12. ATS법에 의한 관리 기준을 일탈한 살균 조건 하에서의 품온 이력의 추정(제2보)

[YDfamily]

12. ATS법에 의한 관리 기준을 일탈한 살균 조건 하에서의 품온 이력의 추정(제2보)

[배경 및 목적]

용기 포장 식품의 가열 공정에 있어서 무엇인가의 원인으로 관리기준을 이탈한 경우, 사전에 정해진 개선 조치에 따라 출하, 재살균, 폐기의 조치가 취해진다. 관리기준을 이탈한 살균 조건 하에서의 제품 온도 이력을 정확히 추정하고, 이탈이 생긴 직후에 이것을 recovery 하는 수정 살균 조건을 설정 가능하면, 재살균이나 폐기 처분을 막는 것이 가능하다. 작년의 제1보에 있어서 ATS법에 의해 이탈한 살균 조건에 있어서 온도 이력을 높은 정밀도로 추측 가능한 것을 확인하여 있고, 본 연구에서는 ATS법에 의한 이탈을 recovery 하기 위한 수정 살균 조건의 설계 방법에 대해서 검토하였다.

[실험방법]

0.5% carboxyl methyl cellulose (CMC) 용액을 5호 캔에 충전(총 HS: 5mm)한 것을 대류형의 모델 시료로서, 살균 온도 85℃, 살균시간 60분의 조건(이하, 통상의 살균조건)에서 가열 살균을 행하고, 냉점의 온도 이력으로부터 일반법으로 살균치 Fp(기준온도 Tr=85℃, z갑=5℃)를 산정하고, ATS 해석 소프트(동양식품 연구소, ATS TiFT ver 1.1.0)로 열전달 parameter(δ, τ, 표1)을 산출하였다. 가열 살균 공정에 있어서 관리기준의 이탈 패턴으로서, ①”살균 온도가 일시적으로 관리기준 값을 하회(下回)한다”, ②”살균 온도가 항상 관리기준 값을 계속 하회한다”는 것이 상정된다. 여기서, ①살균개시로부터 10분 후에 살균 온도를 15분간에 걸쳐 75℃까지 하강하고, 그 후 6분간 85℃까지 재상승 하는 케이스, ②살균 개시로부터 40분 후에 살균 온도가 5분간에 걸쳐 83℃까지 하강하고, 그후 83℃를 유지하는 케이스를 이탈의 모델 케이스(이하, 케이스 ①, ②)로서 설장하고, 각 이탈 케이스에 있어서 품온 이력을 ATS법으로 simulation 하였다.

표1 모델 시료의 열전달 parameter

열전달 parameter	가열 측	냉각 측
δ(초)	42	12
τ	6.82 * 10-3	7.11 * 10-3

도1 수정 살균조건(케이스 ①)에 있어서 품온 이력

도2 수정 살균조건(케이스 ②)에 있어서 품온 이력

[결과 및 고찰]

ATS법의 simulation에 의해, 케이스 ①, ②에서는 통상의 살균 조건과 비교하여 살균치가 각각 17.6분, 9.5분 이하로 된다고 산정되어(표2), 케이스 ①에서는 “살균온도 85℃에서 살균 시간을 17.6분 연장”, 케이스 ②에서는 “살균온도 83℃에서 살균 시간을 23.9분 연장”하는 것으로, 통상의 살균 조건과 동등하게 된다고 계산되었다. 실제로, 수정한 살균 조건에 있어서 온도 이력을 실측하고, 일반법으로 살균 값을 산출하는 점, 케이스 ①, ②의 살균 값은 각각 48.3분, 51.6분, 오차율은 -3.97%, +2.38%이고, 높은 정밀도로 수정 살균 조건을 설정하는 것이 가능하였다(표3, 도1 및 도2). 대류 전열형의 모델 시료의 품온은, 주변 온도의 변화에 대하여 비교적 빠르게 반응하고, 모든 이탈 케이스에서도 살균 공정의 후기에는 주변 온도와 평행하게 되기 때문에, 살균 값의 부족을 보충하기 위한 수정 살균 조건의 설정이 용이하였다. 앞으로는, 냉각으로 이행하여도 품온이 상승하는 overshoot를 수반하는 전도 전열형을 시료로 하여, ATS 법에 의한 이탈 조건의 품온 예측 및 수정 살균 조건의 설정법에 대해서 검토한다.

표2 이탈 케이스에 있어서 살균 값의 simulation 결과

살균조건	살균 값(분)	차이(분)
통상의 살균조건	50.4(실측 치)	-
이탈 케이스①	32.8(예측 치)	17.6
이탈 케이스②	40.9(예측 치)	9.5

표3 수정 살균 조건에 있어서 살균 값 및 오차율

이탈 조건	이탈 케이스 ①	이탈 케이스 ②
수정 살균 조건	85℃에서 17.6분 연장	83℃에서 23.9분 연장
목표 살균 값(분)	50.4	50.4
실측 살균 값(분)	48.4	51.9
오차율(%)	-3.97	+2.38