KR101703099B1 - 과일이나 채소의 원형이 보존되는 동결 건조기 및 그 건조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고진공 상태에서의 승화를 이용한 것으로, 개방되는 도어를 갖고 제품이 투입되어 건조되는 건조챔버가 형성되고, 개방되는 도어를 갖고 진공펌프가 연결되며 콜드트랩을 갖는 냉각챔버가 형성되며, 상기 건조챔버와 냉각챔버를 이어주는 도관이 형성되는 동결건조 장치에 있어서, 상기 건조챔버는 상기 도어에는 투명창이 형성되고, 챔버외주연에는 여러번 감겨져서 제품동결시에는 내부에 냉각부재가 흐르면서 챔버외주연에서 간접냉각이 이루어져 챔버내부를 -50 ~ -40℃로 간접동결하고 제품건조시에는 내부에 가열부재가 흐르면서 챔버내부를 30 ~ 50℃로 간접가열하는 건조챔버가스라인이 형성되며, 제품건조시에는 공기압 0.3mbar 이하를 유지하여서 제품의 건조가 이루어지고; 상기 냉각챔버는 상기 도어에는 투명창이 형성되고, 챔버외주연에는 여러번 감겨져서 상기 건조챔버의 제품동결시에는 상기 진공펌프를 가동하여 챔버내부 공기압을 0.3mbar 이하로 유지하고 제품건조시에는 챔버내부 공기압을 0.3mbar 이하로 유지한 상태에서 내부에 냉각부재가 흐르면서 챔버내부를 -85 ~ -55℃로 간접동결하는 냉각챔버가스라인이 형성되며, 얼음제거시와 제품배출시에는 진공펌프의 가동이 정지되면서 해동이 이루어지며, 상기 도관에는 상기 건조챔버의 제품동결시에는 폐쇄되고 제품건조시에는 개방되며 제품해동시에는 밀폐되고 제품배출시에는 개방되는 차단밸브가 형성되어서 이루어지는 과일이나 채소의 원형이 보존되는 동결 건조기 및 그 건조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 동결건조가 완료된 제품이 동결건조전의 실제 원형과 비슷한 원형을 그대로 유지한 상태로 동결건조됨에 따라 그 형상과 모양이 미려하고, 동결건조로 인한 제품의 영양소 파괴가 최소화되는 효과가 있다.

Description

과일이나 채소의 원형이 보존되는 동결 건조기 및 그 건조방법{Freeze dryer and method that preserved original appearance of fruit and vegetables}

본 발명은 과일이나 채소의 원형이 보존되는 동결 건조기 및 그 건조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동결건조가 완료된 제품이 동결건조전의 실제 원형과 비슷한 원형을 그대로 유지한 상태로 동결건조됨에 따라 그 형상과 모양이 미려하고, 동결건조로 인한 제품의 영양소 파괴가 최소화되는 과일이나 채소의 원형이 보존되는 동결 건조기 및 그 건조방법에 관한 것이다.

일반적으로 동결건조는 얼음 상태인 대상물의 수분을 승화, 포집 제거하는 건조방법으로, 열적 성질과 진공의 증기압을 이용하여 승화와 결빙 등의 삼상의 교점(phase diagram of water)에 의한 삼차원적인 건조방법으로, 생화학적인 성질의 개선 등을 목표로 하고 있으며 체적당의 발열량과 건조온도의 극한 방법과 진공 등으로 제품의 함수율이 낮아 이용은 날로 확대 되어가고 있는, 건조방법이다.

종래의 동결건조기는 원료를 급속 동결시켜 일정한 진공조건 하에서 수분으로 제거하는 장치로서, 재료의 물리적 화학적 변화가 극히 적으며, 피건조 물질(예를 들어, 식품)의 성분파괴(예를 들어, 영양분 파괴)가 최소화된다.

