3. 함기 용기 모델 식품 가열 살균 시의 살균 값 최소점 위치와 내압 제거 지표 값

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3. 함기 용기 모델 식품 가열 살균 시의 살균 값 최소점 위치와 내압 제거 지표 값

[배경, 목적]

플라스틱 컵 식품은 레토르트 및 chilled 제품화 되어 왔다. 이들의 컵 밀봉은 seal을 확실하게 하기 위해 함기 상태의 제품이 많다. 함기 컵의 가열 살균처리에 있어서는, 고온 영역에서의 용기 강도 저하와 내압 상승에 의한 용기 변형 방지가 과제로 되고 있다.

▪ Fp 값의 최소점 위치

본 연구에서는 chilled 식품도 대상으로 하기 위해 Fp값으로 기재한다. Fp 값의 최소점이 기하(幾何)적 중심으로 되지 않는 경우는 냉각 속도의 영향이 있다고 테라시마(寺島)는 보고하였다. 이와타(岩田)는 파우치에서도 함기가 살균 값에 영향을 미친다고 보고하였다. 그래서 높이 방향의 복수 위치에서 가열 살균 중의 온도를 측정하고, Fp값의 최소 위치를 확인하였다.

▪ 함기 컵의 내압 제어 지표 값

함기 컵의 경우, 용기 내압과 장치 내 압력을 균형시키는 방법이 복수 제안되고 있는데, 가장 간편하게 대다수의 용기 제조자가 실시 가능한 방법은, 측정온도에 대한 압력 지표에 기반하는 압력 제어 방법이다. 타구치(田口)의 방법의 검증도 포함하여 용기 내 온도와 내압의 관계에 대해서 검토하였다.

[실험방법]

호화상태의 6% 전분액 및 3종류(0.5, 1.0, 2.0mm)의 두께로 외경 61mm, 높이 32mm의 원통형 컵을 실험 시료로 이용하였다. 함기 경계 컵의 바닥으로부터 높이 22.5mm로 되도록 전분액을 충전하고, 필름으로 밀봉하였다. 가열 살균 처리는 120℃/30분간의 열수 샤워식으로 실시하였다. 뚜껑 위치가 일정해지는 근접 센서법으로 가여 살균 장치의 자동 압력 제어를 행하였다. 컵의 중심축 상 6점의 온도 이력을 측정하고, Fp 값으로서 F0 값을 산출하였다. ATS 법의 parameter를 취득하는 것과 함께 각 온도 측정 위치에서 온도와 압력의 상관을 검토하였다.

[결과 및 고찰]

▪ Fp 값의 최소점 위치

모든 컵 모델 식품에서 가열 과정에서는, F0 값의 최소점은 높이 20mm의 위치이고, 기하적 중심은 아니었다(도1). 각 위치의 ATS법의 지연 시간은, 가열 과정에서는 높이 15mm와 20mm에서 거의 최대값으로 되고, 냉각 과정에서는 높이 15mm에서 최대치로 양의 값, 높이 20mm에서 음의 값으로 호화 전분액 부의 최소값으로 되었다(도2). 이 이유로서, 함기 컵의 냉각 과정에서는, 필름인 뚜껑부 외면이 컵 내의 내용물보다도 낮은 온도의 냉각수와 접촉하는 것으로, 뚜껑 내면에서 수증기가 응축하고, 응축열이 발생한다. 이 응축열이 냉각수로 배열(排熱)되기 때문에, 함기부 표면의 냉각 효율이 높게 된다고 생각된다. 함기 제품의 가열 조건의 결정에 있어서는 복수 위치에서의 온도 이력의 취득과 ATS법 적용을 추천한다.

도1 중심축 상 온도 각 높이 위치에 있어서 F0 값

도2 중심축 상 각 높이 위치에 있어서 ATS법 지연 시간

▪ 함기 컵의 내압 제어 지표값

3종류 모든 컵에 대해서 바닥부로부터 높이 25mm의 함기부의 온도와 가열 살균 압력의 관계를 동일의 다항식으로 기술 가능하였다. 선행 기술과 거의 동등하였다(도3). 이 식을 이용하는 것으로 측정 온도에 대한 압력 값이 간편하게 일원적으로 구해진다. 단 flange 바로 아래에 온도 센서를 고정하기 때문에, 용기 형상에 의해 전용 기구가 필요하게 된다.

도3 함기부(h=25mm)의 온도와 가열 살균 압력의 관계