KR20070044520A

KR20070044520A - 곡물 퍼핑 장치

Info

Publication number: KR20070044520A
Application number: KR1020050100499A
Authority: KR
Inventors: 구본
Original assignee: 구본
Priority date: 2005-10-25
Filing date: 2005-10-25
Publication date: 2007-04-30
Also published as: KR100716615B1

Abstract

본 발명은 현미, 쌀, 옥수수, 콩 등의 곡물을 별도의 가열장치 없이 압출방식으로 퍼핑하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 메인모터(10)의 축(12)에 연결되며, 호퍼(20)를 통해 공급된 곡물(22)을 밀어 내기 위하여 실린더(30) 내부에서 모터 축(12)에 의해 회전하는 압출스크루(40)와, 실린더(30) 내에서 압출스크루(40)에 의해 밀려온 겔 상태의 곡물을 상대적으로 작은 직경의 노즐(54)을 통해 외부로 분출하여 외기에 의해 급속 냉동되도록 함으로써 퍼핑되도록 하는 퍼핑부(50)로 구성된다. 퍼핑부(50)에는 자체적으로 방열 기능을 하도록 방열핀(52)이 형성되어 있다. 실린더(30)는 내부에 일정 방향으로 나사산 가공되어 있으며 원주상의 일측에 호퍼(20)에 담긴 곡물이 실린더(30) 내로 투입되도록 하는 곡물 진입구가 형성되며, 외경에는 실린더(30)에서 발생하는 열을 방출하는 다수의 방열핀을 갖는 방열슬리브(32)가 부착된다. 또한, 퍼핑부(50)의 배출 노즐(54) 근처에는 곡물로부터 퍼핑되어 배출되는 것(이하, 퍼핑제품(24))을 커터(60)가 모터(62)에 의해 회전하여 소정 길이로 절단한다.

곡물, 퍼핑, 온도, 현미, 발아현미

Description

곡물 퍼핑 장치{Apparatus for puffing grains}

도1은 본 발명에 따른 곡물 퍼핑장치의 전체 구성도.

도2는 도1중 실린더의 상세도.

도3은 압축스크루의 상세도

도4는 퍼핑부(50)의 상세 단면도

도5는 압축스크루와 실린더가 결합된 상태를 나타내는 사시도.

도6은 압축스크루, 실린더 및 방열부, 퍼핑부(50)가 결합된 상태를 나타내는 사시도.

본 발명은 현미, 쌀, 옥수수, 콩 등의 곡물을 별도의 가열장치 없이 압출방식으로 퍼핑하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

종래에 곡물 퍼핑 장치는 존재하고 있다. 이들 장치는 기본적으로, 투입된 곡물에 별도로 열을 가하여 곡물을 익히면서 압출방식으로 외부로 배출하여 퍼핑되도록 하는 구조를 취하고 있다. 이들 장치에서 곡물에 가해지는 온도는 대략 280℃ 정도인데, 이 온도는 매우 높은 온도로서 곡물에 함유된 영양소를 파괴하게 되기 때문에 영양분 없는 과자와 같은 간식용 식품의 경우에 사용하고는 있지만, 건강용 내지는 주식용 식품을 제조하는 용도로서는 사용할 수 없다.

또한 종래의 퍼핑 장치에 별도의 히팅 장치를 추가해야 하기 때문에 장치의 구성이 복잡해지는 것은 물론, 온도제어가 필수적이기 때문에 온도제어 회로가 추가되어야 하고, 고온이 발생하기 때문에 냉각수단의 냉각용량이 커야 할 뿐만 아니라 장치의 수명이 짧아지는 문제 및 장치가 설치된 주변 환경의 온도가 과도하게 올라가는 등의 문제점도 아울러 발생한다.

최근에 삶의 질을 추구하는 경향이 강해지면서, 영양분 없고 달기만 한 과자보다는 아무런 감미료를 넣지 않은 발아현미 과자 등의 영양 과자에 대한 수요가 늘어날 것이 당연시되고 있으며, 백반 취사시에 퍼핑된 발아현미를 적량 섞어서 간편하게 발아현미밥을 만들 수 있는 등의 용도로 활용할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 장치를 개발하게 되었다.

