KR100408166B1 - 난각이 있는 계란의 살균 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 식란상태의 계란내에 서식하는 살모넬라균을 살균함에 있어, 노른자와 흰자의 최저온도를 시간별, 지점별로 측정한 후, 소정의 살균수준에 따른 최저온도와 상기 최저온도 시간을 유지하도록 하여 계란을 살균하도록 한 것이다.

노른자와 흰자를 소정의 가열물질을 이용하여 계란을 가열하여 의도하는 살균 수준으로 흰자와 노른자를 독립적으로 동시에 살균하되, 그 살균의 기준은 전 살균 처리 과정을 통하여 노른자와 흰자의 최저온도를 기준으로 하며, 그 최저 온도의 측정 지점은 임의의 지점이 아닌 전체 계란 내부를 살균 할 수 있도록 소정의 지점별로 다수개를 측정하여 그 측정 지점의 온도 중 가장 낮은 온도를 최저온도로하며, 이 흰자와 노른자의 최저 온도는 살균 종료까지 각각 계획 된 살균 온도와 동일하거나 그 보다 낮지 않아야 하며, 동시에 살균 수준 정도에 따라 그에 해당하는 살균 수준의 온도 또는 그 이상의 온도에서 살균 처리 시간을 각각 충족 시켜야 하며, 계획된 살균 온도에서 의도하는 소정의 살균수준의 시간을 유지할 수 있도록 살균수준에 따른 살모넬라균 사멸의 최저온도와 시간의 범위안에서 계란을 살균하는 난각이 있는 계란의 살균 처리방법을 구현하고자 한 것이다.

Description

난각이 있는 계란의 살균 처리방법{The method of pasteurizing chicken shell egg}

본 발명은 난각이 있는 계란을 살균하는 처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 난각이 있는 상태의 계란 내에 서식하는 살모넬라균을 가열하여 원하는 수준으로 살균을하는 일련의 과정에 있어서, 계란의 흰자와 노른자를 독립적으로 살균하되, 계란내의 다수 온도 측정 지점을 설정하고 이 설정 지점에따라 전 살균 처리 과정을 통하여 노른자와 흰자의 최저온도를 측정하고, 이 최저온도를 기준으로 그 온도 이상에서 살균 처리에 필요한 유지 시간을 정형화하여, 흰자와 노른자가 동시에 살균이 이루어지도록하는 계란 살균 처리방법에 관한 것이다.

통상적으로 계란내에 서식하는 살모넬라균에 대한 살균은 오랜 기간에 걸쳐 많은 연구와 노력이 있었으며, 특히 액상계란(껍질을 제거한 흰자, 노른자 및 전란)의 경우는 수 십년 전부터 상업적으로까지 대량생산을 하고 있으며, 상기 액상계란의 살균에 관해서는 이미 여러나라에서 그에 대한 규범이 있으며, 살균의 안전성 또한 입증이 된 상태이다.

하지만, 껍질이 있는 계란인 식란(Shell Egg; 난각, 흰자, 노른자가 주성분으로, 비중은 난각이 10∼20%, 흰자가 55∼63%, 노른자가 26∼33%이다)에 대해서는 그 구성의 복잡성, 중량, 크기, 형태, 열 전도율의 차이 및 난각의 존재 때문에 살균이 용이하지 않으며, 상업적 측면에서도 살균에 관해 최근 많은 연구와 노력이 시도되고 있는데, 이는 현재 식품소비시 양이나 맛 위주에서 안전성이 최고의 위치를 차지해가고 있고, 축산물에서의 세계 각국에서의 광우병, 구제역 등으로 그 안전성의 중요성과 요구가 강조됨에 따라 계란 살균에 대한 연구와 발전에 관심이 요구되고 있다.

현재까지 계란의 구조와 특성에서 오는 살균의 어려움으로 상업적인 양산까지는 활발하지 못한 편인데, 국내의 경우 액상계란에 대한 살균은 세계적인 시설과 수준에 근접하고 있지만, 식란분야의 살균에 관해서는 그러하지 않고, 오히려 연구와 노력조차 아직 없는 실정이다. 국내에서 계란의 하루 소비량은 약 3,000만개 정도이며, 수년간 계속적으로 살모넬라균에 의한 식중독이 최고의 비율을 차지하고 있으며, 그 중에 계란이 살모넬라 감염의 주원인 제공처로 알려져 식란에 대한 살균의 필요성이 대두되고 있다.

계란에서 살모넬라균의 감염은 주로 산란 후 산란시설 주변의 매개체로부터 기공을 통해 계란내부까지 감염되는 것과 산란이전 모계로부터 감염되는 두가지의 경로가 있는데, 상기 전자의 기공을 통한 접촉 감염의 경우 통상적으로 계란은 호흡을 위하여 약 7,000∼17,000개의 기공을 가지고 있고, 이러한 기공은 살모넬라균이 충분히 통과할 수 있는 크기여서 쉽게 감염되며, 후자는 계란 난각 형성이전에 모계 체내에서 감염되어 흰자 및 노른자의 깊숙한 부분까지 감염되며, 양자 모두 계란내부까지 감염되어 살균을 어렵게 한다.

즉, 계란의 성격(PH농도, 내부온도, 중량, 크기, 구성, 비중, 형태, 난각의 두께, 품종차이 등) 및 살균처리 환경(가열물질, 가열방식, 초기 계란의 온도 등)에 따라 가열을 통한 살균시 계란 각 지점의 온도가 다를 뿐 아니라 시간의 차이에따라 계란내부 위치 상호간 그 온도의 크기 순위도 변하기 때문에 계란내부에 서식하는 살모넬라균을 완전하게 살균하는데 어려움이 있다.

살모넬라(Salmonella)균은 일정한 유사성을 가지고 있는 군의 세균류에 붙여진 속명으로서, 1885년에 처음 명명되었으며, 1888년 독일에서 본 균에 의한 식중독이 최초로 보고되었으며, 살모네라균은 동물계에 널리 분포되어 있으며, 또한 살모넬라 종류는 2,000종 이상으로 알려져 있으며, 성장조건은 21°에서 49°이며, 최적 성장조건은 35°에서 40.5°이며, 발육에 가장 좋은 온도는 37℃, pH는 7∼8이며, 사멸 최저온도는 53℃이다.

이러한 살모넬라균은 검출빈도가 높으며, 현재까지 병원성 세균에 의한 식중독의 원인체중 분리율로서 최고이며, 우리나라에서도 수 년간 식중독 발생의 최대 원인균이며, 이 균에 의한 식중독이 40∼50%를 점한다고 알려지고 있으며, 특히 계란으로부터 제일 많이 감염되고 있는데, 계란이 관련된 식중독 집단사례를 보면, 집에서 만든 마요네즈, 아이스크림, 냉과 및 김밥 등이 원인으로 살모넬라가 충분히 증식 가능하며, 날계란은 가열하는 일없이 섭취할 수 있는 식품이며, 마요네즈, 샐러드, 스크램블, 김밥의 계란 등은 계란에 의한 살모네라 감염의 주된 원인이 되고 있다.

미국 등 외국에서는 계란 10,000∼20,000개에 1개의 비율로 살모넬라에 감염되어 있다고 알려지고 있으며, 우리나라의 경우 1%이상이 감염되고 있다는 조사도 있으며, 노약자나 환자 및 어린이 등의 경우 감염시에는 치명적일 수 있고, 이러한 살모넬라균 중 가장 위험한 종이 바로 살모넬라 엔티리티디스(SE; Salmonella Enteritidis)로 계란의 난각이 형성되기 전에 이미 닭의 내장기관을 통해 계란 내부까지 감염되어 난각 안 노른자나 흰자의 깊숙한 위치까지 있어 살모넬라 엔티리티디스의 경우는 계란내부 모든 지점까지 살균해야만 한다.

살모넬라 감염시의 증상은 감염 후 보통 12∼24시간에 발병하며, 감염에 따른 식중독의 특징은 급성위장염 증상을 나타내며, 일반적으로 전신권태, 두통, 식욕감소, 구역질, 구토, 복통, 설사 등의 여러 증상이 일어나고 두통, 관절통, 근육통, 현기증 등이 생기는 수도 있고, 중증에서는 뇌 증상도 일어나 불안, 경련, 의식혼탁, 무욕상태, 혼수상태 등을 일으키며, 전형적인 증상은 복통, 설사, 구토 및 발열이며 치명율은 0.3∼1%정도이다.

식란의 경우는 액상계란의 경우에 문제가 되지 않는 사항들 즉, 껍질의 존재, 균질화 불가능, 응고방지를 위한 혼합 불가능성, 기타 화합물의 추가 및 노른자와 흰자를 별도로 분리하여 살균하는 것이 불가능하다는 등의 장애로 인해 식란계란에 있어 살균이 액상계란에 비해 어렵다는 것이다.

즉, 액상계란은 대개 난백액(Egg White), 전란액(Whole Egg) 및 난황액(Egg yolk)으로 구분되어 살균되는데, 액상계란은 난각으로부터 분리가 되어 살균과정을 거치게 되고, 또한 물성의 균질화 조치, 응고방지를 위한 화합적인 조치 및 흰자와 노른자의 혼합이 가능하지만, 식란은 난각, 노른자 및 흰자로 구성되어 있고, 각각의 물적 특성, 열에 의한 응고 및 열 전도율의 차이, 열 가열시 흰자와 노른자의 응고 및 기능손상, 계란내부 온도의 차이, 난각의 파손 및 산란시간 경과에 따른 흰자의 PH농도변화에 의한 살균조건의 변화 등으로 열처리를 통한 살균이 용이하지 않은 실정이다.

가열을 통하여 계란을 살균함에 있어 식품으로서의 안전한 수준까지의 살균과 한편으로 흰자나 노른자의 응고 및 계란의 식품으로서의 그 품질이나 특성을 동시에 유지해야 하는데, 높은 온도로 장시간 가열 살균시, 안전성 차원에서는 만족스러우나 흰자 등의 기능손상 및 응고문제로 식품으로서는 부적합하며, 한편 낮은 온도에서 짧은 시간 살균시, 식품차원에서는 만족스러우나 안전성 측면에서는 부적합하며, 높은 온도에서 짧은 시간 살균도 난각의 파손, 흰자의 익음이나 응고문제가 발생하며, 또한 낮은 온도에서의 장시간 살균은 작업 효율성과 흰자 및 노른자가 액체에서 고체로 이행되는 겔(gel)화현상이 발생하게 되어 식란의 살균은 용이하지 않다는 문제점이 있다.

외국의 경우에도 난각이 있는 계란의 살균에 관해 많은 연구와 선출원된 내용이 있으나, 가열하여 살균을 함에 있어 계란 내부의 전체 지점의 온도가 다르다는 사실을 무시하고 모든 지점의 온도가 같다거나 또는 계란 내부의 한 지점(노른자의 중심부)의 살균이 계란 전체의 살균을 충족 시킨다고 당연 시 하고 있으나, 노른자의 중심부가 살균이 되어도 다른 노른자 지점이 살균되지 아니 할 수 있고 , 심지어 노른자가 살균이 되어도 흰자가 살균이 되지 않을 수 있다는 새로운 사실들이 발견되고 있다.

계란내부의 온도가 같은 경우는 특별한 경우이고, 대부분 가열물질에 의한 살균시, 계란내부의 흰자와 노른자의 온도는 시간별 및 측정 지점별로 온도가 상이하게 되어(도3 참조) 과살균 또는 미살균의 지점이 발생하게 되는 문제점이 있다.

선출원되어 등록된 US 6,165,538인 "Pasteurized in-shell chicken eggs"를 살펴보면, 온도 측정 지점으로서 계란내부의 노른자 중심부를 설정하고, 그의 온도를 살균의 기준으로 삼고, 노른자의 중심부 살균이 전체 계란의 살균을 충족시킨다고 가정하고 있지만, 살균개시 온도 도달 후 노른자의 각 지점의 온도를 그 온도 또는 그 온도 근처에서 유지시킬 경우 냉각시의 살균 지속시간 차이로 인해 중심부가 살균되어도 노른자 외부가 살균되지 않는 문제점이 있다(도4 참조).

