JP2022007464A - コーヒー抽出用の水の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コーヒー抽出器の内部でのスケールの発生を防ぎつつ、硬度成分を除去していない原水でコーヒーを淹れたときと同様の風味を有するコーヒーを提供できるようにする。【解決手段】コーヒーの抽出に用いる水を製造する抽出用水製造装置１０は、例えば水道水である原水が供給されるナノフィルター装置２０を有する。ナノフィルター装置２０内のナノフィルター膜２１の透過水をコーヒーの抽出に用いる水とする。【選択図】図１

Description

本発明は、コーヒー豆を焙煎し粉砕したコーヒー粉からコーヒーを抽出するために用いられる水を製造する方法及び装置に関する。

コーヒーを淹れるときに使用される水については、コーヒーを淹れる場所で容易に入手可能な水を使うなど、これまであまり留意されてこなかった。これは、個人経営のカフェなどではサイフォン式あるいはドリップ式などのガラス製の器具を使用して１杯ずつコーヒーを淹れていたため、水に起因する問題が特に顕在化していなかったからである。

近年、例えば大手のコンビニエンスストアチェーンなどがコーヒーの抽出を機械化してコーヒーを提供するサービスを展開するようになってきている。このようなサービスでは、例えば購入者のボタン操作により需要に応じてコーヒー粉からコーヒーを抽出しカップなどの容器に淹れる、自動化されたコーヒーメーカーすなわちコーヒー抽出器が使用される。コーヒー抽出器では、１日当たり例えば１００杯以上のコーヒーを淹れるために多量の水を使用するので、水に溶解している硬度成分がコーヒー抽出器の内部にスケールとなって付着し、コーヒー抽出器をたびたび詰まらせるなどの問題が発生している。日本の水は諸外国に比べて軟水であるとは言われているが、それでも５０ｍｇ－ＣａＣＯ₃／Ｌ程度の硬度を有することが普通であり、加熱源を備えたコーヒー抽出器の内部におけるスケールの発生は避けられなかった。スケール発生の問題を解決するために、イオン交換樹脂を用いた軟水装置を導入し、硬度成分がほぼ完全に除去された水を使ってコーヒーの抽出を行うこともある。

特許文献１は、カチオン交換樹脂などからなり水から硬度成分を除去する軟水化手段と、カルシウム化合物あるいはマグネシウム化合物を添加することによって水の硬度を高める硬水化手段とを設け、これらの手段によって硬度を調節した水を用いてコーヒーの抽出を行うコーヒーメーカーを開示している。硬度成分の除去にはカチオン交換樹脂ではなく逆浸透（ＲＯ；reverse osmosis）膜を用いることもできる。特許文献２は、逆浸透膜装置によって処理された水を用いてコーヒーなどの抽出を行う飲料等供給・販売システムを開示している。

特開平１１－２７６３５１号公報 特開２００６－３１４７３１号公報

硬度成分をほぼ完全に除去された水で淹れたコーヒーは、未処理の原水で淹れたコーヒーに比べて風味が変化してしまうことがあり、そのような風味の変化を嫌って軟水装置を導入しないケースも見られる。これまでは、コーヒー抽出器の内部でのスケール発生を防止できる水と、原水に比べてコーヒーの風味を変化させない水とは両立しないと考えられていた。

本発明の目的は、コーヒー抽出器の内部でのスケールの発生を防ぎつつ、硬度成分を除去していない原水でコーヒーを淹れたときと同様の風味を有するコーヒーを提供できる、コーヒー抽出用の水の製造方法及び装置を提供することにある。

本発明の製造方法は、コーヒーの抽出に用いる水の製造方法であって、原水をナノフィルターで処理する工程を有し、ナノフィルターの透過水をコーヒーの抽出に用いる水とする。

本発明の製造装置は、コーヒーの抽出に用いる水を製造する製造装置であって、原水が供給されるナノフィルターを有し、ナノフィルターの透過水をコーヒーの抽出に用いる水とする。

ナノフィルターを用いることにより、コーヒーの風味を変えることはないがコーヒー抽出器の内部にスケールを生成しない程度にまで硬度成分が除去された水を得ることができ、コーヒー抽出器の内部でのスケールの発生を防ぎつつ、硬度成分を除去していない原水でコーヒーを淹れたときと同様の風味を有するコーヒーを提供することが可能になる。

本発明の実施の一形態の抽出用水製造装置を示す図である。 味覚センサーによる検出結果を示す図である。 味覚センサーによる検出結果を示す図である。 味覚センサーによる検出結果を示す図である。

