WO2012102515A2 - 커피 생두 발아장치 및 이를 이용한 발아방법 - Google Patents

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WO2012102515A2
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magnetization
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
    • A23F—COFFEE; TEA; THEIR SUBSTITUTES; MANUFACTURE, PREPARATION, OR INFUSION THEREOF
    • A23F5/00—Coffee; Coffee substitutes; Preparations thereof
    • A23F5/02—Treating green coffee; Preparations produced thereby
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C1/00—Apparatus, or methods of use thereof, for testing or treating seed, roots, or the like, prior to sowing or planting
    • A01C1/02—Germinating apparatus; Determining germination capacity of seeds or the like

Definitions

  • the present invention relates to a coffee green bean germination device and a coffee green germination method using the same, which significantly increase the content of GABA ( ⁇ -aminobutyric acid) by germinating a large amount of green coffee beans in a short time.
  • GABA ⁇ -aminobutyric acid
  • a coffee bean germination device that dramatically increases the GABA ( ⁇ -aminobutyric acid) content.
  • a water tank in which water is stored a first heater installed inside the water tank to heat the water, a magnetized water generator connected to the water tank to magnetize the water supplied from the water tank, and the inlet is a magnetized water generator It is connected to the inside space can be filled by the water supplied from the magnetization water generator, the germination tank for discharging the water supplied from the magnetization water generator through the discharge port to the water tank, installed inside the germination tank and connected to the magnetization water generator from the magnetization water generator
  • a coffee bean germination device and a germination method including a shower for injecting water to be supplied into a germination tank, a germination container disposed inside the germination tank, and containing a coffee bean therein, and a circulation pump for circulating water.
  • brown rice when cooked with brown rice itself, digestion of the good components of brown rice is difficult to digest, but germinating brown rice with germination increases the amount of nutrients and makes it easier for people to consume the nutrients that brown rice has.
  • GABA GABA, gamma aminolactic acid
  • Coffee beans are also dried and roasted when they are germinated to produce coffee beans.
  • the GABA component is increased 2-3 times, and caffeine is reduced.
  • premium beans are produced by washing coffee beans in premium coffee production process in developed countries of the United States (Washed Bean) by removing impurities on the surface of green beans generated during harvesting and drying process. The beans are produced.
  • the coffee beans are germinated by immersing them in water (20 ° C.) at room temperature supplied in the germination bucket for a predetermined time.
  • the coffee beans are exposed to a long time in a humid environment, whereby bacteria There is a problem that the rapid growth and odor occurs as well as the germination rate is lowered.
  • the present inventor has applied for a coffee bean germination device that significantly increases the Gabba content (published patent 10-2011-0031299), in the case of the published patent using the property of water called magnetized water Although there is an effect of shortening the germination time of the coffee beans, the present inventors have come up with the present invention as a result of devising a technique to make the coffee germination more effective.
  • the second object of the present invention is to increase the germination conditions of green coffee beans by removing foreign substances by ultrasonic waves, inhibiting bacterial growth by chitosan and using edible acidic water.
  • the amino acid component and GABA gamma amino lactic acid
  • the coffee bean germination device can improve coffee germination quality and nutritional ingredients more dramatically and shorten the germination time of coffee beans in the shortest time. It is an object of the invention to provide a germination method using the same.
  • a water tank in which water is stored a first heater installed inside the water tank to heat the water, a magnetized water generator connected to the water tank to magnetize the water supplied from the water tank, and the inlet is a magnetized water generator It is connected to the inside space can be filled by the water supplied from the magnetization water generator, the germination tank for discharging the water supplied from the magnetization water generator through the discharge port to the water tank, installed inside the germination tank and connected to the magnetization water generator from the magnetization water generator
  • a coffee bean germination device including a shower for injecting water supplied into a germination tank, a germination container disposed inside the germination tank, and containing a coffee bean therein, and a circulation pump for circulating water.
  • the coffee bean germination device may further include a second heater installed inside the germination tank to heat the internal space of the germination tank.
  • the coffee bean germination device may further include a mixing pump that generates a flow for mixing the water up and down when the interior space of the germination tank is filled with water supplied from the magnetization water generator.
  • the coffee bean germination device may further include a filter for removing impurities contained in the water.
  • the coffee bean germination device may further include a controller for controlling the operation of the first heater, the shower head and the circulation pump.
  • the coffee bean germination device may further include a temperature sensor installed in at least one of the water tank and the germination tank.
  • the coffee bean germination device may further include a switching valve interposed between the magnetization water generator and the germination tank to change the movement path of the water discharged from the magnetization water generator to the germination tank or the shower.
  • the coffee bean germination device may further include a drain valve interposed between the germination tank and the water tank to discharge the water discharged from the germination tank to the outside.
  • the coffee bean germination device further includes a partition wall that divides the interior space of the germination tank into a plurality of unit spaces in an up and down direction, and a germination container may be disposed in each of the plurality of unit spaces.
  • the partition wall may have a mesh structure to allow water to pass therethrough.
  • the germination vessel may have a mesh structure to allow water to pass through.
  • the inlet can be located at the top of the germination tank and the outlet can be located at the bottom of the germination tank.
  • the magnetized water generator may include a housing through which water passes, and a plurality of permanent magnets disposed along an inner circumferential surface of the housing.
  • the present invention is a water tank having a first heater for heating the water in accordance with the control signal of the controller when the temperature of the water after measuring the temperature of the water through a temperature sensor, the reference signal is set as a reference;
  • a magnetization water generator connected to the water tank to magnetize the water supplied from the water tank;
  • a circulation pump for circulating the magnetized water supplied from the magnetized water generator
  • a germination tank which receives magnetization water from the switching valve and fills the magnetized water so that the coffee beans are completely submerged to germinate the coffee beans;
  • a drain valve which opens and closes as necessary and discharges or circulates the magnetized water discharged from the germination tank to the outside;
  • a filter which receives magnetized water circulated through the drain valve and removes foreign substances contained in the magnetized water and supplies magnetized water to the water tank again;
  • a first heater installed in the water tank, a circulation pump, a switching valve, a second heater installed in the germination tank, a mixing pump, a drain valve, and a controller for controlling the operation of the ultrasonic generator.
  • the germination tank may include a barrier rib having a mesh structure for dividing an inner space into a plurality of unit spaces;
  • a germination container having a mesh structure installed on the upper surface of the partition to accommodate green coffee beans;
  • a magnetization water discharger formed above the germination tank to inject magnetization water into the green coffee beans contained in the germination container;
  • An ultrasonic generator formed on the side wall of the germination tank to ultrasonically stimulate the green coffee beans contained in the germination container;
  • a second heater installed at the lower part of the germination tank in order to heat the water according to the control signal of the controller when the temperature of the water is measured through the temperature sensor and lower than the water temperature determined as a reference;
  • Chitosan supply tank connected to the inlet formed on the side wall of the germination tank to supply chitosan from the outside,
  • Coffee green germination device comprising a mixing pump for circulating the magnetized water filled in the germination tank
  • Ultrasonic waves of 40 kHz to 60 kHz are treated for 5 to 30 minutes at a temperature of 40.1 to 85 ° C, and chitosan is added to maintain chitosan concentration of 0.05 to 0.1% mixed with the magnetized water charged in the germination tank.
  • Germination stage for germination for time
  • the magnetization water discharge step by germinating with weakly acidic magnetization water, the water-soluble amino acid component GABA (gamma amino lactic acid) component generated in the germination process is not dissolved in the magnetization water, preventing the discharge with the magnetization water in the magnetization water discharge step
  • GABA gamma amino lactic acid
  • the coffee bean germination device in addition to shortening the germination time by the magnetized water, to remove the foreign matter remaining on the surface of the coffee beans by the generation of ultrasonic waves, bacteria propagation according to the use of chitosan
  • the coffee bean germination device in addition to shortening the germination time by the magnetized water, to remove the foreign matter remaining on the surface of the coffee beans by the generation of ultrasonic waves, bacteria propagation according to the use of chitosan
  • By eliminating the deterioration of the germination condition of green coffee beans by the back, and further improving the coffee green germination condition by the combination action of magnetized water, ultrasonic wave and chitosan, and using weakly acidic water, useful water-soluble amino acid component and GABA of germinated green coffee By preventing the (gamma aminolactic acid) component from being discharged from the germination tank by not dissolving in weakly acidic water, it reduces the coffee bean germination time and makes the coffee bean germination more effective,
  • FIG. 1 is a schematic view showing a coffee bean germination device according to a first object of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view showing the internal structure of the magnetized water generator of the coffee bean germination device according to the first and second objects of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing the inside of the germination tank of the coffee bean germination device according to the first object of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which water is filled in the germination tank of the coffee bean germination device according to the first object of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which water is supplied by the shower of the coffee bean germination device according to the first object of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a coffee bean germination device according to a second object of the present invention.
  • Figure 7 is a cross-sectional view showing the inside of the germination tank of the coffee bean germination device according to a second object of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which water is filled in the germination tank of the coffee bean germination device according to the second object of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state in which water is supplied by the magnetized water discharger of the coffee bean germination device according to a second object of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a coffee bean germination device 100 according to the first object of the present invention.
  • the technical configuration according to the first object includes a water tank 110, a first heater 120, a magnetized water generator 130, a germination tank 140, a germination container 148, and a showerhead 150. ), Second heater 160, circulation pump 170, mixing pump 172, filter 180, controller 190, temperature sensor 192, selector valve 194, drain valve 196, etc. Coffee green germination device 100 with a present is provided.
  • the technical configuration according to the first purpose is to supply magnetized water generated by magnetizing the water by the magnetization water generator 130 to the coffee beans 10, and by the first heater 120 and the second heater 160.
  • the technical configuration according to the first purpose is to supply magnetized water generated by magnetizing the water by the magnetization water generator 130 to the coffee beans 10, and by the first heater 120 and the second heater 160.
  • each configuration of the coffee bean germination device 100 according to the technical configuration for achieving the first purpose will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 5.
  • the water tank 110 is a configuration in which water is stored, as shown in FIG. 1, to heat water in the water tank 110.
  • the first heater 120 may be installed.
  • the water heated by the first heater 120 and the temperature is increased may be supplied to the germination tank 140 via the magnetization water generator 130.
  • the temperature sensor 192 may be installed in the water tank 110 to adjust the temperature of the water, as shown in FIG. 1. As such, by mounting the temperature sensor 192 together with the first heater 120 in the water tank 110, the temperature of the water may be suitably maintained for the germination of the green coffee beans 10.
  • the magnetization water generator 130 may be connected to the water tank 110 to magnetize the water supplied from the water tank 110. More specifically, as shown in FIG. 2, the magnetization water generator 130 includes a housing 132 through which water passes, a plurality of permanent magnets 134 disposed in a circumferential direction along an inner circumferential surface of the housing 132, and the like. It may be configured as.
  • a permanent magnet 134 having a magnetic strength of 6,000 to 10,000 gauss may be used.
  • a neodymium magnet may be used as the permanent magnet 134.
  • the permanent magnet 134 may be formed in a column shape and may be mounted in the groove of the inner wall of the housing 132. In this case, the N pole of the permanent magnet 134 may be disposed to face the central axis of the housing 132. .
  • a magnetic field may be formed in the housing 132 by the permanent magnet 134 disposed in the housing 132.
  • the water may be magnetized, and the particles may be finely decomposed.
  • the water may have a changed molecular structure, for example, a hexagonal water structure.
  • the magnetized water generated by the magnetized water generator 130 it has abundant dissolved oxygen, it can further activate the mineral ions in the water, has a beneficial alkalinity to life, has a heavy metal removal and sterilization action, It is possible to form hexagonal water with a dense structure and uniformity.
