KR20040035346A - 농산물의 저장방법 및 이에 이용되는 고습도 저온 저장고 - Google Patents

농산물의 저장방법 및 이에 이용되는 고습도 저온 저장고 Download PDF

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Abstract

본 발명은 농산물 등의 저장에 관한 것으로, 그 목적은 저온 고습 상태에서 농산물의 신선도를 유지하면서 농산물 등을 장기간 저장하는 데 있다.
본 발명에 따른 고습도 저온 저장고(100)는, 농산물(1)을 보관하는 단열저장고(120), 상기 단열저장고(120)의 내부온도를 조절하는 냉각수단(110), 상기 단열저장고(120)의 내부에 위치한 곰팡이 제거기(130) 및 상기 단열저장고(120) 내의 온도에 따라 상기 냉각수단(110)을 제어하는 제어기(115)를 포함하여 구성된다. 상기 냉각수단(110)은 상기 단열저장고(120)의 내부 온도를 낮추기 위한 증발기(111)와, 상기 증발기(111)와 팽창밸브(112)를 통해 연결되는 응축기(113) 및 상기 응축기(113)에 액체 냉매를 보내기 위한 압축기(114)를 포함한다.
이러한 고습도 저온 저장고(100)의 단열저장고(120)에 농산물(1)을 장입하고, 상기 증발기(111)의 대수평균온도차(ΔTm)를 4.5℃ 이내가 되도록 제어하면 증발기에 생성되는 얼음을 녹이기 위해 제상기를 구비할 필요가 없으며, 가습기를 사용하지 않고서도 단열저장고(120) 내의 상대습도를 90% 이상으로 유지하여 농산물(1)을 장기간 신선도를 유지하여 보관할 수 있다.

Description

농산물의 저장방법 및 이에 이용되는 고습도 저온 저장고{Method for Storage of Agricultural Products and High Humidity Cold Storehouse therefor}
본 발명은 농산물 등의 저장에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저온 고습 상태에서 농산물의 신선도를 유지하면서도 장기간 보관할 수 있는 저장방법 및 이에 이용되는 고습도 저온 저장고에 관한 것이다.
대부분의 농산물은 85~ 95% 정도의 수분을 함유하고 있다. 청과물은 물론 농산물은 수분을 잃게 되면, 신선도가 떨어진다. 즉, 공기 중의 상대습도가 너무 낮으면 농산물로부터 수분이 증발하여 농산물의 무게가 줄어들고, 과도하게 수분이 증발되면 표피가 말라 외관이 나빠져 상품가치를 상실하게 된다. 대부분의 농산물은 수분손실이 5% 이상이 되면 상품성을 잃게 되는 것은 물론 중량 감소로 농가 수취가격도 감소된다. 따라서, 농산물은 수분 손실을 방지하기 위해서는 가능한 한 높은 상대습도 조건에서 농산물을 저장하는 것이 좋다.
도1은 농산물을 저장하기 위한 종래의 저온 저장고를 도시하고 있다. 일반적인 저온 저장고(101)는 도1에 도시된 바와 같이, 크게 농산물을 저장하는 단열저장고(20) 및 상기 단열저장고(20)의 내부온도를 낮추기 위한 냉각수단(10)으로 구성된다. 상기 냉각수단(10)은 상기 단열저장고(20) 내에 위치하여 내부 온도를 낮추는 증발기(unit cooler)(11)와, 상기 증발기(11)와 팽창밸브(12)을 통해 연결된 응축기(condensor unit)(13) 및 상기 응축기(13)에 액체 냉매를 보내기 위한 압축기(compressor)(14)를 포함하여 구성된다.
