KR101170830B1 - 설탕제조장치 - Google Patents

Abstract

원당을 가지고 설탕을 제조하기 위한 것으로, 원당에 함유되어 있는 영양성분과 원당 고유의 향이 파괴되는 것을 억제하여 제조되는 설탕의 품질을 높일 수 있음은 물론 장치의 규모를 간소화시킬 수 있도록 마련된 설탕제조장치가 개시된다.

Description

설탕제조장치{MANUFACTURING DEVICE OF SUGAR}

본 발명은 설탕제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원당을 가공하여 설탕을 제조하는 설탕제조장치에 관한 것이다.

사탕수수나 사탕무우가 흔하지 않은 국내에서는 해외로부터 수입된 원당을 가공하여 설탕을 제조하고 있는 실정이다.

일반적으로 원당은 세당공정-용해공정-농축공정-결정화공정을 차례로 거쳐 설탕으로 제조되며, 이때는 통상 필터장치와 용해기와 농축기와 교반기 등을 구비하는 설탕제조장치가 이용된다. 참고로 결정화공정 이후에는 선별공정이나 포장공정이 추가될 수 있다.

먼저 세당공정에서는 분말 형태의 원당을 필터장치의 필터를 통과시켜 원단에 포함되어 있던 불순물을 제거하게 되며, 필터장치를 거친 원당은 용해기로 이송된다. 용해기에서는 원당에 온수를 혼합하여 당즙을 형성하게 되며, 용해기를 거친 당즙은 농축기로 이송된다. 농축기에서 당즙은 수분이 증발되도록 100℃ 이상으로 가열되어 농축되고, 농축기를 거친 당즙은 교반기로 이송된다. 그리고 교반기로 이송된 당즙은 상온에서 서서히 냉각되고 교반되는 과정에서 결정화되어 설탕입자를 형성하게 된다.

그러나 이와 같이 구성되는 종래 설탕제조장치를 이용한 설탕 제조과정에서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

먼저 종래 설탕제조장치를 이용한 세당공정에서는 분말 상태의 원당을 체형태의 필터로 걸러 분말형태의 원당에 속에 포함되어 있던 불순물을 제거하게 되는데, 이때는 원당 분말의 입자크기 정도이거나 이보다 작은 입자크기의 불순물을 걸러내기 어려워 세당 효과를 높이는데 한계가 있었다.

또 종래 설탕제조장치를 통한 농축공정에서 당즙은 100℃ 이상의 고온으로 가열되어 함유되어 있던 수분이 증발되면서 농축되는데, 이와 같이 당즙이 고온으로 가열되는 과정에서는 원당에 함유되어 있던 비타민이나 무기질 등의 영양성분이 파괴될 뿐만 아니라 원당 고유의 향이 소멸되는 문제점이 발생하게 된다. 이러한 원당의 영양성분 및 향 파괴 문제점은 전술한 세당 효과의 한계성과 함께 제조되는 설탕의 품질 저하로 직결된다.

그리고 종래 설탕제조장치는 농축된 당즙의 결정화공정이 상온에서 서서히 수행되도록 마련되고, 이송장치를 통해 다음 공정으로 이송되는 원당이나 당즙의 이송시간이 길어지게 되어 설탕 제조시 과도한 시간이 걸리게 되는 문제점도 가지고 있었다.

또한 종래 설탕제조장치의 경우 상기 필터장치와 용해기와 농축기와 교반기 등 각 공정별로 이용되는 유닛들의 몸체가 각각 별도로 설치되어 있고, 이들 각 고정별 유닛들 사이에 별도의 이송장치가 설치되는 등 장치의 전반적인 구성이 복잡하여 장치의 설치비용이 증대되고 장치가 설치되는 공간의 공간활용도가 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 제조되는 설탕의 품질을 더욱 향상시킬 수 있도록 마련된 설탕제조장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 설탕의 제조시간을 보다 효과적으로 줄일 수 있도록 마련된 설탕제조장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전체적인 구성을 보다 간소화시킬 수 있도록 마련된 설탕제조장치를 제공하는 것이다.

