KR100406264B1 - 초 미립자 녹미채의 제조방법 - Google Patents
초 미립자 녹미채의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 초 미립자 녹미채의 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는, 찜 가공처리와 열풍건조처리된 녹미채를 진공조건하에서 동결건조시키고, 동결건조된 녹미채를 제트분쇄기를 사용하여 미세분말로 분쇄시키므로서, 녹미채를 5 ~ 20μm의 초 미립자로 분쇄하여 장관(腸管)내에서의 소화흡수율을 높일 수 있도록 함과 동시에 과열분쇄에 의한 녹미채의 각종 미네랄 및 영양성분의 파괴와 분쇄매체에 의한 녹미채의 오염 및 훼손을 방지하고, 분말 녹미채 제품의 생산성과 품질을 향상시킬 수 있는 초 미립자 녹미채의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 초 미립자 녹미채의 제조방법은, 산지 해역에서 채취되어 자연건조된 녹미채 원초를 물 세척하므로서 녹미채 원초에 부착되어 있는 각종 이물질을 제거하는 세척공정(1)과, 상기의 세척공정(1)을 거친 후, 녹미채 원초를 찜통의 내부에 투입하여 3 ~ 4기압의 조건하에서 170 ~ 190℃의 증기로 3 ~ 5시간 동안 찜질처리하는 찜 가공공정(2)과, 상기의 찜 가공공정(2)을 거친 후, 찜 가공된 녹미채 원초를 열풍건조기의 내부에 투입하여 녹미채 원초의 수분함유량이 10 ~ 15%가 되도록 녹미채 원초를 건조시키는 건조공정(3)을 거치는 것에 있어서, 상기의 건조공정(3)을 거친 후에는, 건조녹미채(M)를 진공동결건조기의 내부에 투입하여 진공조건하에서 건조온도를 -60 ~ -50℃, 건조시간을 4 ~ 6 시간으로 하여 건조녹미채(M)의 수분함유량이 8 ~ 9%가 되도록 멸균건조시키는 진공동결건조공정(4)과, 상기의 진공동결건조공정(4)을 거친 후, 제트분쇄기(30)에 의하여 건조녹미채(M)를 분쇄시키는 분쇄단계(5a)와, 분쇄된 분말녹미채(P)와 분쇄되지 않은 건조녹미채(M)를 분급기(20)로 순환시키는 순환단계(5b)와, 분급기(20)로 유입된 녹미채(P,M)를 입도별로 분급시켜 제트분쇄기(30)와 제품배출관(20b)으로 나누어 공급하는 분급단계(5c)가 반복적으로 순환되는 분말가공공정(5)을 거치므로서 건조녹미채(M)를 5 ~ 20μm의 입도를 가지는 미세한 분말제품으로 가공하며, 녹미채 원초에 함유된 각종 미네랄과 영양성분의 파괴없이 인체에 유해한 세균과 중금속이 함유되지 않은 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 초 미립자 녹미채의 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는, 찜 가공처리와 열풍건조처리된 녹미채를 진공조건하에서 동결건조시키고, 동결건조된 녹미채를 제트분쇄기를 사용하여 미세분말로 분쇄시키므로서, 녹미채를 5 ~ 20μm의 초 미립자로 분쇄하여 장관(腸管)내에서의 소화흡수율을 높일 수 있도록 함과 동시에 과열분쇄에 의한 녹미채의 각종 미네랄 및 영양성분의 파괴와 분쇄매체에 의한 녹미채의 오염 및 훼손을 방지하고, 분말 녹미채 제품의 생산성과 품질을 향상시킬 수 있는 초 미립자 녹미채의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 해조류에는 각종 미네랄과 영양성분이 풍부하게 함유되어 있으며, 그 가운데에서 다시마나 미역, 김과 같은 해조류는 분말의 형태로 제조되어 각종 면류의 반죽 가공시 혼입되거나, 스프를 포함한 각종 식품에 첨가되어 쫄깃한 맛이나 감칠 맛 등을 개량시키므로서 음식의 풍미를 더하게 되며, 그 자체가 차로서 시판되어 음용되어지는 것과 같이 식용제품으로서의 기능성과 편이성을 갖춘 상태로 널리 이용되고 있다.
상기한 다시마나 미역, 김과 같은 해조류와는 달리 녹미채(鹿尾菜; 일명 "톳"이라고도 하며, 갈조식물문 모자반과에 속하는 해조류로서 높이는 개략 20cm ~ 1m정도이고, 원기둥 형태의 몸에 잎이 마주나며, 다량의 요오드를 함유하고, 다른 해조류보다도 비타민 A, 철, 칼슘의 함유량이 많아 부식품으로 이용되고 있다)의 경우에는 각종 미네랄과 영양보급의 기능성 및 복용의 편이성을 극대화시키고, 장관내에서의 영양성분 흡수율을 최대로 하는 가공된 형태의 영양보조식품으로서의 의미보다는 현지의 특산품으로서 산지 해역에서 채취된 녹미채를 바닷가 등지에서 태양열에 의하여 자연건조시킨 것(이하"녹미채 원초"라 한다)을 단순포장하여 판매하는 형태가 주류를 이루고 있다.
