보고서 정보
주관연구기관 |
국립농업과학원 National Institute of Agricultural Sciences |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2014-01 |
과제시작연도 |
2013 |
주관부처 |
농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
등록번호 |
TRKO201400011113 |
과제고유번호 |
1395030676 |
사업명 |
농축산물부가가치향상 |
DB 구축일자 |
2014-07-26
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201400011113 |
초록
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Ⅳ. 연구개발결과
1. 기능성 소과류 수확후처리 기계시스템 연구
본 연구에서는 오미자, 복분자, 오디, 블루베리에 대해 기존의 예냉기술 조합 및 새로운 세척, 살균, 탈수 등의 기계시스템 설계를 통해 처리형태별로 효과를 분석하고 그 결과를 토대로 작물별 수확후처리 일관기계화시스템을 구축하였으며 결과는 다음과 같다.
가. 기능성 소과류 수확후 처리 현황 실태조사 결과는 아래와 같다.
(1) 조사지역의 평균 재배면적은 오미자 9,409㎡, 복분자 3,841㎡, 오디 8,341㎡, 블루베리 8,007㎡로 나타났으며,
Ⅳ. 연구개발결과
1. 기능성 소과류 수확후처리 기계시스템 연구
본 연구에서는 오미자, 복분자, 오디, 블루베리에 대해 기존의 예냉기술 조합 및 새로운 세척, 살균, 탈수 등의 기계시스템 설계를 통해 처리형태별로 효과를 분석하고 그 결과를 토대로 작물별 수확후처리 일관기계화시스템을 구축하였으며 결과는 다음과 같다.
가. 기능성 소과류 수확후 처리 현황 실태조사 결과는 아래와 같다.
(1) 조사지역의 평균 재배면적은 오미자 9,409㎡, 복분자 3,841㎡, 오디 8,341㎡, 블루베리 8,007㎡로 나타났으며, 보관온도에선 복분자, 오디가 평균 – 22℃로 가장 낮은 온도 값으로 나타나 가장 물성이 연약하여 보관이 취약한 작물임을 알 수 있었고 이에 따른 보관기관도 길어짐을 알 수 있었다.
(2) 판매형태는 오미자와 블루베리 78∼85%가 생과로, 복분자와 오디는 50∼67%가 냉동과로 판매되었으며, 판매방법은 택배 또는 택배+업체를 통하는 것이 대부분인 것으로 나타났고 아이스팩 동봉비율은 생과를 주로 판매하는 오미자를 제외하곤 50%정도 동봉하는 것으로 나타났다.
(3) 작물별 수확후처리 기계요구도에 있어서는 오미자의 경우 저온건조기>저온저장고>세척장치, 복분자는 급속냉동고>이동식예냉장치>선별기, 오디는 급속냉동고>이동식예냉장치>저온건조기>세척장치, 블루베리는 급속냉동고>이동식예냉장치>세척장치>저온건조기 순으로 나타났다.
(4) 문제점 및 개선요구사항에 있어서는 4작목 모두 택배후 반품사례는 없었으나 오미자는 수확용기 개선, 인력부족, 건조 시 색택, 브러시 세척기 사용미미 등을 제시했고 복분자와 오디의 경우 인력부족, 위생, 덩어리지는 일반냉동고의 성능, 반건조용 건조기, 냉장에 의한 생과 유통필요 등을 문제점으로 제시했다. 또한 블루베리의 경우 인력부족, 급속냉동고, 냉장 블루베리 결로 방지기술, 위생 문제 등을 제시했다.
(5) 작물별로 조사지역의 보유장치를 보면 오미자는 브러시 세척기, 건조기 등을 일부 보유하고 있었고, 복분자는 일반냉동고를, 오디는 일반냉동고, 극히 일부에서 예냉용냉장고, 냉장유통용 냉장탑차, 급속냉동고를 보유하고 있었으며, 블루베리의 경우에도 일반냉동고와 저온 저장고를, 극히 일부에서 형상선별기, 에어컨 예냉장치, 급속냉동고 등을 보유하고 있는 것으로 나타나 장치의 평균 보유정도는 상당히 미흡한 것으로 나타났다.
나. 조사된 결과를 토대로 처리형태 및 단계별로 기계화 모델을 아래와 같이 설정하였다.
(1) 대부분 생과로 판매되는 오미자는 수집(10㎏용 PE상자)→예냉(1∼2.5톤 축냉식컨테이너)→세척(이산화염소수 살균+침지브러시세척+에어나이프탈수)→저온저장(0℃유지 저온저장고)→유통(아이스팩+스티로폼)으로, 건조과는 수집(10㎏용 PE상자)→ 예냉(1∼2.5톤 축냉식컨테이너)→세척(이산화염소수 살균+침지브러시세척+에어나이프 탈수)→건조(저온제습감압건조기)→유통(비닐밀봉 포장 후 저온저장)로 설정했다.
(2) 생과로 판매되는 복분자와 오디는 수집(10㎏용 PE상자)→예냉(1∼2.5톤 축냉식컨테이너)→세척(이산화염소수 살균+침지브러시세척+에어나이프탈수)→저온저장(0℃유지 저온저장고)→유통(1∼2.5톤 축냉식컨테이너)으로, 냉동과는 수집(10㎏용 PE상자)→예냉(1∼2.5톤 축냉식컨테이너)→세척(이산화염소수 살균+침지브러시세척+에어나이프 탈수)→저온저장(-40℃ 급속냉동고)→유통(아이스팩+스티로폼)으로 설정하였다.