또한, 2개 이상의 가열물질에서 계란을 이동시, 흰자와 노른자는 급격히 온도 하강을 하는데, 이러한 경우 노른자 중심부는 살균 계획온도 이상에서 살균이 진행되지만, 노른자 외부가 계획온도 이탈로 인해 살균이 되지 않는 문제점이 있고(도5 참조), 심한 경우에는 흰자의 온도 하강속도가 더욱 급격하여 노른자는 살균 계획온도 이상에서 머물면서 살균이 지속되지만, 흰자는 그 온도를 이탈하여 살균이 되지 않는 문제점이 발생하게 된다(도6 참조).

이에 노른자의 살균이 반드시 흰자의 살균을 충족시키지 않고, 노른자의 일부 또는 중심부의 살균이 노른자 다른 지점 및 전체 계란의 살균을 반드시 충족시키지 않는 문제점으로 인해 냉각과정을 포함한 전체 살균 처리과정에서 흰자와 노른자의 최저온도를 기준으로 살균을 해야 할 필요성이 대두되고 있다.

본 발명은 상기의 종래 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 식란상태의 계란내에 서식하는 살모넬라균의 살균시, 살균과정의 시점에 따라 최저온도를 측정하는 기준지점을 설정하고, 그 기준지점에 대한 최저온도를 측정하여 그 온도에서의 의도하는 수준의 살균 필요시간을 유지할 수 있는 방법을 제시하되, 흰자와 노른자를 독립적으로 살균되게 하면서 동시에 살균이 이루어지도록 하여 흰자 및 노른자의 물적 기능이 손상되지 않으면서 최적의 살균이 이루어지도록 함으로써, 식중독의 주원인이 되고 있는 계란내부에서 서식하는 살모넬라균을 최적의 상태로 살균되게 하여 계란 및 계란을 이용한 다양한 식품에 대한 안전성과 저장기능 향상을 통한 원활한 수급이 이루어지도록 하고, 국민건강을 향상시키도록 하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 노른자와 흰자를 소정의 가열물질을 이용하여 계란을 가열하여 의도하는 살균 수준으로 흰자와 노른자를 독립적으로 동시에 살균하되, 그 살균의 기준은 전 살균 처리 과정을 통하여 노른자와 흰자의 최저온도를 기준으로 하며 그 최저 온도의 측정 지점은 임의의 지점이 아닌 전체 계란 내부를 살균 할 수 있도록 소정의 지점별로 다수개를 측정하여 그 측정 지점의 온도 중 가장 낮은 온도를 최저온도로하며, 이 흰자와 노른자의 최저 온도는, 살균 종료까지 각각 계획 된 살균 온도와 동일하거나 그 보다 낮지 않아야 하며, 동시에 살균 수준 정도에 따라 그에 해당하는 살균 수준의 온도 또는 그 이상의 온도에서 살균 처리 시간을 각각 충족 시켜야 하며, 계획된 살균 온도에서 의도하는 소정의 살균수준의 시간을 유지할 수 있도록 아래의 산식을 통한 살균수준에 따른 살모넬라균 사멸의 최저온도와 시간의 범위안에서 계란을 살균하는 난각이 있는 계란의 살균 처리방법을 구현하고자 한 것이다.

도1은 본 발명에 적용되는 살균수준에 따른 살모넬라균 사멸 온도와 시간의 범위를 도시한 그래프

도2는 본 발명에 적용되는 계란 노른자와 흰자의 최저온도를 측정하는 기준지점을 도시한 예시도

도3은 가열 후 시간에 따른 측정 지점별 흰자와 노른자의 온도변화를 도시한 그래프

도4는 냉각시 시간에 따른 측정지점별 노른자의 온도변화를 도시한 그래프

도5는 가열물질 간의 계란 이동시 시간에 따른 측정 지점별 노른자의 온도변화를 도시한 그래프

도6은 시간에 따른 노른자 및 흰자의 최저온도 변화를 도시한 그래프

도7은 본 발명에 의해 살균처리된 계란과 일반계란과의 경과일에 따른 상태변화를 도시한 그래프

*도면의 주요부분에 대한 부호설명*

1. 계란(식란) 2. 난각

3. 흰자 4. 노른자

본 발명은 식란상태의 계란(1)을 살균함에 있어, 살모넬라균이 서식하는 흰자(3)와 노른자(4)를 독립적으로 살균하되, 동시에 살균되도록 하며, 살균과정시 흰자(3)와 노른자(4)의 일부분이 살균되지 않거나 불필요한 수준으로 과도하게 살균하여 흰자(3)와 노른자(4)의 물적 기능을 손상시키는 것을 방지하기 위해 살균 전 과정을 통하여 소정의 방식에 의거하여 흰자(3)와 노른자(4)의 온도 측정 지점을 선택하고 그 지점의 온도 중 가장 낮은 온도를 기준으로 의도하는 수준의 살균 시간을 충족 시키도록 한다.

가열물질의 종류와 수, 가열방식, 계란(1)의 크기, 중량, 형태, 산란 후 경과시간, 보관온도, 가열물질의 최초 접촉시 계란(1)의 초기 진입온도, 세척과정의 유무 등의 변수들로 인해 가열물질로 가열시 계란(1)의 흰자(3) 및 노른자(4)의 온도는 일정하지 않으며, 가열물질의 온도와 그 방식은 계란(1)의 살균과는 별개이다. 그 이유는 흰자와 노른자의 온도와 이 온도 유지시간에 의해 살균이 이루어지기 때문에, 전 살균 과정을 통해 흰자와 노른자의 최저온도가 의도(계획)하는 수준의 살균이 요구하는 온도와 그 온도에서의 필요 유지 시간을 충족 시켜야 하기 때문이다.

즉, 한 개 이상의 가열물질이나 가열원 및 가열방식에 무관하게 흰자(3)와 노른자(4)의 최저온도가 요구하는 수준의 살균을 달성할 수 있도록 계획된 온도에서 살균 필요시간을 유지하도록 하는 것인데, 단일 가열물질이나 가열방식 또는 2개 이상의 가열물질이나 가열방식을 사용할 수 있으며, 복합적으로도 쓸 수 있으나 살균 처리과정에서는 최저온도가 살균 계획온도 도달 후 가열물질들 내에서의 이동이나 동일 가열물질 내에서의 냉각과정을 포함한 살균 지속시간이 살균수준에 따른 온도 및 시간을 충족시켜야 한다.

취급과 안전성에서 뛰어난 물을 가열물질로 하거나 물에 소금 등 인체에 무해한 기타 액체나 기체를 혼합할 수도 있고, 가열물질간 이동 시간동안 기체를 사용할 수도 있고, 흰자(3)와 노른자(4)의 최저온도를 살균의 기준으로 하기 때문에 가열물질의 성격이나 방식은 인체에 해롭지 아니한 어느 것이나 무방하며, 열 전달 효율이나 살균처리시 편리성, 안전성 및 비용을 고려시 계란(1) 난각(2) 전 부위에 걸쳐 고르게 열을 전달할 수 있는 액체를 가열물질로 사용하는 것이 바람직 할 것이다.

본 발명에서 살균이라 함은 모든 병원성 세균을 사멸시키는 멸균의 개념이 아니며, 보편적인 개념으로서 통용되는 어느 특정 원인 세균 즉, 살모넬라 엔티리티디스(Salmonella Enteritidis; 이하 'SE'라 한다)를 사멸시키는 의미로 사용되는데, 일반적인 유해성 미생물의 사멸조건을 고려시 SE의 살균은 살모넬라 뿐만 아니라 계란(1)내의 다른 유해 세균들에도 살균효과가 있는 것으로 인정된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 식란상태의 계란(1) 살균 처리방법에 대하여 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 적용되는 살균수준에 따른 살모넬라균 사멸 온도와 시간의 범위를 도시한 그래프이고, 도2는 본 발명에 적용되는 계란의 최저온도를 측정하는 지점 설정 방법을 도시한 예시도이고, 도3은 가열 후 시간에 따른 온도 측정 지점별 흰자와 노른자의 온도변화를 도시한 그래프이고, 도4는 냉각시 시간에 따른 온도 측정 지점별 노른자의 온도변화를 도시한 그래프이고, 도5는 1차 가열 후 다음의 가열물질로 이동시 시간에 따른 온도 측정 지점별 노른자의 온도변화를 도시한 그래프이고, 도6은 온도 측정 지점별 시간에 따른 노른자 및 흰자의 최저온도 변화를 도시한 도시한 그래프이고, 도7은 본 발명에 의해 살균처리된 계란과 일반계란과의 경과일에 따른 상태변화를 도시한 그래프이다.

도1은 본 발명에 적용되는 살균수준에 따른 살모넬라균 사멸 온도와 시간의 범위를 도시한 그래프이다.

도시된 바와 같이 계란(1)의 노른자(4)와 흰자(3)의 최저온도 경우, 상기 노른자(4)는 F1과 F3 사이에서, 상기 흰자(3)는 F4와 F7 사이의 범위에서 살균의 필요성 정도에 따라 5LOG에서 12LOG 수준으로 계란(1)내부의 흰자(3)와 노른자(4)에 서식하는 살모넬라균을 살균하는데 필요한 온도와 그 온도 유지시간을 나타낸 것이다.

상기 살균수준의 범위는 5LOG(초발균 수의 1/10⁵로 감소시킴)에서 12LOG(초발균 수의 1/10¹²로 감소시킴)수준의 살균을 그 범위로 하는데, F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7은 살모넬라균 열 사멸곡선(TDTC; thermal death time curve)이고, F1은 노른자(4)의 12LOG 살균수준의 살모넬라균이 사멸되는 온도와 시간을 나타낸 것이고, F2는 노른자(4)의 9LOG 살균수준의 살모넬라균이 사멸되는 온도와 시간을 나타낸 것이고, F3은 노른자(4)의 5LOG 살균수준의 살모넬라균이 사멸되는 온도와 시간을 나타낸 것이고, F4는 PH 8인 흰자(3)의 12LOG 살균수준의 살모넬라균이 사멸되는 온도와 시간을 나타낸 것이고, F5는 PH 8인 흰자(3)의 9LOG 살균수준의 살모넬라균이 사멸되는 온도와 시간을 나타낸 것이고, F6은 PH 8인 흰자(3)의 5LOG 살균수준의 살모넬라균이 사멸되는 온도와 시간을 나타낸 것이고, F7은 PH 9인 흰자(3)의 5LOG 살균수준의 살모넬라균이 사멸되는 온도와 시간을 나타낸 것으로서, 각각 아래의 시간(분;t)과 온도(섭씨;T)에 대한 궤적을 나타낸 것이다.

F1:log(t) = 14.43121 - 0.224889 * T

F2:log(t) = 14.30389 - 0.2251287 * T

F3:log(t) = 14.06163 - 0.2252666 * T

F4:log(t) = 13.81366 - 0.2250048 * T

F5:log(t) = 13.68152 - 0.2248754 * T

F6:log(t) = 13.52736 - 0.2258101 * T

F7:log(t) = 13.05205 - 0.2251104 * T

상기 12LOG 살균수준은 일반적으로 가장 엄격한 살균수준을 요구하는 것으로서, F1과 F4가 이 수준의 노른자(4) 및 PH 8인 흰자(3)의 SE 살균시간(분)과 온도(섭씨)를 보여주며, 9LOG 살균수준은 미국 농무부 및 일본 후생성의 기준을 충족시키는 수준의 살균정도로 F2와 F5가 이 수준의 노른자(4) 및 PH 8인 흰자(3)의 SE 살균시간(분)과 온도(섭씨)를 보여주며, 5LOG 살균수준은 미국 식품의약청(USFDA; United States Food and Drug Administration)에서 식란에 대해서 요구하는 최저치의 살균수준이다.

