KR100858557B1 - 고품질 쌀 생산을 위한 초임계 유체 기술을 이용한 벼의수확후 관리기술 및 이로부터 생산된 곡물 - Google Patents

Abstract

본 발명 고품질 쌀 생산을 위한 초임계 유체 기술을 이용한 벼의 수확후 관리기술 및 이로부터 생산된 곡물은 도정 전의 벼를 직접 초임계 유체 처리함으로써 곡물 표면으로부터 유리 지방산을 제거하여 지방산의 산화로 인해 생성되는 냄새를 제거하고 밥을 지을 때 전분 호화에 필요한 소비에너지를 획기적으로 줄일 수 있으며 또 영양분의 감소를 최소화하고 지방산과 함께 아밀로스의 함량을 낮춰 밥의 찰기를 현저히 개선시켜 식감을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 잔류농약 및 중금속 등의 유해물질이 제거되어 밥을 지을 때 세미가 필요없는 쌀을 생산할 수 있으며, 쌀의 외관품위가 유지되어 상품성을 현저히 높일 수 있는 신규한 벼 처리방법 및 이로부터 생산된 곡물을 제공하는 뛰어난 효과가 있다.

벼, 곡물, 외관, 고품질, 식감, 초임계유체처리

Description

고품질 쌀 생산을 위한 초임계 유체 기술을 이용한 벼의 수확후 관리기술 및 이로부터 생산된 곡물{Post-harvest technique of paddy rice using supercritical fluid for high quality grain and cereal produced therefrom}

도 1은 고품질 곡물의 조건을 설명한 개념도이다.

도 2는 초임계 유체를 이용하여 곡물 표면으로부터 왁스층과 유리 지방산을 제거하고 탄수화물, 단백질, 지방에 의해 형성된 복잡한 조직을 저해시키며 잔류농약, 중금속, 병원균 및 곤충알 등의 유해물질도 제거할 뿐만 아니라 지방산의 산화로 인해 생성된 냄새를 제거하기 위한 본 발명 초임계유체처리장치를 도시한 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따른 도정 전의 벼에 대한 초임계 이산화탄소의 온도별 초임계 이산화탄소의 밀도와 유리지방의 용해도의 상관관계를 나타낸 그래프이다.

도 4는 본 발명에 따른 온도 및 압력별 초임계 유체 처리 결과 유리지방 제거율을 나타낸 그래프이다.

도 5는 본 발명에 따른 벼의 도정 전후 초임계 유체 처리 결과 흡습속도를 나타낸 그래프이다.

도 6은 본 발명에 따른 벼의 도정 전후 초임계 유체 처리 결과 호화속도를 나타낸 그래프이다.

도 7은 본 발명에 따른 벼의 도정 전후 초임계 유체 처리 결과 현미의 외관품위(B: 본 발명)를 나타낸 비교 사진도이다.

도 8은 본 발명에 따른 벼의 도정 전후 초임계 유체 처리 결과 백미의 외관품위(A: 본 발명)를 나타낸 비교 사진도이다.

도 9는 본 발명에 따른 벼의 도정 전후 초임계 유체 처리 결과 쌀의 청결도 변화(A: 처리 전, B: 처리 후)를 나타낸 비교 사진도이다.

도 10은 본 발명에 따른 벼의 도정 전후 초임계 유체 처리 결과 영양분 함량 변화를 나타낸 비교 그래프이다.

도 11은 본 발명과 달리 벼의 초임계 유체 처리를 거치지 않은 종래의 현미를 대상으로 200mL의 물로 1 내지 3회 수세한 경우와 600mL의 물로 1회 수세한 경우 농약 중 IBP 및 이소프로티오란의 잔류율(중량%)을 나타낸 비교 그래프이다.

도 12는 본 발명과 달리 벼의 초임계 유체 처리를 거치지 않은 종래의 현미를 대상으로 초음파 세척 시간에 따른 농약 중 IBP 및 이소프로티오란의 잔류율(중량%)을 나타낸 비교 그래프이다.

도 13은 본 발명과 달리 벼의 초임계 유체 처리를 거치지 않은 종래의 현미를 대상으로 50℃, 100℃, 150℃ 및 200℃에서 30분간 열처리 결과 농약 중 IBP 및 이소프로티오란의 잔류율(중량%)을 나타낸 비교 그래프이다.

도 14는 본 발명과 달리 벼의 초임계 유체 처리를 거치지 않은 현미의 도정도(7분도, 9분도 및 11분도)에 따른 농약 중 IBP 및 이소프로티오란의 잔류율(중량%)을 나타낸 비교 그래프이다.

도 15는 초임계 유체 처리 단계에 따른 농약 중 IBP 제거율(중량%)을 나타낸(A: 본 발명) 비교 그래프이다.

도 16은 초임계 유체 처리 단계에 따른 농약 중 이소프로티오란 제거율(중량%)을 나타낸(A: 본 발명) 비교 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 추출기 2 : 열교환기

3, 4 : 펌프 5 : 보조용매 저장조

6 : 유체 원료(이산화탄소 등) 저장조 7 : 보조용매 분리기

8 : 감압기 9 : 감압밸브

10, 11 : 배출밸브 12, 13 : 공급밸브

본 발명은 고품질 쌀 생산을 위한 초임계 유체 기술을 이용한 벼의 수확후 관리기술 및 이로부터 생산된 곡물(현미 내지 백미)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도정하기 전 벼를 직접 초임계 유체 처리함으로써 곡물 표면으로부터 유리 지방산을 제거하여 지방산의 산화로 인해 생성되는 불쾌한 냄새를 제거하고 호화에 필요한 소비에너지를 줄일 수 있으며 영양분의 감소를 최소화하고, 지방산과 함께 아밀로스의 함량을 낮춰 밥의 찰기를 개선시켜 결과적으로 식감을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 잔류농약 및 중금속 등 유해물질을 제거하여 도정 후 세미가 필요없는 현미 내지 백미를 생산할 수 있고 외관품위를 그대로 유지시켜 상품성을 현저히 높일 수 있는 벼의 수확후 관리기술 및 이로부터 생산된 곡물에 관한 것이다.

고품질 쌀이란 하기 표 1과 같이 외관형태가 좋은 쌀이면서 아울러 하기 표 2와 같이 쌀의 품질기준을 만족시키는 맛있는 쌀로 정의할 수 있다. 일반적으로 쌀 생산 과정은 재배시기(파종, 이앙, 수확), 수확후관리(수확,유통) 그리고 유통(유통,소비자)으로 나눌 수 있는데, 밥맛을 향상시키기 위해서는 고품질 품종 선택, 적기이앙, 표준시비 및 적정물관리, 적기수확 및 수확후 관리를 함으로써 완전미를 증가시키고 단백질을 낮춰야 한다.

