KR960010577B1 - 식품의 살균율과 열확산도 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

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Description

식품의 살균율과 열확산도 측정 장치 및 방법
제1도는 본 발명의 살균율과 열확산도 측정 장치를 나타내는 하드웨어 구성도.
제2도는 본 발명의 살균율과 열확산도 측정 방법을 나타내는 상세 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 레토르트 2 : 온도 센서
3 : 냉각수 밸브 4 : 냉각수 배출 밸브
5 : 펌프 6 : 가변형 노즐
7 : 증폭기 8 : A/D변환기
9 : 입력부 10 : 제어부
11 : D/A변환기 12 : 구동부
13 : 표시부 14 : 전기히터
본 발명은 가열 살균 공정이 필수적인 식품류의 살균율을 측정 하고 측정된 살균율의 정확도 확인을 위한 열확산도를 측정하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 모든 가공 식품에 있어서, 가열 살균 공정의 일차적인 목적은 최종 제품에 미생물학적 안전성을 부여하는 것이다.
그러나, 현재 우리나라에서 생산, 판매되고 있는 각종 통조림, 연제품, 햄 및 소시지등 가열 살균 공정이 필수적인 식품류는 미생물학적 안전성의 기준, 즉 Fo값(시간의 경과에 따라 누적되는 치사율=살균율)이 제시되어 있지 않아서 단순히 과거로 부터의 경험적 방법에 의존하거나 또는 외국의 방법을 그대로 모방하고 있을 뿐이다.
따라서, Fo값이 제시되어 있지 않기 때문에 미생물학적 안정성을 확보하기 위하여 과잉 열처리를 하지 않을수 없으며 그에 따라 에너지의 과잉 소비와 영양소의 과다 파괴를 초래하게 되는 문제점이 있었다.
또한 그 결과로 안정성과 영양성, 기호성, 생산 단가등이 최적화 되지 않은 상태에서 제품의 생산되고 소비자는 과잉 영처리 때문에 영양 및 기호성 면에서 품질이 떨어진 제품을 비싼 가격으로 구입할 수 밖에 없으며 동일 제품의 경우에 생산 단가가 높아서 태국등의 후발 개발 도상국에 비해 국제적 경재력 면에서도 뒤떨어지곤 있는 실정이다.
상기한 불합리성을 해결하기 위해서는 제품의 안정성을 확보한 후 그 안정성을 준수하면서 영양성, 기호성, 생산 단가등을 감안하여 공정을 최적화 시켜야 되는데, 상업적 가열 살균에 의한 식품의 안전성은 Fo값으로 규정되어 있고 각국은 제품별로 그 기준을 노하우(know how)로 하고 있으며 현재 우리나라에서는 식품별로 Fo값이 규정되어 있지도 않은 실정이다.
한편 현재 선진국에서 생산, 판매되고 있는 Fo값 측정 장치는 가열 살균중인 식품 내부의 냉점에서 가열시간에 따른 온도 변화를 센서를 이용하여 1-2분 정도의 일정 간격으로 감지하여 그동안의 미생물의 치사율(lethel rate)을 구하고 전체 열처리 시간 동안의 치사율의 합으로 Fo값을 구한다.
그러나 상기한 Fo값 측정 장치는 온도 감지 시간의 간격, 즉 미생물의 치사율 측정 간격이 길어서 오차가 크게 될뿐만 아니라 측정된 Fo값의 정확성을 확인할 방법이 없고, 상기한 Fo값 설정에 필요한 측정 장치를 설치할 경우 수입 가격이 매우 비싼 문제점이 있었다.
