KR20160146859A - 일인분 캡슐 및 일인분 캡슐을 사용하여 음료를 준비하는 방법 - Google Patents

일인분 캡슐 및 일인분 캡슐을 사용하여 음료를 준비하는 방법 Download PDF

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카-페 시스템 게엠베하
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Abstract

음료를 준비하기 위한 일인분 캡슐로서, 캡슐 바닥 및 충전단, 분말 또는 액체 음료 기질을 유지하기 위해 캡슐 바닥 및 충전단 사이에 형성되는 캐비티를 포함하는 캡슐 부재를 포함하는 일인분 캡슐이 개시된다. 필터 요소는 음료 기질 및 캡슐 바닥 사이에 위치되며, 필터 요소는 캡슐 바닥의 영역에 위치되는 부직포를 포함한다.

Description

일인분 캡슐 및 일인분 캡슐을 사용하여 음료를 준비하는 방법{SINGLE-SERVE CAPSULE AND METHOD FOR PREPARING A BEVERAGE USING A SINGLE-SERVE CAPSULE}
본 발명은, 음료를 생성하기 위한 일인분 캡슐에 있어서, 캡슐 베이스 및 충전측, 캡슐 베이스 및 충전측 사이에 형성되는 분말 또는 액체 음료 베이스를 수용하는 캐비티, 음료 베이스 및 캡슐 베이스 사이에 배치되는 필터 요소를 갖는 캡슐 몸체를 갖는 일인분 캡슐에 관한 것이다.
이러한 종류의 일인분 캡슐은 일반적으로 종래 기술에 알려져 있다. 예로서, EP1792850B1, EP1344722A1 및 US2003/0172813A1 공보는 커피 및 에스프레소를 준비하기 위한 이러한 일반적인 타입의 일인분 캡슐을 개시한다.
음료를 생성하기 위한 이러한 종류의 일인분 캡슐은 바람직하게는 끝이 잘린 원추 또는 실린더의 형태이며, 예를 들면, 열 성형된 플라스틱 필름으로 이루어지거나 플라스틱 사출 성형 공정을 사용하여 만들어진다. 일인분 캡슐은 보통, 커버 필름 또는 포일이 밀폐되거나 접착 접합되는 칼라(collar) 에지를 갖는 개방된 충전측, 폐쇄된 캡슐 베이스를 가지며, 캡슐 베이스에 대하여 지지되는 입자 스크린이 음료 베이스 및 캡슐 베이스 사이에 배치된다. 이러한 스크린은 열가소성 수지로 사출 성형되거나 플라스틱 필름으로 열 성형 또는 스탬핑된다.
커피 음료를 준비하기 위해, 일인분 캡슐이 준비 기기의 양조 챔버로 삽입된다. 양조 챔버의 폐쇄 과정 이후 또는 폐쇄 과정 중, 캡슐은 바람직하게는 양조 챔버 내에 배치되는 개방 맨드릴에 의해 그 폐쇄된 베이스측에서 개방되며, 양조 챔버가 밀폐된 이후, 충전측이 밀폐 필름 또는 포일에 의해 밀폐된 일인분 캡슐의 충전측이 구멍 형성 수단에 의해 태핑된다. 그런 다음, 준비 액체, 바람직하게는 온수가 압력 하에서 일인분 캡슐 내로 전달된다. 준비 액체는 음료 베이스를 통과하여 유동하여, 음료 베이스로부터 음료를 생성하는 데에 요구되는, 물질을 추출하고/하거나 용해한다. 에스프레소를 준비하기 위해, 예를 들면, 20 bar까지의 양조 수압이 정유(essential oil)를 추출하기 위해 커피 분말에 가해진다. 이러한 압력은 또한 커피 분말 및 캡슐 베이스 사이 및 구멍이 형성된 캡슐 출구 전방에 위치되는 입자 스크린에 가해진다.
그러나, 플라스틱 사출 성형 공정 또는 열 성형 또는 스탬핑 공정을 사용하여 형성되는 스크린의 단점은 커피 입자를 유지하기 위해 스크린 홀의 개구가 가장 작은 커피 입자에 비하여 작아야 한다는 것이다. 특정 비율의 먼지가 커피 분쇄 과정에서 반드시 생성되므로, 스크린 홀이 너무 크다면 커피 입자가 통과하며, 특히 고압에서 스크린 홀이 너무 작다면 스크린이 차단된다. 또한, 20 bar까지의 양조 수압을 흡수하고 (높은 양조용 물 온도와 함께) 높은 양조 수압으로 인한 스크린의 변형을 방지하기 위해, 캡슐 베이스에 대하여 가해지는 대응하는 지지 요소가 스크린의 아래에 요구된다. 이러한 지지 요소는 불리하게, 특히, 사출 성형 공정을 사용하여 생성되는 스크린 장치의 경우, 사용될 추가적인 재료를 필요로 하며, 이에 따라, 생산 비용이 증가한다.
따라서, 종래 기술은 이러한 단점을 방지하기 위한 스크린 장치를 갖는 일인분 캡슐을 개시한다. US2778739, EP1710173A1 및 US5352765는 비교적 큰 통로 개구를 갖는 스크린 지지부로 구성되는 스크린 장치를 갖는 일인분 캡슐로서, 개구는 필터 재료에 의해 커버되는 일인분 캡슐을 개시한다. 이러한 장치의 단점은 안정적인 스크린 지지부 및 스크린 지지부에 배치되는 필터 재료로 구성되므로, 스크린 장치를 형성하는 데에 추가적인 재료비 및 제조비가 발생된다는 것이다.
스크린 홀을 갖는 스크린의 경우 및 추가적인 필터 재료를 갖는 스크린 장치의 경우, 스크린 장치를 통과하는 준비 음료가 캡슐 유출 개구로 유동할 수 있는 것, 즉, 음료의 배출을 위한 자유 공간이 캡슐 베이스 및 스크린 장치 사이에 구비되어야 하는 것을 확보할 것을 필요로 한다. 또한, 이러한 종류의 스크린 장치는 일인분 캡슐 내에 자체의 비율의 공간을 차지하며, 이는 캡슐의 체적의 증가를 초래하고, 이에 따라, 마찬가지로 반드시 추가적인 재료의 사용을 초래한다.
