KR102503771B1 - IoT 및 AI 기반 발효식품의 최적 발효를 위한 스마트 시스템 - Google Patents
IoT 및 AI 기반 발효식품의 최적 발효를 위한 스마트 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102503771B1 KR102503771B1 KR1020220109338A KR20220109338A KR102503771B1 KR 102503771 B1 KR102503771 B1 KR 102503771B1 KR 1020220109338 A KR1020220109338 A KR 1020220109338A KR 20220109338 A KR20220109338 A KR 20220109338A KR 102503771 B1 KR102503771 B1 KR 102503771B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fermentation
- temperature
- iot
- data
- fermented
- Prior art date
Links
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 title claims abstract description 190
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 title claims abstract description 187
- 235000021107 fermented food Nutrition 0.000 title claims abstract description 19
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 claims description 18
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 claims description 18
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 claims description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 241000700605 Viruses Species 0.000 claims description 8
- 238000010923 batch production Methods 0.000 claims description 5
- 238000010564 aerobic fermentation Methods 0.000 claims description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 238000010025 steaming Methods 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 11
- 244000046052 Phaseolus vulgaris Species 0.000 description 9
- 235000010627 Phaseolus vulgaris Nutrition 0.000 description 9
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 9
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 6
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 5
- 244000063299 Bacillus subtilis Species 0.000 description 5
- 235000014469 Bacillus subtilis Nutrition 0.000 description 5
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 5
- 235000013557 nattō Nutrition 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000007319 Avena orientalis Nutrition 0.000 description 3
- 244000075850 Avena orientalis Species 0.000 description 3
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 3
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 3
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 3
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 3
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 235000019225 fermented tea Nutrition 0.000 description 2
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 2
- 230000000968 intestinal effect Effects 0.000 description 2
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 235000021419 vinegar Nutrition 0.000 description 2
- 239000000052 vinegar Substances 0.000 description 2
- 230000009385 viral infection Effects 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 240000004160 Capsicum annuum Species 0.000 description 1
- 235000008534 Capsicum annuum var annuum Nutrition 0.000 description 1
- 235000007862 Capsicum baccatum Nutrition 0.000 description 1
- 244000077995 Coix lacryma jobi Species 0.000 description 1
- 235000007354 Coix lacryma jobi Nutrition 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000005979 Hordeum vulgare Species 0.000 description 1
- 235000007340 Hordeum vulgare Nutrition 0.000 description 1
- 241000758791 Juglandaceae Species 0.000 description 1
- 241000186660 Lactobacillus Species 0.000 description 1
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- 244000046146 Pueraria lobata Species 0.000 description 1
- 235000010575 Pueraria lobata Nutrition 0.000 description 1
- 244000088415 Raphanus sativus Species 0.000 description 1
- 235000006140 Raphanus sativus var sativus Nutrition 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 235000013334 alcoholic beverage Nutrition 0.000 description 1
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 1
- 235000013527 bean curd Nutrition 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 235000008429 bread Nutrition 0.000 description 1
- 235000014121 butter Nutrition 0.000 description 1
- 239000001728 capsicum frutescens Substances 0.000 description 1
- 235000013351 cheese Nutrition 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 235000013365 dairy product Nutrition 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 1
