KR940005946B1 - 응집방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

응집방법 및 장치

제 1 도는 본 발명의 일례에 따른 장치의 계통도이다.

제 2 도는 제 1 도에서 선 2-2를 따라 취한 부분도이다.

제 3 도는 제 1 도에서 선 3-3을 따라 취한 부분도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 공급호퍼 14 : 연마기

16 : 열교환기 18 : 저장호퍼

22 : 공급관 24 : 공급오리피스

26 : 작업실 28 : 스팀자켓

30 : 스팀노즐 32 : 스팀노즐

38 : 스팀원 46 : 흡입실

50 : 흡입원 54 : 공기노즐

56 : 압축공기원 64 : 로울러

66 : 로울러 72 : 니프

74 : 구동장치 90 : 초퍼

96 : 분류기 98 : 연마기

100 : 생성물

본 발명은 식료품 재료의 응집에 관한 것이다.

입상 식료품 재료는 통상적으로 응집화하여 제품의 부피밀도, 외관 및 기타 성질을 조절한다. 전형적으로 가용성 또는 "인스턴트"커피와 같은 수용성 입상물은 그 입자를 맹렬한 스팀 제트에 노출시켜서 응집된다. 스팀은 입자상에 응축하여 습윤, 가열됨으로써 각 입자는 연한 젖은 물질의 끈끈한 유동성 피막으로 덮히게 한다. 이와 같이 피복된 입자들이 제트에 의하여 발생한 난류 환경에서 상호 접촉될때, 입자들은 상호 달라붙고, 인접한 입자상의 피막이 합병되어 입자들은 응집물로 결합된다. 건조시에, 상기 합병된 피막은 고형화되어 각응집물의 인접한 입자들간에 접착부를 형성한다.

이러한 종류의 방법에 의하여 전형적으로 매끄럽고 둥근 모서리와 해면성 조직을 갖는 응집물이 제조된다. 가용성 커피인 경우에, 상기 응집물은 통상적으로 균일한 어두운 색깔을 띤다.

그러한 응집물은 배소연마된(roast and ground)커피와 다르게 보인다. 배소연마된 커피는 약간의 모서리가 날카로운 과립상 입자를 포함한 다양한 형태와 연갈색 내지 암갈색의 다양한 색깔을 갖는 입자들로 되어 있다. 응집을 일으키지 않은 냉동 건조법에 의하여 제조되는 가용성 커피는 전형적으로 모서리가 날카로운 입자로 된다. 소비자들은 배소연마된 커피의 외관과 냉동건조된 커피의 외관을 향미품질과 관련시키는 경향이 있다. 따라서, 배소연마된 커피 또는 냉동 건조된 커피를 닮은 응집된 생성물을 제공하려면 가용성 커피의 응집에서 입자 형태와 색깔을 개량할 필요성이 존재하였다. 또한 제품의 부피밀도도 개량할 필요성이 존재하였다. 차, 치커리, 코코아 등과 같은 기타 식료품의 응집에 있어서도 상기와 같은 필요성이 존재하였다.

스팀제트 응집법은 입자들간에 만족할만한 융합을 실현하기 위하여 통상적으로 생성물 각 단위당 대량의 스팀을 필요로 한다. 높은 스팀 소비량은 높은 비용을 초래한다. 또한, 스팀에 대한 입자의 노출은 전형적으로 변하기 쉬운 향미성분의 상당한 손실을 초래하며, 이러한 효과는 보통 제공된 스팀량과 직접 관련이 된다. 따라서 이러한 결점들을 해결하는 응집방법 및 장치기 필요하게 되었다.

본 발명은 이러한 필요성에 부응하는 방법 및 장치를 제공한다.

본 발명에 따른 응집법에 있어서, 입자의 표면에 유동상(flowable phase)이 형성되고, 이 입자들은 드럼 또는 벨트의 순환 표면인 대면된 한쌍의 이동 표면의 적어도 한면상에 퇴적한다. 이 표면들은 니프(nip)를 통하여 하류 방향으로 이동하고, 그래서 니프를 통하여 상기 입자들이 운반된다. 상기 표면들이 니프로 이동하면서, 이들은 상호 수렴되어 상기 입자들을 합체시킨다. 상기 입자들이 상호 접촉할때, 인접한 입자들상의 유동성 피막이 합병되어, 상기 입자들은 한 덩어리로 결합된다. 이 덩어리는 표면들로부터 제거되고, 상기 유동성이 재-고형화되어 상기 덩어리를 고형화한다. 상기 덩어리를 부수어 원하는 크기의 최종입자를 만들 수 있다.

이동 표면을 사용하여 달성되는 입자들간의 친밀한 상호결속은 인접 입자들간의 효과적인 융합을 촉진한다. 만일, 입자들을 스팀에 노출시켜서 유동상이 형성된다면, 만족할 만한 융합을 달성하는데, 필요한 스팀량은 종래의 스팀-제트 응집법에서 필요로 하는 양보다 더 작은 것이 보통이다. 따라서 본 발명에 따른 방법은 스팀노출과 통상적으로 관련되는 원가 및 향미의 손실을 경감시킨다.

