KR20110107222A - 진공저온비등방식의 농도조절기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식품가공기술에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 과일 주스의 농도를 조절하는 장치에 관한 것이다.
본 발명의 진공저온비등방식의 농도조절기는 농축기(1), 원액탱크(2), 혼합탱크(3), 농축기(1)와 원액탱크(2)에 연결된 파이프 그리고 혼합탱크(3)에 구비되는 농도계(4), 농축기(1)와 원액탱크(2)에 연결된 파이프에 구비되는 유량제어벨브(5), 원액탱크(2)의 주스 원액을 농축기(1)에 공급하는 펌프(6), 그리고 제어장치(7)를 포함하여 구성된다. 본 발명의 진공저온비등방식의 농도조절기는 주스 원액의 일부를 고농도로 농축하여 이를 농축하지 않은 주스 원액과 혼합하는 방법으로 주스의 농도를 조절한다.
본 발명의 진공저온비등방식의 농도조절기는 100℃보다 낮은 저온에서 비등하여 수분이 증발되는 농축기를 사용하므로, 저온에서 단시간에 주스 중의 수분이 증발되어 주스의 맛이 잘 보존되고 또한 생산성이 높다. 또한 주스 원액의 일부를 고농도로 농축하고, 이를 주스 원액에 혼합하는 방법으로 최종적으로 주스의 농도를 조절하므로, 주스의 농도는 일정하게 유지되면서도 과일 고유의 향과 맛은 보존된다.

Description

진공저온비등방식의 농도조절기{Concentration Adjusting Equipment Applying Low Temperature Boiling Method in Vacuum}

본 발명은 식품가공기술에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 과일 주스의 농도를 조절하는 장치에 관한 것이다.

최근 국민의 생활 수준이 향상됨에 따라, 특유의 맛과 향을 가지고 또한 비타민을 위시한 영양성분을 다량 함유하고 있는 과일 주스에 대한 선호도가 높아지고, 특히 인공 첨가물을 전혀 첨가하지 않은 무첨가 순수 과일 주스가 선호되고 있다.

상기와 같은 무첨가 순수 과일 주스의 경우 과일에서 추출한 과일즙에 어떠한 첨가물도 첨가하지 않는 것이 원칙인바, 원료 과일의 품질에 따라 주스의 품질, 특히 당도를 기준으로 한 농도가 균일하지 않은 문제점이 있다.

통상적인 무첨가 과일 주스의 경우, 농도를 조정하기 위해서 과일즙 중의 수분을 일부 증발시켜 농도를 일정하게 유지하는 방법을 사용하는데, 단시간에 주스의 수분을 증발시키려면 주스를 가열하여 비등시켜, 수분을 수증기 형태로 증발시킬 수밖에 없다.

과일 주스에는 과일 특유의 맛과 향을 내는 휘발성 성분들이 많이 함유되어 있는데, 수분을 증발시키기 위하여 비등시키는 가열과정에서 휘발성분들이 증발하여 과일 고유의 맛과 향이 사라지고 소위 군내라고 하는 불쾌한 맛이 나게 된다. 그리고 가열과정에서 과일에 함유된 영양성분들이 파괴되거나 변성되는 문제점이 있다.

그러나 현재까지 괴일 주스의 맛과 향 그리고 영양성분을 그대로 유지하면서도, 품질을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 주스 농도 조절방법과 장치가 개발된 바가 없다.

상기와 같이 과일 주스의 품질을 균일하게 유지하기 위하여 주스를 농축하는 과정에서 주스에서 과일 고유의 맛과 향이 사라지고 과일에 함유된 영양성분들이 파괴되거나 변성되는 문제점이 있었다.

따라서 과일 주스의 맛과 향 그리고 영양성분을 그대로 유지하면서도, 품질을 일정하게 유지할 수 있도록 하는 주스 농도 조절장치가 필요하다.

본 발명의 진공저온비등방식의 농도조절기는 농축기(1), 원액탱크(2), 혼합탱크(3), 농축기(1)와 원액탱크(2)에 연결된 파이프 그리고 혼합탱크(3)에 구비되는 농도계(4), 농축기(1)와 원액탱크(2)에 연결된 파이프에 구비되는 유량제어벨브(5), 원액탱크(2)의 주스 원액을 농축기(1)에 공급하는 펌프(6), 그리고 제어장치(7)를 포함하여 구성된다.

그리고 본 발명에 사용되는 농축기(1)는 농축탱크(11), 상기 농축탱크(11)의 내부를 진공으로 유지할 수 있는 진공펌프(12), 그리고 농축탱크(11)의 외부에 구비되어 농축탱크(11)를 일정한 온도로 가열하는 가열수단(13)으로 구성되는데, 100℃보다 낮은 온도에서 주스가 비등하면서 주스 중의 수분이 증발시켜 농축한다.

본 발명의 진공저온비등방식의 농도조절기는 주스 원액의 일부를 고농도로 농축하여 이를 농축하지 않은 주스 원액과 혼합하는 방법으로 주스의 농도를 조절한다.

본 발명의 진공저온비등방식의 농도조절기는 100℃보다 낮은 저온에서 비등하여 수분이 증발되는 농축기를 사용하므로, 저온에서 단시간에 주스 중의 수분이 증발되어 주스의 맛이 잘 보존되고 또한 생산성이 높다.

본 발명의 진공저온비등방식의 농도조절기는 주스 원액의 일부를 고농도로 농축하고, 이를 주스 원액에 혼합하는 방법으로 최종적으로 주스의 농도를 조절하므로, 농축되지 않은 주스 원액의 과일의 향과 맛이 최종 주스에 남아 있다. 따라서 주스의 농도는 일정하게 유지되면서도 과일 고유의 향과 맛은 보존된다.

도 1은 본 발명의 진공저온비등방식의 농도조절기의 전체구성도이다.
도 2는 본 발명에 사용되는 증발기의 상세 구성도이다.
도 3은 삼중점 부근의 물의 상태도이다.

본 발명의 진공저온비등방식의 농도조절기는 도 1에 도시한 바와 같이, 농축기(1), 원액탱크(2), 혼합탱크(3), 농축기(1)와 원액탱크(2)에 연결된 파이프 그리고 혼합탱크(3)에 구비되는 농도계(4), 농축기(1)와 원액탱크(2)에 연결된 파이프에 구비되는 유량제어벨브(5), 원액탱크(2)의 주스 원액을 농축기(1)에 공급하는 펌프(6), 그리고 제어장치(7)를 포함하여 구성된다.

원액탱크(2)에는 과일즙에서 추출한 주스 원액이 충진된다.

농축기(1)는 원액탱크(2)에서 공급받은 주스 중의 수분을 증발시켜 주스의 당도가 일정한 농도에 이르도록 농축하는 기능을 한다. 농축기(1)는 주스 원액을 최종적으로 완성되는 주스의 농도보다 더 높은 농도로 농축한다.

농축기(1)의 상세 구성은 도 2에 도시한 바와 같이, 농축탱크(11), 상기 농축탱크(11)의 내부를 진공으로 유지할 수 있는 진공펌프(12), 그리고 농축탱크(11)의 외부에 구비되어 농축탱크(11)를 일정한 온도로 가열하는 가열수단(13)으로 구성된다. 그리고 농축탱크(11)에는 내부의 압력과 온도를 파악할 수 있게 하는 압력계(14)와 온도계(15), 농축된 주스의 농도를 파악할 수 있는 농도계(16) 그리고 농축탱크(11)에 공기를 주입할 수 있는 공기밸브(17)를 추가로 구비하는 것이 좋다.

농축탱크(11)는 열전도계수가 크고 부식에 강한 금속재질로 제작한 압력용기인데, 상부에는 상기 원액탱크(2)로부터 농축되지 않은 주스 원액이 유입되는 유입구(111)가 구비되고, 하부에는 농축이 완료된 농축 주스를 추출할 수 있는 취출(112)가 구비된다.

진공펌프(12)는 상기 농축탱크(11)의 상단에 구비되어, 농축탱크(11) 내부의 공기 또는 수증기를 외부로 배출하여 진공(본 명세서에서 "진공"의 의미는 기체성분이 전혀 없는 상태가 아니고, 대기압보다 낮은 압력상태를 의미한다.)을 유지할 수 있게 한다. 이러한 목적의 진공펌프는 시판되고 있다.

가열수단(13)으로는 온수 또는 스팀가열수단을 사용하는 것이 열효율이 좋고 온도 조절이 용이하여 편리하다. 스팀가열수단은 상기 농축탱크(11)의 외부에 온수 또는 스팀(이하 이를 통칭하여 "온수"라 칭함.)이 체류할 수 있는 온수용기(131)를 구비하고, 온수용기(131)에 온수유입관(132)과 온수유출관(132)을 구비하여, 온수를 농축탱크(11) 주변으로 순환시킴으로써 농축탱크(11)를 가열한다.

가열수단(13)으로는 전기가열수단을 사용할 수 있는데, 전기발열선을 농축탱크(11) 외부에 감고, 열이 외부로 유출되지 않도록 전기발열선의 외부를 보온재 등으로 차폐하면 된다.

상기와 같이 구성된 농축기(1)는 다음과 같이 작동한다.

도 3은 삼중점 부근의 물의 상태곡선인데, 대기압인 1기압에서 물은 100℃에서 비등하여 수증기가 되고, 0℃에서 응결하여 얼음이 된다. 그러나 그래프에 표시된 작동압력으로 압력이 낮아지면, 물은 100℃보다 낮은 온도에서 비등을 하게 된다.(그래프에서 비등압력, 비등온도로 표시.)

농축기(1)에 주스 원액을 투입하고, 가열수단(13)을 작동하여 추출장치 내부 온도를 100℃ 이하의 일정 온도(도 3의 그래프에서 "비등온도"로 표시되어 있음)로 가열하면서 진공펌프(12)를 가동하여 농축탱크(11) 내부의 압력을 낮추면, 농축탱크(11) 내부의 압력이 비등온도에서의 비등압력 이하로 낮아지는 순간 주스가 비등하면서 주스 중의 수분이 급격히 증발하여 농축된다. 비등온도를 60℃이하의 저온으로 하면, 주스가 비등하는 과정에서 영양성분이 파괴되거나 변성되지 않아 과일 주스 고유의 맛을 비교적 잘 유지하게 된다.

만약 진공펌프(12)가 증발되는 수증기를 모두 배출시킬 수 없는 용량이라면, 농축탱크(11) 내부의 압력이 비등압력 이하로 낮아지면 추출액이 비등하면서 수증기가 발생하고, 증발된 수증기에 의하여 농축탱크(11) 내부의 압력이 비등압력 이상으로 높아지면 주스의 비등이 멈추고 수증기의 발생이 멈춘다. 그러다가 농축탱크(11) 내부의 압력이 다시 비등압력 이하로 낮아지면 주스가 다시 비등하면서 수증기가 발생한다. 즉, 이 경우 농축탱크(11) 내부의 주스는 일정한 시차를 두고 비등을 반복하면서 농축된다.

상기와 같이 작동하는 농축기는 100℃보다 낮은 온도에서 비등을 하여 단시간에 주스 중의 수분이 증발되므로, 주스의 맛이 잘 보존되고 또한 생산성이 크게 향상된다.

본 발명의 진공저온비등방식의 농도조절기는 다음과 같이 작동하여 주스의 농도를 최종적으로 조절한다.

원액탱크(2) 내부의 주스는 일부는 파이프를 통하여 농축기(1)로 유입되어 충분한 정도로 농축되어 혼합탱크(3)로 유입되고, 일부는 파이프를 통하여 직접 혼합탱크(3)로 유입된다. 농축기(1)에서 유입되는 농축 주스가 통과하는 파이프와 원액탱크(2)에서 주스 원액이 직접 혼합탱크(3)로 유입되는 파이프에는 각각 농도계(4)가 구비되어 농축 주스와 주스 원액의 농도를 측정하여 각 농도값을 제어장치(7)에 송출한다.

