요약
산업용 커피 로스팅 과정에서는 일산화탄소 농도가 빠르게 증가할 수 있습니다. CO 농도를 연속적으로 모니터링하면 설비 안전성을 높이고 로스팅 정도를 판단하는 정보를 얻을 수 있습니다. 또한 가스 분석은 포장 과정에서 아로마 손실을 방지하는 데에도 중요한 역할을 합니다. 엔드레스하우저는 안전성과 품질에 중요한 프로세스 파라미터를 모니터링하는 다양한 측정 솔루션을 통해 커피 생산 프로세스를 지원합니다.
커피는 전 세계적으로 사랑받는 음료로, 최근 몇 년 동안 풍미의 다양성, 제조 방식 그리고 원두의 품질 면에서 눈부신 발전을 이루었습니다. 이제는 대형 커피 생산업체뿐만 아니라, 눈높이가 높아진 고객의 요구에 부응하려는 소규모 커피 로스터도 점점 늘어나고 있습니다. 처리해야 하는 원두의 양이 천차만별이기 때문에 커피 로스팅 설비의 규모 역시 서로 다릅니다. 자동차 한 대 크기의 설비도 있는 반면, 어떤 설비는 공장 전체를 채울 만큼 대규모로 운영됩니다.
그러나 설비 규모와 관계없이 로스팅 프로세스의 기본 원리는 동일합니다.
로스팅 과정에서 일산화탄소(CO)가 갑자기 증가할 위험이 있으며, 이는 심각한 안전 위험을 초래할 수 있습니다. 따라서 커피 로스터는 급격한 CO 증가를 최대한 빠르게 감지하여 즉시 조치를 취할 수 있어야 합니다.
과제: 커피 로스팅의 안전성과 품질을 동시에 확보
커피 로스팅은 높은 집중도가 요구되는 프로세스입니다. 산업용 로스팅은 제품 종류, 로스팅 정도 그리고 원하는 로스팅 색에 따라 200~280 °C의 온도에서 진행됩니다. 로스팅 과정에서 원두가 건조되면서 수분과 오일뿐만 아니라 이산화탄소(CO2)와 일산화탄소(CO)도 함께 발생합니다.
커피 원두를 로스팅하는 동안 생성되는 CO는 로스팅 초기에는 낮은 농도로 발생하지만, 시간이 지날수록 기하급수적으로 증가합니다. 적절한 모니터링이 이루어지지 않으면 CO 농도가 폭발 하한계를 초과할 수 있으며, 이는 반드시 방지해야 하는 위험 요소입니다. 이러한 안전 위험은 CO를 지속적으로 모니터링함으로써 예방할 수 있습니다. 경보 임계값을 낮게 설정하면 폭발성 분위기가 형성되기 전에 로스팅 프로세스를 중단할 수 있습니다. CO 농도가 매우 빠르게 증가하기 때문에 응답 시간이 빠른 측정 시스템이 필수적입니다. 또한 로스팅 중에 발생하는 커피 원두의 껍질과 왁스 성분은 필터나 기타 가스 처리 장치를 빠르게 막을 수 있으며 제거도 매우 어렵습니다.
한편, CO 농도를 정밀하게 측정하면 다른 이점도 얻을 수 있습니다. 일부 커피 가공 프로세스에서는 CO 농도를 적절한 로스팅 정도와 원하는 아로마를 판단하는 지표로 활용하기도 합니다.
유지보수 감소, 신뢰성 향상: 현장 CO 측정의 이점
GM901 가스 분석기는 가스 필터 상관 기술을 이용하여 채널 내부에서 직접 광학적으로 일산화탄소를 측정합니다. CO 농도는 mg/m 3 또는 ppm 단위로 계산되며, 약 10초 이내에 CO 농도 증가를 감지할 수 있습니다.
퍼지 에어 장치는 송신기와 수신기의 광학 인터페이스를 먼지와 오염물질로부터 보호합니다. 커피 로스팅 프로세스에서는 커피 원두 껍질과 왁스 성분이 지속적으로 발생하기 때문에 현장 측정 방식이 특히 효과적입니다. 현장 방식은 가스 처리 시스템에서 분리하기가 매우 어려운 이 점착성 물질들과 직접 접촉하지 않습니다.
빠른 현장 측정으로 인한 짧은 응답 시간과 최소화된 유지보수 요구사항 덕분에 GM901 가스 분석기는 최적의 선택이 될 수 있습니다.
- 배출 모니터링: CO 농도의 연속 측정을 통한 프로세스 최적화
- 안전성 확보: GM901을 사용한 연속 CO 농도 모니터링은 CO 농도가 폭발 하한계를 초과하지 않도록 방지하며. 한계값을 초과할 경우 조기에 경고가 발생합니다.
- 위생 및 신뢰성: 현장 기술을 이용하기 때문에 분석기의 어떠한 부분도 프로세스 중에 발생하는 왁스 성분이나 커피 원두 껍질과 접촉하지 않습니다.
프로세스 내 산소는 매우 간단하게 측정할 수 있습니다. TRANSIC100LP는 레이저 분광법(TDLAS – Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy)을 이용하여 O₂를 정확하게 측정하는 견고한 트랜스미터입니다.
포장 내부의 커피 아로마를 보존하는 방법
커피의 풍미는 포장 방식에도 영향을 받습니다. 포장 내부의 아로마를 보존하려면 커피 포장 과정에서 산소를 제거해야 합니다. 산소 농도가 너무 높으면 커피의 풍미가 필연적으로 손실되기 때문입니다.
TRANSIC100LP 레이저 트랜스미터를 사용하면 빠르고 정확한 레이저 산소 측정을 통해 불활성화를 더욱 쉽게 수행할 수 있습니다. 산소 농도는 포장 설비에서 직접 측정하고, 불활성 가스로 질소를 주입합니다.
질소는 단가가 높기 때문에 부정확한 측정값을 기반으로 시스템을 수동으로 조정하면 비효율적이고 비용 부담이 커집니다. 이상적으로는 프로세스를 지속적으로 모니터링하여 적절하게 제어할 수 있어야 합니다. 이를 위해서는 산소 측정 시스템이 빠르고 정확한 결과를 제공해야 합니다.
레이저 기술에 기반한 TRANSIC100LP는 전기화학식 측정 셀에 비해 뛰어난 성능을 제공합니다. 이 견고한 레이저 산소 트랜스미터는 통합이 용이하며, 시간 지연, 오류 또는 경보 없이 O2를 정확하게 측정합니다. 또한 빠른 측정값 표시로 추가적인 수동 개입 없이 질소 공급을 자동으로 정확하게 제어할 수 있습니다. 반면 전기화학식 셀을 사용하는 측정 방식은 훨씬 더 많은 주의가 필요합니다.
TRANSIC100LP를 사용하면 질소 사용량을 절감하고 유지보수 비용을 낮출 수 있습니다. 이 트랜스미터는 마모되는 부품이 없고, 기계식 부품을 사용하지 않으며, 작동하는 데 별도의 소모품이 필요하지 않습니다. 또한 기밀성이 뛰어나기 때문에 측정 오류를 방지할 수 있습니다.
O2 측정을 위한 레이저 기술(TDLAS)의 장점
- 프로세스 내에서 직접 빠르게 측정
- 간편한 설치 및 작동
- 유지보수 알림 기능을 갖춘 자가 진단 시스템
- 입자, 진동 또는 유량 변화에 대한 교차 감도 없음
- 낮은 운영 비용: 최소한의 소모품 사용, 퍼지 가스 불필요
- 장기적인 안정성: 습도 및 온도 변화에 강함
