KR20100009434A - 해양심층수를 활용한 천연응고제 제조기술 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학적 처리과정을 거치지 않고 물리적인 공정만을 통해 해양심층수를 이용한 천연응고제를 제조하고 양질의 천연두부응고제로 활용하는데 본 발명의 목적이 있는 것이다.

본 발명으로 개발된 해양심층수 천연응고제는 화학적처리공정 없이 순수물리적 농축공정을 통하여 미네랄의 구성비가 불규칙하지 않고, 일정하며 양질의 두부제조가 가능한 천연응고제를 만들었다. 이 응고제를 가지고 두부를 제조하여, 전반적 기호도를 평가하였고 ICP분석을 통하여 최적 범위를 확인 설정함으로써 기존 화학응고제와 차별화 된 제품개발이 가능케 하였다.

천연소재, 복합농축공정

Description

해양심층수를 활용한 천연응고제 제조기술{Manufacturing Technique of Natural Coagulant Originated Deep Sea Water}

현재 해양심층수는 수산(양식, 제조) 분야, 식품 (두류, 주류 등), 음료수, 의학, 화장품 등 다양한 분야에서 이용되고 있을 뿐만 아니라 해양심층수는 마그네슘, 규산 등 여러 가지 미네랄이 풍부하게 함유되어 있어 산업 다방면에서 활용되고 있다.

해양심층수란 태양광이 도달하지 않는 수심 200 m 이상의 깊은 곳에 존재하여 유기물이나 병원균이 거의 없을 뿐 아니라 연중 안정된 저온을 유지하고 있으며, 해양식물의 생장에 필수적인 영양염류가 풍부할 뿐 아니라 생물(인체)의 구성원소와 유사한 조성을 하고 있는 해수로 정의 된다. 수심 200 m 이상에 부존하는 해양심층수는 저온 안정성, 부영양성, 청정성 등의 자원적 특성을 가지고 있으며, 생물유래 무기원소의 공급에 의해 그 조성이 생물과 비슷한 특성을 가지고 있다. (해양심층수와 지하염수 자원의 특성, 문덕수 등, 한국해양환경공학회지)

진공감압농축방식은 추출액를 진공상태에서 끊이게 되면 낮은 온도 (70℃~80℃)에서 증발하여 단시간에 많은 양의 수분을 증발시켜 농축 엑기스를 생산하는 방법이다. 이때 저온으로 농축됨으로 고유의 맛과 향이 그대로 살아 난다. 태양광 농축은 예전부터 염전에서 소금을 만들 때 사용되던 방식으로 오로지 태양광의 힘만으로 수분을 증발시키는 방법이다. 비교적 설비비, 연료비들이 거의 필요치 않으나, 시일이 오래 걸리게 되는 단점과 외부 자연환경에 영향을 많이 받는 단점과 품질이 균일하지 않는 문제점이 있었다. 직접가열 농축방식은 직접가열하여 수분을 증발시키는 방법으로서 가장 빠른 시간안에 수분을 증발시킬 수 있지만, 연료비가 많이 들어가는 단점이 있다. 이온여과 농축방식은 이온교환 수지를 이용해 흡착되는 미네랄 성분만을 따로 모아 농축하는 방식이다. 필요한 성분만을 농축할 때 유용하지만, 설비비가 비싼 단점이 있다.

일반 종래의 해수 유래 응고제는 불순물로 인해 두부제조에 직접사용이 어려웠으며, 특히 연근해의 오염으로 천연물 응고제는 사실상 안전성의 문제로 사용이 어려웠음. 따라서, 기존의 응고제는 정제품을 얻기 위해서 화학적 처리과정 (염소치환반응공정 등)이 요구되었음. 국제적으로 두부가 건강식품으로 각광받기 시작하여 천연소재에 대한 개발 및 이용이 절실히 필요하게 되었음. 이에 해양심층수를 원료로 천연 응고제를 개발함으로써 맛과 안전성이 뛰어난 두부제조가 가능하게 되었고 특히 해양심층수를 소재로 하여 화학적 제조과정이 없는 질 좋은 천연응고제를 효율적인 물리적 생산공정만을 복합적으로 사용하여 산업적으로 가치가 있는 두부제조시에 사용되는 천연응고제를 제조하려 하였다.