일반적으로 식품의 적정 살균온도를 이 살모넬라균을 1/10⁵로 감소시킬 수 있는 열처리를 기준으로 하고 있으며, HACCP(Hazard Analysis Critical Control Point: 위해 요소 중점 관리 기준)에서 요구하는 식품에서 보통 적용하는 기준치로서, F3과 F6이 노른자(4) 및 PH 8인 흰자(3)의 이 수준의 SE 살균시간(분)과 온도(섭씨)를 보여주며, F7은 살균처리 계란(1)이 수 일 경과 이후 흰자(3)의 PH 농도가 9에 도달시, 5LOG 수준의 흰자(3) 살균시간과 온도를 나타내며, 가장 넓은 범위의 흰자(3) 살균수준이다.

계란(1)은 난각(2)에 있는 기공을 통하여 호흡을 함으로써, 이산화탄소를 배출하게 되고, 이 과정에서 노른자(4)는 거의 변화가 없으나, 흰자(3)는 PH농도가 높아지게 되는데, 상기 PH농도에 따라 살모넬라균의 내열성 및 사멸정도가 달라지며, 흰자(3)의 살균은 PH농도에 따라 같은 수준의 살균이라 할 지라도 살균온도와 시간이 다른데, 이는 도1에서 보는 바와 같이 PH농도가 낮을 수록 같은 온도에서는 더 많은 살균시간을 요하고, 또한 같은 시간에서는 더 높은 살균온도를 요한다는 것을 알 수 있다.

산란 직후 7.6에서 7.9인 흰자(3)의 PH농도는 1∼3일 내에 급격히 증가하여 수 일내에 PH농도가 9까지 도달하며, 대부분의 상업적 계란(1)은 PH농도가 8이상인데, 선별, 포장, 출하 및 유통시의 흰자(3)의 PH농도는 8.0 이상인 반면에 노른자(4)는 이산화탄소를 배출하지 않아 PH농도는 6 전후에서 크게 변화를 하지 않는다.

현재 대부분의 계란(1)이 등급제나 국가의 엄격한 품질검사 및 소비자의 신선한 계란의 선호경향을 반영하여 산란 후 짧은 시간에 선별 또는 포장하여 유통하는 실정이므로 F4, F5 및 F6은 흰자(3)의 PH농도를 8로 한 살균의 조건이어서 소비나 식품안전성 측면에서 바람직 할 것이며, 만약 집하장 및 가공시설에서 장기 보관하여 흰자(3)의 PH농도가 9에 도달한 5LOG 수준의 살균처리는 F7까지 그 살균의 범위가(온도 및 시간) 확대될 수 있으나, 그 이상의 경우 즉, PH 9이상의 경우는 노른자(4)의 살균조건이 흰자(3)의 살균조건을 자동으로 충족시킨다.

즉, 흰자(3)가 PH농도 9를 초과 시 그 수준이하의 (PH9이상의 흰자 살균) 계란(1)은 전술한 바, 의도적이지 않는 한 동일 수준의 노른자(4)의 살균은 자동적으로 그 수준의 흰자(3)의 살균을 충족시킨다. 즉, F7은 실질적인 흰자(3)의 최저 (가장 약한 범위의)살균 범위이다.

도1의 살균 수준별 온도와 그 온도에서의 살균 필요시간의 궤적은 (F1,F2....F7), 현재 국내 및 해외에서 액상 계란에 상업화되고 있고, 또한 적용되고 있는 기준들, D치(일정온도에서 미생물을 가열했을 때, 그 생잔 수를 1/10으로 감소시키기 위해 필요한 시간), Z치(D치의 10배 변화에 대한 온도변화)및 살균 이론을 근거로 실험을 통한 자료를 신뢰수준 95%에서 ( p〈0.05 ) SAS 소프트웨어 패키지(SAS Software package)를 사용하여 얻은 것이며, 이 온도와 시간의 궤적을 살균의 기준으로 한다.

살균의 검증은 SE를 인위적으로 계란에 주입 후 살균 처리 한 후, LB배지 (LB agar), SCP 및 람바크 한천배지 (Rambach agar) 에서 각각 37도로 24시간, 한편 BPW(Buffered peptone water), SCP 및 람바크 한천배지 (Rambach agar)에서 각각 37도로 24시간 2가지 방식으로 각각 살균 처리 한 시험 계란을 배양 한 후 SE에 특이적으로 존재하는 유전자부위중 spvA의 프라이머(프라이머 1: 5' -CAGACATTATCAGTCTTCAGG- 3', 프라이머 2: 5' -CAGGTTCGTGCCATTGTCAA- 3')를 유전자 증폭하는 양성시료 PCR 검증을 하였다.

[살균 온도범위]

식란을 가열물질을 이용하여 가열 살균시, 가열온도의 제한을 받게 되는데, 흰자(3)와 노른자(4)가 각각 61 ±1도 및 65 ±1도를 전후하여 응고가 시작된다. 상기 흰자(3)가 살균 계획온도 범위 내인 54∼59.5℃에 도달하기 위해서는 계란(1)이 최소한 그 온도 이상의 가열물질에 직·간접적인 접촉이 필요한데, 59.5℃ 이상에서는 난각(2) 근처의 흰자(3)가 응고되는 비율이 급격히 높아지게 되고, 또한 살균과정을 단축하기 위해서는 초기 고온(60℃ 이상)의 가열물질에서 살균 처리할 필요가 있는데, 이 경우에도 난각(2) 근처의 흰자(3)의 응고현상, 흰자(3)와 노른자(4)의 기능손상과 난각(2)의 파손현상이 급격히 높아지기 때문에 살균온도의 범위는 59.5℃ 이하로 제한하도록 한다.

이 때, 살균을 낮은 온도에서 하는 경우에는 처리시간이 길어져 생산 효율성이 저하되며, 난각(2)파손은 개선되나 겔화현상(약한 응고현상으로 흰자(3)가 응고되지는 않지만 액체에서 고체로 이행되는 초기단계로, 기포성 등의 기능손상이 증가하는 현상)이 발생하는 문제점이 있으며, 이러한 현상은 흰자(3)의 온도가 54℃ 전후에서 194분 이상 경과시에 발생하는 비율이 높아진다.

54℃에서 노른자(4)를 12LOG 수준에서 살균 처리시 살균 처리시간이 약 194분 정도 소요되고, 노른자(4)가 이 계획온도까지 도달하는 시간을 고려시, 최소 194분 이상이 소요된다. 즉, 흰자(3)와 노른자(4)가 최소한 54℃ 이상의 온도에서 194분 이상 있게 되면, 흰자(3)의 겔화현상이 급격히 증가하며, 계란(1)의 상태에따라 차이가 있으나, 약 30%를 초과하여 발생하기 때문에 본 발명에 의한 살균의 온도범위는 54∼59.5℃로 설정하도록 한다.

더 범위를 좁히면, 가능한 살균 온도로서는 상기 59.5도 이하 54도 이상이되 흰자 및 노른자의 응고, 기능 손상 최소화, 흰자의 겔화 현상, 난각의 파손을 고려 시 58.5도 이하 55도 이상에서 살균 처리하는 것이 바람직하다. 더욱더 범위를 줄여 말하면, 가장 바람직한 온도의 범위는 56.5±1도이다.

[시간범위]

살균 처리시간의 범위에 있어, 최단시간의 경우 살균수준을 5LOG로 하고, 흰자(3)의 PH농도를 9로 하고, 노른자(4) 및 흰자(3)의 최저온도가 각각 59.5℃에 도달 한 후 본 발명에 의한 최소 3지점 이상을 측정한 흰자(3) 및 노른자(4)의 최소 3지점 이상의 각각 최저온도가 이 최저온도를 이탈하지 않도록 온도를 조정할 때, 노른자(4)는 이 계획온도 도달 후 4.56분, 흰자(3)는 0.46분 후에 살균이 완료된다.

마찬가지로 최장시간의 경우 살균수준을 12LOG로 하고, 흰자(3)의 PH농도를 8로 하고, 노른자(4) 및 흰자(3)의 최저온도가 각각 54℃에 도달 한 후 본 발명에 의한 최소 3지점 이상을 측정한 흰자(3) 및 노른자(4)의 최소 3지점 이상의 각각 최저온도가 이 최저온도를 이탈하지 않도록 온도를 조정할 때, 노른자(4)는 이 계획온도 도달 후 194분, 흰자(3)는 46.1분 후에 살균처리가 완료된다.

상기의 최저온도는 살균 처리시 각 시간에서의 최저온도이며, 냉각과정에서의 계획온도 유지시간을 포함하는데, 살균시간의 범위는 흰자(3)와 노른자(4)가 동시에 충족되는 범위 인, 59.5℃에서 최저 5LOG 수준시 살균 처리시간은 4.56분이 되고, 54℃에서 최고 12LOG 수준시 살균 처리시간은 194분이 되며, 이 시간은 계획온도 도달 후 실제 살균 소요시간이다.

[온도 및 시간범위]

살균의 온도와 시간의 범위를 살펴보면, 온도는 54 ∼ 59.5℃이며, 시간은 상기 온도범위에서 흰자(3)와 노른자(4)의 살균을 동시에 충족시키는 4.56 ∼ 194분이며, F1 아래와 F3 위의 영역에 해당하는 시간과 온도의 집합이 노른자(4)에 대한 살균의 범위가 되며, F4 아래와 F7 위의 영역에 해당하는 시간과 온도의 집합이 흰자(3)에 대한 살균의 범위가 되는데, 단 산란 직후 농장에서 바로 살균 처리시에는 흰자(3)의 살균범위가 LOG(시간;분) = 13.82085 - 0.2246819 * T(온도;섭씨)을 만족하는 시간과 온도의 궤적까지 확장된다.

이 때, 살균 처리 준비과정과 계획온도 도달까지의 시간 및 냉각 혹은 코팅까지를 포함하는 전체 살균처리 소요시간은 더 길어지게 되며, 그 시간의 범위는 계란(1)의 상태인 크기, 저장온도, PH농도와 가열물질 및 가열방식에 따라 달라질 것이다.

도2는 본 발명에 적용되는 계란(1)의 최저온도를 측정하는 지점을 도시한 예시도이다.

본 발명에 의한 계란(1)의 살균에 있어서, 가장 핵심적인 부분은 계란(1)내의 최저온도를 측정하고, 그 온도를 일정 살균수준에 이르도록 시간을 유지해야 하는데, 상기 계란(1)의 흰자(3)와 노른자(4)는 물적 특성으로 인해 온도차가 발생하며, 또한 각각의 경우에도 지점별로 온도차가 발생하기 때문에 상기 최저온도를 정확하게 측정하지 못하면, 계란(1)의 일부만 살균이 되는 문제점이 있어 본 발명에서는 계란(1)의 지점별로 최저온도를 측정할 수 있는 방법을 제시한다.

본 발명에서 제시하는 최저온도는 노른자(4)와 흰자(3)의 각각 최소한 3곳 이상의 온도 중 가장 낮은 온도를 말하는 것으로, 상기 최저온도의 측정 지점은 임의의 지점이 아닌 살균 처리시에 기실(air cell)이 있는 계란(1)의 둥근부위의 위치가 상, 하 또는 수평방향을 향함에 관계없이, 도시된 바와 같이 흰자(3)에서 난각(2)과 노른자(4)를 외접하는 임의의 구(球)들 중 가장 큰 구를 선택한 후, 그 구의 중심을 Wm, 노른자(4)의 중심을 Ym이라고 하고, 상기 Wm과 Ym을 직선으로 연결 및 양방향으로 연장하여 그 직선상에서 노른자(4)에 가장 근접한 흰자(3)의 지점을 Wi, 그 직선상에서 난각(2)에 가장 근접한 흰자(3)의 지점을 Wo라고 하고, 상기 직선상에서 Wi와 가장 근접한 노른자(4)의 지점을 Yo, 상기 Yo와 Ym의 중간지점을 Yi라고 가정할 때, 상기 각각의 Ym, Yo, Yi와 Wm, Wo, Wi는 계란(1)의 살균시 최저온도를 측정하는 기준 지점으로 설정된다.

