식품 건조 방법(열풍, 진공, 동결건조 등)

[박선영]

   1. 열풍건조(Hot air drier)

     식품을 망으로된 건조대나 tray에 얹어서 건조실에 넣어 열풍으로 건조시키는 방법.

     식품의 종류나 상태에 따라서 열풍의 온도, 풍속, 풍향등을 알맞게 조절 해야 한다.

     1) 통풍식과 송풍식으로 나눔

       (1) 통풍식 : 건조실내에 선풍기를 설치, 건조된 공기와 습기가 많아진 공기를 섞어서 건조.  

                        가열부분은 아래나 벽면에 설치 cabinet형 건조기가 대표

       (2) 송풍식 : 건조실을 tunnel상으로하여 가열공기를 송풍장치가 외부에서 송풍하여 건조함.

     2) 열풍건조기의 종류

       (1) Kiln식 건조기

          ① 상하단의 두층으로 분리 상층에는 시료, 하층에는 버너, 난로로 아래서 열풍을 송풍기에

              의해 통과시켜서 건조.

          ② 사과절편, 맥아, 호프등의 건조에 이용

       (2) Cabinet or tray drier

          ① 소규모 계획적인(연구) 건조제품에 사용

          ② 사용하기 쉽고 시설비와 운영비가 적게든다

       (3) tunnel drier

          ① 과일, 채소건조에 흔히 사용

          ② 10 ~ 15m길이의 터널에 식품이 얹어진 truck에 가열공기를 접촉시켜 건조 

          ③ 열풍과 tray의 이동방향에 따라 병류식, 역류식, 중앙배기식, 횡류식이 있다.

       (4) Conveyor drier

          ① 이동 conveyyor에 의해서 건조

          ② 엉키는 식품의 건조는 어렵고 설비가 많이 듬

    2. 동 결 건 조

      동결건조는 원료를 동결하여 동결된 상태에서 얼음을 승화시켜 건조제품을 얻는 방법으로

      식품의 품질면에서 가장 이상적인 건조방법이라 할 수 있다.

     ※ 동결건조의 3가지 단계

        ① 예비동결 : 건조에 앞서 식품중의 수분을 사전에 동결 고화시킴

        ② 승화에 의한건조 : 얼음의 승화에 의해 원료로부터 수분제거

        ③ 얼음이 전부 승화하여도 원료중에는 흡착하여 있는 수분이 남아 있으므로 동결건조기내

            에서 원료의 온도를 상승시켜 증발시킴

     1) 동결건조속도

        승화는 고체상태의 얼음이 기체상태의 증기로 변하므로 3중점(triple point)이하에서만 일어

        난다.

        물은 0℃이하로 내려가 얼기 시작하며 진공도 4.58mmHg이하의 감압하에서는 얼음에서 직접

        수증기로 증발한다 .

        승화는 빙결정의 그온도에 있어서의 포화수증기압에 의하여 일어나는데 저온에서 승화를 계속

        시키기 위해서는 건조실내의 수증기압을 상당히 낮게 유지할 필요가 있다.

        동결건조는 일반적으로 식품을 –30 ~ -40℃로 급속동결시킨후 진공도 0.1 ~ 1.0mmHg의 진공

        건조기내에서 얼음을 승화시켜 건조하는데 이러한 진공을 유지하기 위해서 진공Pump나

        Steam ejector를 사용한다.

        또한 승화에 의해 승화 잠열을 빼앗기므로 접촉판,복사열,유전가열등으로 열을 공급해야 한다.

     2) 장    점

       ① 위축변형이 거의 없고 외관이 좋다.

       ② 갈변이나 화학반응이 거의 없으므로 냄새, 맛, 향, 영양가 변화가 적다.

       ③ 제품의 조직이 다공질이고 변성이 적으므로 복원성이 좋다.

       ④ 품질손상없이 2 ~ 3%까지 건조 가능함.   

     3) 단    점

       ① 흡습하기 쉽다.

       ② 산화표면적이 커서 저장중의 변색, 지방산화, 향기의 소실등을 받기 쉽다.

       ③ 저수분 다공질이어서 포장, 저장, 수송이 곤란하고 부스러지기 쉽다.

