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從咖啡機到掛耳式咖啡:關於咖啡的幾項創新式發明
謝錦星/北美智權 教育訓練處 研發創新顧問
2015.03.25
對現代人來說,隨時隨地來上一杯咖啡,已不是一件難事,若是想在家煮上一杯香醇的濃縮咖啡(espresso),還有琳瑯滿目的家用咖啡機可供選擇,但在您品嚐那綿密細緻的咖啡乳脂(crema)之際,可曾想過是誰最先發明espresso咖啡機的呢?

咖啡豆是全球交易量僅次於原油的大宗物資,每年可為全世界創造出高達425億美元的銷售市場;全世界有1.25億人靠咖啡維生,出口咖啡更是許多國家的經濟命脈。在台灣,咖啡已成為許多人的生活必需品,咖啡消費量也逐年上升,據估計,一年的咖啡經濟效益就約有600億台幣。咖啡被稱為「新黑金」(new black gold),實不為過。

圖一、新黑金–咖啡

資料來源:http://rt.com/business/219187-coffee-price-oil-gold/

根據咖啡歷史專家考證,第一台espresso咖啡機是由義大利人Angelo Moriondo於1884年在杜林(Turin)博覽會上發表的,這個機器可以控制通過咖啡的蒸氣和水的供應量,Moriondo先生也在同一年的5月16日獲得6年專利權,專利號為33/256,專利名稱為New Steam Machinery for the Economic and Instantaneous Confection of Coffee Beverage, Method A. Moriondo(見圖二),接下來幾年,他持續改良機器,而且都有申請專利,但這些機器都未曾被商業化生產。

圖二、Angelo Moriondo的咖啡機專利

資料來源:http://en.wikipedia.org/wiki/Angelo_Moriondo

在1901年,另一位義大利人Luigi Bezzera,他想知道到底要花多少時間等機器煮好一杯咖啡,於是試著將蒸氣壓力加到機器內,此舉不但大幅縮短了煮咖啡的時間,從4分鐘進步到30秒,還煮出更濃醇的咖啡,他也因此在1902年6月5日獲得專利,專利名稱為Innovations in the Machinery to Prepare and Immediately Serve Coffee Beverage,專利號為153/94, 61707(見圖三)。但這款改良式的咖啡機,因為Bezzera先生的不擅行銷,所以推廣受限,於是在1905年,上述的專利就被賣給了一位義大利商人Desiderio Pavoni (La Pavoni公司的創辦人),並開始以每天生產一台機器的速度向市場推廣,也從此改變了義大利人喝咖啡的方式,最終更影響到全世界。

圖三、Luigi Bezzera的咖啡機專利及La Pavoni咖啡機

資料來源:http://www.jannorris.com/uncategorized/gadgetgals-espresso-for-dad/ &
http://www.lapavoni.it/

現在市面上販售的espresso咖啡機,其基礎結構是源自於義大利人Achille Gaggia在1938年9月5日所申請的無蒸氣咖啡機專利,獲證專利號為365726(見圖四)。在這之前的咖啡機是用蒸氣高壓來推動熱水通過咖啡的,Gaggia先生的咖啡機結構則是利用彈簧裝置再加上活塞,以穩定恆壓的方式,讓熱水在高壓下通過咖啡,而且只要15秒就可萃取出一份濃縮咖啡。據說,Gaggia先生是觀察美軍吉普車引擎的液壓系統而獲得發明創意靈感的。

圖四、Achille Gaggia的咖啡機專利

資料來源:http://www.gaggia.com/e/the-story.html

日裔美籍化學家Satori Kato,在1901年發明只需加水就可以泡出咖啡的即溶咖啡(instant coffee)及製法,這在當年的確是一件創新的發明,但沒有什麼人喜歡這種咖啡的味道,以致Kato先生的咖啡事業並不成功。Satori Kato於1903年8月11日獲得專利,專利號為US735777,專利名稱為Coffee Concentrate and Process of Making Same(見圖五)。

圖五、Satori Kato的即溶咖啡專利

資料來源:USPTO

長期以來,世人已認定Satori Kato就是首位發明即溶咖啡的發明人,但在2012年,紐西蘭的歷史學家考證後宣布,紐西蘭人David Strang才是首位發明人,早在1889年Strang先生就發明即溶咖啡了,並且在1890年申請專利。

世人較為熟知的即溶咖啡發明人是歸化為美國籍的英國化學家George Constant Washington(見圖六),他於1906年在瓜地馬拉(Guatemala)養牛時,發明可以大量生產的即溶咖啡粉及其生產方法,在這之前,這位喬治華盛頓先生已有多項碳氫化合物燈具的發明專利,但是在電燈泡大量生產之後,這些燈具專利已不再具有價值了。華盛頓先生在1909年開始販售即溶咖啡粉,而讓他開始名利雙收的機緣,則是在第一次世界大戰時期,美國軍方買下所有華盛頓先生所生產的咖啡粉,並將華盛頓咖啡公司列為重要供應商,而士兵們更戲稱即溶咖啡為a cup of George。

