KR20190020989A - 극저온 초미세분쇄 공정을 이용한 발아곡물 분말의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 (a) 발아곡물을 물에 침지시키는 단계; (b) 물에 침지시킨 상기 발아곡물을 -196 내지 -80 ℃의 극저온 조건에서 동결시킨 후 분쇄하여 분말을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 분말을 동결건조하여 발아곡물 분말을 제조하는 단계를 포함하는 발아곡물 분말의 제조방법을 제공한다.

Description

극저온 초미세분쇄 공정을 이용한 발아곡물 분말의 제조방법{Method for preparing germinated grain powder using cryogenic micro grinding technology}

본 발명은 극저온 초미세분쇄 공정(cryogenic micro grinding technology, CMGT)을 이용하여 발아곡물 분말을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, -196 내지 -80 ℃의 극저온에서 발아곡물을 단시간에 동결하고 미세 분말로 분쇄하여 향상된 물성을 갖는 분말을 제조하는 방법에 관한 것이다.

각종 식물의 종자는 발아(germination)하는 순간부터 인체에 유익한 각종 영양성분의 활성도가 증가하게 되며, 특히, 발아에 의해 생성된 피토케미칼(phytochemical) 등은 생리활성물질로서 우리 인체의 면역력 상승과 자연 치유력을 높여 주는데, 이는 종자 스스로가 자생 및 종족 번식에 필요한 모든 성분을 만들고 있기 때문인 것으로 알려져 있다.

구체적으로, 발아곡물은 휴면상태에 있는 곡물 씨앗의 배아(germ)를 싹으로 전환시키는 과정의 곡물을 의미하는 것으로, 곡물에는 발아과정 중 각종 성장인자 및 효소가 작용하여 종자에 있는 거대분자들을 싹을 틔우는데 필요한 물질들로 전환시키는 과정이 발생하고, 이와 같은 과정에서 호흡과 대사작용 등에 의해 곡류속 영양성분 및 기능성 성분의 함량이 변화하고, 지방 및 단백질 함량은 감소하면서 아미노산과 같은 저분자의 기능성 물질의 함량이 증가하게 되며, 인체에 매우 유용한 생리활성 물질이 다량 생성되는 것으로 알려져 있다.

상기 발아곡물 중에서도 발아현미는 발아에 의해 가바(γ-aminobutyric acid, GABA), 아라비노자일란(arabinoxylan), 감마오리자놀(γ-oryzanol), 아미노산, 비타민 등과 같은 기능성 물질이 형성되어 각종 유효성분이 발아되지 않은 현미보다 많으며, 내부조직이 연질화되고 수분흡수율이 향상되는 것으로 보고된 바 있다.

최근에는 상기와 같이 발아곡물의 향상된 특성이 알려지면서 이를 활용하기 위한 다양한 방법에 관련한 연구가 활발히 진행되고 있다.

일례로, 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0054736호에는 발아곡물을 볶은 후 분쇄하고, 분쇄한 발아곡물 분말에 종균을 접종한 후 발효시켜, 발효 발아곡물을 포함하는 식용분말을 제조하는 방법에 관한 기술 내용이 개시된 바 있다.

하지만, 문헌 1에 개시된 방법을 이용할 경우, 가열에 의해 유효성분이 파괴되고, 분쇄한 분말을 발효시키는 과정을 필수적으로 포함하여 분말 제조공정이 장기화되며, 건조시 입자가 경질화되어 식감이 떨어지고, 소화율이 낮다는 단점이 있어 이와 같은 문제점들을 보완할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.

(문헌 01) 한국공개특허 제10-2017-0054736호 (2017.05.18) (문헌 02) 한국등록특허 제10-1714963호 (2017.03.09) (문헌 03) 한국등록특허 제10-0683046호 (2006.09.28)

(문헌 01) Kim SL, Son YK, Son JR, Hur HS., Effect of germination condition and drying methods on physicochemical properties of sprouted brown rice. Korean J. Crop Sci. 46: 221-228, 2001; Oh SH. Effects and application of germination of germinated brown rice with enhanced levels of GABA., Food Sci. Industry 40: 41-46, 2007. (문헌 02) Choi Y, Jeon G, Kong S, Lee J., Changes in GABA content of selected specialty rice after germination., Food Engineering Progress 13: 154-158, 2009.

