KR101628332B1 - 쌀 설탕의 제조방법 및 그 쌀 설탕 - Google Patents

Abstract

본 발명은 쌀 설탕의 제조방법 및 그 쌀 설탕에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 습식 쌀가루에 물, 액화효소를 투입하여 반응시키는 단계와, 상기 반응시킨 반응물에 엿기름을 투입하고 당화시키는 단계와, 상기 당화시킨 조청을 과립화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 설탕의 원료로서 쌀을 이용함으로써, 쌀의 소비를 촉진하여 농가소득을 늘리는 효과가 있다. 또한, 습식 쌀가루를 이용하여 조청을 대량 생산하고, 이를 과립화하여 설탕을 제조함으로써, 설탕의 제조비용을 낮추는 것은 물론, 설탕의 수입의존도를 낮추는 장점이 있다. 아울러, 비타민과 무기질의 부족으로 인한 설탕의 악영향을 방지하는 효과가 있다.

Description

쌀 설탕의 제조방법 및 그 쌀 설탕{Manufacturing method of rice sugar and the rice sugar}

본 발명은 쌀 설탕의 제조방법 및 그 쌀 설탕에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 쌀을 이용하여 조청을 제조하고 이를 과립화함으로써, 쌀 설탕을 제조할 수 있도록 하는 것이다.

인류 문명의 발달과 함께 인간의 단맛에 대한 욕구로, 물엿이나 시럽의 제조기술 및 설탕의 공업적 생산 등 감미료의 생산 기술도 더불어 발전하여 왔다. 그리고 설탕은 인류가 개발한 감미료 중 자연에서 얻을 수 있는 가장 훌륭한 천연 감미료로서 오랫동안 식품산업에 이용되어 왔다.

설탕의 주요 감미 성분은 자당이라고 하는 이당류로 과당과 포도당이 하나씩 결합한 구조의 형태를 이루고 있으며, 과당과 포도당은 각각 단독으로 꿀이나 과실류에 널리 분포하고 강한 감미를 지니고 있다. 과당과 포도당의 환원기 구조는 상황에 따라 2종류로 변화하는데 과당과 포도당 속에는 각각 「α형」「β형」이라고 하는 2종류의 형태가 있다. 같은 종류의 당이라도 환원기의 구조형태가 틀리면 감미의 강도도 크게 달라진다. 또한, 이 α형과 β형의 비율은 여러 가지 요인에 따라 변화한다. 특히, 온도에 따라 크게 변화하는 것으로 밝혀졌다.

설탕을 만드는 원료로서 대표적인 것인 사탕수수(감자당, 甘蔗糖)이다. 사탕수수는 옥수수와 비슷한 벼과(科)의 다년생 식물로 높이가 3~6m나 된다. 또 마디와 마디 사이의 부드러운 조직에는 다량의 자당을 함유하고 있다. 재배에 적합한 지역은 평균기온이 20~30℃인 열대나 아열대 지방이다. 세계적으로는 쿠바, 브라질, 아르헨티나, 오스트레일리아, 자바섬, 대만, 필리핀, 인도, 그리고 일본의 큐슈(九州) 등지에서 재배되는데, 보통 재배지와 소비지가 멀리 떨어져 있는 경우가 많기 때문에 보통 재배지에서 굵게 정제하여 원료당 형태로 소비지에 운반된 후 다시 정제한다.

이 밖에 특수한 것으로 단풍당(mapple sugar)과 야자당(coconut sugar)이 있다. 이것으로 만들어지는 설탕은 보통 압착한 즙을 탈수시켜 만들기 때문에 매우 강한 풍미가 있다. 그러나 생산량이 적고 독특한 냄새가 있기 때문에 그다지 일반적인 소재로 이용되지 않는다.

