KR102530539B1 - 투명도를 낮춘 백색 얼음 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 얼음 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 투명도를 낮춘 백색 얼음 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 몰드에 물을 충전하는 S1단계와; 상기 몰드를 제1액상 냉매에 침지시켜 급속 냉동하는 S2단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 투명도를 낮춘 백색 얼음 제조방법.에 관한 것이다.

Description

투명도를 낮춘 백색 얼음 제조방법{Method for producing white ice with reduced transparency}

본 발명은 얼음 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소비자의 기호에 맞추어 심미감을 불어일으키는 불투명한 눈꽃 형태의 얼음을 신속하고 대량으로 제조할 수 있는 투명도를 낮춘 백색 얼음 제조방법에 관한 것이다.

투명얼음 제조장치는 투명얼음을 제조하는 장치이다. 그리고, 이러한 투명얼음 제조장치는 냉장고 또는 얼음정수기 등에 구비될 수 있다.

일반적으로, 투명얼음을 만들기 위해서는 얼음이 생성되면서 얼음 내에 발생할 수 있는 기포층이 성장하지 않도록 하는 방법을 사용한다.

얼음 내에 발생할 수 있는 기포층이 성장하지 않도록 하는 방법으로는, 얼음이 생성되기 전이나 얼음이 생성되는 동안에, 얼음으로 상태변화될 물에 파동을 발생시키는 방법이 있다. 이와 같이 물에 파동을 발생시키는 방법으로는, 초음파 발진기 등과 같은 파동발생원을 투명얼음 제조기에 구비하여 물에 직접 파동을 발생시키는 방법이 있다. 그리고, 이외에도 물이 담겨진 트레이부재를 진동시켜서 물에 간접적으로 파동을 발생시키는 방법도 있다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-1860150호에서는 투명 얼음을 생산하기 위한 시스템이 개시되어 있는데, 보다 구체적으로, 얼음의 투명도를 감지하기 위한 하나 이상의 투명 얼음 센서; 상기 얼음의 투명도를 제어하기 위한 하나 이상의 제어 시스템; 및 메모리에 저장된 명령을 실행하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부에 의해 실행되는 명령은 얼음의 투명도를 예측하기 위하여 상기 하나 이상의 투명 얼음 센서로부터 수신된 데이터를 처리하고, 상기 예측된 얼음의 투명도가 기정의된 범위를 벗어난 경우, 데이터베이스에 저장된 보정을 확인하고, 상기 확인된 보정에 따라 냉동실 조건을 조절하도록 상기 하나 이상의 제어 시스템을 제어하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 일반적으로 생산되는 얼음은 투명도를 높이기 위한 방향으로 개발되고 있는데 얼음의 소비자 입장에서는 투명 얼음과는 상반되는 백색 얼음(불투명 얼음 내지 눈꽃 얼음)에 대한 심미감에 대한 수요가 늘고 있다.

한편, 대한민국 등록특허 제10-1860150호에서는 고형분 함량(Total Dissolved Solid; TDS) 40 ~ 50%인 커피 농축액 4 ~ 8중량% 및 정제수를 포함하는 고농도 커피 용액을 얼린 외층; 및 고형분 함량(Total Dissolved Solid; TDS) 40 ~ 50%인 커피 농축액 0.3 ~ 2 중량% 및 정제수를 포함하는 저농도 커피 용액을 얼린 내층;을 포함하고, 상기 고농도 커피 용액의 총용존고형물(TDS)은 2 ~ 3%이고, 상기 저농도 커피 용액의 총용존고형물(TDS)은 0.2~ 0.4%인 커피 얼음이 개시되어 있다.

다만, 상기 커피 얼음은 정제수에 커피 분말을 넣어 불투명한 얼음을 생산한다는 특징이 있다.