또한, Ym을 기준으로 상기 직선의 연장선상에서 Yi와 Yo에 대칭되는 지점을 각각 Yii, Yoo라고 하고, 난각(2)과 노른자(4)를 외접하는 구(球)들 중 가장 작은 구를 선택한 후, 그 구의 중심을 Wmm, 노른자(4)의 중심을 Ym이라 하고, 상기 Wmm과 Ym을 직선으로 연결 및 양방향으로 연장하여 그 직선상에서 노른자(4)에 가장 근접한 흰자(3)의 지점을 Wii, 그 직선상에서 난각(2)에 가장 근접한 흰자(3)의 지점을 Woo라고 가정할 때, 상기 Ym, Yoo, Yii 및 Wmm, Woo, Wii는 계란(1)의 살균시최저온도를 측정하는 기준지점으로 설정된다. 단, 상기 구는 기실과 어느 한 점도 공유하지 않는다.

살균과정을 통해 노른자(4)는 Ym, Yo, Yi, 흰자(3)는 Wm, Wo, Wi 중에서 단일 최저 또는 복수 최저온도가 되지만, 일단 어느 노른자(4)나 흰자(3)의 한 지점이 동일온도에서 정체하거나 하강할 경우에는 그렇지 않는 것이 일반적이므로, 그 순간 이후의 최저온도는 노른자(4)의 경우 Ym, Yo, Yoo, Yi, Yii, 흰자(3)의 경우 Wm, Wmm, Wo, Woo, Wi, Wii 중에서 온도가 제일 낮은 지점이 단일 또는 복수의 최저온도가 되는 것이다.

최저온도 지점으로서 3곳 이상을 측정할 경우, 최저온도에 해당하는 지점을 측정하는 조건을 살펴보면, 아래와 같다.

상기 Wo에 해당하는 지점을 W1이라 하고, Ym방향으로 갈수록 W2, W3, W4,‥‥Wm, Wm+1, Wm+2,‥‥Wi라고 하고, 상기 Woo에 해당하는 지점을 W11이라 하고, Ym방향으로 갈수록 W22, W33, W44,‥‥Wmm, Wmm+1, Wmm+2,‥‥Wii라고 하고, 또한 상기 Yo에 해당하는 지점을 Y1라고 하고, Ym방향으로 갈수록 Y2, Y3, Y4‥‥Yi, Yi+1, Yi+2,‥‥Ym이라 하고, 상기 Yoo에 해당하는 지점을 Y11이라 하고, Ym방향으로 갈수록 Y22, Y33, Y44‥‥Yii, Yii+1, Yii+2,‥‥Ym이라고 가정하면, 이 모든 지점 중 최저온도를 그 시점의 흰자(3)와 노른자(4)에 대한 최저온도로 한다.

즉, 아래의 TLw와 TLy가 흰자(3)와 노른자(4)의 최저온도가 되며, 단일 또는 복수지점의 온도가 될 수 있다.

TLw(t)=MIN T(t)(W1,W2,…Wm,Wm+1,Wm+2,…Wi,…W11,W22…Wmm+1,Wmm+2…,Wii)

TLy(t)=MIN T(t)(Y1,Y2,…Yi,Yi+1,…Y11,Y22,…Yii+1,Yii+2,…Ym)

*TLw는 살균처리 개시 후 종료까지 어느 시점의 흰자(3)의 최저온도이다.

*TLy는 살균처리 개시 후 종료까지 어느 시점의 노른자(4)의 최저온도이다.

*MIN T(t)는 t초에서 최저온도이다.

*여기서 t는 시간으로서, 단위는 초(second)(0 < t ≤11,640)

냉각과정 까지를 포함한 살균 처리과정을 통해 아래의 조건을 충족시키는 최저온도와 시간 집합 중에서 원하는 살균수준의 온도 및 시간에서 살균하되, 살균 계획온도 도달시점에서의 흰자(3)와 노른자(4)의 살균 처리 계획온도는 각각 그 이후 어느 시점의 어느 다른 지점의 흰자(3) 및 노른자(4)의 최저온도보다 낮지 않아야 하며, 흰자(3)는 도1의 F4와 F7의 범위 내에서, 노른자(4)는 F1과 F3의 범위 내에서 이 계획온도가 의도하는 수준에서 필요한 살균처리 시간을 유지하도록 해야 한다,

즉, 아래의 조건들을 동시에 충족해야 한다.

1)Twp(tw)≤MIN T(tw+k1)(W1,W2,…Wm,Wm+1,Wm+2,…Wi…W11,W22…Wmm+1,Wmm+2…,Wii)

2)Typ(ty)≤MIN T(ty+k2)(Y1,Y2,…Yi,Yi+1,…Y11,Y22,…Yii+1,Yii+2,…Ym)

3)살균처리 종료 시점에서 k1-tw 및 k2-ty는 도1에서 의도하는 수준의 살균에 해당하는 살균 계획온도에서 각각 흰자(3) 및 노른자(4)의 필요 살균 시간보다 커야 한다.(단, 0 ≤k1 ≤11,640 , 0 ≤k2 ≤11,640이며, k1, k2는 초단위이다.)

*Twp는 흰자(3)의 살균 계획온도이다.

*tw는 흰자(3)의 살균 계획온도 범위 내의 진입 후, 살균 처리 개시시의 시간(초)

*k1는 흰자(3)의 살균 계획온도 범위 내의 진입 후, 살균 완료 이전까지의 경과시간(초)

*MIN T(tw+k1)는 흰자(3)의 살균 계획온도 범위 내의 진입 후 종료시 까지의 각 시점에서의 흰자(3)의 최저온도

*Typ는 노른자(4)의 살균 계획온도이다.

*ty는 노른자(4)의 살균 계획온도 범위 내의 진입 후, 살균 처리 개시시의 시간(초)

*k2는 노른자(4)의 살균 계획온도 범위 내의 진입 후, 살균 완료 이전까지의 경과시간(초)

*MIN T(ty+k2)는 노른자(4)의 살균 계획온도 범위 내의 진입 후 종료까지의 각 시점에서의 노른자(4)의 최저온도

이상과 같이 본 발명에 의한 계란(1)의 살균은 최저온도를 기준으로 해야 하는데, 계란(1)에 가열물질을 통해 가열, 이동 및 냉각을 하여 살균처리를 할 때, 어느 시점 및 어느 지점의 온도를 기준으로 살균하느냐에 따라 그 살균결과가 달라지므로, 살균 처리과정을 통한 각 시점의 최저온도를 기준으로 하고, 그 최저온도 측정 지점을 설정하도록 해야 한다.

즉, 가능한 많은 지점을 측정하여 그 중 최소값의 온도를 살균 처리 기준으로 해야 하며, 최소한 흰자(3) 및 노른자(4) 각각 3지점 이상을 측정하여 그 중 최소온도를 살균 처리의 기준 온도로 설정해야 하는데, 아래에서는 본 발명에 적용되는 다양한 실시례를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

[살균 처리과정]

살균 처리과정은 1개의 가열물질로 계획온도 도달시, 가열물질의 온도를 조정하여 흰자(3)와 노른자(4)의 최저온도가 각각 계획온도 또는 그 이상의 온도에서 살균 필요시간 동안 유지되도록 처리하거나 코팅 등 부가적인 과정을 추가하거나 연속작업에 의한 작업성을 올리기 위해 2개 이상의 동일온도 또는 온도가 다른 여러 개의 가열물질을 사용할 수 있으며, 온도가 다른 2개 이상의 가열물질을 사용하는 경우, 흰자(3)와 노른자(4)의 기능손상이나 응고의 최소화를 위해 나중의 가열물질의 온도를 앞의 가열물질의 온도보다 낮게 유지하는 것이 바람직하다.

이 때, 최종의 가열물질은 흰자(3)와 노른자(4)를 계획온도에서 요구하는 살균수준의 시간을 충족시키도록 가열물질의 온도를 조정하거나 유지할 수 있어야 하는데, 이는 최종 가열물질에서 냉각과정의 살균 지속시간을 뺀 살균 필요시간을 충족시켜야 하기 때문이며, 흰자(3)나 노른자(4)의 기능손상을 위해 낮은 온도가 유리하기 때문이다.

식란상태의 계란을 살균함에 있어, 노른자(4)가 살균 계획온도에 도달 이전 및 살균이 완료되기 전에 흰자(3)가 응고되거나 기능 손상의 우려가 있는데,이 경우 가열물질을 2개 이상을 사용하거나 동일 가열 물질 내에서 온도 조정 또는 이탈 및 재 진입이 바람직한데, 이 때 난각(2) 근처의 흰자(3)가 급격히 온도를 잃게 되어 응고방지에는 효과적이지만 계획온도 아래로의 이탈이 없도록 주의해야 한다.

특히, 살균 계획온도에 조기 도달을 위하여 온도가 높은 1차 가열물질을 사용하거나 파란(실금)을 최소화하기 위하여 가열물질과 처음 가열물질에 접하는 계란(1)과 그 물질의 온도차이를 좁히는 예열과정을 추가하거나 처리 도중 코팅 등의 과정을 추가하는 경우에는 반드시 2개 이상의 가열물질의 사용과 계란(1)의 이동이 요구된다. 이 경우에도 반드시 이동 중에 계란(1) 내부의 어느 지점의 온도가 살균 계획 온도 아래로 이탈하지 않도록 해야 한다.

흰자(3)의 기능손실을 최소화하기 위해서는 가열물질의 종류, 수 및 방식에 무관하게 1차적으로 높은 온도의 가열물질을 통해 계획온도에 진입시킨 후, 더 낮은 2차, 3차 가열물질로 그 온도를 유지시켜 살균처리를 종료하는 것이 바람직하며, 본 발명에 의한 계란(1)의 살균 처리는 계란(1)의 흰자(3)와 노른자(4)의 최저온도가 F1∼F7의 범위 내에서 의도하는 수준의 살균을 충족시키도록 살균 계획온도와 그 온도 이상에서 살균 필요시간을 유지하도록 하는 것이며, 변수는 오직 흰자(3)와 노른자(4)의 전 살균 처리 과정을 통한 최저온도와 그 온도 유지시간이다.

따라서 어느 시점에 어느 지점의 어느 온도를 기준으로 살균하느냐에 따라 그 살균결과가 달라지며, 심한 경우에는 노른자(4)가 살균되어도 흰자(3)가 살균되지 않을 수 있고, 노른자(4) 중심이 살균되어도 노른자(4) 일부가 살균되지 않을 수 있는데, 이러한 문제점은 살균처리 과정을 통한 각 시점의 최저 온도를 기준으로 하고 그 최저온도 측정 지점 설정을 하지 않으면 해결 될 수 없다.

이를 위해 노른자(4) 및 흰자(3)의 가능한 많은 지점의 온도를 측정하여 살균처리의 기준으로 해야할 필요성이 있는데, 가능한 많은 지점을 측정하여 그 중 최소값의 온도를 살균 처리 기준으로 해야하며, 도2의 원칙에 의한 최소한 흰자(3) 및 노른자(4) 각각 3지점 이상을 측정하여 그 중 최소 온도를 살균 처리의 기준 온도로 해야한다.

만약 그 온도가 최저 온도가 아니라면 실제 최저 온도의 지점 또는 다른 지점이 살균되지 않을 수 있으며, 가열 물질의 온도를 고정 시켰을 경우에도 흰자(3) 및 노른자(4)의 온도는 시간에따라서 다르다. 다음은 그 한 사례를 보여주는 것으로서, 온도 측정은 온도 감지 바늘 부착 방수 디지털 전자 온도계를 사용했으며, 감지 바늘이 난각 통과 부분은 실리콘계 접착제를 사용하여 밀봉하였다.

도3은 가열 후 시간에 따른 흰자(3)와 노른자(4)의 온도변화를 도시한 그래프로서, 상온 25℃에서 보관한 60g 갈색 계란(1)(흰자의 PH농도는 8)을 57.5℃의 물에서 가열하여 흰자(3)와 노른자(4)의 각각 3지점의 온도변화를 1분 간격으로 도시한 그래프이고, Wi=W3, Wo=W1, Wm=W2, Yi=Y2, Yo=Y1, Ym=Y3이다.

본 실험예에 의한 가열 후 시간에 따른 흰자(3)와 노른자(4)의 온도변화에 대한 데이터 분석테이블은 표1을 참조한다.

