KR100529803B1

KR100529803B1 - 저온에서 저장성이 우수한 단감 낱개포장용 필름

Info

Publication number: KR100529803B1
Application number: KR10-2002-0087532A
Authority: KR
Inventors: 안광환; 송원두; 박두상; 김학규; 윤영황; 김성철; 최성태; 최태민
Original assignee: 경상남도
Priority date: 2002-12-30
Filing date: 2002-12-30
Publication date: 2005-11-22
Also published as: KR20040061331A

Abstract

본 발명은 장기 저장을 가능하게 하는 단감포장용 필름으로서, 정상상태에서의 포장내 산소농도가 0.5∼2%, 이산화탄소농도는 5∼10%가 유지되는 단감 낱개포장용 필름을 포함한다.

상기 포장내 산소 및 이산화탄소의 농도를 유지하기 위한 본 발명의 단감 낱개포장용 필름은 0℃에서의 산소 및 이산화탄소의 투과도(단위:㎖·hr^-1·atm^-1·m ^-2)가 단감의 무게에 따라 각각 하기 조건을 만족하는 단감 낱개포장용 필름을 포함한다.

과실(150g이하): 산소 27.9∼24.3, 이산화탄소 144.0∼126.4

과실(150∼200g): 산소 32.2∼27.9, 이산화탄소 164.9∼144.0

과실(200∼250g): 산소 37.3∼32.2, 이산화탄소 189.8∼164.9

과실(250∼300g): 산소 40.2∼34.6, 이산화탄소 204.3∼176.8

과실(300∼350g): 산소 43.5∼37.3, 이산화탄소 220.4∼189.8

Description

저온에서 저장성이 우수한 단감 낱개포장용 필름{Film for package of Sweet Persimmon with Improved Cold Storageing ability}

본 발명은 단감 낱개포장용 필름에 관한 것으로 보다 상세하게는 저밀도 폴리에틸렌 필름을 이용하여 포장내 산소 및 이산화탄소의 농도를 적정한 수준으로 유지하여 장기 저장을 가능하게 하는 단감 낱개포장용 필름에 관한 것이다.

기존에 단감저장에 사용되는 포장용 필름은 단감 고유의 생물학적 특성과는 무관하게 두께 0.06mm 정도로 균일한 저밀도폴리에틸렌필름이 제공되고 있다. 단감저장은 상기 필름을 이용하여 5개씩 손매듭하여 결속밀봉시켜 포장한 후 저온상태에서 이루어지고 있다.

그러나 단감을 5개씩 손매듭으로 포장하는 기존의 포장기술은 과학적인 연구가 선행됨이 없이 관행적으로 행해졌기 때문에 저장 중 많은 생리장해가 발생되고 있다.

저온저장 중 발생되는 장해과의 유형으로는 과피흑변과, 과육갈변과, 연화과, 미생물피해과 등이 있다. 과피흑변과는 과피의 폴리페놀물질이 공기중의 산소와 반응하여 과피가 검게 변하는 현상으로 산화가 주된 원인이다. 이는 포장지의 산소투과량이 단감의 호흡량보다 많거나, 포장지의 밀봉상태가 불량할 경우 많이 발생된다. 또한 과육갈변과는 단감의 과정부에 원형으로 과피 뿐 아니라 과육까지 갈변으로 변화되는 증상으로 저온저장 중 포장지내 산소농도가 지나치게 낮아지거나, 이산화탄소가 급격히 증가할 때 무기호흡에 의한 과육내 아세트알데하이드, 알콜 등의 유해성분이 축적되어 주로 발생된다. 이는 단감의 호흡량보다 포장지의 가스투과량이 적어 발생되는 일종의 질식현상이다. 연화과와 미생물피해과 역시 단감의 호흡량과 일치하지 않는 포장지를 사용하거나, 포장 작업자의 밀봉불량으로 포장내 최적의 공기조성을 유지하지 못하였기 때문에 주로 발생된다.

