KR100921177B1 - 액상 식품의 진공 분말 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액상 식품의 진공 분말 제조장치에 관한 것이다.

본 발명은, 수분을 함유하는 액상 식품을 진공 하에서 가열하여 수분 증발을 통해 농축 고형화하여 분말로 제조하며 상기 액상 식품으로부터 증발되는 증기를 배출하는 배출관, 상기 증기를 냉각하는 냉각 장치부, 응축수를 저장하는 응축수 저장부 및 진공화시키는 진공 발생 수단을 구비하는 액상 식품의 진공 분말 제조장치에 있어서, 상면이 개방되는 통 형태를 가지며 발열선과 상기 발열선을 피복하여 직조됨에 따라 형태를 이루는 피복 섬유의 결합으로 구성되고 전원 공급에 따라 상기 발열선이 발열되는 히팅 맨틀; 상기 액상 식품을 내부 수용한 상태로 상기 히팅 맨틀의 내측 공간에 긴밀하게 삽입되어 안착된 상태로 가열되는 가열 용기; 상기 가열 용기의 개방된 상면에 탈착 가능하게 결합되어 밀폐하는 뚜껑; 상기 발열선과 전기적으로 연결되어 발열 온도를 작동 제어하는 온도 제어부; 상기 가열 용기의 저면 상에 밀착 적층되는 적어도 한개 이상의 전열 망체; 및 상기 가열 용기의 저면과 한개 이상의 상기 전열 망체 간을 밀착시키는 밀착 체결 수단; 을 포함하며, 상기 가열 용기는, 저면 상에 전반적으로 형성되는 다수개의 미세 홈; 을 구비하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 종래와 같이 중탕을 이용하는 간접 가열이 아닌 직접 가열을 이용하여 가열하므로, 향상된 열 효율에 의해 신속 제조가 가능하여 제조 생산성을 높일 수 있고, 에너지 소비량을 줄여 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

식품, 한약, 탕제, 분말, 농축, 진공, 가열

Description

액상 식품의 진공 분말 제조장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING FOOD POWDER}

본 발명은 한약 탕제와 같은 액상 식품을 진공 상태에서 장시간 가열하는 것에 의해 농축 분말을 제조할 수 있어 한의원이나 식품 공장 등에서 고순도의 분말을 제조하는데 이용될 수 있는 액상 식품의 진공 분말 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직접 가열 방식을 채택하고 가열 용기 내에 전열 구조를 효과적으로 구성하여, 신속 제조가 가능함에 따라 에너지 소비량을 줄이고 제조 생산성을 높일 수 있으며, 그러면서도 액상 식품이 타거나 눌어붙는 것을 완전하게 차단하여 우수 품질의 분말을 제조할 수 있는 액상 식품의 진공 분말 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로, 한약 탕제와 같이 액상 상태로 된 식품은 부피가 크고 무거워서 보관 및 유통이 어렵고, 휴대성도 나쁘며, 포장성도 난이하고, 섭취도 불편하며, 보관 과정에서 쉽게 변질될 수 있는 등의 여러 단점이 있다.

따라서, 액상 약재나 식품을 고형화된 농축 분말로 제조하여 제공함으로써 이러한 문제점들을 일소할 수 있는 바, 예전부터 액상 식품을 건조하여 농축 분말로 제조하기 위한 다양한 방법 및 장치가 이용되고 있다.

그 일 방법으로는 먼저 액상 식품을 가열하여 함유된 수분을 증발시켜 농축시킨 후, 농축물을 일정 시간 동안 건조하여 잔류 수분을 제거한 다음, 분쇄 과정을 통해 과립 형태의 분말로 제조하였다.

그러나, 이 방법은 농축기, 건조기, 분쇄기의 각기 개별적인 여러 장치를 이용해야 함에 따라 기기 구입 및 그 가동 유지를 위한 비용 소요가 크고, 넓은 공간을 필요로 하며, 처리물을 옮겨주는 과정에서 오염될 수 있고, 심한 노동 강도를 야기하는 등의 여러 문제점이 있었다.

따라서, 보다 발전된 기술로서, 한대의 기기를 통해 액상 식품을 농축 분말로 제조할 수 있는 장치가 개발되었으며, 그 대표적인 일 예로서 한국 실용신안 공개번호 20-2008-0006649호의 "식품의 진공 분말 제조장치"가 있으며, 이하 해당 기술을 도 1을 참조로 설명한다.

해당 기술에 따른 진공 분말 제조 장치(100)는, 수분을 함유하는 식품을 내부 수용하는 건조조(102)와, 건조조(102)를 수용하여 열 매체인 물을 이용하는 중탕의 간접 가열로 건조조(102)를 가열하는 중탕조(104)와, 중탕조(104)를 가열하는 전기 히터(106)와, 전기 히터(106)를 작동 제어하는 온도 컨트롤러(108)와, 건조조(102)와 연결되어 가열에 따라 식품으로부터 발생되는 증기가 배출되는 배출관(110)과, 배출관(110)과 연결되어 배출되는 증기가 통과되면서 냉각되는 라디에이터(112)와, 라디에이터(112)를 냉각시키기 위해 냉각용 바람을 송풍하는 냉각 팬(즉, 블로워)(114)과, 라디에이터(112)와 연결되어 통과되는 증기가 냉각됨에 따라 발생된 후 유입되는 응축수를 저장하는 저수조(116)와, 저수조(116)와 통하도록 연결되어 저수조(116)와 건조조(102) 내부를 진공화시키는 진공 펌프(118)와, 진공 펌프(118)를 작동 제어하는 진공 컨트롤러(120)와, 건조조(102)와 통하도록 연결되어 건조조(102) 내부로 질소를 주입하는 질소 주입 장치(122)와, 질소 주입 장치(122)를 작동 제어하는 질소 주입 컨트롤러(124)와, 중탕조(104)에서 가열에 따라 증발되어 소진되는 물을 보충하기 위한 보충수 탱크(126)로 구성된다.

