18-3동결건조가 어떤 원리로 수분을 없애는 건조법인지 물의 상평형도와… | 2018년 식품안전기사실기(필답형) 3회차 기출문제 상세 페이지

(1) 원리 — 식품을 얼린 뒤 물의 삼중점(0.01 ℃, 0.006 기압)보다 낮은 온도·압력에 두어, 얼음이 물로 녹는 과정을 거치지 않고 곧바로 수증기로 승화하게 하여 수분을 제거한다.

(2) 장점 ① 낮은 온도에서 진행되어 열에 의한 성분 변화가 적고, 가용성분의 이동·수축·표면경화가 일어나지 않는다. ② 다공질 조직이 남아 복원성이 좋고 휘발성 향기성분의 손실이 적다.

(3) 단점 ① 조직이 다공질이어서 부서지기 쉽고 흡습·산화가 빠르다. ② 설비비와 운전비가 비싸고 건조에 걸리는 시간이 길다.

[해설]

물의 상평형도는 가로축을 온도, 세로축을 압력으로 놓고 고체·액체·기체 영역을 가르는 그림이다. 세 영역이 한 점에서 만나는 삼중점(0.01 ℃, 0.006 기압) 아래쪽에는 액체 영역이 아예 없어, 이 압력보다 낮은 곳에서 얼음에 열을 주면 녹지 않고 바로 수증기가 된다. 동결건조는 이 승화 영역을 이용한다.

공정은 ① 식품을 급속 동결해 수분을 얼음으로 만들고 ② 건조실을 감압해 삼중점 아래로 낮춘 뒤 ③ 승화열을 공급하며 얼음을 승화시키고(1차 건조) ④ 마지막에 조직에 결합된 수분을 조금 더 높은 온도에서 없애는(2차 건조) 순서로 진행한다. 얼음의 승화잠열은 융해잠열과 증발잠열을 합한 정도(약 2,835 kJ/kg)로 커서, 열을 대 주지 않으면 건조가 멈춘다. 승화한 수증기는 응축기(콜드 트랩)에서 얼려 붙잡아 진공을 유지한다.

얼음이 있던 자리가 그대로 빈 구멍으로 남기 때문에 모양과 부피가 거의 변하지 않고 물에 넣으면 금방 되살아난다. 인스턴트커피, 건조 채소·육류 블록, 즉석국의 건더기처럼 향과 복원성이 중요한 제품에 쓰는 이유다. 반대로 이 다공질 구조는 공기와 닿는 면적이 넓다는 뜻이라, 완성품은 산소·습기를 막는 포장(진공·질소 충전, 탈산소제)이 반드시 따라야 한다.