KR101916319B1 - 고효율 커피 추출시스템 및 이를 이용한 커피 추출방법 - Google Patents

고효율 커피 추출시스템 및 이를 이용한 커피 추출방법 Download PDF

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Abstract

고효율 커피 추출시스템 및 이를 이용한 커피 추출방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고효율 커피 추출시스템은, 추출수를 저장하는 추출수 저장탱크; 및 분쇄된 커피원두가 수용되며, 추출수 저장탱크로부터 추출수를 공급받아 커피액을 추출하는 커피 추출기를 포함하며, 커피 추출기는, 분쇄된 커피원두가 수용되되, 추출수 저장탱크에 연통되며 측부에 추출수가 공급되는 제1 추출수 공급유로를 구비한 몸체부; 몸체부의 상부에 결합되되, 추출수 저장탱크에 연통되며 추출수가 공급되는 제2 추출수 공급유로와 추출된 커피액이 배출되는 제1 커피액 배출유로를 구비한 상부덮개; 몸체부의 하부에 결합되되, 추출수 저장탱크에 연통되며 추출수가 공급되는 제3 추출수 공급유로와 추출된 커피액이 배출되는 제2 커피액 배출유로를 구비한 하부덮개를 포함하며, 커피 추출기는, 제1 추출수 공급유로와 제2 추출수 공급유로 및 제3 추출수 공급유에 순차로 추출수를 공급하여 커피액을 추출한다.

Description

고효율 커피 추출시스템 및 이를 이용한 커피 추출방법{HIGH EFFICIENTLY COFFEE EXTRACTING SYSTEM AND METHOD OF EXTRACTING COFFEE USING THE SAME}
본 발명은, 고효율 커피 추출시스템 및 이를 이용한 커피 추출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 커피액 추출을 용이하게 하고 아울러 수율을 향상시킬 수 있는 고효율 커피 추출시스템 및 이를 이용한 커피 추출방법에 관한 것이다.
최근에는 소득 증가에 따라 생활수준이 높아지면서 커피에 대한 수요가 증가되는 추세이며, 따라서 커피음료를 판매하는 제조사 및 커피전문점이 점차 증가되고 있다.
특히, 소비자가 커피의 맛과 향에 대한 지식이 높아지면서 커피원두들을 이용한 에스프레소 커피가 널리 알려져 있다. 에스프레소 커피는 분쇄된 커피원두들에 고압의 열수를 공급하여 진한 커피액을 추출한 것이다.
그리고, 에스프레소 커피에 더운 물을 더 추가하여 아메리카노와 같은 향과 맛이 연한 커피를 제조한다. 이처럼, 여러 종류의 커피음료 중 기본원료가 되는 것이 에스프레소 커피이다.
도 1은 종래 기술에 따른 에스프레소 커피의 추출공정을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하여 종래 기술에 따른 에스프레소 커피를 추출하는 공정을 살펴보면 다음과 같다.
종래 기술에 따른 에스프레소 커피 추출은, 이송펌프를 이용하여 분쇄된 커피원두들이 수용된 커피 추출기(10)의 하부에서 상부로 열수(hot water)를 흘려보내면서 열수로 분쇄된 커피원두들을 가압하여 커피액을 추출한다.
이러한 종래 기술에 따라 에스프레소 커피를 추출하는 경우에 열수의 이동에 의해 분쇄된 커피원두들이 커피 추출기(10)의 상부에 쌓이게 된다.
이때, 분쇄된 커피원두들 중 그 크기가 작은 미세입자들이 커피 추출기(10)의 내부 특정영역에 다수 분포하게 되면 열수 이동을 방해하는 유동저항이 커져 커피 추출기(10)의 내부 특정영역에 압력이 집중되는 현상이 발생하며, 이로 인해 커피 추출기(10) 내부의 압력분포가 불균형하게 되어 커피액 추출이 용이하지 않을 뿐만 아니라 수율이 저하되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-0796017호(2008.01.11. 공고)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 커피 추출기 내의 압력분포를 균일하게 유지하여 커피액 추출을 용이하게 하고 아울러 수율을 향상시킬 수 있는 고효율 커피 추출시스템 및 이를 이용한 커피 추출방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 추출수를 저장하는 추출수 저장탱크; 및 분쇄된 커피원두들이 수용되며, 상기 추출수 저장탱크로부터 추출수를 공급받아 커피액을 추출하는 커피 추출기를 포함하며, 상기 커피 추출기는, 분쇄된 커피원두들이 수용되되, 상기 추출수 저장탱크에 연통되며 측부에 추출수가 공급되는 제1 추출수 공급유로를 구비한 몸체부; 상기 몸체부의 상부에 결합되되, 상기 추출수 저장탱크에 연통되며 추출수가 공급되는 제2 추출수 공급유로와 추출된 커피액이 배출되는 제1 커피액 배출유로를 구비한 상부덮개; 및 상기 몸체부의 하부에 결합되되, 상기 추출수 저장탱크에 연통되며 추출수가 공급되는 제3 추출수 공급유로와 추출된 커피액이 배출되는 제2 커피액 배출유로를 구비한 하부덮개를 포함하며, 상기 커피 추출기는, 상기 제1 추출수 공급유로와 상기 제2 추출수 공급유로 및 상기 제3 추출수 공급유에 순차로 추출수를 공급하여 커피액을 추출하는 것을 특징으로 하는 고효율 커피 추출시스템이 제공될 수 있다.
