삼투건조와 열풍건조의 조합이 사과 건조제품의 품질에 미치는 영향을 알아보기 위하여 삼투건조시 물질이동 특성과 열풍건조시 건조특성, 그리고 사과 건조제품의 품질을 조사하였다. 삼투건조시 침지용액의 농도와 침지시간이 증가함에 따라 중량감소와 수분손실이 증가하였으며 고형분 증가도 같은 경향을 나타내었다. 열풍건조시 건조시간에 따른 사과 실린더의 수분함량 변화를 Page model에 적용하여 지수 n, k 및 건조시간을 산출하였다. 건조온도$50^{\circ}C$에서 건조시간이 대조구의 4.15시간에서 30%와 50% sucrose 용액 처리시 각각 5.78시간과 6.42시간으로 증가하였으며, 건조온도 $70^{\circ}C$에서도 유사한 경향인 것으로 나타났다. 삼투건조에 의해 k와 n 값이 감소하였고 삼투용액의 농도가 높을수록 더욱 감소하는 것으로 나타났다. 삼투건조한 사과 건조제품의 품질을 삼투건조하지 않은 사과 건조제품과 비교하였다. 삼투건조에 의해 건조제품의 수축도와 복원력이 감소하였고 침지용액의 농도가 높을수록 감소하는 것으로 나타났다. 압착력은 삼투건조에 의해 증가하였고 침지용액의 농도가 높을수록 증가하는 것으로 나타났다. 복원한 사과 건조제품에 대한 관능적 기호도 측정 결과 외관, 조직감, 종합적인 기호도 등의 모든 관능검사 항목에서 삼투건조한 사과 건조제품이 삼투건조하지 않은 대조구에 비해 유의적으로 높은 기호도를 나타내었다.
삼투건조와 열풍건조의 조합이 사과 건조제품의 품질에 미치는 영향을 알아보기 위하여 삼투건조시 물질이동 특성과 열풍건조시 건조특성, 그리고 사과 건조제품의 품질을 조사하였다. 삼투건조시 침지용액의 농도와 침지시간이 증가함에 따라 중량감소와 수분손실이 증가하였으며 고형분 증가도 같은 경향을 나타내었다. 열풍건조시 건조시간에 따른 사과 실린더의 수분함량 변화를 Page model에 적용하여 지수 n, k 및 건조시간을 산출하였다. 건조온도 $50^{\circ}C$에서 건조시간이 대조구의 4.15시간에서 30%와 50% sucrose 용액 처리시 각각 5.78시간과 6.42시간으로 증가하였으며, 건조온도 $70^{\circ}C$에서도 유사한 경향인 것으로 나타났다. 삼투건조에 의해 k와 n 값이 감소하였고 삼투용액의 농도가 높을수록 더욱 감소하는 것으로 나타났다. 삼투건조한 사과 건조제품의 품질을 삼투건조하지 않은 사과 건조제품과 비교하였다. 삼투건조에 의해 건조제품의 수축도와 복원력이 감소하였고 침지용액의 농도가 높을수록 감소하는 것으로 나타났다. 압착력은 삼투건조에 의해 증가하였고 침지용액의 농도가 높을수록 증가하는 것으로 나타났다. 복원한 사과 건조제품에 대한 관능적 기호도 측정 결과 외관, 조직감, 종합적인 기호도 등의 모든 관능검사 항목에서 삼투건조한 사과 건조제품이 삼투건조하지 않은 대조구에 비해 유의적으로 높은 기호도를 나타내었다.
This study was conducted to investigate the effects of combined osmotic dehydration and hot-air drying on the quality of dried apple products. Apple cylinders were steeped in 30% and 50% sucrose solutions at different steeping times. During the osmotic dehydration, as the concentration of the sucros...
