간소화된 유통기한 시험 방법 검토

유통기한이란 제품이 소비자에게 매력적인 상태를 유지하는 실질적인 기간을 의미하며, 소비자가 해당 제품을 구매하고 소비하고자 하는 기간을 포함합니다. 또한 유통기한은 제품이 안전하게 섭취될 수 있는 기간을 가리키기도 합니다. 유통기한이 만료되는 원인은 미생물 부패, 곰팡이, 유해 병원균의 증식 등이 있습니다.

유통기한에 영향을 미치는 요인

유통기한에는 여러 가지 요인이 영향을 미칩니다. 제품의 종류, 보관 방법, 그리고 제조 과정에서 어떻게 취급되느냐가 모두 유통기한에 영향을 줍니다. 유통기한은 제품의 품질과 안정성을 모두 의미합니다.

많은 제조업체들이 제품의 유통기한을 ‘최적 섭취 기한’이나 ‘소비 기한’으로 표기하지만, 이러한 용어들은 법적으로 규정된 바가 없습니다. 규정이 없음에도 불구하고, 많은 기업들은 소비자와 브랜드의 명성을 모두 보호하기 위해 제품의 유통기한을 결정할 때 신중하고 보수적인 입장을 취하려 노력합니다.

유통기한은 내인적 요인과 외인적 요인에 따라 달라집니다. 내인적 요인에는 수분 활성도, 매트릭스 유형, 제품 내부의 화학 반응, 제품 구조 및 원료가 포함됩니다. 유통기한에 영향을 미치는 외인적 요인으로는 저장 습도, 온도, 포장 및 산소 함량이 있습니다. 원료에 따라 외인적 요인에 노출되었을 때 발생하는 변질 양상이 서로 다릅니다.

적절한 수분 활성도 범위 내에서 제품의 유통기한은 품질과 직접적인 관련이 있습니다. 유통기한이 지난 제품은 맛이 떨어지거나 변질되거나 산화될 수 있습니다. 또한 수분 이동, 식감 저하, 영양소 손실 및/또는 산도 변화가 발생하여 맛에 영향을 미치고 이취를 유발할 수도 있습니다.

유통기한을 확인하는 방법

제조업체는 다양한 변수를 고려해야 하기 때문에 제품의 유통기한을 결정하는 것은 어려울 수 있습니다. 일부 기업은 유사한 제품을 기준으로 추측하거나 보수적인 비교를 하기도 합니다.

어떤 업체들은 제품을 보관해 두었다가 품질이나 안정성이 기준 미달이 될 때까지 기다리기도 하는데, 이때는 대개 비용이 많이 드는 관능 검사나 계측 검사를 활용합니다. 하지만 제품이 기준 미달 상태가 될 때까지 매우 오랜 시간을 기다려야 할 수도 있으므로, 이 방법은 그다지 효율적이지 않을 수 있습니다.

유통기한 시험을 효율적으로 단축하는 방법 중 하나는 시료에 높은 온도와 높은 수분 활성을 가하는 것입니다. 이러한 요인들은 잠재적인 변화를 가속화하여 유통기한을 단축함으로써 더 효율적인 관찰을 가능하게 합니다. 데이터를 확보한 후에는 그 결과를 일반화하여 정상적인 조건에서의 유통기한을 산정할 수 있습니다.

유통기한, 쉽게 이해하기

그러나 ‘유통기한 단순화(Shelf Life Simplified)’는 유통기한을 결정하기 위한 단계별 접근법입니다. 이 접근법은 발생 가능성이 가장 낮은 고장 유형을 배제하고 발생 가능성이 가장 높은 고장 유형에 집중함으로써, 미리 정해진 절차를 따릅니다.

가장 간단한 방법을 사용하여 고장 유형을 추적하면 제품이 언제 고장 나는지 파악할 수 있습니다. 또한 이 방법은 특정 고장 유형을 추적하는 데 드는 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 가속 수명 시험에 수반되는 어려움과 함정까지 고려할 수 있습니다.

유통기한 산정 절차의 간략한 내용은 다음과 같습니다:

1. 일반적인 보관 온도에서 제품의 예상 수분 활성도는 얼마입니까? 수분 활성도 측정기를 사용하여 이 값을 구하십시오.
2. 가장 가능성이 높은 고장 원인은 무엇인가? 수분 활성도 한계를 활용하면 가장 가능성이 높은 고장 원인을 파악할 수 있으며, 이를 통해 가장 유력한 후보들을 추려낼 수 있다.
3. 물놀이에 가장 적합한 수온 범위는 얼마인가요?
4. 어떤 포장이 가장 적합할까요?

수분 활성도가 0.85인 제품은 미생물 부패가 발생할 가능성이 높으며, 냉장 보관이 필요할 것으로 보입니다. 수분 활성도가 0.7~0.85인 제품은 미생물 부패와 화학적 불안정성의 위험이 있습니다. (화학적 불안정성이란 화학 반응이 가장 활발하게 일어나는 상태를 말하며, 이는 대개 맛과 향 모두에 영향을 미칩니다.) 수분 활성도가 0.4~0.7인 제품은 화학적 불안정성과 수분 이동으로 인해 품질 문제가 발생할 가능성이 가장 높습니다. (수분 이동은 다성분 스낵 제품에서 가장 흔히 발생합니다.) 수분 활성도가 0.2~0.4인 제품은 식감 변화, 화학적 불안정성 및 산도 변화의 위험이 있습니다.

쇼트브레드 쿠키 실험

쇼트브레드 쿠키의 수분 활성도는 0.4 이하로, 이는 이 제품의 경우 화학적 불안정성과 식감 문제가 가장 흔한 결함 요인임을 의미합니다. (쇼트브레드 쿠키는 다성분 제품이 아니므로 수분 이동을 결함 요인에서 배제할 수 있습니다.) 여러 개의 쇼트브레드 쿠키를 서로 다른 수분 활성도와 온도 조건에서 보관함으로써, 이 제품의 안정성에 있어 수분 활성도와 온도가 미치는 영향을 가장 명확하게 파악할 수 있습니다.

온도와 수분 활성도를 모두 고려한 모델을 만들어 DDI 등온선을 도출한 뒤, 변곡점을 찾아 수분 활성도가 쇼트브레드의 식감에 영향을 미치기 시작하는 시점을 파악할 수 있습니다. (DDI 곡선이 나타나지 않는다면, 보다 심층적인 식감 분석과 관능 평가로 넘어가십시오.)

유통기한을 고려한 포장

제품의 유통기한을 결정하고 포장을 설계할 때는 투과성을 반드시 고려해야 합니다. 용기 내부의 수분 활성도가 얼마나 빠르게 변화하는지, 이러한 변화가 제품과 그 질감에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 제품의 화학적 안정성을 고려해야 합니다. 또한, 포장 설계 시 포장의 표면적, 포장 내 시료의 총 질량, 주변 공기의 습도, 그리고 부적절한 취급 조건에 대한 최악의 시나리오를 모두 고려해야 합니다.

제품에 적합한 수분 활성도의 범위를 파악하는 것은 단순히 유통기한을 결정하는 것을 넘어 유통기한을 최대한 연장하는 데 도움이 됩니다. 수분 활성도의 한계치를 파악하면 공정을 효과적으로 관리하고 적절한 포장 방식을 선택할 수 있습니다.

‍