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한국산업식품공학회> 산업식품공학> 연구논문 : 코로나방전플라즈마제트장치의 조업특성과 살균력

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연구논문 : 코로나방전플라즈마제트장치의 조업특성과 살균력

Operational Characteristics and Microbial Inactivation Performance of Corona Discharge Plasma Jet System

목철균 ( Chul Kyoon Mok ) , 이태훈 ( Tae Hoon Lee )
  • : 한국산업식품공학회
  • : 산업식품공학 17권3호
  • : 연속간행물
  • : 2013년 08월
  • : 266-270(5pages)
피인용수 : 12건

(자료제공: 네이버학술정보)

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코로나방전플라즈마제트(CDPJ) 생성장치를 제작하여 조업특성을 조사하고 비가열살균기술로서의 활용가능성을 탐색하고자 E. coli를 대상으로 살균성능을 조사하였다. CDPJ장치는 전력공급장치, 변압기, 전극, 송풍기, 시료처리부 등 다섯 부분으로 구성하였다. 전압 10.0-20.0 kV의 직류전기를 10.0-45.0 kHz 구형파 펄스형태로 텅스텐리드 전극에 투입함으로써 코로나방전 플라즈마를 생성하고 동시에 전극사이로 강한 공기를 주입함으로써 하부방향으로 토출하는 플라즈마제트를 생성하였다. CDPJ 처리는 플라즈마 토출구 하부에 처리대상 물체를 위치하고 일정시간 처리하는 방식으로 시행하였다. 주파수를 높일수록 다량의 전류가 유입되었고, 비례하여 전력소비량도 증가하였다. 플라즈마 생성을 위한 임계전류는 1.0 A, 임계주파수는 32.5 kHz이었으며, 1.5 A 이상 40.0 kHz 이상에서 안정적인 플라즈마제트가 생성되었다. 플라즈마제트의 길이는 전류에 따라 증가하였고, 2분 이하 처리 시 대상물체의 표면온도 상승은 25oC를 하회하였다. E. coli 살균력은 전류세기에 비례하여 증가하였고, 전류 1.5 A에서 1분간 CDPJ처리에 의해 4.5 log 이상의 살균효과를 보였으며, 살균패턴은 2단계 1차 반응으로 확인되었다.
A corona discharge plasma jet (CDPJ) treatment system was fabricated and its operation characteristics were determined. Also the microbial inactivation efficacy of CDPJ was evaluated in order to explore its potentialities as a nonthermal sterilization technology. The system consisted of power supply, transformer, electrode assembly, air blower, and sample treatment plate. Plasma was generated by corona discharge between tungsten lid electrodes with air stream blowing at high speed resulting in downward plasma ejection as a jet. Higher currents and, consequently, greater power were required for the plasma generation as the frequencies increased. Plasmas were generated at a current greater than 1.0 A and frequencies over 32.5 kHz. Stable plasma jets were acquired when the current and the frequency exceeded 1.5 A and 40.0 kHz. Plasma jet length was extended with the current strength. The maximum temperature increased after a 2 min treatment was less than 25oC regardless of the current strength, indicating that the technology belonged to the non-thermal processing category. The CDPJ inactivation effect against Escherichia coli increased with the current strength. More than 4.5 log reduction was achieved by 1 min treatment at 1.5 A. The inactivation pattern fitted to a 2-stage 1st order reaction model.

UCI(KEPA)

I410-ECN-0102-2014-500-001991519

간행물정보

  • : 공학분야  > 화학공학
  • : KCI등재
  • :
  • : 계간
  • : 1226-4768
  • : 2288-1247
  • : 학술지
  • : 연속간행물
  • : 1997-2020
  • : 1056


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1연구논문 : 한국산 6조 보리를 이용한 맥주 발효 Kinetics 특성

저자 : 김지효 ( Ji Hyo Kim ) , 김지현 ( Ji Hyun Kim ) , 이승주 ( Seung Ju Lee ) , 홍광원 ( Kwang Won Hong ) , 권영안 ( Young An Kwon ) , 박종철 ( Jong Chul Park ) , 김왕준 ( Wang June Kim )

