KR100835309B1 - 밀리미터파를 이용한 음식물 숙성 장치 - Google Patents

Abstract

밀리미터파를 이용한 음식물 숙성 장치가 개시된다. 이를 위하여, 상기 장치는 상기 음식물 주변의 온도 또는 상기 음식물 자체의 온도를 감지하는 파라미터 감지모듈; 상기 밀리미터파를 발진 및 증폭시켜 상기 음식물에 조사하는 밀리미터파 가열모듈; 및 상기 파라미터 감지모듈에서 감지된 온도를 토대로 상기 밀리미터 가열모듈에서 출력되는 밀리미터파의 세기를 제어하는 제어모듈을 포함함으로써, 음식물의 숙성시간을 단축시키고, 그 음식물에 고르게 가열할 수 있고, 신체 노출 시에는 피부 조직의 손상이 없으며, 제어 대상이 되는 온도 등과 같은 파라미터를 세밀하게 조절할 수 있다.

Description

밀리미터파를 이용한 음식물 숙성 장치{Apparatus for Food Maturing using Millimeter Wave}

본 발명은 음식물 숙성 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 밀리미터파를 이용한 음식물 숙성 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 가정에서 음식물을 요리할 때 많이 사용하는 간장, 식초 등과 같은 액상 양조식품과, 포도주, 매실주 등과 같은 주류는 액상 내용물인 물과 유기물 고유 성분으로 구성된다. 이러한 액상 양조식품 및 주류를 제조하기 위해 액상 내용물을 숙성시키고자 할 때는 액상 내용물을 장시간 숙성 저장탱크에 저장하여 물리적으로 고유한 맛과 향 및 기능이 함유되도록 숙성시키게 된다.

그러나, 이처럼 종래의 액상 양조식품 및 주류를 제조하기 위해 액상 내용물을 숙성 시에는 숙성에 필요한 숙성 기간이 많이 소요되므로 인해 생산성을 높이기 위해서는 보다 많은 수량의 숙성 저장탱크를 설치해야 하고, 이에 따른 숙성 저장탱크의 설치 공간이 필요하여 설치 공간을 많이 확보해야 하는 등의 문제점이 있어서 상기한 액상 양조식품 및 주류의 제조 업체에서는 숙성 기간을 단축시킬 수 있는 장치의 개발이 요구된다.

한편, 단순히 숙성 시간의 단축을 위해 적외선이나 초음파를 이용하여 음식물을 숙성하는 경우, 그 음식물에 고르게 가열하기가 쉽지 않아 랩(wrap)과 같은 추가적인 물건이 필요하고, 신체 노출 시에는 피부 조직이 손상될 우려가 있으며, 제어 대상이 되는 온도 등과 같은 파라미터를 세밀하게 조절(예컨대, 섭씨 2도 내외)하기 쉽지 않은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 숙성 대상 음식물의 숙성 시간을 단축시키는 밀리미터파를 이용한 음식물 숙성 장치를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 위하여, 본 발명의 일 형태에 따른 밀리미터파를 이용한 음식물 숙성 장치는, 상기 음식물 주변의 온도 또는 상기 음식물 자체의 온도를 감지하는 파라미터 감지모듈; 상기 밀리미터파를 발진 및 증폭시켜 상기 음식물에 조사하는 밀리미터파 가열모듈; 및 상기 파라미터 감지모듈에서 감지된 온도를 토대로 상기 밀리미터 가열모듈에서 출력되는 밀리미터파의 세기를 제어하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 밀리미터파 가열모듈은, 상기 밀리미터파를 발진하는 밀리미터파 발진부; 상기 발진된 밀리미터파의 전력을 증폭하는 증폭부; 및 상기 증폭된 밀리미터파를 상기 음식물에 조사하도록 구성된 밀리미터파 전달부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 밀리미터파 전달부는, 적어도 하나의 혼(horn) 안테나로 구성되어 상기 전력이 증폭된 밀리미터파를 상기 음식물에 조사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 밀리미터파를 이용하여 음식물의 숙성시간을 단축시킴으 로써, 그 음식물에 고르게 가열할 수 있고, 신체 노출 시에는 피부 조직의 손상이 없으며, 제어 대상이 되는 온도 등과 같은 파라미터를 세밀하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