(3) 오미자와 마찬가지로 대부분 생과로 판매되는 블루베리는 수집(10㎏용 PE상자)→예 냉(1∼2.5톤 축냉식컨테이너)→세척(이산화염소수 살균+침지브러시세척+에어나이프 탈수)→저온저장(0℃유지 저온저장고)→유통(아이스팩+스티로폼)으로 설정하였다.
다. 냉동 오미자를 세척 한 후 물기제거 정도를 시험한 결과 상하 노즐 2조 및 블로워를 사용했을 때 컨베이어 이송속도 17 ㎜/s 에서 가장 양호한 물기제거율 73.9%를 보였으나 나머지 처리구간은 대부분 70% 이하의 낮은 결과를 나타내어 장치 보완이 요구되었다.
라. 효과분석시험 결과 살균, 세척 및 탈수 작업정도가 불량하여 시스템보완이 요구되었다.
마. 오미자 세척 효과분석시험 결과 세척률 91%, 작업성능 87㎏/시간, 손실률 4.7%로 나타났으며 손실률 4.7%의 경우 다시 회수하여도 식용가능한 것으로 기계적 손상률은 아니었다.
바. 복분자, 오디의 예냉, 공기 세척 효과분석시험 결과 오디의 예냉 중 온도변화는 1시간40분 정도 시간이 경과되면서 설정온도에 가까이 도달하여 일정한 품온을 유지하는 것으로 나타났으며, 오디의 세척에선 세척률 91.3%, 작업성능 106㎏/시간, 이물질률 1.7%로 나타났다. 오디 예냉, 세척 후 경도는 691gf/㎠로 미예냉, 미세척 일때의 경도 543gf/㎠에 비해 27% 증가한 것으로 나타났다.
사. 공기세척 및 탈수장치를 이용한 오미자, 블루베리 탈수 효과분석시험 결과 오미자는 작업성능 87㎏/시간, 탈수율 83.3%, 손실률 1.3%, 블루베리는 작업성능 87㎏/시간, 탈수율 85.7%, 손실률 0.8%로 나타났다.
아. 블루베리의 예냉, 세척 효과분석시험결과 작업성능 60㎏/시간, 세척률 90%, 탈수율 82%, 손실률 10%로 나타났으며, 손실률 10%는 세척조에서 미쳐 이송되지 못한 시료로 추후 회수하여 식용가능한 결과로 기계적 손상률은 아니었고 예냉, 세척 후 미생물 변화에선 미예냉, 미세척에 비해 호기성세균과 효모·곰팡이가 1㏒ CFU/g 감소하는 것으로 나타났다.
자. 현장평가회 설문조사결과 작업성능은 “우수”이상이 66.7∼85.2%, 취급편리성도 “우수”이상이 70.3∼77.8% 로 나타났으며, 보급필요성에선 “매우 필요”가 74.1∼85.2%, 보급시기는 “1∼2년 이내” 보급이 74.1∼92.6%로 나타났다.
차. 경제성 분석결과 관행에 비해 기종(작업공정)에 따라 20~50%의 경비절감 및 42~77%의 노력절감 효과가 있는 것으로 나타났다.
2. 오미자 수확후처리기술 현장적용 연구
본 연구에서는 오미자 생산농가에서 오미자 수확후처리 미흡으로 많은 품질 손상과 부패 등으로 농업인 애로사항이 발생하고 있기 때문에 수확후관리기술 연구가 필요한 실정으로 미생물학적 안정성 확보를 위해 살균세척물기제거시스템을 구축하였으며 결과는 다음과 같다.
가. 오미자의 산업적 통향을 살펴본 결과는 아래와 같다.
(1) 우리나라 전국 오미자는 2010년 재배면적 1,735 ha, 생산량은 9,535 Ton이었고, 오미자의 수입동향을 살펴보면, 생과로서 2009년 595 Ton을 수입하였으며, 2011년 건오미자로 200 Ton 수입하였다.
(2) 중국산의 경우 생과나 건조 오미자의 수입 가격이 상대적으로 국내산 보다 저렴하게 수입되고 있는 상황으로 장기적인 계획의 일환으로 이에 대한 대비책을 강구하여할 것으로 사료된다.
(3) 현재 국내산 오미자의 경우 약 90% 이상이 생과로서 유통되고 있으며, 약 5%는 가공공장, 나머지 5%건조과로서 유통되고 있는 실정으로, 재배면적의 지속적인 증가로 인한 홍수 출하의 경우에 대한 대비책이 미흡한 실정으로 이에 대한 대비책이 강구되어야 할 것으로 사료된다.
나. 오미자 농가 방문 실태 조사한 결과는 아래와 같다.
(1) 조사 결과 재배면적의 경우 대부분 약 5,000평 정도의 재배를 하고 있었으며, 생산량의 경우 대부분 약 5 Ton이상의 오미자를 수확하였다.
(2) 현재 대부분 오미자는 수확 후 생과로 판매되고 있으며, 직거래 방법인 택배가 주를 이루고 있다.
(3) 농가에서의 수확 후 처리방법이 체계화되어 있지 않아 품질면에서 큰 차이가 나타날 것으로 수확 후 예냉 및 냉동에 대해 경제적이고 체계화된 조건 확립이 필요하다.
