KR20130038891A - 마이크로웨이브 플라즈마 살균시스템을 이용한 김치 절임수의 미생물 저감화 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 살균소독 효과가 우수하면서도 유해성이 없는 마이크로웨이브 플라즈마를 김치 절임수에 적용, 처리함으로써 김치 절임수를 살균소독하는 장치 및 방법에 관한 것 이다. 본 발명에 있어서 김치 절임수에 마이크로웨이브 플라즈마를 이용하여 발생된 마이크로웨이브와 자외선에 의해 살균소독 처리된 김치절임수는 미생물학적 위해인자를 감소시킴으로써 절임수의 반복적인 사용을 통한 재활용이 가능하기에 김치제조 공정에 있어서 소금 사용량을 줄이는 효과가 있다.
Description
본 발명은 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 김치 절임수의 살균소독 장치 및 살균소독 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마이크로웨이브 및 자외선을 사용하여 살균효과가 우수하면서도 유해성이 없는 김치절임수의 살균소독 장치 및 방법을 제공한다.
김치의 제조는 배추 또는 무 등의 소금 절임과정으로 시작되는데, 현재 김치 공장 현장에서의 배추의 절임과정에서 절임수가 미생물학적으로 안전성이 검증되지 않은 상태로 재사용 되고 있다. 절임수의 재사용 빈도는 여름철 3회, 겨울철 5회 이상까지 반복 사용하는 것으로 조사되었는데, 이러한 반복 사용 시 김치절임수의 미생물 수 저감화를 위한 적절한 살균소독 처리를 전혀 하지 않는다. 따라서 반복 사용되는 김치절임수에 상당량 존재하는 미생물 및 가용성 물질 등이 절인 배추뿐만 아니라 최종 제조된 김치의 맛, 향, 조직감, 저장성 등 품질에도 영향을 미친다.
김치 제조 시 사용되는 재료들의 대부분이 토양에서 수확하기 때문에 대장균군(coliforms) 등 다양한 미생물 오염 등에 의해, 적절한 처리가 없을 시 위생적으로 크게 문제가 된다. 또한 김치는 다른 가공식품과는 달리 별도의 살균처리를 하지 않고 발효를 통하여 제조하기 때문에 김치의 원부재료로부터 이행되는 내염성의 유산균을 비롯한 세균 및 효모 등에 의해 발효가 이루어지면서 이상발효가 일어날 수 있어서, 김치의 표준화 된 품질 유지를 위해서는 원부재료 및 절인 배추의 미생물학적 안전성은 반드시 확보되어야 한다.
또한 배추 절임과정에서 고염도의 김치절임수가 대량으로 배출되는데, 절임을 위해 사용한 염수를 재사용하지 않고 그대로 버릴 경우 많은 양의 소금 등이 낭비하게 되고, 또한 절임 후 발생하는 염수의 염농도가 높기 때문에 폐기 시 수질을 오염시킬 우려가 있어 폐수처리 비용 등의 문제가 발생하고 있어, 배추 절임수의 재활용을 위한 여러 기술이 연구, 개발되고 있다.
대한민국 특허등록번호 제10-0668278호에서는 사용된 배추 절임용 폐염수에 오존처리를 하여 살균하여 재활용하는 장치 및 방법에 대해 기재하고 있으며, 대한민국 특허등록번호 제10-0377542호에서는 절임시 발생하는 폐수 및 세척수를 금속망 처리조, 모래조 및 활성탄조를 순차적으로 통과시켜 정수 처리하고 추가적으로 오존처리하는 절임염수 및 세척수의 재활용 방법에 관하여 기재하고 있으나, 오존처리는 낮은 농도에서도 주변 공기를 오염시킬 뿐만 아니라 작업장에 있는 사람들의 눈이나 호흡기에 영향을 끼치는 등 건강에 위협이 되는 문제가 있다.