상기 제1 추출수 공급유로를 통해 공급되는 추출수에 의해 분쇄된 커피원두들은 상기 몸체부의 상부와 하부로 분리되어 이동되고 가압되어 상기 제1 커피액 배출유로와 상기 제2 커피액 배출유로를 통해 추출된 커피액이 배출되고, 상기 제2 추출수 공급유로를 통해 공급되는 추출수에 의해 상기 몸체부의 상부로 이동된 분쇄된 커피원두들은 상기 몸체부의 하부로 이동되고 가압되어 상기 제2 커피액 배출유로를 통해 추출된 커피액이 배출되고, 상기 제3 추출수 공급유로를 통해 공급되는 추출수에 의해 상기 몸체부의 하부로 이동된 분쇄된 커피원두들은 상기 몸체부의 상부로 이동되고 가압되어 제1 커피액 배출유로를 통해 추출된 커피액이 배출될 수 있다.
상기 상부덮개는, 추출수에 의해 가해지는 상기 몸체부의 내부압력을 조절하는 바이패스유로를 더 포함할 수 있다.
상기 상부덮개는, 커피액 추출 후 상기 몸체부에 수용된 분쇄된 커피원두들을 건조하기 위해 상기 몸체부의 내부에 공기를 공급하는 공기 공급유로를 더 포함하며, 상기 몸체부의 내부에서 건조된 분쇄된 커피원두들은 상기 몸체부로부터 분리 배출될 수 있다.
상기 커피 추출기는, 상기 상부덮개와 상기 몸체부 사이에 개재되는 분리망; 및 상기 하부덮개와 상기 몸체부 사이에 개재되는 받침망을 더 포함할 수 있다.
상기 분리망과 상기 받침망 각각은, 상기 몸체부의 내경에 대응되는 크기를 갖는 플레이트; 및 상기 플레이트에 균일하게 분포된 복수의 홀을 포함할 수 있다.
상기 커피 추출기에 연결되며, 상기 커피 추출기에서 추출된 커피액이 냉각되어 유입되는 밸런스탱크; 및 상기 밸런스탱크에 연결되며, 상기 밸런스탱크에서 공급된 추출된 커피액을 필터링하는 적어도 하나의 필터를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 분쇄된 커피원두들을 커피 추출기에 수용하는 단계; 및 상기 커피 추출기에 추출수를 공급하여 커피액을 추출하는 단계를 포함하며, 상기 커피액을 추출하는 단계는, 상기 커피 추출기의 측부에 마련된 제1 추출수 공급유로를 통해 상기 커피 추출기에 추출수를 공급하여 상기 커피 추출기에 수용된 분쇄된 커피원두들을 상부와 하부로 분리하여 이동시키고 가압하여 커피액을 추출하는 단계; 상기 커피 추출기의 상부에 마련된 제2 추출수 공급유로를 통해 상기 커피 추출기에 추출수를 공급하여 상기 커피 추출기의 상부로 이동된 분쇄된 커피원두들을 상기 커피 추출기의 하부로 이동시키고 가압하여 커피액을 추출하는 단계; 및 상기 커피 추출기의 하부에 마련된 제3 추출수 공급유로를 통해 상기 커피 추출기에 추출수를 공급하여 상기 커피 추출기의 하부로 이동된 분쇄된 커피원두들을 상기 커피 추출기의 상부로 이동시키고 가압하여 커피액을 추출하는 단계를 포함하는 커피 추출방법이 제공될 수 있다.
