KR102479907B1 - 씨앗 복원성을 갖는 저온건조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공실 내에 씨앗을 진공 및 냉각 처리하는 단계; 및 상기 진공실에서 냉각된 씨앗에 원적외선을 조사하는 단계;를 포함하는 것인, 씨앗건조방법에 관한 것으로, 종래보다 저 비용으로 씨앗 복원을 제공하는 효과, 씨앗의 복원성 향상 및 씨앗 보관 기간 동안 소요비용이 들지 않는 효과를 제공할 수 있다.

Description

씨앗 복원성을 갖는 저온건조방법{Low temperature drying method with seed restoration}

본 발명은 씨앗 복원성을 갖는 저온건조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 진공실 내에서 냉각된 씨앗에 적외선을 조사하는 씨앗건조방법을 제공하여 씨앗의 복원성 향상 및 보관기간 동안의 소요비용이 들지 않는 효과 제공에 관한 것이다.

많은 종류의 종자는 건조저장으로 종자의 함수율이 5~10%가 되도록 말려서 통풍되도록 보관하게 되는데, 밤, 도토리, 호도, 은행과 같이 전분과 단백질이 많은 대립종자는 함수율이 떨어지면 발아력도 떨어지므로, 젖은 모래와 섞어 함수율이 35%이하로 떨어지지 않도록 하며 얼지 않을 정도의 저온 저장한다. 이 외 종자의 특성에 따라　다양한 방법으로 저장을 하는데 주로 채소와 꽃씨로 건조하여 실온 보관과 저온저장을 한다. 종자는 성숙종자를 채취하되 벌레 먹지 않고 색이 좋으며, 알이 크고 일정한 종자를 사용한다. 정선한 종자는　바람이 잘 통하는 그늘에서 2주 이상 잘 말려 공기가 통하지 않은 재질로 밀봉(진공보관시 더 장기간 보관)하여, 1~2℃(냉장)보관하고 보관시 온도변화가 되지 않도록 하며, 여러 해 사용분을　소분 저장하면 좋다. 일반적으로 장기 보관시 영하 18~20℃에서 보관한다. 단, 장기 보관시 종자가 완전하게 건조하지 않았다면 오히려 얼어 죽어 발아가 안될 수 있으므로, 종자의 건조는 매우 중요하다. 종자는 저온저장 하여 몇 년 사용할 수 있는 것이 아니며, 1년을 묵혀야 발아가 잘되는 종류가 있는가 하면 1년만 되어도 발아가 안되는 종류가 있으므로, 사용할 종자의 수명이 어떤 종류인지 알아두고 그에 맞게 저장하는 것이 중요하다.

종래, 씨앗 보관 방법은 저온에서 보관하는 방법을 사용하고 있었으나, 장기 저장에 따른 비용이 들고 일부 발아가 되지 않는 문제점이 있다.

이러한 배경하에, 본 발명자들은 일정온도나 일정 습도의 조건을 이용하여 복원이 가능한 씨앗을 확보할 수 있을 것으로 보고 종래의 문제를 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 저장 비용 절감 및 씨앗 복원력을 향상시키기 위해 콜드트랩진공실 내에서 적외선을 조사하는 건조방법으로 접근하여 본 발명을 완성하였다.

대한민국 등록특허 20-0242125

본 발명의 목적은 진공실에서 씨앗을 진공상태를 유지하고 냉각 처리하는 단계; 상기 냉각된 씨앗에 원적외선을 조사하는 단계; 및 상기 씨앗을 건조시키는 단계;를 포함하는, 복원력이 향상된 씨앗건조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 씨앗건조방법을 포함하는, 씨앗 복원력 향상 방법.

이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 한편, 본 발명에서 개시된 각각의 설명 및 실시형태는 각각의 다른 설명 및 실시 형태에도 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에서 개시된 다양한 요소들의 모든 조합이 본 발명의 범주에 속한다. 또한, 하기 기술된 구체적인 서술에 의하여 본 발명의 범주가 제한된다고 볼 수 없다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양태는, 진공실에서 씨앗을 진공상태를 유지하고 냉각 처리하는 단계, 상기 냉각된 씨앗에 원적외선을 조사하는 단계 및 상기 씨앗을 건조시키는 단계를 포함하는, 복원력이 향상된 씨앗건조방법을 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 하나의 양태는, 상기 본 발명의 씨앗건조방법을 포함하는 씨앗 복원력 향상 방법.