또한 수출용 수산물 가열 살균 식품의 경우에는 살균 공정중의 레토르트(retort) 내부의 압력 변화를 다이프램(daiphragm)으로 별도 측정하여 바이어(buyer)에게 제시해야 하는등 까다로운 조건 때문에(예:British Columbia Packers Ltd) 영세한 식품 가공업자에겐 매우 불리한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 상업적 가열 살균의 전 공정중 레토르트(고압살균솥) 내부의 압력 변화와 식품 내부의 온도 변화에 따른 동시에 열확산도값을 측정함으로써 Fo값이 동시에 자동 측정되어 그래프 및 수치로 제시될 수 있고 Fo값의 정확도를 확인할 수 있으며 매우 저렴한 비용으로 생산 및 공급될 수 있는 식품의 살균율과 열확산도 측정 장치 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 시료(식품)가 저장되는 레토르트(1), 상기 레토르트(1) 내부의 온도를 감지하는 온도 감지 수단(2), 상기 레토르트(1) 내부의 온도를 감지하는 온도 감지 수단(2), 상기 레토르트(1) 내부에 냉각수를 분무하기 위해 냉각수 공급 밸브(3), 상기 레토르트(1) 내부의 냉각수를 배출하기 위한 배출 밸브(4), 상기 레토르트(1) 내부의 스팀을 토출하기 위한 토출 밸브 수단(6), Fo값(시간의 경과에 따라 누적되는 미생물의 치사율)과 열확산도를 측정하기 위해 필요한 데이타를 입력하는 입력수단(9), 상기 온도 감지 수단(2)에 의해 감지된 레토르트(1) 내부의 온도에 상응하는 데이터와 상기 입력 수단(9)의 출력 데이터를 수신하여 상기 레토르트(1) 내부의 시료에 대한 가열 살균 공정을 제어하며 시료에 대한 Fo값과 열확산도를 연산하여 출력하는 제어 수단(10), 상기 제어 수단(10)의 제어에 의해 상기 공급 밸브(3)와 밸출 밸브(4) 및 상기 토출 밸브(6)을 구동하는 구동 수단(12), 상기 제어 수단(10)에서 연산한 Fo값과 열확산도를 외부로 표시해주는 표시수단(13)으로 구성하고, 상기 레토르트(1) 내부가 기 설정한 가열 살균유지 온도에 도달할 때 까지 레토르트(1) 내부를 하부에 설치된 전기 히터(14)로 가열하면서 Fo값을 연산하는 제1단계, 상기 레토르트(1) 내부를 기 설정한 가열 살균 유지 온도를 유지 온도로 유지시키면서 Fo값과 열확산도를 연산하는 제2단계, 상기 레토르트(1) 내부를 냉각시키면서 Fo값과 열확산도를 표시하는 제3단계로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면능 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 실시예를 나타내는 식품의 살균율과 열확산도 측정 장치의 하드웨어 구성도로써, 시료를 가열살균하는 솥, 즉, 레토르트(1), 상기 레토르트(1) 내부의 온도를 감지하여 전기적 신호로 변환하는 온도 센서(sensor)(2), 상기 레토르트(1) 내부의 냉각수를 공급하는 공급 밸브(3), 상기 레토르트(1) 내부의 냉각수를 배출하기 위한 냉각수 배출밸브(4), 상기 냉각수 공급 밸브(3)를 통해 냉각수가 공급되도록 하는 펌프(5), 상기 레토르트(4) 내부에 냉각수를 분부하기 위한 가변형 노즐(6), 상기 온도 센서(2)의 출력 신호를 증폭하는 증폭기(7), 상기 증폭기(7)의 출력 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 A/D(Analog/Digital) 변환기(8), 상기 Fo값과 열확산도를 측정하기 위하여 상기 시료(식품)의 크기와 시료에 함유되어 있는 균을 90% 사멸시키는데 필요한 시간을 1/10로 감소시키기 위한 온도 상승분(z)과 상기 레토르트(1) 내부를 가열하기 위한 시간 및 가열 치사 온도에 상응하는 데이터를 입력하는 입력부(9). 상기 온도 센서(2)에 의해 감지된 레토르트(1) 내부의 온도에 상응하는 데이터와 상기 입력부(9)의 출력 데이터를 수신하여 상기 레토르트(1) 내부의 시료에 대한 가열 살군 공정을 제어하며 시료에 대한 Fo값과 열확산도를 연산하여 출력하는 제어부(10), 상기 제어부(10)의 제어신호를 아날로그로 변환하는 D/A 변환기(11), 상기 D/A 변환기 (11)의 출력신호를 디코딩하여 상기 밸브(3,4,6)와 모터(5)를 구동하는 구동부(12), 상기 제어부(10)에서 연산한 Fo값과 열확산도를 외부로 표시해주는 표시부(13)로 구성되며, 스팀은 하부에 설치된 전기 히터로서(14) 레토르트 내부의 물을 가열함으로서 발생시키도록 한다.
