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문제 정의
- 본 연구에서는 고품질 건표고버섯을 생산하기 위하여 열효율이 높은 원적외선 가열 메커니즘을 도입하여 송풍속도 송풍방식 및 건조온도가 표고버섯 건조에 미치는 영향을 규명하고, 정치식 원적외선 건조기 개발의 설계 및 기초자료를 제시하기 위해 수행하였다.
- 정치식 건조기에 원적외선가열 메커니즘을 도입하여 건조온도 풍속, 송풍방식이 표고버섯의 건조특성과 품질에 미치는 영향을 비교분석하여 정치식 원적외선 건조기 개발에 필요한 기초자료를 제시하고자 하였다.
제안 방법
- 건조 후 원적외선 건조와 열풍건조 시료의 함수율, 건조 특성, 색도 수축율, 아미노산 함량 등을 비교 분석하였다.
- 건조실내 송풍은 한쪽 방향으로만 송풍을 할 경우 배출구쪽의 피건조물이 불균일 건조 현상이 나타나기 때문에 송풍방식을 그림 1과 같이 양방향으로 하였다. 송풍은 좌·우 송풍기 ②.
- 5, Shin- Heung, Korea)를 사용하였고, 열풍 건조기의 풍량은 17 m3/s 이었다. 실험용 열풍 건조기의 1회 시료량은 32 kg으로 하였고, 건조자동프로그램에 의해 1단계는 45°C 에서 3시간, 2단계는 건조공기 온도를 65 °C 로 점차적으로 상승시키면서 7시간, 3단계는 70°C 에서 안전 저장 함수율 15%까지 건조하였다.
- 예비실험 결과 건조실내 풍속은 0.4, 0.6 m/s 2수준으로 하였고, 온도는 50, 60, 70°C 3수준으로 하였다.
- 원적외선 건조의 1회 시료량은 2 kg으로 하였고, 표고버섯의 안전 저장 함수율인 15%까지 건조하였으며, 3회 반복 실험하였다. 예비실험 결과 건조실내 풍속은 0.
- 원적외선 건조의 소비전력량은 소비전력량계(WL, LG, Korea)를 이용하여 측정하였고, 수분 1 kg을 건조시키는데 필요한 에너지 소비량으로 환산하여 나타내었다
- 유리아미노산 함량분석은 건조 전후의 시료 중 각 건조조건 별로 무작위로 10개의 샘플을 채취하여 분쇄기로 분쇄한 후 9.0 mg을 채취하고, PICO-tag 방법으로 PITC labeling한 시료 400 |jlL중에서 10 uL를 취하여 HPLC(Allience, Waters, USA) 에 loading하여 건조 전.후의 유리아미노산 함량을 비교 분석하였다.
- 풍속측정은 채반의 가로와 세로 방향으로 각각 100 mm로등분하여 24지점의 풍속측정 위치를 정하고, 디지털풍속계 (8360-M-GB, TSI, USA)로 측정하여 평균값으로 나타내었다.
- 0 mg을 채취하고, PICO-tag 방법으로 PITC labeling한 시료 400 |jlL중에서 10 uL를 취하여 HPLC(Allience, Waters, USA) 에 loading하여 건조 전.후의 유리아미노산 함량을 비교 분석하였다.
대상 데이터
- 공시재료인 표고버섯은 2002년 충청북도 청원군 가덕면에서 수확한 일본 모리산업 종균 290호를 사용하였다. 표고버섯의 초기 함수율은 355%, d.
- 공시재료인 표고버섯은 저장 중 품질변화를 최소화하기 위하여 5°C 저온창고에 보관하였고, 실험 시작 전 상온에서 24시간 보관한 후 실험에 사용하였다
- 대조구인 열풍건조는 실험용 열풍 건조기(BOPP-1.5, Shin- Heung, Korea)를 사용하였고, 열풍 건조기의 풍량은 17 m3/s 이었다. 실험용 열풍 건조기의 1회 시료량은 32 kg으로 하였고, 건조자동프로그램에 의해 1단계는 45°C 에서 3시간, 2단계는 건조공기 온도를 65 °C 로 점차적으로 상승시키면서 7시간, 3단계는 70°C 에서 안전 저장 함수율 15%까지 건조하였다.
