초록 ▼

○ 연구결과
(1)아임계 이산화 탄소의 기화를 이용한 밀기울의 미립자화 및 복합분체 공정기술 개발
전 처리된 밀기울의 미립자화를 위하여 볼밀(Ball-mill), 원심형 볼밀(Plantary mill), 제트밀(Jet-mill),다단계 제트밀(Multiple Jet-mill)등을 사용하여 분쇄를 하였다.최종적으로 분쇄가 종료된 시료의 평균입도를 살펴본 결과 제트밀과 다단계 제트밀로 분쇄한 시료에서 평균입도 6um 입도를 지닌 미립자화 밀기울을 얻을 수 있었다.볼밀과 원심형 볼밀의 경우 각각 12∼20um의 평균입도를 나타

○ 연구결과
(1)아임계 이산화 탄소의 기화를 이용한 밀기울의 미립자화 및 복합분체 공정기술 개발
전 처리된 밀기울의 미립자화를 위하여 볼밀(Ball-mill), 원심형 볼밀(Plantary mill), 제트밀(Jet-mill),다단계 제트밀(Multiple Jet-mill)등을 사용하여 분쇄를 하였다.최종적으로 분쇄가 종료된 시료의 평균입도를 살펴본 결과 제트밀과 다단계 제트밀로 분쇄한 시료에서 평균입도 6um 입도를 지닌 미립자화 밀기울을 얻을 수 있었다.볼밀과 원심형 볼밀의 경우 각각 12∼20um의 평균입도를 나타내었으며,시간대비 분쇄효율도 낮았다.제트밀 분쇄방법의 경우 시료의 미립자화에 큰 문제는 없었으나,다단계 제트밀에 비해 시간대비 분쇄효율이 낮아 실험에 사용될 시료의 경우 다단계 제트밀을 이용하여 분쇄하였다.
(2)저칼로리 식품소재를 이용한 제빵 응용 연구
밀기울 혹은 밀기울과 대두피가 치환된 처리구의 경우는 시판 통밀과 중력분을 이용하여 제조한 식빵과 비교할 때,향이나 식감의 항목에서는 유의적 차이가 나타나지 않았다.그러나 맛,종합적 기호도등의 주요한 항목 평가에서는 오히려 통밀보다 월등히 높은 점수를 기록함으로써,양질의 저칼로리 소재로 활용될 수 있다는 근거를 확보하였다.또한 밀기울과 대두피가 치환된 WBH-5H 소재를 이용해서 만든 도넛의 잔류지방 함량 비교분석 결과에서도 잔류지방함량을 감소시키는 결과를 나타냈으므로,새로운 저칼로리 소재로서의 가능성을 알 수 있었다.
(3)저칼로리 식품소재를 이용한 다양한 제품 응용 연구
미립자화 밀기울 소재를 첨가하여 만든 식이섬유 강화 밀가루의 식품소재의 다양한 적합성을 실험하기 위해서 밀기울 첨가 수준에 따른 Bread stick 제품을 제조하고 시료간의 차이를 대조구와 비교분석하였다. 원료배합별 Bread stick의 형태는 밀기울 첨가 수준이 증가함에 따른 외형상의 큰 차이는 나타나지 않았으며,무게의 경우 대조구에 비해 감소하는 경향을 나타내었으나,밀기울 첨가 수준이 증가함에 따라 무게는 증가하는 경향을 나타내었다.
또한 쿠키의 두께를 3mm 및 5mm의 조건으로 제조 하였다.3mm 쿠키의 경우 수분함량은 시료들간에 약간의 차이는 있었으나,1% 내외의 수분함량을 나타내었으며,쿠키의 특성중 하나인 퍼짐성은 밀기울 첨가 수준이 증가함에 따라 퍼짐성이 증가하는 경향은 나타났으나,대조구에 비해서는 낮은 퍼짐성을 나타내었다. 이러한 미립자화 밀기울을 첨가한 소재를 이용하여 쿠키를 포함한 다양한 가공식품을 제조할 경우,가공제품의 큰 장점이 될 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼

Ⅳ. Results
Microparticultion and hybridization process brought about improvement of textural properties, higher dietary fiber contents of products and the reduction of doughnut fat contents. Wheat bran and soybean hull were carried out to use these by-products as high dietary fiber and low fat fo

Ⅳ. Results
Microparticultion and hybridization process brought about improvement of textural properties, higher dietary fiber contents of products and the reduction of doughnut fat contents. Wheat bran and soybean hull were carried out to use these by-products as high dietary fiber and low fat food ingredients.
