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문제 정의
- 원적외선 가열은 열원에서 나온 전자파가 공기와 같은 매체의 영향을 받지 않고, 피가열 물체에 직접 도달하여 피가열물체의 파장과 같은 원적외 선 파장이 흡수된 후 열로 변하여 스스로 내부온도를 상승시키기 때문에 건조시간의 단축은 물론 제품의 품질을 향상시킬 수 있다(8). 본 연구에서는 원적외선건조방법과 원적외선 건조기에 진공장치를 부착한 원적외선-진공건조기를 이용하여 참나물의 건조방법을 서로 비교함으로써 건조된 참나물의 품질특성을 평가 검토하였다.
제안 방법
- 10명의 대학원생을 관능검사 요원으로 선발하여 건조 방법 과 건조온도를 달리한 시료에 대해 재수화 후의 외 관과 색깔 및 종합적 인 기호도에 대해 '대단히 나쁘다'는 1점, '대단히 좋다'를 5점으로 하는 5점 채점법에 의해 관능검사를 실시하였다.
- 건조로 실린더 내를 진공상태로 유지하기, 위해 진공 펌프와 연결할 수 있는 밸브가 건조로 실린더 통에 설치되어 있으며 건조로 내의 내용물을 원적외선으로 가열할 수 있도록 건조로 실린더 내벽을 원적외선 파장에서 복사열이 높은 재료로 코팅하였고, 건조로 실린더 외부에 열선 코일을 장착하였다. 건조로 실린더 내의 압력은 진공계를 설치하여 측정하였으며 온도를 PID 제어 에 의해 항상 일정하게 유지할 수 있도록 콘트롤 박스를 제작하여 사용하였다. 실험시 장치의 작동순서는 먼저 건조로의 개폐문을 열어 건조로 내에 건조물을 넣은 후 개폐문을 닫고 건조 온도를 제어 판넬에서 설정한 후 건조로의 공기 밸브와 진공 펌프의 공기 유입구를 연결한 다음 제어 판넬과 진공 펌프를 작동하였다.
- 건조시료의 표면색도는 Chroma meter CR310(Minolta, Co., Ltd., Japan)를 이 용하여 L값(lightness), a값(redness), b값(yellowness) 및 z)E로 나타내었으며, 각각의 시료 표면 3곳을 3회 반복하여 측정하였다. 여기서 /E는 초기값에 대한 색차로 다음과 같은 식으로 계산하였다.
- 건조하기 전에 50 g씩 시료를 취 하여 미 리 중량을 측정한 후 건조방법과 건조온도에 따라 매시간마다 중량을 측정 하여 건조 전의 시료무게 에 대한 중량감소량을 백분율로 표시함으로써 수분함량의 변화를 조사하였다.
- 건조로 실린더 내의 압력은 진공계를 설치하여 측정하였으며 온도를 PID 제어 에 의해 항상 일정하게 유지할 수 있도록 콘트롤 박스를 제작하여 사용하였다. 실험시 장치의 작동순서는 먼저 건조로의 개폐문을 열어 건조로 내에 건조물을 넣은 후 개폐문을 닫고 건조 온도를 제어 판넬에서 설정한 후 건조로의 공기 밸브와 진공 펌프의 공기 유입구를 연결한 다음 제어 판넬과 진공 펌프를 작동하였다. 건조로 내의 온도 및 압력은 외부에 설치되어 있는 압력 및 온도 게이지를 통하여 확인되 며, 건조로 내의 온도는 온도 센서를 통해 입력되는 신호를 통하여 제어 판넬에서 자동으로 일정하게 유지하게 된다.
- 3 n?의 용량으로 수봉식 진공펌프, 건조실, 컨트롤 박스 및 주변기기로 구성하여 실험용 규모로 제작하였다. 원적외선 장치는 기존의 원적외선 히터를 개조하여 진공조에 투입하였으며 참나물의 건조는 50°C, 60°C 및 70°C에서 원적 외선 건조 또는 원적외선-진공건조를 행하여 건조하였다. 건조시간은 건조 시료의 중량변화가 거의 없는 시간을 건조 종점으로 하였다.
- 본 실험 에 사용된 진공건조기 는 0.3 n?의 용량으로 수봉식 진공펌프, 건조실, 컨트롤 박스 및 주변기기로 구성하여 실험용 규모로 제작하였다. 원적외선 장치는 기존의 원적외선 히터를 개조하여 진공조에 투입하였으며 참나물의 건조는 50°C, 60°C 및 70°C에서 원적 외선 건조 또는 원적외선-진공건조를 행하여 건조하였다.
