KR102645087B1 - 차 생엽의 세척 및 물관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제다공정의 원료인 차 생엽의 세척 및 물관리 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 차 생엽을 에어세척, 물을 이용한 와류세척 및 노즐분사세척 등을 통하여 차 생엽에 부착된 먼지, 이물, 벌레 등을 제거하고 미생물을 저감시켜 차 생엽의 품질향상과 제수된 세척수를 재사용하여 생산비용 절감 및 환경보호를 위한 차 생엽의 세척 및 물관리 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 차 생엽(차잎)의 세척 및 물관리 시스템에 관한 것이다. 차를 만드는 제다(製茶) 과정에서 차 생엽을 위생적이고 안전하게 관리하고자, 차나무로부터 채엽한 생엽에 부착된 먼지, 이물, 벌레 등을 제거하고 미생물을 저감시킬 필요가 있다. 이를 위한 주된 수단으로 물을 사용하여 생엽을 와류 세척한 후, 제수 및 탈수하여 생엽은 다음 제다공정으로 보내고, 세척수는 여과하여 생엽의 와류 세척장치로 보내 재사용하는 물관리 시스템이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
본 발명은 차의 생엽에 부착 또는 혼입된 이물질을 제거하여 소비자에게 위생적이고 안전성이 확보된 차 제품을 제공하는 데 그 목적이 있다. 녹차는 차나무에서 생엽을 채엽하여 일련의 제다과정을 거쳐 만들어 진다. 차를 대량으로 생산하는 공장형 녹차의 제다는 채엽 후 증자, 조유, 유념, 중유, 건조, 선별 등의 과정을 거쳐서 차생산이 이루어지는 데, 제다과정 중의 이물질을 제거하는 세척과정이 따로 포함되어 있지 않다. 그 이유는 증자과정을 거치기 때문에 통상적으로 별도의 세척과정이 불필요하다고 간주하고 있기 때문이다. 그러나, 녹차의 생엽은 다원에서 재배되는 동안 먼지가 차엽에 붙게 되고 채엽과 운반 중 벌레나 흙 등의 이물이 혼입될 가능성이 높다. 물론, 증자과정에서 세척이 되기는 하나 제다과정 전(前)단계에서 원료인 생엽를 물로 세척하는 것이 생엽의 안전성을 확보할 수 있는 확실한 방법이다. 그러나 생엽을 물로 세척한 후, 제수 및 탈수과정이 없을 경우 엽을 이동시키기 어려우며, 또한 엽이 젖은 상태가 되어 후속 제다 시간이 길어지고 가공 비용이 높아질 뿐만 아니라 차의 품질이 떨어지게 된다. 한편, 제수후 세척수를 그대로 버리고 재사용이 하지 않으면 물의 낭비가 심하여 생산비용이 증가되며, 환경오염의 우려도 커지게 된다.
농산물의 세척과 물관리에 관한 선행 기술로는 대한민국 공개특허 제10-2007-0103324호 (출원번호 10-2007-0083575호, 세척 농산물 건조 탈수기)에 관한 것으로 건조탈수실, 흡입구, 입구부, 컨베이어가이드, 차압부, 가압부, 차압팬, 가압팬, 격벽, 타공컨베이어가 구비된다. 대한민국 등록특허 10-0400819(출원번호 10-2001-0057212호, 곡물탈수기 및 그 곡물탈수기를 갖는 곡물세척장치) 투입구를 갖는 공급관과, 투출구를 갖는 배출관과, 공급관과 상기 배출관에 연결되어 회전되는 타공망과, 타공망을 회전시키는 제1구동모터와, 타공망의 주위를 감싸고 흡기관을 갖는 하우징과, 흡기관에 연결된 흡기팬과, 공급관 및 배출관에 지지되어 회전되고 외주면에 이송스크류 및 분사공이 형성된 급기관과, 급기관 내에서 공급관 내로 분사되는 분사노즐을 가진 급수관과, 급기관 및 급수관을 회전시키는 제 2구동모터로 이루어진다. 그러나 이들 종래기술은 대상 농산물 원료가 곡물로서 서로 다르고 기술적구성이 본 발명과는 다른 것이다. 또한 일본 데라다사의 일본 등록특허 5776087 (등록일 015.7.17. 차엽급엽겸 예비세정기), 일본 등록특허 5802927 (등록일 2015.9.11. 원심탈수기) 는 처리 대상의 원료는 차 생엽으로 본 발명과 같으나, 일본의 가고시마현 화산지대에서 재배하는 녹차의 생엽에 내려 앉는 화산재를 세척하기 위한 것으로서 세척의 목적이 다르고 세척 설비의 구조가 다른 것이다. 일본 특허의 세척 대상원료는 화산재가 진득하게 붙어 있는 생엽으로 비중이 가벼워 물위에 뜨기 때문에 이를 해결하기 위한 생엽의 투입방법이나 설비의 구조 및 세척조건 등이 본 발명과 상이함을 알 수 있었다. 또한, 제수 및 탈수장치에 관한 종래기술에는 이미 공지된 회분식 원심탈수장치로서 기술적 구성이 탈수와 엽 배출의 장치구조 및 원리를 상술하고 있으나, 본 발명의 탈수와 엽 배출 방식 및 장치의 구조가 상이하다.