따라서, 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 발아곡물을 가열하여 분말을 제조하거나, 발아곡물을 습식 공정으로 분말화하는 종래기술과는 달리, 발아곡물을 침지시킨 후, 극저온에서 초미세분쇄하는 공정을 통해서 풍미가 우수하면서도 소화율이 현저히 향상된 발아곡물 분말을 제조하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, (a) 발아곡물을 물에 침지시키는 단계; (b) 물에 침지시킨 상기 발아곡물을 -196 내지 -80 ℃의 극저온 조건에서 동결시킨 후 분쇄하여 분말을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 분말을 동결건조하여 발아곡물 분말을 제조하는 단계를 포함하는 발아곡물 분말의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 있어서, 상기 발아곡물은 발아현미, 발아흑미, 발아콩, 발아수수, 발아밀, 발아보리, 발아퀴노아, 발아렌틸콩, 발아팥, 발아들깨 및 발아녹두로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 단계 (a)에서는, 0 내지 50 ℃의 물에서 0.5 내지 10시간 동안 상기 발아곡물을 침지시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 단계 (b)에서는, (i) 물에 침지시킨 상기 발아곡물을 -196 내지 -80 ℃의 극저온 조건에서 동결시킨 후 조분쇄하여 1 내지 10 mm의 평균입자 크기를 갖는 조분말을 제조하는 단계; 및 (ii) 상기 조분말을 미세 분쇄하여 미세 분말을 제조하는 단계;를 포함하는 방법으로 상기 분말을 제조하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 단계 (b)에서는, 평균입자 크기가 5 내지 30 ㎛인 분말을 제조하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 단계 (c)에서는 -80 내지 -20 ℃에서 5 내지 12시간 동안 상기 분말을 동결건조하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기에 기재된 방법으로 제조된 발아곡물 분말을 제공한다.

본 발명에 따른 발아곡물 분말의 제조방법에 따르면, 발아곡물을 물에 침지시킨 후 극저온 조건에서 동결 및 분쇄하는 간단한 공정으로, 발아곡물이 갖는 영양성분의 유실을 최소화할 수 있으면서도, 소화율 및 관능성이 향상되어 우수한 상품성을 갖는 발아곡물 분말을 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 발아곡물 분말의 제조방법에 따르면, 발아곡물 분말의 풍미와 이용성을 향상시키기 위해 발아곡물의 침지 조건 및 분쇄 조건을 최적화하여 표준화시킴에 따라 균일한 상품성을 갖는 발아곡물 분말을 제조할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 발아곡물 분말의 제조방법의 각 단계를 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 발아곡물 분말의 제조방법에 사용될 수 있는 극저온 미세분말 제조 시스템을 나타낸 블록도이다.

본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 첨부된 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에서 사용되는 용어 '극저온 초미세분쇄 공정(Cryogenic Micro Grinding Technology)'은, -200 내지 -190 ℃의 액체질소를 발아곡물에 분사하는 극저온 조건에서 단시간에 발아곡물을 동결시킨 후, 평균입자 크기가 마이크로미터 단위가 되도록 발아곡물을 분쇄하여 분말을 제조하는 방법을 의미하는 것으로, 이와 같은 방법으로 제조된 발아곡물 분말은 영양학적 특성이 우수하면서도 풍미와 소화율이 향상되어 우수한 상품성을 갖는다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 극저온 초미세분쇄 공정(cryogenic micro grinding technology, CMGT)을 이용한 발아곡물 분말의 제조방법을 나타낸 공정도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발아곡물 분말의 제조방법은, (a) 발아곡물을 물에 침지시키는 단계(S100); (b) 수용액에 침지시킨 상기 발아곡물을 -196 내지 -80 ℃의 극저온 조건에서 동결시킨 후 분쇄하여 분말을 제조하는 단계(S200); 및 (c) 상기 분말을 동결건조하는 단계(S300)를 포함한다.

상기 단계 (a)는, 발아곡물을 물에 침지시키는 단계이다(S100).

상기 발아곡물은 휴면상태에 있는 원료 곡물에 적정 수분, 온도 및 산소를 공급해 인공적으로 싹을 틔워 발아(germination)시킨 것으로, 발아에 의해 생화학적, 이화학적 변화가 유도되어 발아곡물에 각종 생리활성 물질 및 영양성분의 함량이 현저히 증가한 특성을 나타낼 수 있으며, 상기 발아곡물은 발아현미, 발아흑미, 발아콩, 발아수수, 발아밀, 발아보리, 발아퀴노아, 발아렌틸콩, 발아팥, 발아들깨, 발아녹두 또는 이들의 혼합물을 대표적인 예로 들 수 있으며, 바람직하게는, 상기 발아곡물로 발아현미를 사용할 수 있다.

본 단계에서는 상기와 같은 발아곡물의 조직 내부로 물을 침투시켜 발아곡물의 조직(tissue)을 수화시키고, 후술할 단계에서 극저온 조건에서 단시간에 동결시킨 후 분쇄하도록 하여, 발아곡물의 치밀한 조직 내로 침투된 수분이 동결에 의해 팽창되어 발아곡물의 조직을 파괴하게 하고, 조직이 파괴된 발아곡물을 미세 분말로 분쇄하여, 수분흡수율이 현저히 증가되어 소화율을 향상시킴과 동시에 유효성분의 용출량이 현저히 증가된 상태의 미세 분말을 제조할 수 있다. 또한, 제조한 미세 분말은 평균입자 크기가 균일하고, 연질감 및 풍미가 강화되어 상품성이 우수하다.

