KR101544979B1 - 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템 - Google Patents

고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 즉석건조식품 제조 시 기존의 연속식 열풍, 열풍 복합식 건조공정 등에서 발생되는 표면변색 및 균열 등의 단점을 보완하고, 원물의 향과 미각적 특성을 잃지 않도록 한 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템에 관한 것이다.

Description

고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템{System for Manufacturing Fast Food}
본 발명은, 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 즉석건조식품 제조 시 기존의 연속식 열풍, 열풍 복합식 건조공정 등에서 발생되는 표면변색 및 균열 등의 단점을 보완하고, 원물의 향과 미각적 특성을 잃지 않도록 한 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템에 관한 것이다.
각종 식품가공 기술의 집약적인 발전을 통해 보존성이 높은 식품을 포함한 별도의 가공을 필요로 하는 다양한 식품분야까지 적용되고 있는 실정이다.
신선도를 최고로 하는 수산물의 경우에는 고객의 니즈가 다양해짐에 따라 대응하기 위한 새로운 즉석식품을 제조하는 가공공정을 필요로 한다.
특히, 수산물과 같이 많은 수분을 포함하는 식품의 경우에는 기존에 적용되는 가공공정을 통해서 상품화시키더라도 가공식품에 대한 품질, 신뢰성 및 안전성 등이 낮아 상품의 품질과 수요가 낮은 실정이다.
기존 식품 등의 건조 공정 대부분은 연속식 열풍 건조방식을 채택하고 있다.
일반 열풍건조는 표면에서 내부로 열전도 가열을 통해 수분을 증발시키는 메커니즘을 응용한 건조방식으로 내/외부 건조속도의 차이로 인해 식품표면에 건조응력이 발생하여 식품표면 부위의 균열, 틀어짐 등의 건조결함이 발생하여 상품성이 떨어지고 있는 실정이다.
한편, 선행기술 1(특허공개번호 10-2007-0114521, 김재곤)은 대기 중 연속식 열풍건조 공정에 대한 기술이다.
그런데, 상기 선행기술 1의 경우, 즉석건조식품을 70℃ 내지 100℃의 고온 열풍을 이용하여 건조한 뒤 40℃ 내지 60℃의 저온 열풍으로 내부 수분을 건조하는 방식이기 때문에 실질적으로 10시간 이상의 소요시간이 필요한 문제점이 있다.
또한 상기 선행기술 1의 경우, 열풍으로 장시간 건조하는 특성으로 인하여 에너지 소비가 심한 문제점이 있다.
또한 상기 선행기술 1의 경우, 고온건조로 인하여 수산물 같은 피가열물은 외부 형상과 색상이 변형되거나 영양소 등이 파괴되어 상품성이 저하되는 문제점이 있다.
한편, 선행기술 2(특허공개번호 10-2009-0076154, 한국에너지기술연구원)는 대기 중 열풍-마이크로웨이브 복합건조 공정기술이다.
상기 선행기술 2의 경우, 열풍 건조방식과 유사한 공정을 가지고 있으며, 기존 10시간 이상 소요되는 열풍건조시간을 단축시킨 장점을 가지고 있으나 에너지 소모량은 높다는 문제점이 있다.
특히, 상기 선행기술 2의 경우, 1차 건조는 마이크로웨이브를, 2차 건조는 근적외선 건조 방식을 이용하여 건조시키고 있는데, 열풍 건조기술과 같이 에너지 소비가 과다하며 건조 수산물의 외부 형상 및 색상변형으로 상품성이 저하되는 문제점이 있다.
또한 상기 선행기술 2의 경우, 대기 중 건조 공정으로 살균 및 멸균 등의 기능이 저하되어 식품 안정성의 확보가 어려운 문제점이 있다.
