KR100653104B1 - 염화칼슘 브라인을 이용한 수산물용 급속 냉동방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 어획된 참치 등의 수산물을 초기냉각단계, 급속 냉동단계 및 냉동보관 저장단계로 구성된 수산물용 급속 냉동방법에 있어서, 상기 초기냉각단계는 -1∼3℃의 해수로 수산물 어체 중심 온도를 2∼4℃로 냉각시키는 단계이고, 상기 급속 냉동단계는 -50℃∼-47℃의 염화칼슘 브라인액에 수산물을 침적시켜 염화칼슘 브라인액을 유동시키면서 수산물 어체의 중심 온도를 2∼4℃에서 -5℃로 60분 이내로 급속히 냉동 동결시키고 그 후 -45℃∼-40℃까지 계속 저하시켜 동결시키는 단계이고, 상기 냉동보관 저장단계는 -42℃∼-38℃에서 냉동 저장시키는 단계임을 특징으로 하는 수산물용 급속 냉동방법을 제공하는 것이다. 또한 염화칼슘 브라인을 이용하여 액침적 급속 냉동방법으로 어획되는 참치 등의 수산물을 -50∼-47℃의 염화칼슘 브라인액에 침적시켜 급속 냉동시킴으로써 육질과 색감의 보존이 우수한 냉동참치를 제조하기 위한 급속 냉동방법을 제공하는 것이다.

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Description

염화칼슘 브라인을 이용한 수산물용 급속 냉동방법{Rapid freezing method using calcium chloride brine for fish}

도 1은 본 발명의 급속 냉동방법의 온도 저하에 따른 수산물 어체 동결 및 보관 등을 나타내는 동결 및 냉동 온도 비교표이다.

도 2는 본 발명의 초기냉각단계의 공정을 나타내는 개략도이다.

도 3은 본 발명의 급속 냉동단계의 공정을 나타내는 개략도이다.

본 발명은 염화칼슘 브라인을 냉매로 이용하여 어선 내의 참치 등의 수산물을 급속 냉동시켜 장기간 냉동 보관을 위한 냉동방법에 관한 것이다. 더욱 상세 하게는 주로 원양어선 등에서 잡는 비교적 몸체가 큰 참치와 같은 수산물을 어선 내에서 급속 냉동시켜 장기간 냉동 보관하기 위한 냉동방법에 관한 것이다.

어류와 같은 수산물의 냉동은 그 냉동속도가 완만하면 세포 내의 수분이 팽창 파열되어 세포막 밖으로 세포액이 누출되고 이에 따라 세포액이 세포 밖에서 냉동되게 되며, 해동시 다시 그 일부가 세포 내로 일부 흡수되지만 어류가 지닌 영양, 맛, 색상, 향기 등의 변화를 야기시킨다. 따라서 이와 같은 어류의 냉동 및 해동에 따른 세포의 팽창 또는 파괴를 최소화하기 위해서는 급속 동결을 통해 어류를 냉동시키는 방법이 요구되어 왔다.

통상 어류를 동결시 -5℃에서 어체 수분의 80% 정도가 동결되며 -10℃에서는 어체 수분의 90% 이상이 동결되고 -18℃에서 어체 내의 수분은 100% 동결되어 팽창력이 없어진다. 따라서 어류의 동결 및 해동시 세포의 파괴를 통한 변화를 최소화하기 위해서는 -5℃ 부근에서 급속동결냉각시키는 기술이 요구되어 왔다.

상기와 같은 냉동방법으로는 현재 먼저 냉동실에서 급속 냉동시킴에 있어서는 프레온 가스 등의 냉매를 이용하여 냉동실의 온도를 -60℃ 정도로 강하시킨 상태에서 72시간 이상 냉동시켜야 하는 공랭식 냉동방법과 액상온도가 -50℃가 되는 염화칼슘 브라인 용액에 10∼15시간 정도 침적시켜 냉동시키는 염화칼슘 브라인 액침 냉동방법이 알려져 있다.

공랭식 냉동방법의 경우 종래의 열교환 방식의 냉동방법으로 냉매를 압축시키기 위한 압축기, 응축시키기 위한 응축기 및 증발기와 같은 제반 전기적 장치를 가동시켜야 하는데 이의 가동을 위하여서는 많은 전력이 소모되기 때문에 고유가 시대에 비추어 점차적으로 경제성을 잃고 있다.

그러나 최근 보급되기 시작한 염화칼슘 브라인 액침 냉동방법은 잡은 고기를 염화칼슘 해수 브라인 용액에 침적시켜 직접 냉동시키는 방법으로 -45℃의 냉각시킨 염화칼슘 용액의 온도가 직접 고기에 전도되기 때문에 냉동에 소요되는 시간이 극히 적고 소요되는 전력 역시 냉동탱크에 채워져 있는 염화칼슘 용액의 냉각 및 순환에만 소요되기 때문에 경제적인 측면에서도 충분한 장점을 지니고 있는 것이다.

