KR100314547B1 - 곡물 분할장치 및 이를 이용한 곡물 가공방법 - Google Patents

Abstract

개시된 곡물 분할장치는, 프레임; 소정 회전수로 회전 가능하도록 수평면에 대해 소정 각도로 경사지게 프레임에 설치된 샤프트; 개방된 일단에 곡물 투입구가 형성되며, 샤프트의 회전방향과 반대방향으로 회전되도록 샤프트에 동축적으로 설치되며, 소정 메쉬가 형성된 원통형 망부재; 투입구로 투입되는 곡물을 분할하기 위해 망부재의 내면과 소정 간격 이격되도록 샤프트에 설치된 분할부재; 및 망부재의 메쉬(mesh)를 통과하는 분할된 곡물을 수거할 수 있도록 망부재 하측에 설치된 수거부재;를 구비한다.

개시된 곡물 가공방법은, (a) 망부재와 분할부재를 서로 반대 방향으로 소정 회전수로 각각 회전시키는 단계; (b) 망부재에 형성된 투입구로 곡물 알갱이를 투입하여 망부재와 분할부재 사이에 형성된 틈새에 의해 곡물을 적어도 두 부분으로 분할하고 분할된 곡물을 상기 망부재의 메쉬를 통해 선별하는 단계; (c) 선별된 곡물을 볶음드럼에 주입하는 단계; 및 (d) 볶음드럼을 회전시키면서 볶음드럼 내의 곡물을 소정 온도, 압력으로 소정 시간 동안 볶는 단계;를 포함한다.

Description

곡물 분할장치 및 이를 이용한 곡물 가공방법{Grain dividing apparatus &Grain processing method}

본 발명은 곡물 분할장치 및 이를 이용한 곡물 가공방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 곡물 알갱이를 선(先)분할 후(後)볶음 방식으로 가공함으로써 선볶음 후분할 방식에 의해 발생하던 곡물 가루와 같은 손실을 방지할 수 있는 곡물 가공방법 및 이에 적용되는 곡물 분할장치에 관한 것이다.

일반적으로 옥수수, 콩, 땅콩, 깨, 보리와 같은 곡물은 가공되어 차(茶), 음료 등으로 제조된다.

종래의 곡물 가공방법은 곡물 알갱이를 먼저 소정의 압력용기에 주입한 후 소정 온도와 소정 압력을 가하여 일정 시간 동안 볶은 후 그 곡물을 공지의 분쇄기로 분쇄하고 그 분쇄된 곡물을 선별하는 소위, 선볶음 후분쇄 방식에 의해 곡물을 가공하였다.

그러나, 이와 같은 종래의 곡물 가공방법은 곡물 알갱이를 먼저 볶은 후 분쇄하기 때문에 볶은 곡물 알갱이를 분쇄하는 과정에서 곡물 가루가 많이 발생하여 곡물의 손실이 많고 따라서 그 만큼 제조된 곡물류 제품의 가격이 상승하는 일 요인이 되고 있다. 또한, 볶은 곡물 가루는 사료 등으로 이용하지 못하고 폐기 처분해야 하므로 재활용에 어려움이 있었다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 착상된 것으로서, 곡물 알갱이를 4조각 또는 8조각 등으로 먼저 분할 한 후 이를 소정 온도, 압력 및 시간 조건으로 볶음으로써 곡물 가루의 발생을 줄이고 따라서 손실되는 곡물의 양을 줄임으로써 제품의 생산원가를 줄일 수 있는 곡물 가공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 곡물 가루의 발생량을 줄이면서 곡물 알갱이를 적어도 두 부분으로 분할함과 동시에 선별할 수 있도록 구조가 개선된 곡물 분할장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡물 분할장치를 개략적으로 도시한 입단면도.

