KR101570153B1 - 발효유 제조 시스템 - Google Patents

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KR101570153B1
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박순옥
윤계정
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풀무원다논 주식회사
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    • A23C9/00—Milk preparations; Milk powder or milk powder preparations
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    • A23C9/122—Apparatus for preparing or treating fermented milk products
    • A23C9/1223—Apparatus for preparing or treating fermented milk products for making stirred yoghurt; Apparatus with agitating or stirring means; Continuous bulk fermentation, heating or cooling, i.e. continuous inlet and outlet flow of yoghurt

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템은 다수의 스크래이퍼를 내부에 구비하여 투입된 발효 배양액에 대한 커드 분쇄를 수행하는 커드 분쇄기, 상기 커드 분쇄기에 연결되고, 상기 커드 분쇄된 발효 배양액의 분산처리를 수행하는 제 1 분산장치, 및 상기 제 1 분산장치에 연결되고, 상기 제 1 분산장치에서 분산처리된 발효 배양액을 유입하여 다시 분산처리를 수행하는 제 2 분산장치를 포함한다.

Description

발효유 제조 시스템{SYSTEM FOR PRODUCING FERMENTED MILK}
본 발명은 발효유 제조 시스템에 관한 것으로, 특히 이중 분산 공법(Double stirred process)으로 발효 배양액을 처리하기 위한 발효유 제조 시스템에 관한 것이다.
발효유는 일반적으로 고형상 발효유, 호상 발효유, 액상 발효유로 분류된다. 예컨대, 고형상 발효유에 있어서, 발효유의 상품가치를 높이기 위해 유통 과정에서 받을 수 있는 충격에 의해 형태가 손상되지 않도록 단단한 조직을 얻는 것이 중요하다. 따라서, 이러한 관점에서 발효유 제조 과정에서 농축유청단백질(whey protein concentrate) 및 분리유청단백질(whey protein isolate)과 같은 유청 단백질을 원료에 첨가하는 것이 알려져 있다.
예를 들어, 특허문헌 1은 요구르트를 제조할 때 원유(raw milk)에 부분 열변성 유청단백질을 첨가함으로써 진동에 대해 안정적인 요구르트를 제조하는 방법을 개시하고 있다.
또한, 특허문헌 2에는 열응고성을 가지는 유청단백질을 첨가하여 높은 보형성을 갖는 요구르트를 제조하는 방법과 완성된 유제품의 운송시 진동에 의한 커드(curd, 응유(凝乳))가 붕괴되는 것을 방지할 수 있는 방법을 개시하고 있다.
그러나 특허 문헌 2에 기재된 바와 같이, 고형상 발효유, 호상 발효유 및 액상 발효유를 얻기 위해서는 각각의 경도(hardness)에 따라 유청 단백질을 조절하여 첨가해야 한다.
한편 이러한 호상 발효유 및 액상 발효유를 얻기 위한 제조과정은 발효 배양액의 조직을 균일하게 하기 위한 과정으로 교반이나 필터 처리를 수반한다.
그러나 이러한 교반이나 필터 처리에서는 발효 배양액의 커드 입자가 충분히 미립화되지 않고, 제조 과정 초기와 말기에 발효 배양액의 점도가 균일하지 않다는 문제점이 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개공보 제 2005-94059호(2005년 2월 24일 공개) 특허문헌 2: 일본 특허공개공보 제 2004-283047호(2004년 10월 14일 공개)
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 발효유의 대량 생산에서 커드를 포함한 발효 배양액의 물리적 처리를 통해 발효 배양액의 점도를 용이하게 조절하는 발효유 제조 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명은 발효유의 대량 생산에서 수 톤 단위로 처리되는 발효 배양액에서 초기에 이송되는 발효 배양액의 점도와 공정 처리 후에 최종 이송되는 발효 배양액의 점도 사이에 발생하는 점도 차이의 문제점 및 배양액 내부의 유청분리현상에 의해 생성되는 유청낭(whey pocket)이나 난용성 배양액 원료의 밀도차에 의한 침전을 최소화 하여 제품의 균일성을 확보하여 고품질의 발효유를 제조할 수 있는 발효유 제조 시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 동일 조성의 발효 배양액을 이용하여 점도가 다르게 설정된 발효 배양액을 원하는 양만큼 생산하고 설정된 점도를 유지할 수 있는 발효유 제조 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템은 다수의 스크래이퍼를 내부에 구비하여 발효 배양액에 대한 커드 분쇄를 수행하는 커드 분쇄기; 상기 커드 분쇄기에 연결되고, 상기 커드 분쇄된 발효 배양액의 분산처리를 수행하는 제 1 분산장치; 및 상기 제 1 분산장치에 연결되고, 상기 제 1 분산장치에서 분산처리된 발효 배양액을 유입하여 다시 분산처리를 수행하는 제 2 분산장치;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템은 상기 커드 