초록 ▼

Ⅴ. 연구개발결과
1. Millimeter wave(MMW)처리를 이용한 쌀가루의 살균특성을 측정한 결과, MMW 살균처리 공정은 시료에 오염된 초기 미생물 수가 10³ CFU/g 수준이하로 낮은 경우 단시간에 살균 처리하면 마이크로파로 살균처리 한 것보다 미생물수 감소에 매우 효과적인 것으로 나타났다. 쌀가루의 수분함량을 5~6%범위와 11~12%범위로 설정하여 MMW를 주파수 50 GHz,70 GHz, 100 GHz로 조사하였을 때 총균수는 50 GHz 주파수 영역대에서 총균수가 유의적으로 감소하였다.<

Ⅴ. 연구개발결과
1. Millimeter wave(MMW)처리를 이용한 쌀가루의 살균특성을 측정한 결과, MMW 살균처리 공정은 시료에 오염된 초기 미생물 수가 10³ CFU/g 수준이하로 낮은 경우 단시간에 살균 처리하면 마이크로파로 살균처리 한 것보다 미생물수 감소에 매우 효과적인 것으로 나타났다. 쌀가루의 수분함량을 5~6%범위와 11~12%범위로 설정하여 MMW를 주파수 50 GHz,70 GHz, 100 GHz로 조사하였을 때 총균수는 50 GHz 주파수 영역대에서 총균수가 유의적으로 감소하였다.
2. MMW를 이용하기 위해 살균 영역대 주파수 설정함에 있어 곡류 가루인 쌀가루와 대두가 루, 녹두가루를 이용하여 살균특성을 측정한 결과, 밀리미터파를 조사하였을 때 일정 주파수 대를 벗어나게 되면 살균력이 감소하는 영역대가 존재하므로 이에 50 GHz 영역대가 최적영역대로 나타났다. 3가지 균주(Campylobacter jejuni, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus)를 쌀가루에 오염시킨 후 MMW를 주파수 50 GHz로 0, 30, 60, 90, 120sec 처리한 효과는 모든 균에 대하여 유의적으로 차이를 나타내었으며 포장지의 열에 대한 내구성을 고려하여 90초를 밀리미터파의 최적 조사시간으로 선정하였다.
3. 쌀가루에 MMW를 조사하여 각각의 네 가지 포장방법(일반포장, 진공포장, 질소가스포장 및 이산화탄소가스포장)으로 포장하여 저장하였을 때 저장기간에 따른 쌀가루의 총균수를 측정한 결과, 이산화탄소가스로 포장한 경우 총균수가 안전한 수준인 것으로 나타내었다. 저장기간의 증가에 따라 생육된 균의 양과는 일정한 상관관계를 보이지 않았다.
4. 수분함량에 따른 유전체 특성 변화는 유전상수 및 유전손실은 수분함량 증가에 따라 증가하는 경향을 나타내었으나 시료의 종류에 따라 측정 주파수 대역에 따라 약간씩 다른 특성을 나타내었다. 주파수 70 GHz, 100GHz 에서의 유전율과 유전상수는 산물밀도가 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. (삭제) 산물밀도 영향이 수분측정 장치의 정확도에 큰 영향을 줄 것으로 판단된다. 시료의 온도변화에 따른 유전특성은 각 함수율 조건에서 유전상수가 시료의 온도가 증가함에 따라 증가하는 것으로 나타났다.
5. Millimeter wave를 딸기(베리류), 양송이버섯(버섯류), 양상추(엽채류)에 각각의 최적 주파수 54.47GHz 및 53GHz로 0, 30, 60, 300, 900, 1800s로 조사하여 4℃에서 7일 동안 저장하면서 품질특성을 측정한 결과, 딸기, 양송이버섯, 양상추 모두 MMW 조사에 의한 대장균군, 효모 및 곰팡이 그리고 저온균의 증식이 억제되는 경향을 나타내었다. 또한 딸기의 물러짐 지연, 양송이버섯의 갓 개열이 지연되고, 양상추의 생체중량 변화율이 낮게 나타나MMW 조사가 딸기, 양송이버섯, 양상추의 저장성 향상 및 품질유지에 좋은 영향을 미치는 것으로 나타났다.
