KR101677594B1 - 김치포장 부풀음 방지방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 친환경 비천공 레이저 가공 김치 포장용 필름을 이용하여 숨쉬는 파우치(pouch)형 김치 용기에 김치제품을 밀봉 포장하고 내용물의 발효 또는 숙성과정 중 발생하는 이산화탄소 및 각종 휘발성 성분에 의하여 포장이 부풀거나 팽창되는 것을 방지하는 포장방법으로서, 내용물인 김치의 고유한 품질에는 전혀 영향을 미치지 않으면서, 포장의 형태를 그대로 유지할 수 있게 하여, 외관적인 김치의 상품성을 높이고 포장의 파손을 방지하는 김치포장 부풀음 방지방법에 관한 것으로 제조된 김치를 레이저가공파우치용기에 포장하므로 김치 제품이 포함된 발효식품의 유통 기간 중 맛을 유지하면서 내용물이 외부로 유출되지 아니하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 김치포장 부풀음 방지방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 비천공 레이저 가공 김치 포장용 필름(포장재)을 이용하는 파우치(pouch)형 필름봉투, 트레이(tray)형 용기에 김치제품을 밀봉 포장하고 내용물의 발효 또는 숙성과정 중 발생하는 이산화탄소 및 각종 휘발성 성분에 의하여 파우치형 포장이 부풀거나 팽창되는 것을 방지하는 친환경 포장방법이며, 내용물인 김치의 고유한 품질에는 전혀 영향을 미치지 않으면서, 포장의 형태를 그대로 유지할 수 있게 하여, 외관적인 김치의 상품성을 높이고 김치의 맛을 유지하면서 포장의 파손을 방지하는 김치포장 부풀음 방지방법에 관한 것이다.
김치는 우리나라의 대표적인 고유 발효식품이자 중요한 부식 중의 하나로서, 전통적으로 가정에서 제조하여 소비되어 왔지만, 경제, 사회, 문화적 측면에서의 변화에 따라, 김치의 기업적 대량생산에 대한 필요성이 증가하고 있다.
국내의 김치시장은 초기에는 단체급식이나 군납 등의 대량유통 김치를 중심으로 성장해 왔으나, 최근 들어 비교적 규모가 큰 기업들의 참여로 인하여, 일반 소비자를 겨냥한 소포장 제품이 급격히 증가하고 있다. 이들 제품의 대표적인 포장방법은 스탠딩 파우치(standing pouch), 일반 파우치(down-display pouch) 등을 포함하는 파우치(pouch)형의 플라스틱 필름봉투 포장과 트레이(tray)형 용기 포장 또는 병 포장 등으로 분류할 수 있는데, 포장재질별로는 폴리에틸렌테레프탈레이트/알루미늄박/폴리에틸렌(PET/Al/PE), 나일론/알루미늄박/폴리에틸렌(Ny/Al/PE), 나일론/캐스트 폴리프로필렌(Ny/CPP), 나일론/폴리에틸렌(Ny/PE) 등의 플라스틱 공압출 또는 적층필름 봉투에 김치를 담아 상압 또는 진공 밀봉하거나, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC), 폴리스틸렌(PS) 등의 트레이, 유리병과 같은 성형용기에 충진하여 상압 또는 진공포장하는 형태로서, 포장 후 저온 유통시키는 방식으로 판매되고 있다.
이때, 유통 및 판매과정 중 발생하는 가장 큰 문제점이 김치제품의 포장방법에 있어 왔는 바, 김치제품의 숙성과정 중 이산화탄소 발생에 의한 부피팽창 및 압력발생, 그로 인한 용기의 팽창 파손, 내용물 누출 등의 문제가 김치의 구매력을 떨어뜨리고, 유통비용이 과다하게 발생하는 원인이 되었다. 이러한 문제점은 김치의 기업적 상품화를 추구하는데 있어, 김치제품의 구매력 제고 차원에서 반드시 해결되어야 할 사항이나, 문제를 해결해 줄 수 있는 이상적인 포장재질은 아직까지 개발되거나 알려진 바 없다. 향후 김치제품의 시장은 더욱 더 성장할 것으로 예상되고, 상품성 제고라는 측면에서 김치의 유통과정 중 큰 문제가 되고 있는 포장의 팽창 및 파열을 방지하기 위해서는 적절한 포장 및 가공기술이 절대적으로 필요하지만, 아직까지 국내의 관련 기술수준은 매우 낮은 실정이다. 또한, 최근 들어 기업적으로 생산되는 소포장 김치제품은 대부분 제조 후 즉시 포장하여 출고되거나 단시간 저온숙성후 출고하고 있어, 생산단계는 물론 유통과정 중 제품의 품질관리를 직접 할 수 없으므로, 국내 소비자 판매는 물론 해외 수출시에 팽창문제로 인한 적지 않은 어려움을 겪고 있으나, 효과적인 팽창방지 포장방법은 아직까지 구체적인 사례가 없다.
이러한 종래기술의 문제점을 일부 개선한 종래기술로 대한민국 특허 등록번호 제10-0339250호(2002.05.21.)에 의한 것으로 “압력발생 및 부피팽창을 완화시키는 김치의 포장방법”이 있다.