The results are as follows :
1. Development of microparticulation and composite formation process
A. Microparticulation of wheat bran by using subcritical CO₂
It is important that getting uniformed particle size with low denaturation and heating, and maintaining taste in food industry. Therefore, to maximize heat exchange effect by indirect heat exchange system, and gain high efficiency and uniformed particle was investigated. Using subcritical CO₂ is environmentally friendly because it is recycled energy form other process, and improve grinding efficiency. Wheat bran and soybean hull were ground by ball mill, planetary mill, jet mill and multi step jet mill, and the mean particle size were 21-26 ㎛, 17-20 ㎛, 6.21 ㎛ and 6.87 ㎛, respectively. Although both of jet mill and multi-step jet mill resulted about 6 um of particle size, because of low efficiency of jet mill, it was difficult to use in this study. Therefore, multi step jet mill was used for the future research to micoparticulaed wheat bran and soybean hull.
B. Development of composite flour product process
Surface modification is mechanical process that guest particle attaches onto host particle. In this study, coarse fraction of wheat flour was used as a host particle, and micoparticulated wheat bran and/or soybean hull were used as a guest particle. To investigate optimum process of wheat flour-micorparticulated wheat bran composite flour, powder mix, jet mill and hybridizer were used. Powder mixer is easy to handle, and process speed is faster than other apparatus. Two different type of wheel and rotor speed were used to optimize process condition. However, starch particle was impacted and damaged due to high speed, and yield of wheat bran attachment was low. Jet mill was also used to form composite flour, and high pressure air and induce friction and collision for grinding. But, once the cut wheel speed (CWS) getting fast, a portion of host particle grains in the chamber, and amount of wheat bran was loss. For the hybridization system, the collision by high rotor speed causes agglomerate breaking up and surface coating. There are some factor that improve coating efficiency such as particle size, running time and speed, however, big difference of particle size is most important. Thus, in this study, coarse fraction of wheat flour(60㎛) and microparticulated wheat bran and soybean hull(6 ㎛) were used as host and guest particle respectively. Unlike powder mix and jet mill, guest particle attached evenly and firmly without damage by hybridizer. According to these study, the optimum condition of each process was set, and above all, hybridization system resulted higher yield of composite flour.
2. Utilization of bread by low calories materials
A. Material development by surface modification
Based on the previous results, the optimum condition of each apparatus, powder mix, jet mill and hybridizer, was set, and each composite flour was used as ingredients of bread making to enhance its quality. Color of bread was measured, and there were no difference among different apparatus. However, bread made with wheat flour-wheat bran composite showed higher lightness value than whole wheat bread. Hardness and chewiness of wheat bread shown the lowest score and all the different composite flour caused increase, but it is still lower than whole wheat bread. Therefore, these results indicate that microparticulated wheat bran can improve reduction of crumb lightness which is one of disadvantage of whole wheat bread. According to overall acceptability, composite flour made by hybridizer shown the highest score, indicating that surface modification by hybridization system is appropriate for application, and it is used for further study.
B. Bread making with various substitution level of microparticulated wheat bran
Wheat flour-microparticulated wheat bran mixture and composite were used in a bread formulation to improve quality characteristics of bread. Wheat bran was microparticulated by jet mill and it was substituted for portion of wheat flour. As microparticulated wheat bran contents increased, hardness and springiness increased while hardness decreased slightly. Bread containing 7% of microparticulated wheat bran had higher specific volume than that of whole wheat bread. Enthalpy, peak viscosity, breakdown were decreased while setback increased with microparticulated wheat bran contents. Inner crust structures of bread containing microparticulated wheat bran showed slight reduction of gelatinization and gluten development in comparison with wheat bread. These results indicate that microparticulated wheat bran could use as a dietary enriched bread ingredient with maintenance of bread quality.
