초록 ▼

○ 연구결과
1. 고전계 발생장치 및 방전 챔버 개발
1차 구성장치는 10kV 출력을 갖는 전원장치와 이를 통한 코로나 방전시험을 수행하였으며 2차 구성장치는 전압용량을 높여서 설계제작을 하여 각종 전원의 파형 형상에 따라 구형파, 정현파, 직류전압에 대한 방전 시험을 수행하였다. 최종에는 30kV 이상의 전원장치와 고주파 전원의 설계를 수행하였고 챔버는 선대평판 구조로 실험한 결과 침대평판 보다 우수한 특성을 나타내었다.
2. 고전계 코로나 방전 처리기술을 활용한 건조식품의 살균 및 위생화 연구
코로나 방전

○ 연구결과
1. 고전계 발생장치 및 방전 챔버 개발
1차 구성장치는 10kV 출력을 갖는 전원장치와 이를 통한 코로나 방전시험을 수행하였으며 2차 구성장치는 전압용량을 높여서 설계제작을 하여 각종 전원의 파형 형상에 따라 구형파, 정현파, 직류전압에 대한 방전 시험을 수행하였다. 최종에는 30kV 이상의 전원장치와 고주파 전원의 설계를 수행하였고 챔버는 선대평판 구조로 실험한 결과 침대평판 보다 우수한 특성을 나타내었다.
2. 고전계 코로나 방전 처리기술을 활용한 건조식품의 살균 및 위생화 연구
코로나 방전 처리에 의한 인삼분말, 생식 및 고추분말 제품의 미생물 사멸효과는 고전압의 전류형태와 세기에 따라 차이가 있는 결과를 나타냈다. 미생물의 사멸 효과는 고전압의 AC 전류가 DC 전류보다 뛰어났으며 전류세기에 의한 코로나 방전처리는 전압세기가 높아질수록 미생물 사멸효과가 높았다. 또한 고전계 코로나 방전처리에 의한 인삼분말, 생식 및 고추분말의 이화학적 성분의 함량 변화에 있어서는 코로나 방전 처리하지 않은 인삼분말의 성분함량과 큰 차이를 나타내지 않아 고전계 코로나 방전 처리에 의한 건조식품의 살균은 식품의 성분에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 판단되었다.

Abstract ▼

Ⅳ Results and Recommendation
1) Development of high voltage electric field generator and discharging chamber
Power supply was made and tested with DC voltage, a square waveform and a sinusoidal waveform with 10kV peak-peak respectively. In design of power supply, it was made of functions such

