KR101461085B1 - 저온 플라즈마를 이용한 식품표면 살균방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저온 플라즈마를 이용한 식품표면 살균방법에 관한 것이다.
본 발명의 살균방법은 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) 또는 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)에서 선택되는 저온 플라즈마를 식품군의 형태 및 표면특성에 적합한 플라즈마 선택 및 처리조건을 최적화하여, 식재료 또는 식품류 표면의 미생물의 살균효과를 높일 수 있다.

Description

저온 플라즈마를 이용한 식품표면 살균방법{FOOD SURFACE STERILIZATION METHOD USING NON-THERMAL PLASMA}
본 발명은 저온 플라즈마를 이용한 식품표면 살균방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) 또는 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)에서 선택되는 저온 플라즈마를 식품군의 형태 및 표면특성에 적합한 플라즈마 선택 및 처리조건을 최적화하여 식재료 또는 식품류 표면의 미생물의 살균효과를 높인 저온 플라즈마를 이용한 식품표면 살균방법에 관한 것이다.
안전하고 질 좋은 식품공급은 인류의 건강과 삶의 질을 높이는 가장 현실적인 방안이다.
소비자가 원하는 양질의 식품이란 신선하고 영양성분이 풍부하며, 맛, 향, 조직감 등의 기호성이 높은 식품을 의미하는 것으로서, 경제성장에 따른 양질의 식품에 대한 수요가 꾸준히 증가하고 있다.
이러한 요구를 충족하기 위하여, 식품산업 현장에서는 식품원료에서부터 최종제품에 이르기까지 살균방법을 적용하는데, 스팀이나 열수를 사용하는 가열살균법이 대표적이다.
그러나 가열살균법은 에너지가 소모가 크고 열에 의한 영양성분 파괴뿐만 아니라 향, 맛, 색 등의 관능적 품질을 저하시키는 단점이 있다.
이에, 식품산업 분야에서는 상기 문제점을 극복할 수 있는 대안으로서, 비가열살균법에 대한 연구로 집중되고 있다.
비가열살균법으로서, 방사선, 전자빔, 초고압, 고전장펄스, 자외선, 저온 플라즈마 등이 있다.
현재 방사선조사 기술이 대표적으로 이용되고 있으나, 방사선에 대한 막연한 불안감으로 인한 소비자로부터의 거부감이 연구개발에 걸림돌로 작용하고 있다.
또한, 방사선조사 기술에 이어 많이 연구되는 초고압 기술은 고가 장비를 필요로 하기 때문에 대기업의 일부 제품에 국한되어 적용될 수 있다.
이에, 이러한 단점을 해소하기 위한 비가열살균법으로서, 비교적 저가의 시설을 사용하여 식품의 품질변화를 최소화하면서 처리 시 생성물질로 의한 2차 오염이 낮은 저온 플라즈마 및 광 펄스 기술에 대한 관심이 고조되고 있다[Food Eng. Prog., 2010, 14, 202-207].
플라즈마는 전리된 기체 상태로서 양이온과 전자가 거의 같은 밀도로 분포하여 전기적으로는 중성인 물질이다. 플라즈마는 들뜬 상태의 이온, 자유라디칼, 전자, 광자 등을 포함하고 있고, 이온들의 천이과정에서 생성되는 자외선도 존재하므로[J. Food Sci., 2007, 72(2), M62-M65], 이들 물질의 복합적인 생물작용으로 미생물을 사멸시킬 수 있다[Pure Appl. Chem., 2002, 74, 349-358].
특히, 저온 플라즈마 기술은 처리대상 물체에 대해 심각한 온도상승 없이 세균, 바이러스 등 미생물을 불활성화시키는 생물학적 작용을 나타내므로 위생 및 환경 분야에서 활용 가능성이 높으며, 처리 후 스위치를 끄는 순간 활성상태의 입자나 전자기파가 곧바로 사라지므로 제어가 간단하고 잔류물질을 남기지 않는 장점이 있다[Plasma Sci., 2002, 28, 41-50; Air plasma chemistry. In: Non-equilibrium Air Plasmas at Atmospheric Pressure. Becker KM, Kogelschartz U, Schoenback KH, Barker RJ (eds.). IOP Publishing Ltd., London, England, 2005, pp. 124-182.]