많은 물질들은 안정적인 저장과 수송을 위해 건조시 잔여 수분이 2% w/w 또는 그 이하로 유지될 필요가 있다. 동결건조는 식품가공분야, 제약분야, 생물학분야 등에서 식품, 약품 또는 세포 등을 건조시키는 방법으로 널리 이용되고 있으며, 대상물을 저온으로 동결시킨 후, 대상물이 적치된 프로세스 챔버 내의 압력을 물의 삼중점 이하 즉, 6밀리바 정도 이하로 낮춘 상태에서 동결된 수분을 직접 수증기로 승화시켜 건조하는 건조법이다. 얼음의 형태로 있던 건조 대상물 내의 수분은 프로세스 챔버 내의 열판이 점차적으로 가열됨에 따라 삼중점 이하의 낮은 수증기 부분압으로 인하여 액화되지 않고 직접 수증기로 승화되면서 물질 내에 무수히 많은 공간을 남긴다. 동결건조법에 의해 건조된 다공성의 대상물은 완전하고 신속하게 재수화 될 수 있으며, 열에 민감한 물질이더라도 손상이 최소화되고 비활성화될 수 있다는 장점이 있다.

농산물 등을 건조하기 위한 종래의 동결건조기는 다음과 같은 구성을 갖는다. 피건조물은 챔버 내의 선반에 적치되고 기밀성이 유지되며, 압축기, 응축기, 팽창변, 선반 하부에 접합된 증발기 및 냉매배관으로 구성된 냉동사이클에 의하여 동결된다. 한편, 상기 챔버는 도관에 의해 냉각코일을 갖는 수증기응결실과 연결되어 있는데, 상기 수증기응결실은 다시 진공펌프에 연결되어 있어 승화 작업 시 진공상태로 유지된다. 수증기응결실의 냉각코일은 상기 냉동사이클의 일부로 분기된 부분사이클에 의해 냉각되어 저온으로 유지되어 승화된 수분을 포집한다. 챔버가 저 부분압으로 유지된 상태에서 수분이 승화하자면 적당한 에너지의 공급이 필요한데 상기 에너지 공급은 전기히터를 이용하는 브라인의 순환사이클에 의한다. 즉, 선반에 적치된 피건조물은 저온 동결되었다가 선반의 하부로 흐르는 순환사이클의 브라인으로부터 열을 얻어 승화한다. 승화된 수분은 도관을 통해 수증기응결실로 이동되고, 수증기응결실의 차가운 냉각코일에 착상된다. 포집된 얼음은 완전 건조후 일괄 살수에 의하여 녹아 외부로 배출된다.

그러나, 종래의 동결건조기는 단일의 냉동사이클을 이용함으로써 빠른 동결이 불가능하다는 단점이 있었다. 통상 빙결점 온도대를 30분 정도에서 통과되도록 급속동결을 시켜야 물질 내 미세한 얼음결정이 생성되어 피건조물의 세포 조직이 거의 완전하게 유지되는 것이고, 농산물을 효과적으로 건조하자면 6시간에서 12시간 이내에 챔버의 실내 온도를 -40도까지 떨어뜨려 유지시켜야 하는 것이나, 현실적인 압축기의 용량 및 제조 비용을 고려할 때 단일의 냉동사이클로는 사실상 힘든 문제점이 있었다. 또한, 종래의 동결건조기는 수분의 승화에 필요한 에너지의 공급 및 수증기응결실의 제상에 있어 히터 및 브라인 순환사이클을 이용하거나 온수를 뿌리는 방식을 사용하고 있는 바, 에너지 효율이 떨어지고 구조가 복잡하며 제작비용이 많이 든다는 문제점도 있었다.

