KR20200049466A - Method and system for reducing harmful generated-substances including benzopyrene of argricultural processed goods using cold plasma - Google Patents

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KR20200049466A
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Abstract

The present invention relates to a method and system for reducing harmful substances including benzopyrene in agricultural processed products by using cold plasma. According to one embodiment, the method for reducing harmful substances, including benzopyrene generated from high-temperature processing of agricultural processed products, comprises a harmful substance reduction step of performing a cold plasma treatment on agricultural products processed at high temperatures, or agricultural processed products obtained by high-temperature processing of agricultural products, so as to reduce harmful substances. In addition, a system for reducing harmful substances including benzopyrene in agricultural processed products by using cold plasma is proposed.

Description

저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR REDUCING HARMFUL GENERATED-SUBSTANCES INCLUDING BENZOPYRENE OF ARGRICULTURAL PROCESSED GOODS USING COLD PLASMA}METHOD AND SYSTEM FOR REDUCING HARMFUL GENERATED-SUBSTANCES INCLUDING BENZOPYRENE OF ARGRICULTURAL PROCESSED GOODS USING COLD PLASMA}

본 발명은 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로 농산물의 고온 가공처리 시 생성되는 벤조피렌과 같은 유해생성물질을 저온 플라즈마를 이용하여 저감시키는, 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for reducing harmful products, including benzopyrene, in agricultural products processed using low-temperature plasma. More specifically, the present invention relates to a method and system for reducing harmful products including benzopyrene in agricultural products processed using low temperature plasma, which reduces harmful products such as benzopyrene generated during high temperature processing of agricultural products using low temperature plasma.

PAHs(polycyclic aromatic hydrocarbon)그룹에 속하는 벤조피렌(Benzo(a)pyrene, B(a)P:3,4-benzopyrene ; 1,2 - benzopyrene)은 유전독성과 발암성이 강한 것으로 알려져 국제암연구소(IARC)는 그룹 1(발암물질)로 분류하고 있다. 국제식품 규격위원회, Codex와 JECFA에서도 벤조피렌을 발암가능 물질 및 내분비계 장애물질로 분류하고 있다. JECFA)서는 식품 내 벤조피렌 함량을 최대 10.0 ppb로, EU에서는 유지 내 벤조피렌 함량을 최대 2.0 ppb로 규정하고 있다.The benzopyrene (Benzo (a) pyrene, B (a) P: 3,4-benzopyrene; 1,2-benzopyrene) belonging to the group of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) is known to have strong genotoxicity and carcinogenicity. ) Is classified as group 1 (carcinogen). The International Food Standards Committee, Codex and JECFA, also classify benzopyrene as a carcinogen and endocrine disruptor. The JECFA) stipulates that the benzopyrene content in foods is up to 10.0 ppb, and that in the EU, the benzopyrene content in oils and fats is up to 2.0 ppb.

벤조피렌의 인체 노출 기여도를 보면 공기 5.6%, 물 0.6%, 식품 93.8%로 식품이 가장 높은 기여요인으로 알려져 있다. 식품 내 벤조피렌은 조리 및 가공 중 가열하는 과정에서 탄수화물, 단백질, 지방 등이 열분해, 불완전 연소되어 생성되는 유해생성물질이다. 유해생성물질의 하나인 벤조피렌은 훈제 과정에서도 연기에 의해 이행된다. 특히 지방함유 식품, 식용유지류(식용유, 정제 올리브유, 해바라기유, 참기름, 들기름 등)와 불꽃이 직접 접촉해서 검게 탄 부위에서 많이 생성된다.Looking at the contribution of benzopyrene to human exposure, 5.6% of air, 0.6% of water, and 93.8% of food are known to be the highest contributing factors. Benzopyrene in food is a harmful product produced by pyrolysis and incomplete combustion of carbohydrates, proteins and fats during heating during cooking and processing. One of the harmful products, benzopyrene, is also carried out by smoke in the smoke process. In particular, fat-containing foods, edible oils (edible oils, refined olive oil, sunflower oil, sesame oil, perilla oil, etc.) and flames are in direct contact and are often generated in blackened areas.

국내에서는 2006년 올리브유 내 벤조피렌 검출이 확인된 후, 식품의약품안전처와 제조업체가 자발적으로 벤조피렌 저감화 노력을 경주해왔으며, 2007년 10월부터 모든 식용유지에 대한 벤조피렌 기준을 2.0 μg/kg (ppb)으로 관리하고 있다. 그러나 이후에도 2012년 대기업 생산 즉석면 스프와 2013년 고추씨기름에서 벤조피렌이 허용치 이상으로 검출되어 사회문제로 대두된 바 있고, 이를 계기로 각종 식품 및 식품원료 내 벤조피렌과 같은 유해생성물질의 함량에 대한 검증과 저감화 기술개발에 대한 요구가 증대되고 있다.In Korea, after the detection of benzopyrene in olive oil was confirmed in 2006, the Ministry of Food and Drug Safety and the manufacturer have voluntarily engaged in efforts to reduce benzopyrene. Since October 2007, the benzopyrene standard for all edible oils is 2.0 μg / kg (ppb). Is managed by. However, even after that, benzopyrene was detected as a social problem in the instant production of instant noodles in large companies in 2012 and red pepper seed oil in 2013, and as a result, verification of the content of harmful products such as benzopyrene in various foods and food ingredients The demand for the development of over-reducing technologies is increasing.

플라즈마는 제4의 물질로 불리는 전리된 기체로서 양이온과 전자가 거의 같은 밀도로 분포되어 전기적으로 중성을 나타내는 하전입자의 집합체이다. 플라즈마는 들뜬 상태 이온들을 다량 포함하며 여러 단계의 천이과정을 거치며 자외선도 발생한다. 플라즈마에 포함된 이온과 고에너지 전자는 반응성이 높고 산화력이 강하며 자외선의 작용과 함께 살균 뿐만 아니라 대기오염물질, 농약, 내분비계장애물질 등 유해물질의 분해에 이용할 수 있다.Plasma is an ionized gas called a fourth substance, and is a collection of charged particles that are electrically neutral with cations and electrons distributed at almost the same density. Plasma contains a lot of excited state ions and undergoes several stages of transition, and also generates ultraviolet rays. Ions and high-energy electrons contained in the plasma are highly reactive, have strong oxidizing power, and can be used for the decomposition of harmful substances such as air pollutants, pesticides, and endocrine disruptors as well as sterilization with the action of ultraviolet rays.

플라즈마는 온도에 따라 저온 플라즈마(비열 플라즈마, non-thermal plasma 또는 cold plasma로도 불림)와 고온 플라즈마로 구분되는데 고온 플라즈마는 높은 온도로 인해 식품 등 생물물질에는 적용이 불가능한 반면 저온 플라즈마는 온도가 낮아 식품 등 열에 취약한 물질에 적용할 수 있다. 저온 플라즈마는 산소원자, 오존, OH-라디칼, N-라디칼, 플라즈마 전자, 광자, 자외선 등을 포함하여 산화반응과 전자충격에 의해 다양한 화합물을 분해할 수 있다.Plasma is divided into low temperature plasma (also called non-thermal plasma or non-thermal plasma) and high temperature plasma according to temperature. High temperature plasma cannot be applied to biological materials such as food due to high temperature, whereas low temperature plasma has low temperature. It can be applied to materials that are vulnerable to back heat. The low-temperature plasma can decompose various compounds by oxidation reaction and electron shock, including oxygen atom, ozone, OH-radical, N-radical, plasma electron, photon, and ultraviolet rays.

대한민국 공개특허공보 제10-2018-0073589호 (2018년 7월 2일 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0073589 (published on July 2, 2018) 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0050258호 (2017년 5월 11일 공개)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0050258 (released May 11, 2017) 일본 공개특허공보 특개2012-085791호 (2012년 5월 10일 공개)Japanese Patent Application Publication No. 2012-085791 (released May 10, 2012)

본 발명은 저온 플라즈마의 특징을 활용하여 식품가공 중 생성되는 독성 화합물인 벤조피렌의 저감에도 응용하기 위한 것으로, 저온 플라즈마를 활용하여 농산물의 고온 가공처리로 생성되는 벤조피렌과 같은 유해생성물질을 저감화함으로써 안전한 식품공급을 통한 국민건강 증진과 식품산업 발전에 기여하고자 한다.The present invention is intended to be applied to the reduction of benzopyrene, a toxic compound produced during food processing by utilizing the characteristics of low temperature plasma, and is safe by reducing harmful products such as benzopyrene generated by high temperature processing of agricultural products using low temperature plasma. It intends to contribute to the promotion of national health and the development of the food industry through food supply.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 모습에 따라, 농산물의 고온 가공처리에 따라 생성되는 벤조피렌을 포함한 유해생성물질을 저감화하기 위한 방법에 있어서, 농산물에 대해 고온 가공처리를 거친 가공처리 결과물에 대하여 저온 플라즈마 처리를 수행하여 유해생성물질을 저감시키는 유해생성물 저감 단계를 포함하는, 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법이 제안된다.In order to achieve the above object, in accordance with one aspect of the present invention, in a method for reducing harmful products, including benzopyrene produced by high-temperature processing of agricultural products, processing processed through high-temperature processing of agricultural products A method for reducing harmful products including benzopyrene of agricultural products processed products using low temperature plasma is proposed, which includes a step of reducing harmful products by performing a low temperature plasma treatment on the resultant product.

이때, 하나의 예에서, 유해생성물 저감 단계 이전에 농산물에 대해 벤조피렌을 포함한 유해생성물질의 생성을 야기하는 고온 가공처리를 수행하는 고온 가공처리 단계를 더 포함할 수 있다.In this case, in one example, the high-temperature processing step of performing a high-temperature processing to cause the generation of harmful products, including benzopyrene, for agricultural products before the step of reducing harmful products may be further included.

또한, 이때, 하나의 예에서, 농산물은 종실류, 곡류, 견과류, 두류 중의 하나에 속하고, 가공처리 결과물은 고온 가공처리의 직접 결과물이거나 직접 결과물에 대한 가공처리가 추가된 추가가공 결과물이고, 고온 가공처리 단계에서 농산물에 대하여 볶음 처리가 수행될 수 있다.In addition, in this case, in one example, the agricultural products belong to one of the seeds, grains, nuts, and soybeans, and the processing result is a direct result of high temperature processing or a further processing result to which processing is directly added. In the high-temperature processing step, the roasting treatment may be performed on the agricultural products.

이때, 또 하나의 예에서, 볶음 처리는 종실류, 견과류, 두류 중의 어느 하나에 속하는 농산물로부터 유지류 착유의 전단계에서, 종실류, 곡류 중의 어느 하나에 속하는 농산물로부터 커피 내지 차 음료의 원료 제조과정에서, 또는 종실류, 곡류, 견과류, 두류 중의 어느 하나에 속하는 농산물로부터 직접 식품 내지 식품재료로의 가공과정에서 수행될 수 있다.At this time, in another example, the roasting process is performed in the process of producing raw materials for coffee or tea beverages from the agricultural products belonging to any one of the seeds, cereals, and from the agricultural products belonging to any one of the seeds, nuts, and soybeans. Or, it may be performed in the process of processing directly from agricultural products belonging to any one of seeds, grains, nuts, and beans to food or food ingredients.

게다가, 또 하나의 예에서, 커피 내지 차 음료의 원료 제조과정에서 볶음 처리는 커피원두의 로스팅 또는 결명자, 보리, 옥수수 중 어느 하나에 대한 볶기일 수 있다.In addition, in another example, the roasting process in the raw material manufacturing process of the coffee or tea beverage may be roasting of coffee beans or roasting for any one of barley, corn, and corn.

또한, 하나의 예에서, 유지류 착유의 전단계로서 볶음 처리는 참깨, 들깨, 유채씨, 해바라기씨 중의 어느 하나에 대한 볶기이고, 저온 플라즈마 처리는 볶음 처리된 결과물 내지 착유된 유지류에 대해 수행될 수 있다.In addition, in one example, the roasting treatment as a preliminary step of milking milk is roasting on any one of sesame seeds, perilla seeds, rapeseed seeds, and sunflower seeds, and low-temperature plasma treatment may be performed on the result of the roasting treatment or milked oils. .

또한, 하나의 예에 따르면, 저온 플라즈마 처리는 감압방전 플라즈마(LPDP), 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP), 코로나방전 플라즈마제트(CDPJ), 단속식 코로나방전 플라즈마제트(ICDPJ) 중의 어느 하나에 의한 플라즈마 처리일 수 있다.In addition, according to one example, the low-temperature plasma treatment is plasma by any one of decompression discharge plasma (LPDP), dielectric barrier discharge plasma (DBDP), corona discharge plasma jet (CDPJ), and intermittent corona discharge plasma jet (ICDPJ). It can be treatment.

이때, 하나의 예에서, 유해생성물 저감 단계에서 플라즈마 생성가스로 공기, 산소, 질소 중의 어느 하나가 사용될 수 있다.In this case, in one example, any one of air, oxygen, and nitrogen may be used as the plasma generating gas in the step of reducing harmful products.

다음으로, 전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 하나의 또 모습에 따라, 농산물의 고온 가공처리에 따라 생성되는 벤조피렌을 포함한 유해생성물질을 저감화하기 위한 시스템에 있어서, 플라즈마 생성가스에 대해 저온 플라즈마를 생성시키는 플라즈마 생성기; 플라즈마 생성기에서 플라즈마 생성된 플라즈마 가스를 블로윙 공급하는 블로워; 농산물에 대해 고온 가공처리를 거친 가공처리 결과물을 수용하되 블로워에 의해 공급되는 플라즈마 가스를 이용한 저온 플라즈마 간접 처리를 수행하여 벤조피렌을 포함한 유해생성물질을 저감시키는 처리챔버; 및 플라즈마 생성기를 통한 저온 플라즈마의 생성, 블로워을 통한 블로윙 및 처리챔버 내에서 가공처리 결과물에 대한 저온 플라즈마 간접 처리를 제어하는 제어부를 포함하는, 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 시스템이 제안된다.Next, in order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, in a system for reducing harmful products including benzopyrene produced by high-temperature processing of agricultural products, low temperature with respect to plasma-generated gas A plasma generator that generates plasma; A blower for supplying plasma-generated plasma gas from the plasma generator; A treatment chamber for receiving a result of a processing treatment that has undergone high-temperature processing treatment for agricultural products, but performing a low-temperature plasma indirect treatment using plasma gas supplied by a blower to reduce harmful products including benzopyrene; And a control unit for controlling low-temperature plasma indirect processing of the processing result in the production chamber of the low-temperature plasma through the plasma generator, blowing through the blower, and the processing chamber, and a system for reducing harmful products including benzopyrene of agricultural products processed using low-temperature plasma. This is proposed.

이때, 하나의 예에서, 농산물은 종실류, 곡류, 견과류, 두류 중의 하나에 속하고, 유해생성물질 저감화 시스템은 처리챔버 내로 가공처리 결과물을 이송하고 저온 플라즈마 간접 처리된 가공처리 결과물을 배출시키는 이송유닛을 더 포함하고, 처리챔버는 이송유닛에 의한 이송 및 배출을 위한 통로부 및 챔버 내 가스를 배출하기 위한 배기구를 구비할 수 있다.At this time, in one example, the agricultural products belong to one of seed, grain, nut, and soybean, and the system for reducing harmful products transfers the processing result into the processing chamber and discharges the processing result of low temperature plasma indirect processing. Further comprising a unit, the processing chamber may be provided with a passage for transferring and discharging by the transfer unit and an exhaust port for discharging gas in the chamber.

또한, 이때, 하나의 예에서, 유해생성물질 저감화 시스템은 농산물을 볶음 처리하는 고온 가공처리 유닛을 더 포함하고, 이송유닛은 고온 가공처리 유닛에 의해 볶음 처리된 직접 결과물 내지 직접 결과물에 대해 가공처리가 추가된 추가가공 결과물을 가공처리 결과물로서 이송하고, 고온 가공처리 유닛은 유지류 착유의 전단계에서 종실류, 견과류, 두류 중의 어느 하나, 커피 내지 차 음료의 원료 제조과정에서 종실류, 곡류 중의 어느 하나, 또는 직접 식품 내지 식품재료로의 가공 과정에서 종실류, 곡류, 견과류, 두류 중의 어느 하나에 속하는 농산물을 볶음 처리할 수 있다.In addition, in this case, in one example, the system for reducing harmful products further includes a high-temperature processing unit for roasting agricultural products, and the transfer unit is processed for a direct product or a direct product processed by the high-temperature processing unit. The added processing result is transferred as the processing result, and the high-temperature processing unit is one of seed, nut, and bean in the pre-milking stage, and either of seed, grain or grain in the raw material manufacturing process of coffee or tea beverages. Alternatively, in the process of processing directly into food or food ingredients, agricultural products belonging to any one of seeds, grains, nuts, and beans may be roasted.