제2도는 상기와 같이 구성된 살균율과 열확산도 측정 장치를 이용하여 살균율과 열확산도를 측정하기 위한 제어 흐름도로서 이에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사용자가 상기 입력부(9)를 통하여 가열 살균 공정에 소요되는 전체 공정 시간인 가열 시간과, 특정의 가열 살균 온도를 특정시간 동안 유지 시킬 수 있는 가열 살균 유지 시간과, 제품을 냉각하여 시료의 온도가 상온(15-20℃)을 유지할 수 있는 냉각 시간과, 가열 살균 유지 시간 동안 유지해야할 온도인 가열 살균 유지 온도)(Tr)외, 가열 살균 대상 시료의 크기, 상기 z값, 열확산도 연산 조건(냉각 시간 3분전, 가열 살균 유지 온도와 식품의 냉점에서의 온도차가 2℃ 미만일 때, 식품 냉점에서의 온도가 레토르트(1)내의 온도보다 작을 때) 상기 제어부(10)에 입력한다(101).
그러면 상기 제어부(10)는 상기 D/A변환기(11)로 레토르트(1) 내부를 가열하기 위한 제어 신호를 출력하고 상기 D/A변환기(11)는 이를 아날로그 신호로 변환하여 상기 구동부(12)로 출력하며 상기 구동부(12)는 상기 제어부(10)의 제어 신호에 의해 상기 레토르트(1)의 하부에 설치된 전기 히터(14)를 구동하여 레토르트 내부의 물을 가열하며 스팀이 발생되도록 한다(102).
상기 과정후 제어부(10)는 상기 온도 센서(2)를 통하여 레토르트(1)내부의 온도를 0.2초 간격으로 측정하여(103) 측정된 레토르트(1) 내부의 온도(T)가 기 설정된 예비 가열 온도인 90-95℃보다 높은지를 비교하여(104)기 설정된 예비 가열 온도보다 높으면 레토르트(1) 내부의 측정 온도(T)가 100℃인지를 검색한다(105).
측정 온도(T)가 100℃가 아니면 다시 측정 온도(T)가 기 설정된 가열 살균 유지 온도인지를 검색하고 (106) 가열 살균 유지 온도가 아니면 레토르트(1) 내부의 측정 온도(T)가 기 설정된 예비 가열 온도와 100℃ 사이(95-99℃)에 존재한다고 판단하여 상기 온도 센서(2)를 통하여 감지한 레토르트(1) 내부의 측정온도(T)와 상기 101과정에서 기 설정된 z값을 이용하여 Fo값을 연산한다(107).
상기한 Fo값에 대해 자세히 설명하면 다음과 같다.
미생물을 치사 온도에서 열처리하면 그 농도는 일반적으로 시간에 따라 다음과 같이 일차 반응식에 의해 감소해 간다.
또한 한종류의 포자를 일정 치사 온도(T1)에서 열처리 하였을 때 초기 농도와 t분 후의 농도가 각각 NO(t=0),N(t=t)인 조건에서 상기 제1)식을 적분하면 제3)식을 얻게된다.
상기 제3)식에서 2.303/k1를 D라 하면 상기 제3)식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
이때 상기 제4)식에서 1)값은 일반적으로 미생물 사멸 시간을 나타낸 것으로 일정 치사 온도(T1)에서의 D값은 식품중에 함유되어 있는 미생물이나 포자를 90% 사멸시키는데 소요되는 시간을 의미한다.
따라서 상기 D값을 미생물이나 포자의 내열성의 척도로서 미생물이나 포자의 종류에 따라 다르며 열처리 온도, 식품의 성질등에 영향을 받는다.
또한 서로 다른 미생물이나 포자의 내열성을 비교하기 위한 기준 온도로는 포자의 경우 121.1℃(250。F), 영양 세포의 경우에는 65.5℃(150。F)를 택하고 있다.
그러나 미생물의 내열성은 열처리 온도가 높을수록 약해지며 상기 D값은 온도 상승에 따라 대수적으로 감소하는데, 치수 온도가 T1℃에서 T2℃로 변하는 경우 온도 변화에 따른 D값의 변화는 제 5)식과 같이 나타낼 수 있다.
상기 제 5)식을 D1(T=T1), D2(T=T2)의 조건에서 적분하면 제 7)식을 얻게 된다.
상기 제7)식에서 2.303/k2를 z라 하면 제 8)식을 얻게된다.
상기 제8)식에서 z값은 상기 D값을 1/10로 감소시키는데 필요한 온도 상승분을 의미한다.
즉 상기 z값은 온도 의존성을 나타내는 상대적 내열성의 척도이다. 따라서 어떤 포자의 농도를 T℃에서 10-m로 감소시키는데 필요한 시간인가열 치사 시간(FT)은
이며, 이때 상기 m은 살균 지수로서의 그 의미는 다음과 같다.