- 참나물을 원적외선 건조기와 원적외선-진공건조기를 사용하여 건조할 때 건조조건에 따른 건조속도, 색도, 미생물 변화, 갈변도, 수화복원성 및 관능검사 등 건조 참나물의 품질변화에 미치는 영향을 조사하였다. 참나물의 건조속도는 건조온도를 50°C, 60°C 및 70°C로 하여 원적 외선-진공건조를 하였을 때는 원적외선 건조한 경우보다 건조 시간이 약 17% 이상 단축되었다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 참나물은 춘천 시내의 농산물 도매상가에서 구입하여 사용하였다.
성능/효과
- 건조 전에는 참나물의 총균수와 효모 및 곰팡이 의 수가 각각 약 7 〜8 log CFU/g 정 도 존재하였으나 건조 후에는 건조온도가 높을수록 그리고 건조 시간이 길어질수록 감소하였으나 건조방법에는 큰 영향을 받지 않았다. 50°C에서 8시간 동안 건조하였을 때 원적외선-진공건조 및 원적외선 건조 모두 총균수는 약 1.2 log CFU/g 감소하였으나 60°C에서는 약 3 log CFU/g 정도 감소된 것으로 보아 건조하는 동안 총균수는 건조방법 에는 별영 향을 받지 않았으며 온도가 증가할수록 사멸효과가 더 큰 것으로 나타났다. 한편, 효모 및 곰팡이 의 경 우, 전반적 으로 총균수의 경 우와 비 슷한 경 향을 나타내었으며 70°C 건조시 에 총균수에 비 하여 사멸 효과가 약간 증가하는 경 향을 나타냈다.
- 원적 외선건조 시에는 건조기의 개폐기를 열어 자연스러운 공기 순환에 의존하였으나 원적외선-진공건조시에는 진공펌프를 통한 공기흡입으로 건조실 내부가 진공상태로 되기까지는 약간의 시간이 필요한 더], 밀폐된 건조실내에서의 높은 상대습도는 건조초기에 건조물의 색도변화에 부정적인 영 향을 주는 것 (12)으로 사료된다. a값은 건조온도가 높을수록 건조 3시간 이내에 색도 변화가 가장 심하였으나 3시간 이후부터는 색도 변화가 완만하게 증가되는 양상을 나타내었다. b값은 L값과 유사한 경향을 띄 었으며 건조시간이 길어질수록 감소하였다.
- 값이 증가되 었다. 갈변도는 색도변화와 유사한 경향을 보여 원적외선 건조보다는 원적외선-진공 건조 시 건조시 간의 단축으로 갈변 정 도를 다소 둔화되는 것으로 나타났다. 50°C에서 원적 외선으로 건조한 참나물이 원적외선-진공건조를 행한 참나물이 보다 높은 흡광도를 보이는 것은 건조 초기에 가열에 의해 발생한 수증기의 영향(12)으로 판단되며, 이는 건조실의 통풍이 원활히 이루어지지 않았기 때문인 것으로 생각된다.
- 건조시 간에 따른 참나물 의미생물변화는 건조온도가 높을수록 그리고 건조 시간이 길어질수록 감소하였으나 건조방법에는 큰 영향을 받지 않았다. 건조방법 과 건조온도에 따른 참나물의 수화복원성은 원적외선-진공건조 시료가 원적외선 건조시료보다 재수화 특성값이 높았으며, 특히 건조온도가 높을수록 복원률이 우수하였다. 재수화 후의 관능적 품질은 낮은 온도에서 그리고 원적외선 건조 참나물보다 원적외선-진공건조 참나물이 높은 점수를 얻었으며, 특히 관능적 색도 면에서는 원적외선 건조보다 원적외선-진공건조를 행한 경우에 훨씬 좋은 점수를 나타내었다.
- 건조온도를 50°C, 60°C 및 70°C로 하여 원적외선 건조를 하였을 때 건조시간은 각각 12, 8 및 6시 간이 소요되 었으나, 원적 외 선진공건조의 경우에는 각각 10, 7 및 5시간이 소요되어 건조시간을 약 17% 단축시킬 수 있었다. 건조온도가 높아질수록 건조 초기에 많은 수분감소가 이루어졌으며, 원적외선-진공건조가 원적외선 건조보다 초기 건조속도가 빨랐다. 이것은 진공건조의 경우에 건조기내의 초기 상대습도가 급격히 감소하기 때문이라고 사료된다(10).
