KR20130029287A - 손상 전분 함량을 저하시킨 건식 쌀가루 제분 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원료 쌀을 별도의 분무가수과정을 거쳐 조질화하고 고압처리후 원심력 분쇄를 수행하여 쌀가루 분말 제품화 방법을 제공하는 것으로 건조과정 없이 건식 제분되기 때문에 제분의 간편성, 쌀가루 전분 손상의 최소화, 제빵시 구운 빵의 비용적 증가 효과 등을 얻을 수 있을 뿐 아니라 종래의 습식 제분시 문제되는 폐수발생을 방지하는 뛰어난 효과가 있다.

Description

손상 전분 함량을 저하시킨 건식 쌀가루 제분 방법{Development of the dry milling method to decrease the damaged starch of rice flour}

본 발명은 분말 쌀가루 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 쌀에 분무가수한 후 밀봉한 다음 40℃에서 3시간 방치하여 쌀이 수분을 흡수한 상태에서 쌀을 제분하는 건식 제분 방법을 제공한다.

제빵, 제과용 밀가루의 제분이나 떡 제조용 쌀가루의 제분 방법에는 습식과 건식으로 구분할 수 있다. 분말재료의 특성과 용도에 따라서 습식 또는 건식을 선택할 수 있다.

국수, 제빵용 쌀가루 제분의 전형적인 습식 제분 방법은 국내특허등록 제10-972996호에 개시되어 있다. 상기 방법은 쌀을 물에 일정시간 수침하여 불린 다음 건조 분쇄하는 방법이다. 국내공개특허 제10-2004-107078호에는 쌀을 물에 침지하지 않고 분사식 살수장치를 통하여 흡수시킨 후 롤밀로 분쇄 후 열풍건조하는 반습식 방식이 개시되어 있는데 이 같은 반습식 쌀가루 분말화 방법은 가래떡 제조 등에 적합한 기술로서 전분 손상이 적으면서 쌀가루의 대량 생산이 가능한 장점이 있다.

한편, 국내특허등록 제10-757665호에는 원료미에 식염을 포함한 전배합수 13~15중량%를 첨가혼합하여 안정화시킨 다음 100~150℃의 팽화(extruder)를 통과시켜 호화(알파화)시킨 후 분쇄시키는 α-화된 쌀가루의 제조방법이 인스턴트 쌀죽의 용도로 개시되어 있으며, 쌀면, 쌀빵, 쌀떡, 쌀과자 등의 제조에 적합한 쌀가루 제분 방법은 국내특허등록 제10-1033110호에 개시되어 있는데 이는 생쌀을 물에 4-5시간 침지흡수시킨 후 습식분쇄 후 반죽단계, 건조단계를 거쳐 제분함으로써 달성하고 있다.

또, 부형제와 위핑기술을 이용한 쌀가루를 이용한 쌀케익 및 쌀쿠키의 제조방법은 국내특허공개 제10-2005-34431호에 개시되어 있다.

그러나, 상기 어떠한 문헌에도 조질화(Tempering) 후 초고압처리와 원심력 분쇄기술을 조합하여 전분 손상을 최소화하기 위한 건식 쌀가루 제조방법은 암시된 바 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 점들을 감안하여 안출한 것으로 전분의 손상이 적어 수분흡수력이 적고 반죽 후 구운 식빵 등 가공제품의 비용적이 증가하는 쌀가루 분말을 제공하는 데 있다.

본 발명의 상기 목적은 가수, 조질화(tempering) 후 고압처리하고 원심력 분쇄를 실시하여 전분 손상이 적은 쌀가루를 제공한 후 이를 이용하여 식빵을 제조한 다음 평가함으로써 달성하였다.

이하, 본 발명의 구체적인 내용을 실시예와 실험예를 들어 상세히 설명한다.

본 발명은 쌀에 30중량%의 별도의 가수처리 후 조질화한 다음 100MPa에서 1시간 고압처리한 후 원심력 분쇄하여 11중량% 수준 이하로 전분 손상을 방지하고, 침지과정에서 폐수 발생 없이 쌀가루를 제분하며, 별도의 건조 과정 없이 가수된 물이 처리되어 13% 내외의 가루 수분 함량을 유지할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 쌀가루 입자의 크기 분포도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고아미 쌀가루의 분쇄기 회전판 간격차이에 따른 입도 분포도이다.
도 3은 본 발명의 제조공정도의 일예를 나타낸 흐름도이다.

본 발명의 손상 전분 함량을 저하시킨 건식 쌀 가루 제분 방법의 특징 및 장점은 다음과 같다.

