KR101169634B1 - 스팀 가열 교반 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 교반물이 수용되는 용기의 외벽과 내부에서 동시에 가열 및 냉각이 이루어지도록 함으로써 교반 효율성을 높일 수 있으며, 냉각 시간 단축을 통해 미생물의 번식을 억제할 수 있는 스팀 가열 교반 장치에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명의 스팀 가열 교반 장치는, 공급되는 원재료의 혼합을 위한 내부 공간부가 형성된 내부 용기, 내부 용기의 외부에 내부 용기와 이격 설치되어 열교환 매체가 유입되는 격실을 형성하는 외부 용기를 포함하는 본체와, 내부 용기에 원재료를 공급하는 원재료 공급장치를 포함하는 스팀 가열 교반 장치에 있어서, 내부 용기의 공간부 내에 수직 설치되고, 내부에 열매체가 유입되는 회전축 모듈과, 본체의 일측에 설치되어 회전축 모듈을 회전시키는 회전구동수단과, 일단과 타단이 회전축 모듈과 연통하도록 회전축 모듈의 둘레에 설치되는 열교환 코일과, 회전축 모듈에 연결되어 회전축 모듈에 연동되어 회전하는 교반 날개와, 격실 및 회전축 모듈에 열매체를 공급하는 열매체 공급수단을 포함한다.

Description

스팀 가열 교반 장치{APPARATUS FOR MIXING BY HOT STEAM}
본 발명은 스팀 가열 교반 장치에 관한 것으로서, 특히 교반물이 수용되는 용기의 외벽과 내부에서 동시에 가열 및 냉각이 이루어지도록 함으로써 교반 효율성을 높일 수 있으며, 냉각 시간 단축을 통해 미생물의 번식을 억제할 수 있는 스팀 가열 교반 장치에 관한 것이다.
일반적으로 식품 조리에 첨가되는 소스류나 드레싱류, 장류, 원액류 등의 각종 조미 식품은 하나 또는 둘 이상의 원재료를 가열 혼합하는 방식으로 제조된다.
종래의 가열 혼합 방식을 이용한 조미 식품 제조 장치로는 압력을 이용한 혼합 장치와 임펠러 방식 교반 장치가 있다.
이중, 압력을 이용한 혼합 장치는 스팀 가열시 스팀 용기 내부의 온도를 감지하고 압력을 제어하는 방식으로서, 압력을 이용하기 때문에 기계 오작동시에 기계의 폭발이나 변형으로 인한 사고 발생의 위험이 있다.
또한, 설비 단가가 높아 대량 생산에는 도입할 수 있으나 소량 생산에는 적합하지 않은 단점이 있다.
이에, 압력을 이용한 혼합 장치보다는 임펠러 방식의 교반 장치가 선호되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 임펠러 방식의 교반 장치의 구성도로서, 종래의 교반 장치는 내부에 원재료 혼합을 위한 공간부(110)가 형성된 내부 용기(120)와, 내부 용기(120)의 외부에 내부 용기(120)와 이격 설치되어 열교환 매체가 유입되는 격실(130)을 형성하는 외부 용기(140)를 갖는 본체(100)를 포함한다.
그리고, 내부 용기(120)의 공간부(110)에는 원재료 공급장치(200)로부터 원재료를 공급받기 위한 원재료 공급관(150)이 연결되며, 격실(130)에는 외부의 냉각수 공급부 또는 스팀 공급부로부터 스팀 또는 냉각수를 선택적으로 공급받을 수 있도록 열매체 공급관(160)이 연결된다.
또한, 본체(100)의 상부에는 모터(300)가 설치되고, 모터(300)에 축결합된 회전축(170)이 내부 용기(120)의 공간부(110)내로 하방 연장 형성되고, 회전축(170)의 둘레에는 교반 날개(180)가 연결된다.
그런데, 이러한 종래의 임펠러 방식의 교반 장치는 격실(130)로 스팀 등의 열매체를 공급하여 내부 용기(120)를 가열함으로써 교반 효율을 증가시키도록 되어 있는데, 이때 열기가 원재료가 혼합되는 내부 용기(120) 내에 직접 가해지지 않고 내부 용기(120) 외부에 위치하는 격실(130)에만 열매체가 공급되므로 열 전달 시간이 오래 걸려 혼합에 소요되는 시간이 길어지고 그에 따라 에너지 소비가 높아지는 단점이 있다.
