식품의 보존성 및 안전성 증대를 위해 살균이 필수적이다. 일반적으로 가열 살균 기술이 가장 많이 사용되고 있으나, 공정 중 식품의 품질 저하를 막기 위한 살균 기술로 신공정 기술을 활용한 비가열 살균 기술의 중요성이 대두되고 있다. 그 중에서도 초음파 기술은 특유의 캐비테이션 현상으로 미생물의 파괴가 촉진되어 살균 효과를 내는 것으로 알려져 있다. 초음파 기술 단독으로는 사멸 효과가 낮으며, 다양한 공정기술과 함께 적용하여 사멸 효과를 극대화할 수 있는 기술 개발을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 초음파와 함께 처리할 수 있는 공정으로는 가열, 고압, 화학적 처리 등 전통적인 살균 방법 뿐 아니라 자외선 조사, PEF 등 신공정 기술이 있다. 초음파 기술을 적용한 다른 공정과 달리 살균 기술은 아직 실험실 수준에 머물러 있어 산업적 적용을 위한 장치의 개발, 최적 공정 확립 등 추가 연구가 필요하다.
식품의 보존성 및 안전성 증대를 위해 살균이 필수적이다. 일반적으로 가열 살균 기술이 가장 많이 사용되고 있으나, 공정 중 식품의 품질 저하를 막기 위한 살균 기술로 신공정 기술을 활용한 비가열 살균 기술의 중요성이 대두되고 있다. 그 중에서도 초음파 기술은 특유의 캐비테이션 현상으로 미생물의 파괴가 촉진되어 살균 효과를 내는 것으로 알려져 있다. 초음파 기술 단독으로는 사멸 효과가 낮으며, 다양한 공정기술과 함께 적용하여 사멸 효과를 극대화할 수 있는 기술 개발을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 초음파와 함께 처리할 수 있는 공정으로는 가열, 고압, 화학적 처리 등 전통적인 살균 방법 뿐 아니라 자외선 조사, PEF 등 신공정 기술이 있다. 초음파 기술을 적용한 다른 공정과 달리 살균 기술은 아직 실험실 수준에 머물러 있어 산업적 적용을 위한 장치의 개발, 최적 공정 확립 등 추가 연구가 필요하다.
Microbial disinfection is essential to increase the preservation and safety of food. In general, thermal sterilization technology is most frequently used, but it often causes nutrient denaturation, and deterioration of food quality. Accordingly, non-thermal sterilization using a novel technology is ...
Microbial disinfection is essential to increase the preservation and safety of food. In general, thermal sterilization technology is most frequently used, but it often causes nutrient denaturation, and deterioration of food quality. Accordingly, non-thermal sterilization using a novel technology is emerging as an alternative technology. Among them, ultrasonic technology produces a disinfection effect by promoting the destruction of microorganisms by cavitation. Ultrasound technology alone has a low effect, so research is being actively conducted to develop an effective technology by applying as a hurdle technology with various other technologies. Ultrasound can be treated with various processes including traditional sterilization methods such as heating, high pressure, and chemical treatment, as well as novel technologies such as ultraviolet irradiation. Ultrasound assisted sterilization technology still remains at the laboratory level, requiring additional research such as the development of equipment for industrial application and establishment of an optimal process.
Microbial disinfection is essential to increase the preservation and safety of food. In general, thermal sterilization technology is most frequently used, but it often causes nutrient denaturation, and deterioration of food quality. Accordingly, non-thermal sterilization using a novel technology is emerging as an alternative technology. Among them, ultrasonic technology produces a disinfection effect by promoting the destruction of microorganisms by cavitation. Ultrasound technology alone has a low effect, so research is being actively conducted to develop an effective technology by applying as a hurdle technology with various other technologies. Ultrasound can be treated with various processes including traditional sterilization methods such as heating, high pressure, and chemical treatment, as well as novel technologies such as ultraviolet irradiation. Ultrasound assisted sterilization technology still remains at the laboratory level, requiring additional research such as the development of equipment for industrial application and establishment of an optimal process.