좋은 쌀의 외관형태 및 영향인자

쌀의 외관 형태	영향인자
낟알이 충실하고, 고를 것	재배조건
심백, 복백이 적고, 정립의 이물이 없을 것	재배조건, 선별
적당한 함수율을 가질 것	건조, 저장, 가공, 유통
강층이 완전히 제거될 것(백도, b값)	가공
투명도와 윤기가 뛰어날 것	건조, 저장, 유통
신선한 쌀의 고유 향미가 많고, 묵은 냄새가 없을 것	건조, 저장, 유통

맛있는 쌀의 성분 지표 및 영향인자

항목	성분지표	영향인자
단백질(중량%)	7 이하	품종, 재배, 가공
아밀로스(중량%)	17～20	품종, 재배
수분함량(중량%)	15.5～16.5	건조, 저장, 가공, 포장, 유통
지방산가(mg KOH/100g)	8～15	건조, 저장, 포장, 유통
무기질	많을수록 좋음	품종, 재배

수확후 관리란 첫째, 벼의 수확시기 및 수확 방법에 수확량 보존, 둘째, 건조조건 및 건조방법에 따른 동할립, 현백율, 완전립율 감소에 따른 쌀 품질 저하, 셋째, 벼의 저장중 품질 변화에 다른 발아율 감소, 유리지방산 증가, 해충의 발생 등을 억제 그리고 넷째, 도정 수율 확보 등을 통해 간접 증산 및 품질 향상을 통한 경쟁력 제고를 위한 모든 행위를 말한다. 특히 건조 온도가 종자용은 40℃ 이하, 식용은 50℃ 이하이어야 하는데, 55℃ 이상에서 건조시킴으로써 동할립(35중량% 이상)이 증가하고, 발아율(70중량% 이상)은 감소하며, 단백질 전분의 변성이 일어나고 식미가 감소하게 된다. 또한 벼 수확후 관리는 쌀의 품질특성 평가시 외관특성(크기, 모양, 투명도, 복백, 색택-상품성), 도정특성(제현율, 도정수율, 완전미율-생산자, 도정업자 수익), 식미특성(밥외관, 찰기, 부드러움, 향취-소비자 기호성), 영양특성(소화흡수성, 영양성분-건강성), 안전성(잔류농약)에 지대한 영향을 미친다.

곡류(穀類, grains)는 일반적으로 음식으로 사용할 수 있는 전분질 종자를 만들어내는 식물로서 지구상에서 가장 많이 재배되는 곡류는 밀, 벼, 호밀, 귀리, 보리, 옥수수, 수수 등이며 곡물(穀物, cereal)은 상기 곡류의 종자를 말한다. 곡물은 사람이 취식하는 것으로 냉동·통조림 가공한 일부를 빼면 보통 가공하지 않은 상태로 거래되어 다른 여러 식품의 재료로 쓰인다. 사료용은 가축과 가금류가 섭취하면서 고기·낙농제품·달걀 등을 생산하여 인간에게 동물성 영양소를 공급한다. 그 밖에도 곡물은 포도당·접착제·기름·술 등을 만드는 산업용 원료로 쓰인다.

식품으로서 유사한 특징을 갖는 대부분의 곡물은 영양면에서 볼 때 탄수화물과 열량이 높은 반면 단백질 수준이 상대적으로 낮으며 칼슘과 비타민 A 등의 영양소가 부족하다. 섭취하는 영양소 중 곡류가 차지하는 비율을 보면, 탄수화물이 절반 정도, 단백질과 칼슘이 약 1/4, 철분이 1/3 이상, 티아민이 절반 정도이다.

이러한 곡물은 오랜 기간 저장시에는 곡물 표면의 지질이 산패되어 품질이 저하되게 되어 밥으로 조리하여 먹기에 부적합할 뿐만 아니라 벼 재배시 사용된 농약이 잔류되어 있을 수 있고 중금속이나 병원균 또는 곤충알 등의 유해물질이 제대로 제거되지 않고 유통될 수 있으며 오랜 기간 저장하여 질이 떨어진 저급의 곡물은 보통 발효주 등의 원료로만 사용될 수밖에 없는 실정이다.

따라서, 소비자들이 안전하고 신뢰할 수 있는 고품질의 무농약 쌀을 생산할 수 있는 방법이 절실히 요구되며 오랜 기간 저장한 저급의 쌀을 처리하여 고품질의 쌀로서 활용할 수 있는 방안이 필요하다.

더 나아가, FTA, DDA, WTO 등의 시장개방압력으로 농업경쟁력 강화가 필연적인 국가적 과제로 대두된 우리나라의 실정을 감안할 때 더더욱 안전하고 신뢰할 수 있으며 식감이 개선된 고품질의 쌀 생산 필요성이 대두되고 있다.

한편, 식품공학에서 초임계 유체 처리는 유기용매 처리와 달리 물질이 그의 임계점보다 높은 온도와 압력 하에 있을 때인 초임계유체를 용매로 사용하여 물질을 분리하는 종래의 증류와 추출기술의 원리가 복합된 기술이며, 기존의 기술로는 분리가 어려웠던 이성질체, 열변성 혼합물의 분리, 고분자물질의 정제, 천연식물로부터 의약, 향료와 같은 유효성분의 분리 등을 비롯해서 에너지 절약형 무공해 공정개발 등 그 응용범위가 넓어서 많은 관심을 끌면서 활발한 연구가 진행되는 첨단 분리기술의 하나이다. 초임계유체로 자주 사용되는 물질은 이산화탄소와 물인데, 특히 이산화탄소는 무독성으로 유기 용매 사용시 나타나는 잔류용매의 부작용이 없다는 장점이 있다. 초임계 이산화탄소는 액체와 기체 중간의 상으로 높은 확산성과 낮은 점성, 오염되지 않고, 불연성, 선택성을 가지고 있다. 또한 압력과 온도를 이용하여 유체의 성격을 조절하여 추출 조건을 유동성 있게 조절할 수 있는 특징도 가진다. 이와 같은 초임계 이산화탄소를 이용한 추출은 온도 압력 조절에 의해 초임계유체의 밀도를 조절함으로써 원하는 물질만을 선택적으로 추출할 수 있을 뿐만 아니라, 유기용매 잔류가 없고, 재수거, 재사용이 쉽고, 친환경적인 추출 방법이다.

초임계유체 기술은 1960년대에 본격적으로 시작되어 유럽과 미국에서 많은 상용화 연구가 시도되어 1975년 독일에서 카페인 제거 커피가 상용화된 이후 차(Tea)와 홉(Hop)에서 쓴맛 추출 및 조절 그리고 최근 스페인에서 와인의 코르크(cork)에 이미, 이취의 원인이 되는 미생물의 이차대사산물인 트리글로로아니솔(trichloroanisole)을 초임계 이산화탄소로 제거 공정 등에 활용되는 등 상용화를 위해 활발하게 연구되고 있다. 국내의 경우 역시 2004년 (주)유맥스가 세계 최초로 연간 4000톤 규모로 초임계이산화탄소를 이용하여 참깨에서 참기름을 추출하여 상용화하여 CJ, 신동방 대상, 동원 등을 통해 판매하고 있으며, 또한 2004년부터 산자부의 지원 연구가 시작되어 BT뿐 아니라 IT, NT등 2010년 이 후 상용화를 위해 활발한 연구가 진행중에 있다.