다. 냉동 오미자를 세척 한 후 물기제거 정도를 시험한 결과 상하 노즐 2조 및 블로워를 사용했을 때 컨베이어 이송속도 17 ㎜/s 에서 가장 양호한 물기제거율 73.9%를 보였으나 나머지 처리구간은 대부분 70% 이하의 낮은 결과를 나타내어 장치 보완이 요구되었다.
라. 오미자 건조 실험결과는 아래와 같다.
(1) 물 세척 오미자를 열풍 건조한 결과를 30℃의 경우 5일간의 시간이 걸렸으며, 40℃ 에서는 4일, 50℃ 에서는 2.5일, 냉풍건조에서는 5일간의 건조시간이 소요됐다. 냉풍건조의 경우 2.5일째 수분 함량이 23.99±2.32으로 50℃를 제외한 30℃, 40℃보다 건조 속도가 빠른 것으로 나타났으며, 오미자의 물성에 맞는 냉풍건조기를 이용 한다면 더 좋은 결과가 기대된다.
(2) Cl2O세척 오미자를 열풍 건조한 결과를 30℃의 경우 5일간의 시간이 걸렸으며, 40℃ 에서는 4일, 50℃ 에서는 2.5일, 냉풍건조에서는 5일간의 건조시간이 소요되어 물 세척과 같았으나, 최종수분 함량에 있어서는 조금 높은 값을 나타내었다. Cl2O세척 냉풍건조의 물세척보다 건조가 조금 늦어지는 경향을 보였으며, 3일째 수분 함량이 30.33±3.12으로 50℃를 제외한 30℃, 40℃보다 건조속도가 빠른 것으로 나타났으며, 오미자의 물성에 맞는 냉풍건조기를 이용한다면 더 좋은 결과가 기대된다.
마. 오미자 살균, 세척, 물기제거시스템 개발 결과는 다음과 같다.
(1) 브러시형 세척을 버블 타입 즉 블로워를 이용해 공기 방울을 발생케 하여 세척하는 방법을 채택하여 시험을 한 결과 기존 실험을 한 브러시 타입보다는 버블 타입이 더 원활하게 세척이 되었으며, 효과 또한 더 뛰어난 것으로 나타났다.
(2) 물기 제거기는 콘베어밸트의 속도, 블로워의 공기 토출 방향 및 양 조절을 조금만 수정하면 물기제거가 원활이 이루어질 수 있을 것으로 생각된다.
(3) 이러한 실험 결과를 통해 세척 및 물기제거시스템은 블로워 방식으로 블로워의 세기, 방향, 컨베어 속도조절 등을 보완하면 현장활용에 있어서 유용하게 이용되어 위생적인 오미자를 소비자에게 공급할 수 있을 것으로 사료된다.
바. 오미자의 위생과 저장성에 관여하는 미생물(총 호기성 세균, 효모 및 곰팡이균)의 저감을 위해서 세척수 종류(물, ClO2, H2O2) 및 농도별 이산화염소수(ClO2 10 ppm, ClO2 15 ppm, ClO2 20 ppm, ClO2 25 ppm, ClO2 30 ppm)처리에 따른 세척시간(30~90초) 및 세척배수 (×1~×4)을 달리 처리하여 오미자 표면에 존재하는 총 호기성 세균수, 효모 및 곰팡이균수를 측정한 결과는 다음과 같다.
(1) 오미자의 세척수 종류에 따른 미생물 균수 측정 결과, 세척하지 않은 구(Control) 및 물세척 처리구보다 이산화염소수 처리구 및 과산화수고 처리구가 총세균, 효모 및 곰팡이 균수가 감소하였음을 확인하였다.
(2) 이산화염소(ClO2)수를 이용한 오미자의 세척시간에 따른 미생물 균수 측정 결과 총 세균과 효모 및 곰팡이는 이산화염소 농도 30 ppm 에서는 30초, 15 ppm에서는 60초, 10 ppm에서는 90초 처리시 검출되지 않았다.
(3) 이산화염소(ClO2)수를 이용한 오미자의 세척수 배수에 따른 미생물 사멸 효과는 이산화염소 농도 30 ppm 에서는 ×1, 20 ppm에서는 ×2, 15 ppm에서는 ×4로 처리시 총 세균과 효모 및 곰팡이가 측정되지 않았다. 이런 결과로 미루어 보아 이산화염소수 처리구는 이산화염소수의 농도가 증가하고 세척 배수가 증가함에 따라 미생물 저감화 효과를 확인할 수 있었다.
3. 복분자·오디 수확후 처리기술 현장적용 연구
가. 복분자, 오디의 수확후 처리기술 현장실태 조사결과 복분자·오디의 경우 과육이 연약해 밭에서 수확 후 대부분이 별도의 세척과정이나 살균수처리 과정이 없이 -25∼45℃ 냉동고로 바로 입고시키고 있으며 복분자는 수확 때 현장선별로 끝이나고 오디는 털어따기를 하는 경우가 많아 수확직후에는 냉동하였다가 추후에 해동하여 선별하고 다시 냉동처리 하는 것으로 파악되었다.
