KR20170101024A - 포화증기 및 압출성형 시스템을 이용한 떡의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 포화증기 및 압출성형 시스템을 이용한 떡의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 다양한 식감을 갖는 떡의 제조가 요구되는 식품 분야에서 균일한 조직의 떡을 제조할 수 있는 자동화된 대량 생산 방법으로 유용하게 사용될 수 있다.

Description

포화증기 및 압출성형 시스템을 이용한 떡의 제조방법{Process for preparing rice cake using steam and extrusion system}

본 발명은 떡의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포화증기 및 압출성형 시스템을 이용한 떡의 제조방법에 관한 것이다.

쌀은 전세계 다양한 국가에서 생산되고, 우리나라를 비롯하여 일본, 동남아시아의 주된 식량자원으로 이용되고 있다. 쌀은 밥 뿐만 아니라 떡류, 한과, 주류 등에도 다양하게 이용되어 왔다. 그러나 식생활의 변화와 가족단위의 변화로 육류, 과일, 유 가공품의 섭취가 증가함으로 인해 국내 쌀 소비량이 지속적으로 하락세를 보이고 있다. 이에 따라 쌀 소비량을 늘리기 위한 방안으로 쌀을 이용한 새로운 가공식품의 연구가 촉진되고 있다.

쌀의 가공성 범위를 확대하기 위해서는 전분의 구조, 형태, 및 이화학적 특성이 다양한 품종을 개발하는 것이 중요할 뿐만 아니라, 원료 쌀에 있어서 다양한 조건의 온도 및 압력에서 팽화, 또는 초산 및 인산처리 등에 의한 변성전분처리, 습식 및 건식제분, 미생물을 이용한 초미세 전분 제조, 다양한 발효 처리, 찐쌀 처리 등으로 그 식품학적 기능 및 가공성을 높이는 연구가 진행되어야 한다.

한편, 떡볶이, 떡국의 주재료로 사용되는 가래떡은 멥쌀을 주재료로 만든 길고 둥근 모양의 떡으로서, 한국의 대표적인 전통음식으로 대중에게 인지도가 가장 높은 떡으로도 조사된 바 있다. 이러한 가래떡은 우리나라 떡 중에서 다소비 식품군에 속하지만, 가래떡 관련한 연구, 예를 들어, 짧은 유통기한의 개선, 제조 공정의 자동화, 수출상품화를 위한 표준화 작업 등의 개발은 미미한 상태이다.

일반적으로 떡의 품질은 제분조건, 수분 함량, 제분속도, 분쇄압력 등의 조건에 영향을 주로 받으며 그 조건에 따라 쌀가루의 입도와 분포 및 전분 손상도, 호화 특성 등이 변화하게 된다. 상기 기재한 바의 떡 관련 연구를 위하여, 떡의 물성 규명 및 가공 적성 등에 대해 지속적인 연구가 필요한 실정이다.

현재, 즉석 조리가 가능한 가래떡의 제조 공정은 쌀분쇄 → 스팀 증숙 → 가래떡(제면기) → 냉각 → 탈착 → 세척(주정) → 포장 공정으로 생산되고 있다. 이러한 공정에서 사용되고 있는 종래의 가래떡 장비로서는, 제면기를 가래떡 제조에 알맞게 개조하여 사용하고 있으나, 혼합 및 반죽이 불충분하게 이루어져 가래떡 조직이 불규칙하게 형성되고, 수분이 가래떡 표면으로 이동하여 가래떡 표면이 연질 상태가 되고, 이에 의해 떡과 떡이 서로 부착되는 현상이 발생되는 등의 문제가 있다.

또한, 종래의 증숙 공정에서는 온도 조절이 되지 않아 쌀 전분의 호화도 제어가 어렵고, 수분 함량 조절도 어려워 가래떡의 조직을 균일화하기 어렵고, 가래떡 표면에 존재하는 다량의 수분으로 인해 표면이 연질되고, 이에 따라 가래떡이 서로 달라붙는 현상이 발생되어, 가래떡 제품의 품질을 저하시키는 원인이 되고 있다.

또한, 종래 제조공정의 가래떡은 물리적 특성을 일정하게 유지할 수 없는 점으로 인해, 떡국용 떡, 떡볶이용 떡, 즉석섭취용 떡 등 조리 용도에 맞는 다양한 품질의 가래떡 제조가 불가능하였다.

따라서, 제조 공정상에서 가래떡 조직을 균일하게 조절 및 제어할 수 있어, 비중 편차가 적은 가래떡을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 용도에 적합한 떡을 제조할 수 있는 떡 제조 공정이 요구된다.

대한민국 특허등록 제10-1228762호(2013.01.25.) 대한민국 특허등록 제10-0947743호(2010.03.08.) 대한민국 특허공개 제20-2010-0005417호(2010.05.27.)

본 발명자들은 비중 편차가 적은 균일한 조직을 갖는 떡을 제조할 수 있는 떡의 제조방법에 대하여 연구하던 중, 쌀가루의 수분 함량이 쌀 전분의 호화도 및 조직감에 미치는 영향을 분석하고, 압출성형 시스템을 이용한 떡의 제조방법에서 포화증기압력을 제어함으로써 쌀가루의 호화 속도를 급속히 조절하여 다양한 조직감 및 물리화학적 특성을 갖는 즉석섭취용 떡, 떡국용 떡 및 떡볶이용 떡을 용이하게 제조할 수 있다는 것을 발견하였다.