따라서, 그 작용은, 건조조(102) 내에 처리 대상물인 액상 식품을 소정 량 투입하고 덮개(102a)를 닫아 밀폐한 후, 건조조(102)를 물이 담겨져 있는 중탕조(104) 내에 위치시킨 다음, 진공 컨트롤러(120)를 통해 진공 펌프(118)를 가동시켜 건조조(102) 내부가 진공화되도록 한 후, 전기 히터(106)가 작동되어 중탕조(104)를 일정 온도로 유지 가열함으로써 가열되는 중탕조(104) 내의 고온수에 의해 건조조(102) 내의 식품이 전열받아 간접 가열된다. 이에 따라, 간접 가열에 따른 증발에 의해 건조조(102) 내의 액상 식품으로부터 수분 증기가 발생되어 배출관(110)을 통해 배출되며, 배출되는 수분 증기는 냉각 팬(114)에 의해 냉각되고 있는 라디에이터(112)를 통과하면서 냉각, 응축되어 응축수로 변하고, 생성된 응축수는 저수조(116) 내에 저장된다. 그리고, 이러한 과정 중에서 질소를 일정 시간 간격으로 건조조(102) 내로 주입하여 보다 신속하게 건조가 이루어지도록 한다. 물론, 이상의 과정을 통해 분말 제조가 완료되면, 전기 히터(106)와 진공 펌프(118)의 가동이 중지되고 내부 진공이 해제된 다음 사용자가 건조조(102)의 바닥면에 쌓인 분말을 취출한다.

정리하면, 예전부터 실험용 화학 장치나 약제 제조 장치에서 통상적으로 널 리 이용하고 있던 가열 증발을 이용하여 함유 수분을 제거하여 건조시키며, 가열 증발에 따른 발생 증기를 냉각 장치를 통해 냉각하여 응축수로 회수하는 것도 동일하다. 단지, 가열되는 액상 식품이 타거나 건조조(102)의 내측면에 눌어붙지 않도록 중탕에 의한 간접 가열을 채택하고, 가열 도중에 일정 주기로 질소를 주입하여 신속한 건조가 실시되도록 한 점에 특징이 있다 할 수 있다. 물론, 예전부터 진공 상태에서 가열하는 방법을 이용하는 이유는 진공 상태에서 가열하면, 물의 비등점보다 상대적으로 낮은 온도(약 60~70℃)에서 수분을 증발시킬 수 있어 에너지 소비를 줄이면서, 발생 증기의 강제 배출에 따라 증발을 촉진할 수 있고, 또한 처리 대상물의 오염을 방지할 수 있기 때문이다.

주요 요지 사항으로 물 속에 담가 가열하는 중탕 가열을 이용하면, 균일 가열이 가능함에 따라 액상 식품의 특정 부분이 과열되어 타는 것을 막을 수 있음과 함께, 저온 가열이 가능하여 장시간 가열에도 액상 식품이 건조조(102)의 내측면에 눌어붙는 것을 차단할 수 있다.

물론, 액상 식품이 타거나 눌어붙으면, 유효 성분이 소실되고, 발암성 물질이 발생되며, 생성되는 분말 형태가 불량해지고, 제조된 분말이 잘 떨어지지 않아 취출도 난이하며, 즉 불량 상품이 제조된다.

또한, 가열 도중에 건조조(102) 내로 일정 주기로 질소를 주입하면, 건조조(102) 내의 포화된 진공 상태가 순간적으로 깨지고 이때 건조조(102) 내부의 수분 증기가 순간적으로 배출될 수 있어, 그 만큼 신속한 건조가 진행될 수 있다고 한다.

그러나, 해당 기술은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 중탕의 간접 가열을 이용함에 따라 그 만큼 가열 효율이 불량하여 제조에 소요되는 시간이 상승되어 생산성이 저하되고, 전력 소모량이 증가되어 비용 상승이 야기되는 문제점이 있다.

둘째, 중탕용 물이 중탕조(104) 및 보충수 탱크(126) 내에 항시 잔존되므로, 해당 물에 의한 오염 환경의 조성으로 제조되는 분말의 위생성과 안정성을 확보할 수 없다는 문제점도 있다.

셋째, 중탕용 물을 주기적으로 보충해주어야 하는 번거로움이 발생되며, 중탕조(104), 보충수 탱크(126)의 구비로 구성이 복잡하여 제조 비용이 상승됨과 함께 장치가 대형화되며, 또한 중탕조(104)에 잠겼던 건조조(102)를 꺼내면 건조조(102)에 물이 묻어 있어 매번 닦아주어야 하는 불편함도 발생되는 문제점이 있다.

넷째, 간접 가열에 따른 소요 시간의 증가를 상쇄하고자 그 대책으로서 건조조(102) 내로 질소 기체를 주입하는데, 질소 기체의 이용은 대폭적인 비용 상승을 야기하고, 질소 기체를 주기적으로 보충해 주어야 함에 따른 번거로움을 야기하며, 장치의 대형화를 초래하는 문제점도 있다.