발행기관 : 한국산업식품공학회 간행물 : 산업식품공학 17권 3호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 189-197 (9 pages)

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본 연구는 6조 보리를 이용하여 양조한 맥주의 발효 중 여러 특성의 변화를 측정하여 6조 보리 맥주의 제품 가능성을 확인해 보았다. 실험은 2조 보리 1종과 6조 보리4종을 이용하여 제맥, 당화, 발효 공정을 통해 맥주를 제조하였으며, 제조 공정 중 발효 특성의 변화를 확인하였다. 발효 특성 항목으로 효모의 생육, 비중, 색도, 거품 안정성, free amino acid, 13개의 관능 속성 변화를 측정하였고, 최종 제품인 맥주의 알코올 함량, 쓴맛, 탁도, diacetyl을 측정하였다. 결과적으로 6조 보리인 다향이 2조 보리인 진양과 발효 kinetics 특성이 가장 유사하게 나타나 맥주 제조에 적합한 것으로 나타났다.

2연구논문 : 냉동 저장에 따른 제빵용 밀가루 반죽의 물리적 특성 변화

저자 : 임종빈 ( Jong Bin Lim ) , 이승영 ( Seung Young Lee ) , 한정숙 ( Jung Sook Han ) , 유상호 ( Sang Ho Yoo ) , 이수용 ( Su Yong Lee )

발행기관 : 한국산업식품공학회 간행물 : 산업식품공학 17권 3호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 198-202 (5 pages)

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본 연구에서는 냉동저장에 따른 제빵용 밀가루 반죽의 물리적 특성 변화를 분석하기 위하여, 냉동생지를 제조 후2주간 -20oC에서 냉동 저장하면서 신장특성, 텍스처, 부피, 색상 등의 품질 특성을 측정하고 이를 냉동저장을 하지 않은 대조구와 비교하였다. Extensograph를 활용하여 냉동저장한 밀가루 반죽은 신장도와 신장저항도가 증가하였으며 R/E도 증가함을 확인하였다. 냉동생지를 이용하여 빵을 제조한 경우 빵의 부피는 감소하고, 이에 따라 경도는 증가하였고 대조구와 비교하여 어두운 표면이 관찰되었다. 이러한 본 연구의 결과는 냉동 저장 반죽을 이용한 제품제조 시 냉동생지의 물리학적 특성을 파악하여 그 품질을 개선 및 보완하는데 필요한 기초 자료로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

3연구논문 : 국내산 주요 쌀보리 전분의 이화학적 성질에 대한 연구

저자 : 정용선 ( Yong Seon Jeong ) , 김정원 ( Jeong Won Kim ) , 이의석 ( Eui Seok Lee ) , 한영이 ( Young Yi Han ) , 길나영 ( Na Young Gil ) , 이미자 ( Mi Ja Lee ) , 이규희 ( Gyu Hee Lee ) , 홍순택 ( Soon Taek Hong )

발행기관 : 한국산업식품공학회 간행물 : 산업식품공학 17권 3호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 203-211 (9 pages)

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본 연구는 국내산 쌀보리(새쌀, 새찰, 흰찰보리) 전분의 이화학적 특성 및 이들 전분 현탁액의 가열에 따른 호화 양상 및 레올로지 특성에 대해 연구하였다. 새쌀보리 전분은 아밀로스 함량이 새찰 및 흰찰보리 전분에 비해 높았으며, 물결합력은 낮았다. 팽윤력은 전반적으로 새쌀보리 전분이 새찰 및 흰찰보리 전분에 비해 낮았고 80oC 이상의 고온에서 급격히 증가하는 특성을 보인 반면, 새찰 및 흰찰보리 전분은 온도의 증가와 더불어 일정하게 증가하였다. 용해도는 새쌀보리 전분이 새찰 및 흰찰보리 전분에 비해 낮았으며, 세 전분 모두 80oC 이상의 고온에서 급격히 증가하였다. 전분 입자의 표면형태는 품종에 관계없이 모두 납작한 원형의 큰 입자와 불규칙적인 구의 형태인 작은 입자로 이루어져 있었다. 전분의 입도분포는 세 품종 모두 큰 입자 및 작은 입자로 구성되어 나타나는 bimodal 분포를 나타냈다. DSC 분석을 통한 전분의 열적특성에 있어서 새쌀보리 전분의 To가 62.25oC로 새찰(63.75oC) 및 흰찰보리 전분(62.53oC)에 비해 낮았으며, 호화온도 범위(To-TC)는 새찰, 흰찰, 새쌀보리 전분 순으로 높게 나타났다. RVA 및 small-deformation measurement로 부터 새쌀보리 전분은 높은 강도의 겔을 형성하는 반면에 노화되기 쉬우며, 찰보리 전분(새찰 및 흰찰보리 전분)은 겔 강도는 낮으나 쌀보리전분에 비해 현저히 낮은 노화특성을 나타낼 것으로 사료되었다.