이러한 사탕수수를 이용한 설탕의 주성분은 수크로오스이므로 체내에서 쉽게 흡수되는데, 흡수된 설탕은 포도당과 과당으로 분해된 다음 주로 열량원으로 이용된다. 그러나 설탕에는 설탕의 대사에 필요한 비타민과 무기질 등의 성분이 없으므로, 대사가 원활치 않아 당뇨병 및 심장질환과 같은 건강상의 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 건강에 대한 관심이 증가함에 따라 설탕을 대체할 수 있는 감미료의 개발이 필수적으로 요구되고 있다. 더욱이 설탕을 전량 수입해야 하는 우리나라의 상황에서 설탕을 대체할 수 있는 감미료의 개발은 의학적 가치뿐만 아니라 경제적 가치도 매우 크다고 할 수 있다.

이러한 설탕 대체 감미료로의 선행기술로는 자일리톨과 스테비오사이드, 폴리덱스트로스를 혼합한 방법(한국 특허공개 10-2000-0049877), 에리스리톨 등의 당알콜류와 아스파탐 등의 고감미 감미료를 혼합한 방법(한국 특허공개 10-2002-0007724), 수크랄로오스와 팔라티노스를 혼합한 방법(한국 특허공개 10-2002-0047818) 등이 개시되었는데, 이들 모두는 설탕과는 비교할 수 없을 정도로 가격이 고가이므로 가격경쟁력을 갖지 못해 상업화가 어려웠다.

한편, 생활수준의 향상과 고급화가 진행됨에 따라 식생활의 소비 형태도 서구화, 편의화로 바뀌어 밥 중심이던 전통적 주식의 소비 양상이 변화하고 있다. 통계청 조사에 의하면 최근 10여 년 동안 국내 1인당 쌀 소비량은 2000년 93.6kg에서 2010년 72.8kg으로 지속적으로 감소하고 있다. 이러한 감소 추세는 당분간 지속될 것으로 전망되며 밥쌀용 소비만으로는 한계가 있어 쌀 이용 확대 및 활용도 제고를 위한 다양한 연구 방안이 제시되고 있다.

일본의 경우 1970년대부터 쌀의 가공적성을 구명하고 식품 연구에 노력을 기울여 현재는 쌀 가공율이 전체 쌀생산량의 15% 이상에 이르고 있다. 그러나 우리나라 가공용 쌀 소비량은 연간 34.9만 톤으로 국내 생산량의 7% 내외에 불과한 실정으로, 쌀 소비를 촉진시켜야 하는 필요성이 제시되었다.

KR 10-1150929 B1 KR 10-2000-0049877 A KR 10-2002-0007724 A KR 10-2002-0047818 A

따라서, 본 발명의 목적은 종래의 사탕수수를 이용하여 제조한 설탕을 대체하기 위한 것으로, 습식 쌀가루를 이용하여 조청을 대량 생산하고, 이를 과립화하여 설탕으로 제조하는 것이다.

그리고 이러한 본 발명의 쌀 설탕은 비타민과 무기질을 함유함으로써, 이의 부족으로 인한 설탕의 악영향을 줄이는 것이다.

아울러, 국내산 쌀을 주재료로 활용함으로써, 설탕의 수입의존도를 낮추고, 잉여 쌀의 소비를 촉진할 수 있도록 하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 쌀 설탕의 제조방법은, 습식 쌀가루에 물, 액화효소를 투입하여 반응시키는 단계와, 상기 반응시킨 반응물에 엿기름을 투입하고 당화시키는 단계와, 상기 당화시킨 조청을 과립화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

습식 쌀가루 100중량부를 기준으로, 습식 쌀가루 100중량부에 물 200~400중량부, 액화효소 0.5~1.5중량부만큼 투입하며, 상기 엿기름은 5~20중량부만큼 투입하는 것을 특징으로 한다.

상기 액화효소를 투입하여 반응시키는 단계는, 80~100℃에서 40~60분간 반응시키는 것을 특징으로 한다.

상기 당화시킨 조청을 과립화하는 단계는, 상기 강화된 조청을 동결건조하여 과립화하며, 상기 동결온도는 -50~-30℃이고, 건조온도는 40∼45℃인 것을 특징으로 한다.

