KR101790083B1 - 수압식 커피 추출기 및 추출방법 - Google Patents

Abstract

수압식 커피 추출기 및 추출방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 물탱크; 실린더와, 상기 실린더의 내부공간을 상부공간 및 하부공간으로 구획하는 피스톤을 구비하는 가압실린더; 및 커피가루가 충진되고 상기 하부공간과 연통되는 컨테이너를 구비하고, 상기 가압실린더 하부에 탈착 가능하도록 체결되는 커피추출부;를 포함하되, 상기 상부공간에는 가압라인을 통해 상기 물탱크로부터 가압용수가 공급되고, 상기 하부공간에는 물공급라인을 통해 상기 물탱크로부터 냉수 또는 상온수의 추출용수가 공급되며, 상기 컨테이너는, 상기 가압용수에 의해 내부압력이 소정압력 이상으로 가압되고, 상기 가압라인에 마련된 맥동펌프에 의해 맥동압이 인가되는 것을 특징으로 하는, 수압식 커피 추출기가 제공될 수 있다.

Description

수압식 커피 추출기 및 추출방법 {WATER PRESSURE TYPE APPARATUS AND METHOD FOR EXTRACTING COFFEE}

본 발명은 커피 추출기 및 추출방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉수 또는 상온수를 사용하여 커피를 추출할 수 있는 수압식 커피 추출기 및 추출방법에 관한 것이다.

일반적으로 커피는 분쇄된 커피원두에서 추출된 음료로서 전세계적으로 대표적인 기호식품 중 하나로 자리잡고 있다.

커피의 개략적인 제작과정은 다음과 같다. 먼저 커피나무의 열매(커피체리)로부터 씨앗(커피공, coffee bean)을 추출하고, 이를 박피 및 건조시켜 생두(green bean)를 만들게 된다. 생두는 로스팅(roasting) 과정을 거쳐 갈색 빛의 커피원두로 가공된다. 커피원두는 추출을 위해 커피가루 형태로 잘게 분쇄되며, 이와 같이 분쇄된 커피가루에 물을 첨가하여 커피가 추출되게 된다. 추출된 커피는 특유의 맛과 함께 다양한 향을 가지고 있어 많은 이들에게 기호식품으로 각광받고 있다. 알려진 바에 의하면, 커피에는 약 300여 가지의 아로마가 발생되며, 이 중 50여 가지는 인위적으로 합성이 불가한 것이라고 한다.

상기와 같은 커피의 맛과 향은 다양한 요인에 의해 달라질 수 있다. 단적으로, 추출 음료인 커피는 기본원료가 되는 커피나무의 품종에 따라 그 맛과 향이 달라질 수 있다. 또한, 커피는 생두의 품질, 로스팅의 정도, 추출방법 등 그 가공과정에 있어서도 예민하게 맛과 향이 달라질 수 있다. 많은 커피 애호가나 관련업계에서 현재까지도 꾸준히 커피 고유의 맛과 향을 살리기 위한 가공이나 추출방법이 연구되고 있는 것은 이러한 연유에 있다.

커피는 그 오랜 역사만큼이나 매우 다양한 추출방식을 가지고 있으며, 각 추출방식에 따른 커피마다 특유의 맛과 향을 가지게 된다. 대표적으로 알려진 추출방식에 따른 커피의 종류는 다음과 같다.

먼저 근래 커피 체인점 등을 통해 널리 알려진 에스프레소 커피가 있다. 에스프레소 머신을 사용하여 고온, 고압으로 단시간에 커피를 추출하는 방식이다. 통상 90도 이상의 고온수와 8~10 bar의 고압을 사용하게 되며, 다른 추출방식에 비해 매우 진하게 추출되므로, 진한 커피의 맛과 향을 느낄 수 있다. 다만, 고온, 고압이 요구되므로, 포타필터(porta filter), 온수보일러, 고압펌프 등으로 구성된 고가의 에스프레소 머신이 필수적이다. 또한, 상대적으로 진하게 추출되기 때문에 용량 대비 카페인 함량이 매우 높으며, 고온, 고압 환경에서 추출되므로 추출 후에는 커피 자체에 포함된 성분이 산화 또는 변질되거나, 휘발성 성분이 휘발됨으로 인해 단시간 내 향미가 저하되는 문제점이 있다. 특히, 후자의 문제점은 대량 생산이나 유통을 어렵게 하는 요인이 되며, 따라서 에스프레소 커피의 경우 현장에서 즉석 제작 및 판매되는 형태가 대부분을 이루고 있다.

