KR101131790B1 - 해양 심층수를 이용하여 김치를 만드는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 김치를 만드는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수를 이용하여 김치를 만드는 방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 김치를 만드는데 있어서, 이물질의 제거, 불량한 부분을 제거한 다음 세정처리(洗淨處理)를 하여 전 처리된 배추를 생산하는 단계, 상기 전 처리된 배추를 절단하여, 해양 심층수에 소금을 주입하여 보메도 비중이 8～15°Be 범위로 조정한 염수(鹽水)에 침적(沈積)하여 절임 된 배추를 생산하는 단계, 상기 절임 된 배추를 이물질이 없도록 세정한 다음, 준비된 양념을 주입한 것을 용기에 주입하고 발효(醱酵)?숙성(熟成)하여 김치를 만드는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.

김치, 해양 심층수, 배추, 발효, 보메도 비중

Description

해양 심층수를 이용하여 김치를 만드는 방법{Manufacturing method of kimchi using deep sea water}

본 발명은 김치를 만드는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수를 이용하여 김치를 만드는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 김치를 만드는 방법은 절임에서 사용하는 소금은 주로 천일 염전에서 생산된 소금을 주로 사용하며, 천일 염전에서 생산된 소금의 경우는 산업의 발달과 인구의 집중화로 해역이 오염되면서, 이로부터 생산된 소금은 오염물질로 오염되어 있기 때문에 위생적으로 안전하지 못한 문제점이 있다.

그리고 해양 심층수를 이용한 기술로는 문헌 1의 "해양 심층수를 이용한 야채 절임 방법 및 그 장치"의 경우에는 절임조에 해양 심층수와 야채를 주입하고, 가압하여 절임을 한다고 제시되어 있으나, 가압상태에서는 절임이 일어나지 않는 실현 불가능한 방법이 제시되어 있으며, 문헌 2의 청구항 2의 경우는 배추와 해양 심층수를 가압처리하여 해양 심층수에 함유된 미네랄성분을 배추의 조직 속에 침투시킨 다음, 소금으로 절임을 하여 김치를 만드는 방법이 제시되어 있으나, 절임 과 정에서 배추의 조직 속에 미네랄성분이 침투되기 때문에 가압처리는 불필요한 조작으로 처리가 복잡하면서 비용이 높은 문제점이 있다.

종래기술의 문헌정보

[문헌 1] 대한민국 특허 등록번호 제10-0435502호(2004.06.01)

[문헌 2] 대한민국 특허공개번호 제10-2008-0017877호(2008.02.27)

본 발명은 해수면(海水面)에서 수심 200m보다 깊은 해저심층(海底深層)의 해양 심층수와 이 해양 심층수(海洋深層水)에서 생산된 소금으로 염분(鹽分)의 농도를 보메도 비중이 8～15°Be범위로 조정한 염수에 이물질과 불량한 부분을 제거한 다음 세정처리하여 전 처리된 배추를 절임 하여 위생적으로 안전한 김치를 만드는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 김치를 만드는데 있어서, 이물질의 제거, 불량한 부분을 제거한 다음 세정처리(洗淨處理)를 하여 전 처리된 배추를 생산하는 단계, 상기 전 처리된 배추를 절단하여, 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층(海底深層)에서 취수(取水)한 해양 심층수(海洋深層水)에 소금을 주입하여 보메도 비중이 8～15°Be 범위로 조정한 염수(鹽水)에 침적(沈積)하여 절임 된 배추를 생산하는 단계, 상기 절임 된 배추를 이물질이 없도록 세정한 다음, 준비된 양념을 주입한 것을 용기에 주입하고 발효(醱酵)?숙성(熟成)하여 김치를 만드는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.

본 발명은 해양 심층수(海洋深層水)와 이 해양 심층수에서 생산된 소금은 위생적(衛生的)으로 안전하기 때문에, 해양 심층수와 이 해양 심층수에서 생산된 소금을 이용하여 만든 김치도 위생적으로 안전하면서, 또한, 김치의 맛이 우수한 효 과(效果)가 있기 때문에 김치를 만드는데 널리 이용될 것으로 기대된다.

해양 심층수(海洋深層水)는 통상 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층(海底深層)의 해수(海水)를 해양 심층수라고 부르며, 표층해수(表層海水)와는 달리 햇빛이 닿지 않아 플랑크톤(Plankton) 및 생명체(生命體)가 증식(增殖)하지 못하기 때문에 표1의 "해양 심층수와 표층해수의 성분 분석 치"에서 보는 바와 같이 영양염류(營養鹽類)의 농도가 높으면서 수온에 따른 밀도차이(密度差異)로 표층해수와 혼합되지 않아 표층해수에 존재하는 오염물질(汚染物質)이 없으며, 표층의 해수와 비교하였을 때 저온안정성(低溫安定性), 오염물질, 유해세균(有害細菌)이나 유기물이 매우 적은 청정성(淸淨性), 동?식물 및 미생물(微生物)의 생장(生長)에 매우 중요한 무기영양염류(無機營養鹽類)가 풍부한 부영양성(富營養性)과 칼슘(Ca), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 아연(Zn), 나트륨(Na), 칼륨(K) 등 주요원소(主要元素)가 70종류를 넘는 다양한 미네랄성분(Mineral components)이 균형(均衡)있게 존재하는 미네랄밸런스(Mineral balance)가 적합한 특성과 고압?저온상태(高壓?低溫狀態)에서 긴 세월동안 물 분자의 집단(Cluster)이 소집단화(小集團化)하여 소집단수(小集團水, Microclustered water)로 되어 표면장력(表面張力)이 적어 침투성(浸透性)이 좋은 물로 숙성(熟成)된 숙성성 등의 특성이 있다.

해양 심층수 이용의 역사는 짧고, 지금까지 수산분야(水産分野)를 시작으로 식품(食品)이나 의료(醫療), 건강산업(健康産業), 음료수(飮料水), 화장품(化粧品) 등의 비 수산분야에 있어도, 다양한 연구를 하고 있다.

