Abstract
In preparation of steamed foam-cakes, effects of whipping time, amount of wheat flour, and amounts of emulsifier on physical properties of the steamed foam cakes were investigated using RSM (response surface methodology). The three independent variables selected for the RSM experiment were whipping time $(X_1)$, amount of wheat flour $(X_2)$, and amounts of wheat flour $(X_2)$, and concentration of emulsifier $(X_3)$ were set for single-stage mixing, respectively. A rotatable central composite design was used for treatment arrangement. The responses from the product for loaf volume, color values and textural properties were analysed. In the analysis of variance for the foam cakes prepared by single-stage method, significant interactions were observed between independent variables (experimental factors) and physical property like loaf volume (p<0.05); textural properties like hardness, gumminess, and chewiness (p<0.05). Among independent variables, concentration of emulsifier had the most effects on physical properties while whipping time. The ordinary points in surface response showed maximal points with physical property like colorimetric b value while other properties revealed saddle points. The 3-dimensional response surface graphs of the predicted regression models displayed decreasing loaf volumes with increasing whipping times and emulsifier concentrations beyond optimum levels. The optimum conditions for best loaf volume and textural property (hardness, gummimess and chewiness) of the products selected by extracting intersectional areas of the contour maps that commonly overlapped all characteristics were; $11\~13$ min whipping time, $470\~486\;g$ amount of wheat flour, and $19\~20\;g$ emulsifier concentration, in case of single-stage method. The median values extracted from the RSM experimental results for optimum manufacturing conditions for single-stage method, i.e., 12 min whipping time, 478 g amount of wheat flour, and 20 g emulsifier concentration were empirically proven to fit the predicted levels of physical properties from the final foam cakes.
본 연구는 오븐에서 굽는 거품형 케이크 중 단단계법을 찌는 방법에 적용하여 혼합방법에 따른 거품형 찜 케이크의 가장 적합한 배합비율을 반응표면분석법으로 찾아 단단계법을 이용한 거품형 찜 케이크의 상품화와 산업화를 위한 기초자료를 만들고자 하였다. 휘핑 시간($X_1,\;4\~20$분),밀가루의 양$X_2,\;460\~540\;g$과 유화제의 양$(X_3,\;16\~24\;g)$을 독립변수로 설정하고, 색도, 부피, 텍스쳐 항목을 반응변수로 하여 최적화한 결과 물리적 특성 중 부피의 경우 16개의 실험조건에 따라 $1,300\~1,584\;mL$, 색도의 L값은 $83.64\~67.55$, a값은 $0.20\~2.70$, b값은 $30.49\~35.03$, ${\Delta}E$는 $32.02\~36.49$, 경도는 $209.82\~349.20\;g$, 검성은 $209.82\~349.20\;g$, 씹힘성의 경우 $120.92\~218.86\;g{\cdot}cm$ 범위의 결과를 나타내었고, 관능적 특성을 평가한 결과 외관 $4.00\~7.25$, 색 $4.83\~7.50$, 냄새 $4.40\~7.00$, 맛 $4.80\~7.02$, 부드러운 정도 $4.20\~7.50$, 촉촉한 정도 $5.44\~7.67$, 전반적인 기호도 $5.00\~7.98$의 점수를 받았다. 회귀식을 검증한 결과 부피, 경도, 검성과 씹힘성은 $5\%$ 이내의 수준에서 회귀식의 유의성이 인정되었고, 관능적 특성의 냄새, 부드러운 정도, 촉촉한 정도와 전반적인 기호도는 $5\%$ 이내에서, 맛은 $1\%$ 이내의 수준에서 회귀식의 유의성이 인정되었다. 독립변수가 각 반응변수에 미치는 영향을 본 결과 유화제의 양이 물리적 특성에 가장 큰 영향을 주었고, 관능적 특성에서는 휘핑 시간과 유화제의 양이 중요한 변수로 작용하였다. 반응표면의 정상점의 형태는 물리적 특성에서 색도의 b값만 정상점에서의 형태가 최대점을 나머지 모든 항목은 안장점의 형태를 나타내었다. 관능적 특성 결과 전반적인 기호도의 경우 안장점의 형태를 보였고, 그 이외의 항목은 최대점의 형태를 나타내었다. 결정된 회귀식의 계수를 바탕으로 3차원 반응표면을 도식화한 결과 최적조건보다 과도한 휘핑 시간과 유화제 첨가는 오히려 부피가 감소하였고, 관능검사 결과 낮은 점수를 받아 좋아하지 않았다. 독립 변수에 영향을 받으며 유의적인 차이가 인정된 반응변수에서 찜 케이크의 품질특성에 중요한 요인으로 작용하는 물리적 특성 중 부피, 경도, 그리고 관능적 특성 중 맛, 냄새, 부드러운 정도, 촉촉한 정도, 전반적인 기호도의 contour map을 중첩하여 특성을 모두 만족시켜주는 교집합을 각각의 독립변수의 최적의 조건으로 선정하였다. 그 결과 휘핑 시간 $11\~13$분, 밀가루의 양 $470\~486\;g$, 유화제의 양 $19\~20\;g$으로 각각 나타났다. 이상의 예측된 최적 조건을 검증하기 위하여 최적 조건 범위내의 중간점 즉, 휘핑 시간 12분, 밀가루의 양 478 g과 유화제의 양 20 g을 최적점으로 설정하여 실제 단단계법으로 거품형 찜 케이크를 만들어 물리적 특성을 측정하여 본 결과 실제 실험 값들은 예측된 값들과 유사한 수준의 결과를 보였다.