또한, 하나의 예에서, 가공처리 결과물은 종실류, 견과류, 두류 중의 하나에 속하는 농산물에 대해 고온 가공처리를 거쳐 착유된 유지류이고, 처리챔버는 유지류가 담긴 유지류 용기를 수용하고, 유지류 용기의 바닥에 다공분산관이 구비되고, 블로워에 의해 공급되는 플라즈마 가스가 다공분산관을 통해 유지류 속으로 기포 상태로 배출되며 저온 플라즈마 간접 처리를 수행할 수 있다.In addition, in one example, the result of processing is milk fat that has been milked through high-temperature processing treatment on agricultural products belonging to one of seed, nuts, and soybeans, and the processing chamber accommodates the oil and fat container containing the fat and oil, and the bottom of the oil and fat container. In the porous dispersion pipe is provided, the plasma gas supplied by the blower is discharged into the air bubbles into the oil and fat through the porous dispersion pipe, and low temperature plasma indirect treatment can be performed.

또 하나의 예에 따르면, 플라즈마 생성기는 감압방전 플라즈마(LPDP), 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP), 코로나방전 플라즈마제트(CDPJ), 단속식 코로나방전 플라즈마제트(ICDPJ) 중의 어느 하나에 의한 방식으로 저온 플라즈마를 생성할 수 있다.According to another example, the plasma generator is a low temperature by any one of a pressure-sensitive discharge plasma (LPDP), a dielectric barrier discharge plasma (DBDP), a corona discharge plasma jet (CDPJ), and an intermittent corona discharge plasma jet (ICDPJ). Plasma can be generated.

이때, 하나의 예에서, 플라즈마 생성기는 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP)에 의한 방식으로 저온 플라즈마를 생성하고, 플라즈마 생성가스로 공기, 산소, 질소 중의 어느 하나를 이용할 수 있다.At this time, in one example, the plasma generator may generate a low temperature plasma in a manner using a dielectric barrier discharge plasma (DBDP), and may use any one of air, oxygen, and nitrogen as the plasma generating gas.

게다가, 또 하나의 예에서, 플라즈마 생성기는 플라즈마 생성가스로 공기를 이용하여 전류세기 0.4 ~ 0.6 A 범위에서 플라즈마를 생성할 수 있다.In addition, in another example, the plasma generator may generate plasma in a current range of 0.4 to 0.6 A using air as a plasma generating gas.

본 발명에 따르면, 저온 플라즈마를 활용하여 농산물의 고온 가공처리로 생성되는 벤조피렌과 같은 유해생성물질을 저감시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to reduce harmful products such as benzopyrene generated by high temperature processing of agricultural products by utilizing low temperature plasma.

본 발명의 다양한 실시예에 따라 직접적으로 언급되지 않은 다양한 효과들이 본 발명의 실시예들에 따른 다양한 구성들로부터 당해 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에 의해 도출될 수 있음은 자명하다.It is obvious that various effects not directly mentioned according to various embodiments of the present invention can be derived by those skilled in the art from various configurations according to embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 4a-b는 각각 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 7a-c는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 시스템을 개략적으로 나타내는 블록 구성도이다.
도 8은 플라즈마 생성가스별 LPDP의 벤조피렌 분해력을 나타내는 그래프이다.
도 9는 공기-LPDP에 의한 벤조피렌 분해패턴모델을 나타내는 그래프이다.
도 10은 LPDP생성압력이 공기-LPDP의 벤조피렌 분해력에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 11은 소비전력이 공기-LPDP의 벤조피렌 분해력에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 12a-f는 전극간격(electrode gap, EG)과 전류세기가 DBDP의 벤조피렌 분해력에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 13은 DBDP에 의한 벤조피렌 분해패턴 모델을 나타내는 그래프이다.
도 14a-c는 토출거리(span length, SL)와 전류세기가 CDPJ의 벤조피렌 분해력에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 15a-c는 토출거리와 전류세기가 ICDPJ의 벤조피렌 분해에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 16a-d는 플라즈마 종류별 처리 시간에 따른 볶은 깨의 벤조피렌 잔존률을 나타내는 그래프이다.
도 17a-d는 플라즈마 종류별 처리시간를 달리한 볶은 깨로부터 착유한 기름의 벤조피렌 잔존률을 나타내는 그래프이다.
도 18a-b는 CDPJ 처리에 따른 커피 내 잔류 벤조피렌 함량 변화를 나타내는 그래프이다.
도 19a-b는 ICDPJ 처리에 따른 커피 내 잔류 벤조피렌 함량 변화를 나타내는 그래프이다.
도 20은 CDPJ 처리에 따른 겉보리 내 잔류 벤조피렌 함량 변화를 나타내는 그래프이다.
도 21은 ICDPJ 처리에 따른 겉보리 내 잔류 벤조피렌 함량 변화를 나타내는 그래프이다.
도 22는 전류세기에 따른 ADDAP의 벤조피렌 분해 효과를 나타내는 그래프이다.
도 23a-d는 ADDAP 처리에 의한 볶은 깨의 벤조피렌 감소를 나타내는 그래프이다.
도 24a-d는 볶은 깨의 ADDAP 처리가 착유 후 기름의 벤조피렌 함량에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.
도 25a-b는 ADDAP 처리에 따른 참기름과 들기름 내 잔류 벤조피렌 함량 변화를 나타내는 그래프이다.
1 is a flowchart schematically showing a method for reducing harmful products, including benzopyrene, in agricultural products processed using low temperature plasma according to one embodiment of the present invention.
2 is a flowchart schematically showing a method for reducing harmful products, including benzopyrene, in agricultural products processed using low-temperature plasma according to another embodiment of the present invention.
3 is a flowchart schematically showing a method for reducing harmful products, including benzopyrene, in agricultural products using low-temperature plasma according to another embodiment of the present invention.
4A-B are flowcharts schematically illustrating a method for reducing harmful products, including benzopyrene, in agricultural products processed using a low-temperature plasma according to another embodiment of the present invention.
5 is a flowchart schematically showing a method for reducing harmful products, including benzopyrene, in agricultural products processed using low-temperature plasma according to another embodiment of the present invention.
6 is a block diagram schematically showing a system for reducing harmful products, including benzopyrene, in agricultural products processed using a low temperature plasma according to another embodiment of the present invention.
7A-C are block diagrams schematically showing a system for reducing harmful products, including benzopyrene, in agricultural products processed using a low-temperature plasma according to one embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the benzopyrene decomposition power of LPDP for each plasma generating gas.
9 is a graph showing a benzopyrene decomposition pattern model by air-LPDP.
10 is a graph showing the effect of LPDP generation pressure on the benzopyrene decomposition power of air-LPDP.
11 is a graph showing the effect of power consumption on the benzopyrene decomposition power of air-LPDP.
12A-F are graphs showing the effects of electrode gap (EG) and current intensity on the benzopyrene decomposition power of DBDP.
13 is a graph showing a benzopyrene decomposition pattern model by DBDP.
14A-C are graphs showing the effect of discharge length (span length, SL) and current intensity on the benzopyrene decomposition power of CDPJ.
15A-C are graphs showing the effect of discharge distance and current intensity on the decomposition of ICDPJ to benzopyrene.
16A-D are graphs showing the residual rate of benzopyrene of roasted sesame seeds according to the treatment time for each plasma type.
17A-D are graphs showing the residual rate of benzopyrene of oil milked from roasted sesame seeds with different treatment times for each plasma type.
18a-b is a graph showing the residual benzopyrene content change in coffee according to the CDPJ treatment.
19a-b is a graph showing the change in residual benzopyrene content in coffee according to ICDPJ treatment.
20 is a graph showing the residual benzopyrene content change in barley according to CDPJ treatment.
21 is a graph showing the change in residual benzopyrene content in barley following ICDPJ treatment.
22 is a graph showing the benzopyrene decomposition effect of ADDAP according to the current intensity.
23A-D are graphs showing benzopyrene reduction of roasted sesame seeds by ADDAP treatment.
24A-D are graphs showing the effect of ADDAP treatment of roasted sesame seeds on the benzopyrene content of oil after milking.
25A-B are graphs showing changes in residual benzopyrene content in sesame oil and perilla oil according to ADDAP treatment.

전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이다. 본 설명에 있어서, 동일부호는 동일한 구성을 의미하고, 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 이해를 도모하기 위하여 부차적인 설명은 생략될 수도 있다.Embodiments of the present invention for achieving the above-described problems will be described with reference to the accompanying drawings. In the present description, the same reference numerals refer to the same configuration, and additional descriptions may be omitted in order to promote understanding of the present invention to those skilled in the art.

본 명세서에 비록 단수적 표현이 기재되어 있을지라도, 발명의 개념에 반하거나 명백히 다르거나 모순되게 해석되지 않는 이상 복수의 구성 전체를 대표하는 개념으로 사용될 수 있음에 유의하여야 한다. 본 명세서에서 '포함하는', '갖는', '구비하는', '포함하여 이루어지는' 등의 기재는 하나 또는 그 이상의 다른 구성요소 또는 그들의 조합의 존재 또는 부가 가능성이 있는 것으로 이해되어야 한다.It should be noted that although a singular expression is described in this specification, it may be used as a concept representing a plurality of components unless it is interpreted contrary to, or distinctly contradictory to, the concept of the invention. It should be understood that descriptions of 'comprising', 'having', 'having', 'comprising', and the like in this specification have the possibility or presence of one or more other components or combinations thereof.

[저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법][Method for reducing harmful products including benzopyrene in agricultural products processed using low-temperature plasma]

먼저, 본 발명의 하나의 모습에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법을 도 1 내지 5를 참조하여 살펴보기로 한다. 또한, 본 발명의 하나의 예에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법을 이해함에 있어 후술되는 설명뿐만 아니라 후술되는 발명의 하나의 예에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 시스템의 실시예들 및 도 6 내지 7c에 대한 설명들이 참조될 수 있다.First, a method for reducing harmful products including benzopyrene of agricultural products processed products using a low-temperature plasma according to one aspect of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. In addition, in understanding the method for reducing harmful products, including benzopyrene, of agricultural products processed products using a low temperature plasma according to one example of the present invention, as well as the descriptions described below, of agricultural products processed products using a low temperature plasma according to one example of the invention described below Reference may be made to embodiments of the system for reducing harmful products including benzopyrene and descriptions of FIGS. 6 to 7c.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 3은 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 4a-b는 각각 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.1 is a flowchart schematically showing a method for reducing harmful products, including benzopyrene, of agricultural products processed using a low temperature plasma according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a low temperature plasma according to another embodiment of the present invention. FIG. 3 is a flowchart schematically showing a method for reducing harmful products including benzopyrene in a processed agricultural product, and FIG. 3 schematically illustrates a method for reducing harmful products including benzopyrene in a processed agricultural product using a low-temperature plasma according to another embodiment of the present invention. 4a-b is a flowchart schematically showing a method for reducing harmful products, including benzopyrene, in agricultural products processed using a low temperature plasma according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is another one of the present invention. Farming Using Low Temperature Plasma According to Example A flow diagram schematically illustrating the creation of hazardous substance reducing method including benzopyrene of the work piece.

도 1 내지 5를 참조하면, 하나의 예에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법은 농산물의 고온 가공처리에 따라 생성되는 벤조피렌을 포함한 유해생성물질을 저감화하기 위한 방법이다. 예컨대, 하나의 예에서, 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법은 농산물의 고온 가공처리에 따라 생성되는 벤조피렌을 저감화하기 위한 방법이다.1 to 5, a method for reducing harmful products including benzopyrene of agricultural products processed products using low-temperature plasma according to one example is a method for reducing harmful products including benzopyrene produced by high-temperature processing of agricultural products. . For example, in one example, a method for reducing harmful products including benzopyrene in agricultural products is a method for reducing benzopyrene produced according to high temperature processing of agricultural products.

도 1 내지 5를 참조하면, 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법은 유해생성물 저감 단계(S300, S300', S300")를 포함한다. 유해생성물질의 하나인 벤조피렌은 농산물, 예컨대 깨나 커피 등의 종실류, 보리 등의 곡류, 땅콩 등의 견과류, 콩 등의 두류 등을 볶는 등의 고온 가공처리 과정에서 발생될 수 있다. 벤조피렌과 같은 유해 생성물은 암유발 등의 유해물질이므로 저감할 필요가 있고, 본 발명에서 벤조피렌을 포함한 유해생성물질의 저감 방법을 구현한다. 농산물 가공품은 농산물을 가공하여 얻어진 물품으로서, 농산물의 1차 가공, 2차 이상의 가공 등을 통해 얻어질 수 있다. 이때, 본 발명에서의 가공은 단순 건조 이상의 물리적 내지 화학적 가공을 포함하고, 예컨대, 볶기, 굽기, 분말화, 압착, 추출 등을 말하고 이에 한정되지 않는다. 농산물 가공품은 가공된 상태의 중간산물이거나 가공이 완료되어 거래의 대상이 되는 최종산물일 수 있다.1 to 5, a method for reducing harmful products, including benzopyrene, in agricultural products processed products using low-temperature plasma includes steps for reducing harmful products (S300, S300 ', S300 ". Benzopyrene, one of the harmful products, is an agricultural product. For example, it can be produced during high temperature processing such as roasting seeds such as sesame or coffee, cereals such as barley, nuts such as peanuts, beans such as beans, etc. Hazardous products such as benzopyrene are harmful substances such as cancer. Therefore, it is necessary to reduce and implement a method for reducing harmful products including benzopyrene in the present invention.Agricultural products are products obtained by processing agricultural products, which can be obtained through primary processing of agricultural products, secondary processing, etc. At this time, the processing in the present invention includes physical or chemical processing beyond simple drying, for example, roasting, baking, powdering, pressing, extraction, etc. In other words, the processed agricultural product may be an intermediate product in a processed state or a final product subject to a transaction after processing is completed.

본 출원인이 별도 출원 제10-2018-0165416호에서 제시된 바와 같이, 농산물 내지 농산물 가공물의 고온 처리가공에 따라 생성되는 유해생성물질은 벤조피렌 외에 아크릴아마이드도 포함할 수 있다. 아크릴아마이드의 저감 기술은 출원 제10-2018-0165416호에 자세히 기술되어 있다. 출원 제10-2018-0165416호의 기술내용은 본 발명의 범위에 포함될 수 있다.As suggested by the applicant in a separate application No. 10-2018-0165416, the harmful product produced by high-temperature processing of agricultural products or agricultural products may include acrylamide in addition to benzopyrene. The reduction technique of acrylamide is described in detail in Application No. 10-2018-0165416. The technical content of application 10-2018-0165416 may be included in the scope of the present invention.

유해생성물 저감 단계(S300, S300', S300")에서는, 농산물에 대해 고온 가공처리를 거친 가공처리 결과물에 대하여 저온 플라즈마 처리를 수행하여 유해생성물질, 예컨대 벤조피렌을 저감시킨다.In the harmful product reduction step (S300, S300 ', S300 "), a low-temperature plasma treatment is performed on the result of the processed product that has undergone high-temperature processing for agricultural products to reduce harmful products, such as benzopyrene.

이때, 도 3, 4a 내지 4b를 참조하면, 하나의 예에서, 농산물은 종실류, 곡류, 견과류, 두류 중의 하나일 수 있다. 예컨대, 종실류는 참깨, 들깨, 유채(씨), 해바라기(씨), 아마(씨) 등과 같은 유지 종실류와, 커피원두, 결명자, 카카오원두 등과 같은 음료 및 감미 종실유를 포함하며 나열된 것에 한정되지 않는다. 곡류는 보리, 옥수수, 쌀, 율무, 메밀, 호밀 등을 포함하며 이에 한정되지 않는다. 견과류는 땅콩, 아몬드, 은행, 잣, 피스타치오, 호두 등을 포함하며, 이에 한정되지 않는다. 두류는 대두, 강낭콩, 완두, 렌즈콩 등의 콩을 포함하며 나열된 것에 한정되지 않는다.At this time, referring to Figures 3, 4a to 4b, in one example, the agricultural products may be one of seed, cereals, nuts, and beans. For example, the seeds include oilseed seeds such as sesame, perilla, rapeseed (seed), sunflower (seed), flax (seed), and beverages and sweet seed oils such as coffee beans, bean sprouts, cacao beans, etc., and are limited to those listed. Does not work. Grains include, but are not limited to, barley, corn, rice, yulmu, buckwheat, rye, and the like. Nuts include, but are not limited to, peanuts, almonds, ginkgo, pine nuts, pistachios, walnuts, and the like. Soybeans include, but are not limited to, soybeans, kidney beans, peas, and lentils.

예컨대, 유해생성물질 저감화 대상이 되는 농산물로는 주로 볶는 과정을 거쳐 채유용으로 사용되거나 또는 볶는 과정을 거쳐 커피나 차 등의 음료용으로 사용되거나 또는 볶는 과정을 거쳐 직접 식음대상으로 사용되는 것들이 있다.For example, agricultural products subject to reduction of harmful products are mainly used for oiling through a roasting process or used for beverages such as coffee or tea after a roasting process, or those used directly for food and beverage after roasting. .

