KR950011581B1 - 향료의 회수 및 전달 - Google Patents

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내용 없음.

Description

향료의 회수 및 전달

제1도는 본 발명의 구현예에 따른 장치의 도식도이다.

제2도는 제1도에 나타낸 장치의 투시도이다.

본 발명은 향료-포함 기체로부터 향료를 액체흡수제에 전달시키는 것에 관한 것이다. 본 발명은 또한 가스를 이용하여 식물성 재료로부터 향료를 얻는 것과, 향료를 흡수제에 전달시킨 후에 그 향료가 얻어진 식물성 재료의 추출액 또는 가용성 분말에 편입시킬 수 있는 흡수제에 향료를 이동시키는 것에 관한 것이다.

많은 식물 재료의 조성물, 특히 커피는 예를 들어 식물성 재료로부터 만들어진 음료의 맛 및/또는 향기를 나게 하는 휘발성 물질을 포함한다. 본 명세서에서는 이러한 휘발성 물질을 "향료(aromatics)"로 표기한다. 식물성 재료로부터 가용성의 또는 인스탄트 분말을 제조하는데 있어서, 가용성 또는 인스탄트 분말을 제조하기 위해 전형적으로 이용되는 추출, 농축 및 건조 증을 가공단계 중에 향료가 손실되고 분해진다.

공정초기에 식물성 재료로부터 향료를 회수하고, 그 후에 공정 말기에 회수된 향료를 가공된 식물성 재료로 되돌리고자 각종 기술이 이용되었다. 예를들면, 향료를 농축시키고, 이를 직접 분말재료 또는 농축물에 직접 이동시키고, 향료를 수집하고, 이들을 글리세라이드 또는 오일 등의 흡수제에 가하고, 이들을 가용성 분말에 가하기 위한 방법으로서 한랭발생(cryogenic)온도가 이용되어 왔다. 한량발생계는 그 특성에 의하여 실질적인 어려움과 비용상의 단점을 갖는다.

향료를 얻기 위해 한량발생 조건을 필요로 하지 않는 다른방법, 예를들어 증류 또는 추출등의 공정도 알려져 있다.

그러나 비슷하게, 이들 방법은 복잡하며, 또한 예를들어 향료를 흡수제, 추출액 또는 가용성 생산물에 안정한 방법으로 편입시키기 위한 조작이 더 필요하다.

향료를 회수하고 이를 다시 가공된 식물성 재료에 재편입하기 위한 개선된 공정 및 장치가 아직껏 요구되고 있으며, 이에 본 발명자들은 개선된 공정 및 장치를 얻기 위한 연구하였다.

본 발명에 따른 공정에서는, 향료-함유 기체자체에 의해서 분무화된 흡수제를 이용하여 기체를 "스크러빙(scrubbing)" gkadmfhTJ 기체에 함유된 향료를 액체흡수제에 전달시킨다.

그 후에 향료를 포함하게 된 액체 흡수제를 기체로부터 분리한다. 회수된 향료-함유 흡수제를, 향료가 유래된 식물성 물질로부터 제조한 추출액 또는 가용성 분말음료에 직접 가할 수 도 있다. 분무화된 흡수제는 또한 다음 사용을 위해 냉각하여 보존할 수 있다.

본 발명은 또한 본 발명의 방법에 의해 제조된 분무화된 흡수제를 함유하는 개선된 조성물을 제공한다. 추출액에 또는 가용성 분말 음료에 직접 편입시키기 위한 강력한 분무화된 흡수제를 제공함으로써, 추출액 또는 분말에 목적 농도의 향료를 공급하는 데에는 아주 소량의 흡수제가 필요하게 된다.

본 발명은 흡수제에 향료의 양호한 발란스를 제공함으로써 최종 생산물에 바람직한 향기를 부여한다.

향료-함유 기체에 액체흡수제 사이의 향료 전달은 노즐등을 이용하여 향료-함유 기체에 액체흡수제의 분류를 접촉시킴으로써 액체흡수제가 향료-함유 기체에 의해 변형되고 분무화되어 제공된 격렬한 조건하에서 시작한다.

액체흡수제의 분무화도니 흡수제의 표면적을 현저히 증가시킨다. 표면적의 증가는 계의 기체 및 액체흡수재의 유동속도 및 압력, 그리고 이용된 분무화 장치의 종류에 의해 영향을 받는다. 표면적의 증가는 향료가 향료-함유 기체로부터 액체흡수제로 빠르게 대량 전달되는 것을 촉진하며, 또한 상당히 짧은 접촉 시간후에 두 상사이의 평행을 촉진하는데, 이는 짧은 시간내에 아주 소량의 흡수제에 의해 향료-함유 기체내의 많은 향료가 포획되는 결과를 가져온다.