종래 기술, 예를 들면, WO2012/010317은, 또한 부직 섬유 재료로 구성되는 필터를 개시한다. 그러나, 이러한 필터는 모든 커피 디스펜서에 사용될 수 없다.
이에 따라, 본 발명의 목적은 필터 장치를 갖는 일인분 캡슐로서, 종래 기술에 비해 제조하는 데에 덜 비싸고 동시에 종래 기술과 연관되어 설명된 단점이 방지되는 일인분 캡슐을 제공하는 데에 있다.
이러한 목적은, 음료를 생성하기 위한 일인분 캡슐에 있어서, 캡슐 베이스 및 충전측, 캡슐 베이스 및 충전측 사이에 형성되는 분말 또는 액체 음료 베이스를 수용하는 캐비티, 음료 베이스 및 캡슐 베이스 사이에 배치되는 필터 요소를 갖는 캡슐 몸체를 가지며, 필터 요소는 캡슐 베이스의 영역 내에 배치되는 부직 재료로 구성되며 두 개의 층을 포함하는, 일인분 캡슐에 의해 달성된다.
종래 기술과 비교하면, 본 발명에 따른 일인분 캡슐은 간단하며 비용 효과적인 필터 부직재 또는 펠트가 필터 스크린으로서 사용된다는 이점을 갖는다. 이에 따라, 스크린을 생성하기 위한 복잡한 플라스틱 사출 성형 공정 또는 열 성형 또는 스탬핑 공정을 피할 수 있다. 이에 따라 생산 비용이 상당히 낮아진다. 또한, 부직재가 캡슐 베이스에 직접 지지되므로, 지지 구조가 요구되지 않는다. 또한, 필터 부직재는 상당히 더 큰 액체 입구면을 갖는다는 점에서 종래 기술에 알려진 플라스틱 필터에 비하여 이점을 갖는다. 또한, 액체의 (필터 평면의 주요 규모의 평면에 평행한) 횡방향 유동이 가능해지며, 이에 따라, 개선된 혼합 및 유출 거동이 달성된다. 또한, 필터 부직재가 사용될 때 스크린이 차단될 위험이 상당히 감소되거나 사실상 제거되는 것이 발견되었다. 놀랍게도, 비교적 저압 하에서 준비 액체로 음료 준비를 하는 경우 및 비교적 고압 하에서 준비 액체로 음료 준비를 하는 경우 모두에서, 필터 부직재는 폐색에 대해 저항하는 것으로 입증되었다. 또한, 필터 부직재 내의 액체의 횡방향 유동이 항상 신뢰할 수 있게 유지되며, 유출 개구를 향하여 필터 부직재로 유입하는 액체의 유출이 항상 신뢰할 수 있게 확보된다. 이런 사실에도 불구하고, 소위 "크레마(crema)", 즉, 거품이, 음료, 특히 에스프레소 상에 형성된다. 필터 요소가 2개의 층을 가지므로, 대부분의 과립이 준비될 음료에 유입되지 않고, 하나의 층이 천공 요소에 의해 천공될 수 있다.
2개의 층은 바람직하게는 초기에 분리되며, 일인분 캡슐 생성 과정 중 및/또는 이전에, 특히, 일인분 캡슐의 베이스에 연결될 때, 서로 연결된다. 본 발명의 의미에서의 일인분 캡슐은 바람직하게는 밀폐되게 밀봉된 일인분 캡슐을 포함한다. 이는 일인분 캡슐 내에 위치된 음료 또는 식품 제품 분말, 예를 들면, 커피 분말, 수프 분말 또는 차가 추출 과정 이전에 실질적으로 향기 밀봉 방식으로 환경으로부터 밀폐되는 것을 의미한다. 그러나, 일인분 캡슐은 밀폐되게 밀봉될 필요가 없고, 오히려 사용 전에 밀폐되게 밀봉된 패키지 내에 구비될 수 있으며, 그런 다음, 패키지가 예를 들면 수동으로 개방될 수 있다.
본 발명의 의미에서의 부직재는 섬유, 특히 플라스틱 섬유를 포함하는 불규칙적인 부직 구조이다. 본 발명의 의미에서의 부직재는 플라스틱 및/또는 천연 섬유로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 부직재는 종이 또는 종이 유사 재료로 이루어질 수 있다.
2개의 층은 바람직하게는 부직 재료로 이루어진다. 2개의 부직층은 바람직하게는 재료, 두께 및/또는 직경 면에서 동일하다. 2개의 층은 바람직하게는 특히 용접에 의해, 바람직하게는 초음파 용접에 의해 서로 연결된다. 이러한 접합은 바람직하게는 특히 바람직하게는 필터의 에지 영역 내에 또는 부근에 위치되는 원형 링을 따라 이루어진다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 부직재가 미세 플라스틱 섬유, 예를 들면, 미세 폴리에스테르 섬유로 이루어지는 부직 재료를 포함하도록 제공되며, 특히, 랜덤 섬유 부직 및/또는 섬유 배향 부직재가 제공된다. 부직재는 바람직하게는 평방미터당 40 및 250 그램 사이, 특히 바람직하게는 평방미터당 80 및 120 그램 사이, 매우 특히 바람직하게는 평방미터당 실질적으로 100 그램의 단위 면적당 질량(평량(grammage 또는 basis weight)이라고도 함)을 갖는다. 필터 요소의 하나의 층은 바람직하게는 0.2 및 2.0 밀리미터 사이, 특히 바람직하게는 0.25 및 0.39 밀리미터의 사이, 매우 특히 바람직하게는 실질적으로 0.32 밀리미터의 두께를 갖는다. 부직재의 공기 투과도가 100 파스칼의 압력에서 바람직하게는 1000 및 3000 l/(m2s) 사이, 특히 바람직하게는 1500 및 2500 l/(m2s) 사이, 매우 특히 바람직하게는 실질적으로 2000 l/(m2s)이 되도록 부직재가 형성된다. 놀랍게도 그리고 예측 가능하지 않게, 추출 효율, 혼합 및 유출 거동 및 폐색 저항 면에서의 최적의 결과가 이러한 종류의 부직재로 달성될 수 있으며 그럼에도 불구하고 "크레마"가 형성되는 것으로 발견되었다. 그럼에도 불구하고, 천공 맨드릴이 필터 요소를 태핑하고/하거나 천공하더라도, 음료 베이스가 효과적으로 유지된다.