따라서, 본 발명은 포화증기 및 압출성형 시스템을 이용한 떡의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 태양에 따라, (a) 쌀을 세척한 후 침지하는 단계; (b) 단계(a)에서 침지된 쌀을 분쇄하는 단계; (c) 단계(b)에서 분쇄된 쌀에 포화증기를 투입하면서 복수 개의 니딩 디스크(kneading disk) 블럭이 도입된 스크류를 사용하여 압출성형하는 단계; 및 (d) 단계(c)에서 얻은 압출성형물을 냉각하는 단계를 포함하는 떡의 제조방법이 제공된다.

일 구현예에서, 단계(a)의 상기 침지는 35분 이상으로 수행될 수 있으며, 쌀의 수분함량이 30% 이상이 되도록 수행될 수 있다.

일 구현예에서, 단계(c)의 상기 포화증기는 온도 100 - 170 ℃ 범위일 수 있으며, 포화증기 계기압력 1 - 4 bar의 범위로 투입될 수 있으며, 니딩 디스크 블럭 사이로 투입될 수 있다.

본 발명의 포화증기 및 압출성형 시스템을 이용한 떡의 제조방법에 의해, 압출성형 과정에서 스크류와 바렐 사이에 전단력이 발생할 수 있는 압출성형기의 사용 및 포화증기압력을 생산자가 용이하게 제어함으로써 다양한 조직감 및 물리화학적 특성(수분 함량, 경도, 씹힘성, 복원성, 전분 함량, 아밀로스 함량, 수분흡착지수, 수분용해도, 팽윤력)을 갖는 즉석섭취용 떡, 떡국용 떡 및 떡볶이용 떡을 물리화학적 특성의 편차를 최소화하면서 제조할 수 있다는 것이 밝혀졌다.

따라서, 본 발명의 포화증기 및 압출성형 시스템을 이용한 떡의 제조방법은 다양한 식감을 갖는 떡의 제조가 요구되는 식품 분야에서 균일한 조직의 떡을 제조할 수 있는 자동화된 대량 생산 방법으로 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 압출성형 공법을 적용하여 가래떡을 제조하는 공정을 수행하는 압출성형 시스템의 구성도이다.
도 2는 쌀을 침지 후 분쇄하여 분말의 입도 분포를 측정한 결과이다[쌀을 0분(a), 30분(b), 40분(c), 50분(d), 60분(e) 침지한 경우].
도 3은 포화증기압력[steam pressure(bar)]의 변화가 가래떡의 수분 함량(moisture contents)에 미치는 영향을 측정한 결과이다.
도 4는 포화증기압력의 변화가 가래떡의 경도(hardness)에 미치는 영향을 측정한 결과이다.
도 5는 포화증기압력의 변화가 가래떡의 부착성(adhesion)에 미치는 영향을 측정한 결과이다.
도 6은 포화증기압력의 변화가 가래떡의 씹힘성(chewiness)에 미치는 영향을 측정한 결과이다.
도 7은 포화증기압력의 변화가 가래떡의 복원성(resilience)에 미치는 영향을 측정한 결과이다.
도 8은 포화증기압력의 변화가 가래떡의 총전분 함량(total starch)에 미치는 영향을 측정한 결과이다.
도 9는 포화증기압력의 변화가 가래떡의 아밀로스 함량(amylose contents)에 미치는 영향을 측정한 결과이다.
도 10은 포화증기압력의 변화가 가래떡의 손상전분 함량(damaged starch)에 미치는 영향을 측정한 결과이다.
도 11은 포화증기압력의 변화가 가래떡의 수분흡착지수(water binding capacity)에 미치는 영향을 측정한 결과이다.
도 12는 포화증기압력의 변화가 가래떡의 수분용해도(water solubility)에 미치는 영향을 측정한 결과이다.
도 13은 포화증기압력의 변화가 가래떡의 팽윤력(swelling power)에 미치는 영향을 측정한 결과이다.
도 14은 포화증기압력의 변화가 가래떡의 관능평가(sensory evalustion)에 미치는 영향을 측정한 결과이다.

본 발명은 (a) 쌀을 세척한 후 침지하는 단계; (b) 단계(a)에서 침지된 쌀을 분쇄하는 단계; (c) 단계(b)에서 분쇄된 쌀에 포화증기를 투입하면서 복수 개의 니딩 디스크(kneading disk) 블럭이 도입된 스크류를 사용하여 압출성형하는 단계; 및 (d) 단계(c)에서 얻은 압출성형물을 냉각하는 단계를 포함하는 떡의 제조방법을 제공한다.

일반적으로 전분은 물 함량 60 중량% 조건에서 광범위한 수화가 일어나고, 아밀로스인 무정형 영역은 팽윤에 의해서 호화되고, 아밀로펙틴인 결정성 영역은 파괴되어 호화되는 것으로 알려져 있다. 전분을 가열하면, 60 ℃ 온도에서는 호화에 10,000시간이 소요되나, 100 ℃ 온도에서는 수분 이내에 호화되고, 포화증기압력 2 bar(계기압력 1 bar)인 120 ℃ 조건에서는 더 짧은 시간내에 호화된다. 즉, 가열 에너지에 의하여 호화에 요구되는 에너지를 증가시킬수록(즉, 100 ℃에서 150 - 180 ℃ 범위로 증가시킬수록) 무정형인 아밀로펙틴 분자들의 운동성(mobility)을 증가시켜, 결정성인 아밀로스 분자 간 결합력이 약화되면서 파괴되어 호화과정을 더욱 빠르게 촉진시키는 원인이 된다. 즉, 쌀 전분(amylopectin) 분자 구조 사이에 온도와 압력 에너지를 가하면, 결정 영역과 비결정 영역 내의 결정 구조 사이에 물 분자가 흡수되어 팽윤 현상이 발생된다. 가래떡의 조직감과 호화도는 일반적으로 쌀의 품종에 따른 쌀 전분 아밀로스 함량과 아밀로펙틴 함량의 비율에 따라 영향을 받는다.

