KR20130132368A - 냉수-커피 혼합물의 고속여과에 의한 농축커피 추출방법과 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개선된 냉수를 이용한 농축커피 추출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분쇄한 커피를 교반기를 이용하여 냉수에 혼합하고, 이를 빠른 속도로 여과하면서, 총용존고형물질 측정기와 중량측정용 저울을 이용하여 추출되는 농축커피의 농도를 조절하고 연속적으로 추출할 수 있는 장치에 관한 것이다.

Description

냉수-커피 혼합물의 고속여과에 의한 농축커피 추출방법과 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR EXTRACTING COFFEE CONCENTRATE BY HIGH SPEED FILTERATION OF COLD WATER-COFFEE MIXTURE}

본 발명은 개선된 냉수를 이용한 농축커피 추출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분쇄한 커피를 냉수에 혼합하고 이를 빠른 속도로 여과하여 대량의 농축된 커피를 연속적으로 추출할 수 있는 장치에 관한 것이다.

커피를 추출하는 도구는 커피가 문화적인 음료로 정착하는 지난 수백년간 여러 가지의 방법과 기술이 개발되면서 곧 대중들에게 알려져 공유되어 왔다. 일반적으로 커피는 원두를 분쇄하여 여과기능이 있는 용기에 담고, 뜨거운 물을 적당한 속도로 부어서 상기 여과용기의 아래에 받쳐놓은 포트나 컵에 추출한다. 이와 같은 과정을 자동으로 진행하는 전기식 커피메이커가 개발되고 보급되었으며, 이후 더욱 진보하여, 뜨거운 물을 10기압 전후의 압력과 30초 정도의 짧은 시간에 분쇄된 커피가 담긴 압력필터홀더를 통과시켜 농축된 커피를 추출하는 에스프레소머신이 개발되고 보급되어, 농축된 커피를 우유 또는 얼음과 혼합하여 다양한 형태와 맛을 내는 베리에이션(Variation) 커피를 조제할 수 있게 되었다.

커피, 특히 농축된 커피는 전통적으로 뜨거운 물로 추출되어 왔지만 차가운 물로도 농축된 커피의 추출이 가능하다. 농축된 커피란 베리에이션(Variation)커피를 조제할 수 있는 수준의 진한 커피를 의미하는데, 에스프레소머신에 의하여 원두커피 10그램 정도를 고온 고압의 물로 30초간 추출한 30ml의 커피추출액의 농도가 표준치이며, 이를 총용존고형물질 측정기를 이용하여 농도를 재어보면 보통 2,500PPM 전후의 수치를 보인다. 이렇게 추출된 뜨거운 농축커피에 들어있는 쓴맛을 내는 카페인과 지방산은 대부분 섭씨 80도 전후의 고온에서 용출되므로, 냉수로 추출된 농축커피는 상대적으로 카페인과 지방산의 용출이 극히 적어서 쓴맛이 현저하게 줄고 커피 고유의 독특한 향미가 강해지므로, 이를 위한 여러 가지 방법의 냉수를 이용한 농축커피 추출기구와 방법들이 지속적으로 개발되고 있다.

등록된 미국특허 2878746은 대단히 큰 용기의 상단에 분쇄된 커피를 거치하고 차가운 물이 순환되면서 농축커피를 추출하는 복잡한 구조의 냉수 순환에 의한 커피추출방식을 제안하고 있으며, 또 다른 등록된 미국특허 7858133은 커피수용액을 12~24시간 숙성한 후 기구 전체를 뒤집어서 농축된 커피를 추출하는 방법을 제안하고 있다. 등록된 특허는 아니지만 시중에는 더치커피추출기라는 명칭으로 삼단으로 구성된 유리용기에서 냉수가 한 방울씩 아랫단으로 떨어지면서 농축된 커피를 추출하는 드립식 더치커피추출기(도 12)가 상용화되어 있으며, 분쇄된 커피를 필터망에 넣고 냉수를 용기의 상단까지 부은 후 이를 12시간~3일 정도 냉장고에서 침출시킨 후 필터와 커피찌꺼기가 담겨져 있는 필터망을 들어올려서 여과된 농축커피를 추출하는 침출식 더치커피추출기(도 13)가 역시 상용화되고 있다.

