KR102319448B1 - 농축액 제조를 위한 증발 모듈 및 이를 포함하는 액상 제품 제조 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 액상 제품 제조 시스템은, 투입된 재료를 가공하는 전처리 모듈; 상기 전처리 모듈에서 상기 투입된 재료가 포함하는 생물을 가공함으로써 얻어지는 착즙액을 농축하여 농축액을 생성하는 증발 모듈; 상기 전처리 모듈에서 상기 생물을 가공함으로써 더 얻어지는 슬러리로부터 향 물질을 추출하는 추출 모듈; 및 상기 농축액과 상기 향 물질을 배합하여 액상 제품을 생성하는 제품화 모듈을 포함한다.

Description

농축액 제조를 위한 증발 모듈 및 이를 포함하는 액상 제품 제조 시스템 {EVAPORATION MODULE FOR MANUFACTURING CONCENTRATE AND LIQUID PRODUCT MANUFACTURING SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 농축액을 제조하기 위한 증발 모듈과, 이를 포함하는 액상의 제품 제조 시스템에 관한 것이다.
소스 등의 액상으로 형성되는 먹을 수 있는 제품을 생산하기 위해서, 주어진 재료를 가열 및 여과해 액상의 물질인 농축액을 얻는 것이 가능하다.
그러나 액상화 된 재료액을 단순히 가열하는 것 만으로 농축액을 생성하려 할 때, 원하는 농도의 농축액을 얻는 것이 어려울 수 있다. 특히, 대량의 재료액을 가열하여 한번에 농축액을 얻으려 할 경우, 농축과정에서 지나치게 많은 시간이 소요될 수 있다.
한편 이러한 방식으로 제품을 생산시, 재료 고유의 향이나 입맛을 돋우는 향이 제조 과정에서 날아가거나 변형되어 사라질 수 있다.
이러한 문제점의 보완을 위해, 기성품인 향 물질을 농축액에 첨가하는 방식으로 풍미가 향상된 제품을 제조하는 것이 가능하다.
그러나 기성품인 향 물질을 농축액에 첨가하는 경우, 농축액의 제작에 사용된 재료의 본래 향과 일치하지 않는 제품의 생산이 이루어져 제품을 섭취하는 소비자에게 이질적인 느낌을 줄 수 있다.
본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 농축액을 효율적으로 제조하기 위한 증발 모듈과, 이를 이용하여 향을 첨가한 액상의 제품을 제조하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 액상 제품 제조 시스템은, 투입된 재료를 가공하는 전처리 모듈; 상기 전처리 모듈에서 상기 투입된 재료가 포함하는 생물을 가공함으로써 얻어지는 착즙액을 농축하여 농축액을 생성하는 증발 모듈; 상기 생물을 가공함으로써 더 얻어지는 슬러리로부터 향 물질을 추출하는 추출 모듈; 및 상기 농축액과 상기 향 물질을 배합하여 액상 제품을 생성하는 제품화 모듈을 포함하고, 상기 증발 모듈은, 상기 착즙액을 가열하여 박막을 형성하는 방식으로 농축해 중간 농축액을 형성하는 박막 농축기; 및 상기 박막 농축기에서 농축된 중간 농축액을 복수의 판의 사이로 통과시키며 열교환하는 방식으로 더 농축하여 농축액을 생성하는 플레이트 농축기를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 생물로부터 얻어진 착즙액을 액상 제품의 생산을 위한 농축액으로 농축하는 증발 모듈은, 착즙액을 가열하여 박막을 형성하는 방식으로 농축해 중간 농축액을 형성하는 박막 농축기; 및 상기 박막 농축기에서 농축된 중간 농축액을 복수의 판의 사이로 통과시키며 열교환하는 방식으로 더 농축하여 농축액을 생성하는 플레이트 농축기를 포함한다.
이에 따라, 효율적으로 농축액의 생산이 가능하다.
증발액과 향 물질의 생산을 하나의 시스템에서 진행하여 이질감이 저감되고 풍미가 향상된 액상 제품의 생산이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 농축액 제조 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 농축액 제조 시스템에서 생물을 가공 및 처리하는 과정의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 농축액 제조 시스템에서 건물 또는 전체 재료를 가공 및 처리하는 과정의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 농축기의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 농축기의 사시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 농축액 제조 시스템의 개념도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 농축액 제조 시스템에서 생물을 가공 및 처리하는 과정의 흐름을 나타낸 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 농축액 제조 시스템에서 건물 또는 전체 재료를 가공 및 처리하는 과정의 흐름을 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 액상 제품 제조 시스템(1)은, 전처리 모듈(10), 증발 모듈(20), 추출 모듈(30) 및 제품화 모듈(40)을 포함하고, 제어 모듈(50)을 포함할 수 있다.
전처리 모듈(10)
전처리 모듈(10)은 투입된 재료로부터 생물과 건물을 분리하여 가공하는 모듈이다. 전처리 모듈(10)에서 생물과 건물이 분리되고, 증발 모듈(20)과 추출 모듈(30)에서 각각 처리되기에 용이하도록 가공이 이루어진다. 전처리 모듈(10)로 투입된 재료가 이송되면서 가공되도록, 전처리 모듈(10)은 이송컨베이어를 포함할 수 있다.