  • the magnetized water it is possible to supply smooth moisture to the coffee beans 10 to induce rapid germination of the coffee beans 10, and at the same time to effectively wash and disinfect the coffee beans 10, the coffee beans 10 Bacteria proliferation can be effectively suppressed, and as a result, it is possible to prevent rancidity of the coffee beans 10.
  • the germination tank 140 has an inlet 142 located at an upper portion thereof connected to the magnetized water generator 130, and water supplied from the magnetized water generator 130 through an outlet 144 located at a lower portion thereof. May be discharged toward the water tank 110.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing the inside of the germination tank 140 of the coffee bean germination device 100 according to the first object of the present invention.
  • the interior space of the germination tank 140 may be partitioned into a plurality of unit spaces by the partition wall 146 along the up and down direction, and each of the unit spaces has coffee beans 10 therein.
  • Germination containers 148 may be disposed to accommodate each.
  • the partition wall 146 and the germination container 148 may have a mesh structure so that water supplied to the germination tank 140 may easily pass therethrough.
  • the second heater 160 may be installed inside the germination tank 140 to heat the internal space of the germination tank 140, and the temperature sensor 192 installed in the germination tank 140. The operation of the second heater 160 may be adjusted according to the temperature sensed by).
  • the germination rate is increased if the temperature of germination environment is high, but bacteria grow rapidly and odor is generated. On the contrary, if the germination environment temperature is low, bacterial growth is reduced, but the germination time becomes longer. .
  • the temperature of the germination environment can be adjusted and maintained appropriately to germination using the second heater 160 together with the above-described first heater 120, germination while minimizing bacterial growth and odor occurrence You can improve speed.
  • FIG 4 is a cross-sectional view showing a state in which water is filled in the germination tank 140 of the coffee bean germination device 100 according to the first object of the present invention.
  • the interior space of the germination tank 140 may be immersed by water supplied from the magnetization water generator 130, in which case, The outlet 144 is kept closed by the cover.
  • the mixing pump 172 may be installed at the bottom of the germination tank 140, the water filled in the germination tank 140 for the initial absorption of water may be provided by the mixing pump 172. It can be mixed up and down smoothly.
  • the shower 150 may be installed inside the germination tank 140 and connected to the magnetization water generator 130 to spray water supplied from the magnetization water generator 130 into the germination tank 140. have.
  • an inlet pipe is installed on the top of the germination tank 140 separately from the transfer pipe connected to the inlet 142 for filling the germination tank 140, and the shower 150 is installed on the inlet pipe 140. Since a plurality of may be installed, the magnetized water supplied from the magnetized water generator 130 may be injected into the germination tank 140 by the shower 150.
  • FIG 5 is a cross-sectional view showing a state in which water is supplied by the shower head 150 of the coffee bean germination device 100 according to the first object of the present invention.
  • the shower head 150 installed in the inlet pipe above the germination tank 140 sprays the supplied magnetized water to the coffee green beans 10 in the germination tank 140, thereby forming a germination tank ( By filling the water in 140, the moisture in the germination tank 140 may be maintained at the same time as the coffee green beans 10 in which moisture is first absorbed are washed.
  • the germination container 148 and the partition wall 146 may have a mesh structure as described above, as shown in FIG. 5, the water sprayed by the showerhead 150 may cause coffee in the germination container 148. After being injected to the green beans 10 may be discharged through the outlet 144 of the lower germination tank 140.
  • the switching valve 194 is interposed between the magnetization water generator 130 and the germination tank 140 and passes through the movement path of the water discharged from the magnetization water generator 130 to the germination tank 140 or the showerhead 150. Can be changed to
  • the magnetized water As described above, by receiving the magnetized water through the inlet 142 to fill the germination tank 140 with water, the initial absorption of the water to the coffee beans 10 is made, the magnetization water through the shower 150 germination tank 140 By spraying the inside), it is possible to maintain the humidity in the germination tank 140.
  • the switching valve 194 represents a connection relationship between the magnetization water generator 130, the inlet 142 of the germination tank 140, and the shower 150 so as to correspond to the above-described germination step, “The magnetization water generator 130-the germination tank 140. Inlet 142 of ”) may be switched to” magnetized water generator 130-shower 150 ".
  • the filter 180 is a component for removing impurities contained in water, and may include built-in activated carbon, and as shown in FIG. 1, before the water discharged from the germination tank 140 returns to the water tank 110. Can be installed at the branch.
  • the filter 180 downstream of the germination tank 140, it is possible to effectively filter contaminants and caffeine separated from the coffee beans 10 through immersion and sprinkling with high temperature magnetized water, so that Not only can germinated coffee be produced, but also the degradation of magnetized water due to the impurities contained in the water can be prevented.
  • the filter 180 may include natural zeolites, synthetic zeolites, porous clay minerals, tourmarines, or calcium minerals.
  • the drain valve 196 may be interposed between the germination tank 140 and the water tank 110 to discharge water discharged from the germination tank 140 to the outside.
  • the drain valve 196 downstream of the germination tank 140 and opening and closing as necessary, clean water can be newly circulated in the coffee bean germination device 100.
  • the circulation pump 170 may be installed in the transfer line of water, as shown in FIG. 1, and the water tank 110, the magnetized water generator 130, the germination tank 140, the shower head 150, and the filter described above. Driving force for circulating the water between the 180 may be provided.
  • the controller 190 includes a first heater 120, a second heater 160, a temperature sensor 192, a showerhead 150, a mixing pump 172, a circulation pump 170, It is electrically connected to the switching valve 194 and the drain valve 196 to control their operation, respectively, and by having such a controller 190, an automated coffee bean germination device 100 can be implemented. .
  • 6 to 9 illustrate a technical configuration according to a second object.
  • the water tank having a first heater 120 for heating the water in accordance with the control signal of the controller 190 is lower than the temperature of the water determined as a reference ( 110);
  • the magnetization water generator 130 to magnetize the water supplied from the water tank 110,
  • Switch valve 194 for changing the path to directly supply the magnetized water supplied from the circulation pump 170 to the germination tank 140 or to the magnetized water discharger 150 installed on the germination tank 140.
  • a germination tank 140 for supplying magnetized water from the switching valve 194 to fill the magnetized water so that the coffee beans are completely locked and germinating the coffee beans;
  • a drain valve 196 that opens and closes as necessary and discharges or circulates the magnetized water discharged from the germination tank 140 to the outside;
  • Filter 180 for supplying the magnetized water to the water tank 110 after removing the foreign matter contained in the magnetized water by receiving the magnetized water circulated through the drain valve 196, and
  • the first heater 120 installed in the water tank 110, the circulation pump 170, the switching valve 194, the second heater 160 installed in the germination tank 140, the mixing pump 172, the drain valve 196, and a controller 190 for controlling the operation of the ultrasonic generator 149,
  • the germination tank 140 includes a partition wall 146 having a mesh structure for dividing an internal space into a plurality of unit spaces,
  • a germination container 148 having a mesh structure installed on an upper surface of the partition 146 to receive green coffee beans;
  • the magnetization water discharger 150 formed on the germination tank 140 In order to inject the magnetized water into the green coffee beans contained in the germination container 148, the magnetization water discharger 150 formed on the germination tank 140, and
  • Ultrasonic generator 149 formed on the side wall of the germination tank 140, in order to ultrasonically stimulate the green coffee beans contained in the germination container 148,
  • the second heater After measuring the temperature of the water through the temperature sensor 192, the second heater is installed in the lower part of the germination tank 140, in order to heat the water in accordance with the control signal of the controller 190 when the temperature of the water is lower than the reference 160,
  • Chitosan supply tank 200 for supplying chitosan from the outside is connected to the inlet formed on the side wall of the germination tank 140,
  • the present invention in addition to the magnetized water, by using chitosan and ultrasonic waves can improve the coffee green bean germination effect by mutual synergy, as compared to the case of using the magnetized water alone, the effect of chitosan and ultrasonic waves on the green coffee germination first Let's look at it.
  • Chitosan is a biodegradable natural polymer material that is harmless to the human body and has antimicrobial activity itself. When used in plants, chitosan is known to improve the self-protection function of plants, such as the induction of chitinase production.
  • Chitosan is also used in medical materials such as food, cosmetics, wastewater treatment, wound healing and tissue repair, and is used in various industries such as gene delivery.
  • chitosan is a chitosan having a molecular weight (Mw) of 4.571 ⁇ 10 4 and a deacetylation degree (%) of 84.94%, a chitosan having a molecular weight (Mw) of 1.062 ⁇ 10 5 and a deacetylation degree (%) of 82.10%, and a molecular weight (Mw).
  • the ultrasonic wave is a pressure wave in a high frequency region of 20 kHz or more, which cannot be detected by human hearing as a vibration through an intermediate material, like a sound wave, and is a mechanical vibration wave and can propagate through a medium.
  • the speed is 340 m / s in air, 1,500 m / s in seawater, and 5,000 m / s through hardware.
  • the ultrasonic wave When the ultrasonic wave is irradiated into the liquid medium, it grows into a fine cavitation bubble due to cavitation, and undergoes a process in which the sufficiently grown bubbles explode explosively. However, during the growth of the bubbles, the vapor of the aqueous solution flows into the bubbles, and energy is accumulated in the bubbles, thereby increasing the temperature and pressure inside the bubbles.
  • the coffee bean germination is promoted by sonicating the ultrasonic wave of 40 kHz to 60 kHz for 5 to 30 minutes under the condition that the water temperature of the magnetized water filled in the germination tank 140 is 40.1 to 85 ° C.
  • the ultrasonic generator is a general-purpose ultrasonic generator including a vibrator having two vibrators, and the ultrasonic generator is not limited to its use as long as the ultrasonic generator is capable of generating ultrasonic waves of 40 kHz to 60 kHz.
  • the coffee bean germination device 100 supplies the magnetized water generated by magnetizing the water by the magnetization water generator 130 to the coffee bean 10, and to the first heater 120 and the second heater 160.
  • the germination temperature of the coffee beans 10 By controlling the germination temperature of the coffee beans 10, a large amount of coffee beans 10 by ultrasonic treatment and chitosan injection can be effectively germinated within a short time.
  • the filter 180 is a mixture of 0.05 ⁇ 2 ⁇ m Nano CaCO 3 20 ⁇ 80wt% and loess 20 ⁇ 80wt% after 1 ⁇ at 900 ⁇ 1,500 °C in an electric furnace After firing for 3 hours to grind to 300 ⁇ 800mesh and using a high pressure press machine manufactured in a plate shape of 5 ⁇ 7mm.
  • the water tank 110 is a configuration in which water is stored, and as shown in FIG. 6, a first heater 120 for heating water is installed in the water tank 110.
  • the water heated by the first heater 120 and the temperature is increased is supplied to the germination tank 140 via the magnetization water generator 130.
  • the temperature sensor 192 may be installed in the water tank 110 to adjust the temperature of the water, as shown in FIG. 1. As such, by mounting the temperature sensor 192 together with the first heater 120 in the water tank 110, the temperature of the water may be suitably maintained for the germination of the green coffee beans 10.
  • the temperature of the magnetized water in the water tank 110 is kept constant. I can make it.
  • the magnetization water generator 130 may be connected to the water tank 110 to magnetize the water supplied from the water tank 110. More specifically, as shown in FIG. 2, the magnetization water generator 130 includes a housing 132 through which water passes, a plurality of permanent magnets 134 disposed in a circumferential direction along an inner circumferential surface of the housing 132, and the like. It may be configured as.