이를 해결하기 위해 본 발명에 따른 설탕제조장치는 원당을 가지고 설탕을 제조하기 위해 원당을 용해시켜 당즙을 형성하는 용해공정과, 용해된 당즙을 농축시키는 농축공정과, 농축된 당즙을 냉각시켜 결정화시키는 결정화공정을 수행하도록 마련된 것으로, 원당이 투입되는 내부 원료수용공간에 교반날개가 회전 가능하게 설치된 케이싱과, 상기 원료수용공간을 밀폐 가능하게 개폐하도록 상기 케이싱 상부에 결합되는 덮개와, 상기 수용공간 내부와 통하도록 상기 덮개에 설치되는 진공관과, 상기 원료수용공간이 진공을 형성하도록 상기 진공관에 연결되는 진공펌프와, 상기 용해공정을 수행하기 위해 상기 원료수용공간으로 온수를 공급하도록 마련된 온수공급장치와, 유체형태의 열원과 냉원 중 어느 하나를 전달받아 상기 원료수용공간을 간접적으로 가열 또는 냉각시키기 위해 상기 케이싱 저부 외주면을 감싸는 형태로 상기 원료수용공간과 구획되게 마련된 유체수용공간과, 상기 농축공정을 수행하기 위해 상기 유체수용공간으로 상기 열원을 공급하도록 마련된 열원공급장치와, 상기 결정화공정을 수행하기 위해 상기 유체수용공간으로 상기 냉원을 공급하도록 마련된 냉원공급장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 용해공정과 농축공정 사이에는 상기 당즙에 함유되어 있는 불순물을 제거하는 세당공정이 더 수행되되, 본 발명의 설탕제조장치는 상기 원료수용공간의 당즙을 순환시키기 위해 양단이 원료수용공간과 통하도록 상기 케이싱 일측과 타측에 연결되는 순환유로와, 상기 순환유로를 통해 순환하는 당즙에 포함된 불순물을 필터링하도록 상기 순환유로 중도에 마련된 필터유닛을 포함하는 세당장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 원료수용공간과 유체수용공간 사이에는 파라핀을 충진하기 위한 파라핀 충진공간이 마련된 것을 특징으로 한다.

상기 열원은 스팀과 열수를 포함하고, 상기 온수공급장치와 열원공급장치는 히터가 내장되는 온수탱크를 공유하도록 마련되며, 상기 히터는 온도조절이 가능하도록 마련된 것을 특징으로 한다.

상기 농축공정에서 상기 원료수용공간으로부터 배출되는 증기를 응축시키도록 상기 진공관에는 열교환기가 연결되고, 상기 열교환기에서 응축된 응축수는 회수탱크에 회수되도록 마련된 것을 특징으로 한다.

상기 열원은 스팀과 열수를 포함하고, 상기 온수공급장치와 열원공급장치는 히터가 내장되는 온수탱크를 공유하도록 마련되며, 상기 냉원은 냉수를 포함하고, 상기 냉원공급장치는 냉수탱크를 포함하며, 상기 회수용 탱크에 회수된 응축수는 상기 냉수탱크와 온수탱크로 전달 가능하도록 마련된 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 설탕제조장치는 농축공정시 당즙을 진공상태에서 가열하여 농축시키도록 마련된다. 따라서 본 발명의 설탕제조장치를 이용하게 되면, 농축공정에서 당즙의 끓는점을 낮춰 당즙을 저온에서 농축시킬 수 있게 되므로, 농축공정에서 원당의 영양성분이나 향이 파괴되는 것을 효과적으로 억제하여 제조되는 설탕의 품질을 높일 수 있게 된다.