도 1 은 종래기술의 일 실시 예에 의한 것으로 제오라이트와 실리카겔이 밀봉된 플라스틱제 필름봉지를 이용한 김치포장 부풀음 방지방법의 부피팽창 영향 설명도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래기술을 상세히 설명하면 김치포장 내에서 김치의 발효과정에 의하여 생성되는 이산화탄소(CO2)의 흡착 제거를 위하여 제오라이트 또는 활성탄과 같은 다공성 기체흡착제를 사용하며, 경우에 따라서는 수분흡착제로서 실리카겔을 추가하여 함입한다.
종래기술은 김치 포장의 내부에서 발생되는 압력이나 부피팽창을 효과적으로 완화시키거나 제거시키게 된다.
그러므로 김치가 포장되어 유통되거나 저장되어 소비자에게 전달되기 이전까지의 일정기간동안 포장이 부풀어 발생되는 훼손을 차단하며, 김치의 품질을 오래도록 신선하게 유지할 수 있는 장점이 있었다.
그러나 종래기술에 의한 방법은 김치제품의 팽창방지를 위하여 수산화칼슘, 산화칼슘, 제올라이트 등의 가스흡착제 또는 흡수제를 사용하여 김치 제품을 밀봉 포장하는 경우, 내부에서 생성된 발효과정 부산물인 이산화탄소 등을 과도하게 흡수하여, 내용물 자체의 향미 및 품질에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있고, 가스흡수제 또는 흡착제로 사용되는 화학물질이 포장 내에서 누출될 경우, 상품 자체의 오염은 물론 제품의 이미지에 큰 손상을 입힐 수 있으며, 특히, 사용되는 가스흡수제나 흡착제가 적정량으로 최적화되지 않는 경우, 유통조건에 따라 흡수제나 흡착제의 작용범위 이상의 가스가 발생하는 등의 문제가 있으므로 이상적인 팽창방지 포장방법이 되지 못하였다.
한편, 가스 흡착제나 흡수제 대신 물리적인 방법으로 김치제품의 포장재에 밸브 시스템을 적용하여 용기의 팽창을 방지하는 개선된 방법이 대한민국 특허 등록번호 제10-0749719호(2007.08.09.) “발효식품 포장용 합성수지재 봉지”로 설명되고 있다.
도 2 는 종래기술의 일 실시 예에 의한 것으로 김치포장 부풀음 방지방법을 설명하는 기능 구성도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래기술을 상세히 설명하면 제품의 포장용기에 부착된 한 방향으로만 가스를 배출하는 밸브(one-way valve)의 작용에 의하여, 김치 포장내부에 생성된 이산화탄소 및 각종 휘발성 성분이 일정한 압력 이상으로 축적될 경우, 그 힘에 의하여 포장외부로 밀려 누출되도록 하는 구성으로서, 밸브 시스템의 작동이 정상적인 경우에는 매우 효과적인 팽창방지 포장방법이 될 수 있으나, 실제 유통상황에서는 내용물인 김치의 발생 가스 뿐만 아니라 즙액까지도 함께 배출될 가능성이 높으며, 밸브를 김치 포장용기에 부착시키기 위한 별도의 장치와 시설이 필요하고, 밸브(one-way valve)는 물론 그로 인한 기타 부대비용이 증가하여, 결과적으로 포장단가가 올라가는 결정적인 단점을 내포하고 있었다.
따라서 김치제품의 생산 후 유통 및 판매하는 과정에서 발생하는 김치제품의 숙성에 의한 부피팽창 및 압력발생, 포장 용기의 팽창 파손, 내용물 누출 등의 문제를 저비용으로 간단하게 해결할 수 있는 기술을 확립하여, 김치제품의 유통과 판매 시 상품성을 효과적으로 높이고 김치제품의 기업적 대량생산이 보다 효율적으로 이루어지도록 할 필요성이 있었다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점과 필요성을 해소하기 위하여 안출한 본 발명은 비천공 레이저 가공 김치 포장용 필름을 이용하여 김치 제품이 포함된 발효식품을 안전하게 포장, 유통기한을 연장하며 포장된 파우치의 부풀음을 방지하는데 유용하게 적용되는 김치포장 부풀음 방지방법을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명의 김치포장 부풀음 방지방법은 제조된 김치 제품을 비천공 레이저가공 김치포장용 필름 포장재를 이용하여 제조된 레이저가공 파우치용기에 포장하되, 상기 레이저가공 파우치용기는 상기 김치가 담기어 직접 접촉하는 내측에 형성되며 김치와 직접 접촉하는 내측면에 비석유계 천연 탈취제 중 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상이 5 내지 10 마이크로미터(um) 두께로 코팅되며, 10 내지 80 마이크로미터(um) 두께로 이루어지는 LLDPE 필름, 상기 LLDPE 필름의 외측면에 접착 형성되며 5 내지 30 마이크로미터(um) 두께로 이루어지는 알루미늄포일(aluminum foil), 상기 알루미늄포일의 외측면에 접착 형성되며 10 내지 80 마이크로미터(um) 두께로 이루어지는 폴리프로필렌(PP) 필름 및 상기 폴리프로필렌 필름의 외측면에 접착 형성되며 10 내지 80 마이크로미터(um) 두께로 이루어지는 폴리에칠렌 테레프타레이트(PET) 필름을 포함하되,
상기 LLDPE 필름, 알루미늄포일(aluminum foil), 폴리프로필렌(PP) 필름 및 폴리에칠렌 테레프타레이트(PET) 필름은 평균 출력 2 와트(W), 245 내지 390 나노미터 범위의 파장에 의한 펄스 레이저, 집광 스폿의 직경이 10 마이크로미터 단위로 출력되는 YAG 레이저에 의하여 각 필름의 홈이 서로 다른 위치에 형성되도록 가공 처리되고, 상기 레이저가공파우치용기의 포장재는 산소의 투과도가 7,000 내지 40,000 ml/m2/day인 것을 특징으로 한다.