부직재는 가능한 한 큰 표면적에 안착되도록 바람직하게는 캡슐의 베이스에 배치된다. 부직재는 특히 바람직하게는 특히 초음파에 의해 베이스에 밀폐된다. 부직재는 더 바람직하게는 베이스에 대한 접합을 향상시키기 위해 캡슐, 특히, 캡슐 베이스에 부착되기 전에 연신된다.
바람직하게는, 필터 요소는 완전히 또는 부분적으로만 캡슐 베이스를 커버한다.
캡슐이 천공 수단에 의해 개방될 때, 이 천공 수단이 캡슐 베이스로부터 부직재를 이격되게 이동시켜 부직재를 연신시키거나 추가적으로 연신시키는 것이 바람직하다. 이 경우, 천공 수단은 부직재의 적어도 하나의 층에 진입할 수 있고/있거나 부직재의 적어도 하나의 층을 관통할 수 있다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 필터 요소는 하나의 부직층 및 펠트 구조를 갖는 하나의 층을 갖는다. 펠트 구조는, 특히, 니들 펠트 구조이다. 필터층은 바람직하게는 적어도 하나의 펠트 구조 및 지지 구조, 특히, 펠트 구조를 갖는 직조된 구조로 구성되며, 적어도 체적의 세부는, 특히 바람직하게는 지지 구조를 포함한다. 펠트 구조는 바람직하게는 지지 구조의 전체 단면에 걸쳐 연장된다. 펠트 구조는 바람직하게는 감합(interlocking), 압입(force-fitting) 및/또는 점착 방식으로 지지 구조에 연결된다.
예를 들면, 섬유를 고정하거나 해제하기 위해, 바람직하게는 펠트 구조 또는 부직재의 표면이 처리되며, 예를 들면, 열처리된다.
펠트 구조를 갖는 층은 바람직하게는 특히, 점착 방식으로 부직층에 연결된다.
예를 들면, 구비되는 종방향 및 횡방향 나사산을 포함하는 직조된 구조에 의해, 지지 구조, 특히, 직조된 구조 및 펠트 구조를 갖는 필터 요소가 생성된다. 펠트, 특히, 니들 펠트를 구성하기 위해, 0.8 ~ 7 dtex의 섬유 유닛이 바람직하게는 선택된다. 펠트를 형성하도록 개별 섬유가 서로 연결되고/되거나 바람직하게는 니들링(needling) 생성 과정에 의해 지지 구조에 고정된다. 이 경우, 반전된 미늘을 갖는 니들이 고속으로 미리 놓인 섬유 패킷에 삽입되거나 이로부터 당겨진다. 반전된 미늘로 인해, 섬유가 서로 상호 직조되고/되거나 생성되는 다수의 루프에 의해 직조된 지지부와 상호 직조된다.
하나 이상의 펠트 구조를 갖는 지지 구조는 바람직하게는, 평방미터당 100 및 1500 그램 사이, 특히 바람직하게는 평방미터당 200 및 650 그램 사이, 매우 특히 바람직하게는 특히 차뿐만 아니라 커피, 에스프레소 등도 생성하기 위해 평방미터당 실질적으로 150~250 그램, 커피, 에스프레소 등뿐만 아니라 차도 생성하기 위해 평방미터당 600~700 그램의 단위 면적당 질량(평량(grammage 또는 basis weight)이라고도 함)을 갖는다. 매우 특히 바람직하게는, 평량은 커피, 에스프레소 등뿐만 아니라 차도 생성하기 위해 평방미터당 1000~1300 그램이다. 펠트 구조를 갖는 층은 차를 생성하기 위해 바람직하게는 0.4 및 5.0 밀리미터 사이, 특히 바람직하게는 1.1 및 3.0 밀리미터 사이, 매우 특히 바람직하게는 1.2~1.4 밀리미터, 커피를 생성하기 위해 2.6~3.0 밀리미터의 두께를 갖는다.
필터 요소는 바람직하게는 캡슐 몸체 내에 삽입되며, 그런 다음, 캡슐 몸체가 음료 베이스로 충전되기 이전에, 특히 용접에 의해, 예를 들면 초음파를 사용하여, 캡슐 베이스 및/또는 캡슐의 측벽에 연결된다.
캡슐 몸체는 바람직하게는 끝이 잘린 원추 또는 실린더의 형태이며, 예를 들면, 플라스틱, 천연 재료 및/또는 열 성형된 플라스틱 필름을 포함하는 생물학적으로 분해 가능한 재료로 이루어지거나 플라스틱 사출 성형 공법을 사용하여 이루어진다. 캡슐 몸체는 바람직하게는, 충전측에, 커버 필름 또는 포일이 밀봉되거나 접착 접합되는 칼라 에지를 갖는다. 대안으로서, 캡슐 몸체 및 캡슐 커버가 기계적 방법에 의해 서로 연결되는 것이 실시 가능하다. 일인분 캡슐의 베이스는 바람직하게는 폐쇄되며, 바람직하게는 유출 개구를 생성하는 천공 수단에 의해 양조 챔버 내에서 먼저 천공되며, 천공 수단은 외측으로부터 일인분 캡슐 베이스에 작용한다. 그러나, 다른 실시 가능한 대안이 일인분 캡슐의 베이스가 공장에서 이미 출구 개구를 구비하도록 할 수 있으며, 출구 개구는 바람직하게는 밀폐 필름 또는 포일에 의해 밀폐된다. 밀폐 필름 또는 포일은, 예를 들면, 천공 수단에 의해 천공될 수 있거나, 캡슐 베이스로부터 손으로 당겨질 수 있다. 필터 요소는 바람직하게는 찢김 저항성이 있다. 밀폐 필름 또는 포일은 바람직하게는 적어도 하나의 장벽층, 예를 들면, 금속층, 특히, 알루미늄층을 갖는 플라스틱 필름이다. 플라스틱 필름을 캡슐 베이스로부터 비교적 쉽게 제거할 수 있도록 하기 위해, 플라스틱 필름은 바람직하게는 캡슐에 대면하는 측에서 "벗김(peel-off) 층"을 갖는다.
