회사소개       |       사업실적       |       제품소개       |       자료실       |       고객센터
  Home >  자료실 >  식품산업의 오존이용

  

            오존의 물에의 용해

  오존의 수중농도 Cw는, 시간 t의 함수로 다음과같은 항목에 관계하고 있다. 기포가 물과 접촉하는 곳에서 수중에 녹는 오존농도 C, 물과 접촉하는 기포내에 함유된 기체 혼합물중의 오존농도 Cs, 총 이동계수 K, 기포의 비교환면적을 a라고 하면, dCw/dt = Ka(C - Cw)로 표현된다. 용해가 평형에 달한 경우 기포와 접한 물의 피막 중에 있는 최대 오존농도 C는 포화농도 Cs와 같게 되는데, Cs는 기체농도 Cg와 다음의 관계이다. Cs = mCg(P/Po)m는 분배계수, Po는 대기압, P는 절대기체이다. 따라서 오존이 물에 용해하는 최대속도는 다음식으로 주어진다.
  dCw/dt = Ka(m(P/Po)Cg-Cw)에 따르고 오존이 물에 용해하는 속도는 다음에 의해 증가될 수 있다.기포중에 오존농도를 높이고, 기체-물 접촉의 비교환면적을 증가시키는 것, 즉, 임의 체적의 기체에 대한 총 표면적을 증가시키는 것이다. 이것은 기포의 직경을 가능한한 작게하여 확산시키면 좋다고 생각된다. 그러나 어떤 임의의 확산시스템은 기포의 직경을 고정하고, 농도 Cg를 높여 확산되는 기체 체적을 저하시키고, 따라서 총괄면적 a를 감소시키는 것이다 그렇기 때문에 최량의 농도 Cg가 존재하고, 그것을 넘는 오존 용해속도는 저하한다. 또 첫번째 방법은 압력 P를 증가시키는 것이다. 주입속도가 높을때, 또는 주입점이 깊을 때 용해속도는 크게된다. 개방된 실에서 오존함유 기체혼합물을 물의 매우 깊은 곳에 주입함으로써 기포-물 접촉시간이 길게되고, 기포중에 함유된 오존이 용해할 가능성이 크게된다. 보통의 공업적 확산 시스템으로 얻어진 기포는 특별한 순환설비가 없는 접촉조에서 20-30초밖에 체류하지않는다. 이상의 것으로 가능한 한 작은 기포를 만들고, 그 기포가 처리할 만한 액과 가능한 길게 접촉하고, 기체중의 오존농도가 위에서 말한 최량조건에 근접한 확산시스템을 사용하는 것이 좋다. 또한 분배계수 m은 수온의 함수로 변화하여, 10℃에서 0.37, 20℃에서 0.21, 30℃에서 0.14로 급속하게 저하하고, 저온일때 용해속도는 빠르다. 평형상태에서 수중에 용해 가능한 오존의 최대량은 압력, 온도 및 공기중의 오존농도의 함수로써 변화한다.
  접촉조 중에 오존을 함유한 기포가 체류하는 시간이 짧아 용해평형에 도달하는 것이 불가능하면, 상기의 이론치를 실제 공장에서 달성하는 것은 불가능하다. 용해평형에 이르는 것에는 보통 기체-물의 접촉시간이 30분은 필요하다

 

            오존수 제조장치

  오존의 개발 방법에는 무성방전식, 코로나 방전방식, 자외선 변조방식, 전해반응식, 전자빔 방식이 있는데 대표적인 3가지 방식에 대하여 설명한다.

>무성방전방식
  종래의 오존제조 방식은 공기혼합기체를 기포분출시켜 얻은 것으로 NOx등도 함유되어있고, 오존흡수율이 낮으며, 앙초산이 발생되는 결점이 있다. 용기, 포재의 고속살균에는 20-30ppm의 고농도가 필요한데 세라믹 오조나이저에 산소원료를 공급하면 3-7%의 순오존발생이 가능하다. 이들에 의해 10-20ppm의 고농도 오존수가 비교적 용이하게 얻어진다.최근 5-6사에서는 흡착분리법으로 공기에서 산소를 연속농축하는 발생원을 장착한 오존수제조장치가 시판되고 있다.

>자외선 변조방식
  자외선램프를 중심으로 공기가 유통하는 내관과 물이 유통하는 외관의 이중구조로 되어있는 경우가 많다. 내관을 통과한 공기는 자외선(파장 184.9nm)에 의해 산소(o2)가 오존(O3)로 변하고, 외관저부의 산기관에 의해 물에 녹이는 방법이다.오존은 비교적 물에 잘 녹아 들어가고자외선 램프는, 저온에서는 어떤 열을 발생하기 때문에 처리수중에 함유된 오염물의 종이 부착하여 빛을 통과시키지 않아 언제나 하부에 오존을 기포로 하여 발포하고 있는 램프의 표면은 비교적 오염이 적다.

>전해반응방식
  최근, 고농도의 오존을 발생시키는? 방법으로써, 순수를 이용한 전해방식이 많이 사용되어오고 있다. 통상 물을 전해하면 양극에서 산소가, 음극에서는 수소가 발생한다. 양극 : 2H2O-> O2+4H+ + 4e-, 음극 : 4H+ + 4e- -> 2H2, 이때 양극에는 반응의 평형전위는 1.23V이상의 전압을 통할 필요가 있다. 한편 오존발생반응은 양극에서 일어나지만 평형전위는 1.51V이므로 보통의 양극촉매와 전해질에서는 오존발생은 일으키지 않는 산소발생만이 생긴다. 다라서 오존의 발생을 촉진하고, 산소의 발생을 억제하는 것과 같은전해 촉매와 전해질의 선택이 필요하다.
양극 : 3H2O -> O3 +6H + 6e-
  이 이유는 고체분자 전해질 막 (불소계양이온 교환막)의 양면에 전극을 배치하고 양극측에 순수에 공급하는 고체 고분자 전해질 전해법을 이용하여 고농도 오존(약 14%)을 함유한 산소를 발생시킬 수 있는 기술이 개발되었다. 또 음극에서 발생하는 수소는 공기중의 산소와 전기화학적으로 반응시켜 물에 되돌림으로써 안전하게 처리할 수 있다.

 

            오존수의 이용

  오존수를 이용한 식품의 보존은 크게 2가지로 나눠진다. 하나는 침전법이고 또하나는 세정법이다(스프레이법). 오존수를 포장내에 넣은 오존 Bag법도 침지법의 일종이다.대두를 침지하는 경우, 여름에는 공장에서 미생물균수의 증식이 현저하게 나타난다. 이들 미생물은 대부분 공장으로부터 2차로 오염된 비감염성균이다. 오존수의 사용으로 이들 2차 오염균의 증식도 억제되리라 생각된다. 식품 원재료의 경우 1차 오염균은 내열성 아포균을 중심으로 살균이 비교적 어렵다. 그러나 2차 오염균은 비내열성균이 많기 때문에 오존수의 효과가 쉽게 나타나리라 생각된다.

 

 

 

 

대전광역시 유성구 테크노2로 187, A동 209호 (용산동, 미건테크노월드2차)
TEL:042-719-8811 FAX:042-932-8833 E-mail:ozonetech88@naver.com