KR101562431B1 - 냄새센서를 이용한 커피 로스터 - Google Patents

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Abstract

커피 로스터는, 로스팅부, 냄새 센서 및 제어부를 포함한다. 로스팅부는, 커피의 생두가 공급되고 공급된 생두를 로스팅하며, 생두의 로스팅시에 발생하는 가스를 배출하는 배출구를 갖는다. 냄새 센서는 로스팅부의 배출구로부터 배출되는 가스를 제공받아서 가스의 화학성분을 센싱한다. 제어부는 냄새 센서에 의해 센싱된 화학성분의 데이터를 기초로 로스팅부의 동작을 제어한다. 이에 따라, 로스팅을 원하는 만큼 수행함으로써 커피 맛의 일정성과 신뢰성을 확보할 수 있다.

Description

냄새센서를 이용한 커피 로스터{COFFEE ROASTER USING A SMELL SENSOR}
본 발명은 커피 로스터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생두의 로스팅 정도를 용이하게 파악할 수 있는 커피 로스터에 관한 것이다.
커피 로스터(roaster)는 커피 생두를 로스팅(roasting)하여 원두로 만드는 기기로서, 최근 가정이나 업소에 직접 커피 생두를 로스팅할 수 있는 커피 로스터가 널리 보급되고 있다. 일반적으로, 커피 로스터는 회전드럼을 구비하고, 상기 회전드럼 내부에서 생두를 주입한 후 주입된 생두의 로스팅이 수행된다.
이러한 커피 로스터가 커피 고유의 맛을 낼 수 있는 원두로 만들기 위해서는, 원두가 로스팅된 정도(이하, “로스팅도”라 함)를 파악하는 것이 매우 중요하다. 또한, 상기 로스팅도에 따라 맛과 향에서 크게 차이가 발생하므로, 음용자의 취향에 맞는 커피를 획득하기 위해서는 로스팅의 수행시 상기 로스팅도를 실시간으로 파악하는 것이 매우 중요하다.
종래의 커피 로스터의 경우, 상기 로스팅도의 파악은 주로 커피 로스터 사용자의 육안에 의해 이루어져 왔고, 사용자의 주관적인 판단과 경험에 의존하여 왔다. 그러나, 숙련된 사용자라도 육안으로 로스팅도를 확인하는 것은 매우 어려운 작업이며 로스팅도를 매번 일정하게 유지하거나 로스팅을 원하는 만큼 수행하는 것은 어려우므로, 이와 같이 방식은 커피 맛의 일정성과 신뢰성을 담보하기 어려운 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 로스팅을 원하는 만큼 수행함으로써 커피 맛의 일정성과 신뢰성을 확보할 수 있는 커피 로스터를 제공하는 것이다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 커피 로스터(roaster)는, 로스팅부, 냄새 센서 및 제어부를 포함한다. 상기 로스팅부는, 커피의 생두가 공급되고 공급된 상기 생두를 로스팅(roasting)하며, 상기 생두의 로스팅시에 발생하는 가스를 배출하는 배출구를 갖는다. 상기 냄새 센서는 상기 로스팅부의 배출구로부터 배출되는 가스를 제공받아서 상기 가스의 화학성분을 센싱(sensing)한다. 상기 제어부는 상기 냄새 센서에 의해 센싱된 상기 화학성분의 데이터를 기초로 상기 로스팅부의 동작을 제어한다.
일 실시예로, 상기 냄새 센서는 상기 가스의 화학성분의 종류를 센싱할 수 있다.
일 실시예로, 상기 냄새 센서는 상기 가스의 화학성분 중에서 탄산가스(CO2), 유기산 및 수증기 중 적어도 하나의 성분비를 센싱할 수 있다.
일 실시예로, 상기 제어부는, 상기 냄새 센서에 의해 센싱된 상기 화학성분의 데이터 및 기 저장된 로스팅도에 따른 화학성분 데이터를 포함하는 기준 데이터를 비교하여 로스팅도를 산출할 수 있다.
상기 커피 로스터는 상기 로스팅도를 실시간으로 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.
상기 커피 로스터는 사용자가 원하는 로스팅도인 목표 로스팅도를 설정받는 로스팅 설정부를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부는, 상기 로스팅도가 상기 목표 로스팅도에 도달할 때 상기 로스팅부의 로스팅을 종료시킨다. 상기 로스팅 설정부는, 8단계 분류법, SCAA(specialty coffee association of America) 분류법 및 6단계 분류법 중 적어도 하나의 분류법을 설정 옵션으로 제공할 수 있고, 상기 사용자에 의해 상기 분류법들 중 어느 한 분류법의 특정 단계를 상기 목표 로스팅도로 설정받을 수 있다. 상기 로스팅 설정부는, 상기 생두의 유형을 설정 옵션으로 제공하고, 상기 사용자에 의해 상기 생두의 유형을 설정받을 수 있다.
