KR102442321B1 - 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 식품이 포장된 최종 단계인 완제품에 자력을 가하면 제품 내에 포함된 금속성 이물질이 자력에 의해 당겨지면서 발생하는 무게 변화를 이용하여 금속성 이물질을 검출하는 검사 장치에 관한 것이다.
이를 위하여, 제품의 무게에 따른 압력을 측정하는 압력 측정 센서, 데이터 변환 및 표시용 전자회로, 자력을 발생시키는 전자석, 이물질 존재여부의 판단 및 기계장치 제어용 전자회로, 제품 제거용 기계장치를 포함한다.
본 발명에 의해서, 비교적 저렴한 비용으로 검출 효과가 큰 금속성 이물질 검사 장치 및 그 방법을 제안하여, 종래의 검출 방법들과 더불어 추가적으로 적용 가능한 방안을 제안하고자 한다.

Description

식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 장치 및 그 방법 {Apparatus and method thereof for detecting metallic impurities in foods}

본 발명은 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 식품이 포장된 최종 단계인 완제품에 자력을 가하면 제품 내에 포함된 금속성 이물질이 자력에 의해 당겨지면서 발생하는 무게 변화를 이용하여 금속성 이물질을 검출하는 검사 장치에 관한 것이다.

식품의 원재료, 제조 환경 및 공정 등의 원인으로 발생하는 이물질 혼입 사고는 최근 5년간(2015년부터 2019년까지) 식품의약품안전처에 신고 된 사례만 총 21,544건이며, 종류별로는 벌레(6,852건, 31.2%), 곰팡이(2,452건, 11.4%), 금속(1,863건, 8.6%), 플라스틱(1,439건, 6.7%) 순서로 발생하였다.

상기 기술된 바와 같이, 이물질 혼입 사례의 수도 많지만, 단 한번의 이물질 혼입 사고만으로도 사회적으로 큰 이슈가 되어 제품 및 회사의 이미지에 상당한 타격을 입는 것이 현실이다.

특히, 식품에 포함된 금속성 이물질은 다른 종류의 이물질과는 다르게 전적으로 제조회사의 과실로 발생하기 때문에, 다른 이물질과 더불어 더 특별한 관리가 필요하다.

이에 따라, 현재 식품 제조회사에서는 금속성 이물질을 검출하여 제거하기 위해 다양한 방법들을 적용하고 있다.

대표적으로 영구자석 또는 전자석의 자력을 이용하여 금속성 이물질을 부착하여 제거하는 방법, 금속에서 반사되는 엑스선(Roentgen rays, X-rays)으로 촬영하여 금속성 이물질을 검출하는 방법, 금속의 전자기 유도현상을 이용하여 전자기파로 금속성 이물질을 검출하는 방법, 가시광선 또는 근적외선 카메라로 촬영된 이미지를 분석하여 금속성 이물질을 검출하는 방법 등 다양한 방법들이 이미 실용화되어 적용되고 있다.

하지만 상기 기술된 종래의 방법들은 각각 장점과 단점을 모두 가지고 있는 바, 대부분의 식품 제조회사들은 하나 이상의 방법을 적용함으로써 장점을 활용하고 단점을 보완하여 이물질 혼입을 방지하고자 노력하고 있다.

따라서 본 발명에서는 비교적 저렴한 비용으로 검출 효과가 큰 금속성 이물질 검사 장치 및 그 방법을 제안하여, 종래의 검출 방법들과 더불어 추가적으로 적용 가능한 방안을 제안하고자 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 금속성 이물질 검출 방법들이 가진 단점을 보완할 수 있는 추가적인 방안을 제시하는 데 있다.

