KR102336028B1 - 마이크로 버블을 이용한 천연첨가물을 주입하기 위한 식품 제조 장치 및 식품 제조 방법 - Google Patents

마이크로 버블을 이용한 천연첨가물을 주입하기 위한 식품 제조 장치 및 식품 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로 버블을 이용한 천연첨가물을 주입하기 위한 식품 제조 장치 및 식품 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 천연첨가물 수용액이 수용된 챔버 내의 온도 및 압력을 조절함과 동시에 천연첨가물 수용액에 마이크로버블을 공급하여 식품이 교반되도록 하여 복수 개의 식품이 균일한 상품성을 갖도록 하는 마이크로 버블을 이용한 천연첨가물을 주입하기 위한 식품 제조 장치 및 식품 제조 방법에 관한 것이다.

Description

마이크로 버블을 이용한 천연첨가물을 주입하기 위한 식품 제조 장치 및 식품 제조 방법{Food manufacturing equipment and food manufacturing methods for injecting natural additives using microbubbles}
본 발명은 마이크로 버블을 이용한 천연첨가물을 주입하기 위한 식품 제조 장치 및 식품 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 천연첨가물 수용액이 수용된 챔버 내의 온도 및 압력을 조절함과 동시에 천연첨가물 수용액에 마이크로버블을 공급하여 식품이 교반되도록 하여 복수 개의 식품이 균일한 상품성을 갖도록 하는 마이크로 버블을 이용한 천연첨가물을 주입하기 위한 식품 제조 장치 및 식품 제조 방법에 관한 것이다.
농산물, 임산물과 같은 천연식품은 별도의 가공 공정을 거치지 않고 자연에서 생산되는 그대로 섭취되는 것이 일반적이다.
농산물 중에서 특히 과일은 비타민 C가 풍부하고 단맛이 많으며 향기가 좋아 남녀노소 할 것 없이 많이 섭취되고 있다.
과일에는 수분이 85~90％로 가장 많이 포함되고, 나머지 단백질, 지방, 당분, 탄수화물, 무기질 등이 포함되어 있다.
과일의 맛은 단맛, 신맛이 주고, 단맛과 신맛의 균형은 완숙되었을 때가 최고이다. 일반적으로, 과일의 품질은 모양과 육질, 당도, 유효 성분 등에 의해 결정된다.
과일의 신맛은 말산, 시트르산, 타르타르산 등의 유기산에 의한 것이고, 감귤류는 시트르산, 포도는 타르타르산, 사과는 말산이 주체를 이룬다. 그 밖에 과일에는 안토시아닌, 카로티노이드, 플라보노이드, 엽록소 등의 천연 색소가 들어 있다. 과일의 향기성분은 수십 종이 있으며, 이들이 조화를 이루어 각종 과일의 독특한 향기를 낸다.
이러한 과일들은 재배 방법, 종, 기후, 재배지 등에 따라 약간의 차이는 있으나 그 구성 성분은 거의 비슷하다.
최근 들어서는 인체에 유용한 각종 성분들을 다량으로 함유하는 웰빙식품이 인기를 끌고 있으나, 과일은 기본성분 이외에 인위적으로 다른 성분들의 함량을 증가시키는 방법은 많이 제안되지 않고 있다.
특히, 과일의 당도를 향상시키거나 다른 유효성분을 포함시키기 위해 노력이 이루어지고 있으나, 기존의 방법으로는 많은 한계가 있다. 과일에 유효성분을 함침시켰다 하더라도 함침시킬 당시의 온도 및 압력과 시중에 판매될 때의 온도 및 압력 차이에 따라 유효성분이 과일 외부로 배출되고 과일의 껍질이 갈라지는 현상도 일어난다.
따라서, 과일 등과 같은 천연식품에 유효성분을 침투시켜 당도를 향상시키거나 다른 기능성 성분을 섭취할 수 있도록 하고, 외부의 온도가 상승하더라도 함침된 유효성분의 배출을 방지할 수 있는 방법이 요구되는 실정이다.
등록특허공보 제10-2245079호 2021.04.21. 등록특허공보 제10-2153854호 2020.09.02.
본 발명은 상기 종래 기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 천연첨가물 수용액이 수용된 챔버 내의 온도 및 압력을 조절함과 동시에 천연첨가물 수용액에 마이크로버블을 공급하여 식품이 교반되도록 하여 복수 개의 식품이 균일한 상품성을 갖도록 하는 마이크로 버블을 이용한 천연첨가물을 주입하기 위한 식품 제조 장치 및 식품 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 부에 천연첨가물 수용액 및 식품이 수용된 상태로 밀폐 가능하게 구성되는 챔버(100); 상기 챔버(100) 내부 온도가 기설정된 온도로 조절되게 하는 온도조절부(200); 상기 챔버(100) 내부의 압력이 기설정된 압력으로 조절되게 하는 압력조절부(300); 상기 챔버(100) 내부의 천연첨가물 수용액에 마이크로버블을 공급하는 마이크로버블 공급부(400); 및 상기 온도조절부(200), 압력조절부(300) 및 마이크로버블 공급부(400)의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 챔버(100)는, 내부와 상부가 개방 가능하게 이루어지되 측벽이 2중 구도로 이루어진 몸체(110); 및 상기 몸체(110)의 개방된 상부에 개폐 가능하게 구비되는 도어(120);를 포함하도록 한다.