  • a permanent magnet 134 having a magnetic strength of 6,000 to 10,000 gauss may be used.
  • a neodymium magnet may be used as the permanent magnet 134.
  • the permanent magnet 134 may be formed in a column shape and may be mounted in the groove of the inner wall of the housing 132. In this case, the N pole of the permanent magnet 134 may be disposed to face the central axis of the housing 132. .
  • a magnetic field may be formed in the housing 132 by the permanent magnet 134 disposed in the housing 132.
  • the water may be magnetized, and the particles may be finely decomposed.
  • the water may have a changed molecular structure, for example, a hexagonal water structure.
  • the magnetized water generated by the magnetized water generator 130 it has abundant dissolved oxygen, it can further activate the mineral ions in the water, has a beneficial alkalinity to life, remove heavy metals and sterilize, the structure of the water molecules Dense and uniform hexagonal water can be formed.
  • the magnetized water it is possible to supply smooth moisture to the coffee beans 10 to induce rapid germination of the coffee beans 10, and at the same time to effectively wash and disinfect the coffee beans 10, the coffee beans 10 Can effectively inhibit the growth of bacteria in
  • the nutritional value of the green coffee beans is changed according to the components dissolved in the water discharged through the outlet 144 after germination, and many useful components such as amino acid and GABA (gamma aminolactic acid) are dissolved in the discharged water. If so, the nutritional value of the coffee beans will be reduced.
  • the germination tank 140 has an inlet 142 located at an upper portion thereof connected to the magnetized water generator 130, and water supplied from the magnetized water generator 130 through an outlet 144 positioned at a lower portion thereof. May be discharged toward the water tank 110.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing the inside of the germination tank 140 of the coffee bean germination device 100 according to the second object of the present invention.
  • the interior space of the germination tank 140 may be partitioned into a plurality of unit spaces by the partition wall 146 along the vertical direction, and each of the unit spaces has coffee beans 10 therein.
  • Germination containers 148 may be disposed to accommodate each.
  • the partition wall 146 and the germination container 148 may have a mesh structure so that water supplied to the germination tank 140 may easily pass therethrough.
  • the second heater 160 may be installed inside the germination tank 140 to heat the internal space of the germination tank 140, and the temperature sensor 192 installed in the germination tank 140. The operation of the second heater 160 may be adjusted according to the temperature sensed by).
  • an ultrasonic generator 149 is installed on the sidewall of the germination tank 140 to give an ultrasonic stimulus to the green coffee beans to remove foreign substances and germination stimuli on the surface of the green coffee beans.
  • the germination tank 140 is filled with magnetized water, and the ultrasonic waves generated from the ultrasonic generator 149 installed on the side wall stimulate the coffee beans with the magnetized water as a medium, and chitosan is supplied. As the antibacterial action and germination promoting action is synergistically occurs.
  • the germination condition of the coffee beans in the germination tank 140 is chitosan having a molecular weight (Mw) of 4.571 ⁇ 10 4 and a degree of deacetylation (%) of 84.94% in a state in which the coffee beans are completely submerged in the germination tank 140.
  • coffee beans can be germinated in a short time than coffee green germination by magnetized water treatment alone .
  • the germination rate increases as the temperature of the germination environment increases, and there may be a problem of rapid bacterial growth, but in the present invention, it is possible to suppress the growth of bacteria due to the use of chitosan. Can be.
  • the water temperature in the germination tank is low, although bacterial growth is reduced, there may be a problem in that the germination time is long, so that the water temperature in the germination tank is preferably maintained in the range of 40.1 to 85 ° C.
  • the water temperature in the germination tank can be adjusted to maintain the temperature of the germination environment suitable for germination using the first heater 120 and the second heater 160 described above, so that the germination time of the coffee beans can be shortened as much as possible. Temperature control is possible to minimize bacterial growth and odor generation within the range.
  • FIG 8 is a cross-sectional view showing a state in which water is filled in the germination tank 140 of the green coffee bean germination device 100 according to the second object of the present invention.
  • the interior space of the germination tank 140 may be immersed by water supplied from the magnetization water generator 130, in which case, The outlet 144 is kept closed by the cover.
  • the mixing pump 172 may be installed in the lower part of the germination tank 140 as shown in FIG. 8, the water filled in the germination tank 140 for the initial absorption of water may be provided by the mixing pump 172. It can be mixed up and down smoothly.
  • the magnetization water discharger 150 is installed inside the germination tank 140 and connected to the magnetization water generator 130 to spray water supplied from the magnetization water generator 130 into the germination tank 140. Can be.
  • the inlet pipe is installed on the top of the germination tank 140 separately from the transfer pipe connected to the inlet 142 for the filling of the germination tank 140, and the magnetized water discharger 150 is disposed on the inlet pipe 140.
  • the magnetized water supplied from the magnetized water generator 130 may be injected into the germination tank 140 by such a magnetized water discharger (150).
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state in which water is supplied by the magnetized water discharger 150 of the coffee bean germination device 100 according to the second object of the present invention.
  • the magnetization water discharger 150 installed in the inlet pipe above the germination tank 140 sprays the supplied magnetization water onto the coffee beans 10 in the germination tank 140, thereby germinating the tank as described above.
  • the moisture in the germination tank 140 may be kept constant while simultaneously washing the green coffee beans 10 in which moisture is absorbed.
  • the germination container 148 and the partition wall 146 may have a mesh structure as described above, as shown in FIG. 9, the water sprayed by the magnetization water discharger 150 is in the germination container 148. After being injected into the coffee green beans 10, the coffee beans may be discharged through the outlet 144 under the germination tank 140.
  • the switching valve 194 is interposed between the magnetization water generator 130 and the germination tank 140 to pass through the movement path of the water discharged from the magnetization water generator 130 to the germination tank 140 or the magnetization water discharger ( 150).
  • the magnetized water As described above, by receiving the magnetized water through the inlet 142 to fill the germination tank 140 with water, the initial absorption of the water to the coffee beans 10 is made, and the magnetized water is germinated through the magnetized water discharger 150 ( By spraying the inside 140, the humidity in the germination tank 140 is maintained.
  • the switching valve 194 represents a connection relationship between the magnetization water generator 130, the inlet 142 of the germination tank 140, and the magnetization water discharger 150 so as to correspond to the above-described germination step. Interchange from “inlet 142 of 140" to "magnetized water generator 130 to magnetized water outlet 150" can be made.
  • the filter 180 is a component for removing impurities contained in water. As described above, after mixing 20 to 80 wt% of nano CaCO 3 and 20 to 80 wt% of yellow soil in a 0.05-2 ⁇ m furnace, After firing at 900 ⁇ 1,500 °C for 1 to 3 hours and pulverized to 300 ⁇ 800mesh and using a high-pressure press machine produced in a plate shape of 5 ⁇ 7mm.
  • water discharged from the germination tank 140 may be installed at a point before returning to the water tank 110.
  • the drain valve 196 may be interposed between the germination tank 140 and the water tank 110 to discharge the water discharged from the germination tank 140 to the outside.
  • the drain valve 196 downstream of the germination tank 140 and opening and closing as necessary, clean water can be newly circulated in the coffee bean germination device 100.
  • the circulation pump 170 may be installed in the transfer line of water, as shown in FIG. 6, and the water tank 110, the magnetization water generator 130, the germination tank 140, the magnetization water discharger 150, and the aforementioned water tank 110.
  • a driving force for circulating water between the filters 180 may be provided.
  • the controller 190 includes a first heater 120, a second heater 160, a temperature sensor 192, a magnetized water discharger 150, a mixing pump 172, and a circulation pump 170.
  • the switching valve 194 and the drain valve 196 can be electrically connected to control their operation, respectively, by having such a controller 190, automated coffee green germination device 100 can be implemented. have.
  • the method for germinating green coffee beans according to the first and second purposes includes filling the green coffee beans in a germination container 148 having a mesh structure installed inside the germination tank 140;
  • It comprises a germination step of germinating for 3 to 9 hours at a temperature of 40.1 ⁇ 85 °C, in the condition of generating ultrasound and chitosan,
  • the germination step may be treated with ultrasonic waves of 40 kHz to 60 kHz at a temperature of 40.1 to 85 ° C. for 5 to 30 minutes, and the chitosan concentration mixed with the magnetized water charged in the germination tank 140 may be maintained at 0.05 to 0.1%.
  • the germination step is made by adding chitosan so as to germinate for 2 to 8 hours.
  • the magnetization water in the germination tank 140 is circulated by the air generated by the circulation pump to maintain the temperature of the magnetization water in the germination tank 140 uniformly.
  • the circulation of magnetized water by the circulation pump is continued until the germination process is completed.
  • the germination step is to maintain the magnetized water temperature in the germination tank 140 at 40.1 ⁇ 85 °C, it is preferable to maintain the water temperature because it can delay the germination time when out of the temperature range.
  • the ultrasonic wave is treated with ultrasonic waves of 40 kHz to 60 kHz for 5 to 30 minutes to wash foreign substances on the surface of the coffee beans and to stimulate the germination.
  • the chitosan has the effect of inhibiting bacterial growth of coffee beans, which is excellent when the chitosan concentration mixed with the magnetized water filled in the germination tank 140 is maintained at 0.05 ⁇ 0.1%.
  • the coffee bean germination device significantly increases the Gaba (GABA, ⁇ -aminobutyric acid) content by shortening the germination time of coffee beans by synergistic interaction of magnetized water, ultrasound, and chitosan.
  • the industrial applicability is very large.

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Abstract

본 발명은 다량의 커피 생두를 단시간 내에 발아시킴으로써 가바(GABA, γ-aminobutyric acid) 함량을 획기적으로 증가시키는 커피 생두 발아 장치 및 이를 이용한 커피 생두 발아방법에 관한 것이다.

Description

커피 생두 발아장치 및 이를 이용한 발아방법
본 발명은 다량의 커피 생두를 단시간 내에 발아시킴으로써 가바(GABA, γ-aminobutyric acid) 함량을 획기적으로 증가시키는 커피 생두 발아 장치 및 이를 이용한 커피 생두 발아방법에 관한 것으로서,
가바(GABA, γ-aminobutyric acid) 함량을 획기적으로 증가시키는 커피 생두 발아 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 물이 저장되는 물 탱크, 물 탱크 내부에 설치되어 물을 가열하는 제1 히터, 물 탱크와 연결되어 물 탱크로부터 공급되는 물을 자화시키는 자화수 생성기, 유입구가 자화수 생성기와 연결되어 내부 공간이 자화수 생성기로부터 공급되는 물에 의해 충전 가능하며, 배출구를 통해 자화수 생성기로부터 공급되는 물을 물 탱크로 배출하는 발아 탱크, 발아 탱크 내부에 설치되며 자화수 생성기와 연결되어 자화수 생성기로부터 공급되는 물을 발아 탱크 내부에 분사하는 샤워기, 발아 탱크 내부에 배치되며, 내부에 커피 생두가 수용되는 발아 용기, 및 물을 순환시키는 순환 펌프를 포함하는 커피 생두 발아 장치및 발아방법이 제공된다.
발아 제품이 건강에 유리하다는 것은 널리 알려진 사실이다. 모든 종자는 발아 순간 최고의 영양가를 지닌다는 것은 독일 막스프랑크 연구소에서 1993년에 발표한 연구 결과로 인하여 세계에 널리 알려지게 되었다.
예를 들어, 현미 자체로 밥을 지었을 때 현미의 좋은 성분에 대한 소화 섭취가 어려우나, 이를 발아시켜 발아 현미밥을 하면 다량의 영양 성분이 늘어나며 현미가 가지고 있는 영양분을 사람이 쉽게 섭취할 수 있다.