일 실시예로, 상기 로스팅부는 공급된 상기 생두를 수용하여 회전하는 회전드럼을 포함할 수 있고, 상기 제어부는 상기 화학성분의 데이터 중 탄내에 대응하는 성분을 기초로 상기 회전드럼의 회전속도를 제어하는 속도제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 냄새 센서는, 금속산화물 반도체를 가열하여 상기 배출구로부터 배출되는 가스를 흡착하는 흡착 유닛 및 상기 흡착유닛에 흡착된 가스에 의해 변하는 상기 금속산화물 반도체의 전기전도도를 기초로 상기 가스의 화학성분을 센싱하는 성분센싱 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 생두의 로스팅시 생두의 냄새를 센싱하되, 로스팅되는 생두에서 발생하는 가스의 화학성분을 센싱함에 의해서 상기 생두의 냄새를 센싱할 수 있다. 이에 따라, 센싱된 상기 화학성분 데이터를 기초로 보다 객관적이며 용이하게 커피 로스팅도를 판단할 수 있으며, 로스팅을 원하는 만큼 수행함으로써 커피 맛의 일정성과 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 생두의 로스팅시 생두의 컬러를 센싱할 수 있다. 이에 따라, 센싱된 상기 컬러의 데이터를 기초로 보다 객관적이며 용이하게 커피 로스팅도를 판단할 수 있으며, 로스팅을 원하는 만큼 수행함으로써 커피 맛의 일정성과 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 생두의 로스팅시 생두 자체의 온도를 센싱할 수 있다. 이에 따라, 센싱된 상기 생두의 온도의 데이터를 기초로 보다 객관적이며 용이하게 커피 로스팅도를 판단할 수 있으며, 로스팅을 원하는 만큼 수행함으로써 커피 맛의 일정성과 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 커피 로스터를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 커피 로스터를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 커피 로스터를 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 커피 로스터를 나타낸 개념도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 커피 로스터를 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 예시적인 일 실시예에 따른 커피 로스터(roaster)(102)는, 로스팅부(112), 냄새 센서(122) 및 제어부(132)를 포함한다.
상기 로스팅부(112)는, 커피의 생두가 공급되고 공급된 상기 생두를 로스팅(roasting)한다.
로스팅이란 생두에 열을 가해 조직을 최대한 팽창시켜 생두가 가진 수분, 지방분, 섬유질, 당질, 카페인, 유기산, 탄닌 등의 여러 성분을 조화롭게 하는 일련의 작업이라 할 수 있다.
상기 로스팅부(112)의 로스팅 방식은 가열하는 구조 및 방법에 따라 다양한 방식이 채용될 수 있는데, 예를 들면 드럼 로스팅(drum roasting) 방식, 팬 로스팅(pan roasting) 방식, 열풍 로스팅(hot air roasting) 방식 등을 채용할 수 있다.
생두는 상기 로스팅이 진행됨에 따라 냄새가 변하게 되는데, 예를 들면, 캐러멜 향에서 신 향을 거쳐 탄 향이 짙어지게 변한다. 따라서, 본 실시예에서는, 사용자가 원하는 로스팅도를 파악하기 위한 방법으로, 상기 로스팅의 수행시의 냄새를 센싱하는 방법을 채용한다.
상기 냄새 센서(122)는 상기 생두의 로스팅시에 발생하는 냄새를 센싱한다. 이를 위해, 상기 로스팅부(112)에서 배출되는 가스(10)를 제공받아서 상기 가스(10)의 화학성분을 센싱(sensing)한다.
상기 가스는 탄산가스(CO2)를 비롯해서 휘발성 아미노산 과 유기산인 알데하이드(Aldehyde), 케톤(Keton) 등이 배출되는데, 이를 측정하여 정확한 로스팅도를 알 수 있다. 탄산가스의 양은 로스팅하고 있는 생두의 양과 유입되는 공기의 양에 따라 변화할 수 있으며 이를 센싱하여 입력 데이터로 사용할 수 있다.
이와 같이, 생두는 상기한 여러 성분들의 함량과 비율 등이 로스팅의 수행이 진행됨에 따라 변하며, 상기 냄새의 변화는 상기 성분들의 함량과 비율 등의 변화에 기인한다고 할 수 있다. 따라서, 상기 로스팅부(112)에서 배출되는 가스(10)의 화학성분을 센싱하여 분석하면 상기 로스팅도를 파악할 수 있다.
탄산가스의 경우, 로스팅도에 따라 배출양이 달라지며, 예를 들면, 유입되는 공기의 양을 일정하게 정하고 측정할 때, High 로스팅인 경우에는 80,000ppm, City 로스팅인 경우에는 100,000ppm, Full City인 경우에는 150,000ppm 으로 달라지는 것을 확인할 수 있다. 또한 알데하이드도 로스팅도에 따라 2,000 내지 10,000ppm으로 구분할 수 있다. 이에 따라, 센싱된 화학성분 및 그 성분비와 로스팅도를 서로 매칭할 수 있다.
상기 로스팅부(112)는, 상기 생두의 로스팅시에 발생하는 가스를 배출하는 배출구(112a)를 갖고, 상기 냄새 센서(122)는 상기 로스팅부(112)의 배출구(112a)로부터 배출되는 가스(10)를 제공받아서 상기 가스의 화학성분을 센싱(sensing)한다.
