연구개발보고서초록 과제명 ( 국문 ) 비가열처리가공공정의현장적용탄소저감시스템개발 ( 영문 )Development of low-co 2 nonthermal processing systems applicable to the food industry 주관연구기관 연세대학교

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윤성 십
5 years ago
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1 연구개발보고서초록 과제명 ( 국문 ) 비가열처리가공공정의현장적용탄소저감시스템개발 ( 영문 )Development of low-co 2 nonthermal processing systems applicable to the food industry 주관연구기관 연세대학교 참여기업 ( 주 ) 뉴트렉스테크놀러지 푸드웰, ( 주 ) 이롬, ( 주 ) 다손 주관연구 책임자 ( 소속 ) 연세대학교생명공학과 ( 성명 ) 박지용 계 1,200,000 총연구기간 ~ (3 년 ) 총연구개발비 (1,200,000 천원 ) 정부출연연구개발비 900,000 총인원 55 기업부담금 300,000 총참여연구원수 내부인원 55 연구기관부담금 0 외부인원 0 연구개발목표및내용최근식품에대한소비자의관심이증대함에따라, 안전하고건강한식품뿐만아니라최대한의천연상태를유지하며가공을최소화한상품을요구하고있다. 이러한소비자의욕구를만족시킴과동시에, 변화하고있는식품산업에대응하기위해서는유기농및신선편의식품의맛과향을유지할수있는차별화된비열처리가공기술에대한연구가폭넓게이루어져야한다. 본연구에서는현장적용이가능한효과적인비가열가공공정기술을개발하고처리조건을최적화하는데목표를두었다. 식품의유통및저장중안전성확보를위하여저온플라스마와 UV 광펄스를이용해식품표면을살균하는기술과나노입자살균소독기술,UV 광촉매산화및초음파병합살균기술, 이산화염소와전기분해수를이용한세척살균기술을확립하고, 이와같은비열처리살균기술을이용한최소가공식품의영양성분보존및저장성을향상을이루고자하였다. 독성이없는반도체표면에자외선조사로생성된수산화라디칼 ( OH) 과초과산화물라디칼 (O 2 -) 을이용하는 UV 광촉매살균기술은강력한살균력을지니고있음에도불구하고인체에는무해하고, 식품의영양소나품질손실을최소화할수있다. 또한잔류물질이없고화학물질을첨가하지않는살균법이기때문에친환경적이다. 본연구과제에서는광촉매를이용하여신선식품을세척살균할수있는시스템을구축하고자하였다. 초음파 (ultrasound) 는물리적제어법중하나로열을발생시키지않아영양성분을유지하면서저장성을향상시키는살균보조기술로활용되고있다. 초음파의항미생물효과는추진기뒤에생기는진공현상인캐비테이션 (cavitation) 에기인하여발생되고, 세포조직과기능성요소들을파괴하며, 결과적으로세포를용해시킨다. 초음파를단독으로처리하는경우, 미생물살균에충분한효과를일으키지못하기때문에화학적살균소독제와병용처리하는기술을개발함으로써유기농, 신선편이식품등의영양성분변화를최소화하고저장성을향상시키고자하였다. 플라스마란전리된기체상태의물질로각종이온, 라디칼, 전자가풍부한하전입자집단이다. 이는

