KR20050073514A - 액면접촉에 의한 식품의 급속냉동방법 및 장치 - Google Patents

액면접촉에 의한 식품의 급속냉동방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

유연한 플라스틱제의 하나 이상의 브라인 백에 부동액이 밀봉봉입된다. 냉동실을 갖춘 기존 냉장고를 사용하는 경우에, 브라인 백은 냉동실에 위치되도록 된 브라인 백 수용용기에 놓여지고, 냉각플레이트는 가장 위쪽의 브라인 백의 위치에 설치된다. 냉동시에, 피냉동식품은 냉각플레이트와 브라인 백의 사이, 또는 브라인 백들 사이에 삽입되어, 피냉동식품의 바깥둘레의 적어도 대부분은 부동액에 피냉동식품을 침지하는 경우와 대략 같은 정도의 저온환경에 둘러싸여서, 실질적으로 액면접촉냉동을 실현시킨다. 새로이 제조되는 냉장고의 경우에는, 브라인 백은 냉동전용실에 직접 위치되고, 냉기가 냉각플레이트에 강제로 내뿜어져서 보다 완전한 냉동식품을 얻을 수 있다. 이러한 방식으로, 본 발명에 따르면 양질의 냉동식품을 매우 단시간에 얻을 수 있다.

Description

액면접촉에 의한 식품의 급속냉동방법 및 장치{QUICK-FREEZING METHOD AND DEVICE FOR FOOD WITH LIQUID SURFACE CONTACT}
본 발명은, 식용 육류 혹은 식용 해산물이나 가공식품 등의 식품전반의 급속냉동방법 및 장치에 관한 것이다.
본 출원인은, 본 출원의 발명자에 의해 발명된 특허 제 2,011,591호(일본특허공고 H7-28710호)를 취득하고 있다. 이 특허된 발명에 개시한 바와 같이, 식용 육류 혹은 식용 해산물 등을 냉동 보존하는 경우, 일반의 가정용에 보급하고 있는 냉장고에 부설되어 있는 냉동실은, 대개 -20℃∼-23℃ 전후의 온도로 되어 있다. 냉동은 제품이 냉동실 내에서 기체와 접촉하는 조건에서 실행된다.
그러나, 일정한 크기, 예를 들면 두께 20mm 정도의 냉동품이 그 중심부까지 냉동실내의 온도로 냉각되기 위해서는, 4∼5시간 정도를 필요로 하기 때문에, 식용 육류 성분 속의 수분이, 세포 속에서 분리하여 동결되어 버린다. 육류가 냉동해제되면, 냉동된 수분이 혈액과 함께 물방울로서 유출되어, 식용 육류 등에서는 현저히 풍미가 손상된다고 하는 문제가 있었다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 상기 특허된 발명에서는, -30℃ 이하의 저온의 냉각용 부동액내에 밀봉한 포장상태의 식품을 기계적으로 강하하여 침지시키고, 냉각액은 4둘레로부터 냉각되고 또한 교반 등을 더불어 행하여, 저온상태를 균일하게 유지하면서, -30℃∼-60℃의 냉동온도까지 식품의 전체둘레로부터 내부까지 수 십분 정도의 단시간에서 동결시키는 것이었다.
즉, 동결품 최대생성대 온도(-1℃∼5℃)를 어떻게 하여 급속히 통과시켜 열전도가 양호한 액면접촉을 유지하면서 식용 육류 등의 식품의 바깥둘레로부터 온도를 저하시키는가 하는 문제를 해결한 것이다.
한편, 냉동온도가 -70℃ 이하인 급속냉동방법이 제안되어 왔다. 그러나, 이러한 제안에서는, 식품의 표면만 급속히 동결되어서, 열의 불량 전도대를 형성해 버려, 더욱 그 후에 내부의 동결팽창에 의한 크랙이 생기거나 하여, 그 결과는 바람직하지 못하다.
