CN107109271A - 包含咖啡羊皮层的燃料芯块和煤砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供再利用废弃的咖啡羊皮层来制备的经济性高且环境上有利的燃料芯块制备方法。为此，本发明实施例的包含咖啡羊皮层的燃料芯块，其特征在于，包含咖啡羊皮层。由此，可利用咖啡羊皮层来制备具有规定水平的热量且经济性突出的燃料芯块。

Description

包含咖啡羊皮层的燃料芯块和煤砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及包含咖啡羊皮层的燃料芯块和煤砖及其制备方法，更详细地，涉及再利用废弃的咖啡羊皮层来制备的燃料芯块及其制备方法。

背景技术

通常，如图1及图2所示，咖啡以如下方式使用：对于按照外皮(Outer skin)(1)、粘液质(2)、羊皮层(Parchment)(3)、生豆(Green bean)(5)的顺序构成的熟透的咖啡樱桃(Coffee Cherry)经过天然过程(natural processing)或冲洗过程(washed processing)等过程获取生豆之后，通过炒的方式制备成原豆(Whole bean)来使用。

此时，在上述天然过程中，将收获的咖啡樱桃直接进行干燥，之后，进行去壳(Hulling)来获取生豆，在冲洗过程中，在获取咖啡樱桃之后，通过剥肉(Pulping)过程去除外皮，并用水完全去除附着于羊皮层的粘液质(pectin layer，mucilage)，再以附着有羊皮层的状态进行干燥来对羊皮层进行去壳(Hulling)，从而制备生豆(Green Bean)。

并且，除了上述加工方法之外，有剥肉天然过程等多种在去除外皮之后在羊皮层状态下进行干燥的加工过程。

像这样，如图3所示，在获取生豆的过程中产生的咖啡羊皮层呈象牙色或浅黄色，并包含蛋白质、脂肪、碳水化合物等成分，尽管占咖啡生豆的10％左右的体积，但仍以焚烧或填埋等的方式被废弃，从而引起大气污染或因难以腐烂而产生土壤污染问题。

但是，当前，完全没有开发出可再利用上述羊皮层的技术，只是，作为与咖啡相关的再利用技术，只有从原豆中提取咖啡，并将废弃的咖啡副产物(废弃物)再利用为燃料的技术公开于韩国公开专利公报第10-2009-0085382号、韩国授权专利10-1315522、韩国授权专利10-1033212等中。

因此，从根本上需要开发利用在获取生豆的过程中废弃的羊皮层等的技术。

发明内容

技术问题

用于解决上述现有技术的问题的本发明的目的在于，提供再利用废弃的咖啡羊皮层来制备的经济性高且环境上有利的燃料芯块和煤砖及其制备方法。

解决问题的手段

用于实现上述目的的本发明的特征在于，包含咖啡羊皮层的燃料芯块和煤砖，上述咖啡羊皮层以水分含量为30％以下且平均粒径为5mm以下的方式进行粉碎。

并且，上述咖啡羊皮层因低脂肪及木质素含量而咖啡羊皮层之间的凝聚性及流动性低，因而为了解决这种问题，在燃料芯块及煤砖中除了咖啡羊皮层之外还添加选自水分、淀粉、木质素(lignin)或黄土中的一种或两种以上的混合物。

本发明的另一特征在于，包含咖啡羊皮层的燃料芯块和煤砖制备方法，其特征在于，包括：外皮去除步骤，去除咖啡樱桃的外皮；第一次干燥步骤，对去除上述外皮的咖啡进行干燥；羊皮层分离步骤，从经过上述第一次干燥步骤的咖啡中分离羊皮层；挤压步骤，对通过上述羊皮层分离步骤获取的羊皮层进行挤压；燃料芯块或煤砖获取步骤，将通过上述挤压步骤的羊皮层成型为规定的芯块或煤砖形状来获取燃料芯块或煤砖。

在上述羊皮层分离步骤之后，在上述挤压步骤之前，还包括粉碎步骤，在上述粉碎步骤中，将所分离的上述羊皮层粉碎成粒径为5毫米(mm)以下。

并且，本发明的特征在于，在上述粉碎步骤之后，在上述挤压步骤之前，还包括第二次干燥步骤，在上述第二次干燥步骤中，以上述羊皮层的总重量中的水分含量达到30％以下的方式进行干燥。

