식품 공학, 식품기사, 위생사, 영양사 대비 식품가공공정학 3. 가열살균

3. 가열살균

1)가열살균

(1) 가열처리의 원리

: 살균과 효소불활성화, 익힘, 굽기로 식품의 맛 개선과 소화 향상

: 영양성분의 파괴, 향미성분 손실, 변색 발생

(2) 장점

: 미생물과 효소불활성화 저장기간 연장

: 관능적 특성 향상

: 일부 영양소의 소화와 흡수율 향상

: 일부 영양저해요소의 파괴

: 가열조건 조절이 비교적 용이

(3) 단점

: 관능적 품질 특성을 변화(맛, 냄새, 색, 텍스쳐)

: 열에 약한 영양소의 손실

★ 살균시간의 산출

 D-value : 균수를 1/10 (1대수 cycle)로 감소시키는데 요하는 시간

 Z-value : D- value를 1/10로 변화하는데 대응하는 온도의 변화

 F-value : 균수의 완전 사멸에 걸리는 시간

​

◈미생물의 열저항성

① 미생물의 형태 : 포자형

② 배양조건 : 포자형성이 고온에서 생성시

③ 식품의 pH : 병원선 세균 및 변질균은 중성에서 높음

④ 수분활성도 : 낮을수록 저항성이 높음

⑤ 식품의 성분 조성 : 단백질, 지방, 당 농도가 높을 때 저항성 높음

​

(4)가열살균방법

① 건열살균

- 160-180 ℃ 뜨거운 공기, 화염, 마이크로파, 고주파

- 수증기나 열풍, 열수, 유기용매 등이 직접 접촉 않음.

② 습열살균

- 121C, 15-20분(건열살균시 160-170 ℃, 1-2시간과 유사한 효과)

- 건열보다 열전달 우수, 단백질 변성 빠름.

- 낮은 온도에서 빠른 살균으로 영양성분, 향미, 색소, 관능적 품질손상 억제

​

(5)종류

① 고온살균(sterilization) : 100℃ 이상 고온, 내열성 미생물 살균

② 저온살균(pasteurization) : 100℃ 이하, 열에 약한 병원성, 영양세포

→ 미국 63℃-30분, 72℃-16초

→ 우유, 과즙 살균기의 총칭 pasteurizer

③ 완전살균(멸균) : 미생물을 완전히 죽이는 것, 열변성 발생

④ 부분살균 : 오염된 균의 일부만 살균

- 상업적 살균법

- 미생물 수의 감소 생육억제, 효소의 불활성화

2) 저온살균

: 100℃ 이하의 온도에서 병원성 미생물과 비내열성 변패균을 살균하는 방법

① 식품의 pH에 따라 차이.

② 저산성 식품(우유 등, pH >4.5)

: 병원성 미생물의 살균을 주목적, 유통기간이 짧음

③ 산성 식품(과일 주스 등, pH <4.5)

: 병원성 미생물, 부패성 미생물(균, 효모, 곰팡이)살균. 효소 불활성화.

④ 저온살균은 액체식품, 액체에 담겨진 고체식품에서 사용.

: 대류에 의한 열전달이 용이함.

⑤ 관능적 품질과 영양적 품질을 유지

 

1) 저온살균의 원리

① 열저항성이 높은 효소나 미생물 기준으로 함.

: 우유는 60 ℃ 에서 콕시엘라 부르네티(Coxiella burnetii) 12D 감소

: 달걀액은 살모넬라 센프텐버그(salmonella Senfenberg) 9D 감소

② 우유의 살균

: 63~65 ℃ 에서 30분간 저온장시간살균(LTST pasteurization)

: 72~75 ℃ 에서 15~20초간 살균하는 고온단시간살균(HTST pasteurization)

: 88 ℃ 에서 1초， 94 ℃ 에서 0.1초， 100 ℃ 에서 0.01초간 살균하는

순간살균(flash pasteurization)

: 고온에서 짧은 시간 살균하는 것이 향미나 색의 변화가 적고 비타민 손실 적음.

③산성 식품(pH가 4.5 이하)

: 과일주스:점도에 영향을 주는 효소인 polygalacturonase와 pectinesterase를 불활성화

④저산성 액체 식품 (pH >4.5)

: 미생물은 얼마 남아 있게 되어 냉장저장을 하여야함.

​

3) 고온살균①100-130℃ 살균으로 상온에서 6개월 이상 품질 유지.

②통조림, 병조림, 레토르트(retort)파우치 등 장기간 보존하는 포장 식품

③높은 온도의 처리로 인하여 영양소의 손실과 관능적 특성 손실

⑤가열시간의 단축과 무균포장법 개발

​

(1) 고온살균 이론

: 통조림은 121.1 ℃ 에서 살균, 연속식에서는 115-129 ℃ 가열.

​

(2)살균가열시간 영향인자

① 미생물과 효소의 열저항성

② 초기미생물수

③ 식품의 pH

④ 가열조건

⑤ 열전달 속도 에 영향

(3)고온살균의 방법

①스팀에 의한 가열

- 금속캔의 레토르트 살균

- 용기중심점 : 용기의 두께, 흔들어 주는 방법, 스팀의 온도를 높이는 방법

② 열수 및 화염에 의한 가열

1) 열수

- 유리병, 폴리비닐의 유연성 파우치식품

- 액체 혹은 반액체 식품 적용

2) 화염 (1,770 ℃)

- 금속용기에 포장된 식품

- 버섯, 감미옥수수, green bean 통조림.

