KR102061151B1 - 커피 원두 로스팅기의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커피 원두 로스팅기의 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로스팅된 커피 원두가 냉각관의 내부에서 냉각충돌판에 의해 경로가 꺾이면서 속도가 줄어들게 하고, 냉각충돌판에서 분출되는 차가운 공기에 의해 보다 신속하게 냉각되도록 커피의 깊은 향과 맛을 낼 수 있도록 하는 커피 원두 로스팅기의 냉각장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 냉각관에 삽입된 냉각충돌판의 내부에 직접 연결된 다수의 공기주입관을 통해 냉각관의 내부에 차가운 바람을 불어넣을 수 있어서 로스팅된 원두가 냉각관의 길이를 따라 자유낙하하면서 차가운 바람에 의해 짧은 시간내에 빠르게 급냉각할 수 있고, 이에 따라 원두에서 커피의 향이 빠져나가는 것을 최소화시킬 수 있으므로 커피의 깊은 향과 맛을 동시 높여줄 수 있는 효과가 있다.

Description

커피 원두 로스팅기의 냉각장치{COOLING DEVICE FOR COFFEE BEAN ROASTER}

본 발명은 커피 원두 로스팅기의 냉각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로스팅된 커피 원두가 냉각관의 내부에서 냉각충돌판에 의해 경로가 꺾이면서 속도가 줄어들게 하고, 냉각충돌판에서 분출되는 차가운 공기에 의해 보다 신속하게 냉각되도록 커피의 깊은 향과 맛을 낼 수 있도록 하는 커피 원두 로스팅기의 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 현대인들이 즐겨먹는 커피 음료는 인스턴트커피와 원두커피로 구분된다. 원두커피는 생두(green bean)를 로스팅하여 분쇄한 다음 뜨거운 물로 추출해서 먹는 커피이다.

여기서 커피 로스팅이란 생두에 열을 가하여 볶는 것으로 커피 특유의 맛과 향을 생성하는 공정을 말한다. 좀 더 구체적으로, 커피 로스팅이란 생두에 열을 가해 조직을 최대한 팽창시켜 생두가 가진 여러 성분(수분, 지방분, 섬유질, 당질, 카페인, 유기산, 탄닌 등)을 조화롭게 표현하는 일련의 작업을 말하며, 배전(焙煎)이라고도 한다.

생두 상태에서는 아무 맛이 없고 그저 딱딱한 씨앗에 불과하여, 음용 가능한 커피를 만들기 위해서는 로스팅 단계를 거쳐야 하고 생두의 수확시기, 수분함량, 조밀도, 종자, 가공방법 등 생두의 특성을 파악하는 것이 중요하다. 같은 품종의 생두 일지라도 자연환경의 변화, 보관 상태 등에 따라 조건이 달라서 최상의 커피 맛과 향을 생성하기 위해서는 숙련된 기술을 가진 로스터(커피 볶는 사람)의 노력이 필요하다.

생두에 있는 성분들이 최고의 맛과 향을 갖게 되도록 하는 로스팅의 정도를 정점 로스팅(peak-roasting)이라고 한다. 로스팅이 길어질수록 생두의 색상은 진해지고, 크기는 커지며(팽창), 캐러멜 향에서 신향을 거쳐 탄 향이 짙어진다.

한편, 전술한 바와 같은 원두커피는 기본적으로 기호 식품이기 때문에 영양가나 기능성보다는 향미를 즐기기 위하여 마시는데, 원두커피의 향미는 로스팅 과정뿐만 아니라 커피 원두의 숙성과정에 의해서도 결정되므로 원두커피의 향미를 향상시킬 수 있는 원두커피 제조방법 및 장치가 다양하게 제안되고 있는 실정이다.

