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문제 정의
- 또한 알카리도를 동시 조절하는 방법은 적용하기 쉽고 이를 통해 품질제어에 따른 당화반응과 알코올 발효를 평가하고 현장에 적용할 수 있는 최적의 수질 제어기준을 설정하고자 한다. 그러므로 본연구는 수질의 품질 향상과 탁주의 품질 특성을 검토할 목적으로 술덧으로 음용시 식용 가능한 여러 수질을 오존 등을 이용하여 개량누룩으로 담금함으로써 발효과정 중 술덧의 품질을 검토하였다.
- 실정이다. 그러므로 오존을 사용하는 목적은 수중에 생물학적 처리를 저해하는 물질을 제거하거나 현저히 감소시킴으로써 오존처리가 생분해도에 영향을 미쳐 알코올 생성에 증가시키는 지 여부를 평가하는 것이다.
- 알코올제조의 안정성을 가져올 수 있다. 또한 알카리도를 동시 조절하는 방법은 적용하기 쉽고 이를 통해 품질제어에 따른 당화반응과 알코올 발효를 평가하고 현장에 적용할 수 있는 최적의 수질 제어기준을 설정하고자 한다. 그러므로 본연구는 수질의 품질 향상과 탁주의 품질 특성을 검토할 목적으로 술덧으로 음용시 식용 가능한 여러 수질을 오존 등을 이용하여 개량누룩으로 담금함으로써 발효과정 중 술덧의 품질을 검토하였다.
- 특히 음용수 수질기준법과 관련하여 대장균 균에 관한 규정을 제정한 이후 적정수준의 소독효과를 얻기 위해 오존을 사용하고 있는 게 현실이다. 본 논문의 목표는 오존을 이용하여 수질내 경도를 감소시키고 수질의 개선을 통해 알코올의 생성을 증진시키기 위한 방법에 대한 연구를 수행하는데 있다.
제안 방법
- 10 리터들이 유리병에 증자 냉각한 쌀, 담금용 누룩을 혼합하여 탁주를 담금하고 24笆의 항온기에서 3~5일간 발효시켰다. 쌀 50 g이 되게 혼합하여 원료 밀 중량의 40% 정도의 물을 가한 후 물을 충분히 흡수시켜 용기 내 원형으로 성형하고 Aspergillus fazwac沛■의 종국을 표면 접종하였다.
- 0 成를 gas chromatography (Hewlett packard HP6890)로 분석한 후 정량하였다. GC columne HP-1 (60 mm x 0.25 mm x 0.25 mm), carrier gas는 헬리움 가스를 사용하였고 주입온도는 250℃, 항온조의 온도는 50℃에서 240℃로 증가시켜 성분들을 분석하였으며, 10℃/3 min으로 상승시켰다. pH는 pHmeter (HANA, Korea)로 측정하였고 총산은 1% 페놀프탈레인을 지시약으로 하여 0.
- 009를 곱하여 표시하였다. 당의 햠량은 일본에서 개발한 당 측정 센서 (Ike, Japan)를 이용하여 측정하였다.
- 발효과정 중의 술덧을 취하여 200 rpm 이상 균질화시킨 후에 샘플을 수집하여 분석하였다. 알코올 분석은 시료를 필터 여과를 통해 여과하여 그 여과액의 2.
- 본 연구에 사용된 실험장치의 구성을 Fig. 1에 나타내었는데 오존발생기는 압축공기를 이용하여 오존을 발생시키며 발생되는 오존의 양은 주입되는 공기의 양에 따라 0~20 g/hr 로 조정하였다. 실험장치에서 모든 튜브와 밸브 등은 오존에 내구성이 강한 테프론 관이나 플라스틱을 사용하였다.
- 에탄올함량은 2차 담금 일로부터 7일가량 담금 후에 에탄올 생성에 대한 오존의 영향을 나타냈다. 실험결과 담금 후부터 미오존처리, 오존단독처리를 동시에 처리하는 경우를 비교분석하였다. 실험결과는 미오존 처리하는 경우에 알코올 생성량은 5.
- 접촉조 상단에는 유입수 주입구와 가스배출구를 설치하고 하부에는 시료 채취구를 설치하였으며 오존발생기에서 발생하는 오존은 반응조 바닥 중앙에 위치하는 산기관을 통하여 주입하였다. 실험장치는 3단의 단위공정의 조합으로 이루어졌으며 각 단의 배출구에서 채취된 샘플을 분석함으로서 원수의 처리효과를 분석하였다. 실험장치의 개략적인 오존접촉형태는 일단과 다단접촉으로 나누어서 실험하였다.
