KR100751070B1

KR100751070B1 - 건조비지 분말의 제조방법

Info

Publication number: KR100751070B1
Application number: KR1020050129715A
Authority: KR
Inventors: 김동준; 서태수; 황인석
Original assignee: 서태수
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2007-08-21
Also published as: KR20070068042A

Abstract

본 발명은 건조비지 분말의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 생비지의 재이용을 촉진하고 부가가치를 높이기 위한 일환으로서, 생비지를 저온에서 단시간 건조 및 분쇄를 가능케 함으로써 식물성 단백질, 식물섬유 등의 유효성분을 비지 중에 유효량을 유지하면서 입자경 100 ㎛ 이하인 비지 분말입자가 전체의 80% 이상을 차지하도록 건조비지 분말을 안전하게 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.

건조비지 분말, 생비지, 저온, 건조, 분쇄, 식물성 단백질, 식물섬유, 입자

Description

건조비지 분말의 제조방법{Manufacturing method of dried bean-curd dreg powders}

도 1은 본 발명의 건조비지 분말의 제조방법에서 유효하게 사용되는 건조ㆍ분쇄 장치를 나타낸 모식적인 단면도이다.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 분쇄ㆍ건조실 2 : 원료 공급구

3 : 열풍 공급구 4 : 분쇄 해머부

5 : 분급부 6 : 배기ㆍ제품 배출구

7 : 열풍실 8 : 본체 건조부

9(a, b, c) : 구동부

일반적으로 생비지는 두부 제조과정 중 콩에서 두유를 걸러낼 때의 부산물로 산출되는 것으로서 거의가 산업폐기물로 처리된다. 그러나, 그 성분은 두유를 능가할 정도로 각종 영양소(식물섬유, 이소플라본, 레시틴, 미네랄 등)를 풍부히 함유해 있으므로, 균형이 잡힌 건강식품이라는 관점에서 비지를 유효하게 이용하는 기술이 요구되어 왔다.

국내 비지 산출량은 연간 약 20만톤에 달하는 한편, 비지는 함수율이 70 ~ 85%나 되고 또한 상온보다 높은 온도에서 산출되는 점에서 2 ~ 3시간 정도의 짧은 시간에 부패하기 쉬운 특성을 갖고 있다. 그 때문에 대량으로 산출되는 비지는 일부가 식품이나 사료 등으로 이용될 뿐, 대부분이 폐기 또는 소각되어 환경오염과 공해발생의 원인으로 작용하고 있는 것이 현상이다.

비지는 종래부터 그대로 혹은 야채 등을 섞어서 조리하여 부식으로 이용되어 왔지만, 근래 그 흡수성 및 분산성과 같은 기능적 특질이나 아미노산 조성에 착안하여 빵제품이나 면제품 및 육제품 등에 첨가함으로써 품질 개선에 적극 대처하려는 경향이 있어, 점진적이나마 양질의 비지에 대한 수요가 높아지고 있다.

그러나, 비지는 습윤 상태로는 부피가 많고 균이 번식하기 쉬우므로 장기보존이나 취급이 매우 곤란하다. 또한, 비지에 균이 지나치게 번식하면 균으로 인한 산의 생성이나 pH 저하 등에 의해 비지 특유의 흡수성 및 보수성이 손실될 뿐 아니라, 병원균이나 썩는 냄새가 발생하기 때문에 위생적이지 못해 식품으로 이용할 수 없다.

이러한 점을 해소하기 위해 습윤 상태의 비지를 건조 및 분쇄시켜 건조비지 분말로 만드는 일이 성행되고 있다. 그러나, 비지는 흡수성 및 보수성이 우수해서 탈수 및 건조가 매우 곤란하며, 예를 들어 추출물(두유)과 잔사(생비지)로 분리할 때 장시간에 걸쳐 압착하거나 강력히 원심분리를 행하지만, 잔사인 생비지의 수분을 80% 이하로 제어하는 것은 곤란하다.

