① 유도기 — 균수는 거의 늘지 않아 곡선이 수평이다.

② 대수기 — 균수가 대수적으로 증가해 곡선이 가장 가파르게 상승한다.

③ 정지기(정상기) — 증식과 사멸이 균형을 이루어 곡선이 평탄해진다.

④ 사멸기 — 살아 있는 균수가 줄어 곡선이 하강한다.

[해설]

세로축을 생균수의 상용로그로 잡으면 네 단계가 뚜렷한 꺾임으로 나타난다.

· 유도기(lag phase) — 새 환경에 적응하며 효소와 RNA를 합성하는 시기다. 균수는 늘지 않지만 세포의 크기와 대사활성은 커진다. 접종균의 나이가 어리고 접종량이 많으며 새 배지가 원래 배지와 비슷할수록 이 시기가 짧아진다.

· 대수기(logarithmic phase) — 일정한 세대시간으로 2배씩 증식해 $\log$ 균수가 직선으로 올라간다. 세포의 생리 상태가 가장 균일해 세대시간·증식속도 측정과 살균 실험은 이 시기의 균을 쓴다. 초기 균수 $N_0$, $n$회 분열 후 균수는 $N = N_0 \times 2^n$이다.

· 정지기(stationary phase) — 영양분 고갈과 대사산물 축적으로 증식속도와 사멸속도가 같아져 생균수가 일정하게 유지된다. 이 시기에 총균수가 최대가 되고, 포자 형성과 2차 대사산물 생성이 일어난다.

· 사멸기(death phase) — 사멸이 증식을 앞질러 생균수가 대수적으로 감소한다. 자기소화(autolysis)가 일어나기도 한다.

(1) 식품을 얼린 뒤 물의 삼중점보다 낮은 온도·압력으로 감압하여, 얼음을 액체 상태를 거치지 않고 곧바로 수증기로 승화시켜 수분을 제거한다.

(2) ① 저온에서 건조되어 열에 의한 성분 파괴가 적다(색·향·맛·비타민 등 영양소 손실이 적다). ② 조직이 다공질로 남아 복원성(재수화성)이 뛰어나고, 성분의 이동·수축·표면경화가 일어나지 않는다.

[해설]

원리. 물은 삼중점인 $0.01\ ^\circ \mathrm{C}$, $4.58\ \mathrm{mmHg}$(약 $0.006\ \mathrm{atm}$)보다 낮은 온도와 압력에서는 액체로 존재할 수 없고 고체와 기체만 공존한다. 따라서 식품을 미리 얼린 다음 이 조건 아래로 감압하면 얼음이 녹지 않고 그대로 승화하여 빠져나간다. 상평형도에서 보면 조작점이 고체 영역에서 기체 영역으로 곧장 건너가는 셈이다. 승화에는 잠열이 필요하므로 선반 가열 등으로 열을 공급하되, 제품 온도가 공융점 위로 올라가 녹지 않도록 관리하는 것이 핵심이다.

장점. 저온·저압에서 진행되므로 열변성과 산화가 거의 없고, 수분이 빠져나간 자리가 그대로 남아 다공질 구조가 된다. 이 구조 덕분에 물을 부으면 빠르게 원상태로 돌아온다. 또 용질이 물과 함께 표면으로 끌려가는 이동 현상이 없어 표면경화나 수축이 생기지 않는다. 인스턴트 커피, 건조 채소·과일, 즉석국 건더기 등에 쓰인다.

단점. ① 다공질이라 부서지기 쉽고 표면적이 넓어 흡습·산화가 잘 일어나므로 방습·탈산소 포장이 필요하다. ② 진공설비와 냉동설비가 함께 필요해 설비비·운전비가 크고 건조 시간이 길다.

24,000 CFU/g

[해설]

연속한 두 단계의 희석에서 모두 유효 범위(15~300개)의 집락이 얻어졌으므로, 두 희석단계의 평판을 모두 사용하는 병산식으로 계산한다.

$N = \dfrac{\Sigma C}{\left[(1 \times n_1) + (0.1 \times n_2)\right] \times d}$

여기서 $\Sigma C$는 계수한 모든 평판의 집락수 합, $n_1$은 낮은 희석배수 평판 수, $n_2$는 그다음 희석배수 평판 수, $d$는 $n_1$에 해당하는 희석배수이다.