이러한 구조를 갖는 저온 저장고(101)는 응축기(13)에 의해 응축된 냉매가 팽창밸브(12)를 통해 기화되면 주위의 열을 빼앗게 되고, 주위의 공기가 증발기(11)에 의해 단열저장고(20) 내로 송풍되면서 단열저장고(20)의 내부온도를떨어뜨린다. 그러나, 이러한 일반적인 저온 저장고(101)는 내부온도를 낮추기 위하여 냉각수단(10)를 작동시키면, 단열저장고(20) 내에 설치된 증발기(11)의 표면에 저장고 내의 수분이 얼어붙어 얼음층이 생기게 된다. 이때 생성된 얼음만큼 단열저장고(20) 내의 수분이 줄어들어 상대습도가 낮아져 보통 65~ 85% 정도를 유지하게 된다. 이에 따라 저장된 농산물(1)과 단열저장고(20) 내의 공기 사이에 습도 불균형이 야기되어, 농산물에 함유된 수분이 공기 중으로 증발되고, 그 만큼 농산물(1)의 중량이 줄어들게 된다. 또한, 증발기(11) 표면에 얼음층이 생기면 냉각능력도 떨어져 냉각수단(10)의 가동시간이 늘어나 에너지 소모가 많아진다. 이를 방치하면 증발기(11)가 작동되는 상태에서도 단열저장고(20) 내의 온도가 낮아지지 않는 상황에 이르게 되므로, 결국에는 전기히터나 물뿌림, 고온가스(hot gas) 등의 제상기(22)를 이용하여 얼음을 녹이게 된다. 이러한 조치들은 저장고 내의 온도를 상승시켜 온도의 기복도 커지게 되고, 증발기(11)를 재작동시 다시 수분이 증발기의 표면에 얼어붙는 악순환이 계속된다. 더욱이, 상대습도를 높이기 위하여 가습기(23)를 이용하여 인위적으로 가습을 하게 되면 증발기에 얼어붙는 얼음량이 더 많아지기 때문에 보다 빈번하게 얼음을 녹여야 한다. 농산물은 공기 중의 상대습도가 90~ 98% 정도일 때, 농산물과 공기 중의 수분이 평형상태를 이루어 수분증발이 적어진다고 알려져 있다(International Institute of Refrigeration, "Packing Stations for Fruits and Vegetable", pp306, 1973). 하지만, 공기 중의 상대습도를 90% 이상의 고습도 조건에서 농산물을 저장하는 것이 좋으나, 한편으로 상대습도가 높아지면 곰팡이의 번식이 빨라져 부패가 촉진되는 문제가 있다. 물론저장고 내의 곰팡이를 제거하기 위하여 화학적 처리를 할 수 있으나, 이러한 화학적 처리는 약품의 잔류성이나 안정성의 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 저온 저장고의 단점을 개선하고자 제안된 것으로서, 그 목적은 농산물을 상대습도가 90% 이상으로 되는 고습도 조건에서 저온 저장하여 농산물의 중량 감소를 방지하여 장기간 신선도를 유지할 수 있는 농산물의 저장방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 가습기나 전기히터 등의 제상기를 구비하지 않고도 그러한 저장이 가능한 고습도 저온 저장고를 제공하는 데 있다.
도1은 종래의 저온 저장고의 개략 구성도이다.
도2는 본 발명에 따른 저온 저장고의 개략 구성도이다.
도3은 도2의 냉각수단에 대한 상세도이다.
도4는 종래 및 본 발명의 저온 저장고에서 저장된 배의 시간에 따른 중량감모율 정도를 나타낸 그래프이다.
도5는 본 발명의 저온 저장고 내의 곰팡이 제거 정도를 보이는 사진이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 .........농산물100, 101 ... 저장고
110 ...... 냉각수단111 ........ 증발기
112 ...... 팽창밸브113 ........ 응축기
114 ...... 압축기120 ........ 단열저장고
130 ...... 곰팡이 제거기
상기 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 농산물의 저장방법은, 증발기를 구비한 저온 저장고에 농산물을 저장하는 방법에 있어서, 상기 저온 저장고에 농산물을 장입하고, 아래 수학식 2에 의해 정의되는 상기 증발기의 대수평균온도차(ΔTm)를 4.5℃ 이내가 되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 고습도 저온 저장고는, 농산물을 보관하는 단열저장고, 상기 단열저장고의 내부온도를 조절하는 냉각수단, 상기 단열저장고의 내부에 위치한 곰팡이 제거기 및 상기 단열저장고 내의 온도에 따라 상기 냉각수단을 제어하는 제어기를 포함하여 구성되며; 상기 냉각수단은 상기 단열저장고의 내부 온도를 낮추기 위한 증발기와, 상기 증발기와 팽창밸브를 통해 연결되는 응축기와, 상기 응축기에 액체 냉매를 보내기 위한 압축기를 포함한다.