분쇄기와 제 1 분산장치 사이, 상기 제 1 분산장치와 제 2 분산장치 사이, 및 상기 제 2 분산장치의 후단 중 어느 하나의 위치에 연결되어 상기 발효 배양액을 냉각하는 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템에서 상기 커드 분쇄기는 탱크 형태의 외형을 갖고, 상부 외부면 일측에 구비된 모터에 기계적으로 연결되어 내부에 장착된 회전축; 상기 회전축에 위치별로 각각 연결된 상기 다수의 스크래이퍼; 상기 탱크 형태의 상부 외부면 타측에 구비된 투입구; 상기 탱크 형태의 하부 중앙에 구비된 배출구; 및 상기 탱크 형태의 하부 일측에 구비된 중량 센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템에서 상기 스크래이퍼는 상기 회전축의 상측으로부터 상단 스크래이퍼, 중단 스크래이퍼, 및 하단 스크래이퍼를 포함하고, 상기 상단 스크래이퍼와 중단 스크래이퍼는 각각 상기 회전축을 기준으로 양측 방향으로 다른 길이를 갖는 판 형태이며, 측면 방향으로 테두리의 폭이 좁아지는 테이퍼(tapered) 형상으로 상기 회전축에 고정 장착되며, 상기 하단 스크래이퍼는 상기 회전축을 기준으로 양측 방향으로 동일한 길이를 갖는 판 형태이며, 상기 탱크의 밑바닥으로부터 이격하여 상기 상단 스크래이퍼와 중단 스크래이퍼 보다 긴 길이로 측 방향으로 연장된 형태로 상기 회전축에 고정 장착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템에서 상기 제 1 분산장치와 제 2 분산장치는 모터의 일측에 고정 장착되고 측면 일측에 배출구를 구비한 원통형 하우징; 상기 원통형 하우징 내에서 모터 회전축에 장착된 로터; 및 상기 원통형 하우징에 삽입 결합하는 스테이터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템에서 상기 로터는 상기 모터 회전축에 대해 원주방향으로 이격한 다수의 회전 돌기를 포함하고, 상기 다수의 회전 돌기는 원주를 따라 소정 간격을 갖고 축방향으로 돌출 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템에서 상기 스테이터는 중공형의 원판 구조로 형성되고, 일면에 상기 중공 부분을 둘러싸고 원주를 따라 소정 간격으로 돌출되며 상기 로터의 내측에 삽입되는 다수의 내측 돌기; 상기 내측 돌기를 둘러싸는 원통형의 필터통; 및 타면에 상기 중공 부분을 둘러싸고 외측으로 돌출된 유입구;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템에서 상기 내측 돌기는 상기 로터의 내측에 중첩 삽입되고, 상기 필터통은 상기 로터의 외측에 중첩 삽입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템에서 상기 필터통은 측면을 따라 체망을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템에서 상기 원통형 하우징과 스테이터가 결합한 테두리를 감싸 고정하는 체결링을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고, 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템은 발효유의 대량 생산에서 커드를 포함한 발효 배양액에 대한 물리적 처리를 통해 발효 배양액의 점도를 용이하게 조절할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템은 초기에 이송되는 발효 배양액과 공정 처리 후에 최종 이송되는 발효 배양액을 균일한 점도로 대량 생산할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템은 대량의 발효 배양액에 대해 점도가 다르게 설정된 발효 배양액을 원하는 양만큼 생산하고 설정된 점도를 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템의 커드 분쇄기를 설명하기 위한 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템을 구성하는 분산장치의 분리 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템을 구성하는 분산장치의 동작을 설명하기 위한 예시도.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템의 커드 분쇄기를 설명하기 위한 단면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템을 구성하는 분산장치의 분리 사시도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템을 구성하는 분산장치의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템은 커드 분쇄기(100), 제 1 분산장치(200), 제 1 열교환기(301), 제 2 열교환기(302), 제 2 분산장치(400), 및 밸브 장치(500)를 포함한다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템을 구성하는 커드 분쇄기(100)는 발효 배양액에 대한 커드 분쇄를 수행한다.
커드 분쇄기(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 탱크 형태를 갖고, 상부 외부면 일측에 구비된 모터에 기계적으로 연결되어 내부에 장착된 회전축(110), 회전축(110)에 위치별로 연결된 다수의 스크래이퍼(111,112,113), 탱크의 상부 외부면 타측에 구비된 투입구(120), 탱크의 하부 중앙에 구비된 배출구(130), 탱크 내부의 세척을 위해 구비된 세척부(140), 및 탱크의 하부 일측에 구비된 중량 센서(150)를 포함한다.