전처리 모듈(10)은 재료를 투입받고, 투입된 재료가 건물인지 또는 생물인지 분리하는 원물판별부(11)를 포함할 수 있다. 원물판별부(11)는, 투입된 재료에 전자기파를 조사하거나 전류를 흘려 생물과 건물로 재료를 분류할 수 있다. 여기서 생물이란 수분 함량이 소정의 값 이상인 재료를 의미하고, 건물이란 수분 함량이 소정의 값 미만인 재료를 의미한다. 생물의 예로는 야채와 과일이 있고, 건물의 예로는 건어물과 육류가 있다. 여기서 소정의 값은 10%일 수 있다.
또한 원물판별부(11)는 광학계와 이미지센서를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 원물판별부(11)는 투입된 재료를 인식하여 기 저장된 생물과 건물 목록에서 대응되는 품목을 찾아, 생물 또는 건물로 분류할 수 있다.
전처리 모듈(10)은, 원물판별부(11)에서 분리된 생물을 처리하는 생물처리부(12)와, 원물판별부(11)에서 분리된 건물을 처리하는 건물처리부(13)를 포함할 수 있다.
투입된 재료 중 생물이 생물처리부(12)로 투입된다(S101). 생물처리부(12)는, 원물판별부(11)에서 분리된 생물을 가공하여 착즙액과 슬러리를 생성한다. 생물처리부(12)는 생물의 가공을 위해, 분쇄부(121), 착즙부(122) 및 여과부(123)를 포함할 수 있다.
분쇄부(121)는 원물판별부(11)로부터 생물인 재료를 전달받아 이를 분쇄한다(S102). 분쇄를 실시하기 위해, 분쇄부(121)는 서로 맞물려 회전하는 복수의 로터를 가지거나, 재료가 유입되는 용기 및 용기 내에서 회전하는 분쇄날을 가질 수 있으나, 생물을 분쇄하는 방법이 이에 제한되지는 않는다.
착즙부(122)는 분쇄부(121)에서 분쇄된 생물을 전달받아, 이로부터 착즙을 실시하여 미여과 착즙액과 슬러리를 생성한다(S103). 착즙부(122)는 따라서 생물을 가압할 수 있도록 형성되고, 원활한 착즙을 위해 물을 더 가하는 장치를 포함할 수 있다. 걸러진 슬러리는 추출 모듈(30)로 전달된다.
여과부(123)는 착즙부(122)가 생성한 미여과 착즙액을 걸러 착즙액을 얻는다(S104). 따라서 여과부(123)는 소정의 크기 이상의 입자는 통과하지 못하는 다공성의 필터를 포함할 수 있다. 여과부(123)는 필터에 미여과 착즙액을 통과시켜, 통과한 착즙액은 후술할 증발 모듈(20)로 전달하고, 더 걸러진 슬러리는 후술할 추출 모듈(30)로 전달할 수 있다.
건물 또는 전체 재료가 건물처리부(13)로 투입될 수 있다(S201). 건물처리부(13)는, 원물판별부(11)에서 분리된 건물을 가공하여 고형물 페이스트를 생성한다. 건물처리부(13)는, 조리부(131)와 가수부(132)를 포함할 수 있고, 효소부(133)를 더 포함할 수 있다.
조리부(131)는 원물판별부(11)로부터 건물인 재료를 전달받아 이를 가열하여 조리한다(S202). 조리부(131)는 건물을 가열하는 것 외에, 기타 다른 재료를 첨가하여 건물의 풍미를 다양하게 할 수 있다. 조리부(131)에서 로스팅, 그릴링 등의 방식으로 건물이 가열됨에 따라 캐러멜반응, 마이야르반응 등에 의해 건물에 조리감이 생기고 건물에 풍미가 부여되어 향이 구현될 수 있다.
가수부(132)는 조리된 건물에 물을 가하여 고형물 페이스트를 생성한다(S203). 고형물 페이스트는, 가수부(132)를 거친 후 바로 추출 모듈(30)에 전달될 수 있다. 그러나 고형물 페이스트에는, 효소 투입이 필요하다고 판단될 경우(S204), 효소부(133)에 의해 효소가 더 가해질 수 있다(S205). 효소부(133)가 가하는 효소는, 향 물질의 추출 효율성을 높이기 위해 제공된다. 효소부(133)에서 효소 처리 된 고형물 페이스트는, 추출 모듈(30)에 전달된다.
증발 모듈(20)
증발 모듈(20)은 착즙액을 농축하여 농축액을 생성하는 모듈이다. 증발 모듈(20)은 전처리 모듈(10)에서 생물을 가공함으로써 얻어지는 착즙액을 농축하여 농축액을 생성하기 위해, 박막 농축기(22)와 플레이트 농축기(23)를 포함할 수 있고, 액 저장탱크(21), 순환 탱크(24), 순환 농도판별부 및 보조 탱크(25)를 더 포함할 수 있다.
