KR101833908B1 - 연속작업이 가능한 반원통형 가열식 액상 향 제조장치 및 그를 이용한 액상 향의 제조방법 - Google Patents
연속작업이 가능한 반원통형 가열식 액상 향 제조장치 및 그를 이용한 액상 향의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 식품의 가열조리 과정에서 생성되는 향, 예를 들어 숯불구이 향을 유사하게 재현하면서, 벤조피렌 등의 위해물질 함량이 낮은 가열식 액상 향의 제조장치 및 제조방법을 제공하되, 열판의 면적이 증대되어 생산량이 증대되고, 열판의 교체 없이 탄화물을 제거가 가능하며, 반응용기 내부의 압력과 온도를 유지함으로써 시간과 에너지 면에서 유리하게 연속작업이 가능하도록 하여, 생산 시간 및 에너지 비용을 감축하고, 시간당 생산량을 증대시킬 수 있다.
Description
본 발명은 가공식품, 건강기능식품, 의약 등에 적용할 수 있는 향(flavor)의 제조장치 및 방법에 관한 것이다.
종래 식품의 가열조리 과정에서 생성되는 향을 유사하게 재현하기 위해 훈연 향(smoke flavor)이나 반응 향(reaction flavor)가 주로 이용되고 있다.
훈연 향은 목재를 500 내지 800 ℃의 고온에서 불완전 연소시킨 후 이를 응축시키는 것이다. 또한 열분해 온도 425℃ 이상에 있어서는 3,4-벤조피렌 등의 유해 물질이 발생하기 시작하는 것이 알려져 있고, 이를 함유하는 식품을 다량으로 섭취하는 경우, 인체에 주는 영향은 적지 않아 우려되고 있다.
일본공개특허 제2000-8073호는 식품에 풍부한 그릴(grill) 풍미를 부여할 수 있는 향의 제조방법에 관한 것으로, 100 내지 1000 ℃인 숯과 같은 탄소재에 유지 또는 지방산을 접촉시킨 후, 생성된 연기를 회수하는 것으로, 숯의 온도를 넓게 기재하고 있으나 통상 숯의 온도가 500 ℃ 이상이고, 이 온도에서 벤조피렌의 생성이 문제되었다.
한국특허 제0612930호는 "참나무 목초액을 이용한 스모크향 제조방법"에 관한 것으로 목재의 열분해로 생성된 목초액을 원재료로 하여, 이를 다시 증류하여 벤조피렌 함량이 낮은 액상 스모크향을 제조하는 것으로, 액상 향 형태로서 사용상 편리성은 있지만, 목재의 열분해로 목초액을 제조한 후 부가적인 벤조피렌 저감공정을 거치는 것으로 공정이 복잡하고, 또한 식품 본래 재료의 가열조리 과정에서 생성된 향을 제공하는 것이 아닌, 목재의 열분해에 의해 생성된 향이라는 한계가 있었다.
또한 한국등록특허 제1097715호는 "훈연 향기의 개질 방법 및 장치, 및 훈제 식품의 제조방법 및 장치"에 관한 것으로, 벤조피렌의 생성량을 낮추기 위해 먼저 훈연을 발생시킨 후 300 내지 800 ℃에서 이차가열을 통해 훈연의 자극적인 향을 증강시키는 것으로, 식품 본래 재료의 가열조리 과정에서 생성된 향을 제공하는 것이 아닌, 목재의 열분해에 의해 생성된 향이라는 한계가 있었고, 기체상의 훈연 향을 식품과 직접 접촉시키는 것으로 사용이 불편하였다.
또한 한국등록특허 제0271560호는 "당과 아미노산의 가열반응에 의한 향미유 제조방법"에 관한 것으로, 식용유지, 당, 아미노산, 향신료 등을 혼합하여 환류냉각장치가 부착된 교반기에서 80 내지 120 ℃에서 30 내지 90 분 가열 교반하는 것으로, 상기 마일라드 반응생성물에서 벤조피렌의 생성량은 적지만 단순 카라멜향, 세이버리 플레이버에 가까워서 종래 식품의 가열조리 과정에서 생성되는 향을 유사하게 재현할 수 없었다.
한편 본 출원인에 의한 한국특허 제1478215호 및 제1381723호의 직접가열식 액상 향 제조장치 및 액상 향의 제조방법은 건강 위해요소 없이 식품의 가열조리 과정에서 생성되는 향을 재현할 수 있게 하였다. 그러나 상기 장치 및 방법에서는 고온 반응이 일정시간 이상 지속되면 가열된 열판 표면에서 탄화물 피막층이 형성되고, 불완전연소 생성물이 많아지면서 이취가 강해지므로, 일정 시간 후 열판을 교체할 필요가 있었다.
이를 위해서 상기 특허들에는 열판 교체가 가능하도록 슬릿과 개폐구를 반응용기 측면에 설치하는 방법이 개시되어 있으나, 열판에는 이를 가열하기 위한 열매체나 전기 등의 배선 또는 배관이 연결되어 있어 이를 이송하거나 교체하는 것이 불가능하거나 매우 복잡한 장치를 추가로 요구하였다. 또한 반응용기의 슬릿이 개방됨으로써 반응용기 내부의 온도 상승에 따라 발생한 일정 수준 이상의 압력이 해제되면서 내부의 고온의 공기가 유출되므로, 다음 작업에서 반응용기 내부의 온도를 높이기 위한 시간과 에너지 소모가 과다하다는 문제가 있었다.
또한 상기 특허들에서는 생산량을 증대시키기 위해서는 반응이 직접적으로 일어나는 열판의 면적을 증대시켜야 하고, 따라서 장치가 차지하는 면적이 증가될 수밖에 없었다.