생성물의 조직 및 밀도는 이동 표면의 합체 작용을 조절함으로써 관리될 수 있다. 니프를 통한 입자의 유속, 니트의 간격 및 이동 표면의 속도간의 관계를 변화시킴으로써, 합체도를 소망하는대로 변화시킬 수 있어 최종 생성물에 원하는 조직을 부여할 수 있다. 합체도가 더 적을수록 해면상의 조직을 제공하는 경향이 있고, 합체도가 더 클수록 경질 조직을 제공하는 경향이 있다. 전형적으로, 그러한 경질조직의 덩어리를 분쇄하여 냉동 건조된 커피와 유사한 모서리가 날카로운 과립을 제조한다. 따라서, 경제적인 분무 건조법에 의하여 생성된 커피 분말을 응집하면 냉동 건조법에 의하여 제조된 것과 유사한 최종 생성물을 제공할 수 있다.

상기 이동 표면은 입자가 불균일하게 합체되도록 배열할 수도 있어서, 최종 생성물에 다양한 조직을 부여할 수 있다. 제료중 최대 한도로 합체된 부분이 특히 소량의 스팀에 노출되어 상기 재료의 나머지 부분보다 덜 어둡게 되므로, 배소연마된 커피와 유사한 조직을 갖는 다양한 색깔의 생성물을 제공한다.

전형적으로, 니프에서의 이동 표면간의 거리는 입자의 평균 크기보다 상당히 더 크다 ; 입자들은 20~40미크론 범위인 반면에, 니프에서의 상기 표면간의 거리는 전형적으로 수 mm 이다. 입자들은 통상적으로 완전히 고체 덩어리가 되도록 합체되지 않으며, 니프를 벗어나는 상기 덩어리는 전형적으로 상당한 공극을 갖는다. 따라서, 본 방법은 최종 생성물의 밀도를 바람직한 한도내에 유지하면서 만족할 만한 입자 융합을 제공한다.

본 발명은 또한 상기 응집방법을 실시하기 위한 장치를 포함한다.

첨부도면과 관련하여 후술하는 실시예들로부터 본 발명의 기타 목적, 특징 및 잇점은 명백해질 것이다.

제 1 도는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 개략도이다.

제 2 도는 제 1 도에서 선 2-2를 따라 취한 부분도이다.

제 3 도는 제 1 도에서 선 3-3을 따라 취한 부분도이다.

제1도~제3도에 보인 장치는 공급호퍼(10)을 포함하는데, 이는 측정 및 운반장치(12)를 경유하여 분쇄기(14)에 연결된다. 분쇄기의 출구는 열교환기(16)을 경유하여 저장호퍼(18)에 연결된다.

저장호퍼에는 3개의 독립적으로 작동가능한 측정 공급기(20)이 연결되어 있다. 각 공급기는 수직 배향된 공급관(22)에 순차적으로 연결된다. 각 공급관의 하단은 수직으로 넓은 작업실(26)의 상단 또는 입구와 하향으로 마주대한 공급 오리피스(24)에서 종료된다. 각 공급관은 스팀자켓(28)으로 둘러싸여 있다. 각 스팀자켓은 관련된 공급 오리피스(24)를 둘러싸는 한쌍의 환상의 스팀노즐(30) 및 (32)을 경유하여 작업실(26)의 입구와 연결되는데, 스팀노즐 역시 작업실에 하향하도록 배치된다. 스팀노즐 개구 및 공급 오리피스 이외에는, 작업실의 지붕은 밀폐되어 있다. 각 스팀자켓은 스팀원(38)에 연결된 스팀다기관(36)에 독립적으로 작동 가능한 밸브(34)(제 2 도)를 통하여 연결된다.

작업실(26)은 한쌍의 대면된 짧은 측면벽(42)와 한쌍의 대면된 긴 측면벽(44)를 갖는다. 각각의 긴 측면벽에는 작업실의 상단에 인접한 내부로 개구된 연장된 흡입실(46)이 장치되어 있다. 공급오리피스와 흡입실의 개구사이에 작업실의 상부로 부터 하향으로 배플 또는 쿠폴라(cupola)(47)가 연장된다. 흡입실(46)은 흡입원(50)에 연결된다. 흡입실의 하류에, 작업실의 내부에 측면벽(42) 및 (44)를 따라서 복수의 공기노즐(54)이 배열된다. 공기노즐은 작업실의 수직 또는 상하 길이 방향으로 상호간격을 두고 복수의 열로 배치된다. 각 공기노즐은 아래로 향하고 작업실의 인접한 벽을 향한다. 공기노즐은 고온 건조한 압축 공기원(56)에 연결된다.

작업실(26)의 하단에 한쌍의 연장된 실린더형 로울러(64) 및 (66)이 설치된다. 각 로울러는 직경이 균일하고 매끄러운 순환하는 원주면을 갖는다. 로울러(66)은 제 1 도에 하나만을 도시한 고정지지대(68)상에 회전가능하게 장착되는 반면에, 로울러(64)는 독립적으로 조절 가능한 지지대(70)(제 2 도)상에 회전가능하게 장착된다. 로울러(64) 및 (66)이 니프(72)를 정의한다. 니프에서 로울러들의 원주면간의 거리는 지지대(70)을 조절함으로써 변할 수 있고, 니프의 폭 w를 따라 균일하게 또는 불균일하게 할 수 있다. 니프(72)는 공급관(22)의 하단에 위치한 공급 오리피스(24)와 일직선을 이루고, 따라서 니프는 각 공급 오리피스를 둘러싼 환상 스팀오리피스(30) 및 (32)(제 3 도)와도 일직선을 이룬다.

