KR20040017906A - 농산물의 진공예냉장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 농산물의 진공예냉장치에 관한 것으로서, 진공상태를 이용하여 청과물 주위의 압력을 낮춰 수분증발을 촉진시키고, 이때 빼앗기는 증발잠열에 의하여 품온을 낮추는 원리를 이용하여 단시간에 원예작물의 고품질 유지 및 유통기간 연장의 효과를 나타내기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 예냉장치는, 예냉이 행해지게될 농산물을 진공챔버(2)내로 이동시키기 위한 컨베이어(7,9); 상기 진공챔버(2)의 입구측에 설치되어 슬라이드 동작에 의해 개폐되어지는 가운데, 에어실린더(12)에 의해 밀폐가 이루어지는 도어(1); 상기 진공챔버(2)내 압력을 강하시키기 위한 진공펌프(3); 상기 진공챔버(2) 내에 설치되어 농작물 표면에서 증발된 수증기에 의해 발생된 내부 습기를 응축시키는 콜드트랩(4); 상기 콜드트랩(4)의 온도를 떨어뜨리기 위한 냉동기(6);를 포함하여 구성되어짐을 특징으로 한다.

Description

농산물의 진공예냉장치{VACUUM PRE-COOLING SYSTEM}
본 발명은 농산물의 진공예냉장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엽채류와 같은 수확한 청과물을 수확증시 예냉시켜 호흡작용과 신진대사를 억제토록 함으로서 유통중에 신선도와 품질을 오래도록 유지할 수 있도록 하기위한 진공예냉장치에 관한 것이다.
일반적으로, 원예작물은 수확 후 외부로부터의 영양공급이 중단되어도 생명현상을 유지하기 위하여 체내의 저장영양분을 이용하여 호흡을 하며, 이러한 결과로 부패, 연화등 품질저하가 일어나 상품성 및 식품적 가치를 저하시키게 된다. 엽채류의 호흡생리는 외기의 온도가 높을수록 활발해져 품온이 10℃ 상승함에 따라 호흡속도는 3∼4배 높아져 품질저하는 급속히 일어나게 된다. 따라서 수확 즉시 엽채류의 온도를 3∼10℃까지 신속하게 낮추어 호흡을 억제할 필요가 있다.
그러나 예냉을 하지 않고 일반 저온 저장고내에 청과물을 저장할 경우에는 호흡중지에 필요한 온도까지의 냉각에 많은 시간이 소요되어 그 사이에 품질열화가 일어나고, 또한 높은 온도의 청과물이 저온저장고내에 일시에 반입될 경우에는 저온저장고의 냉각부하를 크게 하여 성능을 저하시켜 냉각처리의 시간소요는 더욱 많게 된다. 따라서 이러한 단점을 보완하기 위해서는 청과물의 호흡중지에 필요한 냉각온도까지 신속하게 냉각처리 할 수 있는 예냉장치가 필요하다.
종래에는 대부분의 예냉방법이 저온의 공기나 물 등의 저온매체를 접촉시켜 농산물의 표면으로부터 열을 빼앗아 냉각시키는 방법을 사용하였다. 이와 같은 방법을 사용했을 경우 버섯과 같이 물성이 약하거나 양상추나 배추와 같이 결구되어 있고 비표면적이 큰 채소류의 예냉에는 냉각속도가 늦고, 예냉시 중량 감모율이 높아 예냉효율이 떨어진다.
이를 개선하기 위하여 밀폐된 챔버내에 농산물을 넣고 진공펌프를 이용하여챔버내의 압력을 낮추어 농산물 표면의 수분 증발을 촉진시켜 그 때 빼앗긴 증발잠열에 의해서 농산물의 품온을 저하시키는 장치이다.