종래에 식품 제조시 활용되고 있는 습식 분쇄 기술은, 곡물을 물에 침지시킨 후 분쇄하여 분말을 제조하는 방법으로서, 이와 같은 방법을 이용할 경우, 곡물이 균일하게 분쇄되지 않거나, 으깨지는 등의 문제가 있다. 또한, 종래에 식품 제조시 활용되고 있는 가열 분쇄 기술은 곡물을 가열한 후 분쇄하기 때문에, 가열 과정 중에 영양성분의 파괴가 발생되는 문제가 있다.

본 발명에서는 상기와 같은 습식 분쇄 기술 및 가열 분쇄 기술이 갖는 단점을 극복하여 발아곡물의 소화율, 풍미 및 이용성을 향상시킬 수 있고, 영양성분의 유실이 없는 발아곡물 분말을 제조할 수 있으며, 발아 곡물의 침지시간별 조건, 침지온도, 분쇄조건 등을 표준화하여 상품성이 더욱 우수한 미세 분말을 제조할 수 있도록 한다.

구체적으로, 상기와 같은 침지단계는 저온에서 침지하는 것에 비해서 침지 온도가 높을수록 발아곡물에 대한 수분의 침투 속도가 증가하는 경향을 보이지만, 일정 시간 이상 침지를 수행할 경우 미생물이 번식하게 되고, 발아곡물의 전분 호화도가 크게 감소하게 되어 발아곡물 분말의 풍미가 감소하는 문제가 있다.

이에 따라, 본 단계에서는 바람직하게는, 상기 발아곡물을 0 내지 50 ℃의 온도에서 0.5 내지 10시간 동안 침지하여 발아곡물에 수분을 침투시킬 수 있으며, 보다 바람직하게는, 상기 발아곡물을 2 내지 20 ℃의 물에 1 내지 10시간 동안 침지시킬 수 있다.

또한, 본 단계에서는 발아곡물의 평균입자 크기, 종류 및 전분 포함함량에 따라 침지시간을 조절할 수 있으며, 이에 의해, 후술할 단계에서 제조되는 발아곡물 분말의 풍미와 영양학적 가치를 더욱 향상시킬 수 있다.

일례로, 상기 발아곡물로 발아현미를 사용할 경우, 바람직하게는, 상기 발아현미를 0 내지 20 ℃의 온도에서 1 내지 3시간 동안 물에 침지하도록 구성하여 풍미가 강화되고, 평균입자 크기가 일정하여 상품성이 높은 발아현미 분말을 제조하도록 구성할 수 있으며, 보다 바람직하게는, 상기 발아현미를 4 ℃의 온도의 물에 2시간 동안 침지하여 전분 호화도를 최적화하고, 우수한 풍미와 소화율을 갖는 발아현미 분말을 제조할 수 있다.

나아가, 본 단계에서는 상기 발아곡물을 침지시키기 위해서 다양한 종류의 물을 사용할 수 있다.

구체적으로, 상기 물은 정제수, 탈이온수 또는 증류수를 사용하거나, 각종 미네랄이 풍부하게 함유된 해양심층수, 초정광천수, 미네랄수 등을 사용할 수 있다. 특히, 상기 물은 수용액을 사용할 수도 있는데, 상기 수용액은 물에 비타민 등과 같은 각종 영양성분을 혼합하여 용해시킨 영양 수용액일 수 있고, 또는, 특정 한약재, 과일 등에서 수득한 추출물을 물과 혼합한 혼합 수용액을 사용할 수도 있으며, 이와 같은 물 또는 수용액에 상기 발아곡물을 침지시키도록 구성함으로써, 후술할 단계에서 제조되는 발아곡물 분말에 부족한 영양성분을 보충하도록 하여 영양학적 가치가 더욱 향상된 발아곡물 분말을 제조할 수 있다.

상기 단계 (b)에서는, 물에 침지시킨 상기 발아곡물을 극저온 조건에서 동결시킨 후 분쇄하여 분말을 제조하는 단계이다(S200).

본 단계에서는 조직 내부로 물 또는 수분이 침투된 상태의 발아곡물을 -196 내지 -80 ℃의 극저온 조건에서 1분 내지 1시간 동안 동결하여 발아곡물에 함유된 수분 및 조직 내부로 침투된 물이 단시간에 동결되어 부피가 팽창되도록 함으로써 발아곡물의 조직을 효과적으로 파괴할 수 있으며, 동결과 동시에 분쇄하도록 하여 평균입자 크기가 균일한 발아곡물 분말을 제조할 수 있다.

상기와 같은 방법으로 극저온 조건에서 발아곡물을 동결과 동시에 분쇄하게 되면, 발아곡물에 침투된 물이 동결로 인해 조직을 팽창시키고, 이와 같이 조직이 팽창된 상태에서 발아곡물이 분쇄되기 때문에 발아곡물의 조직이 손쉽게 연질화되어 질감이 개선되고 변질이나 변색 등이 발생되지 않을 뿐만 아니라, 발아곡물에 포함된 유효성분의 유실은 최소화되어 우수한 상품성을 갖는 분말을 제조할 수 있게 된다.