Ⅳ Results and Recommendation
1) Development of high voltage electric field generator and discharging chamber
Power supply was made and tested with DC voltage, a square waveform and a sinusoidal waveform with 10kV peak-peak respectively. In design of power supply, it was made of functions such as change of voltage waveform and variable voltage and frequency to do a various experiment. Corona strength is increased with a rise of the appled voltage and frequency. Therefore, output voltage was designed to 20kV in 1st year to get a enough corona. In last year, output voltage was set up to 30kV. The tested chamber was a batch type which was consist of needle to plate electrode. As a experimental results, sinusoidal waveform was more suitable for corona generation. In addition to needle-plate chamber, wire-plate chamber was also made and tested. In respect of uniform electric field, wire-plate chamber showed a better results. Therefore, it can be used to treat a food processing effectively.
2) Study on the performance optimization for corona generator
To widen a gap between electrodes, the sinusoidal power supply was made to apply over 25kV and to change frequency up to 500Hz that control the corona strength as a experimental condition. Chamber was a wire-plate structure which had a narrow gap between wires to uniform a generation of corona. Generation of corona was changed to frequency and an applied voltage of electrode and was affected to shape and structure of chamber. Therefore, it was important to find out the condition of a food processing with an optimized electrical parameter. In this project, food was treated with 100Hz - 400Hz and over 25kV by changing a gap of electrode. Treatment chamber showed a better corona distribution in wire-plate compared to needle- plate.
3) Development of high capacity corona generator
A high capacity corona generator with output voltage over 30kV and high frequency power source was designed and tested with a wire-plate discharging chamber. Electrode gap was varied with corona discharge strength needed in food processing. With higher voltage and a wider gap of electrode, more capacity of chamber has been obtained.
In experiment, high frequency discharging test(a few kHz - several tens of kHz) has been done to get a various discharging data. It was also used to test an application of food treatment.
4) Effect of Corona Discharge on the Changes in Quality and Pasterization of Ginseng Powder.
As a newly emerging pasteurization method for improving shelf-life of powdered ginseng, the corona discharge generated at high voltage condition was examined in the view points of the effects on microbial pasterization, physicochemical characterization and sensory evaluation.
The effect of corona discharge on microbial pasteurization of powdered ginseng was examined prior to others. The pasteurizing effects of corona discharge on total bacteria, yeast & molds and coliforms were propotional to the increase in the strength of voltage. However, the corona discharge treatment of 5 kv/cm did not show significant effect of pasteurization on the yeast & molds and coliforms. The treatment of 20kv/cm reduced about 95% of total bacteria (6.14±0.04 → 4.59±0.04) and coliforms (2.43±0.05 → 1.00±0.05) and 99% of yeast & molds (4.65±0.06 → 2.73±0.06). The proximate analysis, minerals, free sugars, crude saponin and colors of the powdered ginseng between the control and the treatment of 20kv/cm were not significantly different at P<0.05 level. The corona discharge up to 20kv/cm did not affect the proximate analysis, minerals, free sugars, crude saponin and colors of the powdered ginseng. Sensory evaluation scores in color, flavor, taste and overall acceptability between the control and 20kv/cm corona discharge treated powdered ginsengs were not significantly different at P<0.05 level. Consequently, corona discharge treatment is thought to be a good alternative pasteurization method for improving shelf-life of powdered ginseng to gamma irradiation etc. due to its strong pasteurization effect, unobserved destruction of nutrients and good sensory characteristics.
5) Sterilization and quality characteristics of high voltage corona discharge treated uncooked cereal foods
Escherichia coli, Bacillus subtilis, and Saccharomyces cerevisiae were treated by high voltage corona discharge in ranges of 5 to 20kv/cm for voltage strengths, 100 to 400 ㎲ for treatment intervals, and 2 to 100 mm for distances between electrodes and samples in order to check inactivation degrees of each strain. The treatments resulted in the sterilization effects of about 1.2 log reductions on the tested microorganisms. Harmful insects, such as ssal-ba-gu-mi and e-ri-ssal-do-duk often found in rice, were treated by high voltage corona discharge at a voltage strength of 20kv/cm, a distance between electrodes and samples of 2 mm, and treatment intervals of 100, 200, 300, 400 ㎲. The corona discharge treatments for 100 ㎲ and 200 ㎲ could eradicate about 85% and 100% of the tested harmful insects, respectively. The treatments for the uncooked diet food producers from the current retail markets also resulted in the sterilization effects of about 1.2 log reduction on the tested total aerobic bacteria.
6) Studies on physicochemical characteristics of high voltage corona discharge treated red pepper powder
The destruction rates of microorganisms in corona discharge treated red pepper powder were proportional to the applied voltage strengths and the treatments resulted in the sterilization effects of about 1.3 log reduction at a voltage strength of 20kv/cm. The numbers of yeasts and coliforms gradually decreased as voltage strengths increased and that of aerobic bacteria similarly decreased as well. As for proximate components and color intensities, there was no significant difference between untreated and corona discharge treated red pepper powders. The contents of capsaicin and capasanthin in corona discharge treated red pepper powder decreased only 2.5% and 0.7% of those in untreated powder, indicating that the two components were stable against corona discharge treatments. As for flavor components, three peaks were obtained from red pepper powder and the peak areas generally decreased as voltage strengths increased, such as a 5.5% reduction at 5 kv/cm, an 8.1% reduction at 10 kv/cm, a 12% reduction at 15 kv/cm and a 15.3% reduction at 20 kv/cm, respectively.
2 Applications of the results
2.1 Transfer of sanitization technology using high voltage corona discharg e treatments, that were obtained from this study, to related food comp anies
2.2 Exporting end-products and expanding domestic market networks thro ugh product diversification and quality enhancement by using the new corona dis charge technology
2.3 Gradual pursuance to co-work among industry, academia, and research institutes to enhance and support company-related technologies to inte rnatio nalize acquired technologies and consequent products
2.4 Development of new composite processing technologies by combining high voltage corona discharge technologies with conventional processing technologies