첫째, 조질화(Tempering)공정의 도입이다. 총 수분함량이 30중량%가 되도록 쌀알에 물을 분무하여 가수하고 쌀알을 밀봉(밀폐)하여 40℃, 3시간 방치하여 수분이 쌀에 흡수되도록 한다. 이 공정은 기존의 반 습식 제분에서 쌀을 가수하기 위하여 쌀을 물에 불리고 그 물은 버리기 때문에 폐수 처리의 문제점이 발생되는 단점을 해결할 수 있다.

둘째, 초고압 처리(high hydrostatic pressure treatment)공정이다. 조질화된 쌀 알을 초고압기에서 40℃, 100MPa, 1시간 고압처리 하여 수분이 쌀 속으로 침투하게 한다. 이 처리는 손상 전분을 감소시키는 데는 효과가 크지 않지만 가수 처리되어 수분함량이 높은 시료가 분쇄 과정에서 발생되는 열에 의하여 일부 호화되어 분쇄기에 떡처럼 붙는 문제점을 해결하는데 효과적이다. 고압처리 과정에서 물이 쌀 입자 속까지 침투되어 분쇄 중 쌀 전분의 호화가 일어나지 않으므로 분쇄판에 쌀 가루가 떡처럼 붙는 현상을 없애 주어 가루 회수율이 증가되고 작업이 적성이 크게 개선된다.

셋째, 원심력 분쇄(Centrifugal force mill grinding)공정이다. 원심력 분쇄기 (Centrifugal force mill KCFM-48, KOREA MEDI Ltd., Deagu, Korea)를 이용하여 가루의 미세 분쇄와 공정 중 수분이 증발되어 별도의 건조 과정 없이 수분 함량을 13중량%이하로 줄일 수 있다. 즉, 원심력 분쇄기는 송풍기로 송풍하여 분쇄 조 내의 온도가 상승되지 않고 어느 정도 수분이 있어도 분쇄가 가능하다. 수분 함량 30중량%인 쌀알을 송풍부에서 공급된 공기의 풍력에 의해 안내공간에 있는 쌀알을 분쇄부로 강제 이동시켜 분쇄시키는 원리를 이용하는 원심력으로 분쇄한다. 회전하는 분쇄판과 고정부재인 쌀알과 회전 시 발생하는 원심력과 입자간의 충돌 등으로 분쇄된다. 분쇄부에서 분쇄되는 분쇄대상물에 함유된 미량의 수분을 증발시키므로 조질화(tempering) 과정에서 첨가된 수분이 제분 과정에서 반 이상 증발되어 별도의 건조과정 없이 가루의 수분 함량이 13중량% 이하로 유지될 수 있는 것이다.

본 발명의 구체적인 방법은 하기 실시예와 실험예를 통하여 분명해진다.

< 실시예 1> 조질화 및 고압처리에 따른 건식 분쇄 쌀가루의 특성조사

실험 재료 및 방법

본 발명의 전체적인 기술적 구성은 도3에 다이어그램으로 공정별로 간단히 설명하였다.

재료

국립식량과학원 작물시험장에서 재배된 고아미, Chenmaai, Milyang 260, 설갱 (2010년도 수확)을 도정율, 92%로 도정한 쌀을 이용하였다.

쌀알의 특성

경도 측정

쌀 5 g을 10 mL 물에 4시간 상온에서 침지한 후 물기를 제거하여 즉시 측정하며, 불리지 않은 쌀은 desiccators에 24시간 방치한 후 즉시 측정한다. Texture analyzer(TA.XT Express, Stable micro systems Ltd., UK)에　 5 mm Stainless cylinder probe를 장착하여 compression test로 쌀알이 깨어지는 지점의 힘을 쌀알의 경도로 표시한다.

전처리 및 분쇄 단계

조질화 ( tempering )

총 수분함량이 30%가 되도록 쌀알에 물을 분무하여 가수 한다. 가수된 쌀알을 밀봉하여 40℃에서 3시간 방치하여 조질화(tempering)한다.

초고압 처리

조질화된 쌀알을 초고압기 (Super high pressure fermentation system, TFS-10L, TOYO Koatsu Co. Ltd., Hiroshima, Japan)에서 40℃, 100MPa 1시간 고압처리 한다.

원심력 분쇄

원심력 분쇄기 (Centrifugal force mill, KCFM-48, KOREA MEDI Ltd., Deagu, Korea)를 이용하여 분쇄판의 간격을 1.5 cm로 조절하여 분쇄한다.