그 예로서 종래에 제안된 등록특허공보 등록특허 제10-1392778호(등록일자 2014년 4월 30일)의 생두를 커피로 자동 생산하여 소비자에게 전달하는 커피메이트시스템의 상품을 이송시키기 위한 이송수단은, 도 1에 도시한 바와 같이 생두공급기로부터 공급된 생두가 이송관(10)을 통해 로스팅탱크(12)의 상부측으로 공급되고, 히터(16)를 가동시킴과 동시에 블로워(11)를 가동시키면, 고온의 열이 열공급관(19)을 타고 로스팅탱크(12)의 하부측을 통해 내부로 공급되어 생두에 열을 가하여 볶아줌으로써 로스팅된 원두가 생산된다.

그리고, 로스팅탱크(12)로부터 로스팅된 원두가 이송관(10)을 타고 냉각호퍼(14)의 상부측으로 공급된 후 로스팅탱크(12)와 냉각호퍼(14)를 연결하는 상기 이송관(10)에 설치된 밸브(13)를 잠그고 블로워(11)를 가동시키면, 찬 공기가 냉공급관(18)을 타고 냉각호퍼(14)의 하부측을 통해 내부로 공급되어 원두에 찬 공기를 분사함으로써 상기 로스팅탱크(12)에서 가열된 원두가 냉각되면서 커피 특유의 맛과 향을 결정하는 숙성이 이루어지고, 이 냉각호퍼(14)에서 냉각된 원두는 블로워(11)에서 부는 압축 공기에 의해 이송관(10)을 타고 커피머신(15)으로 공급된다.

그러나, 상기한 종래 기술에서는 로스팅된 원두를 숙성시키는 냉각과정에서 사용되는 블로워(11)가 찬 공기를 냉공급관(18)을 통해 냉각호퍼(14)에 공급될 때 블로워(11)의 송풍력에만 의존해서 찬 공기를 직접 불어 넣어주기 때문에 원두를 짧은 시간내에 급냉각이 어려워 숙성시간이 길어지게 되고, 이로 인하여 로스팅된 원두의 열기가 늦게 식혀짐에 따라 커피의 깊은 향과 맛이 떨어진다는 문제점이 대두되었다.

또한, 종래는 블로워(11)에서 부는 찬 공기가 와류를 형성하지 않고 직선 압류로 보내어지기 때문에 유리재질인 이송관(10)의 내주면에 원두 찌꺼기가 축적되어 청소가 어렵고, 장기간 방치시 축적된 원두 찌꺼기가 부패하여 세균 번식의 원인을 제공한다는 문제점도 있었다.

