KR20140034385A - 기체조성 감지를 통한 통기구 개폐제어에 의해 적정 변형 기체의 농도를 유지하는 농산물 신선도 유지 장치, 및 방법 - Google Patents

기체조성 감지를 통한 통기구 개폐제어에 의해 적정 변형 기체의 농도를 유지하는 농산물 신선도 유지 장치, 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기체조성 감지를 통한 통기구 개폐제어에 의해 적정 변형 기체의 농도를 유지하는 농산물 신선도 유지 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 기체조성 감지를 통한 통기구 개폐제어에 의해 적정 변형 기체의 농도를 유지하는 농산물 신선도 유지 방법은, 저렴한 재료 및 비용으로 소비자에게 도달되는 농산물의 신선도를 유지하며 저장수명을 연장시킬 수 있다.

Description

기체조성 감지를 통한 통기구 개폐제어에 의해 적정 변형 기체의 농도를 유지하는 농산물 신선도 유지 장치, 및 방법{Apparatus for preserving agricultural products to maintain beneficial modified atmosphere in container by controlling opening/closing of vent hole through sensing its gas concentration, and method for preserving the same}
본 발명은 기체조성 감지를 통한 통기구 개폐제어에 의해 적정 변형 기체의 농도를 유지하는 농산물 신선도 유지 장치, 및 방법에 관한 것이다.
과일 및 채소 등의 신선 농산물은 호흡과 에틸렌 생성 등을 비롯한 여러 생리적 변화에 의하여 영양분이 소실되고 조직이 연화되어 신선도가 상실되고 저장수명이 짧아지는 특징을 가진다. 이를 완화시키는 방법으로서 저온에서의 저장 및 유통과 함께, 포장 내 기체조성을 낮은 산소 농도와 높은 이산화탄소 농도로 유지시키는 변형 기체포장(modified atmosphere packaging)이 많이 사용되고 있다. 낮아진 산소 농도([O2])(% 농도) 및 증가된 이산화탄소 농도([CO2])로 이루어진 변형 기체(modified atmosphere)는 신선 농산물의 호흡을 억제하고 여러 생리적 변화속도를 낮추어 주어서 수확된 농산물의 품질을 보존시키는데 효과적이다. 품목에 따라 다르긴 하지만 대체적으로 산소 2~10%, 이산화탄소 5~10%의 농도범위가 신선 농산물의 품질유지에 효과를 가지는 것으로 알려져 있다. 허용 한도 범위 내에서 산소 농도가 낮을수록 이산화탄소 농도가 높을수록 호흡과 생리적 품질변화는 억제되는 것으로 알려져 있다. 산업계에서는 관리상의 편의성을 위하여 각 품목에 대해서 적정 기체조성의 범위가 제안되고 있으며, 이러한 기체조성에 의하여 호흡속도가 낮아지고 영양성분과 텍스쳐가 잘 보존되며, 우수한 관능적인 신선도를 얻을 수도 있다. 시금치를 예로 들어보면 문헌과 산업계에서는 산소 7~10%, 이산화탄소 5~10% 범위가 바람직한 변형 기체조성으로 추천되고 있다. 고도의 정교한 시설을 갖춘 환경기체조절저장(controlled atmosphere storage) 업계에서는 산소 및 이산화탄소의 발생과 제거 시설과 함께 값비싼 제어 장치를 이용하여 적정의 저온조건에서 이러한 조건을 유지시키고 있다. 하지만 저장 및 유통 과정에서 비교적 간편하고 소규모 단위에서 저산소 고이산화탄소의 변형 기체를 얻어서 신선도 유지를 얻는 변형 기체포장에서는 포장조건의 설계에 의하여 제한된 범위에서 적정조건을 얻고 있다. 즉, 산소 농도의 허용 하한값([O2]L) 이상의 산소 농도와 이산화탄소 농도의 허용 상한값([CO2]H) 이하의 이산화탄소 농도를 얻는 조건에서 가급적 낮은 산소 농도와 가급적 높은 이산화탄소 농도를 유지시키는 것이 품질보존에 효과적일 수 있다. 즉, 시금치의 경우 산소 농도 7%, 이산화탄소 10%의 근처에서 가장 좋은 품질보존의 효과를 가질 것으로 기대된다. 따라서 본 발명의 개념을 시금치에 적용하면, 산소 농도 7% 부근 혹은 이산화탄소 10% 부근을 유지시키되, 산소 농도가 7% 아래로 내려가지 않고 이산화탄소 농도가 10%를 초과하지 않는 조건을 만족시켜야 한다.
