KR100339250B1 - 압력발생 및 부피팽창을 완화시키는 김치의 포장방법 - Google Patents

압력발생 및 부피팽창을 완화시키는 김치의 포장방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제오라이트 또는 활성탄을 플라스틱제 필름으로 밀봉하여 김치의 포장에 장착시킴으로써, 김치로부터 생성되는 CO2를 가역적으로 흡수하여 김치포장에서의 압력발생이나 부피팽창을 없애거나 완화시킬 수 있는 김치의 포장방법에 관한 것이다. 본 발명의 압력발생 및 부피팽창을 완화시키는 김치의 포장방법에서는, 김치포장 내에서 김치의 발효과정에 의하여 생성되는 CO2의 흡착제거를 위하여 제오라이트 또는 활성탄과 같은 다공성 기체흡착제를 사용하며, 경우에 따라서는 수분흡착제로서 실리카겔을 추가하여 함입시킬 수도 있다. 본 발명의 압력발생 및 부피팽창을 완화시키는 김치의 포장방법을 이용하면, 김치포장에 있어서의 압력발생이나 부피팽창을 효과적으로 완화시키거나 제거시킬 수 있는 바, 유통 및 저장 중에 발생하는 김치포장의 훼손을 막으며, 김치의 품질을 오래도록 신선하게 유지하는 목적에 유용하게 사용할 수 있다.

Description

압력발생 및 부피팽창을 완화시키는 김치의 포장방법{Method for Reducing Pressure and Volume Changes in Kimchi Package}
본 발명은 압력발생 및 부피팽창을 완화시키는 김치의 포장방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 제오라이트 또는 활성탄을 플라스틱제 필름으로 밀봉하여 김치의 포장에 장착시킴으로써, 김치로부터 생성되는 CO2를 가역적으로 흡수하여 김치포장에서의 압력발생이나 부피팽창을 없애거나 완화시킬 수 있는 김치의 포장방법에 관한 것이다.
김치는 제조과정에서 살균공정을 포함하지 않기 때문에, 병이나 플라스틱 파우치(pouch)에 포장된 다음, 저온의 조건에서 유통하는 것이 일반적이다. 이렇게 제조된 김치는 유통과정에서도 미생물에 의한 발효가 계속 진행되므로, 포장에서의 압력발생이나 부피팽창으로 인한 여러 문제점이 유발된다. 압력발생이나 부피팽창은 김치포장의 미관을 손상시킬 뿐 아니라, 포장용기의 훼손을 초래할 수 있어, 유통 중에 김치 내용물 액즙과 냄새의 유출이 발생할 경우, 김치의 상품성을 크게 저하시킨다.
이러한 현상은 김치의 발효·숙성과정에서 발생하는 CO2에 의한 것이며, 이를 방지하거나 억제하기 위한 여러 시도가 있어 왔다: 대표적인 방법으로서, 김치포장내에 Ca(OH)2봉지를 넣어서 김치발효에서 발생되는 CO2를 흡수·제거시키는 방법과, 압력의 발생에 따라서 일시적으로 열리게 되는 플라스틱제 체크밸브(check-valve)를 김치포장에 장착시켜서, 발효로부터 생성되는 CO2가스에 의하여 압력이 발생할 때, 일시적으로 이 체크밸브가 개방되어서 외부로 내부의 가압된 가스를 배출토록 하는 방법이 개발되었다. 그러나, 전자의 방법은 그 나름대로 부피팽창이나 압력발생을 억제하는 효과를 가지고 있지만, 부분적인 한계와 문제점, 즉, 김치의 액즙에 용해되어 있는 CO2는 압력발생이나 부피팽창을 발생시키는 원인이 되지만, 동시에 김치의 관능적인 품질 및 김치의 특성을 결정하는 중요한 요소이므로, 유통과정이나 저장 중 김치의 품질을 신선하게 유지시키기 위해서는 포장내 헤드스페이스에서 과도하지 않은 적절한 수준의 CO2분압이 유지되어야만 하는데, Ca(OH)2봉지에 의한 김치포장내의 CO2의 흡수제거는 비가역적인 과정으로서, 이러한 반응에 의하여 김치포장의 헤드스페이스로부터 CO2가 제거되면 CO2로부터 기인하는 김치의 탄산미가 없어진다는 단점을 갖고 있다. 또한, 후자의 방법인 플라스틱제 체크밸브를 사용하여 포장내부에 발생한 가스를 배출하는 경우, 체크밸브가 유통과정 중 김치내용물 액즙과 섞이게 되면 내용물이 포장밖으로 유출되거나, 체크밸브의 기능이 현저히 감소되는 문제가 있으며, 그 가격도 비싸서 보편적인 사용은 제한되고 있는 실정이다.