KR 10-1528128 B1 KR 10-1786530 B1

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 로스팅된 원두가 낙하하도록 수직방향으로 배치된 냉각관의 내부에 원두의 이동경로를 증가시키는 냉각충돌판을 삽입하여 고정시키고, 냉각충돌판을 통해 냉각관의 내부로 공기를 주입함으로써 짧은 시간내에 급냉각으로 숙성시간을 단축하여 로스팅된 원두의 열기를 빠르게 식혀줌에 따라 커피의 깊은 향과 맛을 동시 높여줄 수 있도록 하는 커피 원두 로스팅기의 냉각장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 냉각관의 내주면에 원두 찌꺼기가 축적되는 것을 미연에 방지할 수 있고, 냉각관의 내부를 청소하는 번거로움과 불편함을 없앨 수 있을 뿐만 아니라 세균 번식을 미연에 차단할 수 있도록 하는 커피 원두 로스팅기의 냉각장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 로스팅탱크(12)로부터 로스팅된 원두가 압축 공기에 의해 이송관(10)을 타고 커피머신(15)으로 공급되기 전에 압축 공기에 의해 냉각되도록 하는 냉각수단을 구비한 커피 원두 로스팅기의 냉각장치(30)에 있어서, 상기 로스팅탱크(12)에서 로스팅된 원두를 수용하며, 길이방향 중심축이 지면에 대해 수직으로 세워지도록 설치되며, 위쪽 입구에서 투입된 원두를 아래쪽으로 통과시키며, 상기 이송관(10)의 직경보다 큰 직경으로 이루어져 그 길이측이 수직방향으로 세워지는 스테인레스 스틸 재질의 냉각관(32)과; 압축공기 분사수단(40)과 연결되어 상기 압축공기 분사수단(40)으로부터 배출되는 압축 공기를 안내하는 공기주입관(34)과; 상기 냉각관(32)의 좌우측에서 하나씩 서로 엇갈리는 위치에 교대로 등간격으로 이격되게 설치되며, 상기 냉각관(32)의 외부에서 내부까지 삽입되어 고정되며, 상기 원두의 진행방향으로 40° 내지 60°의 각도로 경사지게 설치되는 냉각충돌판(36)과; 상기 냉각관(32)의 내주면을 따라 설치되며, 80℃ 내지 120℃의 온도로 가열되어 상기 원두를 가열하는 열선;을 포함하며, 상기 공기주입관(34)은 상기 냉각충돌판(36)의 일측에 설치된 노즐에 연결되어 상기 냉각충돌판(36)의 내부로 압축 공기를 불어넣어서 로스팅이 완료된 상기 원두의 온도를 낮추며, 상기 냉각충돌판(36)은 일정한 두께를 가지며, 내부에 공기가 지나가는 공간이 형성되는 직사각형의 몸체(36a)와; 상기 몸체(36a)의 일측면에 형성되며, 상기 몸체(36a) 내부의 공간과 연결되는 복수의 공기분출구(36b);를 포함하며, 상기 몸체(36a)의 일부는 상기 냉각관(32)의 외부에, 나머지 일부는 상기 냉각관(32)의 내부에 위치하며, 상기 공기주입관(34)을 통해 주입된 압축 공기는 상기 몸체(36a) 내부의 공간을 지나서 상기 공기분출구(36b)를 통해 분사되며, 상기 공기는 상기 냉각관(32)의 내부 입구측을 향해 아래쪽에서 위쪽으로 분사되면서 상기 냉각관(32)의 내부로 들어가며, 자유낙하하는 원두는 분사되는 공기와 만나면서 낙하 속도가 줄어드는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면 냉각관에 삽입된 냉각충돌판의 내부에 직접 연결된 다수의 공기주입관을 통해 냉각관의 내부에 차가운 바람을 불어넣을 수 있어서 로스팅된 원두가 냉각관의 길이를 따라 자유낙하하면서 차가운 바람에 의해 짧은 시간내에 빠르게 급냉각할 수 있고, 이에 따라 원두에서 커피의 향이 빠져나가는 것을 최소화시킬 수 있으므로 커피의 깊은 향과 맛을 동시 높여줄 수 있는 효과가 있다.

또한 비스듬하게 위쪽으로 불어오는 강한 바람에 의해 냉각관의 내주면에 원두 찌꺼기가 축적되는 것을 미연에 방지할 수 있으므로 냉각관의 내부를 청소하는 번거로움과 불편함을 없앨 수 있을 뿐만 아니라 세균 번식을 미연에 차단할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래에 따른 로스팅된 커피 원두의 숙성과정을 도시한 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 로스팅된 커피 원두의 숙성과정을 도시한 흐름도.
도 3은 본 발명의 냉각장치의 구조를 나타낸 사시도.
도 4는 냉각장치의 내부 구조를 나타낸 단면도.
도 5는 냉각충돌판의 구조를 나타낸 사시도.
도 6은 냉각장치의 내부를 원두가 통과하는 상태를 나타낸 단면도.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 "커피 원두 로스팅기의 냉각장치"(이하, '냉각장치'라 함)를 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 로스팅된 커피 원두의 숙성과정을 도시한 흐름도이며, 도 3은 본 발명의 냉각장치의 구조를 나타낸 사시도, 도 4는 냉각장치의 내부 구조를 나타낸 단면도, 도 5는 냉각충돌판의 구조를 나타낸 사시도이다.