양 로울러는 공히 종래의 구동장치(74)에 연결되는데, 이는 제 1 도에서 보시는 바와같이 로울러(64)가 반시계 방향으로 돌고 로울러(66)이 시계방향으로 돌도록 로울러들을 계속 회전시킨다. 상기 구동장치는 로울러의 회전 속도를 변화시킬 수 있도록 장치되어 있다.

양 로울러 공히 속이 비어있다. 각 로울러 내의 공간은 적절한 로타리 유니온 및 조절밸브(76)을 경유하여 스팀원(38)에 연결되어 있어, 로울러내에 스팀을 공급하여 원주면을 소망하는 온도로 유지한다. 스크레이퍼날(78)이 로울러에 인접하여 고정적으로 설치됨으로써, 각 스크레이퍼날은 관련된 로울러의 원주면 상에 위치한다.

종래의 유동 화상 건조기(80)은 그의 입구가 로울러의 바로 아래, 즉 니프(72)의 아래에 있도록 설치된다. 덮개(도시하지 않음)가 로울러 및 건조기의 입구단을 덮는다. 건조기의 출구는 초퍼(90)에 연결되는데, 이는 한쌍의 평행축(94)을 따라 분포된 복수의 톱날(92)를 갖고 상기 2축 상의 톱날들은 상호 삽입되도록 위치한다. 양측을 회전시키기 위하여 구동장치(도시하지 않음)가 설치된다. 초퍼의 출구는 종래의 분류기 또는 체(96)에 연결된다. 분류기는 소정의 최대크기를 초과하는 입자는 연마기(98)에 보내도록 되어 있고 여기서 다시 분류기로 방출되도록 설치되어 있다. 분류기는 또한 소정의 최소크기 미만의 입자를 공급호퍼(10)으로 보내고 최소와 최대크기간의 입자를 생성물 출구(100)을 경유하여 방출하도록 설치된다.

본 발명에 따른 한 예로서, 종래의 분무 조건법에 의하여 제조된 입상 가용성 커피를 공급호퍼(10)에 공급하고, 분류기(96)으로 부터의 미세입자와 혼합하고 연마기(14)에서 소정의 입자크기 범위, 바람직하기로는 약 20~약 40 미크론으로 분쇄된다. 분쇄된 물질이 열교환기(16)에서 냉각되면서 저장호퍼(18)로 공급된다. 각 공급기(20)은 소정의 속도로 연관된 공급관(22)에 입자를 계속 공급한다. 공급관에 공급된 입자는 공급관과 공급 오리피스를 통하여 작업실(26), 그리고 로울러(64) 및 (66)으로 하방으로 통과한다.

각 자켓(28)에 공급되는 스팀은 연관된 공급 오리피스(24)로부터 분출되는 입자를 둘러싼 한쌍의 환상 제트로서 관련된 환상노즐(30) 및 (32)를 통하여 분출된다. 스팀은 입자를 동반하고 그들의 하방으로의 이동을 도와서 중력 및 스팀의 이동에 의하여 입자가 로울러쪽으로 분출되도록 한다. 스팀이 입자의 표면상에 응축함으로써 입자의 표면부에 물을 가하고 입자를 가열시킨다. 가열과 젖음의 복합작용으로 각 입자 표면상에 얇은 유동상이 형성된다. 이 입자가 로울러의 원주면과 조우할때, 입자는 니프(72)의 상류에 일시적으로 배열되는 원주면의 부분상에 퇴적된다.

로울러가 회전하면서, 원주면의 대면부가 니프(72)안으로 그리고 니프를 통하여 하방으로 동일 방향으로 움직이고, 이들이 니프에 접근하면서 대면부들은 상호 수렴한다. 예를들면, 로울러(64)상의 원주면의 부분(102)는 니프에 접근하면서 좌측으로 움직이는 반면에, 로울러(66)상의 원주면의 일부(104)는 우측으로 움직여서, 이들은 니프(72)에서 최소거리 d에 도달할때까지 상호 수렴한다.

원주면들의 하향운동은 입자들을 니프내로 그리고 니프를 통과하도록 한다. 니프로 들어가는 상기 표면부가 상호 수렴하면서, 상기 표면부상의 입자는 상호 합체된다. 입자들의 표면상의 상기 유동상이 상호 융합하여 상기 입자들을 덩어리로 결합시킨다. 덩어리는 로울러 중의 하나에 느슨하게 부착된 층의 형태로 니프를 빠져나간다. 상기 덩어리가 스크레이퍼날(78)중 하나를 만날때, 이는 단편으로 부서지고, 건조기(80)의 입구로 떨어진다.

로울러의 표면은 각 로울러의 내부를 통과하는 스팀에 의하여, 100℃보다는 약간 작은, 전형적으로 약 90℃로 유지된다. 따라서, 입자들이 니프를 통과할때 입자와 로울러 표면간에 열전달이 전혀없고, 로울러 표면상에 스팀의 응축도 전혀 없다. 공기원(56)으로 부터 노즐(54)를 통하여 공급되는 바람직하기로는 약 90℃이상인 고온 건조 공기가 측면벽(42) 및 (44)의 내부표면을 덮는다. 이 고온 공기층이 측면벽상에 스팀의 응축을 방지하고, 측면벽상에 분말퇴적의 형성을 극소화한다. 과잉 스팀은 흡입실(46)을 경유하여 작업실로 부터 제거되어, 측면벽 및 로울러상에 응축을 더욱 극소화한다

덩어리의 조각들이 건조기(80)내에 떨어지면서 고온 건조한 공기와 마주치는데, 이는 스팀에 의하여 부가된 물을 제거하고, 입자 표면의 유동상을 재고형화하며, 전에 유동상에 존재하던 고체에 의하여 상호 접착된 각 조각내에 입자를 남긴다. 적어도 그 조각의 최외각부가 근본적으로 건조할 때까지 건조기에 유입하는 덩어리의 각 조각이 건조기의 내부표면에 닿지 않고 떨어질 수 있도록 건조기를 장치한다.

