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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 폐염수 방출에 의한 환경오염의 방지 및 천일염과 공업용수 등의 재활용을 위한절임염수 처리기술 및 폐수처리 기술 개발의 기초 연구로서, 고랭지배추를 통배추와 세절배추의 형태로 절이는 과정 중에 생성된 폐염적수와 폐세척수의 특성을 절임공정의 단계별로 비교 조사하였다.
제안 방법
- 통배추는 세로로 4등분하고 세절배추는 4X5 cm의 크기로 잘라서(15) 준비한 후 10kg의 배추를 초기 염 농도 16.7%"%천일염 5 kg, 물 25 kg)의 염수에 물간법으로 절였다. 상온에서 통배추는 2시간마다 한번씩 뒤집어 주면서 6시간을 절였고, 세절배추는 2시간 염지하였다.
- Atago S-28E, Japan), 굴절당도계 (refractometer, Atago N-1E, Japan) 및 pH meter(Hanna 8521. USQ를 사용하여 3회 반복 측정하였다.
- 각 시료 염수를 1 ml 취하여 단계적으로 희석한 후 tryptone glucose extract agar 배지를 이용하여 각 희석액 0.1 ml를 도말하여 30℃에서 24시간 평판 배양한 후, 생균수를 계측하였다.
- 김치 제조공정 중에 발생하는 고농도 염적수에 의한 환경오염방지 및 수자원과 천일염 재활용연구의 기초연구로서, 통배추와 세절배추의 절임과정 중에 발생하는 폐염수의 염도, pH, 가용성 고형물, 미생물 생균수를 측정하여 절임공정의 단계별로 비교 조사하였다. 염도는 초기염수와 절임염수에서 14-16%, 세척과정후에는 0~2%이며 탈수액는 4%정도이고 절임공정에서 배출되는 혼합수는 6~8%의 염도를 나타내고 있다.
- 7%"%천일염 5 kg, 물 25 kg)의 염수에 물간법으로 절였다. 상온에서 통배추는 2시간마다 한번씩 뒤집어 주면서 6시간을 절였고, 세절배추는 2시간 염지하였다. 절인 통배추와 세절배추를 각 10kg의 물에 3회 연이어 세척한 후 채반에 18시간동안 탈수하였다.
- 상온에서 통배추는 2시간마다 한번씩 뒤집어 주면서 6시간을 절였고, 세절배추는 2시간 염지하였다. 절인 통배추와 세절배추를 각 10kg의 물에 3회 연이어 세척한 후 채반에 18시간동안 탈수하였다.(17) 이 과정에서 초기염수, 절임염수, 각 세척수와 탈수액 및 혼합수(절임염수+각 세척수+탈수액의 부피비율 혼합액)의 시료를 채취하였고, 1회 절임후 염수에 천일염을 첨가하여 염도를 맞춘 뒤 2회 절임의 염수로 재사용하는 방식으로 절임공정을 5회 반복한 후 각각의 절임 염수 및 세척수 등의 시료를 취하였다.
- 통배추와 세절배추의 5회 절임염수 반복재사용 절임공정을 실시한 후 생성되는 폐염수, 폐세척수의 염도를 측정한 결과는 Fig. 1과 같다. 초기염수.
대상 데이터
- 본 실험에서 사용한 배추는 1998년 8월 유성 소재 한화스토아에서 구입한 강원도 둔내산 고랭지배추이며 소금은 (주)동양소금의 천일염 (NaCl 80%이상)을 구입하여 사용하였다.
이론/모형
- 일반적으로 해수 또는 염소이온이 다량 함유된 시료에 적용하는 알칼리성 산화환원 적정법(18)을 채택하여 화학적 산소요구량을 측정하였다. 각 시료 염수 30 ml에 20% NaOH 1 ml를 넣어 알칼리성으로 하고, 0.
성능/효과
- 1회 초기염수는 배추를 절이기 전의 염수로 해수의 pH와 비슷한 수치를 나타냈으며, 절임반복횟수가 증가함에 따라 배추로부터 용출되는 가용성 고형물, 유기산 및 염류 등의 중가 및 누적으로 절임수가 산성화됨을 보여주었다. 또한, 절임과정을 반복함에 따라 발효가 진행되어 pH가 낮아지는 것으로 추정된다.
- 혼합수에서 특히 높게 나타났다. 1회 초기염수의 미생물 생균수를 보면 통배추에서는 전혀 측정되지 않았고, 세절배추에서는 33X lO'CFU/ml로 나타났으며 통배추의 2, 3회 세척수에서도 거의 미생물 생균이 나타나지 않았는데, 세절배추의 2, 3회 세척수에서는 3-8OX 104 CFU/ml로 나타났다. 그리고 통배추와 세절배추 모두 탈수액에서의 미생물 생균수는 2X 106~5 X107 CFU/ml로 가장 높게 나타났는데, 이것은 배추내 젖산균의 발효에 의한 것으로 생각된다.
