KR100816021B1 - 발효식품용 포장재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발효식품용 포장재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발효식품에서 발생하는 가스를 배출하여 용기가 부풀어 오르는 것을 방지하며, 배출된 가스의 냄새를 제거하고, 대장균 등의 미생물을 억제하는 항균효과가 있는 발효식품용 포장재에 관한 것이다.
본 발명은 발효식품을 포장하는 포장재에 있어서, 상기 포장재로 이루어지는 포장용기(40)의 상부면 일부분이, 분말활성탄이 첨가되어 흡착성질을 갖는 기체투과성 셀룰로오스 활성탄필름(10) 층과, 상기 기체투과성 셀룰로오스 활성탄필름(10) 층의 하부면에 단섬유의 직경이 600~1000nm의 극세섬유로 제조된 셀룰로오스 아세테이트 나노섬유(20) 층과, 상기 셀룰로오스 아세테이트 나노섬유(20) 층의 하부면에 기체투과성 셀룰로오스필름(30) 층이 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
발효식품, 포장재, 분말활성탄, 셀룰로오스, 활성탄필름, 극세섬유

Description

발효식품용 포장재{PACKING MATERIAL FOR FERMENTED FOOD}
도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 발효식품용 포장재의 개략적인 구조도,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 발효식품용 포장재의 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사시스템의 개략적인 구성도,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 셀룰로오스 아세테이트 나노섬유의 실물사진,
도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 기체투과성 셀룰로오스필름의 실물사진,
도 5는 본 발명의 일실시 예에 의한 기체투과성 셀룰로오스 활성탄필름의 실물사진.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10: 기체투과성 셀룰로오스 활성탄필름
20: 셀룰로오스 아세테이트 나노섬유
30: 기체투과성 셀룰로오스필름
40: 용기
본 발명은 발효식품용 포장재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발효식품에서 발생하는 가스를 배출하여 용기가 부풀어 오르는 것을 방지하며, 배출된 가스의 냄새를 제거하고, 대장균 등의 미생물을 억제하는 항균효과가 있는 발효식품용 포장재에 관한 것이다.
일반적으로 김치와 젓갈과 같은 발효식품은 우리나라 전통식품으로써, 전통적으로 가정에서 제조되어 소비되어 왔지만, 최근에는 대량으로 생산된 발효식품을 소비자가 완제품 형태로 구입하고 있으며, 해외로의 수출도 증가하고 있는 추세이다.
국내의 발효식품, 특히 김치 시장은 초기에는 군납이나 단체급식을 위한 대량유통을 중심으로 성장해 왔으나, 최근에는 일반소비자를 겨냥한 소포장 제품이 급격이 증가하고 있다.
이러한 발표식품의 대표적인 포장방법은 병, 플라스틱상자 등을 이용하는 포장방법과, 스태인 파우치나 일반 파우치와 같은 파우치(pouch)형의 플라스틱 필름봉투 포장이 주로 사용되고 있다. 이 중에서 제조원가가 저렴하고 운반이 용이해서 소형 포장에 흔히 사용되고 있는 파우치형 포장용기로는 폴리에틸렌테레프탈레이트/알루미늄필름/폴리에틸렌(PET/Al/PE), 나일론/알루미늄필름/폴리에틸렌(Ny/Al/PE), 나일론/캐스트폴리프로필렌(Ny/cPP) 또는 나일론/폴리에틸렌(Ny/PE)등의 재료를 이용하여 공압출 또는 적층하여 제작되며, 김치와 같은 발효식품을 용기에 담아 상압 또는 진공상태에서 열융착에 의해 밀봉하는 방식으로 이용되고 있다.
그러나, 이러한 방법으로 포장된 발효식품은 유통 및 판매하는 도중에 상기 발효식품이 발효화 및 젖산화되고, 이러한 과정에서 발생하는 가스로 인한 부풀음의 문제가 발생한다. 또한 종래의 배출장치가 포함된 식품용기의 경우 가스의 배출시 많은 냄새가 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 발효식품에서 발생하는 가스를 외부로 용이하게 배출하면서도, 배출된 가스의 냄새를 제거하여 대장균 등의 미생물의 발생을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 배출 가스의 냄새로 인한 불쾌감이나 포장재의 팽창에 의한 외관상의 거부감을 제거할 수 있는 발효식품용 포장재를 제공하는 것이다.
