KR20210042505A - 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿과 그 제조장치 및 그를 이용한 제조방법 - Google Patents

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Abstract

커피 부산물과, 상기 커피 부산물을 결합시키는 감귤박을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿과 그 제조장치 및 그를 이용한 제조방법을 제공한다.

Description

커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿과 그 제조장치 및 그를 이용한 제조방법{Bio pellets using waste coffee grounds and manufacturing apparatus thereof and manufacturing method using the same}
본 발명은 커피부산물을 이용한 바이오 펠릿과 그 제조장치 및 그를 이용한 제조방법에 대한 것으로, 커피 원두로부터 커피음료를 추출하고 남은 커피 부산물과 음식물 쓰레기인 감귤박을 효과적으로 재활용하여 바이오매스로써 연료로 이용할 수 있는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿과 그 제조장치 및 그를 이용한 제조방법 관한 것이다.
커피 원두로부터 커피음료를 추출하고 남은 커피 부산물(WCG; waste coffee ground)에는 유기물뿐만 아니라 섬유소, 리그닌, 카페인, 폴리페놀화합물 등 다양한 기능성 물질이 함유되어 있어서 자원으로의 재활용 가치가 높은 유기성 폐기물이라 할 수 있다. 커피 원두를 로스팅 가공하여 커피를 생산한 후 발생하는 커피 부산물은 폐기물로 분류되어 퇴비 또는 연료로 재활용되고 있다.
함수율이 높은 커피 부산물을 연료로 재활용하기 위해서는 건조공정과 성형공정을 통하여 고형의 연료로 제조해야 한다. 제조된 고형연료는 내구성(Durability)이 양호할수록 연소효율이 향상하므로, 커피 부산물을 재활용한 고형연료 또한 내구성 향상을 위한 제조기술 개발이 필요하다고 볼 수 있다.
로스팅 후 분쇄공정으로 인해 커피 부산물은 대부분 분말 상태이므로, 음식물 쓰레기와 같은 일반적인 유기 폐기물보다 수분 제거를 위한 건조공정에서 상대적으로 긴 시간이 소요될 수 있다. 따라서, 커피 부산물을 재활용한 고형연료는 상기 내구성 향상을 위해 적정 함수율 확보를 위한 공정의 개발도 필요하다.
그를 위하여 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조장치는 건조 공정이 매우 중요하며, 자원 재활용을 위한 바이오매스 제조장치로서의 목적에 부합할 수 있는 열원에 따른 장치 운용비용과 온실가스 배출량 감소를 위한 기술 개발이 필요하다고 볼 수 있다.
한국등록특허 제 10-1954679호(등록일: 2019.02.27) 한국공개특허 제 10-2016-0057934호(공개일: 2016.05.24)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 제조비용이 감소하며 친환경적인 자원 재활용을 위한 바이오매스로써 연료로 이용할 수 있는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿과 그 제조장치 및 그를 이용한 제조방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 적정 함수율을 확보하여 내구성을 향상시킬 수 있는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿과 그 제조장치 및 그를 이용한 제조방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 열원에 따른 장치 운용비용과 온실가스 배출량 감소를 위한 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조장치 및 그를 이용한 제조방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 커피 부산물과, 상기 커피 부산물을 결합시키는 감귤박을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿을 제공할 수 있다.
상기 바이오 펠릿은, 함수율 감소를 촉진하는 낙엽을 더욱 포함하여 형성되는 것일 수 있다.
상기 낙엽 또는 감귤박은 상기 커피 부산물의 건조중량 100 중량부 대비 1 내지 5 중량부의 건조중량으로 포함하여 형성되는 것일 수 있다.
상기 바이오 펠릿은, 커피 부산물을 대신하여 하수 슬러지 또는 건조된 음식쓰레기를 포함하여 형성되는 것일 수 있다.