물은 1기압(1,013Pa)에서 100℃에서 끓지만, 압력이 낮아지면 그 비등점도 낮아져 613Pa에서는 0℃에서 끓는다. 도 0℃, 613Pa의 압력하에서 1kg의 물이 증발하기 위해서는 597.1kcal의 잠열을 필요로 한다. 즉 0℃의 물 1kg이 증발하여 얻어지는 냉각량은 상당히 커서 약 600kg의 물을 1℃ 냉각할 수 있다. 이 물리적 현상을 이용하여 농산물에 포함되어 있는 수분을 증발시키고 그때 빼앗긴 증발잠열에 의해 야채를 냉각하도록 하는 것이 진공냉각의 원리이다.
지금까지는 우리나라에서는 이와 같은 진공냉각의 원리를 농산물에 이용하여 냉각할 경우 중량감소가 심하여 신선농산물의 냉각에는 사용되지 않고 농산물을 건조하여 가공식품으로 사용할 경우에 많이 사용되어졌다.
그러나 선진 외국에서는 오래전부터 진공을 이용하여 야채류를 대상으로 수호가 즉시 예냉하여 신선농산물의 생산에 이용되어 왔다. 우리나라에서도 최근 신선농산물의 수요증가와 농산물의 고품질화로 인하여 진공예냉기를 외국으로부터 고가의 가격으로 수입하여 사용하고 있다. 수입되고 있는 진공예냉기는 콜드트랩의 구조가 나관형으로 되어 있어 에너지 소비가 높고, 제작가격이 매우 높다, 또한 작물에 따른 진공압조절 방법이 고정되어 있어 외국 농산물과 국내 농산물과의 물성차이로 인하여 예냉 효과가 떨어지는 등 많은 문제점이 있어 농가생산비 증가를 초래하는 실정이다.
본 발명은 상기한 종래 예냉장치가 갖는 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 사용하기가 편리하고, 단시간에 효과적으로 예냉이 가능하며, 진공압력을 작물의 품온에 따라 능동적으로 제어할 수 있으며 진공챔버내에 콜드트랩을 설치하여 냉각효율을 향상시킨 진공예냉장치를 개발하여 청과물을 장기간 유통시키더라도 신선하게 고품위를 유지할 수 있도록 한 농산물의 진공예냉장치 제공을 그 목적으로 한다.
도 1은 본 발명 진공예냉장치의 외관 사시도.
도 2는 진공예냉장치의 측단면 구성도.
도 3은 진공 예냉장치의 평단면 구성도.
도 4는 진공 예냉장치의 정면 구성도.
도 5는 진공 예냉장치의 챔버내 평면, 측면, 정면측 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 슬라이딩 도어2 : 진공챔버
3 : 진공펌프5 : 습구온도계
4 : 콜드트랩6 : 냉동기
7,10 : 컨베이어8 : 제어반
9 : 공기압축기12 : 에어실린더
상기 목적은, 예냉이 행해지게될 농산물을 진공챔버내로 이동시키기 위한 컨베이어, 상기 진공챔버의 입구측에 설치되어 슬라이드 동작에 의해 개폐되어지는 가운데, 에어실린더에 의해 밀폐가 이루어지는 도어, 상기 진공챔버내 압력을 강하시키기 위한 진공펌프, 상기 진공챔버 내에 설치되어 농작물 표면에서 증발된 수증기에 의해 발생된 내부 습기를 응축시키는 콜드트랩, 상기 콜드트랩의 온도를 떨어뜨리기 위한 냉동기를 포함하여 구성되어진 진공예냉장치를 통해 이룰 수 있게된다.
이하, 본 발명 진공예냉장치의 구체적인 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
먼저 전체적인 구성을 살펴보면, 물품의 입출고를 위해 진공챔버(2) 일측에 설치되어져 좌,우로 동작되어지며 개폐가 이루어지는 슬라이딩 도어(1), 상기 슬라이딩 도어(1)를 완전 밀폐시키기 위해 공기압축기(9)에 의해 동작되어지는 에어실린더(12), 상기 진공챔버(2)내의 진공을 효율적으로 조성하기 위하여 내부공기를외부로 강제 배출하기 위한 진공펌프(3), 상기 배출되어지는 공기중의 습도를 제외하고 건조한 공기만이 배출되어질 수 있도록 진공챔버(2)와 진공펌프(3) 사이에서 습기를 응축하여 물로 배출하고 건조한 공기만 배출되어질 수 있도록 저온의 공기통로를 이루며 설치된 콜드트랩(4), 진공챔버(2)의 온도를 하강시키기 위한 냉동기(6), 전체적인 작동제어를 위한 터치스크린으로 구비되어진 제어반(8)으로 이루어진다.