본 발명에 따른 곡물 퍼핑장치는 별도로 히팅 수단을 구비하고 있지 않다. 곡물의 압출시에 발생하는 마찰열을 이용하여 곡물을 압축 및 퍼핑하게 되는데, 이 때에 곡물이 제대로 퍼핑되기 위해서는 발생하는 마찰열의 온도를 기구적으로 조절하여야 한다. 이를 위해서 본 발명에 특유한 형태의 실린더, 압출스크루 및 퍼핑부 구조를 개발하게 되었다. 본 발명에서는 별도로 가열을 하지 않고 자체에서 발생하는 열에 의해 퍼핑제품을 생산하므로, 종래의 퍼핑장치가 갖고 있는 문제점을 일소할 수 있다.

본 발명의 기본 구성요소는, 메인모터의 축에 연결되며, 곡물을 밀어 내기 위하여 실린더 내부에서 회전하는 압출스크루와, 이 압출스크루에 의해 밀려온 곡물을 압축하면서 자체 발열에 의해 겔 상태로 변화시키고, 이를 외부로 급속 분출하여 퍼핑되도록 하는 퍼핑부로 구성되는데,

상기 실린더는 내부에 일정 방향으로 나사산 가공되어 있으며 원주상의 일측에는 곡물이 실린더 내로 투입되도록 하는 곡물 진입구가 형성되고,

상기 압출스크루는, 모터 축에 결합되는 제1단부터 소정 거리 만큼 상기 실린더에 형성된 나사산의 방향과 동일한 방향으로 제1나선이 형성되어 곡물 진입구로 진입된 곡물의 이송작용을 하는 시작부와; 이 제1나선의 피치간 중간부터 별도로 시작하는 제2나선이 추가로 형성되어 이중나선 구조를 이루며 곡물의 분쇄 및 압축작용을 하는 중간부와; 이 중간부로부터 압출스크루의 종단부에 이르는 구간으로서 제1나선과 제2나선이 이루는 이중나선 구조가 계속되며, 곡물을 겔상태로 만드는 역할을 하는 종단부를 포함하고,

상기 퍼핑부는 실린더의 종단 및 압출스크루의 종단 주위를 감싸는 형태의 본체와, 그 외부 주위에 형성된 방열핀과, 본체 내에서 압출스크루에 의해 압축된 겔 상태의 곡물을 외부로 급속 분출시키는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에서, 상기 압출스크루의 종단부에는 상기 제1나선과 제2나선을 이루는 나사산들을 일체로 서로 연결하는 나사산 연결부가 추가로 형성되며, 상기 노즐은 세 개 인 것이 바람직하다.

또한, 상기 퍼핑부의 본체 내부는 실린더의 종단이 삽입되는 제1공간과, 이 제1공간으로부터 더 노즐 방향으로 연장되어 형성되며 실린더를 관통한 압출스크루의 종단이 삽입되는 제2공간을 포함하며, 상기 압출스크루의 가장 큰 외경과 실린더의 가장 작은 내경 사이는 서로 접촉되지 않도록 삽입되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 실린더의 외경에는 실린더에서 발생하는 열을 방출하는 다수의 방열핀을 갖는 방열슬리브가 부착되는 것이 바람직하고, 퍼핑부의 노즐을 통해 배출되는 퍼핑제품을 일정한 길이로 자르기 위하여 노즐의 앞에서 회전하는 커터가 추가로 포함되며, 실린더의 곡물 진입구에 진입되는 곡물의 양을 일정하게 유지하기 위하여 작업요원이 1차적으로 곡물을 투여하는 1차 호퍼와, 이 1차 호퍼에 부어진 곡물을 일정 거리 동안 이송시켜서 실린더의 곡물 진입구로 진입시키는 곡물 이송용 오거가 추가로 포함되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 퍼핑부에 인접하여 송풍하는 냉각팬이 추가로 설치될 수 있는데, 이와 더불어, 상기 퍼핑부의 온도를 감지하는 수단과, 감지된 온도와 기준 온도와의 차이만큼 냉각팬의 회전 속도를 자동제어하는 수단이 추가로 포함될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 곡물 퍼핑 장치의 전체 구성도이다. 메인모터(10)의 축(12)에 연결되며, 호퍼(20)를 통해 공급된 곡물(22)을 밀어 내기 위하여 실린더(30) 내부에서 모터 축(12)에 의해 회전하는 압출스크루(40)와, 실린더(30) 내에서 압출스크루(40)에 의해 밀려온 겔 상태의 곡물을 상대적으로 작은 직경의 노즐(54) 을 통해 외부로 분출하여 외기에 의해 급속 냉동되도록 함으로써 퍼핑되도록 하는 퍼핑부(50)로 구성된다. 퍼핑부(50)에는 자체적으로 방열 기능을 하도록 방열핀(52)이 형성되어 있다.