본 발명은 발효식품을 포장하는 포장재에 있어서, 상기 포장재로 이루어지는 포장용기(40)의 상부면 일부분이, 분말활성탄이 첨가되어 흡착성질을 갖는 기체투과성 셀룰로오스 활성탄필름(10) 층과, 상기 기체투과성 셀룰로오스 활성탄필름(10) 층의 하부면에 단섬유의 직경이 600~1000nm의 극세섬유로 제조된 셀룰로오스 아세테이트 나노섬유(20) 층과, 상기 셀룰로오스 아세테이트 나노섬유(20) 층의 하부면에 기체투과성 셀룰로오스필름(30) 층이 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 기체투과성 셀룰로오스 활성탄필름(10)은, 메칠 셀룰로오스(Methyl Cellulose, 400cp) 5 ~ 10g과, 에탄올(ethanol) 100mL ~ 200mL을 혼합한 후 폴리 에틸렌 글리콜 1.5g ~ 3g넣은 후 75 ~ 150㎛의 분말활성탄 1.5 ~ 3g 을 첨가하고, 증류수 50mL~100mL 첨가하여 3분 내지 5분간 균일하게 혼합한 후 85℃ 에서 10 ~ 15분 가열하여 겔상태를 유지한 상태에서, 유리판에 부운 후 40℃에서 건조시켜 제조되고, 상기 셀룰로오스 아세테이트 나노섬유(20)는, 전기방사의 원료로 평균분자량(Mn)이 30,000인 셀룰로오스 아세테이트를 사용하고, 용매로는 아세톤을 사용하여 제조된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 발효식품용 포장재를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 발효식품용 포장재의 개략적인 구조도이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 발효식품용 포장재의 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사시스템의 개략적인 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 셀룰로오스 아세테이트 나노섬유의 실물사진이고, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 기체투과성 셀룰로오스필름의 실물사진이며, 도 5는 본 발명의 일실시 예에 의한 기체투과성 셀룰로오스 활성탄필름의 실물사진이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 발효식품용 포장재는 상기 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 발효식품을 포장하는 포장용기 상부면의 일부분을 구성하는 포장재로, 분말활성탄이 첨가되어 흡착성질을 갖는 기체투과성 셀룰로오스 활성탄필름(10)층과, 상기 기체투과성 셀룰로오스 활성탄필름(10)층의 하부면에 단섬유의 직경이 600~1000nm의 극세섬유로 제조된 셀룰로오스 아세테이트 나노섬유(20)층과, 상기 셀룰로오스 아세테이트 나노섬유(20)층의 하부면에 기체투과성 셀룰로오스필 름(30)층이 적층되어 형성된다.
이때 상기 기체투과성 셀룰로오스필름(30)은 메칠 셀룰로오스(Methyl Cellulose, 400cp) 5 ~ 10g과, 에탄올(ethanol) 100mL ~ 200mL을 잘 혼합한 후 폴리 에틸렌 글리콜(가소제; PEG(Poly ethylene Glycol;#400 ) 1.5g ~ 3g넣은 후 증류수 50mL~100mL 첨가하여 3분 내지 5분 정도 빠른 속도로 균일하게 혼합한다.
그 후 85℃ 에서 약 10~15분 가열하여 겔상태를 유지한 상태에서, 유리판에 빠르게 부운 후 40℃에서 5시간 건조시켜 제조한다.
또한 상기 기체투과성 셀룰로오스 활성탄필름(10)은 상기 증류수 첨가 전에 75 ~ 150㎛의 분말활성탄 1.5 ~ 3g 을 첨가하여 흡착성질을 갖는 셀룰로오스 활성탄필름을 제작한다.