2 들뜬상태의다양한이온들을다량포함하고, 활성화된라디칼, 자외선및고에너지전자가풍부하므로이들물질의생물학적작용에의해미생물을사멸시킨다. 저온플라스마를이용한식품살균기술개발과안전성확보를목표로여러가지플라스마기술을활용하여살균시스템을제작하고작동조건에따른온도변화와식중독미생물에대한살균기작을조사하였다. 이를활용하여식품표면살균을시도하였고처리중품질변화를분석하여개발기술의적용가능성을확인하였다. 최종적으로농수산식품제조현장에서적용할수있도록현장형저온플라스마응용시스템을고안하였고, 현장형 R-CDPJ 시스템적용을위하여다양한식품을대상으로살균효과와품질변화를분석하여최적조건을확립하였다. UV 광펄스기술은자외선 (ultraviolent) 영역부터근적외선 (nearinfrared) 영역까지넓은범위의빛을짧은시간조사하여식품의표면이나액상식품을살균하는기술이다. 이기술을이용하여농수산물의위해세균제어기술을개발하고저온플라스마와의병합처리에의한신선식품의위해세균저감방법에대해연구하며 in-lineprocess 를위한살균시스템을개발하고자하였다. 나노입자살균소독기술은수용성천연 / 화학살균제를나노입자화하여분무처리함으로써소량의살균제로넓은공간에효과적인처리가가능하며, 저농도처리로도병원성미생물에대한살균효과를높일수있다. 또한천연추출물및 GRAS 물질을사용한산성화아염소산수를이용함으로써효율성과안전성을높여저탄소배출살균기술로소비자의불안감해소, 고품질식품생산, 위해미생물의효과적제어로유통 저장중안전성확보가용이하다. 특히, 기존의수용성살균제에적용이가능하여신선편이식품은물론식품및공정전반에적용이가능한기술로활용분야가다양하다. 따라서많은제품및공정의바탕기술로적용하여살균시스템을개발하고자하였다. 전해수는물에전해질을소량첨가하여전기분해하는것으로매우뛰어난살균소독효과와유기물처리효과를가지면서도생체에대한안전성과무공해성을지닌기술이다. 본연구에서는비가열신선편이생식식품원료에미산성저농도전해수처리및 mildheat 처리에의한생식식품가공공정중효율적인위해미생물제어기술확보와생식식품저장중이화학적품질변화분석을통한생식식품의품질안전성을확보하였다. 이를바탕으로비가열신선편이생식식품원료에미산성저농도전해수처리및초음파병용처리에의한신선편이생식원료의미생물학적제어기술및예측모델개발을하여신선편이생식제품의가공, 저장및유통중의품질변화원인을규명하고품질저하를최소화하여신선도를높이고위생적으로안전한저장및유통기술확립하고자하였다. 액상 ClO 2 는기존의살균세척에이용되던염소보다안정하여새로운화학적세척제로각광받고있다. 본연구에서는다양한신선편이식품의가공, 저장및유통과정중의미생물학적안전성을확보하기위해액상 ClO 2 를이용한 hurdletechnology 개발및최적조건을수립하여위해미생물제어와품질을향상시키고자하였다. 식품산업에서이산화탄소발생저감화노력의일환으로시도되고있는비열전처리가공기술의개발과이기술들의산업적적용은세계적인환경규제추세에비추어볼때매우시급하고절박한사안이다. 따라서본연구과제에서는비가열처리가공공정의현장적용을위한저탄소식품가공기술을개발하고이산화탄소저감화를이루고자하였다. 연구결과본연구과제에서는 UV 광촉매살균기술을통하여식품의영양소나품질의손실을최소화하는비열살균기술을개발하고자하였다. 신선편이식품에는 E.coli,S.aureus,Salmonela,B.cereus 등다수의미생물검출된다는문헌검색및자료조사가이루어졌으며, 이를기반으로 broth test 를통하여자외선살균력을측정하였다. 자외선파장별살균력을측정한결과, 파장이가장짧은 UVC 로처리하였을때, 감균속도와세포벽의손상도가최대로나타났으며, 단시간내에최대살균효율을갖는 UVC 가비가열처리공정에가장적합하였다.UV 광촉매기술로미생물을처리할경우, 많은양의유리라디칼이생성되어위해미생물의 DNA,RNA, 단백질과지질을손상시켜자외선단