또 본 발명에 따른 설탕제조장치는 결정화공정에서 농축된 당즙을 냉수를 이용하여 급냉시킬 수 있게 될 뿐만 아니라 대부분의 설탕 제조공정에서 원료가 케이싱의 원료수용공간에 수용된 상태를 유지하게 된다. 따라서 본 발명의 설탕제조장치에 따르면 결정화공정 시간이 단축되고 설탕 제조 과정 중에 원료를 이송시키는 시간이 단축되어 설탕 제조시간을 효과적으로 줄일 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 설탕제조장치는 원당이 투입되는 케이싱의 원료수용공간에서 용해공정과 농축공정과 결정화공정이 모두 이루어지게 되므로, 장치의 전체적인 구성이 간소화되면서 장치의 설치비용을 줄이고 장치가 설치되는 공간의 공간활용도도 높일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 다른 설탕제조장치의 구성을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 설탕제조장치에서 케이싱의 구조를 도시한 단면도로, 도 1과 다른 방향에서 본 상태를 나타낸 것이다.

다음은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 설탕제조장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

본 실시예에 따른 설탕제조장치는 원당을 가지고 설탕을 제조하기 위한 것으로, 원당을 용해시켜 당즙을 형성하는 용해공정과, 당즙에 함유되어 있는 불순물을 여과시키는 세당공정과, 세당공정을 거친 당즙을 농축시키는 농축공정과, 농축된 당즙을 냉각시켜 결정화시키는 결정화공정을 수행하도록 마련된다.

보다 상세히 설명하자면 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 설탕제조장치는 먼저 원당이 투입되는 내부 원료수용공간(10a)에 교반날개(11)가 회전 가능하게 설치된 케이싱(10)을 구비한다.

케이싱(10)은 바닥이 곡면을 이루고 상부가 개방된 통 형상으로 마련되며, 케이싱(10) 상부에는 원료수용공간(10a)을 개폐하도록 덮개(20)가 힌지 결합된다. 덮개(20)가 폐쇄된 상태에서 원료수용공간(10a)은 밀폐된다.

케이싱(10) 양측으로는 각각 설치대(1,2)가 위치되며, 각 설치대(1,2)에는 교반날개(11)를 회전시키기 위한 교반용 모터(31)와, 케이싱(10) 자체를 회전시켜 기울이기 위한 케이싱용 모터(32)가 설치된다.

교반용 모터(31)의 축(31a)은 복수개의 상기 교반날개(11)가 설치되도록 원료수용공간(10a) 저부를 가로지르도록 배치된 날개회전축(12)과 연결되어 교반용 모터(31)의 구동시 원료수용공간(10a) 내부 교반날개(11)가 회전하면서 교반작용을 수행할 수 있도록 한다.

케이싱용 모터(32)의 축(32a)은 케이싱(10) 외면에 연결되며, 이러한 케이싱용 모터(32)는 양방향 구동용으로 마련되어 일방향으로 회전할 경우 케이싱(10)을 소정 각도로 기울이고, 다시 역방향으로 회전할 경우 기울어졌던 케이싱(10)이 원상태가 되도록 한다. 케이싱용 모터(32)는 제조가 완료되어 원료수용공간(10a)에 수용된 설탕을 외부로 인출할 때 케이싱(10)을 기울이기 위한 것이다.

상기 용해공정을 수행할 수 있도록 케이싱(10)에는 원료수용공간(10a)으로 온수를 공급하는 온수공급장치(40)가 연결된다.

온수공급장치(40)는 히터(42)가 내장된 온수탱크(41)와, 온수탱크(41) 저부와 원료수용공간(10a) 상부 일측을 연결하는 제1공급유로(43)와, 온수탱크(41)의 온수를 원료수용공간(10a) 쪽으로 펌핑하도록 제1공급유로(43) 중도에 설치되는 펌프(44)를 포함하여 구성된다.

따라서 온수탱크(41)의 물은 히터(42)를 구동시킴에 따라 가열되어 온수를 형성하게 되고, 이러한 온수는 상기 펌프(44)가 구동될 경우 원당이 투입되어 있는 원료수용공간(10a)으로 공급되어 상기 용해공정이 수행될 수 있도록 한다. 용해공정에서는 상기 교반용 모터(31)를 구동시켜 교반날개(11)를 회전시킴으로써 원당이 온수에 보다 신속하게 용해되도록 할 수 있다.