상기 셀룰로오스는 자연에서 풍부하며, 값도 비교적 저렴하고, 열적기계적 성질이 우수하여 섬유용 재료로 많이 사용되며, 재생성과 생분해능이 우수하기 때문에 종이, 식품가공, 건축자재, 의학, 섬유, 흡착제 등 여러 분야에 다양하게 적용되고 있다. 최근 셀룰로오스 유도체에 관한 연구가 집중되고 있으며, 이 중 셀룰로오스 아세테이트는 최근 들어 생분해성 고분자 소재로 많은 연구들이 진행중이다.
한편 악취물질의 제거에 효율적인 활성탄소섬유(Activated Carbon Fiber; ACF)가 개발되어 활발한 연구가 진행되고 있으며, 전형적 방법인 건식, 습식, 용융방사 등에 의해 제조된 섬유는 수 ㎛이상의 직경을 갖는다.
흡착제의 비표면적은 악취물질의 제거에 주요한 인자로 작용한다. 따라서 섬유가 가지는 비표면적 및 기공특성 등을 극대화하기 위해 고분자용액을 전기방사 함으로써 보다 극세화된 나노섬유를 제조하여 응용하고자 하는 연구가 주류를 이루고 있다.
상기 셀룰로오스 아세테이트 나노섬유(20)는 전기방사법에 의해 제조한다.
상기 전기방사법(Electro-Spinning)은 도 2에 도시된 바와 같이, 노즐(53)을 통해 밀리리터 직경의 액체 분사물(jet)을 방출시켜 나노섬유로 된 부직포를 생산하는 공정이다. 전극의 한 극은 고분자용액(52) 내에, 다른 한 극은 수집기(54;Collector)에 위치한 서로 반대 극성을 가지는 두 전극 사이에서 고분자용액(52)은 고분자 필라멘트로 생성된다. 고분자용액(52)이 작은 구멍을 가진 금속방적돌기(spinnerette)에서 한번 방사되면 용액이 증발되고 수집기(54)에 섬유가 모아진다. 전위차는 방사용액의 특성, 고분자 분자량, 점도 등에 따라 달라진다. 방적 돌기와 수집기 사이의 거리가 짧아지면 용액의 증발이 충분하지 않기 때문에 방사된 섬유는 수집기에 뿐만 아니라 섬유끼리도 서로 엉키게 된다.
나노섬유(Nano fiber)의 특성을 결정하는 요인은 고분자용액의 특성과 전기방사기의 특성에 의해 주로 결정된다.
따라서 제조하려고 나노섬유의 고분자용액과 공정 파라메타들이 고분자 나노섬유 구조에 미치는 영향을 밝히려는 연구가 계속되고 있다. 나노섬유의 특성을 결정하는 요인을 요약하면 다음과 같다.
(1) 물질의 특성 : 용액의 농도, 유전특성, 표면장력 등과 수집기(collector)의 재질(종이, 물, 알루미늄호일, 알루미늄그물망 등)
(2)제어변수 : 전압/전기장/jet 전하밀도, 모세관내에서의 정전기적 압력, 분사팁(Tip)과 수집기 사이의 거리, 고분자용액 주입속도 등
(3)임의변수 : 온도, 습도, 공기유속 등이다.
한편, 본 발명의 셀룰로오스 아세테이트 나노섬유(20)는 전기방사의 원료로 셀룰로오스 아세테이트를 사용한다. 상기 셀룰로오스 아세테이트는 평균분자량(Mn)이 30,000인 것을 사용하며, 용매로는 아세톤을 사용한다.
상온에서 셀룰로오스 아세테이트를 아세톤에 7.5 ~ 15 wt%까지 조절하여 방사용액을 제조한다.
용매의 화학적특성
용매 b.p.(℃)
Figure 112007020550632-pat00001
Figure 112007020550632-pat00002
 타입
아세톤(Acetone) 56.2 20.7 3.00 아프로텍(aprotic)
Figure 112007020550632-pat00003
: 유전체상수,
Figure 112007020550632-pat00004
: 쌍극체 모멘트
상기 방사용액을 주사기에 주입하여 일정한 유속으로 토출시킨다. 이때 최대 60kV의 고전압을 발생할 수 있는 직류 전원공급기를 이용해 방전용 (+)전극을 주사기의 0.8 mm의 직경을 갖는 모세관 팁(capillary tip)에 연결하고, 수집기(collector)는 접지하여 (-)전극으로 하였다.
