KR20180006089A

KR20180006089A - Coffee char comprising coffee wastes and preparation method thereof

Info

Publication number: KR20180006089A
Application number: KR1020160086754A
Authority: KR
Inventors: 박관수; 육용욱; 송미라; 박병민
Original assignee: (주) 유미랩코리아
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2018-01-17

Abstract

The present invention relates to a coffee coal manufactured by adding an environmentally friendly substance to coffee byproducts, wherein the coffee coal reduces the generation of toxic substances to be usefully used as high quality of activated carbon in general homes and outdoor areas.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to coffee beans,

본 발명은 일반 가정 및 야외에서도 사용가능한 커피 부산물을 이용한 커피 탄(Coffee char) 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a coffee char using coffee by-products which can be used in general households and outdoor, and a method for producing the same.

커피를 즐기는 사람들이 늘어나면서 커피전문점들은 물론 가정에서도 원두커피를 즐기는 경우가 늘고 있다. 이와 함께 증가하는 것이 바로 커피부산물입니다. 즉 원두커피 찌꺼기이다. 커피는 전체의 0.2%만 사용하며 남은 커피부산물은 99.8%에 육박하다. 남은 커피 부산물은 여러 가지로 사용되고 있으나 재사용은 전체의 1%밖에 안 되며 나머지 커피 부산물은 쓰레기로 처리되어지고 있다. 가정에서는 발생한 커피 부산물을 활용하여 커피세제 및 세안용 등의 재활용을 하고 있으나, 커피전문점이나 대형 커피회사, 공장 등에서 나오는 커피부산물은 소량만 분해되어 사용가능한 퇴비가 되며 나머지 엄청난 양이 쓰레기로 버려지고 있다.
As more and more people are enjoying coffee, more and more people are enjoying coffee beans at home as well as coffee shops. What is increasing with this is coffee by-products. That is, it is coffee bean residue. Only 0.2% of the coffee is used, and the remaining coffee byproduct is close to 99.8%. Remaining coffee byproducts are used in many ways, but reuse is only 1%, and the remaining coffee by-products are treated as garbage. At home, coffee beans are recycled using coffee byproducts, but coffee by-products from coffee shops, large coffee companies, factories, etc. are only decomposed in small quantities and become usable compost. have.

쓰레기로 버려지는 커피부산물 중에서 산성이 강한 경우에는 주변 수자원에 나쁜 영향을 끼치기도 하여 인류 건강에도 문제가 되고 있다. 더 문제인 것은 커피부산물이 음식물쓰레기로 분류되지 않아 일반쓰레기로 취급되어지고 있는 관계로 쓰레기장에 매몰되면 탄소를 발생시켜 기후 변화에도 심각한 문제가 된다는 것이다. 커피부산물 1톤당 약 338kg의 이산화탄소가 발생하며 연간 92,000천 톤의 이산화탄소가 발생한다. 이것은 자동차 11,000여 대가 내뿜는 양과 맞먹는다. 커피전문점 등에서 서비스로 주는 커피 부산물의 경우 방향제 등의 재활용으로 많이 사용하고 있으나, 이 또한 고유의 냄새 효과가 없어지면 또다시 쓰레기로 전략되는 결정적 문제가 있다. 이처럼 커피 부산물의 사후처리가 심각한 사회적 문제로 야기되는 만큼 커피부산물을 이용한 재활용 제품에 정부의 많은 관심이 필요하다고 보여진다. 또한 커피부산물을 이용한 커피탄의 개발이 완료되면 커피 부산물은 더 이상 쓰레기가 아닌 또 하나의 자원이 될 것이라고 생각한다.
When acidity is strong among the coffee by-products that are thrown away as garbage, it also has a bad influence on the surrounding water resources, which is also a problem for human health. More problematic is that since coffee byproducts are not classified as food waste, they are treated as general waste, so they are buried in dumpsites and generate carbon, which is a serious problem for climate change. About 338 kg of carbon dioxide per ton of coffee byproduct is generated, resulting in 92 thousand tons of carbon dioxide per year. This is about the same amount as the 11,000 cars emit. In the case of coffee byproducts served at coffee shops and other places, they are often used for recycling of fragrance, but this also has a crucial problem of being trashed again when the original odor effect disappears. As such, post-disposal of coffee by-products is caused by serious social problems, so much attention is required from the government to recycled products using coffee by-products. In addition, once the development of coffee beans using coffee byproducts is completed, we think that coffee by-products will become another resource rather than waste.

