KR20230011180A - A method for preparing feed of animal using micro-wave and water-soaking - Google Patents
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Abstract
Description
본 가공 방법은 마그네트론(magnetron)을 통하여 조사되는 마이크로웨이브를 이용하여 수침 처리된 사료용 원료를 가열 처리하는 가공 방법에 관한 것이다.The present processing method relates to a processing method of heat-treating a raw material for feed that has been immersed in water using microwave irradiated through a magnetron.
동물성 식품을 생산하기 위하여 축산 산업에 공급되는 가축용 사료의 생산 규모는 연간 2,000만톤에 이르고 있다. 이러한 사료의 목적은 가축을 건강하면서도 생산성 있게 육성하는 것이며, 이를 위한 가공 기술들이 개발되어 왔다. 사료 가공의 주요 기술에는 여러 가용한 원료를 활용한 설계 기술, 가축이 쉽게 소화시킬 수 있도록 통곡을 분쇄하고 입자를 조절하는 분쇄 기술, 설계된 다양한 원료들을 정해진 규격으로 배합하는 기술, 사료의 맛과 위생성을 증진시키고 소화성을 높이는 가공 기술, 가축에 급여된 사료가 허실되지 않게 섭취되게 하는 성형 기술 등 여러 기술부문들이 있다.The production scale of livestock feed supplied to the livestock industry to produce animal food reaches 20 million tons per year. The purpose of such feed is to raise livestock in a healthy and productive manner, and processing techniques have been developed for this purpose. The main technologies of feed processing include design technology using various available raw materials, grinding technology that grinds whole grains and adjusts the grain so that livestock can easily digest them, technology that mixes various designed raw materials in a set standard, and improves the taste and hygiene of feed There are several technical fields, such as processing technology that improves digestion and enhances digestibility, and molding technology that allows feed fed to livestock to be consumed without being wasted.
“사료의 맛과 위생성을 증진시키고 소화성을 높이는 가공 부문”에서 가장 핵심적인 요소는 사료 원료를 익히는 것이며, 그를 위하여 사료 산업에서 개발되어 사용되어온 기술로서는 흐름 또는 뱃치식 탱크에 원료를 채운 후 스팀을 주입하여 가열 공정과; 펠렛(pellet), 익스팬딩(expanding), 익스트루딩(extruding) 등의 성형 공정이 조합되어 사용되어 왔다. 흐름 또는 뱃치식 스팀 가열 공정은 부가 가치가 낮은 가축용 사료의 대량 생산에 적합하도록 개발된 것으로, 시간당 10톤 내외를 처리할 수 있는 규격이 일반적이다.The most important factor in the “processing sector that enhances the taste and hygiene of feed and enhances digestibility” is to learn feed raw materials, and as a technology that has been developed and used in the feed industry for this purpose, steam is used after filling raw materials in flow or batch tanks. Injecting and heating process; Forming processes such as pelleting, expanding, and extruding have been used in combination. The flow or batch-type steam heating process was developed to be suitable for mass production of livestock feed with low added value, and standards capable of processing around 10 tons per hour are common.
특히 젖소나 한우와 같은 반추동물을 위한 사료는 반추동물의 소화기관의 특성을 고려하여 주요 곡물을 형태를 가급적 유지한 채로 가공하는 후레이킹(flaking) 기술이 개발되어 사용되어 왔다. 이러한 후레이킹 가공된 원료는 반추가축의 반추위내 건강성을 확보하면서도 소화성을 높일 수 있기 때문에 반추동물용 사료 생산의 핵심기술이 되고 있다. 반추가축용 후레이크 원료는 통곡의 형태를 최대한 유지하여야 하므로, 가열 공정에서도 또한 통곡 상태로 가열 처리되어야 한다.In particular, for feeds for ruminants such as cows and Korean cattle, flaking technology has been developed and used to process major grains while maintaining their shape as much as possible in consideration of the characteristics of the digestive system of ruminants. These flaked raw materials are becoming a key technology for producing feed for ruminants because they can increase digestibility while securing health in the rumen of ruminants. Since the flake raw material for ruminant livestock should maintain the shape of the whole grain as much as possible, it should also be heat treated in a whole grain state in the heating process.
예컨대 대한민국 등록특허공보 제10-0497774호에 따르면, 기존 공정은 70°C 이하의 증기가열(스팀) 온도에서 수분 함량이 40% 이하가 되도록 적당한 크기의 성형체를 제조한 후, 이를 롤링아웃시켜 소정의 수분 함량으로 될 때까지 건조 및 냉각하여 후레이크를 제조한다. For example, according to Korean Patent Registration No. 10-0497774, the existing process manufactures a molded body of an appropriate size so that the moisture content is 40% or less at a steam heating (steam) temperature of 70 ° C or less, and then rolls it out to Flakes are prepared by drying and cooling to a moisture content of
위 기존 스팀 방식의 후레이크 공정은 입자가 큰 곡물인 옥수수를 대량으로 가공할 수 있도록 고안되어 있어서 주로 성체 가축의 사료를 경제적으로 제조하기에 적합하다. The above conventional steam flake process is designed to process large grains of corn, which is a large grain, and is therefore suitable for economically producing feed for adult livestock.