녹차는 다원에서 재배되는 동안 생엽에 먼지나 공해물질과 미생물이 부착되고, 채엽과 운반과정에서 벌레나 흙 등의 이물이 혼입될 수 있다. 따라서 소비자에게 위생적이며 안전한 차 제품을 제공하기 위하여 차엽 생엽에 알맞는 세척방법을 찾고, 또한, 세척을 하므로써 발생하는 다음 공정 작업의 어려움과 물의 낭비를 줄이기 위하여 사용한 세척수의 제수 및 회수방법을 제시하고자 하였다. 본 발명에서는 차 생엽의 세척과 처리수를 회수하는 물관리 시스템을 제다과정에 도입하여 위생상 안전과 친환경적인 개선효과를 얻고자 한다.
또한, 상술한 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있음은 자명하다.
본 발명은 차 생엽의 세척과 제수 및 처리수를 회수하는 물관리 시스템을 제다과정의 시작단계에서 도입하여 실험하였던 바, 효과적인 생엽의 새로운 세척과 물관리 시스템을 완성하게 되었다. 보다 상세하게는 제다 과정 초기에 채엽된 차 생엽에 부착된 먼지, 이물, 벌레 등을 제거하고 미생물을 저감시켜 위생적이고, 안전성을 높히기 위하여 에어분사, 와류세척, 정수세척을 하고, 사용한 세척수의 제수후 이물질 제거 및 세척수 회수와 탈수하는 공정에 필요한 차 생엽의 세척 및 물관리 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 생엽의 채엽과 세척, 증자, 조유, 유념, 증유, 선별, 황차로 이루어진 일반적인 제다공정에 있어서, 생엽을 에어분사, 와류세척, 정수세척을 한 다음 제수하고 세척수를 회수하는 도 1의 공정도와 같은 생엽의 세척 및 물관리 시스템을 제공하는 것이다.
도 1의 공정도와 같이 본 발명에서는 채엽한 차의 생엽에 혼입된 이물질 등을 저감시키기 위하여 세척공정을 제다과정의 앞 단계에 도입하였다. 채엽한 생엽은 크기나 모양이 불균일하고, 생엽에 부착된 이물질의 형태나 종류별로 특성이 다르므로 먼저 생엽을 절단 하고 다양한 세척방법을 사용하여 이물질을 저감한다. 먼저, 생엽공급 단계에서 상승 컨베이어상에 부착된 절단장치를 사용하여 생엽 모양을 균일하게 절단하고, 에어를 분사하는 건식 세척방법과 와류를 형성하는 수조에 담가서 물세척을 하는 방식 및 상부에서 정수를 노즐로 살수하여 세척하는 방식 등 세척방법을 다양하게 적용시킨다. 사용한 세척수와 세척한 생엽의 물기를 경사 설치한 타공 진동 컨베이어 상에서 일차 분리한 다음, 세척수는 여과하여 보조수조에 회수했다가 생엽을 세척 하는 와류 세척장치로 보내 재사용하며, 최종적으로 회전 원심분리를 거쳐 탈수한 생엽을 증자 등 이후의 후속 제다과정으로 이송하는 시스템을 도입하여 해결한다.
본 발명에 따르면, 본 발명은 일반적인 차의 제다과정에 없는 세척 및 제수과정을 채택하여 차의 생엽에 부착 및 혼입된 이물질을 제거하여 차엽을 위생적이고 안전하게 전처리하므로써 우수한 품질의 녹차를 제공할 수 있다. 그리고 세척수를 재사용하여 물사용량을 절감할 수 있으므로 경제적이고 친환경적이다. 또한 본 발명의 깨끗한 차엽은 증자과정 이후에 제다를 원활하게 해주고 품질을 향상시킬 수 있는 획기적이고 독창적인 제다 전처리 방법을 제공한다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일반적인 제다과정에 있어서, 본 발명의 세척 및 물관리 시스템이 적용되는 단계의 위치를 나타내고 있다.