실린더(30)는 내부에 일정 방향으로 나사산 가공되어 있으며 원주상의 일측에 호퍼(20)에 담긴 곡물이 실린더(30) 내로 투입되도록 하는 곡물 진입구가 형성되며, 외경에는 실린더(30)에서 발생하는 열을 방출하는 다수의 방열핀을 갖는 방열슬리브(32)가 부착된다.

또한, 퍼핑부(50)의 배출 노즐(54) 근처에는 곡물로부터 퍼핑되어 배출되는 것(이하, 퍼핑제품(24))을 커터(60)가 모터(62)에 의해 회전하여 소정 길이로 절단한다.

이 밖에도 호퍼(20)에 항상 일정한 양의 곡물(22)이 투입되도록 하기 위하여 호퍼(22) 상부에는 1차 호퍼(71)에 쏟아진 곡물을 이송하는 곡물이송용 오거(auger, 70)가 모터(72)에 의해 회전하도록 구성할 수 있다.

또한, 퍼핑부(50)의 방열핀(52)의 방열 작용을 돕기 위하여 퍼핑부(50)에 인접하여 냉각팬(80)이 추가로 포함될 수 있다.

이하, 각 구성요소의 작용에 대해서 세부적으로 설명한다.

도2에서, 실린더(30)는 내경에 나사산(306)이 형성되어 있다. 곡물 진입구(301)는 메인모터(10)와 가까운 쪽 일단(시작단(302))의 원주에 형성되어 있다. 나사산(306)은 메인모터(10) 축의 회전방향과 동일하게 형성되어야 곡물이 이송될 것 이다. 실린더(30)의 시작단(302)의 반대단인 종단(303)은 도1의 퍼핑부(50) 내부로 삽입될 수 있는 형태로 가공되면 된다. 도2에 나타낸 실시예에서는 전체 외경보다 약간 더 큰 외경의 플랜지부(304)를 형성하였으나 이는 하나의 예시적 구성일 뿐이다. 또한 도2에서 종단 플랜지부(304)에 인접하여 형성된 돌기(305)는 실린더(30) 자체가 메인모터(10)의 회전에 따라 함께 도는 것을 억제하기 위하여 고정하는 고정용 돌기로서, 당업자가 임의로 설계할 수 있는 예시적 구성요소이다. 도1과 도6에 도시한 바와 같이, 실린더(30)의 외부에는 방열핀을 갖는 방열슬리브(32)가 부착된다. 이 방열슬리브(32)(30)의 작용에 대해서는 후술한다.

도3에서, 압출스크루(40)는 메인모터(10)의 축(12)에 연결되며 실린더(30) 내부에 삽입된다. 압출스크루(40)의 모터 축(12)에 결합되는 제1단(401)부터 반대단까지는 상기 실린더(30)에 형성된 나사산(306)의 방향과 동일한 방향으로 나사산이 형성되어 실린더(30) 내부에 삽입된다. 그림에서 보듯이, 압출스크루(40)의 나사산 형성부는 세 구간, 즉, 시작부(402), 중간부(403), 종단부(404)로 구성된다.

