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엔트로피 정의와 관련 예 및 엔트로피를 줄이기 위한 방법

Ⅰ. 엔트로피(Entropy)란?실제로 외부적인 일을 할 수 있는 에너지를 "유용한 에너지" 존재하지만 외부적인 일을 하는 데에 쓰일 수 없는 에너지를 "사용불가능한 에너지"라고 한다. 계의 총 에너지를 "유용한 에너지"와 "사용불가능한 에너지"의 합으로 정의 할 때 엔트로피는 전체 에너지에서 차지하는 비율이 주어진 계의 절대온도에 정비례하는 "사용불가능한 에너지"의 일종으로 볼 수 있다. 깁스 자유에너지 또는 헬름홀츠 자유에너지와의 관계식에서 "TS" 로 나타나는것을 생각해보라.엔트로피는 열량의 함수로써 주어진 열이 일로 전환될 수 있는 가능성을 나타낸다. 예를 들어 같은 크기의 열량이라도 고온의 계에 더해졌을 때보다 저온의 계에 더해졌을 경우에 계의 엔트로피가 크게 증가한다. 따라서 엔트로피가 최대일 때 열에너지가 일로 전환될 수 있는 가능성은 최소이고 반대로 엔트로피가 최소일 때 열에너지가 일로 전환될 수 있는 가능성이 최대가 된다.열역학적 관점에서 엔트로피 S는 직접적으로 정의되지 않으며 엔트로피의 변화량과 계의 열량 변화의 관계를 나타내는 식으로 표현된다. 온도가 일정하게 유지될 때 엔트로피의 변화 ΔS는 다음의 식으로 정의된다.ΔQ는 등온 가역과정에서 계에 가해진 열량이며 T는 과정이 일어나는 동안 계에 일정하게 유지되는 절대온도이다. 계의 온도가 일정하지 않다면 관계식은 다음의 미분식으로 나타난다.이 식이 의미하는 바를 이해하기 위하여 온도 T가 열량 Q에 대한 함수 즉 T(Q)로 나타난다고 가정하자. 그러면 열량 변화에 따른 총 엔트로피의 변화는 다음과 같다.A는 열량이 변화하는 범위를 나타낸다.엔트로피는 계의 자유에너지를 결정짓는 요소중의 하나이다. 온도는 평형상태에 있는 계에서만 정의되는 값이므로 이와 같은 엔트로피의 열역학적인 정의는 오직 평형상태에 있는 계에서만 성립한다. 반면 통계역학적인 엔트로피의 정의는 모든 계에 적용된다. 따라서 엔트로피의 보다 근본적인 정의로는 통계역학적인 정의를 꼽을 수 있다. 엔트로피의 증가는 흔히 분자들의 무질서도의 증가로 정의되어 왔으며 최근들어 엔트로피는 에너지의 "분산"으로 해석되고 있다.Ⅱ. 엔트로피(Entropy) 증가 현상의 예① 잉크가 물에 떨어져서 퍼지는 현상은 엔트로피가 증가잉크 방울이 물에 들어가면 주변 물 분자들과의 끊임없는 충돌을 통해 서로 뒤섞이게 되는데, 아주 좁은 영역에 잉크 분자가 몰려 있을 확률보다 물 전체에 고루 퍼져 있을 확률이 월등하게 높다. 그래서 시간이 충분히 흐르면 물 전체가 흐릿해진다. 하지만 아무리 많은 시간이 흘러도 잉크 분자들이 다시 한데 모여 잉크 방울을 만들지는 못한다.② 밥을 먹어서 소화 시키는 현상은 엔트로피가 증가흡수한 음식물을 분해하여 얻은 재료를 사용하여 새로운 건강한 물질을 합성하여 몸속에서 자생적으로 발생한 비정상적인 단백질이나 세포와 교체하는 것은 엔트로피의 증가를 막으면서 우리 몸을 건강하게 유지하는 방법이다.③ 운동으로 체내의 에너지를 소비하는 것은 엔트로피가 증가④ 화석연료를 태워 열에너지를 만드는 것은 엔트로피가 증가⑤ 지구가 빛에너지를 받아 열에너지로 바뀌는 과정은 엔트로피가 증가⑥ 고온의 열원-저온의 열원으로 열에너지가 흘러가는 것은 엔트로피 증가히터를 틀면 실내 공기가 더워진다. 히터가 정상적으로 가동하는데 온도가 내려가는 일은 절대로 벌어지지 않는다. 기온이란 공기 분자들의 운동 에너지 평균치를 구하는 것이다. 따라서 기체 분자들이 열에너지를 받으면 받을수록 더 활발히 운동하게 돼 온도는 더 높게 측정된다. 이 현상을 엔트로피의 입장에서 말하자면 기체 분자들이 활발하게 운동하면 할수록 그만큼 궤적은 예측 불가능하게 되는 것이다.⑦ 건물을 부수는 작업의 과정은 엔트로피가 증가⑧ 방을 어지럽히는 현상은 엔트로피가 증가⑨ 사람이 태어나서 늙어가는 현상은 엔트로피가 증가⑩ 얼음이 물로써 녹는 현상은 엔트로피 증가얼음이 더운물과 만나 녹는 과정을 생각해 보자. 얼음은 H2O 분자들이 서로 매우 조밀하게 붙어 있는 상태라 H2O 분자들이 자리 잡고 있을 경우의 수가 물이 비해 상대적으로 작다. 반면 얼음이 녹아 그 분자들이 컵 속의 여기저기를 돌아다닐 수 있다면 그때 H2O 분자가 취할 수 있는 경우의 수는 훨씬 많아진다. 즉 엔트로피가 증가한다.⑪ 정돈된 상태에 연필이 흐트러지는 현상은 엔트로피 증가연필꽂이에 가지런히 꽂혀 있던 연필이며 온갖 펜들이 책상 여기저기 나뒹굴고, 줄 맞춰 늘어서 있던 책들도 두어 권쯤 자기 몸을 활짝 펼친 채 책상 위에 널찍하게 자리를 차지하기 일쑤다. 여기에 지우개, 책갈피, 메모지까지 가세하면 우리 책상은 난잡하기 이를 데 없이 ‘무질서해진다.’ 이처럼 어떤 물리계가 이전보다 더 무질서해지면 우리는 그 계의 엔트로피가 증가했다고 말한다.Ⅲ. 엔트로피 줄이기 위한 방법엔트로피를 줄이기 위해서는 일이라는 대가를 지불해야 한다.열역학 제2법칙은 고립된 계에 한해서 성립하는 법칙이다. 그러니까 고립되지 않은 계에서는 엔트로피가 줄어들 수도 있다. 그러나 여기에는 대가가 필요하다. 어떤 계의 엔트로피를 줄이려면 외부에서 그 계에 물리적인 ‘일(work)’을 해 줘야만 한다. 물리적인 의미에서 일이란 쉽게 말해서 힘을 통해 에너지를 전달하는 행위라고 할 수 있다. 어지러워진 책상을 정리하려면 우리는 힘을 들여 일해야만 한다. 미지근한 물을 얼음으로 만드는 냉장고는 모터를 돌려 냉매를 순환시키고 이 냉매가 온도를 낮춰 얼음을 만든다. 물론 이 모든 과정을 하나의 커다란 고립계로 생각한다면 전체 엔트로피는 증가한다. 책상을 힘들여 정리하면 몸에서 열이 나며 냉장고의 모터가 돌면 역시 열이 난다. 이 과정에서 더 많은 양의 엔트로피가 증가한다.

