KR100358088B1 - 절임배추 자동세척 및 염수회수 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배추를 사각형의 이동식 절임조에서 염수로 절인 배추를 연속적으로 자동세척 및 염수 회수장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 종래의 김치공장에서 배추의 포기절단 및 세절 배추를 절임조에서 염수로 절인후 절임배추를 수작업에 의하여 세척조로 운반하여 세척하는 과정에 많은 작업인원과 중노동이 소요되고 있으며 특히 절임배추 운반후 절임조에 남아 있는 염수를 별도로 회수하는 장치가 없어 외부로 유출하므로 과도한 염수사용의 원인이 되어 왔다.

본 발명은 배추포기를 절단 및 세절하여 절임조에서 염수로 절인후 염수를 완전히 회수하기 위하여 프레임, 이송롤러 가이드, 유압실린더 조합, 구동모터로 구성된 유압식 절임배추 자동배출부(100)와 절임배추와 염수를 처리하는 다공판 절임배추원료홉퍼, 염수회수용기, 염수이송펌프로 구성된 염수회수부(200)와, 또한 염수가 완전히 배출된 절임배추를 고압노즐, 압축공기 공급관, 배추원료 이송벨트, 구동모터, 펌프가 부착된 2개의 세척조로 구비된 절임배추 자동세척부(300)로 구비된 절임배추의 자동 세척장치 및 염수 회수장치로 구성되어 있다.

본 발명의 염수회수 및 자동세척장치는 배추를 절인 염수를 자동으로 세척하고 그 염수를 재활용할 수 있으므로 소금물과 노동력을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 폐수발생을 줄일 수 있는 장치를 제공한다.

Description

절임배추 자동세척 및 염수회수 장치{Brine Recycling and Continuous Washing System for Salted Chinese Cabbage}

본 발명은 김치제조 공정중에서 배추원료를 사각형의 이동식 절임조에서 염수 절임후 절임배추를 연속적으로 자동세척하고, 염수를 완전히 회수하여 재활용하는 장치에 관한 것이다. 종래의 김치가공공장에서 배추 포기를 절단 및 세절한 배추를 사각형의 절임조에서 염수로 절인후 절임배추원료를 수작업에 의하여 세척조로 운반 및 세척하는 과정에서 작업환경이 열악하고 수작업에 의존하므로 과도한 노동력이 필요하게 되어 김치제조의 생산성이 저하되어 왔다. 특히 배추의 폐엽 및 절임염수의 배출로 인하여 환경오염을 유발하는 요인은 배추원료의 전처리공정과 절임배추원료의 세척공정이 자동화되지 못하는데 있다.

도 1은 종래 김치공장의 절임배추 세척공정을 나타낸 것으로 절임배추 세척공정에서, 다수의 작업자에 의하여 수작업으로 배추를 선별하고 곁잎을 제거한 다음 1/2포기로 절단한 후 포기김치의 경우 스텐레스 재질의 이동식 사각형 절임조(100L×70W×60H cm)에 적재하면서 건염과 염수를 사용하여 적정한 배추잎의 염도를 조절한다. 단체급식등의 대형 소비처에 공급하는 맛김치를 제조하기 위하여 1/2포기로 절단된 배추원료는 세절장치로 폭 6∼8 cm 크기로 배추원료를 절단하여 상기와 같이 사각형 절임조에 일정량을 담은 후 염수를 공급하여 염도를 조절한다. 사각형 절임조의 평균 배추원료 적재량은 300∼400kg 이다. 보통은 이동식 절임조를 사용하지만 경우에 따라 여러개의 절임조를 고정한 절임장치를 사용하는 곳도 있다. 절임조에 공급되는 염수의 농도는 계절에 따라 차이가 있지만 평균 10∼14%이며 염수공급량은 300∼350 ℓ(kg)이며 절임시간은 10∼13시간이다. 절임과정에서 배추원료의 수분이 유출되어 염수농도는 6∼8%가 된다. 현행 김치공장에서 절임작업이 끝난 배추원료는 소형 운반차나 이송벨트에 의하여 2∼3단계의 세척조로 이송되어 수작업으로 절임배추원료를 세척한다. 이 과정에서 절임조에 담긴 절임배추원료를 대부분이 수작업으로 세척조에 이송하므로 작업이 매우 힘들며 많은 인력이 요구되고 있다. 또한 세척작업 과정에서 수직방향의 압축공기 분사작업으로 세척효과를 높이고 있지만 배추원료가 수평방향으로 이송되지 않아 작업자가 직접 배추원료를 세척조내에서 이동시켜야 하는 불편이 있다. 그리고 절임조에서 배추원료를 운반한 후 남는 염수는 대분분 외부로 배출하고 있어 김치공장의 폐수처리용량을 증가시키며 염수 재활용으로 인한 소금사용량 절감을 기대할 수 없는 형편이다. 현재 일일 포기김치 생산량 10톤을 기준으로 할 때 절임배추 세척공정에 투입되는 인력은 10∼12명으로 매우 높은 비중을 차지하고 있다. 이러한 주요 원인은 현행 절임 및 세척공정에 필요한 장치가 작업의 연속성 과 생산성 향상 및 작업의 중노동 해소에 적합하지 않는 간단한 단위 설비로 구성되어 있기 때문이며 이를 개선할 수 있는 새로운 절임배추 염수회수 및 자동세척 장치가 개발되지 않고 있기 때문이다.

