KR20230037489A - 포션 캡슐 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 한 가지 고려 사항에 따르면, 포션 캡슐(1)은 예를 들어 컵과 같은 베이스 요소(2)를 포함하며, 베이스 요소는 캡슐 베이스(4) 및 원주(둘레) 측벽(3)을 갖는다. 커버 요소(8)는 베이스 요소에 부착되고 이와 함께 추출 재료로 채워진 추출 재료 영역을 갖는 내부 공간(7)을 형성한다. 필터 요소(11)는 내부 공간(7)에 배치된다. 상기 요소는 캡슐 베이스로부터 또는 커버 요소에 의해 형성된 캡슐 커버로부터 추출 재료 영역을 분리한다. 필터 요소(11)는 개방 기공 발포 재료로 형성된다.
Description
본 발명은 음료 캡슐에 도입된 액체에 의해 음료를 조제하기 위한 시스템 분야에 관한 것이다. (The invention relates to the field of systems for preparing beverages by means of a liquid introduced into a beverage capsule.) 본 발명은 특히 물을 주입하여 음료 또는 음료 성분을 조제할 수 있는 추출 물질(extraction material) 또는 추출물(extract)을 함유하는 포션 캡슐(portion capsule)에 관한 것이다.
음료를 조제하기 위한 시스템 중, 소위 커피 캡슐 시스템들 (이들은 차를 조제하기 위한 변형예들에서도 또한 존재한다)이 공지되며, 일반적으로 추출(extraction)을 통해 커피 음료 또는 차 음료를 조제하기 위해 주로 압력을 받는 뜨거운 물이 캡슐 내로 도입된다. 캡슐은 종종 뜨거운 물의 도입을 위해 일 측(주입 측(injection side))이 천공된다. 일반적으로 캡슐의 다른 측(추출 측(extraction side))에서 브루잉된 음료(brewed beverage)를 배출하기 위한 다양한 가능성들이 알려져 있다. 하나는 해당 천공 스파이크(perforation spikes)에 의한 천공(피어싱)(piercing))이 추출 측에 제공되는 시스템이 있다. 다른 예로, 브루잉 과정(brewing process) 동안 내부 압력으로 인해 추출 측 상의 캡슐의 경계가 천공되거나 찢어지는 시스템이 공지되어 있으며, 이를 위해 캡슐 외부 수단 (해당 커피 머신의 브루잉 챔버(brewing chamber)에 존재하는) 또는 캡슐 내부 수단이 존재할 수 있다. 마지막으로 음료를 배출하기 위해 캡슐 벽이나 멤브레인을 뚫거나 찢을 필요가 없는 이미 개봉된 캡슐도 있다.
무엇보다도 분쇄된 커피(또는 찻잎)가 바람직하지 않은 방식으로 추출된 음료(brewed beverage)에 들어가는 것을 방지하기 위해, 추출 재료 영역(extraction material region)을 조인트 영역(joint region)으로부터 분리하고 적절한 방식으로, 예를 들면 복수의 필터 개구부를 포함함에 의해 액체 투과성인 필터 요소(filter element)가 캡슐의 내부에 배치되는 캡슐이 공지되어 있다.
이러한 필터 요소를 갖는 포션 캡슐(portion capsule)의 예는 예를 들어 EP 1 344 722 및 WO 2010/085824에서 찾아볼 수 있다.
종래 기술에 따른 필터 요소를 갖는 포션 캡슐의 단점은 상기 캡슐이 일반적으로 사출 성형 부품으로 생산되므로 생산이 다소 복잡하고 다량의 중합체 재료를 필요로 하여 생산에서 에너지 소비 및 캡슐의 무게에 불리한 영향을 미친다는 점이다. 상기 캡슐은 또한 캡슐 디자인에서 특정 복잡성을 가져온다. 예를 들어, 조인트 제품 영역은 일반적으로 음료 조제 기계의 천공(피어싱) 팁(piercing tip)이 필터 요소에 충돌하여 손상되지 않고 추출 측에서 수용되도록 구현되어야 한다.
본 발명의 목적은 필터 요소를 갖는 포션 캡슐 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다. 포션 캡슐, 특히 필터 요소는 저렴하고 생산이 간단하며 환경 친화적이어야 한다.
