KR101953378B1 - 전후 요동방식을 이용한 숯불 커피 로스터기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전후 요동방식을 이용한 숯불 커피 로스터기에 관한 것으로, 열원부; 천장에 설치된 와이어에 연결되어 상기 열원부의 상부에 위치하며 원두이 수납되는 용기; 모터와, 모터에 연결된 샤프트와, 샤프트에 결합되어 회전되는 회전바와, 상기 회전바의 단부에 일단부가 힌지 결합되고, 타단부는 상기 용기에 연결된 로드로 구성되는 구동부;를 포함하고, 모터의 회전구동에 의해 회전바의 회전운동이 로드의 전후 요동운동으로 전환되어 용기를 상하 및 좌우로 흔들어주는 요동운동이 이루어지도록 한다.

Description

전후 요동방식을 이용한 숯불 커피 로스터기{Charcoal Coffee Roaster Machine using Front and Back Rotation}

본 발명은 커피 로스터기에 관한 것으로, 특히 열원을 제거하고 빠르게 요동함으로서 뜸을 들이기 위한 일정한 온도에 도달 하게 할 수 있고, 이 과정을 통하여 원두의 내부 잔열에 의하여 타는 현상 없이 뜸을 들일 수 있도록 한 전후 요동방식을 이용한 숯불 커피 로스터기에 관한 것이다.

로스팅이란 생산된 생두에 열을 가하여 음료로서의 커피를 추출할 수 있는 원두를 만드는 과정이다. 곡물 등에 물을 첨가하지 않고 자체의 수분만으로 익히는 것을 ‘볶는다(Roast)’라고 한다.

커피생두는 약 20-25% 의 수분을 함유하고 있으며 탄수화물, 단백질, 무기질 등의 성분들을 가지고 있다. 이들이 일정한 온도에 도달하면(약 210℃) 조직 내에 함유되었던 수분이 열을 받아 순간적으로 팽창하게 되는데 이것을 팝핑 또는 크랙이라 부른다.

커피가 열을 흡수하여 1차 혹은 2차 팝핑이 될 때 까지의 과정에서 열에 의한 탄수화물, 단백질 등의 성분들이 변성되고 혹은 다른 성분들과 결합하면서 화학적 변화를 일으켜 새로운 물질을 생성하기도 하고 그 구조가 바뀌기도 한다.

이러한 과정에서 커피에 향미가 생기기도 하고 단맛, 신맛, 감칠맛 등이 만들어 지기도 한다. 로스팅은 이런 과정을 통하여 커피를 마시는 이들에게 보다 맛과 풍미가 있는 커피를 만들기 위한 일이다.

이때 커피의 맛을 좌우하는 것은 가하는 열의 양, 열을 가하는 시간, 열원을 제거하는 시점, 그리고 냉각하는 시간 등과 관계가 있다. 미감은 매우 민감한 것으로서 생두가 로스팅 되는 과정에서 일어나는 화학적 변화에 의하여 만들어진 맛은 그 과정에 따라 매우 다르게 나타난다. 이는 매우 섬세하고 복잡한 과정이기도 하다.

‘가장 훌륭한 커피란 어떤 커피일까? 하는 것은 모든 로스터들의 고민이기도 하다. 그리고 ‘맛’이라는 것은 매우 주관적인 것이기 때문에 어떤 커피가 절대적으로 ‘옳다’라고는 말할 수 없다.

그러나 일반적인 커피 애호가들이 말하는‘좋은 커피’란 커피가 가지고 있는 고유의 맛을 가장 잘 살리는 것이다. 커피에는 다양한 맛들이 있으나 크게 나누어 산미와 감미, 고유의 향미를 가지고 있으며 묵직하게 다가오는 맛과 질감인 바디감이라는 것이 다른 음료가 가지지 않는 커피만의 특징적인 맛으로 알려져 있다.

커피의 로스팅에서 배전도(볶이는 정도)가 낮으면 산미와 감미, 향미가 강하고 배전도가 높을수록 산미와 감미, 향미는 떨어지면서 바디감이 증가한 다는 것이 일반적인 이론이다. 그러므로 로스터들은 어느 시점에서 배출하는가(로스팅과정을 중단할 것인가)를 결정함으로써 산미 감미와 바디감 중에 어디에 포인트를 줄 것인가를 고민한다.

그러므로 산미, 감미, 향미, 바디감은 서로 공존하기 어려운 요소로 인식되어 왔다.