본 발명의 떡 제조방법은 쌀의 호화 과정을 조절할 수 있는 공정으로서, (a) 쌀 세척 및 침지 공정, (b) 분쇄 공정, (c) 압출성형 공정, (d) 냉각 공정을 포함하며, 연속적으로 가래떡을 제조할 수 있는 공정 시스템이다.

일 구현예에서, 단계(a)의 상기 침지는 35분 이상으로 수행될 수 있으며, 바람직하게는 40분 이상으로 수행될 수 있다. 이러한 경우에 쌀의 수분함량이 30% 이상이 되어, 이후의 압출성형 공정에서 기포가 미세하게 형성되어 균일한 조직감을 갖는 떡이 제조될 수 있다.

일 구현예에서, 단계(c)의 상기 포화증기는 온도 100 - 170 ℃ 범위, 바람직하게는 120 - 151 ℃ 범위일 수 있다. 이때, 상기 온도 100 - 170 ℃ 범위에 해당하는 포화증기 계기압력은 0 - 7 bar이며, 상기 온도 120 - 151 ℃ 범위에 해당하는 포화증기 계기압력은 1 - 4 bar이다. 상기 포화증기는 니딩 디스크 블럭 사이로 투입됨으로써 쌀가루와 포화증기가 균일하게 혼련(반죽)될 수 있도록 설계할 수 있다.

'계기압력'이란 대기압 상태를 0으로 기준하여 측정한 압력으로서, 절대압력에서 대기압력을 뺀 값을 의미한다. 단순히 압력이라고도 지칭되며, 공업 분야에서 통상적으로 사용되는 값이다.

본 발명의 이축압출기 시스템을 이용하여 가래떡을 제조하는 방법에 의하면, 포화증기압력의 제어로써 다양한 조직감 및 물리화학적 특성을 갖는 떡(즉석섭취용 떡, 떡국용 떡 및 떡볶이용 떡)을 물리화학적 특성의 편차를 최소화하면서 제조하는 것이 가능함을 확인하였다. 즉, 즉석섭취용 떡은 높은 포화증기압력을 사용하여 조직감(경도)이 낮은 특성을 갖도록 제조할 수 있으며, 떡국용 떡 및 떡볶이용 떡은 추가 조리 과정을 거치므로 보다 낮은 포화증기압력을 사용하여 조직감이 높은 특성을 갖도록 제조함으로써, 소비자의 기호 및 조리 용도에 맞는 다양한 가래떡을 생산할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예 및 시험예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 하기 실시예 및 시험예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.

실시예 1. 가래떡 제조용 압출성형 시스템의 설계 및 구성

가래떡 제조용 압출성형 시스템은 투입부(feeder) → 동방향 압출성형기(Co-rotation twin screw) → 스팀 발생기 → 배출부로 구성되게 설계하여 제작하였다. 투입부위는 쌀가루 투입량 범위 1 - 100 g/min로 조절되고, 압출기 바렐 내부의 스크류는 사입 스크류(feeder section), 반죽 스크류(compression section), 최종 조리 스크류(metering section)로 구성되며, 실시예에서 사용한 전체 압출성형 시스템을 도 1에 나타내었다.

도 1에 나타난 바와 같이, 실시예에서 사용한 압출성형 시스템은 쌀가루 투입부, 포화증기(steam) 투입부, 이축동방향 압출기(전기가열부로 바렐온도 제어), 증기 배출부(vent), 냉매를 이용한 냉각부 및 다이, 이산화탄소를 이용한 가래떡 냉각이송부로 구성되어 있다.

압출성형기 공정에서 사용되는 스크류는 3가지 유형인 이송용 스크류, 혼합용 스크류, 압축용 스크류를 투입부, 혼련부, 압축부에 배열하여 설계하였다. 투입부에서는 투입된 쌀가루를 이송하는 역할을 하는 이송 스크류를 배열하였으며, 균일한 쌀가루 이송을 위하여 바렐은 가열시키지 않았다.

1차 혼련부에서는 쌀가루와 포화증기가 균일하게 분포/분산된 상태에서 혼련될 수 있도록 45°혼련용 스크류 사이에 90°혼련용 스크류가 배열되도록 설계하였다. 특히, 포화증기가 균일하게 혼련될 수 있도록 포화증기가 투입되는 부위는 니딩 디스크(kneading disk) 블럭 90°중앙 부위에 설치하여, 포화증기가 양쪽의 45°스크류 사이에서 균일하게 분포 및 분산되면서 쌀가루와 균일하게 혼련(반죽)될 수 있도록 설계하였다. 이때, 스크류 바깥 부위인 바렐 부위의 온도는 70℃로 설정하였다. 80℃ 이상의 온도로 설정시에는 투입된 쌀가루를 호화시켜, 투입부위가 호화된 쌀가루에 의하여 적체현상이 발생하였다.

