KR20230043572A - 마이크로웨이브를 이용한 농수산물 건조장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 마이크로 웨이블를 이용한 농수산물 건조장치는 내부공간과 투입구와 배출구를 가지는 건조챔버와, 건조챔버의 내부에 설치되어 건조하고자 하는 농수산물을 이동시키기 위한 이송컨베이어와, 상기 이송컨베이어의 이송영역과 대응되는 건조챔버의 일측에 설치되어 상기 건조하고자 하는 농수산물을 플라즈마를 이용하여 살균하기 위한 플라즈마 살균유닛과, 상기 이송영역과 대응되는 측의 건조챔버 내부에 설치되어 마이크로웨이브를 건조 대상물로 조사하는 마그네트론들을 포함하는 건조유닛을 구비한다.
Description
본 발명은 마이크로웨이브를 이용한 농수산물 건조장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 농수산물을 살균 및 건조시킬 수 있는 마이크로웨이브를 이용한 농수산물 건조장치에 관한 것이다.
농수산물을 건조하기 위한 건조기술로는 열풍건조, 냉동건조, 스프레이 건조 등이 있으며, 건조 대상물에 따라 적당한 방식을 선택하여 사용하게 된다.
상술한 방식 중 널리 사용되고 있는 열풍건조의 경우 에너지 효율이 대략 30% 수준에 머물고 있으며, 상대적으로 온도가 높은 온도의 열풍으로 농수산물을 건조하게 농수산물의 색 및 광택, 성분, 맛 그리고, 향 등이 변질되어 품질이 저하되는 현상, 즉 열화 현상이 일어난다.
열풍 건조기의 문제점을 해결하기 위해 최근 들어서는 마이크로웨이브를 이용하여 농수산물을 건조시키는 마이크로웨이브 건조기가 이용되고 있다. 종래 마이크로웨이브 건조기는 마이크로웨이브 발생기에서 발생한 마이크로웨이브를 가열실 내로 분산시켜 그 가열실 내에서 농수산물을 건조하게 된다.
하지만, 이러한 종래 마이크로웨이브 건조기는 열풍 건조기와 마찬가지로, 수분이 강제로 제거되는 동안 농수산물의 호흡 작용이 강제적으로 발생하여, 농수산물에 함유된 각종 영양소가 파괴될 뿐만 아니라 품질 또한 저하될 수 있다. 특히, 수산물의 경우, 어로작업을 통하여 잡거나 채취가 이루어진 후, 냉동시킨다 하여도 부식이 진행되므로 세균에 오염된다. 특히 조기를 포함하는 생선과 현미와 쌀, 원예특용작물의 살균은 열풍건조만으로 완전히 이루어지지 않게 되어 저장성이 상대적으로 떨어지게 된다.
대한민국 특허등록 제 10-1488872호에는 마이크로웨이브를 이용한 연속식 농수산물 건조장치가 게시되어 있다. 게시된 농수산물 건조장치는 농수산물의 방사능을 검사하는 방사능 검사부 및 상기 방사능 검사부의 방사능 검사 결과에 따라 오염된 농수산물을 제거하는 제거부를 갖는 방사능 검사 및 제거장치와, 상기 제거부에 의해 제거되지 않은 농수산물을 트레이에 담아 이송시키면서 건조하는 연속 건조장치와, 상기 연속 건조장치를 통과한 농수산물의 수분을 측정하는 수분 측정장치를 포함한다.
그리고 대한민국 공개특허 제 2017-0084948호에는 마이크로웨이브를 이용한 저온진공 건조장치가 게시되어 있다. 게시된 건조장치는 개폐 가능한 뚜껑을 갖는 외부 챔버; 상기 외부 챔버 내부에 설치되며, 마이크로웨이브의 외부 유출은 차단하면서 수증기는 통과될 수 있는 구조를 갖는 내부 챔버; 상기 내부 챔버의 내부로 마이크로웨이브를 방출하는 복수의 마이크로웨이브 발생장치; 상기 외부 챔버 및 내부 챔버를 진공화시키기 위한 진공펌프; 상기 외부 챔버와 내부 챔버의 사이 공간에 설치되어 상기 마이크로웨이브에 의해 건조대상물로부터 발생되는 수증기의 열을 빼앗아 응결시키는 작용을 하는 열교환기;를 포함한다.