포장이나 용기에 있어서 각 품목에 대한 적정 기체조성 유지는 농산물의 호흡속도와 포장의 기체투과의 관계에 의하여 이루어지게 된다. 농산물의 호흡작용은 산소를 소비하고 이산화탄소를 생산하기 때문에 포장 내에 산소 농도를 낮추어주고 이산화탄소 농도를 높여주는 역할을 하게 된다. 반면에 포장으로 사용되는 플라스틱 필름이나 시트는 산소와 이산화탄소를 투과시키는 특성을 가져서 신선 농산물 포장에서 외부로부터 산소를 내부로 투과시키고 이산화탄소를 내부에서부터 외부로 투과시키게 된다. 포장조건의 설계에 의하여 호흡작용과 기체투과의 균형을 적절히 맞추어주면 포장내부에 일정한 산소 및 이산화탄소 농도를 얻을 수 있다. 따라서 포장의 크기, 두께, 면적과 함께 플라스틱 재질을 선정함에 의하여 요구되는 적정 기체조성에 가까운 변형 기체를 얻는 것이 농산물 변형 기체포장 설계의 목표이다. 그러나 현재 이용가능한 대부분의 플라스틱 필름으로는 투과도가 충분히 높지 못하여 적정기체조성을 얻는 데에 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 즉, 높은 기체투과도를 얻기 위하여 최근에는 미세공을 필름에 뚫은 미세공성 필름이 일부 사용되기 시작하였다. 그리고 적절히 설계된 포장이라고 하더라도 저장 및 유통 조건이 당초 의도된 범위에서 벗어나면 포장의 산소 및 이산화탄소 농도가 바람직한 적정 조건을 벗어나는 문제를 가지고 있다. 신선 과일과 채소는 많은 경우 허용 하한의 산소 농도([O2]L) 아래나 허용 상한의 이산화탄소 농도 [CO2]L)를 초과하는 기체조성에 노출되게 되면 생리장해를 받게 된다. 대표적인 생리장해 현상은 흑변, 변색, 이취발생, 조직 괴사 등으로 나타난다. 이러한 현상은 유통 중 저장 온도가 상승될 때, 특히 자주 발생하게 된다. 당초 설계된 온도 조건보다 높은 온도에서는 농산물의 호흡속도와 포장의 기체투과속도가 모두 증가하지만, 그 정도가 호흡에서 상대적으로 훨씬 높기 때문에 산소 농도가 과도하게 낮아지거나 이산화탄소 농도가 매우 높아지게 되는 경향이 있다. 실제적으로 신선 농산물 포장이 저장되고 유통되는 단계는 온도가 변하는 경우가 많기 때문에 포장 내에 형성되는 매우 낮은 산소 농도와 고농도의 이산화탄소 농도에 의한 생리장해 현상이 자주 발생하게 된다. 그러나 상기의 문제점을 해결할 수 있는 효율적이고 저렴한 농산물 신선도 유지 장치 및 방법에 대한 연구는 미미한 실정이다.
본 발명자들은 효율적이며 저렴한 농산물 저장 장치에 대해 탐색하던 중, 기체조성을 유지하여 농산물의 신선도를 유지할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 기체조성 감지를 통한 통기구 개폐제어에 의해 적정 변형 기체의 농도를 유지하는 농산물 신선도 유지 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 기체조성 감지를 통한 통기구 개폐제어에 의해 적정 변형 기체의 농도를 유지하는 농산물 신선도 유지 방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 기체조성 감지를 통한 통기구 개폐제어에 의해 적정 변형 기체의 농도를 유지하는 농산물 신선도 유지 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 기체조성 감지를 통한 통기구 개폐제어에 의해 적정 변형 기체의 농도를 유지하는 농산물 신선도 유지 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 기체조성 감지를 통한 통기구 개폐제어에 의해 적정 변형 기체의 농도를 유지하는 농산물 신선도 유지 방법은 저렴한 재료 및 비용으로 소비자에게 도달되는 농산물의 신선도를 유지하며 저장수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 농산물 신선도 유지 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 농산물 신선도 유지 장치의 구성을 나타낸 도이다.
도 3은 본 발명의 농산물 신선도 유지 방법을 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 농산물 신선도 유지 방법을 나타낸 도이다.
도 5는 실시예 1에서의 11일 동안의 용기 내 기체조성 변화를 나타낸 도이다.
도 6은 실시예 2에서의 9일 동안의 용기 내 기체조성 변화를 나타낸 도이다.
도 7은 실시예 3에서의 8일 동안의 용기 내 기체조성 변화를 나타낸 도이다.