이런 문제점을 해결하기 위해서, 이원냉동 및 재생사이클을 사용하여 빠른 시간 내 프로세스 챔버의 초저온 구현이 가능하고, 히트펌프 방식의 열판 온도상승 사이클을 채용하여 수분의 승화에 있어 에너지 절감도 가능하며, 콜드트랩의 제상 또한 고온고압의 냉매기체를 이용함으로써 별도의 장치가 불필요한 진공 동결건조 장치로, "고진공 상태에서의 승화를 이용하며, 프로세스 챔버 및 상기 프로세스 챔버와 도관으로 이어지는 콘덴서 챔버를 갖고, 상기 프로세스 챔버에는 열판이 선반 형태로 구비되며, 상기 콘덴서 챔버에는 콜드트랩이 구비되는 통상의 동결건조 장치에 있어서, 상기 동결건조 장치의 냉동사이클은 제1압축기, 제1응축기, 제1팽창변, 열판, 및 다시 제1압축기로 이어지는 자가동결회로와; 제1압축기, 열판, 제1응축기, 제2팽창변, 콜드트랩, 및 다시 제1압축기로 이어지는 열판온도상승 및 콜드트랩온도유지회로와; 제1압축기, 제1응축기, 제2팽창변, 콜드트랩, 및 다시 제1압축기로 이어지는 콜드트랩냉각 및 온도유지회로를 포함하며, 상기 제1압축기의 출구 측에는 냉매 출구압력이 일정하게 유지되도록 바이패스밸브가 구비되고, 상기 냉동사이클에는 회로의 전환 간에 냉매의 역류 방지를 위한 체크밸브가 포함되는 것이 특징인 히트펌프 방식을 채용한 진공 동결건조 장치." 가 특허등록 제10-0789215호로 제안된바 있었다.

그러나, 이러한 종래의 진공 동결건조 장치는 제품이 높여진 채반이 안착된 선반의 온도를 냉각시키고 또한 가열시켜서 제품내부의 수분을 승화시키는 것인바, 이때 동결건조되는 제품은 그 원형과는 크게 변형된 상태로 동결건조되기 때문에 그 형상과 모양이 미려하지 못한 문제점이 있었다.

또한, 이렇게 동결건조가 완료된 제품이 동결건조전 제품의 원형과 심하게 차이가 나는 것은 동결건조과정을 거치면서 그 만큼 제품의 영양소 파괴가 진행되었다는 것을 나타낸 것이라 할 수 있다.

(1) 대한민국 특허 등록번호 10-0789215호) (2) 대한민국 특허 등록번호 10-0669257호)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 동결건조가 완료된 제품이 동결건조전의 실제 원형과 비슷한 원형을 그대로 유지한 상태로 동결건조됨에 따라 그 형상과 모양이 미려하고, 동결건조로 인한 제품의 영양소 파괴가 최소화되는 과일이나 채소의 원형이 보존되는 동결 건조기 및 그 건조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 채소의 원형이 보존되는 동결 건조기는, 고진공 상태에서의 승화를 이용한 것으로, 개방되는 도어를 갖고 제품이 투입되어 건조되는 건조챔버가 형성되고, 개방되는 도어를 갖고 진공펌프가 연결되며 콜드트랩을 갖는 냉각챔버가 형성되며, 상기 건조챔버와 냉각챔버를 이어주는 도관이 형성되는 동결건조 장치에 있어서,

상기 건조챔버는 상기 도어에는 투명창이 형성되고, 챔버외주연에는 여러번 감겨져서 제품동결시에는 내부에 냉각부재가 흐르면서 챔버외주연에서 간접냉각이 이루어져 챔버내부를 -50 ~ -40℃로 간접동결하고 제품건조시에는 내부에 가열부재가 흐르면서 챔버내부를 30 ~ 50℃로 간접가열하는 건조챔버가스라인이 형성되며, 제품건조시에는 공기압 0.3mbar 이하를 유지하여서 제품의 건조가 이루어지고;

상기 냉각챔버는 상기 도어에는 투명창이 형성되고, 챔버외주연에는 여러번 감겨져서 상기 건조챔버의 제품동결시에는 상기 진공펌프를 가동하여 챔버내부 공기압을 0.3mbar 이하로 유지하고 제품건조시에는 챔버내부 공기압을 0.3mbar 이하로 유지한 상태에서 내부에 냉각부재가 흐르면서 챔버내부를 -85 ~ -55℃로 간접동결하는 냉각챔버가스라인이 형성되며, 얼음제거시와 제품배출시에는 진공펌프의 가동이 정지되면서 해동이 이루어지며,

상기 도관에는 상기 건조챔버의 제품동결시에는 폐쇄되고 제품건조시에는 개방되며 제품해동시에는 밀폐되고 제품배출시에는 개방되는 차단밸브가 형성되어서 이루어지는 특징이 있다.

