Gas Absorption Potential of Oak Charcoal and Modelling for Practical Application

참숯의 가스 흡착능 분석 실험과 실용화 모델링

Absorption potential of oak charcoal was estimated using simulated static and dynamic systems to establish a model for practical application of the charcoal in modified atmosphere (MA) packaging and during the storage of 'Fuji' apples. Practical MA packaging was performed using $60{\mu}m$ PE film zipper bags in which five apples were placed. Absorption potential of oak charcoal was $58.4{\mu}L/100g$ charcoal for ethylene and 583 mg/100 g charcoal for carbon dioxide. Effects of enclosing a 100 g-charcoal packet inside a MA package seemed not to last long enough for quality maintenance of 'Fuji' apples stored at $0^{\circ}C$ for three months. During extended storage, ethylene and $CO_2$ levels were not significantly reduced by charcoal treatment. Nevertheless, absorption of carbon dioxide appeared to alleviate the incidence of $CO_2$-related internal browning disorder. Modelling study of practical storage and marketing procedure indicates that 0.19 kg charcoal/day is required to offset $CO_2$ production from 15 kg of apples at $0^{\circ}C$. The amount of charcoal should be increased to 3.10 kg/day if ethylene is a target gas. From the practical point of view, the results suggest that charcoal could be used only for small unit packages for a short period.

정적 상태 및 유동 상태 조건에서의 흡착 시스템을 모의하여 참나무 숯의 가스 흡착능을 평가하고, 모델링을 통하여 '후지' 사과의 modified atmosphere(MA) 포장 저장 및 유통기간 연장을 위한 숯의 실용화 가능성을 타진하였다. '후지' 사과의 MA 저장은 $60{\mu}m$ PE 필름 지퍼백에 과실 5개와 100g의 흡착소재를 같이 넣어 밀봉하고 3개월간 $0^{\circ}C$에서 수행하였다. 참나무 숯의 에틸렌에 대한 최대 가스 흡착능은 $58.4{\mu}L/100g$이었고 이산화탄소 흡착능은 583mg/100g인 것으로 조사되었다. 저장 '후지' 사과의 품질에 미치는 흡착제 처리 효과는 미미한 것으로 나타났으며 저장기간이 경과하면서 포장백 내 에틸렌 농도나 이산화탄소 농도 역시 처리간 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. 그러나 흡착제 처리는 이산화탄소 장해로 추정되는 내부갈변증상을 방지하는 효과를 보였다. 실용화를 위한 모델링 결과, 15kg 사과에서 발생하는 이산화탄소를 흡착하기 위해서는 1일 0.19kg의 숯이 필요하며 에틸렌 제거를 목적으로 할 경우에는 1일 3.10kg의 숯이 필요한 것으로 추산되었다. 이러한 결과를 종합해 볼 때, 숯을 이용한 이산화탄소와 에틸렌 흡착은 소단위 포장에서 단기간 유통 시에만 효과가 있을 것으로 보이며 상업적 규모의 장기 저장 시에는 실용성이 없는 것으로 판단되었다.