KR100980474B1 - 음식물 숙성 발효 장치 - Google Patents

음식물 숙성 발효 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 음식물 숙성 발효 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 방부제를 배제하면서도 음식물의 부패가 방지되고, 또한 전기나 가스 등의 열원을 배제하면서도 고온의 환경 하에서 음식물을 단시간에 숙성 및 발효시켜서 발효 시간을 단축함과 동시에 발효 효율을 향상시키고, 나아가 고농도의 원액을 추출할 수 있도록 할 목적으로, 40~70%의 함수율을 가진 미생물이 접종된 미생물 배양칩을 저장하여 미생물 배양칩의 발효열로 40~70℃ 온도를 유지하게 하는 미생물 배양조; 상기 미생물 배양칩 내에 적어도 하나 이상 설치되고 내부에 발효 대상 음식물을 저장하며 미세공으로 된 다공성 세라믹 재료로 제조된 발효조를 포함하여 이루어진 음식물 숙성 발효 장치가 개시된다.
호기성 미생물, 혐기성 미생물, 미생물 배양조, 미생물 배양칩, 습도계, 온도계, 발효조, 배양발효실

Description

음식물 숙성 발효 장치{Device of ripening fermentation for food}
본 발명은 음식물 숙성 발효 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양파, 더덕, 배추, 무, 마늘, 포도, 매실, 배, 머루, 딸기, 복분자, 사과와 같은 농작물이나 수산물 또는 유제품 등의 각종 음식물을 전기나 가스와 같은 열원이나 부패를 방지하기 위한 설탕 등의 당분을 사용하지 않고 고온의 적정 온도 하에서 숙성 발효시킴으로써 그 원액을 추출하기 위한 미생물 숙성 발효 장치에 관한 것이다.
일반적으로 음식물을 장시간 발효시키면 그 발효된 고농도의 원액을 추출할 수 있으며, 이를 위해서는 상온보다 높은 적절한 온도가 유지되어야 하고, 동시에 음식물이 부패하지 않은 상태에서 발효되도록 해야 한다.
상기 발효를 위한 적절한 온도 조건은 음식물의 종류에 따라 약간의 차이는 있으나 대략 약 50~60℃의 온도가 적당한 것으로 알려져 있으며, 또한 부패 방지에 있어 화학 방부제와 같은 유해한 물질을 사용하는 대신 당도를 높일 수 있는 설탕을 사용하고 있다.
설탕은 음식물의 당도를 높여서 부패균의 활동을 억제하는 기능을 가지면서도 역삼투압 작용에 의해서 음식물(채소나 과실 등) 내의 유효 성분을 외부로 추출 하는 기능을 가지므로, 가정에서 음식물을 발효시키는데 흔히 사용되는 물질이다.
그러나 방부제 기능을 가진 설탕의 경우 당뇨병과 같은 질환을 가진 환자에게는 치명적일 뿐 아니라, 일반인에게도 소화기 계통이나 혈액 계통에 부담을 주어 각종 성인병의 원인이 되는 음식으로 알려져 있으며, 또한 충치나 치주질환과 같이 구강 내부에 위해를 가하는 등 대단히 해로운 음식물로 알려져 있음에도, 음식물을 발효시킬 때 마땅히 부패를 방지할 수 있는 흔하고 간단한 수단이 없기 때문에 해로운 설탕을 그대로 사용하는 문제점이 있다.