박막 농축기(22)는 착즙액을 가열하여 박막을 형성하는 방식으로 농축해 중간 농축액을 형성(S105, S107)하는 농축기이다. 착즙액은 전처리 모듈(10)로부터 액 저장탱크(21)로 처음 전달되어, 액 저장탱크(21)에서 박막 농축기(22)로 전달될 수 있다. 박막 농축기(22)가 착즙액을 농축시켜 중간 농축액을 생성하기 위해 가지는 구성에 대해서는, 도 4에 대한 설명에서 자세히 후술한다.
박막 농축기(22)는, 중간 농축액을 형성하는 과정에서 발생하는 향 물질을 추출 모듈(30)로 전달할 수 있다. 박막 농축기(22)는 제2 향 회수탱크(33)와 연결되어, 박막 농축기(22)에서 추출된 향 물질의 재사용이 필요한 경우(S114, S209), 향 물질을 전달할 수 있다.
액 저장탱크(21)는 탱크 온도제어부(213)를 포함할 수 있다. 탱크 온도제어부(213)는, 액이 열에 노출되는 것을 최소화 하도록, 액 저장탱크(21)에 저장되는 액을 냉각할 수 있다.
액 저장탱크(21)는 농도판별부(212)를 포함할 수 있다. 농도판별부(212)는 액 저장탱크(21)에 저장되는 중간 농축액의 농도를 획득하는 구성요소이다. 농도판별부(212)가 획득하는 농도는 brix 농도일 수 있으나, 그 농도가 이에 제한되지는 않는다.
프로세서(51)는, 박막 농축기(22)가 생성한 중간 농축액이 액 저장탱크(21)로 전달되도록 제어한다. 프로세서(51)는 농도판별부(212)가 획득한 농도가 소정의 통과 농도 미만일 때, 액 저장탱크(21)에 저장된 중간 농축액이 박막 농축기(22)로 재순환되도록 제어할 수 있다. 프로세서(51)는 농도판별부(212)가 획득한 농도가 소정의 통과 농도 이상일 때, 액 저장탱크(21)에 저장된 중간 농축액이 플레이트 농축기(23)로 전달되도록 제어할 수 있다. 이러한 중간 농축액의 경로 변경을 위해 사용되는 액 스위칭유닛(211)을 액 저장탱크(21)가 포함할 수 있다. 액 스위칭유닛(211)이 프로세서(51)에 의해 제어되어, 되돌아온 중간 농축액이 박막 농축기(22)로 향하게 하거나, 플레이트 농축기(23)로 향하게 할 수 있다.
농도판별부(212)는 또한, 로드셀을 이용하여 초기 박막 농축기(22)로 전달된 착즙액 또는 중간 농축액의 무게 대비 농축 후 회수된 중간 농축액의 무게를 연산하여, 그 값이 소정의 비에 도달하기 전까지는 재순환이 일어나도록 하고, 소정의 비에 도달하면 중간 농축액이 플레이트 농축기(23)로 전달되도록 제어할 수 있다.
플레이트 농축기(23)는, 박막 농축기(22)에서 농축된 중간 농축액을 복수의 판(233)의 사이로 통과시키며 열교환하는 방식으로 더 농축하여 농축액을 생성(S106, S208)하는 농축기이다. 중간 농축액은 액 저장탱크(21)에 저장되었다가, 소정의 조건을 만족할 때 플레이트 농축기(23)로 전달될 수 있다.
플레이트 농축기(23)에서 중간 농축액이 더 농축되어 농축액이 생성될 수 있으나, 플레이트 농축기(23)를 거치지 않고 박막 농축기(22)에서 중간 농축액을 더 농축시킨 농축액이 액 저장탱크(21)로부터 바로 후술할 제품화 모듈(40)로 바로 전달될 수도 있다.
플레이트 농축기(23)는 플레이트 압력제어부(231)와 플레이트 온도제어부(232)를 포함할 수 있다. 플레이트 압력제어부(231)는 플레이트 농축기(23)에서 농축이 일어나기에 적절한 온도를 플레이트 농축기(23)가 가져 농축이 더 일어나도록 하는 부분이다. 플레이트 압력제어부(231)가 플레이트 농축기(23)의 압력을 낮추어, 수분의 끓는점을 낮출 수 있다. 플레이트 온도제어부(232)는 플레이트 농축기(23)에서 농축이 일어나기에 적합한 온도로 플레이트 농축기(23)의 온도를 제어할 수 있다. 플레이트 온도제어부(232)가 제어하는 플레이트 농축기(23)에서 증발이 일어나는 온도는, 박막 농축기(22)에서 증발이 일어나는 온도와 같을 수 있다. 이러한 제어에 따라, 생성되는 농축액의 품질이 손상 없이 유지될 수 있다.
증발 모듈(20)은, 순환 탱크(24)와, 순환 탱크(24)에 저장되는 농축액의 농도를 획득하는 순환 농도판별부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 순환 탱크(24)는 플레이트 농축기(23)에서 농축된 농축액이 플레이트 농축기(23)에 의해서 더 농축될 수 있도록 순환할 때, 일시적으로 농축액이 저장되는 용기이다.
순환 농도판별부는, 순환 탱크(24)에 저장되는 농축액의 농도를 획득하는 구성요소이다. 순환 농도판별부가 획득하는 농도는 brix 농도일 수 있으나, 그 농도가 이에 제한되지는 않는다. 순환 농도판별부는 순환 탱크(24) 내에 배치될 수 있다.