덧붙여, 식품이 타거나 눌어붙는 것을 방지하고자, 가열되는 식품을 계속 교반해 주는 교반 수단을 구비하는 장치도 있으나, 통상적으로 교반 날과 해당 교반 날을 회전시키는 회전 모터의 조합으로 이루어지는 교반 수단의 이용은 장치의 복잡화 및 대형화를 초래하고, 제조 및 유지 비용을 상승시키며, 가동에 따른 소음 발생량도 커서 현재는 대부분 그 이용이 지양되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 직접 가열을 이용하여 가열함으로써 제조 시간을 대폭 줄일 수 있으면서 전력 소비를 줄일 수 있고, 그러한 직접 가열을 이용하면서도 액상 식품이 타거나 눌어붙는 것을 완전하게 차단할 수 있으며, 별도의 질소 기체를 이용하지 않으면서도 신속하게 제조를 완료할 수 있는 액상 식품의 진공 분말 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은, 매우 간단한 구성으로 이루어져 소형화가 가능함으로써 그 설치를 위한 향상된 공간 활용성을 제공할 수 있는 액상 식품의 진공 분말 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액상 식품의 진공 분말 제조장치는, 수분을 함유하는 액상 식품을 진공 하에서 가열하여 수분 증발을 통해 농축 고형화하여 분말로 제조하며 상기 액상 식품으로부터 증발되는 증기를 배출하는 배출관, 상기 증기를 냉각하는 냉각 장치부, 응축수를 저장하는 응축수 저장부 및 진공화시키는 진공 발생 수단을 구비하는 액상 식품의 진공 분말 제조장치에 있어서, 상면이 개방되는 통 형태를 가지며 발열선과 상기 발열선을 피복하여 직조됨에 따라 형태를 이루는 피복 섬유의 결합으로 구성되고 전원 공급에 따라 상기 발열선이 발열되는 히팅 맨틀; 상기 액상 식품을 내부 수용한 상태로 상기 히팅 맨틀의 내측 공간에 긴밀하게 삽입되어 안착된 상태로 가열되는 가열 용기; 상기 가열 용기의 개방된 상면에 탈착 가능하게 결합되어 밀폐하는 뚜껑; 상기 발열선과 전기적으로 연결되어 발열 온도를 작동 제어하는 온도 제어부; 상기 가열 용기의 저면 상에 밀착 적층되는 적어도 한개 이상의 전열 망체; 및 상기 가열 용기의 저면과 한개 이상의 상기 전열 망체 간을 밀착시키는 밀착 체결 수단; 을 포함하며, 상기 가열 용기는, 저면 상에 전반적으로 형성되는 다수개의 미세 홈; 을 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 온도 제어부는, 초기 승온되어 일정 시간 유지되며 상기 액상 식품에 함유된 수분을 40% 이상 제거하는 최고 가열온도; 상기 최고 가열온도로부터 일정 온도 하강되어 일정 시간 유지되며 고형화 비율이 50% 이상 진행되도록 하는 제1 하강 가열온도; 및 상기 제1 하강 가열온도로부터 일정 온도 하강되어 일정 시간 유지되며 나머지 고형화가 진행되도록 하는 제2 하강 가열온도; 로, 상기 최고 가열온도로부터 이후 가열 시간의 경과에 따라 가열 온도를 적어도 2단계 이상 스텝 하강시켜 유지시킬 수 있다.

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또한 바람직하게, 상기 히팅 맨틀은, 측면 높이에서 하단부 측의 1/3 높이까지만 상기 발열선이 구비될 수 있다.

또한 바람직하게, 상기 히팅 맨틀을 이격되는 외측에서 감싸 보호하는 외부 케이스; 및 상기 히팅 맨틀의 상기 발열선이 존재하는 부분과 상기 외부 케이스 간에 구비되어 단열하는 단열재; 를 더 포함하며, 상기 히팅 맨틀의 상기 발열선이 존재하지 않는 부분에 대향되는 상기 외부 케이스 상에는 방열공; 이 구비될 수 있다.

본 발명에 따르면, 종래와 같이 중탕을 이용하는 간접 가열이 아닌 직접 가열을 이용하여 가열하므로, 향상된 열 효율에 의해 신속 제조가 가능하여 제조 생산성을 높일 수 있고, 에너지 소비량을 줄여 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 달성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 직접 가열을 이용하면서도 가열의 진행에 따라 식품의 부피가 줄어드는 만큼 가열 온도를 단계적으로 하강시키므로, 식품이 타거나 눌어붙는 현상을 완전하게 차단하여 우수한 품질의 분말을 제조할 수 있는 효과가 달성될 수 있다.

그리고, 본 발명에 따르면, 중탕용 물을 이용하지 않음에 따라 위생적이고 전혀 오염되지 않는 우수한 품질의 분말을 제조할 수 있는 효과도 달성될 수 있다.

나아가, 본 발명에 따르면, 가열 용기의 저면에 미세홈들이 형성됨과 아울러 가열 용기의 저면 상에 적층되는 전열 망체를 이용하여 우수한 가열 및 전열 효율을 제공하므로, 특히 초기 고형화 상태로부터 완전 고형화 상태로 변하는 과정이 신속하게 진행되어 제조 생산성이 높도록 하면서, 상대적으로 저온을 이용한 가열 이 가능하여 에너지 소비량을 줄이고 식품이 타거나 눌어붙는 현상의 완벽한 차단으로 우수 품질의 분말을 제조할 수 있는 효과도 달성될 수 있다.

