KR101371560B1 - 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기에 관한 것으로, 분쇄가 완료된 가루녹차가 수용되는 포집박스와, 액체질소가 저장된 액체질소탱크가 내부에 수용되는 하우징과; 상기 하우징의 일측에 구비되어 녹차잎이 공급되는 호퍼부와; 상기 호퍼부와 연결되며 상기 호퍼부를 통해 공급된 녹차잎을 분쇄한 후, 분쇄된 가루녹차를 입자크기별로 분급하는 분쇄부와; 상기 호퍼부에 결합되어 상기 액체질소탱크의 액체질소를 상기 녹차잎으로 공급하는 질소가스공급부와; 상기 하우징의 내부에 구비되며 일측의 분급관이 상기 분쇄부에 연결되어 분쇄된 가루녹차가 상기 포집박스로 투입되도록 집진하는 집진부를 포함하며, 상기 분쇄부는, 냉매관이 결합된 케이싱과; 상기 케이싱 내부에 구비된 스테이터와; 상기 스테이터의 중심에 회전가능하게 설치되며, 상기 호퍼부를 통해 투입된 녹차잎을 상기 스테이터와의 사이에서 회전하며 충격에 의해 분쇄시키기 위한 다수의 블레이드를 갖는 로터와; 상기 로터를 회전시키는 구동원과; 냉매사이클의 원리를 이용하여 상기 케이싱을 냉각하는 케이싱냉각부와; 상기 구동원으로 냉매를 공급하여 상기 구동원을 냉각하여, 상기 구동원과 상기 로터 사이의 베어링 캡의 온도를 20℃~40℃로 조절하는 구동원냉각부와; 10㎛를 초과하는 크기를 갖는 녹차잎을 재분쇄하도록 순환시키는 재순환관을 포함하며, 상기 분쇄부는 상기 질소가스공급부에 의해 순간 냉각된 녹차잎을 충격에 의해 10㎛ 이하의 가루녹차로 분쇄하여 녹차잎의 산화를 방지하는 것을 특징으로 한다.

Description

산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기{Processing machine of powdering green tea for anti-oxidation}

본 발명은 제다기에 관한 것으로, 구체적으로는 녹차잎을 초미분상태로 분쇄하는 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기에 관한 것이다.

제다기는 녹차잎을 가루녹차 상태로 분쇄하는 장치이다. 녹차에 대한 기호와 건강에 이로움이 알려지면서 녹차잎을 우려서 녹차를 즐기는 경우 뿐만 아니라 가루녹차를 다양한 식품에 첨가하여 즐기는 인구도 증가하고 있다. 이에 녹차 생산농가의 소득향상에 크게 기여하고 있다.

그런데, 종래 국내에서 생산되는 제다기는 녹차잎을 분쇄할 때 산화작용과 분쇄영역에서 발생되는 열에 의해 녹차잎이 변색되는 문제와, 가루녹차의 분말도가 상대적으로 큰 문제를 안고 있다. 이에 따라 가루녹차를 외국에서 년 500톤 가량을 수입하여 국내에 시판하고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 녹차잎의 산화를 방지하여 녹색도를 높일 수 있는 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기를 제공하는 것이다.

또한, 가루녹차의 분말도를 1500메쉬(10㎛) 이하로 낮출 수 있는 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기를 제공하는 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기에 관한 것이다. 본 발명의 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기는, 분쇄가 완료된 가루녹차가 수용되는 포집박스와, 액체질소가 저장된 액체질소탱크가 내부에 수용되는 하우징과; 상기 하우징의 일측에 구비되어 녹차잎이 공급되는 호퍼부와; 상기 호퍼부와 연결되며 상기 호퍼부를 통해 공급된 녹차잎을 분쇄한 후, 분쇄된 가루녹차를 입자크기별로 분급하는 분쇄부와; 상기 호퍼부에 결합되어 상기 액체질소탱크의 액체질소를 상기 녹차잎으로 공급하는 질소가스공급부와; 상기 하우징의 내부에 구비되며 일측의 분급관이 상기 분쇄부에 연결되어 분쇄된 가루녹차가 상기 포집박스로 투입되도록 집진하는 집진부를 포함하며, 상기 분쇄부는, 냉매관이 결합된 케이싱과; 상기 케이싱 내부에 구비된 스테이터와; 상기 스테이터의 중심에 회전가능하게 설치되며, 상기 호퍼부를 통해 투입된 녹차잎을 상기 스테이터와의 사이에서 회전하며 충격에 의해 분쇄시키기 위한 다수의 블레이드를 갖는 로터와; 상기 로터를 회전시키는 구동원과; 냉매사이클의 원리를 이용하여 상기 케이싱을 냉각하는 케이싱냉각부와; 상기 구동원으로 냉매를 공급하여 상기 구동원을 냉각하여, 상기 구동원과 상기 로터 사이의 베어링 캡의 온도를 20℃~40℃로 조절하는 구동원냉각부와; 10㎛를 초과하는 크기를 갖는 녹차잎을 재분쇄하도록 순환시키는 재순환관을 포함하며, 상기 분쇄부는 상기 질소가스공급부에 의해 순간 냉각된 녹차잎을 충격에 의해 10㎛ 이하의 가루녹차로 분쇄하여 녹차잎의 산화를 방지하는 것을 특징으로 한다.