상기와 같은 녹미채 원초의 경우에는 산지에 따라 건조된 녹미채의 빛깔이 고르지 못하거나, 얼룩이 지는 것과 같은 하질의 상품이 다량 발생하게 되므로, 이를 해소하기 위하여 일차적으로 녹미채 원초를 물 세척하므로서 녹미채 원초에 부착되어 있는 염분, 모래 및 어폐류로부터 유입된 불순물과 같은 각종 이물질을 제거시키고, 이물질을 제거시킨 녹미채 원초를 찜통의 내부에 투입하여 찜 가공처리를 한 다음, 찜 가공처리된 녹미채 원초를 열풍건조기와 같은 자동건조기의 내부에 투입하여 녹미채의 수분함유량이 7 ~ 8% 정도가 되도록 건조시키므로서, 약 5 ~30mm의 길이(일정한 것은 아님)를 가지는 열풍건조품(이하"건조녹미채"라 한다)으로 제조하게 된다.
상기와 같이 식재로 사용되는 녹미채 제품이 열풍으로 표면을 건조시킨 것이기 때문에 녹미채를 구성하는 섬유질이 딱딱하게 되고, 심이 내부에 잔류되어 있는 상태이기 때문에 건조녹미채를 평균직경이 약 100μm 이하가 되도록 미세하게 분쇄가공하는 것이 곤란할 뿐만 아니라, 녹미채를 분말형태로 용이하게 가공하기 위하여 고온에서 과다한 열풍건조를 행하게 될 경우에는 녹미채에 함유된 각종 영양성분이 고온가열에 의하여 소실되므로서, 분말형태로 가공된 녹미채는 닭 사료와 같은 용도로 제공되어지는 것 이외에 식품이나, 식품에 첨가되는 소재로 적용하기가 어려운 문제점이 있었다.
또한, 녹미채는 각종 미네랄 성분중 풍부한 철분의 보급원으로서 100g당 55mg에 해당하는 높은 철분 함유량을 가지고 있으나, 녹미채를 수 십μm 이하의 미립자로 분쇄처리하지 않게 되면, 장관내에서의 가용성을 가지지 못하기 때문에 전기한 철분 뿐만 아니라 칼슘, 요오드, 비타민 A와 같은 각종 미네랄과 영양성분을 인체에 흡수 및 섭취하는 것이 불가능해지므로 식품이나 그 소재로서의 사용가치가 매우 빈약하게 되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 열풍건조품으로 제조된 상기의 건조녹미채를 일정한 시간동안 물 또는 탕에 담그어 두었다가 그 수분을 제거시킨 후, 수분이 제거된 녹미채를 믹서기의 교반조 내부로 투입하여, 진공 및 180℃의 가열온도 조건하에서 가열·교반작용에 의한 녹미채의 찜·건조처리를 순차적으로 수행하므로서 녹미채의 섬유질을 유연화시키고, 연이어 그 유연화 된 건조상태의 녹미채를 볼 밀(Ball mill)의 분쇄조 내부로 투입시켜, 약 35℃의 냉각조건하에서 분쇄조 내부에 충진된 금속구(鋼球)간의 마찰에 의한 분쇄작용으로 녹미채를 10μm 이하의 미세입자로 분쇄하므로서, 녹미채에 함유된 각종 미네랄 및 영양성분이 장관내에서 원할하게 소화 흡수될 수 있도록 한 분말 녹미채의 제조방법이 일본공개특허공보(특개평 11-221054호)에 기재되어 알려져 있다.
그러나, 상기와 같은 종래의 분말 녹미채 제조방법에서 녹미채의 분쇄에 사용되는 볼 밀은 분쇄조의 내부에 구비된 스크류 날개와 각판형 날개에 의하여 녹미채를 이송시킴과 동시에 분쇄조 내부에 충진된 금속구를 분쇄매체로 하여 녹미채를 미세한 분말로 분쇄시키게 되는 데, 녹미채의 이송과 분쇄에 사용되는 날개와 금속구가 매우 청결한 상태로 유지되지 않을 경우에는 녹미채의 분쇄과정에서 각종 이물질이 녹미채 분말에 혼입되어 분말가공된 녹미채 제품의 품질을 저하시키는 문제점이 있었다.