This study was conducted to investigate the effects of combined osmotic dehydration and hot-air drying on the quality of dried apple products. Apple cylinders were steeped in 30% and 50% sucrose solutions at different steeping times. During the osmotic dehydration, as the concentration of the sucrose solution and steeping time increased, weight reduction and water loss increased, and the solid gain showed similar results. Osmotic dehydration in the sucrose solutions was followed by hot-air drying at 50 and $70^{\circ}C$. The experimental data were fitted successfully using the modified Page model. At the drying temperature of $50^{\circ}C$, the drying time increased from 4.15 hr for the control to 5.78 hr and 6.42 hr for the 30 and 50% sucrose solution treatments, respectively. Similar results were shown at the $70^{\circ}C$ drying temperature. The k and n values of the apple cylinders decreased by osmotic dehydration, and the k and n of the apple cylinders steeped in the 50% sucrose solution were lower than those of the samples steeped in the 30% sucrose solution. The qualities of the dried apple products were compared to samples that did not undergo osmotic dehydration. The shrinkage and rehydration capacity of the apple products decreased via osmotic dehydration, and decreased as the concentration of the sucrose solution increased. The compressibility ratios of the apple products to raw apple cylinders increased by osmotic dehydration, and increased as the concentration of sucrose solution increased. The sensory evaluation results for the apple products rehydrated in yoghurt indicate that osmotic dehydration greatly enhances the palatability of apple products in terms of appearance, taste, and texture.
This study was conducted to investigate the effects of combined osmotic dehydration and hot-air drying on the quality of dried apple products. Apple cylinders were steeped in 30% and 50% sucrose solutions at different steeping times. During the osmotic dehydration, as the concentration of the sucrose solution and steeping time increased, weight reduction and water loss increased, and the solid gain showed similar results. Osmotic dehydration in the sucrose solutions was followed by hot-air drying at 50 and $70^{\circ}C$. The experimental data were fitted successfully using the modified Page model. At the drying temperature of $50^{\circ}C$, the drying time increased from 4.15 hr for the control to 5.78 hr and 6.42 hr for the 30 and 50% sucrose solution treatments, respectively. Similar results were shown at the $70^{\circ}C$ drying temperature. The k and n values of the apple cylinders decreased by osmotic dehydration, and the k and n of the apple cylinders steeped in the 50% sucrose solution were lower than those of the samples steeped in the 30% sucrose solution. The qualities of the dried apple products were compared to samples that did not undergo osmotic dehydration. The shrinkage and rehydration capacity of the apple products decreased via osmotic dehydration, and decreased as the concentration of the sucrose solution increased. The compressibility ratios of the apple products to raw apple cylinders increased by osmotic dehydration, and increased as the concentration of sucrose solution increased. The sensory evaluation results for the apple products rehydrated in yoghurt indicate that osmotic dehydration greatly enhances the palatability of apple products in terms of appearance, taste, and texture.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 사과를 이용하여 삼투건조와 열풍 건조의 조합이 사과 건조제품의 품질에 미치는 영향을 조사하기 위하여 당 용액의 농도와 침지시간 그리고 열풍건조의 온도를 달리하여 사과 건조제품을 제조하였으며, 삼투건조시의 물질이동 특성, 열풍건조시의 건조특성 및 사과 건조제품의 품질을 분석한 결과를 보고하고자 한다.
삼투건조와 열풍건조의 조합이 사과 건조제품의 품질에 미치는 영향을 알아보기 위하여 삼투건조시 물질이동 특성과 열풍 건조 시 건조특성, 그리고 사과 건조제품의 품질을 조사하였다. 삼투 건조 시 침지용액의 농도와 침지시간이 증가함에 따라 중량감소와 수분손실이 증가하였으며 고형분 증가도 같은 경향을 나타내었다.
가설 설정
2) Values with the same letter in the same column are not significantly different (p < 0.05).
삼투건조 중 수분손실과 용질의 이동은 시료 내부의 용질이 삼투압 용액에 대하여 확산작용이 일어나지 않으며 삼투압 용액의 농도는 균일하다는 가정하에서 구하였고, 삼투건조시 물질이동은 중량감소(weight reduction), 수분손실(water loss) 및 고형분 증가 (solid gan)을 각각 아래의 식에 따라 나타내었다(10).