반면에 최근에 도입되기 시작했으나, 아직 반추위 등 소화기관이 충분히 발달되지 못한 송아지를 위한 후레이크 사료용 원료를 후레이크 가공하기에는 적합하지 못하다. 송아지 사료용 후레이크 원료 가공은 아직 소화기관이 충분히 발달하지 못한 송아지의 소화능력을 감안하여 더 높은 익힘 수준을 요구하고 있고, 보리나 귀리 등의 입자가 옥수수보다 훨씬 작은 원료들을 다루면서 또한 두류 등의 항영양인자의 활성을 파괴하기 위한 더 높은 가열 온도를 요구한다. 이러한 송아지 사료용 원료 후레이크 가공목적을 위하여 축산 선진국인 유럽에서는 흐름식 적외선 조사 방식을 개발하여 적용하고 있고, 국내에서도 최근에 한 공장이 적외선 조사 방식을 역시 개발하여 적용한 바 있다.On the other hand, although it has recently been introduced, it is not suitable for flake processing of raw materials for flake feed for calves whose digestive organs such as the rumen have not yet been sufficiently developed. The processing of flake raw materials for calf feed requires a higher level of cooking considering the digestive ability of calves whose digestive organs are not sufficiently developed, and while handling raw materials such as barley and oats whose particles are much smaller than corn, It requires a higher heating temperature to destroy the activity of the positive factor. For the purpose of processing raw material flakes for calf feed, Europe, an advanced country in livestock farming, has developed and applied a flow-type infrared irradiation method, and in Korea, a factory has also recently developed and applied an infrared irradiation method.
그러나 이렇게 송아지용 원료 후레이크를 제조하기 위하여 고안된 적외선 조사 방식에 의한 가열 공정은 전기 소요량이 많고, 복사 방식에 의한 열 전달로 높은 열원에 의한 화재 위험성이 크고, 그럼에도 불구하고 가열 공정을 통과한 원료의 출구 온도가 90도 내외에 불과하다.However, the heating process by the infrared irradiation method designed to manufacture raw material flakes for calves requires a lot of electricity and has a high risk of fire due to a high heat source due to heat transfer by the radiation method. The outlet temperature is only around 90 degrees.
본 발명의 목적은 1) 기존 공정의 높은 전기 소요량(비용)을 낮추고, 2) 원료의 가열 처리 과정 중 높은 온도의 열원에서 기인한 화재의 위험성을 제거하고, 3) 반면에 가공 목적 원료의 익힘과 성형 가공효과를 위한 출구 도달 온도는 높이고, 4) 이후 성형 공정의 가공 효과를 높이기 위한 적절한 원료내 수분 함량을 유지하는 것이다.The object of the present invention is to 1) reduce the high electricity consumption (cost) of the existing process, 2) eliminate the risk of fire caused by a high temperature heat source during the heat treatment of raw materials, and 3) on the other hand, cook raw materials for processing purposes. The temperature at the outlet for the overmolding processing effect is increased, and 4) the water content in the raw material is maintained appropriately to increase the processing effect of the subsequent molding process.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 가축용 원료 후레이크를 가열함에 있어서, 원료에 조사된 극초단파(micro-wave)의 의한 원료 내부의 물분자의 진동으로부터 발생된 열을 열원으로 하였고, 열 발생에 소요되는 수분량은 수분침투 공정을 통하여 원료 내부로 침투시켰다. 가열 공정 출구 도달 온도 목표(섭씨 100~130도)와 수분 목표(원곡+3% 내외)를 실현하기 위하여, 극초단파 가열 공정 출력은 5~10KW(0.17~0.4w/cm2), 극초단파 처리 시간은 3~5분, 수분 침투량(원료 내부로 침투시키는 수분량)은 20~25% 범위, 숙성은 3시간 내외로 결정되었다.In order to achieve the above object, the present invention uses the heat generated from the vibration of water molecules inside the raw material by microwaves irradiated to the raw material as a heat source in heating the raw material flakes for livestock, The required amount of moisture was penetrated into the raw material through the water penetration process. In order to achieve the temperature target (100-130 degrees Celsius) and moisture target (around +3% of raw grain) at the exit of the heating process, the output of the microwave heating process is 5-10KW (0.17-0.4w/cm 2 ), and the microwave treatment time is 3 to 5 minutes, the amount of moisture penetration (the amount of moisture that penetrates into the inside of the raw material) is in the range of 20 to 25%, and the aging was determined to be around 3 hours.
