KR100388833B1 - 펌프 압송가능한 유체를 혼합하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

식료용 또는 음료용으로 적합한, 평균입자크기가 1 mm 미만인 미세하게 분리된 고체입자들과 액체로 구성되는 펌프 압송가능한 유체를 혼합하기 위한 방법으로서, 정지디스크인 제 1 디스크와, 종축을 중심으로 회전하도록 되어있는 회전디스크인 제 2 디스크가 서로 평행하게 대향하는 이격된 한쌍의 디스크로 형성되고, 각각의 디스크에는 상기 디스크들 사이의 공간내에서 대향한 면들로부터 횡방향으로 신장하는 스파이크들이 설치되며, 또한 상기 정지디스크의 스파이크들이 상기 회전디스크의 스파이크들과 상호 맞물림 관계로 배치되어 있는 제 1 및 제 2 대향벽과 외주측벽에 의해 경계를 이루는 혼합실로 펌프 압송가능한 유체를 입구를 통하여 공급하는 단계, 상기 펌프 압송가능한 유체를 혼합하기 위하여 상기 회전 디스크를 회전시키는 단계, 및 상기 혼합된 펌프 압송가능한 유체를 상기 입구에 대해 원심적으로 위치된 출구를 통하여 상기 혼합실로부터 배출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

Description

펌프 압송가능한 유체를 혼합하기 위한 방법
본 발명은 점프 압송가능한 (pumpable) 유체를 혼합하기 위한 방법에 관한 것이다.
바람직한 생산물을 얻기 위하여 펌프 압송가능한 식료품 또는 음료수를 혼합할 필요가 종종 있다. 예를들어, 자판기의 가용성 커피 고체들로부터 재구성된 에스프레소의 형성에 있어서, 안정적이고 풍부하며 부드러운 입의 감촉이 있는 기포를 형성하는 것이 매우 바람직하다. 또한, 기포를 형성시키기 않고 크림조직 및 부드러운 입의 감촉을 내도록 수프의 성분들을 혼합하는 것이 또한 바람직하다.
혼합될 고체 재료들의 입자 크기가 일반적으로 1 mm 미만, 예를들어 50 내지 800 미크론인 핀밀 (pin mill) 의 원리에 기초한 장치를 이용하여, 식료 또는 음료용으로 적합한 미세하게 분리된 고체입자들과 액체로 구성되는 펌프 압송가능한 유체를 혼합하기 위한 방법을 개발하여 왔다. 에스프레소 커피용으로, 커피 입자들의 크기는 일반적으로 200 내지 500 미크론이다.
본 발명에 따라서, 식료 또는 음료용으로 적합한, 평균입자크기가 1 mun 미만인 미세하게 분리된 고체입자들과 액체로 구성되는 펌프 압송가능한 유체를 혼합하기 위한 방법이 제공되는데, 이 방법은, 정지디스크인 제 1 디스크와 종축을 중심으로 회전하도록 되어 있는 회전디스크인 제 2 디스크가 서로 평행하게 대향하는 이격된 한쌍의 디스크로 형성되고, 각각의 디스크에는 디스크들 사이의 공간내에서 대향한 면들로부터 횡방향으로 신장하는 스파이크들이 설치되며, 또한 정지디스크의 스파이크들이 회전디스크의 스파이크들과 상호 맞물림 관계로 배치되어 있는 제 1 및 제 2 대향벽과 외주측벽에 의해 경계를 이루는 혼합실로 펌프 압송가능한 유체를 입구를 통하여 공급하는 단계, 펌프 압송가능한 유체를 혼합하기 위하여 회전 디스크를 회전시키는 단계, 및 혼합된 펌프 압송가능한 유체를 입구에 대해 원심적으로 위치된 출구를 통하여 혼합실로부터 배출시키는 단계를 포함한다.