본 발명은 식품의 가열조리 과정에서 생성되는 향을 유사하게 재현하면서, 열판의 면적이 증대되어 생산량이 증대되고, 열판의 교체 없이 탄화물을 제거가 가능하며, 반응용기 내부의 압력과 온도를 유지함으로써 시간과 에너지 면에서 유리하게 연속작업이 가능한 액상 향의 제조장치를 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명은 상기 제조장치를 이용한 액상 향의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 상기 과제해결을 위하여, 열판이 구비된 반응용기, 상기 열판 표면에 액상의 반응재료를 공급하는 반응재료 공급기, 상기 반응용기에 연결된 응축관, 및 상기 열판 표면에 생성된 탄화물을 제거하는 탄화물 제거유닛을 포함하는 가열식 액상 향 제조장치에 있어서, 상기 열판은 단면이 반구형인 반원통형 열판이고, 상기 탄화물 제거유닛은 상기 반원통형 열판의 중심축에 위치한 회전축, 상기 회전축에 수직하게 돌출 설치된 회전기둥, 및 상기 회전기둥의 단부에 설치된 스크래퍼로 이루어진 것을 특징으로 하는 연속작업이 가능한 가열식 액상 향 제조장치를 제공한다.
또한 본 발명은 열판이 구비된 반응용기, 상기 열판 표면에 액상의 반응재료를 공급하는 반응재료 공급기, 상기 반응용기에 연결된 응축관, 및 상기 열판 표면에 생성된 탄화물을 제거하는 탄화물 제거유닛을 포함하고, 상기 열판은 단면이 반구형인 반원통형 열판이고, 상기 탄화물 제거유닛은 상기 반원통형 열판의 중심축에 위치한 회전축, 상기 회전축에 수직하게 돌출 설치된 회전기둥, 및 상기 회전기둥의 단부에 설치된 스크래퍼로 이루어진 것을 특징으로 하는 연속작업이 가능한 가열식 액상 향 제조장치를 이용한 액상 향의 제조방법에 있어서, 상기 열판을 가열하여 열판 표면 온도를 반응온도로 상승시키는 단계; 상기 반응재료 공급기를 통해 반응재료를 상기 가열된 열판 표면에 공급하는 단계; 상기 반응용기 내에서 생성된 반응생성물을 상기 응축관에서 응축시키는 단계; 및 상기 가열된 열판 표면에 생성된 탄화물을 탄화물 제거유닛으로 제거하는 단계;를 포함하는 액상 향의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 식품의 가열조리 과정에서 생성되는 향, 예를 들어 숯불구이 향을 유사하게 재현하면서, 벤조피렌 등의 위해물질 함량이 낮은 가열식 액상 향의 제조장치 및 제조방법을 제공하되, 열판의 면적이 증대되어 생산량이 증대되고, 열판의 교체 없이 탄화물을 제거가 가능하며, 반응용기 내부의 압력과 온도를 유지함으로써 시간과 에너지 면에서 유리하게 연속작업이 가능하도록 하여, 생산 시간 및 에너지 비용을 감축하고, 시간당 생산량을 증대시킬 수 있다.
도 1은 종래 반응재료 공급기, 열판, 반응용기, 응축관 및 저장조로 이루어진 가열식 액상 향 제조장치의 측단면도이다.
도 2는 종래 반응재료 공급기, 열판, 열판 인입과 인출이 가능한 슬릿이 형성된 반응용기를 포함하는 가열식 액상 향 제조장치의 측단면도이다.
도 3a는 본 발명의 어느 하나의 실시예에 따른 회전축 및 스크래퍼를 구비한 탄화물 제거유닛과 반원통형 열판을 구비한 연속작업이 가능한 가열식 액상 향 제조장치의 측단면도이다.
도 3b는 상기 도 3a의 제조장치의 정단면도이다.
도 4는 본 발명의 어느 하나의 실시예에 따른 회전축, 회전봉 및 스크래퍼로 이루어진 탄화물 제거유닛의 사시도이고, 우측은 스크래퍼 부분의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 어느 하나의 실시예에 따른 반원통형 열판의 내부 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 반응재료 공급기, 열판, 열판 인입과 인출이 가능한 슬릿이 형성된 반응용기를 포함하는 가열식 액상 향 제조장치의 측단면도이다.
도 3a는 본 발명의 어느 하나의 실시예에 따른 회전축 및 스크래퍼를 구비한 탄화물 제거유닛과 반원통형 열판을 구비한 연속작업이 가능한 가열식 액상 향 제조장치의 측단면도이다.
도 3b는 상기 도 3a의 제조장치의 정단면도이다.
도 4는 본 발명의 어느 하나의 실시예에 따른 회전축, 회전봉 및 스크래퍼로 이루어진 탄화물 제거유닛의 사시도이고, 우측은 스크래퍼 부분의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 어느 하나의 실시예에 따른 반원통형 열판의 내부 구조를 나타낸 도면이다.