대한민국특허청 출원번호 제10-2001-0002145호
본 발명의 목적은, 즉석건조식품 제조 시 기존의 연속식 열풍, 열풍 복합식 건조공정 등에서 발생되는 표면변색 및 균열 등의 단점을 보완하고, 원물의 향과 미각적 특성을 잃지 않도록 한 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 즉석건조식품을 진공상태에서 마이크로웨이브를 이용하여 건조시킴으로써 저온에서 고속으로 건조시킬 수 있도록 한 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 일반적인 고온가열 과정을 탈피하고 실온부근의 저온건조가 가능한 상태를 유지하여 수산물이 가지고 있는 원물의 향, 미각 및 색상의 변형을 최소화하고, 영양소가 파괴되는 것을 방지할 수 있도록 한 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 기존 건조기술 대비 살균 및 멸균 기능 강화를 통한 상품성 강화 및 안정성 확보할 수 있도록 한 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 건조 대상의 즉석건조식품이 내부에 수용되며, 고속 저온건조의 조건에서 마이크로웨이브에 의한 방식으로 상기 즉석건조식품을 건조시키는 진공챔버; 및 상기 진공챔버와 연계되며, 상기 즉석건조식품의 건조 상황을 모니터링하는 모니터링 파트(monitering part)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템에 의해 달성된다.
상기 진공챔버를 지지하는 챔버 프레임을 더 포함할 수 있다.
상기 진공챔버는, 다수의 지지다리에 의해 지지되는 하부 고정 하우징; 및 상기 하부 고정 하우징의 상부에 배치되며, 상기 하부 고정 하우징에 개폐되는 상부 개폐 하우징을 포함할 수 있다.
상기 하부 고정 하우징 내에는 상기 즉석건조식품이 회전 가능하게 안착되는 회전 안착판이 마련될 수 있다.
상기 챔버 프레임에 연결되며, 상기 상부 개폐 하우징을 업/다운(up/down) 구동시키는 다수의 실린더를 더 포함할 수 있다.
상기 챔버 프레임에는 상기 실린더를 지지하는 실린더 지지브래킷이 마련될 수 있으며, 상기 상부 개폐 하우징에는 상기 실린더와 연결되는 실린더 연결 브래킷이 마련될 수 있다.
상기 상부 개폐 하우징의 일측에는 배큠 게이지가 결합되는 제1 결합부가 마련되며, 상기 상부 개폐 하우징의 타측에는 진공 해제를 위한 진공 해제 밸브가 결합되는 제2 결합부가 마련되며, 상기 하부 고정 하우징의 일측에는 상기 진공챔버 내의 진공유지를 위한 진공라인이 마련될 수 있다.
상기 진공라인에 결합되는 제1 전자밸브; 상기 제1 전자밸브에 연결되는 메쉬 필터; 상기 메쉬 필터와 이웃하게 배치되는 열교환기; 상기 열교환기의 주변에 배치되는 칠러; 상기 열교환기와 이웃하게 배치되는 세퍼레이터; 및 상기 세퍼레이터와 연결되는 배큠 펌프를 더 포함할 수 있다.
상기 진공챔버의 주변에 배치되는 에리어 센서; 및 상기 실린더, 상기 제1 전자밸브, 상기 칠러, 상기 배큠 펌프 및 상기 모니터링 파트의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 목적은, 진공챔버의 하부 고정 하우징에 대해 상부 개폐 하우징을 개방시키는 상부 개폐 하우징 개방단계; 상기 하부 고정 하우징 내의 회전 안착판에 건조 대상의 즉석건조식품을 안착시키는 즉석건조식품 안착단계; 상기 하부 고정 하우징의 개구에 상기 상부 개폐 하우징을 닫는 상부 개폐 하우징 차폐단계; 및 상기 진공챔버의 내부를 저온건조 상태의 진공으로 유지시킨 후, 상기 회전 안착판을 회전시키면서 마이크로웨이브에 의한 방식으로 상기 즉석건조식품을 건조시키는 즉석건조식품 건조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조방법에 의해서도 달성된다.
본 발명에 따르면, 즉석건조식품 제조 시 기존의 연속식 열풍, 열풍 복합식 건조공정 등에서 발생되는 표면변색 및 균열 등의 단점을 보완하고, 원물의 향과 미각적 특성을 잃지 않도록 한 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템 및 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 따르면, 즉석건조식품을 진공상태에서 마이크로웨이브를 이용하여 건조시킴으로써 저온에서 고속으로 건조시킬 수 있도록 한 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템 및 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 따르면, 일반적인 고온가열 과정을 탈피하고 실온부근의 저온건조가 가능한 상태를 유지하여 수산물이 가지고 있는 원물의 향, 미각 및 색상의 변형을 최소화하고, 영양소가 파괴되는 것을 방지할 수 있도록 한 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템 및 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 따르면, 기존 건조기술 대비 살균 및 멸균 기능 강화를 통한 상품성 강화 및 안정성 확보할 수 있도록 한 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템 및 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템의 개념도이다.
