KR20190142320A

KR20190142320A - 저압 추출 시스템의 수용성 음료 또는 주입물의 제조를 위한 캡슐

Info

Publication number: KR20190142320A
Application number: KR1020197027387A
Authority: KR
Inventors: 마테오 셰노네
Original assignee: 비지오 프로게티 에스. 피. 에이.
Priority date: 2017-04-19
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2019-12-26
Also published as: IT201700043013A1; US11174097B2; BR112019019280A2; WO2018193374A1; US20210114801A1; CN110431090A; CN110431090B

Abstract

저압 추출 시스템을 위한 주입물 또는 수용성 음료의 제조를 위한 캡슐(1)은 음료를 배출하기위한 음료 추출 시스템에 의해 천공되도록 의도된 하부 벽(21)과, 상기 하부 벽(21)으로부터 하부 엣지(23)로 연장되고, 상기 하부 엣지(23)로부터 상부 엣지(24)로 연장되는 측 벽(22)을 포함하고, 내부 체적(V)을 형성하는 컵(2); 상기 상부 엣지(24)에 고정되고, 상부에서 컵(2)을 폐쇄하도록 구성되고, 추출 유체의 주입을 위해 상기 추출 시스템에 의해 천공되도록 의도되는 뚜껑(7); 상기 컵(2) 내부에 삽입되고 상기 하부 엣지(23)에 고정되어, 상기 내부 체적(V)을 주입 또는 용해될 적어도 하나의 식품 물질(11)을 내장하는 내장 체적(V)과, 추출 유체에서 상기 식품 물질(11)의 최적 혼합을 위한 혼합 체적(VM)으로 분리하는 실링 디스크(5) -상기 실링 디크스(5)는 베이스에 상기 함유 체적(VC)을 단단히 밀봉하고, 이후 상기 유체의 의해 가해지는 압력에 의해 상기 하부 엣지(23)로부터 분리되도록 구성됨-; 및 상기 컵(2) 내부에 상기 실링 디스크(5) 및 상기 하부 벽(21)사이에 위치되고, 상기 식품 물질(11)의 적절한 혼합을 허용하기 위해 유체에 와동을 형성하는 복수개의 혼합 부분들(61, 62, 63)을 구비하는 혼합 요소(6)를 포함한다.

Description

저압 추출 시스템의 수용성 음료 또는 주입물의 제조를 위한 캡슐

이하의 설명은 저압 추출 시스템의 수용성 음료 또는 주입물의 제조를 위한 캡슐에 관한 것이다.

주입물 또는 수용성 음료를 위한 캡슐 분야에서, 주입되거나 용해될 추출물을 함유하는 캡슐을 통해 뜨거운 물을 통과시킴으로써 주입을 생성하도록 구성되는 배출 그룹이 장착된 자동 또는 반자동 기계의 사용이 공지되어있다.

더욱 구체적으로, 그러한 시스템은, 하부 벽 및 측 벽으로 구성된 실질적으로 컵(cup)형 바디, 상부에 바디를 폐쇄하는 뚜껑, 바디 내에 배치되고 그 내부에 분말 식품 물질이 배치되는 필터 백을 포함하는 시스템을 참조한다.

보다 상세하게 설명하면, 발명은 뚜껑을 통해 물을 주입하고 캡슐의 하부 벽을 통해 음료를 추출하는 음료 생산 시스템에 관한 것이다. 캡슐 내로 주입된 물은 필터 백 내부의 분말 식품 물질과 접촉하여, 이로부터 형성된 음료는 통과할 수 있되, 분말 식품 물질은 유지하여 캡슐로부터 빠져나가지 못하게 한다. 이러한 시스템은 특히 캡슐의 하부 벽이 천공되어 음료가 생성된 구멍(바늘과 하부 벽 사이 또는 바늘 자체에 형성된 채널)을 통해 유출되도록 바늘을 갖는 음료 수집 수단을 포함한다.

이러한 공지된 시스템의 단점은 주입 챔버(infusion chamber)를 폐쇄하는 단계에서 기계의 하부 블레이드에 의해 이미, 즉 샘플 캡슐에 유체가 주입되기 전에 천공되어 있다는 것이다. 따라서,유체는 주입된 음료의 품질에 부정적인 영향을 미치면서 캡슐 내에 충분히 확산되지 않고 주입될 물질을 빠르게 통과한다.

수용성 물질 또는 시럽의 사용과 주로 관련된 이러한 공지된 시스템의 또 다른 단점은 기계에 의해 주입된 유체가 용해성 물질을 완전히 용해시키거나 시럽을 적절하게 혼합하지 않은 상태로 배출구로 쉽게 흘러버려서 음료의 품질에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 것이다.