먼저, 본 발명의 저장고를 도면을 통하여 상세히 설명한다.
도2는 본 발명에 따른 저온 저장고의 개략 구성도이고, 도3은 도2의 냉각수단에 대한 상세도이다. 본 발명의 고습도 저온 저장고(100)는 도2에 도시된 바와 같이, 크게 단열저장고(120), 냉각수단(110), 곰팡이 제거기(130) 및 제어기(115)를 포함하여 구성된다.
상기 단열저장고(120)는 내부에 농산물(1)이 보관되는 곳으로, 우레탄 등에 의해 단열되어 있으며, 본 발명에서 그 크기는 특별히 한정되지 않는다.
상기 단열저장고(120)의 내부온도를 조절하기 위한 냉각수단(110)은, 도3에 도시된 바와 같이, 기본적으로 증발기(111), 팽창밸브(112) 및 응축기(113)를 포함하여 구성되며, 종래의 단열저장고와는 달리, 가습기(23)는 불필요하다.
상기 증발기(111)는 단열저장고(120)의 내부에 위치하며, 종래의 증발기와는 달리 별도의 전기히터 등과 같은 제상기(22)가 불필요하다. 상기 증발기는 팽창밸브(112)를 통해 응축기(113)와 연결되며, 다수개의 증발기를 병렬로 연결하는 것도 가능하다. 이때, 각 증발기에 대응하여 팽창밸브들을 설치한다.
상기 응축기(113)는 기체 냉매를 액체 냉매로 바꾸는 역할을 하며, 압축기(114)와 연결되어 있다.
압축기(114)는 증발기(111)를 통과한 기체 냉매를 압축하여 응축기(113)로 보낸다.
본 발명에서는 상기 단열저장고(120) 내에 곰팡이 제거기(130)를 배치한다. 곰팡이 제거기(130)는 직류전압발생기(135)와, 이 직류전압발생기(135)에 연결된한 쌍의 전극(132, 134)를 포함하여 구성된다. 상기 한 쌍의 전극(132, 134)은 충분한 거리를 두고 배치하는 것이 바람직하다. 즉, 한쌍의 (+)(-) 전극(132)(134)이 종래의 직류 고전압 코로나 방전식과 같이, 상호 대향하여 배치하여 방전이 생기거나 오존이 발생되는 것은 바람직하지 않다.
상기 제어기(115)는 냉각수단(110)을 제어하여 저장고(120)의 내부온도를 제어하는 역할을 한다. 도3에서 미설명부호 "116", "117", "118" 및 "119"는 각각 완충기(accumulator), 오일분리기, 개폐밸브 및 냉매탱크이다.
이러한 구조를 갖는 본 발명에 따른 고습도 저온 저장고를 이용한 농산물의 저장방법을 설명한다.
먼저, 상기한 고습도 저온 저장고(100)의 단열저장고(120) 내에 농산물(1)을 장입하고, 냉각수단(110)을 작동한다. 이러한 냉각수단의 작동과 함께, 압축기(114)에 의해 압축되어 이송되는 냉매는 응축기(113)에서 응축된 후, 상기 팽창밸브(112)에서 기화되면서 주위의 열을 빼앗아 가게 되며, 차가운 공기가 증발기(111)에 의해 단열저장고(120) 내로 송풍된다.
본 발명에서는 상기 단열저장고(120) 내의 상대습도를 상기 증발기의 제어를 통해 행한다. 본 발명자들의 연구에 따르면, 저장고(120)의 상대습도는 증발기(111)의 대수평균온도차(ΔTm)와 밀접한 관계가 있음을 알았다. 즉, 저장고(120)의 상대습도(D)와 증발기의 대수평균온도차(ΔTm)는 수학식1과 같은 관계가 있다. 여기서, 증발기의 대수평균온도차(ΔTm)는 수학식 2와 같이 정의된다.