구체적으로, 상기 씨앗 건조방법은 종래의 씨앗 보관 방법이 가지는 장기저장에 따른다 비용 일부 발아가 되지 않는 문제점을 극복한 것으로, 상기 씨앗건조방법은 저비용으로 씨앗의 복원이 가능하며 보관기간 동안 소요비용이 들지 않는 효과를 제공할 수 있다.

상기 씨앗 건조방법으로 씨앗 복원력 향상방법은 제 1단계로 진공실에서 씨앗을 진공상태로 유지하고 냉각 처리하는 단계를 포함한다.

본 발명의 제1단계 이전에 균일한 크기로 씨앗을 선별하는 단계를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 기장은 알맹이가 작고 씨앗 크기가 다양해 발아력의 차이가 크므로 본 발명의 냉각 처리하는 단계 이전에 균일한 크기로 씨앗을 선별하는 단계를 더 포함하여 발아력의 차이가 없는 조건을 제공할 수 있다.

본 발명의 용어, "씨앗복원력"은 일반적으로 씨앗을 건조저장하여 보관하게 되는데 장기 보관시 씨앗의 발아가 되지 않는 문제점을 해결하기 위해 건조 저장을 위한 함수율을 유지하고 장기저장 하여도 발아되는 복원력을 확보한 것을 말한다.

본 발명의 용어, "씨앗"는 종자식물이라고도 하며, 즉 겉씨식물과 속씨식물의 번식에 필요한 기본 물질 가운데 하나다. 밑씨(배주, ovule)가 발달하여 만들어지며, 성숙하면 보통 안쪽에 배(embryo)와 배젖(배유, endosperm)이 자리 잡고, 바깥쪽에서 씨껍질(종피, seed coat)이 싸고 있는 것을 의미한다.

구체적으로, 상기 씨앗은 잡곡, 서류 또는 두류를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 더욱 구체적으로, 상기 씨앗은 조, 수수 또는 기장을 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 용어 "진공실"은 물질이 전혀 존재하지 않는 공간을 의미는 것으로, 1/1000㎜Hg 이하의 저압을 유지할 수 있는 공간을 가리킨다. 진공도는 저압상태의 공기의 압력을 그대로 이용한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 진공실(10)은 상기 진공실 내부에 씨앗을 수용하기 위한 선반(11), 선반에 마주한 원적외선 가열기(12) 및 내부에 설치된 콜드트랩(13)을 구비한 것 일 수 있다. 또한, 상기 진공실에 연결되어 작동하는 진공펌프(14), 진공실의 콜드트랩에 연결되어 작동하는 냉각기(15), 진공펌프의 동작을 제어하는 진공조절기(16), 씨앗의 온도를 검지하기 위해 씨앗에 삽입되는 온도 센서장치(17), 온도 센서 장치의 출력에 반응하여 원적외선 가열기의 온도를 조절하는 온도 조절장치(18), 진공실에 연결되어 진공실의 진공 압력을 검지하는 진공 게이지장치(19) 및 진공게이지 장치와 진공 조절기들 모두에 연결되어 진공 게이지 장치의 출력에 반응하여 진공 조절 장치를 작동시키는 진공 제어장치(20)를 포함할 수 있다.

상기 진공실은 0.1 내지 5Torr, 구체적으로는 0.5 내지 3Torr의 진공을 유지하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

진공실의 압력이 0.5Torr 미만일 경우 반응이 느려 시간을 많이 소요하는 문제점이 발생할 수 있고, 3Torr초과할 경우 고비용의 경제적 문제가 발생할 수 있다.

상기 진공실에 물이 있는 경우 진공을 가해주면 물이 기화된 뒤 가스상태로 압력차에 의해 빠져나가게 되는데 물이 기화되려면 100℃가 되어야 하지만 진공이 가해진 상태에서는 그 이하의 온도에서 물은 수증기가 될 수 있다. 수면 위로 진공이 걸리면 물 분자들은 압력이 낮아진 수면 위로 기화되어 증발되는데 이 경우 남아있는 물 분자들은 증발하는 물 분자에 에너지를 뺏기게 되어 심한 경우 얼어버릴 수 있기 때문에 0℃ 내지 4℃로 씨앗의 온도를 유지시켜주는 진공실의 압력은 0.5 내지 3Torr일 수 있다.