상기 LLDPE 필름, 알루미늄포일(aluminum foil), 폴리프로필렌(PP) 필름 및 폴리에칠렌 테레프타레이트(PET) 필름은 평균 출력 2 와트(W), 245 내지 390 나노미터 범위의 파장에 의한 펄스 레이저, 집광 스폿의 직경이 10 마이크로미터 단위로 출력되는 YAG 레이저에 의하여 각 필름의 홈이 서로 다른 위치에 형성되도록 가공 처리되고, 상기 레이저가공파우치용기의 포장재는 산소의 투과도가 7,000 내지 40,000 ml/m2/day인 것을 특징으로 한다.
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상기와 같은 구성의 본 발명은 비천공 레이저 가공 김치 포장용 필름을 이용하여 제조된 파우치 또는 레이저가공파우치용기에 포장된 김치 제품 또는 발효식품이 유통 기간 중 부풀음을 방지하고 맛을 유지하면서 내용물이 외부로 유출되지 아니하는 장점이 있다.
도 1 은 종래기술의 일 실시 예에 의한 것으로 제오라이트와 실리카겔이 밀봉된 플라스틱제 필름봉지를 이용한 김치포장 부풀음 방지방법의 부피팽창 영향 설명도,
도 2 는 종래기술의 일 실시 예에 의한 것으로 김치포장 부풀음 방지방법을 설명하는 기능 구성도,
도 3 은 김치의 젖산 발효에 의한 이산화탄소 생성과정을 설명하는 화학식 구조 도시도,
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 4℃ 저장된 후 pH 의 변화 상태 그래프 도시도,
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 4℃ 저장된 후 적정 산함량의 변화 상태 그래프 도시도,
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 10℃ 저장된 후 pH 의 변화 상태 그래프 도시도,
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 10℃ 저장된 후 적정 산함량의 변화 상태 그래프 도시도,
도 8 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 10℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 산소 함량 변화 상태 그래프 도시도,
도 9 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 10℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 이산화탄소 함량 변화 상태 그래프 도시도,
도 10 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 10℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 질소 함량 변화 상태 그래프 도시도,
도 11 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 10℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 압력 변화 상태 그래프 도시도,
도 12 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 4℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 산소 함량 변화 상태 그래프 도시도,
도 13 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 4℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 이산화탄소 함량 변화 상태 그래프 도시도,
도 14 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 4℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 질소 함량 변화 상태 그래프 도시도,
도 15 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 4℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 압력 변화 상태 그래프 도시도,
도 16a 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 레이저 가공 필름 파우치의 각 시료 별로 포장된 김치가 10℃에서 저장된 후의 외관 변화 촬영 도시도,
도 16b 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 레이저 가공 필름 파우치의 각 시료 별로 포장된 김치가 10℃에서 저장된 후의 외관 변화 촬영 도시도,
도 16c 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 레이저 가공 필름 파우치의 각 시료 별로 포장된 김치가 10℃에서 저장된 후의 외관 변화 촬영 도시도,
도 17a 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 레이저 가공 필름 파우치의 각 시료 별로 포장된 김치가 4℃에서 저장된 후의 외관 변화 촬영 도시도,
도 17b 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 레이저 가공 필름 파우치의 각 시료 별로 포장된 김치가 4℃에서 저장된 후의 외관 변화 촬영 도시도,
도 17c 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 레이저 가공 필름 파우치의 각 시료 별로 포장된 김치가 4℃에서 저장된 후의 외관 변화 촬영 도시도,
그리고
도 18 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치의 단면 구성 설명도 이다.
도 2 는 종래기술의 일 실시 예에 의한 것으로 김치포장 부풀음 방지방법을 설명하는 기능 구성도,
도 3 은 김치의 젖산 발효에 의한 이산화탄소 생성과정을 설명하는 화학식 구조 도시도,
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 4℃ 저장된 후 pH 의 변화 상태 그래프 도시도,
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 4℃ 저장된 후 적정 산함량의 변화 상태 그래프 도시도,
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 10℃ 저장된 후 pH 의 변화 상태 그래프 도시도,
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 10℃ 저장된 후 적정 산함량의 변화 상태 그래프 도시도,
도 8 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 10℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 산소 함량 변화 상태 그래프 도시도,
도 9 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 10℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 이산화탄소 함량 변화 상태 그래프 도시도,
도 10 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 10℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 질소 함량 변화 상태 그래프 도시도,
도 11 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 10℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 압력 변화 상태 그래프 도시도,
도 12 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 4℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 산소 함량 변화 상태 그래프 도시도,
도 13 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 4℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 이산화탄소 함량 변화 상태 그래프 도시도,
도 14 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 4℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 질소 함량 변화 상태 그래프 도시도,
도 15 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 4℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 압력 변화 상태 그래프 도시도,
도 16a 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 레이저 가공 필름 파우치의 각 시료 별로 포장된 김치가 10℃에서 저장된 후의 외관 변화 촬영 도시도,
도 16b 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 레이저 가공 필름 파우치의 각 시료 별로 포장된 김치가 10℃에서 저장된 후의 외관 변화 촬영 도시도,
도 16c 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 레이저 가공 필름 파우치의 각 시료 별로 포장된 김치가 10℃에서 저장된 후의 외관 변화 촬영 도시도,
도 17a 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 레이저 가공 필름 파우치의 각 시료 별로 포장된 김치가 4℃에서 저장된 후의 외관 변화 촬영 도시도,
도 17b 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 레이저 가공 필름 파우치의 각 시료 별로 포장된 김치가 4℃에서 저장된 후의 외관 변화 촬영 도시도,
도 17c 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 레이저 가공 필름 파우치의 각 시료 별로 포장된 김치가 4℃에서 저장된 후의 외관 변화 촬영 도시도,
그리고
도 18 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치의 단면 구성 설명도 이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하의 설명에서 비천공은 홈이 가공으로 형성될 수 있으나 천공되어 관통되지 아니한 상태(구조)를 의미한다.