상술한 바와 같은 건조장치는 마이크로 웨이브를 이용하여 건조가 이루어지는 과정에서 수증기를 원활하게 외부로 배출시켜 건조효율을 향상시킬 수 있으나 살균과 수분의 배출이 원활하게 이루어지지 않게 되는 문제점이 있다. 특히, 마이크로 웨이브를 이용한 초기 건조 시 표면의 수분 증발을 짧은 시간 내에 이루어지지 않아 건조효율을 높이는데 한계가 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 농수산물 또는 초기 건조 시 수분의 증발율을 활성화 시킬 수 있으며, 살균력을 높일 있는 마이크로웨이브를 이용한 농수산물 건조장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 마이크로웨이브를 이용한 열원을 이용하여 열풍을 제공할 수 있으므로 구조가 상대적으로 간단하고, 건조효율을 높일 수 있는 마이크로웨이브를 이용한 농수산물 건조장치를 제공함에 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 마이크로웨이브를 이용한 농수산물 건조장치는 내부공간과 투입구와 배출구를 가지는 건조챔버와, 건조챔버의 내부에 설치되어 건조하고자 하는 농수산물을 이동시키기 위한 이송컨베이어와, 상기 이송컨베이어의 이송영역과 대응되는 건조챔버의 일측에 설치되어 상기 건조하고자 하는 농수산물을 플라즈마를 이용하여 살균하기 위한 플라즈마 살균유닛과,
상기 이송영역과 대응되는 측의 건조챔버 내부에 설치되어 마이크로웨이브를 건조 대상물로 조사하는 마그네트론들을 구비한 것을 그 특징을 한다.
본 발명에 있어서, 챔버의 내부에는 마그네트론으로부터 발생되는 마이크로 웨이브에 의해 가열되며 열풍을 공급하기 위한 열풍공급유닛을 더 구비하며, 건조실의 내부의 습도를 제어하기 위한 습도조절유닛을 더 구비한다.
본 발명의 마이크로웨이브를 이용한 농수산물 건조장치는 농수산물을 마이크로웨이브를 이용하여 내부에 수분을 가열하여 배출하고, 외부를 건조시킬 수 있으므로 건조되는 농수산물의 표면의 색상이 심하게 변화되는 것을 방지할 수 있다.
그리고 농수산물 특히, 조기, 오징어, 명태, 해초류 등의 생선은 바다에서 잡아 냉동 또는 냉장이 이루어지는 과정에서 변질(부식) 시작된 상태로, 세균의 번식이 이루어지게 되는데, 플라즈마를 이용하여 농수산물을 살균할 수 있으므로 건조 후 2차적인 부식을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 마이크로웨이브를 이용한 농수산물 건조장치는 마그네트론으로부터 발생되는 마이크로웨이브를 이용하여 유전발열체의 열을 발생시키고, 이 열을 농수산물에 적용할 수 있으므로 에너지 효율을 극대화 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 마이크로웨이브를 이용한 농수산물 건조장치의 단면도,
도 2는 마이크로웨이브를 발생시키는 마그네트론의 설치상태를 발췌하여 도시한 일부절제 사시도.
도 3는 가열유닛을 발췌하여 도시한 일부절제 사시도.
도 4을 이송컨베이어의 요부를 발췌하여 도시한 사시도.
도 5는 건조장치의 작동상태를 나타내 보인 단면도,
도 2는 마이크로웨이브를 발생시키는 마그네트론의 설치상태를 발췌하여 도시한 일부절제 사시도.
도 3는 가열유닛을 발췌하여 도시한 일부절제 사시도.
도 4을 이송컨베이어의 요부를 발췌하여 도시한 사시도.
도 5는 건조장치의 작동상태를 나타내 보인 단면도,
본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 농수산물 건조장치는 농수산물의 살균과 아울러 건조되는 농수산물의 상태 특히, 농수산물의 색상변화와, 고유맛의 왜곡을 최소화 할 수 있는 것으로, 일 실시예를 도 1 내지 도 5에 나타내 보였다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 농수산물 건조장치(10)는 소정길이의 내부공간(11)과 연통되는 투입구(12)와 배출구(13)를 가지는 건조챔버(20)와, 이 건조챔버(20)의 내부에 설치되어 투입구(12)를 통하여 투입되는 농수산물을 배출구(13) 측으로 이송시키기 위한 이송컨베이어(30)를 구비한다.