D(%)= a(ΔTm)+ b(단, a, b는 상수, R2=0.9966)
단, ΔT1: 출구공기와 증발온도차(℃), ΔT2: 입구공기와 증발온도차(℃).
또한, 증발기의 대수평균온도차(ΔTm)와 착상량(Y)과의 관계는 수학식 3과 같이 표현된다.
Y(cc/h·㎡)= αeβ(ΔTm)(단, α, β는 상수, R2=0.9907)
수학식 1, 3에 따르면, 대수평균온도차가 적어질수록 증발기의 착상량은 적어지고, 저장고 내의 상대습도는 높아지는 것으로 나타난다. 따라서, 증발기의 대수평균온도차를 알 경우 저장고 내의 상대습도와 착상량을 예측할 수 있다.
본 발명자들의 실험결과에 따르면, 상기 냉각수단(110)의 증발기(111)의 대수평균온도차(ΔTm)를 4.5℃ 이내일 때 평균상대습도를 90% 이상으로 유지할 수 있었다. 바람직하게는 증발기의 대수평균온도차를 2℃ 이내가 되도록 유지하는 것이다.
상기 대수평균온도차(ΔTm) 조절은 증발기의 전열면적과 송풍량 및 증발기를 통과하는 냉매의 양을 조절함으로써 가능한데, 이는 증발기의 종류에 따라 다르게 설정된다. 따라서, 증발기의 전열면적과 송풍량 및 증발기를 통과하는 냉매의 양을적절히 선택하면 대수평균온도차(ΔTm)를 4.5℃ 이내로 조절할 수 있다.
한편, 고습도 조건에서는 저온저장고 내의 미생물이나 곰팡이균의 활성이 증가되어 부패를 촉진시키므로, 저장기간 연장을 위해서 부패성 미생물의 제거나 살균이 필요하다. 이를 위해 본 발명에서는 상기 증발기(111)를 통과한 공기는 곰팡기 제거기(130)의 (-) 전극(132)을 통과시켜 곰팡이를 살균하고, 곰팡이 포자에 (-) 전기를 대전시키며, (+) 전극(134)에서는 (-) 전기로 대전된 상기 곰팡이 포자를 포집하여 단열저장고(120) 내의 곰팡이를 제거한다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.
[실시예 1]
표1과 같은 성능을 갖는 증발기Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ를 병렬로 연결한 저장고를 준비하였다. 이들 증발기는 서로 병렬로 연결되어 개폐밸브에 의해 필요한 증발기 1개만을 선택하여 작동시킬 수 있도록 구성되어 있다.
구분 전열면적(㎡) 풍량(cmm) 냉매유량(㎥/hr. ㎡)
증발기 Ⅰ 10.4 48 1.56
증발기 Ⅱ 18.1 96 0.90
증발기 Ⅲ 28.2 132 0.58
표1의 각 증발기 유형별로 증발기 입구 및 출구에서의 공기 온도와 냉매증발온도와의 차이, 대수평균온도차, 평균상대습도 및 착상량을 실험을 통하여 측정한 결과, 표2와 같이 나타났으며, 또한 이들의 상관관계는 수학식 4 및 5와 같았다.
D(%)= -2.133(ΔTm)+ 98.842 (단, R2=0.9966)
Y(cc/h·㎡)=1.245e0.3457(ΔTm)(단, R2=0.9907)
구분 증발기 온도(℃) ΔT1(℃) ΔT2(℃) ΔTm(℃) 결과
종류 출구온도 입구온도 증발온도 평균상대습도(%) 착상량(cc/h·㎡)
비교예 Ⅰ -4.8 -0.2 -13.9 9.1 13.7 12.5 72 88.9
발명예1 Ⅱ -2.6 0.2 -6 3.4 5.8 4.5 90 7.2
발명예2 Ⅲ -2.0 -1.0 -3.5 1.5 2.5 2.0 94 2.1
상기 표2에 나타난 바와 같이, 증발기의 대수평균온도가 -4.5℃ 이내로 될 때, 가습을 하지 않고도 저장고의 평균상대습도를 90% 이상으로 유지할 수 있음을 알 수 있었으며, 특히 증발기에서의 성에 발생량(착상량)이 극히 감소되었다.