본 발명의 한 가지 고려 사항에 따르면, 포션 캡슐은 예를 들어 컵과 같은 베이스 요소(base element)를 포함하며, 캡슐 베이스(capsule base) 및 원주(둘레) 측벽(circumferential side wall)을 갖는다. 커버 요소(cover element)는 베이스 요소에 부착되고 이와 함께 추출 재료로 채워진 추출 재료 영역을 갖는 내부 공간을 형성한다. 필터 요소는 내부 공간에 배치된다. 상기 요소는 캡슐 베이스로부터 또는 커버 요소에 의해 형성된 캡슐 커버로부터 추출 재료 영역을 분리한다. 필터 요소는 개방 기공 발포 재료(open pore foam material)로 형성된다.
본 명세서에서 개방 기공 또는 개방 셀 발포(폼) 재료는 기공 사이의 벽이 적어도 부분적으로 완전히 폐쇄되지 않아 발포 재료가 액체를 수용하고 방출할 수 있는 발포 재료(폼 재료)(foam material)를 의미한다. 따라서 개방형 셀 외에 폐쇄형 셀의 존재도 배제되지 않는다.
발포 재료(foam material)는 개방 기공 폴리프로필렌(PP) 플라스틱일 수 있다. 개방 기공 PP 발포체는 예를 들어 EP1479716, EP1625174 및 EP2233516으로부터 알려져 있다. 개방 기공 PP 발포체는 음료 포션 캡슐에서 필터 요소로 사용하기에 특히 적합하다는 것이 밝혀졌는데, 왜냐하면 상기 발포체(foam)가 간단하고 생산하기에 저렴하고 경량이며 내열성이고 재활용 가능하기 때문이다. EP2233516은 심지어 그러한 발포체를 생분해성(biodegradable)으로 만들기 위한 접근법을 개시하고 있다.
추가 실시예 그룹에서, 개방 기공 발포 재료는 바이오 플라스틱으로 제조된다. 소위 바이오 플라스틱은 이미 음료 캡슐을 위한 재료로 논의되었다. 재생 가능한 자원에서 생산된 플라스틱을 바이오 플라스틱(소위 바이오 기반 플라스틱)이라고 한다. 바이오 플라스틱은 또한 생분해될 수 있는 플라스틱(소위 생분해성 플라스틱(biodegradable plastics))이다. 예를 들어, 식품 산업에 적용되고 부분적으로 바이오기반 플라스틱의 부분을 포함하는 생분해성 플라스틱이 알려져 있다.
본 명세서에서 "생분해성(biodegradable)"은 표준 EN13432(버전: 2019년 말)에 따라 생물학적으로 분해될 수 있음을 의미하고 "바이오 기반(bio-based)"은 "화석 기반이 아닌 재생 가능한 자원으로 만들어짐"을 의미한다.
개방 기공 발포재의 재료는 특히 생분해성일 수 있다. 생분해성 폴리머로 만들어진 발포재의 생분해성은 특히 크고 유리하다는 것이 밝혀졌다. 개방 기공 발포재는 특히 큰 표면적을 가지고 있다. 생분해(퇴비화)를 담당하는 유기체는 상응하게 분해 부피당 더 큰 표면적에 대해 작용할 수 있고, 산소를 공급하는 것이 더 용이하게 가능하기 때문에 상기 공정은 종래 기술에 따른 필터에 대한 것보다 더 효율적이다. 따라서 생분해성 플라스틱으로 만들어진 필터 요소의 실시예는 실시예에 특히 유리하고 바람직하다.
한 그룹의 실시예에서, 발포재가 생성되는 재료(예를 들면 PP 또는 바이오 플라스틱과 같은)는 베이스 요소 및/또는 캡슐 커버의 재료와 동일할 수 있다. 상기 조합은 재활용에 큰 이점을 갖는다.
추가적으로 또는 대안적으로, 베이스 요소 및/또는 커버 요소 및 필터 요소가 각각 생분해성 플라스틱(반드시 동일한 재료일 필요는 없음)으로 제조되는 것이 유리할 수 있다. 상기 조합은 또한 양호한 재활용성(good recyclability)과 관련하여 특히 바람직하다.
필터 요소의 생산은 특히 간단할 수 있다. 필터 요소가 반경 방향 외측에서 캡슐 베이스 또는 캡슐 커버와 영역 접촉을 하는 것이 필터 요소의 유효성을 위해 충분하다는 상황이 유리하다. 브루잉 과정(brewing process) 중에 필터 요소는 캡슐 내부의 액체 압력으로 인해 캡슐 베이스 또는 캡슐 커버에 대해 가볍게 눌려지므로 필터 요소는 밀봉 효과를 갖는다. 이를 위해 필터 요소의 형상과 방향을 캡슐 형상과 매우 정확하게 일치시킬 필요가 없다.
