Kinetics Determination of Quality Changes for the Optimization of Food Dehydration

식품건조공정 최적화에의 적용을 위한 품질 변화 Kinetics 결정

Kinetics of ascorbic acid destruction and browning were evaluated by the dynamic test using actual drying data in order to apply in the optimization of food dehydration. Radish was chosen as a test material because it has many typical quality characteristics during drying. Radish was dried in the cabinet dryer with being measured in moisture, food temperature, ascorbic acid and browning. Using moisture and temperature history, proposed kinetic model was integrated and parameters of the model were searched by the iteration scheme to show minimum discrepancy between predicted and experimental data. Ascorbic acid destruction and browning were represented by first and zero order reaction respectively. Arrhenius equation was used to describe temperature dependence. Several mathematical functions of moisture dependence were compared in the model simplicity and residual sum of square. Attained kinetic models were analyzed as functions of temperature and moisture. Rate of ascorbic acid destruction was low at high moisture content, increased with moisture decrease to show a maximum at the moisture of $9{\sim}12g/g$ dry solid, and then decreased up to full dryness. Browning rate increased with moisture decrease to show a sharp maximum at $4{\sim}6g/g$ dry solid and decreased with further moisture decrease.

대표적인 재료로서 무를 선정하여 실제 건조과정을 이용한 dynamic test에 의하여 최적화에 사용할 수 있는 ascorbic acid파괴와 갈변의 kinetics를 구했다. 다양하게 변하는 건조조건에서 무우가 건조될 때의 수분함량과 온도의 변화과정을 이용하여 가정된 kinetic model을 적분하여 실제 측정된 ascorbic acid와 갈변의 data에 가장 접근하도록 parameter를 반복계산에 의하여 찾았다. Ascorbic acid 파괴와 갈변은 각각 1차와 0차반응으로, 두 반응의 온도의존성은 Arrhenius식으로 나타내었고 수분의존성의 가능한 여러 수학적 함수관계가 model의 단순성과 측정치와의 만족도면에서 비교되었고 타당한 품질변화 model을 분석하였다. 얻어진 kinetic model들은 실험치를 잘 예측하였고 건조공정의 최적화에 이용될 수 있는 것으로 생각되었다. Ascorbic acid 파괴는 건조초기 고수분함량에서 낮고 건조가 진행되어 수분 $9{\sim}12g/g$ dry solid부근에서 최대속도를 보이다가 더 이상 수분이 낮아지면서 감소하였다. 갈변은 고수분함량에서 낮다가 수분감소와 함께 증가하여 수분함량 $4{\sim}6g/g$ dry solid부근에서 최대를 나타내고 수분함량이 더욱 감소하면 계속 감소하였다.