일 실시예로, 상기 냄새 센서(122)는 상기 가스(10)의 화학성분의 종류를 센싱할 수 있다. 구체적으로, 상기 가스(10)의 화학성분이 어떠한 것으로 이루어졌는지를 센싱하여 이를 통해 상기 로스팅도를 파악할 수 있다.
한편, 상술한 여러 가지 화학성분 중에서, 일반적으로 많은 양을 배출하는 화학성분만을 선택하여 그 성분비를 센싱함으로써 상기 로스팅도를 파악할 수 있다. 따라서, 상기 냄새 센서(122)는 상기 가스(10)의 화학성분 중에서 비교적 많은 양을 차지하는 탄산가스(CO2), 유기산 및 수증기 중 적어도 하나의 성분비를 센싱할 수 있다.
한편, 상기 냄새 센서(122)는, 화학성분을 센싱할 수 있는 다양한 형태의 센서를 채용할 수 있다. 예를 들면, 상기 냄새 센서(122)는, 반도체 방식 센서, 접촉연소 방식 센서, 격막 갈바닉 전지 방식 센서, 격막 전극식 센서, 정전위 전해식 센서 등의 다양한 형태의 센서를 채용할 수 있다.
일 실시예로, 상기 냄새 센서(122)는 금속산화물 반도체를 가열하여 상기 배출구로부터 배출되는 가스를 흡착하는 흡착 유닛 및 상기 흡착유닛에 흡착된 가스에 의해 변하는 상기 금속산화물 반도체의 전기전도도를 기초로 상기 가스의 화학성분을 센싱하는 성분센싱 유닛을 포함할 수 있다.
상기 제어부(132)는 상기 냄새 센서(122)에 의해 센싱된 상기 화학성분의 데이터를 기초로 상기 로스팅부(112)의 동작을 제어한다.
일 실시예로, 상기 제어부는(132), 상기 냄새 센서(122)에 의해 센싱된 상기 화학성분의 데이터 및 기 저장된 로스팅도에 따른 화학성분 데이터를 포함하는 기준 데이터를 비교하여 로스팅도를 산출할 수 있다.
구체적으로, 상기 로스팅도에 따른 화학성분 데이터를 포함하는 상기 기준 데이터를 미리 실험을 통해 획득하고, 획득된 상기 기준 데이터를 메모리와 같은 저장유닛에 저장할 수 있다. 상기 로스팅이 수행되는 동안 상기 냄새 센서(122)에 의해 센싱되는 상기 화학성분의 데이터를 기 저장된 상기 기준 데이터와 비교하여 현재 배출되는 화학성분에 대응하는 로스팅도를 용이하게 파악할 수 있다.
상기 커피 로스터(102)는 상기 로스팅도를 실시간으로 디스플레이하는 디스플레이부(140)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 커피 로스터(102)의 사용자는 보다 용이하게 현재의 로스팅도를 체크할 수 있다.
상기 커피 로스터(102)는 목표 로스팅도를 설정받는 로스팅 설정부(150)를 더 포함할 수 있다. 상기 목표 로스팅도는 사용자가 원하는 로스팅도를 의미한다. 이 경우, 상기 제어부(132)는, 상기 로스팅도가 상기 목표 로스팅도에 도달할 때 상기 로스팅부(112)의 로스팅을 종료시킨다.
상기 로스팅 설정부(150)는 커피 로스터의 일반 사용자들에게 널리 알려진 방식으로 설정 옵션을 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 로스팅 설정부(150)는 8단계 분류법, SCAA(specialty coffee association of America, 미국 스페셜티 커피협회) 분류법 및 6단계 분류법 중 적어도 하나의 분류법을 설정 옵션으로 제공할 수 있다.
상기 8단계 분류법은, 대한민국과 일본에서 주로 사용되는 분류법으로, 커피의 로스팅도를 ① Light ② Cinnamon ③ Medium ④ High ⑤ City ⑥ Full City ⑦ French ⑧ Italian 등으로 분류하는 방식이고, 상기 SCAA 분류법은 ① Extra-Light ② Very Light ③ Light ④ Medium Light ⑤ Medium ⑥ Medium Dark ⑦ Dark ⑧ Very Dark ⑨ Extra-Dark 등으로 분류하는 방식이며, 상기 6단계 분류법은 북아메리카와 유럽에서 주로 사용되는 분류법으로, ① Cinnamon Light ② Medium ③ American Light ④ High American Light ⑤ Full City ⑥ Espresso European 등으로 분류하는 방식이다.
상기 로스팅 설정부(150)는 사용자에 의해 상기 분류법들 중 어느 한 분류법의 특정 단계를 상기 목표 로스팅도로 설정받을 수 있다.
또한, 상기 로스팅 설정부(150)는, 상기 생두의 유형을 설정 옵션으로 제공하고, 상기 사용자에 의해 상기 생두의 유형을 설정받을 수 있다. 상기 생두의 유형은 생두의 종자, 원산지, 가공업체 등을 포함할 수 있다.