마찬가지로, 냉각시에 격실(130)로 냉각수 등의 열매체를 공급하여 내부 용기(120)의 내부 온도를 낮추도록 되어 있는데, 간접 냉각에 따라 냉각 시간이 오래 걸려 미생물 번식으로 인해 식품이 변질되기 쉬운 단점이 있다.
배경 기술의 단점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은, 교반물이 수용되는 용기의 외벽에 격실을 형성하고, 용기의 내부에 회전과 동시에 교반물과의 열교환이 이루어지는 열교환 코일을 설치함으로써, 교반물의 가열과 냉각 시간을 단축할 수 있도록 하는 스팀 가열 교반 장치를 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 교반물과의 열교환이 이루어진 스팀과 냉각수를 배출 저장하여 스팀 장치에서의 스팀 생성시에 재사용할 수 있도록 하는 스팀 가열 교반 장치를 제공함에 있다.
과제를 해결하기 위한 본 발명의 스팀 가열 교반 장치는, 공급되는 원재료의 혼합을 위한 내부 공간부가 형성된 내부 용기, 내부 용기의 외부에 내부 용기와 이격 설치되어 열교환 매체가 유입되는 격실을 형성하는 외부 용기를 포함하는 본체와, 내부 용기에 원재료를 공급하는 원재료 공급장치를 포함하는 스팀 가열 교반 장치에 있어서, 내부 용기의 공간부 내에 수직 설치되고, 내부에 열매체가 유입되는 회전축 모듈과, 본체의 일측에 설치되어 회전축 모듈을 회전시키는 회전구동수단과, 일단과 타단이 회전축 모듈과 연통하도록 회전축 모듈의 둘레에 설치되는 열교환 코일과, 회전축 모듈에 연결되어 회전축 모듈에 연동되어 회전하는 교반 날개와, 격실 및 회전축 모듈에 열매체를 공급하는 열매체 공급수단을 포함한다.
여기서, 열매체 공급수단은 스팀장치 및 냉각수 공급 장치를 포함한다.
그리고, 본 발명은 격실 및 열교환 코일을 순환한 미온수가 배출되는 미온수 배출관과, 배출된 미온수를 저장하고 스팀 장치에 공급하는 미온수 저장 장치를 더 포함한다.
또한, 회전축 모듈은 본체의 상단과 하단에 각각 결합되며 내부에 중공부가 형성된 고정 샤프트, 회전구동수단에 의해 회전 가능하도록 고정 샤프트의 외부에 회전 안내 수단을 통해 결합되는 케이스, 케이스 내부에 삽입되어 케이스의 회전에 연동하여 회전하고, 열매체 공급수단으로부터 유입되는 열매체를 열교환 코일로 선단부로 유입시키기 위한 상부 공간부가 형성되고, 열교환 코일 종단부의 열매체를 외부로 배출하기 위한 하부 공간부가 형성되어 있으며, 상부 공간부와 하부 공간부 사이는 폐쇄된 파이프를 포함한다.
또한, 교반 날개는 내부 용기 내벽면과 인접한 수직 날개부와, 내부 용기 바닥면과 인접한 수평 날개부로 이루어지며, 교반 날개는 금속재질의 내부 날개와, 내부 날개의 외부를 감싸며 내부 날개에 착탈 가능하게 장착되는 탄성 재질의 외부 날개를 포함한다.
본 발명은 교반물이 수용되는 용기의 내부와 외부에서 2중 가열 및 냉각이 이루어지도록 함으로써, 가열과 냉각 시간을 단축하여 교반 효율을 높이고 미생물의 번식을 억제할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 교반물과의 열교환이 이루어진 스팀과 냉각수를 배출 저장하여 스팀 장치에서의 스팀 생성시에 재사용함으로써, 스팀 생성에 필요한 에너지를 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 임펠러 방식의 교반 장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 스팀 가열 교반 장치를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 스팀 가열 교반 장치 본체 내부 단면도.
도 4는 도 3의 회전축 모듈의 단면 구조도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 스팀 가열 교반 장치를 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 스팀 가열 교반 장치 본체 내부 단면도이며, 도 4는 도 3의 회전축 모듈의 단면 구조도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 스팀 가열 교반 장치는 본체(1), 회전축 모듈(2), 회전구동수단(3), 열교환 코일(4), 교반 날개(5) 및 열매체 공급수단(6)을 포함한다.
여기서, 본체(1)는 공급되는 원재료의 혼합을 위한 내부 공간부(11a)가 형성된 내부 용기(11)와, 내부 용기(11)의 외부에 내부 용기(11)와 이격 설치되어 격실(13)을 형성하는 외부 용기(12)로 구성된다.