따라서, 김치포장의 압력발생을 효과적으로 조절할 수 있고, 불필요한 부피팽창을 억제하며, 동시에 적절한 수준의 CO2분압을 유지하여 김치의 탄산미를 유지하여 줌은 물론, 가격에 부담이 없이 광범위하게 사용할 수 있는 새로운 김치의 포장방법을 개발하여야 할 필요성이 끊임없이 대두되었다.
이에, 본 발명자들은 김치포장에서의 압력발생과 부피팽창을 효과적으로 제어할 수 있는 방법을 확립하고자 예의 노력한 결과, 제오라이트 또는 활성탄과 같은 다공성 흡착제(이하에서는 '기체흡착제'라 함)를 높은 CO2투과도를 가지면서 적절한 수분차단성을 가진 플라스틱제 필름에 밀봉하여 포장소재로서 김치포장 내에 장착시킬 경우, 압력발생과 부피팽창이 효과적으로 감소되며, 효과적으로 CO2를 제거시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
결국, 본 발명의 주된 목적은 제오라이트나 활성탄을 플라스틱제 필름으로 밀봉하여 김치포장에 장착시킴으로써, 압력발생과 부피팽창을 효과적으로 감소시킬 수 있는 김치의 포장방법을 제공하는 것이다.
도 1은 제오라이트에 의하여 CO2가 흡착되는 정도를 나타내는 그래프이다.
도 2a는 제오라이트 및 실리카겔이 밀봉된 플라스틱제 필름봉지가 김치 유리병포장의 압력변화에 미치는 영향을 나타낸 그래프이다.
도 2b는 제오라이트 및 실리카겔이 밀봉된 플라스틱제 필름봉지가 김치 유리병포장 내의 CO2분압 변화에 미치는 영향을 나타낸 그래프이다.
도 3은 제오라이트 및 실리카겔이 밀봉된 플라스틱제 필름봉지가 김치 유연포장의 부피팽창에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 압력발생 및 부피팽창을 완화시키는 김치의 포장방법을 구체적으로 설명하고자 한다.
본 발명의 압력발생 및 부피팽창을 완화시키는 김치의 포장방법에서는, 김치포장 내에서 김치의 발효과정에 의하여 생성되는 CO2의 흡착제거를 위하여 제오라이트 또는 활성탄과 같은 다공성 기체흡착제를 사용하며, 경우에 따라서는 수분흡착제로서 실리카겔을 추가하여 함입시킬 수도 있다. 이때, 사용될 수 있는 제오라이트 또는 활성탄 등 기체흡착제의 양은, 그 종류와 특성, 김치의 종류와 유통조건 및 식음자의 기호에 따라 다르지만, 대체적으로 김치 1kg당 6g내지 60g의 범위, 바람직하게는 김치 1kg당 10g 내지 30g의 범위에서 첨가하고, 그 형태는 분말이나 입자상이 가능하다. 또한, 실리카겔을 사용하는 경우에는, 김치 1kg 당 1g 내지 10g의 범위, 바람직하게는 3g 내지 8g의 범위에서 첨가한다. 아울러, 기체흡착제를 밀봉하는 데 사용되는 플라스틱제 필름으로는 폴리에틸렌 계열이나 폴리올레핀계를 포함하는 공압출 또는 적층필름을 사용할 수 있으며, 온도조건 및 봉지크기에 따라 다르지만 10℃를 기준으로 하였을 때, CO2투과도가 200 내지 3000㎖/㎡ ·h ·atm범위에 있고, 수분투과도는 0.2g/㎡·h·atm 이하인 것이 좋다.