드립 커피는 분쇄된 커피가루를 드립퍼(dripper)라는 일종의 깔대기에 담고 천천히 온수를 통과시켜 추출하는 커피이다. 비교적 고가의 장비가 없이 가정 등에서 쉽게 이용할 수 있는 방식으로, 핸드 드립(hand drip)이라고 불리기도 하며, 이를 반자동화 한 형태의 장치가 커피메이커란 명칭으로 널리 유통되고 있다. 다만, 추출시간이 길고 소량의 커피만을 추출할 수 있기 때문에, 대량생산이나 산업용으로는 적합하지 않다.

한편, 온수가 아닌 냉수를 이용한 추출방식으로는 콜드 브류 커피(cold brew coffee)가 있다. 국내에서는 '더치 커피(dutch coffee)'란 명칭으로 보다 널리 알려져 있다. 이 방식은 냉수를 사용하여 장시간에 걸쳐 커피액을 추출하게 된다. 냉수에 분쇄된 커피가루를 오랜시간 담궈두는 침출식과, 분쇄된 커피가루에 냉수를 긴 시간 동안 조금씩 떨어뜨려 서서히 커피액을 추출하는 점적식으로 구분된다. 통상 후자인 점적식이 보다 널리 사용되고 있다. 일 예로, 등록특허공보 제10-1398674호에는 이러한 점적식 추출기에서 추출된 커피를 차갑게 보관할 수 있도록 하는 기술구성을 개시하고 있다.

상기와 같은 콜드 브류 커피는 용량 대비 카페인 함량이 적고, 온수가 아닌 상온의 냉수를 이용하기 때문에 커피의 맛과 향이 그대로 추출될 수 있는 이점이 있다. 즉, 온수 사용시 휘발될 수 있는 커피의 맛과 향이 사라지지 않고 그대로 유지될 수 있다. 따라서 많은 커피 애호가들에게 커피의 맛과 향을 그대로 음미할 수 있는 추출방식 중 하나로 선호되고 있다. 그러나 콜드 브류 커피는 냉수를 사용하여 장시간 추출하기 때문에 추출에 많은 시간이 요구된다. 따라서 이를 개선하기 위한 장치들이 고안되고 있다. 일 예로, 등록특허공보 제10-1496932호에서는 점적식 추출기에 있어서 물탱크 내부에 분사수단을 설치하여 분말커피 전체에 골고루 물이 공급 침투될 수 있도록 하는 기술구성을 제안한 바 있다. 그러나 이러한 장치 또한 추출향의 한계로 대량의 커피를 생산하는데는 한계가 있다.

한편, 상기 예시된 추출방식 외에도 분쇄된 커피를 물에 넣고 끓이는 달임식(통상, '터키 커피'로 불림)이나, 호리병 모양의 유리기구를 사용하여 증기압과 진공흡입원리를 통해 커피를 추출하는 진공흡입식 등이 알려져 있다.

상기와 같이 현재 커피를 추출하는 방식은 매우 다양하게 공지되어 있으나, 변질로 인한 유통이나 보관의 어려움, 추출량의 한계 등으로 인해 대량생산에 적용되기에는 부적합한 면이 있다. 따라서 현재 커피의 대량생산은 대부분 인스턴트 커피나 가공된 커피 액상에 여러 합성물을 첨가한 액상 커피의 행태로 이뤄지고 있다. 그러나 이들 인스턴트 커피나 액상 커피의 경우 커피원두 본연의 맛과 향을 느낄 수 없음은 물론이다.

한편, 콜드 브류 커피의 경우, 냉수를 사용함으로 인해 비교적 장시간 커피의 맛과 향을 유지할 수 있으며, 냉장 보관 방식으로 일정기간 보관이 가능하다. 즉, 유통이나 대량생산에 비교적 유리한 조건을 가지고 있다. 따라서 현재 시중에서는 더치 커피 등의 호칭으로 콜드 브류 커피를 보틀(bottle) 등의 용기에 담아 유통 및 판매가 일부 이뤄지고 있다. 그러나 콜트 브류 커피는 기본적으로 장시간의 추출시간이 요구되고, 그 추출량 또한 매우 적기 때문에 대량생산에 한계가 있으며, 따라서 시중에 판매되는 더치 커피 등도 일반적으로 가격이 비싼 단점이 있게 된다.

