KR200232754Y1 - 다단계 가열과 냉각을 이용한 볶음기구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 곡물의 입출구가 형성되는 통형의 드럼(10)과, 상기 드럼(10)을 가열하도록 외주면에 설치되는 밴드히터(11)와, 상기 드럼(10)의 온도를 검출하도록 설치되는 온도센서(15)와, 상기 드럼(10)의 회전시키도록 고정되는 중공의 샤프트(12)와, 상기 드럼(10)의 내부공기를 흡입하는 배기수단과; 상기 밴드히터(11) 및 온도센서(15)와 결선되어 온도를 제어하는 온도제어기(31)를 구비하는 가열 유니트; 및 상기 가열 유니트에서 밴드히터(11)가 생략되고 배기수단 대신 공압기구(35)를 사용하는 구성이고, 상기 복수의 가열 유니트의 최종단에서 곡물을 수용하도록 설치되는 냉각 유니트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 단계별로 온도와 시간을 설정하여 이송되는 소량의 개체를 급속가열 및 냉각시킴으로써 개체의 볶음시간과 냉각시간을 극대화하여 향미를 증가시키고 연속작업에 의해 균일한 품질을 유지하고 제조경비를 절감하는 효과가 있다.

Description

다단계 가열과 냉각을 이용한 볶음기구{Roasting Device Using Multi Stage Heating and Cooling}

본 고안은 볶음기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 단계별로 온도와 시간을 설정하여 급속가열 및 냉각시킴으로써 향미를 증가시키고 균일한 품질을 유지하고 제조경비를 절감하는 다단계 가열과 냉각을 이용한 볶음기구에 관한 것이다.

커피, 참깨, 땅콩, 아몬드, 선식, 녹차잎 등의 식품을 볶기 위한 종래의 기구는 드럼통 하단에 버너 또는 전기히터 등의 가열원을 배치하는 구성이 일반적이다. 이에 따라 드럼통에 다량의 식품을 넣고 설정 온도까지 가열하면서 드럼통을 회전시켜 식품을 볶으며 설정 온도에 도달하면 드럼통을 역회전시키고 배출하는 작업이 반복적으로 수행된다.

그런데 이와 같이 구성된 종래의 볶음기구에 있어서는 드럼통내의 한정된 발열면적과 다량의 식품 매개체에 의한 열전도율이 낮아 개체의 온도차가 증가하고 설정온도에 도달하는데 장시간 소요하여 열에 의한 향미증발 현상이 심하다.

또한 상기한 식품의 향자체는 저분자 휘발성 물질이기 때문에 열에 장시간 노출되면서 쉽게 휘발되어 완제품의 향미를 저하시키는 단점이 초래된다.

그러므로 본 고안의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단계별로 온도와 시간을 설정하여 이송되는 소량의 개체를 급속가열 및 냉각시킴으로써 개체의 볶음시간과 냉각시간을 극대화하여 향미를 증가시키고 연속작업에 의해 균일한 품질을 유지하고 제조경비를 절감하는 다단계 가열과 냉각을 이용한 볶음기구를 제공한다.

도 1은 본 고안에 따른 기구를 부분적으로 나타내는 구성도,

도 2는 본 고안의 변형예에 따른 기구를 나타내는 구성도,

도 3은 본 고안에 따른 드럼의 내부 구조를 나타내는 단면도,

도 4a 및 도 4c는 각각 종래와 본 고안에 따른 효과를 대비하는 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *

10 : 드럼 11 : 밴드히터

12 : 샤프트 13 : 스크류

14 : 호퍼 15 : 온도센서

16 : 기어 17 : 로터리 조인트

21 : 펌프 22 : 배출관

23 : 조절밸브 31 : 온도제어기

32 : 회전접점 35 : 공압기구

이러한 목적을 달성하기 위해 본 고안은 곡물의 입출구가 형성되는 통형의 드럼(10)과, 상기 드럼(10)을 가열하도록 외주면에 설치되는 밴드히터(11)와, 상기 드럼(10)의 온도를 검출하도록 설치되는 온도센서(15)와, 상기 드럼(10)의 회전시키도록 고정되는 중공의 샤프트(12)와, 상기 드럼(10)의 내부공기를 흡입하는 배기수단과; 상기 밴드히터(11) 및 온도센서(15)와 결선되어 온도를 제어하는 온도제어기(31)를 구비하는 가열 유니트; 및 상기 가열 유니트에서 밴드히터(11)가 생략되고 배기수단 대신 공압기구(35)를 사용하는 구성이고, 상기 복수의 가열 유니트의 최종단에서 곡물을 수용하도록 설치되는 냉각 유니트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 변형예로서, 상기 드럼(10)은 하나의 공간을 지니는 대신 열적으로 독립된 복수의 공간을 지니는 구성도 가능하다.