$\Sigma C = 232 + 244 + 33 + 28 = 537$, $n_1 = 2$, $n_2 = 2$, $d = 10^{-2}$이므로

$N = \dfrac{537}{\left[(1 \times 2) + (0.1 \times 2)\right] \times 10^{-2}} = \dfrac{537}{0.022} = 24{,}409$

일반세균수는 유효숫자 2자리로 보고하므로 셋째 자리에서 반올림하여 24,000 CFU/g으로 표기한다.

주의할 점은 $d$에 넣는 값이 낮은 쪽 희석배수 하나뿐이라는 것이다. 두 희석단계를 각각 나눈 뒤 평균 내는 방식으로 계산하면 값이 달라진다.

① 시토크롬(cytochrome)계 효소가 없어 산소를 최종전자수용체로 이용하는 호흡을 하지 못한다.

② 슈퍼옥사이드 디스뮤타아제(SOD)와 카탈라아제가 없어, 산소로부터 생기는 활성산소(슈퍼옥사이드·과산화수소)를 분해하지 못해 세포 성분이 손상된다.

[해설]

① 에너지 대사 측면. 호기성 균은 전자전달계의 시토크롬계 효소를 통해 전자를 산소에 넘기고 다량의 ATP를 얻는다. 혐기성 균은 이 효소계가 없어 산소를 최종전자수용체로 쓰지 못하고 발효나 다른 무기물을 이용한 호흡에 의존한다.

② 산소 독성 측면(더 결정적인 이유). 세포 안의 플라빈계 산화효소가 산소와 반응하면 슈퍼옥사이드 라디칼($O_2^-$)과 과산화수소($H_2O_2$) 같은 활성산소가 생긴다. 호기성 균은 이를 다음 두 효소로 제거한다.

SOD: $2O_2^- + 2H^+ \rightarrow H_2O_2 + O_2$

카탈라아제: $2H_2O_2 \rightarrow 2H_2O + O_2$

그러나 절대혐기성 균은 이들 효소가 없거나 매우 부족해 활성산소가 그대로 쌓이고, 이것이 세포막의 지질과 단백질·핵산을 산화시켜 증식이 멈추고 결국 사멸한다.

대표적인 절대혐기성 세균으로 Clostridium, Bacteroides, Methanococcus 등이 있다.

(1) O

(2) X

(3) X

(4) X

(5) X

(6) X

[해설]

(1) O — 식품에서 빠져나온 수분이 고온의 유지와 만나 트라이글리세라이드의 에스터 결합을 끊는다(가수분해). 그 결과 유리지방산이 늘고 산가가 올라간다. 튀김유 열화의 대표 지표다.

(2) X — 산화가 진행되면 과산화물·알데하이드·케톤·유리지방산 등 산소를 포함한 극성물질이 증가한다. 총극성화합물(TPM) 함량을 튀김유 폐기 시점 판정에 쓰는 이유가 여기에 있다.

(3) X — 고온에서 오래 가열하면 지방산끼리 결합하는 중합반응이 일어나 폴리머가 증가한다. 이 때문에 튀김유의 점도가 높아지고 거품이 잘 생긴다.

(4) X — 튀김유는 발연점과 인화점이 모두 높은 것이 좋다. 발연점이 낮으면 조리 온도에서 연기가 나며 아크롤레인 등 자극성 물질이 생긴다. 유리지방산이 늘면 발연점은 더 낮아진다.

(5) X — 가수분해와 중합이 진행되면 점도가 높아지는 것은 맞지만, 갈변 물질이 쌓여 색은 오히려 짙어진다.

(6) X — 튀김 중에는 식품의 수분이 빠져나간 자리로 기름이 들어간다. 따라서 수분함량이 많을수록 유지 흡수량도 대체로 많아져 서로 관계가 있다. 표면적이 넓거나 튀김옷이 두꺼울 때 흡유량이 느는 것도 같은 이유다.

240.63 kW

[해설]

상변화 없이 온도만 올리는 현열이므로 열량은 질량 · 비열 · 온도차의 곱이다.

$Q = m C \Delta T$

$Q = 4{,}500\ \mathrm{kg/h} \times 3.85\ \mathrm{kJ/(kg \cdot K)} \times (55 - 5)\ \mathrm{K} = 866{,}250\ \mathrm{kJ/h}$

구하는 단위인 kW는 kJ/s이므로 시간 단위를 초로 바꾼다.

