KR20200046708A - 물에 신속하게 분산되는 가루녹차 과립의 제조방법 - Google Patents

물에 신속하게 분산되는 가루녹차 과립의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서에는 물에 신속하게 분산되는 가루녹차 과립의 제조방법이 개시된다. 상기 제조방법은 가루녹차에 물을 분사하여 가루녹차의 과립을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 단계는 회전판을 포함하는 로터형 유동층 과립기로 가루녹차의 과립을 제조하는 것이다. 상기 제조된 가루녹차 과립은 물에 신속하게 습윤 및 분산되고 흐름성이 우수하다.

Description

물에 신속하게 분산되는 가루녹차 과립의 제조방법{A METHOD FOR MANUFACTURING GRANULAR GREEN TEA POWDER WITH QUICK DISPERSIBILITY IN WATER}
본 명세서에는 물에 신속하게 분산되는 가루녹차 과립의 제조방법이 개시된다.
녹차를 물에 우려내어 마시는 경우에는 녹차에 함유되어 있는 수용성 성분만을 마시고 나머지는 그냥 버리게 되는데, 가루녹차의 경우에는 녹차의 모든 성분, 예를 들면, 토코페롤, 비타민 A, 섬유질 등을 섭취할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 가루녹차는 뜨거운 물에 우려 먹는 잎차보다 유용한 성분들을 훨씬 많이 섭취할 수 있지만, 가루녹차를 음용하기 위해서는 다구나 다관 등이 필요하고 입자 간의 응집력 때문에 분산성이 저하되어 시간이 많이 걸리는 불편한 점이 있다. 최근에는 물병이나 텀블러에 가루녹차를 넣어 복용할 수 있도록 1회용 스틱 포장에 넣어 판매하는 제품들도 많이 있지만, 물에 넣으면 뭉쳐서 쉽게 분산되지 않는 문제점을 여전히 갖고 있어 상당한 시간 동안 흔들어서 음용해야 하는 불편함이 있다. 또한, 가루녹차가 소량으로 포장되는 스틱 형태 제품 (예컨대, Rishi Matcha travel packs, Rishi-Tea, 미국)의 경우 분말의 유동성이 낮아 가루녹차를 정량으로 넣기가 어려울 뿐만 아니라 씰링 시에 미분으로 인해 불량이 발생할 확률도 높다.
공개특허공보 10-2006-0090894 A
일 측면에서, 본 명세서는 물에 신속하게 습윤 및 분산되는 가루녹차 과립의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 가루녹차에 물을 분사하여 가루녹차의 과립을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 단계는 회전판을 포함하는 로터형 유동층 과립기로 가루녹차 과립을 제조하는 것인, 가루녹차 과립의 제조방법을 제공한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 로터형 유동층 과립기는 용기 및 상기 용기 내부에 형성된 회전판을 포함하고, 회전판과 용기 기벽 사이의 틈으로 공기를 급기하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 로터형 유동층 과립기는 공기를 급기하는 틈에 인접하여, 용기 내부로 물이 분사되는 분무노즐이 형성된 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 단계는, 회전판에 가루녹차를 놓고 회전판을 회전시키는 것; 회전판과 용기 기벽 사이의 틈으로 급기된 공기에 의해 가루녹차를 부양시키는 것; 분무노즐로 분사된 물을 가루녹차와 접촉시키는 것; 및 물과 접촉된 가루녹차를 중력에 의해 떨어트리는 것을 포함하여 가루녹차 과립을 제조하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 회전판은 2 내지 20 m/sec의 선단속도 (tip speed)로 가루녹차 과립을 제조하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 로터형 유동층 과립기는 급기 온도 15℃ 내지 40℃, 배기 온도 10℃ 내지 35℃, 분무노즐 직경 1.0 내지 2.0 mm, 분무압 1.0 내지 5.0 bar 또는 건조 온도 40℃ 내지 80℃의 조건으로 가루녹차 과립을 제조하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 가루녹차 과립의 제조 원료인 가루녹차 전체 중량의 90 중량% 이상은 입자 직경이 50 ㎛ 이하인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 단계는 가루녹차 중량의 0.3배 내지 1.5배의 중량에 해당하는 양의 물을 가루녹차에 분사하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 가루녹차 과립은 과립 전체 중량을 기준으로 미분을 20 중량% 이하로 포함하고, 상기 미분은 입자 직경이 75 ㎛ 이하인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 가루녹차 과립은 하기 i) 내지 iii) 중 하나 이상의 입도분포 값을 갖는 것일 수 있다.
i) 입도분포 D10 값이 50 ㎛ 이상;
ii) 입도분포 D50 값이 100 ㎛ 이상; 및
iii) 입도분포 D90 값이 200 ㎛ 이상.