표1 해양 심층수와 표층해수 중에 함유된 중요성분 분석 치

구 분		울릉도 현포
		수심 650m 해양 심층수	표층해수
일 반 항 목	수온(℃)	1.2	20.3
	pH	7.8	8.15
	DO 용존산소(㎎/ℓ)	6	8
	TOC 유기 탄소(㎎/ℓ)	0.962	1.780
	CODMn(㎎/ℓ)	0.2	0.6
	용해성 증발잔류물(㎎/ℓ)	47,750	37,590
	M-알칼리도(㎎/ℓ)	114.7	110.5
주 요 원 소	NaCl(wt%)	2.75	2.69
	Mg 마그네슘(㎎/ℓ)	1,270	1,280
	Ca 칼슘 (㎎/ℓ)	406	405
	K 칼륨 (㎎/ℓ)	414	399
	Br 취소 (㎎/ℓ)	68.2	68.1
	Sr 스트론튬 (㎎/ℓ)	7.76	7.61
	B 붕소 (㎎/ℓ)	4.45	4.48
	Ba 바륨(㎎/ℓ)	0.044	0.025
	F 불소 (㎎/ℓ)	0.52	0.56
	SO4 2 -황산 이온(㎎/ℓ)	2,836	2,627
영 양 염 류	NH4 +암모니아태질소(㎎/ℓ)	0.050	0.030
	NO3 -질산태질소(㎎/ℓ)	1.158	0.081
	PO4 3 -인산태인(㎎/ℓ)	0.177	0.028
	Si 규소 (㎎/ℓ)	2.800	0.320
미 량 원 소	Pb 납 (㎍/ℓ)	0.110	0.087
	Cd 카드뮴 (㎍/ℓ)	0.050	0.008
	Cu 구리 (㎍/ℓ)	0.260	0.272
	Fe 철 (㎍/ℓ)	0.230	0.355
	Mn 망간 (㎍/ℓ)	0.265	0.313
	Ni 니켈 (㎍/ℓ)	0.360	0.496
	Zn 아연 (㎍/ℓ)	0.450	0.452
	As 비소 (㎍/ℓ)	0.401	0.440
	Mo 몰리브덴(㎍/ℓ)	5.110	5.565
	Cr 크롬(㎍/ℓ)	0.020	-
균 수	생균 수(개/㎖)	0	520
	대장균 수(개/㎖)	음성	음성

해양 심층수의 특성을 구체적으로 검토하면 다음과 같다.

1. 저온 안전성(低溫 安全性)

표층해수의 수온은 계절에 의해서 큰 폭으로 변동하는 데 대해, 해양 심층수는 계절에 따라서 수온의 변화가 없으면서 저온으로 안정되어 있다.

특히 한국 동해의 해양 심층수는 오호츠크해(Sea of Okhotsk)의 유빙(流氷) 이 녹은 찬 해수가 밀도차로 침강(沈降)하여 사할린섬(Ostrov Sakhalin)과 홋카이도(北海道) 사이의 블라디보스토크(Vladivostok) 앞바다로 유입된 심층수로 일본열도가 가로 막혀 흐름이 느려 해수면에서 수심 300m보다 깊은 해저심층에서는 연간을 통해서 수온이 1～2℃로 하와이나 일본 태평양 연안의 코우치현(高知縣)의 무로토(室戶) 앞바다의 해양 심층수 등에 비해서 8～11℃ 정도 낮은 특성이 있다.

2. 청정성(淸淨性)

심층에 있으므로 육상의 하천수, 대기로부터의 오염을 받기 어렵고, 화학물질, 오염물질과 세균수가 적다.

① 물리적 청정성

물리적 청정성은 부유물, 현탁물이 적다고 하는 것으로 해양 심층수는 표층해수에 비해서 부유고형물질의 함량이 적다.

② 생물학적 청정성

해수의 취수에서 제일문제가 되는 것은 부착생물의 번식인데, 일반적으로, 표층해수의 취수장치에서는 취수 관내에 부착생물이 번식하는 것으로, 관의 저항이 늘어나 취수불능이 되는 것이 많은데, 해양 심층수는 플랑크톤, (병원성) 미생물, 클로렐라 등의 총 생균 수는 표층수의 10분의 1에서 100분의 1로 적은 특성이 있다.

③ 화학적 청정성

해양 심층수는 오염된 표층해수와 혼합이 일어나지 않기 때문에 다이옥신이나 PCB, 유기 염소화합물, 유기주석 등 이른바 환경오염물질에 오염되어 있지 않은 특성이 있다.

3. 부영양성(富營養性)

해양 심층수는 표층해수에 비해서 바다생물의 근원이 되는 식물플랑크톤(주로, 엽록소를 가지는 미소의 단세포 식물인 규조)의 영양원이 되는 질소, 인, 규산 등이 표층해수의 약 5～10배의 무기영양염류가 풍부하게 포함되어 있는 특성이 있다.

해수면에서 수심 150m보다 깊은 해저에서 광량은 1% 이하로, 더 이상의 깊이에서는 식물성 플랑크톤은 광합성을 할 수 없기 때문에, 영양소는 식물성 플랑크톤에 의해서 소비되지 않고 아래의 깊은 층으로 가라앉아 축적되어 무기영양염의 농도가 높다.

4. 미네랄의 특성

해수는 70종류를 넘는 원소를 포함하고 있으며, 해양 심층수도 이와 같이 다종다양의 원소를 포함하고 있는 특성이 있다.

동?식물의 생육에 필요한 주요원소가 많으면서 필요하기는 하지만 다량으로 섭취하면 해가 되는 필수 미량원소인 동, 아연과 같이 사람의 건강에 깊은 관계가 있는 것은 극히 소량 포함되어 있다고 하는 미네랄밸런스의 좋은 특성이 있다.