본 발명에 따른 가축 사료용 원료의 가열 방법은, 1) 가열 과정에서 필요한 전기 에너지를 대폭적으로 낮추고, 2) 높은 온도의 열원이 필요하지 않음에 따라 화재 위험성이 현저하게 감소되고, 반면에 3) 공정에서 가열된 원료의 도달 온도는 대폭적으로 증가되어 원료의 익힘과 성형 효과가 개선된다. 아울러 이렇게 가열 공정을 거친 후, 4) 원료 내부로 침투된 수분 중 증발되지 않고 남아 있는 수분량이 3% 내외로 유지될 수 있어서 다음 성형공정에서 깨지지 않게 양질의 제품으로 가공할 수 있게 된다. 또한 낮게 유지된 침투 수분 잔여량은 성형 공정 이후에 일반적으로 요구되는 건조 공정을 필요로 하지 않아서 건조 공정에 필요한 높은 투자 비용과 운영 비용을 절감할 수 있게 한다. 이 건조 비용 절감 효과는 가열 공정에서의 전기 비용 절감 효과에 더하여 톤당 수만원의 비용 절감을 기대할 수 있게 한다. The method for heating raw materials for livestock feed according to the present invention 1) significantly lowers the electrical energy required in the heating process, 2) significantly reduces the risk of fire by not requiring a high-temperature heat source, while 3) process The ultimate temperature of the raw material heated in is greatly increased, so that the cooking and molding effect of the raw material is improved. In addition, after this heating process, 4) among the moisture that has penetrated into the raw material, the amount of moisture that remains without evaporation can be maintained at around 3%, so that it can be processed into high-quality products without breaking in the next molding process. In addition, the low remaining penetration moisture eliminates the normally required drying process after the molding process, thereby reducing the high investment and operating costs required for the drying process. This drying cost reduction effect can be expected to save tens of thousands of won per ton in addition to the electricity cost reduction effect in the heating process.
또한 적외선 가열 방식에 비하여 물질 침투성이 월등한 극초단파(micro-wave)를 이용함으로써 원료의 투입 두께를 높게 가져갈 수 있으므로, 생산 능력을 높일 수 있고, 또한 공정 운영상의 융통성을 높인다.In addition, since the input thickness of the raw material can be increased by using microwaves having excellent material permeability compared to the infrared heating method, the production capacity can be increased and the flexibility in process operation can be increased.
도 1 은 원료 내부로 수분(25%,30%)을 침투시켜 숙성한 후, 극초단파(micro-wave) 방식으로 가열된 시료의 온도곡선이다. 3~5분 정도에서 목표로 하는 온도 100~130도를 유지하고 있다.
도 2 는 극초단파(micro-wave) 방식에 의하여 가열된 후에 배출된 원료의 사진이다. 가열된 후의 원료 층에서 화재 위험의 징후는 발견되지 않는다.
도 3 은 극초단파 가열 방식의 가열 공정내로 투입된 원료의 모습이다. 적외선 방식의 낱개 층 투입과는 다르게 3~4cm 두께로 쌓여 있다.1 is a temperature curve of a sample heated by a microwave method after aging by infiltrating moisture (25%, 30%) into the raw material. It maintains the target temperature of 100 to 130 degrees in about 3 to 5 minutes.
2 is a photograph of a raw material discharged after being heated by a microwave method. No signs of a fire hazard are found in the raw material layer after it has been heated.
3 is a state of the raw material introduced into the heating process of the microwave heating method. Unlike the infrared type of individual layer input, it is stacked in a thickness of 3 to 4 cm.
사료는 일반적으로 아래와 같이 가공사료가 소화율이 뛰어나고 기호성에 있어서도 이점이 있다.In general, processed feed has excellent digestibility and has advantages in palatability as follows.
(반추동물에 있어서 옥수수 가공방법에 따른 소화율의 차이, 단위 %)(Difference in digestibility according to corn processing method in ruminants, unit %)
본 발명은 가축 사료용 원료 후레이크를 제조하기 위한 전체 공정의 부분 공정인 가열 공정과 수침 공정으로서 적용된다. 전체 공정은 원료 가열 공정에 선행하는 원료 정선 및 수침 처리 공정, 본 발명의 가열 공정, 롤링 공정, 그리고 쿨링 및 포장 공정으로 구성된다. 또한 공정 전후로 필요에 따라 분쇄공정 등이 추가될 수 있다. The present invention is applied as a heating process and a soaking process, which are partial processes of the overall process for manufacturing raw material flakes for livestock feed. The entire process consists of raw material selection and water immersion treatment steps preceding the raw material heating process, the heating process of the present invention, the rolling process, and the cooling and packaging process. In addition, a grinding process or the like may be added before or after the process, if necessary.
원료 정선 공정은 대상 원료에 따라 다르며, 공지의 방법에 따라 원료를 세척하고, 불량을 제거하는 단계를 말한다.The raw material selection process is different depending on the target raw material, and refers to a step of washing the raw material and removing defects according to a known method.