3 일처리보다더욱강한감균효과 (1.5logCFU/cm 2 ) 을보였다. 신선초주스와당근주스를 pilot-scaleuv 광촉매반응기로처리한결과, 저장기간 8일동안대조군에비하여 0.8log 의감균효과가있었으며, 품질변화는대조군과거의차이가없었다. 액체시료를 UV 광촉매살균기술을적용시킨결과, 자외선노출면적이증가할수록, 시료의유속이느릴수록살균력이증가하는것이관찰되었다. 살균대상의색이진할경우와탁도가높을경우는시료가자외선을흡수하여투과도가현저히저하되고살균효과가감소하는것이관찰되었다. 탁도가높은신선초, 당근의경우, 초기균수를감소시킬수있는전처리세척과정이필요하며 batch 식 UV 광촉매살균기를개발하여전처리세척과정을적용시켰다. 전처리세척과정을적용시킨결과추가적으로 1.0log 의감균효과를보였다. Batch 식자외선광촉매반응기와초음파조사법을병용하여처리한결과, 병합처리가예상보다낮은균감소율을보였고추가적인살균효과를보이지않았다. 이것은광촉매의라디칼형성을초음파에너지가간섭하여저해를일으켰거나초음파에너지가자외선광자의이동에영향을주었기때문으로사료되었다. 결론적으로자외선광촉매처리는신선편이식품의표면살균에서큰효율을보였고현장시스템에도도입이가능한것으로사료된다. 초음파와살균소독제를처리하여미생물사멸효과및품질변화를측정한결과,broth,suschip, 양상추에서초음파및살균소독제를병용처리한경우에는초음파또는소독제만을단독으로사용했을때보다시너지효과가나타나는것을알수있었다. 또한,Invitro 에서보다 Infood 에서감소효과및시너지효과가높게나타났으며,broth 보다 suschip 또는양상추표면에서의감소효과및시너지효과가높게나타났다. 이는초음파가살균력보다는 detachment 효능을가지기때문인것으로사료된다. 양상추에초음파-살균소독제를병용처리한결과신선편이식품의당도,pH, 조직감등의품질변화는대조군과유의적차이가없었으나, 색도 L,a,b 값모두초음파와살균소독제의처리조건이증가할수록값이증가하였다. 하지만 L값과 b값의변화는살균소독제의영향때문인것으로사료되며 a값의변화는초음파와살균소독제모두의영향인것으로사료된다. 최적의병용처리조건을갖춘장비를 pilotscale 의현장적용시켜보았다. 양상추를 pilotscale 의초음파- 소독제장비에적용된초음파 -소독제동시처리결과총균수,E.coli,B.cereus 의미생물수가최대 1 log 이상의감소를보였으며, 품질변화는대조군과거의차이가없었다. 일반적인양상추가공공정의순서중초음파-소독제처리를이용할수있는소액체시료를 UV 광촉매살균기술을적용시킨결과, 자외선노출면적이증가할수록, 시료의유속이느릴수록살균력이증가하는것이관찰되었다. 살균대상의색이진할경우와탁도가높을경우는시료가자외선을흡수하여자외선의투과도가현저히저하되어살균효과가감소하는것이관찰되었다. 이러한결과들을바탕으로초음파및살균소독제의병용처리는화학적살균소독제인염소계소독제의처리농도를저감화시킬수있고, 초음파처리시간을단축시킴으로써물리적인충격에노출을줄여신선편이식품의상품적가치를유지할수있을것으로사료된다. 저온플라스마를이용한식품살균시스템을개발하고자감압방전플라스마 (LPDP), 유전체장벽방전플라스마 (DBDP), 코로나방전플라스마제트 (CDPJ) 등 3 종류의플라스마생성장치를제작하여기계특성, 살균력을검정하고식품품질에미치는영향을조사하였다.LPDP 생성에적합한감압조건은절대압력 1.0Torr 이었고, 살균력은출력에비례하였으며, 생성기체별살균효과는질소 > 공기 > 산소플라스마순으로우수하였다.DBDP 살균효과는전류세기에비례하였으며, 전극간격에따라서는 2.65mm > 3.33mm > 1.85mm 순이었다. 최소 D'- 값은전극간격 2.65mm, 전류세기 1.25A 에서 0.565min 이었다. 또한이동식처리가고정식처리에비해살균력이유의하게높았고, 이동식처리방식간에는양방향처리가단일방향처리에비해살균효과가우수하였다.CDPJ 의살균효과는 LPDP 와 DBDP 보다우수하였고, 살균력은전류에비례하였으며, 토출거리에따른살균력은 25 mm > 15 mm > 35mm 순으로높은살균효과를보였다. 저온플라스마를이용하여식품을살균시킨결과, 생식제조용백미와현미에대한살균력은 CDPJ

