우리나라 국민 1인당 연간 고춧가루소비량은 2.5kg(건고추 3.5kg)으로 대부분 홍고추를 수확하여 여러가지 방법으로 건조한 후 유통되고 있다. 고추는 채소류 생산량의 약 4%를 점유하고 있으며, 채소류 생산액의 약30%를 차지하고 있을 정도로 중요한 조미채소류임에 틀림없다.
건조방법이 색도에 미치는 영향을 보면 고추의 carotenoid는 capsanthin 35%, β-carotene 과 violaxanthin 10%, cryptozanthin 10%, capsorubin 6% 등으로 구성되어 있으며 고추의 품질 기준으로서 적색도는 주로 capsanthin을 정량하거나 색차계를 이용하여 비교 판정하며, 고추는 가열온도가 높을수록 또 가열시간이 길수록 total carotenoid색소의 감소와 더블어 갈변물질이 현저하게 증가하며 고추의 흑적색은 total carotenoid의 감소보다는 급격한 갈변물질의 증가에 주된 원인이 된다고 보고하였다(김, 1996).
건조온도에 따른 색소와 매운맛 성분변화를 보면 1g 당 천일건조의 색소함량이 17.9mg, 매운맛(캡사이신)은 27.2mg인데 비해 60℃에서 건조시 색소함량은 17.8mg, 매운맛은 34.8mg으로 색소변화는 차이가 없었지만 매운맛 성분 변화는 27.9%나 높게 나타난다고 한다.
2. 건조방법별 현황
건조방법에는 노지관행건조, 비닐하우스 이용건조, 화력건조 등으로 구분되는데, 고추농가에서 현재 고추건조방법별 일반적인 건조소요일은 노지건조 15일, 비닐하우스이용 건조가 10일, 화력건조 2~5일이 소요되고 있다.
표 1. 건조방법별 장단점
구분
천일자연건조
비닐하우스이용건조
화 력 건 조
건조 모습
장 점
소비자들이 일명 태양초라 하여 신뢰도가 가장 높다.
천일건조보다 빠르고 일기가 불순할 때 관리가 쉽고, 부패 및 성분변화도 적다. 작업이 실용적임.
단시간 내에 많은 양의 고추를 건조시킬 수 있다. 천일건조에 비해 부패과나 퇴색(희나리)과가 적다.
일반농가에서 건고추를 생산하는 기본적인 방법에는 홍고추를 수확한 후에 바로 건조하는 방법이 있다. 홍고추를 저장하지 않고 통풍이 잘되는 서늘한 곳에서 1~2일 동안 예건하여 전처리를 해줌으로써 비닐하우스 건조나 건조기를 활용한 열풍건조로 상품성 및 저장성을 향상시킬 수가 있다.
하우스를 이용한 고추 건조시 피복재료 선발시험 결과를 보면 비닐하우스를 이용한 건조시 바닥에는 수분 발산을 막기 위해 비닐을 2중으로 깔고 수확한 고추를 얇게 펼친 후 그 위에 PP 부직포를 피복하여 건조시키고 있는데 건고추의 성분분석 결과 당, 캡사이신, 캡산틴 함량변화는 처리간 차이가 없는 것으로 조사되었으며 건조소요일은 무처리 11일에 비해 PP 부직포 7일, PE 부직포 9일이 소요된다(김 외, 2000). 또한 고추 건조온·습도별 소요열량 및 색상 비교 시험에서는 열풍건조시 적정 온도는 65℃, 습도 20% 이하이며 에너지 절감 건조 온도는 55℃, 습도 20%이다.
노지건조에 의한 건고추 방법은 부패 과다발생과 건조과정중 뒤집기 작업에 소요되는 비효율적인 노동력 투하가 문제 되고 있다. 또한 화력건조에 의한 건조는 품질면에서 홍고추 몸통색의 흑변과 희나리발생이 문제가 되고 있으며 고추건조를 위한 유류비가 고추재배농가에 부담이 되고 있다.
