KR970011317B1 - 수용성 분말체 처리방법 및 그 장치 - Google Patents

수용성 분말체 처리방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

요약없음

Description

수용성 분말체 처리방법 및 그 장치
제1도는 과립화용 장치의 개략도.
제2도는 스프레이식 건조 및 과립화용 장치의 개략도.
제3도는 제1도에 도시된 장치의 부분단면 개략도.
제4도는 상기 장치의 제2실시예의 부분 단면 개략도.
제5도는 제3도의 V -V 선 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 포화 및 과열기4 : 소결 금속판
5 : 갭6 : 구멍
7 : 배플판9 : 호퍼
13 : 노즐14 : 건조탑
15 : 체16 : 분쇄기
18 : 분말 공급부19 : 건조기
20 : 운반 시스템24 : 공급호퍼
27 : 열 교환기31,32 : 격실
36 : 개구
본 발명은 수용성 분말체 처리방법과 그 장치에 관한 것이다.
수용성 또는 인스탄트 커피 등의 분말체는 일반적으로 입자의 가습성과 수용성을 개선하고 평균입자 직경을 증대시키기 위해 과립화한다. 과립화할 분말체는 강력한 고속 증기 분사흐름에 노출된다. 일반적으로 양호한 과립화 또는 표면구조를 얻기 위해 입자의 표면을 증기에 의해 완전하게 가습하지 않으면 안된다. 유럽특허 제207,384호에는 분말체를 과립화하고 표면구조를 개선하는 방법과 장치가 개시되어 있다. 이 공지의 장치에서는 그러나 가습 구역이 양호한 과립화 또는 다크닝(darkening, 표면을 거무스름하게 하는 것)을 얻기에는 충분히 길지 못할 뿐 아니라 비교적 단시간의 작업뒤에는 장치가 막혀버리는 결점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 길이가 긴 구역에서 입자를 처리하고 막힐 위험을 최소화하고 얻어진 과립체가 개선된 인스탄트성과 표면특성을 나타내는 개선된 수용성 분말체 처리방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 의한 방법에서, 중앙을 흐르는 분말체를 이 분말체와 동축인 하향의 2개의 기체 흐름에 의해 가습한다. 적어도 외측의 기체흐름은 증기이고 내측의 기체흐름은 공기 또는 증기이다. 이러한 기체흐름의 기능은 분말입자들이 서로 들러붙지 못하게 하는 것이다. 내측의 기체흐름이 외측의 기체흐름보다 빠르고 그 속도차는 제품의 처리량과 종류에 따라 다르다. 즉 제품처리량이 많을수록 외측 기체흐름에 대한 내측기체 흐르미의 속도비가 커진다. 이 속도비는 1 : 1 내지 8 : 1이다. 외측 기체흐름의 기능은 분말의 흐름이 가능한 장시간동안 일정하게 유지되도록 하는 것이다. 이 2개의 기체흐름에 의해 입자가 가습되고 가습구역을 상당히 길게 할 수 있으므로 과립화가 개선된다. 외측 기체흐름의 다른 기능은 보조공기가 분사흐름내로 가능한 적게 빨려들어가도록 하는 것이다.
2개의 증기흐름은 원형이고 증기 흐름의 전원주에 걸쳐 속도가 일정하므로 가습이 정상적으로 된다.
본 발명에 의하면 내측 증기흐름은 외측증기 흐름보다 더 얇고 선형이거나 회전한다.
도입되는 증기는 100~130℃의 온도와 1~1.5바아의 압력에서의 과열 또는 포화 증기이다. 대부분의 경우 온도는 대략 100℃이고 압력은 1바아 정도이다. 또한 포화증기와 미세한 물방울의 혼합물인 가습 증기의 사용도 가능하고, 기타 증기가 아닌 기체에 분산된 미세한 물방울의 혼합물로 된 함수기체의 사용도 가능하다.
본 방법은 예컨대 분말형 식품에 대해서 유동성, 가습성, 수용성, 굳기 및 색깔을 개선하고자 하는 모든 분말체에 적용할 수 있다. 과립화 또는 다크닝할 수 있는 분말형 식품으로는 수용성 커피, 수용성 차, 수용성 꽃상추분말, 수용성 곡물추출분말, 분유, 락토오스 및 탄수화물을 주로 한 혼합음료수 등이 있다. 또한 이들의 조합체를 과립화 또는 다크닝 할 수도 있다.
본 발명에 의한 방법을 채용하는 경우의 미과립화된 분말체의 비율은 종래의 노즐의 경우보다 더 낮다.
또한 본 발명은 분말체공급용 주입관을 가진 수용성 분말체 처리장치에 있어서, 주입관과 동축인 2개의 가습기, 즉 원형 슬롯에 의해 형성된 내측 가습기와 환형의 소결 금속판에 의해 형성된 외측 가습기로 구성되고, 분말체용 주입관의 개구, 기체흐름용 슬롯의 개구와 증기 공급용 소결 금속판의 개구가 거의 동일평면에 위치하는 것을 특징으로 하는, 수용성 분말체 처리방법을 실시하기 위한 장치에 관한 것이다.
본 장치는 기체흐름의 공급 및 제어용의 2개 격실을 포함하고 있다. 격실을 2개로 구성한 결과 기체의 압력과 유속을 별도로 조절할 수 있다.