- 가용성 고형물의 함량은 흔합수가 8l, Brix 이며 초기염수와 절임염수에서 15°Brix> 넘는 높은 경향을 보였고, 절임횟수를 반복함에 따라 중가하였으며 통배추의 폐염수가 세절배추보다 전반적으로 높게 나타났다. COD는 탈수액에서 약 50 ppm, 혼합수는 초기염수와 절임염수와 비슷한 약 40 ppm의 수치를 보였고 절임횟수 간에 큰 폭의 차이를 보였으며 통배추보다 세절배추의 폐염수의 COD가 높은 수치를 나타내었다. 미생물 총균수는 탈수액을 제외한 폐염수에서 4X106 CFU/ml이하의 수치를 나타내었고, 전체적으로 세절배추의 시료에서 통배추보다 더 높았다.
- 3와 같다. 가용성 고형물의 함량은 두 시료 모두에서 절임횟수를 반복할수록 배추의 당류, 유기산 등이 용출되어서 증가하였고, 세척을 3회 반복함에 따라서는 감소하여 0에 가까워졌다. 절임염수, 탈수액, 혼합수의 가용성 고형물의 함량은 통배추 시료가 세절배추 시료보다 높았으나, 각 세척수의 가용성 고형물 함량은 세절배추에서 통배추보다 더 높았다.
- 초기염수, 절임염수, 탈수액 그리고 혼합수는 절임공정 횟수를 반복할수록 염도가 증가하였고, pH는 점점 낮아졌다. 가용성 고형물의 함량은 흔합수가 8l, Brix 이며 초기염수와 절임염수에서 15°Brix> 넘는 높은 경향을 보였고, 절임횟수를 반복함에 따라 중가하였으며 통배추의 폐염수가 세절배추보다 전반적으로 높게 나타났다. COD는 탈수액에서 약 50 ppm, 혼합수는 초기염수와 절임염수와 비슷한 약 40 ppm의 수치를 보였고 절임횟수 간에 큰 폭의 차이를 보였으며 통배추보다 세절배추의 폐염수의 COD가 높은 수치를 나타내었다.
- 추측된다. 또한 절임과정에서 초기염수와 절임염수간의 COD값의 차이를 보면 절임을 반복할수록 통배추는 7.5ppm(l 회 반복 후), 9ppm(2회 반복 후), 2.6ppm(3회 반복 후)만큼씩 증가하였고, 세절 배추에서는 11.9ppm(l회 반복 후), 7ppm(2회 반복 후), 9.4ppm(3회 반복 후)만큼 중가하였다. 이는 배추에서 용출된 환원성 물질의 증가에 의한 것으로 생각되며 통배추보다 세절배추에 의한 중가폭이 더 큰 것을 알 수 있다.
- COD는 탈수액에서 약 50 ppm, 혼합수는 초기염수와 절임염수와 비슷한 약 40 ppm의 수치를 보였고 절임횟수 간에 큰 폭의 차이를 보였으며 통배추보다 세절배추의 폐염수의 COD가 높은 수치를 나타내었다. 미생물 총균수는 탈수액을 제외한 폐염수에서 4X106 CFU/ml이하의 수치를 나타내었고, 전체적으로 세절배추의 시료에서 통배추보다 더 높았다.
- (3,4)" 김치의 절임공정에서 발생하는 폐염수는 배추를 절이고 난 후 배출되는 염적수와 절임을 마친 배추의 세척과정에서 발생하는 세척수로 분류된다. 설문조사 결과, 배추의 절임시 사용된 염수의 재사용 빈도는 조사업체 가운데 3회가 가장 많았고, 겨울철에는 5회까지 반복 사용하는 것으로 조사되었는데, 반복 사용할 때 적절한 처리를 하지 않는 경우가 대부분으로 조사되어, 반복 사용된 염수에 존재하는 당류 등의 가용성물질 및 미생물 등이 배추에 영향을 줄 뿐만 아니라이 절임배추로 제조한 김치의 맛, 향, 조직감, 저장성 등에 영향을 미칠 것으로 판단된다.
- 한 둥"%에 의하면 절단방법을 각기 달리한 배추를 10℃, 15% 염수로 15시간 절인후 배추의 부위별염도를 측정한 결과 각 그룹별 배추에 있어서 통배추군 보다 반절배추군이 평균과 각 부위별 염도에서 더높은 값을 나타내어 절단할수록 염분 흡수가 많이 됨을 보고하였다. 세척수의 염도는 0-2.6% 이하로 매우낮은 값을 나타내어 간단한 처리과정을 거친다면 재활용할 수 있는 수자원으로서의 가능성을 보여주었다.
- 생각되며. 이 결과로 보아, 절임염수를 재활용함에 있어서 미생물의 오염은 크게 문제가 되지 않으리라고 생각된다. 김치 절임공정중 생성된 폐염수에 관한 보고에 의하면 절임횟수를 10회 반복하여 절임염수 내의 미생물 변화를 관찰하였을때, 미생물의 종류는 대부분 젖산균이고, 미생물의 숫자는 절임횟수 8회(16X10。CFU/ml)이후부터 급격하게 중가하였다.
