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(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(45) 공고일자 2008년01월21일
(11) 등록번호 10-0796017
(24) 등록일자 2008년01월11일
(51) Int. Cl.
A23F 5/24 (2006.01) A23F 5/26 (2006.01)
A23F 5/00 (2006.01)
(21) 출원번호 10-2007-0060410
(22) 출원일자 2007년06월20일
심사청구일자 2007년06월20일
(56) 선행기술조사문헌
KR 1987-0000017 A
KR 1992-0021102 A
(73) 특허권자
매일유업주식회사
서울특별시 종로구 운니동 98-5 삼환빌딩
(72) 발명자
정종헌
경기도 수원시 영통구 매탄3동 우남 퍼스트 빌 아
파트 201동1301호
최진운
경기도 수원시 권선구 세류동 141 성원 아파트
101동 307호
(뒷면에 계속)
(74) 대리인
김윤배
전체 청구항 수 : 총 7 항 심사관 : 이충호
(54) 에스프레소 커피추출 방법
(57) 요 약
본 발명은 기존의 원두를 분쇄하여, 용기 안에 넣고 열수를 이송시켜 액체(물)가 이송되는 과정에서 커피의 원두
분쇄 입자가 자연 발생적으로 압축되어 지고 압축된 공간 사이로 열수가 신속히 통과 되면서 고농도의 커피액을
뽑아내는 커피 추출방법 관한 것으로, 그 주요 구성은, 커피 원두를 일정크기로 분쇄하는 공정; 분쇄된 분쇄원두
(85)를 여과망(84)이 설치되어 있는 추출기(8)에 투입하는 공정; 펌프를 이용하여 섭씨 60~100℃ 온도의 열수를
상기한 추출기(8)의 하부에서 상부로 통과시키는 것에 의해 커피액을 추출하는 공정; 추출한 커피액을 밸런스탱
크(15)에 저장하는 공정; 밸런스탱크(15) 내에 저장된 커피추출액을 1,2차필터(19,20)를 통하여 필터링 하는 공
정; 필터링된 커피 추출액을 열교환기(21)를 통하여 냉각시키는 공정; 냉각된 추출액을 추출액 저장탱크(23)에
저장하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기한 밸런스탱크(15) 내의 커피 추출액은, 전기적 신호에 의
해 이송 펌프(18)가 작동되어 1,2차 필터로 보내지게 하되, 밸런스탱크(15) 레벨 20%에서 가동되게 하고 밸런스
탱크(15) 레벨이 60%에서는 정지되도록 한 것을 특징으로 하며, 상기한 여과망(85)을 통과하면서 분쇄 원두와
커피액과 분리되어, 밸런스 탱크(15)로 들어가게 될 경우, 그 연결되는 배관(16)이 밸런스 탱크(15)의 하단 까
지 내려오게 하여, 커피 추출액이 거품을 일으키는 것을 방지토록 한 것을 특징으로 하며, 상기한 열교환기(2
1)를 통하여 냉각시키는 공정은, 섭씨 16-20 도 정도의 온도 물로 냉각시키고, 2차로 섭씨 약 2-6 도 정도의
냉각수로 급속 냉각시켜, 맛과 향을 유지토록 한 것을 특징으로 한다
대표도 - 도1
- 1 -
등록특허 10-0796017
(72) 발명자
이명길
경기도 평택시 서정동 590-75 15동 2반
한미영
경기도 군포시 당정동 엘지 아파트 102동 602호
장한수
경기도 평택시 이충동 주공 4단지 112동 308호
강환석
경기도 평택시 지산동 아주 1차 아파트 101동 710
호
전근수
충청남도 천안시 성거읍 송남리 174 대인빌라 나동
202호
인주석
경기도 오산시 갈곶동 110-5 우방 아파트 104동
1602호
공흥식
경기도 평택시 이충동 592 미주 3차 아파트 101동
1303호
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등록특허 10-0796017
특허청구의 범위
청구항 1
커피 원두를 일정크기로 분쇄하는 공정;
분쇄된 분쇄원두(85)를 여과망(84)이 설치되어 있는 추출기(8)에 투입하는 공정;
펌프를 이용하여 섭씨 60~100℃ 온도의 열수를 상기한 추출기(8)의 하부에서 상부로 통과시키는 것에 의해 커
피액을 추출하는 공정;
추출한 커피액을 밸런스탱크(15)에 저장하는 공정;
밸런스탱크(15) 내에 저장된 커피추출액을 1,2차필터(19,20)를 통하여 필터링 하는 공정;