그러나, 이러한 상황하에서, 상기 특허된 발명의 액면접촉에 의한 동결냉동방법은 장치가 대형화되기 때문에, 그 용도가 업무용 등 대량의 냉동에 한정되고, 일반가정용 혹은 소규모의 업무용에는 간단히 사용할 수 없다고 하는 난점이 있었다.
본 발명의 목적은, 물방울, 크랙 및 풍미의 손상이 발생하는 일 없이 매우 단시간에 모든 종류의 음식물을 냉동할 수 있고, 어떠한 변경없이도 현존하는 가정용이나 업무용의 작거나 큰 타입의 냉장고에 적용될 수 있으며, 또한 보다 완전한 냉동효과를 나타내도록 새로이 제조된 냉장고에 적용될 수 있는 향상된 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 액면접촉에 의한 식품의 급속냉동방법은, 브라인(brine)이라는 부동액이 밀봉봉입된 유연하고 열전도성이 양호한 플라스틱으로 제조된 하나 이상의 브라인 백(brine bag)을 사용하는 것과, 상기 하나 이상의 브라인 백을 냉동실에 얹어놓는 것과, 상기 냉동실에 얹어놓은 하나 이상의 브라인 백의 가장 위쪽의 브라인 백 위에 방열판으로서 사용하는 금속제 냉각플레이트를 배치하는 것과, 상기 금속제 냉각플레이트와 상기 브라인 백 사이 또는 상기 브라인 백들 사이에 피냉동식품을 삽입·배치함으로써 피냉동식품의 바깥둘레의 적어도 대부분을 부동액내에 침지한 것과 실질적으로 같은 정도로 저온환경에서 둘러싸는 것과, 기체접촉냉동에 비하여 적어도 몇 배의 속도로 상기 피냉동식품을 급속냉동하는 것을 포함하여 구성된다.
본 발명의 다른 측면에서, 전기냉장고는 영업용 또는 가정용 전기냉장고에서 급속냉동 전용인 냉동실로서, 내부온도가 적어도 -30℃ 이하의 온도로 유지되는 냉동실과, 하나 이상의 브라인 백와, 하나 이상의 브라인 백의 위쪽 위치에 설치된 금속제 냉각플레이트를 포함하여 구성되며, 이에 의해 상기 금속제 냉각플레이트와 브라인 백의 사이 또는 브라인 백들 사이에 피냉동식품을 배치함으로써 액면접촉에 의해 식품의 급속냉동을 가능하게 한다.
본 발명의 또 다른 관점에서, 액면 접촉식 간이냉동기는, 기존의 전기냉장고의 냉동실내에 수용될 수 있는 외형치수를 가지는 브라인 백 수용용기와, 내부에 밀봉봉입된 냉동액을 가지며 열전도성이 양호한 재료로 제조된 하나 이상의 브라인 백과, 냉각 플레이트를 포함하여 구성되며, 이에 의해 브라인 백들 사이 또는 냉각 플레이트와 브라인 백 사이에 피냉동품을 삽입하여, 액면접촉에 의한 열방산냉각(heat radiation cooling)에 의해서 냉동한다.
본 발명에 있어서는, 상기 특허된 발명에서 냉동액안에 밀봉포장한 식품을 침지시킨다고 하는 발상을 반전하여, 밀봉포장된 냉동액 백 사이에 피냉동식품을 끼우거나, 혹은 식품의 한 면을 실질적으로 액상접촉시키고 다른 한 면에 대향하여 열전도성이 좋은 금속판을 접촉시켜서, 금속면 또는 액면에 의한 접촉에 의해 전용 냉동실을 갖춘 전기냉장고에서 상기 특허된 발명과 같은 정도의 급속동결으로 음식이 냉동된다.
본 발명의 사상을 실현함에 있어서, 본 발명자는 현재 이미 극히 다수가 보급되어 있는 가정용 냉장고 또는 상대적으로 더 소형인 업무용 전기냉장고에 대해서도 응용 가능한 발명을 고려한 것에 있다.