이하, 도면 및 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 이들 도면이나 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 1은 종래 가열식 액상 향 제조장치의 단면도를 나타낸 것으로, 내부 세척이나 수리의 용이성을 위해 반응용기 덮개(21)와 반응용기 몸체(22)로 분리될 수 있는 반응용기(20), 상기 반응용기(20) 내부에는 표면온도가 150 내지 400 ℃로 유지되는 열판(11)이 구비되고, 반응용기(20)의 상부에는 열판(11) 표면에 액상의 반응재료를 공급하는 반응재료 공급기(30) 및 반응생성물을 응축시키는 응축관(40)이 구비되며, 상기 응축관(40)에 연결되어 응축된 액상 향을 저장하는 저장조(50)으로 이루어져 있다. 상기 반응재료 공급기(30)는 반응재료 분무노즐(31), 반응재료 이송관(32), 반응재료 이송펌프(33) 및 반응재료 저장조(34)로 구성되고, 상기 응축관(40)은 반응용기(20)과 저장조(50)을 연결하는 내부관(41) 및 상기 내부관(41)을 둘러싸고 냉각 액체가 순환하는 냉각관(42)로 이루어진다. 상기 액상 향 제조장치에서 반응재료(ⓐ)는 반응재료 저장조(34)에서 반응재료 분무노즐(31)을 통해 반응용기(20) 내부로 분무되고, 분무된 반응재료가 열 공급기(11) 표면에서 반응이 지속되면서 반응재료 탄화물(ⓒ)을 형성하고, 그 표면에서 산화, 탄화, 열분해 및 마일라드 반응 등의 복합적인 반응에 의해 반응생성물(ⓓ)은 응축관(40)의 내부관(41)을 통과하면서 응축되어 저장조(50)에 액상 향(ⓔ)으로 저장된다. 이때 상기 내부관(41)을 둘러싼 냉각관(42)에는 냉각 액체(ⓕ)가 순환한다.
상기 도 1의 종래 가열식 액상 향 제조장치는 연속작업이 불가능한 형태로, 반응이 완료되고, 반응용기 내부 온도가 일정 수준으로 하락하면 반응용기 덮개(21)를 분리한 후 열판(11)을 분리하여 탄화물(ⓒ)을 제거하고, 다시 열판(11)을 설치한 후 열판(11)을 가열하여 반응온도에 다다르면 반응재료 공급기(30)를 작동하여 다음 반응을 시작한다. 따라서 도 1의 종래 가열식 액상 향 제조장치는 반응 종료 후 반응용기 또는 열판의 온도 하강에 소요되는 시간, 열판의 분리 및 탄화물 제거에 걸리는 시간, 열판의 재설치 및 열판을 반응온도까지 가열하는 시간이 추가로 필요하고, 반응용기 내부 및 열판의 온도를 낮추었다가 다시 가열해야 하므로 에너지 비용이 추가로 발생하였다.
도 2는 도 1의 장치를 연속작업이 일부 가능하도록 개선한 장치로서, 2개의 서로 다른 조성의 반응재료(ⓐ, ⓑ)를 각각 반응용기(20) 내부로 공급하는 2개의 반응재료 분무노즐(31, 35), 2개의 슬릿(23, 25)과 2개의 개폐구(24, 26)을 가지는 액상 향 제조장치로서, 일 측의 슬릿(25)을 통해 반응재료 탄화물(ⓒ)이 형성된 열판(11)이 인출되면서 미리 예열된 다른 열판(11)이 타측의 슬릿(23)을 통해 인입된다. 열판의 교체가 이루어지면 슬릿(23, 25)은 개폐구(24, 26)를 통해 밀폐된다. 도 2에서는 반응용기(20)의 상부에 연결된 응축관(40) 및 그에 연결된 저장조(50)의 도시는 생략되었다.
상기 도 2의 종래 가열식 액상 향 제조장치에서 상기 열판(11)에는 이를 가열하기 위한 열매체나 전기 등의 배선 또는 배관이 연결되어 있어 이를 이송하거나 교체하는 것이 불가능하거나 매우 복잡한 장치를 추가로 요구하게 되었고, 또한 반응용기의 슬릿이 개방됨으로써 반응용기 내부의 온도 상승에 따라 발생한 일정 수준 이상의 압력이 해제되면서 내부의 고온의 공기가 유출되므로, 다음 작업에서 반응용기 내부의 온도를 높이기 위한 시간과 에너지 소모가 과다하다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 과제해결을 위하여, 열판이 구비된 반응용기, 상기 열판 표면에 액상의 반응재료를 공급하는 반응재료 공급기, 상기 반응용기에 연결된 응축관, 및 상기 열판 표면에 생성된 탄화물을 제거하는 탄화물 제거유닛을 포함하는 가열식 액상 향 제조장치에 있어서, 상기 열판은 단면이 반구형인 반원통형 열판이고, 상기 탄화물 제거유닛은 상기 반원통형 열판의 중심축에 위치한 회전축, 상기 회전축에 수직하게 돌출 설치된 회전기둥, 및 상기 회전기둥의 단부에 설치된 스크래퍼로 이루어진 것을 특징으로 하는 연속작업이 가능한 가열식 액상 향 제조장치를 제공한다.
상기 열판은 단면이 반구형인 반원통형 열판이다. 본 발명에서 '단면이 반구형인 반원통형 열판'은 단면이 정확하게 반구형인 것뿐만 아니라, 중심에서의 각도가 180ㅀ 미만의 임의의 각도를 가진 원호형를 포함하는 의미이며, 상기 반구형 또는 원호형의 말단에서 직선으로 연장된 U자형의 것을 모두 포함하는 의미이다.
상기 단면이 반구형인 반원통형 열판을 사용함으로써 장치의 면적을 거의 늘리지 않으면서도 원판이과 같은 평면형 열판에 비해 반응이 직접적으로 일어나는 열판의 면적을 현저히 넓혀 단위시간당 생산량 및 에너지 사용량을 현저히 감소시킬 수 있다. 또한 반응용기 상부의 반응재료 공급기로부터 반응재료가 공급될 때 평면형 열판은 가장자리에 비해 중앙부에 반응재료가 많이 공급되고, 따라서 탄화물도 많이 생성되므로, 열판을 전체적으로 활용하지 못한 상태에서 이취의 발생이 시작되어 반응이 중단되어야 하지만, 반원통형 열판은 열판 표면에 상대적으로 균일하게 반응재료를 공급하는 것이 가능하여 이취의 발생 시간을 상대적으로 늦출 수 있다.