본 방법은 예를들어 자판기로 부터 얻어질 수 있는 것과 같은 에스프레소커피 또는 수프 등, 각기 다른 용기에 담겨지는 식료품 또는 음료수를 생산하는데 특히 적합하다. 각기 다른 용기에 담겨지는 식품의 생산에 있어서,펌프 압송가능한 유체를 혼합하기 위한 회전디스크의 회전시간은 매우 짧으며, 예를 들어 0.5 내지 20 초 및 1 내지 15 초, 편리하게는 2 내지 10 초, 보다 편리하게는 3 내지 6초간 조건에 따라서 선택될 수 있다. 회전디스크의 회전속도는 조건에 따라 변화될 수 있다. 예를 들어 커피자판기의 에스프레소와 같은 기포식 커피 혼합용으로, 회전속도는 8,000 내지 20,000 rpm, 바람직하게는 10,000 내지 15,000 rpm이 될 수 있다. 수프 혼합용으로, 회전속도는 일반적으로 낮으며, 예를 들어 2,000 내지 10,000 rpm 이다.
스파이크 및 디스크들의 크기는 조건에 따라 선택될 수 있다. 예를 들어, 커피자판기의 에스프레소커피 혼합용으로, 디스크들의 직경은 2 내지 10 cm, 바람직하게는 4 내지 8 cm 가 될 수 있다. 스파이크들의 길이는 1 내지 10 mm, 바람직하게는 2 내지 5 mm 가 될 수 있다. 스파이크들의 폭은 0.1 내지 5 mm, 바람직하게는 0.5 내지 3 mm 가 될 수 있다. 혼합실은 공간내 어느 방향으로 배향될 수 있으며, 예를 들어 디스크들은 이들 축에 수직, 수평 또는 임의의 각도로 위치될 수 있다.
디스크들은 바람직하게 원형 형상이다. 이 디스크들은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 식료품에 적합한 금속 등과 같이 플라스틱 재료로 바람직하게 제조될 수 있다. 스파이크들은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등과 같은 경질(hard) 플라스틱 재료로 간편하게 제조될 수 있다.
바람직하게는 원형인 외주측벽은, 디스크들을 지지하는 플랜지들에 의해 형성될 수 있는데, 이 플랜지들은 격리된 디스크들의 대향된 면들에 의해 경계지어진 혼합실을 형성하도록 디스크들 서로에 설치될 수 있다.
펌프 압송가능한 유체는 정지디스크에 있는 하나 이상의 구멍을 통해 혼합실로 간편하게 흘러 들어가고, 이 구멍에는 파이프 등과 같은 하나 이상의 입구도관이 설치될 수 있다. 펌프 압송가능한 유체는 중력에 의해 혼합실로 바람직하게 공급된다. 펌프 압송가능한 유체를 혼합실로부터 배출 시키기 위한 출구수단은, 예를 들어 입구도관에 대해 원심적으로 위치한 정지디스크의 구멍일 수 있거나 또는 디스크들의 원주의 측면방향으로 혼합실의 외주측벽을 관통하는, 파이프 등과 같은 출구도관이 설치된 구멍일 수 있다. 디스크들이 플랜지들에 의해 지지될 때, 출구수단은 함께 설치된 플랜지들의 외주를 관통하는 구멍일 수 있다.
기포식 식품의 생산에 있어서, 별도의 수단, 예를 들어 정지디스크에 있는 구멍이 공기의 흡입용으로 설치되며 이 구멍을 통해서 주위공기가 회전디스크의 고속회전에 의해 흡입된다. 그러나, 공기가 혼합실로 공급되기 전에 공기는 펌프 압송가능한 유체의 다른 성분들과 혼합될 수 있으며 이때 펌프 압송가능한 유체의 다른 성분들과 혼합물이 되어 동일한 입구를 통하여 혼합실로 주입된다. 특히 에스프레소 커피용에서는, 펌프 압송가능한 유체의 공기부피는 바람직하게는 펌프 압송가능한 유체의 액체부피 이상이다.