- 229940011871 estrogen Drugs 0.000 description 1
- 239000000262 estrogen Substances 0.000 description 1
- 235000021121 fermented vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 235000019688 fish Nutrition 0.000 description 1
- 235000011194 food seasoning agent Nutrition 0.000 description 1
- 235000013376 functional food Nutrition 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 230000013632 homeostatic process Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- GOMNOOKGLZYEJT-UHFFFAOYSA-N isoflavone Chemical compound C=1OC2=CC=CC=C2C(=O)C=1C1=CC=CC=C1 GOMNOOKGLZYEJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CJWQYWQDLBZGPD-UHFFFAOYSA-N isoflavone Natural products C1=C(OC)C(OC)=CC(OC)=C1C1=COC2=C(C=CC(C)(C)O3)C3=C(OC)C=C2C1=O CJWQYWQDLBZGPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008696 isoflavones Nutrition 0.000 description 1
- 235000021109 kimchi Nutrition 0.000 description 1
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 description 1
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229940039696 lactobacillus Drugs 0.000 description 1
- 210000001161 mammalian embryo Anatomy 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229940086319 nattokinase Drugs 0.000 description 1
- 108010073682 nattokinase Proteins 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 235000014571 nuts Nutrition 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 235000019629 palatability Nutrition 0.000 description 1
- 235000021110 pickles Nutrition 0.000 description 1
- 239000006187 pill Substances 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 235000014102 seafood Nutrition 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 235000013555 soy sauce Nutrition 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 1
- 235000020234 walnut Nutrition 0.000 description 1
- 235000013618 yogurt Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/04—Manufacturing
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L11/00—Pulses, i.e. fruits of leguminous plants, for production of food; Products from legumes; Preparation or treatment thereof
- A23L11/50—Fermented pulses or legumes; Fermentation of pulses or legumes based on the addition of microorganisms
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L7/00—Cereal-derived products; Malt products; Preparation or treatment thereof
- A23L7/10—Cereal-derived products
- A23L7/104—Fermentation of farinaceous cereal or cereal material; Addition of enzymes or microorganisms
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
- G01D21/02—Measuring two or more variables by means not covered by a single other subclass
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N20/00—Machine learning
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/10—Services
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nutrition Science (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Economics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Marketing (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Botany (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Beans For Foods Or Fodder (AREA)
Abstract
후각 센서와 온도 센서를 구비한 발효실;
IoT 사물 인터넷으로 발효실의 후각 데이터 및 온도 데이터를 수신하고, 상기 후각 데이터 및 온도 데이터를 AI 기반 분석을 통해 곡물별로 다른 최적 발효시점 제어하는 제어부;
발효의 진행 단계를 알려주는 발효 상황 모니터부;
IoT 사물 인터넷을 통해 발효실의 데이터를 수신하고, 상기 제어부의 AI 기반 발효 제어를 원격 관리할 수 있는 관리자 단말기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 및 AI 기반 발효식품의 최적 발효를 위한 스마트 시스템
IoT 사물 인터넷으로 발효실의 후각 데이터 및 온도 데이터를 수신하고, 상기 후각 데이터 및 온도 데이터를 AI 기반 분석을 통해 곡물별로 다른 최적 발효시점 제어하는 제어부;
발효의 진행 단계를 알려주는 발효 상황 모니터부;
IoT 사물 인터넷을 통해 발효실의 데이터를 수신하고, 상기 제어부의 AI 기반 발효 제어를 원격 관리할 수 있는 관리자 단말기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 및 AI 기반 발효식품의 최적 발효를 위한 스마트 시스템
Description
본 발명은 발효 식품 제조 기술 및 시스템 고도화를 위한 발효 특성 및 환경 연관 데이터 기반의 알고리즘 개발을 통해 인공지능 구조의 IoT 및 AI 기반 스마트 발효 시스템에 관한 것이다.
발효식품(fermented foods, 醱酵食品)은 곰팡이·세균·효모 등 미생물의 작용에 의해 유기물이 분해되어 새로운 성분을 합성하는 발효라는 작용을 이용해 만든 식품의 총칭을 말한다.
미생물의 종류 식품의 재료에 따라 발효식품의 종류는 다양해지며, 복잡한 반응의 결과로 원료에 함유되어 있지 않던 성분들이 생겨나면서 영양가·기호성·저장성이 향상된다. 알콜발효, 젖산발효, 초산발효, 아미노산발효 등 발효균의 종류와 발효조건에 따라 생성물이 달라지므로 식품에 다양하게 이용되고 있다.
주류, 식초, 치즈·요구르트·버터와 같은 유제품, 콩발효식품, 채소 절임류 등이 대표적인 발효식품에 해당되며 발효차,
발효두부, 발효조미료, 발효빵 등 식품의 가공과정에 응용되기도 한다.
