KR20200001379A - 식품의 이산화탄소 포집장치 - Google Patents

식품의 이산화탄소 포집장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 식품의 이산화탄소 포집장치는, 식품의 밀폐가 가능한 발효 용기; 발효 용기에 기밀 결합되며, 발효 용기의 내부 공간으로 연결된 포집 튜브; 및 포집 튜브가 기밀 연결되어 내부 공간의 하부까지 배치되되, 액체가 수용되어 있는 포집 용기를 포함한다. 발효 용기에서 발생하는 이산화탄소가 포집 튜브를 통해 포집 용기의 액체로 투입되어 포집 용기에 이산화탄소가 포집된다.

Description

식품의 이산화탄소 포집장치{CARBON DIOXIDE COLLECTION DEVICE OF FOOD}
본 발명은 식품의 이산화탄소 포집장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 식품에서 발생하는 이산화탄소를 포집하는 식품의 이산화탄소 포집장치에 관한 것이다.
발효는 유기물이 미생물작용에 의해 분해 및 변화하는 현상이다. 좁은 뜻으로는 당질이 미생물에 의해 무산소적으로 분해되는 현상이며 넓은 뜻으로는 미생물에 의한 유용한 물질생산이다.
이러한 발효 현상은 예로부터 알코올음료, 빵 그 밖의 소위 양조제품 제조에 이용해 왔다. 발효의 형식은 미생물의 종류나 환경에 따라 다양한데 전형적인 것으로 효모의 알코올발효, 글리세롤발효, 젖산균의 젖산발효, 헤테로젖산발효, 메탄세균의 메탄발효, 대장균 등에서 볼 수 있는 혼합유기산발효가 있다.
김치 종류의 식품에서도 발효를 이용하며, 그 과정에서 김치 조직이 발효되면서 당질이나 산도의 변화가 일어난다. 김치 내 당질이 소모되고 유기산이 생성되어 산도의 변화가 일어난다.
김치의 발효에서는 미생물이 유기물을 소모하면서 호흡하므로 이산화탄소가 발생한다. 김치의 발효에 관여하는 젖산균 중 이형 젖산균은 젖산, 초산, 에탄올, 이산화탄소 등을 생산한다.
김치의 숙성 변화에서 온도는 중요한 요소이다. 김치가 온도에 따라 숙성되는 정도를 파악하려면 직접 맛을 보거나, 김치의 산도를 측정하여 김치의 발효 정도를 알 수 있었다. 이러한 방식으로 김치의 발효 정도를 측정할 수 있지만, 직접 김치에 접촉해야만 가능했다.
특허문헌 1에는, 침채류가 발효되면서 발생하는 이산화탄소 가스를 수집하는 가스 수집기와, 상기 가스 수집기가 수집한 이산화탄소 가스의 압력에 따라 접속 및 개방되는 스위치부와, 상기 스위치부의 접속 및 개방에 따라 펄스신호를 출력하는 검출회로로 구성된 침채류의 발효상태 검출장치가 개시된다.
특허문헌 1에는 이산화탄소를 수집하는 가스 수집기가 개시되어 있으나, 상기 가스 수집기에 연결된 스위치부와 검출회로를 사용하여 이산화탄소의 압력을 측정하여 이산화탄소를 계측하므로 에러가 발생될 가능성이 있었다.
특허문헌 2에는, 특정물질을 포함한 기체와 상기 물질을 용해하는 액체를 다공질막을 개재시켜 접촉시키는 물질 포집 수단과 상기 접촉을 단속적으로 수행하게 하는 단속 수단을 구비하는 물질 포집 장치가 개시된다.
특허문헌 2에 개시된 물집 포집 장치는 액체와 기체의 접촉을 단속 수단에 의해 단속적으로 수행하며, 액체에 기체를 용해시켜 기체를 포집하는 것으로서, 발효에 의해 발생하는 이산화탄소를 액체로 이동시켜, 용이하게 용해시켜 포집하며, 용해된 이산화탄소를 추출하기에는 어려움이 있었다.
특허문헌 3에는, 이산화탄소 흡수용액 내의 물 농도를 낮춰서 흡수용액의 재생에 소비되는 에너지의 양을 크게 절감시킬 수 있는 탈수장치를 갖춘 이산화탄소 포집 설비가 개시된다.
특허문헌 3에 개시된 탈수장치를 갖춘 이산화탄소 포집 설비는, 발효에 의해 발생하는 이산화탄소를 포집하여 정확하게 그 발생 정도를 측정하기에는, 이산화탄소의 추출에 대한 어려움이 있었다.