본 발명은,
농산물의 신선도를 유지하기 위하여, 용기 내부의 기체 농도를 측정하여 측정된 기체 농도에 대한 데이터를 제어부에 전송하는 기체농도 측정센서를 포함하되, 상기 기체농도 측정센서는, 용기 내부의 산소의 농도([O2])를 측정하여 제어부에 전송하는 O2 센서 및 용기 내부의 이산화탄소 농도([CO2])를 측정하여 제어부에 전송하는 CO2 센서 중 어느 하나 이상을 포함하며;
농산물의 종류가 입력되며, 상기 농산물의 종류를 제어부에 전송하는 입력부;
농산물의 종류에 대응하는 산소 농도의 허용 하한값([O2]L) 및 이산화탄소 농도의 허용 상한값([CO2]H)이 저장되어 있으며, 상기 농도의 허용값을 제어부로 전송하는 저장부;
상기 기체농도 측정센서에서 전송된 기체 농도와, 입력부에서 전송된 농산물의 종류와 상응하는, 저장부에서 전송된 기체의 농도 허용값을 비교 연산하여 개폐부의 개폐를 제어하는 제어부;
농산물을 저장하는 용기 내외의 공기 이동 통로로 작용하는 통기구부; 및
상기 통기구부를 개폐시키는 개폐부;
를 포함하는 농산물 신선도 유지 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 농산물 신선도 유지장치의
일 실시예로는, 상기 기체농도 측정센서는 O2 센서 및 CO2 센서로 구성되어 있으며, 상기 제어부는
[O2]가 [O2]L이하인 경우, 또는 [CO2]가 [CO2]H이상인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 밀폐하여 개폐부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예로는, 상기 기체농도 측정센서는 O2 센서 및 CO2 센서로 구성되어 있으며, 상기 제어부는
(21-[O2]L)값이 [CO2]H이하인 경우에는 [O2]와 [O2]L를 비교하여, [O2]가 [O2]L이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 개폐부를 밀폐하며,
(21-[O2]L)값이 [CO2]H초과인 경우에는 [CO2]와 [CO2]H를 비교하여, [CO2]H가 [CO2]이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 밀폐하여 개폐부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예로는, 상기 기체농도 측정센서는 O2 센서만으로 구성되어 있으며, 상기 제어부는
(21-[O2]L)값이 [CO2]H이하인 경우에는 [O2]와 [O2]L를 비교하여, [O2]가 [O2]L이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 개폐부를 밀폐하며,
(21-[O2]L)값이 [CO2]H초과인 경우에는 [O2]와 (21-[CO2]H)값을 비교하여, [O2]가 (21-[CO2]H)값 이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 밀폐하여 개폐부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예로는, 상기 기체농도 측정센서는 CO2 센서만으로 구성되어 있으며, 상기 제어부는
(21-[O2]L)값이 [CO2]H이하인 경우에는 (21-[O2]L)값과 [CO2]를 비교하여, (21-[O2]L)값이 [CO2]이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 개폐부를 밀폐하며,
(21-[O2]L)값이 [CO2]H초과인 경우에는 [CO2]H와 [CO2]를 비교하여, [CO2]H가 [CO2]이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 개폐부를 밀폐하여 개폐부를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은
1) 제어부가 용기 내부에 저장된 농산물의 종류에 대응하는 기체 농도의 허용값을 저장부로부터 전송받는 단계이며,
여기서, 상기 기체 농도의 허용값은 산소 농도의 허용 하한값([O2]L) 및 이산화탄소 농도의 허용 상한값([CO2]H) 중 어느 하나 이상을 포함하고;
2) 제어부가 용기 내부의 기체의 농도 측정값을 기체농도 측정센서로부터 입력받는 단계이며,
여기서, 상기 용기 내부의 기체의 농도 측정값은 산소 농도의 측정값([O2]) 및 이산화탄소 농도의 측정값([CO2]) 중 어느 하나 이상을 포함하며; 및
3) 제어부가, 상기 1)단계에서 전송된 용기 내부에 저장된 농산물에 대응하는 기체 농도의 허용값과 상기 2)단계에서 전송된 용기 내부의 기체 농도의 측정값을 비교연산하여 개폐부를 제어하는 단계;
를 포함하는 농산물 신선도 유지 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 농산물 신선도 유지 방법의
일 실시예로는, 상기 2)단계의 용기 내부의 기체의 농도 측정값은 O2 및 CO2의 농도의 측정값이며,
상기 3)단계는 제어부가, [O2]가 [O2]L이하인 경우, 또는 [CO2]가 [CO2]H이상인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 밀폐하여 개폐부를 제어하는 단계;인 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예로는, 상기 2)단계의 용기 내부의 기체의 농도 측정값은 O2 및 CO2의 농도의 측정값이며,
상기 3)단계는 제어부가, (21-[O2]L)값이 [CO2]H이하인 경우에는 [O2]와 [O2]L를 비교하여, [O2]가 [O2]L이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 개폐부를 밀폐하며,
(21-[O2]L)값이 [CO2]H초과인 경우에는 [CO2]와 [CO2]H를 비교하여, [CO2]H가 [CO2]이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 밀폐하여 개폐부를 제어하는 단계;인 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예로는, 상기 2)단계의 용기 내부의 기체의 농도 측정값은 O2의 농도의 측정값이며,
상기 3)단계는 제어부가, (21-[O2]L)값이 [CO2]H이하인 경우에는 [O2]와 [O2]L를 비교하여, [O2]가 [O2]L이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 개폐부를 밀폐하며,
(21-[O2]L)값이 [CO2]H초과인 경우에는 [O2]와 (21-[CO2]H)값을 비교하여, [O2]가 (21-[CO2]H)값 이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 밀폐하여 개폐부를 제어하는 단계;인 것을 특징으로 한다.