상기 씨앗은 0℃ 내지 4℃로 냉각시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 냉각처리된 씨앗의 온도가 0℃ 미만일 경우, 씨앗 내부의 수분이 동결되어 세포막의 파괴로 성분이 손실 및 생장이 멈출 수 있고, 4℃ 초과할 경우, 원적외선 조사시 씨앗 온도가 높아져 함수율이 낮아져 씨앗의 성분 손실 및 생장이 멈출 수 있다.

상기 냉각 처리하는 단계는 진공실 내부에 구성된 콜드트랩으로 온도를 조절할 수 있고, 상기 콜드트랩 온도는 -31℃ 내지 0℃일 수 있다. 상기 진공실의 온도는 0℃ 내지 30℃로 유지되는데, 씨앗을 냉각처리 하기 위해 내부에 구성된 콜드트랩으로 온도를 강하시켜 씨앗을 냉각상태로 처리할 수 있다.

제2단계는 제1단계에서 냉각된 씨앗에 원적외선을 조사하는 단계이다.

본 발명의 용어 "원적외선"은 파장이 16~1,000㎛구간인 적외선으로, 가시광선보다 파장이 길어서 눈에 보이지 않고 열작용이 크며 침투력이 강하다. 또한, 유기화합물 분자에 대한 공진 및 공명 작용이 강하고 보호된다. 본 명세서에서, 원적외선의 파장은 생육광선일 수 있다.

본 발명의 용어 "생육광선"은 안정한 파장의 에너지로 원적외선 안에서도 4 내지 14㎛ 파장대를 말하며, 단백질로 이루어진 인체를 비롯한 기타 유기화합물이 흡수하기 좋은 파장대로, 공명흡수작용을 일으켜 인체 및 동식물의 생명력을 증진시키는 역할을 한다. 또한, 생육광선은 수분분자와 단백질에 공명흡수하는 유일한 파장대이다. 수분분자에 생육관선을 방사하면 수분분자는 공진현상에 의해, 5 내지 12개 가량 뭉쳐있던 수분 분자 클러스터가 작아져 수분 분자의 에너지가 급격하게 증가하게 된다. 이후, 공명흡수현상에 의하여 증폭된 수분 분자의 에너지는 열과 활성화에너지로 양분되어 작용하게 된다. 자기발열에 의해 발생한 열은 인점한 물에 전도되는 열전도 현상을 일으키고, 활성화 에너지는 수분 분자 운동을 가속화시켜 물의 기능을 높이는 효과가 있다.

구체적으로, 상기 원적외선의 파장은 4μm 내지 16μm일 수 있으며, 보다 구체적으로, 상기 원적외선의 파장은 4 내지 5㎛의 파장이 바람직할 수 있으나, 반응조건 및 상황에 따라 적절히 변경될 수 있다.

상기 원적외선의 파장이 4 μm 미만일 경우 파장이 짧아 큰에너지를 조사되어 함수율이 낮아지고 씨앗의 복원력을 잃을 수 있고, 5 μm 초과할 경우 씨앗 내부부터 건조되지 않고 씨앗 겉에서 건조되어 내부건조가 일어나지 않을 수 있다.

상기 원적외선을 조사하는 것은 쾌적한 조건을 유지하여 향균 및 살균 효과를 제공하며 씨앗을 건조시킬 수 있다.

상기 원적외선의 온도는 60℃ 내지 80℃일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 원적외선의 온도가 60℃ 미만일 경우 건조되지 않고 함수율이 높아질 수 있고, 80℃ 초과할 경우 고유의 색, 향 등을 손실 및 함수율이 낮아져 복원이 불가능할 수 있다.

상기 원적외선이 조사된 씨앗의 온도는 5℃ 내지 37.5℃까지 승온된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 원적외선이 조사된 씨앗의 온도가 5℃ 미만일 경우 씨앗이 숨을 쉬지 않을 수 있고, 37.5℃ 초과할 경우 생장을 멈출 수 있다.

제3단계는 제2단계에서 원적외선이 조사된 씨앗을 건조하는 단계이다. 본 발명의 건조하는 단계는 일반적인 건조방법을 포함할 수 있다.

상기 원적외선이 조사된 씨앗의 함수율은 5% 내지 20%인 것일 수 있으며, 바람직하게는 씨앗의 함수율이 5% 내지 19%일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 원적외선이 조사된 씨앗의 함수율이 5% 미만일 경우 복원이 불가능 할 수 있고, 20% 초과할 경우 건조상태가 아닌 씨앗으로 보관 기간 동안 곰팡이, 미생물 번식 및 상할 수 있다.