프로세서(51)는 순환 농도판별부가 획득하는 농축액의 농도를 기초로 제어를 수행할 수 있다. 구체적으로, 순환 농도판별부가 획득한 농도가 소정의 순환 농도 미만일 때, 프로세서(51)는 순환 탱크(24)에 저장된 농축액이 플레이트 농축기(23)로 재순환되도록 제어할 수 있다. 또한 순환 농도판별부가 획득한 농도가 소정의 순환 농도 이상일 때, 프로세서(51)는 순환 탱크(24)에 저장된 농축액이 제품화 모듈(40)로 전달되도록 제어할 수 있다. 따라서 목표하는 순환 농도에 농축액의 농도가 도달하기 전까지, 순환 탱크(24)와 플레이트 농축기(23) 사이에서 농축액이 재순환 되며 농축될 수 있다.
재순환을 통해 목표하는 순환 농도에 도달한 농축액은 순환 탱크(24)로부터 배출되어, 보조 탱크(25)에 일시적으로 저장될 수 있다. 증발 모듈(20)이 포함하는 보조 탱크(25)는, 생산된 농축액을 저장하고, 선택적으로 제품화 모듈(40)에 전달하는 용기이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 농축기(22)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4를 더 참조하여, 박막 농축기(22)의 구조에 대해서 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 농축기(22)는, 증발판(225), 분무부(223) 및 증기제공부(224)를 포함할 수 있다.
증발판(225)은 착즙액 또는 중간 농축액이 분무되어 증발이 일어날 수 있는 표면을 제공하는 구성요소로, 원추형으로 형성될 수 있다. 원추형으로 형성된 증발판(225)의 내측면에 착즙액 또는 중간 농축액이 분무되고 가열되어, 증발이 일어나 박막이 증발판(225)의 내측면에 원추형으로 형성될 수 있다. 증발판(225)이 형성하는 원추의 꼭지점을 지나가는 축을 중심으로, 증발판(225)이 회전할 수 있다.
분무부(223)는 증발판(225)의 내측면에 착즙액 또는 중간 농축액을 분무하는 구성요소이다. 분무부(223)는 증발판(225)의 내측면의 중심과 인접한 영역에 배치될 수 있다. 증발판(225)의 내측면의 중심과 인접한 영역에 분무부(223)가 착즙액 또는 중간 농축액을 분무하고, 증발판(225)이 회전하여 분무된 액체를 증발판(225)의 내측면에 넓게 퍼트려 박막이 형성되기 용이한 상태가 될 수 있다.
증기제공부(224)는 증발판(225)의 외측면에 증기를 제공하여, 증기가 응축되며 방출하는 열이 증발판(225)에 가해져, 증발판(225)의 내측면에 분무된 착즙액 또는 중간 농축액으로부터 증발이 일어나도록 하는 구성요소이다. 착즙액 또는 중간 농축액에서 증발이 일어나며 박막을 형성하며 농축될 수 있다. 증기의 응축에 의해 발생하는 응축수는 증발판(225)의 회전에 의해 외측으로 이동하여 응축수 수집관(226)에 의해 수집되어 배출될 수 있다.
박막 형태로 농축된 중간 농축액은, 증발판(225)의 회전이 멈춘 뒤 중간 농축액 수집관(227)을 통해서 수집되어 액 저장탱크(21)로 전달될 수 있다.
박막 농축기(22)는 박막 온도제어부(222)를 포함할 수 있다. 박막 온도제어부(222)가 증발판(225)에서 증발이 발생하는 온도를 제어할 수 있다. 박막 온도제어부(222)는 박막 농충기(22)의 압력을 제어하여, 수분의 끓는점을 제어할 수 있다.
박막 농축기(22)는 증발판(225)의 회전을 제어하는 회전량제어부(221)를 포함할 수 있다. 회전량제어부(221)는 증발판(225)과 연결되는 모터를 포함할 수 있고, 모터는 증발판(225)을 돌릴 수 있다. 이러한 모터의 시간당 회전수를 제어하여, 증발판(225)의 회전을 제어할 수 있다.
박막 농축기(22)는 유량제어부(228)를 포함할 수 있다. 유량제어부(228)는 분무부(223)를 통해 분무되는 착즙액 또는 중간 농축액의 유량을 조절할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 농축기(23)의 사시도이다.
도 5를 더 참조하여, 플레이트 농축기(23)의 구조에 대해서 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 농축기(23)는, 복수의 판(233), 판 입구부(235), 판 출구부(234), 열매체 입구부 및 열매체 출구부(236)를 포함할 수 있다.
플레이트 농축기(23)에는, 표면이 소정의 패턴으로 음각된 복수의 판(233)이 겹쳐져 배치될 수 있다. 이러한 복수의 판(233)이 서로 겹쳐짐에 따라, 표면에 음각된 부분이 복수의 유로를 형성할 수 있다. 이러한 유로를 따라, 플레이트 농축기(23)로 유입되는 열매체가 유동하거나, 중간 농축액 또는 농축액이 유동할 수 있다.