상기 콜드트랩(4)의 하부에는 발생된 응축수가 모여지도록 드레인팬(4a)이 도 5에서와 같은 형태로 설치되어져 있으며, 그 하부에는 모여진 응축수가 진공을 파괴 시킨후 자동으로 드레인 밸브를 통해 배수되도록 물탱크(4b)가 구비되어져 있다.
그리고, 장치의 입구측에는 롤 컨베이어에 팔레트(13)를 보정할 수 있는 장치를 부착한 공급컨베이어(10)를 설치함과 함께, 챔버(2)내에는 컨베이어(7)를 설치하였으며, 각 장치의 작동제어는 위치제어 센서를 사용하여 청과물을 팔레트(13)에 적재하여 입고, 예냉, 출고까지의 작업공정을 자동화하여 PLC에 의한 순차(Sequence)제어를 이용하여 전자동으로 작동될 수 있도록 하였다.
또한, 농산물의 균일한 냉각과 과도한 수분증발에 의한 중량감소를 방지하기 위하여 챔버(2)내에 습구온도계(5)를 설치하였으며, 습구온도와 예냉물의 품온변화가 거의 같은 경향으로 변화한다는 것에 착안하여 예냉물의 온도가 플레쉬 포인트(예냉물의 품온이 초기 1/2이 되는점)에 도달했을때 챔버(2)내의 압력을 작물에 따라 능동적으로 제어할 수 있도록 진공압 조절밸브(3a)를 설치하였다.
이와같은 구성을 이루고 있는 본 발명 진공예냉장치의 동작에 따른 작용효과를 이하에서 살펴보기로한다.
먼저, 농산물 포장상자(11)를 적재한 팔레트(13)를 입구 컨베이어(10) 위에 지게차로 올려놓고 제어반(8)에 있는 터치스크린의 "자동개시"를 작동시키면 챔버의 슬라이딩 도어(1)가 열린다. 도어(1)가 완전히 열리면, 입구 컨베이어(10)와 챔버내의 컨베이어(7)가 작동을 시작하여 농산물이 적재된 팔레트(13)의 자세를 자동으로 교정하면서 챔버(2)내로 이송되고, 챔버(2)내로 들어온 팔레트(13)가 예냉위치에 도달하면 컨베이어(7)가 멈추고, 슬라이딩 도어(1)가 닫힌 후 공기압축기(9)의 동작에 의해 4개의 에어실린더(12)가 작동하여 도어(1)를 완전히 밀폐시키게 된다.
도어(1)가 밀폐되면 진공펌프(2)가 작동하면서 챔버내의 압력을 4 Torr까지 떨어뜨리고, 동시에 냉동기(6)가 작동하여 콜드트랩(4)의 온도를 떨어뜨려 챔버내에서 함유된 습기를 응축하여 건조공기만을 진공펌프(3)로 배출한다.
이때, 진공냉각과정에서는 채소의 표면에서 수분이 증발하여 그 증발잠열로 채소의 냉각이 촉진되지만, 이러한 증발수증기는 진공조 내에 남아있어서 이것을 제거하지 않으면 다음의 증발을 억제하여 냉각을 진행할 수 없게된다.
따라서, 진공계 내에 증기구배를 만들어 수증기를 대류시킴과 동시에 팽창된 수증기를 원래의 물방울로 복귀시켜서 진공펌프로 수증기가 들어가지 않게 하는 것이 콜드트랩(4)이다. 콜드트랩(4)은 동코일에 알루미늄핀을 부착 판형으로 제작하여 전열면적이 증가하여 냉각효과를 높일 수 있게된다.