본 발명의 커피 원두 로스팅기의 냉각장치는, 로스팅탱크(12)로부터 로스팅된 원두가 압축 공기에 의해 이송관(10)을 타고 커피머신(15)으로 공급되기 전 찬 공기에 의해 냉각되도록 하는 냉각수단을 구비한 냉각장치(30)이다.

냉각수단은 로스팅탱크(12)에서 로스팅된 원두를 받아 숙성시키는 냉각관(32)과, 상기 냉각관(32)의 내부로 압축 공기를 주입하는 공기주입관(34)과, 냉각관(32)의 내부에서 원두와 충돌하면서 원두의 이동경로를 길게 바꾸어주는 냉각충돌판(36)을 포함할 수 있다.

이때, 상기 냉각관(32)은 금속재질로 이루어지는 것이 일반적인데, 바람직하게는 녹이 슬지 않는 스테인레스 스틸 재질로 제작한다.

냉각관(32)의 그 입구측은 상기 로스팅탱크(12)의 출구측과 이송관(10)을 매개로 연결되고, 그 출구측이 상기 커피머신(15)의 입구측과 이송관(10)을 매개로 연결되어 있다.

상기 냉각관(32)은 상기 이송관(10)의 직경보다 큰 직경으로 이루어져 그 길이측이 수직방향으로 세워지도록 구성되어 있다.

상기 냉각관(32)의 내주면에는 로스팅된 원두를 80-120℃로 재가열하여 커피의 향과 맛을 조절하도록 열선이 설치될 수 있다.

냉각관(32)에는 복수의 냉각충돌판(36)이 설치된다. 냉각충돌판(36)은 일정한 두께를 가지는 판 형상의 구조물로서, 내부에는 공기가 지나갈 수 있는 통로가 형성된다. 냉각충돌판(36)은 냉각관(32)의 외부에서 내부까지 삽입되어 고정된다.

냉각충돌판(36)은 냉각관(32)의 좌우측에서 하나씩 서로 엇갈리는 위치에 교대로 등간격으로 이격되게 설치된다. 냉각충돌판(36)은 냉각관(32) 내부에서 원두의 진행방향으로 40° 내지 60° 정도의 각도로 비스듬하게 설치된다. 냉각충돌판(36)은 냉각관(32)의 내부에서 원두가 진행하는 아래쪽 방향으로 갈수록 냉각관(32)의 중심으로 접근하는 방향으로 경사각을 갖는다. 이로 인해 냉각관(32)의 위쪽 입구에서 투입된 원두는 좌우 양측에서 엇갈리게 설치된 냉각충돌판(36)과 충돌하면서 지그재그 모양으로 아래쪽으로 떨어진다.

각각의 냉각충돌판(36)에는 공기주입관(34)이 연결되는 상기 다수의 공기주입관(34)은 압축공기 분사수단(40)과 호스(42)를 매개로 각각 연결되어 동시 압축 공기를 공급받아 분사하도록 구성되어 있다.

냉각충돌판(36)의 일측에는 공기주입관(34)이 연결되는 노즐이 설치된다. 이를 통해 냉각충돌판(36)의 내부에 차가운 바람을 불어넣을 수 있다.

냉각충돌판(36)은 두께가 있는 몸체(36a)와, 몸체(36a)의 일측면에 형성되는 다수의 공기분출구(36b)를 포함한다. 몸체(36a)의 내부는 비어있는 상태이며, 몸체(36a)의 내부는 공기분출구(36b)와 연결된다. 따라서 외부 압축공기 분사수단(40)으로부터 공급되는 공기는 공기주입관(34)을 거쳐서 냉각충돌판(36)의 내부로 유입되며, 냉각충돌판(36)의 표면에 형성된 다수의 공기분출구(36b)을 통해 배출된다.