자연과학| 2012.01.09| 8페이지| 1,500원| 조회(618)

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트랜스 지방 문제점과 그 현황

1. 서 론트랜스 지방의 위해성이 알려지면서 트랜스 지방의 섭취를 줄이기 위한 노력이 커지고 있다. 이런 가운데 지난해 12월 뉴욕에서 모든 식당을 대상으로 트랜스 지방 사용을 금지하는 법안이 통과되면서, 세계적으로 트랜스지방에 대한 관심이 고조되고 있다.트랜스 지방은 식물성 기름에 수소를 첨가하여 변형시킨 것이다. 처음 트랜스지방이 나왔을 당시에는 식물성 기름을 사용하므로 동물성 기름 보다 좋은 것으로 여겨졌다. 또한 맛과 향이 뛰어나고, 빵이나 과자를 만들 때 모양을 내기도 수월해 빵, 도넛, 케익, 과자, 팝콘은 물론 각종 가공 식품, 패스트푸드, 음식점에서 사용하는 기름에 트랜스 지방이 빠지지 않게 되었다.하지만 트랜스 지방은 우리 몸에서 나쁜 콜레스테롤을 많게 하고, 좋은 콜레스테롤은 적게 해 동물성 지방으로 대표되는 포화 지방 보다 더 나쁜 것으로 밝혀졌다. 혈관에 염증을 유발하여 동맥경화를 일으켜 심장마비를 증가시키며, 최근에는 내장지방을 증가시켜 당뇨를 유발한다는 연구 결과도 발표되었다.성인의 하루 평균 섭취열량 기준을 2000kcal로 할 경우, 트랜스 지방의 하루 권장량은 2.2g 정도이다. 종류에 따라 차이가 있지만 트랜스 지방을 사용한 도넛은 1개에 3g, 케익은 1조각에 2g, 과자는 1봉지에 2g 정도의 트랜스 지방을 함유하고 있다. 이를 통해 많은 가공식품과 군것질류에서 얼마나 많은 트랜스 지방을 먹고 있는지를 미루어 짐작할 수 있다.이러한 시점에서 최근에 가장 큰 논란 거리가 되고 있는 트랜스지방이란 무엇이며 이와 관련된 문제점들과 국민영양조사 자료에 근거한 한국인 트랜스 지방산 섭취하는 음식에 종류와 섭취량을 배경으로 궁극적으로는 국민의 건강관리와 국민영양 개선 지도 및 식품정책 개선과 식품 표시제도 등에 활용할 수 있도록 하는 데에 목적이 있다.2. 재료 및 방법① 재료한국인의 트랜스 지방산 평균 섭취량 및 인구집단별 섭취량 산출 자료트랜스지방 섭취시 관련된 문제점각종 식품의 트랜스지방 함량② 분석방법각종 자료를 바탕으로 트랜스지방에 위험수준과 현황 비교한국인의 평균적인 트랜스 지방 섭취수준을 바탕으로 외국에 섭취기준과 비교트랜스지방의 발생원인과 그의 따른 문제점 제시트랜스지방을 줄이기 위한 방법과 앞으로의 전망 제시3. 결과 및 고찰3-1 트랜스지방이란?정 의: 자연상태에서 거의 존재하지 않는 트랜스지방은 상온에서 액체 상태인 식물성 지방에 수소를 첨가, 상하지 않고 운반하기 쉬우며 저장하기 편한 고체 상태의 기름(경화유)으로 만드는 과정에서 나오는 해로운 물질인 트랜스지방은 쇼트닝, 마가린 등과 피자, 팝콘, 토스트, 튀김류, 특히 냉동피자와 전자레인지용 팝콘에 많은 것으로 조사되고 있다. 이 밖에도 마가린을 넣은 빵, 파이, 쿠키, 케이크 등이 요주의 식품으로 꼽힌다. 한 연구에 따르면 트랜스지방이 혈관 속 톨레스테롤을 증가시키고, 암세포의 식량이 되는 것으로 전해졌다.닭튀김이나 감자튀김 등 패스트푸드는 트랜스 및 포화지방산이 포화상태에 이를 정도로 많이 들어있고 라면도 주의해야 할 음식이다.생 성 과 정:상하기 쉽고 운반과 저장이 불편한 식물성 기름을 딱딱한 ‘경화유’로 만들기 위해 수소를 첨가하는 가공과정에서 생겨남. 자연계에 존재하는 지방은 대부분 시스(cis)형이며, 액체상태의 식물성지방을 마가린, 쇼트닝 등의 반고체상태로 만들고 산패를 억제하기위해 수소를 첨가하는 과정에서 시스형이 트랜스형으로 바뀌는데 식물성 기름의 이중결합 위치가 바뀌면서 지방산 구조가 물리적으로 달라져 세포막이 유연성을 잃게 되고 딱딱한 형태의 지방으로 변한다. 또한 트랜스 지방은 식물성 기름을 튀길 때도 발생한다.① 트랜스지방이 가장 많이 생성되는 가공과정은 액상의 유지에 수소를 첨가하여 고체로 전환시키는 경화공정이다.② 이외에도 유지를 고온으로 가열하면 일부 트랜스지방이 생성되기도 한다.③ 소와 같이 되새김을 하는 동물의 젖이나 고기에서도 트랜스지방이 소량 존재하여, 이를 이용하여 제조한 가공식품인 치즈, 버터, 햄 등의 식품에서도 미량이지만 트랜스지방이 함유되어 있다. 