KR820001407B1 - 식품등의 함수물(含水物)을 과립상으로 조립하는 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

식품등의 함수물(含水物)을 과립상으로 조립하는 장치

도면은 본 발명 장치의 일 실시예를 나타내는 일부 절개 단면도.

본 발명은 함수몰(알콜 등의 유기용체, 기타의 액상 성분을 함유하는 함액물)을 과립상으로 조립(造粒)하는 장치에 관한 것으로서, 조립에 수반되는 과도의 압착, 내부마찰, 미분쇄등에 기인되는 당해물질의 변성으 경감 내지 해소하여, 양질의 과립체가 얻어지도록하는 것을 목적으로 하는 것이다.

소방의 사이즈로 조립된 과립체는 용액 페이스트, 괴상체 혹은 분체등의 다른 형상에 비하여 취급하기 쉬운 경우가 많으며, 극히 많은 식품, 의약품, 화학약품이 과립화 내지 과립화의 노력의 대상으로 되어있다.

그런데, 함수체 내지 함액체의 과립화에 대하여 종래 행하여 온 수단은 어느 것이나 함수율을 소성한게 이하의 수분영역의 저함수율, 즉 분체 물 계통이 소성적 성질을 가지고 있는 소성한계(플라스틱·티밋트)이내의 함수율(통상의 식품재료에서는 수%내지, 약 20%(절대건량 기준)이하의 함수율 기준도 이것과 동일하다)까지 건조한 후에 이것을

(1) 기계적 충격으로서 해쇄한다.

(2) 다공판에서 압출조립한다.

(3) 미분화 가능한 충분한 저수분(단분자, 흡착전후, 수%이하)로 하여 미분화 한후, 다분자 흡착영역에서 소성적 성질을 보유하는 함수율로 가습(물 스프레이등)하면서, 읍집, 재건조하는 등의 방법에 의하고 있다.

그 이유는 보다 고수분 영역에서 조립하여도 그 과립이 높은 수분 때문에 상호 접착하던가 그 입형을 보전하지 못하고, 재차 과상으로 되어 버리는 까닭이다.

그런데, 상기한 3개의 방법은 어느 것이나, 각각 그 난점을 가지고 있다.

(1)의 경우는 그 입도분포가 넓게 되지 않을 수 없으며, 입도가 균일한 과립을 필요로 할 때엔느 해쇄물의 일부분 밖에는 제품화할 수 없다.

(2)의 경우는 압출조립의 대상으로 되는 함수체는 당연히 상당히 고접도로서, 이 압출을 위해 고압을 필요로하고, 이 압착에 의하여 변질하는 물질에서는 품질을 손상한다.

(3)의 경우는 일도분포의 폭은 상당히 균일하게 되어도, 미분쇄의 기계적 충격 때문에 생기는 변질이나, 특히 재가습, 재건조 과정에서의 변질이 발생하는 물질에 있어서는 품질을 손상하는 것등이다.

또, 어느 것이나 공통으로 조립가능한 수분영역의 저함수율이기 때문에 고수분 원료에서 출발하는 식품재료의 경우, 조립에 의하여 건조시간을 단축하는 효과는 적다.

조립전의 건조공정에서 갑을건조를 상당기간 통과시킬 수밖에 업기 때문이다.

기타, 약간 특수한 조립법으로서,

(4) 스프레이 건조법과, (5)동결시에 파쇄하여 그것을 건조시키는 방법등이 있으나, (4)의 방법은 입도의 선택폭이 적어며, 또, 전술한 모든 방법과는 반대로, 고수분에서 출발하지 않을 수 없기 때문에 원료에 또다시 물을 가한 후, 건조한다고하는 불경제를 필요로하는 문제가 있으며 (5)의 방법은 동결 완전고화 온도가 현저하게 낮은 물질에는 적용하기 곤란한 문제가 있다.