그러므로 상기 z값이 10℃이고, 121.1℃에서의 D값이 D121.1인 포자의 농도를 열처리 온도 121.1℃에서 10-m로 감소시키는데 소요되는 시간은 제11)식과 같이 나타낼 수 있으며, 이때의 가열 치사 시간을 Fo값이라 정의한다.
그리고 T℃에서의 가열 치사 시간 FT에 대한 Fo의 비를 치사율이라 정의하고 상기 제8)식에 다라 다음과 같이 나타낼 수 있다.
따라서 상기 Fo값은 이들 관계식으로부터 제13)식과 제 14)식으로 나타낼 수 있다.
상기 제14)식에서 알 수 있는 바와 같이 상기 Fo값은 시간의 경과에 따라 누적되는 치사율이다.
즉 짧은 시간 △t(=0.2초)의 경과에 따라 측정되는 치사율과 실측 시간(△t)의 곱의 합을 구함으로서 전체 살균 시간 동안에 누적된 치사율을 구할 수 있게 된다.
따라서 상기 제어부(10)는 레토르트(1) 내부의 온도(TR)를 0.2초 간격으로 검출하여 검출된 레토르트(1) 내부의 온도 (T)와 상기 z값을 이용하여 미생물이나 포자의 치사율(L)을 제 12)식에 의해 연산한후 상기 제14)식에 나타난 바와 같이 연산된 치사율(L)과 실측시간(△t)의 곱의 합을 구함으로서 Fo값을 구할 수 있게 되는 것이다(107).
상기 과정후 현재 온도가 기 설정된 가열 살균 유지 온도에 도달했는지를 다시 검색하는데(108) 현재 상태에서는 레토르트(1) 내부의 측정 온도가 아직 가열 살균 유지 온도에 도달하지 않았음으로 상기 102과정으로 복귀하여 레토르트(1) 내부의 온도를 계속 상승시키는 한편 0.2초 간격으로 온도를 검출하고(103) 상기 107과정의 제12)식과 제 14)식을 이용하여 Fo값을 연산하는 과정을 반복 실행한다(102내지 108과정).
상기 과정후 레토르트(1) 내부의 온도가 기 설정한 100℃에 도달하면(105) 레토르트(1) 내부의 대류 열전달을 방해하는 공기 주머니를 제거하기 위해 상기 레토르트(1) 내부의 공기를 토출시키고(109) 상기 107과정과 108과정을 수행한다.
또한 레토르트(1) 내부의 측정 온도가 100℃를 초과하여 100℃와 기 설정한 가열 살균 유지 온도 사이에 존재할 경우에는(102 내지 106과정) 상기 제어부(10)는 레토르트(1) 내부의 온도가 예비가열 온도와 100℃사이에 존재할때와 마찬가지 과정을 수행하여(102 내지 108) Fo값을 연산한다.
상기 과정후 레토르트(1) 내부의 온도가 기 설정한 가열 살균 유지 온도에 도달하게 되면(106,108) 상기제어부(10)는 상기 구동부(12)를 제어하여 구동부(12)에 의해 상기 공급 밸브(3)과 토출 밸브(4)를 일정 시간 간격으로 온·오프시켜 상기 레토르트(1) 내부의 온도가 기 설정한 가열 살균 유지 온도를 자동으로 유지하도록 하고(110) 시간에 대한 카운트(count)를 시작한다(111).
상기 과정후 상기 111과정에서 카운트한 현재 시간이 상기 102과정에서 기 설정한 가열 살균 유지 시간에 도달했는지를 체크하고(112) 카운트한 시간이 기 설정한 가열 살균 유지 시간에 도달하지 안했으면 다시 기설정한가열 살균 유지 시간과 카운트한 시간의 차가 180초 보다 크면 상기 107과정을 통해 Fo값을 계산한 후 가열 살균 유지 시간과 카운트한 시간의 차가 180초보다 작을때까지 상기의 같은 과정을 반복 실행한다.
상기 과정후 기 설정한 가열 살균 유지 시간과 카운트한 시간과의 차가 180초보다 작으면 레토르트(1) 내의 가열 살균 유지 온도와 식품의 냉점에서는 온도차를 검출하고, 식품 냉점에서의 온도와 레토르트(1)내의 측정 온도를 비교하여 가열 살균 유지 온도와 식품의 냉점에서의온도차가 2℃보다 작고 (114) 레토르트(1)내의측정 온도가 식품 냉점에서의 온도보다 높으면(115) 상기 101과정에서 입력한 가열 살균 유지 온도(TR)와, 시료의 크기, 일정 시간후의 시로의 냉점에서의 온도(T1), 식품의 초기 온도(T1)를 이용하여 열확산도(α)를 계산한다.
