식품 살균 기술은 식품 산업의 핵심 기술 중 하나입니다. 어떤 의미에서 식품 공업의 발전사는 식품 살균 기술의 발전사이다. 식품 살균 기술은 각종 수단을 이용하여 식품 자체 오염을 죽이고, 식품 포장 용기에서 들여오고, 가공과 배치 과정에서 운영자와 장비에 의해 반입되고, 생산 환경에 존재하는 각종 유해 미생물로 식품의 품질을 유지하고 일정한 보존 기간에 도달하는 기술이다. 살균 비용은 일부 식품의 가공 비용 중 상당 부분을 차지하며 제품의 가격과 시장 경쟁력에 직접적인 영향을 미친다. 살균 기술의 좋고 나쁨은 제품의 품질에 직접적인 영향을 미친다. 따라서 멸균 기술 연구를 대대적으로 전개해야 한다. 멸균 기술은 일반적으로 가열 멸균, 화학 멸균, 방사선 멸균 (감마선, 마이크로웨이브, 적외선 등) 으로 나눌 수 있다. ), 여과 멸균 및 멸균 결합 가열 및 기타 수단. 각종 멸균 기술의 발전 역사는 다르며, 각자의 특징과 적용 범위가 있다. 현대식품공학에 적용된 각종 신형 살균 방법의 특징, 연구 현황, 응용 분야를 소개했다.
1 연구 현황
1..1열 살균 기술
식품 중 유해 미생물을 가열하여 죽이는 방법은 오래된 방법일 뿐만 아니라 현대의 매우 중요한 살균 기술이기도 하다. 1804 년 프랑스인 아펠 (Appert) 은 음식을 병에 담아 끓는 물에 넣고 오랫동안 끓이는 방법을 발명해 오랫동안 음식을 보존할 수 있게 했다. 19 세기 50 년대 프랑스인 파스퇴르는 식품 미생물 부패의 기제를 설명하고 살균 기술의 발전을 위한 이론적 토대를 마련했다.
식품의 열 살균은 저온 살균 (저온 살균), 고온 단시간 살균, 초고온 순간 살균으로 나눌 수 있다. 처음 두 가지 방법은 살균 효과가 안정적이고, 조작이 간단하며, 설비 투자가 적고, 응용역사가 유구하여 각종 통조림 식품, 음료, 주류, 의약품, 유제품 생산에 널리 사용되고 있다. 후자의 방법은 독특한 우세로 이미 첨단 기술의 식품 살균 기술로 발전하였다.
1.2 초고온 순간 살균 기술 (UHT)
초고온 멸균은 1949 년 Stork 장치가 등장하면서 전 세계에 다양한 유형의 초고온 멸균장치가 등장했다. 초고온 처리는 간접 가열과 직접 가열의 두 종류로 나뉜다. 그것은 재액의 온도를130 C 이상으로 빠르게 상승시킨 후 몇 초 동안 유지함으로써 재액의 순간멸균을 실현하는 것이다.
초고온 순간 살균 기술은 살균 효과가 특히 좋아 거의 살균 요구 사항을 충족하거나 근접할 수 있다. 또한 살균 시간이 짧아 자재 중 영양성분에 대한 파괴가 적고 영양성분 보존률이 92% 이상으로 위의 두 가지 열 살균 방식보다 훨씬 좋다. 초고온 살균 장치와 식품 무균포장 기술은 국내외에서 급속히 발전하고 있다. 현재, 이 살균 기술은 이미 살균유, 주스 및 각종 음료, 두유, 술 등의 제품을 생산하는 데 광범위하게 사용되고 있다.
1.3 저항 가열 살균 기술
저항가열 살균은 옴살균이라고도 하며, 전류를 이용하여 식품에서 열을 발생시켜 살균의 목적을 달성한다. 산성과 저산성 식품과 알갱이 (입자 크기가 25mm 미만인 식품) 를 지속적으로 살균하는 신기술이다.