- 2에 나타내 었 다. 건조온도를 50°C, 60°C 및 70°C로 하여 원적외선 건조를 하였을 때 건조시간은 각각 12, 8 및 6시 간이 소요되 었으나, 원적 외 선진공건조의 경우에는 각각 10, 7 및 5시간이 소요되어 건조시간을 약 17% 단축시킬 수 있었다. 건조온도가 높아질수록 건조 초기에 많은 수분감소가 이루어졌으며, 원적외선-진공건조가 원적외선 건조보다 초기 건조속도가 빨랐다.
- 재수화 후의 관능적 품질은 낮은 온도에서 그리고 원적외선 건조 참나물보다 원적외선-진공건조 참나물이 높은 점수를 얻었으며, 특히 관능적 색도 면에서는 원적외선 건조보다 원적외선-진공건조를 행한 경우에 훨씬 좋은 점수를 나타내었다. 따라서 원적 외선-진공건조를 사용할 경우 원적외선 단독보다는 건조효율이 증대되며, 복원성과 색도의 안전성을 증진시킴으로써 참나물의 품질저하를 최소화할 수 있었다.
- 50°C에서 원적 외선으로 건조한 참나물이 원적외선-진공건조를 행한 참나물이 보다 높은 흡광도를 보이는 것은 건조 초기에 가열에 의해 발생한 수증기의 영향(12)으로 판단되며, 이는 건조실의 통풍이 원활히 이루어지지 않았기 때문인 것으로 생각된다. 본 연구 결과 Fig. 4에 나타난 바와 같이 건조 중 참나물의 갈변은 건조 방법보다는 건조온도에 의 해 보다 더 많은 영 향을 받는 것으로 나타났다.
- 특히, b값은 원적외선-진공 건조 시 원적외선 건조보다 그 변화율이 두드러지 게 둔화되는 것을 알 수 있었다. 본 연구 결과, 건조온도가 높을수록 건조물의 색 이 나 수축정 도가 심 함을 알 수 있었고, 건조시간이 경과됨 에 따라 L값과 b값이 감소되고 a값이 증가되 었다. 이 는 다른 식품이나 산채류의 가온 시 일 어 나는 Maillard 반응과 같은 비 효소적 갈변 반응에 기 인하는 것으로 사료된다(14).
- 한편, 효모 및 곰팡이 의 경 우, 전반적 으로 총균수의 경 우와 비 슷한 경 향을 나타내었으며 70°C 건조시 에 총균수에 비 하여 사멸 효과가 약간 증가하는 경 향을 나타냈다. 본 연구 결과, 건조종료 후에도 많은 수의 미 생 물이 사멸되 지 않고 잔존하고 있는 것으로 보아 건조제품의 장기간 저장을 위해서는 한계 수분 함량이 하로 수분을 유지 하는 것 이 무엇보다도 중요하겠으며(13), 건조 전에 참나물의 세척이나 다른 방법을 통하여 초기 균수를 줄임으로서 건조효율을 높이는 것이 매우 중요하다고 사료된다.
- 참나물의 건조속도는 건조온도를 50°C, 60°C 및 70°C로 하여 원적 외선-진공건조를 하였을 때는 원적외선 건조한 경우보다 건조 시간이 약 17% 이상 단축되었다. 색도변화는 건조온도가 높을수록 증가되 었으며 원적외선진공건조가 원적외 선보다 그 변화율이 작았다. 건조시 간에 따른 참나물 의미생물변화는 건조온도가 높을수록 그리고 건조 시간이 길어질수록 감소하였으나 건조방법에는 큰 영향을 받지 않았다.
- 건조방법 과 건조온도에 따른 참나물의 수화복원성은 원적외선-진공건조 시료가 원적외선 건조시료보다 재수화 특성값이 높았으며, 특히 건조온도가 높을수록 복원률이 우수하였다. 재수화 후의 관능적 품질은 낮은 온도에서 그리고 원적외선 건조 참나물보다 원적외선-진공건조 참나물이 높은 점수를 얻었으며, 특히 관능적 색도 면에서는 원적외선 건조보다 원적외선-진공건조를 행한 경우에 훨씬 좋은 점수를 나타내었다. 따라서 원적 외선-진공건조를 사용할 경우 원적외선 단독보다는 건조효율이 증대되며, 복원성과 색도의 안전성을 증진시킴으로써 참나물의 품질저하를 최소화할 수 있었다.
