KR101120496B1 - 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치 - Google Patents

농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이산화탄소 혼합가스를 농산물의 전처리에 적용할 경우 압력을 조절하여 저농도에서 이산화탄소 기체의 용해도를 높이고 전처리 시간을 단축시킬 수 있는 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치는, 일측에 개폐 가능하도록 덮개가 설치되고 혼합기체가 유입되는 기체 유입부와 혼합기체가 배출되는 기체 배출부가 각각 형성되며 내부에는 농산물을 올려놓을 수 있도록 된 타공판이 다단으로 적재되는 기체기밀 챔버와, 상기 기체기밀 챔버와 연결된 기체 공급관에 연결되며 내부에 이산화탄소, 산소 및 질소가 저장되어 있는 혼합기체봄베와, 상기 기체기밀 챔버에 연결되어 감압을 통해 상기 기체기밀 챔버 내부의 기체를 제거하고 농작물에서 배출되는 수분을 제거시키는 감압수단과, 상기 기체 공급관의 일측에 설치되어 상기 혼합기체봄베로부터 공급되는 혼합기체의 압력을 조절하는 압력조절수단과, 상기 기체 공급관의 일측에 설치되어 상기 압력조절수단에 의해 압력이 조절된 혼합기체의 유량을 조절하는 유량조절수단과, 상기 기체기밀 챔버의 온도 및 pH를 모니터링하고 압력 설정치를 유지하도록 상기 감압수단, 압력조절수단, 유량조절수단의 작동을 제어하는 제어부와, 상기 제어부의 데이터를 토대로 결과를 연산하는 프로그램이 설치된 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020090050958
농산물, 이산화탄소, 전처리, 기밀유지, 수분제거

Description

농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치{The carbon dioxide pre-treatment apparatus for agricultural products}
본 발명은 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이산화탄소 혼합가스를 농산물의 전처리에 적용할 경우 압력을 조절하여 저농도에서 이산화탄소 기체의 용해도를 높이고 전처리 시간을 단축시킬 수 있는 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이산화탄소 기체 전처리는 농산물 수확 후 농산물의 성숙 지연과 미생물에 의한 부패방지를 위하여 수행되는 것으로서, 화학 약제처리에 비하여 잔류물이 없고 이산화탄소 기체의 경우 독성이 없어 친환경적으로 농산물의 전처리를 할 수 있는 것이다.
종래의 이산화탄소 기체 전처리는, 기체기밀이 유지된 챔버 내부를 99.9%의 이산화탄소를 주입하여 챔버 내부의 기체를 치환하는 방법으로 수행되며, 기체기밀 챔버 내부의 이산화탄소 농도는 치환시간 조절에 의하여 조절된다.
소정의 이산화탄소 농도에 도달하게 되면, 분압차이에 의하여 외부의 고농도 이산화탄소가 농산물의 과육 내부로 용해되게 되는데, 이때 소요되는 처리시간은 대상 작물과 처리목적에 따라 다르나 일반적으로 6~48시간의 긴 시간이 소요되는 문제점이 있다.
또한, 농산물의 과육에 이산화탄소를 침투시키기 위하여 고농도의 이산화탄소를 사용하여 전처리 챔버의 기체조성과 농산물 과육간의 분압차이를 높여 주어야 하는데, 분압차이에만 이산화탄소의 용해를 의존해야 하므로 이산화탄소 내성이 약한 작물을 고농도 이산화탄소 조건에 장시간 노출하게 될 경우 발생하는 혐기호흡에 의한 생리적 장해 현상을 유발할 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 시간을 단축시키고 저농도의 이산화탄소 조성에서도 농산물의 조직에 이산화탄소를 효과적으로 용해될 수 있도록 하여 농산물의 저장 및 유통기간을 연장시키는 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치는, 일측에 개폐 가능하도록 덮개가 설치되고 혼합기체가 유입되는 기체 유입부와 혼합기체가 배출되는 기체 배출부가 각각 형성되며 내부에는 농산물을 올려놓을 수 있도록 된 타공판이 다단으로 적재되는 기체기밀 챔버와, 상기 기체기밀 챔버와 연결된 기체 공급관에 연결되며 내부에 이산화탄소, 산소 및 질소가 저장되어 있는 혼합기체봄베와, 상기 기체기밀 챔버에 연결되어 감압을 통해 상기 기체기밀 챔버 내부의 기체를 제거하고 농작물에서 배출되는 수분을 제거시키는 감압수단과, 상기 기체 공급관의 일측에 설치되어 상기 혼합기체봄베로부터 공급되는 혼합기체의 압력을 조절하는 압력조절수단과, 상기 기체 공급관의 일측에 설치되어 상기 압력조절수단에 의해 압력이 조절된 혼합기체의 유량을 조절하는 유량조절수단과, 상기 기체기밀 챔버의 온도 및 pH를 모니터링하고 압력 설정치를 유지하도록 상기 감압수단, 압력조절수단, 유량조절수단의 작동을 제어하는 제어부와, 상기 제어부의 데이터를 토대로 결과를 연산하는 프로그램이 설치된 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치는, 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 시간을 2시간미만으로 줄일 수 있고 저이산화탄소 농도 기체를 이용하여 저장 기간 중 농산물의 과육 연화를 억제시키므로 농산물의 저장 및 유통기간을 연장시키는 효과가 있다.