아울러, 상기 몸체(110)는, 상기 몸체(110)의 내벽과 외벽의 사이에 형성된 냉각공간(111); 천연첨가물 수용액 또는 물이 공급되게 하는 첨가물 유입구; 상기 몸체(110)의 내부에 수용된 유체가 배출되게 하는 첨가물 배출구; 및 면상에 복수 개의 통공이 형성된 상태로 몸체(110) 내부 공간을 구획하도록 구비되는 복수 개의 격벽(112);을 포함하도록 한다.
한편, 상기 압력조절부(300)는, 상기 챔버(100)의 일측에 구비되어 상기 챔버(100)의 내부 공간의 압력을 측정하며, 측정된 감지값을 제어부로 전달하는 압력센서(310); 상기 챔버(100)의 내부로 공기를 주입하여 상기 챔버(100) 내부의 압력이 상승되게 하는 공기 주입부(320); 및 상기 챔버(100)의 내부 공기를 배출하여 상기 챔버(100) 내부의 압력이 하강되게 하는 공기 배출부(330);를 포함하도록 한다.
이때, 상기 제어부는, 상기 공기 배출부(330)의 동작에 의해 상기 챔버(100)의 내부 공기가 배출되도록 하여 상기 챔버(100)의 내부가 설정된 시간동안 음압이 되게 한 뒤, 상기 공기 배출부(330)의 동작을 정지하고, 상기 공기 주입부(320)가 동작되게 하여 상기 챔버(100)의 내부로 공기를 주입하여 상기 챔버(100) 내부가 설정된 시간동안 양압이 되게 함에 따라 식품 내에 천연첨가물의 유효성분이 주입되게 한다.
한편, 상기 마이크로버블 공급부(400)는, 상기 챔버(100)의 외측에 구비되어 공기를 공급하도록 구성되는 마이크로버블 생성부(410); 일단이 상기 마이크로버블 생성부(410)와 연결되고, 타단이 상기 챔버(100)를 관통하여 내부 공간에 배치되는 마이크로버블 공급배관(420); 및 상기 마이크로버블 공급배관(420)에 복수 개가 이격 배치되되, 상기 챔버(110)의 격벽(112)에 의해 구획된 각 공간에 하나 이상이 구비되며, 상기 마이크로버블 공급배관(420)을 따라 전달되는 공기가 첨가물로 공급되게 하는 마이크로버블 공급노즐(430);를 포함하도록 한다.
이때, 상기 마이크로버블 공급노즐(430)은, 경사진 상방으로 공기를 공급하도록 이루어지되, 격벽(112)에 의해 구획된 하나의 공간에 구비된 복수 개가 서로 다른 방향으로 공기를 공급하도록 구성되도록 한다.
한편, 상기 챔버(100)의 하부에는, 상기 챔버(100)에 수용된 첨가물을 전달받아 소정의 속도로 다시 챔버(100)의 내부로 공급하는 첨가물 재공급부(500)가 더 구비되도록 한다.
이때, 상기 첨가물 재공급부(500)는, 양단이 상기 챔버(100)의 하측 내부와 연통되도록 구비되는 재공급배관(510); 상기 재공급배관(510)의 상에 구비되어 첨가물이 한방향으로 유동되도록 첨가물을 흡기하는 재공급팬(520); 및 상기 재공급배관(510) 상에 구비되는 재공급밸브(530);를 포함하도록 한다.
한편, 본 발명의 마이크로 버블을 이용한 천연첨가물을 주입하기 위한 식품 제조 장치를 이용한 식품 제조 방법은 상기 챔버(100)의 내부에 식품을 구비하고, 설정된 수위로 천연첨가물 수용액을 공급하는 식품 및 첨가물 투입단계; 상기 식품 및 첨가물 투입단계 이후, 공기 공급밸브(323)는 밀폐하고, 상기 공기 배출밸브(333)을 개방하여 상기 챔버(100)의 내부 공기가 외부로 배출되게 하여 상기 챔버(100)의 내부가 기설정된 음압이 되게 한 뒤, 이 상태를 일정시간 동안 유지하는 식품 내 공기 배출단계; 및 상기 공기 배출밸브(333)을 폐쇄하고, 공기 공급밸브(323)를 개방하여 상기 챔버(100)의 내부로 공기가 공급되게 하여 상기 챔버(100)의 내부가 기설정된 양압이 되게 한 뒤, 이 상태를 일정시간 동안 유지하는 유효성분 주입단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 천연첨가물 수용액이 수용된 챔버 내의 압력을 음압과 양압으로 조절하여 식품 내에 유효성분이 주입되도록 이루어짐에 따라 간단한 장비를 이용하여 천연첨가물이 주입된 식품을 제조할 수 있게 하는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 챔버 내에 양압을 부가하는 과정에서 천연첨가물 수용액에 마이크로버블을 공급하여 식품이 교반되도록 하여 복수 개의 식품이 균일한 상품성을 갖도록 하는 장점이 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 마이크로버블의 공급과 동시에 챔버 내부의 수용액을 챔버의 외부로 배출하고 이를 소정의 압력 및 속도를 갖는 상태로 다시 재공급하도록 이루어짐에 따라 식품의 교반이 더욱 원활하게 이루어지게 함으로써, 전체적으로 균일하게 첨가물이 주입된 식품의 제조가 더욱 원활하게 이루어지게 하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로버블을 이용한 천연첨가물을 주입하기 위한 식품 제조 장치의 개략 도면.
도 2는 본 발명에 적용되는 온도 조절부의 사용 실시예의 도면.
