• 한국식품과학회지
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• 제47권1호
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• pp.87-94
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• 2015

비가열 살균 기술 중 본격적인 상업적 실용화를 눈앞에 두고 있는 고전압 펄스 전기장에 의한 미생물의 사멸 기작에 대해 살펴보았다. 세포 현탁액을 고전압 펄스 전기장 처리하였을 경우 처리 시간이나 전기장의 세기가 증가할수록 세포 외액으로 세포내 물질의 유출이 증가하였으며, 세포막 투과성의 변화로 인하여 $K^+$, $Na^+$등이 이온 성분의 유출도 나타났다. 염색시약에 의한 세포의 염색에서 처리시간이 증가함에 따라 염색되는 세포의 수가 증가하였으며, 전자현미경에 의한 세포의 관찰 결과 고전압 펄스 전기장 처리를 받은 세포의 경우 처리 받지 않은 것에 비해 표면이 거칠고 굴곡이 있었으며, 세포막이 터져 세포내 물질이 외부로 유출되고 형태가 일그러진 것이 관찰되었다. 항생물질 첨가에 따른 회복 실험에서 고전압 펄스 전기장 처리에 의해 세포의 단백질 합성 체계에 손상을 입었으며, chromosomal DNA의 분리를 통한 DNA의 손상여부 관찰 결과 약 27.3%의 DNA의 손상이 발생했음을 알 수 있었다. 따라서 고전압 펄스 전기장 처리가 세포벽이나 세포막의 손상뿐만 아니라 대사 체계와 DNA에도 손상을 주는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제14권2호
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• pp.165-169
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• 2007

천연 식용 색소원으로서 최근 주목받고 있는 자색 고구마로부터의 색소 추출에 대한고전압펄스전기장의 영향을 조사하였다. 자색 고구마 색소는 일정한 주파수와 처리시간 하에서 전기장의 세기를 변화시켜 추출하였을 경우 전기장의 크기가 증가함에 따라 색소의 추출량도 점차 많아지고 있음을 나타내었으며 최적 전압은 35kV/cm임을 알 수 있었다. 동일한 전기장의 세기와 처리시간을 주고 주파수만을 변화시키면서 추출을 했을 경우 낮은 주파수에서 500Hz까지는 추출량이 큰 폭의 증가를 보였으나, 500 Hz 이상에서는 spark발생에 의한 색소의 파괴로 약간씩의 감소를 나타내었다. 전기장의 세기나 주파수가 추출에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났지만 일정한 전기장과 주파수 하에서 처리 시간은 색소의 추출양에 큰 영향을 미치지 못하는 것으로 나타났다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 1997년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.266-268
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• 1997

High Voltage High Current Pulsed Electric Fields (HVHC-PEF) is a promising technology for the non-thermal pasteurization of foods and a sound complement or replacement to traditional thermal pasteurization, which inactivates bacteria and other microorganisms harmful to humans, but also degrades color, flavor, texture and nutrients. Foods can be pasteurized with pulsed electric fields at ambient or refrigerated temperatures for a short treatment time of seconds or less and the fresh-like quality of food is preserved. Although successful is laboratory tests, applying HVHC-PEF to food pasteurization on a large scale presents many unresolved engineering problems. In this paper the design considerations for 25kV 1kA class HVHC-PEF pasteurization equipment are anlyzed and experimental results are discussed.

• 한국식품과학회지
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• 제39권5호
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• pp.506-514
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• 2007