필터링된 커피 추출액을 열교환기(21)를 통하여 냉각시키는 공정;
냉각된 추출액을 추출액 저장탱크(23)에 저장하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 에스프레소 커피 추출
방법
청구항 2
제 1 항에 있어서,
밸런스탱크(15) 내의 커피 추출액은, 전기적 신호에 의해 이송 펌프(18)가 작동되어 1,2차 필터로 보내지게
하되, 밸런스탱크(15)내의 커피추출액 수위가 20용적%에서 가동되게 하고 밸런스탱크(15) 수위가 60용적%에서
는 정지되도록 한 것을 특징으로 하는 에스프레소 커피 추출 방법
청구항 3
제 1 항에 있어서,
상기한 여과망(84)을 통과하면서 분쇄 원두와 커피액과 분리되어, 밸런스 탱크(15)로 들어가게 될 경우, 그
연결되는 배관(16)이 밸런스 탱크(15)의 하단 까지 내려오게 하여, 커피 추출액이 거품을 일으키는 것을 방지
토록 한 것을 특징으로 하는 에스프레소 커피 추출방법
청구항 4
제 1 항에 있어서,
상기한 열교환기(21)를 통하여 냉각시키는 공정은,
섭씨 16-20 도 정도의 온도 물로 냉각시키고, 2차로 섭씨 2-6 도 정도의 냉각수로 급속 냉각시켜, 맛과 향
을 유지토록 한 것을 특징으로 하는 에스프레소 커피 추출방법
청구항 5
제 1 항에 있어서,
상기한 커피액 추출 방법에 의한 커피액 추출 생산 종료 후, 린스 공정을 더 포함하며, 상기한 린스 공정은,
린스용 세척수를 공급하는 세척밸브(31)가 전기적 신호에 의해 열리게 되면, 이송펌프(6)가 작동되어 세정수가
공급되는 린스 세척 공정이 시작되며, 세정수는 유량계(5)를 경유하여, 분지되는 분지관의 밸브(32)를 지나 세
척라인(46)을 타고 추출기(8) 상부에 설치된 배관(16)의 밸브(33)를 통과하여, 삼방밸브(34)로 유입된 다음,
밸런스탱크(15) 내에 설치된 배관(16)의 하단부(35)를 통하여 세정수를 30초간 배출시킨 후, 그리고
삼방밸브(34)에서 밸런스탱크(15) 상부쪽으로 설치된 세척라인(36)을 통하여 세정수를 180초 동안 배출시켜,
밸런스탱크(15) 내부를 세척하되, 밸런스탱크(15) 하단에 설치한 버터플라이밸브(37)가 열린 상태로 탱크 내부
를 세척하게 한 후, 버터플라이밸브(37)가 닫히고, 그리고 추출액 이송펌프(18) 작동에 의하여 세정수가 밸런
스탱크(15) 하단에 연결 설치한 1,2차 필터(19,20)를 경유하여, 열교환기(21)를 거쳐 멀티 판넬(22)로 유입되
게하고, 멀티판넬(22)에서는 그 내부에 형성된 라인연결용 U밴드(40)를 제거하고, 멀티판넬(22) 입구에 설치된
밸브(39)를 열어 린스 세척을 시작하여 600초간 드레인 시키고, 밸런스탱크(15) 하단에 설치한 버터플라이 밸
브(37)를 열어 60초 경과한 후 버터플라이밸브(37)가 닫히게 작동시키는 것을 특징으로 하는 에스프레소 커피
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등록특허 10-0796017
추출방법
청구항 6
제 1 항에 있어서,
상기한 커피액 추출 방법에 의한 커피액 추출 생산 종료 후, 세척 공정을 더 포함하며, 상기한 세척 공정은,
세척액이 투입되는 입구에 설치한 밸브(40)가 전기적 신호에 의해 열리면,
세척액이 체크밸브(41)를 지나 세척라인(44)에 공급하게 되고,
세척라인(44)에 설치한 체크 밸브(45)를 지나, 열수가 공급되는 라인에 설치한, 유량계(5)와 열수 이송펌프
(6)를 경유하고, 열수공급라인에서 분지되는 세척라인(46)의 밸브(32)를 경유하여 이송되고, 세척라인(46) 단
부에 설치한 체크 밸브(47)를 거쳐, 추출기 상단과 밸런스탱크(15) 사이에 설치된 배관(16)의 밸브(48)를 경유
하여, 추출기(8) 내부를 세척하며,
추출기(8) 내부로 들어온 세척액은 추출기(8) 하단에 설치한 밸브(12)를 거쳐 밸런스탱크(15)와 연결되어 라
인(50)에 설치한 밸브(49)를 경유하여, 라인(50)을 타고 밸런스 탱크(15)를 채워,
밸런스 탱크(15)의 세척액 수위가 60용적%가 되면 밸런스탱크(15) 하단에 연결설치한, 추출액 이송 펌프(18)를
가동하게 되고, 밸런스탱크(15)의 세척액 수위가 20용적%가 되면 이송펌프(18)가 정지하는 작동이 반복되게