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본 발명에 따른 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기는 녹차잎이 산소와 공급되는 것이 차단된 상태에서 공기충격에 의해 분쇄되므로 산화가 방지되어 녹색도가 높은 가루녹차를 생산할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기는 분쇄부 케이싱을 냉각함과 동시에 액체질소에 의해 녹차잎 자체를 냉각시켜 녹색도와 분말도가 높은 가루녹차를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기의 구성을 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기의 측면구성을 도시한 측면도이고,
도 3은 도2의 A-A 선을 따른 단면구성을 도시한 단면도이고,
도 4는 본 발명의 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기의 분쇄기의 내부구조를 도시한 사시도이고,
도 5는 본 발명의 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기의 분쇄기 냉매관 구조를 도시한 도면이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도1은 본 발명에 따른 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기(1)의 구성을 도시한 사시도이고, 도2는 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기(1)의 측면구성을 도시한 측면도이고, 도3은 도2의 A-A선에 따른 단면구성을 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기(1)는 하우징(100)과, 하우징(100)의 일측에 구비되어 녹차잎을 공급하는 호퍼부(200)와, 호퍼부(200)로 액체질소를 공급하는 질소공급부(300)와, 호퍼부(200)를 통해 공급된 녹차잎을 분쇄하는 분쇄부(400)와, 분쇄부(400)에서 분쇄된 가루녹차를 크기별로 분류하여 분급하는 집진부(500)와, 집진부(500)를 통해 분쇄부(400)로부터 배출된 가루녹차가 수용되는 재료포집부(600)와, 이들의 동작과정을 제어하는 제어부(700)를 포함한다.

하우징(100)은 도시된 바와 외부와의 접촉이 차단된 상태에서 녹차잎이 공급 및 분쇄되도록 한다. 하우징(100)은 일정 체적을 갖도록 구비되며, 내부에 질소저장태크(310)와, 포집박스(610)를 수용한다. 또한, 하우징(100) 내부에는 공기가 순환하는 공기순환관(560)이 형성되며, 공기순환관(560)을 외부로 노출시키는 공기배출구(110)가 상면에 형성된다.

또한, 하우징(100)의 일측판면에는 도어(120)가 개폐가능하게 구비된다. 도어(120)를 통해 포집박스(610)에 수용된 가루녹차를 외부로 이동시키거나 질소저장탱크(310)를 교환할 수 있다.

호퍼부(200)는 하우징(100)의 일측에 구비되어 분쇄부(400)로 녹차잎을 공급한다. 호퍼부(200)는 녹차잎이 투입되는 호퍼본체(210)와, 호퍼본체(210)와 분쇄부(400)를 연결하는 투입관(220)을 포함한다. 투입관(220)의 일측에는 질소공급관(320)이 연결된다. 여기서, 도면에는 도시되지 않았으나 호퍼본체(210)의 투입영역에는 투입된 녹차잎을 1차로 분쇄할 수 있는 분쇄블레이드(미도시)가 구비될 수 있다. 또한, 호퍼본체(210)로 공급되는 녹차잎의 양을 조절하는 투입모터(미도시)가 구비된다.