침체된 국내 경제에 캠핑산업만이 신선한 기운을 불어 넣고 있다. 모든 비즈니스가 캠핑으로 통한다고 할 만큼 호황이 이어지고 있다. 캠핑용품뿐만 아니라 캠핑카도 없어 못 팔 정도이며 자동차 불황에도 캠핑족을 겨냥한 SUV, RV만 나 홀로 성장세를 누리고 있다. 캠핑용 의류나 간편식품 매출은 뚜렷하게 상승 곡선을 타고 있으며, 자연 속 캠핑과 어울릴 것 같지 않은 IT 제품도 캠핑이라는 단어를 내걸고 마케팅이 한창이다. 심지어 프랜차이즈업계에도 캠핑이 대세로 떠올랐다. 이런 분위기에 힘입어 캠핑용품시장은 2008년 700억 원에서 6000억 원대 규모를 바라보고 있다. 2010년 300여 개 였던 캠핑장이 불과 3년 새 1200개로 불어난 것만으로 캠핑의 호황을 체감할 수 있다. 또한 다양한 산업으로 확산하는 추세를 감안하면 조 단위 시장으로 커가는 건 시간문제로 예상하고 있다.
Only the camping industry is breathing fresh air into the stagnant domestic economy. Every business is booming enough to go through camping. As well as camping equipment, there are not even camping cars, and SUVs and RVs that are aimed at camping people are enjoying growth even when the car is in a bad economy. Sales of camping apparel and convenience foods are on a rising trend, and marketing of IT products that do not seem to match up with nature camping is in full swing due to the word camping. Even in the franchise industry, camping has become popular. Thanks to this atmosphere, the camping equipment market is expected to grow from 70 billion won to 600 billion won in 2008. In 2010, 300 camping sites were opened for just three years, and 1200 camps can be experienced. In addition, considering the trend to spread to various industries, it is expected that it will be a matter of time to grow into a unit market.

국내 캠핑시장은 2012년부터 급성장을 하여 연간 20만 명이던 ‘캠퍼’들이 2015년에는 연간 80만 명으로 국내의 캠핑 시장을 움직이고 있다. 더불어 캠핑과 관련된 산업에도 영향을 미치고 있다. 그 중에서 성형탄(착화탄)은 캠핑장 등에서 다양한 용도로 사용 되어지는 꼭 필요한 필수품이 되어지고 있다.
The domestic camping market is booming since 2012, and the 'camper', 200,000 a year, is moving the domestic camping market to 800,000 a year by 2015. In addition, it affects the industry related to camping. Among them, molded (charcoal) carbon has become a necessary necessity to be used for various purposes in camping fields and the like.

세종대학교 대기환경 연구센터가 조사한 결과 성형탄 제조시 1등급 폐목재만 사용하여야 하나 화학적 물질이 함유된 2~3등급의 폐목재를 일부 사용함으로 환경부 악취방지법의거 유해 화학물질 배출 허용기준치 13,000배 초과 검출되는 성형탄이 다수 판매되고 있어 사회 환경규제가 필요하다고 한다.
Sejong University's Atmospheric Environment Research Center found that only 1 grade of waste timber should be used in the production of briquette, but some of 2 ~ 3 grades of waste wood containing chemical substances are used. Many of the briquettes are sold, so social environment regulations are needed.