4 가, 압맥은 DBDP 가가장양호하였다. 균주별로는세균이진균보다플라스마살균에민감하였으나, Bacilus 는저항성이높았고, 곡류의외관, 색도, 산가,TBA 가는플라스마처리에의해크게영향을받지않았다. 새싹의일반세균은 10 7 CFU/g 수준이었으며대장균군, 살모넬라, 바실러스, 포도상구균, 리스테리아등식중독균도 CFU/g 수준으로오염되어비가열살균기술의적용이필요하였다. 플라스마종류별새싹의살균효과는 CDPJ> DBDP > LPDP 순으로살균력이높았다. 김의경우도살균력이 CDPJ> DBDP > LPDP 순이었으며, 저온플라스마처리는김의외관, 색도, 항산화능에영향을미치지않았다. 저온플라스마를이용하여현장에적용시킨결과, 살균대상식품의크기와모양에제약을받지않고대량처리가가능한저온플라스마장치로원격코로나방전플라스마제트 (R-CDPJ) 시스템을고안하고실증적살균실험을수행하였다.R-CDPJ 살균의 D'- 값은 h 로살균소요시간은길었으나처리용량의제한이없고품질저하가없었다. 곡류, 과채류, 해조류등을 24hR-CDPJ 처리한결과 2log 수준의미생물감소효과가있었으며품질변화는거의없어플라스마살균의현장적용모델로적합하였다. UV 광펄스를이용하여신선식품의표면을살균시켜보았다.Externaltriggering 방식을통해소규모, 소량화된광펄스처리장치를제작하였다. 마른김에존재하는방사선저항세균 Micrococcus roseus 와병원성대장균 E.coliO157:H7 의광펄스살균효과를확인한결과 M.roseus,E.coli O157:H7 에모두높은살균효과를보였고, 실제김에적용하였을경우에도 1.6log 이상의사멸효과를나타냈다. 파프리카를광펄스로처리하였을경우,93% 의총균수감소효과가있었으며,firmness 의강도증가,vitamin C 함량이증가하는결과를나타내었으며, 그외에도폴리페놀수요함량등을감소하는결과를나타내었으나특별한품질의변화는보이지않았다. 저온플라스마와 UV 광펄스병합처리에의한미생물저감효과를관찰한결과, 새싹채소를광펄스처리하였을경우병원성대장균은 98% 의감균효과를나타내었으며, 저온플라스마와병합하였을경우더욱높은살균효과를보여향후농수산물의비가열살균방법으로가능성을보였다. Acid 의종류와농도에따른아염소산수생성농도와순도를확인한결과아염소산수의생성효율은유기산중 phosphoricacid8% 와 NaClO 2 8% 를반응시켰을때생성효율이가장좋았고, 아염소산수의순도는산의종류및농도와관계없이 96-98% 사이로나타나산의종류및농도와아염소산수순도사이에는상관관계가없는것으로판단되었다. 아염소산수를농도별 (100,200,300,400 ppm) 로제조하여 jetnebulizer 와 ultrasonic nebulizer 로분무하여가스농도측정기로시간별농도를측정한결과 jetnebulizer 는 5-15 분사이에가장높은농도를나타내었으며,ultrasonicnebulizer 는 분사이에가장높은농도를나타내었다. 각농도별로 jetnebulizer 는 3,5,7,9ppm 을나타내었고,ultrasonicnebulizer 는 9,21,34,44ppm 을나타내었다.JetNebulizer 의입자크기는 μm로 ultrasonicnebulizer 는 μm로확인되었고, 분무전후의 ph 는다소감소하였다. Jetnebulizer 와 ultrasonic nebulizer 의살균력차이확인을위해귤과피망의표면에 Samonela Typhimurium 을접종하여아염소산수를분무하여처리한결과 jet nebulizer 보다 ultrasonic nebulizer 의살균력이뛰어난것으로나타났다. 