KR101851965B1 - 깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조 방법에 있어서, 깨를 세척, 건조, 배전 및 분쇄하여 제조된 깨 가루로부터 기름을 추출하는 착유 단계; 착유단계의 추출된 기름의 성분을 여과하는 여과단계; 여과 단계에서 여과된 기름을 승온하여 살균하는 승온살균단계; 승온살균단계에서 살균한 기름의 입자를 균질화하는 입자 균질화 단계; 및 입자 균질화 단계의 수행 후, 정제된 기름을 추출하는 정제유 추출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이는 기름 내에 포함 또는 생성 될 수 있는 불순물, 세균 및 벤조피렌 등의 유해물질이 저감화하여, 고품질의 균일하고 안정성 있는 깨를 이용한 기름을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조 방법{Manufacturing method of edible oil using the sesame including purification process}
본 발명은 깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조 방법으로써, 더욱 상세하게는 기름의 착유 후, 수행되는 정제 공정을 통하여 기름 내에 포함 또는 생성 될 수 있는 불순물, 세균 및 벤조피렌 등의 유해물질이 저감화된 깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 깨를 이용하여 추출하는 기름은 고온에서 깨를 볶은 후, 볶아진 참깨를 분쇄하여 압착하는 착유단계로 제조된다.
이러한 일반적인 깨를 이용한 기름 제조방법에 의해 제조되는 기름은 깨를 볶는 과정에서 다환방향족탄화수소화합물(Polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)의 일종인 벤조피렌(benzopyrene)이 발생하게 되어 인체에 악영향을 미친다.
다환방향족탄화수소화합물은 200여종의 유도체 화합물들이 알려져 있으며, 이들의 발암성이 밝혀진 바 있다.
그 중에서도 벤조피렌은 체내에 유입되면 산화되어 독성을 나타내며, 장기간 벤조피렌에 노출될 경우, 폐암, 위암, 피부암, 췌장암, 대장암 및 유방암 등 각종 암을 유발하거나 돌연변이를 일으키는 환경호르몬으로 알려져 있으며, 2006년 국제암연구소(IARC)가 1등급 발암물질로 분류하면서 그 관심이 높아지고 있다.
벤조피렌은 음식의 검게 탄 부분과 고기를 구울 때 발생하는 연기 등에 포함되어 있는 물질로, 고온에서 식품을 가열하는 과정에서 탄수화물, 단백질 및 지방 등의 성분이 불완전 연소될 때 생성되는 인체에 유해한 물질이다.
이에 따라 식품에서 벤조피렌에 대한 문제가 끊임없이 제기되고 있는데, 최근 국내에서도 올리브유 등 식용유지에 대한 벤조피렌 검출이 사회적으로 문제가 되어 벤조피렌의 저감화 혹은 생성 방지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
한편, 우리나라에서도 올리브유, 참기름, 들기름, 고추씨기름, 옥수수기름 등 다수의 압착식용유와 정제 식용유에서 벤조피렌이 권장기준치인 2.0mg/kg 이상 검출되어 식품 의약품안정청에서는 이의 함량을 관리하고 저감화하기 위하여 2008년 식용유지에 대하여 벤조피렌의 권장규격기준으로 설정하기에 이르렀다.
그러나, 근본적인 문제점은 과거의 제조 방식을 따라서 높은 온도로 볶을 시 맛과 향이 더욱 강해지고 생산 수율이 높아지는 이점으로 많은 업체들이 높은 온도로 깨를 볶아 기름을 제조하는 방식을 선호하고 있다는 점이다.
즉, 이런 전통 방식을 따라 깨를 이용하여 기름을 착유할 경우, 다량의 벤조피렌이 발생할 수밖에 없는 문제점이 존재하며 이를 식용유지로써 활용할 경우 인체에 유해한 영향을 끼치는 문제가 있다.
이를 해결하기 위하여 한국 등록 특허 10-09138503호의 트랜스 지방산 함량이 낮은 가공 식용유의 제조 방법 및 공개특허 제10-20040052895호의 지방흡수를 억제하는 기능성 식용유지의 제조방법이 제안된 바 있다.
상술한 선행 기술 1은 탈취된 식용유지에 수소를 첨가하여 반응시킨 후 냉각하여 촉매를 제거하는 단계를 실시하여 원유에서 유래되는 나쁜 냄새를 제거하고, 수소경화 중에 트랜스 지방산의 생성을 최대한 억제할 수 있도록 한 기술이고, 선행기술 2는 식용유지에 농축추출액, 키토산, 유화제인 글리세린 및 레시틴을 첨가한 기술이다.
그러나, 종래의 선행기술 1 및 2는 제조가 완료된 식용유지에 각종 첨가물을 넣어 기능성을 부과한 것으로써, 기름을 착유하는 공정 과정 중에 생성되는 벤조피렌 또는 불순물을 제거하는 효과가 미비한 문제점이 지적되어 왔다.
