[논문]능이버섯의 건조방정식

금동혁; 노정근; 정태영; 홍성렬; 박기문; 김훈; 한재웅

능이버섯의 건조방정식
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금동혁 (성균관대학교 생명공학부) , 노정근 (성균관대학교 생명공학연구소) , 정태영 (성균관대학교 생명공학부) , 홍성렬 (성균관대학교 생명공학부) , 박기문 (성균관대학교 생명공학부) , 김훈 (성균관대학교 생명공학부) , 한재웅 (성균관대학교 생명공학부)

최근 국내에서는 천연물질로부터 추출한 생리활성 물질을 함유한 기능성 식품 등에 대한 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 국내에 서식하는 버섯류는 외국에 비해 자원이 풍부하고 다양하여 채집되어 식용이 가능하나 아직 대중화되지 않은 버섯류를 중심으로 항암성 등을 확인하여 생활습관병의 예방 및 치료가 가능한 생리활성 소재로 개발하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. (중략)

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문제 정의

따라서, 본 연구에서는 건조온도 3수준, 상대습도 2수준에 대하여 건조속도를 측정하고, 농산물 건조모델로 많이 이용되고 있는 4개의 건조방정식에 대하여 적합성을 검정하여 능이버섯의 건조방정식을 개발하는데 목적이 있다.
본 연구는 건조온도 30, 40 및 50℃ 3수준, 상대습도 30% 및 50% 2수준에 대하여 능이버섯의 건조속도를 측정하고, 농산물 건조모델로 많이 이용되고 있는 4개의 건조방정식에 대하여 적합성을 검정하여 건조방정식을 개발하기 위하여 수행되었다.

가설 설정

결정하였다. 건조모델의 실험상수 A, B, k1, k2, F 및 Q는 건조온도와 상대습도의 함수로 가정하고 다음의 식으로 설정하였다.

제안 방법

습도 측정장치, 시료대 및 중량측정 장치 등으로 구성하였다. 공기조화장치(MTH4100, SANYO, UK)는 온도 -45 ~ 105℃(±0.3℃), 상대습도 0 ~ 99%(±2.5%) 범위의 공기를 발생할 수 있으며, 상부에 설치된 송풍기에 의해 공기충만실로 조성된 공기가 이송되도록 하였다. 건조실은 직경 28cm, 길이 40cm의 원통형으로 구성하였다.
다공판으로 구성된 직경 28cm의 원통형 시료대에 능이버섯을 박층으로 퇴적하였다. 시료대 상부에 설치된 전자저울(LC4200, SARTORIUS, GER)을 이용하여 시료의 무게를 변화를 측정하여 PC에 기록하였다. 열풍온도는 30.
0X: 3수준, 상대습도는 30 및 50% 2수준으로 하였다. 실험 시작 후 10분 간격으로 무게를 계측하였으며, 시료의 무게 변화가 없을 때까지 건조를 수행하였다.
시료대 상부에 설치된 전자저울(LC4200, SARTORIUS, GER)을 이용하여 시료의 무게를 변화를 측정하여 PC에 기록하였다. 열풍온도는 30.0, 40.0 및 50.0X: 3수준, 상대습도는 30 및 50% 2수준으로 하였다. 실험 시작 후 10분 간격으로 무게를 계측하였으며, 시료의 무게 변화가 없을 때까지 건조를 수행하였다.

대상 데이터

2002년 가을에 강원도에서 채취한 능이버섯을 구입하여 밀봉한 후 동결 저장하였다. 실험 전 상온에서 해동한 후 24시간 상온에 방치하여 주위 공기온도와 평형을 이루도록 한 후 실험에 사용하였다.
5%) 범위의 공기를 발생할 수 있으며, 상부에 설치된 송풍기에 의해 공기충만실로 조성된 공기가 이송되도록 하였다. 건조실은 직경 28cm, 길이 40cm의 원통형으로 구성하였다. 건조실 내의 풍속은 시료대 하부에서 풍속계 (ANO6141, KANOMAX, JAP)를 이용하여 측정하였으며, 1.
능이버섯의 건조방정식을 결정하기 위하여 기존의 농산물 건조방정식 중에서 정확도와 이용 편의성이 우수한 4개의 건조모델을 선정하였다. Lewis(1921)의 Newton냉각법칙을 이용한 건조모델, Page(1949)의 옥수수 박층건조실험에 적용한 모델 Henderson(1952)의 수분 확산 법칙 해에 기초한 건조 모델, Thompson(19%8)의 건조모델을 선정하였으며, 이들 모델들은 다음과 같다.
실험장치는 공기조화장치, 공기충만실, 송풍기, 온 . 습도 측정장치, 시료대 및 중량측정 장치 등으로 구성하였다. 공기조화장치(MTH4100, SANYO, UK)는 온도 -45 ~ 105℃(±0.

데이터처리

식 (5)의 실험상수는 SAS의 PROC STEPWISE를 이용하여 선정하였다. 함수율비 실험치와 모델에 의한 예측치 사이의 결정계수와 RMSE(Root Mean Square Error)를 모델의 검정에 이용하였다.
함수율비의 실험치를 모델에 적합시켜 SAS의 비선형 회귀분석 프로그램을 이용하여 실험 상수를 결정하였다. 건조모델의 실험상수 A, B, k1, k2, F 및 Q는 건조온도와 상대습도의 함수로 가정하고 다음의 식으로 설정하였다.

이론/모형

편의성이 우수한 4개의 건조모델을 선정하였다. Lewis(1921)의 Newton냉각법칙을 이용한 건조모델, Page(1949)의 옥수수 박층건조실험에 적용한 모델 Henderson(1952)의 수분 확산 법칙 해에 기초한 건조 모델, Thompson(19%8)의 건조모델을 선정하였으며, 이들 모델들은 다음과 같다.

성능/효과

건조속도의 지표가 되는 반건조시간은 온도와 상대습도에 따라 영향을 받는 것으로 나타났으며, 상대습도의 영향보다는 건조온도의 영향이 더 크게 나타났다.
능이버섯의 건조모델로는 Page모델과 Thompson모델의 경우 전체 건조온도에서 결정계수는 0.999 이상, RMSE는 0.00782 이하로 고도의 적합성이 인정되었으며, 두 모델 사이의 적합도의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다.
이와 같이 건조속도의 지표가 되는 반건조시간은 온도와 상대습도에 따라 영향을 받는 것으로 나타났으며, 상대습도에 따른 반건조시간은 크게 차이가 나타나지 않았다. 따라서, 반건조시간 즉, 건조속도는 상대습도의 영향보다는 건조온도의 영향이 더 크게 나타났다.
결정계수를 표 2에 나타내었다. 표에서와 같이 Page모델과 Thompson모델의 경우 전체 온도에서 결정계수는 0.999 이상, RMSE는 0.00782이하로 적합성이 인정되었으며, 두 모델 사이의 적합도의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. Lewis모델과 축소수분확산모델은 30℃에서 RMSE가 0.
다음의 표 1과 같이 나타났다. 표에서와 같이 실험상수는 건조온도와 상대습도의 함수로 나타났으며, 결정계수는 0.96이상으로 모두 높은 값을 나타내었다.

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