• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.258-258
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• 2013

최근 건조 제품의 양질화, 고급화 및 편의화가 요구되어 이를 충족시키기 위한 새로운 건조방법이 계속 개발 되어 왔다. 이러한 방법들 중에서 저온과 진공하에서 건조가 이루어지는 진공 동결 건조는 가장 완벽한 건조 방법으로 최근 실용화 되고 있다. 진공동결건조란 건조의 한 종류로 수분을 함유한 시료를 동결시킨 후 진공펌프를 이용하여 수증기압을 3중점 이하로 낮추어 얼음을 직접 증기로 만드는 승화의 원리에 의해서 얻어진다. 분무진공동결건조의 특징은 (1) 물리적구조의 보존성, (2) 화학적인 안정성, (3) 생물학적인 활동의 보존성, (4) 제품의 높은 복원성 및 재생성이다. 따라서 분무진공동결건조 기술은 크게 진공, 분무, 동결, 건조, 멸균 등과 같은 요소기술의 복합기술이라 할 수 있다. 분말을 제조하기 위해서 진공동결건조 후 분쇄하는 방법을 사용하나 본 방법에서는 정밀화학품 제조를 위해서 분무진공동결건조 방식을 사용한다. 이를 통하여 적당한 크기인 5~10 um의 입경 제조가 가능하고, 공기동력학적인 입경이 기존 방식에 비해 작아서 허파까지의 운반효율이 1.5~2배 우수하다. 화학, 의학 분야에서의 분무동결 건조는 주로 민감한 제품, 즉 생물학적 고유성의 손상 없이 물을 제거하는데 사용되어 영구적으로 저장 가능한 상태로 보관할 수 있으며 물의 첨가로 원상태로 복구할 수 있어서 매우 각광을 받고 있다. 의약용 냉동건조 제품은 항생물질, 박테리아, 혈청, 백신, 검사 약물, 단백질을 포함하는 생물공학 제품들, 세포, 섬유, 화학제품 등이 있으며 주로 vial 또는 ampule 상태로 건조가 이루어진다.본 연구에서는 원료를 $-194^{\circ}C$의 액체질소에 분무시켜 동결된 미립자를 형성한 후 진공 및 저온상태에서얼음의 승화(sublimation)에 기반한 1차 건조와 수증기 탈착(desorption)에 기초한 2차 건조 과정으로 구성된 분무진공동결건조기를 개발하였다. 분무동결 과정의 해석을 통해 2유체식 노즐을 통해 분무된 미세 입경의 액적이 액체 질소 표면까지 도달하는 회수률, 분무 노즐의 위치, 운전 조건 및 용기의 설계의 최적화를 수행하였다. 초기 액적속도, 분무노즐의 높이, 흡입구 추가에 따른 액적 유동 및 회수의 특성을 제시하였으며 이를 통한 분사시스템 고도화 가능성을 제시하였다. 구형의 미세 입자가 적층된 제품의 동결건조 공정의 해석은 흡착승화 모델(sorption sublimation model)을 기반으로 다음과 같은 열전달, 물질전달, 상변화 모델을 고려하여 유도되었다. 분무노즐 및 냉동/진공 배기계 시작품을 개발하여, 표면의 고다공도를 갖춘 입경 3~20 m 정도의 시료를 얻을 수 있으며, 동역학적 입경 5 m 충족함을 확인하였다.

• 기계와재료
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• 제25권3호
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• pp.86-91
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• 2013

최근 식품, 정밀화학, 바이오와 같은 다양한 산업분야에서 건조 기술에 대한 관심이 늘고 있다. 이에 다양한 피건조물의 건조를 위하여 다양한 건조기술이 사용되고 있으며, 그 중에서 동결건조 기술은 물리적/화학적 안전성, 생화학적 보존성 및 복원성 등의 특성을 갖기 때문에 각광받고 있다. 이러한 동결건조 기술을 기반으로 미세 입자 형태의 분말 제조를 가능하게 하기 위하여, 한국기계연구원에서는 고효율의 분무동결건조를 위한 장치의 개발을 진행하고 있다.