또한 이와 같은 염화칼슘 브라인을 이용한 냉동방법은 통상 쇠고기와 같은 육류에도 적용하고 있으며 이는 미국특허 제6,004,607호 '육류 제품의 냉동법'에서 육류 제품의 온도를 염화나트륨 브라인을 접촉시켜 10∼65℃ 범위로 1차 냉각시키고 이를 다시 염화칼슘 브라인을 이용하여 -12∼4℃로 2차 냉각시킨 후, 이를 더욱 냉동시키는 방법을 개시하고 있다. 그러나 이와 같은 냉동방법은 통상 육류 제품의 장기 보관을 위한 것으로 원양어선에서 참치와 같은 수산물을 어창 내에 장기간 냉동보관하기 위한 냉동방법에 그대로 적용할 수는 없는 것이었다.

그러나 이와 같은 상당한 경제성을 가지는 염화칼슘 브라인 액침 냉동방법이 지금까지 원양어선 선박내에서 실용화되지 못한 이유는 선박 내의 로링이나 핏칭으로 인하여 냉동고내의 염화칼슘 용액이 이에 동요되어 출렁거리기 때문에 염화칼슘 용액의 순환을 용이하게 수행할 수 없었으며, 또한 적절한 동결 및 보관 온도 조절을 통한 냉동방법이 개발되지 못했기 때문이다.

따라서 본 발명은 상기 염화칼슘 브라인 액침 냉동방법을 원양어선 선박 내에서 좀 더 효율적으로 적용하기 위한 냉동방법을 개발한 것으로 통상의 냉동방법과 달리 1단계 초기냉각단계와 2단계 급속 냉동단계 및 3단계 냉동보관단계로 구성된 염화칼슘 브라인을 이용한 어선 선박용 수산물 급속 냉동방법을 개발한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 어획되는 참치 등의 수산물을 -45℃의 염화칼슘 브라인액에 침적시켜 급속 냉동시킴으로써 육질과 색감의 보존이 우수한 냉동참치를 제조하기 위한 염화칼슘 해수 브라인을 이용 냉동 및 동결 온도 조절을 통한 액침적 급속 냉동방법을 개발한 것이다. 본 발명의 급속 냉동방법에 따르면 종래의 냉동방식에 비해 에너지 등의 절약을 통한 경제성의 향상을 이룩할 수 있는 것이다.

본 발명의 목적은 어획된 참치 등의 수산물을 초기냉각단계, 급속 냉동단계 및 냉동보관 저장단계로 구성된 수산물용 급속 냉동방법에 있어서, 상기 초기냉각단계는 -1∼3℃의 해수로 수산물 어체 중심 온도를 2∼4℃로 냉각시키는 단계이고, 상기 급속 냉동단계는 -50℃∼-47℃의 염화칼슘 브라인액에 수산물을 침적시켜 염화칼슘 브라인액을 유동시키면서 수산물 어체의 중심 온도를 2∼4℃에서 -5℃로 60분 이내로 급속히 냉동 동결시키고 그 후 -45℃∼-40℃까지 계속 저하시켜 동결시키는 단계이고, 상기 냉동보관 저장단계는 -42℃∼-38℃에서 냉동 저장시키는 단계임을 특징으로 하는 수산물용 급속 냉동방법을 제공하는 것이다.

또한 상기 초기냉각단계는 해수 브라인을 냉각 여과시키는 단계, 해수 예냉실에 투입하는 단계, 해수 예냉실에서 어획된 수산물을 -1∼3℃의 해수로 침적 냉각시키는 단계, 해수 예냉실 내의 해수를 배열회수장치로 회수 냉각시키는 단계 및 여과 재순환시키는 단계로 구성됨을 특징으로 한다.

한편 상기 급속 냉동단계는 청수에 염화칼슘을 첨가하여 -50℃∼-47℃의 냉각 브라인을 제조하는 단계, 상기 염화칼슘 브라인을 초기 냉각단계에서 예냉된 수산물에 침적 어체의 중심온도 -5℃까지 60분 이내로 급속 냉동시키는 단계, 어체의 중심온도가 -45℃∼-40℃까지 계속 저하시켜 동결시키는 단계 및 염화칼슘 브라인의 냉각 재순환 단계로 구성됨을 특징으로 한다.