쌀 가루 특성 분석

입도 분석

가루 입자의 크기의 분포는 Laser diffraction particle size analyzers (LS13 320, Beckman coulter, USA) 를 이용하여 가루를isopropyl alcohol에 분산시킨 후 측정하였다.

손상 전분

손상전분 함량은 Megazyme Kits K-SDAM02/2008 (Megazyme International Ltd, Wicklow, Ireland)를 이용하여 측정하였다.

수분흡수력 ( Water Absorption Index , WAI )

쌀가루의 swelling power (SP)는 AACC Approved Methods 56-30에 따라서 측정하고 water absorption index로 나타내었다.　　

Paste 특성

Rapid visco analyzer (RVA, Tecmaster, Newport Scientific Pty Limited, Australia)를 이용하여 paste 특성을 측정하였다. 50°C/1 min, heating to 95°C/3.8 min, hold at 95°C/2.5 min, cooling to 50°C/3.8 min, holding at 50°C/1.4 min 조건으로 분석하였다.

쌀가루의 가공적성

< 실험예 > 식빵 제조

Formula는 [표 1]과 같이 하였다. 빵이 최고의 부피로 부풀 수 있도록 반죽의 점도에 따라서 물 첨가량을 조절하였다. 쌀가루, hydroxypropylmethylcellulose, (anyaddy, 삼성정밀) 및 설탕, 소금 등의 건조시료를 1 분간 섞은 후 이스트와 물을 첨가하여 20 초간 혼합한 다음 이어 식물성 액체 유지 (대두유, 해표)를 넣어 20 초간 반죽하였다. Paddle과 반죽 그릇에 묻은 반죽을 긁어 모아 2 분간 다시 반죽하고 Paddle과 반죽 그릇에 묻은 반죽을 긁어 모아 2 분간 반죽하는 것을 다시 2회 반복하였다. 마지막에 반죽의 점도가 매우 질어져서 대부분의 반죽이 용기에 붙어 있으므로 이들을 다시 긁어 모아 20 초간 짧게 저은 후 반죽을 발효 그릇에 옮긴 후 둥글게 모아 52 분간 발효기(30^oC, 90±5% RH, Softmill, Dae-Hung Co., Seoul, Korea)에서 1차 발효하였다. 발효된 반죽을 주걱으로 10회 뒤집어 공기를 빼고 (punch) 반죽을 다시 모은 후 38분 간 2차 발효하고 다시 주걱으로 위와 동일하게 공기를 뺀다. 베이킹 팬에 발효된 반죽을 둥글게 모아 panning 하였다. Pan에 들어 있는 반죽을 33 분간 발효한 후 즉시 baking oven (윗불 185℃, 아랫불 185℃)에서 35 분간 굽는다. 구워진 빵은 2시간 실온에 식힌 후 무게와 부피를 측정하였다. 빵의 specific volume(SV)은 빵의 무게를 부피로 나뉘어 계산한 값으로 구하였다.

실험결과 분쇄된 가루의 입자의 크기 분포는 도 1과 같았다. 전처리 하지 않고 제분 하였을 때 가루의 입자 크기는 4~20 μm 분포로 10 μm 내외의 입자가 가장 많이 분포한다. 조질화 또는 조질화/고압처리한 가루는 약 50 μm내외 크기의 입자가 증가하여 작은 쌍봉을 나타낸다. 이는 쌀을 완전 습식 제분할 때와 비슷한 경향으로 4~20 μm 분포의 아주 미세한 입자의 양은 감소하고 50 μm 내외 크기의 입자 분포가 새로이 증가한다. 이런 변화는 경질 미인 고아미 보다 Chenmaai, 또는 설갱 등에서 더 잘 나타난다. [표 2]에 나타난 바와 같이 입자 크기의 평균 값이나 중앙값이 전처리를 하면 약간 증가하여 쌀가루 크기가 약간 커지는 것을 알 수 있었다.

쌀 알의 경도는 고아미, Chenmaai, 밀양260, 설갱의 순으로 단단하다. 설갱은 매우 무른 분상질 이며 고아미는 경질미에 속한다. 그러나 가수하여 불리면 오히려 Chenmaai가 조금 더 단단하고 다음이 밀양260이며 고아미가 그보다 덜 단단하다. 전처리 없이 그대로 제분한 가루의 회수율을 100%로 비교하여 조질한 가루는 회수율이 80~90%이나 고압 처리된 쌀은 95%정도로 회수율이 증가한다. 이러한 회수율 증가는 쌀가루가 분쇄 과정 중 떡 져서 분쇄 판에 붙는 현상이 없어지기 때문이다. 특히 이러한 장점은 경질미인 고아미에서 가장 많이 관찰되는데 고아미는 가수만 하여 분쇄할 경우 떡이지는 현상이 많이 발생해 작업 손실율이 높다. 반면 분상질로 수분 흡수율이 높은 설갱은 고압처리 하지 않고 조질화 하여 그대로 분쇄하여도 분쇄 판에 떡이 져서 붙는 현상이 없어서 작업 적성이 매우 좋다. 따라서 고압처리는 경질미의 전처리 과정에 매우 유용하다.