상기 당화시킨 조청을 과립화하는 단계는, 상기 조청을 물에 희석하여 40~60brix가 되도록 하는 단계와, 상기 희석된 조청을 유동화 과립 코팅기에 투입하고, 송풍하면서 상기 희석된 조청을 노즐로 분사시켜 입자화하는 단계와, 상기 입자화된 조청을 송풍을 통해 유동시킨 후, 상기 희석된 조청을 노즐로 분사시켜 상기 입자를 코팅함으로써, 입자의 크기를 키우는 단계를 포함한다.

그리고 본 발명을 통한 쌀 설탕은 상기한 제조방법을 통해 제조된다.

본 발명에 의하면 설탕의 원료로서 쌀을 이용함으로써, 쌀의 소비를 촉진하여 농가소득을 늘리는 효과가 있다.

또한, 습식 쌀가루를 이용하여 조청을 대량 생산하고, 이를 과립화하여 설탕을 제조함으로써, 설탕의 제조비용을 낮추는 것은 물론, 설탕의 수입의존도를 낮추는 장점이 있다.

아울러, 비타민과 무기질의 부족으로 인한 설탕의 악영향을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 쌀 설탕의 개략적인 제조공정을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 유동층 과립 코팅기를 이용한 개략적인 과립화 방법을 타나낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 쌀 설탕의 사진.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

먼저, 종래의 설탕의 경우 설탕의 대사에 필요한 영양성분인 비타민과 무기질이 결여되어 그 대사가 원활치 못해 각종 성인병의 원인이 되고 있다. 아울러, 우리나라에서 재배되고 있지 않은 사탕수수를 원료로 하기 때문에 전량을 수입하여 사용하고 있으며, 그 대체재로서 개발된 각종 감미료들은 가격이 높아 상용화가 어려운 실정이었다.

따라서, 본 발명은 우리나라에서 생산이 가능하며, 그 소비량이 점차 줄고 있는 쌀을 원료로 하여 설탕을 제조하는 방법을 제안함으로써, 설탕의 수입 의존도를 낮추고, 비타민과 무기질의 부족으로 인한 설탕의 악영향을 줄이며, 대량 생산이 가능토록 하여 가격경쟁력을 갖도록 하는 것이다.

즉, 이러한 본 발명은 습식 쌀가루에 물, 액화효소를 투입하여 반응시키는 단계와, 상기 반응시킨 반응물에 엿기름을 투입하고 당화시키는 단계와, 상기 당화시킨 조청을 과립화하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 단계별로 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.

쌀을 세척하여 물에 불리는 단계.

먼저, 쌀을 깨끗하게 세척하여 물에 불린다. 상기 물에 불리는 시간은 2~3시간 정도면 족하며, 물에 쌀이 충분히 침지되도록 하여 불린다. 이때, 상기 쌀로는 백미만을 사용하는 것이 아닌 현미, 흑미 등을 모두 이용할 수 있는바, 그 종류에 관계없이 다양한 쌀을 이용할 수 있다.

상기 불린 쌀을 분쇄하는 단계.

그리고 상기 불린 쌀로부터 물을 제거하고, 이를 분쇄하여 습식 쌀가루를 제조한다. 이때, 쌀가루의 분쇄 입도는 제한하지 않으며, 예들 들면 50~150mesh 정도면 족하다.

아울러, 직접 쌀을 불려 분쇄하지 않고, 시중에서 판매 중인 습식 쌀가루를 구입하여 이용하는 것도 가능함은 당연하다.

상기 준비된 습식 쌀가루에 물, 액화효소를 투입하여 반응시키는 단계.

습식 쌀가루가 준비되면, 이에 물, 액화효소를 투입하고, 고온에서 반응시켜 액화한다. 이 단계는 별도로 고두밥을 짓지 않아도 용이하게 조청을 얻을 수 있도록 하기 위한 단계로, 공정의 단순화 및 수율 향상으로 대량생산에 유리하게 적용될 수 있는 것은 물론, 노동력 및 제조비용을 줄일 수 있으며, 당화 수율을 높일 수 있고 조청의 일정한 맛을 유지시킬 수 있도록 하는 단계이다.