4연구논문 : 찰벼 품종별 이화학적 특성 및 물성 비교

저자 : 유재수 ( Jae Soo Yoo ) , 박현수 ( Hyun Su Park ) , 조영찬 ( Young Chan Cho ) , 김보경 ( Bo Kyeong Kim ) , 하기용 ( Ki Young Ha )

발행기관 : 한국산업식품공학회 간행물 : 산업식품공학 17권 3호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 212-218 (7 pages)

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찰벼 품종별 이화학적 특성과 취반 후의 물성을 비교하였다. 조단백질 함량은 5.9-7.2% 범위를 나타냈고, 조지방과 조회분 함량은 각각 0.8-2.0%, 0.3-0.6% 메벼와 비슷한 경향이었다. 아밀로오스 함량은 1.79-1.93% 범위로 품종 간유의한 차이는 없었다. 물결합 능력은 자포니카 품종 중 화선찰이 가장 높고 신선찰이 낮았으며, 통일계인 한강찰이 낮아 전분 입자의 내부적인 치밀도가 높음을 예상할 수 있었다. 알칼리붕괴도는 품종 중 백설찰이 가장 높고, 신선찰이 낮았다. 아밀로그람 특성에서 호화개시온도는 품종 중백설찰이 가장 낮고 화선찰과 상주찰이 높았으며, 최고점도, 강하점도 및 최종점도는 한강찰이 높았다. 치반점도는 모든 품종이 메벼보다 낮아 노화가 느리게 진행됨을 예상할 수 있었고, 한강찰이 가장 낮았다. 찹쌀 전분입자의 X선 회절도는 전형적인 A pattern이었고, 결정화도는 한강찰벼가 가장 높고 화선찰이 가장 낮았다. 취반 후의 물성 중노화의 정도를 나타내는 경도는 저장시간이 경과됨에 따라 증가되었고, 시간에 따른 변화의 폭은 한강찰이 가장 커 노화도가 높은 품종이었다.

5연구논문 : 보리 첨가가 굳음방지기술 이용 가래떡의 텍스처와 관능적 특성에 미치는 효과

저자 : 이준우 ( Jun Woo Lee ) , 배인영 ( In Young Bae ) , 김홍술 ( Hong Sul Kim ) , 오임경 ( Im Kyung Oh ) , 김명환 ( Myung Hwan Kim ) , 한귀정 ( Gwi Jung Han ) , 이현규 ( Hyeon Gyu Lee )

발행기관 : 한국산업식품공학회 간행물 : 산업식품공학 17권 3호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 219-225 (7 pages)

