KR20190028728A

KR20190028728A - 낮은 입자 함량의 압력-추출된 커피를 마련하기 위한 커피머신, 그 커피의 제조방법 및 그 커피머신의 사용방법

Info

Publication number: KR20190028728A
Application number: KR1020197003704A
Authority: KR
Inventors: 요헨 구스만; 크리스티안 쉬를레; 요시히로 가네코
Original assignee: 베엠에프 그룹 게엠베하
Priority date: 2016-07-15
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2019-03-19
Also published as: TWI677310B; JP2019520936A; EP3383232A1; DE102016212988A1; TW201808184A; US11324355B2; JP6849786B2; KR102383891B1; WO2018011020A1; EP3383232B1; US20190343321A1; CN109843122B; CN109843122A

Abstract

낮은 입자 함량(low particle content)의 압력-추출된(pressure-extracted) 커피를 마련하기 위한 커피머신이 제공된다. 커피머신은 커피의 입자 함량을 감소시키기 위한 필터부재(filter element)를 포함함으로써 종래의 기술에서 공지된 커피의 압력 추출을 위한 기계와 상이하며, 필터부재는 퍼콜레이팅 시브(percolating sieve)의 하류에 배치되고 퍼콜레이팅 시브와 유출부(outflow)에 유체적으로(fluidically) 연결된다. 필터부재에 의해, 퍼콜레이팅 유닛(percolating unit) 내의 압력으로 추출된 커피는 유출부에서 분배되기 전에 여과될 수 있는데, 이는 특정 크기의 부유 입자 및 유화된 오일이 커피로부터 필터부재에 의해 분리되고 새로운 커피가 생산되도록 하기 위함이다. 또한, 커피머신은 퍼콜레이팅 유닛에서 나온 커피가 필터부재를 지나쳐서 안내될 수도 있으므로, 즉 반드시 필터부재를 통과하여 유출부로 유동할 필요가 없으므로 일반적인 압력-추출된 커피를 마련할 수 있다.

Description

낮은 입자 함량의 압력-추출된 커피를 마련하기 위한 커피머신, 그 커피의 제조방법 및 그 커피머신의 사용방법

본 발명은 낮은 입자 함량의 압력-추출된 커피를 마련하기 위한 커피머신, 그 커피의 제조방법 및 그 커피머신의 사용방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 커피의 입자 함량을 감소시키는 필터부재를 포함하여 압력-추출된 커피와 일반 필터 커피를 함께 제조할 수 있는 커피머신이다.

PCT 공개특허공보 WO 2005/107540 (2005. 11. 17. 공개) 미국 공개특허공보 US 2003/0145736 A1 (2003. 08. 07. 공개)

압력-추출된 특수 커피(예를 들어, 에스프레소 또는 카푸치노)를 마련하는 커피머신은 통상적으로 커피 음료가 압력(약 4 - 16 bar) 하에서 끓여지는(percolated) 퍼콜레이팅 시스템(percolating system)을 사용한다. 이를 위해, 자동으로 세정 가능한 퍼콜레이팅 시브가 사용되며, 작동 중에 커피 콩 성분의 침전물(예를 들어, 커피원두 및 커피오일의 불용성 성분)에 의한 퍼콜레이팅 시브의 막힘을 방지한다. 퍼콜레이팅 시브의 막힘은 일반적으로 시브의 개구가 비교적 큰 경우(즉, 넓은 메쉬 시브 구멍)에 발생된다. 에스프레소 및 카푸치노와 같이 특정한 특수 커피의 경우, 입자가 비교적 거친 시브(coarse sieve)의 구멍을 통과하는 것이 바람직하다. 이는 특수한 커피의 특별한 풍미를 책임진다.

또한, 이러한 특수 커피의 압력-퍼콜레이션 중, 퍼콜레이션 시브에서 압력 감소에 의해 생산되는 "크레마(crema)"는 주로 유화 커피 오일(emulsified coff oils)로 구성될 뿐만 아니라, 입자 및 부분 팽창된 CO2를 포함한다. "크레마"는 시각적인 측면과 풍미에 각각 기여하므로 이러한 특수 커피에도 마찬가지로 필요하다.

이와 대조적으로, 일반 필터 커피는 입자가 거의 없으며 "크레마"도 거의 없다. 그 이유는 일반 필터 커피는 통상적으로 가해지는 압력없이 끓여지기(percolated) 때문이다. 즉, 일반적으로 퍼콜레이팅 압력은 단순하게 필터베이스 위의 물기둥의 정수압(hydrostatic pressure)에 해당된다. 적어도 일반 필터 커피 생산 중에는, 에스프레소 생산 과정(약 4 - 16 bar)과 같은 추출 압력이 발생하지 않는다. 그에 따라 일반 필터 커피 생산은 긴 퍼콜레이팅 시간과 관련된다. 또한 그 생산에 있어서, 상당히 미세한 시브(즉, 좁은 - 메쉬, 1 내지 50 ㎛ 범위의 공극 직경)가 사용되기 때문에 이러한 시브의 베이스는 종종 상당히 큰 표면적을 갖는다. 이는 추출 시간이 불필요하게 길어지는 것을 방지할 수 있다. 종종 여기에 사용되는 시브는 종이 그리고/또는 금속으로 제작된다.

최근에는 낮은 함량의 분산 입자를 갖는 압력-추출된 커피를 준비 가능한 장치에 대한 수요가 있다. 압력-추출된 특수 커피(예를 들어, 에스프레소)와 일반 필터 커피가 하나의 장치로 마련될 수 있다면 더욱 바람직할 것이다.