이하에서는 첨부 도면 및 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 참고로, 하기 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터를 이용한 음식물 숙성 장치의 개략도를 나타낸다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 음식물 숙성 장치(100)는 밀리미터파를 이용하여 숙성 대상 음식물(110)에 열을 발생시키는 밀리미터파 가열모듈(130); 파라미터 감지모듈(140); 및 파라미터 감지모듈(140)을 통해 입력된 파라미터를 이용하여 숙성 대상 음식물(110)에 대해 숙성에 적합한 열을 제공하도록 상술한 밀리미터파 가열모듈(130)을 제어하는 제어모듈(120)을 포함한다.

숙성 대상 음식물(110)은 열에 의해 발효되거나 숙성되는 음식물을 의미하며, 예컨대, 와인과 인삼주와 같은 숙성주류/발효주, 간장이나 식초등과 같은 양조식품, 빵 등과 같은 음식물을 대상으로 한다. 특히, 상술한 음식물 숙성 장치(100)에 온도 조절이 가능하도록 냉각 팬(미도시) 또는 냉각부(미도시)를 포함함으로써, 김치 등과 같은 음식물의 숙성 역시 그 대상으로 할 수 있다.

파라미터 감지모듈(140)은 상기 음식물 숙성 장치(100) 내의 다양한 파라미 터 또는 상기 음식물(110)에 대한 파라미터를 감지하여 제어모듈(120)로 전송한다. 예컨대, 이러한 상기 장치(100)내의 파라미터들은 온도, 습도, 밝기 등과 같이 장치(100) 내 음식물 숙성 환경과 관련되고, 상기 음식물(110)에 대한 파라미터는 그 음식물(110)의 온도 또는 산도(pH) 등과 같이 상기 음식물(110) 그 자체와 관련된다.

밀리미터파 가열모듈(130)은 밀리미터파를 발진/증폭시켜 숙성 대상 음식물(100)에 조사함으로써 상기 음식물(110)을 숙성시키기에 적합한 온도로 밀폐된 상기 장치(100) 내부의 온도 또는 상기 음식물(110) 자체의 온도를 상승시킨다. 이 밀리미터파 가열모듈(130)은 첨부된 도 2를 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 2는 도 1의 밀리미터파 가열모듈의 상세 구성도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 밀리미터파 가열모듈(130)은, 밀리미터파 발진부(131); 증폭부(132); 및 밀리미터파 전달부(133)를 포함한다. 여기서, 밀리미터파 발진부(131)는 제어모듈(120)에 의해 온/오프가 제어되고, 증폭부(132)는 제어모듈(120)에 의해 밀리미터파 전력에 대한 증폭 정도가 제어되어 상기 음식물(110)에 조사되는 밀리미터파의 시간과 세기를 제어할 수 있다. 이에 대해서는 제어모듈(120)의 설명에서 상세히 다루기로 한다.

밀리미터파는 30GHz 내지 300GHz의 주파수를 말하며, 본 실시예에서 사용될 밀리미터파 발진부(131)는 건 다이오드를 이용한 도파관 형태의 발진기를 사용한다. 상술한 30GHz 내지 300GHz의 밀리미터파 대역에서 낮은 주파수 대역의 발진 주파수를 갖는 경우, 높은 주파수 대역의 발진 주파수 대역보다 열 특성에서 유리하 므로, 본 실시예에서는 35GHz, 60GHz, 또는 94GHz를 발진하는 것으로 한다.

