본 실험은 카카오 빈의 함량(0, 20, 40, 60%)을 달리하여 쌀가루와 압출성형물을 제조하여 물리화학적인 특성을 관찰하고자 하였다. 공정 조건은 수분 함량 25%, 스크루 회전 속도 200 rpm, 사출구온도 $130^{\circ}C$로 조절하였다. 팽화율은 카카오 빈의 함량이 증가할수록 감소하였다. 밀도와 비길이, 겉보기 탄성계수는 카카오 빈의 함량이 증가함에 따라 증가하였고, 파괴력은 카카오 빈의 함량이 증가할수록 감소하였다. 수분용해지수와 수분흡착지수는 압출성형 공정 후 모두 증가하였다. 카카오 빈의 첨가량이 증가할수록 명도는 감소하였고 적색도는 증가하였으며, 황색도는 무처리구(RAW)에서 카카오 빈이 증가함에 따라 증가하였지만, 압출성형 공정 후 카카오 빈이 증가함에 따라 감소하였다. 색도차는 카카오 빈의 함량이 증가할수록 증가하였다. 페이스트 점도는 카카오 빈의 함량이 증가할수록 모든 조건에서 감소하였으며, 압출성형을 한 모든 실험군과 RAW의 roasted 카카오빈(RC) 첨가군에서 저온최고점도(CPV)를 나타내어 낮은 온도에서도 점성을 나타내는 특성을 보였다. 총 페놀 함량은 non-roasted 카카오 빈(NRC) 첨가군이 RC 첨가군보다 높았으며, DPPH 라디칼 소거능은 압출성형한 NRC 첨가군에서 가장 높게 나타났다. 결론적으로 카카오 빈 첨가가 쌀 카카오의 팽화 특성에 영향을 미치며, 카카오 빈의 총 페놀 함량은 로스팅과 압출성형에 의해 감소하였지만, DPPH 라디칼 소거능은 로스팅을 하지 않고 압출성형 하였을 때 증가하였다.
본 연구는 수분함량(40, 50, 60%)과 $CO_2$ 가스 주입(0, 800 mL/min)에 따라 분리대두단백 조직화 압출성형물에 미치는 영향을 알아보기 위하여 이화학적 특성을 분석하였다. 압출성형 공정변수는 사입량 100 g/min, 스크루 회전속도 250 rpm, 사출구 온도 $135^{\circ}C$로 고정하였다. 수분함량이 각각 40, 50%일 때 $CO_2$ 가스 주입량이 0 mL/min에서 800 mL/min으로 증가할수록 직경팽화율과 비길이는 증가하였고 조각밀도는 감소하였다. 하지만 수분함량 60%일 때는 직경팽화율과 비길이는 감소하였고 조각밀도는 증가하였다. $CO_2$ 가스 주입량이 0 mL/min에서 800 mL/min으로 증가할수록 크기가 작은 기공들이 많이 형성되었다. 또한 $CO_2$ 가스 주입량이 0 mL/min에서 800 mL/min으로 증가할수록 수용성질소지수와 수분흡착지수는 증가하였고 조직잔사지수와 조직감은 감소하였다. $CO_2$ 가스 800 mL/min를 주입한 분리대두단백 조직화 압출성형물은 $CO_2$ 가스 0 mL/min을 주입한 분리대두단백 조직화 압출성형물보다 팽화가 잘 일어났으며 단면적이 작은 기공들이 형성되었으나 수용성질소지수와 조직잔사지수, 조직감 분석에서는 최적 조직화에 대한 연구가 더 필요한 것으로 판단되었다.
본 연구는 찹쌀가루액에 효소처리 및 미생물 접종을 시킴으로써 유과의 제조시 수침과정을 거치지 않고도 유과를 만들수 있는 새로운 방법을 개발하기 위하여 시도되었다. 찹쌀 수침액에 분포된 미샐울은 Bacillus sp와 Lastobacillus spp.로 나타났다. 찹쌀 수침액에 인위적으로 상기 미생물을 배양하였을 대 유과를 제조하기 위한 최적 조건은 3$0^{\circ}C$에서 18시간 이었다. 이때 찹쌀수침액의 PH는 배양시간이 증가함에 따라 증가하였다. 이 찹쌀 수침액에서는 수침시간이 증가함에 따라 $\alpha$-amylase 활성이 증가하여 효소처리된 시료액의 효소 활성화 유사한 경향을 나타내었다. 유과의 팽화도는 효소처리시킨 혼합 접종처리 군을 제외한 모든 처리군에서 28일간 수침한것과 유사하게 나타났다. 경도와 peak수는 모든 처리순에서 28일간 수침시킨 대조군에 비해 유의적으로 더 낮게 나타났다.(P<0.05). 미세구조에서 기공수는 효소처리시킨 단독 접종군이 다른 모든 처리군에 비해 더 많은 기공수를 지니고 있었고 기공의 둘레 및 면적도 유의 적으로 낮은 수치를 나타내었다. .(P<0.05). 따라서, 수침공정을 대폭 단축할 수 있었으며, 향후 미생물 접종을 고려한 효소처리 조건을 정밀 분석한다면 수침공정이 없어도 유과의 품질특성을 나타내는것이 가능할 것으로 보인다.