상기 커피액을 추출하는 단계는, 상기 커피 추출기에 공급되는 추출수에 의해 상기 커피 추출기의 내부압력이 소정압력을 초과하는 경우에 상기 커피 추출기에 마련된 바이패스유로를 통해 상기 커피 추출기의 내부압력을 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 커피 추출기에서 추출된 커피액을 냉각하여 밸런스탱크에 공급하는 단계; 및 상기 밸런스탱크에서 공급된 추출된 커피액을 필터링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
커피액을 추출한 경우에, 상기 커피 추출기의 내부에 수용된 분쇄된 커피원두들을 건조하여 상기 커피 추출기로부터 분리배출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예는, 분쇄된 커피원두들이 수용되는 커피 추출기 내의 추출수에 의한 압력분포를 균일하게 유지하여 커피액 추출을 용이하게 하며 아울러 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 에스프레소 커피의 추출공정을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 추출시스템을 개략적으로 나타내는 구조도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 추출공정을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 커피 추출공정을 완료한 후 건조공정을 나타내는 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 추출시스템을 개략적으로 나타내는 구조도이고, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 추출공정을 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 커피 추출공정을 완료한 후 건조공정을 나타내는 도면이다
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 추출시스템(100)은, 추출수를 저장하는 추출수 저장탱크(200)와, 분쇄된 커피원두(C)들이 수용되며 추출수를 공급받아 커피액을 추출하는 커피 추출기(300)와, 커피 추출기(300)에서 추출된 거품을 함유한 커피액으로부터 액상의 커피액과 기상의 커피향을 분리하는 기액 분리기(400)와, 액상의 커피액과 기상의 커피향이 혼합되는 밸런스탱크(500)와, 밸런스탱크(500)에 연결되어 액상의 커피액과 기상의 커피향이 혼합된 커피액을 냉각하는 열교환기(600)와, 열교환기(600)에서 냉각된 혼합된 커피액을 저장하는 커피액 저장탱크(700)를 포함한다.
본 실시예에 따른 추출수 저장탱크(200)는 추출수를 저장하며, 커피 추출기(300)에 추출수를 공급하는 역할을 한다.
본 실시예에서 추출수는 10℃ 이하의 냉수와, 30 ~ 50℃의 중온수와, 90 ~ 100℃의 열수를 포함한다.
추출수 저장탱크(200)에 저장된 추출수는 제1 배관(P1)을 따라 커피 추출기(300)로 공급된다.
이를 위해 제1 배관(P1)에는 추출수를 커피 추출기(300)로 공급하기 위한 추출수 이송펌프(210)가 마련된다.
추출수 이송펌프(210)는 추출수로 후술할 커피 추출기(300)에서 분쇄된 커피원두(C)들을 가압하는 동력을 제공한다.
그리고, 추출수가 제1 배관(P1)을 따라 흐르는 동안, 추출수에 포함된 불순물을 여과하기 위해 제1 배관(P1)에는 추출수를 필터링하는 제1 필터(230)가 마련된다.
제1 필터(230)를 거친 추출수는 커피 추출기(300)에 공급된다.
본 실시예에서 커피 추출기(300)는 추출수 저장탱크(200)로부터 추출수를 공급받아 수용된 분쇄된 커피원두(C)들을 가압하여 커피액을 추출하는 역할을 한다.
커피 추출기(300)는 추출수 저장탱크(200) 및 제1 배관(P1)에 연통되게 연결된다.
도 2 및 도 3a 내지 도 3d을 참조하면, 본 실시예에 따른 커피 추출기(300)는 분쇄된 커피원두(C)들이 수용되며 측부에 추출수가 공급되는 제1 추출수 공급유로(311a)를 구비한 몸체부(310)와, 몸체부(310)의 상부에 결합되며 추출수가 공급되는 제2 추출수 공급유로(331a)를 구비한 상부덮개(330)와, 몸체부(310)의 하부에 결합되며 추출수가 공급되는 제3 추출수 공급유로(351a)를 구비한 하부덮개(350)를 포함한다.
그리고, 상부덮개(330)와 몸체부(310) 사이에는 분리망(370)이 개재되고, 하부덮개(350)와 몸체부(310) 사이에는 받침망(390)이 개재된다.
본 실시예에서 분리망(370)과 받침망(390)은 각각 몸체부(310)의 내경에 대응되는 크기를 갖는 플레이트에 복수의 홀이 균일하게 분포되게 형성하거나, 메쉬타입 형상으로 형성할 수도 있다.
여기서, 제1 추출수 공급유로(311a)와 제2 추출수 공급유로(331a) 및 제3 추출수 공급유로(351a)는 제1 배관(P1)에 연통되게 연결된다.