상기 i) 내지 iii)에서 D10, D50, D90은 과립 입자의 누적 분포를 측정하였을 때 각각 누적 아래 분포의 10%에 해당하는 입자경, 중앙입자경, 누적 아래 분포의 90%에 해당하는 입자경을 의미한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 가루녹차 과립은 전체 과립들의 평균 입자 직경이 100 내지 300 ㎛인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 가루녹차 과립은 35° 이하의 안식각을 갖는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 가루녹차 과립은 물과 접촉시켰을 때 습윤시간이 60초 이하이고, 상기 습윤시간은 가루녹차 과립 1.5 g을 물의 수면 위에 두었을 때 가루녹차 과립 전체가 물의 수면 아래로 가라 앉는데 걸리는 시간인 것일 수 있다.
일 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 물에 신속하게 습윤 및 분산되는 가루녹차 과립의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 따른 로터형 유동층 과립기의 도식을 나타낸 것이다.
도 2는 본 명세서의 일 실험예에 따라 실시예 2의 샘플을 물에 넣어 습윤시간을 측정한 직후 (13초) 물에 분산된 가루녹차 과립을 육안으로 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
도 3은 본 명세서의 일 실험예에 따라 실시예 3의 샘플을 물에 넣어 습윤시간을 측정한 직후 (11초) 물에 분산된 가루녹차 과립을 육안으로 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
도 4는 본 명세서의 일 실험예에 따라 실시예 4의 샘플을 물에 넣어 습윤시간을 측정한 직후 (23초) 물에 분산된 가루녹차 과립을 육안으로 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
도 5 내지 9는 본 명세서의 일 실험예에 따라 비교예 1, 4 내지 7의 샘플을 물에 넣고 3분이 경과하였을 때 물에 분산된 샘플을 육안으로 관찰한 사진을 나타낸 것이다. 3분 경과 후에도 비교예 1, 4 내지 7의 샘플은 습윤되지 못하고 상당한 양이 수면 위에 남아 있었다. 도 5는 비교예 1, 도 6은 비교예 4, 도 7은 비교예 5, 도 8은 비교예 6, 도 9는 비교예 7의 실험 결과를 나타낸다.
도 10은 실시예 3의 가루녹차 과립을 물 500 mL이 들어 있는 물병에 넣은 후 상하 방향으로 1회 뒤집은 다음 육안으로 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
도 11은 실시예 3의 가루녹차 과립을 물 500 mL이 들어 있는 비이커에 넣은 후 1회 저은 다음 육안으로 관찰한 사진을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
일 측면에서, 본 명세서에 개시된 기술은 가루녹차와 물만으로 가루녹차의 과립을 제조하는 방법으로, 가루녹차에 물을 분사하여 가루녹차의 과립을 제조하는 단계를 포함하고, 상기 단계는 회전판 (Rotor disc)을 포함하는 로터형 유동층 과립기로 가루녹차 과립을 제조하는 것인, 가루녹차 과립의 제조방법을 제공한다.
본 명세서에서 가루녹차란 차나무 (Camellia sinensis) 잎을 원료로 하여 얻은 가루 (파우더)를 의미하는 것으로, 예를 들어 차나무 잎을 분쇄, 파쇄 또는 마쇄하여 얻은 가루 (파우더)이거나 차나무 잎의 추출물 또는 추출액을 분무 건조 등의 공정을 통해 분말화하여 얻은 가루 (파우더)인 것일 수 있다. 상기 차나무 잎은 수확시기, 가공유무 또는 가공방법 등에 제한이 없이 사용 가능하다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 가루녹차는 차나무 잎을 분쇄장치로 분쇄하여 얻을 수 있다. 분쇄장치는 크게 파쇄기 (crusher), 분말기 (grinder) 등으로 분류될 수 있다. 파쇄기는 큰 덩어리의 고체를 분쇄하는 장치이며, 장치의 예로서는 조크러셔 (jaw crusher), 자이러토리크러셔 (gyratory crusher) 등이 있다. 분말기는 파쇄기에서 1차 분쇄된 분말을 더 작은 분쇄 생성물로 만들거나, 1차 분쇄 없이 미분말을 제조하는 장치로서 해머밀 (hammer mill), 롤러밀 (roller mill), 볼밀 (ball mill), 어트리션밀 (attrition mill), 기류식밀 (air-flow type mill) 등이 이에 속한다. 차나무의 잎을 분쇄하여 가루녹차를 제조하는 경우 상기의 분쇄장치, 특히 전기맷돌, 볼밀, 해머밀 등이 이용되고 있다.
본 명세서에서 가루녹차 과립이란 가루녹차로 이루어진 과립을 의미하는 것으로, 예를 들어 가루녹차가 응집하여 형성된 입자인 것일 수 있다. 미세한 분말 상태의 건조물에 수분을 가하면 분말 성분이 점착성을 가지게 되고, 그 점착성으로 인해 서로 응집하게 되어 분말 대비 약 30 내지 150 배의 큰 입자를 형성하게 된다. 상기 입자를 건조시킨 것을 과립이라 하며, 일반적으로 흐름성 증진, 보존성 향상 등을 위해 분말을 과립화하여 사용한다.
본 명세서에서 미분이란 과립 입자의 크기, 즉 입자의 직경 (입자경 또는 입경이라고도 함)이 75 ㎛ (200 mesh) 이하인 입자를 의미한다.