并且，本发明的特征在于，在上述挤压步骤之前，还包括流动性增加步骤，在上述流动性增加步骤中，向所分离的上述羊皮层添加占总重量的0.5至5％的选自水分、淀粉、木质素或黄土中的一种或两种以上的混合物来使流动性增加。

并且，本发明的特征在于，在上述羊皮层分离步骤之后，在上述挤压步骤之前，还包括凝聚性增加步骤，在上述凝聚性增加步骤中，向所分离的上述羊皮层添加0.5至5％的粘结成分来提高羊皮层之间的凝聚性。

在上述内容中，均添加流动性增加物质和粘结成分的情况下，使总添加量占总重量的1～5％。

发明的效果

根据如上所述构成的本发明，具有如下效果：可再利用从咖啡樱桃生产生豆的过程中废弃的咖啡羊皮层，从中用作用于生物能的固体燃料(solid refuse fuel)，从而不仅是在咖啡生产过程中发生的环境污染，最近还可代替全球性火力发电等中使用的燃料，以防止因火力发电等引起的环境污染。

并且，本发明具有如下效果：将作为天然成分的咖啡羊皮层制备成燃料芯块或煤砖，从而检测不出环境激素。

本发明的效果不局限于上述的多个效果。本发明所属技术领域的普通技术人员可从本说明书及附图中明确地理解未提及的一些效果。

附图说明

图1为表示作为构成咖啡樱桃的因素的外皮、羊皮层及生豆的照片。

图2为表示作为构成咖啡樱桃的因素的外皮、羊皮层及生豆的图。

图3为表示咖啡羊皮层的照片。

图4及图5为示出本发明实施例的包含咖啡羊皮层的燃料芯块中使用的羊皮层的成分的表。

图6至图8为示出本发明实施例的包含咖啡羊皮层的燃料芯块制备方法过程的流程图。

图9示出成为本发明实施例的包含咖啡羊皮层的燃料芯块的性能判断的基准的固体燃料(SRF)和生物固体燃料(BIO SRF)基准表。

图10为示出通过本发明实施例的包含咖啡羊皮层的燃料芯块制备方法制备的燃料芯块的照片。

附图标记的说明

1：外皮 3：羊皮层 5：生豆

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施例进行详细的说明，在说明本发明的过程中，在判断为公知功能或结构的具体说明有可能不必要地混淆本发明的要旨的情况下，省略其详细说明。

在说明书全文中，当某些部分“包括”某些结构要素时，除非有特别相反的记载内容，则意味着还可包括另一结构要素，而不是将另一结构要素排除在外。

本发明涉及包含咖啡羊皮层的燃料芯块和煤砖，参照图3及图4对作为主要成分的咖啡羊皮层的成分进行说明。

图4及图5为示出本发明实施例的包含咖啡羊皮层的燃料芯块中使用的羊皮层的成分的表，图4为生产3年的羊皮层，图5为生产不到1年的咖啡羊皮层，每100g的咖啡羊皮层中，包含7.9～8.2g的水分、0.1～0.2g的脂肪、1.4～1.7g的蛋白质、0.3～0.7g的灰分及89.5～90g的碳水化合物。

像这样，咖啡羊皮层存在如下问题：由于脂质的含量少，因而羊皮层的粘结性和生产芯块时的流动性低，从而作为燃料的利用度降低。

对此，在本发明中，可解决上述的生产率降低问题来将羊皮层利用为燃料。

以下，基于图6至图8，对本发明实施例的包含咖啡羊皮层的燃料芯块制备方法进行说明。

实施例1

首先，如图6所示，去除咖啡樱桃的外皮(步骤S110)。并且，对去除外皮的咖啡进行第一次干燥(步骤S120)。其中，执行上述干燥过程是为了有效去除包围生豆的粘液质，随后有效分离羊皮层。

另一方面，在执行上述干燥过程之前，还可用水冲洗来去除粘液质，再执行干燥过程。

并且，以机械或手工的方式对存在于去除外皮且经干燥的咖啡生豆的外侧的羊皮层进行分离(步骤S130)。

并且，回收在上述分离过程中获取的羊皮层来粉碎成规定的大小(步骤S140)。其中，规定的大小可以为5mm以下。采用这种大小是为了在随后的燃料芯块制备过程中容易进行移送及挤压，并提高发热量。