도 2는 도 1에 적용된 진공챔버의 정면도이다.
도 3은 도 2의 입체 이미지이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템에 적용되는 모니터링 파트(monitering part)의 하드웨어 기본 구성도이다.
도 5는 모니터링 파트의 조작화면에 대한 일부를 나타난 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템의 제어블록도이다.
도 7은 시간대별 피건조물 건조 테스트 및 상태 사진(홍합)이다.
도 8은 홍합 건조실험별 건조상태 관찰 결과이다.
도 9는 굴 건조실험별 건조상태 관찰 결과이다.
도 10은 기타 수산물의 건조실험별 최적 건조상태 관찰 결과이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 방법의 플로차트이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
한편, 하기 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하다. 따라서 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
예컨대, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 가진다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템의 개념도, 도 2는 도 1에 적용된 진공챔버의 정면도, 도 3은 도 2의 입체 이미지, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템에 적용되는 모니터링 파트(monitering part)의 하드웨어 기본 구성도, 도 5는 모니터링 파트의 조작화면에 대한 일부를 나타난 도면, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템의 제어블록도, 도 7은 시간대별 피건조물 건조 테스트 및 상태 사진(홍합), 도 8은 홍합 건조실험별 건조상태 관찰 결과, 도 9는 굴 건조실험별 건조상태 관찰 결과, 도 10은 기타 수산물의 건조실험별 최적 건조상태 관찰 결과, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 방법의 플로차트이다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템은 즉석건조식품 제조 시 기존의 연속식 열풍, 열풍 복합식 건조공정 등에서 발생되는 표면변색 및 균열 등의 단점을 보완하고, 원물의 향과 미각적 특성을 잃지 않도록 한 것으로서, 진공챔버(110)와, 진공챔버(110)와 연계되며, 즉석건조식품의 건조 상황을 모니터링하는 모니터링 파트(monitering part, 180)를 포함한다.
우선, 진공챔버(110)는 건조 대상의 즉석건조식품이 내부에 수용되며, 고속 저온건조의 조건에서 마이크로웨이브에 의한 방식으로 즉석건조식품을 건조시키는 역할을 한다.
자세히 후술하겠으나 마이크로웨이브 건조기술은 수분을 많이 포함하는 수산물과 같은 식료품에 대해서는 마이크로웨이브가 피가열물인 즉석건조식품에 침투하여 유전가열로서 열을 발생시켜 건조시키면서 마이크로웨이브 전계작용을 통해 살균됨으로서 동시에 건조와 살균, 두 가지 효과를 나타낼 수 있다.
도 1에는 하나의 진공챔버(110)가 도시되어 있으나 도 1과 달리, 여러 대의 진공챔버(110)를 두고 이들을 일련적으로 제어하면서 즉석건조식품을 건조시킬 수도 있을 것인데, 이러한 경우, 즉석건조식품의 건조과정이 신속하고 연속적으로 진행될 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.
주로 도 1 내지 도 3을 참조하면, 진공챔버(110)는 챔버 프레임(150) 내에 배치되어 챔버 프레임(150)에 의해 견고하게 지지될 수 있다. 따라서 안정적인 동작이 가능하다.
앞서 기술한 것처럼 도 3과 달리, 챔버 프레임(150) 내에 진공챔버(110) 다수 개를 배치하여 연속적으로 제어할 수도 있을 것이다.
진공챔버(110)는 다수의 지지다리(151)에 의해 지지되는 하부 고정 하우징(120)과, 하부 고정 하우징(120)의 상부에 배치되며, 하부 고정 하우징(120)에 개폐되는 상부 개폐 하우징(130)을 포함한다.
하부 고정 하우징(120)과 상부 개폐 하우징(130)에는 각각 물림부(154)가 마련된다. 따라서 상부 개폐 하우징(130)이 닫힐 때, 하부 고정 하우징(120)과 상부 개폐 하우징(130) 간에는 진공이 새지 않는다.