또한, 상기의 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 커피 부산물과 감귤박을 각각 저장하는 원료저장부; 상기 원료저장부로부터 공급받은 커피 부산물과 감귤박을 교반 건조하되, 건조챔버와, 상기 건조챔버 내부를 가열하는 연소수단과, 상기 건조챔버 내부로 공급된 커피 부산물과 감귤박을 교반하는 교반수단을 포함하는 원료건조부; 상기 원료건조부 내에서 건조된 바이오 차 또는 혼합건조 분말을 저장하는 중간저장부; 및 상기 중간저장부로부터 공급된 바이오 차 또는 혼합건조 분말을 압축성형하여 바이오 펠릿으로 제조하는 펠릿 성형부를 포함하는 것을 특징으로 하는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조장치를 제공할 수 있다.
상기 바이오 펠릿의 제조장치는, 상기 바이오 펠릿을 저장하며 상기 원료건조부의 연료로 제공하는 펠릿 저장부를 포함할 수 있다.
상기 원료저장부는, 낙엽을 저장하고 공급하는 것을 더욱 포함할 수 있다.
상기 중간저장부의 바이오 차 또는 혼합건조 분말은 커피 부산물 건조중량 100 중량부 대비 1 내지 5 중량부의 건조중량으로 상기 감귤박 또는 낙엽이 포함될 수 있다.
상기 원료건조부의 연소수단은 열원인 메탈화이버 버너와, 상기 메탈화이버 버너로 가열되며 상기 건조챔버 외측부를 순환하는 열매체와, 상기 열매체를 순환시키는 순환펌프를 구비할 수 있다.
상기 원료건조부는, 상기 건조챔버 및 상기 연소수단과 연결된 열교환기를 더욱 포함할 수 있다.
상기 원료건조부는, 상기 열교환기와 상기 건조챔버 사이에 위치하는 응축기를 더욱 포함하며, 상기 응축기는 상기 건조챔버로부터 발생한 미응축된 수증기를 상기 열교환기로 전달하는 것일 수 있다.
상기 원료건조부의 교반수단은 샤프트와, 상기 샤프트에 하나 이상 결합되는 패들과, 상기 패들 사이에 위치하는 헬리컬을 구비하는 것일 수 있다.
또한, 상기의 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 상기 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조장치를 이용하여 바이오 펠릿을 제조하는 방법에 있어서, 원료저장부에 커피 부산물과 감귤박을 저장하는 단계; 상기 원료저장부로부터 공급받은 커피부산물과 감귤박을 가열되는 건조챔버 내부에서 교반수단에 의해 교반되어 건조하는 단계; 상기 원료건조부 내에서 건조되어 바이오차 또는 혼합 건조분말이 제조되고, 이를 중간저장부에서 저장하는 단계; 상기 중간저장부로부터 바이오 차 또는 혼합건조분말을 제공받아 펠릿 성형부에서 압축성형하여 바이오 펠릿으로 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿과 그 제조장치 및 그를 이용한 제조방법은 커피 부산물과 음식물 쓰레기인 감귤박을 제조비용을 감소시키며 친환경적, 효과적으로 재활용하여 바이오매스로써 연료로 이용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 낙엽을 포함하여 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿을 제조함으로써 적정 함수율을 확보할 수 있으며, 그로 인해 내구성이 향상된 고형연료를 제공할 수 있다.
나아가서, 본 발명의 실시예에 따른 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿을 제조장치의 열원으로 다시 제공함으로써 열원에 따른 장치 운용비용을 줄일 수 있으며, 그에 따라 화석연료의 사용이 절감되어 온실가스 배출량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조장치를 나타낸 개념도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조장치 중 원료건조부를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따른 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿은 커피 부산물과, 상기 커피 부산물을 결합시키는 감귤박을 포함하여 형성될 수 있다. 감귤박에 포함된 당분이나 글루텐과 같은 성분으로 인해 별도의 결합제 없이 커피 부산물과 감귤박이 함께 응집되어 바이오 펠릿을 형성할 수 있다.