대한민국 공개특허 제10-2010-0108705호 대한민국 등록특허 제10-1860150호 대한민국 등록특허 제10-1952299호

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 소비자의 기호에 맞추어 심미감을 불어일으키는 불투명한 눈꽃 형태의 얼음을 신속하고 대량으로 제조할 수 있는 얼음 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 투명도를 낮춘 백색 얼음 제조방법은 몰드에 물을 충전하는 S1단계와; 상기 몰드를 제1액상 냉매에 침지시켜 급속 냉동하는 S2단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 투명도를 낮춘 백색 얼음 제조방법에 있어서, 몰드는 스테인레스 스틸 또는 알루미늄을 함유한 금속 소재로 이루어진 상부 몰드 및 하부 몰드가 상하로 결합된 구조로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 투명도를 낮춘 백색 얼음 제조방법에 있어서, 상부 몰드는 상판부와, 상기 상판부에서 위로 볼록한 상부 몰드부와, 상기 상부 몰드부의 상단에 형성된 물 주입홀로 구성되며, 상기 하부 몰드는 하판부와, 상기 하판부에서 아래로 볼록한 하부 몰드부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 투명도를 낮춘 백색 얼음 제조방법에 있어서, 물 주입홀은 하측으로 갈수록 좁아지는 상광하협 구조인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 투명도를 낮춘 백색 얼음 제조방법에 있어서, 얼음이 생성된 몰드를 상기 제1액상 냉매 보다 높은 온도의 제2액상 냉매에 침지시킨 후 얼음을 탈빙하는 S3단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 투명도를 낮춘 백색 얼음 제조방법에 있어서, S2단계는 상기 물이 충전된 몰드를 -45 ~ -70℃의 제1액상 냉매에 5 ~ 20분 동안 침지시켜 이루어지고, 상기 S3단계는 상기 얼음이 생성된 몰드를 7 ~ 25℃의 제2액상 냉매에 30초 ~ 3분 동안 침지시켜 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에 따른 투명도를 낮춘 백색 얼음 제조방법에 의하면, 소비자의 기호에 맞추어 심미감을 불어일으키는 불투명한 눈꽃 형태의 얼음을 신속하고 대량으로 제조할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 몰드가 냉동조와 해동조를 거치는 모습을 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명의 몰드가 냉동조와 해동조를 거치는 모습을 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명의 하부 몰드에 상부 몰드를 결합하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 상부 몰드에 물을 충전하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 몰드를 나타낸 사시도, 단면도, 분해 사시도이다.
도 6a 내지 도 6j는 본 발명에 따른 실험 과정을 단계 별로 촬영한 사진들이다.
도 7은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 얼음의 투명도를 나타낸 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 투명도를 낮춘 백색 얼음 제조방법에 대한 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 몰드가 냉동조와 해동조를 거치는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 몰드를 나타낸 사시도이며, 도 4는 도 3의 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 몰드 및 얼음 샘플 사진들이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 투명도를 낮춘 백색 얼음 제조방법은 투명도가 극히 낮은 백색의 얼음을 제조하는 것으로서, 제빙 시간을 최대한 단축하면서 대량 생산할 수 있다.

본 발명에 따른 투명도를 낮춘 백색 얼음 제조방법은 크게 몰드에 물을 충전하는 S1단계와, 상기 몰드를 제1액상 냉매에 침지시켜 급속 냉동하는 S2단계와, 얼음이 생성된 몰드를 상기 제1액상 냉매 보다 높은 온도의 제2액상 냉매에 침지시킨 후 얼음을 탈빙하는 S3단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 S1단계는 급속냉동장치(100)의 몰드 결합부(110)와 물충전장치(113) 및 노즐(115)을 통해 구현될 수 있다.

상기 S1단계의 몰드(10)는 스테인레스 스틸 또는 알루미늄을 함유한 금속 소재로 이루어진 상부 몰드(11) 및 하부 몰드(13)가 상하로 결합된 구조로 이루어지는 것을 예시할 수 있다.

상기 상부 몰드(11)는 상판부(11a)와, 상기 상판부(11a)에서 위로 볼록한 상부 몰드부(11b)와, 상기 상부 몰드부(11b)의 상단에 형성된 물 주입홀(11c)로 구성되는 것을 예시할 수 있다.

상기 물 주입홀(11c)은 물 주입홀에 핀 형태의 노즐(115)로 물을 충전하게 된다.