상기 열판은 액상의 반응재료와 직접 접촉하는 것으로, 열 공급기로 숯과 같은 탄소재나 연탄 등의 화석연료를 고온에서 직접 반응재료와 접촉할 경우 불완전 연소되는 과정에서 벤조피렌과 같은 위해성분이 생성될 수 있고, 많은 폐기물이 발생되기 때문에 금속 또는 세라믹 재료의 열판을 이용하는 것이 바람직하다.
상기 열판의 가열을 위해 열 교환기, 전기 히터, 전자 유도 히터(Induction Heater) 등이 사용될 수 있다. 상기 전자 유도 히터를 통해 열판을 가열할 경우 열판의 재질은 철을 포함하거나 철이 도포된 금속 또는 세라믹 재질이어야 한다. 상기 열 교환기 또는 전기 히터를 통해 열판을 가열할 경우 열판의 재질은 열전도도, 내구성, 내부식성이 뛰어난 금속이 바람직하고, 이러한 금속은 스테인리스 강판일 수 있다.
상기 열 교환기 또는 전기 히터를 통해 열판을 가열할 경우 열판 내부를 순환하는 전열선 또는 열매체의 가열을 위한 수단이 외부에 연결되어야 한다.
열판 표면을 균일하게 가열하여 온도 편차를 적게하고, 열판에 액상의 반응재료가 공급되었을 때 열판 표면의 급격한 온도 저하를 방지할 수 있도록 실리콘 오일을 열매체로 이용하는 간접 가열 열판을 채택하는 것이 바람직하다. 도 5에는 외부 소재는 스테인리스 강판(111)이고, 그 내부에 밀폐 회로(112)가 형성된 원판형 열판(11)에서, 상기 열판 외부에 별도의 열 교환기(115)가 설치되어, 열 교환기(115)에서 가열된 열 매체(113)가 순환 배관(114)을 통해 열판 내부의 밀폐 회로(112)로 공급된 후, 다시 순환 배관(114)을 통해 열 교환기(115)로 이송되는 것을 나타낸 모식도를 나타내었다.
상기 열판은 표면 온도는 반응재료의 종류, 양, 요구되는 액상 향의 향취에 따라 변경될 수 있으므로 특별히 한정할 필요는 없으나, 일반적으로 100 내지 600 ℃, 바람직하게는 150 내지 400 ℃ 로 가열되거나 유지될 수 있다.
상기 열판 표면 또는 반응용기 내부의 온도를 측정할 수 있는 온도센서가 구비될 수 있다. 열판 표면 또는 반응용기 내부 온도가 미리 설정된 범위를 초과할 경우 가열온도를 낮추거나 액상 반응재료의 공급속도를 높이고, 온도가 미리 설정된 범위 미만인 경우에는 가열온도를 높이거나 액상 반응재료의 공급속도를 낮추어 온도를 조절할 수 있다. 이러한 조절은 수동으로 이루어질 수 있고, 온도센서와 연결된 별도의 제어부를 통해 이루어질 수 있다.
상기 반응재료 공급기는 반응용기의 상부에 설치되어 반응용기 하부의 열판으로 공급되는 것이 바람직하다. 상기 반응재료 공급기는 상기 반응용기의 일 측면에 설치될 수도 있다. 상기 반응재료 공급기는 필요에 따라 반원통형 열판의 길이방향으로 복수 개 설치될 수도 있다. 또한 반응재료 공급기는 상기 탄화물 배출구가 형성된 일 측에 대향되는 반응용기의 타 측 상부에 설치되어, 반원통형 열판의 일 측에서 반응이 이루어지고 그에 대향되는 타 측으로 이송 및 배출될 수 있다.
본 발명에서 반응재료 공급기는 적하형 공급기 또는 분무형 공급기가 사용될 수 있고, 바람직하게는 열판 표면에 고루 액상의 반응재료를 공급하기 위해 분무형 공급기를 사용한다.
상기 반응재료 공급기는 하나가 설치될 수 있고, 필요에 따라 2개 이상 설치될 수 있다. 반응재료 공급기가 하나가 설치된 경우에는 반응재료를 미리 혼합하여 공급하고, 반응재료의 혼합은 반응재료 저장조에서 교반 또는 호모믹서를 이용한 고속교반을 실시하거나, 반응재료 이송관을 통해 균질기를 거친 후 반응재료 분무노즐을 통해 공급할 수 있다. 서로 다른 재료 또는 조성의 반응재료 각각을 반응재료 저장조에서 반응재료 이송관을 거쳐 반응재료 분무노즐을 통해 반응용기로 공급하고, 반응용기 내부 또는 그 내부의 열판 표면에서 반응재료가 혼합되도록 할 수도 있다. 이때 서로 다른 반응재료는 물 및 유지에 대한 용해도에 따라 수용성반응재료 및 지용성 반응재료로 구분할 수도 있다.
액상의 반응재료가 반응재료 공급기를 통해 열판 표면에 공급되면서 반응이 지속되면 반응재료가 열판 표면에서 산화, 탄화, 열분해 및 마일라드 반응 등의 복합적인 반응에 의해 반응생성물을 생성하지만, 반응이 일정시간이상 지속되면 열판 표면에서 탄화물 층이 형성되고, 불완전연소 생성물이 많아지면서 이취가 강해지므로, 일정시간 후 탄화물이 제거되어야 한다. 이를 위해 탄화물 배출구 및 탄화물 제거유닛이 설치된다.
상기 탄화물 배출구는 반응용기의 일 측면에 형성될 수 있다. 도 3b는 반응용기의 일 측에 탄화물 배출구(12)가 형성된 일 실시예의 액상 향 제조장치의 정단면도이다. 탄화물 제거유닛(60)의 회전축(61)이 회전봉(63)을 회전시켜 회전봉 말단에 설치된 스크래퍼(62)가 반원통형 열판의 표면에서 탄화물을 제거할 수 있다.