또한, 회전축 모듈(2)은 내부 용기(11)의 공간부 내에 회전가능하게 수직 설치되고 내부에 열매체가 유입가능한 구조를 가짐으로써, 후술하는 교반 날개(5)를 회전시켜 원재료들을 교반시킴과 아울러 유입된 열매체를 열교환 코일(4)에 전달하여 교반 효율을 향상시키도록 하는 것으로서, 고정 샤프트(21)와 케이스(22) 및 파이프(23)를 포함한다.
여기서, 고정 샤프트(21)는 본체(1)의 상단과 하단에 각각 축 결합되어 케이스(22)의 회전을 안내하기 위한 것으로서, 내부에는 파이프(23)가 관통 삽입될 수 있도록 중공부(211)가 형성된다.
그리고, 케이스(22)는 내부에 파이프(23)와 고정 샤프트(21)가 삽입될 수 있도록 중공부(222)가 형성되고 볼 베어링과 같은 회전 안내 수단(221)을 통해 고정 샤프트(21)의 외측에 설치되며, 동력전달수단(24)을 통해 회전구동수단(3)에서 발생하는 동력을 전달받아 고정 샤프트(21)의 외측에서 회전한다. 케이스(22)의 상단은 파이프(23)와 일체로 형성되거나 파이프(23)가 압입되어 케이스(22)의 회전 시 파이프(23)가 동반 회전하도록 되어 있다.
이때, 동력전달수단(24)은 케이스(22)가 관통 삽입되도록 케이스(22)의 둘레에 설치된 제 1 기어(241)와, 제 1 기어(241)와 맞물리도록 회전구동수단(3)의 일단에 설치된 제 2 기어(242)로 이루어진다.
파이프(23)는 케이스(22)의 중공부(222)에 삽입되어 케이스(22)의 회전에 연동하여 회전하는 것으로서, 상부 공간부(23a)와, 하부 공간부(23b) 및 폐쇄부(23c)로 이루어진다.
여기서, 상부 공간부(23a)는 열매체 공급수단(6)으로부터 유입되는 열매체를 열교환 코일(4)의 선단부로 유입시키기 위하여, 열교환 코일(4)의 상단이 연통되는 상부 일부에만 개방 형성되고, 하부 공간부(23b)는 열교환 코일(4) 종단부의 열매체를 외부로 배출시키기 위하여, 열교환 코일(4)의 하단이 연통되는 하부 일부에만 개방 형성된다.
그리고, 폐쇄부(23c)는 상부 공간부로 유입된 열매체가 외부로 바로 배출되지 않고 열교환 코일(4) 선단부로 유입되어 열교환 코일(4) 내부를 흐른 다음 열교환 코일(4)의 종단부를 통해 외부로 배출 될 수 있도록 상부 공간부(23a)와 하부 공간부(23b) 사이를 폐쇄한다.
한편, 열교환 코일(4)은 선단이 파이프(23)의 상부 공간부(23a)와 연통되고, 하단이 파이프(23)의 하부 공간부(23b)와 연통되도록 파이프(23)의 둘레에 설치되어, 파이프(23)의 상부 공간부(23a)를 통해 유입되는 열매체가 그 내부를 흘러 파이프(23)의 하부 공간부(23b)를 통해 외부로 배출되도록 한다.
이와 같이 본 발명은, 내부 용기(11)의 공간부(11a)에 열매체가 순환하며 파이프(23)의 회전에 연동하여 회전하는 열교환 코일(4)을 설치함으로써, 내부 용기(11)의 공간부(11a)에 수용된 교반물과의 열교환이 단시간에 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 교반 날개(5)는 파이프(23)에 연결되어 파이프(23)의 회전에 연동 회전하는 것으로서, 도면에 도시되어 있지는 않으나, 금속재질의 내부 날개와, 내부 날개의 외부를 감싸며 내부 날개에 착탈 가능하게 장착되는 탄성 재질의 외부 날개를 포함한다.
이때, 교반 날개(5)는 내부 용기(11)의 내벽면과 인접 설치된 수직 날개부(5a)와, 내부 용기(11)의 바닥면과 인접 설치되는 수평 날개부(5b)로 이루어져 회전시 내부 용기(11)의 벽면과 바닥면에 흡착되는 교반물을 긁어냄으로써, 가열시 내부 용기(11) 내벽과 바닥에 교반물이 눌어붙는 것을 방지한다.