이러한 장점에도 불구하고, 저온 플라즈마 기술을 식재료 또는 식품류에 적용한 연구보고 일례는 드물다.
이에, 본 발명자들은 저온 플라즈마 기술에 의한 식재료 또는 식품류의 살균방법을 확립하기 위하여 식품군의 형태 및 표면특성에 적합한 조건을 탐색한 결과, 저온 플라즈마 선택 및 처리조건을 최적화하여 식재료 또는 식품류의 미생물의 살균효과를 입증함으로써, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 저온 플라즈마 처리에 의한 식재료 또는 식품류의 표면 살균방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 식재료 또는 식품류의 형태 및 성질에 따라 최적화된 저온 플라즈마 처리에 의한 살균방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 식재료 또는 식품류에 저온 플라즈마 처리하여, 상기 식재료 또는 식품류 표면의 미생물을 사멸하는 저온 플라즈마를 이용한 식품표면 살균방법을 제공한다.
본 발명에서 저온 플라즈마 함은 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) 또는 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)에서 선택 사용되는 것이다.
본 발명의 바람직한 제1실시형태의 살균방법으로는 유전체장벽방전 플라즈마를 전극간격 0.50∼50.0mm 조건으로 수직 처리하는 것으로서, 평판형태의 식재료 또는 식품류의 표면살균에 적용이 유용하다.
이에, 상기 평판형태의 식재료 또는 식품류라 함은 시트형상의 김 또는 곡류 중 압맥 등에 살균효과가 우수하다.
또한, 본 발명의 유전체장벽방전 플라즈마 처리에 의한 살균방법은 플라즈마 처리시 대상시료를 단일방향 또는 양방향 이동방식으로 수행함으로써, 살균효과를 높일 수 있다.
본 발명의 바람직한 제2실시형태의 살균방법으로는 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ) 처리에 의한 것으로서, 플라즈마 토출구로부터 거리 5.0∼150.0mm 인 조건하에서 분사 처리되는 것이다.
상기 분사 처리됨에 따라, 평판형태가 아닌, 3 차원 형상이면 바람직할 것으로, 코로나방전 플라즈마 제트 처리는 비평판 형태의 식재료 또는 식품류의 표면에 대하여 3 방향에서 살균처리되는 것이 바람직하다.
따라서, 코로나방전 플라즈마 제트 처리에 의한 살균방법은 수분함량이 높은 과일류 또는 채소류의 표면살균에 적합하다.
본 발명의 저온 플라즈마를 이용하여 식품표면 살균방법에 의해, 식재료 또는 식품류 표면의 미생물을 플라즈마 처리 후 단시간 내에 사멸할 수 있다.
본 발명의 식품군의 형태 및 표면특성에 적합한 플라즈마 선택 및 처리조건을 선정하여 식재료 또는 식품류 표면의 미생물의 살균효과를 최적화하여 저온 플라즈마를 이용한 식품표면 살균방법을 제공할 수 있다.
삭제
도 1은 본 발명의 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) 처리에 의한 대장균에 대한 살균패턴을 Singh-Heldman 모델로 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) 처리시, 시료이동 방식에 따른 살균효과를 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명의 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) 처리에 따라 백미 및 압맥의 세균 및 진균에 대한 살균효력을 도시한 것이고,
도 4는 본 발명의 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ) 처리에 따라 백미 및 압맥의 세균 및 진균에 대한 살균효력을 도시한 것이고,
도 5는 본 발명의 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) 처리에 따라 김 및 알팔파싹의 세균 및 진균에 대한 살균효력을 도시한 것이고,
도 6은 본 발명의 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ) 처리에 따라 김 및 알팔파싹의 세균 및 진균에 대한 살균효력을 도시한 것이다.
본 발명은 저온 플라즈마를 이용한 식품표면 살균방법을 제공한다.
더욱 구체적으로는, 식재료 또는 식품류에 저온 플라즈마 처리하여, 상기 식재료 또는 식품류 표면의 미생물을 플라즈마 처리 후 단시간 내에 사멸하는 살균방법이다.
