된 유입 구멍을 넓히기 위한 것이다.
GB2489409는 블레이드가 유입벽과 맞물릴 수 있는 캡슐을 제시하며, 상기 맞물림을 통해 상기 벽에 알맞게 사전 천공된 것과 같은 희석액을 위한 유입 수단을 만들지 않음에도, 이는 캡슐의 변형 가능한 부분을 소성 변형시키도록 협력할 수 있다.
종래 기술의 실시예는 관통 수단과 캡슐 사이의 부적절한 접촉을 제공하며, 특히 갈려진 볶은 커피가 사용되거나 또는 알루미늄 사용이 제안될 때, 유입벽의 필요한 사전-천공된 구멍 중 하나에 의해, 결국 산소가 체임버 내에 담긴 식품을 신속하게 변질시킨다. 유입벽이 블레이드에 의해 관통 개방되는 플라스틱 캡슐의 경우, 출원인은 블레이드가 체임버 내로 뚫고 들어가기 위한 물을 위한 장애물을 제공하며, 이것이 찢겨 개방되었던 플라스틱 재질의 공간을 차지하기 때문이며, 그렇게 해서 이것이 체임버에 담긴 식품의 올바른 제조를 방해한다는 것을 알게 되었다.
공지된 캡슐의 다른 문제는 음료 추출 사이클 중 장치 외부로의 누수를 막기 위해 캡슐에 대해 음료 추출 장치의 용기를 밀봉하는 것이다. 음료 추출용 물에 대한 사이클에서 사용된 고압으로 인해 단일 플라스틱 재질로 만들어진 캐슐에서는 밀봉이 어렵다.
그러므로 첫번째, 분배 유닛의 물 공급 수단과 캡슐 체임버 사이의 신뢰성있고, 일관된 유압 접속이 제공될 수 있는 캡슐이 필요하며, 캡슐은 최종 제품의 개선된 품질을 운반한다. 두번째로, 또한, 음료 제조를 위해 분배 유닛(음료 추출 장치)에 캡슐 삽입 시 유입 수단이 생성된 완전하게 밀봉된 캡슐이 필요하다. 이는 최대 아로마 보유를 보장하며, 반면 - 두번째 포장에 대해 - 상기 포장과 연관된 불편함과 환경적 비용을 막는다.
세번째로, 불안정한 상태를 막기 위해 그리고 최종 음료의 신뢰할만한 일정한 품질을 허용하기 위해, 캡슐 개방시 예측된 행동이 요구되는 캡슐과, 제품 제조 사이클이 필요하다.
본 발명의 목적은 상기 문제들을 해결 또는 적어도 부분적으로 개선하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 담긴 식품의 긴 품질 유지를 제공하기 위해, 산화제 또는 체임버에 담긴 식품을 변질시키는 물질에 대해 본체 내에 장벽이 형성되도록, 진보된 동시 사출 기술에 적합할 수 있는 표면 형상과 구조를 견디는 캡슐을 제공하는 것이다.
더욱이, 본 발명의 개선된 캡슐 개체는 제조 과정 중 최종 제품의 준비를 위해 사용되기 위한 분배 장치의 설계와 캡슐 자체를 다루는 데 있어서 유연성을 극대화하기 위해, 완전하게 밀봉된 캡슐에 유입 수단을 제공하기 위해 관통 패턴의 확장된 범위를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 출원은 최종적으로, 또한, 체임버에 담긴 식품의 추출 또는 용해를 개선하여 최종 제품의 품질을 개선한 개선된 캡슐과 분배 유닛으로 구성된 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 상기 목적들은 청구항 제1항에 따른 일 회용 음료 제조 캡슐인 본 발명의 캡슐을 이용하여 성취된다. 본 발명의 다른 목적은 각각 청구항 18 및 24에 따른 음료 제조를 위한 시스템 및 방법이다. 바람직한 실시예는 의존항의 목적이다.
본 발명에 따른 캡슐은 음료 추출용 제품이 담긴 속이 빈 폐쇄된 본체를 형성하는 측벽과, 물 유입벽 및 유출벽으로 구성된다. 물 유입벽은 적어도 하나의 관통 구역이 구비되며 이는 음료 추출 사이클의 캡슐 내부에 가압된 물을 공급하기 위한 상기 캡슐 유입벽에 하나 이상의 물 유입 구멍을 형성하기 위한 음료 추출 장치의 관통 수단에 의해 관통된다. 사용 중 물 유입벽의 적어도 하나의 관통 구역은 캡슐이 삽입된 음료 제조 장치(즉, 음료 추출 장치)에 제공된 적합한 관통 수단에 의해 천공되기 적합하다.
추가적으로, 물 유입벽은 적어도 하나의 보강 구역을 구비하며, 물 유입벽의 적어도 하나의 관통 구역은 보강 구역과 구별되며, 즉, 관통 구역은 상기 적어도 하나의 보강 구역 바깥쪽에 배치된다. "바깥쪽"이란 단어는 여기에서 관통 구역이 적어도 하나의 보강 구역 중 일부가 아니라는 것을 나타내는 데 사용된다. 적어도 하나의 관통 구역은 음료 제조 중 적어도 음료 추출 기계의 블레이드에 의해 만들어진 구멍에 상응하게 소성 변형될 수 있는 방식으로 크기가 정해지고 만들어진다. 보통 관통 단계는 관통 구역의 일부 변형을 야기하며, 가압된 물의 작용으로 인한 추가 변형은 적어도 하나의 관통 구역이 음료 추출 장치의 상기 관통 수단에 의해 관통된 이후 발생한다.
"소성 변형된" 또는 "소성 변형"이란 표현은, 여기에서 음료 제조 과정 중, 캡슐이 적어도 하나의 관통 구역의 적어도 일부분의 변형을 겪는 것을 나타내는 데 사용되며, 주어진 변형의 적어도 일부분은 상기 음료 추출 사이클의 마지막에서 관통 구역에 의해 얻어진다.
다시 말해서, 캡슐 형태는 캡슐이 음료 추출 장치에 삽입되고 상기 변형의 적어도 일부분이 음료 추출 사이클의 마지막에서 관통 구역에 의해 형성될 때, 캡슐의 형태와 비교한 경우로 변형된다.
바람직하게, 물 유입벽에 배치된 적어도 하나의 보강 구역과 적어도 하나의 관통 구역의 존재는, 물 유입벽의 상기 보강 구역 바깥에, 음료 제조 과정 중 다양한 변형을 겪는 유입벽의 구역을 얻을 수 있게 한다.
실제로, 물 유입벽의 적어도 하나의 관통 구역은 물 유입벽의 다른 부분, 특히 증가된 강성을 가진 보강 구역보다 더 유연하고 변형가능하게 만들어질 수 있다.
그렇게 함으로써, 사용중 물 유입벽의 관통 구역은 물 유입벽과 특히 캡슐 물 유입 벽의 적어도 하나의 관통 구역과 접촉하게 제공되는 음료 추출 장치의 관통 수단에 의해 효과적으로 관통될 수 있다.
추가적으로, 블레이드로 만들어진 적어도 하나의 구멍을 가진 관통 구역은 바람직하게, 관통 구역이 음료 추출 장치의 관통 수단에 의해 관통된 이후, 캡슐의 속이 빈 본체 안쪽으로 이동됨으로써, 적어도 부분적으로 소성 변형된다. 그렇게 함으로써, 캡슐에 담긴 일회용 제품의 완전하고 효과적인 추출물을 얻기 위해, 구멍이 형성된 유입벽의 적어도 일부분은 관통 블레이드에 대해 이동될 것이며, 블레이드로부터 빼낸 구멍의 구역이 증가하게 되고, 캡슐의 속이 빈 본체로 주입되는 물의 유량 또한 증가될 수 있다.
실제로, 본 발명의 실시예에 따른, 물 유입벽의 관통 구역에 있는 적어도 하나의 구멍은, 관통 구역이 변형된 이후, 음료 추출 장치의 관통 수단과 더이상 접촉하지 안을 수 있다. 하나 이상의 관통 수단이 제공된 경우, 관통 수단 중 적어도 하나는 소성 변형 이후 캡슐의 관통 구역 전체에 접촉하지 않을 수 있다. 그러므로, 캡슐로 주입된 물의 유동은 적어도 하나의 관통 수단과 변형 이후 캡슐의 관통 구역의 상응하는 구멍 사이에 형성된 증가된 공간에 의해 증가될 수 있다. 다시 말해서, 캡슐 유입벽이 변형된 이후, 음료 추출 장치의 관통 수단은 적어도 하나의 관통 구역에 배치된 하나 이상의 구멍으로의 물 흐름 통로를 막거나 제한하지 않는다.
본 발명의 실시예에 따라, 적어도 하나의 관통 구역 중 적어도 일부분은 캡슐의 물 유입벽의 음료 추출 장치의 상기 관통 수단의 침투 깊이의 적어도 50%, 바람직하게는 150%까지의 이동에 의해 소성 변형된다. 그렇게 함으로써, 물 유입벽과 적어도 하나의 관통 수단 사이의 증가된 물 통로가 형성될 수 있다. "침투 깊이"라는 표현은 이곳에서 관통 수단과 캡슐 외부 표면(즉, 물 유입벽의 외부 표면) 사이의 제1 접촉으로부터의 관통 수단의 상대적인 변위를 나타내는 것이다. 다시 말해서, 침투 깊이의 길이는 캡슐의 외부 표면과 처음 접촉된 위치로부터 최종 위치로 관통 단계의 마지막에 도달한, 관통 수단에 의해 덮힌 거리에 상응한다.
본 발명의 실시예에 따라, 적어도 하나의 관통 구역은 캡슐로 주입된 물에 의해 상기 유입벽에 가해진 압력으로 적어도 부분적으로 소성 변형된다. 종래 기술에서와 같이, 물 또는 다른 음료 추출용 액체는 음료 추출 장치의 주입 수단에 의해 제공된다. 바람직하게, 물 압력은 2bar - 6bar, 가장 바람직하게 2bar - 4bar의 범위로 구성되며, 즉, 캡슐 유입벽이 2 - 6bar, 바람직하게 2 - 4bar만큼 낮을 수 있는 압력에서 변형된다. 게다가, 적어도 하나의 관통 구역의 소성 변형은 캡슐의 속이 빈 본체 내부의 압력 증가와 유출벽으로부터의 제조된 음료의 최초 유출 사이에서 일어난다. 실제로, 음료 제조 과정 중, 캡슐 관통 구역이 음료 추출 장치의 관통 수단에 의해 관통된 이후, 물은 캡슐에 담긴 제품의 효과적인 추출물을 얻기 위해 캡슐 내부의 압력을 증가시키기 위해 관통 구역에 얻어진 하나 이상의 구멍을 이용하여 캡슐의 속이 빈 본체로 주입된다.
캡슐의 유입벽의 소성 변형은 주입된 물의 적어도 두 개의 분리된 압력 증가 단계를 얻을 수 있게 한다. 제1 압력 증가 단계는 캡슐의 적어도 하나의 관통 구역이 음료 추출 장치의 관통 수단에 의해 관통되고 물이 캡슐로 주입된 이후 얻어진다. 압력은 적어도 하나의 관통 구역 중 적어도 일부분이 변형될 때까지 증가하고 따라서 캡슐 내부로 물 유동의 통행을 증가하게 한다. 제2 압력 증가 단계는 캡슐 속이 빈 본체로 포함된 제품이 스며들 때까지 그리고 캡슐 내부의 압력이 캡슐 유출벽의 개방을 야기할 때까지, 변형된 유입벽을 통해 캡슐로 물을 주입함으로써 얻어진다.
본 발명의 실시예에 따라, 적어도 하나의 경계선은 물 유입벽의 적어도 하나의 보강 구역과 적어도 하나의 관통 구역 사이의 한계를 정한다. 다시 말해서, 적어도 하나의 경계선은 실질적으로 변형되지 않은(보강 구역의 적어도 일부) 캡슐 유입벽의 구역과 변형된(관통 구역의 적어도 일부분) 유입벽의 구역을 분리한다.
적어도 하나의 관통 구역과 적어도 하나의 보강 구역은 다른 가능한 실시예에 따라, 캡슐 유입벽의 다른 위치에 배치될 수 있음을 알아야 한다.
본 발명의 실시예에 따라, 적어도 하나의 관통 구역과 적어도 하나의 보강 구역은 물 유입벽의 교대로 형성된 패턴(또는 경로)을 따라 배치된다. 바람직하게, 상기 적어도 하나의 보강 구역과 상기 적어도 하나의 관통 구역은 캡슐의 측벽, 그리고 특히 캡슐의 둘레 가장자리에서 캡슐의 속이 빈 본체의 중심축을 향해 연장되는 반경 방향을 따라, 교대된다.
하나의 실시예에서, 적어도 하나의 보강 구역과 적어도 하나의 관통 구역은 모두 환형 경로를 따라 배치된다. 그러나, 다른 가능한 실시예에 따라, 보강 구역 및/또는 관통 구역은 원형 경로, 즉, 캡슐 유입벽의 원형 표면에 상응하는 구역에 배치된다.
바람직한 실시예에 따라, 캡슐은 측벽 옆의 캡슐 유입벽 부분에 실질적으로 배치된, 적어도 하나의 주변의 보강 구역을 구비한다. 다른 가능한 실시예에 따라, 캡슐은 실질적으로 물 유입벽의 상부에 배치된 중앙 보강 구역을 구비한다.