• 한국식품과학회지
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• 제44권6호
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• pp.716-721
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• 2012

본 연구에서는 해조분말의 산업적 활용을 위하여 미역, 다시마 열수 추출물을 분무건조 및 동결건조한 분말에 대한 품질 및 항산화 특성을 비교 분석하였다. 미역 추출물의 분무건조 및 동결건조 수율은 유의적인 차이는 없는 반면, 다시마에서는 동결건조에서 월등히 높았다. 수분함량은 분무건조에서 유의적으로 높았으며, 색도는 분무건조가 동결건조에 비하여 $L^*$ 값 및 hue angle 값은 낮고 $a^*$ 값 및 $b^*$ 값은 높은 경향을 나타내었다. 흡습특성에서는 분무건조 분말이 동결건조 분말에 비하여 낮은 흡습성을 나타내었다. 미역, 다시마의 alginates 함량은 전반적으로 분무건조 시 높은 함량을 나타내었으며 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량 역시 분무건조가 동결건조에 비하여 유의적으로 높은 함량을 나타내었다. DPPH 라디칼 소거활성, SOD 유사활성, 아질산염 소거능 및 지질산패 억제능은 미역, 다시마 모두 농도증가에 따라 활성이 증가하는 결과를 나타내었으며 분무건조물에서 높은 활성을 나타내었다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제23권5호
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• pp.654-659
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• 2016

칡의 활용성 증대 및 식품 소재로 개발하기 위하여 칡을 열수추출 한 후 추출물을 분무 및 동결건조를 실시하여 칡 추출분말의 품질특성을 조사하였다. 건조방법을 달리한 칡 추출분말의 색도는 분무건조 분말에서 명도와 황색도는 낮고 적색도는 높았다. 수분흡수지수는 동결건조 분말이 1.40~1.41로 분무건조에 비해 높았고, 수분용해지수는 분무건조가 94.10%로 높았으나 안식각을 측정한 결과 분무건조 분말이 동결건조 분말에 비해 응집력 및 흐름성을 가지는 것을 확인하였다. 한편, 칡 추출분말의 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 분무건조가 각각 18.09 mg/g, 13.42 mg/g으로 동결건조 보다 높은 함량을 나타내었으며, DPPH 및 ABTS 라디칼 소거활성에서는 전체적으로 농도 의존적으로 증가하는 경향을 나타내었으며 모든 농도에서 분무건조 분말의 라디칼 소거활성이 높았고 특히 DPPH 라디칼 소거활성 경우 분무건조가 85.38%, 동결건조가 59.38%로 분무건조 분말이 높은 소거활성을 보였다. 이러한 결과를 종합해 볼 때, 칡 추출분말 제조 시 분무건조 분말이 동결건조 분말에 비하여 가공적성 및 항산화 활성이 우수하여 가공 산업의 활용도가 높을 것으로 판단된다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제24권2호
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• pp.246-253
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• 2017

