초록 ▼

IV. 연구개발결과
(1) 액상 식품에서 자외선-광촉매 살균 시스템 적용
○ 본 연구 과제에서는 자외선-광촉매 살균 기술을 통하여 액상 식품의 영양소나 품질의 손실을 최소화 하는 비열 살균 기술을 개발하고자 하였다.
○ 자외선의 파장 중 단시간 내에 감균 속도와 세포벽의 손상도가 최대로 나타난다고 알려진 UVC를 비가열 처리 공정에 적용하였다. 자외선-광촉매 공정으로 미생물의 처리할 경우, 많은 양의 유리 라디칼이 생성되어 위해미생물의 DNA, RNA, 단백질과 지질을 손상시켜 자외선 단일 처리보다 높은 감균 효과를

IV. 연구개발결과
(1) 액상 식품에서 자외선-광촉매 살균 시스템 적용
○ 본 연구 과제에서는 자외선-광촉매 살균 기술을 통하여 액상 식품의 영양소나 품질의 손실을 최소화 하는 비열 살균 기술을 개발하고자 하였다.
○ 자외선의 파장 중 단시간 내에 감균 속도와 세포벽의 손상도가 최대로 나타난다고 알려진 UVC를 비가열 처리 공정에 적용하였다. 자외선-광촉매 공정으로 미생물의 처리할 경우, 많은 양의 유리 라디칼이 생성되어 위해미생물의 DNA, RNA, 단백질과 지질을 손상시켜 자외선 단일 처리보다 높은 감균 효과를 보였다.
○ 고로쇠의 경우, 자외선-광촉매 시스템을 적용 시, 바실러스 세레우스, 슈도모나스 속이 28〜 35일까지 재생장이 되지 않았다. Batch형 자외선-광촉매 시스템보다 연속형 자외선-광촉매 시스템과 나선형 자외선 시스템에서 더 높은 감균 효과를 보였다. 자외선 노출 시간을 증가 시킬수록 저장 가능 기한이 연장되었다. 천연수액은 일정기간이 지나면 침전물(Cloud)이 생 성되는데, 이는 미네랄(Mg)과 조단백질의 상호작용으로 인한 것으로 사료되며, 자외선 조사량이 클수록 생성이 억제됨을 관찰 할 수 있었다.
○ 과채주스의 경우, 시료의 색이 진할수록 탁도가 높을수록 과채주스가 자외선을 흡수하여 자외선 투과도가 현저히 저하되어 살균 효과가 감소했다. 따라서 탁도가 높은 참외의 경우 살균 효과가 거의 없었지만 수분을 다량 함유하고 있어 투명도가 상대적으로 높은 수박 주스의 경우에는 살균 효과가 있었다. 자외선 시스템을 이용해 살균한 수박의 경우 저장기간이 최대 자외선 조사량, 최소 자외선 조사량 모두에서 각각 37일, 20일이 더 연장되어 자외선 조사량에 따른 순차적 살균 효과가 검중되었다. 자외선-광촉매 시스템을 이용한 살균 방법은 수박 주스의 품질에 거의 영향을 주지 않았다. 자외선-광촉매 시스템을 이용한 오렌지 주스의 살균 효과를 측정했을 때 주스의 탁도가 높기 때문에 15분 이하에서는 염소살균의 효율이 더 높았으나 살균 시간을 20분 이상으로 했을 때 자외선-광촉매 시스템의 효과가 가장 높게 나타났다. 또한 각 처리별 감균 효과가 Mnetics model 설정을 통해 Biphasic model이 적합함을 알 수 있었다. 과채주스의 높은 탁도로 인한 낮은 투과도로 인해 자외선 살균 효율이 낮으므로 케일 주스에서는 자외선-광촉매 시스템과 초고압을 병합 처리하였으며, 이때, 케일 주스 내 호기성 세균이 4 log CFU/mL 감소하고 기존의 염소 살균법에 비해 모든 균에서 추가적으로 1 log이상의 감균 효과를 보였다. 자외선-광촉매 시스템과 초고압 살균 처리를 한 케일 주스의 경우 색도, 페놀 화합물, pH 변화가 안정적으로 유지되었으며 신선 과채의 세척과정에서 자외선-광촉매 시스템을 적용 후 주스화(化)하고 초고압 처리를 병합한다면 미생물제어와 제품 품질 유지에 효과적인 방법이 될 것이라 예상되었다.