6. MMW를 주파수 54.67GHz로 감자(근채류)에 0, 30, 60, 300, 900, 1800s로 조사하여 4℃에서 28일(4주) 동안 저장하면서 품질특성을 측정한 결과, 감자의 미생물 증식 억제 및 조직감을 향상 시키는 것으로 나타났다. MMW를 주파수 54.47GHz로 현미(곡류)에 0, 30,60, 300, 600, 1800s 조사하여 발아시킨 후 발아현미의 품질특성을 측정한 결과, MMW에 의해 발아율이 증가하였으며 생리활성 물질이 증가하는 것으로 나타났다.
7. 유효균주의 선택적 고효율 발효제품 개발을 위해 2종의 균주(Bacillus subtilis, Lactobacillus plantarum)에 millimeter wave를 주파수 60GHz, 70GHz로 조사하여 균주의 성장분석을 실시한 결과, 균주의 성장에 MMW가 유의적으로 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
8. 전통발효식품(장류), 유제품, 발효주의 유효균주에 대한 영향 평가로 청국장, 요구르트, 막걸리를 제조하는 전 과정에 MMW를 주파수 60GHz, 70GHz로 조사하여 제품의 품질특성을 측정하였다. 청국장의 품질특성 측정 결과, 점질물의 함량은 주파수 60GHz로 조사한 청국장에서 높게 나타났으며, 아미노태 질소 함량 및 아미노산 함량은 주파수 70GHz로 조사한 청국장에서 유의적으로 높았다.
9. 3종류의 starter(ABY-3, YF-L812, YC-X11)를 각각 접종하여 발효 기간 동안 MMW를 조사하여 제조한 요구르트의 품질특성을 측정한 결과, 3가지 starter와 MMW의 조사에 따른 요구르트의 산도는 0.51~0.61%의 범위로 적정범위보다 낮은 편이였다. 요구르트의 syneresis와 점도는 MMW의 조사 유무 및 주파수에 의한 영향을 나타내지 않았다. YC-X11 starter를 이용한 요구르트의 젖산균이 높게 나타났으며 70GHz(M70) 요구르트의 젖산균이 유의적으로 낮게 나타났다. ABY-3 starter를 접종한 요구르트의 총 아미노산의 함량은 millimeter wave가 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. YF-L812 starter 를 접종한 요구르트의 총 아미노산 함량은 주파수 70GHz로 조사한 요구르트에서 유의적으로 높게 나타났으나 YC-X11 starter를 접종한 요구르트는 70GHz로 조사한 요구르트에서 낮은 함량을 나타내었다.
10. 막걸리의 제조는 2단 담금법으로 30℃에서 5일 동안 발효하였으며, 발효기간 동안 Millimeter wave의 주파수를 60GHz(M60) 및 70GHz(M70)로 조사하여 품질특성을 측정 한 결과, 산도는 발효기간 동안 MMW 조사 및 주파수에 의한 뚜렷한 차이를 나타내지 않았다. 유기산 함량은 발효 종료인 5일째에는 70GHz로 조사한 막걸리에서 아미노산이 높게 나타났다. 알코올 함량은 최종발효시 MMW 조사 막걸리가 control에 비해 높게 나타났으며 MMW 주파수에 따른 유의차를 나타내었다. 당도는 M60의 당도는 control과 M70에 비해 2단 담금 직후를 제외하고 유의적으로 높은 당함량을 나타내었다. 환원당 함량은 M60이 유의적으로 높은 당함량을 나타내었다. 발효기간동안 막걸리의 총균수 및 효모균수는 MMW 조사 유무 및 주파수에 따른 유의차를 나타내지 않았다.