등록특허공보 제10-1398674호 (2014년 05월 16일 등록) 등록특허공보 제10-1496932호 (2015년 02월 23일 등록)

본 발명의 실시예들은 냉수 또는 상온수를 사용하여 커피를 추출 가능한 수압식 커피 추출기 및 추출방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 추출시간을 단축시키고 추출량을 현저히 증가시킬 수 있는 수압식 커피 추출기 및 추출방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 커피의 대량 추출 내지 생산이 가능한 수압식 커피 추출기 및 추출방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 추출된 커피의 맛과 향을 개선시킬 수 있는 수압식 커피 추출기 및 추출방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 물탱크; 실린더와, 상기 실린더의 내부공간을 상부공간 및 하부공간으로 구획하는 피스톤을 구비하는 가압실린더; 및 커피가루가 충진되고 상기 하부공간과 연통되는 컨테이너를 구비하고, 상기 가압실린더 하부에 탈착 가능하도록 체결되는 커피추출부;를 포함하되, 상기 상부공간에는 가압라인을 통해 상기 물탱크로부터 가압용수가 공급되고, 상기 하부공간에는 물공급라인을 통해 상기 물탱크로부터 냉수 또는 상온수의 추출용수가 공급되며, 상기 컨테이너는, 상기 가압용수에 의해 내부압력이 소정압력 이상으로 가압되고, 상기 가압라인에 마련된 맥동펌프에 의해 맥동압이 인가되는 것을 특징으로 하는, 수압식 커피 추출기가 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 컨테이너에 커피가루를 충진하는 단계; 상기 컨테이너에 기 설정된 소정량의 추출용수를 공급하는 단계; 상기 추출용수가 공급된 컨테이너에 기 설정된 소정 압력을 인가하는 단계; 기 설정된 소정 시간의 경과 후, 상기 컨테이너로부터 추출된 커피를 배출하는 단계;를 포함하되, 상기 추출용수 공급 단계에 있어서 상기 추출용수는, 냉수 또는 상온수를 포함하고, 상기 압력 인가 단계는, 가압용수에 의한 수압으로 상기 컨테이너에 압력을 인가하되, 상기 압력은 50 bar 이상의 고압으로 형성되며, 맥동압을 포함하는 것을 특징으로 하는, 수압식 커피 추출방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 수압식 커피 추출기 및 추출방법은, 초고압의 맥동압을 통해 커피를 추출함으로써, 냉수 또는 상온수를 사용 가능함에도 불구하고, 추출시간을 현저히 단축시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 수압식 커피 추출기 및 추출방법은, 종래의 점적식 추출기와 달리, 정량의 물을 일시에 공급하고 추출된 커피를 한 번에 배출하는 방식을 취함으로써, 일회당 추출량을 크게 증가시킬 수 있다.

따라서 본 발명의 실시예들에 따른 수압식 커피 추출기 및 추출방법은, 커피의 대량 추출 내지 생산이 가능하며, 이로 인해, 제품 단가를 획기적으로 절감시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 수압식 커피 추출기 및 추출방법은, 초고압의 맥동압 및 에어라인을 통해, 맛과 향이 풍부한 양질의 커피를 추출할 수 있으며, 살균 효과가 우수하고, 추출된 커피의 산패 또한 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수압식 커피 추출기의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수압식 커피 추출방법의 순서도이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 또한, 이하의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수압식 커피 추출기의 구성도이다.

도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 수압식 커피 추출기(이하, '추출기(100)'로 약칭)는 추출기(100)의 전체적 외관을 형성하는 바디 프레임(110), 바디 프레임(110) 하부에 배치되는 물탱크(120), 바디 프레임(110) 상단 일측에 설치되는 가압실린더(130), 가압실린더(130) 하부에 체결되어 커피를 추출하는 커피추출부(140) 및, 추출기(100)의 전반적 동작을 제어하는 제어부(150)를 포함하여 구성될 수 있다.

전반적으로, 본 실시예에 따른 추출기(100)는 커피추출부(140)에 분쇄된 커피원두(커피가루)가 수용되고, 가압실린더(130)를 통해 커피추출부(140)로 압력을 가해 커피추출부(140) 하단의 용기(C)로 커피를 추출하게 되며, 가압 및 추출에 필요한 물은 하부의 물탱크(120)로부터 공급받게 된다.

또한, 본 실시예에 따른 추출기(100)는 기본적으로 냉수 또는 상온수의 사용을 의도하고 있다. 즉, 본 실시예에 따른 추출기(100)는 온수 또는 고온수의 사용이 필수적이지 않으며, 0~15도의 냉수 또는 15~25도의 상온수를 통해 커피를 추출할 수 있다. 다만, 필요에 따라 온수 또는 고온수가 사용될 수도 있다고 할 것이며, 이에 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.

한편, 본 실시예에 따른 추출기(100)는 냉수 추출방식인 콜드 브류 커피(cold brew coffee)를 생산하기 위한 수단으로 활용될 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 추출기(100)는 콜드 브류 커피에 통상적으로 사용되는 점적식이 아니라, 침출식에 가까운 방식으로 커피를 추출할 수 있다. 이러한 점에서 본 실시예에 따른 추출기(100)는 종래의 점적식 추출기와 구별될 수 있다. 다만, 이와 같은 설명은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 권리범위가 침출식 등으로 제한되는 것은 아니다.