본 고안의 다른 특징으로서, 상기 샤프트(12)는 드럼(10)에 수용된 부분에서 외주면에 통기공(12a)이 형성되는 동시에 스크류(13)를 구비한다.

본 고안의 또 다른 특징으로서, 상기 배기수단은 로터리 조인트(17)를 개재하여 상기 샤프트(12)에 연결되는 배출관(22)과, 상기 배출관(22) 상에 장착되는 펌프(21) 및 조절밸브(23)를 구비한다.

본 고안의 또 다른 특징으로서, 상기 온도제어기(31)는 회전접점(32)을 개재하여 상기 밴드히터(11) 및 온도센서(15)와 결선되고, 밴드히터(11)를 설정된 온도로 제어한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 기구를 부분적으로 나타내는 구성도가 도시된다.

본 고안에 따른 기구는 가열 유니트와 냉각 유니트로 구성되는데, 양자의 구성상 주요한 차이점은 가열원인 밴드히터(11)의 유무에 있다. 곡물의 입출구가 형성되는 통형의 드럼(10) 상에서 외주면에 밴드히터(11)가 둘러진 구성은 가열 유니트이고 밴드히터(11)가 생략되고 배기수단 대신 공압기구(35)를 사용하는 것이 냉각유니트이다.

상기 드럼(10)의 외주면에는 밴드히터(11) 외에 온도를 검출하기 위한 온도센서(15)가 설치된다. 온도센서(15)의 적어도 300℃ 이상의 측정 범위를 지니는 형식을 사용한다.

본 고안의 드럼(10)은 중공의 샤프트(12)와 일체로 결합되어 회전 가능하게 장착된다. 상기 샤프트(12)는 드럼(10)에 수용된 부분에서 외주면에 통기공(12a)이 형성되는 동시에 스크류(13)를 구비한다. 샤프트(12)의 통기공(12a)은 곡물이 통과하지 않을 정도의 크기로 촘촘하게 형성한다. 스크류(13)는 드럼(10)의 내주면에 접촉하는 크기로 성형하여 샤프트(12)에 접합한다. 소정의 구동원과 샤프트(12)의 연결은 기어(16)를 통하여 이루어진다.

또, 본 고안에 따르면 상기 드럼(10)의 내부공기를 흡입하는 배기수단이 사용된다. 배기수단은 펌프(21)·배출관(22)·조절밸브(23)로 이루어지며 배출관(22)은 로터리 조인트(17)를 개재하여 상기 샤프트(12)에 연결된다. 샤프트(12)는 통기공(12a)을 지니므로 드럼(10)의 내부공간은 배출관(22)과 연통된다. 배기수단은 식품의 볶음 과정에서 발생되는 수분과 가스를 배출하여 식품의 향미가 저감되지 않도록 한다. 조절밸브(23)는 솔레노이드를 사용하여 전기적으로 온오프 제어되도록 한다.

또, 본 고안에 따르면 상기 밴드히터(11) 및 온도센서(15)와 결선되어 온도를 제어하는 온도제어기(31)가 구비된다. 밴드히터(11)를 설정된 온도로 제어하기 위한 온도제어기(31)는 회전접점(32)을 개재하여 상기 밴드히터(11) 및 온도센서(15)와 결선된다. 회전접점(32)은 샤프트(12)에 고정되어 회전하는 슬립링파 회전되지 않는 브러쉬로 이루어지고 드럼(10)과 함께 회전되는 밴드히터(11) 및 온도센서(15)의 전기적 접속을 보장한다. 온도제어기(31)는 온도를 설정하는 스위치부와, 온도센서(15)에서 실제 온도를 입력하는 입력부와, 양자를 비교하여 밴드히터(11)의 전원을 단속하는 구동부로 이루어진다.