제오라이트와 활성탄은 광범위한 기체를 흡착하는 다공성 소재로서, 그 공극의 크기와 특성에 따라 흡착하는 기체의 종류을 달리할 수 있다. 일반적인 기체흡착용으로 많이 사용되는 제오라이트 4A 및 5A형은 CO2의 흡착제거에 이용될 수 있으며, 활성탄으로서는 미세기공의 직경이 10 내지 20Å 범위인 것을 CO2의 흡착제거의 목적으로 사용할 수 있다. 이때, 이러한 흡착은 물리적인 가역적 과정이므로 적절한 조건의 선택과 조정에 의하여 흡착된 기체를 다시 방출하도록 유도할 수 있으며, 이러한 성질은 김치포장을 한번 개봉한 후, 압력발생이나 용기팽창의 위험이 없는 시기에는 흡착한 CO2를 포장용기의 헤드스페이스로 다시 방출시킴으로써, 김치액즙에 CO2를 용해시켜 김치에 탄산미를 주는 역할을 할 수 있다.
한편, 제오라이트는 다량의 수분을 동시에 흡착할 뿐만 아니라 CO2에 비해서 우선적으로 수분을 흡착하기 때문에, CO2의 선택적 흡착을 위해서는 수분의 접근을 막아주어야 한다. 이를 위하여 본 발명에서는 제오라이트나 활성탄을 적절한 수분 차단성을 가지면서 높은 CO2투과성을 갖는 플라스틱제 필름봉지로 포장한다. 이러한 목적으로 사용될 수 있는 것으로는 폴리에틸렌 계열의 얇은 필름이 좋으나, 폴리올레핀계를 비롯한 다른 소재도 가능하다. 그리고, 초기에 필름을 통하여 투과되는 수분이 CO2의 흡착을 저해하는 것을 막기 위하여, 이 플라스틱제 필름봉지 속에 수분흡착제로서 실리카겔을 함께 함입시켜서 투과되는 수분을 실리카겔이 선택적으로 제거하도록 할 수 있다.
본 발명의 압력발생 및 부피팽창을 완화시키는 김치의 포장방법에 의하여 제조한 제오라이트 또는 활성탄의 플라스틱제 필름봉지를 김치포장 내에 장착시켜 둘 경우, 김치로부터 발생되는 CO2가스는 플라스틱제 필름을 통하여 봉지내로 투과·유입된 다음 제오라이트나 활성탄에 흡착되게 된다. 이러한 과정을 통하여 제거되는 CO2가스로 인하여 김치포장의 압력발생이나 부피팽창은 크게 낮아지게 되며, 김치포장 내에서 발생되는 압력과 부피가 유통저장 중에 문제를 발생시킬 수 있는 수준 이하에서 유지될 수 있다. 특히, 포장초기에 진공포장 등의 기법을 함께 이용한다면, 유통 전과정에서 포장내부의 압력을 1기압이하로 유지시키거나, 육안적으로 정상적인 포장의 상태로 유지시킬 수 있다.
또한, 저장기간이 오래 경과되었을 경우, 김치포장 용기내로부터 다량의 수분이 기체흡착제를 담은 플라스틱제 필름을 투과하여 실리카겔에 포화흡습하게 되면, 실리카겔에 흡습되지 못한 과량의 수분이 기체흡착제에 흡착되면서 이미 기체흡착제에 흡착되어 있던 CO2가스를 다시 공기중으로 방출시켜주므로, 포장용기 내에 비교적 일정량의 CO2분압을 유지킬 수 있다. 이러한 과정을 통하여 김치 액즙에 적당량의 CO2가스가 용해되며, 용해된 CO2가스에 의하여 김치의 탄산미를 오래도록 유지시킬 수 있다.
