초록 ▼

연구개발목적
기존의 증자, 건조 등의 홍삼가공공정을 압출성형공정을 이용하여 효율적으로 수삼을 홍삼화하기 위한 공정의 개발을 위하여 압출성형공정변수에 따른 제품성분, 색상과 관능검사를 실시하여 시제품의 홍삼화를 평가하였다.
○ 압출성형을 위한 수삼의 건조조건에 따른 수삼의 성분변화와 압출성형 원료의 적합성
○ 압출성형공정변수에 따른 진세노사이드 함량, 조사포닌, 색상의 변화 및 진세노사이드, 환원당, 산성다당체, 색도, 말톨의 생성량에 영향을 미치는 압출성형 공정변수의 최적화
○ 최적화한 수삼의 건조온도 및 중요

연구개발목적
기존의 증자, 건조 등의 홍삼가공공정을 압출성형공정을 이용하여 효율적으로 수삼을 홍삼화하기 위한 공정의 개발을 위하여 압출성형공정변수에 따른 제품성분, 색상과 관능검사를 실시하여 시제품의 홍삼화를 평가하였다.
○ 압출성형을 위한 수삼의 건조조건에 따른 수삼의 성분변화와 압출성형 원료의 적합성
○ 압출성형공정변수에 따른 진세노사이드 함량, 조사포닌, 색상의 변화 및 진세노사이드, 환원당, 산성다당체, 색도, 말톨의 생성량에 영향을 미치는 압출성형 공정변수의 최적화
○ 최적화한 수삼의 건조온도 및 중요한 압출성형 공정변수의 홍삼화 확인
○ 개발된 공정에 의해 생산된 압출성형 홍삼시제품의 관능검사, 품질안정성, 항산화활성, 품질안정성 평가
○ 대량생산화에 필요한 핵심 장비인 쌍축압출성형기, 탄산가스 주입장치, 압출 후건조기, 절단장치의 설계 및 제작
○ 압출성형 공정변수의 최적화, 수삼건조, 분쇄의 단위공정을 통한 압출성형홍삼 중간소재의 제품화와 직접팽화 및 간접팽화용 펠릿의 개발
연구방법
실험용 쌍축압출성형기를 이용하여 공정변수에 따른 시제품의 제조와 공정개발 및 일반 제품분석에 관한 실험은 주관연구기관에서 수행하였으며 공정변수에 따른 시제품의 분석 및 관능, 안정성 등의 제품화에 대한 품질은 제2세부연구기관에서 분담하여 수행하였다.
본 연구를 수행하는데 유기적인 협조를 통해 압출성형공정을 통한 홍삼화의 연구를 수행하였다.
○ 압출성형 원료수삼의 건조공정
○ 공정변수(process variables)에 따른 홍삼화와 제품의 특성
○ 실험용 쌍축압출성형 시스템 및 공정변수의 최적화
○ 홍삼화 중간소재 및 홍삼화소재를 이용한 팽화스낵 제조공정에 필요한 단위공정의 분석 및 장치개발
○ 가공조건별로 제조된 시제품의 사포닌, 지표성분, 일반성분 및 영양성분 분석
○ 가공조건별로 제조된 시제품의 물성 및 관능검사
연구결과
압출성형공정을 통한 홍삼화는 가능하였다. 단지 압출성형공정을 이용하여 홍삼화한 제품은 인삼의 형태를 유지한 제품인 홍삼본삼류가 아닌 홍삼화 펠릿 또는 분말상태로 제품화기 가능하였다. 사포닌계, 비사포닌계, 색상, 황산화활성, 관능적 평가, 제품의 안정성을 평가를 통하여 수삼을 경제적이고 효율적으로 압출성형공정을 이용하여 홍삼화가 가능하였다. 본 연구의 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
○ 압출성형 원료의 수분함량은 35% 이하에서 원료사입이 용이하고 압출성형기 내부에서 이동이 용이하므로 수삼의 건조가 필요하다. 건조온도(80, 100, 120℃)에서 건조속도는 80℃와 100℃에서 큰 차이가 있었지만 100℃와 120℃에서 큰 차이는 없었다. 또한 100℃와 120℃에서 조사포닌과 진세노사이드함량의 유의적인 차이는 없었다. 그러나 갈변물질의 침출속도는 건조온도가 증가할수록 증가하는 경향을 보였다. 수삼의 압출성형전처리 건조온도는 100℃가 적당하였다.
○ 압출성형공정변수에 따른 홍삼화 품질특성은 건조수삼의 수분함량, 사출구의 온도, 스크루회전속도에 따라 영향을 받았다. 진세노사이드나 수분함량이 낮고 온도가 증가할수록 증가하는 경향을 보였으나 비사포닌계에서 압출성형온도는 120-125℃에서 홍삼 대조구에 비슷한 값을 나타내었다.
○ 진세노사이드 Rf, Re, Rd, Rc, Rb1, Rb2의 경우 대조구인 홍삼분말과 Rf와 Rd는 동일한 수준이었지만 Re, Rd, Rc, Rb1, Rb2의 생성량은 압출성형공정을 적용할 경우 기존의 공정으로 생산한 홍삼보다 많은 량이 함유되었다. 이 조건에서 백삼분말보다 홍삼분말에 많이 함유된 Rg1과 Rg2의 함량과 다른 진세노사이드의 함량을 고려할 때 비교적 홍삼과 유사한 함량의 진세노사이드가 포함된 압출성형 홍삼화 분말의 생산이 가능하였다.
○ 총당, 환원당, 산성다당체를 분석한 결과 실험한 압출성형 공정변수 범위에서 생산한 홍삼화분말의 총당과 환원당은 대조구의 범위에 포함되었으나 산성다당체는 홍삼분말대조구 7.24%보다 낮은 2.44-3.39%로 나타내었다.
○ 대조구 홍삼분말의 명도(L), 황색도(a), 적색도(b)와 총색도차(△E)는 각각 60.42, 6.86, 25.16과 48.75로서 압출성형 홍삼화 분말과는 큰 차이는 없었다
○ 모든 압출성형 홍삼화제품에서 홍삼화 표준물질인 말톨의 생성을 확인할 수 있었다.
○ 항산화 활성은 수분함량이 낮을수록 수소공여능이 높은 것으로 조사되었으나, 항산화 활성의 강도는 약할 것으로 조사되었다. 총 페놀성분는 압출성형처리를 통해 약간 증가하였다.
○ 맛의 경우는 단맛, 쓴맛, 구수한 맛, 떫은맛, 신맛의 순으로 조사하였는데 단맛는 압출성형에 의해 당이 상승한 결과를 나타났다. 쓴맛의 경우는 백삼과 홍삼의 쓴맛과는 다른 약간 탄화된 듯한 쓴맛을 가지고 있는 것으로 조사되었고, 구수한 맛의 경우에는 백삼과 홍삼에는 거의 없는 맛이 압출성형에 의해 상승되었다.
○ 결론적으로 실험한 압출성형조건에서 사포닌계, 비사포닌계, 색상과 말톨의 분석, 품질안정성 분석을 통하여 수삼의 홍삼화가 가능하였으며 산업화를 통해 경제적으로 홍삼화제품을 생산할 수 있는 효율적인 공정으로 판단되었다.