그러나 유제품과 육가공품에 존재하는 트랜스지방에 대한 유해성은 아직까지 확실하지는 않아 계속 논란의 대상이 되고 있다.트랜스지방 사용 이유:① 보존성이 좋고 - 장시간 상하지 않고, 산화-산패되지 않으며② 식감이 좋고 - 튀김과 스낵의 바삭거리는 씹히는 맛③ 맛이 고소하며④ 가격이 싸기 때문이다.3-2 트랜스지방에 문제점① 혈관을 죄어 심혈관 질환을 일으킨다트랜스 지방이 2% 늘면 심장 질환의 위험이 28%가 늘어난다. 흔히 식물성 지방을 섭취해야 한다고 목소리를 높이는 이유는 동물성 지방이 좋은 콜레스테롤의 수치를 줄이고, 대신 나쁜 콜레스테롤의 수치를 높이기 때문이다. 끈적해진 피는 혈관에 달라붙어 혈관 통로를 좁게 만들어 동맥경화를 비롯 심장병, 뇌졸중 등의 심혈관계 질환을 일으킨다. 그런데 트랜스 지방은 혈관 벽에 달라붙어 혈관을 좁히는 것 외에 염증을 유발하는 효과까지 커서 심혈관 질환에 치명적이다.‘트랜스지방산과 관상동맥질환’ 보고서 (하버드의대 99년 보고서)- 트랜스지방 대신 불포화지방을 섭취한다면 미국에서 연간 3만~10만 명의 심장병 사망을 예방할 것으로 추정.- 콜레스테롤과 관련한 트랜스지방의 악영향은 포화지방의 2배임. 트랜스지방은 포화지방처럼 ‘나쁜 콜레스테롤’ 수치를 높일 뿐만 아니라 ‘좋은 콜레스테롤’ 수치를 낮추기 때문.② 복부 비만을 경고하는 지적도비만 중에서도 가장 안 좋은 것으로 손꼽히는 것은 복부 비만이다. 같은 양의 지방을 섭취하더라도 트랜스 지방이 복부 비만을 유발하는 것이 문제다. 미국 당뇨병학회에 보고된 연구에 의하면 원숭이를 실험 대상으로 한 실험에서 칼로리를 같게 하고 한쪽은 몸에 좋은 지방을, 다른 한쪽은 트랜스 지방을 각각 같은 양 포함시킨 것을 먹게 하고 관찰했다고. 결과는 같은 양의 지방을 섭취했음에도 불구하고 트랜스 지방을 섭취한 쪽 원숭이의 체중이 크게 늘었으며, 특히 지방이 복부에 몰리는 결과가 나타났다.③ 뇌 건강을 위협한다.더 심각한 것은 트랜스 지방이 뇌 건강을 위협한다는 사실이다. 사람의 뇌를 구성하고 있는 성분의 60%는 지방으로, 뇌세포와 복잡하게 얽혀 있는 신경 전달 물질도 지방으로 이뤄져 있다. 인체는 체내에 들어온 트랜스 지방을 뇌에 적극 이용한다. 그 결과 뇌의 노폐물 배출 능력이 떨어지고 혈액 순환 및 영양 공급이 제대로 이뤄지지 않아 뇌 건강을 위협한다.④ 아이와 임산부는 더 위험한편 아이와 임산부라면 트랜스 지방의 위험이 더욱 커지므로 주의해야 한다. 작년 5월 KBS에서 방영된 ‘생로병사의 비밀’에서 행해진 실험 결과는 다소 충격적이었다. 아이의 하루 식생활을 살펴 트랜스 지방량을 분석했는데 그 수치가 상당했다. 아침은 크로와상으로 시작해, 자장면, 냉동 피자, 카레, 과자 등으로 이어진 아이의 트랜스 지방의 하루 섭취량은 무려 20.6g으로 성인에게 허용된 양의 무려 9배를 웃도는 수치로 성인에 비해 몸이 작은 아이들의 건강에 보다 빠르고 직접적으로 악영향을 끼칠 수 있는 양이었다.임산부의 경우 음식물을 통해 트랜스 지방을 섭취할 경우 고스란히 태반을 통해 뱃속의 아이에게 전해진다. 엄마의 잘못된 입맛으로 인해 아기가 태어나면서부터 인체에 해로운 트랜스 지방을 안고 태어나는 셈이다. 트랜스 지방은 체내에서 5~10년 이상 머물면 동맥경화를 일으킬 수도 있으므로 임신했을 때 더욱 주의가 필요하다.3-3 트랜스지방 함량과 나라별 섭취량 비교조사한 결과 어린이(5~12살)는 0.36g, 청소년(13~19살)은 0.48g로 나타나, 어른들(20~77살)의 0.18g보다 2배 이상 높다.우리나라 사람들의 섭취 수준은 세계보건기구(WHO) 권고수준(성인 2.2g)보다 크게 낮았으며, 미국의 5.3ｇ, 캐나다 8.4ｇ, 영국 2.8ｇ, 스페인 2.1ｇ 등 다른 선진국의 트랜스지방 평균 섭취량과 비교해서도 낮았다. 아울러 길거리, 휴게실, 제과점 등의 즉석조리식품들을 조사한 결과 예상보다 트랜스지방이 적게 들어있는 것으로 나타났다. 식품 100ｇ당 트랜스지방 평균 함량은 꽈배기 0.3ｇ, 토스트 0.1ｇ, 찹쌀도넛 0.1ｇ 등이었으며, 제과점 판매 생크림케이크 0.5ｇ, 패스추리 1.2ｇ, 슈크림빵 0.3ｇ 등이었다.

