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문제 정의
- 이를 위해 건식 제조방식에서 백도에 따른 CBB 인덱스, 탁도, 건고물량을 측정하여 기본적인 클린라이스 품질 특성을 고찰하고자 한다. 또한, 건식, 반건식, 가수정미방식에 따라 곡온, 함수율, 싸라기 발생율, 완전미수율 등의 품질 특성을 비교 분석하여 적합한 제조방식을 제시하고자 한다.
- 클린라이스의 각 제조방식의 특징에 따라 품질 차이가 날 수 있으나 품질 특성에 대한 연구결과는 없으며, 제조방식에 따른 클린라이스 관련 품질 특성의 정확한 자료 및 비교 분석이 없이 클린라이스가 제조되고 있어 생산자와 소비자들이 제조방식에 따른 정확한 정보를 얻기가 어려운 상황이다. 이를 위해 본 연구에서는 현재 상용화되어 있는 클린라이스 제조기술 중 건식, 반건식, 가수정미방식에 대해 품질 특성을 제시 및 비교하고자 한다. 이를 위해 건식 제조방식에서 백도에 따른 CBB 인덱스, 탁도, 건고물량을 측정하여 기본적인 클린라이스 품질 특성을 고찰하고자 한다.
제안 방법
- 건식 방식의 클린라이스 제조시스템에서 도정도에 따른 과피, 호분층, 배유층 등의 상태를 확인하기 위해 백도가 23.2에서 48.5까지 되도록 시험용 마찰식정미기(VP-31T, Yamamoto, Higashine-shi, Japan)를 사용하여 건식 시료를 제조하였다. 또한 각 제조시스템을 비교하기 위해 백미의 백도가 39, 40, 41, 42 수준이 되도록, 건식과 반건식 시료를 제조하였으며, 가수정미방식의 시료는 건식에서 제조된 백도 39, 40, 41, 42의 4가지 시료를 원료로 사용하여 가수정미 방식 시료를 제조하였고, 그에 따라 총 제조된 시료는 12가지였다.
- 클린라이스의 제조방식에 따른 품질 특성을 제시 및 비교하기 위하여 건식, 반건식, 가수정미방식으로 각각 제조하여 품질 특성에 대해 연구하였다. 건식 제조방식에서 도정도를 변화시키며 백도에 따른 CBB index, 탁도, 건고물량의 변화를 고찰하였다. 건식 방식에서 백도가 증가할수록 호분층이 완전히 제거되어 CBB index와 탁도는 감소하였고 우수한 클린라이스 품질을 나타내었으나, 높은 백도는 과도한 중량 감소로 수율이 낮아지게 되므로 백도 42 이하로 도정할 필요가 있다.
- 건식 방식에서 백도가 증가할수록 호분층이 완전히 제거되어 CBB index와 탁도는 감소하였고 우수한 클린라이스 품질을 나타내었으나, 높은 백도는 과도한 중량 감소로 수율이 낮아지게 되므로 백도 42 이하로 도정할 필요가 있다. 건식, 반건식, 가수정미방식의 품질을 비교하기 위해 건식, 반건식에서는 백도 39, 40, 41, 42 수준으로 가공하였고, 가수정미방식은 건식에서 제조된 시료를 사용하여 수세 및 건조하였으며, 백도에 따른 품질 특성을 측정하였다. 도정이 진행될수록 곡물온도가 상승하고, 강도가 저하하여 싸라기 발생량이 증가하는데, 도정, 수세와 건조의 여러 과정을 거치는 가수정미방식이 싸라기 발생량이 가장 높게 나타났으며, 반건식이 가장 낮게 나타났다.
- 과피는 진한 녹색, 호분층은 진한 청색, 그리고 전분층은 노란색의 가상의 색으로 구분하여 면적을 산출하고 과피와 호분층의 면적비율을 구하여 식 아래와 같이 CBB index를 계산하였다. 계산된 CBB index를 기준으로 최대값과 최소값의 차이를 도정편차 즉, 잔류 미강의 차이로 하였다.
- , Daejeon)를 이용하였고, 백미 정상립 50립의 평균치를 사용하였다. 과피는 진한 녹색, 호분층은 진한 청색, 그리고 전분층은 노란색의 가상의 색으로 구분하여 면적을 산출하고 과피와 호분층의 면적비율을 구하여 식 아래와 같이 CBB index를 계산하였다. 계산된 CBB index를 기준으로 최대값과 최소값의 차이를 도정편차 즉, 잔류 미강의 차이로 하였다.
- 곡물온도는 곡온계(Testo 75-R, Testo, Sparta Township, NJ, USA)를 사용하였다. 도정도는 정립 1,000립의 중량인 천립중을 이용하여 측정(8)하였으며, 싸라기함량은 정립 낟알의 평균길이의 3/4미만인 낟알을 수작업으로 측정하였다. 완전미수율(Head rice ratio)는 식은 아래와 같이 계산하였으며, 투입된 현미 무게 대비 백미 중 완전미 무게를 나타낸다.