또한, 상기 바이오 펠릿은 함수율 감소를 촉진하는 낙엽을 더욱 포함하여 형성되는 것일 수 있다. 즉, 바이오 펠릿의 제조과정 중 커피 부산물 및 감귤박과 함께 낙엽이 포함되어 건조됨으로써 커피 부산물 또는 감귤박에 포함된 수분을 낙엽이 흡수하고, 커피 부산물보다 표면적이 넓고 얇은 두께를 가진 낙엽이 다시 빠르게 건조됨으로써 함수율 감소를 더욱 촉진시킬 수 있다.
상기 낙엽 또는 감귤박은 공정시간과 내구성을 고려하여, 상기 커피 부산물의 건조중량 100 중량부 대비 1 내지 5 중량부의 건조중량으로 포함하여 형성되는 것일 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿은 커피 부산물에 감귤박, 납역을 혼합 또는 첨가하는 것 이외에 별도의 인위적인 바인더나 결합제 등을 추가하지 않으므로 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 그리고, 지자체 등에서 처리에 곤란함을 겪는 폐기물인 감귤박, 납엽 등을 친환경적으로 처리함과 동시에 제조된 바이오 펠릿의 판매로 추가적인 경제적 수익을 창출할 수 있다.
나아가서 상기 바이오 펠릿은, 커피 부산물을 대신하여 하수 슬러지 또는 건조된 음식쓰레기를 포함하여 형성되는 것일 수 있다.
아래의 표 1은 본 발명의 실시예에 따른 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 특성을 나타낸 것이다.
표 1을 참조하면, 비교예 1의 커피 부산물(WCG)만을 건조할 경우 최종 부산물의 함수율은 6.9 wt%, 내구성은 35.8의 수준이었으나, 실험예 1 및 2에 나타난 바와 같이, 감귤박을 커피 부산물에 첨가한 바이오 펠릿의 경우 함수율은 각각 6.1, 7.2wt%, 내구성은 89.3, 97.1로써, 내구성이 매우 개선됨을 알 수 있다. 또한, 실험예 3 및 4에 나타난 바와 같이, 낙엽을 커피 부산물에 첨가한 바이오 펠릿의 경우 함수율은 각각 6.2, 5.0으로 함수율은 비교적 낮아졌으며, 내구성은 93.3, 69.1로 비교예 1보다 개선됨을 알 수 있다. 즉, 하기의 실험예들과 비교예에 나타난 바와 같이, 감귤박 또는 낙엽이 각각 30wt%, 20wt%가 첨가되더라도 함수율과 내구성이 향상되었다. 따라서, 커피 부산물에 감귤박과 낙엽을 함께 첨가할 경우 함수율과 내구성이 더욱 향상될 것은 자명함을 알 수 있다. 예를 들어, 상기 낙엽 또는 감귤박은 공정시간과 내구성을 고려하여, 상기 커피 부산물의 건조중량 100 중량부 대비 1 내지 5 중량부의 건조중량으로 포함하여 형성되는 것일 수 있다.
비교예1 실험예1 실험예2 실험예3 실험예4
WCG 펠릿 WCG:감귤박
=1:1		 WCG:감귤박
=7:3		 WCG:낙엽
=1:1		 WCG:낙엽
=4:1
직경(mm) 6 6 6 6 6
최종함수율
(wt%)		 6.9 6.1 7.2 6.2 5.0
내구성 35.8 89.3 97.1 93.3 69.1
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조장치를 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조장치 중 원료건조부를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조장치는, 원료저장부(10), 원료건조부(20), 중간저장부(30) 및 펠릿성형부(40)를 포함할 수 있다.
상세히 설명하면, 원료저장부(10)는 커피 부산물과 감귤박을 각각 저장할 수 있으며, 나아가서 낙엽을 저장하고 공급하는 것을 더욱 포함할 수 있다. 즉, 예를 들어 상기 원료저장부(10)는 커피 부산물 저장부(11), 감귤박 저장부(13), 낙엽 저장부(15)를 각각 구비할 수 있다.