식용가능한소재를이용한제형별나노입자의크기를측정한결과 celulose,gelatin,lecithin,pectin 의모든소재에서대상천연항균제인자몽종자의경우나노입자지름크기가 200nm 이하, 고추냉이 300nm 이하, 도인 200 nm 이하, 발효더덕 200nm 이하의크기로제조된것을확인할수있었으며, 전자현미경 (EF-TEM) 측정을통하여모든나노입자의형태가구형의형태로제조된것을확인해본연구를통해제안된입자화공정이활용성이높은것으로평가된다. 제조된나노입자들의안정성을평가를위해 ζ-potential 을측정한결과천연항균제에관계없이전체 ph 범위에서높은전위차를나타내상당한안정성을유지하는것이확인되었다. 단지높은염기성의경우안정성이다소감소하는경향을나타냈으나이수용액에최소농도의안정제를첨가하

5 면이경우도나노입자의안정성을증진시킬수있을것으로사료된다. 제조된천연추출물나노입자의항균활성을측정한결과자몽종자와고추냉이를이용한천연나노항균제의항균활성이높게나타나, 식용가능한천연나노항균제를식품에직접적용이가능하며, 화학적항균제를대신하여보다안전하고뛰어난항균증진이가능할것으로사료된다. 또한나노입자형태로제조된천연항균제의관능적평가결과그고유의천연활성을포함할뿐아니라식품에서가장중요한맛과향에영향을주지않아식품의천연항균제로써상용이가능할것으로사료된다. 천연항균나노입자화연구결과들은기존의천연항균제들을식품에사용했을시에가장문제가되고있는고농도사용, 잔류성, 식용사용입자소재선택에따른봉입효율저하, 냄새등의문제점들의해결이가능할것이라는결론을도출했다. 또한나노입자의항균작용원리나기작에관한기초결과를얻어다양한분야에활용이가능할것으로예측된다. 비가열살균기술로나노입자분무공정을현장적용하기위해천연추출물과산성화아염소산수를 ultrasonicnebulizer 로분무처리하여살균력을확인한결과,ultrasonicnebulizer 를이용하여당근, 파프리카, 감귤표면에접종된 E.coliO157:H7,S.Typhimurium,L.monocytogenes 에대해최대 400ppm 의산성화아염소산수를분무하여 30 분처리하였을때실험균주전체에서 2-3log 이상의살균효과를확인할수있었으며, 신선편이식품에서외관적품질지표로중요한탈색및백화현상과같은색의변화는나타나지않았다. 미산성저농도전해수의살균효능분석에서위해미생물의저감화를위한물리적전처리조건을확립하였다. 미산성전해수생성최적조건을확립하기위해전처리를검토하여 in vitro 실험을통해검증한결과, 전류량을 1.45A 로올리고,PCB 전극의개수를 3개로늘려미산성전해수를제조하였을때전극의미생물저감효과가가장높은것으로나타났으며, 미산성전해수의유효염소농도 (ACC) 별로저감효과를확인할결과 10ppm 일때가장높은저감화를보였으며 5ppm 에서도 5log 이상의감소를나타났다. 양배추와돼지고기를대상으로하여미산성전해수연구를수행하였다. 미산성저농도전해수나강산성전해수의식품내다양한 matrix 속에존재하는총균수를저감화하는것이접종한식중독균보다저감화효과가감소하는것으로나타났다. 돼지고기에침지시간과미산성전해수의차아염소산농도별로처리하였을때총균수의저감효과를나타내었다. 돼지고기가양배추에비하여유기물이훨씬많기때문에전해수의살균효과를감소시킨것으로기인하여미산성전해수나강산성전해수모두살균력이떨어지는것으로나타났다. 미산성저농도전해수살균소독력평가결과침지시간이증가함에따라살균효능이증가하였고, 미산성저농도전해수의농도가높을수록, 온도가증가할수록살균효능이증가하는것을알수있었다. 품질변화의최소화를위해미산성저농도전해수의최적농도, 온도를설정하였다. 