시작부(402)에서는 곡물 진입구(301)로 진입된 곡물의 이송작용을 하는 곳으로서 하나의 나사산이 제1나선(405)을 형성하고 있다. 따라서 시작부(402) 구간에서의 나사산(405)간의 피치는 P1이 된다.

중간부(403)에서는 분쇄와 압축작용이 일어난다. 곡물이 실린더(30) 내경에 형성된 나사산(306)과 압출스크루(40)의 외경에 형성된 나사산(405, 406) 사이에서 갈림으로써 분쇄되고, 스크루의 회전에 의해서 곡물들이 밀리면서 압축되기 시작한다. 이 중간부(403)에서는 별도의 나사산이 제1나선의 피치 중간부터 별도로 시작 하여 제2나선(406)을 형성하고 있다. 따라서 제1나선(405)과 제2나선(406)간의 피치 P2는 대략 P1의 절반이 된다. 이렇게 이중 나선 구조를 채택한 이유는 종단부(403)에서 이송부(402) 쪽으로 역으로 전달되어 곡물에 열이 가해지는 현상을 차단하기 위한 것이다. 즉, 이중나선 구조에 의해서 기구적 단열효과를 꾀하기 위한 것이다.

종단부(404)에서는 압축도가 증가하고 마찰열이 더욱 발생하며, 이후에 설명할 퍼핑부(50)와 함께 작용하여, 익은 곡물 가루를 완전한 겔 상태로 만들면서 퍼핑부(50) 내에서 최대한 압축되도록 한다. 특이할 점으로, 종단부(404)에서는 제1나선(405) 및 제2나선(406)을 이루는 나사산들을 일체로 서로 연결하여 나사산 연결부(407)를 형성하고 있다는 점이다. 이 나사산 연결부(407)에 의해서 압축스크루(40)의 종단은 보다 더 열전도도가 증가되어서 퍼핑부(50) 내에서의 발열량이 증대되어 곡물의 최적 퍼핑 온도를 유지할 수 있게 된다.

도4는 퍼핑부(50)의 단면도를 나타낸다. 실린더(30)의 종단(303) 및 압출스크루(40)의 종단 주위를 감싸는 형태의 본체(51)가 있고, 그 외부 주위에는 다수의 방열핀(52)이 형성되어 있다. 퍼핑부(50)의 내부는 두 개의 공간이 형성되어 있는데, 제1공간(501)은 실린더(30)의 종단(303)이 삽입되는 공간이고, 제2공간(502)은 실린더(30)를 관통한 압출스크루(40)의 종단이 삽입되는 공간이다. 제2공간(502)에서 압출스크루(40)에 의한 압축작용이 일어나는데, 이 제2공간(502)에는 외부와 관통되는 노즐(503, 도1의 54)이 형성되어 있다. 노즐(54)의 개수는 임의적으로서, 1개 이상 복수개 형성이 가능하다. 본 실시예에서는 노즐이 3개인 경우에 가장 양호 한 퍼핑제품을 얻을 수 있었다. 제2공간(502)에서 압출스크루(40)의 종단부에 의해 최종적으로 겔 상태의 곡물이 압축되는데, 압축된 겔 상태의 곡물은 노즐(503)을 통해 급속히 분출되어 외부로 배출되면서, 동시에 외기에 의해 급냉각되면서 퍼핑작용이 일어난다.

도5는 압출스크루(40)와 실린더(30)가 결합된 상태를 나타내고 있다. 실린더(30)의 곡물 진입구 위치에 압출스크루(40)의 이송부 나사산(405)가 보이고 있다. 여기서, 압출스크루(40)의 가장 큰 외경(즉 나사산의 산에서 측정한 외경)과 실린더(30)의 가장 작은 내경(즉, 나사산의 산에서 측정한 내경) 사이는 서로 접촉되지 않고 약간의 갭이 형성되도록 설치하는 것이 바람직하다.