여과 시스템(저압)에 적합한 캡슐의 분야에서, 유체가 물질을 통과하는 타이밍 및 혼합의 관점에서 최적의 방식으로 주입되는 캡슐이 필요하다.

본 발명의 목적은 여과 시스템(저압)과 함께 작동하도록 설계된 주입물 또는 수용성 음료의 제조를 위한 캡슐이다.

특히, 본 발명의 목적은 캡슐에 액체(보통 물)를 주입하여 음료(예를 들어, 차, 커피, 허브 차, 우유, 초콜릿, 소프트 드링크 등)의 즉석 제조를 위해 소정의 일회용 용량으로 농축된 제품(예를 들어, 분말, 과립, 잎, 시럽 형태)을 포장하기 위한 캡슐을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 산업의 요구를 고려하면서 종래 기술의 문제점을 해결하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 여과 시스템(저압)에서 사용 가능한 주입물 또는 수용성 음료의 제조를 위한 캡슐을 제공하는 것이며, 여기서 캡슐의 천공은 뚜껑과 베이스 모두에서 예상되지만 주입된 음료를 배출하기위한 캡슐의 개구는 캡슐 내의 유체에 의해 가해지는 압력으로 인해 내부 실링 디스크가 분리된 후에만 발생한다.

또한, 본 발명의 목적은 음료를 배출하기 전에 물질의 적절한 용해를 보장할 수 있는 내부 믹서가 장착된, 특히 수용성 물질 또는 시럽용 캡슐을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 제 1 항에 따른 주입물 또는 수용성 음료의 제조를 위한 캡슐에 의해 달성된다. 종속항은 본 발명의 바람직한 실시 예를 기술한다.

본 발명에 따른 캡슐의 특징 및 장점은 첨부된 도면에 따라 비 제한적인 예로서 제공되는 하기의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 여과 시스템(저압)을 갖는 기계에서 사용 가능한 본 발명에 따른 캡슐의 측면 사시도를 도시한다-캡슐의 천공은 뚜껑과 베이스 모두에 제공됨-;
도 2는 도 1의 캡슐의 구성 요소,즉 컵의 구성 요소를 도시한다.
도 3은 주입 및 혼합물의 삽입 전에 실링 디스크가 내부에 구비된 도 1의 캡슐의 단면 사시도를 도시한다.
도 4는 도 1에 도시된 캡슐의 성분, 특히 혼합 삽입물의 단면도를 도시한다.
도 5 및 6은 각각 주입 전후의 도 1의 캡슐의 단면도를 도시한다.

첨부 도면을 참조하면, 주입물 또는 수용성 음료의 제조를 위한 캡슐이 참조 부호 1로 표시되어 있다.

캡슐(1)은 내부 체적(V)을 형성하도록 구성된 컵(2) 또는 몸체를 포함한다.

컵(2)은 플라스틱 재료, 바람직하게는 사출 성형 또는 열 성형으로 제조된다.

컵(2)은 실질적으로 컵 형상이며, 하부 벽(21, lower wall) 및 하부 벽(21)에 연결된 측 벽(22, side wall)을 포함한다. 도면에 도시된 바람직한 실시 예에서, 하부 벽(21)은 실질적으로 원형이고 측 벽(22)은 실질적으로 원뿔형 전개(conical development) 형상을 갖는다: 결과적으로 컵(2)은 실질적으로 절두 원추형(frustoconical)이다.

측 벽(22)은 특히 하부 벽(21)으로부터 연장되어 하부 엣지(23, lower edge)를 형성한 다음, 하부 엣지(23)로부터 상부 엣지(24, upper edge)를 형성한다.

캡슐(1)은 컵(2)을 상부에서 폐쇄하고 상단 엣지(24)에서 용접되는 뚜껑(7, lid)을 포함한다. 뚜껑(7)의 중심점과 하부 벽(21)의 중심점 사이에서, 캡슐(1)의 Y축이 중심점을 통과하여 형성된다(도 5 참조).

캡슐(1)은 컵(2)내부에 삽입되어 식품 물질(food substance)을 하부 벽(21)으로부터 분리하는 실링 디스크(5, sealing disc)를 포함한다.

특히, 실링 디스크(5)는 하부 엣지(23)에서 용접된다.