현미는 발아되면서 가바(GABA, 감마아미노락산) 성분이 5~10배 증가하며, 이는 뇌에 산소 공급량을 증가시켜 뇌세포 대사 기능을 촉진시키는 작용을 하고, 막힌 혈관의 찌꺼기를 제거하는데 탁월한 효능을 가지고 있어 고혈압을 예방하고 신경계 안정을 통해 스트레스 해소는 물론 정신을 안정시키는 작용을 한다.
이처럼 종자는 발아 시점에 다량의 영양소가 증가하고 각종의 미량 효소가 생성된다. 커피 생두도 발아시 건조하고 로스팅(roasting)하여 커피 원두를 제조하면 상기 가바 성분이 2~3배 증가하며, 카페인도 줄어든다. 또한 구미커피선진국에서의 프리미엄 커피 생산과정에서 커피생두를 세척하여서(Washed Bean) 생두 수확 및 건조 과정에서 발생하는 생두 표면의 불순물을 제거함으로써 프리미엄 원두를 만드는데 동 발아과정에서는 자화수로 세척되어서 깨끗한 발아생두로 원두가 생산된다.
종래 기술에 따르면, 커피 생두를 세척한 후 발아 통 내에 공급된 상온의 물(20℃)에 일정시간 침지시킴으로써 커피 생두를 발아시키게 되는데, 이러한 경우 커피 생두가 습윤한 환경에서 장시간 노출됨으로써, 세균이 급격하게 증식하고 악취가 발생함은 물론 발아율도 낮아지는 문제가 있다.
이와 같은 문제를 해결하고자, 본 발명자는 가바 함량을 획기적으로 증가시키는 커피 생두 발아장치에 대해 특허출원(공개특허 10-2011-0031299)한 바 있으며, 상기 공개특허의 경우 자화수라는 물의 특성을 이용하여 커피 생두의 발아시간을 단축하는 효과가 있기는 하나, 본 발명자는 커피 발아가 더욱 효과적으로 이루어지도록 하기 위하여 기술을 고안한 결과 본 발명에 이르게 되었다.
상기의 문제를 해결하기 위하여,
본 발명의 제1목적은 다량의 커피 생두를 단시간 내에 발아시킬 수 있는 커피 생두 발아 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2목적은 커피 생두의 발아조건을 더욱 향상시킬 수 있도록 하기 위하여 초음파에 의한 이물질 제거, 키토산에 의한 세균증식 억제와 식용 산성수를 이용함으로써 발아과정에서 새로이 생성되고 증가하는 유용한 수용성의 아미노산성분과 GABA(감마 아미노락산)등이 산성수에 용해되지 않음으로써 커피 발아 품질과 영양성분을 보다 획기적으로 향상시키고, 또한 커피 생두의 발아시간을 최단시간으로 단축할 수 있는 커피 생두 발아장치 및 이를 이용한 발아방법을 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.
상기의 제1목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일 측면에 따르면, 물이 저장되는 물 탱크, 물 탱크 내부에 설치되어 물을 가열하는 제1 히터, 물 탱크와 연결되어 물 탱크로부터 공급되는 물을 자화시키는 자화수 생성기, 유입구가 자화수 생성기와 연결되어 내부 공간이 자화수 생성기로부터 공급되는 물에 의해 충전 가능하며, 배출구를 통해 자화수 생성기로부터 공급되는 물을 물 탱크로 배출하는 발아 탱크, 발아 탱크 내부에 설치되며 자화수 생성기와 연결되어 자화수 생성기로부터 공급되는 물을 발아 탱크 내부에 분사하는 샤워기, 발아 탱크 내부에 배치되며, 내부에 커피 생두가 수용되는 발아 용기, 및 물을 순환시키는 순환 펌프를 포함하는 커피 생두 발아 장치가 제공된다.
커피 생두 발아 장치는, 발아 탱크 내부에 설치되어 발아 탱크의 내부 공간을 가열하는 제2 히터를 더 포함할 수 있다.
커피 생두 발아 장치는, 발아 탱크의 내부 공간이 자화수 생성기로부터 공급되는 물에 의해 충전되는 경우, 물을 상하로 혼합하는 유동을 발생시키는 혼합 펌프를 더 포함할 수 있다.
커피 생두 발아 장치는, 물에 포함된 불순물을 제거하기 위한 필터를 더 포함할 수 있다.
커피 생두 발아 장치는, 제1 히터, 샤워기 및 순환 펌프의 작동을 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다.
커피 생두 발아 장치는, 물 탱크 및 발아 탱크 중 적어도 어느 하나에 설치되는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.
커피 생두 발아 장치는, 자화수 생성기와 발아 탱크 사이에 개재되어 자화수 생성기로부터 배출되는 물의 이동 경로를 발아 탱크 또는 샤워기로 변경하는 전환 밸브를 더 포함할 수 있다.
커피 생두 발아 장치는, 발아 탱크와 물 탱크 사이에 개재되어 발아 탱크로부터 배출되는 물을 외부로 배출하는 배수 밸브를 더 포함할 수 있다.
커피 생두 발아 장치는, 발아 탱크의 내부 공간을 상하 방향을 따라 복수의 단위 공간으로 구획하는 격벽을 더 포함하며, 복수의 단위 공간에는 발아 용기가 각각 배치될 수 있다.
격벽은 물이 통과하도록 메시(mesh) 구조를 가질 수 있다.
발아 용기는 물이 통과하도록 메시 구조를 가질 수 있다.
유입구는 발아 탱크의 상부에 위치하고, 배출구는 발아 탱크의 하부에 위치할 수 있다.
자화수 생성기는, 내부로 물이 통과하는 하우징, 하우징의 내주면을 따라 배치되는 복수의 영구자석을 포함할 수 있다.
상기 제2목적을 달성하기 위하여,
본 발명은 온도센서를 통해 물의 온도를 측정한 후, 기준으로 정한 물의 온도보다 낮은 경우 제어기의 제어신호에 따라 물을 가열하는 제1히터가 내부에 장착되어 있는 물탱크와,
상기 물탱크와 연결되어 있어, 물탱크로부터 공급되는 물을 자화시키는 자화수생성기와,
상기 자화수생성기로부터 공급되는 자화수를 순환시키기 위한 순환펌프와,
상기 순환펌프로부터 공급받은 자화수를 발아탱크 내부로 직접 공급하거나 또는 발아탱크 상부에 설치되어 있는 자화수 배출기로 공급하기 위하여 경로를 변경시켜주는 전환밸브와,
상기 전환밸브로부터 자화수를 공급받아 커피생두가 완전히 잠기도록 자화수를 충전하여 커피생두를 발아시키는 발아탱크와,
필요에 따라 개폐하여, 상기 발아탱크로부터 배출되는 자화수를 외부로 배출하거나 또는 순환시키는 배수밸브와,
상기 배수밸브를 거쳐 순환하는 자화수를 공급받아 자화수 내에 포함되어 있는 이물질을 제거한 후 다시 상기 물탱크로 자화수를 공급하는 필터와,
상기 물탱크 내에 설치되어 있는 제1히터와, 순환펌프와, 전환밸브와, 발아탱크 내에 설치되어 있는 제2히터, 혼합펌프와, 배수밸브, 초음파발생기의 작동을 제어하기 위한 제어기를 포함하여 이루어진 것으로서,
상기 발아탱크는 내부의 공간을 복수의 단위 공간으로 구획하기 위한 메시(mesh) 구조의 격벽과,
상기 격벽 상부면에 설치되어 커피 생두를 수용하는 메시(mesh) 구조의 발아용기와,
상기 발아용기에 수용되어 있는 커피 생두에 자화수를 분사하기 위하여, 발아탱크 상부에 형성되어 있는 자화수 배출기와,
상기 발아용기에 수용되어 있는 커피 생두를 초음파 자극하기 위하여, 발아탱크의 측벽에 형성되어 있는 초음파발생기와,
온도센서를 통해 물의 온도를 측정한 후, 기준으로 정한 물의 온도보다 낮은 경우 제어기의 제어신호에 따라 물을 가열하기 위하여, 발아탱크의 하부에 설치되는 제2히터와,
발아탱크의 측벽에 형성되어 있는 주입구와 연결되어 외부로부터 키토산을 공급하기 위한 키토산공급탱크와,
발아탱크 내부에 충전되어 있는 자화수를 순환시키기 위한 혼합펌프를 포함하여 이루어지는 커피 생두 발아장치와,
상기 커피 생두 발아장치를 이용한 커피 생두 발아방법으로서,
발아탱크 내부에 설치되어 있는 메시(mesh) 구조의 발아용기에 커피 생두를 채우는 단계와,
물탱크에 물을 공급한 후 제1히터에 의해 물을 가열하는 단계와,
상기 물탱크로부터 공급되는 물을 자화수생성기에 통과시켜 자화수를 생성하는 단계와,
상기 자화수를 상기 발아탱크 내부로 주입하여 발아용기가 완전히 잠기도록 하는 침지단계와,
40.1 ~ 85℃의 온도에서 40 kHz ~ 60 kHz의 초음파를 5 ~ 30분간 처리하고, 발아탱크 내에 충전된 자화수와 혼합된 키토산 농도가 0.05 ~ 0.1%가 유지될 수 있도록 키토산을 첨가하여 2 ~ 8시간 동안 발아시키는 발아단계와,
자화수 배출단계를 포함하여 이루어지는 것으로서, 약산성의 자화수로 발아를 함으로써 발아과정에서 발생하는 수용성의 아미노산 성분 GABA(감마 아미노락산)성분이 자화수에 용해되지 않아 자화수 배출단계에서 자화수와 함께 배출되는 것을 방지하여 커피 생두의 발아촉진이 가능한 것임을 특징으로 하는 커피 생두 발아 발아방법을 주요 기술적 구성으로 한다.
상기 제1목적에 따른 기술구성에 의하면, 다량의 커피 생두를 단시간 내에 효과적으로 발아시킬 수 있다.
상기 제2목적에 따른 기술구성에 의하면, 커피 생두 발아장치는 자화수에 의한 발아시간 단축에 더하여, 초음파의 발생에 의한 커피 생두 표면에 잔류하고 있는 이물질을 제거하여 주고, 키토산의 사용에 따른 세균번식 등에 의한 커피 생두의 발아조건을 악화시키는 것을 해소함으로써, 자화수, 초음파 및 키토산의 복합작용에 의한 커피 생두 발아조건을 더욱 향상시킴과 동시에 약산성수를 사용함으로써 발아생두가 지닌 유용한 수용성의 아미노산 성분과 GABA(감마 아미노락산)성분이 약산성수에 용해되지 않음으로써 발아탱크로부터 외부로 배출되는 것을 방지함으로써, 커피 생두 발아시간의 단축과 보다 효과적인 커피 생두 발아가 이루어져 가바(GABA, γ-aminobutyric acid) 함량을 획기적으로 증가시키는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 제1목적에 따른 커피 생두 발아 장치를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 제1목적, 제2목적에 따른 커피 생두 발아 장치의 자화수 생성기의 내부 구조를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명의 제1목적에 따른 커피 생두 발아 장치의 발아 탱크 내부를 나타낸 단면도.
도 4는 본 발명의 제1목적에 따른 커피 생두 발아 장치의 발아 탱크 내부에 물이 충전된 상태를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명의 제1목적에 따른 커피 생두 발아 장치의 샤워기에 의해 물이 공급되는 상태를 나타낸 단면도.
도 6은 본 발명의 제2목적에 따른 커피 생두 발아 장치를 나타낸 개략도.