5. 숙성성(熟成性)

해양 심층수는 표층해수에 비해 pH가 낮으며(pH 7.8 전후), 유기물 함량이 적으면서 해양 심층수는 표층해수로부터 분리되어 저온 고압 하에서 긴 세월동안 물 분자의 집단(Cluster)이 적은 소집단화(小集團化)된 소집단수(小集團水; Micro- clustered water)로 수질이 안정되어 있다.

김치의 발효에서 주요 역할을 하는 유산균은 세포막(Cell membrane)이나 세포 내에 미네랄성분이 많은 특성이 있으며, 이 미생물은 미네랄 성분이 충분히 공급되었을 때 활발한 대사활동(代謝活動)을 하면서 상호길항관계(相互拮抗關係)에 있는 유해미생물의 생육을 억제하게 된다.

수중에서 유용미생물을 충분한 미네랄을 공급하면서 배양하는 방법을 BMW 시스템(Bacteria-Mineral-Water System) 이라고 한다.

김치는 배추를 소금에 절여서 고추, 마늘, 파, 생강, 젓갈 등의 양념을 버무린 후 젖산 생성에 의해 숙성되어 저온에서 발효된 식품으로, 지(漬), 침채(沈菜), 젓국지, 짠지, 싱건지 등으로 불렀으며, 김치는 채소를 오래 저장하기 위한 수단이 될 뿐 아니라, 저장 중에 여러 미생물의 번식으로 유기산과 방향(芳香)이 만들어져 훌륭한 발효식품이 되었으며, 김치는 각종 무기질과 비타민의 공급원이며, 젖산균에 의해 정장작용(淨腸作用)을 하고 식욕을 증진시켜 주기도 한다.

본 발명에서 염수의 염분농도를 파악하기 위한 용액의 비중의 측정은 보메 비중계(Baume's hydrometer)로 측정하며, 보매 비중계의 보메도(°Be)는 액체의 비중을 측정하기 위하여 보메도 비중계를 액체에 띄웠을 때의 눈금의 수치로 나타낸 것으로, 물의 비중보다 무거운 중액용(重液用)의 무거운 보메도(중보메도)와 물의 비중보다 가벼운 경액용(輕液用)의 가벼운 보메도(경보메도)가 있으며, 이 중에서 중액용은 순수(純水)를 0°Be로 하고, 15% 식염수를 15°Be로 하여, 그 사이를 15 등분한 눈금을 가지며, 경액용은 10% 식염수를 0°Be로 하고, 순수(純水)를 10 °Be로 하여, 그 사이를 15 등분한 눈금을 매기고 있다. 보메도 비중은 염분의 농도와 비슷한 수치를 나타내기 때문에 함수(鹹水)의 염분 농도를 측정하는데 널리 이용되고 있다.

보메도(°Be)와 액체의 비중(d)과의 관계는 다음과 같다.

액체의 비중이 물의 비중보다 무거운 중보메도의 경우

d = 144.3/(144.3-°Be) …………………………………………(1)

액체의 비중이 물의 비중보다 가벼운 경보메도의 경우

d = 144.3/(134.3+°Be) …………………………………………(2)

본 발명에서는 상술한 원리를 이용하여 해수면에서 수심 200m보다 깊은 해저심층의 해양 심층수와 이 해양 심층수를 농축하여 생산된 소금을 주입하여 염 농도를 조정한 염수에 전 처리한 배추를 절임 하여 김치를 만드는 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

Ⅰ. 전 처리된 배추를 생산하는 단계

산지로부터 구입된 배추는 수송 중에 손상된 부분과 노후(老朽)한 누런 겉잎을 제거한 후 진동체를 통과시켜 흙, 먼지, 배추벌레나 이물질을 털어 제거한 다음, 절임을 고르게 하기 위하여 통배추를 중앙으로 절단하여 2등분 한다. 이때 2등분 한 배추의 둥근 부분의 중앙에 칼집을 조금 내어 절인 후 1/4등분 할 때 용이하게 쨀 수 있도록 한다.

그리고 2등분 한 배추는 해양 심층수로 세정하여 배추 표면에 부착된 흙, 먼 지 등의 이물질을 깨끗이 세정하여 전 처리된 배추는 절임 된 배추를 생산하는 단계로 보낸다.

Ⅱ. 절임 된 배추를 생산하는 단계

상기 전 처리단계에서 전 처리된 배추는 절임을 하는데, 절임 방법은 염수를 사용하는 습식 절임 방법과 소금을 뿌리는 건식 절임 방법이 있다.

이때 사용하는 소금은 천일염을 사용할 수도 있으나, 천일염은 오염물질에 오염되어 있을 수 있기 때문에 가능한 해양 심층수를 농축하여 생산된 미네랄함량이 높은 청정소금을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 절임조(12)에 해양 심층수에 소금을 가하여 보메도 비중을 8～15°Be 범위로 조정한 염수를 주입하고, 상기 전 처리된 배추를 2～4등분으로 절단한 것을 스테인리스강(Stainless steel), 브론즈(Bronze) 또는 티타늄(Titanium)과 같은 내염성 재질의 철망전극(13) 넣은 것을 절임조(12)에 배추(14)가 잠기도록 침적(沈積)한 다음, 고주파 정전압발생장치(1)로부터 고주파 정전압(靜電壓)을 인가(印加)하여 정전유도처리(靜電誘導處理)에 의해서 절임을 한다.

정전유도(靜電誘導, Electrostatic induction)처리는, 물체에 대전(帶電)한 물체를 근접하면, 대전한 물체와는 반대의 성질의 정(正, +) 또는 부(負, -)의 전기가 생겨 흡인(吸引)되는 현상이다.

