The object of this study is to feasibility assesment for co-digestion efficiency of food waste recycling wastewater(FWR) with thermal hydrolysis process dehydration cake (THP Sludge). As a result of THP pre-treatment experimental conditions to 160oC and 30 minutes, the solubility rate(conversion rate of TCOD to SCOD) of the THP sludge increased by 34%. And the bio-methane potential in the THP sludge increased by about 1.42 times from 0.230 to 0.328 m3 CH4/kg VS compared to the non-pre-treatment. The substrates of the co-digestion reactor were FWR and THP sludge at a 1:1 ratio. Whereas, only FWR was used as a substrate in the digestion reactor as a control group. The experimental conditions are 28.5 days of hydraulic retention time(HRT) and 3.5 kg VS/m3-day of organic loading rate(OLR). During the 120 days operation period, the co-digestion reactor was able to operate stably in terms of water quality and methane production, but the FWR digestion reactor deteriorated after 90 days, and methane production decreased to 0.233 m3 CH4/kg VS, which is 67% of normal condition. After 120 days of the experiment, organic loading rate(OLR) of co-digestion reactor was gradually increased to 4.5 kg VS/m3-day and operated for 80 days. Methane production during 80 days was evaluated to be good at the level of 0.349 m3 CH4/kg VS. As a result of evaluating the dehydration efficiency of the sludge before/after 150-180oC THP using a filter press, it was confirmed that the moisture content of the sludge treated before THP at 180oC was 75% and improved by 8% from 83-85% level. Therefore, it is expected that the co-digestion reactor of FWR and THP sludge will ensure stable treatment water quality and increase bio-methane production and reduction effect of dehydration sludge volume.

본 연구에서는 malic acid가 혼입된 유청 분리 단백질(whey protein isolate; WPI) 소재 항균 코팅(MA-WPI)과 포장 후(in-package) 유전체 장벽 방전 대기압 콜드 플라즈마(atmospheric dielectric barrier discharge cold plasma; ADCP)의 병합 처리가 닭가슴살 가공육에 오염된 Salmonella와 Listeria monocytogenes 저해 효과를 확인하였다. 3% (w/w, total coating solution) malic acid가 혼입되지 않거나 혼입된 WPI 코팅 용액으로 코팅된 닭가슴살 가공육(2 ´ 2 cm; 원통형) 을 상업적으로 사용되는 polyethylene terephthalate 용기(14 ´ 10 ´ 3 cm)에 15개씩 담아 ADCP 처리하였다. ADCP 처 리 전압(21, 24, 그리고 27 kV)과 처리 시간(1, 3, 그리고 5분)을 변수로 하여 닭가슴살 가공육에 접종된 Salmonella 저 해에 대한 최적 처리 조건(24 kV, 3분)을 결정하였고, 항균 코팅과 병합 처리 시 ADCP 처리 조건으로 사용되었다. 단 독 CP 처리, 단독 MA-WPI 코팅, 그리고 MA-WPI + CP 병합 처리 시 Salmonella는 각각 1.3 ± 0.1, 1.1 ± 0.2, 그리고 1.8 ± 0.1 log CFU/g만큼 저해되었고, L. monocytogenes는 0.9 ± 0.1, 0.5 ± 0.1, 그리고 1.3 ± 0.1 log CFU/g만큼 저해되 어 MA-WPI + CP 병합 처리가 각각의 단독 처리보다 Salmonella와 L. monocytogenes 저해 효과를 증가시킴을 알 수 있었다(p<0.05). 본 연구의 결과는 in-package ADCP 처리와 MA-WPI 항균 코팅의 병합 처리가 미생물을 효과적으로 저해시키는 포장 후 비가열 처리 기술로서의 가능성이 있음을 보여주었다.