이러한 커드 분쇄기(100)는 스크래이퍼(111,112,113)가 회전축(110)에 위치별로 상측으로부터 예컨대 상단 스크래이퍼(111), 중단 스크래이퍼(112), 및 하단 스크래이퍼(113)를 구비할 수 있고, 이렇게 구비된 스크래이퍼(111,112,113)는 연결된 회전축(110)의 회전 스피드에 따라 발효 배양액의 커드 분쇄를 수행한다. 여기서, 커드 분쇄기(100)는 3개의 스크래이퍼(111,112,113)를 구비하지만, 이에 한정되지 않고 탱크 용량에 따라 3개 이상 또는 3개 이하로 구비될 수 있다.
특히, 하부 스크래이퍼(113)는 회전 스피드에 따라 발효 배양액의 커드 분쇄, 즉 고형화된 발효 배양액을 균일한 점도로 쪼개는 기능, 및 탱크 밑바닥과 구석에 일부 남아있을 수 있는 유청(whey)이 발효 배양액에 균일한 점도로 함유되도록 적절하게 혼합하는 기능을 수행할 수 있다.
물론, 상단 스크래이퍼(111)와 중단 스크래이퍼(112)도 마찬가지로 회전축(110)의 회전 스피드에 따라 탱크의 상단과 중단 부분에 존재하는 발효 배양액의 커드 분쇄 및 유청의 균일 혼합을 수행할 수 있다.
이때, 상단 스크래이퍼(111)와 중단 스크래이퍼(112)는 각각 회전축(110)을 기준으로 양측 방향으로 다른 길이를 갖는 판 형태이고, 측면 테두리가 측 방향으로 폭이 좁아지는 테이퍼(tapered) 형상으로 회전축(110)에 고정 장착될 수 있다. 이러한 형상을 갖는 상단 스크래이퍼(111)와 중단 스크래이퍼(112)는 각각 발효 배양액의 커드 분쇄 및 유청의 균일 혼합을 수행하면서, 발효 배양액을 하부 방향으로 보낼 수 있다.
하부 스크래이퍼(113)는 회전축(110)을 기준으로 양측 방향으로 동일한 길이를 갖는 판 형태이고, 탱크의 밑바닥으로부터 이격하여 상단 스크래이퍼(111)와 중단 스크래이퍼(112) 보다 긴 길이로 측 방향으로 연장된 형태로 회전축(110)에 고정 장착될 수 있다.
이렇게 구성된 커드 분쇄기(100)는 커드 분쇄 및 유청의 균일 혼합이 이루어진 발효 배양액을 배출구(130)를 통해 배출하고, 배출된 발효 배양액은 파이프를 따라 제 1 분산장치(200)로 전송되어 발효 배양액의 점도를 조절하고 발효 배양액 입자의 미립화를 위해 분산 처리된다. 이때, 하부 일측에 구비된 중량 센서(150)는 배출구(130)를 통해 배출되는 발효 배양액의 배출 정도를 감지할 수 있다.
제 1 분산장치(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 모터의 일측에 고정 장착된 원통형 하우징(201), 원통형 하우징(201) 내에서 모터 회전축(205)에 장착된 로터(210), 원통형 하우징(201)에 삽입 결합하는 스테이터(220), 및 원통형 하우징(201)과 스테이터(220)의 결합 부분의 테두리를 감싸 고정하는 체결링(230)을 포함할 수 있다.
원통형 하우징(201)은 모터의 일측에 고정 장착된 원통 형태로서 측면 일측에 배출구(203)를 구비한다. 여기서, 원통형 하우징(201)은 하나의 배출구(203)를 갖는 것으로 설명하지만, 이에 한정되지 않고 양측면에 두 개 또는 다수개의 배출구를 구비할 수도 있다.
로터(210)는 원통형 하우징(201) 내에서 모터 회전축(205)에 대해 원주방향으로 이격한 다수의 회전 돌기를 구비하고, 다수의 회전 돌기는 원주를 따라 일정한 간격으로 구비되며, 각각의 회전 돌기는 축 방향으로 연장 구비될 수 있다.
스테이터(220)는 중공형의 원판 구조로서, 일면에 중공 부분을 둘러싸고 원주를 따라 일정한 간격으로 돌출되며 로터(210)의 내측에 삽입되는 다수의 내측 돌기(221), 내측 돌기(221)를 둘러싸는 원통형의 필터통(222), 및 타면에 중공 부분을 둘러싸고 외측으로 돌출된 유입구(225)를 포함하고, 테두리를 따라 원통형 하우징(201)에 삽입되는 걸림턱과 나사결합을 위한 체결공(도시하지 않음)을 구비할 수 있다.
스테이터(220)에서 내측 돌기(221)는 로터(210)의 회전 돌기와 유사한 형태로 중공 부분을 둘러싸고 원주를 따라 일정한 간격으로 돌출되어 다수 형성되며, 특히 로터(210)의 회전 돌기에 둘러싸여 내측으로 중첩 삽입된다.