우리나라의 대표적 부식인 김치는 과거 각 가정에서 직접 담가 먹었었으나 최근 들어 식품 산업이 발달하면서 김치를 포함하는 다양한 발효식품이 식품 가공업체로부터 대량 생산되게 되었고 유통시장을 통하여 비교적 저렴한 가격으로 유통, 거래되어 일반소비자가 손쉽고 간편하게 구입, 식용 가능하게 되었다.
한편, 현대 사회 구조는 맞벌이 부부가 증가하게 되었고 급격한 핵가족화가 이루어지는 등 사회적 환경의 변화로 각 가정, 소비자들도 편하고 값싼 가공식품을 필요로 하고 있으며 그 양도 해마다 크게 증가하는 추세에 있다.
그러므로 김치가 포함되는 발효식품의 운송, 저장, 유통 등을 위한 포장재의 필요성이 높아지게 되었다.
발효식품 특히, 김치 제품의 경우 유통과정 중에도 계속적인 발효가 진행되고 발효과정에서 이산화탄소가 발생하므로 밀폐된 포장의 내부는 기체에 의한 압력이 증가하게 된다.
김치가 투입된 포장재는 유통과정 중 발효에 의하여 발생되는 이산화탄소의 기체를 외부로 배출하고 액즙이 포함되는 액체는 포장재의 외부로 유출되지 못하도록 차단하는 것이 본 발명의 기술적 사상이다.
본 발명에 의한 김치포장 부풀음 방지방법은 제조된 김치를 예비 발효시키고 발효에 의하여 김치로부터 발생되는 이산화탄소 발생량을 줄인 후 레이저가공파우치용기에 포장한다. 여기서 제조된 김치는 일반적으로 시중에서 구할 수 있는 제조된 김치가 포함된다.
김치를 포장하여 저장하는 레이저가공파우치용기는 김치가 담기어 직접 접촉하는 내측에 형성되며 10 내지 80 마이크로미터(um) 두께로 이루어지는 LLDPE 필름과 LLDPE 필름의 외측면에 접착 형성되며 5 내지 30 마이크로미터(um) 두께로 이루어지는 알루미늄포일(aluminum foil)과 알루미늄포일의 외측면에 접착 형성되며 10 내지 80 마이크로미터(um) 두께로 이루어지는 폴리프로필렌(PP) 필름과 폴리프로필렌 필름의 외측면에 접착 형성되며 10 내지 80 마이크로미터(um) 두께로 이루어지는 폴리에칠렌 테레프타레이트(PET) 필름이 각각 순차 접착된 구성이다.
이러한 LLDPE, 알루미늄 포일, PP, PET 가 순차 접착된 구성을 포장재로 설명하기로 한다.
여기서 LLDPE, 알루미늄 포일, PP, PET 등이 포함된 포장재에 대하여는 일반적으로 잘 알 수 있으므로 구체적인 설명을 하지 않기로 한다.
한편, LLDPE 필름은 김치와 직접 접촉하는 내측면에 비석유계 천연 탈취제 중 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 5 내지 10 마이크로미터(um) 두께로 코팅하여 이루어지고, 비석유계 천연 탈취제의 경우에도 일반적으로 잘 알 수 있으므로 구체적인 설명을 하지 않기로 한다.
레이저가공파우치용기의 포장재는 산소의 투과도가 1,000 내지 50,000 ml/m2/day 인 구성이다.
또는, 필요에 의하여 포장재를 구성하는 각 필름(LLDPE, 알루미늄 포일, PP, PET) 중 어느 하나 또는 어느 하나 이상으로 이루어지는 필름의 산소 투과도가 1,000 내지 50,000 ml/m2/day 일 수 있다.
레이저가공파우치용기의 포장재는 40 내지 80 마이크로미터(um) 두께의 폴리에칠렌 테레프타레이트(PET) 필름으로 이루어질 수 있다.
레이저가공파우치용기의 포장재, 포장재를 구성하는 각각의 필름, 포장재를 구성하는 어느 하나 또는 어느 하나 이상의 필름은 평균 출력 2 와트(W), 245 내지 390 나노미터 파장 범위의 펄스 레이저, 집광 스폿은 직경 10 마이크로 미터 단위로 출력되는 YAG 레이저에 의하여 홈이 형성되도록 가공 처리된다.
