초록 ▼

본 연구는 우리 나라의 산지 농촌형 가공산업을 육성하기 위한 농산물 가공공정 핵 심 제어기술 개발하고자 하였다. pilot로 실제 생산 공장 규모에 적용할 수 있는 핵심 computer 제어장치를 one chip micom으로 설계·제작하였고, 전통식품 가공 기술을 산업 적 생산 기술로 전환할 수 있는 제어장치의 hardware 및 software를 개발하였다. 그리 고 최신 첨단 공정 기술인 microwave 추출 기술, ohmic 열 이용기술, color image 활용 기술, 초음파 여과기술 등을 전통식품 제조에 도입하고 품질

본 연구는 우리 나라의 산지 농촌형 가공산업을 육성하기 위한 농산물 가공공정 핵 심 제어기술 개발하고자 하였다. pilot로 실제 생산 공장 규모에 적용할 수 있는 핵심 computer 제어장치를 one chip micom으로 설계·제작하였고, 전통식품 가공 기술을 산업 적 생산 기술로 전환할 수 있는 제어장치의 hardware 및 software를 개발하였다. 그리 고 최신 첨단 공정 기술인 microwave 추출 기술, ohmic 열 이용기술, color image 활용 기술, 초음파 여과기술 등을 전통식품 제조에 도입하고 품질 특성 분석을 통해 가공공정 을 최적화 하였다. 본 연구 사업을 통해 수행된 연구개발 내용과 범위는 다음과 같다. 1. 전통 농산물 가공식품공정의 개발 분야 o 농촌형 식품가공공정의 종류 및 특징 분석 o 농촌형 전통식품 가공 공정 주요 공정 분석 o 전통 두류 가공 공정의 첨단화 단위 공정 연구 o 연속식 두부제조기술의 연구 o 두부 무면포 성형공정의 개발 o 즉석 두부의 제조기술의 개발 o 식품 공정 가공 pilot 설계 2. 전통 농산물 가공공정 신기술개발 분야 o Ultrasound 여과 공정의 개발 o Ohmic heat 열 이용 기술의 개발 o Microwave 추출공정의 개발 o Color image analysis system 개발 3. 전통 두류식품의 물성 및 가공 분야 o 대두식품의 물성 규명 o 압출성형법에 의한 종국제조 o 가공 공정 제품 분석 o 생산 제품 품질 평가 o 가공 공정 최적화 4. 전통 전분식품의 물성분야 o 녹두전분의 물리적 변성 o Annealing(수분-열처리) 처리하여 제조한 묵의 성질 연구 o Sonication(초음파) 처리한 전분의 이화학적 성질의 연구 o 밥의 가공조건에 따른 열 특성과 저장중 밥의 온도변화 예측모델의 개발 5. 농촌형 식품가공공정의 핵심제어기술개발분야 o 제어장치용 제어반 CAD 설계 o 제어 표시 방식 설계 o 제어장치용 부품 선정 o 핵심 제어 장치 PCB 제작 o 운영 방식 설계 o 공정 제어·계측 기술 개발 o 제어장치용 제어반 BOX 시작품 제작 o 제어장치용 제어반내 micom 설치 o 자동/수동 전환 장치 설계 및 제작 o 식품가공 공정 제어장치용 제어반 설치 o 식품가공공정 제어장치 시운전 및 수정 o 핵심 제어 장치를 통한 계측, 제어 o 핵심 제어 장치 운영 프로그램 o 최종 핵심 제어 장치 제작 o 농촌형 공장 설치

Abstract ▼

1. Development of process for traditional foods - Characterization of rural food processing - Analysis major processes of traditional agricultural food processing - Studies on frontier unit processes for traditional soybean products - Technology development for continuous soybean curd production - D

1. Development of process for traditional foods - Characterization of rural food processing - Analysis major processes of traditional agricultural food processing - Studies on frontier unit processes for traditional soybean products - Technology development for continuous soybean curd production - Development of manufacturing techniques for instant soybean curds - Pilot design for rural food processing