접촉 및 분리조작은 낮은 흡수 정체(停滯)로서 향료를 흡수제에 효과적으로 전달할 수 있게 한다; 즉, , 제한된 흡수율과 짧은 흡수잔류 시간으로 강력한 분무화된 흡수제를 제공할 수 있다. 접촉 및 분리 조작에서 흡수제의 평균 잔류시가는 흡수정체, 또는 접촉 및 분리장치중에 존재하는 흡수제의 양에 비례하며, 흡수율에 반비례한다. 접촉 및 분리장치에서의 흡수제이 짧은 잔류 시간은 향료의 분해를 방지하기 때문에 중요하다.

이 분야에 통상의 지식을 가진자는 전달 공점중에 사용하기 위한 항료-함유 기체를 수득하기 위해 각종 방법을 이용할 수 있음을 이해할 것이다. 그러나, 후술한 향료의 바람직한 수득방법을 향료 전달 공정과 결합시키게 되면, 향료를 얻기 위한 단계에서 높은 기체유동율을 사용할 수 있다. 따라서, 전체 공정을 연속적으로 실시할 수 있으며, 또 그렇게 하는 것이 바람직하다.

액체흡수제는 식물성 재료의 수성 추출액, 탄수화물의 수성 분산액 또는 용액, 글리세라이드의 수성 분산액 또는 용액, 식용유 그의 균질화 에멀션 및 이들의 배합물로 구성된 군으로부터 선택할 수 있다. 흡수제는 바람직하게는 향료에 대하여 높은 친화력을 갖는 식용유를 포함된다. 볶아서 분쇄한 커피로부터 유래된 향료를 이용하는 구현예에서는 커피오일, 커피의 수성 추출액 및 그의 균질 에멀션 및 이들의 배합물을 흡수제로서 바람직하게 사용할 수 있다.

이용되는 기체는 향료 및 흡수제와 반응하지 않아야 하며, 비독성이여야 한다. 이 분야에서 통상을 지식을 가진자에게 알려진 불활성 기체가 바람직하다.

본 발명은 또한 식물성 재료로부터 향료를 수득하기 위한 장치 및 향료를 흡수제에 전달시키기 위한 장치를 제공한다.

향료를 회수하기 위한 장치에는 기체를 식물성 재료와 접촉시키기 위한 기관 및 식물성 재료로부터 향료-함유 기체를 분리하기 위한 기관이 포함된다. 향료-함유 기체로부터 향료를 액체흡수제에 전달 시키는데 필요한 장치에는 향료-함유 기체를 액체 흡수제와 접촉시키기 위한 기관, 흡수제를 분무화하는 기기 및 흡수제를 기체로부터 분리하는 기관이 포함된다.

향료-함유 흡수제를 수집하기 위한 기관도 제공되어야 한다.

향료 전달 장치는 하나 또는 그 이상의 접촉 및 분리기관, 또는 단(段)단위를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 복수의 단 단위가 기체 및 흡수제의 억류를 위하여 정렬되어 있게 된다. 각 단 단위는 향료-함유 기체와 점촉시켜 흡수제를 변형시기 위한 상술한 기관을 포함함으로써 흡수제가 기체에 의해 미세하게 분무화되게끔 한다. 각 단 단위는 기체/흡수제 혼합물을 받아서 이들을 분리하고, 기체를 공정중에서 더스크러빙 및/또는 리사이클링 시키기 위하여 방출하고, 분쇄된 흡수제를 수집하거나 또는 다른 단계에 전달하기 위한 기관 또는 수집을 위한 기관을 포함한다.

본 발명의 여러목적, 특징 및 장점은 도면과 함께 설명된 후술한 특정구체예의 상세한 설명에 의해보다 상세히 드러난다.

본 발명의 한 구체예에 따른 장치는 식물성 재료로부터 유래된 향료를 기체를 이용하여 얻기 위한 향료 제거 기관 10, 향료를 기체로부터 흡수제로 전달시키고 향료-함유 흡수제를 회수하기 위한 접촉 및 분리기관 40을 포함한다.

향료-함유 기체를 수득하고, 이를 접촉 및 분리기관 40에 공급하기 위해 각종 기관을 사용할 수 있으며, 또한 이 분야에서 통상의 기술을 가진자라면 본 발명에 취지에서 벗어나지 않은채로 구현예를 다양하게 변화시킬 수 있다는 것을 알 수 있겠지만, 제1도에 나타낸 것처럼 향료 제거 기관 10이 스크루우(screw) 콘베이어 12, 수직 대량컬럼 14 및 방출 콘베이어 16을 포함하는 것이 바람직하다. 흡임 스크루우 콘베이어 12에는 스팀 자켓 같은 가열기관 18이 설치되어 있다.

스크루우 콘베이어의 입구 말단은 볶아서 분쇄한 커피 같은 식물성 재료를 포함하는 공급 기관 20에 연결되어 있다.

둘이상의 밸브가 연속하여 정렬된 공기 제어장치 22는 식물성 재료의 공급원을 스크루우 콘베이어로부터 분리함으로써 게의 이 부분의 입구를 게의 다른 부분과 분리시킨다. 조작중에 이 게는 대기를 함유하지 않을 수 있다. 따라서, 공기 제어장치 22는 콘베이어의 내부를 대기에 노출시키지 않고서 식물성 재료를 스크루우 콘베이어에 조정된 속도로 공급할 수 있게끔 한다.