나. 수확후 상온 보관중 복분자, 오디의 품질변화에선 털어따기한 오디의 경우 이물질을 포함한 비가식부분이 8%, 복분자의 경우는 0%로 나타났다. 상온보관중인 복분자나 오디는 모두 저장 3일째 곰팡이가 관찰되기 시작했으며 그 정도는 오디가 더 심한 것으로 나타났다. 오디와 복분자는 적재높이를 2.3 cm 이상만 되어도 과육의 붕괴나 부패현상이 가중되어 복분자의 경우 상온보관 이틀 만에 부패현상, 즙액유출 및 과육끼리의 접촉면의 손상이 관찰되고 상당량의 과즙액 유출현상이 나타나 4일이 지나면서 유출 과즙액에 잔존한 과육이 일부 잠길 정도가 되었으며 알코올 냄새가 나타나 발효가 진행되었다. 오디의 경우는 복분자보다 즙액유출은 다소 덜하여 좀 더 양호한 상태를 유지하였다. 오디에 비해 복분자의 당 함량은 보관일수 4일째 그 량이 크게 줄어들었는데 이는 알코올 발효로 인한 미생물들의 생육대사 영양원으로 쓰인 것으로 생각되며 총페놀, 총플라보노이드의 기능성 성분들도 줄어드는 것으로 나타났다. 색상의 변화에서는 유의적 차이를 나타내지는 않았으며 물성치(최대항복력, 강도, 경도, 항복력)들은 점점 낮아지는 경향을 나타내고 있으며 특히 저장 2일째부터 분명한 차이가 나타나며 저장 3일째부터는 물성치들이 급격히 낮아졌다.
다. 복분자, 오디 수확후 살균세척수 처리효과 모니터링 결과를 보면 복분자는 Bacillus cereus, M icrococcus luteus가 오디에서는 Enterobacter aerogenes, Serratia marcescens가 동정되었으며 살균 세척수 처리에 따른 미생물 제어 효과로는 수도수 처리구에서 미생물의 증식이 가장 빨랐으며, 전기분해수 처리구보다는 ClO2 처리구에서 농도에 비례하여 초기 균수가 적게 발견되었다. 복분자, 오디의 효소(Catalase, Peroxidase, Polyphenolperoxidase)의 활성을 측정해본 결과 전해수와 이산화 염소수 처리가 수도수보다는 활성억제력이 큰 것으로 나타났다. 또한 전기분해수와 이산화염소수를 처리한 후 총 폴리페놀 함량은 모든 처리구에서 시간이 경과함에 따라 감소하는 경향을 보였으며 ClO2에서 총 폴리페놀 함량 값이 가장 작게 측정되었다. 살균수 처리후 저장효과를 살펴본 결과 모든 실험구에서 살균세척수에 따른 유의적인 차이는 관찰되지 않았으며, 세척 시간에 따른 차이 역시 크지 않았다. 하지만 무처리구에 비해서 모든 처리구에서 3일차 이후 차이가 크진 않지만 오염 진행 정도가 느려짐을 알 수 있었다. 저장 7일째는 상온보관 복분자의 경우는 완전과가 0%이나 4℃ 냉장에서는 75% 이상을 유지해 냉장이 완전과유지율에 큰 도움을 줌을 알 수 있었다.
라. 세척후 표면수 제거를 위한 예비건조시험 결과 예비건조의 목적이 살균수에 일정시간만큼 침지한 후 획득한 침지 표면수를 제거 목적을 두었을 때 오디 표면수 3.9% 정도를 제거할 수 있는 최소한의 온도와 시간조건은 20℃에서 5∼20분 사이이며 그 이외의 온도를 높이거나 진공을 가했을 때는 5분 이내에 표면수를 제거할 수 있는 것으로 나타났다. 복분자의 살균표면수 4.69%를 제거할 수 있는 최소한의 건조조건은 오디의 경우와 비슷하게 나타났으며 표면수를 제거하는 데는 건조온도가 영향을 많이 미치고 진공의 유무는 크게 영향을 주지 않으며 물성의 변화의 전반적인 경향은 20℃ 이상의 온도에서는 오디·복분자내의 수분이 급격히 줄어들어 물성값들이 상승한 것으로 나타나 살균세척후 표면수를 제거하기 위한 예비건조의 온도는 20℃이하에서 설정되어야 할 것으로 사료된다. 예비건조 중 색도의 변화는 각 건조조건별로 ΔE값을 비교해보면 오디와 복분자 모두 낮은 건조온도에서 색도유지효과가 크며 진공조건하에서는 건조온도를 좀 더 올려도 색도를 유지할 수 있을 것으로 판단된다.
마. 반건조 복분자, 오디의 제조시험결과는 아래와 같다
(1) 먼저 저온건조기를 이용한 반건조 복분자, 오디의 제조에선 반건조 복분자제조를 위한 최적의 저온건조 조건은 36∼39℃, 46∼52시간인 것으로 나타났으며 최적 정점에서의 건조조건은 건조온도 약 39℃ 건조시간 약 47시간 정도이며 이때의 총페놀 함량의 손실은 62%, 비타민 C,의 손실은 49%정도, 엘라그라산은 60.87% 정도로 유지할 수 있음을 알 수 있었다. 반건조 오디제조를 위한 최적의 저온건조조건은 32∼35℃, 23∼31시간인 것으로 나타났으며 최적 정점에서의 건조조건은 건조온도 약 35℃ 건조시간 약 23시간 정도이었다. 이때의 총페놀 함량의 손실은 23%, 비타민 C,의 손실은 43%정도로 유지할 수 있음을 알 수 있었다.