- 가용성 고형물의 함량은 두 시료 모두에서 절임횟수를 반복할수록 배추의 당류, 유기산 등이 용출되어서 증가하였고, 세척을 3회 반복함에 따라서는 감소하여 0에 가까워졌다. 절임염수, 탈수액, 혼합수의 가용성 고형물의 함량은 통배추 시료가 세절배추 시료보다 높았으나, 각 세척수의 가용성 고형물 함량은 세절배추에서 통배추보다 더 높았다. 이는 세절배추를 2시간 절이는 동안 가용성 고형물보다 수분이 먼저 용출되었기 때문에 절임염수에서 가용성 고형물의 함량이 낮았고, 세척을 함에 있어서는 세절배추가 통배추보다 표면적이 크기 때문에 더 많은 가용성 고형물이 용출되었을 것으로 추측된다.
- 초기염수. 절임염수, 탈수액의 염도는 절임공정을 반복할수록 점차 증가하였고 세척수의 염도는 세척반복에 따라 낮아졌다. 초기염수는 14~16%, 절임 후 염수는 12-14%, 세척수는 1회 약 2-2.
- 4에 나타내었다. 절임횟수를 반복함에 따라 통배추의 시료에서는 초기염수, 절임염수, 혼합수의 COD 가 반복에 따라 증가하였으나, 세절배추에서는 5회 반복함에 따라 일정한 변화의 경향성은 보이지 않았다.
- 청정지역에서 폐수의 COD 배출 허용기준을 보면, 1일 배출량이 50 ppm 이하인데(20), Fig. 4의 COD 값을 보면 통배추와 세절배추의 5희 연속 절임공정 후의 혼합액에서는 50 ppm 이상의 COD값을 나타내어 적합한 처리 없이는 비교적 높은 오염도의 폐수가 방출될 수 있음을 시사하였다.
- 염도는 초기염수와 절임염수에서 14-16%, 세척과정후에는 0~2%이며 탈수액는 4%정도이고 절임공정에서 배출되는 혼합수는 6~8%의 염도를 나타내고 있다. 초기염수, 절임염수, 탈수액 그리고 혼합수는 절임공정 횟수를 반복할수록 염도가 증가하였고, pH는 점점 낮아졌다. 가용성 고형물의 함량은 흔합수가 8l, Brix 이며 초기염수와 절임염수에서 15°Brix> 넘는 높은 경향을 보였고, 절임횟수를 반복함에 따라 중가하였으며 통배추의 폐염수가 세절배추보다 전반적으로 높게 나타났다.
- 초기염수와 절임염수의 COD값은 Fig. 3의 가용성고형물의 함량변화와 절임 반복에 따라 대체로 비례적인 상관관계를 갖는 것으로 나타났다.
- 이는 세절배추를 2시간 절이는 동안 가용성 고형물보다 수분이 먼저 용출되었기 때문에 절임염수에서 가용성 고형물의 함량이 낮았고, 세척을 함에 있어서는 세절배추가 통배추보다 표면적이 크기 때문에 더 많은 가용성 고형물이 용출되었을 것으로 추측된다. 통배추와 세절배추 절임염수의 pH와 가용성 고형물의 함량을 비교하여 살펴보면 절임을 반복할수록 절임염수의 유기산 및 당류, 염류의 중가로 pH는 낮아지면서 가용성 고형물의 함량은 점차 증가함을 알 수 있었다.
- 통배추와 세절배추의 절임공정 중 미생물 생균수는 탈수액과 혼합수에서 특히 높게 나타났다. 1회 초기염수의 미생물 생균수를 보면 통배추에서는 전혀 측정되지 않았고, 세절배추에서는 33X lO'CFU/ml로 나타났으며 통배추의 2, 3회 세척수에서도 거의 미생물 생균이 나타나지 않았는데, 세절배추의 2, 3회 세척수에서는 3-8OX 104 CFU/ml로 나타났다.
- 통배추와 세절배추의 절임과정중의 pH 변화는 Fig. 2와 같으며, 절단방법에 따른 pH변화의 큰 차이는 보이지 않아서, 1회 초기염수의 pH가 8.63으로 높았고 초기염수, 절임염수, 혼합수의 pH는 절임공정을 반복할수록 낮아졌다.
- 그리고 통배추와 세절배추 모두 탈수액에서의 미생물 생균수는 2X 106~5 X107 CFU/ml로 가장 높게 나타났는데, 이것은 배추내 젖산균의 발효에 의한 것으로 생각된다. 통배추와 세절배추의 절임염수의 미생물 생균수는 절임을 5회반복할수록 크게 증가하지 않았는데 이는 절임염수의 염도가 높아 번식하지 못한 것으로. 생각되며.
- 4% 정도로 1회 절임과정에서 통배추와 세절배추 사이에 큰 차이가 없었다. 혼합수의 염수는 통배추와 세절배추에서 모두 약 7%의 염도를 나타내어 김치제조 공장에서 배출되는 폐수의 염도가 매우 높음을 확인할 수 있었다. 초기염수의 염도 측정값은 각각 14%와 14.
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