여기서 홈은 포장재를 구성하는 각 필름의 동일한 위치에 형성되되록 접합되거나 또는 상이한 위치에 형성되도록 접합될 수 있다.
또한, 포장재를 구성하는 각 필름 중에서 가장 외측면에 위치하는 필름 또는 가장 내측면에 위치하는 필름을 제외하고 나머지 필름은 관통되도록 가공처리될 수 있다. 한편, 이러한 가장 외측면에 위치한 필름과 가장 내측면에 위치한 필름의 동일한 위치에 홈이 형성되도록 가공 처리될 수 도 있다.
그리고 YAG 레이저의 파장은 251 내지 295 나노미터 범위가 비교적 바람직하며, YAG 레이저에 대하여는 일반적으로 잘 알 수 있으므로 구체적인 설명을 하지 않기로 한다.
도 3 는 김치의 젖산 발효에 의한 이산화탄소 생성과정을 설명하는 화학식 구조 도시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 김치는 젖산균에 의한 발효식품으로써 저온에서도 시간이 경과함에 따라 이산화탄소(CO2) 가스가 발생한다.
이로 인해 김치가 포장된 용기 내부의 압력이 높아지며 밀폐된 용기에 포장할 경우 이산화탄소(CO2) 가스로 인한 포장용기의 팽창이 발생한다.
김치는 공기와의 접촉에 민감한 식품으로 장기간 유통하는 경우 공기와의 접촉을 차단하는 밀폐력 좋은 용기를 사용하여야 한다.
그리고 맛있는 김치의 청량감이 느껴지는 김치 맛을 유지하기 위해서도 탄산의 증발을 막는 것이 중요하기 때문에 밀폐력이 좋은 용기를 사용하는 것이 매우 중요하다.
젖산균은 주변 온도가 최적 성장온도 범위로 높아지는 경우 가스 발생량이 더 많이 증가하므로 상대적으로 온도가 높은 곳에서의 유통이라면 포장에 더 각별한 유의가 필요하다.
김치는 발효가 진행됨에 따라 이산화탄소(CO2)의 발생량이 늘어나고 산도가 높아지며 수소이온농도지수(pH)가 낮아지므로 결과적으로 산도의 변화와 CO2 생성량이 발효의 중요한 지표가 된다.
전통식품 표준규격에 따르면 김치 종류의 산도(%, w/v)에 의한 품질기준은 젖산 기준 1.0 이하, pH 는 3.8 이상이여야 한다.
일반적으로 산도 0.3-0.8 %, pH 4.2-4.4 범위가 이루어지는 숙성기간(발효기간)을 김치의 맛이 가장 좋은 적숙기라고 부른다.
김치를 포장하는 용기는 1,500 ~ 40,000 cc/m2/day의 레이저 처리로 비천공 가공된 필름 파우치를 이용하여 포장된 김치의 발효패턴을 관찰하였다.
여기서 파우치에 사용된 비천공 필름의 단위로 표시된 ‘cc/m2/day’ 는 평방 미터(m2) 크기에서 하루 동안 누출되는 가스의 용량을 cc로 표시하는 단위이다. 즉, 일례로 1500 cc/m2/day의 경우는 평방 미터(m2) 크기의 비천공 레이저 가공된 필름에서 하루 동안 1500 cc 의 가스가 누출되는 것을 의미한다.
그리고 cc 는 ml 와 같은 의미이며, 이하의 설명에서 혼용하여 사용하기로 한다.
비천공 레이저 가공 필름 파우치로 포장된 김치를 4℃, 10℃에 저장하면서 이화학적(pH, 산도, 염도), 미생물학적(총균수, 총젖산균수), 관능검사(5항목 9점척도: 전체적인기호도, 색, 향, 맛, 조직감)를 분석하였다.
이하에서 실험준비 및 과정을 설명한다.
실시 예
본 발명에서는 비천공 정도(레이저 가공 수, 넓이, 깊이)에 따른 김치 포장 필름 8종을 포함하여 준비하였다.
본 실시 예에서 사용된 김치 포장용 파우치 포장재는 주식회사 대륭포장산업에서 제공한 무가공 필름 및 레이저로 비천공 가공된 필름을 사용하였다. 여기서 김치 포장용 파우치는 포장재의 의미이며 문맥에 적합하게 선택적으로 사용하기로 한다.
실시 예에 의한 8 종류의 샘플(시료)는 아래에 첨부된 표 1 과 같다.
| 구분 | 투과도 | 비고 | 구분 | 투과도 | 비고 |
| 비교예 | 0 cc/m2 *day | 샘플 A | 실시예 4 | 7,000 cc/m2 *day | 샘플 E |
| 실시예 1 | 1,500 cc/m2 *day | 샘플 B | 실시예 5 | 10,000 cc/m2 *day | 샘플 F |
| 실시예 2 | 3,000 cc/m2 *day | 샘플 C | 실시예 6 | 15,000 cc/m2 *day | 샘플 G |
| 실시예 3 | 5,000 cc/m2 *day | 샘플 D | 실시예 7 | 40,000 cc/m2 *day | 샘플 H |
김치는 당일 제조한 김치(생산자 : 감칠배기, 제품명 : 맛김치)를 구매하는 것으로 준비하였다.
준비된 8 종의 김치 포장용 필름 파우치에 준비된 김치 시료를 500g 씩 정량하여 투입 및 밀봉(sealing)하여 포장하였다.