예컨대, 저온 플라즈마 처리의 대상물인 가공처리 결과물은 고온 가공처리, 예컨대 볶음 처리의 직접 결과물이거나 직접 결과물에 대한 가공처리가 추가된 추가가공 결과물일 수 있다. 농산물의 고온 가공처리, 예컨대 볶음 처리의 직접 결과물은 볶은 깨, 로스팅된 커피원두, 착유를 위해 볶은 유채(씨), 볶은 해바라기(씨), 볶은 아마(씨), 볶은 결명자, 볶은 카카오원두, 볶은 보리, 볶은 옥수수 등일 수 있고, 이에 한정되지 않는다. 직접 결과물에 대한 가공처리가 추가된 추가가공 결과물은 직접 결과물을 분말화하거나 압착시켜 착유하거나 하는 등의 물리적 가공처리가 추가된 결과물로서, 예컨대 직접 결과물의 분말, 직접 결과물로부터 착유된 기름 등일 수 있고, 이에 한정되지 않는다.For example, the processing result, which is the object of the low temperature plasma treatment, may be a direct result of a high temperature processing treatment, such as a roasting treatment, or a further processing result to which a processing treatment for a direct result is added. High-temperature processing of agricultural products such as roasted sesame seeds, roasted coffee beans, roasted rapeseed (seed), roasted sunflower (seed), roasted flax (seed), roasted flax seeds, roasted cacao beans, roasted Barley, roasted corn, and the like, but is not limited thereto. The additional processing result to which the processing for the direct result is added is a product to which a physical processing process such as powdering or compressing the direct result is added, for example, may be a powder of the direct result, oil oiled from the direct result, etc. , But is not limited to this.

또한, 도 2, 3, 4b를 참조하면, 하나의 예에서, 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법은 유해생성물 저감 단계(S300, S300', S300") 이전에 고온 가공처리 단계(S100, S100')를 더 포함할 수 있다. 고온 가공처리 단계(S100, S100')에서는 농산물에 대해 유해물질, 예컨대 벤조피렌 생성을 야기하는 고온 가공처리를 수행할 수 있다. 즉, 농산물에 대한 예컨대 볶음 등과 같은 고온 가공처리는 벤조피렌을 포함한 유해생성물질을 생성시킬 수 있다.In addition, referring to FIGS. 2, 3, and 4B, in one example, a method for reducing harmful products including benzopyrene in agricultural products processed using low temperature plasma is processed at a high temperature before the steps of reducing harmful products (S300, S300 ', S300 "). The treatment step (S100, S100 ') may further include: In the high-temperature processing step (S100, S100') it is possible to perform a high-temperature processing treatment that causes the production of harmful substances, such as benzopyrene, for agricultural products. For example, high-temperature processing such as stir-fry may generate harmful products including benzopyrene.

도 3 내지 4b를 참조하면, 하나의 예에서, 농산물, 예컨대 종실류, 곡류, 견과류, 두류 중의 하나의 농산물에 대하여 고온 가공처리로서 볶음 처리가 수행될 수 있다(S100').Referring to FIGS. 3 to 4B, in one example, a roasting treatment may be performed as a high-temperature processing treatment on one of agricultural products, such as seed, cereals, nuts, and beans (S100 ').

이때, 하나의 예에서, 고온 가공처리 단계(S100, S100')에서 볶음 처리는 종실류, 견과류, 두류 중의 어느 하나에 속하는 농산물로부터 유지류 착유의 전단계에서, 종실류, 곡류 중의 어느 하나에 속하는 농산물로부터 커피 내지 차 음료의 원료 제조과정에서, 또는 종실류, 곡류, 견과류, 두류 중의 어느 하나에 속하는 농산물로부터 직접 식품 내지 식품재료로의 가공과정에서 수행될 수 있다.At this time, in one example, in the high-temperature processing step (S100, S100 '), the roasting process is from the agricultural products belonging to any of the seeds, nuts, and soybeans. It can be carried out in the process of manufacturing raw materials for coffee or tea beverages, or in the process of processing directly from agricultural products belonging to any one of seeds, grains, nuts, and beans to food or food materials.

예컨대, 유지류 착유의 전단계에서 볶음 처리되는 농산물로는 종실류에 속하는 참깨, 들깨, 유채, 해바라기, 아마 등과 견과류에 속하는 땅콩 등과 두류에 속하는 대두콩 등이 있다. 주로, 볶은 참깨, 들깨, 유채, 해바라기, 아마 등을 압착하여 압착유를 얻을 수 있다. 또한, 커피 내지 차 음료의 원료 제조과정에서 볶음 처리되는 농산물로는 종실류에 속하는 커피, 결명자등과 곡류에 속하는 보리, 옥수수 등이 있다. 게다가, 직접 식품 내지 식품재료로의 가공 과정에서 볶음 처리되는 농산물로는 종실류에 속하는 참깨, 들깨, 해바라기, 아마 등과, 곡류에 속하는 보리, 율무 등과, 견과류에 속하는 땅콩, 아몬드, 은행, 잣, 피스타치오, 호두 등과, 두류에 속하는 콩 등이 있다.For example, the agricultural products that are roasted in the previous stage of milking milk include sesame, perilla, rapeseed, sunflower, flax, and peanuts belonging to nuts and soybeans belonging to soybeans. Compressed oil can be obtained by squeezing mainly roasted sesame seeds, perilla seeds, rapeseed, sunflower, and flax. In addition, the agricultural products that are roasted during the production process of raw materials for coffee or tea beverages include coffee belonging to seed species, barley seeds, and barley, corn belonging to grains. In addition, the agricultural products that are roasted in the process of direct food or food ingredients are sesame, perilla, sunflower, flax, etc. belonging to the species, barley, yulmu, etc. belonging to the grain, peanuts, almonds, ginkgo, pine nuts belonging to the nuts, There are pistachios, walnuts, and soybeans.

이때, 하나의 예에서, 커피 내지 차 음료의 원료 제조과정에서 볶음 처리는 커피원두의 로스팅 또는 결명자, 보리, 옥수수 중 어느 하나에 대한 볶기일 수 있다. At this time, in one example, the roasting process in the raw material manufacturing process of the coffee or tea beverage may be roasting of coffee beans or roasting for any one of barley, corn, or corn.

또한, 하나의 예에서, 유지류 착유의 전단계로서 볶음 처리는 참깨, 들깨, 유채씨, 해바라기씨 중의 어느 하나에 대한 볶기일 수 있다. 예컨대, 이때, 저온 플라즈마 처리는 볶은 결과물에 대해 수행되거나 볶은 결과물로부터 착유된 유지류에 대해 수행될 수 있다. 하나의 예에서, 이때 저온 플라즈마 처리는 볶음 처리된 결과물 내지 착유된 유지류에 대해 수행될 수 있다.In addition, in one example, the roasting process as a pre-step of milking milk fat may be roasting on any one of sesame, perilla, rapeseed, and sunflower seeds. For example, at this time, the low-temperature plasma treatment may be performed on the roasted product or may be performed on the milk fat milked from the roasted product. In one example, at this time, the low temperature plasma treatment may be performed on the stir-processed product or milked fats and oils.

또한, 도 4a 내지 4b를 참조하면, 하나의 예에서, 저온 플라즈마 처리는 감압방전 플라즈마(LPDP), 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP), 코로나방전 플라즈마제트(CDPJ), 단속식 코로나방전 플라즈마제트(ICDPJ) 중의 어느 하나에 의한 저온 플라즈마 처리일 수 있다. 각각의 방식에 의한 플라즈마 처리의 구체적인 방법은 후술되는 실시예를 참조하기로 한다.In addition, referring to FIGS. 4A to 4B, in one example, the low temperature plasma treatment includes reduced pressure discharge plasma (LPDP), dielectric barrier discharge plasma (DBDP), corona discharge plasma jet (CDPJ), and intermittent corona discharge plasma jet (ICDPJ). ) May be a low-temperature plasma treatment. The specific method of the plasma treatment by each method will be referred to the embodiment described below.

또한 이때, 도 5를 참조하면, 하나의 예에서, 유해생성물 저감 단계(S300")에서 플라즈마 생성가스로 공기, 산소, 질소 중의 어느 하나를 사용할 수 있다. 도 5의 유해생성물 저감 단계(S300")는 도시되지 않은 다른 도면에도 적용될 수 있다.In addition, referring to FIG. 5, in one example, one of air, oxygen, and nitrogen may be used as the plasma generating gas in the harmful product reduction step (S300 "). The harmful product reduction step (S300" of FIG. 5) ) May be applied to other drawings not shown.

다음의 실시예들에서는 깨, 커피, 보리의 볶음과정에서 생성되는 벤조피렌을 대상으로 실험한 결과를 나타내고 있으나, 고온 가공처리에 따라 생성되는 벤조피렌 외의 유해생성물질에 대해서도 저온 플라즈마 처리를 통한 저감을 기대할 수 있다. 본 출원인의 출원 제10-2018-0165416호에서는 감자튀김 등의 고온 가공처리과정인 튀김과정에서 생성되는 아크릴아마이드 유해생성물질을 대상으로 저온 플라즈마 처리를 통해 저감화하는 실시예들이 제시되고 있다.Although the following examples show the results of experiments on benzopyrene produced during the roasting process of sesame, coffee, and barley, it is expected to reduce the low-temperature plasma treatment of harmful products other than benzopyrene produced by high temperature processing. Can be. In the applicant's application No. 10-2018-0165416, embodiments are proposed for reducing acrylamide harmful products generated in a frying process, which is a high-temperature processing process such as french fries, through low-temperature plasma treatment.

[실시예 - 볶은 깨][Example-Roasted Sesame]

1) 플라즈마 처리용 시료 조제1) Sample preparation for plasma treatment

플라즈마 종류별 작동조건에 따른 벤조피렌 분해력을 처리 전후의 벤조피렌 분석을 통하여 조사하였다. 슬라이드 글라스에 20 ppm 벤조피렌(benzo[a]pyrene, Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA) 용액(in ACN) 10 ㎕ 분주하고 후드에서30분간 건조시킨 후 종류별 플라즈마를 처리조건을 달리하여 처리하였다.The benzopyrene decomposition power according to the operating conditions for each plasma type was investigated through benzopyrene analysis before and after treatment. Dispense 10 μl of a 20 ppm benzopyrene (benzo [a] pyrene, Sigma-Aldrich Co., St. Louis, MO, USA) solution (in ACN) into a slide glass, dry it in a hood for 30 minutes, and then treat plasma conditions for each type. Was treated.

볶음공정에 의해 생성되는 벤조피렌 양과 플라즈마에 의한 벤조피렌 저감을 조사하기 위해 다음과 같은 조건에서 참깨와 들깨 시료를 볶았다. 프로판가스를 연소하여 열을 공급하여 볶음을 진행하고, 시료가 일정온도에 도달하면 열을 차단하고 강제송풍냉각하는 방식의 상업용 가스연소식 볶음장치를 사용하여 참깨와 들깨를 각각의 조건에서 볶아서 플라즈마 처리하였다.To investigate the amount of benzopyrene produced by the roasting process and the reduction of benzopyrene by plasma, sesame and perilla samples were fried under the following conditions. Combustion is performed by supplying heat by burning propane gas, and when the sample reaches a certain temperature, the sesame and perilla are roasted under each condition using a commercial gas-fired roasting device that blocks heat and forces forced cooling. Treatment.

통상적으로 상업시설에서 채유 목적으로 적용하는 최종 볶음온도(참깨 220℃, 들깨 210℃)에 도달할 때까지 볶은 시료를 각각 regular-roasted sesame (RRS), regular-roasted perilla (RRP)로 명명하고, 연기가 발생하는 고온(참깨 245℃, 들깨 230℃)에 도달할 때까지 볶은 시료를 각각 over-roasted sesame (ORS), over-roasted perilla(ORP)라 명명하였다.Typically, the roasted samples are called regular-roasted sesame (RRS) and regular-roasted perilla (RRP) until they reach the final roasting temperature (220 ° C of sesame, 210 ° C of sesame) applied for commercial purposes in commercial facilities. Roasted samples until they reach the high temperature at which smoke occurs (245 ° C sesame, 230 ° C perilla) were named over-roasted sesame (ORS) and over-roasted perilla (ORP), respectively.

2) 벤조피렌 분석2) Analysis of benzopyrene

플라즈마 처리한 슬라이드 글라스 위의 벤조피렌을 acetonitrile(ACN)으로 20 μL씩 총 10회 녹여서 1.5 mL Effendorf tube에 모은 후 ACN을 후드에서 증발시켰다. 이후 다시 ACN 1.0 mL 를 가하여 건고된 벤조피렌을 녹인 후 0.22 μm 필터(Smartpor-II, PVDF syringe filter)로 여과한 후 2.0 mL vial에 담아 밀봉한 후 Chen et al.(2012)의 방법으로 HPLC 분석하였다The benzopyrene on the plasma-treated slide glass was dissolved in acetonitrile (ACN) 20 times in total 10 times, collected in a 1.5 mL Effendorf tube, and ACN was evaporated in a hood. Then, ACN 1.0 mL was added again to dissolve the dried benzopyrene, filtered through a 0.22 μm filter (Smartpor-II, PVDF syringe filter), sealed in a 2.0 mL vial, and then analyzed by HPLC using the method of Chen et al. (2012).

플라즈마 종류별로 처리한 깨 시료는 소형분쇄기(Philips, HR 2860)로 분쇄한 후, 시료 10 g을 취하여 ethyl ether 100 mL을 가하고 12시간 동안 유지를 추출하고 ethyl ether를 증발·제거한 후 hexane 100 mL를 가하고 Whatman No. 2 여과지로 여과한 여액을 분액깔대기(Ⅰ)에 옮기고 N,N-dimethylformamide-water(9:1, v/v) 50 mL를 넣어 심하게 흔들어 섞은 후 정치하였다. 이 후 N,N-dimethylformamide-water층을 다른 분액깔때기(Ⅱ)에 옮겼다. 다시 분액깔대기(Ⅰ)의 hexane층에 N,N-dimethylformamide-water 25 mL을 넣고 흔들어 정치한 후 N,N-dimethylformamide-water층을 분액깔때기(Ⅱ)에 합치는 조작을 2 회 반복하였다. 분액깔때기(Ⅱ)에 회수한 N,N-dimethylformamide-water층에 1% Na2SO4 용액 100 mL와 hexane 50 mL를 넣고 흔들어 섞어 정치한 다음 hexane층을 또 다른 분액깔때기(Ⅲ)에 옮겼다. 분액깔때기(Ⅱ)의 N,N-dimethylformamide-water층에 hexane 35 mL를 넣어 혼합한 후 hexane층을 위의 분액깔때기(Ⅲ)에 합치는 조작을 2 회 반복하였다. 이후 분액깔때기(Ⅲ)에 증류수 50 mL를 넣고 흔들어 섞은 후 정치하여 증류수 층을 버리는 조작을 2회 반복한 후 hexane층을 무수 Na2SO4 약 15 g을 바닥에 깐 Whatman No. 2 여과지를 사용하여 탈수여과하고 40℃ 수욕 상에서 감압하여 약 2 mL가 되도록 농축하였다. The sesame samples treated by plasma type are pulverized with a small grinder (Philips, HR 2860), 10 g of the sample is added, 100 mL of ethyl ether is added, oil and fat is extracted for 12 hours, and ethyl ether is evaporated and removed, and then 100 mL of hexane is Putting Whatman No. 2 The filtrate filtered with filter paper was transferred to a separatory funnel (I), and 50 mL of N, N-dimethylformamide-water (9: 1, v / v) was added, shaken vigorously, and left to stand. Thereafter, the N, N-dimethylformamide-water layer was transferred to another separatory funnel (II). Again, 25 mL of N, N-dimethylformamide-water was added to the hexane layer of the separating funnel (I) and allowed to shake, and the operation of combining the N, N-dimethylformamide-water layer with the separating funnel (II) was repeated twice. 100 mL of 1% Na 2 SO 4 solution and 50 mL of hexane were added to the N, N-dimethylformamide-water layer collected in the separatory funnel (II), stirred and allowed to stand, and then the hexane layer was transferred to another separatory funnel (III). After adding 35 mL of hexane to the N, N-dimethylformamide-water layer of the separatory funnel (II) and mixing, the operation of combining the hexane layer with the above separatory funnel (III) was repeated twice. Then, add 50 mL of distilled water to the separatory funnel (III), shake and mix, and then repeat the operation of discarding the distilled water layer twice, and then put the hexane layer on the floor about 15 g of anhydrous Na 2 SO 4 about 15 g. 2 Dehydrated using filter paper and concentrated under reduced pressure in a 40 ° C. water bath to about 2 mL.

시료의 정제는 Sep-Pak Florisil 카트리지(3 cc, Waters Corp., Milford, MA, U.S.A.)를 사용하여 실시하였다. 정제에 사용한 카트리지는 hexane 20 mL 및 dichloromethane 10 mL를 초당 2~3방울의 속도로 유출시킨 후 사용하였다. 시료농축액과 hexane 10 mL를 혼합한 후 카트리지를 초당 2~3방울의 속도로 통과시킨 후 이어서 hexane/dichloromethane (3:1) 8 mL를 가하여 다시 용출시켰다. 용출액을 40℃ 수욕 상에서 다시 농축 하고 잔류물을 ACN 1 mL에 녹인 후 0.45 μm membrane filter로 여과하여 2.0 mL vial에 담아 밀봉한 후 HPLC 시험용액으로 사용하였다.Purification of the sample was performed using a Sep-Pak Florisil cartridge (3 cc, Waters Corp., Milford, MA, U.S.A.). The cartridge used for purification was used after distilling 20 mL of hexane and 10 mL of dichloromethane at a rate of 2-3 drops per second. After mixing the sample concentrate and 10 mL of hexane, the cartridge was passed through at a rate of 2-3 drops per second, and then 8 mL of hexane / dichloromethane (3: 1) was added to elute again. The eluate was concentrated again on a 40 ° C. water bath, and the residue was dissolved in 1 mL of ACN, filtered through a 0.45 μm membrane filter, sealed in a 2.0 mL vial, and used as an HPLC test solution.