그리고 상기 세당공정의 수행을 위해 설탕제조장치는 세당장치(50)를 구비한다. 세당장치(50)는 원료수용공간(10a)의 당즙을 순환시키기 위해 양단이 원료수용공간(10a)과 통하도록 케이싱(10) 일측과 타측에 각각 연결되는 순환유로(53)와, 순환유로(53)를 통해 순환하는 당즙에 포함된 불순물을 필터링하도록 순환유로(53) 중도에 마련된 필터유닛(52)과, 당즙을 펌핑하도록 순환유로(53) 중도의 또 다른 위치에 마련된 펌프(54)를 포함하여 구성된다. 여기서 필터유닛(52)은 통상의 메쉬필터를 구비하도록 마련되며, 메쉬필터의 메쉬 크기는 원당 분말의 입자크기보다 작게 마련된다.

따라서 용해공정이 완료된 상태에서 당즙이 순환유로(53)를 따라 순환하도록 상기 펌프(54)를 구동시키게 되면, 당즙은 순환유로(53)를 따라 순환하면서 필터유닛(52)을 통과하게 되고, 이 과정에서 당즙에 포함되어 있던 불순물이 필터유닛에 걸러지게 되면서 세당공정이 수행되는 것이다. 그리고 이러한 세당공정에서는 액상의 당즙이 메쉬 크기가 원당 분말의 입자크기보다 작은 메쉬필터를 통과하게 되므로, 원당에 포함되어 있던 불순물을 원당 분말의 입자크기보다 작은 것까지 효과적으로 제거할 수 있게 된다.

한편, 상기 케이싱(10) 외측에는 유체형태의 열원과 냉원 중 어느 하나를 전달받아 상기 원료수용공간(10a)을 간접적으로 가열 또는 냉각시키도록 마련된 유체수용공간(60a)이 마련된다. 유체수용공간(60a)은 상기 케이싱(10) 저부 외주면을 감싸는 형태로 형성되어 원료수용공간(10a)과 구획되도록 마련되며, 이러한 유체수용공간(60a)은 케이싱(10) 저부 외면에 결합되는 몸체(60) 내부를 통해 형성된다. 따라서 본 실시예에 따른 설탕제조장치는 이러한 유체수용공간(60a)을 통해 농축공정과 결정화공정에서 원료수용공간(10a) 내부의 당즙을 간접적으로 가열 및 냉각시킬 수 있게 되며, 농축공정에서 간접적으로 가열되는 원료수용공간(10a)의 당즙은 탄화가 방지된다.

또 설탕제조장치는 상기 농축공정의 수행을 위해 유체수용공간(10a)으로 열원을 공급하도록 마련된 열원공급장치(70)를 구비한다. 상기 열원은 스팀과 열수를 포함하며, 열원공급장치(70)는 상기 온수탱크(41) 및 히터(42)와, 상기 펌프(44)와, 원료수용공간(10a)으로 열수를 공급할 수 있도록 상기 제1공급유로(43) 중도에서 분기되어 상기 원료수용공간(10a)의 상부로 연결되는 제2공급유로(71)와, 원료수용공간(10a)으로 스팀을 공급할 수 있도록 온수탱크(41) 상부와 원료수용공간(10a) 상부를 연결하는 제3공급유로(72)를 포함하여 구성된다.

따라서 상기 온수공급장치(40)와 열원공급장치(70)는 온수탱크(41) 및 히터(42)와 상기 펌프(44)를 서로 공유하면서 설탕제조장치의 구성이 보다 간소화 될 수 있도록 한다. 온수탱크(41)의 물이 상기 히터(42)의 발열정도에 따라 온수는 물론 연수와 스팀도 형성할 수 있도록 상기 히터(42)는 온도조절이 가능하도록 마련된다.