도 2는 도 1에 도시된 블레이드의 실시예를 개략적으로 도시한 사시도.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡물 가공방법에 적용될 곡물 볶음장치의 일 예를 개략적으로 도시한 사시도.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡물 가공방법을 설명하는 플로우 차트.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

12...프레임 20...샤프트 24...제1구동모터

28...제2구동모터 30...망부재 31...곡물 알갱이

32...투입구 34...플랜지 40...분할부재

42...블레이드 50...수거부재 60...곡물 공급부재

62...제3구동모터 68...스크류 130...회동수단

132...제1실린더 133...랙 140...곡물주입구 개폐수단

142...제2실린더 150...구동수단 160...클러치수단

170...호퍼

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 곡물 분할장치는, 프레임;

소정 회전수로 회전 가능하도록 수평면에 대해 소정각도로 경사지게 상기 프레임에 설치된 샤프트; 개방된 일단에 곡물 투입구가 형성되며, 상기 샤프트의 회전방향과 반대방향으로 회전되도록 상기 샤프트에 동축적으로 설치되며, 소정 메쉬가 형성된 원통형 망부재; 상기 투입구로 투입되는 곡물을 분할하기 위해 상기 망부재의 내면과 소정 간격 이격되도록 상기 샤프트에 설치된 분할부재; 및 상기 망부재의 메쉬를 통과하는 분할된 곡물을 수거할 수 있도록 상기 망부재 하측에 설치된 수거부재;를 구비한다.

여기서, 상기 샤프트는 약 1750 rpm로 회전되고, 상기 망부재는 약 380 rpm으로 회전되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 분할부재는 상기 샤프트의 외주면에 나선형으로 배치되며, 상기 망부재의 내면과 약 2mm 이격된 다수의 블레이드를 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 상기 망부재가 회전할 수 있도록 상기 투입구로부터 연장 설치된 플렌지; 및 상기 투입구로 상기 곡물 알갱이를 공급하며, 상기 망부재의 일단을 지지할 수 있도록 설치된 곡물 공급부재;를 더 구비한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 곡물 가공방법은, (a) 망부재와 분할부재를 서로 반대 방향으로 소정 회전수로 각각 회전시키는 단계; (b) 상기 망부재에 형성된 투입구로 곡물 알갱이를 투입하여 상기 망부재와 상기 분할부재 사이에 형성된 틈새에 의해 상기 곡물을 적어도 두 부분으로 분할하고 상기 분할된 곡물을 상기 망부재의 메쉬를 통해 선별하는 단계; (c) 선별된 곡물을 볶음드럼에 주입하는 단계; 및 (d) 상기 볶음드럼을 회전시키면서 상기 볶음드럼 내의 곡물을 소정 온도, 압력으로 소정 시간 동안 볶는 단계;를 포함한다.

여기서, 상기 (d) 단계는 약 380℃의 온도 조건, 약 15Kg_f의 압력 조건으로 약 15분 동안 상기 분할된 곡물을 볶는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡물 가공방법 및 곡물 분할장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 곡물 분할장치를 개략적으로 도시한 입단면도이다.

도시된 바와 같이, 상기 곡물 분할장치는 프레임(12)과, 수평면(22)에 대해 소정 각도(θ) 경사지도록 프레임(12)에 설치된 샤프트(20), 곡물 알갱이들(31)이 투입되는 투입구(32)가 형성된 원통형 망부재(30)와, 이 망부재(30)의 내면과 소정 간격(δ) 이격되도록 샤프트(20)에 설치된 분할부재(40)와, 망부재(30)의 메쉬를통과하는 분할된 곡물을 수거하는 수거부재(50)와, 상기 망부재(30)의 투입구(32) 측에 설치되어 상기 망부재(30)를 지지하면서 투입구(32)로 곡물 알갱이()를 공급하는 곡물 공급부재(60)를 구비한다.

상기 샤프트(20)의 일단에는 제1벨트(22)에 의해 제1구동모터(24)에 연결되어 회전되는 제1풀리(26)가 설치된다. 샤프트(20)의 타단에는 지지대 베어링(27)에 지지되어 회전되며, 망부재(30)의 폐쇄된 일단과 결합되고 제2벨트(25)에 의해 제2구동모터(28)에 연결된 제2풀리(29)가 설치된다.

