KR0137080B1 - 개선된 김치 포장 용기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본체 및 덮개로 이루어진 김치 포장 용기에 있어서, 상기 덮개가 핀홀, 모세관에 의해 상기 핀홀에 연결된 여과체 및 흡착제 수용 요소 및 미세 다공성 필름을 포함함을 특징으로 하는 개선된 김치 포장 용기 및 이를 사용하는 개선된 김치 포장 방법에 관한 것이다. 본 발명의 김치 포장 용기의 덮개는 또한, 산소 흡수제 또는 탄산가스 발생제 및 고흡수성 고분자를 포함할 수도 있다.

Description

개선된 김치 포장 용기

제1도는 김치 발효중의 가스 조성의 변화를 가스 크로마토그래피로 측정한 그래프이다.

제2도는 본 발명의 한 태양에 따르는 김치 포장 용기 덮개 구조의 평면도 및 입면도를 나타낸다.

제3도는 상기 제2도에 따르는 본 발명의 김치 포장 용기를 사용하였을 때 헤드 스페이스내의 탄산가스분압의 변화를 발효시간에 따라 측정한 그래프이다.

제4도는 본 발명의 다른 태양에 따라 김치를 발효중의 헤드 스페이스내의 가스 분압의 변화를 측정한 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 핀홀2 : 여과체

3 : 흡착제4 : 미세다공성 필름

5 : 접착부6 : 밀봉부

7 : 모세관8 : 여과체 및 흡착제 수용 요소

본 발명은 개선된 김치 포장 용기 및 이를 이용하는 포장 방법에 관한 것으로, 특히, 포장후 발효과정에서 용기의 팽창이나 용기내 압력의 발생이 없이 김치에 탄산가스를 다량 용해시켜서 상큼하고 시원하며 톡쏘는 맛이 강한 김치로 숙성되도록 하는 김치 포장 용기 및 방법에 관한 것이다.

김치는 배추나 무우를 소금에 절인 다음, 마늘, 고추가루, 생강, 파, 젓갈 등의 부원료를 첨가하여 유산발효를 일으킨 발효 채소의 하나이다. 발효과정에서 김치는 당분이 변하여 젓산등의 유기산으로 변하고 pH가 하강한다. 김치발효에서 생성되는 유기산과 함께 탄산가스는 김치의 맛을 지배하는 대표적인 성분으로 김치의 시원하고 톡쏘는 맛을 내게 된다. 저온에서 숙성시킨 김치가 맛이 좋은 이유는 이때 이상젖산 발효 세균(heterolactic fermentative bacteria)인 Leuconostoc mesenteroides가 지배적으로 자라고 많은 탄산가스를 생성하는 것에 기인한다. 아울러 저온에서 탄산가스의 용해도가 높은 것도 저온의 김치가 맛이 좋은 이유의 하나이다. 본 발명에서는 전통적인 김치 발효법의 과학적 원리를 현대적 포장 기법과 결합시켜서 탄산가스를 김치에 다량 용해시키는 포장 방법과포장 용기를 제공하고자 한다.

한국에서 전통적으로 담궈오던 김치는 가을철에 김장독에 담아서 겨울동안 발효 숙성시킨다. 김장독은 높이가 높고 입구가 비교적 좁으며, 김치를 담은 후 무거운 덮개로 김장독의 위를 덮는다. 발효과정에서 생성되는 탄산가스는 독의 헤드 스페이스(head space)에 있는 산소와 질소를 축출하고 헤드 스페이스를 거의 탄산가스로 채우게 된다. 보통 독의 덮개는 무겁게 독의 입구를 막고 있어서 외기와의 공기 흐름이 자유롭지는 못하지만 아주 미세한 공극을 통해서 외기와 독의 내부가 연결되어 있다. 이러한 미세한 공극이 헤드스페이스의 산소와 질소를 축출시키는 것을 도와주게 된다. 이러한 사실은 김치발효중 가스 조성의 변화를 가스 크로마토그래피로 측정한 제1도에서 분명하게 나타난다.

제1도를 참조해 보면, 그대로 밀봉하여 숙성시킨 김치 포장 용기(a)에서는 포장내의 산소와 질소가 그대로 유지된 채로 탄산가스가 생성됨에 따라 포장내의 압력이 증갛고 있다. 반면에 직경 0.4mm 및 길이 31mm의 미세한 핀홀(pinhole)을 내어 놓은 포장 용기(b)에서 발효시키면 헤드 스페이스의 산소와 질소가 축출되면서 탄산가스의 분압이 앞의 밀폐된 김치 포장 용기(a)에 비해 높에 유지된다. 따라서, 하기 식(1) 헨리의 법칙에 의해서 헤드 스페이스내 탄산가스 분압이 높으면, 김치에 녹아있는 탄산가스의 양도 증가하게 된다.

