KR101770896B1 - 열풍 교반식 수직형 로스팅 룸 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로스팅 장치에 구비되는 로스팅 룸 구조에 관한 것으로서, 생두 투입부가 상부에 구비되고, 중심축이 수직방향을 향하도록 배치되는 원형 단면 또는 다각 단면의 가열드럼;과, 상기 가열드럼의 하부에 배치되는 디스크 형태의 판으로서, 그 중심에 형성된 열풍 공급구 및 상기 열풍 공급구와 상기 판의 외주면 사이를 비스듬하게 관통하여 형성된 적어도 하나 이상의 토출구를 구비하는 열풍 토출부; 및 상기 열풍 공급구와 연결된 도관으로서, 외부에서 공급되는 열풍을 상기 열풍 공급구로 전달하는 열풍 공급관;을 포함하고, 상기 토출구를 통해 토출되는 열풍에 의해 상기 가열드럼 안에 수용된 생두를 회전 교반시키는 열풍의 유동이 생성되는 수직형 로스팅 룸 구조인 것을 특징으로 한다.

Description

열풍 교반식 수직형 로스팅 룸 구조{Vertical type roasting room having hot air stirring mechanism}

본 발명은 로스팅 장치에 구비되는 수직형 로스팅 룸에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 로스팅 룸의 하방에서 공급되는 열풍에 의해 커피 생두를 회전 교반시킴로써 투입된 커피 생두를 고르게 로스팅할 수 있는 것은 물론 한 번에 대량의 생두를 로스팅할 수 있는 열풍 교반식 수직형 로스팅 룸 구조에 관한 것이다.

커피는 국적을 불문하고 현대인이 가장 사랑하는 대표적인 음료로서, 커피 시장은 지속적으로 성장하고 있다.

커피나무 열매의 씨앗인 생두(green bean) 자체는 아무 맛이 없고 그저 딱딱한 씨앗에 불과하지만, 생두에 열을 가해 조직을 최대한 팽창시켜 생두가 가진 여러 성분(수분, 지방분, 당질, 카페인, 유기산, 탄닌 등)이 조화를 이루게 하면 커피 특유의 풍미를 지닌 원두로 태어나게 된다. 이런 일련의 가열작업을 로스팅(roasting, 배전)이라 하며, 생두가 지닌 잠재력을 끌어내 그 부가가치를 극대화시키려면 섬세한 감각과 숙련된 기술, 경험이 요구되기 때문에 로스터(roaster)라는 전문직업이 태어났다.

커피 로스팅은 가정에서도 냄비나 프라이팬을 이용하여 취미로 즐길 수도 있지만, 대량의 생두를 상업적인 목적으로 로스팅하기 위해서는 전용의 로스팅 장치가 필요하다.

현재 3∼4 ㎏ 이상의 대량의 생두를 한 번에 로스팅하기 위해서는 '특허문헌 1'이나 '특허문헌 2'와 같은 수평 드럼식의 로스팅 장치를 사용하는 것이 일반적이다. 즉, 황동과 같은 금속재질로 만들어진 수평 드럼 안에 생두를 투입하고 수평 드럼을 회전시켜 생두를 교반하면서 직접 가열하거나 열풍을 불어넣어 로스팅을 하게 된다.

그러나, 이러한 수평 드럼식의 로스팅 장치는 교반작용이 불충분하고 열풍의 입구와 배출구에서 온도 차이가 있기 때문에 생두 전체를 균일하게 로스팅하는 것이 어렵다. 또한, 드럼이 불투명한 금속재질로 만들어져 있어 로스팅 과정을 눈으로 확인하는 것이 불가능하기 때문에 중간 중간에 계속 원두의 일부를 빼내어 확인해야 하는데, 이처럼 극히 일부의 원두를 통해 전체 원두의 로스팅 상태를 추측해야 한다는 점도 로스팅 품질을 유지하기 어렵게 만드는 요인이 된다.

한국등록특허 제10-0973471호 (2010.08.03 공고) 한국등록특허 제10-1427807호 (2014.08.07 공고)

본 발명은 생두를 수용하는 로스팅 룸을 회전시키지 않고도 열풍의 흐름만으로 생두를 교반시킴으로써 균일한 품질의 로스팅이 가능한 로스팅 룸 구조를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 로스팅 룸의 내부 상황을 쉽게 파악할 수 있어 로스팅 과정을 정밀하게 제어할 수 있도록 하는 로스팅 룸 구조를 제공하는 것에 또 하나의 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 로스팅이 완료된 원두를 로스팅 룸으로부터 최대한 신속하게 배출할 수 있도록 함으로써 로스팅 품질을 높일 수 있도록 하는 것에도 그 목적이 있다.

