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문제 정의
- 관능검사를 하기 위한 패널 요원 선정은 홍삼분말에 대한 제품지식을 가지고 있는 한국인삼연초 연구원 연구원 중에서 훈련된 15명의 검사요원에게 홍삼분말 시료를 제공하여 느낄 수 있는 품질특성에 대해 연상되는 표현용어들을 서술하도록 하였다. 그 결과 중복되는 용어와 비슷한 표현을 정리하고 품질특성을 대표적으로 표현할 수 있는 용어인 향기(flavor), 색도(color), 촉감(toughtness), 부피(volume) 및 전체적인 선호도(palatability)로 선정하였다.
- 본 연구는 분말 제품의 품질에 큰 영향을 미치는 분쇄방법을 개선하여 고품질 홍삼 분말 제품을 얻고자 수행하였다. 분쇄장치는 기존의 충격식 hammer mill 과 신기술인 비충격식 CO2 cell cracker를 이용하였으며, 분쇄방법에 따른 분말제품의 색도, 밀도 및 관능적 특성 등을 조사하여 두 방법의 차이를 규명하여, CO2 cell cracker의 실용화 가능성에 관한 결과를 얻었기에 보고하는 바이다.
- 본 연구는 분말 제품의 품질에 큰 영향을 미치는 분쇄방법을 개선하여 고품질 홍삼 분말 제품을 얻고자 수행하였다. 분쇄장치는 기존의 충격식 hammer mill 과 신기술인 비충격식 CO2 cell cracker를 이용하였으며, 분쇄방법에 따른 분말제품의 색도, 밀도 및 관능적 특성 등을 조사하여 두 방법의 차이를 규명하여, CO2 cell cracker의 실용화 가능성에 관한 결과를 얻었기에 보고하는 바이다.
제안 방법
- 그 결과 중복되는 용어와 비슷한 표현을 정리하고 품질특성을 대표적으로 표현할 수 있는 용어인 향기(flavor), 색도(color), 촉감(toughtness), 부피(volume) 및 전체적인 선호도(palatability)로 선정하였다. 1차로 15명의 관능검사요원 에게 시료를 제시한 후 관능 특성 점수의 평균과 가까운 9명을 최종적으로 선정하여 9점 기호척도법으로 하였으며 평가표를 관능검사요원들에게 제시한 후 평가하도록 하였다.
- 홍삼분말 60 g을 정확히 칭량하여 한국인삼공사 홍삼분말의 포장용기인 60 g들이 병에 넣고 뚜껑을 닫은 후 관능검사를 할 때마다 열어서 검사 시료로 사용하였다. 관능검사는 각 검사요원을 블록으로 하여 각각 2개 시료를 2회 반복 평가하도록 하여 평균값으로 나타내었으며 시료의 제시 순서는 완전히 임의 배치하여 제시하였다.
- 관능검사를 하기 위한 패널 요원 선정은 홍삼분말에 대한 제품지식을 가지고 있는 한국인삼연초 연구원 연구원 중에서 훈련된 15명의 검사요원에게 홍삼분말 시료를 제공하여 느낄 수 있는 품질특성에 대해 연상되는 표현용어들을 서술하도록 하였다. 그 결과 중복되는 용어와 비슷한 표현을 정리하고 품질특성을 대표적으로 표현할 수 있는 용어인 향기(flavor), 색도(color), 촉감(toughtness), 부피(volume) 및 전체적인 선호도(palatability)로 선정하였다. 1차로 15명의 관능검사요원 에게 시료를 제시한 후 관능 특성 점수의 평균과 가까운 9명을 최종적으로 선정하여 9점 기호척도법으로 하였으며 평가표를 관능검사요원들에게 제시한 후 평가하도록 하였다.
- 쌓임 각과 미끄럼 각은 Pelegi12,15)방법에 준하여 실시하였다. 즉, 깔대기형 용기(직경 68 mm, 높이 50 mm)에 홍삼분말 50 g을 넣고 용기 밑 구멍(직경 12 mm)을 통하여 2 strokes/sec의 속도로 진동시켜 평면 위로 낙하시키면서 원추형으로 쌓이게 한 후 원주의 모선과 수평면과 이루는 각을 측정하였고, 미끄럼 각은 스테인레스강판 위에 시료를 올려놓고 이 판을 서서히 경사시켜 시료가 흘러내리기 시작하는 순간의 경사각으로 하였다.
- 홍삼분말 5 g에 증류수 100 ml를 가하여 851에서 0.5, 1, 3, 5시간 추출한 후 Whatman No. 42여과지로 여과하고 4ºC에서 8, 000 rpm으로 20분간 원심분리한 다음 spectro-photometer를 이용하여 420 nm에서 갈색도를 측정하였다.
대상 데이터
- Hammer mill과 cell cracker를 이용한 홍삼분말에 대하여 한국인삼연초연구원에서 선발한 직원 15명을 대상으로 두 시료의 관능검사를 실시하고 그 결과에 대하여 SAS를 이용한 분산분석 (analysis of variance: AN0VA)한 결과는 Table 5, Fig. 3과 같다.