그리고, 추출수 저장탱크(200)에서 저장된 추출수는 제1 배관(P1)을 따라 흐르면서 제1 배관(P1)에서 분기된 제1 추출수 공급관(311)에 연통된 제1 추출수 공급유로(311a)와, 제1 배관(P1)에서 분기된 제2 추출수 공급관(331)에 연통된 제2 추출수 공급유로(331a) 및 제1 배관(P1)에서 분기된 제3 추출수 공급관(351)에 연통된 제3 추출수 공급유로(351a)를 따라 흘러 커피 추출기(300)(구체적으로, 몸체부(310))에 공급된다.
한편, 추출수가 열수인 경우에, 제1 배관(P1)을 따라 최초로 흐르는 추출수는 제1 배관(P1)에 의해 냉각되므로 커피 추출기(300)에 공급되는 추출수의 온도가 소정온도(90 ~ 100 ℃)에 도달되기 전에는 제1 배관(P1)에 마련된 배출밸브(V)를 개방하여 추출수를 외부로 배출한다.
그리고, 본 실시예에서 몸체부(310)에 수용된 분쇄된 커피원두(C)들의 평균입자 크기는 1.0mm ~ 1.8mm 정도의 크기이고 체적부피는 28% ~ 36%에 해당된다.
분쇄된 커피원두(C)들의 평균 입자크기가 1.0mm ~ 1.8mm보다 작을 경우에는 추출수 이동을 방해하여 커피액 추출량이 적어지며, 1.0mm ~ 1.8mm보다 클 경우에는 분쇄된 커피원두(C)들을 가압하는데 필요한 압력이 발생되지 않아 커피 추출액을 얻기 어렵다.
도 3a 내지 도 3d에서 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 커피 추출기(300)는 제1 추출수 공급유로(311a)와 제2 추출수 공급유로(331a) 및 제3 추출수 공급유로(351a)에 순차로 공급된 추출수에 의해 커피액을 추출한다.
도 3a 내지 도 3d에서는 제2 추출수 공급유로(331a)와 제1 커피액 배출유로(333a)가 동일하게 도시되었으나 별개로 형성될 수도 있으며, 마찬가지로 제3 추출수 공급유로(351a)와 제2 커피액 배출유로(353a)가 동일하게 도시되었으나 별개로 형성될 수도 있다.
도 3a 내지 도 3d를 참조하여 커피액을 추출하는 공정을 살펴보면 다음과 같다.
본 실시예에서는 분쇄된 커피원두(C) 200kg 당 추출수 2000ℓ를 투입하여 3.0브릭스(brix) 이상의 농도를 갖는 커피액을 추출하는 공정을 설명한다.
도 3a에서 도시한 바와 같이, 커피 추출기(300)의 몸체부(310)에 분쇄된 커피원두(C)들을 200kg 채운다.
그리고, 도 3b에서 도시한 바와 같이, 몸체부(310)의 측부에 마련된 제1 추출수 공급유로(311a)에 추출수를 공급하여 몸체부(310)에 수용된 분쇄된 커피원두(C)들이 몸체부(310)의 상부와 하부로 분리이동되고 상호 밀착되게 한다. 그리고, 몸체부(310)에서 상부와 하부로 분리이동된 분쇄된 커피원두(C)들은 추출수에 의해 가압되어 커피액이 추출된다.
구체적으로, 몸체부(310)의 측부에 마련된 제1 추출수 공급유로(311a)에 추출수가 900ℓ공급되고, 추출수에 의해 분쇄된 커피원두(C)들은 몸체부(310)의 상부와 하부로 분리이동되고 가압되며, 추출수의 가압에 의해 추출된 커피액은 몸체부(310)의 상부덮개(330)와 하부덮개(350)에 각각 마련된 제1 커피액 배출유로(333a)와 제2 커피액 배출유로(353a)를 통해 일정액 배출된다. 이때, 추출수에 의한 몸체부(310)의 내압은 8 ~ 9kgf/cm2로 유지된다.
그리고, 분쇄된 커피원두(C)들이 몸체부(310)의 내부에서 추출수에 의해 상부와 하부로 분리 이동됨에 따라 분쇄된 커피원두(C)들 중 크기가 작은 미세입자들도 몸체부(310)의 상부와 하부로 고르게 분포된다.
한편, 본 실시예에서 제1 추출수 공급유로(311a)는 몸체부(310)의 외벽 둘레를 따라 적어도 하나 이상 마련될 수 있으며, 본 발명의 권리범위는 제1 추출수 공급유로(311a)의 개수에 의해 제한되지 않는다.