하부 고정 하우징(120) 내에는 즉석건조식품이 회전 가능하게 안착되는 회전 안착판(140)이 마련된다. 이때, 회전 안착판(140)은 하부 고정 하우징(120)의 하부에 배치되는 회전구동부(145)에 의해 고속 회전이 가능할 수 있다.
물론, 회전구동부(145)의 동작 없이, 즉 회전 안착판(140)이 회전되지 않은 상태에서 건조작용이 이루어질 수도 있을 것이다.
위치 고정된 하부 고정 하우징(120)에 대하여 상부 개폐 하우징(130)이 업/다운(up/down) 구동될 수 있도록 다수의 실린더(160)가 마련된다. 실린더(160)는 공압, 유압 혹은 유공압 복합 실린더일 수 있다.
실린더(160)는 챔버 프레임(150)에 결합된 상태에서 동작되면서 위치 고정된 하부 고정 하우징(120)에 대하여 상부 개폐 하우징(130)이 업/다운(up/down) 구동시킬 수 있다. 이처럼 실린더(160)에 의해 상부 개폐 하우징(130)이 상부로 개폐되기 때문에 연속 동작이 가능해진다.
이를 위해, 챔버 프레임(150)에는 실린더(160)를 지지하는 실린더 지지브래킷(152)이 마련되며, 상부 개폐 하우징(130)에는 실린더(160)와 연결되는 실린더 연결 브래킷(153)이 마련된다.
상부 개폐 하우징(130)의 일측에는 배큠 게이지(131)가 결합되는 제1 결합부(132)가 마련되고, 상부 개폐 하우징(130)의 타측에는 진공 해제를 위한 진공 해제 밸브(미도시)가 결합되는 제2 결합부(133)가 마련된다.
그리고 하부 고정 하우징(120)의 일측에는 진공챔버(110) 내의 진공유지를 위한 진공라인(134)이 마련된다.
참고로, 도 3의 경우, 배큠 게이지(131) 또는 제1 및 제2 결합부(132,133)에 대해서는 무시하고, 단지 진공챔버(110)의 외형만을 도시한 도면이다.
한편, 본 실시예에 따른 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템에는 진공라인(134)에 결합되는 제1 전자밸브(171), 제1 전자밸브(171)에 연결되는 메쉬 필터(172) , 메쉬 필터(172)와 이웃하게 배치되는 열교환기(173), 열교환기(173)의 주변에 배치되는 칠러(174), 열교환기(173)와 이웃하게 배치되는 세퍼레이터(175), 그리고 세퍼레이터(175)와 연결되는 배큠 펌프(176)를 더 포함하는데, 이들이 컨트롤러(190)에 의해 컨트롤됨에 따라 진공챔버(110)의 내부가 저온 진공상태를 유지할 수 있다.
진공챔버(110)의 주변에는 에리어 센서(177)가 마련될 수 있는데, 에리어 센서(177)로 인해 작업자의 안전 등을 보장할 수 있다. 예컨대, 작업자가 근접할 경우, 이를 감지하여 상부 개폐 하우징(130)이 개방되지 않도록 하는 등 다양한 컨트롤이 가능하다.
컨트롤러(190)는 실린더(160), 제1 전자밸브(171), 칠러(174), 배큠 펌프(176) 및 모니터링 파트(180)의 동작을 컨트롤한다.
이러한 컨트롤러(190)는 중앙처리장치(191, CPU), 메모리(192, MEMORY), 서포트 회로(193, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.
중앙처리장치(191)는 본 실시예에서 실린더(160), 제1 전자밸브(171), 칠러(174), 배큠 펌프(176) 및 모니터링 파트(180)의 동작을 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.
메모리(192, MEMORY)는 중앙처리장치(191)와 연결된다. 메모리(192)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리이다.
서포트 회로(193, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(191)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(193)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.
본 실시예에서 컨트롤러(190)는 실린더(160), 제1 전자밸브(171), 칠러(174), 배큠 펌프(176) 및 모니터링 파트(180)의 동작을 컨트롤한다. 이때, 컨트롤러(190)가 실린더(160), 제1 전자밸브(171), 칠러(174), 배큠 펌프(176) 및 모니터링 파트(180)의 동작을 컨트롤하는 일련의 프로세스 등은 메모리(192)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(192)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따른 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템에 대해 좀 더 부연한다.