한국의 주요 발효식품으로는 전통장류인 간장·된장·고추장·청국장 등과 채소류 발효식품이 있고 김치·절임류, 수산물 발효식품인 젓갈, 그리고 주류와 식초 등이 주종을 이루고 있다.
발효식품은 식품을 오래 보존하기 위한 방편으로 만들어진 것으로 유용한 미생물의 작용에 의해 소화되기 쉬운 상태로 변화한 것이다. 발효에 의해 생성된 유기산은 맛도 향상시키고 장내 미생물의 항상성을 유지하며 유해세균의 증식을 억제하는 정장작용을 한다.
최근의 발효산업은 과학기술의 발전에 따라 자연발효에서 방식에서 관리·통제하는 방식으로까지 발전해 있다. 원하는 최종 제품이 무엇인지에 따라 미생물을 선택하거나 발효조건을 관리하여 목적하는 제품을 생산할 수 있다. 게다가 발효식품의 기능성이 주목받기 시작하면서 청국장 환제품 등과 같은 기능성 식품이나 의약품으로 가공하는 산업도 발전하고 있으며, 발효식품에서 기능성물질을 추출하여 신소재로 개발하는 연구도 활발해지고 있다.
한편, 본 출원인이 보유한 국내등록특허 제10-1990144호(2019. 6. 11)에 따르면,
콩을 물에 6~10시간 불린 후 세척하게 되고, 이후 발아 단계에서 콩의 물기를 제거한 후 자연 건조하되, 1~2시간 후 콩에 싹이 나도록 하기 위해 분무기로 수분을 보충시키고, 콩을 24~30시간 발아시키는 단계;
이후 콩을 대기 중에서 발아시키는 단계;
발아 단계 이후 찜통에 발아된 콩을 넣고 콩의 영양소가 파괴되지 않도록 120~150℃의 저온으로 5~6시간 쪄주는 발아된 콩을 가열하여 찌는 단계;
가열 단계 이후 찐 콩에 바실러스(bacillus)와 낫토균 균주를 접종하는 것으로 찐 콩 1000g에 쌀눈으로 이루어진 바실러스(bacillus) 50g과, 낫토균 0.5g 을 접종하되,
발효 콩 특유 냄새 저하와 식감 향상, 슈퍼 효소 생성 기능, 장내 유익균(바실러스 유산균) 증가, 8가지 아미노산, 단백질, 천연 에스트로겐 이소폴라본 등 발효 콩이 보유한 기능 영양성 극대화를 위해 볏짚 대신에 쌀눈(배아)으로 공기 중의 고초균(바실러스)의 흡착을 유도하여 고초균(바실러스)과 낫토균 균주를 접종하는 단계;
균주 접종 단계 이후 콩을 발효 용기에 넣어서 발효기 내부 온도가 아닌 원물(찐콩) 온도 37~42℃에서 16~18시간 동안 유지함으로써 미생물의 번식이 늦어지거나 과발효로 냄새가 발생하고 식감이 떨어지는 것을 방지하면서 콩을 발효시키는 단계; 및
발효단계 이후 발효된 콩을 0~5℃ 냉장에서 24시간 숙성시키는 콩을 숙성시키는 휴면단계;가 포함되고,
상기 균주를 접종하는 단계에는,
칡, 구기자, 잣, 호두, 율무 중에서 선택된 하나 이상의 성분이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 콩을 발효시켜 만든 낫토의 제조방법이 특허 등록되어 있다.
일반적으로 낫토나 청국장과 같은 발효식품 제조 시에 대부분 발효실 내부 분위기온도와 경험칙에 의한 판단으로 최적의 발효 시점을 알기 어려워 ‘미 발효’와 ‘과 발효’로 인한 냄새와 식감이 상하여 상품성이 저하되기 쉽다.