본 발명에서 정전유도처리는, 배추(14)를 철망전극(13) 내에 주입한 것과 염수를 절임조(12)에 주입하고, 고주파 정전압발생장치(1)의 전압조정기(2)의 2차 권선(6)의 출력 단말(8)을 철망전극(13)에 연결하고, 인입 전원을 100～220볼트(Volt), 주파수 50～60㎐의 교류 전원을 변압기(4)에서 조정된 전압을 주파수 변환기(Frequency converter: 3)에 의해서 주파수를 300～1,200㎐까지 증폭시키고, 변압기(4)에 의해서 3,000～5,000볼트(Volt)까지 승압한 전압을 철망전극(13)에 여름철에는 6～8시간, 겨울철에는 8～10시간 동안 인가(印加)하면 철망전극(13)을 중심으로 +와 -의 정전기장(靜電氣場)이 교대로 반복해서 작용하도록 정전압유도처리[정전기유도처리(靜電氣誘導處理)라 하기도 함]를 하면, 물 분자 자체가 진동ㆍ회전을 되풀이하면서 물 분자의 수소결합이 부분적으로 절단(切斷)되어 핵자기공명(核磁氣共鳴, Nuclear magnetic resonance, NMR) ¹⁷O-NMR 스펙트럼(Spectrum)반치폭(半値幅)의 값이 50～60㎐ 범위의 소집단수(小集團水: microclustered water)로 처리되면서 수분이 탈수되어 절임 처리가 된 배추(14)는 절임조(12)로부터 인출하여 김치를 만드는 단계로 보낸다.

그리고 처리경비와 시설비를 절감코자 물 분자 집단을 소집단화처리를 하지 않은 경우나 절임조(12)에 공급된 염수의 핵자기공명(Nuclear magnetic resonance) ¹⁷O-NMR 반치폭의 값이 70㎐ 이하인 경우는, 상기의 고압의 고주파 정전압발생장치(1)로부터 철망전극(13)에 전압을 3,000～5,000볼트(Volt), 전류를 10～150㎂의 정전압을 인가하여 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 반치폭(半値幅)의 값을 50～60㎐ 범위로 처리하는 과정을 생략할 수도 있다.

절임조(12)에서 정전유도처리를 하면 물 분자의 집단(Cluster)이 소집단화하여 소집단수(小集團水)로 처리되면서 표면장력(表面張力)과 점성(粘性)이 떨어지면서 염분과 미네랄성분의 침투율이 향상되어 절임 처리효율이 향상하게 된다.

본 발명은 변압기(4)에서 조정된 전압을 주파수 변환가(Frequency converter: 3)에 의해서 50～60㎐의 상용 주파수를 300～1,200㎐까지 증폭시키고, 변압기(4)에 의해서 3,000～5,000볼트(Volt)까지 승압한다.

변압기(4)는 1차 권선(5), 철심(7), 2차 권선(6), 2차 권선(6)의 출력 단말(8), 2차 권선(6)의 절연 단말(9)로 구성되어 있으며, 2차 권선(6)의 출력 단말(8)은 도체(16)가 절연체(15) 위에 설치된 절임조(12) 내의 배추(14)가 충전된 철망전극(13)에 접속한다.

배추(14)를 충전한 철망전극(13)에 변압기(4) 내 2차 권선(6)의 출력 단말(8)을 접속한다.

변압기(4)의 1차 권선(5), 철심(7), 2차 권선(6), 2차 권선(6)의 출력 단말(8), 2차 권선(6)의 절연 단말(9)은 절연체 케이스(10) 내의 절연 수지(11)를 충전하여 절연상태로 한다.

절임조(12)와 철망전극(13)의 재질은 내염성 재질을 사용하며, 하부에는 절연체(15)인 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리염화비닐(PVC), 스티로폼(Styrofoam) 중에서 한 종류를 선택하여 설치하고, 절연체(15) 하부에는 도체이면서 내식성 재질인 도체(16)를 기초콘크리트(17) 위에 설치하고, 도체(16)는 지면에 접지(18)처리 한다.

배추(14)가 충전된 철망전극(13)은 절연체(15) 위에 설치하고, 절연체(15) 하부에 설치된 도체(16)와 고주파 정전압발생장치(1)는 접지(18)하면, 고압의 고주파 정전압발생장치(1)와 절임조(12) 내의 철망전극(13)과 접지(18)와의 사이에는 콘덴서 C₁와 C₂를 형성한다.

변압기(4) 내의 고압 측 2차 권선(6)의 일단인 절연 단말(9)을 절연케이스(10) 내의 절연 수지(11) 안에서 절연상태로 한 콘덴서 C₂을 형성하는 것과 동시에, 고압 측의 2차 권선(6)의 출력 단말(8)을, 도체(16)가 접지(18)와 절연한 절임조(12) 내의 철망전극(13)에 접속하여 콘덴서 C₁를 형성하며, 그 결과, 출력 단말(8)과 접지(18) 간의 전압은 250～3,500볼트(Volt)가, 전류는 10～150㎂의 미약 전류가 흐르게 되므로 접지상태에서 사람이 절임조(12)에 접촉하여도 위험은 없다.

정전압유도처리는 전기적으로 중성인 물질에 대전한 대전체에 접근하면 대전체에 가까운 물질의 표면에 대전체와는 반대의 극성을 가지는 전하가 나타나 먼 쪽의 대전체와 같은 전하가 나타난다. 또한, 대전체가 아니고 외부에 전기장(電氣場)이 존재하는 경우에서도 외부전하와 반대의 전하가 나타난다. 이때 나타나는 전하를 유도전하라 하며, 중성물질은 유도전하를 가지게 되어, 접촉하고 있지 않은 외부의 전기작용에 의해서 물질에 전하가 유도되어 +전하와 -전하가 분극(分極)하는 현상이 일어나며, 이 현상을 정전압유도 또는 정전기유도를 받고 있다고 하며, 이 현상을 응용하여 물질에 교류전압을 인가하면 물질의 분자에 회전과 진동이 가해져 분자의 이합집산을 촉진하며, 물질에 물리적인 특성을 변화시키는 것을 정전압유도 처리 또는 정전기유도처리라 한다.