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 15
• 목차 ... 20
• 제1장 고전계 발생장치 및 방전챔버 개발 ... 24
• 제1절 서론 ... 24
• 제2절 코로나 방전의 원리 및 현상 ... 26
• 1. 코로나 방전 ... 26
• 2. 코로나 발생 전력 ... 29
• 3. corona 개시전압 ... 31
• 제3절 기존의 부분방전 및 챔버 시스템 연구 ... 33
• 제4절 고전압 발생장치 ... 37
• 1. 구형파 펄스발생 전원장치 ... 37
• 2. 정현파 발생 전원장치 ... 40
• 3. 직류전압 발생 전원장치 ... 47
• 4. 전원장치 제작 ... 49
• 제5절 챔버의 설계 및 제작 ... 53
• 1. 원통 전극의 코로나 발생 조건과 전계 분포의 균일화 ... 53
• 2. 제작한 챔버 ... 56
• 제6절 방전 전계 해석 ... 63
• 제7절 실험 걸과 ... 72
• 제8절 결론 ... 86
• 제2장 고전계 코로나 방전 처리기술을 활용한 건조식품의 살균 및 위생화 연구 ... 87
• 제1절 서론 ... 87
• 제2절 고전계 코로나 방전 처리한 인삼분말의 살균효과 및 품질 변화 ... 89
• 1. 실험 재료 및 방법 ... 89
• 가. 실험 재료 ... 89
• 나. 고전계 코로나방전 처리 장치 ... 89
• 다. 고전계 코로나 방전 처리한 인삼 분말의 미생물 균수 측정 ... 89
• 라. 고전계 코로나 방전 처리한 인삼 분말의 일반성분 분석 ... 90
• 마. 고전계 코로나 방전 처리한 인삼 분말의 무기질 분석 ... 90
• 바. 고전계 코로나 방전 처리한 인삼 분말의 유리당 분석 ... 91
• 사. 고전계 코로나 방전 처리한 인삼 분말의 조사포닌 분석 ... 92
• 아. 고전계 코로나 방전 처리한 인삼 분말의 색도 측정 ... 92
• 자. 고전계 코로나 방전 처리한 인삼 분말의 관능 평가 ... 93
• 2. 결과 및 고찰 ... 93
• 가. 고전계 코로나 방전처리에 의한 인삼 분말의 미생물 살균 효과 ... 93
• 나. 고전계 코로나 방전 처리한 인삼 분말의 일반성분 ... 95
• 다. 고전계 코로나 방전 처리한 인삼 분말의 무기질 함량 ... 96
• 라. 고전계 코로나 방전 처리한 인삼 분말의 유리당 함량 ... 97
• 마. 고전계 코로나 방전 처리한 인삼 분말의 조사포닌 함량 ... 99
• 바. 고전계 코로나 방전 처리한 인삼 분말의 색도 ... 100
• 사. 고전계 코로나 방전 처리한 인삼 분말의 관능 평가 ... 103
• 제3절 고전계 코로나 방전 처리한 생식의 살균 효과 및 품질 변화 ... 105
• 1. 실험 재료 및 방법 ... 105
• 가. 실험 재료 ... 105
• 나. 고전 계 코로나 방전처리 장치 ... 105
• 다. 고전계 코로나 방전처리에 의한 미생물 살균 효과 측정 ... 107
• 라. 고전계 코로나 방전처리에 의한 해충의 사멸 효과 측정 ... 107
• 마. 고전계 코로나 방전 처리한 생식의 미생물 균수 측정 ... 107
• 2. 결과 및 고찰 ... 108
• 가. 고전계 코로나 방전처리에 의한 미생물 살균 효과 ... 108
• 나. 고전계 코로나 방전처리에 의한 해충의 사멸 효과 ... 111
• 다. 고전계 코로나 방전처리에 의한 생식의 미생물 살균 효과 ... 113
• 제4절 코로나 방전 처리한 고추분말의 살균 효과 및 품질 변화 ... 115
• 1. 실험 재료 및 방법 ... 115
• 가. 실험 재료 ... 115
• 나. 고전계 코로나 방전 처리한 고추 분말의 미생물 균수 측정 ... 115
• 다. 고전계 코로나 방전 처리한 고추 분말의 일반성분 분석 ... 115
• 라. 고전계 코로나 방전 처리한 고추 분말의 Capsaicin과 Capanthin 분석 ... 116
• 마. 고전계 코로나 방전 처리한 고추 분말의 색도 측정 ... 116
• 바. 고전계 코로나 방전 처리한 고추 분말의 향기성분 측정 ... 117
• 사. 고전계 코로나 방전 처리한 고추 분말의 관능 평가 ... 117
• 2. 결과 및 고찰 ... 117
• 가. 고전계 코로나 방전처리에 의한 고추분말의 미생물 살균 효과 ... 117
• 나. 고전계 코로나 방전 처리한 고추 분말의 일반성분 ... 118
• 다. 고전계 코로나 방전 처리한 고추 분말의 Capsaicin과 Capasanthin의 함량 ... 119
• 라. 고전계 코로나 방전 처리한 고추 분말의 색도 ... 120
• 마. 고전계 코로나 방전 처리한 고추 분말의 향기성분 ... 121
• 바. 고전계 코로나 방전 처리한 고추 분말의 관능 검사 ... 122
• 참고문헌 ... 124
• 끝페이지 ... 127