증폭부(132)는 밀리미터파의 출력 전력을 증폭하는데, 이 밀리미터파 증폭을 위해서는 저잡음 증폭기(LNA)가 적당하다. 이러한 밀리미터파 대역에서 동작하는 저잡음 증폭기는 35GHz의 대역에서 잡음지수 3dB, 이득 50dB이상을 얻을 수 있고, 60GHz의 대역에서 잡음지수 4dB 정도의 성능을 보이는데, 본 실시예에서는 35GHz의 대역에서 잡음지수 3dB, 이득 50dB 이상을 갖는 저잡음 증폭기를 사용한다.

밀리미터파 전달부(133)는 상기 증폭부(132)에서 전력이 증폭된 밀리미터파를 상기 음식물(110)에 조사한다. 이러한 밀리미터파 전달부(133)의 예로는 안테나를 들 수 있는데, 예컨대 넓은 면적에 밀리미터 파를 조사하려면 혼(horn) 안테나가 적당하고, 국소 부위에만 밀리미터 파를 조사하려면 패치 안테나를 배열한 어레이 안테나 또는 카세그레인(cassegrain) 안테나가 적당하다. 따라서, 본 실시예에서는 다수의 혼(horn) 안테나를 이용하여 상기 음식물(110)에 골고루 조사하도록 밀리미터파 전달부(133)가 구성된다. 이렇게 발진된 밀리미터파를 이용함으로써, 상기 장치(100)는 상기 장치(100) 내의 숙성 대상 음식물(110)의 물 분자와 기타 유기물 분자의 연결 고리가 분리 또는 재결합되면서 분자 배열이 보다 더 효과적으로 혼합됨과 동시에, 각 분자 집단이 보다 더 치밀하게 배열, 균일 또는 분산되어 안정화되므로, 물리적으로 상기 장치(100) 내부의 숙성 대상 음식물(110)의 숙성을 촉진시킬 수 있게 되어 숙성 기간을 단축시킬 수 있게 된다.

다시 도 1에서, 제어모듈(120)은 상기 음식물(110)을 숙성시키기 위하여, 상기 장치(100) 내 다양한 숙성환경을 제어하고, 상기 밀리미터파 발생과 관련된 구 성부 즉, 밀리미터파 발진부(131)와 증폭부(132)를 제어한다. 특히, 제어모듈(120)은 상기 밀리미터파 전달부(133)의 이득이 대략 20dB인 경우에 상기 음식물(110)로부터 대략 10mm 떨어진 거리에서 대략 10분 정도 조사하면 상기 음식물(110)의 표면 온도를 대략 섭씨 4도 내외를 상승시킬 수 있으므로, 세밀한 제어가 가능하다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터를 이용한 음식물 숙성 장치의 제어 방법을 도 3을 참조하여 설명한다. 이때, 이러한 제어 방법은 상기 제어 모듈(120)에서 수행된다.

해당 음식물(110)과 숙성 시간이 특정되면, 상기 장치(100) 내에 그 숙성을 위해 필요한 환경을 조성할 수 있다. 예컨대, 와인 제조를 위해 포도즙을 발효시키는 경우, 숙성에 필요한 환경은 다음과 같다. 즉, 온도의 경우 상온이 섭씨 24일 때, 숙성에 필요한 온도는 섭씨 28도에서 30도 사이, 시간의 경우 7일이라고 하자.

먼저, 숙성 대상 음식물(110)의 상기 장치 내 보관 시간을 확인한다(S310). 즉, 상기 음식물(110)은 숙성에 필요한 시간이 각기 다르므로, 제어 모듈(120)은 해당 음식물(110)에 대한 숙성 시간을 확인한다. 이러한 음식물(110)별 숙성 시간은 테이블 형태로 구성되어 메모리(미도시)에 저장될 수 있다. 본 실시예에서 포도즙은 7일(즉, 148시간)의 숙성시간이 필요하므로, 제어모듈(120)은 이 숙성 시간을 주기적으로 확인한다.