본 명세서에서 입자의 직경은 입자의 최장 직경을 의미할 수 있다.
본 명세서에 따른 가루녹차 과립의 제조방법은, 회전판을 포함하는 로터형 유동층 과립기로 가루녹차 과립을 제조하여 습윤성 및 분산성 (입자의 퍼짐성)이 우수한 가루녹차 과립을 제공하는 효과가 있다. 종래 가루녹차 또는 가루녹차 과립을 물에 분산시키기 위해 휘젓거나 흔들어야 하는 과정이 필요 없을 정도로 매우 빠른 분산속도를 갖는 가루녹차 과립을 제공한다. 또한, 상기 가루녹차 과립은 재분산성이 우수하여 물에 분산된 후에도 서로 달라 붙거나 응집되는 현상이 없다. 상기 과립은 물의 온도와 상관 없이 차가운 물이나 뜨거운 물에서 모두 우수한 분산성 및 재분산성을 나타낸다.
또한, 본 명세서에 따라 제조된 가루녹차 과립은 미분을 매우 적게 포함하며, 흐름성 또는 유동성이 우수한 장점이 있다. 상기 제조된 가루녹차 과립은, 포장이 용이하여 스틱으로 포장 시 충전, 씰링 등의 제조공정에서도 유리한 장점을 제공하며 (예컨대, 정량으로 포장하기가 쉽고 씰링 시에 미분으로 인해 발생할 수 있는 불량을 예방함), 소비자가 사용할 때에도 과립의 배출이 용이하여 사용이 편리한 효과가 있다.
유동층 과립기의 가동 방식을 살펴보면, 공기압에 의해서 액체, 분말, 및 과립이 유동화되는 유동층 내에서 건조 및 설계된 사양의 입자 직경 및 조성비를 갖는 과립이 생산된다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 회전판은 속도 조절이 가능한 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 로터형 유동층 과립기는 용기 및 상기 용기 내부에 형성된 수평의 회전판을 포함하고, 회전판과 용기 기벽 사이의 틈으로 공기를 급기하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 로터형 유동층 과립기는 공기를 급기하는 틈에 인접하여, 용기 내부 및 회전판 상부로 물이 분사되는 분무노즐이 형성된 것일 수 있다. 상기 분무노즐은 상향 방향으로 물이 분사되도록 형성된 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 단계는, 회전판에 가루녹차를 놓고 회전판을 회전시켜 가루녹차에 원심력을 가하는 것; 회전판과 용기 기벽 사이의 틈으로 급기된 공기에 의해 가루녹차를 부양시키는 것; 분무노즐로 분사된 물을 부양된 가루녹차와 접촉시키는 것; 및 물과 접촉된 가루녹차를 중력에 의해 떨어트리는 것을 포함하여 가루녹차 과립을 제조하는 것일 수 있다.
본 명세서에 따른 가루녹차 과립의 제조방법은 회전판의 회전에 의한 원심력, 회전판과 용기 기벽 사이의 틈 (gap)을 통과하는 급기 에어 (inlet air)에 의한 부양력 및 회전판으로 물질을 떨어뜨리는 중력 3가지 힘으로 가루녹차 과립을 제조한다.
종래, 50 ㎛ 이하의 입자 직경을 갖는 분말은 너무 미세하여 유동층 과립기로 가공하여도 제조된 과립의 크기가 원하는 만큼 커지지 않는 한계가 있었으나, 본 명세서에 따른 가루녹차 과립의 제조방법은 가루녹차 90% 이상이 50 ㎛ 이하의 입자 직경을 갖더라도 가루녹차로부터 약 2시간 이하의 짧은 시간 동안 원하는 만큼의 크기로 과립을 제조할 수 있다. 이에 따라, 과립의 흐름성을 향상시켜 제품 포장 및 사용의 용이성을 증가시킬 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 로터형 유동층 과립기는 90 내지 1,200 rpm의 회전판 속도로 가루녹차 과립을 제조하는 것일 수 있다. 회전판의 회전 속도는 장비의 크기에 따라 매우 다양할 수 있는데, 예를 들면 실험실 장비의 경우 회전판의 크기가 작아서 (예를 들어, Glatt 사의 GPCG-1의 회전판 지름은 30 cm이다.) 과립 제조 시 약 360 내지 1200 rpm 범위에서 일반적으로 가동되고, 회전판의 크기가 1,200 cm인 생산 장비의 경우 약 90 내지 300 rpm 범위로 가동될 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 회전판은 2 내지 20 m/sec, 3 내지 20 m/sec, 4 내지 20 m/sec 또는 5 내지 20 m/sec의 선단속도 (tip speed)로 가루녹차 과립을 제조하여 분산성 및 흐름성이 향상된 가루녹차 과립을 제공하는 효과가 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 로터형 유동층 과립기는 급기 온도 15℃ 내지 40℃, 배기 온도 10℃ 내지 35℃, 분무노즐 직경 1.0 내지 2.0 mm, 분무압 1.0 내지 5.0 bar 또는/및 건조 온도 40℃ 내지 80℃의 조건으로 가루녹차 과립을 제조하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 로터형 유동층 과립기는 급기 온도 25℃ 내지 35℃, 배기 온도 15℃ 내지 30℃, 분무노즐 직경 1.0 내지 2.0 mm, 분무압 1.0 내지 3.0 bar 또는/및 건조 온도 60℃ 내지 80℃의 조건으로 가루녹차 과립을 제조하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 로터형 유동층 과립기는 급기량 150 내지 2,000 m3/hr 또는 600 내지 1,000 m3/hr으로 가루녹차 과립을 제조할 수 있고, 로터형 유동층 과립기 장비 규모에 따라 적절하게 조절 가능하다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 가루녹차 과립의 제조 원료인 가루녹차 전체 중량의 90 중량% 이상은 입자 직경이 50 ㎛ 이하인 것일 수 있다. 