KR102047811B1

KR102047811B1 - 플라즈마를 이용한 식품 파우더 로스팅 장치

Info

Publication number: KR102047811B1
Application number: KR1020180164113A
Authority: KR
Inventors: 이창훈
Original assignee: 이창훈
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2019-11-22

Abstract

본 발명은 플라즈마 식품 파우더 로스팅 장치에 관한 것이다. 그러한 플라즈마 식품 파우더 로스팅 장치는 식품 파우더가 공급되는 관체(3)와; 관체(3)의 일측에 장착되어 관체(3)의 내부에 플라즈마와, 공기를 공급하여 파우더와 혼합하고 플라즈마의 열에 의하여 볶는 노즐부(4)와; 노즐부(4)에 연결호스(9)에 의하여 연결되어 플라즈마 및 압축공기를 공급하며 제어부(22)에 의하여 플라즈마의 세기가 조절가능한 플라즈마 발생기(7)와; 그리고 관체(3)의 선단 내측면을 감싸도록 배치됨으로써 플라즈마를 반사하는 반사판(11)을 포함한다.

Description

플라즈마를 이용한 식품 파우더 로스팅 장치{Apparatus for roasting food powder by plasma}

본 발명은 식품 파우더 로스팅 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고전압의 플라즈마를 공기와 혼합하여 식품 파우더를 볶음으로써 로스팅할 수 있는 장치에 관한 것이다.

현재 국내외적으로 분말형 식품(스프류, 향신료, 각종 분말류)에 사용되는 살균 방식은 초고온 증기 살균, 전자파 조사, 훈증처리, 방사선 조사, 고주파 가열법, 그리고 자외선 조사 방식 등이 알려져 있다.

그러나 발암성 물질의 생성, 소비자들의 비선호, 경제적 부담, 식품의 변질 및 영양소 파괴 등의 이유로 분말형 식품의 효율적인 살균에 많은 제약이 수반된다. 최근, 자외선 조사 방식이 주로 생산라인에 적용되고 있으나 분체 식품 내 미

생물 저해효과는 불확실한 것으로 보고되고 있다.

특히 분체식품의 오염도가 비교적 높은 이유는 대부분의 분체식품은 열에 민감하여 가열살균에 의하여 품질, 기능성 및 성상이 손상되기 쉬울 뿐 아니라 건조한 상태이므로 오염균의 열저항성이 증가하기 때문에 온화한 가열처리로는 안전한 수준까지 오염균을 사멸시킬 수 없다는 점에 기인한다.

이와 관련하여 참조할 수 있는 선행기술문헌의 일예로서, 한국 등록특허공보 제1461085호는 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) 또는 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)에서 선택되는 저온 플라즈마를 식품군의 형태 및 표면특성

에 적합한 플라즈마 선택 및 처리조건을 최적화하여, 식재료 또는 식품류 표면의 미생물의 살균효과를 높인다.

그러나, 이러한 종래의 기술은 식품 파우더를 효과적으로 가열하기 어려우므로 볶음공정을 진행하기 어려운 문제점이 있다.

한국 등록특허공보 제1461085호(저온 플라즈마를 이용한 식품표면 살균 방법)

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 고전압의 플라즈마를 공기와 혼합하여 식품 파우더를 볶음으로써 로스팅할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예는,

식품 파우더가 공급되는 관체(3)와;

관체(3)의 일측에 장착되어 관체(3)의 내부에 플라즈마와, 공기를 공급하여 파우더와 혼합하고 플라즈마의 열에 의하여 볶는 노즐부(4)와;

노즐부(4)에 연결호스(9)에 의하여 연결되어 플라즈마 및 압축공기를 공급하며 제어부(22)에 의하여 플라즈마의 세기가 조절가능한 플라즈마 발생기(7)와; 그리고

관체(3)의 선단 내측면을 감싸도록 배치됨으로써 플라즈마를 반사하는 반사판(11)을 포함하는 플라즈마 식품 파우더 로스팅 장치(1)를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 식품 파우더 로스팅 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 고전압의 플라즈마를 공기와 혼합하여 식품 파우더를 볶음으로써 저에너지로 로스팅할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 관체의 내부 일측에 놋쇠재질의 반사판을 장착함으로써 플라즈마를 보다 활성화시키고, 또한 살균효과도 있다.

셋째, 관체 내부에 플라즈마를 와류를 형성하도록 분사함으로써 식품 파우더를 보다 효과적으로 혼합한 상태에서 가열할 수 있는 장점이 있다.