적어도 하나의 보강 구역과 적어도 하나의 관통 구역은 캡슐 유입벽에 함께 또는 별개로 형성될 수 있다. 사실상, 실시예에 따라, 캡슐 유입벽은 실질적으로 캡슐 유입벽의 상부에 상응하는 주변 보강 구역과 상기 관통 구역 외부로 연장된 관통 구역이 형성될 수 있다. 반대로, 가능한 실시예에 따라, 캡슐 유입벽은 중앙 보강 구역이 형성될 수 있으며 적어도 하나의 관통 구역은 상기 중앙 보강 구역과 측벽 사이의 유입벽 일부분에 형성될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 주변 보강 구역과 적어도 하나의 중앙 보강 구역은 캡슐 유입벽에 함께 형성될 수 있으며, 관통 구역은 그들 사이에 연장된다. 본 바람직한 실시예에 따라 적어도 하나의 관통 구역은 상기 두 개의 보강 구역 사이의 물 유입벽의 실질적인 환형 구역을 따라 연속적으로 또는 불연속적으로 연장된다.
바람직하게, 이러한 배치는 관통 구역의 효과적인 천공을 얻게 해부며 또한 관통 구역의 적어도 일부분의 효과적인 소성 변형을 얻게 해준다. 물 압력으로의 다른 구역의 다른 행동은 적어도 관통된 구멍에서, 바람직하게 관통 구역에서 일어나는 변형을 야기할 것이다.
본 발명의 실시예에 따라, 적어도 하나의 보강 구역은 보강 수단을 구비하며 및/또는 물 유입벽의 상기 적어도 하나의 관통 구역의 두께에 대해 증가된 두께를 가진 적어도 일부분을 구비한다. 결국, 관통 구역에 대해 보강된 구역의 증가된 두께는 적어도 하나의 보강 구역을 형성하는 것으로 의도된, 리브(rib)와 같은, 보강 수단과 또한 결합하어 사용될 수 있다.
어떤 경우, 보강 수단의 존재 및/또는 적어도 하나의 보강 구역의 유입벽의 증가된 두께의 존재는 상기 적어도 하나의 관통 구역 외부에 배치된 유입벽의 적어도 하나의 관통 구역에 비해 구역의 강성을 증가시키게 한다. 그러므로, 적어도 하나의 관통 구역은 음료 준비 과정 중 변형될 수 있다; 변형은 적어도 부분적으로 소성 변형이며 이는 음료 추출 사이클에 사용된 이후의 캡슐에서 볼 수 있는 것이다. 최종 변형은 단지 관통 단계에 의해 야기된 변형과는 다르다.
가능한 실시예에 따라, 적어도 하나의 보강 구역을 형성하는 보강 수단은 또한 캡슐의 상기 측벽에 적어도 부분적으로 연장된다.
물 유입벽의 적어도 하나의 보강 구역에 형성되려는 상기 보강 수단은 다른 가능한 실시예에 따라 다른 형태로 제작될 수 있다. 사실상, 본 발명의 실시예에 따라, 보강 수단은 물 유입 벽 표면에서 돌출된(유입벽의 내부 또는 외부 표면, 또는 유입벽 표면에서) 하나 이상의 릿지(ridges), 또는 리브를 구비한다. 리브로 형성된 보강 수단은 상기 유입벽에 원주방향으로 및/또는 방사상으로 배치될 수 있다.
"리브"라는 용어는 캡슐의 벽에 배치된 좁은 릿지 또는 유사한 돌출부를 나타내는 것이다. 더욱이, "방사상으로" 및 "원주방향으로"라는 용어는 각각 캡슐의 중심축에 대해 실질적으로 반지름 방향을 따라, 그리고 캡슐의 중심축에 대해 원주선을 따라 연장되는 하나 이상의 리브를 나타내는 것이다.
가능한 실시예에 따라, 적어도 하나의 보강 구역을 형성하는 보강 수단은 유입벽 내에 완전히 포함되거나 상기 측벽과 상기 물 유입벽 모두에서 연장되는 적어도 하나의 오목한 부분을 구비한다.
오목한 부분은 캡슐의 유입벽의 연속된 일종의 "물결 주름"을 형성하기 위해 적어도 하나의 표면에 구성된다. 설계에서, 오목한 부분은 물 유입벽/측벽의 캡슐의 용량의 일부분의 "제거"로서 나타날 수 있으며; 따라서, 유입벽의 표면은 본래의 높이와 형태에 대해 높이기 위해 그 본래의 높이를 아래로 수정되고 "내려앉는다".
바람직한 실시예에서, 오목한 부분의 수는 소수에서 선정되며, 바람직하게 그 수는 5, 7, 11, 또는 13에서 선정된다. 이는 특히 음료 추출 장치에서의 블레이드의 수 또는 관통 부재의 수가 3 또는 홀수인 시스템에 유리한 것으로 밝혀졌다.
이러한 타입의 캡슐에 대한 더 자세한 사항은 함께 계류 중인 특허 PCT/IB2012/002408에서 찾아볼 수 있다. 실시예에서, 캡슐의 오목한 부분은 평면에 놓인 또는 캡슐의 중심축에 대해 또는 중심축과 평행한 수직축에 대한 경사(α)의 일정한 각도를 유지하는 적어도 하나의 축을 포함하는 적어도 하나의 면에 구성된다. 더욱이, 적어도 하나의 면, 또는 축은 상기 켑슐의 중심축에 대해 오목부의 가장 가까운 말단부와 가장 먼 말단부 사이에 연장된다. 바람직하게 오목부의 적어도 한 면의 경사도는 평면의 상응하는 경사도 또는 캡슐의 중심축을 향하는 및/또는 교차하는 축(직선), 또는 캡슐의 중심축에 평행한 수직축을 통해 측정된다는 것을 알아야 한다. 이는 적어도 하나의 위치, 바람직하게 복수의 위치에서, 물 유입벽의 일부분이 없어진 것을 의미하며, 그런 위치에서 벽이 캡슐의 본체의 "오목부", 즉, "가라앉은 부분"을 정의하는 적어도 하나의 면으로 대체된다는 것을 의미한다; "오목한 부분"이란 단어는 캡슐의 본체의 나머지의 벽의 높이를 참고하여 사용된다.
바람직한 실시예에 따라, 캡슐의 중심축에 대한 또는 수직축에 대한 일정한 경사 각도를 유지하는 오목부의 적어도 한 면은 오목부의 바닥면이다.
다시 말해서, 각각의 오목부는 적어도 한 면, 바람직하게 "비스듬한" 즉, 경사진, 추가면을 형성하는, 바람직하게 오목부의 바닥면을 구비하며, 본 바닥면은 일정한 경사로 수직축(즉, 캡슐의 수직축 또는 그에 평행한 축)에 대해 각도를 형성한다.
면 또는 축은 캡슐의 중심축에 대해 또는 바람직하게 수직인 예각 α를 형성하는 상기 수직축에 평행한 수직축에 대해, 즉, 캡슐의 중심축 A에 평행한 방향, 또는 캡슐의 중심축(과 동일한)에 대한 각도를 이룬다. 바람직하게 각도 α는, 상기 정의된 것처럼, 10도 - 75도, 바람직하게 25도 - 60도, 가장 바람직하게는 35도 - 50도의 범위로 구성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 적어도 측벽 및 물 유입벽은 하나의 부품으로 만들어지며, 바람직하게 이들은 같은 재질로 만들어지고, 바람직하게 플라스틱 재질로 만들어진다. 다른 제조 과정은 캡슐의 간단하고 경제적인 대량 생산을 얻기 위해 사용될 수 있다. 가능한 실시예에 따라, 적어도 물 유입벽과 측벽은 주입 또는 동시 사출된 플라스틱 재질로 만들어진다.
출원인에 의해 수행된 실험 테스트는 하기 명시된 열 및 기계적 성질을 가진 플라스틱 재질을 사용하는 것이 캡슐 유입벽의 적어도 하나의 관통 구역의 효과적인 천공과 음료 제조 과정 중 물 압력에 의한 관통 구역의 적어도 일부분의 소성 변형 모두를 얻을 수 있음을 보여준다.
적합한 플라스틱 재질은 PP 및 PE이며, 바람직하게 0.850 - 1.050 kg/㎥ 범위의 밀도, 바람직하게 0.951kg/㎥(ISO 1872에 따라 측정)의 밀도를 가지며, 9 - 13g/10min으로 구성된 용융 유속, 바람직하게는 11g/10min(ISO 1133에 따라 측정된 MFR)의 용융 유속을 가지고, 23 - 29MPa의 범위의 인장응력, 바람직하게는 26MPa의 인장 응력(ISO 527-2/1B에 따라 측정)을 가진 HDPE이다. 바람직한 재질은 모든 상기 바람직한 값을 보인다.
적합한 재질은 3.1 - 3.5kJ/㎡의 범위의, 바람직하게 3.5kJ/㎡(ISO 179에 따라 측정)의 샤르피 노치 충격 강도(Charpy Notched Impact strength)를 갖는다. 바람직한 재질은 모든 상기 바람직한 값과 인용된 샤르피를 나타낸다.
추가적으로, 비캣 연화점(Vicat softening point)은 바람직하게 50 - 80의 범위로, 바람직하게 55 - 75, 가장 바람직하게 60 - 70 범위(ISO 306(B50 방법)에 따라 측정)로 구성된다. 표준 ASTM D1525 B50으로 층정시는　비캣 연화점은 바람직하게 50 - 60, 바람직하게 54 - 58, 및 가장 바람직하게 56으로 구성된다. 용융점(이차 가열)는 바람직하게 115 - 145 ℃의 범위로 구성되며, 바람직하게 131℃이다(ASTM D2117에 따라 측정). 적합한 재질은 55 - 66, 바람직하게 60으로 구성된 쇼 경도(shore D-hardness)를 갖는다(ASTM D2240).
캡슐 제작을 위한 적합한 플라스틱 재질은 INEOS에 의해 상용화된 Rigidex®HD5211EA로서 판매되는 것이다.
본 발명은 또한 상기 명시된 타입의 캡슐과, 캡슐 물 유입벽의 적어도 하나의 관통 구역을 관통(천공)하기 위한 관통 수단을 구비한 음료 추출 장치, 그리고 상기 관통 수단에 의해 캡슐 유입벽에 형성된 하나 이상의 물 유입 구멍을 통해 상기 캡 슐의 속이 빈 본체 내에 가압된 물을 주입하는 주입 수단을 구비한 음료를 제조하기 위한 시스템에 관한 것이다. 바람직하게 물 유입벽의 적어도 하나의 관통 구역은 음료 제조 중 적어도 부분적으로 소성 변형된 것이다.
본 발명의 실시예에 따라서, 변형된 관통 구역의 적어도 일부분은 적어도 하나의 관통 수단과 접촉되지 않을 수 있으며, 그러므로, 관통 구멍에 의해 형성된 구멍은 캡슐의 속이 빈 본체 내부의 물 유동이 증가할 수 있도록 차단되지 않는다.
음료 제조 시스템의 추가적인 실시예는 청구항 의존항에 명시된다. 본 발명은 또한 상기 언급된 타입의 캡슐과, 청구항 24항에 따른 관통 수단과 물 주입 수단을 구비한 음료 추출 장치에서 음료를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
상기 음료를 제조하기 위한 방법은 다음의 단계로 구성된다:
상기 캡슐 유입벽의 하나 이상의 물 유입 구멍을 형성하기 위해 음료 추출 장치의 관통 수단에 의해 물 유입벽의 적어도 하나의 관통 구역의 적어도 일부분을 관통하는 단계;
음료 제조 중 상기 음료 추출 장치의 물 주입 수단에 의해 주입된 물에 의해 거기에 가해진 압력으로 음료 제조 중 물 유입벽의 적어도 하나의 관통 구역의 적어도 일부분을 소성 변형하는 단계로서,
상기 부여된 변형의 적어도 일부분은 상기 음료 추출 사이클의 마지막 단계에서 관통 구역에 의해 보유된다.
본 발명에 따른 방법의 추가적인 실시예는 청구범위의 의존항 25 - 31항에 명시되어 있다.
다른 실시예에서, 본 발명은 상기 실시예에 따른 캡슐과, 관통 수단과 물 주입 수단을 구비한 음료 추출 장치로부터 음료를 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은 상기 캡슐 유입벽의 하나 이상의 물 유입 구멍을 형성하기 위해 음료 추출 장치의 관통 수단에 의해 물 유입벽의 적어도 하나의 관통 구역을 관통하는 단계를 포함하며, 상기 유입벽에 가압 부재에 의해 가해진 압력으로 물 유입벽의 적어도 하나의 관통 구역의 적어도 일부분을 변형시키는 단계를 추가로 포함하며, 상기 구멍 주위의 관통 구역은 상기 관통 수단에서 상기 구멍을 적어도 부분적으로 해방하기 위해 상기 속이 빈 본체 내부를 향해 이동된다. 바람직하게 부여된 변형의 적어도 일부는 상기 음료 추출 사이클의 마지막에서 관통 구역에 남아있는다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 관통 구역의 적어도 일부분이 안쪽으로 이동하기 위해 그리고 블레이드 또는 다른 관통 수단으로부터 구멍을 빼내기 위해, 예컨대, 중앙의 보강 구역 또는 블레이드 근처의 구역과 같은 유입벽의 일부분을 압축하기 위해, 예컨대, 블레이드, 또는 다른 관통 수단으로, 또는 블레이드에 대해 이동 가능한 압력 부재에 의해, 바람직하게 기계적으로 압력이 적용된다.