이 때문에 비지를 충분히 건조시키기 위하여 건조조건을 엄격히 설정하면 비지의 흡수성 및 보수성이 손실되거나 불내나 갈변이 발생하기 때문에 제품의 가치를 떨어뜨리는 문제점이 있다. 그에 반하여 건조조건을 완만하게 설정하면 비지의 건조에 장시간을 요할 뿐만 아니라 그 동안에 균이 번식하는 문제점이 있다.

건조비지 분말을 제조하는 종래의 방법으로서, 일본 특허공개 평14-355002호에서는 생비지를 100 ℃ 이상의 상압과 열수증기로 승온하여 살균한 후 180 ℃ 이하의 열풍으로 유지ㆍ건조하여 잡균의 오염을 억제한 흡수성, 보수성이 양호한 건조비지 분말을 제조하는 방법이 제시되어 있다. 그러나, 살균을 위해 고온에서 장시간 열처리하여 제조된 건조비지 분말은 유효성분의 소실이 커서 특히 식품소재로서의 활용에 바람직하지 못하다.

일본 특허공개 평12-279122호에서는 감압평형발열 건조법을 이용하여 생비지를 건조시켜 분말화하는 것이지만, 이 건조법은 건조실 내를 감압하여 수분 증발력을 높임과 동시에 감압용 팬과 공기의 마찰열에 의해 40 ℃의 저온에서 건조하는 방법이다. 이 방법은 단순히 건조뿐만 아니라 영양분 손실이 없이 색, 맛, 질도 다른 건조방법에 비해 우수한 편이지만, 건조시간이 15시간 이상 길게 걸리는 단점이 있다. 또한, 건조비지를 교반기로 분쇄한 후 체분리기로 분급하여 분말화하는 공정을 채택하고 있기에, 입자경 100 ㎛ 이하의 미세분말은 얻기 어렵다.

또한, 일본 특허공개 평12-4817호에서는 생비지를 80 ~ 95 ℃에서 소정시간 유지하여 함수율을 40 ~ 50% 수준으로 감소시키는 전처리공정과 상기 함수율 40 ~ 50%의 비지를 55 ~ 80 ℃에서 소정시간 유지하여 함수율 11% 이하로 건조하는 후처리공정으로 구성된 건조비지를 제조하는 방법이 제시되어 있다. 이 방법 역시 영양성분이 분해하지 않는 상한온도 95 ℃ 이하에서 건조하는 공정을 채택하고 있으나, 건조공정이 전처리와 후처리 등 2단계로 구성되어 있기 때문에 건조가 번거로울 뿐만 아니라, 통합 건조시간이 28시간 이상 걸리는 등 실용성에 문제가 있다.

이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과, 기존의 건조ㆍ분쇄장치를 사용하되, 저온과 단시간의 건조비지 제조조건을 최적화시켜 좁은 입도분포를 가지고 균일하며 유효성분이 비지 중에 유효량을 유지하면서 건조비지 분말을 안전하게 제조할 수 있는 방법을 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 방법으로는 달성할 수 없었던 생비지를 저온에서의 단시간 건조 및 분쇄를 가능케 함으로써 식물성 단백질, 식물섬유 등의 유효성분을 비지 중에 유효량으로 유지하면서 건조비지 분말을 안전하게 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명은 원료 공급구에서 공급된 생비지를 회전식 분쇄부에 낙하시키고, 4,000 ~ 6,000 rpm의 회전속도로 분쇄하여 비지 분쇄물로 만듦과 동시에, 열풍 공급구에서 공급된 온도 100 ~ 200 ℃와, 풍량 10 ~ 30 ㎥/분의 열풍을 회전식 분쇄부의 하부에서 상승시키되, 건조실 내의 비지 체류시간을 30초 이내로 설정하며, 형성되는 상승열풍에 의해 비지 분쇄물을 건조 및 부상시키고, 회전식 분쇄부 상부에 설치된 회전수가 400 ~ 2,300 rpm인 분급부에서 분급하여 최종 비지 분말의 내부온도가 90 ℃ 이하로 건조된 비지 분쇄물을 배기ㆍ제품 배출구를 통해 건조비지 분말로서 배출하는 건조비지 분말의 제조방법을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 생비지의 재이용을 촉진하고 부가가치를 높이기 위한 일환으로서, 생비지를 저온에서 단시간 건조 및 분쇄를 가능케 함으로써 식물성 단백질, 식물섬유 등의 유효성분을 비지 중에 유효량을 유지하면서 입자경 100 ㎛ 이하인 비지 분말입자가 전체의 80% 이상을 차지하도록 건조비지 분말을 안전하게 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.