도 3은 본 발명에 적용되는 압력조절부, 마이크로버블 공급부 및 재공급부의 사용 실시예의 도면.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 마이크로 버블을 이용한 천연첨가물을 주입하기 위한 식품 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 천연첨가물 수용액이 수용된 챔버 내의 온도 및 압력을 조절함과 동시에 천연첨가물 수용액에 마이크로버블을 공급하여 식품이 교반되도록 하여 복수 개의 식품이 균일한 상품성을 갖도록 하는 마이크로 버블을 이용한 천연첨가물을 주입하기 위한 식품 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 챔버(100), 온도조절부(200), 압력조절부(300), 마이크로버블 공급부(400) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(100)는 식품 내에 천연첨가물의 주입되도록 하는 것으로서, 내부에 천연첨가물 수용액 및 식품이 수용된 상태로 밀폐 가능하게 구성되도록 한다.
이때, 상기 천연첨가물 수용액(이하, 첨가물이라 함)은 천연첨가물과 물이 일정한 비율로 혼합된 것을 용액을 의미하며, 상기 천연첨가물은 식품에 침투하여 유리한 효과를 나타낼 수 있는 약용성분, 식용성분, 향기성분 등으로 이루어지는데, 예를 들면, 사포닌, 비타민, 셀레늄, 아연, 바나듐, 칼슘, 식이유황, 식용성 향료, 식용 가능한 기능성 물질 중 선택되는 하나 이상을 수용성 물질로 이루어진다.
또한, 식품으로는 과일 또는 채소(예를 들면, 토마토, 고구마, 감자, 오이, 사과, 딸기, 배, 참외, 수박, 파프리카 등)를 포함하는 모든 농산물로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 챔버(100)에 수용되는 식품은 통기성이 좋은 자루 등에 담긴 상태로 자루째 챔버(100)의 내부에 수용되도록 하는데, 이때, 상기 자루는 내부 공간이 넉넉한 것으로 하여 수용된 식품들이 이후 후술할 마이크로 버블에 의해 배치된 위치가 변경될 수 있게 한다.
한편, 상기 챔버(100)는 내부와 상부가 개방 가능하게 이루어지되 측벽이 2중 구도로 이루어진 몸체(110) 및 상기 몸체(110)의 개방된 상부에 개폐 가능하게 구비되는 도어(120)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 몸체(110)의 내벽과 외벽의 사이에 냉각공간(111)이 형성되는 2중 구조로 이루어져, 몸체(110) 내부 공간의 온도 유지가 더욱 안정적으로 이루어질 수 있게 하는데, 냉각공간(111)을 이용한 챔버(100) 내부 온도 제어방법에 대해서는 이후 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
한편, 상기 몸체(110)는 천연첨가물 수용액 또는 물이 공급되게 하는 첨가물 유입구, 상기 몸체(110)의 내부에 수용된 유체가 배출되게 하는 첨가물 배출구 및 면상에 복수 개의 통공이 형성된 상태로 몸체(110) 내부 공간을 구획하도록 구비되는 복수 개의 격벽(112)을 포함하여 구성된다.
상술하면, 상기 챔버(100)의 외측에는 천연첨가물 수용액이 저장된 첨가물 탱크(130)가 구비되고, 상기 첨가물 유입구는 첨가물 공급배관(140)에 의해 첨가물 탱크(130)와 연결된 상태가 되도록 한다.
이때, 상기 첨가물 공급배관(140)에는 첨가물 공급밸브(141) 및 첨가물 공급펌프(142)가 구비되며, 상기 몸체(110)의 내부 일측에는 내부 수위를 측정하는 수위센서(113)가 구비되도록 하여 상기 수위센서(113)에 의해 측정된 수위가 기설정된 수위 미만인 경우, 상기 첨가물 공급밸브(141)가 개방된 상태가 되고, 상기 공급펌프가 동작됨에 따라 상기 첨가물 탱크(130)로부터 상기 챔버(100)의 내부로 천연첨가물 수용액이 전달되게 한다.
한편, 상기 첨가물 배출구는 상기 챔버(100)의 내부에 수용된 첨가물을 외부로 배출하는 첨가물 배출배관(150)과 연결되고, 상기 첨가물 배출배관(150)에는 첨가물 배출밸브(151)가 구비되어 식품에 첨가물의 주입 공정이 완료되면 상기 첨가물 배출배관(150)이 개방되면서 내부에 수용된 첨가물이 배출될 수 있게 한다.
이때, 상기 첨가물 배출배관(150)은 별도의 처리장치와 연결되어 천연첨가물 수용액이 상기 처리장치로 전달될 수 있게 한다.
한편, 상기 격벽(112)은 상기 몸체(110)의 내부 공간을 분할하는 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 예를 들면, 복수 개가 서로 면대향된 상태로 일방향으로 배치된 형태로 구성되거나, 복수 개가 격자 형태를 이루도록 배치될 수 있다.
한편, 상기 챔버(100)는 상기 도어(120)의 밀폐시 내부가 진공 상태가 되도록 하여 천연첨가물의 침투작업이 안정적으로 이루어질 수 있게 한다.
한편, 상기 온도조절부(200)는 천연첨가물의 주입 과정에서 챔버(100) 내부의 온도를 조절하기 위한 것으로서, 상기 챔버(100) 내부 온도가 기설정된 온도로 조절될 수 있도록 구성된다.
상기한 목적을 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 온도조절부(200)는 온도센서(210), 냉매 공급부(220), 냉매 배출부(230) 및 열교환부(240)를 포함하여 구성될 수 있다.
