KR101713495B1 - 커피 성형 숯 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 버려지는 자원을 재활용하면서도 숯을 만들기 위해 벌목하는 환경파괴를 막을 수 있어 친환경적이며, 연소시 유독물질이 발생되지 않아 인체에 무해한 성형 숯 및 그 제조방법을 제공할 수 있는 발명이다.

Description

커피 성형 숯 및 그 제조방법{Foaming charcoal and manufacturing method thereof}

본 발명은 버려지는 자원을 재활용하면서도, 연소시 유독물질이 발생되지 않는 커피 성형 숯 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 숯이란 목재를 공기의 공급을 차단하고 가열하였을 때 생기는 고체 생성물로 목탄이라고도 한다. 숯은 나무의 종류와 굽는 조건에 따라 그 종류가 다양하다.

구이용으로 사용되는 숯의 경우, 일반적으로 참숯과 성형탄으로 분류될 수 있는데, 상기 참숯은 나무 원목을 통째로 숯가마에 넣고 열분해를 통해 생산하고, 대부분 인테리어용이나 고급 식당, 호텔 등으로 판매되고 있으며, 상기 성형탄은 건설현장의 폐목이나 합판 등을 재활용 목적으로 톱밥으로 만들어 고온고압으로 성형한 연료로서, 상기 성형탄의 낮은 품질을 보완하고자 중금속이나 유해물질이 함유된 화학약품을 첨가하여 제조하고 있다. 우리나라의 경우, 참숯의 공급 제한으로 인해 중국, 인도네시아 등지에서 수입한 저가의 성형탄을 주로 사용하는데, 수입산 성형탄의 경우 수입업자의 원산지 품목 표지만 관리되고, 제품 품질과 관련된 관리기준이 미흡하여 제도운영이 이루어지지 않고 있으며, 특히 폐목이나 합판에 함유된 비소, 수은, 납, 크롬, 안티몬, 바륨과 같은 유해중금속과 다이옥신이나 벤조피렌과 같은 유기성휘발물질(VOCs)은 성형탄 품질등급기준에조차 반영되지 못하는 상태여서 인체안전성이 매우 낮은 구이용 저질 성형탄이 전국에 유통되고 있는 실정이다.

한편, 종래 커피제조회사에서는 커피음료 등을 제조한 후 국내에서만도 연간 수십 만톤(ton) 이상의 커피찌꺼기가 발생하게 되는데, 상기 커피찌꺼기는 식물세포 조직의 특성상 통기성이 뛰어나며, 입도분포가 균일하고, 15~25%의 커피오일이 함유되어 있으며, 그 고형분은 kg 당 6000 kcal 이상의 고열량을 가진 에너지 자원이나 일부만 유기질 비료의 원료로 사용되고 대부분은 일반 쓰레기와 같이 소각되거나 매립처리 되고 있는 실정이다.

이에 최근 들어 커피찌꺼기를 고형 연료로 이용하려는 시도가 이루어지고 있다. 특허등록번호 제1585932호 커피원두 부산물을 이용한 성형숯의 제조방법에는 커피찌꺼기에 수분을 부여하고 점결제를 혼합하여 성형하는 성형숯의 제조방법이 개시되어 있으나, 커피찌꺼기를 이용한 고형 연료의 경우 여전히 카페인이 잔존하고 있고 유분이 남아있게 되어 연소시 인체에 유해한 가스가 발생하기 때문에 고기구이용 연료로 이용하는 데에는 한계가 있다.

본 발명은 버려지는 자원을 재활용하여 친환경적이면서도, 연소시 유독물질이 발생되지 않아 인체에 무해한 성형 숯 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

이를 위한 본 발명은 바람직한 일구현예로, 커피찌꺼기 25~70중량%, 하드우드톱밥 25~70중량% 및 점결제 0.1~5중량%를 혼합하는 원료 혼합 단계; 혼합된 원료를 18~20℃로 5~10분간 냉풍 건조 후, 직경 500㎜ 이상의 크기로 압축하여 성형하는 압축 성형 단계; 및 800~1000℃로 48~56시간 가열하는 열처리 단계를 포함하는 성형 숯의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 바람직한 다른 구현예로, 상기의 성형 숯의 제조방법으로 제조된 성형 숯을 제공한다.

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본 발명은 버려지는 자원을 재활용하면서도 숯을 만들기 위해 벌목하는 환경파괴를 막을 수 있어 친환경적인 성형 숯 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

또한 본 발명은 연소시 유독물질이 발생되지 않아 인체에 무해한 성형 숯 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

아울러 본 발명은 사용자가 요구하는 모양과 크기로 용이하게 생산이 가능한 성형 숯 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가진다.

또한, 종래와 동일한 기술적 구성 및 작용에 대한 반복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은 바람직한 일구현예로, 커피찌꺼기 25~70중량%, 하드우드톱밥 25~70중량% 및 점결제 0.1~5중량%를 혼합하는 원료 혼합 단계; 혼합된 원료를 18~20℃로 5~10분간 냉풍 건조 후, 직경 500㎜ 이상의 크기로 압축하여 성형하는 압축 성형 단계; 및 800~1000℃로 48~56시간 가열하는 열처리 단계를 포함하는 성형 숯의 제조방법을 제공한다.