또한, 본 실시예에서 몸체부(310)에 수용된 분쇄된 커피원두(C)들은 자중에 의해 압착되므로 제1 추출수 공급유로(311a)는 몸체부(310)의 하단을 기준으로 4/10에 해당되는 높이에 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 도 3c에서 도시한 바와 같이, 몸체부(310)의 상부에 마련된 제2 추출수 공급유로(331a)에 추출수를 공급하여 몸체부(310)에 수용된 분쇄된 커피원두(C)들이 몸체부(310)의 하부로 이동되고 상호 밀착되게 한다. 그리고, 몸체부(310)에서 하부로 이동된 분쇄된 커피원두(C)들은 추출수에 의해 가압되어 커피액이 추출된다.
구체적으로, 상부덮개(330)에 마련된 제2 추출수 공급유로(331a)에 추출수가 300ℓ공급되고, 추출수에 의해 몸체부(310)의 상부에 수용된 분쇄된 커피원두(C)들은 몸체부(310)의 하부로 이동되고 가압되며, 추출수의 가압에 의해 추출된 커피액은 몸체부(310)의 하부덮개(350)에 마련된 제2 커피액 배출유로(353a)를 통해 일정액 배출된다. 이때, 제2 추출수 공급유로(331a)에 공급되는 추출수는 분리망(370)에 균일하게 분포된 복수의 홀들에 의해 몸체부(310)의 상부에서 하부로 고르게 유입된다. 이때 추출수에 의한 몸체부(310)의 내압은 16 ~ 18kgf/cm2로 해당되나 후술할 바이패스유로(317a)에 의해 몸체부(310)의 내압은 16kgf/cm2 이하로 유지된다.
또한 몸체부(310)의 상부에 위치한 분쇄된 커피원두(C)들이 몸체부(310)의 하부로 이동됨에 따라 분쇄된 커피원두(C)들 중 크기가 작은 미세입자들도 몸체부(310)의 하부로 이동되며 후술할 몸체부(310)의 하부에서 상부로 추출수를 공급하여 커피액을 추출하는 경우에 추출된 커피액에 분쇄된 커피원두(C)들 중 크기가 작은 미세입자들이 포함되는 양을 현저하게 감소시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에서 제2 추출수 공급유로(331a)는 상부덮개(330)에 적어도 하나 이상 마련될 수 있으며, 본 발명의 권리범위는 제2 추출수 공급유로(331a)의 개수에 의해 제한되지 않는다.
그리고, 도 3d에서 도시한 바와 같이, 몸체부(310)의 하부에 마련된 제3 추출수 공급유로(351a)에 추출수를 공급하여 몸체부(310)에 수용된 분쇄된 커피원두(C)들을 상부로 이동시키고 가압하여 커피액을 추출한다.
구체적으로, 하부덮개(350)에 마련된 제3 추출수 공급유로(351a)에 추출수가 800ℓ공급되고, 추출수에 의해 몸체부(310)의 하부에 수용된 분쇄된 커피원두(C)들은 몸체부(310)의 상부로 이동되고 가압되며, 추출수의 가압에 의해 추출된 커피액은 몸체부(310)의 상부덮개(330)에 마련된 제1 커피액 배출유로(333a)를 통해 일정액 배출된다. 이때, 제3 추출수 공급유로(351a)에 공급되는 추출수는 받침망(390)에 균일하게 분포된 복수의 홀들에 의해 몸체부(310)의 하부에서 상부로 고르게 유입되고, 추출수에 의한 몸체부(310)의 내압은 12 ~ 14kgf/cm2로 유지된다.
한편, 본 실시예에서 제3 추출수 공급유로(351a)는 하부덮개(350)에 적어도 하나 이상 마련될 수 있으며, 본 발명의 권리범위는 제3 추출수 공급유로(351a)의 개수에 의해 제한되지 않는다.
그리고, 제3 추출수 공급유로(351a)를 통해 추출된 커피액은 제1 커피액 배출유로(333a)를 통해 배출된다.
상기한 바와 같이, 본 실시예에 따른 커피액 추출공정은 순차로 몸체부(310)의 측부에 마련된 제1 추출수 공급유로(311a)에 추출수를 공급하여 분쇄된 커피원두(C)들을 몸체부(310)의 상부와 하부로 분리이동시켜 커피액을 추출하고, 몸체부(310)의 상부에 마련된 제2 추출수 공급유로(331a)에 추출수를 공급하여 분쇄된 커피원두(C)들을 몸체부(310)의 하부로 이동시켜 커피액을 추출하며, 몸체부(310)의 하부에 마련된 제3 추출수 공급유로(351a)에 추출수를 공급하여 분쇄된 커피원두(C)들을 몸체부(310)의 상부로 이동시켜 커피액을 추출한다.
