식품 공학, 식품기사, 위생사, 영양사 대비 식품가공공정학 9. 증발 및 농축

9. 증발 및 농축

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증발 · 농축

: 액체식품에서 수분을 제거하여 성분의 농도를 높이는 조작

: 수분활성도(warer activity)를 감소시켜 저장성을 향상

: 농축액상식품으로 제조되는 식품 (농축우유,농축주스,농축소스,농축수프등)과

식품가공공정에서 건조나 동결, 살균의 전단계로 사용

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◈ 방법

① 증발농축 : 수증기 분리 제거 (80% 농축농도)

② 동결농축 : 얼음 분리 제거 (40%)

③ 막분리농축 : 막의 이용 (UF 28%, RO 30%)

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◈ 원리

: 끓는점까지 상승시키는 현열과 끓는점에서 물을 수증기로 전환시키는

증발잠열(latent heat of evaporation)이 필요.

: 증발속도는 식품으로의 열전달 속도와 수증기의 발생속도에 의해 좌우되

며, 증발에 의한 농축은 물질수지(mass balance)와 열수지(heat balance)

에 의해 계산

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◈ 목적

① 예비농축 : 무게, 부피의 감소, 저장·유통 경비 절감

② 저장성부여 : 수분함량 및 수분활성도 저하

③ 편리성부여 : 농도증가로 사용자 편리 제공

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농축에 영향을 미치는 요인

① 압력의 영향 : 감압농축

② 용질에 따른 끓는 점 오름 : 용질 농도 증가, 증발능력 감소

③ 용액 깊이에 따른 끓는 점 오름 : 박막증발

④ 점도상승 : 순환속도의 감소

⑤ 관석생성 : 열전달 저해

⑥ 거품발생 : 소포제 사용

⑦ 비말동반 : 농축액의 손실

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식품에 미치는 영향

① 휘발성 물질의 손실

: 휘발성이 강한 방향물질(aroma compounds)손실

: 제거 성분이 불쾌한 휘발성 물질일 경우는 맛을 향상

: 휘발된 물질이 좋은 것일 경우는 회수장치를, 불쾌한 것은 제거장치 부착

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② 색과 영양소의 변화

: 농축과정에서 열이 관여할 경우 마이야르 갈색화반응(Maillard browning)

: 농축온도가 낮고 농축시간이 짧으면 영양소나 관능적 특성에 큰 영향은

없음.

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증발 농축장치 구성

① 열교환기 (Heat exchanger)

② 증기분리기(Vapor chamber)

③ 증기응축기(Condenser)

④ Steam jet ejector

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▷ 자연순환 / 강제순환식

▷ 단일효용/ 다중효용 증발기

▷ 상압/진공증발기

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농축장치

① 코일 증발기 및 재킷증발기

② 단관형 증발기

③ 장관형 증발기

④ 박막식 증발기

⑤ 교반형 박막 증발기

⑥ 다중효용증발기

냉동농축

: 액체 식품의 수분 일부를 냉동시켜 결정화(얼음)시키고 그 결정을 제거

하여 농축시키는 방법

◈ 장점

① 물의 어는점 이하에서 진행되기 때문에 영양성분의 변화와 손실이 거의

없음.

② 갈색화 반응이나 산화반응 등 화학적 반응이 거의 일어나지 않음.

③ 휘발성 향미물질의 손실이 거의 없어 관능적 품질을 최대한 유지.

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◈ 단점

① 장치와 운영비가 비쌈.

② 농축되는 농도가 증발농축보다는 낮음(막 분리 농축보다는 높음).

③ 생산성이 낮음

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증류(Distillation)

: 두 종류 이상의 혼합 용액에서 비점의 차이로 성분을 분리하는 조작

: 혼합액을 가열하여 액체 내 저비점 성분을 기화시켜 액체 속에 물질을

기체 속으로 이동시키고, 이를 응축시킴으로써 저비점 성분을 얻는 조작

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◈ 증류의 종류 : 혼합액의 분리방법과 분리 정도에 따라

①단증류(simple distillation)

: 혼합액을 증발시킨 증기를 모두 응축하여 제품을 얻는 증류법으로 위스키나

브랜디 제조

②분류

: 혼합액을 구성하는 여러 가지 성분을 비점 차이에 따라 분별증류하여 각각의

성분을 분리하는 증류법

③공비증류

: 혼합액 내 성분들이 비점이 같아져서 일반적 증류방식으로는 분리가 되지

않는 공비혼합물을 분리하는 방법.

④수증기 증류:

: 수증기를 불어넣어 가열하면 수증기와 분리하고자 하는 성분의 혼합증기가

발생하고 이를 응축하면 향기성분과 같은 목적 성분과 물 층으로 나누어 지므

로 목적성분을 제품으로 회수하는 방식.

* 공비혼합물 : 혼합용액과 증기의 조성이 같아져 분리가 어려운 용액

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◈ 증류장치

① 단증류

② 연속식 증류장치

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◈ 식품산업에서의 증류

① 주류

② 알코올 증류

③ 휘발성분의 회수