수침 공정은 정선된 원료를 물 또는 특정 수침액에 수침하는 단계를 말한다.The immersion process refers to a step of immersing the selected raw material in water or a specific immersion liquid.
수침은 물 또는 특정 수침액에 첨가하는 과정과 첨가된 물 또는 특정 수침액이 곡류의 외피를 경유하여 내부로 침투하는 과정(숙성 과정)을 포함한다.Soaking includes a process of adding water or a specific soaking liquid to water and a process of allowing the added water or specific soaking liquid to permeate into the grain via the outer skin (maturation process).
물 또는 수침액 량은 원료 중량 기준 10 내지 40% 범위로 설정할 수 있다. 바람직하게는 20 내지 30% 범위로 설정할 수 있다.The amount of water or immersion liquid can be set in the range of 10 to 40% based on the weight of the raw material. Preferably it can be set in the range of 20 to 30%.
수침 공정 중 숙성 시간은 대상 원료에 따라 다르며, 공지의 방법에 따라 30분 내지 20시간, 1시간 내지 8시간, 2시간 내지 6시간, 또는 3시간 내지 5시간 동안 수행할 수 있다. 원료를 수침함으로써 원료 외표면의 전분 등의 용출을 억제하고, 원료 간 엉겨 붙는 현상을 억제할 수 있으며, 원료 고유의 물성을 유지하는데 도움을 줄 수 있다. 또한 원료에 따라서는 수침 공정을 통해 균이나 미생물 수치도 저감할 수 있으며, 맛, 냄새 또는 색상의 가공도 할 수 있다.The aging time during the soaking process varies depending on the target raw material, and may be performed for 30 minutes to 20 hours, 1 hour to 8 hours, 2 hours to 6 hours, or 3 hours to 5 hours according to a known method. By immersing the raw material in water, it is possible to suppress the elution of starch, etc. on the outer surface of the raw material, suppress the phenomenon of sticking between the raw materials, and help to maintain the inherent physical properties of the raw material. In addition, depending on the raw material, the level of germs or microorganisms can be reduced through the soaking process, and taste, smell, or color can be processed.
한편 바람직하게는 본 발명 중 수침 공정은 고안된 수침 기계를 이용할 수 있다. 예컨대 시료를 물 또는 특정 수침액에 일정 시간(예컨대 15~20분) 담근 후, 무거운 강철이나 돌 등의 이물질 등이 기계 내에서 제거된 상태로 시료 숙성 탱크나 시료 숙성 포장으로 공기 이송 장치로써 이송되어 30 내지 20시간 숙성될 수 있도록 고안된 수침 기계를 이용할 수 있다.Meanwhile, preferably, the water immersion process in the present invention may use a designed water immersion machine. For example, after immersing a sample in water or a specific immersion liquid for a certain period of time (e.g., 15 to 20 minutes), foreign substances such as heavy steel or stones are removed from the machine and transferred to a sample aging tank or sample aging package using an air transfer device. A water immersion machine designed to be aged for 30 to 20 hours can be used.
본 발명 중 가열 공정은 1~1.5m 폭, 길이 10m 내외의 컨베이어 벨트 위에 마그네트론이 배치되는 형태로 실현될 수 있다. 사료 산업 외의 화학 산업 등에서 건조 목적으로 사용되는 방식과 유사한 개념이 사용되고 있지만, 목적물에서 단순히 수분을 제거하는 것으로서, 본 가공 방법은 종래 스팀가열 방식의 가공 방법과 대비했을 때 수분 투입 후 극초단파 조사에 의한 수분 분자의 진동으로부터 발생된 열 에너지로 원료를 가열하고 익히는 것에서 차이가 있다.In the present invention, the heating process may be realized in a form in which a magnetron is disposed on a conveyor belt having a width of 1 to 1.5 m and a length of about 10 m. A concept similar to the method used for drying purposes is used in the chemical industry other than the feed industry, but it simply removes moisture from the target object. Compared to the conventional steam heating method, this processing method uses microwave irradiation after adding moisture There is a difference in heating and cooking raw materials with thermal energy generated from the vibration of moisture molecules.
본 발명은 가열 공정 출구 도달 온도 목표인 섭씨 100~130도와 수분 목표인 원곡+3% 내외를 실현하기 위하여, 극초단파 가열 공정 출력을 5~10KW, 0.17~0.4w/cm2 으로 하고, 극초단파 처리 시간은 3~5분, 수분 침투량(원료 내부로 침투시키는 수분량)은 20~25% 범위, 숙성은 3시간 내외로 하는 것을 특징으로 한다.The present invention sets the microwave heating process output to 5 to 10KW, 0.17 to 0.4 w/cm 2 , and the microwave treatment time to realize the temperature target of 100 to 130 degrees Celsius at the exit of the heating process and the original grain +3% to achieve the moisture target. It is characterized in that it takes 3 to 5 minutes, the amount of moisture penetration (the amount of moisture that penetrates into the raw material) is in the range of 20 to 25%, and the aging is about 3 hours.