상기 분할부재(40)는 투입구(32)로 공급된 곡물 알갱이들(31)을 예를 들어, 4부분 또는 8부분 등과 같이, 적어도 두 부분으로 분할하기 위한 것으로서, 샤프트(20)의 외주면에 나선형으로 설치된 다수의 블레이드(42)를 포함한다. 상기 블레이드(42)는 도 2에 도시된 바와 같이, 블레이드(42)의 선단(42a)은 곡물 알갱이(31)를 여러 조각으로 분할 할 수 있도록 열처리 되며, 블레이드(42)의 저면부에는 샤프트(20)의 결합홈(미도시)에 결합될 수 있도록 결합공(42b)이 마련된다. 상기 블레이드(42)의 선단과 망부재(30)의 내면은 예를 들어 옥수수의 경우, 약 2mm의 간격을 유지하는 것이 바람직하다. 이 간격은 투입되는 곡물의 종류에 따라서 다양하게 조정될 수 있다.

상기 망부재(30)는 제2구동모터(28)에 의해 샤프트(20)의 회전방향과 반대 방향으로 회전되도록 샤프트(20)와 동축적으로 설치된다. 이를 위해 상기 지지대 베어링(27)은 샤프트(20)의 회전에 간섭받지 않고 망부재(20)를 지지할 수 있도록 샤프트(20)와 망부재(30) 사이에 개재된다. 예를 들어, 샤프트(20)가제1구동모터(24)에 의해 약 1750rpm으로 정회전될 경우에는, 상기 망부재(30)는 제2구동모터(28)에 의해 약 380rpm으로 역회전되도록 하는 실험에 의해 밝혀졌다. 샤프트(20)와 망부재(30)의 상대적인 회전속도는 곡물 알갱이를 분할 할 때 곡물 가루의 발생을 최대한 줄일 수 있는 적정 회전수이다. 또한, 망부재(30)의 투입구(32) 외측에는 플렌지(34)가 설치된다. 이 플렌지(34)는 곡물 공급부재(60)의 일단에 결합된 상태에서 회전되는 망부재(30)를 지지하기 위한 것으로서, 베어링 구조를 가지는 것이 바람직하다. 망부재(30)에 형성되는 메쉬(mesh)는 투입구(32)로 투입되는 곡물의 종류에 따라 다양하게 구현될 수 있다.

상기 수거부재(50)는 망부재(30) 하측에 설치된다. 또한, 수거부재(30)는 도면에 도시되지는 않았지만 망부재(30)의 외측을 감싸도록 하우징 형태로 수거부재(30)로부터 연장 형성될 수도 있다. 이렇게 함으로써 망부재(30)의 메쉬를 통과하여 수거부재(50) 외부로 손실되는 곡물을 줄일 수 있다.

상기 곡물 공급부재(60)는 지면에 위치된 곡물 더미(33) 상의 곡물 알갱이(31)를 투입구(32)측으로 자동적으로 소정량 공급하기 위한 것으로서, 망부재(30)의 투입구(32) 측을 지지하는 기능도 한다. 곡물 공급부재(60)는 제3구동모터(62)외 제3벨트(64) 및 제3풀리(66)에 의해 회전되도록 설치된 스크류(68)에 의해 곡물 더미(33) 상의 소정량의 곡물 알갱이(31)를 퍼 올리게 된다. 곡물 공급부재(60)에는 제1벨트(22)가 관통될 수 있는 관통공()이 형성된다. 한편, 상기 곡물 공급부재(60) 대신에 별도의 지지프레임(미도시)을 망부재(30)의 플렌지(34)에 설치하여 그 망부재(30)의 회전을 지지할 수도 있다.