한편, 관련선행문헌으로, 대한민국 등록특허 제100259546호는 커피폐기물을 재활용한 고품질 활성탄의 제조방법에 관한 것으로, 커피폐기물에 화학적 약품첨가를 통한 원료배합을 진행하여 활성탄을 제조한다고 개시되어 있으나, 화학 첨가물이 많이 포함되어 연소 후 유독가스의 발생이 높으므로 환경문제 발생가능성이 있다. 따라서, 커피폐기물을 이용한 친환경적인 커피탄 개발이 요구된다.
Korean Patent No. 100259546 discloses a method for producing high-quality activated carbon recycled from coffee waste. It has been disclosed that raw materials are mixed by adding a chemical agent to coffee waste to produce activated carbon, There is a possibility that environmental problems may arise because the toxic gas is generated after burning due to the high content of additives. Therefore, development of eco - friendly coffee beans using coffee waste is required.

본 발명의 목적은 버려지는 커피 부산물을 이용한 커피탄 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
It is an object of the present invention to provide a coffee bean using an abandoned coffee by-product and a process for producing the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 커피 부산물을 유효성분으로 함유하는 커피탄 및 이의 제조방법을 제공한다.
In order to achieve the above object, the present invention provides a coffee bean containing a coffee by-product as an active ingredient and a process for producing the coffee bean.

본 발명은 커피 부산물에 친환경적인 물질을 첨가하여 제조된 커피탄에 관한 것으로, 유독물질 발생이 감소되어, 일반 가정 및 야외에서 고품질을 활성탄으로 유용하게 사용될 수 있다.
The present invention relates to coffee beans produced by adding an environmentally friendly substance to coffee byproducts, and the generation of toxic substances is reduced, so that high-quality activated carbon can be usefully used in general households and outdoors.

도 1은 본 발명의 커피탄을 나타낸 도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG.

-연료-fuel

으로 사용되는 물질을 말한다. 예를 들면 신탄, 석탄, 석유, 천연 가스 혹은 이들의 가공으로 제조된 물질이 연료로 불려진다. 주요 성분은 탄소 및 수소이나 소량의 산소, 황, 질소 등을 포함한 것이 많다. 많은 연료 중 화석 연료는 화석 에너지라고도 하며 지각에 파묻힌 동식물의 유해가 오랜 세월에 걸쳐 화석화되어 만들어진 연료로 이것에 의한 에너지를 화석 에너지라고 한다. 19세기 이후 석탄을 에너지로 사용함으로써 산업혁명이 일어나게 되었고, 현재도 세계적으로 총 에너지 의존량의 85% 이상을 차지한다. 반면 화석연료는 가격과 공급 면에서 불안정한 요소가 있어 한국과 같은 석유 비생산국은 ‘석유파동’ 문제에 시달리기도 한다. 재생 불가능하고 매장량의 한계와 환경오염의 원인 물질이라는 단점도 동시에 가지고 있다. 배기 가스에 의한 오염은 물론 유류 저장탱크에서 자연 증발되는 가스와 가공 연료 생산 공정에서 배출되는 기체로 인한 대기오염도 갈수록 심해지고 있다. 이제 이를 대체 할 수 있는 연료를 찾아야 한다.
. For example, coal, coal, petroleum, natural gas, or materials produced by their processing are called fuels. Major components include carbon and hydrogen, and a small amount of oxygen, sulfur and nitrogen. Fossil fuels among many fuels are also called fossil fuels. Fossil fuels are energy produced by fossilized fuels that have been buried in the earth's crust for years. Since the 19th century, coal has been used as energy to drive the industrial revolution, and today it accounts for more than 85% of total energy dependence globally. Fossil fuels, on the other hand, are unstable in terms of price and supply, and oil producing countries such as Korea are also suffering from 'oil surge' problems. It has the disadvantage that it can not be regenerated and it is a cause of limitation of reserves and environmental pollution. Air pollution due to gases that are naturally evaporated in oil storage tanks and gases released from the processed fuel production process is getting worse as well as pollution by exhaust gas. Now we need to find a fuel that can replace it.