본 발명은 종래 김치공장의 수작업에 의한 절임배추 세척작업으로 인한 생산성저하 및 염수배출로 인한 환경오염을 방지하기 위하여, 이동식 사각형 스텐리스 절임조에 배추를 적재하여 염수로 절인 배추로부터 염수를 제거한 후, 유압식 이송장치로 회전하여 절임배추를 다공판의 원료홉퍼에 배출하면서 염수를 완전분리하여 펌프로 염수탱크로 회수하는 장치와 염수가 제거된 절임배추 원료의 세척효과를 높이고 작업인력을 감소하며 세척처리용량을 증대할 수 있는 2개의 세척조와 세척조 내부에 설치되어 있는 수직 압축공기와 수평방향의 고압 노즐 조합으로 구성된 연속식 절임배추 세척장치를 특징으로 한다.

도 1은 종래 김치가공공장의 절임배추 세척공정의 계통도이다.

도 2는 본 발명의 개선된 김치가공공장의 절임배추 세척공정의 계통도이다.

도 3(a)는 본 발명에 사용된 절임배추원료 자동배출 및 염수회수장치와 연속식 세척장치의 평면도이다.

도 3(b)는 본 발명에 사용된 절임배추원료 자동배출 및 염수회수장치와 연속식 세척장치의 정면도이다.

도 4(a)는 본 발명의 절임배추원료 연속식 세척장치에 대한 평면도이다.

도 4(a)는 본 발명의 절임배추원료 연속식 세척장치에 대한 정면도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

100: 유압식 절임배추 자동배출부 101: 프레임

102: 이송롤러 가이드 103: 유압실린더 조합

104: 구동모터 105: 이동식 사각형 절임조

200: 염수회수부 201: 다공판 절임배추원료홉퍼

202: 염수회수용기 203: 염수이송펌프

300: 자동세척부 301: 고압노즐

302: 압축공기 공급관 303: 배추원료 이송벨트

304: 구동모터 305: 펌프

306: 세척조 307: 고압펌프흡입구

308: 흡입구여과망

본 발명은 배추포기의 절단 및 세절된 배추의 염수절임후 절임배추를 염수와 분리하기 위한 이송용의 프레임(101), 이송롤러 가이드(102), 유압실린더 조합(103 ), 구동모터(104)로 구성된 유압식 절임배추원료 자동배출부(100)와 배출되는 절임배추와 염수를 다공판 절임배추원료홉퍼(201), 염수회수용기(202), 염수이송펌프(2 03)로 구성된 절임배추염수회수부(200)가 구비되며 염수가 완전배출된 절임배추원료를 연속적으로 자동세척하기 위하여 고압노즐(301), 압축공기 공급관(302), 배추원료 이송벨트(303), 구동모터(304), 펌프(305) 등이 부착된 2개의 세척조(306)로 구비된 연속식 절임배추세척부(300)로 구성되어 있다.

즉, 본 발명의 절임배추 자동세척 및 염수 회수 장치는 절임배추의 세척에 있어서, 이동식 절임조(105)에서 배추를 소금물에 절인 후 프레임(101) 상부의 이송롤러가이드(102)를 통하여 절임배추를 유압식 절임배추 자동배출부(100)에 의하여 수직으로 염수회수부(200)에 투입하여 염수는 회수용기(202)에 회수되고, 절임배추는 다공판 절임배추홉퍼(201)에 의하여 세척조(306)로 이송시켜 절임배추 자동세척부(300)에서 세척하도록 구성된다.