상기 구성을 가진 곡물 분할장치의 작동은 후술할 곡물 가공방법에세 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 출원인이 1991년 12월 26일 출원하여 1994년 4월 4일 등록사정된 실용신안등록 제94-390호의 제3도에 도시된 곡물 볶음장치를 개략적으로 도시한 사시도이다. 도 3의 곡물 볶음장치는 상기 곡물 분할장치에 의해 적어도 두 부분으로 분할된 곡물을 일정 온도, 압력 및 시간 조건으로 볶는 장치로 이용되는 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 곡물 볶음장치는, 프레임(100)과, 회동수단(130)에 의해 소정 각도로 회동되도록 프레임(100)에 설치된 외부드럼(101)과, 이 외부드럼(101)에 그 회전축(111)이 지지되며 곡물주입구(112)와 대향되도록 프레임(100)에 고정 설치되어 곡물주입구(112)를 개폐하는 개폐수단(140)과, 회전축(111)과 동축적으로 설치되어 구동수단(150)의 동력을 단속하는 클러치수단(160)과, 외부드럼(101)의 상부에 설치되어 내부드럼(110)에 곡물을 공급하는 곡물공급용 호퍼(170)를 구비한다.

상기 회동수단(130)은 외부드럼(101)의 외주면으로부터 소정 길이 연장되도록 프레임(100)에 지지된 지지축(101a)의 일측에 설치된 종동기어(131)와, 프레임(100)에 설치된 제1실린더 기어(135)와, 작동위치가 제어되는 유압실린더를 사용하는 제1실린더(132)를 구비한다.

상기 개폐수단(140)은 프레임(100)에 고정 설치된 가이드 부시(141)와, 제2실린더(142)에 의해 왕복 이송될 수 있도록 제2실린더(142)의 미도시된 로드와 결합된 제1슬라이더(144)와, 제1슬라이더(144)의 단부에 베어링 지지된밀폐뚜껑(145)을 구비한다. 여기서, 밀폐뚜껑(145) 또는 이와 접촉되는 곡물주입구(112)의 플랜지부(112a)에는 환형의 돌출턱(145a)이 형성되고, 기밀을 유지하기 위해 미도시된 패킹부재가 설치된다.

상기 클러치수단(160)은 내부드럼(110)의 회전축(111)과 동축상에 설치되어 후술할 구동수단의 동력을 회전축(111)에 대해 단속하는 것으로서, 내부드럼(110)의 회전축(111)의 단부에 형성된 복수의 걸림돌기(111a)와, 이 걸림돌기(111a)에 대향되는 프레임(100)에 설치된 종동풀리(161)와, 단부에 회전축(111)의 걸림돌기(111a)와 결합되는 걸림홈(164a)이 마련되며, 브라켓(162)에 고정 지지된 제3실린더(166)에 의해 회전축(111)과 동축 방향으로 전후진 되는 제2슬라이더(164)를 구비한다. 제3실린더(166)의 로드(166a)는 제2슬라이더(164)의 단부에 베어링 지지되게 된다.

구동수단(150)은 구동모터(151)의 회전축(151a)에 설치된 구동풀리(153)와, 이 구동풀리(153)와 제2슬라이더(164)의 종동풀리(163)를 연결하는 벨트(154)를 구비한다. 참조부호 171은 호퍼(170)의 출구 개폐기이다.

상기 곡물 볶음장치는 곡물을 볶는 내부드럼을 임의의 각도로 회동시킬 수 있으며 내부드럼의 내부로 곡물의 주입 및 배출을 자동화 할 수 있다. 따라서, 곡물배출구의 개폐 및 곡물의 주입과 배출에 따른 작업공수를 줄일 수 있고 나아가 설비 가동률을 향상시켜 제품의 상품적 가치를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 곡물 가공방법의 플로우 차트를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1, 도 3 및 도 4를 참조하면서 본 실시예에 따른 곡물 가공방법을 상세히 설명한다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 곡물 분할장치의 제1구동모터(24)와 제2구동모터(28)를 소정 회전수로 회전시켜 망부재(30)와 블레이드(42)를 서로 반대 방향으로 각각 회전시킨다(단계 S10). 즉, 제1구동모터(24)에 의해 샤프트(20)를 약 1750rpm으로 정회전시키고, 제2구동모터(28)에 의해 망부재(30)를 약 380rpm으로 역회전시킨다.

