KR20220140480A - 식품 보존 방법 - Google Patents

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KR20220140480A
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Abstract

일부 구현예에서, 용기에서 산소를 제거하기 위한 시스템은 재순환 펌프 및 산소 제거 장치를 포함한다. 재순환 펌프는 흡입구 및 배출구를 포함하고, 흡입구는 제1 커넥터를 포함한다. 배출구는 산소 제거 장치에 유체 연결된다.

Description

식품 보존 방법
우선권 주장
본 출원은 2019년 9월 30일에 제출된 미국 특허 출원 제62/907,904호에 대한 우선권을 주장하며, 상기 특허 출원의 전체 내용은 그 전체가 참조로 포함되어 있다.
기술 분야
본 발명은 식품 보존에 관한 것이다.
오늘날 식품 및 음료의 수명을 연장하기 위한 다양한 방법 또는 기술을 설명하는 문자 그대로 수백 개의 특허가 존재한다. 이러한 특허들은 통상적으로 세 가지 기본 기술 또는 이들의 조합을 설명한다. 거의 모든 이러한 장치들의 목적은 소비재가 노출되는 공기의 21%를 구성하는 산소의 양을 감소시키는 것이다. 물론, 냉장고에서와 같이, 온도를 낮추는 것은 박테리아 성장 과정을 늦추고 식품 및 음료의 수명을 연장시키지만, 이러한 분석에서는 고려되지 않는다.
첫 번째 기술은 진공을 생성하는 것을 포함한다. 실제로는, 다양한 정도의 부분 진공만이 생성된다. 진공 수준이 증가함에 따라(저압), 식품 또는 와인과 반응할 수 있는 산소의 양이 감소하고 재료의 수명이 늘어난다. 이러한 접근법과 관련된 문제는 진공 시스템이 고가이고, 저압을 유지하기 위한 용기가 고가이며, 산소의 일부만이 제거되어 한정적인 이점을 제공한다는 것이다. 압력을 5 절대 psi(대략 대기압의 1/3)로 감소시킬 수 있는 높은 수준의 진공으로도, 산소의 2/3만이 제거되었다. 다시 말해, 산소의 1/3이 남아있다.
지금까지 가장 일반적인, 두 번째 기술은, 공기(21% 산소)를 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스로 교체하는 것이다. 이러한 접근법에 대한 개념은 매우 간단하다. 공기(산소)를 이러한 불활성 가스로 교체함으로써, 소비재가 산화 및 악화되는 양이 감소한다. 이러한 기술은 전 세계적으로 사용되며 실제로 식품 및 와인의 저장 수명의 향상을 유도한다. 산소 수준을 유의하게 감소시키는(0.1 내지 1%) 시스템은 와인의 수명을 무기한으로 연장하였으며 식품의 수명은 수 개월 연장되었다. 그러나, 상기 기술과 관련된 여러 문제가 있다. 불활성 가스를 사용하는 것은 대규모 기준으로 소비재를 보존하는 비용 효율적인 수단으로 밝혀졌지만, 대부분의 가정 및 시설은 이러한 유형의 가스에 쉽게 접근할 수 없다. 이러한 가스를 병에 담아 가스의 주요 소비자에게 유통하는 전용 사업이 이미 설립되어 있지만, 가스 전달 문제 뿐만 아니라 가스가 유지되는 무거운 고압 탱크의 취급으로 인해, 이러한 방법은 통상적인 사용자에게는 적합하지 않다.
마지막으로 세 번째 접근법은 소비재의 악화를 늦추는 화학물질을 사용하는 것이다. 말할 필요도 없이, 이는 다소 위험하고(화학물질이 푸드 체인(food chain)에 들어갈 가능성) 매우 비용이 많이 든다. 결과적으로, 상기 방법은 식품 및 화장품의 잘 통제된 방부제 외에는 거의 사용되지 않는다.
일부 구현예에서, 용기에서 산소를 제거하기 위한 시스템은 재순환 펌프 및 산소 제거 장치를 포함한다. 재순환 펌프는 흡입구 및 배출구를 포함하고, 흡입구는 제1 커넥터를 포함한다. 배출구는 산소 제거 장치에 유체 연결된다.