○ 식혜의 경우, 연속형 자외선-광촉매 시스템으로 처리 시 미생물의 재생장이 지연되어 효과적으로 미생물을 제어함으로써 냉장 유통을 효을적으로 할 수 있을 것이다. 또한, 자외선- 광촉매 처리에 의해 자가 제조 식혜 또한 저장 가능 기간을 연장할 수 있었다. 자외선 조사량이 높을수록 미생물의 살균력이 중가하였으며, 자외선-광촉매 처리된식혜는 열처리된식 혜보다 색과 pH가 미처리군과 더 비슷하였다. 그러므로 자외선-광촉매 시스템이 식혜의 품질 보존에 효과를 보인 것이다. 관능평가를 통해 선호도를 확인해본 결과, 자외선 조사량이 높을수록 선호도가 떨어졌으며 주원인은 처리 후 변성된 향 때문이었다. 향 분석 결과, 자외선 조사량을 중가 시킬수록 그을린(burnt)냄새가 강하게 나는데 이는 furfural 때문이었다.

○ 동치미액의 경우, 연속형 자외선-광촉매 시스템을 이용한 동치미액의 살균력을 측정한 결과 동치미액의 품질 향상에 높은 효과를 보였다. 나선형 자외선 시스템을 적용하여 살균 처리 했을 때, 동치미액 부패에 문제가 되는 호기성 세균, 젖산균, 그리고 대장균군에서 모두 높은 살균력을 보였다. 탁도, 갈변도, 색도를 통해 자외선-광촉매 살균이 동치미액의 품질에 큰 영향을 주지 않음을 알 수 있었다. 살균 처리 후, 동치미액 내의 Vitamin C 함량이 줄어 들었지만 영양학적으로 큰 문제가 되지 않으므로 자외선 및 초고압 살균 시스템이 동치미 액의 살균에 적합한 것으로 사료되었다. 자외선 시스템과 초고압 처리를 병합 처리했을 때, 상온에서의 저장기간 동안 품질 유지에 뛰어난 효과를 보임. 그러므로 자외선 및 초고압 시스템을 이용한 살균 처리 방법이 동치미액의 상온보관 유통에 적합할 것이라 예상됨.

○ 즉, 액체 시료를 자외선-광촉매 살균 기술에 적용 시킨 결과, 자외선 조사량이 중가할수록, 시료의 유속이 느릴수록 살균력이 중가하는 것이 관찰되었다. 살균 대상의 색이 진할 경우와 탁도가 높을 경우는 시료가 자외선을 흡수하여 자외선의 투과도가 현저히 저하되어 살균 효과가 감소하는 것이 관찰되었다.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

IV. Result of the Research
(1) Application of UV-TiO₂ photocatalysis system on the liquid foods
O UV could be separated by A, B and C, which each has different wavelengths (320, 280, 254 nm). UVC is a very powerful radiation, it inactivates the microorganisms and damages to cell wal

IV. Result of the Research
(1) Application of UV-TiO₂ photocatalysis system on the liquid foods
O UV could be separated by A, B and C, which each has different wavelengths (320, 280, 254 nm). UVC is a very powerful radiation, it inactivates the microorganisms and damages to cell wall of them. Therefore, we chose UVC range and treated with TiO₂, it occurred the better results about microorganisms reduction and quality properties maintenance.

O In case of Gorosoe, when it applied to UV-TiO₂ photocatalysis system, Bacillus cereus, Pseudomonas spp. did not re-grow until 28 〜 35 days. Batch type UV-TiO₂ photocatalysis system had the better sterilizing effect than Continuous type UV-TiO₂ photocatalysis system and Teflon coil type UV system. As increased exposure time of UV, it extended the shelf-life of sample. As time goes by, natural sap makes the cloud, and it was suggested by interaction between Mg and crude protein, it was inhibited upon the upper UV dose.