C=kPco₂(1)

상기식에서, C는 용액(김치)중 탄산가스의 농도이고, Pco₂는 헤드 스페이스내의 탄산가스의 분압이며, k는 상수이다.

따라서, 위의 두 경우에서 (b)의 김치가 더 상큰하고 톡쏘는 맛을 느낄 수 있었다. 또한, 식(1)의 헨리의 법칙 상수 k도 산소와 질소를 배기시킨 경우가 공기로 포화된 경우보다 높으므로 (b)의 포장조건이 더욱 많은 탄산가스를 김치에 용해시키게 된다.

따라서, 본 발명자는 김치의 포장 용기에 미세한 핀홀을 만들어 줌으로써 발효중 헤드 스페이스내에 높은 탄산가스 분압을 유지시키는 것을 기본 원리로 하여 김치 포장 용기 및 방법을 개선하고자 계속 연구한 결과 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명의 목적은 높은 탄산가스 분압을 가져 김치의 맛을 개선할 수 있는 김치 포장 용기 및 이를 이용하는 포장 방법을 제공하는 것이다.

구체적으로, 본 발명의 한 태양에 따르면, 본체 및 덮개로 이루어진 김치 포장 용기에 있어서, 상기 포장 용기의 덮개가 핀홀, 상기 덮개의 안쪽에서 모세관에 의해 상기 핀홀에 연결된 여과체 및 흡착체 수용 요소 및 상기 덮개의 바깥쪽에서 상기 핀홀을 덮거나 안쪽에서 상기 수용 요소를 덮는 미세 다공성 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는, 개선된 김치 포장 용기가 제공된다.

본 발명의 다른 한 태양에 따르면, 본체 및 덮개로 이루어진 김치 포장 용기에 있어서, 상기 용기의 덮개가 핀홀, 상기 핀홀의 안쪽 또는 바깥쪽에서 상기 핀홀에 덮힌 미세 다공성의 여과체 및 흡착제 수용 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는, 개선된 김치 포장 용기가 제공된다.

본 발명의 또다른 태양에 따르면, 상기 본 발명의 개선된 김치 포장 용기를 사용하는 개선된 김치 포장 방법이 제공된다.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명의 개선된 김치 포장 용기는 통상적인 포장 용기에서 덮개의 일부분에 미세한 핀홀을 제공함으로써 발효중 헤드 스페이스내에 높은 탄산가스 분압을 유지시키는 것을 기본 원리로 한다.

제2도를 참조해 보면, 본 발명의 한 태양에 따르는 김치 포장 용기의 덮개는 주요 요소로서 핀홀(1), 상기 덮개의 안쪽에서 모세관(7)에 의해 상기 핀홀에 연결된 여과체(2) 및 흡착제(3) 수용 요소(8), 상기 요소(8)를 고정시키기 위한 접착부(5) 및 상기 덮개의 바깥쪽에서 상기 핀홀을 덮는 미세 다공성 필름(4)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 핀홀(1)의 크기는 저장발효온도 및 포장크기에 따라 달라지나 대체적으로 직경 0.01-3mm 범위가 바람직하다.

상기 핀홀(1)로 인해 김치국물과 냄새가 외부로 유출되는 것을 막기 위하여, 여과체(2) 및 흡착제(3) 수용 요소(8)를 덮개 안쪽에서 모세관(7)에 의해 핀홀(1)과 연결시킴과 아울러 덮개 바깥쪽에서 핀홀(1)에 기공 직경 0.02-10㎛ 크기의 미세 다공성 필름(4)을 덮는다.

상기 여과체(2) 및 흡착제(3) 수용 요소(8)는 포장 용기의 덮개 부분의 안쪽에서 모세관(7)에 의해 핀홀(1)과 연결되어 덮개 부분에 부착되는데, 부착은 제2도에 도시한 접착부(5)에서 예를들면 실리콘계 접착제등에 의한 접착에 의해 달성된다. 또한, 상기 미세 다공성 필름(4)은 포장 용기의 덮개 부분의 바깥쪽에서 접착 수단에 의해 핀홀(1)위에 덮히게 된다.