이에 본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 착유한 기름을 여과, 승온 살균 및 입자 균질화 등의 정제 과정을 거치게 함으로써, 기름 내에 포함 또는 생성 될 수 있는 불순물, 세균 및 벤조피렌 등의 유해물질이 저감화된 깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조 방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 깨를 세척, 건조, 배전 및 분쇄하여 제조된 깨 가루로부터 기름을 추출하는 착유 단계; 착유단계의 추출된 기름의 성분을 여과하는 여과단계; 여과 단계에서 여과된 기름을 승온하여 살균하는 승온살균단계; 승온살균단계에서 살균한 기름의 입자를 균질화하는 입자 균질화 단계; 및 입자 균질화 단계의 수행 후, 정제된 기름을 추출하는 정제유 추출 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조 방법에 관한 것으로, 착유한 기름을 여과, 승온 살균 및 입자 균질화 등의 정제 과정을 거치게 함으로써 기름 내에 포함 또는 생성 될 수 있는 불순물, 세균 및 벤조피렌 등의 유해물질이 저감화된 깨를 이용한 기름을 제조하여 고품질의 기름을 제공할 수 있는 이점이 있다.
또한, 밀링 및 초음파 분산을 통하여 균질한 기름을 얻을 수 있으며, 오일 탱크에 초음파를 집속하여 친수성 물질과 소수성 물질을 분산하면서 소로 혼합시키는 기능을 수행할 수 있기 때문에 친수성 물질과 소수성 물질이 서로 균질하게 분산 및 혼합된 혼합유를 제공할 수 있다.
즉, 고품질의 균일하고 안정성 있는 깨를 이용한 기름 및 이를 이용한 혼합유를 대량 생산하여 제공할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 1 내지 3은 본 발명에 따른 깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조 방법의 플로우 차트.
도 4는 본 발명의 승온살균단계의 온도와 시간의 실시예를 그래프로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 승온살균단계의 실시예를 나타낸 도면.
도 6 내지 8은 본 발명의 밀링머신의 다양한 실시예를 나타낸 도면.
도 9 및 10은 본 발명의 초음파 분산장치의 실시예를 나타낸 도면.
도 11은 본 발명의 깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조 방법에 사용되는 수냉관의 실시예를 나타낸 도면.
이하에서는, 다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제 1, 제 2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 내지 3은 본 발명에 따른 깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조 방법의 플로우 차트이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조 방법의 실시를 위하여, 깨를 세척, 건조, 배전 및 분쇄하여 제조된 깨 가루로부터 기름을 추출하는 착유 단계(S10)가 수행된다.
이때, 착유단계(S10)는 착유기의 온도 조건이 40℃ 내지 65℃이며, 압착력은 500kgf/cm2 내지 650kgf/cm2 인 것이 바람직하다.
한편, 상술한 착유기는 기름이나 액즙 등을 압착기 등으로 짜내는 장치로, 예를 들어, 유압실린더의 승강력으로 상승되는 승강대에 착유통을 설치하고, 착유통에 분쇄된 깨 가루를 넣고 상술한 승강대를 상승시킴으로써 그 위에 있는 누름대에 따라 기름이 짜여지도록 하는 착유기일 수 있다.
그러나 곡물을 압착시켜 기름을 짜내는 방식의 착유기라면 어느 것이든 대체하여 사용 가능함이 이해될 수 있을 것이다.
S10단계 이후, 추출된 기름의 성분을 여과하는 여과단계(S20)가 수행될 수 있다.
S20단계는, 착유단계(S10)에서 추출된 기름으로부터 기름 찌꺼기를 포함하는 부유물 및 유해물질을 걸러내는 필터를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 활성탄필터 및 필터프레스를 포함하는 필터가 사용되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 활성탄 필터를 사용하는 경우, 활성탄 필터는 양쪽에 필터 케이스가 설치되어 있고, 내부에 활성탄이 삽입되어 있는 구조로 깨를 이용한 기름의 잔류 벤조피렌이 활성탄을 통과하면서 제거되는 것으로 이해할 수 있다.
이 과정은, 깨를 이용하여 기름을 착유할 때 발생하는 벤조피렌 및 각종 불순물을 일차적으로 걸러주는 전처리 공정으로 이해될 수 있을 것이다.
또 다른 실시예로, 필터프레스(Filter press)를 사용할 수 있다.
필터프레스는 정제를 하기 위해 사용되는 가장 고전적인 형식의 여과기라고 할 수 있으나, 압력 여과기가 아니면 거를 수 없는 물질이 많아 현재까지도 많이 사용되고 있으며, 거름판과 거름틀을 번갈아 늘어놓고 그 사이에 거름 천을 끼워 단단히 죄어 고정시켜 사용한다.
상술한 필터프레스는 구조가 간단하고 같은 여과기로 여러 물질을 거를 수 있으며 설치면적이 적어도 된다는 이점이 있어서 깨를 이용한 기름을 정제하는데 용이하게 사용될 수 있다.
즉, S20단계를 수행함으로써, 깨를 이용한 기름 특유의 찌꺼기가 기름 내에 잔존하는 것을 방지하며, 이는 기름 내에 이물질, 이취 및 산패가 적어 보존 기간 길게 할 수 있는 이점이 있다.
한편, 상술한 실시예는 서로 독립적으로 수행될 수 있으나, 서로 순차적 또는 동시에 하나 이상의 실시예가 결합되어 실시될 수 있다.
S20단계 이후, 추출된 기름을 승온하여 살균하는 승온살균단계(S30)가 수행될 수 있다.
S30단계는, 깨를 이용한 기름을 5초 내지 15초 동안 발화점 이하의 150℃ 내지 180℃의 온도로 가열하여 기름을 승온함으로써 세균을 살균하는 승온살균단계(S30)가 포함될 수 있다.