따라서, 분쇄조를 항상 청결한 상태로 유지시킬 수 있도록 분쇄조를 자주 청소해 주어야 하므로서 분쇄조 및 볼 밀의 유지관리비용을 상승시키게 되며, 분쇄조를 매우 청결한 상태로 유지시킨다 하더라도 분쇄조 내부에서 회전하게 되는 날개와 녹미채의 분쇄매개체인 금속구간의 마찰로 인한 마모, 금속구와 분쇄조 내벽과의 마찰로 인한 마모 및 금속구간의 마찰로 인한 마모로 발생하는 미량의 금속분이 녹미채에 혼입되어 녹미채를 오염 및 훼손시키는 문제점이 있었다.
또한, 볼 밀 자체의 분쇄력이 보통 수 백 ~ 수 십μm 정도로 낮기 때문에 녹미채를 10μm 이하의 미립자로 원활하게 분쇄할 수 있도록, 볼 밀에 의한 분쇄공정 이전에 녹미채를 교반조에 투입하여 진공조건하에서 가열·교반에 의한 일차적인 건조·분쇄공정을 거치게 되므로서, 녹미채에 함유된 각종 미네랄과 영양성분 중의 일부가 진공가열건조과정에서 소실되어 분말 녹미채 제품의 품질을 저하시킬 우려가 있을 뿐만 아니라, 교반조에서 녹미채를 일차적으로 분쇄시킨다 하더라도 볼 밀 자체의 낮은 분쇄력으로 인하여 분말가공에 따른 공정시간이 지연되므로서 분말 녹미채 제품의 생산성을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 찜 가공처리와 열풍건조처리된 건조녹미채를 진공조건하에서 동결건조시키고, 동결건조된 녹미채를 제트분쇄기를 사용하여 미세분말로 분쇄시키므로서, 녹미채를 5 ~ 20μm의 초 미립자로 분쇄하여 장관내에서의 소화흡수율을 높일 수 있도록 함과 동시에 과열분쇄에 의한 녹미채의 각종 미네랄 및 영양성분의 파괴와 분쇄매체에 의한 녹미채의 오염 및 훼손을 방지하고, 분말 녹미채 제품의 생산성과 품질을 향상시킬 수 있는 것을 본 발명의 기술적 과제로 한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 초 미립자 녹미채의 제조방법은, 산지 해역에서 채취되어 자연건조된 녹미채 원초를 물 세척하므로서 녹미채 원초에 부착되어 있는 각종 이물질을 제거하는 세척공정과, 상기의 세척공정을 거친 후, 녹미채 원초를 찜통의 내부에 투입하여 3 ~ 4기압의 조건하에서 170 ~ 190℃의 증기로 3 ~ 5시간 동안 찜질처리하는 찜 가공공정과, 상기의 찜 가공공정을 거친 후, 찜 가공된 녹미채 원초를 열풍건조기의 내부에 투입하여 녹미채 원초의 수분함유량이 10 ~ 15%가 되도록 녹미채 원초를 건조시키는 건조공정을 거치는 것에 있어서, 상기의 건조공정을 거친 후에는, 건조녹미채(M)를 진공동결건조기의 내부에 투입하여 진공조건하에서 건조온도를 -60 ~ -50℃, 건조시간을 4 ~ 6 시간으로 하여 건조녹미채의 수분함유량이 8 ~ 9%가 되도록 멸균건조시키는 진공동결건조공정과, 상기의 진공동결건조공정을 거친 후, 제트분쇄기에 의하여 건조녹미채를 분쇄시키는 분쇄단계와, 분쇄된 분말녹미채와 분쇄되지 않은 건조녹미채를 분급기로 순환시키는 순환단계와, 분급기로 유입된 녹미채를 입도별로 분급시켜 제트분쇄기와 제품배출관으로 나누어 공급하는 분급단계가 반복적으로 순환되는 분말가공공정을 거치므로서 건조녹미채를 5 ~ 20μm의 입도를 가지는 미세한 분말제품으로 가공하며, 녹미채 원초에 함유된 각종 미네랄과 영양성분의 파괴없이 인체에 유해한 세균과 중금속이 함유되지 않은 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 초 미립자 녹미채의 제조방법을 나타내는 공정블럭도.
도 2는 본 발명에 의한 초 미립자 녹미채의 제조방법에 사용되는 장치를 나태는 개략도.
도 3은 도 2에 도시된 장치에서 분급기와 제트분쇄기 부분을 나타내는 일부절개단면도.
도 4는 분급기의 분급원리를 나타내는 단면도.
도 5는 분급기의 분급챔버를 나타내는 일부 평면도.