도 4 내지 도 15 는 실시 예에 의한 결과를 그래프로 도시한 것으로, 도 4 은 본 발명의 비교예(대조예) 및 실시예 1 내지 7 에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 4℃ 저장된 후 pH 의 변화 상태 그래프 도시도, 도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 4℃ 저장된 후 적정 산함량의 변화 상태 그래프 도시도, 도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 10℃ 저장된 후 pH 의 변화 상태 그래프 도시도, 도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 10℃ 저장된 후 적정 산함량의 변화 상태 그래프 도시도, 도 8 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 10℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 산소 함량 변화 상태 그래프 도시도, 도 9 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 10℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 이산화탄소 함량 변화 상태 그래프 도시도, 도 10 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 10℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 질소 함량 변화 상태 그래프 도시도, 도 11 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 10℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 압력 변화 상태 그래프 도시도이다.
첨부된 도 11 을 상세히 설명하면 레이저 가공되지 않은 필름 파우치와 레이저 가공 처리된 필름 파우치에 각각 포장된 김치의 10℃ 환경에서 저장된 후 내부 압력 변화를 그래프로 도시한 것이며, 모든 필름 파우치 시료에서 저장 12일까지 저장 중 압력의 큰 변화가 보이지 않았다.
반면에 무가공 필름은 12일 이후 급격하게 압력이 증가하였으며 15일 이후는 다시 감소하는 경향을 보였다.
레이저 가공 처리된 필름 파우치 시료 C(3000 cc/m2 *day), D(5000 cc/m2 *day)에서는 저장 12일 이후 압력이 증가하는 경향을 보였다.
레이저 가공 처리된 필름 파우치 시료 E(7000 cc/m2 *day), F(10000 cc/m2 *day), G(15000 cc/m2 *day), H(40000 cc/m2 *day)의 네 개 샘플은 저장 기간 동안 1.011~1.012 atm 내부압력 수준이 유지되었다.
이러한 실험 결과에 의하여 레이저 가공이 되지 아니한 필름 파우치보다 레이저 가공 처리된 필름 파우치로 포장한 경우 파우치 내의 압력이 저장 기간 동안 낮게 측정됨을 알 수 있다.
한편, 도 12 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 4℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 산소 함량 변화 상태 그래프 도시도, 도 13 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 4℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 이산화탄소 함량 변화 상태 그래프 도시도, 도 14 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 4℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 질소 함량 변화 상태 그래프 도시도, 도 15 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치에 포장된 김치가 4℃ 저장된 후 헤드 공간부분에서의 압력 변화 상태 그래프 도시도이다.
그리고 도 16a 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 레이저 가공 필름 파우치의 각 시료 별로 포장된 김치가 10℃에서 저장된 후의 외관 변화 촬영 도시도 이고, 도 16b 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 레이저 가공 필름 파우치의 각 시료 별로 포장된 김치가 10℃에서 저장된 후의 외관 변화 촬영 도시도 이며, 도 16c 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 레이저 가공 필름 파우치의 각 시료 별로 포장된 김치가 10℃에서 저장된 후의 외관 변화 촬영 도시도 이다.
또한, 도 17a 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 레이저 가공 필름 파우치의 각 시료 별로 포장된 김치가 4℃에서 저장된 후의 외관 변화 촬영 도시도 이고, 도 17b 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 레이저 가공 필름 파우치의 각 시료 별로 포장된 김치가 4℃에서 저장된 후의 외관 변화 촬영 도시도 이며, 도 17c 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 레이저 가공 필름 파우치의 각 시료 별로 포장된 김치가 4℃에서 저장된 후의 외관 변화 촬영 도시도 이다.
도 18 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 비천공 가공 필름 파우치의 단면 구성 설명도 이다.
첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 비천공 가공 필름 파우치의 단면은 김치와 직접 접촉하는 LLDPE 층과 LLDPE 층의 외측면에 밀착 또는 접착되는 알루미늄 호일 층과 알루미늄 호일 층의 외측면에 밀착 또는 접착되는 PP 층과 PP 층의 외측면에 밀착 또는 접착되는 PET 층으로 이루어진다.
LLDPE 층의 내측면을 구성하면서 김치와 직접 접촉하는 면에는 비석유계 천연 물질로 이루어지는 탈취제가 코팅될 수 있다.
LLDPE 층과 알루미늄 호일 층과 PP 층과 PET 층은 파우치를 구성하고 파우치 필름을 구성하는 파우치 필름을 구성하는 각각의 필름은 각각 동일한 위치에 레이저로 홈이 형성되도록 가공된다. 홈은 관통되지 않는 형상을 함은 매우 당연하다. 그리고 각 필름의 홈은 필요에 의하여 서로 다른 위치에 형성될 수도 있다.
파우치 필름은 레이저 가공에 의하여 형성되는 홈의 밀도에 의하여 개스의 투과율이 결정되고, 일 실시 예로, 홈이 전혀 형성되지 아니한 경우는 샘플 A(0 cc/m2 *day)이며, 평방 미터의 크기에서 일일 1,500 밀리리터(ml) 또는 씨씨(cc)의 가스가 누출되는 경우는 샘플 B(1,500 cc/m2 *day)이 된다.