비열 살균 기술인 high voltage PEF를 이용하여 당근 주스를 처리하였을 때 당근주스의 살균력과 저장 중 품질 변화를 관찰하였다. 전기장의 세기를 50, 60, 70kV/cm에서 처리 시간을 달리하여 당근주스를 처리한 결과 전기장의 세기가 증가함에 따라 일반 세균과 효모 및 곰팡이 모두 감소하였다. 효모 및 곰팡이는 65 kV/cm, $200{\mu}s$ 처리시 모든 균이 사멸되었고 일반세균은 멸균에까지 이르지는 못하였으나 70 kV/cm $200{\mu}s$ 처리 후 4 log cycle 정도 감소되었다. 고전압 펄스 전기장 처리에 사용되는 펄스 파형인 square wave pulse와 exponential decay pulse가 살균효과에 미치는 차이를 비교하기 위하여 각각 4.25와 6.25의 pH에서 PEF 처리를 하여 실험하였다. 그 결과 square wave pulse를 이용한 PEF의 살균효과가 exponential decay pulse를 이용하였을 때보다 우수하였으며 처리 시간이 길어질수록, 당근주스의 pH가 낮을수록 두 파형 사이의 살균효과는 더 큰 차이를 나타내었다. 온도 및 pH의 병합처리가 PEF의 살균효과에 미치는 영향을 알아보기 위하여 온도 및 pH를 달리하여 55kV/cm, $132{\mu}s$의 조건에서 PEF 처리한 결과 병합 처리시 살균효과가 눈에 띄게 증가하는 것을 관찰할 수 있었다. PEF 처리한 당근주스의 저장 시 품질변화를 관찰한 결과 pH 와 열처리를 PEF와 병합하여 처리한 후 $4^{\circ}C$ 저장한 당근 주스에서만 pH, $^{\circ}Brix$, 산도, 색도 그리고 ${\alpha}-,\;{\beta}-carotenes$함량에 눈에 띄는 차이를 나타나지 않았으며, 28일 동안 균의 생육을 관찰할 수 없었다.

• 한국식품과학회지
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• 제31권3호
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• pp.720-726
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• 1999

고전압 펄스 전기장(PEF)가 P. rhodozyma 세포의 형태학적 변화와 carotenoid의 추출에 미치는 영향을 연구하였다. 전기장 세기 $10{\sim}50\;kV/cm$와 처리시간 $100{\sim}300\;{\mu}s$의 범위에서 세포를 PEF 처리했을 때 전기장의 세기와 처리시간이 증가함에 따라 세포의 팽창, 손상 정도와 세포내 물질이 유출되는 정도가 증가하였다. $10{\sim}50\;kV/cm$, 100 Hz의 exponential decay파로 세포현탁액을 $100\;{\mu}s$ 또는 $300\;{\mu}s$ 처리하였을 때 최대 전기장(50 kV/cm)에서 생균수가 각각 1.5 및 2.5 log 감소하였다. 50 kV/cm의 전기장에서 세포막에 형성되는 electroporation 정도는 98%에 달하였고, 이 때 세포의 회복률은 5% 미만으로 확인되었다. Phloxine B 색소로 세포를 염색했을 때 생균세포는 염색되지 않았으나, PEF 처리한 세포는 색소가 내부로 침투되어 적색으로 염색되었으므로 세포막이 손상된 것을 알 수 있었다. Carotenoid 색소가 P. rhodozyma 세포막의 지방체와 결합한 상태로 존재하기 때문에 고전압 PEF 처리에 의한 세포막 투과성 증진의 효과만으로는 색소 추출이 어려웠으나, 세포현탁액 조제시에 0.01% NaCl 용액 대신에 0.01% $CaCl_2$ 용액을 사용하는 경우에는 $10{\sim}20\;{\mu}g$의 색소 추출 증진 효과가 있었다.

• 한국식품과학회지
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• 제45권5호
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• pp.590-597
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• 2013

고전압 펄스 전기장 기술은 가열 공정을 대체할 수 있는 비가열 살균기술로서 꾸준한 연구가 이루어지고 있는 기술이다. 본 실험에서는 미생물의 생리적 측면에서 고전압 펄스 전기장 처리에 의한 효모의 생리적 변화를 살펴보았다. 내염성의 변화를 측정한 결과 사멸하지 않은 세포의 90-99% 이상이 세포 손상에 의해 내염성을 소실하였으며, 내염성을 회복하는데 약 4-6시간의 시간이 걸렸다. 고전압 펄스 전기장 처리 초기에는 세포 내외의 pH 구배(${\Delta}pH$)가 차이가 컸으나 처리시간이 증가함에 따라 그 차이가 감소하였다. 이는 세포의 pH 항상성을 유지시키는 $H^+$-traslocation 기능을 담당하고 있는 $H^+$-ATPase 활성이 소실되었거나 세포막 자체가 손상되어 pH 항상성을 잃어버렸기 때문으로, 이는 고전압 펄스 전기장 처리한 세포의 $H^+$-ATPase의 활성이 초기부터 크게 감소하는 것으로 확인할 수 있었다. 또한 세포의 해당활성이 고전압 펄스 전기장 처리에 의해 크게 감소하여 세포의 대사 기능이 손상되는 것을 확인하였다.