이처럼, 몸체부(310)의 측부, 상부 및 하부에 순차로 추출수를 공급하여 분쇄된 커피원두(C)들을 몸체부(310)의 상부와 하부로 이동시키는 경우에, 분쇄된 커피원두(C)들이 몸체부(310)의 내부에 균일하게 분포되므로 추출수에 의한 몸체부(310) 내부의 압력분포도 균일하게 유지될 수 있어 커피액 추출이 용이하고 수율을 향상시킬 수 있다.
즉, 본 실시예에서는 순차로 몸체부(310)의 측부, 상부 및 하부에 추출수를 공급하여 몸체부(310)의 내에 수용된 분쇄된 커피원두(C)들을 추출수로 충분히 적셔주고 분쇄된 커피원두(C)들을 몸체부(310)의 내부에서 상하로 이동시키므로 분쇄된 커피원두(C)들에 포함된 미세입자들을 몸체부(310)의 내부에 고르게 분포시킬 수 있다.
따라서, 몸체부(310)의 내부 압력분포를 균일하게 유지할 수 있어 커피액 추출이 용이할 뿐만 아니라 몸체부(310) 내에서 압축되는 분쇄된 커피원두(C)들의 압축률이 종전의 종전의 10 ~ 15%에서 20 ~ 25%로 향상되어 추출되는 커피액의 수율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 실시예에서는 몸체부(310)에 분쇄된 커피원두(C)들이 균일하게 분포되므로 추출수를 골고루 분산시킬 수 있어 고농도의 커피액을 추출할 수 있는 이점이 있다.
한편, 추출수에 의해 몸체부(310)의 내부압력이 소정압력을 초과하는 경우에 추출수 이동을 방해하여 몸체부(310)의 내부로 추출수 공급이 불가능하게 되므로, 몸체부(310)의 내부압력을 조절할 필요가 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 커피 추출기(300)는 추출수에 의해 몸체부(310)의 내부압력이 소정압력(16 kgf/cm2)을 초과하는 경우에 몸체부(310)의 내부압력을 조절하기 위해 상부덮개(330)에 마련되는 바이패스유로(317a)를 더 포함할 수 있다.
특히, 제2 추출수 공급유로(331a)를 통해 공급되는 추출수에 의해 몸체부(310)의 내부압력이 소정압력(16 kgf/cm2)을 초과하는 경우에 추출수가 바이패스유로(337a)를 따라 외부로 배출되어 몸체부(310)의 내압을 소정압력(16 kgf/cm2)이하로 유지한다.
상기와 같이, 커피 추출기(300)에서 추출된 커피액은 거품을 함유하고 있으며, 거품에는 커피 고유의 향을 느끼게 하는 아로마 성분이 포함된다.
그러나, 종래에는 커피액을 추출하는 공정 중 발생되는 거품을 분리하여 배출하였으므로 추출된 커피액에서 커피 고유의 향이 많이 손실되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 추출시스템(100)은 커피 고유의 향을 유지할 수 있도록 커피 고유의 향을 느끼게 하는 아로마 성분을 포함하는 기상의 커피향과 액상의 커피액을 분리하고 혼합할 수 있도록 하기 위해 커피 추출기(300)에서 추출된 거품을 함유한 커피액으로부터 액상의 커피액과 기상의 커피향을 분리하는 기액 분리기(400)를 포함한다.
본 실시예에 따른 기액 분리기(400)는 커피 추출기(300)에 연통되게 연결된 제2 배관(P2)에 연결되며, 거품이 함유된 커피액을 액상의 커피액과 기상의 커피향으로 분리하는 역할을 한다.
제1 커피액 배출유로(333a) 및 제2 커피액 배출유로(353a)를 통해 배출되는 커피액은 제2 배관(P2)을 따라 기액 분리기(400)로 공급된다.
그리고, 기액 분리기(400)에서 분리된 액상의 커피액과 기상의 커피향은 냉각되어 후술할 밸런스탱크(500)로 공급된 후 혼합된다. 이는 커피 고유의 향을 느끼게 하는 아로마 성분을 포함하는 기상의 커피향을 냉각하고 신속하게 응축시켜 커피향이 외부로 방출되는 것을 방지하기 위함이다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 추출시스템(100)은 기액 분리기(400)와 밸런스탱크(500) 사이에 마련되어 기액 분리기(400)에서 분리된 기상의 커피향을 냉각하는 제1 냉각기(410)를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 커피 추출시스템(100)은 액상의 커피액에 더 많은 냉각된 기상의 커피향이 용해 및 혼합되도록 기액 분리기(400)와 밸런스탱크(500) 사이에 마련되어 기액 분리기(400)에서 분리된 액상의 커피액을 냉각하는 제2 냉각기(430)를 더 포함한다.
