KR102280322B1 - 커피를 이용한 종이 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커피 원두로부터 추출되는 물질을 이용하여 기능성 종이를 제조하는, 커피를 이용한 종이 제조 방법에 관한 것이다.

Description

커피를 이용한 종이 제조 방법 {Paper making method using coffee}

본 발명은 커피를 이용한 종이 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 커피 열매로부터 추출되는 물질을 이용하여 기능성 종이를 제조할 수 있는 커피를 이용한 종이 제조 방법에 관한 것이다.

종이의 제조는 일반적으로 원료 펄프 슬러리를 생성하는 펄프 공정과, 펄프 슬러리로부터 종이를 생성하는 초지공정으로 이루어진다. 펄프 공정에서는, 원목으로 칩을 형성한 후에 증해, 세정, 표백 등의 처리에 의하여 원료펄프 슬러리를 생성한다. 초지 공정에서는, 해당 원료 펄프 슬러리를 탈수하고, 그 후, 프레스, 건조 등의 처리에 의해 종이가 생성된다. 환경부에 따르면 종이 1톤을 만드는데 30년생 원목이 17그루가 필요하다. 즉 나무 한그루로 약 59kg의 종이 생산이 가능한 것이다. 이에 종이 1g을 줄이면 1/59000 그루의 나무를 살릴 수 있는 효과가 있다

한편, 우리 나라의 커피 수요는 해마다 급격히 늘어왔고, 지금도 꾸준하게 상승하고 있다. 이에 따라 원두에서 커피를 추출하고 남은 커피 찌꺼기의 양도 함께 늘어나고 있다.

그러나, 원두 커피를 추출하고 남은 찌꺼기의 활용은 남은 찌꺼기를 컵이나 접시 등의 용기에 담아 두어 방향 및 탈취효과를 누리거나 재떨이에 놓아두어 담배냄새를 없애기 위한 용도 정도로 일부 사용되고 있는 정도에 그치고 있다.

또한, 커피열매는 커피 생두, 커피 생두를 감싸고 있는 실버스킨, 실버스킨을 감싸고 있는 파치먼트(parchment), 파치먼트의 외곽층에 형성되는 점액질, 그리고 외과피를 이루고 있는 펄프로 구성되어 있는데, 커피 생두를 로스팅하게 되면 실버스킨이 생두로부터 떨어져 나오게 되는데, 이 실버스킨은 일반적으로 폐기물로 취급되고 있다.

따라서, 대부분의 커피 찌꺼기 및 커피 부산물은 그대로 생활 쓰레기 형태로 배출되고 있어, 자원의 낭비뿐만 아니라, 환경적으로도 바람직하지 못하다.

또한, 커피 찌꺼기를 활용하기 위한 몇 가지 연구들이 진행되어 상당한 성과를 거두기도 하고 있으나, 이들 연구들은 대부분 연료 또는 비료 성분으로 커피 찌꺼기를 활용하기 위한 용도 등에 관한 것이다.

한편, 전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

한국등록특허 제10-1904854호

본 발명의 일측면은 커피 열매로부터 추출되는 물질을 이용하여 기능성 종이를 제조할 수 있는 커피를 이용한 종이 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 커피를 이용한 종이 제조 방법은 커피 원두로부터 추출되는 물질을 이용하여 기능성 종이를 제조하는 공정이다.

상기 커피를 이용한 종이 제조 방법은,

커피 생두로부터 수득되는 실버스킨 및 커피 생두의 로스팅 과정에서 발생되는 커피부산물을 교반하여 커피 혼합물을 제조하는 커피 혼합물 제조 단계;

해리 촉진용 조성물이 수용된 해리장치의 반응조에 상기 커피 혼합물을 투입하여 상기 커피 혼합물을 해리하는 해리 단계;

해리된 커피 혼합물에 포함된 불순물을 제거하는 정제 단계;

해리 및 정제된 커피 혼합물을 고해시키는 고해 단계; 및

고해된 커피 혼합물을 이용하여 종이를 생성하는 초지 제조 단계를 포함하며,

상기 커피 혼합물 제조 단계는,

커피 생두로부터 상기 실버스킨을 분리하고, 상기 커피 생두를 150 내지 250℃로 10 내지 30분간 가열하는 과정에서 커피 생두로부터 이탈되는 커피부산물을 수득하는 단계; 및