실링 디스크(5)는 내부 체적(V)을 두 부분으로 분리한다: 적어도 하나의 물질(11)을 전형적으로 분말 형태, 과립 형태, 잎, 또는 시럽 형태로 주입 또는 용해되는 함유 체적(VC, containing volume) -뚜껑(7)와 실링 디스크(5) 사이에 형성된 상부 체적-; 및 캡슐(1) 내로 주입된 액체와 물질(11)의 적절한 혼합을 위한 혼합 체적(VM, mixing volume) -실링 디스크(5)와 하부 벽(21)사이에 낮게 형성됨-;

실링 디스크(5)는 캡슐(1)을 하부 벽(21)에 천공하더라도, 캡슐(1)은 실링 디스크(5)에 의해 닫힌 채로 밀봉된 상태로 유지된다. 이러한 방법은 우선 음료의 정확한 추출이 일어나기 전에 캡슐(1)로부터 빠져나올 위험없이 캡슐을 액체 또는 크림 같은 물질 또는 시럽으로 채울 수 있게 한다. 실제로, 캡슐(1)은 캡슐 내부의 유체에 의해 가해지는 압력으로 인해 실링 디스크(5)가 해제된 후에만 음료를 배출하기 위해 개방된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 디스크(5)는 하부 엣지(23)에 물질(11) 아래에 고정된 하부 벽(21) 및 함유 체적(VC) 하부 벽(21)사이의 하부 엣지(23)사이에 위치된다.

디스크(5)는 하부 엣지(23)에 약하게 접착 또는 용접, 즉 박리가능하게(peelable) 부착된다. 예를 들어, 디스크(5)는 접착력이 낮은 또는 약한 접착제를 사용하여 접착되거나,캡슐(1) 내부의 특정 압력 조건 하에서 하부 엣지(23)로부터 분리되는 방식으로 (특정 시간 및 용접 온도에서)용접된다.

바람직하게는,디스크(5)는 0.5 Bar 내지 1 Bar의 임계 압력에서 하부 엣지(23)로부터 분리될 수 있다.

바람직하게는, 디스크(5)는 단일 층 또는 다층의 알루미늄 또는 플라스틱/알루미늄 복합재 또는 완전 플라스틱 물질로 만들어진 필름이다.

캡슐(1)은 예를 들어 주입된 음료 또는 수용성 음료의 제조를 위해 상이한 버전으로 제조될 수 있다.

바람직하게는, 주입물(예를 들어, 커피 가루 또는 찻잎)을 위한 캡슐(1)은, 주입된 액체가 캡슐(1) 밖으로 흘러나오기 전에 여과하도록 구성되고 바람직하게 종이, 직물 또는 부직포로 만들어지는 필터 디스크(미도시)를 더 포함한다. 필터 디스크는 하부 엣지(23)에 물질(11) 아래 그리고 실링 디스크(5) 위에 고정된다.

캡슐(1)은 음료가 배출되기 전에 물질이 적절히 혼합될 수 있도록 실링 디스크(5)와 하부 벽(21)사이에서 컵(2) 내부에 위치한 혼합 요소(6, mixing element)를 더포함한다.

혼합 요소(6)는 캡슐 내로 주입된 유체 및 물질이 동일한 캡슐 밖으로 흘러나오기 전에 주입되거나 용해되는 필수 통로를 규정하는 복수개의 혼합 부분들(61, 62, 63) (mixing portions)을 포함한다.

혼합 요소(6)는 제 1 수집 및 채널링 부분(61, first collection and channeling portion), 이어서 낙하 및 수집 부분(62, fall and collection portion), 끝으로 최종 혼합 부분(63, final mixing portion)을 포함한다.

수집 및 채널링 부분(61)의 제 1 부분은 실링 디스크(5) 바로 아래까지 연장되고,실질적으로 평평하거나 오목한 표면을 갖는 원형 크라운(circular crown) 형상으로 구성되고 하부 벽(21)에 실질적으로 평행하게 연장된다. 이러한 표면에는 전도 채널들(65, conduction channels)을 형성하는 반경 방향으로 연장되는 복수의 릴리프(64, reliefs)가 있다. 릴리프(64)의 존재는 유체 내에 영양 물질(alimentary substance)을 적절하게 혼합하고 이를 캡슐(1)에 주입된 유체에 용해시키는 것을 돕는 일종의 소용돌이(whirls)를 유발한다.

낙하 및 수집 부분(62)는 넓은 원형 입구 개구(661, wide circular inlet opening)와 복수개의 작은 출구 개구(662, small outlet openings) 사이로 연장되는 챔버(66)에 의해 형성된다. 챔버(66)는 혼합 체적(VM)의 전체 높이에 걸쳐 연장된다. 챔버(66)내로 유입되는 유체의 속도는 동일한 챔버를 떠나는 유체의 속도보다 빠르다: 이는 챔버(66)내에 난류를 발생시켜 음식 물질의 혼합을 돕는다.