예를 들면, 사용자가 상기 로스팅 설정부(150)를 통하여, 생두의 원산지와 원하는 로스팅도를 입력, 일 예로, 콜럼비아 원산지 및 8단계 분류법의 Full-City를 선택하여 입력하고 로스팅을 개시하면, 상기 제어부(132)는 상기 로스팅이 수행되는 동안 상기 냄새 센서(122)에 의해 센싱되는 상기 화학성분의 데이터를, 기 저장된 콜럼비아 원산지 및 및 8단계 분류법의 Full-City에 해당하는 기준 데이터와 비교하여, 현재 배출되는 화학성분에 대응하는 로스팅도가 상기 기준 데이터에 도달할 때 상기 로스팅을 종료하도록 상기 로스팅부(112)의 로스팅 동작을 제어할 수 있다. 사용자는 상기 로스팅 과정 동안, 상기 로스팅도를 실시간으로 디스플레이하는 디스플레이부(140)를 통하여, 상기 로스팅의 진행정도를 용이하게 파악할 수 있다.
한편, 상기 디스플레이부(140) 및 상기 로스팅 설정부(150)는 일체로 형성될 수 있으며, 터치(touch) 입력 방식을 채용하여 로스팅도의 설정을 입력받을 수도 있다. 이에 따라, 사용자의 편의를 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부(132)는 외부에서 제공되는 컴퓨터일 수 있고, 혹은 외부에서 제공되는 컴퓨터와 연결될 수도 있다. 이 경우, 상기 컴퓨터는, 데스크탑 PC, 노트 PC, 스마트 패드 등을 포함한다. 또한, 상기 디스플레이부(140) 및 상기 로스팅 설정부(150) 중 적어도 하나는 상기 컴퓨터와 일체로 형성될 수도 있다.
한편, 일 실시예로, 상기 로스팅부(112)가 드럼 로스팅 방식을 채용할 때, 상기 로스팅부(112)는 공급된 상기 생두를 수용하여 회전하는 회전드럼을 포함할 수 있다.
이와 같이 드럼 로스팅 방식을 채용하는 경우, 상기 회전드럼의 회전 속도에 따라 생두가 그을리게 되고, 이에 따라 커피가 탄 냄새나 맛을 내는 경우가 발생할 수 있다. 구체적으로, 상기 회전드럼이 빠르게 회전하면 생두가 금속벽에 오랫동안 접촉하여 전도열로 인하여 그을려 탄내가 발생하고, 상기 회전드럼이 천천히 회전하면 생두가 둥근 금속벽을 따라 미끄러져 뜨거운 공기에 노출이 되지 않아 탄내가 발생할 수 있다.
따라서, 상기 냄새 센서(122)는 탄내를 발생시키는 화학성분을 센싱하고, 센싱된 상기 화학성분의 데이터를 기초로 상기 로스팅부(112)의 회전속도를 제어할 수 있다. 즉, 상기 제어부(132)는, 상기 화학성분의 데이터 중 탄내에 대응하는 성분을 기초로 상기 회전드럼의 회전속도를 제어하는 속도제어부를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 로스터에 의하면, 생두의 로스팅시 생두의 냄새를 센싱하되, 로스팅되는 생두에서 발생하는 가스의 화학성분을 센싱함에 의해서 상기 생두의 냄새를 센싱할 수 있다. 이에 따라, 센싱된 상기 화학성분 데이터를 기초로 보다 객관적이며 용이하게 커피 로스팅도를 판단할 수 있으며, 로스팅을 원하는 만큼 수행함으로써 커피 맛의 일정성과 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 커피 로스터를 나타낸 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 예시적인 다른 실시예에 따른 커피 로스터(roaster)(104)는, 로스팅부(114), 컬러 센서(124) 및 제어부(134)를 포함한다.
상기 로스팅부(114)는, 커피의 생두가 공급되고 공급된 상기 생두를 로스팅(roasting)한다.
로스팅이란 생두에 열을 가해 조직을 최대한 팽창시켜 생두가 가진 수분, 지방분, 섬유질, 당질, 카페인, 유기산, 탄닌 등의 여러 성분을 조화롭게 하는 일련의 작업이라 할 수 있다.
상기 로스팅부(114)의 로스팅 방식은, 도 1에서 설명한 바와 같이, 가열하는 구조 및 방법에 따라 다양한 방식이 채용될 수 있는데, 예를 들면 드럼 로스팅(drum roasting) 방식, 팬 로스팅(pan roasting) 방식, 열풍 로스팅(hot air roasting) 방식 등을 채용할 수 있다.
생두는 상기 로스팅이 진행됨에 따라 색깔이 변하게 되는데, 예를 들면, 녹색에서 황록색, 황갈색, 갈색, 흑갈색, 흑색 등으로 변한다. 따라서, 본 실시예에서는, 사용자가 원하는 로스팅도를 파악하기 위한 방법으로, 상기 로스팅의 수행시의 컬러를 센싱하는 방법을 채용한다.
상기 컬러 센서(124)는 상기 로스팅부(114)에서 로스팅되는 상기 생두의 컬러를 센싱한다. 이를 위해, 상기 로스팅부(114) 내에 존재하는 상기 생두의 컬러를 상기 로스팅부(114)의 외부에서 혹은 내부에서 센싱한다.