WO 2005/107540은 2개의 분리된 퍼콜레이팅 유닛을 갖는 커피머신을 개시한다. 2개의 퍼콜레이팅 유닛 중의 하나는 일반적인 압력-추출된 커피의 준비를 담당하고, 다른 퍼콜레이팅 유닛은 일반 필터 커피의 준비를 담당한다.

US 2003/0145736 A1은 2개의 물-안내 회로를 갖는 커피머신을 개시한다. 2개의 회로 중 하나는 고압에서 커피의 퍼콜레이션(percolation)을 담당하고, 다른 하나는 저압에서 온수 또는 냉수를 공급하기 위한 것이다.

종래 기술에는 문제점이 있는데, 다른 종류의 커피 음료의 준비를 위해 2개의 분리된 퍼콜레이션 시스템(percolating systems)과 분배점(dispensing points)이 요구되는데 이는 생산 복잡성 증대(greater production complexity), 높은 생산 비용(high production cost), 유지 보수의 복잡성 증대(greater maintenance complexity)를 암시하고, 또는 일반 커피의 제공에 많은 노력과 시간이 소모된다는 문제점이 있다.

여기에서 시작하여, 본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 장치를 마련하는 것이다.

본 발명의 목적은 청구항 제1항에 따른 낮은 입자 함량의 압력-추출된 커피를 마련하기 위한 커피머신과, 제15항에 따른 제조방법 및 청구항 제16항에 따른 사용방법에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 발전들(advantageous developments)은 종속항에서 명시된다.

본 발명에 의하면, 낮은 입자 함량의 압력-추출된 커피를 마련하기 위한 커피머신으로서,

a) 가압 액체로 커피를 추출하기 위해 마련되고, 퍼콜레이팅 시브(percolating sieve)를 포함하는 퍼콜레이팅 유닛(percolating unit);

b) 퍼콜레이팅 유닛의 하류에 배치되어 커피를 분배하기 위한 유출부(outflow);를 포함하고,

커피의 입자 함량을 감소시키기 위한 필터부재를 포함하되, 필터부재는 퍼콜레이팅 시브의 하류에 배치되며, 퍼콜레이팅 시브 및 유출부에 유체적으로 연결되는 커피머신이 제공된다.

퍼콜레이팅 시브 하류 측의 필터부재 배치의 결과로서, 가압 하에서 퍼콜레이팅 공정(percolating process)에 이어지는 여과 공정(filtration process)이 수행된다. 후자는 가압 하에 추출된 커피로부터 가장 미세한 성분, 즉 압력-추출된 커피에 존재하는 부유 입자(침전물) 및 유화 커피 오일을 걸러낸다. 커피 오일을 여과함으로써 또는 여과 과정 자체에 의해서, "크레마(crema)"는 여과되거나 제거될 수 있다. 압력-추출된 커피를 필터부재를 통해 여과함으로써, 커피 음료는 상이한 맛을 얻게 되고, 초미세(ultrafine) 성분, 분산된(dispersed) 성분 및 "크레마"가 적어짐으로써 시각적인 측면이 현저하게 달라진다. 결과적으로, 본 발명에 의한 커피머신의 중요한 장점은 상이한 커피 제품이 제2 퍼콜레이팅 유닛 없이도 간단하고 신속하게 제조될 수 있다는 점이다.

바람직한 실시 예로서, 필터부재는 퍼콜레이팅 시브의 최대 공극 크기보다 작은 특정한 최대 공극 크기를 갖는다. 퍼콜레이팅 시브는 80㎛ 초과, 바람직하게는 100 ㎛ 초과의 최대 공극 크기를 가질 수 있다.

바람직하게는, 커피머신의 퍼콜레이팅 유닛은 4 내지 16 bar로 가압되는 액체로 커피를 추출하는데 적합하다.

커피머신은 필터부재가 바람직하게는 가역적으로 배치되고,

i) 퍼콜레이팅 유닛에서, 바람직하게는 퍼콜레이팅 유닛 내의 퍼콜레이팅 시브 근처에서 선택적으로 퍼콜레이팅 시브와 접하거나; 또는

ii) 퍼콜레이팅 유닛과 유출부 사이에; 또는

iii) 유출부에; 또는

iv) 유출부 내에 배치되며,

필터부재는 커피머신의 하우징 내에 선택적으로 배치되고, 바람직하게는 커피머신의 개방되는 작동 다이어프램 뒤에 배치된다. 바람직한 실시 예에서, 필터부재는 퍼콜레이팅 시브와 접촉하지 않으며, 선택적으로 퍼콜레이팅 시브와 접촉하지 않고 퍼콜레이팅 유닛과 접촉하지 않는다. 이 경우, 필터부재는 퍼콜레이팅 유닛 그리고/또는 퍼콜레이팅 시브로부터 분리된 커피머신의 개별 구성 요소이다. 이것은 필터부재가 커피머신으로부터 보다 쉽게 제거될 수 있고, 커피머신에 보다 쉽게 삽입될 수 있는 효과를 갖는다. 그 결과, 필터부재의 교환의 간단화가 달성되고 커피머신의 취급이 단순화된다.

필터부재는

i) 하류가 퍼콜레이팅 유닛에 연결되는 유체 파이프; 그리고/또는

ii) 하류가 유출부에 연결되고, 선택적으로 퍼콜레이팅 유닛과 유출부 사이의 유체 파이프를 통해 연결되는 유체 파이프; 그리고/또는

iii) 유출부 또는 적어도 하나의 추가 유출부를 포함할 수 있다.