본 발명에서 유효하게 사용할 수 있는 건조ㆍ분쇄장치의 모식적인 단면도를 도 1에 나타낸다. 단, 도 1의 장치는 단순한 예시로서 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니다.

도 1의 건조ㆍ분쇄장치는 기본적으로 생비지를 분쇄하여 건조하기 위한 분쇄ㆍ건조실(1)을 가지며, 이 분쇄ㆍ건조실에는 생비지를 도입하기 위한 원료 공급구(2), 생비지를 건조하기 위해 열풍을 도입하는 열풍 공급구(3), 생비지를 분쇄하기 위한 분쇄 해머부(4), 건조된 비지 분쇄물 중 특정한 입자경을 가진 것만 통과시켜 분급하기 위한 분급부(5) 및 분급된 최종 제품으로서의 건조비지 분말을 배출함과 동시에 상승열풍을 배기하기 위한 배기ㆍ제품 배출구(6)가 설치되어 있다. 분쇄ㆍ건조실(1)의 내부는 밑면과 분쇄 해머부(4) 사이의 열풍 공급구(3)에서 송출되는 열풍이 머무는 열풍실(7)과, 분쇄 해머부(4)와 분급부(5) 사이의 비지 분쇄ㆍ건조영역에 해당하는 본체 건조부(8)로 구분된다. 분쇄ㆍ건조실(1)의 외부에는 분쇄 해머부(4)를 회전시키기 위한 구동부(9a, 도 1에서 분쇄ㆍ건조실의 하부에 배치), 분급부(5)를 회전시키기 위한 구동부(9b, 도 1에서 분쇄ㆍ건조실의 상부에 배치) 및 원료를 도입하기 위한 구동부(9c)가 비치되어 있으며, 원료인 생비지는 이 구동부(9c)를 이용하여 연속적으로 분쇄ㆍ건조실(1) 내로 공급 가능하다.