또한 나아가, 본 발명에 따르면, 종래와 같이 별도의 질소 기체를 이용하지 않으면서도 신속한 제조가 가능할 수 있으므로, 질소 기체의 생략에 따른 제조 비용의 절감을 이룰 수 있고 질소 기체의 보충이 불필요하여 편리성을 제공할 수 있는 효과도 달성될 수 있다.

또한 나아가, 본 발명에 따르면, 종래의 것과 비교하여 중탕조, 보충수 탱크, 진공 컨트롤러, 질소 주입 장치, 질소 주입 컨트롤러의 구성들이 생략되어 매우 단순한 구성으로 컴팩트하게 제조될 수 있으므로, 소형화에 따라 그 제조 비용을 줄일 수 있고, 그 설치를 위한 공간 활용성을 향상시킬 수 있는 효과도 달성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액상 식품의 진공 분말 제조장치의 주요 구성을 나타내는 개략 구성도이고, 도 3은 그 요부에 대해 실제 제조된 것을 촬영한 사진이며, 도 8a 내지 도 8c는 그 실제 제조된 제품을 촬영한 사진들이다.

본 발명에 따른 액상 식품의 진공 분말 제조장치(200)는, 상면이 개방되는 입설되는 통 형태를 가지며 발열선(202a)과 해당 발열선(202a)을 피복하고 직조됨 에 따라 형태를 이루는 피복 섬유(202b)의 결합으로 구성되고 전원 공급에 따라 발열선(202a)이 발열되는 히팅 맨틀(202)과, 액상 식품을 내부에 수용한 상태로 히팅 맨틀(202)의 내측 공간에 긴밀하게 삽입되어 그 외측면들이 히팅 맨틀(202)의 내부 공간의 내측면들에 밀착되도록 안착된 상태에서 가열되는 가열 용기(204)와, 가열 용기(204)의 개방된 상면에 대해 탈착 가능하게 결합되어 밀폐하는 뚜껑(206)과, 가열 용기(204)의 상단부 측의 내부 공간과 연통되게 연결되어 가열에 따라 액상 식품으로부터 발생되는 증기가 배출되는 배출관(208)과, 배출관(208)의 외부 인출되는 부분의 도중에 구비되어 통과되는 증기를 냉각하여 응축하는 냉각 장치부(210)와, 냉각 장치부(210)에서 발생되는 응축수가 유입되어 저장되는 응축수 저장부(212)와, 응축수 저장부(212)와 연결되어 그 작동에 따라 연통되는 응축수 저장부(212)와 가열 용기(204) 내부를 진공화시키는 진공 발생 수단(214)과, 히팅 맨틀(202)의 발열선(202a)과 전기적으로 연결되어 발열선(202a)에 의한 발열 온도를 작동 제어하되 초기 승온되어 유지되는 최고 가열온도(ht)로부터 이후 가열 시간의 경과에 따라 온도를 단계적으로 하강시켜 유지시키는 온도 제어부(미도시)와, 가열 용기(204) 내의 특정 부분의 온도를 측정하는 온도 측정 수단(216)과, 히팅 맨틀(202)을 이격되는 외측에서 감싸 보호하며 사용자의 고온 접촉을 차단하는 외부 케이스(218)를 포함하며, 또한 필요에 따라서는 도 8a에 나타낸 바와 같이, 외부 케이스(218)와 냉각 장치부(210) 등의 일부 구성을 내부에 적절히 수용하고 그 외측면 상의 소정 위치에 조작 패널(228)이 구비되는 외장 케이스(226)를 더 포함할 수 있다.

히팅 맨틀(202)은 상면 측의 입구가 개방되고 수직 방향의 전 둘레에 따른 측면과 수평되는 하면은 폐쇄되는 통 형태의 것으로, 바람직하게는 원형 통으로 형성될 수 있다.

그리고, 도 4에 나타낸 바와 같이, 그 상단부에는 외측으로 조금 연장 돌출되도록 연장 날개부(202-f)가 형성되어 해당 연장 날개부(202-f)를 통해 외부 케이스(218)에 대해 볼트 체결 등을 이용하여 결합될 수 있다. 그러나, 그 결합 구조 및 방법은 특별히 한정되지 않는다.

히팅 맨틀(202)은 기본적으로, 발열선(202a)과, 해당 발열선(202a)을 피복하여 노출을 차단하고 내부 발열선(202a)의 위치를 고정하며 직조됨에 따라 원통 형태를 형성하는 피복 섬유(202b)로 구성된다.

구체적으로, 도 5에 나타낸 바와 같이, 피복 섬유(202b)로 발열선(202a)을 피복하여 이루어지는 피복 발열선을 계속적으로 밀착되게 감아 하면과 측면을 빈틈없이 형성하며, 하면 형성 부분에서는 피복 발열선이 동심원을 이루도록 감겨지고, 측면 형성 부분에서는 피복 발열선이 원형 둘레를 계속 이어 감는다. 그리고, 감아진 피복 발열선들은 피복 섬유(202b)에 의한 직조에 따라 일체화 결합을 이룬다.

여기서, 발열선(202a)은 금속 재질의 저항 발열체인 니크롬(Ni-Cr) 또는 철 크롬(Fe-Cr)을 이용하며, 그것은 전류 통전에 따라 전 표면을 통해 저항열을 발생시킨다. 물론, 발열선(202a)은 온도 제어부와 전기적으로 연결되어 온도 제어부에 의해 그 발열 정도가 작동 제어된다.