- 5까지 되도록 시험용 마찰식정미기(VP-31T, Yamamoto, Higashine-shi, Japan)를 사용하여 건식 시료를 제조하였다. 또한 각 제조시스템을 비교하기 위해 백미의 백도가 39, 40, 41, 42 수준이 되도록, 건식과 반건식 시료를 제조하였으며, 가수정미방식의 시료는 건식에서 제조된 백도 39, 40, 41, 42의 4가지 시료를 원료로 사용하여 가수정미 방식 시료를 제조하였고, 그에 따라 총 제조된 시료는 12가지였다. 시료제조 중 외기의 평균 온도 및 습도는 각각 7.
- 이를 위해 본 연구에서는 현재 상용화되어 있는 클린라이스 제조기술 중 건식, 반건식, 가수정미방식에 대해 품질 특성을 제시 및 비교하고자 한다. 이를 위해 건식 제조방식에서 백도에 따른 CBB 인덱스, 탁도, 건고물량을 측정하여 기본적인 클린라이스 품질 특성을 고찰하고자 한다. 또한, 건식, 반건식, 가수정미방식에 따라 곡온, 함수율, 싸라기 발생율, 완전미수율 등의 품질 특성을 비교 분석하여 적합한 제조방식을 제시하고자 한다.
- 제조된 시료는 5°C를 유지하는 저온저장고에 보관하면서 실험 12시간 전에 실온에 방치한 후 품질측정에 공시하였다.
- 제조조건 별로 클린라이스의 특성을 비교하기 위해 건식, 반건식, 가수정미방식에서 백도 39, 40, 41, 42로 제조하였다. Fig.
- 클린라이스의 제조방식에 따른 품질 특성을 제시 및 비교하기 위하여 건식, 반건식, 가수정미방식으로 각각 제조하여 품질 특성에 대해 연구하였다. 건식 제조방식에서 도정도를 변화시키며 백도에 따른 CBB index, 탁도, 건고물량의 변화를 고찰하였다.
- 표면 SEM(Scanning Electron Microscope) 특성을 확인하기 위해 sputter coater(Spi supplies, West chester, PA, USA)를 이용하여 10~30 nm의 두께로 gold-palladium으로 도금 한 후, 도금된 시료를 주사전자현미경(Scanning electron micrographs, SEM, S2380N, Hitachi, Tokyo, Japan)을 이용하여 가속전압 20 kV에서 1,000배율로 촬영하였다.
- 한편, 가수정미방식에서는 처리능력 1.2 ton/hr의 시스템(SJR, Satake Co., Hiroshima, Japan)을 이용하여 건식에서 제조된 시료를 3번 가수(4.7, 0.97, 1.23 L/min)하여 총 6.94 L/min를 가수하여 제조하였으며, 작동전류는 20-115-25-56A수준이었다.
대상 데이터
- 실험에 사용한 건식 정미시스템(Kapika, Yamamoto, Higashine-shi, Japan)은 2마찰 1건식연미 방식으로 2 ton/hr의 처리능력을 가진 one pass형 정미시스템이었으며, 작동 전류가 각각 21-115-25A수준이었다. 반건식 정미시스템(NCP, Satake Co.
데이터처리
- 백도는 백도계(CR 300-3, Kett, Tokyo, Japan)를 이용하여 동일시료를 5회 반복 측정하였고, 최대값과 최소값을 제외한 3회 측정치의 평균값을 사용하였다. 곡물온도는 곡온계(Testo 75-R, Testo, Sparta Township, NJ, USA)를 사용하였다.
이론/모형
- CBB(Colored bran balance) index는 Yoon 등(14)이 사용한 개념을 적용하여 설계·제작한 측정장치(SE-01, Sensor Eye Co., Daejeon)를 이용하였고, 백미 정상립 50립의 평균치를 사용하였다.
- 탁도 측정을 위한 현탁액 제조는 일본정미공업회 기준을 참고하여 실시하였다. 시료 5 g을 1,000 mL 삼각플라스크
성능/효과
- 도정이 진행될수록 곡물온도가 상승하고, 강도가 저하하여 싸라기 발생량이 증가하는데, 도정, 수세와 건조의 여러 과정을 거치는 가수정미방식이 싸라기 발생량이 가장 높게 나타났으며, 반건식이 가장 낮게 나타났다. 국내 탁도 품질기준안 16.0 NTU를 클린라이스의 기준으로 하였으며, 건식과 반건식에서는 백도 42에서 만족 하였으며, 가수정미방식에서는 39~42 범위의 모든 백도에서 만족하였다. 백도 16.
- 0% 높게 나타났다. 그러나 가수정미방식은 저장성이 떨어지기 때문에 높은 저장성이 요구될 경우 반건식 방식이 유리하며, 백도 39~42에서 건식보다 평균 2.2% 높은 완전미수율을 나타냈다.