- 실험장치는 3단의 단위공정의 조합으로 이루어졌으며 각 단의 배출구에서 채취된 샘플을 분석함으로서 원수의 처리효과를 분석하였다. 실험장치의 개략적인 오존접촉형태는 일단과 다단접촉으로 나누어서 실험하였다.
- 10 리터들이 유리병에 증자 냉각한 쌀, 담금용 누룩을 혼합하여 탁주를 담금하고 24笆의 항온기에서 3~5일간 발효시켰다. 쌀 50 g이 되게 혼합하여 원료 밀 중량의 40% 정도의 물을 가한 후 물을 충분히 흡수시켜 용기 내 원형으로 성형하고 Aspergillus fazwac沛■의 종국을 표면 접종하였다. 알코올 발효에서 사용한 누룩용 균은 울산 종균에서 구입하였으며 이들은 3일간 자연 발효시킨 후 담금용 누룩으로 사용하였다.
- 샘플을 수집하여 분석하였다. 알코올 분석은 시료를 필터 여과를 통해 여과하여 그 여과액의 2.0 成를 gas chromatography (Hewlett packard HP6890)로 분석한 후 정량하였다. GC columne HP-1 (60 mm x 0.
- 일반적으로 오존발생기에서 3 g/hr로 발생되는 오존을 반응조에서 5 /의 시료와 반응시켰다. 오존 주입시 주입량을 측정하기 위한 측정기기는 UV 흡광도계를 장착한 Wedeco (Germany)의 제품을 이용, 실시간 측정하였다. 오존발생기는 압축공기를 이용하여 오존을 발생시키는 장비이며 반응기내에 연속적으로 공급하였다.
- 오존농도의 측정은 가스 상과 용존 상으로 나누어 측정되며 가스 상의 농도는 UV photometer가 장착된 PCI 제품의 오존측정기 (PCI-Wedco)를 이용하여 측정하였다. 용존 상의 오존농도는 습식법을 이용하여 KI용액을 오존과 접촉한 후, NazSzCh로 적정하는 인디고 색도법으로 적정하였으며 적정 시약은 HACK사의 제품을 사용하였다.
- 실험장치에서 모든 튜브와 밸브 등은 오존에 내구성이 강한 테프론 관이나 플라스틱을 사용하였다. 오존발생기는 PCI 제품의 (HOS-20V, USA)를 사용하였고 최대오존발생용량 20 g/hr을 가지며 수중 오존농도는 1 ppm 이하의 농도를 유지하도록 하였다. 일반적으로 오존발생기에서 3 g/hr로 발생되는 오존을 반응조에서 5 /의 시료와 반응시켰다.
- 110 cm인 아크릴로 제작하였다. 접촉조 상단에는 유입수 주입구와 가스배출구를 설치하고 하부에는 시료 채취구를 설치하였으며 오존발생기에서 발생하는 오존은 반응조 바닥 중앙에 위치하는 산기관을 통하여 주입하였다. 실험장치는 3단의 단위공정의 조합으로 이루어졌으며 각 단의 배출구에서 채취된 샘플을 분석함으로서 원수의 처리효과를 분석하였다.
대상 데이터
- 일본의 보건후생성은 맛있고 안전한 수질의 조건으로 경도는 10-100 mg//를 권장(2)하고 있는데 현재 본 실험을 위해 사용하는 지하수의 수질은 100~500m回/의 경도를 나타내고 있다. 본 실험을 위해 사용된 지하수는 지하 100 이로 직접 사용하지 않고 일단 모래 여과조를 1단계 통과시켜 음용수로 공급하고 있으며 Table 1에서 보듯이 음용수내 높은 경도를 나타나고 있다.
- 1에 나타내었는데 오존발생기는 압축공기를 이용하여 오존을 발생시키며 발생되는 오존의 양은 주입되는 공기의 양에 따라 0~20 g/hr 로 조정하였다. 실험장치에서 모든 튜브와 밸브 등은 오존에 내구성이 강한 테프론 관이나 플라스틱을 사용하였다. 오존발생기는 PCI 제품의 (HOS-20V, USA)를 사용하였고 최대오존발생용량 20 g/hr을 가지며 수중 오존농도는 1 ppm 이하의 농도를 유지하도록 하였다.
