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가장 첨단 보존 방법 중 하나는 동결건조(라이오필라이제이션)로, 이는 동결 건조법이라고도 불립니다. 동결건조는 물을 증발시키기 위해 열을 사용하는 기존의 건조 방식과 달리, 먼저 제품을 냉동시킨 후 얼음을 승화시켜, 즉 얼어붙은 물을 액체 상태를 거치지 않고 직접 기체로 변화시킵니다. 이러한 온화한 처리 방식은 냉장 보관 없이도 수년간 제품의 원래 구조, 색상, 영양가 및 맛을 유지해 줍니다. 장쑤 볼라이커 냉동 과학기술 개발 유한공사(Jiangsu Bolaike Refrigeration Science and Technology Development Co., Ltd)는 20년 이상 동결건조 장비를 개발해 왔습니다. 다음은 동결건조의 기능에 대한 단계별 설명입니다.
1. 동결 단계: 수분을 고체 상태의 얼음으로 전환
냉동은 동결건조 공정의 첫 번째 단계입니다. 냉각 시스템은 진공 챔버의 온도를 제품의 공정점(eutectic temperature)보다 낮은 온도, 일반적으로 -40℃까지 신속하게 냉각시켜 제품을 냉동시킵니다. o 섭씨 0도 이하. 이 온도에서는 제품 내의 모든 수분이 고체 형태의 얼음 결정으로 존재하게 된다. 동결 속도와 균일성은 매우 중요하다. 느린 동결은 큰 얼음 결정을 형성하여 세포벽을 파괴할 수 있으며, 이로 인해 거칠고 스펀지 같은 질감이 남을 수 있다. 반면 빠르고 균일한 동결은 작고 미세한 얼음 결정을 생성하여 제품의 원래 세포 구조를 유지한다. 장쑤 보라이커(Jiangsu Bolaike)의 동결건조기(리오피라이저)는 고품질 냉각 시스템을 갖추고 있어 모든 선반에서 일관된 동결 조건을 제공함으로써 매 배치마다 고품질의 결과물을 산출할 수 있는 장점을 지닌다. 이 단계에 소요되는 시간은 일반적으로 제품의 수분 함량과 배치 크기에 따라 1 -4시간이다.
2. 1차 건조 (승화) 진공 상태에서 얼음을 제거
제품이 완전히 동결되면 진공 펌프가 작동하여 압력을 거의 진공 상태(약 100 Pa)로 낮춥니다. 그런 다음 선반을 가열합니다. 동결된 물(얼음)은 이러한 저압 조건에서 승화되며, 즉 액체 상태로 녹지 않고 바로 수증기로 변합니다. 진공 시스템은 이 수증기를 챔버에서 빨아내어 냉각 콘덴서 코일(제품보다 더 낮은 온도, 일반적으로 -50 o °C에서 -85 o °C)에 응축시킵니다. 이 1차 건조 단계에서는 전체 수분의 대부분, 보통 90~95%가 제거됩니다. 액체 상태의 물이 존재하지 않기 때문에 제품은 수축하거나 경화되지 않으며 구조를 잃지 않습니다. 장쑤 보라이커(Jiangsu Bolaike)의 시스템은 제품을 녹이지 않으면서 최적의 승화 속도를 얻기 위해 온도와 압력을 엄격히 제어합니다. 1차 건조는 가장 긴 공정으로, 최대 12 -24시간이 소요될 수 있습니다.
3. 2차 건조 (탈착): 결합수 제거
초기 건조 후에도 최종 제품에는 아직 얼음으로 전환되지 않은 다수의 결합된 물 분자가 남아 있다. 이러한 분자들은 제품 내 고체 성분에 의한 분자 간 인력에 의해 유지된다. 2차 건조 단계에서는 보관 온도를 상승시켜(일반적으로 +20 o ℃에서 +50 o °C) 진공 상태를 유지한다. 이 추가 에너지는 분자 내 결합을 끊어 주며, 나머지 수분을 제품에서 증발(탈착)시킬 수 있게 한다. 2차 건조 공정은 제품에 따라 전체 잔류 수분 함량을 1~4% 수준으로 최소화한다. 바로 이 초저수분 함량 덕분에 동결건조 제품은 방부제를 사용하지 않더라도 놀라운 20~30년의 유통기한을 확보할 수 있다. 2차 건조 단계의 일반적인 건조 시간은 4 -8시간이다. 장쑤 보라이커(Jiangsu Bolaike)사의 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)는 제품의 온도 및 압력 지표를 기반으로 1차 건조에서 2차 건조로 자동 전환하여 운영자의 개입 없이 동일한 출력을 유지한다.
4. 콘덴서 및 진공 시스템: 동결건조 공정 지원
동결건조는 두 가지 보조 시스템의 도움으로 가능합니다. 응축기(condenser)는 보조 챔버 내에 위치한 일련의 냉각 코일로, 냉각 시스템에 의해 작동됩니다. 응축기 내의 온도는 -40℃까지 유지됩니다. o °C에서 -85 o 제품보다도 더 낮은 C 온도에서 수증기가 제품 챔버를 빠져나오면 즉시 응축기 코일 위에 얼음으로 응결된다. 응축기는 수증기가 진공 펌프로 유입되어 펌프를 손상시키는 것을 방지한다. 진공 시스템(대기압 펌프 및/또는 고진공 펌프)은 승화 공정에 필요한 저압을 유지하기 위해 챔버 내의 응결 불가능 가스(공기, 질소 등)를 제거하는 데 사용된다. 사이클이 완료되면, 응축기 상의 얼음이 녹고, 응축기를 가열하여 녹은 물을 배출한다. 장쑤 보라이커(Jiangsu Bolaike)는 사이클 시간과 전력 소비를 단축시키는 고효율 진공 및 응축기 시스템을 개발하였다. 또한 당사의 산업용 동결건조기에는 배치 간 응축기 복구 시간을 단축시키기 위한 핫가스 제상(Hot gas defrost) 기술이 도입되었다.
결론
동결건조는 세 단계로 이루어집니다: 동결(수분을 얼음으로 전환), 1차 건조(진공 상태에서 얼음을 승화시키는 과정), 그리고 2차 건조(결합수 제거). 수증기는 응축기에서 포집되며, 진공 시스템을 통해 저압 환경이 유지됩니다. 이 자연스럽고 비침습적인 공정은 냉장 보관 없이도 수십 년간 색상, 영양소 및 풍미를 그대로 보존합니다. 장쑤 볼라이커(Jiangsu Bolaike)는 20년 이상의 경험을 바탕으로 ISO9001 및 CE 인증을 획득하였으며, 국내 특허 56건 이상을 보유하고 있으며, 가정용, 실험실용, 제약용, 식품용 동결건조기를 생산하고 있습니다. 자세한 정보 문의 또는 중국 창저우에 위치한 당사 공장 견학을 원하시면 언제든지 연락 주십시오.