본 명세서에 따른 가루녹차 과립의 제조방법은, 50 ㎛ 이하의 입자 직경을 갖는 가루녹차로부터 물만을 이용하여 흐름성 및 유동성이 우수하고 물에 쉽게 분산되는 가루녹차 과립의 제조가 가능하다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 단계는 가루녹차 중량의 0.3배 내지 1.5배의 중량에 해당하는 양의 물을 가루녹차에 분사하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 가루녹차 과립은 과립 전체 중량을 기준으로 미분을 20 중량% 이하로 포함하고, 상기 미분은 입자 직경이 75 ㎛ 이하인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 가루녹차 과립은 과립 전체 중량을 기준으로 미분을 15 중량% 이하, 14 중량% 이하, 13 중량% 이하, 12 중량% 이하, 11 중량% 이하, 10 중량% 이하, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하, 6 중량% 이하, 5 중량% 이하, 4 중량% 이하, 3 중량% 이하, 2 중량% 이하 또는 1 중량% 이하로 포함하는 것일 수 있다. 다른 예시적인 일 구현예에서, 상기 가루녹차 과립은 과립 전체 중량을 기준으로 미분을 0.0001 내지 20 중량%, 0.001 내지 20 중량% 또는 0.01 내지 20 중량%로 포함하는 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 가루녹차 과립은 하기 i) 내지 iii) 중 하나 이상의 입도분포 값을 갖는 것일 수 있다.
i) 입도분포 D10 값이 50 ㎛ 이상;
ii) 입도분포 D50 값이 100 ㎛ 이상; 및
iii) 입도분포 D90 값이 200 ㎛ 이상.
상기 i) 내지 iii)에서 D10, D50, D90은 과립 입자의 누적 분포를 측정하였을 때 각각 누적 아래 분포의 10%에 해당하는 입자경, 중앙입자경, 누적 아래 분포의 90%에 해당하는 입자경을 의미한다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 입도분포 D10 값은 50 ㎛ 이상, 60 ㎛ 이상, 70 ㎛ 이상, 80 ㎛ 이상, 90 ㎛ 이상 또는 100 ㎛ 이상이고, 200 ㎛ 이하, 190 ㎛ 이하, 180 ㎛ 이하, 170 ㎛ 이하, 160 ㎛ 이하, 150 ㎛ 이하, 140 ㎛ 이하, 130 ㎛ 이하, 120 ㎛ 이하, 110 ㎛ 이하 또는 100 ㎛ 이하인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 입도분포 D50 값은 100 ㎛ 이상, 110 ㎛ 이상, 120 ㎛ 이상, 130 ㎛ 이상, 140 ㎛ 이상 또는 150 ㎛ 이상이고, 250 ㎛ 이하, 240 ㎛ 이하, 230 ㎛ 이하, 220 ㎛ 이하, 210 ㎛ 이하 또는 200 ㎛ 이하인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 입도분포 D90 값은 200 ㎛ 이상, 220 ㎛ 이상, 240 ㎛ 이상, 260 ㎛ 이상, 280 ㎛ 이상 또는 300 ㎛ 이상이고, 600 ㎛ 이하, 550 ㎛ 이하, 500 ㎛ 이하, 450 ㎛ 이하, 400 ㎛ 이하, 350 ㎛ 이하, 340 ㎛ 이하, 330 ㎛ 이하, 320 ㎛ 이하, 310 ㎛ 이하 또는 300 ㎛ 이하인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 가루녹차 과립은 전체 과립들의 평균 입자 직경이 100 내지 300 ㎛인 것일 수 있다. 다른 예시적인 일 구현예에서, 상기 가루녹차 과립은 전체 과립들의 평균 입자 직경이 100 ㎛ 이상, 110 ㎛ 이상, 120 ㎛ 이상, 130 ㎛ 이상, 140 ㎛ 이상, 150 ㎛ 이상, 160 ㎛ 이상, 170 ㎛ 이상, 180 ㎛ 이상, 190 ㎛ 이상 또는 200 ㎛ 이상이고, 300 ㎛ 이하, 290 ㎛ 이하, 280 ㎛ 이하, 270 ㎛ 이하, 260 ㎛ 이하, 250 ㎛ 이하, 240 ㎛ 이하, 230 ㎛ 이하, 220 ㎛ 이하, 210 ㎛ 이하 또는 200 ㎛ 이하인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 가루녹차 과립은 35° 이하, 바람직하게는 30° 이하의 안식각을 가짐으로써 흐름성 및 유동성이 우수하여 제품 포장 및 사용이 용이한 효과가 있다. 안식각은 가루녹차 과립을 쌓아 올렸을 때 안정적으로 유지될 수 있는 각도를 의미하는 것으로, 안식각이 높을수록 흐름성은 떨어지게 된다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 가루녹차 과립은 물과 접촉시켰을 때 습윤시간이 60초 이하, 50초 이하, 40초 이하, 30초 이하, 20초 이하 또는 10초 이하인 것일 수 있다.