$Q = \dfrac{866{,}250\ \mathrm{kJ/h}}{3{,}600\ \mathrm{s/h}} = 240.625\ \mathrm{kJ/s} \approx \mathbf{240.63}\ \mathrm{kW}$

온도차는 섭씨로 계산하든 절대온도로 계산하든 같다($55 - 5 = 50\ \mathrm{K}$). 실제 열교환기에서는 열손실과 효율을 고려해 이보다 큰 용량을 선정하며, 계산값은 이론 소요 열량이다.

① 청결구역

② 준청결구역

③ 일반구역

[해설]

공중낙하세균 허용 기준이 엄격할수록 더 깨끗하게 유지해야 하는 구역이다. 따라서 기준이 가장 낮은(30 CFU/plate) 구역이 청결구역, 그 다음이 준청결구역(50), 가장 느슨한 구역이 일반구역(100)이 된다. 세 구역 모두 대장균군은 음성이어야 한다.

구역별 성격과 대표적인 장소는 다음과 같다.

· 청결구역 — 가열·살균 등 위해요소를 제거하는 공정을 지난 뒤 제품이 노출되는 곳. 냉각실, 내포장실, 충전실, 건조실 등.

· 준청결구역 — 원료가 가공되고는 있으나 아직 살균 공정을 거치지 않은 곳. 배합실, 성형실, 가열실, 탈수실 등.

· 일반구역 — 포장된 상태로 취급하거나 오염원이 유입되는 곳. 원·부재료 창고, 해동실, 전처리실, 검수실, 세척실, 외포장실, 제품 창고 등.

구역 구획은 제품과 공정에 따라 달라지므로, 실제 현장에서는 가열·살균 공정과 내포장 지점을 기준으로 공정 흐름을 나눈 뒤 위 표의 기준을 적용한다.

① MYP

② 분홍

[해설]

「식품의 기준 및 규격」(식품공전) 미생물시험법의 Bacillus cereus 시험에서 분리배양에 쓰는 선택배지는 MYP 한천배지(mannitol egg yolk polymyxin agar)다. 배지 이름 자체가 판정 원리를 담고 있다.

· 만니톨(M) — B. cereus는 만니톨을 분해하지 못하므로 산이 생기지 않아 지시약(페놀레드)이 붉은색 그대로 남는다. 그래서 집락이 분홍색으로 보인다. 만니톨을 분해하는 균은 노란색 집락이 된다.

· 난황(EY) — 이 균이 내는 레시티나아제가 난황의 레시틴을 분해해 집락 둘레에 흰 혼탁환(난황 침전환)을 만든다.

· 폴리믹신(P) — 그람음성균의 증식을 억제하는 선택제다.

즉 혼탁환을 두른 분홍색 집락이 의심 집락이며, 이후 그람염색(그람양성 대형 간균, 포자 형성)과 생화학적 확인시험으로 최종 판정한다. 검체 25 g에 희석액 225 mL를 더하는 것은 10배 희석액(총 250 mL)을 만들기 위한 것이다.

① 밀봉된 통조림 내부의 혐기 환경에서 자랄 수 있는 대표적인 병원성 세균이다.

② 형성하는 포자의 내열성이 식중독균·부패균 가운데 가장 커서, 이 균이 죽는 조건이면 나머지 균은 모두 죽었다고 볼 수 있다.

③ 저산성 통조림의 멸균 조건(중심온도 120 ℃에서 4분 상당)을 만족했는지 판정하는 기준이 된다.

[해설]

통조림은 공기를 뺀 뒤 밀봉하므로 내부가 혐기 상태가 된다. 이 조건에서 증식하며 사람에게 치명적인 신경독소를 내는 균이 Clostridium botulinum이고, 이 균의 포자 내열성이 식품에서 문제가 되는 균 중 가장 크다. 살균 설계는 늘 가장 죽이기 어려운 균을 기준으로 하므로, 이 균을 죽일 수 있는 열처리라면 다른 병원균·부패균은 자동으로 사멸한다고 간주할 수 있다.