하고,
밸런스탱크(15)의 세척액 수위가 70용적% 이상이 되면 상기한 세척액 투입 입구에 설치된 밸브(40)에서 세척
액 공급이 중단되게 하며,
그리고 밸런스 탱크(15)의 세척액 수위가 70용적% 이상이 되는 때를 시작 기점으로 하여, 열수공급라인 상에
설치한 열수 이송 펌프(6)가 가동되어,
세척액이 밸런스탱크(15) 후방에 연결된 1,2차필터(19,20)를 경유하여, 열교환기(21)를 거쳐 멀티판넬(22)로
들어가, 다시 유량계(5) 후방으로 유입되게 하는 세척라인(44)을 타고 순환 되게 구성한 것을 특징으로 하는
에스프레소 커피 추출 방법
청구항 7
제 1 항에 있어서,
상기한 커피액 추출 방법에 의한 커피액 추출 생산 종료 후, 일일 생산 마지막 작업시 시행되는 공정으로 워
터퍼지 공정을 더 포함하며,
상기한 워터퍼지 공정은,
열수공급라인상에 설치된 물 세척액을 공급하는 세척밸브(31)가 전기적 신호에 의해 열려 세척수가 투입되면
열수공급라인 상에 순서대로 나란히 설치된,
유량계(5), 열수 이송펌프(6) 및 체크 밸브(9)를 경유하여, 밸런스탱크(15)와 연결되는 라인(50)을 통해 밸런
스 탱크(15)로 세척수가 들어 가게 되어,
밸런스 탱크(15) 내의 세척수 수위가 70용적% 까지 채워지면 세척수 공급은 차단 되고, 추출액 이송펌프(18)가
가동되어 밸런스탱크(15) 후방에 잔류하는 잔량 커피액을 이송시키고,
밸런스탱크(15)내의 세척수 수위가 10용적% 까지 내려가면 이송펌프(18)의 가동을 시키는 것을 특징으로 하는
에스프레소 커피 추출 방법
명 세 서
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
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등록특허 10-0796017
본 발명은 열수를 펌프로 이송시켜, 분쇄 원두에 압력을 가하여 분쇄 원두에 포함되어 있는 물질 중 지방을<3>
최대한 많이 뽑아내도록 함과 아울러 커피액 농도(작업성에 따라 폭이 크고 기능적으로 선택 되어짐) 3.0 ~
6.0 브릭스(brix) 이상을 대량으로 획득 가능토록 한 에스프레소 커피추출방법에 관한 것이다
종래에는 커피의 원액을 추출하기 위해, 분쇄된 원두를 용기 안에 넣고 일정 힘(유압 또는 공압으로 된 기계장<4>
치)으로 가압하여 열수를 통과시켜 커피의 원액을 추출하고 있다. 이러한 방법은 추출량이 적으면서 설비의 크
기는 매우 커, 산업체에서 대량 양산을 위한 목적으로는 적합하지 못하다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래의 방법과 같이 유압 또는<5>
공압 장치를 이용하여 가압시켜 커피를 추출하는 것이 아니고, 자연 현상(액체가 이송되면서 생성된 물리적
힘)을 이용한 방법으로 가압하는 것에 의해 빠른 시간에 대량 양산 가능하게 한 것이다.
종래의 가압식 방법은 추출기의 용기 지름에 비해 용기 길이가 약 3배 이상일 때 사용된다. 용기의 길이가 지<6>
름에 비해 같거나 3배 이하로 되면 가압이 잘 일어나지 않는다. 이 경우, 외부에서 기계적인 가압이 필요하다
발명의 구성 및 작용
본 발명은 기존의 원두를 분쇄하여, 용기 안에 넣고 열수를 이송시켜 액체(물)가 이송되는 과정에서 커피의 원<7>
두 분쇄 입자가 자연 발생적으로 압축되어 지고 압축된 공간 사이로 열수가 신속히 통과 되면서 고농도의 커피
액을 뽑아내는 커피 추출방법에 관한 것으로, 그 주요 구성은, 커피 원두를 일정크기로 분쇄하는 공정; 분쇄된
분쇄원두(85)를 여과망(84)이 설치되어 있는 추출기(8)에 투입하는 공정; 펌프를 이용하여 섭씨 60~100℃ 온도
의 열수를 상기한 추출기(8)의 하부에서 상부로 통과시키는 것에 의해 커피액을 추출하는 공정; 추출한 커피
액을 밸런스탱크(15)에 저장하는 공정; 밸런스탱크(15) 내에 저장된 커피추출액을 1,2차필터(19,20)를 통하여
필터링 하는 공정; 필터링된 커피 추출액을 열교환기(21)를 통하여 냉각시키는 공정; 냉각된 추출액을 추출액
저장탱크(23)에 저장하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기한 밸런스탱크(15) 내의 커피 추출액은,