2. New technologies for traditional agricultural processing - Ultrasonic filtration technology - Application of ohmic heating - Process development for microwave extraction - Development of color image analysis system
3. Studies on rhelogical properties and processability of soy foods - Characterization of rheological properties of soybean products - Production of starter culture mass using extrusion technology - Analysis and quality evaluation of the new products - Optimization of processing
4. Characterization of traditional starchy foods - Physical modification of mung bean starch - Properties of annealed mung bean starch gel - Physicochemical properties of sonicated starches - Effect of cooking conditions on thermal properties of rice and development of a model for prediction of temperature change in cooked rice
5. Development of core control technologies for rural food processing - CAD design of control box - Design of display - Selection of the parts for controller - Manufacture of PCB for core controller - Development of operating programs - Techniques for measurement and control of processing variables - Trial manufacture of control box - Design and manufacture of automatic/manual converter - Trial operation of the process controller for food processing - Measurement and control of process variables with core process controller - Operation of core process controller - Manufacture of final process controller

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...4
• SUMMARY...12
• 목차...30
• 제1장 서론...42
• 제2장 전통 식품 가공 공정의 개발 분야...44
• 제1절 서설...44
• 제2절 재료 및 방법...46
• 1. 재료...46
• 가. 콩...46
• 나. 응고제...46
• 다. 압착용 여제...46
• 2. 방법...46
• 가. 두유 및 두부 제조 방법...46
• 나. 즉석두부용 두유 조제...47
• 다. 두유분말의 제조...47
• 라. 무면포 압착물에서 여과면적에 따른 탈수량 측정...48
• 마. 무연포 압착틀의 mesh수에 다른 탈수량 측정...50
• 바. 두유의 분무 건조 온도 측정...50
• 사. 분무 건조기의 feed rate 조절...50
• 아. 분무 건조온도와 atomizer 회전속도의 조절...51
• 제3절 결과 및 고찰...52
• 1. 연속식 두부 제조 공정의 개발...52
• 가. 재래식 두부제조공정의 분석...52
• 나. 연속식 응고공정의 설계...53
• 다. 연속식 두부응고 장치의 설계...54
• 2. 무면포 두부 성형 공정 개발...55
• 가. 무면포 압착 성형틀의 상관설계...56
• 나. 무면포 압착 성형틀의 제작...57
• 다. 무면포 성형틀로 제조된 두부의 외형...59
• 3. 즉석 두부제조의 신공정 개발...59
• 가. 분무 건조용 두유의 제조...60
• 나. 두유의 분무 건조...61
• 다. 즉석 두부 조직감 측정장치의 설계 및 제작...62
• 1) 실험용 무면표 두부 성형틀...62
• 2) 무면포 성형 압축장치...65
• 라. 물성 분석용 즉석두부의 제조법...68
• 1) 용해 및 끓임...68
• 2) 응고...68
• 3) 압착 성형...68
• 참고문헌...70
• 제3장 전통 농산 가공 공정 신기술 개발 분야...74
• 제1절 서설...74
• 1. Microwave 기술의 적용 필요성...74