상기 열판에서 스크래퍼에 의해 제거된 탄화물을 반응용기 내의 온도 및 압력의 하락을 방지하거나 최소화하면서 반응용기 외부로 배출하기 위해서, 상기 탄화물 배출구에 배출관이 연결되고, 상기 배출관에는 개방 및 폐쇄가 상호 반대로 작동되는 압력조절밸브 및 배출밸브가 설치될 수 있다.
도 3b는 스크래퍼(62)에 의해 열판(11) 표면에서 제거된 탄화물(ⓒ)이 탄화물 배출구(12)를 통해 배출관(13)으로 이송된다. 반응 종료 후에 또는 반응 진행 중에라도 탄화물을 배출하기 위해서는 먼저 압력조절밸브(14)를 개방하면서 배출밸브(15)를 폐쇄하여, 탄화물이 압력조절밸브(14)와 배출밸브(15) 사이로 이송되면, 다음으로 압력조절밸브(14)를 폐쇄하면서 배출밸브(15)를 개방하여 탄화물을 탄화물 저장조(151)로 이송한다. 탄화물 배출구(12)부터 탄화물 저장조(151)까지의 탄화물의 이송은 중력에 의한 자유낙하 또는 고온으로 상승하면서 함께 상승한 반응용기 내부 압력에 의해 외부로 자연 이송될 수 있다. 상기 압력조절밸브(14)를 폐쇄하면서 배출밸브(15)를 개방한 상태에서 탄화물의 이송 및 배출관의 세정을 위하여 상기 압력조절밸브 및 배출밸브 사이에, 바람직하게는 압력조절밸브 쪽에 인접한 위치에 세척밸브(16)를 설치하여 세척액 저장조(161)의 물과 같은 세척액을 살수하여 세척하거나 고압의 공기가 세척밸브을 통하여 배출될 수 있도록 할 수 있다.
또한 상기 탄화물 배출구는 열판을 관통하여 열판 하부로 탄화물이 배출되도록 열판에 형성될 수 있다. 반원통형 열판에서 길이 방향으로 길게 띠 모양으로 탄화물 배출구가 형성될 수 있고, 홀(hole) 형태의 배출구가 하나 또는 여러 개 길이 방향을 따라 형성될 수도 있으며, 홀 형태의 배출구가 형성되는 경우는 적어도 하나의 배출구는 반원통형 열판의 길이방향의 하부 일 측면에 설치된다.
상기 탄화물 제거유닛은 반원통형 열판 표면에 생성된 반응재료의 탄화물을 제거한다.
상기 탄화물 제거유닛은 반원통형 열판의 중심축에 위치한 회전축, 상기 회전축에 수직하게 돌출 설치된 회전기둥, 및 상기 회전기둥의 단부에 설치된 스크래퍼로 이루어진다. 상기 회전기둥은 복수개 설치될 수 있다. 또한 상기 스크래퍼는 반원통형 열판의 길이에 맞게 하나 일수 있고, 그 길이에 맞게 분할한 복수개 일 수 있다. 상기 스크래퍼에는 하나 이상의 회전 기둥이 설치될 수 있다.
도 3b는 회전축(61)에 복수개의 회전봉(63) 및 그 회전봉에 각각 스크래퍼(62)가 설치된 일 실시예의 액상 향 제조장치의 정단면도이다. 상기 도 3b에 점선으로 두 번째 스크래퍼가 열판에 접할 때의 면적을 나타낸 것과 같이 복수개의 스크래퍼가 설치될 경우 서로 인접한 스크래퍼의 탄화물 제거 영역은 서로 일부 중첩되는 것이 바람직하다.
또한 스크래퍼가 설치된 회전기둥이 복수개 설치될 경우 서로 인접한 회전기둥은 서로 다른 각도, 예를 들어 15ㅀ 내지 180ㅀ로 설치할 수 있다. 도 3b는 서로 인접한 회전기둥이 180ㅀ 각도로 회전축에 돌출 설치된 것을 나타내고 있다. 이와 같이 인접한 스크래퍼가 서로 다른 각도를 가지면 반원통형 열판의 일 측단에서 제거된 탄화물이 인접한 스크래퍼로 전달되면서 이송될 수 있다.
스크래퍼와 열판 사이는 열판 표면의 탄화물 제거에 적합하도록 미세하게 이격할 수 있고, 열판 표면에 접하도록 할 수도 있다.
상기 스크래퍼는 일정한 면적을 가진 판형 부재로 회전축과 평행하게 배치될 수도 있으나, 도 4는 탄화물 제거유닛(60)의 발췌 사시도 및 스크래퍼(63)의 정면도에 나타낸 것과 같이 회전축에 대해 반원통형 열판에 접하는 모서리가 경사지게 배치하여 회전축의 회전에 의해 탄화물을 벗겨내면서 그 탄화물을 인접한 스크래퍼로 전달하여 탄화물이 이송되도록 할 수 있다.
상기 응축관은 상기 반응용기에서 생성된 반응생성물이 통과하여 저장조로 연결되는 내부관 및 상기 내부관을 둘러싸고 냉각 액체가 통과하는 외부관을 포함하는 이중관 형태이다. 상기 냉각 액체의 온도는 반응생성물의 응축이 일어나는 온도 이하이면 특별히 한정할 필요가 없으나, 응축을 통한 반응생성물의 생성 촉진을 위하여 0 내지 30 ℃가 바람직하다.
상기 응축관은 상기 반응용기의 탄화물 배출구가 형성된 측 상부에 설치될 수 있다. 또한 상기 반응재료 공급기에서 상기 응축기 방향으로 상기 반응용기의 높이가 증가하도록 하여, 반응생성물이 응축관으로 배출되는 것을 용이하게 할 수 있다.