한편, 도6은 이들과 실린더(30)로부터 방열작용을 하는 방열슬리브(32)와 퍼핑부(50)가 모두 결합되어 있는 상태를 나타내는 측면도이다. 방열슬리브(32)는 퍼핑부(50)의 방열핀(52)의 작용과 유사하게, 실린더(30)의 온도를 낮추기 위한 방열작용을 하기 위한 것이다. 도3과 도5에서 알 수 있듯이, 실린더(30) 내에서는 주로 곡물의 이송 작용과 분쇄 작용이 이루어져야 하는데, 이 때 곡물간의 마찰 및 곡물과 실린더/압출스크루와의 마찰에 의해 큰 열이 발생하는바, 이 열에 의해서 미리 곡물이 겔 상태로 익어버리면 제대로 된 퍼핑제품을 생산할 수 없게 된다. 이를 방지하기 위해서, 실린더(30)에서 발생하는 열을 방출하기 위하여 방열슬리브(32)를 사용하는 것이다. 이는 압출스크루(40)에 이중나선 구조를 채택한 것과 같은 맥락이다.

다시 도1로 돌아가면, 퍼핑부(50)의 노즐(54)을 통해 겔 상태의 곡물이 외기 로 급속 배출되면서 퍼핑제품(24)이 얻어지는데, 이를 상품화하기 위하여 일정한 길이로 자르기 위한 커터(60)가 노즐(54)의 앞에서 회전하고 있다. 커터(60)의 회전 속도를 변화시킴으로써 퍼핑된 것의 길이를 조절 가능하다.

반복되는 설명이지만, 곡물 이송용 오거(70)은, 실린더(30)의 곡물 진입구에 한꺼번에 많은 양의 곡물이 들어가게 되면, 실린더(30) 내의 마찰 정도가 변화되고 온도조건이 변화되기 때문에 일정한 상태의 퍼핑제품을 얻을 수 없게 된다. 이를 방지하기 위해서, 실린더(30) 내로는 항상 일정한 양의 곡물이 투입되어야 하기 때문에, 곡물 이송용 오거(70)를 설치한 것이다. 따라서 1차 호퍼(71)에 불균일하게 곡물이 쏟아지더라도(보통은 작업요원에 의해서 원료 곡물이 바로 1차 호퍼(71)에 부어지게 된다), 곡물은 이송용 오거(70)의 회전에 의해 일정 거리 만큼 이송된 다음에 실린더(30) 내로 진입하게 되므로, 균일한 양의 곡물이 실린더(30) 내로 진입하게 된다.

다음에, 도1에서 퍼핑부(50)의 방열핀(52)에 인접하여 냉각팬(80)이 설치되어 있다. 균일한 품질의 퍼핑제품을 생산하기 위해서는, 투입되는 곡물의 양, 곡물에 가해지는 온도, 압축 정도 등이 항상 일정하게 유지되어야 하고, 미세한 차이에 의해서도 퍼핑제품의 품질이 달라지기 때문에, 퍼핑부(50)의 방열에 의한 온도유지기능은 매우 중요하다. 따라서 퍼핑부(50) 자체의 방열 작용에 추가하여, 냉각팬(80)에 의한 2차 방열 작용을 함께 이용하는 것이다. 도면에 도시하지는 않았지만, 퍼핑부(50)의 온도를 감지하여 기준 온도와의 차이만큼 자동제어 기술에 의해서 냉각팬(80)의 회전 속도를 제어하면 보다 더 정밀한 온도제어가 가능할 것이다. 이에 대해서는 당업자에게 자명하므로 구체적인 설명은 생략한다.

이상에서, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 곡물 퍼핑 장치의 바람직한 실시예를 설명하였다. 그러나 본 발명의 기술적 범위는 이 실시예에 국한되는 것이 아니라 첨부한 특허청구범위의 합리적 해석에 의해 결정되는 것이다.