상기의 원료 혼합 단계는 원두를 로스팅하여 커피를 추출하고 난 커피찌꺼기를 준비하고 점결제를 일정비율로 혼합하는 단계이다. 점결제 함량은 커피찌꺼기 중량에 대하여 0.1~5중량부 정도 혼합할 수 있으며, 여기에 한정되는 것은 아니다.

상기 단계에서, 하드우드톱밥을 더 포함할 수 있는데, 하드우드 톱밥을 사용하여야 성형 후 탄화시키는 과정에서 커피찌꺼기의 유분이 탄화될동안 톱밥이 전소되는 것을 막을 수 있으며, 또한 탄화 후 최종 제품에서 탄소 함량이 높아지며 강도가 강해진다.

이 경우 숯의 성형성 및 강도 측면에서 유리할 수 있도록 커피찌꺼기 25~70중량%, 하드우드톱밥 25~70중량% 및 점결제 0.1~5중량%를 혼합할 수 있다.

상기 점결제는 연소시 인체에 무해하면서 성형성 및 강도를 유지할 수 있도록 전분 또는 밀가루를 사용할 수 있다.

상기와 같이 혼합된 원료를 냉풍 건조 후 압축하여 성형한다. 상기 압축 성형 단계에서, 압축 성형 전, 하드우드 톱밥과 커피찌꺼기를 냉풍이송로에 비율대로 투입하여 이송하는데, 이송과정 중 냉풍파이프라인의 풍속으로 인해 하드우드 톱밥과 커피찌꺼기가 자연스럽게 혼합되고 수분증발을 일으키면서 성형하기 좋도록 적당한 수분함수를 갖게된다. 이 때 직경 500㎜ 이상의 크기로 압축하여 성형한다.

본 발명은 상기의 압축 성형 단계 후 400~1000℃로 열처리단계를 거친다. 공기유입이 차단된 탄화로에 배출만 가능한 일정크기의 배출구를 만든 후 열을 가하면 커피찌꺼기에 남아있는 커피의 유분 및 기타 부산물이 기체화되어 증기와 함께 배출되며, 배출된 증기는 열로 인하여 증발된다. 커피찌꺼기에 남은 유분은 일정한 온도에 도달하면 유분 자체의 배출압력과 기체화된 유분의 온도로 인하여 점화가 가능하며, 점화된 커피찌꺼기의 열은 재환원되어 탄화로를 가열하는 열로 사용된다. 이와 같은 원리로 탄화된 커피찌꺼기는 유분의 함유량이 0%에 도달될 수 있다. 이 때 상기의 원리로 탄화를 하기 위해서는 적어도 48시간 동안 문을 개방하여서는 안된다.

이상 설명한 성형 숯의 제조방법으로 제조된 본 발명의 성형 숯은 유분의 함유량이 0%에 도달될 수 있어, 남아있던 카페인을 비롯한 잡부산물이 제거되어 캠핑이나 고깃집 등에서 이용할 때 연소시 발생될 수 있는 유독물질, 발암물질 등이 발생되지 않는 성형 숯을 제공할 수 있다. 이에 버려지는 커피찌꺼기를 이용하면서 숯을 제조하기 위하여 벌목함으로써 발생되는 환경파괴의 일부분 막을 수 있다.

이하, 본 발명을 하기의 실시예로 더욱 상세히 설명하고자 한다. 하지만 이는 본 발명의 보다 쉬운 이해를 돕기 위한 것이지, 이들을 통하여 본 발명을 한정하고자 하는 것임은 아니다.

실시예 1

커피찌꺼기 3kg, 전분 10g을 혼합하고, 18℃ 냉풍으로 5분 건조되는 파이프냉풍 이송건조로를 통과시킨 후 압축스크류로 직경 500mm로 압축성형하였다.

이후 400~1000℃의 숯가마에 투입하여 56시간 열을 가하여 탄화시킴으로써 성형 숯을 제조하였다.

실시예 2

커피찌꺼기 3kg, 하드우드 톱밥 7kg, 전분 20g을 혼합하고, 이후 실시예 1과 동일한 방법으로 성형 숯을 제조하였다.

비교예 1

톱밥을 성형 후 탄화로에 투입하여 50시간을 탄화시켰다.

수분을 20~30% 정도 가진채 탄화되어 탄화시 수분으로 인한 불완전 탄화로 냄새와 연기가 발생하였으며 열량도 떨어졌다.

실험예 1

실시예 및 비교예에서의 성형 숯에 대하여 강도와 연소시킬 때 연기, 냄새, 화력, 연소지속시간 및 불빛과 같은 물성을 평가하였으며, 그 결과는 하기 표 1과 같다.

구분	실시예 1 및 2의 성형숯	비교예 1의 일반 성형숯
연기	없음	발생
강도	매우 강함	강함
냄새	없음	약간 남
화력	700도 이상	500 ~ 600도
1kg 지속시간	2시간 40분	2시간 10분
불빛	초록색	붉은색

Claims (4)

1. 커피찌꺼기 25~70중량%, 하드우드톱밥 25~70중량% 및 점결제 0.1~5중량%를 혼합하는 원료 혼합 단계;
   혼합된 원료를 18~20℃로 5~10분간 냉풍 건조 후, 직경 500㎜ 이상의 크기로 압축하여 성형하는 압축 성형 단계; 및
   800~1000℃로 48~56시간 가열하는 열처리 단계를 포함하는 성형 숯의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항의 성형 숯의 제조방법으로 제조된 성형 숯.