그래서 저산성 통조림(수소이온농도가 낮지 않아 산에 의한 억제를 기대할 수 없는 식품)의 상업적 살균은 C. botulinum 포자를 기준으로 잡는다. 국제적으로는 121.1 ℃에서의 $D$값 $D_{121} = 0.21\ \text{분}$을 근거로 균수를 $10^{12}$분의 1로 줄이는 12D 살균($12 \times 0.21 = 2.52\ \text{분}$)을 기준으로 삼고, 국내 「식품의 기준 및 규격」(식품공전)의 통조림식품 제조·가공기준은 산도가 낮고 수분활성도가 높은 밀봉식품에 대해 중심온도 120 ℃에서 4분간 또는 이와 동등 이상의 열처리를 요구한다.

참고로 산도가 높은(신맛이 강한) 식품은 이 균이 자라지 못하므로 100 ℃ 이하의 살균으로도 충분하며, 이때의 기준균은 내산성 곰팡이·젖산균 쪽으로 바뀐다.

덱스트린 → 올리고당 → 맥아당 → 포도당

[해설]

전분은 포도당이 수천 개 이어진 고분자다. 산이나 아밀라아제로 가수분해하면 사슬이 점점 짧아지면서 다음 순서로 분해된다.

전분 → 덱스트린(포도당 수십~수백 개) → 올리고당(3~10개) → 맥아당(2개, 이당류) → 포도당(1개, 단당류)

분자량으로 보면 포도당 $C_6H_{12}O_6$은 180, 맥아당 $C_{12}H_{22}O_{11}$은 342이고, 올리고당과 덱스트린은 중합도가 커질수록 그보다 훨씬 크다. 따라서 분자량이 작아지는 순서는 곧 분해가 진행되는 순서와 같다.

참고로 이 과정에서 요오드 반응은 청색(전분) → 적갈색(덱스트린) → 무색(맥아당·포도당)으로 변하고, 단맛과 환원력은 점점 커진다.

100 cm²

[해설]

「식품의 기준 및 규격」(식품공전) 제8. 일반시험법의 미생물시험법 가운데 시험용액의 제조 항목은, 고체 표면을 대상으로 할 때 보통 100 cm²의 면적을 멸균 면봉으로 닦아 채취하도록 정하고 있다.

절차는 다음과 같다. ① 멸균한 면봉을 멸균 생리식염수 등 희석액에 적신다. ② 조리기구·용기·작업대 표면의 100 cm²를 가로·세로 방향으로 고르게 닦는다. ③ 면봉의 자루를 잘라 희석액이 든 시험관에 넣고 잘 흔들어 부착 균을 떨어뜨린 액을 시험용액으로 한다.

면적을 규정으로 정해 두는 이유는 결과를 단위 면적당 균수로 환산해 서로 다른 시설·시점의 위생 상태를 비교하기 위해서다. 곡면이나 좁은 기구처럼 100 cm²를 확보할 수 없을 때는 실제로 닦은 면적을 기록해 환산한다.

(1) 적색

(2) 자색

(3) 청색

[해설]

안토시아닌은 분자 구조가 액성에 따라 바뀌는 플라보노이드계 수용성 색소다.

① 산성에서는 플라빌리움 양이온(flavylium cation) 형태로 존재해 적색을 띤다. ② 중성 부근에서는 물이 붙은 카비놀 형과 퀴노이드 형이 섞여 자색으로 보인다. ③ 알칼리성에서는 퀴노이드 염기 형이 우세해져 청색으로 변한다.

이 성질 때문에 딸기잼에 레몬즙(산)을 넣으면 붉은색이 선명해지고, 자색 양배추를 소다(알칼리)와 함께 데치면 푸르게 변한다. 또 안토시아닌은 철·알루미늄 같은 금속이온과 착염을 만들면 청색이 안정해지므로, 가지나 검은콩을 삶을 때 철제 기구를 쓰거나 백반(황산알루미늄칼륨)을 넣어 색을 지키는 것도 같은 원리다.

40 mL

[해설]

희석은 용매만 더하는 조작이므로 용질의 양(당량수)은 변하지 않는다. 따라서 희석 전후로 농도와 부피의 곱이 같다.

$N_1 V_1 = N_2 V_2$

$10\ \mathrm{N} \times V_1 = 2\ \mathrm{N} \times 200\ \mathrm{mL}$

$V_1 = \dfrac{2 \times 200}{10} =$$40\ \mathrm{mL}$

실제 조작은 10 N 염산 40 mL를 취해 물을 넣어 전체를 200 mL로 정용한다(물을 먼저 넣고 산을 천천히 붓는다). 물 160 mL를 더한다고 표현할 수 있으나, 정확히는 최종 부피를 200 mL에 맞추는 것이 원칙이다.