제안 방법
열풍건조된 사과 실린더의 건조특성을 조사하기 위하여 측정된 데이터를 실험적 지수 model인 Page model(Eq. (4))을 변형한 model에 적용하여 지수 n과 k를 구하였고 수분함량이 0.2 g water/ g dry solids될 때까지 소요되는 건조시간을 산출하였다(11). M는 M과 M0에 비해 매우 작은 값이기 때문에 (M-Me)/(M0-M)를 M/M0로 바꾸어 사용하였다 (12).
30%와 50% sucrose 용액으로 15시간 동안 30oC incubator에서 침지하여 삼투건조한 사과 실린더를 50oC와 70oC로 조정된 열풍건조기에서 최종 수분함량이 0.2 g water/g dry solids될 때까지 건조하였으며, 1시간마다 건조물을 꺼내어 수분정량하였다. 이때 삼투 건조하지 않은 생사과 실린더를 대조구로 하여 건조특성을 비교하였다.
도를 굴절당도계 (ATAGO, No. 1, Tokyo, Japan)로 측정하였다.
사과 건조제품을 20oC의 과량의 증류수에 15시간 동안 침지하여 복원시키고 여과지 위에서 작은 압력으로 1분간 여과한 후 중량을 측정하였으며, 복원력 (rehydration capacity)은 복원된 시료와 복원전의 시료의 중량비로 나타내었다 (13) . 복원된 사과 건조제품의 조직감은 Texture analyzer(TA-XT2 model, Stable Microsystems, Godalming, Surrey, UK)를 이용하여 측정하였으며, 복원한 사과 건조제품을 직경 40 mm cylindrical puncture probe로 1.0mm/sec의 test speed에서 시료 높이의 60%까지 압착하여 걸리는 힘으로 강도를 측정하였고 생사과의 측정값에 대한 비로 나타내었다. 그리고 건조제품의 색도는 색차계(ColorQUESTU, HunterLab, Cambridge, MA, USA)를 이용하여 L, a, b 값을 측정하였다.
나누어 계산하였다. 사과 건조제품을 20oC의 과량의 증류수에 15시간 동안 침지하여 복원시키고 여과지 위에서 작은 압력으로 1분간 여과한 후 중량을 측정하였으며, 복원력 (rehydration capacity)은 복원된 시료와 복원전의 시료의 중량비로 나타내었다 (13) . 복원된 사과 건조제품의 조직감은 Texture analyzer(TA-XT2 model, Stable Microsystems, Godalming, Surrey, UK)를 이용하여 측정하였으며, 복원한 사과 건조제품을 직경 40 mm cylindrical puncture probe로 1.
삼투건조에 의해 k와 n 값이 감소하였고 삼투용액의 농도가 높을수록 더욱 감소하는 것으로 나타났다. 삼투건조한 사과 건조제품의 품질을 삼투건조하지 않은 사과 건조제품과 비교하였다. 삼 12.
실린더 형태로 절단한 사과를 30%와 50% sucrose 용액에 1 : 10 (w/v)의 비율로 혼합한 후 30oC로 조정된 shaking incubator에서 100 rpm의 속도로 회전하면서 3, 6, 15시간 동안 침지하였다. 침지한 사과 실린더를 건져낸 후 표면에 부착된 sucrose를 제거하고 여과지를 이용하여 표면수분을 제거한 후 분석을 행하였다.
삼투 건조 시 침지용액의 농도와 침지시간이 증가함에 따라 중량감소와 수분손실이 증가하였으며 고형분 증가도 같은 경향을 나타내었다. 열풍건조시 건조시간에 따른 사과 실린더의 수분함량 변화를 Page mode에 적용하여 지수 n, k 및 건조시간을 산출하였다. 건조온도 50oC에서 건조시간이 대조구의 4.
2 g water/g dry solids될 때까지 건조하였으며, 1시간마다 건조물을 꺼내어 수분정량하였다. 이때 삼투 건조하지 않은 생사과 실린더를 대조구로 하여 건조특성을 비교하였다.
