KR100295270B1 - 현미및백미의품온조정용공기온도조정장치및품온조정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도정공장의 현미탱크에 보관중인 현미와 정미중인 정미 및 백미탱크에 저장중인 백미의 품온을 공기로 냉각 또는 가열하는 공기온도 조정장치와 조정된 공기의 공급장치 및 이들 장치를 사용하여 현미와 백미의 품온을 조정하는 방법에 관한 것이다. 현미와 정미에 있어서 품온조정이나 백미의 결로방지 등은 도정공장내의 공기온도가 시간에 따라 변하므로 품온을 일정하게 유지할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 외기온도변화에 따라 댐퍼, 무부하 압축기와 전기히터, 압축기에서 토출된 고온고압냉매가스를 이용하여 냉각 및 가열능력을 0에서 100%까지 제어하여 년중 일정한 온도 및 상대습도를 유지할 수 있도록 하여 이를 현미탱크, 정미기및 백미탱크에 공급하여 도정공장에서 현미 및 백미의 품온을 년중 일정하게 조정하여 수율향상 및 식미가 우수한 쌀을 가공하는데 기여할 수 있다

Description

현미 및 백미의 품온조정용 공기온도조정장치 및 품온 조정방법

본 발명은 쌀 도정공장에서 정미전에 현미탱크에서 보관중인 산물상태의 현미의 품온과 정미기에서 정미중인 정미의 품온및 백미탱크에 산물상태로 저장중인 백미의 품온을 조정하는 공기온도조정장치와 품온조정 방법에 관한 것이다.

일본국 북해도대학농학부방문기요 17권 24호 517-530쪽 및 일본국 타케다연구소보 32권 3호 400-403쪽에 기재된 바와 같이 현미의 품온이 낮은 상태에서 정미된 쌀로 지은 밥의 식미가 우수한 것으로 알려져 있다. 그러나 외기가 낮아져 현미의 품온이 지나치게 낮으면 강도가 증가하여 정미시 소비전력이 증가하는 것으로 알려져 있다.

또한 현미를 정미하면 싸래기가 발생하는데 싸래기가 적을수록 식미가 우수(1994 한국식품개발연구원 보고서 E1264-0528의 70∼73쪽)한 것으로 알려져 있다.

싸래기는 정미의 품온상승에 따른 열응력에 의해 발생하는 것으로 알려져 있어 품온이 높을수록 싸래기 발생량이 많아질뿐만 아니라, 정미중 마찰열로 인한 함수율손실이 0.3∼1.0%정도에 달하여 정미수율(精米收率)에 큰 영향을 미치고 있다.정미기에서 정미중 미강의 배출을 원활히 하고 정미의 지나친 품온상승을 억제하기 위해서 정백실내의 회전축에 분풍을 가하는 분풍식 정미기가 보급되고 있다.

일본국의 경우 벼를 제현한 후 현미를 15℃정도로 유지되는 저온저장고에 년중 저장하면서 필요시 정미하는 시스템으로 년중 현미의 품온이 일정하여 별도로 현미의 품온을 조정할 필요성이 없다. 그러나 우리나라는 4계절의 온도차가 큰데도 불구하고 벼를 저장하면서 필요시 정미하는 시스템이므로 년중 현미의 품온차이가 크므로 품온조정의 필요성은 대단히 크다.

지금까지 도정공장에서는 정미기에서 정미중인 쌀의 품온관리를 위해서 도정공장내의 공기온도가 여름철에는 외기온도보다 다소 낮고 겨울철에는 외기온도보다 비교적 높은 점을 이용하여 제현된 현미를 현미탱크에서 하룻밤 방치하여 품온을 어느 정도 조정하여 정미하는 정도이나, 전도에 의한 조정할 수 있는 품온에 한계가 있고, 도정공장내의 공기온도가 시간에 따라 변함에 따라 일정한 품온을 유지할 수 없는 단점이 있다. 또한, 정미시에는 정미중인 쌀의 급격한 품온상승을 방지하기 위하여 정미기에서 정미된 쌀을 손으로 만져보거나 뺨에 대어 개략적으로 품온을 추측한 후, 정미기의 분동을조절하여 정미기의 압력을 조절하는 경험적인 방법을 사용하고 있다. 그러나 이러한 방법으로는 품온을 일정하게 유지할 수 없을뿐 아니라 관리자가 계속해서 분동을 조절해야 하는 어려움이 있다. 또한 분풍식정미기를 사용하여도 도정공장내의 공기온도가 일정하지 않아 정미중 품온을 일정하게 유지할 수 없는 단점이 있다.

