농산물 가공공정

연구실 소개(Agricultural power and Tractor Laboratory)

연구실 개요
  • 농산물가공공정실험실은 기계,전기 및 농,식품 공학이론을 바탕으로 에너지절약형 신속 농산물 가공 공정 및 개발, 살균처리 및 과냉각 식품 보존 기술 개발을 위한 연구를 수행하고 있음
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  • 농산물 가공공정실험실은 기계,전기 및 농 식품 공학이론을 바탕으로 에너지절약형 신속 농산물 가공 공정 및 개발, 살균처리 및 과냉각 식품 보존 기술 개발을 위한 연구를 수행하고 있음
  • 소득수준의 향상과 더불어, 고부가가치 농산물과 안전한 식품 가공, 공급 및 저장에 대한 소비자의 관심이 고조되고 있으며 이런 소비자의 요 구를 중족 시키기 위해 식품 가공, 공급 및 저장기간 동안 품질에 영향을 줄 수 있는 특정 인자들을 검사하고 철저한 관리가 필요함
  • 웰빙시대에 맞춰 소비자가 원하는 최소 가공 공정 농, 식품 생산을 위하여 전도 및 대류 열 전달을 이용하고 긴 가공시간을 필요로 하는 기존의 농-식품 가열처리공정을 대체할 수 있는 신속 전기장 및 마이크로파 복합 가열 및 살균처리기계를 개발하고 있음
  • 농산물 및 식품의 저장기간 동안 현저한 품질 저하는 농산물 및 식품의 경제적인 가치에 대해 부정적인 영향을 줄 수 있으므로 품질손실을 최 소화하고 본래의 특성들을 유지하기 위하여, 현재의 저장기술을 보완할 수 있는 새로운 저장기술개발연구의 필요성이 증가하고 있음
  • 따라서 국내 고부가 가치 농, 식품 및 농산물의 저장기술의 향상함과 동시에 품질저하를 최소화하기 위하여 농산물 가공 공정 설험실 에서는 새로 운 저장기술 개발을 위한 연구가 활발히 진행 중이며 농, 식품 및 농산물의 냉장유통에 관한 정보 및 데이터를 수집하여 농산물의 특성에 따른 냉장유통방안을 구축하고 있음
  • 또한,농, 식품의 화학적 변화의 지연, 효소반응의 억제 및 식품매개병원균(foodbome pathogen)을 제거하기 위한 농, 식품 살균 및 멸균처리 기 술개발을 연구하고 있음
  • 국내 농식품 가공기술의 수준을 향상과 국산화된 농, 식품 가공기계를 생산에 도움이 되기 위하여 농산물 가공 공정 실험설 에서는 초적이고 중요 한 농, 식품의 물리,화학 및 생물학적 성질 연구 및 emerging food processing technology(최근 새롭게 개발된 식품가공기술)연구에 초점을 두고 있음