도 6은 제트분쇄기의 분쇄원리를 나타내는 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 : 세척공정 2 : 찜 가공공정 3 : 건조공정
4 : 진공동결건조공정 5 : 분말가공공정 5a : 분쇄단계
5b : 순환단계 5c : 분급단계
10 : 공급노즐 11 : 투입호퍼 12 : 회수관
13 : 공급관 20 : 분급기 20a : 분급실
20b : 제품배출관 21 : 배기관 22 : 원추형 판
23 : 분급챔버 24 : 분급판 25 : 유입구
26 : 가이드 베인 30 : 제트분쇄기 30a : 투입구
31 : 분사노즐 32 : 타켓 33 : 분쇄실
40 : 사이클론 50 : 백 필터 60 : 팬
M : 건조녹미채 A : 압축공기, 2차 공기 P : 분말녹미채
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 초 미립자 녹미채의 제조방법을 나타내는 공정블럭도이며, 도 2는 본 발명에 의한 초 미립자 녹미채의 제조방법에 사용되는 장치를 나태는 개략도이고, 도 3은 도 2에 도시된 장치에서 분급기와 제트분쇄기 부분을 나타내는 일부절개단면도이며, 도 4는 분급기의 분급원리를 나타내는 단면도이고, 도 5는 분급기의 분급챔버를 나타내는 일부 평면도이며, 도 6은 제트분쇄기의 분쇄원리를 나타내는 단면도이고, 도면 중 미설명 부호 24a는 간극, 27은 압력게이지, 30a는 투입구, 40a는 이중댐퍼, 41은 배기관을 나타내는 것이다.
본 발명에 의한 초 미립자 녹미채의 제조방법은 도 1의 공정블럭도에 도시되어 있는 바와 같이, 일차적으로 산지 해역에서 채취되어 자연건조된녹미채 원초를 물 세척하므로서 녹미채 원초에 부착되어 있는 염분, 모래 및 어폐류로부터 유입된 불순물과 같은 각종 이물질을 제거하는 세척공정(1)을 거치며, 전기한 세척공정(1)을 거친 후에는 녹미채 원초를 찜통의 내부에 투입하여 3 ~ 4기압의 조건하에서 170 ~ 190℃의 증기로 3 ~ 5시간 동안 녹미채 원초를 찜질처리하는 찜 가공공정(2)을 거친다.
그리고, 상기한 찜 가공공정(2)을 거친 후에는 찜 가공된 녹미채 원초를 열풍건조기와 같은 자동건조기의 내부에 투입하여 녹미채 원초의 수분함유량이 10 ~ 15%가 되도록 녹미채 원초를 건조시키는 건조공정(3)을 거치므로서, 약 5 ~ 30mm의 길이를 가지는 건조녹미채(M:열풍건조품)를 제조하게 되며, 상기한 세척공정(1)에서부터 건조공정(3)까지는 현재 시판되고 있는 건조녹미채(M) 제품에 일반적으로 적용되는 공정과정이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
그리고, 종래의 기술내용에서 설명되어진 것과는 다르게 상기의 건조공정(3)에서 녹미채 원초의 수분함유량이 10 ~ 15%가 되도록 건조시키는 이유는 고온의 열풍건조를 통하여 녹미채 원초의 수분함유량이 7 ~ 8%가 되도록 과도하게 건조시키므로서 발생하는 각종 미네랄과 영양성분의 파괴를 최소화 하기 위한 것이며, 건조공정(3) 이후의 진공동결건조공정(4)에서 건조녹미채(M)의 멸균처리와 함께 건조녹미채(M)에 함유된 수분의 2차 건조 공정을 별도로 수행하기 때문이다.
상기의 건조공정(3)을 거친 후에는 상기한 건조녹미채(M)를 진공동결건조기의 내부에 투입하여, 진공조건하에서 건조온도를 -60 ~ -50℃, 건조시간을 4 ~ 6 시간으로 하여 건조녹미채(M)를 멸균처리함과 동시에 건조녹미채(M)의 수분함유량이 8 ~ 9%가 되도록 건조녹미채(M)를 2차 건조시키는 진공동결건조공정(4)을 거친다.
상기의 진공동결건조공정(4)은 건조녹미채(M)에 함유된 수분을 -60 ~ -50℃에 해당하는 극 저온 및 진공조건하에서 승화시켜 제거하므로서, 맛과 색깔, 모양(유전자 변형) 및 향기의 변함없이 건조녹미채(M)를 완벽하게 멸균건조시킴과 동시에 분쇄원료가 되는 건조녹미채(M)를 제트분쇄기(30)에 투입하여 분쇄할 시 건조녹미채(M)의 원할한 분쇄가 이루어질 수 있도록 동결건조에 의한 취성을 부여하기 위한 공정이다.