필터부재는

i) 80㎛의 최대 공극 크기를 가지며, 바람직하게는 0.1mm 내지 10mm의 두께를 갖는 적어도 하나의 필터; 그리고/또는

ii) 바람직하게는 25㎛의 최대 공극 크기를 가지며, 특히 바람직하게는 0.1mm 내지 10mm의 두께를 갖는 적어도 하나의 미세필터; 그리고/또는

iii) 바람직하게는 10㎛의 최대 공극 크기를 가지며, 특히 바람직하게는 0.1mm 내지 10mm의 두께를 갖는 적어도 하나의 초미세필터를 포함할 수 있고,

또는 그것으로 구성될 수 있으며, 필터부재는 바람직하게는 적어도 하나의 필터, 적어도 하나의 미세필터 및 적어도 하나의 초미세필터를 포함하거나 그것으로 구성되며, 특히 바람직하게는 적어도 하나의 미세필터는 필터의 하류에 배치되고, 적어도 하나의 초미세필터는 미세필터의 하류에 배치된다. 미세필터의 최대 공극 크기 (메쉬 사이즈)는 필터보다 작고, 초미세필터의 최대 공극 크기는 미세필터보다 작은 것이 바람직하다. 필터부재에 미세필터 그리고/또는 초미세필터를 구비하면 더 작은 입자가 커피에서 단계적으로 분리될 수 있다는 장점이 있다. 또한, 필터부재는 단지 하나의 필터, 미세필터 또는 초미세필터가 사용되는 경우보다 훨씬 많은 용량이 필터부재의 결과적인 다층 배열로부터 달성될 수 있다. 따라서, 이용 가능한 시브의 표면적은 최적으로 이용된다.

부재(element)의(예를 들어, 필터부재의 또는 필터의, 미세필터 및 초미세필터의 및 퍼콜레이팅 시브 부재) 최대 공극 크기는, 부재를 통과하여 흐르도록 알려진 크기 분포(distribution)의 입자의 분산(dispersion)과, 그 후에 분산의 입구 측 그리고/또는 분산의 출구 측 입자의 크기 분포를 현미경으로 측정하여 간단한 방식으로 결정될 수 있다.

필터부재, 바람직하게는 필터부재의 적어도 하나의 필터, 미세필터 그리고/또는 초미세필터는

i) 종이; 그리고/또는

ii) 플라스틱; 그리고/또는

iii) 금속;을 포함할 수 있고,

또는 그것으로 구성될 수 있다.

플라스틱 물질 또는 금속 필터는 기계적으로 내구성이 뛰어나고, 그에 따라 종이 필터에 비해서 유지 보수 간격이 더 길어질 수 있다는 장점이 있다. 그러나 종이 필터는 더 저렴하게 이용할 수 있고, 그에 따라 커피머신이 더 낮은 가격으로 공급될 수 있다는 장점이 있다.

필터부재, 바람직하게는 필터부재의 적어도 하나의 필터, 미세필터 그리고/또는 초미세필터는 기본적으로 선형 또는 대각선 형태의 실린더로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 원형베이스, 반원형베이스, 초승달형베이스, 타원형베이스 및 적어도 2개의 모서리를 갖는 베이스 중 하나의 베이스(base)로 마련된다.

필터부재, 바람직하게는 필터부재의 적어도 하나의 필터, 미세필터 그리고/또는 초미세필터는 유체, 바람직하게는 수용액, 특히 바람직하게는 커피를 받아들일 수 있고,

i) 반경 방향으로 유동하되, 바람직하게는 실린더 축을 향해서 반경 방향 상류로 유동하고, 그리고/또는 실린더의 축으로부터 멀어지는 방향으로 반경 방향 하류로 유동하며; 그리고/또는

ii) 축 방향으로 유동하되, 바람직하게는 필터부재의 상단부에서 필터부재의 하단부로 실린더의 축 방향을 따라 상류로 유동하고, 그리고/또는 필터부재의 하단부에서 필터부재의 상단부로 실린더의 축 방향을 따라 하류로 유동한다.

반경 방향 유동은 필터부재가 축 방향 유동보다 특정 시브 표면적을 갖는 더 작은 최대 공간 확장을 갖는다는 장점을 갖는다. 삽입된 시브의 메쉬의 좁은 정도가 유동 방향으로 갈수록 증가하면, 즉 유체가 예를 들어 필터(실린더의 외부 케이싱)를 통해 흐른 다음 미세필터(실린더의 중앙 케이싱)를 통해 흐르고, 이어서 초미세필터(실린더의 내부 케이싱)를 통과한다. 초미세필터의 표면적이 미세필터의 표면적보다 작고, 미세필터의 표면적이 필터의 표면적보다 작기 때문에, 반경 방향 유동은 축 방향 유동과 비슷한 여과 품질로 축 방향 유동보다 더 경제적이고 생태학적으로 유리하다는 장점이 있다.

퍼콜레이팅 유닛은 하류가 유출부에 연결되고, 필터부재를 우회하여 퍼콜레이팅 유닛으로부터 유출부로 유체 연결을 나타내는 유체 파이프를 포함할 수 있다.

커피머신은 필터부재의 상류에 바이패스 밸브를 포함할 수 있고, 이 밸브는 퍼콜레이팅 유닛에서 필터부재를 통한 유출부까지의 유체 연결과, 퍼콜레이팅 유닛에서 필터부재를 우회한 유출부까지의 유체 연결 사이를 전환하기 위해 적합하며, 다른 한편으로는, 바이패스 밸브는 특히 바람직하게는 커피머신의 사용자의 입력기능에 의해 밸브를 전환하기에 적합한 제어 유닛에 연결된다.