이어서, 단계 S20에서, 곡물 더미(33) 상의 소정량의 곡물 알갱이(31)가 제3구동모터(62)에 의해 회전되는 곡물 공급부재(60)의 스크류(68)에 의해 망부재(30)의 투입구(32)로 공급하여 곡물 알갱이들(32)을 분할 함과 동시에 선별한다. 이 단계는 수평면(22)에 대해 소정 각도(θ) 경사지게 설치된 샤프트(20)와 동축적으로 설치된 망부재(30)의 투입구(32)로 투입되는 곡물 알갱이들(31)이 회전되는 블레이드(42)에 의해 절단됨으로써 가능하다. 또한, 절단되어 분할된 곡물들은 망부재(30)의 메쉬를 통해 수거부재(50)로 낙하되어 수거된다.

다음, 단계 S30에서, 수거부재(50) 내의 분할된 곡물들은 도 3에 도시된 곡물 볶음장치의 호퍼(170)를 통해 내부드럼(110)으로 공급한다. 즉, 곡물주입구 개폐수단(140)과 클러치수단(160)의 제2,3실린더(142,166)를 작동시켜 제1,2슬라이더(144,164)를 후퇴시킨다. 그후 내부드럼(110)의 곡물주입구(112)로부터 밀폐뚜껑(145)을 분리하고, 회전축(111)의 걸림돌기(111a)로부터 제2슬라이더(164)의 걸림홈(164a)을 분리한다. 이 상태에서 회동수단(130)의 제1실린더(132)를 작동시켜 랙(133)을 전진시킴으로써 외부드럼(101)을 회동시켜 외부드럼(101)의 내부에 설치된 내부드럼(110)의 곡물주입구(112)가 곡물저장용 호퍼(170)의 하부에 위치하도록 한 다음 호퍼(170)의 출구개폐기(171)를 조작하여 볶고자 하는 수거부재() 내의 곡물을 호퍼(170)로부터 적정량 내부드럼(110)에 공급한다. 이 과정에서 회동수단(130)의 제1실린더(132)를 작동시켜 제1슬라이더(144)를 프레임(100)에 대해 전진시킴으로써 밀폐뚜껑(145)에는 환형의 돌출턱(145a)이 형성되고 이들 사이에 패킹부재가 개재되어 있으므로 곡물주입구(112)가 견고하게 밀폐되게 된다. 이어서, 걸림홈(164a)과 걸림돌기(111a)를 결합시켜 제2슬라이더(164)와 내부드럼(110)의 회전축(111)을 연결한다.

다음, 단계 S40에서, 미도시된 가열수단에 의해 내부드럼(110) 내부의 온도가 약 380℃가 되고, 그 압력이 약 15Kg_f가 되도록 약 15분 동안 가열한다. 상기 온도 조건은 비교적 저온으로 유지하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 온도가 너무 높으면 곡물들이 내부드럼(110)의 벽에 고착되기 때문에 그 만큼 곡물의 손실이 크기 때문이다. 한편, 상기 단계에서는 구동모터(151)를 정역회전시킴으로써 구동풀리(153)와 벨트(154)에 의해 연결된 종동풀리(163)를 회전시켜 가열수단에 의해 가열되는 내부드럼(110)을 외부드럼(101)에 대해 정역회전시키면서 곡물 볶음작업을 수행한다.