또한 낫토 발효균의 천적으로서 발효 불능을 일으키는 파지 바이러스 감염에 의한 폐기처분으로 제조원가가 상승하는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 발효 냄새, 온도, 습도, 산소농도 등 발효 특성 및 환경 연관 데이터 기반의 알고리즘 개발을 통해 인공지능 구조의 발효 시스템 구축을 제안한다.
또한 발효 식품의 최적 발효 시스템 구축을 통하여 상품성 제고 및 제조원가 절감을 제안한다.
본 발명은 발효 식품 제조 기술 및 시스템 고도화를 위한 발효 특성 및 환경 연관 데이터 기반의 알고리즘 개발을 통해 인공지능 구조의 IoT 및 AI 기반 스마트 발효 시스템에 관한 것으로서, 발효 식품의 최적 발효를 통하여 상품성 제고 및 제조원가 절감의 효과를 기대할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 IoT 및 AI 기반 스마트 발효 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 가열(찜) 기구와 발효실 일괄공정 시스템이다.
도 3은 발효실 냄새 데이터의 곡선 그래프이다.
도 4는 발효 대상물의 온도 데이터 곡선 그래프이다.
도 5는 발효 말기의 냄새와 온도 교차 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 가열(찜) 기구와 발효실 일괄공정 시스템이다.
도 3은 발효실 냄새 데이터의 곡선 그래프이다.
도 4는 발효 대상물의 온도 데이터 곡선 그래프이다.
도 5는 발효 말기의 냄새와 온도 교차 그래프이다.
본 발명은 본 발명은 도 1에 개시된 바와 같이 발효 특유의 냄새 및 발효 대상물 온도를 제어하여 최적 발효를 구현한다.
본 발명은 IoT 및 AI 기반 발효식품의 최적 발효를 위한 스마트 시스템으로서,
후각 센서와 온도 센서를 구비한 발효실(100);
IoT 사물 인터넷으로 발효실의 후각 데이터 및 온도 데이터를 수신하고, 상기 후각 데이터 및 온도 데이터를 AI 기반 분석을 통해 곡물의 최적 발효를 제어하는 제어부(200);
발효의 진행 단계를 출력하는 발효 상황 모니터부(300);
IoT 사물 인터넷을 통해 원격지에서 발효실의 데이터를 수신하고, 상기 제어부의 AI 기반 발효 제어를 관리할 수 있는 관리자 단말기(400); 를 포함한다.
본 발명에서 발효의 대상물인 곡물은 대두(콩), 귀리, 원시 곡물 등을 포함한다.
곡물 발효 시 고초 균(바실루스 서브틸리스) 및 낫토 키나아제 균주에 의하여 배양 물 생성 및 미생물 증식으로 발효가 진행됨에 따라 특유의 냄새가 발생 하고 발효 대상물 온도도 비례하여 증가한다.
본 발명의 상기 제어부(200)는 IoT 사물 인터넷으로 발효실(100)의 후각 데이터 및 온도 데이터를 수신한다.
도 2는 본 발명에 따른 가열 및 발효 공정이 일괄로 진행되는 발효실(100)의 내부 구성이다.
일괄 공정 발효실(100)은
발효의 대상인 곡물을 담는 복수의 컨테이너(110);
가열에 의해 고온의 수증기를 발생시키는 하부 수조(120);
하부 수조에 물을 공급하는 공급라인(130);
하부 수조의 물을 가열하는 히터(140);
발효의 대상인 곡물의 내부 온도를 측정하는 스틱형 온도 센서(150);
발효 곡물에서 발생하는 냄새를 측정하는 후각 센서(160);
를 포함한다.
상기 스틱형 온도 센서(150)는 발효실 측면부에 형성된 개구부를 통하여 발효실 내부로 진입하여 상기 컨테이너에 담겨진 발효 대상 곡물의 내부 속까지 투입되어 곡물의 온도를 측정한다.
상기 컨테이너(110)는 발효 대상인 곡물을 찌는 가열 공정과 발효 시키는 발효 공정에 모두 사용되는 겸용으로서, 800(W) × 600(D) mm 크기에 (발효곡물 높이가 50보다 높으면 호기성발효에 지장을 초래하므로) 발효에 적당한 높이 약 50(H) mm 이다.