마이크로웨이브 건조기술은 수분을 많이 포함하는 수산물과 같은 식료품에 대해서는 마이크로웨이브가 피가열물인 즉석건조식품에 침투하여 유전가열로서 열을 발생시켜 건조시키면서 마이크로웨이브 전계작용을 통해 살균됨으로서 동시에 건조와 살균, 두 가지 효과를 나타낼 수 있다.
본 실시예에서 제안하고 있는 저진공상태의 배치식 마이크로웨이브 건조기술은 경제적으로 효과적이며 수율이 매우 우수한 건조공정 기술이다.
본 실시예에서 제안하고 있는 마이크로웨이브 건조방식은 표면가열 방식이 아닌 부피가열 방식으로 마이크로웨이브의 유전가열에 따른 식품 내부에서부터 외부로 가열 건조되는 특성으로 인하여 기존의 열풍방식보다 건조속도를 급격하게 향상시킬 수 있는 효과가 있으며, 또한 균일한 건조가 가능하여 건조제품의 품질을 향상시킬 수 있다. 즉 표면경화 또는 국부적 가열 등 열풍 대류건조 등의 단점을 해결할 수 있다.
에너지 효율적인 측면에 있어 열풍가열 건조방식의 경우 가열 에너지 효율이 30% 내지 40%이나 본 실시예에서 제안하고 있는 마이크로웨이브 건조방식은 50% 내지 60% 수준이며, 조건에 따라 마이크로웨이브 건조방식은 열풍 가열방식에 비해 최고 30%까지 열효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
또한 본 실시예에서 제안하고 있는 저진공상태의 배치식 마이크로웨이브 건조기술은 기존 공정의 문제점을 해결하기 위한 신 건조공정으로 진공상태에서 마이크로웨이브 건조시키는 고속 저온 친환경 건조공정기술이다.
일반적인 고온가열 과정을 탈피하고 실온부근의 저온건조가 가능한 상태를 유지하여 수산물이 가지고 있는 원물의 향, 미각 및 색상의 변형을 최소화하고, 영양소가 파괴되는 것을 방지하고, 기존 건조기술 대비 살균 및 멸균 기능 강화를 통한 상품성 강화 및 안정성 확보함으로 관련 개발 신제품을 국내는 물론 미국, 유럽, 일본 등으로의 수출 등을 통하여 매출 증가 및 고용 창출 등을 기대할 수 있어 기업의 신성장동력을 확보할 수 있다.
한편, 편의상 도면에는 도시하지 않았으나 본 실시예의 경우, 건조대상물의 수분 증발에 따른 조속한 진공도 제어 및 해수에 의한 부식을 최소화하기 위하여 고속 진공 및 수증기 결로 방지 시스템 등이 적용된다.
다음으로, 본 실시예에 따른 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템에는 진공챔버(110)와 연계되며, 즉석건조식품의 건조 상황을 모니터링하는 모니터링 파트(monitering part, 180)가 적용된다. 모니터링 파트(monitering part, 180)에 대해 부연한다.
앞서 기술한 것처럼 본 실시예에 따른 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템의 경우, 마이크로웨이브 건조기술을 사용하는데, 이때, 건조대상 피가열물인 즉석건조식품의 종류에 따른 압력, 온도, 작업시간 등 다양한 작업조건을 먼저 결정한 후 작업을 진행하기 때문에 작업자의 숙련도 또는 공정경험에 따라서 건조상태 및 품질 등의 생산성이 결정될 수 있다.
도 4는 모니터링 파트(monitering part, 180)의 전체 구성도일 수 있는데, 도 4와 같은 형태의 모니터링 파트(monitering part, 180)를 별도로 적용하여 운용할 경우, 진공챔버(110) 하나 혹은 여러 대의 진공챔버(110)의 온도, 습도, 압력 등과 같은 주요 인자들을 실시간으로 모니터링 및 제어가 가능할 뿐 아니라 각종 건조대상물의 건조작업 조건을 데이터베이스(Data Base)화 하여 작업자의 숙련도 및 작업경험이 부족하더라도 최적의 건조조건을 제공하고 시스템을 자동 제어할 수 있도록 한다.
