한국고유 발효채소인 김치는 살균공정이 없이 미생물이 살아있는 상태로 유통되고 있다. 이로 인하여 저장 유통 중에 젖산과 이산화탄소가 생성되어 문제를 야기한다. $CO_2$ 생산은 두 단계로 이루어지는데, 처음에 빠르고 나중에 낮으며, $CO_2$ 생산속도는 김치 종류, 염도 및 저장온도에 따라 다르다. 김치로부터 생산되는 $CO_2$ 기체는 포장 내에 축적되어 부피팽창과 압력발생을 야기한다. 염도와 저장온도에 따른 $CO_2$ 생산속도의 함수적 의존관계는 문헌에서 발표된 바가 있으며, 이를 이용하여 여러 저장조건에서의 부피 및 압력의 변화를 예측하는 것이 가능하다. $CO_2$ 발생의 문제를 해결하는 방법으로서 기체확산 핀홀, 고 $CO_2$ 투과 필름, $CO_2$ 흡수제 등의 이용이 검토되고 연구되어 왔다. 이러한 기법을 적절히 도입하여 설계된 포장은 김치에 높은 용존 $CO_2$와 함께 높은 탄산미의 관능적 품질을 하면서도 부피팽창과 압력발생을 완화할 수 있었다. 각 방법의 장점과 함께 한계를 검토 고찰하였다.
한국고유 발효채소인 김치는 살균공정이 없이 미생물이 살아있는 상태로 유통되고 있다. 이로 인하여 저장 유통 중에 젖산과 이산화탄소가 생성되어 문제를 야기한다. $CO_2$ 생산은 두 단계로 이루어지는데, 처음에 빠르고 나중에 낮으며, $CO_2$ 생산속도는 김치 종류, 염도 및 저장온도에 따라 다르다. 김치로부터 생산되는 $CO_2$ 기체는 포장 내에 축적되어 부피팽창과 압력발생을 야기한다. 염도와 저장온도에 따른 $CO_2$ 생산속도의 함수적 의존관계는 문헌에서 발표된 바가 있으며, 이를 이용하여 여러 저장조건에서의 부피 및 압력의 변화를 예측하는 것이 가능하다. $CO_2$ 발생의 문제를 해결하는 방법으로서 기체확산 핀홀, 고 $CO_2$ 투과 필름, $CO_2$ 흡수제 등의 이용이 검토되고 연구되어 왔다. 이러한 기법을 적절히 도입하여 설계된 포장은 김치에 높은 용존 $CO_2$와 함께 높은 탄산미의 관능적 품질을 하면서도 부피팽창과 압력발생을 완화할 수 있었다. 각 방법의 장점과 함께 한계를 검토 고찰하였다.
Kimchi, a Korean fermented vegetable is packaged without pasteurization and distributed with live bacteria actively working to produce lactic acid and carbon dioxide gas in the product. The $CO_2$ production consisting of two distinct phases of initial fast and later slow rates depends on...
Kimchi, a Korean fermented vegetable is packaged without pasteurization and distributed with live bacteria actively working to produce lactic acid and carbon dioxide gas in the product. The $CO_2$ production consisting of two distinct phases of initial fast and later slow rates depends on kimchi type, salt content and storage temperature. The $CO_2$ produced from kimchi is accumulated in the product package causing volume expansion and pressure buildup. The dependence of $CO_2$ production rate on salt content and storage temperature has been published formerly and can be used for estimating the package volume and pressure under a variety of storage conditions. As methods to alleviate the problems from the produced $CO_2$, package designs with controlled diffusion pinhole, high $CO_2$ permeable film or $CO_2$ absorber have been tried by several researchers. Properly designed packages adopting the device or tool were shown to have high dissolved $CO_2$ in kimchi without volume expansion and pressure buildup, giving good sensory quality with carbonic taste. Advantages and limitations of each method have been discussed.