- 56이었다. 실험에 사용한 표고버섯은 동고로 장경이 6~7 cm, 단경이 5~6 cm, 중량이 25~30 g이었다.
- 실험용 원적외선 건조기는 인버터(SVO22iG-2U, LG, Korea), 송풍기(DB270, DongMyung, Korea), 로드셀(BCA-10L, CAS, Korea), 원적외선 방사체(CEP450-0806, MAGICYU-RA, Korea), 채반(700×500×70 mm), 공기순환관 등으로 구성되어 있다.
데이터처리
- 색도 수축율 측정값들은 Windows용 SAS 통계 프로그램 일원배치 분산분석(One-Way ANOVA)방법으로 유의수준 0.05에서 각 건조조건 간의 유의성을 분석하였다.
성능/효과
- 1. 건조속도는 원적외선 건조가 열풍건조 보다 빠르고, 원적외선 건조의 경우 건조온도가 높고 풍속이 빠른 조건이 건조속도가 빠른 경향을 나타내었다.
- 3. 표고버섯 건조시 원적외선 건조 에너지 소비량은 5367.6 -18172.8 kJ/kg(수분)으로 풍속이 빠르고 건조온도가 높을수록 에너지 소비량이 증가하는 것으로 나타났다.
- 4. 표고버섯 수축율은 원적외선 건조의 경우 건조온도가 낮고 풍속이 빠를수록 작게 나타났다. 원적외선 건조의 경우 0.
- 5. 건조 후 표고버섯의 유리아미노산 함량은 초기시료에 비해 대부분 감소하였고, 원적외선 건조가 열풍건조 보다 잔류함량이 많은 것으로 나타났다. 유리아미노산 함량이 가장 많이 감소한 것은 Ala(Alanine)이 었고, 다음은 Leu(Leucine), Val(Valine) 의 순인 것으로 나타났다.
- 건조 전후 시료의 함수율은 시료 10개를 무작위로 선택하여 세절한 후 전지저울(HF-200GD, AND, Japan)로 20±0.5 g 칭량하실험용건조기(WFD600ND, EYELA, Japan)에서 105°C 에서 24시간 건조한 후 중량비로 계산하여 건량기준 함수율로 나타내었다.
- 것이다. 그림 2에 나타난 바와 같이 원적외선 건조시 풍속이 동일한 조건하에서 건조실내 온도가 높을수록 건조속도가 빨라지는 경향을 나타내었고, 온도가 동일한 조건하에서 풍속이 빠를수록 건조속도가 빠른 것으로 나타났다. 원적외선 건조의 경우 풍속 0.
- 비교하여 나타낸 것이다. 그림 7에서 알 수 있듯이 에너지 소비량은 원적외선 건조가 열풍건조 보다 적게 나타났고, 원적외선 건조에서는 건조온도가 높고 송풍속도가 빠를수록 에너지 소비량이 증가하는 것으로 나타났다. 원적외선 건조의 에너지 소비량은 송풍속도 0.
- 그림 9에서와 같이 원적외선 건조 후 유리아미노산 함량은 Glu(Glutamic acid), Gln(Glutarmine), Asp(Asparagine)만이 일부 건조조건에 따라 초기시료에 비해 증가하였고, 기타 건조조건하에서는 초기시료에 비해 감소되는 것으로 나타났다. 원적외선 건조의 경우 건조시간이 길고 건조온도가 높을수록 유리아미노산 함량이 많이 감소하였으며, 건조 후 유리아미노산 함량이 가장 많이 감소한 것은 Ala(Alanine) 이었고, 다음은 Leu(Leucine), Val(Valine)의 순인 것으로 나타났다.
