[논문]CA저장 기체조성에 따른 사과 Fuji의 증산속도

강준수; 정헌식; 최종욱

[국내논문] CA저장 기체조성에 따른 사과 Fuji의 증산속도
Effects of Storage Gas Concentrations on the Transpiration Rate of Fuji Apple during CA Storage 원문보기

한국식품저장유통학회지 = Korean journal of food preservation, v.9 no.3, 2002년, pp.261 - 266

강준수 (동의공업대학 식품생명과학과) , 정헌식 (경북대학교 농산물가공저장유통기술연구소) , 최종욱 (경북대학교 식품공학과)

초록
AI-Helper

CA저장 중 저장기체 조성에 따른 사과 Fuji의 증산속도를 측정하고, 같은 조건에서 증산속도를 예측하기 위한 수학적 모델을 설정하여 증산속도를 예측하였다. 온도 $0^{\circ}C$, 상대습도 98%, 공기 유속 0.25m/s의 저장조건에서 6주 동안 CA저장하였을 때 사과 Fuji의 호흡속도는 일반저온저장에 비하여 50%이하로 낮출 수 있었다. 같은 저장조건에서 일반저온저장에서의 사과의 증산속도가 CA저장에 비하여 50~70 % 높았으며, 일정한 산소농도의 CA저장에서는 저장기체 중 이산화탄소농도가 높을수록 증산속도는 감소하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 채택한 모델로 예측한 증산속도는 실측치와 유사한 값을 나타내어 본 연구에서 채택한 모델로 CA 저장 중 저장기체 조성에 따른 사과 Fuji의 증산속도를 잘 예측할 수 있었다. 사과의 증산속도는 호흡열량에 비례하여 증가하는 경향을 나타내었으나 증산속도의 증가폭은 호흡열량의 증가폭에 미치지 못하였다. 이는 호흡열량이 증가하면 사과의 증발표면의 온도가 높아져서 증산속도가 커질 수 있게 되지만, 증산속도의 증가에 따른 증발잠열의 증가가 증발표면의 온도를 미세하게 낮추어 주므로 일어나는 현상으로 볼 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

A transpiration model was selected and tested experimentally to predict transpiration into of Fuji apple stored in a normal air and controlled atmospheres (l∼3% O$_2$+ l∼3% CO$_2$) at 0$\^{C}$ and 98% RH for 6weeks. CA storage decreased the respiration rate of Fuji apple by 50% when compared with normal air storage. The transpiration rates of apple showed 50∼70% higher in normal air storage than those in CA storage and were decreased by increasing CO$_2$concentration under same concentration of O$_2$. The transpiration rates estimated by the selected model were in good agreement with experimental data for Fuji apples under controlled atmosphere conditions and normal air. When the respiratory heat generation rate u of Fuji apple increased with storage conditions, the evaporating surface temperature and transpiration rate also increased. But since some portion of respiratory heat was used as latent heat in the evaporating surface, the change of u value had a little effect on the determination of the evaporation temperature and the transpiration rate.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

또한 강 등(22)은 농산물과 저장 대기의 열 및 물질 수지를 이용하여 간단하게 저장 중 증산 속도를 예측할 수 있는 모델을 제안하였다. 본 연구에서는 CA저장조건에서 사과 Fuji의 증산속도를 예측할 수 있는 수학적 모델을 설정하고 이를 확인하기 위한 실험을 수행하여 CA저장 기체조성이 증산속도에 미치는 영향에 관한 연구를 수행하였다.

가설 설정

CA저장 중 사과 Fuji의 증산속도를 예측하기 위한 모델은 토마토의 증산속도를 예측하기 위하여 제시한 모델을 근거로 수립하였다. 사과 내부의 수분은 호흡열 등에 의해서 사과 껍질 아래에 있는 증발표면에서 증발한 후 사과 껍질에 있는 기공을 통하여 Fig. 1과 같이 외부로 이동되어 증산되며, 이때 열전달과 물질전달은 모두 정상상태로 일어난다고 가정하였다. 증발표면에서 증발된 수증기는 확산에 의해서 길이 r 인 기공을 통해서 증산되므로 기공의 단위 면적 당 사과의 증산속도 mp는 식(1)과 같이 쓸 수 있게 된다.
이때 사용한 칼럼은 Porapak Q, 검출기는 TCD, 그리고 칼럼과 검출기 온도는 각각 11 5℃와 152℃이었다. 호흡열은 사과내부의 6탄당이 완전히 HQ와 C₆로 분해된다고 가정하고 사과의 CO₂ 방출량으로 부터 구했다. 사과 껍질의 두께는 현미경(Olympus CH₂₀-BIM, Japan)으로 직접 측정하였다.