또한, 감귤박 저장부(13) 내부의 감귤박은 원물 상태이거나 건조 상태일 수 있으며, 원료 건조부(20) 내에서 효과적인 건조를 위해 1차적으로 건조된 상태로 저장될 수 있다. 상기 감귤박에 포함된 당분이나 글루텐과 같은 성분으로 인해 이후 펠릿성형부(40) 내에서 별도의 결합제 없이 커피 부산물과 감귤박이 함께 응집되어 바이오 펠릿이 제조될 수 있다.
낙엽 저장부(15) 내의 낙엽은 커피 부산물 및 감귤박과 함께 원료건조부(20) 내에 투입되어 함께 건조됨으로써 커피 부산물 또는 감귤박에 포함된 수분을 낙엽이 흡수하고, 커피 부산물보다 표면적이 넓고 얇은 두께를 가진 낙엽이 다시 빠르게 건조됨으로써 함수율 감소를 더욱 촉진시킬 수 있다. 따라서, 커피 부산물에 감귤박, 납역을 혼합 또는 첨가하는 것 이외에 별도의 인위적인 바인더나 결합제 등을 추가하지 않으므로 제조비용을 감소시킬 수 있다. 그리고, 지자체 등에서 처리에 곤란함을 겪는 폐기물인 감귤박, 납엽 등을 친환경적으로 처리함과 동시에 바이오 펠릿의 판매로 추가적인 경제적 수익을 창출할 수 있다.
상기 원료건조부(20)는 상기 원료저장부(10)로부터 공급받은 커피 부산물과 감귤박을 교반 건조하되, 건조챔버(210)와, 상기 건조챔버(210) 내부를 가열하는 연소수단(220)과, 상기 건조챔버(210) 내부로 공급된 커피 부산물과 감귤박을 교반하는 교반수단(230)을 포함할 수 있다.
상기 연소수단(220)은 열원인 메탈화이버 버너(Metal Fiber Burner, MFB; 222)와, 상기 메탈화이버 버너(222)로 가열되며 상기 건조챔버 외측부를 순환하는 열매체(224)와, 상기 열매체(224)를 순환시키는 순환펌프(미도시)를 구비할 수 있다. 캐스터블 타입으로 공간을 많이 소모하는 기존의 버너에 비하여, 메탈 화이버 버너(222)는 메탈 화이버 버너(222)와 함께 건조챔버(210)의 외측부를 순환하는 열매체(224)를 이용함으로써 원료건조부(20)에 필요한 공간을 감소시킬 수 있다. 또한, 버너 화염이 적은 메탈 화이버 버너를 구비함으로써 건조챔버(210) 및 연소수단(220)의 내구성을 확보할 수 있으며, 연소온도가 기존의 버너보다 감소되어 에너지를 절감할 수 있으므로, 에너지 대비 가동효율이 향상될 수 있다. 열매체(224)는 열매체 이동관(226) 내부를 이동하며 건조챔버(210)의 외측부로 열을 전달함으로써 건조챔버(210)를 가열할 수 있다.
또한, 원료건조부(20)는 상기 건조챔버(210) 및 상기 연소수단(220)과 연결된 열교환기(250)를 더욱 포함할 수 있다. 도2의 순환하는 화살표와 같이, 상기 열교환기(250)는 건조챔버(210)로부터 발생한 수증기가 유입되고, 상기 연소수단(220)으로부터 배출가스가 유입될 수 있다. 또한 열교환기(250)는 배출가스의 간접열에 의해 가열된 수증기를 최종적으로 연소수단(220)의 배출가스와 함께 배기시킬 수 있다.
나아가서, 상기 원료건조부(20)는 상기 열교환기(250)와 상기 건조챔버(210) 사이에 위치하는 응축기(240)를 더욱 포함할 수 있으며, 상기 응축기(240)는 상기 건조챔버(210)로부터 발생한 수증기를 응축시켜 외부로 배출할 수 있으며, 미응축된 수증기는 상기 열교환기(250)로 전달하는 것일 수 있다. 또한, 건조챔버(210)로부터 발생한 먼지 또는 파우더 형태의 부산물이 응축기(240)로 유입되는 것을 방지하기 위해 상기 건조챔버(210)와 상기 응축기(240) 사이에는 필터(212)가 구비될 수 있다.