넷째, 관체에 온도센서를 장착함으로써 온도에 따라 플라즈마의 세기를 제어함으로써 식품 파우더를 효과적으로 볶을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 식품 파우더 로스팅장치의 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 "A" 부분을 확대하여 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 "B-B" 선상에서 바라본 상태도이다.
도 4는 도 1에 도시된 플라즈마 식품 파우더 로스팅 장치의 다른 실시예를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 식품 파우더 로스팅 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 플라즈마 식품 파우더 로스팅 장치(1)는 식품 파우더를 공급하는 관체(3)와; 관체(3)의 일측에 장착되어 관체(3)의 내부에 플라즈마와, 공기를 공급하여 파우더를 볶는 노즐부(Nozzle portion;4)와; 노즐부(4)에 연결되어 플라즈마 및 압축공기를 공급하며 제어부(22)에 의하여 플라즈마 세기가 조절되는 플라즈마 발생기(Plasma generator;7)와; 관체(3)의 선단 내측면을 감싸도록 배치됨으로써 플라즈마가 보다 효과적으로 가열되도록 하는 반사판(11)을 포함한다.

이러한 구조를 갖는 로스팅 장치(1)에 있어서, 관체(3)는 내부에 일정한 공간이 형성되어 식품 파우더 및 플라즈마, 압축공기가 주입되어 볶음공정이 진행된다.

이때, 식품 파우더는 커피, 깨 등의 분말을 포함하며, 그 외에도 분말화할 수 있는 식품이면 모두 적용가능하다.

그리고, 관체(3)는 플라즈마를 반사할 수 있는 재질를 포함하며, 예를 들면 석영관 등을 포함한다.

이러한 관체(3)의 일측에는 주입구(6)가 장착됨으로써 식품 파우더가 주입되고, 타측에는 노즐부(4)가 장착됨으로써 관체(3)의 내부에 플라즈마 및 압축공기를 주입하여 볶음공정을 진행한다.

이러한 노즐부(4)는 플라즈마 발생기(7)에서 발생된 플라즈마 및 압축공기를 관체(3)의 내측으로 분사한다.

노즐부(4)는 일단은 연결 호스(9)의 단부에 장착되고, 타단은 관체(3)에 연결됨으로써 플라즈마 및 압축공기가 집중되는 헤드(Head;5)와; 헤드(5)의 선단에 장착되어 관체(3)의 내부로 진입하여 배치됨으로써 플라즈마 및 압축공기를 분사하는 분사구(15)를 포함한다.

플라즈마 발생기(7)에서 발생된 플라즈마는 연결 호스(9)를 통하여 헤드(Head;5)에 전달된다. 그리고, 헤드(5)에서 일정량 저장된 후, 분사구(15)를 통하여 관체(3)의 내부로 분사된다.

또한, 분사구(15)가 삽입되는 관체(3)의 내부에는 반사판(11)이 배치됨으로써 플라즈마를 관체(3)의 내부로 유도하게 된다.

이때, 반사판(11)은 다양한 재질이 가능하며, 본 발명에서는 구리에 주석이나 아연, 니켈 등이 혼합된 합금인 놋쇠 재질을 적용한다.

이러한 놋쇠재질의 반사판(11)은 분사되는 플라즈마가 접촉하는 경우, 플라즈마가 보다 활성화되어 관체의 내부로 전파될 수 있도록 한다. 그리고, 반사판 (11)은 놋쇠재질이므로 식품 파우더에 대한 살균효과도 있다.

그리고, 반사판(11)은 반구형상을 가지며, 내주면에 프로펠러 형상의 날개를 추가로 구비할 수 있다. 즉, 반사판(11)의 내주면 중심에서 반경방향을 따라 외측방향으로 회오리 형상으로 다수개의 날개가 돌출 형성될 수 있다.

따라서, 분사구(15)에서 분사된 플라즈마는 이 날개에 접촉함으로써 와류를 형성하여서 보다 효과적으로 식품 파우더를 가열할 수 있다.

한편, 플라즈마 발생기(7)는 통상적으로 플라즈마를 발생시킬 수 있는 장치이면 모두 적용가능하다.

즉, 유도 결합 플라즈마(inductively coupled plasma), 용량 결합 플라즈마(capacitively coupled plasma), 마이크로웨이브 플라즈마(microwave plasma) 등이 적용가능하다.

이러한 플라즈마 발생기(7)는 전원이 공급되는 경우 플라즈마가 발생하게 되며, 이때 외부에서 유입된 공기도 혼합된다.

그리고, 플라즈마가 공기와 혼합된 상태에서 압축되어 연결 호스(9)를 통하여 헤드(5)로 공급된다. 이때, 공기는 외부에서 자연유입되거나 송풍기에 의하여 유입될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 관체(3)의 내부 온도에 따라 플라즈마 발생기를 연동하여 구동시킬 수도 있다. 즉, 관체에 온도센서(20)를 장착하고, 이 온도센서(20)를 제어부(22)에 연결하는 방식이다. 따라서, 관체의 온도는 온도센서(20)에 의하여 실시간으로 측정되어 제어부(22)에 전송되며, 제어부(22)는 수신된 온도값을 기준값과 비교한다.