이에 대해 좀더 자세히 살명하면 다음과 같다.
일반적으로 열처리 대상 식품의 열확산도(α)는 그 식품의 열전도도(λ), 밀도(ρ) 및 비열(CP)의 함수 즉, α=(ρ·CP)/λ로부터 구할 수 있다.
그러나 실제로 식품 각 성분의 정확한 열전도도, 비열 및 밀도를 구한다는 것은 어렵기 때문에 대부분의 비장상 상태의 전도전열에 의해 가열 살균되는 고형 식품의 경우 가열 살균중인 식품 내부의 열침투 곡선으로부터 열확산도를 구할 수 있다.
또한 일반적으로 표면 열전달 저항이 무시되는 비장상 상태의 전도 전열에 의해 가열 살균중인 고형 식품 내부의 시간과 온도의 관계는 제15)식과 같이 푸리에 제2식으로 나타내어 지며 그해는 제16), 제17), 제18)식과 같다.
상기 제 16)-제18)에서 FoP1, FoCY1, FoSP는 무차원의 푸리에 수(Fourier number)이며 제19)식과 같이 정의된다.
그런데 열처리 시간이 충분히 길 경우(t=∞), 식 16)-18)의 해는 n=1의 경우로 수렴하게 된다. 그리고 대부분의 가공 식품은 그 포장 형태가 육면체나 원기둥 형태인데, 이러한 식품 형태의 식품 내부에서의 시간과 온도와의 관계를 나타내는 열침투 곡선은 다음과 같이 나타내어 진다.
또한 열처리 시간이 충분히 길 때(t=∞ 즉, n=1), 냉점(x=0, R=0, 식품중에 온도가 가장 늦게 도달하는 부위)에서의 시간에 따른 온도 변화를 보면 상기 제 16)식과 제 17)식은 제 22)식과 제 23)식으로 나타낼 수 있다.
따라서 직육면체형 식품의 냉점에서의 열침투 곡선은 상기 제 20)식의 방법으로 제 22)식을 이용하면 다음과 같이 나타낼 수 있다.
상기 제 24)식의 △x,△y,△z는 상기 제 16)식과 제 20)식에서 보듯이 x방향, y방향, z방향으로의 두께의 1/2을 의미한다. 정육면체의 경우 역시 동일한 방법으로 제 20)식을 정리하면 x,y,z방향으로의 △x,△y,△z가 모두 같기 때문에 제 25)식과 같이 나타내어 진다.
또한 원기둥형 식품의 경우에는 열처리 시간이 길 때(t=∞, n=1), 냉점(x=0,R=0)에서의 열침투 곡선은 제 26)식과 같이 정리된다.
실제 가열 살균 공정에서는 열처리 시간이 길어서 t→∞의 조건이 충분히 적용될 수 있으며, 따라서 가열 살균 대상 식품의 냉점에 있어서의 온도 변화 즉, 열침투 곡선을 제 24)식-제 26)식으로 나타낼 수 있다.
그리고 열침투 곡선으로 부터 열확산도를 실측에 의해 구하기 위하여 제 24)식- 제 26식에서 이미 알고 있는 값들과 실측값들을 구분하고, 이들 식을 열화산도(α) 대한 풀이 형태로 변형 시키면 열확산값을 쉽게 구할 수 있다.
직육면체 식품의 경우에는 상기 제24)식을 제 27)식과 같이 변형 시키므로서 열확산도를 실측에 의해 구할 수 있다.
정육면체 식품은 직육면체 식품에서 △x=△y=△z인 특수한 경우로서 상기27)식에 대입하는 θhex,βhex,ζhex중에서 ζhex만 달라진다. 그러므로 제 27)식은 그 조건에서 단지 ζhex만 제 28)식과 같이 표현되고 이로부터 열확산도(α)를 구할 수 있다.
원기둥형 식품도 냉점에서는 t→∞인 경우에 육면체형 식품과 같은 방법으로 제 26)식을 변형시키면 제 29)식을 얻을 수 있고 이로부터 열확산도 (α)를 구할 수 있다.
따라서 상기 115과정에서 레토르트(1)내의 측정 온도가 식품 냉점에서의 온도보다 높으면 상기 101과정에서 입력한 가열 살균 유지온도(TR)와, 일정시간(t)후의 시료의 냉점에서의 온도(T1), 식품의 초기 온도(T1)를 이용하여 θ값을 계산하고(116) 상기 101과정에서 입력한 시료의 크기를 이용하여 ζ값을 연산한후(117) 열확산도(α)를 계산한다(118)(제 27)식, 제 28)식, 제 29)식).