한편, 마이크로웨이브 건조기술이 적용되는 본 실시예에서 모니터링 대상은 건조공정에 필요한 온도, 습도, 건조상태, 출력, 소비전력 등으로서 실시간으로 데이터를 수집하기 위해서는 데이터 수집 및 송수신 기술 구현이 필수적이다.
이때, 마이크로웨이브 기반의 건조방식이 주변장치에 미치는 영향 등을 고려하여 네트워크 구축에 적용되는 통신 프로토콜은 전장분야에 널리 적용중인 CAN 프로토콜을 적용할 수 있다.
도 5의 경우, 개발예정 모니터링 시스템 조작화면의 일부를 나타낸 것으로 작업상태와 건조기 내부 온도, 기압, 습도, 질량, 소비전력 등 다양한 정보를 실시간으로 확인할 수 있도록 화면을 제공할 수 있다.
마이크로웨이브 기반 건조기를 포함한 대부분의 건조기를 대상으로 피가열물에 대해 차별화된 작업공정을 모니터링하고 숙련자의 작업기술이 데이터베이스화하여 작업자의 작업환경을 최적화하는 기술을 확보할 수 있다.
작업환경을 설정하거나 선정하고 작업지시를 핸들링하기 위해 기본적으로 운영되는 터치패널 기반의 응용소프트웨어 설계 및 개발기술을 확보하여 사용자 중심의 메뉴 및 편의를 제공할 수 있다.
한편, 개발대상 마이크로웨이브 기술에 대한 모니터링 관리 기능을 담당하는 마스터 시스템과 개별 건조기의 상태와 제어를 담당하는 슬레이브들 간의 네트워크 통신을 위한 CAN(Control Area Network)과 CAN 버스로부터 수신된 데이터를 마스터 시스템에 제공하는 RS232C 직렬통신 두 가지가 있다.
CAN (Controller Area Network)은 1986년 Bosch사에서 차량제어를 위한 통신 시스템으로 개발된 통신 프로토콜로 차량용 제어 버스 시스템의 요구사항과 산업용 필드버스 시스템을 비교해보면 저가격, 열악한 전기환경에서의 작동성, 실시간 처리능력, 사용의 용이성 등의 다양한 장점으로 산업현장에서 보편적으로 사용된다.
모니터링 시스템의 핵심적인 제어는 터치 컴퓨터를 이용하여 이루어지며 건조기 제어를 위한 명령 또는 건조기의 각종 상태를 CAN 버스에 적재하여야 하나 터치 컴퓨터에 CAN 송수신기가 없기 때문에 자체에서 제공하는 직렬통신을 이용하여 명령 또는 데이터를 주고받고 이를 변환하여 CAN 버스에 적재하는 역할을 담당하는 별도의 하드웨어를 필요로 한다. 즉, 프로토콜 게이트웨이 보드에서 제공하는 기능은 기본적으로 터치 컴퓨터에서 직렬통신으로 보내어진 명령 또는 데이터를 모니터링 시스템에서 설계한 CAN 메시지 형태로 변환한 뒤에 CAN 제어기를 통해 CAN 버스에 적재되는 기능과 이러한 프로토콜의 상태를 실시간으로 표시해주는 상태표시 기능이 있다.
이하, 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 방법을 설명한다.
우선, 진공챔버(110)의 하부 고정 하우징(120)에 대해 상부 개폐 하우징(130)을 개방시킨다(S10).
다음, 하부 고정 하우징(120) 내의 회전 안착판(140)에 건조 대상의 즉석건조식품을 안착시킨 후(S20), 하부 고정 하우징(120)의 개구에 상부 개폐 하우징(130)을 닫는다(S130).
그런 다음, 진공챔버(110)의 내부를 저온건조 상태의 진공으로 유지시킨 후, 회전 안착판(140)을 회전시키면서 마이크로웨이브에 의한 방식으로 즉석건조식품을 건조시킬 수 있다(S140).
도 7은 홍합의 일정한 진공조건과 출력에 대해서 건조시간을 달리했을 때 건조물의 상태변화를 관찰한 결과로서 표 4의 홍합 건조 대상물의 작업 후 상태를 나타낸 것이다. 작업조건은 진공챔버(110)의 진공도를 130torr, 그리고 출력은 7kw으로 하였다.