다시 말해서, 본 발명은, 고압의 고주파 정전압발생장치(1)는 성층(成層)의 철심(7)을 이용한 외철형 원형 코일변압기 타입의 것이며, 변압기(4)의 1차 측 회로의 1차 권선(5)을 전압조정기(2)를 개입시켜 교류 전원에 접속하여 변압기(4)의 2차 측 회로의 2차 권선(6) 1단의 절연 단말(9)을 변압기(4) 내의 절연물(11) 안에서 절연처리한 것과 동시에 2차 측 회로의 2차 권선(6)의 출력 단말(8)은, 절임조(12) 내의 도체(16)를 접지(18)에 연결하고, 절연체(15) 위에 배치된 철망전극(13)에 250～3,500볼트(Volt)의 전압과 10～150㎂의 전류를 흐르게 하는 것에 의해서 정전유도처리를 하면 절임조(12) 내의 철망전극(13)에 충전된 배추(14)와 염수의 물 분자집단이 소집단화되어 침투성이 향상되면서 배추(14)의 조직 내부까지 쉽게 침투하면서 수분은 탈수되어 배추(14)의 절임 처리효율이 향상된다.

변압기(4)는, 철심(7)의 중앙부에 통 모양의 절연필름을 끼워 넣고, 다시 절연필름의 외주 면에 1차 권선(5)과 2차 권선(6)을 감고, 1차 권선(5)은 예를 들어 직경 0.6㎜의 폴리에스테르(Polyester)로 피복 한 동선을 사용하여 220～240권으로 하고, 2차 권선(6)은, 예를 들어 직경 0.09㎜의 에나멜로 피복 한 동선을 사용하여 40,000회권으로 하지만, 이 2차 권선(6)의 40,000회 중, 제1의 2차 권선(6)을 22,000회권으로 하고, 제2의 2차 권선(6)을 18,000회권으로 하여도 좋고, 이러한 동선코일의 직경, 종류, 동선의 권수 등은 배추(14)의 처리용량과 절임 처리시간, 인가전압 등의 조건에 따라서 결정을 한다.

통상의 경우, 이러한 동선코일(Coil)은 0.03～3㎜의 것을 이용할 수 있으며, 동선의 종류는 폴리에스테르 또는 에나멜을 피복한 동선을 사용하여 동선코일의 권수는 1차 권선(5)은 200～250회권으로 하고, 2차 권선(6)은 28,000～40,000회권으로 하거나 2차 권선(6) 내에서 제1의 2차 권선(6)을 16,800～22,000권으로 하고, 제2의 2차 권선(6)을 11,200～18,000권으로 해도 좋다.

2차 권선(6)의 절연 단말(9)은 고주파 정전압발생장치(1) 내에 있고, 그 첨단 부분을 절연테이프로 감은 후, 타르 피치(Tar pitch) 등의 절연물(11)을 고주파 정전압발생장치(1) 내에 충전해서 2차 권선(6)의 절연 단말(9)을 가려 싸도록 해서 절연하지만, 절연물(11)은 타르 피치 이외에도 절연유(Insulating oil), 불포화 폴리에스테르수지(Unsaturated polyester resin), 폴리우레탄 수지(Polyurethane resin) 등도 이용할 수도 있다.

철망전극(8)은 티타늄(Titanium)과 같은 내염성 재질인 철망 상의 상자가 최적이지만, 이외에도, 슬릿(Slit) 상의 다공판 모양이나 그 외의 그릿(Grit) 형상의 것도 상관없다.

고주파 정전압발생장치(1)에 교류를 흐르게 하여 고주파 정전압발생장치(1)의 전압을 전압조정기(2)로 조작하여 100～220볼트(Volt)로 조정하면서 주파수변환기(3)에서 50～60㎐의 상용주파수를 300～1,200㎐로 증폭하고, 변압기(4)의 2차 권선(6)의 단말(7 및 8) 사이에는 12,000～18,000볼트(Volt)의 전압이 발생하지만, 2차 측 회로의 2차 권선(6)의 절연 단말(9)을 절연하고 있으므로, 도체(16)로 절연된 절연체(15) 위에 절임조(12) 내의 출력 단말(8)과 접속하고 있는 철망전극(13) 과 접지(18) 사이에는 약 3,000～5,000볼트(Volt)의 전압과 10～150㎂의 전류가 흐르게 된다.

상술한, 2차 측에 발생한 12,000～18,000볼트(Volt)의 전압이, 절임조(12) 내의 철망전극(13)과 접지(18) 사이에는 3,000～5,000볼트(Volt)의 전압과 10～150㎂의 전류가 되는 것은, 2차 권선(6)의 절연 단말(9) 부위의 콘덴서 C₂와 절연체(15) 하부부위의 콘덴서 C₁인 도체(16), 2차 권선(6)의 저항, 코일의 교류저항회로에 의하는 것이다.

즉, 전술한 회로는, 도 1에 나타내듯이, 콘덴서 C₁과 콘덴서 C₂에 의한 공진 회로를 형성하는 것이며, 2차 권선(6)의 일단인 절연 단말(9) 부위인 콘덴서 C₂와 2차 권선(6)의 출력 단말(8)을 도체(16)로 절연되고 있는 절연체(15) 부위의 콘덴서 C₁에 의한 출력전압으로부터의 방전에 의한 공진 주파수에 의해서 정전압유도를 일어나게 한다.

절임조(12) 내의 철망전극(13)의 크기, 그리고 배추(14)의 충전한 양이나 도체(16)의 높이에 따라서 절임조(12) 내의 철망전극(13)과 접지(18) 사이의 전압은 3,000～5,000볼트(Volt)로 변동하고, 전류도 10～150㎂ 범위로 변화하며, 또한, 입력 전원을 전압조정기(2)로 0～220볼트(Volt) 범위로 조정하는 것에 따라서 전압과 전류를 변동시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 교류저항회로에 의해서 발생시킨 절임조(12) 내의 철망전 극(13)의 전압은 무부하(無負荷) 시에는 3,000～5,000볼트(Volt)이지만, 전류는 10～150㎂ 범위의 미약한 전류이므로 인체에 대해서 안전하고, 감전이나 화재 등의 트러블(Trouble)을 일으킬 우려는 없으며, 또한, 철망전극(13)에 인가되는 전압과 전류는 배추(14)의 충전하에서는 양(量)이나 정전유도처리조건에 따라서 전압조정기(2)에 의해서 전압을 조정하지만, 통상의 경우는 철망전극(13)과 접지(18) 간의 전압은 550～1,600볼트(Volt)와 전류는 30～100㎂ 범위로 하는 것에 의해서 배추(14)의 절임 처리에 정전유도를 하는데, 적절한 교류 전계(電界)를 구성할 수 있다.