일반적으로 식품을 가열하면 부패의 원인인 미생물이 살균되고 효소가 불활성화되므로 식품이 미생물의 해를 입지 않아 저장성이 증가되는 이점이 있다.
한편, 깨를 이용한 기름의 경우, 발화점은 177℃ 내지 202℃로, 발화 온도 범위에서 기름의 가열 시간이 30초를 초과하면 벤조피렌의 발생함량이 기준치인 2.0mg을 초과하여 인체에 유해한 영향을 끼치게 된다.
이에 따라 본 발명에서는 깨를 이용한 기름을 5초 내지 15초 동안 발화점 이하의 150℃ 내지 180℃의 온도로 가열하여 기름을 승온함으로써 벤조피렌의 발생량을 저감하면서도 세균 살균 및 기름의 저장성을 늘릴 수 있다.
상술한 승온살균단계(S30)는, 제1 살균단계 및 제1 냉각단계가 포함되어 수행된다.
제1 살균 단계는 적어도 초음파, 원적외선 및 자외선 중 어느 하나를 포함하는 가열 수단을 이용하여 기름이송관의 일 영역을 가열함으로써 기름을 승온시킴으로써, 기름 내의 세균을 제거하는 살균 처리가 수행된다.
즉, 고온에서 단시간 살균처리를 거침으로써, 인체에 유해한 물질을 제거하고, 이에 따라 기름의 저장성을 증가할 수 있는 이점이 있다.
이때, 기름이송관의 일 영역은 기름이송관의 상부를 가열하는 것으로 이해될 수 있다.
그러나 기름이송관의 일 영역을 가열함으로써 상술한 기능과 동일한 기능을 구현하는 위치라면, 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있다.
한편, 제1 살균단계에는 다양한 실시예가 존재할 수 있다.
(제1 실시예)
기름이송관의 가열 수단으로써, 초음파를 이용하는 경우, 20kHz 대역의 고출력 초음파를 기름이송관의 일 영역에 10분 내지 15분 조사하여 사용하는 것이 바람직하다. 상술한 20kHz의 고출력 초음파는 살균작용을 통하여 식품을 보존하는데 도움이 될 뿐만 아니라 후술할 입자균질화 단계에서 분자의 붕괴를 촉진시키는 케비테이션을 만들어내며, 이는 기름의 입자를 미세화시키는데 이용될 수 있다.
(제2 실시예)
기름이송관의 가열 수단으로써 원적외선을 이용하는 경우, 5μm 내지 20μm의 파장을 갖는 원적외선을 기름이송관의 일 영역에 10분 내지 20분 조사하여 사용하는 것이 바람직하다.
원적외선을 열원으로 이용하면 온도제어가 간단하여 단시간에 살균을 할 수 있는 이점이 있어 기름을 살균하는데 용이하게 사용될 수 있다.
한편, 원적외선의 파장이 5μm 미만인 경우에는 파장이 너무 작아 강한 에너지에 의한 탄화가 발생하여 유해물질이 발생할 수 있으며, 파장이 20μm 초과인 경우에는 파장이 너무 길어 살균의 효율이 감소할 수 있다. 따라서, 원적외선의 파장 범위는 상술한 범위의 5μm 내지 20μm의 파장을 사용하여 기름이송관의 가열 수단으로 사용하는 것이 바람직하다.
(제3 실시예)
기름이송관의 가열 수단으로써 자외선을 이용하는 경우, 자외선의 파장은 가장 살균력이 강한 파장 범위인 250nm 내지 270nm인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
자외선은, 제어가 간단하며, 최근 인공적으로 세균 생명의 근원은 DNA를 파괴하는 파장 UV-C 253.7nm의 초살균선이 개발되어 식품의 오염지표인 대장균, 식중독 원인균인 황색포도구균, 비브리오균, 살모넬라균, 보튤리늄균증 병원성 세균 및 일반 세균의 사멸에 효과적으로 사용될 수 있다.
그러나 기름이송관의 일 영역을 가열함으로써 기름의 살균 처리를 가능하게 하는 가열 수단이라면, 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함은 당연할 것이다.
한편, 제1 냉각단계는, 상술한 제1 살균단계에서 고온의 열을 가함으로 인한 기름의 탄화 및 산패를 방지하기 위하여 급속으로 냉각시키는 것으로, 바람직하게는 승온된 기름을 냉각기를 이용하여 5분 내지 15분 동안 급속 냉각 처리 하는 것으로 이해될 수 있다.
S30단계 이후, 살균한 기름의 입자를 균질화 하는 입자 균질화 단계(S40)가 수행된다.
입자균질화단계(S40)는 기름이송관에 적어도 하나 이상의 밀(Mill)을 갖는 밀링머신(Milling machine)을 설치함으로써, 상술한 S10단계에서 추출된 기름에 포함되어 있는 응집된 입자를 밀링(milling)하는 밀링단계 및 S10단계에서 추출한 기름을 저장하는 오일탱크에 초음파 분산장치를 설치하여 기름의 입자를 분산시키는 초음파 분산단계가 포함될 수 있다.
한편 본 발명에서의 밀링머신이 설치됨으로써 수행되는 밀링단계는, 기름이송관 축에 고정된 하나 이상의 밀을 갖는 밀링머신이 기계적 전단력을 이용하여 착유단계에서 추출된 기름의 입자를 더욱 작게 형성하도록 하는 것으로 이해될 수 있다.