도시하는 바와 같이 본 고안의 기구는 이러한 가열 유니트가 수직으로 배치되고, 상기 복수의 가열 유니트의 최종단에서 곡물을 수용하도록 냉각 유니트가 연속하여 설치된다. 최초의 가열 유니트에서 드럼(10)의 흡입구 측에 설치되는 호퍼(14)는 해당 식품을 투입량 조절기를 이용하여 일시적으로 저장할 수 있고, 그 다음의 가열 유니트에서 호퍼(14)는 전단계 가열 유니트의 배출구(10a) 하단에 위치한다. 같은 방식으로 최종의 냉각 유니트에서 호퍼(14)는 가공 완료된 식품을 일시적으로 저장한다. 호퍼(14)의 투입량 조절기는 유로를 단속하는 밸브판 방식을 의미한다.

도 2는 본 고안의 변형예에 따른 기구를 나타내는 구성도가 도시된다.

상기 드럼(10)은 하나의 공간을 지니는 대신 열적으로 독립된 복수의 공간을 지니는 구성도 가능하다. 즉, 단열재 등을 이용하여 드럼(10)을 수개로 구분하고 각각의 밴드히터(11) 및 온도센서(15)를 설치하는 반면, 샤프트(12) ·스크류(13) ·호퍼(14) ·로터리 조인트(17) 등은 공통으로 사용한다. 물론 회전접점(32)의 접점수도 증가하므로 도 1에 비하여 크기가 커진다. 냉각 유니트는 상기한 구성을 택할 수도 있고 도 1과 같은 구성을 택할 수도 있다.

이와 같이 하면 도 1에 비하여 동일한 가열시간 요구로 인해 드럼(10)의 길이가 대상 식품의 종류에 따라 5m ∼ 20m로 커지게 되어 부품 가공과 설치 공간이 증가하여 불리한 점도 있다.

도 3은 본 고안에 따른 드럼의 내부 구조를 나타내는 단면도가 도시된다.

가열 유니트 및 냉각 유니트에서 드럼(10)의 내부에는 길이 방향으로 홈(10a)이 형성된다. 홈(10a)은 식품의 가열 및 냉각에 따른 전열 면적을 증대할 뿐 아니라 식품의 회전 이송중 위치에너지를 증가시켜 운동에너지로 변환시 신속하게 이동되도록 한다.

본 고안에 따른 작동에 있어서, 최상단의 호퍼(14)를 개방하여 식품이 드럼(10)에 들어가면 드럼(10)과 함께 회전하는 스크류(13)에 의해 상승과 낙하를 반복하면서 이송되어 드럼(10)의 설정온도까지 도달한 후부터 이송중에도 설정온도를 유지하면서 매개체의 균일한 온도와 수분함유량을 유지하기 위한 시간을 갖는다. 제 1단계의 온도와 시간에 따른 볶음이 완료되면 배출구(10a)로 낙하되어 제 2 단계의 드럼(10)에 유입되어 같은 과정이 반복된다. 제 2 단계의 가열 유니트는 제1 단계의 가열 유니트에 비하여 높은 온도로 유지된다. 계속하여 모든 가열 유니트를 거친 식품은 그 하방향의 냉각 유니트에 들어가서 급속한 냉각 과정을 거치게 된다. 가열 유니트에서 펌프(21)는 드럼(10)내의 수분과 가스를 배출하는 기능을 수행하지만 냉각 유니트에서 공압기구(35)는 신선한 외기를 드럼(10)으로 유입하는 기능을 수행한다.

이때 공압기구(35)는 공압기와 개폐밸브가 사용되며 소정의 공기를 압축하여 공급하게 된다.

이와 같은 과정을 거쳐 볶아진 식품은 최종 냉각 유니트의 배출구(10a)를 통하여 호퍼(14)에 적층되고 주기적으로 밸브판을 개방하여 포장할 수 있는 등 자동화공정이 가능하다.

도 4a 및 도 4c는 각각 종래와 본 고안에 따른 효과를 대비하는 그래프가 도시된다.