자연과학| 2010.12.18| 9페이지| 2,000원| 조회(948)

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건조 증류와 그와 관련 식품들

Ⅰ. 건조식품의 건조기술이 발달되지 않은 시대에는 모두 태양열과 자연 통풍 또는 목재를 연소시켜 얻은 열로 식품을 건조시켰으나 오늘날에는 건조방법과 건조기술이 발달되어 식품에 따라 건조조건과 건조기계를 선택하여 품질이 우수한 제품을 생산하고 있다. 건조식품은 장기간 보존할 수 있을 뿐 아니라 특수한 풍미를 내기도 하며 부피와 중량의 감소로 저장장소의 절약 또는 간편한 운반 등 여러 가지 장점을 지니고 있다. 건조식품에는 곡류 ·채소류 ·과일류 ·육류 ·생선류 ·해조류 ·녹말 ·우유 ·달걀 ·음료 등 여러 종류가 있다.자연건조법의 단점은 식품으로부터 수분을 제거할 수 있는 한계가 있고, 건조시간이 오래 걸리며, 건조 도중 이물질 또는 먼지가 혼입될 우려가 있으며, 부패되기도 한다. 인공 건조법은 건조 원리에 따라 공기순환 건조법 ·캐비닛 건조법 ·터널 건조법 ·분무 건조법 ·드럼 건조법 ·진공 건조법 등이 있다. 공기순환 건조법은 인공 건조법 중 가장 원시적인 방법으로, 2층 건물의 위층에 건조시킬 식품을 얇게 펴서 널고 아래층에서 가열하여 더운 공기의 자연대류에 의하여 식품을 건조시키는 방법이다. 이 방법으로는 사과 ·살구 ·채소 등을 건조시킨다. 캐비닛 건조법은 목재로 만든 상자 안에 공기가열기와 송풍기 ·선반 등이 있어, 식품을 선반에 널고 가열 송풍하여 식품을 건조시키는 방법이다. 과실 ·채소 ·면류 등을 이 방법으로 건조시킨다. 터널 건조법은 긴 터널과 같은 방을 만들고, 그 안에 촘촘한 선반에 식품을 가득 넣은 트럭을 넣고 한쪽에서 가열 송풍하면서 트럭을 서서히 이동시켜 한쪽 끝에서 다른 끝으로 나가는 동안 식품이 건조되도록 하는 방법이다. 제2차 세계대전 때 과일 ·채소 등을 건조시키기 위하여 고안된 방법이다. 분무 건조법은 건조실 ·분무실 ·공기가열기 ·공기순환계 ·제품회수기 등으로 구성되어 있다. 분무 건조기는 우유 ·미음 같은 액체나 점도가 낮은 유동성 식품을 건조시키는 데 사용된다. 건조실 내부에서 분무된 미세한 입자가 가열된 공기에 접촉되는 순간 건조되어 고체분말이 되어 아래로 떨어지고 수분은 수증기가 되어 환풍장치에 의하여 밖으로 제거된다. 드럼 건조법은 1~2개의 강철 롤러가 돌 때 액체 또는 풀 상태로 된 식품을 엷은 막으로 되게 하여 건조시키는 방법으로, 롤러가 1회전하는 동안에 건조된 고체막을 긁어 모은다. 고열로 가열 건조시키므로 식품의 질이 저열로 건조시킨 것보다 좋지 않다. 진공 건조법은 식품을 동결된 상태에서 건조시키는 방법과 어는 점 이상의 온도에서 건조시키는 방법이 있다. 식품을 어는점 이상의 온도에서 건조시킬 때는 70 mmHg 이하의 저압에서 건조시키므로 물이 44 ℃에서 끓는다. 동결 건조시킬 때는 1∼0.01 mmHg의 진공상태에서 건조시킨다. 극저압 상태에서는 식품 속의 얼음이 액상을 거치지 않고 직접 수증기로 승화된다. 동결 건조에 의하여 건조시킨 식품은 미세한 다공성 조직(多孔性組織)을 가지므로 특히 복수성이 우수하다. 진공 건조법에 의하여 건조시킨 식품은 빛깔 ·맛 ·향기 ·영양성분 등의 변화가 극히 적으므로 커피 ·생강차 ·인삼차 등의 향기를 보존해야 할 식품의 건조에 알맞다.1. 건포도나무에 달린 채 과숙된 포도를 따서 그대로 햇볕에 건조시키거나, 포도를 알칼리액에 담갔다가 건져서 건조시키는 방법이 있다. 건포도용 품종으로는 비교적 알이 작으면서도 씨가 없고 산도가 낮은 것이 적당하다. 건포도는 그대로 식용으로도 하지만 케이크 ·비스킷 ·빵 등의 제과원료로도 널리 쓰인다. 특히 건포도는 흡습성이 강하므로 건조한 곳에 보관해야 한다. 미국의 캘리 포니아는 세계적으로 알려진 건포도의 산지이다.2. 시래기우리 조상들은 풍요로운 가을 먹을거리를 어떻게 하면 겨우내 먹을 수 있을까 고민했다. 그렇게 개발된 방법이 건조다. 말린 식품은 저장 기간이 길어지고 부피가 줄어 오래 보관해두었다가 먹을 수 있다. 특히 말리는 과정에서 수분이 20~50% 정도 줄면서 다른 영양성분이 농축돼 날 채소보다 영양가가 높다. 나물을 말리면 섬유소가 풍부해져 만성 변비나 다이어트에 좋다. 