한편, 밀링단계는 밀링머신이 기름이송관의 축 하부에 설치되며, S10 내지 30 단계를 거치며 추출된 기름에 포함되어 있는 응집된 입자를 밀링하여 오일탱크에 저장되게 함으로써 균일한 입자를 가진 기름을 제공할 수 있다.
한편, 초음파 분산장치는 오일탱크의 외주면에 설치되어 초음파를 오일탱크로 1회 이상 집속시키도록 하여, 밀링 단계에서 밀링 된 기름의 입자를 더욱 작게 미세화(예를 들어, 나노미터 단위)하여 분산시킬 수 있다.
상술한 초음파 분산장치는, 오일탱크의 외주면에서 강한 초음파 음장을 형성함으로써 오일탱크 내에 저장되어 있는 깨를 이용한 기름의 입자를 나노 입자 단위로 분산되게 하며, 응집력을 낮추는 역할을 수행한다.
한편, 초음파 분산장치가 설치되는 오일탱크는 바람직하게는 금속재질로서, 예를 들어 알루미늄 등의 재질로 구성될 수 있으나, 이하 설명할 압전 진동자에서 발생한 초음파를 유체에 전달하기 위한 재질이라면 어느 재질이라도 사용될 수 있다.
압전진동자는 전기에너지를 초음파 에너지로 변환하기 위한 장치로 이해될 수 있으며, 적어도 납, 지르코늄 및 티타늄을 포함하는 압전트랜스듀서가 사용될수 있다.
그러나 이러한 기능을 수행할 수 있는 에너지 변환기라면 어떠한 에너지 변환기라도 사용될 수 있을 것이다.
언급한 바와 같이, 초음파 에너지를 가하여 물질간의 응집력을 감소시키는 기술을 본 발명에 적용함으로써, 친수성 물질과 소수성 물질을 유화제를 첨가하지 않고도 서로 균일하게 혼합할 수 있으며, 시간이 지나더라도 친수성 물질과 소수성 물질이 분리되는 현상을 최소화 시킬 수 있다.
즉, 초음파 분산단계는, 발생하는 초음파를 오일탱크로 집속시킴으로써, 서로 용해되지 않는 둘 이상의 물질의 혼합, 예를 들어, 깨를 이용한 기름에 친수성 물질인 천일염 및 올리고당 등을 첨가하여 조미료가 가미된 깨를 이용한 기름을 제조하는데 용이하게 사용될 수 있는 것이다.
S40단계의 수행 이후, 정제된 기름을 추출하는 정제유 추출단계(S50)가 수행될 수 있다.
S50단계는 S10 내지 S40단계의 수행으로 정제된 기름을 추출하는 단계로, 오일탱크의 중앙부에서 정제유가 추출되도록 하여, 혹시 있을지 모르는 잔여 침전물의 혼입을 방지하는 것으로 이해될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명의 승온살균단계(S30)를 나타낸 플로우 차트이다.
도 2를 참조하면, 승온살균단계(S30)는, 추출된 5초 내지 15초 동안 발화점 이하의 150℃ 내지 180℃의 온도로 승온하는 제1 살균 단계(S31) 및 제1 살균 단계(S31)에서 승온된 기름을 냉각기를 이용하여 5분 내지 15분 동안 급속 냉각하는 제1 냉각 단계(S32)가 포함될 수 있다.
제1 살균단계(S31)는, 적어도 초음파, 원적외선 및 자외선 중 어느 하나를 포함하는 포함하는 가열 수단을 이용하여 기름이송관의 일 영역을 가열함으로써 기름을 승온시킴으로써, 기름 내의 세균을 제거하는 살균 처리가 수행될 수 있다.
깨를 이용한 기름의 경우, 발화점은 177℃ 내지 202℃로, 발화 온도 범위에서 기름의 가열 시간이 30초를 초과하면 벤조피렌의 발생함량이 기준치인 2.0mg을 초과하여 인체에 유해한 영향을 끼치게 된다.
즉, 본 발명에서는 발화점 이하의 고온에서 단시간 살균처리를 거침으로써, 인체에 유해한 물질, 예를 들어 세균살균 및 벤조피렌등과 같은 유해물질 발생을 억제 할 수 있는 것이다.
제1 살균단계(S31)의 가열 수단을 다양한 실시예를 들어 설명하면,
(제1 실시예)
가열 수단으로써, 초음파를 이용하는 경우, 20kHz 대역의 고출력 초음파를 기름이송관의 일 영역에 10분 내지 15분 조사하여 사용하는 것이 바람직하다.
상술한 20kHz의 고출력 초음파는 살균작용을 통하여 식품을 보존하는데 도움이 될 뿐만 아니라 후술할 입자균질화 단계에서 분자의 붕괴를 촉진시키는 케비테이션을 만들어내며, 이는 기름의 입자를 미세화시키는데 이용될 수 있다.
(제2 실시예)
가열 수단으로써 원적외선을 이용하는 경우, 5μm 내지 20μm의 파장을 갖는 원적외선을 기름이송관의 일 영역에 10분 내지 20분 조사하여 사용하는 것이 바람직하다.
원적외선을 열원으로 이용하면 온도제어가 간단하여 단시간에 살균을 할 수 있는 이점이 있다.