또한 상기 수산물의 염화칼슘 브라인액 침적 급속 냉동시 브라인액의 유동속도는 0.15∼0.25 m/초이고 냉동시 수산물 어체는 -5℃에서 80% 이상 동결되어 수산물 어체의 파열 및 염분침투를 방지하고 최종 수산물 어체의 중심온도가 -42℃∼-38℃까지 냉동됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

염화칼슘 염분농도 29.9%의 염화칼슘 브라인은 빙점이 -55℃까지 강하하므로 탱크 내에 이 브라인액을 저장하여 어류를 냉동하는데 사용할 수 있으며 통상 -50℃ 정도의 브라인액을 냉동에 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 급속 냉동방법의 온도 저하에 따른 수산물 어체 동결 및 보관 등을 나타내는 동결 및 냉동 온도 비교표이다.

통상 난류성 어류의 어체온도는 15∼25℃ 정도이며 한류성 어류의 어체온도는 10∼20℃ 정도이다. 따라서 포획되는 어류의 종류에 따라 어체의 온도는 다양하고 이와 같은 다양한 어류의 어체온도를 -1∼3℃의 해수를 이용하여 어체의 중심 온도를 2∼4℃로 초기 냉각시킨다.

-1∼3℃의 해수로 초기냉각시킨 어류는 본 발명의 염화칼슘 브라인에 침적시켜 급속냉동시키며 이때 -18℃에서 어체 내의 모든 수분은 동결된다. 본 발명의 특징 중의 하나는 어체 내의 수분이 80% 이상 동결되는 -5℃까지 60분 이내에 급속냉동시키는 것이다. 이와 같이 급속냉동시키는 이유는 어체 내의 수분이 급속냉동되어야만 어체의 수분에 의한 팽창력이 저하되어 염화칼슘 브라인액이 어체 내로 흡수되지 않는다. 즉, 이와 같은 급속냉동을 통해 어체가 물리화학적으로 아무런 변화없이 어체 내의 수분만을 급속히 동결시키는 것이다.

그 다음 단계로 어체의 중심온도를 -45∼-40℃까지 냉동시키며 염화칼슘 브라인액으로 급속냉동시키는 시간은 8∼12시간 정도이다. 급속 냉동단계를 거친 수산물은 어창 내에서 냉동 보관되며 이때 냉동 보관되는 어체의 중심온도는 -42∼-38℃이다. 이와 같이 어창 내에서는 최대 2년 이상 냉동 보관이 가능하다.

도 2는 본 발명의 초기냉각단계의 공정을 나타내는 개략도이다.

도 2에 나타난 바와 같이 해수 브라인을 -1∼3℃로 냉각시킨 후 여과하고 펌프를 통해 해수 예냉탱크에 투입시킨다. 해수 예냉탱크 하부에는 해수의 유동성을 증가시키기 위한 액 유동 발생장치와 해수의 적절한 냉각을 위한 냉각코일이 설 치되어 있다. 해수 예냉탱크에서 -1∼3℃의 해수로 수산물을 예냉시켜 수산물의 종류에 따라 체온이 다른 균일한 어체 온도로 냉각시킨다.

해수 예냉실 내의 해수는 수산물 어체의 냉각에 따라 온도가 증가하므로 펌프를 통해 배열 회수장치에서 열교환시켜 해수의 온도를 4℃ 이하로 저하시킨 후 여과기를 통해 해수 예냉실로 재순환시킨다. 이러한 초기냉각단계는 급속 냉동단계 이전에 수산물 어체의 온도를 4∼6℃로 균일하게 예냉시킴으로써 급속 냉동에 적절한 상태로 수산물 어체를 전처리하는 것이다.

도 3은 본 발명의 급속 냉동단계의 공정을 나타내는 개략도이다.

도 3에 나타난 바와 같이 초기냉각단계에서 냉각된 수산물 어체는 어체투입인양로프를 통해 급속 냉동실로 이동되며 급속 냉동실 내에는 -50℃∼-47℃의 염화칼슘 브라인액이 분사 투입되어 있다. 상기 염화칼슘 브라인액은 염화칼슘으로 포화시킨 액을 프레온 가스 등의 냉매를 이용하여 냉각시킨 것이다.

상기 염화칼슘 브라인액은 브라인 유입 파이프 내의 투입구를 통해 급속 냉동실에 투입된다. 또한 급속 냉동실 내의 염화칼슘 브라인은 순환펌프에 의해 회수되고 브라인 쿨러에서 열교환을 통해 다시 냉각된다. 통상 냉각을 위해 콤프레셔 기능의 압축을 행하고 이를 브라인 탱크로 이송하고 여과시켜 다시 급속 냉동실 로 투입하는 것이다.

즉 급속 냉동실 내에서 수산물 어체는 염화칼슘 브라인으로 초기 냉각단계에서 예냉된 수산물에 침적시켜 어체의 중심온도 -5℃까지 60분 이내로 급속 냉동시키고, 다시 어체의 중심온도를 -45℃∼-40℃까지 냉동시킨다.