판 입구부(235)는 복수의 판(233)으로 중간 농축액 또는 농축액을 안내하는 부분이다. 판 입구부(235)에 의해서 중간 농축액 또는 농축액이 복수의 유로 중 일부인 농축액 유로를 통과할 수 있다. 판 입구부(235)는 액 저장탱크(21)와 순환 탱크(24)에 연결될 수 있다.
판 출구부(234)는 농축액 유로를 통과하며 증발이 일어남에 따라 더 농축된 농축액을 배출하는 부분이다. 판 출구부(234)는 순환 탱크(24)와 연결될 수 있다.
열매체 입구부는 복수의 판(233)에 의해 형성되는 복수의 유로 중 다른 일부인 열매체 유로에 고온의 열매체를 전달하는 부분이다. 열매체 입구부에 의해서 열매체가 열매체 유로를 통해 유동하여, 농축액 유로를 통과하는 중간 농축액 또는 농축액에 열이 전달될 수 있다. 즉 복수의 판(233)을 통해 열매체와 중간 농축액 또는 농축액 사이에 열교환이 일어날 수 있다. 열매체 입구부가, 판 출구부(234)와 동일할 수 있다.
열매체 출구부(236)는 열매체 유로를 따라 흐르는 열매체가 열을 중간 농축액 또는 농축액에 전달한 뒤 외부로 배출되도록 가이드하는 부분이다.
추출 모듈(30)
본 발명의 일 실시예에 따른 추출 모듈(30)은 슬러리로부터 향 물질을 추출하고(S110), 고형물 페이스트로부터 향 물질을 더 추출하는(S206) 모듈이다. 고형물 페이스트는 전처리 모듈(10)에서 건물을 가공함으로써 얻어지는 것이므로, 건물의 가공이 일어나지 않을 때에는 생물을 가공함으로써 얻어지는 슬러리만으로부터 추출 모듈(30)이 향 물질을 추출할 수 있다. 향 물질은 향기 성분을 포함하는 물질을 총칭하는 말로, 에센스나 오일을 포함할 수 있다.
추출 모듈(30)은 추출기(31)를 포함할 수 있다. 추출기(31)는 향 추출부(311)와 액 추출부(312)를 포함할 수 있다. 추출기(31)가 증류기로 구성되는 경우, 향 추출부(311)와 액 추출부(312)는 증류기로 동일할 수 있다.
추출기(31)의 작동 온도를 제어하기 위해, 추출기(31)는 향 온도제어부(313)를 포함할 수 있고, 추출기(31)의 작동 압력을 제어하기 위해, 추출기(31)는 향 압력제어부(314)를 포함할 수 있다.
추출 모듈(30)은 제1 향 회수탱크(32)와, 제2 향 회수탱크(33)를 포함할 수 있다. 슬러리 또는 고형물 페이스트로부터 추출기(31)를 통해 얻어진 향 물질은, 제1 향 회수탱크(32)에 저장될 수 있다(S111). 증발 모듈(20)의 박막 농축기(22)로부터 전달된 향 물질은, 제2 향 회수탱크(33)에 저장될 수 있다.
추출기(31)로부터 추출된 액은, 액 회수탱크(34)에 전달되어 저장될 수 있다. 액 회수탱크(34)에 저장된 액은, 추출된 액의 재사용이 필요하다고 판단될 경우(S113), 선택적으로 증발 모듈(20)의 액 저장탱크(21)에 전달되어, 박막 농축기(22) 또는 플레이트 농축기(23)에 의해 중간 농축액 또는 농축액으로 가공될 수 있다.
추출 모듈(30)은, 향 선택부(35)를 포함할 수 있다. 제1 향 회수탱크(32)와 제2 향 회수탱크(33)에 저장된 향 물질은, 향 선택부(35)로 전달될 수 있다. 향 선택부(35)는 추출된 복수의 향 물질을 분리하여 선택적으로 제품화 모듈(40)에 전달(S112, S210)하는 시스템이다. 향 선택부(35)는, 분자량별 분리유닛(351)과, 향 저장탱크와, 스위칭유닛(353)을 포함할 수 있다.
분자량별 분리유닛(351)은 제1 향 회수탱크(32)와 제2 향 회수탱크(33)로부터 향 물질을 전달받아, 추출된 복수의 향 물질을 분자량별로 분리하는 부분이다. 향 선택부(35)는 전달받은 향 물질의 분자량 확인을 위한 크로마토그래피 장치를 포함할 수 있고, 이로부터 확인된 분자량 중 향기 성분을 포함하는 물질에 해당하는 분자량을 확인할 수 있다. 분자량별 분리유닛(351)은 복수의 분리막을 포함하여, 항 물질을 역삼투시켜 막분리를 통해 분자량별로 분리할 수 있다.
복수의 향 저장탱크들은, 분자량별로 분리된 향 물질들을 분리하여 저장하는 용기이다. 본 발명의 일 실시예에서는 분자량의 크기에 따라 각각 저분자, 중분자, 고분자가 분자량별 분리유닛(351)으로부터 분리되어 저장되는 저분자 향 저장탱크(3521), 중분자 향 저장탱크(3522), 고분자 향 저장탱크(3523)가 배치되는 것으로 도시하였으나, 향 저장탱크의 개수는 이에 제한되지 않으며, 향 물질을 분자량에 따라 나누는 구간도 상황에 맞게 변형될 수 있다.
