Effects of Moisture Content and Screw Speed on Physical Properties of Extruded Soy Protein Isolate

The objective of this study was to determine the effects of moisture content and screw speed on the physical properties of extruded soy protein isolate (SPI). Expansion index, water absorption index, texture, integrity index, color, and nitrogen solubility index of extruded SPI were analyzed to determine the relationship with extrusion conditions. Extrusion conditions were moisture content (40, 50, and 60%) at a fixed die temperature ($140^{\circ}C$) and screw speed (250 rpm). The other extrusion conditions were screw speed (150, 250, and 330 rpm) at a fixed moisture content (55%) and die temperature ($140^{\circ}C$). Specific mechanical energy (SME) input decreased as moisture content increased from 40 to 60%. However, SME input increased as screw speed increased from 150 to 330 rpm. Expansion ratio and piece density decreased as moisture content and screw speed increased, and specific length increased as moisture content and screw speed increased. The extruded SPI at 40% moisture content had higher water absorption index, texture, and color differences than those of the extruded SPI at other moisture contents (50 and 60%). however, the extruded SPI at 40% moisture content had lower integrity index and cutting strength than those of the extruded SPI at other moisture contents (50 and 60%). In conclusion, the physical properties of extruded SPI were more affected by moisture content than screw speed.

수분함량과 스크루 회전속도에 따른 압출성형 분리대두단백의 물리적 특성

본 연구는 수분함량과 스크루 회전속도가 식물성 단백질의 조직화 및 물리적 특성에 미치는 영향을 분석하기 위해 스크루 회전속도 250 rpm, 배럴 온도 $140^{\circ}C$로 고정하고, 수분함량을 40, 50, 60%로 조절하였다. 또 다른 압출성형공정은 수분함량 55%, 용융물의 온도 $140^{\circ}C$로 고정하고 스크루 회전속도를 150, 250, 330 rpm으로 조절하였다. 분리대두단백 압출성형물의 팽화율은 수분함량과 스크루 회전속도가 감소할수록 증가하였으나, 비길이는 수분함량과 스크루 회전속도가 증가할수록 증가하였다. 조각밀도는 수분함량과 스크루 회전속도가 감소할수록 증가하였다. 색도는 수분함량이 40%일 때 가장 낮은 명도($46.68{\pm}0.42$)와 황색도($19.37{\pm}0.52$)를 나타내었다. 수분함량이 50%에서 60%로 증가할수록 명도는 $52.25{\pm}0.27$, $52.70{\pm}0.42$로 증가하였다. 색도 차는 수분함량이 60%, 스크루 회전속도 250 rpm 일 때 $30.88{\pm}0.38$로 기존 원료의 색도와 차이가 가장 작았다. 수분흡착지수는 수분함량이 40%일 때 가장 큰 값인 482.24%였으며, 스크루 회전속도가 150 rpm에서 330 rpm으로 증가할수록 $258.90{\pm}8.26$, $294.71{\pm}4.30$, $347.84{\pm}10.30%$로 증가하였다. 탄성력과 응집력은 양의 상관관계를 보였으며, 수분함량이 40%일 때 탄력성과 응집성이 각각 $80.15{\pm}0.93$, $51.71{\pm}5.50%$였다. 50%에서 60%로 증가할수록 탄력성과 응집성은 감소하였으나 스크루 회전속도가 증가할수록 값은 증가하는 경향을 보였다. 절단강도는 수분함량이 40%에서 60%로 증가할수록, 스크루 회전속도가 낮을수록 높은 값을 나타냈다. 수용성 질소지수는 수분함량 55%, 스크루 회전속도 330 rpm일 때 가장 높은 값인 $80.57{\pm}3.06%$였다. 또한, 수분함량이 40%에서 50%로 증가할수록 $75.25{\pm}0.59$에서 $66.06{\pm}2.63%$로 감소하였다. 조직잔사지수는 수분함량이 증가할수록, 스크루 회전속도가 낮을수록 증가하였고, 스크루 회전속도가 150 rpm일 때 가장 높은 값(30.92%)을 나타내었다. 결론적으로 고수분함량(60%)과 낮은 스크루 회전속도(150 rpm)일 때 조직감과 조직잔사지수가 높고 수용성 질소지수가 낮았으므로 조직결착력이 향상된 것으로 생각된다.