Abstract ▼

Ⅴ. Research Results
1. In Millimeter wave (MMW) applied rice flour, less than 10³CFU/g contaminated microbes were detected, indicating MMW is more effective than microwave insterilization. When different frequencies (50GHz,70GHz,100GHz) of MMW were applied to two rice flour groups (th

Ⅴ. Research Results
1. In Millimeter wave (MMW) applied rice flour, less than 10³CFU/g contaminated microbes were detected, indicating MMW is more effective than microwave insterilization. When different frequencies (50GHz,70GHz,100GHz) of MMW were applied to two rice flour groups (the one of 5 to 6 percent in water content and the other of 11 to 12 percent), 50GHz turned out to be most effective in reducing the total number of bacteria.
2. To find the right MMW frequency for sterilization, rice flour, soybean flour and 녹두 flour were tested. The result showed that exposure to certain MMW frequency ranges rather increases the number of bacteria while exposure to 50 GHz reduces bacteria in flours. Further tests with 50 GHz application are needed. When 50 GHz of MMW were applied to three rice flour groups, each contaminated with Campylobacterjejuni, Staphylococcus aureus and Bacillus cereus, for different amount of time (0, 30, 60, 90 and 120 seconds), each bacterium represented significantly different responses. Time wise, 90seconds seemed optimal, considering thermal resistance of packaging.
3. In order to find the relation between a storage period and bacteria proliferation depending on packaging, MMW treated rice flour was tested in four different packaging (general, vacuum, nitrogen gas, carbon dioxide). The result indicated that bacteria proliferation was least active in carbon dioxide packaging where the number bacteria was at the level that is consider to be safe. Still, no clear evidence was found to conclude that the longer the storage period, the more bacteria grow.
4. When it comes to the relation between dielectric properties and water content, it is safe to say that dielectric constant and dielectric loss factor increase as the water content goes up, even though that may be not the case depending on what flours and frequencies are used. When treated with 70 GHz and 100 GHz of MMW, dielectric properties and dielectric constant displayed a positive correlation with density. As for the relations between dielectric properties and sample temperature, a positive correlation was found between dielectric constant and sample temperature.
5. To the optimal MMW frequency of 54.47 GHz and 53 GHz, mushrooms and cabbages were exposed for different amount of time (0, 30, 60, 300, 900, 1800 seconds) and stored at four degrees Celsius for seven days. In all MMW treated samples, the proliferation of E-coli, yeast, mold and micro appeared to be contained. At the same time, the MMW exposure helped strawberries last longer without mushiness, delayed cracks of a champignon mushroom, kept cabbages’ weight stable, all indicating that the MMW exposure enables the subjects last longer as well as their product quality.
6. With MMW at 54.67 GHz, Potatoes were treated for different amount of time (0, 30, 60, 300, 900, 1800 seconds) and stored at four degrees Celsius for 28 days (four weeks). As a result, subdued microbe proliferation and improved texture properties were observed with time. Meanwhile, to 54.67 GHz of MMW, brown rice was exposed for different amount of time (0, 30, 60, 300, 900, 1800 seconds) before germination. The result demonstrated that the MMW exposure enhanced germination rates and increased physiological activity materials.
7. In order to find the relation between MMW exposure and bacteria growth in an effort to develop selective high efficent fermenteted products of active bactera, MMW at 60 GHz and 70 GHz was applied to two different bacteria’s (Bacillus subtilis, Lactobacillus plantarum). The result showed that the MMW exposure did not have a significant effect on bacteria’s growth.
8. To figure out what effect MMW exposure has on traditional fermented foods, dairy products and fermented beverage, 60 GHz and 70 GHz of MMW was applied to the whole production process of bean pasted soup prepared with ground fermented soybeans yogurt and rice wine. As a result, the bean pasted soup treated with 60 GHzof MMW displayed the highest paste while the bean paste soup treated with 70 GHz of MMW displayed significantly higher amino nitrate nitrogen and amino acid.
9. MMW was applied to three groups of yogurt, each treated with different starters (ABY-3, YF-L812 and YC-X11) during fermentation. The treated yogurt showed 0.51 percent to 0.61 percent of acidity, lower than appropriate levels. The MMW exposure at any frequency did not seem to have any relation with syneresis and viscosity of the yogurt. The YC-X11 applied group showed the highest level of lactic acid while the M70 group showed a significantly lower level of lactic acid. The ABY-3 applied group did not show any change in amino acid content. As for the YF-L812 treated group, when exposed to 70 GHz of MMW, significant amounts of amino acid were found. By contrast, for the YC-X11 applied group, when exposed to 70 GHz of MMW, lower levels of amino acid were found.
10. MMW at 60 GHz(M60) and 70 GHz(M70) was applied to rice wine during fermentation at 30 degrees Celsius for five days by using two step fermentation. Acidity remained quite the same not being affected by MMW exposure at any frequency. The organic acid content went up on the last fifth day in the 70 GHz treated group. The alcohol content was higher in the MMW applied group than in the control group at the final stage of fermentation while different frequencies resulted in different contents. Sugar was significantly higher in the M60 group than in the M60 and control group, except right after two step fermentation two step fermentation. A significantly higher reducing sugar content was found in the M60 group. During fermentation, MMW exposure at any frequency did not affect the total number of bacteria and yeast fungus.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 10
• CONTENTS ... 14
• 목차 ... 15
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 16
• 제 1절 연구개발의 필요성 ... 16
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 19
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 21
• 제 1절 살균 Millimeter Wave System 구축 및 식품가공 공정에 대한 적용기술 개발 ... 21
• 1. Millimeter wave(MMW)의 살균가공기술 ... 27
• 2. 식품군에 따른 밀리미터파(MMW)의 유전특성 ... 33
• 3. 식품살균용 millimeter wave system (MMWS) 개발 ... 38
• 제 2절 저장 Millimeter Wave System 구축 및 식품가공 공정에 대한 적용기술 개발 ... 48
• 1. Millimeter wave(MMW)를 활용한 식품의 생리활성 및 저장성 증진 기술 연구 ... 49
• 2. Millimeter wave(MMW)의 기능성 증진 및 저장 가공기술 연구 ... 55
• 3. 식품군에 따른 millimeter wave 유전 특성 확립 ... 86
• 4. 식품 저장용 Millimeter Wave System(MMWS) 개발 ... 90
• 제 3절 Millimeter Wave System 구축 및 식품가공 공정에 대한 적용기술 개발 ... 101
• 1. 밀리미터파(MMW)의 발효 가공기술 연구 ... 103
• 2. 주파수 영역에 따른 전열 물성 특성시험 ... 130
• 3. 발효식품용 millimeter wave system(MMWS) 개발 ... 133
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 136
• 제 5 장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 137
• 제 1 절 연구개발 성과 ... 137
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 139
• 제 7 장 참고문헌 ... 144
• 별첨 1 특허, 논문, 제품(시장) 분석보고서 ... 146
• 끝페이지 ... 151