상기 방법에 적절한 캡슐은 물 변형에 대한 상기 논의된 것에 상응하는 캡슐이며, 유입벽의 적어도 하나의 관통 구역의 적어도 일부분은 상기 유입벽의 압력 부재에 의해 가해진 압력으로 변형될 수 있으며, 상기 구멍 주위의 관통 구역은 상기 관통 수단으로부터 상기 구멍을 적어도 부분적으로 빼내기 위해 상기 속이 빈 본체 내부를 향해 이동된다. 그러므로 본 발명의 다른 목적은 음료 추출 장치와 더불어 음료 추출 장치를 구비한 시스템이며, 상기 장치는 캡슐과 관통 수단을 수용하기 위한 용기를 포함하고, 상기 장치는 유입벽을 변형시키기 위한 유입벽의 적어도 일부분과 접촉하기 적합한 압력 부재를 추가로 구비하며, 상기 구멍 주위의 관통 구역은 상기 관통 수단으로부터 상기 구멍을 적어도 부분적으로 빼내기 위해 상기 속이 빈 본체 내부로 이동된다.
바람직하게, 전술한 바와 같이, 관통 수단에 의해 만들어진 구멍을 포함하는, 캡슐 관통 구역의 적어도 일부분의 소성 변형은 캡슐로의 물 유동 통로를 증가하게 한다. 사실, 유입벽 변형 이후, 음료 추출 장치의 관통 수단은 그 관통으로 인해 유입벽에 형성된 하나 이상의 물 구멍을 더이상 차단하지 않는다.
이는, 음료 추출량에 대한 테스테에서 볼 수 있는 것처럼, 더 짧은 음료 추출 사이클과 더 증가된 음료 추출 유효성을 야기한다. 더욱이, 본 발명에 따른 캡슐을 이용한 음료 추출 단계의 압력은 종래 캡슐에 대해 줄어들 수 있으며, 캡슐에 대한 시스템의 용기의 밀봉에서의 또한 장점들을 야기한다.
사실상, 또한 줄어든 음료 추출 압력은 캡슐을 수용하는 용기 외부로 주입된 물의 누수를 초래하지 않고, 현재 음료 추출 장치에 사용되는 고압을 견딜 필요없는 간단한 밀봉 수단을 사용할 수 있게 한다. 특히 놀라운 것은, 상기 결과가 종래에 사용된 알루미늄과 다른 재질로 얻어지며 다음으로 음료 추출 사이클에서 최상의 결과를 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 장점들과 특징들은 단지 다음의 예시들에 한정하지 않는 방식으로, 첨부된 도면을 참고로 제공된 하기의 설명으로 더 명백해질 것이다:
도 1은 유입벽과 측벽 모두에서 연장된 오목부를 가진 적어도 하나의 보강 구역을 구비한 본 발명에 따른 캡슐의 가능한 실시예에 대한 사시도이다;
도 2는 도 1의 캡슐의 중심축을 통과하는 평면으로 절단된 단면도이다;
도 3은 도 1 및 2에 따른 캡슐의 속이 빈 본체의 내부를 아래쪽에서 본 도면이다;
도 4는 유입벽과 측벽 모두에서 연장된 오목부를 가진 적어도 하나의 보강 구역을 구비한 본 발명에 따른 캡슐의 다른 실시예에 대한 사시도이다;
도 5 및 5a는 본 발명에 따른 캡슐의 두 개의 가능한 실시예에 대한 사시도이다;
도 6은 유입벽 내에 포함된 오목부를 가진 적어도 하나의 보강 구역을 구비한 본 발명에 따른 캡슐의 다른 가능한 실시예에 대한 사시도이다;
도 7은 도 6에 따른 캡슐의 중심축을 따라 지나가는 평면에 대해 잘려진 단면도이다;
도 8은 도 6 및 7에 따른 캡슐의 속이 빈 본체의 내부를 아래에서 본 도면이다;
도 9는 유입벽 내에 포함된 오목부를 가진 적어도 하나의 보강 구역을 구비한 본 발명에 따른 캡슐의 다른 가능한 실시예에 대한 사시도이다;
도 10은 본 발명에 따른 캡슐의 다른 가능한 실시예이다;
도 11 및 11a는 유입벽에 완전하게 포함된 오목 부분으로 형성된 보강 수단을 구비한 본 발명에 따른 캡슐의 두 개의 가능한 실시예를 나타낸다;
도 12a 및 12b는 리브(rib) 형상의 보강 수단을 가진 본 발명에 따른 캡슐의 다른 가능한 실시예의 상부 부분에 대한 아래에서 본 부분 단면도를 나타낸다;
도 12 및 13은 오목부와 리브 형태의 보강 수단을 가진 본 발명에 따른 캡슐의 다른 가능한 실시예를 나타낸다;
도 14 및 15는 소성 변형된 상태의 관통 구역의 적어도 일부분을 가진 본 발명에 따른 캡슐에 대한 부분적으로 절단된 사시도이다;
도 16 - 20은 출원인에 의해 수행된 음료 추출 테스트 비교 결과를 나타낸다.
도 1 - 15는 본 발명의 실시예에 따른 캡슐(1)을 나타내는 것으로서, 캡슐 내부에 담긴, 액체 또는 고체의, 소정의 양의 추출 또는 용해 또는 희석할 수 있는 제품으로부터 커피, 차와 같은, 뜨겁고 차가운 음료 또는 어떤 다른 액체 식품을 제조하기 위한 것이다. 바람직하게, 일회용 제품은, 음료 추출 액체, 바람직하게는 원하는 음료를 얻기 위해 캡슐에 주입되는 고온 고압의 물을 이용하여 추출되는, 커피 분말 또는 차 잎과 같은 과립 또는 다진 분말 제품을 포함한다.
본 발명에 따른 캡슐은 음료 제조 과정 중 캡슐의 적어도 일부분을 수용하기 위한 둘러싸는 부재, 또는 용기(도면에 도시되지 않음)가 제공된 음료 제조 장치(즉, 음료 추출 장치)에 사용된다. 음료 추출 장치는 예컨대, 바람직하게, 음료 추출 액체를 공급하기 위해, 바람직하게 고온 고압의 물을 캡슐 내부로 공급하기 위해 캡슐의 물 유입벽(유입벽)에 상응하는, 캡슐을 관통하기 위한 하나 이상의 블레이드(blade) 또는 유사한 부재인, 관통 수단(40)을 구비한다. 특정 참조가 물이 되겠지만, 본 발명에 따른 캡슐은 다른 타입의 음료 추출용 액체가 사용될 수 있다는 것을 알아야 한다. 첨부된 도면에서, 음료 추출 장치의 관통 수단의 일부는 도 1, 10, 14 및 15에 개략적으로 도시된다. 가압된 음료 추출용 액체는 공지된 방식으로 캡슐로 주입되고, 예컨대, 도면에 도시되지 않았지만, 예컨대 물 펌프를 구비한, 음료 추출 장치의 주입 수단을 통해 주입된다.
음료 추출 장치와 조합으로 사용되는 캡슐(1)은 본 발명에 따른 음료 제조를 위한 시스템을 형성하며, 다음에서 더 자세하게 설명될 것이다.
사용 시, 음료 추출 장치의 둘러싸는 부재는 캡슐에 대해 이동되며, 및/또는 반대로, 캡슐(1)의 기밀 밀봉 결합(플랜지에서)이 얻어질 수 있고 관통 수단(40)은 관통을 위해 캡슐에 접촉되게 옮겨지고, 특히 캡슐의 유입벽(3)의 관통 구역(6)으로 옮겨진다. 음료 추출 장치와 작동되는 방식은 종래 기술에 공지되어 있으며 음료 제조를 위해 주장되는 시스템을 얻기 위해 그리고 주장되는 음료 제조 방법의 단계를 수행하기 위해 본 발명에 따른 캡슐과 협력한다.
본 발명에 따른 캡슐(1)은 측벽(2), 물 유입벽(3) 및 하부벽(4)으로 구성되며, 상기 벽들은 일회용 제품이 담기는 속이 빈 본체(5)를 형성한다. 물 유입벽(3)은 캡슐의 유입면이며 캡슐로 음료 추출용 액체의 통로를 허용하는 유입 구멍(6a, 도 14 및 15에 도시됨)을 얻기 위해 음료 추출 장치의 관통 수단(40)에 의해 관통되기 위한 것이다. 하부벽(4)은 캡슐로부터 용기로 추출된 음료의 배출을 허용하며, 캡슐의 유출 수단, 즉, 추출된 음료의 배출을 허용하는 부재는, 다양한 방식으로 만들어질 수 있다.
하부벽(4), 즉 유출벽, 또는 음료가 캡슐를 빠져나가는 유출구를 포함하는 벽은 캡슐을 닫기 위해, 캡슐 본체(5)의 하부 부분에 연결되는 분리 부재일 수 있다.
캡슐 본체(5)로의 하부벽(4)의 어떤 적합한 제약 수단이 사용될 수 있고, 다른 가능한 실시예에서, 하부벽(4)은 캡슐의 측벽과 일체형으로 제작될 수 있다.
하부벽은 캡슐 재질과 다른 재질로 제작될 수 있고, 예를 들어, 하부벽(4)은 바람직하게 비 투과성 막일 수 있으며, 예컨대, 알루미늄 또는 적층 호일, 바람직하게 알루미늄을 포함한 적층된 호일일 수 있으며, 도 2, 7에 도시된다. 다른 적합한 재질은 종이 필터, 비직조된 섬유 또는 열가소성 플라스틱의 뚜껑 또는 구멍이 있는 유사한 강성 또는 반강성 재질이며, 음료의 제조를 위해 다른 캡슐에서 이미 공지되어 있다.
공지된 대안 실시예에 따라, 유출 수단은 캡슐에 작용되는 기계적 힘 및/또는 압력으로 파괴되는 자체 천공 부재, 또는 음료 추출 장치의 관통 수단에 의해 형성된 하나 이상의 구멍을 구비할 수 있다. 대안으로서, 유출 수단은 개방 통로를 포함할 수 있다. 이러한 기술은 이미 당업자들에게 이용될 수 있다.
바닥벽(4)에 적합한 자가 천공 부재는, 음료 추출 장치에 의해 가해진 기계적 힘의 작용으로 및/또는 캡슐로 공급된 물에 의해 가해진 힘으로 파괴될 수 있는 바닥벽(4)의 하부면으로부터 돌출되며, 홈, 또는 줄어든 두께를 가진 선에 의해 형성된다. 이런 타입의 자체 천공 부재는 특허 WO2007/063411에 더 자세하게 설명된다.
다른 타입의 유출 수단이 제공될 수 있으며, 즉, 캡슐로부터의 음료의 추출은 음료 추출 장치의 적합한 관통 수단에 의해 캡슐을 천공함으로써 얻어질 수 있으며; 다른 실시예에서, 유출 수단은 수용성 막이다.
도면에 도시된 바와 같이, 캡슐(1)은 실질적으로 중심축 A(수직축)을 가진 컵, 또는 절단된 원뿔 모양이고, 다시 말해서, 도면에 도시된 실시예에서, 측벽(2)은 중심축 A와 평행하지 않으며 속이 빈 본체(5)는 일측 단부에서 하부벽(4)에 의해 그리고 하부벽(4)에 대해 측벽의 맞은편 단부에서 닫혀있다.
측벽(2)은 물 유입벽(3)이 중심축 A을 향해 연장되는 둘레 말단부(2c)를 구비한다. 도면에 도시된 실시예에서, 유입벽(3)이 연장되는, 측벽(2)의 둘레 말단부(2c)는 원형선(2c)로 식별된다. 더욱이, 도시되지 않음에도, 측벽(2)은 유입벽(3)과 하부벽(4) 사이에서의 그 확장됨에 따라 다른 두께로 형성될 수 있다. 도면에 도시된 실시예에서, 측벽(2)은 실질적으로 선(15, 도 2, 7)에 의해 하부 부분(2a)과 상부 부분(2b)으로 나뉜다; 측벽(2)의 하부 부분(2a)은 측벽(2)의 상부 부분(2b)의 두께에 대해 더 두꺼운 두께가 형성된다. 도시된 실시예에서 볼 수 있듯이, 유입벽(3)의 두께는 측벽의 상부 부분(2b)과 동일하다.
도 12a 및 12b의 실시예에서 측벽(2)의 상부 부분이 유입벽(3)과 다른 두께를 갖더라도, 캡슐은 도시된 다른 실시예에서와 같은 동일한 두께를 가진 측벽의 상부 부분과 유입벽이 형성될 수 있다.
가능한 실시예에 따라, 측벽(2)의 두께와 유입벽(3)의 두께는 1.6mm - 0.15mm, 바람직하게 1.2mm - 0.2mm 범위로 구성된다. 바람직한 실시예에서, 유입벽(3)의 두께 t1은 0.2 - 0.5mm이다. 측벽(2)의 하부 부분(2a)의 두께 t2는 0.55 - 0.7mm 범위로 구성되었다.
도시된 실시예에서 측벽(2)의 하부 부분(2a)은 일정한 두께 t2로 형성된다는 것을 알아야 한다. 그러나, 다른 가능한 실시예에 따라 측벽의 부분(2d) 옆의 캡슐의 플랜지 같은 립 부분은 측벽(2)의 하부 부분(2a)에 대해 증가된 두께가 형성될 수 있다. 또한 상기 실시예에서 측벽(2)의 하부 부분(2a)은 측벽(2)의 상부 부분(2b)의 두께에 대해 더 큰 두께가 형성된다. 도면에서와 같이, 측벽의 부분(2a, 2b)은 캡슐의 수직축 A(즉 종방향 축)에 대해 다른 경사를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 도시된 바와 같이, 유입벽(3)의 두께는 일정하며, 즉 적어도 하나의 관통 구역(6)과 적어도 하나의 보강 구역(7, 7')은 리브(rib)에 대해 이격된 동일한 두께를 가진다. 그러나, 가능한 실시예에 따라 물 유입 벽의 보강 구역(7, 7')은 상기 적어도 하나의 보강 구역(7) 외부의 유입벽(3)의 적어도 한 부분에 대해 증가된 두께로 형성될 수 있다.