기존 하우스 건조는 적절한 온·습도 조절이 곤란하여 품질 좋은 건고추를 만드는 것이 어려우나 대부분 농가들이 사용하고 있는 실정이다.
3. 기술개발의 필요성
건고추 생산비중 건조비용은 전체의 약 20~25%를 차지하고 있어서, 건조비용 및 노동력을 절감하고 지역실정에 맞는 양질의 건고추를 생산할 수 있는 기술개발에 대한 연구가 시급히 수행되어야 한다.
대부분 고추 농가에서 붉은 고추를 수확하여 여러 가지 방법으로 건조하여 출하하고 있는데 농가에 보급된 소형 배치식 화력 건조기(1회 생고추 수용량 300~1,000kg)를 사용하여 고온에서 장시간(30~35시간) 연속적으로 건조를 하는 방법과 화력 건조기를 이용하여 1차 고온 상태로 건조 후 2차로 비닐하우스에서 4~5일간 태양열을 이용하여 건조하는 방법이 이용되고 있다.
대부분의 홍고추 수확기가 맞물린 장마기와 흐린날 건조시 건고추의 품질을 얼마나 향상시킴이 관건으로 대두되고 있는데, 홍고추 수확후 바로 건조하여 고품질의 건고추를 생산하기 위해 기존하우스를 한단계 향상시킨 자동환풍장치 시스템과 3단 고추건조대를 활용한 생력건조로 농가의 소득향상에 이바지하여 실용화할 수 있는 기술을 개발하고자 본 사업을 수행하였다.
4. 연구개발의 목적과 범위
홍고추의 고온건조에 의한 표피 흑변과 품질손상으로 인한 고추농가 애로사항을 해결하기위하여 전천후 건조시설하우스의 환경을 개선하여 건조장의 고온건조와 과습에 의한 건고추 품질저하를 막고 고추건조에 소요되는 많은 노동력과 건조소요일을 과감하게 줄일 수 있는 생력화 기술개발과 화력건조에만 의존한 농가의 유류비 절감효과가 기대된다.
본 사업의 기술개발의 범위는 다음 3가지로 요약할 수 있다.
첫째, 비닐덕트를 이용한 절약형 난방기 도입으로 실내 적정한계 온도유지로 유류비를 절감할 수 있는 건조기술 개발과
둘째, 3단 건조대와 건조상자 제작 활용으로 30% 이상 노동력을 절감하고 농가에서 3단 건조대를 다목적으로 활용할 수 있도록 고안,
셋째, 자동온도 센서에 의한 비가림하우스 천창 자동환풍기를 이용하여 온·습도 조절 자동화로 건고추 품질 향상
위와 같이 본 사업은 고추재배농가의 건조비용 절약과 노동력 절감 등 생력건조기술을 개발하여 고품질 건고추 생산으로 농가소득향상에 기여하고자 한다.
장마철 및 저온시 급격한 온도변화에 대비하여 농업용 난방기(BH-20, 20,000kcal)를 활용하였다. 이때 하우스 내부 좌우측에 지름 45cm 비닐덕트를 설치하여 열효율을 극대화시켰으며 온도자동제어장치를 설치하여 40℃한계온도로 설정하여 자동환풍기(SN-500, ∮500) 개폐와 난방기 가동을 하였다. 일기에 따라 건조방법을 달리하였는데 맑은날 건조시간은 자동환풍기 오전 6시부터 오후 8시까지 14시간 가동하였으며 온풍난방기는 오후 8시부터 오전 6시까지 밤에만 가동하였다. 장마철 건조시간은 자동환풍기와 온풍난방기를 동시에 가동하여 온습도 조절을 하였다.