2차 혼련부 바렐의 온도는 쌀가루 사이에 포화증기의 온도보다 낮은 온도조건에서 45°스크류에서 발생되는 전단력으로 포화증기가 쌀전분을 구성하고 있는 분자사이에 균질하게 분포 및 분산되면서 균질하게 혼련될 수 있도록 100 ± 10 ℃로 설정하였다. 특히, 2차 혼련부위에서는 100 ℃ 이상의 포화증기에 의하여 쌀가루가 균일하게 호화될 수 있도록 2차와 3차 혼련 스크류 2개 부위를 배열시켜 혼련 시간을 30 - 60 초 동안 짧은 혼련 시간내에 쌀전분을 충분히 호화시킬 수 있도록 스크류 배열 설계를 구성하였다.

3차 혼련 스크류 영역에서는 압출과정 중 생성되는 수증기를 탈기시켜 생성되는 가래떡의 수분 함량을 제어할 수 있도록 구성하여, 최종적으로 가래떡의 조직감을 조절하도록 설계하였다.

압축부위에서는 바렐의 온도는 20 - 30℃ 범위로 냉각시키기 위하여 실외기로 -10 ℃로 냉각시킨 냉매로 순환시켜 압출과정 중 압축부위의 온도를 20 - 30 ℃를 유지하도록 설계하여, 압출과정 생성된 100 ℃ 정도의 가래떡의 온도를 40 ℃ 정도까지 냉각시켰다. 압축부위에서 스크류의 피치간격을 16 mm로 좁혀 가래떡의 조직을 치밀하게 성형 압출될 수 있도록 설계하였다.

최종 목적의 가래떡이 지름 10 mm 원형 형상의 가래떡인 경우, 1.2 - 1.4 g/㎤ 범위를 갖는 균일한 밀도로 형성된 가래떡 성형체가 압출되도록 설계하였다.

본 실시예에서는 가래떡 압출성형 시스템의 배출 부위에 CO₂ 가스 또는 냉매를 이용하여 가래떡 표면의 온도를 냉각시키는 시스템을 도입하여 가래떡을 제조하였고, 포화증기압력은 계기압력 1 bar(120 ℃), 2 bar(133 ℃), 3 bar(143 ℃), 4 bar(151℃)로 각각 조절하여 제조하였다.

실시예 2. 쌀 침지 시간이 분쇄 분말의 입도 분포에 미치는 영향 평가

국내산 쌀을 수온 20 ± 5 ℃에서 각각 0분, 30분, 40분, 50분, 60분 동안 침지시킨 후, 롤러 밀(roller mill)로 2회씩 분쇄한 다음, 각 시료 분말의 입도 크기 분포를 측정하여, 하기 표 1 및 도 2에 나타냈다.

표 1에 나타난 바와 같이, 수침시간 별로 수분 함량을 살펴보면 대조군에서는 수분 함량 16.58%로 나타났으며, 수침시간 30분에서는 23.92%로 측정되었고, 수침 40분에서는 30.85% 나타났으며, 최대 60분까지 수침할 경우 31.81%인 것을 확인하였다.

수침시간 40분 쌀의 핀밀 분쇄방법으로 분쇄한 쌀가루의 용적 평균입도 크기가 약 110 μm이면서, 쌀가루의 90%가 약 230 μm 범위로 측정되었다. 침지시간을 10분 간격으로 증가시킨 침지시간 50, 60분 시료에서도 40분 침지시료와 수분 함량, 평균 입도의 크기 범위 등이 유사한 경향으로 나타났다. 따라서, 40분 수침 쌀을 사용하였을 때에 쌀가루의 수분 함량이 30% 정도의 정상상태에 도달하게 되어, 추후 이축압출성형 시스템을 이용한 가래떡 제조시에 쌀 침지시간을 40분으로 하여 수행하였다.

실시예 3. 다양한 조건의 포화증기압력 하에서의 가래떡의 제조

쌀을 40분 침지한 후, 핀 밀 분쇄기(dh620)를 이용하여 가루로 분쇄하였다. 분쇄된 쌀가루를 압출 성형기를 이용하여 가래떡(Korean Rice Cake, KRC)을 제조하였다. 압출 성형기의 포화증기압력을 1 bar(120 ℃), 2 bar(133 ℃), 3 bar(143 ℃), 4 bar(151℃)로 다르게 조절하여 4개 군의 가래떡을 제조하였다. 제조된 KRC를 냉동 보관한 후, 핀 밀 분쇄기(dh620)를 이용하여 가루로 분쇄하여 시료(Korean rice cake flour, KRCF)로 사용하였다. 대조군은 상업적으로 판매되는 떡볶이 떡을 사용하였다.

시험예 1. 포화증기압력의 변화가 가래떡의 수분 함량에 미치는 영향 평가

대조군 및 제조된 가래떡에 대하여 수분 함량 변화를 측정하여, 그 결과를 도 3에 나타내었다.

도 3에 나타난 바와 같이, 대조군의 수분 함량은 37 ~ 43%로 측정되었으며, 불규칙한 것으로 나타났다. 포화증기압력 1 bar에서 가래떡의 수분 함량은 34%로 나타났으며, 압력 증가에 따라 수분 함량은 38, 44, 48%로 각각 나타나 포화증기압력 증가에 따라 가래떡의 수분 함량은 증가하는 것을 확인하였다.