출구 개구는 바람직하게는 존재할 수 있는 천공 수단을 비접촉 방식으로 수용할 수 있는 크기로 구비된다. 출구 개구는 특히 바람직하게는 준비 음료가 유출할 때 공기를 음료로 유입시켜 거품을 형성시키는 주목할만한 압력 손실, 특히, 준비 음료의 주목할만한 스월이 없도록 하는 크기로 구비된다.
일인분 캡슐은 바람직하게는 유입하는 액체를 편향시켜 일인분 캡슐의 단면에 걸쳐 분배하는 액체 분배 장치를 갖는다.
필터 요소는 바람직하게는 탄성이며, 적어도 그 에지 영역에서, 캡슐 베이스의 영역 내에 배치되고/되거나 부착된다. 캡슐 베이스가 외부 천공 수단에 의해 천공되면, 필터 요소는, 천공 수단과 접촉이 이루어질 때, 그 탄성으로 인해 휘어지거나 연신될 수 있어, 필터 요소의 천공이 적어도 최소화된다. 이는 필터 요소가 천공 수단에 의해 완전히 천공되어 음료 물질이 여과되지 않고 일인분 캡슐로부터 씻겨 나갈 위험을 제거한다. 종래 기술에 알려진 바와 같이, 이러한 거리가 천공 수단에 의해 자동으로 생성되므로, 필터 요소 및 캡슐 베이스 사이의 고정된 간격이 필요하지 않다. 또한, 이 방식에서, 필터 요소를 통과하는 음료 액체용 수집 탱크가 필터 요소 아래에 생성된다.
필터 요소의 적어도 하나의 층이 바람직하게는 연신되고, 태핑되며/되거나 천공 수단에 의해 천공된다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 캡슐 베이스를 완전히 또는 부분적으로만 커버하도록 필터 요소가 구비된다. 특히, 필터 요소가 천공의 영역 또는 캡슐 베이스의 출구 개구의 영역에 단독으로 배치되기에 충분하다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 필터 요소가 캡슐 베이스에 부착되도록 구비되며, 필터 요소는 바람직하게는 점착 방식으로, 특히 밀폐에 의해 캡슐 베이스에 부착된다. 이는 유리하게는 필터 요소가 미끄러지는 것을 방지한다. 이러한 부착은 바람직하게는 초음파 용접에 의해 수행된다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 필터 요소가 캡슐 베이스의 에지 영역에서 캡슐 베이스에 부착되도록 구비된다. 이는 유리하게는 필터 요소가 아래로 미끄러지는 것을 방지하여, 캡슐 몸체 및 필터 요소 사이에서 밀폐 효과를 증가시키지만, 이에 의해, 그 중앙 영역에서 필터 요소를 동시에 들어올릴 수 있다. 이 경우, 필터 요소는 바람직하게는 탄성이다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 캡슐 베이스가 충전측의 반대 방향으로 돌출부를 갖도록 구비된다. 돌출부는 유리하게는 천공 수단을 수용하는 역할을 하여, 천공 수단이 캡슐 베이스에 구멍을 형성할 때, 캡슐 베이스가 돌출부의 영역에서 천공되지만, 그런 다음, 천공 수단이 돌출부의 캐비티에서 유지된다. 이 경우, 필터 요소의 적어도 하나의 층은 바람직하게는 태핑되고/되거나 천공된다. 돌출부는 바람직하게는 적어도 부분적으로 펠트 요소를 유지한다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 필터 요소는 중앙 영역에서만 캡슐 베이스로부터 들어올려지고 캡슐 베이스에 계속 안착되거나 캡슐 베이스의 에지 영역에서 캡슐 베이스에 부착되어 유지되도록 구비된다. 이는 유리하게는 필터 요소가 미끄러지는 것을 방지하여, 캡슐 몸체 및 필터 요소 사이에서 밀폐 효과를 증가시키지만, 이에 의해, 그 중앙 영역에서 필터 요소를 동시에 들어올릴 수 있다. 이 경우, 필터 요소는 바람직하게는 탄성이다.
추가적인 실시예에 따르면, 캡슐 베이스는, 영구적으로, 바람직하게는 필름 또는 포일에 의해 밀봉되는 출구 개구를 가지며, 필름 또는 포일은 특히 바람직하게는 필름 또는 포일을 손으로 당기기 위한 당김 탭을 갖는다. 이 경우, 외부 천공 수단에 의한 캡슐 베이스의 천공은 유리하게는 불필요하다. 일인분 캡슐이 양조 챔버에 삽입되기 전에, 필름 또는 포일이 당김 탭에 의해 캡슐 베이스로부터 단순히 당겨지며, 양조 과정이 시작될 수 있다. 미리 제작되어 이에 따라 비교적 큰 출구 개구를 하나 이상의 부직 층 및/또는 펠트 구조를 갖는 하나의 층, 특히 니들 펠트를 포함하는 필터 요소와 결합하는 것은 음료 액체가 고압 하에서 출구 개구로부터 유출하지 않아 특히 아메리카노 또는 차를 생성할 때 거품("크레마")의 형성이 방지된다는 장점이 있다.
본 발명의 추가적인 요지는, 일인분 캡슐에 삽입되며 캡슐 베이스에 연결되는 2개의 층을 포함하는 필터 요소를 갖는 일인분 캡슐을 생성하는 방법으로서, 2개의 층은 또한 실질적으로 동시에 서로 연결되는, 방법이다.
본 발명의 일 요지에 연관되어 이루어진 설명은 동일한 정도로 다른 요지에 적용되며 그 반대로도 적용된다.
베이스로의 필터 요소의 연결 및 층들 사이의 연결은 바람직하게는 용접, 특히, 초음파 용접에 의해 이루어진다. 베이스와 접촉하는 바닥층을 베이스에 연결하는 과정에서, 2개의 층은 또한 바람직하게는 동일한 소노트로드(sonotrode)에 의해 실질적으로 동시에 서로 접합된다.