위 조건을 만족했을 때, 예컨대 종래 스팀압력 3-5Kg/cm2, 속도 0.8-1RPM 등의 드럼건조기를 이용(원료에 따라 스팀압력 및 회전속도는 상이할 수 있다)하여 스팀가열 방식으로 후레이크를 성형하는 것에 비해, 가열 과정에서 필요한 전기 에너지를 대폭 낮출 수 있고, 화재 위험성이 적으며, 가열 온도가 대폭적으로 증가될 수 있고, 원료 내부로 침투된 수분이 가열 중 증발되지 않고 남아있을 수 있어 성형시 장점이 있다. 또한 원료의 두께가 두꺼워도 충분한 가열성형을 할 수 있다는 이점도 있다.When the above conditions are satisfied, for example, using a drum dryer with a conventional steam pressure of 3-5Kg/cm 2 and a speed of 0.8-1RPM (steam pressure and rotational speed may vary depending on the raw material), flakes are heated by steam heating. Compared to molding, the electric energy required during the heating process can be significantly lowered, the risk of fire is reduced, the heating temperature can be significantly increased, and the moisture that has penetrated into the raw material can remain without evaporating during heating. There is a city advantage. In addition, there is an advantage that sufficient heat molding can be performed even when the thickness of the raw material is thick.
참고로 기존의 스팀 또는 적외선 방식의 가열 공정과 본 발명에 따른 극초단파 방식의 가열 공정의 공정 출구 온도는 다음과 같이 차이가 있다.For reference, there is a difference between the process outlet temperature of the conventional steam or infrared heating process and the microwave heating process according to the present invention as follows.
(열에너지 공급 방식에 의한 후레이크 원료 공정 출구 온도)(outlet temperature of flake raw material process by heat energy supply method)
표 2 의 스팀 주입 방식은 흐름식과 뱃치식이 있으며, 성축용 일반 사료의 대량 제조에 사용되어 왔다.The steam injection method in Table 2 includes a flow type and a batch type, and has been used for mass production of general feed for growing livestock.
적외선 조사 방식은 국내에서도 활용하는 곳이 있는데, 유럽의 사례 등을 조사하면 출구 온도가 90도 내외에 불과하다.The infrared irradiation method is also used in Korea, but when examining cases in Europe, the exit temperature is only around 90 degrees.
본 발명에 따른 극초단파 방식은 본 발명자가 직접 구현하여 측정한 결과값으로서 110-130도의 높은 출구 온도 달성이 가능함을 확인하였다.It was confirmed that the microwave method according to the present invention can achieve a high outlet temperature of 110-130 degrees as a result value directly implemented and measured by the present inventors.
원료는 가급적 높은 온도에서 생산성 및 경제성에서 문제가 되지 않는 한 장시간 처리되는 것이 익힘에 유리한데, 이러한 관점에서 본 발명은 종래 공정에 비해 진보된 효과가 뚜렷하다.It is advantageous for raw materials to be processed for a long time at a high temperature as long as there is no problem in terms of productivity and economy.
롤링 공정은 롤러를 이용하여 원료를 납작하게 함으로써 원료의 비중이 가벼워지도록 하고, 부피가 늘어남과 아울러 섬유질이 증가되게 하여 소화기능을 증가시키는 단계이다. 롤링을 할 때 원료의 두께는 각 원료마다 바람직한 두께가 공지되어 있다.The rolling process is a step in which the specific gravity of the raw material is lightened by flattening the raw material using a roller, and the digestive function is increased by increasing the fiber as well as increasing the volume. When rolling, the thickness of the raw material is known to be suitable for each raw material.
한편 통상의 후레이크 제조시에는 롤링 후 별도의 건조기로 건조하는 건조 공정이 추가되기도 한다. 그러나 본 발명은 특정 조건의 극초단파를 이용하기 때문에 롤링 후 별도의 건조기로 건조를 하지 않더라도 적정한 수분을 유지하고 있을 수 있어, 건조 공정에 따른 비용 낭비 및 에너지 손실을 저감할 수 있다.On the other hand, when manufacturing normal flakes, a drying process of drying with a separate dryer after rolling is sometimes added. However, since the present invention uses microwave under specific conditions, appropriate moisture may be maintained without drying with a separate dryer after rolling, and thus waste of cost and energy loss due to the drying process may be reduced.
쿨링 및 포장 공정은 최종적으로 제품 출하를 준비하는 단계이다. 쿨링은 상온에서 진행할 수 있고, 공지의 방법에 따라 가능하다.The cooling and packaging process is the final step in preparing for product shipment. Cooling may be performed at room temperature and may be performed according to a known method.