이때 컨테이너(110) 의 바닥은 호기성발효의 산소공급을 위한 직경 1 ~ 2 mm 공기 구멍이 복수개 타공된 판으로 구성된 스테인레스 용기이다.
수증기 공급을 위한 물 보충이 가능한 하부 수조(120)의 위쪽으로 바람직하게는 컨테이너(110)가 수증기 가열 및 발효를 할 수 있도록 100 mm 간격으로 10여개 다단식으로 설치된다.
바람직하게 상기 히터(140)은 가열 공정에서 120 ℃ 이상 스팀으로 수조의 물을 가열하기 위하여 3상 380V 10Kw 히터 2~3조를 사용하며,
발효 공정에서 발효 온도 유지를 위하여 2상 220V 500W 히터를 사용한다.
상기 제어부(200)는 발효실(100) 내의 발효 공정의 진행에 따라 IoT 사물 인터넷으로 미생물 활성화에 따른 발효 냄새를 후각 센서(160)로부터 수신하고, AI 분석에 의해 천분율 값 (0~999)으로 최적의 발효 시점을 측정한다.
상기 AI 분석은 대두(콩), 귀리, 원시곡물 등 곡물별로 발효 특성을 반영한 환경 연관 기반의 알고리즘 분석이다.
표 1과 도 2에는 발효 시간의 경과에 따른 발효실 내의 냄새 데이터 및 곡선 그래프가 개시되어 있다.
발효실 후각 센서 천분율 값이 발효 대상물에 따라 차이가 있으나 700~800 범위 일 때 최적의 발효 시점으로서 발효실 내의 온열 발효를 중지한다.
| 발효시간 | 발효실 후각센서 천분율값(0~999) | 비고 |
| 1~2시간 경과(발효초기) | 0~100 | 40℃ 로 온도 제어 |
| 12시간 경과 (발효중기) | 100~600 | |
| 14시간 경과 (발효말기) | 600~700 | |
| 16시간 경과 (발효중지) | 700~800 | 온열발효 중단시점 |
본 발명의 상기 제어부는 발효 대상물의 온도를 제어한다.
본 발명의 제어부는 발효실의 내부온도가 아닌 발효 대상물(콩, 등)의 온도를 측정하고 제어할 수 있으며, 도 3에 개시된 바와 같이 발효 대상물의 말기온도가 45℃에서 50℃ 사이일 때 최적의 발효가 이루어지는데 이때 발효를 중단함으로써, 발효 냄새를 감소시키고 식감을 향상시킨다.
가. 발효 초기온도 : 40℃로 감소
균주접종은 삶은 콩 온도 8-90℃ 부근에서 이루어져 2시간이 지나면 40℃로 감소한다.
나. 발효 중기온도 : 40℃ 유지
온열 발효 제어온도인 40℃ 부근에서 10시간 이상 일정하게 유지하면서 발효가 진행된다.
다. 발효 말기온도 : 천천히 증가
발효로 인한 미생물의 증식으로 발효 대상물 자체온도가 45~50℃정도로 증가한다.
발효실의 분위기 온도와 발효 대상물 온도는 아래 <표 2>와 같이 차이가 나며, 발효 대상물의 온도를 제어하면 일정한 온도(40℃)로 발효가 되고,
발효 대상물에 따라 차이가 있으나 미생물 증식의 최대온도인 45-50℃ 범위 일 때 최적의 발효 시점으로서 발효실 내의 온열 발효를 중지한다.