정미과정을 거친 비교적 높은 품온을 갖는 백미가 백미탱크에 일시 저장될 때 탱크외부와의 온도차에 의하여 탱크내부에 결로가 생겨 결로된 물이 백미에 흘러들어 쌀이 부패하거나 탱크에 녹이 발생하며 곰팡이 발생이 겨울철에 극심하여 목재로 백미탱크를 제작하거나 백미탱크 상부에 에어벤트를 설치하는 방법을 이용되고 있다. 그러나 백미탱크를 목재로 제작할 경우 목재가 흡습하여 곰팡이가 피거나 해충이 발생하고 에어벤트로 순환하여 상부의 공기를 순환시켜도 외기온도가낮은 겨울철에는 결로를 피할 수 없는 단점이 있다. 한편 동절기에 외기공기를 유입하여 냉각하는 경우 외기공기의 상대습도가 낮아 냉각과정중 백미가 건조되는 결점이 있다.

본 발명은 현미탱크에 산물로 저장된 현미의 품온을 일정하게 조정하고 정미중 쌀의 지나친 품온상승을 억제하기 위해 일정한 온도를 가진 분풍을 정미기에 공급하여 정미중 쌀의 품온을 조정하며 백미탱크에서 결로를 방지하는데 있다. 이러한 결점을 보완하여 싸래기 발생율을 저하시키는 것은 물론이며 식미가 우수한 쌀을 제공하는데 있다.

제1도는 본 발명의 공기온도조정장치의 개략적 구성도이다.

제2도는 본 발명의 공기온도조정장치의 개략적 투시도이다.

제3도는 본 발명의 도정공장에서의 설치예이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 무부하 압축기 2 : 실내전열코일

3 : 실외전열코일 4,5 : 팽창밸브

6 : 수액기 7 : 사방밸브

8 : 액분리기 9 : 무부하 전자변

10 : 물탱크 12, 13 : 역지변

14 : 댐퍼 15 : 송풍기

16,27,44 : 전기히터 17 : 가습기

18 : 재열기 19 : 실외전열코일팬

20,21,32,34,38 : 전자변 22,23 : 필터

11,24,25,26,57 : 온도센서 28 : 리미트스위치

29 : 저압스위치 30 : 유압스위치

31 : 고압스위치 33,35,36,39,41 : 스톱밸브

40 : 전자변 42 : 콘트롤러

43 : 가습기 콘트롤러 45,46 : 스톱밸브

47,48,49 : 배관

51,52,53,54,55,56,57,58,59,60 : 배관

61,62,63 : 현미탱크 75 : 호파스케일

64,65,67,68,70,71,95,96,98,99 : 레벨게이지

66,69,72,97,100 : 온도센서 73 : 벨트콘베이어

74 : 버킷엘리베이터 76,77 : 정미기

80 : 싸라기선별기 88 : 색채선별기

79,83,87,90 : 예비탱크 91 : 연미기

93,94 : 백미탱크 101 : 제어반

78,81,82,85,86,89,92 : 버킷엘리베이터

102 : 공기온도조정장치 103,104,105,106,107,108 : 댐퍼

109 : 버퍼탱크 110 : 압력조정댐퍼

111 : 사이크론

본 발명의 구성을 제1도, 제2도 및 제3도에 의거하여 설명하기로 한다. 제1도는 도정공장내의 공기를 유입하여 일정한 온도 및 상대습도로 조정하여 배출하는 공기온도조정장치(102)의 흐름도를 나타낸 것이며, 제2도는 공기온도조정장치(102)의 개략적투시도를 나타낸 것이다.

외기는 송풍기(15)에 의해 도입되며, 실내전열코일(2)에서 냉각 또는 가열된후 가습기(l7), 재열기(18)을 거쳐 온도 및 상대습도가 조절되어 토출된다. 도입되는 외기량은 댐퍼(14)에 의해 조절되며, 외기의 냉각 및 가열을 위해 프레온 냉매(R-22)가 사용된다.

외기를 냉각할 때 냉매는 용량이 몇단계로 조절되는 무부하압축기(1)에서 고온고압의 가스로 압축된 후 사방밸브(7)을 통해 가스배관(48)을 통해 실외전열코일(3)에서 고온고압의 냉매액으로 응축된 후 역지변(13)을 통해 수액기(6)로 간다.수액기(6)에서 나온 고온고압의 냉매액은 필터(22)를 통하여 팽창밸브(4)에서 팽창된 후 실내전열코일(2)에서 증발하고 가스배관(51)을 통해 사방밸브(7) 및 액분리기(8)을 거쳐 압축기로 간다.