벼에서 백미를 얻는 공정은, 벼의 껍질을 제거하는 과정(제현)을 거쳐 현미를 얻고, 현미에서 쌀겨와 배아를 제거하는 공정(도정)을 거쳐 백미를 얻게 된다. 벼는 20중량%의 껍질(왕겨)과 80중량%의 현미로 구성되고, 현미는 또한 쌀겨(미강), 쌀눈(배아) 및 백미(배유)로 나눌 수 있다. 쌀의 영양성분을 분석해 보면 쌀겨부분에 29중량%, 쌀눈에 66중량%, 그리고 백미에 5중량%의 영양분이 분포되어 있다. 현미는 백미에 비하여 비타민군이 216배, 미네랄성분이 1.3~2배, 섬유소 3.3배, 단백질 1.3배에 이르는 영양분을 함유하고 있어 최고의 건강식, 다이어트식으로 꼽히고 있다. 따라서 영양 섭취의 측면에서 볼 때, 백미보다 현미가 바람직하다는 것은 명확한 사실이나, 현미의 기름을 포함하며 물의 흡수를 저해하는 쌀겨로 인해 밥의 부드러움을 저해할 뿐만 아니라 쌀의 지방분해효소는 쌀겨에 있는 쌀의 지질을 유리 지방산으로 가수분해하고 상기 유리 지방산은 더 산화하여 쌀의 노화 과정을 증대시키는 당과 단백질과 결합하게 된다. 그리고 충분한 물 함량 없이는 밥을 할 때 전분의 젤라틴화(호화)가 부족하게 되어 조리 후 밥맛이 떨어지게 되므로 현미로 밥을 하기 전 일반적으로 긴 불림 시간이 필요하게 된다. 따라서 백미의 부드러움에 익숙한 현대인에게 현미는 보신용 보약 같은 존재일 뿐이다.

본 발명자는 2005년 12월 23일 대한민국특허출원 제10-2005-128921호로 초임계 유체를 이용하여 현미의 표면으로부터 지질, 단백질 및 잔류농약을 제거함으로써 식감이 개선된 곡물을 제조하는 방법에 대하여 특허출원을 한 바 있다. 그러나, 상기 곡물 처리방법은 도정 후의 현미에 초임계 처리를 함으로써 곡물의 외관 품위를 현저히 저하시키는 단점이 있었다.

이와 같이 현미에 초임계 이산화탄소를 처리하여 특수한 성분 예컨대 지방성분을 제거한 탈지 현미를 제공하는 방법이 일본 특개소 59-78656호에 개시되어 있고 이 기술은 밥을 지었을 때 불쾌한 지방 냄새를 저감할 수 있는 장점이 있으나 곡물의 외관 품위가 현저히 저하되는 단점이 있으며, 또 현미에 5중량%의 물을 살포한 후 초임계 이산화탄소를 처리하여 현미를 제공하는 방법은 일본특개소 59-156259호에 개시되어 있으나 이 역시 현미에 초임계 처리를 함으로써 곡물의 외관 품위가 현저히 저하될 뿐만 아니라 쌀이 부서지고 쪼개지는 현상으로 인한 생산성 감소 등의 많은 문제점이 있다.

한편, 지금까지 국내에 공지된 초임계유체를 이용한 곡물의 처리방법으로는 대한민국 등록특허 제10-0626221호에 아임계/초임계유체 및 초음파를 이용한 건강쌀의 제조장치 및 그 제조방법이 개시되어 있는데, 이는 도정된 현미를 초임계 추출과 동시에 초음파에 노출시켜 미곡의 형태를 유지하면서 백미의 풍미와 부드러움을 보유한 쌀을 제조하는 방법으로서 현미에 20~80℃, 50~800kg/㎠ 조건하에 직접 초임계 유체를 처리하여 이 역시 외관의 품위가 현저히 저하되는 단점이 있었다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-0533776호에는 초임계 유체를 이용한 저지방질 함량을 가지는 곡물의 제조방법이 개시되어 있는데, 이 또한 도정된 현미 상태의 곡물에 60 내지 110℃ 및 350 내지 650bar의 조건으로 초임계 이산화탄소를 가하여, 곡물 중 지방질을 추출하는 것을 특징으로 하는 초임계 유체를 이용한 낮은 지방질 함량을 가지는 현미 등 곡물의 제조방법을 제공하는 것으로 도정된 현미 등에 직접 초임계 유체를 처리하여 외관의 품위를 떨어뜨리고 아울러 60℃ 이상의 온도로 처리함으로써 배아를 훼손시켜 처리된 현미의 발아력을 현저히 감소시키는 단점이 있었다. 아울러, 대한민국 등록특허 제10-0687891호에는 유용물질이 함침된 곡물의 제조방법이 개시되어 있는바, 이 역시 도정된 현미에 초임계 이산화탄소를 가하여 곡물의 표면으로부터 내부에 이르는 미세공(micropore)을 형성시킨 뒤 DHA, EPA α-토코페롤 등의 유용물질이 용해된 초임계 이산화탄소를 가하여 곡물에 상기 유용물질을 함침시키는 방법에 관한 것으로 도정된 미곡 즉, 현미 또는 백미에 직접 초임계 유체를 처리하여 외관 품위를 떨어뜨리는 단점이 있었다. 이 밖에도, 대한민국 공개특허 제10-2006-0104807호에는 발아현미 추출물의 제조방법 및 이를 함유하는 화장료조성물이 개시되어 있는바, 이는 현미를 발아시킨 다음 동결건조 및 분쇄한 후 초임계 추출함으로써 발아현미가 함유하고 있는 유효성분들을 추출할 수 있는 방법에 관한 것이다.

이와 같이 공지된 선행기술들을 본원 발명과 대비할 때 피처리 대상물이 전혀 다르며 특히 식품으로 사용하고자 하는 최종 목적물인 현미 또는 백미 등 곡물의 외관을 그대로 유지시키지 못한다는 점에서 큰 차이가 있다.

본 발명자들은 상기와 같은 선행기술들의 단점을 감안하여 왕겨를 제거(제현)하기 전 곡물 즉, 벼를 직접 초임계 유체 처리할 때 어떠한 변화가 오는지를 예의 연구한 결과, 곡물 표면으로부터 유리 지방산을 제거하여 지방산의 산화로 인해 생성된 냄새가 제거되고 호화에 필요한 소비에너지를 줄일 수 있으며 영양분의 감소를 최소화하고, 지방산과 함께 아밀로스의 함량을 낮춰 밥의 찰기를 개선시켜 결과적으로 식감을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 잔류농약 및 중금속 등 유해물질도 제거되어 도정 후 세미가 필요없는 쌀을 생산할 수 있고 현미나 백미의 외관품위가 그대로 유지되어 상품성을 현저히 높일 수 있다는 사실을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 고품질 곡물 생산을 위한 초임계 유체를 이용한 벼 처리방법 및 이로부터 생산된 곡물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 상기 목적은 도정 전의 벼를 초임계 유체 처리하여 벼의 표면으로부터 직접 유리 지방산을 제거하여 후에 현미 또는 백미로 저장 후 밥을 지을 때 지방산의 산화로 인해 생성된 냄새를 제거하고 호화에 필요한 소비에너지를 줄일 수 있으며 영양분의 감소를 최소화하고, 지방산과 함께 아밀로스의 함량을 낮춰 밥의 찰기를 개선시키고 결과적으로 식감을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 잔류농약 및 중금속 등의 유해물질도 동시에 제거하여 도정 후 세미가 필요없는 쌀을 생산할 수 있고 외관품위가 생산 당시 모습 그대로 유지되어 상품성을 현저히 높일 수 있음을 조사 확인함으로써 달성하였다.