도 4a처럼 종래의 공정에서는 참깨가 다량 수용된 하나의 드럼통을 계속 가열하다가 원하는 설정온도(예컨대 220℃)에 도달하면 가열을 중지하고 식품을 인출하는데, 도시의 배출점(P)에서 참깨의 온도는 오히려 설정온도보다 높아지기 때문에 참깨의 향미가 감소하고 작업에도 주의를 요한다.

그러나 본 고안의 도 4b처럼 3개의 가열 유니트를 각기 다른 설정온도(예컨대 100, 150, 220℃)로 사용한다면 참깨의 설정온도 도달시간이 단축될 뿐 아니라 냉각 유니트를 통하여 급속히 냉각하기 때문에 배출점(P)의 시간이 단축되고 온도도 저하된다.

도 4c에 나타내는 것처럼, 본 고안의 기구를 이용하는 경우 배출점(P) 전에 위치하는 볶음종료점(F)의 단축으로 향미 증발 시간이 줄어들어 종래에 비하여 향미는 더 한층 증가하게 된다.

도 2의 구성을 사용하는 경우 하나의 가열 유니트에서 각각의 구분된 공간상의 설정온도를 달리하여 단계적으로 온도를 급상승시켜 가열한 다음 냉각 유니트를 통하여 냉각하는 작용이 동일하다.

가열 유니트 및 냉각 유니트의 설정온도는 대상 식품의 종류에 따라 다르게 설정할 수 있다. 냉각에 따른 설정온도는 흡입되는 대기 온도와 상관되므로 펌프(21)의 풍량을 조절하는 방식으로 온도를 조절한다.

한편 도 1 및 도 2에 있어서 냉각 유니트도 다단으로 구성하여 점진적 급속냉각을 수행하는 것이 가능하다.

이상의 구성 및 작용에 따르면 본 고안은 단계별로 온도와 시간을 설정하여 이송되는 소량의 개체를 급속가열 및 냉각시킴으로써 개체의 볶음시간과 냉각시간을 극대화하여 향미를 증가시키고 연속작업에 의해 균일한 품질을 유지하고 제조경비를 절감하는 효과가 있다.

본 고안은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 고안의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 고안의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (5)

1. 곡물의 입출구가 형성되는 통형의 드럼(10)과, 상기 드럼(10)을 가열하도록 외주면에 설치되는 밴드히터(11)와, 상기 드럼(10)의 온도를 검출하도록 설치되는 온도센서(15)와, 상기 드럼(10)의 회전시키도록 고정되는 중공의 샤프트(12)와, 상기 드럼(10)의 내부공기를 흡입하는 배기수단과; 상기 밴드히터(11) 및 온도센서(15)와 결선되어 온도를 제어하는 온도제어기(31)를 구비하는 가열 유니트; 및

   상기 가열 유니트에서 밴드히터(11)가 생략되고 배기수단 대신 공압기구(35)를 사용하는 구성이고, 상기 복수의 가열 유니트의 최종단에서 곡물을 수용하도록 설치되는 냉각 유니트를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단계 가열과 냉각을 이용한 볶음기구.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 드럼(10)은 하나의 공간을 지니는 대신 열적으로 독립된 복수의 공간을 지니는 것을 특징으로 하는 다단계 가열과 냉각을 이용한 볶음기구.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 샤프트(12)는 드럼(10)에 수용된 부분에서 외주면에 통기공(12a)이 형성되는 동시에 스크류(13)를 구비하는 것을 특징으로 하는 다단계 가열과 냉각을이용한 볶음기구.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 배기수단은 로터리 조인트(17)를 개재하여 상기 샤프트(12)에 연결되는 배출관(22)과, 상기 배출관(22) 상에 장착되는 펌프(21) 및 조절밸브(23)를 구비하는 것을 특징으로 하는 다단계 가열과 냉각을 이용한 볶음기구.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 온도제어기(31)는 회전접점(32)을 개재하여 상기 밴드히터(11) 및 온도센서(15)와 결선되고, 밴드히터(11)를 설정된 온도로 제어하는 것을 특징으로 하는 다단계 가열과 냉각을 이용한 볶음기구.