이상 요약한 재래의 모든 방법에서의 재결함을 제거하기 위해서, 본 출원은 이미 1978년, 특허출원 제816호에서, 먼저 첫째로 과립으로 조립하려고 하는 함수물이 아직 유연성을 상실하지 않아 압출성형이 용이한 조성한계를 초과하는 중간수분(intermediate moisture)영역, 즉 단분자 다분자 흡착수분뿐 만 아니라, 소성한계 수분이상의 소위 모관응축수분(자유로운 수용액을 형성하지 않으나, 함수물의 구조중에 모관응축에 의하여 어느정도 구속되어서 존재하는 수분)을 가지고 있는 영역(보통 식품에 있어서는 함수율 10수%이상 30수%(절대 건량기준) 정도까지, 수분활성(AW)0.65내지 0.85정도)에서 세공해서 유상으로 압출성형하도록하여 이것에 의하여 압출함에 고압을 필요로 하지않고, 압착에 의한 지방분의 유리, 기타의 변질이나 내부 마찰에 의한 열의 변성을 일으키지 않고, (소망하는 공경(孔經)을 선택하는 것에 의하여)임의의 균일한 조립을 행할 수 있도록 한 것, 둘째로은 이 함수물의 압출성형을 당해 함수물의 형상보존 상호비점착에 충분한 저온을비등점으로 하는 압력이하로 보전되어 있는 인공공간축으로 압출하여가는 것으로서, 행하며, 이것에 의하여 유상(紐狀)으로 압출된 함수물의 성형물이 진공하로부터 발새하는 급속한 부분의 증발에 의한 수분감소와 그때의 진공냉각 효과에 의하여 일거에 형상보전, 상호 비점착에 충분히 경화된 성형물로 성형하는 것, 그리고, 셋째에는 이 경화한 유상의 성형물을 전술한 조건의 진공하여서 교반, 점단, 타격등의 기계적인 해쇄작용에 따라서 해쇄하여 과립상으로 조립하는 것을 특징으로 하는 방법을 출원한 바 있다.

이 출원의 방법에 의할 때는 함수물의 압출성형에서 해쇄하여 과립화 하는 일련의 행정이 연속하여 용이하게 행할수 있을 뿐만 아니라, 압출 성형에 즈음하여 압출되는 함수물의 성형물이 진공하에서 저온으로 보전되기 위하여 조립에 수반하는 표면산(表面酸), 갈색변화 등의 변질도 방지할 수 있으며, 또 생산된 과립을 동일한 진공용기내에서 혹은 별개의 진공용기에 옮겨서 보존하던가, 진공건조하던가 하는 공정에의 연결이 용이하게 되며, 이와 같이 하여서, 첫째포 조립에 수반하는 물질의 염화가 없으며, 둘째로 과립의 크그는 임의의 공경에 의하여 선택할 수 있고,

셋째로 입도분포의 당연히 샤아프(sharp)하며, 미분을 수반하는 일없이 거의 100%제품화할 수 있으며,

넷째는 다수분의 함수제의 조립전의 건조과정은 겨우 감올기로 돌아가기 까지이므로, 괴상이라도 급속하게 건조할수 있으며, 감율기의 대부분은 다표면적화한 조립 후이므로, 괴상 그래로의 건조보다도 현저하게 촉직될 수 있어서, 조립원가를 건조원가 저감에 의하여 흡착할 수 있다는 등의 우수한 특징을 가지고 있는 것이다.

또한, 이 출원의 방법은 식품재료를 비롯하여 거의 모든 친수성의 함수재료 중의 수분의 공통의 거동물리적 성질에 기인하는 것이므로, 넓은 적용성을 가지고 있으며, 된장, 농축조미 액기스, 소맥글루린, 기타의 페이스트상, 이상(泥狀), 용액상의 물건의 과립화에 응용할수 있으며 조립하 f때의 함수율 그대로로서 저온 사용하는 것이나 보다 저함수율까지 건조하여 건조롸립으로서 사용해도 좋다.