본 발명에 따른 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 장치 및 그 방법은 비교적 저렴한 비용으로 구축이 가능하면서도 상당히 큰 검출 효과를 갖기 때문에, 기존의 제조 및 검사 공정에 추가하여 사용함으로써, 종래의 이물질 검출 장치의 단점을 보완하는 것을 목적으로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 방법은 식품 제조 공정의 컨베이어 벨트를 따라 이동하는 제품의 무게(A)를 측정하는 단계; 상기 제품에 자력을 가해서 인력(attraction force)을 발생시키는 단계; 인력이 발생된 상태에서 제품의 무게(B)를 재측정하는 단계; 상기 원 무게(A)와 재측정 무게(B)를 비교하여 금속성 이물질의 존재를 파악하는 단계; 이물질이 혼입된 제품을 제조 공정에서 제거하는 단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 장치는 식품 제조 공정의 컨베이어 벨트에 부착되어 제품의 무게에 따른 압력을 측정하는 압력 측정 센서; 측정된 압력을 무게로 변환하여 표시하는 전자회로; 인가된 전류에 의해서 자력을 발생시키는 전자석; 측정된 무게를 비교하고 금속성 이물질의 존재를 판단하여 기계장치를 가동시키는 전자회로; 판단 결과에 따라 이물질이 혼입된 제품을 제조 공정에서 제거하는 기계장치;를 포함한다.

본 발명에 따른 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 장치 및 그 방법은 비교적 저렴한 비용으로, 종래의 이물질 검출 장치들이 갖는 단점을 보완하는 추가적인 검사 장치로 활용이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 장치를 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 방법의 순서도를 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 장치에서 제품의 무게(A)를 측정하는 도면
도 4는 본 발명에 따른 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 장치에서 자력이 가해진 상태에서 제품의 무게(B)를 재측정하는 도면
도 5는 본 발명에 따른 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 장치에서 금속성 이물질이 혼입된 제품을 제조 공정에서 제거하는 도면

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

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 때에서, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해서 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 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

식품 원재료의 관리 소홀, 비위생적인 제조 환경, 제조 공정 상의 결함 등의 원인으로 발생하는 이물질 혼입 사고는 최근 5년간(2015년부터 2019년까지) 식품의약품안전처에 신고 된 사례만 총 21,544건이며, 종류별로는 벌레(6,852건, 31.2%), 곰팡이(2,452건, 11.4%), 금속(1,863건, 8.6%), 플라스틱(1,439건, 6.7%) 순서로 발생하였다.

상기 기술된 바와 같이, 이물질 혼입 사례의 수도 적지 않지만 그 횟수에 상관없이 단 한번의 이물질 혼입 사고만으로도 사회적으로 큰 이슈가 되어 제품 및 회사의 이미지에 상당한 타격을 입는 것이 현실이다.

이 중에서 벌레 및 곰팡이는 제조뿐 아니라 유통 단계에서도 관리 소홀 및 부적절한 보관 등으로 발생할 가능성 크지만, 식품에 포함된 금속성 이물질은 전적으로 제조회사의 과실로 발생하기 때문에, 다른 이물질과 더불어 더 특별한 관리가 필요하다.

이에 따라, 현재 식품 제조회사에서는 금속성 이물질을 검출하여 제거하기 위해 다양한 방법들을 적용하고 있다.

종래의 가장 간단하면서도 직접적인 방법으로 영구자석 또는 전자석의 자력을 이용하여 금속성 이물질을 부착하여 제거하는 방법이 널리 사용된다. 자력으로 부착하여 제거하는 방법은 가루나 액체 등의 원재료에 포함된 금속성 이물질을 검출, 제거하는 것에 매우 효과적이지만, 고체 형태의 원재료나 제조 공정의 중간에 혼입되는 금속성 이물질을 검출하거나 제거하기 어렵다. 특히, 제품이 포장된 완제품 상태에서는 금속성 이물질을 직접적으로 검출하거나 제거하는 것은 불가능하다.

또 다른 종래의 방법으로 금속에서 반사되는 엑스선(Roentgen rays, X-rays)으로 촬영하여 검출하는 방법이나 금속에 전계를 가하면 자계가 발생하고 이 자계에 의해서 다시 전계가 발생하는 전자기 유도현상을 이용하여 검출하는 방법도 이미 상용화가 되어 실제 제조 현장에서 사용되고 있다.