이 목적을 위하여, 본 발명자는 기존의 냉장고에 간단히 적용할 수 있는 간이형의 액면접촉식 간이냉동기를 발명하였고, 보다 완전한 냉동기로서 신규로 발매하는 전기냉장고에 부가하여 설치될 수 있는 액면접촉식 냉동실을 더욱 착상한 것이다.
본 발명에 있어서, 여기에서 사용되는 "액면접촉" 또는 "액면접촉냉동"이라 함은, 플라스틱피막을 통해 냉각액에 접촉하거나, 혹은 냉각액보다 더 급속히 냉각이 가능한 금속제 냉각플레이트를 사이에 세워, 피냉동식품의 바깥둘레를 실질적으로 완전히 덮는 방식으로 행하는 냉각에 의한 냉동을 의미한다.
본 발명에 따르면, 상기 사상에 기초하여, 이미 널리 보급되어 있는 전기냉장고의 냉동실내에 설치될 수 있는 치수의 금속제 프레임을 갖는 수납 유니트(container unit)가 설치되고, 상기 수납 유니트 안에, 통상 "브라인"이라 하는 부동액이 기밀하게 밀봉된, 염화비닐 등의 플라스틱제의 복수의 내구성 있는 백이 배치된다. 냉동실 내에 저온(약 -20℃)으로 냉각되어 있는 복수의 브라인 수납백의 사이, 또는 브라인수납백과 프레임에 설치된 이동식 뚜껑으로 기능하며 또한 방열판으로서의 냉각플레이트와 브라인 수납백와의 사이에 피냉동품을 삽입하고 끼워 지지하여, 액체내에 침지시킨 경우와 대략 같도록, 피냉동식품의 전체 바깥둘레로부터 액면접촉의 상태를 실현시킴으로써 냉동을 하는 것이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 상세한 설명과 청구항에 따라 보다 완전히 이해될 것이다.
[발명의 실시형태]
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 제 1 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 간이냉동기의 시제품의 일례를 나타내는 사시도이다. 본 발명은 시제품의 치수에 한정되지 않지만, 두께 3mm 정도두께의 알루미늄판을 사용한 브라인 백 수용용기(10)는 바닥변이 25cm ×25cm의 정방형으로 높이 약 10cm로 하면 대부분의 냉장고의 냉동실에 수용될 수 있는 것을 알았다.
도면에서, 참조번호 20은 2∼4단으로 적층한 브라인 백을 나타낸다. 브라인으로서 -30℃에서도 동결하지 않는 부동액 약 1리터를 염화비닐 등의 플라스틱 백 내에 밀봉되어 있다. 사용하는 백은 열전도가 좋고 충분한 강도를 가지는 것이 바람직하다.
도면에서, 참조번호 12는 가장 위쪽의 브라인 백의 위쪽에 위치하는 방열용의 냉각플레이트이고, 방열능률(heat radiation efficiency) 향상을 위해 다수의 핀(18)을 그 상부표면 위쪽에 설치하고 있다. 냉각 플레이트(12)의 뒤쪽에는 힌지(14)를 설치하여 수용용기(10)에 설치한 홈(16)과 걸어맞춤하여, 냉각 플레이트를 떼어 내거나 개폐하는 것을 용이하게 하고 있다.
도 2는 용기(10)의 평면도이고, 도 3 및 4는 비교적 두께가 얇은 피냉동품(30)을 브라인 백(20)와 냉각플레이트(12)와의 사이에 삽입한 상태를 나타내는 개략도이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예는, 매우 간단한 방식으로 액면접촉 냉동을 실현함으로써 매우 단시간에 모든 종류의 음식물을 냉동할 수 있고, 또한 유리하게는 기존의 일반적인 가정용 및 업무용 냉장고에 적용될 수 있다.
다음으로 본 발명의 제 2 실시예를 설명한다. 제 2 실시예에 따르면, 신규의 전기냉장고에 조립해 넣는 냉동전용실을 설치하는 것이므로 설계상의 자유도가 크다. 주요 특징은, 냉동온도가 -30℃ 이하이고, 냉각플레이트에 강제적으로 냉각된 공기(cooled air)를 내뿜기 위한 팬을 냉동실내에 설치하는 것이다. 그 이외는, 제 1 실시예에서 서술한 것과 대략 동일하다.