일부 실시예에서, 확장된 플라스틱으로 만들어진 스트랜드(strand)가 사용되고 슬라이스로 자르는 방식으로 필터 요소가 생성될 수 있다. 슬라이스의 두께는 필터 요소의 두께에 해당한다. 그런 다음 각 슬라이스는 필터 요소를 형성한다. 상기 생산 방법은 특히 유리하고 효율적이다. 캡슐이 축에 대해 실질적으로 대칭인 종래의 컵 형상을 갖는 경우 스트랜드는 단면이 둥글 수 있다. 스트랜드는 또한 예를 들어 캡슐이 직사각형 단면을 갖는 형상을 갖는 경우 대략 직사각형 단면을 가질 수 있거나, 상기 스트랜드는 실질적으로 캡슐 형상에 적합한(맞춰진) 상이한 단면 형상을 가질 수 있다.
필터 요소를 생산하기 위한 스트랜드는 특히 발포 압출(foam extrusion)에 의해 생산될 수 있다. 발포 압출은 바이오 플라스틱을 포함하여 알려진 일련의 플라스틱에 적용할 수 있는 방법이다.
필터 요소는 일부 실시예에서 예를 들어 용접 또는 적합한 접착제에 의해 캡슐 베이스 또는 캡슐 커버에 부착될 수 있다. 다른 실시예에서, 필터 요소는 베이스 요소 또는 커버에 간단하게 배치될 수 있고 접착제 없이 캡슐에 유지될 수 있다. 따라서 추출 재료는 보관 및 운송 중에 필터 요소가 캡슐 내 제공된 위치에서 벗어나는 것을 방지한다.
본 발명에 따른 방법으로 인해, 추출 재료 영역에 더하여, 필터 요소에 의해 추출 재료 영역으로부터 분리되고 그 안으로 음료가 흐르고 그로부터 상기 음료가 배출되는 결합 제품 영역(joint product region)이, 종래 기술에서 제공되는 바와 같이, 캡슐의 내부에서 구현되는 것이 필요하지 않다. 오히려, 개방 기공 디자인으로 인해, 필터 요소 자체는, 상기 요소가 여과할 뿐만 아니라 그 자체로 결합 제품 영역을 형성한다는 점에서, 이중 기능을 가질 수 있다. 따라서 필터 요소와 캡슐 베이스 또는 잠재적으로 캡슐 커버 사이의 직접적인 접촉이 가능하다.
본 발명은 또한 논의된 유형의 캡슐을 갖는 추출 시스템 및 캡슐이 끼워지는 브루잉 모듈(brewing module)을 포함하는 음료 조제 기계(beverage preparing machine)에 관한 것이다. 음료 조제 기계는 그 자체가 공지된 방식으로 물 탱크 또는 물 입구 라인, 물 가열 수단, 펌프 및 음료 배출구를 포함한다. 브루잉 모듈은 예를 들어 주입측의 천공 장치(piercing device) 및 추출측의 캡슐 천공(capsule piercing) 및/또는 스코어링 장치(scoring device)를 포함한다. 펌프는 물 가열 수단에 의해 가열된 물을 주입측으로부터 브루잉 모듈로, 따라서 캡슐로 펌핑하도록 설정된다. 추출 재료는 추출 측의 캡슐에서 배출되어 거기에서 음료 배출구에 도달한다. 브루잉 모듈과 캡슐 형상은 필터 요소가 캡슐의 추출 측에 존재하도록 상호 매칭될 수 있다.
본 발명의 필터 요소를 갖는 포션 캡슐 및 그의 제조 방법을 제공하며, 포션 캡슐, 특히 필터 요소는 저렴하고 생산이 간단하며 환경 친화적이다.
본 발명의 실시예를 도면을 사용하여 이하에서 설명한다. 다음과 같이 도시된다:
- 도 1은 주입측 및 추출측 각각에 필터 요소 및 천공 장치를 갖는 표션 캡슐의 개략적인 단면도이며;
- 도 2는 대안적인 포션 캡슐의 단면도이며; 그리고
- 도 3은 필터 요소를 생산하기 위한 발포 스트랜드(foam strand)의 개략도이다.
도면에서 동일한 참조 번호는 동일하거나 유사한 요소를 나타낸다.
- 도 1은 주입측 및 추출측 각각에 필터 요소 및 천공 장치를 갖는 표션 캡슐의 개략적인 단면도이며;
- 도 2는 대안적인 포션 캡슐의 단면도이며; 그리고
- 도 3은 필터 요소를 생산하기 위한 발포 스트랜드(foam strand)의 개략도이다.
도면에서 동일한 참조 번호는 동일하거나 유사한 요소를 나타낸다.