콘베이어의 12의 출구말단은 폐쇄된 수직 대량 스트리핑(stripping) 컬럼 14의 꼭대기 말단의 입구와 통해있고 연결되어 있다. 따라서 컬럼 14는 컬럼의 꼭대기에 있는 입구를 거쳐서 콘베이어 12로부터 식물성 재료를 공급받는다.

기체 스퍼저 24는 컬럼 14의 바닥 근처에 배열되어 있으며, 불활성 기체공급기관 26에 연결되어 있다. 컬럼 14의 바닥에는 회전식 베인피더(vane feder) 28을 통하여 방출 스트루우 콘베이어 16의 입구에 연결되어 있는 고체입구가 설치되어 있다. 베인 피더 23은 컬럼의 내부를 대기에 노출시키지 않은채로 컬럼으로부터 식물성 물질을 조정된 속도로 방출하도록 조작된다. 방출 콘베이어 16에는 워터쟈켓 같은 냉각 기관 30이 설치도어 있다.

설명한대로, 향료-함유 기체 출구 라인 32는 컬럼 14의 꼭대기 또는 고체입구 말단에 연결되어 있으며 컬럼과 흡입 콘베이어의 접한부분 근처에 있다. 그러나, 출구 라인 32는 필요에따라 콘베이어 12의 아무곳에나 위치할 수 있다.

기체출구 라인 32는 그 다음에, 워터 쟈켓을 설치할 수도 있는 응축기 34를 통하여, 네게의 단 단위 50a, b, c 및 d를 포함하는 스크러빙 및 분리 기관 40에 연결되어 있다.

단 단위는 바람직하게는, 제1도에서 화살표로 나타낸 것처럼 기체 및 액체 흡수제의 역류를 위하여 상호연결되어 있으며, 각각의 단위는 폐쇄되어 있고 대기로부터 단절되어 있다.

각 단 단위는 향료-함유 기체 및 액체 흡수제와 접촉하여 흡수제가 기체에 의해 분무화되도록 하기 위한 기관 60a, b, c 및 d를 포함한다. 이들 기관은 제1도에서 각각 개별적인 기체 입구 62a, b, c 및 d 액체입구 64a, b, c 및 d를 가지며, 각각 노즐 출구 66a, b, c 및 d를 통해있는 이중 노즐로 나타나 있다.

분무화를 실시하기 위하여 각종 기관을 이용할 수 있지만, 스프레이벡터(SPRAYVECTOR) [미합중국 오하이오주, 신시내티의 Vortec Corporation에서 판매] 또는 1/4 J 공기 분무화(1/4 J air atomizing) [미합중국 일리노이주, 휘톤의 Spraying Systems Co.에서 판매] 같은 시판 이중 노즐 어셈블리를 이용하는 것이 바람직하다. 이 분야에 통상의 지식을 가진자는, 가압하에 기체 및 액체흡수제가 스프레잉 시스템스 노즐 같은 내부 혼합 노즐의 노즐 출구 말단 전방에 접촉되는 것을 알 것이다. 보어텍 노즐같은 외부 믹싱 노즐의 경우에는, 노즐의 출구 말단에서 기체 및 액체 흡수제가 나오고, 기체가 노즐의 노즐 출구로부터 액체가 나오는 대로 액체를 분무화한다.

바람직하게는, 액체 흡수제를 약 40미크론 이하의 평균체적 직경을 갖는 소적(droplet)으로 분무화한다.

바람직하게는, 최소한 50%의 흡수제가 40미크론 이하의 평균체적 직경을 갖는 소적이다. 상술한 스프레잉 시스템스 노즐은 평균 체적 직경이 20∼60미크론인 적형적인 소적크기를 제공한다. 상술한 보오텍 노즐은 전형적으로 1∼60미크론의 평균 체적 직경을 갖는 소적을 제공한다.

각 단 단위에는 각각 액체입구 64a, b, c 및 d에 액체 흡수제를 공급하기 위한 액체펌프 52a, b, c 및 d가 설치되어 있다. 압력을 받은 기체가 게의 액체흡수제를 포획하는 경향이 있기 때문에, 펌프로 약간의 추진력만 제공하면 되는 것이 밝혀졌다. 각 단 단위는 또한 제2도에서 번호 70으로 매겨진 분리기를 포함한다. 제1도에서는, 각각 번호 70a, b, c 및 d로 매겨져 있다. 이 분야에 통상의 지식을 가진자가 알고 있는 각종 기체/액체 분리기를 이용할 수도 있지만, 도면에 나타난 사이클론 분리기를 이용하는 것이 바람직하다.

제2도에 나타낸 대로, 분리기 70은 그 안에 연장되어 있는 노즐 60을 갖는 방 72를 포함한다. 노즐이 분리기의 내부 안으로 비스듬한 방향으로 있는 것이 바람직하다.