필터통(222)은 내측 돌기(221)를 둘러싸는 원통형 부재로서 측면을 따라 체망을 구비하고, 체망은 도 3에 도시된 빗살 무늬 형태의 평행선을 갖는 망으로 형성될 수 있다. 물론, 필터통(222)의 체망은 도 3에 도시된 빗살 무늬 체망 형태 이외에, 원, 직사각형, 체크무늬 등의 다양한 형태를 다수 형성한 체망을 구비할 수도 있거나, 또는 상기 형태의 체망들을 복합적으로 구비하거나 다중으로 구비할 수 있다.
이러한 스테이터(220)는 원통형 하우징(201)에 삽입 결합되고, 이때 로터(210)의 회전돌기를 중심으로 내측 돌기(221)와 필터통(222)이 교차 중첩하여 삽입될 수 있다.
또한, 선택적으로 도 4에 도시된 바와 같이 원통형 하우징(201)과 스테이터(220)의 테두리 부분에 체결링(230)을 체결하여 원통형 하우징(201)과 스테이터(220)의 결합을 강화시킬 수 있다.
이와 같이 구성된 제 1 분산장치(200)는 도 4에 도시된 바와 같이 스테이터(220)는 고정된 상태에서 로터(210)가 회전축(205)에 의해 회전함에 따라, 커드 분쇄기(100)로부터 전달된 발효 배양액 입자의 미립화를 위한 분산 처리가 이루어진다.
즉, 커드 분쇄기(100)로부터 전달된 발효 배양액은 제 1 분산장치(200)의 유입구(225)를 통해 유입되고, 회전하는 로터(210)의 회전 돌기와 교차 중첩하는 내측 돌기(221)와 필터통(222)을 거치면서 미립자로 파쇄되며, 이에 따라 발효 배양액 입자의 미립화가 이루어지고, 동시에 발효 배양액의 점도가 조절될 수 있다.
이때, 발효 배양액 입자의 미립화와 발효 배양액의 점도를 제품의 특성에 바람직하게 맞춰 원하는 정도로 구현하기 위해, 제 1 분산장치(200)의 로터(210)는 회전 돌기와 별도로 원주 방향으로 필터통(222)을 둘러싸는 추가 회전 돌기(도시하지 않음)를 더 구비하거나, 또는 로터(210)의 회전 속도를 증가시킬 수도 있다.
이후, 제 1 분산장치(200)에서 분산 처리된 발효 배양액은 배출구(203)를 통해 배출되어 제 1 열교환기(301)로 전달되고, 제 1 열교환기(301)에서 1차 냉각 처리되어 밸브 장치(500)를 통해 중간점도 내지 고점도의 발효유로 배출되거나, 또는 제 2 열교환기(302)로 들어가 2차 냉각 처리된 후에 제 2 분산장치(400)로 이송되어 중간점도 내지 저점도의 발효유로 분산 처리될 수 있다.
여기서, 열교환기(301, 302)는 냉각 기능을 갖는 열교환기로서 일반적인 냉각기를 이용할 수 있고, 커드 분쇄기(100)와 제 1 분산장치(200) 사이, 제 1 분산장치(200)와 제 2 분산장치(400) 사이, 및 제 2 분산장치(400)의 후단 중 어느 하나의 위치에 연결될 수 있다.
한편, 제 2 분산장치(400)는 도 3과 도 4에 도시된 제 1 분산장치(200)와 동일한 구조의 장치로서 발효 배양액 입자의 미립화와 발효 배양액의 점도를 조절할 수 있다.
이에 따라, 제 1 분산장치(200)에서 분산 처리된 발효 배양액이 제 1 열교환기(301)를 통해 1차 냉각온도, 예컨대 16도로 냉각된 후에 밸브장치(500)를 거치면 예컨대 스터드(stirred) 형태의 호상 발효유로 배출될 수 있다.
반면에, 제 1 열교환기(301)에서 1차 냉각온도로 냉각된 발효 배양액이 밸브장치(500)를 거쳐 제 2 열교환기(302)로 들어가 1차 냉각온도보다 낮은 2차 냉각온도, 예컨대 6도로 냉각되고, 제 2 분산장치(400)로 전달될 수 있다.
이때, 제 2 분산장치(400)는 도 4와 관련된 동작을 통해 2차 냉각온도로 냉각 응집된 발효 배양액에 대해 미립화를 위한 분산 처리를 수행하여, 밸브장치(500)를 거쳐 배출된 호상 발효유보다 더 미립화되고 점도가 낮아진 드링크 발효유를 배출할 수 있다.