또 다른 실시예로는, 상기 2)단계의 용기 내부의 기체의 농도 측정값은 CO2의 농도의 측정값이며,
상기 3)단계는 제어부가, (21-[O2]L)값이 [CO2]H이하인 경우에는 (21-[O2]L)값과 [CO2]를 비교하여, (21-[O2]L)값이 [CO2]이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 개폐부를 밀폐하며,
(21-[O2]L)값이 [CO2]H초과인 경우에는 [CO2]H와 [CO2]를 비교하여, [CO2]H가 [CO2]이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 개폐부를 밀폐하여 개폐부를 제어하는 단계;인 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
본 명세서에 사용되는 모든 농도는 % 농도를 지칭한다.
도 2를 참조하여 설명하면 본 발명의 농산물 신선도 유지 장치(100)는 O2 센서(110), CO2 센서(120), 저장부(130), 입력부(140), 제어부(150), 통기구부(160) 및 개폐부(170)를 포함한다. 여기에서 상기 농산물 신선도 유지 장치(100)는 O2 센서(110) 및 CO2 센서(120)를 모두 포함하거나, O2 센서(110)만을 포함하거나, 또는 CO2 센서(120)만을 포함할 수 있다. 또한 상기 농산물 신선도 유지 장치(100)는 용기를 포함할 수 있다.
용기는 농산물을 저장하는 기능을 하며, 주로 재사용가능한 플라스틱 트레이나 박스인 것이 바람직하며, 경우에 따라서는 기체투과성이 없는 금속재, 유리, 도기 혹은 복합재료로도 가능하다. 뚜껑을 닫으면, 밀폐되며 상기 개폐부(170)에 의해 통풍구가 열리는 경우가 아니면, 용기 외부와의 공기이동은 차단된다. 용기는 농산물을 바로 접촉하여 포장하는 1차 포장일수도 있고, 여러 개의 소형 1차 포장을 담는 2차 포장이나 보관용기일 수도 있다. 어느 형태와 크기이든지 간에 핵심은 전체적인 유통경로에서 농산물 주위에 적정 기체조성을 유지시키는 것이다.
상기 O2 센서(110)는 용기 내의 산소 농도를 측정하여 측정된 산소 농도 데이터를 제어부(150)에 전송한다.
CO2 센서(120)는 용기 내의 산소 농도를 측정하여 측정된 이산화탄소 농도 데이터를 제어부(150)에 전송하며, 비분산적외선(non-dispersive infrared, NDIR) 원리를 사용한 센서가 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 O2 센서(110) 및 CO2 센서(120)는 측정농도값을 전기적 신호로 바꾸어 제어기에 공급할 수 있는 것으로 소형인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 저장부(130)는 농산물의 종류에 따라 신선도를 유지하기 위한 적정 O2 농도의 허용 하한값 및 CO2 농도의 허용 상한값을 저장하고 있다.
상기 입력부(140)는 사용자에 의해 농산물의 종류가 입력되어져, 농산물의 종류에 관한 데이터를 제어부(150)로 전송하며, 농산물의 명칭이 기재된 복수의 키패드가 나열된 형태를 가질 수 있다.
상기 제어부(150)는 입력부(140)에서 전송된 농산물의 종류에 대한 데이터를 기초로 저장부(130)에 데이터를 요청하여, 상기 농산물의 종류에 대응하는 산소 및/또는 이산화탄소의 적정 농도값을 저장부(130)로부터 전송받아, 비교 연산한다. 상기 비교 연산은 세 가지 방법에 의해 이루어지는데, 이하 설명한다.
1. 농산물 신선도 유지 장치(100)가 O 2 센서(110) 및 CO 2 센서(120)를 모두 포함하며, 상기 두 센서를 모두 이용하는 방법
농산물 신선도 유지 장치(100)는 O2 센서(110) 및 CO2 센서(120)를 모두 포함하고 있으며, 제어부(150)는 이로부터 전송받은 용기 내의 현재의 O2 및 CO2의 농도에 대한 데이터와, 저장부(130)로부터 전송받은 기저장된 O2 농도의 허용 하한값 및 CO2 농도의 허용 상한값을 비교하여, 만일 현재의 O2 농도가 기저장된 O2 농도의 허용 하한값의 이하이거나 또는 현재의 CO2 농도가 기저장된 CO2 농도의 허용 상한값 이상이면 개폐부(170)로 신호를 전송하여 통기구부(160)가 개방되도록 한다. 그 외의 경우에는 개폐부(170)에 신호를 전송하여 통기구부(160)가 밀폐되도록 한다.
2. 농산물 신선도 유지 장치(100)가 O 2 센서(110) 및 CO 2 센서(120)를 모두 포함하며, 상기 두 센서 중 어느 하나를 이용하는 방법
도 3의 기체농도 제어 방법은 상기 농산물 신선도 유지 장치(100)가 O2 센서(110) 및 CO2 센서(120)를 모두 포함하고 있으며, 구비된 O2 센서(110) 또는 CO2 센서(120) 중에서 한 가지 센서만을 이용하여, 기체농도를 조절하여 농산물의 신선도를 유지하는 방법에 관한 것이다.