질소공급부(300)는 호퍼부(200)로 액체질소를 공급한다. 액체질소는 호퍼수(200)로 공급되는 녹차잎으로 공급되어 녹차잎이 순간적으로 냉동되어 산소와 접촉되는 것이 방지된 상태에서 분쇄가 이루어지도록 한다. 이에 의해 녹차잎이 산화에 의해 변색되는 것을 방지한다.

질소공급부(300)에 의해 공급된 액체질소(LN2)는 대기압력하에서 -196℃에서 액체로 존재하는 비활성의 극저온 액체이다. 질소공급부(300)는 액체질소가 저장되는 질소저장탱크(310)와, 질소저장탱크(310)의 액체질소를 호퍼본체(210)로 공급하는 질소공급관(320)과, 도면에 도시되지 않았으나 액체질소의 공급여부를 조절하는 개폐밸브(미도시)를 포함한다.

질소공급부(300)에 의해 공급된 액체질소는 녹차잎과 함께 분쇄부(400) 내부로 공급되어 분쇄영역의 온도를 이론적으로 -198℃까지 낮출 수 있다. 이에 의해 분쇄부(400) 내부에서 발생된 열에 의해 녹차잎의 고유 영양 성분의 변질 및 변색을 막을 수 있다.

이 때, 질소공급부(300)에서 호퍼부(200)로 공급되는 질소의 양은 녹차잎의 양을 고려하여 제어부(700)에서 결정할 수 있다.

분쇄부(400)는 호퍼부(200)를 통해 공급된 녹차잎을 10 ㎛이하의 크기로 분쇄하고, 10 ㎛ 이하의 크기를 갖는 가루녹차만 배출시킨다.

도4는 본 발명의 분쇄부(400)의 내부구성을 확대하여 도시한 도면이다. 도1과 도3에 도시된 바와 같이 분쇄부(400)는 하우징(100)의 일측에 배치되는 케이싱(410)과, 케이싱(410)의 내면에 접촉되게 배치되는 스테이터(420)와, 스테이터(420)의 중심에 배치되어 구동원(470)에 의해 회전구동되는 로터(430)와, 로터(430)를 회전구동시키는 구동원(470)과, 10 ㎛를 초과하는 크기를 갖는 녹차잎을 재분쇄하도록 순환시키는 재순환관(460)을 포함한다.

또한, 분쇄부(400)는 케이싱(410)의 내부에 구비되어 케이싱(410)의 표면을 냉각시키는 냉매관(411)과, 구동원(470)을 냉각시키는 구동원냉각부(480)를 포함한다.

본 발명에 따른 분쇄부(400)는 케이싱(410)의 내부에 녹차잎을 분쇄하는 분쇄영역(A)과, 분쇄된 가루녹차가 집진부(500)에서 발생된 기류에 의해 분급되는 분급영역(B)으로 구분된다.

분쇄부(400)의 분급원리는 Stokes 법칙안에서 로터(430)의 고속회전에 의해 발생하는 원심력과 항력에 의하여 입자를 분급하게 된다. 원심력과 항력이 같아지는 지점을 cut size(절단입도)라고 정의할 때, cut size는 조분과 미분이 될 확률이 50:50으로서 원심력에 영향을 받는 입자는 조분으로 편향되어 배출되고, 항력에 영향을 받는 입자는 미분으로 편향되어 로터 중심부인 Stokes 영역(

∼0.3)의 절단입도의 반경(radius of cut size: 항력에 영향을 받는 cut size(절단입도) 생산을 위한 반경)으로 이송되어 배출관(440)을 통해 공기와 함께 배출된다.

분쇄부(400)의 분급원리는 등록특허 0942057에 개시되어 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

한편, 케이싱(410)에 구비된 냉매관(411)은 녹차잎의 분쇄시 발생되는 열을 냉각시킨다. 본 발명에 따른 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기(1)는 케이싱(410)을 냉각시키기 위한 수단으로 R-22 증기압축 냉매사이클의 기본원리를 적용한 케이싱냉각부(490)를 포함한다. 냉매사이클을 적용하기 위해 케이싱(410) 표면에 도5에 도시된 바와 같이 냉매관(411)을 삽입하여 설치하였다. 냉매사이클에 5hp(copeland, Germany)의 압축기를 적용하고 팽창변을 3냉동톤(model: 3403)을 사용한 경우, 냉각 후 분쇄부(400)의 온도는 약 -35℃이고 응축기에 온도는 약 90℃인 것을 실험적으로 알 수 있었다.