연구분야

Ohmic heating (통전가열)
  • Ohmic heating은 Jolue heating 또는 Electric resistance heating으로 알려져 있으며,두 개의 전극판과 식품을 직접적으로 접촉시킨 후 교류전류(alternating current)를 돌려보내 식품 자체의 전기 저항성을 이용하여 약 100%에 가까운 에너지 전달 효율과 함깨 식품의 가열속도가 매우 빠르며 전류를 조절함 으로써 온도 조절이 용이하고 식품 전체를 일정하게 가열하는 방법으로써 열에 민감한 액상식품의 살균 및 열균처리, 국내 및 일본의 두부제조공정,Spam과 같은 reconstitute ham 가공공정 등에 널리 사용 되어지고 있음
  • 전극판의 표면에서 발생하는 식품과의 전기화학반응(electrochemical reaction)은 전극판의 부식을 유발하여 유해물질이 식품에 전가되기 때문에, 이러한 전기화학반응을 억제할 수 있는 고주파수 펄스형 교류전류 장치를 농산물가공공정실험실에서 개발하고 있음
  • Ohmic 가열속도(the rate of ohmic heating)는 인가된 전기장의 제곱과 식품의 전기전도도(electrical conductivity)의 곱으로 나타날 수 있으며, 인가된 전기장의 크기보다는 식품의 전기전도도(electrical conductivity)에 따라 다르게 나타남. 또한,최근에는 ohmic heating에서 발생되는 non-thermal effect(비열적 효과)인 electroporation((생물)전기 천공법)효과를 밝히려는 연구가 진행 중임.
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  • Ohmic heating과 같은 원리를 이용하는 pulsed electric field treatment(펼스 전기장 처리)를 또한 본 연구실에서 수램중임
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Microwave heating (마이크로파 가열)
  • Microwaves는 빠르고 직접적인 방법으로 식품 표면 및 내부를 거의 동시에 가열하므로 식품 건조 및 조리과정에 널리 사용되어지고 있으며 안상 또는 고상 식품의 열균 과정에서 Bacillus subtilis 및 Escherichia coli와 같은 식품매개병원균의 불찰성화에 큰 효과가 있는 것으로 알려져 있음
  • 농산물가공공정실험실에서는 microwave가열을 이용한 연속식 액상식품(과일주스, 우유, 유제품 등)살균처리시스템을 개발하고 다양한 식품의 유전특성을 측정하여 기초데이터를 확보하고 있으며, 또한 Microwave와 열풍 복합기술을 절임배추 전처리 공정에 사용하여 배추의 세포조직을 자극시켜 절임공정에서 염분이 빠른 시간 안에 균일하게 배추의 내부로 확산하고 배추표면 및 내부로 유입되는 미생물오염원 및 식품매개병원균을 제거할 수 있는 새로운 절임배추 가공공정을 연구하고 있음
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Radio frequency heating(고주파 가열)
  • Radio frequnecy heating(고주파 가열)은 식품의 유전율을 이용하는 유전 가열 방법으로써 두 개의 전극판 사이에 물리적 접촉 없이 놓인 식품에 높은 전기장에서 변환된 전자기장을 가하여 식품의 물 분자와 대전된 전하의 마찰을 활발하게 함으로씨 식품 전체를 일정하게 가열하는 방법임
Infrared radiation drying and freeze-drying(적외선 건조 및 동 결건조)
  • 기존의 건조방법보다 적외선을 이용하면 높은 열효율을 얻을 수 있으며 건조의 제어방식 또한 용이해질 수 있는 장점이 있고 적외선의 영역에 따라 식품을 투과할 수 있는 깊이(penetration depth)가 다르므로 선택적으로 식품의 표면 또는 내부를 건조(selective drying)할 수 있음
  • 농산가공실험실에서는 Infrared radiatbn과 기존의 건조방법(열풍,진공건조 등)을 동시에 사용할 수 있는 새로운 복합건조기술을 연구하고 있음
  • Freeze-drying(동결건조)는 식품을 일차적으로 동결 시킨 후 진공상태에서 압력을 강하하여 얼음을 승화시켜 수분을 제거하는 방법 으로써 미생물학적으로 안전하게 식품을 건조할 수 있는 방법이며, 신생아 및 유아용 간식(건조사과, 딸기) 및 우주식품을 가공할 때 많이 사용됨
고품질 농산물 저장유통을 위한 과냉각(super cooling)유도기술 개발
  • 국내 고부가 가치 농 식품 및 농산물의 저장기술의 향상함과 동시에 최소의 품질저하를 위하여 전자기 펄스 및 물질파를 이용한 과냉각 상태의 식품의 장시간 저장기술 개발을 하고 있음
Numerical modeling for agro-food processing(농, 식품 가공공정 모델링)
  • C0MS0L multiphys.es software를 이용하여 다양한 농, 식품 가공공정에서 발생하는 열전달, 유체이동 등을 재현할 수 있는 연구가 진행 중임
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주요연구소개

Development of a dual cylindrical microwave and ohmic combination heater for thermal mulitiphase food processing(다상식품 가열처리를 위한 마이크로파와 ohmic 복합 가열기 개발)
  • 다상식품 구성물질의 전기전도도와 관계없이 microwave heating을 이용하여 고상식품을 빠르게 가열하고 ohmic heating을 이용하여 전기전도도가 높은 액상식품을 동시에 가열함으로써 다상식품내부의 온도 평청을 이루고 고상식품의 전기 전도도를 높이기 위해 필요한 전처리 과정을 생략하기 위하여 microwave and ohmic combination heate「(마이크로파 및 ohmic 복합 가열기)개발 하였음.
  • Microwave and ohmic combination heate「의 성능평가를 위해 실제 다상식품과 유사한 특성을 갖는 모형식품을 통해 모형식품의 구성물질의 온도차를 측정하였고 sine pump를 이용하여 모형식품을 microwave and ohmic combination heate「으로 이송시켜 연속식 프로세싱을 구축하였음. 또한, ohmic heating에 사용되는 전극판의 부식을 방지하기 위하여 고주파수,펼스증태의 교류를 발생할 수 있는 대용량 IGBT 전원 공급 장치를 사용하였음
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  • Microwave and ohmic combination heater의 내부에서 microwave 및 ohmic heating에서 발생하는 전기장의 세기,다상식품의 이동변화 및 온도분포를 예측하기 COMSOL multiphysics software를 이용하여 시물레이션을 하였음.
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The measurement of dielectric properties of different food samples (다양한 식품의 유전특성측정)
  • 곡물,조미료,액상식품 및 고상식품, 견과류 및 스낵형태의 많은 식품들의 유전특성을 측정하여 기초데이터를 수집하고 이를 microwave heating 가공공정에 이용.
  • 전자기파의 광범위한 주파수 대역 및 온도면화에 따른 식품 고유의 유전특성을 측정하고 이를 이용하여 numerical modeling에 적용시켜 microwave heating 가공공정에서 발생할 수 있는 식품의 온도연화 및 상태연화를 예측하였음.

주요 연구 과제

Multipurpose automatic vegetable cutting machine (다목적 자동 채소 절단기)
  • 채소의 물성과 구조에 따른 기계적 및 리올리지 특성인자를 발굴 및 측정하여 채소 절단기의 주요부품인 칼날의 형태 및 절단각도를 결정하고 채소 절단기의 제어 기술을 개발
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Contact information

  • 실험실 주소 : 농업생명과학대학 2호관(E10-2) 2216호
  • 실험실 연락처 : +82-42-821-6718