그렇게 장치할때, 건조기 표면에 대한 조각의 부착을 최소화할 수 있다. 건조기의 공기 취급장치에 사이클론 분리기(도시하지 않음)와 같은 종래 수집장치를 연결하여 건조기 내에서 공기에 동반된 미세 입자를 회수할 수 있다. 수집장치에 의하여 회수된 입자는 공급호퍼(10)으로 재순환된다.

온난 건조한 조각들이 건조기로부터 초퍼(90)으로 이송되어 톱날(92)에 의하여 분쇄한다. 파편은 분류기(96)을 통과한다. 분류기에 의하여 정해진 최대크기 이상의 파편은 연마기(98)로 배출되어 더욱 분쇄되어, 생성된 더 미세한 파편이 분류기로 회수된다. 분류기에 의하여 정해진 최소크기 미만의 파편 및 입자는 공급호퍼(10)에 재순환되는 반면에, 분류기에 의하여 정해진 최소 및 최대크기 사이의 파편은 생성물 출구(100)을 통하여 장치외부로 유출한다.

공정조건을 조절함으로써 최종 생성물의 색깔, 조직 및 밀도가 변화될 수 있다. 입자간의 결합력은 유동상 형성정도와 직접 관련하여 변화한다. 더 많은 양의 스팀을 가할수록 유동상 형성 정도는 증가되어, 따라서 입자간 결합은 강화된다. 인스턴트 커피 및 인스턴트 차와같은 기티 식료품의 경우에 스팀은 제품을 어둡게 하는 경향이 있다. 이러한 효과는 입자상에 응축된 스팀의 양에 직접 관련하여 변하고, 그래서, 적용된 스팀량에 따라서 변한다. 입자가 더 냉각될수록 입자상에 더 많은 스팀 응축을 촉진하고 따라서, 더욱더 어둡게 하고 유동상 형성을 촉진한다. 바람직하기로는, 스팀 접촉단계에서 입자는 약 40℃미만인 것이 좋다. 포화스팀이 과열 스팀보다 입자상에 더 많은 응축을 제공하는 경향이 있다.

입자들의 스팀과의 접촉, 이들의 순환 표면상의 퇴적 및 이들의 합체라는 일련의 단계들은 신속히 진행하는 것이 바람직하다. 따라서, 스팀노출과 합체간의 경과시간은 너무 짧아서 스팀에 의하여 공급된 물이 입자의 중심으로의 확산에 의하여 입자내에서 평형하게 분포되지는 않는다. 공급된 물의 대부분은 입자가 합체될때까지 유동상 내에 존재한다. 따라서 스팀 접촉 단계중에 단지 알맞은 수분을 부가함으로써 입자간에 만족할만한 결합을 달성할 수 있다. 본 발명에 따른 전형적인 방법에 있어서, 포화 스팀은 입자의 덩어리 유량의 약 0.05~0.8배의 덩어리 유량으로 가해진다. 스팀과의 접촉에 의하여 물질에 가해진 물의 양은 합체된 덩어리의 중량의 6%미만 그리고 전형적으로 4%미만인 것이 보통이다.

니프에서의 합체도가 증가함에 따라, 최종 생성물의 밀도는 약간 증가하고, 입자간 결합력이 상당히 증가하여, 더 단단한 조직을 갖게 되고, 분쇄후에는 최종 생성물에 모서리가 날카로운 과립의 비율이 증가된다. 비록 본 발명은 어떠한 동작 이론에 의하여 제한받지 않지만, 입자간 결합력의 증가 및 합체의 증가시에 관측되는 보다 더 단단한 조직을 입자들 상호간에 더 친밀한 상호 결속에 기인한 인접 입자들상에 유동상의 더 굳건한 결합에 연유한다고 생각된다.

합체도가 증가함에 따라서 입자간에 만족할 만한 결합을 제공하기에 필요한 유동상 형성의 정도는 감소한다. 역으로, 적용되는 스팀량을 증가시켜 유동상 형성을 증가시키는 것은 더 적은 합체도를 갖는 만족할만한 결합력을 얻게한다. 이러한 상호관계는 만족할만한 결합력을 유지하면서 매우 다양한 생성물 조직중 어느 것이든 제공할 수 있는 공정조건의 선택을 가능케 한다. 만일, 전형적인 냉동 건조된 가용성 커피와 유사한 극히 단단하고 모서리가 날카로운 과립상 외관을 갖는 생성물을 원한다면, 비교적 낮은 스팀비율과 함께 비교적 높은 합체도를 채택할 수 있다. 종래 방법으로 응집된 가용성 커피와 유사한 해면성 조직을 갖는 생성물을 얻으려면, 보다 낮은 합체도와 함께 약간 더 높은 스팀 비율을 채택할 수 있다.