본 발명에 따른 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기(1)는 냉매사이클에 의해 케이싱(410)의 온도를 -18∼-25℃로 제어할 경우, 분쇄영역(A)에서 분쇄된 가루녹차의 온도를 10∼20℃로 유지할 수 있다. 이에 따라 열에 의한 가루녹차의 고유영양성분 파괴를 방지할 수 있다.

구동원냉각부(480)는 로터(430)를 회전시키기 위한 구동원(470)을 냉각시킨다. 구동원냉각부(480)는 구동원(470)으로 냉매를 공급하여 로터(430)의 고속회전을 위해 구동원(470)과 로터(430) 사이의 베어링 캡의 온도를 솔레노이드 밸브(미도시)에 의해 20∼40℃범위로 조절한다. 이에 따라 직경 200mm인 로터(430)가 12,000rpm까지 안정적으로 회전할 수 있다.

집진부(500)는 내부에 공기를 순환시켜 녹차잎이 이동되도록 하고, 10 ㎛이하의 크기로 분쇄된 가루녹차가 집진되도록 한다. 집진부(500)는 집진본체(510)와, 분쇄부(400)의 배출관(440)과 연결되는 분급관(520)과, 집진본체(510)의 하부영역에 구비되는 백필터(530)와, 집진본체(510)의 상부영역에 구비되는 진공흡입관(540)과, 기류를 발생시키는 집진팬(550)과, 공기를 순환시키는 공기순환관(560)과, 집진팬(550)을 구동시키는 집진모터(미도시)를 포함한다.

재료포집부(600)는 집진부(500)에 의해 분급되어 배출된 가루녹차를 포집한다. 재료포집부(600)는 하우징(100)의 내부에 수용된 포집박스(610)와, 포집박스(610)를 상하로 승강시키는 승강실린더(620)를 포함한다.

제어부(700)는 분쇄영역(A)의 온도와 구동원(470)의 과부하를 제어하여 투입량 등의 기계적인 동작을 최적상태로 유지할 수 있도록 한다. 제어부(700)는 구동원(470)이 10,500rpm까지 회전속도가 상승하면 집진부(500)의 집진모터(미도시)를 작동시켜 분쇄와 분급을 위한 분쇄조건 설정을 완료한다. 그리고, 설정된 회전수로 호퍼부(200)의 투입모터(미도시)가 작동하여 분쇄재료가 공급되도록 한다. 이 때 투입량이 과도하여 구동원(470)의 전류 값이 설정된 값보다 높아지면 투입모터(미도시)가 동작을 멈추고 투입모터(미도시)의 설정회전수를 자동으로 낮추어 녹차잎이 재투입되도록 한다.

이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기(1)의 사용과정을 도1 내지 도5를 참조로 설명한다.

수확된 녹차잎은 증기스팀(100℃, 압력0.12kg/㎠, 45초동안)을 통해 익히고, 89~90℃의 온도에서 훈풍으로 말린다. 이 때 녹차잎은 수분함량 2~3%까지 건조시킨다. 건조된 녹차잎은 호퍼본체(210)를 통해 투입되면서 1차로 분쇄된다. 1차로 분쇄된 녹차잎은 집진부(500)에서 발생된 기류에 의해 축방향 흐름에 편승되어 분쇄부(400)의 분급영역(B)으로 공급된다. 분급영역(B)에서는 분쇄와 분급을 위한 로터(430)가 급속하게 회전함으로써 분급영역(B)의 분말은 원심력에 의하여 분급 경계층 바깥쪽으로 유도되며 원심력 장에서 분급을 위한 층 분리가 형성된다.

여기서, 녹차잎은 로터(430)의 회전속도에 의해 분쇄영역(A)에서 원심력에 의한 충격에 의해 부딪치며 미세가루로 분쇄된다. 녹차잎은 질소공급부(300)에서 공급된 질소에 의해 냉각 또는 냉동된 상태로 빠른 속도로 회전하며 로터(430)와 스테이서(440) 사이에서 공기충격에 의해 부딪치며 미세가루로 분쇄된다.

