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문제 정의
- Pin mill은 제분 시 다양한 mesh size 의 screen 사용과 회전속도 조절로 미세한 쌀가루의 입도분 포를 얻을 수 있는 장점을 가지나 전분손상이 높다는 단점을 가지기도 한다(21). 따라서 미세한 입도분포와 전분손상의 최소화를 기할 수 있는 쌀가루의 제분조건을 제시하고자 본연구에서는 roller mill과 pin mill의 사용이 습식제분 쌀가루의 이화학적 특성에 미치는 효과를 알아보고자 하였다.
제안 방법
- 국내 소규모 쌀 가공 산업현장에서 적용될 수 있는 쌀가루의 습식제분방법을 모색하고자 수침시간(3, 6, 9 및 12 hr)을달리한 세 가지 제분방법에 의해 제조된 쌀가루의 이화학적 특성을 비교분석하였다. 사용된 제분방법은 roller mill, pin mill 그리고 roller & pin mills 등 세 가지이다.
- 쌀가루의 용해도와 팽윤력은 Schoch의 방법(26)을 변형하여 측정하였다. 멥쌀가루 0.5 g(건량기준)과 증류수 40 mL를 혼합한 다음 55, 65, 75, 85 및 95℃로온도를 유지하면서 30분 동안 교반하였다. 이를 즉시 냉각시키고 5800 g에서 30분 동안 원심분리 한 다음 침전된 멥쌀가 루의 무게를 측정하고 상등액의 총당을 페놀-황산법(27)으로 측정하였고, 팽윤력은 원심분리 후 침전된 멥쌀가루의 무게를 측정하여 다음 식을 이용하여 용해도와 팽윤력을 계산하였다.
- 쌀가루 입자의 형태관찰을 위하여 시료를 액체질소에 냉각시킨 후 알루미늄 표본 지지대 위에 얹고, JEOL 이온 도금기 (JFC-1100, Hitachi, Tokyo, Japan)를 이용하여 약 150초 정도 금도금한 후 주사전자 현미경(Scanning electron microscopy, S-3500N, Hitachi)을 이용하여 가속전압 15 kV에서 3000배의 배율로 입자 형태를 관찰하였다.
- 쌀가루의 색도 측정은 색도계(CM-3400d, Minolta, Tokyo, Japan)를 이용하여 L* (명도), a* (적색도), b* (황색도)값으로 표현하였으며 각 시료 당 5회 반복 측정하여 평균값으로 나타내었다. 이 때 사용된 표준색판으로 백색판(L=96.
- 쌀가루의 용해도와 팽윤력은 Schoch의 방법(26)을 변형하여 측정하였다. 멥쌀가루 0.
- , Wonju, Korea)로 원심탈수한 후 제분기에 적용하였다. 이때 사용한 제분기는 roller mill(Sam Jin Machine Co., Daegu, Korea), pin mill(SC-1B, Gyoung Chang Machine Co., Gwangju, Korea)의 단독 사용 및 roller mill과 pin mill의혼용 등 3가지 제분방법으로 roller mill은 roll(smooth roll)의 간격을 1.5 mm에서 두 차례 제분 후 다시 1 mm로 조정하여 가루화 하였다. Pin mill은 쌀을 투입구에 넣고 고속으로 회전하는 스크루(3000 rpm)에 의해 파쇄 시켜 pin mill내 장착되어 있는 60 mesh screen을 통과한 쌀가루를 시료로 사용하였다.
- 0% KI) 2 mL를 넣어 발색시키고 100 mL로정용하여 20분 후 620 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 아밀로오스 함량은 기준 시료인 potato amylose의 표준곡선으로 측정하였다.
- 쌀가루의 제조는 습식제분방법을 사용하였다. 즉 원료 쌀 3 kg에 1.5배의 물을 가하여 3, 6, 9 및 12시간 동안 30 ℃에서 수침한 후 3회 수세하여 탈수기(WS-4201T, Hanil Co., Wonju, Korea)로 원심탈수한 후 제분기에 적용하였다. 이때 사용한 제분기는 roller mill(Sam Jin Machine Co.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 쌀은 국내에 시판되고 있는 2003년에 수확한 추청 멥쌀(함안농업협동조합) 일반미(아밀로오스 18.23%, 수분 12.14%, 단백질 8.94%, 지방 0.45%, 회분 0.53%)로 대형 유통마트를 통하여 구입 사용하였다.
