KR20240034347A - 급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 음료 또는 과일즙이나 야채즙 등의 재료를 올려놓는 플레이트와; 상기 플레이트 저면과 열흡수판부재의 일면에 부착 설치되는 절연체와; 상기 절연체에 부착되면서 서로 대향되는 방향에 설치되는 전극과; 상기 전극과 전극을 지그재그로 연결하는 P형반도체금속 및 N형반도체금속과; 상기 플레이트의 온도 및 주변의 온도를 전달받아 이동파이프 내를 흐르는 냉매로 전달하는 열흡수판부재와; 상기 열흡수판부재를 통과하는 이동파이프에 의해 연결되며 응축기 및 팬이 부설된 라디에이터수단과; 상기 냉매를 이동파이프 내에 충입된 냉매를 저장 및 보충할 수 있는 냉매저장탱크와; 상기 냉매를 강제순환시키는 펌프; 및 상기 각 부재에 전원을 공급 및 차단하는 콘트롤박스;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 의하면 음료 또는 과일즙이나 야채즙 등의 재료를 플레이트 상에 올려놓으면 전자가 전위차가 있는 두 금속 사이를 움직이기 위해서 에너지를 필요로 하고, 여기에 필요한 에너지를 금속이 가지고 있는 에너지에서 흡수하여 감으로써 플레이트 주변의 온도가 급속히 저온화시켜 음료 또는 과일즙이나 야채즙 등을 직접 아이스크림으로 제조할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법{Method of Making Fresh Fruit Ice Cream for House Experience by Rapid Ice Making}

본 발명은 급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 음료 또는 과일즙이나 야채즙 등의 재료를 플레이트 상에 올려놓으면 전자가 전위치가 있는 두 금속 사이를 움직이기 위해서 에너지를 필요로 하고, 여기에 필요한 에너지를 금속이 가지고 있는 에너지에서 흡수하여 감으로써 플레이트 주변의 온도가 급속히 저온화되어 음료 또는 과일즙이나 야채즙 등을 직접 아이스크림으로 제조할 수 있도록 한 급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고와 같은 각종 제빙장치를 사용하게 되면, 시중에 유통되는 환타나 사이다 또는 콜라나 쥬스와 같은 각종 음료수는 물론이고, 우유·커피·코코아·녹차 등과 같은 각종 차 종류와, 사과·배·귤 등과 같은 각종 과일을 갈아서 즙 형태로 만든 것, 당근·무 등과 같은 야채를 갈아서 즙 형태로 만든 것을 아이스크림으로 제조할 수 있게 되며, 경우에 따라서는 편의점 등에서 어느 정도의 영업적인 규모로 아이스크림 제품을 제조할 수 있도록 한 별도의 제빙기가 사용되고 있다.

그러나, 이러한 각종 제빙장치나 제빙기는 샤베트 형태의 제품을 제조하는 기능에 국한되어 있으므로, 이보다 더 고냉각을 요구하는 아이스크림이나 아이스케익의 형태를 가지는 아이스크림을 빠른 시간 내에 제조하기 어려운 문제점이 있었다.

상기와 같이 종래의 제빙방법으로는 급속제빙(급속냉동)은 일반적으로 최대 빙결정 생성대(-1 ~ -5℃)를 단시간(30 ~ 35분 이내)에 통과하여 빙결정의 크기를 작게함으로써 고품질의 제품을 제조하고자 하는 동결방법이다.

상기한 종래 아이스크림 제조방법은 압축, 응축, 팽창, 증발의 4가지 과정을 반복하면서 장치 내를 순환하여, 온도가 낮은 증발기에서 열을 빼앗아서 온도가 높은 응축기로 열을 이동시키는 역할을 한다. 그림은 냉동사이클의 4가지 변화과정을 그리고, 그 주위에 냉매상태 변화를 그려서 대비시킨 것이다.

① 압축과정(A → B)

압축기(100)는 증발기(400)에서 증발한 저온 저압의 건포화 증기를 흡입하며 이때의 온도와 압력을 흡입 온도 및 흡입 압력이라 부른다. 흡입된 건포화 증기는 압축되어 상온의 냉각수 및 공기로서 쉽게 액화시킬 수 있는 고온 고압의 과열증기로 되어 배출된다. 이 압력과 온도를 배출 압력 및 배출 온도라 하며, 일반적으로 이 과정을 단열 압축과정이라 가정하고 압축변화는 등엔트로피 선을 따라 응축압력에 도달하게 된다.