이를 위해, 본 단계에서는, 물에 침지시킨 발아곡물에 -200 내지 -150 ℃의 액체질소를 분사하여 발아곡물의 조직을 단시간에 동결시키고, 동결시킨 발아곡물을 분쇄하여 분말을 제조할 수 있다.

또한, 상기와 같은 방법으로 제조한 분말은, 바람직하게는, 평균입자 크기가 1 내지 100 ㎛의 크기를 갖도록 분쇄하는 것이 좋으며, 상기 분말의 평균입자 크기가 1 ㎛ 미만일 경우 대기에 노출되는 입자의 표면적이 증가하게 되어 변질이 발생하거나, 미세 분말 간에 응집이 발생되는 문제가 있고, 100 ㎛를 초과하는 경우에는 소화율과 동결건조 효율 등이 떨어지는 문제가 있으며, 보다 바람직하게는, 상기 분말의 평균입자 크기가 5 내지 30 ㎛의 크기를 갖도록 분쇄할 수 있다.

본 단계에서는 상기와 같은 평균입자 크기를 갖는 분말을 제조하기 위해서, 통상의 냉동분쇄기(Cryogenic Sampler Crusher)를 이용한 단일 공정을 활용할 수도 있으나, 발아곡물을 절단하여 조분쇄하여 조분쇄 분말을 제조하고, 조분쇄 분말을 미세 분쇄하는 다단 공정을 도입하여 미세 분말을 제조할 수도 있다.

바람직하게는, 본 단계에서는 하기에 나타낸 바와 같은 방법을 이용하여 평균입자 크기가 균일한 미세 분말을 제조할 수 있다.

본 단계에서는, (i) 물에 침지시킨 상기 발아곡물을 -196 내지 -80 ℃의 극저온 조건에서 동결시킨 후 조분쇄하여 1 내지 10 mm의 평균입자 크기를 갖는 조분쇄 분말을 제조하는 단계; 및 (ii) 상기 조분쇄 분말을 -196 내지 -80 ℃의 극저온 조건에서 미세 분쇄하여 미세 분말을 제조하는 단계;를 포함하는 방법으로 상기 발아곡물을 분쇄하도록 구성할 수 있으며, 이와 같은 다단 분쇄 공정을 통해 평균입자 크기가 균일하고 소화율 및 상품성이 우수한 미세 분말을 제조할 수 있다.

상기 단계 (c)에서는, 상기 분말을 동결건조하여 발아곡물 분말을 제조하는 단계(S300)이다.

본 단계에서는, 극저온 조건에서 분쇄된 분말을 진공감압 조건에서 동결건조하도록 하여 발아곡물 분말에 영양성분의 유실을 최소화할 수 있다.

구체적으로, 단계 (b)에서 극저온 조건에서 동결 및 분쇄된 분말은 -80 내지 -20 ℃의 온도를 유지하고 있으며, 이와 같은 저온 상태를 유지하는 분말을 -80 내지 -20 ℃의 진공 감압조건에서 5 내지 12시간 동안 동결건조하게 하여 발아곡물 분말에 가해지는 동결 충격과 대기에 노출을 최소화시킴에 따라 영양성분의 유실을 방지할 수 있으며, 수분함량이 10% 이하가 되도록 동결건조를 수행하여 상온에서 장시간 보관 시에도 변질이 없는 장기 안정성이 우수한 발아곡물 분말을 제조할 수 있다.

또한, 본 단계에서는 동결건조를 통해 발아곡물 분말을 제조한 후, 제조한 발아곡물 분말을 자외선(UV) 또는 오존 등을 이용하여 살균하는 단계를 추가로 수행할 수 있으며, 이에 의해 발아곡물 분말의 제조공정을 단순화시키고 발아에 의해 발생되는 이취를 효과적으로 저감시킬 수 있으면서도, 안전성이 우수한 발아곡물 분말을 제조할 수 있다.

또한, 본 단계에서는 상기와 같은 발아곡물 분말을 제조한 후, 제조한 발아곡물 분말을 포장하는 단계를 추가로 포함하도록 구성할 수 있으며, 이와 같은 방법을 통해 상기 발아곡물 분말을 밀봉 포장하여 제품화할 수 있고, 10, 50, 100 g 등과 같은 단위로 분말을 소포장하여 이를 제품화시킬 수 있다. 상기 밀봉 포장은 식품 포장을 위해서 통상적으로 사용하는 다양한 방법 및 포장 소재를 사용하여 수행할 수 있으며, 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 등과 같은 포장소재를 이용하여 제조한 발아곡물 분말을 밀봉 포장하여 제품화할 수 있다.

상기와 같은 분말을 수분 흡수율 및 분산도가 높아 물, 우유, 두유 등에 타서 손쉽게 섭취가 가능하며 각종 유효성분이 함유되어 식사대용, 간식 등 다양한 용도로 적용이 가능한 이점이 있다.