- 3c에서 싸라기는 도정이 진행됨에 따라 곡물온도가 상승하고, 내부와 표면의 수분차이로 강도가 저하하여 발생량이 증가한다(18). 도정 후 수세와 건조 과정을 거치는 가수정미방식이 싸라기 발생량이 가장 높게 나타났으며, 고습도 상태에서 도정하기 때문에 내부와 표면의 수분차이가 적은 반건식의 싸라기 발생량이 가장 낮게 나타났다.
- 건식, 반건식, 가수정미방식의 품질을 비교하기 위해 건식, 반건식에서는 백도 39, 40, 41, 42 수준으로 가공하였고, 가수정미방식은 건식에서 제조된 시료를 사용하여 수세 및 건조하였으며, 백도에 따른 품질 특성을 측정하였다. 도정이 진행될수록 곡물온도가 상승하고, 강도가 저하하여 싸라기 발생량이 증가하는데, 도정, 수세와 건조의 여러 과정을 거치는 가수정미방식이 싸라기 발생량이 가장 높게 나타났으며, 반건식이 가장 낮게 나타났다. 국내 탁도 품질기준안 16.
- 01 수준에서 백도 38 수준과 백도 40 수준의 식미품질이 유의적인 차이를 나타내지 않았다고 하였으며, Kim 등(12)은 가수정미방식은 함수율이 높게 나타나 지방산가가 증가하여 저장성이 떨어진다고 하였기 때문에, 식미품질이 큰 차이가 없어도 되며 빠른 소비가 가능한 경우에 대해서는 가수정미방식으로 도정하는 것이 높은 수율을 얻을 수 있다. 또한, 높은 저장성이 요구될 경우, 반건식 방식이 건식에 비해 평균 2.2%의 높은 완전미수율을 나타내었기 때문에 반건식 방식이 유리한 것으로 나타났다.
- 0 NTU를 클린라이스의 기준으로 하였으며, 건식과 반건식에서는 백도 42에서 만족 하였으며, 가수정미방식에서는 39~42 범위의 모든 백도에서 만족하였다. 백도 16.0 NTU를 만족하는 각 제조방식의 백도에서 완전미수율을 비교하였을 때, 백도 40의 가수정 미방식에서 완전미수율은 백도 42의 건식 방식보다 1.4% 높게 나타났으며, 백도 39의 가수정미방식에서 완전미수율은 백도 42의 건식 방식보다 3.0% 높게 나타났다. 그러나 가수정미방식은 저장성이 떨어지기 때문에 높은 저장성이 요구될 경우 반건식 방식이 유리하며, 백도 39~42에서 건식보다 평균 2.
- 면서 탁도가 감소하였다. 백도 40.6~42.4, 탁도 21.7~15.3 NTU 사이에서 호분층이 충분하게 제거되었으며, 완전히 제거되어 배유만 남을 경우 전분입자 사이에 작은 공간에 극히 소량의 잔류 미강만이 남아 탁도가 감소하였다. 실험 범위 중 가장 높은 백도 48.
- 6(a)에서 완전미수율은 백도가 증가함에 따라 싸라기 발생율과 도정도가 증가하여 감소하였다. 싸라기 발생율이 반건식에서 제일 낮았기 때문에 반건식의 완전미수율이 제일 높게 나타났으며 건식에 비해 평균 2.2% 높았고, 가수정미방식의 완전미수율이 제일 낮게 나타났으며 건식에 비해 평균 3.9% 낮았다. 그러나 가수정미방식의 경우 낮은 백도에서도 기준 탁도 16.
- Kim 등(17)은 도정시 함수율이 낮으면 정백압력이 증가하고 도정시간이 길어지고, 함수율이 높으면 표면조직이 연화되어 정백압력이 감소하여 도정시간이 감소한다고 하였다. 정백압력과 도정시간의 증가는 마찰열을 많이 발생시켜 곡물온도를 상승시키기 때문에, 반건식에서는 함수율이 건식보다 더 높아 도정시간이 감소하여 곡물온도가 낮게 나타났으며, 가수정미방식은 수세를 거침에 따라 수세 후 건조과정에도 불구하고 곡물온도가 가장 낮게 나타났다. 또한, Fig.
- 3b에서 함수율은 백도가 높아질 수록 감소하였으며, 이는 도정 시 곡물온도 상승에 따라 표면의 수분이 증발하였기 때문이다. 제조방식에 따라서는 사용된 물의 양이 많은 순서대로 가수정미방식 평균 15.5%, 반건식 평균 15.2%, 건식 평균 15.1%의 순서로 함수율이 높게 나타났다. Fig.
- 5b에서 건고물량 또한 백도가 증가함에 따라 감소하였으며, 가수정미방식에서 가장 낮게 나타났다. 클린라이스 국내 탁도 품질기준안 16.0 NTU에 대해, 건식과 반건식에서는 백도 42에서 만족하였으며, 가수정미방식은 모든 백도에서 만족하였다. 가수정미방식은 낮은 백도에서도 탁도 기준안을 만족하였기 때문에, 높은 백도로 도정할 필요가 없는 것으로 나타났다.
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