이에 본 발명자는 상기 종래 기술의 문제점을 극복하기 위한 수단으로 단감의 저장 중 발생하는 생리장해과를 예방하기 위한 최적의 포장지내 공기조성을 유지할 수 있는 단감 포장용 필름을 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 장기 저장을 가능하게 하는 단감포장용 필름으로서, 정상상태에서의 포장내 산소농도가 0.5∼2%, 이산화탄소농도는 5∼10%가 유지되는 단감 낱개포장용 필름을 포함한다.

과실(150g이하): 산소 27.9∼24.3, 이산화탄소 144.0∼126.4

과실(150∼200g): 산소 32.2∼27.9, 이산화탄소 164.9∼144.0

과실(200∼250g): 산소 37.3∼32.2, 이산화탄소 189.8∼164.9

과실(250∼300g): 산소 40.2∼34.6, 이산화탄소 204.3∼176.8

과실(300∼350g): 산소 43.5∼37.3, 이산화탄소 220.4∼189.8

상기에서 포장내 산소농도가 0.5% 미만으로 유지되는 경우에는 혐기호흡에 따른 과육갈변과의 발생이 우려되며, 2%를 초과하는 경우에는 과실의 호흡을 억제하는 효과가 낮고 과실내 폴리페놀의 산화로 인한 과피흑변과가 발생될 우려가 있다.

포장내 이산화탄소의 조성도 단감의 생리장애를 유발하는데 기여한다. 즉, 포장내 공기조성이 저산소, 고이산화탄소 농도를 보이는 경우 과실의 호흡대사 및 곰팡이 등 미생물의 발생을 억제한다. 다만 포장내 이산화탄소의 농도가 10%보다 높은 경우 혐기성 호흡에 의한 과육갈변과의 발생이 많고, 반대로 이산화 탄소의 농도가 5%보다 낮을 경우 과실의 호흡을 억제하는 효과가 낮고 상대적으로 산소농도가 증가하게 되어 과피흑변과 및 곰팡이의 발생이 많게 되는 우려가 있다.

포장지내의 공기조성 또는 기체투과도가 위와 같은 조건을 만족하는 한 그 재질은 기존에 시용 되던 저밀도 폴리에틸렌 필름에만 한정될 필요는 없다.

또한 본 발명은 단감을 한 개씩 개별 포장하기 때문에 단감 한개의 무게에 따라 상기 산소 및 이산화탄소의 농도 수준을 유지시켜 주는 최적의 필름규격으로서, 하기 조건을 만족하는 단감 포장용 필름을 포함한다.

150g이하: 표면적 350cm²이하

150∼200g: 표면적 350cm²∼377cm²

200∼250g: 표면적 377cm²∼405cm²

250∼300g: 표면적 405cm²∼434cm²

300∼350g: 표면적 434cm²∼464cm²

이하 본 발명의 내용을 실험예를 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

<실험예> 단감의 호흡특성과 포장지투과도를 이용한 최적 단감 포장 규격 설정

가. 시험재료

과실: 단감 시료는 경남 김해시 진영지역의 20∼25년생 부유품종 (Diospyros kaki cv. Fuyu) 과원에서 관행으로 재배하여 성숙기(11월 3일)에 수확한 과실을 5℃에서 2일 동안 예냉 후 과중이 200±10 g 이고, 색도(Japanese color chart) 4∼5인 것을 선과하여 시험재료로 사용하였다.

포장지: 국내에서 제작된 저밀도폴리에틸렌 원료를 공압출 방식으로 필름을 제조하였다. 이때 필름의 두께는 각각 0.04 ㎜, 0.05 ㎜, 0.06 ㎜, 0.07 ㎜ 로 하였다.