차가운 물로 농축된 커피를 추출하는 현존하는 모든 기구들은 드립식의 경우 여과면적이 작아서 낙수 방식의 8시간 이상의 추출과정이 필요하고, 침출식의 경우 분쇄된 커피를 물과 충분히 혼합하기 위한 과정에 12시간에서 3일까지의 긴 시간이 필요하며, 두 가지 방식 모두 추출된 커피를 직접 시음하기 이전에는 농축된 정도를 확인할 수 없으며, 또 오랜 경험에 의하여 농축된 정도의 강약을 육안으로 판별하였다 하더라도 이를 정확하게 수정할 수 있는 하등의 방법이 없는 것이 현 실정이다. 요약하면, 현존하는 기술은 대량생산과 안정적이고 균일한 품질관리가 사실상 불가능하여 차가운 물로 추출된 농축된 커피의 대규모 상용화가 이루어지지 못하고 있는 실정이므로, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하는 것을 그 과제로 한다.

본 발명은 전술한 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시 예는, 분쇄된 커피가 차가운 물에 신속하게 혼합되어 냉수-커피 혼합물을 형성하도록 교반기를 사용하고, 여과과정이 빠르게 진행될 수 있도록 바닥면적이 큰 여과용 필터가 부착된 필터하우징을 추출용기 위에 착탈이 가능한 얹혀진 형태로 설치하고, 추출용기 내부에는 총용존고형물질 측정기(TDS 측정기)의 탐침을 설치하며 이를 추출용기 외부의 총용존고형물질 측정기(TDS 측정기)에 연결하여, 추출용기 내부에 여과되어 축적되는 커피의 총용존고형물질 수치를 판독하여 추출되고 있는 커피의 농축된 정도를 실시간으로 파악할 수 있으므로, 추출되고 있는 커피의 농도를 원하는 수준으로 조절할 수 있으며, 착탈식 필터하우징을 교체하거나 냉수-커피 혼합물을 계속 공급할 수 있으므로, 연속적인 농축된 커피의 추출이 가능하도록 하였다.

전술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 의하면 첫째, 교반기를 사용하여 분쇄된 커피가 냉수에 혼합되면서 원하는 커피의 성분들이 신속하게 침출되어 여과과정으로 진행되기에 적합한 형태의 냉수-커피 혼합물을 형성한다. 둘째, 이렇게 형성된 냉수-커피 혼합물을 필터가 부착된 바닥면적이 넓은 형태의 필터하우징에 옮겨 부으면, 넓은 면적으로 인하여 여과과정이 신속하게 이루어지면서 하단의 추출용기에 여과된 농축커피 용액이 축적된다. 셋째, 여과된 농축커피용액은 추출용기 내부에 설치된 총용존고형물질 측정기의 탐침에 의해서 이온전위가 측정되고 이를 외부에 연결된 총용존고형물질 측정기로 고형물질용해도를 판독하게 되어 현재 추출되고 있는 농축커피의 농도를 실시간으로 확인할 수 있다. 넷째, 실시간으로 파악된 농축커피의 농도가 너무 진하면 필터하우징에 냉수를 추가로 부어서 희석하고, 이와 반대로 실시간으로 파악된 농축커피의 농도가 너무 연하면 필터하우징에 분쇄된 커피의 비율이 더 많은 냉수-커피 혼합물을 추가로 부어줌으로써 농도를 진하게 할 수 있다. 이때 냉수 또는 더 진한 냉수-커피 혼합물의 필요량은 총용존고형물질 측정기에 의하여 확인된 농축커피의 농도와, 제일 하단에 설치된 중량측정용 저울로 측정된 추출용기의 무게를 계산하여 산출할 수 있으며 이를 도면의 간단한 설명과 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 좀 더 상세하게 설명하고자 한다. 다섯째로, 전술한 바와 같이 필터하우징은 하단의 추출용기에 착탈식으로 얹혀진 형태이므로 필요에 따라서 언제라도 필터하우징을 들어올릴 수 있고 또한 이를 교체할 수 있으며 냉수-커피 혼합물 역시 필요 시 추가로 주입하는 것이 용이하므로, 이와 같은 과정을 반복함으로써 결과적으로, 농축된 커피용액을 연속적으로 생산하는 것이 가능하다. 이때 적정한 농도로 생산되어 축적된 농축커피는 추출용기 하부에 설치된 배출용 밸브를 통하여 수시로 외부배출이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 사시도 실물 사진
도 2는 도 1의 분해도 사진
도 3은 농축된 커피를 만들기 위하여 사용되는 원두커피
도 4는 도 3의 원두커피를 분쇄한 모습
도 5는 냉수-커피 혼합물을 만들기 위한 재료와 도구들
도 6은 냉수가 담긴 교반용기에 분쇄된 원두커피를 넣고 혼합하는 모습
도 7은 교반용기에 담긴 냉수-커피 혼합물, 필터와 필터하우징, 추출용기
도 8은 냉수-커피 혼합물을 필터가 설치된 필터하우징에 옮겨 담은 모습
도 9는 냉수-커피 혼합물로부터 농축된 커피를 추출하는 모습
도 10은 냉수-커피 혼합물에서 농축커피의 추출이 완료된 분쇄커피 찌꺼기
도 11은 추출용기에 축적된 농축된 커피
도 12는 냉수를 이용하는 드립식 농축커피추출기
도 13은 냉수를 이용하는 침출식 더치커피추출기

이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면(사진)과 함께 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 게재된 사진들은 실제의 발명품을 촬영한 것들이나 설명의 명료성과 편의상 일부 사진들에 편집작업이 가미되었다.