도 7은 본 발명의 제2목적에 따른 커피 생두 발아 장치의 발아 탱크 내부를 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명의 제2목적에 따른 커피 생두 발아 장치의 발아 탱크 내부에 물이 충전된 상태를 나타낸 단면도.
도 9는 본 발명의 제2목적에 따른 커피 생두 발아 장치의 자화수 배출기에 의해 물이 공급되는 상태를 나타낸 단면도.
이하, 상기의 기술 구성에 대한 구체적인 기술 내용을 도면과 함께 살펴보고자 한다.
상기 도 1 내지 도 5는 제1목적에 따른 기술 구성을 보인 것으로서,
도 1은 본 발명의 제1목적에 따른 커피 생두 발아 장치(100)를 나타낸 개략도이다.
제1목적에 따른 기술구성은 도 1에 도시된 바와 같이, 물 탱크(110), 제1 히터(120), 자화수 생성기(130), 발아 탱크(140), 발아 용기(148), 샤워기(150), 제2 히터(160), 순환 펌프(170), 혼합 펌프(172), 필터(180), 제어기(190), 온도 센서(192), 전환 밸브(194), 및 배수 밸브(196) 등을 구비한 커피 생두 발아 장치(100)가 제시된다.
이와 같은 제1목적에 따른 기술구성은, 자화수 생성기(130)에 의해 물이 자화됨으로써 생성된 자화수를 커피 생두(10)에 공급하고, 제1 히터(120) 및 제2 히터(160)에 의해 커피 생두(10)의 발아 온도를 조절함으로써, 다량의 커피 생두(10)를 단시간 내에 효과적으로 발아시킬 수 있다.
또한, 제1목적에 따른 기술구성의 경우, 순환되는 물에 포함된 분순물을 필터(180)에 의해 제거함으로써, 커피 생두(10) 표면의 오면 물질과 카페인을 효과적으로 제거할 수 있으며, 나아가 커피 생두(10) 내의 세균 증식 또한 효과적으로 방지할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 제1목적을 달성하기 위한 기술구성에 따른 커피 생두 발아 장치(100)의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
물 탱크(110)는 물이 저장되어 있는 구성으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 물 탱크(110) 내에는 물을 가열하기
위한 제1 히터(120)가 설치될 수 있다. 이러한 제1 히터(120)에 의해 가열되어 온도가 상승한 물은 자화수 생성기(130)를 거쳐 발아 탱크(140)로 공급될 수 있다.
그리고 이러한 물의 온도를 조절하기 위하여 물 탱크(110) 내부에는 도 1에 도시된 바와 같이, 온도 센서(192)가 설치될 수 있다. 이와 같이 물 탱크(110) 내에 제1 히터(120)와 함께 온도 센서(192)가 장착됨으로써, 커피 생두(10)의 발아를 위해 적합하게 물의 온도를 유지할 수 있다.
자화수 생성기(130)는 도 1에 도시된 바와 같이, 물 탱크(110)와 연결되어 물 탱크(110)로부터 공급되는 물을 자화시킬 수 있다. 보다 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 자화수 생성기(130)는, 내부로 물이 통과하는 하우징(132), 하우징(132)의 내주면을 따라 원주 방향으로 배치되는 복수의 영구자석(134) 등으로 구성될 수 있다.
예를 들어 자기의 세기가 6,000~10,000 가우스인 영구자석(134)이 이용될 수 있으며, 이러한 영구자석(134)으로 예를 들어 네오디윰 자석이 이용될 수 있다. 그리고 이러한 영구자석(134)은 기둥 형상으로 형성되어 하우징(132) 내벽의 홈에 장착될 수 있으며, 이 경우 영구자석(134)의 N극은 하우징(132)의 중심축을 향하도록 배치될 수 있다.
이와 같이 하우징(132) 내에 배치된 영구자석(134)에 의해 하우징(132) 내에는 자기장이 형성될 수 있으므로, 이러한 자기장에 수직하도록 물이 통과하면 물은 자화 처리되면서 입자가 세밀하게 분해될 수 있으며, 이에 따라 물은 분자 구조가 변경되어 예를 들어 육각수 구조를 가질 수 있게 된다.
자화수 생성기(130)에 의해 생성된 자화수의 경우, 풍부한 용존 산소를 가지게 되고, 물 속의 미네랄 이온들을 더욱 활성화시킬 수 있으며, 생명체에 유익한 알칼리성을 띄고, 중금속 제거 및 멸균 작용을 가지고 있으며, 물 분자의 구조가 치밀하고 균일한 육각수를 형성할 수 있다.
따라서, 이와 같은 자화수를 이용함으로써, 커피 생두(10)에 원활한 수분 공급이 가능하게 되어 커피 생두(10)의 신속한 발아를 유도함과 동시에, 커피 생두(10)를 효과적으로 세척 및 소독하여 커피 생두(10) 내의 세균 증식을 효과적으로 억제할 수 있으며, 이에 따라 결과적으로 커피 생두(10)의 산패를 방지할 수 있게 된다.
발아 탱크(140)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상부에 위치하는 유입구(142)가 자화수 생성기(130)와 연결되며, 하부에 위치한 배출구(144)를 통해 자화수 생성기(130)로부터 공급된 물을 물 탱크(110)를 향해 배출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1목적에 따른 커피 생두 발아 장치(100)의 발아 탱크(140) 내부를 나타낸 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 발아 탱크(140)의 내부 공간은 상하 방향을 따라 격벽(146)에 의해 복수의 단위 공간으로 구획될 수 있으며, 이들 각각의 단위 공간에는 내부에 커피 생두(10)가 수용되는 발아 용기(148)가 각각 배치될 수 있다. 그리고 이러한 격벽(146) 및 발아 용기(148)는 발아 탱크(140)로 공급된 물이 용이하게 통과할 수 있도록 메시(mesh) 구조로 이루어질 수 있다.
제2 히터(160)는 도 3에 도시된 바와 같이, 발아 탱크(140) 내부에 설치되어 발아 탱크(140)의 내부 공간을 가열할 수 있으며, 발아 탱크(140) 내에 설치되는 온도 센서(192)에 의해 감지되는 온도에 따라 제2 히터(160)의 작동 여부가 조절될 수 있다.
커피 생두(10)의 발아시, 발아 환경의 온도가 높으면 발아 속도는 증가하나 급격히 세균이 증식되고 악취가 발생되며, 반대로 발아 환경의 온도가 낮으면 세균 증식은 저감되나 발아 소요 시간이 길어지게 된다.
이에 대해 본 실시예의 경우 상술한 제1 히터(120)와 함께 제2 히터(160)를 이용하여 발아 환경의 온도를 발아에 적합하게 조절하고 이를 유지할 수 있으므로, 세균 증식 및 악취 발생을 최소화하면서도 발아 속도를 향상시킬 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 제1목적에 따른 커피 생두 발아 장치(100)의 발아 탱크(140) 내부에 물이 충전된 상태를 나타낸 단면도이다.
커피 생두(10)에 1차적으로 물을 흡수시키기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이 발아 탱크(140)의 내부 공간은 자화수 생성기(130)로부터 공급되는 물에 의해 침지될 수 있으며, 이 경우, 배출구(144)는 커버에 의해 닫힌 상태를 유지하게 된다.
발아 탱크(140)의 하부에는 도 4에 도시된 바와 같이, 혼합 펌프(172)가 설치될 수 있으므로, 물의 초기 흡수를 위해 발아 탱크(140) 내에 충전된 물은 이러한 혼합 펌프(172)에 의해 상하로 원활히 혼합될 수 있다.
샤워기(150)는 도 1에 도시된 바와 같이, 발아 탱크(140) 내부에 설치되며 자화수 생성기(130)와 연결되어 자화수 생성기(130)로부터 공급되는 물을 발아 탱크(140) 내부에 분사할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 발아 탱크(140)의 충전을 위한 유입구(142)와 연결된 이송관과는 별도로 유입관이 발아 탱크(140)의 상부에 설치되고, 이러한 유입관에 샤워기(150)가 복수로 설치될 수 있으므로, 자화수 생성기(130)로부터 공급된 자화수는 이러한 샤워기(150)에 의해 발아 탱크(140) 내에 분사될 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1목적에 따른 커피 생두 발아 장치(100)의 샤워기(150)에 의해 물이 공급되는 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 발아 탱크(140) 상부의 유입관에 설치된 샤워기(150)는 공급된 자화수를 발아 탱크(140) 내의 커피 생두(10)에 분사함으로써, 상술한 바와 같이 발아 탱크(140) 내에 물을 충전함에 의해 1차적으로 수분이 흡수된 커피 생두(10)를 세척함과 동시에 발아 탱크(140) 내의 습도를 일정하게 유지할 수 있다.
이 경우, 발아 용기(148)와 격벽(146)은 상술한 바와 같이 메시 구조로 이루어질 수 있으므로, 도 5에 도시된 바와 같이, 샤워기(150)에 의해 분사된 물은 발아 용기(148) 내의 커피 생두(10)에 분사된 후 발아 탱크(140)하부의 배출구(144)를 통해 배출될 수 있다.
전환 밸브(194)는 도 1에 도시된 바와 같이, 자화수 생성기(130)와 발아 탱크(140) 사이에 개재되어 자화수 생성기(130)로부터 배출되는 물의 이동 경로를 발아 탱크(140) 또는 샤워기(150)로 변경할 수 있다.
상술한 바와 같이, 유입구(142)를 통해 자화수를 공급 받아 발아 탱크(140)를 물로 충전함으로써 커피 생두(10)에 대한 물의 초기 흡수가 이루어지고, 샤워기(150)를 통해 자화수를 발아 탱크(140) 내부에 분사함으로써, 발아 탱크(140) 내의 습도 유지가 이루어지게 된다.
전환 밸브(194)는 상술한 발아 단계에 대응되도록 자화수 생성기(130), 발아 탱크(140)의 유입구(142) 및 샤워기(150) 간의 연결 관계를, "자화수 생성기(130) - 발아 탱크(140)의 유입구(142)"에서 "자화수 생성기(130) -샤워기(150)"로 전환할 수 있다.
필터(180)는 물에 포함된 불순물을 제거하기 위한 구성으로서, 활성탄이 내장될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 발아 탱크(140)로부터 배출된 물이 물 탱크(110)로 복귀하기 이전 지점에 설치될 수 있다.
이와 같이 발아 탱크(140)의 하류에 필터(180)를 설치함으로써, 고온의 자화수에 의한 침지 및 살수를 통해 커피 생두(10)로부터 분리되는 오염 물질과 카페인 등을 효과적으로 걸러낼 수 있으므로, 보다 청정한 발아 커피가 생산될 수 있음은 물론이고 물에 포함된 분순물로 인한 자화수의 성능 저감 역시 방지될 수 있다.
필터(180)에는 상술한 활성탄 이외에도 천연제올라이트(zeolite), 합성제올라이트, 다공성 점토 광물, 전기석(tourmarine), 또는 칼슘 광물 등이 내장될 수 있다.
배수 밸브(196)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 발아 탱크(140)와 물 탱크(110) 사이에 개재되어 발아 탱크(140)로부터 배출되는 물을 외부로 배출할 수 있다. 이와 같이 발아 탱크(140)의 하류에 배수 밸브(196)를 설치하여 필요에 따라 개폐함으로써 커피 생두 발아 장치(100) 내에 청정한 물을 새롭게 순환시킬 수 있다.
순환 펌프(170)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 물의 이송 라인 중에 설치될 수 있으며, 상술한 물 탱크(110), 자화수 생성기(130), 발아 탱크(140), 샤워기(150) 및 필터(180) 사이에 물을 순환시키기 위한 구동력을 제공할 수 있다.