O In case of fruit & vegetable juice, it has the less sterilizing effect upon the darker in color of samples or the higher turbidity, because samples absorb UV then, they had low penetration ratio about it. So, squeezed melon juice which has high turbidity had less sterilizing effect, however, squeezed watermelon juice which has relatively low turbidity had the opposite effect When applied to UV-TiO₂ photocatalysis system on watermelon case, shelf-life of it extended about 20 〜 37 days. And this technique did not almost affect to quality of watermelon juice. When using UV-TiO₂ photocatalysis system on squeezed orange juice, because of high turbidity it had, chlorine disinfection, conventional method, was more effective for sterilization until less than 15 min whereas, after 20 min, these system was more effective than chlorine method And kine仕c phenomenon of each disinfection method was fitted by Biphasic model. To overcome disadvantage of fruit & vegetable juice (high turbidity), we combined other non-thermal technique, High hydrostatic pressure, with our system to squeezed kale juice, then, it resulted in synergistic effect of sterilization and various parameters of quality compared to UV-TiO₂ photocatalysis system. Therefore, our system applies to washing process of fresh fruits & vegetables after then, treats High hydrostatic pressure to samples and squeezing them to make juice, these processes will novel technique for controlling microorganisms and maintaining product quality.

O In case of Sikhye, when applied to Continuous type UV-TiO₂ photocatalysis system, microorganisms re-grew slowly thus it means this technique is more effective for controlling microorganisms then it can be effective at cold storage. And also, shlef-life of home-made Sikhye was extended than untreated sample. As increased UV dose, it had the better sterilizing effect of microorganisms, and UV-TiO₂ photocatalysis treated Sikhye was similar to untreated sample as compared to heat treatment in color and pH. Therefore, this system is suitable for preserving the quality of sample. And we investigated the sensory test through some panels then, they prefer the sample treated lower UV dose, because of changing flavor(bumt) of it after treatment So we investigated the flavor analysis using GC-0, and knew the causative material of this phenomenon is furfural.

O In case of Dongchimi，when it was applied to Continuous type UV-TiO₂ photocataysis system, it had a better sterilizing effect And also, applied to Teflon-coil type UV system, it had a good sterilizing effect： Total aerobic bacteria, Lactic acid bacteria and coliforms. Through the results of turbidity, browning and color differences, UV-TiO₂ treatment does not change quality properties a lot After treatment, content of Vitamin C decreased, but it did not damage significantly to samples. And combined treatment of Teflon-coil type UV system and High hydrostatic pressure had a good maintaining quality during storage at room temperature. Therefore, these combined treatment is suitable to storage and distribution of Donchimi at room temperature.

O In conclusion, when applied to UV-TiO₂ photocatalysis system on the liquid foods, it has the better sterilizing effect upon the upper UV dose or the slower flow rate. In other hands, it has the less sterilizing effect upon the darker in color of samples or the higher turbidity, because samples absorb UV then, they had low penetration ratio about it.