기존의 로스터기기에는 주로 열을 가하여 점점 열량을 높여 생두가 최종의 목표 온도에 도달하게 하는 것에 집중하고 있으며 한번 가열된 드럼은 열원을 제거한다 하더라도 급속하게 온도를 조절할 수 있는 방법이 없다. 그러므로 지속적으로 온도가 상승하는 가운데 로스팅 될 수밖에 없다. 또한 드럼의 형태로 된 기기에서는 드럼 내부의 온도가 전체적으로 일정하므로 드럼 내부의 생두 또한 일정하게 온도가 상승되게 된다. 앞서 언급한 바와 같이 생두가 로스팅 되는 과정은 매우 섬세하고 복잡한 과정으로서 급격한 생두의 온도 변화를 요하는 경우도 있다.

그러나 기존의 기기로는 이러한 급격한 온도 변화를 통한 ‘로스팅 과정의 조절’이 거의 불가능하다 할 것이다.

이렇게 곡물을 볶는 경우에는 볶이는 대상물질이 열원으로부터 한부분만 장시간 열을 받아 타는 일이 없도록 대상물질을 계속해서 움직이도록 하는 과정이 필요하다. 이를 커피 로스팅 에서는 교반이라 부른다.

기존에 사용되고 있는 로스팅 기계는 크게 직화방식, 반열풍식, 열풍식으로 나눌 수 있는데 이들은 대부분 드럼을 이용하여 회전하는 방식으로 교반작업을 수행하고 있다. 이들의 방식에서는 드럼의 내부 온도가 점점 상승하고 그 내부온도에 열평형을 이루는 생두가 회전이라는 교반방식으로 부분적으로 타는 것을 방지하도록 되어 있다.

이 드럼의 내부온도는 드럼 전체가 거의 균일한 온도로 되어 있으며 드럼의 재질이 갖는 특성상 열원을 제거하지 않는 한 지속적으로 온도가 아날로그의 그래프를 그리며 상승하게 된다.

한국 특허출원 10-2014-0165195호

본 발명의 발명자는 오랜 기간 동안 철망도구를 이용하여 손으로 볶는 과정을 통하여 바디감이 만들어 지는 것은 강하게 배전해야 하는 것이 라기 보다는 일차 팝핑(크랙)이 일어난 이후에 뜸들이기 과정이 필요하다는 것을 발견하게 되었다.

뜸들이기란 팝핑이 일어난 이후에 용기 내에서 팝핑이 일어난 온도 보다는 매우 낮은 일정한 온도하에서 대상 생두가 뜸이 드는 과정을 말한다. 이러한 과정을 위해서는 크랙이 일어난 이후에 용기의 내부 온도가 급격하게 떨어져야 하며 또한 잔열에 의하여 타는 현상이 없어야 한다.

이 두 가지 필요사항을 해결하기 위하여 전후 요동식 로스터는 전후 요동 방식을 사용한다.

드럼식의 용기의 경우에는 이미 가열된 용기의 온도에 의하여 회전을 멈춘다면 열원을 제거하였다 하더라도 반드시 잔열에 의하여 대상 생두가 타는 현상이 벌어지게 된다.

그러므로 일정한 온도에 도달하게 되면 반드시 배출해야 하는데 이때 아무것도 하지 않고 그냥 둔다면 커피 원두가 가지고 있는 내부 잔열에 의하여 내부가 타는 현상이 발생하게 된다.

그러므로 일단 배출 했으면 차가운 공기를 투입하여 커피 원두를 냉각하는 과정을 거치게 되는데 이렇게 되면 뜸을 드릴 수 없게 된다.

이러한 단점을 보완하기 위하여 본 발명에 따른 전후 요동 방식 로스터에서는 열원을 제거하고 빠르게 요동함으로서 뜸을 들이기 위한 일정한 온도에 도달 하게 할 수 있다.

또한 이 과정을 통하여 원두의 내부 잔열에 의하여 타는 현상 없이 뜸을 들일 수 있게 되는 것이다.

이 과정을 통하여 뜸을 들이게 되면 커피가 가지고 있는 고유한 맛, 즉 산미와 단미도 살리면서 커피 본연의 특성인 바디감도 풍부한 커피를 얻을 수 있다.

본 발명에 따르는 전후 요동 방식을 이용한 로스터기의 경우에는 드럼의 회전 방식이 아닌 타공망 또는 금속망 재질의 주(舟)형 용기를 사용하여 용기의 바닥면에 교반 날개를 두어 전후로 요동하도록 함으로서 생두가 로스팅 되는 동안 생두가 튀어 올라 상하로 움직이게 됨으로서 교반 되는 방식을 사용하고 있다.