Abstract ▼

Objective of research
To develop the manufacturing process of red ginseng by using extrusion process and evaluate extruded red ginseng products(composition, appearance and sensory characteristics.
1) To determine the effect of drying conditions on drying rate, color release rate and ginsenosid

Objective of research
To develop the manufacturing process of red ginseng by using extrusion process and evaluate extruded red ginseng products(composition, appearance and sensory characteristics.
1) To determine the effect of drying conditions on drying rate, color release rate and ginsenoside for feeding to extruder.
2) To determine effects of extrusion process variables(moisture content, barrel temperature and screw speed) on red ginseng characteristics.
3) The optimization of process variables to maximize red ginseng components and appearance.
4) To evaluate sensory characteristics, quality stability and antioxidant activity of extruded ginseng.
5) Design of unit process to make puffed cereal with fortification of extruded ginseng.
Method
Experimental twin-screw extruder was used to perform the research for process development of red ginseng manufacturing by using extrusion process. Product development was studied at Nutratec Co. and extruded ginsengs were analyzed at KT&G research institute.
Results
Manufacturing process of red ginseng by using extrusion process has been developed successfully. Extruded ginseng(red ginseng) was contained the same level of ginsenosides and non-saponin components, brown color and appearance of powder. Extruded ginseng was powder type, so it could be used as intermediate functional foods or drug for containing red ginseng components.
For drying root ginseng, ginsenosides, Rg1, Rd, Rc, Rb2, Rb1 and total saponin were also increased with the increase in drying temperature from 80℃ to 100℃, however those were not significantly different at 100 and 120℃. Drying temperature for extrusion process was optimal at 100℃. Optimum extrusion process variables were 125℃ die temperature and 15% moisture to maximize Rg1, Rg2 and acidic polysacchrides during extrusion process. In conclusion, extrusion process could be applied to red ginseng process to reduce production cost and efficient process, compared to traditional red ginseng manufacturing.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 목차 ... 3
• 연구개발사업 최종보고서 요약문 ... 4
• Project Summery ... 6
• 총괄연구개발과제 연구결과 ... 7
• 1. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 7
• 2. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 결과 ... 10
• 3. 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 18
• 4. 총괄연구개발과제의 연구성과 및 목표달성도 ... 22
• 5. 총괄연구개발과제의 활용계획 ... 22
• 6. 첨부서류 ... 23
• 제1세부연구개발과제 연구결과 ... 24
• 1. 제1세부연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 25
• 2. 제1세부연구개발과제의 연구대상 및 방법 ... 26
• 3. 제1세부연구개발과제의 최종 연구개발결과 및 고찰 ... 29
• 4. 제1세부연구개발과제의 요약 및 결론 ... 75
• 5. 제1세부연구개발과제의 연구성과 및 목표달성도 ... 79
• 6. 제1세부연구개발과제의 활용계획 ... 79
• 7. 참고문헌 ... 80
• 제2세부 연구개발과제 연구결과 ... 83
• 1. 제2세부 연구개발과제의 최종 연구개발 목표 ... 84
• 2. 제2세부 연구개발과제의 연구대상 및 방법 ... 85
• 3. 제2세부 연구개발과제의 최종 연구개발 결과 ... 85
• 4. 제2세부 연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론 ... 86
• 5. 제1세부연구개발과제의 연구성과 및 목표달성도 ... 135
• 6. 제1세부연구개발과제의 활용계획 ... 135
• 최종보고서 비공개 승인요청서 ... 137