KR101148885B1 - 커피 원두 배전장치용 히터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 짧은 시간에 높은 온도를 유지하여 빠른 배전을 가능하게 하면서, 신속한 냉각으로 배전 과정에서 커피 원두로부터 방출되는 풍미 및 풍향 성분의 휘발을 최소화할 수 있도록 한 커피 원두 배전장치용 히터에 관한 것으로서, 장치바디를 구성하는 지지플레이트의 상부 중앙에 배전하고자 하는 커피 원두를 수용하도록 설치하는 배전보울과, 상기 배전보울의 상부 외면에 투입구를 가지는 커버를 고정하기 위한 플랜지를 돌출시키고, 바닥에는 구동수단에 의하여 커피 원두를 교반 하도록 설치하는 교반임펠러와, 상기 배전보울의 바닥면 일 측에 구비하여 배전 완료된 커피 원두를 배출하는 배출구와, 상기 배전보울 내부 상방에 설치되어 커피 원두에 열을 가하여 배전하는 히터를 포함하는 커피 원두 배전장치에 있어서;

상기 히터를 판상의 세라믹재질로 이루어진 절연체 내에 발열선을 내재한 세라믹 발열체를 사용하는 것을 특징으로 한다.

커피, 원두, 히터, 세라믹, 발열체

Description

커피 원두 배전장치용 히터{A HEATER FOR ROASTING MACHINE}

본 발명은 커피 원두 배전(焙煎)장치용 히터에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 높은 온도에서 빠르고 균일한 배전을 가능하게 하면서 신속한 냉각을 통하여 배전품질을 높일 수 있도록 개선한 커피 원두 배전장치에 적용되는 히터의 제공에 관한 것이다.

커피 원두 배전(焙煎)장치는 커피맛과 향을 뜨거운 물로 추출하기 위하여 생 원두를 볶아주는 장치로서 일반적으로 볶아주는 과정을 통해, 커피 맛과 향이 다양해질 수 있고, 특정 맛과 향이 더욱 풍부해지기도 한다.

본래 커피 원두를 배전하기 위한 장치는 커피의 맛과 향에 가장 크게 영향을 주는 배전 과정을 위한 것으로 비교적 고온(200~250℃)에서 잘 제어된 가열 공정을 통해 볶아져야 하기 때문에 가장 어렵고 민감한 과정을 처리하는 장치이다.

일반적으로, 커피메이커는 배전 된 커피 원두 또는 이를 분쇄한 원두 분말을 구입하여 뜨거운 물로 맛과 향을 우려내어 취식할 수 있도록 되어 있다.

이와 같이 유통되는 배전 된 커피 원두는 공장라인에서 관리되는 온도로 가열 및 냉각되는 배전 과정을 거치고 껍질 및 찌꺼기를 분리하고, 배전 상태가 과도 하거나 부족한 커피 원두를 제거하여 일정한 품질을 유지할 수 있으나, 수요자는 커피의 맛과 향이 정해진 제품에 한정된 선택을 할 수밖에 없었다.

뿐만 아니라, 배전 후 1주 정도 지나면, 맛과 향이 나빠지는 문제가 있어서, 합성 향이나 성분 등을 첨가한 제품으로 유통되고 있으며, 이것도 중간 정도로 배전 된 커피에 한하며, 강한 향이나 진한 맛을 느낄 수 있는 강 배전 된 상태의 커피 원두의 경우에는 내재 된 각종 성분들의 산폐가 심하여 유통되는 것조차 곤란한 실정이다.

생활의 여유와 고급화 추세에 따라 수요자는 자신의 취향에 맞는 커피 맛을 즐기고자 하는 것은 물론이고 커피에서 추출되는 성분들 중에서 항산화 작용을 촉진시키는 폴리페놀 등의 성분에 대한 관심이 높아지면서 소형 커피 배전장치에 대한 필요성이 대두 되고 있다.