Effects of a commercial scale intervention system combining ultraviolet (UV)-C and plasma treatments on the microbial decontamination of black pepper powder were investigated. The process parameters include treatment time, time for plasma accumulation before treatment, and water activity of black pepper powder. A significant reduction in the number of indigenous aerobic mesophilic bacteria in black pepper powder was observed after treatments lasted for ≥ 20 min (p<0.05) and the reduction was differed by powder manufacturer. The microbial reduction rates obtained by individual UV-C treatment, individual plasma treatment, and UV-C/plasma-combined treatment were 0.2, 0.5, and 1.0 log CFU/g, respectively, suggesting that the efficacy of the microbial inactivation was enhanced by treatment combination. Nonetheless, neither plasma accumulation time nor powder water activity affected the microbial inactivation efficacy of the combined treatment. The UV-C/plasma-combined treatment, however, decreased lightness of black pepper powder, and the decrease generally increased as operation time increased. The plasma accumulation time of 20 min resulted in significant reduction in both lightness and brown color. The results indicate that the commercial-scale intervention system combining treatments of UV-C and plasma has the potential to be applied in the food industry for decontaminating black pepper powder.

자외선(ultraviolet, UV) 처리와 유전체 방벽 방전 콜드 플라스마(dielectric barrier discharge cold plasma, CP) 처리는 다양한 식품 살균 기술로서 연구되고 있다. 하지만 각 처리를 단독으로 사용하였을 때, 분말 식품에 오염된 미생물 저해수준에 있어 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 UV와 CP를 병합한 처리를 개발하여 개발된 처리의 통후추 미생물 저감효과를 확인하고자 하였다. UV-CP 처리 시 UV의 처리 전력은 6 W와 30 W였고 처리 시간은 10분, 15분, 그리고 20분이었다. 통후추의 수분활성도는 0.2, 0.4, 0.7, 0.8, 그리고 0.9 aW로 조절되었다. CP 처리 시 사용된 플라스마 형성 가스는 헬륨이었고, 유속은 36 L/min이었다. CP 처리의 frequency와 처리 전압은 각각 15 kHz와 10 kV였다. 통후추의 수분활성도에 따른 미생물 저해 효과 확인을 위한 실험의 UV 처리 전력과 처리 시간은 각각 30W와 20분이었다. UV-CP 처리는 UV의 전력에 따라 미생물 저해 정도에 유의적으로 영향을 미치지 않았다(p>0.05). UV-CP 처리 시 처리 시간이 10분, 15분 그리고 20분으로 증가할 때 미생물 저해 정도는 각각 0.4 ± 0.1, 0.9 ± 0.3 log CFU/sample, 그리고 1.4 ± 0.2 log CFU/sample로 유의적으로 증가하였다(p<0.05). 통후추의 수분활성도가 0.2일 때 미생물 저해 정도는 0.2 ± 0.2 log CFU/sample로 가장 낮았고, 수분활성도가 0.4, 0.7, 0.8, 그리고 0.9일 때 미생물 저해 정도는 각각 1.4 ± 0.1, 1.2, 1.3, 1.3, 1.3 log CFU/sample 이었다. 본 연구를 통해 UV-CP 처리의 주요 파라미터인 UV 처리 전력, 처리 시간, 그리고 통후추의 수분활성도를 조절함으로써 통후추에 존재하는 토착 미생물을 효과적으로 저해시킬 수 있음을 알아내었다.