또한, 열매체 공급수단(6)은 격실(13)과 열교환 코일(4)에 선택적으로 스팀 또는 냉각수를 공급하기 위한 것으로서, 스팀 장치(61)와 냉각수 공급장치(62)를 포함한다.
여기서, 스팀 장치(61)는 스팀 공급관(611)을 통해 격실(13) 상단부에 연결되고, 냉각수 공급장치(62)는 냉각수 공급관(621)을 통해 격실(13)의 상단부에 연결된다. 또한, 스팀 장치(61)와 냉각수 공급장치(62)는 유로를 선택적으로 가변하는 밸브(631)가 구비된 열매체 공급관(63)을 통해 파이프(23)의 상부 공간부(23a)와 연결된다.
아울러, 본 발명은 본체의 하단에 연결되어 격실(13) 및 열교환 코일(4)을 순환한 미온수를 배출하는 미온수 배출관(641)과, 배출된 미온수를 저장하고 스팀 장치(61)에 공급하는 미온수 저장 장치(64)를 더 포함할 수 있다.
즉, 내부 용기(11)의 공간부에 수용되는 교반물을 가열 또는 냉각하기 위하여 열교환 코일(4)과 격실(13)로 공급된 스팀 또는 냉각수는 교반물과의 열교환이 이루어진 후에 미온수 배출관(641)을 통해 배출되고, 배출된 미온수는 미온수 저장 장치(64)에 저장되어 있다가 스팀 장치(61)에서 재사용된다.
이와 같이 본 발명은 교반물의 가열 및 냉각에 이용된 미온수를 재사용함으로써 스팀 장치에서의 스팀 생성에 필요한 에너지를 절감할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 스팀 가열 교반 장치의 작용을 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하도록 한다.
우선, 가열 공정을 살펴보면 내부 용기(11)의 공간부(11a)에 교반물이 수용된 상태에서 스팀 장치(61)를 이용하여 스팀을 생성하면, 가변 밸브(631)는 열매체 공급관(63)과 스팀 장치(61)간의 유로를 연결하여 고온의 스팀이 열매체 공급관(63)과, 파이프(23)의 상부 공간부를 거쳐 열교환 코일(4) 내부로 유입되도록 한다.
이에 따라, 열교환 코일(4) 내부로 유입된 스팀과 내부 용기(11) 내부에 수용된 교반물의 열교환이 이루어짐으로써, 교반물이 가열된다. 이때, 격실(13)에도 스팀 장치(61)에서 생성된 스팀을 공급하여, 내부 용기(11)의 외벽을 동시에 가열함으로써 교반물의 가열 효과를 높인다.
아울러, 회전구동수단(3)에 의해 케이스(22)와 연결된 파이프(23)가 회전하고, 이에 연동하여 열교환 코일(4) 및 교반 날개(5)가 동반 회전한다. 이때, 교반물은 교반 날개(5)에 의해 회전 혼합되면서 내부 용기(11)의 외벽을 통해 전달되는 열원과 열교환 코일(4)에 의해 전달되는 직접적인 열원에 의해 고온으로 가열되어 교반 효율이 현저하게 향상된다. 여기서, 교반 날개(5)가 회전될 때 수직 날개부(5a)와 수평 날개부(5b)가 각각 내부 용기(11)의 내벽과 바닥면과 밀착 회전되고, 그에 따라 내부 용기(11)의 내벽과 바닥면 흡착된 교반물이 제거되므로, 교반물이 내부 용기에 눌어붙지 않게 된다.
이후, 교반물과 열교환이 이루어진 열교환 코일(4) 내부의 스팀과 격실(13) 내부를 순환한 스팀은 미온수 상태로 미온수 배출관(641)을 통해 미온수 저장 장치(64)로 배출 저장되고, 저장된 미온수는 스팀 장치(61)에서 스팀을 생성할 때 재사용된다.
다음으로, 냉각 공정을 살펴보면 가열 공정과 마찬가지로 내부 용기(11)의 공간부(11a)에 교반물이 수용된 상태에서 냉각수 공급 장치(62)를 이용하여 냉각수를 생성하면 가변 밸브(631)는 열매체 공급관(63)과 냉각수 공급 장치(62)간의 유로를 연결하여 냉각수가 열매체 공급관(63)과, 파이프(23)의 상부 공간부를 거쳐 열교환 코일(4) 내부로 유입되도록 한다.