본 발명에 따른 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치는, 일측에 개폐 가능하도록 덮개가 설치되고 혼합기체가 유입되는 기체 유입부와 혼합기체가 배출되는 기체 배출부가 각각 형성되며 내부에는 농산물을 올려놓을 수 있도록 된 타공판이 다단으로 적재되는 기체기밀 챔버와, 상기 기체기밀 챔버와 연결된 기체 공급관에 연결되며 내부에 이산화탄소, 산소 및 질소가 저장되어 있는 혼합기체봄베와, 상기 기체기밀 챔버에 연결되어 감압을 통해 상기 기체기밀 챔버 내부의 기체를 제거하 고 농작물에서 배출되는 수분을 제거시키는 감압수단과, 상기 기체 공급관의 일측에 설치되어 상기 혼합기체봄베로부터 공급되는 혼합기체의 압력을 조절하는 압력조절수단과, 상기 기체 공급관의 일측에 설치되어 상기 압력조절수단에 의해 압력이 조절된 혼합기체의 유량을 조절하는 유량조절수단과, 상기 기체기밀 챔버의 온도 및 pH를 모니터링하고 압력 설정치를 유지하도록 상기 감압수단, 압력조절수단, 유량조절수단의 작동을 제어하는 제어부와, 상기 제어부의 데이터를 토대로 결과를 연산하는 프로그램이 설치된 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 감압수단은 상기 기체기밀 챔버 내부의 기체를 제거하는 진공펌프와, 상기 기체기밀 챔버 내의 농산물에서 배출되는 수분을 제거하여 상기 진공펌프를 보호하는 냉동트랩과, 상기 기체기밀 챔버와 냉동트랩 사이에 연결된 배관에 설치되어 배관 통로를 개폐시키는 전자밸브로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유량조절수단은 메스 플로우 컨트롤러로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치를 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치의 기체기밀 챔버를 나타낸 확대도이며, 도 3은 본 발명에 의한 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치의 제어부를 나타낸 구조도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치는 기체기밀 챔버(1), 혼합기체봄베(3), 감압수단(4), 압력조절수단(5), 유량조절수단(6), 제어부(7) 및 컴퓨터(8)를 포함하여 구성된다.
상기 기체기밀 챔버(1)는 일측에 개폐 가능하도록 덮개(11)가 설치되고 혼합기체가 유입되는 기체 유입부(12)와 혼합기체가 배출되는 기체 배출부(13)가 각각 형성되며 내부에는 농산물을 올려놓을 수 있도록 된 타공판(14)이 다단으로 적재된다.
상기 기체기밀 챔버(1)는 금속 재질이면서 일측이 개구된 원통 형상으로 형성된다. 상기 기체기밀 챔버(1)의 개구부에 설치된 덮개(11)는 내주연에 패킹을 사용하여 밀폐시키도록 구성되고 한쪽이 개구부에 힌지 결합되어 개폐되도록 구성되었다.
상기 기체기밀 챔버(1)의 일측에는 온도센서, pH센서 및 진공센서들이 설치되고, 상기 센서들에 의해 측정된 값은 제어부(7)로 전송된다. 또한, 상기 기체기밀 챔버(1)에는 기체주입 압력계 및 배출 압력계를 설치하여 기체기밀 챔버(1)의 내부 기체 치환 및 가압처리 중 압력을 모니터링 할 수 있도록 하고, 메스 플로우 컨트롤러를 사용하여 기체의 주입 유량 조절 할 수 있고 배출유량은 상기 기체기밀 챔버(1)에 장착된 니들밸브와 아날로그 유량계(미도시)를 이용하여 조절할 수 있다.
상기 혼합기체봄베(3)는 상기 기체기밀 챔버(1)와 연결된 기체 공급관(2)에 연결되며 내부에 이산화탄소, 산소 및 질소가 저장되어 있다. 상기 혼합기체봄베(3)는 혼합기체의 공급원으로써, 복수개로 설치되는 것이 바람직하다.