칼륨·인 등의 성분도 높아진다. 이러한 대표적 식품으로 `시래기’가 있다.3. 우주식품2년 가까이 계속되는 화성행 장기 우주여행 기간 동안 유통기한을 맞추기 위해 고온이나 고압으로 멸균처리하거나 수분 함량을 5% 이하가 되도록 냉동건조하거나 분말화 했다.4. 시리얼개봉하여 바로 먹을 수 있게 만든 가공 식품. 주로 우유나 주스를 부어서 아침 식사로 먹는다.5. 즉석식품열탕·물·우유 등을 가해서 만드는 인스턴트커피·분말주스나 잠깐 동안 가열하는 즉석면(라면 등)·인스턴트 수프 등이 포함되며 버터·치즈·소시지·포 등은 본래 조리를 하지 않고 먹을 수 있으므로 이 정의에서 제외된다. 분말식품·건조식품·농축식품·냉동식품 외에 통조림·포장식품 등이 포함될 때도 있다.6. 커피커피 또는 커피차는 커피나무의 씨(커피콩)를 볶아 가루로 낸 것을 따뜻한 물이나 증기로 우려내어 마시는 음료이다. 1년에 세계적으로 약 6천억 잔이 소비되며 석유 다음으로 교역량이 많다.커피나무 열매의 씨를 생두라 부르며 이것이 사람들이 마시는 커피의 원료는 이 커피콩이다.7. 과메기겨울철 청어나 꽁치를 바닷바람에 냉동과 해동을 반복하여 건조시킨 것으로써 갓 잡은 신선한 청어나 꽁치를 섭씨 영하 10도의 냉동상태로 두었다가 12월부터 바깥에 내다 걸어 밤에는 냉동을 낮에는 해동을 거듭하여 수분 함유량이 40% 정도 되도록 말린다. 원재료보다 과메기로 만들었을 경우 어린이 성장과 피부미용에 좋은 DHA와 오메가3지방산의 양이 상당히 증가한다. 또한 과메기로 만들어지는 과정에서 핵산이 점점 많이 생성되어 피부노화, 체력저하, 뇌 쇠퇴 방지에 효능이 있는 것으로 알려져 있다.8. 생강차생강은 여러 요리에 향신료로 사용되고 설탕에 절여 과자처럼 만들어 먹기도 한다. 또 한방에서는 건강이라 해서 뿌리줄기를 말려 약재로 사용한다. 소화불량·설사·구토에 효과가 있고 혈액순환을 촉진하며 해열작용을 한다. 민간에서는 주로 감기에 걸렸을 때 달여 마신다.9. 분유가루우유라고도 한다. 분유는 우유에 비해 오랫동안 보존할 수 있고 부패하는 일이 적으며 운반에 편리하다는 장점이 있다. 건조법으로는 가열한 철제 원통의 표면에 우유의 얇은 막을 만들게 하여 수분을 증발시키는 원통건조법과 미세한 노즐로부터 고압으로 우유를 분무시켜 열풍중에서 순간적으로 건조시키는 분무건조법이 있다.10. 라면스프다랭이, 어육, 육류 등에 0.1~1% 함유되어 있으며 특유에 감칠맛을 낸다.Ⅱ. 증류어떤 용질이 녹아 있는 용액을 가열하여 얻고자 하는 액체의 끓는점에 도달하면 기체상태의 물질이 생긴다. 이를 다시 냉각시켜 액체상태로 만들고 이를 모으면 순수한 액체를 얻어낼 수 있는데 이러한 과정을 증류라 한다.증류를 위해서는 그림과 같은 실험장치가 필요하다. 둥근바닥플라스크에 얻고자 하는 액체가 담긴 용액을 넣고 알코올램프로 가열한다. 끓는점에 도달하면 액체는 기화되고 플라스크 내에 기체가 많아지면서 기화된 물질은 이동하여 리비히냉각기 속의 관을 지나게 된다. 이때 리비히냉각기 안에는 지속적으로 차갑게 흐르는 물을 공급한다. 가열되어 몹시 뜨거운 상태의 기체는 리비히냉각기 속의 관을 이동하면서 유리관 벽을 사이에 두고 흐르는 물과 만나게 된다. 기체는 갑자기 온도가 떨어지게 되고 따라서 다시 액화가 일어난다. 액체는 관을 통과해 오른쪽에 놓여 있는 삼각플라스크 안으로 들어가게 된다.1. 소주곡류를 발효시켜 증류하거나 알코올을 물로 희석하여 만든 술로써 소주에는 증류식과 희석식이 있는데 희석식은 오늘날의 연속식 증류기라는 정교한 기계로 증류할 때 불순물을 거의 다 제거하고 얻은 순수 알코올을 물로 희석한 것이다. 이른바 증류업자가 대기업에서 만드는 제품이다. 95% 가량 되는 알코올분을 20∼35%로 희석한 것이다.2. 위스키맥아를 주원료로 하여 이것을 당화 ·발효시킨 후 증류하여 만든 술로 상업상의 관례에 따라 아일랜드와 미국에서는 ‘whiskey’라고 표기한다.3. 기능성 식품① 솔잎증류농축액 ② MSM과 글루코사민혈당조절전반을 돕는 건강기능식품 식이유황으로 머리카락, 근육, 피부 형성을 포 함한 단백질 제조와 뼈, 치아, 콜라겐 형성에 필요한 요소이다. 소나무로 펄프를 만들 때 생기는 디메틸설폭사이드를 분리하여 자외선 으로 산화시킨 후 증류 결정화하여 제조한다.