제1 냉각기(410)와 제2 냉각기(430)는 각각 기액 분리기(400)와 밸런스탱크(500)에 연통되게 연결된다. 제1 냉각기(410)에 의해 냉각되어 응축된 기상의 커피향과 제2 냉각기(430)에 의해 냉각된 액상의 커피액은 밸런스탱크(500)로 유입되어 혼합된다.
밸런스탱크(500)에 채워진 혼합된 커피액은 추출액 이송펌프(510)에 의해 미세거름망을 포함하는 제2 필터(530)와 메시필터를 포함하는 제3 필터(550)를 거쳐 열교환기(600)로 이송된 후 냉각된다.
본 실시예에서 열교환기(600)로 유입된 커피액은 1차로 16 ~ 20℃ 바람직하게는 18℃ 온도를 갖는 냉각수로 1차냉각되고, 2 ~ 6 ℃ 바람직하게는 4℃온도를 갖는 냉각수로 2차 급속냉각되어 커피의 맛과 향이 그대로 유지되도록 한다.
그리고, 열교환기(600)에서 냉각된 커피액은 커피액 저장탱크(700)로 이송되어 저장된다.
한편, 커피 추출공정이 완료된 경우에, 커피 추출기(300)에 수용된 분쇄된 커피원두(C)들은 몸체부(310)에서 분리배출된다.
도 4에서 도시한 바와 같이, 몸체부(310)에서 분쇄된 커피원두(C)들을 분리배출하는 공정은 커피 추출기(300)의 상부덮개(330)에 마련된 공기 공급유로(335a)를 통해 건조공기를 몸체부(310)의 내부에 공급한다.
도 2에서 도시한 바와 같이, 본 실시예에서 공기 공급관(335)은 제2 배관(P2)에서 분기되고 공기 공급유로(335a)에 연통되게 연결될 수 있다.
또한 도 3a 내지 도 3e에서는 제2 추출수 공급유로(331a)와 제1 커피액 배출유로(333a) 및 공기 공급유로(335a)가 동일하게 도시되었으나 별개로 형성될 수도 있다.
몸체부(310)에 수용된 분쇄된 커피원두(C)들은 몸체부(310)의 내부에 유입된 건조공기에 의해 건조된다. 그리고, 건조된 분쇄된 커피원두(C)들은 하부덮개(350)를 몸체부(310)에서 분리한 후 배출된다.
이처럼, 커피 추출공정을 완료한 후 커피 추출기(300)에 수용된 분쇄된 커피원두(C)들을 건조하여 분리배출함으로써, 커피 추출공정 후 발생될 수 있는 침출수 발생을 줄일 수 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100: 커피 추출시스템 200: 추출수 저장탱크
300: 커피 추출기 310: 몸체부
311a: 제1 추출수 공급유로 330: 상부덮개
331a: 제2 추출수 공급유로 333a: 제1 커피액 배출유로
335a: 공기 공급유로 337a: 바이패스유로
350: 하부덮개 351a: 제3 추출수 공급유로
353a: 제2 커피액 배출유로 400: 기액 분리기
410: 제1 냉각기 430: 제2 냉각기
500: 밸런스탱크 600: 열교환기
700: 커피액 저장탱크

Claims (11)

  1. 추출수를 저장하는 추출수 저장탱크; 및
    분쇄된 커피원두들이 수용되고 상기 추출수 저장탱크에 연통되며 측부에 추출수가 공급되는 제1 추출수 공급유로를 구비한 몸체부와 상기 몸체부의 상부에 결합되고 상기 추출수 저장탱크에 연통되며 추출수가 공급되는 제2 추출수 공급유로와 추출된 커피액이 배출되는 제1 커피액 배출유로를 구비한 상부덮개와 상기 몸체부의 하부에 결합되고 상기 추출수 저장탱크에 연통되며 추출수가 공급되는 제3 추출수 공급유로와 추출된 커피액이 배출되는 제2 커피액 배출유로를 구비한 하부덮개를 포함하여 커피액을 추출하는 커피 추출기를 포함하며,
    상기 커피 추출기는 상기 제1 추출수 공급유로와 상기 제2 추출수 공급유로 및 상기 제3 추출수 공급유에 순차로 추출수를 공급하여 커피액을 추출하며,
    상기 제1 추출수 공급유로를 통해 공급되는 추출수에 의해 분쇄된 커피원두들은 상기 몸체부의 상부와 하부로 분리되어 이동되고 가압되어 상기 제1 커피액 배출유로와 상기 제2 커피액 배출유로를 통해 추출된 커피액이 배출되고,
    상기 제2 추출수 공급유로를 통해 공급되는 추출수에 의해 상기 몸체부의 상부로 이동된 분쇄된 커피원두들은 상기 몸체부의 하부로 이동되고 가압되어 상기 제2 커피액 배출유로를 통해 추출된 커피액이 배출되고,