본 발명은 상기 과제해결을 위하여, 열판이 구비된 반응용기, 상기 열판 표면에 액상의 반응재료를 공급하는 반응재료 공급기, 상기 반응용기에 연결된 응축관, 및 상기 열판 표면에 생성된 탄화물을 제거하는 탄화물 제거유닛을 포함하고, 상기 열판은 단면이 반구형인 반원통형 열판이고, 상기 탄화물 제거유닛은 상기 반원통형 열판의 중심축에 위치한 회전축, 상기 회전축에 수직하게 돌출 설치된 회전기둥, 및 상기 회전기둥의 단부에 설치된 스크레퍼로 이루어진 것을 특징으로 하는 연속작업이 가능한 가열식 액상 향 제조장치를 이용한 액상 향의 제조방법에 있어서, 상기 열판을 가열하여 열판 표면 온도를 반응온도로 상승시키는 단계; 상기 반응재료 공급기를 통해 반응재료를 상기 가열된 열판 표면에 공급하는 단계; 상기 반응용기 내에서 생성된 반응생성물을 상기 응축관에서 응축시키는 단계; 및 상기 가열된 열판 표면에 생성된 탄화물을 탄화물 제거유닛으로 제거하는 단계;를 포함하는 액상 향의 제조방법을 제공한다.
상기 열판을 가열하여 열판 표면 온도를 반응온도로 상승시키는 단계; 상기 반응재료 공급기를 통해 반응재료를 상기 가열된 열판 표면에 공급하는 단계; 상기 반응용기 내에서 생성된 반응생성물을 상기 응축관에서 응축시키는 단계; 및 상기 가열된 열판 표면에 생성된 탄화물을 탄화물 제거유닛으로 제거하는 단계;는 순차적으로 각 단계가 수행될 수도 있고, 일부 단계는 동시에 수행될 수도 있으며, 또한 일부 단계는 간헐적으로 동작하거나 중단을 반복할 수도 있다.
상기 열판을 가열하여 열판 표면 온도를 반응온도로 상승시키는 단계;는 상기 반응재료 공급기를 통해 반응재료를 상기 가열된 열판 표면에 공급하는 단계;보다 선행되는 것이 바람직하다. 또한 반응 진행 중에도 반응재료의 공급에 의해 열판의 온도가 낮아지면 상기 열판을 가열하여 열판 표면 온도를 반응온도로 상승시키는 단계;를 다시 진행할 수 있다.
상기 반응재료를 상기 가열된 열판 표면에 공급하는 단계; 및 상기 반응생성물을 상기 응축관에서 응축시키는 단계;는 대부분의 반응 시간 동안 동시에 수행되고, 상기 반응재료를 상기 가열된 열판 표면에 공급하는 단계;가 종료된 후에도 상기 반응생성물을 상기 응축관에서 응축시키는 단계;가 수행될 수 있다.
상기 가열된 열판 표면에 생성된 탄화물을 탄화물 제거유닛으로 제거하는 단계;는 반응 진행 중에도 수행될 수 있고, 반응 종료 후에도 수행될 수 있다.
상기 반응용기의 일 측면 또는 상기 반원통형 열판을 관통하여 탄화물 배출구가 형성되고, 상기 탄화물 배출구에는 배출관이 연결되며, 상기 배출관에는 개방 및 폐쇄가 상호 반대로 조작되는 압력조절밸브 및 배출밸브가 설치되고, 반응이 진행되는 중에는 압력조절밸브를 개방하면서 배출밸브를 폐쇄하고, 탄화물을 배출할 때에는 압력조절밸브를 폐쇄하면서 배출밸브를 개방한다.
상기 압력조절밸브 및 배출밸브 사이에는 세척밸브가 설치되고, 상기 탄화물을 이송할 때에는 세척밸브를 개방한다.
상기 열판 및 상기 탄화물 제거유닛 중에서 선택되는 어느 하나가 반응이 진행되는 중에 회전하거나 또는 반응이 종료된 후에 회전한다.
상기 반응재료를 상기 가열된 열판 표면에 공급하는 단계에서 액상의 반응재료는 15 내지 30 ℃의 상온에서 공급될 수 있지만, 반응재료의 용해도를 높이거나 열판 표면에 반응재료가 공급되었을 때 열판의 급격한 온도 변화를 막기 위해 미리 가열하여 공급할 수 있고, 이때 온도는 30 내지 100 ℃, 바람직하게는 50 내지 80 ℃일 수 있다.
상기 액상의 반응재료의 공급 속도는 열판의 상부면 단위 면적 1m2당 1,000mL/min ~ 6,000mL/min로 공급될 수 있고, 그 공급 속도는 일정하게 유지될 수도 있고, 공급 속도를 빠르거나 느리게 변화시킬 수도 있으며, 공급과 중단을 간헐적으로 또는 규칙적으로 반복할 수도 있다. 반응재료의 공급 속도는 열판 표면온도, 연기의 생성량 및 반응생성물의 생성량에 영향을 주므로 이들의 수치가 일정한 범위를 벗어날 경우 그 공급 속도를 조절한다.
비교예 1
도 1의 가열식 액상 향 제조장치를 이용하되, 다만 반응재료 공급기만은 도 2와 같이 2개 구비한 장치를 이용하여 액상 향을 제조하였다. 열판은 스테인리스 스틸 재질의 열판이고, 반응재료가 분무되는 열판의 상부 면 면적은 1m2이었다. 수용성 반응재료 및 지용성 반응재료로 구분하여 각각의 반응재료 저장조, 이송펌프, 이송관 및 분무노즐을 통해 각각 1,600 mL/min의 공급속도로 반응재료를 공급하였고, 열판에 구비된 센서를 통해 열판의 표면온도는 300 ℃를 유지하면서, 10분 동안 반응시켰고, 응축관의 냉각 액체로는 5 ℃의 물을 순환시켜 응축된 액상 향을 얻었다. 수용성 반응재료로는 간장 50, 정백당 30, 물엿 10, 마늘분말 10, 양파분말 10, 생강엑기스 1 및 정제수 189 중량부를 혼합한 혼합물을 사용하였고, 지용성 반응재료는 40 ℃로 가온한 우지를 사용하였다. 반응액과 우지는 각각 75g 및 25g을 사용하였다.