그리고 유체수용공간(60a)으로 열원을 공급하여 원료수용공간(10a)의 당즙을 간접적으로 가열하는 경우에도 원료수용공간(10a)의 내벽 쪽에서는 당즙의 탄화가 발생할 우려가 있으므로, 이를 억제하기 위해 원료수용공간(10a)과 유체수용공간(60a) 사이에는 파라핀을 충진하기 위한 파라핀 충진공간(61)이 마련된다. 파라핀 충진공간(61)은 케이싱(10)과 몸체(60) 사이에 원료수용공간(10a) 및 유체수용공간(60a)과 구회되도록 마련되며, 파라핀은 도시되지 않은 주입구를 통해 파라핀 충진공간(61)으로 충진된다.

또한 상기 결정화공정을 수행하기 위해 유체수용공간(10a)으로 냉원을 공급하도록 설탕제조장치는 냉원공급장치(80)를 구비하며, 냉원은 냉수로 마련된다.

냉원공급장치(80)는 냉수가 저장된 냉수탱크(81)와, 냉수탱크(81)의 냉수를 유체수용공간(60a)으로 공급할 수 있도록 냉수탱크(81) 저부와 유체수용공간(60a) 상부를 연결하는 제4공급유로(82)와, 제4공급유로(82) 중도에 설치되는 펌프(83)를 포함하여 구성된다.

그리고 유체수용공간(60a)으로 공급된 열원을 온수탱크(41)로 회수할 수 있도록 유체수용공간(60a)의 저부와 온수탱크(41)의 상부 일측 사이에는 제1회수유로가(91) 연결되고, 제1회수유로(91) 중도에는 온수탱크(41) 쪽으로 펌핑력을 발휘하는 펌프(92)가 설치된다. 또 제1회수유로(91) 중도와 냉수탱크(81) 상부 일측 사이에는 유체수용공간(60a)으로 공급된 냉원을 냉수탱크(81)로 회수하기 위한 제2회수유로(93)가 연결되어 상기 펌프(92)의 동력을 이용하여 유체수용공간(60a)의 냉원을 냉수탱크(81)로 회수할 수 있도록 마련된다. 이러한 제1 및 제2회수유로(91,93)는 상기 제2 내지 제4공급유로(43,71,72,82)와 협력하여 농축 및 결정화공정에서 열원이나 냉원이 유체수용공간(60a)을 지속적을 통과하도록 할 수도 있게 된다.

한편, 상기 덮개(20) 상부에는 밀폐된 원료수용공간(10a) 내부와 통하도록 진공관(21)이 설치되며, 원료수용공간(10a)이 진공을 형성할 수 있도록 진공관(101)에는 진공펌프(102)가 연결된다. 이러한 진공펌프(102)와 진공관(101)의 구성은 원료수용공간(10a)이 진공이 되도록 하여 농축공정시 당즙의 끓는점이 낮아지도록 함으로써, 당즙이 보다 저온에서 농축될 수 있도록 하고, 이에 따라 설탕제조장치는 농축공정에서 당즙에 포함되어 있는 원당의 영양성분이나 원당 고유의 향이 파괴되는 것을 효과적으로 억제할 수 있게 된다. 진공펌프(102)와 진공관(101) 사이는 진공유로(103)를 통해 연결되는데, 진공유로(103)의 중도에는 농축공정에서 당즙으로부터 증발되는 증기를 응축시키기 위한 열교환기(111)와, 열교환기(111)를 통해 응축된 응축수를 회수하기 위한 회수탱크(112)가 연결된다. 열교환기(111)는 상기 진공관(101)에 연결되고, 열교환기(111)와 진공관(101) 사이에는 원료수용공간(10a) 내부의 압력상태를 일정하기 유지시키는 압력유지밸브(104)가 설치된다. 열교환기(111)는 회수탱크(112) 상부 일측의 입구로 연결되며, 회수탱크(112)의 상부 타측의 출구는 진공펌프(102)로 연결된다.