• 한국식품과학회지
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• 제29권6호
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• pp.1175-1183
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• 1997

발효식품의 산패 주원인인 Lactobacillus plantarum을 비열 살균 기술인 고전압 펄스전기장(High Voltage Pulsed Electric Fields, PEF) 처리에 의하여 불활성 시키고자 연속재순환 처리가 가능한 장치를 이용하여 L. plantarum의 불활성에 미치는 전기장 세기, 주파수, 처리시간, 온도 등에 관하여 연구하였다. L. plantarum의 불활성화에 필요한 최소 전기장세기인 임계전기장 세기$(E_c)$는 13.6 kV/cm, 최소처리시간$(T_c)$은 $16.1\;{\mu}s$이었다. 전기장 세기 80 kV/cm에서 생균수의 불활성화율은 주파수 작을수록, 즉 펄스수가 작을수록 증가하여 300 Hz, $2000\;{\mu}s$처리하여 2.5 log의 생균수 감소를 가져왔다. 또한 총처리시간인 재순환 사이클수가 증가할수록 생존율은 감소하였으며, 동일한 사이클수에서는 주파수가 증가할수록 불활성화율이 증가하였다. 즉 동일한 살균시간에서도 펄스전기장에 매우 짧은시간 연속적으로 노출되는 것보다 적절한 시간간격이 필요한 것으로 판단되었다. 처리온도의 경우에는 온도가 증가할수록 L. plantarum의 사멸속도가 증가하여 $50^{\circ}C$에서 80 kV/cm, $1000\;{\mu}s$처리하여 5.6 log의 균체량 감소를 가져왔다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1997년도 하계학술대회 논문집 F
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• pp.2162-2164
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• 1997

High Voltage High Current Pulsed Electric Fields (HVHC-PEF) is a promising technology for the non-thermal pasteurization of foods and a sound complement or replacement to traditional thermal pasteurization, which inactivates bacteria and other microorganisms harmful to humans, but also degrades color, flavor, texture and nutrients. Foods can be pasteurized with pulsed electric fields at ambient or refrigerated temperatures for a short treatment time of seconds or less and the fresh-like quality of food is preserved. Although successful in laboratory tests, applying HVHC-PEF to food pasteurization on a large scale presents many unresolved engineering problems. In this paper the design considerations for 25kV 1kA class HVHC-PEF pasteurization equipment are analyzed and experimental results are discussed.

• 식품과학과 산업
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• 제53권3호
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• pp.284-294
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• 2020

고전압 펄스 전기장 기술은 전기 에너지를 활용한 친환경적 비가열 공정 기술로서 꾸준히 업계의 관심을 받고 있다. 장치에 대한 이해의 부족과 장비가격에 대한 부담으로 실제 상업적 적용이 크게 증가하지 않고 있으나 가열 공정을 대체할 수 있는 기술로서의 가능성은 지속적으로 제기되고 있다. PEF 공정을 이용한 식품의 살균은 지금까지는 대부분 과일 및 야채 주스 등 저점도의 액체 식품의 살균에 대해 적용되어 왔으나 최근에는 고점도의 스무디, 고농도 단백질 음료, 혼합 주스, 알코올 음료 등으로 적용 범위가 확대되었으며, 분말, 생육 등 고체 식품의 살균에 대한 연구도 진행되고 있다. 살균 이외에도 색소, 유용성분의 추출 및 회수, 생리활성물질의 활성화, 건조의 전처리 등의 식품 공정뿐만 아니라 씨앗의 발아율 증가, 육제품의 육질 변화, 전분의 물성 변화 등에 대한 적용이 연구되면서 기존의 식품 공정을 보완 또는 대체할 수 있는 기술로서 기대되고 있다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 1998년도 전력전자학술대회 논문집
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• pp.162-165
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• 1998

The non-thermal pasteurization of foods using High Voltage High Current Pulsed Electric Fields (HVHC-PEF) is a promising technology and a sound complement or replacement to traditional thermal pasteurization. The conventional thermal method also inactivates bacteria and other microorganisms harmful to humans, but degrades natural color, flavor, texture and nutrients. At this point, a nonthermal pasteurization technique, HVPEF is thought to be a new processing technique which is able to produce a good quality foods nutritional as well as sensuous. In this paper, the system for HVHC-PEF pasteurization is presented. It use square wave pulse instead of exponential ones. So, power rating of system is reduced considerably. Design considerations for 20kV 500A class equipment are analyzed and experimental results are discussed.