Ohmic Heating Characteristics of Fermented Soybean Paste and Kochujang

된장 및 고추장의 Ohmic heating 특성

Ohmic heating is a food processing operation in which heat is internally generated within foods by the passage of alternating electric current. The process enables highly viscous paste foods such as Kochujang, and fermented soybean paste to be heated very fast. In order to develope the novel pasteurization process of paste foods, static Ohmic heating system was built, and heating characteristic during Ohmic heating under various conditions were studied. Electric conductivities of Kochujang and fermented soybean paste at room temperature were 1.865 S/m and 2.510 S/m, respectively and increased linearly with increasing temperature. Specific heating rate was highly dependent on the frequency. The highest heating rate was achieved at 5 KHz for Kochujang and 20 KHz for fermented soybean paste. Uniform heating throughout the sample was achieved during Ohmic heating with low frequency electrical currents, however above 5 KHz frequency, surface temperature was several degrees higher than the bulk.

점성이 높고 열전도도가 낮아 기존의 열전도 가열방식으로는 효과적인 살균이 어려운 고추장, 된장 등의 페이스트상 식품의 효율적인 살균 공정을 개발하기 위한 기초 연구로서 전기 저항열(Ohmic heaing)을 이용한 실험실 규모의 정치 회분식 가열 시스템을 고안하고 전기적 요소가 가열 특성에 미치는 영향을 연구 검토하여 다음의 결론을 얻었다. 1. 고추장과 된장의 상온에서의 전기 전도도는 각각 1.865 S/m 2.510 S/m였으며, Ohmic heating에 의하여 온도가 증가함에 따라 전기전도도가 거의 비례적으로 증가하는 전기적 특성을 나타내었다. 2. 상용 주파수(60 Hz)에서는 전압을 증가시킬수록 비가열 속도$(^{\circ}C/g{\cdo}s)$가 거의 비례적으로 증가하였다. 일정한 전압에서 주파수를 증가시켰을 때 1KHz 이상에서부터 주파수의 증가에 따라 비가열 속도는 급격히 증가하여 고추장의 경우에는 5KHz에서 최고 가열속도 틀 나타내었으며 그 이상의 주파수에서는 감소하였으나 된장의 경우에는 계속 증가하여 실험범위의 최고값인 20KHz에서 최대 가열속도를 나타내었다. 3.고추장의 경우 전압, 전극 간격 및 시료량과 비가열속도와외 관계를 검토한 결과 비가열 속도 $35^{\circ}C/g{\cdot}s$ 이하일때 균일하게 가열이 이루어졌으며, 그 이상의 가열속도에서는 전극 부근에서 cake 생성 현상이 일어나 효과적으로 가열되지 않았다. 4. Ohmic heating 동안에 시료의 위처에 따른 온도 분포를 관찰한 결과 낮은 주파수 범위에서는 시료의 표면과 중간 부위외 온도차가 거의 없이 균일하게 급속히가열되었다. 그러나 5 KHz 이상의 높은 주파수 영역에 서는 표피 효과로 인하여 시료의 중심과 표면사이에 $10^{\circ}C$내외의 온도차가 생겼으며, 전극 부근의 온도가 중심부근 보다 5${\sim}10^{\circ}C$ 높았으므로 적절한 주파수의 선정이 중요하였다. 5. 고추장과 된장의 수분함량이 습량 기준으로 30% 이하일 때는 전류가 흐르지 않아 Ohmic heating의 적용이 불가능 하였으나, 30% 이상에서는 수분함량의 증가에 따라 가열속도는 급속히 증가하였다.