그러나, 비록 단단한 조직을 원할지라도, 입자들이 완전한 고체덩어리로 합체하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 입자들이 니프를 통과할때 입자들간에 약간의 공극이 남도록 합체도를 조절하는 것이 바람직하다. 덜리 표현한다면, 단위시간당 니프의 어떤 부분에 유입하는 입자들의 총절대용적은 당해 니프부분의 폭에 니프록의 해당부분상의 니프에서의 순환표면들간의 최소거리를 곱하고 순화표면들의 속도(또는 만일 2표면의 속도가 동일하지 않다면 더 낮은 속도)를 곱한 값보다 더 작아야 한다. 여기에서, "총절대용적"이라 함은 개별입자의 용적의 합을 말하며, 따라서 입자들간에 빈 공간의 용적은 제외한다. 이들 제어된 합체 조건하에 상기 로울러는 니프를 통과하는 물질에 대하여 실질적인 압력을 가하지 않는 것이 보통이다.

합체도는 순환표면상에 입자가 퇴적하는 비율에 정비례하고, 니프에서의 순환표면들간의 거리에 반비례하고, 순환표면이 니프를 통하여 하향으로 움직이는 속도에 반비례한다. 이들 매개변수를 니프의 폭을 가로 질러서 균일할 수도 있고 불균일할 수도 있다. 2순환표면이 균일한 직경의 강성 로울러로 정의되는 상기에서 기술된 장치에서, 각 순환표면의 속도는 니프의 폭을 가로 질러서 균일할 것이다. 통상적으로 양 로울러는 동일한 표면속도를 갖는다. 로울러(64)의 양단부에서 지지대(70)(제 2 도)을 조절함으로써 니프에서의 순환표면사이의 거리는 니프의 폭을 가로질러 균일하게 유지될 수 있고, 니프의 전체 폭을 가로질러 양 로울러의 축간의 공간을 균등하게 제공한다. 다른 방법으로서, 상기 지지체는 로울러의 양단부에서 로울러 축들간에 불균등한 공간을 제공하도록 설정하여, 니프의 폭 w를 따라서 니프에서의 로울러 표면간의 거리 d에 선형 변위를 줄 수 있다.

3개의 공급기(20)을 다른 비율로 조작하여 입자들이 서로 다른 비율로 각각의 공급오리피스(24)를 통과하도록 하여 입자들이 순환표면상에 퇴적하는 비율을 분균일하게 할 수 있다. 만일, 공급기들이 같은 비율로 조작된다면, 각 공급기에 의하여 공급되는 입자들은 니프의 단위폭당 동일한 평균비율로 순환면에 가해진다. 그러나, 공급기가 균일하게 작동하더라도, 니프의 폭을 따라서 니프의 단위폭당 퇴적비율에는 변화가 있다. 니프를 따라서 공급 오리피스와 폭 방향으로 일치하는 순환표면의 부분에서의 입자의 퇴적비율은 오리피스들 사이에 해당하는 순화표면의 부분에서의 입자의 퇴적비율보다 약간 더 크다.

예를 들면, 공급 오리피스(24)중의 하나에 일치하는 로울러(64)의 표면의 일부(106)에 대한 입자의 퇴적 비율은 인접한 공급 오리피스 사이의 갭에 일치하는 부분(108)에서의 퇴적 비율보다 약간 더 크디.

그러한 불균일도는 니프의 폭을 가로질러 공급 오리피스간의 간격을 조절함으로써 조절할 수 있다. 다른 방법으로서, 니프의 전폭에 연장된 단일 슬릿(slit)형 공급 오리피스를 사용함으로써 그러한 불균일성을 실질적으로 제거할 수 있다. 그러한 장치에 있어서 스팀노즐은 공급 오리피스의 양측상에 공급 오리피스에 평행하게 연장된 슬릿형 오리피스 또는 작은 오리피스의 열을 포함할 수 있다.

단위 생성물당 적용된 스팀의 양과, 유동상 형성의 정도는 니프의 폭을 가로질러 균일하거나 불균일할 수 있다. 첨부된 도면에 설명된 장치에 있어서, 개별 스팀 자겟(28)(제 2 도)에 대한 스팀 흐름은 밸브(34)에 의하여 상호 독립적으로 변할 수 있다. 따라서, 각 공급 오리피스로 부터 방출되는 입자는 동일하거나 상이한 스팀유속에 노출된다. 불균일한 스팀노출은 불균일한 합체에 연결될 수 있다.

상기 로울러가 니프에 더 큰 간격을 제공하도록 설정되면, 상기 니프의 한쪽 끝에 인접해서 더 적은 결합이 이루어진다. 간격이 가장 큰 니프의 구역으로 향하는 입자에거 더 많은 스팀이 적용되도록 스팀 흐름을 조절할 수 있다. 따라서, 모든 입자들이 유동상 형성 및 합체의 조합들에 노출되어 입자간에 만족스런 결합을 보이나 생성물의 다른 부분들은 다른 조직 및 다른 흑암도를 제공한다. 그러한 방법들은 실질적으로 균일한 커피 분말에 대하여 배소 연마된 커피와 유사한 다양한 색깔 및 입자형태를 갖는 최종생성물로 전환시킬 수 있다.