제안 방법

Hayakawa(12)는 예냉 중 이상적인 과채류의 증산속도를 예측하였으며, Chau 등(13)은 증산에 의해서 야기되는 증발냉각 효과와 복사전열 및 호흡열을 고려한 상태에서 과채류의 물질 및 열전달현상을 예측하는 모델을 개발하였다. Sastry와 Buffington⑺은 토마토의 증산속 도를 예측할 수 있는 식을 제시하였다. 또한 강 등(22)은 농산물과 저장 대기의 열 및 물질 수지를 이용하여 간단하게 저장 중 증산 속도를 예측할 수 있는 모델을 제안하였다.
CA저장 중 사과 Fuji의 증산속도를 예측하기 위한 모델은 토마토의 증산속도를 예측하기 위하여 제시한 모델을 근거로 수립하였다. 사과 내부의 수분은 호흡열 등에 의해서 사과 껍질 아래에 있는 증발표면에서 증발한 후 사과 껍질에 있는 기공을 통하여 Fig.
저장환경의 수증기압과 증 발표면의 수증기압은 저장환경의 온도와 증발표면의 온도를 알면 습윤도표 식으로부터 구할 수 있다Q4). 또한 저장대기 및 수증기의 특성값 역시 쉽게 구할 수 있으나, 증발표면은 과육과 껍질 사이의 경계면에 해당하므로 실제로 증발표면 의 온도를 측정하기는 불가능하므로 이론적으로 예측하였다. 사과내부에서 공급되는 호흡열량 u와 기공(열전도도 ks을 통해서 온도 Td인 저장대기로부터 유입되는 열량이 증발 표면에서 증발잠열 L로 소비되므로 증발표면에 대해서 식 (3)과 같이 에너지수지 식을 세울 수 있다.
본 연구에서는 일반적으로 사과 Fuji의 CA저장조건인 02 농도 1-3%, CO₂ 농도 1-3% 범위와 온도 0℃, 상대습도 98%, 저장고 내부 공기유속 0.25 m/s를 실험조건으로 설정하였다.
구성하였다. Gas control system 은 nitrogen generator(Bonomi System, Fruit Control Co., Italy), paramagnetic Ch analyzer(Model 655, Fruit control Co., Italy)와 infrared CO₂ analyzer(Model SS3O₅, Fruitcontrol Co., ItaMy)로 구성하였다. CA storage chamber(0.
38m)는 두께 3 mm의 아크릴 판으로 제작하여 온도가 조절되는 walk-in room내에 두었다. 저장고 내부의 온, 습도는 k type 열전대 온도계와 습도센서(PQ653JA1, Shinyoung, Japan)를 이용하여 각각 측정하였으며, 저장 중 사과의 중량감소는 miniature load cell(LM-A-L, Kyowa, Japan)로 무게변환기를 제작하여 data acquisition system을 통하여 측정하였다.
호흡열은 사과내부의 6탄당이 완전히 HQ와 C₆로 분해된다고 가정하고 사과의 CO₂ 방출량으로 부터 구했다. 사과 껍질의 두께는 현미경(Olympus CH₂₀-BIM, Japan)으로 직접 측정하였다. 증산속도는 단위표면적 당 수 분손실속도로 정의되므로 중량감소량과 표면적으로부터 구 했다.
저장온도 Tb에서 과일의 증발표 면에서 물이 증발될 때 필요한 증발잠열 Le 아래의 식으로 계산했다(15). 수증기의 비열 Cp는 이상기체에 대해 제시된 값을 본 연구에 맞도록 변형시켜 사용하였다(16). 공기 중 수 증기의 확산계수 Dab는 Fuller 등이 제안한 식으로부터 구했다(17).