KR 1998-0018142 A JP 2009-132371 A KR 2011-0112599 A
본 발명의 실시 예들은, 김치와 같은 식품의 숙정 정도를 파악하기 위해서 김치와 같은 식품의 발효에서 발생하는 이산화탄소를 용이하게 포집 추출할 수 있으며, 그 포집 정도에 따라 식품의 숙성 변화를 파악할 수 있는 식품의 이산화탄소 포집장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 실시 예들은, 포장지 팽창에 영향을 주는 이산화탄소의 생성량을 정확하게 파악하기 위한 것으로서, 기타 식품에서 부패도 측정이 가능한 식품의 이산화탄소 포집장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예들 중 하나의 식품의 이산화탄소 포집장치는, 식품의 밀폐가 가능한 발효 용기; 상기 발효 용기에 기밀 결합되며, 상기 발효 용기의 내부 공간으로 연결된 포집 튜브; 및 상기 포집 튜브가 기밀 연결되어 내부 공간의 하부까지 배치되되, 액체가 가득 수용되어 있는 포집 용기를 포함하며, 상기 발효 용기에서 발생하는 이산화탄소가 포집 튜브를 통해 상기 포집 용기의 액체 속에서 유출하여 상기 포집 용기에 이산화탄소의 포집을 구현할 수 있다.
상기 포집 튜브에는 상기 액체의 액면에 상기 이산화탄소를 투입하기 위한 테프론 막이 배치될 수 있다.
상기 액체는 0.1N NaOH 용액이며, NaOH 두 분자와 이산화탄소 한 분자가 반응하여 Na2CO3와 H2O를 생성할 수 있다.
상기 포집 용기의 상부에는 상기 포집 튜브가 통과하면서 기밀 유지가 가능하도록 상기 포집 튜브보다 직경이 작은 개구를 갖는 연질의 뚜껑이 결합될 수 있다.
상기 발효 용기로 배치되는 상기 포집 튜브의 일단부에는 필터가 구비되며, 상기 필터는 기체의 투과를 허용하며, 액체상 물질의 통과를 차단하도록 구성되며, 상기 포집 용기 속으로 배치되는 상기 포집 튜브의 타단부에는 기포 발생을 위한 기포 필터가 구비될 수 있다.
상기 뚜껑에는 온도 센서가 마련될 수 있다.
상기 뚜껑에는 압력 센서가 마련될 수 있다.
상기 식품의 이산화탄소 포집장치는 상기 발효 용기의 식품으로 김치를 사용할 수 있다.
상기 발효 용기의 상부에서 상기 포집 튜브가 통과하는 영역에는 기밀 유지를 위한 테프론이 배치될 수 있다.
상기 포집 튜브에는 개폐 밸브가 배치될 수 있다.
상기와 같이 기술된 본 발명의 실시 예들은, 김치와 같은 식품의 숙정 정도를 파악하기 위해서 김치와 같은 식품의 발효에서 발생하는 이산화탄소를 용이하게 포집 추출할 수 있으며, 그 포집 정도에 따라 식품의 숙성 변화를 파악할 수 있는 식품의 이산화탄소 포집장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 식품의 이산화탄소 포집장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 식품의 이산화탄소 포집장치이다.
이하, 첨부된 도면에 도시된 특정 실시 예들에 의해 본 발명의 다양한 실시예들을 설명한다. 실시 예들에 차이는 상호 배타적이지 않은 사항으로 도면 복합적으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서, 실시 예들에 관련하여 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 다른 실시 예들로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 변경 가능한 것으로 도면들의 조합으로 이해되어야 하며, 도면에서 유사한 참조부호는 다양한 측면에 걸쳐 동일하거나 유사한 기능을 가리킬 수 있으며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 구체적인 형태는 설명 상의 편의를 위하여 과장되어 표현된 것일 수 있다.
하나의 구성 요소가 “포함한다, 구성된다, 또는 구비한다”로 기술되어 있는 경우에는, 그 외 구성요소들을 더 가질 수 있다는 것을 의미한다. 구성 요소가 “고정, 구속, 결합, 연결된다”는 이동과 움직임이 완전히 제한되거나 일부 제한됨을 의미한다.
상기와 같은 관용적인 사항들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들 중 실질적인 구현성과 산업적 이용 가능성이 높은 복수의 실시 예에 따른 식품의 이산화탄소 포집장치를 설명한다.
이하, 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 식품의 이산화탄소 포집장치의 주요 구성 요소들을 도면을 기초로 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 식품의 이산화탄소 포집장치는, 식품의 밀폐가 가능한 발효 용기(100), 발효 용기(100)에 기밀 결합되며 발효 용기(100)의 내부 공간으로 연결된 포집 튜브(110), 및 포집 튜브(110)가 기밀 연결되어 내부 공간의 하부까지 배치되며 액체가 수용되어 있는 포집 용기(117)를 포함한다.