온도(T)분(t)	흰자(White)	노른자(Yolk)
	Wo	Wm	Wi	Yo	Yi	Ym
1	46.5	42.6	39.2	35.8	34.0	31.0
2	51.3	47.1	43.6	42.0	39.2	33.8
3	53.3	50.2	47.1	45.2	42.8	37.4
4	54.4	51.8	49.2	47.9	45.3	40.5
5	55.1	53.2	50.8	49.7	47.3	43.1
6	55.6	53.8	52.0	51.0	49.0	45.2
7	56.1	54.5	53.2	52.0	50.2	47.0
8	56.3	55.1	53.9	53.0	51.2	48.6
9	56.6	55.2	54.3	53.6	52.1	49.9
10	56.7	55.6	54.8	54.1	52.8	51.0
11	56.9	55.7	55.1	54.7	53.5	51.9
12	57.0	56.1	55.4	55.1	54.0	52.9
13	57.2	56.2	56.0	55.5	54.6	53.5
14	57.3	56.3	56.4	55.8	55.0	54.2
15	57.3	56.3	56.5	56.1	55.4	54.6
16	57.4	56.4	56.6	56.3	55.7	55.0
17	57.4	56.6	56.7	56.4	55.9	55.3
18	57.4	56.7	56.9	56.7	56.1	55.6
19	57.5	56.7	57.0	56.7	56.3	55.8
20	57.5	56.8	57.1	56.8	56.4	56.1
21	57.5	56.8	57.2	56.9	56.5	56.2
22	57.5	56.9	57.3	57.1	56.6	56.4
23	57.5	57.0	57.4	57.1	56.8	56.5
24	57.5	57.1	57.5	57.1	56.9	56.6
25	57.5	57.2	57.6	57.2	56.9	56.7
26	57.5	57.2	57.7	57.2	57.0	56.8
27	57.5	57.2	57.7	57.2	57.0	56.9
28	57.5	57.3	57.7	57.3	57.1	57.0
29	57.5	57.3	57.7	57.3	57.1	57.0
30	57.5	57.3	57.7	57.3	57.2	57.0
31	57.5	57.4	57.7	57.4	57.2	57.1
32	57.5	57.3	57.8	57.4	57.2	57.1
33	57.5	57.3	57.8	57.4	57.3	57.1
34	57.5	57.4	57.7	57.4	57.3	57.2
35	57.5	57.3	57.8	57.5	57.3	57.2
36	57.5	57.4	57.7	57.5	57.3	57.2
37	57.5	57.4	57.7	57.5	57.3	57.2
38	57.6	57.4	57.7	57.5	57.4	57.2
39	57.6	57.4	57.8	57.5	57.4	57.3
40	57.6	57.4	57.8	57.5	57.4	57.3
41	57.5	57.4	57.8	57.5	57.4	57.3
42	57.5	57.4	57.7	57.6	57.4	57.3
43	57.5	57.4	57.7	57.6	57.4	57.3
44	57.5	57.4	57.7	57.6	57.5	57.3
45	57.6	57.4	57.8	57.6	57.5	57.4
46	57.6	57.4	57.8	57.6	57.5	57.4

상기 노른자(4)의 경우 살균 가능범위 진입(54℃)이 4분이나 차이가 나고, 한 지점이 살균범위 온도 내에 도달 후, 각 지점의 온도 차이가 3.1℃ 까지 나는데, 만약 가열물질에서 가열 개시 12분 후 Yi 지점에서 온도 54℃를 살균 계획온도로 계획하고, 상기 온도에 도달하도록 온도를 조정하여 유지하게 되면, Ym 지점은 살균되지 않게 된다.

상기 흰자(3)의 경우 동일 온도 54℃의 도달시간은 측정지점에 따라 5분 이상의 차이가 나며, 한 지점이 살균범위 온도 내에 도달 후, 각 지점의 온도 차이가 5.2℃까지 나는데, 만약 가열개시 후 7분 경 Wm 지점의 온도 54.5℃를 살균 계획온도로 하고, 가열물질의 온도 조정으로 상기 온도를 유지하게 되면, Wi는 살균되지 않게 된다.

도3에 도시된 바와 같이 시간이 지남에 따라 각 지점의 온도가 변하고, 그 변화는 높고 낮은 순서가 일정하지 않고 바뀌는 것을 알 수 있으며, 시간이 지남에 따라 오히려 가열물질에서 먼 Wi가 Wm이나 Wo보다 높고, 노른자(4)도 흰자(3)보다 온도가 높은 경우가 발생하는데, 이는 난각(2), 흰자막, 노른자막 등의 존재로 인한 단열현상과 관련된 노른자(4) 및 흰자(3)의 열 응축현상으로 보이고, 지점에 따라 노른자(4)의 온도가 흰자(3) 온도보다 높거나 내부 흰자(3)의 온도가 외부 흰자 온도보다 더 높은 경우도 발생하기 때문에 계란(1)의 내부가 완전하게 살균되기 위해서는 살균의 기준은 전 살균 처리 과정을 통한 최저온도이며, 상기 최저온도는 살균 개시 후 살균 종료시까지 다른 지점의 최소온도보다 낮지 않아야 한다.

도4는 냉각시 시간에 따른 노른자(4)의 온도변화를 도시한 그래프로서, 상온25℃에서 보관한 60g의 갈색 계란(1)을 57.5℃의 물속에서 가열시킨 경우로, 물속에서 가열 개시 후 44.7분 시점에서 가열물질인 물에서 이탈하여 그 이후 25℃인 대기상태에서 냉각할 때의 노른자(4) 온도변화를 30초 간격으로 보여주는 것이다.

만약 57℃를 살균 계획온도로 하였다면, 노른자(4)의 최저온도 지점인 Ym이 28분 30초에 계획온도에 도달하여 5LOG 수준의 살균을 계획시, 살균 처리 요구시간 16.7분을 지속하여 가열물질 접촉 후 45.2분(냉각과정 포함)에 처리가 완료되며(이 경우 가열물질 이탈 후 0.5분 후에 냉각과정 중 살균이 완료된다), 냉각과정에서도 노른자(4)의 최저온도가 30초 이상 57℃에 있으므로 이 시간을 포함해야 한다는 것이며, 실제 가열물질에서의 가열시간을 약30초 줄일 수 있다는 것이다.

만약, 57℃를 살균 계획온도로 하고, 가열물질의 온도를 계획온도 도달 즉시 조정하여 이 계획온도 57℃ 또는 그 온도 근처에서 Yi, Yo, Ym의 온도를 유지시켰을 경우, 냉각과정에서는 Ym과 Yo간에 온도의 역전이 발생하고, 계획온도 57℃ 유지시간도 오히려 Ym이 Yo보다 60초까지 더 길어지는데, 이 경우 가열물질의 가열이나 온도 조정방식이 Ym과 Yo의 계획온도 57℃ 도달시간 차이를 60초 미만으로 할 경우, 노른자(4)의 중심부가 살균이 되어도 노른자(4)의 중심부 이외가 살균되지 않을 수도 있다.

상기의 경우 만약 44분에 가열물질에서 이탈하여 냉각시 노른자(4) 중심부(Ym)는 냉각시에 57℃ 이상으로 유지시간이 1.5분이 소요되어 살균처리 필요 처리시간 16.7(44-28.5+1.5=17)분을 충족시키지만 외부(Yo)는 냉각시에 57℃ 이상으로 유지시간이 0.5분이 소요되어 살균처리 필요 유지시간 16.7분을 충족시키지못하여 살균이 아니될 수도 있으므로 냉각과정 포함 처리시간 및 최저온도 개념이 필요하며, 이러한 냉각과정 현상은 필수적이고 상기 현상은 정도의 차이는 있으나 반드시 발생하며, 계획온도 설정에 따라 미살균 가능범위는 더 커질 수 있다.

도5는 가열물질 이동시 시간에 따른 노른자(4)의 온도변화를 도시한 그래프로서, 상온 25℃에서 보관한 60g의 갈색 계란(1)이 59℃인 1차 가열물질에 의해 노른자(4)의 최저온도가 57.5℃에 도달할 때 이탈하여 57.5℃ 제2의 가열 처리물질로의 이동을 한 경우로 그 이동 중에 필연적인 대기 중에서 노출이 1분간 있었으며, 매 30초마다 그 온도를 측정한 것이다.

아직 살균이 완료된 시점이 아닌 경우로(살균 완료 후이면 이동이 불필요), 만약 살균 계획온도를 56℃로 하면, Ym과 Yi는 살균이 계획온도 내에서 계속 진행 중이지만 Yo는 이미 그 범위를 이탈하게 되어 살균되지 않을 수도 있으며, 56.5℃를 그 온도로 하면, Yi와 Yo는 이미 계획온도를 이탈하게 되어 살균되지 않을 수도 있지만 Ym은 그렇지 않다.

이러한 더 낮은 온도의 가열물질로의 이동이나 동일 가열물질 내에서의 계획온도 도달시에 온도의 하강을 통한 살균 처리방식은 효율적이고 필요한 경우이므로 이러한 경우 노른자(4)의 중심부가 살균되었다 하더라도 다른 부분의 살균을 충족시키지 않을 수 있으며, 상기의 경우는 일예로서 2개 이상의 가열물질이나 한 가열물질도 동일온도로 살균 처리하지 않는 한 또한 가열물질에서 이탈과 재진입 반복이 필요한 경우(코팅 등의 추가 처리과정 결합시) 정도의 차이는 있으나 반드시 발생한다.

따라서, 시간별 최저온도 개념이 필요한 것이다.

도6은 시간에 따른 노른자(4) 및 흰자(3)의 최저온도 변화를 도시한 그래프로서, 흰자 PH 8인 갈색계란 60g(살균처리 직전의 흰자와 노른자의 최저온도가 각각 24.1℃ 및 24.4℃)을 58.5℃의 제1 가열물질에서 노른자(4)의 최저온도가 상승하여 57℃ 전후에 도달할 때 이탈하여 대기 중에 노출시켜 가열물질의 온도가 57.5℃인 제2의 가열물질로의 이동을 보여주는 것으로, 매 1분마다 흰자(3) 및 노른자(4)의 최저온도를 보여주는 것이다.

만약, 살균 계획온도를 54℃로 하면, 흰자(3) 및 노른자(4)의 살균조건을 모두 충족시킬 수 있지만 살균 계획온도를 55℃로 하는 경우에는 흰자(3)의 살균조건은 충족이 되지 않으며, 살균 계획온도를 56℃로 하는 경우에는 흰자(3) 및 노른자(4)가 이미 최저 요구온도를 이탈했기 때문에 살균조건을 모두 충족시키지 못하게 된다.

통상적으로 노른자(4)의 살균이 흰자(3)의 살균조건을 대부분 충족시키지만 상기의 경우에는 항상 그렇지만은 않다는 것을 보여주는 것이며, 동일온도의 가열물질 내에서 코팅목적으로 가열물질을 이탈, 재진입의 과정을 반복시에도 정도의 차이는 있지만 이와 비슷한 현상 즉, 노른자(4)는 계획온도 내에 있으나 흰자(3)는 이탈을 할 수 있다는 것을 알 수 있다.

따라서, 흰자(3) 및 노른자(4)의 각 시점에서의 최저온도 개념이 필요하다.

[살균처리의 일예]

섭씨 5℃에서 냉장보관한 흰자 PH 8의 60g 이사브라운 품종의 갈색계란의9LOG 수준의 살균과정의 일예를 보면, 섭씨 26℃, 습도 63%의 대기 중에서 30분 노출 후 58.5℃의 물을 가열물질로 하고, ±0.1℃까지 온도 조절 가능한 물을 가열물질로 하는 수조에 투입시, 흰자(3)와 노른자(4)의 최저온도는 18.1 및 17.4℃이고, 계획온도를 58℃로 설정하며, 노른자(4)의 최저온도가 이 온도에 도달시 동일수조 내에서 이 최저온도를 유지하도록 가열물질의 온도를 조정한다.