나. 처리내용, 조사방법 및 결과

(1) 호흡량 측정 및 필름가스 투과도 측정

실험방법

호흡량측정은 폐쇄계 호흡측정방법(Closed system method)을 이용하여 0℃에서 측정하였다. 일정중량의 단감과실을 밀폐용기에 넣고 완전 밀폐한 후 일정 시간별 O₂와 CO₂농도의 변화를 측정하여 시간에 따른 농도변화를 호흡량(㎖·hr^-1·㎏^-1)으로 환산하였다.

필름 가스투과도 측정은 확산 셀(cell)을 사용하여 저장온도(0℃)에서 산소와 이산화탄소의 투과도를 측정하였다. 기체투과도는 Karel 등(1963)의 quasi-isostatic method에 따라 측정하였으며, 필름의 단위면적당 단위압력의 차이에 대해서 단위시간당 투과되는 가스의 확산 속도로서 ㎖/㎡/hr/atm의 단위로 나타내었다. 필름의 두께는 micrometer(Mituto Co. 일본)에 의해 측정되었다.

실험결과

단감의 호흡은 폐쇄계 호흡측정방법에 의해 단감의 최적 저장온도인 0℃에서 조사하였다. Gong과 Corey(1994)의 호흡율결정 과정에 따르면 호흡용기내 산소와 이산화탄소 농도의 변화(도 1)를 시간의 함수인 식 1과 2로 설명할 수 있다.

여기서 [O₂]는 산소농도(%), [CO₂]는 이산화탄소농도(%), t는 경과시간, a와 b는 시간에 따라 산소와 이산화탄소의 농도변화를 설명하는 계수이다. 하기 표 1은 과실의 무게와 용기의 부피, 도 1을 회귀분석하여 구한 식 1과 2의 계수들이다.

또 호흡용기 속의 각 공기조성들의 농도 변화를 식 3과 4로 설명할 수 있으며 이를 식 5와 6으로 풀 수 있다. 표 1의 값들을 식 5와 6에 대입하면 시간의 함수로 호흡량을 예측할 수 있다. 또한 이 값들을 호흡반응을 효소반응 속도론의 개념으로 해석하여 Michaelis의 비경쟁억제효소반응식인 7과 8에 대입하여 분산분석하면 식 7과 8의 호흡속도 파라미터값(표 2)을 구할 수 있다.

<표 1>

무게(kg)	자유부피(㎖)	계수
무게(kg)	자유부피(㎖)	a₁₀	a₁₁	a₁₂	R²a	b₁₀	b₁₁	b₁₂	R²b
1.915	7,500	20.6	-4.61×10^-2	2.0×10^-5	0.999	0.03	2.95×10^-2	-7.0×10^-6	0.998

여기서 [O₂]는 산소농도(%), [CO₂]는 이산화탄소농도(%), R_O2는 산소소비 호흡속도, R_CO2는 이산화탄소발생 호흡속도, t는 경과시간, a와 b는 시간에 따라 산소와 이산화탄소의 농도변화를 설명하는 계수, W는 과중, V는 용기의 부피이다.

<표 2>

구분	Vm(㎖·hr^-1·㎏^-1)	Km(% O₂)	Ki(% CO₂)	R²
O₂소비	1.977	0.458	15.596	0.995
CO₂방출	1.191	0.082	32.265	0.998

상기 표 2의 호흡속도 파라미터를 이용하면 다양한 공기조정에서 단감의 호흡율을 예측 할 수 있다(도 2). 이러한 신선 과실의 수확 후 호흡작용은 자가영양분의 소비를 의미하므로 호흡속도는 품질변화의 지표가 될 수 있고, 다양한 산소와 이산화탄소 농도에 따른 산소소비와 이산화탄소 발생을 예측할 수 있으므로 최적 포장조건 설계를 가능케 한다.

도 2에서 단감은 산소농도가 5%이하의 조건에서 호흡량이 크게 감소하므로 산소농도가 낮을수록 유리하지만, 0.5%미만에서 장해과가 발생되므로, 장기저장을 위한 포장 설계에서는 장해과의 발생이 없는 수준에서 산소농도를 최대한 낮게 할 필요가 있다. 또한 이산화탄소농도는 높을수록 호흡속도가 감소하나, 일반적으로 포장에 광범위하게 사용되고 있는 저밀도폴리에틸렌 필름은 이산화탄소의 가스투과도가 산소의 투과도보다 높기 때문에 이산화탄소의 축적은 크게 일어나지 않는다.