도 5는 제 2 실시예의 정면도, 도 6, 7은 측면의 주요부만을 나타내는 도면이다. 제 2 실시예에서는, 브라인 백을 직접 냉동실내에 배치되기 때문에, 제 1 실시예에서 사용된 브라인 백 수용용기(10)가 불필요하게 된다. 따라서, 이들 도면에 나타낸 바와 같이, 브라인 백(20)는 냉동실내에 배치한 평탄한 하부 냉각플레이트(32) 위에 배치된다. 상부 냉각플레이트(12)는 제 1 실시예에서와 같이 가장 위쪽 브라인 백 상에 배치된다. 이 경우, 냉각플레이트(12)의 힌지(14)는 냉동실에 설치한 베이스(34)에 직접 피봇 고정된다.
제 2 실시예의 특징은, 냉동실내에 냉기 교반용 팬(40)을 설치하여 냉기를 냉각코일(35)로 송풍하여, 냉기가 상부 냉각플레이트(12)를 향하여 내뿜는 것에 의해 냉동속도를 그렇지 않은 경우에 비하여 몇 배로 증가시키는 것이다.
이러한 냉각효과의 현상은, 산악등산에서, 바람이 없는 상태이면 -30℃에서도 특별히 추위를 느끼지 않지만, 바람이 강하면, -20℃에서도 즉시 동상을 일으키는 등의 위험에 노출되는 것으로부터 주지된 바이다.
도 6은 피냉동식품(30)이 냉동실에 삽입된 상태를 나타내는 개략도이고, 이 때 냉기용의 팬은 정지하고 있는 것을 나타내고, 도 7은 냉동동작중을 나타내고, 냉동초기에 냉각팬(40)으로부터 냉각코일(35)로 송풍하여, 냉각플레이트(12)를 향하여 냉기를 보내는 상태를 나타내고 있다. 도면 중의 화살표는 냉기의 흐름을 나타낸다.
바람직하게는, 냉동실은 냉동실로부터 그 부품을 빼낼 수 있도록 제조되어, 저온 상태를 용이하게 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예는, 새로이 제조되는 냉장고에서 냉각 팬을 가지는 냉동전용실을 설치함으로써 보다 효과적이고 완전한 방식으로 액면접촉냉동을 실현시키는 것에 의해 매우 단시간에 음식물을 냉동할 수 있다. 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 일반 냉각가스물질에 의해 냉동하는 데에 소요되는 시간의 대략 8분의 1의 시간으로 고기나 생선이 냉동될 수 있는 경우를 확인하였다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 범위와 사상을 벗어나지 않는 한 그 형식이나 상세에 있어서 앞선 실시예 및 다른 변경이 가능함은 당업자에게 이해될 것이다.
본 발명에 따른 제 1 실시예의 효과를 이하 설명한다. 본 발명의 제 1 실시예의 냉동기는, 널리 일반적으로 보급하고 있는 가정용 또는 업무용 냉장고의 냉동실 내에 간단히 설치할 수 있고, 브라인 백의 사이, 또는 브라인 백과 방열판 또는 냉각 플레이트과의 사이에 피냉동식품을 단순히 삽입하는 것만으로 간단히 일반가정 또는 소점포에서, 액면접촉의 원리를 사용하여 냉동품을 만들 수 있다.
본 발명은 특히 예를 들면, 두께가, 10∼30mm 정도의 스테이크용 쇠고기 등의 냉동에 매우 효과적이다. 두께 30mm 이상의 경우에는, 브라인 백의 사이에 삽입하여 냉각한다.
또한, 본 발명은 일반가정용 냉동냉장고용만이 아니라 레스토랑이나 호텔용의 업무용 냉동고에도 적용할 수 있다. 이 동결방법은, 업무용 또는 가정용의 냉동냉장고의 냉동실부분에 본 발명에 의한 냉동기를 세팅함으로써 실행될 수 있다. 업무용이나 일반가정용의 냉장고의 냉동실에서는 일반적으로 작은 냉동기(컴프레서)가 사용되어, 그 동결능력이 대단히 작고, 그 때문에 동결하기 위해서도 시간이 오래 걸려 좋은 동결품을 제조할 수 없다.