즉, 발효 대상물의 온도 제어를 통해 최적 발효 상태와 중단 시점을 용이하게 알 수 있어 미 발효 및 과 발효를 방지하여 냄새 감소 및 식감을 향상 할 수 있다.
| 발효시간 | 발효실 내부온도(℃) |
발효대상물 온도(℃) |
비고 |
| 1~2시간(발효초기) | 40 | 50~60 | 40℃ 로 온도 제어 |
| 12시간 경과(발효중기) | 35 | 40 | 10시간이상 일정온도 40℃ 발효유지 |
| 14시간 경과(발효말기) | 30 | 45 | 히터 Off (미생물 증식으로 자체온도 증가) |
| 16시간 경과(발효중지) | 25 | 45~50 | 온열발효 중단시점 |
본 발명의 상기 제어부는, 발효 시 대상물의 발효냄새와 온도는 비례 상승 함 에 따라, 발효실 냄새 데이터 곡선 그래프(도 2)와 발효 대상물 온도 데이터 곡선 그래프(도 3), 즉 후각 센서와 온도 센서 데이터의 교차 및 일치 포인트(도 4)를 AI로 분석하여 제어할 수 있다. 즉, 발효실 후각 센서 천분율 값이 700~800, 발효 대상물의 온도가 45℃~50℃ 범위로 동시에 만족하는 시간을 최적의 발효 시점으로서 발효실 내의 온열 발효를 중지하여, 발효 냄새를 감소시키고 식감을 향상시켜 최적 발효 타이밍을 제어한다.‘시간의 과학’인 발효식품의 최적 발효 타이밍인 발효와 부패는 종이 한 장 차이이다.
본 발명의 상기 제어부(200)는 AI 분석으로 발효 대상물의 최적의 발효 타이밍과 발효 진행을 IoT 사물 인터넷으로 발효 상황 모니터(300) 및 원격관리를 위한 관리자 단말기(400)에 송신한다.
또한 상기 제어부(200)는 발효상황 데이터 분석, 발효실(100) 내로부터 수신된 데이터 감지, 발효 상황 모니터(300) 및 관리자 단말기(400) 송신을 위한 LTE, WIFI 모듈제어 등 기능과 역할을 수행한다.
본 발명의 발효실은 일괄공정 시스템에 의해 바이러스 감염을 방지할 수 있다.
일반적인 발효 용기나 발효실은 여러 번 발효 시 낫토 발효의 천적인 ‘파지 바이러스’에 감염되어 발효 불능에 따른 폐기로 제조원가가 상승되고,
또한, 한번 감염되면 상용 소독약품으로는 내성으로 인하여 바이러스 퇴치도 어려워진다.
그러나 본 발명은 ‘파지’ 바이러스의 확실한 퇴치를 위해서는 발효 후 발효 용기와 발효실을 100℃이상으로 3시간 이상 가열하여 발효실 내의 바이러스 박멸이 가능하므로 발효 대상물인 ‘콩’ 등을 120℃ 가열로 4시간 이상 찌는 기구를 발효실로 겸용 사용할 수 있는 시스템 개발로 ‘콩을 찌고 발효를 할 수 있는 일괄공정 시스템’ 으로서 지속적으로 파지 바이러스 감염을 방지 할 수 있다.
본 발명은 기존의 통상적인 발효 기술에 비하여 IOT 및 AI 기반 최적 발효 시스템을 구비하여 발효 냄새 및 식감을 개선할 수 있다.
본 발명의 발효 시스템은 기존의 시스템과 달리, 가열과 발효를 일괄적으로 실시할 수 있는 일괄공정 시스템으로서, 파지 바이러스를 살균하여 지속적으로 발효가 가능하게 함으로써 제조 원가를 절감할 수 있다.
본 발명은 기존의 대두 발효 시스템에 비하여 콩, 귀리, 율무, 원시곡물 등의 곡물을 발효시킬 수 있는 시스템으로서 소비자의 체질을 개선하고, 선호도를 충족 시켜줄 수 있다.