상기에서 절임배추 자동세척부(300)는 세척효과를 높이도록 세척조(306)에 이송벨트(303)로 공급된 절임배추를 제 1 세척조(306) 하부에 설치되어 있는 압축공기 공급관(302) 조합에서 발생하는 고압의 공기방울에 의하여 상하 수직방향으로 배추원료가 반복이송되면서 세척되고, 세척된 배추는 고압펌프(305)를 통하여 세척조입구에 설치된 수평고압노즐(301)에 의하여 세척조내의 수평방향으로 이송되며, 절임배추는 배추원료 이송벨트(303)에 의하여 제 2 세척조(306)로 이송되어 전기와 동일한 세척장치를 거쳐 절임배추가 세척되도록 한다. 한편, 제 1 세척조 내부에는 세척시 절임배추 파쇄잎들로 인하여 고압노즐에 공급되는 다량의 세척수를 순환시킬 때 고압펌프의 흡입관의 입구가 막히는 것을 방지하기 위하여 절임배추 이송벨트의 공간부에 고압펌프 흡입구(307)와 교환용 여과망(308)이 구비한다.

세척수 순환시 분사노즐의 직경은 40∼60㎜이고, 입구 유속은 2.5∼3.0m/sec 이상으로 공급하여 세척하고, 절임배추홉퍼(201)는 측면 및 양쪽면이 직경 3∼5mm 다공판으로 구비하여 이를 100∼120°로 회전시키면서 절임배추원료를 세척조에 공급하는 것을 특징으로 하는 절임배추 자동세척 및 염수 회수 장치

이하 본 발명을 첨부한 도면에 의하여 설명하고자 한다.

본 발명의 도 2는 본 발명에 따른 개선된 김치공장의 절임세척 공정을 나타낸 것이다. 이동식 사각형 절임조에 적재되어 12∼14%의 염수로 절여진 배추원료는 소형 지게차로 유압식 절임배추원료 자동배출장치로 운반되고 유압회전식 원료배출장치에 의하여 배추원료는 다공판의 원료홉퍼에 배출되면 염수는 하부에 있는 염수회수용기로 즉시 모여저 염수펌프에 의하여 염수저장탱크로 회수되어 재활용되며 염수가 완전제거된 절임배추원료는 2개의 세척조로 구성된 연속식 세척장치로 공급되어 자동 세척되어 진다.

도 3은 본 발명에 사용된 절임배추원료 자동배출 및 염수회수부와 연속식 세척부에 대한 단위기계장치의 배치도로서 도 3(a)는 평면도이고 도 3(b)는 정면도를 나타낸 것이다. 이동식 사각형 절임조에 적재된 절임배추원료는 소형운반차에 의하여 유압식 절임배추원료 자동배출부의 프레임에 운반되면 이송롤러가이드와 체인구동장치에 의하여 앞쪽으로 전진한 다음 유압식 승강장치에 의하여 120°회전하여 절임배추원료와 염수를 절임배추원료홉퍼에 배출하게된다. 절임배추원료홉퍼는 직경 5㎜의 다공스텐레스 철판으로 되어있으며 여기서 절임배추원료와 염수가 분리되어 염수는 하부에 있는 염수회수용기로 이동하여 염수펌프에 의하여 염수탱크로 보내져 다음의 배추원료 절임시 재활용한다. 염수가 완전제거된 배추원료는 절임배추원료홉퍼가 다시 100°로 회전하면서 연속식 절임배추 세척장치의 제1 세척조에 공급된다.