이하 본 발명의 구체적인 구성을 상세히 설명한다.

본 발명은 도정하기 전 곡물을 초임계 이산화탄소를 이용하여 처리함으로써 벼의 껍질을 통하여 곡물의 표면으로부터 유리 지방산을 직접 제거하여 현미 또는 백미의 저장 후 취반 시 지방산의 산화로 인해 생성된 냄새를 제거하고 호화에 필요한 소비에너지를 줄일 수 있으며 영양분의 감소를 최소화하고, 상기 지방산과 함 께 아밀로스의 함량도 낮춰 밥의 찰기를 개선시켜 결과적으로 식감을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 잔류농약 및 중금속 등의 유해물질도 제거하여 도정 후 세미가 필요없는 쌀을 생산할 수 있고 곡물의 외관 품위가 그대로 유지되어 상품성을 높일 수 있는 벼의 처리방법 및 이로부터 생산된 곡물 즉, 현미 또는 백미를 제공한다.

본 발명에서, 용어의 정의는 다음과 같다.

벼는 20중량%의 껍질(왕겨)과 80중량%의 현미(전곡)로 구성된다.

현미(전곡)는 쌀겨(미강)부, 배아부 및 배유(백미)부로 구성되며 1분도미에서 11분도까지 모두 포함한다. 영양성분은 쌀겨부에 29중량%, 배아부에 66중량%, 배유부에 5중량%로 함유되어 있다.

현미는 백미에 비해서 비타민 2~16배, 미네랄 1.3~2배, 섬유소 3.3배, 단백질 1.3배를 함유한다. 현재 우리나라의 정서는 건강상 현미를 선호하는 그룹과 식감상 백미를 선호하는 그룹으로 나뉜다.

백미는 도정공정에서 쌀겨(미강)부를 깍고 남은 주로 전분이 주성분인 배유(백미)부를 의미한다.

본 발명에서 쌀이라고 하면 현미 내지 백미를 뜻한다.

고품질의 쌀은 도 1과 같이 밥을 지었을 때 윤기, 찰기, 질감, 향기, 밥알 모양 등 밥맛이 좋으며, 쌀알 크기, 모양, 균일도, 색택 등 외관 품위가 시장성이 있을 정도로 양호하며, 도정율과 완전미율 등 도정 특성이 우수하며, 라이신, 트립토판, 비타민 등 영양가가 높으며, 농약 및 중금속의 잔류 정도가 극히 낮아 식품으로서의 안전성을 구비한 것으로 정의된다.

이러한 고품질에 대한 정의는 쌀뿐만 아니라 보리, 밀, 조, 옥수수, 호밀, 귀리, 수수 등 어느 곡물이나 동일하다.

본 발명은 상기와 같은 도정 전 곡물을 초임계 이산화탄소 처리한 후 도정기를 이용하여 도정함으로써 고품질의 도정된 곡물 즉, 현미 또는 백미를 얻을 수 있는 것인데 그 특징이 있으며 특별히, 도정 후의 곡물을 대상으로 초임계 추출을 시행하는 것에 비하여 흡습속도와 호화속도가 증가하여 밥짓는데 필요한 소비에너지를 줄이고, 현저히 향상된 외관 품위를 가지며, 영양분의 유실을 줄이고 아밀로스의 함량을 낮춰 밥의 찰기를 증진시켜 식감을 현저히 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 농약 중 이소란(isolane)과 IBP를 97중량% 이상 제거할 수 있는 장점을 가지는데 그 특징이 있다.

본 발명의 고품질 곡물(현미, 백미) 생산을 위한 초임계 유체를 이용한 벼 처리방법의 구체적 기술적 구성은 도정하기 전 벼를 분쇄하지 않고 통째로 추출기에 충진하는 단계; 벼가 충진된 추출기에 초임계 이산화탄소를 투입하여 도정 전 곡물로부터 유리 지방산을 제거하여 지방산의 산화로 인해 생성된 냄새를 제거하고 호화에 필요한 소비에너지를 줄일 수 있으며 영양분의 감소를 최소화하고, 지방산과 함께 아밀로스의 함량을 낮춰 밥의 찰기를 개선시켜 결과적으로 식감을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 잔류농약 및 중금속 등의 유해물질도 제거하는 단계; 감압분리기에서 초임계 이산화탄소와, 유리 지방산 등의 분리물질을 감압시켜 이들을 분리하는 단계; 상기 단계에서 분리된 초임계 이산화탄소를 펌프로 가압하여 재순환시키는 단계를 포함한다.

상기와 같이 초임계 유체를 이용하여 처리한 벼를 도정한 후 세미가 필요없는 곡물을 제조할 수 있다.

또 본 발명에서 초임계 이산화탄소는 보조용매와 함께 투입될 수 있다.

본 발명에서 곡물은 현미 내지 백미 등 쌀, 보리, 밀, 조, 옥수수, 호밀, 귀리, 수수 등 당업계에 알려진 곡물이면 어느 것이나 포함하며 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서 초임계 이산화탄소의 투입조건은 바람직하기로는 35 내지 55℃의 온도와 150 내지 450 bar의 압력이 좋으나 가장 바람직하기로는 40℃의 온도와 300 bar의 압력이 좋다.

또한, 상기 초임계 이산화탄소를 투입하는 단계에, 보조용매를 추가 투입함으로써 처리 효율을 더욱 높일 수 있다. 이때 상기 보조용매의 농도는 1~50중량%인 것을 특징으로 하며 더욱 바람직하기로는 5~10중량%인 것이 좋다.

본 발명에서 상기 보조용매로는 에탄올, 이소-프로판올, 메탄올과 같은 알코올류, 노르말헥산, 아세톤 및 물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.

한편, 초임계유체 처리는 초임계 상태의 유체가 갖는 여러 장점을 이용하는 기술로, 증류(distillation)와 추출(extraction)의 원리가 함께 적용되는 복합 기술의 성격을 갖기 때문에 여러 가지 독특한 장점을 갖는다. 초임계 유체는 압력 온도의 조작에 의하여 고밀도 상태에서 저밀도 상태의 어떤 조건 설정도 가능하기 때문에 분획 및 분리 등의 선택성이 뛰어나서 고순도의 제품을 얻을 수 있고, 추출 용매를 손실없이 거의 완전하게 회수할 수 있으며, 잔존 용매가 없는 정제물을 얻을 수 있다. 또한 초임계 유체의 점도가 작아 시료에의 침투성이 좋아 추출효율이 높고 확산 계수(diffusion coefficient)가 크므로 추출속도가 빠르며, 비교적 저온에서 추출함으로써 열에 의한 영양물질의 손상을 피할 수 있고, 시료와 초임계 유체와의 밀도차이가 크고 초임계 유체의 점도가 낮으므로 추출 잔유물과 용매의 분리가 용이한 점 등 다양한 장점을 가지고 있다. 그러나, 고압 장치를 사용하여야 하므로 시설비 및 유지비가 많이 드는 단점이 있어 초임계 유체를 이용하는 추출은 고효율로 이루어져야만 경제성이 있는 것으로 알려져 있다.