이 단계에서 사용되는 상기 액화효소는 효소반응을 통해 분쇄된 습식 쌀가루 중의 전분이 삭으면서 물에 고르게 분산될 수 있도록 해주며, 후공정인 엿기름에 의한 당화 시 당도를 향상시킬 수 있도록 해주는 역할을 한다. 본 발명에서는 상기 액화효소로서 α-아밀라아제, 즉 내열성 α-아밀라아제를 사용할 수 있으나, 이를 반드시 제한하는 것은 아니다.

그리고 상기 습식 쌀가루, 물, 액화효소의 혼합비는 습식 쌀가루 100중량부를 기준으로, 습식 쌀가루 100중량부, 물 200~400중량부, 액화효소 0.5~1.5중량부로 함이 바람직한데, 상기 물의 양이 200중량부 미만이면 쌀가루의 분산성이 좋지 못하고, 400중량부를 초과할 경우 후공정인 당화가 원활하게 이루어지지 않아 요구하는 당도가 나오지 않을 수 있으며, 상기 액화효소의 양이 너무 적으면 충분한 효소반응이 일어나기 어렵고, 1.5중량부를 초과하면 불필요한 효소반응으로 그 맛이 좋지 못하게 되기 때문이다.

그리고 상기 반응온도는 80~100℃이고 반응시간은 40~60분 정도임이 바람직한데, 상기 반응온도가 너무 낮을 경우 액화효소의 활성이 좋지 못해 액화가 어렵고, 100℃를 초과하면 물의 계속적인 증발로 인해 전체적인 반응이 용이하게 일어날 수 없으며, 반응시간이 너무 짧을 경우 충분한 액화가 이루어지지 않고, 너무 길면 효율성이 좋지 못하며 불필요한 반응으로 그 풍미가 떨어지기 때문이다.

상기 반응시킨 반응물에 엿기름을 투입하고 당화시키는 단계.

다음으로, 상기 반응물에 엿기름을 투입하여 당화시킨다. 상기 당화의 온도는 약 50~65℃이며 당화 시간은 4~6시간 정도인바, 상기 반응물의 온도를 70℃ 이하로 낮춘 후 엿기름을 투입함이 바람직하다. 이때, 상기 당화의 온도가 너무 낮거나 높을 경우 당화가 어렵고, 당화 시간이 너무 짧을 경우 당화가 충분히 진행되지 않으며, 당화 시간이 길어질 경우 그 맛이 좋지 못할 수 있으므로, 상기 당화 조건을 지키는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 엿기름은 보리 등에 물을 주어 싹을 내서 말린 것, 또는 이를 이용하여 만든 식용 전분당화효소이다. 이러한 엿기름은 상기 액화된 반응물에 포함된 올리고 형태의 다당류를 이당류인 맥아당(maltose)으로 분해하여 단맛을 증가시키는 역할이다. 본 발명에서는 상기한 습식 쌀가루 100중량부를 기준으로 5~20중량부만큼 사용하는데, 상기 엿기름이 5중량부 미만일 경우 생성되는 당화액의 당도가 부족하고, 20중량부를 초과하면 수율이 떨어지는 등의 단점이 있다.

상기 당화시킨 조청을 과립화하는 단계.

상기 당화가 완료되면, 당화시킨 조청을 과립화하여 설탕을 제조한다.

본 발명에서는 상기 당화시킨 조청의 동결건조 또는 유동화 과립 코팅기를 이용하여 과립화할 수 있다.

먼저, 동결건조방법으로는 상기 당화시킨 조청을 -50~-30℃로 급속 동결하여, 조청 내 수분을 얼리고, 이를 다시 40∼45℃로 건조하여 동결 상태인 수분을 승화시킴으로써, 영양 상태가 파괴되지 않은 상태 그대로 과립화하는 방법이다.