이때 상기한 열확산도 측정에 있어서, 113,114,115과 같은 조건이 만족한 상태에서만 열확산도를 측정하는 이유는 실제 가열살균중에 레토르트내의 온도의 미세한 변화에 따라 식품과 그 용기가 팽창 또는 수축하게 되고 그 과정에서 식품의 냉점에서의 온도가 레토르트 온도보다 높아질 수 있기 때문이다.
또한 상기 113,114,115과정을 만족하지 못하면 열확산도 값은 설정한 조건을 만족하지 않았다는 내용을 상기 표시부(13)를 통해 사용자에게 알려준다(119).
상기 과정후 다시 107과정을 통해 Fo값을 연산하여 카운트한 시간이 기 설정한 가열 살균 유지 시간에 도달하면(112) 레토르트(1)의 내의 냉각을 진행한다.
즉 상기 제어부(10)는 카운트한 시간이 상기 101과정에서 기 설정한 냉각시간에 도달했는지를 체크하여(120) 냉각 시간에 도달하였으면 상기 가변형 노즐을 이용하여 레토르트(1)내에 냉각수를 분무하고 배출하여(121) 레토르트(1)내를 냉각 시키는데 이때, 냉각중인 레토르트(1) 내의 냉각수 온도 상승과 압력의 상승을 피하기 위하여 냉각수의 분무와 배출 시간을 일정 비율로 조절하면서 냉각을 진행한다.
또한 냉각이 진행되는 동안 실험 진행동안의 모든 데이터를 상기 표시부(13)를 통해 사용자에게 알려주는(122) 한편 실험 진행동안의 모든 데이터를 저장하고(123) 카운트한 시간이 상기 101과정에서 설정한 가열시간에 도달하면(124) 실험을 종료한다.
상기한 바와 같이 본발명은 통조림들과 같은 가열 살균 식품의 생산에 있어서, 제품의 안정성의 기준은 Fo값을 측정하고 그 기준을 설정할 수 있게 되며 그 기준을 준수하면서 기열 살균 조건으로서의 온도와 시간에 따른 제품의 영양성과 기호성을 비교하여 품질의 고급화를 기할 수 있음은 물론, 에너지 소비 대책까지 마련함으로서 품질과 경영면에서 최적화된 과학적 조건하에서 제품을 생산할 수 있는 효과가 있다.
또한 모든 가열 살균 공정의 에너지 소비를 최소화 할 수 있음은 물론 수출용 식품 생산에 적용시킨다면 동일 제품의 경우, 국제적 경쟁력도 확보할 수 있으며 가격이 매우 저렴하여 전문 기술인 훈련소 및 전문 대학 이상의 교육 기관등에서의 실습용 교육 기자재로서 활용도 기대된다.

Claims (34)

  1. 시료가 저장되는 레토르트(1), 상기 레토르트(1) 내부의 온도를 감지하는 온도 감지수단(2), 상기 레토르트(1) 내부의 냉각수를 공급하는 공급 밸브(3), 상시 레토르트(1) 내부의 냉각수를 배출하기 위한 배출밸브(4), 상기 레토르트(11) 내부의 냉각수를 가열하기 위한 가열수단(14), 상기 레토르트(1) 내부에 스팀을 토출하기 위한 토출 밸브(6), Fo값(시간의 경과에 까라 누적되는 균의 치사율)과 열확산도를 측정하기 위해 필요한 데이터를 입력하는 입력 수단(9), 상기 온도 감지 수단(2)에 의해 감지된 레토르트(1) 내부의 온도에 상응하는 데이터와 상기 입력 수단(9)의 기 설정 데이터를 수신하여 상기 레토르트(1) 내부의 시료에 대한 가열 살균 공정을 제어하며 시료에 대한 Fo값과 열확산도를 연산하여 출력하는 제어 수단(10), 상기 제어 수단(10)의 제어에 의해 상기 냉각수 공급 밸브(3)와 토출 밸브(4) 및 상기 분무 수단(6)을 구동하는 구동 수단(12), 상기 제어 수단(10)에서 연산한 Fo값과 열확산도를 외보로 표시해주는 표시 수단(13)으로 구성함을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 장치.