이하, 본 실시예에 따른 추출기(100)의 각 구성에 대해 좀 더 상세히 설명하도록 한다.

바디 프레임(110)은 추출기(100)의 전체적인 외관을 형성하는 것으로, 금속이나 플라스틱 등의 판재로 이루어져 물탱크(120), 가압실린더(130) 등 각 구성부품이 장착 지지될 수 있는 기본 골격을 제공하게 된다. 또한, 도시되지 않았으나, 바디 프레임(110)의 외면에는 사용자의 조작을 위한 각종 제어버튼이 배치될 수 있으며, 제어부(150)는 상기 제어버튼들을 통해 입력된 제어신호를 통해 추출기(100)의 각 구성부품들을 구동 제어할 수 있다.

물탱크(120)는 바디 프레임(110) 하부에 배치될 수 있다. 물탱크(120)에는 가압실린더(130)의 구동이나 커피의 추출에 필요한 물이 저장된다. 물탱크(120)는 소정의 저장공간을 제공할 수 있는 것이면 무방하며, 그 형태나 위치가 특별히 한정되지 않는다. 다만, 저장된 물의 중량이나 장치의 전반적인 무게중심 등을 고려할 때, 본 실시예에서 예시하는 바와 같이 바디 프레임(110) 하부에 배치됨이 바람직하다.

물탱크(120)는 물보충라인(L1)을 통해 외부로부터 물을 공급받아 저장할 수 있다. 물보충라인(L1)에는 물탱크(120)로의 물 공급량을 조절하기 위한 제1밸브(V1)가 마련될 수 있다. 또한, 물탱크(120)는 저장된 물의 수위를 측정하는 수위감지기(121)를 구비할 수 있다. 제어부(150)는 측정된 저장 수위에 따라 제1밸브(V1)를 개폐 제어하여 물탱크(120) 내 저장 수위를 소정범위로 유지할 수 있다. 또한, 필요에 따라 물탱크(120)에는 내부 및 저장된 물의 살균을 위한 UV 램프(122)가 마련될 수 있다.

한편, 가압실린더(130)는 바디 프레임(110) 상단에 배치될 수 있으며, 커피 추출에 필요한 소정압력을 제공하게 된다. 본 실시예의 경우 바디 프레임(110) 상단 일측이 소정정도 돌출되어 가압실린더(130)의 장착공간을 형성하고 있으며, 가압실린더(130)가 상기 장착공간에 배치된 형태를 예시하고 있다. 다만, 이러한 가압실린더(130)의 배치나 장착 형태는 필요에 따라 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다.

가압실린더(130)는 상부커버(131), 실린더(132), 피스톤(133) 및, 하부커버(134)를 포함하여 구성될 수 있다.

상부커버(131)는 가압실린더(130)의 장착 지지를 위한 것으로, 바디 프레임(110)에 견고하게 고정될 수 있다. 또한, 상부커버(131)에는 후술할 가압라인(L2)이 연결되어 실린더(132) 내로 가압을 위한 물(이하, '가압용수'로 지칭함)이 공급될 수 있다. 실린더(132)는 소정의 내부공간을 구비할 수 있으며, 피스톤(133)은 실린더(132) 내 배치되어 상기의 내부공간을 상부공간(132a) 및 하부공간(132b)으로 구획할 수 있다. 피스톤(133)은 상, 하부공간(132b)의 압력에 따라 실린더(132) 내에서 상하로 이동될 수 있다. 한편, 하부커버(134)는 실린더(132) 하단에 배치될 수 있으며, 커피추출부(140)의 체결을 위한 탈부착 구조를 제공할 수 있다. 또한, 하부커버(134)에는 후술할 물공급라인(L3)이 연결되어 커피 추출에 필요한 물(이하, '추출용수'로 지칭함)이 커피추출부(140) 등으로 공급되게 된다.

상기와 같은 가압실린더(130)는 가압라인(L2)을 통해 물탱크(120)로부터 가압용수를 공급받고, 이를 통해 커피추출부(140)에 압력을 가할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 추출기(100)는 모터, 액츄에이터 등을 통해 피스톤을 직접 구동하여 가압하는 방식이 아닌, 물을 매개로 커피추출부(140)를 가압하는 수압 방식을 취하고 있다. 이러한 방식은 가압실린더(130) 또는 커피추출부(140) 내 압력 변화에 신속한 보상이 가능하며, 후술할 바와 같이 맥동압을 형성할 수 있기 때문에 추출 효과를 향상시키는 이점이 있게 된다.