향 선택부(35)는 스위칭유닛(353)을 구비할 수 있다. 스위칭유닛(353)은, 복수의 향 저장탱크에 저장된 각각의 향 물질들을 선택적으로 제품화 모듈(40)에 전달하는 구성요소이다. 따라서 스위칭유닛(353)은 각각의 향 저장탱크와 후술할 제품화 모듈(40)의 향액 배합기(41)를 연결하는 배관과, 각각의 향 저장탱크와 연결된 배관의 일부분을 선택적으로 개폐하는 밸브를 포함할 수 있다. 스위칭유닛(353)이 프로세서(51)에 의해 제어되어, 선택적으로 필요한 분자량의 향 물질을 제품화 모듈(40)로 전달하고, 다른 향 물질이 전달되는 것은 차단할 수 있다.
제품화 모듈(40)
제품화 모듈(40)은 농축액과 향 물질을 배합하여 액상 제품을 생성하는 모듈이다. 제품화 모듈(40)은, 배합기(41)와 살균기(42)를 포함할 수 있다.
배합기(41)는 증발 모듈(20)로부터 전달된 농축액과, 추출 모듈(30)로부터 전달된 향 물질을 교반하여 배합하는(S107, S211) 장치이다. 배합기(41)는 교반 속도 제어부(411), 배합 온도제어부(412) 및 투입 액량 조절부(413)를 포함할 수 있다.
투입 액량 조절부(413)가 증발 모듈(20)로부터 전달된 농축액의 사용량과, 추출 모듈(30)로부터 전달된 향 물질의 사용량의 비율인 배합비를 결정할 수 있다. 투입 액량 조절부(413)에 의해서 소정의 배합비로 투입된 농축액과 향 물질은, 배합기(41)가 가지는 교반부에 의해서 섞일 수 있다. 교반부는 농축액과 향 물질이 투입되는 교반 탱크와, 교반 탱크 내에서 회전함으로써 물질을 교반하는 교반 날개를 포함할 수 있다.
배합 온도제어부(412)는 교반부에서 교반이 일어나기에 용이한 온도가 조성되도록, 교반 탱크 내의 온도를 제어하는 부분이다. 배합 온도제어부(412)에 의해 농축액과 향 물질의 예열이 가능하다.
교반 속도 제어부(411)는 교반 날개의 작동 속도를 제어할 수 있다. 교반 속도 제어부(411)의 제어에 따라, 농축액의 점도를 조절할 수 있고, 에멀전화가 가능하다.
배합기(41)에 의해서 농축액과 향 물질이 배합되어 전단계 제품을 생산할 수 있다. 전단계 제품은 살균기(42)에 전달될 수 있다. 살균기(42)는 배합기(41)에 의해 배합된 전단계 제품에 열을 가하여 살균한다(S108, S212). 살균기(42)는 초고온살균법(UHT)을 이용해 전단계 제품을 살균할 수 있다. 살균기(42)는 살균시의 온도를 제어하는 살균 온도제어부(421)와, 살균이 일어나는 시간을 제어하는 살균 가열 시간 제어부(422)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 전단계 제품으로부터 액상 제품이 생성될 수 있다(S109, S213).
제어 모듈(50)
제어 모듈(50)은 액상 제품 제조 시스템(1)을 제어하기 위한 구성요소이다. 제어모듈은 프로세서(51)를 포함한다. 프로세서(51)는, 액상 제품 제조 시스템(1)의 다른 구성요소들에 전기적으로 연결되어, 각 구성요소에 대한 제어를 수행하는 구성요소이다. 특히, 프로세서(51)는 증발 모듈(20)과 전기적으로 연결되어, 각 농축기에서 농축된 중간 농축액 또는 농축액의 농도에 따라 순환이 일어나거나, 다음 단계로 진입하도록 제어할 수 있다.
프로세서(51)는 FPGA(Field Programmable Gate Array), ASIC(Application Specific Integrated Circuit)이나 CPU(Central Processing Unit)과 같은 마이크로프로세서를 포함할 수 있으나, 포함하는 연산장치의 종류는 이에 제한되지 않는다.
제어 모듈(50)은 각 구성요소들의 제어를 위한 명령을 프로세서(51)에서 생성하기 위한 기초가 되는 복수의 제어명령(instruction)을 저장하는 메모리부(52)를 포함할 수 있다. 프로세서(51)가 메모리부(52)로부터 제어명령을 수신하고 각 구성요소를 제어하기 위한 전기적 신호를 수신한 제어명령을 기초로 생성하도록, 프로세서(51)는 프로그램될 수 있다. 메모리부(52)는 HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 휘발성 매체, 비휘발성 매체 등과 같은 데이터 스토어일 수 있으나, 그 종류는 이에 제한되지 않는다.
제어 모듈(50)은 통신부(53)를 포함할 수 있다. 통신부(53)는 액상 제품 제조 시스템(1)의다른 구성요소들과 통신을 하거나, 시스템의 외부에 위치한 다른 통신장치와 통신할 수 있도록 배치되는 구성요소이다. 통신부(53)는 통신이 가능한 모뎀 등을 포함하여, 정보를 송수신할 수 있다. 통신부(53)는 WIFI, 블루투스 등의 방식으로 통신이 가능한 무선 모뎀일 수 있으나, 통신 방식은 IR 발광부와 수광부를 포함하는 센서를 이용해 수행될 수도 있으며, 그 구성이 이에 제한되지 않는다.