흰자(3)의 최저온도는 가열물질에 투입 후, 31.5분이 지나 58℃에 도달 후 필요 처리시간 4.4분을 포함하여 35.9분에 살균이 종료되고, 노른자(4)의 최저온도는 가열물질에 투입 후, 37.8분이 지나 58℃에 도달 후 필요 처리시간 17.7분을 포함하여 55.5분에 살균이 종료되는데, 이 때 가열물질 이탈 후 냉각시의 58℃ 이상 정체시간 0.5분을 포함한 55.5분 이며, 처리 후 계란(1)의 상태는 흰자에 약한 구름이 낀 것 같은 상태이다.

즉, 가열물질로부터 이탈 후, 살균 지속시간 0.5분을 고려하여 55분에 가열물질에서 이탈시킴으로써 살균이 종료된다.

상기의 경우에는 수조간의 이동이나 코팅 등 추가 처리를 살균처리 도중에 하기 위하여 계란(1)이 가열 물질로부터의 이탈이나 재진입없이 흰자(3)나 노른자(4)의 최저온도가 살균 계획온도 도달 후에 계속 그 이상의 온도를 유지한 경우이다. 즉, 최저온도 이탈이 없는 경우이고, 단지 냉각과정에서 노른자(4)의 최저온도 지점변화와 그 온도유지 시간차이만 있는 경우인데, 만약 다음 가열물질로의 이동이나 급격한 가열온도의 하강시에는 반드시 흰자(3) 및 노른자(4)의 최저온도가 계획된 온도를 이탈하지 않도록 해야 하며, 또한 최저온도 지점변화와 이에의한 최저온도가 살균처리 유지시간을 충족시키도록 해야 한다.

살균처리 시간은 노른자(4)의 최저온도가 58℃에서 9LOG 수준의 살균을 요구하는 시간을 만족시키는 17.7분으로 시간은 가열물질이나 그 방식에 무관하게 동일하며, 다만 위의 경우 살균 처리과정에 소요되는 전체시간은 55.5분이고, 동일 계획온도에서도 살균시, 가열물질, 가열방식 및 계란(1)의 성질에 따라 살균처리에 소요되는 전체시간은 다르며, 같은 수준의 살균에서도 그 설정 계획온도에 따라 실제 살균 처리시간은 동일하나 전체 소요 살균과정의 시간은 상기에 언급한 바와 같이 살균환경에 따라 상이하다.

[살균여부 검증의 일예]

표2는 상온 25±2℃에서 보관한 60g의 갈색계란이며, 흰자(3)의 PH농도 8인 60개의 계란(1)에 SE(Salmonella Enteritidis)를 100,000 CFU/㎖씩 흰자(3)와 노른자(4)의 Wm과 Ym 지점을 중심점으로 주입한 후, 가열물질의 온도가 57.5℃이고, 그 가열물질에 계란(1)이 초기 접촉시 흰자(3)와 노른자(4)의 최저온도가 각각 31.3 및 30.4℃인 실험대상 60개의 시험계란을 각 12개씩 5군으로 나누어 살균 처리시간을 군별로 60초씩 차이를 두고, 살균 계획온도를 56℃로 5LOG수준의 살균을 한 후, LB배지, SCP 및 람바크 한천배지에서 각각 37℃로 24시간 계란(1)을 배양한 후, SE에 특이적으로 존재하는 유전자부위중 spvA의 프라이머(프라이머 1: 5' -CAGACATTATCAGTCTTCAGG- 3', 프라이머 2: 5' -CAGGTTCGTGCCATTGTCAA- 3')를 유전자 증폭하는 양성시료 PCR로 살균여부를 검증한 결과이다.(상기의 경우 5LOG 살균을 위해 냉각과정까지 포함한 노른자(4) 및 흰자(3)의 최저온도가 56℃ 이상에서 최소 각각 28분 및 7.6분 이상 머물러야 하는데, 이 실험에서 노른자(4) 및 흰자(3)의 최저온도가 56℃에 도달시점은 가열물질에 투입한 후, 12.6분 및 19.8분이고, 계획온도 도달 후 상기 온도를 유지하도록 한다.)

56도유지시간	SE(Salmonella Enteritidis) 검출 양성 계란 수	SE(Salmonella Enteritidis) 미검출 음성 계란 수
	흰자	노른자	흰자	노른자
7분	2/12	12/12	10/12	0/12
8분	0/12	12/12	12/12	0/12
26분	0/12	2/12	12/12	10/12
27분	0/12	1/12	12/12	11/12
28분	0/12	0/12	12/12	12/12

상기의 경우 계란(1)의 가열물질로 물을 이용하여 동일 가열물질에서 노른자(4)의 최저온도가 계획온도를 유지하도록 가열물질의 온도를 조정한 경우인데, 흰자(3)와 노른자(4)의 최저온도가 살균의 기준을 충족시키는 것이 가장 중요하므로 가열물질의 종류나 그 가열방식은 달리할 수 있으며, 급격한 가열물질의 온도하강 또는 온도가 틀리거나 같은 2개 이상의 가열물질에서 다음 가열물질로의 이동시, 그 이동 중 흰자(3)나 노른자(4) 또는 그 일부가 계획온도 이탈시 그 부분은 살균이 아니될 수도 있으므로 반드시 최저온도가 계획온도 내에 머물도록 해야 한다.

[파란]

살균을 함에 있어 문제가 되는 부분 중 하나는 식란 가열시 난각(2)의 파손문제인데, 상기의 파손현상은 산란일령, 사료 섭취량, 계사내의 온도 및 가열시 계란(1)과 가열물질의 온도 차이에 많은 영향을 받게 되며, 강제 환우를 한 닭이 낳은 계란(1)은 54∼59.5℃ 까지 가열을 위해서는 최소한 그 이상의 가열물질에 직·간접적인 가열방식이 필요한데, 이러한 경우에도 50%까지도 난각(2)이 깨어지게 되어 강제 환우를 닭이 낳은 계란은 본 발명의 범위에서 제외한다.

상기와 같은 계란(1)의 살균시 계란(1)의 난각(2)상에 발생하는 가느다란 실금인 파란의 문제를 최소화하기 위해서는 가능한 살균 처리 과정에서 계란(1)의 온도와 가열물질의 온도차이를 좁히는 것이 바람직하며, 살균 처리 전 과정에 가열물질에 의한 예열과정을 두어서 해결하는 것이 계란(1) 난각(2) 파란 최소화를 위해 바람직하다.

즉, 계란(1)의 초기 온도와 가열물질의 온도 차이가 22℃를 초과시, 난각(2)의 파손이 많이 발생하므로 그 차이를 22℃ 이내로 하는 것이 바람직하며, 이를 위해 가열물질의 점차적인 온도 상승 또는 별도의 가열물질을 통한 온도차이를 줄이는 예열과정을 활용하는 것이 바람직하며, 또는 계란(1)난각에 묻은 오물, 계분 제거 및 계란(1)내부 온도 상승을 위해 세척기 활용도 한 방안이 될 것이다.

[대상계란]

현재 계란의 생산 유통은 대부분의 국가에서 크게 난각 색, 중량 및 보관 온도에 따라 구분되어 생산 유통되고 있는데, 난각 색으로는 백색 및 갈색이 거의 대부분이고, 중량은 무게 차이에 따라 6-7등급(한 등급의 무게 차이가 보통 5에서 8g임)으로 구분되어 포장 유통되고 있다. 보관 유통방식에 따라 상온 유통과 냉장 유통(섭씨7.2도 이하 더 바람직한 온도는 5도 이하보관)으로 나누어지며, 백색 계란과 갈색 계란의 그 구조 및 성분상의 특성에는 차이가 없다고 밝혀져 있다. 따라서 본 발명의 범위는 흰자(3)와 노른자(4)의 최저온도를 기준으로 도1에서 요구하는 온도와 그 온도 유지 시간을 충족시키는 것이므로 이러한 난각 색, 중량 및 계란의보관 온도에 영향을 받지 않고 동일하게 적용된다.

단, 살균 처리시간은 똑 같으나 중량이 높을수록 그리고 가열 물질 접촉개시 시 계란의 온도가 낮을수록 살균 가능 온도 범위 진입 시간이 길어지고 아울러 전체 살균 소요 과정 시간도 길어진다. 냉장 계란은 상온 보관 계란보다 전체 살균처리 시간이 길고, 또한 냉장 계란은 같은 온도의 가열 물질에 접촉시 상온 계란보다 난각의 파손 비율이 높아진다. 냉장 보관 계란과 상온 보관 계란의 전체 소요 시간 차이는, 중량, 보관 온도의 차이, 가열 물질의 온도 및 그 방식에 따라 다르지만 가열 물질의 온도가 낮을 수록 살균 가능 온도 진입 시간이 길어지며 전체 소요 시간도 길어진다.

중량이 클 수록 살균 가능 온도 도달 시간이 길어지고, 총 소요시간도 길어지며, 가열 물질에서 더 오래 접촉하므로 흰자(3)나 노른자(4)의 기능 손상 위험이 높아지므로 이를 최소화하는 온도와 시간 선택이 필요하다. 특히 냉장 계란의 살균은 더 세밀한 온도와 시간 선택과 통제가 필요한데, 현대의 대부분의 계란 선별기가 중량을 ±0.1gram 까지 세분하여 1g 단위로 중량을 선별 구분까지 가능하므로 살균 시 이를 이용하여 계란간의 중량 차이를 최소화하는 것이 바람직하다.

[양산]

실제 상업적인 살균 계란 양산 생산 시에는 냉각 과정까지 포함하여 계획된 가열 물질 종류와 수, 그 온도, 가열 물질내에서의 이동 시점 및 소요 시간, 가열 방식 등을 똑같이 하여 충분한 반복 실험을 통하여 얻은 자료를 근거로 실제 양산에 적용시킨다. 즉 노른자와 흰자의 최저온도를 시간별로 측정하여 그 최저 온도가 계획된 살균 온도 도달 시점 및 그 온도에서 의도하는 살균 수준의 시간을 유지하도록 각 과정의 시간과 절차를 설정하여 양산 생산 시 적용시키며, 살균 후 살균의 검증 및 정기적이고 반복적인 측정을 통해 흰자나 노른자의 기능 저하나 응고 현상이 없도록 온도와 시간의 수치를 수정해 오차를 최소화하는 피드백(feedback: 조사의 결과를 이용하여 검증)도 필요하다.

살균 검증 뿐 아니라 흰자나 노른자의 품질을 대표적으로 나타내는 호우유니트(Haugh Unit), 난황지수(Yolk Index) 및 감량 현상 등의 품질 측정도 정기적으로 함이 바람직하며, 단, 살균 처리 계란은 되도록 그 품종, 계군(Flock), 산란 후 경과 일 및 흰자의 PH농도 등이 같아야 하고 그 중량의 차이도 최소화 해야하며, 총 처리 계란의 평균 중량에서 대개±7%를 초과하지 않는 것이 바람직하며, 동일 계군의 동일 중량 및 산란일의 계란을 같이 살균 처리함이 이상적이다.

[난각의 살균]

난각(2)에도 살모넬라 및 병원성 세균이 많이 감염되는데, 흰자(3)나 노른자(4)에 전달된 열은 난각(2)을 통해서 전달되고, 난각(2)이 받은 열량은 흰자(3)나 노른자(4) 보다 많으며, 열을 통하여 살모넬라를 살균하므로 흰자(3) 및 노른자(4)의 살균충족은 난각(2)의 살균도 충족시키며, 또한 유사한 병원성 세균의 살균효과도 기대할 수 있다.

[가열물질 성격 및 방식]

인체에 해롭지 아니한 1개 또는 다수의 가열 물질을 사용하여 계란을 가열하되, 그 가열 방식이나 가열 물질의 수와 성격을 상관하지 않으며, 가열 물질과 방식은 계란에 고르게 열을 전달 할 수 있어야 하고, 그 가열 물질자체의 온도 및 흰자와 노른자의 온도를 섭씨 ±0.1도 까지 조절 가능해야 하며, 그 가열 물질의 온도를 조정함에 있어, 계란에 직접 또는 간접적으로, 연속적 또는 간헐적으로 계란에 열을 전달함을 포함한다.