- 색차를 나타내는 값은 그림 6에서 나타난 바와 같이 송풍속도 0.4 m/s에서 건조온도 50, 60, 70°C 인 경우 각각 4.40, 4.72, 6.89 감소하였고, 0.6 m/s에서 건조온도 50, 60, 70°C 인 경우 각각 3.76, 4.14 5.00 감소하였다. 열풍건조 후 E 값은 8.
- 00 감소하였다. 열풍건조 후 E 값은 8.95 감소하여 원적외선 건조 보다 색도 변화가 큰 것으로 나타났다.
- 열풍건조 후 L 값의 감소값 AL은 6.14로서 원적외선 건조와 비교하면 0.09 — 3.05 감소하여 명도가 어두운 것으로 나타났다.
- 열풍건조 후 a 값이 5.78 감소하였으며 원적외선 건조 보다 4.03-4.89 더 감소하여 검붉은 색이 약간 더 엷게 나타났다. 원적외선 건조의 경우 건조온도가 증가하면 a 값의 감소가 증가하는 경향이 뚜렷하였다.
- 열풍건조 후 아미노산 함량도 초기시료에 비해 감소하였고, 감소량이 원적외선 건조 보다 많은 것으로 나타났다.
- 50%로 나타났다. 열풍건조의 수축율은 17.30%로 원적외선 건조온도에 관계없이 0.4 m/s 보다 작게 나타났고, 0.6 m/s 보다는 큰 것으로 나타났다. 따라서 표고버섯을 원적외선으로 건조할 경우 수축율은 송풍속도 0.
- 표고버섯 수축율은 원적외선 건조의 경우 건조온도가 낮고 풍속이 빠를수록 작게 나타났다. 원적외선 건조의 경우 0.6 m/s-70°C 의 건조조건이 건조속도도 빠르고, 건조 후 표고버섯의 원형유지에 유리한 것으로 나타났다. 열풍 건조의 경우 수축율은 17.
- 나타났다. 원적외선 건조의 경우 건조시간이 길고 건조온도가 높을수록 유리아미노산 함량이 많이 감소하였으며, 건조 후 유리아미노산 함량이 가장 많이 감소한 것은 Ala(Alanine) 이었고, 다음은 Leu(Leucine), Val(Valine)의 순인 것으로 나타났다.
- 그림 7에서 알 수 있듯이 에너지 소비량은 원적외선 건조가 열풍건조 보다 적게 나타났고, 원적외선 건조에서는 건조온도가 높고 송풍속도가 빠를수록 에너지 소비량이 증가하는 것으로 나타났다. 원적외선 건조의 에너지 소비량은 송풍속도 0.4 m/s, 건조온도 50, 60, 70°C 인 경우 각각 53676, 11876.4, 15768 kJ/kg(수분)이었고, 송풍속도 0.6 m/s, 건조온도 50, 60, 70°C 에서는 각각 10857.6, 14331.6, 18172.8 kJ/kg(수분)으로 나타났다.
- 건조 전.후 표고버섯의 L값의 차이는 송풍속도 0.4 m/s에서 건조온도 50, 60, 70°C 인 경우, 각각 3.36, 3.85, 5.95 감소하였고, 0.6 m/s에서 건조온도 50, 60, 70°C 인 경우 각각 3.09, 3.50, 4.26 감소하였다.
- 원적외선 건조 전.후 표고버섯의 a 값은 그림 4에서와 같이 건조온도 50, 60, 70°C 의 경우 송풍속도 0.4 m/s에서 각각 1.16, 1.45, 1.75 감소하였고, 송풍속도 0.6 m/s에서는 각각 0.89, 0.92, 1.00 정도 감소하였다.
- 표고버섯 건조 전.후의 색차는 열풍건조가 원적외선 건조 보다 큰 것으로 나타났고, 원적외선 건조의 경우 건조온도가 낮고 풍속이 빠른 것이 색도차가 작은 것으로 나타났다.
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