KR101962631B1 - 열화 발포 커피숯 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 커피를 추출하고 남은 커피 찌꺼기에 화학 바인더를 혼합하지 않고 전분을 혼합하여 성형기에 넣고 고온 고압을 가한 다음 순간적으로 발포시켜서, 숯 전체에 기공이 균일한 분포를 이뤄 다공체 구조를 갖도록 성형된, 열화 발포 커피숯 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 열화 발포 커피숯의 제조방법은, 커피 찌꺼기에 전분을 혼합하여 가열하면서 교반하는 단계; 커피 찌꺼기와 전분이 교반된 재료를 형틀에 채우는 단계; 형틀에 일정 시간 동안 열과 압력을 가하는 단계; 열과 압력이 가해진 형틀을 개방하는 단계를 거쳐서 제조하는 것을 특징으로 한다.

Description

열화 발포 커피숯 및 그 제조방법{Coffee charcoal made by hot foaming and its manufacturing method}

본 발명은 열화 발포 커피숯에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 커피 찌꺼기에 전분을 혼합하여 성형기에 넣고 고온 고압을 가한 다음 순간적으로 발포시켜서 기공이 균일한 분포를 이루도록 성형된, 열화 발포 커피숯 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 숯은 목재를 500℃ 이상의 고온에서 다양한 탄화방법으로 제조하며 목탄(木炭)이라고도 하는데, 갈참나무, 굴참나무와 같은 참나무류가 주로 사용된다. 참나무류로 만든 숯을 참숯이라고 하는데, 숯가마에서 참나뮤류를 태워서 만들고 있으며 검탄(黔炭)과 백탄(白炭)으로 분류되고, 검탄은 순간적인 화력은 강하지만 굳기나 연소시간이 부족한 질이 낮은 숯이며, 백탄은 화력이 매우 세며 질이 좋은 숯이다.

숯으로 고기를 직접 불에 구워먹는 것은 우리나라만의 독특한 음식문화로, 대부분의 숯불구이용 숯은 중국이나 동남아로부터 수입하여 사용하고 있고, 일부 고급 고깃집에서나 가격이 비싸더라도 국내산 참숯을 사용하고 있으며, 대부분의 고깃집에서는 중국이나 동남아로부터 수입된 저가(低價)의 성형탄, 즉 톱밥을 화학 바인더와 섞어서 찍어낸 열탄 및 번개탄 등을 사용하고 있는데, 이들 성형탄에는 성형할 때 섞어지는 유기화합물이 연소할 때 유해물질로 발생하게 되므로 인체에 해롭다는 문제가 있다.

한편, 최근 커피 수요가 큰 폭으로 증가하면서 다량의 커피 찌꺼기가 발생하고 있지만, 지금까지 커피 찌꺼기의 활용은 방향제, 제습제, 거름 등으로 사용되고 있으나 재활용되는 커피 찌꺼기는 소량에 불과하고, 대부분의 커피 찌꺼기는 폐기물로 처리되고 있다. 커피 원두는 식품으로 분류되어 수입되지만, 커피 추출 후 찌꺼기는 일반 폐기물로 분류되어 처리되고 있는데, 원두에서 커피 원액을 추출한 후 찌꺼기의 양은 줄거나 감소하지 않게 된다. 통계에 따르면 우리나라에서 연간 약 12만톤의 커피 찌꺼기가 발생하고 있고, 이를 처리하는 비용으로 900억원 정도의 사회적 비용이 발생하고 있다.

우리나라에서 소비되는 구이용 숯은 연간 15만톤 정도인데, 최근 웰빙 식생활을 지향하는 사회적 트렌드에 부응하여 건강에 유익한 친환경 재료를 소재로 한 목탄이 개발되고 있으며, 예를 들면, 커피 찌꺼기를 재료로 하는 숯이 개발되었다. 특허등록 제1585932호 "커피 원두 부산물을 이용한 성형숯의 제조방법"은 원두에서 커피를 추출하고 버려지는 찌꺼기를 활용하여 성형숯을 만드는 방법을 개시하고 있는데, 상기 특허는 커피 찌꺼기를 수거하여 증기로 살균처리한 후에 점결제를 투여하여 반죽한 다음, 압출성형기에 투입하여 성형기에서 배출되어 나오는 성형물을 절단기에서 일정 모양과 크기로 절단하는 과정을 거친 다음, 절단된 성형숯을 건조시키는 과정을 거쳐서 제조한다.