커피머신은 적어도 하나의 유체 파이프, 바람직하게는 액체 파이프 그리고/또는 가스 파이프, 특히 바람직하게는 가스 파이프를 포함할 수 있고, 이는

i) 필터부재에 연결되고; 그리고/또는

ii) 필터부재의 상류에 배치된 유체 파이프에 연결되고; 그리고/또는

iii) 필터부재의 하류에 배치된 유체 파이프에 연결된다.

상기 적어도 하나의 유체 파이프는 바람직하게는 밸브, 특히 바람직하게는 플러시 밸브(flush valve)를 포함하고, 특히 바람직하게는 유출부에 연결된다. 이 적어도 하나의 유체 파이프(특히 가스 파이프)는 제1 커피를 분배한 후에도 여전히 유체 파이프 또는 커피머신의 필터부재에 남아있는 잔량의 커피가 유출부 및 커피머신의 수거함(collection shell)으로 전달될 수 있다는 장점이 있다. 또 하나의 장점은 제1 커피에 일시적으로 오프셋된 제2 커피는 신선도 및 온도에 관해 높은 품질을 갖는 것이다.

또한, 커피머신은 필터부재를 위한 적어도 하나의 장착부를 포함할 수 있으며, 장착부는 바람직하게는 가역적 연결을 통해, 바람직하게는 스크루 폐쇄(screw closure), 플랩 폐쇄(flap closure) 그리고/또는 바요넷 폐쇄(bayonet closure)를 통해 필터부재를 커피머신에 고정하도록 구성된다.

커피머신은

i) 필터부재의 기능적 용량을 검출하기에 적합한 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있고, 적어도 하나의 센서는 바람직하게는 필터부재와 접촉하거나 필터부재 상류의 유체 파이프에 배치될 수 있으며, 특히 바람직하게는 압력 센서, 유량 센서 및 이들의 혼합물 중 하나로 선택될 수 있고; 그리고/또는

ii) 적어도 하나의 밸브, 바람직하게는 압력 릴리프 밸브를 포함하고, 밸브는 특정 최대 압력 이상의 압력에서 퍼콜레이팅 유닛으로부터 필터부재를 우회하여 유출부로의 유체 연결을 설정하는데 적합하며, 밸브는 특히 바람직하게는 필터부재에 병렬로 연결된 유체 파이프 내에 배치된다.

적어도 하나의 센서는 필터부재가 삽입되었는지 또는 필터부재의 장착이 폐쇄 상태(예를 들어, 액체-불투과성 상태)에 있는지 여부에 대한 신호를 제어 유닛에 전송할 수 있다. 적어도 하나의 밸브는 필터부재가 막힌 경우의 안전 메커니즘을 나타낸다. 필터부재가 막힌 경우, 커피머신에 이 밸브가 없으면 더 이상 "필터 커피" 파이프를 통해 커피를 분배할 수 없다. 이 밸브의 존재로 인해, 적어도 일반적인 압력-퍼콜레이트된 커피(예를 들어, 에스프레소)가 이 파이프를 통해서 커피머신에 의해 분배될 수 있다.

커피머신은 필터부재를 가열하기 위한 적어도 하나의 유닛, 바람직하게는 적어도 하나의 전열 유닛, 특히 바람직하게는 적어도 하나의 가열 와이어 그리고/또는 유체가 인가될 수 있는 적어도 하나의 가열 파이프를 포함할 수 있으며, 특히 가열 파이프는 물 그리고/또는 가스를 인가할 수 있도록 마련될 수 있다. 필터부재는 퍼콜 레이팅 음료의 온도를 흡수하는 비열 용량을 가지고 있다. 필터부재를 가열하기 위한 유닛의 장점은 필터부재를 통과할 때 퍼콜레이팅 유닛의 가압 하에 준비된 커피로부터 가능한 한 적은 열 에너지가 회수된다는 것이다. 결과적으로 커피머신에 의해 분배되는 음료의 온도와 관련하여 품질이 향상될 수 있다.

또한, 커피머신은 필터부재와 유출부 사이에 적어도 하나의 유체 파이프를 포함할 수 있고, 유체 파이프는 유체 공급원, 바람직하게는 온수 공급원 그리고/또는 냉수 공급원에 연결 가능하거나 연결된다.

또한, 낮은 입자 함량의 압력-추출된 커피의 제조방법이 본 발명에 따라 제공되며,

a) 가압 하의 액체 및 추출에 사용되는 퍼콜레이션 시브로 커피를 추출하는 단계,

b) 추출된 커피를 커피의 입자 함량을 감소시키기 위한 필터부재를 통해 처리하는 단계를 포함한다.

바람직한 실시 예에서, 필터부재가 사용되고, 필터부재는 커피머신에 사용되는 퍼콜레이팅 시브의 최대 공극 크기보다 작은 특정한 최대 공극 크기를 갖는다.

커피머신의 퍼콜레이팅 유닛에서 압력 하에서 액체로 커피를 추출할 수 있으며, 액체는 바람직하게는 물에 관한 것이다.

퍼콜레이팅 시브에서 커피 추출에 의해 발생하는 압력 감소는 4 내지 16 bar, 바람직하게는 6 내지 14 bar, 특히 바람직하게는 8 내지 12 bar의 범위에서 발생할 수 있다.

추출된 커피를 필터부재를 통해 여과함으로써 필터부재에서 발생하는 압력 감소는 3 bar 이하, 바람직하게는 2 bar 이하, 특히 바람직하게는 1 bar 이하, 특히 0.5 bar 이하일 수 있다.