전기적 신호에 의해 이송 펌프(18)가 작동되어 1,2차 필터로 보내지게 하되, 밸런스탱크(15) 레벨 20용적%에
서 가동되게 하고 밸런스탱크(15) 레벨이 60용적%에서는 정지되도록 한 것을 특징으로 하며, 상기한
여과망(84)을 통과하면서 분쇄 원두와 커피액과 분리되어, 밸런스 탱크(15)로 들어가게 될 경우, 그 연결되는
배관(16)이 밸런스 탱크(15)의 하단 까지 내려오게 하여, 커피 추출액이 거품을 일으키는 것을 방지토록 한 것
을 특징으로 하며, 상기한 열교환기(21)를 통하여 냉각시키는 공정은, 섭씨 16-20 도 정도의 온도 물로 냉각
시키고, 2차로 섭씨 약 2-6 도 정도의 냉각수로 급속 냉각시켜, 맛과 향을 유지토록 한 것을 특징으로 한다
상기한 특징 외의 다른 특징 및 구성에 대하여 이하, 첨부 도면과 함께 추가로 상술한다<8>
본 발명에 따른 방법으로 실행하기 위한 커피 추출기를 구성함에 있어서, 추출기의 아래쪽에서 부터 위로 물<9>
을 흘려 보내도록 추출기를 구성하였다
본 발명은 커피액의 주원료가 되는 커피 원두를 일정크기로 분쇄하여 커피의 원액을 뽑아낼 수 있는 추출용기<10>
에 분쇄된 원두 알갱이를 넣고 전기적 신호에 의해 원심 다단 펌프를 이용하여 열수(온도60~100℃)를 통과 시
키는 구조로 되어 있다.
원두를 분쇄한 입자 크기는 1.0mm~1.8mm정도의 크기이고 체적 부피로는 0.28~0.36가 적당하다. 입자크기는 추<11>
출하는데 중요한 요소로 그 크기 보다 작으면 열수 이송이 안되어 커피액을 얻지 못하고, 입자가 너무 크면
열수가 통과 하는데 저항을 주지 못하여 고 농도의 커피액을 얻지 못하고 분쇄 원두를 그냥 버리게 되어 목적
을 달성할 수 없게 된다.
이하, 첨부 도면에 의거 본 발명을 상술한다<12>
도 1 은 에스프레소 추출 설비 공정도로 추출 생산 공정만을 나타낸 것이다.<13>
열수저장탱크(1)에서 섭씨 60 내지 100도로 가열된 물은, 추출 생산 시작으로 하여 밸브(2)가 열리고 물속에<14>
포함되어 있는 각종 미세 불순물을 걸러 내기 위한 필터(3)를 거쳐, 밸브(4)가 열리고 유량계(5)에 의해 열수
의 통과 유량을 검출하여 추출량을 단속하게 되고, 이송펌프(6)에 의해 가압된 물은 추출기(8) 하단부로 들어
가게 된다. 유량계 설치 방법에서 통상적으로 유량계는 펌프 다음에 설치 하는 것이 보통이나, 본 발명에서는
배관 내의 압력이 급격한 변화 폭이 넓어 유량계(5)의 오차 범위와 구조적 특성(고압에서는 사용 불가)을 고려
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등록특허 10-0796017
하여 압력 변화에 관계없는 이송펌프(6) 전방 앞쪽에 설치하는 것이 바람직하다.
이때 최초 생산 작업에서는 관계없지만, 다음 작업에서는 밸브(4)와 체크밸브(9)가 닫혀 있음으로 인해, 배관<15>
내의 뜨거웠던 열수가 냉각되는 과정에서 체적 감소로 인해 수축작용이 일어난다. 따라서 발생되는 진공력에
의해, 배관 내 및 이송 펌프(6) 내에 진공이 발생되어 차기 작업시 이송펌프(6)가 기동을 하여도, 진공으로 인
하여 열수가 이송하지 못하는 사태가 일어난다.
이는 이송펌프(6)에 설치된 메커니컬 시일에 진공력에 의한 공기 빨림 현상이 발생하게 되어 일어난다.이를 방<16>
지하기 위하여, 이송펌프 후방에 설치한 체크밸브(10)가 자동적으로 열려, 배관 내에 발생되는 진공력을 자연
소멸 시켜 주게 되어 이송펌프(6) 상부에 발생되는 공기 빨림 현상이 없어지게 되나, 체크밸브(9) 쪽으로 빨려
들어간 공기는 배관 내에서 워터 함마를 발생하는 요인이 되어 열수가 이송 될 때 밸브(11)를 열어 공기 빼기
공정이 잠깐 이루어지게 한다
밸브(11)가 닫히고 열수가 이송되어 추출기(8)로 들어가기 전, 밸브(12)에 의해 통제가 되는데, 최초 이송된<17>
물은 파이프 라인을 흐르는 중 파이프에 의해 온도가 냉각되어 일부를 밸브(12)를 닫고, 배출밸브(13)를 열어
버리도록 작동시키며, 조건에 적합할 때에는 배출밸브(13)를 닫고 밸브(12)를 열어 추출기(8)를 열수가 통과
하면서 비로서 정상적인 작업으로 이어지게 된다.