이러한 열교환기(301,302)를 이용한 냉각과정과 제 2 분산장치(400)를 이용한 분산 처리과정은 반복적으로 이루어져 발효 배양액의 미립화를 더욱 향상시키고, 점도를 더욱 낮춘 발효 배양액을 연속 배출할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템은 커드 분쇄기(100), 제 1 분산장치(200), 열교환기(301,302), 제 2 분산장치(400), 및 밸브 장치(500)를 이용하여 발효 배양액의 미립화와 점도를 조절하고, 이에 따라 발효 배양액의 점도를 일정하게 유지하면서 대량 생산할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템을 이용하여 호상 발효유 및 액상 발효유 각각을 제조하는 초기 단계와 최종 단계에서의 점도 변화를 측정한다.
호상 발효유의 제조
[비교예 1]
　공정 단계 온도 pH 회전속도 처리시간
(Ⅰ)배양완료 37~39도 4.60~4.55 30Hz 20분
(Ⅱ)냉각 16~20도 4.60~4.55 　 　
(Ⅲ)충전 포장 16~20도 4.60~4.55 60rpm (Ⅲ-1)초기 15분　
(Ⅲ-2)생산중간(2~8시간)　
(Ⅲ-3)종료 15분전　
[비교예 1]은 (Ⅰ) 종래의 교반기를 이용하여 37~39도의 온도에서 발효 배양액을 20분 동안 30Hz의 회전속도로 교반하며 배양을 완료하는 단계, (Ⅱ) 종래의 냉각장치를 이용하여 배양 완료된 배양액을 16~20도로 냉각하는 단계, 및 (Ⅲ) 냉각된 배양액을 60rpm으로 교반하면서 포장용기에 충전하는 단계를 포함하여 수행한다.
이때, (Ⅰ) 단계, (Ⅲ) 단계의 (Ⅲ-1)초기 15분, (Ⅲ-2)생산 중간(2~8시간), 및 (Ⅲ-3)종료 15분 전에 각 배양액의 점도를 측정한다.
[비교예 2]
　공정 단계 온도 pH 회전속도 처리시간
(Ⅰ)배양완료 37~39도 4.60~4.55 30Hz 15분
(Ⅱ)냉각 16~20도 4.60~4.55 　
(Ⅲ)충전 포장 16~20도 4.60~4.55 60rpm (Ⅲ-1)초기 15분　
(Ⅲ-2)생산중간 (2~8시간)　
(Ⅲ-3)종료 15분전　
[비교예 2]는 (Ⅰ) 본 발명의 실시예에 따른 커드 분쇄기(100)를 이용하여 37~39도의 온도에서 발효 배양액을 다수의 스크래이퍼(111,112,113)에 의해 15분 동안 30Hz의 회전속도로 교반하며 배양을 완료하는 단계, (Ⅱ) 종래의 냉각장치를 이용하여 배양 완료된 배양액을 16~20도로 냉각하는 단계, 및 (Ⅲ) 냉각된 배양액을 60rpm으로 교반하면서 포장용기에 충전하는 단계를 포함하여 수행한다.
이때, (Ⅰ) 단계, (Ⅲ) 단계의 (Ⅲ-1)초기 15분, (Ⅲ-2)생산 중간(2~8시간), 및 (Ⅲ-3)종료 15분 전에 각 배양액의 점도를 측정한다.
[실시예 1]
　공정 단계 온도 pH 회전속도 처리시간
(Ⅰ-1)배양완료 37~39도 4.60~4.55 30Hz 4분
(Ⅰ-2)분산처리 37~39도 4.60~4.55 6 Hz 　
(Ⅱ)냉각 16~20도 4.60~4.55
(Ⅲ)충전 포장 16~20도 4.60~4.55 60rpm (Ⅲ-1)초기 15분　
(Ⅲ-2)생산중간 (2~8시간)　
(Ⅲ-3)종료 15분전　
[실시예 1]은 (Ⅰ-1) 본 발명의 실시예에 따른 커드 분쇄기(100)를 이용하여 37~39도의 온도에서 발효 배양액을 다수의 스크래이퍼(111,112,113)에 의해 4분 동안 30Hz의 회전속도로 교반하며 배양을 완료하는 단계, (Ⅰ-2) 제 1 분산장치(200)를 이용하여 발효 배양액을 6Hz의 회전속도로 분산처리하는 단계, (Ⅱ) 제 1 열교환기(301)를 이용하여 분산처리된 배양액을 16~20도로 냉각하는 단계, 및 (Ⅲ) 냉각된 배양액을 60rpm으로 교반하면서 포장용기에 충전하는 단계를 포함하여 수행한다.
이때, (Ⅰ) 단계, (Ⅲ) 단계의 (Ⅲ-1)초기 15분, (Ⅲ-2)생산 중간(2~8시간), 및 (Ⅲ-3)종료 15분 전에 각 배양액의 점도를 측정한다.
이러한 [비교예 1], [비교예 2] 및 [실시예 1]에서 (Ⅰ) 단계, (Ⅲ) 단계의 (Ⅲ-1)초기 15분, (Ⅲ-2)생산 중간(2~8시간), 및 (Ⅲ-3)종료 15분 전에 각 배양액의 점도를 10번에 거쳐 측정한 결과는 아래의 결과표로 정리한다.