본 연구에서는 호박고구마의 산업적 이용 증대 및 식품 가공용 소재 개발을 목적으로 분무건조공정을 이용하여 호박고구마 효소 분해물을 분무건조한 다음 물리화학적 특성 및 소화특성을 조사하였다. 호박고구마 효소 분해물의 불용성 식이섬유, 수용성 식이섬유 및 총 식이섬유 함량은 4.17%, 2.07% 및 6.24% 이었다. 호박고구마 효소 분해물의 분무건조분말 제조는 펙틴을 피복물질로 사용하여 분무건조하였으며, 수분함량 및 전분함량은 1.68-2.46 및 45.32-46.51%였다. 색도는 분무건조 분말에서 L 값 및 a 값은 감소하고 b 값은 증가하는 경향을 나타내었다. 입자크기는 분무건조 분말이 $37.17-42.32{\mu}m$을 나타내어 동결건조 분말 $247.79{\mu}m$에 비하여 유의적으로 작은 크기를 나타내었으며, 입자모양은 전반적으로 구형의 형태에 펙틴 첨가량이 증가할수록 굴곡이 증가하였다. 수분흡수지수는 분무건조 분말에서 1.74-1.91로 동결건조 분말 2.15에 비해 낮은 수분흡수지수를 나타내었으며, 수분용해지수는 분무건조 분말에서 80.75-87.61%로 동결건조 분말(70.47%)보다 높게 나타났다. 장 상피세포 부착능은 분무건조 분말에서 2.66-6.18%를 나타내어 동결건조 분말 1.79%에 비해 높은 부착능을 나타내 장 내 유용 미생물의 증식을 촉진함을 확인하였다. 분무건조 분말의 인체 내 소화 모델에서, 펙틴 1% 첨가 분말은 최종적으로 장액에서 70.09%의 소화율을 나타내어 동결건조 분말 24.23%에 비해 인체내에서의 높은 소화율이 기대 되었다. 따라서 분무건조 분말 제조시 식품산업 활용 측면에서 가공적성이 향상되고 in vitro 인체 내 소화모델에서 소화가 개선된 식품가공용 소재 개발에 있어 산업적으로 적용 가능할 것으로 사료된다.

• 한국식품영양학회지
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• 제16권4호
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• pp.334-339
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• 2003

유자의 부산물을 이용하여 유자과즙의 이용율을 향상하고 편이성을 높임으로써 고품질의 제품을 생산할 수 있는 기반을 마련하고자, 유차자 제조 과정 중 발생하는 유자액에 대한 분말화를 시도하였다. 액체 상태인 유자즙과 이를 분말화한 분말과즙의 주요 성분을 분석한 결과는 다음과 같다. 1. 액상 유자즙의 수분함량은 82.3% 였으며, 분무 건조한 분말과즙이 동결 건조한 분말과즙보다 수분함량이 다소 낮게 나타났으나 cyclodextrin의 농도에 따라서는 큰 차이를 보이지 않았다. 2. 유자 과즙중의 유기산으로 citric acid, malic acid, succinic acid 및 lactic acid 등이 검출되었으며, 건조방법에 따른 유기산의 함량에는 큰 차이가 없었다. 3. 액체과즙을 분말화함으로써 황색도가 현저히 증가하였다. 4. 분말과즙의 열안정성은 상당히 낮은 편이며 분무건조와 동결건조 모두 cyclodextrin 10% 첨가한 군이 15% 첨가군보다 열에 다소 안정하였다. 5. 동결건조과정이 분무 건조 때보다 흡습성이 크며, cyclodextrin에 의한 차이는 거의 없었다. 6. 용해도는 분무건조와 동결건조 모두에서 10분 정도부터 큰 변화가 없는 것으로 조사되었다. 7. 관능평가 결과 분무건조를 한 경우보다 동결건조방법이 기호도가 높게 나타났으며, 이는 동결건조방법에서 상대적으로 쓴맛과 신맛을 덜 느끼고 단맛을 강하게 느끼기 때문으로 분석되었다.

• 한국식품과학회지
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• 제38권4호
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• pp.513-520
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• 2006