또는, 상기와 같은 방법으로 제조된 발아곡물 분말은 통상적인 다양한 식품 성형방법으로 가공하여 성형체로 제조하고 이를 제품화시킬 수도 있으며, 구형, 다각형, 원형, 봉형 등과 같은 다양한 형상을 갖는 발아곡물 분말의 성형체를 제조할 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 발아곡물 분말의 제조방법에 따르면, 발아곡물을 물에 침지시킨 후 극저온 조건에서 동결 및 분쇄하는 간단한 공정으로, 발아곡물이 갖는 영양성분의 유실을 최소화할 수 있으면서도, 소화율 및 관능성이 향상되어 우수한 상품성을 갖는 발아곡물 분말을 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 발아곡물 분말의 제조방법에 따르면, 발아곡물 분말의 풍미와 이용성을 향상시키기 위해 발아곡물의 침지 조건 및 분쇄 조건을 최적화하여 표준화시킴에 따라 균일한 상품성을 갖는 발아곡물 분말을 제조할 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명에 따른 발아곡물 분말의 제조방법에서는 상기와 같은 각 단계를 자동화 공정으로 수행하여 발아곡물 분말을 제조할 수 있으며, 이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같은 극저온 미세분말 제조 시스템(10)을 이용할 수 있다.

구체적으로, 상기 극저온 미세분말 제조 시스템(10)은, 발아곡물을 공급하는 원료공급부; 상기 원료공급부에서 공급되는 발아곡물을 물에 침지시키는 침지부; 상기 침지부에서 침지시킨 발아곡물을 극저온 조건(-196 내지 -80 ℃)에서 동결 및 분쇄하여 분말을 제조하는 분쇄부; 상기 분쇄부에서 제조한 분말을 동결건조하여 발아곡물 분말을 제조하는 동결건조부를 포함할 수 있으며, 이와 같은 극저온 미세분말 제조 시스템(10)은 컨베이어벨트 등과 같은 이송수단이 구비되어, 각부로 발아곡물 또는 분말을 자동으로 이송시킬 수 있다. 또한, 제조되는 발아곡물 분말의 품질을 일정하게 유지시키기 위해서, 침지, 동결 및 분쇄, 동결 및 건조 과정을 온도 및 시간별로 각 과정을 제어할 수 있는 제어부를 구비할 수 있다.

상기 원료공급부는 발아곡물이 최초로 유입되는 부분으로, 호퍼형태로 이루어질 수 있으며, 발아곡물을 일정한 상태로 보관할 수 있도록 발아곡물의 저장환경을 일정하게 조절 및 유지할 수 있다.

상기 침지부는 물 또는 수용액을 담지하는 침지조를 포함하며 상기 원료공급부에서 공급되는 발아곡물을 침지조에 투입하고 일정시간 동안 침지시켜, 물 또는 수용액을 침투시킨 발아곡물을 제조할 수 있다. 특히, 상기 침지부는 침지조에 담지된 물 또는 수용액의 온도를 일정하게 유지시켜 줄 수 있는 온도 조절수단을 포함할 수 있으며, 상기 온도 조절수단은 상기 침지조에 담지된 물 또는 수용액의 온도를 0 내지 50 ℃가 되도록 일정하게 유지시켜 줄 수 있다.

상기 분쇄부는 내부에 발아곡물을 전달받을 수 있는 유입구와 동결 및 분쇄하여 제조한 분말을 배출하는 배출구가 각각 형성된 구조를 갖는다. 또한, 액체 질소를 저장하는 저장부와 액체 질소를 발아곡물에 분사하는 분사수단이 구비되어 수분을 침투시킨 발아곡물에 액체 질소를 분사하여 -196 내지 -80 ℃의 극저온 조건으로 발아곡물을 단시간에 동결시킬 수 있다. 이때, 상기 분쇄부는 발아곡물이 충분히 동결될 수 있도록 1분 내지 1시간 동안 동결 공정을 수행하여 발아곡물을 완전히 동결시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 분쇄부는 내부에 구비된 분쇄 수단을 이용해 발아곡물을 균일한 크기로 분쇄하여 분말을 제조할 수 있으며, 이를 위해, 상기 분쇄부는 단일 또는 다수의 칼날이 왕복이동하거나 회전(나선형태의 회전 포함)하는 형태의 분쇄 수단을 구비할 수 있으며, 상기 분쇄 수단은 송풍기, 사이클론 등을 구비할 수 있다.

특히, 상기 분쇄부는 동결에 의한 분쇄효율의 감소를 예방하고 균일한 크기의 미세 입자를 형성시킬 수 있도록, 극저온으로 동결된 발아곡물을 2 내지 10 mm의 크기로 분쇄하여 조분쇄 분말을 제조하는 조분쇄부와 제조한 조분쇄 분말을 극저온 조건에서 5 내지 30 ㎛의 평균입자 크기를 갖도록 분쇄하여 미세 분말을 제조하는 미세 분쇄부가 각각 구비되어 균일한 평균입자 크기를 갖는 분말을 제조하도록 구성할 수 있다.