• 2. 초음파 여과 공정...74
• 3. Ohmic heating을 이용한 식품의 선택적 가열 공정...76
• 4. 초단파를 이용한 두유 추출 공정의 특성...77
• 제2절 이론...79
• 1. 초음파의 이론적 성질 및 여료내에서의 작용...79
• 2. 초음파 공정에서의 주요 요소...81
• 3. 초음파 여과시스템의 설계요소...82
• 4. Ohmic heating의 특성 및 주파수 설정...85
• 가. Ohmic heating의 특성...85
• 나. Twin- T 회로에서의 주파수 설정...87
• 제3절 재료 및 방법...89
• 1. 재료...89
• 가. Microwave 추출 공정 개발...89
• 나. 초음파 여과 실험 재료...89
• 다. Ohmic heating시료...89
• 라. 초단파를 이용한 두유 추출...90
• 2. 방법...90
• 가. MAE 시스템을 이용한 농산물 추출 시험...90
• 1) 녹차의 추출...90
• 2) 치자 색소의 추출...91
• 3) 온도의 측정...91
• 4) Electric field intensity 분포 측정...91
• 나. 초음파 여과 실험 방법...91
• 1) 초음파 여과 방법...91
• 2) 초음파 회로 출력검사 방법...91
• 다. Ohmic heating 장치 개발 방법...92
• 1) Ohmic heater의 전원 발생장치...92
• 2) 온도 계측 방법...92
• 3) Ohmic heating system의 주파수 측정...93
• 4) Voltage, Current 및 Power의 측정방법...93
• 5) 액상 식품의 가열방법...94
• 6) Gel의 가열방법...94
• 7) 重層 NaCl용액의 동결 및 해동...95
• 라. 초단파 가열을 이용한 두유 추출 공정의 특성...96
• 제4절 결과 및 고찰...99
• 1. Microwave 추출 공정 개발...99
• 가. Microwave 추출 system의 설계 및 제작...99
• 1) 기존의 가정용 microwave oven을 이용한 추출 system 제작...99
• 가) 가정용 microwav eoven cavity(삼성, RE- 652N)...99
• 나) Rectangular cavity in microwave oven...100
• 나. 독립적인 cylinder형 microwave 추출 system 개발...100
• 1) Cylinder형 microwave 추출 system 설계...101
• 2) Microwave cavity simulation...102
• 3) 각 cavity에서의 power 비교...103
• 다. 연속식 microwave 추출 시스템 개발...104
• 라. 연속식 microwave 추출 시스템을 이용한 녹차 추출 공정...105
• 1) 추출관 제작...105
• 2) microwave 와 water bath에서의 녹차 추출 비교...106
• 3) microwave 와 water bath에서의 치자 추출 비교...108
• 2. 초음파 여과 공정 개발...109
• 가. 초음파 발진회로의 설계 및 제작...109
• 1) 초음파 여과용 수조의 제작...111
• 2) 초음파 여과 장치의 제작...112
• 나. 전분유액 여과...113
• 다. 탈기효과...114
• 3. Ohmic heating 장치 개발...115
• 가. Ohmic heating system의 설계 및 제작...115
• 1) Ohmic heater의 발진부 설계...115
• 2) 증폭부...117
• 3) 출력부...118
• 4) 데이터 측정 프로그램...118
• 나. Ohmic heating system을 이용한 식품의 가열...119
• 1) 액체 식품의 가열과 염농도의 영향...119
• 2) 반고체 식품(agar gel)의 가열...120
• 가) 반고체 식품의 가열과 염류농도의 영향...120
• 나) 당 및 염류농도가 가열속도에 미치는 영향...121
• 다) 염농도 다층(多層) gel의 통전방향에 따른 가열효과...125
• 라) 염농도 중층(重層) agar gel의 가열방법에 따른 가열효과...128
• 3) Ohmic heating 방법에 의한 얼음의 선택적 해동...136
• 4. 초단파를 이용한 두유 추출 공정의 특성...139
• 가. 연속식 초단파 추출...139
• 나. 일반 성분 및 단백질 분석...142
• 다. 수용성 단백질의 전기영동...144
• 라. 반응의 동적 변화 모니터링...146
• 마. 초단파가 콩의 세포구조에 미치는 영향...149
• 참고문헌...152
• 제4장 전통 두류식품의 물성 및 가공분야...160
• 제1절 서설...160
• 제2절 재료 및 방법...163