이러한 방식으로 샘플 C(3,000 cc/m2 *day)와 샘플 D(5,000 cc/m2 *day)와 샘플 E(7,000 cc/m2 *day)와 샘플 F(10,000 cc/m2 *day)와 샘플 G(15,000 cc/m2 *day)와 샘플 H(40,000 cc/m2 *day)가 구성된다.
한편, 필요에 의하여 통과되는 개스의 용량을 임의로 가감 조정하도록 레이저 가공 처리할 수 있음은 매우 당연하다.
한편, 제 1 실시 예에 의한 것으로 특정 부위에서 기체만이 통과할 수 있도록 미세한 크기의 관통홀을 제한된 숫자로 형성할 수 있다. 그리고 제 2 실시 예에 의한 것으로 특정 부위에서 PET 층, PP 층, 알루미늄호일 층을 완전히 관통하고 LLDPE 층에는 관통홀이 연장되되 관통되지 아니하는 상태의 홈을 형성할 수도 있다.
이러한 제 1 실시 예와 제 2 실시 예에 의한 특정 부위에는 포장된 발효물질로부터 생성된 가스(CO2, O2, N2)가 배출되므로 그 표면 위치에는 탈취제가 포함된 PP 필름이 부착되되 레이저에 의하여 파우치에 가공처리된 홈 또는 관통홀과 동일한 위치에 관통홀이 레이저에 의하여 가공 처리된다.
시험(실험) 예
시료 필름 파우치의 비천공 레이저 가공 정도에 따른 김치의 발효 패턴 분석을 위하여, 포장된 김치는 2 개의 그룹으로 나누고 한 개의 그룹은 4°C 에서 8 주, 다른 한 개의 그룹은 10°C 에서 16 일 동안 각각 저장하였다.
4°C 에서 저장된 그룹의 포장된 김치는 1 주 간격으로 필요한 해당 실험을 진행하였고, 10°C 에서 저장된 그룹의 포장된 김치는 2 ~ 3일 간격으로 필요한 해당 실험을 진행하였다.
1) 대기조성;
파우치의 김치 포장에 따른 기체조성 분석은 Headspace Gas Analyser(GS3 Micro, illinois systech instruments)를 이용하여 포장 내 Headspace Gas를 측정한다.
개스 측정을 위한 대기의 기체 조성은 산소(O2) 20.9%, 이산화탄소(CO2) 0.3%, 질소(N2) 78.8% 를 기준으로 측정한다.
3 개의 시료를 이용하여 실험이 반복되었으며, 각 1 개의 시료에서 2 번씩 측정하여 총 6 회를 반복 측정한다.
2) 압력;
김치가 포장된 용기인 파우치의 내부 압력은 Headspace pressure gauge(UTK-P5000, ULTRA TEC KOREA)를 이용하여 포장 내 압력을 측정한다.
파우치의 내부 압력 측정시 대기압은 1.011 을 기준으로 한다.
기체조성과 마찬가지로 총 3 개의 시료를 이용하여 각각 반복 실험하고, 1 개의 시료로부터 각각 2 번씩 측정하여 최종적으로 총 6 회를 반복 측정한다.
3) 미생물;
균적으로 시료 10g 을 채취한 후 멸균된 0.85% saline 용액으로 10 배 희석하여 stomacher(bagmixer R400, Interscience, Saint Nom, France)로 균질화하고 단계 희석하여 실험을 실시한다.
일반세균수의 경우 plate count agar(PCA Difco, Franklin Lakes, NJ, USA) 배지를 사용하여 단계별로 희석한 시료를 접종한 후 pouring culture method로 30°C 에서 48 시간 배양하여 계수한다.
젖산균의 경우는 MRS(Lacto - bacilli MRS Agar, Difco) 배지에 BCP(bromocresol purple) 지시약 25 ppm 을 넣어 제조한 BCP 배지를 사용하여 단계별로 희석한 시료를 접종하고 pouring culture method 로 30°C 에서 48 시간 배양한다.
이 때 노란색을 띄는 colony(유기산 생성균)를 계수한다.
대장균군은 계수용 film(E. coli/coliform Count palte, 3M Microbiology Products)에 시료를 접종한 후 30°C 에서 48 시간 배양하여 붉은 집락 중 주위에 기포를 형성하고 있는 집락의 수를 계수한다.
계수한 균의 집락 수는 colony forming unit(log CFU/g)로 표시한다.
아래에 첨부된 표 2 는 비천공 가공된 필름 파우치로 포장된 김치를 섭씨 4도(4℃)의 환경에서 저장한 후 미생물 집단의 변화를 일주 단위로 검출한 도표이다.
아래에 첨부된 표 3 은 비천공 가공된 필름 파우치로 포장된 김치를 섭씨 10도(10℃)의 환경에서 저장한 후 미생물 집단의 변화를 일주 단위로 검출한 도표이다.
표 2 및 표 3 에 의한 결과를 검토하면 4℃ 에서는 4 주차 때까지 모든 실험군이 대조군 A(control)과 비슷한 결과를 나타내었다.
한편, pH 와 산도는 10℃ 에서 실험군 C(3000cc)와 D(5000cc)가 저장 2일째에 각각 4.78-4.19, 0.62-0.65% 로 크게 변화하였으나, 저장 5일째부터는 모든 실험군이 대조군 A(control)와 비슷한 결과를 나타내었다.