본 발명에 의하면, 이와 같은 건조ㆍ분쇄 장치의 원료 공급구(2)에서 생비지를 도입하여, 분쇄 해머부(4)의 회전에 의해 생비지를 분쇄한다. 이때, 상기 분쇄 해버부는 바람직하기로 약 4,000 ~ 6,000 rpm, 더욱 바람직하기로 4,500 ~ 5,500 rpm으로 회전하며, 만일 상기 범위 미만일 경우에는 분쇄 작용력이 미흡하여 분쇄효율이 떨어지는 문제가 있고, 초과할 경우에는 분쇄 작용력이 너무 커서 과분 쇄가 야기되는 문제가 있다. 생비지의 도입과 동시에 혹은 도입 후에 열풍 공급구(3)에서 열풍을 보내 준다. 열풍은 바람직하기로는 분쇄 및 건조 후 비지 분말의 내부온도가 90 ℃ 이하가 되도록 100 ~ 200 ℃, 바람직하기로는 120 ~ 180 ℃의 온도에서 풍량 10 ~ 30 ㎥/분, 바람직하기로는 약 15 ~ 25 ㎥/분으로 공급된다. 상기 열풍 온도가 100 ℃ 미만이면 건조비지 분말의 수분 함유량을 10% 이하로 제어하기 어려운 문제가 있고, 200 ℃를 초과하면 건조비지 분말의 탄화가 진행될 우려가 있으며, 풍량이 10 ㎥/분 미만이면 본체 건조부(8) 내에서 비지 분말의 체류시간이 길어져서 품질과 생산성이 저하하는 문제점이 있고, 30 ㎥/분을 초과하면 체류시간이 너무 짧아 분쇄 및 건조가 부실하여 바람직하지 못하다. 열풍실(7)에 머무는 열풍은 분쇄 해머부(4)와 분쇄ㆍ건조실(1) 내벽의 격간에서 본체 건조부(8)로 상승하고, 예를 들어 도 1에 나타낸 것처럼 회전식 분쇄부 및 분급부의 회전에 의해 복합선회류를 형성한다. 이 상승열풍의 복합선회류 작용에 의해 비지 분쇄물이 건조된다. 건조된 비지 분말은 소망의 수분 함유량(바람직하기로는 2 ~ 10%, 보다 바람직하기로는 4 ~ 9%) 및 입자경이 되기까지 본체 건조부(8) 내에서 분쇄와 건조를 반복한다. 얻어지는 비지 분말은 식물성 단백질, 식물섬유 등의 유효성분이 유효량 잔존해 있는 것이 특히 바람직하다. 본 발명에 의하면, 이와 같은 특징을 가진 비지 분말은 본체 건조부(8) 내에서의 체류시간을 조절함(바람직하기로는 체류시간을 5 ~ 30초, 더욱 바람직하기로는 7 ~ 15초)으로써 제조할 수 있음을 알았다. 상기 체류시간이 5초 미만이면 비지 분말의 분쇄 및 건조가 제대로 이루어지기 어렵고, 30초를 초과하면 비지분말의 유효성분 소실 과 생산성 저하를 유발하여 바람직하지 못하다. 소망의 특징을 가진 비지 분말은 상부 분급부를 거쳐 배기구에서 배출된다. 이때 분급부의 회전수를 400 ~ 2,300 rpm, 바람직하기로는 1,000 ~ 1,500 rpm으로 설정함으로써 소망하는 범위의 입자경 및 수분 함유량을 갖춘 건조비지 분말만을 분급하여 채취할 수 있다.

본 발명에서 얻어지는 건조비지 분말은 입자경 100 ㎛ 이하인 것이 전체 비지 분말의 80% 이상이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 90% 이상을 포함하는 것이다. 이와 같이 좁은 입도분포를 가진 건조비지 분말은 식물성 단백질이 22g/100g 이상(22 ~ 25g/100g), 식물섬유가 40g/100g 이상(40 ~ 42g/100g) 함유하며, 거의 균질한 제품으로 제공되며, 또한 미세한 분말 상태로 구성되어 있어 사람이나 동물이 섭취할 경우 유효성분의 체내 흡수율이 향상할 뿐 아니라, 혀 촉감이나 식감에 있어서도 까칠한 느낌이 없이 양호하다.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 상세히 기술할 것이나 본 발명의 범위를 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

생비지(수분 함유량 약 75%)를 도 1에 예시한 건조ㆍ분쇄 장치의 원료 공급구(2)에 의해 고속회전하는 분쇄 해머부(4)에 도입하여 충격작용을 가해 분쇄하였다. 이와 동시에 열풍 공급구(3)에서 송출되는 열풍에 의해 비지 분쇄물을 건조 및 부상시켜 분급부(5)에서 분급한 후 배기ㆍ제품 배출구(6)를 통해 건조비지 분말을 얻었다. 이 일련의 조작은 콘트롤 시스템(control panel)에 의해 이루어지며, 건조ㆍ분쇄 조건은 다음과 같다.