- 사용된 제분방법은 roller mill, pin mill 그리고 roller & pin mills 등 세 가지이다.
- (황색도)값으로 표현하였으며 각 시료 당 5회 반복 측정하여 평균값으로 나타내었다. 이 때 사용된 표준색판으로 백색판(L=96.88, a=-0.16, b=-0.29)을 사용하였다.
이론/모형
- 1 N thiosulfate 용액으로 적정하 였다. 0.1 N thiosulfate의 적정량을 AACC method 22-18 (24)에 따라 다음 식으로 계산하였다.
- 쌀가루의 단백질 함량은 근적외선 분광광도계(Near Infrared Spectrophotometer, NIR 6500, Foss, Denmark)를 이용하여 측정하였으며, 수분, 지방및 회분은 AOAC 방법(22)에 준하여, 수분은 105°C 상압가 열건조법으로, 지방은 semi-soxhlet법, 회분은 건식 회화법을 이용하여 분석하였다.
- 쌀가루의 물결합력은 Medcalf와 Gilles 방법(25)을 이용하여 멥쌀가루 1 g(건량기준)과 증류수 40 mL를 혼합하여 1시간 동안 교반하고, 30분 동안 2,300 × g로 원심 분리 하여 상등액을 제거한 다음 침전된 멥쌀가루의 무게를 측정하였으며, 이에 처음 쌀가루 무게를 뺀 후 다시 처음 쌀가루 무게로 나누어 100을 곱해 물결합력을 계산하였다.
- 쌀가루의 제조는 습식제분방법을 사용하였다. 즉 원료 쌀 3 kg에 1.
- 아밀로오스 함량은 Juliano의 방법(24)으로 정량하였다. 즉 쌀가루 100 mg을 95% ethanol 1 mL와 1 N NaOH 9 mL에 완전히 분산시키고 10분간 항온수조에서 가열하여 식힌 후 100 mL로 희석시켰다.
- 5 g(건량기준)과 증류수 40 mL를 혼합한 다음 55, 65, 75, 85 및 95℃로온도를 유지하면서 30분 동안 교반하였다. 이를 즉시 냉각시키고 5800 g에서 30분 동안 원심분리 한 다음 침전된 멥쌀가 루의 무게를 측정하고 상등액의 총당을 페놀-황산법(27)으로 측정하였고, 팽윤력은 원심분리 후 침전된 멥쌀가루의 무게를 측정하여 다음 식을 이용하여 용해도와 팽윤력을 계산하였다.
- 전분손상도의 측정은 AACC method 76-30(24)에 준하였다. 즉, α-amylase(39.
성능/효과
- 9시간 이상 수침한 pin mill과 roller & pin mills 쌀가루에서는 온도가 상승할수록 용해도가 빠르게 지속적으로 증가하였다(Fig. 2).
- Pin mill과 roller & pin mills는 수침 6시간 이후 쌀가루 표면에서 전분입자의 형태대로 파여져 나간 자국을 관찰할 수 있으며, 수침시간이 증가함에 따라 쌀 전분 특유의 다각형 입자형태를 유지하며 쌀가루 표면에서 떨어져 나와 있는 것을 관찰할 수 있었다.
- Table 2는 쌀가루의 색도를 측정한 결과로 L값은 pin mill의 쌀가루가 다른 제분기를 사용한 쌀가루보다 높아 밝았으며, 사용한 제분기 모두에서 수침시간 증가에 따라 L값이증가하였고 a값과 b값은 감소하여 미세입도 분포율이 높은 쌀가루일수록 백색도가 높음을 알 수 있다. 이는 미세입도분포율이 높은 제분기에 의한 쌀가루의 백색도가 높다는 Park 등(33)과 습식제분에서 pin mill과 colloid mill에 의한 쌀가 루는 입도가 미세해질수록 L값 증가를 보인 Kum 등(18)의 결과와 일치한다.