예시적인 일 구현예에서, 상기 습윤시간은 가루녹차 과립 1.5 g을 물의 수면 위에 두었을 때 가루녹차 과립 전체가 물의 수면 아래로 가라 앉는데 걸리는 시간인 것일 수 있다. 즉, 상기 습윤시간은 물리적 또는 화학적 처리를 가하지 않고 가루녹차 과립 1.5g을 물에 침지시키는데 걸리는 시간을 의미할 수 있다. 예시적인 일 구현예에서, 상기 물의 양은 500 mL인 것일 수 있다.
다른 예시적인 일 구현예에서, 상기 습윤시간은 가루녹차 과립 1.5 g을 실온에서 15 내지 25 ℃ 물의 수면 위에 두었을 때 가루녹차 과립 전체가 물의 수면 아래로 가라 앉는데 걸리는 시간인 것일 수 있다.
본 명세서에 따라 제조된 가루녹차 과립은 결합제 등이 전혀 포함되지 않은 가루녹차 100%로 이루어진 과립으로, 기존의 과립 제조 시에는 가루녹차에 결합제를 물에 녹인 액을 분무하여 과립을 제조하였기 때문에 물에 분산 및 용해시키면 탁한 색상이나 텁텁한 뒷맛 등이 남았으나, 본 명세서에 따른 가루녹차 과립의 제조방법은 이러한 기호성을 저해하는 요소들을 제거하여 과립의 분산성을 현저하게 증가시키고 공정의 단순화 및 기호성 개선 효과를 제공할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1.
가루녹차 (오설록농장, 대한민국) 600 g을 로터형 유동층 과립기 (GPCG-1, rotor type, Glatt, 독일)에 넣고 물 750 g을 아래의 조건으로 분사하면서 가루녹차 과립을 제조하였다. 또한, 30 mesh (600 ㎛)의 체를 통과한 것을 가루녹차 과립으로 사용하였다.
급기온도: 30℃, 배기온도: 23±5℃, 노즐 내경: 1.0 mm, 분무압: 1.0 bar, 에어플랩 (air flap): 25~30%, rotor rpm: 540 rpm, 건조온도: 70℃.
실시예 2.
가루녹차 (오설록농장, 대한민국) 600 g을 로터형 유동층 과립기 (GPCG-1, rotor type, Glatt, 독일)에 넣고 물 660 g을 아래의 조건으로 분사하면서 가루녹차 과립을 제조하였다. 또한, 30 mesh (600 ㎛)의 체를 통과한 것을 가루녹차 과립으로 사용하였다.
급기온도: 30℃, 배기온도: 23±5℃, 노즐 내경: 1.0 mm, 분무압: 1.0 bar, 에어플랩 (air flap): 25~30%, rotor rpm: 540 rpm, 건조온도: 70℃.
실시예 3.
가루녹차 (오설록농장, 대한민국) 600 g을 로터형 유동층 과립기 (GPCG-1, rotor type, Glatt, 독일)에 넣고 물 600 g을 아래의 조건으로 분사하면서 가루녹차 과립을 제조하였다. 또한, 30 mesh (600 ㎛)의 체를 통과한 것을 가루녹차 과립으로 사용하였다.
급기온도: 30℃, 배기온도: 23±5℃, 노즐 내경: 1.0 mm, 분무압: 1.0 bar, 에어플랩 (air flap): 25~30%, rotor rpm: 720 rpm, 건조온도: 70℃.
실시예 4.
가루녹차 (오설록농장, 대한민국) 600 g을 로터형 유동층 과립기 (GPCG-1, rotor type, Glatt, 독일)에 넣고 물 500 g을 아래의 조건으로 분사하면서 가루녹차 과립을 제조하였다. 또한, 30 mesh (600 ㎛)의 체를 통과한 것을 가루녹차 과립으로 사용하였다.
급기온도: 30℃, 배기온도: 23±5℃, 노즐 내경: 1.0 mm, 분무압: 1.0 bar, 에어플랩 (air flap): 25~30%, rotor rpm: 360 rpm, 건조온도: 50℃.
실시예 5.
가루녹차 (오설록농장, 대한민국) 600 g을 로터형 유동층 과립기 (GPCG-1, rotor type, Glatt, 독일)에 넣고 물 600 g을 아래의 조건으로 분사하면서 가루녹차 과립을 제조하였다. 또한, 30 mesh (600 ㎛)의 체를 통과한 것을 가루녹차 과립으로 사용하였다.