상기의 진공동결건조공정(4)에서 건조녹미채(M)의 멸균과 건조에 적용되는 최적의 동결건조온도는 -55℃이고, 전기한 동결건조온도로서 건조녹미채(M)에 함유된 수분을 8 ~ 9%의 수준까지 건조시키기 위하여 약 5시간 정도가 소요되며, 전기한 건조녹미채(M)의 수분함유량은 5 ~ 30mm의 길이를 가지는 건조녹미채(M)를 제트분쇄기(30)에 투입하여 5 ~ 20μm의 미세분말로 분쇄처리할 수 있는 충분한 건조상태를 확보하기 위한 범위로서, 수분함유량을 8% 이하의 수준까지 건조시키기는 것은 건조시간의 면에서나 제트분쇄기(30)에 의한 미세분말로의 처리효율면에서 비경제적이다.
그리고, 상기의 진공동결건조공정(4)을 거친 후에는 제트분쇄기(30)에 의하여 건조녹미채(M)를 분쇄시키는 분쇄단계(5a)와, 분쇄된 분말녹미채(P)와 분쇄되지 않은 건조녹미채(M)를 분급기(20)로 순환시키는 순환단계(5b)와, 분급기(20)로 유입된 녹미채(P,M)를 입도별로 분급시켜 제트분쇄기(30)와 제품배출관(20b)으로 나누어 공급하는 분급단계(5c)가 반복적으로 순환되는 분말가공공정(5)을 거치므로서, 건조녹미채(M)를 5 ~ 20μm의 입도를 가지는 미세한 분말로 가공처리하는 본 발명에 의한 초 미립자 녹미채의 제조방법이 완료되어진다.
상기와 같이 분쇄단계(5a)와 순환단계(5b) 및 분급단계(5c)의 3단계가 반복적으로 순환되는 분말가공공정(5)을 도 2 내지 도 6에 도시된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 진공동결건조처리된 5 ~ 30mm 길이의 건조녹미채(M)를 공급노즐(10)의 상부에 설치된 투입호퍼(11)를 통하여 투입시키게 되면, 공급노즐(10)에 의하여 건조녹미채(M)가 작동유체인 공기와 함께 공급관(13)을 통하여 분급실(20a)의 내부로 유입되며, 분급실(20a)의 내부로 유입된 건조녹미채(M)는 공기가 함께 회류하면서 하강하여 공기는 분급실(20a) 상부의 배기관(21)으로 배출되고, 건조녹미채(M)는 분급실(20a)에 설치된 원추형 판(22)의 상면으로 가라앉게 된다.
상기와 같이 원추형 판(22)의 상면으로 건조녹미채(M)가 가라앉게 되면, 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 원추형 판(22)면을 따라 건조녹미채(M)가 분급챔버(23; Classifying chamber)로 유입되는 데, 분급챔버(23)의 주위에는 2차공기(A)가 유입되는 유입구(25)가 가이드 배인(26)에 의하여 형성되어 있으므로, 분급챔버(23)로 유입된 건조녹미채(M)가 2차 공기(A)에 의하여 입도별로 분리되어 제트분쇄기(30)와 제품배출관(20b)으로 나누어 공급되도록 되어 있으며, 최초 유입된 건조녹미채(M)는 제트분쇄기(30)에 의한 분쇄단계(5a)를 거치지 않은 상태이기 때문에 전량이 분급챔버(23) 하부에 설치된 분급판(24)의 경사면을 따라 내려와서 간극(24a)을 통하여 분급실(20a) 하부와 연결된 제트분쇄기(30)의 투입구(30a)측으로 유입된다.
상기와 같이 건조녹미채(M)가 투입구(30a)를 통하여 제트분쇄기(30)의 내부로 유입되면, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 제트분사기(30)의 후단부에 설치된 분사노즐(31)로부터 공급되는 압축공기(A)에 의하여 건조녹미채(M)가 분쇄실(33) 내부에 설치된 타켓(32)의 전방면에서 충돌하여 분쇄되는 분쇄단계(5a)를 거치게 되며, 전기한 분쇄단계(5a)에서 타겟(32)에 충돌한 건조녹미채(M)가 미세입자로 분쇄되는 역학적 원리는 다음과 같다.
분사노즐(31)을 통하여 유입되는 작동유체(압축공기)의 접선속도는 제트(Jet) 입구에서 가장 크게 되고, 타켓(32)에 충돌하는 지점에서 제로(Zero)가 되는 데, 이 경우에는 작동유체의 속도가 급격하게 변화하여 유체의 전단응력이 매우 크게 되는 난류를 형성하게 되며, 이러한 난류의 발생은 분쇄의 관점에서 매우 유용한 결과를 발생시키는 것으로서, 첫 번째로는 작동유체와 분쇄물질(건조녹미채)이 매우 원활하게 섞이게 되어 작동유체와 분쇄물질이 혼합된 상대적인 양이 분쇄실 (33)내의 위치에 관계없이 항상 일정하게 된다는 것이며, 두 번째로는 분쇄물질이 폭넓은 속도분포를 가지면서 분쇄물질끼리의 상호충돌이 빈번하게 발생하여 효율적인 분쇄를 할 수 있게 된다는 것이며, 세 번째로는 별도의 분쇄매채를 사용하지 않더라도 작동유체와 분쇄물질의 충돌만으로도 분쇄물질이 매우 미세한 입자로 파쇄된다는 것이다.