[건조ㆍ분쇄 조건]

열풍 입구온도 : 150 ℃

열풍 출구온도 : 85 ~ 90 ℃

배기 풍량 : 20 ㎥/분

분쇄 해머부 회전수 : 5,000 rpm

분급부 회전수 : 1,500 rpm

체류시간 : 약 10초

얻어진 건조비지 분말은 황백색을 띠었으며 수분 함유량 5 중량%, 평균입자경 34 ㎛이고, 입자경 100 ㎛ 이하가 비지 분말 전체의 약 97%를 차지하는 입도분포를 갖고 있었다. 또한, 건조비지 분말 중 유효성분 잔존의 지표로서 식물성 단백질의 함유량은 약 24.5g/100g, 식물섬유의 함유량은 약 41.3g/100g이었다.

또한, 건조비지 분말 내부온도는 열풍 출구온도를 감안하면 80 ℃ 이하일 것으로 추정된다.

실시예 2

건조ㆍ분쇄 조건을 다음과 같이 변경한 외에는 실시예 1과 동등하게 건조비지 분말을 제조하였다.

[건조ㆍ분쇄 조건]

열풍 입구온도 : 130 ℃

열풍 출구온도 : 75 ℃

배기 풍량 : 25 ㎥/분

분쇄 해머부 회전수 : 4,500 rpm

분급부 회전수 : 1,000 rpm

체류시간 : 약 20초

얻어진 건조비지 분말은 황백색을 띠었으며 수분 함유량 8 중량%, 평균입자경 40 ㎛이고, 입자경 100 ㎛ 이하가 비지 분말 전체의 약 86%를 차지하는 입도분포를 갖고 있었다. 또한, 건조비지 분말 중 식물성 단백질의 함유량은 약 25.0g/100g, 식물섬유의 함유량은 약 41.0g/100g이었다.

또한, 건조비지 분말 내부온도는 열풍 출구온도를 감안하면 70 ℃ 이하일 것으로 추정된다.

비교예 1

[건조ㆍ분쇄 조건]

열풍 입구온도 : 220 ℃

열풍 출구온도 : 150 ℃

배기 풍량 : 10 ㎥/분

분쇄 해머부 회전수 : 4,000 rpm

분급부 회전수 : 600 rpm

체류시간 : 약 40초

얻어진 건조비지 분말은 짙은 황백색을 띠었으며 수분 함유량 3 중량%, 평균입자경 53 ㎛이고, 입자경 100 ㎛ 이하의 비지 분말이 전체의 약 70%이었다. 또한, 건조비지 분말 중 식물성 단백질의 함유량은 약 23.2g/100g, 식물섬유의 함유량은 약 40.9g/100g이었다.

또한, 건조비지 분말 내부온도는 열풍 출구온도를 감안하면 140 ℃ 이하일 것으로 추정된다.

비교예 2 ~ 4

여기서는 종래의 건조ㆍ분쇄법에 의해 제조된 건조비지 분말에 대한 결과를 나타낸다. 실시예 1에서 사용한 것과 유사한 생비지(수분 함유량 75 ~ 80%)를 다음 표 1의 조건에서 종래의 방법인 생비지를 살균건조한 후 분쇄하는 방법(비교예 2), 생비지를 감압평형발열 건조법으로 건조한 후 분쇄하는 방법(비교예 3) 및 생비지를 열풍건조시킨 후 분쇄하는 방법(비교예 4) 등을 이용하여 제조된 건조비지 분말을 예시하였다.

이들 건조비지 분말에 대하여 건조조건과 측정한 평균입자경 및 영양성분 함유량을 요약하여 다음 표 1에 나타내었다.