상기 씨앗건조 소요시간은 5시간 내지 24시간 인 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

상기 씨앗건조 소요시간이 5시간 미만일 경우 씨앗의 유기적 특성, 영양성분을 손실할 수 있고, 24시간 초과할 경우 생산비용 증대 및 영양분을 손실할 수 있다.

구체적인 일 실시예에서는, 본 발명의 씨앗 건조방법은 원적외선을 조사하는 방법을 사용하여 내부부터 건조시키고 함수율을 내지 5% 내지 20%로 유지하여 저장시 비용이 많이 들지 않고, 장기 저장하여도 씨앗은 복원이 가능한 것을 확인하여 종래 대비 복원력 향상 및 씨앗 보관비용 절감 효과를 확인하였다.

본 발명의 씨앗 건조방법으로 종래보다 저 비용으로 씨앗 복원을 제공하는 효과, 씨앗의 복원성 향상, 씨앗 살균 및 씨앗 보관 기간 동안 소요비용이 들지 않는 효과를 제공할 수 있다.

도 1은 씨앗 건조장치를 나타낸 모식도이다.
도 2는 씨앗 건조장치의 콜드트랩, 씨앗온도, 원적외선 가열온도 및 진공압력을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 씨앗 건조방법으로 건조한 이후 발아한 조의 사진이다.
도 4는 본 발명의 씨앗 건조방법으로 건조한 이후 발아한 기장의 사진이다.
도 5는 본 발명의 진공실 압력에 따른 반응시간을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 원적외선 파장에 따른 씨앗 투과깊이를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 원적외선 방사율을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 비교예 1에 따른 기장의 발아율을 나타낸 그래프이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 씨앗 건조

복원 가능한 씨앗을 형성하기 위해 씨앗을 건조하였다.

구체적으로, 씨앗(기장, 조)을 1 내지 3torr로 순차적 가압하는 진공실에 넣은 후 진공실 내부온도를 0 내지 4℃로 강하시켰다. 5μm 파장을 갖는 원적외선 에너지를 조사하여 씨앗의 온도를 5 내지 37.5℃까지 승온 시키고, 씨앗의 습윤 기준 함수율이 4 내지 21%까지 다양하게 건조시켰다.

구체적으로, 도 1 내지 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 도 1의 건조장치 내에서 콜드트랩 온도, 씨앗온도, 원적외선 가열온도 및 진공실 압력을 상기에서 말한 범위, 즉 도 2 조건과 같이 유지하여 씨앗을 건조하는 것을 확인할 수 있었다.

실시예 2: 씨앗 복원

상기 실시예 1로 건조된 씨앗의 복원여부를 확인하기 위하여 복원실험 하였다.

구체적으로, 상기 실시예 1로 건조된 씨앗을 일정시간이 지난 후 pH7.0 이상의 알칼리수 또는 약초에서 추출한 미네랄(칼륨, 칼슘 및 알루미늄)에 12시간 침지 후, 상온에서 6시간 이후 싹이 트는 것을 관찰하였다.

그 결과, 도 3 내지 도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 건조된 씨앗은 저온 진공건조로 대기압 이하의 압력에서 물의 비등점이 낮아지는 원리를 이용하여 저비용으로 건조되고 소요비용 없이 복원되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 장기 저장 (4년 내지 6년)을 하여도 기존의 건조방법으로 건조된 씨앗은 복원력이 83 내지 87% 였지만, 본 발명의 건조방법으로 건조된 씨앗은 육묘 기간이 경과할수록 관근발생일이 빠르며, 기존의 육묘 대비 복원력이 87% 이상 제공하여 기존 건조방법 대비 복원력이 우수한 것을 확인할 수 있었다.

실시예 3: 진공실 압력에 따른 반응시간

본 발명의 진공실 압력에 따른 반응시간을 측정하여 도 5에 결과를 나타내었다.

도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 진공실의 압력이 0.5Torr 미만일 경우 반응시간이 느려 시간을 많이 소요하는 문제점을 확인하였다.

실시예 4: 원적외선 파장대비 투과깊이

본 발명의 원적외선 파장에 따른 씨앗 투과 깊이를 측정하여 도 6에 결과를 나타내었다.

도 6에 나타난 바와 같이, 본 발명의 원적외선 파장이 5 μm초과할 경우 씨앗 내부부터 건조되지 않고 투과 깊이가 깊지 않아 씨앗 겉에서 건조되어 내부건조가 일어나지 않는 문제점을 확인하였다.