필터부재는 퍼콜레이팅 유닛 및 유출부에 유체적으로 연결될 수 있으며, 퍼콜레이팅 유닛의 하류 및 유출부의 상류에 배치될 수 있다.

추출된 커피를 필터부재를 통해 여과한 후에, 여과된 커피는 커피를 분배하기 위한 유출부를 향해 안내될 수 있으며, 유출부는 하나 이상의 유체 파이프를 통해 퍼콜레이팅 유닛에 유체적으로 연결되고 퍼콜레이팅 유닛의 하류에 배치된다.

상기 방법의 바람직한 실시 예에서, 상기 방법은 본 발명에 의한 장치로 구현된다. 따라서, 본 발명에 의한 장치와 관련된 모든 특징은 또한 본 발명에 의한 방법의 특징일 수 있다.

마지막으로, 낮은 입자 함량을 갖는 압력-추출된 커피의 제조를 위한 본 발명에 의한 커피머신의 사용방법이 제안된다.

본 발명에 의한 내용은 여기에 나타낸 특정 실시 양태로 제한하지 않고, 후속 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1(a)은 장치에 삽입된 필터부재를 대각선 위에서 본 개략도를 도시하고, 도 1(b)는 필터부재의 내부 단면을 나타내는 측면도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 필터부재의 개략적인 측면도를 도시하고, 도 2(a)는 필터부재 내부 및 외부로의 유체 유동 방향을 도시하고, 도 2(b)는 압력 릴리프 밸브 및 전열부재를 도시한다.
도 3은 본 발명에 의한 일 실시 예에 의한 퍼콜레이팅 유닛에서의 필터부재의 가능한 배치를 개략적으로 나타내는 측면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 커피머신의 회로도를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 변형 실시 예에 의한 커피머신의 회로도를 개략적으로 도시한다.

이하에서는 본 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이며, 여기서 제시한 것으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 의한 장치 및 방법을 나타내는 개략도를 도시하고, 도 1(a)은 장치에 삽입된 필터부재를 대각선 위에서 본 개략도를 도시하고, 도 1(b)는 필터부재의 내부 단면을 나타내는 측면도를 도시한다.

도시된 실시 예는 필터(1), 미세필터(2) 및 초미세필터(3)를 모두 원통형으로 형성된다. 퍼콜레이팅 유닛의 상류에서 흘러오는 유체는 도면부호 4 방향 및 필터(1) 측으로 흐르고, 필터 (1)는 외부 실린더를 형성한다. 이어서, 유체는 필터(1), 미세필터(2) 및 초미세필터(3)를 통과하여 실린더의 축을 향해 반경 방향으로 유동하고, 하류로 흘러 도면부호 5 방향을 따라 필터부재의 출구 밖으로 흐르게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 의한 필터부재(13)의 개략적인 측면도를 도시한다.

도 2(a)는 필터부재 내부로의 유체 흐름 방향(4) 및 필터부재 외부로의 유체 흐름 방향(5)을 도시한다. 필터부재(13)에 위치하는 유체는 필터(1)를 통과하며, 필터부재에 마련될 수 있는 추가 필터들(미세필터 그리고/또는 초미세필터)을 필터(들)에 의해 형성되는 실린더의 축을 향해 반경 방향으로 도면부호 6 방향을 따라서 통과할 수 있다. 실링부재(8)는 어떤 유체(예를 들어, 커피)도 필터(1)를 지나치지 않게 하고, 모든 유체가 반드시 필터(1)를 통과하도록 보장한다. 필터부재(13)의 벽(9)은 커피머신의 위치 스위치(7)에 접하고, 필터부재(13)가 정확하게 삽입되면 커피머신에 신호를 보낸다.

도 2(b)에는 압력 릴리프 밸브(11)가 도시되어 있는데, 이 밸브는 필터부재의 유체 유입부 및 유출부 사이에 마련되고 필터부재 (13)의 임계 최대 압력의 경우에 개방되어, 이러한 유체 파이프를 통해 (압력-추출된)커피의 회수(withdrawl)를 가능하게 한다. 나아가, 전열부재(12)는 도 2(b)에 도시되어 있는데, 전열부재는 전압원(10)에 연결되며 필터부재(13)를 원하는 온도로 가열할 수 있다.

도 3은 본 발명에 의한 일 실시 예의 퍼콜레이팅 유닛(34)에서의 필터부재(13)의 가능한 배치를 개략적으로 나타내는 측면도를 도시한다.

유체(예를 들어, 온수)는 물 유입부(17)에서 유입되어 퍼콜레이팅 유닛(34)으로 흐른다. 온수는 먼저 분배체(32, distribution sieve)에 부딪히고 이어서 커피분말(ground coffee, 미도시)을 함유하는 퍼콜레이팅 챔버(33, percolating chamber)로 들어간다. 온수에 압력(예를 들어, 4 내지 16bar)을 가함으로써, 온수는 퍼콜레이팅 시브(36)에 눌러진 커피분말에 침투하여 그곳에 함유된다.

퍼콜레이팅 유닛(34) 내의 실링부재(35)는 어떠한 가압된 물도 퍼콜레이팅 시브(36)를 지나지 않고는 퍼콜레이팅 유닛(34)에서 세어나가지 못하도록 한다.

