국내 소규모 쌀 가공 산업현장에서 적용될 수 있는 쌀가루의 습식제분방법을 모색하고자 수침시간(3, 6, 9 및 12 hr)을 달리한 세 가지 제분방법에 의해 제조된 쌀가루의 이화학적 특성을 비교분석하였다. 사용된 제분방법은 roller mill, pin mill 그리고 roller & pin mills 등 세 가지이다. 모든 제분기에서 수침시간이 증가할수록 미세입도 분포율이 상승하였다. 쌀가루의 미세 정도는 roller mill의 쌀가루가 가장 거칠었고 roller & pin mills는 중간정도, pin mill의 쌀가루가 가장 미세하였다. 조단백질, 조지방, 조회분은 수침시간 증가에 따라 감소하였다. 조단백질 함량은 pin mill 9, 12시간 수침에서 각각 7.66%와 7.58%로 낮게 나타났다. 수침시간 증가에 따라 L값은 증가하였고, a, b값은 감소하였다. 손상전분은 수침초기 roller mill에서 낮았으나 수침시간이 증가하면서 pin mill이 낮아져 수침 12시간에는 roller mill과 유사하였다. 그러나 roller mill & pin mills는 모든 수침시간에서 유의적으로 높은 손상전분을 나타내었다. 아밀로오스 함량은 수침시간이 증가할수록 증가하였고, 미세입도 분포율이 높은 pin mill과 roller & pin mills에서 높았다. 물 결합 능력은 쌀가루가 미세하여질수록 높게 나타났고, 손상전분이 많은 roller & pin mills에서 가장 높게 나타났다. 용해도와 팽윤력은 수침시간 증가에 따라 사용한 제분기 모두에서 지속적으로 상승하였으며, 특히 pin mill에서 용해도와 팽윤력 모두 비교적 높은 값을 나타내었다. 또한 미세구조 관찰시 수침시간 증가에 따라 pin mill 사용 시 미세한 쌀가루의 분포를 나타내었다. 이러한 결과로부터 습식제분과정 중 쌀의 수침시간과 사용한 제분기에 따라 쌀가루의 이화학적 특성 변화가 많으며, 소규모 산업현장에서 손상전분이 낮은 미세한 쌀가루를 제조하려면 충분한 수침을 통한 pin mill의 사용이 가장 적합하리라 생각된다.
본 연구는 시판용 쌀가루와 제분공정을 달리한 쌀가루들의 품질 특성을 비교한 후 설기떡 제조에 적합한 쌀가루 가공공정을 제안하고자 하였다. 입도분포는 1st roll로 제분한 후 건조하였을 때 $710{\mu}m$ 초과의 쌀가루만을 건식제분기인 pin mill에 적용한 roll & pin에서 $250{\mu}m$ 이하의 작은 입도가 약 48%를 차지하여 CRF(2nd step roll mill)에 비해 높은 비율을 나타내었다. 일반성분은 1단계의 제분만을 거친 1st roll에서 단백질, 지방, 회분 함량이 높았고, CRF와 roll & pin은 유의적으로 낮은 값을 나타내었다. 색도는 작은 입자의 분포 비율이 많은 roll & pin에서 L값이 높았으며, 손상전분, 물결합력은 CRF와 roll & pin이 유의적으로 높게 나타났다. RVA 호화특성은 CRF와 roll & pin의 호화개시온도, 최고점도 및 노화 정도를 반영하는 setback 값 또한 1st roll에 비해 낮았다. 또한 위 3가지의 쌀가루(CRF, 1st roll, roll & pin)를 이용하여 제조한 설기떡의 외관 관찰에서 CRF와 roll & pin의 경우 큰 차이를 나타내지 않았으나 1st roll의 경우 거친 내상 및 외상을 확인할 수 있었다. 조직감에서는 roll & pin으로 제조한 쌀가루의 설기떡과 CRF로 제조한 설기떡은 유사한 것으로 나타났다. 정량적 묘사분석 결과 외관, 향, 맛, 질감 및 전반적 기호도에서 roll & pin이 CRF나 1st roll에 비해 높은 값을 나타내었다. 따라서 설기떡의 제조 시 건식제분인 roll & pin으로 제조한 쌀가루가 현재 상용화되어 있는 습식제분법인 2 step roll mill보다 제분공정을 간편화한 우수한 설기떡을 제조할 수 있으리라 사료된다.