  2. 시료가 저장되는 레토르트(1), 상기 레토르트(1) 내부의 온도를 감지하는 온도 감지수단(2), 상기 레토르트(1) 내부에 냉각수를 공급하는 공급 밸브(3), 상기 레토르트(1) 내부의 냉각수를 배출하기 위한 배출 밸브(4), 상기 레토르트(11) 내부의 냉각수를 가열하기 위한 가열수단(14), 상기 레토르트(1) 내부의 스팀을 토출하기 위한 토출 밸브(6), Fo값(시간의 경과에 따라 누적되는 미생물의 치사율)과 열확산도를 측정하기 위해 필요한 데이터를 입력하는 입력수단(9), 상기 온도 감지 수단(2)에 의해 감지된 레보르르(1) 내부의 온도에 상응하는 데이타와 상기 입력 수단(9)의 기 설정 데이타를 수신하여 상기 레토르트(1) 내부의 시료에 대한 가열 살균 공정을 제어하며 시료에 대한 Fo값과 열확산도를 연산하여 출력하는 제어 수단(10), 상기 제어 수단(10)의 제어에 의해 상기 냉각수 공급 밸브(3)와 토출 밸브(4) 및 상기 분무 수단(6)을 구동하는 구동 수단(12), 상기 제어 수단(10)에서 연산한 Fo값과 열확산도를 외부로 표시해주는 표시수단(13)으로 구성함을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법에 있어서, 상기 레토르트(1) 내부가 기 설정한 가열 살균 유지 온도에 도달할때까지 레토르트(1) 내부를 가열하면서 Fo값을 열확산도를 연산하는 제1단계, 상기 레토르트(1) 내부를 기 설정한 가열 살균 유지 온도로 유지시키면서, Fo값을 연산하는 제2단계, 상기 레토르트(1) 내부를 냉각시키면서 Fo값과 열확산도를 표시하는 제3단계를 이루어짐을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 가열 살균 유지 온도를 120.7-121.5℃로 설정하여 실행함을 특징으로 하는 실균율과 열확산도 측정 방법.
  4. 제2항, 또는 3항에 있어서, 상기 Fo값은
    제 14)식에 의해 구해짐을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 기결정된 시간 간격에 따라 측정되는 미생물의 치사율(L)은
    T:레토르트(1) 내부의 측정 온도
    z:시료에 함유되어 있는 균을 88-92% 사멸되는데 필요한 시간을 1/10로 감소시키기 위한 온도 상승분
    제 12)식에 의해 구해짐을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기결정된 시간 간격(△t)은 0.2~0.3초임을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  7. 제5항 또는 6항에 있어서 상기 z는 9-10℃임을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 열확산도의 연산은
    상기(A)식에 의해 ζhex를 연산하는 과정,
    상기 (B)식에 의해 θhex를 연산하는 과정,
    제 27)식에서 의해 열확산도(α)를 연산하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 실균율과 열확산도 측정방법.
  9. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 열확산도 연산은
    상기 (C)에 의해을 연산하는 과정,
    상기 (D)식에 의해을 연산하는 과정,
    상기 (E)식에 의해을 연산하는 과정,
    상기 제 29)식에 의해 열확산도를 연산하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  10. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제1단계는 레토르트(1) 내부를 기 설정한 예비 가열 온도까지 가열하는 제1과정(101,102,103,104), 레토르트(1) 내부의 측정 온도가 기 설정한 예비 가열 온도에 도달하면 기설정된 시간 간격으로 Fo값을 연산하는 제2과정(105,106,107,108), 레토르트(1) 내부의 측정 온도가 기 설정한 공기 토출 온도에 도달하면 레토르트 내부의 공기를 토출하는 제3과정(105,109)으로 이루어짐을 특징으로 하는 살균율과 열확산도 측정 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 Fo값은
    제 14)식에 의해 구해짐을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 기결정된 시간 간격에 따라 측정되는 미생물의 치사율(L)은
    제 12)식에 의해 구해짐을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 기결정된 시간 간격(△t)은 0.2~0.3 초임을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  14. 제12항 또는 13항에 있어서, 상기 z는 9-10℃임을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 열확산도의 연산은
    상기(A)식에 의해 ζhex를 연산하는 과정,
    상기 (B)식에 의해 θhex를 연산하는 과정,
    제 27)식에서 의해 열확산도(α)를 연산하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 실균율과 열확산도 측정방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 열확산도 연산은
    상기 (C)에 의해을 연산하는 과정,
    상기 (D)식에 의해을 연산하는 과정,
    상기 (E)식에 의해을 연산하는 과정,
