보고서 정보
주관연구기관 |
경북대학교 KyungPook National University |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2014-08 |
과제시작연도 |
2013 |
주관부처 |
농림축산식품부 Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs(MAFRA) |
등록번호 |
TRKO201500011270 |
과제고유번호 |
1545006999 |
사업명 |
첨단생산기술개발 |
DB 구축일자 |
2015-07-18
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201500011270 |
초록
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Ⅳ. 연구개발결과
연구수행 결과를 요약하면 다음과 같다
1. 기초 실험에서 연속배기방식의 건조는 8O℃의 온도에서 무배기 건조 동작을 4시간 실시하고, 그 후의 단계에는 65℃의 일정한 온도로 연속적인 배기 중에 건조하였다. 온습도제어방식의 건조는 연속배기방식과 4시간의 무배기 건조 동작은 같지만 그 후의 단계에서 무배기와 배기를 반복하는 건조 방법으로 하였다. 연속배기방식과 온습도제어방식 모두 평균 함수율 14%까지 건조하였다.
2. 온습도제어방식의 건조 실험에서 1회당 배기 시간이 줄어들수록 비소요 에너지가 연속
Ⅳ. 연구개발결과
연구수행 결과를 요약하면 다음과 같다
1. 기초 실험에서 연속배기방식의 건조는 8O℃의 온도에서 무배기 건조 동작을 4시간 실시하고, 그 후의 단계에는 65℃의 일정한 온도로 연속적인 배기 중에 건조하였다. 온습도제어방식의 건조는 연속배기방식과 4시간의 무배기 건조 동작은 같지만 그 후의 단계에서 무배기와 배기를 반복하는 건조 방법으로 하였다. 연속배기방식과 온습도제어방식 모두 평균 함수율 14%까지 건조하였다.
2. 온습도제어방식의 건조 실험에서 1회당 배기 시간이 줄어들수록 비소요 에너지가 연속배기 조건 대비 18.39MJ/kg에서 13.24MJ/kg로 28% 감소하며 건조 소요 시간도 짧아지는 경향을 보였다. 배기 동작 전 무배기 건조시간이 길어질수록 비소요 에너지가 연속배기 조건 대비 12.87MJ/kg로 30% 감소하며 건조 소요 시간도 짧아지는 경향을 보였다. 또한, 무배기 건조 시간이 전체 건조기간 중에 동얼한 경우 보다는 2가지로 다르게 하여 건조하였을 경우에 비소요 에너지가 연속배기 조건 대비 12.69MJ/kg로 31% 절감되고, 건조 시간도 짧아지는 경향을 보였다
3. 고추 건조에 적합한 건조모델을 확인하기 위해 많이 이용되는 Newton 모델을 변형한 Page 모텔을 선택하여 실험상수를 산출하였으며 기초 실험 및 응용실험에서 유의수준이 높게 나타나는 결과를 얻었다.
4. 건고추의 성분 분석은 HPLC 방법으로 캡사이신과 당도를 측정하였고 분광분석의 방법을 통하여 ASTA 값을 색도로 하였다. 연속배기 건조와 비교하여 온습도제어 건조에서의 캡사이신과 ASTA 값이 높게 측정되었으며, 당도값은 큰 차이가 없었다.
5. 건고추에서 측정된 캡사이신, 색도 및 당도값이 건조 방법에 따라 어떤 관계가 있는지 SPSS를 이용한 Qne way ANOVA 분석을 실시하였다. 각각의 실험에서 건고추의 성분함량이 서로 관련성이 높은 것으로 조사되었으며 통계적 유의성을 보이고 있었다.
(1) 1회당 배기 시간을 1분, 2분, 20분으로 설정한 실험에서 배기 시간이 짧아질수록 캡사이신, 색도 및 당도가 높은 편을 나타냈다
(2) 배기 시간을 20분으로 한 경우 무배기 시간을 40분과 70분으로 달리한 실험에서 무배기 시간을 길게 하는 편이 색도의 수치가 높게 나타났으며, 배기 시간을 2분으로 한 경우 무배기 시간을 22분과 30분으로 달리한 실험에서 무배기 시간을 길게 하는 편이 캡사이신과 색도의 수치가 높게 나타낮다.
(3) 무배기 시간을 건조 후기로 갈수록 길게 설정한 실험에서 건조 후기로 진행하면서 무배기 시간을 여러 단계로 변화시킬수록 캡사이신은 감소하는 경향을 보였다
6. 이에 판단해 보면 기초 실험결과 건조 기간 중 적절한 배기를 위하여 무배기 시간을 20-40분으로 설정하되, 건조 후기로 갈수록 1회당 무배기 시간을 길게 하고 배기 시간을 1회당 1분 내외로 하는 온습도제어 건조방법이 소요 에너지, 소요 시간 및 유효 성분 함량면에서 유리한 것으로 비교 분석되었다.
7. 건조 시 흡배기구를 모두 열고 건조하는 기존의 일반적 건조기와 히터에 전원이 공급될 때 흡배기구가 닫히고 히터가 전원이 차단될 때 흡배기구가 열리는 시스템을 적용한 건조기로 실험을 하였다. 건조기간동안 흡배기구는 321회 열림과 닫힘을 반복하였다. 실험 결과는 흡배기시스템을 적용하였을 경우, 관행건조대비 건조시간이 증가하여 건감율, 시간당 고추건조량은 줄어들었지만, 소비전력량, 소요에너지, 비소요동력 등이 감소하여 건조시간은 늘어났지만, 열효율면에서 유리한 건조 방법으로 나타났다
8. 기존의 전기 건조기의 적정 건조 투입량을 구명하기 위하여, 투입량을 30kg, 42.6 kg, 58.3 kg, 78.5 kg, 96.2 kg으로 하여 효율적 흡배기 시스템이 적용된 건조기에 5회 실험을 하였다. 고추의 투입량이 많을수록 에너지 효율이 높았으나, 동일 채반 내에 있는 고추의 함수율 편차가 높아졌다. 고추 투입량은 한 개의 채반에 6O~65kg로 했을 때 함수율이 6% 내외였다.