초임계 유체로서는 이산화탄소를 가장 많이 이용하는데, 이산화탄소는 그 임계 압력이 7.4 MPa이고, 임계 온도가 31℃로 낮아 일반적으로 초임계 조건을 만들기 쉽고, 이산화탄소 자체가 독성이 없고 비용이 저렴하기 때문에 가장 선호되고 있다. 초임계 이산화탄소는 비극성 용매로서 유지와 같이 극성이 낮은 물질의 추출에 다양하게 활용되고 있다. 또한 물, 알코올과 같은 극성을 지닌 물질을 일부 첨가함으로서 초임계유체의 극성 변화를 쉽게 유도할 수 있어 즉, 용해력을 현저하게 바꿀 수 있어, 트리글리세라이드 이외의 중성 지질이나 천연 유용 성분들의 추출에도 활용할 수 있는 장점이 있다.

그런데, 본 발명에서 사용하는 초임계 유체 처리장치는 도정하기 전 곡물과 접촉시켜 종피 내부의 곡물 표면으로부터 유리 지방산, 아밀로스, 잔류농약 및 중금속 등을 제거하는 추출기와, 추출이 끝난 후 초임계 유체 속에서 상기 유리 지방산 등의 분리물질을 분리시키는 기능을 갖는 감압분리기로 구성됨을 특징으로 하고 있다. 또, 본 발명 장치의 상기 감압분리기에서는 추출기에서 나온 초임계 유체를 감압하여 유리 지방산 등의 분리물질은 제거하고, 감압분리기에서 분리된 초임계 유체 용매는 다시 회수하여 추출기로 공급하여 재사용할 수 있기에 적합한 순환장치 등을 포함하고 있다.

도 2은 초임계 유체를 이용하여 곡물 표면으로부터 유리 지방산, 아밀로스, 잔류농약 및 중금속 등을 제거하기에 적합한 본 발명 유체 처리 장치를 도시한 개략도이다.

본 발명에 따른 초임계 이산화탄소 처리 장치를 보다 구체적으로 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이, 2개 이상의 추출기(1)에 원료인 도정 전의 벼를 충진하고, 열교환기(2)를 통하여 초임계 이산화탄소를 추출기(1)의 하단부에 공급한다. 이때, 공급밸브(12), (13)는 각각의 추출기(1)에 공급되는 초임계 이산화탄소의 공급을 조절한다.

이렇게 공급된 초임계 이산화탄소는 충진된 벼와 접촉하여 종피 내부의 곡물(whole grain) 표면으로부터 유리 지방산, 아밀로스, 잔류농약 및 중금속 등을 제거하며 상승한 뒤 추출기 밖으로 방출되는데, 이때 방출되는 이산화탄소와, 유리 지방산, 아밀로스, 잔류농약 및 중금속 등의 혼합물은 배출밸브(10),(11)에 의해 방출량이 조절되며, 추출된 초임계 이산화탄소와, 유리 지방산, 아밀로스, 잔류농약 및 중금속 등의 혼합물은 감압밸브(9)를 경유하며 감압되면서 감압기(8)로 이송된다.

감압기(8)에서는 추출된 유리 지방산, 아밀로스, 잔류농약 및 중금속 등과, 이산화탄소가 분리되며, 분리된 이산화탄소는 저장조(6)로 순환되어 재사용되며, 감압기(8)에서 분리된 유리 지방산, 아밀로스, 잔류농약 및 중금속 등은 보조용매 분리기(7)를 경유하여 최종 제품으로 수거된다.

이산화탄소 저장조(6)에는 순환되어 공급되는 이산화탄소 외에 전 공정에서 발생하는 약간의 손실을 보충하도록 외부에서 이산화탄소가 보충될 수 있다.

저장조(6)에 저장된 이산화탄소는 펌프(3)를 통하여 가압되어 초임계 상태로 열교환기(2)를 통하여 추출기에 공급된다.

이러한 과정은 곡물로부터 목표로 정한 유리 지방산, 아밀로스, 잔류농약 및 중금속 등의 추출 수율에 이를 때까지 연속적으로 진행된다. 또한 연속운전을 위하여, 추출기(1)는 2개 이상을 설치하여 다수의 공급밸브(12),(13)와 다수의 배출밸브(10),(11)를 조절하여 교대로 사용하는데, 사용하지 않는 추출기에서는 추출이 끝난 곡물을 제거하고 새로운 곡물을 충진하여 다음번의 추출에 대비한다.

본 발명의 곡물은 상기와 같이 초임계 추출법을 통하여 유리 지방산, 아밀로스, 잔류농약 및 중금속 등이 원천적으로 제거된 곡물로써 제현을 거쳐 종피(왕겨)가 제거되면 곡물의 세미가 필요없을 뿐만 아니라 벼의 상태로 초임계 이산화탄소 처리를 함으로써 곡물 내에 함유되어 있는 토코페롤, 오리자놀, 페룰릭산 등의 영양성분의 유실이 최소화되면서 동시에 곡물 표면에 흠집이나 틈새가 생기지 않아 곡물의 외관 품위가 그대로 유지되는 곡물을 제공할 수 있다.

본 발명의 초임계 추출을 거친 후 도정한 현미 내지 백미는 일정 단위로 포장하여 제품화할 수 있으며 고품질의 곡물로 소비 욕구를 최대로 제고(提高)할 수 있는 장점이 있다.

이하 실험예 및 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위는 이들 실시예만 제한되지 않는다.

실시예 1: 초임계 이산화탄소의 온도에 따른 지방의 용해도 조사

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 확립하기 위하여, 초임계 이산화탄소의 온도에 따른 초임계 이산화탄소의 밀도와 유리지방의 용해도의 상관관계를 조사하였다. 실험 결과, 도 3과 같은 경향을 나타내었으며 이를 통해 초임계 이산화탄소의 온도가 높을수록 초임계 이산화탄소의 밀도가 낮아도 지방의 용해도는 높음을 알 수 있었다.

실시예 2: 벼 건조 온도에 따른 현미 발아율 조사

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 확립하기 위하여, 벼 수확시 벼의 수분함량 24중량%를 15중량%로 건조할 때를 기준으로 벼의 건조온도별 발아율을 조사한 결과 하기 표 3과 같았다.

건조온도(℃)	발아율(중량%)
40	98
45	97
50	86
55	82
60	75
65	60
70	30

실험결과, 상기 표 3을 통해 알 수 있듯이 건조 온도가 45℃보다 높으면 발아율이 현저히 떨어짐을 알 수 있었으며 이로써, 초임계 유체의 온도 역시 45℃보다 높으면 도정 후 현미의 발아력이 현저히 떨어질 것으로 확인되었다.