결론적으로 본 발명 및 살균의 핵심은 가열 물질의 온도, 종류 및 방식과 계란의 내부 온도는 별개라는 것이며, 오직 계란의 흰자와 노른자의 최저 온도를 살균의 기준으로 한다.

가열물질은 물질의 성격상 기체보다 액체가 열 전달 및 흡수가 우월하기 때문에 용이성과 경제성을 고려하여 액체 즉, 물, 기름, 오일, 소금물 등이 바람직하며, 열 전달효율을 높이거나 계란(1) 전부위에 가열을 균일하게 하기 위해서 표면활성제 등 화학적 혼합물을 사용하거나 가열물질과 계란(1)간의 열 전달 사각 지역을 최소화하고 열 전달 효율을 높이기 위해 가열 물질과 다른 매체를 추가 활용 하거나 또는 계란(1)을 가열물질 내에서 회전을 시킬 수 있는데, 그 매체로서는 고체, 액체 또는 기체가 사용될 수 있다.

가열물질을 물로 하여 계란(1) 및 물 상호간에 전혀 회전이나 마찰없이 계란(1)이 물속에서 가열될 때보다 계란(1)이 회전을 할 경우 약 5% 정도 시간적인 측면에서 가열효과를 높일 수 있으며, 그 방식에 있어서는 계란(1)이 최소 1회 이상 회전을 하여야 하며, 만약 1회전을 하지 못하는 좁은 거리에서 왕복 회전시(13에서 19㎝ 미만) 난각(2)에 가장 가까운 계란(1) 흰자(3)에 실같은 흰자(3)의 응고현상이 발생할 수 있다.

또한, 계란(1)을 고체로 고정시켜 가열물질 내에서 회전 또는 왕복 운동시킬 경우 가열 사각지대를 초래할 수 있으며, 열 전도율 차이에 의해 부분적인 흰자(3)의 응고현상이 발생되는데, 가열물질이나 가열방식에 무관하게 가열물질과 계란(1) 사이에 전체적으로 균일한 열 전달이 이루어져야 하며, 이를 위해 가열물질과 계란(1) 난각(2) 사이에 열 전달 사각지대를 최소화 해야 한다.

이상과 같이 본 발명에 의한 살균처리시, 반드시 필요하지 않으나 살균 및 생산성, 품질 향상을 위해 추가적으로 바람직한 과정을 살펴보면 다음과 같다.

[예열과정]

예열과정의 주 목적은 난각(2)의 파손 최소화를 위하여 냉장 또는 상온 보관온도의 계란(1)에 대해 예열과정을 통해 난각(2)과 가열물질과의 접촉시 그 온도차이를 줄여 난각(2)의 파손을 최소화하는 것이며, 또한 계획온도 진입시간 개선효과인데, 그 목적상 가열물질과 난각(2)의 온도 차이는 22℃ 이내로 하는 것이 바람직하다.

작업시간 개선을 위하여 비교적 높은 온도의 가열물질로 초기에 계란(1)을 가열하는 방법을 추가할 수 있는데, 계란(1)의 상태에 따라 다르나, 보통 가열물질의 온도가 60∼65℃ 사이의 온도에서 가열시간은 3.5∼8분 이내로 하는 것이 바람직하다. 이는 난각(2) 근처의 흰자(3)가 급격히 응고되거나 난각(2)의 파손이 급증 하기 때문이며, 이 방법은 살균 계획온도 도달시간을 개선시키나 난각(2) 파손이 크게 증가하므로 이전 조치로서 실금란 등 파란을 선별, 제거하는 기능의 추가가 필요하다.

[파란 최소화와 세척]

세척 과정의 필요성은 계란의 파란 및 난각의 오물질 사전 제거 및 최소화인데, 난각은 가열물질에 초기 진입 시(가열 물질의 온도가 보통 54℃ 이상이므로) 조그마한 실금(Crack)이 있어도 반드시 그 깨어진 부분이 확장되어 가열 물질이 침투하여 식품으로서 사용이 불가하므로 사전에 예열 과정을 통하여 온도를 높혀 계란이 가열물질 접촉 시 가열물질의 온도와 난각의 온도를 좁혀 주는 것이 필요하며, 그 온도 차이가 22℃ 이상이면 난각 파손이 높아지므로 22℃ 이내로 좁혀 줌이 바람직하다.

그렇다 할지라도 현대의 많은 살균 처리 대상 계란이 케이지라는 자동화 사육 시설에서 생산되고 케이지 구조상 최소한의 실금(crack)이 발생됨으로 더 바람직한 것은 검란시설의 활용으로(광선을 계란 아래에서 비추어 오물, 계분 및 피가 묻은 계란과 실금이 간 계란을 제거 하는 기능)부적합한 계란을 제거하는 것이 바람직하다. 현재 상업적으로도 실금란을 자동으로 파악하여 별도로 분리하고 있으므로 이 기능의 사용도 바람직하고, 또한 현대식 가열, 브러싱 및 고압 누즐 분사 기능의 세척기를 활용 시 상기 실금과 오물 문제 해결에 효과적이다.

계란은 A 형 케이지(계분 제거 벨트가 없는 사육 시설)에서는 계분이 계란에 묻는 것이 필연적이고, 또한 직립식 케이지(계분 제거 벨트가 장착된 닭 사육 시설로서 계분이 아래 층의 계란에 파급 불가 한 시설)에서도 최소한의 계분이 계란에 산란 시 묻는 것은 필연적이므로, 살균 처리 이전 이 계분의 제거가 또한 필요하다. 세척기를 사용하여 계분을 제거한 후 살균 처리하여 가열 물질의 오염 방지 및다음 처리 계란에 오물질 파급 최소화가 바람직하다

[세척]

진입 계란(1)보다 세척수의 온도가 11℃ 이상 높아야 하고, 세척수의 PH농도를 10.8 이상으로 하고, 4시간 작업 후, 세척수를 교체하여 세척시 세균의 수평 감염이나 오염을 방지하도록 해야 하며, 보통 세척수는 44℃ 이상의 온도를 유지하는 것이 이상적이다. 세척시에 브러싱으로 난각(2) 표면의 이물질이나 계분을 제거하는 기능이 있어 살균처리 이전에 세척기를 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 살균처리 전, 세척하는 경우에는 이물질이나 계분의 제거 뿐만 아니라 실금이 형성된 계란(1)이 세척 도중이나 세척 후 그 실금의 틈이 확장되어 세척기 내에서 분해 파괴되거나 또는 파란이나 실금현상이 확대되어 세척 후 육안 선별제거가 가능하여 살균시의 문제점인 난각(2)의 파손을 최소화할 수 있으며, 세척과정에서도 61℃ 전후의 물로 세척 종료과정에서 린스를 할 경우, 계란(1)내부의 온도를 7℃까지 온도를 올릴 수 있고, 세척 도중 정도가 심한 파란은 아예 브러싱과 고압 노즐 분사로 제거되어 , 계획온도 조기 달성 및 난각(2) 파손을 최소화할 수 있다.

[냉각]

살균처리 도중 또는 그 이후 대기 중의 자연냉각 또는 냉각물질에 의한 강제냉각이 필요한데, 냉각과정 중 최적 계란품질 유지와 생존한 살모넬라균의 성장을 최소화 하기 위해서 37±3℃에서 최소한 머무르고, 5℃ 이하의 온도에 조기 도달하여 상기 온도에서 보관되게 유지해야 한다.

기체 또는 대기 중에서 자연 냉각을 할 경우 처리 방식에 따라 차이가 있으나, 가장 보편적으로 사용되는 플라스틱이나 종이 30개 포장 난좌에 수직 방향으로 누적적으로 쌓은 후 냉각 시, 단열과 보온 현상으로 계란(1)의 위치에 따라 큰 냉각 온도 및 시간 차이가 나고 난좌와 쌓인 계란(1)이 냉각 매체인 공기의 이동을 제약하여 많은 시간이 소요되며, 계란(1)의 수와 냉각 환경에 따라 다르나 보통 30개들이 난좌에 쌓아서 냉각시 30℃ 미만으로 계란(1) 내부의 온도를 내리는데 만 최소 2 시간이 소요된다.

또한 냉장 시설에 의해 계란(1) 보관에 최적으로 알려진 섭씨 5℃ 이하의 온도에 도달하기 위해 최소 6시간에서 수일 이 소요되며, 만약의 경우 살모넬라 생존 시 그 성장 문제를 발생시키게 되므로 5℃ 이하의 기체나 액체에 의한 강제 냉각에 의한 냉각 시간 단축과 최적 보관 온도 조기 도달이 바람직하며, 냉각 시에는 계란(1)이 단열 현상이 없거나 냉각 물질과 계란(1)과의 상호 마찰 및 이동이 제한되지 않는 냉각 방식이 바람직하다.

이 경우 냉각 물질의 온도를 5℃로 하였을 경우 30분 이내에 계란(1) 내부의 온도를 22℃ 까지 내릴 수 있어 품질 저하나 살모넬라 번식 문제를 최소화 할 수 있지만, 이 경우에도 26℃ 대기에서 냉각 시에는 37℃ 미만으로 온도를 내리는 경우에만 30분 이상 소요되고, 냉각 과정에서 중요시해야 하는 사항은 냉각 물질의 온도 뿐 아니라 냉각 물질과 계란(1)의 이동, 마찰 등 냉각 방식에 따라 계란(1)의 냉각이 크게 좌우된다는 것이다.

[코팅]

가열 물질로서는 물 또는 물을 주성분으로 한 소금물 등의 액체가 그 취급 편리성과 안전성의 이유로 사용될 수 있는데, 이 경우에 계란(1)이 그 고유의 외부 병원균을 차단하기 위해 난각(2) 표면에 가지고 있는 큐티클(Cuticle)이 물이나 액체에 용해되어 살균 후 다시 살모넬라 및 병원성 세균에 감염될 가능성이 높아지게 되고, 난각(2)에 산란 시부터 있으나 세척 또는 액체에 접촉 할 경우 큐티클이 계란(1) 난각(2)에서 이탈되어 세균의 침입에 취약하게 되며, 이는 계란(1) 품질 및 안전성을 위협한다.

따라서 액체 특히 물에서 살균처리 했을 경우 이 기능을 대체 보완하여 외부의 세균으로부터 제 2차 감염을 막아주는 코팅이 바람직하며, 상기의 재감염 방지를 위하여 큐티클질의 대용으로서 광유(Mineral oil) 또는 식용 오일로 난각(2)을 도포 또는 코팅하는 것이 바람직하며, 살균 후의 코팅은 세균 재감염 예방 뿐만 아니라, 계란(1)의 보관성도 높여주므로, 이 코팅과정은 반드시 필요하지는 않으나 그 처리가 바람직하며 처리는 살균 중 또는 포장 이전에 한다.

[포장]

살균 처리 후 출하 전에 포장이 필요한데 포장 방법은 현대의 포장기가 중량 별로 6,8,10,12,15,18,20,24,30 및36 개 단위로 자동 포장 가능하여 이 시설을 활용할 수 있으며, 그 포장 재질로는 재활용 또는 세척/살균 후 재사용 가능한 종이, 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 플라스틱을 사용 할 수 있다. 세균의 재감염을 막기 위하여 밀봉 가능한 재질을 사용할 수 있으나, 이 경우 공기의 밀폐로 계란의 호흡을 방해하여 신선도 유지에는 불리하다.

종이 재질은 수분의 흡수가 좋아 유리하나 계란 내부가 훤히 보이는 PE, PS 및PET 재질에 비해서 시각적인 상품성 홍보에는 취약하다. 포장 단위나 그 재질의 선택은 시장의 상황에 좌우된다고 볼 수 있다. 상기 포장이나 오일 코팅 과정 이전에 계란을 건조시키는 것이 필요하다.