도 1-15에 도시된 실시예에서, 캡슐의 물 유입벽(3)은 캡슐 상부 부분이 측벽(3)에 의해 닫히도록 중심축 A(유입벽 상부 부분에 상응하는)로부터 캡슐의 측벽(2)을 향해 연장된다.
더욱이, 도시된 바와 같이, 물 유입벽(3)은 중심축 A에서 측벽(2)의 둘레 말단부(2c)까지 연장된다.
물 유입벽(3)은 적어도 부분적으로 평평하고 및/또는 볼록한 및/또는 테이퍼질 수 있으며, 다시 말해서, 유입벽(3)은 음료 추출 장치의 용기로의 캡슐의 삽입과 또한 음료 추출 장치의 관통 수단에 의해 유입벽(3)의 천공을 용이하게 하기 위한 다양한 방식으로 형성될 수 있다.
도 1-5에 도시된 실시예에서, 캡슐의 유입벽(3)은 측벽(2)의 둘레 말단부(2c)를 향해 연장된다. 측벽(2)의 둘레 말단부(2c)에서의 유입벽(3)의 경사도는 다른 가능한 실시예에 따라 다양할 수 있으며, 바람직하게는 유입벽(3)과 측벽(2) 사이에 형성된(캡슐 내에) 각도 β(도 2)는 같거나 90도보다 크다. 도시된 실시예에서, 캡슐은 실질적으로 볼록한 유입벽(3)으로 형성되며, 구조에 강성을 추가로 제공하기 위해, 측벽(2)과 유입벽(3) 사이의 각도 β는 90도 보다 크다; 각도 β의 바람직한 범위는 100도에서 130도이다.
도 6-11에 도시된 다른 가능한 실시예에서, 캡슐의 물 유입벽(3)은 실질적으로 돔형태이며; 유입벽(3)의 이런 형태는 굴곡진 표면을 통해 또는 실질적으로 돔 형태를 형성하기 위해 다른것에 대해 경사지게 배치된 두 개 이상의 평평한 면을 통해, 다른 가능한 실시예에 따라 얻어질 수 있다.
다시 말해서, 캡슐의 중심축을 통과하는 방사상 평면에서 취해진 캡슐의 단면에서, 유입벽은 곡선으로 형성되며, 실질적으로 원형 또는 타원형을 가지고, 또는 다른 하나의 경사진 두 개의 직선에 의해 형성된다. 후자의 예시에서, 직선은 원형 또는 타원형에 접하도록 배치될 수 있다.
다른 가능한 실시예에 따라 물 유입벽은 중심축에 대해 경사진 하나의 평평한 면으로 형성될 수 있으며, 즉, 원뿔형 표면을 형성하기 위해 형성될 수 있다는 것을 알아야 한다. 더욱이, 유입벽은 굴곡지고 평평한 면의 조합으로 형성될 수 있다는 것을 알아야 한다.
도 6-10에 도시된 실시예에서, 캡슐은 실질적으로 평평한 상부 부분(3a)을 가진 실질적으로 원형 표면으로 형성된 돔 형태의 물 유입벽을 구비한다. 다시 말해서, 캡슐의 중심축 A를 지나는 방사상 평면에 의해 취해진 도 7의 단면에서 가장 잘 나타나듯이, 유입벽(3)은 굴곡진 선으로 형성되며, 실질적으로 평평한 상부 부분을 제외하고는, 실질적으로 원형 또는 타원형이다.
도 10에 도시된 실시예에서, 물 유입벽(3)의 실질적인 돔 형상은 서로 경사진 평평한 면(3a, 3b, 3c, 3d, 3e)으로 형성된다. 사실상, 도 10의 단면에 도시된 것처럼, 유입벽(3)의 경사진 평평한 면(3a, 3b, 3c, 3d, 3e)은 다른 것에 경사진 직선에 상응한다. 평평한 면/직선은 실질적으로 돔 형상의 표면을 형성하기 위해 원형 또는 타원 선에 접하도록 배치될 수 있다는 것을 알아야 한다.
돔 형태의 캡슐에 대한 추가 예시는 도 11, 11A, 12A 및 12B에 도시되어 있다. 본 발명에 따른 캡슐(1)은 물 유입벽(3)의 적어도 하나의 보강 구역(7, 7')과, 적어도 하나의 보강 구역(7, 7') 바깥에 배치되며, 음료 추출 장치의 관통 수단에 의해 관통되기 위한 적어도 하나의 관통 구역(6)을 구비한다.
보강은 리브 및/또는 관통 구역에 대해 증가된 두께, 또는 다른 재질을 통해 얻어진다.
적어도 하나의 관통 구역(6)은 물 유입벽(3)의 다른 부분보다, 특히 캡슐 물 유입벽(3)의 적어도 하나의 보강 구역(7, 7')에 대해, 더 유연하고 변형가능하다.
그러므로, 적어도 하나의 관통 구멍(6)은 먼저 구멍(6a)을 형성하기 위해 음료 추출 장치의 관통 수단(40)에 의해 효과적으로 관통되며, 그 뒤 음료 제조 과정 중 변형된다.
바람직한 실시예에 따라, 구멍(6a)을 포함하는 적어도 하나의 관통 구역(6)은 구멍(6a)을 통한 캡슐로의 음료 추출용 물의 통로를 증가시키기 위해, 캡슐의 속이 빈 본체(5) 내부로 적어도 부분적으로 변형된다. 사실상, 하나 이상의 물 유입 구멍(6a)이 캡슐 유입벽(3)의 관통 구역(6)에 형성될 때, 적어도 하나의 관통 구역(6)은 상기 관통 구역(6)이 음료 추출 장치의 관통 수단에 의해 관통된 이후, 적어도 부분적으로 소성 변형된다.
변형된 관통 구역을 가진 본 발명에 따른 캡슐은 도 14, 15에 도시된다.
다음에 더 자세히 설명될 것처럼, 적어도 하나의 관통 구역(6)은 음료 추출 장치의 적절한 관통 수단에 의해 캡슐로 주입된 물에 의해 캡슐 유입벽(3)에 가해진 압력으로 인해 변형될 수 있다; 캡슐은 2bar-6bar, 바람직하게 2-4bar의 범위 만큼 낮은 수압으로 변형될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 관통 구역(6)은 상기 캡슐로의 음료 추출용 액체의 통로를 위한 경로를 제공하기 위해 상기 캡슐을 천공하기 위한 소정의 경로를 따라 연장된 음료 추출 장치의 관통 수단에 의해 관통된다. 본 발명의 실시예에 따라, 유입벽(3)에 형성된 캡슐의 관통 구역(6)은 음료 추출 장치의 관통 수단이 배치되는 경로에 상응하는 경로를 따라 적어도 부분적으로 연장된다.
관통 구역은, 관통 구역, 특히 거기 형성된 적어도 하나의 구멍이 더 이상 음료 추출 장치의 관통 수단에 의해 접촉되지 않을 때, 캡슐의 속이 빈 본체 내부로 관통되고 그 후 변형된다.
본 발명의 실시예에 따라, 상기 적어도 하나의 관통 구역(6)의 적어도 일부분은 상기 물 유입벽(3)과 관통 수단 사이에 증가된 물 통로를 제공하기 위해, 물 유입벽에 상기 음료 추출 장치의 관통 수단(40)의 관통 깊이의 적어도 50%에서 150%까지의 이동에 의해 변형된다.
사용중, 물 유입벽(3)의 관통 구역(6)은 관통 수단에 의해 접촉되고 천공되며 그 후 안쪽으로, 바람직하게 캡슐로 주입된 수압 작용으로 변형된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 캡슐은 관통 구역 바깥쪽의 유입벽을 보강함으로써 관통 구역을 효과적으로 천공할 수 있는 물 유입벽(3)의 적어도 하나의 보강 구역(7,7')을 구비하며, 상기 보강 구역(7, 7')은 가압된 물이 캡슐로 주입될 때 변형되거나 변형되지 않을 수 있다.
도면에 도시되지 않은, 본 발명의 가능한 실시예에 따라, 물 유입벽의 보강 구역(7)은 보강 구역(7) 바깥쪽의 물 유입벽(3)의 일부분에 대해, 특히 상기 보강 구역(7) 바깥쪽에 배치된 적어도 하나의 관통 구역(6)에 대해 증가된 두께로 구성된다.
다시 말해서, 가능한 실시예에 따라, 물 유입벽(3)의 보강 구역(7)은 유입벽의 이러한 구역의 다른 동작을 얻기 위해 적어도 하나의 관통 구역(6)보다 더 두꺼우며, 관통 구역(6)은 먼저 음료 추출 장치에 의해 효과적으로 관통될 수 있으며 관통 수단은 그 후 수압에 의해 변형된다.
다른 가능한 실시예에 따라, 캡슐의 물 유입벽(3)의 적어도 하나의 보강 구역(7)은 보강 수단(10, 20)을 구비한다. 가능한 실시예에 따라, 보강 수단은 캡슐의 상기 측벽(2)에 또한 적어도 부분적으로 연장될 수 있다. 유입벽의 적어도 하나의 보강 구역(7, 7')의 보강은 적어도 하나의 관통 구역에 대한 증가된 두께와 보강 수단(10, 20)의 존재의 조합을 통해 이루어질 수 있다.
가능한 실시예에 따라, 캡슐의 물 유입벽(3)의 적어도 하나의 보강 구역(7)을 형성하기 위한 보강 수단은 유입벽 표면에서 돌출되고 상기 유입벽(3)에서 둘레로 및/또는 방사상으로 배치된 하나 이상의 릿지, 또는 리브(20)를 구비한다.
다른 가능한 실시예에 따라, 적어도 하나의 보강 구역(7)을 형성하는 보강 수단(10, 20)은 상기 유입벽(3) 내에 완전하게 포함되고, 또는 상기 측벽(2)과 상기 물 유입벽(3)에서 돌출된, 적어도 하나의 오목부(10)를 구비한다.
릿지(20) 및 오목부(10)의 형태의 보강 수단(10, 20)은 동일한 보강 구역(7)에 함께 또는 독립적으로 사용될 수 있다.
추후 더 자세히 설명될 것처럼, 적어도 하나의 경계선(8, 8')은 적어도 하나의 보강 구역(7)과 물 유입벽(3)의 적어도 하나의 관통 구역(6) 사이의 한계를 정한다. 경계선(8)은 가상선 일 수 있으며 물리적 선 또는 캡슐의 특성을 나타내지 않을 수 있다는 것을 알아야 한다. 적어도 하나의 관통 구역(6)이 변형될 때, 적어도 경계선은 유입벽(3)의 변형된(구부러진) 부분의 경계에 상응한다. 즉, 적어도 하나의 관통 구역, 유입벽(3)의 변형되지 않은(구부러지지 않은) 부분, 즉 적어도 하나의 보강 구역(7)에 상응한다. 선(8)은 유입벽의 다른 부분 사이에서 "힌지(hinge)"로서 작동할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라, 적어도 하나의 관통 구역(6)과 적어도 하나의 보강 구역(7)은 물 유입벽(3)의 교대로 형성된 패턴을 따라 배치된다. 바람직하게, 상기 적어도 하나의 보강 구역(7)과 상기 적어도 하나의 관통 구역(6)은 캡슐의 속이 빈 본체(5)의 중심축 A을 향해 측벽(2)의 상기 둘레 가장자리(2c)를 연결하는 반지름 방향을 따라 교대로 형성된다.
바람직한 실시예에 따라, 첨부된 도면에 도시된 바와 같이, 물 유입벽(3)의 두 개의 보강 구역(7, 7')이 형성되며, 적어도 하나의 관통 구역(6)은 두 개의 보강 구역(7) 사이의 물 유입벽(3)의 실질적인 환형 구역을 따라 연속적으로 또는 불연속적으로 연장된다.
바람직하게, 제1 보강 구역(7')은 물 유입벽(3)의 중앙 상부에 형성되며 제2 보강 구역(7)은 물 유입벽(3)의 둘레 부분에 형성되고, 바람직하게 둘레 가장자리(2c) 옆에 캡슐의 유입벽(3)과 측벽(2) 사이에 형성된다. 적어도 하나의 관통 구역(6)은 상기 중앙 보강 구역(7')과 상기 둘레 보강 구역(7) 사이의 유입벽 구역에 배치된다.
도 1-5에 도시된 실시예에 따른 캡슐은, 유입벽(3)과 측벽에서 연장되며 상기 벽의 구역과 함께 연결되는, 적어도 하나의 바람직하게는 다수의 오목부(10)를 구비한 적어도 하나의 보강 구역(7)을 형성하는 보강 구역이 형성된다. 다시 말해서, 캡슐은 측벽(2)의 둘레 말단부(2c)에 상응하는 물결 주름(corrugation)을 형성하는 적어도 하나의 오목부(10)가 형성된다. 적어도 하나의 오목부(10)는 유입벽(3)이 연장되는 측벽(2)의 둘레 가장자리(2c)에 상응하는 유입벽(3)과 측벽(2)의 형태의 변경을 의미한다는 것을 알아야 한다.
더욱 자세하게, 오목부(10)는 유입벽(3)이 연장되는 측벽(2)의 둘레 가장자리(2c)에 상응하는 곳에 형성되며, 따라서 오목부는 캡슐의 유입벽과 측벽에 연장된다. 오목부(10)는 측벽(2)과 유입벽을 연결하는 사실상 추가적인 벽을 형성하며 두 벽 모두에 대해 각도를 이루는, 캡슐의 유입벽으로 측벽을 연결하는 적어도 하나의 면을 구비한다.