급기온도: 30℃, 배기온도: 23±5℃, 노즐 내경: 1.0 mm, 분무압: 1.0 bar, 에어플랩 (air flap): 25~30%, rotor rpm: 720 rpm, 건조온도: 65℃.
실시예 6.
가루녹차 (오설록농장, 대한민국) 600 g을 로터형 유동층 과립기 (GPCG-1, rotor type, Glatt, 독일)에 넣고 물 700 g을 아래의 조건으로 분사하면서 가루녹차 과립을 제조하였다. 또한, 30 mesh (600 ㎛)의 체를 통과한 것을 가루녹차 과립으로 사용하였다.
급기온도: 30℃, 배기온도: 23±5℃, 노즐 내경: 1.0 mm, 분무압: 1.0 bar, 에어플랩 (air flap): 23~28%, rotor rpm: 360 rpm, 건조온도: 80℃.
실시예 7.
가루녹차 (오설록농장, 대한민국) 40 kg을 로터형 유동층 과립기 (WBF200/120/100, Rotor type, Enger, 중국)에 넣고 물 34 kg을 아래의 조건으로 분사하면서 가루녹차 과립을 제조하였다. 또한, 30 mesh (600 ㎛)의 체를 통과한 것을 가루녹차 과립으로 사용하였다.
급기온도: 23℃, 배기온도: 23±5℃, 노즐 내경: 1.5 mm, 분무압: 3.0 bar, 급기에어양: 800 m3/hr, rotor rpm: 240 rpm, 건조온도: 70℃.
비교예 1.
가루녹차 (오설록농장, 대한민국) 500 g을 탑스프레이 유동층 과립기 (GPCG-1, Top spray type, Glatt, 독일)에 넣고 물 300 g을 아래의 조건으로 분사하면서 가루녹차 과립을 제조하였다. 또한, 30 mesh (600 ㎛)의 체를 통과한 것을 가루녹차 과립으로 사용하였다.
급기온도: 30℃, 배기온도: 23±5℃, 노즐 내경: 1.0 mm, 분무압: 1.0 bar, 에어플랩 (air flap): 25~30%, 건조온도: 70℃.
비교예 2.
가루녹차 (오설록농장, 대한민국) 475 g을 탑스프레이 유동층 과립기 (GPCG-1, Top spray type, Glatt, 독일)에 넣고, 물 485 g에 말티톨 25 g을 넣어 녹인 액을 아래의 조건으로 분사하면서 가루녹차 과립을 제조하였다. 또한, 30 mesh (600 ㎛)의 체를 통과한 것을 가루녹차 과립으로 사용하였다.
급기온도: 50℃, 배기온도: 27±5℃, 노즐 내경: 1.0 mm, 분무압: 1.0 bar, 에어플랩 (air flap): 25~30%, 건조온도: 70℃.
비교예 3.
가루녹차 (오설록농장, 대한민국) 350 g과 만니톨 125 g을 혼합하여 탑스프레이 유동층 과립기 (GPCG-1, Top spray type, Glatt, 독일)에 넣고, 물 525 g에 말티톨 25 g을 넣어 녹인 액을 아래의 조건으로 분사하면서 가루녹차 과립을 제조하였다. 또한, 30 mesh (600 ㎛)의 체를 통과한 것을 가루녹차 과립으로 사용하였다.
급기온도: 50℃, 배기온도: 25±5℃, 노즐 내경: 1.0 mm, 분무압: 1.0 bar, 에어플랩 (air flap): 25~30%, 건조온도: 70℃.
비교예 4.
가루녹차 (오설록농장, 대한민국) 495 g을 탑스프레이 유동층 과립기 (GPCG-1, Top spray type, Glatt, 독일)에 넣고, 물 295 g에 말토덱스트린 5 g을 넣어 녹인 액을 아래의 조건으로 분사하면서 가루녹차 과립을 제조하였다. 또한, 30 mesh (600 ㎛)의 체를 통과한 것을 가루녹차 과립으로 사용하였다.
급기온도: 60℃, 배기온도: 30±5℃, 노즐 내경: 1.0 mm, 분무압: 1.0 bar, 에어플랩 (air flap): 25~30%, 건조온도: 70℃.
비교예 5.
가루녹차 (오설록농장, 대한민국)를 비교예 5로 지정하여 하기 실험예에서 사용하였다.
비교예 6.
시판 제품인 리쉬 말차 (Rishi Matcha travel packs, Rishi-Tea)를 비교예 6으로 지정하여 하기 실험예에서 사용하였다.
비교예 7.
시판 제품인 엔차 유기농 말차 (Encha organic matcha green tea powder packets, Encha)를 비교예 7로 지정하여 하기 실험예에서 사용하였다.