본 발명은 로스팅 장치에 구비되는 로스팅 룸 구조에 관한 것으로서, 생두 투입부가 상부에 구비되고, 중심축이 수직방향을 향하도록 배치되는 원형 단면 또는 다각 단면의 가열드럼;과, 상기 가열드럼의 하부에 배치되는 디스크 형태의 판으로서, 그 중심에 형성된 열풍 공급구 및 상기 열풍 공급구와 상기 판의 외주면 사이를 비스듬하게 관통하여 형성된 적어도 하나 이상의 토출구를 구비하는 열풍 토출부; 및 상기 열풍 공급구와 연결된 도관으로서, 외부에서 공급되는 열풍을 상기 열풍 공급구로 전달하는 열풍 공급관;을 포함하고, 상기 토출구를 통해 토출되는 열풍에 의해 상기 가열드럼 안에 수용된 생두를 회전 교반시키는 열풍의 유동이 생성되는 수직형 로스팅 룸 구조인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시형태에 따라서는, 상기 열풍 토출부의 외주면을 감싸도록 상기 가열드럼의 하부에 구비되고, 상기 열풍 토출부의 외주면에 대해 상향 경사진 내면을 포함하는 토출부 하우징을 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 열풍 토출부의 상면에는 하향 경사진 경사 헤드가 구비될 수 있다.

그리고, 상기 가열드럼의 하부 내주면 또는 상기 토출부 하우징의 경사진 내면을 따라 상기 생두의 회전 교반을 촉진하는 나선 돌출부가 구비될 수 있다.

또한, 상기 토출부 하우징의 내면 중 일부가 배출 도어를 형성하도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 배출 도어는 슬라이딩 이동을 통해 개폐될 수 있다.

그리고, 본 발명의 일 실시형태에서, 상기 가열드럼의 적어도 일부분은 투명한 재질로 이루어질 수 있다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 수직형 로스팅 룸은 열풍의 흐름만으로 투입된 생두 전체를 활발히 회전 교반시킬 수 있기 때문에 대량의 생두를 한 번에 균일한 품질로 로스팅 하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명은 로스팅 룸이 회전하지 않는 고정된 구조이기 때문에 로스팅 룸의 전부 또는 일부를 유리와 같은 투명한 재질로 만들 수 있고, 따라서 로스팅 룸 내부의 상황을 쉽게 파악할 수 있어 로스팅 과정을 정밀하게 제어하는 것이 가능해진다.

아울러 본 발명은 로스팅이 완료된 원두가 로스팅 룸으로부터 배출될 때 원심력이 작용하여 빠르게 배출되기 때문에 오버 로스팅 없는 양질의 로스팅이 가능하다는 장점도 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 수직형 로스팅 룸의 분해 사시도.
도 2는 도 1의 수직형 로스팅 룸이 조립된 상태를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 수직형 로스팅 룸 내부에서 일어나는 회전 교반 로스팅을 개략적으로 보여주는 도면.
도 4는 회전 교반 로스팅을 촉진할 수 있는 일 실시형태에 따른 가열드럼의 구조를 도시한 절개 사시도.
도 5는 본 발명의 수직형 로스팅 룸이 로스팅 장치에 적용되는 일례를 도시한 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 실시형태를 설명함에 있어서 당업자라면 자명하게 이해할 수 있는 공지의 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않도록 생략될 것이다.

그리고, 본 발명을 설명함에 있어 상하 방향은 수직형 로스팅 룸이 서 있는 상태를 기준으로 하여 생두가 투입되는 상측을 위로, 바닥 쪽을 아래로 지칭한다. 또한 위와 같이 로스팅 룸이 배치되었을 때 아래쪽으로 갈수록 벌어지는 방향으로 경사진 것을 하향 경사, 그 반대를 상향 경사로 표현하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 수직형 로스팅 룸(10)의 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 수직형 로스팅 룸(10)이 조립된 상태를 도시한 사시도로서, 이들 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수직형 로스팅 룸(10) 구조에 대해 상세히 설명한다.

도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 수직형 로스팅 룸(10)은 가열드럼(100), 열풍 토출부(200), 열풍 공급관(300)을 주요구성으로 한다.