적어도 하나의 오목부(10)는 평면 P에 놓이거나, 또는 캡슐의 중심축 A에 대해 또는 중심축 A에 대해 평행한 수직축에 대해 일정한 경사각 α를 유지하는 적어도 하나의 축 B를 포함하는, 적어도 하나의 면(12)을 구비한다. 바람직하게 오목부(10)의 경사각 α는 평면 P 또는 축(직선) B의 상응하는 경사각을 이용하여 측정된다는 것을 알아야 한다.
바람직하게 평면 P 또는 면(12)의 적어도 하나의 축 B는 중심축 A와 평행한 수직축 또는 캡슐의 중심축 A와 교차하거나 및/또는 향해 지향된다.
도시된 실시예에서 유입벽(3)의 두께, 측벽의 상부 부분(2b)과 오목부(10)는 일정하다; 그러나 본 발명은 벽의 다른 구역의 다른 두께를 가진 실시예를 포함한다. 도 2의 단면에 도시된 것처럼, 각각의 외부 오목부(10)는 캡슐의 속이 빈 본체(5) 내의 돌출부(11)에 상응하며, 즉, 캡슐의 오목부(10)는 캡슐 내부의 상응하는 내부 돌출부를 형성하는 캡슐의 측벽 및 유입벽의 변형을 형성한다.
오목부(10)는 유입벽(3)과 측벽(2) 사이의 접점(둘레 가장자리(2c))로부터 캡슐의 체적의 일부분을 "제거"하는 것으로서 나타낼 수 있으며; 따라서, 벽은 변형되고 원래의 높이와 형태로 다시 올라가기 위해 그 원래 높이 아래로 "내려않는다". 제거된 체적의 예시 형상은 프리즘(prisms) 또는 프리즘의 일부분 바람직하게는 삼각형, 평행 육면체, 실린더형 및 육각형 베이스의 프리즘 또는 규칙적이거나 불규칙적인 다각형으로 형성된 베이스를 가진 프리즘 형상이다. 오목부(10)의 적어도 하나의 면(12)은 설계상 캡슐 체적을 제거하기 위해 사용된 프리즘의 적어도 일부분에 "속한다".
오목부(10)는 따라서 캡슐의 측벽(2)에 유입벽(3)을 연결하는 면(12)을 구비한다. 면(12)은 따라서 캡슐의 추가적인 벽 부분을 형성한다. 다시 말해서, 오목부(10)에 상응하는, 유입벽(3)은 오목부(10)의 적어도 한 면(12)을 이용하여 측벽(2)에 연결된다.
다른 가능한 실시예에 따라, 각각의 오목부(10)는 오목부(10)를 형성하기 위해 다른 방식으로 지향될 수 있는 하나의 연속 면 또는 두 개 이상의 면에 의해 형성된다. 오목부(10)가 실린더의 일부분에 상응하는 체적의 "제거"에 의해 이루어지는 경우, 오목부(10)는 측벽 및 유입벽(도 5 실시예 참고)을 연결하는 오직 하나의 연속되는 면(12)을 구비한다. 오목부가 평행 육면체 또는 육각형 프리즘과 같은 다른 형태를 가진 프리즘의 일부분에 상응하는 체적의 제거를 통해 얻어지는 경우, 오목부는 두 개 이상의 면(12)(도 5a 참고)으로 형성된다.
전술한 바와 같이, 도 1-5에 도시된 실시예에서, 오목부(10)는 수직에 대해 적어도 하나의 경사진 면(12)을 구비하며, 유입벽(3)과 측벽(2)을 연결한다.
도 1-5에 도시된 실시예에서, 오목부(10)는 수직에 대해, 즉, 중심축(A)에 대해 또는 그에 평행한 축에 대해 적어도 하나의 경사진 면(12)을 구비한다.
바람직하게, 캡슐의 중심축 A 또는 수직축에 대해 일정한 경사 각도를 유지하는 오목부(10)의 적어도 하나의 면(12)은 오목부(10)의 바닥면(12)이다. 다시 말해서, 각각의 오목부는, 적어도 하나의 면(12), 바람직하게 "비스듬한", 즉, 경사진, 추가 면을 형성하는, 바람직하게 일정한 경사도를 가진 수직축(즉, 캡슐의 중심축 A 또는 그에 평행한 축)에 대해 각도를 이루는 오목부(10)의 바닥면을 구비한다.
전술한 바와 같이, 도면에 도시된 바와 같이, 오목부(10)의 면(12)은 바람직하게 평평하며, 사실상 상기 면은 평면 P에 놓이며, 적어도 하나의 직선 B(축)를 포함한다. 더욱이, 오목부(10)의 적어도 하나의 면(12)은 바람직하게 캡슐의 중심축 A에 대해 또는 그에 평행한 축에 대해, 그의 완전한 연장을 따라, 경사도 α의 일정한 각도 를 유지한다. 다른 실시예에서, 중심축 A는 각진 부분을 형성하며, 오목부는 축 A를 따라 각도를 이루는 면을 구비한다.
바람직하게, 경사진 면(12)은 수직에 대해, 즉, 수직에 평행한 방향에 대해, 수직 회전축 즉, 캡슐의 종방향 축 A에 대해, 또는 더욱 간단하게, 도 2에 도시된 것처럼 축 A에 대해, 예각 α(도 2 참고)를 이룬다. 일반적으로 전술한 바와 같이, 예각 α는 10도 - 75도, 바람직하게 25도 - 60도, 더욱 바람직하게는 약 35ㄷh도 - 50도의 범위로 형성된다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라, 오목부(10)의 면(12), 바람직하게 바닥면은 오목부(10)의 가장 가까운 말단부와 가장 먼 말단부(10a, 10b) 사이에서 캡슐의 중심축 A에 대해 연장된다.
다시 말해서, 적어도 하나의 면(12)은 중심축 A에 대해 오목부(10)의 가장 가까운 말단부(10a)에서 캡슐의 중심축 A에 대해 오목부(10)의 가장 먼 말단부(10b)로 연장된다.
캡슐의 중심축 A에 가장 가까운 오목부(10) 말단부(10a)에서의 연장은 캡슐의 중심축 A와 가장 가까운 오목부(10)의 적어도 하나의 지점, 또는 구역을 의미한다는 것을 알아야 한다. 유사하게, 캡슐 축 A에서 가장 먼 오목부의 말단부(10b)의 확장은 캡슐의 중심축으로부터 오목부(10)의 가장 먼 적어도 하나의 지점, 또는 구역을 의미하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따라, 오목부(10)의 가장 먼 말단부(10b)는 측벽(2)의 둘레 말단부(2c) 아래에 측벽(2)에 배치된다. 다시 말해서, 중심축 A에서 가장 먼 오목부(10)의 적어도 한 지점 또는 구역은 측벽(2)의 둘레 말단부(2c)의 아래에 있다.
더 자세하게, 도 1-5에 도시된 실시예에서, 각각의 오목부(10)는 두 개의 측부 면(12')에 형성된 경사진 면(12)에 의해 형성된다. 경사진 면(12)은 실질적으로 평평하고, 수직에 대해 경사져 있으며, 경사진 면(12)과 수직 즉, 중심축 A에 평행한 방향 사이에 형성된 각도 α은 예각이다. 오목부(10)의 측면(12')은 바람직하게 캡슐의 중심축 A를 통과해 지나가는 평면에 배치된다.
본 발명의 실시예에 따라, 오목부(10)는 캡슐의 중심축 A에 대해 방사상으로 배치되고, 바람직하게 캡슐은 측벽(2)의 둘레 말단부(2c)에 따라 일정한 간격으로 배치된 다수의 오목부(10)를 구비하며, 따라서 캡슐의 측벽과 유입벽의 균일한 보강을 형성한다.
바람직하게, 오목부(10)는 유입벽(3)이 연장되는 곳으로부터 측벽(2)의 둘레 말단부(2c)를 따라 일정하게 교대로 "채워지고-비는 부분"을 형성하기 위한 크기로 형성되며, 즉, 오목부(10)의 일정하게 교대하는 부분(빈부분)과 측벽(2)의 일부분 그리고 오목부가 없는(꽉찬 부분) 측벽으로 형성된다.
도 1-4에 도시된 실시예에서, 오목부(10)의 수는 도 5, 5a에 도시된 실시예에 대해 증가되어 있다. 더욱이, 도 1-4에 도시된 실시예에서 오목부는 도 5, 5a에 도시된 실시예의 오목부(10)보다 더 좁다. 더 자세하게, 도 1-4에서 오목부(10)의 경사진 면(12)의 폭 w는 도 5, 5a의 실시예에 대해 감소되어 있다.
도 5, 5a는 짝수의 오목부, 즉 6개의 오목부를 나타낸다. 전술한 바와 같이, 오목부의 수는 소수, 바람직하게 5, 7, 11 및 13에서 선정정될 수 있다; 도 4는 11개의 오목부를 가진 캡슐을 나타낸다. 오목부의 수에 대한 소수의 선정은 음료 추출 장치의 용기에 있는 관통 부재에 대해 관통을 위해 캡슐이 수용되는 음료 추출 장치의 용기 내에 캡슐을 임의 위치에 위치시키는 것을 증가시킨다. 이러한 관통 부재에 대해 캡슐을 임의 위치에 위치시키는 것의 증가는 시스템의 오작동 가능성을 줄일 것이다.
유사하게, 본 발명의 가능한 실시예에 따라 오목부(10)의 두께는 유입벽(3)의 두께 및/또는 상기 오목부 바깥의 측벽(2)의 두께와 같지만, 반면 캡슐의 제작을 위해 사용된 제질의 성질에 따라, 다른 두께로 적용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명에서 "오목부의 두께"의 표현은 오목부의 상응하는 캡슐 벽 일부분의 두께로 의도된 것이며, 특히 캡슐의 유입벽과 측벽을 연결하는 오목부(10)의 적어도 하나의 면(12)의 두께로서 의도된 것이다.
유입벽(3)의 적어도 하나의 관통 구역(6)은 오목부(10)에 의해 형성된 물 유입벽(3)의 보강 구역(7)에 인접하게 제공되며, 바람직하게 유입벽(3)의 적어도 하나의 오목부(10)의 말단 부분(10a) 너머에 제공된다.
바람직하게 보강 구역(7)과 적어도 하나의 관통 구역(6) 사이의 경계선(8)은 오목부(10)의 말단부(10a)와 연결된 원형 선으로 형성된다. 오목부의 "말단 부분(10a)"이란 표현은 여기에서 오목부(10)가 유입벽(3)에서 마무리되는 곳을 나타내니 위한 것이며, 즉, 도면에서 참조 번호 (10a)로 나타내는, 캡슐의 중심축 A와 가까운 부분을 나타내는 표현임을 알아야 한다. 오목부 말단 부분(10a)의 반대편은 말단부(10b)이며, 즉, 측벽(2)에 배치된다; 면(12)은 말단부(10a, 10b)와 연결된다.
다른 가능한 실시예에 따라, 적어도 하나의 관통 구역(6)은 오목부(10)의 말단부(10a)와 캡슐의 중심축 A에 상응하는 유입벽(3)의 꼭짓점 사이의 구역에 형성될 수 있다는 것을 알아야 한다.
도 1-5에 도시된 실시예에서, 캡슐의 물 유입벽(3)은 물 유입벽의 중심 상부 부분에 상응하는 곳에 형성된, 제2 보강 구역(7')을 형성한다. 도시된 실시예에서, 보강 구역(7')은 물 유입벽(3)의 내부면에서 돌출된 다수의 리브(20) 형상의 보강 수단으로 형성된다. 리브(20)는 바람직하게 유입벽(3)의 중심부에서, 실질적으로는 중심축 A에서 방사상으로 배치된다. 유입벽(3)의 내부면의 중심부에 형성된 리브(20)는 캡슐을 아래에서 본 모습으로 도 3에 도시된다.
바람직하게 보강 구역(7')과 관통 구역(6) 사이의 경계선(8')은 방사상으로 배치된 리브(20)를 연결하는 원형 선으로 형성된다. 리브(20)가 형성된 캡슐의 실시예에서, 하나 이상의 관통 구역(6)은 바람직하게 오목부(10)와 리브(20) 사이에 배치된다는 것을 알아야 한다. 더욱 자세하게, 하나 이상의 관통 구역(6)은 오목부(10)의 말단부(10a), 즉 보강 구역(7)과 리브(20)의 말단부(20a), 즉 보강 구역(7') 사이의 유입벽(3)에 배치된다.
전술한 바와 같이, 관통 구역(6)의 두께는 보강 구역(7)에서의 유입벽(3)의 두께보다 더 작을 수 있다.
유입벽(3)의 캡슐의 적어도 하나의 보강 구역(7)을 형성하기 위한 오목부(10) 형상의 보강 수간의 배열을 제외하고는, 도 6-11에 도시된 캡슐의 실시예는, 도 1-5에 도시된 것과 유사하다.
사실상, 전술한 바와 같이, 도 1-5에 도시된 실시예에서, 오목부(10)는 유입벽과 측벽 사이에서 연장되며, 반면 도 6-11에 도시된 실시예에서, 오목부는 완전하게 캡슐 유입벽(3) 내에 포함되며, 측벽(2)에서 연장되지 않고 특히, 측벽(2)의 둘레 말단부(2c) 아래로 연장되지 않는다. 도 1-5와 도 6-11에서 상응하는 특징은 상응하는 참조 번호로 나타내진다.
도 1-5를 참고로 설명된 것처럼, 또한 도 6-11에서, 캡슐의 물 유입벽(3)은 물 유입벽의 중심 상부에 상응하는 곳에 배치된, 제2 고정 구역(7')에 형성된다. 도시된 실시예에서, 보강 구역(7')은 물 유입벽(3)의 내부면에서 돌출된 다수의 리브(20) 형태의 보강 수단으로 형성된다. 중앙의 보강 구역(7')의 상세는 도 1-5를 참고로한 상기 명시된 것과 같다.