상기 설명한 방법의 다른 수 많은 변형들이 본 발명에 사용될 수 있다. 예를 들면, 입자를 가열하고 물분무하거나, 또는 입자의 표면을 가열 용융하는 것과 같은 입자의 스팀과의 접촉 이외의 방법에 의하여 개별 입자의 표면에 유동상을 형성할 수 있다. 유동상은 입자가 순환표면상에 퇴적한 후에 형성될 수 있고, 순환표면으로부터 덩어리가 제거되기 전에 재고형화될 수도 있다. 그러나, 입자가 순환 표면상에 퇴적하기 전에 유동상을 형성하고 덩어리를 순환표면으로 부터 제거한 후에 입자를 재고형화 함으로써 상당한 잇점을 얻을 수 있다. 그러나 방법에 있어서, 물질이 순환표면상에 있는 동안에 열 또는 덩어리 전달이 발생할 필요가 없으며, 따라서 순환표면상에서 물질의 체류시간을 연장할 필요가 없다. 물질이 니프속으로 운반되어 합체되는 동안 순간적으로 순환표면상에 머무르기만 하면 된다. 따라서 순환표면은 고속으로 이동하고 니프를 통하여 신속히 순환하여, 적절한 직경을 갖는 로울러의 원주면과 같은 비교적 작은 순환표면으로써 높은 생산 비율을 얻을 수 있다. 또한, 유동상이 고형화하기 전에 덩어리가 순환표면으로 부터 보다 쉽게 제거될 수 있다.

순환표면은 반드시 로울러에 의하여 정의될 필요는 없으며, 대신에 공동으로 니프를 정의하는 대면하고, 수렵하는벨트 주행을 갖는 한쌍의 순환벨트에 의하여 정의될 수 있다. 로울러의 원주면이 벨트의 한 주행과 대면하여 니프를 정의할 수 있도록 하나의 순환벨트와 하나의 로울러를 설치할 수 있다. 전형적으로 순환벨트가 로울러보다 더 복잡하므로 로울러가 바람직하다. 또한 니프를 정의하는 양 표면상에 입자를 퇴적시키는 것이 바람직 할지라도, 입자를 한쪽 표면상에만 퇴적시킴으로써 입자를 니프에 공급하는 것도 가능하다.

순환표면은 스팀에 의하여 가열될 핑요는 없으나, 대신에 고온수, 기타 고온유체, 또는 복사에너지 또는 전기저항 가열과 같은 기타 종래의 가열장치에 의하여 가열될 수 있다. 또한, 필수적으로 양 순환표면들을 동일 온도로 유지해야 하는 것은 아니다.

재고형화 단계에 어떠한 종래 건조기도 사용할 수 있다. 종래 분무 건조작업에 사용되는 종류의 건조기에 분무 건조 노즐과 상기 설명한 로울러 장치를 갖추어서 액적(liquid droplet)과 응딥 덩어리의 조각이 건조기에 동시에 투입되도록 할 수 있다. 액적으로 부터 형성된 분무 건조된 입자는 응집으로 부터 얻는 파편보다 더 작은 것이 보통이다. 따라서, 분무 건조된 입자는 건조 및 분쇄 작업후에 분류에 의하여 파편으로부터 분리될 수 있다. 분무 건조된 입자는 응집작업에 직송된다.

본 발명과 장치는 응집 작업에서 최종 생성물의 조직, 색깔 및 밀도의 조절 및 변형이 가능하기 때문에, 응집작업에 공급되는 재료의 색깔, 조직 및 밀도는 까다롭지 않다. 따라서, 출발 분말의 제조에 사용되는 분무 건조와 같은 방법이 향미 유지 및 작업의 경제성과 같은 기타 관점에서 최고로 활용될 수 있다.

다음 실시예에 의하여 본 발명을 좀 더 상세히 설명한다.

[실시예 Ⅰ]

제1도~제3도에 보인 장치의 공급호퍼에, 부피밀도 약 0.26㎏/d㎥, 중간 갈색 및 수분함량 약 2.6%인 분무건조된 가용성 커피분말을 공급한다. 이 분말을 분류작업으로 부터의 크기가 작은 입자와 혼합하고 이를 분쇄하여 부피밀도 약 0.58㎏/d㎥ 및 수분함량 약 2.75%인 입자를 수득한다.

이 입자들을 오리피스당 5.2㎏/분의 속도로 2개의 공급 오리피스 각각에 공급한다. 각 공급 오리피스를 둘러싼 환상노즐을 통하여 입자 ㎏당 약 0.6㎏의 포화스팀이 공급된다. 니프에서 약 6mm의 균일한 간격을 유지하도록 로울러를 장치하고, 그 원주면이 약 45m/분으로 이동하도록 회전시킨다. 니프를 떠나가는 덩어리의 평균수분 함량은 약 5.2%이다. 덩어리는 조각이 되어 로울러로 부터 떨어지는데, 이는 유동층 건조기내에서 고온 공기에 노출되어 건조되고, 여전히 따뜻한 상태에서 분쇄되어, 2.83mm 개구의 상층 스크린과 595미크론 개구의 바닥 스크린을 갖는 2 스크린 분류장치를 통과한다. 상층 스크린에 의하여 유지된 파편은 또 다른 분쇄작업을 거쳐서 분류기로 되돌아 온다. 크기가 모자라는 입자는 공급호퍼로 되돌아가서 상승한 바와 같이 새로 투입되는 분무 건조된 분말과 혼합된다. 상층과 바닥 스크린 사이에 수집된 생성물은 주로 전형적인 냉동 건조 커피 생성물의 과립과 매우 유사한 모서리가 날카로운 과립으로 되어 있다. 생성물은 수분함량 약 3.8%, 그리고 밀도 0.29㎏/d㎥이다. 이는 원래의 분무 건조된 분말보다 약건 더 어둡다.