한편, 필요에 따라서는 노즐의 출구로부터 연장되어 있는 접촉실(표시되어 있지 않음)을 이용하여 접촉 경로를 연장하고, 방안에 도입되는 기체와 액체 흡수제사이의 접촉시간을 연장시킬 수 있다. 각각의 분리기에는 방의 꼭대기에 방의 축과 근접하여 기체출구 74가 설치되어 있다. 각각의 분리기에는 방의 바닥 부분에 액체출구 76이 설치되어 있다.

용어 "상류" 및 "하류"는 단을 통과하는 기류의 방향을 나타내는 것으로서, 예를들어 단 단위 51a는 최상류의 단 단위이고, 단 단위 50d는 최하류의 단위이다. 따라서, 최하류의 단위인 50d의 것을 제외한 각 사이클론 분리기의 기체출구 74는 다음 하류 단 단위의 기체노즐 입구에 연결되어 있게 된다. 최하류의 단위인 50d의 가스출구 74d는 통기밸브 82와 차단 밸브 84가 설치된 라인 80을 통하여 스트리핑장치 10의 가스 스퍼저 24에 연결되어 있다.

압축기 90은 응축기 34와 최상류의 단인 50a의 노즐의 기체입구 노즐 62a사이에 연결되어 있다. 따라서, 응축기를 통하여 향료 제거장치 10으로부터 방출된 향료-함유 기체는 잇달아서 단 단위를 통하여 압축기 90에 의해 압축되고 재순화되고 최하류의 단 단위를 통화한 후에 향료 제거장치 10으로 재방출된다.

향료-함유 기체는 바람직하게는 접촉 및 분리, 또는 전달, 조작 전체를 통하여 초압상태로 있으며, 기체압은 최상류 단 단위 50a에서 가장 높다. 압축기 90에 의해 제공된 압력의 일부가 기체가 각 단위를 통과할 때 분산되기는 하지만, 전형적으로 단 단위 사이에서 중간 압축을 하지 않더라도 압축기에 의해 제공된 압력이면 모든 단 단위를 통과하는 기체를 압축하는데에 충분하다.

각 압축기 7의 각 액체출구 76은 다음 상류 단 단위의 액체펌프 52를 통하여 다음 상류 단 단위의 액체 입구 노즐 64에 연결되어 있다. 단 단위 50a의 최상류 분리기 70a에 삽입되어 있는 액체출구 76a는 향료-함유 흡수제가 게로부터 방출되는 액체방출 밸브 78에 연결되어있다.

최상류 단위 50d의 분리기 70d의 액체 64d에 연결되어 있는 액체펌프 52d는 액체흡수제를 함유하는 저장기 86에 연결되어 있다. 저장기 86에는 가열 또는 냉각을 실시할 수 있는 자켓 88이 설치되어 있다. 액체흡수제를 취급하기 위한 배관과 흡수제 생산량을 조절하기 위한 펌프는 흡수제의 정체가 최소화되도록 배열되어 있다.

본 발명에 따른 공정에 있어서, 통기 밸브 82을 열어 기체원 26 및 압축기 90을 조작함으로써 게의 공기를 없앤다.

그후에 통기 밸브를 잠그고 나머지 공정을 실시한다.

설명한 대로, 볶아서 분쇄한 커피같은 식물 재료를 공급장치 20을 이용하여 공기 제어장치 22를 통하여 공급하고, 콘베이어 12 내에서 최소한 65℃로 가열한다. 가열된 커피를 컬럼 14에 적하한다. 공정의 초기에는, 회전식 베인 피더 28이 작동하지 않기 때문에 커피가 방출 콘베이어 16을 통과하지 않는다. 컬럼 14에 커피가 완전히 차게되면, 커피가 유입 콘베이어로부터 컬럼에 들어가는 것과 실질적으로 똑같은 비율로 컬럼 14의 바닥으로부터 방출되도록 조절된 속도에서 베인 피더 28이 작동하기 시작한다. 따라서, 커피가 계속 컬럼으로부터 빠져나가도 컬럼에는 공정내내 실질적으로 커피가 가득차 있게된다. 회전식 베인 피더 28을 통하여 컬럼으로 부터 방출된 커피는 방출 콘베이어 16에서 냉각되어 게로부터 제거된다.

컬럼내에서 그로부터 향료를 얻게되는 커피는 바람직하게는 약 3mm보다 같은 평균 입자크기를 가지며, 약 0.1∼약 2.0mmm의 평균 입자 크기가 특히 바람직하다. 컬럼 14에서는 커피를 약 65℃∼약 82℃에서 보존하는 것이 바람직하다. 이 범위내에서 높은 온도일수록 보다 효과적인 향료 추출을 촉진한다. 필요에 따라서는, 컬럼 14를 가열 또는 냉각 자켓으로 싸서 원하는 온도를 유지시킬 수 있다.