- 겉보기 아밀로오스 함량은 수침시간이 경과할수록 증가 하였으며 전 수침과정에서 pin mill과 roller & pin mills에의한 쌀가루가 roller mill 쌀가루보다 유의적으로 높았다 (Table 3).
- 그러나 12시간의 장시간 수침 후에는 roller mill과 pin mill 간에 유의적인 차이를 보이지 않았으며 roller & pin mills가 가장 높은 전분손상을 보였다.
- 따라서 본 실험결과 비교적 입도 크기가 작은 pin mill과 roll & pin mills에서 물결합력이 증가하였으며, 그중 높은 전분손상을 나타낸 roll & pin mills가 비교적 높게나타났다.
- 2, 3에각각 나타내었다. 모든 쌀가루 시료에서 수침시간이 증가할 수록 용해도와 팽윤력은 증가하였다. 용해도와 팽윤력의 변화는 제분기에 따라 상이한 패턴을 보이고 있으며, 이는 쌀가루 입도분포의 차이 때문인 것으로 생각된다.
- 사용된 제분방법은 roller mill, pin mill 그리고 roller & pin mills 등 세 가지이다. 모든 제분기에서 수침시간이 증가할수록 미세입도 분포율이 상승하였다. 쌀가루의 미세 정도는 roller mill의 쌀가루가 가장 거칠었고 roller & pin mills는 중간정도, pin mill의 쌀가루가 가장 미세하였다.
- 물 결합 능력은 쌀가루가 미세하여질수록 높게 나타났고, 손상전분이 많은 roller & pin mills에서 가장 높게 나타났다.
- 물결합력은 전분입자의 표면에 흡착되거나 내부로 침투되는 물의 양을 측정한 것으로 사용한 제분기 모두에서 수침시간이 증가할수록 증가하였으며(Table 3), 수침 초기인 3시간과 6시간 사이에 급격히 증가하나 그 이후 완만한 증가로 수침 12시간에는 roll mill이 182%, pin mill이 189%, roll & pin mills가 202% 순으로 증가하였다.
- 손상전분은 실험에 사용한 모든 제분기에서 수침시간이 증가할수록 유의적으로 감소하였으며(Table 3), 수침 3시간후 전분손상은 roller & pin mills> pin mill> roller mill 순으로 낮아졌다.
- 실험에 사용한 제분기(roller mill, pin mill 및 roller & pin mills) 모두 수침시간이 증가할수록 입도는 감소하여 미세입도 분포율이 증가하였다.
- 쌀가루의 미세 정도는 roller mill의 쌀가루가 가장 거칠었고 roller & pin mills는 중간정도, pin mill의 쌀가루가 가장 미세하였다.
- 아밀로오스 함량은 수침시 간이 증가할수록 증가하였고, 미세입도 분포율이 높은 pin mill과 roller & pin mills에서 높았다.
- 물 결합 능력은 쌀가루가 미세하여질수록 높게 나타났고, 손상전분이 많은 roller & pin mills에서 가장 높게 나타났다. 용해도와 팽윤력은 수침시간 증가에 따라 사용한 제분기 모두에서 지속적으로 상승하였으며, 특히 pin mill에서 용해도와 팽윤력 모두 비교적높은 값을 나타내었다. 또한 미세구조 관찰시 수침시간 증가에 따라 pin mill 사용 시 미세한 쌀가루의 분포를 나타내었다.
- 조단백질은 수침시간이 증가 함에 따라 제분기 모두에서 유의적으로 감소하였고(p<0.05), 동일 수침시간 처리 쌀가루 간에는 pin mill의 쌀가루가 낮았으며, 수침 9, 12시간에서 각각 7.66%와 7.58%로 가장 낮게나타났다.
- 최종 온도 95℃ 용해도와 팽윤력은 pin mill 사용 시 용해도와 팽윤력이 가장 높고 다음으로 roller & pin mills, roller mill 순으로 나타났다.
- 2). 팽윤력의 변화는 모든 제분기에서 75℃ 이후 수침시간 간에 팽윤력 차이가나타나기 시작하였으며, 초기온도 범위인 55～65℃보다는 완만한 증가를 보였다. Roller mill은 다른 제분기 사용에 비해 전체적으로 팽윤력이 낮았다(Fig.
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