종래 가래떡 생산 공정은 쌀가루를 연동식 증숙에 스팀을 넣어 제조하는 방식으로 원스크류 방식이기 때문에 수분 함량 조절이 매우 어려웠지만, 이축압출성형 시스템으로 가래떡을 제조하면 가래떡의 수분 함량 제어가 가능하게 된다. 이는 대조군의 수분 함량이 불규칙한 것에 비하여, 실시예에서 제조된 가래떡은 균일한 수분 함량을 나타냄으로써, 확인할 수 있다. 또한, 수분 함량 조절이 가능하게 되면 가래떡의 관능적인 부분, 즉 경도, 씹힘성, 부착성 등을 조절할 수 있어 조리용도 및 소비자 기호에 맞는 다양한 가래떡 생산이 가능하다.

시험예 2. 포화증기압력의 변화가 가래떡의 경도에 미치는 영향 평가

포화증기압력에 변화에 의해 생산된 가래떡의 단단함 정도를 나타내는 경도를 측정하여 수분 함량과 경도의 관계를 분석하였다(도 4). 대조군의 경우 15 N으로 나타났고, 포화증기압력 1 bar에서 생산된 가래떡의 경도는 20 N으로 나타났으며, 압력의 증가에 따라 18, 13, 9 N으로 각각 나타났다. 이는 포화증기압력 증가에 따라 가래떡의 경도는 감소하여, 수분 함량 증가와는 반비례하는 것을 확인하였다. 특히, 3, 4 bar에서 생산된 가래떡은 대조군과 비교해 각각 1.15, 1.7배 부드러운 가래떡이 생산됨을 알 수 있었다.

이와 같이, 이축압출성형 시스템으로 가래떡을 제조할 경우에는 경도의 조절이 가능하므로 다양한 소비자의 기호에 맞출 수 있으며, 조리용도(떡국, 떡볶이, 즉석섭취 등)에 적합한 다양한 맞춤형 가래떡을 생산할 수 있을 것이다.

시험예 3. 포화증기압력의 변화가 가래떡의 부착성에 미치는 영향 평가

포화증기압력 1 bar에서 생산된 가래떡의 부착성은 1.8 N.sec로 나타났으며 압력증가에 따라 2.0, 2.4, 3.0 N.sec로 각각 나타나 포화증기압력이 증가함에 따라 부착성은 증가하는 경향으로 나타났다(도 5). 특히, 포화증기압력 2, 3, 4 bar에서는 대조군과 비교해 각각 1.1, 1.3 1.6배 부착성이 증가하는 것으로 나타났다. 이런 포화증기압력의 증가에 의한 부착성 증가는 가래떡 외부에 포함된 수분 함량이 증가하여 발생한 것으로 판단된다.

시험예 4. 포화증기압력의 변화가 가래떡의 씹힘성에 미치는 영향 평가

이축압출기 시스템으로 제조된 가래떡의 포화증기압력 변화에 의한 씹힘성 변화를 측정하였다(도 6). 씹힘성은 입속에서 음식물의 저작운동에 필요한 에너지를 나타내며 음식물의 부드러움 정도를 나타낼 수 있는 중요한 요인이다. 대조군의 경우 12.0 J로 나타났다. 포화증기압력 1 bar에서 생산된 가래떡의 씹힘성은 12.8 J로 나타났으며, 압력증가에 따라 11.3, 8.4, 5.6 J로 각각 나타나 포화증기압력 증가에 따라 씹힘성은 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 포화증기압력 2, 3, 4 bar에서 생산된 가래떡은 대조군 보다 각각 1.1, 1.5, 2.3배 부드러운 식감을 갖는다는 것을 확인하였다. 씹힘성이 작을수록 입속에서 가래떡을 저작할 때 필요한 에너지가 감소하게 되어 부드러운 가래떡으로 느껴질 수 있다. 이런 경향은 동일한 조건으로 생산된 가래떡의 경도와 같은 경향이다. 또한, 이 결과는 포화증기압력의 조절로 식감이 다른 가래떡을 만들 수 있는 기초데이터를 제공할 수 있어 조리용도에 맞는 가래떡 생산에 기여할 수 있다.

시험예 5. 포화증기압력의 변화가 가래떡의 복원성에 미치는 영향 평가

가래떡의 복원성은 제조 공정에서 제품 포장 후 유통단계를 거치면서 소비자가 섭취할 때까지 최초 생산된 제품의 형태를 회복하는 능력을 알아보는 것으로 장기보관시 상품성에 많은 영향을 주는 요인이 된다. 이에 따라, 하기와 같이 이축압축성형 시스템으로 제조된 가래떡의 복원성을 확인하고자 실험을 수행하였다(도 7).

포화증기압력 1 bar에서 생산된 가래떡의 복원성은 0.34로 나타났으며, 압력증가에 따라 0.31, 0.31, 0.34로 각각 나타나 포화증기압력 변화에 의한 가래떡의 복원성의 변화는 유사한 것으로 확인되었다. 따라서, 이축압출기 시스템으로 제조된 가래떡은 대조군과 유사한 상품성을 유지한다는 것을 알 수 있다.