기술된 시스템은 이전 시스템에 비해 여러 장점을 제공한다. 첫번째로, 연장된 수명/낮은 산소 수준으로 측정되는 우수한 보존 성능을 달성할 수 있다. 상기 성능은 농장에서부터 유통, 소매를 거쳐 궁극적으로는 가정 또는 소매에서의 사용에 이르기까지 푸드 체인 전체에 걸쳐 제공될 수 있다. 이러한 능력은 기존 시장과 신흥 시장 모두에서 높이 평가될 수 있다. 두번째로, 지속적으로 재충전 및/또는 운반되어야 하는 무거운 가스 탱크가 없다. 세번째로, 용기의 최종 산소 함량이 개입 없이 제어될 수 있으며 매우 낮은 수준으로 유지될 수 있다. 네번째로, 비용이 합리적일 수 있다. 마지막으로, 산소를 환경으로 다시 배출하게 할 수 있는 산소 흡수 재료를 이용하는 것은 정치적으로, 상업적으로 및 환경적으로 올바르며, 마케팅 및 운영 관점에서 매우 유리하다.
본 발명의 하나 이상의 실시양태의 세부사항이 이하 첨부된 도면 및 상세한 설명에서 설명된다. 본 발명의 다른 특징, 목적, 및 장점은 상세한 설명 및 도면으로부터, 및 청구범위로부터 명백해질 것이다.
도 1은 식품 보존 시스템의 예시이다.
도 2는 식품 보존 시스템의 다른 예시이다.
도 3은 식품 보존 시스템의 다른 예시이다.
여러 도면에서 유사한 참조 기호는 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 본 개시내용의 일부 구현예에 따른 식품 보존 시스템(100)을 도시한 것이다. 일부 구현예에서, 시스템(100)은 실질적으로 불활성인 가스 환경을 생성할 수 있다. 이러한 경우에, 시스템(100)은 소비재의 악화를 늦출 수 있으며, 이는 식품 및 와인 용기에서 산소를 제거하기 위한 비용 효율적일 뿐만 아니라 유능한 해결책이다. 시스템(100)은 산소의 존재에 의해 악영향을 받는 임의의 물품(의류)에도 적용될 수 있다. 산소가 감소된 환경은 곰팡이, 및 이와 관련된 냄새를 줄일 수 있으며, 곤충이 의류를 공격하는 것을 줄이거나 제거할 수 있다.
현재, 유럽에서는 종종 과일이 익기 직전에 밀봉된 용기에 넣는다. 이러한 경우에, 과일은 갇힌 산소를 이용하여 익고 갇힌 산소는 감손되며, 이어서 산소가 들어가도록 용기가 개방되지 않는 한 과일은 수 개월 동안 계속 보존된다. 도시된 시스템(100)은 익은 과일을 보관할 수 있으며 이어서 산소를 줄이거나 제거하여 추가 숙성 및 부패를 늦추거나 방지할 수 있다.
도시된 바와 같이, 시스템(100)은 공기로부터 산소를 추출하여 대기압 환경에서 불활성 가스 또는 실질적으로 불활성인 가스를 형성하는 순환 시스템(102)을 포함한다. 순환 시스템은 캐니스터(106)를 포함하는 순환 펌프(104)를 포함하고, 캐니스터(106)에는 산소 감소 재료(일회용 또는 재충전 가능한 다회 사용 재료)가 충전되어 있으며 이로부터 산소가 감소된 가스가 예를 들어 식품, 병에 든 제품, 의류 또는 다른 물품을 포함하는 밀폐된 용기(108) 내로 펌핑된다. 이어서 용기(108)로부터의 가스는 공기 펌프(104)를 통해 재순환되며 산소 제거 공정은 특정 용기(108)에 대해 반복된다. 상기 공정은 다른 용기에 대해 반복될 수 있다.
시스템(100)은 산소 감소 재료를 포함하며, 아직 알려지지 않은 다른 기술이 장래에 개발되어 제안된 시스템(100)에 차후에 적용될 수 있다. 이는 예를 들어 진공 기반 또는 전기장 기반일 수 있다.