상기 엑스선이나 전자기 유도현상을 이용한 검출 방법은 제조의 어떤 단계에서도 적용할 수 있고 또 매우 정확하게 금속성 이물질의 포함여부를 식별할 수 있는 장점이 있는 반면, 초기에 상당히 고가의 설비를 필요로 하며 장비의 운용 및 유지비용도 계속적으로 많이 소요된다는 단점을 가지고 있다. 또한, 인체에 유해할 정도는 아니지만 식품에 엑스선이나 전자파를 조사하는 것 자체에 소비자가 부정적인 인식을 가질 수도 있다.

마지막으로 가시광선 또는 근적외선 카메라로 촬영된 이미지를 분석하여 금속성 이물질을 검출하는 종래의 방법은 엑스선이나 전자파를 조사한다는 부정적 인식으로부터 자유로울 수 있지만, 초기 설비비와 운용 유지비가 고가인 점과, 가시광선 또는 근적외선 이미지를 분석하는 과정에서 부정확한 결과가 도출된다는 단점을 가지고 있다.

상기 기술된 바와 같이, 종래의 다양한 검출 방법들이 각각의 장단점을 가지고 있는 바, 대부분의 식품 제조회사들은 하나 이상의 방법을 적용함으로써 장점을 활용하고 단점을 보완하여 이물질 혼입을 방지하고자 노력하고 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 장치 및 그 방법은 전자석의 자력과 단순 무게 측정을 사용함으로써, 비교적 저렴한 초기 설비비와 운용유지비를 가지면서도, 제조의 어느 단계에서도 적용할 수 있고, 분석이나 해석이 필요 없이 단순 무게 비교만으로도 정확하게 금속성 이물질의 혼입여부를 판단할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 장치 및 그 방법에 대해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 장치를 도시한 그림이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 검사 장치는 해당 제품(101) 제조 공정의 한 단계로 포함될 수 있도록, 전체 제조 공정의 컨베이어 벨트(102)에 설치된다.

본 발명에 따른 검사 장치는 제품(101)의 무게에 의해서 컨베이어 벨트(102)가 받는 하방 압력을 측정하는 압력 측정 센서(103a,103b), 압력 측정 센서(103a,103b) 방향(하방)으로 인력을 발생시키는 자력을 가하기 위한 전자석(104), 압력 측정 센서(103a,103b)로부터 측정된 값을 무게로 변환하여 표시(105)하는 전자회로(106)와 원 무게(A)와 재측정 무게(B)를 비교하여 금속성 이물질이 존재여부를 판단하여 기계장치를 가동시키는 전자회로(107), 그리고 판단결과에 따라 금속성 이물질이 혼입된 제품을 제조 공정에서 제거하는 기계장치(108)를 포함하는 본체(109)를 구비한다.

도 2는 본 발명에 따른 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 방법의 순서도를 도시한 그림이다.

또한 도 3은 본 발명에 따른 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 장치에서 제품의 무게(A)를 측정하는 실시예를 도시한 그림이며, 도 4는 본 발명에 따른 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 장치에서 자력이 가해진 상태에서 제품의 무게(B)를 재측정하는 실시예를 도시한 그림이다.

