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Lavazza의 카페인 제거 공정에서 CO2 추출을 위한 HERMETIC의 고압 기술. (이미지 출처: HERMETIC-Pumpen GmbH)

유체의 고온 및 극히 낮은 점도와 관련하여 이 공정에서는 설치된 장비에 대한 요구 사항이 높아집니다. HERMETIC-Pumpen GmbH에서 설계하고 생산한 캔 모터 펌프가 순환 펌프로 사용되었습니다. 모니터링 장비를 포함한 고압 설계의 컴팩트한 장치는 커피 원두를 통한 CO2의 안정적인 흐름을 보장합니다. toumpumps의 마모 및 유지 관리가 적은 설계 덕분에 사용 수명을 저하시키지 않고 24시간 작동하여 카페인을 추출할 수 있습니다.

초임계 이산화탄소는 임계 온도와 압력 이상의 초임계 상태입니다. 그 특성은 기체와 액체의 중간에 있습니다. 기체의 점도, 압축성 및 확산성과 액체의 밀도 및 용해도를 갖습니다. 다른 물질에도 쉽게 침투하여 원하는 물질을 추출할 수 있습니다. 천연 품질과 최종 제품의 순도로 인해 식품 및 제약 산업에서 주로 사용됩니다. 대표적인 것이 커피콩의 카페인 제거다.

Lavazza: "천연" 카페인 제거 CO2 공정. 디카페인은 커피콩이 아직 녹색일 때 카페인을 추출하는 과정입니다. 라바짜는 CO2 방식만을 사용합니다. 카페인 제거는 다양한 가공 단계에서 제품과 접촉하는 모든 요소가 식품 사용에 적합한 "자연" 공정을 통해 이루어집니다.

이탈리아 몰리세(Molise) 지역의 포질리(Pozzilli)에 위치한 Lavazza 공장에서는 1991년에 이 목적으로 가동되었습니다. 생두는 식수를 첨가하여 수분 함량을 35% 이상으로 증가시켜 먼저 부풀어오르게 됩니다. 그런 다음 콩은 초임계 조건에서 이산화탄소가 흐르는 추출기(오토클레이브)로 보내집니다. 이 과정을 통해 커피콩에서 카페인을 추출한 후 회수합니다. 추출 단계가 끝나면 커피가 담긴 오토클레이브의 압력이 낮아지고 커피는 다음 건조 단계로 옮겨집니다. 이 가공 단계에서 커피콩은 수분 함량이 11% 미만이 될 때까지 건조됩니다.

고압, 고온, 저점도 초임계 응집 상태에서 CO2를 사용하는 것이 성공적인 카페인 추출의 핵심입니다. 일반적인 고온으로 인해 가장 낮은 점도에서 증기압이 극도로 높아집니다. 이는 원심 펌프에 있어 매우 어려운 과제입니다. CO2, 물, 카페인의 혼합물은 펌프를 통해 흐르는 잔류물로 이어질 수도 있습니다.

고압 설계의 밀폐형 펌프 솔루션 추출기를 통해 초임계 CO2를 운반하기 위해 Lavazza는 HERMETIC-Pumpen GmbH의 원심형 캔 모터 펌프를 사용합니다. 고압 다단 원심 펌프 유형 CAMHV는 안정적인 전달을 보장합니다. 공정 조건에서는 200bar 이상의 압력, 80°C 이상의 온도, 140m³/h 이상의 CO2 유량을 예상합니다. 캔형 모터 펌프에서 모터와 유압 구성 요소는 로터와 임펠러가 공통 샤프트에 배열되어 있는 하나의 블록의 일부입니다. 로터는 중간 윤활 레이디얼 베어링에 의해 지지됩니다. 구동 모터의 고정자는 고정자 튜브에 의해 회전자 챔버와 분리되어 있습니다. 로터 챔버는 펌프의 하우징 부분과 공통 공간을 형성합니다.

24시간 연속 작동을 위한 저마모 설계 원칙 일체형의 컴팩트한 디자인 덕분에 캔 모터 펌프에는 샤프트 씰, 기존 베어링 또는 커플링이 필요하지 않습니다. 이는 추출 과정에서 발생하는 압력과 온도에 더 민감한 기계적 밀봉이 있는 펌프에 비해 이점이 있습니다. 펌프는 또한 소음 방출이 매우 적습니다.

HERMETIC 기술 "ZART"(Zero Axial and Radial Thrust)는 로터 유닛이 접촉 및 마모 없이 작동하도록 보장합니다. ZART는 비접촉 유체역학적 플레인 베어링을 사용한 포괄적인 축 추력 균형을 기반으로 합니다. 펌프는 펌핑된 매체의 낮은 점도와 그에 따른 감소된 베어링 부하 용량을 수용하기 위해 수직 위치에 설치되었습니다. 이 경우 플레인 베어링에는 로터 하중 지원 기능이 없고 가이드 기능만 있습니다. 로터 중량은 정수압으로 운반됩니다. 이 설계를 통해 로터는 마모나 기계적 접촉 없이 연속 작동할 수 있습니다. 이를 통해 수년 동안 연속 작업으로 카페인 추출이 가능합니다. 수직 설치의 또 다른 장점은 펌프 탈기 작업을 용이하게 한다는 것입니다.