다만, 이러한 작용은 김치의 숙성 말기에 해당되며, 이때까지 개봉되지 않고 있는 김치에는 다시 압력발생이나 부피팽창을 일으킬 수 있는 가능성을 가지게 되므로, 본 발명의 압력발생 및 부피팽창을 완화시키는 김치의 포장방법을 유통기간을 고려하여 제오라이트 등을 밀봉하는 플라스틱제 필름의 두께나, 같이 함입시키는 실리카겔의 양을 조절하여 목적에 맞는 다양한 김치포장에 적용시킬 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 압력발생 및 부피팽창을 완화시키는 김치의 포장방법은 제오라이트 또는 활성탄과 같은 다공성 기체흡착제를 높은 CO2투과도를 가지면서 적절한 수분차단성을 가진 플라스틱제 필름에 밀봉하고, 이를 김치포장 내에 장착시킴에 의하여 김치포장의 압력발생과 부피팽창을 완화시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 전기 기체흡착제가 밀봉된 플라스틱제 필름에 실리카겔을 추가로 함입하여 김치포장 내에 장착시키는 경우, 전기 기체흡착제의 수분흡착을 지연시키거나 저해시킬 수 있다. 결국, 본 발명의 압력발생 및 부피팽창을 완화시키는 김치의 포장방법에 의하면, 김치포장에 있어서의 압력발생이나 부피팽창을 효과적으로 완화시키거나 제거시켜 김치의 품질이 오래도록 유지되도록 조절할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1: 제오라이트에 의한 CO2가스의 흡착능
제오라이트가 밀봉된 플라스틱제 필름봉지의 CO2흡착능을 알아보기 위하여, 제오라이트 7g을 20㎛ 두께의 폴리올레핀 필름봉지(크기 5x5㎝, 10℃에서의 CO2투과도: 1184㎖/㎡·h·atm, 및 10℃에서의 수분 투과도: 0.06g/㎡·h·atm)에 밀봉시키고, 100㎖의 증류수를 담은 1리터 크기의 밀폐용기에 장착시킨 다음, 553㎎의 CO2가스를 주입하였다. 다음으로, 밀폐용기를 15℃의 온도 조건으로 저장하면서 시간의 경과에 따른 밀폐용기 내 CO2가스의 양을 기체크로마토그래피로 측정하였으며, 3.6일이 경과한 다음, 다시 548㎎의 CO2가스를 주입하고 이에 따른 밀폐용기내 CO2가스의 양을 기체크로마토그래피로 측정하였다(참조: 도 1). 도 1에서, (●)는 밀폐용기 내의 전체 CO2가스의 양; (□)는 헤드스페이스의 CO2가스의 양; (◆)는 증류수에 용해된 CO2가스의 양; 및, (▲)는 제오라이트에 흡착된 CO2가스의 양을 나타낸다. 도 1에서 보듯이, 제오라이트가 밀봉된 플라스틱제 필름봉지를 밀폐용기에 장착하였을 경우, 제오라이트에 의하여 밀폐용기 내에 주입된 CO2가스의 반 이상이 흡착됨을 확인하였다.