불활성 기체같은 스위핑(sweeping) 기체를 스퍼저 24를 통하여 컬럼 14에 넣고, 상술한 대로 컬럼을 역류시켜 상승시킴으로써 컬럼에서 아래로 내려오는 커피를 통과하도록 한다.

기체는 컬럼내에서 따뜻한 공기와 접촉되어 커피로부터 부가적인 향료를 얻는 한편 가열된 커피로부터 유래된 향료, 수증기 및 이산화탄소를 나르게한다. 컬럼을 통과하는 기류의 속도(ℓ/분으로 표시)는 바람직하게는 kg/분으로 나타내지는 커피 생산율의 최소한 약 3배이다. 기류의 속도가 빠를수록 향료를 얻는데 보다 효과적이며, 따라서 더 바람직하다.

향료를 실은 축축한 기체는 출구 32를 통하여 컬럼으로부터, 수증기가 응축되고 보다 덜 휘발성이며, 높은 비등점을 갖는 향료도 응축되는 응축기 34로 보내지 뒤. 응축된 물과 고 비등점 향료는 응축기 바닥의 저장기(표시하지 않음)를 통하거나 하여 게의 응축기로부터 방출된다. 응축기로부터 방출되는 기체의 온도는 기체로부터 수증기를 제거하기 위하여 이용한 온도의 함수이다.

라인 33을 통하여 응축기로부터 접촉 및 분리장치 40으로 보내진 향료-함유 기체를 압축기 90으로 압축하고, 최상류 단 단위 50의 기체/액체 흡수체 분무장치(노즐 60a로 표시)의 입구 62a에 들여보낸다. 액체 흡수제는 입구 64a의 노즐 60a로 들여보낸다. 가압하의 기체는 액체흡수제의 기류를 분무화하여 극히 미세한 소적으로 만듬으로써 노즐 출구 66a로부터 방출된 후에 방 72내에 기체 및 액체흡수제의 안개가 형성되도록 한다.

단 단위 50a의 사이클론 분리기 70a로 방출된 안개는 분리기방의 축을 중심으로 소용돌이친다. 소용돌이 운동에 의해 생성된 원심효과는 흡수제의 소적을 기체로부터 분리시키고, 액체흡수제를 방의 주변을 향하여 통과시킨다. 기체는 방의 축을 향하여 통과된다. 기체는 방 꼭대기의 방 기체출구 74a로부터 내보내진다. 액체는 방의 벽에 모아져서 액체출구 76a로 흘러내린다.

각각의 연속되는 단 단위에서 실질적으로 동일한 분무화, 접촉 및 분리공정이 일어난다.

본 명세서와 도면으로부터 쉽게알 수 있는 바와 같이, 최상류 단 단위 50a에서는 유입되는 향료-함유 기체가 이미 상당한 농도의 향료를 함유하고 있는 액체 흡수제와 접촉되는 반면, 최하류 단 단위 50d에서는 유입되는 향료가 없는 흡수제가 향료를 실질적으로 다 빼앗긴 기체와 접촉된다. 따라서, 기체가 상류에서 하류로 연결된 단 단위를 통과하면서 향료를 단계적으로 기체로부터 제거되어 흡수제로 전달되고, 흡수제는 흡수제가 하류에서 상류로 단 단위를 통과할수록 향료를 풍부하게 갖게된다. 역류 배열은 향료가 기체로부터 흡수제로 전달되는 것을 촉진할 뿐만아니라, 분리기에서 기체와 흡수제가 불완전 분리되어 생길수 있는 향료의 손실을 최소화한다.

향료-함유 흡수제가 기체와 함께 상류 단 단위로부터 나오는 경우에는 이것은 다음 상류 단 단위의 분리기에서 포획되어 회수될 수 있다.

최상류 단 단위 50a의 액체출구 76a에서 수집된 향료-함유 흡수제는 생산물로서 게로부터 방출된다.

단 단위 50d로부터 방출된, 향료를 빼앗긴 기체는 패쇄밸브 84가 열려져 있는 라인 80을 통하여 통과되고 스퍼저 24를 통하여 재순환된다.

공정중에, 기체가 공기 제어장치 22 및 회전식 베인 피더 28을 통과하면서 게로부터 기체가 누설될 수도 있다.

그러나, 예를들어 볶아서 분쇄한 커피의 경우에는 분가적인 향료-함유 기체(향료 및 이산화탄소)가 컬럼 14의 커피로부터 방출되어 게로 들어간다. 볶아서 분쇄한 커피 1kg당 방출되는 향료-함유 기체의 양은 혼합, 볶은 정도, 입자크기, 커피온도 및 기체 스트리핑 속도를 포함한 각종 요인에 의해 결정된다. 일반적으로, 볶아서 분쇄한 커피 1kg당 900∼1800표준 ㎤/h의 향료-함유 기체(향료 및 이산화탄소)가 방출된다. 그러나, 누설 속도가 컬럼 14의 커피로부터 향료-함유 기체가 방출되는 속도보다 빠르게되면, 기체공급장치 26에 의하여 부가적인 불활성 기체를 더 공급할 수 있다. 방출 속도가 누설 속도보다 빠른 경우에는 실질적으로 향료를 갖지 않는 기체를 게의 하류 단 단위 50d로부터 통기 밸브 82를 통하여 통기시킬 수 있다.