(2) 열풍건조기를 이용한 반건조 복분자, 오디의 제조에선 반건조 복분자제조를 위한 열풍건조 최적의 열풍건조조건은 95∼100℃, 2∼3시간인 것으로 나타났으며 최적 정점에서의 건조조건은 97℃, 2시간 30분으로 나타났으며 이때의 총페놀 감소량은 22%, 비타민 C의 감소량은 53.5%, 엘라그라산의 손실은 25.81%이었다. 반건조 오디를 제조하기 위한 최적의 열풍건조 조건은 60∼82℃, 4∼6시간인 것으로 나타났으며 최적 정점에서의 건조조건은 61℃, 최적의 건조시간은 5시간 20분 정도로 나타났으며 이때의 총페놀 감소량은 10%, 비타민 C의 감소량은 55.4%이었다.
바. 고품질 복분자, 오디 냉동과 생산을 위한 급속냉동 효과시험 결과는 아래와 같다
(1) 복분자, 오디의 냉동곡선과 빙결정 형성대는 복분자와 오디의 동결곡선은 전형적인 sigmoid형의 냉동곡선을 나타내고 있으며 통풍이 양호한 포장일수록 온도의 강하속도가 빨라 sigmoid 곡선의 변곡점 부근의 평평한 곡선이 짧아지고 냉동온도가 낮을수록 그 길이가 더욱 짧아졌다. 복분자의 경우 포장박스에 비닐을 깐 경우는 급속동결에 이르지 못한 것으로 나타나고 그 외의 경우는 박스에 충분한 통기성만 확보하면 -25℃에서도 급속동결을 이룰 수 있는 것으로 나타났다. 오디의 경우 -45℃에서는 포장상태와 상관없이 급속동결이 이루어졌으나 -35℃에서는 선반과, 플라스틱 컨테이너에서만 그리고 -25℃에서는 선반에서만 급속동결이 이루어 졌다. 이러한 결과로부터 냉동에서는 무엇보다 시료의 온도 급강하를 위해서는 통기성 확보가 중요하다는 사실을 확인했다.
(2) 냉동 복분자, 오디의 선별 및 완전과율을 본 결과 동결온도와 포장에 따른 복분자와 오디 냉동과의 선별정도를 비교해보면 비닐을 깐 포장박스에 비해 통풍이 잘되는 프라스틱 박스는 약 1.45배 정도의 선별속도 향상이 나타났고 가장통풍이 잘 되는 선반의 경우 2배 이상 속도로 증가되었고 특히, 가장 신속한 동결이 이루어진 -45℃에서는 그 정도가 컸다. 비닐을 깐 포장에서 과실이 뭉쳐진 덩어리가 크게 나타났으며 냉동 속도가 낮을수록 덩어리가 차지하는 비율도 올라가 동결온도가 낮을수록 그리고 통기가 잘 될수록 선별이 용이해짐을 확인할 수 있었다.
(3) 냉동 복분자, 오디의 표면적 분석을 통한 물리적 특징에선 냉동온도가 낮아질수록 표면적이 크게 나타내고 포장상태도 통기가 잘되는 순(선반형, 박스형, 비닐을 깐 박스 순)으로 표면적이 나타나 온도가 급격히 낮아질수록 빙핵이 작게 널리 분포해 표면적이 커지는 결과를 나타내 빠른 동결속도가 조직의 파괴를 줄일 수 있고 소비를 위한 해동 때는 원과에 가까운 물성을 부여하고 드립 량도 최소화 할 수 있음을 알 수 있었다.
(4) 냉동복분자, 오디의 냉동저장(-25℃) 중 성분변화는 냉동복분자, 오디의 냉동저장 (-25℃) 중 기능성 성분을 조사해 본 결과 복분자의 경우 저장 30일 정도에서 약 70% 이상, 오디의 경우 약 60% 이상에 가까운 품질적 손실이 일어나고 그 이후에는 손실정도가 줄어드는 것으로 나타나고 있다. 또한 전반적으로 비닐포장이 된 경우가 근소하게나마 품질을 좀 더 잘 유지하는 것으로 나타나 급속동결후에는 유통소포장으로 완전밀봉 포장 보관하는 것이 품질유지에 도움이 될 것으로 판단된다.
4. 블루베리 수확후 처리기술 현장적용 연구
가. 국산 블루베리의 수확후처리 및 가공실태 분석은 아래와 같다.
(1) 블루베리는 1990년 초부터 세계 여러 나라에서 생산이 많이 되기 시작했으며 미국과 캐나다 등 북미지역이 가장 많은 생산량을 차지하고 있으며 특히 미국이 세계 공급량의 약 50%이상 차지했다.
(2) 블루베리 산업은 생블루베리(fresh market blueberry)와 가공용 블루베리 (processed market blueberry)로 나눌 수 있으며 전체 생산량의 약 50%가 블루베리 생과로 소비되고 있고 미국에서는 블루베리 수확용으로 디자인된 기계(harvester)를 이용하여 블루베리 열매가 컨베이어에 떨어지도록 하여 예냉, 세척, 분류, 건조, 포장 등 수확후처리 공정을 거친 후 유통되거나 식품 가공 공장으로 보내져서 냉동과, 건조과, 통조림, 농축액 등으로 가공되고 있었다.