그러나 본 발명의 시스템에 의하면, 작은 양의 칼로리라도 액체 혹은 금속판에 의해 열전도를 하여 칼로리를 저장함으로써, 큰 냉동능력이 얻어지고 저장된 칼로리가 피냉동품에 단숨에 열전도되어, 이에 의해 급속냉동이 가능하게 된다.
가정용 냉장고에 있어서, 냉동실은 대략 -20℃∼-22℃의 온도이기 때문에, "냉동기"라고는 하지만 냉동하는 것이 아니라 단지 냉동품을 보관하는 것에 지나지 않는다.
본 발명에 따른 냉동시스템에 있어서, 냉동은, 극히 낮은 온도에 의한 것이 아니라 액면접촉에 의해 급속히 실행되고 또한 기체동결, 즉 차가운 가스물질에 접촉하게 함으로써 냉동하는 방식과는 다른 방식으로 실행되기 때문에, 본 발명에 의한 냉동시스템은 일반의 냉장고의 냉동실에서도 -100℃의 질소가스를 사용한 냉동보다 더 높은 냉동능력을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 제 2 실시예의 효과를 설명한다. 본 발명의 제 1 실시예에 있어서는, 간이냉동기가 많은 기존의 전기냉장고에 각각 배치되어, 일반 가정 등에서 간단하게 냉동 음식을 생성하여 저장할 수 있게 되었다. 본 발명의 제 2 실시예에 있어서는, 냉동 전용의 냉동실을 갖춘 냉장고가 보다 완전한 냉동을 실행하는 것이 가능하다.
액면접촉 냉동의 냉동효과를 활용하고 바람직하게는 냉각 팬을 가지는 본 발명에 따르면, 단지 저온의 공기 중에 방치하는 경우에 비하여, 약 8배의 속도로 급속히 음식물을 냉동할 수 있다. 그러한 우수한 냉동효과를 달성하는 본 발명에 따른 원리는, 약 100℃의 끓는 물에 손이 닿으면 큰 화상을 입는데 비하여, 100℃의 사우나탕에 들어가더라도 아무런 화상을 입지 않는 것으로부터 이해될 수 있을 것이다.
실험의 결과, 약 20mm∼30mm 두께의 쇠고기의 냉동이 종래의 냉동시스템에 따른 기체내의 냉동에 비하여 약 8분의 1의 시간으로 가능한 것을 알 수 있었다. 즉, 본 발명의 냉동시스템에 따르면, 고기나 생선은 일반기체에 의해 냉동하는 데에 요구되는 시간의 약 8분의 1정도의 짧은 시간에 완전히 냉동될 수 있고, 본 발명에 따라 냉동된 제품은 해동시에 뚝뚝 떨어지는 물방울을 생성하지 않는 것이 확인되었다.
도 1은 본 발명에 의한 제 1 실시예의 간이냉동기의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 냉동기의 평면도이다.
도 3은 상기 냉동기의 정면도이다.
도 4는 상기 냉동기의 일부를 단면으로 한 개략적인 측면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에서 신규의 전기냉동고에 설치하는 전용의 냉동실의 개략적인 정면도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 냉동실의 개략적 측면도이고, 피냉동품의 삽입시의 개략도이다.