도 4는 본 발명에 사용된 절임배추원료 연속식 세척부에 대한 상세도로서 도 4(a)는 평면도이고, 도 4(b)는 정면도이다. 제 1세척조, 제 2세척조는 스텐레스 재질의 세척조, 세척수 공급관, 수평고압세척 노즐 및 고압펌프, 순환세척수 흡입구, 세척수 수위조절구, 배추원료 이송벨트 및 구동모터, 배출구, 고압압축공기 공급관 및 고압송풍장치 등으로 구성되어 있다. 제 1세척조에 공급된 절임배추원료는 세척조 하부에 설치되어 있는 압축공기 공급관 조합에서 발생하는 고압의 공기방울(기포)에 의하여 상하 수직방향으로 배추원료가 반복이송되면서 세척효과를 높이며 세척조입구에 설치된 3개의 세척수 고압노즐에 의하여 세척조내의 수평방향으로 이송된다. 분사노즐의 직경은 50㎜이며 입구 유속은 2.5∼3.0 m/sec이다. 제 1세척조 내부에는 세척시 절임배추파쇄잎들이 많이 발생하여 고압노즐에 공급되는 다량의 세척수를 순환시킬 때 고압펌프의 흡입관의 입구가 막혀 세척수의 원할한 공급을 방해하게 되는데 이를 해결하기 위하여 그림에서와 같이 배추원료 이송벨트사이의 작은 공간에 고압펌프 흡입구와 교환용 여과망이 설치되어 있다. 수평방향으로 이송된 절임배추원료는 배추원료 이송벨트에 의하여 제 2세척조로 이송된다. 제 2세척조에서 절임배추원료의 세척과정은 앞서와 동일한 방법으로 이루어 지며 세척이 완료된 절임배추는 탈수상자에 적재되어 양념혼입공정으로 운반된다. 이상의 절임배추의 염수회수 및 연속식 자동세척과정에서 현재까지 대부분 중노동의 수작업에 의한 작업과정을 본 발명장치를 이용하여 작업한 결과 절임공정에서 외부로 방출되던 고농도의 염수를 쉽게 회수하여 재활용하므로 기존의 염수사용량을 1/5로(250%이상) 줄일 수 있었으며 세척작업시 작업인력을 포기배추인 경우 20%, 세절배추인 경우 50%이상을 감소시켰으며 특히 세척처리용량을 30%이상 증대시킬 수 있었다. 그리고 세척공정의 중노동를 해소하므로 김치공장의 작업환경개선과 생산성 향상에 기여할 수 있게 되었다. 이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 상세하게 설명한다.

＜실시예 1＞

김치공장에서 1/2 포기절단배추원료를 이동식 스텐레스 사각형 절임조(100L×70W×60H cm) 3개에 각각 320kg 씩 960kg/을 적재하고 절임조마다 농도 10%의 염수를 300ℓ를 넣은 후 상온에서 10시간 절인 후 연속식 절임배추 세척장치로 이송하여 염수를 회수하고 절임 1/2포기배추 세척작업을 실시하였다. 1차 세척조, 2차 세척조 내부에 설치된 압축공기 공급관을 통하여 압축공기를 세척수내부로 공급하였으며 고압세척수 분사노즐을 사용하여 절임배추원료의 수평이송이 가능하였다. 작업인원은 6명으로 1차 세척조, 2차 세척조에 각각 2명으로 4명, 세척된 절임배추를 소형 상자에 적재하는데 2명이 소요되었다. 1차 세척조, 2차 세척조의 용수공급량은 177, 66 ℓ/min 였다. 절임조 1개의 평균 세척시간은 20분이였다. 이렇게 세척된 절임배추는 세척효과가 매우 뛰어났으며 평균염도가 1.32%로 적정수준이였다. 절임 1/2포기배추의 세척과정에서 시료를 3반복하여 채취하여 배추잎을 3등분하여 각각의 평균염도변화를 표시하면 표 1과 같다. 회수된 염수의 평균농도는 6.5%였으며 1,2차 세척조는 각각 0.23%, 0,21%이었다. 표 1은 절임 1/2포기배추의 세척과정에서 배추잎을 3등분하여 시료를 3반복하여 각각의 평균염도변화를 표시한 것이다. 그리고 현행 김치공장의 세척공정의 경우 작업인원이 7∼8명, 평균작업시간이 25분이상이 소요되어 본 발명 장치 사용으로 인한 작업인원 감소율은 15∼30%이었으며 작업시간도 25% 단축되는 결과를 얻었다.