일정 개수의 생사과 실린더를 눈금실린더에 넣고 좁쌀을 일정량 부어 평형에 도달할 때까지 두드린 다음 측정한 부피에서 좁쌀의 부피를 빼 시료의 부피로 하였고 동일 개수의 사과 건조제품의 경우에도 위와 동일한 방법으로 부피를 측정하였으며, 수축도 (shrinkage)는 건조에 의해 감소된 부피를 생사과 실린더의 부피로 나누어 계산하였다. 사과 건조제품을 20oC의 과량의 증류수에 15시간 동안 침지하여 복원시키고 여과지 위에서 작은 압력으로 1분간 여과한 후 중량을 측정하였으며, 복원력 (rehydration capacity)은 복원된 시료와 복원전의 시료의 중량비로 나타내었다 (13) .
침지한 사과 실린더를 건져낸 후 표면에 부착된 sucrose를 제거하고 여과지를 이용하여 표면수분을 제거한 후 분석을 행하였다.
대상 데이터
본 실험에 사용한 사과는 2006년산 후지 품종으로 시중에서구입하여 10oC에서 보관하며 사용하였으며, borer와 칼을 이용하여 실린더 형태(직경 1cm, 길이 1cm로 절단한 후 실험에 사용하였다.
데이터처리
사과 건조제품을 plain yoghurt에 4oC에서 24시간 동안 침지하여 복원시킨 후 훈련된 관능검사원을 대상으로 외관, 맛, 조직감 및 종합적 기호도에 대하여 9점 기호척도법으로 관능검사를 실시하였으며, 결과를 SAS 통계 프로그램을 이용하여 분산분석을 하고 Duncan’s multiple range test로 시료간 유의차를 검증하였다.
성능/효과
5는 열풍건조한 사과 건조제품을 복원시키고 압착력을 측정한 후 이를 생사과 실린더의 압착력에 대한 비로 나타낸 결과이다. 50oC 열풍건조의 경우 대조구가 0.37±0.05로서 가장 낮은 값을 나타내었고, 30% sucrose 용액 처리구가 0.47±0.09, 50% sucrose 용액 처리구가 0.59±0.07을 나타내어 삼투건조에 의해 사과 건조제품의 압착력이 증가하고 또한 침지용액의 농도가 높아질수록 건조제품의 압착력이 증가하는 것으로 나타났다. 70oC 열풍건조의 경우 50oC 열풍건조와 유사한 경향과 측정값을 나타내어 건조온도에 따른 차이는 거의 없음을 알 수 있었다.
4는 생사과 실린더를 삼투건조후 열풍건조한 사과 건조제품을 생사과 실린더를 삼투건조하지 않고 열풍건조한 대조구와 복원력을 비교한 결과이다. 50oC 열풍건조의 경우 대조구가 5.76 ±0.09로서 가장 높은 값을 나타내었고, 30% sucrose 용액 처리 구가 5.12±0.29, 50% sucrose 용액 처리구가 4.25±0.17을 나타내어 삼투건조에 의해 사과 건조제품의 복원력이 감소하고 또한침지용액의 농도가 높아질수록 복원력이 감소함을 알 수 있었다. 70oC 열풍건조의 경우 50oC 열풍건조의 결과와 유사한 경향과 약간 높은 측정값을 나타내었다.
50oC와 70oC에서의 건조시간에 따른 사과 실린더의 수분 함량변화를 조사한 결과 건조온도가 증가함에 따라 건조속도가 현격히 증가하였으며, 침지용액의 농도가 증가함에 따라 사과 실린더의 초기 수분함량이 감소하였지만 초기 건조속도(1시간)도 함께 감소하는 것으로 나타났다(Fig. 2). 이상의 건조시간에 따른 사과 실린더의 수분함량 변화를 변형된 Page model에 적용하여 구한 직선으로부터 지수 n, k 및 건조시간을 산출하여 Table 1에 나타내었다.