벤조피렌 분석은 Chen et al. (2012)의 방법을 참조하여 HPLC(Dionex Ultimate 3000, Thermo Scientific, San Jose, CA, USA)에 C18 column (250 mm x 4.6 mm x 5 ㎛)를 연결하여 사용하였고, 이동상으로 water/ACN (9 : 1) 혼합액을 사용하였으며, injection volume은 10 ㎕로 하였다. 이동상의 유속은 1.5 ㎖/min으로 column의 온도는 25℃로 유지하였으며 검출기는 fluorescence detector(FLD)를 이용하여 excitation wavelength 361 nm, emission wavelength 405 nm에서 검출하였다. Benzopyrene analysis was conducted by Chen et al. (2012) was used by connecting a C18 column (250 mm x 4.6 mm x 5 μm) to HPLC (Dionex Ultimate 3000, Thermo Scientific, San Jose, CA, USA), and water / ACN (9 : 1) A mixed solution was used, and the injection volume was 10 μl. The flow rate of the mobile phase was 1.5 ml / min, the column temperature was maintained at 25 ° C, and the detector was detected at an excitation wavelength of 361 nm and an emission wavelength of 405 nm using a fluorescence detector (FLD).

3) 플라즈마 종류별 벤조피렌 분해력3) Degradation power of benzopyrene by plasma type

가) LPDP 생성조건별 벤조피렌 분해력A) Degradation ability of benzopyrene by LPDP production conditions

LPDP장치는 저주파 글로우 방식을 채용하였고 감압을 통하여 플라즈마 생성의 매체가 되는 기체의 밀도를 낮추어 발열량을 줄이는 방식으로 저온 플라즈마를 생성한다. LPDP는 생성기체를 달리하고, 인가동력과 절대압력(진공도)에 따라 다양한 특성의 플라즈마를 생성한다.The LPDP device employs a low-frequency glow method and generates low-temperature plasma in a manner that reduces the amount of heat generated by reducing the density of the gas as a medium for generating plasma through decompression. LPDP differs in production gas and generates plasmas of various characteristics according to the applied power and absolute pressure (vacuum degree).

절대압력 1.0 Torr, 플라즈마 출력 168W에서 생성기체를 달리한 LPDP의 처리시간 별 벤조피렌 분해는 도 8과 같이 효과적인 분해력을 보였으며, 기체종류별로는 공기 LPDP의 분해력이 가장 우수하였고, 산소, 질소 순으로 분해력이 감소하였다. LPDP를 30분간 처리한 후의 잔존 벤조피렌은 공기-, 산소-, 질소-LPDP의 경우 처리 전 대비 각각 17.5, 17.9, 18.5% 수준으로 감소하였다.The benzopyrene decomposition according to the treatment time of LPDP with different generation gas at an absolute pressure of 1.0 Torr and plasma output of 168W showed effective decomposition as shown in FIG. 8, and the best decomposition of air LPDP was found for each gas type, followed by oxygen and nitrogen. The resolution was reduced. Residual benzopyrene after LPDP treatment for 30 minutes decreased to 17.5, 17.9, and 18.5%, respectively, compared to pre-treatment for air-, oxygen-, and nitrogen-LPDP.

LPDP에 의한 벤조피렌 분해패턴을 [표 1]과 같은 모델을 적용하여 분석한 결과 도 9와 같이 tailing 현상이 관찰되어 1차반응(log linear)모델과 Weibull 모델보다는 log linear tail 모델이나 Weibull tail 모델에 더 잘 부합하는 것으로 나타났다. 각 모델의 적합도를 비교한 결과는 [표 2]와 같다.As a result of analyzing the benzopyrene decomposition pattern by LPDP by applying the model as shown in [Table 1], tailing was observed as shown in FIG. 9, and the log linear tail model or the Weibull tail model was used rather than the log linear model and the Weibull model. It turned out to be a better match. Table 2 shows the results of comparing the fit of each model.

벤조피렌 분해모델식Benzopyrene decomposition model formula Model nameModel name Model equationModel equation Log linear
(Bigrlow and Esty, 1920)
Log linear
(Bigrlow and Esty, 1920)

Figure pat00001
Figure pat00001
Log linear tail
(Greeraerd et al., 2000)
Log linear tail
(Greeraerd et al., 2000)
Figure pat00002
Figure pat00002
Weibull(Mafart et al., 2002)Weibull (Mafart et al., 2002)
Figure pat00003
Figure pat00003
Weibull tail
(Albert and Mafart, 2005)
Weibull tail
(Albert and Mafart, 2005)
Figure pat00004
Figure pat00004

C = remaining concentration (%) C = remaining concentration (%)

C0= initial concentration (%)C 0 = initial concentration (%)

Cres= residual concentration (%)C res = residual concentration (%)

kmax= first order decrease rate constant (1/min)k max = first order decrease rate constant (1 / min)

m = curve shape factorm = curve shape factor

δ = initial decimal reduction time (min)δ = initial decimal reduction time (min)

공기-LPDP에 의한 벤조피렌 분해패턴모델 적합도 비교Comparison of fit of benzopyrene decomposition pattern model by air-LPDP ModelModel SSESSE RMSERMSE r2 r 2 Log linearLog linear 0.0113 ± 0.01280.0113 ± 0.0128 0.1070 ± 0.04460.1070 ± 0.0446 0.8359 ± 0.04410.8359 ± 0.0441 Log linear tailLog linear tail 0.0065 ± 0.00380.0065 ± 0.0038 0.0604 ± 0.05540.0604 ± 0.0554 0.9598 ± 0.02780.9598 ± 0.0278 WeibullWeibull 0.0027 ± 0.00170.0027 ± 0.0017 0.0391 ± 0.03520.0391 ± 0.0352 0.9778 ± 0.02220.9778 ± 0.0222 Weibull tailWeibull tail 0.0023 ± 0.00120.0023 ± 0.0012 0.0325 ± 0.02750.0325 ± 0.0275 0.9902 ± 0.01100.9902 ± 0.0110

적용한 4개의 모델 중 tailing이 반영된 모델들의 잔차제곱합(SSE)과 평균제곱근오차(RMSE)가 작은 값을 보여 초기 분해속도에 비해 후기 분해속도가 낮아지고, 분해되지 않고 잔존하는 벤조피렌을 반영하고 있다. Log linear tail모델보다는 Weibull tail모델의 SSE와 RMSE이 약간 더 작은 값과 함께 높은 결정계수 0.9902를 보여 벤조피렌 분해는 Weibull tail모델에 부합하는 것으로 나타났다. Weibull tail모델을 적용하여 구한 초기십진감소시간(initial decimal reduction time, δ-value)과 잔존량은 [표 3]과 같다. 공기-LPDP가 49.17 min의 가장 작은 δ-value를 보여 분해력이 가장 높음을 알 수 있었고, 그 다음 산소-LPDP가 51.63 min을, 질소-LPDP는 53.61 min으로 분해력이 가장 낮았다. Weibull tail모델에 의해 산출된 잔존율(Cres)도 공기-LPDP가 15.13%로 가장 낮은 값을 보였으며, 산소-LPDP는 15.84%, 질소-LPDP는 16.21%로 산출되어 최종 분해율은 각각 84.87%, 84.16%, 83.79%로 산출되었다. 한편 분해곡선의 형태계수(shape factor, m)은 생성기체에 관계없이 0.45 내외의 값을 보여 처리시간에 따라 기울기가 완만해지는 오목곡선형태를 띠고 있음을 알 수 있었다.Of the four models applied, tails reflecting models have small residual sum of squares (SSE) and mean square root error (RMSE), which lowers the rate of late decomposition compared to the initial decomposition rate and reflects benzopyrene remaining without decomposition. The SSE and RMSE of the Weibull tail model were slightly smaller than the log linear tail model, and the high crystallinity coefficient of 0.9902 was shown. The initial decimal reduction time (δ-value) and residual amount obtained by applying the Weibull tail model are shown in [Table 3]. Air-LPDP showed the smallest δ-value of 49.17 min, which showed the highest resolution, followed by oxygen-LPDP of 51.63 min and nitrogen-LPDP of 53.61 min, which had the lowest resolution. The residual ratio (C res ) calculated by the Weibull tail model also showed the lowest value of air-LPDP at 15.13%, and oxygen-LPDP at 15.84% and nitrogen-LPDP at 16.21%, resulting in a final decomposition rate of 84.87%, respectively. , 84.16% and 83.79%. On the other hand, the shape factor of the decomposition curve (shape factor, m) showed a value of around 0.45 regardless of the generation gas, and it was found that it has a concave curve shape with a gentle slope depending on the processing time.

생성가스별 LPDP의 벤조피렌 초기십진감소시간(initial decimal reduction time, δ-value)과 잔존량 및 곡선형상계수LPDP benzopyrene initial decimal reduction time (δ-value) by product gas, residual amount and curve shape factor LPDP generating gas LPDP generating gas δ-value (min)δ-value (min) Cres (%)C res (%) mm AirAir 49.17 ± 5.2349.17 ± 5.23 15.1315.13 0.480.48 NitrogenNitrogen 53.61 ± 2.6753.61 ± 2.67 16.2116.21 0.440.44 OxygenOxygen 51.63 ± 2.5951.63 ± 2.59 15.8415.84 0.420.42

진공도가 LPDP의 벤조피렌 분해력에 미치는 영향을 조사하기 위해 LPDP생성압력을 0.1-5.0 Torr로 조절하여 벤조피렌 저감효과를 측정한 결과 도 10과 같이 대체로 압력을 낮춰 진공도가 증가함에 따라 벤조피렌 분해력이 증가하였으며 0.1 Torr에서 가장 우수한 분해력을 보였다. 그러나 진공도를 0.5 Torr이하로 낮추게 되면 처리실의 온도가 65 - 86℃로 상승하여 비가열 처리로 볼 수 없게 되었다. 비가열 처리로 사용 가능한 범위 내에서 가장 분해력이 절대압력 1.0 Torr에서 δ-value는 [표 4]와 같이 가장 낮은 값인49.17 min으로 산출되었으며 비가열 처리로는 볼 수 없지만 가장 효과가 뛰어난 0.1 Torr에서의 8.20 min이었다. 잔존율 역시 1.0 Torr에서 15.13%를 보였으며 0.1 Torr에서는 0.63 %로 확인되었다. 이상의 결과로부터 최적 LPDP생성기체는 공기로 판명되었고, 비가열처리로써 최적 생성압력은 1.0 Torr로 확인되었다.As a result of measuring the benzopyrene reduction effect by adjusting the LPDP generating pressure to 0.1-5.0 Torr in order to investigate the effect of the degree of vacuum on the benzopyrene decomposition ability of LPDP, as shown in FIG. Torr showed the best resolution. However, when the vacuum degree was lowered to 0.5 Torr or less, the temperature of the treatment chamber rose to 65-86 ° C, and it was impossible to see it as a non-heating treatment. Within the range available for non-heating treatment, δ-value was calculated to be the lowest value of 49.17 min, as shown in [Table 4], at the absolute pressure of 1.0 Torr. It was 8.20 min. The residual rate was also 15.13% at 1.0 Torr and 0.63% at 0.1 Torr. From the above results, the optimum LPDP-producing gas was found to be air, and the optimum generating pressure was confirmed to be 1.0 Torr by non-heating treatment.

예컨대, 본 발명의 하나의 실시예로 LPDP에 의해 처리하는 경우 플라즈마 생성압력은 0.1~5.0 Torr일 수 있고, 바람직하게 비가열처리를 위해서는 1.0~5.0 Torr일 수 있다. 이때, 플라즈마 생성가스로는 공기, 산소, 질소 중 하나가 사용될 수 있다.For example, in one embodiment of the present invention, when treated with LPDP, the plasma generation pressure may be 0.1 to 5.0 Torr, preferably 1.0 to 5.0 Torr for non-heating treatment. At this time, one of air, oxygen, and nitrogen may be used as the plasma generating gas.

LPDP생성 압력별 벤조피렌 분해 δ-value 및 Weibull tail모델 변수값Benzopyrene decomposition by LPDP generation pressure δ-value and Weibull tail model variable values Pressure (Torr)Pressure (Torr) δ-value (min)δ-value (min) Cres (%)C res (%) mm 0.10.1 8.20 ± 2.658.20 ± 2.65 0.630.63 0.430.43 0.50.5 17.55 ± 2.0117.55 ± 2.01 5.245.24 0.310.31 1.01.0 49.17 ± 5.2349.17 ± 5.23 15.1315.13 0.480.48 3.03.0 82.40 ± 10.6082.40 ± 10.60 21.3721.37 0.440.44 5.05.0 255.12 ± 89.42255.12 ± 89.42 35.4835.48 0.740.74

한편 소비전력이 벤조피렌 분해력에 미치는 영향을 보면 도 11 및 [표 5]와 같이 LPDP생성장치의 최대동력을 인가한 168 W에서의 벤조피렌 분해력이 144 W 이하인 경우와 비교하여 뚜렷한 차이를 보여 벤조피렌 분해에 요구되는 임계동력이 존재함을 알 수 있었다. 산출된 잔존율과 δ-value 역시 동력 168 W의 경우가 가장 낮은 수치인 각각 15.13%와 49.17 min 이었으며 동력 144 W 이하의 경우에 비해 뚜렷이 작은 값을 보여 분해력에 큰 차이가 있음을 보여주고 있다.On the other hand, when looking at the effect of power consumption on the benzopyrene decomposition power, as shown in Fig. 11 and [Table 5], the benzopyrene decomposition power at 168 W with the maximum power of the LPDP generator is 144 W or less. It was found that the required critical power exists. The calculated residual ratio and δ-value were also 15.13% and 49.17 min, respectively, where the power 168 W was the lowest, respectively, and showed a significantly smaller value compared to the case where the power was 144 W or less, showing a great difference in resolution.

소비전력별 공기-LPDP의 벤조피렌 분해 δ-value 및 Weibull tail모델 변수값Benzopyrene decomposition of air-LPDP by power consumption δ-value and Weibull tail model variable values Power (W)Power (W) δ-value (min)δ-value (min) Cres (%)C res (%) mm 168168 49.17 ± 5.2349.17 ± 5.23 15.1315.13 0.480.48 144144 60.39 ± 6.8460.39 ± 6.84 17.7817.78 0.580.58 9595 69.82 ± 10.7569.82 ± 10.75 19.0519.05 0.470.47 7474 108.39 ± 12.53108.39 ± 12.53 25.7125.71 0.510.51

나) DBDP 처리조건별 벤조피렌 분해B) Decomposition of benzopyrene by DBDP treatment conditions

유전체장벽방전 플라즈마(DBDP)는 전극을 세라믹유전체로 감싸고 교류 220V의 전압을 직류 20kV 고전압으로 변환하여 펄스형 구형파 형태 인가하여 전극에서 바닥으로 플라즈마를 생성하는 방식이다. 이때, 전류세기와 전극과 처리판 사이의 간격(전극간격, electrode gap, EG)을 조절하여 시료를 처리하였다.The dielectric barrier discharge plasma (DBDP) is a method in which a plasma is generated from an electrode to a floor by wrapping an electrode with a ceramic dielectric, converting an AC 220V voltage to a DC 20kV high voltage, and applying a pulsed square wave. At this time, the sample was processed by adjusting the current strength and the distance between the electrode and the treatment plate (electrode gap, EG).

전극간격(전극과 처리판 사이 간격)과 전류세기를 각각 2.0-3.0 mm, 2.0-3.0 A로 조절하여 DBDP를 처리하였을 때 도 12a-f와 같이 벤조피렌은 매우 효과적으로 분해되었으며, 전극간격을 좁힐수록, 또 전류세기가 커질수록 DBDP의 분해력이 상승되었다. 특히 전극간격을 2.0 mm으로 좁히고 전류세기를 3.0 A로 30분 이상 처리한 경우 벤조피렌은 90% 이상 분해되는 것으로 나타나 아주 우수한 분해력을 확인하였다.When DBDP was treated by adjusting the electrode spacing (the gap between the electrode and the treatment plate) and the current intensity to 2.0-3.0 mm and 2.0-3.0 A, respectively, as shown in Figs. 12A-F, benzopyrene decomposed very effectively. Also, as the current intensity increased, the resolution of DBDP increased. In particular, when the electrode spacing was narrowed to 2.0 mm and the current intensity was treated with 3.0 A for 30 minutes or more, benzopyrene was shown to decompose more than 90%, confirming a very good decomposition ability.

DBDP에 의한 벤조피렌 분해패턴 역시 도 13 및 [표 6]와 같이 Weibull tail 모델에 의해 가장 잘 해석되었으며, 처리조건별 Weibull tail모델의 변수값은 [표 7]에 나타나 있다. The benzopyrene decomposition pattern by DBDP was also best analyzed by the Weibull tail model as shown in Fig. 13 and [Table 6], and the variable values of the Weibull tail model for each treatment condition are shown in [Table 7].