미생물 결과는 4℃ 에서 일반세균과 젖산균 모두 시료 및 저장기간 간의 유의성을 확인하였으며(p<0.05), 모든 시료가 3주차에서 최대로 증가하였는데 일반세균은 실험군 D(5000cc)가 7.75 log CFU/g, 젖산균은 실험군 B(perforated)가 7.59 log CFU/g로 제일 높았다.
그리고 10℃ 에서도 일반세균과 젖산균 모두 시료 및 저장기간 간의 유의성을 확인하였으며(p<0.05), 모든 시료가 저장기간 9일 째에 최대로 증가하였는데 일반세균은 젖산균 모두 실험군 C(3000cc)가 각각 8.23 log CFU/g, 8.10 log CFU/g,로 제일 높았다.
미생물 결과는 4℃, 10℃에서 일반세균과 젖산균 모두 시료 및 저장기간 간의 유의성을 확인하였ek(p<0.05). 4℃에서 모든 시료가 3주차에서 최대로 증가하였다. 일반세균은 실험군 D(5000cc)가 7.75 log CFU/g, 젖산균은 실험군 B(perforated)가 7.59 log CFU/g로 제일 높았다.
그리고 10℃에서 모든 시료가 저장기간 9일 째에 최대로 증가하였는데 일반세균은 젖산균 모두 실험군 C(3000cc)가 각각 8.23 log CFU/g, 8.10 log CFU/g 로 제일 높았다.
4) 수분투습도(Water Vapor Transmission Rate : WVTR);
김치 파우치의 수분투습도는 water vapor permeability tester(Mocon, permatran-W 3/33)를 이용하여 측정한다.
실험조건은 다음과 같다.
- Temp Setpoint/Actual: Auto: 37.8 / 37.8 °C.
- Barometric Pressure: Manual: 760.00 mmHg
- Flow Rate:Auto: 97.96 SCCM
- Ambient Temp: Manual: 23.0 °C.
- Using Method: ASTM F-1249
- Sample Type: Film: 5 cm², 1 mil
- Control Params: Infinite
- Exam Minutes: 60
- Individual Zero: Use Last: -0.157000
- Conditioning: 1 Hour
- Relative Humidity:Cell B - Auto: 39.1%
5) 가스 투습도;
가스 투습도는 Manometric gas permeability tester(Lyssy L100-5000, SYSTECH instrument, USA)를 사용하여 측정한다.
6) 통계처리;
유의성 검증은 IBM SPSS Statistics 19(SPSS Inc., 2011, Chicago, USA)을 사용하여 Duncan의 다범위 검정(Duncan’s multiple range test)을 통하여 유의적인 차이를 p < 0.05 수준으로 분석한다.
아래에 첨부된 표 4 는 비천공 가공된 필름 파우치로 포장된 김치를 섭씨 4도(4℃)의 환경에서 저장한 후 관능검사를 실시한 결과의 도표이다.
아래에 첨부된 표 5 는 비천공 가공된 필름 파우치로 포장된 김치를 섭씨 10도(10℃)의 환경에서 저장한 후 관능검사를 실시한 결과의 도표이다.
표 4 및 표 5 를 참조하면, 관능검사 결과는 4℃ 와 10℃ 에서 색과 조직감만 시료별로 유의성이 있었다.
특히, 4℃ 에서 저장 4 주차의 실험군 G(15000cc)는 색 점수가 6.00 으로 가장 높았으며, 전체적인 기호도의 점수는 5.60 으로 대조군 A(control)와 비슷하였고, 실험군 D(5000cc/kg)와 H(perforated)는 4.70으로 가장 낮은 점수였다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
Claims (5)
- 제조된 김치 제품을 비천공 레이저가공 김치포장용 필름 포장재를 이용하여 제조된 레이저가공 파우치용기에 포장하되,
상기 레이저가공 파우치용기는 상기 김치가 담기어 직접 접촉하는 내측에 형성되며 김치와 직접 접촉하는 내측면에 비석유계 천연 탈취제 중 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상이 5 내지 10 마이크로미터(um) 두께로 코팅되며, 10 내지 80 마이크로미터(um) 두께로 이루어지는 LLDPE 필름;
상기 LLDPE 필름의 외측면에 접착 형성되며 5 내지 30 마이크로미터(um) 두께로 이루어지는 알루미늄포일(aluminum foil);
상기 알루미늄포일의 외측면에 접착 형성되며 10 내지 80 마이크로미터(um) 두께로 이루어지는 폴리프로필렌(PP) 필름; 및
상기 폴리프로필렌 필름의 외측면에 접착 형성되며 10 내지 80 마이크로미터(um) 두께로 이루어지는 폴리에칠렌 테레프타레이트(PET) 필름을 포함하되,
상기 LLDPE 필름, 알루미늄포일(aluminum foil), 폴리프로필렌(PP) 필름 및 폴리에칠렌 테레프타레이트(PET) 필름은 평균 출력 2 와트(W), 245 내지 390 나노미터 범위의 파장에 의한 펄스 레이저, 집광 스폿의 직경이 10 마이크로미터 단위로 출력되는 YAG 레이저에 의하여 각 필름의 홈이 서로 다른 위치에 형성되도록 가공 처리되고,
상기 레이저가공파우치용기의 포장재는 산소의 투과도가 7,000 내지 40,000 ml/m2/day인 것을 특징으로 하는 김치포장 부풀음 방지방법.
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2015
- 2015-05-22 KR KR1020150071814A patent/KR101677594B1/ko active IP Right Grant
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