FirateTM (Far Infra_Red Radiation Technology)를 적용한 소금건조공정 생산성향상, 에너지코스트절감 및 세균감소효과의 실증

Abstract

초 록

본 연구는 식품건조 및 동.식물생장용 유리온실, 스마트팜 및 축사난방 등에 사용 목적으로 발명된 특허출원번호(10-2021-0097797) FirateTM 소재를 소금건조에 적용시 생산성, 에너지코스트 및 세균감소효과 실증사례연구를 양양에 위치한 (주)이안바이오에 시공된 FirateTM 건조설비를 활용하여 도출된 결과이다.

FirateTM소재를 적용한 원적외선 방출장치를 건조전 수분함량 5%수준인 소금의 최종건조공정에 섭씨 60도~65도 조건으로 적용한 결과, 기존 전기열풍기와 전기히터 구성의 건조결과에 비하여 절대건조시간은 100시간에서 4시간으로 25배 감소되었다.

시간당 전기에너지소비량은 기존대비 50%이하 수준으로, 총 건조시간을 고려하면 50배이상 절감되어 획기적인 생산성 향상 및 에너지절감을 달성하였다. 기존 건조방식 100시간 적용후 최선의 결과를 얻을 경우 함수율은 5%  1.75%로, Firate건조방식 4시간 적용 후 함수율은 5%  0.3%로 수치상 건조 생산성 및 결과는 물론 해당공정 관리자 및 작업자가 판단하는 정성적 건조품질 또한 월등히 향상된 결과를 얻었다.

또한 서울대학교 강동현 교수님과 Food Safety Engineering Lab(FSEL)의 도움으로 해당 건조 전후의 소금 내 미생물을 3회 반복 정량분석한 결과 평균값은, 호기성 일반세균(Aerobic)은 FirateTM FIR처리전 3.60 0.26(Log CFU/g) 에서 처리후 2.18 0.27(Log CFU/g) 으로 감소폭을 백분율 환산시 96.20%, 혐기성 일반세균(Anaerobic) 은 FirateTM FIR 처리전 2.85 0.85(Log CFU/g) 에서 처리후 2.26 0.62(Log CFU/g) 으로 백분율 환산시 74.30% 감소하여 통계적으로 유의미한 결과를 보여줌을 확인하였다. 그간 FSEL에서는 기존에 세균감소 테스트에 적용했던 원적외선장치들의 효과가 미미하여 주로 근적외선(Near Infra-Red) 장치를 연구에 적용해 왔었는데, FirateTM가 고무적인 세균감소결과를 보이므로 이를 적용한 다양한 실험을 수행할 가치가 있다고 인식하는 계기가 되었다.

본 연구는 건조대상물이 소금 한 종류 였고, 유해세균이 발견되기 어려운 심층해양수에서 추출된 소금결정을 대상으로 최종건조공정 전 고온으로 끓이는 자염공정 을 거치기 때문에 대장균 및 황색포도상구균과 같은 세균은 건조전에도 미검출되어 식품위생상 큰 영향을 끼치는 악성세균이 감소되는지의 여부는 확인할 수 없었다는 한계점과 시중에 출시된 여타 원적외선 장치들과의 직접 비교실험을 하지 못한 제약에도 불구하고 FirateTM 의 적용을 고려할 경우 참고할만한 기대효과를 보여줌과 동시에 푸드테크분야 가치사슬 상류에 위치하며 전세계적으로 막대한 시장잠재력이 존재하는 식재료 원물 건조공정에서 주목할만한 대안을 제시했다는 점에서 의미있는 연구라고 판단한다.

주요어: FirateTM, 원적외선, 농식품건조, 수산물건조, 에너지절감, 생산성향상, 세균감소, Carbon Foot Print, 푸드테크(FoodTech) , 애그테크(AgTech),

학번: 2021-2631

Abstract

This study is a result from activating the FirateTM heating filaments (Korean Patent Applying Number: 10-2021-0097797) which is developed for food dryer, heating solutions for glass house, cattle shed, pigpen and various application for other industries. Major intention of this study is to verify how FirateTM system would effectively increase productivity, save electric energy cost, and reduce hazardous bacteria when it applied as drying equipment installed at EanBio Co. at Yangyang, Kangwon Province.

FirateTM means patent filed metal microfiber heating filaments which radiate Far Infra-Red Rays. This filament radiate high volume FIR energy when electricity activate the material. As a result, total drying time has been reduced from 100hrs to only 4hrs with FirateTM system, which is 25times faster result than conventional drying methods, such as electric heat air circulators and radiators, has shown. Given the electricity consumption of FirateTM compared to conventional heaters in this case was 46% per hour, total electricity consumption savings show even more dramatic result of more than 50times of saving considering total drying time. (Drying conditions: temperature of 60~65C, water containment of 5% reduced to 0.3% at completion of the drying process with FirateTM Vs. under temperature of 60~65C, 5% reduced to 1.75% with conventional method). Workers at the process clearly reported that they can always get much better drying quality with FirateTM system due to nonuniform heating results from conventional methods by its nature.

According to quantitative analysis at SNU Food Safety Engineering Lab (FSEL) on bacteria before and after FirateTM FIR (Far-Infra Red) treatment, results show statistically meaningful as aerobic bacteria reduced from 3.33 0.58(Log CFU/g) to 1.87 0.23(Log CFU/g) after FIR and Anaerobic bacteria reduced from 3.79 0.55(Log CFU/g) to 2.98 0.10(Log CFU/g). SNU FSEL has focused on NIR (Near-Infra Red) and UV for bacteria elimination test as previous trials utilizing normal FIR equipment has shown insignificant results before FirateTM demonstrated a significantly encouraging result.

This study also has limitations as it only handles salt for drying target and other hazardous bacteria such as E.coli, fungus and staphylococcus aureus has not been detected even before FIR treatment as it goes through water boiling NaCL densification process and could not find the effectiveness regarding those bacteria. Also, this study did not directly compare FirateTM with other FIR heaters, however; this study provides noticeable alternatives in food-ingreant drying process which is positioned at upstream of all foodtech and agtech industry. If this technology to be accepted as a de facto standard in the industry, it may significantly contribute to reduce carbon foot print by energy savings.

Keywords: FirateTM, Energy Saving, Productivity, Bactria reduction, Carbon Foot Print FoodTech, AgTech, Far Infra Red, Drying process

Student ID: 2021-26312