저항 가열 멸균 주파수는 50~60Hz 입니다. 전극을 이용하여 음식에 직접 전류를 도입하고 음식 자체의 유전 특성을 이용하여 열을 발생시켜 살균의 목적을 달성한다. 저항 가열의 적용 가능성은 식품 재료의 전도도에 달려 있습니다. 대부분 펌프할 수 있고, 소금이온이 용해되고, 수분 함량이 30% 이상인 식품은 저항으로 가열하여 살균할 수 있고, 효과가 매우 좋으며, 일부 비이이온화된 식품은 지방, 설탕, 기름, 처리된 소금이 함유되지 않은 물은 이런 기술에 적합하지 않다. 영국 APV 식품가공센터의 실험에 따르면 저항가열은 감자, 당근, 버섯, 쇠고기, 닭고기, 조각사과, 파인애플, 복숭아 등 큰 알갱이와 조각식품을 함유한 각종 살균에 성공했다.
1.4 오존 살균 기술
오존은 물속에서 매우 불안정하여, 시시각각 복원반응이 발생하여 강한 산화성을 지닌 단원자산소를 생산한다. 그 순간에 세균 세포벽의 지단백질 또는 세포막의 인지질과 단백질과 화학반응이 일어나 세균 세포벽과 세포막을 파괴하고 세포막의 투과성을 증가시켜 세균의 활성을 잃게 한다. 동시에 오존은 세포 내 효소나 RNA, DNA 를 산화시켜 세균을 죽이는 세포로 빠르게 확산될 수 있다.
오존 살균은 효율적이고, 빠르고, 안전하고, 저렴한 장점을 가지고 있다. 1785 발견 이후 식품 가공, 운송 및 보관, 수돗물 및 정수생산에 널리 사용되고 있습니다.
1.5 방사선 살균 기술
원자력의 평화적 이용 이후 40 여 년의 연구와 발전을 거쳐 사람들은 이미 원자 방사선 기술을 이용하여 식품을 살균하고 신선하게 유지하는 데 성공했다. 조사는 엑스레이, 감마선 또는 가속 전자광선 (가장 흔한 것은 Co60 과 Cs 137 의 감마선) 의 관통력을 이용하여 식품 중 미생물과 해충을 죽이는 냉살균 소독 방법이다. 조사 된 음식이나 생물은 이온, 자극 분자 또는 분자 파편을 형성하며, 이 생성물은 상호 작용하여 원래 물질과 다른 화합물을 생성합니다. 화학 효과에 기초하여, 조사된 물질이나 생물은 또한 해충, 충란, 미생물의 단백질, 생화학 반응을 촉진하는 핵산과 효소의 파괴와 활력 상실을 초래하는 일련의 생물학적 효과를 발생시켜 농산물과 식품의 침식, 성장, 노화 과정을 중단하고 품질을 안정적으로 유지한다.
1980 년 유엔식량농기구 (FAO), 국제원자력기구 (IAEA), 세계보건기구 (세계보건기구) 공동전문가위원회는 "어떤 음식도 10KGY 이하의 복용량 조사에 독성학 문제가 없다" 고 제안했다.
1.6 마이크로파 살균 기술
마이크로웨이브는 파장이 0.00 1~ 1m (주파수 300~300000MHz) 인 전자파를 말합니다. 그것은 빛의 속도로 직선으로 전진할 수 있으며, 물체에 의해 차단되면 반사, 침투, 흡수 등의 현상을 일으킬 수 있다. 멸균에 사용되는 마이크로파 주파수는 2450MHz 입니다. 연구결과는 미생물에 대한 마이크로파의 치사 작용이 두 가지 요인, 즉 열 효과와 비열 효과가 있다는 것이 보편적으로 받아들여지고 있다. 열 효과는 물질이 마이크로웨이브 에너지를 흡수하여 온도를 높여 살균 효과를 내는 것을 말한다. 비열효과는 생물 체내 극성분자가 마이크로파장에서 강한 회전 효과로 미생물의 영양세포를 불살시키거나 미생물 세포 내 효소 시스템을 파괴하여 미생물을 죽게 하는 것을 말한다. 마이크로웨이브 살균은 관통력, 에너지 절약, 난방 효율, 적용 범위가 넓고, 통제하기 쉬우며, 가열이 균일하다는 특징을 가지고 있다. 식품의 영양 성분, 색, 향, 맛은 살균 후에도 여전히 식품의 천연 품질에 가깝다. 현재 마이크로웨이브 살균은 주로 육류, 생선, 콩제품, 우유, 과일, 맥주의 살균에 쓰인다.