먼저, 사용자의 조작에 의해 입력된 각 농산물에 따른 신선도를 유지하기에 적합한 O2 농도의 허용 하한값([O2]L) 및 CO2 농도의 허용 상한값([CO2]H)을 저장부(130)에 저장한다.
다음, 제어부(150)는 저장부(130)로부터 기저장된 농산물의 신선도를 유지하기 위한 O2 농도의 허용 하한값([O2]L) 및 CO2 농도의 허용 상한값([CO2]H)을 입력받고(st200), (21-[O2]L)≤[CO2]H의 조건에 만족하는지 판단한다(st210).
(1) (21-[O2]L)값이 [CO2]H이하이면 O2 센서(110)로부터 용기 내 O2 농도를 입력받아(st220), 현재 용기 내 O2 농도([O2])와 O2 농도의 허용 하한값([O2]L)을 비교하여(st221), [O2]가 [O2]L이하이면 개폐부(170)를 열고(st222), 초과이면 개폐부(170)를 닫는다(st223).
(2) (21-[O2]L)값이 [CO2]H초과이면 CO2 센서(120)로부터 용기 내 CO2 농도를 입력받아(st230), 현재 용기 내 CO2 농도([CO2])와 CO2 농도의 허용 상한값([CO2]H)을 비교하여(st231), [CO2]H가 [CO2]이하이면 개폐부(170)를 열고(st232), 초과이면 개폐부(170)를 닫는다(st233).
3. 농산물 신선도 유지 장치(100)가 O 2 센서(110) 또는 CO 2 센서(120) 중 어느 하나를 포함하며, 하나의 센서를 이용하는 방법
도 4의 기체농도 제어 방법은 농산물 신선도 유지 장치(100)가 O2 센서(110) 또는 CO2 센서(120) 중에서 한 가지의 센서만을 포함하고 있으며, 이를 이용하여 기체농도를 조절하여 농산물의 신선도를 유지하는 방법에 관한 것이다.
먼저, 사용자의 조작에 의해 입력된 각 농산물에 따른 신선도를 유지하기에 적합한 O2 농도의 허용 하한값([O2]L) 및 CO2 농도의 허용 상한값([CO2]H)을 저장부(130)에 저장한다.
다음, 제어부(150)는 저장부(130)로부터 기저장된 농산물의 신선도를 유지하기 위한 O2 농도의 허용 하한값([O2]L) 및 CO2 농도의 허용 상한값([CO2]H)을 입력받고(st300), 농산물 신선도 유지 장치(100)가 구비하고 있는 센서의 종류를 판단한다(st310).
(1) O2 센서만을 구비하고 있는 경우, O2 센서로부터 용기 내 O2 농도([O2])를 입력받고(st320), (21-[O2]L)≤[CO2]H의 조건에 만족하는지 판단한다(st321).
만일, (21-[O2]L)값이 [CO2]H이하이면 현재 용기 내 O2 농도([O2])와, O2 농도의 허용 하한값([O2]L)을 비교하여(st322), [O2]가 [O2]L이하이면 개폐부(170)를 열고(st323), 초과이면 개폐부(170)를 닫는다(st324).
또한, (21-[O2]L)값이 [CO2]H초과이면 현재 용기 내 O2 농도([O2])와, 21에서 CO2 농도의 허용 상한값을 뺀 값(21-[CO2]H)을 비교하여(st325), [O2]가 (21-[CO2]H)값이하이면 개폐부(170)를 열고(st326), 초과이면 개폐부(170)를 닫는다(st327).
(2) CO2 센서만을 구비하고 있는 경우, CO2 센서로부터 용기 내 CO2 농도([CO2])를 입력받고(st330), (21-[O2]L)≤[CO2]H의 조건에 만족하는지 판단한다(st331).
만일, (21-[O2]L)값이 [CO2]H이하이면 현재 용기 내 CO2 농도([CO2])와, 21에서 O2 농도의 허용 하한값을 뺀 값(21-[O2]L)을 비교하여(st332), (21-[O2]L)값이 [CO2]이하이면 개폐부(170)를 열고(st333), 초과이면 개폐부(170)를 닫는다(st334).
또한, (21-[O2]L)값이 [CO2]H초과이면 현재 용기 내 CO2 농도([CO2])와, CO2 농도의 허용 상한값([CO2]H)을 비교하여(st335), [CO2]H가 [CO2]이하이면 개폐부(170)를 열고(st336), 초과이면 개폐부(170)를 닫는다(st337).
상기 통기구부(160)는 농산물 신선도 유지장치(100)의 용기의 내부와 외부를 연결하는 부분으로써, 직경 1 내지 20mm일 수 있으며, 길이는 0.05 내지 80mm일 수 있다. 통기구부(160)를 통해서 O2 및 CO2가 이동한다.
상기 개폐부(170)는 상기 제어부(150)의 신호 전송에 따라서, 상기 통기구부(160)를 개폐한다. 개폐부가 닫히는 경우에는, 통기구부(160)를 완전히 막을 수 있으나, 농산물의 신선도 유지에 지장을 주지 않는 범위에서 일부 틈새가 존재할 수 있다. 또한, 개폐부가 열리는 경우에는, 상기 통기구부(160)를 완전히 개방한다.