본 발명의 살균방법은 2단계의 1차 반응으로 수행되는 것으로서, 플라즈마 살균효과는 살균대상물체의 표면에 있는 미생물에는 매우 효과적이어서 단시간 처리로 살균이 가능하다. 그러나, 2단계의 2차 반응에 의한 살균효과는 미비하여 내부에 있는 미생물은 플라즈마의 침투력이 낮으므로 장시간 처리해야 사멸되므로, 효용성이 저하된다.
본 발명에서 는 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) 또는 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)에서 선택 사용되는 것이다.
본 발명의 바람직한 제1실시형태의 살균방법으로는 저온 플라즈마의 중, 유전체장벽방전 플라즈마 처리에 의한 것으로서, 전극간격 0.50∼50.0mm, 더욱 바람직하게는 1.85∼3.33mm 조건하에서 수직으로 노출되는 것이다.
상기 유전체장벽방전 플라즈마 시, 살균효과를 최적화시킬 수 있는 조건은 전극간격 0.50∼50.0mm, 더욱 바람직하게는 1.85∼3.33mm 및 전류세기 0.1∼5.0A, 더욱 바람직하게는 0.75∼1.25A에 따라 수행되는 것이다.
유전체장벽방전 플라즈마의 경우, 플라즈마 생성이 수직방향으로 이루어지므로, 평판형태의 식재료 또는 식품류, 구체적으로는 식재료 또는 식품류라 함은 시트형상의 김, 다시마, 미역 등이며, 곡류 중에서 납작하게 눌린 형태에 유리하다. 본 발명의 실시예에서는 김과 곡류로서 압맥을 사용하여 설명하고 있으나, 이에 한정되지는 않을 것이다.
또한, 유전체장벽방전 플라즈마는 플라즈마가 발생하는 지점은 일정한 간격을 두고 떨어져 위치하고, 플라즈마 발생지점에 에너지가 집중되어 국부적으로 다른 플라즈마 밀도를 갖기 때문에, 처리시 대상시료를 단일방향 또는 양방향 이동방식으로 수행함으로써, 살균효과를 높일 수 있다.
본 발명의 바람직한 제2실시형태의 살균방법으로는 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ) 처리에 의한 것이다.
본 발명의 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ) 처리시 살균효과를 최적화시킬 수 있는 조건은 플라즈마 토출구로부터 거리 5.0∼150.0mm, 더욱 바람직하게는 15∼35mm인 조건하에서 분사 처리되는 것이다. 또한, 전류세기는 0.1∼5.0A, 더욱 바람직하게는 1.0∼1.50 A 조건에서 처리되는 것이다.
코로나방전 플라즈마 제트의 경우, 3차원으로 분사 처리됨으로써, 평판형태가 아닌, 불균일한 형태가 더욱 바람직할 것이다.
본 발명의 실시예에서는 백미와 압맥의 경우, 백미의 경우 3 방향에서 살균처리되어 높은 살균효과를 제시하고 있으나, 그 식품형태는 이에 한정되지 않을 것이다.
이러한 불균일한 형태에 유리하도록 분사 처리되는 코로나방전 플라즈마 제트는 수분함량이 높은 과일류 또는 채소류의 표면살균에 적합하다.
본 발명의 실시예에서는 알팔파싹을 일례로 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않을 것이다.
삭제
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<제조예 1> 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) 처리
세라믹유전체로 감싼 전극을 통하여 10.0∼50.0 kHz의 펄스형 구형파로 10.0∼50.0 kV의 전압을 인가하여 상압에서 플라즈마를 생성하였다. 모델세균으로는 대장균(Escherichia coli ATCC 25922)를 사용하였다.
DBDP 장치의 시료 처리판(접지판)에 배양액을 분산하여 건조한 슬라이드글라스를 위치하고 고정식으로 DBDP처리하였다. DBDP처리는 접지판 위에 슬라이드글라스를 놓고 전극 바로 밑에 시료가 위치하도록 접지판을 이동한 후 전류세기(0.75A, 1.00A, 1.25A) 및 전극간격(1.85mm, 2.65mm, 3.33mm)을 달리하여 처리한 후 접지판을 원위치로 복귀시켜 시료를 회수하였다.