커피의 맛과 향에 가장 큰 영향을 줄 수 있는 배전 과정을 소비자가 직접 취급하고자 하는 요구에 부응하여 직접 커피 원두를 배전하여 음용 할 수 있도록 소형의 배전장치를 포함하여 냉각과정을 포함하여 분쇄 및 추출을 전자동으로 수행되는 장치에 대해 다양한 시도가 이루어졌으며, 특허공고 제 1997-0002795호 및 실용신안등록 제 0263071 호 등에서 개시되었다.

상기 소개된 배전 장치의 공통점은 전기를 사용하는 직화식을 사용하고 있으며, 냉각과정을 포함한 분쇄 및 추출이 전자동으로 이루어질 수 있는 장치로서, 커피 생 원두만 있으면, 커피 추출까지 자동적으로 이루어져 편리하게 맛과 향이 풍부한 고품질의 원두 커피를 즐길 수 있다.

특허공고 제 1997-002795호의 커피 배전 장치(1)는 도 7에 도시된 바와 같이, 배전 보울(2)의 상부에 원적외선 히터(3)를 배치하고, 배전 보울(2)의 하방에는 모터에 의하여 구동하는 교반날개(4)를 장착하였고, 배전 과정에서 분리되는 껍질이나, 찌꺼기 등이 하부로 배출되도록 개폐뚜껑(5)을 가지고 있으며, 가열과정이 끝나고 냉각하는 과정에서 송풍기(6)가 배전 보울의 외부 표면을 냉각되도록 하여 커피 두 표면에 활성화된 맛과 향의 성분이 휘발 되는 것을 방지하고, 뜨거운 상태에서 공기와 닿아 더욱 가속될 수 있는 산패를 방지하면서 커피 원두의 냉각이 가능하게 구성하고 있다.

특허공고 제 1997-002795호는 배전과정 및 냉각과정에 대한 구성의 장점에도 불구 하고, 배전을 완료할 수 있는 시간이 약 10분 정도 소요되기 때문에, 효과적인 냉각 방법에도 불구 하고 커피 원두의 배전 품질이 현저히 감소하게 된다.

커피 배전에 대한 일반적인 지식으로 볼 때, 커피 원두를 낮은 온도에서 긴 시간에 배전할 경우에는, 커피의 표면과 내부 및 커피 원두들 간의 배전상태는 균일하게 유지할 수 있는 장점은 있으나, 커피 향이 상대적으로 빈약하게 되고 폴리페놀 성분 등을 비롯한 다양한 커피 고유의 향기가 파괴되는 단점이 있다.

반면, 커피 원두를 높은 온도에서 짧은 시간에 배전할 경우에는, 커피 향이 풍부하면서 폴리페놀 성분 등과 같이 건강에 도움이 되는 성분의 파괴가 최소화되는 장점이 있으나, 커피의 표면과 내부 및 커피 원두들 간의 배전상태가 불균일하게 되어 불완전 연소 된 탄화물들이 커피 추출과정에서 다양한 영양소들을 흡착하는 단점이 있다.

상기의 기술에 적용된 히터는 절연 분말이 충진된 금속관에 설치된 시즈(Siege) 히터를 기초로 원적외선 효과를 부여하기 위해 금속관 외부 표면에 세라믹 분말이 코팅되거나, 세라믹 관이 덮혀 있어서 매우 비효율적인 열전달 구조를 가지고 있어서 가열 및 냉각 속도를 감소시킨다.

이러한 형태의 히터로서는 제시된 배전 시간보다 더욱 짧게 배전하는 것이 어려우며, 온도를 올려 짧게 배전하고자 하더라도 균일한 배전 품질의 커피 원두를 얻는 것은 곤란하다.

한편, 가정이나 사무실 또는 소형 업소에 보급하기 위한 보편적인 소형의 배전장치를 포함하는 전자동 커피 메이커에 대한 형태가 실용신안등록 제 0263071 호에 개시되어 있으며 이를 도 8을 통하여 살펴보면 다음과 같다.