상기 원료건조부(20)의 교반수단(230)은 샤프트(231)와, 상기 샤프트(231)에 하나 이상 결합되는 패들(233)과, 상기 패들(233) 사이에 위치하는 헬리컬(235)을 구비할 수 있다. 연소수단(220)에 의해 가열된 건조챔버(210) 내부에 투입된 커피 부산물, 감귤박 및 낙엽은 샤프트(231)와 연결된 헬리컬(235)의 회전에 의해 교반되며 건조될 수 있으며, 건조공정이 종료되면 최종 결과물인 바이오 차(char) 또는 혼합건조 분말이 제조될 수 있다. 상기 최종 결과물의 적정함수율을 확보하고 자동으로 건조공정을 종료하기 위해 건조챔버(210)의 내부에는 수분감지용 센서가 위치할 수 있다. 수분감지용 센서는 PE, PP 재질에 구리를 장입하여 형성할 수 있으며, 종래의 수증기 온도차 자동종료 제어 프로그램과 연동하도록 설치하여, 건조챔버(210) 내의 피 건조물의 수분을 직접 측정할 수 있다. 예를 들어, 수분감지용 센서의 동작 시간에 대해 1분 동안의 수분측정 신호를 10회, 50회, 90회로 제어할 수 있으며, 측정된 결과에 따라 최종 결과물의 함수율을 20%, 10%, 5% 정도의 수준으로 조절하여 건조할 수 있다. 나아가서, 건조챔버(210) 내의 원료 투입량과 측정된 함수율에 따라 연소수단(220)의 가열온도, 블로워(245)의 수증기 송풍량, 응축기(240)의 냉각시간 등을 조절하여 최종결과물의 함수율은 적정함수율이 일정하게 유지되도록 제어할 수 있다.
중간저장부(30)는 상기 원료건조부 내에서 건조된 바이오 차 또는 혼합건조 분말을 저장할 수 있으며, 상기 중간저장부의 바이오 차 또는 혼합건조 분말은 커피 부산물 건조중량 100 중량부 대비 1 내지 5 중량부의 건조중량으로 상기 감귤박 또는 낙엽이 포함될 수 있다.
또한, 펠릿성형부(40)는 상기 중간저장부(30)로부터 공급된 바이오 차 또는 혼합건조 분말을 압축성형하여 바이오 펠릿으로 제조할 수 있다. 커피 부산물에 감귤박 또는 낙엽을 혼합 첨가하는 것 이외에 별도의 인위적인 바인더나 결합제 없이 펠릿으로 성형할 수 있으므로 제조비용을 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 처리에 곤란함이 있는 폐기물을 친환경적으로 처리할 수 있다.
나아가서 상기 바이오 펠릿의 제조장치(1)는 상기 바이오 펠릿을 저장하며 상기 원료건조부(20)의 연료로 제공하는 펠릿 저장부(50)를 포함할 수 있다. 따라서 원료건조부(20)의 열원으로 바이오 펠릿의 제조장치(1)에서 제조한 바이오 펠릿을 이용함으로써, 바이오매스 원료를 생산함과 동시에 바이오매스 원료로 가동되는 장치를 구현할 수 있으며, 친환경적이고 에너지 절감에도 도움을 주는 장점이 있다.