감귤의 품질 유지 및 저장성 향상을 위해 활성 칼슘(highly activated calcium oxide, CaO)용액 세척, 자몽종자추출물(grapefruit seed extract, GSE)을 혼입한 카나우바 왁스 항균 코팅, 그리고 가스 치환 포장(modified atmosphere packaging, MAP)을 병합한 과채류 미생물 저해 시스템의 감귤 저장 중 Penicillium digitatum 생장 억제 및 품질 유지 효과를 연구하였다. 감귤을 0.2% CaO 수용액에 3분간 침지 하거나 하지않은 후 1.0% GSE (w/w) 를 혼입한 카나우바 왁스 항균 코팅 용액으로 코팅하고, 각각의 시료를 nylon/low-density polyethylene 포장지에 담은 뒤, 산소 포장 또는 산소-이산화탄소-질소 혼합 가스(9.9±0.2 %, 2.1±0.1 %, 88.0±0.3 %)로 MAP하였다. 포장한 감귤은 4 °C와 25 °C에서 각각 35일과 14일간 저장하였고, 저장 중 감귤의 곰팡이 발병률, 호흡률, 포장지 내 기체 조성, 경도, 감귤 과육의 당도, pH, 적정 산도, ascorbic acid 농도, 총 페놀 함량, 항산화능, 그리고 감귤 과피의 색도를 측정하였다. 저장기간 동안의 모든 감귤에서 곰팡이 발병률을 확인할 수 없었다. 저장 온도 및 포장 방법에 관계 없이 CaO-GSE coating은 GSE coating 보다 저장 중 감귤의 호흡률을 감소시켰다(p<0.05). CaO-GSE coating과 GSE coating은 저장 온도 및 포장 방법에 관계없이 저장 중 감귤의 경도, 당도, pH, 적정 산도, 그리고 총 페놀 함량 유지에 효과적이었다. 또한 MAP한 CaO-GSE coating은 MAP한 GSE coating 보다 저장 중 감귤의 ascorbic acid 농도와 항산화능 감소를 지연시켰다. 감귤의 명도는 저장 온도, 포장 방법 그리고 코팅 종류에 관계 없이 무처리군과 유의적 차이를 보이지 않았고(p>0.05), 적색도는 25 °C에서 저장 기간이 길어질수록, 포장 방법 그리고 코팅 유무 및 종류와 무관하게 감소하였으며(p<0.05), 황색도는 저장 기간 중 25 °C에서 포장 방법과 관계 없이 무처리군에 비해 유의적으로 감소했다(p<0.05). 본 연구의 결과를 통해 CaO 세척, GSE가 혼합된 카나우바 왁스 항균 코팅, 그리고 MAP가 병합된 처리가 저장 중 감귤의 품질 보존에 효과적인 처리라는 것을 알 수 있었다.

감귤의 세척 후 오염 및 포장 후 품질 저하를 예방하기 위하여 활성칼슘 용액(0.2%, w/w, highly activated calcium oxide/distilled water, CaO 용액) 세척 후 가스치환포장(modified atmosphere packaging, MAP)을 하고 대기압 유전체 장벽방전 콜드 플라스마(atmospheric dielectric barrier discharge cold plasma, ADCP)처리를 하는 과채류 살균 통합 시스템을 개발하였다. 처리 방법은 MAP(2% CO2,10%O2)및 공기 포장(0.03% CO2,21%O2)하여 처리 전압 26.4 kV에서 2분 동안 ADCP 처리하거나, CaO 용액에 3분 동안 침지 후 건조시킨 감귤을 MAP 및 공기 포장하여 처리 전압 26.4 kV에서 2분 동안 ADCP처리 한 것이었다 (CaO-ADCP). 각각의 처리된 감귤 시료들을 4 °C에서 35일, 그리고 25 °C에서 14일간 저장하여 포장 방법에 따른 ADCP 처리된 감귤과 CaO-ADCP 처리된 감귤의 저장 중 이화학적 특성에 대한 영향을 확인하였다. 저장 일자 별로 저장 온도와 처리 방법에 상관없이 MAP된 감귤과 공기 포장된 감귤 간 호흡률은 차이를 보이지 않았고, 포장 내부의 가스농도를 효과적으로 유지하였으며 4 °C 저장 중 과육의 당도를 효과적으로 유지하였다(p<0.05). 포장 방법에 상관없이 CaO-ADCP 처리된 감귤이 무처리와 단독으로 ADCP 처리된 감귤보다 호흡률이 낮았고, 무처리와 단독 ADCP 처리된 감귤보다 더 효과적으로 포장 내부의 가스 농도를 유지하였으며 과육의 당도 유지에 효과적이었다(p<0.05). MAP와 CaO-ADCP 처리는 감귤의 pH, 적정산도, 색도, ascorbic acid, 그리고 과육 및 과피의 총 폴리페놀 함량과 항산화능에 영향을 미치지 않았다. 본 연구를 통해 CaO 세척, MAP, 그리고 ADCP 처리가 병합으로 이루어지는 살균 통합 시스템이 감귤의 저장성을 향상시킬 수 있는 기술로서의 가능성을 확인할 수 있었다.