좀 더 구체적으로, 가압라인(L2)은 하부의 물탱크(120)로부터 상부커버(131)까지 연장 형성될 수 있으며, 상부커버(131)를 통해 실린더(132) 내 상부공간(132a)으로 가압용수를 공급할 수 있다. 상부공간(132a)으로 공급된 가압용수는 피스톤(133)을 밀어 하부공간(132b) 및 커피추출부(140)로 소정의 압력을 가하게 된다. 한편, 가압라인(L2)에는 수압을 발생시키기 위한 펌프(P)와, 유로의 개폐나 방향 제어를 위한 제2밸브(V2)가 마련될 수 있다. 이때, 펌프(P)는 초고압의 맥동펌프(P)로 구성될 수 있는데, 이에 대하여는 후술할 커피추출부(140)와 관련하여 부연키로 한다.

한편, 가압실린더(130) 하부의 하부커버(134)에는 물탱크(120)로부터 연장된 물공급라인(L3)이 연결될 수 있다. 물공급라인(L3)은 하부커버(134)를 통해 실린더(132) 내 하부공간(132b)으로 추출용수를 공급하며, 공급된 추출용수는 하부커버(134)에 마련된 제1필터(134a)를 거쳐 커피추출부(140)로 제공될 수 있다. 또한, 물공급라인(L3)에는 기 설정된 정량의 추출용수가 하부커버(134)로 공급될 수 있도록 제3밸브(V3)가 마련될 수 있으며, 유로 내 압력을 측정하기 위한 압력게이지(PG)가 마련될 수 있다.

한편, 필요에 따라, 전술한 가압라인(L2)이나 상기의 물공급라인(L3)의 하단에는 물탱크(120)로부터의 이물질을 여과하기 위한 필터(F1, F2)가 구비될 수 있다.

또한, 하부커버(134)의 일측에는 에어라인(L4)이 연결될 수 있다. 에어라인(L4)은 블로워(미도시)에 연결되어 소정압력의 공기 및 질소를 하부커버(134)를 통해 커피추출부(140)로 불어 넣을 수 있다. 이와 같은 에어라인(L4)은 가압실린더(130)에 의한 커피 추출이 일차적으로 완료된 후, 잔존하는 커피의 맛과 향을 공기압을 통해 용기(C)로 불어 넣음으로써 보다 풍부한 맛과 향의 커피를 추출할 수 있게 한다. 또한, 공기와 함께 질소를 불어 넣음으로써 추출된 커피의 산폐를 방지하는 기능도 가지게 된다.

한편, 커피추출부(140)는 가압실린더(130) 하단에 체결될 수 있으며, 내부에 분쇄된 커피가루가 수용되어 가압실린더(130)로부터 제공되는 압력을 통해 커피를 추출하게 된다. 이때, 커피추출부(140)는 커피가루의 충진, 세척 등을 위해 가압실린더(130)로부터 탈착 가능하게 형성될 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 추출기(100)는 후술할 바와 같이 가압실린더(130)가 커피추출부(140)에 고압의 압력을 가하게 되며, 맥동압 또한 사용되기 때문에, 커피추출부(140)는 캠 구조 등의 견고한 구조로 가압실린더(130)에 장착 고정됨이 바람직하다.

좀 더 구체적으로 커피추출부(140)의 구성을 살펴보면, 커피추출부(140)는 커피가루가 수용되는 컨테이너(141), 컨테이너(141) 하부에 마련된 추출관(142) 및, 추출관(142) 하부의 스커트(143)를 포함하여 구성될 수 있다.

컨테이너(141)는 내부에 소정공간을 가지는 원통 형상으로 형성될 수 있으며, 상단에는 하부커버(134)와의 결합을 위한 캠 구조(141a)가 마련될 수 있다. 본 실시예에 있어 커피추출부(140)는 이러한 캠 구조(141a)를 통해 하부커버(134), 즉, 가압실린더(130)에 견고하게 장착 고정될 수 있다. 다만, 하부커버(134)와 컨테이너(141) 간의 결합구조는 가압실린더(130)의 압력에 대해 충분히 결합력을 유지하고 탈부착이 가능한 것이면 무방하며, 상기 예시된 캠 구조(141a) 등에 한정되는 것은 아니다. 한편, 컨테이너(141)의 외면에는 탈부착시 사용자의 파지를 돕는 복수의 핸들(141c)이 방사형으로 마련될 수 있다.