그리고 상기 이송컨베이어(30)의 이송영역과 대응되는 건조챔버(20)의 일측에 설치되어 상기 건조하고자 하는 농수산물을 플라즈마 즉, 저온플라즈마를 이용하여 살균하기 위한 플라즈마 살균유닛(40)과, 상기 이송영역과 대응되는 측의 건조챔버(20) 내부에 설치되어 마이크로웨이브를 건조 대상물로 조사하는 마그네트론(61)들을 구비한 건조유닛(60)의 구동 시 발생된 열을 방출하여 냉각시키기 위한 마그네트론 냉각유닛(70)을 구비한다.
그리고, 상기 마그네트론(61)로부터 발생되는 마이크로웨이브에 의해 가열된 유전발열체에부터 발생되는 열을 이용한 보조가열유닛(100)을 구비한다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 농수산물 건조장치를 구성요소별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 농수산물 건조장치(10)에 있어서, 건조챔버(20)는 상부 또는 측면측에 설치되는 마그네트론(61)에 의해 조사되는 마이크로웨이브가 외부로 유출됨을 방지하기 위하여 차폐된 공간을 형성하게 되는데, 내벽에는 마이크로웨이브(61)를 차단하기 위한 차폐판(21)이 설치될 수 있다. 이 차폐판(21)은 지지체 상에 형성된 은염 에멀젼을 함유한 에멀젼층을 노광한 후 현상함으로써 형성된, 금속성 은부 및 광투과부를 가진 광투과성 전자파 차폐 필름으로 이루어질 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.
상기 건조쳄버(20)에 형성된 투입구(12)와 배출구(13) 측에는 건조되는 농수산물의 이송력에 의해 열리거나 닫히는 도어가 설치될 수 있는데, 이 도어는 플랙시블한 차폐피름 또는 금속판재로 이루어질 수 있다.
상기 이송컨베이어(30)는 투입구(12) 측과 배출구(13) 측의 건조챔버(20)의 내부에 설치되는 프레임(36)에 설치되는 헤드드럼(31) 및 테일드럼(32) 및 캐리어롤러(33)들에 걸리는 무한궤도상의 매쉬밸트(34)와 상기 헤드드럼(31)과 테일드럼(32)를 선택적으로 구동시키기 위한 구동부(35)를 구비한다. 여기에사 상기 케리어롤러(33)의 외주면에는 마이크로웨이브를 상기 트레이(200) 측으로 반사하기 위한 반사부가 더 구비될 수 있다.
상기 이송켄버이어(30)는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 건조를 위한 농수산물 또는 농수산물이 담긴 트레이(200)를 이송시킬 수 있는 구조이면 가능하다. 예컨대, 상기 트레이는 이동궤적을 길게 형성하기 위하여 직선과 곡선의 이동구간을 구비한 롤러컨베이어 또는 디스크 컨베이어로 이루어질 수 있다.
상기 플라즈마 살균유닛(40)은 이송컨베이어(30)의 이송영역과 대응되는 건조챔버(20)의 투입구(12) 측과 인접되는 내면에 설치되어 건조를 위한 농수산물을 살균하기 위한 것으로, 저온플라즈마 발생유닛을 구비한다. 이 저온 플라즈마 발생유닛은 도면에 명확하게 기재되어 있지 않으나 하우징에 두 개의 전극이 설치되고, 이 두 전극에 전압을 걸어 전기장을 형성함으로써 플라즈마를 발생시키는 구조를 가진다. 이러한 구조를 가장 저렴하게 플라즈마를 발생시킬 수 있는 구조이다. 상기 플라즈마 살균유닛(40)으로부터 발생된 저온플라즈마는 분리된 전자만 높은 온도를 지니고 나머지 이온과 중성입자는 낮은 온도를 유지해 비평형 플라즈마이다. 저온 플라즈마는 농수산물의 곰팡이균과 잡균들을 살균할 수 있다.