향료를 갖게된 흡수제의 유효성, 또는 향료 농도는 특히 접촉 및 분리작업중의 흡수제 생산율에 의존한다.

전형적으로, 낮은 흡수제 생산율은 보다 강력한 가향된(aromatized)흡수제를 제공한다. 식용유를 흡수제의 한 성분으로 사용하는 경우에, 원하는 생산율은 흡수제의 오일 함량 및 가향된 흡수제를 직접 또는 간접적으로 편입하게 될 가용성 분말의 원하는 오일 함량에 의존한다. 따라서 보다 많은 오일을 함유하는 흡수제를 바람직하게는 가향된 흡수제의 유효성과 오일 함량사이의 바람직한 균형이 유지되도록 보다 낮은 생산율로 이용된다.

본 발명의 향료의 수득 및 전달 방법을 구체화하는데 있어서, 흡수제의 질량에 기초를 두고 있는 전달 조작중의 흡수제 생산율은 향료 수득 과정중에서의 식물성 재료의 기초를 두고 있는 식물성 재료의 생산율의 약 6%이하이여야 한다.

흡수제가 오일을 함유하는 경우에, 흡수제의 생산율은 오일을 기초로하여 계산할 수 있다. 즉, 흡수제 생산율과 흡수제의 총질량에 대한 흡수제내의 오일 질량의 비율을 곱하여 계산할 수 있다. 흡수제 생산율은 바람직하게는, 특히 식물성 재료가 볶아서 분쇄한 커피인 경우에, 수득 단계에서의 식물성 재료의 생산율의 약 1.2%이하, 가장 바람직하게는 약 0.2%이하이다.

흡수제가 오일을 필수적으로 함유하거나 또는 오일로 구성된 경우에는, 바람직하게는 추출액 또는 가용성음료 분말에 소량만의 흡수제를 첨가하여서도 추출액 또는 분말에 원하는 정도의 향료를 부여할 수 있는 정도로 충분한 효력을 갖는 가향된 흡수제가 얻어지도록 하기 위하여 생산율을 최소화한다.

오일 이외의 다른 성분을 함유하는 흡수제는 어느정도 많은 절대량을 추출액 또는 가용성 음료 제품에 가할 수 있다.

따라서, 오일을 함유하지 않거나 적은 양을 함유는 흡수제에 요구되는 유효성을 많은양의 오일을 함유하거나 오일을 필수적으로 함유하는 흡수제에서 요구되는 것보다 낮다.

본 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 또한, 기체와 흡수제를 접촉시켜 흡수제를 분무화하는데 이용되는 노즐의 종류, 크기 및 형태에 따라 흡수제의 유동속도를 조절할 수 있다는 것을 알 것이다.

커피가 식물성 재료이고, 수성 커피 추출액을 흡수제에서 사용하는 경우에는 추출액의 약 15∼약 60% 고형분 함량, 바람직하게는 25∼50% 고형분 함량을 갖는 것이 바람직하다.

접촉 및 분리 조작에서의 액체 흡수제와 향료-함유기체 사이의 접촉 온도는 흡수제의 분무화가 확실하게 이루어질 수 있는 온도이어야 한다. 흡수제의 최저온도 한계는 얼음 결정의 형성등에 의해서 액체가 비-유동적이 되기 시작하는 온도이다. 60%정도의 고형분 함량을 갖는 비-오일성 흡수제의 수성 분산액의 경우에는 흡수제의온도가 -5℃정도로 낮을 수 잇따 최적 조건은 액체의 분압, 유동율 등을 기초로 하여 이 분야에서 통상의 지식을 갖는 가전자에 의해 결정된다. 약 50중량% 이상의 오일을 함유하는 흡수제는 전형적으로 바람직하게는 약 15℃의 온도에서 쉽게 분무화된다. 이러한 흡수제의 경우에는 약 15℃∼약 60℃의 온도가 특히 바람직하다.

접촛 및 분리장치에는 분리기 및/또는 노즐 어셈블리를 포함하는 가열 또는 냉각 쟈켓같은 온도조절 기관이 설치되어 있을 수 있다. 각 단 단위사이에 액체 흡수제와 기체를 전달하는 라인도 또한 가열 또는 냉각 쟈켓을 가질 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어 "흡수제접촉시간"은 모든 각 단에서의 주어진 분율의 흡수제의 분무화와 분리사이의 기간의 총계를 의미하며, 따라서 단 사이의 잔류기간은 제외한다.

흡수제 접촉 시간은 바람직하게는 약 5분 미만이며, 보다 바람직하게는 약 2분 미만이다. "흡수제접촉시간"은 또한 흡수제가 분해에 노출되는 것의 척도로도 간주할 수 있다.