도 2는 본 발명의 세척 및 물관리 시스템이 어떠한 내용으로 구성 및 연결되어 있는지 세부적으로 설명하고 있다.
도 3은 본 발명의 세척 및 물관리 시스템이 생산현장에 사용하는 설비의 형태로서 세척 및 물관리 시스템 배치도이다.
도 4는 타공 진공 컨베이어를 거친후 분리된 이물질을 나타낸 사진이다.
도 5는 생엽 세척전, 후의 부착된 먼지류의 확인한 사진이다.
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이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따라 구성, 동작 및 작용효과에 대하여 살펴본다. 참고로, 이하 도면에서, 각 구성요소는 편의 및 명확성을 위하여 생략되거나 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 반영하는 것은 아니다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭하며 개별 도면에서 동일 구성에 대한 도면 부호는 생략하기로 한다.
본 발명의 차 생엽의 세척 및 물관리 시스템은 도 1과 같이 일반적인 제다과정 중에서 제일 앞 부분에 적용하도록 구성되어 있다. 또한, 본 발명의 세척 및 물관리 시스템은 도 2와 같이 세부적으로 제 1단계 내지 제 6단계의 공정으로 구성되어 있다. 제 1단계는 생엽공급 부분으로 상승 컨베이어상에 절단기, 에어샤워기, 1차 노즐분무 세척기로 이루어져 있다. 제 2단계는 생엽을 물로 세척하는 과정으로 하부에 와류를 생성시키는 노즐이 달린 수조형태의 와류 세척장치이다. 제 3단계는 타공 진공 컨베이어로서 세척된 생엽과 사용된 세척수를 분리하는 과정이다. 제 4단계는 탈수장치에 일괄투입하기 위하여 세척된 엽을 일정량 모아주고 이송하면서 다시 노즐분무기로 한번 더 세척하는 과정이다. 제 5단계는 탈수장치에 일정량 모아진 생엽을 투입하여 탈수하는 원심회전 탈수장치로 구성되어 있다. 제 6단계는 차엽을 다음 제다과정인 증자공정으로 이송하는 진동 컨베이어이다. 진동으로 컨베이어가 구성된 이유는 생엽표면에 물이 젖어 있을 경우 이송을 어렵게 하기 때문이다.
[실시예]
본 발명의 세척 및 물관리 시스템 배치도(도 3)로서, 도면 부호1; 절단기/ 에어샤워기/호퍼/ 상승 컨베이어, 도면 부호2; 노즐 샤워장치, 도면 부호3; 와류 세척장치, 도면 부호4; 타공 진동 컨베이어, 도면 부호5; 이물질 제거장치, 도면 부호6; 보조수조, 도면 부호7; 매쉬버켓 컨베이어 및 정수분사 장치, 도면 부호8; 매쉬 컨베이어, 도면 부호9; 정역매쉬 컨베이어, 도면 부호10; 탈수기, 도면 부호11; 진동 컨베이어 1, 도면 부호12; 진동 컨베이어 2로 구성되어 있다. 도3과 같이 시간당 450kg을 처리할 수 있도록 제작된 일련의 시스템을 활용하여 차 생엽의 세척 제수를 실시하였다. 절단된 생엽을 ① 시간당 450kg의 속도로 투입하여 호퍼 컨베이어 벨트에 공급하고 에어샤워를 거쳐 이물을 제거한다. ② 노즐 분무장치에서 세척수를 분사하여 예비세정을 하고 ③ 와류 세척장치 수조로 투입한다. 수조 하부 좌우에 배치되어 있는 분사노즐에 의해 수조내의 세척수가 와류가 발생하며 생엽의 침강과 세척을 도모하고 생엽은 물속에서 회전하면서 앞으로 진행하게 된다. 사용된 세척수와 생엽은 ④ 타공 진동 컨베이어로 이동이 되어 세척수는 타공판 하부로 이물과 함께 배출되며 ⑤의 이물질 제거 컨베이어를 통과시키면 세척수에 섞인 이물질을 걸려서 수조 밖으로 배출시킨다. 필터링 된 세척수는 ⑥ 보조수조로 이동하여 다시 ③와류세척기로 순환하여 재사용하게 된다. 세척된 생엽은 ⑦메쉬 버켓 컨베이어에 의해 상승하면서 다시 노즐분무 세척과 제수를 하고 ⑧탈수기 투입용 메쉬 컨베이어와 ⑨정역 메쉬 컨베이어로 전달된다. 이곳에서 약 12kg의 세척된 생엽이 모이면 ⑧ 메쉬 컨베이어에서 생엽을 35초에 걸쳐 이동시켜 ⑩ 원심회전 탈수장치에 투입한다. 탈수기 상부를 닫은 후, 45초간 600rpm에서 고속 회전탈수 시킨다. 탈수가 끝난 후, 탈수드럼의 하부커버를 아래로 내려 10초간 개방하여 생엽을 배출시킨다. 배출이 끝나면, 하부커버를 상승시켜 닫아 탈수드럼을 저속회전하면서 다시 다음 번 생엽을 받을 준비를 하도록 한다. 탈수가 끝나 배출된 생엽의 중량은 약 9kg이 되며, 이것이 탈수장치 하부에 배치된 ⑪⑫진동 컨베이어로 전달되고 다음 제다과정인 증자장치로 이송된다. 생엽의 세척과 제수, 처리수 회수 및 생엽의 이동은 반복되어 연속적으로 일어나도록 시스템이 구성되어 있다.