제어기(190)는, 도 1에 도시된 바와 같이 제1 히터(120), 제2 히터(160), 온도 센서(192), 샤워기(150), 혼합펌프(172), 순환 펌프(170), 전환 밸브(194) 및 배수 밸브(196)와 전기적으로 연결되어 이들의 작동을 각각 제어할 수 있으며, 이와 같은 제어기(190)를 구비함으로써, 자동화된 커피 생두 발아 장치(100)가 구현될 수 있다.
상기 도 6 내지 도 9는 제2목적에 따른 기술 구성을 보인 것으로서,
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 커피 생두 발아장치(1)는,
온도센서(192)를 통해 물의 온도를 측정한 후, 기준으로 정한 물의 온도보다 낮은 경우 제어기(190)의 제어신호에 따라 물을 가열하는 제1히터(120)가 내부에 장착되어 있는 물탱크(110);와,
상기 물탱크(110)와 연결되어 있어, 물탱크(110)로부터 공급되는 물을 자화시키는 자화수생성기(130)와,
상기 자화수생성기(130)로부터 공급되는 자화수를 순환시키기 위한 순환펌프(170)와,
상기 순환펌프(170)로부터 공급받은 자화수를 발아탱크(140) 내부로 직접 공급하거나 또는 발아탱크(140) 상부에 설치되어 있는 자화수 배출기(150)로 공급하기 위하여 경로를 변경시켜주는 전환밸브(194)와,
상기 전환밸브(194)로부터 자화수를 공급받아 커피생두가 완전히 잠기도록 자화수를 충전하여 커피생두를 발아시키는 발아탱크(140)와,
필요에 따라 개폐하여, 상기 발아탱크(140)로부터 배출되는 자화수를 외부로 배출하거나 또는 순환시키는 배수밸브(196)와,
상기 배수밸브(196)를 거쳐 순환하는 자화수를 공급받아 자화수 내에 포함되어 있는 이물질을 제거한 후 다시 상기 물탱크(110)로 자화수를 공급하는 필터(180)와,
상기 물탱크(110) 내에 설치되어 있는 제1히터(120)와, 순환펌프(170)와, 전환밸브(194)와, 발아탱크(140) 내에 설치되어 있는 제2히터(160), 혼합펌프(172)와, 배수밸브(196)와, 초음파발생기(149)의 작동을 제어하기 위한 제어기(190)를 포함하여 이루어진 것으로서,
상기 발아탱크(140)는 내부의 공간을 복수의 단위 공간으로 구획하기 위한 메시(mesh) 구조의 격벽(146)과,
상기 격벽(146) 상부면에 설치되어 커피 생두를 수용하는 메시(mesh) 구조의 발아용기(148)와,
상기 발아용기(148)에 수용되어 있는 커피 생두에 자화수를 분사하기 위하여, 발아탱크(140) 상부에 형성되어 있는 자화수 배출기(150)와,
상기 발아용기(148)에 수용되어 있는 커피 생두를 초음파 자극하기 위하여, 발아탱크(140)의 측벽에 형성되어 있는 초음파발생기(149)와,
온도센서(192)를 통해 물의 온도를 측정한 후, 기준으로 정한 물의 온도보다 낮은 경우 제어기(190)의 제어신호에 따라 물을 가열하기 위하여, 발아탱크(140)의 하부에 설치되는 제2히터(160)와,
발아탱크(140)의 측벽에 형성되어 있는 주입구와 연결되어 외부로부터 키토산을 공급하기 위한 키토산공급탱크(200)와,
발아탱크(140) 내부에 충전되어 있는 자화수를 순환시키기 위한 혼합펌프(172)를 포함하여 이루어진다.
본 발명은 자화수에 더하여, 키토산과 초음파를 사용함으로써 자화수 단독으로 사용하는 경우보다, 상호 상승작용에 의한 커피 생두 발아효과를 높일 수 있는 것으로서, 상기 키토산과 초음파가 커피 생두 발아에 미치는 영향에 대해 먼저 살펴보고자 한다.
키토산은 인체에 무해한 생분해성 천연고분자 물질로서 그 자체가 항균력을 갖고 있으며, 식물에 사용할 경우 chitinase의 생성유도작용 등 식물체의 자기보호기능 향상효과가 있는 것으로 알려져 있다.
키토산은 식품, 화장품, 폐수처리, wound healing, tissue repair 같은 의료용 소재로도 사용되고 있으며, gene delivery같은 다양한 산업에 이용되고 있다.
이러한 기능들은 키토산의 화학구조뿐 아니라 분자량에 따라 달라진다. 그리고 키토산의 농도가 증가할수록 항균력도 증가한다는 보고를 비롯하여 다양한 조건에서의 키토산의 항균력에 대한 논문이 많이 보고되고 있다.
본 발명에서는 키토산은 분자량(Mw) 4.571 × 104, 탈아세틸화도(%) 84.94% 인 키토산과, 분자량(Mw) 1.062 × 105, 탈아세틸화도(%) 82.10% 인 키토산과, 분자량(Mw) 1.541 × 105, 탈아세틸화도(%) 86.29% 인 키토산을 0.5~1:0.5~1:0.5~1의 비율로 혼합한 혼합 키토산이 발아탱크(140) 내에 충전된 자화수와 혼합되어 키토산 농도가 0.05 ~ 0.1%가 유지될 수 있도록 첨가하여 커피 생두의 발아 촉진과 커피 생두의 세균증식 억제 효과를 기대할 수 있다.
다음으로, 초음파란 음파와 마찬가지로 매개물질을 통한 진동으로서 일반 사람의 청각으로는 감지할 수 없는 20kHz 이상의 고주파 영역의 압력파로서, 기계적 진동파이며 필히 매체를 통하여 전파가 가능하다. 그 속도는 공기 중에서 340m/s, 해수 중에서 1,500 m/s, 철물을 통하여 5,000 m/s로 물성이 단단할수록 속도가 빠르다. 초음파 발진기를 통해 전기적인 신호를 발생시킨 후, 진동자로 보내지고 진동자를 통해 탄성과 관성에 따라 파동을 발생한다.
이러한 초음파를 액체 매질속으로 조사하면 공동화(cavitation)로 인해 미세한 공동화기포(cavitation bubble)로 성장하며, 충분히 성장한 기포가 폭발적으로 파열하는 진행과정을 거치게 된다. 그런데 기포가 성장하는 과정에 수용액의 증기가 기포 내로 유입되고 또한 기포 내에 에너지가 축적되어 기포내부의 온도와 압력이 매우 높아진다.
충분히 성장된 기포가 폭발적으로 파열될 때 기포내의 고온고압가스가 순간적으로 방출되면서 충격파를 발생한다. 이와 같은 작용을 이용하여 커피 생두 표면의 이물질을 세척하고 발아촉진을 위한 자극을 줄 수 있다. 본 발명에서는 발아탱크(140) 내에 충전된 자화수의 수온이 40.1 ~ 85℃인 조건에서 40 kHz ~ 60 kHz의 초음파를 5 ~ 30분간 초음파 처리를 함으로써, 커피 생두 발아를 촉진시킨다.
상기 초음파 발생장치는 2개의 진동자를 갖는 진동부를 포함하는 일반적인 형태의 초음파 발생장치로서, 상기 40 kHz ~ 60 kHz의 초음파 발생의 가능한 장치이기만 하면 그 사용에 한정을 두지는 않는다.
도 6에 도시된 바와 같이,
본 발명에 따른 커피 생두 발아 장치(100)는 자화수 생성기(130)에 의해 물이 자화됨으로써 생성된 자화수를 커피 생두(10)에 공급하고, 제1 히터(120) 및 제2 히터(160)에 의해 커피 생두(10)의 발아 온도의 조절과 함께, 초음파 처리, 키토산 주입에 의한 다량의 커피 생두(10)를 단시간 내에 효과적으로 발아시킬 수 있다.
또한, 순환되는 물에 포함된 불순물을 필터(180)에 의해 제거함으로써, 초음파 처리 등에 의해 커피 생두(10) 표면에 묻어 있던 오염 물질과 카페인을 효과적으로 제거할 수 있으며, 나아가 커피 생두(10) 내의 세균 증식 또한 효과적으로 방지할 수 있는 것으로서, 상기 필터(180)는 0.05 ~ 2㎛의 나노(Nano) CaCO3 20 ~ 80wt%와 황토 20 ~ 80wt%를 혼합한 후 전기로에서 900 ~ 1,500℃에서 1 ~ 3시간 소성하여 300 ~ 800mesh로 분쇄한 다음 고압 프레스기를 이용하여 5 ~ 7mm의 판형으로 제조된 것을 사용한다.
이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여 제2목적에 따른 커피 생두 발아 장치(100)의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
상기 물 탱크(110)는 물이 저장되어 있는 구성으로서, 도 6에 도시된 바와 같이 물 탱크(110) 내에는 물을 가열하기 위한 제1 히터(120)가 설치된다. 이러한 제1 히터(120)에 의해 가열되어 온도가 상승한 물은 자화수 생성기(130)를 거쳐 발아 탱크(140)로 공급된다.
그리고 이러한 물의 온도를 조절하기 위하여 물 탱크(110) 내부에는 도 1에 도시된 바와 같이, 온도 센서(192)가 설치될 수 있다. 이와 같이 물 탱크(110) 내에 제1 히터(120)와 함께 온도 센서(192)가 장착됨으로써, 커피 생두(10)의 발아를 위해 적합하게 물의 온도를 유지할 수 있다.
또한, 물 탱크(110) 바닥면에 설치되어 있는 혼합펌프(170)에 의해 뿜어져 나오는 공기에 의해 물 탱크(110) 내의 자화수를 순환시킴으로써, 물 탱크(110) 내의 자화수의 온도를 일정하게 유지시켜 줄 수 있게 된다.
자화수 생성기(130)는 도 6에 도시된 바와 같이, 물 탱크(110)와 연결되어 물 탱크(110)로부터 공급되는 물을 자화시킬 수 있다. 보다 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 자화수 생성기(130)는, 내부로 물이 통과하는 하우징(132), 하우징(132)의 내주면을 따라 원주 방향으로 배치되는 복수의 영구자석(134) 등으로 구성될 수 있다.
예를 들어 자기의 세기가 6,000~10,000 가우스인 영구자석(134)이 이용될 수 있으며, 이러한 영구자석(134)으로 예를 들어 네오디윰 자석이 이용될 수 있다. 그리고 이러한 영구자석(134)은 기둥 형상으로 형성되어 하우징(132) 내벽의 홈에 장착될 수 있으며, 이 경우 영구자석(134)의 N극은 하우징(132)의 중심축을 향하도록 배치될 수 있다.
이와 같이 하우징(132) 내에 배치된 영구자석(134)에 의해 하우징(132) 내에는 자기장이 형성될 수 있으므로, 이러한 자기장에 수직하도록 물이 통과하면 물은 자화 처리되면서 입자가 세밀하게 분해될 수 있으며, 이에 따라 물은 분자 구조가 변경되어 예를 들어 육각수 구조를 가질 수 있게 된다.
자화수 생성기(130)에 의해 생성된 자화수의 경우, 풍부한 용존 산소를 가지게 되고, 물속의 미네랄 이온들을 더욱 활성화할 수 있으며, 생명체에 유익한 알칼리성을 띄고, 중금속 제거 및 멸균 작용이 있으며, 물 분자의 구조가 치밀하고 균일한 육각수를 형성할 수 있다.