자연과학| 2010.06.13| 8페이지| 2,000원| 조회(367)

사례분석, 증류, 수분, 건조

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농축과 그와 관련된 식품

Ⅲ. 농축농축이란 용액으로부터 용매를 제거하여 용액의 농도를 높여주는 조작이다. 식품공업에서 용매는 일반적으로 물인 경우가 많다. 이 농축 조작은 식품가공과정에서 식품중의 유효물질의 농도가 낮을 때 농도를 높이는 수단으로 사용된다.농축방법은 어떻게 용매를 제거하느냐에 따라 증발농축 및 냉동 농축으로 나눌 수 있다. 증발 농축은 수분을 제거하는 점에서 보면 건조와 같으나 최종산물이 고체가 아니고 액체 또는 시럽인 점에서 다르다.농축제품은 상품적 가치가 높을 뿐 아니라 원액에 비하여 부피가 훨씬 줄어들어 저장과 수송에 편리 한 이점이 있으며 수분 함량이 낮고 수분활성도가 낮다. 따라서 미생물이 쉽게 번식할 수 없는 조건을 갖추게 되어 식품을 장기간 저장할 수 있는 이점이 있다.1. 즙 종류온도, 시간, 증류방식을 적절히 조절하여 마늘로부터 즙을 짜내며 효능에는 강력한 살균 및 항균작용, 체력증강, 강장효과 및 피로회복 작용, 정력증강, 동맥경화 개선, 신체노화 억제, 냉증, 동상을 개선과 고혈압 개선, 당뇨개선, 항암작용, 아토피성 피부염의 알레르기억제 작용정장 및 소화작용을 촉진, 해독작용, 신경안정 및 진정효과 등이 있다.2. 케첩토마토 케첩은 토마토의 과육을 갈아서 걸러 씨를 제거한 토마토 퓌레를 조려서 농축시키고 설탕 ·소금 ·식초 ·향신료로 조미한 것이다. 여기에 쓰이는 향신료는 정향(clove) ·계피 ·후추 ·고추 ·마늘 ·육두구 등이며 우량품에는 17종이나 되는 많은 향신료를 쓴다.3. 오렌지 주스한국에는 1970년대 초에 버를리오렌지를 수입하여 자체 주스 제조에 성공함으로써 주스의 대량소비시대가 되었다. 주스의 시판품에는 천연과실주스, 농축주스, 유산음료와 결합시킨 주스, 분말주스 등 여러 가지가 있다. 주스의 원료는 오렌지 ·레몬 ·귤 ·사과 ·포도 ·파인애플 ·토마토 ·당근 등이다4. 연유우유를 진공상태에서 1/2∼1/3 정도로 농축시킨 것으로 가당연유는 우유를 농축한 후 약 40 %의 설탕을 첨가해서 전체 당분이 약 53 % 되게 한 것으로 너무 달기 때문에 어린이에게는 적합하지 않다. 그리고 연유에 의존하면 단백질 ·지방 ·비타민 C 등이 부족되기 쉽다. 무당연유는 우유를 1/2∼2/5 정도로 농축한 것으로 당분은 첨가되지 않는다. 무당연유는 생우유에 비해 소화하기 쉬운데 그것은 고열압축에 의해 카세인이 미세한 커드(curd)로 되어 있으며 지방이 작은 입자가 되어 지방분해효소와 접촉하기 쉽기 때문이다.5. 잼 종류잼은 과일에 다량의 설탕을 넣고 끓여서 조린 점성이 강한 것으로 고농도의 당분이 미생물의 성장발육을 저지하여 장기간 보존이 가능한 식품으로 토스트나 롤(roll) 같은 빵에 버터와 함께 발라 먹는다. 잼이란 말은 눌러 으깬다 또는 소리내어 씹는다 라는 뜻을 지니고 있다.6. 조청물엿이라고도 한다. 엿을 고다가 중도에서 불을 끄고 완전히 졸이지 않은 것을 가리키는데 정도에 따라서 묽은조청 ·된조청 등으로 갈라진다. 쌀 ·수수 ·좁쌀 ·옥수수 등으로 밥을 고슬고슬하게 지어 뜨거울 때 찬 엿기름물을 부어 7∼8시간 두면 삭아서 밥알이 동동 떠오른다. 이것을 베자루에 퍼담아 눌러서 짜면 뽀얀 당화액이 나오는데 이것을 솥에 퍼담고 나무주걱으로 눋지 않게 저으면서 곤다. 다 고아진 엿을 주걱에 떠서 비스듬히 들었을 때 엿이 실같이 연속된 상태로 늘어지면서굳는데 이렇게 되기 전의 상태가 조청이다.7. 농축 시럽음료메뉴 (생과일주스, 버블티, 스무디, 쉐이크 등)는 물론 아이스크림, 슬러시, 와플, 각종 소스 등에 사용되어 맛과 향을 더하고 빙수, 아이스크림, 음료 토핑 재료로도 널리 사용되고 있다.