圖六、George Constant Washington出生成長於比利時

資料來源:http://www.bruceinternational.com/2013-october-culturegram-belgium/

膠囊咖啡的發明,的確為人們帶來更為便利的咖啡消費方式,也延長了研磨咖啡粉的儲存保鮮時間,最主要的還是煮出的咖啡品質普受肯定。近年來,在大明星廣告的加持之下,以及現代人求快又想免清理善後的需求,膠囊咖啡的銷售量節節上升,但其用完就丟的膠囊型包裝所衍生的資源浪費與污染爭議,則是從未間斷。日前,美國的膠囊咖啡發明人John Sylvan更公開表示他很後悔發明這個膠囊咖啡,而且他自己也不喝膠囊咖啡,這番說法立刻成為國際新聞,當然台灣媒體也跟進報導,因為這幾年台灣也掀起喝膠囊咖啡的風潮,世人們在輕鬆便利地享用之際,有多少人也同時關心這個環保議題呢?

膠囊咖啡最早是由瑞士人Eric Favre於1976年發明的,當時任職於雀巢(Nestlé)瑞士總部的Favre先生與其義大利籍的妻子都是espresso愛好者,還經常遊走義大利各地,尋訪最完美的espresso。在羅馬的一間排隊名店,Favre先生觀察到該店的咖啡名人Eugenio先生特殊的機器操作方式,由此Favre先生領悟出「在水接觸到咖啡之前,必須讓水含有大量的空氣,如此即可得到一杯好的濃縮咖啡」的原理,於是研發出全世界第一顆咖啡膠囊。雀巢公司於1977年向美國專利局提出名為Capsule for Beverage Preparation的專利申請,在1979年1月23日獲證,專利號為US4136202(見圖七)。

圖七、Eric Favre的咖啡膠囊專利

資料來源:USPTO

為了解決咖啡膠囊大量的一次性使用鋁及塑膠的問題,瑞士的倫理咖啡公司(Ethical Coffee Company;ECC)在2008年發明了以玉米澱粉作為外殼材質的咖啡膠囊;義大利的Lavazza咖啡公司則在研發5年之後,於今年(2015年)3月,發表以植物為容器材料的咖啡膠囊,並號稱是同類產品中唯一能被生物完全分解的新發明。

相較於膠囊咖啡的膠囊回收問題,同樣也是以提供便利性為訴求的掛耳式咖啡,則不具有環保爭議。掛耳式咖啡是日本的山中產業株式會社發明的,並於1990年在日本正式提出專利申請(見圖八)。由於掛耳部件是設計於不織布開口濾袋的上緣,而且只位於單一側,所以整個濾袋支撐力不平均,以致在使用時,開口部位無法完全張開,消費者的使用經驗不佳,算是商業化失敗。

圖八、山中產業株式會社的掛耳濾袋專利

資料來源:JP 2505959

接著在1996年,大紀商事株式會社提出改良型濾袋,將掛耳部件移到濾袋的下緣,但是掛耳還是只在濾袋的單一側。在1999年,大紀商事向歐洲專利局申請了有雙側掛耳部件的發明專利(見圖九),這款改良設計終於可以讓濾袋四平八穩地立於杯口,濾袋的開口部位也能完全張開,解決了之前產品的缺陷,而這設計概念也成為今日市場的主流。

圖九、大紀商事株式會的掛耳濾袋專利

資料來源:EP 1050257 B1

最後,從上述的例子中,我們應該可以感受到,日常生活中的許多的不便與缺乏,極有可能就是激發創意的來源,因為許多的發明都是發明人透過觀察,洞悉原理,用不同以往及更好的手段來解決問題而實現的,在實現創意後,接著還有更重要的事,就如同上述的每個咖啡發明人所做的一樣,將研發及創新的成果落實為發明專利,唯有透過專利的保護,才能無慮的來實現發明的價值。

 

參考資料

  1. http://g.udn.com/NEWS/NATIONAL/NATS10/8532446.shtml
  2. http://en.wikipedia.org/wiki/Angelo_Moriondo
  3. http://www.espressocoffeeguide.com/instant-coffee/history-of-instant-coffee/
  4. http://en.wikipedia.org/wiki/Satori_Kato
  5. http://inventors.about.com/od/cstartinventions/a/coffee.htm
  6. https://www.patentplaques.com/blog/?p=494
  7. http://www.coffee-machine.org/coffee-machine-and-espresso-machine-history/
  8. http://www.gaggia.com/e/the-story.html
  9. http://su-gabee.blogspot.tw/2013/04/bag-for-extracting.html

 

 
作者: 謝錦星
現任: 北美智權教育訓練處 研發創新顧問
經歷: 友順科技股份有限公司 技術行銷資深工程師
合邦電子股份有限公司 類比IC技術經理
盛群半導體股份有限公司 ASIC設計工程師
普誠科技股份有限公司 數位IC設計工程師
學歷:

美國紐約州立大學電機工程碩士

專長:

類比IC設計、半導體製程

 


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