그리고 상기 물 주입홀(11c)은 하측으로 갈수록 좁아지는 상광하협 구조인 것이 바람직하다. 그 이유는 물이 충전된 몰드가 급속냉동조에 투입되면 몰드 내부에 충전된 물은 상기 물 주입홀을 통해 제1액상 냉매와 접촉하게 되는데, 열전도율이 높은 금속 소재의 몰드가 제1액상 냉매에 투입되면 입구가 좁고 상광하협 구조의 물 주입홀 주변의 물은 순간적으로 얼어버리기 때문에 몰드 내부의 물이 제1액상 냉매 쪽으로 빠져나오지 못하게 된다. 이와 반대로 몰드가 실리콘 등의 합성 수지 소재로 이루어지고, 물 주입홀의 입구가 넓거나 수직 구조인 경우에는 몰드가 급속냉동조에 투입되더라도 물 주입홀 주변의 물이 상당 시간 얼지 않은 상태로 유지된다.

그리고 상기 하부 몰드(13)는 하판부(13a)와, 상기 하판부(13a)에서 아래로 볼록한 하부 몰드부(13b)로 구성되는 것을 예시할 수 있다.

본 발명의 S2단계는 몰드(10)가 컨베이어 밸트(101)에 결합되어 급속냉동조(130)를 통과하면서 이루어지며, 컨베이어 밸트(101)의 이동 속도 제어를 통해 급속냉동 시간을 제어할 수 있다.

그리고 상기 S2단계는 물이 충전된 몰드를 -45 ~ -70℃의 제1액상 냉매에 5 ~ 20분 동안 침지시켜 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 S2단계에서 -45℃ 보다 높은 제1액상 냉매에 침지시키는 경우에는 투명도가 크게 높아지게 되어 백색 얼음을 제조할 수 없고, -70℃ 보다 낮은 제1액상 냉매에 침지시키는 경우에는 불투명도의 증가는 없으나, 냉각 온도의 증가에 따른 에너지 효율이 극히 낮아지기 때문에 상술한 온도 범위로 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명의 S3단계는 급속냉동조(130)를 통과한 몰드(10)가 해동조(135)를 통과하면서 이루어진다.

상기 S3단계는 상기 얼음이 생성된 몰드를 0 ~ 25℃의 제2액상 냉매에 30초 ~ 3분 동안 침지시켜 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 S3단계에서 0℃보다 낮은 제2액상 냉매에 침지시키는 경우에는 제1액상 냉매와의 온도 차가 적어져 탈형 시간이 크게 증가하여 대량 생산에 부적합하고, 25℃ 보다 높은 제1액상 냉매에 침지시키는 경우에는 탈형 시간은 단축되나 얼음 표면이 급속하게 녹으면서 표면이 울퉁불퉁하거나 평활성이 저해되는 문제가 있으므로 상술한 온도 범위로 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1액상 냉매 및 제2액상 냉매는 에틸 알콜인 것을 예시할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

이하에서는 본 발명에 따른 투명도를 낮춘 백색 얼음 제조방법에 대한 보다 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

[실시예]

먼저, 도 6d 및 도 6e와 같이 스테인레스 스틸 소재의 금속 몰드를 제작하여 주사기를 이용하여 내부에 물을 충전하였다.

다음으로, 물을 충전한 금속 몰드를 도 6g 및 도 6h와 같이 에틸 알콜(제1액상 냉매)에 완전 침지시켜 급속 냉동 시켰으며, 실시예 1 내지 4에서 급속 냉동시 에틸 알콜의 온도는 각각 -45℃, -50℃, -55℃, -60℃로 설정한 상태에서 각각 얼음을 제조하였다. 이때 얼음이 생성되는 시간은 아래 표 1에 나타내었다.

얼음이 생성된 이후 탈빙을 위해 얼음이 생성된 금속 몰드를 도 6i 및 도 6j와 같이 에틸 알콜(제2액상 냉매)에 완전 침지시킨 후 얼음을 탈빙하였으며, 실시예 1 내지 4의 해동시 에틸 알콜의 온도는 각각 0℃, 0℃, 1℃, 4℃로 설정한 상태에서 표 2에 기재된 시간 동안 해동시킨 후 탈빙하였다.

[비교예]

비교예 1 내지 8은 실시예와 다르게 급속 냉동시 에틸 알콜의 온도를 각각 -5℃, -10℃, -15℃, -20℃, -25℃, -30℃, -35℃ 및 -40℃로 설정한 상태에서 급속 냉동 시켰으며, 이때 얼음이 생성되는 시간은 아래 표 1에 나타내었다.