상술하면, 상기 온도센서(210)는 상기 챔버(100)의 일측에 구비되어 상기 챔버(100) 내부의 천연첨가물 수용액의 온도를 측정하도록 이루어진다.
상기 냉매 공급부(220)는 일단이 상기 챔버(100)의 내벽과 외벽 사이의 냉각공간(111)과 연통되고, 타단이 열교환부(240)와 연통되도록 이루어져, 상기 열교환부(240)로부터 냉각된 냉매를 전달받아 상기 챔버(100)의 측벽 내부로 공급되게 한다.
이때, 상기 냉매 공급부(220)에는 냉매 공급밸브(221)가 구비되어 상기 제어부에 의해 개폐가 결정되도록 한다.
한편, 상기 냉매 배출부(230)는 일단이 상기 냉각공간(111)과 연통되고, 타단이 열교환부(240)와 연통되도록 이루어져, 상기 챔버(100)로부터 냉매를 전달받아 상기 열교환부(240)로 전달하도록 이루어진다.
이때, 상기 냉매 배출부(230)에는 냉매 배출밸브(231)가 구비되어 상기 제어부에 의해 개폐가 결정되도록 한다.
한편, 상기 냉각공간(111)에는 상기 냉매 공급부(220)로부터 전달받은 냉매가 하나의 유동 경로를 구성하면서 상기 냉매 배출구로 전달되게 하는 냉매유로가 형성되도록 하여 상기 냉매가 냉매유로를 따라 유동되는 과정에서 상기 챔버(100)의 내부에 수용된 첨가물의 냉각이 이루어지게 한다.
한편, 상기 열교환부(240)는 상기 냉배 배출부(230)로부터 전달받은 냉매가 설정된 온도로 냉각되도록 하고, 냉각된 냉매를 상기 냉배 공급부로 전달하도록 이루어진다.
상기한 구성에 따라 상기 온도조절부(200)는 챔버(100)의 내부에 수용된 천연첨가물 수용액이 설정된 온도를 유지할 수 있게 한다.
부연하면, 상기 온도조절부(200)는 최초 동작시, 냉매가 일정한 온도로 냉각된 상태로 상기 챔버(100)의 내부로 공급되게 하며, 이후, 상기 온도센서(210)에 의해 측정된 첨가물의 온도가 기설정된 온도범위를 벗어난 상태가 되면, 상기 냉매 배출밸브(231)가 개방되도록 하여 상기 챔버(100) 내의 냉매가 상기 열교환부(240)로 전달되어 다시 냉각될 수 있게 한 뒤, 상기 냉매 공급밸브(221)를 개방하여 상기 챔버(100)로 냉각된 냉매가 공급되도록 하면서 상기 챔버(100)의 내부에 수용된 첨가물이 다시 냉각될 수 있게 한다.
상기 냉매의 냉각 및 공급과정은 상기 온도센서(210)에 의해 측정된 첨가물의 온도가 기설정된 온도 상태가 될 때까지 이루어지도록 하며,
이로 인해 상기 챔버(100)의 내부 온도는 각 공정에 따라 적절한 온도를 안정적으로 유지할 수 있게 한다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 압력조절부(300)는 천연첨가물의 주입 과정에서 챔버(100) 내부의 압력을 조절하기 위한 것으로서, 상기 챔버(100) 내부의 압력이 기설정된 압력으로 조절될 수 있도록 구성되는데, 이를 위해, 압력센서(310), 공기 주입부(320) 및 공기 배출부(330)를 포함하여 구성된다.
상기 압력센서(310)는 상기 챔버(100)의 일측에 구비되어 상기 챔버(100)의 내부 공간의 압력을 측정하며, 측정된 감지값을 제어부로 전달하도록 이루어진다.
상기 공기 주입부(320)는 상기 챔버(100)의 내부로 공기를 주입하여 상기 챔버(100) 내부의 압력이 상승하도록 한다.
부연하면, 상기 챔버(100)의 외부에는 내부에 공기가 저장되는 공급용 공기탱크(321)가 구비되고, 상기 공기 주입부(320)는 공기 공급배관(322)에 의해 상기 공급용 공기탱크(321)와 연결되도록 하며, 공기 공급배관(322)에는 공기 공급밸브(323) 및 공기 공급펌프가 구비되어 상기 공기 공급밸브(323)가 개방된 상태일 때, 공기 공급펌프가 소정의 압력으로 공기를 상기 챔버(100)의 내부로 공급함에 따라 상기 챔버(100) 내부의 압력이 상승되게 한다.
한편, 상기 공기 배출부(330)는 상기 챔버(100)의 내부 공기를 배출하여 상기 챔버(100) 내부의 압력이 하강하도록 한다.
상술하면, 상기 챔버(100)의 외부에는 상기 챔버(100)로부터 공기를 전달받아 처리하는 배출용 공기탱크(331)가 구비되며, 상기 공기 배출부(330)는 공기 배출배관(332)에 의해 상기 배출용 공기탱크(331)와 연결되도록 하며, 상기 공기 배출배관(332)에는 공기 배출밸브(333) 및 공기 배출펌프가 구비되어 상기 공기 배출밸브(333)이 개방된 상태일 때, 상기 공기 배출펌프가 상기 챔버(100)의 내부 공기를 배출하여 상기 배출용 공기탱크(331)로 전달함에 따라 상기 챔버(100) 내부의 압력이 하강하도록 한다.