1.7 원적외선 살균 기술
적외선의 사용은 20 세기에 시작되었고, 미국 포드 자동차의 Groveny 는 1935 에서 먼저 적외선을 이용한 가열 건조에 대한 특허를 획득했다. 식품의 많은 성분과 미생물은 3 ~ 10μ m 의 원적외선 지역에서 강한 흡수를 하고, 원적외선 가열 살균은 매체가 필요하지 않으며, 열량은 물체 표면에서 직접 내부로 스며들기 때문에 일반 가루, 덩어리 식품의 살균뿐만 아니라 원두, 땅콩, 곡물 등 견과류 식품의 살균멸균 곰팡이와 봉지식품의 직접 살균에도 사용할 수 있다.
일본 삼자사가 최초로 개발한 적외선 무균포장기는 ML-50 1 포장기와 MS-80 1 채널 적외선 열 수축기로 구성되어 있습니다. 이 기계는 포장된 물건의 모양과 크기에 따라 적절한 두께와 색상의 열 수축 필름을 선택하면서 열 복사에서 멸균할 수 있다. 멸균 절차는 간단하고 포장 품질은 수동 포장보다 훨씬 큽니다.
효율성이 6 ~ 8 배 향상되었습니다.
1.8 자외선 살균 기술
파장에 따라 자외선은 긴 밴드 (3200~4000), 중간 밴드 (2750~3200), 짧은 밴드 (1800~2750) 의 세 세그먼트로 나눌 수 있습니다. 2400~2800 범위 내 자외선 살균력이 강하고 최대 파장은 2500~2650 으로 2537 을 자외선 살균파장으로 많이 사용합니다. 미생물이 자외선에 노출되면 세포 내의 일부 아미노산과 핵산이 자외선을 흡수하여 광화학 작용을 일으켜 세포 내 성분, 특히 핵산, 원형질단백질, 에스테르류의 화학적 변화를 일으켜 세포질을 변질시켜 미생물을 죽게 한다. 자외선은 직선으로 전파되며, 그 강도는 거리의 제곱에 비례하여 떨어지고, 다른 표면에 반사될 수 있으며, 관통력이 약하다. 공기, 물, 식품 표면, 식품 포장재, 식품 가공 작업장, 장비, 기구, 워크스테이션 소독에 널리 사용됩니다.
1.9 자기 살균 기술
자기 살균은 소독하고 살균할 식품을 자기장에 넣는 것으로, 일정한 자기장 강도의 작용으로 상온에서 식품을 살균한다. 이런 살균 방식은 가열이 필요 없고 광보 살균 작용이 있어 처리한 식품의 맛과 품질에 영향을 주지 않기 때문에 각종 음료, 액체식품, 조미료 등 포장된 고체식품에 주로 적용된다.
1. 10 고전압 전계 펄스 살균 기술
고압 전기장 펄스 살균은 음식을 두 전극 사이에 두는 순간 고압전장이다. 고압 전기 펄스 (HEEP) 는 세균의 세포막을 파괴하고 투과성을 변화시켜 세포를 죽일 수 있기 때문이다.
