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문제 정의
- 따라서, 본 연구는 불합리한 건조 방법으로 인한 손실을 줄이고 품질의 균질성을 향상시키기 위해 구기자의 적정 건조 조건을 구명하고자 수행하였다.
- 따라서, 본 연구는 불합리한 건조 방법으로 인한 손실을 줄이기 위하여 국내에서 일반적으로 사용되는 열풍건조기를 이용하여 건조 온도는 45℃, 50℃, 55℃ 및 60℃로 총 4수준과 크기가 다른 두 품종(청명, 호광)을 이용하여 건조 중 함수율, 건조속도, 에너지소비량, 색도 및 색차를 측정하여 적정 건조 조건을 구명하고자 수행하였다. 그 결과는 다음과 같다.
제안 방법
- 건조 방법은 농가에서 가장 많이 사용하는 방법으로 건조 후 구기자가 건조판과 분리가 용이하도록 채망을 건조틀에 깔아서 이용하였으며, 건조틀에 단층으로 약 1kg을 얇게 깔아 농산물건조기(HSED-1.5, 한성 Korea)를 이용하여 건조를 수행하였다. 건조 온도는 45℃, 50℃, 55℃ 및 60℃로 총 4수준으로 온도별 변화를 측정하였으며, 크기가 비교적 큰 청명과 일반적인 크기인 호광 두 품종의 외형 차이에 의한 건조 중 품질의 변화를 측정하였다.
- 건조 온도는 45℃, 50℃, 55℃ 및 60℃로 총 4수준으로 온도별 변화를 측정하였으며, 크기가 비교적 큰 청명과 일반적인 크기인 호광 두 품종의 외형 차이에 의한 건조 중 품질의 변화를 측정하였다. 건조 시작 후 4시간 간격으로 50 g씩 시료를 채취하여 함수율의 변화를 측정하였으며, 목표함수율은 12%,w.b.이하로 건조되었을 때 실험을 종료하고 구기자의 품질을 측정하였다.
- 5, 한성 Korea)를 이용하여 건조를 수행하였다. 건조 온도는 45℃, 50℃, 55℃ 및 60℃로 총 4수준으로 온도별 변화를 측정하였으며, 크기가 비교적 큰 청명과 일반적인 크기인 호광 두 품종의 외형 차이에 의한 건조 중 품질의 변화를 측정하였다. 건조 시작 후 4시간 간격으로 50 g씩 시료를 채취하여 함수율의 변화를 측정하였으며, 목표함수율은 12%,w.
- 건조 중 소요 을 측정을 위해 적산 계(3166, HIOKI, JAPAN)를 이용하여 농산물건조기 주전원에 연결하여 건조시작부터 목표함수율 도달 할 때까지 전력소비량을 측정하여 에너지소비량으로 사용하였다.
- 습도는 건조판 중앙 지점에 습도계(TR-72, TandD, Japan)를 이용하여 내부의 습도 변화를 측정하였으며, 습도의 변화는 5분 간격으로 측정하여 저장하였다. 건조 초기에 구기자의 온도와 내부 온도가 설정 건조온도에 도달할 때까지 배풍구를 닫았으며, 설정 건조온도에 도달하면 배풍구를 열어 내부의 수분이 방출되도록 하였다.
- 구기자의 품질측정은 건조된 구기자를 외부에 노출하여 외기와 동일한 품온이 된후 10 g씩 샘플을 3회 채취하여 색차계(CM-2500d, Konica minolta, Japan)를 이용하여 L(명도, lightness), a(적색도, redness), b(황색도, yellowness)를 총 5회 연속 측정한 후 최대·최소값을 제외하고 측정 총 9회의 평균을 이용하여 최종 색차값으로 사용하였다.
- 5~1시간 템퍼링 시킨 후 무게를 측정하는 방법을 이용하였다. 그러나 함수율 측정을 위한 설정온도 및 시간은 미국 농 공학회 측정기준(ASAE S352.2)을 주로 사용하여 함수율을 측정하지만, 미국 농공학회 측청기준 내에 구기자 함수율 측정기준이 없으므로 수분을 많이 포함한 농산물 중에 가장 많이 사용하는 시료 10g을 이용하여 건조온도 100℃와 건조시간 4시간으로 함수율 측정하였다. 건조 전후의 무게는 전자 저울(R420P, Sartorius, Germany)을 이용하여 무게를 측정하고 습량기준 식 (1)을 이용하여 함수율로 산출하였다(ASAE standard, 2004; Handerson and Perry, 1976; Keum et al.
