Effects of Screw Speed, Moisture Content, and Die Temperature on Texturization of Extruded Soy Protein Isolate

스크루 회전속도, 수분 함량과 사출구 온도가 압출성형 분리대두단백의 조직화에 미치는 영향

The aim of this study was to investigate the effects of screw speed, moisture content, and die temperature on the physical properties of extruded soy protein isolate. Extrusion conditions were moisture content (20 and 25%) and die temperature (120, 130, and $140^{\circ}C$) at a fixed screw speed of 250 rpm. The other extrusion conditions for screw speed (150, 200, 250, 300, and 330 rpm) were a fixed moisture content and die temperature of 30% and $140^{\circ}C$, respectively. Specific mechanical energy input decreased as die temperature increased from 120 to $140^{\circ}C$, whereas specific mechanical energy input increased as screw speed increased from 150 to 330 rpm. Expansion ratio and specific length increased as die temperature increased. Breaking strength decreased as die temperature increased and moisture content decreased. A lower moisture content resulted in a greater color difference. Integrity index increased as die temperature increased from 120 to $140^{\circ}C$ and moisture content decreased from 25 to 20%. Nitrogen solubility index decreased as screw speed increased from 150 to 330 rpm. Nitrogen solubility index was lowest at $2.83{\pm}0.51%$ as screw speed decreased to 150 rpm. In conclusion, moisture content was a more important factor than die temperature for texturization of soy protein isolate.

수분 함량과 사출구 온도, 스크루 회전속도가 분리대두단백의 조직화 및 물리적 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 압출성형 조건은 스크루 회전속도를 250 rpm으로 고정하고 수분 함량과 사출구 온도를 20, 25%와 120, 130, $140^{\circ}C$로 조절하였다. 또 다른 압출성형은 수분 함량과 사출구 온도를 30%와 $140^{\circ}C$로 고정하고 스크루 회전속도를 150, 200, 250, 300, 330 rpm으로 조절하였다. 사출구 온도가 $120^{\circ}C$에서 $140^{\circ}C$로 증가함에 따라 비기계적 에너지 투입량은 감소하였으며, 스크루 회전속도가 150 rpm에서 330 rpm으로 증가할수록 비기계적 에너지 투입량은 증가하였다. 사출구 온도가 증가하고 수분 함량이 감소할수록 직경팽화율과 비 길이는 증가하였으며, 밀도는 수분 함량 20%에서 유의적인 차이를 보이지 않았다. 사출구 온도가 증가하고 수분 함량이 감소할수록 기공형성이 증가하여 파괴력이 감소하였으며 사출구 온도 $140^{\circ}C$, 수분 함량 20%에서 $2.07E+04N/m^2$로 가장 낮은 값을 보였다. 수분 함량이 25%에서 20%로 감소하면서 갈변으로 인해 명도가 감소하고 적색도와 황색도는 증가하는 경향을 보였으며 총 색도차는 증가하였다. 스크루 회전속도가 150 rpm에서 330 rpm으로 증가할수록 총 색도차가 증가하였다. 조직잔사지수는 사출구 온도가 증가하고 수분 함량이 낮을수록 증가하였으며, 사출구 온도 $140^{\circ}C$, 수분 함량 20%에서 $26.21{\pm}4.28%$로 가장 높은 값을 보였다. 조직잔사지수는 사출구 온도보다 수분 함량의 영향이 컸다. 사출구 온도가 $120^{\circ}C$에서 $140^{\circ}C$로 증가하고 수분 함량이 25%에서 20%로 감소할수록 수용성 질소지수는 증가하였으며 수분 함량 20%, 사출구 온도 $140^{\circ}C$에서 $7.88{\pm}0.47%$로 가장 높은 값을 보였다. 스크루 회전속도가 330 rpm에서 150 rpm으로 감소함에 따라 수용성 질소지수는 감소하였으며 150 rpm에서 $2.83{\pm}0.51%$로 가장 낮은 값을 보였다. 본 연구를 통하여 수분 함량이 사출구 온도보다 조직화에 더 큰 영향을 주는 것을 알 수 있었다.