커피 생두의 배전, 냉각, 분쇄, 추출 등의 과정을 모두 수행할 수 있는 전자동 형태의 구조가 제시되어 있으며, 신속한 배전 과정을 위해 원형의 시즈히터(10)를 배전 보울(11)의 하부에 배치하고, 상기 시즈히터(10)의 상부에 모터에 의하여 회전하는 날개판(12)을 설치하여 위치상 시즈히터(10)의 대류열이 날개판(12)에 위치한 커피 두에 슬릿(13)을 통하여 전달되는 것을 용이하게 하여 신속한 배전과 배전의 균일성을 동시에 확보하고자 하고 있다.

실용신안등록 제 0263071 호의 경우에는 배전과정에서 벗겨지는 커피 두의 껍질이 배전 보울 하부의 형성된 슬릿 홀을 통해 벗겨지고, 바닥 아래로 낙하하면서 고온(약 500~800℃)으로 발열하고 있는 히터의 표면에 닿게 되면 연소를 유발하게 되는데 연소 정도에 따라서는 과열 또는 화재의 위험성을 내포하고 있다.

안전한 열의 공급을 위해서는 히터를 상부에 설치하는 것이 바람직하지만, 이는 신속함을 요구하는 배전과정에서 불균일한 배전이 이루어지기 때문에 커피의 맛과 향을 조절하는 데 많은 문제점이 발생하며, 하부에 히터를 설치할 경우, 화재의 위험성을 내포하고 있으며, 커피 두의 간접냉각이 곤란하다는 단점을 가지고 있다.

상기와 같은 소형의 커피 배전장치를 위해 종래에 사용된 일반적인 가열체는 금속관의 내부에 세라믹 분말을 채우고 그 중심에 열선을 내장한 시즈(Seize) 히터를 기초적으로 사용하였기 때문에 하기와 같은 문제점들이 발생하고 있다.

평면에서 보았을 때 배전 보울이 원형상으로 구비되면 배전보울의 중앙위치에 원형으로 히터가 배열되는 형태이기 때문에 히터로부터 발생하는 열이 배전 보울 전체에 고르게 전달되지 못하게 되므로 배전이 균일하게 이루어지지 못하게 된다.

즉, 배전에 필요한 열을 히터에서 발생시킬 때 원형으로 배열된 히터 부위에만 배전영역(RA)이 집중되며, 히터 특성상 복사열이 빈약하기 때문에 상부에 놓일 경우 히터와 근접한 부위의 배전 보울에는 많은 복사열에 노출되고 히터와 먼 거리에 있는 배전 보울의 가장자리와 중앙부위에는 그 열의 영향이 작아진다.

이와 같이 배전 보울 내에서도 히터의 특성에 의하여 열의 편중 현상이 발생하기 때문에 배전 후 히터 부위의 커피 원두가 알맞은 상태의 배전을 이루었다면, 히터와 먼 거리에 있는 커피 원두는 배전이 덜 된 상태에 있게 되고, 히터와 먼 거리에 있는 커피 원두가 알맞은 상태의 배전을 이루었을 경우에는 히터부위의 커피 원두는 과다하게 배전 된 상태를 이루게 되는 편차를 가진다.

물론, 배전 보울에 구비되는 교반임펠러에 의하여 투입된 커피 원두가 교반 되기는 하나 교반임펠러의 특성상 배전 보울에 수용된 커피 원두를 상,하 방향으로 만 교반 시키고, 배전 보울의 가장자리와 중앙위치의 커피 원두를 자리 이동시키는 형태의 교반을 수행하지 못하기 때문에 결과적으로는 배전 보울 내부의 커피 원두 전체를 고르게 분산시키는 형태로 교반하지 못하기 때문에 교반에 의하여 균일한 배전상태를 기대하는 것이 어렵게 된다.

종래 기술의 다른 문제점으로 가열체의 복사선이 짧기 때문에 일정 복사열 이상으로 가열할 할 경우, 커피 두의 표면만 과도하게 배전 되고 내부는 덜 가열되는 결과를 가지는 것인데, 이는 교반 방법을 개선하여 해결할 수 없는 문제이다.