각종 폐기물로 인한 지구오염Global pollution from various wastes

최근 커피의 시장이 뜨겁다. 관세청에 따르면 2014년 국내 커피 수입량은 14만톤으로 수입 금액은 6,454억원이며, 이는 중형차 20만대에 해당하는 규모이다. 한 커피 회사의 조사결과 한국인은 국민 한 사람당 연간 484잔, 하루 1.3잔을 마셨다는 것으로 15세 이상 인구를 기준으로 하면 1인당 하루 1.9잔을 마신 것이다. 커피 한잔을 만들 때 사용되는 원두는 0.2%만 사용되며, 나머지 99.8%는 모두 커피찌꺼지로 버려진다고한다. 커피찌꺼기들은 일반 폐기물로 분류되어 100% 매립되며 그 양은 무려 27만톤(수분포함), 경제적 손실 7,624억원, 이산화탄소 배출량만 92,000톤으로 자동차 11,000대가 배출하는 양이다. 커피의 소비가 증가되는 만큼 커피찌꺼기를 처리하는 비용과 환경오염 우려도 늘어나고 있으므로 커피찌꺼기를 재활용하는 방법의 모색이 필요하다.
Recently, the market for coffee is hot. According to the Korea Customs Service, the import of domestic coffee in 2014 is 140,000 tons, and the import amount is 645.4 billion won, which is equivalent to 200,000 medium-sized cars. According to a survey by a coffee company, Koreans drank a total of 484 cups per person per day and 1.3 cups a day. According to the population over the age of 15, 1.9 cups were consumed per person. Only 0.2% of the beans used to make a cup of coffee are used, and the remaining 99.8% are all dumped into coffee grounds. Coffee residues are classified as general wastes and are 100% reclaimed. The amount of waste is estimated to be 270,000 tons (including water), economic loss of 762.4 billion won, and carbon dioxide emissions of 92,000 tons. As the consumption of coffee increases, the cost of disposing of coffee grounds and the increasing concern about environmental pollution are increasing, so it is necessary to search for ways to recycle coffee grounds.

커피찌꺼지의 성분분석Analysis of constituents of coffee grounds

커피 한 잔에는 카페인이 40～180mg 정도 들어가 있다. 카페인은 중추 신경을 자극시켜 잠을 쫓으며, 뇌 속의 도파민 농도를 증가시킨다. 카페인은 아데노신과 구조가 비슷하여 금단 증상이 나타날 수 있다. 커피 나무 열매의 씨를 커피콩이라 부르며, 이것이 사람들이 마시는 커피의 원료는 커피콩이다. 커피에는 쓴맛, 신맛, 단맛, 떫은맛까지 다양하게 그 맛을 가지고 있는데 많이 볶을수록 쓴맛이 강해진다. 쓴맛은 카페인에서, 떫은맛은 탄닌에서, 신맛은 지방산에서, 단맛은 당질에서 비롯된다. 더불어 수분, 카페인, 조단백질, 에테르 추출물, 조지방, 당질과 조섬유, 회분 그리고 휘발 성분인 휘발성 유기산 등이 커피에 함유되어있다. 커피 속에는 성질이 다른 지방이 들어있는데 그 중의 하나가 지방산으로 커피의 신맛을 결정하고 공기에 닿으면 화학 반응을 일으켜 커피 맛의 변화를 가져온다. 각종 지방산 중에서도 커피에 들어 있는 지방산은 포화지방산인 팔미트산과 스테아르산, 불포화지방산인 올레신과 리놀레산이다. 특히 필수 지방산인 리놀레산이 상당량 들어있다. 향은 휘발성 유기산에서 비롯된다. 원두의 배전시 생기는 향 성분의 전구 물질로서, 아세톤 이메틸푸란, 피리딘, 푸르푸랄, 피롤 등이 그것이다. 커피 생두에는 향이 없지만 이것을 일정한 조건에서 가열하면, 원두 내부에서 이화학적 변화, 아미노산과 환원당이 일으키는 반응인 메일라드 반응이 일어나 특유의 향이 난다. A cup of coffee contains about 40 to 180 mg of caffeine. Caffeine stimulates the central nervous system to go to sleep, increasing the concentration of dopamine in the brain. Caffeine is similar in structure to adenosine and may have withdrawal symptoms. The seed of a coffee tree is called coffee bean, and the source of coffee that people drink is coffee bean. Coffee has a variety of flavors ranging from bitter, sour, sweet and bitter, but the more bitter it is, the stronger the bitter taste. The bitter taste is from caffeine, the bitter taste from tannin, the sour taste from fatty acid, and the sweet taste from saccharide. In addition, coffee contains moisture, caffeine, crude protein, ether extract, crude fat, sugar and crude fiber, ash, and volatile organic acids such as volatile components. There are different kinds of fat in the coffee. One of them is the fatty acid, which determines the sourness of the coffee. When it touches the air, it causes a chemical reaction and changes the taste of the coffee. Among the various fatty acids, the fatty acids contained in coffee are palmitic acid and stearic acid, which are saturated fatty acids, and oleicin and linoleic acid, which are unsaturated fatty acids. In particular, it contains a significant amount of linoleic acid, an essential fatty acid. The fragrance comes from volatile organic acids. As a precursor of the fragrance ingredient produced when the bean is distributed, acetone is methylfuran, pyridine, furfural, pyrrole and the like. There is no incense in the coffee bean, but if it is heated under certain conditions, it will have a unique flavor due to the physicochemical change inside the bean, the reaction caused by amino acid and reducing sugar.

커피찌꺼기는 지방산과 당질을 포함하고 있어 그 자체로도 연료로써의 가치가 있다고 판단된다.
The coffee grounds contain fatty acids and saccharides and are considered to be worth fuel as such.

- 커피탄 연료 성형을 위한 전통물질 사용 - Use of traditional materials for coffee bean fuel molding

기존 성형탄에는 화학첨가물이 들어있어 연소 시 유해성분이 많다. 반면 전통 접착성분을 가진 아교풀, 해초풀, 녹말풀, 송진 등을 사용하면 유독성이 적어 친환경 제품을 만드는데 적당하다. 그 중에서 녹말풀, 송진은 쉽게 제조 할 수 있고 접착 능력이 좋아서 본 실험에 유용하게 사용 되어 질 것이다.Existing molds contain chemical additives, which are harmful when burned. On the other hand, using glue paste, seaweed paste, starch paste, and rosin with traditional adhesive ingredients is suitable for making eco-friendly products because of its low toxicity. Among them, starch paste and rosin can be easily manufactured and will be usefully used in this experiment because of good adhesive ability.

기존 착화탄의 연소발생 시 독극물 성질을 띄고 있는 Phenol과 황 성질을 띄고 있는 Acetophenone와 p-Dixane-2,5-dimethanol이 나타나 연소 후 발생하는 착화탄의 기체는 인체가 해롭다는 연구 결과가 발표되어져 있다. 본 과제에서는 발열량은 비슷하면서 커피부산물의 다량 소진 가능한 재활용 커피탄을 개발하고자 하며, 커피부산물이 더 이상 폐기물이 아닌 하나의 자원이 되기를 기대해 본다.Phenol, sulfur-containing Acetophenone, and p-Dixane-2,5-dimethanol, both of which are poisonous in nature, are found in the combustion of existing ignition coals. have. In this project, we want to develop recycled coffee beans that have a similar calorific value and can consume a large amount of coffee by-products, and we expect coffee by-products to become a resource rather than a waste.

캠핑에 적합한 커피탄(고기 잡내 제거, 연소시 벌레 살충효과)Coffee charcoal suitable for camping (elimination of fish catches, insecticidal effect on combustion)

캠핑장에서는 여름철 모기, 벌레와의 싸움은 피할 수 없다. 커피탄 제조에 친환경 살충제 기능을 가진 쑥, 계피, 산초, 제충국, 에틸셀룰로오스 등과 같은 인체에 무해한 물질의 첨가를 통하여 벌레 살충 효과를 극대화하며, 커피부산물로 고기 등 비린내의 냄새도 제거하는 다양한 기능을 가진 커피탄을 준비하고 있다.
In the camping area, fighting with mosquitoes and insects in summer is inevitable. It maximizes insecticidal effect by adding substances harmless to human body such as mugwort, cinnamon, sancho, antiseptic, and ethyl cellulose which have the function of eco-friendly insecticide to produce coffee beans, and it has various functions to remove the smell of fishy smell such as meat I am preparing a coffeehouse with a coffee.