나. 고추 3단 건조 시설 방법 개선
비닐하우스는 107.6m2(길이 16.5m, 폭 6.0m, 높이 3.2m) 크기로 남북향으로 하였으며 건조기간중 하우스내 온습도는 절대온도 24 ~ 64℃, 상대습도 35 ~ 82%였으며(온습도계 H08-032-08), 3단 건조대는 20대를 투입하였으며 1대당 3개의 건조상자를 상층·중층·하층에 입식하였다. 1) 3단 건조대 활용 3단 고추 건조대는 사각 스테인레스 각관(40×40×1.5mm) 재질로 가로 122cm, 너비 70cm, 높이 180cm 3단 이동식 우레탄 바퀴로 제작하였으며, 고추건조 이외 농산물 건조 및 농사이용률을 극대화시키기 위해 다목적 건조대로 고안하여 서랍식으로 활용가능하게 하였다. 2) 고추 건조상자 활용 고추건조상자는 가로 120cm, 세로 60cm, 높이 8.5cm 크기로 목재의 뒤틀림이 없는 나왕송 사각틀로 제작하였으며, 나무에는 어떠한 화학물질도 칠하지 않아 고추 건조시 비닐하우스내 고온으로 인한 화학물질 발생을 사전에 방지하였다. 바닥부분은 8.0×8.0mm 정방형 녹색코팅망으로 제작하여 1개의 3단 건조대에 건조상자 3개씩 입식하여 건조셋트를 만들었다. 3) PP 백색부직포 이용 홍고추 수확 후 세척된 홍고추시료를 1차적으로 물기를 2일 동안 노지 건조한 후 폭 1.8m PP 백색부직포로 한겹 덮어 강한 햇빛을 가리도록 하였다.
다. 시설 환경 개선에 의한 고품질 건고추 생산
1) 고추세척기 이용 농가에서는 홍고추 수확후 이물질을 제거하기위해 홍고추를 마른수건으로 손수 닦아내고 있는 많은 노동과 시간이 소요되고 있는데, 본 사업에서는 고추세척기(TJC-400, 1200~1500kg/h)를 투입하여 농가의 노동시간을 단축하고 건고추의 상품성 향상에도 도움이 되도록 하였다. 2) 자동온도센서에 의한 환풍장치 자동환풍기(SN-500, ∮500)를 비닐하우스 건조장 천장에 2기를 설치후 건조한계온도 40℃로 설정하여 자동온도센서에 의한 온습도를 자동개폐유지하도록 하였다.
라. 건고추 처리구별 성분분석
라. 건고추 처리구별 성분분석 (가) 공시품종 : 슈퍼비가림 + 큰살림 (나) 분석항목 - 매 운 맛 : 캡사이신(capsaicin), d-캡사이신(mg/%) - 당 도(%) : 식품분석기준에 준함 - 색 도 : 기계적 색도(ASTA color), 시각적색도(L, a, b값) (다) 처 리 구 - 3단 백색부직포 피복건조구, 3단 무피복건조구, 일반노지건조구 (라) 시료샘플링방법 : 건고추 100g 씩 처리구별 3반복 무작위 샘플링 (마) 분석기관 : 경상북도 농업기술원 영양고추시험장
마. 건고추 상품성 조사
건고추의 상품성 판단은 3단 건조대의 상·중·하층 건고추(시료)를 층별로 3반복 육안조사하여 부패과 및 변색과, 퇴색과(희나리)등을 비상품성, 건전과를 상품과로 나누어 백분율로 계산하였다.
건조소요일수는 관행노지건조 15일, 백색부직포 3단 건조구 7.5일, 하우스 3단 건조구 7일이 소요되어, 결과적으로 시설하우스를 이용한 3단 고추건조가 관행건조에 비해 8일, 백색부직포 3단 건조는 7.5일이나 앞당길 수가 있으며 품질면에서도 노지건조에 비해 뒤지지 않았다.