Kimchi, a Korean fermented vegetable is packaged without pasteurization and distributed with live bacteria actively working to produce lactic acid and carbon dioxide gas in the product. The $CO_2$ production consisting of two distinct phases of initial fast and later slow rates depends on kimchi type, salt content and storage temperature. The $CO_2$ produced from kimchi is accumulated in the product package causing volume expansion and pressure buildup. The dependence of $CO_2$ production rate on salt content and storage temperature has been published formerly and can be used for estimating the package volume and pressure under a variety of storage conditions. As methods to alleviate the problems from the produced $CO_2$, package designs with controlled diffusion pinhole, high $CO_2$ permeable film or $CO_2$ absorber have been tried by several researchers. Properly designed packages adopting the device or tool were shown to have high dissolved $CO_2$ in kimchi without volume expansion and pressure buildup, giving good sensory quality with carbonic taste. Advantages and limitations of each method have been discussed.
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문제 정의
김치 포장에서의 부피 팽창과 압력 발생의 문제를 해결하기 위하여 그동안 여러 시도와 노력이 이루어져왔으며, 일부의 성공적인 적용 예도 나타나고 있다. 본 논문에서는 이러한 연구개발의 내용을 총괄적으로 살펴보고, 해당 기술들의 원리적 측면을 탐구하여 현실적 포장조건으로 개발할 수 있는 여러 기술혁신의 방향을 살펴보고자 한다.
제안 방법
이러한 기법을 적절히 도입하여 설계된 포장은 김치에 높은 용존 CO2와 함께 높은 탄산미의 관능적 품질을 하면서도 부피팽창과 압력발생을 완화할 수 있었다. 각 방법의 장점과 함께 한계를 검토 고찰하였다.
성능/효과
기체 차단성이 좋고 일반적으로 김치포장에 많이 사용되는 알미늄 적층 필름과 나일론/PE 필름 포장은 저장 중 매우 큰 부피팽창을 보여주었다. LDPE 필름 포장에서 가장 부피 팽창이 작지만, 높은 기체투과성으로 인하여 냄새가 투과되어 나오므로 포장 주위에 혐오감을 주고 있어서 현실적으로 이용될 수 없는 것으로 판단되었다. 따라서 무정형 나일론계 Cryovac P71197 필름을 사용한 경우 비교적 가벼운 부피팽창과 함께 외부에의 냄새유출은 없었다.
7). 그리고 이러한 핀홀 포장의 높은 기체조성은 김치의 주 발효균인 Leuconostoc 속 미생물의 성장을 촉진하는 것으로 나타났다(Fig. 8). 적절한 조건으로 설계 제작된 핀홀 포장은 또한 탄산미를 증가시켜서 관능적 품질에도 긍정적 영향을 주는 것으로 보고된 바 있다8).
CO2 발생의 문제를 해결하는 방법으로서 기체확산 핀홀, 고 CO2 투과 필름, CO2 흡수제 등의 이용이 검토되고 연구되어 왔다. 이러한 기법을 적절히 도입하여 설계된 포장은 김치에 높은 용존 CO2와 함께 높은 탄산미의 관능적 품질을 하면서도 부피팽창과 압력발생을 완화할 수 있었다. 각 방법의 장점과 함께 한계를 검토 고찰하였다.
11로 정리할 수 있었다. 이로 보면 5℃의 저장온도에서는 80 g~3 kg 범위의 모든 포장단위가 심각한 부피 팽창의 문제없이 유통될 수 있었지만, 13℃에서는 80~500 g 단위만이 가능하고, 22~30℃에서는 오직 80 g의 소형포장 단위만이 통용될 수 있는 것으로 나타났다.
발포 폴리스티렌의 형태로 성형된 복합 흡수제가 비교적 꾸준하면서도 높은 CO2 흡수 능력을 보여주고 있다. 이의 실제 적용의 한 예로서 Na2CO3와 제올라이트를 포함시킨 발포 폴리스티렌 시트를 내부에 장착된 김치 병포장은 헤드스페이스 내에 낮은 CO2 분압과 압력발생 완화 효과를 얻을 수 있는 것으로 나타났다(Fig. 15).