실시예 5: 원적외선 방사율

본 발명의 원적외선 방사율에 따른 온도를 측정하여 하기 표 1 및 도 7에 나타내었다.

시험항목	시험 결과
원적외선 방사율(측정온도: 40℃, 측정파장: 5μm~20μm)	0.925
원적외선 방사에너지(W/m2) (측정온도: 40℃, 측정파장: 5μm~20μm)	3.73 x 102

상기 표 1 및 도 7에 나타난 바와 같이, 본 발명의 원적외선 방사율은 92.5%, 원적외선 방사 에너지는 3.73 x 10²로 방사하여 원적외선온도가 40℃에서 수행되는 것을 확인하였다.

비교예 1: 씨앗 함수율에 따른 발아율 및 복원여부 확인

상기 실시예 1의 씨앗 건조 방법으로 건조한 씨앗(기장), 및 종래 사용되어온 바람이 잘통하는 그늘에서 2주이상 건조시키는 상온 자연 건조방법을 사용하여 함수율 13%로 건조한 씨앗(경남 밀양지역에서 채취한 기장)을 비교하였다. 함수율에 따른 발아율 및 복원여부를 하기 표 2 및 도 8에 나타내었다.

씨앗 건조 방법	함수율(%)	발아율	복원여부
기존의 건조방법	13	73.2±4.7f	-
실시예 1	4	-	복원되지 않음
실시예 1	5	74.0±6.1e	복원
실시예 1	7	83.3±2.5de	복원
실시예 1	9	84.3±2.5 de	복원
실시예 1	11	94.0±2.6 ab	복원
실시예 1	13	99.0±1.0 a	복원
실시예 1	15	91.7±0.6 bc	복원
실시예 1	17	86.7±2.3 cd	복원
실시예 1	19	84.0±3.0de	복원
실시예 1	21	80.0±2.6e	일부 곰팡이

상기 표 11 및 도 8에 나타난 바와 같이, 본 발명의 씨앗 건조 방법으로 건조된 씨앗의 복원율 및 복원여부는 기존의 건조방법으로 건조된 씨앗 대비 우수한 것을 확인하였다. 함수율을 13%로 건조했을 경우, 본 발명의 씨앗 건조방법은 복원율이 99.0±1.0 a로 기존의 씨앗 건조방법 발아율 73.2±4.7f 대비 우수한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 함수율이 5%미만일 경우 복원되지 않고, 함수율이 20% 초과할 경우 곰팡이등 미생물이 번식하여 복원이 어려운 문제점을 확인하였다.

상기 실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 1을 종합하면, 본 발명의 씨앗 건조방법을 사용하여 종래 씨앗이 장기 저장시 비용이 많이 들고, 일부 발아가 되지 않는 문제점을 해결하여 씨앗의 복원력을 향상시키는 효과 및 씨앗 보관비용 절감 효과를 제공할 수 있음을 확인하였다.

이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

진공실-10
선반-11
원적외선 가열기-12
콜드트랩-13
진공펌프-14
냉각기-15
진공조절기-16
온도 센서장치-17
온도 조절장치-18
진공 게이지 장치-19
진공 제어장치-20

Claims (11)

1. 0.5 내지 3Torr의 진공을 유지하는 진공실에서 씨앗을 진공상태를 유지하고 상기 씨앗의 온도가 0℃ 내지 4℃가 되도록 냉각 처리하는 단계;
   상기 냉각된 씨앗에 4μm 내지 5μm 파장의 원적외선을 조사하여 상기 씨앗의 온도를 5℃ 내지 37.5℃까지 승온하는 단계; 및
   상기 원적외선이 조사된 씨앗을 5 내지 20%의 함수율로 건조시키는 단계;를 포함하는, 복원력이 향상된 씨앗건조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 씨앗은 조, 수수 또는 기장을 포함하는 것인, 복원력이 향상된 씨앗건조방법.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 진공실 온도는 0℃ 내지 30℃ 인 것인, 복원력이 향상된 씨앗건조방법.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 씨앗건조 방법의 소요시간은 5시간 내지 24시간 인 것인, 복원력이 향상된 씨앗건조방법.
    
11. 제1항, 제2항, 제4항 및 제10항 중 어느 한 항의 씨앗건조방법을 포함하는, 씨앗 복원력 향상 방법.
    

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