[비교예 1의 점도측정결과]
1차 2차 3차 4차 5차 6차 7차 8차 9차 10차 평균 점도 표준편차
45 55 70 66 88 98 50 42 67 43 62.4 19.2
25 35 25 30 15 20 29 30 42 29 28.0 7.5
40 42 50 50 49 55 39 32 50 29 43.6 8.6
32 48 15 25 60 60 21 22 50 34 36.7 16.6
[비교예 2의 점도측정결과]
1차 2차 3차 4차 5차 6차 7차 8차 9차 10차 평균
점도		 표준편차
62 64 50 53 61 61 62 58 65 60 59.6 4.7
33 35 35 34 35 42 35 37 44 48 37.8 5.1
42 43 39 39 38 38 42 38 43 43 40.5 2.3
42 45 43 51 40 35 35 37 22 25 37.5 8.8
[실시예 1의 점도측정결과]
1차 2차 3차 4차 5차 6차 7차 8차 9차 10차 평균
점도		 표준편차
68 69 69 80 71 74 71 83 70 65 72.0 5.6
58 58 60 60 61 60 61 60 60 58 59.6 1.2
38 39 37 44 44 36 41 39 42 42 40.2 2.8
38 40 42 40 42 40 39 39 38 41 39.9 1.4
41 41 41 39 38 36 44 44 38 39 40.1 2.6
상기의 결과표에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 커드 분쇄기(100), 제 1 분산장치(200) 및 제 1 열교환기(301)를 이용하는 [실시예 1]이 [비교예 1]과 [비교예 2] 보다 포장용기에 충전하는 (Ⅲ) 단계에서 호상 발효유의 점도가 편차를 줄이면서 평균적으로 균일한 값을 갖는다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템은 호상 발효유를 균일한 점도로 대량 생산할 수 있다.
액상 발효유의 제조
[비교예 3]
　 온도 pH 회전속도 처리시간　
(Ⅰ)배양완료 37~39도 4.65~4.60 60Hz 45~120분　　
(Ⅱ)저장 교반 4~8도 4.65~4.60 매 15분마다 1분씩 22Hz
(Ⅲ)충전 포장 4~8도 4.65~4.60 120rpm (Ⅲ-1)초기 15분
(Ⅲ-2)생산중간(1~3시간)
(Ⅲ-3)종료 15분전
[비교예 3]은 (Ⅰ) 종래의 교반기를 이용하여 37~39도의 온도에서 발효 배양액을 45~120분 동안 60Hz의 회전속도로 교반하며 배양을 완료하는 단계, (Ⅱ) 종래의 냉각장치를 이용하여 배양 완료된 배양액을 4~8도로 냉각하면서 15분 마다 1분씩 22Hz의 회전속도로 저장 교반하는 단계, 및 (Ⅲ) 냉각된 배양액을 120rpm으로 교반하면서 포장용기에 충전하는 단계를 포함하여 수행한다.
이때, (Ⅰ) 단계, (Ⅲ) 단계의 (Ⅲ-1)초기 15분, (Ⅲ-2)생산 중간(1~3시간), 및 (Ⅲ-3)종료 15분 전에 각 배양액의 점도를 측정한다.
[비교예 4]
　 온도 pH 회전속도 처리시간
(Ⅰ)배양완료 37~39도 4.65~4.60 60Hz 30분~45분
(Ⅱ)저장 교반 4~8도 4.65~4.60 매 15분마다 1분씩 22Hz
(Ⅲ)충전 포장 4~8도 4.65~4.60 60rpm (Ⅲ-1)초기 15분　
(Ⅲ-2)생산중간(1~3시간)
(Ⅲ-3)종료 15분전　
[비교예 4]는 (Ⅰ) 본 발명의 실시예에 따른 커드 분쇄기(100)를 이용하여 37~39도의 온도에서 발효 배양액을 다수의 스크래이퍼(111,112,113)에 의해 30~45분 동안 60Hz의 회전속도로 교반하며 배양을 완료하는 단계, (Ⅱ) 종래의 냉각장치를 이용하여 배양 완료된 배양액을 4~8도로 냉각하고 15분 마다 1분씩 22Hz의 회전속도로 저장 교반하는 단계, 및 (Ⅲ) 냉각된 배양액을 60rpm으로 교반하면서 포장용기에 충전하는 단계를 포함하여 수행한다.
이때, (Ⅰ) 단계, (Ⅲ) 단계의 (Ⅲ-1)초기 15분, (Ⅲ-2)생산 중간(2~8시간), 및 (Ⅲ-3)종료 15분 전에 각 배양액의 점도를 측정한다.