상기 건조유닛(60)은 이송컨베이어를 따라 이동되는 농수산물을 살균한 후 건조시키기 위한 것으로, 이송컨베이어(30)의 농수산물 이송영역과 대응되는 건조유닛(60)의 상부측에 농수산물의 이송궤적을 따라 설치되어 농수산물을 건조시키기 위한 마이크로웨이브를 발생시키는 마그네트론(61)들이 설치된다. 상기 마그네트론(61)에서 발생되는 마이크로웨이브는 도파관(62)을 통해 농수산물에 조사된다.
여기서, 마그네트론(61)은 915MHz 내지 2.45GHz의 마이크로웨이브를 조사하게 되는 것이 사용 될 수 있으며, 상기 마그네트론(61)의 설치 개수는 건조장치의 규모나 건조 대상 농수산물의 종류와 처리량에 따라 필요한 수를 선택적으로 설치할 수 있다.
그리고 상기 마그네트론(61)은 별도의 냉각유닛(70)에 의해 구동 시 냉각될 수 있다. 상기 마그네트론(61)의 냉각방식은 공냉방식과, 냉각수 또는 칠러를 순환시켜 냉각시킬 수 있는 수냉방식이 이용될 수 있다.
그리고 상기 이송컨베이어에 의해 농수산물을 이송시키는 매쉬밸트(34)의 하면에는 이송컨베이어(30)의해 이동되는 농수산물을 가열하기 위한 보조가열유닛(100)을 더 구비한다. 상기 보조가열유닛(100)은 상기 마그네트론(61)로부터 조사되는 마이크로웨이브에 의해 가열되는 유전발열체(101)와, 상기 유전발열체(101) 로부터 건조챔버(20)의 내부에 공기를 순환시켜 가열하기 위한 송풍기(미도시)를 더 구비한다. 상기 유전발열체(101)는 캐리어롤러(33)의 사이에 설치될 수 있도록 봉상으로 이루어질 수 있으며, 송풍기는 유전발열체(101)에 의해 가열된 건조챔버(20)의 내부 공기를 순환시킬 수 있도록 상기 유전발열체(101)와 인접되는 측에 복수개가 설치될 수 있다. 상기 유전발열체는 발열에 따른 산화를 방지하기 위하여 유전발열체의 주위를 불활성분이기로 조성하는 것이 바람직하다. 이를 위하여 전발열체를 마이크로웨이브의 영향을 미치지 않은 석영 하우징(102)에 의해 감싸여짐이 바람직하고, 이의내부에 불활성가스인 질소를 충진함이 바람직하며, 상기 하우징(102)의 내면에는 열을 반사하기 위한 반사막을 설치함이 바람직하다.
그리고 상기 건조챔버의 일측에는 농수산물의 건조 시 발생되는 수분으로 인해 습도가 상승된 내부공기를 배출하기 위한 외기배출유닛(80)을 더 구비한다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 농수산물 건조장치는 건조하고자 하는 농산물을 트레이(200)에 정렬한다. 그리고 상기 이송컨베이어(30)를 구동시킴과 아울러 플라즈마살균유닛(40) 및 마그네트론(61)들을 작동시킨다.
그리고 트레이(200)에 담긴 농수산물을 이송컨베이어(30)의 매쉬벨트(34)에 로딩한다. 따라서 건조를 위한 농수산물이 담긴 트레이는 먼저 플라즈마살균유닛(40)의 하부를 통과하면서 농수산물의 곰팡균 등의 살균이 이루어짐과 아울러 건조가 시작된다. 농산물의 경우, 저장품질에 가장 많은 피해를 끼치는 원인 중 하나가 곰팡이다. 세계보건기구(WHO)에 따르면 전 세계 농작물의 25%가 곰팡이에 오염되고, 이로 인한 인한 경제적 피해 심한 것으로 알려져 있다.
이러한 곰팡이균은 상기 플라즈마살균유닛(40)으로부터 조사되는 저온플라즈마에 의해 살균이 이루어진다.
상기와 같이 저온플라즈마에 의해 살균이 이루어진 농수산물은 상기 건조유닛(60)의 마그네트론(61)의 하부를 이동하면서 지속적이 건조가 이루어진다.