DBDP 처리시, 전극간격 및 전류세기에 따라 대장균의 살균효과를 하기 표 1에 기재하였다.
Figure 112012052193265-pat00001
도 1은 DBDP 처리에 의한 살균패턴에 대하여 2 구간 1 차 반응 패턴을 단일 모델로 해석하기 위하여 Singh-Heldman 모델을 적용한 결과를 도시한 것으로서, 결정계수 0.982의 직선으로 나타나 대장균(E.coli)의 DBDP 살균패턴은 이 모델에 잘 적용되는 것으로 확인되었다.
이상의 Singh-Heldman 모델과 상기 표 1의 결과로부터, 대장균(Escherichia coli)에 대하여 전류세기와 전극간격 조건별로 DBDP 처리한 살균패턴은 2.65 mm에서 가장 높은 살균력을 확인하였다.
한편 DBDP 처리에 의한 온도상승은 20℃이하로서, 상온에서 처리할 경우 최고온도는 45∼50℃에 불과하므로 열에 의한 생물학적 효과는 무시할 수 있으므로 본 발명의 DBDP는 저온 플라즈마로서 유용하다.
대장균(Escherichia coli)에 대한 DBDP 처리시간에 따른 전반부(1 구간)와 후반부(2 구간)로 구분되는데, 2 구간 1차 패턴으로 확인되었다.
즉, 구간별 살균속도상수(k1)과 살균속도상수(k2)를 산출한 결과, DBDP 처리에 의한 살균은 초기에는 기울기가 큰 직선으로 작도되는 반면, 후기에는 기울기가 작아져 살균효과가 저하되는 것으로 확인되었다. 이에, 하기 표 1에서 확인되는 바와 같이, 살균속도상수(k1)은 전류세기에 따라 증가하였으나 살균속도상수(k2)는 전류세기에 따라 일률적인 경향은 그 결과를 뒷받침한다.
전극간격별 살균속도상수(k1)은 2.65 mm에서 가장 높은 값을 보였고, 3.33 mm, 1.85 mm 순으로 낮아졌으며, 최대 k1은 전극간격 2.65 mm에서 전류 1.25 A일 때, 최적의 살균효과를 예측할 수 있다.
또한, DBDP 처리시, 시료이동이 살균효과에 미치는 영향을 조사하기 위하여 플라즈마 처리 시 시료의 이동여부에 근거하여 처리방식을 고정식과 이동식, 이동식은 다시 단일방향 처리와 양방향 처리로 나누어 실시하고 살균효과를 비교하였다.
이때, 단일방향 처리는 접지판 위에 슬라이드글라스를 위치하고 접지판을 15mm/s의 속도로 왕복하며 처리하는 방식으로 일정 횟수 처리한 후 누적처리시간에 따른 살균효과를 조사하였다. 양방향 처리는 슬라이드글라스를 횡으로 놓고 처리한 후 방향을 90° 바꾸어 종으로 처리하는 과정을 교대로 반복하여 처리하는 방식으로 시행하였다. 상기를 제외하고는 상기 제조예 1과 동일하게 처리하였다.
이에, DBDP 처리시 시료이동이 살균속도상수에 미치는 영향을 하기 표 2에 기재하였다.
Figure 112012052193265-pat00002
상기 표 2 및 도 2에서 확인되는 바와 같이, DBDP 처리시, 시료이동 방식에 따른 살균효과를 비교한 결과, 이동식 처리가 고정식 처리보다 월등히 우수한 살균효과를 보였으며, 이동식 처리방식 간에는 양방향 처리가 단일방향 처리에 비해 살균효과가 우수하였다.
이러한 차이는 전극에서 플라즈마가 발생하는 지점은 일정한 간격을 두고 떨어져 위치하고, 플라즈마 발생지점에 에너지가 집중되어 국부적으로 다른 플라즈마 밀도를 갖기 때문에 나타나는 현상으로서, 이러한 불균일성은 시료를 이동시키면서 처리함으로써 개선할 수 있음을 확인하였다.
이에, DBDP 처리 시 시료이동은 살균효과를 크게 증진함을 알 수 있으며, 특히 처리 중 시료 이동방향을 변환시키는 양방향 처리가 바람직하다.