추출관(142)은 컨테이너(141)로부터 추출되는 커피를 포집하기 위한 것으로, 컨테이너(141) 하부에 연통되어 하방으로 소정정도 연장 형성될 수 있다. 또한, 추출관(142)에는 유로의 개폐를 위한 제4밸브(V4)가 구비될 수 있다. 따라서 사용자는 소정의 압력 및 시간이 경과되면, 제4밸브(V4)를 열어 하단의 용기(C)로 추출된 커피를 배출시키게 된다. 또한, 추출관(142) 상단이 연결되는 컨테이너(141) 하부에는 제2필터(141b)가 마련될 수 있다. 제2필터(141b)는 컨테이너(141)로부터 추출관(142)으로 배출되는 커피를 최종 여과하여 커피 찌꺼기 등의 이물질을 걸러내게 된다.

한편, 추출관(142) 하부의 스커트(143)는 용기(C)의 상부면을 소정정도 덮어 추출관(142)에서 배출된 커피가 용기(C) 밖으로 튀는 것을 방지한다.

상기와 같은 커피추출부(140)는 가압실린더(130)에 의한 압력으로 커피를 추출할 수 있다. 즉, 물공급라인(L3)을 통해 공급된 추출용수가 커피추출부(140)에 채워지고, 가압라인(L2)을 통해 공급된 가압용수가 피스톤(133)을 누르면서 커피추출부(140)에 압력이 가해지면, 분쇄된 커피가루의 성분들이 추출용수에 녹아들면서 하단의 추출관(142)으로 커피가 추출되게 된다.

이때, 본 실시예에 따른 추출기(100)는 50 bar 이상의 고압 환경에서 커피를 추출할 수 있다. 즉, 가압실린더(130)는 컨테이너(141) 내부압력이 50 bar 이상이 되도록 고압으로 커피추출부(140)를 가압할 수 있다. 통상, 고압 추출 방식의 에스프레소 머신이 8 내지 10 bar의 압력을 사용하는 점을 고려하면, 본 명세서에는 상기와 같은 50 bar 이상의 압력을 '초고압'으로 지칭키로 한다. 이와 같은 초고압 방식의 추출은 냉수 또는 상온수의 사용에도 불구하고, 커피의 추출시간을 획기적으로 단축시키며, 한 번에 대량의 커피를 추출할 수 있는 이점이 있다.

보다 바람직하게, 컨테이너(141)는 내부압력이 50 내지 100 bar로 가압되어 커피를 추출할 수 있다. 컨테이너(141)의 내부압력이 지나치게 높은 상태에서 커피가 추출되면, 과잉압력으로 인해 불순물이 추출용수로 함께 추출될 수 있으며, 커피의 맛과 향이 저하될 수 있기 때문이다. 또한, 필요에 따라, 컨테이너(141)는 내부의 가압 살균을 위해 1000 bar 이상으로 가압될 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 추출기(100)는 상기와 같은 초고압 상태에서 맥동압을 발생시켜 커피를 추출할 수 있다. 즉, 가압라인(L2)에 구비되는 펌프(P)는 맥동펌프(P)를 포함할 수 있으며, 이러한 맥동펌프(P)를 통해 커피 추출시 가압실린더(130) 및 컨테이너(141) 내에 맥동압을 발생시킬 수 있다. 이와 같은 경우, 컨테이너(141)에 수용된 커피가루가 반복적으로 수축 및 이완되면서 추출시간을 단축시킬 뿐만 아니라 보다 풍부한 맛과 향의 커피를 추출할 수 있게 된다.

즉, 본 실시예에 따른 추출기(100)의 경우, 냉수 또는 상온수를 이용하는 대신에 초고압 및 맥동압을 사용함으로써, 추출시간을 획기적으로 단축하고 대량생산을 가능하게 한다. 또한, 이와 같은 추출기(100)는 정량의 물을 일시에 공급하고 압축 추출하는 방식을 취함으로써, 기존의 점적식 추출기 등에 비해 현저하게 많은 추출량을 가지게 된다. 또한, 초고압 및 맥동압에 의해 빠른 추출시간에도 불구하고 풍부한 맛과 향을 가진 양질의 커피가 추출될 수 있으며, 본 출원인이 시운전한 바에 따르면, 고품질의 에스프레소 등에서 볼 수 있는 크레마(crema)도 생성됨을 확인할 수 있었다.

한편, 상기와 같은 초고압 및 맥동압은 물 중에 함유된 미생물 등을 압력을 통해 가압 살균하는 효과 또한 가지게 되어 추출된 커피의 위생 품질 또한 개선시킬 수 있다.

이하, 상기와 같은 추출기(100)의 작동 방법에 대해 간략히 설명하도록 한다.

먼저 사용자는 커피추출부(140)를 탈거하여 컨테이너(141)에 분쇄된 커피가루를 채우고 다시 하부커버(134)에 장착 고정시킨다.