대상 데이터

경북 안동군 소재 농원에서 수확한 Fuji사과 중 외관이 건전한 중과를 선별하여 이의 저장고에서 30일간 저장한 후 실험의 공시재료로 사용하였다.
본 실험에 사용한 CA저장 system-g- Fig. 2와 같이 gas control system, data acquisition system, 그리고 CA storage chambers. 구성하였다.
, ItaMy)로 구성하였다. CA storage chamber(0.75m X 0.45m X 0.38m)는 두께 3 mm의 아크릴 판으로 제작하여 온도가 조절되는 walk-in room내에 두었다. 저장고 내부의 온, 습도는 k type 열전대 온도계와 습도센서(PQ653JA1, Shinyoung, Japan)를 이용하여 각각 측정하였으며, 저장 중 사과의 중량감소는 miniature load cell(LM-A-L, Kyowa, Japan)로 무게변환기를 제작하여 data acquisition system을 통하여 측정하였다.
CA storage chamber내에 설치한 무게측정용 변환기의 tray 위에 6 개의 사과를 서로 접촉하지 않도록 얹고 마이크로컴퓨터 시스템을 이용하여 1시간 간격으로 자동 측정하여 4 회 평균한 값을 저장 중 사과 Fuji의 중량감소의 자료로 이용하였다. COj 방출량은 사과를 저장한 CA storage chamber 의 기체를 일정한 간격으로 3 mL씩 취하여 GC(Pye Unicam 304, UK)를 이용하여 구했다.

이론/모형

수증기의 비열 Cp는 이상기체에 대해 제시된 값을 본 연구에 맞도록 변형시켜 사용하였다(16). 공기 중 수 증기의 확산계수 Dab는 Fuller 등이 제안한 식으로부터 구했다(17). 사과표면 부위의 대류 물질전달계수 hd는 Geankoplis 가 제안한 식으로 구했다(18).

성능/효과

그러나 이 연구 결과에서 얻은 식을 이용하면 사과의 중량을 측정하여 부피로 쉽게 환산할 수 있게 된다. 또한 본 연구에서 시료로 사용한 사과의 평균직경(횡축)은 9.08±0.37 cm이었으며 사과껍질의 평균 두께는 57.5 ±12.7 ㎛이었다.
따라서 CA저장 중 사과의 호흡속도에 대한 본 연구결과를 CA저장 중 사과의 증산속도를 예측하는데 사용할 수 있었다. 또한 이 결과에서 CA저장 중 사과의 호흡속도는 일반적으로 저장대기 중 산소 농도가 일정하면 이산화탄소의 농도에 반비례하며, 이산화탄소 농도가 일정할 경우는 산소 농도에 비례함을 알 수 있었다.
3에 나타내었다. 사과 Fuji의 증산속도 측정값은 02 농도 2 %, CO₂ 농도 1~3 %의 CA저장조건에서는 8.4~ 10.0X10'3 mgH2O/cm2/h 이었으며 일반 저온저장의 경우는 14.7X10’ mgH2O/cm2/h으로 나타나, 같은 저장온도에서 일반저온 저장 에서의 증산속도가 CA저장에 비해서 약 50~70% 정도 높았다. 또한 일정한 산소농도의 CA저장에서는 저장대기 중 이 산화탄소 농도가 높아질수록 증산속도는 낮게 나타났다.
또한 일정한 산소농도의 CA저장에서는 저장대기 중 이 산화탄소 농도가 높아질수록 증산속도는 낮게 나타났다. 같은 저장조건에서 본 연구에서 채택한 수학적 모델로 예측한 증산속도는 CA저장의 경우는 9.2 ~ 10.0 X10'3 mgH₂O/cm²/h, 일반저온저장에서는 13.9xl(y3 mgHQ/cmVh로 각각 나타나 측정한 증산속도와 유사한 값을 나타내 본 연구에서 설정한 모델로 CA저장 중 저장기체 조성에 따른 사과 Fuji의 증산 속도를 잘 예측할 수 있었다. Lentz와 Rooke(20)의 보고에 따르면 사과를 0 ℃에서 저장했을 때 품종에 따른 사과의 증산속도는 Bramley's seedling 8.
4에 나타내었다. 사과의 증산속도는 호흡열량에 비례하여 증가하는 경향을 나타내었으며, 본 연구에서 채택한 모델로 예측한 값과 실측치가 거의 같은 값을 나타내었다. 일반적으로 일정한 저장조건에서 호흡에 의해서 사과내부에서 호흡열이 발생하게 되면 사과내부에서 수분이 증발되는 증발표면의 온도가 상승하게 되고, 이에 따라서 증발된 수증기의 이동 통로인 사과의 기공양단의 수증기압 차이와 증산속도는 증가하게 된다.