자외선/가시광선 검출기

[해설]

검출기는 칼럼에서 분리되어 나온 성분을 인식해 전기적 신호로 바꾸는 장치다. 보기의 검출기는 모두 HPLC에 쓰이지만 원리가 다르다.

· 자외선/가시광선 검출기(UV/VIS detector) — 화합물이 특정 파장의 빛을 흡수하는 성질을 이용해 흡광도를 측정한다. 흡광도 검출기라고도 하며, 대상 물질이 넓고 감도·안정성이 좋아 가장 널리 쓰인다. 여러 파장을 동시에 얻는 광다이오드어레이(PDA) 검출기도 같은 계열이다.

· 굴절률 검출기(RI detector) — 용출액의 굴절률 변화를 측정한다. 빛을 흡수하지 않는 당류 등에 쓰이지만 감도가 낮고 기울기 용리에 쓸 수 없다.

· 전기전도도 검출기 — 두 전극 사이의 전기전도도 차이를 측정하며 이온성 물질(이온크로마토그래피) 분석에 쓰인다.

· 전기화학 검출기 — 일정 전위에서 산화·환원되는 화합물을 선택적으로 검출한다. 감도는 매우 높으나 적용 대상이 제한된다.

이 밖에 형광검출기(FLD), 질량분석기(MS)도 널리 쓰인다.

(1) 분해 — 시료를 촉매와 함께 진한 황산으로 가열분해하여 질소를 황산암모늄으로 바꾼다.

(2) 증류 — 분해액에 수산화나트륨을 넣어 알칼리성으로 만들고, 유리된 암모니아를 수증기 증류하여 희황산에 포집한다.

(3) 적정 — 포집액을 수산화나트륨 표준용액으로 적정하여 질소의 양을 구한다.

(4) 산출 — 구한 질소량에 질소계수를 곱하여 조단백질량을 산출한다.

[해설]

킬달법은 단백질을 직접 재는 것이 아니라 질소를 재어 환산하는 방법이다. 「식품의 기준 및 규격」(식품공전) 제8. 일반시험법의 식품성분시험법 중 총질소 및 조단백질 항목에 세미마이크로 킬달법의 분석원리로 실려 있다.

(1) 분해 — 황산칼륨(비점 상승)과 황산구리(촉매)를 넣고 진한 황산으로 가열하면 유기물이 분해되고 질소는 모두 황산암모늄으로 고정된다. 액이 청록색 투명해질 때까지 계속한다.

(2) 증류 — $(NH_4)_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow 2NH_3 \uparrow + Na_2SO_4 + 2H_2O$

알칼리로 중화하면 암모니아가 유리되고, 이를 수증기 증류로 날려 희황산에 받는다. $2NH_3 + H_2SO_4 \rightarrow (NH_4)_2SO_4$

(3) 적정 — 암모니아를 잡고 남은 황산을 수산화나트륨 표준용액으로 역적정한다. $H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

소비된 알칼리의 양에서 암모니아에 소모된 황산의 양을 역산해 질소량을 얻는다. 시료 없이 같은 조작을 한 공시험값으로 보정한다.

(4) 산출 — 질소량에 질소계수를 곱한다. 일반 식품은 6.25, 우유·유제품은 6.38, 밀은 5.70을 쓴다. 단백질 이외의 질소(핵산·아민 등)도 함께 측정되므로 결과를 조(粗)단백질이라 부른다.

적정 단계를 '붕산 용액에 포집한 뒤 표준산으로 적정한다'고 서술한 교재가 있는데, 이는 실무에서 널리 쓰이는 직접적정 방식을 설명한 것으로 그 자체가 틀린 방법은 아니다. 다만 식품공전에 실린 세미마이크로 킬달법의 분석원리는 희황산 포집·수산화나트륨 적정이므로, 시험 답안은 이쪽으로 쓰는 것이 안전하다.

189.13 mg/g

[해설]

비누화가는 유지 1 g을 완전히 비누화하는 데 필요한 KOH의 mg 수다. 트리스테아린은 글리세롤에 스테아르산 3분자가 결합한 트라이글리세라이드($C_{57}H_{110}O_6$)이므로, 에스터 결합이 3개이고 1 mol을 비누화하는 데 KOH 3 mol이 필요하다.