또 회수탱크(112)에 회수된 응축수를 냉수탱크(81)나 온수탱크(41)로 전달하여 재사용할 수 있도록 회수탱크(112) 저부와 제1회수유로(91) 중도 사이에는 제3회수유로(94)가 연결되며, 이에 따라 설탕제조장치는 공정 중에 이용되는 물의 사용량을 효과적으로 절약할 수 있게 된다.

참고로 미설명 부호 121,122,123,124,125,126,127은 개폐밸브이고, 또 다른 미설명 부호 131,132,133은 유로를 통한 유체의 흐름을 전환시키도록 마련된 방향전환밸브이다. 이러한 개폐밸브(121,122,123,124,125,126,127) 및 방향전환밸브(131,132,133)와, 상기 교반용 모터(31) 및 케이싱용 모32터와, 상기 펌프(44,54,83,92,102,)들과 히터(42)의 동작은 도시되지 않은 전자제어유닛을 통해 자동적으로 제어될 수 있다.

다음은 이와 같이 구성되는 설탕제조장를 이용한 설탕제조과정과 이에 따른 효과를 설명하도록 한다.

먼저 용해공정을 수행하기 위해 상기 원료수용공간(10a)에는 분말 상태의 원당이 투입되고 상기 온수탱크(41)의 물은 히터(42)를 통해 가열된다. 이때 히터(42)는 온수탱크의 물이 40 ~ 60℃ 범위를 유지하도록 구동되는 것이 바람직하다. 온수가 준비되면, 덮개(20)를 통해 원료수용공간(10a)이 폐쇄되도록 한 상태에서 상기 펌프(44)를 구동시켜 온수탱크(41)의 온수가 원료수용공간(10a)으로 공급되도록 한다. 이때 상기 방향전환밸브(131)는 온수탱크(41)의 온수가 제1공급유로(43)를 따라 원료수용공간(10a)으로 안내하도록 동작된다. 원료수용공간(10a)으로 공급되는 온수의 량은 원당과 온수의 비가 3 : 7 이 되도록 단속된다.

이와 같이 원료수용공간(10a)에 온수가 공급되어 원당과 혼합되면, 상기 교반용 모터(31)가 구동되어 온수와 원당의 혼합물을 교반시키게 되고, 이를 통해 원당은 온수에 용해되면서 당즙을 형성하게 된다. 이때 당즙의 온도는 45 ~ 55℃ 범위를 유지하게 된다.

용해공정을 거쳐 당즙이 형성되면, 이번에는 상기 세당공정이 수행되도록 상기 순환유로(53) 상의 상기 개폐밸브(123,124)가 개방되면서 상기 펌프(54)가 구동된다. 이에 따라 원료수용공간(10a)의 당즙은 순환유로(53)를 통과하면서 필터유닛(52)을 거치게 되고, 이러한 과정에서는 원당분말 입자크기보다 작은 것까지 원당에 포함되어 있던 불순물들이 말끔히 제거 된다. 이러한 세당공정은 소정시간에 걸쳐 수차례 반복될 수 있다.

세당공정이 완료되면, 농축공정을 준비하기 위해 먼저 상기 진공펌프(102)을 구동시켜 원료수용공간(10a)이 진공이 되도록 한다. 원료수용공간(10a)이 완전한 진공상태가 되기는 어려우므로, 상기 진공펌프(102)는 원료수용공간(10a)의 압력이 진공에 가까운 대략 450 ~ 700mbar의 저압을 유지할 수 있도록 구동되며, 이 상태에서는 상기 압력유지밸브(104)가 작동되어 원료수용공간(10a) 내부의 압력상태를 일정하게 유지시키게 된다.