[일반 계란과 살균 계란의 생산 유통과정 및 차이]

일반적으로 계란의 생산 유통은 크게 두 가지로,

(1)농장에서 직접 포장까지 하는 경우 즉, 인라인 자동화 경우, 산란→수거, 집란 →세척 및 코팅(또는 미 세척, 미 코팅)→검란→중량별 선별→포장→보관→품질 검사→출고의 과정을 거치거나

(2)유통 시설이나, 집하장 시설을 이용하는 경우, 산란→집란 및 수거(대개 30개 씩 미 선별 포장)→집하장 이동→선별, 세척시설에 투입→세척 및 코팅(또는 미 세척, 미 코팅)→검란→중량별 선별→포장→보관→품질 검사→출고의 과정을 거치게된다.

살균 계란의 처리 과정은 후자의 경우와 비교 시 살균 처리 시 중량에 의한 살균 처리의 정확성을 위해 가능한 최소 범위로 처리 대상 계란을 세분한(같은 중량, 동일 일령 ,동일 계군 등)선별이 우선적으로 필요하고(이는 현대의 많은 기계들이 이 기능을 가지고 있고 실제로 국내 뿐 아니라 해외에서도 많이 상용화 되어있다), 세척은 이 이전 단계에 처리가 바람직하고(처리 제외 대상 계란 선 제거 목적), 코팅은 살균 처리 후 또는 처리 과정 중에 한다. 이미 중량별 선별이 된 상태이므로 출하 이전 10,12,15,18,20,30개 등의 단순 포장 과정만이 필요하다.

포장은 세균의 재감염을 막을 수 있는 포장이 바람직하며, 농장에서 집하장 또는 처리 시설까지의 계란 이동에 사용한 난좌는 사용 후 폐기 또는 세척 , 살균 처리 후 재 사용하는 것이 바람직하다. 전자의 경우는 집란 수거 후 살균 처리이전 세척 기능 추가와 세분화된 중량 선별이 필요 하다(보통 계사별로 집란을 하므로 동일 계군, 동일 일령 조건은 이미 충족 된 상태). 이 양자 모두의 경우 시설의 재배치가 필요하다. 즉, 세척 선별 이 후 살균 과정 추가와 무선별 단순 포장 기능 추가 (또는 기존 선별 포장기 중복 사용)가 필요하다.

일반적인 살균 처리 과정은 계란의 수거→1차 검란(등외란, 오란, 실금란등)→세척(실금란, 오물질 제거)→세분화 선별(동일 계군, 일령, 중량 등)→사전 예열(또는 생략)→2차 검란 및 파란 등 등외란 제거→살균 처리→오일 코팅(또는 생략) →냉각 →무작위 살균 처리 결과 검증→포장→보관→품질 검사→출하의 과정을 거치며, 상기 과정의 중복, 순서의 전 후 바뀜 및 일부 과정의 생략이 있을 수 있다.

상기와 같이 본 발명에 의해 계란을 살균하는 경우, 일반계란과의 차이를 살펴보면 다음과 같다.

도7abc는 본 발명에 의해 살균처리된 계란과 일반계란과의 경과일에 따른 상태변화를 도시한 그래프로서, 호우유니트(Haugh Unit), 중량감소의 변화 및 요크 하이트(Yolk Height)를 경과일에 따라 비교분석한 것인데, 상기 호우유니트(Haugh Unit)는 계란(1)의 내부 품질 특히 흰자의 품질을 측정하는 대표적인 기준이며, 요크 하이트(yolk Height)는 노른자(4)의 품질을 측정하는 기준이며, 통상적으로 계란(1)은 중량을 기준으로 포장 판매되고 있어 시간이 지남에 따라 중량이 줄어 포장에 표기된 기준치를 벗어나는 경우가 발생하므로 중량감소의 변화도 비교한다.

살균 계란은 살균하지 않은 계란과 외관 및 육안 비교 시 난각이 있는 상태에서는 육안으로 그 차이를 구별하기 힘든다, 그러나, 난각을 깨어 흰자와 노른자를 보면 살균 계란의 경우 유리등의 투시가 가능한 평면이나, 투명하거나 밝은 평면의 물체에 얻어놓고 자세히 보면 흰자에 약한 안개 또는 구름이 낀 것같이 보여 일반 계란과 차이가 있으며, 노른자는 일반 계란과 비교해 보면 살균 계란이 노른자가 조금 팽창되어 크게 보인다.

본 실험예에 의한 살균처리된 계란과 일반계란과의 경과일에 따른 상태변화에 대한 비교를 보여주며, 그래프상의 PC(Pasteurized and cold storage)는 살균처리 후 냉장보관(5℃)한 계란이며, NC(Not pasteurized and cold storage)는 살균 미처리 후 냉장보관(5℃)한 계란이며, PR(Pasteurized and Room temperature)은 살균처리 후 상온 보관(24∼26℃)한 계란이며, NR(Not pasteurized and Room temperature)은 살균 미처리 후 상온 보관(24∼26℃)한 계란이다.

호우유니트(Haugh Unit)측정은 전자식 자동 측정기(EGG MULTI Tester : EMT-5200, Robotmation Co.,Ltd,Japan)와 수동방식[micrometer calipers와 공식을 이용 측정; 요크 하이트(yolk Height)=mm; 호우유니트(Haugh Unit)=100 log(Albumen height-1.7 계란중량^0.37+7.6)]을 병행하고, 흰자 PH농도 8, 중량 60∼70g의 이사브라운 갈색란을 (1) 살균처리 및 코팅 후 냉장(섭씨 5℃) 보관, (2) 살균처리 및 코팅 후 상온 보관(25±2℃ 전후), (3) 미살균 처리 후 냉장 보관, (4) 미살균 처리 후 상온 보관한 4분류의 샘플을 각각 180개씩 1, 5, 10, 20, 30 및 60일 경과 후 각각 호우유니트(Haugh Unit), 요크 하이트(Yolk Height) 및 중량의 평균값을 측정 비교한 것이다.

가열 물질로 물을 사용하여 살균 처리하거나 세척을 한 경우 큐티클이 손실되어 외부 병원균으로부터 감염 최소화를 위해 코팅을 하는 것이 보편적이고 이상적이므로 살균 후 코팅을 하였으며 코팅제로서는 광유(Mineral oil)를 사용하였다.호우유니트(Haugh Unit)에 의한 계란 내부의 품질 기준은 국내의 계란 품질 등급 안, 미국 USDA(농무부), 일본 및 유럽에서 기준들이 거의 일치하는 바, 최상위 등급(Grade AA >72 Haugh units) 그 다음 등급 (Grade A 60-72 Haugh units ) 그리고 최저 범위 등급(Grade B < 60 Haugh units)이다.

상기 호우유니트(Haugh Unit)를 기준으로 비교시, 특히 상온 보관의 경우 60일 보관한 살균계란이 60일이 경과 해도 호우유니트(Haugh Unit) 60이상을 유지하며 미살균 계란 5일 수치와 비슷하고, 10일 수치보다 높아 월등히 호우유니트(Haugh Unit) 측면에서 품질이 뛰어나며, 냉장보관에서도 시간이 지날수록 차이가 심해지며, 60일 경과시 3% 이상 수치차이가 나며, 살균처리후 상온보관 계란도 미살균 처리한 냉장보관 계란과 비교시 호우유니트(Haugh Unit) 측면에서는 거의 비슷한 수치를 보여 주는 것으로 보아 살균 계란은 호우유니트(Haugh Unit) 측면에서 평가한 계란의 내부 특히 흰자의 품질개선 효과가 있다. 특히 등급 차이에 의해 판매 가격의 차이가 있는 유통 체계에서는 높은 등급에 의한 수익성 개선 효과를 기대 할 수 있다

노른자(4)의 품질을 주로 평가할 수 있는 요크 하이트(Yolk Height)도 살균 계란이 미살균 처리 계란보다 냉장 및 상온보관에 관계없이 수치가 높으며, 시간이 지날수록 차이가 커지며, 상온에서 60일 보관시 그 수치차이가 60%까지 나며, 오히려 상온보관 살균계란이 냉장보관 미살균 계란보다 수치가 더 높은 것을 알 수 있다.

계란판매가 대부분 그 중량을 기준으로 포장 판매되므로 중량변화도 큰 의미가 있는 것으로, 보관온도에 무관하게 살균계란이 미 살균 계란보다 중량 감소현상이 적으며, 보관온도에 무관하게 시간이 지날수록 살균계란과 미살균계란에 중량 감소수치 차이가 커지고, 상온에서 60일 보관시, 7배 이상 중량 감소차이가 나타나며, 냉장에서도 살균계란이 미살균 계란보다 30% 이상 중량 감소 개선효과가 있다.

이상과 같이 살균계란은 식품 안전성 확보라는 효과와 더불어 흰자 및 노른자의 내부품질 뿐만 아니라 중량감소 문제를 개선시켜 저장성 개선효과가 있으며, 이는 수급 불안정시 급격한 계란가격의 변동에 탄력적으로 대응하여 수익성 개선 및 안정화 효과도 기대할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시례 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.

본 발명은 계란에 서식하면서 인체에 식중독을 일으키는 살모넬라균을 살균함에 있어 흰자와 노른자를 독립적으로 동시에 살균하되, 전 살균과정을 통하여, 계란내부의 지점별에 따른 최저온도를 측정하여 5∼12LOG의 살균수준 범위안에서원하는 살균 수준에 해당하는 살균이 달성 되도록 상기 최저온도를 원하는 (계획된)수준에서 필요한 시간동안 그 최저온도를 유지시켜 살균이 이루어지도록 함으로써, 계란내부의 살모넬라균을 살균되게 하여 식품으로서의 안전성을 높이고, 흰자와 노른자의 내부품질 및 중량감소 문제를 개선하여, 저장성 개선에 의한 수급 대처를 용이하게 하며 아울러 품질 개선에 의한 수익성을 증진시키며, 나아가 상기와 같은 방식을 통한 계란의 살균을 통해 소비자에게 안전한 계란 및 상기 계란을 사용하는 식품의 안전성 ,다양성 및 폭을 넓혀 국민건강을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 가열수단을 이용하여 난각이 있는 상태의 계란을 살균 처리하는 방법에 있어서,

   난각과 노른자를 외접하는 구(球)들 중 가장 큰 구와 가장 작은 구의 중심점과 노른자의 중심점을 직선으로 연결하여 가상의 연장선을 만들고,

   상기 연장선상에서 노른자에 가장 근접한 흰자의 두 지점, 상기 난각에 가장 근접한 흰자의 두 지점 및 상기 두 구의 중심점을 설정하여 흰자의 온도 측정지점을 설정하고 이 흰자의 온도 측정지점에서 측정한 온도 중 가장 낮은 온도를 갖는 지점을 흰자의 최저 온도 지점으로 선정하고,

   상기 연장선상에서 노른자에 가장 근접한 흰자의 두 지점에 대해 가장 근접한 노른자의 두 지점, 이들 노른자의 두 지점 과 노른자의 중심점사이에 두 개의 중간지점, 및 노른자의 중심점을 노른자의 온도 측정지점을 설정하고, 이 노른자의 온도 측정지점에서 측정한 온도 중 가장 낮은 온도를 갖는 지점을 노른자의 최저 온도 지점으로 선정하고,

   상기 최저 온도 지점의 온도를 살균 처리 온도로 유지하면서 살균 처리 온도 유지 시간동안 유지하여, 흰자와 노른자가 동시에 살균되도록 하는 난각이 있는 상태의 계란을 살균 처리하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 계란 내부의 최저 온도 지점의 온도가 54∼59.5℃ 범위인 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 계란 내부의 최저 온도 지점의 온도는 냉각 과정의 온도도 포함되는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 계란 내부의 최저 온도 지점의 온도는 가열수단에 포함된 가열매체 내로의 계란의 탈퇴 및 진입과정, 또는 대기를 포함한 가열매체간 계란의 이동 과정의 온도도 포함되는 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 가열수단은 동일 또는 상이한 적어도 하나 이상의 가열매체를 포함하는 적어도 하나 이상의 가열수단을 사용할 수 있는 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 살균 처리 온도 유지 시간은 4.56∼194분인 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 노른자와 흰자에 대한 살균수준은 계란 내부의 살모넬라균의 수준을 5LOG 내지 12LOG로 감소시키는 것인 방법.