후속연구
또한, Table 2에서는 김치종류에 따른 CO2 발생속도를 보여주고 있다. 이러한 여러 조건의 김치로부터의 CO2 발생량의 정보는 부피팽창과 압력발생을 제어하는 김치포장을 설계하는데 기본적인 자료로서 이용될 수 있을 것이다.
발생은 부피 팽창과 압력 발생이라는 부정적 면을 가지지만, 탄산미와 같은 긍정적 면도 가지므로 적절히 포장 내에서 관리될 때, 바람직한 효과를 얻을 수 있다. 이를 위한 제어수단으로서 통기구, 고 CO2 투과성 필름, CO2 흡수제 등의 사용이 가능하고, 포장조건에 따른 이런 수단의 적절한 조합이 보다 바람직한 효과를 얻을 수 있을 것으로 기대되며, 이러한 방향으로 앞으로 지속적인 연구가 이루어져야 할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
김치의 유통 안전성과 품질을 위해 무엇이 필요한가?
그 중 김치는 저장 및 유통과정 중 미생물에 의한 발효가 진행되며 그로 인하여 이산화탄소 발생이 지속되어 포장 내에 압력이 발생하고 부피가 팽창하며, 산 등의 생성으로 품질이 열화되기도 한다. 따라서 김치의 유통 안전성을 확보하고 고유의 품질을 유지하기 위해서는 이러한 미생물적 변화를 적절히 제어하면서, 포장조건의 설계에 의하여 포장의 부피 혹은 압력 발생을 완화시키거나 제거할 수 있는 방안이 필요하다. 김치 포장에서의 부피 팽창과 압력 발생의 문제를 해결하기 위하여 그동안 여러 시도와 노력이 이루어져왔으며, 일부의 성공적인 적용 예도 나타나고 있다.
김치는 저장 및 유통과정 중 어떠한 변화를 겪는가?
우리나라 고유의 전통발효 식품인 김치, 된장, 고추장 등은 그 자체로 포장되고 유통되어야 고유의 맛과 향이 유지될 수 있다. 그 중 김치는 저장 및 유통과정 중 미생물에 의한 발효가 진행되며 그로 인하여 이산화탄소 발생이 지속되어 포장 내에 압력이 발생하고 부피가 팽창하며, 산 등의 생성으로 품질이 열화되기도 한다. 따라서 김치의 유통 안전성을 확보하고 고유의 품질을 유지하기 위해서는 이러한 미생물적 변화를 적절히 제어하면서, 포장조건의 설계에 의하여 포장의 부피 혹은 압력 발생을 완화시키거나 제거할 수 있는 방안이 필요하다.
김치는 저장 및 유통과정 중 유산균 등의 미생물에 의한 발효가 과도하게 진행되면 어떻게 되는가?
김치는 살균과정을 거치지 않고 소비되는 특성을 가진 식품으로서 저장 및 유통과정 중 유산균 등의 미생물에 의한 발효가 계속 진행되어서, 당분이 젖산 등의 유기산으로 변하여 산도가 증가하고 pH가 하강한다. 이러한 변화는 맛있는 김치를 만드는 데 있어서 필수적이지만 이러한 변화가 너무 과도하게 진행되어서 pH가 너무 낮아지면 신 김치로 산패되고, 산막효모 등의 성장 등을 유발시켜 맛이 없고 변패된 상태로 변한다. 저장 중 김치 자신의 화학적 품질이 변화할 뿐만 아니라 발효에 의하여 생성되는 CO2에 의하여 강성용기의 경우 압력이 발생하고 유연포장의 경우 부피가 팽창하게 된다. 이러한 압력발생이나 부피팽창은 소비자에게 수용될 수 없는 외관을 만들 뿐만 아니라 심한 경우 용기의 누설이나 파손을 가져오게 된다. Fig.
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