실험예 1. 입도분석
입도분석측정기 (Mastersizer, Malvern, 영국)를 이용하여 상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 7의 입도분포, 평균 입자 크기, 특정 범위의 입자 크기 (75 ㎛ 이하)를 갖는 미분 비율 등을 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
실험예 2. 습윤시간 측정
실온과 동일한 온도의 물 500 mL이 들어 있는 비이커에 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 7의 샘플 1.5 g을 조심스럽게 넣은 다음, 수면 위에 뭉쳐 있지 않고 밑으로 가라 앉는 습윤시간을 측정하였고, 그 결과를 표 1 및 도 2 내지 9에 나타내었다. 상기 습윤시간은 젓거나 흔드는 등의 물리적 힘을 가하지 않고 방치한 후 샘플이 수면 아래로 가라 앉는 시간을 측정한 것이다.
실험예 3. 안식각 측정
분체가 통과하는 깔대기를 바닥면에 고정시킨 상태에서 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 7의 샘플을 깔대기에 넣은 후 깔대기를 서서히 올리면서 원추형의 더미가 쌓아지도록 하였다. 쌓여진 원추 4곳의 직경의 평균값과 원추의 높이를 측정하여 아래의 식으로부터 안식각을 구하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
tanα = 높이 / (0.5 × 밑면 직경)
안식각은 과립의 유동성 (흐름성)을 나타내는 지표로서, 일반적으로 25° ~ 30°이면 매우 양호, 31° ~ 35°이면 양호, 36° ~ 40°이면 조금 양호인 것을 의미한다. 유동성이 우수할수록 과립을 캡슐이나 스틱포에 충전하거나 정제로 타정할 때 원하는 양만큼 잘 채워져서 공정을 원활하게 하는 장점이 있다.
실험결과.
실험샘플 입도분포(㎛) 평균직경
(D[4.3], ㎛)		 미분(75㎛≥)
비율(%)		 안식각
(°)		 습윤시간
(초)
D10 D50 D90
실시예 1 153 231 294 226 1.0 27.8 9
실시예 2 136 219 287 213 1.8 28.4 13
실시예 3 130 201 310 230 0.0 26.7 11
실시예 4 60 148 264 157 14.5 26.0 23
실시예 5 76 128 204 134 9.6 27.8 44
실시예 6 120 185 282 194 0.1 24.9 8
실시예 7 92 216 603 294 4.0 25.6 16
비교예 1 22 83 173 92 44.6 35.3 180<
비교예 2 18 42 84 49 85.6 35.4 180<
비교예 3 23 52 102 58 74.7 33.6 180<
비교예 4 17 42 84 48 85.5 34.9 180<
비교예 5 4 16 43 20 94.7 55.5 180<
비교예 6 2 8 27 12 99.8 54.1 180<
비교예 7 2 7 20 9 100.0 52.7 180<
D10: 누적 아래 분포의 10%에 해당하는 입자경
D50: 중앙입자경 (즉, 어떠한 입자가 차지하는 분포율이 50%에 해당하는 지점에서의 입자경)
D90: 누적 아래 분포의 90%에 해당하는 입자경
D4.3: 입자의 체적으로부터 산출한 평균 직경
회전판을 포함하는 로터형 유동층 과립기를 이용한 실시예 1 내지 7의 제조방법은 미분 비율을 훨씬 적게 함유하는 가루녹차 과립을 제조하였다. 또한, 제조된 가루녹차 과립은 습윤시간과 안식각이 크게 감소하였다.
구체적으로, 실시예 1 내지 7에 따른 가루녹차 과립은 75 ㎛ 이하의 입경을 갖는 미분 비율이 비교예 1 내지 7에 비해 훨씬 낮았다. 상기 실험예 1 및 2로부터, 회전판을 포함하는 로터형 유동층 과립기를 이용한 실시예 1 내지 7의 방법에 따라 가루녹차 과립을 제조하는 경우, 180초를 초과하는 비교예 1 내지 7의 습윤시간에 비해 현저하게 짧은 습윤시간을 갖는 것을 확인하였다. 본 명세서에 따라 제조된 가루녹차 과립의 용매 (예를 들어, 물)에 대한 분산속도는 가루녹차 또는 기존의 가루녹차 과립에 비해 현저하게 우수하였다. 실제로, 컵, 텀블러 또는 물병 등에 본 명세서에 따라 제조된 녹차가루 과립을 넣으면 물에 쉽게 분산되어 편리하게 이용할 수 있었다.
한편, 비교예 중에서 낮은 미분 비율을 갖는 비교예 1 (44.6%)과 실시예 중에서 높은 미분 비율을 갖는 실시예 4 (14.5%)의 습윤시간을 비교하였을 때, 회전판을 포함하는 로터형 유동층 과립기를 이용한 실시예 4는 23초의 습윤시간을 나타낸 반면, 비교예 1은 습윤시간 측정 동안 (3분) 전혀 습윤되지 않고 상당한 양이 수면 위에 남아 있었다 (도 5 참조).