시험예 6. 포화증기압력의 변화가 가래떡의 총전분 함량에 미치는 영향 평가

쌀은 대부분 전분으로 구성되어 있으며 쌀전분은 아밀로스 함량의 약 30%, 아밀로펙티이 나머지 70%를 구성하고 있다. 아밀로스는 열에 의해 호화가 잘 일어나지만 아밀로펙틴은 비교적 안정한 것으로 알려져 있다. 실시예에서 제조된 가래떡에 대하여 포화증기압력에 의한 전분의 성분변화를 확인하기 위하여 하기와 같이 총전분 함량을 측정하였다.

총전분 함량은 AACC법(AACC Method 76-13)에 따라 하기와 같이 측정하였다(McCleary BV 등, 1997). 시료 100 mg(건물당)과 80% 에탄올 0.2 mL를 시험관에 넣고 와류 믹서(vortex mixer)로 잘 혼합하고 내열성(thermostable) 효소액(α-amylase solution, 300 U/mL, MOPS 완충용액, pH 7.0) 3 mL를 첨가하여 50 ℃ 항온수조에 6분간 넣어 반응시켰다. 아밀로글루코시드가수분해효소 0.1 mL(20 U)을 넣고 50 ℃에서 30분간 분산시켰다. 분산 후 3000 rpm에서 10분간 원심분리한 후, 1 mL의 상층액을 취하여 10 mL 증류수와 혼합하고, 다시 0.1 mL을 취하여 GOPOD 시약 3 mL을 첨가한 다음, 50 ℃에서 20분간 반응시켜 510 nm에서 흡광도를 측정하였다. 하기 계산식 1에 의해 총전분 함량을 계산하였고, 그 결과를 도 8에 나타내었다.

[계산식 1]

총전분 함량(%) = ΔA × F × D × 1.8

ΔA: 공시료(blank)의 흡광도

F: 100(μg, 글루코오스의 무게) / 글루코오스 100 μg의 흡광도

D : 희석배수

도 8에 나타난 바와 같이, 포화증기압력 1 bar에서 생산된 가래떡의 총전분 함량은 87%이며 압력이 증가하면서 각각 75, 66, 61%로 감소하는 경향을 나타냈다. 특히, 3, 4 bar 이상의 포화증기압력으로 생산한 가래떡은 66, 61%로 각각 나타나 아밀로스뿐만 아니라 아밀로펙틴까지 파괴가 일어난 것으로 예상되었다. 이러한 결과는 포화증기압력이 높아질수록 수분 함량이 높아지고 쌀전분에 가해지는 에너지가 증가하게 되므로 쌀전분의 파괴가 보다 쉽게 이루어질 수 있기 때문인 것으로 추정된다.

시험예 7. 포화증기압력의 변화가 가래떡의 아밀로스 함량에 미치는 영향 평가

쌀 전분 중 열에 의해서 변성되기 쉬운 아밀로스의 함량을 하기와 같이 공지의 방법(Williams PC 등, 1970)을 이용하여 측정하였다.

먼저, 건조물당 시료 20 mg을 0.5 N KOH 용액으로 알칼리 호화시킨 다음, 요오드 반응에 따른 흡광도를 측정하였다. 아밀로그램 표준 곡선(Amylogram Standard Curve)으로부터 아밀로스 함량을 계산하였고, 그 결과를 도 9에 나타내었다.

도 9에 나타난 바와 같이, 아밀로스 함량은 포화증기압력 1 bar에서 25%로 확인되었으며 압력이 증가하면서 각각 15, 9, 8%로 측정되어, 포화증기압력이 증가함에 따라 아밀로스 함량은 감소하는 경향을 나타냈다. 특히, 포화증기압력 3, 4 bar로 가래떡 제조시에는 아밀로스의 변성이 급격히 일어나는 것을 확인하였다. 이러한 결과는 포화증기압력이 높을수록 쌀전분 중 아밀로스 함량이 더 빠르게 감소하는 것을 나타내며, 이는 총전분 함량 감소와 같은 경향을 나타냈다.

시험예 8. 포화증기압력의 변화가 가래떡의 손상전분 함량에 미치는 영향 평가

각각 다른 포화증기압력 조건으로 제조된 가래떡의 손상전분 함량을 AACC법(AACC Method 76-31)에 따라 하기와 같이 측정하였다.

시료 100 mg을 원심분리관에 담아 40 ℃ 항온 수조에서 7분간 예열하였고, 효소액(fungal α-amylase solution, 50U/mL)은 5분간 예열하였다. 예열된 효소액 1.0 mL을 각 원심분리관에 넣고 5초간 교반한 후, 40 ℃에서 10분간 반응시켰다. 반응 후 0.2%(v/v) 희석 황산 8 mL을 넣어 반응을 정지시켰고, 3000 rpm에서 5분간 원심분리하였다. 원심분리한 상징액 0.1 mL을 취해 0.1 mL의 아밀로글루코시드가수분해효소 용액(amyloglucosidase solution, 2 U)을 가하여 40 ℃ 항온수조에서 10분간 반응시켰다. 각 시험관에 GOPOD 시약 용액 4.0 mL을 넣고 40 ℃에서 20분간 반응시켜 510 nm에서 흡광도를 측정하였다. 손상전분 함량은 하기 계산식 2에 의해 계산하였으며, 그 결과를 도 10에 나타내었다.