​

3) 살균장치

① 회분식(수직형 / 수평형)

② 연속식 수압 레토르트(수압식살균기)

<기타>

① 하이드로록살균기

② 로터리살균기

③ 초고온살균기

④ 초고온순간살균기

​

4. 초고온살균(UHT, ultra high-temperature sterilization)

- 초고온 살균 : 132 ℃ 이상, 1- 4초

- 액체나 반액체성(semi-liquid) 식품을 살균 후, 살균된 용기에 넣어 밀봉하는

무균포장(aseptic packaging)에 이용

- 액체성 : 우유, 과일주스, 크림, 요구르트, 포도주, 샐러드드레싱

- 반액체성 식품: 유아식，토마토 제품들, 과일이나 채소 제품 등

(1) 초고온 살균의 장점

① 포장용기의 크기에 관계없이 살균시간이 일정함

② 에너지 사용을 30% 이상 절약

③ 관능적 특성과 영양적 품질을 최대한 유지함

④ 노동력을 절감시킴

⑤ 상품적 가치가 더 높음

​

(2) 초고온 살균의 단점

① 내열성 미생물과 효소의 잔존 가능성이 있음

② 무균 상태를 위한 부가적인 설비가 필요함

③ 공장 내부로 유입되는 공기 및 장치는 모두 무균 상태를 유지

④ 훈련된 기술자가 필요하며 근로자의 소독관리를 철저히 해야 함

⑤ 살균된 포장재를 사용해야 함

​

(4)방법

①직접가열살균

- 스팀 주입식(steam Injection): 스팀을 액상식품에 분사,

150 ℃ 까지 가열 후 수초 유지, 70 ℃ 냉각

- 스팀내 분사식(Steam Infusion): 액상식품을 스팀에 분사

142-146 ℃ 가열후 3초 유지, 65-70 ℃ 냉각

②간접가열살균

- 관형 열교환기(원통식 열교환기, tubular heat exchanger)

- 판형 열교환기(plate heat exchanger)

​

◈ 살균에 따른 식품의 영향

1) 저온살균의 영향

① 품질수명(유통기간, shelf life)을 몇 일에서 몇 주간 연장

② 저온살균의 장점 : 영양적 특성과 관능적 특성 유지

③ 천연색소는 큰 영향을 주지 않지만 과일주스는 갈변에 의한 변색반응

: 탈기 후 살균하여 산화와 갈변반응 억제

​

2) 고온 및 초고온 살균의 영향

① 식품의 저장과 유통기간을 장기간 연장시키는 방법

② 고온에서의 가열조건(온도와 시간) 최적화가 요구

​

①색

- 비효소적 갈변반응(마이야르 반응) 발생

- 육류 : 붉은색 oxymyoglobin -> 갈색의 metmyoglobin

자주색 myoglobin -> 적갈색의 metmyochromogen

- 과일과 채소류

Chlorophll -> pheophytin / Anthocyanin : 분해되어 갈색색소로 변함.

- 초고온살균(UHT)에서는 마이야르 반응이 일어나지 않고, 카로틴(carotene)과

클로로필(chlorophyll), 안토시아닌(anthocyanin)은 거의 변화가 없음.

②향미

- 육류 통조림 : 아미노산의 탈아미노 및 탈탄산 반응, 지방질의 산화 및 탈탄산반응, 마이야르

반응 등으로 수많은 새로운 향미물질(600개 이상)이 생성.

- 과일채소류 : 아미노산，당，유기산, 락톤(lactone) 등 화합물이 분해 및 재조합되고 일부

휘 발되어 손실되어 맛과 냄새가 변함.

- 초고온살균에서는 이러한 반응이 심하게 일어나지 않고 본연의 맛을 유지

​

③텍스쳐와 점도

- 육류 통조림 : 단백질의 응고와 보수력 상실로 조직이 수축, 경직

콜라겐의 가수분해, 젤라틴의 용해, 지방질의 분산으로 텍스처는 유연하게 됨

- 과일채소류 조직의 연화발생

: 펙틴의 가수분해, 전분의 호화, 조직 세포의 파괴가 원인

- 초고온살균은 우유나 과일주스의 점도를 변화시키지 않으며 과일채소류의 연화현상도

심하지 않음.

​

④영양성분

- 고온살균한 통조림: 탄수화물과 지방질이 가수분해되지만 영양가에는 큰 영향이 없음

- 필수 아미노산인 리신(lysine)과 메티오닌(methionine), 트립토판(tryptophan) 일부 파괴,

단백질 영양적 가치 6~9% 감소

- 티아민(thiamin)과 비타민 C의 경우 30~73% 정도 감소

- 초고온살균에서는 열처리시간이 짧아 대부분의 비타민은 영향을 받지 않은 손실량이 많은

티아민과 비타민 C의 경우도 10~20% 정도

저작자 명시 필수 영리적 사용 불가 내용 변경 불가