이와 같이 원료수용공간(10a)의 압력이 낮아지게 되면, 열원을 유체수용공간(60a)으로 공급하여 원료수용공간(10a)의 당즙을 간접적으로 가열하여 농축시키는 농축공정이 수행되는데, 이와 같이 원료수용공간(10a)이 진공을 유지한 상태에서 농축공정을 수행하게 되면, 농축공정시 당즙의 끓는점이 낮아지게 되어 당즙을 보다 저온에서 농축시킬 수 있게 되고, 이로 인해 농축공정에서 당즙에 포함되어 있는 원당의 영양성분이나 원당 고유의 향이 파괴되는 것을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

농축공정을 보다 상세히 설명하자면, 이때는 먼저 상기 스팀과 열수 중 어느 하나를 선택하여 상기 히터(42)를 동작시킨다. 즉 스팀을 열원으로 이용하고자 할 경우 히터(42)는 상기 온수탱크(41)의 물이 증발하여 110 ~ 140℃ 스팀을 형성하도록 가열되고, 열수를 열원으로 이용하고자 할 경우에는 온수탱크 물이 90 ~ 100℃ 열수를 형성하도록 히터(42)의 가열정도가 조절된다.

스팀과 열수 중 열원이 선택되면, 선택된 열원은 유체수용공간(60a)으로 공급되어 당즙을 간접 가열시킴으로써 당즙에 함유된 수분을 증발시키게 된다. 이하에서는 열원으로써 열수가 선택된 경우를 설명한다. 이때는 상기 펌프(44)가 구동되고 방향전환밸브(131)는 온수탱크(41)의 열수가 제2공급유로(71)를 통해 상기 유체수용공간(60a)으로 공급되도록 동작된다. 따라서 이 상태에서 원료수용공간(10a)의 당즙은 유체수용공간(60a)으로 공급된 열수에 의해 간접적으로 가열된다. 물론 이때 상기 개폐밸브(125)를 개방시키고 제1회수유로(91)를 통해 유체수용공간(60a)이 온수탱크(41)와 통하도록 상기 방향전환밸브(132,133)를 동작시킨 상태에서 상기 펌프(92)를 구동시키게 되면, 온수탱크(41)의 열수는 제1공급유로(43)-유체수용공간(60a)-제1회수유로(91)를 지속적으로 순환하면서 당즙을 가열하게 되고, 이때는 상기 열수가 히터(42)에 의해 계속적으로 가열되면서 유체수용공간(60a)의 열수 온도가 저하되는 것을 방지할 수 있게 된다. 그리고 이러한 농축공정에서도 상기 교반용 모터(31)가 구동되어 당즙은 교반날개(11)에 의해 휘저어지면서 전체적으로 고르게 가열될 수 있게 된다.

이러한 농축공정에서 당즙의 온도는 60 ~ 90℃를 유지하고, 농축공정은 70 ~ 75%의 수분이 증발되어 당즙이 85 ~95 brix 정도로 농축 될 때가지 이루어진다. 농축공정시 당즙으로부터 증발된 수분은 상기 진공관(101)을 경우하여 열교환기(111)에서 응축되고, 열교환기(111)에서 응축된 응축수는 회수탱크(112)로 집수되어 저장된다.

이 상태에서 농축공정이 완료되면, 상기 개폐밸브(121,122)를 폐쇄시켜 유체수용공간(60a)의 열원이 온수탱크(41)로 회수되도록 하고, 이후에는 결정화공정이 수행되도록 상기 개폐밸브(126)를 개방시키고 상기 펌프(83)를 구동시켜 냉수탱크(81)의 냉수를 제4공급유로(82)를 따라 유체수용공간(60a)으로 공급하게 된다. 이때 냉수의 온도는 5 ~ 20℃ 범위가 되며, 이러한 냉수는 농축된 당즙을 보다 신속하게 급냉시켜 설탕의 제조시간이 단축되도록 한다.

결정화공정에서 상기 압력유지밸브(104)는 여전히 원료수용공간(10a)의 압력을 450 ~ 700 mbar로 유지하고, 상기 교반날개(11)는 농축된 당즙을 섞어 당즙이 전체적으로 고르게 결정화되도록 한다.