쌀을 수분함량 24%로 10시간 동안 조질한 후 roll mill로 1회 분쇄한 후 pin mill로 1회 분쇄하였을 때 의 특성을 조사하였다. 소요전력은 다른 제분방법(TRMR, WDRMR, DPMR) 보다 가장 적었다. 쌀가루의 수분함량은 수침하여 제분한 쌀가루의 32.8%, 조질하여 제분한 쌀가루의 22.3%보다 훨씬 적은 17.2%였다. 쌀가루의 입도는 100 mesh 이상의 입자가 87.4%로 수침 roll mill 쌀가루 6.8%와 조질 roll mill 쌀가루 7.7%보다는 훨씬 높았고 건식 pin mill 쌀가 루의 80%보다도 높았다. 전자현미경으로 본 쌀가루의 입자구조를 살펴본 결과 수침한 쌀과 조질한 쌀의 분쇄된 쌀가루 입자 한 개는 수많은 작은 입자들이 모여 덩어리 모양의 입단(粒團, group)을 형성하고 있었다. 호화 개시온도는 63.2$^{\circ}C$로 다른 방법으로 제분한 쌀가루보다 1.3$^{\circ}C$ 낮았다. 최고점도, 최저점도, 냉각시 5$0^{\circ}C$에서의 점도도 다른 방법으로 제분한 쌀가루보다 낮았다. 이 방법으로 쌀을 제분하면 밀가루와 같이 고우며 백도가 높고 품질이 좋은 쌀가루 제품을 얻을 수 있었다.
파우더류 화장품의 제조 시 사용되어지는 분쇄기 중 스크린밀, 핀밀, 제트밀을 이용하여, 대표적인 화장품용 안료(탈크, 마이카, 나이론파우더, 실리카, 이산화티탄)를 분쇄하여 각 안료들의 분쇄 특징과 분쇄기의 특성에 대한 연구를 수행하였다. 또한 분쇄평가를 위해 산화철을 흔적물질로써 사용하여 실험하여 CIE LAB의 변화로써 평가하였다. 스크린밀과 핀밀의 분쇄는 박편상 분체에서는 종횡단면의 분쇄 중 종단분쇄가 더 많이 발생하고 제트밀에서는 종횡 단면의 분쇄가 모두 발생하는 것으로 사료되고 구상파우더인 나이론파우더와 실리카의 경우, 1차 입자화 혹은, 역으로 정전기적 인력에 의한 약한 응집이 나타나지만, 제트밀에서는 분쇄압력 2bar의 조건 이상에서는 나이론파우더의 합일 혹은 변형이 발생하고, 실리카는 심한 파쇄가 발생하였고, 이산화티탄은 모든 분쇄기에서 1차입자화가 되었다. 분쇄에 따른 산화철의 색상변화는 핀밀이 가장 우수한 결과를 보였다. 이들 결과로부터 실질적인 제품 제조 공정에서는 박편상 및 침상 원료의 사전처리 이용에는 제트밀을 이용하고, 색상 발현을 위한 분쇄, 즉 조색은 스크린밀과 핀밀을 이용하는 것이 좋을 것으로 판단된다. 또한 산업적인 공정조건을 고려하면, 스크린밀은 4회 분쇄 시, 핀밀은 2회 분쇄 시, 제트밀은 1bar의 분쇄압력 조건 하에서 전반적인 분쇄효율이 우수한 것으로 사료된다.
제분방법별(Pin mill, Colloid mill, Micro mill, Jet mill)로 제조한 쌀가루의 특성과 쌀 수제비 제조후 식미에 미치는 영향을 조사하였다. 지방, 회분, 단백질은 제분 방법에 따라 큰 차이를 보이지 않았다. 제분방법별 쌀 가루의 청값, 열수가용성 아밀로오스 함량, 그리고 전분 손상도는 Jet mill, Micro mill, Colloid mill, Pin mill의 순으로 높았음을 나타내었다. 수분흡수지수, 수분용해지수 및 보수력을 측정한 결과 전분손상도가 증가함에 따라 전체적으로 증가하였다. 또한 시료농도 15%의 겔을 형성하였을 때 Pin mill의 경우 강도에 있어서 가장 높음을 보여주었다. 아밀로그램을 이용한 호화개시온도와 최고점도는 입자가 미세하여 짐에 따라 점차 낮아지는 경향을 보였으며 Differential Scanning Colorimetry 측정에 의한 측정값도 아밀로그램에서와 동일한 양상을 나타내어 호화흡열의 면적에서 산출한 호화엔탈피$({\Delta}H)$가 Jet mill의 경우 0.83 kcal로 가장 낮았다. 즉 전분의 손상도가 증가함에 따라 호화엔탈피는 감소하였다. 쌀수제비 제조실험 결과는 Jet mill이 관능검사 결과 가장 우수한 것으로 판명되었고 반죽상태도 양호함을 보여주었다.
쌀보리를 정맥기를 사용하여 도정한 정맥에 대해 제분기의 종류를 달리하여 제분한 결과 보리가루는 입도 분포에서 차이를 나타내 Jet mill로 제분한 보리가루의 입자 크기가 가장 작았으며 그 다음으로 Pin mill과 Cyclotec sample mill에 의한 입자 크기가 작았고 Ball mill과 Fitz mill에 의한 보리가루가 가장 큰 것으로 나타났다. 보리가루는 입자크기가 작을수록 색이 밝고 전분 손상도가 높은 경향을 나타냈다. 보리가루의 표면구조는 크고 작은 전분 입자, 주름진 세포벽 물질 등으로 관찰되었으며 가루 입자의 형태 및 크기가 제분기의 종류에 따라 다소 차이를 나타냈다. 보리가루는 손상된 전분의 양이 많을수록 높은 수분흡수지수 및 보수력을 나타냈으며 수분용해도지수 역시 증가하는 경향을 보여주었다. 보리가루의 호화 특성을 측정한 결과 보리가루의 점도는 입자가 크게 분쇄된 Fitz mill에 의한 보리가루에서 가장 낮았으며 Pin mill과 Cyclotec mill에서 높게 나타났다. 아주 미세하게 분쇄된 Jet mill은 호화가 빨리 진행된 반면 점도의 상승은 크지 않아 지나친 전분의 손상은 점도를 떨어뜨리는 것으로 판단되었다.