[실시예 2]
　 온도 pH 회전속도 처리시간　
(Ⅰ-1)배양완료 37~39도 4.65~4.60 60Hz 10~20분　
(Ⅰ-2)1차 분산 16~20도 4.65~4.60 6 Hz 90분 이내　
(Ⅰ-3)1차 냉각 16~20도 4.65~4.60
(Ⅰ-4)2차 분산 4~8도 4.65~4.60 55Hz　
(Ⅰ-5)2차 냉각 4~8도 4.65~4.60
(Ⅱ)저장 교반 4~8도 4.65~4.60 매 15분마다 1분씩22Hz 　　
(Ⅲ)충전 포장 4~8도 4.65~4.60 60rpm (Ⅲ-1)초기 15분　
(Ⅲ-2)생산중간(1~3시간)
(Ⅲ-3)종료 15분전　
[실시예 2]는 (Ⅰ-1) 본 발명의 실시예에 따른 커드 분쇄기(100)를 이용하여 37~39도의 온도에서 발효 배양액을 다수의 스크래이퍼(111,112,113)에 의해 10~20분 동안 60Hz의 회전속도로 교반하며 배양을 완료하는 단계, (Ⅰ-2) 제 1 분산장치(200)를 이용하여 발효 배양액을 6Hz의 회전속도로 1차 분산처리하는 단계, (Ⅰ-3) 제 1 열교환기(301)를 이용하여 1차 분산처리된 배양액을 16~20도로 1차 냉각하는 단계, (Ⅰ-4) 제 2 분산장치(400)를 이용하여 1차 냉각된 발효 배양액을 55Hz의 회전속도로 2차 분산처리하는 단계, (Ⅰ-5) 제 2 열교환기(302)를 이용하여 2차 분산처리된 배양액을 4~8도로 2차 냉각하는 단계, (Ⅱ) 2차 냉각된 배양액을 15분 마다 1분씩 22Hz의 회전속도로 저장 교반하는 단계, 및 (Ⅲ) 저장 교반된 배양액을 60rpm으로 교반하면서 포장용기에 충전하는 단계를 포함하여 수행한다.
이때, (Ⅰ-1) 단계, (Ⅰ-2) 단계, (Ⅰ-4) 단계, (Ⅲ) 단계의 (Ⅲ-1)초기 15분, (Ⅲ-2)생산 중간(1~3시간), 및 (Ⅲ-3)종료 15분 전에 각 배양액의 점도를 측정한다.
이러한 [비교예 3]과 [비교예 4]에서 (Ⅰ) 단계, (Ⅲ) 단계의 (Ⅲ-1)초기 15분, (Ⅲ-2)생산 중간(2~8시간), 및 (Ⅲ-3)종료 15분 전에 각 배양액의 점도를 10번에 거쳐 측정한 결과 및 [실시예 2]에서 (Ⅰ-1) 단계, (Ⅰ-2) 단계, (Ⅰ-4) 단계, (Ⅲ) 단계의 (Ⅲ-1)초기 15분, (Ⅲ-2)생산 중간(1~3시간), 및 (Ⅲ-3)종료 15분 전에 각 배양액의 점도를 10번에 거쳐 측정한 결과를 아래의 결과표로 정리한다.
[비교예 3의 결과]
1차 2차 3차 4차 5차 6차 7차 8차 9차 10차 평균 표준편차
44 25 45 45 45 44 42 45 36 29 40.0 7.4
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
42 15 45 34 25 43 40 43 35 30 35.2 9.6
36 25 49 44 36 44 36 44 38 30 38.2 7.3
38 25 48 44 32 32 32 46 32 35 36.4 7.4
[비교예 4의 결과]
1차 2차 3차 4차 5차 6차 7차 8차 9차 10차 평균 표준편차
41 41 35 27 35 35 39 35 39 35 36.2 4.1
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
40 42 31 25 40 36 38 34 36 32 35.4 5.1
41 41 31 25 30 30 36 31 35 35 33.5 5.1
38 40 30 20 31 28 29 29 35 35 31.5 5.8
[실시예 2의 결과]
1차 2차 3차 4차 5차 6차 7차 8차 9차 10차 평균 표준편차
72 70 75 70 75 70 70 67 68 68 70.5 2.8
65 64 60 60 62 58 58 53 52 61 59.3 4.2
34 35 35 35 33 35 35 35 35 35 34.7 0.7
　　 　　 　　 　 　 　 　 　 　 　 　
36 35 33 37 36 33 29 28 35 35 33.7 3.0
36 33 33 34 35 37 37 37 37 35 35.4 1.6
36 36 36 33 34 33 32 32 32 37 34.1 2.0
상기의 결과표에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 커드 분쇄기(100), 제 1 분산장치(200), 제 2 분산장치(400), 제 1 열교환기(301), 및 제 2 열교환기(302)를 포함한 발효유 제조 시스템을 이용하는 [실시예 2]가 [비교예 1]과 [비교예 2]에서 보다 포장용기에 충전하는 (Ⅲ) 단계에서 액상 발효유의 점도를 편차를 줄이면서 평균적으로 균일한 값으로 생산할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 발효유 제조 시스템은 액상 발효유 또한 균일한 점도로 대량 생산할 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 커드 분쇄기 110: 회전축