탁주를 활용하여 제과, 제방용 품질개선제로 개발하고자 주모 첨가 멥쌀 탁주를 $30^{\circ}C$에서 4일간 발효하여 분무 및 동결 건조한 탁주 분말의 저장중(5, 15 및 $25^{\circ}C$, 50일)품질변화를 검토하였다. 수분함량은 저장 50일에 분무건조 탁주분말이 초기 6.64%에서 7.24-7.38%로, 동결건조 탁주분말은 초기 4.86%에서 5.43-5.61%로 증가하였으며, pH와 총산함량은 초기값과 큰 차이를 나타내지 않았으나 다소 증가하는 경향을 나타내었다. 유기산은 저장 50일에 분무건조 탁주분말이 초기 3,949.9mg%에서 805.9-922.3mg%으로, 동결건조 탁주분말이 초기 5,171.5mg%에서 3,646.0-4,110.2mg%로 감소하였다. 아미노태 질소 함량은 저장 50일에 분무건조 탁주분말이 초기 1.2%에서 1.9-2.2%로, 동결건조 탁주분말은 초기 1.9%에서 2.2-2.5%로 증가하였다. 총당 및 환원당 함량은 저장 50일에 분무건조 박주분말이 초기 17.2%및 4.0%에서 25.9-27.3%및 5.8-6.9%로, 동결건조 탁주분말이 초기 19.1% 및 5.2%에서 29.2-30.2% 및 8.3-8.8%로 증가하였다. 저장기간의 경과에 따라 분무건조 분말은 L 및 b값이 서서히 증가한 반면, 동결건조 분말은 L값은 감소하고 증가하였다. 총균수는 분무건조 탁주분말이 초기 $1.2{\times}10^3$ CFU/g에서 $5.2{\times}10^3-9.4{\times}10^3$ CFU/g로, 동결건조 탁주분말이 초기 $2.1{\times}10^6$ CFU/g에서 $1.8{\times}10^6-2.7{\times}10^6$ CFU/g로 초기균수와 큰 차이를 나타내지 않았다. 분무건조 및 동결건조 탁주분말에서 GC-MS로 동정한 주요 향기성분은 저장초기 분무건조 탁주분말에서 약 10종, 동결건조 탁주분말에서 약 18종이었으며 저장기간의 경과에 따라 감소하였다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제23권3호
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• pp.355-360
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• 2016

본 연구에서는 상품과로서 가치가 없어 전량 폐기되고 있는 미숙 무화과를 이용하여 산업적 이용 증대 및 식품 가공용 연육제로의 활용 가능성을 확인하기 위하여 미숙 무화과에 부형제인 maltodextrin을 5%, 10% 및 20%를 첨가하여 혼합한 후 분무건조공정을 이용하여 분말화 하였다. 분무건조 분말의 수분함량은 2.59~2.65%였으며 부형제인 maltodextrin 첨가량이 늘어날수록 색도는 L값이 늘고 a와 b값은 줄어드는 경향을 나타내었고 입자크기는 동결건조 분말($209.67{\mu}m$)에 비하여 $22.18{\sim}37.33{\mu}m$로 유의적으로 작고 균일한 크기였다. 수분흡수지수는 maltodextrin 10% 첨가군이 0.11로 가장 낮았으며 수분용해지수는 99.10%로 가장 높았다. 전체적으로는 분무건조 분말이 동결건조 분말에 비해 수분흡수지수는 낮고 수분용해지수는 높은 경향을 나타내어 산업적으로 이용시 분무건조 분말이 동결건조 분말보다 우수할 것으로 사료된다. 미숙 무화과 분말의 protease 활성은 동결건조 분말(0.92 unit/g)이 분무건조 분말(0.48~0.84 unit/g)보다 유의적으로 높은 활성을 나타내었으나, in vitro 인체 내 소화 모델에 대한 protease 활성은 분무건조 분말에서만 효소 활성이 나타나 낮은 pH에서도 안정함을 확인하였다. 따라서 본 실험결과, 미숙 무화과 분말 제조시 동결건조보다는 maltodextrin을 10% 혼합하여 제조된 분무건조 분말에서 protease활성이 우수하였으며 향후식품가공용 연육제로서 활용이 가능할 것으로 판단되었다.