This study was conducted to beneficiation of magnesite by dry grinding and air classification. The raw ore was ground in a ball mill and pin mill controlled with grinding time and linear velocity of grinding media and fractionated in an air classifier. Pin mill is more efficient than the ball mill for liberation. As a result, the MgO grade of concentrate was 47.1% with recovery of 51.51% for classified with 3,000rpm of air classifier for ground at 13,000rpm in pin mill.
본 연구에서는 분쇄방법에 따른 감초 분쇄생성물의 특성을 분석한 결과는 다음과 같다. 1. Hammer mill의 경우 d$_{80}$=750$\mu\textrm{m}$로 중간미분쇄의 입도범위를 가지며 비표면적은 0.269m/g로 분석되었고, Pin mill의 경우 d$_{80}$=600$\mu\textrm{m}$로 Hammer mill보다 입자크기는 조금 작으나 중간미분쇄영역의 입도범위를 가지며 비표면적은 0.324m$^2$/g로 분석되었고, Turbo mill은 d$_{80}$=250$\mu\textrm{m}$와 비표면적은 0.370m$^2$/g로 입자의 크기가 가장 작아 다른 분쇄기보다 분쇄능이 가장 우수한 것으로 분석되었다. 2. Hammer mill의 분쇄메커니즘은 대부분 충격, 일부 전단과 마찰에 의해 분쇄가 행해지고, Pin mill은 핀 사이에서의 전단, 충격, 마찰에 의해 분쇄된다. 즉 충격과 마찰에 의한 분쇄는 전단력에 의한 분쇄메커니즘보다 분쇄 능이나 분쇄효율이 상대적으로 낮은 것을 알 수 있었으며 주로 전단력과 충격, 반발력에 의해 분쇄가 이루어지는 Turbo mill의 분쇄능 및 분쇄 효율이 우수함을 알 수 있었다. 본 연구에 의해서 감초와 같이 섬유질을 많이 함유하고 있는 원료를 분쇄할 경우 분쇄메커니즘이 전단력인 분쇄기가 가장 적합하고, 분쇄중 소요되는 동력 면에서도 기존 분쇄기보다 우수한 Turbo mill의 분쇄조건을 확립해야 한다고 사료된다. 사료된다.
분쇄방법(핀밀, 초미분쇄)을 달리하여 제분한 찰수수가루의 물리화학적 특성을 조사하였다. 조단백질 함량은 PS와 UFS에서 높았고, 조지방 함량은 핀밀분쇄보다 초미분쇄에서 더 높게 나타났다. 조회분과 총 식이섬유소 함량은 도정하지 않고 핀밀분쇄한 PWS에서 가장 높았다. 겉보기 아밀로오스 함량은 핀밀분쇄한 수수가루가 초미분쇄한 수수가루보다 높았으며 껍질이 없는 경우(PS, UFS) 아밀로오스 함량이 더 낮게 나타났다. 수수가루의 평균입도크기는 도정하지 않은 수수가루에서 컸으며 핀밀분쇄한 것이 초미분쇄보다 평균입도가 큰 것으로 나타났다. 수수가루의 색도는 초미분쇄 수수가루가 핀밀수수가루보다 밝았으며 UFS의 L값이 가장 높았고, 도정한 수수가루(PS, UFS)가 통곡수수(PWS, UFWS)보다 명도가 높았다. 수분결합력은 초미분쇄 시료 UFWS에서 가장 높았으며 핀밀분쇄 PWS보다 높았다. 용해도와 팽윤력은 초미분쇄한 시료가 핀밀분쇄 시료에 비해 모두 높게 나타났으며 도정한 수수가루에서 높게 나타났다. 수수가루의 손상전분 함량은 핀밀분쇄하여 도정한 경우 손상도가 컸다. 수수가루의 호화점도 특성에서 최고점도와 최종점도 PS와 PWS에서 높았고 UFS는 가장 낮은 점도를 나타내었다. 노화도를 나타내는 setback 점도 또한 PS와 PWS에서 높아 초미분쇄보다 노화도가 높게 나타났다. 핀밀분쇄한 통곡 수수가루(PWS)가 전체적으로 높은 호화점도곡선을 보였다. 총 페놀 함량은 핀밀분쇄 수수가루가 초미분쇄 수수가루보다 높았으며 통곡 수수에서 높게 나타났다. 이러한 결과들로 보아 수수는 도정 여부와 분쇄 방법에 따라 가루의 물리화학적 특성이 달라지므로 수수가루를 이용한 제품 개발 시 각 제품의 특성에 따른 적절한 제분방법이 필요하다고 할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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