(출처 : SUMMARY 8p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 11
• 목차 ... 14
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 17
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 20
• 제3장 연구개발 수행내용 및 결과 ... 23
• 제1절 자외선 살균 시스템 구축 원리 및 과정 ... 23
• 1. 연속형 자외선-광촉매 시스템 ... 23
• 가. 자외선-광촉매 시스템의 작용 원리 ... 23
• 나. 이산화티탄(TiO₂)의 분석학적 관찰 ... 24
• 다. 자외선-광촉매 시스템의 장·단점 ... 26
• 라. 광촉매 처리 시 자외선 조사량 계산 ... 26
• 마. 주사전자현미경(SEM)을 통한 자외선-광촉매 시스템의 살균 효과 ... 27
• 2. 나선형 자외선 살균 시스템 ... 28
• 가. 나선형 자외선 살균 시스템의 원리 ... 28
• 나. 나선형 자외선 살균 시스템의 장·단점 ... 29
• 다. 자외선 처리 시 조사량 계산 ... 29
• 3. Batch형 자외선-광촉매 시스템 ... 29
• 가. Batch형 자외선-광촉매 살균 시스템의 원리 ... 30
• 나. Batch형 자외선-광촉매 살균 시스템의 장·단점 ... 30
• 다. 광촉매 처리 시 조사량 ... 30
• 라. 주사전자현미경(SEM)을 통한 자외선-광촉매 시스템의 살균 효과 ... 31
• 제2절 고로쇠 수액의 자외선-광촉매 살균 시스템 ... 32
• 1. 시중 유통되는 고로쇠 수액의 미생물 오염도와 저장성 조사 ... 32
• 2. 고로쇠 수액의 자외선-광촉매 처리 조건에 따른 살균 효과 비교 ... 32
• 가. 연속형 자외선-광촉매, 나선형 자외선 시스템 처리 시 살균 효과 비교 ... 32
• 나. 각 시스템별 최적화(연속형, 나선형, Batch형 시스템) ... 34
• 다. 가열 살균 후 미생물 변화 ... 36
• 3. 고로쇠 수액의 자외선-광촉매 살균 방법에 따른 품질 특성 비교 ... 37
• 4. 결론 ... 42
• 제3절 과채주스의 자외선-광촉매 살균 시스템 ... 43
• 1. 과채주스의 미생물 오염도 조사 ... 43
• 2. 과채주스의 자외선 살균 방법에 따른 살균 효과 및 품질 특성 비교 ... 43
• 가. 착즙한 참외 주스의 연속형 자외선-광촉매 시스템에 따른 살균 효과 및 품질 변화 비교 ... 43
• 나. 착즙한 오렌지 주스의 Batch형 자외선-광촉매 시스템에 따른 살균 효과 비교 및 kinetic model 설정 ... 46
• 다. 착즙한 수박 주스의 나선형 자외선 시스템에 따른 살균 효과 및 품질 변화 비교 ... 49
• 3. 과채주스의 자외선-광촉매 시스템과 초고압 처리에 따른 살균 효율 및 품질 특성 비교 ... 51
• 가. 착즙한 케일 주스의 Batch형 자외선-광촉매 시스템에 따른 살균 효과 비교 ... 51
• 나. 착즙한 케일 주스의 Batch형 자외선-광촉매 시스템과 초고압 처리에 따른 살균 효과 비교 ... 53
• 다. 착즙한 케일 주스의 Batch형 자외선-광촉매 시스템과 초고압 처리에 따른 품질 변화 비교 ... 55
• 4. 결론 ... 58
• 제4절 식혜의 자외선-광촉매 살균 시스템 ... 60
• 1. 시중 유통되는 식혜의 미생물 오염도 조사 ... 60
• 2. 식혜의 자외선-광촉매 처리 조건에 따른 살균 효과 비교 ... 61
• 3. 식혜의 자외선-광촉매 살균 방법에 따른 품질 특성 비교 ... 65
• 4. 결론 ... 78
• 제5절 동치미액의 자외선-광촉매 살균 시스템 ... 79
• 1. 동치미액에 존재하는 유효 미생물 확인 ... 79
• 가. 발효 관련 미생물의 유무와 균수 측정 ... 79
• 나. 동치미액의 미생물 오염도 확인 ... 79
• 2. 동치미액의 자외선 처리 조건에 따른 살균 효과 비교 ... 79
• 가. 연속형 자외선-광촉매 시스템을 이용한 살균 효과 비교 ... 79
• 나. 나선형 자외선 시스템과 초고압 처리를 이용한 살균 효과 비교 ... 80
• 3. 동치미액의 자외선 처리 조건에 따른 품질 특성 비교 ... 85
• 가. 연속형 자외선-광촉매 시스템을 이용한 품질 변화 비교 ... 85
• 나. 나선형 자외선 시스템과 초고압 처리를 이용한 품질 변화 비교 ... 86
• 4. 나선형 자외선 시스템과 초고압 처리를 적용한 동치미액의 관능평가 ... 89
• 5. 결론 ... 90
• 제4장 목표달성도 및 관련분야의 기여도 ... 91
• 제5장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 95
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 98
• 제7장 연구시설·장비 현황 ... 100
• 제8장 참고문헌 ... 101
• 끝페이지 ... 102