DBDP에 의한 벤조피렌 분해패턴모델 비교Comparison of benzopyrene decomposition pattern model by DBDP ModelModel SSESSE RMSERMSE r2 r 2 Log linearLog linear 0.0197 ± 0.00620.0197 ± 0.0062 0.1389 ± 0.02180.1389 ± 0.0218 0.7610 ± 0.04310.7610 ± 0.0431 Log linear tailLog linear tail 0.0074 ± 0.00320.0074 ± 0.0032 0.0842 ± 0.01940.0842 ± 0.0194 0.9229 ± 0.02350.9229 ± 0.0235 WeibullWeibull 0.0010 ± 0.00060.0010 ± 0.0006 0.0307 ± 0.00840.0307 ± 0.0084 0.9872 ± 0.00850.9872 ± 0.0085 Weibull tailWeibull tail 0.0009 ± 0.00040.0009 ± 0.0004 0.0268 ± 0.00750.0268 ± 0.0075 0.9896 ± 0.00630.9896 ± 0.0063

DBDP는 전극간격을 좁힐수록, 전류세기를 높일수록 낮은 δ-value와 잔존율을 보여 벤조피렌 분해력이 높음을 알 수 있었으며, 전극간격 2.0 mm에서 3.0 A 으로 처리하면 벤조피렌을 90% 이상 분해가능한 것으로 분석되었다. DBDP의 최소 δ-value는 전극간격 2.0 mm, 전류세기3.0 A에서 5.91 min을 보였다. DBDP showed a lower δ-value and a residual rate as the electrode gap was narrowed and the current strength was higher, indicating that the benzopyrene decomposition power was high. Became. The minimum δ-value of DBDP was 5.91 min at an electrode spacing of 2.0 mm and a current strength of 3.0 A.

전극간격과 전류세기별 DBDP 벤조피렌 분해 δ-value 및 Weibull tail모델 변수값 DBDP benzopyrene decomposition δ-value and Weibull tail model variable values by electrode spacing and current intensity Electrode gap (mm)Electrode gap (mm) Current (A)Current (A) δ-value (min)δ-value (min) Cres (%)C res (%) mm 2.02.0 2.02.0 8.61 ± 1.888.61 ± 1.88 6.016.01 0.440.44 2.52.5 7.17 ± 1.047.17 ± 1.04 4.784.78 0.330.33 3.03.0 5.91 ± 0.835.91 ± 0.83 4.064.06 0.310.31 2.52.5 2.02.0 9.67 ± 1.419.67 ± 1.41 7.127.12 0.430.43 2.52.5 6.44 ± 1.036.44 ± 1.03 6.156.15 0.310.31 3.03.0 7.45 ± 0.737.45 ± 0.73 5.745.74 0.380.38 3.03.0 2.02.0 12.59 ± 4.0112.59 ± 4.01 8.118.11 0.590.59 2.52.5 10.71 ± 4.4810.71 ± 4.48 7.397.39 0.340.34 3.03.0 7.57 ± 1.297.57 ± 1.29 6.356.35 0.380.38

우수한 벤조피렌 분해효과에도 불구하고 DBDP는 [표 7]에서 보는 바와 같이 전극간격이 좁아 처리대상 물질의 크기와 모양에 한계가 있다. 또한 처리시료와 전극의 우발적 접촉에 의한 아크발생 우려 때문에 DBDP의 현장적용을 위해서는 전극간격을 넓혀야 하며, 넓은 전극간격에서 플라즈마를 생성하는 대규모 장비제작 및 운영을 위한 개선이 요구된다.Despite the excellent decomposition effect of benzopyrene, DBDP has a narrow electrode spacing, as shown in [Table 7], which limits the size and shape of the material to be treated. In addition, due to the possibility of arcing due to accidental contact between the treatment sample and the electrode, the electrode gap must be widened for field application of the DBDP, and improvement for large-scale equipment production and operation that generates plasma at a wide electrode gap is required.

예컨대, DBDP의 현장 적용을 위해 후술하는 간접 플라즈마 처리 방식인 ADDAP 장치가 구현될 수 있고, 이에 대해서는 후술하기로 한다.For example, an ADDAP device, which is an indirect plasma processing method described below, may be implemented for DBDP field application, which will be described later.

다) CDPJ 처리조건별 벤조피렌 분해C) Decomposition of benzopyrene by CDPJ treatment conditions

코로나방전 플라즈마제트(CDPJ) 처리장치는 세라믹실드 내에 두 개의 스테인레스스틸 링 형태의 전극을 장착하여 플라즈마를 발생시키고 송풍장치(블로워)를 이용하여 발생한 플라즈마를 제트 형태로 분사시키는 장치이다. 이때, 전류세기와 플라즈마토출구와 시료처리판 사이의 거리(토출거리, span length, SL)를 조절하여 시료를 처리하였다.The Corona Discharge Plasma Jet (CDPJ) processing device is a device that installs two stainless steel ring-shaped electrodes in a ceramic shield to generate plasma and jets the generated plasma in a jet form using a blower (blower). At this time, the sample was processed by adjusting the current intensity and the distance (discharge distance, span length, SL) between the plasma discharge port and the sample processing plate.

전류세기와 토출거리를 조정하여 30분간 CDPJ 처리하였을 때 벤조피렌은 도 14a-c과 같이 분해되었다. CDPJ 처리시 토출거리가 짧을수록 전류세기를 높일수록 CDPJ의 분해력은 증가하였지만 앞의 DBDP와 비교하면 비교적 낮은 분해력을 보였다.When CDPJ treatment was performed for 30 minutes by adjusting the current intensity and discharge distance, benzopyrene was decomposed as in FIGS. 14A-C. During the CDPJ treatment, the shorter the discharge distance, the higher the current intensity, the higher the resolution of the CDPJ, but the lower the resolution compared to the previous DBDP.

CDPJ에 의한 벤조피렌 분해패턴 역시 Weibull tail 모델에 의해 가장 잘 해석되었으며, 처리조건별Weibull tail모델의 변수값은 [표 8]에 나타나 있다. CDPJ의 δ-value는 앞의 LPDP나 DBDP에 비해 비교적 큰 값을 보여 분해력이 낮은 것으로 확인되었다. Weibull tail모델에 의해 산출된 최저 δ-value 와 잔존율은 토출거리 15 mm, 전류세기 1.5 A에서 각각 37.34 min과 10.47 %로 산출되었다. The benzopyrene decomposition pattern by CDPJ was also best analyzed by the Weibull tail model, and the variable values of the Weibull tail model by treatment conditions are shown in [Table 8]. The δ-value of CDPJ showed a relatively large value compared to the previous LPDP or DBDP, so it was confirmed that the resolution was low. The lowest δ-value and residual ratio calculated by the Weibull tail model were calculated to be 37.34 min and 10.47% at a discharge distance of 15 mm and a current intensity of 1.5 A, respectively.

비교적 낮은 벤조피렌 분해력에도 불구하고 CDPJ는 시료의 크기와 모양에 관계없이 사용할 수 있는 장점이 있어 현실적으로는 현장적용에 적합한 플라즈마 방식이라 할 수 있다. 예컨대, 하나의 예에서, CDPJ 방식의 경우 전류세기를 1.0~1.5A로 할 수 있다. 또한, CDPJ 방식에서 토출거리(SL)는 15~30mm일 수 있다.Despite the relatively low benzopyrene decomposition ability, CDPJ has the advantage that it can be used regardless of the size and shape of the sample, so it can be said to be a plasma method suitable for practical application in the field. For example, in one example, in the case of the CDPJ method, the current intensity may be set to 1.0 to 1.5A. In addition, in the CDPJ method, the discharge distance SL may be 15 to 30 mm.

CDPJ의 현장적용을 위해서는 분해력을 높이기 위한 파워증강 및 scale-up 등이 요구된다. CDPJ 방식을 개량한 ICDPJ 방식은 후술되는 설명을 참조한다.In order to apply CDPJ in the field, power enhancement and scale-up are required to increase resolution. For the ICDPJ method, which is an improvement of the CDPJ method, refer to the following description.

전류세기와 토출거리별 CDPJ 벤조피렌 분해 δ-value와 Weibull tail모델 변수값 CDPJ benzopyrene decomposition δ-value and Weibull tail model variable values by current intensity and discharge distance Span length (mm)Span length (mm) Current (A)Current (A) δ-value (min)δ-value (min) Cres (%)C res (%) mm 1515 1.001.00 44.51 ± 4.1844.51 ± 4.18 12.3112.31 0.420.42 1.251.25 41.22 ± 4.0041.22 ± 4.00 11.7411.74 0.370.37 1.501.50 37.34 ± 5.2737.34 ± 5.27 10.4710.47 0.390.39 2525 1.001.00 75.78 ± 12.5675.78 ± 12.56 19.0519.05 0.380.38 1.251.25 53.40 ± 7.8453.40 ± 7.84 15.4915.49 0.300.30 1.501.50 51.69 ± 9.0551.69 ± 9.05 13.4813.48 0.430.43 3030 1.001.00 163.13 ± 19.72163.13 ± 19.72 20.4120.41 0.320.32 1.251.25 155.01 ± 26.05155.01 ± 26.05 19.0519.05 0.270.27 1.501.50 76.30 ± 8.7476.30 ± 8.74 16.5916.59 0.300.30

라) ICDPJ 처리조건별 벤조피렌 분해D) Decomposition of benzopyrene by ICDPJ treatment conditions

ICDPJ는 처리대상 식품의 크기와 모양에 따른 제약없이 플라즈마를 처리할 수 있는 현장적용형 저온플라즈마 처리시스템으로, 기존 CDPJ 처리장치를 개량하여 전류세기를 강화하고 단시간 플라즈마 처리와 냉각을 단속적으로 반복함으로써 온도를 제어하는 방식을 채용하였다.ICDPJ is a field-applied low-temperature plasma processing system that can process plasma without restrictions according to the size and shape of the food to be processed. By improving the existing CDPJ processing device, it strengthens the current strength and intermittently repeats plasma processing and cooling for a short time. A method of controlling the temperature was employed.

CDPJ에 의한 벤조피렌 분해 가능성을 바탕으로 현장적용을 위하여 동력과 처리용량을 증대시키고 가열효과를 낮춰 비열처리 조건을 유지하기 위한 방안으로 일정시간 처리와 냉각을 반복하는 단속식 CDPJ방식의 ICDPJ(intermittent CDPJ)를 제작하여 실험하였다. ICDPJ의 벤조피렌 분해력을 조사한 결과, 도 15a-c과 같이 앞의 CDPJ와 유사하게 비교적 낮은 분해력을 보였다. 처리조건별 δ-value와 모델 변수값은 [표 9]에 나타나 있으며, 최소 δ-value와 잔존율은 토출거리 30 mm로 하여 전류 3.0 A로 처리한 경우에서 각각 49.77min, 15.13 %로 산출되었다.Intermittent CDPJ (Intermittent CDPJ) of intermittent CDPJ method that repeats treatment and cooling for a certain period of time as a method to maintain non-thermal treatment conditions by increasing the power and processing capacity and lowering the heating effect for field application based on the possibility of benzopyrene decomposition by CDPJ ) And tested. As a result of investigating ICDPJ's benzopyrene decomposition ability, it showed relatively low decomposition ability similar to the previous CDPJ as shown in FIGS. The δ-value and model variable values for each treatment condition are shown in [Table 9], and the minimum δ-value and residual ratio were 49.77min and 15.13%, respectively, when the discharge distance was 30 mm and treated with current 3.0 A. .

하나의 예에서, ICDPJ 방식의 전류세기를 2.0 ~ 3.0 A 범위로 할 수 있다. 또한, ICDPJ 방식에서 토출거리(SL)는 30~50mm 일 수 있다.In one example, the current intensity of the ICDPJ method may be in the range of 2.0 to 3.0 A. In addition, the discharge distance SL in the ICDPJ method may be 30 to 50 mm.

토출거리와 전류세기에 따른 ICDPJ 벤조피렌 분해 δ-value와 Weibull tail모델 변수값ICDPJ benzopyrene decomposition δ-value and Weibull tail model variable values according to discharge distance and current intensity Span length (mm)Span length (mm) Current (A)Current (A) δ-value (min)δ-value (min) Cres (%)C res (%) mm 3030 2.02.0 64.92 ± 6.7964.92 ± 6.79 17.3817.38 0.370.37 2.52.5 58.25 ± 5.7058.25 ± 5.70 15.8515.85 0.350.35 3.03.0 49.77 ± 5.6049.77 ± 5.60 15.1315.13 0.420.42 4040 2.02.0 98.94 ± 11.0298.94 ± 11.02 21.3821.38 0.430.43 2.52.5 90.23 ± 23.7890.23 ± 23.78 20.4220.42 0.380.38 3.03.0 82.29 ± 8.0382.29 ± 8.03 19.4919.49 0.330.33 5050 2.02.0 159.89 ± 12.68159.89 ± 12.68 27.5427.54 0.350.35 2.52.5 129.42 ± 7.19129.42 ± 7.19 22.3822.38 0.340.34 3.03.0 110.59 ± 16.95110.59 ± 16.95 20.8920.89 0.360.36

3) 볶음조건별 깨의 벤조피렌 함량 및 플라즈마에 의한 벤조피렌 저감화3) Reduction of benzopyrene content by plasma and benzopyrene by plasma

가) 볶음조건별 깨의 벤조피렌 함량A) Benzopyrene content of sesame seeds by roasting conditions

상업용 볶음장치를 사용하여 볶음조건을 달리하여 볶은 깨의 벤조피렌 함량은 [표 10]과 같다. 벤조피렌 함량은 볶음온도에 따라 높았으며, 통상 참기름 착유 시 적용하는 조건(볶음 최종온도 220℃)에서 볶은 참깨는 8.51 ppb를, 통상의 볶음조건(볶음 최종온도 210℃)에서 볶은 들깨는 9.87 ppb로 분석되었다. 이에 반해 과다하게 볶은 참깨(볶음 최종온도 245℃)의 벤조피렌 함량은 51.52 ppb를, 들깨(볶음 최종온도 230℃)는 77.24 ppb를 나타내었다.The benzopyrene content of the roasted sesame seeds according to different roasting conditions using a commercial roasting device is shown in [Table 10]. The content of benzopyrene was high according to the roasting temperature, and 8.51 ppb of sesame seeds roasted under the conditions applied when sesame oil was milked (final temperature of 220 ° C) and 9.87 ppb of perilla roasted under normal roasting conditions (final temperature of 210 ° C). Were analyzed. On the other hand, the excessively roasted sesame seeds (final temperature of roasting 245 ° C) had a benzopyrene content of 51.52 ppb, and perilla (final temperature of roasting 230 ° C) showed 77.24 ppb.

볶음 조건별 깨의 벤조피렌 함량Benzopyrene content of sesame seeds by roasting conditions Sample codeSample code Benzopyrene (ppb)Benzopyrene (ppb) RRSRRS 8.518.51 ORSORS 51.5251.52 RRPRRP 9.879.87 ORPORP 77.2477.24

볶은 깨를 채유기를 이용하여 채유한 참기름과 들기름의 벤조피렌의 함량을 분석한 결과 통상적으로 볶아서 채유한 참기름은 3.27 ppb, 과도하게 볶아서 채유한 참기름은 21.44 ppb, 통상적으로 볶아서 채유한 들기름은 4.43 ppb, 과도하게 볶아서 채유한 들기름은 31.24 ppb로 채유하기 전의 볶은 깨에 비하여 채유한 뒤 벤조피렌 함량이 증가하였는데, 이는 채유기에서 가열된 상태에서 채유되므로 볶은 깨에 비하여 착유한 기름의 벤조피렌 함량이 높은 것으로 추정된다. 반면에 과도하게 볶은 깨의 경우는 채유한 뒤의 벤조피렌 함량이 감소하였는데 이는 볶은 깨의 벤조피렌 중 일부가 채유박에 포함되어 제거되었기 때문으로 사료된다. As a result of analyzing the benzopyrene content of sesame oil and perilla oil obtained by using roasted sesame oil, 3.27 ppb of sesame oil that is normally roasted and oiled is 21.44 ppb of sesame oil that is obtained by frying excessively, and 4.43 ppb of oil that is typically roasted and oiled. However, the perilla oil obtained by frying excessively increased the benzopyrene content after oiling compared to the roasted sesame seeds before 31.24 ppb, which is higher in the heated state in the oil press, so that the benzopyrene content of the milk is higher than the roasted sesame oil. Is estimated. On the other hand, in the case of excessively roasted sesame seeds, the content of benzopyrene after oil was reduced, which is thought to be because some of the benzopyrenes in the roasted sesame seeds were removed from the oilseed rape.