KOH 3 mol의 질량 $= 3 \times 56.11 = 168.33\ \mathrm{g} = 168{,}330\ \mathrm{mg}$

이 양이 트리스테아린 890 g을 비누화하는 데 쓰이므로, 1 g당으로 환산하면

$\text{비누화가} = \dfrac{168{,}330\ \mathrm{mg}}{890\ \mathrm{g}} = \mathbf{189.13}\ \mathrm{mg/g}$

분자량은 정수 원자량(C = 12, H = 1, O = 16)으로 계산하면 $57 \times 12 + 110 \times 1 + 6 \times 16 = 890$이다. 일부 교재는 890.50 g/mol로 싣고 답을 189.03 mg/g으로 제시하는데, 890.50은 정수 원자량으로도 정밀 원자량(약 891.5)으로도 나오지 않는 값이다. 어느 쪽을 쓰든 답은 약 189로 수렴한다.

비누화가는 유지의 평균 분자량과 반비례한다. 버터·야자유처럼 저급지방산이 많아 분자량이 작은 유지는 비누화가가 크고(버터 210~230), 분자량이 큰 유지는 작다.

미생물이 넘어야 할 저해 인자(허들)를 여러 개 조합해 동시에 또는 순차적으로 작용시킴으로써, 각 인자의 강도는 낮추면서도 미생물의 증식을 억제해 저장성은 높이고 품질 변화는 최소화하는 보존 기술

[해설]

미생물을 막는 인자 하나를 강하게 쓰면(고온 장시간 가열, 다량의 보존료, 강한 산 처리 등) 저장성은 좋아지지만 맛·향·조직·영양소가 크게 손상된다. 허들기술은 그 대신 강도가 낮은 장애물을 여러 겹으로 놓는 접근이다. 미생물은 첫 허들을 넘더라도 연이은 허들을 모두 넘지는 못하므로, 개별 강도가 낮아도 전체로는 충분한 억제 효과가 난다. 이것이 허들효과다.

대표적인 허들은 다음과 같다.

① 온도 — 가열 살균, 냉장·냉동

② 수분활성도($A_w$) 저하 — 건조, 당장·염장

③ 수소이온농도(pH) 저하 — 유기산 첨가, 산 발효

④ 산화환원전위(Eh) 조절 — 탈기, 진공포장

⑤ 기체조성 — 가스치환포장

⑥ 보존료·천연 항균물질 — 소브산, 안식향산, 훈연성분

⑦ 방사선 조사

⑧ 경쟁 미생물 — 젖산균 등 스타터의 접종

예를 들어 발효소시지는 가열에 의존하지 않고 염지(수분활성도 저하) + 젖산 발효(산도 저하) + 훈연(항균성분) + 냉장이라는 허들의 조합으로 안전성과 저장성을 확보한다. 잼·반건조식품처럼 별도의 고온 살균 없이 상온 유통이 가능한 제품도 같은 원리이며, 최소가공(minimal processing) 식품 설계의 기본 원리이기도 하다.

(1) A

(2) 같은 온도에서 고체지방지수가 가장 높아 상온에서 고체로 존재하는 비율이 크다는 뜻이고, 이는 포화도가 높아 이중결합 수가 적음을 의미하므로 요오드가가 가장 낮다.

[해설]

요오드가는 유지 100 g에 부가되는 요오드의 g 수로, 불포화도(이중결합 수)를 나타내는 지표다. 이중결합이 많을수록 요오드가 많이 부가되므로 값이 커진다.

고체지방지수(SFI)는 어떤 온도에서 유지 중 고체로 존재하는 부분의 비율이다. 불포화지방산이 많은 유지는 융점이 낮아 상온(15~25 ℃)에서 대부분 액체이므로 SFI가 낮고, 포화도가 높거나 수소 첨가(경화)가 많이 진행된 유지는 융점이 높아 상온에서도 상당 부분이 고체로 남아 SFI가 높다.

따라서 그래프에서 같은 온도에서 가장 높은 SFI를 보이는 곡선 A가 가장 많이 경화된 유지이고, 이중결합이 가장 적으므로 요오드가도 가장 낮다. 반대로 가장 아래의 D가 요오드가가 가장 높다.