여과망판(14)을 통과하면서 분쇄 원두와 커피액과 분리되어, 밸런스 탱크(15)로 들어가게 된다. 그 연결되는<18>
배관(16)은 밸런스 탱크(15)의 하단 까지 내려오게 한다. 이는 추출 작업시 추출액이 상부에서 떨어질 때 거품
을 일으키는 것을 방지하기 위함이다. (추출액에는 지방성분이 다량으로 포함되어 거품이 특히 많이 발생하기
때문이다.)
밸런스탱크(15)에 채워진 커피 액은 추출액 이송 펌프(18)(밸런스탱크(15) 내의 커피액이 20용적%로 떨어지면<19>
이송펌프(18)가 가동되어 커피액이 채워지며, 60용적%가 되면 이송펌프(18)가 정지 한다)로부터 전기적 신호에
의해 1차필터(19)인 미세거름망(빽 필터)을 거쳐 2차필터(20)(메시 필터)를 거쳐 순수한 커피 액만을 보내지
게 한다.
1차 필터(19)와 2차 필터(20)를 설치한 이유는, 1차 필터(19)는 자루 형태를 한 포대로, 필터 역할에서 좋은<20>
효과를 발휘 할 수 있으나, 보푸라기를 발생할 수 있는 요인이 있다. 이를 방지하기 위하여 2차 필터(20)에서
는 1차 필터(19)의 문제점을 해결하기 위한 수단으로 SUS(스테인레스) 재질로 메시망을 사용하는 것이 바람직
하다.
필터를 거친 이송액은 열교환기(21)를 통하여, 섭씨 약 16-20도 바람직하기로는 18 도 정도의 물로 예를 들어<21>
지하수로 1차 냉각시키고, 2차로 섭씨 약 2-6도 바람직하기로는 섭씨 4 도 정도의 냉각수로 급속 냉각시켜
맛과 향을 그대로 유지한 채, 멀티판넬(22)을 거쳐 추출액 저장 탱크(23) 보내지게 된다.
상기 과정은 열수가 이송되어 추출액이 나오기까지의 설명만을 기술한 것이다.<22>
이하, 에스프레소 추출 설비 세척 공정을 설명하면 다음과 같다.<23>
세척 공정은 설비의 가동 및 생산 종료 후 반드시 취해야 하는 공정으로 배관 내 및 추출기 내부에서 발생하는<24>
커피 액에 의한 이송 압력, 정체 시간 등, 설비가 갖추어야 하는 조건(관내의 표면 거칠기, 관의 연결부위 틈
새 ,라인의 형상의 높낮이)등 여러가지 모든 조건들을 충족시키지 못하는 데서 오는 영향으로 인한 커피 액에
의해 표면에 미세한 코팅이 생긴다. 이것들은 시간이 경과 하면서 육안으로도 쉽게 관찰이 가능할 정도로 표면
코팅이 누적되어 제품 품질에 지대한 영향을 끼치게 된다. 이를 방지하기 위해 세척을 하게 된다.
세척 공정에는 린스(rinse) 개념의 약식 세척 공정이 있고, 클리닝 개념의 C.I.P (Cleaning in place)세척 공<25>
정이 있다.
린스 세척<26>
린스 세척은 C.I.P 세척과는 달리 정수기를 통과한 물(지하수)로 하며 설비의 라인에 찬 잔유량 커피액 만을<27>
밀어내는 정도의 세척을 말하며 매일 같이 작업이 끝나면 하게 된다.
공정 설명은 다음과 같다.<28>
워터 퍼지 기능을 겸한 세척밸브(31)가 전기적 신호에 의해 열리게 되면, 린스 세척 공정이 시작된다. <29>
설명되지 않은 밸브는 모두 닫힌 상태이고 이외의 밸브는 열린 상태 또는 공정에 따른 ON,OFF를 하게 된다.<30>
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등록특허 10-0796017
유량계(5)를 경유, 이송펌프(6)를 경유, 밸브(32)를 경유 밸브(33)를 경유, 삼방밸브(34)에 의해 배관(16)의<31>
하단부(35)로 배출되어 여기서 약 30초간 지속시킨 후, 세척라인(36)으로 180초간 지속(노즐에 의한 밸런스탱
크(15) 내부를 세척 함)과 함께 버터플라이밸브(37)가 열린 상태로 탱크 내부를 세척하게 된다.