고추 건조과정
홍고추 수확(20kg) → 세척기 이용 고추세척 → 2일 음건 → 고추건조상자 3개에 나눠 담기 → 고추 3단 건조대 상층, 중층, 하층에 끼우기 → 40℃ 건조장에서 건조
그림 1. 3단 고추 건조
나. 고추 3단 건조 시설 방법 개선
1) 3단 건조대 활용 비닐하우스내 고추건조의 효율적인 개선방법으로 3단 건조대제작은 관행건조방법 대비 생력화 200%~250%향상을 보였으며 처리구별 3단 건조대 상·중·하층의 빛의 세기는 표 1과 같다(ANA-F9 LUX METER, JAPAN). 3단 고추 건조대의 장점은 홍고추 생과에서 건고추 과정중 뒤집기 작업을 생략할 수 있으며 하우스내 고추 건조 공기 자연순환 시스템으로 노동력을 절감할 수 있다. 또한 고추 건조 뿐 아니라 모든 농산물 건조 및 봄철 벼육묘대로도 활용이 가능토록 설계되어 있어서 농가들에게 좋은 아이디어로 큰 인기를 얻었다. 단, 표 1에서 보는 바와 같이 층별 3단 건조대의 자연광 빛의 세기가 달라 건조중 2회 정도 건조상자 위치를 바꾸어 준다면 균일한 고품질의 건고추를 생산할 수 있을 것으로 사료된다.
1) 처리구별 상품성 비교 홍고추를 수확하여 고추세척기(TJC-400, 1200~1500kg/h)에 수확물을 세척하여 고추건조상자에 생과 6.0kg씩 담아 3단 고추건조대에 입식하여 건조하였으며 백색부직포건조구는 2일후에 백색부직포를 한겹 씌워 표 3에서 보는 바와 같이 상품성 건고추는 노지건조 85.0%에 비하여 백색부직포 3단 건조구 90.0%, 하우스 3단 건조구 81.0%로 피복하였을 때 상품성이 다소 높았지만 하우스 3단 건조구는 낮게 조사되었다. 하우스 3단 건조구의 상품성이 노지건조구에 비해 떨어지는 원인은 노지건조에 비해 하우스 3단 건조구내의 온습도는 상대적으로 높거나 급변하는 환경조건(절대온도 24 ~ 64℃, 상대습도 35 ~ 82%)이었으며 이는 건조과정중 홍고추의 직사광선과 찜(스팀)현상이 상호작용함으로써 변색 및 퇴색과(그림 2)가 다발생 한 것으로 사료된다.
표 3. 건조후 처리구별 상품과 및 비상품과율 (단위 : %)
처 리 조 사 항 목
백색부직포3단건조구
하우스3단건조구
노지 건조구
상 품 과
90.0
81.0
85.0
희나리·부패
10.0
19.0
15.0
반면 PP 백색부직포 3단 건조는 다른 건조구에 비해 PP 백색부직포가 직사광선을 순광으로 바꾸어 주는 역할을 하였으며 온습도 변화를 작게하여 건고추 품질에 있어서 가장 좋은 상품성을 보인 것으로 판단된다(그림 3). 2) 처리구별 건조중 비교 처리구별 건조중량 감모율은 표 4에서 보는바와 같이 생과 20kg을 3단 상층·중층·하층)에 나누어 7~15일 건조 후 3반복 평균 감모중량을 나타낸 것이다. 노지건조구에 비하여 처리구의 감모율은 같거나 다소높게 나타났는데, 고추 건조전후 감모율 변화는 최종적으로 건고추 상태에서 상관관계가 없는 것으로 사료된다.