상기와 같이 제트분쇄기(30)의 내부에서 미세한 입자로 분쇄된 녹미채(이하"분말녹미채"라 한다)는 회수관(12)을 통하여 제트분쇄기(30)의 내부에서 빠져나오게 되며, 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 회수관(12)이 공급관(13)과 서로 연결되어 있으므로 분말녹미채(P)는 공급관(13)에 의하여 공급되는 건조녹미채(M)와 함께 다시 분급기(20)의 분급실(20a) 내부로 유입되는 순환단계(5b)를 거치게 된다.
상기와 같이 순환단계(5b)를 거쳐서 분급실(20a)의 내부로 유입된 분말녹미채(P)와 건조녹미채(M)는 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 작동유체인 공기와 함께 분급실(20a) 내부를 회류하여, 분말녹미채(P) 중 사이클론 집진기로도 포집할 수 없을 정도로 매우 미세하게 분쇄된 미량의 분말녹미채(P)는 공기와 함께 분급실(20a) 상부의 배기관(21)을 통하여 배출되므로서 배기관(21)과 연결된 백 필터(50: Bag filter; 포대거르개)에 의하여 포집되며, 나머지에 해당하는 분말녹미채(P)와 건조녹미채(M)는 분급실(20a) 내부에 설치된 원추형 판(22)의 상면에 가라앉게 된다.
상기와 같이 분말녹미채(P)와 건조녹미채(M)가 원추형 판(22)의 상면에 가라않게 되면, 분말녹미채(P)와 건조녹미채(M)가 원추형 판(22)면을 따라분급챔버(23)로 유입되므로서, 5 ~ 20μm 범위내의 입도로 분쇄된 분말녹미채(P)는 2차 공기(A)에 의하여 제품배출관(20b)으로 유입되고, 20μm 이상의 입도로 분쇄된 분말녹미채(P)와 분쇄단계(5a)를 거치지 않는 건조녹미채(M)는 분급챔버(23)의 하부에 설치된 분급판(24)을 따라 내려와서 간극(24a)을 통하여 분급실(20a)의 하부에 연결된 제트분사기(30)의 투입구(30a)측으로 유입되는 분급단계(5c)를 거치게 되며, 전기한 분급단계(5c)에서 녹미채를 입도별로 분급하는 역학적 원리는 다음과 같다.
분급챔버(23)의 주변에서 가이드 베인(26)에 의하여 형성된 유입구(25)로 공급되는 작동유체는 분급챔버(23)내에서 소용돌이(와류)를 형성하게 되며, 이러한 작동유체의 흐름에 따라 구형의 입자에는 접선속도(Vt)에 의한 원심력(Fc)과 반경속도(Vr)에 의한 유체의 저항력(FD)이 동시에 작용하게 되며, 각각의 구형입자에 작용하는 원심력(Fc)과 저항력(FD)은 식 (1)과 식(2)에 기재된 바와 같다.
Fc = {(4πr3/3)(ρmVt2)}/R - - - - - - - - - - - - - (1)
FD = {CD(πr2)(ρfVr2)}/2 - - - - - - - - - - - - - (2)
상기의 식(1)에서 (4πr3/3)은 구형입자의 부피, ρm은 구형입자의 밀도, R은 구형입자의 회전반지름을 나타내는 것이며, 식 (2)에서의 CD는 무차원 계수로서 항력계수(Drag coefficient), (πr2)은 구형입자의 투영단면적, ρf는 작동유체의 밀도를 나타내는 것이다.
상기와 같은 반경속도(Vr)에 의한 저항력(FD)이 분급챔버(23)의 바깥으로 향하는 영역에서는 상기한 원심력(Fc)과 함께 모든 입자들이 바깥으로의 힘에 종속될 것이나, 반경속도(Vr)에 의한 저항력(FD)이 분급챔버(23)의 안쪽으로 향하게 작용하는 영역에서는 반경속도(Vr)에 의한 저항력(FD)과 접선속도(Vt)에 의한 원심력(Fc)이 어느 선에서 균형을 이루게 되는 데, 두 힘이 균형(Fc= FD)을 이루게 되는 입자의 반경(r)을 (1)식과 (2)식에서 구해보면 아래와 같은 (3)식이 나오게 된다.
r = (3 R CDρfVr2)/(8 ρmVt2) - - - - - - - - - - - (3)
상기의 (3)식은 디스크형(Disk shape)이나 막대형(Rod shape)과 같은 비 구형입자들에 대하여도 적용할 수 있으며, (3)식에서 나타난 바와 같이 분급되는 입자의 크기는 다른 여러 가지의 상수들에 의하여 변화되는 것으로서, ρm의 크기는 일정하고, R의 크기는 제품배출관(20b)의 반경에 따라, ρf의 크기는 유체의 압력에 따라 조금씩 변화될 수 있으며, 항력계수(Drag coefficient)는 항상 0.2 ~ 1.5 정도이기 때문에 분쇄의 순도(Fineness ; 입도)는 주로 Vr2/Vt2의 비에 의존하게 된다.