상기한 본 발명의 목적은, 커피 원두를 볶는 원두 로스팅 장치에 있어서, 열원부; 천장에 설치된 와이어에 연결되어 상기 열원부의 상부에 위치하며 원두이 수납되는 용기; 모터와, 모터에 연결된 샤프트와, 샤프트에 결합되어 회전되는 회전바와, 상기 회전바의 단부에 일단부가 힌지 결합되고, 타단부는 상기 용기에 연결된 로드로 구성되는 구동부;를 포함하고, 상기 모터의 회전구동에 의해 회전바의 회전운동이 로드의 전후 요동운동으로 전환되어 용기를 상하 및 좌우로 흔들어주는 요동운동이 이루어지도록 하는 원두 로스팅 장치에 의해 달성될 수 있다.

본 발명에 따르는 전후 요동방식을 이용한 로스터기 교반은 다음과 같은 효과가 있다.

1) 로스팅된 대상 원두의 조직변화.

기존의 드럼 방식의 경우에는 드럼 내부의 온도가 전체적으로 일정하다. 그러나 전후요동방식을 이용한 로스터기는 타공망 또는 금속망 재질의 주형 용기를 사용하게 됨으로 열원과 가까운 하부의 온도와 용기 상부의 온도차가 매우 크다. 그러므로 전후 요동방식의 교반이 이루어 질 경우 대상 생두가 상하로 요동 운동을 하므로 아래 부분에서 열을 흡수한 대상생두가 상승하여 윗 부분으로 이동할 때 낮은 온도에 접하게 되어 순간적으로 미세한 열손실을 가져와 생두의 온도가 하강하게 된다.

그리고 다시 하강하여 아래쪽으로 이동하게 되면 다시 높은 열에 의하여 온도가 상승하게 된다. 이렇게 되면 대상 생두가 상하요동 운동을 하면서 흡열과 발열을 반복하면서 전체적으로는 상승하는 결과를 얻을 수 있다.

이렇게 로스팅한 원두는 단순하게 지속적인 온도 상승과정을 통하여 로스팅된 원두에 비하여 그 조직이 더 세밀하며 단단하게 익는다.

2) 요동 속도에 따른 대상생두의 온도 조절

전후 요동식 숯불 커피 로스터는 타공망 또는 금속망을 사용한 주형 용기를 사용하여 전후로 요동함 으로서 대상 생두를 교반하는 방식을 사용하므로 요동하는 속도에 따라 타공망 내부의 온도를 상당히 자유롭게 조절 할 수 있다.

드럼형의 로스터기의 경우에는 한번 상승한 내부의 온도는 잔열에 의하여 순간적으로 하강 시키는 것이 불가능하다.

그러나 좌우요동식 숯불 커피 로스터의 경우에는 요동 속도를 제어함 으로서 급속한 온도 하강이 가능하다. 이것은 로스팅 과정에서의 뜸들이기와 매우 깊은 연관이 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 숯불 커피 로스터기를 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 숯불 커피 로스터기의 '용기'를 나타낸 도면,
도 4는 다른 실시예에 따른 '열원부'를 나타낸 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

여기서, 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로서, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아니다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 숯불 커피 로스터기를 나타낸 도면이며, 도 1 및 도 2는 요동운동을 보여주는 동작을 예시한 도면, 도 3은 본 발명에 따른 숯불 커피 로스터기의 '용기'를 나타낸 도면, 도 4는 다른 실시예에 따른 '열원부'를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 숯불 커피 로스터기는, 커피 원두를 볶는 원두 로스팅 장치에 있어서, 열원부(2); 천장에 설치된 와이어(42)에 연결되어 상기 열원부(2)의 상부에 위치하며 원두가 수납되는 용기(4); 모터(62)와, 모터(62)에 연결된 샤프트(64)와, 샤프트(64)에 결합되어 회전되는 회전바(66)와, 상기 회전바(66)의 단부에 일단부가 힌지 결합되고, 타단부는 상기 용기(4)에 연결된 로드(68)로 구성되는 구동부(6);를 포함하고, 상기 모터(62)의 회전구동에 의해 회전바(66)의 회전운동이 로드(68)의 전후 요동운동으로 전환되어 용기(4)를 상하 및 좌우로 흔들어주는 요동운동(shaking exercise)이 이루어지도록 하는 것이다.

열원부(2)는 가스를 연료로 하여 화염을 발생하는 가스버너(22)와, 상기 가스버너(22)의 상부에 형성되며 숯을 발화시켜 숯불 열원을 생성하는 숯불화덕(24)로 구성된다.

열원부(2)의 상부에는 로스팅 과정에서 발생되는 배기열과 연기를 외부로 배출하기 위해 배기부(25)가 형성된다.