이러한 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 식품의 이산화탄소 포집장치는, 발효 용기(100)에서 발생하는 이산화탄소가 포집 튜브(110)를 통해 포집 용기(117)의 액체 속에서 유출되도록 구성됨으로써 포집 용기(117)에 이산화탄소의 포집을 구현한다. 이산화탄소는 후술되는 바와 같이 포집 용기(117)에 있는 액체 및 첨가물과의 화학반응에 의해 고체 상태로 된다.
상기 발효 용기(100)는 식품이 저장되어 발효될 수 있는 내부 공간이 마련되며, 포집 튜브(110)가 통과하면서 기밀이 유지되는 뚜껑(101)이 상부에 마련된 것이다. 이러한 발효 용기(100)의 뚜껑(101)은 용기 상부에 나사 결합되거나 패킹에 의해 접촉되면서 결합될 수 있다.
포집 튜브(110)에는 액체의 액면에 이산화탄소를 투입하기 위한 테프론 막(111)이 배치될 수 있다. 테프론 막(111)은 발효 용기(100)의 뚜껑(101) 중앙부에 위치한다. 테프론 막(111)은 이산화탄소의 투과를 허용하며, 반대로 액체의 투과는 차단한다. 이에 따라 이산화탄소가 액체로 투입되어 용해된다.
상기의 발효 용기(100)로 배치되는 포집 튜브(110)의 일단부에는 기체가 포집 튜브(110) 측으로 유동하도록 필터(115)가 구비될 수 있다. 필터(115)는 기체의 투과를 허용하며, 액체상 물질의 통과를 차단하도록 구성될 수 있다. 필터(115)는 미소한 구멍들이 있는 막이나 스펀지가 사용될 수 있다.
포집 용기(117)의 상부에는 포집 튜브(110)가 통과하면서 기밀 유지가 가능하도록 포집 튜브(110)보다 직경이 작은 개구를 갖는 연질의 뚜껑(119)이 결합될 수 있다. 연질의 뚜껑(119)은 포집 용기(117)의 상부에 삽입되어 결합될 수 있다. 뚜껑(119)은 실리콘이나 연질의 고무로 마련될 수 있다. 포집 용기(117)와 뚜껑(119)은 내식성이 있는 재질일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 식품의 이산화탄소 포집장치는 발효 용기(100)의 식품으로 김치를 사용할 수 있다. 김치는 발효 과정에서 이산화탄소를 발생시키므로, 이산화탄소의 발생량을 측정함으로써 발효 정도를 파악할 수 있는 것이다.
상기의 포집 용기(117)에 있는 액체는 0.1N NaOH 용액이며, NaOH 두 분자와 이산화탄소 한 분자가 반응하여 Na2CO3와 H2O를 생성할 수 있다.
이산화탄소가 포집 튜브(110)를 통해 포집 용기(117)에 포집된 상태에서, 포집 용매와 동량의 0.1N BaCl2를 첨가하여 반응물을 침전시킨 후 페놀프탈레인 용액 2방울을 넣어 놓고, 0.1N HCl로 적정한다. 이 후에는 포집 용기(117)에 남은 0.1N NaOH의 용량을 확인함으로써 김치의 발효 중 발생된 이산화탄소의 함량을 알 수 있다.
이산화탄소의 함량을 산출하기 위한 산출식은 다음과 같다.
CO2(mg/100g)=(A*B*F-C*D*F)*44.01/2*100/S
A: NaOH 전체용량(mL)
B: NaOH의 몰농도
C: HCl 소비량(mL)
D: HCl의 몰농도
F: 시약(NaOH, HCl)의 factor값
S : 시료 무게(g)
이하, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 식품의 이산화탄소 포집장치의 주요 구성 요소들을 도면을 기초로 설명한다. 상기 본 발명의 하나의 실시 예들에 따른 식품의 이산화탄소 포집장치의 구성 요소들은 일부 균등 변형이 가능하며, 다음과 같이 발효 정도를 측정하기 위한 센서들에 추가될 수 있다. 이에 대해서 간단하게 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면, 발효 용기(100)에는 상부에서 포집 튜브(110)가 통과하는 영역에는 기밀 유지를 위한 테프론(112)이 배치될 수 있다. 즉 포집 튜브(110)는 테프론(112)이 감긴 상태로 용기의 뚜껑(101)을 통과할 수 있다. 테프론(112)은 주로 실링에 사용되는 테이프로 제공될 수 있다.