재순환은 여러 장점을 제공할 수 있다. 첫번째로, 어떠한 실제 시스템에 대해서도 용기(108)의 산소 제거는 100% 효율적이지 않을 것이다. 산소가 용기(108)를 통과할 때 산소의 일부만 제거된다면, 용기(108)의 최종 산소 함량의 하한이 설정될 수 있다. 예를 들어, 60% 산소 제거는 8%의 산소(공기 중 원래의 20% 산소 함량의 40%)가 용기(108)에 남아있게 할 수 있다. 산소 제거가 90%인 경우에도, 용기(108)의 가스는 여전히 2%의 산소를 가질 수 있다. 그러나 용기(108)를 빠져나가는 산소 결핍 가스를 재순환시켜 산소 함량을 지속적으로 감소시킬 수 있다. 표 1은 각 사이클 후의 잔류 산소를 나타낸 예시이다.
Figure pct00001
70%의 산소 흡수 효율로도, 용기의 산소 함량은 예를 들어 3 사이클에서 0.6% 미만으로 및 예를 들어 5 사이클에서 0.1% 미만으로 감소할 수 있다.
시스템(100)을 폐쇄하여 산소 흡수 재료를 보다 효율적으로 사용할 수 있다. 캐니스터(108)를 통해 가스를 재순환시키는 경우, 각 사이클에서 통상적으로 더 적은 산소가 제거된다. 사이클이 몇 회 수행되는지에 상관없이, 제거된 산소의 양은 용기(108)의 원래의 20%에서 유래된 것이다. 즉, 용기(108)는 시스템(100)에 추가적인 산소를 제공하는 미미한 누출을 가질 수 있다. 기술적으로 정확하게 말하자면, 압력 균등화(용기의 최종 압력이 대략 대기압이 됨)로 인해, 제거된 산소의 양은 공기의 원래 부피의 약 25%와 같을 수 있다.
일부 구현예에서, 산소 제거 재료(ORM)는 재충전 가능할 수 있다. 일부 경우에, ORM은 아마도 열 또는 UV로 처리되어 산소가 방출되고 이어서 ORM은 다시 산소를 제거하는 데 재사용된다. 이러한 경우에서, 재충전은 시스템(100) 내에서 일어날 수 있다.
도 2는 보존 방법을 자동화하기 위한 다른 예시적인 식품 보존 시스템(200)이다. 도시된 바와 같이, 시스템(200)은 용기(108)의 유입구 및 유출구에 잠금 스냅 커넥터(locking snap connector)(202a 내지 202d)를 포함한다. 이러한 경우에, 재순환 유닛(102)이 용기(108)에 빠르게 연결되고 분리될 수 있다. 시스템(200)은 펌프(104)의 작동(온/오프, 타이밍 등)을 제어하는 전자장치(204)를 포함한다. 온/오프 밸브 대신 일방향 밸브를 사용할 수 있거나 스냅 커넥터(202)를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 일방향 밸브를 사용하여 산소가 제거됨에 따라 공기가 시스템(200) 내로 들어가게 할 수 있다. 이러한 물품의 비용은 통상적으로 1 달러 미만이다. 현재 시스템(200)은 저압 블리더 밸브(206)를 포함한다.
적절한 제어를 실시하여 시스템(200)의 성능을 최적화할 수 있다. 예를 들어, 주어진 기간 동안 실행되도록 시스템(200)을 설정할 수 있다. 다양한 크기의 용기로, 작업자는 용기 크기를 선택할 수 있거나 단순히 시스템(200)이 대부분의 또는 모든 산소에 대하여 연장된 기간(예를 들어, 수 분, 수 시간) 동안 실행되게 할 수 있다.
도 3은 본 개시내용의 일부 구현예에 따른 보존 시스템(300)을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 시스템(300)은 산소 센서를 포함하며, 이는 산소 수준이 일정 수준 미만으로 떨어지면 제어기가 펌프를 끄게 한다.
산소 수준을 모니터링하는 간접적이고 보다 비용 효율적인 수단은 압력 센서(302)의 사용을 통한 것일 수 있다. 산소 수준이 감소하면, 폐쇄된 시스템/용기 내부의 압력이 감소될 것이다. 이러한 압력 감소, 뿐만 아니라 압력 변화율을 모니터링하는 것은 산소 함량의 정확한 측정을 가능하게 한다. 이러한 기술은 용법에 따라 변할 수 있는 용기 부피 또는 산소 흡수 재료의 효율을 알아야 하는 것을 피할 수 있다.