상기의 문제점을 해결하고 보다 짧은 시간에 배전 될 수 있도록 히터를 배전 보울의 하방에 위치시켜서 대류열로 보완을 시도하기도 하였지만, 화재 발생 등의 위험성을 감수하더라도 근본적인 해결이 되지 못한다.

또한 종래 기술이 적용되는 히터의 경우에는 장기간 사용 시 내부에 개재된 히터선이 산화되면서 출력이 저하되어 정상적인 상태에서보다 많은 배전시간이 소요되기 때문에 처음과 같은 시간을 맞춘 상태에서 배전을 수행할 경우 배전불량으로 인하여 커피의 향과 맛이 좋지 않게 되는 원인을 제공하게 된다.

그리고, 이러한 문제점을 보완하기 위해 여러 개의 히터를 사용하여 균일성을 높이고자 할 경우에도 파장이 긴 복사선의 양이 빈약하기 때문에 커피 두의 표면과 내부의 배전 균일성을 확보하는 것은 매우 어려운 과제이다.

한편으로는 그렇게 배전 균일성을 확보하였다고 하더라도 높은 잠열 때문에, 신속히 냉각되기가 곤란하여 배전 후 냉각을 거쳐 배전 된 커피 원두를 배출되는 과정에서 커피의 풍미를 좌우하는 향이 휘발 되어 버리게 되므로 배전 된 커피 원 두를 이용하여 만들어진 커피를 음용 할 때 특유의 향 또는 고유의 향과 맛이 없어지게 되는 등 여러 문제점이 발생하고 있다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서 장치바디를 구성하는 지지플레이트의 상부 중앙에 배전하고자 하는 커피 원두를 수용하도록 설치하는 배전보울과, 상기 배전보울의 상부 외면에 투입구를 가지는 커버를 고정하기 위한 플랜지를 돌출시키고, 바닥에는 구동수단에 의하여 커피 원두를 교반 하도록 설치하는 교반임펠러와, 상기 배전보울의 바닥면 일 측에 구비하여 배전 완료된 커피 원두를 배출하는 배출구와, 상기 배전보울 내부 상방에 설치되어 커피 원두에 열을 가하여 배전하는 히터를 포함하는 커피 원두 배전장치에 있어서;

상기 히터를 판상의 세라믹재질로 이루어진 절연체 내에 발열선을 내재한 세라믹 발열체를 사용하여, 짧은 시간에 높은 온도를 유지하여 빠른 배전을 가능하게 하면서, 신속한 냉각으로 배전 과정에서 커피 원두로부터 방출되는 풍미 및 풍향 성분의 휘발을 최소화할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 커피 원두 배전장치에 적용되는 히터를 세라믹히터를 적용하여 높은 온도에서 짧은 시간 내에 배전보울 내부의 커피 원두 전체를 균일하게 배전하고, 신속한 냉각을 통하여 풍미 성분의 휘발을 최소화 함으로서 커피의 맛과 향을 우수하게 함으로서 소비자들의 욕구를 충족시킬 수 있는 것은 물론, 배전장치 의 품질을 향상시켜 대외적인 경쟁력을 높일 수 있는 등 다양한 효과를 가지는 발명이다.

이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 기술인 히터가 적용된 커피 원두 배전장치를 도시한 간략적인 구성도, 도 2는 본 발명의 기술이 적용된 커피 원두 배전장치용 히터를 도시한 사시도, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 커피 원두 배전장치용 히터의 배열상태 구성도, 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 커피 원두 배전장치용 히터의 A - A선을 따라서 취한 단면도, 도 5는 본 발명의 기술이 적용된 커피 원두 배전장치용 히터의 A - A선을 따라서 취한 다른 단면도, 도 6은 본 발명의 기술이 적용된 커피 원두 배전장치용 히터의 다른 예를 도시한 구성도로서 함께 설명한다.