또한, 발효를 위해 상온보다 높은 적절한 온도를 유지하기 위해서는 가스, 전기, 고체연료, 액체연료 등을 열원으로 이용하여 주위 환경을 고온으로 만드는 방법이 있으나, 이 경우 발효가 장시간(3일 이상)에 걸쳐 이루어지는 점을 감안하면 고온을 유지하기 위한 전기 또는 연료 소모량이 많을 수밖에 없고, 따라서 숙성 발효를 위한 관리비용의 증가를 비롯하여 연료의 구입, 유지비용의 증가는 피할 수 없는 문제점으로 남아 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은, 설탕과 같은 방부제를 비롯하여 발효에 필요한 적정 온도를 유지하기 위한 전기 또는 가스의 사용을 완전히 배제하면서도 음식물의 부패 없이 단시간 내에 적절한 고온 온도환경 하에서 숙성 및 발효가 진행되도록 하여 숙성 발효 시간을 단축함과 동시에 발효 효율을 향상시키고, 나아가 고농도의 원액을 추출할 수 있도록 하는 음식물 숙성 발효 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 음식물 숙성 발효 장치는, 내부에 미생물을 배양시켜 일정 온도까지 발열하도록 미생물 배양칩(11)을 저장한 미생물 배양조(10); 상기 미생물 배양칩 내에 적어도 하나 이상 매장되고 내부에 발효 대상 음식물을 저장하며 미세공으로 된 다공성 세라믹재의 발효조(20);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게는 상기 미생물 배양칩(11)은 미생물이 접종된 톱밥, 왕겨, 솔잎, 쑥, 숯, 황토, 점토, 미네랄, 배지로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상 혼합되고, 내부 함수율이 40~70% 이고, 음식물 발효시의 미생물 배양칩(11)의 내부 온도는 40~70℃ 를 유지하도록 한다.
본 발명에 의한 음식물 숙성 발효 장치는 상기와 같은 발효 조건을 용이하게 제어할 수 있도록 미생물 배양칩(11) 내부의 온도와 습도를 계측할 수 있는 온도계와 습도계를 구비할 수 있다.
또한, 상기 발효조는 점토 또는 돌가루를 구워서 형성된 다공성의 토기(土器), 석기(石器), 도기(陶器), 자기(瓷器) 중 어느 하나로 하되, 특히 미세공이 많이 형성된 토기 중 항아리인 것이 바람직하다.
본 발명의 음식물 숙성 발효 장치를 통해 원액을 대량으로 생산하기 위해서, 상기 미생물 배양조(10)를 밀폐된 배양 발효실(30) 내에 단층 또는 복층으로 설치하여 복수 개가 형성된 미생물 배양조(10)를 시간 차를 두고 순차적으로 발효시킴으로써 연속적으로 그 원액을 대량 추출할 수 있다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명의 음식물 숙성 발효 장치에 의하면, 전기나 가스와 같은 연료의 사용 없이, 미생물 발효에 의한 발열 작용으로서 음식물의 발효 온도를 조절할 수 있으므로 열원 사용에 따른 자원의 낭비를 막고 그 비용 지출을 절감할 수 있을 뿐 아니라, 주변이 고온 상태에서 숙성 및 발효가 진행되므로 단시간 내에 원액을 추출할 수 있는 이점이 있다.
또한 설탕과 같은 방부제의 첨가 없이 순수하게 발효시키고자 하는 재료만을 투입하여 숙성, 발효시키므로 해당 음식물의 영양소 파괴 없이 고유한 성분이 모두 포함된 순수 원액을 추출할 수 있는 이점이 있다.
더욱이, 미생물 배양칩에 항균, 탈취 작용을 가진 숯이 포함된 경우 음식물의 숙성 과정에서 발생하는 악취 등의 냄새가 많이 제거되고, 음식물이 숙성, 발효되는 과정에서 병원균의 성장을 억제하는 등 매우 유리한 효과를 가진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하며, 하기 도면 및 그에 관한 설명은 본 발명의 일 실시 형태를 예시적으로 보인 것일 뿐, 하기 설명을 통해 본 발명의 기술사상을 한정하거나 제한하고자 하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 숙성 발효 장치의 구성을 보인 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 숙성 발효 장치의 설치 상태도이다.
먼저, 도 1을 참조하는 바와 같이, 본 발명에 따른 음식물의 숙성 발효 장치 는 미생물 배양조(10)와 원액 추출을 위한 음식물을 저장한 발효조(20)로 대별된다.