- 쌀 50 g이 되게 혼합하여 원료 밀 중량의 40% 정도의 물을 가한 후 물을 충분히 흡수시켜 용기 내 원형으로 성형하고 Aspergillus fazwac沛■의 종국을 표면 접종하였다. 알코올 발효에서 사용한 누룩용 균은 울산 종균에서 구입하였으며 이들은 3일간 자연 발효시킨 후 담금용 누룩으로 사용하였다.
- 오존접촉반응기는 전체부피가 28 /이며 폭이 36 cm이고 높이가 110 cm인 아크릴로 제작하였다. 접촉조 상단에는 유입수 주입구와 가스배출구를 설치하고 하부에는 시료 채취구를 설치하였으며 오존발생기에서 발생하는 오존은 반응조 바닥 중앙에 위치하는 산기관을 통하여 주입하였다.
이론/모형
- (PCI-Wedco)를 이용하여 측정하였다. 용존 상의 오존농도는 습식법을 이용하여 KI용액을 오존과 접촉한 후, NazSzCh로 적정하는 인디고 색도법으로 적정하였으며 적정 시약은 HACK사의 제품을 사용하였다. 색상은 파란색으로 탈색하여 600 nm에서 UV흡광도기기를 이용하여 측정하였다.
성능/효과
- 1) 오존의 주입시간에 따라 에탄올 발생량이 다르게 나타났으며 오존주입시간을 4시간 처리한 경우가 미 오존 처리한 경우와 비교하여 수중의 경도는 85% 이상 감소되며 전기전도도는 50% 이상 증가하였지만 수중의 산소농도는 1.2% 미만으로 큰 차이가 나타나지 않았다. 오존주입시간과 발효 시간 경과에 따라 에탄올 발생량은 초기와 비교하여 최대 300 % 이상 차이가 나는 것으로 나타났다.
- 2) 오존 처리시 수중의 오존의 농도는 1 ppm 이하의 규정을 유지한 상태에서 오존주입을 증가시키게 되면 오존 증가와 함께 에탄올의 생성량은 1차 담금 4일째부터 20% 이상 증가하는 것으로 나타났다.
- 7에 나타냈다. 그 결과, 오존처리시간이 30분, 2시간, 3시간 그리고 4시간으로 길어질수록 알코올 생성량은 담금 시간에 비례하여 차이가 나는 것으로 나타났다. 담금일 당일에는 별 차이가 없었으나 담금 일이 4일 지난 후에 오존처리시간에 따른 차이점을 분석해 본 결과, 그 차이는 확연히 나타나며 초기 에탄올 발생량과 비교하여 최대 300% 정도 차이가 나는 것으로 나타났다.
- 6에서 보듯이 초기에는 오존 미처리수가 알코올 생성량이 오존처리 수보다는 생성량이 증가하지만 담금 일로부터 이틀이 지나면서부터는 오히려 오존처리수인 경우에 알코올발생량의 증가가 계속되는 것으로 나타났다. 그러나 미 오존처리수와 오존처리수 등을 비교해 볼 때, 비교적 일정하게 알코올 생성량이 높게 생성되는 것으로 나타났다. 이는 초기에 단독오존처리인 경우에 불안정한 라디칼반응물 등이 존재하여 생물학적으로 미생물반응을 억제하는 것이며 시간이 갈수록 미생물이 발효됨으로서 대사생성물이 유기산과 라디칼반응물의 소모 등으로 원래의 환경상태로 화학반응이 순화되면서 생성물이 정상적인 발효대사가 일어나는 것으로 생각할 수 있다.
- 이는 수중의 알카리도가 증가하는 경우에 이는 탄산염과 오존과의 반응으로 오존산화반응이 라디칼의 연쇄반응에서 종결반응으로 전환되므로 반응 속도가 감소하게 된다. 그러므로 오존과의 반응 시간이 길어질수록 이러한 종결반응의 가능성은 줄어들게 되고 꾸준한 반응속도의 증가로 경도가 감소됨과 동시에 에탄올이 증가하는 현상으로 나타났다.
- 이같은 실험결과는 이전의 비슷한 실험결과에서도 나타났다(6). 그러므로 탁주 발효 중 에탄올 함량의 증가는 지하수의 수질향상과 생물학적 분해능 증가로 인하여 높게 나타나는 것으로 나타났다.