- 습도는 건조판 중앙 지점에 습도계(TR-72, TandD, Japan)를 이용하여 내부의 습도 변화를 측정하였으며, 습도의 변화는 5분 간격으로 측정하여 저장하였다. 건조 초기에 구기자의 온도와 내부 온도가 설정 건조온도에 도달할 때까지 배풍구를 닫았으며, 설정 건조온도에 도달하면 배풍구를 열어 내부의 수분이 방출되도록 하였다.
- 온도 측정은 열전대(T-TYPE, OMEGA, USA)를 이용하고 자료 수집장치(MX100, YOKOGAWA, Japan)로 5분 간격으로 온도를 측정하여 PC에 저장하였다.
대상 데이터
- 공시재료인 구기자는 2010년 충청남도 청양지역에서 수확하여 이물질을 제거하기 위하여 물로 세척 후 수분 변화를 방지하기 위해 밀폐용기에 담아 저온 저장하였다. 실험 24시간 전에 외기에 노출시켜 외기와 동일한 품온 상태에서 실험에 사용하였다.
- 그림 1은 농산물 건조기내에 온도센서를 설치한 위치를 나타낸 것이며, 건조 유입구 1지점, 건조판 중앙 1지점 및 건조판 외벽 1지점 총 3지점에서 온도를 측정하여 3지점 평균을 건조실 내부의 건조온도로 사용하였다. 온도 측정은 열전대(T-TYPE, OMEGA, USA)를 이용하고 자료 수집장치(MX100, YOKOGAWA, Japan)로 5분 간격으로 온도를 측정하여 PC에 저장하였다.
- 실험 24시간 전에 외기에 노출시켜 외기와 동일한 품온 상태에서 실험에 사용하였다. 실험에 사용된 구기자 품종은 청명 및 호광으로 초기함수율은 약 80%,w.b. 였으며, 비교적 작은 품종에 속하는 청명의 두께는 평균 9.07 mm 및 길이 20.73 mm이고, 큰 품종인 호광은 두께 11.11 mm 및 길이 21.61 mm였다.
데이터처리
- 양품의 색도와 건조된 구기자의 색도의 전체적인 비교를 위해 식 (4)를 이용하여 ∆E값을 산출하여 비교를 하였으며, 양품의 ∆E값은 43.31으로 건조된 구기자와 비교하였다(Brooker et al., 1992; Cho et al., 1996; Kim et al., 2007; Li et al., 2009).
이론/모형
- 함수율 측정은 상압정온 측정법을 이용하였으며, 건조시료를 건조 후에 건조실에서 꺼낸 후 데시케이터에 넣어둔 채 0.5~1시간 템퍼링 시킨 후 무게를 측정하는 방법을 이용하였다. 그러나 함수율 측정을 위한 설정온도 및 시간은 미국 농 공학회 측정기준(ASAE S352.
성능/효과
- (1) 건조온도 45℃의 경우 건조속도는 1.0%/h, 50℃는 2.07%/h, 55℃는 3.13%/h 그리고 60℃는 4.36%/h로 나타났으며, 건조온도가 높아질수록 건조속도가 빠른 것으로 나타났다.
- (2) 에너지소비량은 건조온도 45℃의 경우 102.5 kWh, 50℃는 55.4 kWh, 55℃는 48.7 kWh, 60℃는 40.1 kWh로 건조온도 45℃에서 시간당 에너지소비량은 적지만 장시간 건조함으로 인하여 가장 많이 나타났다. 또한 건조온도 50℃이상에서 에너지소비량은 큰 차이가 없었다.
- (3) 품종별 구기자의 건조속도 비교는 청명이 1.99%,w.b./h, 호광이 2.01%,w.b./h로 비슷하게 나타났다.