첨부한 도 2는 본 발명에 의한 바람직한 일 실시 예에 의한 실물의 분해도이다.본 발명에 따른 냉수-커피 혼합물(15)에 의한 농축커피(17) 추출장치는 주방에서 흔히 사용하는 찜솥을 개조하여 사용하였는데 그 용도를 찜솥과는 전혀 다른 냉수-커피 혼합물(15)의 대형 여과장치로 사용하는 것이다. 필터하우징(4)은 그 아래에 놓인 추출용기(7)에 얹혀진 형태여서 필요 시 언제라도 착탈이 가능하다. 필터하우징(4)에는 이를 감싸는 필터(2)가 밀착되어 있고 상기 필터(2)는 고무밴드(3)에 의하여 고정되어 있다. 필터하우징(4)에는 냉수-커피 혼합물(15)이 담기고 필터(2)가 이로부터 커피수용액인 농축커피(17)를 그 아래에 놓인 추출용기(7)로 여과하여 추출하는 구조이다.

추출용기(7) 내부에는 총용존고형물질 측정기(9)의 탐침(5)이 설치되어 있고 이는 연결단자(8)를 통하여 추출용기(7)의 바깥에 있는 총용존고형물질 측정기(9)에 연결되어 있어서 추출되고 있는 농축커피(17)의 농도를 실시간으로 파악할 수 있다.

농축커피(17)의 추출과정 중 제일 하단에는 중량을 측정할 수 있는 저울(18)이 위치하고 있어서, 필터하우징(4)과 그 윗부분을 들어올리면 추출용기(7)와 추출된 농축커피(17)를 합한 무게가 측정되므로, 사전에 알고 있는 추출용기의 무게를 감하면 현재까지 추출된 농축커피(17)의 중량을 즉시 확인할 수 있게 된다.

도 5는 냉수-커피 혼합물(15)을 만들기 위한 준비물이다. 분쇄된 커피(11)는 교반용기(13)의 냉수(12)에 투입된 후 도 6에서와 같이 교반기(14)로 혼합되면서 분쇄된 원두커피(11)의 고유성분이 급속하게 침출되는데 이는 분쇄된 원두커피(11)가 친수성이 상당히 강하기 때문이다.

도 7과 도 8에서와 같이 냉수-커피 혼합물(15)을 여과용 필터(2)가 부착된 필터하우징(4)에 부어 넣으면 즉시 농축커피(17)의 추출이 시작된다. 추출되는 농축커피(17)의 중량과 농도를 실시간으로 확인하기 위하여 이제부터 추출용기(7)와 그 윗부분 전체를 도 9와 같이 저울(18) 위에 위치시키고 동시에 총용존고형물질 측정기(9)를 작동한다.

도 10은 냉수-커피 혼합물(15)에서 농축된 커피용액(17)이 모두 빠져나가고 남은 분쇄된 커피의 찌꺼기(16)를 보여주고 있다. 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 의하면 14리터의 냉수와 2킬로그램의 분쇄된 커피에서 10리터의 농축커피가 2시간 이내에 추출되었고 이때의 농도는 총용존고형물질 측정기(9)에 의한 수치로 2,500PPM 정도가 기록되었다. 이는 뜨거운 물로 추출하는 에스프레소머신에 의한 농축커피의 농도와 비슷한 수준이다. 분쇄된 커피는 강한 친수성으로 인하여 자체중량의 약 2배에 해당하는 물을 계속 품고 있는 관계로 더 이상의 중력에 의한 추출은 진행되지 않는다. 이와 같이 경험으로 터득하는 상기의 제반 수치들을 분석하여 응용하면 추출되는 농축커피의 농도를 쉽게 조절할 수 있다. 즉, 농도가 너무 진하면 적정량의 냉수를 추출용기(7)에 직접 공급하여 희석하고, 반대의 경우에는 분쇄된 원두커피의 비율이 상대적으로 높은 냉수-커피 혼합물을 필터하우징에(4) 추가로 투입하여 농도가 진한 농축커피가 추가로 추출용기(7)로 유입되게 함으로서 농축커피(17)의 농도를 설정한 수준으로 올릴 수 있게 된다.

