사료의 수분 활성도

수분 활성도란 무엇이며, 왜 중요한가요?

수분 활성도는 열역학적 성질로, 일반적으로 시스템 내 물이 지닌 에너지나 물이 기체상으로 빠져나가는 용이성을 나타내는 것으로 정의됩니다. 물의 에너지가 높을수록 미생물 증식, 수분 이동, 그리고 화학적 또는 물리적 반응을 유발할 가능성이 높아지기 때문에, 이 원리는 사료 생산 과정에서 매우 중요합니다.

이러한 점을 고려할 때, 수분활도와 수분 함량의 차이를 이해하는 것이 필수적이며, 수분활도가 부패, 품질 저하 및 기타 바람직하지 않은 변화를 예측하는 데 훨씬 더 정확한 지표라는 점을 명심해야 합니다.

예를 들어, 미생물은 생존을 위해 주변 환경의 수분을 이용합니다. 만약 미생물이 내부보다 수분 활성도가 낮은 환경에 둘러싸이면 삼투 스트레스를 받게 됩니다. 삼투 스트레스는 내부 수분이 외부로 이동하게 하여 세포 내압을 떨어뜨립니다. 이러한 상황에서 미생물이 주변 환경에 적응하지 못하면 휴면 상태가 되며, 이는 해당 환경에서 성장하거나 번식할 수 없음을 의미합니다. 각 미생물마다 성장할 수 없는 특정 수활도 수준이 존재하므로, 수활도는 미생물 증식을 제어하는 매우 효과적인 방법입니다.

수분 활성도를 조절하는 방법

수분 활성도를 조절하는 것은 제품의 안전성과 품질을 유지하는 데 매우 중요합니다. 그 방법을 살펴보겠습니다.

수분 활성도는 화학적 및 물리적 결합의 영향을 받는데, 이는 물이 결합되면 그 에너지가 감소함을 의미합니다. 소금과 설탕은 각각 물을 결합시키는 첨가제의 예입니다. 총 수분 함량 또한 수분 활성도에 영향을 미치는데, 제품에 포함된 물의 양이 적을수록 반응에 이용 가능한 물의 양도 줄어들기 때문입니다. 마지막으로, 온도는 수분 활성도에 있어 매우 중요한 요소입니다. 온도가 상승하면 수분 활성도도 함께 증가하기 때문입니다. 따라서 제품이 노출될 온도 조건을 파악하고, 과도한 온도 변화에 제품이 어떻게 반응할지 이해하는 것이 매우 중요합니다.

수분 활성을 조절하는 몇 가지 효과적인 방법은 다음과 같습니다:

• 탈수 – 사료나 사료의 탈수 정도를 높이면 제품 내 수분 함량이 줄어듭니다
• 식용 필름 및 코팅 – 적절한 필름과 코팅을 사용하면 수분이 이동하는 것을 막을 수 있습니다
• 보습제 – 소금, 설탕, 아미노산, 고분자 등 물과 결합하는 첨가물을 사용하면 수분 활도를 조절하는 데 도움이 됩니다

수분 활성도를 pH 수준이나 첨가제와 같은 다른 관리 방법과 함께 사용할 경우, 이를 ‘허들 기술’이라고 합니다. 각 방법은 제품의 안전성을 유지하는 데 도움이 되는 추가적인 장벽 역할을 합니다.

수분 흡착 등온선

수분 함량과 수분 활성도의 관계는 수분 흡착 등온선을 통해 확인할 수 있습니다. 각 원료와 제품에 대한 수분 흡착 등온선을 작성하면 제품의 전체적인 수분 분포도를 파악할 수 있으며, 이를 통해 미생물 증식이나 품질 저하와 같은 수분에 의한 특정 반응이 발생하는 지점을 정확히 파악할 수 있습니다. 이를 통해 제품의 안전성과 품질 사이에서 최적의 균형을 이룰 수 있습니다.

등온선(isotherms)을 생성하고 활용하는 것은 사료 생산 분야, 특히 연구개발(R&D) 팀에게 매우 유용한 응용 가치를 지닙니다. 다음은 R&D 팀이 등온선을 활용하는 주요 방법 몇 가지를 간략히 소개한 것입니다:

• 제품에 안전하게 포함될 수 있는 수분량을 파악하여 수분 함량을 극대화하고 수익을 높여보세요
• 뭉침, 덩어리짐, 유동성 저하와 같은 원치 않는 질감 변화를 방지하십시오
• 가속 시험을 통해 예측하는 것보다 더 빠르게 유통기한을 정확하게 예측합니다
• 원하는 유통기한을 달성하기 위해 필요한 수증기 투과율을 파악하여 적절한 포장재를 선택하십시오
• 운송 및 보관 과정에서 발생할 수 있는 온도 관리 미흡이 각 제품에 어떤 영향을 미칠지 파악하여 환경적 영향을 예측합니다
• 제형 개발 과정 가속화

실생활에 미치는 큰 영향

당사의 사료에 대한 내부 분석 결과, 수분 함량의 미세한 변화만으로도 수분 활성도에 상당한 변화가 발생한다는 사실이 확인되었으며, 따라서 사료의 수분을 모니터링하고 관리하기 위해서는 수분 활성도를 측정하는 것이 필수적입니다. 등온선을 작성함으로써 사료 가공업체와 제조업체는 자사 제품에 적합한 최적의 수분 활성도 범위를 파악할 수 있으며, 이를 통해 생산 공정을 대폭 최적화하고 제품의 일관성, 품질 및 안전성을 향상시킬 수 있습니다.

또한 당사의 분석 결과, 겉보기에는 미미해 보이는 수분 함량의 변화만으로도 상당한 경제적 영향을 미칠 수 있음이 밝혀졌습니다. 예를 들어, 한 기업은 안전을 위해 수분 함량 목표를 10%로 설정했다고 보고했습니다. 그러나 등온선을 작성한 결과, 수분 함량을 10.4%까지 안전하게 높일 수 있음을 입증해 드렸으며, 이를 통해 원자재 비용을 대폭 절감할 수 있었습니다. 요약하자면, 등온선을 활용하면 제품에 대한 안전 기준을 설정하고, 생산 과정의 편차를 줄이며, 수분 함량을 최적화하여 수익을 극대화할 수 있습니다.

사료 내 수분 활성도가 미치는 영향에 대한 자세한 내용은 웨비나를 시청해 주시기 바랍니다.