본 발명을 이용할 수 있는 사료(원료)로는 제한이 없으며, 반추 동물 사료에 이용할 수 있는 쌀, 보리, 귀리, 옥수수, 수수 등의 곡류나 소맥, 루핀, 밀기울 류, 대두박, 대두피 등도 가능하다. 바람직하게는 보리, 귀리, 루핀, 대두 또는 옥수수 등의 송아지사료용 원료에 본 발명의 공정을 이용할 수 있다. 특히 본 발명은 높은 온도 처리 능력이 있어 대두나 루핀의 항영양인자를 제거하는데 효과적이다. 또 본 발명의 높은 온도 처리 능력은 옥수수, 쌀, 소맥 등의 원료를 익히는 데에도 효과적이다.The feed (raw material) that can be used in the present invention is not limited, and grains such as rice, barley, oats, corn, sorghum, wheat, lupine, bran, soybean meal, and soybean husk that can be used for ruminant feed are also possible. Preferably, the process of the present invention can be used for calf feed ingredients such as barley, oats, lupine, soybean or corn. In particular, the present invention is effective in removing anti-nutritional factors of soybean or lupine because of its high temperature treatment capability. In addition, the high temperature treatment capability of the present invention is also effective for cooking raw materials such as corn, rice, and wheat.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 본 발명의 범위가 실시예로 한정되는 것은 아님에 유의하여야 할 것이다.The present invention will be described in more detail through the following examples. However, it should be noted that the scope of the present invention is not limited to the examples.
[실험예 1] [Experimental Example 1]
본 발명에 따른 가열 가능 온도를 실험하였다.The heatable temperature according to the present invention was tested.
보리 중량의 20% 또는 30% 수침액을 투입한 후, 2시간 또는 4시간 동안 숙성(수분이 보리의 외피를 통과하여 보리 내부의 전분 층에 도달할 수 있도록 하는 것)하여 수침시킨 다음, 마그네트론이 배치된 폭 1m, 길이 9m의 컨베이어 벨트로 이송시켰다. After adding 20% or 30% of the barley weight soaking liquid, soaking the barley for 2 or 4 hours (allowing the moisture to pass through the outer skin of the barley to reach the starch layer inside the barley), then magnetron It was transported on a conveyor belt with a width of 1 m and a length of 9 m.
극초단파 가열 공정 출력은 10KW로 하였고(평방 센티미터 당 0.3~0.4W 내외), 극초단파 처리 시간은 5분 동안 진행하였다.The microwave heating process output was set to 10KW (around 0.3 to 0.4W per square centimeter), and the microwave treatment time was 5 minutes.
극초단파를 조사한 원료의 온도는 다음과 같았다.The temperature of the raw material irradiated with microwave was as follows.
표 3 및 4 에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 공정은 기존 공정 대비 더 높은 가열온도 달성이 가능했으며, 샘플의 온도를 참고하면 원료 출구 온도의 목표치인 110~130도 이상의 온도 달성이 가능함이 확인되었다. 특히 실험 결과에 따라서는 샘플 온도가 136도까지도 달성될 수 있었다. 이는 표 2 의 기존 공정 대비 약 2배 가깝게 향상된 온도 결과값이다.As shown in Tables 3 and 4, the process of the present invention was able to achieve a higher heating temperature than the existing process, and referring to the temperature of the sample, it was confirmed that it was possible to achieve a temperature of 110 to 130 degrees or more, the target temperature of the raw material outlet. . In particular, depending on the experimental results, sample temperatures up to 136 degrees could be achieved. This is a resultant temperature improved by about two times compared to the existing process in Table 2.
[실험예 2][Experimental Example 2]
보리를 이용하여 적외선 방식과 본 발명에 따른 극초단파 방식의 전기에너지 소요량 및 도달 온도를 비교하였다.The electric energy consumption and the reached temperature of the infrared method and the microwave method according to the present invention were compared using barley.
적외선 방식은 국내 유일의 C사의 적외선 공정 방식을 사용하여 실험하였다. 해당 적외선 방식에서의 수침은 연속식 수직 믹서 방식으로서, 믹서 전에 투입되는 곡류에 정해진 물이 첨가된 후, 1~2시간 동안 믹서에서 수침되는 방식을 사용한다. 연속식 개념이지만, 선입선출이 보장되지 않는 방식이며, 공정에 종속되어 있기 때문에 수침시간을 조절하는 데 제한이 있다. 열원은 할로겐 램프를 이용하였다. 구체적인 조건은 아래의 표 5 와 같다.The infrared method was tested using the infrared process method of C company, the only one in Korea. The immersion in the infrared method is a continuous vertical mixer method, in which water is added to the grains introduced before the mixer and then immersed in the mixer for 1 to 2 hours. Although it is a continuous concept, it is a method in which first-in-first-out is not guaranteed, and there is a limit to controlling the soaking time because it is dependent on the process. As a heat source, a halogen lamp was used. Specific conditions are shown in Table 5 below.