이에 따라, 열교환 코일(4) 내부로 유입된 냉각수와 내부 용기(11) 내부에 수용된 교반물의 열교환이 이루어짐으로써, 교반물이 냉각된다. 이때, 격실(13)에도 냉각수 공급 장치(62)에서 생성된 냉각수를 공급하여, 내부 용기(11)의 외벽을 동시에 냉각함으로써 교반물의 냉각 효과를 높인다.
아울러, 회전구동수단(3)에 의해 케이스(22)와 연결된 파이프(23)가 회전하고, 이에 연동하여 열교환 코일(4) 및 교반 날개(5)가 동반 회전한다. 이때, 교반물은 교반 날개(5)에 의해 회전 혼합되면서 내부 용기(11)의 외벽을 통해 전달되는 냉기와 열교환 코일(4)에 의해 전달되는 직접적인 냉기에 의해 저온으로 냉각되어 냉각 효율이 현저하게 향상되어 교반물의 냉각 시간이 단축된다.
이후, 교반물과 열교환이 이루어진 열교환 코일(4) 내부의 냉각수와 격실(13) 내부를 순환한 냉각수는 미온수 상태로 미온수 배출관(641)을 통해 미온수 저장 장치(64)로 배출 저장되고, 저장된 미온수는 스팀 장치(61)에서 스팀을 생성할 때 재사용된다.
1 : 본체 11 : 내부 용기
11a : 공간부 12 : 외부 용기
13 : 격실
2 : 회전체 모듈 21 : 고정 샤프트
22 : 케이스 23 : 파이프
24 : 동력전달수단
3 : 회전구동수단 4 : 열교환 코일
5 : 교반 날개 6 : 열매체 공급수단

Claims (6)

  1. 공급되는 원재료의 혼합을 위한 내부 공간부가 형성된 내부 용기, 상기 내부 용기의 외부에 내부 용기와 이격 설치되어 열교환 매체가 유입되는 격실을 형성하는 외부 용기를 포함하는 본체와, 상기 내부 용기에 원재료를 공급하는 원재료 공급장치를 포함하는 스팀 가열 교반 장치에 있어서,
    상기 내부 용기의 공간부 내에 수직 설치되고, 내부에 열매체가 유입되는 회전축 모듈과,
    상기 본체의 일측에 설치되어 상기 회전축 모듈을 회전시키는 회전구동수단과,
    일단과 타단이 상기 회전축 모듈과 연통하도록 상기 회전축 모듈의 둘레에 설치되는 열교환 코일;
    상기 회전축 모듈에 연결되어 상기 회전축 모듈에 연동되어 회전하는 교반 날개;
    상기 격실 및 상기 회전축 모듈에 열매체를 공급하는 열매체 공급수단을 포함함을 특징으로 하는 스팀 가열 교반 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 열매체 공급수단은 스팀장치 및 냉각수 공급 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀 가열 교반 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 격실 및 열교환 코일을 순환한 미온수가 배출되는 미온수 배출관;
    상기 배출된 미온수를 저장하고 상기 스팀 장치에 공급하는 미온수 저장 장치를 더 포함함을 특징으로 하는 스팀 가열 교반 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 회전축 모듈은
    상기 본체의 상단과 하단에 각각 결합되며 내부에 중공부가 형성된 고정 샤프트;
    상기 회전구동수단에 의해 회전 가능하도록 고정 샤프트의 외부에 회전 안내 수단을 통해 결합되는 케이스;
    상기 케이스 내부에 삽입되어 상기 케이스의 회전에 연동하여 회전하고, 상기 열매체 공급수단으로부터 유입되는 열매체를 상기 열교환 코일의 선단으로 유입시키기 위한 상부 공간부가 형성되고, 상기 열교환 코일 종단부의 열매체를 외부로 배출하기 위한 하부 공간부가 형성되어 있으며, 상기 상부 공간부와 하부 공간부 사이는 폐쇄된 파이프를 포함함을 특징으로 하는 스팀 가열 교반 장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교반 날개는 상기 내부 용기 내벽면과 인접한 수직 날개부와, 상기 상기 내부 용기 바닥면과 인접한 수평 날개부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스팀 가열 교반 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 교반 날개는 금속재질의 내부 날개와,
    상기 내부 날개의 외부를 감싸며 상기 내부 날개에 착탈 가능하게 장착되는 탄성 재질의 외부 날개를 포함함을 특징으로 하는 스팀 가열 교반 장치.

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