ChChapter 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 열처리2. 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, 냄새제거vacuum

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

BactofugeBactofuge

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 효과지방구 크기에 미치는 균질의 효과

우유 균질의 장단점

장점 단점

지방구 균일분산-크림라인형성억제 우유성분 분리의 어려움

색상: 식욕촉진색,

풍미향상

인위적 지방구막의 lipase shielding 효과 감소-> Lipase 공격에 민감->가수분해성 산패에 민감

치 제 시 응 속 향상 빛에 의한 산패에 민감치즈제조시 응고속도 향상 빛에 의한 산패에 민감

살균 후 균질 -> 산화민감성 감소

(lipase 불활성화)

단백질 열안정성 감소-> rennet gel의강도 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- ) x 100살균후생존균수

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℃

=PQQR

☞ 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 의미iv) 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?

KQ10 =

(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