반응 종료 후 반응용기의 온도가 100 ℃ 이하로 떨어질 때까지 기다린 후 반응용기 덮개를 개방하고 열판을 제거하는데 10 분 정도 소요되었고, 새로 준비한 열판을 반응용기에 장착하는데 5 분이 소요되었다. 새로 준비한 열판을 상기 반응온도까지 다시 가열하는데 20 분 소요되었고, 상기 반응온도에 도달하면 다음 번 반응을 10분 동안 진행하였다.
이를 통해 1 시간당 약 40 kg의 액상 향을 생산하였다.
실시예 1
도 3a 및 도 3b의 연속작업이 가능한 가열식 액상 향 제조장치, 다만 반응재료 공급기만은 도 2와 같이 2개 구비한 장치를 이용하여 액상 향을 제조하였다. 비교예 1의 원판형 열판은 반지름이 1.5 m인 것이고, 실시예 1의 반원통형 열판은 반지름이 1.5 m, 길이(높이)가 1.5 m인 것으로, 비교예 1 및 실시예 1의 반응용기의 부피와 열판의 면적은 동일하게 제작된 것을 이용하였다. 또한 비교예 1과 동일한 반응재료를 사용하여, 동일한 반응온도 및 시간으로 액상 향을 제조하였다.
먼저 압력조절밸브(14)를 개방하면서 배출밸브(15)를 폐쇄한 상태에서 300 ℃에서 10분 동안 반응을 진행하고, 반응 종료 후 탄화물 제거유닛(60)의 스크래퍼(62)를 30초 동안 회전시켜 탄화물을 열판에서 제거하여 배출관으로 이송시킨 후, 세척밸브(16)을 개방하여 탄화물을 이송하고, 압력조절밸브(14)를 폐쇄하면서 배출밸브(15)를 개방하여 탄화물을 탄화물 저장조(151)에 저장하였다. 이러한 탄화물 제거 과정은 10초 정도 소요되었다.
상기 반응용기는 압력의 손실이 거의 없었고, 탄화물이 제거된 열판은 표면 온도 유지를 위해 간헐적으로 가열하고 있어서 열판의 온도는 300 ℃이었다. 따라서 바로 다음 반응을 이전과 동일하게 반복하였다.
이를 통해 1 시간당 약 300 kg의 액상 향을 생산하였다.
11: 열판 111: 강판
112: 밀폐 회로 113: 열매체(실리콘 오일)
114: 순환 배관 115: 열교환기
12: 탄화물 배출구 13: 배출관
14: 압력조절밸브 15: 배출밸브
151: 탄화물 저장조 16: 세척밸브
161: 세척액 저장조
20: 반응용기 21: 반응용기 덮개
22: 반응용기 몸체 23, 25: 슬릿
24, 26: 개폐구
30: 반응재료 공급기 31, 35: 반응재료 분무노즐
32, 36: 반응재료 이송관 33, 37: 반응재료 이송펌프
34, 38: 반응재료 저장조
40: 응축관 41: 내부관
42: 냉각관
50: 액상 향 저장조
60: 탄화물 제거유닛 61: 회전축
62: 스크래퍼 63: 회전봉
ⓐ, ⓑ: 반응재료 ⓒ: 반응재료 탄화물
ⓓ: 반응생성물 ⓔ: 액상 향
ⓕ: 냉각 액체
112: 밀폐 회로 113: 열매체(실리콘 오일)
114: 순환 배관 115: 열교환기
12: 탄화물 배출구 13: 배출관
14: 압력조절밸브 15: 배출밸브
151: 탄화물 저장조 16: 세척밸브
161: 세척액 저장조
20: 반응용기 21: 반응용기 덮개
22: 반응용기 몸체 23, 25: 슬릿
24, 26: 개폐구
30: 반응재료 공급기 31, 35: 반응재료 분무노즐
32, 36: 반응재료 이송관 33, 37: 반응재료 이송펌프
34, 38: 반응재료 저장조
40: 응축관 41: 내부관
42: 냉각관
50: 액상 향 저장조
60: 탄화물 제거유닛 61: 회전축
62: 스크래퍼 63: 회전봉
ⓐ, ⓑ: 반응재료 ⓒ: 반응재료 탄화물
ⓓ: 반응생성물 ⓔ: 액상 향
ⓕ: 냉각 액체
Claims (20)
- 열판이 구비된 반응용기, 상기 열판 표면에 액상의 반응재료를 공급하는 반응재료 공급기, 상기 반응용기에 연결된 응축관, 및 상기 열판 표면에 생성된 탄화물을 제거하는 탄화물 제거유닛을 포함하는 가열식 액상 향 제조장치에 있어서,
상기 열판은 단면이 반구형인 반원통형 열판이고,
상기 탄화물 제거유닛은 상기 반원통형 열판의 중심축에 위치한 회전축, 상기 회전축에 수직하게 돌출 설치된 회전기둥, 및 상기 회전기둥의 단부에 설치된 스크래퍼로 이루어지며,
상기 반응용기의 일 측면 또는 상기 반원통형 열판의 길이방향의 하부 일 측면에 탄화물 배출구가 형성되고,
상기 탄화물 배출구에 배출관이 연결되고, 상기 배출관에는 개방 및 폐쇄가 상호 반대로 작동되는 압력조절밸브 및 배출밸브가 설치되며, 상기 압력조절밸브 및 배출밸브 사이에는 세척액 저장조로 연결되는 분기된 세척액 배관이 설치되고 상기 세척액 배관에 세척밸브가 설치되며,
상기 스크래퍼는 상기 회전축에 대해 반원통형 열판에 접하는 모서리가 경사지게 배치되고,
상기 반응재료 공급기는 상기 탄화물 배출구가 형성된 일 측에 대향되는 반응용기의 타 측 상부에 설치되며,
상기 응축관은 상기 반응용기의 탄화물 배출구가 형성된 측 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 연속작업이 가능한 가열식 액상 향 제조장치. - 제1항에 있어서, 상기 열판은 외부가 스테인리스 강판이고, 그 내부의 밀폐 회로를 통해 열매체인 실리콘 오일이 순환하는 간접 가열식 열판인 것을 특징으로 하는 연속작업이 가능한 가열식 액상 향 제조장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 반원통형 열판을 관통하여 탄화물 배출구가 형성된 것을 특징으로 하는 연속작업이 가능한 가열식 액상 향 제조장치.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 회전기둥은 복수개 설치되는 것을 특징으로 하는 연속작업이 가능한 가열식 액상 향 제조장치.