온수는 물질을 커피분말로부터 용해 및 분산 시키며, 물에 분산된 물질의 최대 크기는 퍼콜레이팅 시브(36)의 최대 공극 크기에 따라 좌우된다. 일반적으로, 퍼콜레이팅 시브(36)의 최대 공극 크기는 약 100㎛이다. 퍼콜레이팅 시브 상에서 추출되고 높은 입자 함량을 갖는 커피는 퍼콜레이팅 시브(36)의 최대 공극 크기보다 작은 최대 공극 크기를 갖는 필터부재(1)를 통과한다. 그에 따라 필터부재(1)를 통과한 후, 커피는 더 적은 입자를 함유하고, 함유된 입자들의 최대 입자 크기는 필터부재(1)의 최대 공극 크기에 의해 결정된다. 유체 파이프(27)를 통하여, 더 적은 입자를 함유한 커피는 최종적으로 유출부로 이송되고, 거기에서부터 컵 또는 저장 용기에 분배될 수 있다.

압력 릴리프 밸브(11)는 필터부재(1)와 유체적으로 병렬 연결될 수 있다. 압력 릴리프 밸브(11)는 필터부재(1)의 전방에서 임계 압력에 도달한 경우에 개방되고 퍼콜레이팅 시브(35)에서 추출된 커피의 우회(bypass)를 허용한다. 다시 말해, 필터부재(1)가 막힌 경우, 퍼콜레이팅 시브(35)에서 추출된 커피(일반적인 압력-추출된 커피)는 필터부재(1)를 통과하지 않고 유체 파이프(27)를 통하여 유출부 측으로 흐를 수 있다. 이는 필터부재(1)가 막히는 경우에도, (일반적인 압력-추출된) 커피의 회수(withdrawl)가 가능함을 보장한다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 의한 커피머신의 회로도를 개략적으로 도시한다.

관류 측정기(16)는 특정한 소정 양의 유체(예를 들어, 물)만이 장치의 물 유입구(17)로 통과하게 한다. 커피를 추출하기 위한 퍼콜레이팅 유닛(14)의 상류에는 퍼콜레이팅 압력을 측정하기 위한 압력 센서(18, 또는 압력 스위치)가 마련되어있다.

본 실시 예에서, 다이어프램(19)은 퍼콜레이팅 유닛의 하류에 마련되고, 이 다이어프램을 통해 추출된 커피가 흐른다.

또한, 커피머신은 커피머신의 사용자에 의해 조작될 수 있는 제어 유닛을 포함할 수 있다. 제어 유닛은 추출된 커피의 흐름 방향을 바꾸기 위해(예를 들어, 커피머신의 다른 유체 파이프로) 바이패스 밸브(21)를 작동시킬 수 있다. 바이패스 밸브(21)는 물론 수동으로 작동될 수도 있다.

일반적인 압력-추출된 커피(예를 들어, 에스프레소와 같은)가 요구되면, 바이패스 밸브(21)가 변경되어 추출된 커피가 다이어프램(19') 및 유체 파이프(29, 27)를 통해 유출부(15)로 흐르고, 그에 따라 압력-추출된(입자가 많은) 커피가 분배된다(여기에서는 컵 (31)으로).

그러나 낮은 입자 함량의 압력-추출된 커피, 즉 일반 필터 커피와 유사한 커피가 요구된다면, 추출된 커피가 유체 파이프(25)를 경유하고 플러시 밸브(30)를 통하여 필터부재(13)로 흐르고, 마지막으로 유체 파이프(26)를 경유하여 낮은 입자 커피가 최종적으로 분배되는 (여기서는 컵(31) 내로 분배되는) 유출부(15)로 흐른다. 부유 입자 및 유화 입자(예를 들어, 커피 오일 방울)는 필터부재(13)에 의해 퍼콜레이팅 유닛(14)에서 추출된 커피로부터 걸러진다.

필터부재(13)의 상류에는 압력 센서(18', 또는 압력 스위치)가 배치되어 필터부재(13) 전방의 압력을 모니터하고 필터부재(13) 상의 압력 릴리프 밸브를 개방하여 커피를 필터부재(13)를 지나서 유체 파이프(26)를 통해 유출부(15) 측으로 운반한다.

추출된 커피의 전달 경로를 따라, 유체 파이프(25, 26, 27, 29)에 위치한 잔류 커피를 운반하기 위해 압축공기공급라인(20, 20', 공기 펌프를 통한)이 마련되며, 특히 커피의 추가 회수 전에, 유체라인에서 커피머신의 수거함(collection shell)으로 운반하기 위해 마련된다.

커피머신의 작동 중에 필터부재(13)가 막히면, 유체(예를 들어, 물)가 밸브(24')의 개방을 통해 유체 공급원(fluid source)으로부터 반대 방향(22, 상류)으로 흐르고 필터부재(13)를 통과하여 커피머신의 수거함(collection shell) 방향(23)으로 흘러서, 역류 및 필터부재(13)의 세정을 수행할 가능성이 있다.

도 5는 본 발명의 변형 실시 예에 의한 커피머신의 회로도를 개략적으로 도시한다.

이 커피머신의 구성은 도 4에 도시된 구성과 본질적으로 일치한다. 도 4의 도면부호는 도 5에 동일하게 적용된다. 도 4의 장치와 여기에 도시된 장치를 비교했을 때 한가지 차이점은 필터부재(13)가 커피를 분배하기 위해 유출부(15)의 영역에 배치되거나 필터부재(13)의 후방에 가역적으로 연결된다는 점이다. 이와 관련하여, 필터부재(13)는 또한 유출부(15)로 연결되는 유체 파이프를 필요로 하지 않고 오히려 커피를 분배하기 위한 유출부(28)를 가질 수 있다. 유출부(15)가 커피 기계의 외부 영역에 위치하기 때문에, 필터부재(13)도 커피 기계의 외부 영역에 배치된다. 따라서, 이러한 구성은 필터부재 (13)의 간단하고 신속한 교환성이 보장된다는 장점을 갖는다.