상기한 구성에 따라 본원발명에서는 챔버(100) 내부의 압력을 조절하여 식품에 첨가제가 주입될 수 있게 한다.
상술하면, 상기 압력조절부(300)는 상기 챔버(100) 내부에 첨가물과 식품이 모두 수용되되, 상기 챔버(100) 내부의 첨가물의 온도가 기설정된 온도가 되면, 상기 공기 배출밸브(333)이 개방되면서 상기 챔버(100) 내부의 공기가 배출되도록 한다.
이때, 상기 챔버(100) 내부의 공기 배출은 상기 압력센서(310)에 의해 측정되는 압력이 기설정된 음압에 도달할 때까지 연속적으로 이루어지도록 하며, 상기 챔버(100) 내부의 압력이 설정된 음압에 이르게 되면, 공기 배출밸브(333)이 밀폐하면서 상기 챔버(100)의 내부 압력이 일정 시간동안 유지되게 함으로써, 식품 내부의 공기가 외부로 배출되면서 첨가물의 주입이 쉽게 이루어질 수 있게 한다.
상기한 과정 이후, 상기 압력조절부(300)는 상기 공기 공급밸브(323)를 개방하여 상기 챔버(100)의 내부로 소정의 압력을 갖는 공기를 공급하게 되며, 공급된 공기에 의해 상기 챔버(100)의 내부 압력이 기설정된 양압에 도달하게 되면, 상기 공기 공급밸브(323)를 밀폐하고 이 상태를 일정 시간동안 유지되게 함으로써, 첨가물에 포함된 유효성분이 식품의 내부로 주입될 수 있게 한다.
한편, 상기 마이크로버블 공급부(400)는 상기 챔버(100) 내부에 수용된 식품이 교반되게 하는 마이크로 버블을 공급하기 위한 것으로서, 상기 챔버(100) 내부의 천연첨가물 수용액에 마이크로버블을 공급하도록 이루어진다.
이를 위해 상기 마이크로버블 공급부(400)는 마이크로버블 생성부(410), 마이크로버블 공급배관(420) 및 마이크로버블 공급노즐(430)을 포함한다.
상기 마이크로버블 생성부(410)는 상기 챔버(100)의 외측에 구비되어 공기를 공급할 수 있도록 구성된다.
한편, 상기 마이크로버블 공급배관(420)은 일단이 상기 마이크로버블 생성부(410)와 연결되고, 타단이 상기 챔버(100)를 관통하여 내부 공간에 배치되도록 한다.
상술하면, 상기 마이크로버블 공급배관(420)은 상기 챔버(100)의 바닥면에 인접하게 구비되도록 하며, 격벽(112)에 의해 구획된 각 공간에 배치될 수 있도록 복수 개의 분기관 형태로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 마이크로버블 공급노즐(430)은 상기 마이크로버블 공급배관(420)에 복수 개가 이격 배치되되, 격벽(112)에 의해 구획된 각 공간에 하나 이상이 구비되며, 상기 마이크로버블 공급배관(420)을 따라 전달되는 공기가 첨가물로 공급되게 한다.
이때, 상기 마이크로버블 공급노즐(430)은 경사진 상방으로 공기를 공급하도록 이루어지되, 격벽(112)에 의해 구획된 하나의 공간에 구비된 복수 개가 서로 다른 방향으로 공기를 공급하도록 이루어진다.
이에 따라 상기 마이크로버블 공급노즐(430)을 통해 공급되는 공기는 소정의 압력을 갖는 상태로 서로 다른 경사진 상방으로 공급되며, 이로 인해 해당 위치에 구비된 식품이 마이크로버블에 의해 무작위로 부유되면서 뒤섞이게 되는 바, 첨가물에 용해된 유효성분이 식품 전체에 균일하게 주입되게 한다.
한편, 본원발명에서는 마이크로버블 공급부(400)를 이용하여 챔버(100) 내에 수용된 식품의 교반이 이루어지게 함으로써, 첨가물에 포함된 유효성분의 주입 효율을 향상하도록 하고 있는데, 이때, 교반 효율을 더욱 높이기 위해 상기 챔버(100)의 하부에는 상기 챔버(100)에 수용된 첨가물을 전달받아 소정의 속도로 다시 챔버(100)의 내부로 공급하는 첨가물 재공급부(500)가 더 구비될 수 있다.
상술하면, 상기 첨가물 재공급부(500)는 양단이 상기 챔버(100)의 내부와 연통되도록 구비되는 재공급배관(510), 상기 재공급배관(510)의 상에 구비되어 첨가물이 한방향으로 유동되도록 첨가물을 흡기하는 재공급팬(520) 및 상기 재공급배관(510) 상에 구비되는 재공급밸브(530)를 포함한다.
이때, 상기 재공급배관(510)의 일측은 상기 챔버(100)의 측벽 또는 격벽(112)을 따라 상방으로 연장되되, 첨가물의 수중에 잠긴 상태가 되도록 구비되고, 상기 재공급배관(510)의 타측은 상기 챔버(100)의 하부에서 챔버(100)의 내부에 구비된 식품보다 하방에 위치하도록 구비되도록 하는데, 더욱 상세하게는 상기 재공급배관(510)의 타측은 상기 마이크로버블 공급배관(420)과 마이크로버블 공급노즐(430)의 사이 높이에 위치되게 한다.
이러한 상태에서 상기 재공급팬(520)은 첨가물이 상기 재공급배관(510)의 일측에서 타측으로 유동되게 동작되도록 한다.