따라서, 이와 같은 자화수를 이용함으로써, 커피 생두(10)에 원활한 수분 공급이 가능하게 되어 커피 생두(10)의 신속한 발아를 유도함과 동시에, 커피 생두(10)를 효과적으로 세척 및 소독하여 커피 생두(10) 내의 세균 증식을 효과적으로 억제할 수 있으며,
더욱이 키토산의 사용에 의한 커피 생두의 세균 증식 억제와, 초음파 처리에 의한 커피 생두에 묻어 있던 이물질의 제거 효과를 갖는다. 이에 따라 결과적으로 커피 생두(10)의 산패를 방지할 수 있게 된다.
또한 발아 후에 배출구(144)를 통해 배출되는 물에 용해되어 있는 성분에 따라 커피 생두의 영양가치가 변하게 되는데, 배출되는 물에 아미노산 성분과 GABA(감마 아미노락산)성분 등의 유용성 성분이 많이 용해되어 있는 경우에는 커피 생두의 영양가치가 떨어지게 된다.
관련하여, 커피 생두 발아를 위해 알카리 온수를 사용할 경우에는 발아 후 배출구를 통해 나오는 물의 성분을 분석하면 수용성 아미노산 성분과 GABA(감마 아미노락산)성분과 카페인이 다수 포함되어서 배출되나, 약산성수(pH 4.5 ~ 6.0)로 발아할 경우에는 배출구의 나오는 물의 색상(알카리 온수의 경우 검정색에 가까운 색상이나, 약산성수의 경우 맑은 물의 색상임)과 농도가 알카리 온수와 비교하여 볼 때 유용한 성분의 배출이 현저하게 감소함을 육안으로도 확인할 수 있다.
발아 탱크(140)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상부에 위치하는 유입구(142)가 자화수 생성기(130)와 연결되며, 하부에 위치한 배출구(144)를 통해 자화수 생성기(130)로부터 공급된 물을 물 탱크(110)를 향해 배출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2목적에 따른 커피 생두 발아 장치(100)의 발아 탱크(140) 내부를 나타낸 단면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 발아 탱크(140)의 내부 공간은 상하 방향을 따라 격벽(146)에 의해 복수의 단위 공간으로 구획될 수 있으며, 이들 각각의 단위 공간에는 내부에 커피 생두(10)가 수용되는 발아 용기(148)가 각각 배치될 수 있다. 그리고 이러한 격벽(146) 및 발아 용기(148)는 발아 탱크(140)로 공급된 물이 용이하게 통과할 수 있도록 메시(mesh) 구조로 이루어질 수 있다.
제2 히터(160)는 도 7에 도시된 바와 같이, 발아 탱크(140) 내부에 설치되어 발아 탱크(140)의 내부 공간을 가열할 수 있으며, 발아 탱크(140) 내에 설치되는 온도 센서(192)에 의해 감지되는 온도에 따라 제2 히터(160)의 작동 여부가 조절될 수 있다.
그리고, 상기 발아 탱크(140)의 측벽에는 초음파발생기(149)가 설치되어 있어 커피 생두에 초음파 자극을 줌으로써 커피 생두의 표면에 묻어 있는 이물질의 제거 및 발아 자극을 주게 된다.
또한, 발아 탱크(140) 외부에 형성되어 있는 키토산공급탱크(200)로부터 공급되는 키토산에 의한 항균작용 및 발아촉진 자극을 주게 된다.
이와 같이, 발아 탱크(140)는 자화수에 의해 내부가 채워지게 되고, 측벽에 설치되어 있는 초음파발생기(149)로부터 발생하는 초음파가 자화수를 매질로 하여 커피 생두에 자극을 주게 되며, 또한 키토산이 공급됨에 따라 항균작용 및 발아촉진 작용이 상승적으로 발생하게 된다.
상기 발아 탱크(140)에서의 커피 생두 발아조건은 발아 탱크(140) 내에 커피 생두가 완전히 잠기도록 충전한 상태에서, 분자량(Mw) 4.571 × 104, 탈아세틸화도(%) 84.94% 인 키토산과, 분자량(Mw) 1.062 × 105, 탈아세틸화도(%) 82.10% 인 키토산과, 분자량(Mw) 1.541 × 105, 탈아세틸화도(%) 86.29% 인 키토산을 0.5~1:0.5~1:0.5~1의 비율로 혼합한 혼합 키토산이 발아탱크(140) 내에 충전된 자화수와 혼합되어 키토산 농도가 0.05 ~ 0.1%가 되도록 혼합 키토산을 발아탱크(140) 내로 공급한 후, 수온을 40.1 ~ 85℃로 유지하면서 40 kHz ~ 60 kHz의 초음파를 5 ~ 30분간 처리하여 커피 발아를 자극한 상태에서 2 ~ 8시간 동안 유지함으로써 자화수 단독처리에 의한 커피 생두 발아보다 커피 생두를 단시간 내에 발아시킬 수 있다.
이때, 커피 생두(10)의 발아시, 발아 환경의 온도가 높을수록 발아 속도는 증가하며, 이때 급격한 세균 증식의 문제가 있을 수 있으나, 본 발명에서는 키토산의 사용으로 인해 세균이 증식되는 것을 억제할 수 있다.
반대로 발아 탱크 내의 수온이 낮으면, 세균 증식이 감소하기는 하나, 발아 소요 시간이 길어지는 문제가 있을 수 있으므로, 발아 탱크 내의 수온은 40.1 ~ 85℃의 범위를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 발아 탱크 내의 수온은 상술한 제1 히터(120)와 제2 히터(160)를 이용하여 발아 환경의 온도를 발아에 적합하게 조절하고 이를 유지할 수 있으므로, 커피 생두의 발아시간을 최대한 단축시킬 수 있는 범위 내에서 세균 증식 및 악취 발생을 최소화하기 위한 온도 조절이 가능하다.
도 8은 본 발명의 제2목적에 따른 커피 생두 발아 장치(100)의 발아 탱크(140) 내부에 물이 충전된 상태를 나타낸 단면도이다.
커피 생두(10)에 1차적으로 물을 흡수시키기 위해, 도 8에 도시된 바와 같이 발아 탱크(140)의 내부 공간은 자화수 생성기(130)로부터 공급되는 물에 의해 침지될 수 있으며, 이 경우, 배출구(144)는 커버에 의해 닫힌 상태를 유지하게 된다.
발아 탱크(140)의 하부에는 도 8에 도시된 바와 같이, 혼합 펌프(172)가 설치될 수 있으므로, 물의 초기 흡수를 위해 발아 탱크(140) 내에 충전된 물은 이러한 혼합 펌프(172)에 의해 상하로 원활히 혼합될 수 있다.
자화수 배출기(150)는 도 6에 도시된 바와 같이, 발아 탱크(140) 내부에 설치되며 자화수 생성기(130)와 연결되어 자화수 생성기(130)로부터 공급되는 물을 발아 탱크(140) 내부에 분사할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 발아 탱크(140)의 충전을 위한 유입구(142)와 연결된 이송관과는 별도로 유입관이 발아 탱크(140)의 상부에 설치되고, 이러한 유입관에 자화수 배출기(150)가 복수로 설치될 수 있으므로, 자화수 생성기(130)로부터 공급된 자화수는 이러한 자화수 배출기(150)에 의해 발아 탱크(140) 내에 분사될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2목적에 따른 커피 생두 발아 장치(100)의 자화수 배출기(150)에 의해 물이 공급되는 상태를 나타낸 단면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 발아 탱크(140) 상부의 유입관에 설치된 자화수 배출기(150)는 공급된 자화수를 발아 탱크(140) 내의 커피 생두(10)에 분사함으로써, 상술한 바와 같이 발아 탱크(140) 내에 물을 충전함에 의해 1차적으로 수분이 흡수된 커피 생두(10)를 세척함과 동시에 발아 탱크(140) 내의 습도를 일정하게 유지할 수 있다.
이 경우, 발아 용기(148)와 격벽(146)은 상술한 바와 같이 메시 구조로 이루어질 수 있으므로, 도 9에 도시된 바와 같이, 자화수 배출기(150)에 의해 분사된 물은 발아 용기(148) 내의 커피 생두(10)에 분사된 후 발아 탱크(140) 하부의 배출구(144)를 통해 배출될 수 있다.
전환 밸브(194)는 도 6에 도시된 바와 같이, 자화수 생성기(130)와 발아 탱크(140) 사이에 개재되어 자화수 생성기(130)로부터 배출되는 물의 이동 경로를 발아 탱크(140) 또는 자화수 배출기(150)로 변경할 수 있다.
상술한 바와 같이, 유입구(142)를 통해 자화수를 공급 받아 발아 탱크(140)를 물로 충전함으로써 커피 생두(10)에 대한 물의 초기 흡수가 이루어지고, 자화수 배출기(150)를 통해 자화수를 발아 탱크(140) 내부에 분사함으로써, 발아 탱크(140) 내의 습도 유지가 이루어지게 된다.
전환 밸브(194)는 상술한 발아 단계에 대응되도록 자화수 생성기(130), 발아 탱크(140)의 유입구(142) 및 자화수 배출기(150) 간의 연결 관계를, "자화수 생성기(130) 에서 발아 탱크(140)의 유입구(142)로"에서 "자화수 생성기(130)에서 자화수 배출기(150)로"의 상호 전환이 이루어질 수 있다.
상기 필터(180)는 물에 포함된 불순물을 제거하기 위한 구성으로서, 앞서 살펴본 바와 같이, 0.05 ~ 2㎛의 나노(Nano) CaCO3 20 ~ 80wt%와 황토 20 ~ 80wt%를 혼합한 후 전기로에서 900 ~ 1,500℃에서 1 ~ 3시간 소성하여 300 ~ 800mesh로 분쇄한 다음 고압 프레스기를 이용하여 5 ~ 7mm의 판형으로 제조된 것을 사용한다.
도 6에 도시된 바와 같이 발아 탱크(140)로부터 배출된 물이 물 탱크(110)로 복귀하기 이전 지점에 설치될 수 있다.
이와 같이 발아 탱크(140)의 하류에 필터(180)를 설치함으로써, 고온의 자화수에 의한 침지 및 살수를 통해 커피 생두(10)로부터 분리되는 오염 물질과 카페인 등을 효과적으로 걸러낼 수 있으므로, 더욱 청정한 발아 커피가 생산될 수 있음은 물론이고 물에 포함된 분순물로 인한 자화수의 성능 저감 역시 방지될 수 있다.
배수 밸브(196)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 발아 탱크(140)와 물 탱크(110) 사이에 개재되어 발아 탱크(140)로부터 배출되는 물을 외부로 배출할 수 있다. 이와 같이 발아 탱크(140)의 하류에 배수 밸브(196)를 설치하여 필요에 따라 개폐함으로써 커피 생두 발아 장치(100) 내에 청정한 물을 새롭게 순환시킬 수 있다.
순환 펌프(170)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 물의 이송 라인 중에 설치될 수 있으며, 상술한 물 탱크(110), 자화수 생성기(130), 발아 탱크(140), 자화수 배출기(150) 및 필터(180) 사이에 물을 순환시키기 위한 구동력을 제공할 수 있다.
제어기(190)는, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 히터(120), 제2 히터(160), 온도 센서(192), 자화수 배출기(150), 혼합펌프(172), 순환 펌프(170), 전환 밸브(194) 및 배수 밸브(196)와 전기적으로 연결되어 이들의 작동을 각각 제어할 수 있으며, 이와 같은 제어기(190)를 구비함으로써, 자동화된 커피 생두 발아 장치(100)가 구현될 수 있다.
이하에서는, 앞서 살펴본 본 발명의 제1목적, 제2목적에 따른 커피 생두 발아장치를 이용한 커피 생두 발아방법에 대해 살펴보고자 한다.