- 5는 당화 발효기간의 경과에 따라 생육하는 미생물의 작용으로 오존주입농도에 따라 미생물이 대사반응이 증대되어 유기산의 생성량이 증가된다. 담금 직후에 총당량은 오존주입량에 따라 차이가 크지만 시간이 지날수록 감소하는 경향이 나타나고 이로 인해 pH가 저하하는 것으로 나타났다. 시험구별로는 담금 직후에 오존의 농도가 증가할수록 pH가 낮아지는 경향을 나타내고 있으며 각 시험구간의 pH 차이는 근소한 것으로 나타났다.
- 그 결과, 오존처리시간이 30분, 2시간, 3시간 그리고 4시간으로 길어질수록 알코올 생성량은 담금 시간에 비례하여 차이가 나는 것으로 나타났다. 담금일 당일에는 별 차이가 없었으나 담금 일이 4일 지난 후에 오존처리시간에 따른 차이점을 분석해 본 결과, 그 차이는 확연히 나타나며 초기 에탄올 발생량과 비교하여 최대 300% 정도 차이가 나는 것으로 나타났다. 이는 수중의 알카리도가 증가하는 경우에 이는 탄산염과 오존과의 반응으로 오존산화반응이 라디칼의 연쇄반응에서 종결반응으로 전환되므로 반응 속도가 감소하게 된다.
- 시험구별로는 담금 직후에 오존의 농도가 증가할수록 pH가 낮아지는 경향을 나타내고 있으며 각 시험구간의 pH 차이는 근소한 것으로 나타났다. 또한 물의 전도성은 두 전극간의 전기적 저항을 즉정하고 용존 고형물의 농도를 즉정하는데 사용될 수 있는데 탁주 술덧 발효 중의 수질의 전기전도도는 담금 시작일에 지하수는 237.4 m3이지만 오존으로 1시간 처리한 지하수의 경우에는 314.2 mb 이었지만 1차 담금 발효 1일이 경과한 후에는 각각 2, 222 m顷로 나타났다.
- 에탄올은 보존성이나 향미에 영향을 주는 중요한 성분으로 에탄올의 함량은 다소 높아야 한다. 본 실험결과 오존을 이용한 처리수로 사용한 경우, 에탄올 함량이 높아 보존성에서 유리한 것으로 나타났다. 수질의 종류마다 알코올 담금에 사용하여도 yeast의 효소반응과 생육하는 효모의 활성여부에 따라 각 수질에 따른 에탄올 함량도 다르게 나타나는 것으로 나타났다
- 본 실험에서 사용한 지하수는 pH가 8.0로서 물의 경도와 알카리도를 고려하여 오존이 수중에서 발생하는 수산화라디칼 반응에 적절하다. 지하수내 칼슘을 제거하기 위해 오존을胃 주목적으로 사용하는 예는 드물지만 먹는 물에 오존을 사용하는 이유가 살균처리, 유기물제거와 입자제거가 일차적인목적이라면 이와 더불어 물의 경도를 제거할 수 있기 때문에 상업적으로 오존을 사용할 필요가 있다.
- 이상의 실험결과를 놓고 볼 때, 지하수의 오존주입은 주입방법, 주입시간과 주입양 등에 따라 수질의 경도, 산소의 농도, pH 그리고 전기전도도가 다르게 나타났다. 수중의 경도의 경우에도 오존의 라디칼 산화반응에 의해 탄산칼슘 화하면서 오존처리의 경우에 35% 이상 감소하는 것으로 나타났다. 이는 유 .
- 본 실험결과 오존을 이용한 처리수로 사용한 경우, 에탄올 함량이 높아 보존성에서 유리한 것으로 나타났다. 수질의 종류마다 알코올 담금에 사용하여도 yeast의 효소반응과 생육하는 효모의 활성여부에 따라 각 수질에 따른 에탄올 함량도 다르게 나타나는 것으로 나타났다
- 2% 증가하는 것으로 나타났다. 시험구별로는 담금 일에 지하수를 오존 단독으로 처리한 경우가 미 오존처리의 경우보다 총당량이 높았고 이는 앞서 언급한 지하수 수질의 개선효과와 연관이 있는 것으로 나타났다.
- 담금 직후에 총당량은 오존주입량에 따라 차이가 크지만 시간이 지날수록 감소하는 경향이 나타나고 이로 인해 pH가 저하하는 것으로 나타났다. 시험구별로는 담금 직후에 오존의 농도가 증가할수록 pH가 낮아지는 경향을 나타내고 있으며 각 시험구간의 pH 차이는 근소한 것으로 나타났다. 또한 물의 전도성은 두 전극간의 전기적 저항을 즉정하고 용존 고형물의 농도를 즉정하는데 사용될 수 있는데 탁주 술덧 발효 중의 수질의 전기전도도는 담금 시작일에 지하수는 237.