볶음 조건별 기름의 벤조피렌 함량Benzopyrene content of oil by roasting conditions Sample codeSample code Benzopyrene (ppb)Benzopyrene (ppb) RRS-oil (RRSO)RRS-oil (RRSO) 3.273.27 ORS-oil (ORSO)ORS-oil (ORSO) 21.4421.44 RRP-oil (RRPO)RRP-oil (RRPO) 4.434.43 ORP-oil (ORPO)ORP-oil (ORPO) 31.2431.24

나) 플라즈마 처리에 의한 깨와 기름의 벤조피렌 저감B) Reduction of benzopyrene in sesame and oil by plasma treatment

상업용 볶음기를 사용하여 조건을 달리하여 볶은 깨를 플라즈마로 처리했을 때 처리시간에 따른 벤조피렌 함량은 도 16a-d와 같이 LPDP, CDPJ, ICDPJ 처리에 의해 감소하였다. 벤조피렌 함량 0.41 - 0.55 ppb를 보인 통상적인 조건으로 볶은 깨를 플라즈마 처리했을 때 30분 처리에 의해 41.31 - 52.61% 감소 하였으며, 벤조피렌 함량 2.41 - 7.17 ppb였던 과도하게 볶은 깨를 30분간 처리시 32.96 - 49.41% 감소효과를 보였다. 이상의 결과로부터 플라즈마 처리에 의해 볶은 깨의 벤조피렌이 낮아짐을 확인하였다. 플라즈마에 의한 벤조피렌 저감효과는 과도하게 볶은 깨보다 통상의 볶음조건으로 볶은 깨에서 우수하였다. When the roasted sesame seeds were treated with plasma using different commercial roasters, the benzopyrene content according to the treatment time was decreased by LPDP, CDPJ, and ICDPJ treatment as shown in FIGS. 16A-D. Plasma roasted sesame seeds under normal conditions with benzopyrene content of 0.41-0.55 ppb was reduced by 41.31-52.61% by 30 min treatment, and when overly roasted sesame seeds with a benzopyrene content of 2.41-7.17 ppb were treated for 30 minutes 32.96-49.41 % Reduction effect. From the above results, it was confirmed that the benzopyrene of the roasted sesame seeds was lowered by the plasma treatment. The effect of plasma reduction on benzopyrene was superior to that of stir-fried sesame seeds under normal roasting conditions.

상업용 볶음기를 사용하여 조건을 달리하여 볶은 깨를 플라즈마 처리한 후 채유기를 이용하여 착유한 기름의 벤조피렌의 함량은 도 17a-d 과 같이 플라즈마 처리시간에 따라 기름의 벤조피렌의 함량 또한 감소하는 것으로 확인되었다. 통상적으로 볶은 깨로부터 착유한 기름의 벤조피렌 함량은 0.55 - 0.80 ppb이었으며, 볶은 깨의 플라즈마 처리시간에 따라 착유 기름의 벤조피렌 함량도 낮아져30분간 플라즈마 처리한 깨로부터 착유한 경우 플라즈마 종류에 따라 35.41 - 49.18%의 감소효과를 보였다. 벤조피렌 함량 2.03 - 5.40 ppb를 보였던 과도하게 볶은 깨로부터 착유한 기름에서도 저감효과가 확인되었으며 30분간 플라즈마 처리하여 착유한 기름에서도 35.09 - 47.41%의 저감효과를 나타내었다. It was confirmed that the content of benzopyrene in the oil milked using a vegetable oil machine after plasma treatment of roasted sesame under different conditions using a commercial roaster also decreases the content of benzopyrene in oil according to the plasma treatment time as shown in FIG. 17A-D. Became. Normally, the benzopyrene content of oil milked from roasted sesame was 0.55-0.80 ppb, and the content of benzopyrene in milking oil was also lowered depending on the plasma treatment time of roasted sesame seeds. When milking from the plasma-treated sesame seeds for 30 minutes, 35.41-49.18 %. Reduction effect was confirmed even in oil milked from excessively roasted sesame seeds with a benzopyrene content of 2.03-5.40 ppb, and plasma treatment for 30 minutes showed a reduction effect of 35.09-47.41%.

이상의 결과로부터 플라즈마 처리는 볶은 깨의 벤조피렌 저감에 효과적이고, 플라즈마 종류별로는 큰 차이를 보이지 않았으며, 착유한 기름에서도 벤조피렌 저감효과는 유지되는 것으로 확인되었다.From the above results, it was confirmed that the plasma treatment was effective in reducing benzopyrene of roasted sesame seeds, and did not show a significant difference by plasma type, and the benzopyrene reduction effect was maintained even in milked oil.

[실시예 - 볶은 커피][Example-Roasted Coffee]

도 18a 및 18b는 각각 강배전(시티로스팅(City Roasting) 내지 풀시티로스팅(Full City Roasting)) 및 초강배전(프렌치 로스팅(French Roasting) 내지 이탈리안 로스팅(Italian Roasting)) 로스팅원두를 CDPJ를 처리한 후 벤조피렌 함량을 확인한 결과를 나타낸다. 이때, CDPJ 처리조건은 전극 시료간격 15 mm, 전류세기 1.50A로 하였다. CDPJ를 처리한 볶은 커피원두의 벤조피렌 함량을 확인한 결과 도 18a 및 18b와 같이 처리시간이 증가함에 따라 커피의 잔류 벤조피렌 함량이 감소하였다. 60분 처리한 결과 처리전에 비해 벤조피렌 함량이 강배전의 경우 초기값 1.062 μg/kg에서 60분 처리 후 0.512 μg/kg로 감소하여 48.15%가 잔류하고 51.85%감소되고, 초강배전의 경우 초기값 1.879 μg/kg에서 60분 처리 후 1.192 μg/kg로 감소하여 63.44%가 잔류하고 36.56%가 감소되었다.18A and 18B are CDPJ processing of roasted beans (City Roasting to Full City Roasting) and super roasted (French Roasting to Italian Roasting), respectively. After benzopyrene content is shown. At this time, the CDPJ treatment conditions were an electrode sample interval of 15 mm and a current strength of 1.50 A. As a result of confirming the benzopyrene content of the roasted coffee beans treated with CDPJ, as shown in FIGS. 18A and 18B, as the treatment time increased, the residual benzopyrene content of the coffee decreased. As a result of treatment for 60 minutes, the benzopyrene content decreased from the initial value of 1.062 μg / kg to 0.512 μg / kg after 60 minutes treatment compared to before treatment, and 48.15% remained and decreased by 51.85%, and the initial value for superpower distribution was 1.879 After 60 min treatment at μg / kg, it decreased to 1.192 μg / kg, leaving 63.44% remaining and 36.56% decreasing.

또한, 도 19a 및 19b는 각각 강배전(시티로스팅(City Roasting) 내지 풀시티로스팅(Full City Roasting)) 및 초강배전(프렌치 로스팅(French Roasting) 내지 이탈리안 로스팅(Italian Roasting)) 로스팅원두를 ICDPJ를 처리한 후 벤조피렌 함량을 확인한 결과를 나타낸다. 이때, ICDPJ 처리조건은 전극 시료간격 25 mm, 전류세기 3.0 A로 하였다. 볶은 커피원두에 ICDPJ를 처리 후 벤조피렌 함량을 확인한 결과 도 19a 및 19b와 같이 처리시간 증가함에 따라 커피의 잔류 벤조피렌 함량이 감소하였다. 최대 60분간 처리하였을 때 처리전에 비해 강배전의 경우 벤조피렌 함량이 초기값 1.062 μg/kg에서 60분 처리 후 0.545 μg/kg로 감소하여 51.33%가 잔류하고 48.67%가 감소되고, 초강배전의 경우 초기값 1.879 μg/kg에서 60분 처리 후 1.209 μg/kg로 감소하여 64.34%가 잔류되고 35.66%가 감소되었다.In addition, FIGS. 19A and 19B are ICDPJs for roasting beans (City Roasting to Full City Roasting) and super roasting (French Roasting to Italian Roasting), respectively. It shows the result of checking the benzopyrene content after treatment. At this time, ICDPJ treatment conditions were electrode sample intervals of 25 mm and current strength of 3.0 A. As a result of confirming the benzopyrene content after treating ICDPJ on the roasted coffee beans, the residual benzopyrene content of the coffee decreased as the treatment time increased as shown in FIGS. 19A and 19B. When treated for up to 60 minutes, the benzopyrene content decreased from the initial value of 1.062 μg / kg to 0.545 μg / kg after 60 minutes of treatment, compared with before treatment, and 51.33% remained and 48.67% decreased. After processing for 60 minutes at a value of 1.879 μg / kg, it decreased to 1.209 μg / kg, resulting in 64.34% remaining and 35.66% decreasing.

[실시예 - 보리차용 볶은 겉보리][Example-Roasted barley for barley tea]

CDPJ 처리에 의한 볶은 겉보리의 벤조피렌 함량 변화는 도 20과 같으며 처리시간이 증가할수록 잔류 벤조피렌의 함량이 낮아졌고 120분간 처리에 의하여 벤조피렌의 함량은 0.0095 ug/kg에서 0.0032 ug/kg으로 66.86 % 감소하였다. The change in benzopyrene content of roasted barley by CDPJ treatment is shown in FIG. 20, and the content of residual benzopyrene decreased as the treatment time increased, and by 120 minutes treatment, the content of benzopyrene decreased by 66.86% from 0.0095 ug / kg to 0.0032 ug / kg. Did.

ICDPJ 처리에 의한 볶은 겉보리의 벤조피렌 함량 변화는 도 21과 같이 120분 처리에 의하여 52.96% 감소하여 구운 겉보리의 벤조피렌이 0.0095 ug/kg에서 0.0047 ug/kg으로 감소하였다. The change in benzopyrene content of roasted barley by ICDPJ treatment was reduced by 52.96% by 120-minute treatment as shown in FIG. 21, thereby reducing benzopyrene of grilled barley from 0.0095 ug / kg to 0.0047 ug / kg.

[실시예 - 식용 유지류][Example-Edible oil and fat]

참기름과 들기름 등 식용기름을 용기에 넣고 용기 바닥에 설치한 다공분산관(sprger)을 통하여 플라즈마 가스를 공급함으로써 플라즈마 가스가 기포(bubble) 상태로 식용기름층을 상승하며 효과를 발휘하도록 일정시간동안 처리하였다.The edible oil such as sesame oil and perilla oil is put in a container, and plasma gas is supplied through a porous dispersion pipe (sprger) installed at the bottom of the container to increase the edible oil layer in a bubble state for a period of time to exert its effect. Treatment.

도 25a 및 25b는 각각 참기름과 들기름을 후술되는 ADDAP 처리한 후 벤조피렌 함량을 확인한 결과를 나타낸다.25A and 25B show the results of confirming the benzopyrene content after ADDAP treatment of sesame oil and perilla oil, respectively.

플라즈마 가스의 처리에 의한 참기름 내 벤조피렌 저감 효과를 확인하기 위하여 고온(245℃)에서 볶아 만든 참기름을 이용하여 간접 플라즈마를 처리한 후 처리시간에 따른 벤조피렌 함량을 확인하였다. 도 25a를 참조하면, 어떠한 처리도 하지 않은 참기름의 벤조피렌 함량은 2.103 μg/kg 으로 확인되었고 플라즈마를 이용하여 처리한 참기름에서는 처리시간 30분에 1.623 μg/kg로, 60분 에 1.387 μg/kg로, 90분에 1.187 μg/kg로, 120분에 0.833 μg/kg로 확인되었으며 처리시간이 증가할수록 벤조피렌 함량은 감소하였고 120분 처리에 61.59% 감소되어 가장 큰 변화를 보여주었다. 플라즈마의 영향뿐 아니라 공기유입에 의한 벤조피렌 함량의 변화를 확인하기 위하여 플라즈마를 처리하지 않은 공기를 주입하여 참기름을 처리한 결과는 2.021 - 2.084 μg/kg로 초기값과 거의 차이가 없어 플라즈마의 작용에 의한 벤조피렌 저감을 확인하였다.In order to confirm the effect of reducing benzopyrene in sesame oil by the treatment of plasma gas, the indirect plasma was treated with sesame oil roasted at a high temperature (245 ° C), and then the benzopyrene content according to the treatment time was checked. Referring to Figure 25a, the benzopyrene content of sesame oil without any treatment was confirmed to be 2.103 μg / kg, and in sesame oil treated with plasma, it was 1.623 μg / kg at 30 minutes and 1.387 μg / kg at 60 minutes. , 1.187 μg / kg at 90 minutes, 0.833 μg / kg at 120 minutes, and the benzopyrene content decreased as the treatment time increased and 61.59% decreased at 120 minutes, showing the greatest change. In order to confirm the change of benzopyrene content by air inflow as well as the effect of plasma, the result of treating sesame oil by injecting untreated plasma is 2.021-2.084 μg / kg, which is almost no difference from the initial value. Reduction of benzopyrene by was confirmed.

플라즈마 가스의 처리에 의한 들기름 내 벤조피렌 저감 효과를 확인하기 위하여 고온(230℃)에서 볶아 만든 들기름에 플라즈마를 처리한 후 플라즈마 처리에 따른 벤조피렌 함량을 확인하였다. 도 25b를 참조하면 처리 하지 않은 들기름의 벤조피렌 함량은 1.888 μg/kg 으로 확인되었고 플라즈마를 처리한 들기름에서는 처리시간이 증가함에 따라 벤조피렌 함량이 줄어들었으며 각각 30분, 60분, 90분, 120분 처리에 1.551 μg/kg, 1.255 μg/kg, 1.081 μg/kg, 0.777 μg/kg로 가장 처리시간이 길었던 120분에서 58.84%가 감소되어 플라즈마가 처리된 공기의 주입에 의한 들기름내 벤조피렌 저감효과를 확인할 수 있었다. 플라즈마를 처리하지 않은 공기만을 주입하여 처리한 들기름의 벤조피렌 함량은 1.816 - 1.889 μg/kg로 처리하지 않은 들기름과 벤조피렌 함량에서 거의 차이를 보이지 않아 플라즈마 처리되지 않은 공기는 벤조피렌 저감효과가 없음을 확인하였다. In order to confirm the effect of reducing benzopyrene in perilla oil by the treatment of plasma gas, plasma was treated with perilla oil roasted at high temperature (230 ° C), and then the benzopyrene content according to the plasma treatment was confirmed. Referring to Figure 25b, the benzopyrene content of untreated perilla oil was confirmed to be 1.888 μg / kg, and in the perilla oil treated with plasma, the benzopyrene content decreased as the treatment time increased, and treated for 30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, and 120 minutes, respectively. At 1.551 μg / kg, 1.255 μg / kg, 1.081 μg / kg, and 0.777 μg / kg, 58.84% was reduced from 120 minutes, which had the longest treatment time, confirming the effect of reducing benzopyrene in perilla oil by injection of plasma-treated air. Could. The benzopyrene content of perilla oil treated by injecting only plasma-free air was 1.816-1.889 μg / kg, and there was little difference in perilla oil and benzopyrene content, so it was confirmed that plasma-treated air had no benzopyrene reduction effect. .

[저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 시스템][System for reducing harmful products including benzopyrene in agricultural products processed using low-temperature plasma]

다음으로, 본 발명의 하나의 모습에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 시스템을 도면을 참조하여 살펴본다. 이때, 전술한 발명의 예에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법의 실시예들 및 도 1 내지 5가 참조될 수 있고, 이때 중복되는 설명들은 생략될 수 있다. 도 8 내지 25b도 참조될 수 있다.Next, a system for reducing harmful products including benzopyrene of agricultural products processed using low temperature plasma according to one aspect of the present invention will be described with reference to the drawings. At this time, embodiments of the method for reducing harmful products including benzopyrene of agricultural products processed using low temperature plasma according to the example of the above-described invention and FIGS. 1 to 5 may be referred to, and redundant descriptions may be omitted. 8 to 25B may also be referred to.

도 6은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 시스템을 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 7a-c는 각각 본 발명의 하나의 실시예에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 시스템을 개략적으로 나타내는 블록 구성도이다.6 is a block diagram schematically showing a system for reducing harmful products, including benzopyrene, in agricultural products processed using low temperature plasma according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 7A-C are each an embodiment of the present invention. It is a block diagram schematically showing a system for reducing harmful products including benzopyrene in agricultural products processed using low-temperature plasma.

도 6 내지 7c를 참조하면, 하나의 예에 따른 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 시스템은 농산물의 고온 가공처리에 따라 생성되는 벤조피렌을 포함한 유해생성물질을 저감화하기 위한 시스템이다. 하나의 예에서 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 시스템은 플라즈마 생성기(300), 블로워(400), 처리챔버(100) 및 제어부(500)를 포함한다. 예컨대, 농산물 가공품은 가공된 상태의 중간산물이거나 가공이 완료되어 거래의 대상이 되는 최종산물일 수 있다.Referring to FIGS. 6 to 7C, a system for reducing harmful products including benzopyrene generated by high temperature processing of agricultural products is a system for reducing harmful products including benzopyrene in agricultural products processed using a low temperature plasma according to one example. . In one example, a system for reducing harmful products including benzopyrene of agricultural products using low-temperature plasma includes a plasma generator 300, a blower 400, a processing chamber 100, and a control unit 500. For example, a processed agricultural product may be an intermediate product in a processed state or a final product subject to a transaction after processing is completed.