일반적인 소형 커피 원두 배전장치(100)는 육면체 또는 원형 등 다양한 형상으로 구비되는 장치바디의 중간 위치에 횡 방향으로 설치되는 지지플레이트(102)의 상부 중앙에 배전하고자 하는 커피 원두를 수용하기 위한 배전보울(103)을 설치한다.

상기 배전보울(103)의 형상은 높이가 낮은 원통 형상으로 하여 상부 외면에는 투입구를 가지는 커버를 고정하기 위한 플랜지(104)를 돌출시켜 개방된 형태이면서 바닥은 폐쇄된 형태로 구성되고, 바닥에는 저면에 설치되는 구동수단(105)에 의하여 회전하면서 배전하고자 하는 커피 원두를 교반 하는 교반임펠러(106)를 설 치한다.

상기 배전보울(103)의 바닥면 일 측에는 배전 완료된 커피 원두를 배출하기 위한 배출구(107)를 구비하고, 상기 배전보울(103)의 내부 상방 위치에는 공급된 커피 원두에 열을 가하여 배전하기 위한 히터(110)를 설치하여 구성된다.

본 발명에서는 상기 히터(110)를 개선하여 짧은 시간에 높은 온도를 유지하여 신속한 배전을 가능하게 하면서, 신속한 냉각으로 배전 과정에서 커피 원두로부터 방출되는 풍미 및 풍향 성분의 휘발을 최소화하여 최적의 배전을 실현할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이를 위한 본 발명의 기술이 적용되는 히터(110)는 판상의 세라믹재질로 이루어진 절연체(111) 내에 발열선 또는 발열전극(이하 발열선이라 한다. 112)을 내재한 세라믹 발열체(113)를 사용하여 배전보울(103)에 수용된 커피 원두로 공급함과 아울러 적외선 영역의 복사에너지와 열량을 공급하여 짧은 시간 내에 신속한 배전과 냉각이 이루어지도록 한다.

상기 세라믹 발열체(113)에 대한 구체적인 기술정보는 본원 출원인이 기 등록받은 특허 제 532221 호(발열판 일체형 세라믹 발열체의 제조방법)와 특허 제 783225 호(후막형 세라믹 발열체 및 그 제조방법) 및 특허 제 823378 호(세라믹 발열체)에 기인한다.

상기 세라믹 발열체(113)는 배전보울(103)의 상방에 브라켓, 볼트 너트 등과 같은 고정수단으로 도넛 형태로 배치하여 배전보울(103) 전체에 걸쳐 고른 배전영역(RA)을 가지도록 한다.(도 6 참조)

이 경우에는 절연체(111) 내부에 발열선(112)을 도넛모양(원형)으로 배열하는 것은 당연할 것이므로 배전균일성을 증대시킬 수 있으나, 세라믹 발열체(113)가 배전보울(103)을 전체적으로 덮고 있는 형태이기 때문에 냉각성이 취약하고 제조의 어려움과 생산원가가 상승하는 단점이 있다.

상기 세라믹 발열체(113)의 더욱 바람직한 형태로는 폭(B)에 비하여 길이(L)가 상대적으로 긴 평판타입을 배전보울(103)의 상방에 다수 개를 분할배치하여 구성하는 것이 각각의 세라믹 발열체(113)가 가지는 배전영역(RA)에 의하여 배전보울(103) 전체를 커버 할 수 있으면서 신속한 냉각성을 확보할 수 있게 된다.

이 경우에는 평판타입 세라믹 발열체(113)는 최소 3개 이상을 방사상으로 배치하는 좋으며, 바람직하게는 각각의 세라믹 발열체(113)가 가지는 배전영역(RA)이 어느정도 중복되는 형태가 되도록 하는 것이 복사열의 전달성을 높이면서 각각의 세라믹 발열체(113) 사이의 공간(S)을 통하여 신속한 냉각이 이루어질 수 있다.