- 실험결과 담금 후부터 미오존처리, 오존단독처리를 동시에 처리하는 경우를 비교분석하였다. 실험결과는 미오존 처리하는 경우에 알코올 생성량은 5.0% -» 5.4% — 4.9% -> 4.5% — 4.4% — 4.3%이지만 오존을 단독으로 처리한 후, 2차 담금하는 경우에 4.5% — 4.9% — 5.5% — 5.3% —스 5.1% -> 5.0%로 변화하는 것으로 나타났다. 특히 오존을 처리하는 경우에 알코올 생성량은 오존 단독처리의 경우보다 10-20% 증가하는 것으로 나타났다.
- 3은 일정한 오존 주입시간별로 수질변화를 나타낸 결과이다. 오존 주입시간이 30분, 2시간, 3시간 그리고 4시간으로 나누어 실험을 해 본 결과, 수중의 잔존산소의 농도는 1.3 ppm 이하로 오존 주입시간에 따라 큰 변화를 나타내지 않았다. 그러나 pH는 8.
- 2% 미만으로 큰 차이가 나타나지 않았다. 오존주입시간과 발효 시간 경과에 따라 에탄올 발생량은 초기와 비교하여 최대 300 % 이상 차이가 나는 것으로 나타났다.
- 2 g/M로 증가시키는 경우에 경도는 250 mg CaCO3/ i, 232 mg CaCOM/, 116 mg CaCCW/으로 감소하였으며 알카리도 역시 112 mg CaCCh//에서 82 t 71 — 49 mg CaCO3/, 으로 감소하는 것을 알 수 있다. 이상의 결과를 놓고 볼 때 오존에 의한 수질 내 경도와 알카리도의 감소는 오존에 의한 수산화 라디칼과 수산화 이온이 칼슘과 반응하여 칼슘의 양이 현저히 줄어드는 것으로 나타났다.
- 3으로 약간 감소하지만 전기전도도는 250 mQ-'에서 380 mQ”로 50% 이상 크게 증가하는 것으로 나타났다. 이상의 실험결과를 놓고 볼 때, 지하수의 오존주입은 주입방법, 주입시간과 주입양 등에 따라 수질의 경도, 산소의 농도, pH 그리고 전기전도도가 다르게 나타났다. 수중의 경도의 경우에도 오존의 라디칼 산화반응에 의해 탄산칼슘 화하면서 오존처리의 경우에 35% 이상 감소하는 것으로 나타났다.
- 5와 같다. 총 당 함량은 담금 일에 200 mg/ M 이상으로 높지만 이후 오존의 주입농도가 0 g/hr, 7.2 11.7 g/hr 그리고 17.2 g/hr로 증가하는 경우에 총당 함량은 오존처리 하지 않은 경우보다 15.0%, 27.7%, 60.2% 증가하는 것으로 나타났다. 시험구별로는 담금 일에 지하수를 오존 단독으로 처리한 경우가 미 오존처리의 경우보다 총당량이 높았고 이는 앞서 언급한 지하수 수질의 개선효과와 연관이 있는 것으로 나타났다.
- 6은 총산의 변화는 오존의 영향을 나타낸 것으로 그들의 차이는 미미한 것으로 나타났다. 총산생성의 경우는 알코올 생성량과 같이 오존단독으로 처리 경우가 미 오존처리수보다 결과는 미미하지만 감소하는 결과를 나타냈다. 총산은 담금 일에 2% 정도로 함량이 낮았으나 발효 2일에 3.
- 총산생성의 경우는 알코올 생성량과 같이 오존단독으로 처리 경우가 미 오존처리수보다 결과는 미미하지만 감소하는 결과를 나타냈다. 총산은 담금 일에 2% 정도로 함량이 낮았으나 발효 2일에 3.2~3.5 %로 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 알코올 발효주 중의 총산은 담금 직후에는 원료중의 유기산이 주로 관여하나.
- 0%로 변화하는 것으로 나타났다. 특히 오존을 처리하는 경우에 알코올 생성량은 오존 단독처리의 경우보다 10-20% 증가하는 것으로 나타났다. 이같은 실험결과는 이전의 비슷한 실험결과에서도 나타났다(6).
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