Effects of continuous ohmic heating as a sterilization treatment for Gochujang (red pepper paste)

Abstract

Ohmic heating(OH)은 식품에 전류를 통과시키는 도중 식품자체가 지니고 있는 전기적 저항성에 의해 전기적 에너지가 열에너지로 전환되며 발생하는 저항열을 이용하여 식품을 가열하는 방법이다. 따라서 OH 처리 시 미생물 불활성화는 열과 전기적 기작에 의해 일어난다. 본 연구에서는 고추장을 시료로 자체 제작한 연속식 OH 장치를 이용하여 온도 상승 및 에너지 효율을 토대로 선정된 4가지의 OH조건으로 살균을 실시하였다. 더불어, 항온수조기를 이용하여 CH을 실시하여 가열살균 특성을 비교하였다. 선별 된 OH 처리 조건으로는 처리 시 44950 J, 51335 J, 38505 J, 47578 J의 에너지를 소비하는 OH3, OH5, OH7, OH9 네 가지이며 가열 속도는 0.10-1.30 °C /sec로 나타났다. 최종 온도는 104-105°C이다. CH 처리 조건은 시료를 100℃까지 가열하였으며 이때 소요된 시간은 91분으로 가열속도는 0.013 °C/sec로 산출되었다. OH 후 살균도는 0.7-1.5 log의 감소가 나타났으며, 0.6 log의 감소를 나타낸 CH에 비하여 OH 처리 시 살균력이 더 높았다. 점도를 나타내는 지표 중 하나인 K값의 경우, OH 처리 후에는 1.10-1.12배 증가하였으며 CH처리 후에는 1.02배 증가하였다. 수분함량은 처리 전에 비교하여 OH 처리 후 1.3-2.7% 감소하였으며, CH 처리 후에는 0.9% 감소하였다. 수분활성도는 처리 전 0.941에서 OH 처리 후 0.820-0.844, CH 처리 후 0.911 이었다. 색도 변화는 OH 처리 후 ΔE 1.07-3.01, CH 처리 후 4.92로 나타났다. 전체적인 연구결과를 종합해 볼 때 고점도 식품인 고추장의 가열살균에 있어 재래가열 방식에 비해 연속식 OH의 공정이 가열속도가 빠르게 나타났다. CH 1 cycle 공정이 일어나는 동안 CH의 57 cycle이 가능하며, 이는 104,387 ton에 해당하는 처리량이다. 또한, 살균공정 측면에서나 공정 후 제품의 품질 유지 측면에서 우위성을 가짐을 알 수 있었으므로, 식품의 특성에 적합한 OH 조건을 선별함으로 대량 생산을 목적으로 하는 산업에 적용하였을 때 에너지의 효율 및 경제적인 절감의 가능성을 확인하였다.;Ohmic heating (OH) is a thermal treatment method of food utilizing thermal resistance that is generated by conversion of electrical energy to thermal energy via the electrical resistance of the food itself while current passes through the food. Therefore, microbial inactivation is induced by heat and electrical mechanism when ohmic heating is performed. In this study, Gochujang (red pepper paste) was sterilized using a continuous ohmic heating device manufactured by the authors with 4 different ohmic heating conditions that was selected based upon temperature rise as well as energy efficiency. Furthermore, we implemented conventional heating (CH) in order to compare the characteristics of the thermal sterilization. The selected ohmic heating treatment conditions, namely OH3, OH5, OH7, and OH9, consumed 44950 J, 51335 J, 38505 J, and 47578 J with a temperature range of 104-105°C and heating rate was 0.10-0.30°C /sec. The CH treatment was used water bath and heating until 100°C. The processed time was spent 91min and heating rate was 0.013°C /sec. In result, it was observed that microbial inactivation after OH treatment showed 0.7-1.5 log reduction. Also, microbial inactivation of CH condition showed 0.6 log reduction, indicating higher sterilization capacity in OH treatment compared to that of CH treatment. In addition to the sterilization capacity, K value, an indicator of viscosity, was increased by 1.10-1.12 times and 1.02 times after OH and CH treatment, respectively. In case of moisture content, it was decreased by 1.3-2.7% after OH treatment and 0.9% after CH treatment compared to that of before the treatment. Moisture content was slightly decreased from 0.941, before the treatment, to 0.820-0.844 and 0.911 after OH and CH treatment, respectively. There were also changes in color values, ΔE 1.07-3.01 after OH treatment and 4.92 after CH treatment. Taken together, the present study found that continuous ohmic heating would be a superior thermal sterilization method of Gochujang, highly viscous food, with respect to sterilization processes as well as quality maintenance after the processes compared to that of conventional thermal treatment method. Also, OH is available 57 cycles during 1 cycle of CH, and it could be processed 104,387 ton. According to the results, this study confirmed that the selection of ohmic heating condition suitable for the properties of food could result in better energy efficiency and be industrial applications.