참고로 요오드가에 따라 유지는 건성유(130 이상, 아마인유·들기름), 반건성유(100~130, 대두유·참기름), 불건성유(100 이하, 올리브유·땅콩기름)로 나뉘며, 대두유를 경화하면 요오드가가 내려가면서 마가린·쇼트닝용 원료가 된다.

① 300 kg

② 266.67 kg

③ 433.33 kg

[해설]

① 쇠고기 사용량 — 총량의 30 %로 지정되어 있으므로 곧바로 정해진다.

$1{,}000 \times 0.30 = \mathbf{300}\ \mathrm{kg}$, 이때 쇠고기가 가져오는 지방은 $300 \times 0.10 = 30\ \mathrm{kg}$이다.

② · ③ 돼지고기 두 종의 배합 — 남은 원료육은 $1{,}000 - 300 = 700\ \mathrm{kg}$이고, 제품 전체가 가져야 할 지방은 $1{,}000 \times 0.25 = 250\ \mathrm{kg}$이므로 돼지고기 두 종이 채워야 할 지방은 $250 - 30 = 220\ \mathrm{kg}$이다. 50/50 regular pork를 $x$, Pork loin trim을 $y$라 하면

$x + y = 700$

$0.50x + 0.20y = 220$

아래 식에서 $y = 700 - x$를 대입하면 $0.50x + 0.20(700 - x) = 220$, $0.30x = 80$이므로

$x = \dfrac{80}{0.30} = 266.67\ \mathrm{kg}$(50/50 regular pork), $y = 700 - 266.67 = \mathbf{433.33}\ \mathrm{kg}$(Pork loin trim)

검산 — 총지방 $= 300 \times 0.10 + 266.67 \times 0.50 + 433.33 \times 0.20 = 30 + 133.33 + 86.67 = 250\ \mathrm{kg}$, 즉 25 %로 목표와 일치한다.

표의 수분·단백질 함량은 이 계산에 쓰이지 않는다. 지방 함량과 쇠고기 비율만으로 미지수 2개를 결정할 수 있기 때문이며, 실제 배합 설계에서 수분·단백질 목표까지 함께 맞출 때 쓰이는 자료가 문항에 그대로 남아 있는 것이다.

① 입자가 지나치게 미세하고 표면이 매끄러워 물이 스며들 통로가 없다 — 입자를 응집(조립)시켜 크기를 키우고 다공성 구조를 갖게 한다.

② 건조 온도가 높고 건조 속도가 빨라 표면이 먼저 굳어(표면경화) 내부 기공이 사라진다 — 건조 공기의 온도와 유속을 낮춰 기공 구조가 남도록 건조한다.

③ 입자 표면에 유지가 노출되어 소수성을 띤다 — 친수성 피복물질(수용성 식이섬유, 유청단백질, 레시틴 등)로 표면을 처리한다.

[해설]

분말의 재수화는 습윤 → 침강 → 분산 → 용해의 4단계로 진행되며, 이 가운데 어느 한 단계라도 막히면 물 위에 뜨거나 덩어리(뭉침)가 생긴다.

원인별로 보면 ① 입자가 작을수록 단위질량당 표면적은 크지만 입자 사이 틈이 좁아 모세관으로 물이 들어가지 못하고 표면에서 먼저 젖은 층이 겔을 만들어 안쪽 진입을 막는다. ② 분무건조는 열풍 온도가 높아 액적 표면이 순간적으로 굳는 표면경화가 일어나기 쉽고, 이 껍질이 물의 침투를 막는다. ③ 유지 함량이 높은 원료는 건조 중 지방이 표면으로 이동해 소수성 표면을 만든다. 그 밖에 피복물질(전분·펙틴 등)의 종류에 따라 물과의 상호작용이 제한되거나, 잔류 수분이 지나치게 낮아 습윤이 늦어지는 것도 원인이 된다.

개선 방법으로는 위의 짝 외에 건조 후 수증기를 쬐어 입자를 뭉치는 인스턴트화(agglomeration), 레시틴 분무에 의한 습윤성 부여, 유청단백질처럼 수분 흡착능이 큰 성분의 첨가, 다공질 구조가 잘 남는 동결건조로의 전환 등이 있다.

원인이 여러 가지이므로 문제에 개수 조건이 없으면 서로 다른 계열(입자 특성 · 건조 조건 · 표면 성질)에서 하나씩 골라 쓰면 된다.