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Chapter 7
유가공 기본공정
1. 유가공의 기본공정
열처리 : 원유의 병원성 미생물을 죽임
-> 살균(pasteurization) : 열처리공정 자체를 의미
clarification (정유) : 우유 중의 불필요 고형물질 제거 -> filtration
> centrifugation -> centrifugation
centrifugation : 탈지유와 크림분리
standardization (표준화) : 우유성분 일정하게 유지 -> 유지방함량 표준화
bactofuge : 우유로부터 미생물의 물리적 분리
homogenization (균질) : 유지방의 고른 분산
deaeration (탈기) : gas 냄새 제거
2 열처리 2. 열처리
1) 예비가열(thermization)
- 원유의 장기간 저장 필요 시 (예외적인 경우)원유의 장기간 저장 필요 시 (예외적인 경우) - 63 ~ 65℃, 15 초
- 미생물활성 저하
포자형성균 살균에 효과적 : > t ti t t > 2nd 살균 시 효과적 - 포자형성균 살균에 효과적 : spore-> vegetative state -> 2nd 살균 시 효과적
2) 열교환기(heat exchanger) - 격벽을 통한 열교환
- shell-and-tube 방식 - 나선형
- lamella type : S&T 방식의 평평한 라멜라로 대치한 형태 PHE (plate heat exchanger)
- PHE (plate heat exchanger) -> 살균, 유지, 냉각을 연결되게
열교환기 열이전에 대한 온도변화
Shell and tube Heat Exchanger
Spiral Heat Exchanger (나선형 열교환기)
Plate Heat Exchanger (PHE)
Stream in PHE
3. Standardization (표준화)
- 원유의 지방함량을 조정 : 일정한 지방함량을 요구하는 유제품 -> pre std (전표준화) : 살균전
( )
-> post std (후표준화) : 살균후-> 재오염의 위험 -> direct std (직접표준화)
원유
Cream TK
Skim milk TK
STD Skim milk TK
Separation of cream from milk
4. Deaeration
- 원유 : 6% 공기 함유 -> 수송 중 10%까지 증가 - 문제점 -> 살균기 찌꺼기
-> 크림분리효과 감소
-> std 의 측정 정확성 감소 - 해결책 : dissolved, dispersed air 제거 - vacuum treatment
-> 예열된 우유(63℃) 비등점 감소(7~8℃) -> air 제거, 냄새제거
vacuum
5. Bactofuge
고속원심분리기로 불필요 미생물 제거
vacuum
- 고속원심분리기로 불필요 미생물 제거 - 초기세균수 높은 우유의 보존성 증진
-> 포자의 경우 효과적 ->치즈제조 시 중요 (Clostridium tyrobutyricum) - bactofugate 생산 : 2-3% -> UHT 멸균 후 폐기 or 재사용
Bactofuge Bactofuge
6. Homogenation (균질)
- 지방구를 기계적 처리로 작은 size로 파괴하여 우유 중에 분산 - 40℃, 100~200kg/cm2 -> 지방구 평균크기 1μm 이하로 낮춤
> 총지방구표면적 4 6배 증가 >기존의 지방구막 부족 > 카제인막으로 코팅 -> 총지방구표면적 4~6배 증가 ->기존의 지방구막 부족-> 카제인막으로 코팅 -> 균질지방구막 : 2.3g protein/100g lipid (기존 : 0.5~0.8g)
-> 균질유 유청의 casein 함량 6~8% 감소
지방구 크기에 미치는 균질의 효과
지방구 크기에 미치는 균질의 효과 지방구 크기에 미치는 균질의 효과
우유 균질의 장단점
장점 단점
지방구 균일분산-크림라인형성억제 우유성분 분리의 어려움
색상: 식욕촉진색, 풍미향상
인위적 지방구막의 lipase shielding 효 과 감소-> Lipase 공격에 민감->가수분 해성 산패에 민감
치 제 시 응 속 향상 빛에 의한 산패에 민감
치즈제조시 응고속도 향상 빛에 의한 산패에 민감
살균 후 균질 -> 산화민감성 감소 (lipase 불활성화)
단백질 열안정성 감소-> rennet gel의 강도 감소
- 균질효과 관찰 : 우유 저장 동안 크림라인형성 없어야 함 - 균질지수 :
- 우유시료 -> 4~6℃에서 48시간 정치-> 상층1/10, 하층9/10의 지방함량 측정 - 균질지수 = (상층지방함량-하층지방함량)/상층지방함량 x 100
균질지수값 허용 범위 : 1 10 - 균질지수값 허용 범위 : 1~10
7 살균과 멸균 (Pasteurization & Sterilization) 7. 살균과 멸균 (Pasteurization & Sterilization)
- 열에 민감한 미생물 사멸 목적
1) 우유미생물 살균법
(1) LTLT (low temp. long time) - 저온장시간 실균법
- 62~65℃, 30분 - batch type에 유용
(2) HTST (high temp. short time) - PHE 이용, 72~75℃, 15~16초 - 대량, 연속적
(3) UHT (ultra high temp.)