한편, 상기 첨가물 재공급부(500)는 격벽(112)에 의해 구획된 공간에 대응하여 각각 구비되어 동작될 수 있게 한다.
상기한 구성에 따라 본원발명은 식품 제조 과정에서 마이크로버블의 공급과 동시에 상기 첨가물 재공급부(500)가 동작되게 하여 식품의 교반이 더욱 원활하게 이루어질 수 있게 한다.
상술하면, 상기 마이크로버블 공급시, 상기 재공급밸브(530)가 개방되게 하고, 이 상태에서 상기 재공급팬(520)이 동작되도록 하면, 챔버(100) 내부에 수용된 첨가물이 상기 재공급배관(510)의 일측을 통해 유입되고, 유입된 유체는 상기 재공급팬(520)에 의해 소정의 압력 및 속도를 갖는 상태로 유동되어 상기 재공급배관(510)의 타측을 통해 상기 챔버(100)의 내부로 다시 공급되면서 하부에 배치된 식품을 상방으로 가압하게 된다.
이로 인해 최하부에 배치된 식품이 상방으로 부유하게 되면서 식품의 교반이 더욱 원활하게 이루어져, 유효성분의 주입효율이 더욱 향상되게 한다.
이때, 상기 재공급배관(520)의 일측은 수위에 인접한 위치에 구비되는 바, 챔버(100)의 내부로 공급되는 마이크로버블의 유동을 방해하지 않는 동시에 마이크로버블 공급노즐(430)과 인접한 위치에서 첨가물을 다시 재공급하게 이루어지는 바, 마이크로버블의 교반 작업이 더욱 원활하게 이루어지게 한다.
한편, 상기 제어부는 상기 온도조절부(200), 압력조절부(300) 및 마이크로버블 공급부(400)의 동작을 제어하도록 이루어진다.
상술하면, 상기 제어부는 식품을 제조하기 위한 각 공정에서 필요한 온도 및 압력에 따라 챔버(100) 내부의 환경을 조절하게 되며, 식품 제조 과정에서 마이크로버블이 공급되면서 유효성분이 투입된 식품 제조가 더욱 원활하게 이루어지게 한다.
이러한 각 제조 과정에 대해서는 하기에서 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
1.식품 및 첨가물 투입단계
식품 및 첨가물 투입단계는 첨가물이 포함된 식품을 제조하기 위한 준비단계로서, 상기 챔버(100)의 내부에 식품을 구비하고, 설정된 수위로 천연첨가물 수용액을 공급하는 과정이다.
상술하면, 상기 식품 및 첨가물 투입단계에서는 준비된 자루에 식품을 담은 뒤, 자루를 상기 챔버(100)에 수용하고 도어(120)를 밀폐하며, 이후, 첨가물 공급밸브(141)를 개방하여 상기 챔버(100)의 내부로 첨가물이 공급될 수 있게 한다.
이때, 상기 온도조절부(200)는 상기 챔버(100)의 냉각공간(111)으로 설정된 온도의 냉매가 유입되도록 하여 챔버(100)의 내부 공간이 설정된 온도로 냉각된 상태가 되게 한다.
이러한 설정 온도는 관리자가 식품의 종류에 따라 적절하게 설정하여 사용할 수 있으며, 본원발명에서는 10 ~ 18℃의 온도로 설정하게 되며, 바람직하게는 14 ~ 15℃의 온도로 설정하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 챔버(100)의 내부가 일정한 온도로 유지되는 상태로 상기 챔버(100)의 내부로 첨가물이 설정된 수위까지 공급되며, 이 과정에서 챔버(100) 내부의 온도가 설정된 온도범위를 벗어나게 되면, 상기 제어부는 챔버(100)로 공급된 냉매가 배출되어 다시 냉각된 상태로 공급되게 하면서 챔버(100)의 내부 온도를 일정하게 유지하게 된다.
상기한 과정에 의해 상기 챔버(100)의 내부에 첨가물이 설정된 수위까지 공급되면, 상기 제어부는 첨가물의 공급이 중단되게 하고, 이 상태에서 챔버(100) 내부의 온도가 설정된 온도 범위 내에 존재하는 것으로 판단되면, 다음 공정이 이루어질 수 있게 한다.
2. 식품 내 공기 배출단계
식품 내 공기 배출단계는 식품의 내부에 포함된 공기 등을 배출하여 유효성분의 주입이 원활하게 이루어지게 하기 위한 것으로서, 부연하면, 상기 챔버(100)의 내부 공기를 외부로 배출하여 상기 챔버(100) 내부의 압력이 기설정된 음압이 되게 하는 과정이다.
상술하면, 상기 식품 내 공기 배출단계는 상기 식품 및 첨가물 투입단계 이후, 공기 공급밸브(323)는 밀폐하고, 상기 공기 배출밸브(333)을 개방하여 공기 배출펌프가 동작되게 함에 따라 상기 챔버(100)의 내부 공기가 외부로 배출되게 한다.
이는 상기 챔버(100)의 내부 압력이 기설정된 음압에 도달할 때까지 연속적으로 이루어지게 되며, 설정된 기압에 도달된 이후, 상기 공기 배출밸브(333)을 폐쇄하여 3 ~ 10분 동안 이 상태가 유지되도록 함에 따라 식품에 포함된 공기가 충분이 배출될 수 있게 한다.
즉, 상기와 같이 본원발명의 식품 내 공기 배출단계는 챔버(100) 내부의 공기를 외부로 배출함으로써, 챔버(100) 내부가 음압이 되게 함에 따라 식품 내 포함된 공기를 배출하는 과정이다.
