현대인은 음식을 많이 먹고 운동은 조금밖에 하지 않는 것이 원인이 되어 발생하는 여러 질병에 시달리고 있으나, 최초의 인류는 항상 식량의 부족을 겪으며 지냈다. 따라서, 조금이라도 여분의 식량이 생기면 저장하여 뒷날에 대비하였다. 그런데, 저장한 음식은 시간이 지나며 식품으로서의 효용가치를 상실하게 되었으며, 가장 큰 이유는 미생물에 의한 부패였다. 옛날 사람들은 미생물에 대한 지식은 없었으나 그로 인한 부패 현상은 알고 있었으며 이를 방지하기 위한 방법을 다양하게 개발하여 왔다.
선사시대부터 전해오는 가장 대표적인 방법이 건조에 의한 보존법이며, 이 방법은 현재에도 가장 유용한 식품 보존법의 하나이다. 미생물이 번식하기 위하여는 적절한 영양분과 함께 수분, 온도, pH, 산소 등의 조건이 필요하며, 건조식품(乾燥食品)은 이 중에서 수분을 제거함으로써 식품을 장기간 보존할 수 있도록 한 것이다. 건조식품은 미생물에 의한 부패를 방지하는 효과 이외에 부피와 중량이 감소하여 저장과 유통이 편리해진다는 장점도 있다.
그러나, 건조식품은 조리 시 건조 전의 상태로 복원하기 어려우며, 건조 중에 품질의 변화나 영양의 파괴가 발생할 수 있고, 보존 중에 수분을 흡수하여 미생물이 증식할 수도 있다는 단점이 있다. 이런 단점들을 극복하기 위해 다양한 건조 기술이 개발되었으며, 때로는 원래 식품과는 별도의 풍미와 식감을 갖는 식품을 제조하기 위하여 건조하기도 한다. 오늘날 식품을 건조하는 방법에는 전통적으로 수행해 온 자연건조 외에도 다양한 인공건조 기술이 적용되고 있다.
자연건조(自然乾燥)란 태양열과 바람을 이용하여 건조하는 방법으로서, 특별한 기술이 필요하지 않고 연료비 등 경제적 부담이 없기 때문에 현재에도 널리 사용되고 있다. 그러나, 이 방법은 날씨의 영향을 받아 제품이 균일하지 못하며, 환경이 나쁠 경우에는 미생물이 번식하기도 하고, 건조에 시간이 오래 걸리면서도 제거할 수 있는 수분에 한계가 있고, 건조 도중 이물질 또는 먼지가 혼입될 우려가 있는 등 비위생적이라는 단점이 있다. 자연건조의 단점을 보강하기 위하여 다음과 같은 다양한 인공건조(人工乾燥) 방법이 개발되었다.
열풍건조(熱風乾燥)는 인공건조법 중에서 가장 오래된 것으로 가열에 의해 더워진 공기를 식품에 쏘여 건조하는 방법이다. 식품의 종류에 따라 온도, 습도, 풍속 등을 조절하여 건조되는 정도를 원하는 상태로 맞추게 된다. 열풍건조에는 식품을 선반에 얇게 펴서 널고 가열공기를 불어넣어 건조시키는 캐비닛(cabinet) 방식과 긴 터널과 같이 만들어진 방에 열풍을 공급하면서 컨베이어 위에 놓여진 식품을 통과하게 하여 건조시키는 터널(tunnel) 방식이 일반적으로 사용된다.
피막건조(皮膜乾燥)는 액체 또는 풀(paste) 상태의 식품을 회전하는 드럼 형태의 가열된 판에 엷게 부착시킨 후 건조된 피막을 긁어내는 방법이다. 드럼 형태의 회전판을 사용하기 때문에 ‘드럼(drum)건조법’이라고도 한다. 고열로 건조시키므로 건조 중 열에 의한 변성이 발생하여 식품이 품질이 다소 떨어지는 단점이 있으나, 분무건조에 적당하지 않은 점성이 있는 식품이나 거친 입자를 가진 죽 상태의 식품을 건조하는데 적당하다.
분무건조(噴霧乾燥, spray drying)는 열풍이 공급되는 건조실 내부로 안개와 같이 미세한 입자로 식품을 분무하여 건조시키는 방법이다. 식품의 입자가 작아지는 만큼 표면적이 넓어지게 되므로 순간적으로 건조가 이루어지고, 식품 중의 수분이 증발하며 식품으로부터 증발열을 빼앗아 가므로 식품의 온도가 낮아지며 건조된다. 따라서, 식품의 품질이나 색상에 변화가 거의 없다는 장점이 있다. 우유, 계란액과 같이 점도가 낮고 유동성이 큰 액상 식품의 건조에 주로 사용되며, 식품매장 진열대에 있는 대부분의 분말형태의 제품은 이 방법으로 건조된 것이다.