본 발명의 추가적인 요지는 본 발명에 따른 일인분 캡슐을 사용하여 음료를 생성하는 방법으로서, 제1 방법 단계에서 일인분 캡슐이 구비되고, 제2 방법 단계에서 캡슐 베이스가 외부 천공 수단에 의해 천공되며, 제3 방법 단계에서 필터 요소의 적어도 하나의 층이 캡슐 베이스로부터 적어도 부분적으로 이격되고/되거나 층들 사이의 거리가 증가된다.
본 발명의 일 요지에 연관되어 이루어진 설명은 동일한 정도로 다른 요지에 적용되며 그 반대로도 적용된다.
본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 필터 요소는 중앙 영역이 캡슐 베이스로부터 이격될 때 적어도 부분적으로 연신되도록 구비된다. 이는 필터 요소의 에지 영역을 점착 방식으로 캡슐 베이스에 부착할 수 있도록 하며, 그럼에도 불구하고, 필터 요소가 중앙 영역에서 캡슐 베이스로부터 들어올려질 수 있도록 한다. 이에 따라, 최대 밀폐 효과의 이점은 상승하는 필터 요소의 이점과 결합된다. 대안으로서 또는 추가적으로, 2개의 층 사이의 거리는, 특히, 중앙 영역에서 국부적으로 증가된다.
본 발명의 추가적인 요지는 음료를 생성하기 위한, 바람직하게는 커피, 코코아, 차 및/또는 우유 음료를 생성하기 위한 일인분 캡슐의 용도이다.
본 발명의 일 요지에 연관되어 이루어진 설명은 동일한 정도로 다른 요지에 적용되며 그 반대로도 적용된다.
본 발명의 예시적인 실시예가 도면에 도시되며 후술하는 설명에서 보다 상세하게 설명된다. 도면은 단지 예로서만 설명되며 본 발명의 일반적인 개념을 제한하지 않는다. 이러한 설명은 본 발명의 요지 모두에 동일한 정도로 적용된다.
도 1은, 일인분 캡슐이 에스프레소를 준비할 목적으로 설계된, 본 발명의 제1 실시예에 따른 일인분 캡슐을 통과하는 종방향 단면을 도시한다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시예에 따른, 폐쇄된 양조 챔버 내에 위치되는 일인분 캡슐을 통과하는 종방향 단면을 도시한다.
도 3은, 본 발명의 제2 예시적인 실시예에 따른, 폐쇄된 양조 챔버 내에 위치되는, 일인분 캡슐을 통과하는 종방향 단면을 도시한다.
도 4는 필터 요소의 제1 실시예를 도시한다.
도 5는 일인분 캡슐의 생성을 개략적으로 도시한다.
도 6은 일인분 캡슐의 태핑(tapping)을 개략적으로 도시한다.
도 7은 폐쇄된 베이스 개구를 갖는 일인분 캡슐을 도시한다.
도 8은 필터의 추가적인 실시예를 도시한다.
도 9는 도 8에 따른 필터의 천공을 도시한다.
다양한 도면에서, 동일 부분에는 항상 동일한 참조 부호가 부여되며, 이에 따라, 각각의 경우에서 단지 1회만 전반적으로 인용되거나 언급될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 일인분 캡슐(1)의 제1 실시예를 도시한다. 일인분 캡슐(1)은, 폐쇄된 캡슐 베이스(3)를 가지며, 캡슐 몸체의 충전측(4)에 배치되며 커버 필름 또는 포일(6)이 용접되거나 접착 접합되는 칼라 에지(5)를 갖는 끝이 잘린 원추 형태의 캡슐 몸체(2)를 포함한다. 따라서, 바람직하게는 공기 및 향기 밀봉 방식으로 밀폐되는 캐비티(100)가 캡슐 베이스(3) 및 커버 필름 또는 포일(6) 사이에 형성되며, 캐비티는 분말 또는 과립 음료 물질(101)로 충전된다. 이 경우, 음료 물질(101)은, 예를 들면, 커피, 코코아, 차 및/또는 우유 분말(또는 과립)을 포함한다. 필터 요소(7)가 폐쇄된 캡슐 몸체 베이스(3)의 내측(3a), 즉, 캐비티(100) 내에 배치되며, 그 필터 요소(7)는 이어지는 도면을 참조하여 더 설명된다. 필터 요소(7)는 캡슐 베이스(3)의 내측(3a)에 위치되며, 캡슐 몸체 베이스(3)의 내측(3a)에 견고하게, 즉, 바람직하게는 점착력 있게 연결된다. 바람직하게는, 필터 요소(7)는 캡슐 베이스(3)의 에지 영역(3')에서만 특히 원형 링을 따라 캡슐 베이스(3)에 점착 방식으로 부착된다. 필터 요소는 부직 재료, 특히, 미세 폴리에스테르 섬유로 이루어진 부직 재료로 구성되는 적어도 하나의 층을 포함한다. 섬유는, 특히 바람직하게는, 캘린더에 의해 서로 열적으로 연결되며, 예를 들면, 다수의 압출 성형된 폴리에스테르 섬유가 서로의 위에 그리고 서로의 옆에 배치된 다음, 가열된 롤러에 의해 굳어진다(평탄 캘린더 성형된다). 부직 재료는 랜덤 섬유 및/또는 섬유 배향 부직 재료를 포함한다.