상기 마그네트론(61)의 구동에 의해 출력된 마이크로웨이브가 도파관(62)을 통해 입사되므로 가열 및 수분이 증발한다. 상기 증발된 수분은 외기배출유닛(80)의 송풍기에 의해 외부로 배출된다.
상기와 같이 마그네트론(61)으로부터 발생되는 마이크로웨이브에 의해 트레이(200)에 담긴 농수산물의 건조가 이루어지는 과정에서 상기 이송컨베이어(30)의 벨트는 매쉬벨트로 이루어져 있으므로 마이크로웨이브의 일부가 아래로 통과하게 된다. 상기 매쉬벨트(34)를 통과한 마이크로웨이브는 캐리어롤러(33)들의 사이에 설치되는 유전발열체(101)을 가열시키게 된다. 따라서 유전발열체(101)로부터 발생된 열기에 의해 트레이(200)에 담기 농수산물의 하부측을 가열 건조시키게 된다.
상술한 바와 같이 농수산물의 건조가 이루어지는 과정에서 상기 마그네트론(61)으로부터 방출되는 마이크로웨이브는 농산물 또는 수산물의 내부에 투하여 수분을 가열 및 건조시킴과 아울러 농수산물의 외부에서 마이크로 웨이브와 열풍을 이용하여 동시에 건조시킬 수 있으므로 건조효율을 높일 수 있으며, 농사물 또는 수산의 건조에 따른 형태 변화를 최소화 할 수 있다.
상기와 같이 건조가 완료되면, 이송컨베이어에 의해 건조챔버의 배출구를 통하여 배출이 이루어짐으로써 건조가 완료된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 농수산물 건조장치는 마그네트론으로부터 발생되는 마이크로웨이브와 마이크로웨이브에 의해 발열되는 유전발열체에 의해 발생되는 열에 의해 동시에 건조시킬 수 있으므로 건조구간을 짧게 할 수 있으며, 건조효율을 높일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (5)
- 내부공간과 투입구와 배출구를 가지는 건조챔버와, 건조챔버의 내부에 설치되어 건조하고자 하는 농수산물을 이동시키기 위한 이송컨베이어와, 상기 이송컨베이어의 이송영역과 대응되는 건조챔버의 일측에 설치되어 상기 건조하고자 하는 농수산물을 플라즈마를 이용하여 살균하기 위한 플라즈마 살균유닛과,
상기 이송영역과 대응되는 측의 건조챔버 내부에 설치되어 마이크로웨이브를 건조 대상물로 조사하는 마그네트론들을 포함하는 건조유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 마이크로 웨이블를 이용한 농수산물 건조장치. - 제 1항에 있어서,
상기 이송컨베이어는 테일드럼과 헤드드럼에 걸리어 회전되는 무한궤도상의 메쉬밸트와, 상기 메쉬벨트를 지지하는 복수개의 캐리어롤러를 구비하며,
상기 케리어롤러들 사이에 매쉬벨트 하면에 상기 마이크로웨이브에 의해 가열되는 유전발열체들과, 유전발열체들에 의해 발생된 열풍을 건조챔버의 내부로 순환시키기 위한 송풍기한 보조가열유닛을 더 구비한 것을 특징으로 하는 마이크로 웨이블를 이용한 농수산물 건조장치. - 제 2항에 있어서,
상기 케리어롤러의 외주면에 상기 마이크로웨이브를 트레이 측으로 반사기키기 위한 반사부가 구비된 것을 특징으로 하는 마이크로 웨이블를 이용한 농수산물 건조장치. - 제 2항에 있어서,
상기 보조가열유닛은 상기 마그네트론로부터 조사되는 마이크로웨이브에 의해 가열되는 것으로 캐리어롤러들의 사이에 설치되는 유전발열체와, 상기 유전발열체를 감싸며 투명한 재질로 이루어지며 내부에 불활성가스가 충전된 하우징을 구비한 것을 특징으로 하는 마이크로 웨이블를 이용한 농수산물 건조장치. - 제 4항에 있어서,
상기 하우징의 하면에 열을 트레이 측으로 반사시키기 위한 반사판이 더 구비된 것을 특징으로 하는 마이크로 웨이브를 이용한 농수산물 건조장치.
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