또한, 습윤이 되었다 하더라도 가라 앉은 가루녹차 또는 가루녹차 과립이 잘 분산되지 않고 뭉쳐 있을 수 있는데, 본 명세서에 따라 제조된 가루녹차 과립은 분산성이 매우 우수하여 흔들거나 젓지 않아도 뭉침 현상이 거의 없음을 확인하였다 (도 2 내지 4 참조). 특히, 실시예 4는 실시예 2 및 3에 비해 상대적으로 습윤시간은 길지만, 습윤시간 측정 직후 사진을 보면 가루녹차 과립이 습윤 동안 물에 잘 분산되고, 불용성 물질을 포함하고 있는 가루녹차 과립이 물에 분산된 후에도 서로 달라 붙거나 응집되는 현상이 없이 재분산성이 우수함을 육안으로 확인하였다.
상기와 같이, 회전판을 포함하는 로터형 유동층 과립기를 이용하여 제조된 가루녹차 과립은 결합제 등의 첨가제 사용 없이 가루녹차만으로 구성되어 신속한 분산 특성을 갖는 것을 확인하였다. 가루녹차 과립의 제조 조건이 가루녹차 과립의 입자 크기, 입도 분포나 분산성 또는 흐름성에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.
상기 실험예 3으로부터, 회전판을 포함하는 로터형 유동층 과립기를 이용한 실시예 1 내지 7의 경우, 안식각이 35°를 초과하는 비교예 1 내지 7과 달리 흐름성이 매우 양호한 것을 확인하였다. 따라서, 본 명세서에 따라 제조된 가루녹차 과립은 매우 양호한 유동성을 갖기 때문에 포장 및 사용이 용이한 장점을 제공하는 것을 알 수 있었다.
이상, 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시 태양일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.

Claims (13)

  1. 가루녹차에 물을 분사하여 가루녹차의 과립을 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 단계는 회전판을 포함하는 로터형 유동층 과립기로 가루녹차 과립을 제조하는 것인, 가루녹차 과립의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 로터형 유동층 과립기는 용기 및 상기 용기 내부에 형성된 회전판을 포함하고, 회전판과 용기 기벽 사이의 틈으로 공기를 급기하는 것인, 가루녹차 과립의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 로터형 유동층 과립기는 공기를 급기하는 틈에 인접하여, 용기 내부로 물이 분사되는 분무노즐이 형성된 것인, 가루녹차 과립의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 단계는, 회전판에 가루녹차를 놓고 회전판을 회전시키는 것; 회전판과 용기 기벽 사이의 틈으로 급기된 공기에 의해 가루녹차를 부양시키는 것; 분무노즐로 분사된 물을 가루녹차와 접촉시키는 것; 및 물과 접촉된 가루녹차를 중력에 의해 떨어트리는 것을 포함하여 가루녹차 과립을 제조하는 것인, 가루녹차 과립의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 회전판은 2 내지 20 m/sec의 선단속도 (tip speed)로 가루녹차 과립을 제조하는 것인, 가루녹차 과립의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 로터형 유동층 과립기는 급기 온도 15℃ 내지 40℃, 배기 온도 10℃ 내지 35℃, 분무노즐 직경 1.0 내지 2.0 mm, 분무압 1.0 내지 5.0 bar 또는 건조 온도 40℃ 내지 80℃의 조건으로 가루녹차 과립을 제조하는 것인, 가루녹차 과립의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 가루녹차 과립의 제조 원료인 가루녹차 전체 중량의 90 중량% 이상은 입자 직경이 50 ㎛ 이하인 것인, 가루녹차 과립의 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 단계는 가루녹차 중량의 0.3배 내지 1.5배의 중량에 해당하는 양의 물을 가루녹차에 분사하는 것인, 가루녹차 과립의 제조방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 가루녹차 과립은 과립 전체 중량을 기준으로 미분을 20 중량% 이하로 포함하고,
    상기 미분은 입자 직경이 75 ㎛ 이하인 것인, 가루녹차 과립의 제조방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 가루녹차 과립은 하기 i) 내지 iii) 중 하나 이상의 입도분포 값을 갖는 것인, 가루녹차 과립의 제조방법.
    i) 입도분포 D10 값이 50 ㎛ 이상;
    ii) 입도분포 D50 값이 100 ㎛ 이상; 및
    iii) 입도분포 D90 값이 200 ㎛ 이상.
    상기 i) 내지 iii)에서 D10, D50, D90은 과립 입자의 누적 분포를 측정하였을 때 각각 누적 아래 분포의 10%에 해당하는 입자경, 중앙입자경, 누적 아래 분포의 90%에 해당하는 입자경을 의미한다.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 가루녹차 과립은 전체 과립들의 평균 입자 직경이 100 내지 300 ㎛인 것인, 가루녹차 과립의 제조방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 가루녹차 과립은 35° 이하의 안식각을 갖는 것인, 가루녹차 과립의 제조방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 가루녹차 과립은 물과 접촉시켰을 때 습윤시간이 60초 이하이고, 상기 습윤시간은 가루녹차 과립 1.5 g을 물의 수면 위에 두었을 때 가루녹차 과립 전체가 물의 수면 아래로 가라 앉는데 걸리는 시간인 것인, 가루녹차 과립의 제조방법.
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