이러한 동결건조방법을 이용할 경우, 그 입도가 일정하지는 않을 수 있으므로, 분쇄 등의 추가 과정을 거칠 수 있음은 당연하며, 입도가 너무 작을 경우 동결건조된 입자를 이용하여 유동화 과립 코팅기를 이용하여 입자들을 송풍시키면서 이에 조청 희석액을 코팅시켜 입도를 키울 수도 있는 것이다. 이에 대해서는 하기에서 다시 설명한다.

아울러, 상기 동결건조를 용이하게 하기 위하여 당화된 조청을 농축하여 수분 함유율이 25~30% 정도가 되도록 한 후, 이를 동결건조할 수도 있다. 이때, 그 농축방법으로는 감압 농축, 진공 농축, 가열 농축 등 다양한 방법을 적용가능함은 당연하다.

또한, 본 발명에서는 동결건조방법이 아닌 유동화 과립 코팅기를 이용하여 설탕을 과립화할 수도 있는데, 이러한 방법은 도 2와 같이, 상기 조청을 물에 희석하여 40~60brix가 되도록 하는 단계와, 상기 희석된 조청을 유동화 과립 코팅기에 투입하고, 송풍하면서 상기 희석된 조청을 노즐로 분사시켜 입자화하는 단계와, 상기 입자화된 조청을 송풍을 통해 유동시킨 후, 상기 희석된 조청을 노즐로 분사시켜 상기 입자를 코팅함으로써, 입자의 크기를 키우는 단계를 포함한다.

즉, 먼저 상기 조청을 물에 희석하여 40~60brix가 되도록 하여, 유동화 과립 코팅기의 노즐로 분사할 수 있도록 한다. 이때, 상기 희석된 조청, 즉 희석액의 농도가 너무 높을 경우 유동화 과립 코팅기 내 노즐 분사가 어렵고, 너무 낮을 경우 과립화가 어려우므로 상기한 농도로 희석하는 것이다.

다음으로, 상기 희석액을 유동화 과립 코팅기에 투입하여 송풍과 함께 노즐을 통해 분사시킨다. 이때, 그 송풍의 압력은 1.5~2.5bar, 온도는 80~100℃임이 바람직 한데, 이렇게 분사된 희석액은 열풍에 의해 건조되어 과립화되는 것이다. 그리고 상기 유동화 과립 코팅기의 분사속도는 80~120g/min임이 바람직하나, 이를 제한하지는 않는다. 아울러, 상기 압력 및 온도의 조건 역시 변동될 수 있음은 당연하나, 대량생산 및 수율을 위해서 상기한 조건에서 입자화함이 바람직하다. 이러한 방법을 통해 최초 입자화 되는 조청 입자의 크기는 10~20㎛ 정도이다.

다음으로, 상기 입자의 크기를 크게 하기 위하여, 상기한 입도의 분말을 송풍을 통해 유동시키고, 이에 상기 희석된 조청을 노즐로 분사시켜 코팅함으로써, 입자의 크기를 키우는 것이다. 상기 입자의 최종 크기는 500~1,000㎛ 정도가 바람직한데 이를 반드시 제한하는 것은 아니며, 이렇게 최종 과립화된 입자일 경우 조직감이 부드러우면서 바삭바삭하고, 과도한 흡습 역시 방지된다.

아울러, 앞서 설명한 바와 같이 동결건조하여 작은 사이즈로 입자화된 설탕 분말을 유동화 과립 코팅기에 투입하고 송풍시켜 분말을 유동시키고, 이에 상기 희석된 조청, 즉 희석액을 노즐분사하여 코팅시킴으로써, 분말의 입도를 크게 할 수도 있으므로, 본 발명의 설탕 크기를 제한할 수 있게 되어 상품화가 가능하게 된다.

또한, 상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 쌀 설탕은 쌀로 고두밥을 만들지 않고 습식 쌀가루를 그대로 액화시킴으로써, 종래 고두밥 제조를 위해 수행하였던 공정을 생략할 수 있고, 보다 용이하게 대량의 조청을 제조할 수 있어 그 수율이 현저히 증가한다. 따라서, 본 발명에 의하면 저렴한 가격으로 몸에 해롭지 않은 쌀 설탕을 제공할 수 있게 되는 장점이 있는 것이다.