Claims (4)
- 후각 센서와 온도 센서를 구비한 발효실;
IoT 사물 인터넷으로 발효실의 후각 데이터 및 온도 데이터를 수신하고, 상기 후각 데이터 및 온도 데이터를 AI 기반 분석을 통해 곡물별로 다른 최적 발효시점 제어하는 제어부;
발효의 진행 단계를 알려주는 발효 상황 모니터부;
IoT 사물 인터넷을 통해 발효실의 데이터를 수신하고, 상기 제어부의 AI 기반 발효 제어를 원격 관리할 수 있는 관리자 단말기; 를 포함하며,
상기 발효실은
발효의 대상인 곡물을 담는 복수의 컨테이너;
가열에 의해 고온의 수증기를 발생시키는 하부 수조;
하부 수조에 물을 공급하는 공급라인;
하부 수조의 물을 가열하는 히터;
발효의 대상인 곡물의 내부 온도를 측정하는 스틱형 온도 센서;
발효 곡물에서 발생하는 냄새를 측정하는 후각 센서;
를 포함하여 가열 및 발효 공정이 일괄로 진행되며,
상기 스틱형 온도 센서는 발효실 측면부에 형성된 개구부를 통하여 발효실 내부로 진입하여 상기 컨테이너에 담겨진 발효 대상 곡물의 내부 속까지 투입되어 곡물의 온도를 측정하며,
상기 컨테이너의 바닥은 호기성발효의 산소공급을 위한 직경 1 ~ 2 mm 공기 구멍이 복수개 타공된 판으로 구성된 스테인레스 용기로서, 상기 하부 수조의 위쪽으로 100 mm 간격으로 다단식으로 설치되어 수증기 공급이 가능하며,
상기 히터는 가열 공정에서 120 ℃ 이상 스팀으로 상기 하부 수조의 물을 가열할 수 있는 3상 380V 10Kw 히터를 사용하고,
상기 발효실은 발효 대상물을 120℃ 이상으로 4시간 이상 가열할 수 있으며 또한 발효 후 발효 용기와 발효실을 100℃이상으로 3시간 이상 가열하여 발효실 내의 바이러스 박멸이 가능하여 파지 바이러스의 퇴치와 콩을 찌고 발효를 할 수 있는 일괄공정 시스템을 특징으로 하는 IoT 및 AI 기반 발효식품의 최적 발효를 위한 스마트 시스템
- 청구항 1에 있어서,
상기 관리자 단말기는 수신 데이터로 발효 진행 및 최적의 발효 타이밍을 감지하고 원격 제어하기 위한 수단인 것을 특징으로 하는 IoT 및 AI 기반 발효식품의 최적 발효를 위한 스마트 시스템
- 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는 곡물별 발효 특성 및 환경 연관 기반 알고리즘의 AI 분석에 의해 발효실 냄새 데이터 곡선 그래프와 발효 대상물 온도 데이터 곡선 그래프를 분석하여, 발효실 후각 센서 천분율 값이 700~800, 발효 대상물의 온도가 45℃~50℃ 범위로 동시에 만족하는 시간을 최적의 발효 시점으로서 발효실 내의 온열 발효를 중지하여, 발효 냄새를 감소시키고 식감을 향상시켜 최적 발효 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 하는 IoT 및 AI 기반 발효식품의 최적 발효를 위한 스마트 시스템
- 삭제
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220109338A KR102503771B1 (ko) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | IoT 및 AI 기반 발효식품의 최적 발효를 위한 스마트 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220109338A KR102503771B1 (ko) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | IoT 및 AI 기반 발효식품의 최적 발효를 위한 스마트 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102503771B1 true KR102503771B1 (ko) | 2023-02-23 |
Family
ID=85329908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220109338A KR102503771B1 (ko) | 2022-08-30 | 2022-08-30 | IoT 및 AI 기반 발효식품의 최적 발효를 위한 스마트 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102503771B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200346934Y1 (ko) * | 2004-01-09 | 2004-04-01 | 이선희 | 청국장 제조기 |
| JP2009268449A (ja) * | 2008-04-30 | 2009-11-19 | Nuc Electronics Co Ltd | 人工知能型発酵製造機及びこれを用いた食品加工方法 |
| KR101990144B1 (ko) | 2017-06-23 | 2019-06-18 | 김철우 | 콩을 발효시켜 만든 낫토 및 그 제조방법 |
| KR20200091619A (ko) * | 2019-01-23 | 2020-07-31 | 경일대학교산학협력단 | 발효식품 제조장치 및 사물인터넷을 이용한 발효식품 제조장치의 제어 시스템 |