자동열탈착기(ATD) 또는 GC-MS 등의 분석장비를 이용하여 기존 착화탄의 연소시 발생 기체 성분 분석과 커피탄 연소시 기체 성분 분석을 진행하고자 하며, 단위 질량당 발열량을 기존의 착화탄과 비슷한 수준으로 맞추고자 한다.
Analysis of gas components during combustion of conventional ignition charcoal and analysis of gas components during coffee burning using analytical equipments such as ATD or GC-MS are performed. The calorific value per unit mass is compared with the conventional ignition charcoal I want to set it to similar level.

커피부산물의 연소 시 발생 기체 성분 중 몇 가지 물질의 특징을 조사한 결과 특히 alpha.-Cubebene은 천연 성분으로 감귤이나 향모(뿌리 줄기에서 향이 나는 식물)의 향기 성분과 동일하여 커피에서 좋은 향이 나는 원인 물질이 되며 Benzaldehyde,2-hydroxy- 또한 발향 성분이 되므로 커피 찌꺼기 연료의 경우 연소 시 좋은 향을 얻을 수 있다고 볼 수 있다.Especially alpha.-Cubebene is a natural ingredient, which is the same as the fragrance ingredient of citrus fruits and rhizomes (root-stem-smelling plants). As a result, And benzaldehyde and 2-hydroxy- are also fragrant components. Therefore, it can be said that a good fragrance can be obtained in case of burning out coffee residue fuel.

현재까지 국내에서는 아이디어 위주의 샘플로 폐기물에서 제품으로 자원순환이 가능하다는 방식이 나오긴 했으나, 화합물의 결합이 대부분이라 탄으로 개발하였을 때 연소 후의 중금속 및 유해물질 등의 문제점이 있었다. 커피부산물에 전통물질을 활용한 재활용 커피탄은 아직까지 제품화가 되어지지 않은 것이기에 제품의 독창성과 매출증진의 가능성이 함께 기대된다. 또한 국내의 숯탄 등의 취급업체들은 대부분이 수입품(중국, 인도네시아)이거나 아이디어 제품이 아닌 기성품이기에 커피탄이 제품화가 되면 많은 수요가 예상된다.
Until now, there has been a way of circulating resources from waste to products in the idea-oriented sample in Korea. However, when the compound is mostly bonded, it has problems such as heavy metals and harmful substances after combustion when developed. Recycled coffee beans using traditional materials for coffee byproducts have not yet been commercialized, so the originality of the products and the possibility of sales increase are expected. In addition, most of the companies handling charcoal in Korea are imported (China, Indonesia) or not ready products.

배합율 임의조건 사전 실험Mixing rate

연료의 휘발 억제제(글리세린, 솔비톨, 파라핀 등)Fuel volatilization inhibitors (glycerin, sorbitol, paraffin, etc.)

혼합물의 비율 및 성분은 폴리비닐알콜 0~70wt%, 로진 0~70wt%, 로진에스테르류 0~70wt%, 지방산류 0~70wt%, 지방산 염류 0~70wt%, 알콜류 0~70wt%, 다가알콜류 0~70wt%, 유기산류 0~70wt% 등이다.
The proportion and the composition of the mixture are 0 to 70 wt% of polyvinyl alcohol, 0 to 70 wt% of rosin, 0 to 70 wt% of rosin ester, 0 to 70 wt% of fatty acids, 0 to 70 wt% of fatty acid salts, 0 to 70 wt% of alcohols, 0 to 70 wt%, and 0 to 70 wt% of organic acids.

Claims

Coffee char compositions containing coffee by-products as active ingredients.