도 12, 13은 본 발명에 따른 캡슐의 또 다른 가능한 실시예를 나타낸다. 더 자세하게, 캡슐(1)은 전술한 바와 같이, 캡슐의 유입벽(3)과 측벽(2) 모두에 또는 캡슐의 유입벽(3)에 완전하게 포함되게 배치될 수 있다. 오목부(10)는 제1 외부의 둘레의 보강 구역(6)을 제공한다. 중심 보강 구역(7')은 방사상으로 배치된 리브(20)로 형성된다; 두 개의 경계선(8, 8')에 원주형의 리브(20b)가 형성된다.
도면에 도시되지 않은 가능한 실시예에 따라, 중심 보강 구역(7')과 관통 구역(6) 사이에 배치된 원주형의 리브(20b)는 제거될 수 있다.
사실상, 유입벽(3)의 중심 상부(7')에 배치된 방사상으로 배치된 리브(20) 의 말단부(20a)에 상응하는 곳에 배치된 원주형의 리브(20b)는 선택사항임을 알아야 한다.
유입벽의 상부에 중심으로 배치된 보강 구역(7')과 캡슐 유입벽(3)의 적어도 하나의 관통 구역(6) 사이의 경계선(8')은 실질적으로 원주형의 리브(20b)에 상응한다. 유입벽에 둘레로 배치된 보강 구역(7)과 캡슐 유입벽(3)의 적어도 하나의 관통 구역(6) 사이의 경계선(8)은 실질적으로 원형 리브(20b)에 상응한다.
도 12a 및 12b에 도시된 실시예에서 오목부(10)는, 바람직하게 유입벽(3)에서 또는 바람직하게 유입벽(3)과 측벽(2)에서 돌출되고 방사상으로 배치되는, 리브 형태의 보강 수단(20c)으로 대체된다. 다수의 방사상 리브(20c)는 물 유입벽(3)의 둘레 부분에, 즉, 보강 구역(7)을 형성하기 위해 유입벽과 측벽 사이의 둘레 가장자리(2c) 옆의 부분에 배치된다. 바람직한 실시예에 따라, 방사상으로 배치된 리브(20c)는 또한 캡슐의 측벽(2)에 연장된다.
게다가, 원형 리브(20b)는 유입벽(3)의 하부면에서 돌출되며, 바람직하게 유입벽(3)의 둘레 가장자리(2c)에 대해 둘레로 연장되고, 즉, 캡슐의 중심축 A에 대해 원형 선을 형성한다. 그렇게 함으로써, 물 유입벽(3)의 둘레 부분에 배치된 보강 구역(7)은 원형 리브(20b) 및 방사상 배치된 리브(20c)에 의해 형성된다(도 12a 및 12b의 실시예에 도시된 것처럼). 보강 구역(7)과 캡슐 유입벽(3)의 적어도 하나의 관통 구역(6) 사이의 경계선(8)은 실질적으로 원형 리브(20b)에 상응한다는 것을 알아야 한다. 원형 리브(20b)의 경우, 캡슐 유입벽(3)에 형성되지 않고, 둘레의 보강 구역(7)과 적어도 하나의 관통 구역(6) 사이의 경계선(8)은 캡슐의 중심축 A에 더 가까운 방사상으로 배치된 리브(20c)의 말단부에 의해 형성될 수 있다.
다른 가능한 실시예에 따라 적어도 하나의 관통 구역(6)은 보강 구역(7)의 경계선, 즉 도 12, 13, 12A 및 12B에 도시된 실시예의 둘레의 리브(20b)와 캡슐의 중심축 A에 따른 유입벽(3)의 상부 사이의 구역에 형성될 수 있다.
도 12a 및 12b에 도시된 실시예에서, 캡슐의 물 유입벽(3)은, 물 유입벽(3)의 중심 상부에 형성된, 제2 보강 구역(7')을 형성한다. 도시된 실시예에서, 보강 구역(7')은 다수의 물 유입벽(3)의 내부면에서 돌출된 리브(20) 형태의 보강 수단에 의해 형성된다. 리브(20)는 바람직하게 유입벽(3)의 중심부에서, 바람직하게 중심축 A에서 방사상으로 배치된다. 바람직하게, 중심의 보강 구역(7')과 적어도 하나의 관통 구역(6) 사이의 경계선(8')은 중심의 관통 구역(7')의 방사상으로 배치된 리브(20)의 말단부(20a)를 연결하는 원형 선으로 형성된다.
도 12a 및 12b의 실시예에서, 도시된 아래에서 캡슐을 본 도 12b에서, 중심의 보강 구역(7')은 캡슐의 중심축 A에 상응하는 지점에 그 시작점을 갖는 제1 다수의 방사상으로 배치된 리브(20')를 구비한다.
게다가 중심의 보강 구역(7')은 캡슐의 중심축 A에 상응하는 지점에서 이격되어 있는 시작점을 갖는 제2 다수의 방사상으로 배치된 리브(20'')를 구비한다.
바람직하게, 중심 보강 구역(7')과 적어도 하나의 관통 구역(6) 사이의 경계선(8')은 제2 다수의 방사상으로 배치된 리브(20'')의 말단부(20a)를 연결하는 원형 선으로 형성된다.
유입벽(3)의 상부 보강 구역(7')에 방사상으로 배치된 리브(20)가 형성된 캡슐의 바람직한 실시예에서, (하나 이상의) 관통 구역(6)은 오목부(10), 또는 둘레의 배치된 방사상 리브(20c)와 물 유입벽(3)의 일부에 방사상으로 배치된 리브(20) 사이에 배치된다. 더 자세하게, 도 12, 13에 도시된 실시예에서, 하나 이상의 관통 구역(6)은 오목부(10)의 말단부(10a)와 중심으로 배치된 보강 구역(7)을 형성하기 위한 유입벽(3)의 상부에 배치된 리브(20)의 말단부(20a) 사이의 유입벽(3)에 배치될 수 있다.
전술한 바와 같이, 관통 구역(6)의 두께는 보강 구역(7)의 유입벽(3)의 두께보다 더 작을 수 있다.
본 발명에 따른 캡슐에서 적어도 하나의 관통 구역(6)은 서로 3.1mm-4.1mm로 이격된, 바람직하게 3.3mm-3.9mm로 이격된, 바람직하게 두 개의 경계 둘레를 가진 유입벽의 환형부에 배치된다.
도시된 실시예를 참고하여, 관통 구역(6)은 두 개의 보강 구역(7, 7')(유입벽(3)에 둘레로 배치되고 중심에 배치된) 사이에 배치되며, 보강 구역과 관통 구역 사이의 경계선(8, 8')은 서로 3.1mm - 4.1mm, 바람직하게 3.3mm - 3.9mm로 이격되어 있다.
본 발명에 따른 캡슐에서, 둘레의 보강 구역(7), 즉, 측벽(2)의 둘레 가장자리(2c) 옆에 배치된 보강 구역은 측벽(2)(바람직하게 둘레 가장자리(2c))과 캡슐의 유입벽(3)의 상부(바람직하게 중심축 A) 사이의 방사상의 간격에 20%-40%, 바람직하게 25%-35%로 유입벽(3)에 연장된다(방사상 방향으로). 바람직한 실시예에서, 각각의 부분(7, 7', 6)은, 중심축 A에서 둘레 가장자리(2c)로의 반지름을 전체 100%로 볼 때, 측벽(2)(바람직하게 둘레 가장자리(2c))과 캡슐의 유입벽(3)의 중심축 A 사이의 방사상 간격의 20%-40%, 바람직하게 25%-35%로 연장된다.
더욱이, 도 12a 및 12b의 실시예를 제외하고, 도 1-15에 도시된 실시예에서, 캡슐은 측벽(2)의 내부면에서 돌출되고 제조 과정 중 캡슐의 적층을 방해할 의도의 수직 러그(9, lugs)를 구비한다. 돌출 러그는, 도 12a에 도시된 것처럼, 원하는 경우 적층을 제어하고 용이하게 하기 위해 잘릴 수 있다. 상기 러그의 두께, 모양 및 반지름은 당업자에 의해 쉽게 유추될 수 있는 것처럼, 앞서 언급된 것들 사이에서 선정되기 위해, 선택된 제조 방법에 따라 다양할 것이다.
도 1-12 및 13-15에 도시된 실시예와 같이, 수직 러그는 유입벽(3)과 측벽(2)에서 연장될 수 있으며, 또는 단지 캡슐의 측벽(2)에 형성될 수 있다. 도 12a 및 12b에 도시된 실시예에서, 일반적으로 캡슐에서 둘레의 보강 구역(7)은 측벽(2)에서 또한 돌출된 리브(20c) 형태의 보강 수단을 구비하며, 수직 러그(9)의 기능은 측벽(2)에 돌출된 보강 리브(20c)의 일부분에 의해 수행될 수 있다.
게다가, 도시된 실시예에서, 적어도 하나의 밀봉 부재(30)는, 밀봉 결합을 형성하기 위해, 캡슐의 플랜지(flange) 같은 림(31, rim)에, 즉, 용기, 특히 용기의 하부 가장자리, 즉 용기의 압축부와 접촉하도록 설계된 캡슐의 일부분에 형성된다.
임의의 적합한 밀봉 부재가 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 캡슐은 플라스틱, 바이오-플라스틱, 이른바 "그린"-플라스틱(재생자원으로 생성된)으로 제작될 수 있다.
캡슐은 사출 성형 또는 열성형에 의해 생산될 수 있다. 캡슐은 산소 및 가스 투과를 위한 격벽으로서 작용하는 레이어(layer)로 형성될 수 있다.
적합한 공지된 격벽 재질은 예컨대, PP-EVOH-PP와 같은 폴리프로필렌(polypropylene)의 다층 구조로 존재할 수 있는 EVOH 또는 바람직하게 PE-EVOH-PE와 같은 폴리에틸렌(polyethylene)이다. 다층 구조는 열성형에서 사용되기 위한 적층체(laminate)일 수 있다; 대안으로서, 다층 구조는 캡슐 본체의 동시-사출 성형으로 얻어진다; 커피 캡슐의 공동-사출은 당업자에게 알려진 일반적인 기술이며 본 발명의 목적이 아니다. 상기 기술은 상업적으로 이용 가능하다.
격벽은 또한 외부에 코팅으로서 제공될 수 있다. 적합한 코팅은 예컨대 Nanolok™ PT ADV-7 및 PVD 또는 PECVD 코팅으로 이용가능하다. 코팅은 스프레이 작업 또는 담금 작업이 적용될 수 있으며, 적합한 코팅, 특히 나노 코팅은 카올린(kaolin) 점토 또는 규산 나노입자 및 폴리머, 선택적으로 액체 조성으로 포함된 구성물으로 얻어질 수 있다. 상기 구성물은 예컨대, 특허 WO2009/114071, WO2006/115729, WO2008/147380, WO2009/114072, US8309230에 공지된 것과 같은, 액체 매체에서 분산된 규산 충전재(silicate filler)와 매트릭스 폴리머(matrix polymer)를 포함하는 농축된 나노복합체 분산물이다. 격벽의 다른 타입은 예컨대 특허 WO2007/106671에 공지된 것과 같은 플라스틱 재질에 적합한 나노 복합체를 추가함으로써 얻어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따라서, 캡슐의 적어도 측벽(2) 및 물 유입벽(3)은 일체형으로 만들어진다. 더욱이, 본 발명의 다른 실시예에 따라, 물 유입벽(3)과 측벽(2)은 같은 재질, 바람직하게 플라스틱 재질로 만들어진다.
본 발명에 따른 캡슐, 예컨대, 적어도 물 유입벽(3)과 측벽(2)이 사출 또는 동시-사출된 플라스틱 재질로 만들어질 수 있는, 캡슐을 얻기 위해 다른 제조 과정이 사용될 수 있다.
캡슐, 특히 캡슐의 유입벽(3) 생산에 사용된 재질의 기계적 및 열적 특성은 하나 이상의 관통 구역의 적어도 일부분의 변형을 얻기 위해 중요하다는 것을 알아야 한다.
출원인에 의해 수행된 실험은 하기에 기재된 열 및 기계적 성질을 가진 플라스틱 재질을 사용하는 것이 캡슐 유입벽의 적어도 하나의 관통 구역의 동일한 효과적인 관통과 다음으로 음료 제조 과정 중의 관통 구역의 적어도 일부분의 변형 얻을 수 있는 것을 보여 준다.
사용된 적합한 플라스틱 재질은 PP 및 PE, 바람직하게 0.850 - 1.050 kg/㎥ 범위의, 바람직하게 0.951 kg/㎥의 밀도를 가지며(ISO 1872에 따라 측정), 9 - 13 g/10min, 바람직하게 11 g/10min의 용융 유량(ISO 1133에 따라 측정된 MFR)과, 23 - 29 MPa, 바람직하게 26 MPa(ISO 527-2/1B에 따라 측정)의 인장 강도를 가진 HDPE이다. 바람직한 재질은 상기 바람직한 값들을 모두 나타낸다.
적절한 재질은 3.1-3.9kJ/㎡, 바람직하게는 3.5kJ/㎡(ISO179에 따라 측정)의 샤르피 노치 충격 강도(Charpy Notched Impact strength)(23℃에서)를 갖는다. 바람직한 재질은 상기 바람직한 값들과 인용된 샤르피를 모두 나타낸다.