또한, 본 발명의 채소의 원형이 보존되는 동결건조방법은, 고진공 상태에서의 승화를 이용한 것으로, 개방되는 도어를 갖고 제품이 투입되어 건조되는 건조챔버가 형성되고, 개방되는 도어를 갖고 진공펌프가 연결되며 콜드트랩을 갖는 냉각챔버가 형성되며, 상기 건조챔버와 냉각챔버를 이어주는 도관이 형성되는 동결건조장치를 이용한 동결건조방법에 있어서,

상기 건조챔버는 도어를 통해 내부의 채반에 물품이 삽입된 후 밀폐되어 챔버외주연에 여러번 감겨진 건조챔버가스라인 내부에 냉각부재가 흐르면서 챔버외주연에서 간접냉각이 이루어져 챔버내부를 -50 ~ -40℃로 간접동결하고, 상기 냉각챔버는 상기 진공펌프를 가동하여 챔버내부 공기압을 0.3mbar 이하로 유지하며, 상기 도관의 차단밸브는 폐쇄되는 제품간접동결과정;

상기 제품간접동결과정 후, 상기 냉각챔버는 챔버외주연에 여러번 감겨진 냉각챔버가스라인 내부에 냉각부재가 흐르면서 챔버내부를 -85 ~ -55℃로 간접동결하고, 대략 -30℃ 아래로 내려갈 때 상기 진공펌프를 가동하여 챔버내부 공기압을 0.3mbar 이하로 유지하게 되며, 챔버내부가 -85 ~ -55℃에 도달하면, 상기 도관의 차단밸브는 개방되어 냉각챔버와 함께 건조챔버의 진공이 이루어지고, 진공이 충분할 때 상기 건조챔버는 챔버외주연에 여러번 감겨진 건조챔버가스라인 내부에 가열부재가 흐르면서 챔버외주연에서 간접가열이 이루어져 챔버내부를 30 ~ 50℃로 간접가열하여 채반의 제품에서 승화가 이루어지고, 승화된 기체는 도관을 따라 냉각챔버로 이동되어 얼음응축이 발생되는 제품간접건조과정;

상기 제품간접건조과정 후, 상기 제품간접건조과정 후, 상기 도관의 차단밸브가 폐쇄된 상태에서, 상기 건조챔버는 건조챔버가스라인 내부에 가열부재의 흐름을 정지시키고, 상기 냉각챔버는 냉각챔버가스라인 내부에 공급된 가열부재의 흐름에 의해 가열되면서 30 ~ 60분 동작후 정지시키며 상기 진공펌프를 가동정지하면서 통기밸브(도시않음; air admittance valve)를 열어 챔버내부의 공기압을 대기압으로 유지하며 투명창을 갖는 도어를 열어 내부의 얼음과 물기를 배출하여 제거하는 해동과정; 및

상기 해동과정 후, 상기 도관의 차단밸브를 개방하여서 상기 건조챔버 내부의 기압을 대기압으로 하고 상기 건조챔버의 도어를 열어 제품을 외부로 배출하는 제품배출과정으로 이루어지는 특징이 있다.

또한 본 발명의 원형이 보존된 과일이나 채소는 상기 동결건조방법에 의해서 제조되는 특징이 있다.

이와 같이, 본 발명은 동결건조가 완료된 제품이 동결건조전의 실제 원형과 비슷한 원형을 그대로 유지한 상태로 동결건조됨에 따라 그 형상과 모양이 미려하고, 동결건조로 인한 제품의 영양소 파괴가 최소화되는 효과가 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

