[논문]능이버섯의 건조 방정식

금동혁; 노정근; 정태영; 홍성렬; 박기문; 김훈; 한재웅

doi:10.5307/jbe.2004.29.1.059

문제 정의

따라서, 본 연구에서는 건조온도 3수준, 상대습도 2 수준에 대하여 건조속도를 측정하고, 농산물 건조모델로 많이 이용되고 있는 4 개의 건조방정식에 대하여 적합성을 검정하여 능이버섯의 건조방정식을 개발하는데 목적이 있다.
본 연구는 능이버섯의 건조모델을 개발하기 위하여 수행되었다. 건조실험은 온도 3수준(30℃, 40℃, 50℃), 상대습도 2수준(30%, 50%)에서 수행하였으며, 경시적인 함수율 비의 변화를 측정하였다.

제안 방법

실험을 위해 해동하여 1일 동안 실내에 방치해 두어 버섯의 내부온도와 실내온도가 평형이 되도록 한 후 건조 실험을 실시하였다. 초기 함수율은 66.
1m/s)를 이용하여 측정하였으며, L5m/s로 나타났다. 건조실에 시료상자를 설치하였으며, 건조실 하부에는 다공판을 설치하여 공기의 유속분포가 균일하도록 설계하였다. 또한, 측정시에는 시렁과 시료가 공기에 의한 부력의 영향을 받지 않도록 하기 위해 건조실로 유입되는 공기를 1분간 차단하여 건조실 공기가 안정된 후 시료 무게가 측정 되도록 하였다.
건조실에 시료상자를 설치하였으며, 건조실 하부에는 다공판을 설치하여 공기의 유속분포가 균일하도록 설계하였다. 또한, 측정시에는 시렁과 시료가 공기에 의한 부력의 영향을 받지 않도록 하기 위해 건조실로 유입되는 공기를 1분간 차단하여 건조실 공기가 안정된 후 시료 무게가 측정 되도록 하였다. 시료의 무게 변화는 시료 상자와 연결된 전자저울(Satorius, Model : L420P, 정밀도 : 0.
또한, 측정시에는 시렁과 시료가 공기에 의한 부력의 영향을 받지 않도록 하기 위해 건조실로 유입되는 공기를 1분간 차단하여 건조실 공기가 안정된 후 시료 무게가 측정 되도록 하였다. 시료의 무게 변화는 시료 상자와 연결된 전자저울(Satorius, Model : L420P, 정밀도 : 0.001g)과 자료 수집장치에 의하여 연속적으로 측정하였다. 시료상자는 원통형(직경 : 28.
001g)과 자료 수집장치에 의하여 연속적으로 측정하였다. 시료상자는 원통형(직경 : 28.5 cm)으로 제작하였으며, 시료층을 통과하는 공기가 시료층 이외의 다른 통로로 유줄되는 것을 방지하기 위하여 시료상자를 2중 원통 사이에 놓이게 하였다.
건조온도는 30℃, 40℃, 50℃의 3수준으로 하고, 상대습도는 30%, 50%의 2수준으로 하였다. 유속은 IS m/s 를 유지하였다.
유속은 IS m/s 를 유지하였다. 실험 시작 1일 전에 시료를 꺼내 시료의 온도가 실내온도와 평형을 유지하게 한 후 무작위로 능이버섯 60~70g을 취하여 시료상자에 담아 건조실에 설치하여 무게변화를 측정하였다.
시료의 무게변화는 자료 수집장치를 통하여 컴퓨터에 연속적으로 기록하고, 오차를 줄이기 위하여 측정값을 1초 간격으로 1분 동안 수집된 자료의 평균을 기록하였다.
건조실험은 온도 3수준(30℃, 40℃, 50℃), 상대습도 2수준(30%, 50%)에서 수행하였으며, 경시적인 함수율 비의 변화를 측정하였다. 건조속도는 기존의 4개의 건조모델에 적합시켜 우수 모델을 결정하였으며, 그 결과 능이버섯의 건조모델로는 Page, Thompson, Lewis, Henderson 모델의 오차 수준이 모두 사용 가능한 범위이었으나, 그 중에서도 Page 모델이 가장 적합한 것으로 나타났다.