- 었다. 전반적으로 건조온도가 낮을수록 그리고 원적외선 건조보다는 원적외선진공건조를 행한 참나물이 더 높은 관능점수를 얻었다. 특히 색도면에서는 원적외선 건조 시보다 원적외선-진공건조를 행한 경우에 훨씬 좋은 점수를 얻어, 원적외선-진공건조가 건조도중 참나물의 퇴색 또는 변색으로 인한 품질저하를 줄이고, 형 태를 적절하게 유지하면서도 많은 건조가 이루어져 소비자의 기호에도 좋은 영향을 줄 것으로 기대된다.
- 간별로 참나물을 건조한 후 건조된 시료에 대한 수화복원성을 측정한 결과는 Table 2와 같다. 전반적으로 원적외선-진공 건조한 참나물이 원적외선 건조한 참나물보다 재 수화율과 복원성 이 높았으며, 건조온도가 높아짐 에 따라 재수화 특성도 높게 나타났다. 이것은 건조온도가 높아짐 에 따라 건조가 활발히 이 루어 지 며 재 수화성 이 우수함을 보여준다.
- Ko 등(12)은 분말 표고버섯의 건조에서 진공건조한 시료가 열풍건조한 시료보다 초기 건조속도가 빠르기 때문에 수축 현상이 적게 나타났으며 공극률도 높았다고 보고하였다. 즉, 원적외선-진공건조는 원적외선 건조보다 낮은 온도에서 상대습도를 낮추어 건조시간을 단축시킴으로 보다 낮은 온도에서 기존방법 과 동일한 건조효율을 가져다주어 열에 의한 건조제품의 품질저하를 줄일 수 있었다.
- 품질변화에 미치는 영향을 조사하였다. 참나물의 건조속도는 건조온도를 50°C, 60°C 및 70°C로 하여 원적 외선-진공건조를 하였을 때는 원적외선 건조한 경우보다 건조 시간이 약 17% 이상 단축되었다. 색도변화는 건조온도가 높을수록 증가되 었으며 원적외선진공건조가 원적외 선보다 그 변화율이 작았다.
- 3). 특히, b값은 원적외선-진공 건조 시 원적외선 건조보다 그 변화율이 두드러지 게 둔화되는 것을 알 수 있었다. 본 연구 결과, 건조온도가 높을수록 건조물의 색 이 나 수축정 도가 심 함을 알 수 있었고, 건조시간이 경과됨 에 따라 L값과 b값이 감소되고 a값이 증가되 었다.
- 2 log CFU/g 감소하였으나 60°C에서는 약 3 log CFU/g 정도 감소된 것으로 보아 건조하는 동안 총균수는 건조방법 에는 별영 향을 받지 않았으며 온도가 증가할수록 사멸효과가 더 큰 것으로 나타났다. 한편, 효모 및 곰팡이 의 경 우, 전반적 으로 총균수의 경 우와 비 슷한 경 향을 나타내었으며 70°C 건조시 에 총균수에 비 하여 사멸 효과가 약간 증가하는 경 향을 나타냈다. 본 연구 결과, 건조종료 후에도 많은 수의 미 생 물이 사멸되 지 않고 잔존하고 있는 것으로 보아 건조제품의 장기간 저장을 위해서는 한계 수분 함량이 하로 수분을 유지 하는 것 이 무엇보다도 중요하겠으며(13), 건조 전에 참나물의 세척이나 다른 방법을 통하여 초기 균수를 줄임으로서 건조효율을 높이는 것이 매우 중요하다고 사료된다.
후속연구
- 전반적으로 건조온도가 낮을수록 그리고 원적외선 건조보다는 원적외선진공건조를 행한 참나물이 더 높은 관능점수를 얻었다. 특히 색도면에서는 원적외선 건조 시보다 원적외선-진공건조를 행한 경우에 훨씬 좋은 점수를 얻어, 원적외선-진공건조가 건조도중 참나물의 퇴색 또는 변색으로 인한 품질저하를 줄이고, 형 태를 적절하게 유지하면서도 많은 건조가 이루어져 소비자의 기호에도 좋은 영향을 줄 것으로 기대된다. 이러한 결과는 같은 온도에서 건조할 경우 원적외선-진공건조가 원적외선 건조에 비하여 건조속도가 훨씬 빠르기 때문에 열에 의한 손상을 덜 받기 때문인 것으로 생각된다.
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