생두는 상기한 여러 성분들의 함량과 비율 등이 로스팅의 수행이 진행됨에 따라 변하여 맛과 향의 변화를 수반하며, 외부적으로는 상기 생두의 컬러의 변화를 야기한다. 따라서, 상기 로스팅부(114) 내에서 로스팅되는 생두의 컬러를 센싱하여 분석하면 상기 로스팅도를 파악할 수 있다.
일 실시예로, 상기 컬러 센서(124)는 상기 생두의 그레이 스케일(gray scale)을 센싱할 수 있다. 구체적으로, 상기 생두는 대체로 컬러가 다양하게 변하는 것은 아니므로, 단순히 상기 생두의 그레이 스케일을 센싱하여 상기 로스팅도를 파악할 수 있다.
일 실시예로, 상기 컬러 센서(124)는 상기 생두의 특정 컬러의 강도(intensity)를 센싱할 수 있다. 구체적으로, 상기 생두의 컬러의 변화를, 일 예로 RGB의 관점에서 판단할 때, 상기 생두의 컬러는 주로 적색(R) 또는 녹색(G)에서 변화가 발생하므로, 적색 또는 녹색의 강도를 센싱함으로써 상기 로스팅도를 파악할 수 있다. 다른 예로, 상기 생두의 컬러의 변화를 CMY의 관점에서 판단할 때, 상기 생두의 컬러는 주로 자홍색(M) 또는 황색(Y)에서 변화가 발생하므로, 자홍색 또는 황색의 강도를 센싱함으로써 상기 로스팅도를 파악할 수 있다.
예를 들면, 8비트 RGB 양자화 값인 255를 최대치로 하였을 때, 로스팅도 High인 생두의 컬러는 Red 68 내지 70, Green 39 내지 41, 및 Blue 10 내지 12에 대응되고, 로스팅도 City인 생두의 컬러는 Red 59 내지 64, Green 31 내지 35, 및 Blue 6 내지 10에 대응되며, 로스팅도 Full City인 생두의 컬러는 Red 49 내지 53, Green 28 내지 31, Blue 2 내지 7에 대응된다. 따라서, 센싱된 생두의 특정 컬러의 강도와 로스팅도를 서로 매칭할 수 있으며, 두 개 이상의 컬러들의 강도와 로스팅도를 서로 매칭할 수도 있다.
또한, 상술한 로스팅도에 따른 컬러들의 강도를 백분율로 환산하면, 로스팅도 High인 생두의 RGB의 비율은 대략 58:33:9이고, 로스팅도 City인 생두의 RGB의 비율은 대략 60:32:8이며 로스팅도 Full City인 생두의 RGB의 비율은 대략 60:35:5이다. 따라서, 센싱된 생두의 컬러들의 강도의 비율과 로스팅도를 서로 매칭할 수 있으며, 이때 두 개의 컬러들의 강도의 비율 또는 세 개의 컬러들의 강도의 비율과 로스팅도를 서로 매칭할 수 있다.
한편, 상기 컬러 센서(124)는, 컬러를 센싱할 수 있는 다양한 형태의 센서를 채용할 수 있다. 일 실시예로, 상기 컬러 센서(124)는 상기 생두의 이미지를 촬영하는 촬상 유닛 및 촬영된 상기 생두의 이미지로부터 상기 생두의 컬러를 센싱하는 컬러센싱 유닛을 포함할 수 있다.
상기 제어부(134)는 상기 컬러 센서(124)에 의해 센싱된 상기 컬러의 데이터를 기초로 상기 로스팅부(114)의 동작을 제어한다.
일 실시예로, 상기 제어부(134)는, 상기 컬러 센서(124)에 의해 센싱된 상기 컬러의 데이터 및 기 저장된 로스팅도에 따른 컬러 데이터를 포함하는 기준 데이터를 비교하여 로스팅도를 산출할 수 있다.
구체적으로, 상기 로스팅도에 따른 컬러 데이터를 포함하는 상기 기준 데이터를 미리 실험을 통해 획득하고, 획득된 상기 기준 데이터를 메모리와 같은 저장유닛에 저장할 수 있다. 상기 로스팅이 수행되는 동안 상기 컬러 센서(124)에 의해 센싱되는 상기 컬러의 데이터를 기 저장된 상기 기준 데이터와 비교하여 현재 컬러에 대응하는 로스팅도를 용이하게 파악할 수 있다.
상기 커피 로스터(104)는 상기 로스팅도를 실시간으로 디스플레이하는 디스플레이부(140) 및 목표 로스팅도를 설정받는 로스팅 설정부(150)를 더 포함할 수 있다. 상기 디스플레이부(140) 및 상기 로스팅 설정부(150)는 도 1에서 설명된 디스플레이부(140) 및 로스팅 설정부(150)와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
예를 들면, 사용자가 상기 로스팅 설정부(150)를 통하여, 생두의 원산지와 원하는 로스팅도를 입력, 일 예로, 콜럼비아 원산지 및 8단계 분류법의 Full-City를 선택하여 입력하고 로스팅을 개시하면, 상기 제어부(134)는 상기 로스팅이 수행되는 동안 상기 컬러 센서(124)에 의해 센싱되는 상기 컬러의 데이터를, 기 저장된 콜럼비아 원산지 및 및 8단계 분류법의 Full-City에 해당하는 기준 데이터와 비교하여, 현재 컬러에 대응하는 로스팅도가 상기 기준 데이터에 도달할 때 상기 로스팅을 종료하도록 상기 로스팅부(114)의 로스팅 동작을 제어할 수 있다. 사용자는 상기 로스팅 과정 동안, 상기 로스팅도를 실시간으로 디스플레이하는 디스플레이부(140)를 통하여, 상기 로스팅의 진행정도를 용이하게 파악할 수 있다.