만약, 관체의 온도가 기준값 이하인 경우에는 플라즈마 발생기의 출력을 강하게 하고, 기준값 이상인 경우에는 플라즈마 발생기의 출력을 약하게 한다.

따라서, 관체 내부의 식품 파우더를 볶는 온도에 따라 플라즈마의 세기를 효율적으로 제어하여 효과적으로 볶을 수 있다.

그리고, 관체(3)에 온도센서(20)를 복수개 장착할 수도 있으며, 이 경우, 관체의 전체 구간에 대한 온도구배를 연산할 수 있다. 그리고, 이 온도구배에 따라 플라즈마 발생기에 연결된 노즐부(4)의 각도(θ)를 조절함으로써 관체 내부에 분사되는 플라즈마의 각도도 조절할 수 있다.

따라서, 관체(3)의 내부 온도구배에 있어서, 분사구(15)와 반대측의 온도가 낮게 형성되는 경우, 노즐부(4)의 각도(θ)를 작게함으로써 분사되는 플라즈마가 관체(3)의 반대편에도 전달될 수 있도록 한다.

반대로, 반대측 온도가 충분히 높은 경우에는, 노즐부(4)의 각도(θ)를 크게한다.

이때, 노즐부(4)는 연결 호스(9)에 의하여 플라즈마 발생기(7)에 연결된 상태이므로 실린더 등의 기구를 노즐부(4)에 연결하여 전후진 시킴으로써 노즐부(4)의 각도를 용이하게 조절할 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마를 이용한 식품 파우더 로스팅 장치(1)의 작동 과정을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도시된 바와 같이, 식품 파우더를 로스팅 하는 경우, 먼저 플라즈마 발생기(7)에 전원을 공급함으로써 플라즈마를 발생시킨다. 그리고, 발생된 플라즈마는 압축공기와 혼합되어 연결 호스(9), 헤드(5), 분사구(15)를 통하여 관체(3)의 내부로 주입된다.

이때, 플라즈마는 압축공기에 의하여 가속되고, 또한, 관체(3)의 내측 반사판(11)에 충돌함으로써 와류를 형성한다. 그리고, 플라즈마는 고온으로 가열된 상태이다.

따라서, 관체(3)의 내부에 주입된 식품 파우더는 고온 상태의 플라즈마에 의하여 가열됨으로써 볶음공정이 진행된다.

그리고, 플라즈마 발생기(7)의 제어함으로써 플라즈마의 온도를 적절하게 제어하여 볶음공정을 원활하게 진행할 수 있다.

Claims

식품 파우더가 공급되는 관체(3)와;
관체(3)의 일측에 장착되어 관체(3)의 내부에 플라즈마와, 공기를 공급하여 파우더와 혼합하고 플라즈마의 열에 의하여 볶는 노즐부(4)와;
노즐부(4)에 연결호스(9)에 의하여 연결되어 플라즈마 및 압축공기를 공급하며 제어부(22)에 의하여 플라즈마의 세기가 조절가능한 플라즈마 발생기(7)와; 그리고
관체(3)의 선단 내측면을 감싸도록 배치됨으로써 플라즈마를 반사하는 반사판(11)을 포함하는 플라즈마 식품 파우더 로스팅 장치(1).
제 1항에 있어서,
노즐부(4)는, 일단은 연결 호스(9)의 단부에 장착되고, 타단은 관체(3)에 연결됨으로써 플라즈마 및 압축공기가 집중되는 헤드(5)와; 헤드(5)의 선단에 장착되어 관체(3)의 내부로 진입하여 배치됨으로써 플라즈마 및 압축공기를 분사하는 분사구(15)를 포함하는 플라즈마 식품 파우더 로스팅 장치(1).
제 1항에 있어서,
반사판(11)은 반구형상으로서 놋쇠재질을 갖는 플라즈마 식품 파우더 로스팅 장치(1).
제 2항에 있어서,
반사판(11)의 내주면에는 중심에서 반경방향을 따라 외측방향으로 회오리 형상으로 다수개의 날개가 돌출 형성됨으로써 분사구(15)에서 분사되는 플라즈마가 접촉하여 와류를 형성하는 플라즈마 식품 파우더 로스팅 장치(1).
제 1항에 있어서,
관체에 장착되어 온도를 측정하며 측정된 온도값을 제어부(22)로 전송하는 온도센서(20)를 추가로 포함하며,
관체의 내부 온도가 온도센서(20)에 의하여 실시간으로 측정되어 제어부(22)에 전송되며, 제어부(22)는 수신된 온도값을 기준값과 비교함으로써 플라즈마의 세기를 제어하는 플라즈마 식품 파우더 로스팅 장치(1).