이하에 표 2를 나타내며, 이는 중간 수량에 대한 추정 비용을 열거한 것으로, 공기에서 산소를 추출하는 데 사용되는 재료가 재충전 가능하다는 가정에 기초한 것이다(열 또는 광을 이용하여 산소를 방출시킴).
Figure pct00002
시스템(100 내지 300)을 독립형으로 기술하였지만, 이는 다른 시스템 내에 포함된 서브시스템일 수 있다는 것을 유의해야 한다. 예를 들어, 오늘날의 냉장고에는 야채, 과일 등을 보관하는 밀폐된 보관 용기가 구비되어 있다. 제안된 시스템(100 내지 300)은, 용기가 개방되고 이어서 폐쇄될 때 산소 감소 재순환 시스템(102)이 수동으로 또는 폐쇄를 감지함으로써 활성화되도록 냉장고 내에 설치될 수 있다. 냉장고가 보다 "지능화"됨에 따라, 이러한 서브시스템은 냉장고 내에 직접 설치될 수 있고 냉장고에 의해 모니터링될 수 있다.

Claims (32)

  1. 용기에서 산소를 제거하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은
    흡입구 및 배출구를 포함하고, 상기 흡입구가 제1 커넥터를 포함하고, 상기 배출구가 산소 제거 장치에 유체 연결되어 있는 재순환 펌프; 및
    산소 제거 장치
    를 포함하고,
    산소 제거 장치는
    재순환 펌프의 배출구에 유체 연결된 유입구;
    제2 커넥터를 포함하는 유출구; 및
    산소 제거 장치에 및 유입구에서 유출구까지의 유로를 따라 내장되고, 접촉시 산소를 흡수하는 산소 제거 재료(ORM)
    를 포함하는 것인 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 제1 커넥터 및 제2 커넥터는 각각 분리될 때 유체 유동을 방지하는 스냅 분리기(snap disconnect)를 포함하는 것인 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 재순환 펌프의 유입구에 유체 연결된 저압 블리더 밸브를 추가로 포함하는 시스템으로서, 저압 블리더 밸브는 시스템의 압력이 미리 결정된 임계값 미만인 것에 대응하여 추가 유체를 시스템 내에 도입하도록 구성된 것인 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    제1 커넥터와 재순환 펌프 사이에 연결된 제1 밸브;
    제2 커넥터와 산소 제거 장치 사이에 연결된 제2 밸브;
    시스템의 압력을 감지하고 감지된 압력 신호를 생성하도록 구성된 압력 센서; 및
    제1 밸브 및 제2 밸브를 개방 및 폐쇄하고, 압력 센서로부터의 압력 신호에 기초하여 재순환 펌프를 활성화시키도록 구성된 제어기
    를 추가로 포함하는 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    시스템의 산소 농도를 측정하도록 구성된 산소 센서
    를 추가로 포함하는 시스템.
  6. 제1항에 있어서, ORM은 피로갈롤계 재료인 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 산소 제거 장치는
    ORM에서 시스템 외부로의 유체 유동을 허용하도록 구성된 방출 경로; 및
    제거된(scavenged) 산소를 ORM이 방출하도록 하기에 충분한 에너지를 ORM에 부여하도록 구성된 에너지원
    을 포함하는 산소 방출 시스템
    을 추가로 포함하는 것인 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 에너지원은 자외선인 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 에너지원은 열인 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 하나 이상의 용기를 포함하는 용기화된(containerized) 보관 장치에 통합되는 시스템.