비교예 1 내지 8의 해동시 에틸 알콜의 온도는 각각 25℃, 23℃, 20℃, 18℃, 15℃, 12℃, 10℃, 7℃로 설정한 상태에서 표 2에 기재된 시간 동안 해동시킨 후 탈빙하였다.

	냉동 온도(℃)	냉동 시간(min)
비교예 1	-5	130
비교예 2	-10	110
비교예 3	-15	82
비교예 4	-20	72
비교예 5	-25	53
비교예 6	-30	45
비교예 7	-35	38
비교예 8	-40	22
실시예 1	-45	12
실시예 2	-50	9
실시예 3	-55	6
실시예 4	-60	5

	해동 온도(℃)	해동 시간(min)
비교예 1	25	1
비교예 2	23	1
비교예 3	20	2
비교예 4	18	2
비교예 5	15	3
비교예 6	12	3
비교예 7	10	3
비교예 8	7	3
실시예 1	4	4
실시예 2	1	4
실시예 3	0	4
실시예 4	0	4

[실험예 1]

투명도 실시예 1 내지 4의 얼음 및 비교예 1 내지 8의 얼음의 투명도를 육안으로 확인하기 위해 본 발명의 출원인인 (주)탑그린테크 직원 중에서 선발한 패널 5명으로 하여금 투명도가 높은 얼음을 순서대로 선별하도록 하였다.

그 결과, 5명의 패널 모두 비교예 1에서 비교예 8로 갈수록 투명도가 낮아진다고 판단하였고, 실시예 1 내지 4는 모두 불투명하여 순서를 정할 수 없을 정도로 불투명한 상태라고 판단하였다. 참고로 도 7에서는 실시예 1의 백색 얼음과, 비교예 1, 4, 6, 8의 반투명 상태의 얼음 샘플을 나타내고 있으며, 실시예 1의 백색 얼음은 육안으로 볼 때 투명도가 전혀 없고 백색을 띄고 있는 반면, 비교예들의 얼음은 비교예 1의 얼음의 투명도가 높고 비교예 4에서 6, 8로 갈수록 투명도가 낮아진다는 것을 확인할 수 있었다.

특히, 비교예 8과 실시예 1은 냉동 온도는 5℃에 불과하지만, 냉동 시간에서 큰 차이가 있었고, 실시예 1은 불투명도가 높은 백색 얼음으로 전환되었지만, 비교예 8은 상대적으로 백색에 크게 미치지 못하는 반투명 상태의 얼음이라는 점에서 차이가 있었다.

한편, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부도면에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들을 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 얼음제조장치 101 : 컨베이어 밸트
110 : 몰드 결합부 113 : 물충전장치
115 : 노즐 130 : 급속냉동조
150 : 해동조
10 : 몰드 11 : 상부 몰드
11a : 상판부 11b : 상부 몰드부
11c : 물 주입홀 13 : 하부 몰드
13a : 하판부 13b : 하부 몰드부

Claims (5)

1. 몰드에 물을 충전하는 S1단계와;
   상기 몰드를 제1액상 냉매에 침지시켜 급속 냉동하는 S2단계와;
   얼음이 생성된 몰드를 상기 제1액상 냉매 보다 높은 온도의 제2액상 냉매에 침지시킨 후 상기 얼음을 탈빙하는 S3단계;를 포함하되,
   상기 S2단계는 상기 물이 충전된 몰드를 -45 ~ -70℃의 제1액상 냉매에 5 ~ 20분 동안 침지시켜 이루어지고,
   상기 S3단계는 상기 얼음이 생성된 몰드를 0 ~ 25℃의 제2액상 냉매에 30초 ~ 3분 동안 침지시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명도를 낮춘 백색 얼음 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 몰드는 스테인레스 스틸 또는 알루미늄을 함유한 금속 소재로 이루어진 상부 몰드 및 하부 몰드가 상하로 결합된 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투명도를 낮춘 백색 얼음 제조방법.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 상부 몰드는 상판부와, 상기 상판부에서 위로 볼록한 상부 몰드부와, 상기 상부 몰드부의 상단에 형성된 물 주입홀로 구성되며,
   상기 하부 몰드는 하판부와, 상기 하판부에서 아래로 볼록한 하부 몰드부로 구성되는 것을 특징으로 하는 투명도를 낮춘 백색 얼음 제조방법.
   
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