실시예 2: 김치 유리병포장 내의 압력증가 억제작용
제오라이트 및 실리카겔이 밀봉된 플라스틱제 필름봉지를 김치 유리병포장 내에 장착시켜 김치의 발효과정에서 발생하는 가스에 의한 압력증가 억제능을 평가하였다: 염도 2.3%의 배추김치 600g을 1리터 크기의 유리병에 담은 다음, 제오라이트 7g과 실리카겔 2g을 10㎛ 두께의 고밀도폴리에틸렌 필름의 봉지(크기 4.5x4.5㎝, 10℃에서의 CO2투과도: 1498㎖/㎡·h·atm, 및 10℃에서의 수분 투과도: 0.03g/㎡·h·atm)에 밀봉하여 이를 유리병의 뚜껑에 장착시킨 다음, 이 뚜껑으로 김치 유리병포장을 밀폐가 유지되게 닫고 15℃의 온도 조건으로 저장하였다. 이때, 대조군 포장으로는 동일한 조건으로 배추김치를 유리병에 담고 단순히 뚜껑으로 밀봉한 것을 사용하였다. 다음으로, 저장 중 유리병 김치포장의 압력과 CO2분압을 기체크로마토그래프에 의하여 측정하였으며, 김치가 적당히 익었을 시점인(측정 총산 0.7%인 시점) 저장 5.1일에 포장을 개봉하여 김치 100g을 덜어내고 다시 밀봉한 다음, 동일한 온도에서 저장하며 유리병 김치포장의 압력과 CO2분압을 기체크로마토그래프에 의하여 측정하였다(참조: 도 2a 및 도 2b). 도 2a에서, (▲)는 제오라이트 및 실리카겔이 밀봉된 고밀도폴리에틸렌 필름봉지가 장착된 김치 유리병포장의 압력을 나타내고, (●)는 대조군 김치 유리병포장의 압력을 나타낸다. 또한, 도 2b에서, (▲)는 제오라이트 및 실리카겔이 밀봉된 고밀도폴리에틸렌 필름봉지가 장착된 김치 유리병포장의 CO2분압을 나타내고, (●)는 대조군 김치 유리병포장의 CO2분압을 나타낸다.
도 2a 및 도 2b에서 보듯이, 제오라이트 기체흡착제 및 실리카겔 수분흡착제를 함유한 포장소재를 김치포장에 함입, 장착시킨 김치 유리병포장의 경우가 대조군 포장에 비해서 포장에서 발생하는 압력증가를 반 이상 감소시켰으며, 이는 제오라이트와 실리카겔을 함유한 플라스틱제 필름봉지에 의한 CO2가스의 흡착 및 제거작용때문에 야기된 낮은 CO2분압에 의한 것으로 나타났다. 또한, 김치가 한번 개봉된 이후에도 제오라이트 기체흡착제 및 실리카겔 수분흡착제를 함유한 플라스틱제 필름봉지를 김치포장에 함입, 장착시킨 김치 유리병포장의 경우가 대조군과 비교하여 압력과 CO2분압에서 지속적으로 낮은 수치를 유지한 바, 효과적으로 압력증가를 억제할 수 있는 것으로 평가되었다.
실시예 3: 김치 유연포장 내의 부피팽창 억제작용
제오라이트 및 실리카겔이 밀봉된 플라스틱제 필름봉지를 김치 유연포장 내에 장착시켜 김치의 발효과정에서 발생하는 가스에 의한 부피팽창 억제능을 평가하였다: 소금농도가 2.2%인 포기 배추김치 500g을 크기 17.7x22.7㎝의 폴리프로필렌(20㎛)/알루미늄(7㎛)/폴리에틸렌(90㎛) 적층필름(Al 적층필름)으로 진공상태로 열접착 밀봉하여 포장하고 15℃에서 저장하였다. 밀봉접착 전의 포장내부에는, 제오라이트 7g과 실리카겔 2g을 함유한 10㎛ 두께의 고밀도폴리에틸렌 필름 봉지(크기 4.5x4.5cm, 10℃에서의 CO2투과도: 1498㎡·h·atm, 및 10℃에서의 수분 투과도: 0.03g/㎡·h·atm)를 장착시켰으며, 대조군으로서는 단순히 밀봉시킨 포장을 사용하였다. 저장 중 각각의 김치 유연포장을 물이 채워진 메스실린더에 넣어 상승된 물의 부피를 측정하고, 이를 초기에 동일한 방법으로 측정한 김치 유연포장의 부피와 비교함으로써, 저장 중 포장의 부피증가를 측정하였다(참조: 도 3). 도 3에서, (▲)는 제오라이트 및 실리카겔이 밀봉된 고밀도폴리에틸렌 필름봉지가 장착된 김치 유연포장의 부피팽창을 나타내고, (●)는 대조군 김치 유연포장의 부피팽창을 나타낸다.