혼합실은, 주형에 주입함으로써 신속하고 값싸게 제조될 수 있는 플라스틱 재료로 제조될 수 있다. 바라건데, 혼합실의 청소는 정리디스크의 구멍에 설치된 입구도관에 물용기를 연결하고, 혼합실의 외주를 관통하는 구멍에 설치된 출구 도관에 부가적인 도관을 연결하며, 용기에 부가적인 도관을 연결하여 물이 상기 물용기로부터 혼합기를 통하여 혼합기 자체의 펌프 압송작용에 의해 펌프 압송되도록 혼합기를 회전시킴으로써 수행된다.
가요성 튜브일 수 있는 부가적인 도관에는, 바람직하게는 평상시 닫혀 있으며 개발될 때 물이 상기 혼합기를 통하여 펌프 압송될 수 있게 하는 밸브가 설치된다. 혼합실의 분해를 필요로 하지 않고 청소하는 이런 간단한 방법은 특히 혼합실이 자판기에 설치될때 매우 유용하다.
스파이크들의 상호 맞물림 관계는 회전디스크의 회전시 만족스런 혼합을 얻기 위하여 중요하며, 물론 일방의 디스크의 스파이크 배열은 타방의 디스크의 스파이크를 간섭하여 회전디스크의 회전을 방해해서는 안된다는 점이 고려되어야만 한다. 이런 상호 맞물림 관계에 의하여, 일방의 디스크의 스파이크들은 타방의 디스크의 스파이크들과, 바람직하게는 모든 스파이크들과 적어도 약간의 상호적인 관통 (interpenetration) 이 존재한다. 스파이크들의 상호적인 관통의 정도는 조건에 의존할 수 있고, 상기 관통의 정도는, 스파이크들의 단부가 회전디스크의 회전을 방해하는 반대의 디스크의 면에 접촉되지 않는 경우라면, 스파이크들의 길이의 일부분에서부터 혼합실의 디스크들의 면들로부터 신장한 스파이크들의 실질적인 전체길이까지 변화될 수 있다.
스파이크들은 일반적으로 원형의 단면을 가지나 또한 정사각형이나 직사각형 또는 다른 적절한 형태일 수 있고, 원한다면 여러 모양의 조합이 사용될 수 있다.
스파이크들은 단일 링 또는 복수의 동심적인 링으로서 각각의 디스크의 중심주위에 바람직하게 배열되고 각자의 링에 있어서 서로가 규칙적으로 이격되는 것이 유리하다. 일방의 디스크의 스파이크들의 링 또는 링들은 회전디스크의 회전을 방해하지 않도륵 타방의 디스크의 스파이크들의 링 또는 링들로부터 반지름방향으로 어긋나는 것이 고려되어야 한다. 스파이크들의 수는 조건에 따라 변화될 수 있으며, 예를 들어 각 디스크상에서 5 내지 100 개일 수 있다. 커피자판기의 에스프레소 커피 혼합용으로, 스파이크들의 수는 각 디스크상에 편리하게는 20 내지 60 개이며 바람직하게는 25 내지 50 개인 반면에, 수프 혼합용으로, 각 디스크상의 스파이크들의 수는 각 디스크상에 바람직하게는 10 내지 20 개이다.
회전디스크의 회전은, 스파이크들이 설치된 면에 대향하는 디스크의 면에 연결된 회전축과 같은 적절한 통상적인 수단에 의해 달성될 수 있으며, 이 장치는 모터와 같은 동력원에 의해 구동되도록 되어 있다. 편리하게는, 모터축이 회전축으로서 작용될 수 있다.
에스프레소 커피 및 수프 이외에, 본 방법은 밀로시럽 (Milo syrup), 아이스크림 및 밀크쉐이크스 (milk shakes) 를 조합하기 위해 사용될 수 있다.
이제 본 발명은, 에스프레소 커피를 조합하기 위하여 첨부 도면과 관련된 실시예의 방법에 의해서 추가적으로 후술될 것이다.