쌀을 가수하여 총 30중량%의 수분 함량을 갖도록 하고 별도의 건조 과정 없이 분쇄하였으나 쌀 가루의 수분함량은 조질만 한경우 12~17중량%로, 분상질 품종의 가루가 수분 함량이 많으나 평균 약 반 정도의 수분이 분쇄 과정에서 증발한 것으로 판단된다. 그러나 고압처리 한 경우 쌀 품종과 관계 없이 수분 함량이 13% 정도로 일정한데 이것은 고압처리 과정에서 경질미의 경우에도 쌀의 배유 깊숙이 수분이 침투되어 가수처리가 균일하게 된 결과로 판단된다.

쌀가루의 수분 흡수율은 빵이나 국수 등의 가공적성에 매우 중요한 지표로 1.1이하가 바람직한데 전처리 하지 않고 그대로 건식 제분한 가루는 1.6~1.3으로 매우 높은 반면 가수 처리한 가루는 1.26 ~1.02으로 감소되었다. 손상전분의 함량은 경질미인 고아미의 경우 전처리 하지 않은 것은 18중량%이지만 조질화하면 10중량%까지 감소하였다. 쌀 알의 단단한 정도가 작을수록 가수처리에 따라 손상전분 함량의 감소 효과가 크다. Chenmaai는 12중량%에서 4.7중량%까지 감소하여 반 이상 감소되는 효과를 알 수 있다(표 3).

전처리에 따른 수분 흡수력에 차이가 발생하므로 제빵과정에서 최적의 부피를 얻기 위하여 반죽에 첨가되는 수분 함량이 [표 3]과 같이 조절도하여 빵을 제조하였다. [표 4]와 같이 조질화 하거나 조질화 후 고압처리한 쌀가루는 수분 흡수력이 적으므로 물 첨가량이 40~20% 가수하여 반죽한 결과 구운 빵의 비용적이 증가하였다.

< 실시예 2> 원심력 분쇄기의 분쇄기 회전판 간격에 따른 쌀가루의 특성

실험 재료 및 방법

재료

국립식량과학원 작물시험장에서 재배된 고아미 (2010년도 수확)를 도정율, 92%로 도정한 쌀을 이용하였다.

시료 전처리 및 분쇄

총 수분함량이 30중량%가 되도록 쌀 알에 물을 분무하여 가수 한다. 가수된 쌀알을 밀봉하여 40℃에서 3시간 방치하여 조질화 (tempering)한다. 조질화된 쌀알을 초고압기 (Super high pressure fermentation system, TFS-10L, TOYO Koatsu Co. Ltd., Hiroshima, Japan)에서 40℃, 100 MPa 1시간 고압처리 한다.

원심력 분쇄기 (Centrifugal force mill, KCFM-48, KOREA MEDI Ltd., Deagu, Korea)를 이용하여 분쇄한다. 분쇄기의 분쇄력에 변화를 줄 수 있는 (조절할 수 있는) 요소는 회전판의 간격이므로 회전판의 간격을 각각 0.3, 1.2, 1.5 cm로 조절하여 분쇄하여 간격에 따른 차이를 비교하였다.

실험결과, 분쇄기 회전판의 간격을 0.3, 1.2, 1.5 cm로 달리하여 분쇄된 가루의 입도 분포는 도 2와 같이 분포 곡선과 경향에 뚜렷한 차이가 없으나 회전판 간격이 1.2와 1.5 cm로 넓어지면 비교적 입자 크기가 큰 27~69μm 영역의 가루 분포가 일부 증가하는 것을 볼 수 있다. 가루의 수분 함량과 손상 전분의 함량에서도 뚜렷한 차이가 없으나 간격이 넓어질수록 미미한 감소가 있다. 이상의 결과 분쇄기의 회전 판 간격에 따른 가루의 특성 변화는 미미한 것으로 판단되었다(표 5).

< 실시예 3> 분쇄 전 전처리 방법에 따른 쌀가루의 특성

실험 재료 및 방법

재료

국립식량과학원 작물시험장에서 재배된 고아미 (2010년도 수확)를 도정율, 92%로 도정한 쌀을 이용하였다.