본 발명에 따른 극초단파 방식은 실험예 1 의 수침시간 2시간, 수침량 20% 조건의 공정으로 실시하였다. 참고로 표 6 은 최적의 조건을 나타낸 것은 아니고, 사료 공정의 하한 수준의 경제 속도에서 적외선 및 본 발명에 따른 극초단파 가열 방식의 가능한 가열 시간 및 물질 도달 온도를 비교한 결과이다.The microwave method according to the present invention was carried out in the process of Experimental Example 1 under the conditions of immersion time of 2 hours and water immersion amount of 20%. For reference, Table 6 does not show optimal conditions, but is a result of comparing the possible heating time and material reach temperature of the infrared and microwave heating methods according to the present invention at the lowest economic speed of the feed process.
적외선 방식의 경우, 흘러가는 베드에 곡물을 낱개 층으로 아주 얇게 깔고(적외선의 곡물 침투 깊이가 3~4mm에 불과하기 때문에 투입량이 제한되고, 생산성을 맞추기 위해 가열시간이 1분 미만으로 제한된다), 흘러가는 곡물 위에 할로겐 램프를 전원으로 하는 적외선을 조사하는 방식이다. 열원(할로겐 램프)으로부터의 복사 방식이기 때문에 놓은 열원(500~900도)이 필요하여 본 발명에 비해 화재의 위험이 높다.In the case of the infrared method, grains are laid very thinly in individual layers on the flowing bed (since the penetration depth of infrared rays is only 3 to 4 mm, the amount of input is limited, and the heating time is limited to less than 1 minute to match productivity) , It is a method of irradiating infrared rays using a halogen lamp as a power source on the flowing grain. Since it is a radiation method from a heat source (halogen lamp), a heat source (500 to 900 degrees) is required, and the risk of fire is higher than that of the present invention.
또한 표 5 및 6 에서 나타난 바와 같이, 기존 공정 중 하나인 적외선 방식은 본 발명의 공정 대비 더 많은 에너지로도 더 낮은 가열온도 달성 밖에 불과하다는 한계가 있다.In addition, as shown in Tables 5 and 6, the infrared method, one of the existing processes, has a limitation in achieving a lower heating temperature only with more energy compared to the process of the present invention.
[실험예 3][Experimental Example 3]
보리와 귀리에 대하여 수분 침투량(25%, 30%), 수분 침투후 숙성시간(수분이 곡물 내부로 침투해 들어갈 수 있도록 유지시키는 시간으로서 3시간, 18시간), 그리고 극초단파 출력 설정(5KW, 10KW) 등의 요소가 곡물의 온도 및 호화도에 미치는 영향을 실험하였다. For barley and oat, moisture penetration (25%, 30%), aging time after moisture penetration (3 hours, 18 hours as the time to keep moisture penetrated into the grain), and microwave power settings (5KW, 10KW ) and other factors on the temperature and gelatinization of grains were tested.
도 1 은 각 처리 요소들의 처리 경과 시간에 따른 곡물의 도달 온도 결과이다. 1 is a result of the ultimate temperature of grains according to the elapsed processing time of each processing element.
곡물의 종류(보리, 귀리)에 따라 시간대별 도달 온도곡선이 상이하였다. 보리의 극초단파 출력 차이에 따른 처리에서는 10KW 처리가 5KW에 비하여 100℃ 도달 시간이 90초 정도 빨랐다. 예상 공정 규격인 5분 경과 시간에서의 도달온도에서도 10KW 처리가 130℃ 정도로서 5KW의 100℃ 정도에 비하여 훨씬 높게 나타났다. Depending on the type of grain (barley, oat), the time-to-temperature curves were different. In the treatment according to the microwave output difference of barley, the 10KW treatment reached 100℃ faster by about 90 seconds than the 5KW treatment. Even at the reached temperature at the elapsed time of 5 minutes, which is the expected process specification, the 10KW treatment was about 130℃, which was much higher than the 5KW of 100℃.
수침량 처리(귀리)에 따른 도달 온도는 25~30% 수준으로 높게 처리될 경우에는 공정 적용 측면에서 실질적인 의미가 없는 것으로 나타났다. It was found that the temperature reached by the water immersion treatment (oats) has no practical significance in terms of process application when the treatment is as high as 25 to 30%.
수침 처리후 숙성시간(3시간, 18시간)에 경과에 따른 도달 온도 역시 공정 적용 측면에서 실질적인 의미가 없는 것으로 나타났으나, 아래 표 7 에서 보는 것처럼 1~3% 범위의 잔여 수분의 차이가 있는 것으로 나타났다. The temperature reached according to the elapsed aging time (3 hours, 18 hours) after the soaking treatment was also found to have no practical meaning in terms of process application, but as shown in Table 7 below, there is a difference in residual moisture in the range of 1 to 3%. appeared to be
이러한 차이는 이후 공정인 성형(롤링)공정에서 성형 품질에 중요한 요인이 될 것으로 판단된다. This difference is considered to be an important factor in molding quality in the subsequent molding (rolling) process.