표 4 처리구별 중량감모율 (단위 : kg, %)
처 리 조 사 항 목
백색부직포건조구
하우스 3단건조구
노지 건조구
생 체 중(kg)
20.0
20.0
20.0
건 조 중(kg)
12.0
12.6
12.0
감 모 율(%)
60.0
63.0
60.0
라. 처리구별 홍고추 성분분석
가) 매운맛(캡사이신) 경상북도 농업기술원 영양고추시험장 자체 표준화 수치에 의하면 매운맛을 좌우하는 캡사이신5)이 30이하 일 때 순한맛, 31~60 일 때 중간맛, 61~90 일 때 매운맛, 91이상 일 때를 아주 매운맛으로 판정하고 있는데, 본 시험에서 처리구별 분석 결과 하우스내 3단 건조 백색피복처리구가 38.1mg%로 중간맛, 노지 건조 처리구는 12.6mg%으로 순한맛으로 조사되어 백색부직포 3단건조구가 노지건조구에 비해 매운맛 성분이 3배정도 높게 나타났다. 나) 당 도 처리구 모두 일반적인 고추 당도 수준에는 미치지 못한 10.5 ~ 11.8%로 조사되었다. 다) 기계적 색(ASTAcolor) 건고추 자체의 카로티노이드계통(carotenoid)인 붉은색 함량만을 추출 분석한 결과 ASTAcolor는 하우스내 3단 건조 무피복 처리구가 186.4 값으로 노지건조 처리구 185.5 비해 다소 높게 나타났지만, 3단 건조 피복 처리구 145.5는 노지건조 처리구에 비해 21.6% 나 적게 나타났다. 현재 우리나라 평균값은 120 ~ 150으로 본시험에서는 평균 이상이었다. 라) 시각적 색 건고추의 시각적인 색을 밝기(L값), 적색(a값), 황색(b값) 등을 조사한 결과 표 1에서 보는바와 같이 밝기와 황색은 하우스내 3단 건조 피복 처리구가 27.0값으로 다른 처리구에 비해 다소 높았으며, 적색은 노지건조 처리구가 31.8값으로 높았다.
표 5. 고추성분분석 결과
구 분
하우스 3단 건조
백색부직포 3단 건조
노 지 건 조
매 운 맛 (캡사이신, mg%)
10.9
38.1
12.6
당 도(%)
11.8
11.0
10.5
기계적 색도
186.6
145.5
185.5
시각적 색 도
L(밝기)
26.7
27.0
26.7
a(적색)
29.3
30.5
31.8
b(황색)
18.2
19.8
19.1
※ 캡사이신 함량 : 30이하 순한맛, 31~60 매운맛
2. 고 찰
보통 노지건조나 비닐하우스 바닥을 이용하여 건조하는 방법은 건조시간이 많이 소요되고 건조기간 중 고추 고유의 색깔이나 형태를 잃게 되어 상품성을 떨어뜨리게 되는 단점을 극복하기 위해 본시험에서는 고추 건조시간 단축과 고품질 건고추 생산을 위한 기술을 구명하기 위해 비닐하우스내 고추 건조대를 제작하여 40℃ 조건하에서 건조하였다. 관내 농가 고추 건조소요시간은 비닐하우스 건조는 10일정도, 화력건조 3일 정도(화력건조기 27~31시간), 노지건조는 15일 정도 소요되고 있는데 본 시험결과 하우스를 이용한 가온 고추 건조시설에 의한 건고추 소요시간은 7~10일 정도 소요되어 일반 비가림하우스 관행건조 기간보다 5~7일이나 단축되었다. 고추 매운맛을 좌우하는 요인 중 가장 중요한 것은 건조온도인데 건조온도에 따라 매운맛 성분인 캡사이신 함량 변화가 60℃로 건조할 때 34.8mg/g으로 노지건조하는 것 보다 27.9%가 더 높다는 보고와 비교해보면 본시험에서는 40℃에서 건조하여 3단 건조 피복 건조가 38.1mg%로 노지건조 12.6mg/g에 비해 300%나 높은 성분이 나타났다. 따라서 비닐하우스내 백색 부직포 3단 건조 효과가 있다고 할수 있지만 고추품종과 수확시기, 그리고 건조과정 조건에 따라 차이가 많을 것으로 사료된다.