도 1에 따른 캡슐(1)은 컵(2) 형태의 베이스 요소(예를 들어, 컵이 실질적으로 회전 대칭인 축(20)를 가짐) 및 원주(둘레) 플랜지(circumferential flange)(5)를 따라 이에 부착된 커버 요소(8)를 포함한다. 베이스 요소는 캡슐 베이스(4) 및 원주(둘레) 측벽(3)을 형성하고, 커버 요소(8)에 의해 형성된 커버(9)와 함께 외부 캡슐 벽을 형성하고 캡슐 내부 공간(7)을 정의한다.
컵과 커버는 그 자체로 알려진 방식의 플라스틱, 예를 들어 폴리프로필렌(PP)으로 만들어질 수 있다. 그러나, 본 발명은 알루미늄 또는 종이와 같은 다른 재료로 만들어진 캡슐에도 적용 가능하다. 커버는 또한 알려진 방식으로, 예를 들어, 초음파 용접, 열적 방법 또는 잠재적으로 접착에 의해 컵에 부착된다.
종래의 플라스틱 대신에, 컵 및/또는 커버는 또한 바이오 플라스틱, 예를 들어 BASF의 Ecovio, 생분해성 폴리에스테르(폴리부틸렌 아디페이트-테레프탈레이트) 및 폴리락타이드로 만들어진 화합물로 만들어질 수 있다.
캡슐 내부 공간에는 개방 기공(개방 셀) 발포 재료로 만들어진 필터 요소(2)가 존재한다. 상기 필터 요소는 예를 들어 발포 폴리프로필렌 또는 발포 바이오 플라스틱으로 제조될 수 있다. 상기 필터 요소는 컵에 간단하게 배치될 수 있고 캡슐 내부 공간을 채우는 추출 재료, 예를 들어 분쇄 커피에 의해서만 보유될 수 있다. 그러나 상기 필터 요소는 또한 캡슐 베이스에 용접되거나 접착되거나 그렇지 않으면 부착될 수 있다.
필터 요소의 재질은 발포 재질(foam material)이다. 재료 구성은 캡슐 컵 및/또는 커버 요소의 구성과 동일할 수 있다.
도 1은 또한 주입측 천공 팁(22)을 갖는 주입측의 천공 장치(piercing device)(21) 및 추출측 천공 팁(24)을 갖는 추출측의 천공 장치(23)를 개략적으로 도시한다. 각각 적어도 하나의 천공 팁(22, 24)을 갖는 상기 천공 장치(21, 23)는 음료 조제 기계의 브루잉 모듈에 존재한다. 상기 천공 장치는 그 자체로 공지된 바와 같이, 브루잉 전 및/또는 동안에 캡슐을 뚫는 역할을 하여 물이 주입측의 캡슐로 도입될 수 있고 추출 물질이 추출측의 캡슐로부터 배출될 수 있다. 액체가 피어싱 팁을 통해 공급되는 시스템은 피어싱 팁이 단순히 관통하고 액체가 천공 팁을 지나 캡슐 내로 또는 캡슐 밖으로 흐르는 시스템과 같은 시스템이 알려져 있다. 천공 팁을 갖는 시스템에 대한 대안으로, 캡슐이 추출측에서 찢어지는 시스템, 또는 캡슐이 브루잉 공정 이전에 예를 들어 이미 제거 가능한 필름에 의해 덮이거나 잠재적으로 덮이지 않는 개구부를 포함하는 시스템도 알려져 있다. 본 발명의 작동 원리는 액체용 개구부가 생성되는 방식과는 무관하다.
도시된 실시예에서, 액체는 커버 측(도 1의 상부)으로부터 캡슐 내로 도입되고 캡슐 베이스(4)를 통해 캡슐 밖으로 배출되며, 필터 요소는 캡슐 베이스의 측에 존재한다. 반대 구성(캡슐 베이스를 통해 도입, 캡슐 커버를 통해 배출 등)도 가능하지만, 아래에 설명된 실시예에서 구현되는 것과 같이 두 측면 각각에 필터 요소를 갖는 구성도 가능하다.
발포 재료(foam material)의 가요성(flexibility)으로 인해, 필터 요소(11)가 대응하는 천공 팁(24)과의 접촉 위치에서 특정 수정을 포함할 필요가 없다. 필터 요소는 팁의 디자인에 따라 팁에 다소 항복(yield)하거나 팁에 의해 관통될 수 있다.
도 2는 대안적인 실시예를 도시한다. 상기 실시예는 다음의 특징에 의해 도 1의 실시예와 상이하다:
- 캡슐의 형상은 축(20)에 대해 회전 대칭이 아니라, 그 형상은 WO 2015/096989에 설명된 바와 같고, 예를 들어 실질적으로 직사각형, 특히 정사각형 단면을 갖는다.