111: 상단 스크래이퍼 112: 중단 스크래이퍼
113: 하단 스크래이퍼 120: 투입구
130: 배출구 200: 제 1 분산장치
201: 원통형 하우징 203: 배출구
205: 모터 회전축 210: 로터
220: 스테이터 221: 내측 돌기
222: 필터통 225: 유입구
230: 체결링 301: 제 1 열교환기
302: 제 2 열교환기 400: 제 2 분산장치
500: 밸브 장치

Claims (10)

  1. 하부가 경사각을 갖는 탱크와 상기 탱크의 내부에 다수의 스크래이퍼를 구비하며 발효 배양액에 대한 커드 분쇄를 수행하는 커드 분쇄기
    상기 커드 분쇄기에 연결되고, 상기 커드 분쇄된 발효 배양액의 분산처리를 수행하는 제 1 분산장치; 및
    상기 제 1 분산장치에 연결되고, 상기 제 1 분산장치에서 분산처리된 발효 배양액을 유입하여 다시 분산처리를 수행하는 제 2 분산장치;
    를 포함하며,
    상기 커드 분쇄기는
    상부 외부면 일측에 구비된 모터에 기계적으로 연결되어 내부에 장착된 회전축;
    상기 회전축에 위치별로 각각 연결된 상기 다수의 스크래이퍼;
    상기 탱크 형태의 상부 외부면 타측에 구비된 투입구;
    상기 탱크 형태의 하부 중앙에 구비된 배출구; 및
    상기 탱크 형태의 하부 일측에 구비된 중량 센서;
    를 포함하고,
    상기 스크래이퍼는 상기 회전축의 상측으로부터 상단 스크래이퍼, 중단 스크래이퍼, 및 하단 스크래이퍼를 포함하고,
    상기 상단 스크래이퍼와 중단 스크래이퍼는 각각 상기 회전축을 기준으로 양측 방향으로 다른 길이를 갖는 판 형태이며, 측면 방향으로 테두리의 폭이 좁아지는 테이퍼(tapered) 형상으로 상기 회전축에 고정 장착되며,
    상기 하단 스크래이퍼는 상기 회전축을 기준으로 양측 방향으로 동일한 길이를 갖는 판 형태이고, 상기 하단 스크래이퍼는 상기 탱크의 하부 경사각을 따라 내부로 이격되어 배치되며, 상기 하단 스크래이퍼는 상기 상단 스크래이퍼와 중단 스크래이퍼 보다 긴 길이로 측 방향으로 연장된 형태로 상기 회전축에 고정 장착되는 것을 특징으로 하는 발효유 제조 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 커드 분쇄기와 제 1 분산장치 사이에 배치되고, 제2 분사장치의 후단에 각각 배치되어 상기 발효 배양액을 냉각하는 열교환기를 더 포함하며,
    상기 제 1 분산장치와 제 2 분산장치는
    모터의 일측에 고정 장착되고 측면 일측에 배출구를 구비한 원통형 하우징;
    상기 원통형 하우징 내에서 모터 회전축에 장착된 로터; 및
    상기 원통형 하우징에 삽입 결합하는 스테이터;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 발효유 제조 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 로터는 상기 모터 회전축에 대해 원주방향으로 이격한 다수의 회전 돌기를 포함하고, 상기 다수의 회전 돌기는 원주를 따라 소정 간격을 갖고 축방향으로 돌출 구비되는 것을 특징으로 하는 발효유 제조 시스템.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 스테이터는 중공형의 원판 구조로 형성되고,
    일면에 상기 중공 부분을 둘러싸고 원주를 따라 소정 간격으로 돌출되며 상기 로터의 내측에 삽입되는 다수의 내측 돌기;
    상기 내측 돌기를 둘러싸는 원통형의 필터통; 및
    타면에 상기 중공 부분을 둘러싸고 외측으로 돌출된 유입구;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 발효유 제조 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 내측 돌기는 상기 로터의 내측에 중첩 삽입되고, 상기 필터통은 상기 로터의 외측에 중첩 삽입되는 것을 특징으로 하는 발효유 제조 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 필터통은 측면을 따라 체망을 구비한 것을 특징으로 하는 발효유 제조 시스템.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 원통형 하우징과 스테이터가 결합한 테두리를 감싸 고정하는 체결링을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발효유 제조 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN203058250U (zh) 2013-01-11 2013-07-17 梁金智 一种饲料搅拌机

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