그리고 절임조(12) 내의 철망전극(13)에 대해서는, 철망전극(13)이 +전하가 되면, 접지(18) 측에서는 -전하가 유전(誘電)되며, 반대로 철망전극(13)이 -전하가 되면 접지(18) 측에서는 +전하가 유전되며, 이후 교류 전원의 주파수에 따라서 철망전극(13)은 1초간에 주파수만큼 +전하와 -전하가 바뀌게 되며, 이것에 따라서 접지(18) 측의 전하도 유전되어 +전하와 -전하가 바뀌게 된다.

일반적으로 물질은 원자에 의해 성립되고 있으며, 이 원자는 원자핵과 전자에 의해 구성되고 있고, 다시 원자핵은 중성자와 양자로 구성되어 있으며, 그리고 원자핵의 주위에는 부(-)의 전하를 가지는 전자가 원운동을 하고 있고, 외부 전계(電界)가 작용하지 않는 정상상태에서는 양자의 +전하와 전자의 -전하가 동량으로 안정된 상태가 되어 있으나, 외부에서 높은 전압을 인가하면 이것에 의해서 전자는 한편으로 이동하면서, 또한 양자도 한편으로 이동하기 때문에 원자의 전기적 중심이 일치하지 않게 되어 원자는 한 개의 전기쌍극자(電氣雙極子)를 형성하게 되면서 전하의 밸런스(Balance)에 의해서 내부전계(內部電界)가 발생하면서 분극(分極)을 일으키게 된다.

이와 같은 경우 원자(분자)가 외부전계(外部電界)에 의해서 분극(分極) 하므로 이를 전자분극(電子分極) 또는 원자분극(原子分極) 이라고 하며, 절임조(12) 내의 철망전극(13)에 충전된 배추(14)에 높은 정전압을 인가하면 모든 분자는 정전압유도(정전기유도라 하기도 함)에 의해서 +전하와 -전하의 교체에 따라서 순응하려고 하지만, 분자 간의 결합력의 강한 것과 약한 것의 차이가 생겨 배추(14)에 함유된 수분과 함수의 물 분자 집단(Cluster)의 수소결합(水素結合)이 부분적으로 절단(切斷) 되어 소집단화(小集團化) 하여 소집단수(Microclustered water)로 처리되면서 표면장력(表面張力)이 적게 되면서 점성이 적게 되어 침투성이 높아지며, 그 결과 배추(14)는 침투성이 좋아지면서 염분과 미네랄성분은 배추(14) 조직의 구석구석까지 침투하면서 수분은 탈수되어 절임이 된다.

배추(14)의 처리물량이 많은 경우에는 절임조(12)를 복수로 여러 개를 설치하여 각 절임조(12) 내에 철망전극(13)에 배추(14)를 충전하고, 정전유도처리를 한다.

그리고 해양 심층수에 소금을 가하여 보메도 비중을 8～15°Be 범위로 조정한 염수의 핵자기공명(核磁氣共鳴) ¹⁷O-NMR의 반치폭(半値幅) 값이 70㎐ 이하인 경우는 상기 고주파 정전유도처리(靜電誘導處理)를 생략하고, 상기 전 처리된 배추를 2～4등분으로 절단한 배추를 스테인리스(Stainless) 망사형 또는 스테인리스 그물망에 넣은 것을, 해양 심층수에 소금을 가하여 보메도 비중을 8～15°Be 범위로 조정한 염수를 주입한 스테인리스 제 절임 조에 침적(沈積)하여 여름철에는 6～8시간 동안, 겨울철에는 8～10시간 동안 절임을 하여 김치를 만드는 단계로 보낸다.

상기 염수를 여러 번 사용하면 비위생적이므로 사용한 절임 염수는 2회 이상 반복 사용하지 않는 것이 바람직하다.

그리고 사용하는 소금은 마그네슘(Mg)의 함량이 높은 소금을 사용해야 절임 효율이 높기 때문에, 미네랄함량이 높은 소금을 사용해야 한다.

절임 공정에서는 소금농도, 절임 시간, 온도가 매우 중요하고 사용하는 물의 수질 및 절임 조의 형태, 절임 방법 등에 따라서 상당한 차이가 있으며, 절임 조의 염 농도가 너무 높거나 오래 절이면 배추조직의 손상이 일어날 수 있으므로 주의를 하여야 한다.

[실시 예1]

기초콘크리트(17) 바닥 위에 스테인리스강판(Stainless steel plate)인 도체(16)를 땅에 접지(18)를 하고, 도체(16) 상부에는 절연체(15)인 1,500㎜ 폭×1,500㎜ 길이×10㎜ 두께인 PP 판(Polyethylene plate)을 설치하고, 절연체(15) 상부에 1,200㎜ 폭×1,200㎜ 길이×1,500㎜ 높이인 티타늄판(Titanium plate)으로 된 절임조(12)를 설치하고, 흙과 이물질을 깨끗이 세정처리 후 2 등분한 배추(14) 20㎏을 1,000㎜ 폭×1,000㎜ 길이×1,200㎜ 높이인 티타늄 망의 철망전극(㎐13)에 넣은 것을 절임조(12)에 주입하고, 표1의 해양 심층수에 해양 심층수를 보메도 비중 을 32°Be까지 농축하면서 석출(析出)된 소금을 용해하여 보메도 비중이 12°Be로 조정한 염수를 배추가 잠기도록 절임조(12)에 주입한 다음, 고주파 정전압발생장치(1)로부터 철망전극(13)에 전압을 3,500볼트(Volt), 전류를 15㎂, 주파수 600㎐의 정전압을 6시간 동안 인가하여 배추(14)를 절임 하였다. 이때 염수의 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 스펙트럼 반치폭의 값이 도 2에서와 같이 58㎐로 처리되었다.