<제조예 2> 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ) 처리
세라믹 차폐체(실드) 내에 한 쌍의 전극을 장치하고 송풍기를 이용하여 다량의 공기를 유입하면서 전극 사이에 펄스형 DC 1.0∼20.0kV의 전압을 인가하여 플라즈마를 생성하고, 송풍압력을 이용하여 상기 생성된 플라즈마를 전극의 하부로 분사하는 방식을 채택하였다. 전극 밑의 처리판 위에 시료를 놓고 전극-시료 간격과 전류세기를 조절하며 일정시간 동안 플라즈마를 처리하였다.
표준균주 및 식중독균을 대상으로 플라즈마 토출구로부터 15, 25 및 35mm 떨어진 지점에서 전류세기를 1.0, 1.25 및 1.50 A로 하여 생성한 코로나방전 플라즈마 제트를 사용하여 살균력을 비교하였다.
이때, 사용된 표준균주 및 식중독균으로는 대장균(Escherichia coli ATCC 25922)를 사용하였으며, 효모는 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae, La Parisienne, S.I. Lesaffre, Marcq-en-Baroeul, France)를 사용하였다. 식중독균으로는 포도상구균(Staphylococcus aureus ATCC 25923), 살모넬라균(Salmonella typhimurium ATCC 13311), 세레우스균(Bacillus cereus ATCC 14579)을 선택하여 실험하였다. 각각의 균주는 TSB(tryptic soy broth) 배지(Becton, Dickinson and Company(BD Co.), Sparks, MD, USA)를 사용하여 37℃, 20∼24시간 동안 증균 배양하여 사용하였다.
코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ) 처리시, 플라즈마 토출구로부터의 거리에 따른 CDPJ 살균효과는 하기 표 3에 나타내었다.
Figure 112012052193265-pat00003
상기 표 3의 결과로부터, CDPJ처리에 따른 최적의 살균효과를 얻기 위해서는 코로나방전 플라즈마 제트 생성시 플라즈마 토출구로부터의 거리가 15 내지 35㎜이며, 더욱 바람직하게는 15 내지 20㎜이다.
CDPJ처리시, 전류세기에 따른 CDPJ 살균효과에 대한 결과를 하기 표 4에 기재하였다.
Figure 112012052193265-pat00004
상기 표 4의 결과로부터, CDPJ처리에 따른 최적의 살균효과를 얻기 위해서는 전류세기가 증가할수록 살균력이 향상되었다.
이에, CDPJ생성시 바람직한 전류세기는 1.00 내지 1.50A이며, 가장 바람직하게는 1.50A이었다.
CDPJ 처리시간에 따른 살균치 변화를 관찰한 결과, 대장균에 대한 살균효과가 가장 우수하였으며, 그 다음으로는 포도상구균, 살모넬라균 순서로 우수한 살균효과를 확인하였다. 반면에, 사카로미세스 세레비시아와 세레우스균의 살균효과는 상대적으로 낮았으나, 이 경우에도 1분간 CDPJ 처리에 의해 2 log에 육박하는 균수 감소를 보였다.
하기 표 5는 대상 미생물의 CDPJ 처리에 의한 살균효과를 측정하였다.
Figure 112012052193265-pat00005
상기 결과로부터, CDPJ 처리에 의한 살균은 2 단계로 1차 반응의 살균패턴을 보였다. 구체적으로는, 대장균의 살균속도상수(k1)이 가장 높은 12.810 min-1을 보였으며, 그 다음으로 포도상구균 및 살모넬라균이 각각 7.510 min-1 및 8.325 min-1를 나타내었다.
한편 후기 살균속도상수(k2)는 1.479∼3.449 min-1로서 큰 차이를 보이지 않았다.
또한, 균주별 CDPJ 처리에 대한 살균곡선형상계수(n)는 0.490∼0.828의 범위를 보였으며 효모가 세균에 비해 약간 높은 값을 보였다. D'값은 대장균(Escherichia coli)이 가장 낮은 0.063 분을 보여 가장 민감하게 반응하였으며, 다른 세균은 0.228∼0.295 분으로서 종류와 무관하게 비슷한 값을 보였다.