상기 동결건조부는 내부를 밀폐된 진공 상태로 감압시키는 감압수단을 구비하고, 액체 질소 또는 냉각제를 저장하는 저장부와 이를 분사하는 분사수단이 구비되어 제조한 분말을 전달받아 -80 내지 -20 ℃의 저온에서 분말을 동결건조시켜 수분함량이 10% 미만으로 저감된 발아곡물 분말을 제조할 수 있으며, 이에 의해 제조되는 발아곡물 분말은 공기와의 접촉이 차단되어 품질저하가 방지되고, 풍미와 연질감이 우수한 특성을 갖는다.

상기한 바와 같은 극저온 미세분말 제조 시스템(10)은 제조한 발아곡물 분말을 포장할 수 있는 분말포장부를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 분말포장부는 식품 포장을 위해서 통상적으로 사용하는 다양한 포장수단을 사용할 수 있고, 10, 50, 100, 1000 g 등과 같은 함량 단위로 소포장할 수도 있으며, 이에 의해 제조된 발아곡물 분말을 밀봉 포장하여 제품화할 수 있다.

또한, 상기한 바와 같은 극저온 미세분말 제조 시스템(10)은 제조한 발아곡물 분말을 성형할 수 있는 분말성형부를 추가로 포함할 수 있다. 상기 분말성형부는 배출되는 발아곡물 분말을 일체화시켜 구형, 봉형, 다각형 등 다양한 형상으로 압착하여 성형할 수 있는 몰드를 포함하거나, 압출성형할 수 있는 압출성형 수단을 구비할 수 있으며, 분말성형부에서 성형한 성형체를 포장하는 포장부를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기와 같은 방법으로 제조한 발아곡물 분말에 관한 기술 내용을 제공한다.

상기 발아곡물 분말은 발아곡물에 포함된 유효성분의 함량이 높고, 수분 흡수율 및 소화율이 현저히 향상되어 건강 기능성 식품, 식이보조제, 식품첨가제 등과 같은 식품 제조를 위해서 활용이 가능하고, 기능성 화장료 조성물 등의 제조를 위해서도 활용될 수도 있다.

또한, 상기 발아곡물 분말을 함유하는 건강 기능성 식품은 식품 제조에 통상적으로 사용되는 담체, 희석제, 부형제, 첨가제, 향미제, 영양제, 비타민, 미네랄, 착색제, 방부제, 안정화제, 점증제, 알코올, pH 조절제 또는 이들의 혼합물과 혼합하여 분말, 과립, 정제, 캡슐, 시럽제, 음료, 스낵류, 발효식품류, 양념류, 육가공류, 허브류, 면류, 가공류, 연질캅셀, 액제 등의 제형으로 제조된 것일 수 있으며, 정제, 환제, 산제, 과립제, 분말제, 캡슐제, 액제 제형 등으로 제형화될 수 있다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따른 발아곡물 분말은 발아곡물을 침지하고, 극저온 조건에서 동결 및 분쇄하여 제조하기 때문에, 가열에 의한 영양성분의 파괴가 없어 발아곡물의 기능성을 강화되고 소화율이 우수할 뿐만 아니라 풍미 등의 관능성이 향상되어 상품성이 우수하다.

본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하도록 한다.

제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

<실시예 1> 침지 및 극저온 초미세분쇄 공정(CMGT)을 이용한 발아현미 분말의 제조

(1) 발아현미를 물에 침지시키는 단계

발아현미의 총중량을 기준으로 5배수의 물을 첨가하여 발아현미를 침지시켰다. 이때, 침지조건은 각각 4, 25, 50 및 100 ℃의 조건으로 침지 온도를 설정하였고, 각각 0, 0.5, 1, 1.5, 2 및 2.5 시간 동안 침지 시간을 설정하여 발아현미를 각각 침지시켰으며, 발아현미는 대략 5 mm 정도의 싹이 발아된 상태의 발아현미를 사용하였다.

(2) 극저온 초미세분쇄 공정(CMGT)을 이용하여 발아현미 분말을 제조하는 단계

4 ℃에서 2시간 동안 침지시킨 발아현미를 냉동분쇄기(cryogenic sampler crusher)에 투입하고, 발아현미에 -200 내지 -196 ℃의 액체질소를 분사하도록 하여 -196 내지 -80 ℃의 극저온 조건에서 5분 동안 발아현미를 동결하고, 동결한 발아현미를 조분쇄하여 평균입자 크기가 2 내지 10 mm인 조분쇄 분말을 제조하고, 제조한 조분쇄 분말을 미세 분쇄하여 미세 분말을 제조하였으며, 미세 분말을 진공 동결건조 장치에 투입하고, 진공감압 조건에서 동결건조하여 발아현미 분말을 제조하였다.

<실시예 2> 침지 및 극저온 초미세분쇄 공정(CMGT)을 이용한 발아콩 분말의 제조

발아콩의 총중량을 기준으로 5배수의 물을 첨가하여 발아콩을 침지시켰다. 이때, 4 ℃의 온도에서 5 시간 동안 발아콩을 침지시켰으며, 발아콩은 대략 5 mm 정도의 싹이 발아된 상태의 발아콩을 사용하였다.

