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문제 정의
- 따라서 찹쌀풀과 고명이 첨가된 미건조된 재료의 튀김 특성을 분석하여 건조공정을 생략하고 풀칠·고명작업에서 튀김공정까지 포함한 김부각제조의 모든 제조공정의 기계화를 완성할 수 있는 시스템 설계에 필요한 기초자료를 제공하고자 하였다.
- 본 연구에서는 김부각 제조 공정의 기계화시스템 중 김부각의 건조공정과 튀김공정의 기계화 장치 개발을 위하여 김부각 제조용 풀칠·고명기에서 제조된 김부각의 물리적 건조 및 튀김특성을 구명하였다.
- 본 연구에서는 김부각 제조용 풀칠·고명기에서 제조된 김부각의 물리적 건조 및 튀김특성 구명에 관한 연구를 수행하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
제안 방법
- 건조특성을 구명하기 위한 측정항목은 건조도, 건조무게, 최종함수율, 변형도, 수축률 등이었으며 각 수준에서 6회 반복 실험을 수행하였다. 각 항목의 측정 방법은 건조도는 관능평가, 함수율은 습량기준함수율을 이용하여 측정하였고, 변형도는 김부각의 바깥쪽 모서리 4곳, 네 변의 중심 4곳, 총 8곳의 바닥으로부터의 높이를 측정하여 평균값으로 구하였다. 수축률은 대각선 두 곳의 길이를 측정하여 평균값을 구하고, 그 평균값을 재료김의 대각선 길이에 대한 비율로 나타내었다
- 건조기 70℃에서 2시간 건조된 김부각을 기름온도 170℃에서 15초, 20초간 김부각 한 장을 기름에 튀겨 관능검사를 수행하였다. 또한 일반적으로 소비자들은 김부각 한 장(215 mm × 195 mm)을 작게 썰어 튀기는 경우가 많기 때문에 김부각 한 장을 8개의 작은 조각(53 mm × 55 mm)으로 자른 상태에서 튀겨 튀김상태의 관능검사로 평가하였다.
- 하지만 본 연구에서는 가장 널리 사용되고 있는 격자형을 택하여 알루미늄 재질의 매쉬철망을 사용하였다. 건조발 구멍 크기에 따른 건조특성을 구명하기 위하여 건조온도 70℃에서 2시간 건조하여, 변형측정과 건조정도의 관능평가를 실시하였다.
- 건조발의 형태와 크기는 1.5 mm × 1.5 mm 격자형 건조발에서 건조하는 것이 가장 좋다고 판단되었으므로 이 건조발을 사용한 경우에 건조시간의 영향을 구명하기 위하여 건조온도 70℃에서 찹쌀풀칠된 김부각을 1시간, 2시간, 3시간씩 각각 건조하여 물리적 건조특성을 분석하였다.
- 건조특성을 구명하기 위한 측정항목은 건조도, 건조무게, 최종함수율, 변형도, 수축률 등이었으며 각 수준에서 6회 반복 실험을 수행하였다. 각 항목의 측정 방법은 건조도는 관능평가, 함수율은 습량기준함수율을 이용하여 측정하였고, 변형도는 김부각의 바깥쪽 모서리 4곳, 네 변의 중심 4곳, 총 8곳의 바닥으로부터의 높이를 측정하여 평균값으로 구하였다.
- 김부각 제조 시작기로 만들어 건조기 70℃에서 2시간 건조된 김부각을 옥수수기름으로 온도 170℃, 180℃, 190℃, 210℃에서 각각 15초간 튀겼으며, 그 결과를 Fig. 4에 나타내었다. Fig.
- 실험 결과 15 - 20분 동안 끓인 찹쌀풀에서 롤러를 이용한 경우에 가장 우수한 도포성능을 나타내었다. 따라서 본 연구에서는 Table 1과 같이 조성된 참쌀풀을 100℃에서 15분 동안 끓인 후 10℃로 식힌 찹쌀풀을 롤러를 이용하여 김에 도포하였다. 고명으로는 천립중이 2.
- 김부각의 경우에 건조시간을 단축하기 위하여 120℃에서 충분히 건조시켜 본 결과 변형이 심하고 급격한 수축으로 인하여 김부각의 일부에 찢긴 부분과 구멍이 발생하였다. 따라서 본 연구에서는 김부각의 상품성의 확보가 주요 개발 기준이었으므로 식품의 변형과 성분의 변화가 없고 식품건조 권장 최대온도인 70℃를 건조온도의 기준으로 설정하였다.