한편, 원적외선의 파장이 5μm 미만인 경우에는 파장이 너무 작아 강한 에너지에 의한 탄화가 발생하여 유해물질이 발생할 수 있으며, 파장이 20μm 초과인 경우에는 파장이 너무 길어 살균의 효율이 감소할 수 있다.
(제3 실시예)
가열 수단으로써 자외선을 이용하는 경우, 자외선의 파장은 가장 살균력이 강한 250nm 내지 270nm인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 사용법이 간단하다는 이점이 있다.
또한, 최근 인공적으로 세균 생명의 근원은 DNA를 파괴하는 파장 UV-C 253.7nm의 초살균선이 개발되어 식품의 오염지표인 대장균, 식중독 원인균인 황색포도구균, 비브리오균, 살모넬라균, 보튤리늄균증 병원성 세균 및 일반 세균의 사멸에 효과적으로 사용될 수 있다.
한편, 제1 냉각단계는(S32), 상술한 제1 살균단계(S31)에서 고온의 열을 가함으로 인한 기름의 탄화 및 산패를 방지하기 위하여 급속으로 냉각시키는 것으로, 승온된 기름을 냉각기를 이용하여 5분 내지 15분 동안 급속 냉각 처리 하는 것으로 이해될 수 있다.
상술한 S32단계를 구현하기 위하여, 자연 방치를 통하여 냉각 처리할 수 있으나, 냉각기를 이용하여 깨를 이용한 기름의 온도를 20℃ 내지 40℃로 낮춰주는 것이 바람직하다.
그러나 S31단계에서 승온된 기름의 온도를 낮춰줄 수 있는 수단이라면 무엇이든 대체하여 사용 가능함은 당연할 것이다.
도 3은 본 발명의 입자 균질화 단계를 나타낸 플로우 차트이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 입자균질화단계(S40)는 기름이송관에 적어도 하나 이상의 밀을 갖는 밀링머신(Milling machine)을 설치함으로써, 추출된 기름에 포함되어 있는 응집된 입자를 밀링(milling)하는 밀링 단계(S41) 및 추출한 기름을 저장하는 오일탱크에 초음파 분산장치를 설치하여 기름의 입자를 분산시키는 초음파 분산단계(S42)가 포함될 수 있다.
상술한 S41단계는, 기름이송관 축에 고정된 하나 이상의 밀을 갖는 밀링머신이 기계적 전단력을 이용하여 착유단계에서 추출된 기름의 입자를 미세화하는 것으로 이해될 수 있다.
한편, 밀링머신은 기름이송관의 축 하부에 설치되며 추출된 기름에 포함되어 있는 응집된 입자를 밀링하여 오일탱크에 저장되게 함으로써 균일한 입자를 가진 기름을 제공할 수 있다.
한편, S42단계는, 오일탱크의 외주면에서 강한 초음파 음장을 형성함으로써 오일탱크 내에 저장되어 있는 깨를 이용한 기름의 입자를 나노 입자 단위로 분산되게 하며, 응집력을 낮추는 역할을 수행한다.
한편, 초음파 분산장치가 설치되는 오일탱크는 바람직하게는 금속재질로서, 예를 들어 알루미늄 등의 재질로 구성될 수 있으나, 이하 설명할 압전 진동자에서 발생한 초음파를 유체에 전달하기 위한 재질이라면 어느 재질이라도 사용될 수 있다.
압전진동자는 전기에너지를 초음파 에너지로 변환하기 위한 장치로 이해될 수 있으며, 적어도 납, 지르코늄 및 티타늄을 포함하는 압전트랜스듀서가 사용될수 있다.
그러나 이러한 기능을 수행할 수 있는 어떠한 에너지 변환기라도 사용될 수 있을 것이다.
초음파 에너지를 가하여 물질간의 응집력을 감소시키는 기술을 본 발명에 적용함으로써, 친수성 물질과 소수성 물질을 유화제를 첨가하지 않고도 서로 균일하게 혼합할 수 있으며, 시간이 지나더라도 친수성 물질과 소수성 물질이 분리되는 현상을 최소화 시킬 수 있다.
즉, 초음파 분산단계(S42)는, 발생하는 초음파를 오일탱크로 집속시킴으로써, 서로 용해되지 않는 둘 이상의 물질의 혼합, 예를 들어, 깨를 이용한 기름에 친수성 물질인 천일염 및 올리고당 등을 첨가하여 조미료가 가미된 깨를 이용한 기름을 제조하는데 용이하게 사용될 수 있는 것이다.
한편, 천일염은 인체에 이로운 미네랄 성분이 정제염에 비해 다량 함유되어 있고, 염화나트륨 함량이 낮아 고혈압과 성인병 예방에 효과적이며, 칼륨성분이 함유되어 있어 당뇨 및 노화방지에 효과적인 이점이 있다.
올리고당의 경우, 기존의 감미료인 올리고당, 맥아등 등이 가진 건강상의 결점을 개선할 수 있어 주목받는 식품 중 하나로, 예를 들어 올리고당의 한 종류인 키토올리고당을 첨가하면, 콜레스테롤 상태개선, 항균작용, 면역력 증강, 혈압상승억제, 혈당 조정 및 체내 중금속 배출 등에 도움을 줄 수 있다.