상기 흡착제(3)의 예로는 활성탄, 제올라이트(zeolite), 크리스토발라이트(cristobalite)등이 있으며, 여과체(2) 재료의 예로는 폴리우레탄, 셀룰로즈 아세테이트 섬유 등이 있다. 또한, 사용가능한 미세 다공성 필름(4)의 재료의 예로는 나일론, 폴리카보네이트, 셀룰로즈, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 부직포, 유리 및 기타 세라믹 재료가 있다.

상기 모세관(7)은 내경이 상기 핀홀(1)과 동일하며 한끝은 상기 핀홀(1)에 다른 한끝은 상기 요소(8)내에 위치하게 된다. 또한, 상기 요소(8)는 여과체(2) 및 흡착제(3)를 수용하는 역할을 하며, 관 및 봉지형태 등을 비롯한 모든 형태를 가질 수 있다. 상기 모세관(7)은 금속 또는 플라스틱 재질로 제조될 수 있고, 상기 요소(8)는 금속, 플라스틱 또는 미세 다공성 필름으로 제조될 수 있다.

본 발명의 다른 태양에서 본 발명의 상기 미세 다공성 필름(4)은 본 발명의 포장 용기 덮개 안쪽에서 상기 수용 요소(8)를 덮도록 배치할 수도 있다.

본 발명의 또다른 태양에서는, 상기 수용 요소(8)를 미세 다공성 시이트로 제조하여, 상기 미세 다공성 시이트 형성시 흡착제 및 여과체를 함입시켜 상기 미세 다공성 필름과 상기 수용 요소의 역할을 모두 수행하게 할 수도 있다. 또한, 상기 시이트는 상기 핀홀의 안쪽이나 바깥쪽에 접착제에 의해 부착할 수 있다.

본 발명의 김치 포장 용기 구조는 발효에 생기는 김치 냄새를 용기 밖으로 흘러나오는 것을 막아서 냉장고에 보관할때 김치냄새가 배어나오지 않게 하며, 외부로부터 용기내의 김치로 미생물이나 여러 오염물질이 스며드는 것을 막는 역할을 한다.

또한, 본 발명의 덮개는 용기내 산소가 보다 빨리 탄산가스로 치환되는 것을 도와주고, 온도 변화 등으로 인해 용기 외부로부터 내부로 유입되어 들어오는 산소를 제거하기 위하여 경우에 따라 상기 요소(8)내에 산소 흡수제나 탄산가스 발생제를 함입시킬 수도 있다. 산소 흡수제로는 철이 가장 많이 사용되며, 탄산가스 발생제로는 탄산철이 가장 많이 이용되는데, 이들을 혼합하여 이용할 수 있다.

상기 철과 탄산철은 각각 다음의 화학반응식(2) 및 (3)에 의하여 산소를 제거하고 탄산가스를 발생시킨다.

4Fe + 3O₂→ 2Fe₂O₃(2)

4FeCO₃+ O₂+ 6H₂O → 4Fe(OH)₃+ 4CO₂(3)

이들 반응의 조합에 의하여 포장 용기내에 있는 산소는 제거되고 탄산가스로 치환되어 발효에 의해 발생되는 탄산가스와 함께 용기내의 산소와 질소의 축출을 도와주며 용기내에 높은 탄산가스분압을 유지시켜 김치에 다량의 탄산가스를 용해시켜 시원하고 상큼하며 톡쏘는 맛이 강한 김치를 얻을 수 있게 된다.

또한, 상기 산소 흡수제 또는 탄산가스 발생제와 함께, 상기 반응에 필요한 수분의 공급을 위해서 다량의 수분을 흡수할 수 있는 고흡수성 고분자를 상기 요소(8)내에 함입시킬 수도 있다. 상기 고흡수성 고분자는 수분을 첨가하여 사용할 수도 있고, 그대로 사용하여 주위 공기로부터 수분을 흡수하여 접촉하는 철이나 탄산철의 반응을 촉진하게 할 수도 있다(상기 수분의 첨가는 철의 산화를 도와서 산소의 제거반응을 촉진한다). 사용할 수 있는 상기 고흡수성 고분자의 예로는 전분계, 셀룰로즈계, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴아마이드, 폴리에틸렌옥사이드 등이 있다.