본 발명자들은 상기의 해결하고자 하는 과제를 이룩하기 위해 여러 농축공정들을 대상으로 일체의 화학적 처리공정이 들어가지 않은 해양심층수 농축물의 제조방법에 대해 연구하던 중, 수심 200 m의 존재하는 해양심층수를 취수하여 새롭게 사용하면 경제적이면서 두부의 맛을 증진시킬 수 있는 천연응고제를 제조할 수 있으며 특히, 단일 농축방식이 가지는 천연응고제의 품질 및 효율 관련 단점들을 극복할 수 있도록 하였다. 즉, 해양심층수는 일반 해수에 비하여 미네랄이 풍부하고 인체가 필요로 하고 미량원소의 보고(寶庫)이나 천연응고제로 제조시 응고를 지연시키 거나 방해하는 성분들을 적절하게 제거하고 효과적으로 만들지 않으면 최종두부제품에 천연응고제로서 사용할 수 없다. 단순 천연 물리적 농축법인 진공감압농축, 태양광농축, 이온여과농축, 막여과농축, 원심분리농축 등의 단일 방법을 적용시킨 천연응고제를 이용한 두부제조시 품질을 평가하고 이들을 조합한 복합농축법으로 최고품질의 천연응고제를 설계하고 응고제 내의 미네랄 이온들의 이온 중량비가 Mg⁺⁺ / Na⁺: 5∼20, Mg⁺⁺ / Ca⁺⁺: 100∼500 범위로 관리되도록 하였다.

본 발명은 종래의 응고제 제조방법인 화학적 제조법을 일체 배제하고 천연성을 그대로 유지할 수 있는 물리적 방법을 적용한 해양심층수를 활용한 천연 응고제의 제조방법으로 완벽히 화학적 처리공정이 들어가지 않은 방식을 사용하였다. 특히 1차 농축공정으로 진공감압 농축방식을 사용하여 해양심층수 내 전반적 기호도를 향상시켰고, 또는 이온여과농축법을 통하여 농축에 필요한 시간 및 연료비를 절감하였다. 또한 2차 농축공정으로써 태양광 농축법을 사용하여 전반적 기호도를 향상시켰고, 혹은 직접가열 방식을 통해 농축소요시간을 최소화 하였다. 본 발명은 기존의 화학응고제가 가지고 있는 안전성 및 거부감등을 개선시키는 효과가 있고, 상대적으로 전반적 기호도가 좋은 진공감압 및 태양광 농축, 이온여과 및 직접가열 농축법을 복합적으로 사용함으로써 기존의 응고제의 원료가 되어 왔던 황산칼슘 및 염화칼슘 등의 함유량이 높은 원료보다 효과가 뛰어나다고 할 수 있다. 또한 최종제 품 내의 미네랄 중량비가 각각 Mg⁺⁺/Na⁺: 5∼20, Mg⁺⁺/Ca⁺⁺: 100∼500가 되어 염화마그네슘 함량이 높아 양질의 두부생산에 많은 이점을 가진 응고제로서 두부산업 분야에서 활발한 사용이 기대되며 중국, 일본, 유럽, 미국 등의 건강식으로 두부소비가 증가하고 있는 국가에 해외진출 및 수출도 획기적으로 증진할 수 있는 유망한 기술로 기대된다.

실시예 1: 1차 농축에서의 효과적인 농축방식의 검색

수심 200 m 이하의 해저심층에서 해양 심층수를 취수하여 집수조로 보낸 후에 일련의 여과공정을 통해 이물질을 여과하고, 여과 후의 해양심층수를 진공감압 농축법, 이온여과 농축법, 직접가열 농축법, 태양광농축법 등 4가지 방식으로 하여 모액의 농도가 24 Be°이 될 때까지 농축하였다. 1차 농축과정이 끝난 후, 27 Be°에 생성되는 식염을 원심분리법으로 제거하고 브롬제거공정으로 넘겨 이물 및 유해물질을 제거한 후, 진공감압, 이온여과, 직접가열, 태양광농축법 등 4가지 방식으로 하여 농도가 34∼36 Be°이 될 때까지 재농축하여 최종적으로 해양심층수를 활용한 천연응고제를 제조하였다.