그런 후, 버터플라이밸브(37)가 닫히고, 추출액 이송펌프(18)(버터플라이밸브(37)가 닫힌 시간을 시작으로 하<32>
여 밸런스 탱크(15)의 압력 트랜스 미터에 의한 내용량 표시 중, 밸런스탱크(15)의 수위가 60용적%에 해당 할
때 이송펌프(18)가 "온", 20용적%에 해당할 때 이송펌프(18)가 "오프"되게 설정되어 있다.)를 경유, 1,2차 필
터(19,20)를 경유, 열교환기(21)를 거쳐 멀티 판넬(22) 에서 라인연결용 U밴드(40)(멀티판넬(22)에 사용되
는 전용 부속으로 유체의 흐름을 전환시키기 위한 유니온이 부착된 파이프 임)만을 제거하고, 멀티판넬(22)에
설치된 밸브(39)를 열어 린스 세척 시작으로 하여 600초간 드레인 시켜 린스 세척은 종료되나, 버터플라이 밸
브(37)를 열어 60초 경과 후 버터플라이밸브(37)가 닫히게 한다
C.I.P세척<33>
C.I.P세척은 린스세척과는 달리 포괄적이면서 세밀한 세척을 말하며 설비의 라인상 이물을 전혀 남기지 않을<34>
정도의 세척으로 시간이 다소 많이 소비되는 공정이다. 린스 개념의 세척으로는 세척이 불가능한 부분을 세척
하는 공정으로 질산 및 양잿물 등을 물에 희석시킨 세척액을 C.I.P전용 설비로부터 공급받아 세척하고 지하수
(정수된 물)에 의해 린스 과정을 거치게 된다. 약 2주에 1회 정도로 실시한다.
공정 설명은 다음과 같다.<35>
질산 세척 공정과 양잿물 세척 공정이 있으나 먼저 질산 세척 공정을 실시하며 진행 스텝 조건은 동일 하다.<36>
밸브(40)가 전기적 신호에 의해 열리게 되면, C.I.P 세척 공정이 시작된다. <37>
설명되지 않은 밸브는 모두 닫힌 상태이고 이외의 밸브는 열린 상태 또는 공정에 따른 ON,OFF를 하게 된다.<38>
체크밸브(41)를 경유를 시작으로 하여 C.I.P액이 라인에 공급하게 된다. (멀티판넬(22) 상태는 "a" 상태로 구<39>
성되어야 하고 U밴드(40)를 결합하고 밸브(39,43)는 열린 상태로 한다.) 체크밸브(41)를 지나 세척라인(44)을
타고 체크 밸브(45)를 경유, 유량계(5)를 거쳐 열수 이송펌프(6)를 경유하게 된다. 밸브(32)를 경유,
세척라인(46) 타고 이송되고, 체크 밸브(47)를 거쳐 밸브(48)를 경유, 추출기(8) 내부를 세척하게 된다.
추출기(8) 내부로 들어온 C.I.P액은, 밸브(12)를 거쳐 밸브(49)를 경유, 라인(50)을 타고 밸런스 탱크(15)<40>
를 채우게 된다. 그리하여 밸런스 탱크(15) 내의 수위가 60용적%가 되면 밸브(52)를 경유, 추출액 이송
펌프(18)를 가동하게 되고, 밸런스탱크(15)의 수위가 20용적%가 되면 이송펌프(18)가 정지하게 된다. 이를 반
복하게 된다.
밸런스탱크(15) 내의 수위가 70용적% 이상이 되면, 밸브(40)가 닫혀 C.I.P액 공급 장치의 기동이 정지되어 공<41>
급을 중단하게 된다.(밸런스탱크(15) 내의 수위가 70용적%이하일 때 C.I.P액 공급장치가 가동되고, 70용적% 이
상일 때 정지하는 작동을 반복 한다.) 밸런스 탱크(15) 내의 수위가 70용적% 이상을 시작으로 하여 열수 이
송 펌프(6)가 가동되고 가동 주파수는 45㎐(단지 순환을 목적으로 함)로 한다. 펌프(6)의 가동은 밸런스
탱크(15) 수위가 20용적% 이하가 될 때까지 가동된다.
체크 밸브(54)를 거쳐 1,2차필터(19,20)를 경유, 열교환기(21)를 거쳐 멀티판넬(22) "a" 에서 밸브(39), U밴<42>
드(40), 밸브(43)를 거쳐 세척라인(44)을 타고 순환 된다.
이런 상태의 조건이 C.I.P세척을 시작 시점으로 하여 600초간 실시하고, 밸브(48)가 닫히고 밸브(56)가 열려<43>
삼방밸브(34)를 경유 하단부(35) 라인으로 30초간, 세척라인(36)으로 300초간 실시하고 린스 공정을 실시한다.
린스 공정이 실시되면 밸브(40)가 차단되고 C.I.P액 공급 펌프도 정지되지만 현 조건을 그대로 유지 한 채, 추<44>
출기(8) 아래쪽의 배출밸브(13), 밸런스탱크(15) 아래쪽의 버터플라이밸브(37) 열린 상태로 지하수 공급 세척
밸브(31)가 열려 지하수를 공급하게 된다.