접촉 및 분리조작에서의 흡수제의 총 잔류 시간은 상술한대로 흡수제의 특정부분이 맨 처음 향료-함유 기체와 접촉한 수간에서부터 흡수제의 동일부분이 마지막으로 기체로부터 분리된 순간까지의 평균시간이다. 흡수제의 잔류 시간은 전형적으로 약 60분 미만이고, 바람직하게는 약 30분 미만이다.

다단(multistage)접촉 및 분리 조작에서는 흡수제 잔류기간에 단 사이에서의 머무름 기간도 포함된다. 향료-함유 흡수제의 향료가 분해될 수 있기 때문에, 각 단사이의 머무름 기간동안에 흡수제를 냉각하고 다시 분무화하기 전에 재가열함으로써 단 사이에서의 이러한 분해로부터 보호할 수 있다.

본 발명의 방법은 전형적으로, 가용성 건조 음료의 제조에 이용되는 공지의 추출 및 건조 공정과 함께 실시된다.

따라서, 본 발명의 향료-수득단계에서 방출된 식물성 재료를 공지의 추출 공정에서 이용할 수 있으며, 생성된 수성 추출액을 건조시켜 분말을 만들 수 있다. 본 발명의 향료 전달 단계로부터 얻어진 가향된 흡수제를 추출액과 배합하고 생성된 혼합물을 건조시키거나, 또는 분무화된 흡수제를 가용성 건조 분말에 분무하거나 또는 가용성 교체내에 캡슐화하고 가용성 건조 분말과 혼합할 수 있다. 본 발명에 의해 생성된 분무화 분말은 기체크로마토그래피 같은 공지의 방법에 의해 특성화 할 수 있으며, 이 분야에 알려진 기타 향료 회수 및 편입 방법에 따라 제조된 가향된 분말과 구별된다.

가용성 생산물에의 향 첨가량은 "% 화학량"로 표현될 수 있다. 커피의 경우에, 100% 화학량에서는 100중량부의 볶아서 분쇄한 커피로부터 회수한 향료를 100중량부의 볶아서 커피로부터 수득한 가용성 커피 분말에 삽입하는 것이고, 50% 화학량에서는 50중량부의 볶아서 분쇄한 커피로부터 회수한 향료를 100중량부의 볶아서 분쇄한 커피로부터 수득한 가용성 커피 분말에 삽입하는 것이다. 본 발명의 향료회수 방법이 실질량의 볶아서 구운 커피로부터 얻은 향료를 소량의 흡수제에 편입시키기 때문에 과량의 흡수제를 가용성 커피 분말에 도압시키지 않고서도 실질량의 향료를 커피 분말에 편입 시킬 수도 있다. 따라서, 50%∼100%화학량 수준의 분무화를 달성할 수 있으며, 100% 화학량의 분무화 정도가 특히 바람직하다.

상술한 형태의 각종 변화 및 배합도 이용할 수 있다.

향료-함유 기체 및 흡수제의 다단 역류 접촉 및 분리가 바람직하지만, 단일 단 스크러빙 또는 다단 병류 접촉 및 분리도 이용할 수 있다. 각 단에서 팩킹된 컬럼에 안개를 집어넣음으로써 흡수제 소적이 패킹에 합착되어 컬럼으로부터 흘러내리도록하여 기체와 흡수제를 분리할 수 있다. 또한 향료를 빼앗긴 기체를 게로부터 통기시키고 새로운 기체로 대신할 수도 있다.

게로부터 방출된, 향료를 빼앗긴 기체에 남아있는 잔류 향료를 저온 응축법 또는 향료를 빼앗긴 기체를 직접 가용성 분말에 접촉시키는 등의 방법으로 기체를 더 처리함으로써 회수할 수 있다. 다른 조작중에 유래된 향료-함유 기체를 향료 함유 단계에서 유래된 향료-함유 기체와 혼합할 수 있다. 예를들면, 볶은 커피를 분쇄하는 조작중에 상당량의 향료가 나오는 것이 알려져 있다. 이들 향료는 예를들면, 컬럼 14에 도입시키기 전에 기체를 분쇄 조작중에 통과하도록 함으로써 수득할 수 있다.

본 발명의 특색은 다음의 설명적인 실시예에 의해 예시된다.

[실시예 1]

볶아서 분쇄한 커피를 제1도에 나타낸 장치의 입구공기 제어기관에 2.2kg/분으로 공급하고 입구 콘베이어에 전달한다. 볶아서 분쇄한 커피가 입구 콘베이어를 통과할 때 약 80℃로 가열한다. 최초에 질소로 구성된 불활성 기체를 6.6ℓ/분(표준온도 및 압력)의 속도로 컬럼의 바닥에 있는 스퍼저를 통하여 유입시키고 컬럼에서 내려오고 있는 커피를 통과하여 위로 보내지도로록 한다. 컬럼의 꼭대기에서 방출된 기체를 건조시키고 워터-쟈켓이 장치된 응축기에서 약 20℃로 냉각시킨다. 건조된 기체가 최상류 단단위에 들어가기 전에 약 140kpa(게이지 압력)로 압축한다.