공기분출구(36b)를 통해 배출되는 공기는 로스팅이 완료된 원두를 빠르게 식혀주는 역할을 하며, 또한 냉각충돌판(36)과 원두가 충돌하면서 생기는 껍질이나 미세조각을 불어서 아래쪽으로 배출되도록 해준다.

다음은, 이와 같이 구성된 본 발명의 커피 원두 로스팅기의 냉각장치에 대한 작용 및 효과를 설명한다.

로스팅탱크(12)에 공급된 생두에 열을 가하여 볶으면 생두 내부의 온도가 100℃까지 증가되고 생두의 수분이 증발하게 되고, 더욱 열을 가하면 생두 내부의 온도가 130℃까지 증가되면서 생두의 색상이 황갈색으로 변화함과 동시에 팽창하기 시작한다.

이때, 생두 내부 온도가 140℃가 되면 커피콩의 탄수화물, 지방, 단백질, 유기산 등의 분해가 시작되면서 탄산가스가 방출되고, 원두의 팽창으로 인하여 원두의 중량은 감소하면서 부피는 증가하게 된다. 그리고 원두의 색상은 점점 어둡게 변한다.

또한, 원두 내부 온도가 150℃가 되면 원두의 중심부가 팽창하고, 1차 팽창음을 내는데, 여기까지가 흡열 반응에 해당된다. 1차 팽창음이 시작되면 코끝을 자극하는 강한 향이 생성 및 발산되기 시작하게 되고, 온도를 더 높여 190℃가 되면 원두에 미세한 균열이 생기기 시작하며, 200℃에 이르면 향기 성분이 더욱 활발히 생성되기 시작함으로써 커피콩이 분해 및 열을 발산하면서 원두의 2차 팽창이 일어난다.

이와 같이 로스팅탱크(12)에서 원두 내부 온도가 220-240℃에 이르면 가열을 중단하고, 로스팅된 원두를 이송관(10)을 통해 냉각수단(30)으로 보내어 찬 공기로 신속하게 급냉각시킨다.

즉, 냉각수단(30)은 냉각관(32)의 둘레에 일정한 간격을 두고 삽입된 냉각충돌판(36)을 통해 압축 공기를 동시 분사시키면, 이 압축 공기는 냉각관(32)의 내부 입구측을 향해 비스듬하게 분출된다. 원두는 위쪽에서 아래쪽으로 중력에 의해 자유낙하하면서 투입되는데, 압축 공기 분사는 아래쪽에서 위쪽으로 이루어진다. 따라서 원두의 낙하 속도를 줄일 수 있게 된다.

냉각관(32)의 출구측을 빠져나온 원두는 이송관(10)을 타고 냉각호퍼()로 이동하며, 냉각이 완료된 이후에는 커피머신(15)으로 보내어진다.

이때, 로스팅된 원두는 냉각관(32)의 길이를 따라 자유낙하한다. 그리고 공기를 분출하면서 원두의 진행 경로를 방해하는 냉각충돌판(36)과 충돌하면서 경로가 지그재그로 바뀌게 된다. 이에 따라 원두가 냉각관(32)의 내부에 머무르는 시간이 길어지고, 이 시간 동안 원두는 빠르게 급냉각되어 진다.

로스팅된 원두의 열기를 빠르게 식혀주는 것은 숙성시간을 단축시키는 과정이기 때문에 원두에서 커피의 향이 빠져나가는 것을 최소화시킬 수 있고, 이로 인하여 커피의 깊은 향과 맛을 동시 높여줄 수 있는 것이다.

또한, 냉각관(32)의 내주면을 따라 열선이 설치될 수 있다. 열선은 로스팅된 원두를 80-120℃ 온도로 재가열하여 커피의 깊은 향미를 조절할 때 히팅된다. 즉, 열선에서 80-120℃ 온도로 발생되는 열은 냉각관(32)에서 로스팅된 원두가 급냉각되기 전에 부족한 열을 보충하여 커피의 깊은 향과 맛을 높여줄 수 있도록 보조 역할을 수행하게 된다.