상기 제1목적, 제2목적에 따른 커피 생두 발아방법은 발아탱크(140) 내부에 설치되어 있는 메시(mesh) 구조의 발아용기(148)에 커피 생두를 채우는 단계와,
물탱크(110)에 물을 공급한 후 제1히터(120)에 의해 물을 가열하는 단계와,
상기 물탱크(110)로부터 공급되는 물을 자화수생성기(130)에 통과시켜 자화수를 생성하는 단계와,
상기 자화수를 상기 발아탱크(140) 내부로 주입하여 발아용기(148)가 완전히 잠기도록 하는 침지단계와,
초음파 발생과 키토산을 첨가하지 않은 조건에서, 40.1 ~ 85℃의 온도에서 3 ~ 9시간 동안 발아시키는 발아단계를 포함하여 이루어지거나,
또는 상기 발아단계를 40.1 ~ 85℃의 온도에서 40 kHz ~ 60 kHz의 초음파를 5 ~ 30분간 처리하고, 발아탱크(140) 내에 충전된 자화수와 혼합된 키토산 농도가 0.05 ~ 0.1%가 유지될 수 있도록 키토산을 첨가하여 2 ~ 8시간 동안 발아시키는 발아단계로 하여 이루어진다.
상기 발아단계에서는 순환펌프에 의해 발생하는 공기에 의해 발아탱크(140) 내부의 자화수를 순환시킴으로써 발아탱크(140)의 자화수의 온도를 균일하게 유지시켜 준다. 이와 같은 순환펌프에 의한 자화수의 순환은 발아과정을 마무리할 때 까지 지속된다.
상기 발아단계는 발아탱크(140) 내의 자화수 수온을 40.1 ~ 85℃로 유지하게 되며, 상기 온도범위를 벗어나는 경우에는 발아시간을 지연시킬 수 있기 때문에 상기 수온을 유지하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 초음파는 커피 생두 표면의 이물질을 세척하고 발아촉진을 위한 자극을 주기 위하여, 40 kHz ~ 60 kHz의 초음파를 5 ~ 30분간 처리한다.
또한, 상기 키토산은 커피 생두의 세균 증식 억제 등의 효과가 있으며, 이는 발아탱크(140) 내에 충전된 자화수와 혼합된 키토산 농도가 0.05 ~ 0.1%가 유지될 경우 그 효과가 뛰어나다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 커피 생두 발아장치는 자화수, 초음파, 키토산의 상호 상승작용에 의해 커피 생두의 발아시간을 최대한 단축해줌으로써 가바(GABA, γ-aminobutyric acid) 함량을 획기적으로 증가시켜 산업상 이용가능성이 매우 크다.

Claims (19)

  1. 물이 저장되는 물 탱크;
    상기 물 탱크 내부에 설치되어 상기 물을 가열하는 제1 히터;
    상기 물 탱크와 연결되어 상기 물 탱크로부터 공급되는 상기 물을 자화시키는 자화수 생성기;
    유입구가 상기 자화수 생성기와 연결되어 내부 공간이 상기 자화수 생성기로부터 공급되는 상기 물에 의해 충전
    가능하며, 배출구를 통해 상기 자화수 생성기로부터 공급되는 상기 물을 상기 물 탱크로 배출하는 발아 탱크;
    상기 발아 탱크 내부에 설치되며 상기 자화수 생성기와 연결되어 상기 자화수 생성기로부터 공급되는 상기 물을 상기 발아 탱크 내부에 분사하는 샤워기;
    상기 발아 탱크 내부에 배치되며, 내부에 커피 생두가 수용되는 발아 용기; 및
    상기 물을 순환시키는 순환 펌프를 포함하는 커피 생두 발아장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    발아 탱크 내부에 설치되어 상기 발아 탱크의 내부 공간을 가열하는 제2 히터를 더 포함하는 커피 생두 발아 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    발아 탱크의 내부 공간이 상기 자화수 생성기로부터 공급되는 물에 의해 충전되는 경우, 상기 물을 상하로 혼합하는 유동을 발생시키는 혼합 펌프를 더 포함하는 커피 생두 발아 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    물에 포함된 불순물을 제거하기 위한 필터를 더 포함하는 커피 생두 발아 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    제1 히터, 상기 샤워기 및 상기 순환 펌프의 작동을 제어하는 제어기를 더 포함하는 커피 생두 발아 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 물 탱크 및 상기 발아 탱크 중 적어도 어느 하나에 설치되는 온도 센서를 더 포함하는 커피 생두 발아 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    자화수 생성기와 상기 발아 탱크 사이에 개재되어 상기 자화수 생성기로부터 배출되는 상기 물의 이동 경로를 상기 발아 탱크 또는 상기 샤워기로 변경하는 전환 밸브를 더 포함하는 커피 생두 발아 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    발아 탱크와 물 탱크 사이에 개재되어 상기 발아 탱크로부터 배출되는 상기 물을 외부로 배출하는 배수 밸브를 더 포함하는 커피 생두 발아 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    발아 탱크의 내부 공간을 상하 방향을 따라 복수의 단위 공간으로 구획하는 격벽을 더 포함하며,
    상기 복수의 단위 공간에는 상기 발아 용기가 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 커피 생두 발아 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    격벽은 상기 물이 통과하도록 메시(mesh) 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 커피 생두 발아 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    발아 용기는 상기 물이 통과하도록 메시 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 커피 생두 발아 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    유입구는 상기 발아 탱크의 상부에 위치하고, 상기 배출구는 상기 발아 탱크의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 커피 생두 발아 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    자화수 생성기는,
    내부로 상기 물이 통과하는 하우징;
    상기 하우징의 내주면을 따라 배치되는 복수의 영구자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 커피 생두 발아 장치.
  14. 온도센서(192)를 통해 물의 온도를 측정한 후, 기준으로 정한 물의 온도보다 낮은 경우 제어기(190)의 제어신호에 따라 물을 가열하는 제1히터(120)가 내부에 장착되어 있는 물탱크(110);와,
    상기 물탱크(110)와 연결되어 있어, 물탱크(110)로부터 공급되는 물을 자화시키는 자화수생성기(130)와,
    상기 자화수생성기(130)로부터 공급되는 자화수를 순환시키기 위한 순환펌프(170)와,
    상기 순환펌프(170)로부터 공급받은 자화수를 발아탱크(140) 내부로 직접 공급하거나 또는 발아탱크(140) 상부에 설치되어 있는 자화수 배출기(150)로 공급하기 위하여 경로를 변경시켜주는 전환밸브(194)와,
    상기 전환밸브(194)로부터 자화수를 공급받아 커피생두가 완전히 잠기도록 자화수를 충전하여 커피생두를 발아시키는 발아탱크(140)와,
    필요에 따라 개폐하여, 상기 발아탱크(140)로부터 배출되는 자화수를 외부로 배출하거나 또는 순환시키는 배수밸브(196)와,
    상기 배수밸브(196)를 거쳐 순환하는 자화수를 공급받아 자화수 내에 포함되어 있는 이물질을 제거한 후 다시 상기 물탱크(110)로 자화수를 공급하는 필터(180)와,
    상기 물탱크(110) 내에 설치되어 있는 제1히터(120)와, 순환펌프(170)와, 전환밸브(194)와, 발아탱크(140) 내에 설치되어 있는 제2히터(160), 혼합펌프(172)와, 배수밸브(196)와, 초음파발생기(149)의 작동을 제어하기 위한 제어기(190)를 포함하여 이루어진 것으로서,
    상기 발아탱크(140)는 내부의 공간을 복수의 단위 공간으로 구획하기 위한 메시(mesh) 구조의 격벽(146)과,
    상기 격벽(146) 상부면에 설치되어 커피 생두를 수용하는 메시(mesh) 구조의 발아용기(148)와,
    상기 발아용기(148)에 수용되어 있는 커피 생두에 자화수를 분사하기 위하여, 발아탱크(140) 상부에 형성되어 있는 자화수 배출기(150)와,
    상기 발아용기(148)에 수용되어 있는 커피 생두를 초음파 자극하기 위하여, 발아탱크(140)의 측벽에 형성되어 있는 초음파발생기(149)와,
    온도센서(192)를 통해 물의 온도를 측정한 후, 기준으로 정한 물의 온도보다 낮은 경우 제어기(190)의 제어신호에 따라 물을 가열하기 위하여, 발아탱크(140)의 하부에 설치되는 제2히터(160)와,
    발아탱크(140)의 측벽에 형성되어 있는 주입구와 연결되어 외부로부터 키토산을 공급하기 위한 키토산공급탱크(200)와,
    발아탱크(140) 내부에 충전되어 있는 자화수를 순환시키기 위한 혼합펌프(172)를 포함하여 이루어진 것임을 특징으로 하는 커피 생두 발아장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    자화수 생성기는 6,000~10,000 가우스인 영구자석(134)을 하우징(132) 내벽의 홈에 장착하되, 상기 영구자석(134)의 N극은 하우징(132)의 중심축을 향하도록 배치하여 이루어진 것임을 특징으로 하는 커피 생두 발아장치.
  16. 청구항 14에 있어서,
    필터는 0.05 ~ 2㎛의 나노(Nano) CaCO3 20 ~ 80wt%와 황토 20 ~ 80wt%를 혼합한 후 전기로에서 900 ~ 1,500℃에서 1 ~ 3시간 소성하여 300 ~ 800mesh로 분쇄한 다음 고압 프레스기를 이용하여 5 ~ 7mm의 판형으로 제조된 것임을 특징으로 하는 커피 생두 발아장치.
  17. 발아탱크(140) 내부에 설치되어 있는 메시(mesh) 구조의 발아용기(148)에 커피 생두를 채우는 단계와,
    물탱크(110)에 물을 공급한 후 제1히터(120)에 의해 물을 가열하는 단계와,
    상기 물탱크(110)로부터 공급되는 물을 자화수생성기(130)에 통과시켜 자화수를 생성하는 단계와,
    상기 자화수를 상기 발아탱크(140) 내부로 주입하여 발아용기(148)가 완전히 잠기도록 하는 침지단계와,
    40.1 ~ 85℃의 온도에서 3 ~ 9시간 동안 발아시키는 발아단계와,
    자화수 배출단계를 포함하여 이루어지는 것으로서, 약산성의 자화수로 발아를 함으로써 발아과정에서 발생하는 수용성의 아미노산 성분 GABA(감마 아미노락산)성분이 자화수에 용해되지 않아 자화수 배출단계에서 자화수와 함께 배출되는 것을 방지하여 커피 생두의 발아촉진이 가능한 것임을 특징으로 하는 커피 생두 발아 발아방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    발아단계는 40.1 ~ 85℃의 온도에서 40 kHz ~ 60 kHz의 초음파를 5 ~ 30분간 처리하고, 발아탱크(140) 내에 충전된 자화수와 혼합된 키토산 농도가 0.05 ~ 0.1%가 유지될 수 있도록 키토산을 첨가하여 2 ~ 8시간 동안 발아시키는 것임을 특징으로 하는 커피 생두 발아 발아방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    키토산은 분자량(Mw) 4.571 × 104, 탈아세틸화도(%) 84.94% 인 키토산과, 분자량(Mw) 1.062 × 105, 탈아세틸화도(%) 82.10% 인 키토산과, 분자량(Mw) 1.541 × 105, 탈아세틸화도(%) 86.29% 인 키토산을 0.5~1:0.5~1:0.5~1의 비율로 혼합한 혼합 키토산임을 특징으로 하는 커피 생두 발아방법.
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