[계산식 2]

손상전분 함량(%) = ΔE × [F / W] × 8.1

ΔE: 공시료(blank)의 흡광도

F: 150(μg, 글루코오스의 무게) / 글루코오스 150 μg의 흡광도

W: 분석된 시료의 무게(mg)

도 10에 나타난 바와 같이, 손상전분 함량은 포화증기압력 1 bar에서 20%로 나타났으며 압력이 증가하면서 손상전분 함량은 각각 22, 32, 41%로 측정되어 포화증기압력이 증가함에 따라 손상전분 함량은 증가하는 경향이 나타났다. 특히 3, 4 bar의 포화증기압력으로 생산한 가래떡은 30% 이상의 전분손상 함량이 나타나 아밀로스는 모두 변성된 것으로 판단되며 일부의 아밀로펙틴도 변성된 것으로 추정된다. 손상전분 함량 결과는 총전분 함량 변화 및 아밀로스 함량 변화와 유사한 경향으로 나타났으며, 이로써 이축압출기 시스템으로 제조된 가래떡은 높은 포화증기압력을 사용하여 제조될수록 전분의 변성이 높은 것으로 나타났다.

시험예 9. 포화증기압력의 변화가 가래떡의 수분흡착지수에 미치는 영향 평가

전분은 수분을 흡수하는 특성을 가진다. 전분을 물에 넣어 가열하면 전분의 미쉘 구조가 서서히 파괴되어 수분이 전분 사이에 쉽게 침투하여 수분과 결합하게 되고 따라서 전분이 팽윤하게 된다.

이축압출기 시스템으로 제조된 가래떡이 포화증기압력의 변화에 따라 수분흡착력이 변화하는지 확인하기 위하여, 수분흡착지수를 공지의 방법(Medcalf F and Gilles KA, 1965)에 따라 하기와 같이 측정하였다. 50 mL 원심분리관에 시료 0.5 g 및 증류수 20 mL을 가한 후, 실온에서 1시간 동안 분산시킨 다음, 5000 rpm에서 30분간 원심분리(원심분리기)하여 침전물의 중량을 측정하여 하기 계산식 3에 의해 계산하였다.

[계산식 3]

수분흡착지수(water binding capacity, WBC, %) =

[(침전물의 중량 - 시료의 중량) / 시료의 중량] × 100

계산식 3에 의해 각 시료의 수분흡착지수를 측정한 결과를 도 11에 나타내었다.

도 11에 나타난 바와 같이, 수분흡착지수는 포화증기압력 1 bar에서 228%로 확인되었으며, 압력이 증가하면서 수분흡착지수는 각각 268, 276, 286%로 각각 측정되어 포화증기압력이 증가함에 따라 수분흡착지수는 증가하는 경향을 나타냈다. 전분은 미쉘구조를 이루고 있고 이 미쉘구조는 열에 의해서 변성이 일어난다. 이때 아밀로스는 결정성 구조에서 무정형 구조로 변성이 일어나며 아밀로펙틴은 수분을 흡수하기 쉬운 구조로 변성된다. 따라서 물속의 전분은 가열처리에 젤화가 일어나게 되어 수분을 더 많이 흡수하게 된다. 이 결과에서는 포화증기압력이 높을수록 생산된 가래떡의 수분흡착지수가 높아지는 경향이 나타나, 총전분 함량, 아밀로스 함량 및 손상전분 함량의 결과와 같은 경향이 나타났다. 이로써 포화증기압력의 제어에 의해 가래떡의 수분흡착지수를 용이하게 조절할 수 있음을 확인하였다.

시험예 10. 포화증기압력의 변화가 가래떡의 수분용해도 및 팽윤력에 미치는 영향 평가

쌀전분은 수용성 전분으로 생전분은 물에 쉽게 용해된다. 하지만 변성된 전분은 물에 용해되지 않고 젤형태로 남게 되어 수분용해도가 낮아진다. 또한, 쌀전분은 아밀로스와 아밀로펙틴로 이루어져 있으며 각각 30, 70% 비율로 구성되어 있다. 팽윤력은 아밀로펙틴 구조와 관련되어 있으며 결정성 영역과 결정성 영역 사이의 무정형 영역에 수분이 침투하게 된다. 이때 수분을 가열하게 되면 무정형 영역이 넓어지게 되어 수분을 흡수할 수 있는 공간이 증가하게 된다.

이축압출기 시스템으로 제조된 가래떡의 총전분 함량, 아밀로스 함량 및 손상전분 함량과 비교 분석하기 위하여, 하기와 같이 수분용해도 및 팽윤력을 공지의 방법(Schoch TJ, 1959, 1964)에 따라 하기와 같이 측정하였다. 증류수 20 mL에 시료 0.5 g을 넣어 마그네틱 바를 넣고 80 ℃에서 30분간 가열하면서 분산시킨 후, 냉각하여 원심분리하였다. 얻어진 침전물의 무게와 분리된 상층액의 건조물 무게(105 ℃에서 건조함)를 측정하여, 하기 계산식 4 및 계산식 5에 의해 수분용해도 및 팽윤력을 각각 계산하였고, 그 결과를 도 12 및 도 13에 나타내었다.

[계산식 4]

수분용해도(water solubility, WS, %) =

(상층액의 건조물 무게 / 건조 시료의 무게) × 100

[계산식 5]

팽윤력(swelling power, SP) =

침전물의 무게 / [건조 시료의 무게 × (1 - WS(%) / 100)]

도 12에 나타난 바와 같이, 수분용해도는 포화증기압력 1 bar에서 72%로 확인되었으며 압력이 증가하면서 수분용해도는 각각 64, 53, 41%로 각각 측정되어 포화증기압력이 증가함에 따라 수분용해도는 감소하는 경향을 나타냈다. 쌀전분은 포화증기압력이 증가함에 따라 변성전분이 증가하였고 젤화가 더 많이 발생한 것으로 추정된다. 따라서, 이축압출성형기 시스템으로 제조된 가래떡의 수분용해도는 압력의 증가에 따라 감소한 것으로 확인되었다.