상기 감압수단(4)은 상기 기체기밀 챔버(1)에 연결되어 감압을 통해 상기 기체기밀 챔버(1) 내부의 기체를 제거하고 농작물에서 배출되는 수분을 제거시킨다.
상기 감압수단(4)은 상기 기체기밀 챔버(1) 내부의 기체를 제거하는 진공펌프(41)와, 상기 기체기밀 챔버(1) 내의 농산물에서 배출되는 수분을 제거하여 상기 진공펌프(41)를 보호하는 냉동트랩(42)과, 상기 기체기밀 챔버(1)와 냉동트랩(42) 사이에 연결된 배관에 설치되어 배관 통로를 개폐시키는 전자밸브(43)로 구성된다.
특히, 상기 냉동트랩(42)은 진공펌프(41)의 역류방지는 물론 상기 기체기밀 챔버(1) 내부의 수분을 급속 응축시켜 진공배기 속도를 향상시키는 역할을 한다.
상기 압력조절수단(5)은 상기 기체 공급관(2)의 일측에 설치되어 상기 혼합기체봄베(3)로부터 공급되는 혼합기체의 압력을 조절하는 것으로서, 압력조절기로 구성된다.
상기 유량조절수단(6)은 상기 기체 공급관(2)의 일측에 설치되어 상기 압력조절수단(5)에 의해 압력이 조절된 혼합기체의 유량을 조절하는 것으로서, 메스 플로우 컨트롤러로 구성된다.
상기 제어부(7)는 상기 기체기밀 챔버(1)의 온도 및 pH를 모니터링하고 압력 설정치를 유지하도록 상기 감압수단(4), 압력조절수단(5), 유량조절수단(6)의 작동을 제어한다. 상기 제어부(7)는 상기 기체기밀 챔버(1)의 내부 온도를 측정하는 온도측정기(71), 상기 기체기밀 챔버(1) 내부의 농산물의 과육 pH를 측정하는 pH측정기(72), 상기 기체기밀 챔버(1)의 압력을 제어하여 기체기밀 챔버(1)의 정부압을 측정하는 감압측정기(73) 및 가압측정기(74)들로부터 데이터를 전송받아 상기 기체 기밀 챔버(1)의 기체 유입부(12), 기체 배출부(13), 진공펌프(41)를 자동으로 제어한다.
상기 컴퓨터(8)는 상기 제어부(7)의 데이터를 토대로 결과를 연산하는 프로그램이 설치된다.
이하, 본 발명에 따른 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 기체기밀 챔버(1) 내에 농산물을 입고시키고 기체기밀이 유지되도록 덮개(11)를 밀폐시킨다.
제어부(7)에 의해 감압 설정치, 가압 설정치의 도달시간 및 가압유지 시간을 입력하고 운전을 시작하면, 감압 설정치까지 진공펌프(41)가 작동하여 기체기밀 챔버(1) 내부의 기체를 제거하고 감압을 조성하게 된다.
혼합기체봄베(3)의 기체는 압력조절수단(5)을 이용하여 일정 압력으로 유지된 상태에서 메스 플로우 컨트롤러에 의해 자동으로 유량이 조절되어 제어부(7)에 입력된 가압 설정치 도달시간 동안 기체기밀 챔버(1)의 내부 압력을 상승시키게 되며, 설정된 가압유지 시간동안 이산화탄소 전처리를 수행한 후 기체기밀 챔버(1) 내부의 기체를 배출하고 이산화탄소 기체 전처리를 종료하게 된다.
한편, 본 발명의 내용을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 이들 실시예는 본 발명의 내용을 보다 쉽게 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
본 발명의 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치를 이용하여 복숭아를 대상으로 실험한 결과, 산소 6%와 이산화탄소 18%의 혼합기체를 이용하여 전처리를 수행함으로써, 가압처리 동안 산성기체인 이산화탄소의 용해로 인하여 과육의 pH가 낮아지는 현상을 관찰할 수 있었다.(도 4)
가압처리에 따른 과육 pH의 하강은 압력 상승에 따라 이산화탄소의 기체 용해도가 증가하여 나타나는 현상으로 판단된다.
도 4는 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치에 의한 감압·가압 처리 중 복숭아 과육 pH의 변화를 나타낸 그래프이다.
<실시예 2>
본 발명의 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치를 이용하여 복숭아를 대상으로 실험한 결과, 복숭아의 저장기간 경과에 따른 과육 경도 유지율은 저장 기간이 경과함에 따라 경시적으로 감소하였다.