본 발명에 따른 기체조성 감지를 통한 통기구 개폐제어에 의해 적정 변형 기체의 농도를 유지하는 농산물 신선도 유지 방법은 저렴한 재료 및 비용으로 소비자에게 도달되는 농산물의 신선도를 유지하며 저장수명을 연장시킬 수 있는 방법이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1. 농산물 신선도 유지 장치(100)가 O 2 센서(110) 및 CO 2 센서(120)를 모두 포함하며, 상기 두 센서를 모두 이용하는 방법을 이용한 농산물 신선도 유지 실험
농산물 신선도 유지 방법 중 O2 센서(110) 및 CO2 센서(120)를 모두 포함하며, 상기 두 센서를 모두 이용하는 방법을 이용하여 실험을 수행하였다. 구체적으로는 350g의 시금치를 산소 및 이산화탄소 센서가 장착된 32×23×18 cm 크기의 폴리프로필렌 플라스틱 박스에 담고 10℃의 온도에서 저장하였다. 상기 플라스틱 박스에는 직경 1.0 cm, 길이 5.5 cm의 원통형 통기구를 장착시키고, 전기화학식 산소 센서 및 적외선 이산화탄소 센서를 부착하였다. 산소 센서 및 이산화탄소 센서를 통기구의 개폐제어 장치와 연결시켜, 측정되는 산소 농도와 이산화탄소 농도의 조건에 따라 통기구가 열리거나 닫히도록 하였다. 즉, 산소 농도의 허용 하한값을 7%로, 이산화탄소 농도의 허용 상한값을 10%로 설정하고, 산소 농도가 7% 이하로 감소하거나 이산화탄소 농도가 10% 이상으로 증가하게 되면 통기구를 개방하는 알고리즘에 의하여 제어되도록 하였다. 그리고 이밖의 조건에서는 통기구는 밀폐되도록 제어하였다. 저장 11일 동안 플라스틱 박스 내의 기체조성을 측정하고, 11일 후 실험이 끝난 뒤에 시금치의 품질을 측정하였다. 대조구로서는 350g의 시금치를 직경 5mm의 구멍 4개를 낸 30μm 두께 폴리프로필렌 봉지(크기 26×30 cm)에 담아서 같은 온도 조건에서 함께 보관하여 저장한 후에 품질을 측정하고 비교하였다. 관능적 기호도는 1 내지 7점에 이르는 기호도 척도(1점: 가장 나쁘다, 7점: 가장 신선하다)를 사용하여 16명의 평가요원이 참가하였다.
본 발명의 실시예 1에 의하여 측정된 시간에 따른 산소 및 이산화탄소의 농도 조성을 도 5에 나타내었다.
도 5에 나타난 바와 같이, 이산화탄소 농도는 저장 6일 이후에 그 허용 상한값인 10%에 머물었고, 산소 농도는 초기 21%에서 서서히 감소하여 저장 6일부터 9%에서 안정화되었다. 이 용기와 저장의 조건에서 기체조성은 이산화탄소의 허용 상한값인 10%에 의하여 지배적으로 결정되어서 이산화탄소 농도가 이 수준에서 일정하게 유지되며, 이때 시금치 호흡과 용기의 기체이동의 결합된 결과로서 산소 농도는 9%를 유지하였으며, 이는 품질변화에 양호한 적정 기체조성인 것으로 보였다.
10℃에서 11일 동안 저장된 시금치의 품질을 비교한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
품질측정항목 대조구 실시예 1
중량손실(%) 7.4 4.7
클로로필 함량(mg/100g) 37 44
비타민C 함량(mg/100g) 6.4 12.6
관능적 기호도(7점 만점) 1.7 5.2
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1의 조건으로 11일간 보관 저장된 시금치는 대조구에 비하여 작은 수분손실과 함께 화학적 및 관능적 품질에서 우수하였다. 즉, 우수한 클로로필 보존과 비타민 C 함량과 함께 양호한 관능평가 점수가 실시예 1로 보관된 시금치에서 관찰되었다. 이는 일반 공기조성(산소 21%, 이산화탄소 0%)을 가진 대조구에 비해서 도 5와 같은 변형 기체조성을 형성시킨 실시예 1의 조건이 시금치의 품질변화를 억제하여 신선도를 잘 유지시킬 수 있는 원리에 따른 것으로 해석된다.
실시예 2. 농산물 신선도 유지 장치(100)가 O 2 센서(110)만을 포함하는 방법을 이용한 농산물 신선도 유지 실험
농산물 신선도 유지 방법 중 농산물 신선도 유지 장치(100)가 O2 센서(110)만을 포함하는 방법으로 실험을 수행하였다. 상기 실시예 1의 조건과 같이, 시금치에 대해서 산소 농도의 허용 하한값([O2]L)을 7%로, 이산화탄소 농도의 허용 상한값([CO2]H)을 10%로 설정하면, (21-[O2]L)값은 14%가 되고 이는 이산화탄소 농도의 허용 상한값인 10%보다 크므로, [O2]≤(21-[CO2]H)의 조건(즉, [O2]≤11%)을 판단기준으로 하여, 조건 만족시 개폐부가 열리고, 그 외의 경우에는 개폐부가 닫히도록 하여 산소 농도만에 의해 제어되도록 하였다. 결과를 도 6에 나타내었다.