   3. 분 무 건 조

     액체상태의 식품을 10 ~ 200μ의 미세한 입자로 건조실에 분무하여 건조실내에서 열풍과 접촉

     시켜 1 ~ 10초 정도의 짧은 시간에 건조하는 방법.

     1) 특    징

       ① 연속대량 처리가 가능

       ② 제품형상을 구형의 다공질 입자로 할 수 있음

       ③ 액상물질을 직접 분말화 시키므로 분쇄와 분말의 등급과정이 필요 없음

     2) 용    도 : 인스탄트 커피, 분유, 분말과즙, 분말향료등

     3) 분무건조기의 장치는 건조실, 분무장치, 가열장치, 제품 회수장치가 있다.

     4) Atomization(분무장치)

        액체 식품을 분무하는 장치로서 건조의 최적조건을 위해 Atomizer의 선택이 중요함.

       ① 압력노즐(Pressure nozzle) : 35 ~ 500㎏/㎠의 고압으로 분무

       ② 원심분무(Centrifugal atomizer)

           회전축의 끝에 Disc 또는 Bowl 모양의 회전체가 붙어 있어 액체를 회전 원판의 중심에

           공급하면 고속으로 회전하는 원판의 원심력에 의해 분무 (균일한 미립자를 얻을 수 있음)

       ③ 2류체 Nozzle(two - Fluid Nozzle)

           압축 공기 사용, 비교적 저압에서 액체를 분무

           입자의 크기가 균일하지 못함

           대량 처리 못하며 아주 미세한 입자 형성 외에는 사용하지 않음

    4. 진 공 건 조

     식품을 진공중에 방치하면 그 진공도에 상응하는 온도에서 식품에 함유되어있는 수분이 증발

     또는 승화되어 건조되는 것을 말함.

     다시말하면 진공도를 조절하면 상온이하의 온도에서도 건조되는데 이론적으로 압력을 내리면

     물의 수증기압이 낮아져 100℃이하에서 비등하게 된다.

     진공도 4.58mmHg이하의 감압상태에서는 ℃이하로 내려가 얼기 시작하여 얼음으로부터 직접

     승화한다.

     즉, 진공건조는 식품을 동결시키지 않고 감압하에서 물의 증발에 의해 건조하는 자기동결법이

     있고 식품을 먼저 동결시킨 후 동결상태를 유지하면서 고도의 진공상태에서 식품중의 얼음을

     승화시켜 건조하는 동결건조법으로 나눌수 있다.

     (동결건조법 참조)

    5. Drum Drying

     속이 빈 한 개 또는 두개의 드럼통 내부에 열매체로서 가열하고 액상의 식품을 가열드럼의 표면

    에 엷게 일정한 두께로 접촉시켜 원통이 회전하는 사이에 신속하게 건조후 Scaper knife에 의해

    건조물을 회수하는 방식.

    이 방법은 분무건조가 어려운 점도가 큰 Paste상의 식품이나, 고형분량이 많아 기계적으로 분무

    가 어려운 식품을 연속적으로 건조하는데 사용함.

    건조속도는 드럼에 도포된 식품의 두께, 가열 회전드럼의 온도, 회전속도에 의해 결정됨.

     1) 건조기의 3종류

     2) 이용식품 : 알파전분, 스프, 우유, 유아식품

    6. 포말 건조(Form mat drying)

     액체식품에 1%내외의 소량으로 식용가능한 발포제 즉,CMC(Carboxyl methyl cellulose), MC

     (Methyl cellulose), Monoglyceride, albumin, 자당지방산ester, 천연고무질등의 점조제나 계면

     활성제를 넣고 공기나 압축질소가스를 혼입하여 거품(form)을 일으켜 건조표면적을 크게 한

     다음 Belt에 약 1/8인치 두께로 펴서 열풍건조기에 통과 시켜 건조시키는 방법.

     1) 특    징

        건조속도가 빠르고, 원상복구가 잘되므로 제품의 질이 우수, 과일쥬스등의 분무건조시는 흡습

        성이 빠르나 이 건조는 그런 성질이 없다.

     2) 이용식품 : 과즙의 분말화, 샐러리, 유아식품 건조등