次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の一形態の抽出用水製造装置１０の構成を示している。

抽出用水製造装置１０は、原水が供給されて、コーヒーの抽出に適した水を生成して後段のコーヒー抽出器３０に供給するものであり、その基本構成として、ナノフィルター装置２０を備えている。ナノフィルター装置２０の内部には分離膜であるナノフィルター膜２１が設けられており、ナノフィルター装置２０に供給された原水のうち、ナノフィルター膜２１を透過した水すなわちナノフィルターの透過水が、コーヒーを淹れるために用いる水としてコーヒー抽出器３０に供給される。ナノフィルター膜２１を透過しなかった水すなわち濃縮水は、ナノフィルター装置２０から外部に排出される。後述するようにナノフィルター膜２１は硬度成分を例えば８０％程度除去するので、原水に含まれる硬度成分のうちの２０％程度が透過水に含まれることになる。原水の硬度が６０ｍｇ－ＣａＣＯ₃／Ｌであるとすると、透過水の硬度は１２ｍｇ－ＣａＣＯ₃／Ｌ程度となる。この程度の硬度の水であれば、加熱器を備えるコーヒー抽出器３０に供給したとしても、コーヒー抽出器３０の内部でスケールが発生するおそれは少ない。

ナノフィルター装置は、逆浸透装置と同様の構成のクロスフロー型の膜分離装置であるが、分離膜として逆浸透膜ではなくてナノフィルター膜を使用するものである。逆浸透装置では、一般に塩化ナトリウムに対する除去率が９０％を超え、硬度成分（カルシウム及びマグネシウム）に対する除去率が９８％を超えるが、ナノフィルター装置２０では、塩化ナトリウムに対する除去率は例えば４０～７０％であり、硬度成分に対する除去率は６０～９０％程度である。逆浸透膜は溶解塩類を完全に除去することを目的とした膜であるが、ナノフィルター膜は、１価のイオンは選択的に通すが、２価のイオンは選択的に除去することを目的とした膜である。ナノフィルター膜は、ＪＩＳ（日本産業規格）Ｋ ３８０２：２０１５「膜用語」の項目番号１０７３でも、多価イオン及び分子量２００～１０００の物質の除去を目的とした膜と定義されており、逆浸透膜とは明確に分けて定義されている。水処理装置の運用方法においても、逆浸透装置とナノフィルター装置とは明確に区別されるものである。逆浸透装置によって水処理を行う場合には、ポンプによって例えば１ＭＰａまで被処理水を加圧する必要があるが、ナノフィルター装置では被処理水をそこまで加圧する必要はなく、例えば、水道水の給水圧０．３ＭＰａで動作させても十分な量の処理水を得ることができることもある。ナノフィルター膜によって除去された硬度成分は、濃縮水に含まれて排出される。

本発明に基づく製造装置は、基本的にはナノフィルター装置２０を備えていれば十分であるが、図１に示す抽出用水製造装置１０は、さらに、抽出用水製造装置１０への原水の供給を遮断する原水遮断弁１１と、原水遮断弁１１の出口に設けられた活性炭装置（ＡＣ）１２と、活性炭装置１２の出口に接続されたろ過器１３と、ろ過器１３の出口水をナノフィルター装置２０に給送するポンプ１４と、ナノフィルター装置２０の透過水出口とコーヒー抽出器３０とを接続する配管に接続されて透過水の圧力を検知する圧力センサー１５とを備えている。活性炭装置１２は、原水に含まれる遊離塩素を除去するだけでなく、原水中のフミン質などの臭気物質を除去する。ろ過器１３は、例えば、精密ろ過膜あるいは限外ろ過膜を備えており、活性炭装置１２から排出される原水に含まれる微小な固体成分を除去するために設けられている。活性炭装置１２及びろ過器１３は、必要に応じて設けられる。

圧力センサー１５は、コーヒー抽出器３０において水の需要があるときのみに抽出用水製造装置１０を動作させるために設けられている。コーヒーの抽出のためにコーヒー抽出器３０において水が使用されると、その分、コーヒー抽出器３０に接続する配管における透過水の圧力が低下する。圧力センサー１５において透過水の圧力低下を検知したら、圧力センサー１５からの図示破線で示す信号によって原水遮断弁１１が開けられ、ポンプ１４が駆動を開始し、原水が抽出用水製造装置１０を流れるようになって抽出用水製造装置１０が動作を開始する。圧力センサー１５において透過水の圧力が所定の閾値を超えた場合には、圧力センサー１５からの信号の出力が停止して原水遮断弁１１が閉じ、ポンプ１４も停止して、抽出用水製造装置１０の動作が停止する。コーヒー抽出器３０での水の需要に応じて抽出用水製造装置１０の動作を制御する構成としては、透過水の圧力を検知する圧力センサー１５を設ける構成のほかに、コーヒー抽出器３０内の水タンクの水位を検知するセンサーを設け、水位が所定値以下となったときに抽出用水製造装置１０を動作させる構成もある。