Ⅲ. 김치를 만드는 단계

6～10시간 동안 절인 배추는 세척과 동시에 탈염 시키며, 탈염 정도는 배추의 염 농도가 3～5% 되게 하면서 이물질을 세척한다.

탈염 및 세척은 절임조(12)에서 컨베이어(Conveyor)로 이송된 절임용 용기를 그대로 사용, 스테인리스로 된 3～4단 세척조에 침지(浸漬)하여 세척한다.

세척수는 가능한 해양 심층수를 사용하는 것이 바람직 하지만, 해양 심층수를 사용할 수 없는 경우는 깨끗한 흐르는 물을 사용하여 단계적 세척을 행함으로써 위생적으로 처리를 할 수 있으며, 이 과정에서 이물질이 투입되지 않도록 조심스럽게 해야 한다.

세척한 배추는 양념을 혼합시키기 전에 탈수시켜야 하는데, 탈수방법은 망사구조를 가진 플라스틱 컨테이너(Container)나 탈수 대를 이용하여 자연 탈수 방식을 사용하거나 원심탈수기를 사용하여 탈수한다.

탈수시간은 자연 탈수의 경우는 3～4시간이 소요되며, 원심탈수기의 경우는 10분 이내에 탈수된다.

김치제조에 필요한 여러 가지 부재료는 서로 혼합시키기 전에 전처리를 한다.

무는 자동 무 세척기로 잘 세척하여 이물질이 없게 한 다음 무채 제조기를 이용하여 채 썰어 놓는다.

많은 양의 김치를 담그는 공장의 경우에는 고춧가루를 시장에서 사다 쓰는 것보다 고추를 사서 분쇄기로 조제하는 것이 좋으며, 고추는 품종에 따라 매운 정도가 다르므로, 매운 정도와 품종에 따라서 고추의 양을 결정한다.

고추는 먼저 꼭지 및 부착 이물질을 제거한 다음, 고춧가루 분쇄기(粉碎機)로 분쇄한다.

마늘은 마늘 박피기(剝皮機)로 껍질을 깐 다음 흐르는 물에서 세척(洗滌)과 동시에 선별하여 마쇄기(磨碎機)로 갈아 놓는다.

생강은 솔을 사용하여 흐르는 물에서 세척하여 껍질을 베낀 후 분쇄한다.

마늘과 생강 마쇄기는 따로따로 설치하고 녹이 슬지 않도록 스테인리스 재질로 만든 것이어야 한다.

파도 세척, 정선하여 잘게 썰어 놓는다.

멸치, 밴댕이, 조기(황석어), 갈치, 까나리, 뱅어를 선별하여 세척한 뒤 소금과 섞어 통풍이 잘 되는 곳에서 1년 이상 발효숙성시켜 달인 다음, 고운 베 보자기나 여과지로 여과한 액젓, 새우젓, 조개젓, 곤쟁이젓, 꼴뚜기젓, 연어알젓, 명란젓, 어리굴젓, 창난젓, 가라비치맛살젓, 오징어젓, 아가미 젓, 낙지젓 또는 가자미 젓 중에서 한 종류이상의 젓갈을 사용한다.

준비된 부재료들은 양념혼합기를 이용하여 잘 혼합시키며 무채나 파 등이 파괴되지 않도록 혼합기를 천천히 돌려준다.

양념 배합비율은 기호도에 따라 달라질 수 있으며, 재료의 배합비율에 따라 부재료를 세척, 가공하여 수작업이나 양념제조기를 사용하여 양념 속을 준비하는데, 하루 전에 양념 속을 준비하여 냉장고에 보관하였다가 사용하는 것이 바람직하다.

표2 김치의 배합비의 예

재료	배합비(wt%)
절임 배추	85.6
무채	2.8
마늘	1.4
고춧가루	2.9
파	1.5
젓갈	1.8
생강	0.7
소금	2.5
설탕	0.8

포기김치를 만들 때에는 일반 김장김치와 같은 방법으로 양념 속 넣기를 하며, 맛 김치를 만드는 경우에는 버무림 작업을 하는데, 맛김치의 버무림 작업은 수작업이나 양념 자동주입기와 리본형태의 혼합기를 사용하며, 포기김치의 경우 양념 속 넣는 작업은 자동화가 어렵기 때문에 수작업으로 하며, 이렇게 제조된 김치는 염 농도가 2～3wt% 범위로 조정한다.

양념을 버무린 후, 포장크기별로 포장한 후 발효?숙성하는 경우와 발효?숙성한 후 포장하는 경우가 있으며, 대량 소비처에 납품되는 경우는 벌크(Bulk) 상태의 김치를 포장하지 않고 납품할 수도 있으며, 발효?숙성 없이 출하하는 경우도 있다.

가정에서 담그는 경우 냉장고 등의 저온 저장고에 넣어 두고 김치가 익어감에 따라 먹을 수 있으나, 병원, 공장 등에 대량 납품할 경우 어느 정도 김치 맛이 들어야 하므로 이처럼 유통기간이 짧을 경우는 발효?숙성과정이 필요하다.

그리고 수출용이나 슈퍼마켓 등에서 유통하는 제품들은 유통기간이 길기 때문에 이 과정을 생략한다.

다시 말해서 장기간의 유통을 요하는 수출용 김치는 버무리기가 끝난 뒤 곧바로 포장하여 출고하지만, 주문납품용 김치는 어느 정도 김치가 익은 후에 포장, 출고한다.

김치가 맛이 있다고 느껴질 때의 산도는 젖산(Lactic acid)함량 기준으로 0.5～0.8% 범위로 관능검사나 산도 측정을 통하여 포장 및 출고를 조정하며, 이때에 필요한 기계류로는 진공포장기, 열접착기(熱接着機), 밴딩기(Banding machine) 등이 있으나 제품을 포장용기에 집어넣는 작업은 수작업으로 한다.