단일 격실로 된 구성의 경우는 슬롯개구의 형상과 소결 금속판의 다공도(多孔度)에 의해 증기의 공급율을 조절할 수 있다.
상기 금속판에는 그의 전면에 수많은 미세구멍이 균일하게 분포되어 있다. 상기 미세구멍의 평균직경은 소결 금속판의 종류에 따라 10~200㎛이다. 이 금속판에 의한 증기속도는 슬롯에 의한 증기속도보다 더 낮다. 예를 들어 슬롯에서의 속도와 소결 금속판에서의 속도는 각각 20~300m/s와 10m/s이하이다. 슬롯의 개구는 소결 금속판의 폭보다 더 좁다. 전술한 바와 같이, 제품흐름의 가습을 개선하기 위해 추가의 가습기를 제공하는 것도 역시 가능하다. 상기 추가의 가습기는 제품흐름의 중앙에 배치되고 상기한 평면에 개구를 갖고 있다. 이 추가의 노즐에 의한 유속은 20~100m/s이다.
기체흐름의 난류를 최소화하기 위해 슬롯 위에 구멍과 배플면을 가진 링을 배치하여야 한다. 상기 구멍과 배플면은 선형이거나 경사져 있어도 무방하다.
가습구역내의 조건하에서 비교적 긴 구역에 걸쳐 입자들이 낮은 상대속도로 서로 접촉하게 되므로 과립화도가 증대한다.
본 발명에 의한 과립화노즐은 여러 곳에 적용될 수 있다. 즉 커피 대용품과 코코아를 주로 한 음료수의 과립화용으로만 사용될 수 있고 또는 커피추출물의 스프레이식 건조 및 과립화용의 조합된 용도로도 사용가능하며, 더 나아가서는 이미 최종의 크기로 존재하는 입자의 다크닝 또는 표면 구조화(surface structuring)용으로도 사용가능하다.
이하 첨부도면을 참조하며 본 발명에 의한 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명한다.
코코아 함유 음료수 분말의 과립화(제1도)
성분들의 혼합체를 운반시스템(20)으로 분말 공급부(18)로 운반한다. 분말 공급부(18)는 버퍼용기(21), 계량스크루(22), 구동모터(23) 및 공급호퍼(24)로 이루어져 있다. 이곳으로부터 분말이 노즐(13)에 균일하게 공급된다. 건조탑(14)에서 입자들간에 형성된 액상 연결부들을 건조기(19)의 유체화층에서 더 이상 떨어지지 않을 정도로 결정화하여 강화한다. 체(15)로 과도한 크기의 입자를 걸러내어 분쇄기(16)를 거쳐 복귀시키고 최종품(30)을 주입부로 보낸다.
인스탄트 커피의 스프레이식 건조 및 과립화(제2도)
고온공기의 흐름에 평행하게 분무된 추출물(28)을 체(15)로 가기전에 건조탑(14)에서 건조시킨다. 체(15)와 폐공기 분진 분리기(26)로부터 운반시스템(20)을 거쳐 미세입자(29)를 모아서 열교한기(27)로 냉각시키고 분쇄기(25)에서 크기를 작게 만든다. 이것을 분말 공급부(18)를 거쳐 노즐(13)로 보낸다. 분말 공급부(18)는 버퍼용기(21), 계량 스크루(22), 구동모터(23) 및 공급호퍼(24)로 이루어저 있다. 노즐(13)을 통과한 뒤 증기로 가습된 분말을 일체로 된 건조탑(14)로 들여보내 추출물(28)을 그 안으로 분무하면서 동시에 건조시킨다. 체(15)로 과도한 크기의 입자를 걸러내어 분쇄기(16)를 거쳐 복귀시키고 최종품(30)을 주입부로 보낸다.
노즐의 구조(제3도)
재료를 호퍼(9)에서 분말관(8)내로 보낸다. 유량 측정(2)후 포화 및 과열기(1)를 통해 증기를 흐르게 한다. (3)에서 온도와 압력을 측정하고 분할된 증기격실(31)을 입구부(12)에 끼운다. 이곳에서부터 증기를 갭(5)을 통해 구멍(6)을 가진 링으로 보낸다. 배플판(7)은 증기의 유동방향을 결정한다. 이어서 소결 금속판(4)에서 증기를 상태 조절하고, 입구부(11)를 통해 중간판(33)과 분할관(34)에 의해 분할된 증기격실과 분리되어 있는 소결 금속증기 격실(32)로 보낸다. 소결 금속판(4)으로부터 증기를 저속으로 안개 같은 매우 미세한 물방울과 함께 공급한다. 2개의 격실(31,32)에 모이는 응축물은 그곳으로부터 응축물 출구(10)을 통해 제거된다.
제5도는 제3도의 V -V 선에 따른 소결 금속판의 단면도이다.
제4도는 제3도에 대응하는 것으로서 추가로 중앙에도 증기를 분사할 수 있는 가능성만을 나타낸 도면이다. 이 증기는 관(35)을 통해 도입된다. 출구 속도는 중앙노즐의 개구(36)를 통해 조절할 수 있다.
시간당 1톤의 공급율의 경우, 내측의 증기 분사량은 1.3바아에서 25㎏/h 이다. 출구속도는 대략 100m/s이고 온도는 110℃이다. 분할링(5)의 경우, 증기량은 1.1바아에서 60㎏/h, 105℃ 및 30m/s이다. 동축의 외측증기 분사량(소결 금속판)은 1.15바아에서 100㎏/h이고, 온도는 102℃, 속도는 7m/s이다. 공급중의 분말분사는 적어도 1m에 대해서 보조공기의 소용돌이의 유입에 의한 영향을 받지 않고 그대로 유지된다.