배출밸브(13)는 30초 경과 후에 닫히고, 버터플라이밸브(37)는 60초 경과 후 닫혀 린스 공정을 진행하게 된다.<45>
이때 세척라인(44) 쪽의 밸브(61)가 열려 드레인 시작하여 라인의 린스 세척을 하게 된다.
린스과정의 스텝 진행은 C.I.P세척과 마찬가지로 실시되며 단, 조건에 따른 밸브의 기능만 다를 뿐이다. <46>
질산 세척 공정이 끝나면 곧바로 양잿물 세척공정을 전환되어 자동적으로 처리되고 모든 세척과 린스가<47>
끝나면, 설비의 조건은 원 위치되며 생산 스텝으로 전환되고 생산 대기 상태로 종료된다.
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워터 퍼지 기능<48>
워터 퍼지는 일일 생산 마지막 작업시 시행되는 공정으로 잔량 처리에 있어 회수되지 않아 라인에 찬 커피액(<49>
밸런스 탱크(15)에서 부터 밸브(39)까지의 라인에 찬 커피액)을 드레인 시키는 것을 방지하기 위한 것이다.
진한 커피액은 폐수 처리 부하율을 증대시켜 정화 능력을 감소시킨다.<50>
따라서 원가 절감의 목적 (필터 공간, 열교환기 공간 라인에 찬 공간 등 커피액 손실 방지)으로 워터 퍼지 작<51>
동을 시킨다
그 작동은 세척밸브(31)가 전기적 신호에 의해 열리게 되면 워터 퍼지 공정이 시작된다. <52>
이하, 설명되지 않은 밸브는 모두 닫힌 상태이고 이외의 밸브는 열린 상태 또는 공정에 따른 ON, OFF를 하게<53>
된다.
유량계(5)를 경유, 열수 이송펌프(6)를 경유, 체크 밸브(9)를 경유, 밸브(49)를 경유, 라인(50)을 경유 밸런<54>
스 탱크(15)로 들어 가게 된다. (추출 생산작업 종료 후, 밸런스 탱크(15)내의 커피액이 20용적%에 이르면, 추
출액 이송 펌프(18)가 정지한다. 그러나 워터퍼지 공정에서는 시작 신호와 더불어 밸런스탱크(15)내의 수위가
10용적% 될 때까지 이송펌프(18)에 의한 이송을 더하게 된다.)
밸런스 탱크(15) 내에 채워진 물은 레벨 70용적%까지 채워지면 지하수 공급은 차단 되고 추출액 이송펌프(18)<55>
가 가동되어 잔량 커피액을 이송시키게 된다. 이송 완료는 밸런스탱크(15) 레벨 10용적%까지 가동되고 정지되
면 워터퍼지 공정이 종료된다.
다음은 추출기(8)의 구성과 작동을 도 2 를 참고로 설명한다<56>
추출기(8)의 상부뚜껑(81) 및 하부 뚜껑(82)이 모두 열려 있는 상태에서 하부 뚜껑(82)에 받침망(83)을 삽입<57>
하고, 하부 뚜껑(82)을 겹합시킨다. 그리고 상부에 분쇄된 원두를 해당하는 량 만큼 쏟아 붙는다. 분쇄된 원
두를 붓고 여과망(84)을 삽입하고 상부뚜껑(81)을 결합한다
다음은 전기적 신호와 함께 자동 동작에 의한 열수(60~100℃)가 이송되는 과정에서 압력 변화와 분쇄 원두에<58>
가해지는 압력으로 추출액이 얻어지는 과정을 설명한다.
열수가 추출기(8) 하부로 들어가 채워지기 시작한다. 분쇄 원두(85)에 물이 모두 흡수되기까지 압력은 거의 0<59>
Kg/㎠가깝다. 물이 모두 흡수되고 추출기(8) 내부에 빈 공간 없이 물이 채워지면 열수가 이송되어지는 유속에
의해 분쇄 원두는 상부로 천천히 이송 되어지고 여과망(84)이 설치된 공간을 모두 메우고 이송이 끝나면 천천
히 분쇄 원두와 분쇄 원두 사이의 공간이 적어 지게 되고 자연적으로 천천히 가압이 일어난다. 이것이 자연 발
생적 가압 방식의 기본 원리이다. 단,설비 규모에 크게 좌우 한다.
이때 발생한 압력은 5~15Kg/㎠이고 유량은 2,000~6,000L/Hr이다. (분쇄 밀도에 따라 작업성이 크게 미치게 되<60>
어 작업 중 시시 각각으로 변화되는 성질을 잘 이해해야 만이 원만한 작업이 가능하기 때문에 가장 중요시되고
있다.)
압력과 유량의 조화는 P.L.C 내부의 프로그램에 의해 콘트롤 된다.<61>
설정 압력 최대치 보다 높게 올라가면 분쇄 원두에 가해 지는 힘이 크게 작용되어 열수가 이송 할 수 없는 공<62>
간이 되어 요구하는 커피 액 유량을 얻지 못한다. 이는 중요한 요소이다.