위와 같은 추출과정 중에 설정한 커피의 농도에 부합되는 농축커피(17)가 충분히 축적되면 배출밸브(6)를 이용하여 외부로 배출하면서 필터하우징(4)에 추가로 냉수-커피 혼합물(15)을 공급하여 계속 농축커피(17)를 추출할 수 있다. 또한 필터하우징(4)에 커피찌꺼기(16)가 과다하게 쌓이면 언제라도 착탈이 가능한 구조이므로, 새로운 필터(2)가 부착된 필터하우징(4)으로 교체하고 여기에 냉수-커피 혼합물(15)을 새로 투입할 수 있어서, 결과적으로 연속적인 농축커피의 추출이 가능하게 된다.

1: 뚜껑
2: 여과용 필터로 종이, 직물 또는 금속망을 사용할 수 있다
3: 필터 고정용 고무밴드
4: 필터하우징으로 여과과정 중 필터를 지지하며 추출된 커피를 통과시킨다. 필터하우징은 여과능력을 극대화하기 위하여 바닥의 지름(정사각형인 경우 한 변)이 필터하우징 높이의 3배 이상이 바람직하다.
5: 총용존고형물질 측정기의 탐침
6: 배출구와 배출용 밸브
7: 추출용기
8: 총용존고형물질 측정용 탐침의 외부 연결 단자
9: 총용존고형물질 측정기(TDS 측정기)
10: 원두커피
11: 분쇄된 원두커피
12: 냉수
13: 교반용기
14: 교반기
15: 냉수-커피 혼합물
16: 냉수-커피 혼합물에서 농축커피가 추출되고 남은 커피 찌꺼기
17: 추출된 농축커피
18: 중량측정용 저울

Claims (3)

1. 냉수를 이용한 농축커피 추출방법과 장치에 관한 것으로,
   추출장치를 위생적으로 덮을 수 있는 뚜껑(1);
   냉수(12)와 분쇄된커피(11)를 신속하게 혼합하기 위한 교반기(14)와 교반용기(13);
   냉수-커피 혼합물(15)을 여과할 수 있는 필터(2), 필터고정용 고무밴드(3), 필터(2)를 밀착하여 지지하며 여과된 농축커피(17)를 용이하게 통과시키는 다수의 천공된 넓은 바닥면을 가지면서 하단의 추출용기에 착탈식으로 얹혀진 형태의 필터하우징(4);
   추출된 농축커피(17)가 축적되고, 중앙하부에 실시간으로 추출되는 커피의 농도를 측정하기 위한 총용존고형물질 측정기용 탐침(5)과, 이를 외부의 총용존고형물질 측정기(9)와 연결시키는 연결단자(8), 하부측면에 완성된 농축커피의 배출용 밸브(6)가 설치된 추출용기(7);
   추출장치의 하부에 중량을 측정하기 위한 저울(18)이 포함되어, 필터하우징을 들어올리는 방법으로 추출된 커피의 중량을 실시간으로 확인할 수 있어서, 동시에 측정된 농축커피의 농도와 중량을 분석하여, 농도가 설정치보다 진한 경우 냉수로 희석하고, 농도가 설정치보다 연한 경우 분쇄된 커피의 비율이 더 큰 냉수-커피 혼합물을 추가로 필터하우징(4)에 투입하는 방법으로, 추출되는 농축커피(17)의 농도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 냉수를 이용한 농축커피 추출방법과 장치.
2. 제 1항에 있어서, 완성된 농축커피(17)가 충분히 축적되면 배출밸브(6)를 이용하여 이를 외부로 배출하면서 필터하우징(4)에 추가로 냉수-커피 혼합물(15)을 공급하여 계속 농축커피(17)를 추출할 수 있으며, 필터하우징(4)에 커피찌꺼기(16)가 과다하게 쌓이면 언제라도 착탈이 가능한 구조이므로, 새로운 필터(2)가 부착된 필터하우징(4)으로 교체하고 여기에 냉수-커피 혼합물(15)을 새로 투입하여 연속적으로 농축커피(17)를 추출할 수 있는 것을 특징으로 하는 냉수를 이용한 농축커피 추출방법과 장치.
3. 제 1항에 있어서, 추출용기(7)를 확장하고, 확장된 공간에 자외선 살균램프를 설치하여 농축커피를 추출하는 동안 지속적인 살균과정이 유지될 수 있는 것을 특징으로 하는 냉수를 이용한 농축커피 추출방법과 장치.
   

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