도 2의 순서도와 도 3 및 도 4의 실시예를 바탕으로, 본 발명에 따른 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 장치의 동작원리에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 금속성 이물질 검사는 해당 제품(301)이 제조 공정의 컨베이어 벨트(302)를 타고 압력 측정 구간(303)으로 이동하는 것으로 시작한다.(201)

압력 측정 구간(303)으로 이동한 제품(301)은 해당 제품의 무게에 의해서 컨베이어 벨트(302)가 받는 하방 압력을 발생시키고, 그 압력은 압력 측정 센서(304a,304b)로 측정된다.(202)

측정된 압력값은 본체의 전자회로를 통해 원 무게(A)로 변환된다.(203)

이 후, 컨베이어 벨트(401) 아래에 있는 전자석(402)에 전류(403)가 가해져서 자력이 발생하면, 제품(404)을 당기는 인력(405)이 발생하게 된다.(204)

인력(405)이 발생한 상태에서, 제품(404)은 압력 측정 센서(406a,406b)에 의해 압력이 측정된다.(205)

재측정된 압력값은 본체의 전자회로를 통해서 재측정 무게(B)로 변환된다.(206)

이 경우, 만약 제품(404)에 금속성 이물질이 포함되어 있다면 전자석(402)의 자력에 인한 인력(405)으로 제품이(404)이 당겨지게 되고 더 높은 하방 압력을 받게 되어 재측정 무게(B)는 원 무게(A)이 비해 증가할 것이다. 또한, 금속성 이물질이 포함되어 있지 않다면, 자력은 아무런 효과를 발휘할 수 없고 그에 따라 재측정 무게(B)는 원 무게(A)와 같을 것이다.

따라서, 재측정 무게(B)가 원 무게(A) 보다 크다면,(207) 기계장치를 작동하여 제품(404)을 제조공정에서 제거한다.(208)

그리고 재측정 무게(B)가 원 무게(A)와 같다면,(207) 제품(404)은 그대로 제조 공정의 다음 단계로 넘어가게 되면서, 검사 동작은 끝나게 된다.(209)

도 5는 본 발명에 따른 식품에 혼입된 금속성 이물질 검사 장치에서 금속성 이물질이 혼입된 제품을 제조 공정에서 제거시키는 실시예를 도시한 그림이다.

상기 기술된 작동원리에 따라, 원 무게(A)에 비해서 재측정 무게(B)가 증가하여 금속성 이물질이 혼입된 제품(501)이라고 판단되면, 본체에 포함된 전자회로에 의해서 기계장치(502)가 동작하여 제품(501)을 제조 공정의 컨베이어 벨트(503)에서 제거한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

101, 301, 404, 501 : 제조중인 제품
102, 302, 401, 503 : 제조 공정의 컨베이어 벨트
103, 304, 406 : 압력 측정을 위한 압력 측정 센서
104, 402 : 자력을 발생시키는 전자석
105 : 무게 표시 디스플레이
106 : 데이터 변환용 전자회로
107 : 판단 및 제어용 전자회로
108, 502 : 제품 제거용 기계장치
109 : 전자회로 및 기계장치를 포함하는 본체
201~209 : 검사 방법의 순서도
303 : 컨베이어 벨트 내 압력 측정 구간
403 : 전자석에 인가되는 전류
405 : 자력에 의해 발생된 인력

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 제품에 혼입된 금속성 이물질 검사 장치는
   
   제조 공정의 컨베이어 벨트에 부착되어 제품의 무게를 측정하는 측정장치
   
   제품에 포함된 금속성 이물질에 인력(引力, attraction)을 발생시키는 자석,
   
   이물질이 혼입된 제품을 제조 공정에서 제거하는 기계장치,
   
   상기 측정장치, 자석, 기계장치를 제어하고 금속성 이물질 혼입 여부를 판단하는 전자회로를 구비하고,
   
   상기 측정장치로 제품의 원래 무게(W1)를 측정한 후, 상기 자석으로 제품에 인력을 발생시킨 상태에서 제품의 무게(W2)를 재측정하고,
   
   상기 원래 무게(W1)와 재측정 무게(W2)의 차이를 비교하여,
   
   금속성 이물질이 혼입된 제품은 상기 자석이 그 이물질을 잡아 당기는 인력에 의해서 무게가 증가하므로, 무게차(W2-W1)가 있는 경우 그 제품을 상기 기계장치에 의해서 제조 공정에서 제거하는
   
   것을 특징으로 하는 검사 장치

Images