도 7은 도 5에 나타낸 냉동실의 냉동동작중을 나타내는 개략적인 측면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 브라인 백 수용용기 12, 32 : 냉각플레이트
14 : 힌지 16 : 힌지걸어맞춤용의 홈
18 : 핀 20 : 브라인 백
30 : 피냉동품 34 : 부착베이스
35 : 냉각코일 40 : 팬

Claims (12)

  1. 브라인이라는 부동액이 밀봉봉입된 유연하고 열전도성이 양호한 플라스틱으로 제조된 하나 이상의 브라인 백을 사용하는 것과, 상기 하나 이상의 브라인 백을 냉동실에 얹어놓는 것과, 상기 냉동실에 얹어놓은 하나 이상의 브라인 백의 가장 위쪽의 브라인 백 위에 방열판으로서 사용하는 금속제 냉각플레이트를 배치하는 것과, 상기 금속제 냉각플레이트와 상기 브라인 백 사이 또는 상기 브라인 백들 사이에 피냉동식품을 삽입·배치함으로써 피냉동식품의 바깥둘레의 적어도 대부분을 부동액내에 침지한 것과 실질적으로 같은 정도로 저온환경에서 둘러싸는 것과, 기체접촉냉동에 비하여 적어도 몇 배의 속도로 상기 피냉동식품을 급속냉동하는 것을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 액면접촉에 의한 식품의 급속냉동방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 브라인은 실질적으로 다음의 중량비로 하는 것을 특징으로 하는 액면접촉에 의한 식품의 급속냉동방법.
    물 : 70%
    소금 : 10%
    에틸알콜 : 20%
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 브라인은 소량의 염화칼슘(CaCl2), 에틸렌글리콜(HO·CH2·CH2·OH)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 액면접촉에 의한 식품의 급속냉동방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 금속제 냉각플레이트에 방열핀을 설치한 것을 특징으로 하는 액면접촉에 의한 식품의 급속냉동방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 금속제 냉각플레이트는 피봇이동 가능하게 되어, 상기 냉각플레이트와 브라인 백 사이에 피냉동식품의 삽입을 용이하게 한 것을 특징으로 하는 액면접촉에 의한 식품의 급속냉동방법.
  6. 영업용 또는 가정용 전기냉장고에서 급속냉동 전용인 냉동실로서, 내부온도가 적어도 -30℃ 이하의 온도로 유지되는 냉동실과, 하나 이상의 브라인 백과, 하나 이상의 브라인 백의 위쪽 위치에 설치된 금속제 냉각플레이트를 포함하여 구성되며, 이에 의해 상기 금속제 냉각플레이트와 브라인 백의 사이 또는 브라인 백들 사이에 피냉동식품을 배치함으로써 액면접촉에 의해 식품의 급속냉동을 가능하게 한 전기냉장고.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 냉동실은, 냉기가 상기 금속제 냉각플레이트의 상부표면에 대향하여 집중적으로 내뿜어지도록 제조되는 것을 특징으로 한 전기냉장고.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 냉동실은, 그 일부가 냉동실로부터 빼내어질 수 있도록 제조되어 저온상태의 유지를 용이하게 한 것을 특징으로 한 전기냉장고.
  9. 기존의 전기냉장고의 냉동실내에 수용될 수 있는 외형치수를 가지는 브라인 백 수용용기와, 내부에 밀봉봉입된 냉동액을 가지며 열전도성이 양호한 재료로 제조된 하나 이상의 브라인 백과, 냉각 플레이트를 포함하여 구성되며, 이에 의해 브라인 백들 사이 또는 냉각 플레이트와 브라인 백 사이에 피냉동품을 삽입하여, 액면접촉에 의한 열방산냉각에 의해서 냉동하는 것을 특징으로 하는 액면접촉식 간이냉동기.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 브라인 백 수용용기에는 브라인 백 위쪽을 덮는 이동가능한 방열용 냉각플레이트로서 상기 냉각플레이트가 설치되는 것을 특징으로 하는 액면접촉식 간이냉동기.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 냉각 플레이트에는 냉각핀이 설치되는 것을 특징으로 하는 액면접촉식 간이냉동기.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 냉각플레이트에는 상기 브라인 백 수용용기에 형성된 홈과 걸어맞춤하는 힌지가 설치되어, 상기 브라인 백에 대한 상기 냉각플레이트의 피봇 이동과 제거를 가능하게 하여, 피냉동식품의 삽입을 용이하게 한 것을 특징으로 한 액면접촉식 간이냉동기.
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