{※ 추출 중에 열수가 이송되어지다가 에러 발생으로 잠깐 중단되는 일이 발생하면, 그 후에 재가동을 해도<63>
요구하는 기대 효과를 얻지 못한다. 열수가 분쇄 원두에 압력을 가하고 있다가 이완이 일어난 후에는 다시 가
압하는 것이 곤란하다.분쇄 원두가 팽창 작용을 해 공간이 넓어 지기 때문에 실상 많은 량의 유량을 통과 시켜
가압을 한다 해도 요구하는 고 농도의 커피 액(brix 브릭스) 을 얻지 못하기 때문이다.}
또한 유량이 너무 적으면 압력이 작용하지 못하게 되어 분쇄 원두에 가압이 일어나지 않아 이 또한 요구 조건<64>
을 충족하지 못하게 된다. 따라서 충분한 요구 조건이 성립하려면 압력과 유량의 조화가 잘 이루어져야 만이
가능하다.
[실시예]<65>
브라질 산, 이디오피아 산, 코스타리카 산 등의 커피원두 120kg를 배전하여 분쇄하고, 본 에스프레소추출기로<66>
추출한 커피추출액(A)과 상압에서 드립(Drip)방식으로 추출한 커피 추출액(B)을 각 600kg씩 얻었다.
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상기 커피추출액 A, B 에 우유, 백설탕, pH조절제, 유화제를 표1 배합비와 같이 첨가하여 조유한 것을 예열,<67>
균질, 살균 후 냉각하여 제조한 커피음료A(커피추출액A 사용 제품), 커피음료B(커피추출액 B 사용제품) 제품
간의 관능검사를 실시하였다.
표 1
원재료명<68> 커피음료A 커피음료B
우유(지방3.4%, TS 12.5%) 55.00 55.00
에스프레소커피추출액(4.0 brix) 18.75 -
상압 커피추출액(4.0 brix) - 18.75
백 설 탕 6.00 6.00
유화제(자당 지방산 에스테르 P-1670) 0.10 0.10
pH 조절제(탄산수소나트륨) 0.10 0.10
정 제 수 20.05 20.05
합 계 100.00 100.00
(관능검사 결과)<69>
상기 제조 예 [표1]의 커피음료 A 및 커피음료 B의 관능평가는 15명의 전문패널이 각자 독립된 관능검사 부스<70>
에서 실시한 결과로, 양쪽 시료에 대해 커피 풍미 강도, 제품의 우유감, 단맛, 및 전체적인 선호도에 관해서
9점법(약함:1점~ 강함:9점)으로 평가하였다.
관능검사 결과에 대한 통계적 유의성은 측정결과에 대해 분산분석을 한 후 1%와 5%에서 유의성을 검정하였다. <71>
모든 통계분석은 SAS(Statistical Analytical system USA)를 사용하였고 그 결과를 [표 2]에 나타내었다.<72>
표 2
관능검사결<73>
과
커피 향의 강도 커피 맛의 강도 우유감 단 맛 전체적인 선
호도
커피음료A 6.33±1.18(15)
ａ
** 6.53±0.99(15)
a
** 5.00±1.20(15) 5.20±1.15(15) 6.27±1.10
(15)
a
**
커피음료B 4.60±0.99(15)
b
** 4.60±1.40(15)
b
** 5.67±1.05(15) 5.87±0.83(15) 5.13±1.13
(15)
b
**
* p<0.05 F=3.01 <74>
** p<0.01 F=4.17<75>
(효과)<76>
[표 2]에 나타난 것처럼, 본 발명에 따른 에스프레소 추출방법을 이용한 시료인 커피음료 A가 종래 상압 추출<77>
기를 이용한 커피음료B와 비교시, 커피 향의 강도, 커피 맛의 강도 및 전체적인 선호도 측면에서 1%
이내에서(p<0.01) 유의한 차이가 있으므로 품질 면에서 구별되는 우수함을 알 수 있다.
이 결과는 추출 조건에 따라 풍미 변화가 민감한 커피제품의 경우, 종래 상압 추출기보다, 본 발명에 따른 에<78>
스프레소 추출방법 적용시 커피 풍미 보존 및 품질향상 면에서 더 효과적인 것으로 판단된다.
발명의 효과
이상과 같은 본 발명에 의하면 설비가 간단하면서 짧은 시간 내에 고농도의 커피 원액을 대량 추출할 수 있으<79>
며, 또한 커피 풍미(맛과 향)을 향상시킬 수 있다
도면의 간단한 설명
도 1 은 본 발명의 에스프레소 추출 설비의 생산 및 세척 공정도<1>
도 2 는 본 발명에 따른 추출 설비의 핵심인 추출기를 설명하기 위한 도면<2>
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도면
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도면2
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