제어장치(7)는 주스의 목표 농도값과 혼합탱크(3)로 유입되는 농축 주스와 주스 원액의 농도값으로 농축 주스와 주스 원액의 혼합비를 계산한다. 그리고 제어장치는 농축 주스와 주스 원액의 각각의 유량을 계산하고, 농축 주스가 흐르는 파이프와 주스 원액이 흐르는 파이프에 구비된 각 유량제어벨브(5)를 제어하여, 혼합탱크(3)의 주스가 일정한 농도를 유지하도록 한다. 혼합탱크(3)에 구비된 농도계(4)는 최종 주스의 농도를 측정하여, 농축 주스와 주스 원액의 각각의 유량을 보정한다.

과일 주스에는 과일 특유의 향기을 내는 각종 휘발성분들이 다량 함유되어 있는데, 주스를 농축하는 과정에서 휘발성분들이 수분과 함께 휘발하게 되고, 그에 따라 고유의 향기가 크게 훼손된다. 그러나 본 발명과 같이 일부의 주스 원액의 일부를 고농도로 농축하여 이를 주스 원액에 혼합하는 방법으로 주스의 농도를 조절하면, 농축되지 않은 주스 원액에는 과일의 향을 내는 휘발성분들이 그대로 함유되어 있으므로 최종 주스는 농도는 일정하게 유지하면서도 과일 고유의 향과 맛은 보존된다.

1 : 농축기, 2 : 원액탱크, 3 : 혼합탱크, 4 : 농도계,]
5 : 유량제어벨브, 6 : 펌프 7 :제어장치,
11 : 농축탱크, 12 : 진공펌프, 13 : 가열수단, 14 : 압력계,
15 : 온도계, 16 : 농도계, 17 : 공기밸브.

Claims (1)

1. 주스 원액이 유입되어 수분이 증발하는 용기인 농축탱크(11), 상기 농축탱크(11)의 상부에 결합되어 농축탱크(11) 내부를 진공으로 유지하는 진공펌프(12), 그리고 상기 농축탱크(11)의 외부에 구비되어 농축탱크(11)를 일정한 온도로 가열하는 가열수단(13)을 포함하여 구성되어, 진공에서 100℃보다 낮은 온도로 주스 원액을 가열하여 비등시킴으로써 주스 중의 수분을 증발시켜 고농도 농축 주스를 만드는 농축기(1);
   농축하고자 하는 주스 원액이 충진되는 곳으로서, 상기 농축기(1)와 파이프로 연결되어 주스 원액 중의 일부를 상기 농축기(1)로 공급하는 원액탱크(2);
   상기 농축기(1)에서 농축된 농축 주스와 상기 원액탱크(2)의 주스 원액이 혼합되어 최종 주스가 만들어지는, 혼합탱크(3);
   상기 혼합탱크(3)로 유입되는 농축 주스와 주스 원액이 흐르는 파이프 그리고 혼합탱크(3) 내부에 구비되어, 농축 주스와 주스 원액 그리고 최종 주스의 농도를 측정하는, 농도계(4);
   농축 주스와 주스 원액이 흐르는 파이프에 각각 구비되어, 각 파이프로 흐르는 농축 주스와 주스 원액의 유량을 조절하는 유량제어벨브(5);
   상기 농축기(1)와 원액탱크(2)를 연결하는 파이프에 구비되어, 주스 원액을 상기 농축기(1)에 공급하는 펌프(6);
   그리고 상기 농도계(4) 들로부터 입수한 농축 주스와 주스 원액 그리고 최종 주스의 온도 데이터를 이용하여, 농축 주스와 주스 원액의 혼합비를 계산하고, 계산된 혼합비에 따라 농축 주스와 주스 원액의 유량을 계산하고, 계산된 유량에 따라 농축 주스와 주스 원액이 혼합탱크(3)로 유입되도록 상기 유량제어벨브(5)를 제어하는, 제어장치(7);
   를 포함하여 구성되는, 진공저온비등방식의 농도조절기.

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