• 한국키틴키토산학회지
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• 제23권4호
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• pp.234-243
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• 2018

본 연구에서는 커피 생두의 활용성 증대 및 기능성 식품 소재로 개발하기 위하여 커피 생두를 80% 에탄올로 추출한 후 동결건조 및 분무건조를 실시하여 분말의 물리화학적 품질특성을 조사하였다. 수율은 동결건조 분말이 91.46%로 분무건조 분말(71.63~87.98%)보다 높았으며, 수분함량은 사이클로 덱스트린을 10% 첨가한 분무건조분말에서 1.39%로가장 낮은 함량을 나타내었다. 분무건조 분말의 색도는 동결건조 분말에 비해 L값, a값 및 b값이 전체적으로 증가하였으며, 입자크기는 사이클로덱스트린을 10% 첨가한 분무건조 분말에서 $54.23{\mu}m$로 가장 작게 나타났다. 수분흡수지수 및 수분용해 지수는 사이클로덱스트린을 10% 첨가한 분무건조 분말이 각각 0.51 및 90.07%를 나타내었다. 총 페놀 및 총 플라보노이드 함량은 사이클로덱스트린을 10% 첨가한 분무건조 분말이 20.67 g/100 g 및 8.92 g/100 g을 나타내었으며, chlorogenic acid 함량은 사이클로덱스트린을 10% 첨가한 분무건조 분말에서 12.04 g/100 g을 나타내었다. 분무건조 분말의 DPPH 및 superoxide radical 소거활성은 사이클로덱스트린을 10% 첨가한 분무건조 분말 $1,000{\mu}g/mL$ 농도에서 각각 88.02% 및 86.89%를 나타내 가장 우수하였다. 폐 정상세포인 L-132 세포에 커피 생두 추출물 분무건조 분말을 처리하여 세포 사멸에 대한 보호효과를 측정한 결과, 모든 시료에서 농도의존적으로 세포생존률이 증가하였으며, 특히 사이클로덱스트린을 10% 첨가한 분무건조 분말에서 87.33%로 세포 활성이 증가하여 우수한 세포 보호효과를 확인하였다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제22권4호
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• pp.591-597
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• 2015

본 연구에서는 다양한 생리활성을 가지고 있는 클로렐라의 기능성식품소재로의 산업적 이용 증대를 위해 추출조건에 따른 항산화 활성 및 총 엽록소 함량을 조사하였고 엽록소의 안정성 향상을 위해 분무건조 분말을 제조하여 물리화학적 특성을 확인하였다. 추출조건에 따른 DPPH 및 superoxide radicle 소거활성은 50% 에탄올 추출물에서 각각 29.19% 및 48.91%로 가장 높은 활성을 나타내었으며, ORAC은 50% 에탄올 추출물에서 g당 $150.44{\mu}M$로 가장 높은 값을 나타내었다. 총 엽록소 함량은 50% 에탄올 추출물에서 100 g당 542.89 mg으로 가장 높은 함량을 나타내었다. 입자크기는 분무건조 분말에서 $24.15{\sim}32.49{\mu}m$로 동결건조 분말의 $454.47{\mu}m$ 보다 작았으며, 표면구조는 전반적으로 구형을 나타내었으나, 말토덱스트린이 첨가량이 증가함에 따라 표면 굴곡이 증가함을 확인하였다. 수분흡수지수는 분무건조 분말에서 0.31~0.45로 동결건조 분말 0.85에 비해 낮은 흡수지수를 나타내었으며, 수분용해지수는 분무건조 분말에서 96.96~98.28%로 동결건조 분말의 80.03%보다 높게 나타났다. 분무건조 분말의 저장 안정성은 총 엽록소 함량의 감소율로 확인하였는데, 15.67~20.31% 감소하여 동결건조 분말보다 우수하였다. 따라서 클로렐라 추출물 제조에 50% 에탄올을 용매로 사용하였을 때, 항산화 활성 및 엽록소 함량이 우수하였으며 클로렐라 추출물에 말토덱스트린을 첨가한 분무건조 분말에서 엽록소의 안정성이 증가하였다. 특히 총 엽록소 함량 및 가공비용 등을 고려하였을 때 말토덱스트린 10% 첨가량이 산업적으로 적용가능하다 판단된다.