즉, 가동 초기의 샤프트(231) 회전을 위한 모터의 동작과 블로워(245)의 작동을 위한 초기 가동 및 열원의 점화를 위해 필요한 초기 점화열은 외부의 에너지를 이용하더라도, 이후의 공정은 모두 바이오 펠릿의 제조장치에서 생산한 바이오 펠릿으로 비롯한 자체 에너지로 가동될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿을 제조하는 방법은, 먼저 원료저장부(10)에 커피 부산물과 감귤박을 저장한다. 나아가서 낙엽을 저장하고 공급하는 것을 더욱 포함할 수 있다. 감귤박은 원물 상태이거나 건조 상태일 수 있으며, 상기 감귤박에 포함된 당분이나 글루텐과 같은 성분으로 인해 이후 펠릿 성형부(40) 내에서 별도의 결합제 없이 커피 부산물과 감귤박이 함께 응집되어 바이오 펠릿이 제조될 수 있다. 낙엽은 커피 부산물 및 감귤박과 함께 원료건조부(20) 내에 투입되어 함께 건조됨으로써 커피 부산물 또는 감귤박에 포함된 수분을 낙엽이 흡수하고, 커피 부산물보다 표면적이 넓고 얇은 두께를 가진 낙엽이 다시 빠르게 건조됨으로써 함수율 감소를 더욱 촉진시킬 수 있다.
다음으로, 상기 원료저장부(10)로부터 공급받은 커피부산물과 감귤박을 가열되는 건조챔버(210) 내부에서 교반수단(230)에 의해 교반되어 건조할 수 있다. 건조 과정 중, 수분감지용 센서의 동작 시간에 대해 1분 동안의 수분측정 신호를 10회, 50회, 90회로 제어할 수 있으며, 측정된 결과에 따라 최종 결과물의 함수율을 20%, 10%, 5% 정도의 수준으로 조절하여 건조할 수 있다. 나아가서, 건조챔버(210) 내의 원료 투입량과 함수율에 따라 연소수단(220)의 가열온도, 블로워(245)의 수증기 송풍량, 응축기(240)의 냉각시간 등을 조절함에 따라 최종결과물의 함수율은 적정함수율이 일정하게 유지되도록 제어되며 커피부산물과 감귤박 또는 낙엽이 건조될 수 있다.
이후, 상기 원료건조부(20) 내에서 건조되어 바이오차 또는 혼합 건조분말이 제조되고, 이를 중간저장부(30)에서 저장할 수 있다. 상기 중간저장부(30)의 바이오 차 또는 혼합건조 분말은 커피 부산물 건조중량 100 중량부 대비 1 내지 5 중량부의 건조중량으로 상기 감귤박 또는 낙엽이 포함될 수 있다.
다음으로, 상기 중간저장부(30)로부터 바이오 차 또는 혼합건조분말을 제공받아 펠릿 성형부(40)에서 압축성형하여 바이오 펠릿으로 제조할 수 있다. 커피 부산물에 감귤박 또는 낙엽을 혼합 첨가하는 것 이외에 별도의 인위적인 바인더나 결합제 없이 펠릿으로 성형할 수 있으므로 제조비용을 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 처리에 곤란함이 있는 폐기물을 친환경적으로 처리할 수 있다.
이후, 펠릿저장부(50)에 제조된 바이오 펠릿을 저장하여, 상기 원료건조부(20)의 열원으로 제공할 수 있다. 따라서 원료건조부(20)의 열원으로 바이오 펠릿의 제조장치에서 제조한 바이오 펠릿을 이용함으로써, 바이오매스 원료를 생산함과 동시에 바이오매스로 가동되는 장치를 구현할 수 있으며 친환경적이고 에너지 절감에 도움을 주는 장점이 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿과 그 제조장치 및 그를 이용한 제조방법은 커피 부산물에 감귤박, 납역을 혼합 또는 첨가하는 것 이외에 별도의 인위적인 바인더나 결합제 등을 추가하지 않으므로 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 그리고, 지자체 등에서 처리에 곤란함을 겪는 폐기물인 감귤박, 납엽 등을 친환경적으로 처리함과 동시에 바이오 펠릿의 판매로 추가적인 경제적 수익을 창출할 수 있다.
또한, 커피 부산물과 음식물 쓰레기인 감귤박을 제조비용을 감소시키며 친환경적, 효과적으로 재활용하여 바이오매스로써 연료로 이용할 수 있는 장점이 있다. 또한, 낙엽을 포함하여 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿을 제조함으로써 적정 함수율을 확보할 수 있으며, 그로 인해 내구성이 향상된 고형연료를 제공할 수 있다.