대한민국 특허등록번호 제10-0523724호에서 마이크로웨이브 플라즈마를 사용하여 고형의 물질을 살균소독하는 복합 건식 살균장치에 대하여 기재하고 있으나, 이는 고형의 물질에 사용하는 것으로 한정된다.
본 발명에서는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용하여 김치 절임수를 살균소독함으로써 절임수의 미생물학적 위해인자를 제거하고 또한 절임수를 재활용하여 김치제조 절임공정에 사용되는 소금 사용량을 줄임으로써, 살균소독력이 우수하고 유해성이 없으며 김치 절임의 제조 비용을 절감할 수 있는 절임수 살균소독 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 사용한 마이크로웨이브 플라즈마는 일반적으로 사용하고 있는 폐수처리 기술의 난분해성 물질의 잔류, 슬러지 생성, 다량의 화학약품 사용으로 인한 설비비나 운전비용 등의 문제점을 보완하고, 또한 화학 첨가제 사용, 열처리 등의 방법이 필요치 않아 제조된 김치의 맛과 조직감이 저하되는 문제를 해결 할 수 있다.
본 발명에서는 마이크로웨이브 플라즈마 살균장치를 사용하여 배추 절임수를 자외선으로 살균소독하는 공정을 통해 절임수의 미생물학적 위해인자 감소를 통한 절임수의 재활용을 달성하고자 한다.
본 발명은 마이크로웨이브 플라즈마 살균장치를 김치 절임수에 적용, 사용하는 것으로, 식품에 사용해도 되는 안전한 살균방법인 마이크로웨이브 플라즈마를 김치 절임수에 처리함으로써, 김치의 미생물학적 안전성을 확보할 뿐만 아니라, 절임수를 재활용함으로써 김치 절임의 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 김치 절임수를 살균소독하는 과정을 도식화한 공정도이다.
도2는 본 발명에 사용된 마이크로웨이브 플라즈마 살균장치를 나타낸다.
도2는 본 발명에 사용된 마이크로웨이브 플라즈마 살균장치를 나타낸다.
본 발명에서 사용한 마이크로웨이브 플라즈마 살균소독 장치는 처리 후에 염도의 변화가 없으면서도 높은 살균력을 갖는 김치 절임수의 재활용에 적합한 것이다. 일반적으로 사용하고 있는 폐수처리 기술은 미생물을 이용한 생물학적 처리기술과 물리화학적 처리기술로 나눌 수 있는데, 생물학적 처리의 경우 김치 또는 채소 절임수의 재활용에는 부적합하고 또한 기존의 물리화학적 처리기술은 많은 양의 슬러지가 생성되거나 다량의 화학약품 사용 등으로 인하여 설비비나 운전비용이 많이 드는 문제점이 있다. 이에 반하여 본 발명에서 사용하고자 하는 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 절임수 처리 방법은 반영구적 무전극 자외선램프를 사용함으로써 효과적인 살균력을 지님과 동시에 기존 방법들에 비하여 운영 및 유지 비용의 부담이 적어 경제적이면서도 슬러지나 난분해성 물질이 생성되지 않아 친환경적이다.
본 발명의 마이크로웨이브 플라즈마 살균소독 장치 및 방법은 김치 절임수 뿐만 아니라, 단무지, 오이지, 장아찌 등 절임식품 제조공정에서 사용되는 모든 종류의 염수에 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서는 마이크로웨이브 플라즈마를 사용하여 김치 또는 채소 절임수에 적용, 살균 처리하는 것을 특징으로 한다. 마이크로웨이브 플라즈마 장치에 의해 발생되는 자외선 중 UV-C는 수용액 에 존재하는 유해 세균의 DNA 변형을 일으켜 살균시키고, 또한 마이크로웨이브는 수중으로 직접 조사되어 물리적인 살균처리를 병행한다.