방사용액의 방사성을 평가하기 위해 점도계(LVDV-Ⅱ+, Brookfield Co., U.S.A)를 사용하여 방사용액의 농도에 따른 점도변화를 측정하였다. 전기방사를 통해 제조된 셀룰로오스 웹의 표면과 모폴로지(morphology)는 디지털 비디오 현미경(Image microscope, Sometech Inc., Korea)을 이용하여 관찰하고 방사된 단섬유의 직경은 주사전자현미경(SEM, JSM-840A, JEOL Co., Japan)을 이용하여 분해능이 15kV, 10nm, 작동거리가 39mm, 가속전압이 20kV 조건하에서 측정하였다.
전기방사에 의해 셀룰로오스 아세테이트 약 800㎚ 지름 극세섬유를 농도, 전압, 방사거리 따라 제조하였고, 아세톤 용매를 이용해 7.5wt% ~ 15wt% 셀룰로오스 고분자용액을 만든 후 다양한 조건에서 전기방사를 실시하였다.
농도별 셀룰로오스 고분자용액은 인가전압, 토출 유속, 그리고 팁과 집적판 사이의 거리의 변화와 함께 적용하여, 섬유 직경은 전기방사 시 고분자용액의 점도에 의존하는 것을 알 수 있었고, 섬유 직경은 방사용액의 점도 증가에 따라 선형적으로 증가하였으며, 점도 12,0cP 이하의 고분자용액에서는 섬유가 형성되지 못하였다. 셀룰로오스 고분자용액의 농도가 12.5 wt%, 인가전압 12 kV, 토출 유속 100 ㎕/min 그리고 팁과 집적판의 거리가 7.5 cm에서 단섬유의 직경이 600 내지 1000 nm의 극세섬유를 제조할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따라 기체투과성 셀룰로오스 활성탄필름과, 셀룰로오스 아세테이트 나노섬유과, 기체투과성 셀룰로오스필름을 각각 제조하여 발 효식품을 보관 또는 저장하는 용기의 상부면을 형성하게 되면, 발효식품에서 발생하는 가스를 외부로 용이하게 배출하면서도, 배출된 가스의 냄새를 제거하여 대장균 등의 미생물의 발생을 억제할 수 있기 때문에 발효식품의 시장성을 더욱 확대시킬 수 있게 된다.

Claims (3)

  1. 발효식품을 포장하는 포장재에 있어서,
    상기 포장재로 이루어지는 포장용기(40)의 상부면 일부분이, 분말활성탄이 첨가되어 흡착성질을 갖는 기체투과성 셀룰로오스 활성탄필름(10) 층과, 상기 기체투과성 셀룰로오스 활성탄필름(10) 층의 하부면에 단섬유의 직경이 600~1000nm의 극세섬유로 제조된 셀룰로오스 아세테이트 나노섬유(20) 층과, 상기 셀룰로오스 아세테이트 나노섬유(20) 층의 하부면에 기체투과성 셀룰로오스필름(30) 층이 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 발효식품용 포장재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기체투과성 셀룰로오스 활성탄필름(10)은, 메칠 셀룰로오스(Methyl Cellulose, 400cp) 5 ~ 10g과, 에탄올(ethanol) 100mL ~ 200mL을 혼합한 후 폴리 에틸렌 글리콜 1.5g ~ 3g넣은 후 75 ~ 150㎛의 분말활성탄 1.5 ~ 3g 을 첨가하고, 증류수 50mL~100mL 첨가하여 3분 내지 5분간 균일하게 혼합한 후 85℃ 에서 10 ~ 15분 가열하여 겔상태를 유지한 상태에서, 유리판에 부운 후 40℃에서 건조시켜 제조된 것을 특징으로 하는 발효식품용 포장재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 아세테이트 나노섬유(20)는, 전기방사의 원료로 평균분자량(Mn)이 30,000인 셀룰로오스 아세테이트를 사용하고, 용매로는 아세톤을 사용하여 제조된 것을 특징으로 하는 발효식품용 포장재.
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