  11. 재순환 펌프를 통해 용기에서 유체를 빼내는 단계;
    유체를 산소 제거 장치에 통과시키는 단계로서, 유체에서 산소를 제거하는 산소 제거 재료(ORM)와 유체가 접촉하게 되어, 산소가 감손된 유체가 형성되는 것인 단계; 및
    산소가 감손된 유체를 용기로 되돌리는 단계
    를 포함하는, 용기에서 산소를 제거하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    용기의 압력이 미리 결정된 양 미만으로 낮아지는 것에 대응하여, 새로운 유체를 용기에 도입하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    용기의 압력과 관련된 제1 압력 측정값을 받는 단계;
    용기에서 산소를 제거하는 것과 관련된, 용기에 대한 목표 압력을 결정하는 단계;
    하나 이상의 밸브를 개방하여 유체가 유동하도록 하는 단계;
    재순환 펌프를 작동시키는 단계;
    용기의 압력과 관련된 제2 압력 측정값을 받는 단계;
    제2 압력 측정값이 목표 압력 이하인 것에 대응하여:
    하나 이상의 밸브를 폐쇄하고;
    재순환 펌프를 중지시키는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    제거 효율을 측정하는 단계;
    제거 효율이 미리 결정된 임계값 미만인 것에 대응하여:
    하나 이상의 밸브를 개방하여 유체가 ORM에서 외부 영역으로 유동하게 하고;
    제거된 산소를 ORM이 방출하도록 하기에 충분한 에너지에 ORM을 노출시키는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 에너지원은 자외선인 방법.
  16. 제14항에 있어서, 에너지원은 열인 방법.
  17. 제11항에 있어서, 유체는 공기를 포함하고, 용기에는 보존될 식품이 들어있는 것인 방법.
  18. 제17항에 있어서, 용기의 온도를 낮춤으로써 식품을 더 보존하는 것인 방법.
  19. 제11항에 있어서, ORM은 피로갈롤계 재료인 방법.
  20. 제11항에 있어서, 용기 내의 습도를 제어하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  21. 제11항에 있어서, 용기는 용기화된 보관 장치를 형성하는 하나 이상의 용기 중 하나인 방법.
  22. 용기에서 산소를 제거하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은
    흡입구 및 배출구를 포함하고, 상기 흡입구가 제1 커넥터를 포함하고, 상기 배출구가 산소 제거 장치에 유체 연결되어 있는 재순환 펌프; 및
    산소 제거 장치
    를 포함하고,
    산소 제거 장치는
    재순환 펌프의 배출구에 유체 연결된 유입구;
    제2 커넥터를 포함하는 유출구; 및
    유입구에서 유출구로 통과하는 유체에서 산소를 제거하도록 구성된 산소 제거부
    를 포함하는 것인 시스템.
  23. 제22항에 있어서, 제1 커넥터 및 제2 커넥터는 각각 분리될 때 유체 유동을 방지하는 스냅 분리기를 포함하는 것인 시스템.
  24. 제22항에 있어서, 재순환 펌프의 유입구에 유체 연결된 저압 블리더 밸브를 추가로 포함하는 시스템으로서, 저압 블리더 밸브는 시스템의 압력이 미리 결정된 임계값 미만인 것에 대응하여 추가 유체를 시스템 내에 도입하도록 구성된 것인 시스템.
  25. 제22항에 있어서,
    제1 커넥터와 재순환 펌프 사이에 연결된 제1 밸브;
    제2 커넥터와 산소 제거 장치 사이에 연결된 제2 밸브;
    시스템의 압력을 감지하고 감지된 압력 신호를 생성하도록 구성된 압력 센서; 및
    제1 밸브 및 제2 밸브를 개방 및 폐쇄하고, 압력 센서로부터의 압력 신호에 기초하여 재순환 펌프를 활성화시키도록 구성된 제어기
    를 추가로 포함하는 시스템.
  26. 제22항에 있어서,
    시스템의 산소 농도를 측정하도록 구성된 산소 센서
    를 추가로 포함하는 시스템.
  27. 제22항에 있어서, 산소 제거 장치는
    산소 제거 장치의 산소 제거부에서 시스템 외부로의 유체 유동을 허용하도록 구성된 방출 경로; 및
    제거된 산소를 산소 제거부가 방출하도록 하기에 충분한 에너지를 산소 제거 장치의 산소 제거부에 부여하도록 구성된 에너지원
    을 포함하는 산소 방출 시스템
    을 추가로 포함하는 것인 시스템.
  28. 제27항에 있어서, 에너지원은 자외선인 시스템.
  29. 제27항에 있어서, 에너지원은 열인 시스템.
  30. 제27항에 있어서, 에너지원은 전기장인 시스템.
  31. 제27항에 있어서, 에너지원은 진공인 시스템.
  32. 제22항에 있어서, 하나 이상의 용기를 포함하는 용기화된 보관 장치에 통합되는 시스템.
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