퍼지 이론을 적용하여 압출성형공정을 제어하는 모의실험을 수행하였다. 압출물의 두께(팽화율)가 측정변수로 피드백 입력되고 퍼지제어기를 통하여 스크류 회전속도의 set point가 출력되었다. 얻어진 set point로 가상의 압출성형기가 작동하여 또 다른 두께값이 측정값으로 입력되었다. 이와같은 일련의 과정이 반복되면서 최종적으로 원하는 두께값을 얻을 수 있었고 피지제어기의 알고리즘은 압출성형 전문가로부터 얻어진 기본 법칙을 이용하여 작성 하였다.
본 연구는 기능성 쌀의 이용성 증대를 위하여 저항전분 함유 고아밀로스 품종인 도담쌀과 고아미4호로 압출 성형기를 이용하여 팽화과자를 제조하여 품질 특성을 살펴보았다. 품종별로 쌀의 일반 성분을 분석한 결과, 조지방 함량과 조단백 함량은 1.47~3.08%, 6.30~7.63%로 확인되었으며 탄수화물 함량은 74.76~78.19%로 확인되었다. 아밀로스 함량은 신동진이 15.51%, 도담쌀에서 32.19%, 고아미4호에서 34.31%로 나타나 고아미4호에서 유의적(p<0.05)으로 가장 높은 함량을 나타내었다. 또한 저항전분 함량은 신동진이 0.37%, 도담쌀에서 8.06%, 고아미4호에서 10.42%로 나타나 도담쌀과 고아미4호에서 유의적(p<0.05)으로 가장 높은 함량을 나타내었다. 품종별 현미의 경도를 측정한 결과 신동진과 도담쌀이 높은 경도 값을 나타내었다. 압출 성형기를 이용하여 제조한 팽화과자의 경도가 생쌀 대비 신동진은 72.07%, 도담쌀은 88.21%, 고아미4호는 66.67% 감소되어 도담쌀에서 가장 크게 물성을 개선한 것으로 나타났다. 또한 쌀 품종에 따라 제조한 팽화과자의 관능적 특성 평가결과, 맛, 조직감과 전체적 기호도에서는 도담쌀과자에서 가장 높은 점수를 받았다. 따라서 본 연구 결과, 호화 시 저항전분과 고아밀로스 함량으로 식감이 좋지 않아 밥쌀용으로 적합하지 않았던 도담쌀과 고아미4호는 압출성형기를 이용하여 팽화과자를 제조함으로써 식감을 개선할 수 있었으며, 특히 도담쌀은 이러한 공정기술을 이용한 가공제품 제조에 적합한 품종으로 확인되었다. 본 연구결과는 기능성 쌀을 이용한 가공제품 연구개발에 기초자료가 될 것으로 기대된다.
유과 품질향상을 위한 몇 가지 첨가물의 효과와 공정개선을 위한 수침시간 단축 및 쌀가루에 의한 유과제조 시험을 수행하였다. 불린 콩을 첨가(3%, w/w)한 유과는 팽화도가 높았고 물리적 조직특성도 우수하였으며 관능검사 결과도 이들 경향과 일치하였으나 baking powder, 변형녹말과 막걸리, 소주, 청주 등 주류는 첨가효과가 인정되지 않았다. 그러나 주류는 유과의 외형적인 조직이 치밀해지는 경향을 보였다. 쌀전분의 호화근접 온도인 $60^{\circ}C$의 고온수침에서 3시간 정도면 충분한 수화가 이루어져 저온 장시간($12{\sim}14$시간) 수침한 경우와 차이가 없었으며 고온수침시간의 연장(12시간)에서는 품질개선 효과가 인정되기 않았다. 그리고 건식제분한 쌀가루로 유과를 만드는 경우 100mesh가 팽화도 및 경도에서 우수하였으나 습식제분보다 품질이 떨어져 제분방법과 제분기의 별도연구가 필요하였다.