나아가서, 본 발명의 실시예에 따른 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿을 제조장치의 열원으로 다시 제공함으로써 열원에 따른 장치 운용비용을 줄일 수 있으며, 그에 따라 화석연료의 사용이 절감되어 온실가스 배출량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10; 원료저장부
20; 원료건조부
30; 중간저장부
40; 펠릿성형부
50; 펠릿저장부
210; 건조챔버
220; 연소수단
230; 교반수단
240; 응축기
250; 열교환기

Claims (13)

  1. 커피 부산물과, 상기 커피 부산물을 결합시키는 감귤박을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이오 펠릿은, 함수율 감소를 촉진하는 낙엽을 더욱 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 낙엽 또는 감귤박은 상기 커피 부산물의 건조중량 100 중량부 대비 1 내지 5 중량부의 건조중량으로 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이오 펠릿은, 커피 부산물을 대신하여 하수 슬러지 또는 건조된 음식쓰레기를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿.
  5. 커피 부산물과 감귤박을 각각 저장하는 원료저장부;
    상기 원료저장부로부터 공급받은 커피 부산물과 감귤박을 교반 건조하되, 건조챔버와, 상기 건조챔버 내부를 가열하는 연소수단과, 상기 건조챔버 내부로 공급된 커피 부산물과 감귤박을 교반하는 교반수단을 포함하는 원료건조부;
    상기 원료건조부 내에서 건조된 바이오 차 또는 혼합건조 분말을 저장하는 중간저장부; 및
    상기 중간저장부로부터 공급된 바이오 차 또는 혼합건조 분말을 압축성형하여 바이오 펠릿으로 제조하는 펠릿 성형부를 포함하는 것을 특징으로 하는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 바이오 펠릿의 제조장치는, 상기 바이오 펠릿을 저장하며 상기 원료건조부의 연료로 제공하는 펠릿 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 원료저장부는, 낙엽을 저장하고 공급하는 것을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조장치.
  8. 제 5 항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 중간저장부의 바이오 차 또는 혼합건조 분말은 커피 부산물 건조중량 100 중량부 대비 1 내지 5 중량부의 건조중량으로 상기 감귤박 또는 낙엽이 포함되는 것을 특징으로 하는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 원료건조부의 연소수단은 열원인 메탈화이버 버너와, 상기 메탈화이버 버너로 가열되며 상기 건조챔버 외측부를 순환하는 열매체와, 상기 열매체를 순환시키는 순환펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 원료건조부는, 상기 건조챔버 및 상기 연소수단과 연결된 열교환기를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 원료건조부는, 상기 열교환기와 상기 건조챔버 사이에 위치하는 응축기를 더욱 포함하며, 상기 응축기는 상기 건조챔버로부터 발생한 미응축된 수증기를 상기 열교환기로 전달하는 것을 특징으로 하는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조장치.
  12. 제 5 항에 있어서,
    상기 원료건조부의 교반수단은 샤프트와, 상기 샤프트에 하나 이상 결합되는 패들과, 상기 패들 사이에 위치하는 헬리컬을 구비하는 것을 특징으로 하는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조장치.

  13. 제 5 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조장치를 이용하여 바이오 펠릿을 제조하는 방법에 있어서,
    원료저장부에 커피 부산물과 감귤박을 저장하는 단계;
    상기 원료저장부로부터 공급받은 커피부산물과 감귤박을 가열되는 건조챔버 내부에서 교반수단에 의해 교반되어 건조하는 단계;
    상기 원료건조부 내에서 건조되어 바이오차 또는 혼합 건조분말이 제조되고, 이를 중간저장부에서 저장하는 단계;
    상기 중간저장부로부터 바이오 차 또는 혼합건조분말을 제공받아 펠릿 성형부에서 압축성형하여 바이오 펠릿으로 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 커피 부산물을 이용한 바이오 펠릿의 제조방법.
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