음식의 열적 성질은 음식 및 음식재료를 취급하는데 중요한 성질로 열처리를 함으로서 음식의 가치를 높이고 살균효과를 가져올 뿐만 아니라 음식의 성분을 적당히 분해시켜 음식의 맛과 소화성을 상승시켜 준다.
열을 전달할 때에는 온도차가 절대적으로 필요한데 온도가 다른 두 물체를 서로 접촉시키면 온도가 높은 물체에서 낮은 물체로 열전달이 일어나 마침내 두 물체의 온도가 동일하게 된다. 이 때 열전달을 좋게 하기 위해서는 열전달 속도를 크게 하든지 열저항을 최소화시켜야 한다.
열적 성질에 가장 중요한 것은 열전달(heat transfer)현상, 즉 가열(heating), 냉각(cooling), 건조(drying), 냉동(freezing) 등인데 이들은 온도변화와 직접적인 관계를 가지는 것으로 음식재료에 있어 물리적, 화학적 성질에 큰 영향을 미치게 된다. 이러한 열은 다양한 열전달의 기작에 의해 전달되는데 전도(conduction), 대류(convection), 복사(radiation)의 현상이 있습니다.
전도(conduction)는 물질의 개개 분자가 가지고 있는 운동에너지가 차차 인접한 분자에 퍼져 나가는 현상으로 열이 물체 내를 이동하는 현상인데 직접 한 음식 내에서 열이 이동하거나 열이 음식과 음식간에 이동하는 것을 의미합니다. 전도에 의한 열 흐름의 기본 관계는 Fourier법칙으로 나타내는데 전도속도는 온도차에 의해서 결정된다.
상기공식에서 열전도도(열전도율, Thermal conductivity, 단위는 W/mㆍK)는 Fourier법칙에서의 비례상수 K를 말하는데 이것은 뉴턴점도(Newtonian viscosity, η)와 같이 한 물질의 전달 특성을 나타내는 지표이다. 특히 열전도도(cal/secㆍ㎝ㆍ℃)는 음식의 가공특성에 영향을 미치는 물리적 요인으로 음식의 다공성(porosity), 조직(structure), 화학성분 조성을 비롯하여 상(phase)의 변화, 압력 등에 따라 그 값이 변할 뿐만 아니라 음식의 온도 및 구성 성분, 용질의 농도 등에 따라서도 달라진다.
이상으로 열전도도와 수분, 밀도, 온도와의 상호관계를 보면 수분함량이 증가할수록, 온도가 높을수록(빙점이상에서), 밀도가 클수록 열전도도는 증가한다는 것을 알 수 있습니다.
대류는 유체의 분자 자신이 이동하여 고온유체와 저온유체가 혼합함으로써 열전달이 일어나는 현상이다. 액체내에 대류 흐름이 일어나는 원인은 액체 내의 온도의 차이로 인한 밀도차 때문에 부력이 달라져 생기는 자연대류와 외부에서 강제적으로 일으키는 강제대류가 있다.
모든 음식은 절대 영도가 아닌 한 그 온도에 따라 표면에서부터 모든 방향으로 열에너지를 전자파로 복사(radiation)한다. 이 에너지 공간을 통과해서 음식에 도달하면 일부는 표면에서 반사되고, 일부는 식품에 음식에 흡수되고 또는 통과한다. 이 때 흡수된 에너지는 그 음식의 온도를 상승시키는데 이와 같은 열 전달현상을 복사라 한다. 태양광선은 프리즘을 지나면서 적외선, 가시광선, 자외선 등으로 분산되는데 이러한 광선을 모두 합하여 열복사선이라 한다. 따라서 열복사선은 전자기파(electromagnetic wave)이며 그 중 적외선의 파장이 다소 긴 편이다.
열의 복사는 매질을 통하지 않는 즉 전도나 대류의 방법에 의존하지 않고 고온의 물체에서 저온의 물체로 열이 직접 이동하는 현상을 말하는데 온도가 다른 두 물체를 진공 속에서 가까이 떼어 놓으면 고온의 물체는 전자기파를 방출하여 온도가 내려가고 저온의 물체는 전자기파를 흡수하여 온도가 올라간다.
그리하여 모든 음식은 열복사를 하고 있으며 그 복사량은 그 음식의 온도와 표면의 성질에 따라 다르다. 복사에 관한 법칙으로는 슈테판-볼츠만법칙, 빈의 변위법칙, 뉴턴의 냉각법칙, 플랑크의 복사법칙 등이 있습니다.
빈의 변위법칙에서도 파장이 복사체의 온도에 반비례한다는 것이다. 변위법칙과 약간의 차이는 있지만 빨강에서 보라로 갈수록 파장이 길어진다. 반대로 보라에서 빨강으로 갈수록 파장은 짧아진다. 즉 음식중에서 빨강색을 띄는 것은 표면온도가 높을 것으로 보며 표면온도가 높을수록 에너지 발생량 또한 많아진다. 예로 빨강 고추가 다른 음식물에 비해 열발생량이 많은 이유가 바로 여기에 있다고 하겠다. 그리하여 엘로우나 레드의 음식이 열에너지를 많이 발생하는 것으로 볼 수 있다.
뉴턴의 냉각법칙에서 고온(T)에서 저온(T0)를 뺀 값이 (-)라면 즉 들어온 음식물의 온도가 심부온도보다 낮다면 음식물에서의 방출열은 (-)값이 된다. 이것은 심부에서의 열에너지가 음식물쪽으로 이동한다는 의미이다. 결과적으로 심부온도는 음식물을 먹기 전보다 내려가게 되고 이는 피부온도를 오히려 올려주는 결과를 초래하게 되어 음식물을 먹고 난 후 가렵다라고 하는 것은 바로 차가운 음식물을 먹었다라고 할 수 있다.
그러므로 단순한 물이라도 차가운 물을 먹게 되면 주위의 열을 흡수하게 되어 피부말초혈관으로까지 가는 혈액흐름에도 영향을 줄 수 있다는 것입니다.
열확산은 열전달 속도와 관련이 있는데 음식에서의 열확산(㎡/sec)은 음식에 따라 다르며 물리적 요인인 열전도도, 밀도, 비열과도 밀접한 관계를 가지고 있다. 이들의 상호관계를 식으로 풀어 볼 수 있다.
5
1.18×10-7
65
1.42×10-7
30
1.48×10-7
65
1.60×10-7
물에 있어 30℃에서는 열확산이 1.48×10-7인데 비해 65℃에서는 1.60×10-7㎡/sec로 온도가 상승함에 따라 열 확산속도도 높아진다는 사실을 알 수 있다.
이상으로 피레토세라피에서 말하는 구강을 통해서 들어가는 모든 차가운 물질은 심부온도에 영향을 주게 되며 이는 대류, 복사, 확산에 의해 들어온 음식물과 심부온도와의 관계 속에서 심부온도가 결정된다. 이 때 들어온 음식물의 온도가 심부온도보다 낮을 경우에는 심부에서의 에너지가 들어온 음식물에 흡수되어 주변의 온도가 내려가게 되며 이는 결국 에너지의 팽창과 확산에 문제를 야기할 수 있다는 것입니다.
그리하여 모든 음식들은 따뜻하게 먹어야 하며 아토피 환자들에 있어서는 특히 물 한모금이라도 차갑게 먹지 말아야 하는 이유 또한 여기에 있다.
