분무건조(Spray drying)와 온도조건 식품기술사 2023년 129회 1교시

분무건조(Spray drying)와 온도조건 식품기술사 2023년 129회 1교시

 

 

목차

1. 정의 및 공정

2. 분무건조 종류

3. 분무건조 온도조건

4. 결론

1. 정의 및 공정

1) 정의

분무건조(Spray Drying)는 식품공학에서 널리 사용되는 건조 방식으로, 액체 또는 반액체 형태의 식품을 미세한 입자로 빠르게 건조시키는 기술입니다. 이 과정에서 액체 내에 포함된 수분이 증발하고, 건조된 분말 형태의 제품이 생성됩니다. 식품의 수분을 효과적으로 제거하면서도, 식품의 영양성분, 색상, 맛 등을 최대한 보존할 수 있어 중요합니다.

2) 공정

• 액체의 준비 및 분사: 식품의 원료를 액체 형태로 준비합니다. 이 액체는 물, 용매, 혹은 식품 고유의 액체일 수 있습니다. 준비된 액체는 노즐을 통해 분사되어 미세한 액적(droplets)으로 만들어집니다. 이 과정에서 액체의 표면적이 크게 증가하여 건조 효율이 향상됩니다.
• 건조 공기와의 접촉: 분사된 액적은 건조실 내에서 고온의 공기와 접촉하게 됩니다. 이때 공기는 일반적으로 150°C에서 200°C 사이의 온도로 유지됩니다. 고온의 공기는 액적 내부의 수분을 즉시 증발시켜 건조된 분말을 형성합니다.
• 분말의 수집: 건조된 분말은 건조실 하단 또는 분리기를 통해 수집됩니다. 이때, 공기와 분말은 분리되어 분말만 순수하게 수집됩니다.
• 후처리 및 포장: 수집된 분말은 필요에 따라 후처리 과정을 거칩니다. 이는 입자 크기 조절, 보습, 첨가물 혼합 등을 포함할 수 있습니다. 최종적으로, 건조된 분말은 포장되어 저장 또는 배송됩니다.

네이버화학대사전-분무 건조

2. 분무건조 종류

1) 단일 단계 분무건조

가장 일반적인 형태로, 액체 식품을 고온의 건조실에서 분사하여 즉시 건조시키는 방식입니다. 이 과정에서 빠른 수분 증발로 인해 신속하게 건조된 분말을 얻을 수 있습니다.

2) 다단계 분무건조

건조 과정을 여러 단계로 나누어 수행하는 방식으로, 각 단계에서 다른 온도와 공기 흐름을 적용하여 더욱 정밀한 건조가 가능합니다. 이 방식은 열에 민감한 식품의 건조에 적합합니다.

3) 유체층 분무건조

분무된 액체가 건조실 내에서 유체화된 입자층을 형성하면서 건조되는 방식입니다. 이 방식은 건조된 입자의 크기와 형태를 더욱 균일하게 조절할 수 있어 품질 관리에 유리합니다

3. 분무건조 온도조건

온도는 식품의 품질, 영양성분 보존, 그리고 에너지 효율성에 영향을 미치므로, 식품의 종류에 따라 적절하게 조절되어야 합니다.

1) 단백질 함유 식품 (예: 우유, 유청)

온도: 일반적으로 150°C ~ 180°C 특징: 단백질의 열 변성을 최소화하기 위해 상대적으로 낮은 온도 사용

2) 카페인 함유 식품 (예: 커피, 차)

온도: 180°C ~ 220°C 특징: 맛과 향을 보존하기 위해 적절한 온도 범위 유지 필요

3) 과일 및 채소 가공 제품

온도: 160°C ~ 190°C 특징: 비타민과 색상 보존을 위해 조절된 온도 사용

4) 향신료 및 향료

온도: 150°C ~ 180°C 특징: 향기 성분의 손실을 방지하기 위해 낮은 온도에서 건조

5) 고지방 식품 (예: 견과류)

온도: 120°C ~ 150°C 특징: 지방 산화를 방지하기 위해 낮은 온도에서 건조

6) 허브 및 식물 추출물

온도: 100°C ~ 130°C 특징: 활성 성분의 열 분해를 방지하기 위해 낮은 온도에서 건조

식품종류	적용 온도조건
단백질 함유 식품 (예: 우유, 유청)	150°C ~ 180°C
카페인 함유 식품 (예: 커피, 차)	180°C ~ 220°C
과일 및 채소 가공 제품	160°C ~ 190°C
향신료 및 향료	150°C ~ 180°C
고지방 식품 (예: 견과류)	120°C ~ 150°C
허브 및 식물 추출물	100°C ~ 130°C

결론

식품의 품질, 안전성 및 저장 안정성을 높이는 핵심적인 기술

분무건조는 온도 조건이 중요합니다. 적절한 온도 설정은 식품의 영양성분 파괴를 최소화하면서도, 효율적인 수분 제거를 가능하게 하여 고품질의 건조 식품을 생산할 수 있도록 합니다. 고온의 건조 공기는 수분 증발을 가속화하지만, 열에 민감한 성분(예: 비타민, 플라보노이드)의 파괴 가능성이 있어 주의가 필요합니다. 분무건조 기술 설정 시 3가지를 주의해야합니다.

• 1)식품의 종류와 특성에 따른 적정 온도 범위 설정
• 2)고품질의 최종 제품을 위한 건조 공정 최적화
• 3)에너지 효율성과 생산 비용을 고려한 공정 관리