다음으로, 파라미터 감지모듈(140)로부터 숙성 파라미터를 읽어온다(S320). 예컨대, 포도즙의 경우, 상온이 섭씨 24이므로 상기 파라미터 감지모듈(140)에서 읽어온 온도는 섭씨 24도에 해당한다.

이어, 단계 S320에서 읽어온 숙성 파라미터가 기준 이하인지를 확인한다(S330). 이때, 상기 숙성 파라미터가 기준 범위 이하인 경우에 상기 환경을 기준 범위 내로 맞추기 위한 제어를 수행하고(S340), 기준 범위 이하가 아닌 경우에는 후술할 단계 S350을 수행한다. 예컨대, 본 실시예의 경우, 단계 S320에서 읽어온 온도가 섭씨 24도이므로 이는 기준 이하에 해당하여 상기 환경을 기준 범위로 맞추기 위한 제어를 수행한다. 즉, 밀리미터파 가열모듈(130)을 동작시켜 상기 장치(100)내 온도 또는 상기 음식물(110)의 온도를 상승시킨다(S340). 그리고, 단계 S310을 수행한다.

한편, 단계 S320에서 읽어온 숙성 파라미터가 기준 이상인지를 확인한다(S350). 이때, 상기 숙성 파라미터가 기준 이상인 경우에 상기 환경을 기준 범위 내로 맞추기 위한 제어를 수행하고(S360), 기준 범위 이상이 아닌 경우 즉, 기준 범위 이내인 경우에는 단계 S310을 수행한다. 예컨대, 본 실시예의 경우, 단계 S320에서 읽어온 온도가 섭씨 32도라면 이는 기준 범위 이상에 해당하므로, 상기 환경을 기준 범위로 맞추기 위한 제어를 수행한다. 즉, 밀리미터파 가열모듈(130)을 정지시켜 상기 장치(100) 내 온도 또는 상기 음식물(110)의 온도를 감소시킨다(S360). 그리고, 단계 S310을 수행한다. 이때, 빠른 온도 감소를 위해 냉각 모듈(미도시)을 상기 장치(100) 내에 포함시킬 수도 있다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

그리고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 특정되는 것이며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터를 이용한 음식물 숙성 장치의 개략도.

도 2는 도 1의 밀리미터파 가열모듈의 상세 구성도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 밀리미터를 이용한 음식물 숙성 장치의 제어 방법을 나타내는 순서도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110: 숙성 대상 음식물 120: 제어모듈

130: 밀리미터파 가열모듈

131: 밀리미터파 발진부 132: 증폭부

133: 밀리미터파 전달부

140: 밀리미터파 감지모듈

Claims (5)

1. 밀리미터파를 이용한 음식물 숙성 장치로서,

   상기 음식물 주변의 온도 또는 상기 음식물 자체의 온도를 감지하는 파라미터 감지모듈;

   상기 밀리미터파를 발진 및 증폭시켜 상기 음식물에 조사하는 밀리미터파 가열모듈; 및

   상기 파라미터 감지모듈에서 감지된 온도를 토대로 상기 밀리미터 가열모듈에서 출력되는 밀리미터파의 세기를 제어하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 숙성 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 밀리미터파 가열모듈은,

   상기 밀리미터파를 발진하는 밀리미터파 발진부;

   상기 발진된 밀리미터파의 전력을 증폭하는 증폭부; 및

   상기 증폭된 밀리미터파를 상기 음식물에 조사하도록 구성된 밀리미터파 전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 숙성 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 발진부는,

   건 다이오드(Gunn Diode)를 이용하여 상기 밀리미터 파를 발진시키는 것을 특징으로 하는 음식물 숙성 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 밀리미터파 전달부는,

   적어도 하나의 혼(horn) 안테나로 구성되어 상기 전력이 증폭된 밀리미터파를 상기 음식물에 조사하는 것을 특징으로 하는 음식물 숙성 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀리미터 파는,

   35GHz, 60GHz, 또는 94GHz 중 하나의 주파수 대역을 가지는 것을 특징으로 하는 음식물 숙성 장치.

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