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본 연구에서는 떡 굳음방지기술의 적용하여 저장성이 개선된 건강지향형 잡곡 떡을 제조하기 위하여 멥쌀의 일부를 보리 분말 0, 15, 30, 45%로 대체한 가래떡을 제조한 후 4oC에서 3일간 저장하면서 수분, 색도, 텍스처 및 기호도 검사를 수행하였고, 이들간의 상관성을 분석하였다. 떡 굳음방지기술을 적용하여 제조한 가래떡의 경도는 보리 분말로 45% 대체한 가래떡을 제외하고 저장 기간이 경과하였음에도 경도 증가가 억제되었다. 색도는 보리 분말 대체량이 증가할수록 명도(L값)는 감소하고, 적색도(a값) 및 황색도(b값)는 증가하였다. 떡 굳음방지기술을 적용한 가래떡의 전반적인 기호도는 제조 직후에는 보리 분말을 함유하지 않은 가래떡이 가장 높은 결과를 보였으며, 보리 분말대체량이 증가할수록 전반적 기호도는 저하되었으나, 보리 분말 0, 15% 대체 가래떡은 저장 3일 후 유의적 차이가 없었다. 가래떡의 기계적 및 관능적 품질 특성 간의 상관관계를 분석한 결과, 가래떡의 전반적인 기호도는 수분 함량과 높은 양의 상관관계를 보였고, 제조 직후와 저장 3일후 기호도 평가에서는 각각 경도와 점착성이 높은 음의 상관성을 나타내었다(p < 0.01). 이상과 같이, 굳음방지기술을 적용한 보리 분말 대체 가래떡의 저장 후 노화지연, 기계적 텍스처 및 관능적인 기호도를 고려할 때 보리 분말 대체량 15%가 적합한 것으로 사료된다.

6연구논문 : 동부, 녹두, 올방개 전분으로 제조한 묵의 이화학적 및 관능적 특성

저자 : 김수현 ( Soo Hyun Kim ) , 안정희 ( Jeung Hee An ) , 정강현 ( Kang Hyun Chung )

발행기관 : 한국산업식품공학회 간행물 : 산업식품공학 17권 3호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 226-232 (7 pages)

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동부, 녹두, 올방개 전분의 호화특성을 알아보고, 3가지 전분으로 제조한 묵의 texture를 비교하여 보았다. 고속호화점도계(RVA)를 이용하여 3가지 전분의 호화패턴 측정결과, 동부전분과 녹두전분은 유사한 패턴을 나타내었고, 올방개 전분은 유의적으로 높은 최고점도(peak viscosity)값과 breakdown값을 나타내었다. 전분의 색상이 묵 제조시 어떠한 영향을 나타내는지 확인하기 위해 묵의 색도를 측정하였다. 밝은 정도를 나타내는 L값의 경우, 동부묵과 녹두묵이 유사하게 나타났고, 올방개묵은 유의적으로 낮게 나타났고, a값과 b값은 가장 높게 나타났는데 올방개를 첨가한 묵의 색도도 유사한 경향을 보여 주었으며, 이는 전분의 색이 묵의 색에 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다. 또한, texture analyser를 이용하여 3가지 전분으로 제조한 묵의 texture특성을 비교하였다. 동부묵과 녹두묵의 hardness는 각각 1083.03 g, 980.95 g로 유사한 값을 나타내었고, 올방개묵은 499.43 g으로 유의적으로 낮은 값을 나타내었다. 호화특성과 texture특성이 다른 올방개 전분을 나머지 두 가지 묵에 첨가하였을 때 묵의 변화를 알아보기 위해 동부묵과 녹두묵에 올방개 전분을 0, 10, 20 및 30%첨가하여 hardness와 관능평가를 진행하였다. 관능평가결과, 동부묵의 경우 올방개 전분 첨가량에 따라 유의적인 hardness값의 변화를 나타내지 않았으나, 녹두묵은 20%이상 첨가시 hardness값이 유의적으로 낮아졌다. 전반적인 기호도의 경우에도 동부묵은 유의차가 없었으나, 녹두묵은 올방개전분 첨가량이 증가할수록 값이 높아지는 경향을 나타내었다. 따라서 호화특성 및 texture특성이 다른 올방개 전분을 녹두묵에 20%이상 첨가시 묵의 관능 및 물성이 변화되는 것을 알 수 있었다. 올방개 전분이 첨가된 묵과 첨가되지 않은 묵의 저장 중 hardness변화를 측정하였다. 올방개 전분을 30%첨가한 녹두묵과 첨가하지 않은 녹두묵, 올방개묵의 3가지 묵을 25oC와 35oC에 10일간 저장하면서 hardness를 측정하였다. 측정결과, 올방개묵과 올방개 전분을 30%첨가한 녹두묵은 25oC와 35oC 모두 10일간 유의적인 변화를 나타내지 않았으나, 올방개 전분을 첨가하지 않은 녹두묵의 경우 25oC 저장 4일-8일차부터 유의적으로hardness가 상승하는 것을 확인 할 수 있었다. 따라서, 올방개 전분을 첨가하여 혼합묵 형태로 제조할 경우 hardness가 낮은 묵의 제조가 가능하며, 저장기간 중 묵의 물성변화를 최소화 할 수 있다는 것을 확인하였다.

7연구논문 : 충전용 유지의 종류가 데니쉬 페이스트리의 품질 특성에 미치는 영향

저자 : 최은혜 ( Eun Hye Choi ) , 강태영 ( Tai Young Kang ) , 조혜영 ( Hye Young Cho ) , 임무혁 ( Moo Hyeog Im ) , 심순미 ( Soon Mi Shim ) , 고상훈 ( Sang Hoon Ko )

발행기관 : 한국산업식품공학회 간행물 : 산업식품공학 17권 3호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 233-237 (5 pages)

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데니쉬 페이스트리의 유지는 반죽과 결합하여 수분증발 속도를 늦춰주고 부피를 증대시키는 효과가 있으며 유지의 종류에 따라 데니쉬 페이스트리의 품질이 다르다. 유지의 종류에 따라 다른 데니쉬 페이스트리의 특성을 비교한 결과, 쇼트닝을 충전용 유지로 이용한 데니쉬 페이스트리는 가장 작은 부피와 가장 큰 경도와 점탄성을 보여주었으며 단면을 잘라 비교하였을 때 상대적으로 크고 불규칙한 기공을 나타내었다. 반면 버터를 충전용 유지로 이용한 데니쉬 페이스트리는 비교적 큰 부피와 작은 경도를 갖는 것을 보아 매우 부드러운 질감을 가졌으며 조밀하고 균일한 크기의 기공을 나타냈다. 따라서 버터, 마가린, 쇼트닝을 이용하여 데니쉬 페이스트리를 제조 시 버터를 이용하였을 때 가장 좋은 품질의 데니쉬 페이스트리를 제조할 것으로기대된다.

8연구논문 : 쌀 전분 첨가 옥수수, 감자, 고구마 전분 및 밀가루의 RVA 호화특성

저자 : 이향미 ( Hyang Mi Lee ) , 이영택 ( Young Tack Lee )

발행기관 : 한국산업식품공학회 간행물 : 산업식품공학 17권 3호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 238-244 (7 pages)

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가공식품의 원료로 널리 사용되고 있는 옥수수, 감자, 고구마 전분에 멥쌀 및 찹쌀로부터 분리한 전분을 일부(10-30%) 대체하여 신속점도측정기(RVA)로 호화특성을 조사하였다. 쌀 전분은 호화개시온도가 옥수수, 감자, 고구마전분에 비해 낮았고 페이스트 점도가 타 전분에 비해 낮은 경향이었다. 멥쌀 전분의 호화개시온도는 찹쌀 전분에 비해높았으며 최고점도, breakdown이 보다 높게 나타났다. 옥수수 전분에 멥쌀 및 찹쌀 전분을 10-30% 대체하여 RVA호화양상을 측정한 결과 쌀 전분의 첨가는 RVA 최고점도, trough 점도를 증가시켰으나 최종점도에는 큰 증가세를 보이지 않아 setback은 다소 감소하는 경향이었다. 찰옥수수전분에 쌀 전분의 첨가는 옥수수 전분과는 달리 RVA 최고점도를 감소시켰으며 최종점도는 증가세를 나타내setback이 증가하는 것으로 나타났다. 감자 전분에 쌀 전분의 첨가는 최고점도, trough 점도, 최종점도를 다소 감소시켰으나 여전히 높은 점도를 유지하는 것으로 나타났으며 setback 역시 여전히 낮게 유지됨을 보여주었다. 고구마 전분에 쌀 전분의 첨가는 전분 paste의 최고점도, trough, 최종점도가 감소하는 결과를 초래하였다. 밀가루에 쌀 전분을 대체시에 멥쌀 전분은 밀가루의 페이스트 점도를 증가시키는 반면에 찹쌀 전분은 전반적으로 점도를 감소시키는 것으로 나타났다.