[시험예]
본 발명의 채엽의 세척과정에 대한 이물질 제거 효과를 확인하기 위하여 아래와 같이 시험을 실시하였다. 여기에서 이물질이란 줄기나 규격미달의 엽 또는 기타 혼입물까지 포함된 이물을 말한다. 초기 생엽의 투입된 중량을 측정하고, 본 발명의 시스템인 상기 실시예 ④⑤의 이물질 제거장치에서 분리된 수거된 이물질(도 4; 타공 진공 컨베이어를 거친후 분리된 이물질 사진1)의 중량을 측정하여 실제 이물질 제거되는 비율을 표 1에 나타내었다.
실험 | 생엽투입량(kg/h) | 제거이물량(kg/h) | 이물제거율(%) |
1차 | 461 | 10.4 | 2.26 |
2차 | 452 | 9.4 | 2.08 |
3차 | 440 | 10.7 | 2.42 |
4차 | 466 | 10.3 | 2.21 |
평균 | 455 | 10.2 | 2.24 |
표 1에서 4회의 실험결과에서 알 수 있는 바와 같이 차 생엽 455kg을 투입하여 10.2kg의 이물을 제거하였다. 이물제거율 2.24%를 나타내는 것을 알 수 있다. 차 생엽을 세척하여 제다를 하면 보다 위생상 안전한 차를 소비자에게 제공할 수 있으므로 생엽의 세척은 위생상 중요한 과정임을 알 수 있다.
[비교예 1]
상기 시험예와 달리 실제로 차엽에 붙은 먼지와 같이 크기가 작은 이물질의 제거 및 세척의 효과를 확인할 필요가 있으므로 이에 대한 세척 전후의 비교실험을 실시하였다. 상기 시험예의 ①을 거친 생엽과 탈수전 ⑨에 모여진 세척된 생엽을 다시 물로 씻어내고 그 물을 여과지로 걸러 먼지 중량을 측정하여 실제 작은 이물질이 저감되는 효과를 확인하였으며, 이를 표 2와 도 5에 나타내었다. 표 2에 나타난 바와 같이 초기 생엽 대비 약 88%가 감소되는 것을 알 수 있다.
시료 | 이물중량(ppm) | 비고 |
생엽 | 78.8 | 생엽대비 약 88%감소 |
세척후 생엽 | 9.8 |
상기의 실험에서 알 수 있듯이 생엽의 크기가 작은 이물에 대해 세척후 88%가 감소되는 것을 알 수 있다. 따라서 차 생엽을 제다하기 전에 세척하는 것이 중요하다는 것을 확인할 수 있다.
[비교예2]
미생물 저감 효과를 보기 위하여, 상기 실시예와 같은 방법으로 실제 세척, 제수처리한 엽의 경우와 미처리한 실험구에 잔존하는 일반세균수(총균수)를 측정하여 세척 전후의 효과를 표3에 비교하였다. 표 3에 나타난바와 같이 일반세균이 1/30으로 감소되는 것을 알 수 있다.
생엽 | 일반세균수(cfu) |
초기균수 | 4.5×106 |
세척 및 탈수 후 | 1.5×105 |
감소비율 | 1/30 |
상기의 실험결과에서 알 수 있듯이 생엽의 초기균수가 세척 및 탈수후에 1/30로 감소하는 것으로 나타나므로 차 생엽의 세척이 위생상 중요함을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 제다과정에 세척 및 제수과정을 채택하여 차의 생엽에 부착 및 혼입된 이물질을 제거하여 차엽을 위생적이고 안전하여 우수한 품질의 녹차를 제공할 수 있다. 그리고 세척수를 재사용하여 물사용량을 절감하여 경제적이고 친환경적이며, 또한 깨끗한 차엽을 제다하므로 품질이 좋으며 독창적인 제다 전처리 방법을 제공하므로 산업상 이용 가능성이 있다.