② 응축과정(B → C)

응축기(200)는 압축기(100)에서 보내온 고온고압의 과열증기를 흡입하여 물로 냉각한다. 과열증기는 압축열을 방출하여 포화 증기로 되고 응축 잠열을 제거하여 응축 액화시켜 포화액으로 되며, 배출 부근에서 과냉각되어 상온 고압의 과냉각액이 된다. 응축기에서 방출하는 열량은 냉매가 증발기에서 빼앗은 증발열과 압축하기 위하여 더해진 압축 열량의 합이며, 이 열량을 냉각수 및 공기 중에 방출하게 된다.

③ 팽창과정(C → D)

팽창과정은 냉매가 팽창밸브(300)를 통과할 때에 냉매의 상태변화를 말하며, 외부와의 열 출입이 없는 단열 팽창으로 엔탈피의 변화가 없다. 팽창밸브(300)는 과냉각된 고압의 냉매를 감압시킨다. 팽창밸브(300)를 통과한 냉매는 저온 저압이 되어 증발하기 쉬운 상태로 된다.여기서 팽창밸브(300)는 감압작용과 동시에 냉매액의 유량을 제어한다.

④ 증발과정(D → A)

증발기(400)는 저온 저압의 냉매가 가지고 있는 저온을 플레이트(500)에 전달하여 저온의 열을 전달받은 플레이트(500) 상에 놓여있는 음료 또는 과일즙이나 야채즙 등이 재료를 제방하는 것으로, 상기한 냉매를 이용한 저온 전달방식은 첨부도면 도 4에 제빙 시간이 많이 소요되고 제빙 온도가 낮은 문제점이 있으며, 따라서 아이스크림을 한번 만들고자 할 때와 연속 아이스크림 제조가 어려워 생산량도 저하되는 문제점이 있다.

다른 문제점으로는 장치의 구성품이 많이 크기가 커지는 문제점과 무게가 무거워 관리 및 보관이 용이하지 않은 등의 문제점이 있다.

상기한 문제점을 감안하여 안출한 것으로서 본 발명의 목적은 적은 시간 내에 플레이트와 그 주변의 온도를 짧은 시간 내에 저온으로 급냉시킴과 동시에 플레이트에 놓여진 음료 또는 과일즙이나 야채즙 등의 재료가 급속 동결되도록 하여 급속 동결시키는 효율이 증대되는 효과를 갖는 급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법을 제공하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법에 있어서, 음료 또는 과일즙이나 야채즙 등의 재료를 올려놓는 플레이트와 그 주변의 온도를 열교환시키는 열흡수판부재에 절연체를 설치하여 방전을 방지하고 상기 절연체 사이에 전극과 전극을 설치하되 도체에 콘크롤박스의 스위치를 이용하여 전류를 도체에 흘리면 전자 및 전공이 플레이트의 온도와 그 플레이트의 주변 온도를 흡수한 후 상기 전자 및 전공이 이동하여 흡수된 열을 열흡수판부재로 전달하며, 전달된 열은 폐회로를 형성하는 이동파이프 내를 펌프의 압력에 의하여 강제순환하는 냉매에 전달되고 전달된 플레이트 온도 및 주변 온도는 방열기를 통해 대기중으로 방출하도록 하는 것을 특징으로 하는 급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법에 의하여 달성된다.

그리고, 본 발명에 따른 상기 플레이트에 온도센서를 부착 설치하여 콘트롤박스로 플레이트의 온도를 조절하여 플레이트 상에 놓여있는 재료의 아이스크림(고체, 슬러시, 액체)를 조절하는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 상기 플레이트는 온도센서가 설치되어 콘트롤박스에서 표시되도록 한 것이 더욱 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 상기 플레이트는 형태가 접시형태 또는 쟁반형태인 것이 더욱 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 상기 열흡수판부재를 통과하는 이동파이프가 지그재그 또는 스파이널 형태로 형성된 것이 더욱 바람직하다.

이와 같은 구조로 이루어져 작동되는 본 발명은 음료 또는 과일즙이나 야채즙 등의 재료를 플레이트 상에 올려놓으면 전자가 전위차가 있는 두 금속 사이를 움직이기 위해서 에너지를 필요로 하고, 여기에 필요한 에너지를 금속이 가지고 있는 에너지에서 흡수하여 감으로써 플레이트 주변의 온도가 급속히 저온화시켜 음료 또는 과일즙이나 야채즙 등을 직접 아이스크림으로 제조할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 적은 시간 내에 플레이트와 그 주변의 온도를 짧은 시간 내에 저온으로 급냉시킴과 동시에 플레이트에 놓여진 음료 또는 과일즙이나 야채즙 등의 재료가 급속 동결되도록 하여 급속 동결의 효율이 증대되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 크기와 무게가 감소가 되는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 급속제빙에 의한 생과일 아이스크림 제조장치의 구조를 보여주는 예시도,
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법에 따른 장치의 구성을 보여주는 구조도,
도 3은 본 발명의 기술요점인 전류의 흐름을 보여주는 예시도,
도 4는 본 발명의 기술이 적용된 급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법을 이용하였을 때의 효율을 보여주는 그래프