상기 미생물 배양조(10)는 상기 발효조(20)를 적어도 하나 이상 수용하기 위하여 마련된 밀폐 상자와 같은 것으로, 내부에는 미생물을 접종시킨 배양 칩(11)이 내재되어 있다. 여기서 상기 미생물은 호기성, 혐기성 미생물을 모두 포함할 수 있고 또한 고온 상태에서 사멸하지 않는 고호열성 미생물일 수 있다. 고호열성 미생물은 이미 공지되어 있는 서모악티노미시즈 속 또는 서모모노스포라 속에 속하는 효열성 방사균(일본국 특허공개공보 소화55-121992호 공보 참조), 바실루스균, 유산생성균 등의 호열호기성 아포형성균 혼합물(일본국 특허공개공보 소화51-129759호 공보 참조), 일본 가고시마현의 키리시마 화산 지대의 토양으로부터 얻어 85℃ 이상의 온도에서 생육하는 세균 배양물을 가하여 혼합하고, 통기 발효시켜 85℃ 이상의 발효 온도에서 유용한 균체만을 다수 함유하는 발효물의 바실루스 속, 게오바실루스 속에 속하는 중온성호기성아포균, 고온성호기성아포균, 호열균(일본국 특허공보 제3064221호 공보 참조)이나 또는 대한민국 생명공학연구원 생물자원센터(KCTC)에 2005년 10월 7일 기탁하여 2005년 10월 20일에 KCTC 10859BP의 기탁번호를 부여받은 고호열성 효소를 생산하는 신균주 Thermococcus sp. NA1을 분양받아 사용할 수 있으며, 상기 고호열성 효소를 생산하는 신균주 Thermococcus sp. NA1은 이스트 마뉴스 바신(East Manus Basin)에 있는 파크마누스 지역(3° 14´ S, 151° 42´ E)에 있는 지역의 심해 열수 분출구로부터 분리되었으며, YPS 배지가 DNA 조작을 위해서 Thermococcus sp. NA1을 배양하기 위하여 사용되었고, Thermococcus sp. NA1의 배양 및 균주 유지는 표준적인 방법에 의하여 행하여졌으며, Thermococcus sp. NA1 시드(seed) 배양을 준비하기 위하여, 25ml 혈청병에 있는 YPS 배지에 파타겔 플레이트(phytagel plate) 위에 형성된 단일 콜로니를 접종하였고, 20시간 동안 90℃에서 배양하였으며, 시드 배양은 혐기적 단지(jar)에서 YPS 배지 700ml을 접종하는데 사용되었고, 20시간동안 90℃에서 배양되었습니다(대한민국 공개특허공보 10-2007-0047092호 공보 참조). 즉, 본 발명에 속하는 당업자는 상기한 미생물의 균주 또는 혼합물에 국한시킴이 없이, 배양 칩(11)에 접종된 미생물이 고온 상태에서 사멸하지 않는 고호열성 미생물이면 얼마든지 적용 가능함을 이해하여야 한다.
상기 미생물 배양칩(11)의 재료는 제한이 없으나, 미생물이 성장하면서 상온 이상의 온도(예컨대 40℃ 이상)까지 자체 발열할 수 있도록 하는 것이 바람직하고, 이를 위해 톱밥, 왕겨, 솔잎, 쑥, 숯, 황토, 점토, 미네랄, 배지 등에서 어느 하나 또는 2종 이상을 선택된 것일 수 있으며, 선택된 재료에 상기 미생물을 접종시킨다.
이때, 미생물의 빠른 성장을 위해 미생물 배양칩(11)의 내부의 함수율을 40~70% 범위로 유지하는 것이 미생물 성장에 따른 자체 발효열의 상승에 효과적이며, 더욱 바람직하게는 55~65%의 함수율을 유지하는 것이 좋다.