지금까지 본 발명의 커피머신에 관한 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.

그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시 예에 국한되어 전해져서는 안되며, 후술하는 특허등록 청구범위뿐만 아니라 이 특허등록 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

즉, 전술된 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허등록 청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허등록 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 필터 (공극 크기 ≤ 80 μm)
2: 미세필터 (공극 크기 ≤ 25 μm)
3: 초미세필터 (공극 크기 ≤ 10 μm)
4: 상류에 위치한 퍼콜레이팅 유닛으로부터의 유체 유동 방향
5: 하류에 위치한 출구로의 유체 유동 방향
6: 필터(및 미세필터 및 초미세필터)를 통한 유체 유동 방향
7: 필터부재의 비탄성 벽에 있는 압력센서(위치 스위치)
8: 필터부재의 실링부재
9: 필터부재의 벽
10: 전압원
11: 필터부재에 유체적으로 병렬 연결된 압력 릴리프 밸브
12: 전열부재(예를 들어, PTC소자)
13: 필터부재
14: 커피 추출용 퍼콜레이팅 유닛
15: 커피 분배용 유출부
16: 관통 유량계(throughflow quantity meter)
17: 물 유입부
18, 18': 압력센서 또는 압력 스위치
19, 19': 다이어프램(diapragm)
20, 20': 압축 공기 공급부(에어펌프를 통한)
21: 바이패스 밸브
22: 역류시 유체 유동
23: 커피머신의 수거함 방향
24, 24': 밸브
25: 상류가 퍼콜레이팅 유닛에 유체적으로 연결된 필터부재의 유체 파이프
26: 하류가 유출부에 유체적으로 연결된 필터부재의 유체 파이프
27: 상류가 필터부재에 유체적으로 연결된 퍼콜레이팅 유닛과 유출부 사이의 유체 파이프
28: 필터부재의 일부로서 커피분배를 위한 유출부
29: 필터부재를 우회하여 퍼콜레이팅 유닛으로부터 유출부로의 유체 연결을 나타내는 퍼콜레이팅 유닛과 유출부 사이의 유체파이프
30: 플러쉬 밸브
31: 커피를 수용하기 위한 컵
32: 분배 망
33: 커피 분말을 수용하기 위한 퍼콜레이팅 유닛의 퍼콜레이팅 챔버
34: 퍼콜레이팅 유닛
35: 퍼콜레이팅 유닛의 실링부재
36: 퍼콜레이팅 유닛의 퍼콜레이팅 시브
37: 우회하는 커피, 즉 필터부재를 통과하지 않는 커피 유동