본 발명의 포장 용기의 본체와 덮개간의 밀봉을 확실히 하기 위해 상기 덮개의 주변둘레에 밀봉부(6)를 제공하는 것이 바람직하다. 상기 밀봉부(8)에 사용될 수 있는 밀봉 물질로는 에틸렌계 수지, PVC, 고무 등이 있다.

본 발명의 포장 용기로는 유리 용기 및 플라스틱 용기 등을 사용할 수 있으며, 유통과정중 발효에 의하여 생기는 탄산가스로 인한 용기내 압력생성이나 부피팽창을 방지하며 오랫동안 신선한 맛의 김치를 유지시킬 수 있다. 특히 포장내의 헤드 스페이스내의 산소농도를 낮추어주는 동시에 높은 탄산가스 농도를 유지함으로써 유산균의 발효를 선택적으로 유지시켜 김치의 숙성을 도와주고 산막효모의 발생으로 인한 변패를 억제할 수 있다.

하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것으로서, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니다.

[실시예 1-2]

김치를 담을 950mL의 유리 용기의 덮개의 일부분에 0.2mm의 핀홀(1)을 뚫고, 안쪽에서는 내경 0.4mm 및 길이 8mm의 금속 모세관(7)에 의해 상기 핀홀(1)과 연결된 내경 1.5mm×길이 42mm의 관 형태의 요소(8)에 셀룰로즈 아세테이트 섬유 여과제(3)을 삽입하고 덮개 바깥쪽에서는 이 핀홀 주변 부분에 기공의 직경이 0.2㎛ 크기인 미세공을 가진 2cm²크기의 나일론 미세 다공성 필름(4)을 부착하였다(제2도 참조). 상기 요소(8)내에 상기 여과제(3) 이외에 흡착체(2)로서 활성탄(실시예 1)이나 제올라이트(실시예 2) 0.04g을 함입시켜서 상기 여과체(2)를 통하여 외부로 배출되는 가스로부터 냄새가 탈착되도록 하였다.

상기 본 발명의 포장 용기 및 핀홀이 없는 통상적인 용기(대조용)에 각각 염도 3%인 배추김치를 750g씩 담고 덮개로 닫아서 25℃에서 39시간 발효시킨 후 10℃ 냉장고로 옮겨 50시간 숙성시키면서 헤드 스페이스내의 가스 조성의 변화를 가스 크로마토그래피로 살펴보았으며, 그 결과를 제3도에 나타내었다.

제3도에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예 1과 2에 의한 김치 포장이 대조용에 비해 용기내에 높은 탄산가스 분압을 유지할 수 있었다.

상기와 같이 각각 발효된 김치에 대하여 13명의 관능요원에 의하여 2점 비교법에 의한 관능검사를 실시한 결과, 실시예 1과 2에 의한 김치가 대조용 김치에 비해 시원하고 톡쏘는 맛이 강한 것으로 11명 이상이 응답하였다. 이 결과는 실험결과를 99% 신뢰도 수준에서 확인시켜 주고 있다. 그리고 축출되는 가스는 활성탄이나 제올라이트를 거쳐서 냄새 성분이 흡착 제거되므로 발효과정에서 용기내부로부터의 김치 냄새를 느낄 수 없었다.

[실시예 3-4]

실시예 1에서와 같은 포장 용기 덮개에, 상기 셀룰로즈 아세테이트 섬유 여과체 및 활성탄 흡착제와 함께, 실시예 3에서는 철 2.5g과 셀룰로즈/폴리아크릴레이트 고흡수성 고분자 0.06g에 물 0.91g을 흡수시켜서 부직포 봉지에 넣고 나서 다시 투과성 폴리프로필렌 봉지에 넣은 후 안쪽에서 접착제로 접착시켜 사용하였으며, 실시예 4에서는 철 1.2g과 탄산철 2.1g, 셀룰로즈/폴리아크릴레이트 고흡수성 고분자 0.06g을 부직포 봉지에 넣고 다시 이 봉지를 투과성 폴리프로필렌 봉지에 넣은 다음, 안쪽에서 접착제로 접착시켜 사용하였다.

상기 각각의 용기에 650g의 김치를 담고, 이 김치들은 25℃에서 46시간 발효시키는 동안 헤드 스페이스내의 가스 조성의 변화를 가스 크로마토그래피로 살펴보았으며 그 결과를 제4도에 나타내었다. 제4도에서 알 수 있듯이 본 실시예 3 및 4에 의한 김치 포장이 다량의 탄산가스를 포장 용기내에 축적시키고 낮은 산소농도를 유지할 수 있었다.