삼 12. Wang ZW, Sun J, Chen F, Liao X, Hu X. Mathematical modeling 투건조에 의해 건조제품의 수축도와 복원력이 감소하였고 침지용액의 농도가 높을수록 감소하는 것으로 나타났다. 압착력은 삼투 건조에 의해 증가하였고 침지용액의 농도가 높을수록 증가하는 것으로 나타났다.
건조 중 사과 실린더의 중량감소는 30% sucrose 용액 침치 시 1.44+0.30-10.58+0.69%, 50% sucrose 용액 침치 시 14.84+0.35-31.93±1.54%로 침지용액의 농도와 침지시간이 증가함에 따라 증가하였으며, 침지시간 보다는 침지용액의 농도가 중량감소에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다(Fig. 1). 수분손실도 30% sucrose 용액 침지 시 4.
열풍건조시 건조시간에 따른 사과 실린더의 수분함량 변화를 Page mode에 적용하여 지수 n, k 및 건조시간을 산출하였다. 건조온도 50oC에서 건조시간이 대조구의 4.15시간에서 30% 와 50% sucrose 용액 처리시 각각 5.78시간과 6.42시간으로 증가하였으며, 건조온도 70oC에서도 유사한 경향인 것으로 나타났다. 삼투건조에 의해 k와 n 값이 감소하였고 삼투용액의 농도가 높을수록 더욱 감소하는 것으로 나타났다.
건조하지 않은 생사과 실린더의 부피에 대한 사과 건조제품의감소된 부피를 수축도로 나타낸 결과(Fig. 3), 50oC 열풍 건조의 경우 대조구가 56.33 ±2.33%로서 가장 높은 값을 나타내었고, 30% sucrose 용액 처리구가 50.67±3.66%, 50% sucrose 용액 처리구가 47.00±2.11%을 나타내어 삼투건조에 의해 사과 건조제품의 수축이 감소하고 또한 침지용액의 농도가 증가할수록 수축이 감소함을 알 수 있었다. 70oC 열풍건조의 경우 50oC 열풍 건조와 유사한 경향과 측정값을 나타내어 건조온도에 따른 차이는 거의 없음을 알 수 있었다.
662로 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 건조 시간의 경우 대조구의 2.76시간에서 30%와 50% sucrose 용액으로 삼투 건조 시 각각 2.80시간과 3.33시간으로 증가하는 것으로 나타났다. 즉 건조온도가 증가할수록 k 값이 증가하고, n 값과 건조 시간이 감소하는 것으로 나타났다.
701 로 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 최종 수분함량이 0.2 g water/g dry solids 될 때까지 소요되는 건조시간의 경우 대조구의 4.15시간에서 30%와 50% sucrose 용액으로 삼투건조시 각각 5.78시간과 6.42시간으로 증가하는 것으로 나타났다. 한편 건조온도 70oC에서는 k 값의 경우 삼투 건조하지 않은 대조구의 2.
압착력은 삼투 건조에 의해 증가하였고 침지용액의 농도가 높을수록 증가하는 것으로 나타났다. 복원한 사과 건조제품에 대한 관능적 기호도 측정 결과 외관, 조직감, 종합적인 기호도 등의 모든 관능검사 항목에서 삼투건조한 사과 건조제품이 삼투건조하지 않은 대조 구에 비해 유의적으로 높은 기호도를 나타내었다.
사과 건조제품을 plain yoghurt에서 복원시킨 후 이에 대한 관능적 기호도를 측정한 결과 Table 3에서 보는 바와 같이 외관, 맛, 조직감, 종합적인 기호도 등의 모든 관능검사 항목에서 삼투 건조한 사과 건조제품이 삼투건조하지 않은 대조구에 비해 유의적으로 높은 기호도를 나타내어 삼투건조가 사과 건조제품의 기호도 향상에 크게 기여하는 것으로 나타났다. 반면 침지 용액의 농도를 달리하여 제조한 사과 건조제품 사이에는 유의적인 기호도 차이가 나타나지 않았다.