도 6에 나타난 바와 같이, 산소 농도가 11%에 도달하는 3.5일에 통기구가 개방되었으며, 산소 농도 11%에 머물렀다. 저장 3.5일 이후에 이산화탄소 농도는 8 내지 10%에 머물러 있어서 적정 기체조성인 산소 농도 7 내지 10%, 이산화탄소 농도 5 내지 10%에 가까웠다.
실시예 3. 온도 변화에 따른, 농산물 신선도 유지 장치(100)가 O 2 센서(110) 및 CO 2 센서(120)를 모두 포함하며, 상기 두 센서를 모두 이용하는 방법을 이용한 농산물 신선도 유지 실험
온도 변화에 따른, 농산물 신선도 유지 장치(100)가 O2 센서(110) 및 CO2 센서(120)를 모두 포함하며, 상기 두 센서를 모두 이용하는 방법을 이용한 농산물 신선도 유지 실험을 수행하였다. 상기 실시예 1과 동일하게 350g 시금치를 담은 포장 용기를 구성하고 산소 농도의 허용 하한값 및 이산화탄소 농도의 허용 상한값을 실시예 1과 동일하게 설정하고, 온도를 9 내지 20℃의 동적 조건에서 변화시키는 조건에 저장하였다. 유공 폴리프로필렌 봉지(크기 26×30 cm)에 같은 무게의 시금치를 담은 대조구 포장도 동일한 온도 변화조건에 노출시켰다. 결과를 도 7에 나타내었다.
도 7에 나타난 바와 같이, 용기 내 기체조성에서 이산화탄소 농도는 초기 0%에서 증가하여 저장 4.5일 이후에 그 허용 상한값인 10%에 머물었고, 산소 농도는 초기 21%에서 감소하여 저장 4.5일에 약 8%에 이르고 그 이후에 8 내지 9% 범위에서 안정되었다. 비록 온도가 변하여도 설정된 제어방법에 따라서 이산화탄소와 산소의 농도는 일정 기간 경과 후에 신선도 보존에 도움이 되는 기체조성을 유지할 수 있었다.
8일 동안 저장된 시금치의 품질을 비교한 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
품질측정항목 대조구 실시예 3
중량손실(%) 9.6 7.5
클로로필 함량(mg/100g) 38 45
비타민C 함량(mg/100g) 2.6 9.8
관능적 기호도(7점 만점) 2.0 5.5
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 변형 기체조건으로 유지된 실시예 3의 시금치는 낮은 중량 손실과 함께 높은 클로로필과 비타민 C의 보존을 나타내었고, 관능적 특성에서도 우수하였다. 유통과정 중에 온도가 변하는 조건에서도 본 발명에 의한 용기포장 시스템은 품질보존에 도움이 되는 변형 기체조성을 유지할 수 있으며, 이로 인하여 소비자에게 실질적으로 선호도가 높은 신선 농산물을 제공할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 농산물의 신선도를 유지하기 위하여, 용기 내부의 기체 농도를 측정하여 측정된 기체 농도에 대한 데이터를 제어부에 전송하는 기체농도 측정센서를 포함하되, 상기 기체농도 측정센서는, 용기 내부의 산소의 농도([O2])를 측정하여 제어부에 전송하는 O2 센서 및 용기 내부의 이산화탄소 농도([CO2])를 측정하여 제어부에 전송하는 CO2 센서 중 어느 하나 이상을 포함하며;
    농산물의 종류가 입력되며, 상기 농산물의 종류를 제어부에 전송하는 입력부;
    농산물의 종류에 대응하는 산소 농도의 허용 하한값([O2]L) 및 이산화탄소 농도의 허용 상한값([CO2]H)이 저장되어 있으며, 상기 농도의 허용값을 제어부로 전송하는 저장부;
    상기 기체농도 측정센서에서 전송된 기체 농도와, 입력부에서 전송된 농산물의 종류와 상응하는, 저장부에서 전송된 기체의 농도 허용값을 비교 연산하여 개폐부의 개폐를 제어하는 제어부;
    농산물을 저장하는 용기 내외의 공기 이동 통로로 작용하는 통기구부; 및
    상기 통기구부를 개폐시키는 개폐부;
    를 포함하는 농산물 신선도 유지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기체농도 측정센서는 O2 센서 및 CO2 센서로 구성되어 있으며, 상기 제어부는
    [O2]가 [O2]L이하인 경우, 또는 [CO2]가 [CO2]H이상인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 밀폐하여 개폐부를 제어하는 것을 특징으로 하는 농산물 신선도 유지 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기체농도 측정센서는 O2 센서 및 CO2 센서로 구성되어 있으며, 상기 제어부는
    (21-[O2]L)값이 [CO2]H이하인 경우에는 [O2]와 [O2]L를 비교하여, [O2]가 [O2]L이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 개폐부를 밀폐하며,
    (21-[O2]L)값이 [CO2]H초과인 경우에는 [CO2]와 [CO2]H를 비교하여, [CO2]H가 [CO2]이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 밀폐하여 개폐부를 제어하는 것을 특징으로 하는 농산물 신선도 유지 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기체농도 측정센서는 O2 센서만으로 구성되어 있으며, 상기 제어부는