그리고, 그 피복 섬유(202b)로는 가벼워서 제조 시 등에 있어 취급성이 좋고 고온 상태에서 형태 변화 등이 전혀 없이 내구성 있게 견딜 수 있으며 유연성을 가져 그에 대해 삽입, 압착되는 가열 용기(204)와 정확한 밀착을 이루어 우수한 전열 효율을 제공할 수 있는 유리 섬유(glass fiber)를 이용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 히팅 맨틀(202)은 그 측면 높이에 있어 하단부 측의 1/3 높이 정도까지만 발열선(202a)이 내장되며, 그 윗 부분은 내부 발열선(202a)이 없이 유리 섬유(202b)만으로 직조된다. 즉, 하면 전체와 측면의 하단부 측에만 발열선(202a)이 구비된다.

가열 용기(204)는 상면이 개방되고 일정 높이의 측면과 하면은 폐쇄되는 통 형태의 것으로, 히팅 맨틀(202)의 형태에 대응될 수 있도록 바람직하게 원형 형태의 원통으로 형성된다.

해당 가열 용기(204)의 내부에는 처리 대상물인 액상 식품이 일정량 수용되며, 그 상태로 히팅 맨틀(202)의 내부 공간에 긴밀하게 삽입되어 안착된 상태로 가열되며, 분말 제조가 완료된 후에는 사용자에 의해 히팅 맨틀(202)로부터 꺼내어진다.

가열 용기(204)는 가열 온도에서 충분히 견딜 수 있는 내열성을 갖고 또한 부가되는 진공압에도 전혀 변형되지 않을 수 있는 강도를 가지며 그 내부에 수용되는 액상 식품과 화학적으로 반응하지 않을 수 있는 스테인레스 재질로 바람직하게 이루어질 수 있다.

이러한 가열 용기(204)는 그 상하 방향의 높이 길이가 히팅 맨틀(202)의 내부 공간의 높이 길이보다 조금 크게 형성되며, 따라서 히팅 맨틀(202)의 내부 공간 에 삽입된 상태에서 그 상단부가 조금 돌출된다.

물론, 가열 용기(204)는 그 측면의 외측면이 히팅 맨틀(202)의 내부 공간의 내측면에 밀착될 수 있는 직경을 갖는다.

가열 용기(204)의 개구되는 상면 측에 대해서는 별도의 뚜껑(206)이 결합되어 밀폐되며, 뚜껑(206)은 사용자에 의해 개폐된다. 바람직하게, 해당 뚜껑(206)은 외부에서 내부 투시가 가능하여 사용자가 외부에서 가열 용기(204)의 내부를 관찰 가능하여 분말화가 진행되는 것을 육안으로 확인할 수 있도록 투명 재질로 형성되며, 바람직하게는 우수한 내열성과 강도를 갖는 강화 유리판으로 형성될 수 있다.

아울러, 가열 용기(204)의 상단 에지부에는 고무 재질 등의 실링 부재(미번호)가 결합 구비되어 안착되는 뚜껑(206)과의 틈새를 밀봉하여 가열 용기(204)의 내부가 원활히 진공화되도록 한다. 그러나, 그 실링 구조 및 구성은 특별히 한정되지 않는다.

가열 용기(204)의 저면 상에는 도 6에 나타낸 바와 같이, 미세 홈들(204a)이 서로 교차되는 패턴 등으로 매우 많은 개수 형성되며, 그에 따라 자체 표면적을 넓힘으로써 수용된 액상 식품으로의 우수한 전열 효율을 제공할 수 있다.

또한, 가열 용기(204)의 저면 상에는 적어도 한개 이상의 전열 망체(222)가 상하로 밀착 적층되도록 구비되며, 아울러 상하 적층되는 전열 망체들(222)과 가열 용기(204)의 저면을 서로 밀착시키기 위해 전열 망체들(222)을 하부 방향으로 가압한 상태로 체결될 수 있는 밀착 체결 수단(224)이 또한 구비된다.

도 7을 참조하면, 전열 망체(222)는 전 면적을 통해 미세 관통공들을 갖는 것으로, 망체 부분의 외곽 부분에는 테부가 형성될 수 있고, 망체 부분을 지지하는 지지 구조를 가질 수 있다.

전열 망체(222)의 적층 개수는 처리 대상물인 액상 식품의 양에 비례되도록 가감될 수 있으며, 즉 처리 대상의 액상 식품의 양이 많아지면 전열 망체(222)의 적층 개수는 증가된다.

이와 같이, 가열 용기(204)의 저면 상에 밀착 적층되는 전열 망체(222)를 이용하면, 가열에 따라 부피와 양이 대폭 줄어들어 반죽물과 같은 형태로 된 액상 식품을 이후 가열 시에 매우 많은 수의 미세 관통공들에 의한 표면적 증가 효과에 의해 우수한 전열 효율을 제공할 수 있어 초기 고형화 상태로부터 완전 고형화 상태로 신속하게 진행되도록 할 수 있고, 또한 서로 구획되는 미세 관통공들을 통해 과립 형태가 보다 신속하게 형성되도록 할 수 있다. 특히, 전열 망체(222)는 상하로 적층 구비되므로, 더욱 많은 개수의 미세 관통공들을 통해 신속한 분말화가 진행될 수 있다.

밀착 체결 수단(224)은 가열 용기(204)의 저면에 대해 적층되는 전열 망체들(222)이 서로 밀착을 이루도록 체결하는 것으로, 그 구성 및 방법은 특별히 한정되지 않는다.

배출관(208)은 일단이 가열 용기(204)의 내부 공간의 상단부 측에 접속되어 외부로 길게 인출되는 것으로, 유연한 플렉시블 호스로 구현될 수 있고, 그 내부를 통해 액상 식품으로부터 발생되는 증기가 이송 배출된다.