고전압 펄스 전기장을 얻는 방법에는 두 가지가 있습니다. 하나는 LC 발진 회로를 이용하는 원리입니다. 첫째, 콘덴서 세트는 고전압 전원으로 충전되고 콘덴서는 인덕터 코일 및 처리실의 전극에 연결됩니다. 콘덴서가 방전될 때 고주파 지수 펄스 감쇠파가 두 전극에 추가되어 고압 펄스 전기장을 형성한다. LC 회로 방전이 매우 빠르기 때문에 전기장 에너지는 수십 ~ 수백 마이크로초 안에 방출될 수 있다. 자동 제어 장치는 LC 진동 회로를 지속적으로 충전하여 방전시킬 수 있으며 살균 과정은 수십 밀리 초 이내에 완료 될 수 있습니다. 또 다른 하나는 특정 고주파 고전압 변압기를 이용하여 연속적인 고압 펄스 전기장을 얻는 것이다. 일반 고전압 펄스 살균 전계 강도는 15~ 100kV/cm 이고 펄스 주파수는 1~ 100kHz 이고 방전 주파수는
고압 전기장 펄스 멸균은 일반적으로 실온에서 진행되며 처리 시간은 10 밀리초이다. 이 방법에는 두 가지 특징이 있습니다. 하나는 살균 시간이 짧기 때문에 처리 중 에너지 소비량이 열처리 방법보다 훨씬 적다는 것입니다. 둘째, 상온 상압에서 진행되기 때문에 신선한 식품에 비해 가공식품의 물리적 성질, 화학적 성질, 영양성분이 크게 변하지 않아 맛과 식감에 있어서는 감지할 수 있는 차이가 없다. 살균 효과가 뚜렷하다
1. 1 1 초음파 살균 기술
초음파는 주파수가 10kHz 보다 큰 음파입니다. 초음파는 일반 음파와 마찬가지로 종파에 속한다. 초음파와 음향 매체의 상호 작용에는 엄청난 에너지가 함유되어 있어 물질을 만날 때 빠르게 번갈아 압축하고 팽창할 수 있다. 이 에너지는 매우 짧은 시간 내에 미생물을 죽이고 파괴하기에 충분하며, 고분자 물질의 균질성, 노화, 분열 등과 같은 식품에 다양한 역할을 할 수 있으며, 다른 물리적 살균 방법으로는 얻을 수 없는 여러 가지 효과를 가지고 있어 식품의 품질을 개선하고 식품의 안전을 보장할 수 있다. Zhu Shaohua 는 초음파 발생기를 살균 장치로 사용하고 간장을 살균 대상으로 사용하여 좋은 결과를 얻었습니다.
1. 12 펄스 강조 살균 기술
펄스 광 살균 기술은 강렬한 백색광 깜박임을 통해 살균되며 전원 장치와 불활성 가스 램프 단위로 구성됩니다. 전원 장치는 고압 고전류 펄스를 제공하는 부품으로 불활성 가스 램프에 에너지를 공급한다. 불활성 가스등은 자외선에서 근적외선 지역까지 빛을 발할 수 있다. 그 스펙트럼은 태양광과 매우 가깝지만, 그 강도는 수천에서 수만 배, 빛의 펄스 폭은 800μs 미만이다 .. 이 기술은 식품 표면에만 처리되기 때문에 식품의 맛과 영양성분에 큰 영향을 주지 않아 투명한 재료로 포장된 식품과 신선한 식품의 유통기한을 연장하는 데 사용할 수 있다. 주만룡 등의 연구에 따르면 펄스 강한 빛은 마른 풀나물 포자균과 효모균에 강한 치사 작용을 한다. 30 회 이상의 깜박임을 거쳐 이 세균들은 105 에서 0 으로 줄일 수 있다. 펄스 강한 빛의 살균 밴드는 자외선일 수 있지만 다른 밴드는 시너지 효과가 있을 수 있습니다.
1..13 초고압 살균 기술
최근 몇 년 동안 일본은 새로운 식품 가공 및 보존 기술, 즉 초고압 살균 기술을 개발하는 데 앞장 선다. 이른바 고정수압 기술 (HHP) 은 식품을 탄성 용기에 밀봉하거나 무균 압력 시스템 (종종 물이나 기타 유체 매체를 압력을 전달하는 매체로 사용) 에 넣어 고정수압 (일반적으로 100MPa 이상) 에서 일정 기간 동안 처리하여 가공 및 보존의 목적을 달성한다. 고압에서는 단백질과 효소가 변성되고, 미생물의 핵막은 많은 작은 덩어리로 눌려 원생질과 함께 풀로 변한다. 이런 돌이킬 수 없는 변화는 미생물의 사망을 초래할 수 있다. 미생물의 죽음은 1 차 반응역학을 따른다. 대부분의 무포자 미생물의 경우 실온과 450MPa 압력 하에서 살균 효과가 좋다. 포자균 포자는 내압이므로 멸균은 더 높은 압력을 필요로 하며, 가열 등 다른 처리 방법과 결합하는 것이 종종 더 효과적이다. 온도와 매체는 식품 초고압 살균의 방식과 효과에 큰 영향을 미친다. 간헐적으로 고압 처리를 반복하는 것은 내압 포자를 죽이는 좋은 방법이다.