표 1. 1/2 포기 절임배추의 세척공정중 평균 염도변화 (단위:%)

이동식 사각형 절임조	제 1세척조	제 2 세척조
잎부분	중간부분	끝부분	평균	잎부분	중간부분	끝부분	평균	잎부분	중간부분	끝부분	평균
1.48	2.36	3.20	2.35	1.11	1.67	2.16	1.64	0.98	1.31	1.67	1.32

＜실시예 2＞

8∼10 cm 크기로 절단된 세절배추원료를 상기 실시예 1과 3개의 사각형 절임조에 각각 280 kg 적재한 후 염도 10%의 염수를 250ℓ넣어 8 시간 절인 다음 연속식 절임배추 세척장치로 세척하였다. 제 1세척조, 제 2세척조의 용수공급량은 각각 163, 63 ℓ/min 였다. 작업인원은 4명이였며 절임조 당 세척시간은 13 ℓ/min 였다. 회수된 절임조의 염수농도는 6.6%였으며 제 1세척조, 제 2세척조는 각각 0.1 및 0.1 %였다. 세척작업과정의 세절절임배추원료의 평균염도변화는 표 2와 같으며 2차세척 후 최종 염도는 1.44%로 적정한 염도수준을 나타내었다. 일반적으로 맛김치용으로 많이 사용되는 세절 절임배추원료의 세척공정은 본 발명장치를 이용하여 자동화할 수 있으며 현행 방법보다 50%이상의 작업인력 감축되며 작업속도가 50% 증가되었다.

표 2. 세절 절임배추의 세척공정중 평균 염도변화 (단위: %)

이동식 사각형 절임조	제 1세척조	제 2 세척조
2.54	1.68	1.44

본 발명의 연속식 절임배추 세척장치를 사용하여 1/2 포기 및 세절 절임배추원료를 세척하므로 현행 세척공정의 많은 작업인력 감소와 중노동 조건을 해소할 수 있으며 절임조의 염수를 완전히 회수하여 재활용할 수 있으므로 염수 제조비용 절감과 폐수발생량을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 김치공장의 생산성 향상 및 작업환경 개선에 기여할 수 있다.

Claims (5)

1. 절임배추의 세척에 있어서, 이동식 절임조(105)에서 배추를 소금물에 절인 후 프레임(101) 상부의 이송롤러가이드(102)를 통하여 절임배추를 유압식 절임배추 자동배출부(100)에 의하여 수직으로 염수회수부(200)에 투입하여 염수는 회수용기 (202)에 회수되고, 절임배추는 다공판 절임배추홉퍼(201)에 의하여 세척조(306)로 이송시켜 절임배추 자동세척부(300)에서 세척하도록 구성된 절임배추 자동세척 및 염수 회수 장치
2. 제 1항에 있어서, 절임배추 자동세척부(300)는 세척효과를 높이도록 세척조 (306)에 이송벨트(303)로 공급된 절임배추를 제 1 세척조(306) 하부에 설치되어 있는 압축공기 공급관(302) 조합에서 발생하는 고압의 공기방울에 의하여 상하 수직방향으로 배추원료가 반복이송되면서 세척되고, 세척된 배추는 고압펌프(305)를 통하여 세척조입구에 설치된 수평고압노즐(301)에 의하여 세척조내의 수평방향으로 이송되며, 절임배추는 배추원료 이송벨트(303)에 의하여 제 2 세척조(306)로 이송되어 전기와 동일한 세척장치를 거쳐 절임배추가 세척되도록 하는 것을 특징으로 하는 절임배추 자동세척 및 염수 회수 장치
3. 제 2항에 있어서, 제 1 세척조 내부에는 세척시 절임배추 파쇄잎들로 인하여 고압노즐에 공급되는 다량의 세척수를 순환시킬 때 고압펌프의 흡입관의 입구가 막히는 것을 방지하기 위하여 절임배추 이송벨트의 공간부에 고압펌프 흡입구(307)와 교환용 여과망(308)이 구비되는 것을 특징으로 하는 절임배추 자동세척 및 염수 회수 장치
4. 제 3항에 있어서, 세척수 순환시 분사노즐의 직경은 40∼60㎜이고, 입구 유속은 2.5∼3.0 m/sec 이상으로 공급하여 세척하는 것을 특징으로 하는 절임배추 자동세척 및 염수 회수 장치
5. 제 1항에 있어서, 절임배추홉퍼는 측면 및 양쪽면이 직경 3∼5mm 다공판으로 구비하여 이를 100∼120°로 회전시키면서 절임배추원료를 세척조에 공급하는 것을 특징으로 하는 절임배추 자동세척 및 염수 회수 장치