<실시예 1> 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP)를 이용한 곡류 살균
백미(갓 찧은 일미, 옥천농협 RPC, 해남) 및 압맥(맛있는 압맥, 두보식품(주), 서울)의 곡류에 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP)를 전류세기 1.0A에서 전극간격 2.65mm에서 2분간 처리하였다.
<실시예 2> 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)를 이용한 곡류 살균
백미(갓 찧은 일미, 옥천농협 RPC, 해남) 및 압맥(맛있는 압맥, 두보식품(주), 서울)의 곡류에 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)를 토출구 하부 25 mm 지점에서 전류세기 1.5 A로 2분 동안 처리하였다.
<비교예 1> 감압방전플라즈마(LPDP)를 이용한 곡류 살균
백미(갓 찧은 일미, 옥천농협 RPC, 해남) 및 압맥(맛있는 압맥, 두보식품(주), 서울)의 곡류에 감압방전플라즈마(LPDP)를 공기플라즈마로 105 W에서 10분간 처리하였다.
<실험예 1> 저온 플라즈마 종류별 처리시간 대비 살균효과
1. 살균속도상수 측정
상기 실시예 1∼2 및 비교예 1에서 사용된 각 저온 플라즈마 종류별 백미 및 압맥에 대한 처리시간 대비 살균치(log(N0/N)를 모니터링하였다.
그 결과를 도 3 및 도 4에 도시하고, 상기 백미 또는 압맥의 곡류식품에 대한 플라즈마 종류별 살균속도상수를 산출하여 그 결과를 하기 표 6에 기재하였다.
Figure 112012052193265-pat00006
상기 표 1의 백미 또는 압맥의 곡류식품의 플라즈마 종류별 살균속도상수 결과로부터, 곡물식품에 대한 살균패턴이 2 단계 1차 반응으로 확인되었다.
더욱 구체적으로는, 세균에 대한 플라즈마 종류에 따른 1 단계 살균속도상수(k1)를 비교하면, 백미는 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ) > 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) >> 감압방전플라즈마(LPDP)로 확인되었다.
또한, 압맥의 경우는 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) > 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) >> 감압방전플라즈마(LPDP) 순으로 낮아지는 결과를 보였다.
반면에, 진균에 대한 플라즈마 종류별 살균속도상수(k1)는 백미와 압맥 모두 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ) > 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) >> 감압방전플라즈마(LPDP) 순서로 낮아지는 결과를 확인하였다.
이때, 곡류별로는 백미의 살균속도상수(k1)가 압맥보다는 다소 높은 수치를 보였으며, 이러한 결과를 종합하면 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)와 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP)의 살균력은 양호하며 서로 비교할만한 수준으로 나타났다.
반면에, 감압방전플라즈마(LPDP)의 곡물식품에 대한 살균효과는 현저히 낮은 결과를 확인하였다.
2. 살균곡선형상계수(n) 및 D'값 측정
백미 또는 압맥의 곡류식품에 대한 플라즈마 종류별 살균곡선형상계수(n) 및 D'값(D'-value)을 산출하여 하기 표 7에 기재하였다.
상기에서, D'값 (D'-value)은 일정한 온도에서 미생물을 처리하여 균수가 1/10로 감소하는 즉 90%를 사멸시키는데 소요되는 시간으로 분으로 표기하였다.
Figure 112012052193265-pat00007
상기 표 7의 결과로부터, 백미 또는 압맥의 곡류식품에 대한 플라즈마 종류별 살균곡선형상계수(n)는 0.314∼0.930으로 비교적 넓은 분포를 보였으나 모두 1.0 이하로서 볼록한(convex) 형태의 곡선을 이루고 있었다.
백미의 세균에 대한 D' 값은 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)에서 가장 작은 0.518 분을 보였고, 이어서 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP)에서 1.475 분인 반면에, 감압방전플라즈마(LPDP)에서는 27.931분으로 산출되어, 세균 사멸시키는데 가장 긴 시간이 소요되었다.
압맥의 세균에 대한 D' 값은 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP), 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)에서 각각 0.292 분, 1.693 분을 보여, DBDP가 더 낮은 값을 보였으며, 감압방전플라즈마(LPDP)의 경우에는 112.461분으로 현저히 큰 값을 보였다.