실시예 3: 벼의 온도 및 압력에 따른 초임계 유체 처리 후 유리지방( 조지방 ) 제거율 조사

도정 전의 벼를 대상으로 하기 표 4와 같은 조건으로 초임계 추출을 시행한 후 도정을 하여 얻은 현미 대비 조지방 함량을 측정한 결과를 도 4에 나타내었다. 대조구로는 초임계 추출을 실시하지 않고 곧바로 도정한 현미를 사용하였다.

초임계 유체 처리 온도 및 압력 조건

구분	온도(℃)	압력(bar)
대조구	무처리	무처리
벼처리현미 1	40	150
벼처리현미 2	40	300
벼처리현미 3	40	450

도 4에서 확인할 수 있듯이 40℃, 300 bar의 조건에서 초임계 추출을 실시한 후 도정한 현미가 유리지방 즉, 조지방의 제거율이 가장 높음을 알 수 있었다.

실시예 4: 벼의 도정 전후의 초임계 이산화탄소 처리에 따른 소비에너지 조사

벼를 40℃, 300 bar의 조건에서 초임계 유체 처리를 실시한 후 도정한 현미와, 초임계 이산화탄소 처리하지 않은 일반 벼를 도정한 현미를 상기한 40℃, 300 bar의 동일 조건에서 초임계 추출하여 얻은 현미와, 초임계 이산화탄소 처리하지 않은 현미 그리고 초임계 이산화탄소 처리하지 않은 백미를 각각 25℃의 물에 담구고 시간에 따른 흡습속도를 경시적으로 측정하였다. 실험 결과는 도 5에 나타내었다. 도 5에서 알 수 있듯이 벼를 초임계 처리한 후 얻은 현미는 백미와 유사한 흡습속도를 나타내었으며 이는 호화속도에도 영향을 미칠 것으로 판단되었다.

상기와 같이 흡습시킨 현미 3 실험구와 백미 실험구에 대하여 각각 시간에 따른 호화속도를 측정한 결과는 도 6과 같았으며 실험 결과 초기 20분 경과시까지 백미에는 미치지 못하였지만 현미에 대하여 초임계 처리한 경우에 비하여 벼에 초임계 처리하여 얻은 현미 실험구의 호화속도가 가장 큰 것을 알 수 있었다. 호화속도 실험결과에서 알 수 있듯이 본원 발명 벼에 직접 초임계 처리를 하는 경우가 현미에 초임계 처리하는 경우에 비하여 밥을 짓는데 필요한 소비에너지를 월등히 줄일 수 있음이 확인되었다.

실시예 5: 벼의 도정 전후의 초임계 유체 처리에 따른 곡물 외관품위 및 청결도 변화 조사

벼를 도정하기 전에 초임계 유체 처리하여 얻은 본 발명 곡물 즉, 현미와 백미의 외관품위와, 벼를 도정하여 얻은 현미와 백미를 초임계 유체 처리하여 얻은 곡물의 외관품위를 도 7 및 도 8에 나타내었다.

도 7의 A는 벼를 도정하였을 때 현미의 외관 모습을 나타내며, B는 벼를 40℃ 온도, 300 bar 압력 조건으로 초임계 유체 처리한 후 도정기를 이용하여 도정한 현미의 외관 모습을(본 발명), C는 벼를 도정하여 얻은 현미를 40℃ 온도, 300 bar 압력 조건으로 초임계 유체 처리한 현미의 외관 모습을 각각 나타낸 사진도이다.

한편, 도 8의 A는 벼를 40℃ 온도, 300 bar 압력 조건으로 초임계 유체 처리한 다음 도정하여 얻은 백미의 외관 모습을(본 발명), B는 현미를 40℃ 온도, 300 bar 압력 조건으로 초임계 처리한 다음 정백하여 얻은 백미의 외관 모습을, C는 벼를 도정 및 정백하여 얻은 백미를 40℃ 온도, 300 bar 압력 조건으로 초임계 유체 처리한 후의 각 외관 모습을 나타낸 사진도이다.

상기 실험 결과를 통해 초임계 이산화탄소 처리를 벼를 도정하기 전에 실시해야만 그 후 도정 및 정백한 현미나 백미 등 곡물의 외관품위를 원형 그대로 유지할 수 있음을 확인할 수 있었다.

또, 초임계 유체 처리 전후의 곡물 표면을 전자현미경으로 관찰한 결과 도 9에서 확인할 수 있는 바와 같이 초임계 추출을 실시하기 전의 곡물 표면(A)에 비하여 초임계 추출을 거친 곡물 표면(B)의 청결도가 현저히 향상되었는 바, 이와 같은 결과는 밥을 지을 때 별도의 세미과정이 필요 없이 곧바로 밥을 지을 수 있을 것으로 기대되었다.

실시예 6: 벼의 도정 전후의 초임계 유체 처리에 따른 영양분 함량 변화 조사

일반 현미, 벼를 초임계 유체 처리한 후 도정기를 이용하여 도정하여 얻은 현미, 도정한 현미를 초임계 유체 처리하여 얻은 현미와 백미 각각에 대하여 영양분 유실 정도를 조사하기 위하여 초임계 유체 처리를 실시하지 않은 현미 내에 포함되어 있는 영양분 함량을 100으로 기준하여 이에 대비한 조지방, 토코페롤, 오리자놀 및 페룰릭산 함량 정도를 측정하였다. 초임계 유체 처리는 40℃ 온도, 300 bar 압력의 최적 조건에서 초임계 이산화탄소를 이용하여 실시하였다.

토코페롤, 오리자놀 및 페룰릭산의 약리효과 및 분석방법은 하기 표 5에 나타내었다.

성분명	약리효과	분석방법
페룰릭산	항산화효과 혈전억제효과 피부보호효과(자외선 방어) 항균효과	UV detector : 280 nm RP C18, 25cm H2O:CAN:HOAc(88:10:2) Flow rate : 0.7 ml/min
오리자놀	항산화효과 혈장콜레스테롤감소효과 고지혈증치료효과	UV detector : 315 nm RP C18, 25cm CHCl3:MeOH(1:4) Flow rate : 0.7 ml/min
토코페롤	항산화효과 피부보호효과(자외선방어)	UV detector : 292 nm Column : RP C18 ( 25℃) 100% MeOH Flow rate : 1.3 ml/min

상기와 같이 영양분 유실 정도를 측정한 결과는 도 10에 나타내었다. 도 10에서 알 수 있듯이 벼를 초임계 유체 처리한 후 도정기를 이용하여 도정하여 얻은 현미에 비하여 일반적으로 도정한 현미에 직접 초임계 유체 처리를 실시한 경우 토코페롤, 오리자놀 및 페룰릭산의 유실 정도가 현저하였으며 백미의 경우 거의 대부분의 영양분이 유실됨을 확인할 수 있었다. 이와 같은 실험 결과는 본 발명의 벼에 직접 초임계 유체 처리하여 도정 또는 정백하여 곡물을 생산하는 것이 가장 바람직한 것으로 나타났다.