포집 용기(117) 속으로 배치되는 포집 튜브(110)의 타단부에는 기포 발생을 위한 기포 필터(116)가 구비될 수 있다. 포집 튜브(110)의 타단부는 액체 속으로 배치된다.
기포 필터(116)는 포집 튜브(110)로 유출되는 기체가 고르게 유출되면서 액체와 반응하도록 기포를 발생시키는 역할을 한다. 이러한 기포 필터(116)는 공기구멍들이 있는 구형상이나 중공의 얇은 블록형상일 수 있다.
상기의 발효 용기(100)의 뚜껑(101)에는 내부 온도 측정을 위한 온도 센서(121)가 마련될 수 있다. 온도 센서(121)는 뚜껑(101)을 관통하여 배치될 수 있으나, 이에 한정되진 않는다. 온도 센서(121)는 발효 용기(100)의 내벽부에 배치될 수 있다.
발효 용기(100)의 뚜껑(101)에는 압력 센서(122)가 마련될 수 있다. 압력 센서(122)는 발효 용기(100) 내부의 압력을 측정하기 위한 것이다. 이러한 압력 센서(122)는 발효 용기(100)에서 발생되는 기체에 의한 발효 용기(100)의 내부 압력을 알 수 있도록 배치되는 것이다. 압력 센서(122)에 의해 발효 용기(100)의 내부 압력을 측정함으로써 발효 용기(100)에서 발생되는 이산화탄소의 부피를 계산할 수 있으며, 포집 용기(117)에 포집되는 이산화탄소의 포집 부피를 계산할 수 있다.
한편 포집 튜브(110)에는 발효 용기(100)에서 포집 용기(117) 측으로 이산화탄소의 유동을 허용하거나 차단할 수 있는 개폐밸브(125)가 배치될 수 있다. 이러한 개폐밸브(125)는 포집 튜브(110)를 막거나 개방할 수 있도록 구성된다. 또한 개폐밸브(125)는 포집 용기(117)에서 발효 용기(100) 측으로 기체의 역류를 차단하거나 발효 용기(100) 측으로 외부 기체의 유입을 차단할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시 예들에 대하여 설명하였으나, 이를 기초로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 본질적인 기술 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다.
100: 발효 용기 101: 뚜껑
110: 포집 튜브 111: 테프론 막
112: 테프론 115: 필터
116: 기포 필터 117: 포집 용기
119: 뚜껑 121: 온도 센서
122: 압력 센서 125: 개폐밸브

Claims (10)

  1. 식품의 밀폐가 가능한 발효 용기;
    상기 발효 용기에 기밀 결합되며, 상기 발효 용기의 내부 공간으로 연결된 포집 튜브; 및
    상기 포집 튜브가 기밀 연결되어 내부 공간의 하부까지 배치되되, 액체가 가득 수용되어 있는 포집 용기를 포함하며,
    상기 발효 용기에서 발생하는 이산화탄소가 포집 튜브를 통해 상기 포집 용기의 액체 속에서 유출하여 상기 포집 용기에 이산화탄소의 포집을 구현하는 식품의 이산화탄소 포집장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 포집 튜브에는 상기 액체의 액면에 상기 이산화탄소를 투입하기 위한 테프론 막이 배치되는 식품의 이산화탄소 포집장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 액체는 0.1N NaOH 용액이며, NaOH 두 분자와 이산화탄소 한 분자가 반응하여 Na2CO3와 H2O를 생성하는 식품의 이산화탄소 포집장치.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포집 용기의 상부에는 상기 포집 튜브가 통과하면서 기밀 유지가 가능하도록 상기 포집 튜브보다 직경이 작은 개구를 갖는 연질의 뚜껑이 결합되는 식품의 이산화탄소 포집장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 발효 용기로 배치되는 상기 포집 튜브의 일단부에는 필터가 구비되며, 상기 필터는 기체의 투과를 허용하며, 액체상 물질의 통과를 차단하도록 구성되며,
    상기 포집 용기 속으로 배치되는 상기 포집 튜브의 타단부에는 기포 발생을 위한 기포 필터가 구비되는 식품의 이산화탄소 포집장치.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 뚜껑에는 온도 센서가 마련되는 식품의 이산화탄소 포집장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 뚜껑에는 압력 센서가 마련되는 식품의 이산화탄소 포집장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 발효 용기의 식품으로 김치를 사용하는 식품의 이산화탄소 포집장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 발효 용기의 상부에서 상기 포집 튜브가 통과하는 영역에는 기밀 유지를 위한 테프론이 배치되는 식품의 이산화탄소 포집장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 포집 튜브에는 개폐 밸브가 배치되는 식품의 이산화탄소 포집장치.
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