상기 실버스킨 및 상기 커피부산물을 분쇄기를 이용하여 분쇄한 후 교반장치를 이용하여 500 내지 1000rpm으로 교반하여 커피 혼합물을 제조하는 단계를 포함하고,

상기 커피 혼합물은,

상기 커피 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 실버스킨 70 내지 80 중량부 및 상기 커피찌꺼기 20 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하고,

상기 해리 촉진용 조성물은,

상기 해리 촉진용 조성물 100 중량부에 대하여, 정제수 70 내지 90 중량부, 커피 생두로부터 수득되는 펙틴(pectin) 5 내지 10 중량부 및 옥시마트린 1 내지 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 커피 로스팅 과정에서 버려지는 실버스킨 및 커피부산물을 이용하여 종이를 제조할 수 있으며, 실버스킨 및 커피부산물을 이용하여 제조되는 종이의 항균성 및 인장강도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커피를 이용한 종이 제조 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 커피를 이용한 종이 제조 방법의 개략적인 흐름이 도시된 순서도이다.

본 발명은 커피 열매로부터 추출되는 물질을 이용하여 기능성 종이를 제조할 수 있는 커피를 이용한 종이 제조 방법에 관한 것이다.

상술한 바와 같이, 커피열매는 커피 생두, 커피 생두를 감싸고 있는 실버스킨, 실버스킨을 감싸고 있는 파치먼트(parchment), 파치먼트의 외곽층에 형성되는 점액질, 그리고 외과피를 이루고 있는 펄프로 구성되어 있는데, 커피 생두를 로스팅하는 과정에서 생두로부터 떨어져 나오게 되는 이 실버스킨은 일반적으로 사용되지 않고 버려지게 된다.

본 발명에서는 커피 로스팅 과정에서 폐기물로 취급되는 이러한 실버스킨 및 커피부산물을 이용하여 종이를 제조함으로써 자원의 재활용성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 종이에 다양한 기능성을 부여할 수 있는 것을 특징으로 한다.

이를 위해, 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 커피를 이용한 종이 제조 방법은 커피 혼합물 제조 단계(S10); 해리 단계(S20); 정제 단계(S30); 고해 단계(S40); 및 초지 제조 단계(S50)를 포함한다.

커피 혼합물 제조 단계(S10)는 커피 생두로부터 수득되는 실버스킨 및 커피 생두의 로스팅 과정에서 발생되는 커피부산물을 교반하여 커피 혼합물을 제조하는 공정이다.

커피 혼합물 제조 단계(S10)는 커피 생두로부터 상기 실버스킨을 분리하고, 상기 커피 생두를 150 내지 250℃로 10 내지 30분간 가열하는 과정에서 커피 생두로부터 이탈되는 커피부산물을 수득하는 단계 및 상기 실버스킨 및 상기 커피부산물을 분쇄한 후 500 내지 1000rpm으로 교반하여 커피 혼합물을 제조하는 단계를 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 커피 혼합물은, 상기 커피 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 실버스킨 70 내지 80 중량부와, 상기 커피찌꺼기 20 내지 30 중량부가 혼합된 것을 특징으로 한다. 실버스킨의 함량이 낮아지거나 커피찌꺼기 함량이 높아지는 경우, 커피부산물을 이용하여 제조되는 종이의 인장강도가 저하되며, 고해 과정에서 고해도가 높아지는 것을 확인하였다.

경우에 따라서는 실버스킨 단독으로도 커피 혼합물을 구성할 수도 있으나, 커피부산물이 커피 혼합물에 함유되는 경우, 완성된 제지에서 은은향 커피향이 더욱 잘 발향되는 효과가 있으며, 탈취 효과가 우수하면 자원 재활용 효과 또한 더욱 향상될 수 있다.

해리 단계(S20)는 해리 촉진용 조성물이 수용된 해리장치의 반응조에 상기 커피 혼합물을 투입하여 상기 커피 혼합물을 해리하는 공정이다.