상기 세라믹 발열체(113)의 두께(T)는 약 1～3㎜를 유지하는 것이 가열 및 냉각속도를 빠르게 할 수 있으며, 실험결과 세라믹 발열체(113)의 두께(T)를 1㎜ 이하로 하였을 경우에는 가열과 냉각이 지속적으로 반복되는 과정에서 발생하는 열충격에 의하여 쉽게 균열 또는 절단과 같이 손상되는 폐단이 있었다.

그리고, 세라믹 발열체(113)의 두께(T)를 3㎜ 이상으로 하였을 경우에는 열충격에 대한 내성은 있었으나 가열속도와 냉각속도가 느려지는 문제가 있기 때문에, 가열속도가 늦어지면 배전시간이 길어지고, 냉각속도가 늦어지면 풍미 및 풍향을 위한 성분이 휘발 되어 실질적으로 원두 커피의 맛과 향을 정상적으로 유지(보존)하지 못하게 된다.

또한 상기 세라믹 발열체(113)는 배전보울(103)과 접촉되도록 함으로서 세라믹 발열체(113)에서 발생하는 복사열만으로 배전보울(103)에 수용된 커피 원두를 배전하기 위한 열전도가 느리기 때문에 배전보울(103)이 함께 가열되도록 함으로서 보다 신속한 배전성을 확보할 수 있도록 하는 것이 좋다.

이 경우에는 세라믹 발열체(113)에 내재 되는 발열선(112)이 위치한 발열면이 배전보울(103)과 연접되도록 하고, 배전보울(103) 또한 열전도성이 우수한 재질로 구성하는 것이 바람직할 것이다.

상기 세라믹 발열체(113)의 발열면을 배전보울(103)과 연접되도록 할 때에는 배전보울(103)의 상면 가장자리에 형성되는 플랜지(104)에 밀착시키는 것이 안정된 상태를 유지할 수 있고 좋으나, 배전하고자 하는 커피 원두와의 거리가 멀어지는 경향이 있을 경우에는 플랜지 하방위치의 배전보울(103)에 장착홀(115)을 형성하여 삽입하는 형태를 취하여도 무방할 것이다.

상기 세라믹 발열체(113)의 배열 형태는 세라믹 발열체(113)의 내측 단부가 배전보울(103)의 중심을 향하도록 하여도 되나, 본 발명의 도면에서 예시한 바와 같이 배전보울(103)의 중심에 대하여 비스듬한 형태로 하는 것이 세라믹 발열체(113)에서 발생하는 열을 손실 없이 효율적으로 배전보울(103) 전체에 고르게 전달할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 커피 원두 배전장치(100)용 히터(110)에 의하여 커피 원두가 배전 되는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

일반적인 배전장치(100)와 같이 배전하고자 하는 커피 원두를 배전보울(103)로 투입시킨 후 교반임펠러(106)를 구동시켜 배전보울(103)에 수용된 커피 원두를 교반하면서 히터(110)를 구성하는 세라믹 발열체(113)에 전원을 인가하여 발열시킴으로써 배전을 수행할 수 있게 된다.

상기와 같이 배전이 수행된 커피 원두는 교반임펠러(106)와 세라믹 발열체(113)로의 전원인가를 중단하여 교반과 발열을 중단하여 냉각을 거친 후 배출구(107)를 통하여 배출시키는 동작을 수행하면 된다.

상기와 같이 세라믹 발열체(113)의 발열을 통하여 배전보울(103)에 수용된 커피 원두의 배전상태를 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

커피 원두가 배전보울(103)에 투입되면 교반임펠러(106)를 작동시키면서 세라믹 발열체(113)에 전원을 인가하면, 절연체(111) 사이에 내재 된 발열선(112)의 발열로 발생하는 복사열이 교반 되는 커피 원두로 전도됨과 동시에, 세라믹 발열체(113)의 발열면의 일부가 배전보울(103)과 연접되어 세라믹 발열체(113)의 발열이 배전보울(103)로도 전도되어 가열되는 형태가 된다.