상기와 같은 Vr2/Vt2의 비는 분급챔버(23)의 차원을 변화시키거나, 작동유체(2차 공기)의 유입압력을 조절하거나, 분쇄물질(분말녹미채 or 건조녹미채)의 유입률을 조절하므로서 변화시킬 수 있으며, 접선속도(Vt)가 증가하면 반경속도(Vr) 또한 증가하게 되지만 그 증가는 비례적인 것이 아니고, 대개 접선속도(Vt)의 증가에 따라 Vr2/Vt2의 비는 감소하게 되는 것으로서, 분쇄물질의 유입율이 감소하거나 작동유체의 유입 압력이 증가될수록 더욱더 미세한 입자의 분급이 가능하게 된다.
상기한 분급단계(5c)에서 5 ~ 20μm 범위내의 입도로 분쇄된 분말녹미채(P)는 제품배출관(20b)으로 유입되어 사이클론(40)과 이중댐퍼(40a)에 의하여 포집되므로서 제품화 되고, 분급기(20)의 상부에 설치된 배기관(21)을 통하여 공기와 함께 배출된 미세 녹미채 분말은 팬(60)에 의하여 백 필터(50)에 포집되므로서 이를 수거하여 제품화 할 수 있게 되며, 20μm 이상의 입도로 분쇄된 분말녹미채(P)와 분쇄단계(5a)를 거치지 않는 건조녹미채(M)는 제트분사기(30)의 내부로 재투입하여 다시 분쇄단계(5a)를 거치게 되는 식으로 분쇄, 순환, 분급의 3단계를 반복적으로 순환시키므로서, 건조녹미채(M)를 5 ~ 20μm의 미세한 입도를 가지는 분말녹미채(P)로 제조할 수 있게 되는 것이다.
상기와 같이 본 발명에 사용되는 제트분쇄기(30)는 유체 에너지 밀(Mill; 분쇄기)의 일종으로서 일반적인 상용 분쇄기와 비교하여 볼 때, 고압의 압축공기를 필요로 하기 때문에 다소 많은 동력을 요구하게 되는 단점도 가지고 있지만, 분쇄물질을 수 μm 단위의 초 미립자로 신속·원활하게 분쇄할 수 있으며, 각각의 분쇄된 입자 사이에 독립적인 충돌(Free crushing)이 발생하게 되어 분쇄효과가 극대화 되고, 분쇄도중 분쇄에 의한 별도의 온도상승이 없으므로 과열분쇄에 의한 각종 미네랄과 영양성분의 파괴우려가 적으며, 별도의 분쇄매체(예를 들어, 금속구)를 사용하지 않기 때문에 분쇄매체에 의한 분쇄물질의 2차적인 오염이나 훼손이 없다는 장점을 가지고 있다.
상기와 같이 본 발명에 의한 초 미립자 녹미채의 제조방법으로 제조된 분말녹미채(P)를 식품의약청 산하인 (주)동진분석기술연구소에 시험의뢰하므로서, 분말녹미채(P)에 포함된 주요한 영양성분과, 미생물 및 중금속의 함유여부에 대한 분석시험에 대한 결과는 하기의 표와 같다.
표 1 : 분말녹미채의 영양성분에 대한 분석표
| 시험검사항목 | 결과 | 단위 |
| 수분 | 8 ~ 9 | % |
| 단백질 | 13.7 | g/100g |
| 지질 | 1.231 | g/100g |
| 당질 | 14.2 | g/100g |
| 식물섬유 | 47.888 | g/100g |
| 회분 | 18.329 | g/100g |
상기의 표 1에서 나타난 바와 같이 본 발명에 의한 제조방법으로 제조된 분말녹미채(P)는 100g당 8 ~ 9%의 수분함유량을 가지는 건조상태로 가공처리하여도 현재 시판되고 있는 건조녹미채(M)와 거의 동등한 영양성분을 함유하고 있으며, 진공동결건조공정(4)이나 분말가공공정(5)에 의한 영양성분의 파괴가 전혀 인정되지 않을 뿐만 아니라, 인체에 특히 유용한 식이섬유의 함량이 매우 높게 나타났다.