물론, 배출관(208)은 가열 용기(204)의 내부 공간의 상단부 측에 대해 연통 되게 연결되기만 하면 되므로, 가열 용기(204)의 상단부가 아닌 뚜껑(206)을 통해 접속될 수도 있다.

냉각 장치부(210)는 외부 인출된 부분의 배출관(208)의 도중에 개입되도록 구비되어 배출관(208)을 통해 이송되어 온 후 내부 통과되는 증기를 냉각하여 응축시키며, 구체적으로는 공기 송풍을 이용하여 냉각시킬 수 있도록 라디에이터(210a)와 송풍 팬(210b)의 조합으로 구현될 수 있다.

물론, 냉각 장치부(210)는 냉각수를 이용하여 냉각시킬 수 있도록 냉각수 탱크, 냉각수 순환 펌프, 냉각수 이송관의 조합으로 구현될 수도 있는 등, 그 구성 및 방식이 특별히 한정되지 않는다.

응축수 저장부(212)는 냉각 장치부(210)를 통과하면서 냉각, 응축되어 발생된 후 유입되는 응축수를 저장하는 것으로, 밀폐되는 조(bath) 형태든 탱크 형태든 특별히 한정되지 않는다. 물론, 응축수 저장부(212)에는 그 내부의 응축수를 외부 배출할 수 있도록 배출공(미번호)이 구비된다.

진공 발생 수단(214)은 응축수 저장부(212) 다음의 배출관(208)의 최종단에 구비되어 그 가동에 따라 연통되는 가열 용기(204)의 내부까지 진공으로 만드는 것으로, 진공 펌프나 진공 팬 등을 이용할 수 있다.

온도 제어부는 히팅 맨틀(202)의 발열선(202a)과 전기적으로 연결되어 발열선(202a)에 의한 발열 온도를 작동 제어하는 것으로, 발열선(202a)에 인가되는 전류 정도를 조절하여 발열 온도를 제어할 수 있다.

본 발명에 따르면, 온도 제어부는 도 9의 그래프를 통해 나타낸 바와 같이, 초기 승온 후 유지되는 최고 가열온도(ht)로부터 이후 시간 경과에 따라 적어도 2단계 이상으로 온도를 스텝 하강시켜 유지시킨다.

그 바람직한 일 예에 따른 온도 제어 방식을 이하 일부 작용과 함께 설명한다.

먼저, 사용자가 가열 용기(204) 내에 일정량의 액상 식품을 수용시킨 상태로 해당 가열 용기(204)를 히팅 맨틀(202)의 내부 공간에 삽입한다. 이때, 히팅 맨틀(202)의 측면 부분에는 하부로부터의 1/3 높이까지만 발열선(202a)이 존재하고 그 윗 부분에는 발열선(202a)이 없는 바, 해당 히팅 맨틀(202)에 가열 용기(204)가 삽입 안착된 상태에서 액상 식품의 표면 높이가 발열선(202a)이 존재하는 최고 높이보다 조금 높거나 낮은 정도가 되도록 액상 식품을 가열 용기(204) 내에 수용한다.

그 후, 사용자는 후술하는 외장 케이스(226) 상에 구비된 조작 패널(228)을 통해 가열 개시를 명령 입력하며, 그에 따른 온도 제어부의 작동 제어에 따라 히팅 맨틀(202)의 발열선(202a)으로 전류 인가가 개시되어 발열 온도가 점차 승온되어 최고 가열온도(ht)에 도달 후 일정 시간 유지된다.

여기서, 최고 가열온도(ht)는 초기 상태의 액상 식품에 다량 함유되어 있는 수분을 신속하게 40% 이상 대량 제거하여 액상 식품의 부피와 양을 신속하게 줄이는데 이용되는 온도이다. 물론, 최고 가열온도는 높으면 높을수록 해당 단계를 신속하게 마칠 수 있다.

이와 같이, 최고 가열온도(ht)에서의 일정 시간의 가열을 통해 액상 식품의 부피가 대폭 줄어들어 그 표면 높이가 발열선(202a)이 존재하는 최고 높이에 대한 1/3 정도까지 줄어들게 된다.

이어서, 온도 제어부는 히팅 맨틀(202)의 발열선(202a)의 발열 온도를 일정 온도 하강시켜 제1 하강 가열온도(ct-1)에 도달 후 일정 시간 유지되도록 한다. 물론, 온도 제어부는 발열선(202a)으로 인가되는 전류 세기를 일정 정도 줄여 일정 온도 하강시킨다.

여기서, 제1 하강 가열온도(ct-1)는 이미 최고 가열온도(ht)의 가열을 통해 함유 수분이 대폭 제거되어 부피가 크게 줄어든 상태의 액상 식품을 추가로 가열하는데 이용되는 온도로, 액상 식품 내의 잔류 수분들에 의해 거품들이 대량 생성되도록 하면서 잔류 수분을 제거하여 고형화 비율이 약 절반 정도가 될 때까지 유지된다.

그 다음, 온도 제어부는 히팅 맨틀(202)의 발열선(202a)의 발열 온도를 추가로 일정 온도 하강시켜 제2 하강 가열온도(ct-2)에 도달 후 일정 시간 유지되도록 한다.

여기서, 제2 하강 가열온도(ct-2)는 고형화 비율이 50%로부터 거의 100%로 될 때까지 유지된다.

그 후, 온도 제어부는 히팅 맨틀(202)의 발열선(202a)으로의 전류 인가를 중지하며, 그에 따라 이후 제조된 분말은 상온 상태로 냉각된다.