하지만, 상기 제조방법은 제조과정이 복잡하고 시간도 많이 소요되므로 경제성도 떨어지고, 숯이 기공이 균일한 분포를 이루는 다공체로 형성되지 않으므로 숯에 불을 붙일 때 불이 잘 붙지 않기 때문에 별도의 착화탄을 사용해야 할 뿐만 아니라 기공이 불균일하므로 불이 붙은 후에도 화력이 약하다는 문제가 있으며, 커피 찌꺼기에 화학 바인더인 점결제를 혼합하기 때문에 연소시 인체에 유해한 화학물질이 발생하게 된다는 문제가 있다. 또한, 지금까지 출현했던 커피 찌꺼기를 사용한 숯은 열량을 높이기 위하여 톱밥을 혼합한 것이 많은데, 이는 숯 제조과정에서 탄화를 시켜야 하므로 제조공정과 소요되는 시간이 길어지게 되면서 제조원가가 상승하게 된다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 커피를 추출하고 남은 커피 찌꺼기에 화학 바인더를 혼합하지 않고 전분을 혼합하여 성형기에 넣고 고온 고압을 가한 다음 순간적으로 발포시켜서, 숯 전체에 기공이 균일한 분포를 이루는 다공체 구조를 갖도록 성형된, 열화 발포 커피숯 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 열화 발포 커피숯의 제조방법은, 커피 찌꺼기에 전분을 혼합하여 가열하면서 교반하는 단계; 커피 찌꺼기와 전분이 교반된 재료를 형틀에 채우는 단계; 형틀에 일정 시간 동안 열과 압력을 가하는 단계; 열과 압력이 가해진 형틀을 개방하는 단계를 거쳐서 제조하며, 형틀에 가해지는 온도는 200∼300℃이고, 압력은 0.5∼1.5㎫이며, 형틀에 열과 압력을 가하는 시간은 5∼10분인 것을 특징으로 한다.

삭제

삭제

바람직하게는, 커피 찌꺼기와 전분을 혼합할 때 전분의 혼합비율은 중량비로 10∼30%이다.

본 발명에 따른 커피숯은, 전술한 방법 중 어느 하나의 방법으로 제조되며, 커피숯에는 기공이 균일한 분포를 이루도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 열화 발포 커피숯은 커피 찌꺼기에 화학 바인더를 혼합하지 않고 인체에 무해한 옥수수 가루와 같은 전분을 혼합하기 때문에 연소시 인체에 해로운 유해물질이 발생하지 않으며, 성형시 고온 고압에서 순간적으로 발포시키기 때문에 숯 전체에 기공이 균일한 분포를 이루는 다공체 구조를 갖도록 성형되므로 숯에 불을 붙일 때 착화하기가 쉬워서 별도의 착화탄을 사용할 필요가 없을 뿐만 아니라 불이 붙은 후에는 균일한 기공으로 인해 일정한 연소가 이루어지므로 화력이 강하다.

또한, 커피 찌꺼기로 만들어졌기 때문에 연소시 은은한 커피향이 날 뿐만 아니라 커피향이 고기에 배게 되므로 육류의 잡냄새가 없어져서 고기의 맛이 좋으며, 구이용 숯 용도 뿐만 아니라 옷장, 주방, 자동차의 실내 및 사무실 등에서 제습용, 방향제용 또는 탈취용 등 다양한 용도로 사용할 수 있고, 벽난로나 실내에서 사용하는 난로의 연료로 사용시 커피향으로 인해 실내공기를 쾌적하게 유지할 수 있다. 또, 커피 원두를 볶는 과정에서 상당한(약 30∼70%) 정도의 탄화가 이미 이루어졌기 때문에 커피숯을 만드는 과정에서는 제조공정 및 시간이 훨씬 줄어들게 되므로 제조원가가 현저하게 절감되며, 폐기물로 버려지는 커피 찌꺼기를 원료로 사용하기 때문에 폐기물 재활용은 물론 폐기물 처리비용도 절감할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 커피숯의 제조방법을 개략적으로 기재한 순서도이다.

본 발명에 따른 열화 발포 커피숯의 기술적 특징은, 커피 찌꺼기에 화학 바인더를 혼합하지 않고 인체에 무해한 전분을 혼합하고, 고온 고압에서 순간적으로 발포시켜 기공이 숯 전체에 균일한 분포를 이루는 다공체 구조를 갖도록 성형했다는 점이다.

본 발명에 따른 커피숯의 제조방법은, 커피 찌꺼기에 전분을 혼합하여 가열하면서 교반하는 단계(S1), 커피 찌꺼기와 전분이 교반된 재료를 형틀에 채우는 단계(S2), 형틀에 일정 시간 동안 열과 압력을 가하는 단계(S3), 열과 압력이 가해진 형틀을 순간적으로 개방하는 단계(S4)를 거쳐서 제조하게 된다.