한편, 이 출원의 실시예에서는 다음과 같이 기재되어 있다.

즉 된장은 보통 100%(절대건량기준, 습량기준으로서는 50%)로 가지고 있으나, 보통 8-12% 이하의 함수율로서 수분활성 0.6이하, 용매적인 액상수분이 없으며, 40%이상에서는 자유롭고 연속된 용액수분을 보유하며 이 중간영역에서는 모관응세(毛管凝細)라고 불리우는 어느정도 구속된 액상 수분을 보유하는 중간수분식품(IMF)이다. 보통의 상압(常壓)압출성형에 의하면, 30%대의 함수율의 것은 압출 후 즉시 접착하여 괴상으로 복귀되며, 25%이하에서는 일부 괴상화가 피치못할 뿐만 아니라, 압출에 필요한수 +kg/cm²의 압착 때문에 지방성분이 유리하여 유상체의 표면으로 스며나와서, 변색, 변질이 생기고, 양질의 압출 조립은 실시할 수 없다.

그런데, 이출원 방법에 따르면, 함수율 33%의 된장을 진공하에 압출하면, 0.5Torr내지 그 이하의 진공 압력으로서, 상온 25℃에서 -15℃정도까지 일거에 진공냉각되며, 진공증발에 의하여 함수율을 30%정도 내지 그 이하로 저하하고 충분히 그 형상을 보전하며, 유상체는 진공하에서 교반에 의해서도, 나이프로서도 점착없이 짧게 절단된다. 이 중간수분 영역에 있어서는 같은 상온에서도 33%에서 31%의 근소한 2%정도의 함수율을 저하로도 2배의 압력에 의하여서도 압출불능이 되는 정도로, 그 경화가 증대하고, 냉각 효과가 상승되기 때문에 부분적 접착도 일어나지 않는다.

또 날된장을 조립이전의 괴상 내지 판상(두께 2cm정도)으로서 진공건조(진공동결 건조를 포함함)하는 경우, 제거하여야 할 전체 수분(100%-80에서 5%까지, 95%내지 75%)의 6내지 7할의 제거(함수율 30%정도까지)에 소요되는 시간은 함수율 5%까지 건조하는 전시간의 경우 6분의 1정도이며, 나머지수분(제거하여야할 전수분의 3-4할)의 제거에 6분의 5를 요한다.

그러므로, 이 출원의 방법에 의하여 건조속도가 충분히 큰 30정도에서 과립화하면, 건조 표면적의 증대에 따라서 이 과립체를 계속 진공하여서 함수율 5%이하로 건조함에 소요되는 시간은 같은 진공, 같은 온도, 같은 처리량으로서, 조립전의 판상체로서의 상당함수율 이하의 건조시간에 비하여 3분의 1정도로 단축할수 있으며, 전 건조 시간은 결국 판상인 그대로의 건조에 비하여서 절반이하로 된다. 이 때문에 건조원가 저감에 의하여 조립원가를 흡수할 수 있는 것이다. 이상의 효과는 기타의 페이스트상, 이상, 액상의 물체에 대하여 물 이외의 알콜, 기타의 유기용제 함유물의 과립화의 경우에도, 동일한 것이다.

다음에 이 출원의 기본인 진곡측에의 압출성형 조립의 효과에 대하여 된장에 관한 실시예를 표시한다.

공의지름 1mmwjd도로 하고, 압출압력을 10kg/cm²-20kg/cm²정도로하여, 공경과 압력을 바꾸지 않고, 함수율을 변화시켜가면, 압출저항(변형의 곤란도, 통상의 개념으로서의 경화(압출속도의 역수)는, 함수율 40%에서 31%(전기한 바와 같은 절대건량기준)정도까지의 함수율 영역(중간수분 영역의 고수분 부분)에서는 함수율을 저하에 의한 압출저항의 변화는 1%감소당 1.23배 정도이나, 31이하 27%정도 까지의 영역에서는 1%감소당 약 2.2배로 되며, 27%이하에서는 일층 심하게 된다.