침지시킨 발아콩을 실시예 1과 동일한 조건의 극저온 초미세분쇄 공정을 통해 동결 및 분쇄하여 발아콩 분말을 제조하였다.

<실시예 3> 침지 및 극저온 초미세분쇄 공정(CMGT)을 이용한 발아보리 분말의 제조

발아보리의 총중량을 기준으로 5배수의 물을 첨가하여 발아보리를 침지시켰다. 이때, 4 ℃의 온도에서 5 시간 동안 발아보리를 침지시켰으며, 발아보리는 대략 5 mm 정도의 싹이 발아된 상태의 발아보리를 사용하였다.

침지시킨 발아보리를 실시예 1과 동일한 조건의 극저온 초미세분쇄 공정을 통해 동결 및 분쇄하여 발아보리 분말을 제조하였다.

<비교예 1> 극저온 초미세분쇄 공정(CMGT)을 이용한 발아현미 분말의 제조

물에 침지시키지 않은 발아현미를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법의 극저온 초미세분쇄 공정을 통해 발아현미 분말을 제조하였다.

<비교예 2> 극저온 초미세분쇄 공정(CMGT)을 이용한 발아콩 분말의 제조

물에 침지시키지 않은 발아콩을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 2과 동일한 방법의 극저온 초미세분쇄 공정을 통해 발아콩 분말을 제조하였다.

<비교예 3> 극저온 초미세분쇄 공정(CMGT)을 이용한 발아보리 분말의 제조

물에 침지시키지 않은 발아보리를 사용하는 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법의 극저온 초미세분쇄 공정을 통해 발아보리 분말을 제조하였다.

<실험예 1> 최적 침지 조건 탐색

발아곡물 제조를 위한 최적 침지 조건을 탐색하기 위해서, 발아현미를 물에 침지시켜 침지조건(침지온도 및 시간)이 발아곡물에 미치는 영향을 분석하였다.

이를 위해, 실시예 1에 따른 방법으로 침지 조건을 설정하고, 침지 온도(4 ℃, 25 ℃, 50 ℃ 및 100 ℃)별, 침지 시간별(0, 0.5, 1, 1.5, 2 및 2.5 시간)로 침지시킨 각각의 발아현미의 수분흡수량을 측정하였다. 발아현미의 수분흡수량은 침지시킨 발아현미를 거름망을 이용해 물기를 제거하고, 발아현미를 거름종이로 눌러 표면의 물기를 완전히 제거한 후 침지시킨 발아현미의 중량을 측정하여 발아곡물 100 g에 대한 수분의 흡수중량(g)을 측정하여 확인하였으며, 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.

표 1에 나타난 바와 같이, 100 ℃로 가열된 물에 30분 동안 발아현미를 침지시킨 결과, 전분이 호화되어 풀어지고 점성이 형성되는 현상이 발생되었다. 이에 의해, 100 ℃로 가열된 물에 발아현미를 침지한 후 CMGT 공정을 수행할 경우에는 작업성이 현저히 떨어져 발아곡물 분말 제조가 힘들 것으로 판단되었다.

또한, 50 ℃로 가열된 물에 발아현미를 침지시킨 결과, 저온 조건에 비해 발아현미에 대한 수분 침투속도가 증가하였으나, 발아현미의 전분이 호화되어 풀어지고 점성이 형성되는 현상이 발생되는 것을 확인할 수 있었으며, 이에 의해 50 ℃로 가열된 물에 발아현미를 침지한 후 CMGT 공정을 수행할 경우에는 작업성이 현저히 떨어져 발아곡물 분말 제조가 힘들 것으로 판단되었다.

또한, 25 ℃의 상온 물에 발아현미를 침지시킨 결과, 침지 후 3시간이 경과하는 시점에서부터 미생물 번식 및 전분 호화가 발생되는 것을 확인할 수 있었으며, 이에 의해 25 ℃의 물을 이용할 경우, 3시간 미만으로 침지를 수행하여야 함을 확인할 수 있었다.

또한, 4 ℃의 냉각수에 발아현미를 침지시킨 결과, 2시간 동안 침지시킨 발아현미가 CMGT 공정에 적용하기에 가장 알맞은 수분 흡수도를 나타내었고, 1.5 내지 2.5 시간 동안 침지할 경우 CMGT 공정에 적용하기에 알맞은 수분 흡수도를 나타냄을 확인할 수 있었다.

<실험예 2> 제조한 발아곡물 분말의 특성 분석

제조한 발아곡물 분말의 특성을 분석하기 위해서, 실시예 1에 따른 방법으로 4 ℃의 온도 조건에서 2시간 동안 침지시켜 제조한 발아현미를 극저온 초미세분쇄 공정으로 분쇄하여 제조한 발아현미 분말 시료를 사용하여 발아곡물의 분말 특성을 분석하였으며, 실시예 1과 동일한 냉동분쇄기에서 냉동하지 않는 조건으로 현미 및 발아현미를 분쇄한 후 80 mesh의 여과망으로 체걸음(sieving)한 현미 분말(대조군 1) 및 발아현미 분말(대조군 2)을 대조군(control)으로 설정하여 이들이 갖는 소화도, 수분침투속도, 풍미, 색상 및 식감 등의 특성을 분석하였으며, 그 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.