S42단계의 수행 후, 오일탱크의 기름을 5분 내지 10 분 동안 50℃ 내지 80℃로 가열 후, 10℃ 내지 25℃가 될 때까지 적어도 1회 냉각하여 잔존하는 불순물을 고체화 시켜 오일탱크 내에서 불순물을 분리하는 불순물 고체화 단계(S43)가 수행될 수 있다.
한편, S43단계는 적어도 1회 이상 반복하여 수행하도록 하여, 기름내에 잔존하는 불순물을 고체화하고, 이를 오일탱크 바닥으로 침전시켜, 불순물과 정제유를 분리되도록 처리하는 것으로 이해될 수 있다.
S43단계의 냉각 처리 수단으로는, 수냉방식을 사용하는 것이 바람직하며, 이에 따라 오일탱크에 수냉관이 설치될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 수냉관은 가열된 기름을 저장하는 오일탱크를 감싸고 있는 형태로 설치될 수 있으며, 여기에 기름의 온도 상승을 억제할 수 있는 물이나 여타 액체를 냉각수로 흘려 사용될 수 있다.
한편, 수냉관은 적어도 구리, 알루미늄을 포함하는 열전도성이 좋은 재질로 구성될 수 있으며, 냉각수로 비열이 큰 물을 사용하는 것이 바람직하다.
그러나 고온 살균된 기름의 온도 상승을 억제하여 줄 수 있는 수단이라면 무엇이든 대체하여 사용 가능함은 당연할 것이다.
도 4는 본 발명의 승온살균단계의 온도와 시간의 실시예를 그래프(100)로 나타낸 도면이다.
도 4의 A 구간은 승온살균단계 이전, 깨를 세척, 건조, 배전 및 분쇄하여 제조된 깨 가루로부터 기름을 추출하는 착유단계로 이해될 수 있다.
B 구간은 승온살균단계의 제1 가열단계로 이해될 수 있을 것이다. B 구간에서는 A구간에서 착유한 기름을 깨를 이용하여 제조한 기름을 5초내지 15초 동안 발화점 이하 온도인, 150℃ 내지 180℃의 온도로 승온시킴으로써 기름에 포함된 세균을 살균하는 작용이 수행될 수 있다.
이는 짧은 시간 내에 고온에서 살균처리를 함으로써 인체에 유해한 물질을 제거하고 이에 따라 기름의 저장성을 늘릴 수 있는 효과가 있다.
한편, 승온 살균하는 온도가 150℃ 미만인 경우, 살균의 효과가 미비할 수 있으며, 반면 승온 살균하는 온도가 180℃를 초과하는 경우 기름이 탈 수 있어 벤조피렌과 같은 유해물질을 생성할 수 있으므로 상술한 온도 범위 내에서 승온 살균을 진행하는 것이 바람직하다.
제1 가열단계에 사용되는 가열 수단은 적어도 초음파, 원적외선 및 자외선 중 어느 하나를 포함될 수 있다.
C구간은 B구간에서 승온 살균된 기름을 밀링단계를 거쳐 오일탱크에서 상온에서 5분 내지 15분 동안 급속 냉각하는 제1냉각구간을 의미한다.
또한, C구간에서는 고온에서 살균된 기름이 냉각 처리 됨으로써, 기름의 탄화 방지 및 산패 방지의 목적을 달성할 수 있다.
또한, 이러한 단계를 수행하여 기름을 제조하면 깨를 이용한 기름 특유의 맛과 향 및 색을 잃지 않으면서도 균일하고 유해물질 함량이 현저히 낮은 기름을 제조할 수 있게 된다.
한편, 상술한 냉각단계를 구현하기 위하여, 자연방치를 통하여 냉각을 시켜줄 수 있으나, 냉각기를 이용하여 깨를 이용한 기름의 온도를 20℃ 내지 40℃로 낮춰주는 것이 바람직하다.
그러나 고온에서 승온살균된 기름의 온도 상승을 억제하여 줄 수 있는 수단이라면 무엇이든 이용 가능하다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 5는 본 발명의 승온살균단계의 실시예를 나타낸 도면이다.
이하의 설명에 있어서, 도 1 내지 도 4에 대한 설명에서 언급한 내용들 중 불필요하게 중복된 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 착유된 기름은 기름이송관(110)을 통하여 오일탱크(120)로 이송되며, 가열수단, 예를 들어 초음파, 원적외선 및 자외선 중 어느 하나가 기름이송관의 일 영역(130)에 조사됨으로써 기름 내의 세균을 살균하는 제1 살균 단계가 수행될 수 있다.
한편, 초음파, 원적외선 및 자외선 중 어느 하나가 조사되는 기름이송관(110)의 일 영역은 기름이송관(110)의 상부를 가열하는 것으로 이해될 수 있다.
제1 살균단계의 수행 후, 초음파, 원적외선 및 자외선 조사를 중단하여 제1 살균단계에서 승온된 기름을 냉각기를 이용하여 5분 내지 15분 동안 급속 냉각하는 단계가 수행될 수 있다.
이는, 제1 살균단계에서 고온의 열을 가함으로 인한 기름의 탄화 및 산패를 방지하기 위하여 급속으로 냉각시키는 것으로 인체에 유해한 물질, 예를 들어 세균 제거 및 벤조피렌의 발생 억제 등의 효과를 기대할 수 있다.
도 6 내지 8은 본 발명의 밀링머신의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 기름이송관(110)의 하부에 한 쌍의 볼(ball)형 밀(200)을 갖는 밀링머신을 설치한 것을 나타낸 도면이다.