( ) ( g p )
- 130~150℃, 0.5~2 초
- 80~83℃, 2~5분 예열-> 가압-> 고온순간살균
) ( ) 2) 가열에 의한 미생물 사멸(열사멸효과)
- 가열온도, 가열시간, 미생물의 종류에 따라 변화
(1) 열사멸율 TDT 곡선
(1) 열사멸율
열사멸율(%) = (1- 살균후생존균수 ) x 100 살균전 생균수
TDT 곡선
- LTLT, HTST 에 주로 사용
(2) 열사멸온도(Thermal Death Point, TDP) - 열사멸점열사멸점
- 10분내에 세포를 사멸시키는 최저온도 (3) 열사멸시간 (Thermal Death Time, TDT)
시료의 세포를 일정한 비율(99 99%)까지 - 시료의 세포를 일정한 비율(99.99%)까지
사멸시키는데 필요한 시간
- TDT 직선 (일정한 균주, 시료에 대해 결정)
> 가열온도와 log TDT 의 관계 -> 가열온도와 log TDT 의 관계 -> 임의 온도에서 TDT 값 결정 - line D -> LTLT vs HTST 설명
-> 동일직선 : 동일한 열사멸효과를 얻기 위한 시간 온도 결정 -> 동일직선 : 동일한 열사멸효과를 얻기 위한 시간,온도 결정 - A vs B -> 기울기 동일 -> 동일균주, 균수 다름 -> B>A
3) 가열에 의한 미생물 사멸 (가열시간과 균생존율)
L = log(생존율) = -Kθ t t = time,
Kθ= constant(slope) at θ℃
= PQ QR
☞ line A vs line B i) 동일 온도조건
L = 1 에서 tA < tB -> B균주의 내열성이 높음 ii) 동일 세포군 -> 동일한 내열성
( ) ( )
A의 살균 온도(θA) > B의 살균온도(θB)
- high temp. -> high K, low temp. -> low K - 살균온도 상승 -> 절대기울기값(K) 상승 iii) Line C : 균체세포 농도가 높다
-> 사멸율이 높아질수록 소요시간이 길어짐 i ) Li D 괴상 의 세포임을 의미
iv) Line D : 괴상 의 세포임을 의미
-> 덩어리 내부까지 열을 전달하기 위한 초기 시간 필요 -> 일단 가열되면?
온도계수 (Q )
☞ 온도계수 (Q10)
- K 값은 온도에 의해 변동
- 변동비율 -> 균의 종류에 따라 다름변동비율 > 균의 종류에 따라 다름 -> 온도 상승 => K 값 상승
then, -> 온도 10 상승하면 K 값 상승은 얼마?
Q10 = K
(살균온도 10℃ 증가에 따른 K 값 변화율) Kθ+10
Kθ
- Q10 이 높으면 -> 내열성 작음
(K 값 상승폭이 큼 = 사멸시간이 많이 짧아짐) - 초기온도가 높으면 -> Q10 값 작음
(열처리 효과가 작음을 의미)
40℃ > 50℃ vs 100℃ > 110℃
40℃ -> 50℃ vs 100℃ -> 110℃
ex) - 병원균 Q10 at 55℃ -> 20-40 - 세균포자 Q10 at 120℃ -> 8-10