도 13에 나타난 바와 같이, 팽윤력은 포화증기압력 1 bar에서 9.2로 확인되었으며 압력이 증가하면서 팽윤력은 각각 12.1, 15.8, 18.3로 각각 측정되어 포화증기압력이 증가함에 따라 팽윤력은 증가하는 경향으로 나타났다. 대조군과 비교하여 팽윤력은 1.3, 1.7, 2.0배 증가한 것을 확인되었다. 총전분 함량과 손상전분 함량을 분석한 결과, 포화증기압력 1 bar 또는 2 bar 처리한 가래떡에서는 아밀로스의 변성만 발생된 것으로 추정할 수 있으나, 3 bar 또는 4 bar 처리한 가래떡에서는 아밀로스뿐만 아니라 아밀로펙티의 변성까지 발생된 것으로 추정된다. 이 결과는 포화증기압력 제어로 쌀전분의 팽윤력을 쉽게 조절할 수 있으며 비교적 안정한 아밀로펙틴 구조를 높은 포화증기압력으로 변성시킴으로써 팽윤력 및 수분 함량을 높일 수 있음을 나타낸다.

시험예 11. 포화증기압력의 변화가 가래떡의 관능검사에 미치는 영향 평가

가래떡의 관능검사는 성인 40명을 대상으로 떡의 경도, 촉촉함, 부착성, 씹힘성, 및 전반적인 기호도 항목으로 10점 척도법(10점[매우 좋음], 5점[보통], 1점[매우 나쁨])으로 수행하여 그 결과를 도 14에 나타내었다. 시료는 무작위 선정하여 일정한 크기로 자른 후 세자리 난수표로 표기한 흰색 플라스틱 접시에 담아 제공하였다.

평가하기 전 패널에게 각 평가 항목에 대한 관능검사 교육을 다음과 같이 실시하였다. 즉, 각 시료를 입안에서 어금니로 1회 저작하였을 때 느껴지는 힘에 대한 기호도를 경도, 이후 10회 저작하였을 때 느껴지는 기호도를 촉촉함, 입안에서 시료가 달라붙는 정도에 대한 기호도를 부착성, 시료의 쫄깃한 정도를 씹힘성, 및 전반적인 기호도를 평가하도록 하고, 각 시료에 대한 검사가 끝나고 다음 시료를 평가할 때 물로 입안을 헹구도록 교육하여 평가를 실시하였다.

도 14에 나타난 바와 같이, 대조군의 관능검사 점수는 4.2였으며, 포화증기압력 1, 2, 3, 4 bar로 생산된 가래떡의 관능검사 점수는 3.8, 3.7, 5.1, 8.2로 각각 나타났다. 특히, 포화증기압력 3 4, bar 조건으로 생산된 가래떡의 식감이 우수한 것으로 나타났다. 이는 포화증기압력이 높아지게 되면 수분 함량이 증가하게 되는 현상, 특히 도 3에서 확인된 바와 같이, 3 bar 이상으로 처리할 경우 수분 함량이 40% 이상으로 측정된 결과와 관련있는 것으로 추정된다. 즉, 수분 함량 증가로 인해 경도는 낮아지게 되어 부드러운 식감을 얻을 수 있으며 입안의 저작운동이 용이해져 씹힘성이 개선된 것으로 추정된다.

이상과 같이, 이축압출기 시스템을 이용하여 가래떡을 제조하면 포화증기 압력의 제어로써 다양한 조직감 및 식감의 가래떡 제조가 가능함을 확인하였다. 즉, 즉석섭취용 떡은 높은 포화증기압력을 사용하여 제조할 수 있으며, 떡국용 떡 및 떡볶이용 떡은 추가 조리 과정을 거치므로 보다 낮은 포화증기압력을 사용하여 제조함으로써, 소비자의 기호 및 조리 용도에 맞는 다양한 가래떡을 생산할 수 있다.

Claims (6)

1. (a) 쌀을 세척한 후 침지하는 단계;
   (b) 단계(a)에서 침지된 쌀을 분쇄하는 단계;
   (c) 단계(b)에서 분쇄된 쌀에 포화증기를 투입하면서 복수 개의 니딩 디스크(kneading disk) 블럭이 도입된 스크류를 사용하여 압출성형하는 단계; 및
   (d) 단계(c)에서 얻은 압출성형물을 냉각하는 단계
   를 포함하는 떡의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 단계(a)의 상기 침지가 35분 이상 수행되는 것을 특징으로 하는 떡의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 단계(a)의 상기 침지가 쌀의 수분 함량이 30% 이상이 되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 떡의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 단계(c)의 상기 포화증기가 온도 100 - 170 ℃ 범위인 것을 특징으로 하는 떡의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 단계(c)의 상기 포화증기가 포화증기 계기압력 1 - 4 bar의 범위로 투입되는 것을 특징으로 하는 떡의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 단계(c)의 상기 포화증기가 니딩 디스크 블럭 사이로 투입되는 것을 특징으로 하는 떡의 제조방법.

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