여기서, 본 발명에 따른 해리 촉진용 조성물은, 커피 혼합물의 해리를 촉진시키기 위해 투입되는 조성물로, 상기 해리 촉진용 조성물 100 중량부에 대하여, 정제수 70 내지 90 중량부, 커피 생두로부터 수득되는 펙틴(pectin) 5 내지 10 중량부, 옥시마트린 1 내지 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이. 파치먼트의 외곽층에 형성되는 점액질(mucilage)은 주로 당과 펙틴(pectin)으로 구성되어있고, 수분 함유율은 42~86.4%이고 체리 무게의 15.5~22%를 차지한다.

본 발명에 따른 해리 촉진용 조성물은 이러한 펙틴(pectin)을 포함하고 있으며, 펙틴(pectin)은 해리 촉진용 조성물의 점도를 조절함과 동시에 커피 혼합물을 구성하는 입자 간의 결속력을 향상시켜 커피부산물을 이용하여 제조되는 종이의 인장강도를 향상시키는 효과가 있다.

커피 혼합물을 구성하는 실버스킨 및 커피부산물은 가볍고 얇은 박막 형태의 물질로, 충격에 약하고 입자 간의 결속력이 떨어진다는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명에서는 해리 촉진용 조성물에 점도를 갖는 펙틴을 포함시킴으로써 커피 혼합물을 구성하는 입자에 점성을 갖는 막을 표면에 형성시킴으로써, 이웃하는 입자와의 결속력을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

옥시마트린은 고삼 추출물로부터 수득되는 것으로, 고삼(Sophora angustifolia SIEB. et Zucc)은 콩과의 다년생 초본으로 식물 전체에 알칼로이드를 함유하고 있으며, 이러한 알칼로이드의 성분으로는 마트린(소포카르피딘), 옥시마트린, 소포라놀, 아나기린, 메틸시티진, 바브티플린, 소포카르핀, 알로마트린 등이 있다. 이 중 옥시마트린은 세균 성장 억제작용 및 마비작용을 나타낸다.

본 발명에 따른 해리 촉진용 조성물은 이러한 옥시마트린이 포함됨으로써, 완성된 종이의 항균성을 부여할 수 있다.

정제 단계(S30)는 해리된 커피 혼합물에 포함된 불순물을 제거하는 공정이고, 고해 단계(S40)는 해리 및 정제된 커피 혼합물을 고해시키는 공정이며, 초지 제조 단계(S50)는 고해된 커피 혼합물을 이용하여 종이를 생성하는 공정으로, 이러한 정제, 고해단계를 거쳐 형성되는 펄프를 이용한 초지 제조 공정은 종래의 종이 제조 방법에서 널리 이용되는 공정이므로, 구체적은 설명은 생략하기로 한다.

몇몇 다른 실시예에서, 본 발명에 따른 커피를 이용한 종이 제조 방법은 상술한 초지 제조 단계(S50)를 통해 생성된 종이원단의 표면에 기능성코팅층을 형성시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

기능성코팅층 형성 단계에서는 초지 제조 단계(S50)를 통해 생성된 종이원단의 표면에 본 발명에 따른 기능성 조성물을 분사하거나 도포하는 것을 특징으로 한다.

기능성 조성물은, 기능성 조성물 100 중량부에 대하여, 무기 안료 50 내지 70 중량부, 바인더 5 내지 30 중량부, 나노실리카 0.1 내지 3 중량부, 쇠비름 추출물 2 내지 5 중량부, 바이칼린 1 내지 5 중량부 및 피톤치드 오일 5 내지 10 중량부를 포함하는 복합 조성물로 형성된 것을 특징으로 한다.

무기안료는 클레이, 탄산칼슘, 알루미늄 히드록사이드(Al(OH)3), 산화티타늄(TiO2) 중 어느 하나이고, 접착제 역할을 하는 바인더(binder)는 카세인, 전분 등의 천연 바인더와 스티렌-부타디엔계 라텍스, 폴리비닐 알코올, 아크릴계 라텍스 등의 인조 바인더 중 어느 하나인 것을 특징으로 하며, 이러한 무기안료 및 바인더는 해당 분야에서 널리 사용되는 물질이므로, 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

나노 실리카는 종이와 방수코팅 조성물의 결속력을 위해 혼합되는 것으로, 나노 실리카의 사이즈(primary particles)는 100nm 이하인 것이 바람직하다. 상기 나노실리카의 함량이 0.1 중량부 미만인 경우 나노실리카 첨가에 따른 효과가 미미하며, 5 중량부를 초과하는 경우 접착력이 떨어질 뿐만 아니라 시간이 지날수록 접착제의 표면에 블루밍(blooming)이 발생하는 불량 현상이 발생할 수 있다.