플라즈마 생성기(300)는 플라즈마 생성가스에 대해 저온 플라즈마를 생성시킨다. 예컨대, 플라즈마 생성기(300)는 처리챔버(100) 내에 설치될 수 있다. 예컨대, 플라즈마 생성기(300)는 예컨대, 공기, 산소, 질소 중의 어느 하나인 플라즈마 생성가스에 대해 저온 플라즈마를 생성시킨다.The plasma generator 300 generates a low temperature plasma with respect to the plasma generating gas. For example, the plasma generator 300 may be installed in the processing chamber 100. For example, the plasma generator 300 generates a low temperature plasma with respect to, for example, plasma generating gas, which is any one of air, oxygen, and nitrogen.

블로워(400)는 플라즈마 생성기(300)에서 플라즈마 생성된 플라즈마 가스를 처리챔버(100)로 블로윙 공급한다. 예컨대, 블로워(400)는 플라즈마 생성기(300)에서 생성된 플라즈마 가스를 처리챔버(100)로 블로윙 공급할 수 있다. 또한, 도 7c를 참조하면, 하나의 예에서, 블로워(400)는 플라즈마 생성기(300)에서 생성된 플라즈마 가스를 처리챔버(100) 내의 유지류 용기의 다공분산관으로 공급할 수 있다.The blower 400 supplies plasma-generated plasma gas from the plasma generator 300 to the processing chamber 100. For example, the blower 400 may supply the plasma gas generated by the plasma generator 300 to the processing chamber 100 by blowing. In addition, referring to FIG. 7C, in one example, the blower 400 may supply plasma gas generated by the plasma generator 300 to the porous dispersion pipe of the oil and fat container in the processing chamber 100.

처리챔버(100)는 농산물에 대해 고온 가공처리를 거친 가공처리 결과물을 수용하되, 블로워(400)에 의해 공급되는 플라즈마 가스를 이용한 저온 플라즈마 간접 처리를 수행하여 벤조피렌을 포함한 유해생성물질을 저감시킨다.The processing chamber 100 accommodates the processed product that has undergone high-temperature processing for agricultural products, and performs low-temperature plasma indirect processing using plasma gas supplied by the blower 400 to reduce harmful products including benzopyrene.

저감 대상인 벤조피렌을 포함한 유해생성물질은 예컨대, 종실류, 곡류, 견과류, 두류 중의 하나에 속하는 농산물에 대한 고온 가공처리에 따라 생성된다.Harmful products including benzopyrene, which is a reduction target, are produced by high-temperature processing treatment for agricultural products belonging to one of seed, grain, nut, and bean.

예컨대, 저온 플라즈마 처리의 대상물인 가공처리 결과물은 고온 가공처리, 예컨대 볶음 처리의 직접 결과물이거나 직접 결과물에 대한 가공처리가 추가된 추가가공 결과물일 수 있다.For example, the processing result, which is the object of the low temperature plasma treatment, may be a direct result of a high temperature processing treatment, such as a roasting treatment, or a further processing result to which a processing treatment for a direct result is added.

제어부(500)는 플라즈마 생성기(300)를 통한 저온 플라즈마의 생성, 블로워(400)을 통한 블로윙 및 처리챔버(100) 내에서 가공처리 결과물에 대한 저온 플라즈마 간접 처리를 제어한다. 예컨대, LPDP 방식으로 플라즈마를 생성하는 경우 제어부(500)는 압력을 조절할 수 있다. DBDP 방식으로 플라즈마를 생성하는 경우 제어부(500)는 전류세기 및/또는 전극 간격을 조절할 수 있다. CDPJ 방식으로 플라즈마를 생성하는 경우 제어부(500)는 전류세기 및/또는 토출거리를 조절할 수 있다. ICDPJ 방식으로 플라즈마를 생성하는 경우 제어부(500)는 전류세기 및/또는 토출거리를 조절할 수 있다.The control unit 500 controls the generation of low temperature plasma through the plasma generator 300, the blowing through the blower 400, and the low temperature plasma indirect processing of the processing result in the processing chamber 100. For example, in the case of generating plasma by the LPDP method, the control unit 500 may adjust the pressure. When generating plasma in the DBDP method, the control unit 500 may adjust the current intensity and / or the electrode spacing. When generating plasma in the CDPJ method, the control unit 500 may adjust the current intensity and / or discharge distance. When generating plasma in the ICDPJ method, the control unit 500 may adjust the current intensity and / or discharge distance.

도 7a 내지 7b를 참조하면, 하나의 예에서, 유해생성물질 저감화 시스템은 이송유닛(200)을 더 포함할 수 있다. 이송유닛(200)은 처리챔버(100) 내로 가공처리 결과물을 이송하고 저온 플라즈마 간접 처리된 가공처리 결과물을 배출시킬 수 있다. 예컨대, 이송유닛(200)은 고온 가공처리 유닛(600)에 의해 볶음 처리된 직접 결과물 내지 직접 결과물에 대해 가공처리가 추가된 추가가공 결과물을 가공처리 결과물로서 이송할 수 있다.Referring to Figures 7a to 7b, in one example, the hazardous product reduction system may further include a transfer unit (200). The transfer unit 200 may transfer the processing result to the processing chamber 100 and discharge the processing result of the low temperature plasma indirect processing. For example, the transfer unit 200 may transfer the direct processing result of the frying process by the high temperature processing processing unit 600 to the additional processing result to which the processing processing is added to the direct result as a processing processing result.

또한, 처리챔버(100)는 이송유닛(200)에 의한 이송 및 배출을 위한 통로부(100a) 및 챔버 내 가스를 배출하기 위한 배기구(100b)를 구비할 수 있다.In addition, the processing chamber 100 may include a passage portion 100a for transport and discharge by the transfer unit 200 and an exhaust port 100b for discharging gas in the chamber.

또한, 도 7b를 참조하면, 또 하나의 예에서, 유해생성물질 저감화 시스템은 고온 가공처리 유닛(600)을 더 포함할 수 있다. 고온 가공처리 유닛(600)은 농산물을 볶음 처리한다. 볶음 처리된 처리결과물은 이송유닛(200)에 의해 처리챔버(100)로 이송되거나, 추가적인 물리적 가공처리, 예컨대 분말화 내지 압착에 의한 착유 등의 가공 후 추가가공 결과물이 이송유닛(200)에 의해 처리챔버(100)로 이송될 수 있다.In addition, referring to FIG. 7B, in another example, the system for reducing harmful substances may further include a high temperature processing unit 600. The high temperature processing unit 600 stirs agricultural products. The result of the roasting treatment is transferred to the processing chamber 100 by the transfer unit 200, or after further physical processing, such as powdering or milking by pressing, further processing results are transferred by the transfer unit 200 It may be transferred to the processing chamber 100.

예컨대, 고온 가공처리 유닛(600)은 종실류, 곡류, 견과류, 두류 중의 어느 하나에 속하는 농산물을 고온 가공처리, 예컨대 볶음 처리할 수 있다. 하나의 예에서, 고온 가공처리 유닛(600)은 유지류 착유의 전단계에서 종실류, 견과류, 두류 중의 어느 하나, 커피 내지 차 음료의 원료 제조과정에서 종실류, 곡류 중의 어느 하나, 또는 직접 식품 내지 식품재료로의 가공 과정에서 종실류, 곡류, 견과류, 두류 중의 어느 하나에 속하는 농산물을 볶음 처리할 수 있다.For example, the high-temperature processing unit 600 may perform high-temperature processing, for example, roasting, of agricultural products belonging to any one of seeds, grains, nuts, and beans. In one example, the high-temperature processing unit 600 is any one of seeds, nuts, and beans in the whole stage of milking of oils and fats, grains, or direct foods or foods in the raw material manufacturing process of coffee or tea beverages. In the process of processing into ingredients, the agricultural products belonging to any one of seeds, grains, nuts, and beans can be roasted.

도 7c를 참조하면, 하나의 예에서, 처리챔버(100)는 유지류가 담긴 유지류 용기(110)를 수용하고, 유지류 용기(110)의 바닥에 다공분산관(111)이 구비될 수 있다. 이때, 블로워(400)에 의해 공급되는 플라즈마 가스가 다공분산관(111)을 통해 유지류 속으로 기포 상태로 배출되며 저온 플라즈마 간접 처리를 수행할 수 있다.Referring to FIG. 7C, in one example, the processing chamber 100 accommodates the oil and fat container 110 containing the oil and fat, and the porous dispersion pipe 111 may be provided at the bottom of the oil and fat container 110. At this time, the plasma gas supplied by the blower 400 is discharged in a bubble state into the oil and fat through the porous dispersion pipe 111, and low temperature plasma indirect treatment may be performed.

또한, 하나의 예에서, 플라즈마 생성기(300)는 감압방전 플라즈마(LPDP), 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP), 코로나방전 플라즈마제트(CDPJ), 단속식 코로나방전 플라즈마제트(ICDPJ) 중의 어느 하나에 의한 방식으로 저온 플라즈마를 생성할 수 있다. In addition, in one example, the plasma generator 300 may be formed by any one of reduced pressure discharge plasma (LPDP), dielectric barrier discharge plasma (DBDP), corona discharge plasma jet (CDPJ), and intermittent corona discharge plasma jet (ICDPJ). Low-temperature plasma can be generated in this manner.

이때, 하나의 예에서, 플라즈마 생성기(300)는 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP)에 의한 방식으로 저온 플라즈마를 생성하고, 플라즈마 생성가스로 공기, 산소, 질소 중의 어느 하나를 이용한다.At this time, in one example, the plasma generator 300 generates a low temperature plasma in a manner by a dielectric barrier discharge plasma (DBDP), and uses any one of air, oxygen, and nitrogen as the plasma generating gas.

예컨대, 하나의 예에서, 플라즈마 생성기(300)는 플라즈마 생성가스로 공기를 이용하여 전류세기 0.4 ~ 0.6 A 범위에서 플라즈마를 생성할 수 있다.For example, in one example, the plasma generator 300 may generate plasma in a current intensity range of 0.4 to 0.6 A by using air as a plasma generating gas.

[실시예 - ADDAP 시스템][Example-ADDAP system]

가) ADDAP 시스템 구조 및 특성A) ADDAP system structure and characteristics

곡류나 깨 등 입자형 식품을 다량 처리하기 위하여 플라즈마 처리한 공기를 지속적으로 유입하여 간접적인 처리효과를 나타내는 시스템을 고안하였다. 예컨대, 유해물질 분해효과가 우수한 DBDP방식으로 플라즈마를 생성하고, 에어 블로워를 이용하여 공기를 송입하는 방식으로 플라즈마 처리한 공기를 처리 챔버에 유입시켜 크기와 모양에 관계없이 대량으로 식품을 처리하도록 식품처리 시스템을 제작하였고 ADDAP(after-glow dielectric discharge air plasma) 시스템이라고 명명하였다. 예컨대, ADDAP 시스템에서 플라즈마 생성은 DBDP 방식뿐만 아니라 다른 방식으로 생성될 수도 있다. 예컨대, ADDAP 시스템은 도 6 내지 7c에 도시된 블럭도를 기반으로 구현될 수 있다.In order to process a large amount of grain foods such as grains and sesame seeds, a system was developed that exhibits an indirect treatment effect by continuously introducing plasma-treated air. For example, plasma is generated using a DBDP method that has excellent decomposition effects of harmful substances, and air that is plasma-treated is introduced into the treatment chamber by using air blowers to process food in large quantities regardless of size and shape. A food processing system was fabricated and named after-glow dielectric discharge air plasma (ADPAP) system. For example, plasma generation in the ADDAP system may be generated in other ways as well as the DBDP method. For example, the ADDAP system may be implemented based on the block diagrams shown in FIGS. 6 to 7C.

ADDAP시스템에서 전류세기를 조절하여 플라즈마를 생성한 결과 0.15 A 에서부터 플라즈마가 생성되기 시작하였으며 0.40 A이상에서 안정적인 플라즈마 생성이 유지되었다. 전류세기가 증가할수록 밝은 빛의 플라즈마가 생성되다가 0.70 A 이상에서는 플라즈마 생성이 불안정해졌으며 0.80 A에서는 아크가 발생하기 시작하였다. As a result of generating the plasma by adjusting the current intensity in the ADDAP system, plasma began to be generated from 0.15 A and stable plasma generation was maintained above 0.40 A. As the current intensity increased, plasma of bright light was generated, but the plasma generation became unstable above 0.70 A, and arcing began to occur at 0.80 A.

ADDAP에서 전류세기별 전력 소비량을 측정한 결과는 전류세기에 따라 증가하였으며, 안정적인 플라즈마를 발생하는 0.40 - 0.60 A 범위에서의 전력 소비량은 169.51 - 201.77 W로 확인되었다.The result of measuring the power consumption by current intensity in ADDAP increased with the current intensity, and the power consumption in the range of 0.40-0.60 A generating stable plasma was found to be 169.51-201.77 W.

전류 세기 0.40 - 0.60 A에서 ADDAP 처리 챔버의 온도를 측정한 결과 180 min 처리 후에도 23.4℃ 정도를 나타내어 온도 상승은 미미한 것으로 확인되었다. As a result of measuring the temperature of the ADDAP processing chamber at a current intensity of 0.40-0.60 A, the temperature rise was found to be insignificant since it was about 23.4 ° C even after 180 min treatment.

한편 전류 세기에 따른 ADDAP처리실의 가스조성을 보면 NO와 NO2농도는 전류에 비례하여 생성된 반면, CO농도는 0.6 A 이상에서 생성되기 시작하였다.On the other hand, when looking at the gas composition of the ADDAP processing chamber according to the current intensity, the NO and NO 2 concentrations were generated in proportion to the current, while the CO concentration began to be generated at 0.6 A or more.

나) ADDAP의 벤조피렌 저감효과B) ADDAP's benzopyrene reduction effect

ADDAP의 전류 세기를 달리하여 벤조피렌을 처리한 결과 도 22와 같이 처리 시간이 증가할수록, 전류 세기가 커질수록 벤조피렌의 잔류량이 감소하여 분해력이 커짐을 알 수 있었고 전류세기 0.6 A에서 240분간 처리한 결과 54.41%로 감소 하였으며 Weibull tail 모델을 사용하여 분석한 결과 [표 12]와 같이 δ-value 89.07 min과 잔존율 38.87%를 보였다.As a result of treating benzopyrene by varying the current strength of ADDAP, as shown in FIG. 22, as the treatment time increased, the residual strength of benzopyrene decreased as the current strength increased, and the decomposition power increased. It was reduced to 54.41%. As a result of analysis using Weibull tail model, it showed δ-value 89.07 min and residual rate 38.87% as shown in [Table 12].

전류세기별 ADDAP의 벤조피렌 분해 δ-value 및 기타 변수값ADDAP benzopyrene decomposition δ-value and other variable values by current intensity Current (A)Current (A) δ-value (min)δ-value (min) Cres (%)C res (%) MM 0.40.4 1689.47 ± 262.121689.47 ± 262.12 67.6667.66 0.390.39 0.50.5 284.44 ± 15.05284.44 ± 15.05 42.6542.65 0.500.50 0.60.6 89.07 ± 25.4789.07 ± 25.47 38.8738.87 0.590.59

다) ADDAP 처리에 의한 식품 내 벤조피렌 저감C) Reduction of benzopyrene in food by ADDAP treatment

ADDAP 시스템에서 볶은 깨를 처리한 후 벤조피렌 함량을 분석한 결과 도 23a-d과 같이 처리시간에 따라 벤조피렌이 저감하는 것으로 확인되었다. 처리시간 240분 후 처리 전에 비해 에 45.35-59.94%까지 벤조피렌 함량이 낮아졌다. As a result of analyzing the benzopyrene content after processing the roasted sesame in the ADDAP system, it was confirmed that benzopyrene is reduced according to the treatment time as shown in FIGS. 23A-D. After 240 minutes of treatment time, the benzopyrene content was lowered to 45.35-59.94% compared to before treatment.

볶은 깨를 ADDAP 처리한 후 채유기로 착유한 시료의 벤조피렌의 함량을 측정한 결과 도 24a-d과 같이 플라즈마 처리시간에 따라 분해가 이루어졌으며, 240분간 처리 후 처리 전 함량의 55.08-59.69 %까지 감소하였다.After the ADDAP treatment of the roasted sesame seeds, the benzopyrene content of the sample milked with the oil was measured and decomposed according to the plasma treatment time as shown in FIGS. 24A-D, and after processing for 240 minutes, up to 55.08-59.69% of the content before treatment Decreased.

도 7c를 참조하면, ADDAP 시스템에서 참기름과 들기름을 처리한 후 벤조피렌 함량을 분석한 결과는 도 25a-b와 같이 처리시간에 따라 벤조피렌이 저감하는 것으로 확인되었다. 구체적 결과는 전술한 바를 참조한다.Referring to FIG. 7C, after analyzing sesame oil and perilla oil in the ADDAP system, the result of analyzing the benzopyrene content was confirmed to decrease benzopyrene according to the treatment time as shown in FIGS. 25A-B. See the above for specific results.

한편, ADDAP 시스템에서 참기름과 들기름을 처리한 경우 acid value, peroxide value의 변화를 살펴보면 아래의 [표 13]과 같다.On the other hand, when the sesame oil and perilla oil are treated in the ADDAP system, the changes in acid value and peroxide value are shown in [Table 13] below.