반면 침지 용액의 농도를 달리하여 제조한 사과 건조제품 사이에는 유의적인 기호도 차이가 나타나지 않았다. 삼투건조한 사과 건조제품의 경우 사과 고유의 밝은 노란색을 띠는 반면 삼투건조하지 않은 대조 구는 갈변에 의해 갈색을 띠어 낮은 기호도를 나타내었고, 맛에 대한 기호도에서 삼투건조한 사과 건조제품은 침지용액의 당에 의해 단맛이 부여되고 또한 풍부한 사과향을 나타내어 높은 기호도를 나타내었다. 조직감에 대한 기호도에서도 삼투건조한 건조제품이 대조구에 비해 유의적으로 높은 기호도를 나타내었는데 이는 삼투건조한 건조제품이 대조구에 비해 열풍건조에 의한 수축이 적고 복원력이 크지 않아 복원후 조직내에 함유된 수분의 양이 적어 견고한 조직을 유지하기가 쉽기 때문인 것으로 판단된다.
1). 수분손실도 30% sucrose 용액 침지 시 4.13+0.81-10.45+ 1.59%, 50% sucrose 용액침치 시 18.52+1.69-33.96+1.78%로 침지용액의 농도와 침지시간이 증가함에 따라 증가하였으며, 중량감소와 마찬가지로 침지 시간 보다는 침지용액의 농도가 수분손실에 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다(Fig. 1). Mandala 등(10)은 사과를, Falade 등 (14) 은 수박을, 그리고 Hong 등(15)은 키위를 이용하여 침지용액의 농도와 침지시간을 달리하여 삼투건조한 결과 침지시간 보다는 침지용액의 농도가 중량감소와 수분손실에 큰 영향을 미친다고 하여 본 연구에서와 유사한 결과를 보고하였다.
Mathematical modeling 투건조에 의해 건조제품의 수축도와 복원력이 감소하였고 침지용액의 농도가 높을수록 감소하는 것으로 나타났다. 압착력은 삼투 건조에 의해 증가하였고 침지용액의 농도가 높을수록 증가하는 것으로 나타났다. 복원한 사과 건조제품에 대한 관능적 기호도 측정 결과 외관, 조직감, 종합적인 기호도 등의 모든 관능검사 항목에서 삼투건조한 사과 건조제품이 삼투건조하지 않은 대조 구에 비해 유의적으로 높은 기호도를 나타내었다.
1). 이상에서 보는 바와 같이 사과 실린더를 삼투건조하여 물질이동 특성을 조사한 결과 중량감소와 수분손실이 거의 유사한 값과 경향을 나타내어 삼투건조 시 발생하는 중량감소의 대부분은 수분손실에 기인한 것임을 알 수 있었고 또한 고형분 증가의 값이 크지 않은 것으로 보아 삼투건조 시 외부 용액으로부터 사과 내로 침투되는 고형분의 양이 적은 것으로 판단되었다. Uddin 등(16) 은 침지시간과 침지용액의 농도가 삼투건조 시 시료의 수분손실에 영향을 미치는 가장 중요한 요인이며 온도의 영향은 비교적 적다고 하였고, 침지온도가 고형분 증가에 큰 영향을 미친다고 하여 본 연구와 유사한 결과를 보고하였다.
이상의 결과를 종합해 볼 때 사과 건조제품은 삼투건조에 의해 갈변이 억제되어 사과 본래의 색을 나타내면서 단맛과 풍부한 사과향을 나타낼 뿐만 아니라 복원하였을 때 삼투건조하지 않은 대조구에 비해 생사과에 근접한 조직감을 나타내기 때문에 yoghurt 등의 가공제품에 적용하고자 할 때 절단한 사과 조각을 열풍 건조에 앞서 삼투건조 처리하는 것이 적합한 것으로 판단된다.
33시간으로 증가하는 것으로 나타났다. 즉 건조온도가 증가할수록 k 값이 증가하고, n 값과 건조 시간이 감소하는 것으로 나타났다.
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