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성능/효과
포자는 열에 강하여 일반적인 가열 살균만으로는 제어가 어려운 것으로 알려져 있다. 따라서 이러한 결과들은 식품 보존성 증진을 위해 매우 중요하지만 제어가 까다로운 포자의 사멸에 초음파 기술의 적용 가능성이 높음을 시사한다. 또한 맛과 풍미, 조직감 등의 변화를 최소화함으로써, 소비자에게 제공되는 제품의 질을 높일 수 있다.
반면, 고주파 초음파는 식품 산업에서 초음파 기술은 세척, 살균, 혼합, 유화, 추출 등에 유기용매 등을 대체할 수 있는 친환경 기술로 이용할 수 있다. 또한 주파수가 낮을수록 기포의 밀도는 적은 반면 폭발력이 커지고, 주파수가 높을수록 기포의 밀도는 높은 반면 폭발력은 작아진다. 이러한 성질을 이용하여 목적에 따라 다양한 기술을 적용할 수 있다(Lee, 2011).
후속연구
이것은 고압 조건에서 캐비테이션 현상이 약해지기 때문인 것으로 보인다. 따라서, 두 기술을 접목할 경우에는 동시 처리 뿐 아니라 순차적 처리 등 방법적인 연구가 더 필요할 것으로 보인다. 초음파-고압 기술의 연구 사례를 표2에 제시하였다.
그러나, 초음파 살균 기술의 특성상 단독 기술보다는 허들(hurdle) 기술로 다른 공정과 병행처리가 필요하므로 장치의 개발도 이러한 측면을 고려하여 수행되어야 한다. 또한, 식품의 형태나 성분, 타겟 미생물 등에 따라 살균 조건이 모두 다르기 때문에 최적 살균 공정을 확립하기 위한 연구 역시 함께 이루어져야 한다.
초음파와 함께 처리할 수 있는 공정으로는 가열, 고압, 화학적 처리 등 전통적인 살균 방법 뿐 아니라 자외선 조사, PEF 등 신공정 기술이 있다. 초음파 기술을 적용한 다른 공정과 달리 살균 기술은 아직 실험실 수준에 머물러 있어 산업적 적용을 위한 장치의 개발, 최적 공정 확립 등 추가 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
초음파 기술을 병행 처리하는 것의 이점은?
초음파 기술을 병행 처리하는 것은 기존의 가열 살균에 비해 낮은 온도에서도 살균 효과를 볼 수 있다는 이점이 있다. 일반적으로 초음파 살균 기술은 50℃ 이상의 온화한 온도 조건에서도 살균 효과가 증가하는 것으로 알려져 있다.
가열 살균 방식의 단점은?
이를 위해 식품의 부패 및 품질 저하 등을 유발하는 병원성 미생물 및 효소 활성을 불활성화하기 위한 살균기술의 적용이 필요하다. 현재 산업적으로는 대부분 가열 살균 방식이 활용되고 있으나, 영양성분의 파괴, 맛과 향의 저하, 색상의 변화 등 품질 저하가 발생하는 경우가 많다는 단점이 있다. 최근에는 신선편이식의 소비가 증가함에 따라, 원재료의 변화를 최소화하면서 미생물만 제어할 수 있는 살균 기술이 요구된다.
캐비테이션 현상 중, 안전형 캐비테이션은 어떻게 발생하는가?
초음파를 유체 내에 처리하였을 때 발생하는 캐비테이션 현상이 살균 효과의 원인으로 캐비테이션 현상은 안전형(stable)과 천이형(transient)으로 분류할 수 있다. 안전형 캐비테이션은 기포가 주기적으로 확장, 축소하는 현상을 의미하는데 이에 의해 미생물의 표면을 따라 미세 기포가 흐르는 미세흐름(microstreaming)이 발생하며 이것이 세포막에 공극을 발생시켜 붕괴를 촉진시킨다. 반면, 천이형 캐비테이션 현상에서는 기포가 수축과 팽창을 반복하다 폭발하면서 발생하는 고온, 고압의 에너지가 세포의 표면을 붕괴시킨다(Earnshaw 등, 1995).
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