발효?숙성 및 보관조건은 냉장조건을 사용하고, 상온에서 여름철에 12시간, 겨울철에 3～4일을 숙성한 후 저온창고에서 보관하며, 특히 수출용 김치는 -2℃에서 24시간 보관한 후 출하한다.

그러나 발효?숙성온도는 저온일수록 김치 맛이 상쾌해 지는데 이것은 김치의 발효 숙성과정 중 생성되는 이산화탄소가스(CO₂)나 휘발성 유기산(Volatile organic acid)들이 낮은 온도에서는 김치 조직 내 또는 김치 액즙(液汁) 속으로 스 며들기 때문이다.

유통기간은 저온 유통시스템 하에서는 25～30일 정도가 가능하며, 이 기간이 지나면 김치 맛의 저하 및 포장의 팽대현상 등으로 상품성이 떨어질 우려가 있으며, 수출용의 경우 -2～4℃의 냉동 컨테이너로 운송한다.

[실시 예2]

상기 실시 예1에서 절임한 배추(14) 20㎏에, 무를 썬 무채 650g, 다진 마늘 330g, 다진 생강 165g, 채썬 파 350g, 태양초 고춧가루 680g, 멸치액젓 420g, 설탕 180g, 해양 심층수에서 생산된 소금 585g을 골고루 썩이게 버무린 양념을 배추 사이에 속 넣기를 한 다음, 그늘진 상온(18～22℃)에서 3일간 발효?숙성하여 김치를 만들었다.

[비교 예1]

1. 밭에서 2일 전에 수확하여 이물질을 깨끗이 세정처리 후 2 등분한 배추 20㎏을, 수돗물에 천일염을 첨가하여 보메도 비중 12°Be로 조정한 염수에 8시간 동안 절임을 한 절임 배추에, 무채 650g, 다진 마늘 330g, 다진 생강 165g, 채썬 파 350g, 태양초 고춧가루 680g, 멸치액젓 420g, 설탕 180g, 천일염 585g을 골고루 썩이게 버무린 양념을 속 넣기를 한 다음, 그늘진 상온(18～22℃)에서 3일간 발효?숙성하여 김치를 만들었다.

[실시 예3]

상기 실시 예2에서 만든 김치와 비교 예1에서 만든 김치를 A식당에 공급하여 일반 손님 20인을 패널리스트(Panelist)로 하여 이들 20인에 공급하여 시식도록 하 여 맛, 향미와 종합적인 평가를 "아주 좋다.", "좋다", "동일하다.", "못하다."와 "아주 못하다."로 구분하여 평가를 한 결과는 다음 표3과 같았다.

표3 실시 예2에서 만든 김치와 비교 예1에서 만든 김치를 시식결과 패널리스트의 평가결과

구분	실시 예1의 김치가 비교 예1에서 만든 김치보다 아주 좋다.	실시 예1의 김치가 비교 예1에서 만든 김치보다 좋다.	실시 예1의 김치가 비교 예1에서 만든 김치와 동일하다.	실시 예1의 김치가 비교 예1에서 만든 김치보다 못하다.	실시 예1의 김치가 비교 예1에서 만든 김치보다 아주 못하다.
맛	17인	3인	-	-	-
향미	16인	4인	-	-	-
종합평가	17인	3인	-	-	-

상기 표3에서 보는 바와 같이 본 발명의 방법으로 만든 실시 예2에서 만든 김치가 종래의 방법으로 만든 비교 예1에서 만든 김치에 비해서 맛과 향미가 우수하면서 종합평가에서도 본 발명의 방법으로 만든 실시 예2에서 만든 김치가 종래의 방법으로 만든 비교 예1에서 만든 김치보다 우수함을 알 수 있다.

도 1은 배추의 고주파 정전압도전처리에 의한 절임 공정도

도 2는 절임조에서 배추를 고주파 정전압도전처리에 의해서 철인 후 염수의 핵자기공명 ¹⁷O-NMR 반치폭의 측정도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1: 고주파 정전압발생장치 2: 전압조정기

3: 주파수변환기 4: 변압기

5: 1차 권선(捲線) 6: 2차 권선

7: 철심(鐵心, Iron core) 8: 출력 단말(端末)

9: 절연 단말 10: 절연체 케이스(Case)

11: 절연 수지(絶緣樹脂) 12: 절임조

13: 철망전극 14: 배추

15: 절연체 16: 도체(導體)

17: 기초콘크리트 18: 접지(接地, Earth)

C1, C2: 콘덴서(Condenser)

Claims (2)

1. 해양 심층수를 이용하여 김치를 만드는데 있어서,

   산지로부터 구입된 배추의 손상된 부분과 노후한 누런 겉잎을 제거한 후 흙, 먼지, 배추벌레 또는 이물질을 털어 제거한 다음, 해양 심층수로 세정하여 배추 표면에 부착된 흙, 먼지를 깨끗이 세정하여 전 처리된 배추를 생산하는 단계와,

   절임조(12)에 해양 심층수에 소금을 가하여 보메도 비중을 8～15°Be 범위로 조정한 염수를 주입하고, 상기 전 처리된 배추를 2～4등분으로 절단한 것을 철망전극(13) 넣은 것을 절임조(12)에 배추(14)가 잠기도록 침적(沈積)한 다음, 고주파 정전압발생장치(1)로부터 고주파 정전압(靜電壓)을 인가(印加)하여 정전유도처리(靜電誘導處理)에 의해서 배추를 절여 절임 된 배추를 생산하는 단계와,

   상기 절임 된 배추에 양념 속 넣기를 한 다음, 포장하여 김치를 만들거나 또는 유통기간이 짧은 경우는 발효?숙성한 후 포장하여 김치를 만드는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 해양 심층수를 이용하여 김치를 만드는 방법.
2. 삭제

Images