공기흐름과 분급영역 로터(430)의 회전속도 영향 하에서 녹차잎은 조분과 미분으로 분급되어진다. 분급영역(B)에서 회전반경 방향을 따라 입자에 작용하는 원심력과 항력이 생성된다. 로터가 회전할 때 원심력은 생성되고 항력은 분급영역에서 집진팬(550)에 의하여 생성된 공기흐름에 입자가 노출됨으로서 생긴다.

이 때 원심력에 영향을 받는 입자는 조분에 편향되어 재순환관(460)을 통하여 분급이 가능한 입자가 될 때 까지 분쇄와 분급과정을 반복하게 된다. 또한 항력에 영향을 받는 입자는 미분에 편향되어 배출관(440)으로 이동하여 최종제품으로 포집박스(610)로 배출된다.

이렇게 배출된 가루녹차의 가루분말도는 1,500~2,000메쉬(7~10㎛)의 범위이다. 또한, 가루녹차의 색상은 최고의 그린색상(엽색의 a값이 -11.7)으로 종래 제다기의 -7.2에 비해 현저히 높아져 선명한 녹색을 띄게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기는 녹차잎이 산소와 공급되는 것이 차단된 상태에서 공기충격에 의해 분쇄되므로 산화가 방지되어 녹색도가 높은 가루녹차를 생산할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기는 분쇄부 케이싱을 냉각함과 동시에 액체질소에 의해 녹차잎 자체를 냉각시켜 녹색도와 분말도가 높은 가루녹차를 제공할 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명의 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1 : 제다기 100 : 하우징
110 : 공기배출구 120 : 도어
200 : 호퍼부 210 : 호퍼본체
220 : 투입관 300 : 질소공급부
310 : 질소저장탱크 320 : 질소공급관
400 : 분쇄부 410 : 케이싱
411 : 냉매관 420 : 스테이터
430 : 로터 431 : 블레이드
440 : 배출관 460 : 재순환관
470 : 구동모터 480 : 구동원냉각부
500 : 집진부 510 : 집진본체
520 : 분급관 530 : 백필터
540 : 진공흡입관 550 : 집진팬
560 : 공기순환관 570 : 집진모터
600 : 재료포집부 610 : 포집박스
620 : 승강실린더 700 : 제어부

Claims (2)

1. 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기에 있어서,
   분쇄가 완료된 가루녹차가 수용되는 포집박스와, 액체질소가 저장된 액체질소탱크가 내부에 수용되는 하우징과;
   상기 하우징의 일측에 구비되어 녹차잎이 공급되는 호퍼부와;
   상기 호퍼부와 연결되며 상기 호퍼부를 통해 공급된 녹차잎을 분쇄한 후, 분쇄된 가루녹차를 입자크기별로 분급하는 분쇄부와;
   상기 호퍼부에 결합되어 상기 액체질소탱크의 액체질소를 상기 녹차잎으로 공급하는 질소가스공급부와;
   상기 하우징의 내부에 구비되며 일측의 분급관이 상기 분쇄부에 연결되어 분쇄된 가루녹차가 상기 포집박스로 투입되도록 집진하는 집진부를 포함하며,
   상기 분쇄부는,
   냉매관이 결합된 케이싱과;
   상기 케이싱 내부에 구비된 스테이터와;
   상기 스테이터의 중심에 회전가능하게 설치되며, 상기 호퍼부를 통해 투입된 녹차잎을 상기 스테이터와의 사이에서 회전하며 충격에 의해 분쇄시키기 위한 다수의 블레이드를 갖는 로터와;
   상기 로터를 회전시키는 구동원과;
   냉매사이클의 원리를 이용하여 상기 케이싱을 냉각하는 케이싱냉각부와;
   상기 구동원으로 냉매를 공급하여 상기 구동원을 냉각하여, 상기 구동원과 상기 로터 사이의 베어링 캡의 온도를 20℃~40℃로 조절하는 구동원냉각부와;
   10㎛를 초과하는 크기를 갖는 녹차잎을 재분쇄하도록 순환시키는 재순환관을 포함하며,
   상기 분쇄부는 상기 질소가스공급부에 의해 순간 냉각된 녹차잎을 충격에 의해 10㎛ 이하의 가루녹차로 분쇄하여 녹차잎의 산화를 방지하는 것을 특징으로 하는 산화방지 초미분 저온가루녹차 제다기.
   
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