도 1은 본 발명 실시 예인 과일이나 채소의 원형이 보존되는 동결 건조기의 내부 모습을 보인 사시도,
도 2는 본 발명 실시 예인 과일이나 채소의 원형이 보존되는 동결 건조기의 모습을 보인 사시도,
도 3은 본 발명 실시 예인 과일이나 채소의 원형이 보존되는 동결 건조방법 중 제품간접동결과정의 모습을 보인 설명도,
도 4는 본 발명 실시 예인 과일이나 채소의 원형이 보존되는 동결 건조방법 중 제품간접건조과정의 모습을 보인 설명도,
도 5는 본 발명 실시 예인 과일이나 채소의 원형이 보존되는 동결 건조방법 중 해동과정의 모습을 보인 설명도,
도 6은 본 발명 실시 예인 과일이나 채소의 원형이 보존되는 동결 건조방법 중 제품해동과정의 모습을 보인 설명도,
도 7은 본 발명 실시 예인 과일이나 채소의 원형이 보존되는 동결 건조방법에 의해 동결건조된 배, 사과, 껍질을 벗기지 않은 귤의 모습을 보인 사진,
도 8은 본 발명 실시 예인 과일이나 채소의 원형이 보존되는 동결 건조방법에 의해 동결건조된 껍질을 벗긴 바나나의 모습을 보인 사진,
도 9는 본 발명 실시 예인 과일이나 채소의 원형이 보존되는 동결 건조방법에 의해 동결건조된 배, 사과, 껍질을 벗긴 귤의 모습을 보인 사진.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

참고로 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운영자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.

그러므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것임은 물론이다.

본 발명의 과일이나 채소의 원형이 보존되는 동결 건조기(1)는, 고진공 상태에서의 승화를 이용한 것으로, 개방되는 도어(12)를 갖고 제품이 투입되어 건조가 이루어지는 건조챔버(10)와, 개방되는 도어(22)를 갖고 진공펌프(24)가 연결되며 콜드트랩을 갖는 냉각챔버(20)와, 상기 건조챔버(10)와 냉각챔버(20)를 이어주는 도관(30)으로 구성된다.

상기 건조챔버(10)는 상기 도어(12)에는 투명창(13)이 형성되고, 챔버외주연에는 여러번 감겨져서 제품동결시에는 내부에 냉각부재가 흐르면서 챔버외주연에서 간접냉각이 이루어져 챔버내부를 -50 ~ -40℃로 간접동결하고 제품건조시에는 내부에 가열부재가 흐르면서 챔버내부를 30 ~ 50℃로 간접가열하는 건조챔버가스라인(11)이 형성되며, 제품건조시에는 공기압 0.3mbar 이하를 유지하여서 제품의 건조가 이루어진다. 상기 건조챔버가스라인(11)은 건조챔버(10)의 외벽에 밀착되게 고정설치되어 있으나, 일체로 매립되게 설치할 수도 있음은 물론이다.

상기 냉각챔버(20)는 상기 도어(22)에는 투명창(23)이 형성되고, 챔버외주연에는 여러번 감겨져서 상기 건조챔버(10)의 제품동결시에는 상기 진공펌프(24)를 가동하여 챔버내부 공기압을 0.3mbar 이하로 유지하고 제품건조시에는 챔버내부 공기압을 0.3mbar 이하로 유지한 상태에서 내부에 냉각부재가 흐르면서 챔버내부를 -85 ~ -55℃로 간접동결하는 냉각챔버가스라인(21)이 형성되며, 얼음제거시와 제품배출시에는 진공펌프(24)의 가동이 정지되면서 해동이 이루어진다. 상기 냉각챔버가스라인(21)은 냉각챔버(20)의 외벽에 밀착되게 고정설치되어 있으나, 일체로 매립되게 설치할 수도 있음은 물론이다.

상기 도관(30)에는 상기 건조챔버(10)의 제품동결시에는 폐쇄되고 제품건조시에는 개방되며 제품해동시에는 밀폐되고 제품배출시에는 개방되는 차단밸브(31)가 형성되어서 이루어진다.

이런 본 발명의 과일이나 채소의 원형이 보존되는 동결 건조방법은, 도 1과 도 2와 같이, 상기 동결과 가열을 이루면서 제품(15)(과일이나 채소)의 건조가 이루어지는 건조챔버(10)와 냉각이 이루어지는 냉각챔버(20) 및 차단밸브(31)를 갖는 도관(30)으로 구성된 상기 동결건조기(1)에 의해 이루어지는 것으로, 제품의 간접동결이 이루어지는 제품간접동결과정(40)과, 제품의 간접건조가 이루어지는 제품간접건조과정(50)과, 제품의 해동이 이루어지는 해동과정(60)과, 건조된 제품이 배출되는 배출과정(70)으로 이루어진다.