커피 찌꺼기에 전분을 혼합할 때 물이나 화학 바인더를 일체 사용하지 않고순수하게 커피 찌꺼기와 전분만 혼합하고, 특히 화학 바인더를 사용하지 않기 때문에 숯에 인체에 유해한 물질이 전혀 포함되지 않는다는 점이 본 발명의 특징 중 하나이다. 전분은 옥수수 가루와 같은 곡물류를 사용하는데, 전분에 수분이 함유되어 있기 때문에 열과 압력을 받으면 끈적끈적 해져서 커피 찌꺼기와 함께 일정 모양으로 성형할 수 있게 된다.

커피 찌꺼기와 전분을 혼합할 때 전분의 혼합비율은 중량비로 10∼30%를 혼합하고 나머지는 커피 찌꺼기를 사용하는데, 전분을 10% 이하로 너무 적게 혼합하면 숯을 일정 형태로 성형하기가 어려워지고, 반면 30% 이상으로 너무 많이 혼합하면 제조원가도 상승할 뿐만 아니라 성형된 숯에 수분 함유량이 많고 숯의 표면이 끈적거리게 되어 숯 성형 후 별도의 건조과정을 추가로 거쳐야 되는 문제가 있다.

커피 원두는 로스팅이라는 일종의 탄화과정을 거치게 되고, 로스팅한 후 분쇄하여 원액 추출 과정을 거치면서 불순물을 제거하게 되며, 최종적으로는 찌꺼기만 남게 되는데, 이 찌꺼기는 숯을 제조하는 탄화공정이 절반 이상 진행된 상태이다. 따라서 커피숯을 제조할 때는 일반적인 숯을 제조하는 공정 보다 훨씬 간단한데, 일반 숯을 제조하는 과정에서의 탄화온도보다 훨씬 낮은 200∼300℃의 온도만 가해져도 충분하며 시간도 훨씬 적게 소요된다. 온도가 300℃보다 높아지면 커피 찌꺼기와 전분이 더욱 탄화되어 커피숯이 숯으로서의 역할을 할 수 없게 된다.

또한, 성형된 숯에 기공이 균일한 분포를 이루는 다공성 성형체로 만들기 위해서는 형틀에 0.5∼1.5㎫의 압력을 가한 다음 순간적으로 압력을 제거하면서 발포시켜야 하는데, 이는 마치 뻥튀기를 제조하는 것과 같은 원리이며, 열과 압력을 가하는 시간은 5∼10분 정도로 하는 것이 바람직하다. 1.5㎫보다 높은 압력을 가해지면 너무 많은 기공이 형성되면서 숯의 형상을 유지할 수 없게 되며 0.5㎫보다 낮은 압력을 가하면 균일한 기공을 갖는 다공체가 형성되지 못하고 기공이 일부에만 형성되게 된다는 문제가 있다. 형틀에 열과 압력을 가한 다음 압력을 제거하면서 순간적으로 형틀을 개방하면, 형틀 내부의 고온 고압과 대기중의 온도와 압력 차이 때문에 숯 내부에 함유되어 있던 수분이 팽창하여 대기중으로 증발함과 동시에 발포되어 숯의 부피가 커지면서 숯에 균일한 분포를 이루는 기공이 형성된 다공체 구조가 형성되게 되며, 숯을 성형한 후에 별도로 건조시킬 필요도 없게 된다.

따라서 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 커피숯은 기공이 균일한 분포를 이루도록 형성된 다공체 구조를 갖게 되어 숯에 불을 붙일 때 착화가 쉽고, 착화된 다음에도 균일한 구조를 갖기 때문에 일정한 연소가 이루어지므로 화력이 강하다.

이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

1. 커피 찌꺼기에 전분을 혼합하여 가열하면서 교반하는 단계;
   커피 찌꺼기와 전분이 교반된 재료를 형틀에 채우는 단계;
   형틀에 일정 시간 동안 열과 압력을 가하는 단계;
   열과 압력이 가해진 형틀을 개방하는 단계;
   를 거쳐서 제조하며,
   상기 형틀에 가해지는 온도는 200∼300℃이고, 압력은 0.5∼1.5㎫이며, 형틀에 열과 압력을 가하는 시간은 5∼10분인 것을 특징으로 하는 열화 발포 커피숯의 제조방법.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 커피 찌꺼기와 전분을 혼합할 때 전분의 혼합비율은 중량비로 10∼30%인 것을 특징으로 하는 열화 발포 커피숯의 제조방법.
   
4. 청구항 제1항의 방법으로 제조되고,
   커피숯을 제조할 때, 커피 찌꺼기와 전분을 혼합하는 단계에서 전분의 혼합비율은 중량비로 커피찌꺼기의 10∼30%이며, 상기 커피숯에는 기공이 균일한 분포를 이루도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열화 발포 커피숯.
5. 삭제

Images