기름이송관 축에 고정된 하나 이상의 밀(200)을 갖는 밀링머신은 기름의 이송 경로와 동일한 방향으로 회전 운동을 함으로써 생성되는 기계적 전단력을 이용하여 멸균단계를 거친 기름에 형성될 수 있는 응집된 입자를 밀링하여 오일탱크에 저장되게 함으로써 균일한 입자를 가진 기름을 제공한다.
즉, 밀(200)의 전단력을 이용하여, 응집된 기름 입자를 미세화하는 것으로써, 균일한 기름을 형성하도록 하는 것으로 이해될 수 있다.
도7은 기름이송관(110)의 하부에 한쌍의 팔각 밀을 갖는 밀링머신을 설치한 것을 나타낸 도면이다.
도 6에서 언급한 바와 같이, 기름이송관 축에 고정된 하나 이상의 밀(200)을 갖는 밀링머신은 기름의 이송 경로와 동일한 방향으로 회전 운동을 함으로써 생성되는 기계적 전단력을 이용하며, 이에 따라 응집된 기름 입자를 미세화하여 균일한 기름을 형성하도록 하는 것으로 이해될 수 있다.
도8은 기름이송관(110)의 하부에 다수의 밀을 갖는 밀링머신을 설치한 것을 나타낸 도면이다.
앞에서 언급한 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 밀링머신은 회전 운동을 함으로써 생성되는 기계적 전단력을 이용하여, 다수의 크기가 다른 밀(200)을 설치하여 응집된 기름의 입자를 더욱 효율적으로 미세화 하여 균일한 기름을 형성하는 것으로 이해될 수 있다.
상술한 도 6 내지 8의 실시예는 서로 독립적으로 수행될 수 있으나, 서로 순차적 또는 동시에 하나 이상의 실시예가 결합되어 실시될 수 있다.
도 9 및 10은 본 발명의 초음파 분산장치의 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 오일탱크의 하부 외주면에 설치된 컵(Cup)타입의 초음파 분산 장치(300)를 설치한 것을 나타낸 도면이다.
이렇게 설치된 초음파 분산장치(300)는 외주면 하부에서 강한 초음파 음장을 형성하고, 이를 오일탱크(120)로 1회 이상 집속되게 함으로써, 오일탱크(120) 내에 저장되어 있는 깨를 이용한 기름의 입자를 나노 입자 단위로 분산되게 하며, 응집력을 낮추는 기능을 수행한다.
즉, 초음파 에너지를 가하여 물질간의 응집력을 감소시키는 기술을 본 발명에 적용함으로써, 친수성 물질과 소수성 물질을 유화제를 첨가하지 않고도 서로 균일하게 혼합할 수 있으며, 시간이 지나더라도 친수성 물질과 소수성 물질이 분리되는 현상을 최소화 시킬 수 있는 것이다.
이에 따라, 서로 용해되지 않는 둘 이상의 물질의 혼합, 예를 들어, 깨를 이용한 기름에 친수성 물질인 천일염 및 올리고당 등을 첨가하여 조미료가 가미된 깨를 이용한 기름을 제조하는데 용이하게 사용될 수 있다.
도 10은 오일탱크(120)의 양측면에 설치된 배스(Bath)타입의 초음파 분산장치(300)를 나타낸 도면이다. 배스 타입의 경우, 초음파 분산장치(300)가 대상물질의 양쪽에 위치하며, 이로 인해, 오일탱크(120)에 저장된 기름에 초음파가 전달되는 것으로 이해할 수 있다.
이렇게 설치된 초음파 분산장치(300)는 외주면 양측면에서 강한 초음파 음장을 형성하고, 도 9에서와 마찬가지로, 형성한 초음파를 오일탱크(120)에 집속시켜 오일탱크(120) 내에 저장되어 있는 깨를 이용한 기름의 입자의 응집력을 낮추는 기능을 수행한다.
예를 들어, 오일 탱크(120) 안에 깨를 이용한 기름과 친수성 물질이 혼합되어있을 경우, 오일탱크(120) 안은 매우 높은 주파수(짧은 파장)의 에너지에 의해 분산이 수행되기 때문에, 물과 기름 등의 친수성 물질 및 소수성 물질의 입자들의 크기가 예를 들어 나노미터 단위로 분산되어 나노에멀젼이 가능하여, 더욱 효과적으로 분산시킬 수 있으며, 캐비테이션 역시 구조상 균일하게 이루어질 수 있도록 할 수 있어 분산의 지속성 및 효율이 매울 높아지는 장점이 있다.
즉, 고품질의 균일하고 안정성 있는 깨를 이용한 기름 및 기능성 혼합유를 제조할 수 있는 것이다.
이러한 과정을 수행하여 깨를 이용한 기름을 제조하면, 착유하는 공정에서 생성되는 다량의 벤조피렌 및 불순물을 효과적으로 정제할 수 있으며, 깨를 이용한 기름을 섭취 시 체내에 유입되는 유해물의 함량을 낮출 수 있다.
또한, 깨를 이용한 기름 특유의 맛과 향 및 색을 잃지 않으면서도 기름 내에 포함 또는 생성 될 수 있는 불순물, 세균 및 벤조피렌 등의 유해물질을 저감화할 수 있어서, 고품질의 균일하고 안정성 있는 깨를 이용한 기름을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 9 및 10의 초음파 분산장치(300)는 오일탱크(120) 내부의 기름을 대상으로 초음파가 강하게 집속 된다.