본 발명의 절임수 처리장치는 배추를 염수에 절이는 절임탱크(1); 염수탱크에 염수를 유입 또는 유출시키는 펌프(2, 6) 및 염수의 부유물을 여과하는 필터(3, 7); 여과된 염수 및 살균과정을 거친 염수가 유입되는 염수탱크(4); 유출된 염수를 살균하는 마이크로웨이브 플라즈마 살균기(8)로 구성된다(도 1 참조). 도 1에서 도시된 바와 같이 배추 절임탱크(1)에서 사용된 절임수가 펌프(2)와 필터(3)를 거쳐 염수탱크(4)로 유입되면 이 염수는 다시 펌프(6)를 거쳐 마이크로웨이브 플라즈마 살균기(8) (도 2)를 거치게 된다. 상기 필터는 금속으로 된 2단 여과망으로 pore size가 10-30 mm, 2-5 mm 크기의 2단 여과체로 구성되어 있다. 상기 마이크로웨이브 플라즈마 살균기(8)는 염수공급관(10), 살균조(20), 마이크로웨이브 발생장치(30a, 30b), 마이크로웨이브 전송 선로(40), 플라즈마 램프(50) 및 염수배출관(60)으로 구성되어 있다(도 2 참조).
마이크로웨이브 발생장치는 고전압 발생기(30a)와 연결된 마그네트론(30b)으로 2450 MHz 주파수를 갖는 마그네트론을 사용하는 것이 바람직하다.
마그네트론(30b)을 통해 발생된 마이크로웨이브는 마이크로웨이브 전송선로(40)를 통해 전달되어 플라즈마 램프(50)로 공급되게 된다.
플라즈마 램프(50)는 무전극 형태의 것으로, 그 재질이 석영으로 이루어져 있으며, 전극이 없이 그 내부에 마이크로웨이브에 의해 자외선을 발생시킬 수 있는 알곤과 같은 가스가 봉입되어 있고, 마이크로웨이브가 플라즈마 램프(50)의 내부에 봉입된 가스를 여기시켜 자외선을 발생시키게 된다.
이때 발생되는 자외선은 살균능력을 가진 254nm 근방의 파장뿐만 아니라 공기 중의 산소와 반응하여 오존을 발생시키는 185nm 근방의 파장을 포함하는 UV-C 대역(110-280 nm)의 자외선이 되도록 하는 것이 바람직하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로써, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 1. 마이크로웨이브 플라즈마 살균기를 통과한 후 김치 절임수의 미생물 감균효과
살균소독기에 의한 김치절임수의 미생물 수 감소를 측정하기 위하여 마이크로웨이브 플라즈마 살균기의 통과 전과 후의 각 시료 10ml를 취하여 멸균백에 넣고 희석액 9배량의 0.1% 펩톤수를 가한 후 3분 동안 균질화하였다. 그리고 거즈에 거르고 0.1% 펩톤수로 희석한 후 각각의 선택배지에 분주하였고, 형성된 집락(colony) 수를 계수하여 CFU(colony forming unit)로 표기하였다. 일반 세균은 PCA(plate count agar, Difco Co., Detroit, MI, USA)배지를 사용하여 37℃에서 48시간 배양한 후 집락 수를 계수하였고, 효모 및 곰팡이는 PDA(potato dextrose agar, Difco Co., Detroit, MI, USA)배지를 사용하여 37℃에서 72시간 배양한 후 집락 수를 계수하였다. Esherichia coli는 MacConkey agar(Difco Co., Detroit, MI, USA) 배지를 사용하여 37℃에서 24시간 배양한 후 붉은색 집락수를 계수하였으며, coliform은 Petrifilm coliform count plate(3M Co., St. Paul, MN, USA)를 사용하여 37℃에서 24시간 동안 배양한 후 기포가 형성된 붉은색 집락 수를 계수하였다.