한편, 외기를 가열할 때 냉매는 무부하압축기(1)에서 고온고압의 가스로 압축된 후 사방밸브(7)을 통해 가스배관(51)을통해 실내전열코일(2)에서 고온고압의 냉매액으로 응축된 후 역지변(12)을 통해 수액기(6)로 간다. 수액기(6)에서 나온 고온고압의 냉매액은 액배관(49)를 통하여 필터(23)을 지난 후 팽창밸브(5)에서 팽창되고 실외전열코일(3)에서 증발된 후 가스배관(48)을 통해 사방밸브(7) 및 액분리기(8)을 거쳐 압축기(1)로 간다.

공기온도조정장치에서 온도조정은 용량이 몇단계로 제어되는 무부하압축기(9)와 실내전열코일(2)에 공급되는 고온고압가스 전자변(38), 전기히터(16), 재열기(18), 3개의 온도센서(24,25,26)와 송풍기 댐퍼(14)로서 이루어 진다.

외기공기를 냉각할 때 온도센서(24)에 감지되는 도정공장내의 공기온도가 지나치게 높아져 냉동기의 냉동능력이상이 되면 콘트롤러(42)에 의해 무부하압축기(1)는 최대능력을 갖도록 무부하전자변(9)은 최대로 열리고 가습기(17)는 정지하며, 고온고압가스를 공급하는 전자변(32,34,38)은 모두 닫히고, 온도센서(26)에서 감지된 공기온도가 목표온도가 될 때까지 댐퍼(14)는 조절된다.

도정공장내의 공기온도가 낮아져 온도센서(26)에서 감지된 온도가 목표온도보다 낮아지기 시작하면 콘트롤러(42)에 의해댐퍼(14)는 열리기 시작한다. 리미트스위치(28)에 의해 댐퍼(14)가 최대로 열려도 온도센서(26)에서 감지된 온도가 목표온도보다 낮아지면 콘트롤러(42)에 의해 무부하압축기(1)의 무부하전자변(9)과 실내전열코일(2)에 유입되는 고온고압의 가스량을 조절하는 전자변(38)에 의해 냉각능력이 0∼100%로 조절되면서 온도센서(26)에서 감지된 온도가 목표온도로 조정된다.

도정공장내의 온도가 지나치게 낮아져 도장공장내의 온도를 감지하는 온도센서(24)에서 감지된 온도가 목표온도보다 낮아지면 콘트롤러(42)에 의해 실내냉각코일(2)은 가열되고, 냉각과 동일하게 무부하압축기(1)의 무부하전자변(9)과 댐퍼(14)는 작동하며, 부족한 열원이 발생하면 전기히터(16)가 작동하여 온도센서(26)에서 감지된 온도가 목표온도가 되도록 제어된다. 이 때 실외전열코일(3)의 제상은 온도센서(57)에서 감지된 온도에 의해 콘트롤러(42)에 의해 전기히터(27)가 가동되면서 실시 한다.

한편, 온도센서(24)에서 감지된 외기온도가 목표온도보다 낮아 실내전열코일(2)에서 가열할 때 가열에 의해 상대습도가 저하하여 품온조정시 쌀에서 건조가 발생하지 않도록 상대습도를 제어한다. 상대습도는 가습기(17)와 재열기(18)에 의해 제어된다. 가열되기 시작하면 콘트롤러(42)에 의하여 가습기(17)가 가동되기 시작하여 공기의 상대습도를 95%까지 최대로 높히며, 가습에 의한 온도변화를 방지하기 위하여 실내에 설치한 물탱크(10)에 설치된 온도센서(11)에서 감지된온도가 목표온도와 동일하도록 전기히터(44)가 가동된다. 쌀의 품온조정시 과도한 가습을 방지하기 위하여 상대습도를 제어할 때 두 개의 온도센서(25,26)에서 감지된 온도차가 0∼4℃차이가 발생하도록 하여 상대습도를 70∼95%까지 제어하기 위하여 콘트롤러(42)에서 고온고압가스를 공급하는 전자변(32,34)를 순차적으로 제어한다.

제3도는 도정공장내에 설치된 공기공급의 흐름도를 나타낸 것이다.