도 2는, 폐쇄된 양조 챔버(8) 내에 배치되는 도 2의 일인분 캡슐(1)을 갖는, 도 1에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따른 일인분 캡슐(1)을 도시한다. 양조 챔버(8)는 제1 양조 챔버 요소(9) 및 제2 양조 챔버 요소(10)로 구성되며, 제1 양조 챔버 요소(9)는 일인분 캡슐(1)을 삽입시키도록 구비되며 제2 양조 챔버 요소(10)에 대하여 이동할 수 있거나 그 반대일 수 있다. 밀봉재(11)가 2개의 양조 챔버 요소(9, 10) 사이에 배치된다. 제1 양조 챔버 요소(9)는 실질적으로 일인분 캡슐(1)의 커버 필름 또는 포일(6)을 개방시키기 위해 구멍 형성 요소(13a, 13b)를 갖는 폐쇄 피스톤(12)과, 준비 액체 공급 수단(14)과, 밀봉재(11)로 구성된다. 제2 양조 챔버 요소(10)는 실질적으로 일인분 캡슐(1)을 부분적으로 둘러싸는 양조 챔버 벨(bell)(15)로 구성되고, 양조 챔버 벨(15)의 베이스에 배치되며 배출홈(17)을 구비하는 개방 맨드릴(16)과, 음료 배출 수단(18)을 갖는다. 일인분 캡슐(1)을 수용하기 위해, 양조 챔버(8)는 제1 및 제2 양조 챔버 요소(9, 10)가 일인분 캡슐(1)의 공급을 확보하기 위해 서로로부터 이격된 개방 상태(미도시)에 있게 되며, 일인분 캡슐(1)을 사용하여 음료를 생성하는 준비 과정이 수행될 수 있도록 도시된 폐쇄 상태에 있게 된다. 폐쇄 상태에서, 양조 챔버(8)는 압력 밀봉 방식으로 밀폐된다. 양조 챔버(8)가 개방 상태로부터 도시된 폐쇄 상태로 이동되면, 커버 필름 또는 포일(6)이 구멍 형성 요소(13a, 13b)에 의해 천공되어, 준비 액체, 특히, 뜨거운 양조용 물이 압력 하에서 준비 액체 공급 수단(14)을 통과하고 일인분 캡슐(1) 내의 캐비티(100) 내로 이동한다. 또한, 양조 챔버(8)가 폐쇄되면, 캡슐 베이스(3)가 개방 맨드릴(16) 형태의 천공 수단에 의해 천공되며, 이에 따라, 출구 개구(107)가 일인분 캡슐(1) 내에 형성되어, 생성된 음료 액체가 출구 개구를 통하여 음료 배출 수단(18)의 방향으로 일인분 캡슐(1)에서 배출될 수 있도록 한다. 음료 액체의 전달을 돕기 위해, 바람직하게는 개방 맨드릴(16)이 그 케이싱 표면에서 배출홈(17)을 구비한다. 도면에서, 양조 챔버(9, 10) 내에 위치되는 일인분 캡슐(1)의 베이스(3)는 제2 양조 챔버 요소의 개방 맨드릴(16)에 의해 천공되지만, 구멍 형성 지점의 위에 위치되는 필터 요소(7)는 개방 맨드릴(16)의 구멍 형성 스파이크(19)에 의해 약간 상승되나 천공되지 않는다. 이는, 특히, 중앙 영역(7'')이 캡슐 베이스(3)에 점착 연결되지 않고 필터 요소(7)가 캡슐 베이스(3)의 에지 영역(3')에서만 캡슐 베이스(3)에 점착 연결되는 것에 의해 달성되며, 이에 따라 중앙 영역은 개방 맨드릴(16)의 스파이크와의 기계적인 접촉에 의해 캡슐 베이스(3)로부터만 상승되어 천공되지 않은 상태로 유지된다(즉, 개방 맨드릴(16)에 의해 천공되지 않는다). 캡슐 베이스(3) 및 필터 요소(7)는 서로 접촉된 상태로 유지되며, 특히, 캡슐 베이스(3)의 에지 영역(3') 및 필터 요소(7)의 에지 영역(7')에서 서로 점착 연결되는 상태로 유지되며, 이에 따라, 필터 요소(7)의 둘레에서 음료 물질(101)이 음료 배출 수단(18)으로 유입되지 않는다. 그러나, 개방 맨드릴(16)이 필터 요소(7)의 적어도 하나의 층을 태핑하고/태핑하거나 천공할 수도 있다.
도 3은, 본 발명의 제2 실시예에 따른 일인분 캡슐(1)을 도시하며, 제2 실시예는 실질적으로 도 2에 도시된 제1 실시예와 유사하며, 마찬가지로 폐쇄된 양조 챔버(8) 내의 일인분 캡슐(1)을 도시한다. 그러나, 제1 실시예에 대조적으로, 일인분 캡슐 베이스(3)는, 개방 맨드릴(16)의 구멍 형성 영역 내에서, 양조 챔버 베이스(3a)의 요홈(20)을 향하는 돌출부(21)(따라서, 돌출부(21)는 충전측(4)에 반대되는 방향을 향한다)를 가지며, 개방 맨드릴(16)이 이 과정에서 필터 요소(7)를 천공하지 않고 돌출부(21)로 진입한다. 따라서, 특히, 캡슐 베이스(3)로부터 필터 요소(7)를 들어올릴 필요가 없다. 음료를 생성하기 위해, 일인분 캡슐(1)이 양조 챔버(8)에 삽입된 이후 양조 챔버(8)가 다시 폐쇄된다. 폐쇄 과정 중, 일인분 캡슐(1)의 커버 필름 또는 포일(6)이 구멍 형성 수단(13a, 13b)에 의해 천공되며, 제1 및 제2 양조 챔버 요소(9, 10)가 합쳐져 (밀봉재(11)에 의해) 밀폐된 이후에, 액체 입구(6)를 통하여 양조용 물이 이용 가능하게 된다. 개방 맨드릴(16)은 마찬가지로 양조 챔버의 폐쇄 과정 중 일인분 캡슐(1)의 베이스(3)에 개구를 만든다. 구멍 형성 지점 위에 위치되는 필터 요소(7)의 두께 및 인열 강도가 개방 맨드릴(16)의 구멍 형성 스파이크(19)의 침투 깊이와 일치하며, 이에 따라, 필터 요소(7)가 천공되지 않는다. 대안으로서, 필터 요소(7)는 캡슐 베이스(3)의 돌출부(21) 위에 위치되고, 돌출부는 양조 벨 베이스(23)의 요홈에 위치되며, 개방 맨드릴(16)은 캡슐 베이스(3)의 돌출부(21)로만 진입하고 필터 요소(7)에 도달하지 않는다. 그런 다음, 액체, 예를 들면, 커피가 생성되고 있을 때의 온수가 캡슐(1) 내로 유동한다. 캡슐 내에서, 이러한 액체는 음료 베이스(101)를 통과하여 유동하여, 음료 베이스(101)로부터 음료를 생성하는 데에 요구되는 물질을 추출하고/하거나 용해시킨다. 음료 베이스(101) 내에서의 액체의 유동이 참조 부호(22)로 도시된다. 그런 다음, 결과적인 음료가 음료 베이스(101) 및 캡슐 베이스(3) 사이에 배치되는 필터 요소(7)를 통과하여 유동하며, 이는 음료 베이스(101)의 성분이, 개방 맨드릴(16)에 의해 캡슐 베이스(3)에 만들어진 개구 및 개방 맨드릴(16)의 배출홈(17)을 통하여, 입자상 형태로 결과적인 음료에 유입하여, 수집 용기, 예를 들면, 컵 또는 냄비에 더 유입하는 것을 방지한다.