도 3은 0℃에서 저밀도폴리에틸렌 필름의 두께에 따른 산소와 이산화탄소의 기체투과율이다. 저밀도폴리에틸렌 필름의 기체투과율은 포장의 두께에 반비례하고(식 9, 10), 이산화탄소의 투과율은 산소 투과율의 약 5배정도로 높았다. SP_O2 = (2814*1/L)-19 (9)SPC_O2 =(13,742*1/L)-85 (10)

여기서 SP_O2는 산소의 포장지 투과율(단위:ml·hr^-1·atm^-1·m^-2), SP_CO2는 이산화탄소의 포장지 투과율(단위:ml·hr^-1·atm^-1·m^-2), L(단위: ㎛)은 포장지 두께이다.

삭제

도 4는 250g의 단감을 표면적 0.02㎡인 55㎛저밀도폴리에틸렌 필름에 넣고 0℃에서 저장할 경우 포장내 공기조성의 변화와 공기량 변화를 예측한 것이다. 이것은 아래식 11∼16의 기본 개념으로 해석할 수 있다.

여기서 [O₂]는 포장내 산소농도(%), [CO₂]는 포장내 이산화탄소농도(%), [N₂]는 포장내 질소농도(%), SP_O2는산소의 포장지 투과율, SP_CO2는이산화탄소의 포장지 투과율, SP_N2는질소의 포장지 투과율, A는 포장지 표면적, R_O2는 산소소비 호흡속도, R_CO2는 이산화탄소발생 호흡속도, t는 경과시간, a와 b는 시간에 따라 산소와 이산화탄소의 농도변화를 설명하는 계수, W는 과중, V는 포장지내의 총부피, V_O2, V_CO2, V_N2는 각각의 공기가 차지하는 포장내 부피이다.

표 3은 단감을 과중 별로 구분하여 0℃에서 포장내 공기조성이 정상상태(Steady state)에 도달하였을 때 산소와 이산화탄소의 농도를 예측한 값이다. 이때 정상상태에서 산소와 이산화탄소의 농도를 기준으로 최적 포장조건을 설정할 수 있다. 단감저장시 0.5%미만의 산소농도 조건에서는 무기호흡에 따른 이취나 생리장해과가 발생하므로 포장내 산소농도를 0.5% 이상에서 유지할 필요가 있다. 또한 산소농도가 높을 경우 단감의 호흡속도를 억제하는 힘이 약하고, 곰팡이 등 미생물의 발생이나 과피흑변과의 발생이 우려된다. 따라서 표 3의 값들을 기준으로 과중별 과실의 크기를 고려하여 최적의 포장조건을 하기 표 4에 제시하였다.

<표 3> (단위: %)

필름 두께	가스	중량(g)
필름 두께	가스	150	200	250	300	350
45.0㎛	O₂	7.3	4.7	2.9	2.0	1.4
45.0㎛	CO₂	5.0	5.5	5.8	6.1	6.3
47.5㎛	O₂	6.1	3.5	2.1	1.4	1.0
47.5㎛	CO₂	5.2	5.6	6.0	6.3	6.5
50.0㎛	O₂	5.1	2.7	1.5	1.1	0.8
50.0㎛	CO₂	5.3	5.8	6.2	6.4	6.7
52.5㎛	O₂	4.5	2.2	1.3	0.9	0.7
52.5㎛	CO₂	5.5	6.0	6.3	6.6	6.9
55.0㎛	O₂	3.4	1.6	1.0	0.7	0.6
55.0㎛	CO₂	5.6	6.1	6.5	6.8	7.0
57.5㎛	O₂	2.7	1.3	0.8	0.6	0.5
57.5㎛	CO₂	5.8	6.3	6.7	7.0	7.2
60.0㎛	O₂	2.1	1.0	0.7	0.5	0.4
60.0㎛	CO₂	5.9	6.5	6.9	7.2	7.4
65.0㎛	O₂	1.2	0.6	0.5	0.4	0.3
65.0㎛	CO₂	6.3	6.8	7.2	7.5	7.8