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 기술이 적용된 급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법에 따른 장치의 구성을 보여주는 구조도이고, 도 3은 본 발명의 기술요점인 전류의 흐름을 보여주는 예시도이고, 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법을 이용하였을 때의 효율을 보여주는 그래프를 각각 나타낸 것이다.

첨부도면 도 2는 본 발명의 기술이 적용된 급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법에 따른 장치의 구성을 보여주는 구조도로서 음료 또는 과일즙이나 야채즙 등의 재료를 올려놓는 플레이트(50)의 저면과 열흡수판부재(60)의 일면에는 절연체(70)가 설치된다.

상기 플레이트(50)의 형태는 높이가 낮고 넓이가 넓게 형성된 접시형태 또는 쟁반형태의 구조를 사용하는 것이 바람직하다. 그 이유는 바닥면이 넓게 형성되는 열전도 효율이 상승하기 때문이다.

한편, 상기 절연체(70)에는 서로 대향되는 첨부도면 도 3에 도시된 바와 같이 방향에 전극(80)이 설치되어 있으며, 상기 상·하부에 이격되게 설치된 전극(80)과 전극(80)은 지그재그 형태로 설치되되 도전체(40)에 의하여 연결되 구조이다.

상기 도전체(40)의 구조는 전극(80)과 전극(80)을 연결하는 첫번째 도전체(40)는 P형반도체금속(41)이고, 두번째 도전체는 N형반도체금속(42)에 의하여 연결 구성된 구조로써 홀수의 자리에는 P형반도체금속(41)이 짝수의 연결 자리에는 N형반도체금속(42)이 설치되는 것이다.

한편, 상기 P형반도체금속(41) 및 N형반도체금속(42)은 Bi-Te 계열, Fe-Si 계열, Co-Sb 계열, Si-Ge 계열, Mn 계열 중 선택된 어느 하나로 이루어진 것이 바람직하며, 상기 P형반도체금속(41) 및 N형반도체금속(42)을 구성하는 재료는 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 은(Ag), 금(Au), 백금(Pt), 니켈(Ni), 탄소(C), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 이리듐(Ir), 루테늄(Ru), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 인듐(In) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 상기 P형반도체금속(41) 및 N형반도체금속(42)을 하방향의 전극 밑에는 절연체(70)가 설치되어 전원의 인가시 전원의 누설을 방지하도록 형성된 구조이며, 상기 하방향의 절연체(70) 즉 전극의 타측방향에는 플레이트(50)의 온도 및 주변의 온도를 전달받아 이동파이프(90) 내를 흐르는 냉매로 전달하는 열흡수판부재(60)가 설치된다.

상기 열흡수판부재(60)의 구조는 첨부도면 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 하우징 내측에 통공을 형성하여 상기 통공으로 이동파이프(90)가 설치되어 이루어진 구조이며, 이때 상기 이동파이프(90)의 설치구조는 지그재그 형태 또는 스파이널 형태 중 선택된 어느 하나의 구조를 선택 적용하여 사용할 수 있다.

한편, 상기 열흡수판부재(60)는 이동파이프(90)에 의해 연결되며 응축기 및 팬이 부설된 라디에이터수단(20)과 상기 냉매를 이동파이프(90) 내에 충입된 냉매를 저장 및 보충할 수 있는 냉매저장탱크(30) 및 상기 냉매를 강제순환시키는 펌프(35)와 상기 각 부재에 전원을 공급 및 차단하는 콘트롤박스(10)를 포함하여 이루어진 구조이다.

상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법은 콘트롤박스(10)에 구비된 스위치수단을 이용하여 전극에 DC전류를 공급하면 첨부도면 도 3에 도시된 바와 같이 상기 전류는 하방향의 전극(80)을 통해 하방향의 전극과 접지된 도전체(40)의 P형반도체금속(41)을 통과하여 상부의 전극으로 전류를 이동시키면 상부 전극에 이른 전류는 상부 전극 끝단에 연결된 N형반도체금속(42)을 통과하여 하방의 전극으로 전류를 이동시키면 다시 전류는 P형반도체금속(41) 및 N형반도체금속(42)을 통과하면서 지그재그 형태로 전류가 흐른다.