(3) 국내에서 생산되는 블루베리 생과의 경우 수확 후 예냉, 저온 저장 및 유통 시스템이 구축이 되어 있지 않게 때문에 유통 중 쉽게 무르고 부패되는 등 품질 손상이 급격하게 일어나 3일 이내의 짧은 품질유지기간을 가지는 문제점이 있음. 따라서 이에 대한 세척, 저온저장 및 유통 시스템 개선 등 수확후처리기술 개발이 필요한 실정이다.
나. 국내 블루베리의 수입 현황은 아래와 같다.
(1) 블루베리 생과의 경우 식물방역법 상 수입 금지 품목으로 수입되고 있지 않았지만 2011년 9월 농림수산식품부에서는 수입 금지식물 중 미국 오레곤주산 블루베리 생과실의 수입금지 제외기준을 제정 및 고시하여 블루베리 생과 수입이 허용되었다. 농촌진흥청 발표자료 (2011년 6월)에 따르면 수입되는 생과는 kg 당 약 11$ 정도 예상하고 있기 때문에 kg 당 3-5만원 유통되고 있는 국산 블루베리 생과와 비교하여 품질 뿐만 아니라 가격 경쟁력도 우수할 것으로 예상되고 있다.
(2) 칠레에서도 블루베리 생과를 2006년 10월에 수입허용 요청을 신청한 후로 현재까지 생과가 수입되기 위한 위험평가 및 위험관리방안 검토 등이 진행되고 있는 상황으로 블루베리도 포도, 오렌지, 바나나 등과 같이 수입이 지속적으로 증가할 것으로 우려된다.
(3) 냉동과는 2009년에 812톤에서 2010년에는 4,718톤으로 전년대비 6배 증가하였고 수입 냉동 블루베리의 약 83%가 미국산이며 소매가격은 kg 당 6-7천원으로 국산 냉동과보다 가격이 저렴한 장점이 있는 것으로 조사됐다.
(4) 건조블루베리의 수입현황은 2009년 13.9톤에서 2010년 55.1톤으로 전년대비 4배 증가한 것으로 나타났다.
다. 블루베리 수확 후 저장, 가공, 포장, 유통현황 조사 및 문제점 구명을 위해 충남 예산군을 방문하였고 약 30농가가 재배를 하고 있었으며 대부분의 농가가 블루베리를 수확 후 생과를 수확후처리과정 없이 종이박스나 스티로폼박스에 포장하여 상온에서 유통하기 때문에 쉽게 무르며 곰팡이 발생 등 짧은 shelf life의 문제점을 가졌다.
라. 유통 중인 블루베리 제품의 미생물학적 오염도 정량적 분석 결과 냉동 블루베리의 경우 Coliform과 Staphylococcus aureus는 검출되지 않았고 총호기성세균은 1종류만 제외하고 3종류 시료 모두에서 3 log CFU/g 이하로 검출되었고 효모 및 곰팡이는 4 종류 모두에서 3 log CFU/g 이하로 검출되어 미생물학적 안전성은 충분히 보장되고 있다고 판단되었다.
마. 블루베리의 미생물학적 안전성과 선도유지를 위한 최적 세척조건 수립의 결과 차아염소산과 이산화염소수를 농도별로 처리했을 때 100 ppm의 이산화염소수의 가장 큰 감균효과를 나타냈다.
바... 블루베리의 예비냉각과 세척처리기술 수립 결과 100 ppm 이산화염소수 처리 후 4℃ 저온저장이 총 호기성 세균 수와 효모 및 곰팡이 수의 가장 큰 감균효과를 나타냈고 품질 (색도, 부패율, 중량감소 등)측면에서도 우수했다.
사. 수확후처리 기계설비 중 예비냉각 설비시스템 적용 결과 축냉식 컨테이너는 블루베리 생산 산지에서 예냉, 저온저장 및 수송 그리고 소비자에게 배송 기능까지 구현할 수 있는 저온유통 체계를 확립 할 수 있을 것으로 판단됐다.
아. 수확후처리 기계설비 중 버블세척기/에어나이프 물기제거기 시스템 적용 결과 단순물 버블세척에 비해 이산화염소수버블세척이 미생물 감균에 효과적이었고 품질 측면에서 처리구간에 유의적 차이를 나타내지 않았다. 그리고 소비자 기호도에서 수확 후 세척처리한 것이 하지 않은 것에 비해 식품 안전성 측면에서 소비자의 만족도를 크게 나타냈다.
자. Maltodextrin을 이용한 고품질 건조 블루베리 개발을 위한 설계 결과 Maltodextrin의 농도가 높을수록 탈수효율이 뛰어남을 확인했고 본 연구에서 개발한 건조 블루베리는 미생물학적으로 안전하며 상온에서 장기간 보존이 가능하기 때문에 폐기율을 감소시킬 수 있을 것으로 판단됐다.
차. 이산화염소수 세척 및 냉동온도에 따른 고품질 냉동 블루베리 개발을 위한 설계 결과 – 20, -70℃에서 냉동된 블루베리에 비해 액체질소(-196℃)에서 표면균열이 발생하여 색도나 관능적인 측면에서 좋지 못해 냉동방법으로 부적합하다는 결론을 얻었다.