저장 3주째의 과육 경도 유지율은 감압 45.0kPa+ 가압122.7kPa 처리구의 과육 경도 유지율이 가장 높았으며, 감압 45.0kPa+ 대기압 처리구가 두 번째로 우수한 것으로 나타났다.(도 5)
도 5는 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치에 의한 저장기간 경과에 따른 복숭아의 과육 경도 유지율 변화를 나타낸 그래프이다.
이와 같이, 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치를 통해 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 시간을 최대 2시간미만으로 줄일 수 있고, 전처리 후 저장기간 경과에 따른 복숭아 과육의 경도 유지율이 대조구에 비해 높은 것으로 나타났다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.
도 1은 본 발명에 의한 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치의 기체기밀 챔버를 나타낸 확대도.
도 3은 본 발명에 의한 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치의 제어부를 나타낸 구조도.
도 4는 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치에 의한 감압·가압 처리 중 복숭아 과육 pH의 변화를 나타낸 그래프.
도 5는 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치에 의한 저장기간 경과에 따른 복숭아의 과육 경도 유지율 변화를 나타낸 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 기체기밀 챔버
11 : 덮개
12 : 기체 유입부
13 : 기체 배출부
14 : 타공판
2 : 기체 공급관
3 : 혼합기체봄베
4 : 감압수단
41 : 진공펌프
42 : 냉동트랩
43 : 전자밸브
5 : 압력조절수단
6 : 유량조절수단
7 : 제어부
71 : 온도측정기
72 : pH측정기
73 : 감압측정기
74 : 가압측정기
8 : 컴퓨터

Claims (3)

  1. 일측에 개폐 가능하도록 덮개(11)가 설치되고 혼합기체가 유입되는 기체 유입부(12)와 혼합기체가 배출되는 기체 배출부(13)가 각각 형성되며 내부에는 농산물을 올려놓을 수 있도록 된 타공판(14)이 다단으로 적재되는 기체기밀 챔버(1)와, 상기 기체기밀 챔버(1)와 연결된 기체 공급관(2)에 연결되며 내부에 이산화탄소, 산소 및 질소가 저장되어 있는 혼합기체봄베(3)와, 상기 기체기밀 챔버(1) 내부의 기체를 제거하는 진공펌프(41)와 상기 기체기밀 챔버(1) 내의 농산물에서 배출되는 수분을 제거하여 상기 진공펌프(41)를 보호하는 냉동트랩(42)과 상기 기체기밀 챔버(1)와 냉동트랩(42) 사이에 연결된 배관에 설치되어 배관 통로를 개폐시키는 전자밸브(43)로 구성되는 감압수단(4)과, 상기 기체 공급관(2)의 일측에 설치되어 상기 혼합기체봄베(3)로부터 공급되는 혼합기체의 압력을 조절하는 압력조절수단(5)과, 상기 기체 공급관(2)의 일측에 설치되어 상기 압력조절수단(5)에 의해 압력이 조절된 혼합기체의 유량을 조절하는 메스 플로우 컨트롤러로 구성되는 유량조절수단(6)과, 상기 기체기밀 챔버(1)의 온도 및 pH를 모니터링하고 압력 설정치를 유지하도록 상기 감압수단(4), 압력조절수단(5), 유량조절수단(6)의 작동을 제어하는 제어부(7)와, 상기 제어부(7)의 데이터를 토대로 결과를 연산하는 프로그램이 설치된 컴퓨터(8)를 포함하는 농산물의 이산화탄소 기체 전처리 장치를 이용한 농산물의 이산화탄소 기체 전처리방법에 있어서,
    기체기밀 챔버(1) 내에 농산물을 입고시키고 기체기밀이 유지되도록 덮개(11)를 밀폐시키는 단계;
    진공펌프(41)가 작동하여 기체기밀 챔버(1) 내부의 기체를 제거하고 설정값까지 챔버를 감압하는 단계;
    혼합기체봄베(3)의 기체를 기 설정된 가압 설정치까지 기 설정된 시간동안 기체기밀 챔버(1)의 내부 압력을 메스 플로우 컨트롤러에 의하여 제어하며 가압하는 단계;
    설정치에 기체기밀 챔버(1)의 압력이 도달하면, 기 설정된 시간동안 압력을 유지하는 단계; 및
    기체기밀 챔버(1)의 전처리를 마치고 기체기밀 챔버(1) 내부의 기체를 배출하는 기체 배출단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 농산물의 이산화탄소 기체 전처리방법.
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