도 4는 필터 요소(7)의 제1 실시예를 도시한다. 본 발명에 따르면, 필터 요소는 제1 층(7.1) 및 제2 층(7.2)을 가지며, 이 경우, 이 층들은 각각 부직재, 즉, 부직 재료로 이루어진다. 2개의 층(7.1, 7.2)은 본원에서 점착 방식으로, 특히, 용접에 의해, 바람직하게는, 초음파 용접에 의해 서로 연결된다. 본원에서 2개의 층은 원형 디스크로서 구비된다. 특히 바람직하게는 일인분 캡슐의 회전축을 중심으로 동심으로 연장되는 원형 링을 따라 바람직하게는 연결이 이루어진다. 2개의 층은 바람직하게는 동일하지만, 재료, 두께 및/또는 직경 면에서 상이할 수 있다.
특히 도 5에서 알 수 있듯이, 2개의 층은 초기에 바람직하게는 개별 부품으로서 일인분 캡슐에 삽입되며, 그런 다음, 바닥 층(7.2)이 용접, 특히, 초음파 용접에 의해 일인분 캡슐의 베이스(3)에 연결된다. 동시에, 2개의 층(7.1, 7.2)은 이 과정에서 서로 연결된다. 필터 요소(7) 및 캡슐 베이스(3) 사이 및 필터 요소의 2개의 층(7.1, 7.2) 사이의 연결은 바람직하게는 원형 링을 따라 만들어진다. 이 과정에서, 소노트로드(sonotrode)가 바람직하게는 2개의 층을 일인분 캡슐의 베이스에 대하여 함께 밀게 된다. 이 경우, 2개의 층이 서로에 대해 용접되며, 바닥층이 적어도 실질적으로 동시에 일인분 캡슐의 베이스에 연결된다.
도 6은 초기에 캡슐 베이스(3)를 천공하여 이에 따라 준비될 음료의 배출 수단을 제공하는 개방 맨드릴(16)에 의한 일인분 캡슐의 태핑을 도시한다. 도 6에 따른 도시에서 알 수 있듯이, 개방 맨드릴은 바람직하게는 적어도 필터 요소의 바닥층을 천공하여 적어도 상부층(7.2)을 태핑한다. 특히, 이 경우, 필터 요소의 중앙 영역에서, 2개의 층 사이의 거리가 국부적으로 증가된다.
도 7은 본 발명에 따른 일인분 캡슐의 추가적인 실시예를 도시한다. 이 경우, 영구적인 개구가 캡슐 베이스에 구비되며, 이 경우 영구적인 개구는 당김 탭(pull-off tab)(109)에 의해 폐쇄된다. 이러한 당김 탭은, 음료가 준비되기 전에, 개방 맨드릴에 의해 천공될 수 있거나 예를 들면 당겨지는 것에 의해 수동으로 제거될 수 있다.
도 8은, 필터가 다시 2개의 층을 구비하며, 이 경우, 필터 요소가 부직 재료로 구성되는 제1 층(7.2)과, 펠트 재료로 구성되는 제2 층(7.1)을 갖는, 필터(7)의 추가적인 실시예를 도시한다. 2개의 층은 바람직하게는 서로 점착 연결되며, 음료가 대항하여 유동하는 표면 또는 층(7.1)의 직경은 특히 바람직하게는 층(7.2)에 비하여 작다. 2개의 층의 두께는 동일하거나 상이할 수 있다. 도 9는 필터 요소(7)를 포함하는 일인분 캡슐의 태핑을 개략적으로 도시한다. 이 도면은 층(7.1)이 천공되며 층(7.2)만이 태핑되는 것을 명확하게 도시한다. 이는, 예를 들면, 준비될 음료로 유입할 수 있는 과립이 없다는 것을 보장한다.
1: 일인분 캡슐
2: 캡슐 몸체
3: 캡슐 베이스
3a: 캡슐 베이스의 내측
3': 캡슐 베이스의 에지 영역
4: 충전측
5: 칼라 에지
6: 커버 필름 또는 포일
7: 필터 요소
7': 필터 요소의 에지 영역
7'': 필터 요소의 중앙 영역
7.1: 펠트 구조, 니들 펠트 구조
7.2: 지지 구조
7.3: 펠트 구조, 니들 펠트 구조
8: 양조 챔버
9: 제1 양조 챔버 요소
10: 제2 양조 챔버 요소
11: 밀봉재
12: 폐쇄 피스톤
13a: 구멍 형성 요소
13b: 구멍 형성 요소
14: 준비 액체 공급 수단
15: 양조 벨
16: 개방 맨드릴
17: 배출 홈
18: 배출 수단
19: 구멍 형성 스파이크
20: 요홈
21: 돌출부
22: 준비 액체 유동
23: 양조 벨 베이스
100: 캐비티
101: 음료 베이스
102: 측벽 영역
103: 필터(7)의 부착, 용접
103': 골이 지거나 접힌 영역
104: 기 설정 파단 지점
105: 취약 라인
106: 중앙 지점
107: 출구 개구
108: 필름 또는 포일
109: 당김 탭

Claims (21)

  1. 음료를 생성하기 위한 일인분 캡슐(1)에 있어서, 캡슐 베이스(3) 및 충전측(4), 상기 캡슐 베이스(3) 및 상기 충전측(4) 사이에 형성되는 분말 또는 액체 음료 베이스(101)를 수용하는 캐비티(100), 상기 음료 베이스(101) 및 상기 캡슐 베이스(3) 사이에 배치되고, 상기 캡슐 베이스(3)의 영역 내에 배치되는 부직 재료로 구성되는 필터 요소(7)를 갖는 캡슐 몸체(2)를 가지며, 상기 필터 요소(7)는 2개의 층(7.1, 7.2)을 포함하는, 일인분 캡슐(1).