제어 모듈(50)은 소정 정보를 표시하는 디스플레이부(54)를 포함할 수 있다. 디스플레이부(54)는 프로세서(51)와 전기적으로 연결되어, 액상 제품 제조 시스템(1)이 포함하는 다른 구성요소들이 전기적 신호로 프로세서(51)에 전달한 상태 정보를 사용자가 확인할 수 있도록 표시할 수 있다. 또한 이러한 디스플레이부(54)는 터치스크린으로 구성되어, 제어를 위한 사용자의 명령을 입력받을 수 있고, 입력받은 명령을 프로세서(51)로 전달하여 제어가 이루어지도록 할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 액상 제품 제조 시스템
10 : 전처리 모듈
11 : 원물판별부
12 : 생물처리부
13 : 건물처리부
20 : 증발 모듈
21 : 액 저장탱크
22 : 박막 농축기
23 : 플레이트 농축기
24 : 순환 탱크
25 : 보조 탱크
30 : 추출 모듈
31 : 추출기
32 : 제1 향 회수탱크
33 : 제2 향 회수탱크
34 : 액 회수탱크
35 : 향 선택부
40 : 제품화 모듈
41 : 배합기
42 : 살균기
50 : 제어 모듈
51 : 프로세서
52 : 메모리부
53 : 통신부
54 : 디스플레이부
121 : 분쇄부
122 : 착즙부
123 : 여과부
131 : 조리부
132 : 가수부
133 : 효소부
211 : 액 스위칭유닛
212 : 농도판별부
213 : 탱크 온도제어부
221 : 회전량제어부
222 : 박막 온도제어부
223 : 분무부
224 : 증기제공부
225 : 증발판
226 : 응축수 수집관
227 : 중간 농축액 수집관
228 : 유량제어부
231 : 플레이트 압력제어부
232 : 플레이트 온도제어부
233 : 판
234 : 판 출구부
235 : 판 입구부
236 : 열매체 출구부
311 : 향 추출부
312 : 액 추출부
313 : 향 온도제어부
314 : 향 압력제어부
351 : 분자량별 분리유닛
353 : 스위칭유닛
411 : 교반 속도 제어부
412 : 배합 온도제어부
413 : 투입 액량 조절부
421 : 살균 온도제어부
422 : 살균 가열 시간 제어부
3521 : 저분자 향 저장탱크
3522 : 중분자 향 저장탱크
3523 : 고분자 향 저장탱크

Claims (19)

  1. 투입된 재료를 가공하는 전처리 모듈;
    상기 전처리 모듈에서 상기 투입된 재료가 포함하는 생물을 가공함으로써 얻어지는 착즙액을 농축하여 농축액을 생성하는 증발 모듈;
    상기 전처리 모듈에서 상기 생물을 가공함으로써 더 얻어지는 슬러리로부터 향 물질을 추출하는 추출 모듈; 및
    상기 농축액과 상기 향 물질을 배합하여 액상 제품을 생성하는 제품화 모듈을 포함하고,
    상기 증발 모듈은,
    상기 착즙액을 가열하여 박막을 형성하는 방식으로 농축해 중간 농축액을 형성하는 박막 농축기; 및
    상기 박막 농축기에서 농축된 중간 농축액을 복수의 판의 사이로 통과시키며 열교환하는 방식으로 더 농축하여 농축액을 생성하는 플레이트 농축기를 포함하는, 액상 제품 제조 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 증발 모듈을 제어하는 프로세서를 더 포함하고,
    상기 증발 모듈은, 순환 탱크와, 상기 순환 탱크에 저장되는 농축액의 농도를 획득하는 순환 농도판별부를 더 포함하고,
    상기 프로세서는:
    상기 플레이트 농축기가 생성한 농축액이 상기 순환 탱크로 전달되도록 제어하고,
    상기 순환 농도판별부가 획득한 농도가 소정의 순환 농도 미만일 때, 상기 순환 탱크에 저장된 농축액이 상기 플레이트 농축기로 재순환되도록 제어하고,
    상기 순환 농도판별부가 획득한 농도가 소정의 순환 농도 이상일 때, 상기 순환 탱크에 저장된 농축액이 상기 제품화 모듈로 전달되도록 제어하는, 액상 제품 제조 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 증발 모듈을 제어하는 프로세서를 더 포함하고,
    상기 증발 모듈은, 액 저장탱크를 더 포함하고,
    상기 액 저장탱크는, 저장되는 중간 농축액의 농도를 획득하는 농도판별부를 포함하고,
    상기 프로세서는:
    상기 박막 농축기가 생성한 중간 농축액이 상기 액 저장탱크로 전달되도록 제어하고,
    상기 농도판별부가 획득한 농도가 소정의 통과 농도 미만일 때, 상기 액 저장탱크에 저장된 중간 농축액이 상기 박막 농축기로 재순환되도록 제어하고,
    상기 농도판별부가 획득한 농도가 소정의 통과 농도 이상일 때, 상기 액 저장탱크에 저장된 중간 농축액이 상기 플레이트 농축기로 전달되도록 제어하는, 액상 제품 제조 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 박막 농축기는, 상기 중간 농축액을 형성하는 과정에서 발생하는 향 물질을 상기 추출 모듈로 전달하는, 액상 제품 제조 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 박막 농축기는,
    원추형으로 형성되는 증발판;
    상기 증발판의 내측면에 상기 착즙액 또는 상기 중간 농축액을 분무하는 분무부; 및