게다가, 바람직하게 비캣 연화점(Vicat softening point)은 50-80, 바람직하게는 55-75, 더 바람직하게는 60-70(ISO306 B50 방법으로 측정)의 범위로 구성된다. ASTM D1525 B50　기준으로 측정될 때, 비캣 연화점은 바람직하게 50-60, 바람직하게 54-58 범위로, 더 바람직하게는 56의 값을 갖는다. 용융점(제2 가열)은 바람직하게 115-145℃, 바람직하게 131℃(ASTM D2117 측정)의 값을 갖는다. 적절한 재질은 55-66, 바람직하게 60(ASTM D2240)의 쇼어 D-경도를 갖는다.
캡슐 재작을 위한 적절한 플라스틱 재질은 INEOS에 의해 사용화된 Rigidex® HD5211EA로 판매된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 또한 전술한 타입의 캡슐을 구비한 음료 제조를 위한 시스템에 대한 것이다.
더 자세하게, 캡슐은 하나 이상의 물 유입 구멍(6a)을 형성하기 위해 캡슐 물 유입벽(3)의 적어도 하나의 관통 구역을 천공하기 위한 관통 수단을 구비한 음료 추출 장치에 사용된다. 음료 추출 장치는 하나 이상의 물 유입 구멍(6a)을 통하여 캡슐 속이 빈 본체(5) 내부로 가압된 물을 주입하기 위한 물 주입 수단을 구비한다.
물 유입벽(3)의 적어도 하나의 관통 구역(6)은 음료 제조 중 적어도 부분적으로 소성 변형된다.
본 발명의 실시예에 따라, 유입벽(3)에 형성된 캡슐의 관통 구역(6)은 음료 추출 장치의 관통 수단이 배치되는 곳을 따른 경로에 상응하는 경로를 따라 적어도 부분적으로 연장된다.
전술한 바와 같이, 캡슐의 적어도 하나의 관통 구역은 속이 빈 본체 내부로 적어도 부분적으로 소성 변형된다. 가능한 실시예에 따른 캡슐의 변형된 유입벽(3)은 도 14, 15에 도시된다.
사실상, 적어도 하나의 관통 구역(6)은 상기 관통 구역(6)이 음료 추출 장치의 상기 관통 수단(40)에 의해 관통된 이후 그리고 상기 하나 이상의 물 주입 구멍(6a)이 캡슐 유입벽(3)의 상기 관통 구역(6)에 형성된 이후 적어도 부분적으로 소성 변형된다.
더 자세하게, 도 14 및 15에 도시된 바와 같이, 관통 구역이 변형된 이후, 물 유입벽(3)의 적어도 하나의 관통 구역(6)은 음료 추출 장치의 상기 관통 수단(40)에 더이상 접촉하지 않는다.
추가적으로, 본 발명의 실시예에 따라, 적어도 하나의 관통 구역(6)의 적어도 일부분은 물 유입벽에서 상기 음료 추출 장치의 상기 관통 수단(40)의 침투 깊이에 150%까지, 적어도 50%의 이동에 의해 소성 변형된다. 그렇게 함으로써, 물 유입벽과 음료 추출 장치의 관통 수단 사이의 증가된 물 유동 통로를 얻을 수 있다.
본 발명은 또한 상기 언급된 타입의 캡슐로부터 음료를 제조하기 위한 방법에 관한 것이며, 음료 추출 장치는 관통 수단과 물 주입 수단을 구비한다.
방법은 a)상기 캡슐 유입벽에 하나 이상의 물 유입 구멍을 형성하기 위해 음료 추출 장치의 관통 수단에 의해 물 유입벽의 적어도 하나의 관통 구역의 적어도 일부분을 천공하는 단계를 포함하며; b)음료 제조 중 물 유입벽의 적어도 하나의 관통 구역의 적어도 일부분을 소성 변형시키는 단계를 포함한다.
바람직하게, 전술한 바와 같이, 캡슐 관통 구역의 적어도 일부분의 소성 변형은 캡슐 내부로의 물 유동 통로를 증가시키게 한다. 사실상, 유입벽 변형 이후, 음료 추출 장치의 관통 수단은 그 천공으로 인해 유입벽에 형성된 하나 이상의 물 유입 구멍을 방해하지 않는다.
본 발명에 따른 방법에서, 적어도 하나의 관통 구역(6)은 하나 이상의 물 유입 구멍(6a)을 형성하기 위해 음료 추출 장치의 관통 수단(40)이 관통 구역의 적어도 일부분을 천공한 이후 적어도 부분적으로 소성 변형된다.
전술한 바와 같이, 적어도 하나의 천공 구역(6)은 음료 추출 장치의 물 주입 수단에 의해 주입된 물에 의해 상기 유입벽에 가해진 압려으로 적어도 부분적으로 소성 변형된다.
이와 같이, 방법은, 상기 단계 a)에, 음료 추출 장치의 물 주입 수단을 통해 유입벽(3)에 형성된 하나 이상의 물 유입 구멍(6a)을 통하여 상기 캡슐 속이 빈 본체(5) 내로 물을 주입하는 단계를 포함한다. 그렇게 함으로써, 적어도 하나의 관통 구역(6)은 음료 추출 장치의 물 주입 수단에 의해 주입된 물에 의해 상기 유입벽(3)에 가해진 압력으로 상기 단계 b)에서, 적어도 부분적으로 소성 변형된다.
바람직하게, 물의 압력은 2 bar - 4 bar로 구성된다.
방법의 실시예에 따라, 적어도 두 개의 개별 압력 증가 단계는, 음료 추출 장치의 물 주입 수단이 상기 캡슐로 물을 주입할 때 결정된다.
바람직하게, 적어도 하나의 관통 구역의 소성 변형은 캡슐의 속이 빈 본체 내의 압력 증가와 유출벽에서의 제조된 음료의 제1 배출 사이에서 일어난다. 사실상, 음료 제조 과정 중, 캡슐 관통 구역이 음료 추출 장치 관통 수단으로 천공된 이후, 캡슐에 담긴 제품의 효과적인 추출물을 얻기 위해 캡슐 내부의 압력을 증가시키기 위해 물은 관통 구역에 형성된 하나 이상의 구멍을 이용하여 캡슐의 속이 빈 본체로 주입된다.
캡슐의 유입벽의 소성 변형은 주입된 물의 두 개의 별개의 압력 증가 단계를 얻게 한다. 사실상, 압력의 제1 증가는 캡슐의 적어도 하나의 관통 구역이 음료 추출 장치의 관통 수단에 의해 관통되고 물이 캡슐로 주입된 이후 얻어진다. 압력은 적어도 하나의 관통 구역의 적어도 일부분이 변형될 때까지 증가하며, 따라서 캡슐 내부의 물 유동 통로가 증대되게 한다. 제2 압력 증가는 캡슐의 속이 빈 본체에 담겨진 제품이 우러나오고 캡슐 내부 압력이 캡슐 유출벽의 개방을 결정할 때까지 변형된 유입벽을 통해 캡슐로 물을 주입함으로서 얻어진다.
방법의 추가 실시예에 따라, 상기 적어도 하나의 관통 구역(6)의 소성 변형은 속이 빈 본체(5) 내의 압력 증가와 유출벽(4)에서의 제조된 음료의 제1 배출 사이에서 일어난다.
도 14 및 15는 본 발명에 따른 캡슐을 나타내며, 상기 캡슐은 도 1-4에 관련하여 개시된 것돠 유사한 형상을 가지며, 관통 구역(6)의 적어도 일부분은 소성 변형된다.
도 14, 15에 도시된 실시예와 같이, 관통 구역(6)의 적어도 일부분은 캡슐의 속이 빈 본체(5) 내로 소성 변형되고, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 관통 구역(6)은 단지 적어도 부분적으로 변형된다. 사실상, 보강 구역(7)은 음료 제조 과정 중 변형되지 않는다. 더 자세하게, 본 발명의 실시예에 따라, 관통 구역의 변형은 실질적으로 적어도 하나의 보강 구역(7)과 적어도 하나의 관통 구역(6) 사이에서 연장되는 적어도 하나의 경계선(8) 내에 실질적으로 포함된다.
도 14, 15에 도시된 바와 같이, 관통 구역(6)은 두 개의 보강 구역(7)을 환형 관통 구역(6)과 완벽하게 분리하는 실질적으로 두 개의 경계선(8) 사이에 포함된 구역에서 변형된다.
도면에서 관통 구역이 완전히 변형된 것으로 나타나지만, 단지 관통 구역의 적어도 일부분이 변형될 수도 있다.
더욱이, 도면에 도시되지 않았더라도, 도 5-13의 실시예에 도시된 캡슐은 음료 제조 과정 중 유사한 동작을 하게 되며 도 14, 15에 도시된 캡슐에서와 같이 관통 구역의 적어도 일부분의 변형을 겪게 될 것이다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 캡슐과 시판중인 캡슐 사이의 다음의 비교 실험을 참조하여 개시될 것이다.
비교 실험의 결과는 사용된 장치에서 독립적으로 본 발명에 따른 캡슐에서의 증가된 음료 추출 수율 변수를 나타낸다.
음료 추출 수율 변수는 다음에 명시된 수학식을 통해 계산된다:
Figure pct00001
음료 추출 수율은 추출된 고체와, 제조된 음료 무게 및 캡슐의 충전 무게의 비율에 따른다
하기 기재된 실험은 두 개의 다른 커피 분말로 수행되었다:
커피 A : 미디엄-다크(medium-dark) 로스트(roast) 색상(8.5 La)으로 볶아지고 갈려진 로부스타(Robusta)와 아라비카(Arabica) 커피의 혼합.
커피 B : 다크 로스트 색상(6.5 La)으로 볶아지고 갈려진 아라비카 커피 100%
다음의 시판용 커피 기계가 사용되었다:
"유" 네스프레소 커피 머신("U" Nespresso ® coffee machine), 자동 체결력을 사용하는, 자동 에스프레소(espresso) 추출 기계
"픽시" 네스프레소 커피 머신("Pixie" Nespresso ® coffee machine), 수동 체결력을 이용하는, 자동 에스프레소(espresso) 추출 기계
예시 1
정확하게 커피 A의 5.2g 본 발명에 따른 캡슐로 계량된다. 본 캡슐은 이후 자동 유 네스프레소 에스프레소 머신에 놓여지고 에스프레소가 추출된다. 이때 추출된 고체의 비율은 음료 추출의 밀도에서 추출된/추출가능한 고체를 계산하기 위해 "쿄토(Kyoto)"로 공지된 농도계를 이용하여 측정되고 100g 당 몇 g으로 표현된다.
결과적으로 음료는 26%의 음료 추출 수율을 가진다.
비교 예시 1
커피 A는 또한 네스프레소 캡슐(즉, 본 발명에 따른 개선된 캡슐 디자인이 아닌)을 이용하여 동일한 에스프레소 머신에서 추출되었으며 오직 24%의 추출 수율을 얻었다.
도 16은 U 머신에서의 개선된 캡슐과 네스프레소 캡슐의 추출 수율(%) 비교를 보여준다.
예시 2
정확하게 커피 A 5.2g이 본 발명에 따른 캡슐에 계량되었다. 이 캡슐은 이후 자동 픽시 네스프레소 머신에 놓이고 에스프레소가 추출되었다. 쿄토 방법을 이용하여 추출된 고체의 비율(%)을 측정할 때 추출 수율 %는 예시 1에서 명시된 것처럼 계산된다. 결과적으로 음료는 25%의 음료 추출 수율을 갖는다.
비교 예시 3
커피 A는 또한 본 발명에 따른 개선된 캡슐 디자인이 아닌, 원래의 네스프레소 캡슐로 추출되었으며, 이는 단지 24.5% 추출 수율을 얻었다.
도 16은 U 머신에서의 개선된 캡슐과 네스프레소 캡슐의 추출 수율(%) 비교를 보여준다.
예시 3
정확하게 5.2g의 커피 B가 네스프레소 캡슐과 본 발명에 따른 캡슐에 계량되었다. 두 캡슐은 이후 픽시 네스프레소 머신에 놓이고 에스프레소가 추출된다. 본 발명에 따른 개선된 캡슐을 이용한 경우, 21%의 추출 수율을 얻었다.
비교 예시 3
커피 B는 또한 본 발명에 따른 개선된 디자인의 캡슐이 아니라 원래의 네스프레소 캡슐에서 추출되었으며, 오직 18.5%의 추출 수율을 얻었다.
도 18은 픽시 머신에서의 개선된 캡슐과 네스프레소 캡슐의 추출 수율(%) 비교를 보여준다.
예시 4
정확하게 5.2g의 커피 B가 네스프레소 캡슐과 본 발명에 따른 캡슐에 계량되었다. 두 캡슐은 이후 픽시 네스프레소 머신에 놓이고 에스프레소가 추출된다. 추출 중, 추출 시간과 추출 압력이 또한 측정되었다. 본 발명의 캡슐에서의 커피 B는 더 짧은 시간(17초)과 더 낮은 압력(11.5bar)으로 추출되었으며, 또한 더 나은 추출 수율, 즉, 21%을 얻었다.
비교 예시 4
커피 B는 또한 같은 에스프레소 머신에서 네스프레소 캡슐을 이용하여 추출되었고 추출 시간이 더 길고(21초) 압력이 더 높았으며(14.5bar) 더 낮은 추출 수율(18.5%)을 얻었다.
도 19는 본 발명에 따른 개선된 캡슐 디자인인 것과 아닌 것으로 픽시 머신에서의 추출 시간, 추출 압력 및 추출 수율(%)을 나타내고 있다.
예시 5
정확하게 5.2g의 커피 B가 네스프레소 캡슐과 본 발명에 따른 캡슐에 계량되었다. 두 캡슐은 이후 U 네스프레소 머신에 놓이고 에스프레소가 추출된다.