최적농도와온도를설정한미산성전해수와초음파병용처리한생식원료는위해미생물저감화에효과가있었다. 각각다른저장온도에서미산성전해수와초음파를병용처리한생식원료가대조군보다균수의증가율이낮고, 이화학적변화가적었다. 미산성전해수와초음파병용처리한생식원료를이용한위해미생물예측모델개발을통해위해평가에이용할수있었다. 신선편이식품에 aqueous ClO 2 처리를적용한시료의저장중품질변화분석한결과,aqueous ClO 2 는염소보다 2.5 배높은산화력과 5배높은살균력을가지면서발암성분을형성하지않는장점을가지고있었으며,aqueousClO 2 를당근, 레드치커리, 청경채등신선편이식품에처리한결과, 색도나관능평가에큰변화없이호기성세균은 log CFU/g 의감균효과를보였으며, 효모및곰팡이는 log CFU/g 의감소효과가나타났다. 또한,electron beam 처리는식품에방사능을유발하지않고처리시간이짧으며, 처리후식품의온도변화가거의없으면서도처리효과가높은친환경적인수단이다.aqueousClO 2 를치콘, 적근대, 다채, 메밀싹에단일처리한결과, 호기성세균은 logCFU/g, 효모및곰팡이는 logCFu/g 의감소를보였고,electron

6 beam 과병합처리시, 모든처리구에서호기성세군과효모및곰팡이가검출되지않았다. 자외선조사는미생물내의핵산성분이화학변화를일으켜대사장해를가져와증식능력을잃게되는원리로식품가공공정에적용시거의변화를주지않고, 조사후잔존하지않는장점을가지고있다. 메밀싹에 aqueousclo 2 와 UVC 병합처리시, 색도와품질의변화없이호기성세균은 3.58 log CFU/g, 효모및곰팡이는 1.91 log CFU/g 이감소하여미생물수감소에효과적이었으며, aqueousclo 2,electronbeam,UVC 등의병합살균처리는기존의차아염소산나트륨등염소계살균제또는오존단일살균처리의문제점을보완하고위생적품질을유지할수있다.AqueousClO 2, electron beam,uvc 등이병합된 hurdle technology 처리는신선편이식품의고품질을유지하면서미생물학적안전성을향상시키는데효과적인방법으로사료된다. 이산화탄소배출량평가를위해기존에주로사용하는방법인환경부 LCA 법은제조공정모든단계의 inventory 중총기여도가 50% 미만인항목을제외하고평가하는방법으로서식품제조및유통중의이산화탄소배출량을정확하게평가하기에는문제가있는것으로판단된다. 본연구에서도무균포장법의경우 hybrid LCA 법에의해평가된가공법제조및유통과정중발생되는총이산화탄소배출량이환경부 LCA 법을사용하게되면식품의종류에따라서는식품제조공정중배출되는실제이산화탄소의양보다낮게평가될가능성이있을것으로나타났다. 하지만 Hybrid LCA 법은 ProcessLCA 법과 IO LCA 법에의해평가된이산화탄소발생량을합한값으로서두가지방법에의한평가를보완할수있다. 주요식품가공단위공정에대하여공정인자가이산화탄소발생량에미치는영향을평가하고자대표적인단위공정인살균공정 (sterilization) 에대하여온도와시간에따른이산화탄소발생량을예측해본결과, 살균온도상승에따른 CO 2 발생량은선형적으로증가하였고살균기준온도가높을수록에너지소모량은증가하나살균효과를고려할때오히려높은온도에서단시간처리할수록에너지소모량은더효율적이었다. 스낵제조공정중에너지소모량인큰 dough 의건조공정에대하여에너지사용과관련된 airflow 와열분석을실시한결과, 건조공정에서의 CO 2 배출량은건조조건에큰영향을받는것으로나타났다. 광펄스가공기술, 저항열처리가공기술, 초고압가공기술을적용한모델식품의살균효과검증을통해검토하였으며, 기존공정과비교하여이산화탄소배출량을비교 평가하였고식품제조공정에서기존의살균기술을대체적용함에따른이산화탄소저감화가이드라인을제시하였다. 