(MW 시험 수분 분석 결과)(Results of MW test moisture analysis)
아래 표 8 은 위에서 실험한 시료들에 대하여 호화도를 단미사료협회 연구소에서 효소 처리법으로 분석한 결과로서, 시료들의 총전분 함량 중 호화된 전분의 비율을 분석한 것이다. Table 8 below shows the results of analyzing the gelatinization of the samples tested above by the enzyme treatment method at the Institute of Single Feed Association, and analyzing the percentage of gelatinized starch among the total starch content of the samples.
호화도에 대한 분석은 시료 준비, 시료량, 분석자, 시료실험 과정 중의 요인들 등의 변이 요인이 매우 크게 나타난다. 그에 따라 목표로 한 처리에 대한 경향만을 판단하는 것이 실질적이다. In the analysis of gelatinization, variable factors such as sample preparation, sample amount, analyzer, and factors during the sample experiment appear very large. Accordingly, it is practical to judge only trends for targeted treatment.
표 8 에서의 결과를 보면 각 처리에 따른 전분의 호화(익힘) 효과가 상당하게 나타났다. 이 극초단파 공정에서 높게 가열 처리된 시료는 이후 송정인 롤링 공정에서의 압착으로 전분의 호화도가 높을 것으로 판단된다.Looking at the results in Table 8, the gelatinization (cooking) effect of starch according to each treatment was significant. The samples subjected to high heat treatment in this microwave process are judged to have a high degree of starch gelatinization due to compression in the subsequent rolling process.
(MW 시험 수분 분석 결과, 호화된 전분 %)(MW test moisture analysis result, gelatinized starch %)
[실험예 4][Experimental Example 4]
실험예 2 에서 진행한 조건으로 극초단파 가열 처리에 따른 화재의 위험성을 확인하였다.Under the conditions conducted in Experimental Example 2, the risk of fire due to microwave heating treatment was confirmed.
실험 시료로서 발화의 위험성이 상대적으로 높은 분쇄 곡물(도 2 좌측부터, 굵은 옥수수 가루, 고운 옥수수 가루, 고운 쌀 가루)들을 10KW의 극초단파로 5분 동안 가열하였다. As experimental samples, pulverized grains having a relatively high risk of ignition (from the left of FIG. 2, coarse corn flour, fine corn flour, and fine rice flour) were heated for 5 minutes with a 10 KW microwave.
기존의 적외선 가열 방법은 높은 온도의 열원을 이용한 복사 방식으로서 화재의 위험이 상존하고 있는 반면에, 본 발명의 극초단파는 높은 온도의 열원이 필요치 않으므로 화재의 위험이 적외선 방식에 비하여 크게 낮다. While the existing infrared heating method is a radiation method using a high-temperature heat source and the risk of fire always exists, the microwave of the present invention does not require a high-temperature heat source, so the risk of fire is significantly lower than that of the infrared method.
도 2 에서 보면 극초단파 처리 후 시료들의 외관적인 매우 안정되어 있어서 화재의 위험이 감지되지 않았다.2, the appearance of the samples after the microwave treatment was very stable, so the risk of fire was not detected.
[실험예 5][Experimental Example 5]
실험예 2 에서 진행한 조건으로 극초단파 방식으로 가열할 때 처리되는 시료의 두께를 확인하였다. The thickness of the sample treated when heating in the microwave method under the conditions in Experimental Example 2 was confirmed.
적외선 방식의 경우 적외선의 시료 침투 능력이 3~4mm 정도에 불과하여 많은 양의 시료를 공정으로 투입할 수가 없다. 반면에 본 발명의 극초단파의 경우 침투 능력이 40mm 정도로서 상대적으로 많은 양의 시료를 공정으로 투입할 수 있어서 공정 능력과 융통성을 높일 수 있다. In the case of the infrared method, the sample penetration ability of infrared rays is only about 3 to 4 mm, so a large amount of samples cannot be input into the process. On the other hand, in the case of the microwave of the present invention, the penetration capacity is about 40 mm, and a relatively large amount of sample can be introduced into the process, thereby increasing process capacity and flexibility.
도 3 은 극초단파 가열 공정 내부에 처리되고 있는 중의 시료 사진이다. 3~4cm의 두께로 시료가 투입되어 있음을 볼 수 있다.3 is a photograph of a sample being processed inside the microwave heating process. It can be seen that the sample is injected with a thickness of 3 to 4 cm.
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KR100497774B1 (en) | 1996-12-11 | 2005-06-29 | 테트라 게엠베하 | Novel flake-shaped food for animals, in particular for aquatic animals |
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