마지막으로, 최종 혼합 부분(63)은 혼합 요소(6)의 베이스에서 만들어진 출구 개구들(662)과 컵(2)의 하부 벽 사이에 형성된다. 이러한 최종 혼합 부분(63)은 음식 물질의 혼합을 완료하는 굴곡지고(winding) 좁은 경로를 형성한다.

혼합 요소(6)이 컵(2)의 혼합 체적(VM)에 삽입될 때, 그 자체와 측 벽(22)과 하부 벽(21)사이에 환형(annular) 및 원환면(toroidal)의 출구 챔버(26)를 형성한다.

추출 기계에서 캡슐(1)을 사용하는 경우, 천공 요소(92)는 출구 챔버(26)에서 Y-축에 대해 편심적으로 컵(2)의 베이스(21)에 구멍을 만든다.

도면에 도시된 실시 예에서, 캡슐(1)은 Y축을 중심으로 대칭적이며, 천공 요소(92)가 항상 출구(26)에서 하부 벽(21)을 관통할 것이기 때문에 바람직한 원주 배향없이 기계의 추출 챔버 내에 위치될 수 있다. 또한, 천공 요소(92)는 동일한 출구 챔버(26)의 높이보다 낮은 최대 높이에서 출구 챔버(26)를 관통한다.

혼합 요소(6)는 실질적으로 캡슐(1)의 컵(2) 내부에 배치되고 하부 벽(21)을 정지시키는 강성 또는 반 강성 구조로 구성된다.

혼합 요소(6)는 예를 들어 컵(2)에 제공된 환형 정지부(29, annular stop) 아래에 하부 엣지(23) 바로 아래에 간섭-끼워 맞춤(interference-fitted)된다.

사용 동안, 캡슐(1)은 추출 챔버 내로 삽입되고 그러한 추출 챔버는 폐쇄된다. 이 시점에서, 주사 바늘(91)은 뚜껑(7)을 통해 캡슐(1)을 관통하고 천공 요소(92)는 하부 벽(21)을 통해 캡슐(2)을 관통한다. 주입 바늘(91, injection needle)을 통한 기계의 주입 수단은 수용 체적(VC)에서 캡슐(1) 내로 물을 주입한다. 물은 음식 물질에 스며들어 이를 추출하거나 용해시키고 음료를 만든다. 실링 디스크(5)의 존재로 인해, 개방 압력에 도달할 때까지 실링 디스크(5)가 하부 엣지(23)로부터 분리되게하는 음료의 흐름은 수용 체적(VC)내에 한정된 상태로 유지된다.

함유 체적(VC)을 밀봉하기 위한 디스크(5)의 존재는 유체가 물질(11)과 접촉하는 일정 시간 동안 주입되거나 용해되어 최적의 주입 음료 또는 용해된 물질의 적절한 용해가 달성되도록 보장할 수 있다. 캡슐(1) 내부의 유체에 의해 발휘되는 추력(thrust)은 하부 엣지(23)로부터 디스크(5)를 분리시키는 임계 값에 도달한다. 이러한 분리는 실링 디스크(5)에 의해 이전에 보장된 밀봉 효과가 없어지게 한다.

이 시점에서만 캡슐이 개방되고 음료는 하부 벽(21)을 향해 진행될 수 있다. 음료는 이어서 혼합 요소의 모든 부분을 통과하여 방향의 변화 및 소용돌이를 겪고, 이는 음료의 흐름에서 와동(vortices)을 형성하고, 와동은 음식 물질이 완전히 용해되도록 돕는다.

따라서 완전히 혼합된 음료는 출구 챔버(26)에서 하부 벽(21)을 향해 축적된다. 천공 바늘(92)을 통해 음료는 캡슐(1) 밖으로 흘러나올 수 있다.

다양한 변형 실시 형태에서, 캡슐(1)은 자동 또는 반-자동 기계에 의한 음료(차, 커피, 허브 티, 우유, 초콜릿, 청량 음료, 주스, 칵테일 등)의 즉석 제조에 사용될 수 있으며, 캡슐의 천공은 뚜껑과 베이스 모두에 제공된다.

혁신적으로, 본 발명에 따른 주입물 또는 수용성 음료의 제조를 위한 캡슐은 여과 타입의 기계(저압)에서 사용될 수 있으며, 여기서 캡슐의 천공은 뚜껑과 베이스 모두에서 예상되지만, 주입된 음료를 배출하기 위한 캡슐의 개방은 캡슐 내부의 유체에 의해 가해지는 압력으로 인해 내부 실링 디스크가 분리된 후에만 발생한다.