곡물의 볶음작업이 완료되면 상술한 바와 같이 클러치수단(160)의 제3실린더(166)와, 제2실린더(142)를 작동시켜 제1,2슬라이더(144,164)를 후퇴시킴과 동시에 제2슬라이더(164)와 밀폐뚜껑(145)을 회전축(111)과 곡물주입구(112)로부터 분리한다. 이 상태에서 회동수단(130)의 제1실린더(132)를 작동시켜 랙(133)을 제1실린더(132) 측으로 후퇴시킴으로써 볶음이 완료된 곡물을 내부드럼(110)으로부터 쏟아 낸다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 곡물 분할장치는 서로 반대 방향으로 회전되면서 수평면에 대해 소정 각도 기울어지게 배치된 망부재와 블레이드 사이의 틈새로 공급되는 곡물을 적어도 두 부분 이상으로 분할함과 동시에 망부재에 형성된 메쉬로 선별 작업이 이루어지기 때문에 곡물 분쇄에 소요되는 작업의 효율을 증대시키고, 곡물 가루의 발생을 줄일 수 있는 이점이 있다.

본 발명에 따른 곡물 가공방법은 상기 곡물 분할장치 및 본 출원인의 선출원에 의해 등록된 곡물 볶음장치를 이용하여, 곡물을 선분할 후볶음 방식에 의해 가공함으로써 곡물의 손실을 방지한다. 즉, 본 발명에 따른 곡물 가공방법은 종래 선볶음 후분할 방식에 비해 곡물 가루의 발생의 약 2/3정도 낮출 수 있다.

한편, 곡물을 볶기 전에 분할함으로써 그 발생되는 곡물 가루를 동물용 사료로 재활용할 수 있기 때문에 종래 곡물을 볶은 후에 발생되는 곡물 가루를 폐기 처분할 때에 비해 재활용 측면에서 뛰어난 이점을 가진다.

Claims (6)

1. 프레임;

   회전 가능하도록 수평면에 대해 경사지게 상기 프레임에 설치된 샤프트;

   개방된 일단에 곡물 투입구가 형성되며, 상기 샤프트의 회전방향과 반대방향으로 회전되도록 상기 샤프트에 동축적으로 설치되며, 메쉬가 형성된 원통형 망부재;

   상기 투입구로 투입되는 곡물을 분할하기 위해 상기 망부재의 내면과 이격되도록 상기 샤프트에 설치된 분할부재; 및

   상기 망부재의 메쉬(mesh)를 통과하는 분할된 곡물을 수거할 수 있도록 상기 망부재 하측에 설치된 수거부재;를 구비하는 것을 특징으로 하는 곡물 분할장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 샤프트는 약 1750 rpm로 회전되고, 상기 망부재는 약 380 rpm으로 회전되는 것을 특징으로 하는 곡물 분할장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 분할부재는 상기 샤프트의 외주면에 나선형으로 배치되며, 상기 망부재의 내면과 약 2mm 이격된 다수의 블레이드를 구비하는 것을 특징으로 하는 곡물 분할장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 망부재가 회전할 수 있도록 상기 투입구로부터 연장 설치된 플렌지; 및

   상기 투입구로 상기 곡물 알갱이를 공급하며, 상기 망부재의 일단을 지지할 수 있도록 상기 망부재에 설치된 곡물 공급부재;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 곡물 분할장치.
5. (a) 망부재와 분할부재를 서로 반대 방향으로 각각 회전시키는 단계;

   (b) 상기 망부재에 형성된 투입구로 곡물 알갱이를 투입하여 상기 망부재와 상기 분할부재 사이에 형성된 틈새에 의해 상기 곡물을 적어도 두 부분으로 분할하고 상기 분할된 곡물을 상기 망부재의 메쉬를 통해 선별하는 단계;

   (c) 선별된 곡물을 볶음드럼에 주입하는 단계; 및

   (d) 상기 볶음드럼을 회전시키면서 상기 볶음드럼 내의 곡물을 볶는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡물 가공방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 (d) 단계는 약 380℃의 온도 조건, 약 15Kg_f의 압력 조건으로 약 15분 동안 볶는 것을 특징으로 하는 곡물 가공방법.