쇠비름은 쇠비름과에 속하는 쌍떡잎식물로, 키는 약 30cm이고, 잎은 길이 1.5~2.5cm, 폭 0.5~1.5cm로 긴 타원형에 끝이 둥글며 마주나거나 어긋난다. 꽃은 황색으로 줄기나 가지 끝에 3~5개씩 모여서 줄기의 끝이나 가지의 끝 혹은 잎에서 6월부터 가을까지 계속 피는 다육질의 한해살이풀이다.

바이칼린은 꿀풀과에 속한 여러해살이풀인 황금의 플라본 배당체 성분으로, 종래에는 주로 복용하는 형태로 사용되어 왔으며, 황금은 항균 작용, 항바이러스 작용이 있는 것으로 알려져 있다.

바이칼린은 꿀풀과에 속한 여러해살이풀인 황금의 플라본 배당체 성분으로, 종래에는 주로 복용하는 형태로 사용되어 왔으며, 황금은 항균 작용, 항바이러스 작용이 있는 것으로 알려져 있다.

본 출원인은 이러한 쇠비름 추출물 및 바이칼린 추출물이 본 발명에 따른 기능성코팅층에 함유되었을 때, 항균 효과가 극대화되는 것을 확인하였다.

피톤치드 오일은 방향제로 작용하며, 사용 시 심신을 안정시키는 효과가 있다.

즉, 본 발명에 따른 커피를 이용한 종이 제조 방법은 기능성코팅층 형성 단계가 추가됨으로써 종이의 항균성을 향상시킬 수 있으며 커피 향과 함께 피톤치드 오일로부터 발향되는 잔향에 의해 심리적인 만족도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

S10: 커피 혼합물 제조 단계
S20: 해리 단계
S30: 정제 단계
S40: 고해 단계
S50: 초지 제조 단계

Claims (2)

1. 커피 원두로부터 추출되는 물질을 이용하여 기능성 종이를 제조하는, 커피를 이용한 종이 제조 방법에 있어서,
   상기 커피를 이용한 종이 제조 방법은,
   커피 생두로부터 수득되는 실버스킨 및 커피 생두의 로스팅 과정에서 발생되는 커피부산물을 교반하여 커피 혼합물을 제조하는 커피 혼합물 제조 단계;
   해리 촉진용 조성물이 수용된 해리장치의 반응조에 상기 커피 혼합물을 투입하여 상기 커피 혼합물을 해리하는 해리 단계;
   해리된 커피 혼합물에 포함된 불순물을 제거하는 정제 단계;
   해리 및 정제된 커피 혼합물을 고해시키는 고해 단계; 및
   고해된 커피 혼합물을 이용하여 종이를 생성하는 초지 제조 단계를 포함하며,
   상기 커피 혼합물 제조 단계는,
   커피 생두로부터 상기 실버스킨을 분리하고, 상기 커피 생두를 150 내지 250℃로 10 내지 30분간 가열하는 과정에서 커피 생두로부터 이탈되는 커피부산물을 수득하는 단계; 및
   상기 실버스킨 및 상기 커피부산물을 분쇄기를 이용하여 분쇄한 후 교반장치를 이용하여 500 내지 1000rpm으로 교반하여 커피 혼합물을 제조하는 단계를 포함하고,
   상기 커피 혼합물은,
   상기 커피 혼합물 100 중량부에 대하여, 상기 실버스킨 70 내지 80 중량부 및 상기 커피부산물 20 내지 30 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하고,
   상기 해리 촉진용 조성물은,
   상기 해리 촉진용 조성물 100 중량부에 대하여, 정제수 70 내지 90 중량부, 커피 생두로부터 수득되는 펙틴(pectin) 5 내지 10 중량부 및 옥시마트린 1 내지 3 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 커피를 이용한 종이 제조 방법.
   
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