실시예 7: 벼의 도정 전후의 초임계 유체 처리에 따른 식감 개선효과 조사

아밀로스는 밥의 찰기와 관련되는데 아밀로스의 함량이 높을수록 밥의 찰기는 떨어진다. 우리나라 쌀의 아밀로스 함량은 평균적으로 20중량% 정도이며 고품질의 기준치는 19.5중량% 이하이다.

한편, 쌀의 단백질은 취반시 쌀의 투수성, 전분입자의 호화 및 팽창과 관련되는데 함량이 높을수록 밥의 점성, 탄성 및 구수한 맛이 저하된다. 우리나라 쌀의 단백질 함량은 평균적으로 7-9중량%이며 고품질의 기준치는 7.1중량% 이하이다.

벼를 직접 초임계 유체 처리한 후 도정기를 이용하여 도정하여 얻은 현미(A)와, 종래 방법으로 도정된 현미를 초임계 유체 처리하여 얻은 현미(B)의 단백질, 백도, 아밀로스 및 품질평가치를 여주농업기술센터에 의뢰하여 조사하고 그 결과를 하기 표 6에 나타내었으며 아울러 고품질 기준치를 함께 나타내었다. 초임계 유체 처리는 본 발명에 따른 최적 조건인 40℃ 온도와 300 bar의 압력에서 초임계 이산화탄소를 이용하여 실시하였다.

구분		단백질	백도	아밀로스	품질평가치
고품질	기준치	7.1중량% 이하	38-44중량%	19.5중량% 이하	-
	사용장비	AN-700	백도계	AN-700	AN-700
	백미 평균값	6.6	38.8	19.3	73
초임계 유체 처리	A	6.8	48.6	17.9	73
	B	7.2	35.2	18.8	70

실시예 8: 도정 전 초임계 유체 처리에 따른 농약 제거효과 조사

제거대상 농약은 농업과학기술원에서 1999년 전국 수거 현미 113종을 검사하여 검출빈도가 높게 나타난 농약 중 IBP와 이소프로티오란(isoprothiolane)으로 선정하였다.

IBP와 이소프로티오란의 검출 방법은 하기 표 7에 나타내었다.

파라미터	조건
검출기	ECD (ISORAN ; Isoprothiolane)	NPD (IBP ; Iprobenfos)
컬럼	DB-5 (30m × 0.32mm I.D., 0.1um), DB-17
컬럼 유속	N2 (1.0ml/min)
주입온도 및 모드	inj 260℃, split mode(20:1)	inj 240℃, splitless mode
검출기 온도	280℃	240℃
오븐 온도	80℃ (2min)-10℃/min -260℃ (20min)	80℃ (2min)-10℃/min -240℃ (20min)
주입 부피	1.0㎕
구성 가스	N2　 60ml/min	N2　 5.0ml/min
H2 가스	-	3.5 ml/min
대기(Air)	-	100 ml/min
GC	HP 5890 II Plus

초임계 유체 처리를 하지 않은 현미를 대상으로 200mL의 물로 1 내지 3회 수세한 경우와 600mL의 물로 1회 수세한 경우 농약 중 IBP 및 이소프로티오란의 제거율을 조사한 결과는 도 11과 같았다. 도 11에서 확인되듯 단지 수세만으로는 상기 농약성분을 제거하기 어려운 것을 알 수 있었다.

초임계 유체 처리를 거치지 않은 현미를 대상으로 초음파 세척 시간에 따른 농약 중 IBP 및 이소프로티오란의 제거율을 조사한 결과는 도 12와 같았다. 도 12에서 알 수 있듯이 초음파 세척으로도 상기 농약성분을 제거하기 어려운 것을 알 수 있었다.

아울러, 초임계 추출을 거치지 않은 현미를 대상으로 50℃, 100℃, 150℃ 및 200℃에서 30분간 열처리함에 따른 농약 중 IBP 및 이소프로티오란의 제거율을 조사한 결과는 도 13과 같았다. 도 13에서 알 수 있듯이 쌀 전분의 호화 조건인 50 내지 100℃에서 30분 정도의 열처리로는 상기 농약성분을 제거하기 어려운 것을 알 수 있었다.

또한, 초임계 추출을 거치지 않은 일반 현미를 7분도, 9분도 및 11분도로 정백공정을 수행한 후 농약 중 IBP 및 이소프로티오란의 제거율을 조사한 결과는 도 14와 같았는데 도 14에서 알 수 있듯이 정백도를 증가시켜도 상당량의 농약성분이 제거되지 않고 여전히 잔류함을 알 수 있었다.

한편, 본 발명에 따른 벼에 직접 초임계 유체 처리하는 것이 농약 중 IBP 및 이소프로티오란의 제거율에 미치는 영향을 조사하기 위하여 먼저 초임계 추출을 수행하지 않은 벼에 함유되어 있는 농약 중 IBP와 이소프로티오란을 기준 100으로 하여 도정 후의 현미 및 백미에 함유되어 있는 농약 중 IBP와 이소프로티오란의 함량 변화를 측정하고, 본 발명에 따른 40℃ 온도와 450 bar 압력의 초임계 유체 처리 최적 조건으로 실시하였을 때 벼, 현미 및 백미의 농약 중 IBP와 이소프로티오란 함량 변화 및 상기 40℃ 온도와 300 bar 압력으로 초임계 유체 처리 실시시 벼, 현미 및 백미의 각 농약 중 IBP와 이소프로티오란 함량 변화를 측정하여 그 결과를 도 15 및 도 16에 나타내었다.

도 15는 IBP의 제거율(중량%)을 나타내는 그래프로 초임계 유체 처리를 실시한 경우 초임계 유체 처리를 실시하지 않은 경우에 비하여 월등히 IBP의 제거율이 증가하였으며 특별히 40℃의 온도와 300 bar의 압력 조건으로 초임계 유체 처리를 실시한 경우 농약 중 IBP의 제거율이 현미의 경우 97.82중량%, 백미의 경우 99.99중량%로 97중량% 이상 제거됨을 알 수 있었다.

도 16은 농약 중 이소프로티오란의 제거율을 나타낸 그래프로 초임계 유체 처리를 실시한 경우 초임계 유체 처리를 실시하지 않은 경우에 비하여 월등히 이소프로티오란의 제거율이 증가하였으며 특별히 상기 본 발명의 40℃, 300 bar의 온도 및 압력 조건으로 초임계 추출을 실시한 경우 100% 제거율(중량%)을 나타냄을 확인할 수 있었다.

하기 실험예는 본 발명에 따른 초임계 유체 처리 조건에 의거 생산된 발아 현미로 밥을 지은 결과를 나타낸다.

실험예 1~11: 본 발명에 따라 벼를 초임계 유체 처리 후 도정한 현미를 이용한 발아현미밥 제조

벼를 하기 표 8과 같이 온도, 압력 및 보조용매를 달리하여 초임계 유체 처리를 실시한 후 도정하여 현미를 제조하였다. 상기 도정된 현미를 상온의 물에 5시간 동안 담가둔 뒤 소쿠리에 담아 물기를 빼고 베보자기로 덮어 7시간 동안 방치함으로써 발아현미를 제조하였다.

상기 발아현미 1kg을 밥솥에 넣고 물 1.5kg을 부어 100℃의 온도에서 10분간 밥을 지었다. 취반이 완료된 후 12분간 방치하여 뜸을 들였다.