[실시예 2]
종래의 저온 저장고 및 본 발명의 고습도 저온 저장고(발명예3)에서 배를 110일간 저장하고, 시간에 따른 배의 중량 감모 정도를 측정하여, 그 결과를 도4에 나타내었다.
도4에 도시된 바와 같이, 기존의 저온 저장고에서는 약 11.7%의 중량 감모가 발생하였으나, 본 발명예3에 따른 고습도 저온 저장고 내에서는 약 5.6%의 중량 감모가 생겨 약 6.1%의 중량 손실을 줄일 수 있었다.
[실시예 3]
실시예2에 따라 배를 저장했을 때, 본 발명의 고습도 저온 저장고 내에서 곰팡이 제거기를 약 96시간 동안 작동시켜, 단열저장고 내의 곰팡이 제거 정도를 측정하여 표3 및 도5에 나타내었다.
도5는 본 발명의 저온 저장고 내의 곰팡이 제거 정도를 보이는 사진으로, 도5a는 초기 상태이고, 도5b는 96시간 경과후의 상태를 나타낸다.
경과시간 초기 24시간 48시간 72시간 96시간
곰팡이 개수(잔류율) 583±103(100%) 317±75 416±95 155±33 48±7(8.2%)
표3 및 도5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고습도 저온 저장고 내에서는 시간이 경과됨에 따라 단열저장고 내의 곰팡이 균체 개수(괄호 내의 숫자는 잔류율)가 현저히 감소됨을 알 수 있었다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고습도 저온 저장고는 농산물을 90% 이상의 저온 고습도 조건에서 저장하여 농산물의 중량 감소를 방지하는 동시에, 고습도 조건에서 발생되는 곰팡이 등을 살균함으로써, 농산물을 장기간 저장할 수 있다.

Claims (4)

  1. 증발기를 구비한 저온 저장고에 농산물을 저장하는 방법에 있어서,
    상기 저온 저장고에 농산물을 장입하고, 수학식 2에 의해 정의되는 증발기(111)의 대수평균온도차(ΔTm)를 4.5℃ 이내가 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 농산물의 저장방법.
  2. 농산물을 저온에서 보관하는 저장고에 있어서,
    농산물(1)을 보관하는 단열저장고(120), 상기 단열저장고(120)의 내부온도를 조절하는 냉각수단(110), 상기 단열저장고(120)의 내부에 위치한 곰팡이 제거기(130) 및 상기 단열저장고(120) 내의 온도에 따라 상기 냉각수단(110)을 제어하는 제어기(115)를 포함하여 구성되며;
    상기 냉각수단(110)은
    상기 단열저장고(120)의 내부 온도를 낮추기 위한 증발기(111)와,
    상기 증발기(111)와 팽창밸브(112)를 통해 연결되는 응축기(113) 및
    상기 응축기(113)에 액체 냉매를 보내기 위한 압축기(114)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고습도 저온 저장고.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 증발기(111)는 다수개의 증발기가 서로 병렬로 연결되는 것임을 특징으로 하는 고습도 저온 저장고.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 곰팡이 제거기(130)는 직류전압발생기(135)와, 상기 직류전압발생기(135)에 연결된 한쌍의 전극(132, 134)을 포함하여 구성되며, 상기 한 쌍의 전극(132, 134) 중 (-)전극은 곰팡이를 살균하여 곰팡이 포자에 (-) 전기를 대전시키며, (+) 전극(134)는 (-) 전기로 대전된 상기 곰팡이 포자를 포집하여 단열저장고(120) 내의 곰팡이를 제거하는 것임을 특징으로 하는 고습도 저온 저장고.
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