도 8 내지 도 10은 각각 수산물별 실험과정 중 확인한 건조상태를 관찰한 결과이다.
이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 즉석건조식품 제조 시 기존의 연속식 열풍, 열풍 복합식 건조공정 등에서 발생되는 표면변색 및 균열 등의 단점을 보완하고, 원물의 향과 미각적 특성을 잃지 않게 된다.
또한 본 실시예에 따르면, 즉석건조식품을 진공상태에서 마이크로웨이브를 이용하여 건조시킴으로써 저온에서 고속으로 건조시킬 수 있게 된다.
또한 본 실시예에 따르면, 일반적인 고온가열 과정을 탈피하고 실온부근의 저온건조가 가능한 상태를 유지하여 수산물이 가지고 있는 원물의 향, 미각 및 색상의 변형을 최소화하고, 영양소가 파괴되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한 본 실시예에 따르면, 기존 건조기술 대비 살균 및 멸균 기능 강화를 통한 상품성 강화 및 안정성 확보할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
110 : 진공챔버 120 : 하부 고정 하우징
130 : 상부 개폐 하우징 131 : 배큠 게이지
132 : 제1 결합부 133 : 제2 결합부
134 : 진공라인 140 : 회전 안착판
145 : 회전구동부 150 : 챔버 프레임
151 : 지지다리 152 : 실린더 지지브래킷
153 : 실린더 연결 브래킷 154 : 물림부
160 : 실린더 171 : 제1 전자밸브
172 : 메쉬 필터 173 : 열교환기
174 : 칠러 175 : 세퍼레이터
176 : 배큠 펌프 177 : 에리어 센서
180 : 모니터링 파트 190 : 컨트롤러

Claims (10)

  1. 건조 대상의 즉석건조식품이 내부에 수용되며, 고속 저온건조의 조건에서 마이크로웨이브에 의한 방식으로 상기 즉석건조식품을 건조시키는 진공챔버;
    상기 진공챔버와 연계되며, 상기 즉석건조식품의 건조 상황을 모니터링하는 모니터링 파트(monitering part);
    상기 진공챔버를 지지하는 챔버 프레임; 및
    상기 챔버 프레임에 연결되는 다수의 실린더를 포함하며,
    상기 진공챔버는,
    다수의 지지다리에 의해 지지되는 하부 고정 하우징; 및
    상기 하부 고정 하우징의 상부에 배치되며, 상기 다수의 실린더에 의해 업/다운(up/down) 구동되는 한편 상기 하부 고정 하우징에 개폐되는 상부 개폐 하우징을 포함하며,
    상기 챔버 프레임에는 상기 실린더를 지지하는 실린더 지지브래킷이 마련되고, 상기 상부 개폐 하우징에는 상기 실린더와 연결되는 실린더 연결 브래킷이 마련되며,
    상기 상부 개폐 하우징의 일측에는 배큠 게이지가 결합되는 제1 결합부가 마련되고, 상기 상부 개폐 하우징의 타측에는 진공 해제를 위한 진공 해제 밸브가 결합되는 제2 결합부가 마련되며,
    상기 하부 고정 하우징의 일측에는 상기 진공챔버 내의 진공유지를 위한 진공라인이 마련되며,
    상기 진공라인의 주변에는 상기 진공라인에 결합되는 제1 전자밸브와, 상기 제1 전자밸브에 연결되는 메쉬 필터와, 상기 메쉬 필터와 이웃하게 배치되는 열교환기와, 상기 열교환기의 주변에 배치되는 칠러와, 상기 열교환기와 이웃하게 배치되는 세퍼레이터와, 상기 세퍼레이터와 연결되는 배큠 펌프가 구비되는 것을 특징으로 하는 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하부 고정 하우징 내에는 상기 즉석건조식품이 회전 가능하게 안착되는 회전 안착판이 마련되는 것을 특징으로 하는 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 진공챔버의 주변에 배치되는 에리어 센서; 및
    상기 실린더, 상기 제1 전자밸브, 상기 칠러, 상기 배큠 펌프 및 상기 모니터링 파트의 동작을 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 저온건조에 의한 배치식 즉석건조식품 제조 시스템.
  10. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010086697A (ja) 2008-09-30 2010-04-15 Micro Denshi Kk マイクロ波乾燥装置

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