가열드럼(100)은 일정량(무게)의 생두(GB)를 수용하고 여기에 열풍을 가하여 로스팅을 하게 되는 용기(容器)로서, 특히 중심축이 수직방향으로 배치되는 수직형 가열드럼(100)인 것을 특징으로 한다. 가열드럼(100)의 상부에는 생두(GB)를 넣기 위한 입구인 호퍼 형태의 생두 투입부(110)가 구비된다. 가열드럼(100)은 일반적으로 원통 형태를 가질 것이지만, 특히 본 발명의 수직형 가열드럼(100)은 종래기술에 소개된 로스팅 장치의 수평 드럼처럼 교반 작용을 일으키기 위해 회전할 필요가 전혀 없기 때문에 반드시 원통 형태일 필요가 없다. 다만 후술할 바와 같이, 본 발명의 수직형 로스팅 룸(10)은 회전 교반을 일으키는 것이 중요하기 때문에, 교반되는 생두(GB)의 회전을 방해하지 않는 형태인 것이 바람직하다. 예를 들면 모서리의 내각이 90°를 초과하는 다각 단면의 형태를 가지는 드럼도 적용될 수 있을 것이다.

그리고, 열풍 토출부(200)는 가열드럼(100)의 하부에 배치되는 디스크 형태의 판으로서, 이 열풍 토출부(200)는 가열드럼(100) 내부로 열풍을 불어내는 중요 구성이다. 열풍 토출부(200)의 구조를 도 1을 참조하여 상세히 설명하면, 디스크 형태의 판 중심에는 열풍 공급구(210)가 형성되어 있고, 열풍 공급구(210)와 판의 외주면 사이를 비스듬하게 관통하여 형성된 적어도 하나 이상의 토출구(220)를 구비한다. 도시된 실시형태는 등각도인 120°로 세 개의 토출구(220)가 구비된 예를 보여주고 있다.

여기서 토출구(220)는 열풍 공급구(210)와 판의 외주면 사이를 비스듬하게 관통하여 형성되어 있는데, 이에 따라 중심의 열풍 공급구(210)로 유입된 열풍이 토출구(220)를 통해 가열드럼(100)으로 빠져나갈 때 토출되는 열풍은 원심 방향과 접선 방향의 두 가지 속도성분을 가지게 된다. 이와 같이, 열풍이 비스듬하게 토출되어 나감에 따라 가열드럼(100) 안에 수용된 생두(GB)는 회전하면서 섞이게 되는데, 이에 대해서는 도 3을 참조하여 뒤에서 상세히 설명하기로 한다.

그리고, 열풍 공급관(300)은 열풍 공급구(210)와 연결된 도관으로서, 외부에서 만들어진 열풍을 받아 열풍 공급구(210)로 전달하는 역할을 한다.

도 3은 본 발명에 따른 수직형 로스팅 룸(10) 내부에서 일어나는 회전 교반 로스팅을 개략적으로 보여주는 도면이다. 도시된 바와 같이, 열풍(HA)은 가열드럼(100)의 하부에 배치된 열풍 토출부(200)의 중심으로 들어가 외주면에서 토출되는데, 이때 토출되는 열풍(HA)은 원심 방향과 접선 방향의 두 가지 속도성분을 가지고 있다. 따라서, 가열드럼(100) 안에 수용된 생두(GB)는 열풍(HA)의 온도에 의해 로스팅 작용이 일어나는 동시에 풍압에 의해 바깥으로 비스듬하게 밀려나가 가열드럼(100)의 측벽을 타고 올라가게 되고, 밀려나간 공간을 중심 영역의 생두(GB)가 들어가 채우는 이동이 일어나게 된다.

이와 같이, 열풍(HA)의 원심방향 속도성분에 의해 생두(GB)가 아래에서 위로 이동함으로써 교반 작용이 만들어지고, 또한 열풍(HA)의 접선방향 속도성분에 의해 생두(GB)가 가열드럼(100) 안에서 회전하는 작용이 발생하며, 결과적으로 이들이 혼합된 회전 교반 작용이 로스팅 과정 중에 자연스럽게 일어나게 된다. 특히, 본 발명의 수직형 로스팅 룸(10) 구조는 어떤 구성부품도 회전하는 일이 없이 열풍(HA)만으로 회전 교반을 일으키는 구조이기 때문에, 종래의 로스팅 장치에 비해 구조가 간단해지고 제작비용이 줄어드는 것은 물론 교반 작용 자체가 생두(GB) 전체에 대해 고르면서도 매우 활발하게 일어나고 소음까지도 감소하는 등의 다양한 장점이 발휘된다.

그리고, 본 발명은 이러한 회전 교반을 강화 내지는 촉진할 수 있는 부가적인 구성을 더 포함할 수 있다.