도 3에서 보듯이, 제오라이트 및 실리카겔이 밀봉된 고밀도폴리에틸렌 필름봉지를 장착시킨 김치 유연포장의 경우가 대조군과 비교하여 저장 중 현저하게 부피팽창을 억제함을 확인하였다.
실시예 4: 김치 진공포장 내의 압력증가 억제작용
제오라이트 및 실리카겔이 밀봉된 플라스틱제 필름봉지를 김치 진공포장 내에 장착시켜 김치의 발효과정에서 발생하는 가스에 의한 압력증가 억제능을 평가하였다: 제오라이트 8g과 실리카겔 2g을 함유한 10㎛ 두께의 고밀도폴리에틸렌 필름 봉지(크기 4.5x4.5㎝)를 1리터 크기 유리병용기의 뚜껑에 장착시킨 다음, 염도 2.25%인 김치 700g을 유리병 용기에 담고, 진공도 56㎝Hg(절대압력 0.27bar)가 되도록 진공포장하였다. 이때, 대조군으로서, 제오라이트와 실리카겔을 포함시키지 않은 김치 유리병진공포장 및 제오라이트와 실리카겔을 포함시키지 않으며 진공포장을 하지 않은 일반 상압 대조군을 사용하였으며, 유리병용기를 15℃에서 저장하면서 압력변화를 부루돈관(Bourdon tube) 압력계로 측정하였다(참조: 표 1)
하기 표 1에서 보듯이, 제오라이트 및 실리카겔을 포함하는 김치 유리병진공포장의 경우, 저장 3일후에도 1기압 근처의 압력(1.15bar)이 계속 유지되었다. 이와는 대조적으로, 그대로 밀봉포장한 일반 상압대조군에서는 1.70bar의 높은 압력이 발생하였으며, 제오라이트 가스흡수제 및 실리카겔 수분흡착제를 넣지 않고 진공포장한 김치 유리병진공포장의 경우, 일반 상압대조군에서 발생한 압력증가보다는 낮았으나 제오라이트 및 실리카겔을 포함하는 김치 유리병진공포장의 압력보다는 현저히 높은 1.45bar의 압력을 나타내었다.
시간(일) 제오라이트/실리카겔진공포장의 압력(bar) 일반 상압대조군의압력(bar) 일반 진공포장의압력(bar)
0 0.27 1.01 0.27
2 0.71 1.21 0.80
3 1.15 1.70 1.45
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시태양일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
이상에서 상세히 설명하고 입증하였듯이, 본 발명은 김치포장의 압력발생 및 부피팽창을 효과적으로 감소시킬 수 있는 제오라이트 또는 활성탄을 이용한 김치의 포장방법을 제공한다. 본 발명의 압력발생 및 부피팽창을 완화시키는 김치의 포장방법을 이용하면, 김치포장에 있어서의 압력발생이나 부피팽창을 효과적으로 완화시키거나 제거시킬 수 있는 바, 유통 및 저장 중에 발생하는 김치포장의 훼손을 막으며, 김치의 품질을 오래도록 신선하게 유지하는 목적에 유용하게 사용할 수 있다.

Claims (6)

  1. 김치 1kg당 6g 내지 60g의 제오라이트(zeolite) 또는 활성탄(activated carbon)과, 김치 1kg당 1g 내지 10g의 실리카겔(silica gel)을, 10℃를 기준으로 하여 이산화탄소 투과도가 200 내지 3000㎖/㎡ ·h ·atm의 범위에 있고 수분 투과도가 0.2g/㎡·h·atm 이하인 폴리에틸렌계 또는 폴리올레핀계를 포함하는 공압출 또는 적층필름으로 밀봉하여 김치의 포장에 장착시키는 단계를 포함하는 김치의 포장방법.
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