• 1. 대두식품의 물성규명...163
• 가. 두유 응고 과정 중의 측정...163
• 나. 응고 중인 두유의 흐름도(fluidity)측정...163
• 다. 무면포 압착틀에서 두부의 압착력에 따른 조직감 측정...164
• 2. 압출성형과 혼합접종을 이용한 간장 koji 제조...166
• 가. 압출(extrusion)처리 및 최적화...166
• 나. 압출물의 물리적 특성 측정...166
• 다. 코오지의 제조 및 효소 활성 측정...167
• 1) 원료의 전처리 및 사용균주...168
• 2) 코오지 제조...168
• 3) 코오지 효소활성의 측정...169
• 라. 간장의 제조...170
• 마. 화학성분의 분석...170
• 제3절 결과 및 고찰...171
• 1. 대두식품의 물성규명...171
• 가. 연속 응고관에서의 유변 특성...171
• 나. 응고두유의 흐름특성...174
• 다. 두유 응고액의 유속...176
• 2. 압출성형과 혼합접정을 이용한 간장 koji 제조...177
• 가. 압출물의 물리적 특성...177
• 1) 팽화율의 최적화...178
• 2) 수분 흡수율...180
• 3) 하적밀도...181
• 나. 압출성형물의 미세 구조...181
• 다. 효소활성 비교...182
• 라. 간장 숙성기간 중 일반성분의 변화...182
• 1) 질소성분...182
• 2) 환원당...182
• 3) pH...183
• 4) 색도...183
• 참고문헌...192
• 제5장 전통 전분 식품의 물성 분석 분야...196
• 제1절 서설...196
• 제2절 재료및 방법...200
• 1. 재료...200
• 2. 방법...200
• 가. 시차주사열량기(DSC)에 의한 전분의 열적 특성...200
• 나. 전분의 팽윤력, 용해도, λmax (최대흡수파장)...201
• 다. 겔의 물성 측정...201
• 라. 겔의 호화도 측정...202
• 마. RVA에 의한 점도 특성...202
• 바. 초음파처리...202
• 사. 전분의 물성 측정...203
• 1) 전분립의 붕괴정도...203
• 2) 겉보기 점도(apparent viscosity), 고유 점도(inherent viscosity), 요오드 친화도...203
• 3) 전분액의 저장중 점도와 호화도 측정...204
• 아. 취반방법...204
• 자. 밥의 특성 측정...204
• 1) 온도의 측정...204
• 2) 전력의 측정...205
• 3) 밥의 수분측정...205
• 4) 비열의 측정...205
• 5) 밥의 열전도도...205
• 6) 밥의 온도 측정 방법...207
• 차. Programming...208
• 제3절 결과 및 고찰...209
• 1. 녹두전분을 수분-열처리(annealing)하여 제조한 묵의 성질...209
• 가. 시차주사열량기(DSC)에 의한 녹두전분의 열적 특성...209
• 나. Annealing 온도와 시간에 따른 녹두전분의 팽윤력, 용해도, λmax (최대흡수 파장)...210
• 다. Annealing한 녹두전분 겔의 물성과 노화도...215
• 라. RVA에 의한 전분의 점도 특성...223
• 2. 초음파 처리한 녹두 전분의 이화확적 성질...225
• 가. 초음파 처리 시기와 전분의 상태...226
• 나. 초음파 처리 강도와 전분농도에 따른 효과...228
• 다. 초음파처리 시간에 따른 전분립의 붕괴정도...230
• 라. 겉보기 점도(apparent viscosity), 고유 점도(inherent viscosity), 요오드 친화도...231
• 마. 초음파 처리한 전분 호화액의 저장 중 점도와 호화도 변화...233
• 3. 밥의 열특성 분석...237
• 가. 가수비에 따른 밥의 수분함량...237
• 나. 수분함량에 따른 밥의 비열...238
• 다. 취반된 밥의 열 전도도...239
• 1) 된밥의 열 전도도...239
• 2) 밥의 열 전도도...240
• 3) 진밥의 열 전도도...241
• 라. 밥의 온도변화 예측을 위한 model 식의 개발...242
• 마. 열전도도의 검정...248
• 참고문헌...250
• 제6장 농촌형 식품 가공 공정의 핵심 제어 기술 개발 분야...256
• 제1절 서설...256
• 1. 공정 제어 장치의 개발연구...256
• 2. 메주 제조 공정의 자동화 응용 연구...257
• 제2절 재료 및 방법...260
• 1. 재료...260
• 가. Microcontroller chip 및 전자 부품...260
• 1) Sensor...262
• 2) 운영 program 개발장치...262
• 3) Power supply...262
• 나. 종국 원료 및 균주...262
• 다. 종국 배양 제어장치의 CPU 및 전자 부품...262