- (4) 양품 구기자의 색도 측정값은 ∆E값은 43.31으로 건조온도 45℃의 43.91과 가장 근접하였으며, 건조온도 50℃의 구기자 또한 ∆E값은 44.10으로 건조온도 45℃의 구기자와 큰 차이가 없었다. 그러나 건조온도 55℃ 이상은 구기자 진액의 용출이 많고 ∆E값도 큰 차이를 나타냈다.
- (5) 구기자는 건조온도에 따라 색변화가 심하게 나타났으며, 기존 관행적인 방법인 50℃에 24시간 건조 보다는 건조온도 45℃에 72시간으로 건조한 구기자가 색도가 우수하였다. 그러나 건조속도, 색도 및 에너지소비량을 감안할 경우 건조온도 50℃와 건조시간 36시간이 가장 적절한 것으로 판단된다.
- 건조온도 50℃에 비해 45℃는 건조시간이 2배정도 길게 나타난 것을 알 수 있었다. 건조속도 45℃는 1.0%/h, 50℃는 2.07%/h, 55℃는 3.13%/h 그리고 60℃는 4.36%/h로 열풍온도가 5℃씩 상승할 때마다 건조속도는 약 1.0%/h 이상씩 빨랐고, 최종함수율은 45℃, 50℃, 55℃ 및 60℃가 모두 거의 동일하게 목표 최종함수율인 12% 이하로 건조되었다.
- 1 kWh로 나타났다. 건조온도 45℃는 적은 온도차에 비하여 장시간 건조함으로 인하여 에너지가 많이 소비되었으며, 건조온도 50℃, 55℃ 및 60℃의 에너지소비량의 차는 10 kWh이하로 건조시간에 비하여 에너지 소비 차이가 크지 않았다.
- 건조 온도 50℃이상에서는 함수율비 14%까지 비교적 균일한 건조속도 유지하였으며, 함수율비 14%이하에서는 건조속도가 급격히 감소하였다. 건조온도 55℃ 및 60℃의 건조속도는 비슷한 경향을 나타냈으며, 건조온도 50℃는 초기에는 건조속도가 완만하다가 건조시간 16시간 이후 급격히 건속도가 증가되어 28시간이후에 급격히 건조속도가 감소하였다.
- 그림 5는 외형에 따른 구기자의 건조속도를 비교한 것이며, 건조온도는 50℃에서 두 종류의 품종에 대하여 건조속도를 비교하였으며, 그림에서와 같이 품종 평균 건조속도는 청 명이 1.99%,w.b./h, 호광이 2.01%,w.b./h로 비슷하게 나타났으며, 비교적 크기가 큰 청명과 호광의 최종함수율의 차이는 1%미만으로 품종에 의한 건조속도 차이는 미미하였다.
- 10인 50℃에 비하여 건조시간이 2배 정도 길게 나타났다. 그에 비해 55℃이상에서 건조된 구기자는 검은 정도와 색변화가 심할 뿐 아니라 건조틀 위에 구기자의 진액용출이 많아 ∆E값이 47이상으로 큰 색차를 나타내 품질이 좋지 않은 것으로 나타났고, 또한 구기자와 건조틀과 분리도 쉽지 않았다.
- 육안으로 보았을 때 건조온도 50℃이하의 구기자가 선홍빛을 나타내 관능적으로 가장 좋은 상태였으며, 건조온도 55℃이상의 구기자는 표면의 검은 정도가 심하고 50℃이하의 구기자에 비해 수축정도가 심하였으며, 간혹 검은색으로 완전히 수축되어져있는 것도 볼 수 있었다.
- 표 3은 구기자의 품질 분석을 위해 색도값을 나타낸 것이며, 양품 구기자 ∆E값 43.31과 비교한 결과 건조온도 45℃가 ∆E값 43.91로 가장 근접하였으나, 건조온도 45℃는 품질이 좋은 반면에 품질에 큰 차이가 나지 않는 ∆E값 44.10인 50℃에 비하여 건조시간이 2배 정도 길게 나타났다. 그에 비해 55℃이상에서 건조된 구기자는 검은 정도와 색변화가 심할 뿐 아니라 건조틀 위에 구기자의 진액용출이 많아 ∆E값이 47이상으로 큰 색차를 나타내 품질이 좋지 않은 것으로 나타났고, 또한 구기자와 건조틀과 분리도 쉽지 않았다.
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