미생물이 접종된 배양칩(11)을 상기 재료에서 적어도 하나 또는 2종 이상 선택한 다음, 적당량의 물과 함께 교반하는 동안 함수율이 55~65%가 될 때까지 물의 투입량을 조절한다.
적정 함수율에 도달하면 미생물 배양조(10) 내에 충진시키고, 미생물 배양조(10)를 밀폐상태로 하면, 미생물 배양칩(11)의 초기 온도는 상온(예컨대 25℃)이며, 시간이 지나는 동안 미생물이 번식을 하면서 각종 미생물 배양칩(11) 재료가 발효하게 된다.
미생물 배양칩(11)이 자체 발효되면서 약 2~3일이 경과하면, 재료와 조건에 따라 다소 차이는 있으나 60℃, 심지어는 110℃까지 상승하게 되는데, 이때 쌀겨나 쑥, 물 등을 선택적으로 적당량 추가함으로써 목적하는 온도까지 낮추거나 높일 수 있다.
즉, 자체 발열 온도가 필요 이상으로 높은 경우 또는 자체 발열 온도가 목적 온도보다 낮은 경우 미생물의 활동을 감소시키거나 또는 더욱 활발하게 하기 위한 조건을 맞추며, 상기 온도의 적정 범위는 40~70℃ 범위에서 자유롭게 조절한다.
이와 같이 미생물 배양조(10) 내부의 온도 및 함수율의 조건은 미생물의 성장에 있어 매우 중요한 요인이 되므로, 온도와 습도는 수시로 점검해야 할 필요가 있다.
따라서 도 1에 도시된 바와 같이 상기 미생물 배양칩(11) 내부의 발열 온도와 함수율을 간단하면서도 수시로 확인할 수 있도록 하기 위해 미생물 배양조(10) 일측에 온도계(13)를 설치하면 미생물 배양칩(11)의 발열 온도를 쉽게 측정할 수 있고, 또한 습도계(14)를 설치하는 경우 미생물 배양칩(11) 내부의 함수율을 쉽게 알 수 있으며, 이들 온도계(13), 습도계(14)와 같은 계측기(12)를 통한 온도 및 함수율 측정값에 의거하여 배양칩(11) 내부의 습도나 온도의 조절에 신속하게 대응할 수 있다.
한편, 상기 미생물 배양조(10) 내부에 수용되는 적어도 하나 이상의 발효조(20)는, 각각 미세한 구멍으로 형성된 다공성 세라믹 재료로 제조하는 것이 바람 직하다.
다공성 세라믹 재료로 제조된 발효조(20)의 일 예로써 한국의 전통적인 용기의 일종인 항아리를 들 수 있고, 그 외에도 점토 또는 돌가루를 반죽 상으로 하여 일정 형상을 이룬 다음 이를 불에 구워서 형성된 다공성의 토기(土器), 석기(石器), 도기(陶器), 자기(瓷器) 중 어느 하나를 선택하여 제조된 것일 수 있으며, 발효조(20) 내에 저장되는 음식물(23)의 종류에 따라 적절한 재질을 선택할 수 있다.
여기서 도기나 자기의 경우, 유약을 칠하면 그릇 자체 내의 미세공이 형성되지 않으므로, 유약이 칠해진 도기나 자기는 발효조(20)로 사용하지 않아야 한다.
잘 알려진 바와 같이 항아리와 같은 다공성 세라믹 재료 등은 벽면에 형성된 미세한 공기 구멍들을 통해 공기가 순환하므로, 미생물 배양칩(11)에서 배양된 미생물은 미세공을 통해 발효조(20) 내부로 투입되고, 이때 발효조(20) 내의 음식물(23)은 미생물에 의해 적정 온도가 유지된 상태에서 숙성, 발효된다.
