개념 한 쪽
식품안전기사 단위조작의 기초 — 단위와 계산
단위조작의 기초는 어떤 단위계를 쓰는지, 농축과 상변화에서 물질과 열이 어떻게 보존되는지, 냉동과 건조에서 열과 수분이 어떻게 움직이는지에서 갈린다. SI 단위, 엔탈피, 사과주스 농축의 증발량, 얼음에서 수증기까지의 열량, 플랭크 식, 드립, HLB, 병류식 건조, 냉동 화상, 유동층 냉동을 본다.
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뜻
식품공학에서 공식적으로 쓰는 단위계는 국제 단위계인 SI 단위다.
엔탈피는 온도와 압력에 따라 달라지는 상태 함수다. 식품의 상태가 바뀌면 엔탈피도 함께 변한다. 엔탈피가 항상 일정하다고 본 선지가 틀린다.
농축에서는 고형분의 양이 변하지 않는다. 사과주스 원료 1000킬로그램에 고형분이 7퍼센트면 70킬로그램이고, 제품의 고형분이 60퍼센트가 되려면 제품량은 70을 0.6으로 나눈 약 116.7킬로그램이다. 원료에서 제품을 빼면 증발량은 약 883.3킬로그램이다.
상변화가 있는 가열에서는 단계별 열량을 더한다. 영하 10도의 얼음을 0도 얼음으로 데우는 열량, 0도 얼음을 0도 물로 녹이는 용융잠열, 0도 물을 100도 물로 데우는 열량, 100도 물을 수증기로 바꾸는 기화잠열을 모두 합산한다. 얼음 5킬로그램 기준으로는 약 15145킬로줄이 필요하다.
구형 식품의 냉동시간은 플랭크 식에 밀도와 크기, 열전달 계수, 온도 차이, 모양 계수를 넣어 계산한다.
냉동식품을 해동할 때 조직에서 빠져나온 체액은 드립이다. 글레이즈는 표면 수분 증발을 막기 위해 입힌 얼음 코팅층이다.
유화제의 친수성과 친유성의 균형을 나타내는 값은 HLB다. 이 값에 따라 목적에 맞는 유화제를 고른다.
터널형 열풍건조기의 병류식은 열풍과 식품이 같은 방향으로 움직인다. 입구에서는 뜨거운 공기와 젖은 식품이 만나 건조가 빠르고, 출구로 갈수록 공기가 식고 식품이 마르므로 건조 속도가 느려진다. 건조 속도가 입구와 출구에서 일정하다고 본 선지가 틀린다.
냉동 화상은 표면 수분이 승화해 표면이 다공질이 되면서 공기와 닿는 면적이 늘어나 산화와 변색, 풍미 저하를 일으키는 현상이다.
유동층 냉동은 냉각공기를 강하게 불어 넣어 식품을 떠 있는 상태로 냉동하는 방식이다.
예제
선지 판단은 공식 단위계를 SI로 고르는지, 엔탈피를 상태 함수로 보는지, 사과주스 농축에서 고형분 보존으로 증발량을 구하는지, 얼음에서 수증기까지의 열량을 단계별로 더하는지, 플랭크 식으로 냉동시간을 계산하는지, 드립과 글레이즈를 구분하는지, 병류식 건조의 속도 차이를 인정하는지, 냉동 화상을 표면 승화와 산화로 설명하는지에서 갈린다.
자주 묻는 물음
- 식품공학에서 공식적으로 쓰는 단위계는 무엇인가요?
- 국제 단위계인 SI 단위입니다.
- 사과주스를 농축할 때 증발량은 어떻게 구하나요?
- 고형분량이 변하지 않는 것을 이용합니다. 원료의 고형분량과 같은 양이 제품에 남는다는 식으로 제품량을 구한 뒤 원료에서 빼면 증발량이 나옵니다.
- 냉동 화상은 왜 생기나요?
- 표면 수분이 승화해 표면이 다공질이 되고, 공기와 닿는 면적이 늘어 산화와 변색, 풍미 저하가 생기기 때문입니다.
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