| 미생물 종류 | 살균하기 전의 절임수 | 마이크로웨이브 플라즈마 살균기 통과한 절임수 |
| 총 호기성 박테리아 | 4.89 | 0.77 |
| Yeasts and molds | 3.56 | 불검출 |
| E. coli | 3.64 | 불검출 |
| Coliform | 1.45 | 불검출 |
(Unit : Log CFU/g)
표 1에서 볼 수 있듯이 살균하기 전의 김치절임수의 경우 상당량의 유해 미생물이 검출되는 것에 반하여 본 발명에서 사용된 마이크로웨이브 플라즈마를 이용하여 살균소독한 절임수는 살균하기 전의 절임수의 미생물 수와 비교하여 높은 미생물 수 감소 효과를 얻는다. 따라서 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 살균소독 방법은 김치 절임수의 미생물학적 위해 인자를 감소시킴으로써 반복 사용을 통한 김치절임수의 재활용이 가능하다.
1: 절임탱크 10: 염수공급관
2: 펌프 20: 살균조
3: 필터 30a: 고전압 발생기
4: 염수탱크 30b: 마이크로파 발생장치
5: 교반기 40: 마이크로웨이브 전송선로
6: 펌프 50: 플라즈마 램프
7: 필터 60: 염수배출관
8: 마이크로웨이브 플라즈마 살균기
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3: 필터 30a: 고전압 발생기
4: 염수탱크 30b: 마이크로파 발생장치
5: 교반기 40: 마이크로웨이브 전송선로
6: 펌프 50: 플라즈마 램프
7: 필터 60: 염수배출관
8: 마이크로웨이브 플라즈마 살균기
Claims (3)
- 김치 절임탱크(1), 염수를 유입 또는 유출하는 펌프(2, 6), 염수의 부유물을 여과하는 필터(3, 7), 여과 및 살균을 거친 염수가 유입되는 염수탱크(4), 미생물 살균기(8)로 구성되는 김치절임수의 살균 소독장치에 있어서, 상기 살균기(8)가 염수공급관(10), 살균조(20), 마이크로웨이브 발생장치(30a, 30b), 마이크로웨이브 전송선로(40), 플라즈마 램프(50) 및 염수배출관(60)으로 이루어진 것이 특징인 김치 절임수의 살균 소독장치.
- 제1항의 살균기를 사용하여 마이크로웨이브 발생장치의 고전압 발생기(30a)와 연결된 2450MHz의 주파수를 가지는 마그네트론(30b)으로 마이크로웨이브를 발생시켜 마이크로웨이브 전송선로(40)를 통해 전달되어 플라즈마 램프(50)로 공급되고, 상기 마이크로웨이브가 플라즈마 램프(50)의 내부에 봉입된 가스를 여기시켜 살균력이 있는 254nm파장의 자외선을 발생시킴과 동시에 공기중의 산소와 반응하여 오존을 발생시키는 UV-C대역 파장의 자외선을 발생시켜 살균함을 특징으로 하는 절임수의 절임수 미생물 살균 소독 방법.
- 제1항의 김치절임수는 김치, 단무지, 오이지, 채소 장아찌 절임식품 제조공장에서 사용되는 염수 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 절임수 미생물 살균 소독 방법.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101669185B1 (ko) | 2015-08-24 | 2016-11-10 | 한국식품연구원 | 배관용 플라즈마 살균장치 |
| CN113104927A (zh) * | 2021-03-29 | 2021-07-13 | 成都科衡环保技术有限公司 | 一种用于高含盐难降解有机废水的处理装置及处理方法 |
| US11229095B2 (en) | 2014-12-17 | 2022-01-18 | Campbell Soup Company | Electromagnetic wave food processing system and methods |
-
2013
- 2013-03-06 KR KR1020130023740A patent/KR20130038891A/ko active Search and Examination
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| CN113104927B (zh) * | 2021-03-29 | 2023-03-31 | 成都科衡环保技术有限公司 | 一种用于高含盐难降解有机废水的处理装置及处理方法 |
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