상기 소화 특성, 풍미, 색감 및 식감은 30대 남성으로 구성된 20인의 섭취자에게 실시예 1의 발아현미 분말(CMGT)과 상기 현미 분말 및 발아현미 분말 20 g 씩을 각각 섭취시킨 후 1시간 경과한 시점에 측정한 결과를 나타내었다. 단, 하기 표 2에서 소화만족감 및 더부룩한 정도는 식후 1시간 경과 후 소화의 느낌을 5점 평가법[1(아주 불편)~5(매우 편안)]으로 점수화한 것이며, 수분흡수도는 제조한 분말을 각각 4 ℃에서 1시간 동안 침투시켜 측정한 수분 흡수량(g/hour)이고, 풍미 및 식감은 5점 평가법[1(아주 불편)~5(매우 편안)]으로 점수화한 것이다.

표 2에 나타난 바와 같이, CMGT 공정으로 제조한 실시예 1의 발아현미 분말의 경우, 수분흡수량이 발아현미 분말에 비해 16배 이상 증가하였고, 현미분말에 비해서는 35배 이상 높은 것을 확인할 수 있었다.

식품 섭취 시 통상적으로 발생되는 소화 단계에서 첫 번째가 분쇄, 두 번째가 수분의 흡수, 세 번째가 소화 효소에 의한 가수분해 과정인 것을 감안할 때, CMGT 공정으로 제조한 실시예 1의 발아현미 분말은 수분 흡수량이 현저히 향상되어 소화 만족감은 가장 우수하고 더부룩한 정도가 가장 낮은 것으로 판단되었다.

<실험예 3> 침지가 발아곡물 분말의 물성에 미치는 영향 분석

침지공정이 제조한 발아곡물 분말에 미치는 영향을 분석하기 위해서, 실시예 2 및 3에 따라, 4 ℃의 물에 침지시켜 제조한 발아곡물 분말 및 비교예 1 내지 3에 따라 침지시키지 않은 발아곡물로 제조한 분말의 물성을 비교하였으며, 그 결과를 하기의 표 3에 나타내었다. 단, 하기 표 3에서 소화만족감 및 더부룩한 정도는 식후 1시간 경과 후 소화의 느낌을 5점 평가법[1(아주 불편)~5(매우 편안)]으로 점수화한 것이며, 수분흡수도는 제조한 분말을 각각 4 ℃에서 1시간 동안 침투시켜 측정한 수분 흡수량(g/hour)이고, 풍미 및 식감은 5점 평가법[1(아주 불편)~5(매우 편안)]으로 점수화한 것이다.

표 3에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 발아곡물 분말은 비교예 1 내지 3의 발아곡물 분말에 비해 소화특성, 풍미 및 식감이 향상되었음을 확인할 수 있었고, 침지시키지 않은 발아곡물 분말에 비해 수분흡수량이 현저히 증가하여 더욱 향상된 특성을 갖는다는 사실을 확인할 수 있었으며, 이와 같은 사실을 통해서, 물에 침지시키는 공정을 통해 발아곡물의 조직을 더욱 연질화시킬 수 있고, 소화율을 더욱 개선시킬 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.

Claims (7)

1. (a) 발아곡물을 물에 침지시키는 단계;
   (b) 물에 침지시킨 상기 발아곡물을 -196 내지 -80 ℃의 극저온 조건에서 동결시킨 후 분쇄하여 분말을 제조하는 단계; 및
   (c) 상기 분말을 동결건조하여 발아곡물 분말을 제조하는 단계를 포함하는 발아곡물 분말의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 발아곡물은 발아현미, 발아흑미, 발아콩, 발아수수, 발아밀, 발아보리, 발아퀴노아, 발아렌틸콩, 발아팥, 발아들깨 및 발아녹두로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 발아곡물 분말의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 단계 (a)에서는, 0 내지 50 ℃의 물에서 0.5 내지 10시간 동안 상기 발아곡물을 침지시키는 것을 특징으로 하는 발아곡물 분말의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 단계 (b)에서는, (i) 물에 침지시킨 상기 발아곡물을 -196 내지 -80 ℃의 극저온 조건에서 동결시킨 후 조분쇄하여 1 내지 10 mm의 평균입자 크기를 갖는 조분말을 제조하는 단계; 및 (ii) 상기 조분말을 미세 분쇄하여 미세 분말을 제조하는 단계;를 포함하는 방법으로 상기 분말을 제조하는 것을 특징으로 하는 발아곡물 분말의 제조방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 단계 (b)에서는, 평균입자 크기가 5 내지 30 ㎛인 분말을 제조하는 것을 특징으로 하는 발아곡물 분말의 제조방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 단계 (c)에서는 -80 내지 -20 ℃에서 5 내지 12시간 동안 상기 분말을 동결건조하는 것을 특징으로 하는 발아곡물 분말의 제조방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 방법으로 제조된 발아곡물 분말.

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