또한, 열처리공정을대체하는비가열기술에대하여비교 분석하여실제국내에서적용하고있는초고압기술을열처리대체기술로선정하였다. 국내외에서초고압기술을저온살균의대체기술로활용하고있는업체는약 45 개업체로국내에서는대기업 2곳과중소기업 2곳으로모두천연주스를생산하는업체로조사되었다. 현장적용을위하여천연 cloudy 시과주스제조공정의분석및시제품의품질 ( 미생물학적안정성, 영영성분, 기능성분및포장용기등 ) 을검토하였고,LCA 를실시하기위한평가범위를선정하였다. 본공정에대한에너지저감효과와탄소저감효과를추산하여단순히저온살균공정만비교해보면초고압처리에서는 MJ(168.7 kj/kg), 기존가열살균공정 (HTST) 에서는 2,371 MJ (474.2kJ/kg) 로두공정의차이가매우극명하게나타났으며, 탄소저감효과는평가범위에서약 90% 로추산되었다. 하지만실제측정값에대한자료는업체의정보비공개로인하여제시하지못하였다. 초고압기술을적용한천연 cloudy 사과주스제조공정의환경보호부대효과로서용수사용최소화와부산물생성을억제할수있음이확인되었다. 현장적용분석결과, 탄소저감화는식품산업에서의당면문제이고이를위해서는 LCA 와같은분석과동시에이루어져야한다. 연구성과활용실적및계획 자외선과함께광촉매인이산화티타늄을병합하여사용할경우, 화학적처리방법및물리적처

7 리방법을사용하지않아도되기때문에식품의품질변화를최소화할수있으므로, 열에의해서손상이큰과일, 채소류에대한적용이가능하며, 건강기능성식품에도적용이가능할것으로예상된다. 또한자외선광촉매병합처리를할경우, 자외선단독처리를하였을경우보다살균력이강하였다. 이러한자외선광촉매병합처리는수질오염살균뿐만아니라공기살균에도적용될경우더욱효과적으로사용될수있다고판단된다. 본과제를연구하며개발된연속식 UV 광촉매반응기의경우, 액상식품의살균에최적화되어있다.UV 광촉매산화반응은빛을투과시켜살균을하는것임으로시료의색과탁도에영향을많이받게된다. 더욱더투명한액체시료에적용시킬경우, 더욱효과적인살균력이있을것이라고판단된다. 예로동치미, 식혜, 무즙, 배즙과같이색이투명하고맑은식품에도입을해볼수있다. Batch 식자외선광촉매반응기의경우,surfacemodel 에적용시켜보았을때, 자외선단독처리보다확실한살균력을확인할수있었다. 양배추, 포도, 딸기등세척과일이나채소류에적용이가능할것으로판단된다. 또한위해미생물인리스테리아, 대장균, 살모넬라등에서확실한살균력을확인할수있었으므로, 신선편이채소류에특이적인식중독균으로부터소비자의안전을확보할수있을것으로생각된다. 초음파를이용하여화학적살균소독제와병용처리하는기술을개발함으로써유기농, 신선편이식품등의영양성분변화를최소화하고저장성을향상시키며효과적인관리와미생물학적위험요소에대한대책으로활용가능할것이라고생각된다. 또한초음파와화학적살균소독제병용처리가가능한장비를제작함으로써위생적으로안전한신선편이식품공급을통해소비자의안전수준요구에대응할수있을것이라고생각된다. 개발된살균. 소독기술은신선편이식품및외식, 급식시장의식품안전을확보하여건전한산업발전과수출에기여할수있으며식품제조업체나외식, 급식업체에기술이전이가능하다고판단된다. 본연구에서개발한감압방전플라스마 (LPDP,low pressuredischargeplasma), 유전체장벽방전플라스마 (DBDP, dielectric barrier discharge plasma), 코로나방전플라스마제트 (CDPJ, corona dischargeplasmajet) 살균기술은표준균주는물론실제곡류, 과채류, 해조류등다양한식품에존재하는미생물을저온에서심각한품질변화없이살균할수있다. 