한편, 일 실시예로, 상기 로스팅부(114)가 드럼 로스팅 방식을 채용할 때, 상기 로스팅부(114)는 공급된 상기 생두를 수용하여 회전하는 회전드럼을 포함할 수 있다.
이와 같이 드럼 로스팅 방식을 채용하는 경우, 상기 회전드럼의 회전 속도에 따라 생두가 그을리게 되고, 이에 따라 커피가 탄 냄새나 맛을 내는 경우가 발생할 수 있다. 구체적으로, 상기 회전드럼이 빠르게 회전하면 생두가 금속벽에 오랫동안 접촉하여 전도열로 인하여 그을려 탄내가 발생하고, 상기 회전드럼이 천천히 회전하면 생두가 둥근 금속벽을 따라 미끄러져 뜨거운 공기에 노출이 되지 않아 탄내가 발생할 수 있다.
따라서, 상기 컬러 센서(124)는 탄내에 대응하는 컬러를 센싱하고, 센싱된 상기 컬러의 데이터를 기초로 상기 로스팅부(114)의 회전속도를 제어할 수 있다. 즉, 상기 제어부(134)는, 상기 컬러의 데이터 중 탄내에 대응하는 컬러를 기초로 상기 회전드럼의 회전속도를 제어하는 속도제어부를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 로스터에 의하면, 생두의 로스팅시 생두의 컬러를 센싱할 수 있다. 이에 따라, 센싱된 상기 컬러의 데이터를 기초로 보다 객관적이며 용이하게 커피 로스팅도를 판단할 수 있으며, 로스팅을 원하는 만큼 수행함으로써 커피 맛의 일정성과 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 커피 로스터를 나타낸 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 따른 커피 로스터(roaster)(106)는, 로스팅부(116), 온도 센서(126) 및 제어부(136)를 포함한다.
상기 로스팅부(116)는, 커피의 생두가 공급되고 공급된 상기 생두를 로스팅(roasting)한다.
로스팅이란 생두에 열을 가해 조직을 최대한 팽창시켜 생두가 가진 수분, 지방분, 섬유질, 당질, 카페인, 유기산, 탄닌 등의 여러 성분을 조화롭게 하는 일련의 작업이라 할 수 있다.
상기 로스팅부(116)의 로스팅 방식은, 도 1에서 설명한 바와 같이, 가열하는 구조 및 방법에 따라 다양한 방식이 채용될 수 있는데, 예를 들면 드럼 로스팅(drum roasting) 방식, 팬 로스팅(pan roasting) 방식, 열풍 로스팅(hot air roasting) 방식 등을 채용할 수 있다.
생두는 상기 로스팅이 진행됨에 따라 온도가 변하게 되는데, 로스팅 초기에는 흡열반응이 일어나 생두의 온도는 서서히 상승하며, 생두의 온도가 대략 190℃에 도달하면 발열반응이 일어나면서 생두의 온도가 급격히 상승한다. 따라서, 본 실시예에서는, 사용자가 원하는 로스팅도를 파악하기 위한 방법으로, 상기 로스팅의 수행시의 생두의 온도를 센싱하는 방법을 채용한다.
상기 온도 센서(126)는 상기 로스팅부(116)에서 로스팅되는 상기 생두의 온도를 센싱한다.
생두는 상기한 여러 성분들의 함량과 비율 등이 로스팅의 수행이 진행됨에 따라 변하여 커피의 맛과 향을 결정하는데, 이는 생두의 온도 변화에 따른 물리화학적 변화에 따른 것이다. 따라서, 상기 로스팅부(116) 내에서 로스팅되는 생두의 온도를 센싱하여 분석하면 상기 로스팅도를 파악할 수 있다.
예를 들면, 생두의 온도가 208 내지 210도이면 High (또는 Light Medium), 210 내지 212도이면 City (또는 American Medium), 212 내지 214 이면 Full City (또는 Medium Dark)에 해당하므로, 센싱된 생두의 온도와 로스팅도를 서로 매칭할 수 있다.
상기 온도 센서(126)는 상기 로스팅부(116)의 내부의 온도를 센싱하는 것이 아니라, 생두 자체의 온도를 센싱하는 것이다. 따라서, 상기 로스팅부(116) 내에 존재하는 상기 생두의 온도를 상기 로스팅부(116)의 내부에서 직접 센싱하는 것이 바람직할 수 있다.
일 실시예로, 상기 온도 센서(126)는 상기 생두의 표면 온도 및 상기 생두의 내부 온도 중 적어도 하나를 센싱할 수 있다.
한편, 일 실시예로, 상기 로스팅부(116)가 드럼 로스팅 방식을 채용할 때, 상기 로스팅부(116)는 공급된 상기 생두를 수용하여 회전하는 회전드럼을 포함할 수 있다.