그러므로, 진공측에의 압출에 의하면, 진공증발에 의한 함수율 저하의 효과만으로서 31→29%의 경우는 약 5배 33→31%의 경우는 약 1.5배 만큼 압출후에 일거에 경화된다.

동일 함수율에 있어서의 냉각에 의한 압출저항의 증대는 상온 20-24℃에서 0℃까지의 냉각으로서 약 10배화 또 -10℃에서 -14℃까지 냉각하면, 100배 정도로 된다.

실제의 진공압출 성형에서는 함수율 저하와 진공냉각 효과가 상승(相乘)되어, 수십배에서 수백배의 경화가 함수율 영역이나, 진공 압력의 선택에 의하여 가능하게 된다.

압출전의 함수율 조정의 정밀도의 이용도를 넓게 채틱하고저 할 때에는 이 예에서는 30%를 사용하면 좋고, 이 경우에는 주된 경화효과를 진공냉각에 의하여 얻는다.

압출전의 함수율 조정의 정밀도를 향상할수 있으면 31-30%를 사용하고 함수율 저하에 의한 경화효과의 정도를 높일 수 있다.

이상의 숫치는 된장의 종류에 따라서도 상이하고, 된장이외의 물질로서는 당연히 다르나, 그 경향은 공통이며, 함수율 저하, 냉각의 양효과의 기여된다는, 물질에 따라서 당연히 다르다.

압출전에 상온이하로 가온하면 진공증발에 의한다.

함수율 저하의 폭 도, 냉각의 온도 강하폭 도, 따라서 경화의 정도도 당연히 증대한다.

본 발명은 이상과 같은 조립방법에 사용하기 위한 장치를 제공하는데 목적이 있다.

이하, 도면에 의하여 본 발명장치의 일예를 설명한다.

(1)은 진공용기로서 진공배출구(7)에 의하여 진공펌프계(도면에서는 생략)에 접속되어 있다.

그용기(1)의 사전에 진공상태로 배기하여 놓는다.

그 진공의 정도는 용기(1)내로 압출된 유상물의 접착방지에 필요한 저온의 평행수증기보다 충분히 낮은 압력이 아니면 안된다.

(3)은 원료를 압출하는 실린더로서, 다공판(2)을 개재하여 진공용기(1)와 접속하고, 압출기구(4)를 구비한다.

압출기구(4)는 이 예에서는 유압, 수압 또는 공기안에 의하여 작통하는 랩으로서 표시되어 있다.

그러나, 이것은 예컨대 스크류우 기구가 적당한 때도 있으며, 목적물에 따라서 선택할 수 있다.

(5)는 원료구입구로서, 원료는 그 투입구(5)에서 연속적 또는 간헐적으로 실린더(3)에 공급한다.

(6)은 압출된 유상의 성형물을 소량의 길이로 절단하는 파쇄기구로서, 도면에 표시한 에에서는 전동기(8)에 의하여 회전축(9)이 구동되는 것에 따라서 회전하는 프로펠러 모양의 다단 나이프(10)와 소망의 크기로 해쇄된 것 뿐만이 통과할 수 있는 원통 바구니 모양의 스크린(11)으로서 구성하고 있다.

그러나, 이것은 조립대상물의 성질에 따라서는 다른 형상이 적합할 수도 있으며, 동일 진공용기내에 설치할 필요가 없는 일도 있다.

이 실시예에서는 과립의 크기는 다공판(2)의 공경, 나이프(10)의 형상과 회전속도 및 스크린(11)의 구멍의 칫수등에 따라서 소망의 값을 선택할 수 있다.

즉 과립은 스크린(11)을 경유해서 취출되므로 취출되는 과립의 직경은 스크린(11)의 구멍의 칫수이하로 된다. 따라서 스크린(11)의 구멍 칫수는 소정의 과립의 크기에 대한 상한 치로서 설정하면 된다.