Abstract
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Ⅱ. R esults
1. Functional small fruits after harvest, and utilize enhance mechanized system.
2. Research on post-harvest processing mechanized system for function of small fruits.
In this study is rich in functionality schisandra, raspberry, mulberry, blueberry farmers for the lack of effic
Ⅱ. R esults
1. Functional small fruits after harvest, and utilize enhance mechanized system.
2. Research on post-harvest processing mechanized system for function of small fruits.
In this study is rich in functionality schisandra, raspberry, mulberry, blueberry farmers for the lack of efficient mechanized system to enhance technology development and dissemination of agricultural and processing centers that wish was carried out and the results are as follows.
A. The test device to investigate the dehydration operating procedure of schisandra samples 2,000 × 1,125 × 1,260(L × W × H) ㎜ equipment size were fabricated.
B. After draining off the washing schisandra frozen degree of the nozzle 2 and the top and bottom and the results when using a conveyor feed speed blower 17 ㎜ / sin the most preferred moisture removal rate of 73.9% and the rest of the processing interval is lower than 70%, most improve the results indicated the device was required.
C. Washing effects of schisandra test results 91% rate, working performance 87 ㎏ /time, showed a loss of 4.7%, 4.7%, in the case of loss recovered and is back by mechanical damage rate is not edible.
D. Raspberry and mulberry of or pre-cooling, air pre-cooling wash-effectiveness analysis of the test results in mulberry is 1 hour and 40 minutes, the temperature change over time to reach as close to the set temperature to maintain a certain holding temperature respectively. Mulberry for cleaning degree is as follows. washing ratio 91.3%, working performance 106 ㎏ /time, debris ratio of 1.7%, respectively. After pre-cooling and cleaning for mulberry hardness are 691gf / ㎠ and when not cleaning with out pre-cooling the hardness 543gf / ㎠ showed an increase of 27% compared to.
E. Air Washing and dehydrating device using schisandra and blueberries test results are working performance 87 ㎏ /hour, dehydration rate 83.3%, 1.3% loss, working performance 87 ㎏ /hour, dehydration rate 85.7%, 0.8% loss respectively.
F. Precooling and washed blueberries test results are working performance 60 ㎏ /hour, washing rates of 90%, the dehydration rate of 82% and 10% loss, respectively. Realize a 10% loss in the wash tank does not transfer the food sample for later recovery rate was not a result of mechanical damage. After pre-cooling and washing microorganisms without pre-cooling and washing does not change as the aerobic bacteria and yeast, fungi than 1 ㏒ CFU / g decreased.
G. This study was conducted in order to investigate the effect of different drying methods (hot air drying, far-infrared radiation drying, vacuum freeze drying).
H. The moisture and water activity(AW) contents each 4.46% and 0.38 values of the vacuum freeze drying were lower than those of other samples. A significant not difference in pH values occurred in all samples(p〈0.05). The highest content brix vacuum freeze drying was 6.60 ° Brix respectively. The turbidity values of the samples were hot air drying 8.24 T%, far infrared radiation drying 0.32 T%, vacuum freeze drying 71.85 T%. The Hunter,s L, a and b values of vacuum freeze drying were higher than those of other samples. The order of the free sugar content was glucose> fructose> sucrose, and that of the total free sugar contents were vacuum freeze drying (6.33 g/100 g) > far infrared drying (5.01 g/100 g) > hot air drying (3.73 g/100g). These results vacuum freeze drying method is considered superior to other drying methods.
I. The purpose of this study was to investigate antimicrobial effectiveness of Omija (Schizamdra chinesis Baillon) treated with ClO2 (chlorine dioxide) concentration (10, 15, 20, 25 and 30 ppm), washing time (30, 60 and 90 sec) and multiple proportion (x1, x2, x3 and x4). The seven groups were divided into control (Omija without washing water treatment), W-T (Omija treated by tap water (20±1℃) for 30 seconds), ClO2-10 (Omija treated by 10 ppm ClO2), ClO2-15 (Omija treated by 15 ppm ClO2), ClO2-20 (Omija treated by 20 ppm ClO2), ClO2-25 (Omija treated by 25 ppm ClO2), ClO2-30 (Omija treated by 30 ppm ClO2), and then they were detected number of total aerobic bacteria, yeast and mold.
J. The rate of inactivation was found, for microorganisms of total aerobic bacteria, yeast and mold, to increase with a increase of ClO2 treatment concentration and multiple proportion. No total aerobic bacteria, yeast and mold in ClO2-30 sample treated for 30 sec, ClO2-15 treated for 60 sec and ClO2-10 treated for 90 sec were detected, and in ClO2-30 Omija with multiple proportion ×1 (Omija : 30 ppm ClO2 solution ratio was 1:1 (w/w)), ClO2-20 with ×2 (Omija : 20 ppm ClO2 solution ratio was 1:2 (w/w)) and ClO2-15 with ×4 (Omija : 15 ppm ClO2 solution ratio was 1:4 (w/w)) respectively.
K. Raspberry and mulberry was stored at -25∼45℃ after harvesting without sorting or selecting unwanted things-leaf, unripened, impaired, insect bite, ....ect. Mulberry was harvested sometimes by trembling trunk of tree, the harvested have unedible things reach to 8%. Storing these fruits at room temperature fungi was found on the skin of fruits in three days. When the fruits are multi-layered in container, the structure collapse of fruit was accelerated and the squeezed juice made alcohol smell which was starting sign of alcohol fermentation in four days. The nutrients of fruits-such as sugars, total phenols, total flavonoides- were diminished because of microorganism growth.