并且，再次对粉碎的咖啡羊皮层进行干燥(第二次干燥)(步骤S150)。再次对羊皮层进行干燥的这种过程是为了调节在随后的挤压过程中所需的羊皮层内水分含量。

优选地，使羊皮层所含的水分的量达到羊皮层总重量的10％至30％以下。这是为了在随后高温挤压时，防止物性变化，并获得优质的燃料芯块。

之后，对羊皮层进行挤压(步骤S160)。可通过按照所要制备的芯块的大小准备规定的模具框，以高压向模具框推入羊皮层的过程执行这种挤压过程。

最后，在经过上述挤压过程之后，获取规定大小的燃料芯块(步骤S170)。

实施例2

如图7所示，与实施例1相同地执行去除咖啡樱桃的外皮的步骤(步骤S110)、第一次干燥步骤(步骤S120)及羊皮层分离步骤(步骤S130)。

之后，不经过上述实施例1的粉碎步骤(步骤S140)及第二次干燥步骤(步骤S150)，执行羊皮层分离步骤(步骤S130)之后，在用于生产燃料芯块的挤压之前，在用于挤压的羊皮层移送过程中执行使羊皮层的流动性增加的步骤(步骤S145)。

像这样，执行流动性增加步骤是为了如图3及图4所示因羊皮层的脂肪成分非常低而在成型过程中不易从模具框内推出来，因而要防止这种情况。

在这种流动性增加步骤(步骤S145)中，添加占总重量的0.5至5％(优选为1～2％)的流动性增加物质，作为上述流动性增加物质，使用选自水分、淀粉、木质素或黄土中的一种或混合两种以上这些成分的混合物，此外，当然还可包含可呈现与其等同的效果的其他物质。

并且，在执行上述羊皮层分离步骤(步骤S130)之后，在用于生产燃料芯块的挤压之前，执行用于使羊皮层之间的凝聚力增加的凝聚性增加步骤(步骤S155)。

这是因为上述咖啡羊皮层包含在成型过程中作为粘结剂起到重要作用的3.21％的木质素，从而与苹果树的7.42％相比非常低，致使材料的凝聚性大大降低，因而为了使凝聚性增加，在所分离的羊皮层中添加占总重量的0.5％至5％(优选为1～2％)的粘结成分(明胶等)，使得上述流动性增加物质与粘结成分之和占总重量的1～5％(优选为2％以下)。

之后，对羊皮层进行挤压(步骤S160)。可通过准备规定的模具框，以高压向模具框推入羊皮层的过程执行这种挤压过程。

最后，在经过上述挤压过程之后，获取规定大小的燃料芯块(步骤S170)。

实施例3

如图8所示，去除咖啡樱桃的外皮(步骤S110)，并对去除外皮的咖啡进行第一次干燥之后(步骤S120)，分离羊皮层(步骤S130)。

并且，回收在上述羊皮层分离过程中获取的羊皮层来粉碎成5mm以下的大小(优选为1mm以下)(步骤S140)，从而以水分含量为10％以下的方式进行第二次干燥(步骤S150)。

之后，为了使凝聚性增加，在咖啡羊皮层中添加占总重量的0.5～5％(优选为1～2％)的明胶等粘结成分来执行凝聚性增加步骤之后(步骤S155)，执行挤压步骤(步骤S160)。

在这种挤压过程中，由于上述羊皮层的流动性不足，因而通过向上述模具框内部喷射水分来容易排出芯块。

经过这种挤压过程获取规定大小的燃料芯块(步骤S170)。

实施例4

以与上述实施例1至实施例3相同的方法进行成型，并以使成型物成为煤砖而不是芯块的方式进行成型。

如此获得的燃料芯块和煤砖要想具有生物固体燃料(BIO SRF，Solid RefuseFuel)的价值，就必须满足规定的条件，以下对其进行详细的说明。

图9示出成为本发明实施例的包含咖啡羊皮层的燃料芯块的性能判断的基准的固体燃料基准表，涉及在与资源的节约和再利用促进相关的法律(以下，称为资源循环促进法)中作为基准提出的固体燃料及生物固体燃料的允许条件。

如图9所示，可知与普通的固体燃料相比，生物固体燃料中灰分(ashes)的含量应更少，铅等的重金属成分含量应低。

如图10所示，在本发明实施例的包含咖啡羊皮层的燃料芯块中，燃烧后的灰分含量占总重量的15％以下，即5.4％，水分含量占总重量的10％，即5.9％，低位发热量也为大于作为最小基准的3500kcal/kg的4120kcal/kg，几乎没有其他重金属等的含量，因而相当于上述生物固体燃料。