살균제 저항성 Bacillus cereus 분리주의 포자에 살균제와 열을 가해 그 병합효과를 비교하였다. 사용된 B. cereus 균주는 차아염소계 처리 후 분리한 균주(S-BC-50, S-BC-52), 과산화수소 처리 후 분리한 균주(S-BC-23, S-BC-48), acetic acid 처리 후 분리한 균주(S-BC-54, S-BC-56)와 표준균주 B. cereus KCTC1661을 사용하였다. B. cereus 분리주의 포자를 다음 조건으로 처리하였다; i) 0.56% 과산화수소수(HP), ii) 3% acetic acid(AA), iii) 80oC 열처리(H80), iv) 90o 열처리(H90), v) HP+H80, vi) HP+H90, vii) AA+H80, viii) AA+H90. 포자를 HP와 AA 처리에 노출시킨 결과 포자가 감소하지 않았지만, H80과 H90 처리에서는 1~2 log CFU/mL가 감소하였다(P<0.05). 병합처리(HP+H80, HP+H90, AA+H80, AA+H90)에 포자를 적용시킨 경우, 포자수가 3-6 log CFU/mL 감소 하였지만, AA+H80과 AA+H90은 AA만 처리했을 때보다 오히려 포자 제어가 감소했다. 따라서 HP와 열처리를 병합했을 때는 B. cereus 포자를 불활성화하기에 효과적이지만, AA의 경우 B. cereus 포자가 열처리에 대한 저항성을 증가시키는 것으로 사료된다.

1998년 6월부터 9월까지 4개월간 수초자생 논에서 서식하는 말라리아 매개모기(Anopheles sinensis)를 대상으로 포식천적 송사리(Aplocheilus latipes)와 식식성 어류(Tilapia mossambicus niloticus)의 병합적 처리에 의한 생물학적 방제효과를 경기도 수원소재 대학 부속농장 실험포장에서 야외 조사하였다. 포식천적어 송사리는 논 수면에 방사율로, 식식성 어류 Ti-lapia는 비율로 병합적 처리한 결과, 처리 일주일후에 말라리아 매개모기는 대조군에 비해 70.8%의 방제효과를 나타내었고 4주와 5주후에 방제율은 점차 증가하여 각각 73.5%와 80.2%에 달하였으며, 5주후에는 말라리아 매개모기와 집모기(Culex pipiens)를 합하여 80~82%의 모기개체군 밀도의 억제효과를 계속 유지하였다. 송사리만의 비율로 단일처리한 논에서는, 4주후 말라리아 매개모기의 방제효과는 평균 51.4~56.5%로 비교적 저조하게 나타났으며, 모기 유충의 개체군 밀도를 억제하기 위한 미생물제제 B.t.i.(R153.78)을 1 kg/ha의 농도로 병합처리하여 그 방제효과를 비교 고찰하였다.

1998년 7월부터 10월까지 약 4개월간 질병매개모기 및 뇌염다발지역인 전라남도 영암군 덕진면 소재 약 30,000M2의 자연수답을 선정, 이에 서식하는 질병매개모기인 중국얼룩날개모기(Anopheles sinensis)와 작은빨간집모기(Culex tritaeniorhynchus)를 대상으로 포식천적어송사리(Aplocheilus latipes) 및 왜몰개(Aphyocypris chinensis)방사와 미생물제제(Bacillus thuringensis H-14)를 병합처리하여 방제효과를 조사하였다. 포식천적어송사리가 0.6fish/TEXM2/TEX가 존재하는 논에서는 7월부터 8월까지 55.0~57.6%의 자연 방제가 이루어졌으며, 한 표본당 평균 10마리 이상으로 증가될 때 미생물제제(B.t. H-14)를 1Kg/ha의 농도로 처리한 결과, 24시간후 100%의 방제를 보였으며, 10월 11일 본 실험이 끝날 때까지 98%의 방제율을 유지하였다. 천적어가 존재하지 않는 논에서는 수면 1TEXM2/TEX 당 1.5마리의 비율로 포식어(Aphyocypris)를 방사한 결과 9월 21일(방사후 2주)까지 88.2~96.7%의 만족할 만한 방제율을 유지하였다. 천적어가 존재하지 않는 또 다른 논에서 미생물제제(B.t. H-14)를 1Kg/ha의 농도로 단독 처리한 결과, 24시간 후 100%의 방제율을 보였으나, 7일 후에는 개체군밀도의 회복현상을 나타내었으며 B.t.(H-14) 2차 처리후 모기유충의 개체군밀도를 억제할 수 있었다.