자연과학| 2010.06.13| 5페이지| 2,000원| 조회(273)

사례분석, 즙 종류, 농축 시럽

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고정화 효소의 산업적 응용사례 평가A+최고예요

Ⅰ. 고정화 효소란?1. 고정화 효소의 필요성대부분의 효소들은 구형단백질이기 때문에 물에 용해된다. 그러므로 비싼 효소를 회분식 공정에서 재사용하기 위한 분리를 쉽게 하기 위해서 효소를 화학적 또는 물리적 방법에 의해 불용성 담체의 표면 또는 내부에 고정화 시킬 수 있다.2. 고정화 효소의 장점① 반응용액으로부터 쉽게 분리 → 재사용가능② 연속식 반응기에 쉽게 유지가능③ 선택적으로 변형된 화학적, 물리적 성질을 보여줌④ 효소가 나온 세포의 실제환경을 묘사3. 고정화 효소의 단점고정화 효소의 입자가 매우 크고 중합담체에 효소가 포함되어 있기 때문에 용해성 유리 효소에서는 없던 물질전달저항이 생긴다.Ⅱ. 고정화 효소의 이용1. Biosensor바이오센서는 생물학적인 요소를 갖고 있는 측정기구로 정의할 수 있다. 효소전극(enzyme electrode)의 개발됨에 따라 분석 시약으로서의 고정화효소 이용은 증가되어 왔다. 바이오센서 안에 들어 있는 효소는 측정하고자 하는 물질을 인식하여 생산물로 전환시킨다. 이렇게 생성된 물질은 전기 화학적(electrochemical) 센서에 의해서 쉽게 읽을 수 있다.2. Biosensor의 대표적 예: Glucose sensor① Membrane은 용액 내에 존재하는 glucose만을 통과시킨다.② 막을 통과한 glucose는 sensor 안의 glucose oxidase.에 의해서 gluconic acid로 산화된다.(이때 glucose oxidase는 환원될 것이다.)③ 환원된 glucose oxidase는 O2와 반응하여 H2O2를 생성한다.④ H2O2는 transducer로 검출할 수 있는 전기 signal을 생성하게 된다.Glucose 바이오센서는 발효액의 monitoring 또는 glucose가 어느 정도의 농도를 유지해야만 하는 key 성분으로 작용하는 식품가공 절차의 경우에 산업적으로 이용되고 있다. 또한 다른 탄수화물을 검출하는 방법들이 개발되었는데 이들 방법은 일반적으로 glucose를 생산하도록 분자를 쪼개는 방식에 근거를 두고 있다. 식품 안에 들어 있는 알코올, 알데하이드, amines, 아미노산, 지방질 또는 페놀 등도 바이오센서를 이용하여 검출할 수 있다.Ⅲ. 고정화 효소 산업적 응용사례① 고정화 시스템을 이용한 용균효소의 생산해양에서 분리된 용균활성이 우수한 균주의 균체고정화에 의한 연속생산을 위한 조건을 검토하였다. Bacillus subtilis SH-1의 균체를 고정화하여 column형 reactor에 의하여 연속적으로 효소생산을 실험하였다. 연속 발효의 최적조건은 담체는 3.0% sodium alginate로 직경 2.4mm의 bead를 제조하여 기질의 주입속도는 20㎖/h 공기의 주입속도는 2.0ℓ/min이였다. Column형 reactor(용량 2.8ℓ)에 의한 연속발효시 25일까지 76.5~88.0 units/㎖의 최적의 효소활성을 갖는 용균효소를 생산할 수 있었다.② 고정화효소를 이용한 리그닌 분해특성에 관한 연구Pleurotus Ostreatus(느타리버섯) 균체밖으로 분비되는 laccase가 리그닌을 분해한다고 보고되어 있다. 최근 연구되고 있는 효소고정화법에 따라 laccase를 고정화하여 NBDCOD를 나타내는 기그닌 제거 특성을 조사하였다. 연구결과 유출수내 리그닌 농도는 고정화미생물과 고정화효소 모두 pH 6.5에서는 감소되지 않았으나 pH 4.5에서는 감소되었다. Glucose 첨가에 따른 리그닌 제거율은 glucose를 1% 첨가했을때 가장 좋았으며 이때 고정화미생물보다 고정화효소의 제거율이 4배 더 높았다. 체류시간에 따른 리그닌 제거율은 고정화미생물일 경우와 고정화효소 경우 각각 24hr에서 89.7%, 8hr에서 94.3%이었다. 