이와 같이 드럼 로스팅 방식을 채용하는 경우, 상기 회전드럼의 내부에 상기 온도 센서를 설치하는 경우 상기 회전드럼의 회전에 따라 같이 회전할 수 있다. 따라서, 상기 온도 센서(126)는 상기 회전드럼의 회전축과 동일한 축 상에 배치될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 커피 로스터(106)는 상기 회전드럼의 회전축(RX)과 동일한 축(126a) 상에 설치되며, 말단에 상기 온도 센서(126)가 배치되는 센서거치유닛(126b)을 더 포함할 수 있다. 상기 센서거치유닛(126b)은 상기 회전드럼의 회전운동에 독립적이 되도록 설치될 수 있다.
한편, 상기 온도 센서(126)는, 온도를 센싱할 수 있는 다양한 형태의 센서를 채용할 수 있다. 일 실시예로, 상기 온도 센서(126)는 상기 생두에서 발생한 적외선을 흡수하는 적외선 흡수유닛 및 상기 흡수유닛에서 흡수된 적외선에 따른 저항값의 변화를 센싱하는 저항변화 센싱유닛을 포함할 수 있다.
상기 제어부(136)는 상기 온도 센서(126)에 의해 센싱된 상기 온도의 데이터를 기초로 상기 로스팅부(116)의 동작을 제어한다.
일 실시예로, 상기 제어부(136)는, 상기 온도 센서(126)에 의해 센싱된 상기 온도의 데이터 및 기 저장된 로스팅도에 따른 온도 데이터를 포함하는 기준 데이터를 비교하여 로스팅도를 산출할 수 있다.
구체적으로, 상기 로스팅도에 따른 온도 데이터를 포함하는 상기 기준 데이터를 미리 실험을 통해 획득하고, 획득된 상기 기준 데이터를 메모리와 같은 저장유닛에 저장할 수 있다. 상기 로스팅이 수행되는 동안 상기 온도 센서(126)에 의해 센싱되는 상기 온도의 데이터를 기 저장된 상기 기준 데이터와 비교하여 현재 온도에 대응하는 로스팅도를 용이하게 파악할 수 있다. 이때, 상기 온도의 데이터 뿐만 아니라, 상기 온도의 변화율에 대한 데이터도 활용될 수 있다.
상기 커피 로스터(106)는 상기 로스팅도를 실시간으로 디스플레이하는 디스플레이부(140) 및 목표 로스팅도를 설정받는 로스팅 설정부(150)를 더 포함할 수 있다. 상기 디스플레이부(140) 및 상기 로스팅 설정부(150)는 도 1에서 설명된 디스플레이부(140) 및 로스팅 설정부(150)와 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
예를 들면, 사용자가 상기 로스팅 설정부(150)를 통하여, 생두의 원산지와 원하는 로스팅도를 입력, 일 예로, 콜럼비아 원산지 및 8단계 분류법의 Full-City를 선택하여 입력하고 로스팅을 개시하면, 상기 제어부(136)는 상기 로스팅이 수행되는 동안 상기 온도 센서(126)에 의해 센싱되는 상기 온도의 데이터를, 기 저장된 콜럼비아 원산지 및 및 8단계 분류법의 Full-City에 해당하는 기준 데이터와 비교하여, 현재 온도에 대응하는 로스팅도가 상기 기준 데이터에 도달할 때 상기 로스팅을 종료하도록 상기 로스팅부(116)의 로스팅 동작을 제어할 수 있다. 사용자는 상기 로스팅 과정 동안, 상기 로스팅도를 실시간으로 디스플레이하는 디스플레이부(140)를 통하여, 상기 로스팅의 진행정도를 용이하게 파악할 수 있다.
한편, 일 실시예로, 상기 로스팅부(116)가 드럼 로스팅 방식을 채용할 때, 상기 로스팅부(116)는 공급된 상기 생두를 수용하여 회전하는 회전드럼을 포함할 수 있다.
이와 같이 드럼 로스팅 방식을 채용하는 경우, 상기 회전드럼의 회전 속도에 따라 생두가 그을리게 되고, 이에 따라 커피가 탄 냄새나 맛을 내는 경우가 발생할 수 있다. 구체적으로, 상기 회전드럼이 빠르게 회전하면 생두가 금속벽에 오랫동안 접촉하여 전도열로 인하여 그을려 탄내가 발생하고, 상기 회전드럼이 천천히 회전하면 생두가 둥근 금속벽을 따라 미끄러져 뜨거운 공기에 노출이 되지 않아 탄내가 발생할 수 있다.
이러한 경우, 생두의 온도의 변화율이 비정상적으로 변화한다. 따라서, 상기 온도 센서(126)는 상기 생두의 온도를 센싱하고, 센싱된 상기 온도의 데이터를 기초로 온도의 변화율을 산출하고 상기 온도의 변화율을 기초로 상기 로스팅부(116)의 회전속도를 제어할 수 있다. 즉, 상기 제어부(136)은, 상기 온도의 데이터로부터 온도의 변화율을 산출하고 상기 온도의 변화율을 기초로 상기 회전드럼의 회전속도를 제어하는 속도제어부를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 로스터에 의하면, 생두의 로스팅시 생두 자체의 온도를 센싱할 수 있다. 이에 따라, 센싱된 상기 생두의 온도의 데이터를 기초로 보다 객관적이며 용이하게 커피 로스팅도를 판단할 수 있으며, 로스팅을 원하는 만큼 수행함으로써 커피 맛의 일정성과 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 커피 로스터를 나타낸 개념도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 예시적인 또 다른 실시예에 따른 커피 로스터(roaster)(100)는, 로스팅부(110), 센서부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.