- 또한 일반적으로 소비자들은 김부각 한 장(215 mm × 195 mm)을 작게 썰어 튀기는 경우가 많기 때문에 김부각 한 장을 8개의 작은 조각(53 mm × 55 mm)으로 자른 상태에서 튀겨 튀김상태의 관능검사로 평가하였다.
- 본 연구에서는 격자형 건조발의 두 가지 구멍크기(15 mm × 15 mm, 1.5 mm × 1.5 mm)를 건조요인으로 설정하여 건조효과를 구명하였다
- 본 연구에서는 공시재료의 기초연구로서 김 덧붙임 간소화 실험, 찹쌀풀 조성실험, 도포방식 실험을 통해 김부각 제조의 기계화 조건을 구명하였다. 김 덧붙임 간소화 실험의 경우에는 일반적인 김부각 제조에서 사용하는 건조김 2장을 이용하여 1장에 1장을 덧붙이는 방법을 생략하여 제조공정의 단순화 가능성을 구명하였고, 그 결과 파래김과 돌김을 혼합한 한 장당 4 g의 김이 김부각 제조 기계화에 적합한 것으로 판단하여 주문제조하여 사용하였다.
- 튀김에 사용된 김부각은 찹쌀풀을 바른 뒤 건조기에서 70℃로 2시간 건조된 김부각이었으며, 튀김 기름 온도는 170℃, 180℃, 190℃, 210℃의 4가지 온도를 사용하였고, 튀김시간은 15초와 20초에서 실험하였다. 실제로 수작업으로 제작한 김부각에 대한 튀김 기초실험에서 온도는 170℃, 튀김시간은 15초가 적합한 튀김조건으로 확인한 바 있으나(Choi, 2012) 여기에서는 시작기로 제조된 김부각을 사용하여 튀김실험을 수행하였다.
- 이를 위해 건조과정을 생략하고 고명공정 후 바로 튀김공정이 연결되는 튀김김부각 제조시스템의 튀김공정 조건 구명 실험을 실시하였다. 실험요인으로는 기름의 온도와 튀김시간이었으며, 튀김성능은 관능평가와 수축율로 평가하였다.
- 따라서 찹쌀풀과 고명이 첨가된 미건조된 재료의 튀김 특성을 분석하여 건조공정을 생략하고 풀칠·고명작업에서 튀김공정까지 포함한 김부각제조의 모든 제조공정의 기계화를 완성할 수 있는 시스템 설계에 필요한 기초자료를 제공하고자 하였다. 이를 위해 건조과정을 생략하고 고명공정 후 바로 튀김공정이 연결되는 튀김김부각 제조시스템의 튀김공정 조건 구명 실험을 실시하였다. 실험요인으로는 기름의 온도와 튀김시간이었으며, 튀김성능은 관능평가와 수축율로 평가하였다.
- 김 덧붙임 간소화 실험의 경우에는 일반적인 김부각 제조에서 사용하는 건조김 2장을 이용하여 1장에 1장을 덧붙이는 방법을 생략하여 제조공정의 단순화 가능성을 구명하였고, 그 결과 파래김과 돌김을 혼합한 한 장당 4 g의 김이 김부각 제조 기계화에 적합한 것으로 판단하여 주문제조하여 사용하였다. 찹쌀풀 조성 실험에서는 맛, 색깔, 냄새, 형태 등의 관능평가를 통해 조성비를 결정하였다(Table 1). 또한 찹쌀풀의 도포방식에 따라 완성된 김부각의 형태가 변하게 된다.
- 튀김 김부각을 일관 기계화시스템으로 생산하기 위해서는 풀칠·고명 공정 후 건조과정을 거치지 않은 상태에서의 튀김특성을 구명할 필요가 있다. 찹쌀풀과 고명이 뿌려진 후 건조되지 않은 상태의 김부각을 바로 튀겼을 때 튀김유의 온도 영향을 알아보기 위하여 170℃, 190℃, 210℃ 온도에서 각각 5분간 튀긴 후 김부각의 튀김 결과를 분석하였다. 외형적으로 170℃와 190℃에서 5분간 튀긴 경우는 외형의 차이가 없었으나 210℃에서 튀긴 경우는 사각형의 모습을 유지하지 못하고 변형이 심하였다(Fig.