진균에 대한 D' 값은 배미와 압맥 모두 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)에서 가장 작은 값을 보였으며, 이어서 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP)가 약간 높은 값을 보였다.
반면에, 감압방전플라즈마(LPDP)는 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ) 또는 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP)에 비해 약 10배 정도 큰 값을 보여 곡류식품에서 진균에 대한 살균효력은 CDPJ > DBDP >> LPDP으로 확인되었다.
이상의 결과로부터, 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ) 및 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP)는 곡류식품 제조 또는 유통 현장에서 살균기술로서의 적용이 가능성을 확인하였다.
상기 결과로부터, 곡류식품의 형태에 따라 플라즈마를 선택 사용할 수 있다.
즉, 플라즈마와 접촉하는 면적이 다르기 때문에 평판 모양의 압맥은 위에서 아래로 수직방향으로 방출되는 DBDP에 노출되는 상대면적이 50%로서 타원체인 백미보다 플라즈마에 수직으로 노출되는 면적이 상대적으로 크기 때문에 높은 살균치를 보이는 것으로 확인된다.
그러나 3차원 각 방향에서 분사되는 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)의 경우는 압맥은 한쪽 면이 바닥에 접해있어 다른 한 면, 즉 총면적의 50%만 플라즈마에 노출되는 반면 백미는 3 방향 모두에서 플라즈마에 노출되므로 백미의 표면에 더 많은 플라즈마가 도달하기 때문에 살균효과가 높게 구현되는 것으로 확인되었다.
<실시예 3> 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP)를 이용한 수분함유 식품류 살균
김(햇파래 재래김, 삼일식품(주), 용인) 및 알팔파싹(새싹모둠, (주)새싹유통, 광주, 경기도)의 식품류에 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP)를 전류세기 1.0 A에서 전극간격 2.65 mm에서 2분간 처리하였다.
<실시예 4> 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)를 이용한 수분함유 식품류 살균
김(햇파래 재래김, 삼일식품(주), 용인) 및 알팔파싹(새싹모둠, (주)새싹유통, 광주, 경기도)의 식품류에 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)를 토출구 하부 25 mm 지점에서 전류세기 1.5 A로 2분 동안 처리하였다.
<비교예 2> 감압방전플라즈마(LPDP)를 이용한 수분함유 식품류 살균
김(햇파래 재래김, 삼일식품(주), 용인) 및 알팔파싹(새싹모둠, (주)새싹유통, 광주, 경기도)의 식품류에 감압방전플라즈마(LPDP)를 공기플라즈마로 105 W에서 10분간 처리하였다.
<실험예 2> 저온 플라즈마 종류별 처리시간 대비 살균효과
1. 살균속도상수 측정
상기 실시예 3∼4 및 비교예 2에서 사용된 각 저온 플라즈마 종류별 수분함유 식품류로 선택된 김 또는 채소 알팔파싹에 대한 처리시간 대비 총 균수(log(N0/N)를 모니터링하였다.
그 결과를 도 5 및 도 6에 도시하고, 상기 수분함유 식품류에 대한 플라즈마 종류별 살균속도상수를 산출하여 그 결과를 하기 표 8에 기재하였다.
Figure 112012052193265-pat00008
상기 표 3의 결과, 김과 알팔파싹에 대한 플라즈마 종류에 따라 세균에 대한 1 단계 살균속도상수(k1)를 비교하면, 김과 알팔파싹 모두에서 대체로 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ) > 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) >> 감압방전플라즈마(LPDP) 순서를 보였으며 CDPJ와 DBDP의 차이는 크지 않았으나 LPDP의 k1은 DBDP의 약 1/10 정도로 낮았다.
이러한 경향은 진균에 대해서도 유사하게 확인됨으로써, CDPJ와 DBDP는 상당한 살균력을 지님을 확인하였으며, 상기 저온 플라즈마는 실제 식품생산현장에 적용할 수 있다.
2. 살균곡선형상계수(n) 및 D' 값측정
수분함유 식품류로 선택된 김 또는 채소 알팔파싹에 대한 플라즈마 종류별 살균곡선형상계수(n) 및 D' 값(D'-value)을 산출하여 하기 표 9에 기재하였다.