상기 제품간접동결과정(40)은, 도 3과 같이, 상기 도관(30)의 차단밸브(31)가 폐쇄되어서 상태에서, 상기 건조챔버(10)는 투명창(13)을 갖는 도어(12)를 통해 내부의 채반(14)에 건조될 과일이나 채소 등의 제품(15)이 삽입된 후 밀폐되어 챔버외주연에 여러번 감겨진 건조챔버가스라(11)인 내부에 냉각부재가 흐르면서 챔버외주연에서 내부로 간접냉각이 이루어져 챔버내부를 -50 ~ -40℃로 간접동결하게 되고, 상기 냉각챔버(20)는 투명창(23)을 갖는 도어(22)를 닫아 밀폐시킨 상태에서 통기밸브(도시않음; air admittance valve)를 닫고 상기 진공펌프(24)를 가동하여 챔버내부 공기압을 0.3mbar 이하로 유지하여 제품(15)에 대한 간접동결이 이루어지게 된다.

상기 제품간접건조과정(50)은, 도 4와 같이, 상기 제품간접동결과정(40) 후, 압축기(도시않음)를 가동함에 따라 상기 냉각챔버(20)는 챔버외주연에 여러번 감겨진 냉각챔버가스라인(21) 내부에 냉각부재가 흐르면서 챔버내부를 -85 ~ -55℃로 간접동결하고, 대략 -30℃ 아래로 내려갈 때 상기 진공펌프(24)를 가동하여 챔버내부 공기압을 0.3mbar 이하로 유지하게 되며, 챔버내부가 -85 ~ -55℃에 도달하면, 상기 도관(30)의 차단밸브(31)는 개방되어 냉각챔버(20)와 함께 건조챔버(10)의 진공이 이루어지고, 진공이 충분할 때 상기 건조챔버(10)는 챔버외주연에 여러번 감겨진 건조챔버가스라인 내부에 가열부재가 흐르면서 챔버외주연에서 간접가열이 이루어져 챔버내부를 30 ~ 50℃로 간접가열하여 채반(14)의 제품(15)에서 승화가 이루어지고, 승화된 기체는 도관(30)을 따라 냉각챔버(20)로 이동되어 얼음응축이 발생됨에 따라 이루어진다. 이때, 상기 냉각챔버(20)의 온도가 설정온도로 떨어졌을 때에만 진공펌프(24)를 가동하고 건조챔버(10)를 가열한다. 만약, 설정온도에 이르기 전에 진공펌프(24)를 가동시키면 진공펌프(24) 내부로 수분이 유입되어 진공펌프(24)의 수명이 크게 단축된다.

상기 해동과정(60)은, 도 5와 같이, 상기 제품간접건조과정(50) 후, 상기 도관(30)의 차단밸브(31)가 폐쇄된 상태에서, 상기 건조챔버(10)는 건조챔버가스라인(11) 내부에 가열부재의 흐름을 정지시키고, 상기 냉각챔버(20)는 냉각챔버가스라인(21) 내부에 공급된 가열부재의 흐름에 의해 가열되면서 30 ~ 60분 동작후 정지시키며 상기 진공펌프(24)를 가동정지하면서 통기밸브(도시않음; air admittance valve)를 열어 챔버내부의 공기압을 대기압으로 유지하며 투명창(23)을 갖는 도어(22)를 얼어 내부의 얼음과 물기를 배출하여 제거됨으로써 이루어진다. 이때, 상기 진공펌프(24)의 통기밸브(도시않음; air admittance valve)는 냉각챔버(20)의 기압이 100mbar 이하에서 열어 오픈시키는 것이 바람직하다.

상기 제품배출과정(70)은, 도 6과 같이, 상기 해동과정(60) 후, 상기 도관(30)의 차단밸브(31)를 개방하여서 상기 건조챔버(10) 내부의 냉각챔버(20)와 동일하게 기압을 대기압으로 하고 상기 건조챔버(10)의 도어(12)를 열어 동결건조된 제품(15)을 외부로 배출하여서 이루어진다.