Claims (15)

  1. 중앙을 흐르는 분말체를 이 분말체와 동축인 하향의 2개 기체흐름에 의해 가습하며, 적어도 외측의 기체흐름은 증기이며, 내측의 기체흐름이 외측의 기체흐름보다 더 빠른 것을 특징으로 하는 수용성 분말체 처리방법.
  2. 제1항에 있어서, 내측의 기체흐름은 공기 또는 증기인 것을 특징으로 하는 수용성 분말체 처리방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 외측의 기체흐름에 대한 내측의 기체흐름의 소도비가 1 : 1 내지 8 : 1인 것을 특징으로 하는 수용성 분말체 처리방법.
  4. 제1항 또는 2항에 있어서, 2개의 기체흐름은 원형이고 기체흐름의 전원주에 걸쳐 속도가 동일한 것을 특징으로 하는 수용성 분말체 처리방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내측의 기체흐름이 외측의 기체흐름보다 더 얇은 것을 특징으로 하는 수용성 분말체 처리방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 내측의 기체흐름이 선형이거나 회전하는 것을 특징으로 하는 수용성 분말체 처리방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 포화 또는 과열 증기가 사용되고, 온도는 100 내지 130℃의 범위내이고 압력은 1 내지 1.5바아의 범위내인 것을 특징으로 하는 수용성 분말체 처리방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 입자체가 분말체 형성흐름의 중앙에서 추가의 물 또는 증기 흐름에 의해 가습되는 것을 특징으로 하는 수용성 분말체 처리방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 입자체는 수용성 커피 또는 탄수화물을 주로 한 혼합음료인 것을 특징으로 하는 수용성 분말체 처리방법.
  10. 수용성 분말체 공급용 주입관을 가진 수용성 분말체 처리장치에 있어서, 주입관과 동축인 2개의 가습기, 즉 원형 슬롯에 의해 형성된 내측 가습기와 환형의 소결 금속판에 의해 형성된 외측 가습기로 이루어지고, 분말체용 주입관의 개구, 기체흐름용 슬롯의 개구 및 증기 공급용 소결 금속판의 개구가 거의 동일평면에 위치하는 것을 특징으로 하는 제1항에 기재된 방법에 사용하는 수용성 분말체 처리장치.
  11. 제10항에 있어서, 슬롯의 분할된 개구가 소결 금속판의 폭보다 더 작은 것을 특징으로 하는 수용성 분말체 처리장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 2개의 가습기는 1 또는 2개의 격실로 이루어진 것을 특징으로 하는 수용성 분말체 처리장치.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 주입관의 중앙에 주입관과 동축인 추가의 가습기가 설치된 것을 특징으로 하는 수용성 분말체 처리장치.
  14. 제10항 또는 제11항에 있어서, 슬롯 위에 구멍과 배플면을 가진 링이 배치된 것을 특징으로 하는 수용성 분말체 처리장치.
  15. 제14항에 있어서, 구멍과 배플면은 직선이거나 경사진 것을 특징으로 하는 수용성 분말체 처리장치.
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