<표 4>

구 분		포장지규격			공기투과도^* (㎖·hr^-1·atm^-1·m^-2)		비 고
등급	과중(g)	폭(㎝)	길이(㎝)	두께(㎛)	산소	이산화탄소	비 고
S	150이하	12.5	14.0	60.0∼65.0	27.9∼24.3	144.0∼126.4	재질:LDPE
M	150∼200	13.0	14.5	55.0∼60.0	32.2∼27.9	164.9∼144.0	〃
L	200∼250	13.5	15.0	50.0∼55.0	37.3∼32.2	189.8∼164.9	〃
LL	250∼300	14.0	15.5	47.5∼52.5	40.2∼34.6	204.3∼176.8	〃
LLL	300∼350	14.5	16.0	45.0∼50.0	43.5∼37.3	220.4∼189.8	〃

이하 본 발명의 내용을 실시 예에 의해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만 이들 실시 예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시 예에 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 아니된다.

<실시예>

실험과정

단감 시료는 경남 김해시 진영지역의 20∼25년생 부유품종 (Diospyros kaki cv. Fuyu) 과원에서 관행으로 재배하여 성숙기(11월 3일)에 수확한 과실을 5℃에서 2일 동안 예냉 후 과중이 250±10 g 이고, 색도(Japanese color chart) 4∼5인 것을 선과하여 시험재료로 사용하였다.

포장지는 국내에서 제작된 저밀도폴리에틸렌 원료를 공압출 방식으로 필름을 제조하였다. 이때 필름의 폭은 13.5 cm, 두께는 각각 0.04 ㎜, 0.05 ㎜, 0.06 ㎜, 0.07 ㎜ 로 하였다

시료 과실은 예냉실에서 폭은 13.5 cm, 길이 15.5 cm, 두께가 각각 0.04 ㎜, 0.05 ㎜, 0.06 ㎜, 0.07 ㎜ 인 포장지에 열접착 포장한 후, 즉시 0±0.5℃ 저장고에 저장하였다.

생리 장해과발생율은 저장 90일과 150일 경과 후 육안관찰로 과육갈변과, 과피흑변과, 부패과, 건전과를 구분하여 백분율(%)로 나타내었다.

실험결과

상기 표 4의 결과를 고려하여, 250g 단감을 LDPE 필름 두께별로 한개씩 포장하여 0℃에 저온 저장후 저장 중 장해과 발생율을 조사하였다(표 5). 저장기간이 경과할수록 장해과의 발생은 증가하였으며, 예상한 바와 같이 상대적으로 얇은 두께의 포장지에서는 흑변과의 발생이 많고, 포장지의 두께가 두꺼울수록 갈변과의 발생이 많았다. 이는 흑변과의 원인은 과실내 폴리페놀물질의 산화로 알려져 있으며, 상대습도가 높은 조건에서 산소의 농도가 높으면 발생이 많다는 연구 결과와 일치하는 것으로 생각되며, 갈변과는 포장내 저산소 조건에서 혐기호흡으로 과육내 에탄올과 아세트알데히드의 축적이 원인이라는 Ben-Arie와 Pesis 등의 주장대로 포장지가 두꺼울수록 발생율이 높았다. 따라서 표 4의 조건이 단감의 포장 조건으로 적당한 것으로 판단할 수 있다.