상기 발효조(20) 내부에 저장되어 숙성, 발효되는 음식물(23)은 특별히 제한이 있는 것은 아니며, 우리가 흔히 원액을 추출하여 먹는 재료는 모두 발효시킬 수 있다.
즉, 양파, 더덕, 배추, 무, 마늘, 포도, 매실, 배, 머루, 딸기, 복분자, 사과와 같은 각종 과실, 채소와 같은 농작물일 수 있고, 경우에 따라 수산물이나 유제품 등이 발효의 대상물이 될 수 있다.
물론 본 발명에 의하면, 상기 재료들을 발효시키기 위해 발효조(20) 내에 넣을 때, 발효조(20) 내부에는 선택된 재료 외에 설탕과 같이 부패를 방지하는 용도 의 방부제 등 기타 다른 재료를 전혀 혼합할 필요가 없다.
상기 발효조(20)의 경우, 음식물(23)의 적재 및 배출의 편리성과 신속성, 그리고 숙성, 발효 단계에서의 밀폐성을 위해서 발효용기(21)와 발효뚜껑(22)으로 분리 가능하게 된 것일 수 있다.
이상 설명에 의하면, 발효조(20) 내에 있는 음식물(23)은 발효조(20)의 주변에 위치된 미생물 배양칩(11)에 의해 적당한 온도 하에서 발효가 진행되므로 단시간 내에 숙성, 발효되어 고농도의 원액을 추출할 수 있다.
다음으로, 도 2를 참조하는 바와 같이 본 발명의 다른 양태는 상기 미생물 배양조(10)를 단층 또는 복층으로 쌓아 올린 형태로 각각 적어도 하나 이상 설치한 배양발효실(30)을 더 포함할 수 있다.
배양발효실(30) 내에 복수 개의 미생물 배양조(10)가 적재되는 경우, 각 미생물 배양조(10)에 순번을 정하여 시간차를 두고 순서대로 발효를 진행하면 연속적 또는 지속적으로 원액을 추출할 수 있게 되며, 또한 대량 생산도 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 숙성 발효 장치의 구성을 보인 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 숙성 발효 장치의 설치 상태도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10 : 미생물 배양조 11 : 미생물 배양칩
12 : 계측기 13 : 온도계
14 : 습도계 20 : 발효조
21 : 발효용기 22 : 발효뚜껑
23 : 음식물 30 : 배양발효실

Claims (9)

  1. 내부에 미생물을 배양시켜 일정 온도까지 발열하도록 미생물 배양칩(11)을 저장한 미생물 배양조(10);
    상기 미생물 배양칩 내에 적어도 하나 이상 설치되고 내부에 발효 대상 음식물을 저장하며 미세공으로 된 다공성 세라믹재의 발효조(20);를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 숙성 발효 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 미생물 배양칩(11)은 미생물이 접종된 톱밥, 왕겨, 솔잎, 쑥, 숯, 황토, 점토, 미네랄, 배지로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 1종 이상 혼합되고, 내부 함수율이 40~70% 인 것을 특징으로 하는 음식물 숙성 발효 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 미생물 배양칩(11)의 내부 온도를 계측하기 위한 온도계(13)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 숙성 발효 장치.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 미생물 배양칩(11)의 내부 함수율을 계측하기 위한 습도계(14)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 숙성 발효 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 발효조(20)는 발효용기(21) 및 상기 발효용기를 밀폐하는 발효뚜껑(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 숙성 발효 장치.
  7. 제 1항 또는 제 6항에 있어서,
    상기 발효조는 점토 또는 돌가루를 구워서 형성된 다공성의 토기(土器), 석기(石器), 도기(陶器), 자기(瓷器) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 음식물 숙성 발효 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 발효조는 항아리인 것을 특징으로 하는 음식물 숙성 발효 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    내부에 상기 미생물 배양조(10)를 단층 또는 복층으로 하여 각각 적어도 하나 이상 설치한 배양발효실(30)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물 숙성 발 효 장치.
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