전처리

반습식 처리 : 쌀을 물에 5시간 침지한 후 체에 내려 물을 제거하고 분쇄한다.

반습식 /고압처리 : 쌀을 물에 5시간 침지한 후 체에 내려 물을 제거하고 쌀 알을 초고압기 (Super high pressure fermentation system, TFS-10L, TOYO Koatsu Co. Ltd., Hiroshima, Japan)에서 40℃, 100 MPa 20분 또는 1시간 각각 고압처리 한 후 분쇄한다.

조질화 처리 : 총 수분함량이 30%가 되도록 쌀 알에 물을 분무하여 가수 한다. 가수된 쌀알을 밀봉하여 40℃에서 3시간 방치하여 조질화 (tempering)한 후 즉시 분쇄한다.

조질화 후 고압처리 : 총 수분함량이 30%가 되도록 쌀 알에 물을 분무하여 가수 한다. 가수된 쌀알을 밀봉하여 40℃에서 3시간 방치하여 조질화 (tempering)한다. 조질화된 쌀알을 초고압기 (Super high pressure fermentation system, TFS-10L, TOYO Koatsu Co. Ltd., Hiroshima, Japan)에서 40℃, 100 MPa 에서 20분 또는 1시간 고압처리 한다.

조질화 /고압 동시 처리 : 총 수분함량이 30%가 되도록 쌀 알에 물을 분무하여 가수 한다. 가수된 쌀알을 밀봉하여 초고압기 (Super high pressure fermentation system, TFS-10L, TOYO Koatsu Co. Ltd., Hiroshima, Japan)에 넣고 40℃, 100 MPa에서 3시간 고압처리 한다.

분쇄

원심력 분쇄기 (Centrifugal force mill, KCFM-48, KOREA MEDI Ltd., Deagu, Korea)를 이용하여 회전판 간격을 1.5 cm로 조절하여 분쇄한다.

실험결과, 분쇄 전 전처리 과정에 따른 거식 분쇄 가루의 손상전분 함량을 조사한 결과 [표 6]과 같이 일반적인 쌀 분쇄 방법인 반습식 법, 쌀을 물에 담그어 불린 후 분쇄하는 방식으로 전처리 한 것과 30중량% 수분 함량이 되도록 필요한 양 만큼의 물만을 정확히 가수하여 조질화 한 것 (가수/조질화) 간에 제분 후 손상전분의 함량을 비교한 결과 0.5중량% 정도의 미미한 차이가 있었다. 조질화 하고 1시간 고압처리 (조질화 후 고압처리) 하면 손상전분 함량이 10중량%로 가장 많이 감소한다. 그러나 조질화 과정을 별도로 거치지 않고 고압처리를 한 경우 (조질화 및 고압 동시 처리) 손상 전분의 함량이 11중량% 정도이므로 별도의 가수 과정 후에 고압처리 하는 것이 더 효과적인 것을 알 수 있다. 따라서 30중량% 가수하여 조질화 하고 100 MPa에서 1시간 고압처리 한 후 분쇄하는 방법이 폐수의 발생이 없고 손상전분의 함량도 감소시킬 수 있는 분쇄 전 전처리 방법으로 바람직하다.

본 발명은 원료쌀을 별도의 분무가수과정을 거쳐 조질화 하고 고압처리한 후 원심력 분쇄를 함으로써 별도의 건조 과정 없이 쌀가루를 건식제분 하기 때문에 제분이 간편하며, 쌀가루 전분의 손상을 최소화하여 제빵 시 구운 빵의 비용적이 증가할 뿐 아니라 습식 제분에서 발생하는 폐수발생을 방지하는 뛰어난 효과가 있으므로 식품 가공 산업상 매우 유용한 발명인 것이다.

Claims (5)

1. 쌀에 물을 분무 가수하고 조질화한 다음 초고압처리한 후 원심 분쇄함을 특징으로 하는 쌀가루 제분 방법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 조질화는 쌀의 30중량%의 양으로 분무가수하고 밀봉하여 40℃에서 3시간 방치하는 것이 특징인 쌀가루 제분 방법.
   
3. 제1항에 있어서, 상기 초고압처리는 조질화된 쌀을 초고압기에서 40℃, 100MPa에서 1시간 실시하는 것이 특징인 쌀가루 제분 방법.
   
4. 제1항에 있어서, 상기 원심분쇄는 원심력 분쇄기를 이용하여 회전판 간격을 0.3~1.5cm인 것이 특징인 쌀가루 제분 방법.
   
5. 제1내지 제4항 중 어느 하나의 방법으로 제조된 것이 특징인 쌀가루 분말.

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