도 6은 냉각장치의 내부를 원두가 통과하는 상태를 나타낸 단면도이다.

위쪽에서 자유낙하하는 원두는 아래로 떨어지면서 냉각관(32)의 내부에 비스듬하게 설치된 냉각충돌판(36)과 충돌하면서 경로가 꺾인다.

그리고 냉각충돌판(36)에서 분사되는 공기에 의해 온도가 내려가게 된다.

원두의 냉각 및 숙성이 완료되면 최종적으로 커피머신(15)으로 옮겨져서 사용자가 원두 커피를 마실 수 있게 된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 이송관 12 : 로스팅탱크
13 : 밸브 14 : 냉각호퍼
15 : 커피머신 30 : 냉각장치
32 : 냉각관 34 : 공기주입관
36 : 냉각충돌판 40 : 압축공기 분사수단
42 : 호스

Claims (1)

1. 로스팅탱크(12)로부터 로스팅된 원두가 압축 공기에 의해 이송관(10)을 타고 커피머신(15)으로 공급되기 전에 압축 공기에 의해 냉각되도록 하는 냉각수단을 구비한 커피 원두 로스팅기의 냉각장치(30)에 있어서,
   상기 로스팅탱크(12)에서 로스팅된 원두를 수용하며, 길이방향 중심축이 지면에 대해 수직으로 세워지도록 설치되며, 위쪽 입구에서 투입된 원두를 아래쪽으로 통과시키며, 상기 이송관(10)의 직경보다 큰 직경으로 이루어져 그 길이측이 수직방향으로 세워지는 스테인레스 스틸 재질의 냉각관(32)과;
   압축공기 분사수단(40)과 연결되어 상기 압축공기 분사수단(40)으로부터 배출되는 압축 공기를 안내하는 공기주입관(34)과;
   상기 냉각관(32)의 좌우측에서 하나씩 서로 엇갈리는 위치에 교대로 등간격으로 이격되게 설치되며, 상기 냉각관(32)의 외부에서 내부까지 삽입되어 고정되며, 상기 원두의 진행방향으로 40° 내지 60°의 각도로 경사지게 설치되는 냉각충돌판(36)과;
   상기 냉각관(32)의 내주면을 따라 설치되며, 80℃ 내지 120℃의 온도로 가열되어 상기 원두를 가열하는 열선;을 포함하며,
   상기 공기주입관(34)은 상기 냉각충돌판(36)의 일측에 설치된 노즐에 연결되어 상기 냉각충돌판(36)의 내부로 압축 공기를 불어넣어서 로스팅이 완료된 상기 원두의 온도를 낮추며,
   상기 냉각충돌판(36)은
   일정한 두께를 가지며, 내부에 공기가 지나가는 공간이 형성되는 직사각형의 몸체(36a)와;
   상기 몸체(36a)의 일측면에 형성되며, 상기 몸체(36a) 내부의 공간과 연결되는 복수의 공기분출구(36b);를 포함하며,
   상기 몸체(36a)의 일부는 상기 냉각관(32)의 외부에, 나머지 일부는 상기 냉각관(32)의 내부에 위치하며,
   상기 공기주입관(34)을 통해 주입된 압축 공기는 상기 몸체(36a) 내부의 공간을 지나서 상기 공기분출구(36b)를 통해 분사되며, 상기 공기는 상기 냉각관(32)의 내부 입구측을 향해 아래쪽에서 위쪽으로 분사되면서 상기 냉각관(32)의 내부로 들어가며, 자유낙하하는 원두는 분사되는 공기와 만나면서 낙하 속도가 줄어드는 것을 특징으로 하는, 커피 원두 로스팅기의 냉각장치.

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