이와 같이, 온도 제어부는 최고 가열온도(ht)로부터 온도를 단계적으로 하강시켜 유지시킴으로써, 가열에 따라 액상 식품의 부피와 양이 줄어드는 만큼 온도 하강을 통해 액상 식품이 타거나 눌어붙는 현상이 발생되지 않도록 한다.

덧붙여, 본 발명에 따르면, 가열 용기(204)의 저면 상에는 전열 망체(222)가 적층 구비되며 그러한 전열 망체(222)는 최고 가열온도(ht) 단계를 지나 반죽물 유사 형태로부터 고형화 완료 시까지의 과정에 있어 표면적의 증가에 따른 우수한 전열 효율을 제공함과 아울러, 미세 관통공들에 의한 거품 발생량 증대 및 고형분의 용이 형성성 등을 제공하여 고형화가 신속하게 실시되도록 한다.

이로써, 본 발명에 의하면, 스텝식 온도 하강에 따라 전력 소비량을 줄일 수 있으면서도, 전체적으로는 신속한 작업 진행이 가능하고, 액상 식품이 전혀 타거나 눌어붙지 않도록 할 수 있다.

물론, 가열 용기(204)의 저면 상에 전반적으로 형성되는 미세 홈들(204a)도 특히 초기 고형화 상태로부터 완전 고형화 상태까지의 과정에 있어 전열 효율을 향상시켜 신속한 작업 종료가 가능하도록 한다.

첨언하면, 분말 제조에 있어 가장 중요한 기간은 초기 고형화 상태로부터 완전 고형화 상태로의 전이 과정으로, 이 과정에서는 상대적으로 저온 가열을 실시함에 따라 소요 시간이 길어질 수 있는데, 그 소요 시간을 줄이기 위한 방안으로 전열 망체(222)와 미세 홈(204a)을 이용하여 전열 효율을 향상시키는 것이다.

기본적으로, 본 발명에 의하면, 종래와 같이 중탕을 이용하는 간접 가열이 아닌 중탕용 물과 같은 중간 열 매체를 전혀 이용하지 않는 직접 가열을 이용하므로, 우수한 가열 효율로 전력 소비량을 대폭 줄이면서, 신속한 건조를 진행할 수 있다.

덧붙여, 상기한 온도 제어부는 처리 대상물인 액상 식품의 양이나 종류에 따라 서로 다른 스텝 온도 제어를 실행할 수 있도록 프로그램화된 데이터를 가지는 것일 수 있다.

온도 측정 수단(216)은 가열 용기(204) 내의 특정 부분의 온도를 측정하여 온도 제어부나 조작 패널(228) 측으로 송출할 수 있는 것으로, 바람직하게는 그 하단부가 전열 망체(222)에 접촉되어 액상 식품이 완전히 분말화될 때까지 계속 액상 식품의 온도를 측정할 수 있도록 구비된다. 해당 온도 측정 수단(216)은 바람직하게 뚜껑(206)을 통해 매달리는 식으로 구비될 수 있다.

외부 케이스(218)는 히팅 맨틀(202)을 이격되는 외측에서 감싸 보호하고 히팅 맨틀(202)의 고정 결합이 가능하도록 하는 것으로, 사용자의 고온 접촉을 차단한다.

그리고, 히팅 맨틀(202)의 발열선(202a)이 존재하는 부분과 외부 케이스(218) 간의 사이 공간에는 솜이나 블록 형태일 수 있는 단열재(220)가 구비되어 외부로의 열 손실을 차단하면서 외부 케이스(218)가 고온화되는 것을 방지한다.

또한, 히팅 맨틀(202)에서 발열선(202a)이 존재하지 않는 상단 부분에 대향되는 외부 케이스(218) 상에는 하나 이상의 방열공(218a)이 형성되어 자연 방열을 제공한다.

외장 케이스(226)는 도 8a에 나타낸 바와 같이, 외부 케이스(218)와 같은 구성 요소를 내부에 수용하고 그 외측면 상에의 조작 패널(228)과 개폐 도어(226a)를 구비하는 것이다.

추가로, 도 8a와 도 8b에서 도면 부호 230은 응축수 저장부(212)와 진공 발생 수단(214)의 사이에 구비되어 진공 발생 수단(214)으로 미처 응축되지 않는 증기가 유입되지 않도록 차단하는 유입 방지 수단이다.

이하, 이상과 같은 구성 및 작용을 갖는 본 발명에 따른 액상 식품의 진공 분말 제조장치(200)의 개략적인 사용 방법을 설명한다.

사용자는 외장 케이스(226) 상의 개폐 도어(226a)를 개방하고 가열 용기(204)를 꺼내 해당 가열 용기(204)의 내부에 처리 대상물인 액상 식품을 일정량 담은 후, 해당 가열 용기(204)를 히팅 맨틀(202) 상에 삽입 안착한 다음, 안착된 가열 용기(204) 상에 뚜껑(206)을 결합한다.

이어서, 사용자는 외장 케이스(226) 상의 조작 패널(228)을 통해 작동 개시 명령을 입력하면, 진공 발생 수단(214)이 가동되어 가열 용기(204)의 내부가 진공화되고, 또한 온도 제어부가 히팅 맨틀(202)의 발열선(202a)을 작동 제어하여 가열함으로써 액상 식품이 증발 건조되어 분말화된다.