그러므로, 세라믹 발열체(113)에서 발생하는 복사열을 커피 원두가 전도 받아 배전 되는 것은 물론, 세라믹 발열체(113)의 발열을 전도 받은 배전보울(103)을 통해서도 커피 원두가 배전 되므로 보다 신속하게 커피 원두를 배전할 수 있게 된다.

특히, 배전 과정에서는 평판 타입으로 다수 개를 배치한 경우에는 세라믹 발열체(113)가 가지는 배전영역(RA)이 인접한 세라믹 발열체(113)가 가지는 배전영역(RA)과 일부 중첩되는 형태가 되므로 배전보울(103) 전체가 고른 배전영역(RA)에 포함되게 되는 것이다.

이와 같이 배전보울(103) 전체가 세라믹 발열체(113)의 배전영역(RA)에 포함되기 때문에 교반 되는 카피 원두는 배전보울(103)의 위치에 관계없이 커피 원두 각각의 개체는 물론, 각각의 커피 원두 표면과 내부 모두에 고르게 복사열을 전도 받아 배전할 수 있게 되는 것이다.

또한, 교반이 완료된 후에는 냉각 과정에서도 평판 타입 세라믹 발열체(113)의 경우에는 표면적이 작기 때문에 자체 발열의 냉각이 신속하게 이루어질 수 있고, 각각의 세라믹 발열체(113)와의 간격이 넓기 때문에 냉각 속도를 빨리 할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 신속한 배전을 수행하면서 고른 열 분포로 커피 원두의 균일한 배전을 가능하게 하면서 신속한 냉각을 통하여 배전 효율성을 극대화하면서 커피 원두가 가지는 풍미와 풍향의 손실을 줄여 원두 커피의 향과 맛을 우수하게 할 수 있는 등의 장점을 가진다.

실험 예 1.

두께가 3mm, 직경이 97mm, 중앙홀 직경이 37mm인 도넛 형태의 세라믹 발열체(113)를 직경이 140mm이고 높이가 40mm인 배전보울(103)에 닿지 않는 상방에 배치한 후, 커피 원두 20g을 투입하여 교반임펠러(106)를 작동시키면서 히터(110)에 전원을 인가하였다.

전원 인가 후 세라믹 발열체(113)의 발열면 표면 온도는 80초 만에 700℃에 도달했으며, 커피 원두에 전달되는 세라믹 발열체(113)의 복사열은 250℃에 달하였으며 이 상태에서 4분 동안 배전을 수행한 후 1분간 세라믹 발열체(113)로의 전원 공급을 중단하고 잠열에 의한 배전을 수행한 후 교반을 멈추어 배전을 완료하였다.

배전 완료 후 배전보울(103) 내부의 커피 원두가 60℃의 온도까지 냉각되는 시간을 확인한 결과 120초를 초과하였다.

상기와 같이 배전 완료된 커피 원두 샘플을 채취하여 표면의 배전상태와 내부의 배전상태, 형상과 모양을 확인한 결과 바람직한 배전 상태를 얻었으나, 카페인 성분이 다소 증가하고, 클로로겐산 등의 폴리페놀 성분은 감소하였으며, 커피 고유의 향은 감소 되었음이 확인되었다.

실험 예 2.

두께가 2mm이고 폭이 20mm, 길이가 70mm인 평판 타입의 세라믹 발열체(113) 6개를 직경이 140mm이고 높이가 40mm인 배전보울(103)의 상방에 접촉시켜 배치한 후, 커피 원두 20g을 투입하여 교반임펠러(106)를 작동시키면서 히터(110)에 전원을 인가하였다.

최대전력의 50% 전원 인가하여 세라믹 발열체(113)의 발열면 표면 온도는 10초 만에 400℃에 도달시킨 후 약 10초간 예열을 하고, 최대전력으로 전원을 인가하여 발열면 표면 온도는 40초 만에 700℃에 도달하였고, 커피 원두에 전달되는 세라믹 발열체(113)의 복사열은 240℃에 달하였으며 이 상태에서 2분 동안 배전을 수행한 후 약 40초간 최대전력의 35%정도의 전원을 인가하고, 세라믹 발열체(113)에 전원 공급을 중단하고 약 1분간 잠열에 의한 배전이 되도록 교반을 하고 배전을 완료 하였다.