구분		실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4
건조방법		저온분쇄건조	저온분쇄건조	저온분쇄건조	살균건조	감압평형 발열건조	열풍건조
조건	건조 비지 분말 내부 온도(℃)	< 80	< 70	< 140	< 180	40	< 95
조건	시간	10 s	20 s	40 s	1 ~ 3 hr	15 ~ 18 hr	28 ~ 44 hr
건조 비지 분말의 분석치	평균입자경 (㎛)	34	40	53	< 840	-	-
	입자경 100 ㎛ 이하의 비지분말 함량(%)	97	86	70	-	-	-
	단백질 함유량 (g/100g)	24.5	25.0	23.2	-	26.7	21.1
	섬유 함유량 (g/100g)	41.3	41.0	40.9	-	40.9	12.5

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 방법으로 제조된 건조비지 분말은 분쇄기능은 거의 등한시하고 건조기능에 역점을 두었기에, 전체적으로 입도분포가 넓고 입자경이 불균일한 결과를 초래한 것으로 보인다. 또한, 비교예 4의 결과에서 장시간에 걸쳐 열풍 건조함에 따라 생비지 내에 함유된 유효성분의 소실이 발생되는 것도 확인되었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 원료 공급구, 열풍 공급구, 분쇄부, 분급부 및 제품 배출구를 공유한 특수한 건조ㆍ분쇄 장치를 사용하여 건조 및 분쇄된 비지 분말의 내부온도를 90 ℃ 이하로 제어하는 방법에 관한 것으로서, 생비지에 포함된 유효성분을 유효량 보유한 대로 단시간에 건조비지 분말을 제조할 수 있다. 상기 방법에 의해 얻어지는 건조비지 분말은 입자경 100 ㎛ 이하인 것이 전체의 80% 이상을 차지한다. 이와 같이 좁은 입도분포를 가진 비지 분말은 거의 균질한 제품으로 제공되며, 또한 미세한 분말 상태로 구성되어 있어 사람이나 동물이 섭취할 경우 유효성분의 체내 흡수율이 향상할 뿐 아니라, 혀 촉감이나 식감에 있어서도 까칠한 느낌이 없이 양호하다.

또한, 본 발명의 제조방법으로 얻어진 건조비지 분말은 종래의 방법에 비해 저온 및 단시간에 건조ㆍ분쇄되므로 식물성 단백질, 식물섬유 등 유효성분을 다량 함유하고 있으므로, 식품에 첨가하여 섭취 시 생활습관병의 예방이나 생리기능의 개선에 유용하다. 나아가 상기 건조비지 분말을 식품에 배합시킴으로써 다이어트 효과를 발휘할 수 있는 식품을 제공할 수 있다.

Claims

원료 공급구에서 공급된 생비지를 회전식 분쇄부에 낙하시키고, 4,000 ~ 6,000 rpm의 회전속도로 분쇄하여 비지 분쇄물로 만듦과 동시에, 열풍 공급구에서 공급된 온도 100 ~ 200 ℃와, 풍량 10 ~ 30 ㎥/분의 열풍을 회전식 분쇄부의 하부에서 상승시키되, 건조실 내의 비지 체류시간을 30초 이내로 설정하며, 형성되는 상승열풍에 의해 비지 분쇄물을 건조 및 부상시키고, 회전식 분쇄부 상부에 설치된 회전수가 400 ~ 2,300 rpm인 분급부에서 분급하여 최종 비지 분말의 내부온도가 90 ℃ 이하로 건조된 비지 분쇄물을 배기ㆍ제품 배출구를 통해 건조비지 분말로서 배출하는 것을 특징으로 하는 건조비지 분말의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 건조비지 분말은 입자경이 100 ㎛ 이하가 전체 비지 분말에 대하여 80% 이상인 것을 특징으로 하는 건조비지 분말의 제조방법.
제 1 항에 있어서, 상기 비지 분쇄물은 상승열풍의 복합선회류에 의해 건조되는 것을 특징으로 하는 건조비지 분말의 제조방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 건조비지 분말은 식물성 단백질이 22g/100g 이상, 식물섬유가 40g/100g 이상 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 건조비지 분말의 제조방법.