일본에서 새로 개발한 초고압 멸균기는 작동 압력이 304~507MPa 입니다. 초고압 살균의 가장 큰 장점은 식품의 풍미물질, 비타민 C, 색소에 영향을 주지 않고 영양성분 손실이 작으며 특히 주스, 잼류 식품의 살균에 적합하다는 점이다.
1. 14 막 여과 살균 기술
재료과학이 발달하면서 각종 막이 잇따라 출현했고, 막 분리 기술은 이미 식품, 생물제약 등 공업 생산에 광범위하게 적용되었다. 예를 들면 생화학 물질 추출, 순수한 물의 제비, 주스의 농축 등이다. 추진력에 따라 막 분리 과정은 두 가지 유형으로 나눌 수 있다. 하나는 한외 여과와 같은 압력 구동 막 공정입니다. 다른 하나는 전기 침투와 같은 이온 교환이라고 하는 전기 구동 막 과정입니다. 압력 구동 막 과정은 막의 구멍 지름 크기와 차단량에 따라 마이크로공 필터링, 초과외 여과, 역삼 투로 나눌 수 있습니다.
일반 막의 구멍 지름은 0.000 1~ 10μm 이고, 재료의 미생물 입자의 크기는 일반적으로 0.5 ~ 2 μ m 입니다. 구멍 지름이 작은 막을 선택하면 재료액이 막을 통해 필터링되고 세균 입자가 차단되어 필터 제거균이라고 합니다.
막 필터링 살균 기술은 에너지 소비량이 낮고, 상온에서 작동하며, 열에 민감한 자재에 적합하고, 공정 적응성이 강하다는 장점이 있다. 광범위한 응용 전망을 가지고 식품 생화학 제약 물과 공기 유제품 주스 등의 필터링 멸균에 광범위하게 적용되었다.
식품 공학에는 이산화 염소 살균 기술, 염소 살균 기술, 전자 살균 기술, 가열 가압 살균 기술, 가열 화학 살균 기술, 가열 방사선 살균 기술, 정전기 살균 기술 등 많은 살균 기술이 있다. 이 기술들은 현재 연구되고 응용되고 있다.
2 발전 추세와 대책
현대 식품 살균 기술은 다양하고, 각각 특징과 적용 범위가 있으며, 사람들은 새로운 살균 방법을 끊임없이 탐구하고 있다. 현대식품 살균 기술은 점차 전통적인 가열 살균 방식에서 벗어나거나, 저온 냉살균을 채택하거나, 다양한 살균 방식을 채택하거나, 현대포장 기술을 사용하여 살균 기술과 긴밀하게 협조하거나, 냉동건조, 진공 농축, 냉장, 냉동, 진공 함침 등 현대가공 기술을 채택하고 있다. 식품 중 각종 영양소의 손실을 최소화하기 위해 식품의 원래 맛을 최대한 유지하고 살균 기술의 경제성과 편리성을 극대화하고 식품 포장을 개선한다. 식품자원 부족, 에너지 고갈, 환경오염, 인구폭발 등 많은 문제에 직면하여 경제, 편리함, 실용성, 다목적인 하이테크 식품 살균 기술을 대대적으로 연구하고 개발하여 식품공업의 현대화에 적응할 필요가 있다.
최근 몇 년 동안 우리나라 식품공업이 빠른 발전기에 접어들면서 우리나라의 상대적으로 낙후된 살균 기술 연구에 심각한 도전을 제기하였다. 우리는 적극적으로 외국 선진 기술을 도입하고 흡수하고, 멸균공학 기술 연구 개발을 깊이 전개하고, 과학연구체제 개혁을 심화시키고, 과학연구 투입을 늘리고, 대병단 작전 모델을 실시하며, 기계, 화학, 생화학, 미생물, 선진 물리학, 전자 등 각 학과 연구원들과 긴밀하게 협력할 것을 절실히 요구하고 있다. 가능한 한 빨리 우리나라 살균공학 기술의 연구와 보급 체계를 건립하여, 우리나라의 최근 몇 년간 살균공학 기술의 빠른 향상을 촉진하고, 국제 선진 수준과의 격차를 좁히며, 우리나라 식품공업의 진일보한 발전을 촉진한다.