    상기 증발판에 분무된 상기 착즙액 또는 상기 중간 농축액에서 증발이 일어나 상기 박막을 형성하며 농축되도록, 상기 증발판의 외측면에 증기를 제공하여 상기 증발판을 가열하는 증기제공부를 포함하는, 액상 제품 제조 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 플레이트 농축기는,
    복수의 유로를 형성하는 상기 복수의 판;
    상기 중간 농축액 또는 상기 농축액이 상기 복수의 유로 중 일부인 농축액 유로를 통과하도록, 상기 복수의 판으로 상기 중간 농축액 또는 상기 농축액을 안내하는 판 입구부;
    상기 농축액 유로를 통과하는 상기 중간 농축액 또는 상기 농축액에 열을 전달하도록, 상기 복수의 유로 중 다른 일부인 열매체 유로에 고온의 열매체를 전달하는 열매체 입구부; 및
    상기 농축액 유로를 통과하며 증발이 일어남에 따라 더 농축된 상기 농축액을 배출하는 판 출구부를 포함하는, 액상 제품 제조 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 증발 모듈은, 생산된 상기 농축액을 저장하고, 선택적으로 상기 제품화 모듈에 전달하는 보조 탱크를 더 포함하는, 액상 제품 제조 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 추출 모듈은, 추출된 복수의 상기 향 물질을 분자량별로 분리하는 분자량별 분리유닛과, 분자량별로 분리된 상기 향 물질들을 분리하여 저장하는 복수의 향 저장탱크와, 상기 복수의 향 저장탱크에 저장된 각각의 상기 향 물질들을 선택적으로 상기 제품화 모듈에 전달하는 스위칭유닛을 구비하는 향 선택부를 더 포함하는, 액상 제품 제조 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 분자량별 분리유닛은, 역삼투 방식을 이용하여 분자량별로 상기 향 물질들을 분리하는, 액상 제품 제조 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 추출 모듈은,
    상기 슬러리로부터 향 물질을 추출하는 향 추출부와, 상기 슬러리로부터 액 물질을 추출하는 액 추출부를 구비하는 추출기; 및
    상기 액 추출부에서 추출된 액 물질을 저장하고, 저장된 상기 액 물질을 선택적으로 상기 증발 모듈로 전달하는 액 회수탱크를 포함하는, 액상 제품 제조 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전처리 모듈은,
    상기 투입된 재료에 전자기파를 조사하거나 전류를 흘려, 상기 생물과 건물로 분리하는 원물판별부;
    상기 원물판별부에서 분리된 생물을 가공하여 상기 착즙액과 상기 슬러리를 생성하는 생물처리부; 및
    상기 원물판별부에서 분리된 건물을 가공하여 고형물 페이스트를 생성하는 건물처리부를 포함하는, 액상 제품 제조 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 생물처리부는,
    상기 생물을 분쇄하는 분쇄부;
    상기 분쇄된 생물로부터 착즙하여 상기 슬러리와 미여과 착즙액을 생성하는 착즙부; 및
    상기 미여과 착즙액을 걸러 상기 착즙액을 얻는 여과부를 포함하는, 액상 제품 제조 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 건물처리부는,
    상기 건물을 가열하여 조리하는 조리부; 및
    상기 조리된 건물에 물을 가하여 고형물 페이스트를 생성하는 가수부를 포함하는, 액상 제품 제조 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 건물처리부는,
    상기 고형물 페이스트에 효소를 가하는 효소부를 더 포함하는, 액상 제품 제조 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제품화 모듈은,
    상기 증발 모듈로부터 전달된 농축액과, 상기 추출 모듈로부터 전달된 향 물질을 교반하여 배합하는 배합기를 포함하는, 액상 제품 제조 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제품화 모듈은,
    상기 배합기에 의해 배합된 전단계 제품에 열을 가하여 살균하는 살균기를 더 포함하는, 액상 제품 제조 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 전처리 모듈은, 상기 생물과, 상기 투입된 재료가 더 포함하는 건물을 분리하여 더 가공하고,
    상기 추출 모듈은, 상기 건물을 가공함으로써 얻어지는 고형물 페이스트로부터 상기 향 물질을 더 추출하는, 액상 제품 제조 시스템.
  19. 생물로부터 얻어진 착즙액을 액상 제품의 생산을 위한 농축액으로 농축하는 증발 모듈에 있어서,
    상기 착즙액을 가열하여 박막을 형성하는 방식으로 농축해 중간 농축액을 형성하는 박막 농축기; 및
    상기 박막 농축기에서 농축된 중간 농축액을 복수의 판의 사이로 통과시키며 열교환하는 방식으로 더 농축하여 상기 농축액을 생성하는 플레이트 농축기를 포함하는, 증발 모듈.
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