    (21-[O2]L)값이 [CO2]H이하인 경우에는 [O2]와 [O2]L를 비교하여, [O2]가 [O2]L이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 개폐부를 밀폐하며,
    (21-[O2]L)값이 [CO2]H초과인 경우에는 [O2]와 (21-[CO2]H)값을 비교하여, [O2]가 (21-[CO2]H)값 이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 밀폐하여 개폐부를 제어하는 것을 특징으로 하는 농산물 신선도 유지 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기체농도 측정센서는 CO2 센서만으로 구성되어 있으며, 상기 제어부는
    (21-[O2]L)값이 [CO2]H이하인 경우에는 (21-[O2]L)값과 [CO2]를 비교하여, (21-[O2]L)값이 [CO2]이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 개폐부를 밀폐하며,
    (21-[O2]L)값이 [CO2]H초과인 경우에는 [CO2]H와 [CO2]를 비교하여, [CO2]H가 [CO2]이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 개폐부를 밀폐하여 개폐부를 제어하는 것을 특징으로 하는 농산물 신선도 유지 장치.
  6. 1) 제어부가 용기 내부에 저장된 농산물의 종류에 대응하는 기체 농도의 허용값을 저장부로부터 전송받는 단계이며,
    여기서, 상기 기체 농도의 허용값은 산소 농도의 허용 하한값([O2]L) 및 이산화탄소 농도의 허용 상한값([CO2]H) 중 어느 하나 이상을 포함하고;
    2) 제어부가 용기 내부의 기체의 농도 측정값을 기체농도 측정센서로부터 입력받는 단계이며,
    여기서, 상기 용기 내부의 기체의 농도 측정값은 산소 농도의 측정값([O2]) 및 이산화탄소 농도의 측정값([CO2]) 중 어느 하나 이상을 포함하며; 및
    3) 제어부가, 상기 1)단계에서 전송된 용기 내부에 저장된 농산물에 대응하는 기체 농도의 허용값과 상기 2)단계에서 전송된 용기 내부의 기체 농도의 측정값을 비교연산하여 개폐부를 제어하는 단계;
    를 포함하는 농산물 신선도 유지 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 2)단계의 용기 내부의 기체의 농도 측정값은 O2 및 CO2의 농도의 측정값이며,
    상기 3)단계는 제어부가, [O2]가 [O2]L이하인 경우, 또는 [CO2]가 [CO2]H이상인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 밀폐하여 개폐부를 제어하는 단계;인 것을 특징으로 하는 농산물 신선도 유지 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 2)단계의 용기 내부의 기체의 농도 측정값은 O2 및 CO2의 농도의 측정값이며,
    상기 3)단계는 제어부가, (21-[O2]L)값이 [CO2]H이하인 경우에는 [O2]와 [O2]L를 비교하여, [O2]가 [O2]L이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 개폐부를 밀폐하며,
    (21-[O2]L)값이 [CO2]H초과인 경우에는 [CO2]와 [CO2]H를 비교하여, [CO2]H가 [CO2]이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 밀폐하여 개폐부를 제어하는 단계;인 것을 특징으로 하는 농산물 신선도 유지 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 2)단계의 용기 내부의 기체의 농도 측정값은 O2의 농도의 측정값이며,
    상기 3)단계는 제어부가, (21-[O2]L)값이 [CO2]H이하인 경우에는 [O2]와 [O2]L를 비교하여, [O2]가 [O2]L이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 개폐부를 밀폐하며,
    (21-[O2]L)값이 [CO2]H초과인 경우에는 [O2]와 (21-[CO2]H)값을 비교하여, [O2]가 (21-[CO2]H)값 이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 밀폐하여 개폐부를 제어하는 단계;인 것을 특징으로 하는 농산물 신선도 유지 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 2)단계의 용기 내부의 기체의 농도 측정값은 CO2의 농도의 측정값이며,
    상기 3)단계는 제어부가,(21-[O2]L)값이 [CO2]H이하인 경우에는 (21-[O2]L)값과 [CO2]를 비교하여, (21-[O2]L)값이 [CO2]이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 개폐부를 밀폐하며,
    (21-[O2]L)값이 [CO2]H초과인 경우에는 [CO2]H와 [CO2]를 비교하여, [CO2]H가 [CO2]이하인 경우에는 개폐부를 개방하고, 그 외의 경우에는 개폐부를 밀폐하여 개폐부를 제어하는 단계;인 것을 특징으로 하는 농산물 신선도 유지 방법.
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