- 커버 요소는 필름이나 판으로 구현되는 것이 아니라 예를 들어 사출 성형 또는 딥 드로잉을 통해 3차원 형태의 요소로 구현된다. 도 2의 실시예에서, 커버 요소는 돔형이어서, WO 2015/096989에도 설명된 바와 같이 상기 요소가 둘레 측벽의 일부를 형성한다. 따라서 실제 캡슐 커버(9)는 플랜지(5)로부터 축 방향 외측으로 오프셋된다.
- 필터 요소는 캡슐 베이스가 아닌 캡슐 커버에 배치된다. 따라서 캡슐은 액체가 캡슐 베이스를 통해 도입되고 캡슐 커버를 통해 배출되도록 브루잉 챔버에 매칭될 수 있지만 그럴 필요는 없다.
상기 기능들은 서로 독립적으로 조합되고 구현될 수 있다. 즉, 원형 단면을 갖는 캡슐 형태의 경우 캡슐 커버에도 필터 요소를 배치할 수 있고, 3차원 형태의 커버는 원형 단면 및/또는 캡슐 베이스 등에 필터 요소를 배치하는 것과도 결합될 수 있다.
캡슐 커버와 캡슐 베이스 모두에 각각 하나의 필터 요소를 적용하는 것도 가능하다. 이것은 특히 추출측에서뿐만 아니라 주입측으로도 추출 물질의 배출이 가능하고 방지되어야 하는 실시예에 유리하다.
도 3은 개략적인 형태로 필터 요소의 제조를 보여준다. 압출된 발포재로 만들어진 스트랜드(strand)(30)는 필터 요소(11)를 형성하는 슬라이스로 절단된다.
Claims (11)
- 캡슐 베이스(4) 및 원주(둘레) 측벽(3)을 갖는 베이스 요소(2), 베이스 요소(2)에 부착되고 이와 함께 추출 재료로 채워진 추출 재료 영역을 갖는 내부 공간(7)을 형성하는 커버 요소(8), 및 내부 공간에 배치되고 캡슐 베이스로부터 또는 커버 요소에 의해 형성된 캡슐 커버(9)로부터 추출 재료 영역을 분리하는 필터 요소(11)를 포함하는 포션 캡슐(1)에 있어서,
필터 요소(11)는 개방 기공 발포 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 포션 캡슐(1). - 제1항에 있어서,
베이스 요소는 원주(둘레) 플랜지(5)를 형성하고 커버 요소(8)는 원주(둘레) 플랜지(5)를 따라 베이스 요소(2)에 부착되는 것을 특징으로 하는 포션 캡슐. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
발포 재료는 개방 기공 폴리프로필렌(PP) 플라스틱인 것을 특징으로 하는 포션 캡슐. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
발포 재료가 생분해성인 것을 특징으로 하는 포션 캡슐. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
베이스 요소(2) 및/또는 커버 요소(8)가 생분해성 플라스틱으로 제조되는 것을 특징으로 하는 포션 캡슐. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
발포 재료의 재료 조성이 베이스 요소(2) 및/또는 커버 요소(8)의 재료 조성에 대응하는 것을 특징으로 하는 포션 캡슐. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
필터 요소(11)가 캡슐 베이스(4) 또는 커버 요소(8)와 직접 접촉하는 것을 특징으로 하는 포션 캡슐. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
필터 요소는 발포 재료로 제조된 스트랜드(30)를 슬라이스로 절단함으로써 생성되고, 필터 요소(11)는 상기 슬라이스 중 하나인 것을 특징으로 하는 포션 캡슐. - 제8항에 따른 포션 캡슐을 제조하기 위한 방법으로서, 발포 재료로 이루어진 스트랜드(30)를 슬라이스로 절단하여 필터 요소를 제조하고, 상기 슬라이스 중 하나는 필터 요소(11)로서 베이스 요소(2)에 배치되며 또는 커버 요소에 부착되며, 베이스 요소는 추출 물질로 채워지고 그 다음 커버 요소는 베이스 요소에 부착되는 것을 특징으로 하는 포션 캡슐의 제조 방법.
- 제9항에 있어서,
스트랜드는 발포 압출에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 포션 캡슐의 제조 방법. - 제9항 또는 제10항에 있어서,
베이스 요소(2) 및/또는 커버 요소(8)에 사용되는 것과 동일한 재료가 스트랜드(30) 재료로 사용되는 것을 특징으로 하는 포션 캡슐의 제조 방법.
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