공기온도조정장치(102)에서 온도와 상대습도가 조정된 공기를 현미탱크(61,62,63), 정미기(76, 77) 및 백미탱크(93, 94)에 순차적으로 공급되도록 압력조정댐퍼(110)이 부착된 버퍼탱크(109)와 6개의 댐퍼(103,104,105,106,107,108)을 갖는다.

압력조정댐퍼(110)는 정미기(76,77)에서 발생하는 미강을 제거하는 싸이크론(111)의 흡입압력과 외기온도의 변화에 따라 공기온도조정장치(102)에서 토출되는 공기압의 차이를 해소하기 위해 공급되는 것으로서 싸이크론(111)의 흡입압력이높을 때는 압력조정댐퍼(110)가 열려 외기를 일부 흡입하고, 흡입압력이 낮을 때는 반대로 열려 외부로 압력을 일부 방출하여 공기온도조정장치(102)의 토출압과 정미기(76,77) 사이크론(111)의 흡입압과의 평형이 되도록 하는데 사용된다.

현미의 품온조정은 탈부가 끝난 현미는 하한레벨게이지(64, 67, 70)와 상한레벨게이지(65, 68, 71)와 온도센서(66, 69,72)가 구비된 현미탱크(61, 62, 63)에 산물상태로 입고된다. 제어반(101)에서 품온조정을 위한 신호가 공기온도조정장치(102)로 들어가면 댐퍼(106, 107, 108)는 닫히며, 댐퍼(103, 104, 105)가 순차적으로 열리면서 온도 및 상대습도가 조정된 공기가 현미탱크(61, 62, 63)로 도입된다. 이 때 공기의 온도는 냉각시에는 7∼10℃, 가열시에는 10∼13℃범위이며 상대습도는 70∼95%로서 현미의 함수율에 따라 가습을 필요할 때는 평형함수율보다 높은 상대습도를 유지하도록 하고,약간의 건조를 필요할 때는 평형함수율보다 낮은 상대습도를 유지하도륵 한다. 온도 및 상대습도가 조정된 공기 20CMM내외를 순차적으로 현미탱크(61, 62, 63)내로 불어 넣어 현미의 품온을 1개 탱크당 약 4∼6시간내에 봄 및 가을철에는 9∼11℃, 하절기에는 7∼10℃, 동절기에는 10∼13℃ 내외로 조정한다. 이때 현미탱크(61, 62, 63)내의 현미는 95%정도의 높은 상대습도를 갖는 공기를 공급하면 품온조정에 따라 흡습되면서 0.5∼1.0%정도의 함수율이 높아진다.

제어반(101)에서 정미를 위해 정미기(76, 77)를 가동하면 댐퍼(103, 104, 105, 107, 108)는 닫히고 댐퍼(106)은 열리며,공기온도조정장치(102)에서 13∼18℃로 조정된 공기는 정미기(76, 77)의 분풍으로 공급된다. 이 때 품온이 조정된 현미는 현미탱크(61, 62, 63)에서 순차적으로 벨트콘베어(73)와 버킷엘리베이터(74)를 통과하면서 외기에 의하여 약 3℃정도가 품온이 변한다. 외기가 낮을 경우 약 3℃정도가 낮아지고, 외기가 높을 경우 약 3℃ 높아지며 이 때, 표면이 습윤화되면서 년중 품온이 10℃정도로 유지되어 정미기(76, 77)로 공급된다. 정미도중 온도가 조정된 분풍에 의하여 정미기(76,77)를 통과한 백미의 품온은 20∼25℃의 낮은 품온을 유지한다. 마찰열이 적어 정미중 싸래기 발생율은 0.5∼2%정도까지 적어지며, 백미의 함수율은 현미함수율에 비해 오히려 0.1∼0.5%정도 증가한다.

정미기(76, 77)을 통과한 백미가 백미탱크(93, 94)에 산물로 저장되면 제어반(101)에 의해 정미기(76, 77)가 가동하지 않는 중간에 동절기에는 온도가 약 5∼8℃, 상대습도 70∼95%로 조정된 공기를 백미탱크(93, 94)에 순차적으로 공급하여 백미를 4∼5시간에 냉각시켜 결로를 방지한다.