Claims

낮은 입자 함량의 압력-추출된 커피를 마련하기 위한 커피머신으로서,
a) 가압 액체로 커피를 추출하기 위해 마련되고, 퍼콜레이팅 시브(percolating sieve)를 포함하는 퍼콜레이팅 유닛(percolating unit); 및
b) 상기 퍼콜레이팅 유닛의 하류에 마련되어 커피를 분배하기 위한 유출부;를 포함하고,
커피의 입자 함량을 감소시키기 위한 필터부재를 포함하되, 상기 필터부재는 상기 퍼콜레이팅 시브의 하류에 마련되며, 상기 퍼콜레이팅 시브 및 상기 유출부에 유체적으로 연결되는 커피머신.
제1항에 있어서,
상기 필터부재는 양면 이용 가능하게 마련되고,
i) 상기 퍼콜레이팅 유닛 내의 상기 퍼콜레이팅 시브의 근처에서 선택적으로 상기 퍼콜레이팅 시브와 접하거나 또는,
ii) 상기 퍼콜레이팅 유닛과 상기 유출부 사이에 또는,
iii) 유출부에 또는,
iv) 유출부 내에 마련되며,
상기 커피머신의 하우징 내에 선택적으로 마련되고, 개방되는 작동 다이어프램(operating diaphragm)의 후방에 마련되는 커피머신.
제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터부재는
i) 상류가 상기 퍼콜레이팅 유닛에 연결되는 유체 파이프; 그리고/또는
ii) 하류가 상기 유출부에 연결되고, 선택적으로 상기 퍼콜레이팅 유닛과 상기 유출부 사이의 유체 파이프를 통해 연결되는 유체 파이프; 그리고/또는
iii) 상기 유출부 또는 적어도 하나의 추가 유출부를 포함하는 커피머신.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터부재는
i) 80 ㎛의 최대 공극 크기를 가지며, 0.1 mm 내지 10 mm의 두께를 갖는 적어도 하나의 필터; 그리고/또는
ii) 25 ㎛의 최대 공극 크기를 가지며, 0.1 mm 내지 10 mm의 두께를 갖는 적어도 하나의 미세필터; 그리고/또는
iii) 10 ㎛의 최대 공극 크기를 가지며, 0.1 ㎜ 내지 10 ㎜의 두께를 갖는 적어도 하나의 초미세필터;를 포함하거나
또는 그것으로 구성되는 커피머신.
제4항에 있어서,
상기 필터부재의 적어도 하나의 상기 필터, 상기 미세필터 그리고/또는 초미세필터는,
i) 종이; 그리고/또는
ii) 플라스틱; 그리고/또는
iii) 금속;
을 포함하거나 또는 그것으로 구성되는 커피머신.
제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터부재의 적어도 하나의 상기 필터, 상기 미세필터 그리고/또는 상기 초미세필터는 선형 또는 대각선 형태의 실린더로 형성되고,
상기 실린더는
베이스를 포함하되, 상기 베이스는 원형베이스, 반원형베이스, 초승달형베이스, 타원형베이스, 적어도 2개의 모서리를 갖는 베이스 중 하나의 베이스로 마련되는 커피머신.
제6항에 있어서,
상기 필터부재는
적어도 하나의 상기 필터, 상기 미세필터 그리고/또는 상기 초미세필터가 커피를 받아들이고,
i) 반경 방향으로 유동하되, 상기 실린더 축을 향해서 반경 방향 상류로 유동하고, 그리고/또는 상기 실린더의 축으로부터 멀어지는 방향으로 반경 방향 하류로 유동하며; 그리고/또는
ii) 축 방향으로 유동하되, 상기 필터부재의 상단부에서 상기 필터부재의 하단부로 상기 실린더의 축 방향을 따라 상류로 유동하고, 그리고/또는 상기 필터부재의 하단부에서 상기 필터부재의 상단부로 상기 실린더의 축 방향을 따라 하류로 유동하는 커피머신.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 퍼콜레이팅 유닛은
하류가 상기 유출부에 연결되고, 상기 필터부재를 우회하여 상기 퍼콜레이팅 유닛으로부터 상기 유출부로 유체 연결을 나타내는 유체 파이프를 포함하는 커피머신.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커피머신은
상기 필터부재의 상류에 바이패스 밸브를 포함하고,
상기 바이패스 밸브는
상기 퍼콜레이팅 유닛에서 상기 필터부재를 통한 상기 유출부까지의 유체 연결과, 상기 퍼콜레이팅 유닛에서 상기 필터부재를 우회한 상기 유출부까지의 유체 연결 사이를 전환하거나, 다른 한편으로는, 사용자의 입력기능에 의해 상기 바이패스 밸브를 전환하는 제어 유닛에 연결되는 커피머신.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커피머신은
적어도 하나의 유체 파이프, 바람직하게는 액체파이프 그리고/또는 가스 파이프, 특히 바람직하게는 가스 파이프를 포함하고,
상기 유체 파이프는
i) 상기 필터부재에 연결되고; 그리고/또는
ii) 상기 필터부재의 상류에 배치된 유체 파이프에 연결되고; 그리고/또는
iii) 상기 필터부재의 하류에 배치된 유체 파이프에 연결되고;
상기 적어도 하나의 유체 파이프는 플러시 밸브를 포함하고, 상기 유출부에 연결되는 커피머신.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커피머신은
상기 필터부재를 위한 적어도 하나의 장착부를 포함하고,
상기 장착부는
양면 이용 가능한 연결을 통해, 바람직하게는 스크루 폐쇄(screw closure), 플랩 폐쇄(flap closure) 그리고/또는 바요넷 폐쇄(bayonet closure)를 통해 고정되는 커피머신.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커피머신은
i) 상기 필터부재의 기능적 용량을 검출하는 적어도 하나의 센서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 센서는 바람직하게는 상기 필터부재와 접촉하거나 상기 필터부재 상류의 유체 파이프에 배치될 수 있으며, 특히 바람직하게는 압력 센서, 유량 센서 및 이들의 혼합물 중 하나로 선택될 수 있고; 그리고/또는
ii) 적어도 하나의 압력 릴리프 밸브를 포함하고, 상기 압력 릴리프 밸브는 특정 최대 압력 이상의 압력에서 퍼콜레이팅 유닛으로부터 상기 필터부재를 우회하여 상기 유출부로의 유체 연결을 설정하며, 상기 필터부재에 병렬로 연결된 유체 파이프 내에 배치되는 커피머신.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커피머신은
상기 필터부재를 가열하기 위한 적어도 하나의 유닛, 바람직하게는 적어도 하나의 전열 유닛, 특히 바람직하게는 적어도 하나의 가열 와이어 그리고/또는 유체를 인가할 수 있는 적어도 하나의 가열 파이프를 포함하는 커피머신.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커피머신은
상기 필터부재와 상기 유출부 사이에 적어도 하나의 유체 파이프를 포함하고,
상기 유체 파이프는
온수 공급원 그리고/또는 냉수 공급원에 연결되거나 연결 가능하게 마련되는 커피머신.
낮은 입자 함량의 압력-추출된 커피의 제조방법으로서,
a) 가압 하의 액체 및 추출에 사용되는 퍼콜레이션 시브로 커피를 추출하는 단계,
b) 추출된 커피를 커피의 입자 함량을 감소시키기 위한 필터부재를 통해 처리하는 단계를 포함하는 제조방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 의한 커피머신으로 낮은 입자 함량의 압력-추출된 커피를 마련하는 커피머신 사용방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 필터부재는
i) 80 ㎛의 최대 공극 크기를 가지며, 0.1 mm 내지 10 mm의 두께를 갖는 적어도 하나의 필터; 및
ii) 25 ㎛의 최대 공극 크기를 가지며, 0.1 mm 내지 10 mm의 두께를 갖는 적어도 하나의 미세필터; 및
iii) 10 ㎛의 최대 공극 크기를 가지며, 0.1 ㎜ 내지 10 ㎜의 두께를 갖는 적어도 하나의 초미세필터;를 포함하고
또는 그것으로 구성되며,
상기 미세필터는 상기 필터의 하류에 배치되고, 상기 초미세필터는 상기 미세필터의 하류에 배치되는 커피머신.