또한, 콜드트랩(4)은 운전중에 생기는 부하경감현상으로 콜드트랩에 심한 적상이 생기는 것과 냉동기 운전중 저압이 현저히 떨어지는 것을 방지하기 위하여 고압측의 가수를 저압측에 바이패스 시키는 흡입자동압력조절변을 취부하여 냉동기(6)의 원활한 운전이 될 수 있도록 하는 시스템을 이루고 있다.
이와같이 하여 챔버(2)내의 압력이 떨어지면, 농산물을 냉각시켜 예냉이 진행되어지며, 예냉과정이 완료되면 진공펌프(3)와 냉동기(6)가 멈추고, 진공 파괴밸브(미도시)가 작동하여 챔버내의 압력을 대기압과 같이 만들어지면, 챔버 도어(1)가 열린 후 챔버내 컨베이어(7)가 역방향으로 동작되어 농산물을 외부로 배출시키게 되는 것이다.
본 발명의 진공예냉장치의 적용예로서 버섯, 배추, 상추 등 야채류에 대한 예냉을 처리한 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다.
구 분 품 온(℃) 냉각소요시간 냉각속도(℃/시간) 비 고
초기 종료
느타리 버섯 15.2 1.5 0.4 34.3 가수
고랭지 배추 13.5 3.7 0.3 32.6 무가수
상 추 13.4 2.0 0.4 28.5 가수
상기 결과를 통해 본 발명의 진공예냉장치는 진공압을 챔버내의 습구온도에 따라 능동적으로 제어하므로써 균일한 냉각이 가능하며, 수분증발을 최소화시키므로 예냉 후 중량감소를 줄여 고품질의 농산물을 생산할 수 있음을 알 수 있다.
또한, 야채류의 예냉시간을 단축함으로써 신선한 고품질의 농산물을 장기간 보존할 수 있으며, 예냉작업에 소요되는 에너지를 절감시킬 수 있게된다.
이상에서 살펴본 바와같은 본 발명의 진공예냉장치는, 진공의 원리를 이용하여 야채류의 예냉시간을 단축함으로서 예냉효율을 극대화시키고, 콜드트랩을 예냉실내에 설치하여 예냉효과를 배가시킴으로서 저비용 저에너지를 실현할 수 있게된다.
이로인해 저온유통시스템의 가장 기본이 되는 예냉작업을 정착시키므로서 신선한 고품질의 청과물 생산을 도모하여 농가소득을 증대시키는 효과를 나타내게 된다.

Claims (3)

  1. 예냉이 행해지게될 농산물을 진공챔버(2)내로 이동시키기 위한 컨베이어(7,9);
    상기 진공챔버(2)의 입구측에 설치되어 슬라이드 동작에 의해 개폐되어지는 가운데, 에어실린더(12)에 의해 밀폐가 이루어지는 도어(1);
    상기 진공챔버(2)내 압력을 강하시키기 위한 진공펌프(3);
    상기 진공챔버(2) 내에 설치되어 농작물 표면에서 증발된 수증기에 의해 발생된 내부 습기를 응축시키기 위한 콜드트랩(4);
    상기 콜드트랩(4)의 온도를 떨어뜨리기 위한 냉동기(6);를 포함하여 구성되어짐을 특징으로 하는 농산물의 진공예냉장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 진공챔버(2)에는 내부 온도를 체크하기 위한 습구온도계(5)가 설치되어져 있으며,
    상기 진공챔버(2)내의 온도변화에 따라 내부 진공압을 능동적으로 제어하기 위한 진공압 조절밸브(3a)가 진공유로상에 구비되어진 것을 특징으로 하는 농산물의 진공예냉장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 콜드트랩(4)은 발생된 응축수를 모으기 위한 드레인팬(4a) 및 모여진 응축수가 배수되어지는 물탱크(4b)를 구비하는 것을 특징으로 하는 농산물의 진공예냉장치.
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