추출 중, 추출 시간과 추출 압력이 또한 측정되었다. 본 발명의 캡슐에서의 커피 B는, U 네스프레소 머신에서 추출된 네스프레소 캡슐의 커피 B로서, 더 짧은 시간(20초)과 더 낮은 압력(15bar)으로 추출되었으며, 또한 더 나은 추출 수율, 즉, 20%을 얻었다.
도 20은 본 발명에 따른 개선된 캡슐 디자인인 것과 아닌 것으로 U 머신에서의 추출 시간, 추출 압력 및 추출 수율(%)을 나타내고 있다.
상기 결과들은 본 발명에 따른 캡슐에 의해 얻어진 장점들을 확인하게 한다.

Claims (31)

  1. 음료 추출용 제품이 담기는, 측벽(2), 물 유입벽(3), 유출벽(4)으로 형성된 속이 빈 닫힌 본체(5)로 구성되되,
    상기 물 유입벽(3)은 음료 추출 사이클(cycle)에서 캡슐(1)의 속이 빈 본체(5) 내부로 압축된 물을 공급하기 위해 상기 캡슐 유입벽(3)에 하나 이상의 물 유입 구멍(6a)을 형성하기 위한 음료 추출 장치의 관통 수단(40)에 의해 관통될 수 있는 적어도 하나의 관통 구역(6)을 구비하는, 음료 추출 장치에서 음료를 제조하기 위한 캡슐(1)에 있어서,
    상기 물 유입벽(3)은 상기 물 유입벽(3)의 적어도 하나의 관통 구역(6)과 이와 별개의 적어도 하나의 보강 구역(7)을 구비하며, 상기 관통 구역(6)의 적어도 일부분은 음료 제조 중에 캡슐에 접촉하는 물에 의해 그에 가해진 압력으로 인해 변형될 수 있으며, 형성된 변형의 적어도 일부분은 상기 음료 추출 사이클의 마지막에 관통 구역(6)에 남아있는 것을 특징으로 하는, 음료 추출 장치에서 음료를 제조하기 위한 캡슐(1).
  2. 제1항에 있어서, 물 유입벽(3)에는 적어도 두 개의 보강 구역(7)이 형성되며, 상기 적어도 하나의 관통 구역(6)은 상기 보강 구역(7)에 의해 적어도 부분적으로 형성되는, 음료 추출 장치에서 음료를 제조하기 위한 캡슐(1).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 관통 구역(6)은 상기 하나 이상의 물 유입 구멍(6a)의 적어도 주변에서 변형되며, 상기 구멍(6a)이 상기 캡슐 유입벽(3)의 상기 관통 구역(6)에 형성되면, 상기 구멍(6a) 주위의 관통 구역(6)은 상기 관통 수단(40)으로부터 상기 구멍(6a)을 적어도 부분적으로 빼내기 위해 상기 속이 빈 본체(5) 내부 안쪽으로 이동하는, 음료 추출 장치에서 음료를 제조하기 위한 캡슐(1).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물 유입벽(3)의 적어도 하나의 관통 구역(6)은 상기 음료 추출 장치의 물 주입 수단(40)을 통해 주입된 물에 의해 상기 유입벽(3)에 가해진 압력으로 인해 적어도 부분적으로 변형될 수 있으며, 상기 수압은 2 bar - 6 bar, 바람직하게는 2 bar - 4 bar의 범위에 있는, 음료 추출 장치에서 음료를 제조하기 위한 캡슐(1).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 경계선(8)은 상기 물 유입벽(3)의 상기 적어도 하나의 보강 구역(7)과 상기 적어도 하나의 관통 구역(6) 사이의 경계를 정하는 것을 특징으로 하는, 음료 추출 장치에서 음료를 제조하기 위한 캡슐(1).
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 관통 구역(6)과 상기 적어도 하나의 보강 구역(7)은 상기 물 유입벽(3)의 교대로 형성된 패턴을 따라 배치되며, 바람직하게는 캡슐의 속이 빈 본체(5)의 중심축 (A)를 향해 측벽(2)의 둘레 가장자리(2c)를 연결하는 반지름 방향을 따라 배치되는, 음료 추출 장치에서 음료를 제조하기 위한 캡슐(1).
  7. 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 관통 구역(6)은 상기 적어도 두 개의 고정 구역(7) 사이의 물 유입벽(3)의 실질적인 환형 구역을 따라 연속적으로 또는 불연속적으로 연장되는, 음료 추출 장치에서 음료를 제조하기 위한 캡슐(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변형 이후 상기 변형된 관통 구역(6)의 상기 적어도 하나의 구멍(6a)은 상기 음료 추출 장치의 상기 관통 수단(40)과 접촉하지 않는, 음료 추출 장치에서 음료를 제조하기 위한 캡슐(1).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 관통 구역(6)의 적어도 일부분은 상기 물 유입벽(3)과 상기 관통 수단 사이의 증가된 물 통로를 결정하기 위해, 상기 물 유입벽(3)에서 상기 음료 추출 장치의 관통 수단(40)에 의한 침투 깊이의 150%까지, 적어도 50%의 이동을 통해 소성 변형되는, 음료 추출 장치에서 음료를 제조하기 위한 캡슐(1).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 측벽(2)과 상기 물 유입벽(3)은 같은 재질의 일체형으로 만들어지는, 음료 추출 장치에서 음료를 제조하기 위한 캡슐(1).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 물 유입벽(3)과 측벽(2)은 사출 플라스틱 또는 동시-사출 플라스틱 재질로 만들어지는, 음료 추출 장치에서 음료를 제조하기 위한 캡슐(1).
  12. 제11항에 있어서, 상기 재질은 0.850 - 1.050 kg/㎥ 범위의, 바람직하게 0.951 kg/㎥의 밀도(ISO 1872에 따라 측정)와, 9 - 13 g/10min, 바람직하게는 11 g/10min의 용융 유속(ISO 1133에 따라 측정된 MFR), 그리고 23 - 29 MPa의, 바람직하게 26 MPa(ISO 527-2/1B에 따라 측정)의 인장 강도를 가진 HDPE로 구성되는, 음료 추출 장치에서 음료를 제조하기 위한 캡슐(1).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물 유입벽(3)은 실질적으로 돔-형상인, 음료 추출 장치에서 음료를 제조하기 위한 캡슐(1).
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보강 구역(7)은 보강 수단(10, 20)을 구비하며, 및/또는 상기 물 유입벽(3)의 적어도 하나의 관통 구역(6)의 두께에 대해 증가된 두께를 가진 적어도 일부분을 구비하는, 음료 추출 장치에서 음료를 제조하기 위한 캡슐(1).
  15. 제14항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보강 구역(7)을 형성하는 보강 수단(10, 20)은 또한 캡슐의 상기 측벽(2)에서 적어도 부분적으로 연장되는, 음료 추출 장치에서 음료를 제조하기 위한 캡슐(1).
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보강 구역(7)을 형성하는 보강 수단(10, 20)은 상기 물 유입벽(3) 면에서 돌출되고 둘레방향으로 및/또는 방사상으로 배치된 하나 이상의 릿지(20, ridge)를 구비하는, 음료 추출 장치에서 음료를 제조하기 위한 캡슐(1).
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 보강 구역(7)을 형성하는 상기 보강 수단(10, 20)은 상기 유입벽(3) 내부로 완전하게 들어가거나 또는 상기 측벽(2) 및 상기 물 유입벽(3)에서 안쪽으로 돌출된 적어도 하나의 오목부(10)를 구비하는, 음료 추출 장치에서 음료를 제조하기 위한 캡슐(1).
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 캡슐(1)과 상기 캡슐 유입벽(3)에 하나 이상의 물 유입 구멍(6a)을 형성하기 위해 상기 캡슐의 물 유입벽(3)의 적어도 하나의 관통 구역(6)을 관통하기 위한 관통 수단(40)을 구비한 음료 추출 장치를 구비하되,
    상기 음료 추출 장치가 상기 하나 이상의 물 주입 구멍(6a)을 통하여 상기 캡슐의 속이 빈 본체(5) 내에 가압된 물을 주입하기 위한 물 주입 수단을 추가로 구비하는 캡슐(1)과 음료 추출 장치를 구비하는 시스템에 있어서,
    상기 물 유입벽(3)의 적어도 하나의 관통 구역(6)은 음료 제조 사이클 중 적어도 부분적으로 소성 변형되는 것을 특징으로 하는, 음료를 제조하기 위한 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 구멍(6a) 주위의 관통 구역(6)은 상기 음료 제조 사이클 중 상기 관통 수단(40)으로부터 상기 구멍(6a)을 적어도 부분적으로 빼내기 위해 상기 속이 빈 본체(5) 내부 안쪽으로 변형되는, 음료를 제조하기 위한 시스템.
  20. 제18항 또는 제20항에 있어서, 상기 적어도 하나의 관통 구역(6)은 상기 물 유입벽(3)의 관통 구역(6)이 상기 음료 추출 장치의 관통 수단(40)에 의해 관통되고 상기 하나 이상의 물 유입 구멍(6a)이 캡슐 유입벽(3)의 관통 구역(6)에 형성된 이후 적어도 부분적으로 변형되는, 음료를 제조하기 위한 시스템.
  21. 제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물 유입벽(3)의 적어도 하나의 관통 구역(6)은 상기 음료 추출 장치의 물 주입 수단에 의해 주입된 물에 의해 상기 유입벽(3)에 가해진 압력으로, 바람직하게는 수압이 2 bar - 6 bar 범위에 있는 압력으로 적어도 부분적으로 변형되는, 음료를 제조하기 위한 시스템.
  22. 제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변형 이후 상기 변형된 관통 구역(6)의 적어도 하나의 구멍(6a)은 상기 음료 추출 장치의 상기 관통 수단(40)과 접촉하지 않는, 음료를 제조하기 위한 시스템.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 관통 구역(6)의 적어도 일부분은 상기 물 유입벽(3)과 상기 관통 수단 사이의 증가된 물 통로를 결정하기 위해, 상기 물 유입벽(3)에서 상기 음료 추출 장치의 관통 수단(40)에 의한 침투 깊이의 적어도 50%에서 150%까지의 이동을 통해 소성 변형되는, 음료를 제조하기 위한 시스템.
  24. a) 상기 캡슐 유입벽(3)에 하나 이상의 물 주입 구멍(6a)을 형성하기 위해 음료 추출 장치의 관통 수단(40)을 통해 물 유입벽(3)에 적어도 하나의 관통 구역(6)을 관통하는 단계를 포함하는, 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 캡슐(1)과 관통 수단(40) 및 물 주입 수단을 구비한 음료 추출 장치로부터 음료를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    b) 음료 제조 중 상기 음료 추출 장치의 물 주입 수단을 통해 주입된 물에 의해 상기 유입벽(3)에 가해진 압력으로 상기 물 유입벽(3)의 적어도 하나의 관통 구역(6)의 적어도 일부분을 변형시키는 단계를 추가로 포함하고,
    바람직하게는, 상기 변형의 적어도 일부분이 상기 음료 추출 사이클의 마지막에 관통 구역(6)에 남아있는 것을 특징으로 하는, 음료를 제조하기 위한 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 적어도 하나의 관통 구역(6)은 상기 하나 이상의 물 유입 구멍(6a)의 적어도 주변에서 변형되며, 상기 구멍(6a)이 상기 캡슐 유입벽(3)의 상기 관통 구역(6)에 형성되면, 상기 구멍(6a) 주위의 관통 구역(6)은 상기 관통 수단(40)으로부터 상기 구멍(6a)을 적어도 부분적으로 빼내기 위해 상기 속이 빈 본체(5) 내부로 안쪽으로 이동하는, 음료를 제조하기 위한 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 적어도 하나의 관통 구역(6)은 상기 물 유입벽(3)의 관통 구역(6)이 상기 음료 추출 장치의 관통 수단(40)에 의해 관통되고 상기 하나 이상의 물 유입 구멍(6a)이 캡슐 유입벽(3)의 관통 구역(6)에 형성된 이후 적어도 부분적으로 소성 변형되는, 음료를 제조하기 위한 방법.
  27. 제24항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물 유입벽(3)의 적어도 하나의 관통 구역(6)은, 상기 음료 추출 장치의 물 주입 수단에 의해 주입된 물에 의해 상기 유입벽(3)에 가해진 압력, 바람직하게는 2 bar - 6 bar 범위의 수압으로, 바람직하게 2 bar - 4 bar의 수압으로 적어도 부분적으로 소성 변형되는, 음료를 제조하기 위한 방법.
  28. 제24항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 두 개의 독립된 압력 증가 단계는 상기 음료 추출 장치의 물 주입 수단이 상기 캡슐로 물을 주입할 때 일어나는, 음료를 제조하기 위한 방법.
  29. 제24항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 관통 구역(6)의 변형은 상기 속이 빈 본체(5) 내부의 압력 증가와 유출벽(4)에서의 제조된 음료의 제1 배출 사이에서 일어나는, 음료를 제조하기 위한 방법.
  30. 제24항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 구멍(6a) 주변의 관통 구역(6)은 상기 관통 수단(40)으로부터 상기 구멍(6a)을 빼내기 위해 상기 속이 빈 본체(5) 내부 안쪽으로 이동되어, 상기 하나 이상의 구멍(6a)이 상기 음료 추출 장치의 관통 수단(40)과 접촉하지 않는, 음료를 제조하기 위한 방법.
  31. 제24항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 관통 구역(6)의 적어도 일부분은 상기 물 유입벽(3)과 상기 음료 추출 장치의 상기 관통 수단(40) 사이의 증가된 물 통로를 결정하기 위해, 상기 물 유입벽(3)에서 상기 음료 추출 장치의 관통 수단(40)에 의한 침투 깊이의 적어도 50%에서 150%까지의 이동을 통해 변형되는, 음료를 제조하기 위한 방법.
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