Measurement of Thermophysical Properties of Various Starches in the Freezing Processes

동결 과정중의 전분의 열역학적 특성에 관한 연구

The freezing point$(t_f)$, latent heat of freezing$({\triangle}\;H_f)$ and kinetic constant of fleering$(k_f)$ were determined from DSC thermogram at cooling rate $-2.5^{\circ}C/min{\sim}-10.0^{\circ}C/min$. The freezing point of various starches was decreased with an increase in cooling rate, and that of whole starches were lower than defatted starches. Changes of the latent heat of freezing was not observed at above cooling rate $-2.5^{\circ}C/min$. The latent heat of freezing$({\triangle}\;H_f)$ could be deduced as a function of water content(W) as follows: ${\triangle}\;H_f=0.700W-13.048$, (Kcal/kg) $(35%{\leqq}W{\leqq}70%)\;{\triangle}\;H_f=1.569W-73.861,\;(Kcal/kg)\;(W{\geqq}70%$) In the water content range $35{\sim}90$(wt %), the activation energy of various starches in freezing process was determined $126{\sim}270$ Kcal/mol.

고탄수화물 식품 및 곡물류의 저온저장의 지표가 되는 냉각속도와 동결점의 상호관계와 저온저장 장치의 설계를 위한 열물성치인 동결잠열 및 활성화에너지와 수분함량과의 관계, 냉각속도와 활성화에너지의 관계를 측정하여 다음의 결과를 얻었다. 냉각속도가 증가함에 따라 각종 전분의 동결시작온도(To’), 발열반응 최대온도(Tm) 및 동결완료온도(Tc)는 강하하는 경향을 보였고, 특히 동결완료온도의 강하도가 크게 나타났으며, 생전분의 동결점은 탈지전분에 비하여 $0.7{\sim}0.8^{\circ}C$ 낮은 값을 나타내었다. 또한 동결점은 각각 탈지전분$-2.4{\sim}-2.8^{\circ}C$, 생전분 $-3.2{\sim}-3.6^{\circ}C$의 값을 나타내었다. 전분의 동결잠열은 설각속도의 변화에 따라 거의 일정한 값을 나타내었으며 수분함량(w)과 동결잠열(${\bigtriangleup}\;H_f$)은 다음의 관계식을 얻었다. $\triangle=0.700w-13.048(35%{\leqq}w{\leqq}70%)\;\triangle=1.569w-73.861(w{\geqq}70%)$ 또한 전분을 $-40^{\circ}C$까지 동결하여도 동결이 되지 않는 한제 수분함량은 18.6%(Wt%)였다. 전분의 활성화에너지는 수분함량 $53{\sim}58%$에서 냉각속도 $-10.0^{\circ}C/min{\sim}-2.5^{\circ}C/min$의 범 위 에 서 $83.6{\sim}186.2Kcal/mol$의 값을 나타내었으며 냉각속도가 감소함에 따라 활성화에너지는 선형적으로 증가하였다. 냉각속도 $-0.5^{\circ}C/min$에서 수분함량이 90%에서 35%로 감소함에 따라 전분의 활성화에너지는 $213{\sim}126Kcal/mol$로 감소하였으며, 동결속도 $-0.5^{\circ}C/min$하에서 동결에 필요한 최소 활성화에너지는 126Kcal/mol, 최대 활성화에너지는 270Kca1/mo1 이었다.