- 본 실험에 사용한 홍삼은 한국인삼공사에서 1999년도에 수매한 6년근수삼을 한국인삼공사 홍삼제조 규정에 준하여 홍삼으로 제조하고 부위 차이에서 오는 시료 개체 간의 차이를 줄이기 위하여 크기와 굵기가 비슷한 것을 선별하여 홍삼분말 분쇄용 시료로 사용하였다.
- 1의 CO2 cell cracker(CC 300-60, Hydro, German; 이하 Cell cracker로 함)를 이용하여 Table 1과 같은 조건으로 건식(乾式) 분쇄한 후 시료로 사용하였다. 수분 함량 10.2%였으며, 조쇄는 hammer mill(l, 750 RPM, 25 mesh screen)을 이용하였으며, 120 mesh 통과분이 88% 이상으로 하였다.
- 홍삼 시료 250 kg을 조쇄(粗碎)한 후 Fig. 1의 CO2 cell cracker(CC 300-60, Hydro, German; 이하 Cell cracker로 함)를 이용하여 Table 1과 같은 조건으로 건식(乾式) 분쇄한 후 시료로 사용하였다. 수분 함량 10.
- 홍삼 시료 250 kg을 조쇄粗碎)한 후 Fig. 1과 같이 연속적으로 3단 배열된 hammer milKDae Ga Machine Co., Korea)을 이용하여 Table 1과 같은 조건으로 건식(乾式) 분쇄한 후 시료로 사용하였다. 수분 함량 10.
- 홍삼분말 60 g을 정확히 칭량하여 한국인삼공사 홍삼분말의 포장용기인 60 g들이 병에 넣고 뚜껑을 닫은 후 관능검사를 할 때마다 열어서 검사 시료로 사용하였다. 관능검사는 각 검사요원을 블록으로 하여 각각 2개 시료를 2회 반복 평가하도록 하여 평균값으로 나타내었으며 시료의 제시 순서는 완전히 임의 배치하여 제시하였다.
데이터처리
- 관능검사요원들의 관능검사 결과는 SAS program을 이용하여 통계처리를 실시하였다. 관능검사 결과의 유의성 검증은 분산분석(ANOVA)을 실시하였다.
- 관능검사요원들의 관능검사 결과는 SAS program을 이용하여 통계처리를 실시하였다. 관능검사 결과의 유의성 검증은 분산분석(ANOVA)을 실시하였다.
이론/모형
- 쌓임 각과 미끄럼 각은 Pelegi12,15)방법에 준하여 실시하였다. 즉, 깔대기형 용기(직경 68 mm, 높이 50 mm)에 홍삼분말 50 g을 넣고 용기 밑 구멍(직경 12 mm)을 통하여 2 strokes/sec의 속도로 진동시켜 평면 위로 낙하시키면서 원추형으로 쌓이게 한 후 원주의 모선과 수평면과 이루는 각을 측정하였고, 미끄럼 각은 스테인레스강판 위에 시료를 올려놓고 이 판을 서서히 경사시켜 시료가 흘러내리기 시작하는 순간의 경사각으로 하였다.
- 홍삼분말의 색도 측정은 ASTM 방법11)에 따라 Chroma meter(Minolta, CR-200, JapanX 사용하여 측정하였으며 표준광원으로는 D65으로 하였고, 측정된 값은 Hunter's color value로 나타내었으며 L값은 100(white)에서 0(black)까지, b는 +60(yellow)에서 -60(blue)까지, a는 +60(red)에서 -60 (green)까지, 전체 색차는 ΔE(overall difference)로 나타내었다.이때 사용된 표준값은 L은 97.
성능/효과
- 겉보기 밀도는 분말을 저장, 기계식 수송을 계획하는 경우 필수적으로 고려하여야 하는 인자로 겉보기 밀도를 결정하는 요인으로는 원료물질의 물리화학적 성질(성분 조성, 수분 함량 등), 개별입자의 크기, 모양과 개별 입자의 표면 특성 등이 있으며 특히 표면 특성은 분말의 표면 활성도에 영향을 미치는 중요한 인자라고 한다.13) 충격 겉보기 밀도의 경우 cell cracker 로 분쇄한 홍삼분말이 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말보다 높게 나타났는데 이는 상대적으로 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말이 유동성이 좋아 다짐이 용이하게 진행된 것으로 생각되며, 수분 함량, 입자 크기, 입자 분포 등의 영향은 미미했던 것으로 생각된다.
- 분쇄방법이 홍삼분말의 유동성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 쌓임각과 미끄럼 각을 측정한 결과는 Table 4와 같다. Hammer mill과 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말의 쌓임각은 각각 65.3°와 56.8°이며, 미끄럼 각은 52.2°와 36.3°로 같은 조건에서 쌓임각 보다 낮으며 모두 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말이 낮게 나타나 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말보다 유동성이 좋은 것으로 조사되었다. 이것은 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말이 평균 입도가 크고, 미세입자가 적어 부착성이 낮았기 때문으로 생각된다.