또한, 다공판(2)의 공경을 스크린(11)의 구멍크기보다 약간 작게 설정했을 때는, 나이프(10)를 다공판(2)의 세공에서 압출되는 유상 성형물을 단지 절단하는 정도로 회전시키면 되고, 다공판(2)의 세공에서 압출되는 유상 성형물에 작용하는 나이프(10)을 고속으로 회전시킬 때는 다공판(2)의 세공의 공경을 스크린(11)의 구멍크기보다 작게 설정할 필요는 없다.

따라서 다공판(2)의 공경과 스크린(11)의 구멍크기 및 나이프(10)의 회전속도는 상기조건에 따라 설정한다.

실린더(3)내의 원료를 압출한때에 원료의 덩어리와 함께 공기가 상당량 진공 배기구(7)에서 유상물에서의 증발수증기와 함께 배출해도 좋으나, 실린더(3)에 별도의 배기구(12)를 갖추어서 예비 배기하고, 다소라도 감압하여 놓으면, 배기구(7)에 연결하는 진공펌프는 적어도 된다.

(13)은 스크린(11)을 통과한 과립을 꺼내는 회수구로서, 개폐밸브(14)를 구비하고, 그 밸브(14)를 개재하여 별도로 형성하고 있는 진공건조실(15)과 통하고 있다.

회수구(13)로부터 꺼내는 과립은 상온으로 복귀하면 접착성을 가지게 되어, 형상보전에 불안이 있으므로, 즉시 제품으로 하는 경우에는 건조가 필요하다.

전술한 진공건조실(15)은 이 건조를 위한 것이다.

그 건조실(15)로 보내어지는 과립은 그 건조실(15)의 진공이 충분하면, 아직 젖어있을 동안에는 진공증발에 의하여 저온으로 보건되어 건조함에 따라서 승온하나, 건조함에 따라서 접착성을 상실하므로서 과립상인 그대로로서 건조된다.

또한, 전기한 회수구(12)에 설치한 개폐밸브(14)는 진공건조기(15)가 연속형의 진공건조기라면 불필요하고, 생성되는 과립을 연속적으로 그 건조실(15)로 낙하시켜도 좋으나, 배치형이면, 소정량을 진공용기(1)내에 저장한 후 진공건조실(15)로 투하하므로, 개패밸브(14)가 필요하게 된다.

또, 진공용기(1)에 상당량의 과립을 저장한 후 꺼내는 경우에는 퇴적 압력에 의한 과립의 아아치현상이나, 블록킹을 방지하기 위하여 교반 스크류우를 진공용기(1)에 설치하는 일도 있으며, 혹은 이 교반 스크류우를 가열하던가 진공용기(1)의 기력을 은수재킷 부착으로 하는 등의 혼합과 가열의 기구를 설치하여 그 용기(1)내부에서 소망하는 상태까지 건조하여 버리고, 회수구에(13)서 직접 대기중으로 꺼내는 것도 가능하다.

중간수분영역의 과립을 그대로 사용하려고 할경우(예컨대 개인소비자가 사용하는 식품이나 약품 과립이 아니고, 공장의 제조공정 타인에 공급하는 경유등)에는 회수구(13)에서 직접 공정 타인으로 혹은 저온 흡퍼 등으로 투하할수도 있다.

Claims (1)

1. 진공상태로 배기 가능한 용기(1)에 압출기구(4)를 구비하는 실린더(3)를 세공을 개재하여 접속함과 아울러, 그 용기내의 진공압력을 4Torr내지 0,1Torr의 압력이하로 보전할 수 있는 진공배기계를 그 용기에 법속하며, 또한 그 용기내에는 전기 세공에서 압출되는 성형물을 해쇄하는 파쇄기구(6)를 설치하고, 적당한 부위에 회수구(13)를 장설한 것을 특징으로 하는 식품등의 함수물을 과립상으로 조립하는 장치.