금속이온 첨가에 따른 영향으로는 Cu와 Fe를 첨가했을때 고정화미생물일 경우 리그닌 제거율은 각각 30.9%, 0%이었으며 고정화효소일 경우 90%, 76.1%이었다. Cu를 첨가했을 때 유출수내 잔류 Cu농도는 20ppm이상이었고 Fe를 첨가했을때 Fe의 잔류량은 거의 없었다. 슬러지 발생량은 고정화미생물의 경우 체류시간이 증가할수록 증가하였지만, 고정화효소의 슬러지 발생량는 없었다.③ 고정화 효소에 의한 섬유소 가수분해Trichoderma reesei QM 9414로부터 생산된 셀룰라아제를 Ca-alginate로 고정화하여 안정도를 높임으로써 셀룰로오스를 가수분해하는데 장기간 사용할 수 있도록 하였다. 고정화 효소의 역가는 Na-alginate와 CaCl₂용액의 농도가 각각 3%(w/v), 0.4M일 때 가장 좋은 결과를 보여준다. 고정화 겔 비드의 강도는 Na-alginate의 농도가 증가함에 따라 증가하였고 CaCl₂용액의 농도에는 무관하였다. 고정화 효소는 효소용액을 사용했을 때보다 약 3배정도의 높은 역가를 나타내었다. 또한 β-Glucosidase를 고정화하여 첨가했을 때 원래의 가수분해 반응보다 환원당 및 포도당의 생산성을 3배 이상 증가시켰다.④ 고정화 Aspergillus niger 세포를 이용한 우유공장 폐수로 부터 구연산 생산의 최적 조건구연산은 TCA(tricarboxylic acid) 회로의 중간체로서 레몬 쥬스에서 분리되어 calcium citrate로 결정화되기 시작했다. 구연산은 뛰어난 감미성으로 식품가공업에서 널리 쓰일 뿐만 아니라 높은 용해도, 낮은 독성 등의 특징으로 인하여 약제 산업에서도 그 이용 가치가 매우 높다. 구연산의 생산은 주로 곰팡이, 효모, 박테리아 등의 미생물을 이용한 발효에 의한 방법이 널리 쓰이고 있다.구연산 발효의 성분으로서는 glucose, fructose, sucrose, maltose, lactose 등의 당과 그 외에 페기물인 감귤과피, carob pod, corn, pineapple 등을 이용한 방법들이 보고되고 있다. 따라서 폐기물을 발효원으로 이용하여 각종 biomass의 생산과 오염방지의 두 가지 목적을 이루기 위한 실험들도 이루어지고 있다.고정화된 Aspenillus niger 세포가 우유공장폐수에서 발효로 구연산을 생산하는데 이용되었다. 구연산 생산균주로서 A. niger ATCC 9142가 3일간 전배양되었으며 약 2.5∼3.5 ㎜ Ca-alginate beads 로 포획되었다. 최적의 pH와 온도는 각각 3.0과 30℃였다. 발효에 대한 최적 희석률은 0.025h/sup －1/인 것으로 계산되었다. 구연산의 최대 생산량은 최적화된 발효조건과 함께 4.5 g/ℓ에서 얻어졌다. 고정화된 Aspergillus niger ATCC 9142에 의해 생산된 구연산의 수율은 70.3％였다. Shake-flask배양실험에 비해 연속식 배양실험 결과가 고정화 세포에 의해 20％증가되었다. 따라서 우유공장폐수는 구연산 발효기질로서의 이용가치가 있다고 볼 수가 있다.⑤ 미생물 고정화법에 의한 중금속 제거, 회수 및 공정개발미생물에 의한 흡착법으로 중금속을 효과적으로 제거, 회수할 수 있다. 알콜 발효 후 부산물로 생성되는 폐 Saccharomyces cerevisiae는 비교적 가격이 저렴하고, 중금속 생체흡착에 유용한 cerevisiae로 수행하였다. 회분식 실험에서 생체흡착량은 Pb〉Cu〉Cd의 순으로 이루어졌다. Pb 이온의 흡착 평형은 Freundlich와 Langmuir 모델로 설명하였고, Freundlich 모델이 실험자료와 잘 부합되었다. 고정화된 S. cerevisiae를 이용한 혼합용액( Pb, Cu, Cr 및 Cd ) 흡착실험에서 각 중금속들은 선택적 흡착 특성을 나타내었다. 고정화 미생물을 고정층 반응기에 충진하여 혼합 중금속 용액의 생체흡착 실험을 수행한 결과 Pb 이온이 가장 많이 흡착을 하였다. 고정화된 미생물에 흡착된 Pb의 탈착실험에서 0.1M의 HCI이 효과적이다.⑥ 고정화 효소 반응기를 활용한 Cyclodextrin의 연속생산

자연과학| 2010.06.13| 6페이지| 2,000원| 조회(1,184)

효소, 사례분석, 고정화, biosensor

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