등온흡습곡선 및 탈습곡선[1면]

1. 정의

등온흡습곡선(isotherm sorption curve)은 일정 온도에서 식품의 **평형수분함량(EMC)**과 수분활성도(aw) 또는 상대습도(RH) 간의 관계를 나타내는 곡선이다. 외부 공기와의 수분교환이 없는 상태에서 식품이 외부 상대습도에 도달할 때의 수분함량을 반영한다.

반대로, 등온탈습곡선(desorption isotherm)은 수분이 많은 식품이 탈수되며 평형에 도달하는 경로를 나타낸다. 일반적으로 두 곡선은 일치하지 않으며, 이 차이를 히스테리시스(hysteresis) 현상이라 한다.

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등온흡습ㆍ탈습곡선

2. 곡선의 구조 및 특징

등온흡습 및 탈습곡선은 역S자형(sigmoid) 곡선을 나타내며, 보통 아래의 3개 구간으로 나눌 수 있다:

구간수분활성도(aw)수분형태주요 특성

A영역	0.0 ~ 0.2	단분자층 수분	식품 성분과 강하게 결합 (비동결수), 화학반응 억제
B영역	0.2 ~ 0.6	다분자층 수분	안정 저장영역, 효소·미생물 활성이 낮음
C영역	0.6 ~ 1.0	자유수	미생물 생육 가능, 품질저하, 갈변·산패 등

• BET 영역: A~B영역에서 단분자층 수분(Mm)을 계산하며, 식품 저장 안정성 판단의 기준으로 활용된다.

BET point

 

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3. 히스테리시스(Hysteresis)

흡습과 탈습 곡선이 일치하지 않고 탈습곡선이 항상 위쪽에 위치한다. 이는 흡·탈수 시 식품의 미세구조 변화, 모세관의 수축·폐쇄, 수분결합 상태의 비가역성 등으로 인해 발생한다.

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4. 산업적 응용

• 건조공정 설계: 잔류수분 설정 및 종료기준 수립
• 포장재 설계: 수분이득 차단성 기준 설정
• 저장성 평가: aw 0.6 이하에서 미생물 생장 억제
• 단분자층 수분(Mm): 산화·갈변 반응 최소 지점으로 이상적 저장수분함량

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5. 핵심 키워드 정리 (암기용)

• 등온흡습곡선: 일정 온도, 평형수분함량 vs 수분활성도
• 등온탈습곡선: 수분 방출 경로, 히스테리시스 발생
• 단분자층 수분(Mm): 안정 저장 기준, BET 모델 적용
• 히스테리시스: 비가역적 수분 거동
• 활용: 건조, 저장, 포장설계 기준 데이터