상기와 같이 각각 발효된 김치를 7℃의 냉장고에 3일 보관한 후 관능 시험한 결과 그대로 밀봉한 대조용 김치에 비해 시원하고 톡쏘는 맛이 강한 것을 느낄 수 있었다.

[실시예 5]

950mL의 유리 용기의 덮개의 일부분에 직경 0.9mm의 핀홀을 뚫고 이 핀홀에 기공 크기 0.2㎛ 및 면적 2cm²의 나일론 미세 다공성 필름을 덮은 다음, 안쪽에서, 동일한 나일론 필름으로 면적 8.0cm²의 봉지를 만들어 이 봉지내에 0.4g의 활성탄과 0.8g의 철분을 함유시킨 다음 수분을 0.5g 첨가한 후 상기 핀홀 주변에 부착하였다. 상기 용기에 김치를 800g 충전한 다음 상기 덮개로 밀봉하여 22-23℃에서 34시간 발효시킨 후 72℃ 냉장고로 옮겨 약 5일간 숙성시키면서 브루돈관 압력계에 의해 헤드 스페이스내의 압력을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 표 1에서 보듯이 대조용은 용기내 압력의 상승이 심하였으나 본 실시예의 용기에서는 압력의 상승을 볼 수 없었으며, 저장후 본 발명에 따른 김치를 대조용과 비교한 결과, 시원하고 톡쏘는 맛이 훨씬 강하였다.

[표 1] 포장에 따른 용기내 압력의 변화

[실시예 6]

가로 10.5cm×세로 7.0cm×높이 7.0cm의 폴리프로필렌 용기에 덮개로서 나일론/알루미늄/폴리프로필렌 필름을 열접착시키는 포장에서, 상기 나일론/알루미늄/폴리프로필렌 필름 덮개에 직경 0.3mm의 핀홀을 내고 안쪽에서 나일론 미세 다공성 필름(기공 직경 0.2㎛)을 접착시킨 다음 면적 4.5cm²의 발포성 다공성 폴리스티렌에 활성탄 0.2g을 함입시켜 상기 필름에 접착시켰다. 상기 용기에 배추김치 280g을 담고 덮개를 덮어 25℃에서 36시간 발효시켰다. 상기 발효동안 포장의 팽창이 없었고 외부로의 김치냄새의 유출도 없었다. 반면에 핀홀을 내지 않은 필름으로 그대로 밀봉한 대조용은 25℃에서 24시간 이전에 포장이 팽창하였다.

Claims (11)

1. 본체 및 덮개로 이루어진 김치 포장 용기에 있어서, 상기 포장 용기의 상기 덮개가 핀홀, 상기 덮개의 안쪽에서 모세관에 의해 상기 핀홀에 연결된 여과체 및 흡착제 수용 요소 및 미세 다공성 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 김치 포장 용기.
2. 제1항에 있어서, 상기 미세 다공성 필름이 상기 덮개의 바깥쪽에서 상기 핀홀을 덮는 포장 용기.
3. 제1항에 있어서, 상기 미세 다공성 필름이 상기 덮개의 안쪽에서 상기 수용 요소를 덮는 포장 용기.
4. 제1항에 있어서, 상기 수용 요소 및 미세 다공성 필름이 하나의 요소로 통합되어 상기 핀홀의 안쪽 또는 바깥쪽을 덮는 포장 용기.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 핀홀이 0.01 내지 3mm 범위의 직경을 갖는 포장 용기.
6. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡착제가 활성탄, 제올라이트 또는 크리스토바라이트인 포장 용기.
7. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 다공성 필름이 0.02 내지 10㎛ 범위인 기공 직경을 갖는 나일론, 폴리카보네이트, 셀룰로즈, 폴리프로필렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 부직포, 유리 또는 세라믹 재료로 이루어진 포장 용기.
8. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 수용 요소가 추가로 산소 흡수제, 탄산가스 발생제 및 고흡수성 고분자중 하나 이상을 포함하는 포장 용기.
9. 제8항에 있어서, 상기 산소 흡수제가 철인 포장 용기.
10. 제8항에 있어서, 상기 탄산가스 발생제가 탄산철인 포장 용기.
11. 제8항에 있어서, 상기 고흡수성 고분자가 전분계, 셀룰로즈계, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴아마이드 또는 폴리에틸렌옥사이드인 포장 용기.