- 튀김에 사용된 김부각은 찹쌀풀을 바른 뒤 건조기에서 70℃로 2시간 건조된 김부각이었으며, 튀김 기름 온도는 170℃, 180℃, 190℃, 210℃의 4가지 온도를 사용하였고, 튀김시간은 15초와 20초에서 실험하였다. 실제로 수작업으로 제작한 김부각에 대한 튀김 기초실험에서 온도는 170℃, 튀김시간은 15초가 적합한 튀김조건으로 확인한 바 있으나(Choi, 2012) 여기에서는 시작기로 제조된 김부각을 사용하여 튀김실험을 수행하였다.
- 따라서 상품성에서 차이가 없으면 높은 튀김 온도에서 짧은 시간에 튀기는 것이 바람직하다. 튀김온도 실험 결과를 바탕으로 210℃에서 생산성에 영향을 미치는 튀김시간 영향을 분석하였다.
- 풀칠·고명기는 성능평가 결과 840 sheets/h의 제조 능률를 갖도록 설계되었다.
- 건조발의 구멍 형태는 격자형, 원형 등 다양한 제품이 생산되고 있고, 각 구멍 형태마다 적절한 구멍 크기를 선택하는 경우에는 효과적인 건조성능을 얻을 수 있다. 하지만 본 연구에서는 가장 널리 사용되고 있는 격자형을 택하여 알루미늄 재질의 매쉬철망을 사용하였다. 건조발 구멍 크기에 따른 건조특성을 구명하기 위하여 건조온도 70℃에서 2시간 건조하여, 변형측정과 건조정도의 관능평가를 실시하였다.
대상 데이터
- 김부각 튀김 특성 분석 실험에 사용된 김, 찹쌀풀 및 고명은 건조 특성 실험에서 사용한 것과 동일한 것을 사용하였다. 건조된 김부각의 튀김에 사용된 기름은 옥수수기름을 사용했으며, 기름의 온도 측정은 휴대용온도계(68 Infrared Thermometer, Fluke, USA)를 사용하였다.
- 격자형 건조발은 철사를 사각형으로 엮은 것으로 격자가 15 mm × 15 mm 인 것과 1.5 mm × 1.5 mm 인 두 가지 크기의 격자형 건조발을 제작하여 건조실험에 사용하였다.
- 따라서 본 연구에서는 Table 1과 같이 조성된 참쌀풀을 100℃에서 15분 동안 끓인 후 10℃로 식힌 찹쌀풀을 롤러를 이용하여 김에 도포하였다. 고명으로는 천립중이 2.2 g인 볶음참깨를 사용하였으며 김 한장 당 2.7 g을 산파하였다.
- 따라서, 격자형태의 1.5 mm × 1.5 mm 크기의 건조발이 가장 적합한 형태의 건조발로 선택하였다.
- 풀칠·고명기에서 제조되어 고함수율 상태인 김부각의 건조특성을 구명하기 위하여 산업용 식품건조기(DSD-060, Daesung-Enertec, Korea)를 사용하였다.
성능/효과
- 건조발 형태 실험에서 격자형 건조발에서 2시간을 건조시키면, 함수율이 4 - 5% 까지 충분히 건조되었다. 격자형 건조발은 철사를 사각형으로 엮은 것으로 격자가 15 mm × 15 mm 인 것과 1.
- 건조발의 형태에 있어서는 알루미늄 재질의 격자형 건조발을 사용하였으며, 격자 크기가 작을수록 김부각이 부착되는 면적이 커서 변형이 작게 일어나지만 건조효과와 건조 후 분리의 편이성 측면에서 격자형태의 1.5 mm × 1.5 mm 구멍 크기일 때 가장 건조성능이 좋은 것으로 나타났다.
- 2%로 나타났으나 건조가 완전히 이루어지지 않아 바삭거림이 부족하였으므로 건조가 더 필요하다고 판단되었다. 건조시간 2시간의 경우에는 건조도는 상, 함수율 3.7%, 변형도 12.1 mm, 수축율 19.8%로 나타났으며, 건조가 충분히 이루어지고 맛 테스트에서도 바삭거림이 충분하였다. 건조시간 3시간의 경우에는 건조도는 상, 함수율 3.