[실시예 Ⅱ]

실시예 Ⅰ에서 각 공급 오리피스를 통하여 약 6.3㎏/분의 분쇄된 분말이 공급되고, 니프에서 12.5mm의 균일한 간격을 제공하도록 로울러를 설정하고, 로울러의 원주면이 약 92m/분으로 이동하는 점을 제외하고는 실시예 Ⅰ과 일반적으로 유사한 방법에 의하여 수분함량 약 3.5% 및 부피밀도 0.39㎏/d㎥인 분무 건조된 커피 분말을 가공한다. 따라서 입자들은 실시예 Ⅰ보다 훨씬 더 적은 정도로 합체된다. 분류기에는 2.0mm 개구의 상층 스크린과 595 미크론 개구의 바닥 스크린을 갖춘다. 스크린들 사이에 수집된 생성물은 해면상 외관을 갖고, 부피밀도는 약 0.25㎏/d㎥이다.

[실시예 Ⅲ]

니프의 간격이 니프의 하나의 가장자리에서 2.5mm 이고 대면하는 가장자리에서 10mm 인 불균일한 간격이 되도록 로울러를 설정하고 원주면 속도가 약 92m/분되도록 로울러를 회전시키는 점을 제외하고는 실질적으로 실시예 Ⅰ을 따라서, 초기 수분함량 약 3.6% 및 부피밀도 0.26㎏/d㎥ 인 분무 건조된 커피를 가공한다. 간격이 작은 니프구역과 일치하는 공급노즐을 통하여 4.5㎏/분의 속도로 분쇄된 분말을 공급하고, 그 공급 노즐로 부터 배출되는 분말에서 분말 ㎏ 당 약 0.7㎏ 스팀의 비율로 스팀을 가해진다. 간격이 큰 니프구역과 일치하는 공급 오리피스를 통하여 5.4㎏/분의 속도로 분말을 공급하고, 그 오리피스를 통하여 공급되는 분말 ㎏당 약 0.87㎏의 스팀을 가해진다. 분류기에는 2.0mm 개구의 상층 스크린과 420미크론 개구의 바닥 스크린이 갖추어 있다. 스크린들 사이에 수집된 생성물은 배소 연마된 커피와 매우 유사한 얼룩이 외관을 갖는다. 그 평균 색깔은 분무 건조된 분말 원료보다 훨씬 더 어둡고 그 부피밀도는 완료분말의 그것과 동일하다.

[실시예 Ⅳ]

공급노즐을 통하여 7.5㎏/분의 속도로 분쇄된 분말이 공급되고, 약 0.25㎏ 스팀/㎏ 분말의 비율로 스팀이 가해지고, 니프에서 12.5mm의 균일한 간격을 제공하도록 로울러를 설정하고 약 100m/분의 속도로 로울러의 원주면이 이동하는 점을 제외하고는 실질적으로 실시예 Ⅰ을 따라서 초기 수분함량 3.0% 및 부피밀도 0.085㎏/d㎥인 분무 건조된 가용성 차(tea)분말을 가공한다. 분류기에는 2.18mm 개구의 상층스크린과 410미크론 개구의 바닥 스크린을 갖추었다. 스크린들 사이에 수집된 생성물은 해면성 외관 및 부피 밀도가 약 0.13㎏/d㎥을 갖는다.

[실시예 Ⅴ]

로울러가 니프에서 20mm의 균일한 간격으로 설정되고 원주속도 약 110m/분으로 이동하는 점을 제외하고는 실질적으로 실시예 Ⅰ의 방법에 따라서 초기 수분함량 1.0%인 분무 건조된 코코아믹스[피막, 설탕, 코코아 및 유장(whey)고형물]을 가공한다. 스팀은 약 0.01㎏/㎏ 분말의 비율로 가해진다. 합체후 분말의 수분함량은 약 2.0%이다.

[실시예 Ⅵ]

로울러가 니프에서 12.5mm의 균일한 간격으로 설정되고 원주속도가 약 110m/분으로 이동하는 점을 제외하고는 실질적으로 실시예 Ⅰ의 방법에 따라서 초기 수분함량이 2.5%인 분무 건조된 가용성 치커리 분말을 가공한다. 스팀은 약 0.15㎏ 스팀/㎏ 분말의 비율로 가해진다.

합체후 분말의 수분함량은 약 6.5%이다.