예를 들어, 본 발명에 의한 초음파 분산장치(300)는 물과 기름 등의 친수성 물질 및 소수성 물질의 입자들의 사이즈가 기존의 방법에 비해 매우 작게, 예를 들어 나노미터 단위로 나노에멀젼이 가능하여 더욱 효과적으로 분산시킬 수 있으며, 캐비테이션 역시 구조상 균일하게 이루어질 수 있도록 할 수 있고, 분산의 지속성이 크게 향상되어 분산의 효율을 매우 높일 수 있는 장점이 있다.
한편, 초음파 분산 장치에는 전원공급장치 및 이에 설치되는 주파수 변조부가 포함될 수 있으며, 주파수 변조부는 초음파 분산장치(300), 구체적으로는 압전 진동자에서 발생하는 초음파의 주파수를 변조하는 기능을 수행하게 할 수 있다.
도 11은 본 발명의 깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조 방법에 사용되는 수냉관(400)의 실시예를 나타낸 도면이다.
본 발명에서 사용되는 수냉관(400)은 가열된 기름을 저장하는 오일탱크(120)를 감싸고 있는 형태로 설치될 수 있으며, 여기에 기름의 온도 상승을 억제할 수 있는 물이나 여타 액체를 냉각수로 흘려 사용될 수 있다.
한편, 오일탱크(120)는 바람직하게는 열전도성이 좋은 금속재질로서, 예를 들어 알루미늄 등의 재질로 구성될 수 있으며, 수냉관(400)도 마찬가지로, 적어도 구리, 알루미늄을 포함하는 열전도성이 좋은 금속 재질로 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 수냉관(400)에 흘려주는 냉각수로는 물을 사용하는 것이 바람직하다.
물의 비열은 1cal/g?k으로, 즉, 1g의 물의 온도를 1K만큼 올리는데 필요한 열량이 1cal로서, 큰 비열을 갖고 있으며, 이에 따라 다량의 열을 흡수하더라도 자신의 온도는 크게 변하지 않는 특성을 지니기 때문에 본 발명의 냉각수로 적합하게 사용될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (14)

  1. 깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조 방법에 있어서,
    깨를 세척, 건조, 배전 및 분쇄하여 제조된 깨 가루로부터 기름을 추출하는 착유 단계;
    상기 착유단계의 추출된 기름의 성분을 여과하는 여과 단계;
    상기 여과 단계에서 여과된 기름을 초음파, 원적외선 및 자외선 중 어느 하나의 가열 수단을 이용하여 기름이송관의 상부 일 영역을 가열함으로써 승온 살균하는 승온 살균 단계;
    상기 승온 살균 단계에서 살균한 기름의 입자를 균질화하는 입자 균질화 단계; 및
    상기 입자 균질화 단계의 수행 후, 오일탱크의 중앙부에서 정제된 기름을 추출하는 정제유 추출 단계;를 포함하되,
    상기 입자 균질화 단계는,
    상기 기름이송관의 축 하부에 적어도 하나의 밀을 갖는 밀링머신을 설치함으로써, 상기 착유단계에서 추출된 기름에 포함되어 있는 응집된 입자를 밀링하는 밀링 단계; 및
    상기 착유 단계에서 추출한 기름을 저장하는 오일탱크에 초음파 분산장치를 설치하여 기름의 입자를 분산시키는 초음파 분산 단계;를 포함하고,
    상기 입자 균질화 단계의 수행 후,
    오일탱크의 기름을 5분 내지 10분 동안 50℃ 내지 80℃로 가열 후, 수냉 방식을 사용하여 10℃ 내지 25℃가 될 때까지 적어도 1회 냉각하여 잔존하는 불순물을 고체화시켜 오일탱크 내에서 불순물을 분리하는 불순물 고체화 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 승온살균단계는,
    깨를 이용한 기름을 5초 내지 15초 동안 발화점 미만의 150℃ 내지 180℃의 온도로 승온하는 제1 살균 단계; 및
    상기 제1 살균 단계에서 승온된 기름을 냉각기를 이용하여 5분 내지 15분 동안 급속 냉각하는 제1 냉각 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 분산단계는,
    상기 초음파 분산장치가 상기 오일탱크의 외주면에 설치되도록 하며, 상기 초음파 분산장치의 압전 진동자가 압전 트랜스듀서인 것을 특징으로 하는 깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 분산단계는,
    상기 초음파 분산장치로부터 발생하는 초음파를 상기 오일탱크에 적어도 1회 이상 집속시킴으로써, 기름의 입자를 분산시키는 것을 특징으로 하는 깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 분산단계는,
    상기 초음파 분산장치에서 발생되는 초음파로부터, 적어도 천일염 및 올리고당을 포함하는 친수성 물질을 상기 추출한 기름과 혼합하는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 착유 단계는,
    착유기의 온도 조건이 40℃ 내지 65℃이며, 압착력은 500kgf/cm2 내지 650kgf/cm2 인 것을 특징으로 하는 깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 여과단계는,
    상기 착유 단계에서 추출된 기름으로부터 기름 찌꺼기를 포함하는 부유물을 걸러내는 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 깨를 이용한 기름의 정제 공정을 포함한 제조방법.
  14. 삭제
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