1 : 절단기/ 에어샤워기/호퍼/ 상승 컨베이어
2 : 노즐 샤워장치
3 : 와류 세척장치
4 : 타공 진동 컨베이어
5 : 이물질 제거장치
6 : 보조 수조
7 : 메쉬버켓 컨베이어 및 정수분사 장치
8 : 메쉬 컨베이어
9 : 정역메쉬 컨베이어
10 : 탈수장치
11 : 진동 컨베이어1
12 : 진동 컨베이어2
2 : 노즐 샤워장치
3 : 와류 세척장치
4 : 타공 진동 컨베이어
5 : 이물질 제거장치
6 : 보조 수조
7 : 메쉬버켓 컨베이어 및 정수분사 장치
8 : 메쉬 컨베이어
9 : 정역메쉬 컨베이어
10 : 탈수장치
11 : 진동 컨베이어1
12 : 진동 컨베이어2
Claims (6)
- 절단된 차 생엽을 상승 컨베이어 벨트상에 올리고 이동시키면서 하부에서 이물질을 에어로 불어서 분리시키고 물을 노즐로 분무하여 예비 세정하는 제 1단계, 물이 와류로 순환되는 수조의 세척장치에 차엽을 투하하여 세척하는 제 2단계, 세척된 엽을 타공 진동 컨베이어에 옮겨서 생엽과 세척수를 분리한 후, 이물은 제거하고 세척수는 여과과정을 거쳐 보조수조로 옮겨서 와류 세정 장치로 다시 투입하는 제 3단계, 세척된 생엽은 상승 컨베이어상에서 2차 노즐분무 세척과정을 거치면서 일정량 모으는 제 4단계, 원심회전 탈수장치에 투입하여 차 생엽의 세척과 제수하는 제 5단계를 포함하되,
상기 제 1단계는 상승 컨베이어상에 구성된 절단기로 채엽된 차생엽을 절단하고 상승 컨베이어 벨트 위에 올려 하부에서 에어를 불어주면서 이물질을 분리하고 생엽이 하부로 내려오는 과정에서 노즐방식의 물을 상부에서 분사하여 예비세정을 하고,
상기 제 2단계는 에어세척과 예비세정을 거친 생엽을 수조에 투입하여 물 세척을 시작하며, 수조 하부 좌우에 배치되어 있는 노즐에서 물을 분사시켜 수조내 와류를 발생시켜 생엽의 침강과 세척을 도모하고 생엽이 앞으로 흐르게 하는 와류세척을 하고,
상기 제 3단계는 와류 세척수조를 거친 생엽을 타공 진동 컨베이어상으로 이동시키면서 생엽과 세척수를 분리하고, 세척수를 타공판 하부로 이물질과 함께 제수하여 이물질은 제거하고 세척수는 여과하여 이를 다시 와류 세정 장치에서 재사용할 수 있도록 보조 수조로 이동시키고,
상기 제 4단계는 이물을 제거하고 일차 제수가 된 생엽을 다시 정수를 분무하여 세척한 후, 메쉬 버켓 컨베이어를 통과시키면서 제수를 하고 탈수장치에 일시에 투입하기 위하여 정역 메쉬 컨베이어에서 일정량 생엽을 모아주고,
상기 제5단계는 일정량 모아진 생엽을 탈수장치에 일시에 투입을 하고 고속으로 원심회전하여 생엽의 표면에 묻은 물기를 제수하며, 탈수가 끝나면 하부 커버를 개방하여 생엽을 배출시키는 회분식 원심회전 탈수하는 것이며,
상기 원심회전 탈수드럼의 하부커버를 개방하여 생엽을 배출시킨 후, 하부커버를 상승시켜 닫아 탈수드럼을 저속 회전하면서 다시 다음 번 생엽을 받을 준비를 하고, 탈수가 끝나 배출된 생엽은 탈수장치 하부에 배치된 진동 컨베이어로 전달되어 다음 제다과정인 증자장치로 이송되는 제 6단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 차 생엽의 세척 및 물관리 시스템.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020210057419A KR102645087B1 (ko) | 2021-05-03 | 2021-05-03 | 차 생엽의 세척 및 물관리 시스템 |
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KR1020210057419A KR102645087B1 (ko) | 2021-05-03 | 2021-05-03 | 차 생엽의 세척 및 물관리 시스템 |
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KR20220150107A KR20220150107A (ko) | 2022-11-10 |
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2021
- 2021-05-03 KR KR1020210057419A patent/KR102645087B1/ko active IP Right Grant
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KR20220150107A (ko) | 2022-11-10 |
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