L. Bacillus cereus, Micrococcus luteus from raspberry fruit and Enterobacter aerogenes, Serratia marcescens from mulberry were identified as living microorganisms.
To investigate sterilization effect in order to extend storage periods of the raspberry and mulberry by washing with tap water (TW), electrolyzed water(EW) and aqueous chlorine dioxide(ClO2) was conducted. As results of total plate count according to temperatures and periods, microbial sterilizing power of each treatment plot showed bigger at EW and ClO2 treatment plot than TW treatment plot and sharply increased on high concentration ClO2 treatment plot. Cold storage treatment plot had more outstanding microbial sterilizing power rather than room temperature treatment plot. The results of measuring enzyme activity were more decreased in EW and ClO2 solutions treatment plot than TW treatment plot and gradually increased as time goes on. The contents of total polyphenol were observed similar values on each treatment. EW and ClO2 treatment of the raspberry and mulberry could be considered as good method for fresh vegetables and fruit by inhibiting microbial growth and contributing to quality maintenance.
M. Owing to residual moisture after washing with sterilizing solutions, structure collapse and secondary infection could be caused. Pre-drying was conducted to remove solution on fruit skin. The amounts of water were estimated 4.7% raspberry, 3.9% mulberry by weight. The proper drying condition was near at 20℃, during 20 minutes. A little caution is needed to pass over 20℃ because hardness is rapidly changed according to moisture content changes.
N. The optimal drying condition was founded by statistical method(Response Surface Methodology, RSM) for semi-dried raspberry and mulberry. The optimum condition range for semi-dried raspberry by the low temperature air dying was 36∼39℃, 46∼52 hours and optimum stationary point was at 39℃, 47 hours. The optimum condition range for semi-dried mulberry was 32∼35℃, 23∼31 hours and optimum stationary point was at 35℃, 23 hours. The optimum condition range for semi-dried raspberry by the hot temperature air dying was 95∼100℃, 2∼3 hours and optimum stationary point was at 9 7℃, 2.5 hours. The optimum condition range for semi-dried mulberry was 60∼82℃, 4∼6 hours and optimum stationary point was at 61℃, 5.3 hours.
O. Freezing condition could decide a frozen fruit quality. Freezing curve and ice crystal growth time were investigated. The freezing curve showed typical sigmoid curve in raspberry as well as mulberry. The higher freezing temperature showed the shorter plane line of period. The passing time from 0℃ through 5℃ -which was called ice crystal growth zone- was decreased when cold air circulation resistance was lessened. The faster freezing rate enhanced sorting or selecting time of fruits as much as 2 times. And the perfect shape was also well kept in the faster freezing state. The ice crystal size could be estimated by analysis of pore surface area, the fastest freezing time showed the biggest surface area. Keeping frozen fruits in -25℃ for 90 days, the functional nutrients decreased a lot in 30 days.
P. The combined treatment of aqueous ClO2 with cold storage showed the reatest effect on reducing the microbial populations. Also, cold storage decreased the weight loss and decay rate in the blueberries by decreasing transpiration and other physiological changes during storage.
Q. To inactivate the microorganisms on the surface of blueberries after harvest, a bubble-aqueous chlorine dioxide washing system was developed. Microbiological data indicated that the populations of total aerobic bacteria and yeast and mold were decreased and there was no significant difference among treatments in color change and weight loss during storage. Also, in terms of consumer acceptability, the washed blueberries were more acceptable than the control samples.
R. Dehydration of blueberries using maltodextrin was a very efficient method compared with other methods because of enhanced palatability and color as well as preferable texture. In addition, the dried blueberries had an improvement in the microbial safety, resulting in the extension of shelf-life.
These results suggest that appropriate postharvest treatments can be useful to maintain the quality of blueberry.
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제출문 ... 2
- 요약문 ... 3
- SUMMARY ... 13
- 목차 ... 18
- 제1장 서 론 ... 19
- 제1절 기능성 소과류 수확후처리 기계시스템 연구 ... 19
- 제2절 오미자 수확후처리기술 현장적용 연구 ... 19
- 제3절 복분자·오디 수확후처리기술 현장적용 연구 ... 20
- 제4절 블루베리 수확후처리기술 현장적용 연구 ... 20
- 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 20
- 제1절 기능성 소과류 수확후처리 기계시스템 연구 ... 20
- 제2절 오미자 수확후처리기술 현장적용 연구 ... 22
- 제3절 복분자·오디 수확후처리기술 현장적용 연구 ... 23
- 제4절 블루베리 수확후처리기술 현장적용 연구 ... 24
- 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 26
- 제1절 기능성 소과류 수확후처리 기계시스템 연구 ... 26
- 제2절 오미자 수확후처리기술 현장적용 연구 ... 51
- 제3절 복분자·오디 수확후처리기술 현장적용 연구 ... 102
- 제4절 블루베리 수확후처리기술 현장적용 연구 ... 139
- 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ... 167
- 1절 목표대비 달성도 ... 167
- 2절 정량적 성과 ... 169
- 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 172
- 1. 타 연구에의 응용 등 ... 172
- 2. 연구개발결과의 활용방안 ... 172
- 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 172
- 제7장 기타 중요 변동사항 ... 172
- 제8장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구장비 현황 ... 173
- 제9장 참고문헌 ... 173
- 끝페이지 ... 180
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