Figure 112012052193265-pat00009
상기 표 4의 결과에서도 확인되는 바와 같이, 플라즈마 종류별 김과 알팔파싹에 대한 살균곡선형상계수(n)는 0.422∼0.858의 분포를 보였다. 세균에 대한 D' 값은 김의 경우, 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP)에서 가장 작은 0.112 분을 보였고, 이어서 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)에서 0.599 분 및 감압방전플라즈마(LPDP)에서는 3.384 분으로 산출되었다.
즉, 김의 세균에 대한 살균효과는 DBDP가 가장 효과적이었고, CDPJ도 상당한 수준으로 나타났다.
반면에, 진균에 대해서는 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)가 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP)보다 작은 D' 값을 보여 더 효과적인 살균효력을 보였다.
알팔파싹의 세균에 대한 D' 값은 CDPJ, DBDP의 경우 각각 0.426 분, 0.599 분을 보여 CDPJ가 더 낮은 값을 보였으며, 반면에, 감압방전플라즈마(LPDP)는 5.937분으로 산출되었다.
알팔파싹의 진균에 대한 D' 값은 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP)에서 0.699 분으로 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)의 1.227 분보다 낮아 DBDP의 살균효과가 더 우수한 결과임을 확인하였다. 이러한 결과는 김, 알팔파싹 등의 수분함유 식품류의 표면살균에도 DBDP와 CDPJ 방법이 가능함으로 보였다.
이상의 결과로부터, 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP) 및 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)를 이용한 살균방법은 그들간의 플라즈마의 살균력은 유사한 수준이며, 식품의 크기와 모양에 따라 적합한 플라즈마를 선택하여 사용할 수 있다.
즉, 김, 압맥과 같은 평판형태의 식품은 유전체장벽방전 플라즈마(DBDP)가 적합하고, 백미, 알팔파싹, 과채류 등 불균일한 모양의 식품에는 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)가 적용될 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 식품군의 형태 및 표면특성에 적합한 플라즈마 선택 및 처리조건을 선정하여 식재료 또는 식품류 표면의 미생물의 살균효과를 최적화하여 저온 플라즈마를 이용한 식품표면 살균방법을 제공하였다.
본 발명은 저온 플라즈마로서 유전체장벽방전 플라즈마를 이용한 최적의 조건하에, 평판형태의 식재료 또는 식품류 즉, 압맥 또는 김 표면의 미생물을 사멸할 수 살균방법을 제공하였다.
또한, 본 발명은 저온 플라즈마 중 코로나방전 플라즈마 제트 처리에 의해 비평판 형태의 식재료 또는 식품류 또는 수분함량이 높은 과일류 또는 채소류의 표면살균할 수 방법을 제공함으로써, 곡류식품 제조 또는 유통 현장에서 살균기술로서 적용할 수 있다.
삭제
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 삭제
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  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 식재료 또는 식품류에 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)를 이용한 저온 플라즈마의 3차원 분사 처리에 의해, 상기 식재료 또는 식품류 표면의 미생물을 사멸하되,
    상기 코로나방전 플라즈마 제트(CDPJ)는 세라믹 차폐체 내에 한 쌍의 전극을 장치하고,
    상기 한 쌍의 전극으로부터 생성된 코로나방전 플라즈마를 송풍기에 의한 송풍압력에 의하여 하부의 토출구로 분사하며,
    상기 한 쌍의 전극에는 펄스 직류 20 킬로볼트(KV)의 전압과 1.0 내지 1.5 암페아(A) 범위의 전류를 인가하고,
    상기 한 쌍의 전극은 2.65 밀리미터(mm)의 간격을 형성하며,
    상기 토출구로부터 15 내지 35 밀리미터(mm) 간격의 거리에 상기 식재료 또는 식품류의 표면을 배치하고,
    상기 코로나방전 플라즈마 제트가 비평판 형태의 상기 식재료 또는 식품류의 표면에 대하여 3 방향에서 살균처리하며,
    상기 식재료 또는 식품류는 상기 코로나방전 플라즈마 제트에 1 내지 2 분간 노출되고,
    상기 식재료 또는 식품류는 수분함량이 높은 과일류 또는 채소류로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온 플라즈마를 이용한 식품표면 살균방법.
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