<표 5>

필름 두께(㎛)		저장 후 90일		저장 후 150일
필름 두께(㎛)		과피흑변과	과육갈변과	과피흑변과	과육갈변과
	40	22	-	55	-
	50	-	-	17	-
	60	-	10	-	20
	70	-	53	-	84

하기 표 6에 저장 중 자연진공이 형성된 포장과 그렇지 않은 포장에서 흑변과와 부패과 발생율의 차이를 나타내었다. 열접착이 잘된 포장은 도 4에서와 같이 저장 중 자유 부피가 감소하여 자연진공이 형성된다. 그러나 열접착이 불량한 포장은 포장내 산소농도가 낮아지지 않으므로 적당한 공기조성이 형성되지 않는다. 따라서 저장중 흑변과와 곰팡이 등 미생물에 의한 부패과의 발생이 많다. 따라서 저장 중 자연진공이 형성되지 않는 밀봉이 불량한 포장은 장해발생 전에 조기에 선별하여 30∼50%의 손실을 막을 수 있다.

<표 6>

포장지 상태	저장 후 90일			저장 후 150일
포장지 상태	과피흑변과	부패과	상품성	과피흑변과	부패과	상품성
진공상태	0.0	0.0	100	11.5	30.8	61.6
비진공상태	33.3	6.7	60.0	35.7	42.9	28.6

본 발명에 의한 단감용 포장은 단감의 저장 및 유통과정 중 발생하는 생리장해과, 예를 들면, 과육갈변과, 과피흑변과 등의 발생을 최대한 억제할 수 있다. 따라서 단감의 상품성을 장기간 보존할 수 있어 국내시장은 물론 해외시장의 개척에도 매우 유효할 것으로 기대한다.

도 1은 밀폐 용기내 호흡 산소 및 이산화탄소의 농도변화[●:산소, ■:이산화탄소]

도 2은 산소 및 이산화탄소 농도변화에 따른 단감의 호흡율의 예측도

도 3는 0℃에서 저밀도폴리에틸렌수지 필름의 산소 및 이산화탄소의 기체투과율[●:산소, ■:이산화탄소]

도 4은 250g의 단감을 표면적 0.02㎡인 55㎛저밀도폴리에틸렌 필름에 넣고 0℃에서 저장할 경우 포장내 공기조성(실선)의 변화와 공기량(점선) 변화를 예측한 그래프[●:산소, ■:질소, ▼:이산화탄소]

Claims

단감포장용 필름에 있어서,

0℃에서의 산소 및 이산화탄소의 투과도(단위:㎖·hr^-1·atm^-1·m^-2)가 단감의 무게에 따라 각각 하기 조건을 만족하는 단감 낱개포장용 필름:

과실(150g이하): 산소 27.9∼24.3, 이산화탄소 144.0∼126.4

과실(150∼200g): 산소 32.2∼27.9, 이산화탄소 164.9∼144.0

과실(200∼250g): 산소 37.3∼32.2, 이산화탄소 189.8∼164.9

과실(250∼300g): 산소 40.2∼34.6, 이산화탄소 204.3∼176.8

과실(300∼350g): 산소 43.5∼37.3, 이산화탄소 220.4∼189.8
제 1항에 있어서,

필름은 저밀도폴리에틸렌수지인 단감 낱개포장용 필름
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

단감의 무게에 따라 이를 포장할 저밀도폴리에틸렌수지 필름의 두께가 하기와 같은 조건을 만족하는 단감 낱개포장용 필름:

150g 이하: 60.0∼65.0㎛

150∼200g: 55.0∼60.0㎛

200∼250g: 50.0∼55.0㎛

250∼300g: 47.5∼52.5㎛

300∼350g: 45.0∼50.0㎛
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

단감의 무게에 따라 이를 포장할 저밀도폴리에틸렌수지 필름 포장지의 표면적이 하기와 같은 조건을 만족하는 단감 낱개포장용 필름:

150g이하: 표면적 350cm²이하

150∼200g: 표면적 350cm²∼377cm²

200∼250g: 표면적 377cm²∼405cm²

250∼300g: 표면적 405cm²∼434cm²

300∼350g: 표면적 434cm²∼464cm²