한편 도 4에 나타낸 바와 같이, 숯불화덕(24)을 제거하고 가스버너(22)만으로도 가열 열원을 발생시킬 수 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 용기(4)는 타공망, 금속망, 철망으로 형성되며, 상,하부 단면적 보다 중간의 단면적이 넓은 대략 항아리 형상의 본체(41)와, 본체(41)에 개폐가능하게 결합되며 로스팅과정에서 원두가 외부로 튀어나가지 않도록 차단하기 위해 뚜껑(43)이 포함된다.

용기(4)의 본체(41)의 내부 바닥에는 원두를 교반시켜주기 위한 교반날개(45)가 형성된다.

교반날개(45)는 본체(41)의 밑바닥에 원두가 눌어붙지 않도록 연속해서 회전구동된다.

바람직하게는 교반날개(45)는 외부의 모터와 같은 동력원으로부터 동력을 전달받아 회전되거나 또는 수동으로 회전시켜 작동될 수 있다.

이렇게 용기(4)가 항아리 형상으로 형성됨으로써 내부의 열이 일정시간 잔류될 수 있도록 하여 볶는 작용을 촉진하되 과도하게 빠른 시간에 수분이 증발되지 않고 적절한 증발 체류 시간을 유지할 수 있어 맛을 향상시킬 수 있다.

용기(4)의 상단부에 와이어(42)가 수직하게 연결되어 천장의 도르레(92)와 연결된다. 따라서 용기(4)는 와이어(42)에 의해서 공중에 떠있는 상태이므로 흔들림이 가능해진다. 이는 요동운동이 가능해질 수 있도록 한개의 연결점, 즉 와이어(42)의 연결부위만 제외하고는 공중에 떠 있는 상태가 되도록 하는 것이다.

상기 용기(4)의 일측에는 외부 공기를 용기(4)에 공급하기 위한 송풍장치(7)가 형성된다.

송풍장치(7)는 내부에 송풍휀이 형성되고, 송풍휀을 회전시키는 모터가 내장되며 배기구가 용기를 향하도록 형성되는 것으로, 용기(4)에 냉각용 외부공기를 이용하여 송풍을 실시함으로써 용기(4)를 급속 냉각시키게 된다.

용기(4)가 타공망으로 형성된 것이므로 내부에 급속 냉각을 위한 송풍이 실시됨으로써 가열된 원두를 급냉시키게 되고 이는 로스팅의 맛을 향상시키는 효과를 제공하게 된다.

구동부(6)는 로드(68)가 상하 및 좌우로 움직이는 요동운동을 안정적으로 가이드 하기 위한 가이드부재(69)가 형성된다.

가이드부재(69)는 로드(68)가 관통 결합되도록 양측이 개구되어 통로가 형성되고, 통로의 내주면에는 호형의 곡면부(692)가 상,하 대칭되게 형성되어 로드(68)를 지지하도록 한다.

따라서 로드(68)가 상하좌우로 요동운동할때 곡면부(692)가 지지하게 된다.

한편 상기 구동부(6)의 모터(62)의 회전속도를 조절하는 모터속도제어부(8);를 더 포함한다.

모터(62)의 회전속도를 높이거나 낮춤으로써 용기(4)의 요동운동의 속도를 강하게 또는 약하게 조절할 수 있고, 로스팅의 맛을 변화시키는 효과를 제공하게 된다.

모터(62)의 회전속도를 조절하는 일 예로써 모터(62)의 샤프트(64)와 회전바(66) 사이에 감속기(미도시)가 장착되는 것이다.

감속기에 의해 샤프트(64)의 회전속도가 감속되어 회전바(66)에 전달됨으로써 속도 조절이 이루어질 수 있다.

한편 상기 와이어(42)의 길이를 조절하여 용기(4)의 높이를 설정하는 높이설정부(9);를 더 포함한다.

상기 높이설정부(9)는, 상기 와이어(42)의 상부가 권취되는 도르레(92)와, 상기 와이어(42)의 상부에 연결되는 수평으로 배치되는 연장와이어(94)와, 상기 연장와이어(94)가 연결되어 감김 또는 풀림작동되는 풀리(96)가 구비된 높이조절용모터(97); 상기 높이조절용모터(97)의 정역회전을 제어하여 연장와이어(94)의 길이를 설정하는 콘트롤러(98);를 포함하여 구성된다.

콘트롤러(98)에 구비된 상,하방향 스위치(미도시)를 선택하면 높이조절용모터(97)가 회전되어 연장와이어(94)가 감기거나 풀리게 되므로 연장와이어(94)에 연결된 와이어(42)가 당겨지거나 풀어져서 길이가 조절되고, 와이어(42)에 연결된 용기(4)의 높이가 조절되어 열원부(2)로부터 높은 위치 또는 낮은 위치에 설정될 수 있다.