그 하나는 열풍 토출부(200)의 상면에 하향 경사진 경사 헤드(230)를 설치하는 것이다. 경사 헤드(230)는 중력에 의해 중심 영역에 있는 생두(GB)가 열풍(HA)의 토출에 의해 가장자리 영역에 만들어진 공간으로 보다 빠르게 이동하도록 함으로써 교반 작용을 강화시키게 된다. 경사 헤드(230)의 형태는 도시된 원뿔 형태에 국한되는 것은 아니며, 원뿔대나 다각뿔(대), 반구 등의 다양한 형태가 적용될 수 있다.

그리고, 경사 헤드(230)의 또 한 가지 역할은 열풍 공급구(210)로 들어온 열풍(HA)이 토출구(220)로만 분출되도록 열풍 공급구(210)의 상면을 막는 덮개의 기능을 하는 것이다. 열풍 토출부(200)를 가공할 때 판의 중심에 열풍 공급구(210)를 관통 형성하고, 판의 외주면으로부터 열풍 공급구(210)를 향해 비스듬하게 토출구(220)를 뚫는 것이 편리한데, 이럴 경우 열풍 공급구(210)의 위로 나가는 열풍(HA)을 막기 위한 덮개가 필요하다. 물론 열풍 공급구(210)가 관통되지 않게 가공하는 것도 가능하나 이럴 경우 판의 두께가 두꺼울 필요가 있으며 가공도 밀링으로 해야 한다는 제약이 따르기 때문에, 교반 작용을 강화하는 경사 헤드(230)를 적용하는 것이 여러모로 유리하다.

다른 하나는, 도 4에 도시된 것과 같이, 가열드럼(100)의 하부 내주면, 즉 가열드럼(100) 높이의 중간 이하의 내주면에 토출 열풍(HA)의 접선 방향을 따르는 나선 돌출부(500)를 형성하는 것이다. 즉, 나선 돌출부(500)는 가열드럼(100)의 측벽을 따라 올라가는 생두(GB)의 이동을 회전 방향으로 유도함으로써 회전 작용을 촉진 내지는 강화시키는 것이다. 참고로, 도 4에 도시된 나선 돌출부(500)의 방향은 후술할 원두의 배출시 전향력을 고려하여 원심력 방향의 오른쪽으로 휘어진 것으로 도시하고 있으며, 본 발명이 남반구에서 사용될 경우에는 나선 돌출부(500)의 휘어진 방향은 당연히 반대로 되어야 할 것이다.

그리고, 본 발명의 일 실시형태에서, 가열드럼(100)의 적어도 일부분이 강화유리나 내열유리와 같은 투명한 재질로 만들어질 수 있다. 이는 본 발명의 수직형 로스팅 룸(10) 구조에 있어서 가열드럼(100)은 회전하지 않는 고정체로 구성됨에 따라 금속재료 대신 유리재질로 만드는 것이 가능해지기 때문에 적용될 수 있는 구성이며, 따라서 로스팅 되는 생두(GB)의 전체적인 상태를 매우 자세히 관찰할 수 있어 종래에 비해 좀더 쉽게 로스팅의 상태를 정확히 파악하고 그 품질을 일정하게 유지할 수 있게 된다.

한편, 본 발명의 실시형태에 따라서는, 열풍 토출부(200)의 외주면을 감싸도록 가열드럼(100)의 하부에 구비되고, 열풍 토출부(200)의 외주면에 대해 상향 경사진 내면을 포함하는 토출부 하우징(400)을 더 포함할 수 있다.

토출부 하우징(400)의 상향 경사진 내면은 마치 미끄럼틀 같이 교반되는 생두(GB)의 상하 이동이 잘 일어나도록 촉진하게 되며, 아울러 전술한 나선 돌출부(500)를 토출부 하우징(400)의 경사진 내면에 적용할 수도 있다(도 4 참조).

도 5는 본 발명의 수직형 로스팅 룸(10)이 로스팅 장치(1)에 적용되는 일례를 도시한 도면이다. 열풍식 로스팅 장치(1)에는 로스팅 룸(10)을 비롯하여 로스팅이 완료된 원두 안의 열을 신속히 빼냄으로써 원했던 것에 비해 오버 로스팅(over roasting, 과배전)이 일어나지 않도록 식히는 냉각부(20)와, 열풍(HA)을 만들어내는 열풍 발생부(30)를 더 포함한다. 여기서 냉각부(20)와 열풍 발생부(30)는 로스팅 장치에 있어 공지된 다양한 구성이 본 발명에 적용될 수 있는 것이므로 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.