9. 효율적 흡배기시스템을 적용한 건조기를 사용하여, 건조구간 내 온도 변화를 부여하는 방법으로 건조 실험을 하였다. 건조기간동안에 항율건조기간 내 온도 변화를 주었는데, 임계함수율에 도달하기 전까지는 온도가 높을수록 에너지측면과 시간적 측면에서 유리하였으며, 관행 건조 대비 건조시간과 소비전력량 모두 감소하였고 고추 1kg당 건조에 소요되는 에너지를 절약할 수 있으며, 시간당 건조량도 증가 시킬 수 있는 실험결과를 나타냈었다.
10. 건조시간, 건감율 및 시간당 고추건조량은 관행건조방법 대비 흡배기 시스템을 적용한 경우, 건조시간이 17.5% 길어지면서 건감율과 시간당 고추건조량은 각각 14.3%, 14.9% 줄어들었으며, 온도변화를 둔 방법에서는 관행 대비 건조시간이 36.8% 단축됨으로써, 건감율과 시간당 고추건조량이 각각 45.1%, 40% 증가하는 결과를 나타냈다.
11. 농가용 건조기에의 적용 실험에서 연속환기 조건의 실험과 비교하여 습도 변화 건조조건의 경우 건조시간이 길어지는 결과였지만 소요 에너지면에서는 7.54MJ/kg에서 6.29MJ/kg로 16.5% 절감되었다.
12. 농가용 건조기에의 적용 실험에서 습도와 온도 변화 건조조건의 경우에는 건조시간이 거의 동일하면서도 에너지 투입량이 7.54MJ/kg에서 4.81MJ/kg로 36.2% 절감되는 결과를 나타내었다.
13. 관행 대비 습도변화만 설정하였을 경우 캡사이신은 높은 편으로 나타났고, 온도 및 습도를 변화시켰을 경우 당도 값이 다소 낮게 측정되는 것으로 분석되었으며 모든 실험에서 색도는 그다지 차이가 없는 것으로 나타났다. 따라서, 습도 제어만을 했을 경우 품질적인 면에서는 조금 유리하였지만 소요에너지 절감 측면에서 온도와 습도를 제어하는 것이 유리한 것으로 나타났다.
14. 관행의 농가용 건조기의 광열동력비는 744원/kg으로 조사되었는데, 습도제어만 할 경우 광열동력비는 건조 고추 무게당 123 원/kg, 온습도제어일 경우 269 원/kg의 경영비의 절감효과가 있는 것으로 나타났다. 따라서 기존 농가용 농산물 건조기에 기계적인 추가비용없이 경영비를 절감할 수 있어 경제성이 매우 높은 것으로 나타났다
Abstract
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IV. Results and conclusion of the research
The purpose of this study is to develop a system to optimize drying potential energy of the exhausted hot air by changing relative humidity of the air. This study modified the conventional drying method into a drying method changing exhaust cycle and tim
IV. Results and conclusion of the research
The purpose of this study is to develop a system to optimize drying potential energy of the exhausted hot air by changing relative humidity of the air. This study modified the conventional drying method into a drying method changing exhaust cycle and time in order to control the relative humidity of the exhausted hot air during drying process. A valve on the vent was controlled according to a preset time to change the exhaust cycle and time. This study analyzed the influence of the two different types of drying method on the drying characteristics, required energy, and quality of the dried peppers: conventional drying method exhausting hot air continuously and new drying method
controlling exhaust cycle and time. The results of the study are as follows:
(1) Drying characteristics based on exhaust time showed that drying time increased with exhaust time, and specific energy consumption was reduced by 28 % from 18.39 MJ/kg (conventional method) to 13.24 MJ/kg when exhaust time was set to one minute.
(2) Drying characteristics based on heating time showed that drying time increased with heating time and specific energy consumption was reduced by 30 % from 18.39 MJ/kg (conventional method) to 12.87 MJ/kg when exhaust time was set to 22 minutes.
(3) Drying characteristics based on exhaust cycle showed that drying time increased with exhaust cycle, and specific energy consumption was reduced by 31 % from 18.39 MJ/kg (conventional method) to 12.69 MJ/kg when exhaust time was set to one minute and exhaust cycle was set to 22 minutes before drying and 40 minutes after drying.
(4) The quality of the dried red peppers showed that capsaicin, color, and sugar content were high as 34.87 mg/100g, 66.33, and 11.87%, respectively, when exhaust time was set to one minute and exhaust cycle was set to 22 minutes before drying and 40 minutes after drying.
(5) As a result, drying conditions with short exhaust time such as one minute and short exhaust cycle (not as long as 20 - 40 minutes) were efficient in terms of drying time, required energy and quality of the red peppers.
In order to utilize the drying potential energy of the exhausted air during drying process, the conventional drying method was modified into the drying method controlling exhaust cycle and time. The results showed that drying with exhaust cycle of one minute was more efficient in terms of drying time, required energy, and quality of the dried peppers than the one with exhaust cycle of 20 -40 minutes.
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