• 1) 종국 배양 환경의 계측용 sensor...263
• 2) 종국 배양 제어장치...263
• 3) 종국 배양 제어장치용 controller box의 배전설비 부품...263
• 라. 종국 배양 시설...264
• 2. 방법...266
• 가. 농산물 가공용 핵심 제어장치 Microcontroller 회로의 설계 및 검증...266
• 나. 계측용 센서의 설계 및 보정...267
• 1) 온도 계측 회로 설계 및 보정...267
• 2) 습도 sensor 보정...267
• 다. 농산물 가공 핵심 제어장치 운영 program 개발 방법...267
• 라. 농산물 가공 핵심 제어장치 PCB 설계 및 제작...267
• 마. 종국 배양법...268
• 바. 종국 배양 공정의 온도와 습도의 계측 및 제어 방법...268
• 사. 종국 배양 시의 실시간 on-line monitoring 방법...269
• 아. 종국 배양 환경 제어장치 운영 프로그램의 개발 방법...269
• 자. 종국 배양 공정 Monitoring 프로그램 개발 방법...270
• 제3절 결과 및 고찰...271
• 1. 농산물 가공 공정 운영장치의 설계 및 제작...271
• 가. 농산물 가공 공정 제어 장치의 핵심 microcontroller 선택...271
• 1) Erasable program memory의 내장...271
• 2) 프로그래밍이 가능한 timer의 내장...271
• 3) ADC(Analog- to- Digital Converter)의 내장...272
• 4) 입출력 port 수와 종류의 적합성...272
• 5) 직렬 통신 기능(serial communication interface)의 내장...272
• 6) 내환경성의 검토...273
• 7) 농촌형 가공 기계 설계를 위한 기술 선진성...273
• 나. 농산물 가공 고정 제어 장치의 설계...273
• 1) TMS370C758b의 포트 설계...273
• 2) 식품 가공 기계의 공정 변수 계측 회로...276
• 가) 가공 공정 온도 계측 회로...276
• 나) 다양한 센서들을 위한 인터페이스 회로...280
• 다) 표시부와 입력부의 회로...281
• 라) 전원 공급부 회로와 정전 대책 회로...282
• 마) 제어 신호 출력 회로...284
• 바) On- line monitoring을 위한 통신 회로...285
• 사) 외부 제어 모듈을 연결할 수 있는 interfacing 회로...286
• 다. PCB의 설계...286
• 라. 농산물 가공 공정을 위한 운영 프로그램의 개발...289
• 1) 농산물 가공 공정을 위한 제어 장치 운영프로그램의 개발 기준...289
• 2) 농산물 가공 공정을 위한 초기화 프로그램과 주 프로그램...290
• 3) 농산물 가공 공정을 위한 제어 장치의 식품 가공 공정 변수 계측 부프로그램...291
• 4) 농산물 가공 공정을 위한 실시간 처리 부프로그램...294
• 5) 제어 장치 LCD 표시 부프로그램...295
• 6) 농산물 가공 공정을 위한 제어장치 조작키 동작 부프로그램...296
• 7) 농산물 가공 공정을 위한 통신 부프로그램...297
• 8) 정전 감지와 Battery backup routine...298
• 2. 장류용 종국 제조 공정의 자동화분석...299
• 가. 장류용 종국 제조 공정의 분석...299
• 1) 곡자실의 규모와 설비...299
• 2) 기존 종국 배양 환경 및 제어 방식...300
• 3) 종국 배양 공정의 자동화 분석...300
• 나. 종국 배양 환경 제어 system...302
• 다. 종국 배양 환경 제어장치의 운영 프로그램 설계...303
• 1) 제어기 프로그램의 구조...303
• 2) 종국 배양 제어장치 부프로그램...305
• 가) 종국 배양 제어장치 운영 프로그램의 초기화 routine...305
• 나) 종국 배양 시의 공정 자료 송신 routine...305
• 다) 종국 배양 공정 자료 수신 Routine...307
• 3) 종국 배양 공정 monitoring computer의 운영 프로그램...308
• 가) 프로그램의 개요...308
• 나) 종국 배양 공정의 감시 메뉴...310
• 다) 종국 배양실 환경 제어용 relay 제어 및 제어 목표값 변경 메뉴...311
• 라) 제어 장치의 timer switch기능용 시간표 메뉴...313
• 4) 종국 배양 제어장치를 이용한 종국의 제조...314
• 참고문헌...318
• Appendix A.The top layer of the PCB...321
• Appendix B.Bottom layer of the PCB...322
• Appendix C.Operation Program...323
• 제7장 결론...333