실험 과정 중 1, 2차 농축에 걸린 소요시간을 측정하였고, 재농축된 해양심층수 천연응고제를 사용하여 두부를 만들어 관능평가를 통해 두부의 전반적 기호도를 측정하였다. 관능평가는 20∼60대 일반인을 대상으로 실시하였으며, 실험 결과, 전반 적 기호도는 1차로 진공감압농축을 하고 2차 농축을 태양광농축을 하였을 때 가장 높았고 농축소요시간은 1차 농축을 이온여과로, 2차농축을 직접가열 하였을 때와 가장 적게 들었다. 농축방식 조합에 따른 실험군은 다음과 같다.

실험군 1: 1차 농축을 진공감압농축을 한 후, 2차 농축방법에 따른 전반적 기호도 및 농축소요시간 비교 (도 1)

실험군 2: 1차 농축을 태양광농축을 한 후, 2차 농축방법에 따른 전반적 기호도 및 농축소요시간 비교 (도 2)

실험군 3: 1차 농축을 직접가열농축을 한 후, 2차 농축방법에 따른 전반적 기호도 및 농축소요시간 비교 (도 3)

실험군 4: 1차 농축을 이온여과농축을 한 후, 2차 농축방법에 따른 전반적 기호도 및 농축소요시간 비교 (도 4)

실시예 2: 천연응고제 내 미네랄 조성

유도결합플라즈마(ICP)발광분석법에 의한 정량법을 통해 실시예 1의 결과물을 각각의 미네랄 성분들의 중량비를 측정해 본 결과 각각 Mg⁺⁺ / Na⁺: 5∼20, Mg⁺⁺ / Ca⁺⁺: 100∼500 로 검증하고 관리범위를 설정하였다.

실시예3 : 천연응고제와 일반응고제의 관능 비교

실시예 1에서 제조된 천연응고제를 두유(10 brix 기준)대비 0.2 ∼0.6%수준으로 사용하여 현재 시중에서 사용되는 화학첨가물인 염화마그네슘, 황산칼슘, 염화칼슘, GDL과 비교 관능결과 가장 유의적으로 우수한 결과를 얻었다.

실험군 5: 천연응고제와 화학첨가물 응고제로 제조된 두부 전반적 기호도 측정 결과 (도 5)

도 1은 1차 농축을 진공감압농축을 한 후, 2차 농축방법에 따른 전반적 기호도 및 농축소요시간 비교

도 2는 1차 농축을 태양광농축을 한 후, 2차 농축방법에 따른 전반적 기호도 및 농축소요시간 비교

도 3은 1차 농축을 직접가열농축을 한 후, 2차 농축방법에 따른 전반적 기호도 및 농축소요시간 비교

도 4는 1차 농축을 이온여과농축을 한 후, 2차 농축방법에 따른 전반적 기호도 및 농축소요시간 비교

도 5는 천연응고제와 화학첨가물 응고제로 제조된 두부 전반적 기호도 측정 결과

Claims (2)

1. 물리적 방법을 적용한 해양심층수 천연응고제 제조방법에 있어서 진공감압을 1차 농축방식으로 하고 2차 태양광 농축법을 적용하여 최종제품 내의 미네랄 이온 중량비가 각각 Mg⁺⁺/Na⁺: 5∼20, Mg⁺⁺/Ca⁺⁺: 100∼500가 되도록 만든 천연응고제를 이용하여 전반적 두부 기호도를 개선시키는 제조 방법
2. 물리적 방법을 적용한 해양심층수 천연응고제 제조방법에 있어서 이온여과 및 흡착을 1차 농축방식으로 하고 2차 직접가열 농축법을 적용하여 최종제품 내의 미네랄 이온 중량비가 각각 Mg⁺⁺/Na⁺: 5∼20, Mg⁺⁺/Ca⁺⁺: 100∼500가 되며 천연응고제에 제조효율성을 증가시키면서 전반적 두부 기호도를 개선시키는 제조 방법

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