이렇게 동결건조된 과일이나 채소와 같은 제품은 도 7 내지 도 9에서 볼 수 있는 바와 같이, 동결건조가 완료된 제품이 동결건조전의 실제 원형과 비슷한 원형을 그대로 유지한 상태로 동결건조됨에 따라 그 형상과 모양이 미려하고, 동결건조로 인한 제품의 영양소 파괴가 최소화된다.

1 : 동결 건조기
10 : 건조챔버 11 : 건조챔버가스라인
12 : 도어 13 : 투명창
14 : 채반 15 : 제품
20 : 냉각챔버 21 : 냉각챔버가스라인
22 : 도어 23 : 투명창
24 : 진공펌프
30 : 도관 31 : 차단밸브
40 : 제품간접동결과정
50 : 제품간접건조과정
60 : 제품해동과정
70 : 제품배출과정

Claims (3)

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2. 고진공 상태에서의 승화를 이용한 것으로, 개방되는 도어를 갖고 제품이 투입되어 건조되는 건조챔버가 형성되고, 개방되는 도어를 갖고 진공펌프가 연결되며 콜드트랩을 갖는 냉각챔버가 형성되며, 상기 건조챔버와 냉각챔버를 이어주는 도관이 형성되는 동결건조장치를 이용한 동결건조방법에 있어서,
   상기 도관의 차단밸브가 폐쇄된 상태에서, 상기 건조챔버는 도어를 통해 내부의 채반에 물품이 삽입된 후 밀폐되어 챔버외주연에 여러번 감겨진 건조챔버가스라인 내부에 냉각부재가 흐르면서 챔버외주연에서 간접냉각이 이루어져 챔버내부를 -50 ~ -40℃로 간접동결하고, 상기 냉각챔버는 상기 진공펌프를 가동하여 챔버내부 공기압을 0.3mbar 이하로 유지하여 물품에 대한 간접동결이 이루어지는 제품간접동결과정;
   상기 제품간접동결과정 후, 상기 냉각챔버는 챔버외주연에 여러번 감겨진 냉각챔버가스라인 내부에 냉각부재가 흐르면서 챔버내부를 -85 ~ -55℃로 간접동결하고, -30℃ 아래로 내려갈 때 상기 진공펌프를 가동하여 챔버내부 공기압을 0.3mbar 이하로 유지하게 되며, 챔버내부가 -85 ~ -55℃에 도달하면, 상기 도관의 차단밸브는 개방되어 냉각챔버와 함께 건조챔버의 진공이 이루어지고, 진공이 충분할 때 상기 건조챔버는 챔버외주연에 여러번 감겨진 건조챔버가스라인 내부에 가열부재가 흐르면서 챔버외주연에서 간접가열이 이루어져 챔버내부를 30 ~ 50℃로 간접가열하여 채반의 제품에서 승화가 이루어지고, 승화된 기체는 도관을 따라 냉각챔버로 이동되어 얼음응축이 발생되는 제품간접건조과정;
   상기 제품간접건조과정 후, 상기 도관의 차단밸브가 폐쇄된 상태에서, 상기 건조챔버는 건조챔버가스라인 내부에 가열부재의 흐름을 정지시키고, 상기 냉각챔버는 냉각챔버가스라인 내부에 공급된 가열부재의 흐름에 의해 가열되면서 30 ~ 60분 동작후 정지시키며 상기 진공펌프를 가동정지하면서 통기밸브(도시않음; air admittance valve)를 열어 챔버내부의 공기압을 대기압으로 유지하며 투명창을 갖는 도어를 열어 내부의 얼음과 물기를 배출하여 제거하는 해동과정; 및
   상기 해동과정 후, 상기 도관의 차단밸브를 개방하여서 상기 건조챔버 내부의 기압을 대기압으로 하고 상기 건조챔버의 도어를 열어 제품을 외부로 배출하는 제품배출과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 과일이나 채소의 원형이 보존되는 동결건조방법.
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