결정화공정이 완료되면, 교반용 모터(31)가 정지된 상태에서 덮개(20)가 개방되고, 이 상태에서는 케이싱용 모터(32)의 구동을 통해 케이싱(10)이 기울어지면서 제조가 완료된 설탕 결정이 원료수용공간(10a) 외부로 배출된다. 원료수용공간(10a)에서 배출된 설탕은 도시되지 않은 별도의 선별기를 통해 입자 크기별로 구분된 후 포장되어 유통 가능한 상태가 되고, 이러한 설탕 제조공정이 완료된 상태에서 회수탱크(112)의 응축수는 재사용될 수 있도록 냉수탱크(81)나 온수탱크(41)로 회수된다.

10: 케이싱 10a: 원료수용공간
11: 교반날개 20: 덮개
31: 교반용 모터 32: 케이싱용 모터
40: 온수공급장치 50: 세당장치
60: 몸체 60a: 유체수용공간
61: 파라핀 충진공간 70: 열원공급장치
80: 냉원공급장치 101: 진공관
102: 진공펌프 111: 열교환기
112: 회수탱크

Claims (6)

1. 원당을 가지고 설탕을 제조하기 위해 원당을 용해시켜 당즙을 형성하는 용해공정과, 용해된 당즙을 농축시키는 농축공정과, 농축된 당즙을 냉각시켜 결정화시키는 결정화공정을 수행하도록 마련된 설탕제조장치에 있어서,
   원당이 투입되는 내부 원료수용공간에 교반날개가 회전 가능하게 설치된 케이싱과, 상기 원료수용공간을 밀폐 가능하게 개폐하도록 상기 케이싱 상부에 결합되는 덮개와, 상기 원료수용공간 내부와 통하도록 상기 덮개에 설치되는 진공관과, 상기 원료수용공간이 진공을 형성하도록 상기 진공관에 연결되는 진공펌프와, 상기 용해공정을 수행하기 위해 상기 원료수용공간으로 온수를 공급하도록 마련된 온수공급장치와, 유체형태의 열원과 냉원 중 어느 하나를 전달받아 상기 원료수용공간을 간접적으로 가열 또는 냉각시키기 위해 상기 케이싱 저부 외주면을 감싸는 형태로 상기 원료수용공간과 구획되게 마련된 유체수용공간과, 상기 농축공정을 수행하기 위해 상기 유체수용공간으로 상기 열원을 공급하도록 마련된 열원공급장치와, 상기 결정화공정을 수행하기 위해 상기 유체수용공간으로 상기 냉원을 공급하도록 마련된 냉원공급장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 설탕제조장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 용해공정과 농축공정 사이에는 상기 당즙에 함유되어 있는 불순물을 제거하는 세당공정이 더 수행되되,
   상기 원료수용공간의 당즙을 순환시키기 위해 양단이 원료수용공간과 통하도록 상기 케이싱 일측과 타측에 연결되는 순환유로와, 상기 순환유로를 통해 순환하는 당즙에 포함된 불순물을 필터링하도록 상기 순환유로 중도에 마련된 필터유닛을 포함하는 세당장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 설탕제조장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 원료수용공간과 유체수용공간 사이에는 파라핀을 충진하기 위한 파라핀 충진공간이 마련된 것을 특징으로 하는 설탕제조장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 열원은 스팀과 열수를 포함하고,
   상기 온수공급장치와 열원공급장치는 히터가 내장되는 온수탱크를 공유하도록 마련되며,
   상기 히터는 온도조절이 가능하도록 마련된 것을 특징으로 하는 설탕제조장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 농축공정에서 상기 원료수용공간으로부터 배출되는 증기를 응축시키도록 상기 진공관에는 열교환기가 연결되고,
   상기 열교환기에서 응축된 응축수는 회수탱크에 회수되도록 마련된 것을 특징으로 하는 설탕제조장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 열원은 스팀과 열수를 포함하고,
   상기 온수공급장치와 열원공급장치는 히터가 내장되는 온수탱크를 공유하도록 마련되며,
   상기 냉원은 냉수를 포함하고,
   상기 냉원공급장치는 냉수탱크를 포함하며,
   상기 회수탱크에 회수된 응축수는 상기 냉수탱크와 온수탱크로 전달 가능하도록 마련된 것을 특징으로 하는 설탕제조장치.

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