Claims (13)

1. 가용성 커피, 가용성 차, 가용성 코코아믹스 및 가용성 키커리로 구성된 군으로 부터 선택된 입자의 표면에 유동성 피막을 형성하기 위하여 스팀원(30,32)을 사용하여 상기 입자를 습윤화 및 가열시키는 단계 ; 하류 방향으로 이동하는 한쌍의 대면된 순환 표면(64,66) 사이의 니프(72)로 상기 유동성 피막이 형성된 입자를 운반하고, 상기 순환표면 사이의 소정의 거리를 갖는 상기 니프는 상기 유동성 피막이 형성된 입자의 평균직경보다 더 크며, 상기 순환 표면으로 부터 상기 입자에 실질적인 압력을 가하지 않고 상기 입자를 수렵, 합병 및 합체되도록 하기 위하여, 상기 입자를 상기 니프로 통과시킴으로써 입자 상호간의 유동상 피막에 의해 합체된 입자를 결합 및 접합시키는 단계 ; 및 상기 합체 및 접합된 입자를 건조 및 수집하는 단계(80)를 포함하는 수용성 입상물의 응집방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 유동상 피막이 형성된 입자는 상기 피막으로 부터 수분이 상기 입자의 내부와 평등화되기 전에 니프(72)를 통하여 운반됨을 특징으로 하는 응집방법.
3. 제 2 항에 있어서, 가열 및 습윤화될 상기 입자는 상기 순환표면(64,66)쪽으로 이동하면서 상기 입자를 가열 및 습윤화하기 위해 스팀과 접촉됨을 특징으로 하는 응집방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 순환표면(64,66)사이의 니프 거리는 불균일하고, 니프거리가 보다 작은 쪽으로 운반되는 입자에 가해지는 스팀보다 니프 거리가 보다 큰 쪽으로 운반되는 입자에 보다 많은 스팀이 개해짐을 특징으로 하는 응집방법.
5. 제 3 항에 있어서, 가열 및 습윤화될 상기 입자는 수직 하류로 투사되고, 상기 순환표면(64,66) 및 니프(72)는 하류로 투사되는 입자를 수용하도록 배치됨을 특징으로 하는 응집방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 건조되고, 합체되고, 접합된 입자를 분쇄하는 단계를 추가로 포함하는 응집방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 니프(72)로부터 수집된 상기 합체되고, 접합된 입자들 사이에 공극이 있음을 특징으로 하는 응집방법.
8. 입상 식료품재료의 응집장치에 있어서, (a) 입상물질을 공급하는 수단(20) ; (b) 각각 순환표면을 갖고, 상호 인접하여 설치되어 그 사이에 니프(72)를 형성하고, 상기 순환표면들이 니프를 통하여 연장되고 니프에서 상호 마주 대하는 2개의 대면된 요소(64,66) ; (c) 상기한 순환표면의 연속적인 대면된 부분들이 상기 니프(72)를 통하여 하류방향으로 움직이고 이들이 니프를 향하여 하류방향으로 움직이면서 상호 수렴할 수 있도록 상기 요소들을 움직이는 수단(74) ; (d) 상기 공급수단에 이하여 상기 니프의 상류에 공급된 입자들을 상기한 순환표면중 적어도 하나의 표면상에 퇴적시키는 수단(22)-이에 의하여 입자들이 니프를 통하여 운반되고 움직이는 순환표면에 의하여 합체되며 ; (e) 입자들의 합체시에 입자들 상의 유동상이 합병하여 입자들을 덩어리로 결합시킬 수 있도록 입자들이 니프에 도달하기 전에 입자들의 표면에 유동상을 형성시키는 수단(30,32) ; (f) 니프를 통과한 후에 유동상을 재-고형화하는 수단(80) ; 및 (g) 순환표면으로 부터 상기 덩어리를 제거하는 수단(78)을 포함하는 응집장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 유동상 형성장치가 입자의 표면에 수분을 가하는 수단(30,32)을 포함하고, 상기 재-고형화 수단은 순환표면으로부터 덩어리가 제거된 후에 상기 덩어리를 건조시키는 수단(80)을 포함하는 응집장치.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 퇴적수단이 상기 요소(64,66)로 부터 원거리에 배치된 공급 오리피스(24)와, 이 공급 오리피스를 통하여 상기 요소를 향하여 입자를 투사하는 수단을 포함하고, 상기 수분-첨가 수단은 입자가 상기 공급 오리피스로부터 상기 요소를 향하여 통과하면서 입자에 스팀을 가하는 수단(30,32)을 포함함을 특징으로 하는 응집장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 스팀을 가하는 수단은 공급 오리피스에 인접하여 배치되고 상기 요소쪽으로 향하여진 스팀노즐과, 그리고 스팀이 상기 니프를 향한 제트로서 노즐로부터 분출하도록 상기한 노즐에 스팀을 공급하는 수단(38)을 포함하고, 상기 장치는 공급 오리피스에 인접한 상단, 상기 요소에 인접한 하단과 이러한 양단간에 연장된 측면벽(42,44)을 갖는 작업실(26), 및 상기한 측면벽을 따라 건조가스를 투사하는 수단(54)를 추가로 더 포함하고, 이 작업실을 통하여 상기 요소를 향하여 입자 및 스팀을 투사할 수 있도록 상기 공급 오리피스 및 상기 스팀노즐이 작업실의 내부로 향하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제 8 항에 있어서, 상기 입상 물질을 공급하는 수단(20)은 소정 크기의 입자를 제공하도록 작동하고, 상기 장치는 상기 소정의 크기보다도 더 큰 거리를 포함하는 범위 이상으로 상기 니프에서의 상기 순환표면 사이의 거리를 변화시키기 위하여 서로에 대하여 상기 요소의 위치를 변경하는 수단(70)을 추가로 더 포함하는 응집장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 위치 변경수단(70)은 니프에서 상기 순환표면 사이의 거리가 니프의 폭을 가로질러 불균일 하도록 작동하고, 상기 유동상 형성수단은 상기니프의 다른 부분 쪽으로 향해진 입자상에는 유동상이 다른 정도로 형성되도록 작동하는 응집장치.

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