또한현장적용성이보강된원격코로나방전플라스마제트 (R-CDPJ,remotecorona discharge plasma jet) 시스템을고안하여다양한크기와모양을갖는식품을대상으로처리하여살균효과를거둘수있다. R-CDPJ 는현장적용성이양호하므로농산물가공센터 (APC) 와같은대형처리시설에설치하여예냉과병행하여장시간처리하여생물학적위해요소를경감할수있을것으로예상되며, 생물학적위해요소저감과더불어향후화학적위해요소저감방법으로의활용성을모색할필요가있다. 제안된현장적용모델을 scale-up 하기위한후속연구가필요하며이를통하여제작된 pilot-plantscale 살균시스템을제작하여실제현장에서실증시험을수행하고도출된문제점을해결한다면빠른시간내에 APC 와같은농산물 / 식품처리및가공현장에적용할수있을것이다. 개발기술이완성되어현장에투입될경우고품질식품생산을위한다양한식품의위생을향상할수있을것이며, 안전한식생활확립뿐만아니라농어민의소득창출에도기여할것으로기대된다. UV 광펄스처리는다른비가열살균방법과비교하였을때동등하거나그이상의감균효과를확인할수있었다. 이러한결과로미루어볼때, 딸기, 토마토기타채소등에존재하는위해세균을효과적으로감소시킬수있을것으로판단되며, 적용범위를확대할경우수산물, 육제품그리고분말식품등에존재하는위해세균저감이가능할것으로판단된다. 나노입자분무살균시스템은넓은공간의제품을대량으로처리하여높은살균효과를나타낼수있는장점이있어본연구팀은살균장치개발업체인 ( 주 ) 푸르고팜과연구결과에대한파프리카 애호박 감귤저장창고에적용하기위해기술이전을추진중이며, 이후긴밀한연계를통하여비가열살균시스템의현장적용및산업화를추진할예정이다. 신선편이식품의살균에최적화되어있는 hurdletechnology 기술을개발하였다. 이기술을신선편이식품에적용하여식품위해미생물을감소시키고,MAP (modified atmosphere packaging) 을통해저장기간중미생물, 색도, 관능등의변화를관찰하고미생물예측모델등의연구를통해객관적인

8 유통기한설정에대한추가연구가필요하다. 또한신선편이식품이외에육류가공식품등축산식품이나수산가공식품등수산식품에도 aqueous ClO 2,electron beam,uvc 등을병합한 hurdle technology 를적용하여미생물저감화및고품질화에활용할수있을것으로사료된다. 비가열공정의효율성평가로인해비가열처리공정의산업화가능성을제시할수있었다. 그리하여공정별탄소발생량을산출할수있는정량적모델을제시할수있다는점, 식품산업환경평가데이터베이스의구축이가능하며, 에너지효율극대화와오염물질저감화를통한생산비용의절감이가능할것이다. 또한, 친환경적공정확립으로인한식품의부가가치를상승시키며, 식품별제조 보관 유통에따른단계별이산화탄소발생저감화방안도출할수있다. 그리고식품제조공정의이산화탄소저감화친환경가공기술개발에따른생활환경및대국민이미지개선에일조할것으로사료된다.

과학고연구과제 (R&E) 결과보고서 (Preliminary Research for Potable Water Purifier Development) 이보고서는 2012 년도정부 ( 과학기술진흥기금 / 복권기금 ) 의 재원으로한국과학창의재단의지원을받아수행된성과물입니다.

과학고연구과제 (R&E) 결과보고서 (Preliminary Research for Potable Water Purifier Development) 이보고서는 2012 년도정부 ( 과학기술진흥기금 / 복권기금 ) 의 재원으로한국과학창의재단의지원을받아수행된성과물입니다. UV-LED 관련하여자외선살균작용에대하여살펴보면자외선에살균작용이있다는것은바람에쏘이거나일광소독등과같이오래전부터경험적으로해오던자연적인방법이자외선에의한것이라는것이과학적으로밝혀지면서부터알게되었다.