  2. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 층(7.1)은, 바람직하게는 두 개 모두의 층(7.1, 7.2)은, 부직재로 구성되는, 일인분 캡슐(1).
  3. 제2항에 있어서,
    상기 2개의 층(7.1, 7.2)은 점착 연결, 특히, 밀폐 효과에 의해 서로 연결되는, 일인분 캡슐(1).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 점착 연결은 국부적으로, 특히, 원형 링으로서 구비되는, 일인분 캡슐(1).
  5. 제1항, 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 필터 요소(7)는 부직층(7.1) 및 펠트 층(7.2)을 포함하는, 일인분 캡슐(1).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 펠트 층(7.2)은 상기 부직 층(7.1)에 비하여 음료가 대항하여 유동하는 표면이 작은, 일인분 캡슐(1).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부직재는 미세 폴리에스테르 섬유로 이루어지는 부직 재료를 포함하고/포함하거나, 상기 부직재는 평방미터 당 50 및 150 그램 사이, 바람직하게는 평방미터 당 80 및 120 그램 사이, 특히 바람직하게는 평방미터 당 100 그램의 단위 면적당 질량을 갖고/갖거나, 상기 부직재는 0.2 및 0.8 밀리미터 사이, 바람직하게는 0.25 및 0.39 밀리미터 사이, 특히 바람직하게는, 실질적으로 0.32 밀리미터의 두께를 갖고/갖거나, 상기 부직재는 100 파스칼의 압력에서 1000 및 3000 l/(m2s) 사이, 바람직하게는 1500 및 2500 l/(m2s) 사이, 특히 바람직하게는 실질적으로 2000 l/(m2s)의 공기 투과성을 갖는, 일인분 캡슐(1).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터 요소(7)는 상기 캡슐의 베이스에서, 밀폐되고, 특히 초음파 밀폐되고, 바람직하게는 연신되는(stretched), 일인분 캡슐(1).
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필터 요소(7)는 완전히 또는 부분적으로만 상기 캡슐 베이스(3)를 커버하는, 일인분 캡슐(1).
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캡슐 베이스(3)는 상기 충전측(4)에 대향하는 방향(103)으로 돌출부(21)를 갖는, 일인분 캡슐(1).
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캡슐 베이스(3)가 외부 천공 수단(16)에 의해 천공될 때, 상기 필터 요소(7)가 상기 캡슐 베이스(3)로부터 적어도 부분적으로 들어올려지도록, 상기 필터 요소(7)가 형성되고/형성되거나, 상기 천공 수단은 상기 필터(7)의 적어도 하나의 층(7.1, 7.2)을 천공하는, 일인분 캡슐(1).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 필터 요소(7)는 중앙 영역(7'')에서만 상기 캡슐 베이스(3)로부터 들어올려지고 상기 캡슐 베이스(3)에 계속 안착되거나 상기 캡슐 베이스(3)의 상기 에지 영역(3')에서 상기 캡슐 베이스(3)에 부착되어 유지되는, 일인분 캡슐(1).
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 천공 수단은 두 층(7.1, 7.2) 모두를 천공하고/하거나 태핑하는, 일인분 캡슐(1).
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캡슐 베이스(3)가 외부 천공 수단(16)에 의해 천공될 때, 상기 필터 요소(7)가 상기 필터 요소의 중앙 영역(7'')에서 상기 캡슐 베이스(3)로부터 들어올려지고/지거나 상기 층(7.1, 7.2) 사이의 거리가 변화하도록, 상기 필터 요소(7)가 형성되는, 일인분 캡슐(1).
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캡슐 베이스(3)는 바람직하게는 필름 또는 포일(108)에 의해 밀폐되는 출구 개구(107)를 가지며, 상기 필름 또는 포일(108)은 특히 바람직하게는 상기 필름 또는 포일을 손으로 당기기 위한 당김 탭(109)을 갖는, 일인분 캡슐(1).
  16. 일인분 캡슐을 생성하는 방법에 있어서, 2개의 층(7.1, 7.2)을 포함하는 필터 요소(7)가 일인분 캡슐 내에 삽입되고 상기 캡슐 베이스에 연결되며, 상기 2개의 층(7.1, 7.2)은 실질적으로 동시에 서로 연결되는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 베이스로의 상기 필터 요소의 연결 및 상기 층들 사이의 연결은 바람직하게는 용접, 특히, 초음파 용접에 의해 이루어지는, 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 일인분 캡슐(1)을 사용하여 음료를 생성하는 방법에 있어서,
    제1 방법 단계에서 상기 일인분 캡슐(1)이 제공되고, 제2 방법 단계에서 상기 캡슐 베이스(3)가 외부 천공 수단(16)에 의해 천공되며, 제3 방법 단계에서, 상기 필터 요소(7)의 적어도 하나의 층(7.1, 7.2)이 상기 캡슐 베이스(3)로부터 적어도 부분적으로 이격되고/되거나 상기 층(7.1, 7.2) 사이의 거리가 국부적으로 증가되는, 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제3 방법 단계에서, 상기 필터 요소(7)가 중앙 영역(7'')에서만 상기 캡슐 베이스(3)로부터 이격되고 상기 캡슐 베이스(3)에 계속 안착되거나 상기 캡슐 베이스(3)의 상기 에지 영역(3')에서 상기 캡슐 베이스(3)에 부착되어 유지되는, 방법.
  20. 제18항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중앙 영역(7'')이 상기 캡슐 베이스(3)로부터 이격될 때, 상기 필터 요소(7)가 적어도 부분적으로 연신되는, 방법.
  21. 음료를 생성하기 위한, 바람직하게는 커피, 코코아, 차 및/또는 우유 음료를 생성하기 위한 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 일인분 캡슐(1)의 용도.
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