본 발명에 따르면, 별도의 가열장치가 없이도 본 발명의 구성요소들의 형태와 구성에 의해서 발생하는 자체 발열을 이용하여 온도제어를 함으로써 퍼핑제품을 생산하므로, 외부에서 가해주는 온도에 비해 낮은 온도로(상기 실시예에서는 약 150℃ 이하의 온도가 퍼핑부에서 발생하는 것으로 측정됨) 퍼핑제품을 얻을 수 있게 되어 영양분의 파괴정도가 줄어들 뿐만 아니라, 퍼핑 장치의 수명 증가, 원가절감 및 주변의 온도가 과도하게 올라가지 않게 되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

메인모터의 축에 연결되며, 곡물을 밀어 내기 위하여 실린더 내부에서 회전하는 압출스크루와, 이 압출스크루에 의해 밀려온 곡물을 압축하면서 자체 발열에 의해 겔 상태로 변화시키고, 이를 외부로 급속 분출하여 퍼핑되도록 하는 퍼핑부로 구성되는 곡물 퍼핑 장치로서,

상기 실린더는 내부에 일정 방향으로 나사산 가공되어 있으며 원주상의 일측에는 곡물이 실린더 내로 투입되도록 하는 곡물 진입구가 형성되고,

상기 압출스크루는, 모터 축에 결합되는 제1단부터 소정 거리 만큼 상기 실린더에 형성된 나사산의 방향과 동일한 방향으로 제1나선이 형성되어 곡물 진입구로 진입된 곡물의 이송작용을 하는 시작부와; 이 제1나선의 피치간 중간부터 별도로 시작하는 제2나선이 추가로 형성되어 이중나선 구조를 이루며 곡물의 분쇄 및 압축작용을 하는 중간부와; 이 중간부로부터 압출스크루의 종단부에 이르는 구간으로서 제1나선과 제2나선이 이루는 이중나선 구조가 계속되며, 곡물을 겔상태로 만드는 역할을 하는 종단부를 포함하고,

상기 퍼핑부는 실린더의 종단 및 압출스크루의 종단 주위를 감싸는 형태의 본체와, 그 외부 주위에 형성된 방열핀과, 본체 내에서 압출스크루에 의해 압축된 겔 상태의 곡물을 외부로 급속 분출시키는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는, 곡물 퍼핑 장치.
제1항에 있어서, 상기 압출스크루의 종단부에는 상기 제1나선과 제2나선을 이루는 나사산들을 일체로 서로 연결하는 나사산 연결부가 추가로 형성되는 곡물 퍼핑 장치.
제1항에 있어서, 상기 노즐은 세 개 인 것을 특징으로 하는 곡물 퍼핑 장치.
제1항에 있어서, 상기 퍼핑부의 본체 내부는 실린더의 종단이 삽입되는 제1공간과, 이 제1공간으로부터 더 노즐 방향으로 연장되어 형성되며 실린더를 관통한 압출스크루의 종단이 삽입되는 제2공간을 포함하는, 곡물 퍼핑 장치.
제1항에 있어서, 상기 압출스크루의 가장 큰 외경과 실린더의 가장 작은 내경 사이는 서로 접촉되지 않도록 삽입되는 것을 특징으로 하는 곡물 퍼핑 장치.
제1항에 있어서, 상기 실린더의 외경에는 실린더에서 발생하는 열을 방출하는 다수의 방열핀을 갖는 방열슬리브가 부착되는 것을 특징으로 하는 곡물 퍼핑 장치.
제1항에 있어서, 퍼핑부의 노즐을 통해 배출되는 퍼핑제품을 일정한 길이로 자르기 위하여 노즐의 앞에서 회전하는 커터가 추가로 포함되는 곡물 퍼핑 장치.
제1항에 있어서, 실린더의 곡물 진입구에 진입되는 곡물의 양을 일정하게 유지하기 위하여 작업요원이 1차적으로 곡물을 투여하는 1차 호퍼와, 이 1차 호퍼에 부어진 곡물을 일정 거리 동안 이송시켜서 실린더의 곡물 진입구로 진입시키는 곡물 이송용 오거가 추가로 포함되는 곡물 퍼핑 장치.
제1항에 있어서, 상기 퍼핑부에 인접하여 송풍하는 냉각팬이 추가로 설치되는 곡물 퍼핑 장치.
제9항에 있어서, 상기 퍼핑부의 온도를 감지하는 수단과, 감지된 온도와 기준 온도와의 차이만큼 냉각팬의 회전 속도를 자동제어하는 수단이 추가로 포함되는 곡물 퍼핑 장치.