유리하게는, 본 발명에 따른 캡슐은 음료를 배출하기 전에 물질의 정확한 용해를 보장할 수 있는 내부 믹서가 장착되어 있기 때문에, 수용성 물질 또는 시럽으로부터 음료를 제조하는데 특히 효과적이다.

통상의 기술자는 전술한 캡슐, 다음의 청구 범위에 의해 정의된 보호 범위 내에 포함된 캡슐을 변형시킬 수 있음이 명백하다.

Claims

저압 추출 시스템을 위한 주입물 또는 수용성 음료의 제조를 위한 캡슐(1)에 있어서,
음료를 배출하기위한 음료 추출 시스템에 의해 천공되도록 의도된 하부 벽(21)과, 상기 하부 벽(21)으로부터 하부 엣지(23)로 연장되고, 상기 하부 엣지(23)로부터 상부 엣지(24)로 연장되는 측 벽(22)을 포함하고, 내부 체적(V)을 형성하는 컵(2);
상기 상부 엣지(24)에 고정되고, 상부에서 컵(2)을 폐쇄하도록 구성되고, 추출 유체의 주입을 위해 상기 추출 시스템에 의해 천공되도록 의도되는 뚜껑(7);
상기 컵(2) 내부에 삽입되고 상기 하부 엣지(23)에 고정되어, 상기 내부 체적(V)을 주입 또는 용해될 적어도 하나의 식품 물질(11)을 내장하는 함유 체적(VC)과, 추출 유체에서 상기 식품 물질(11)의 최적 혼합을 위한 혼합 체적(VM)으로 분리하는 실링 디스크(5) -상기 실링 디크스(5)는 베이스에 상기 함유 체적(VC)을 단단히 밀봉하고, 이후 상기 유체의 의해 가해지는 압력에 의해 상기 하부 엣지(23)로부터 분리되도록 구성됨-; 및
상기 컵(2) 내부에 상기 실링 디스크(5) 및 상기 하부 벽(21) 사이에 위치되고, 상기 식품 물질(11)의 적절한 혼합을 허용하기 위해 유체에 와동을 형성하는 복수개의 혼합 부분들(61, 62, 63)을 구비하는 혼합 요소(6)를 포함하는 캡슐(1).
제 1 항에 있어서,
상기 혼합 요소(6)는,
제 1 수집 및 채널링 부분(61)과, 뒤이어 낙하 및 수집 부분(62)과, 끝으로 최종 혼합 부분(63)을 포함하는 캡슐(1).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 혼합 요소(6)는,
원형 크라운 형태로 상기 실링 디스크(5) 아래로 연장되고, 표면에 복수개의 릴리프(64)를 구비하는 제 1 수집 및 채널링 부분(61)을 포함하는 캡슐(1).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합 요소(6)는,
넓은 입구 개구(661) 및 복수개의 소형 출구 개구(662) 사이에 연장하는 챔버(66)에 형성되는 낙하 및 수집 부분(62)을 포함하는 캡슐(1).
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합 요소(6)는,
상기 혼합 요소(6)의 베이스에 형성된 출구 개구들(662) 및 상기 컵(2)의 하부 벽 사이에서 형성된 최종 혼합 부분(63)을 포함하는 캡슐(1).
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컵(2)의 상기 혼합 체적(VM)에 삽입된 혼합 요소(6)는,
사이에 환형 및 원환면의 출구 챔버(26)와, 측 벽(22)과, 음료를 배출하기 위해 상기 추출 시스템으로부터 천공 요소를 수용하도록 구성되는 하부 벽(21)을 형성하는 캡슐(1).
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합 요소(6)는, 상기 하부 벽(21)에 놓이고, 상기 컵(2) 내부에 삽입되는 강성 또는 반-강성 구조인 캡슐(1).
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 혼합 요소(6)는,
상기 하부 엣지(23) 아래의 상기 컵(2)에 구비되는 대응하는 환형 부분(29) 아래에 간섭에 의해 끼워 맞춰지는 캡슐(1).
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 디스크(5)는, 하부 엣지(23)에 물질(11) 아래에 고정된 하부 벽(21) 및 함유 체적(VC) 사이에서, 약한 방식 또는 0.5 bar 내지 1 bar 사이의 임계 압력에서 하부 엣지(23)로부터 분리되는 방식으로 배치되는 캡슐(1).
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하부 엣지(23) 상에, 상기 실링 디스크(5) 위에, 상기 물질(11) 아래에 고정되는 필터 디스크를 더 포함하는 캡슐(1).