- 제8항에 있어서, 서로 인접한 회전기둥은 서로 다른 각도로 회전축에 돌출 설치된 것을 특징으로 하는 연속작업이 가능한 가열식 액상 향 제조장치.
- 제8항에 있어서, 서로 인접한 스크래퍼의 탄화물 제거 영역은 서로 일부 중첩되는 것을 특징으로 하는 연속작업이 가능한 가열식 액상 향 제조장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 반응재료 공급기는 상기 반응용기의 일 측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 연속작업이 가능한 가열식 액상 향 제조장치.
- 제1항에 있어서, 상기 반응재료 공급기는 반원통형 열판의 길이방향으로 복수 개 설치된 것을 특징으로 하는 가열식 액상 향 제조장치.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 반응재료 공급기에서 상기 응축관 방향으로 상기 반응용기의 높이가 증가하는 것을 특징으로 하는 연속작업이 가능한 가열식 액상 향 제조장치.
- 청구항 제1항 발명의 연속작업이 가능한 가열식 액상 향 제조장치를 이용한 액상 향의 제조방법에 있어서,
상기 열판을 가열하여 열판 표면 온도를 반응온도로 상승시키는 단계;
상기 반응재료 공급기를 통해 반응재료를 상기 가열된 열판 표면에 공급하는 단계;
상기 반응용기 내에서 생성된 반응생성물을 상기 응축관에서 응축시키는 단계; 및
상기 가열된 열판 표면에 생성된 탄화물을 탄화물 제거유닛으로 제거하는 단계;를 포함하고,
상기 반응용기의 일 측면 또는 상기 반원통형 열판을 관통하여 탄화물 배출구가 형성되고, 상기 탄화물 배출구에는 배출관이 연결되며, 상기 배출관에는 개방 및 폐쇄가 상호 반대로 조작되는 압력조절밸브 및 배출밸브가 설치되고,
반응이 진행되는 중에는 압력조절밸브를 개방하면서 배출밸브가 폐쇄하고,
탄화물을 배출할 때에는 압력조절밸브를 폐쇄하면서 배출밸브를 개방하며,
상기 압력조절밸브 및 배출밸브 사이에는 세척액 저장조로 연결되는 분기된 세척액 배관이 설치되고 상기 세척액 배관에 세척밸브가 설치되고,
상기 탄화물을 배출할 때에는 세척밸브를 개방하는 것을 특징으로 하는 액상 향의 연속 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 제17항에 있어서, 상기 탄화물 제거유닛의 회전축은 반응이 진행되는 중에 회전하거나 또는 반응이 종료된 후에 회전하는 것을 특징으로 하는 액상 향의 연속 제조방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020160098130A KR101833908B1 (ko) | 2016-08-01 | 2016-08-01 | 연속작업이 가능한 반원통형 가열식 액상 향 제조장치 및 그를 이용한 액상 향의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160098130A KR101833908B1 (ko) | 2016-08-01 | 2016-08-01 | 연속작업이 가능한 반원통형 가열식 액상 향 제조장치 및 그를 이용한 액상 향의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180014590A KR20180014590A (ko) | 2018-02-09 |
| KR101833908B1 true KR101833908B1 (ko) | 2018-03-02 |
Family
ID=61198982
Family Applications (1)
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| KR1020160098130A KR101833908B1 (ko) | 2016-08-01 | 2016-08-01 | 연속작업이 가능한 반원통형 가열식 액상 향 제조장치 및 그를 이용한 액상 향의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101833908B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021118007A1 (ko) * | 2019-12-09 | 2021-06-17 | 주식회사 엘지화학 | 반응기 세척 장치 및 반응기 세척 방법 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR200169341Y1 (ko) * | 1999-08-28 | 2000-02-15 | 한국전기초자주식회사 | 원료공급장치 |
| JP2012062374A (ja) * | 2010-09-14 | 2012-03-29 | Kaori Kk | 天然香気成分の抽出方法 |
| KR101381723B1 (ko) * | 2012-09-06 | 2014-04-10 | 주식회사 아워홈 | 직접가열식 액상 향 제조방법 |
-
2016
- 2016-08-01 KR KR1020160098130A patent/KR101833908B1/ko active IP Right Grant
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| US11998963B2 (en) | 2019-12-09 | 2024-06-04 | Lg Chem, Ltd. | Reactor cleaning apparatus and reactor cleaning method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20180014590A (ko) | 2018-02-09 |
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