| KR20220016730A (ko) * | 2020-08-03 | 2022-02-10 | 주식회사 다함 | 발효실 제어 시스템 |
-
2022
- 2022-08-30 KR KR1020220109338A patent/KR102503771B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200346934Y1 (ko) * | 2004-01-09 | 2004-04-01 | 이선희 | 청국장 제조기 |
| JP2009268449A (ja) * | 2008-04-30 | 2009-11-19 | Nuc Electronics Co Ltd | 人工知能型発酵製造機及びこれを用いた食品加工方法 |
| KR101990144B1 (ko) | 2017-06-23 | 2019-06-18 | 김철우 | 콩을 발효시켜 만든 낫토 및 그 제조방법 |
| KR20200091619A (ko) * | 2019-01-23 | 2020-07-31 | 경일대학교산학협력단 | 발효식품 제조장치 및 사물인터넷을 이용한 발효식품 제조장치의 제어 시스템 |
| KR20220016730A (ko) * | 2020-08-03 | 2022-02-10 | 주식회사 다함 | 발효실 제어 시스템 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wolkers–Rooijackers et al. | Enhancing vitamin B12 in lupin tempeh by in situ fortification | |
| US11419355B2 (en) | Probiotic grain-based compositions | |
| Nout et al. | Asian fungal fermented food | |
| Gadaga et al. | A review of traditional fermented foods and beverages of Zimbabwe | |
| CN101649296B (zh) | 一种新的红曲菌株及其制备得到的红曲谷物食品 | |
| Nout et al. | Growth of Bacillus cereus in soyabean tempeh | |
| KR20160018206A (ko) | 발효액 제조장치 및 발효액 제조방법 | |
| US20070128314A1 (en) | Method for producing rapid fermented type Miso-like food material with favorable taste and flavor | |
| Xu et al. | Effect of pre-treated wheat bran on semi-dried whole wheat noodles for extending shelf-life and improving quality characteristics | |
| KR101990144B1 (ko) | 콩을 발효시켜 만든 낫토 및 그 제조방법 | |
| KR102503771B1 (ko) | IoT 및 AI 기반 발효식품의 최적 발효를 위한 스마트 시스템 | |
| JP4522522B2 (ja) | 紅麹およびその製造法 | |
| KR101356214B1 (ko) | 고 효소 역가를 갖는 고추장용 코지와 이를 이용한 고추장, 및 이들의 제조 방법 | |
| Rombouts et al. | Microbial fermentation in the production of plant foods | |
| JP3647872B2 (ja) | 長期保存性を有する食品をはじめとする低温殺菌製品を調製する方法 | |
| US20160304924A1 (en) | Synergistic food fermentation utilizing fungal mycelium and bacilli | |
| KR20090069205A (ko) | 마이크로파를 이용한 발효, 숙성, 발아 촉진 장치 및 방법 | |
| CN116496928A (zh) | 一种控制植物蛋白异味的复合菌种及其制备方法 | |
| CN115960778A (zh) | 一株发酵乳杆菌及其在调控米制品风味中的应用 | |
| JP2004519238A (ja) | 発酵穀物食品の生産方法およびその生産物 | |
| Uçar et al. | Comparison of some chemical and microbiological quality of homemade tarhana in Ankara, Turkey | |
| KR101406754B1 (ko) | 유과의 제조방법 | |
| KR20170049095A (ko) | 대두와 쌀의 혼합 제국에 의한 고추장 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 고추장 | |
| CN109730252A (zh) | 一种改善全谷物杂粮食用品质的方法 | |
| KR20160034170A (ko) | 유용미생물을 이용한 항당뇨 발효쌀의 제조방법 및 상기방법에 의해 제조된 항당뇨 발효쌀 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |