KR100397253B1

KR100397253B1 - 액상식품의 고온 및 저온 겸용 연속살균장치

Info

Publication number: KR100397253B1
Application number: KR10-2000-0065200A
Authority: KR
Inventors: 최광수; 최청; 최종동; 정현채; 권광일; 임무혁
Original assignee: 학교법인 영남학원
Priority date: 2000-11-03
Filing date: 2000-11-03
Publication date: 2003-09-13
Also published as: KR20020034717A

Abstract

본 발명은 액상식품의 고온 및 저온 겸용 연속살균장치에 관한 것으로 원료공급탱크(10)에 펌프(11)가 연결되어 있어 원료를 고압살균솥(20) 하단부로부터 정량적으로 주입하여 고압살균솥(20) 내부의 가열관(21)으로 공급한 다음 상기 가열관 (21)의 말단에 장착된 잠금장치Ⅰ(25)를 개방하여 체류장치(30)를 거치지 않고 냉각장치(40)로 이동되도록 하여 저온연속살균을 실시하거나 또는 잠금장치 Ⅱ(26)를 개방하여 체류장치(30)을 거치게 함으로써 살균시간이 두배로 연장되도록 하여 고온연속살균을 실시할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Description

액상식품의 고온 및 저온 겸용 연속살균장치{Continuous high temperature cum low temperature sterilization apparatus for liquid foods}

본 발명은 액상식품의 고온 및 저온 겸용 연속살균장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 본 발명은 액상식품의 제조를 위해 원료공급탱크(10)와 고압살균솥20)과 체류장치(30)와 냉각장치(40) 및 살균제품보관탱크(50)로 구성된 고온 및 저온 겸용 연속살균장치에 관한 것이다.

식품의 살균장치로는 대한민국 특허 등록번호 제 1998-153367호, 제 1998- 153368호 및 대한민국 특허 공개번호 1998-25138에 대기압 보다 높은 압력하에서 가열살균하는 식품의 살균장치에 대해 공지된 바 있다.

또한, 액상식품의 살균장치로는 대한민국 실용신안 등록번호 제 2000-0197 644호에 두유제조용 살균장치가 공지된 바 있다. 일반적으로 액상식품의 살균장치는 스테인레스 통체내에 살균관이 코일형으로 장착되어 있고 상기 살균관에 스팀을 공급함으로써 초고온 순간살균이 이루어지도록 되어 있다. 그러나, 액상식품의 고온 및 저온 겸용 연속살균장치에 대해 공지된 바가 없다.

한편, 우리나라의 액체발효 식품으로는 간장, 발효주 등을 들 수 있는데, 재래간장의 경우 자연 접종균에 의하여 만들어진 메주와 소금물로 간장덧을 담그고 2∼3개월간 숙성시킨 다음 간장과 된장으로 분리하여 제조한다. 상기 분리된 간장은 장달이기를 하게되는데 그 목적은 간장의 살균, 이취제거, 간장의 독특한 맛과 향기와 색을 내는 동시에 간장을 졸이기 위함이었다. 상기 재래간장의 주된 단백질 분해 미생물인 바실러스 서브틸러스(Bacillus substulisvar.globigii)는 100℃에서의 가열살균시간인 F_100℃값은 105분, F_95℃값은 206분, F_90℃값은 1282분이며 가열살균시간을 1/10으로 단축시키는데 요하는 온도차인 Z값은 9.2℃이고, 가열살균온도를 10℃올릴때의 살균 속도비인 Q₁₀값은 12.2로서 대단히 내열성이 큰 미생물이므로 고온단시간 살균이 필요하다.

우리나라 간장과는 달리 아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae)와 같은 곰팡이를 주 분해균으로 사용하여 코지를 만들어 shoyu를 제조하는 일본에서도 화입(火入)이라 하여 살균공정을 거쳐 제품화시키고 있다. 일본 shoyu의 화입은 보통 80℃ 전후에서 1∼2시간 처리함으로써 shoyu중의 대부분의 미생물을 사멸시킨다. 그러나 바실러스(Bacillus)속 세균의 포자는 이 온도에서 사멸되지 않고 남아서 그대로 제품으로 이행된다고 보고되어 있다(芳賀宏(1971) 釀協. 66, 1034., 秋葉朝一郞, 氏家冬深, 橫山繁(1957) 調味科學 4(4). 1). 일본 shoyu내의 세균포자수는 10^5-6/g 존재한다고 보고되어 있으며(秋葉朝一郞, 氏家冬深, 橫山繁(1957) 調味科學 4(4). 1, 芳賀宏遠藤勝之(1971) 調味科學 18(2), 14) 花岡등은 일본간장의 고온단시간살균에 의하여 무균 shoyu의 제조법을 보고한 바 있다 (花岡嘉夫, 齊藤伸生, 橫塚保(1970) 食品工業 13(14), 81.(1972) 調味科學 19(4), 11).

본 발명자들은 상기와 같은 점을 착안하여 문제점을 고압살균솥(20)에 가열관(21)을 사관 모양으로 말아 장착하고 체류장치(30)의 체류관(31)과 연결하여 살균시간을 두배로 증가시킴으로써 내열성이 큰 세균류의 연속적 살균을 가능하게 하였고 또한 잠금장치I(25)를 장착하여 잠금장치의 개방에 의해 체류장치(30)를 거치지 않고 냉각장치(40)로 이송되도록 함으로써 저온연속살균이 가능한 고온 및 저온 겸용 연속살균장치를 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 액상식품의 고온 및 저온 겸용 연속살균장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적은 액상식품의 원료공급원인 원료공급탱크(10)와 가열관(21)이 장착된 고압살균솥(20)과 살균시간을 연장시키기 위한 체류장치(30)와 살균한 식품의 냉각을 위한 냉각장치(40) 및 살균제품보관탱크(50)로 구성되고 가열관(21)의 출구에 잠금장치(25,26)를 장착하여 잠금장치의 개폐에 따라 고온연속살균방법과 저온연속살균방법이 전환되도록 제조함으로써 달성하였다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 설명한다.

도 1은 본 발명 고온 및 저온 겸용 연속살균장치의 모식도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 원료공급탱크 11: 펌프

20: 고압살균솥 21: 가열관

22: 전기히터 25, 26: 잠금장치

30: 체류장치 31: 체류관

40: 냉각장치 41: 냉각관

42: 완충벌브 50: 살균제품저장탱크

이하, 본 발명 살균장치의 구성 및 작용을 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 액상식품의 고온 및 저온 겸용 연속살균장치의 모식도이다. 본 발명 살균장치는 원료공급탱크(10), 고압살균솥(20, autoclave), 체류장치(30), 냉각장치(40) 및 살균제품보관탱크(50)로 구성되어 있다.

상기 원료공급탱크(10)는 펌프(11)가 연결되어 있어 잠금장치(12)가 장착된 원료이송라인(13)을 통해 고압살균솥(20) 하단부에 정량적으로 원료를 주입하고 살균된 원료가 고압살균솥(20)의 상단부로 빠져나가도록 설계되어 있다.

상기 고압살균솥(20)은 내부에 내경 1.5cm, 길이 1200cm(총 관내 용적, 2119.5cm³)의 316 sus관으로 되어 있는 가열관(21)이 직경 약 30cm되는 사관 모양으로 말아서 장착되어 있으며 하단부에는 열량공급을 위한 전기히터(22)가 장착되어 있다. 고압살균솥(20)의 출구에는 원료온도를 측정하는 센서(23)를 부착하여 디지털 온도표시기(24)에 온도가 나타나도록 하였다. 또한 가열관(21)과 체류장치 (30)의 연결부분에는 잠금장치I, Ⅱ(25,26)가 장착되어 있으며 상기 잠금장치 (25,26)의 개폐에 따라 고온연속살균방법과 저온연속살균방법을 전환시킬 수 있다. 즉, 잠금장치Ⅰ(25)을 개방하면 체류장치(30)를 거치지 않고 냉각장치(40)로 이동되고 잠금장치Ⅱ(26)를 개방하면 체류장치(30)를 거쳐 냉각장치(40)로 이동되도록 하였다. 이는 젖산균이나 효모와 같은 내열성이 적은 미생물의 살균시에는 체류장치(30)를 거치지 않도록 하였고(저온살균), 내열성이 큰 아포형성 호기성 세균류 등의 살균시에는 체류장치(30)를 거침으로써(고온살균) 살균시간을 두배로 연장시켜 살균효과를 증대시킬 수 있다.

상기 체류장치(30)는 식품의 살균시간을 연장하기 위하여 고압살균솥 내의 가열관과 동일한 모양, 크기 및 재질의 체류관(31, Holding tube)을 고압살균솥 (20)의 가열관(21)과 연결하고 가열관(21)에서 가열된 식품이 체류관(31) 내로 계속 올라가면서 연속적으로 살균되도록 하였다. 또한, 체류관(31) 일단에는 식품의 출구온도 측정용 센서(32)가 부착되어있으며 냉각장치(40)의 냉각관(41)으로 연결되어 있다.

상기 냉각장치(40)에는 냉각관(41)이 장착되어 있어 체류관(31)을 빠져나온액상식품이 냉각되도록 되어 있다. 상기 냉각관(41)은 직경 1.8cm, 길이 5m의 316sus관과 외경 1.27cm, 길이 600cm의 316sus관으로 되어 있으며 체류관(31)의 말단과 연결된 냉각관(41) 시작 부분에는 완충벌브(42)가 장착되어 있어 살균장치내의 식품이 역류됨으로써 오염되는 것을 방지한다.

상기 살균제품저장탱크(50)는 냉각관(41)의 일단에 연결되어 있는 살균된 액상식품의 배출관(51)이 저장탱크로 연결되어 있으며 배출관의 측면에는 시료채취구 (52)가 장착되어 있다. 상기 시료채취구(52)는 외경 1.27cm, 길이 50cm의 316 sus관으로 되어 있다.

상기 펌프(11)는 페리스탈틱 펌프(Masterflex L/S Pump Head, CP-60601, Cole-Parmer Instrument Co. USA)를 사용하였다.

본 발명 살균장치는 간장내에 존재하는 것과 같은 내열성이 큰 아포형성 호기성세균류 등의 살균을 위해 고온연속살균에 사용될 수 있으며 우유, 맥주 또는 발효주 등에 존재하는 젖산균과 효모와 같이 내열성이 적은 미생물의 저온연속살균에 사용될 수 있다.

이하, 본 발명의 구체적인 방법을 실시예를 들어 상세히 설명하고자 하지만,본 발명의 권리범위는 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 간장의 고온연속 살균

본 발명 살균장치를 이용하여 간장을 고온연속 살균하였다. 원료탱크(10)에 간장을 채우고 펌프(11)를 사용하여 일정한 속도로 간장을 고압살균솥(20) 하단부의 가열관(21)으로 이송하였다. 이때 간장의 공급속도를 500 mL/min으로 하였다. 가열관에서 112℃로 가열하면서 연속적으로 간장을 살균하고 잠금장치Ⅱ(26)를 개방함으로써 체류장치(30)로 이송되도록 하였다. 가열관(21)과 체류관(31)에서의 온도는 112℃로 유지하였고 살균시간은 8.48분 이였다. 살균이 완료되면 냉각장치 (40)로 이송하여 살균 간장을 30℃로 냉각하여 살균간장탱크(50)로 이송하였다.

실시예 2: 사과주의 저온연속살균

본 발명 연속살균장치를 사용하여 사과주를 저온연속살균하였다. 즉, 원료탱크(10)에 사과주를 충전하고 페리스탈틱 펌프(11)를 사용하여 일정한 속도로 사과주를 고압살균솥(20) 하단부의 가열관(21)으로 이송하였다. 이때 사과주의 공급속도를 2,000 mL/min으로 하였다. 가열관에서 100℃로 60초동안 연속적으로 사과주를 살균하고 잠금장치Ⅰ(25)를 개방함으로써 체류장치(40)를 거치지 않고 곧 바로 냉각장치(40)로 이송하여 살균된 사과주를 30℃로 냉각하여 살균사과주탱크(50)로 이송하였다.

실험예 1: 재래간장의 비중, 비열, 비점 및 기화잠열의 측정

본 발명 고온연속가열 살균시 살균장치내로 공급된 간장의 비중, 비열, 비점 및 기화잠열에 대해 측정하였다. 먼저 간장의 비열(specific heat)의 측정은 열원1(약한 열량의 히터)과 열원2(강한 열량의 히터)의 상이한 열량을 가진 가스히터를 사용하여 각각 1kg의 물과 간장을 가지고 25℃→35℃, 35℃→45℃ 및 45℃→55℃ 사이의 각 10℃를 올리는데 소요되는 시간(초)tw와 ts를 조사하고 하기식(Ⅰ)을 이용하여 간장의 비열을 측정하였다.

또한, 물과 간장의 각 비점(boiling point)에서 동량씩 기화시키는데 소요되는 시간 tw와 ts를 각각 구하여 간장의 기화잠열을 조사하였다. 2L 용량의 동일 비커에 각각 1kg의 간장과 물을 넣고 동일한 히터(동일열량)를 사용하여 가열하고 계속 끊을 때의 온도를 비점으로 측정하고, 끊고 있을 때 한 시점에서의 무게와 연이어 정확히 10분간씩 가열한 다음 감소된 질량을 측정하여 비례법으로 100g의 간장과 물을 기화시키는데 소요되는 시간 ts와 tw를 각각 계산하고 하기 식(Ⅱ)를 사용하여 간장의 기화잠열을 측정하였다. 간장의 비중은 20% 소금물과 콩메주를 3:1로 사입하여 2개월 숙성시킨 후 분리하여 2개월 후숙시켜 청징(필터프레스 여과)시킨후 측정하였다.

간장과 물 1kg의 온도를 10℃ 올리는데 필요한 시간과 간장의 비열

열원 1	열원 2
ΔT(℃)	tw(초)	ts(초)	간장의 비열Cs=ts/tw	ΔT(℃)	tw(초)	ts(초)	간장의 비열Cs=ts/tw
25∼35	160	130	0.8125	25∼35	85	63	0.7412
35∼45	160	120	0.75	35∼45	85	64	0.7529
45∼55	165	125	0.7576	45∼55	85	64	0.7529
계			2.3201	계	255	191	2.247
평균			0.7734	평균			0.749
총평균				총평균			0.7612
〔주〕ΔT ℃: 온도구간tw ℃: 물의 온도를 ΔT ℃올리는데 걸리는 시간(초)ts: 간장의 온도를 ΔT ℃올리는데 걸리는 시간(초)Cs: 간장의 비열간장의 끊는 온도: 간장이 계속 끊을 때의 온도 104.5℃

또한 간장의 비점과 기화잠열은 표 2에 나타낸 바와 같이 간장의 평균기화잠열은 549.6 cal/g이며 간장의 비점은 104.5℃였으며 간장의 비중은 30℃에서 1.154였다.

재래간장의 기화잠열

물	간 장
tw₀(g)	tw₁₀(g)	A(tw₀-tw₁₀)(g)	tw (초)(tw=60000/A)	ts₀(g)	ts₁₀(g)	B(ts₀-ts₁₀)(g)	ts (초)(ts=60000/B)	Ls (cal/g)(LS=540×ts/tw)
778.9	687.7	91.2	657.8947	925.3	836.0	89.3	671.89	551.49
905.3	810.0	95.3	629.5907	949.1	855.3	93.8	639.659	548.64
953.5	819.8	133.7	448.7659	950.2	818.3	131.9	454.89	547.37
939.0	797.0	142.0	422.5352	964.4	825.2	139.2	431.03	550.86
소계								2198.36
간장의 평균기화잠열(cal)								549.59≒549.6
〔주〕tw₀: 물의 비점에서의 질량(g), tw₁₀: 물의 10분 기화 후 질량(g)A: 물의 10분간 기화된 질량(g), tw: 물의 비점에서 100g기화에 요하는 시간(초)ts₀:간장의 비점에서의 질량(g), ts₁₀: 간장의 10분 기화후 질량(g)B: 간장의 10분간 기화된 질량(g), ts: 간장의 비점에서 100g 기화에 요하는 시간(초)Ls: 간장의 기화잠열(cal/g),비점에서 동량의 물과 간장을 기화시키는데 요하는 시간으로부터 산출함간장의 비점: 104.5℃

실험예 2: 재래간장의 고온연속살균시 공급속도에 따른 영향

본 발명 액상식품의 고온 및 저온 겸용 연속살균장치를 사용하여 재래간장을 고온연속 살균할 때 살균장치 내로의 원료간장의 공급속도가 살균온도, 체류시간 및 간장의 상태변화에 미치는 영향을 조사하였다. 즉, 페리스탈틱 펌프(11)의 rpm을 조절하여 주입된 간장량을 시료채취구(52)에서 용량 실린더에 받으면서 시간과 나오는 량을 수동으로 측정하여 간장공급속도를 각각 950mL/min(15.83mL /sec), 700mL/min(11.67mL/sec), 500mL/min(8.33mL/sec) 및 300mL/min(5.0mL/sec)으로 조절하였다.

실험 결과, 표 3에 나타낸 바와 같이 1초 동안에 공급된 각각의 유속의 간장을 비점까지 올리는데 필요한 열량은 각각 1034.3cal, 761.5cal, 544.3cal 및 326.7cal였다. 이에 반해 본 발명 살균장치에 장착된 전기히터(10kw)의 초당공급열량은 2389cal로서 초당 공급된 유속이 다른 각각의 간장을 비점까지 올리는데 필요한 열량보다 훨씬 높다. 따라서, 상기 공급된 간장은 본 발명 살균장치내로 연속적으로 공급되면서 순간적으로 간장의 비점으로 가온되고 전기히터로부터 공급된 여분의 열량은 간장의 일부를 기화시키는데 이용된다. 이것은 고압살균기의 증기온도가 간장의 기화온도인 104.5℃이상에서 일정하게 유지되고 있는 것으로써 확인할 수 있었다.

한편, 간장의 비점까지 올라가는 데 필요한 총열량, 가열관내 체류 중에 기화된 간장의 무게 및 가열관내에서 체류할 때 간장의 평균기화도(%,w/w)를 표 3에 나타내었다. 또한 살균장치내로 주입하는 간장의 공급속도를 950, 700, 500 및 300 mL/min로 감소시킴에 따라 가열관내 간장의 평균체류시간은 각각 2.23분, 3.03분, 4.24분 및 7.07분으로 길어졌고 살균장치의 평형증기온도도 각각 112℃, 113℃ 및 115℃, 122℃로 된 것을 볼 때 살균장치의 가열관내로 공급된 간장은 히터의 열량이 기화시킬 수 있는 만큼의 간장을 순간적으로 기화시키고 있음을 알 수 있다. 간장의 공급속도가 950, 700, 500 및 300 mL/min에서의 가열관내 체류간장의 기화도는 각각 13.49%, 21.98%, 34.90% 및 65.03%에 도달함을 알 수 있었다.

따라서, 간장이 가열관내로 공급되면서 순간적으로 전기히터가 공급하는 열량의 기화한도까지 간장의 온도가 올라가기 때문에 간장의 살균온도범위는 가열관 출구의 간장온도와 체류관 출구의 간장 온도범위로 잡아도 무방하리라 생각된다. 또한, 본 발명 살균장치의 총 가열시간은 간장이 공급되어 가열관(21)과 체류관(31)내에서 체류하는 총 체류시간이 된다. 결론적으로 본 발명 살균장치를 사용하여 950, 700, 500 및 300mL/min의 공급속도로 간장을 연속살균할 때 살균온도와 시간은 각각 107∼110℃에서 4.46분, 110∼112℃에서 6.06분, 111∼113℃에서 8.48분 및 112∼115℃에서 14.13분간이 된다.

간장의 고온연속살균시 간장의 주입속도가 간장의 살균온도, 시간 및 상태변화에 미치는 영향

간장의 주입속도mL/min (mL/sec)	950(15.83)	700(11.67)	500(8.33)	300(5.00)
고압살균솥 가열관내 평균 체류시간¹(분,A)	2.231	3.030	4.239	7.065
체류관내 체류시간(분,B)	2.231	3.030	4.239	7.065
총가열살균시간(분,A+B)	4.462	6.060	8.478	14.130
고압살균솥 증기온도(℃)	112	114	118	122
고압살균솥 출구 간장온도 (℃)	110	112	113	115
체류관 출구 간장온도 (℃)	107	110	111	112
가열관내 체류중에 간장이 받는 총열량²(cal)	319,776.7	434,000	607,590	1,012,650
가열관에서 간장이 비점까지 올라가는데 요하는 총열량³(cal.)(초당열량⁴)	138,487.0(1034.3)	138,487.0(761.5)	138,487.0(544.3)	138,487.0(326.7)2389cal.⁷
가열관내 체류중에 기화된 간장무게⁵(g)	329.86	537.69	853.54	1590.54
가열관내 간장의 기화도 (%)⁶	13.49	21.98	34.90	65.03
〔주〕¹고압살균솥 가열관내 평균체류시간(분)=가열관 총내용량(mL)÷주입속도(mL/min)= 2119.5/주입속도 가열관 총내용량=(가열관내부반경)²×3.14×가열관길이=0.75²×3.14×1200=2119.5(mL)²가열관내에서 간장이 받는 총열량=전열기의 watt수×체류시간(초)= joule수, joule×(860/3600)= calorie³가열관내에서 간장을 비점까지 올리는데 필요한 총열량=가열관내 총간장 용량×간장의 비중(1.154)×간장의 비열(0.76)×(간장의 비점-주입간장의 온도)⁴가열관내에서 초당 주입된 간장을 비점까지 올리는데 필요한 열량=초당간장 주입량(mL)×간장비중×간장비열×(간장비점-주입간장온도)⁵가열관내 기화된 간장의 무게=(가열관내에서 간장이 받는 총열량-비점까지 올리는데 필요한 열량)÷간장의 기화잠열(549.6)⁶가열관내 간장의 기화도(%)=(가열관내 기화된 간장의 무게/가열관내 간장의 총무게)×100=가열관내 기화된 간장무게/(가열관내 간장총용량×간장비중(1.154))×100⁷고압살균솥 히터의 초당공급열량=watt×초=joulejoule×(860/3600)=calorie, 10000w×초 = 10000 joule, 10000×(860/3600) = 2389cal

실험예 3: 간장의 고온연속살균시 간장온도와 체류시간에 따른 영향

본 발명 살균장치를 사용하여 간장의 공급속도를 달리하여 연속공급하면서 살균하였을 때 도달한 간장온도와 체류(살균)시간이 실제로 간장내의 호기성세균의 살균에 미치는 영향을 조사하였다. 가열관(21)과 체류관(31)을 통과한 간장을 즉시 냉각수로 익류시키도록 설계된 냉각장치에 잠긴 냉각관속으로 연속적으로 통과시키면서 신속하게 실온(30℃)으로 냉각시킨 후 살균냉각간장출구를 화염살균 한 다음 냉각관(41)을 통하여 나오는 간장시료를 멸균 삼각플라스크에 무균적으로 채취한 후 무균상에서 멸균수를 사용하여 정량적으로 희석하고 호기성 미생물 배양용 페트리 필름(petri film)에 멸균 피펫(pipette)으로 주입하여 30℃의 정온기내에서 배양하여 증식된 콜로니(colony)수를 계수하고 희석배수를 곱하여 생균수(CFU/mL)로 나타내었다

실험 결과, 표 4에 나타낸 바와 같이 간장을 분당 950mL 공급하면서 107∼110℃에서 4.6분간 살균장치내에 체류시키면서 살균하였을 때 7.3×10 CFU/mL의 호기성 세균이 잔존하여 살균부족을 나타내었다. 또한, 간장을 분당 700mL 공급하면서 110∼112℃에서 6.06분간 가열살균 하였을 때에도 역시 4×10 CFU/mL의 잔존 호기성세균이 검출되어 살균부족임을 알 수 있었다. 간장의 공급속도를 분당 500mL로 공급하면서 111∼113℃에서 8.48분간 살균시켰을 때에는 잔존균이 검출되지 않았다. 간장공급속도를 분당 300mL로 하여 112∼115℃에서 14.13분간 살균시에도 잔존균이 검출되지 않았다.

재래간장의 고온연속살균시 가열관과 체류관내의 간장온도 및 체류시간이 호기성세균의 살균에 미치는 영향

간장의공급속도(mL/min)	고압살균솥내의 스팀온도(℃)	가열관출구의 간장온도(℃)	체류관출구의간장온도(℃)	가열간장의 총살균시간(min)	냉각 후간장온도(℃)	살균냉각후잔존균수(CFU/mL)
950	112	110	107	4.462	30	7.3×10¹
700	114	112	110	6.06	30	4×10¹
500	118	113	111	8.478	30	0×10¹
300	122	115	112	14.13	30	0×10¹

실험예 4: 고온연속살균한 간장의 기호도와 향기특성 조사

재래식 방법으로 간장을 사입하여 2개월간 숙성시켜서 분리한 생간장과 상기 간장을 고온연속살균장치에서 111∼113℃에서 8.48분간 연속살균한 살균간장에 대하여 기호도와 향기특성을 비교조사하였다.

간장의 기호도조사는 간장맛에 익숙한 검사요원 20∼25명을 선발하여 10점법으로 각 시료의 맛을 채점하였다. 평가항목은 색, 향기, 구수한 맛, 짠맛, 단맛, 신맛 및 종합적 기호도로 나누고 아주 좋으면 10점, 좋으면 8점, 보통이면 6점, 나쁘면 4점, 아주 나쁘면 2점을 주도록 하였으며, 채점 평균을 각 시료의 식미검사점수로 하였다. 식미검사는 직접 맛을 보는 방법을 선택하였다. 상기 기호도조사의 결과는 SPSS 통계처리 프로그램으로 통계처리하였으며, 모평균간의 차이검증을 통하여 T검정을 행하였다.

향기성분의 조사는 먼저, 휘발성 향기성분을 Schultz (Shultz, T. H.,Flath, R. A., Mou, T. R., Eggliug, S. H. and TeranishiR.(1977) Isolation of volatile components from a model system.J. Agric. Food Chem., 25, 446-449) 등의 방법에 따라 개량된 니커슨(nikerson)형 연속수증기 증류 추출장치를 사용하여 추출하였다. 간장시료 200mL에 증류수 800mL를 혼합하여 용기에 넣고 상압하에서 2시간 동안 추출하였다. 추출용매는 n-펜탄(n-pentane)과 에틸 에테르(ethyl ether)의 동량 혼합액 100mL를 사용하였으며, 무수 황산 나트륨을 가해 5℃에서 24시간 동안 방치하여 수분을 제거한 다음 회전증발기로 상압하에서 농축하고 GC용 바이알에 옮긴후 질소가스로 100μL로 농축하여 GC/MSD의 분석시료로 하였으며 휘발성 향기성분의 분석조건은 표 5에 나타낸 바와 같다.

GC분석 조건

향미분석을 위한 GC와 GC/MSD 분석조건
기체 크로마토그래피
기 기	HP 6890 GC(HewlettPackard co., USA)
운반 가스	헬륨
컬 럼	HP-FFAP (0.32mm×50m)
온 도	50℃(2분)-10℃/분-280℃(15분)
유 속	1.5psi
질량 선택성 검출기
기 기	HP 6890 Gas-Spectrometer(HewlettPackard., USA)
이온 모드	EI (Electron impact ionization)
소스 온도	190℃
전자 에너지	70 eV
라이브러리	Wiley275

실험 결과, 표 6에 나타낸 바와 같이 생간장과 고온연속살균한 간장간에 모든 맛성분과 식미특성간에 유의차를 보이지 않고 식미득점도 거의 유사하였다. 따라서 재래간장의 고온연속살균이 간장의 성분과 식미에 전혀 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다.

생간장과 살균간장의 식미검사 결과

	생간장	살균간장	T값
색	^*6.84±1.44	7.42±1.29	1.96
향기	6.29±1.53	6.58±1.39	0.78
풍미	6.29±1.58	6.23±1.45	0.17
짠맛	6.16±1.83	6.00±2.25	0.38
신맛	6.19±1.72	6.29±1.40	0.25
단맛	5.97±1.54	5.68±1.47	1.00
전체적인 맛	6.55±1.50	6.61±1.63	0.18
〔주〕^*평균±표준편차

또한 생간장과 살균간장에 대한 향기성분분석 결과는 표 7에 나타낸 바와 같으며 향기성분중 함량비율이 가장 높은 것은 생간장과 살균간장 모두 에탄올이었고 간장의 살균전후 성분변화가 크게 나타나지 않았다. 향기성분의 종류로는 산(acid)류로 아세트산, 뷰티릭산, 팔미트산 등의 유기산 8종류, 에탄올등의 알콜류 8종류, 아세트알데히드 등의 알데히드류 6종, 에틸아세테이트 등의 에스테르 류 4종, 퓨란메탄놀 등 퓨란류 2종, 톨루엔 등 탄화수소 4종, 3-하드록시-2-부타논 등 케톤류 3종, 페놀 2종, 메틸 피라진 등 함질소화합물 5종, 함유황화합물 2종, 기타 4-메틸-1,3-디옥실랜 등 총 45종의 향기성분이 검출되었다. 본 발명 고온연속살균장치로 살균한 간장에서 알콜 등 휘발성 성분의 현저한 손실은 나타나지 않았다.

생간장과 살균간장에서 검출된 향기성분

성 분	용출시간	분자식	면 적 %
성 분	용출시간	분자식	생간장	살균간장
알데히드에탄올(아세트알데히드)	8.12	C₂H₄O₂	1.45	1.36
프로파날(프로피온알데히드)	8.72	C₃H₆O₂	0.14	0.12
3-메틸-펜테날	16.37	C₅H₈O	0.28	0.42
퓨퓨랄(2-퓨란카보실알데히드)	23.43	C₅H₄O₂	5.10	4.84
5-메틸-퓨퓨랄	26.33	C₆H₆O₂	0.22	0.23
페닐아세트알데히드	28.18	C₈H₈O	2.52	1.97
에스테르에틸 포메이트	8.98	C₃H₆O₂	0.61	0.51
에틸 아세테이트	9.64	C₄H₈O₂	3.86	3.14
디메틸 피탈레이트	42.54	C₁₀H₁₀O₄	-	0.15
디에틸 피탈레이트	42.88	C₂₄H₃₈O₄	-	0.13
에시드아세트산	22.48	C₂H₄O₂	2.61	5.27
프로피온산	24.67	C₃H₆O₂	0.10	0.17
2-메틸-프로파논 산	25.32	C₄H₈O₂	1.12	1.78
뷰틱릭산	26.82	C₄H₈O₂	0.85	1.70
헥사논산	31.74	C₆H₁₂O₂	0.02	0.10
옥타논산	36.07	C₈H₁₆O₂	0.11	0.26
데카논산	40.47	C₁₀H₂₀O₂	-	0.24
헤스아데카논산	47.27	C₁₆H₃₂O₂	2.21	1.25
알콜에탄올	10.06	C₂H₆O	48.11	37.52
1-프로판올	11.89	C₃H₈O	0.22	0.35
2-메틸-1-프로판올	13.00	C₄H₁₀O	-	0.60

생간장과 살균간장에서 검출된 향기성분

성 분	용출시간	분자식	면적 %
성 분	용출시간	분자식	생간장	살균간장
1-부탄올	14.25	C₄H₈O₂	0.51	1.17
3-메틸 부탄올	15.83	C₅H₁₂O	1.24	1.10
2-펜탄올	29.17	C₅H₁₂O	0.22	0.37
벤젠메탄올	33.00	C₇H₈O	0.17	0.32
페닐 에틸 알콜	33.85	C₈H₁₀O	0.93	0.79
하이드로카본벤젠	10.61	C₆H₆	0.19	0.19
톨루엔	12.47	C₇H₈	0.30	0.48
하이드로퍼옥사이드	13.48	C₅H₁₂O₂	0.11	0.22
5-메틸-3-1-메틸에테닐-시클로헥센	27.23	C₁₀H₁₆	0.02	0.04
케톤1-시클로피로필-에타논	14.46	C₅H₈O	0.12	0.04
3-하이드록시-2-부타논	18.66	C₄H₈O₂	1.51	1.41
1-1H-피롤-2-yl-에타논	35.14	C₆H₇NO	0.13	0.93
페놀2-메톡시페놀	32.80	C₇H₈O₂	0.14	0.11
4-비닐-2-메톡시-페놀	39.81	C₉H₁₀O₂	0.18	0.47
퓨란2-퓨란메탄올	27.74	C₅H₆O₂	7.26	10.96
5-에틸디하이드로-2(3H)-퓨란논	29.82	C₆H₁₀O₂	0.09	0.12
질소함유화합물카복시메틸아마이드 헤미하이드로클로라이드	12.97	C₂H₅NO₃	0.45	-
아자벤젠	16.04	C₅H₆N₂	0.46	1.69
메틸-피라진	18.18	C₅H₆N₂	0.94	1.07
N-(3-메틸부틸)아세트아미드	32.33	C₇H₁₅NO	-	0.07
N-헥실-아세트아미드	32.34	C₈H₁₇NO	-	0.09
황함유화합물디시오부탄	13.32	C₂H₆S₂	0.19	0.38
트랜스-디하이드로-2-디메틸-3(2H)-트리오페논	31.71	C₆H₁₀OS	0.07	-
기타4-메틸-1,3-디오솔렌	10.93	C₄H₈O₂	0.08	0.07

이상, 상기 실시예를 통하여 설명한 바와 같이 본 발명 액상식품의 고온 및 저온 겸용 연속살균장치는 액상식품 중의 내열성이 큰 세균류의 살균에 효과가 있으며 젖산균이나 효모와 같은 내열성이 적은 미생물의 저온살균에도 효과 있고 고온살균방법과 저온살균방법을 용이하게 상호전환 할 수 있으므로 식품가공산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims

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원료공급탱크(10), 고압살균솥(20), 체류장치(30), 냉각장치(40) 및 살균제품보관탱크(50)로 구성되는 액상식품 살균장치에 있어서, 상기 고압살균솥(20)은 가열관(21)이 사관모양으로 말아서 장착되어 있으며 하단부에 열량공급을 위한 전기히터(22)가 장착되어 있고 고압살균솥의 출구에 원료온도 측정이 가능한 온도센서(23)가 부착되어있으며 센서로부터 감지된 온도가 디지털 온도표시기(24)에 나타나며 가열관(21)의 출구에 잠금장치(25,26)가 장착되어 있어 잠금장치의 개폐에 따라 체류장치(30)를 거치게 되는 고온연속살균방법 또는 체류장치(30)를 거치지 않고 냉각장치(40)를 거치게 되는 저온연속살균방법으로 전환되도록 구성되고; 상기 체류장치(30)는 체류관(31)이 장착되어 있고 체류관의 출구에 온도측정용 센서 (32)가 부착되어 있으며; 상기 냉각장치(40)는 냉각관(41)이 장착되어 있으며 냉각관(41)의 입구 부분에 완충벌브(42)가 장착되어 있슴을 특징으로 하는 액상식품의 고온 및 저온 겸용 연속살균장치.
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