- 5 mm 구멍 크기일 때 가장 건조성능이 좋은 것으로 나타났다. 건조시간의 영향 분석에서는 건조도 상, 함수율 3.7%, 변형도 12.1 mm, 수축율 19.8%로 나타난 건조온도 70℃에서 건조시간 2시간의 경우가 우수한 것으로 나타났다. 건조된 김부각의 튀김조건에서는 변형과 관능평가의 식감 측면에서 옥수수기름으로 튀긴 경우에 170℃에서 15초간 튀김이 적합 튀김조건으로 판단하였다.
- 풀칠작업에 있어서는 김 한장 당 적정 찹쌀풀 양인 33 g의 도포가 이루어졌으며, 풀칠 균일도는 94% 이상으로 나타났다. 고명작업에 있어서는 최적 고명량이 장당 2.7 g으로 나타났고, 90% 이상의 고명살포 균일도를 나타내었다. 풀칠·고명기는 풀칠작업과 고명작업의 두 공정이하나의 동력원으로 구동되는 단일 기계로 설계되었으며, 김 공급부에는 맛김제조 기계화 시스템에서 사용되는 장비를 도입하였다(Fig.
- 210℃에서 3분 동안 조리한 것은 조리 직후에도 구부리면 바로 깨질 정도로 좋았고, 튀긴 후 상온에서 10분 건조과정을 거친 후에는 더욱 바삭거려 식감이 가장 우수하였다. 따라서 고명공정 후 건조과정을 생략하고 바로 튀김김부각을 제조하는 경우에는 210℃에서 2 - 3분 동안 튀기는 것이 가장 좋은 것으로 판단되었으나 Table 4에서 보는 바와 같이 미건조된 김부각을 튀겼을 때의 수축율은 평균 77% 정도로 나타났다. 따라서 제조자의 필요에 따라 생산된 김부각의 크기 감소를 감수하더라도 튀김김부각 제조를 원하는 경우에는 튀김김부각제조 일관기계화시스템 개발이 가능할 것으로 판단되었다.
- 5%로 나타나 건조시간 2시간과 3시간 때의 건조 특성에는 차이가 거의 없었다. 따라서 김부각의 건조조건으로 건조시간은 2시간이면 충분하다고 판단되었으며, 이 때 함수율은 4% 정도까지 이루어지는 것으로 나타났다(Fig. 3.
- 또한 찹쌀풀의 도포방식에 따라 완성된 김부각의 형태가 변하게 된다. 실험 결과 15 - 20분 동안 끓인 찹쌀풀에서 롤러를 이용한 경우에 가장 우수한 도포성능을 나타내었다. 따라서 본 연구에서는 Table 1과 같이 조성된 참쌀풀을 100℃에서 15분 동안 끓인 후 10℃로 식힌 찹쌀풀을 롤러를 이용하여 김에 도포하였다.
- 풀칠·고명기에서 제조되어 배출되는 고함수율의 김부각 건조장치 개발을 위한 건조 특성 실험 결과, 건조 온도로는 식품의 변형과 성분의 변화가 없고 일반적인 식품건조 권장 최대온도인 70℃를 기준 온도로 설정하였다.
- 풀칠·고명기는 성능평가 결과 840 sheets/h의 제조 능률를 갖도록 설계되었다. 풀칠작업에 있어서는 김 한장 당 적정 찹쌀풀 양인 33 g의 도포가 이루어졌으며, 풀칠 균일도는 94% 이상으로 나타났다. 고명작업에 있어서는 최적 고명량이 장당 2.
후속연구
- 따라서 고명공정 후 건조과정을 생략하고 바로 튀김김부각을 제조하는 경우에는 210℃에서 2 - 3분 동안 튀기는 것이 가장 좋은 것으로 판단되었으나 Table 4에서 보는 바와 같이 미건조된 김부각을 튀겼을 때의 수축율은 평균 77% 정도로 나타났다. 따라서 제조자의 필요에 따라 생산된 김부각의 크기 감소를 감수하더라도 튀김김부각 제조를 원하는 경우에는 튀김김부각제조 일관기계화시스템 개발이 가능할 것으로 판단되었다.
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