도 4에 도시된 커피 로스터(100)는 도 1 내지 도 3에 도시된 커피 로스터들(102, 104, 106)을 조합한 것이므로 중복되는 상세한 설명은 생략한다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 로스터에 의하면, 생두의 로스팅시 생두의 냄새를 센싱하되, 로스팅되는 생두에서 발생하는 가스의 화학성분을 센싱함에 의해서 상기 생두의 냄새를 센싱할 수 있고, 생두의 로스팅시 생두의 컬러 및 생두의 온도를 센싱할 수 있다. 이에 따라, 센싱된 상기 화학성분 데이터, 상기 컬러 데이터 및 상기 온도 데이터를 기초로 보다 객관적이며 용이하게 커피 로스팅도를 판단할 수 있으며, 로스팅을 원하는 만큼 수행함으로써 커피 맛의 일정성과 신뢰성을 확보할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다.　 따라서, 전술한 설명 및 아래의 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어야 한다.
100, 102, 104, 106 : 커피 로스터기
110, 112, 114, 116 : 로스팅부
120 : 센싱부 122 : 냄새 센서
124 : 색깔 센서 126 : 온도 센서
130, 132, 134, 136 : 제어부
140 : 로스팅 설정부 150 : 디스플레이부

Claims (10)

  1. 커피의 생두가 공급되고 공급된 상기 생두를 로스팅(roasting)하며, 상기 생두의 로스팅시에 발생하는 가스를 배출하는 배출구를 갖는 로스팅부;
    상기 로스팅부의 배출구로부터 배출되는 가스를 제공받아서 상기 가스의 화학성분을 센싱(sensing)하는 냄새 센서; 및
    상기 냄새 센서에 의해 센싱된 상기 화학성분의 데이터를 기초로 상기 로스팅부의 동작을 제어하되, 상기 냄새 센서에 의해 센싱된 상기 화학성분의 데이터를 기 저장된 로스팅도에 따른 화학성분 데이터를 포함하는 기준 데이터와 비교하여 상기 센싱된 화학성분에 대응하는 로스팅도를 산출하고, 산출된 상기 로스팅도가 사용자가 원하는 로스팅도인 목표 로스팅도에 도달할 때 상기 로스팅부의 로스팅을 종료시키는 제어부를 포함하고,
    상기 냄새 센서는 상기 가스의 화학성분의 종류를 센싱하고,
    상기 냄새 센서는 상기 가스의 화학성분 중에서 탄산가스(CO2), 유기산 및 수증기 중 적어도 하나의 성분비를 센싱하며,
    상기 제어부는 로스팅의 수행이 진행됨에 따라 변화하는 상기 가스의 화학성분들의 함량과 비율에 대하여 센싱된 데이터를, 기 저장된 로스팅도에 따른 화학성분들의 함량과 비율에 대한 데이터와 매칭하여 상기 로스팅도를 산출하고,
    상기 로스팅부는 공급된 상기 생두를 수용하여 회전하는 회전드럼을 포함하며,
    상기 제어부는 상기 화학성분의 데이터 중에서 상기 회전드럼의 회전 속도가 빠른 경우 및 느린 경우에 발생하는 탄내에 대응하는 성분을 기초로 상기 회전드럼의 회전속도를 제어하는 속도제어부를 포함하고,
    상기 냄새 센서는,
    금속산화물 반도체를 가열하여 상기 배출구로부터 배출되는 가스를 흡착하는 흡착 유닛; 및
    기 저장된 로스팅도에 따른 화학성분들의 함량과 비율에 대한 데이터와 매칭하여 상기 로스팅도를 산출하도록, 상기 흡착유닛에 흡착된 가스에 의해 변하는 상기 금속산화물 반도체의 전기전도도를 기초로 상기 가스의 화학성분을 센싱하는 성분센싱 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 커피 로스터(roaster).
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로스팅도를 실시간으로 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커피 로스터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 목표 로스팅도를 설정받는 로스팅 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 커피 로스터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 로스팅 설정부는,
    8단계 분류법, SCAA(specialty coffee association of America) 분류법 및 6단계 분류법 중 적어도 하나의 분류법을 설정 옵션으로 제공하고,
    상기 사용자에 의해 상기 분류법들 중 어느 한 분류법의 특정 단계를 상기 목표 로스팅도로 설정받는 것을 특징으로 하는 커피 로스터.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 로스팅 설정부는,
    상기 생두의 유형을 설정 옵션으로 제공하고, 상기 사용자에 의해 상기 생두의 유형을 설정받는 것을 특징으로 하는 커피 로스터.
  9. 삭제
  10. 삭제
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