次に、本発明に基づく製造方法によればコーヒーの風味を変えることはないがコーヒー抽出器の内部にスケールを生成しない程度にまで硬度成分が除去された水を得られることについて、本発明者らが行った実験結果について説明する。以下の実験結果において、水道水とは相模原市の水道水（硬度６１ｍｇ－ＣａＣＯ₃／Ｌ）のことである。

逆浸透膜の透過水（以下、「ＲＯ透過水」とする）、イオン交換樹脂を用いて硬度成分を完全に除去した水（以下、「軟水」とする）及び、ナノフィルター膜の透過水（以下、「ＮＦ透過水」）の各々について、グアテマラ種のコーヒー粉１６ｇを１４０ｍＬ、９０℃の水で抽出したときに、コーヒーの風味にどのような変化が起こるかを検証した。コーヒーの風味の評価は、味覚センサー（インテリジェントセンサーテクノロジー社製、型式：ＴＳ－５０００Ｚ）によって、水道水を活性炭装置で処理して得た水を基準０として、酸味、苦味先味、複雑さ、旨味、コーヒー感、苦味後味、渋味後味、コク・余韻の各項目について評価することによって実行した。コーヒー感としては味覚センサーにおける塩味の評価値を採用した。各項目の値に関し、０．５以上の違いがある場合には、ヒトの味覚によっても明確に違いを判別できるとされている。ＲＯ透過水は、活性炭処理した水道水を逆浸透膜（Ｖｏｎｔｒｏｎ社製、型式：ＨＰ－１８１２－７５）で処理して得た透過水であり、軟水は、活性炭処理した水道水をＮａ型のゲル型強酸性カチオン交換樹脂に通水して得た水であり、ＮＦ透過水は、活性炭処理した水道水をナノフィルター膜（ＳＯＵＲＣＥ ＷＡＴＥＲ社製、型式：ＮＥ３０１２－６００）で処理して得た透過水である。結果を図２～図４に示す。図２は、ＲＯ透過水で淹れたコーヒーの風味の評価結果を表し、図３は、軟水で淹れたコーヒーの風味の評価結果を示し、図４は、ＮＦ透過水で淹れたコーヒーの風味の評価結果を示している。

図２から明らかになるように、ＲＯ透過水でコーヒーを抽出した場合、酸味が強くなる傾向が見られた。また、硬度成分を完全に除去した軟水でコーヒーを抽出した場合、コーヒー感（塩味）が強くなる傾向が見られた。これに対し、本発明に基づいてナノフィルターで処理して得られたＮＦ透過水を用いて淹れたコーヒーだけが、原水である水道水と近似した風味を示した。すなわちＮＦ透過水を用いてコーヒーを抽出することにより、原水で淹れたコーヒーと比べて風味が変化しないコーヒーを得ることができた。

ＮＦ透過水の硬度を測定したところ、１２ｍｇ－ＣａＣＯ₃／Ｌであった。原水の硬度が６１ｍｇ－ＣａＣＯ₃／Ｌであることから、使用したナノフィルター膜により、スケールを形成する成分であるカルシウム及びマグネシウムが約８０％除去されたことが分かった。以上の結果から、ナノフィルターを透過した水をコーヒー抽出器に供給することにより、コーヒーの風味の変化を抑制しながら、コーヒー抽出器の内部でのスケール発生も防止できることが分かった。

１０ 抽出用水製造装置
１１ 原水遮断弁
１２ 活性炭装置
１３ ろ過器
１４ ポンプ
１５ 圧力センサー
２０ ナノフィルター装置
２１ ナノフィルター膜
３０ コーヒー抽出器

Claims (6)

1. コーヒーの抽出に用いる水の製造方法であって、
   原水をナノフィルターで処理する工程を有し、
   前記ナノフィルターの透過水をコーヒーの抽出に用いる水とする、製造方法。
2. 前記ナノフィルターで処理する前に前記原水を活性炭でろ過する工程を有する、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記透過水の圧力を検出し、前記圧力に応じて前記ナノフィルターへの前記原水の供給を制御する、請求項１または２に記載の製造方法。
4. コーヒーの抽出に用いる水を製造する製造装置であって、
   原水が供給されるナノフィルターを有し、
   前記ナノフィルターの透過水をコーヒーの抽出に用いる水とする、製造装置。
5. 前記ナノフィルターの前段に活性炭装置を備え、
   前記活性炭装置によってろ過処理された前記原水が前記ナノフィルターに供給される、請求項４に記載の製造装置。
6. 前記ナノフィルターに対して前記原水を供給する供給手段と、
   前記透過水の圧力を検出するセンサーと、
   をさらに備え、
   前記センサーの出力に基づいて前記供給手段が制御される、請求項４または５に記載の製造装置。

Images