분말화 과정이 모두 종료되면, 가열이 정지되고 진공이 해제되며, 사용자는 외장 케이스(226) 상의 개폐 도어(226a)를 열고 가열 용기(204)를 꺼내 제조된 분말을 취출할 수 있다.

마지막으로, 본 명세서에서 기재한 '액상 식품'이란, 수분을 함유하여 건조가 필요한 모든 제품 즉, 한약액, 각종 건강식품 액, 과일즙 등을 포함하는 것을 의미하며, 본 발명에 따른 액상 식품의 진공 분말 제조장치(200)는 꼭 분말만을 제조하는 것은 아니고 최종 제조 상태에서의 수분 함유 정도에 따라 농축된 엑기스, 젤 등의 반고형 제품도 제조할 수 있다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

도 1은 종래의 대표적인 액상 식품의 진공 분말 제조장치를 나타내는 구성도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액상 식품의 진공 분말 제조장치의 주요 구성을 나타내는 개략 구성도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액상 식품의 진공 분말 제조장치의 요부에 대해 실제 제조된 것을 촬영한 사진,

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액상 식품의 진공 분말 제조장치에 구비되는 히팅 맨틀을 촬영한 사진,

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액상 식품의 진공 분말 제조장치에 구비되는 히팅 맨틀의 구성을 설명하는 도면,

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액상 식품의 진공 분말 제조장치에 구비되는 가열 용기의 저면을 나타내는 도면,

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액상 식품의 진공 분말 제조장치에 구비되는 가열 용기의 저면 상에 적층되는 전열 망체를 나타내는 사진,

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액상 식품의 진공 분말 제조장치의 실제 제조된 제품을 촬영한 사진들,

도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액상 식품의 진공 분말 제조장치에서 채택하는 스텝 온도 제어를 나타내는 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200 : 진공 분말 제조장치 202 : 히팅 맨틀

202a : 발열선 202b : 피복 섬유

202-f : 연장 날개부 204 : 가열 용기

204a : 미세 홈 206 : 뚜껑

208 : 배출관 210 : 냉각 장치부

210a : 라디에이터 210b : 송풍 팬

212 : 응축수 저장부 214 : 진공 발생 수단

216 : 온도 측정 수단 218 : 외부 케이스

218a : 방열공 220 : 단열재

222 : 전열 망체 224 : 밀착 체결 수단

226 : 외장 케이스 226a : 개폐 도어

228 : 조작 패널 230 : 유입 방지 수단

ht : 최고 가열온도 ct-1 : 제1 하강 가열온도

ct-2 : 제2 하강 가열온도

Claims (6)

1. 수분을 함유하는 액상 식품을 진공 하에서 가열하여 수분 증발을 통해 농축 고형화하여 분말로 제조하며 상기 액상 식품으로부터 증발되는 증기를 배출하는 배출관, 상기 증기를 냉각하는 냉각 장치부, 응축수를 저장하는 응축수 저장부 및 진공화시키는 진공 발생 수단을 구비하는 액상 식품의 진공 분말 제조장치에 있어서,

   상면이 개방되는 통 형태를 가지며 발열선과 상기 발열선을 피복하여 직조됨에 따라 형태를 이루는 피복 섬유의 결합으로 구성되고 전원 공급에 따라 상기 발열선이 발열되는 히팅 맨틀;

   상기 액상 식품을 내부 수용한 상태로 상기 히팅 맨틀의 내측 공간에 긴밀하게 삽입되어 안착된 상태로 가열되는 가열 용기;

   상기 가열 용기의 개방된 상면에 탈착 가능하게 결합되어 밀폐하는 뚜껑;

   상기 발열선과 전기적으로 연결되어 발열 온도를 작동 제어하는 온도 제어부;

   상기 가열 용기의 저면 상에 밀착 적층되는 적어도 한개 이상의 전열 망체; 및

   상기 가열 용기의 저면과 한개 이상의 상기 전열 망체 간을 밀착시키는 밀착 체결 수단; 을 포함하며,

   상기 가열 용기는,

   저면 상에 전반적으로 형성되는 다수개의 미세 홈; 을 구비하는 것을 특징으로 하는 액상 식품의 진공 분말 제조장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 온도 제어부는,

   초기 승온되어 일정 시간 유지되며 상기 액상 식품에 함유된 수분을 40% 이상 제거하는 최고 가열온도;

   상기 최고 가열온도로부터 일정 온도 하강되어 일정 시간 유지되며 고형화 비율이 50% 이상 진행되도록 하는 제1 하강 가열온도; 및

   상기 제1 하강 가열온도로부터 일정 온도 하강되어 일정 시간 유지되며 나머지 고형화가 진행되도록 하는 제2 하강 가열온도; 로,

   상기 최고 가열온도로부터 이후 가열 시간의 경과에 따라 가열 온도를 적어도 2단계 이상 스텝 하강시켜 유지시키는 것을 특징으로 하는 액상 식품의 진공 분말 제조장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 히팅 맨틀은,

   측면 높이에서 하단부 측의 일부 높이까지만 상기 발열선이 구비되는 것을 특징으로 하는 액상 식품의 진공 분말 제조장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 히팅 맨틀을 이격되는 외측에서 감싸 보호하는 외부 케이스; 및

   상기 히팅 맨틀의 상기 발열선이 존재하는 부분과 상기 외부 케이스 간에 구비되어 단열하는 단열재; 를 더 포함하며,

   상기 히팅 맨틀의 상기 발열선이 존재하지 않는 부분에 대향되는 상기 외부 케이스 상에는 방열공; 이 구비되는 것을 특징으로 하는 액상 식품의 진공 분말 제조장치.

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