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.

(실시예 1)

쌀을 깨끗이 씻어 준비한 후, 이를 찬물에 3시간 동안 불렸다. 그리고 불린 쌀을 건져내고, 이를 분쇄기로 분쇄하여 50~80mesh의 습식 쌀가루를 준비하였다.

그리고 이렇게 준비된 습식 쌀가루 10kg에 물 30kg, 액화효소 100g을 투입하고, 이를 80~100℃의 온도에서 50분간 반응시켜 액화시켰다. 이때, 상기 액화효소로는 내열성 α-아밀라아제를 사용하였다. 다음으로, 상기 액화된 반응물에 다시 엿기름 1kg을 투입하고, 이를 60℃에서 5시간 동안 당화시켰다.

다음으로, 상기 당화액을 50brix가 되도록 한 후, 유동화 과립 코팅기를 이용하여 송풍압력 2.0bar, 송풍 온도 90℃, 분사속도는 100g/min로 과립화하여 500~1000㎛ 크기의 쌀 설탕을 제조하였다. 첨부된 도 3은 실시예 1에 의해 제조된 쌀 설탕의 사진이다.

(비교예 1, 2)

시중에서 판매 중인 백설탕을 비교예 1로, 흑설탕을 비교예 2로 하였다.

그리고 단맛을 좋아한다고 응답한 20인을 선정하고, 실시예 1 및 비교예 1, 2를 각 10g씩 시식하도록 하고, 응답자가 느끼는 단맛의 정도, 향, 전체적인 기호도를 5점 비교법으로 채점한 후, 이를 평균하여 표 1에 나타내었다.

실시예 1 및 비교예 1 내지 3의 평가결과

구분	단맛의 정도	향	전체적 기호도
실시예 1	3.3	3.8	3.7
비교예 1	3.5	3.0	3.2
비교예 2	3.2	3.2	3.2
1: 매우 좋지 않음(단맛이 아주 적음) 2: 좋지 않음(단맛이 조금 적음) 3: 보통(단맛이 보통임) 4: 좋음(단맛이 조금 많음) 5: 매우 좋음.(단맛이 매우 많음)

상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1은 비교예 1, 2와 비슷한 정도의 단맛을 가지는 것은 물론, 향이 비교예 1, 2에 비해 현저히 좋아 전체적인 기호도에 있어서 비교예 1, 2에 비해 현저히 높은 점수를 받았음을 확인할 수 있었다.

따라서, 본 발명의 쌀 설탕의 경우 종래의 설탕에 비해 건강에도 해롭지 않으면서도, 그 단맛의 정도가 적당하고, 향이 우수하여 기호도가 높음을 확인할 수 있었다.

아울러, 쌀을 원재료로 이용하고, 대량생산에 적합한 공정을 적용함으로써, 그 제조비용 또한 낮출 수 있어, 종래의 설탕 대체재로서 상용화가 가능할 것으로 판단되었다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

Claims (6)

1. 습식 쌀가루 100중량부에 물 200~400중량부, 액화효소 0.5~1.5중량부를 투입하여 80~100℃에서 40~60분간 반응시키는 단계와,
   상기 반응시킨 반응물에 엿기름을 5~20중량부만큼 투입하고 당화시키는 단계와,
   상기 당화시킨 조청을 과립화하는 단계를 포함하며,
   상기 당화시킨 조청을 과립화하는 단계는,
   상기 당화시킨 조청을 물에 희석하여 40~60brix가 되도록 하는 단계와, 상기 희석된 조청을 유동화 과립 코팅기에 투입하고, 송풍하면서 상기 희석된 조청을 노즐로 분사시켜 입자화하는 단계와, 상기 입자화된 조청을 송풍을 통해 유동시킨 후, 상기 희석된 조청을 노즐로 분사시켜 상기 입자를 코팅함으로써, 입자의 크기를 키우는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 쌀 설탕의 제조방법.
   
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6. 제 1항의 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 쌀 설탕.
   

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