    상기 제 29)식에 의해 열확산도를 연산하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  17. 제10항에 있어서, 상기 공기 토출 온도는 99-101℃로 설정하여 실행함을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  18. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제2단계는 상기 레토르트(1) 내부의 온도를 기 설정한 가열 살균 유지온도로 유지하면서 Fo값을 연산하는 제1과정(106,110,111,112,107,108), 기 설정된 가열 살균 유지 시간과 측정된 가열 살균 유지 시간과의 차가 기 설정 시간보다 작고 기 설정된 가열 살균 유지 시간과 측정된 가열 살균 유지 시간과의 차가 기 설정 시간보다 작고 기 설정된 가열 살균 유지 온도와 식품의 냉점에서의 온도차가 기 설정 온도차 보다 작으며 식품의 냉점에서의 온도가 레토르트(1)내의 측정온도보다 낮으면 열확산도를 연산하는 제2과정, 기 설정된 가열 살균 유지 시간과 측정된 가열 살균 유지 시간과의 차가 기 설정 시간보다 크거나 기 설정된 가열 살균 유지 온도와 식품의 냉점에서의 온도차가 기 설정 온도차 보다 크거나 식품의 냉점에서의 온도가 레토르트(1)내의 측정 온도보다 높으면 이를 표시해주는 제3과정(119)으로 이루어짐을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 Fo값은
    제 14)식에 의해 구해짐을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 기결정된 시간 간격에 따라 측정되는 미생물의 치사율(L)은
    제 12)식에 의해 구해짐을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 기결정된 시간 간격((△t)은 0.2~0.3 초임을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  22. 제20항 또는 21항에 있어서, 상기 z는 9-10℃임을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  23. 제18항에 있어서, 상기 열확산도의 연산은
    상기(A)식에 의해 ζhex를 연산하는 과정,
    상기 (B)식에 의해 θhex를 연산하는 과정,
    제 27)식에서 의해 열확산도(α)를 연산하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 살균율과 열확산도 측정방법.
  24. 제18항에 있어서, 상기 열확산도 연산은
    상기 (C)에 의해을 연산하는 과정,
    상기 (D)식에 의해을 연산하는 과정,
    상기 (E)식에 의해을 연산하는 과정,
    상기 제 29)식에 의해 열확산도를 연산하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  25. 제18항에 있어서, 상기 열확산도의 연산은 기설정된 가열 살균 유지 시간과 측정된 가열 살균 유지시간의 차가 120-180초 범위보다 작고 기 설정된 가열 살균 유지 온도와 식품의 냉점에서의 온도차가 2-3℃보다 작을 경우에 실행함을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 열확산도의 연산은
    상기(A)식에 의해 ζhex를 연산하는 과정,
    상기 (B)식에 의해 θhex를 연산하는 과정,
    제 27)식에서 의해 열확산도(α)를 연산하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 살균율과 열확산도 측정방법.
  27. 제25항에 있어서, 상기 열확산도 연산은
    상기 (C)에 의해을 연산하는 과정,
    상기 (D)식에 의해을 연산하는 과정,
    상기 (E)식에 의해을 연산하는 과정,
    상기 제 29)식에 의해 열확산도를 연산하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  28. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제3단계는 냉각 시간이 시작되면 냉각수의 분무와 배출 시간을 기 설정된 비율로 조절하면서 냉각을 진행하는 제1과정(120,121), 또한 냉각이 진행되는 동안 가열 살균 공정 진행중의 모든 데이터를 표시하고 저장하는 제2과정(122,123,124)으로 이루어짐을 특징으로 하는 살균율과 열확산도 측정 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기Fo값은
    제 14)식에 의해 구해짐을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 기결정된 시간 간격에 따라 측정되는 미생물의 치사율(L)은
    제 12)식에 의해 구해짐을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 기결정된 시간 간격((△t)은 0.2~0.3 초임을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  32. 제30항 또는 31항에 있어서, 상기 z는 9-10℃임을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
  33. 제28항에 있어서, 상기 열확산도의 연산은
    상기(A)식에 의해 ζhex를 연산하는 과정,
    상기 (B)식에 의해 θhex를 연산하는 과정,
    제 27)식에서 의해 열확산도(α)를 연산하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 살균율과 열확산도 측정방법.
  34. 제28항에 있어서, 상기 열확산도 연산은
    상기 (C)에 의해을 연산하는 과정,
    상기 (D)식에 의해을 연산하는 과정,
    상기 (E)식에 의해을 연산하는 과정,
    상기 제 29)식에 의해 열확산도를 연산하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 식품의 살균율과 열확산도 측정 방법.
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