그리고, 본 발명의 수직형 로스팅 룸(10)은 가열드럼(100)의 하부에 구비된 토출부 하우징(400)이 배출 도어(410)의 역할을 하도록 구성할 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 것과 같이, 토출부 하우징(400)의 내면 중 일부를 절개하고, 절개된 부분이 개폐됨으로써 배출 도어(410)의 역할을 하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 토출부 하우징(400)의 일부가 배출 도어(410)의 역할을 하도록 하면, 토출부 하우징(400) 안에서 회전 교반되는 원두가 배출 도어(410)로 빠져나갈 때 원심력이 작용하기 때문에 단순히 중력에 의해 배출하는 것에 비해 가열드럼(100)으로부터 더욱 신속히 원두를 배출할 수 있게 된다. 뜨거운 가열드럼(100) 안에서 원두를 신속히 배출한다는 것은 원두의 오버 로스팅을 방지하는데 매우 중요한 작업이다.

따라서 본 발명의 수직형 로스팅 룸(10)은 생두(GB)의 로스팅 과정에 있어서는 정확한 관찰(투명한 가열드럼)과 활발한 교반(회전 교반)을 통해 로스팅의 품질을 향상시키고, 원두를 배출할 때는 신속히 배출(원심력 이용)함으로써 원하는 수준의 로스팅이 완성되도록 한다는 점에서 로스팅 전 과정에 걸쳐 종래의 로스팅 장치에 비해 현저히 향상된 것이다.

도 5에 도시된 로스팅 장치(1)의 실시형태는, 토출부 하우징(400)에 형성된 배출 도어(410)가 공압 실린더와 같은 액추에이터(610)에 의해 수평 방향으로 슬라이딩 이동을 하여 개폐되는 구조를 보여주고 있으며, 배출 도어(410)를 통해 배출된 원두는 그 아래에 배치된 배출 슬라이드(600)로 낙하하여 곧바로 냉각부(20)로 이동하게 된다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예 및 실시형태가 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재내용과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

1: 로스팅 장치 10: 로스팅 룸
20: 냉각부 30: 열풍 발생부
100: 가열드럼 110: 생두 투입부
200: 열풍 토출부 210: 열풍 공급구
220: 토출구 230: 경사 헤드
300: 열풍 공급관 400: 토출부 하우징
410: 배출 도어 500: 나선 돌출부
600: 배출 슬라이드 610: 액추에이터
GB: 생두 HA: 열풍

Claims (7)

1. 로스팅 장치에 구비되는 로스팅 룸 구조에 있어서,
   생두 투입부가 상부에 구비되고, 중심축이 수직방향을 향하도록 배치되는 원형 단면 또는 다각 단면의 가열드럼;
   상기 가열드럼의 하부에 배치되는 디스크 형태의 판으로서, 그 중심에 형성된 열풍 공급구 및 상기 열풍 공급구와 상기 판의 외주면 사이를 비스듬하게 관통하여 형성된 적어도 하나 이상의 토출구를 구비하는 열풍 토출부;
   상기 열풍 공급구와 연결된 도관으로서, 외부에서 공급되는 열풍을 상기 열풍 공급구로 전달하는 열풍 공급관; 및
   상기 열풍 토출부의 외주면을 감싸도록 상기 가열드럼의 하부에 구비되고, 상기 열풍 토출부의 외주면에 대해 상향 경사진 내면을 포함하는 토출부 하우징;
   을 포함하고, 상기 토출구를 통해 토출되는 열풍에 의해 상기 가열드럼 안에 수용된 생두를 회전 교반시키는 열풍의 유동이 생성되는 것을 특징으로 하는 수직형 로스팅 룸 구조.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 열풍 토출부의 상면에는 하향 경사진 경사 헤드가 구비되는 것을 특징으로 하는 수직형 로스팅 룸 구조.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 가열드럼의 하부 내주면 또는 상기 토출부 하우징의 경사진 내면을 따라 상기 생두의 회전 교반을 촉진하는 나선 돌출부가 구비되는 것을 특징으로 하는 수직형 로스팅 룸 구조.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 토출부 하우징의 내면 중 일부가 배출 도어를 형성하는 것을 특징으로 하는 수직형 로스팅 룸 구조.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 배출 도어는 슬라이딩 이동을 통해 개폐되는 것을 특징으로 하는 수직형 로스팅 룸 구조.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 가열드럼의 적어도 일부분은 투명한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 로스팅 룸 구조.

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