    상기 제3 추출수 공급유로를 통해 공급되는 추출수에 의해 상기 몸체부의 하부로 이동된 분쇄된 커피원두들은 상기 몸체부의 상부로 이동되고 가압되어 제1 커피액 배출유로를 통해 추출된 커피액이 배출되는 것을 특징으로 하는 고효율 커피 추출시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 상부덮개는,
    추출수에 의해 가해지는 상기 몸체부의 내부압력을 조절하는 바이패스유로를 더 포함하는 고효율 커피 추출시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 상부덮개는,
    커피액 추출 후 상기 몸체부에 수용된 분쇄된 커피원두들을 건조하기 위해 상기 몸체부의 내부에 공기를 공급하는 공기 공급유로를 더 포함하며,
    상기 몸체부의 내부에서 건조된 분쇄된 커피원두들은 상기 몸체부로부터 분리 배출되는 것을 특징으로 하는 고효율 커피 추출시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 커피 추출기는,
    상기 상부덮개와 상기 몸체부 사이에 개재되는 분리망; 및
    상기 하부덮개와 상기 몸체부 사이에 개재되는 받침망을 더 포함하는 고효율 커피 추출시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 분리망과 상기 받침망 각각은,
    상기 몸체부의 내경에 대응되는 크기를 갖는 플레이트; 및
    상기 플레이트에 균일하게 분포된 복수의 홀을 포함하는 고효율 커피 추출시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 커피 추출기에 연결되며, 상기 커피 추출기에서 추출된 커피액이 냉각되어 유입되는 밸런스탱크; 및
    상기 밸런스탱크에 연결되며, 상기 밸런스탱크에서 공급된 추출된 커피액을 필터링하는 적어도 하나의 필터를 더 포함하는 고효율 커피 추출시스템.
  8. 분쇄된 커피원두들을 커피 추출기에 수용하는 단계; 및
    상기 커피 추출기에 추출수를 공급하여 커피액을 추출하는 단계를 포함하며,
    상기 커피액을 추출하는 단계는,
    상기 커피 추출기의 측부에 마련된 제1 추출수 공급유로를 통해 상기 커피 추출기에 추출수를 공급하여 상기 커피 추출기에 수용된 분쇄된 커피원두들을 상부와 하부로 분리하여 이동시키고 가압하여 커피액을 추출하는 단계;
    상기 커피 추출기의 상부에 마련된 제2 추출수 공급유로를 통해 상기 커피 추출기에 추출수를 공급하여 상기 커피 추출기의 상부로 이동된 분쇄된 커피원두들을 상기 커피 추출기의 하부로 이동시키고 가압하여 커피액을 추출하는 단계; 및
    상기 커피 추출기의 하부에 마련된 제3 추출수 공급유로를 통해 상기 커피 추출기에 추출수를 공급하여 상기 커피 추출기의 하부로 이동된 분쇄된 커피원두들을 상기 커피 추출기의 상부로 이동시키고 가압하여 커피액을 추출하는 단계를 포함하는 고효율 커피 추출방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 커피액을 추출하는 단계는,
    상기 커피 추출기에 공급되는 추출수에 의해 상기 커피 추출기의 내부압력이 소정압력을 초과하는 경우에 상기 커피 추출기에 마련된 바이패스유로를 통해 상기 커피 추출기의 내부압력을 조절하는 단계를 더 포함하는 고효율 커피 추출방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 커피 추출기에서 추출된 커피액을 냉각하여 밸런스탱크에 공급하는 단계; 및
    상기 밸런스탱크에서 공급된 추출된 커피액을 필터링하는 단계를 더 포함하는 고효율 커피 추출방법.
  11. 제8항에 있어서,
    커피액을 추출한 경우에, 상기 커피 추출기의 내부에 수용된 분쇄된 커피원두들을 건조하여 상기 커피 추출기로부터 분리배출하는 단계를 더 포함하는 고효율 커피 추출방법.
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