상기와 같이 커피추출부(140)가 장착 고정되면, 물공급라인(L3)을 통해 기 설정된 정량의 추출용수가 하부커버(134)로 공급되며, 공급된 추출용수는 실린더(132) 내 하부공간(132b)에서 제1필터(134a)를 거쳐 커피추출부(140)로 제공되게 된다. 또한, 가압라인(L2)을 통해 실린더(132)의 상부공간(132a)으로 가압용수가 공급되며, 공급된 가압용수가 피스톤(133)을 누르면서 하부공간(132b) 및 커피추출부(140)에 압력을 가하게 된다. 이때, 컨테이너(141) 내에서는 추출용수가 커피가루 사이로 스며들면서 소정정도 압력강하가 발생될 수 있으며, 제어부(150)는 압력게이지(PG)를 통해 측정된 압력이 기 설정치보다 낮아지면, 맥동펌프(P)나 제2밸브(V2)를 구동 제어하여 강하된 압력을 보상하게 된다. 특히, 본 실시예에 따른 추출기(100)는 물을 매개로 하는 수압 방식을 취함으로써, 이와 같은 압력 보상이 신속하게 이뤄질 수 있는 이점이 있다.

상기와 같은 과정을 통해 컨테이너(141) 내부는 기 설정된 소정 압력범위로 가압력을 받으며, 제어부(150)는 이를 기 설정된 소정시간 동안 유지하게 된다. 또한, 필요에 따라서는 이 과정에서 물공급라인(L3)을 통해 추가적인 추출용수의 공급이나, 가압라인(L2)을 통해 반복적인 가압 및 해제 동작이 이뤄질 수 있다. 한편, 전술한 바와 같이, 컨테이너(141) 내부에서는 50 bar 이상의 초고압이 인가된 상태에서 맥동펌프(P)에 의해 수축 및 이완이 빠르게 반복되며, 커피가루로부터 커피가 추출되게 된다.

기 설정된 소정시간이 지나면, 제어부(150)는 추출이 완료되었음을 알리는 신호를 보내고, 사용자는 추출관(142)에 마련된 제4밸브(V4)를 열어 하단의 용기(C)로 추출된 커피를 내보내게 된다. 이때, 컨테이너(141)의 내부압력이 기 설정된 소정압력 이하로 떨어지면, 에어라인(L4)이 가동되며, 소정압력의 공기 및 질소가 컨테이너(141)로 제공되어 남아있는 잔존하는 커피나 향 등이 용기(C)로 완전히 배출되게 된다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수압식 커피 추출방법의 순서도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 냉수 또는 상온수를 사용하여 고품질의 커피를 대량 추출하기 위한 수압식 커피 추출방법(이하, '추출방법'으로 지칭함)이 제공될 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 추출방법은 전술한 수압식 커피 추출기(100) 및 이의 작동 방법과 기본 원리가 유사하므로, 중복되는 설명은 생략하고 간략히 설명하도록 한다.

도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 추출방법은 분쇄된 커피가루를 컨테이너에 충진하는 단계(S1)를 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 추출방법은 상기의 커피가루가 충진된 컨테이너에 추출용수를 공급하는 단계(S2)를 포함할 수 있다. 이때, 상기의 추출용수는 냉수 또는 상온수를 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 추출방법은 상기와 같이 추출용수가 공급된 컨테이너에 압력을 인가하는 단계(S3)를 포함할 수 있다. 이때, 상기의 압력은 수압을 통해 제공될 수 있으며, 50 bar 이상의 초고압을 포함할 수 있다. 보다 바람직하게, 상기의 압력은 50 내지 100 bar로 형성될 수 있다. 또한, 상기의 압력은 소정주기로 수축과 이완을 반복하는 맥동압을 포함할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 추출방법은 기 설정된 소정시간이 경과된 후 상기의 컨테이너로부터 추출된 커피를 배출하는 단계(S4)를 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 추출방법은 상기의 배출 단계(S4)에서 컨테이너의 내부압력이 기 설정된 소정치 이하로 떨어지면, 상기 컨테이너로 공기 및 질소를 불어넣는 단계(S5)를 포함할 수 있다. 이는 잔존하는 커피와 향을 완전히 추출하기 위함은 전술한 바와 같다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 수압식 커피 추출기 및 추출방법은, 초고압의 맥동압을 통해 커피를 추출함으로써, 냉수 또는 상온수를 사용 가능함에도 불구하고, 추출시간을 현저히 단축시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 수압식 커피 추출기 및 추출방법은, 종래의 점적식 추출기와 달리, 정량의 물을 일시에 공급하고 추출된 커피를 한 번에 배출하는 방식을 취함으로써, 일회당 추출량을 크게 증가시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들에 따른 수압식 커피 추출기 및 추출방법은, 커피의 대량 추출 내지 생산이 가능하며, 이로 인해, 제품 단가를 획기적으로 절감시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예들에 따른 수압식 커피 추출기 및 추출방법은, 초고압의 맥동압 및 에어라인을 통해, 맛과 향이 풍부한 양질의 커피를 추출할 수 있으며, 살균 효과가 우수하고, 추출된 커피의 산패 또한 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