- 미끄럼 각은 쌓임 각 보다 낮았으며 이 두 가지 모두 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말보다 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말이 낮게 나타났다. 관능검사 결과 촉감에 있어서는 두 시료간에 유의차가 없는 것으로 나타났지만, 홍삼분말 제품의 품질 특성에 큰 영향을 미치는 색도는 cell cracker가 좋게 평가되었으며, 전체적인 선호도에 있어서도 좋게 나타났다.
- 36으로 높게 나타났다. 물 추출물의 색도는 시간이 경과함에 따라 두 가지 시료 모두 흡광도가 증가하였으며 전반적으로 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말이 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말보다 흡광도가 높게 나타났다.
- 밀도는 분말의 유동성 특성을 나타내는 이완겉보기 밀도, 충격겉보기밀도, 체적 감소율은 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말보다 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말이 모두 높게 나타났다. 미끄럼 각은 쌓임 각 보다 낮았으며 이 두 가지 모두 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말보다 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말이 낮게 나타났다.
- 분산분석 결과 촉감은 차이가 없었으며 향기, 색도 및 부피, 전체적인 선호도에 있어서는 유의적인 차이가 있었다. 향기는 분석 결과 두 시료 간에 유의차가 있는 것으로 나타났는데 이는 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말의 경우 분쇄 과정 중에 발생되는 마찰열에 의하여 향기성분의 손실이 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말보다 상대적으로 크기 때문인 것으로 추정되며, 색도에 있어서도 두 시료 간에 유의차가 있었다.
- 2과 같다. 시간이 경과함에 따라 두 가지 시료 모두 흡광도가 증가하였으며 전반적으로 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말이 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말보다 흡광도가 높게 나타났다. 이런 결과들은 서 등 i 보고한 Table 6의 결과와 같이 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말이 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말보다 상대적으로 표면적이 커 추출 효율이 증가되었기 때문으로 생각된다.
- 이상의 연구결과를 종합해 볼 때 홍삼분말의 품질 특성에 미치는 요소로서 분쇄방법이 중요한 인자로 작용하고 있음을 알 수 있었으며 홍삼분말의 제조에는 분쇄기 선정이 무엇보다 중요하며 특히 색깔 등 관능적 품질이 강조되는 홍삼분말 제품을 제조할 경우는 기존 충격식 분쇄보다 비충격식 분쇄시스템을 적용하는 것이 품질 향상 효과가 클 것으로 생각된다.
- 전체적으로 SAS의 의한 분산분석 결과 촉감 있어서는 두 시료 간에 유의차가 없는 것으로 나타났지만, 홍삼분말 제품의 품질 특성에 큰 영향을 미치는 색도 및 향기는 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말이 좋게 평가되었으며, 전체적인 선호도에 있어서도 좋게 나타나 cell cracker에 의한 분쇄가 좋은 분쇄방법이 될 수 있음을 시사해준다.
- 분산분석 결과 촉감은 차이가 없었으며 향기, 색도 및 부피, 전체적인 선호도에 있어서는 유의적인 차이가 있었다. 향기는 분석 결과 두 시료 간에 유의차가 있는 것으로 나타났는데 이는 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말의 경우 분쇄 과정 중에 발생되는 마찰열에 의하여 향기성분의 손실이 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말보다 상대적으로 크기 때문인 것으로 추정되며, 색도에 있어서도 두 시료 간에 유의차가 있었다. 이는 Table 2의 결과와 같이 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말이 lightness는 낮고 redness와 yellowness는 높아 홍삼 특유의 붉은빛을 띠게 하기 때문에 선호도면에서 좋게 평가되는 것으로 생각된다.
- 홍삼분쇄의 신가공 기술로 서 비충격(非衝擊) 분쇄 방식인 cell cracker의 공장 적용 가능성을 제시하고 홍삼분말의 품질고급화에 기초자료로 활용하고자 기존의 hammer mill(충격 분쇄방식)과 cell cracker에 의한 분쇄방식으로 홍삼분말을 제조한 후 색도, 밀도 및 관능적 특성을 비교조사한 결과를 요약하면 홍삼분말의 색도는 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말의 경우 색의 밝기를 나타내는 L값은 68.18로 hammer mill 로 분쇄한 홍삼분말 72.08보다 낮았으나 a(적색도) 와 b(황 색도) 값은 각각 4.21과 5.73, 26.56과 28.36으로 높게 나타났다. 물 추출물의 색도는 시간이 경과함에 따라 두 가지 시료 모두 흡광도가 증가하였으며 전반적으로 hammer mill로 분쇄한 홍삼분말이 cell cracker로 분쇄한 홍삼분말보다 흡광도가 높게 나타났다.
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