표 2 : 분말녹미채의 미생물 및 중금속 함유여부에 대한 분석표
| 시험검사항목 | 검출(검사)한계 | 단위 | 시험결과 |
| 성상 | 적합하여야 한다 | /g | 적합 |
| 이물 | 적합하여야 한다 | 적합 | |
| 비소(As) | 1.5mg/kg 이하 | /g | 적합 |
| 중금속 | 1.0mg/kg 이하 | 적합 | |
| 세균수 | 발견되지 않아야 한다 | 불검출 | |
| 대장균수 | 발견되지 않아야 한다 | 음성 | |
| 판정 | 적 합 |
또한, 상기의 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 분말가공공정을 거쳐서 제작된 분말녹미채(P)는 녹미채의 분쇄과정에 별도의 분쇄매체를 사용하지 않게 되어, 금속구와 같은 분쇄매체를 사용하므로서 검출될 수 있는 인체에 유해한 중금속이 전혀 검출되지 않았으며, 분쇄매체의 오염에 의하여 검출될 수 있는 각종 세균이나 대장균 또한 전혀 검출되지 않았다.
상기와 같이 본 발명에 의한 초 미립자 녹미채의 제조방법은, 찜 가공처리와 열풍건조처리된 녹미채를 진공조건하에서 동결건조시키고, 동결건조된 녹미채를 제트분쇄기를 사용하여 미세분말로 분쇄시키므로서, 녹미채를 5 ~ 20μm의 초 미립자로 분쇄하여 장관(腸管)내에서 녹미채에 함유된 각종 미네랄과 영양성분의 소화흡수율을 높일 수 있는 효과가 있으며, 건조녹미채를 동결건조처리 한 다음 압축공기를 분쇄매체로 하여 건조녹미채를 분쇄시키므로서, 가열건조에 의한 녹미채의 미네랄 및 영양성분의 파괴를 방지하고, 금속구와 같은 분쇄매체에 의한 녹미채의 이차적인 오염 및 훼손을 방지하므로서 분말녹미채 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 것이다.
특히, 제트분쇄기 자체의 분쇄력이 수 μm 정도로 높을 뿐만 아니라, 분쇄효율면에서도 일반적인 상용 분쇄기에 비하여 월등하며, 이러한 제트분쇄기를 이용하여 건조녹미채의 분쇄, 순환, 분급의 단계를 연속적으로 반복시키므로서 분말녹미채를 제조하게 함과 동시에, 분급단계에서 제품화 할 수 있는 입도별로 분말녹미채를 자동적으로 분급시키므로서 분말녹미채 제품의 생산성을 월등히 향상시키므로서, 제품화 되어 보급되는 분말녹미채 제품의 가격을 저렴하게 할 수 있는 효과가 있는 것이다.
Claims (2)
- 산지 해역에서 채취되어 자연건조된 녹미채 원초를 물 세척하므로서 녹미채 원초에 부착되어 있는 각종 이물질을 제거하는 세척공정(1)과,상기의 세척공정(1)을 거친 후, 녹미채 원초를 찜통의 내부에 투입하여 3 ~ 4기압의 조건하에서 170 ~ 190℃의 증기로 3 ~ 5시간 동안 찜질처리하는 찜 가공공정(2)과,상기의 찜 가공공정(2)을 거친 후, 찜 가공된 녹미채 원초를 열풍건조기의 내부에 투입하여 녹미채 원초의 수분함유량이 10 ~ 15%가 되도록 녹미채 원초를 건조시키는 건조공정(3)을 거치는 것에 있어서,상기의 건조공정(3)을 거친 후에는, 건조녹미채(M)를 진공동결건조기의 내부에 투입하여 진공조건하에서 건조온도를 -60 ~ -50℃, 건조시간을 4 ~ 6 시간으로 하여 건조녹미채(M)의 수분함유량이 8 ~ 9%가 되도록 멸균건조시키는 진공동결건조공정(4)과,상기의 진공동결건조공정(4)을 거친 후, 제트분쇄기(30)에 의하여 건조녹미채(M)를 분쇄시키는 분쇄단계(5a)와, 분쇄된 분말녹미채(P)와 분쇄되지 않은 건조녹미채(M)를 분급기(20)로 순환시키는 순환단계(5b)와, 분급기(20)로 유입된 녹미채(P,M)를 입도별로 분급시켜 제트분쇄기(30)와 제품배출관(20b)으로 나누어 공급하는 분급단계(5c)가 반복적으로 순환되는 분말가공공정(5)을 거치므로서, 건조녹미채(M)를 5 ~ 20μm의 입도를 가지는 미세한 분말로 가공처리하는 것을 특징으로하는 초 미립자 녹미채의 제조방법.
- (삭 제)
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