9연구논문 : 감압방전플라즈마를 이용한 Salmonella Typhimurium 살균과 계란의 위생성 향상

저자 : 목철균 ( Chul Kyoon Mok ) , 송동명 ( Dong Myung Song )

발행기관 : 한국산업식품공학회 간행물 : 산업식품공학 17권 3호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 245-250 (6 pages)

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계란의 비열살균기술을 개발하고자 생성기체를 달리한 감압방전플라즈마(low-pressure discharge plasma, LPDP) 처리에 의한 Salmonella Typhimurium 살균패턴을 조사하였고 이를 활용한 계란의 위생성 향상기법을 모색하였다. 플라즈마 생성기체를 달리하여 생성한 LPDP 처리 시 S.Typhimurium 살균력은 공기플라즈마가 가장 우수하였으며, 산소플라즈마, 질소플라즈마 순으로 낮아졌다. 공기를 사용한 LPDP의 처리시간별 S. Typhimurium의 살균효과는 2분, 5분, 10분 처리에 의해 각각 4, 6, 6.5 log 정도로 나타났다. 계란껍질의 S. Typhimurium에 대한 살균효과도 공기플라즈마가 가장 양호하였으며, 살균효과는 유리표면에 비해 약간 저하되어 5분 처리에 의해 3 log 정도 감소하였다. LPDP처리 시 계란표면의 온도상승은 10oC 이하로 미미하였으며, 계란의 흰자와 노른자 모두 변성되지 않았다. 이러한 결과로부터 LPDP는 계란의 품질을 저하하지 않으면서 안전성을 향상하는 비가열살균기술로 활용 가능함을 확인하였다.

10연구논문 : 고전압 펄스 전기장 처리에 의한 우유 단백질과 물리화학적 특성의 변화

저자 : 이설희 ( Sul Hee Lee ) , 김건 ( Gun Kim ) , 박영서 ( Young Seo Park1 )

발행기관 : 한국산업식품공학회 간행물 : 산업식품공학 17권 3호 발행 연도 : 2013 페이지 : pp. 251-258 (8 pages)

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Pulsed electronic field(PEF) 처리에 의한 우유 단백질과 물리화학적 특성의 변화를 확인하기 위하여 원유, 탈지유, HTST, LTLT, UHT 우유를 PEF 처리하였다. 시료 중의 단백질을 SDS-PAGE로 확인하였을 때, PEF 처리에 의한 우유 단백질의 변성은 관찰할 수 없었다. Differential scanningcalorimetry(DSC)로 우유 단백질의 열변성 정점 온도(Td)를 분석한 결과, 탈지유를 65oC에서 PEF 처리하였을 때 Td가87.66oC에서 97.18oC로 증가하여 PEF 처리가 우유 단백질의 변성에 영향을 미치는 것을 확인하였다. PEF 처리에 의한 alkaline phosphatase, protease, lactoperoxidase의 잔존효소활성을 측정한 결과, 원유와 탈지유에서 alkaline phosphatase는 PEF 처리에 의해 효소활성이 감소하였다. 또한 protease와 lactoperoxidase의 활성은 PEF 처리에 의해 영향을 받지 않았다. 65oC에서 PEF 처리한 원유는 처리하지 않은 원유보다 높은 갈색도를 나타내었으나, 기타 우유는 PEF에 의한 유의적인 차이가 없었다. 우유를 PEF 처리하였을 경우 산도의 변화는 관찰되지 않았고 pH의 경우에도 PEF 처리 여부에 따라 유의적인 차이는 있었으나 크게 변화하지는 않았다.

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NICE (News & Information for Chemical Engineers)
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