ADDAP 처리에 의한 참기름과 들기름의 acid value, peroxide value의 변화Changes in acid value and peroxide value of sesame oil and perilla oil by ADDAP treatment Plasma treated time(min)Plasma treated time (min) Acid value (mg/g)Acid value (mg / g) POV (meq/kg)POV (meq / kg) Sesame seed oilSesame seed oil Perilla seed oilPerilla seed oil Sesame seed oilSesame seed oil Perilla seed oilPerilla seed oil 00 0.58 ± 0.10 a0.58 ± 0.10 a 1.84 ± 0.13 a1.84 ± 0.13 a 2.30 ± 0.28 a2.30 ± 0.28 a 33.95 ± 2.19 a33.95 ± 2.19 a 3030 0.57 ± 0.06 a0.57 ± 0.06 a 1.82 ± 0.22 a1.82 ± 0.22 a 2.40 ± 0.14 a2.40 ± 0.14 a 35.30 ± 4.38 a35.30 ± 4.38 a 6060 0.60 ± 0.07 a0.60 ± 0.07 a 1.83 ± 0.11 a1.83 ± 0.11 a 2.40 ± 0.14 a2.40 ± 0.14 a 33.40 ± 7.07 a33.40 ± 7.07 a 9090 0.57 ± 0.13 a0.57 ± 0.13 a 1.81 ± 0.12 a1.81 ± 0.12 a 2.45 ± 0.21 a2.45 ± 0.21 a 35.35 ± 3.04 a35.35 ± 3.04 a 120120 0.57 ± 0.05 a0.57 ± 0.05 a 1.89 ± 0.16 a1.89 ± 0.16 a 2.35 ± 0.21 a2.35 ± 0.21 a 34.60 ± 1.54 a34.60 ± 1.54 a

Values are given as mean ± SD (n=3). Distinct letter within the same column indicate significant differences (p<0.05).Values are given as mean ± SD (n = 3). Distinct letter within the same column indicate significant differences (p <0.05).

[표 13]을 참조하면, ADDAP 처리에 의한 참기름과 들기름의 품질변화를 확인하기 위하여 ADDAP 처리 시간에 따른 참기름과 들기름의 산가(acid value)와 과산화물가(peroxide value, POV)를 측정한 결과를 나타내고 있다. 참기름의 초기 산가는 0.57 - 0.60 mg/g, 들기름은 0.90 - 0.94 mg/g 이었다. ADDAP처리에 의한 참기름과 들기름의 산가는 각각 0.57 - 0.60 mg/g, 1.81 - 1.89 mg/g으로 ADDAP 처리에 따른 변화는 확인되지 않았다. 처리 전 과산화물가는 참기름은 2.30 meq/kg, 들기름은 33.95 meq/kg였으며, 처리 후 참기름은 2.35 - 2.45 meq/kg, 들기름은 33.40 - 35.35 meq/kg 으로 처리시간에 따른 유의적 차이가 없어 처리시간 120분 까지는 ADDAP의 처리에 의한 과산화물가의 변화는 없는 것으로 확인되었다. Referring to [Table 13], the results of measuring the acid value and peroxide value (POV) of sesame oil and perilla oil according to ADDAP treatment time are shown to confirm the quality change of sesame oil and perilla oil by ADDAP treatment. have. The initial acid value of sesame oil was 0.57-0.60 mg / g, and perilla oil was 0.90-0.94 mg / g. The acid values of sesame oil and perilla oil by ADDAP treatment were 0.57-0.60 mg / g and 1.81-1.89 mg / g, respectively, and no change according to ADDAP treatment was confirmed. The peroxide value before treatment was 2.30 meq / kg for sesame oil, 33.95 meq / kg perilla oil, and sesame oil after treatment was 2.35-2.45 meq / kg, perilla oil was 33.40-35.35 meq / kg, so there was no significant difference according to treatment time. It was confirmed that there was no change in the peroxide value by the treatment of ADDAP until 120 minutes.

이상에서, 전술한 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니라 본 발명에 대한 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것이다. 또한, 전술한 구성들의 다양한 조합에 따른 실시예들이 앞선 구체적인 설명들로부터 당업자에게 자명하게 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다양한 실시예는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 범위는 특허청구범위에 기재된 발명에 따라 해석되어야 하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 다양한 변경, 대안, 균등물들을 포함하고 있다.In the above, the above-described embodiments and the accompanying drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but have been exemplarily described to help a person of ordinary skill in the art to understand the present invention. In addition, embodiments according to various combinations of the above-described configurations can be obviously implemented to those skilled in the art from the foregoing detailed description. Accordingly, various embodiments of the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention, and the scope of the present invention should be interpreted according to the invention described in the claims, and is usually in the art. It includes various changes, alternatives, and equivalents by those with knowledge of

100: 처리챔버, 100a: 통로부
100b: 배기구, 110: 유지류 용기
111: 다공분산관 200: 이송유닛
300: 플라즈마 생성기, 400: 블로워
500: 제어부, 600: 고온 가공처리 유닛
100: processing chamber, 100a: passage
100b: exhaust port, 110: oil container
111: porous dispersion pipe 200: transfer unit
300: plasma generator, 400: blower
500: control unit, 600: high temperature processing unit

Claims (15)

농산물의 고온 가공처리에 따라 생성되는 벤조피렌을 포함한 유해생성물질을 저감화하기 위한 방법에 있어서,
상기 농산물에 대해 고온 가공처리를 거친 가공처리 결과물에 대하여 저온 플라즈마 처리를 수행하여 상기 유해생성물질을 저감시키는 유해생성물 저감 단계를 포함하는,
저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법.
In the method for reducing harmful products, including benzopyrene produced by high-temperature processing of agricultural products,
Comprising a step of reducing the harmful products to reduce the harmful products by performing a low-temperature plasma treatment on the processing result of the high-temperature processing process for the agricultural products,
Method for reducing harmful products including benzopyrene in agricultural products processed using low temperature plasma.
청구항 1에서,
상기 유해생성물 저감 단계 이전에 상기 농산물에 대해 상기 벤조피렌을 포함한 상기 유해생성물질의 생성을 야기하는 상기 고온 가공처리를 수행하는 고온 가공처리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법.
In claim 1,
Before the step of reducing the harmful products, further comprising a high-temperature processing step of performing the high-temperature processing to cause the generation of the harmful products including the benzopyrene for the agricultural products of low-temperature plasma of agricultural products processed products using low-temperature plasma Method for reducing harmful products including benzopyrene.
청구항 2에서,
상기 농산물은 종실류, 곡류, 견과류, 두류 중의 하나에 속하고,
상기 가공처리 결과물은 상기 고온 가공처리의 직접 결과물이거나 상기 직접 결과물에 대한 가공처리가 추가된 추가가공 결과물이고,
상기 고온 가공처리 단계에서 상기 농산물에 대하여 볶음 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법.
In claim 2,
The agricultural products belong to one of species, grains, nuts, and beans,
The result of the processing treatment is a direct result of the high temperature processing treatment or a further processing result to which the processing treatment for the direct result is added,
Method for reducing harmful products including benzopyrene of agricultural products processed using low-temperature plasma, characterized in that the high-temperature processing step of performing the roasting treatment for the agricultural products.
청구항 3에서,
상기 볶음 처리는 상기 종실류, 견과류, 두류 중의 어느 하나에 속하는 상기 농산물로부터 유지류 착유의 전단계에서, 상기 종실류, 곡류 중의 어느 하나에 속하는 상기 농산물로부터 커피 내지 차 음료의 원료 제조과정에서, 또는 상기 종실류, 곡류, 견과류, 두류 중의 어느 하나에 속하는 상기 농산물로부터 직접 식품 내지 식품재료로의 가공과정에서 수행되는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법.
In claim 3,
The roasting process is performed in the process of preparing raw materials for coffee or tea beverages from the agricultural products belonging to any one of the seeds, cereals, or in the preceding stage of milking the oil from the agricultural products belonging to any one of the seeds, nuts, and soybeans, or the Method for reducing harmful products, including benzopyrene, of agricultural products processed using low-temperature plasma, characterized in that it is performed in the process of processing directly from the agricultural products belonging to any one of seeds, grains, nuts, and beans to food or food materials.
청구항 4에서,
상기 커피 내지 차 음료의 원료 제조과정에서 상기 볶음 처리는 커피원두의 로스팅 또는 결명자, 보리, 옥수수 중 어느 하나에 대한 볶기인 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법.
In claim 4,
In the raw material manufacturing process of the coffee or tea beverage, the roasting process is a roasting of coffee beans or roasting for any one of wheat, barley, and corn, and a method for reducing harmful products including benzopyrene in agricultural products processed using low-temperature plasma. .
청구항 4에서,
상기 유지류 착유의 전단계로서 상기 볶음 처리는 참깨, 들깨, 유채씨, 해바라기씨 중의 어느 하나에 대한 볶기이고,
상기 저온 플라즈마 처리는 상기 볶음 처리된 결과물 내지 착유된 유지류에 대해 수행되는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법.
In claim 4,
The roasting process as a pre-step of milking the fats and oils is frying for any one of sesame, perilla, rapeseed, and sunflower seeds,
The low-temperature plasma treatment method for reducing harmful products, including benzopyrene, in agricultural products processed products using low-temperature plasma, characterized in that is performed on the stir-processed product or milk fat.
청구항 1 내지 6 중의 어느 하나에서,
상기 저온 플라즈마 처리는 감압방전 플라즈마(LPDP), 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP), 코로나방전 플라즈마제트(CDPJ), 단속식 코로나방전 플라즈마제트(ICDPJ) 중의 어느 하나에 의한 플라즈마 처리인 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법.
In any one of claims 1 to 6,
The low-temperature plasma treatment is a low-temperature plasma treatment by any one of reduced-pressure discharge plasma (LPDP), dielectric barrier discharge plasma (DBDP), corona discharge plasma jet (CDPJ), and intermittent corona discharge plasma jet (ICDPJ). Method for reducing harmful products including benzopyrene in agricultural products using plasma.
청구항 7에서,
상기 유해생성물 저감 단계에서 플라즈마 생성가스로 공기, 산소, 질소 중의 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 방법.
In claim 7,
Method for reducing harmful products including benzopyrene of agricultural products processed using low temperature plasma, characterized in that any one of air, oxygen, and nitrogen is used as a plasma generating gas in the step of reducing harmful products.
농산물의 고온 가공처리에 따라 생성되는 벤조피렌을 포함한 유해생성물질을 저감화하기 위한 시스템에 있어서,
플라즈마 생성가스에 대해 저온 플라즈마를 생성시키는 플라즈마 생성기;
상기 플라즈마 생성기에서 플라즈마 생성된 플라즈마 가스를 블로윙 공급하는 블로워;
상기 농산물에 대해 상기 고온 가공처리를 거친 가공처리 결과물을 수용하되 상기 블로워에 의해 공급되는 상기 플라즈마 가스를 이용한 저온 플라즈마 간접 처리를 수행하여 상기 벤조피렌을 포함한 상기 유해생성물질을 저감시키는 처리챔버; 및
상기 플라즈마 생성기를 통한 상기 저온 플라즈마의 생성, 상기 블로워을 통한 블로윙 및 상기 처리챔버 내에서 상기 가공처리 결과물에 대한 상기 저온 플라즈마 간접 처리를 제어하는 제어부를 포함하는, 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 시스템.
In the system for reducing harmful products, including benzopyrene produced by high-temperature processing of agricultural products,
A plasma generator that generates a low temperature plasma with respect to the plasma generating gas;
A blower that supplies plasma-generated plasma gas by the plasma generator;
A processing chamber for receiving the processing result of the high-temperature processing treatment for the agricultural product, but performing low-temperature plasma indirect treatment using the plasma gas supplied by the blower to reduce the harmful product including benzopyrene; And
Including the control unit for controlling the low-temperature plasma indirect processing of the low-temperature plasma through the plasma generator, the blow-through through the blower and the processing result in the processing chamber, including benzopyrene of agricultural products processed using low-temperature plasma Hazardous product reduction system.
청구항 9에서,
상기 농산물은 종실류, 곡류, 견과류, 두류 중의 하나에 속하고,
상기 유해생성물질 저감화 시스템은 상기 처리챔버 내로 상기 가공처리 결과물을 이송하고 상기 저온 플라즈마 간접 처리된 상기 가공처리 결과물을 배출시키는 이송유닛을 더 포함하고,
상기 처리챔버는 상기 이송유닛에 의한 이송 및 배출을 위한 통로부 및 챔버 내 가스를 배출하기 위한 배기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 시스템.
In claim 9,
The agricultural products belong to one of species, grains, nuts, and beans,
The system for reducing harmful products further includes a transfer unit that transports the processing result into the processing chamber and discharges the processing result resulting from the low temperature plasma indirect treatment,
The treatment chamber is a system for reducing harmful substances including benzopyrene of agricultural products processed using low-temperature plasma, characterized in that it comprises a passage for transport and discharge by the transfer unit and an exhaust port for discharging gas in the chamber.
청구항 10에서,
상기 유해생성물질 저감화 시스템은 상기 농산물을 볶음 처리하는 고온 가공처리 유닛을 더 포함하고,
상기 이송유닛은 상기 고온 가공처리 유닛에 의해 볶음 처리된 직접 결과물 내지 상기 직접 결과물에 대해 가공처리가 추가된 추가가공 결과물을 상기 가공처리 결과물로서 이송하고,
상기 고온 가공처리 유닛은 유지류 착유의 전단계에서 상기 종실류, 견과류, 두류 중의 어느 하나, 커피 내지 차 음료의 원료 제조과정에서 상기 종실류, 곡류 중의 어느 하나, 또는 직접 식품 내지 식품재료로의 가공 과정에서 상기 종실류, 곡류, 견과류, 두류 중의 어느 하나에 속하는 상기 농산물을 볶음 처리하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 시스템.
In claim 10,
The harmful product reduction system further includes a high-temperature processing unit for roasting the agricultural products,
The transfer unit transfers the direct result to which the high-temperature processing unit is stir-processed or the additional processing result to which the processing is added to the direct result as the processing result,
The high temperature processing unit is any one of the seeds, nuts, and beans in the whole stage of milking of the oil and fat, any of the seeds, grains, or directly processed into food or food materials in the raw material manufacturing process of coffee or tea beverages. A system for reducing harmful products, including benzopyrene, in agricultural products processed using low-temperature plasma, characterized in that the agricultural products belonging to any one of the seeds, grains, nuts, and beans are roasted.
청구항 9에서,
상기 가공처리 결과물은 종실류, 견과류, 두류 중의 하나에 속하는 상기 농산물에 대해 상기 고온 가공처리를 거쳐 착유된 유지류이고,
상기 처리챔버는 상기 유지류가 담긴 유지류 용기를 수용하고,
상기 유지류 용기의 바닥에 다공분산관이 구비되고,
상기 블로워에 의해 공급되는 상기 플라즈마 가스가 상기 다공분산관을 통해 상기 유지류 속으로 기포 상태로 배출되며 상기 저온 플라즈마 간접 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 시스템.
In claim 9,
The result of the processing treatment is oils and fats milked through the high-temperature processing treatment for the agricultural products belonging to one of the seeds, nuts, and soybeans,
The processing chamber accommodates the oil and fat container containing the oil and fat,
A porous dispersion pipe is provided at the bottom of the oil and fat container,
Hazardous products including benzopyrene of agricultural products processed using low-temperature plasma, characterized in that the plasma gas supplied by the blower is discharged into the state of the bubbles into the oil and fat through the porous dispersion pipe and performing the low-temperature plasma indirect treatment. Reduction system.
청구항 9 내지 12 중의 어느 하나에서,
상기 플라즈마 생성기는 감압방전 플라즈마(LPDP), 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP), 코로나방전 플라즈마제트(CDPJ), 단속식 코로나방전 플라즈마제트(ICDPJ) 중의 어느 하나에 의한 방식으로 상기 저온 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 시스템.
In any one of claims 9 to 12,
The plasma generator generates the low-temperature plasma by a method of any one of depressurized discharge plasma (LPDP), dielectric barrier discharge plasma (DBDP), corona discharge plasma jet (CDPJ), and intermittent corona discharge plasma jet (ICDPJ). A system for reducing harmful products including benzopyrene in agricultural products processed using low temperature plasma.
청구항 13에서,
상기 플라즈마 생성기는 상기 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP)에 의한 방식으로 상기 저온 플라즈마를 생성하고,
상기 플라즈마 생성가스로 공기, 산소, 질소 중의 어느 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 시스템.
In claim 13,
The plasma generator generates the low-temperature plasma in a manner by the dielectric barrier discharge plasma (DBDP),
A system for reducing harmful products including benzopyrene of agricultural products processed using low-temperature plasma, characterized in that any one of air, oxygen, and nitrogen is used as the plasma-generating gas.
청구항 14에서,
상기 플라즈마 생성기는 상기 플라즈마 생성가스로 공기를 이용하여 전류세기 0.4 ~ 0.6 A 범위에서 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 농산물 가공품의 벤조피렌을 포함한 유해생성물질 저감화 시스템.
In claim 14,
The plasma generator using the air as the plasma generating gas to produce a plasma in the current strength of 0.4 ~ 0.6 A range, a system for reducing harmful products, including benzopyrene of agricultural products processed using low-temperature plasma.
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