대두는 된장, 간장, 스낵 등 전통식품의 주요 원료이며, 열처리 공정은 대두의 가공과정에서 대부분 수반되는 단위 조작이다. 본 연구에서는 열처리가 대두의 이화학적 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 상업적인 조건에서 대두를 증자, 가열팽화, 튀김 처리한 다음 단백질의 분자량 분포와 용해도, 수분과 유지 흡착력 및 열 특성과 산패도의 변화를 조사하였다. 대두는 가열처리에 의하여 단백질이 10-40 kDa 범위의 작은 분자량으로 분해되는 경향을 나타내었다. 대두의 용융 엔탈피는 199.62 J/g이었으며 열처리에 의하여 123.07-135.90 J/g 범위로 엔탈피가 감소하였고 지질 산화를 보여주는 fluorescence intensity도 열처리로 증가하였으며 열처리 효과는 튀김, 증자, 가열팽화의 순으로 높았다. 또한 대두의 수분 흡착력은 열처리 한 경우가 비열처리 대두보다 상대적으로 높았으며, 단백질의 용해도는 산성 영역(pH 3-6)에서 같은 경향을 보였다. 결과적으로 대두는 가열처리에 의하여 용융 엔탈피가 감소하고 단백질이 분해되며 지질 산화와 용해도 및 수분흡착력이 증가하는데 대두에 대한 열처리의 효과는 튀김 공정에서 뚜렷하였다.
압출성형의 이점을 활용하여 영양적으로 단백질과 식이섬유가 풍부하며 조직감과 항산화 활성이 우수한 에너지바를 제조하기 위해서 탈지 삼종실 압출성형물의 팽화율, 밀도, 파괴력, 겉보기탄성계수, 수분흡착지수와 수분용해지수, 페이스트 점도를 측정하였다. 또한 압출성형물의 항산화활성을 측정하기 위해 DPPH에 의한 전자공여능을 측정하여 비교 분석하였다. 탈지 삼종실 에너지바 제조 후 품질특성 조사를 위해 수분함량, 색도, 관능검사를 측정하였다. 압출성형 공정변수는 수분함량(20, 25%), 배럴온도(110, 130$^{\circ}C$)이였으며 수분함량 20%, 배럴온도 130$^{\circ}C$에서 팽화율이 가장 높았으며 밀도, 파괴력, 탄성계수가 낮았다. 수분함량이 증가할수록 수분흡착지수가 증가하였으며 수분용해지수는 배럴온도 130$^{\circ}C$에서 높은 경향을 나타내었다. 압출성형 탈지 삼종실은 페이스트 점도 값이 낮게 나타났으며 DPPH에 의한 전자공여능 값은 수분함량 20%, 배럴온도 130$^{\circ}C$ 에서 항산화활성이 높게 나타났다. 탈지 삼종실 에너지바 제조 30일 후에 수분함량은 0.60-1.13% 상승하였으며 백색도와 황색도는 감소, 적색도는 증가하는 경향을 보였다. 관능평가 결과 압출성형 변수가 수분함량 20%, 배럴온도 130$^{\circ}C$이며 탈지 삼종실이 첨가된 에너지바가 가장 좋게 평가되었다. 결론적으로 압출성형을 이용하여 삼종실을 첨가한 에너지바를 제조할 수 있었으며 중간소재인 압출성형물의 공정 변수는 수분함량 20%, 배럴온도 130$^{\circ}C$에서 가장 좋은 조건으로 판단되었다.
본 연구에서는 크루즈선에서 발생하는 오 폐수의 고도처리를 위하여 SBR공정에 유효미생물을 주입하는 변법을 이용하여 실험실 규모의 실험을 수행하였다. 질소 인의 고도 처리 효율과 크루즈선이라는 특수 환경과의 접목성을 검토한 결과 SBR공정에 유효미생물을 주입하는 변법은 선박환경에 매우 적합한 것으로 평가되었다. 또한 기존의 활성슬러지에 유효미생물의 주입함으로써 슬러지 팽화 등의 문제를 해결할 수 있어 슬러지의 안정성을 확보할 수 있었으며, 미생물 관찰 결과 고도처리에 유리한 미생물종의 출현으로 질소 인의 처리 효율이 높아지는 것을 확인할 수 있었다. 이로 인해 총질소와 인의 제거 효율은 74%, 75%로 나타났으며 이러한 결과로 미루어 강화되어가는 해양오염기준을 충만족시킬 수 있을 공정으로 판단된다.
초미세분쇄한 찹쌀분말을 공기분급휠속도(ACWS, air classifying wheel speed) 20,000 rpm과 15,000 rpm으로 공기분급하였을 경우 ACWS의 증가에 따라 입자의 크기는 감소하였으며, 성분조성중 단백질, 지방, 회분은 증가한 반면 전분질은 감소하였다. 조분획의 전분손상도가 전통적인 침지방법으로 제조된 찹쌀분말의 전분손상도와 비슷하였다. 회수된 각 분획으로 유과를 제조하여 이를 전통적인 방법으로 제조한 유과와 비교한 결과, $15,000{\sim}20,000\;rpm$ 분획과 15,000 rpm 이하의 분획으로 제조한 유과는 전통적인 방법으로 제조한 유과와 팽화율, 경도, 기포수 등의 품질요인에서 유의차가 없었으며 관능검사 결과도 동일하게 나타났다. 따라서 이 분말소재를 이용할 경우 전통적인 유과제조공정중 수침공정을 생략할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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