냉점과 CUT

왜 배우는가: 가열살균 공정을 설계할 때 식품의 어느 지점을 기준으로 살균 조건을 정할지 결정하는 개념이다. 통조림과 레토르트 식품처럼 밀봉 후 가열하는 포장식품의 안전과 품질을 함께 다루는 문제에서 자주 쓰인다.

출제 이력: 제131회 1교시 13번, 제125회 1교시 1번, 제113회 1교시 10번, 제99회 1교시 5번, 제98회 1교시 3번, 제89회 1교시 7번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

냉점은 가열 중 열이 가장 늦게 도달하는 지점이며, 살균은 이 지점이 설정 살균온도에 도달해야 성립한다. 냉점과 설정온도 도달시간(CUT)은 가열살균 공정을 설계할 때 함께 쓰는 개념이다. 살균 조건을 식품 전체가 아니라 가장 늦게 데워지는 한 지점에 맞춰 정하는 이유가 여기에 있다.

• 냉점(CP): 포장식품 내부에서 열이 가장 늦게 도달하는 위치이다.
• 최저가열영역(SHZ): 온도 상승이 가장 느린 영역이며 살균 설계의 기준으로 쓰인다.
• 설정온도 도달시간(CUT): 가열 시작부터 냉점이 살균온도에 도달할 때까지의 시간이다.
• 살균온도: 냉점이 목표 살균도를 얻도록 정한 설정 온도이다.
• 살균도(F값): 특정 기준온도에서 같은 살균 효과를 내는 가열시간이다.
• D값·Z값: 미생물의 내열성을 나타내는 두 지표이다.

2. 개념 풀이

살균은 냉점의 온도를 살균온도까지 올려야 성립한다. 냉점은 포장식품을 가열할 때 대류나 전도로 열이 가장 늦게 도달하는 지점이다. 살균 조작은 이 지점의 온도를 살균온도까지 올려 주어야 하므로 살균 공정의 중요한 기준이 된다. 식품 전체의 평균 온도나 표면 온도가 살균온도에 도달했다고 해서 살균이 완료되는 것은 아니다. 원리는 열전달 기구에 따라 달라진다. 고체식품이나 고점도 액상식품에서는 전도가 주된 열전달 기구이므로 냉점이 식품의 기하학적 중심에 위치한다. 반면 용기 안에서 대류가 일어나는 액상식품은 가열 시간에 따라 냉점이 이동할 수 있다. 이 경우에는 여러 소구역의 평균 F값을 비교하여 가장 낮은 값을 가진 영역을 최저가열영역으로 정한다. 설정온도 도달시간(CUT)은 가열 개시 시점부터 냉점의 온도가 살균온도에 도달할 때까지의 시간이다. CUT가 길면 살균온도에 도달하기 전까지 식품이 열에 노출되는 시간이 늘어나므로 전체 공정 시간과 열에 약한 성분의 손실이 함께 커진다. 따라서 열 전달 속도를 높여 CUT를 줄이는 것이 공정 설계의 목표 가운데 하나가 된다. 다만 CUT를 줄이더라도 냉점이 목표 살균도에 도달해야 하므로, CUT는 살균 충분성을 대신하는 지표가 아니다. CUT는 살균온도 도달 이전의 구간이므로, 살균 효과를 계산할 때는 살균온도 도달 후의 유지시간과 구분하여 본다. 살균도(F값)는 특정 기준온도에서 같은 살균 효과를 내는 가열시간을 분 단위로 환산한 값이다. 통조림 살균에서는 기준온도 121.1℃에서 환산한 F0값으로 표시하는 것이 일반적이다. D값은 일정한 온도에서 미생물 수가 10분의 1로 줄어드는 데 걸리는 시간이다. Z값은 D값이 10배 변하는 데 필요한 온도 차이이다. 두 값으로 온도와 시간의 관계를 정하고, 그 관계로부터 F값을 계산한다. 가열치사곡선은 가열온도와 치사시간의 관계를 반대수 그래프에 나타낸 직선이다. 온도가 높을수록 치사시간이 짧아지므로 고온에서 단시간 가열하는 방식이 저온에서 장시간 가열하는 방식보다 살균 효과가 크고 성분 변화가 적다. 완전 살멸은 불가능하므로 지표 세균의 포자 수가 10^-12 감소하는 시간을 가열치사시간으로 정한다. 이 기준은 살균 조건을 계산하는 출발점이 된다.