후속연구

5 ℃에서 저장하면 CA저장한 사과의 호흡속도는 품종에 관계없이 일반 대기에서 저온 저장한 것에 비해서 60~70% 정도 감소하며, 같은 품종의 사과인 경우는 저장온도가 높아질수록 호흡속 도 역시 높아진다는 기존의 연구보고 내용(21)과도 일치하였다. 따라서 CA저장 중 사과의 호흡속도에 대한 본 연구결과를 CA저장 중 사과의 증산속도를 예측하는데 사용할 수 있었다. 또한 이 결과에서 CA저장 중 사과의 호흡속도는 일반적으로 저장대기 중 산소 농도가 일정하면 이산화탄소의 농도에 반비례하며, 이산화탄소 농도가 일정할 경우는 산소 농도에 비례함을 알 수 있었다.

참고문헌 (23)

Dewey, D.H. (1983) Development in food preservation-2, Applied science publishers, p.1-24
Kader, A.A. (1981) Modified atmospheres and low pressure systems during transit and storage. U.C. Davis Plant science 196 Syllabus：10-1-10-10.
Lau, O.L. and Looney, N.E.(1982) J. Amer. Soc. Hort. Sci., 107, 531-534
Lidster, P.D. McRae, K.B. and Sanford, K.A. (1981) Responses of 'McIntosh' apples to low oxygen storage. J. Amer. Soc. Hort. Sci., 106, 159-162
Kajiura, I. (1972) Effects of gas concentration on friuts. VI .Effects of carbon dioxide concentrations on 'Jonathan' and 'Ralls' apple fruits. Jap. J. Hort. Sci., 41, 301-311

상세보기
Meheriuk, M. and Porritt, S.W. (1971) Controlled atmosphere storage behavior of a spur and standard type red delicious apple. Can. J .Plant Sci., 51, 246-248

상세보기
Sastry, S.K. and Buffington, D.E. (1982) Transpiration rate of stored perishable commodities. ( A mathematical model and experiments on Tomatoes. ) ASHRAE Transactions, 88, 159
Sastry, S.K., Baird, C.D. and Buffington, D.E. (1978) Transpiration rates of certain fruits and vegetables. ASHRAE Transactions, 84, 237-255
Gaffney, J.J., Baird, C.D. and Chau, K.V. (1985) Influence of air flow rate, respiration, evaporating cooling, and other factors affecting weight loss calculations for fruits and vegetables. ASHRAE Transactions, 91, 690
Pieniazek, S.A. (1944) Physical characters of the skin in relation to apple fruit transpiration. Plant physiology, 19, 529-536

상세보기
Fockens, F.H. and Meffert, H.F. (1972) Biophysical properties of horticultural products as related to loss of moisture during cooling down, J. Sci. Fd Agric., 23, 285-298

상세보기
Hayakaya, K. I. (1978) Computerized simulation for heat transfer and moisture loss from an idealized fresh produce. Trasnsactions of the ASAE, 1015-1024
Chau, K.V., Gaffney, J.J. and Bellagha, S. (1984) Simulation of heat transfer in products with internal heat generation and transpiration. ASAE paper, 84-6513, 1-12.
Oteh, U.U. and Zachariah, K.P. (1985) Psychrometry, a microcomputer approach, International J. of Refrig., 8, 246-248

상세보기
Lee, R.E. and Roger, E.G. (1981) Atmospheric pressure effect on vapor pressure deficit and potential moisture loss from horticultural commodities. Transactions of the ASAE, 24, 252

상세보기
Yunus, A.C. and Michael, A.B. (1989) Thermodynamics, McGraw-Hill book company, p.765
Geankoplis, C.J. (1978) Transport processes and unit operations, Allyn and Bacon Inc., p275-276
Geankoplis, C.J. (1972) Mass transport phenomena, Holt Rinehart and winston, Inc., p290
Batty, J.C. and Steven, L.F. (1983) Food engineering fundamentals, John Wiley and Sons, p279-282
Lentz, C.P. and Rooke, E.A. (1964) Rate of moisture loss of apples under refrigerated storage conditions. Food Technol., 18, 119-121
Bohling, H. and Hansen, H. (1983) Respiration of apples during storage as a function of different atmospheres and temperatures. Acta Horiculture, 138, 93-105
Kang, J.S. and Lee, D.S. (1998) A kinetic model for transpiration of fresh produce in a controlled atmosphere. J. of Food Engineering, 35, 65-73

상세보기
Kader, A.A. (1992) Postharvest technology of horticultural crops, University of California, p15

저자의 다른 논문 :

활용도 분석정보

상세보기

다운로드

내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증