도면을 참조하여, 플라스틱 하우징 (10) 은 3 개의 동심적인 링으로 배열된 스텐레스강 스파이크 (12) 들이 설치되어 있는 원형회전디스크 (11) 및 회전축(13) 을 지지한다. 플라스틱 하우징 (10) 의 기저는 육각형머리의 나사 (14)들에 의해 소비전력이 72 와트이고 회전속도가 12,000 rpm 인 교류전동기 (15)(220 볼트) 에 볼트결합된다. 전동기는 전선 (16) 및 너트 (18) 에 의해 회전축 (13) 에 연결된 구동축 (17) 이 설치된다.
2 개의 동심적인 링으로 배열된 스텐레스강 스파이크 (20) 들이 설치되어 있는 원형정지디스크 (19) 에는 회전디스크의 상면과 함께 혼합실 (22) 을 감싸는 외주측벽을 형성하는 원형플라스틱 플랜지 (21) 가 설치된다. 입구구멍 (23, 24)은 정지디스크 (19) 를 관통하여 설치되며 입구관 (25) 이 입구 구멍 (23) 에 설치된다. 출구구멍 (26) 은 또한 외주측벽을 형성하는 원형플라스틱 플랜지 (21) 를 관통하여 형성된다.
작동시, 혼합장치가 커피자판기 (도시되지 않음) 에 설치된다. 요구시에, 액체커피 성분들 (미세입자커피 및 온수)은, 전동기 (15)에 의해 회전디스크 (11) 의 회전이 12,000 rpm 으로 시작됨과 동시에 입구관 (25) 을 경유하여 중앙구멍 (23) 을 통해서 중력에 의해 혼합실 (22) 로 공급된다. 고속회전은 주변공기를 구멍 (24) 을 통해 혼합실 (22) 로 흡입시키고 이 혼합실에서 액체커피 성분들 및 공기가 4 초간 혼합되어 기포식 에스프레소커피가 만들어지며, 이 커피는 원심력에 의해 외주벽을 통과하고 이때, 외주측벽을 형성하는 플랜지 (21) 에 있는 구멍 (26) 에 설치된 출구관 (도시되지 않음) 을 경유하여 자판기로부터 배출된다.
다른 실시예에 있어서, 미세입자커피 및 온수가 혼합실에 공급되기 전에 공기와 혼합되고 기포식 혼합물이 구멍 (23) 을 통해 혼합실로 들어간다. 이 실시예에 있어서, 출구구멍 (26) 이 없는 대신에, 구멍 (24) 이 출구구멍으로서 작용한다.
생산된 에스프레소 커피는 부드러운 외관 및 입의 감촉을 가지고, 안정적이고 풍부한 기포가 있으며, 표준 에스프레소 기계에 의해 생산된 에스프레소 커피와 비교해 볼 때 기포의 크기들은 보다 비슷해지고 보다 고르게 분포한다.
혼합장치를 청소하기 위하여, 물용기가 입구관 (25) 에 설치되고, 평상시 닫혀있는 밸브 (도시되지 않음) 가 설치되어 있는 가요성 튜브는 외주측벽을 형성하는 플랜지 (21) 에 있는 구멍 (26) 에 설치된 출구관 (도시되지 않음) 에 설치된다. 회전디스크 (11) 를 회전시켜 밸브를 열면, 곧 물이 물용기로 부터 혼합장치를 통해서 장치 자체의 펌프 압송작용에 의해 펌프 압송된다.
제 1 도는 본 발명에 사용된 혼합장치를 도시하는 종단면도.
제 2 도는 제 1 도의 선 A-A 를 따라 취한 횡단면도.
제 3 도는 제 1 도에 도시된 정지디스크를 도시하는 확대도.
제 4 도는 제 3 도의 선 B-B 를 따라 취한 스파이크들의 배열을 도시하는 횡단면도.