대상 데이터

본 연구에 사용한 능이버섯은 강원도산으로 함수율을 유지시키기 위해 구입 즉시 밀봉 포장하였으며, 동결 후 -4℃의 저온저장고에서 3개월 저장하였다. 실험을 위해 해동하여 1일 동안 실내에 방치해 두어 버섯의 내부온도와 실내온도가 평형이 되도록 한 후 건조 실험을 실시하였다.
실험장치는 공기조화장치, 송풍장치, 건조실, 송풍관, 배기관, 무게측정장치 및 데이터 저장장치 등으로 구성되었다. 공기조화장치는 건구온도 -45~105℃, 상대습도 0~99% 범위의 공기를 발생할 수 있으며, 오차는 온도 ±0.

데이터처리

함수율비의 실험치를 모델에 적합시켜 실험 상수를 결정하기 위하여 건조모델을 선형화하고 SAS의 회귀분석 프로그램을 이용하여 실험상수를 결정하였다. 건조 모델의 실험상수는 건조온도와 상대습도의 함수로 가정하고 다음 식 (5)로 설정하였다.

이론/모형

Syarief⁹⁾(1984)는 해바라기씨 건조 실험에 Lewis, Page, Thompson 모델을 적용하였으며, 최⁴⁾(1992)는 인삼의 평형함수율 및 건조모델에 Thompson모델, 박³⁾(1993) 은 벼와 보리의 박층 건조모델에 Henderson, Lewis, Page 모델을 적용하였다. 박2)등(1996)은 마이크로 컴퓨터 제어장치를 이용한 표고버섯의 열풍건조 특성에 관한 연구에서 표고버섯의 열풍건조 중 수분이동은 Page 모델을 따랐다고 보고하였다.

성능/효과

상대 습도가 50%이고 건조온도가 30℃. 40℃, 50℃인경우는 온도가 높을수록 반감시간이 크게 단축되지만 40C와 50℃에서는 반감시간의 차이가 아주 적은 것으로 나타났다.
표고버섯의 건조곡선¹⁾과 유사한 조건에서 비교하면 표고버섯의 건조온도 35℃ 상대습도 30%인 경우 반감시간은 3.1 hr이고, 능이버섯은 건조온도 30℃ 상대습도 30%일 때 1.2 hr로 반감시간이 1.9 hr 단축되었으며, 표고버섯의 건조온도 35℃ 상대습도 50%에서 반감시간은 4.5 hr이고 능이버섯은 건조온도 30℃ 상대습도 50% 일 때 1.5 hr로 반감시간이 3.0 hr 단축되었다. 이것은 표고버섯에 비해 능이버섯의 건조 시간이 빠르다는 것을 나타내주는 것이다.
이상의 결과를 종합하면, 풍속 1.5m/s에서 건조 공기의 건조온도가 낮을 때는 상대습도가 높을수록 건조속도에 미치는 영향이 크지만, 건조온도가 높을 때는 상대습도가 건조속도에 미치는 영향은 감소하였다.
이것은 시료를 동결 보관 후 해동하여실험함으로서 초기 함수율에 영향을 미쳐 나타난 현상으로 사료된다. 4개의 모델 중 Page의 건조모델이 결정계수 0.9996로 가장 높게 나타났으며, RMSE는 0.00523으로 가장 낮은 값을 나타내었다. 따라서 Page 모델이 능이버섯의 건조모델로 가장 적합한 것으로 판단되었다.
건조실험은 온도 3수준(30℃, 40℃, 50℃), 상대습도 2수준(30%, 50%)에서 수행하였으며, 경시적인 함수율 비의 변화를 측정하였다. 건조속도는 기존의 4개의 건조모델에 적합시켜 우수 모델을 결정하였으며, 그 결과 능이버섯의 건조모델로는 Page, Thompson, Lewis, Henderson 모델의 오차 수준이 모두 사용 가능한 범위이었으나, 그 중에서도 Page 모델이 가장 적합한 것으로 나타났다. Page 모델의 결정계수(R²)는 0.

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