100: 수압식 커피 추출기 110: 바디 프레임
120: 물탱크 130: 가압실린더
140: 커피추출부 150: 제어부

Claims (6)

1. 물탱크(120);
   실린더(132)와, 상기 실린더(132)의 내부공간을 상부공간(132a) 및 하부공간(132b)으로 구획하는 피스톤(133)을 구비하는 가압실린더(130); 및
   커피가루가 충진되고 상기 하부공간(132b)과 연통되는 컨테이너(141)를 구비하고, 상기 가압실린더(130) 하부에 탈착 가능하도록 체결되는 커피추출부(140);를 포함하되,
   상기 상부공간(132a)에는 가압라인(L2)을 통해 상기 물탱크(120)로부터 가압용수가 공급되고, 상기 하부공간(132b)에는 물공급라인(L3)을 통해 상기 물탱크(120)로부터 냉수 또는 상온수의 추출용수가 공급되며,
   상기 컨테이너(141)는, 상기 가압용수에 의해 내부압력이 소정압력 이상으로 가압되고, 상기 가압라인(L2)에 마련된 맥동펌프(P)에 의해 맥동압이 인가되며,
   상기 가압실린더(130)는, 상기 실린더(132) 상부에 마련되어 상기 가압라인(L2)이 연결되는 상부커버(131)와, 상기 실린더(132) 하부에 마련되어 상기 물공급라인(L3)이 연결되는 하부커버(134)를 포함하되,
   상기 하부커버(134)는, 상기 하부공간(132b)과 상기 컨테이너(141) 사이에 배치되는 제1필터(134a)를 구비하고, 상기 커피추출부(140)로 소정압력의 공기 및 질소를 불어넣는 에어라인(L4)이 연결되며,
   상기 커피추출부(140)는, 상기 컨테이너(141) 하부에 마련되어 추출된 커피가 배출되는 추출관(142)을 포함하되,
   상기 컨테이너(141)는, 상기 컨테이너(141)와 상기 추출관(142) 사이에 배치되는 제2필터(141b)를 구비하고, 외면에 방사형으로 배치된 복수의 핸들(141c)이 마련되는 것을 특징으로 하는, 수압식 커피 추출기.
2. 물탱크(120);
   실린더(132)와, 상기 실린더(132)의 내부공간을 상부공간(132a) 및 하부공간(132b)으로 구획하는 피스톤(133)을 구비하는 가압실린더(130); 및
   커피가루가 충진되고 상기 하부공간(132b)과 연통되는 컨테이너(141)를 구비하고, 상기 가압실린더(130) 하부에 탈착 가능하도록 체결되는 커피추출부(140);를 포함하되,
   상기 상부공간(132a)에는 가압라인(L2)을 통해 상기 물탱크(120)로부터 가압용수가 공급되고, 상기 하부공간(132b)에는 물공급라인(L3)을 통해 상기 물탱크(120)로부터 냉수 또는 상온수의 추출용수가 공급되며,
   상기 컨테이너(141)는, 상기 가압용수에 의해 내부압력이 소정압력 이상으로 가압되고, 상기 가압라인(L2)에 마련된 맥동펌프(P)에 의해 맥동압이 인가되며,
   상기 물탱크(120)는, 저장된 물의 수위를 측정하는 수위감지기(121)와, 살균을 위한 하나 이상의 UV 램프(122)를 구비하고,
   상기 커피추출부(140)는, 상기 컨테이너(141)로부터 추출된 커피를 배출시키기 위한 추출관(142)과, 추출관(142) 하부에 마련되는 스커트(143)를 구비하며,
   상기 물공급라인(L3)에는, 압력게이지(PG)가 마련되고,
   상기 가압라인(L2) 및 상기 물공급라인(L3)의 각 단부에는, 상기 물탱크(120)로부터의 이물질을 여과하기 위한 필터(F1, F2)가 구비되는 것을 특징으로 하는, 수압식 커피 추출기.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
   상기 컨테이너(141)는, 상기 가압용수에 의해 내부압력이 50 내지 100 bar로 가압되어 커피를 추출하는 것을 특징으로 하는, 수압식 커피 추출기.
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