본 발명은 외기온도 변화에 따라 냉각 및 가열능력을 제어하여 공기온도 조정장치의 출구공기 온도 및 상대습도를 자동으로 유지하면서 7∼13℃, 70∼95%의 조절된 공기를 현미탱크에 공급함으로서 현미탱크내의 현미의 품온을 약 7∼13℃로 조정하고 함수율을 0.5∼1%를 높힐 수 있다. 품온이 조정된 현미는 벨트콘베어 및 버킷엘리베이터에 의한 정미기로 이송중 도정공장내의 외기에 의해 약 3℃의 품온 변화를 거쳐 습윤화되면 품온이 약 10℃가 되어 정미중 함수율 저하를 방지할 수 있다. 또한, 정미기의 분풍의 온도를 13∼18℃로 조정하여 공급함에 따라 정미기를 나온 백미의 품온을 년중 20∼25℃로 일정하게 유지할 수 있게 되며, 낮은 마찰열로 인해 싸래기 발생율을 0.5∼2% 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 백미의 함수율을 0.1∼0.5%정도 증가시키므로 전체수율은 0.6∼2.5%정도가 향상된다. 또한 동절기에 온도 약 5∼8℃, 상대습도 70∼95%로 조정된 공기로 백미탱크내의 백미의 품온을 조정하여 결로로 인한 품질저하를 방지할 수 있게 된다.

Claims (10)

1. 공기유입구로부터 공기유출구에 이르기까지 댐퍼(14), 입구온도센서(24), 송풍기(15), 전기히터(16), 실내전열코일(2), 중간온도센서(25), 가습기(17), 재열기(18), 출구온도센서(26)가 순차적으로 배열되는 한편, 무부하 전자밸브(9)가 장착된 무부하압축기(1)로부터 사방밸브(7), 스톱밸브(45, 46) 및 전열코일(2,3)로 이어지는 냉매가스라인과 수액기(6), 필터(22, 23), 팽창밸브(4, 5)로 연결되는 냉매액라인으로 구성됨을 특징으로 하는 현미 및 백미의 품온조정용 공기온도조정장치.
2. 제1항에 있어서, 공기온도조정장치(102)에서 현미탱크(61, 62, 63), 정미기(76, 77) 및 백미탱크(93,94)까지 버퍼탱크(109)가 제공되며, 압력조정댐퍼(110)와 6개의 댐퍼(103, 104, 105, 106, 107, 108)가 제어반(101)에 의해 순차적으로 작동하는 것을 특징으로 하는 공기공급라인을 갖는 현미 및 백미의 품온조정용 공기온도조정장치.
3. 제1항에 있어서, 도정공장내 외기온도가 변화함에 따라 냉각 및 가열능력을 0에서 100%까지 조정하기 위하여 댐퍼(14), 무부하 전자변(9)을 장착한 압축기(1)와 증발기에 고온고압가스를 공급하는 전자변(38), 전기히터(16)로 구성되는 것을 특징으로 하는 현미 및 백미의 품온조정용 공기온도조정장치.
4. 공기온도조정장치(102)에서 조절된 공기로 현미탱크(61, 62, 63)에 저장중인 현미의 품온을 동일하게 조정하여 벨트콘베어(73) 및 버킷엘리베이터(74)로 이송시켜 외기에 의해 습윤상태로 정미기(76, 77)로 이송되는 것을 특징으로 하는 현미의 품온조정방법.
5. 제4항에 있어서, 공기온도조정장치(102)에서 조절된 공기온도를 7∼13 ℃, 70∼95%로 하여 가열 또는 냉각에 의하여 년중 현미의 품온을 일정하게 조정하는 것을 특징으로 하는 현미의 품온조정방법.
6. 제4항에 있어서, 현미의 품온이 이송중 외기에 의해 습윤되어 7∼15℃로 조정되는 것을 특징으로 하는 현미의 품온조정방법.
7. 공기온도조정장치(102)에서 조절된 공기를 정미기(76, 77)의 분풍으로 공급하여 쌀의 품온을 유지시키는것을 특징으로 하는 백미의 품온조정방법.
8. 제7항에 있어서, 공기의 온도를 13∼18℃, 상대습도를 75∼95%로 조정하여 분풍으로 공급하여 정미기 출구에서의 쌀의 품온을 20∼25℃로 유지시키는 것을 특징으로 하는 백미의 품온조정방법.
9. 제7항 및 제8항에 있어서, 공기조절에 의하여 마찰열을 낮추고 쌀의 함수율을 유지 또는 상승시키는것을 특징으로 하는 백미의 품온조정방법.
10. 제7항에 있어서, 백미탱크(93, 94)의 결로를 방지할 수 있도록 공기온도 조정장치(102)에서 온도 5∼8℃, 상대습도 75∼95%로 조정된 공기를 공급하는 것을 특징으로 하는 백미 품온조정방법.