이때 급속 냉동실 내의 염화칼슘 브라인액의 유동속도는 0.15∼0.25 m/초임을 특징으로 한다. 통상 급속 냉동실 내의 수산물 어체는 수산물 어체의 중심온도가 -5℃ 시점에서 약 80∼85% 정도가 동결되고 어체 중심온도가 -45∼-40℃에 이를 때까지 계속 급속 동결시킨다.

상기 급속 냉동단계에서 동결된 수산물 어체는 보관창고에서 냉동보관 저장시키며 어체의 중심온도는 약 -42∼-38℃를 유지시킨다. 이와 같이 -42∼-38℃에서 저장된 수산물 어체의 경우 2년 이상 육질 및 산화 등에 문제가 전혀 발생하지 않으며 따라서 장기 저장이 가능하다.

또한 상기 저장기간 동안 수산물 어체 내의 색소 또는 마이오글로빈이 산화되지 않아 그 외관 및 영양상에도 아무런 변화가 없는 것이다. 즉, 수산물 어체의 변질은 그 지표로서 마이오글로빈의 산화에 따른 갈색으로의 변질을 통해 확인할 수 있는바 본 발명에 따른 염화칼슘 브라인액 침적을 통한 동결 및 냉동 보관 방법은 2년 이상 마이오글로빈의 갈변 없이 보관이 가능한 것이다. 이는 통상 원양어선이 1년 이상 바다에 체류하면서 수산물을 포획하여 냉동 보관하는데 아무런 지장이 없는 냉동방법이다.

본 발명의 효과는 염화칼슘 브라인액을 이용하여 액침적 급속 냉동방법으로 어획되는 참치 등의 수산물을 -50∼-45℃의 염화칼슘 브라인액에 침적시켜 급속 냉동시킴으로써 육질과 색감의 보존이 우수한 냉동참치를 제조하기 위한 급속 냉동방법을 제공하는 것이다. 또한 어체의 중심온도를 4℃에서 -5℃까지 급속 동결시킴으로써 어체를 동결 고화시켜 팽창을 억제하고 염분침투를 완전히 저해시키는 것이다. 또한 본 발명의 급속 냉동방법에 따르면 종래의 공랭식 냉각방식에 비해 에너지 등의 절약을 통한 경제성의 향상을 이룩할 수 있는 것이다. 이는 액체의 열 전달이 공기 보다 7∼10배정도 신속하므로 그 만큼 신속히 냉동시킬 수 있으며 이에 따라 연료가 절감되는 것이다.

Claims (4)

1. 어획된 참치 등의 수산물을 초기냉각단계, 급속 냉동단계 및 냉동보관 저장단계로 구성된 수산물용 급속 냉동방법에 있어서, 상기 초기냉각단계는 -1∼3℃의 해수로 수산물 어체 중심 온도를 2∼4℃로 냉각시키는 단계이고, 상기 급속 냉동단계는 -50℃∼-47℃의 염화칼슘 브라인액에 수산물을 침적시켜 염화칼슘 브라인액을 유동시키면서 수산물 어체의 중심 온도를 2∼4℃에서 -5℃로 60분 이내로 급속히 냉동 동결시키고 그 후 -45℃∼-40℃까지 계속 저하시켜 동결시키는 단계이고, 상기 냉동보관 저장단계는 -42℃∼-38℃에서 냉동 저장시키는 단계임을 특징으로 하는 수산물용 급속 냉동방법
2. 제 1항에 있어서, 상기 초기냉각단계는 해수 브라인을 냉각 여과시키는 단계, 해수 예냉실에 투입하는 단계, 해수 예냉실에서 어획된 수산물을 -1∼3℃의 해수로 침적 냉각시키는 단계, 해수 예냉실 내의 해수를 배열회수장치로 회수 냉각시키는 단계 및 여과 재순환시키는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 수산물용 급속 냉동방법
3. 제 1항에 있어서, 상기 급속 냉동단계는 청수에 염화칼슘을 첨가하여 -50℃ ∼-47℃의 냉각 브라인을 제조하는 단계, 상기 염화칼슘 브라인을 초기 냉각단계에서 예냉된 수산물에 침적 어체의 중심온도 -5℃까지 60분 이내로 급속 냉동시키는 단계, 어체의 중심온도가 -45℃∼-40℃까지 계속 저하시켜 동결시키는 단계 및 염화칼슘 브라인의 냉각 재순환 단계로 구성됨을 특징으로 하는 수산물용 급속 냉동방법
4. 제 1항에 있어서, 상기 수산물의 염화칼슘 브라인액 침적 급속 냉동시 브라인액의 유동속도는 0.15∼0.25 m/초이고 냉동시 수산물 어체는 -5℃에서 80% 이상 동결되어 수산물 어체의 파열 및 염분침투를 방지하고 최종 수산물 어체의 중심온도가 -42℃∼-38℃까지 냉동됨을 특징으로 하는 수산물용 급속 냉동방법

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