배전 완료 후 배전보울(103) 내부의 커피 원두가 60℃의 온도까지 냉각되는 시간을 확인한 결과 30초 만에 신속하게 이루어짐을 확인할 수 있었다.

실험 예 3.

시즈히터가 적용된 종래의 커피 원두 배전 장치에 커피 원두 20g을 투입하여 배전을 수행한 결과, 총 8분이 소요되었으며, 커피 고유의 향은 현저히 감소하였고, 폴리페놀 성분도 감소하였다.

비교표.

구 분	실험 예 1	실험 예 2	실험 예 3	기존 구매품
카페인성분(㎎/g)	0.71	0.76	1.08	1.01
폴리페놀(㎎/g)	2.1	3.26	1.05	1.8
커피 맛	양호	매우 양호	불량	보통
커피 향	양호	매우양호	보통	양호

상기의 표는 실험 예에 대한 비교표로서 기존 구매품은 전문 커피숍의 본사에서 관리되고 있는 배전 된 커피 두를 분쇄 및 추출 과정 만에 의해 커피 두 무게당 측정된 성분을 비교한 것이다.

도 1은 본 발명의 기술인 히터가 적용된 커피 원두 배전장치를 도시한 간략적인 구성도.

도 2는 본 발명의 기술이 적용된 커피 원두 배전장치용 히터를 도시한 사시도.

도 3은 본 발명의 기술이 적용된 커피 원두 배전장치용 히터의 배열상태 구성도.

도 4는 본 발명의 기술이 적용된 커피 원두 배전장치용 히터의 A - A선을 따라서 취한 단면도.

도 5는 본 발명의 기술이 적용된 커피 원두 배전장치용 히터의 A - A선을 따라서 취한 다른 단면도.

도 6은 본 발명의 기술이 적용된 커피 원두 배전장치용 히터의 다른 예를 도시한 구성도.

도 7은 종래 기술이 적용된 커피 원두 배전장치의 1 예를 도시한 구성도.

도 8은 종래 기술이 적용된 커피 원두 배전장치의 2 예를 도시한 구성도.

*도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명*

100; 배전장치

103; 배전보울

110; 히터

113; 세라믹 발열체

Claims (7)

1. 장치바디를 구성하는 지지플레이트(102)의 상부 중앙에 배전하고자 하는 커피 원두를 수용하도록 설치하는 배전보울(103)과;

   상기 배전보울(103)의 상부 외면에 투입구를 가지는 커버를 고정하기 위한 플랜지(104)를 돌출시키고, 바닥에는 구동수단(105)에 의하여 커피 원두를 교반 하도록 설치하는 교반임펠러(106)와;

   상기 배전보울(103)의 바닥면 일 측에 구비하여 배전 완료된 커피 원두를 배출하는 배출구(107)와, 상기 배전보울(103) 내부 상방에 설치되어 커피 원두에 열을 가하여 배전하는 히터(110)를 포함하고;

   상기 히터(110)는 절연체(111) 내에 발열선(112)을 내재한 세라믹 발열체(113)이며,

   상기 세라믹 발열체(113)는 배전보울(103)의 상방에 분할배치하여 인접한 세라믹 발열체(113)와 배전영역(RA)이 중복되게 구성되며,

   상기 세라믹 발열체(113)는 발열선(112)이 위치한 발열면이 배전보울(103)과 접촉시켜 배전보울(103)을 함께 가열할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 커피 원두 배전장치용 히터.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서;

   상기 세라믹 발열체(113)의 두께(T)는 가열 및 냉각속도 향상과 열충격을 방지할 수 있도록 1～3㎜를 유지하는 것을 특징으로 하는 커피 원두 배전장치용 히터.
7. 삭제

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