동결건조(凍結乾燥, freeze drying) 또는 냉동건조(冷凍乾燥)는 식품을 급속 냉동하여 저기압 상태에서 식품 중의 얼음 결정을 승화(昇華)시켜 건조하는 방법이다. 어떤 물체의 고체, 액체, 기체가 공존하는 상태를 삼중점(三重點, triple point)이라고 하며, 삼중점 이하의 온도와 압력에서는 고체가 바로 기체로 변하는 승화가 일어나게 된다. 물의 경우 삼중점에서의 온도는 0.009℃, 압력은 4.58mmHg이다. 동결건조는 삼중점 이하의 진공에 가까운 극저압(極低壓) 상태가 필요하며, 따라서 동결건조는 진공건조(眞空乾燥)라고도 한다.
동결건조는 저온에서 이루어지므로 열에 약한 식품의 품질 변화를 방지할 수 있고, 동결건조로 건조시킨 식품은 얼음 결정이 빠져나간 자리에 미세한 기포가 남게 되어 물을 가하였을 경우 복원성이 우수하다. 동결건조는 색깔, 맛, 향기, 영양성분 등의 변화가 거의 없고 쇠고기, 새우, 야채 등을 원형 그대로 건조시킬 수 있는 장점이 있다. 커피, 인삼차 등 향기를 보존해야 할 식품이나 라면 수프와 같이 빨리 복원할 필요가 있는 식품에 주로 사용된다.
동결건조는 다른 건조법에 비하여 품질 변화가 적고 복원성이 좋다는 장점이 있는 반면에 건조에 시간이 많이 걸리고, 기압과 온도를 낮추고 위하여 에너지의 소모가 크다는 경제적 단점이 있다. 또한 동결건조에 의해 건조된 식품은 다공질(多孔質)이어서 쉽게 부서지기 때문에 부서짐을 방지할 포장 방법을 선택하여야 하고, 수분을 쉽게 흡수하기 때문에 습기를 차단할 수 있는 포장재를 사용하여야 하며, 필요에 따라서는 실리카겔이나 칼슘 등의 흡습제를 함께 넣어 포장하여야 한다.
일반적으로 식품을 건조시켜 수분을 제거하면 미생물에 의한 부패를 방지할 수 있다고 하지만 엄밀하게 말하면 식품의 수분활성도(Aw, water activity)를 낮추어 주어야 한다. 수분활성도는 임의의 온도에서 그 식품이 갖는 수증기압에 대한 그 온도에서 순수한 물이 갖는 최대 수증기압의 비로 나타내며, 1에 가까울수록 미생물이 자라기 좋은 조건임을 의미한다. 미생물의 생육에 필요한 최소 수분활성도는 일반적으로 세균 0.91, 효모 0.88, 곰팡이 0.80 등이나, 특수한 세균은 수분활성도 0.75에서도 성장하며 곰팡이 중에는 0.60에서도 증식하는 것이 있다.
수분보다 수분활성도가 중요한 이유는 식품 중의 수분이 자유수(自由水, free water)와 결합수(結合水, bound water)로 구분되기 때문이다. 자유수는 식품 속에서 쉽게 이동할 수 있고 미생물이 이용할 수 있는 물을 말하며, 결합수는 단백질이나 전분 등과 같은 식품 성분과 결합하여 있어 미생물이 이용할 수 없는 물을 말한다. 따라서, 단순한 수분 함량보다 자유수의 함량이 미생물 억제에 중요하며, 이것을 수치로 표현한 것이 수분활성도이다.
식품 중의 수분활성도를 조절하여 자연상태와 건조상태의 중간 정도 수분 함량으로 부드러운 식감을 지니면서도 건조식품과 같은 보존성을 갖도록 제조한 것을 중간수분식품(IMF, intermediate moisture foods)이라 한다. 일반적인 자연상태 식품은 50% 이상의 수분을 함유하고 수분활성도는 0.95 이상인데 비하여 중간수분식품의 수분함량은 15~30% 정도이며 수분활성도는 0.65~0.85 정도이다. 젤리, 쨈, 건포도 등의 식품이 좋은 예이다. |