따라서 용기(4)의 가열 온도를 적절하게 조절할 수 있게 되므로 로스팅의 맛을 변화시킬 수 있다.

이하 전술한 본 발명의 실시예에 대한 작용을 설명한다.

용기(4)에 적정량의 원두를 수납한 후 열원부(2)의 상부에 용기(4)를 배치하되 높이설정부(9)를 조작하여 적정한 높이에 용기(4)가 위치하도록 한다.

이후 열원부(2)의 가스버너(22)를 점화시켜 숯불화덕(24)의 숯이 타도록 하여 열을 생성한다.

원두가 볶아지기 시작하면, 구동부(6)의 모터(62)를 온 시켜서 샤프트(64)에 연결된 회전바(66)가 선회운동하게 되고, 회전바(66)의 선회에 의해 로드(68)가 대략 '∞'의 궤적으로 요동운동을 하게 된다.

따라서 회전바(66)의 타단에 연결된 용기(4)는 상하 및 좌우로 흔들어줌으로써 사람이 손으로 직접 용기(4)를 흔들어주는 효과를 줄 수 있어 원두가 상하로 흔들리면서 볶아지게 되고 적정한 온도로 가열될 수 있어 타지 않게 된다.

아울러 송풍장치(7)를 통해 외부 공기를 송기시켜서 원두가 타지 않도록 냉각시키게 되어 풍미를 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지 변형과 응용이 가능함은 물론 구성요소의 치환 및 균등한 타실시 예로 변경할 수 있으므로 본 발명의 특징에 대한 변형과 응용에 관계된 내용은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

2 : 열원부 4 : 용기
6 : 구동부 7 : 송풍장치
25 : 배기부 42 : 와이어
62 : 모터 64 : 샤프트
66 : 회전바 68 : 로드
92 : 도르레 94 : 연장와이어
96 : 풀리 98 : 콘트롤러

Claims (8)

1. 커피 원두를 볶는 원두 로스팅 장치에 있어서,
   열원부;
   천장에 설치된 와이어에 연결되어 상기 열원부의 상부에 위치하는 용기;
   모터와, 상기 모터에 연결된 샤프트와, 상기 샤프트에 결합되어 회전되는 회전바와, 상기 회전바의 단부에 일단부가 힌지 결합되고, 타단부는 상기 용기에 연결된 로드를 포함하는 구동부;를 포함하고,
   상기 모터의 회전구동에 의해 회전바의 회전운동이 로드의 전후 요동운동으로 전환되어 용기를 상하 및 좌우로 흔들어주는 요동운동이 이루어지도록 하는 것으로,
   상기 와이어의 길이를 조절하여 용기의 높이를 설정하는 높이설정부;를 포함하고,
   상기 높이설정부는,
   상기 와이어의 상부가 권취되는 도르레와, 상기 와이어의 상부에 연결되는 수평으로 배치되는 연장와이어와, 상기 연장와이어가 연결되어 감김 또는 풀림작동되는 풀리가 구비된 높이조절용모터;
   상기 높이조절용모터의 정역회전을 제어하여 연장와이어의 길이를 설정하는 콘트롤러;를 포함하며,
   상기 구동부는 로드가 상하 및 좌우로 움직이는 요동운동을 가이드 하기 위한 가이드부재가 형성되고,
   상기 가이드부재는 로드가 관통 결합되도록 양측이 개구되어 통로가 형성되고, 통로의 내주면에는 호형의 곡면부가 상,하 대칭되게 형성되어 로드를 지지하도록 한 것을 특징으로 하는 원두 로스팅 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 구동부의 모터의 회전속도를 조절하는 모터속도제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원두 로스팅 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 용기는 타공망, 금속망, 철망으로 형성되며,
   본체와, 상기 본체에 개폐가능하게 결합되는 뚜껑 및 본체의 내부 바닥에 형성되는 교반날개를 포함하는 것을 특징으로 하는 원두 로스팅 장치.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 열원부는 가스를 연료로 하여 화염을 발생하는 가스버너를 포함하는 것을 특징으로 하는 원두 로스팅 장치.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 가스버너의 상부에 형성되며 숯을 발화시켜 숯불 열원을 생성하는 숯불화덕을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원두 로스팅 장치.
8. 제 5항에 있어서,
   상기 용기에 냉각 송풍을 실시하여 급속 냉각시키는 송풍장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원두 로스팅 장치.

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