3. 유효성분 주입단계
유효성분 주입단계는 식품에 유효성분이 주입될 수 있게 하는 과정으로서, 상기 식품 내 공기 배출단계 이후, 상기 챔버(100)의 내부에 공기를 공급하여 상기 챔버(100)의 내부 압력이 기설정된 양압이 되게 하는 과정이다.
상술하면, 상기 유효성분 주입단계에서는 상기 공기 배출밸브(333)을 폐쇄하고, 공기 공급밸브(323)를 개방한 뒤, 공기 공급펌프가 동작되게 하여 상기 챔버(100)의 내부로 공기가 공급되게 하는데, 이는 상기 챔버(100)의 내부 압력이 0.03 ~ 5bar에 도달할 때까지 연속적으로 이루어지게 된다.
이 상태가 되면, 상기 공기 공급밸브(323)가 밀폐되게 하고, 3 ~ 8분 동안 양압을 유지함으로써, 첨가물에 포함된 유효성분이 압력에 의해 식품의 내부로 주입되게 한다.
이때, 상기 유효성분 주입단계에서는 첨가물 내로 마이크로버블을 공급하여 식품이 교반되게 하는 교반단계를 포함하도록 한다.
상술하면, 상기 교반단계는 상기 챔버(100)의 내부 압력이 설정된 양압에 도달하여 일정한 압력을 유지하는 상태가 되면, 마이크로버블 공급부(400)가 동작되면서 상기 챔버(100)의 내부 하단측에서 소정의 압력 및 속도로 마이크로버블이 공급되고, 공급되는 마이크로버블에 의해 상하방향에 배치된 식품이 서로 뒤섞이면서 교반이 이루어지게 한다.
이때, 상기 유효성분 주입단계는 상기 챔버(100) 내부의 첨가물을 배출한 뒤, 이를 기설정된 소정의 압력 및 속도로 다시 챔버(100)의 내부로 공급하는 재공급단계를 더 포함할 수 있다.
상술하면, 상기 유효성분 주입단계는 상기 교반단계가 이루어짐과 동시에 상기 재공급배관(510)을 통해 첨가물과 마이크로버블을 포함한 유체가 배출 및 재공급되게 함으로써, 챔버(100) 내에 수용된 식품이 안정적으로 뒤섞이게 되면서 교반됨에 따라 첨가물의 주입이 전체적으로 균일하게 이루어져 일정한 상품성을 갖게 한다.
즉, 상기와 같이 본원발명의 유효성분 주입단계에서는 챔버(100) 내부에 공기를 주입하는 것으로 챔버(100) 내부를 양압으로 형성하여 첨가물에 포함된 유효성분이 식품 내로 주입될 수 있게 하며, 이때, 전체적으로 균일하게 첨가물이 주입될 수 있게 하기 위해 마이크로버블을 공급하거나 챔버(100) 내부의 첨가물을 배출 및 재공급함으로써 식품이 교반될 수 있게 하는 과정이다.
한편, 상기 식품 내 공기 배출단계 및 유효성분 주입단계가 진행되는 과정에서 챔버(100) 내부의 온도가 변화하게 되면서 설정온도를 벗어나게 되면, 상기 온도조절부(200)가 동작되면서 챔버(100)의 내부가 일정한 온도를 유지할 수 있게 한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
100 : 챔버 110 : 몸체
111 : 냉각공간 112 : 격벽
113 : 수위센서 120 : 도어
130 : 첨가물 탱크 140 : 첨가물 공급배관
141 : 첨가물 공급밸브 142 : 첨가물 공급펌프
150 : 첨가물 배출배관 151 : 첨가물 배출밸브
200 : 온도조절부 210 ; 온도센서
220 : 냉매 공급부 221 : 냉매 공급밸브
230 : 냉매 배출부 231 : 냉배 배출밸브
240 : 열교환부
300 : 압력조절부 310 : 압력센서
320 : 공기 주입부 321 : 공급용 공기탱크
322 : 공기 공급배관 323 : 공기 공급밸브
330 : 공기 배출부 331 : 배출용 공기탱크
332 : 공기 배출배관 333 : 공기 배출밸브
400 ; 마이크로버블 공급부 410 : 마이크로버블 생성부
420 : 마이크로버블 공급배관 430 : 마이크로버블 공급노즐
500 ; 재공급부 510 : 재공급배관
520 : 재공급팬 530 : 재공급밸브

Claims (10)

  1. 내부에 천연첨가물 수용액 및 식품이 수용된 상태로 밀폐 가능하게 구성되되, 면상에 복수 개의 통공이 형성된 복수 개의 격벽(112)이 내부 공간을 구획하도록 구비되는 챔버(100);
    상기 챔버(100) 내부 온도가 기설정된 온도로 조절되게 하는 온도조절부(200);
    상기 챔버(100) 내부의 압력이 기설정된 압력으로 조절되게 하는 압력조절부(300);
    상기 챔버(100) 내부의 천연첨가물 수용액에 마이크로버블을 공급하는 마이크로버블 공급부(400); 및
    상기 온도조절부(200), 압력조절부(300) 및 마이크로버블 공급부(400)의 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하며,
    상기 마이크로버블 공급부(400)는,
    상기 챔버(100)의 외측에 구비되어 공기를 공급하도록 구성되는 마이크로버블 생성부(410);
    일단이 상기 마이크로버블 생성부(410)와 연결되고, 타단이 상기 챔버(100)를 관통하여 내부 공간에 배치되는 마이크로버블 공급배관(420); 및
    상기 마이크로버블 공급배관(420)에 복수 개가 이격 배치되되, 상기 챔버(100)의 격벽(112)에 의해 구획된 각 공간에 하나 이상이 구비되며, 상기 마이크로버블 공급배관(420)을 따라 전달되는 공기가 첨가물로 공급되게 하는 마이크로버블 공급노즐(430);
    를 포함하며,
    상기 마이크로버블 공급노즐(430)은,