Livestock manure treatments have become a more serious problem because massive environmental pollutions such as green and red tides caused by non-point pollution sources from livestock manures have emerged as a serious social issue. In addition, more food wastes are being produced due to population growth and increased income level. Since the London Convention has banned the ocean dumping of wastes, some other waste treatment methods for land disposal had to be developed and applied. At the same time, researches have been conducted to develop alternative energy sources from various types of wastes. As a result, anaerobic digestion as a waste treatment method has become an attractive solution. In this study has three objectives: first, to identify the physical properties of the mixture of livestock wastewater and food waste when combining food waste treatment with the conventional livestock manure treatment based on anaerobic mesophilic digestion; second, to find the ideal ratio of waste mixture that could maximize the collection efficiency of methane (CH4) from the anaerobic digestion process; and third, to promote CH4 production by comparing the biodegradability. As a result of comparing the reactors R1, R2, and R3, each containing a mixture of food waste and livestock manure at the ratio of 5:5, 7:3, and 3:7, respectively, R2 showed the optimum treatment efficiencies for the removal of Total Solids (TS) and Volatile Solids (VS), CH4 production, and biodegradability.

하수슬러지와 음식물류폐기물을 포함한 유기성폐기물은 도시의 산업화, 인구 증가에 따라 그 규모와 발생량이 증가하고 있는 추세이다. 하수슬러지의 경우, 2003년 이후로 연평균 4.6 %씩 꾸준히 증가하여 2014년 기준 597 개소 하수처리장에서 약 10,112.7 ton/d 정도 발생되었다. 같은 해 음식물류폐기물은 총 생활폐기물 발생량의 27.4 %인 13,697.4 ton/d 규모로 배출되었다. 2012년 이후 음식물류폐기물을 필두로 해양투기가 전면 금지되면서 유기성폐기물의 육상처리와 신재생 에너지원으로서 효과적 활용에 대한 정책 추진과 연구가 진행되어왔다. 매립, 소각을 포함한 육상처리 방법 중, 바이오가스화는 혐기소화 과정에서 신재생 에너지원인 메탄가스를 생산하는 시설로 현 상황에 대응하는 새로운 방안으로 각광받고 있다. 전국 12개소 하수슬러지 단독 및 병합처리 바이오가스화 시설을 대상으로 현장조사 및 정밀모니터링을 실시하였다. 사계절 평균으로 정밀모니터링 결과를 정리하였을 때, 시설의 효율성 분석에서 유기물분해율은 VS 기준 55.2 %, CODcr 기준 48.7 %로 나타났다. 병합처리 시설의 유입 VS 농도는 단독처리시 2.59 % 보다 1.6배 높은 4.05 %로 조사되었다. 대상 시료의 원소분석시 평균 C/N비는 유입 7.7, 유출 6.5로 낮은 수치를 보였다. 시설의 안정성 분석에서 혐기소화조 유출액의 VFAs은 수분석시 427 mg/L, 기기분석시 42 mg/L로 분석되었으며, 소화슬러지 탈리여액의 질소와 인은 TN 1,229 mg/L, TP 155 mg/L 등으로 안정적인 운전범위에 속하였다.