기관의 각각의 접촉 및 분리단에는, 큰 말단이 약 10cm의 직경을 갖는 사이클론 분리기내로 방출되어 있는 스프레잉 시스템 모델 2850/70 이중 노즐이 설치되어 있다.

약 18℃의 온도에서 커피 오일로 구성된 흡수제는 약 0.005kg/분의 속도로 기류에 억류하여 단을 통과하도록 한다.

약 7kpa의 압력에서 최상류의 향료 전달 단으로부터 방출된 기체는 스퍼저로 되돌려짐으로써 연속적으로 게를 재순환 하도록 한다. 공정이 계속될수록 질소를 게로부터 누설되고 볶아서 구운 커피로부터 유래도니 향료-함유 기체로 대체된다.

향료를 빼앗긴, 향료 수득 조작에서 방출된 볶아서 구운 커피는 공지의 추출 및 건조방법에 의해 가용성 건조 커피분말로 전환된다. 접촉 및 분리조작으로부터 얻어진 모든 가향된 오일을 건조 분말에 다시 가하여 100% 화학량으로 분말을 가향시킨다. 생성된 조성물은 조성물내의 커피 고형분의 중량을 기초로 하여 약 0.5%의 가향된 오일을 함유한다.

가향된 분말은 냄새가 좋고 균형을 잘 이룬 커피향을 가지며, 재생산시에 맛이 좋고 균형을 잘 이룬 풍무리를 갖는 커피음료를 제공한다.

[실시예 2]

향료 전달 조작에서 수득한 가향된 오일을 건조시키기 전에 농축 커피 추출액내에 규질화하는 것을 제외하고 실시예 1의 방법을 반복 실시한다. 이용하게될 균질화된 추출액 및 오일의 양은 건조 분말의 경우와 동일하며, 조성물은 약 0.5중량%의 가향된 오일을 함유한다. 생성된 조성물은 뜨거운 물을 가하였을 때 균형이 잘 이루어진 커피와 같은 냄새를 갖는다. 흡수제로부터 회수되고 건조단계를 통하여 보존된 휘발성 향료가 볶아서 분쇄한 커피를 생각나게 하는 좋은 향을 부여한다.

[실시예 3]

볶아서 분쇄한 커피를 약 65℃로 가열하는 것을 제외하고 실시예 1의 방법을 반복실시한다. 기체크로마토그래피하여 시험하였을 때, 실시예 1의 분말의 향의 상대적 향 강도의 약 40%에 해당하는 상대적향 강도를 갖는 균형을 잘 이룬 좋은 커피향을 갖는 가향된 분말이 얻어진다.

[실시예4]

질소로 구성된 불활성 기체를 칼럼의 바닥에 있는 스퍼저를 통하여 13.2ℓ/분의 속돌 도입하는 것을 제외하고 실시예 1의 방법을 반복실시한다. 생성된 가향커피분말은 기체크로마토그래피로 시험하였을 때, 실시예 1의 분말의 상대적 향강도보다 최소한 50% 큰 상대적 향 강도를 갖는 균형을 잘 이룬 좋은 향을 갖는다.

Claims (6)

1. 식물성 재료로부터 향료를 액체 흡수에로 전달시키는 방법에 있어서, (a) 식물성 재료를 기체와 접촉시켜 생성된 향료-함유 기체를 분리함으로써 식물성 재료로부터 향료를 수득하고; (b) 향료-함유 기체를 가압하고 가압된 향료-함유 기체를 사용하여 분무 노즐을 통해 액체 흡수제로 분무화하여 향료를 가압 기체로부터 분무화된 액체 흡수제 소적으로 전달시키고; (c) 액체 흡수제로부터 기체를 분리함을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 액체 흡수제를 식물성 재료의 수성 추출액, 탄수화물의 수성 분균질화된 산액 또는 용액, 글리세라이드의 수성 분산액 또는 용액, 식용유 및 그의 균질화 에멀션 및 이들의 배합물로 구성된 군으로부터 선택함을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 식물성 재료가 볶아서 분쇄한 커피이고 흡수제가 커피 오일을 함유함을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 액체 흡수제가 사이클론 분리기로 직접 분무화되고 기체 및 액체가 사이클론 분리기 내에서 분리됨을 특징으로 하는 방법.
5. 제11항에 있어서, 액체 흡수제가 평균 체적 직경이 60미크론 미만인 소적으로 분무화됨을 특징으로 하는 방법.
6. 제11항에 있어서, 향료를 향료-함유 기체에서 액체 흡수제로 전달시키고 기체 및 액체를 1이상의 단계로 분리하고; 향료-함유 기체 및 액체 흡수제를 서로 역류 단계로 진행시킴을 추가로 함유함을 특징으로하는 방법.

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