    경사진 상방으로 공기를 공급하도록 이루어지되, 격벽(112)에 의해 구획된 하나의 공간에 구비된 복수 개가 서로 다른 방향으로 공기를 공급하도록 구성되며,
    상기 챔버(100)의 하부에는,
    상기 챔버(100)에 수용된 첨가물을 전달받아 소정의 속도로 다시 챔버(100)의 내부로 공급하는 첨가물 재공급부(500)가 더 구비되며,
    상기 첨가물 재공급부(500)는,
    양단이 상기 챔버(100)의 하측 내부와 연통되도록 구비되는 재공급배관(510);
    상기 재공급배관(510)의 상에 구비되어 첨가물이 한방향으로 유동되도록 첨가물을 흡기하는 재공급팬(520); 및
    상기 재공급배관(510) 상에 구비되는 재공급밸브(530);
    를 포함하며,
    상기 재공급배관(510)은,
    일단이 상기 챔버(100)의 측벽 또는 격벽(112)을 따라 상방으로 연장되면서 수위에 인접한 위치에 구비되고, 타단이 상기 챔버(100)의 내부 하부측 상기 마이크로버블 공급배관(420)과 마이크로버블 공급노즐(430)의 사이 높이에 배치되며,
    상기 재공급팬(520)은,
    첨가물이 상기 재공급배관(510)의 일측에서 타측으로 유동되도록 동작되게 하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 천연첨가물을 주입하기 위한 식품 제조 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버(100)는,
    내부와 상부가 개방 가능하게 이루어지되 측벽이 2중 구도로 이루어진 몸체(110); 및
    상기 몸체(110)의 개방된 상부에 개폐 가능하게 구비되는 도어(120);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 천연첨가물을 주입하기 위한 식품 제조 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 몸체(110)는,
    상기 몸체(110)의 내벽과 외벽의 사이에 형성된 냉각공간(111);
    천연첨가물 수용액 또는 물이 공급되게 하는 첨가물 유입구;
    상기 몸체(110)의 내부에 수용된 유체가 배출되게 하는 첨가물 배출구; 및
    면상에 복수 개의 통공이 형성된 상태로 몸체(110) 내부 공간을 구획하도록 구비되는 복수 개의 격벽(112);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 천연첨가물을 주입하기 위한 식품 제조 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 압력조절부(300)는,
    상기 챔버(100)의 일측에 구비되어 상기 챔버(100)의 내부 공간의 압력을 측정하며, 측정된 감지값을 제어부로 전달하는 압력센서(310);
    상기 챔버(100)의 내부로 공기를 주입하여 상기 챔버(100) 내부의 압력이 상승되게 하는 공기 주입부(320); 및
    상기 챔버(100)의 내부 공기를 배출하여 상기 챔버(100) 내부의 압력이 하강되게 하는 공기 배출부(330);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 버블을 이용한 천연첨가물을 주입하기 위한 식품 제조 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 공기 배출부(330)의 동작에 의해 상기 챔버(100)의 내부 공기가 배출되도록 하여 상기 챔버(100)의 내부가 설정된 시간동안 음압이 되게 한 뒤, 상기 공기 배출부(330)의 동작을 정지하고, 상기 공기 주입부(320)가 동작되게 하여 상기 챔버(100)의 내부로 공기를 주입하여 상기 챔버(100) 내부가 설정된 시간동안 양압이 되게 함에 따라 식품 내에 천연첨가물의 유효성분이 주입되게 하는 것을 특징으로 하는 천연첨가물을 주입하기 위한 식품 제조 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 1 내지 청구항 5 중 선택되는 어느 한 항의 마이크로 버블을 이용한 천연첨가물을 주입하기 위한 식품 제조 장치를 이용한 식품 제조 방법에 있어서,
    상기 챔버(100)의 내부에 식품을 구비하고, 설정된 수위로 천연첨가물 수용액을 공급하는 식품 및 첨가물 투입단계;
    상기 식품 및 첨가물 투입단계 이후, 공기 공급밸브(323)는 밀폐하고, 공기 배출밸브(333)을 개방하여 상기 챔버(100)의 내부 공기가 외부로 배출되게 하여 상기 챔버(100)의 내부가 기설정된 음압이 되게 한 뒤, 이 상태를 일정시간 동안 유지하는 식품 내 공기 배출단계; 및
    상기 공기 배출밸브(333)을 폐쇄하고, 공기 공급밸브(323)를 개방하여 상기 챔버(100)의 내부로 공기가 공급되게 하여 상기 챔버(100)의 내부가 기설정된 양압이 되게 한 뒤, 이 상태를 일정시간 동안 유지하는 유효성분 주입단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 식품 제조 방법.
KR1020210081644A 2021-06-23 2021-06-23 마이크로 버블을 이용한 천연첨가물을 주입하기 위한 식품 제조 장치 및 식품 제조 방법 KR102336028B1 (ko)

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