상기 P형반도체금속(41) 및 N형반도체금속(42)에 전류가 흐를 때 P형반도체금속(41)을 통과하는 전류는 상방향으로 지향되어 전류가 이동하게 되는데 이때 전류가 흐르는 반대방향으로 전자가 이동하므로 열을 흡열한 전자는 하방향으로 이동하며 하방향으로 이동된 전자는 흡열한 열을 열흡수판부재(60)에 전달하게 된다.

한편, N형반도체금속(42)을 통과하는 전류는 하방향으로 지향되어 전류가 이동하게 되는데 이때 전류가 흐르는 방향으로 정공이 이동하므로 열을 흡열한 정공은 하방향으로 이동하며 하방향으로 이동된 정공은 흡열한 열을 열흡수판부재(60)에 전달하게 된다.

상기에서와 같이 상부 전극을 통해 플레이트(50)의 온도를 전달받게 되므로 플레이트(50)의 온도가 저온이 되면서 플레이트(50) 내측 주변 온도가 저하되어 저온을 형성하게 되는 것으로, 구체적으로 플레이트(50)의 온도 및 주변온도를 상부전극(80)으로 전달하고 전달된 고온(상온이라 할 수 있음)의 온도는 열흡수판부재(60)로 전달되어 이동파이프(90) 내를 흐르는 냉매에 전달되어 라디에이터수단(20)에 의해 플레이트(50)와 플레이트(50) 주변의 온도가 대기중으로 방출되는 것이다.

따라서, 전극에 전류를 흘리면 전하를 따라 열이 이동하여 한쪽은 냉각이 되고 다른 쪽은 가열이 되는 현상을 이용하면 기계적 동작이 없는 순전히 전자만을 이용한 아이스크림 제조방법을 제공할 수 있다.

한편, 상기 냉매가 용이하게 순환되도록 펌프(35)에 의하여 이송 압력에 의해 강제순환되며 냉매저장탱크(30)는 냉매를 충입하거나 보충할 때 사용되며, 상기 플레이트(50)에는 온도센서(51)가 부착 설치되어 있어 상기 플레이트(50)의 온도가 콘트롤박스(10)에서 기 설정된 온도가 되면 이를 검출하여 콘트롤박스(10)에 디스플레이하여 사용자가 현재의 온도를 확인할 수 있도록 하여 더욱이 콘트롤박스(10)에 타이머기능이 추가되어 있는 것이 바람직하며 재료에 따라서 시간과 온도를 조절하여 아이스크림 제조를 용이하게 할 수 있기 때문이다.

한편 첨부도면 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 아이스크림 제조방법은 제빙 시간이 짧게 소요되고 제빙 온도가 높아 아이스크림을 한번 만들고자 할 때와 연속 아이스크림 제조가 용이하여 생산량의 향상 즉, 효율이 높아지는 이점이 있다.

10. 콘트롤박스 20. 라디에이터수단
30. 냉매저장탱크 40. 도전체
41. P형반도체금속 42. N형반도체금속
50. 플레이트 60. 열흡수판부재
70. 절연체 80. 전극
90. 이동파이프

Claims (5)

1. 급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법에 있어서,
   음료 또는 과일즙이나 야채즙 등의 재료를 올려놓는 플레이트와 그 주변의 온도를 열교환시키는 열흡수판부재에 절연체를 설치하여 방전을 방지하고 상기 절연체 사이에 전극과 전극을 설치하되 도체에 콘크롤박스의 스위치를 이용하여 전류를 도체에 흘리면 전자 및 전공이 플레이트의 온도와 그 플레이트의 주변 온도를 흡수한 후 상기 전자 및 전공이 이동하여 흡수된 열을 열흡수판부재로 전달하며, 전달된 열은 폐회로를 형성하는 이동파이프 내를 펌프의 압력에 의하여 강제순환하는 냉매에 전달되고 전달된 플레이트 온도 및 주변 온도는 방열기를 통해 대기중으로 방출하도록 하는 것을 특징으로 하는 급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 플레이트에 온도센서를 부착 설치하여 콘크롤박스로 플레이트의 온도를 조절하여 플레이트 상에 놓여있는 재료의 아이스크림 형태를 조절하는 것을 특징으로 하는 급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 플레이트는
   온도센서가 설치되어 콘트롤박스에서 표시되도록 한 것을 특징으로 하는 급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 플레이트는
   형태가 접시형태 또는 쟁반형태인 것을 특징으로 하는 급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 열흡수판부재를 통과하는 이동파이프가 지그재그 또는 스파이널 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 급속제빙에 의한 하우스 체험용 생과일 아이스크림 제조방법.