구분	온도(℃)	압력(bar)	보조용매
실험예 1	35	300	-
실험예 2	40	300	-
실험예 3	45	300	-
실험예 4	50	300	-
실험예 5	40	450	-
실험예 6	40	300	에탄올 5중량%
실험예 7	40	300	에탄올 10중량%
실험예 8	40	300	에탄올 50중량%
실험예 9	40	300	물 5중량%
실험예 10	40	300	물 10중량%
실험예 11	40	300	물 50중량%
[주] -: 보조용매 무첨가

하기 비교예들은 본 발명에 따른 실험예와 비교한 실험 결과를 얻기 위한 실험예이다.

비교예 1: 초임계 유체 처리를 하지 않은 현미를 이용한 발아현미밥 제조

본 발명에 따른 초임계 유체 처리를 실시하지 않은 현미를 물에 5시간 동안 담가둔 뒤 소쿠리에 담아 물기를 빼고 베보자기로 덮어 7시간 동안 방치함으로써 발아현미를 제조하였다.

상기와 같이 제조된 발아현미 1kg을 밥솥에 넣고 물 1.5kg을 부어 100℃의 온도에서 10분간 밥을 지었다. 취반이 완료된 후 12분간 방치하여 뜸을 들였다.

비교예 2: 일반 현미에 본 발명 초임계 유체 처리를 실시하여 얻은 현미를 이용한 발아현미밥 제조

종래 방법으로 도정된 일반 현미에 본 발명에 따라 40℃ 온도와 300 bar의 압력 조건으로 초임계 유체 처리한 후 물에 5시간 동안 담가둔 뒤 소쿠리에 담아 물기를 빼고 베보자기로 덮어 7시간 동안 방치함으로써 발아현미를 제조하였다.

상기와 같이 제조된 발아현미 1kg을 밥솥에 넣고 물 1.5kg을 부어 100℃의 온도에서 10분간 밥을 지었다. 취반이 완료된 후 12분간 방치하여 뜸을 들였다.

실시예 9: 본 발명 실험예에 따라 생산된 현미와 비교 실험예에 따라 얻은 현미의 발아율 조사

상기 실험예 1 내지 11에 따라 생산된 발아현미와 비교예 1 내지 2에 따라 생산된 발아현미를 대상으로 발아율을 비교 조사하였다. 그 결과를 하기 표 9에 나타내었으며 일반 현미에 본 발명 초임계 유체 처리의 최적 조건을 적용하여도 현미 발아율은 현저히 낮은 결과를 보였다.

구분	발아율
실험예 1	98
실험예 2	98
실험예 3	92
실험예 4	83
실험예 5	98
실험예 6	97
실험예 7	98
실험예 8	98
실험예 9	98
실험예 10	97
실험예 11	98
비교예 1	98
비교예 2	79

실시예 10: 본 발명 방법에 따라 생산한 현미로 지은 밥의 관능검사

상기 실험예 1 내지 11에서 생산된 현미 밥과 비교예 1 내지 2의 현미 밥을 대상으로 관능검사를 실시하였다.

관능검사는 20~50세의 남녀 각각 10명씩을 무작위로 추출하여 향, 맛, 색, 및 씹히는 느낌(Mouth feel)의 기호도를 9점 등급제(9=가장 좋다; 8=대단히 좋다; 7=보통으로 좋다; 6= 약간 좋다; 5=좋지도 싫지도 않다; 4=약간 싫다; 3=보통으로 싫다; 2=대단히 싫다; 1=가장 싫다)에 준하여 2회 평가한 뒤 최종적으로 응답한 점수를 합산하여 평균치를 구하였다.

관능검사 결과를 하기 표 10에 나타내었다. 관능검사 대상자들은 본 발명 방법에 따라 벼에 직접 초임계 유체 처리한 후 도정기를 이용하여 도정하여 얻은 현미를 이용하여 지은 현미 밥이 찰기가 뛰어나고 잡냄새가 없이 구수한 밥향이 나고 부드럽고 탱글탱글한 느낌을 주었다고 평가하였다.

구분	실험예											비교예
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	1	2
향	7.2	8.6	8.0	7.6	7.9	8.6	8.4	8.3	8.5	8.0	8.4	2.1	7.5
맛	7.3	8.8	8.3	7.9	8.0	8.5	8.5	8.1	8.6	7.9	8.0	6.4	7.4
색상	7.6	8.2	8.1	8.1	7.8	8.2	8.2	8.3	8.4	8.4	7.9	4.5	2.1
씹히는느낌	7.4	8.4	7.9	8.2	7.7	8.4	8.5	8.4	8.3	8.3	8.4	7.9	5.2
전체적 기호도	7.4	8.5	8.1	8.0	7.9	8.4	8.4	8.3	8.5	8.2	8.2	5.2	5.6

따라서, 본 발명 초임계 유체 처리하지 않은 현미로 지은 밥(비교예 1) 또는 일반 현미에 본 발명 초임계 유체 처리를 하여 얻은 현미로 지은 밥(비교예 2)에 비하여 본 발명 방법에 따라 벼에 직접 초임계 유체 처리(실험예 2~11)하여 얻은 현미로 지은 밥이 전체적 기호도에서 우수한 것으로 나타났다.

이상, 실시예 및 실험예를 통하여 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 곡물 표면으로부터 유리 지방산을 제거하여 지방산의 산화로 인해 발생하는 냄새를 제거하는 효과가 있으며, 밥을 지을 때 전분의 호화에 필요한 소비에너지를 현저히 줄일 수 있고 영양분의 감소를 최소화하는 효과가 있다. 그뿐만 아니라, 본 발명은 지방산과 함께 아밀로스의 함량을 낮춰 밥의 찰기를 개선시켜 식감을 향상시킬 수 있는 효과가 있고, 잔류농약 및 중금속 등 유해물질은 제거하여 도정 후 세미가 필요없는 쌀을 생산할 수 있는 효과가 있으며 외관품위가 유지되어 상품성을 높일 수 있는 등의 뛰어난 효과가 있으므로 곡물 도정 산업 및 식품산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (7)

1. 수확한 곡물을 도정하지 않고 직접 추출기에 넣은 후 이산화탄소를 사용하여 40 내지 45℃의 온도 및 300 내지 450 bar의 압력조건 하에서 처리하는 단계;

   처리한 곡물을 감압분리기에 넣어 이산화탄소와 분리하는 단계; 및

   상기의 이산화탄소와 분리된 곡물을 도정기를 이용하여 도정하는 단계

   로 구성된, 곡물의 생산방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 수확한 곡물이 수확한 벼인 것을 특징으로 하는 고품질 무세미 쌀의 생산방법.
3. 삭제
4. 제 3항에 있어서, 제거된 농약은 IBP 및 이소프로티오란인 것을 특징으로 하는 고품질 무세미쌀.
5. 제 1항에 있어서, 상기 곡물은 보리, 밀 , 조, 옥수수, 호밀, 귀리 또는 수수 중 어느 하나인 것이 특징인 생산방법.
6. 삭제
7. 삭제

Images