제 5 도는 제 1 도에 도시된 회전디스크를 도시하는 확대도.
제 6 도는 제 5 도의 선 C-C 를 따라 취한 스파이크들의 배열을 도시하는 횡단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 회전디스크 12, 20 : 스파이크
13 : 회전축 17 : 구동축
19 : 정지디스크 21 : 플랜지
22 : 혼합실

Claims (13)

  1. 식료용 또는 음료용으로 적합한, 평균입자크기가 50미크론 이상 1 mm 미만인 미세하게 분리된 고체입자들과 액체로 구성되는 펌프 압송가능한 유체를 혼합하기 위한 방법으로서,
    정지디스크인 제 1 디스크와, 종축을 중심으로 회전하도록 되어있는 회전디스크인 제 2 디스크가 서로 평행하게 대향하는 이격된 한쌍의 디스크로 형성되고, 각각의 디스크에는 상기 디스크들 사이의 공간내에서 대향한 면들로부터 횡방향으로 신장하는 스파이크들이 설치되며, 또한 상기 정지디스크의 스파이크들이 상기 회전디스크의 스파이크들과 상호 맞물림 관계로 배치되어 있는 제 1 및 제 2 대향벽과 외주측벽에 의해 경계를 이루는 혼합실로 펌프 압송가능한 유체를 입구를 통하여 공급하는 단계;
    상기 펌프 압송가능한 유체를 혼합하기 위하여 상기 회전 디스크를 회전시키는 단계; 및
    상기 혼합된 펌프 압송가능한 유체를 상기 입구에 대해 원심적으로 위치된 출구를 통하여 상기 혼합실로부터 배출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프 압송가능한 유체가 상기 상부 정지디스크에 있는, 하나 이상의 입구도관이 설치된 하나 이상의 구멍을 통하여 상기 혼합실로 흘러 들어가는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프 압송가능한 유체가 중력이 의해 상기 혼합실로 흘러 들어가는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프 압송가능한 유체가 상기 혼합실로 부터 배출되는 출구수단은, 상기 디스크들의 원주의 측면방향으로 상기 혼합실의 외주를 통하는, 출구도관이 설치된 구멍인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 펌프 압송가능한 유체가 상기 혼합실로 부터 배출되는 출구수단은 상기 입구도관에 대해 원심적으로 위치된 상기 정지디스크에 있는 구멍인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 기포식 식품의 제조시에, 공기의 흡입용 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 펌프 압송가능한 유체의 공기부피가 상기 펌프 압송가능한 유체의 액체부피 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 공기의 흡입용으로 설치된 상기 수단은 상기 정지디스크에 있는 구멍이며, 이 구멍을 통해서 주위공기가 상기 회전디스크의 고속회전에 의해 흡입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 공기가, 상기 혼합실로 공급되기 전에 상기 펌프 압송가능한 유체의 다른 성분들과 혼합되어, 혼합물로서, 상기 펌프 압송가능한 유체의 다른 성분들이 주입되는 입구와 동일한 입구를 통하여 상기 혼합실로 주입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 혼합기의 청소는, 상기 정지디스크의 구멍에 설치된 입구도관에 물용기를 연결하고, 상기 혼합실의 외주를 통하는 구멍에 설치된 출구도관에 부가적인 도관을 연결하며, 상기 부가적인 도관을 용기에 연결하여, 물이 상기 물용기로 부터 혼합기를 통하여 혼합기 자체의 펌프 압송작용에 의해 펌프 압송되도록 혼합기를 회전시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 부가적인 도관에는, 평상시 닫혀 있으며 개방될 때 물이 상기 혼합기를 통하여 펌프 압송될 수 있게 하는 밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 커피자판기의 기포식 커피 혼합용으로, 상기 회전디스크의 회전속도가 8,000 내지 20,000 rpm 인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1 항 있어서, 상기 회전디스크의 회전지속시간이 0.5 내지 15 초 인 것을 특징으로 하는 방법.
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