即，本发明实施例的包含咖啡羊皮层的燃料芯块不仅具有作为燃料的价值，还具有环保优势。

最后，以下，基于图11，对通过本发明实施例的包含咖啡羊皮层的燃料芯块制备方法制备的燃料芯块的实际状态进行说明。

图11为示出通过本发明实施例的包含咖啡羊皮层的燃料芯块制备方法制备的燃料芯块的照片。

即，如图11所示，在作为燃料芯块的价值尺度中，凝聚度(是否破碎)很重要，如图11所示，通过本发明实施例的包含咖啡羊皮层的燃料芯块制备方法制备的燃料芯块因其凝聚度良好而在燃料的流通及利用方面也具有高的燃料价值。

以上，示出并说明了本发明的优选实施例，但本发明不局限于上述特征的实施例，在不脱离发明要求保护范围中所请求的本发明的要旨的情况下，可由本发明所属技术领域的普通技术人员进行多种变形实施，这种变形实施不得从本发明的技术思想或前景中单独被理解。

Claims (12)

1.一种燃料芯块，其特征在于，包含咖啡羊皮层。

2.根据权利要求1所述的燃料芯块，其特征在于，在上述咖啡羊皮层中，水分含量占总重量的30％以下。

3.根据权利要求1所述的燃料芯块，其特征在于，上述咖啡羊皮层呈粒子形态，各粒子的平均直径为5毫米以下。

4.根据权利要求1所述的燃料芯块，其特征在于，还包含提高上述咖啡羊皮层之间的凝聚性的粘结成分。

5.一种包含咖啡羊皮层的燃料芯块制备方法，其特征在于，包括：

外皮去除步骤，去除咖啡樱桃的外皮；

第一次干燥步骤，对去除上述外皮的咖啡进行干燥；

羊皮层分离步骤，从经过上述第一次干燥步骤的咖啡中分离羊皮层；

挤压步骤，对通过上述羊皮层分离步骤获取的羊皮层进行挤压；

燃料芯块获取步骤，将通过上述挤压步骤的羊皮层成型为规定的芯块形状来获取燃料芯块。

6.根据权利要求5所述的包含咖啡羊皮层的燃料芯块制备方法，其特征在于，在上述羊皮层分离步骤之后，在上述挤压步骤之前，还包括粉碎步骤，在上述粉碎步骤中，将所分离的上述羊皮层粉碎成5毫米以下。

7.根据权利要求6所述的包含咖啡羊皮层的燃料芯块制备方法，其特征在于，在上述粉碎步骤之后，在上述挤压步骤之前，还包括第二次干燥步骤，在上述第二次干燥步骤中，以上述羊皮层的总重量中的水分含量达到30％以下的方式进行干燥。

8.根据权利要求5所述的包含咖啡羊皮层的燃料芯块制备方法，其特征在于，在上述羊皮层分离步骤之后，在上述挤压步骤之前，还包括流动性增加步骤，在上述流动性增加步骤中，向所分离的上述羊皮层添加占总重量的1至2％的选自水分、淀粉、木质素或黄土中的一种或两种以上的混合物来使流动性增加。

9.根据权利要求5所述的包含咖啡羊皮层的燃料芯块制备方法，其特征在于，在上述羊皮层分离步骤之后，在上述挤压步骤之前，还包括凝聚性增加步骤，在上述凝聚性增加步骤中，向所分离的上述羊皮层添加粘结成分来提高羊皮层之间的凝聚性。

10.根据权利要求5所述的包含咖啡羊皮层的燃料芯块制备方法，其特征在于，在执行上述挤压步骤之前，向用于执行上述挤压步骤的模具内部供给水分。

11.一种燃料砖，其特征在于，包含咖啡羊皮层。

12.一种包含咖啡羊皮层的燃料砖制备方法，其特征在于，包括：

外皮去除步骤，去除咖啡樱桃的外皮；

第一次干燥步骤，对去除上述外皮的咖啡进行干燥；

羊皮层分离步骤，从经过上述第一次干燥步骤的咖啡中分离羊皮层；

挤压步骤，对通过上述羊皮层分离步骤获取的羊皮层进行挤压；

燃料砖获取步骤，将通过上述挤压步骤的羊皮层成型为煤砖形状来获取燃料砖。