C. Bread making with low calories materials
Soybean hull contained high dietary fiber and protein, therefore, in this study, it was used as a high dietary fiber and low calories materials. Because 7% of micoparticulted wheat bran substituted composite flour showed similar results with control and whole wheat flour contains 7% wheat bran, optimum addiction of wheat bran levels was set as 7%, and different micoparticulated soybean hull was replaced wheat flour. As soybean hull level increased, volume and springiness decreased while weight and hardness increased slightly, but drastically at 10%. Lightness of bread crumb decreased as soybean hull increased due to original color of soybean hull is darker than wheat flour and wheat bran, and previous study also shown that bread color changes by color of substantial materials. Cross-section of crumb showed formation of air cell, and when soybean hull increased, size of air cell decreased, indicating that high addiction level of soybean hull results decrease of dough expansion. As results of sensory evaluation, soybean hull substitution had no positive effect to improve overall quality of bread.
3. Utilization of low calories materials
A. Doughnut making
Wheat flour-microparticulated wheat bran mixture and composites were prepared by simple mixing and dry particle coating, and their potential properties as an oil repellent were evaluated in doughnut. To investigate the effects on fat uptake, 0%, 1%, 5%, and 10% of wheat bran was added for the mixture and composite flour, respectively. As microparticulated wheat bran content increased, fat contents of doughnut with WB-10C decreased. In addition, the wheat flour-microparticulated wheat bran composite was more effective for preventing fat uptake than the mixture. Hardness of composite was higher than mixture although volume, weight and lightness of crumb surface decreased. As proportion of wheat bran increased in doughnut formulation, inner crust had uniform cell size and improved cellular integrity.
Microparticulated soybean hull was used as substitutional material to reduce fat uptake. Wheat bran was fixed as 7%, and different level of soybean hull was added into wheat flour-wheat bran mixture or composite. Hardness and crispiness increased with soybean hull contents, however, lightness and fat contents decreased. Wheat flour-wheat bran-soybean hull composite shown higher reduction of fat uptake compare with wheat flour-wheat bran composite. Based on these results, wheat flour-microparticulated wheat bran composites can be used in doughnut formula with low fat uptake ingredients, and soybean hull addiction highly effect on reduction of fat uptake.
B. Bread stick making
Microparticulated wheat bran was used as substituted material to increase dietary fiber contents and improve textural characteristics of bread stick. There was no big difference compare with control which made by whole wheat flour, but as microparticulated wheat bran contents increased, size of bread stick decreased slightly while weight increased. It indicates that the higher dietary fiber contents cause more rigid structure than control, and it is correlated with results of hardness which increased with wheat bran contents. Lightness of both dough and bread stick showed no change up to 15% of addiction, but it decreased from over 20% of addiction. Sensory evaluation results shown odor, color, texture, crispiness and hardness were similar with control, and bread stick which contained 25% of microparticulated wheat bran is most alike with control even it contained about 3.5% higher dietary fiber than whole wheat flour which contained 7% of wheat flour. According to the results, microparticulated wheat bran can use as substitution materials to improve the textural and functional properties of bread stick.
C. Cookie making
Wheat flour was replaced by from 7 to 25% of microparticulated wheat bran and the quality and sensory characteristics of cookie were measured. Also, the effect of different thickness on the cookie characteristics was evaluated. The L value of dough for thickness 3 mm was decreased, but it increased after baking. Moisture contents of dough, and weight of both thickness 3 and 5 mm dough increased as microparticulated wheat bran contents increased. After baking, lightness of both cookie increased, and the control which made by whole wheat flour resulted the darkest L value. Moisture content of 3 mm thick cookies decreased as wheat bran level increased, but not at 25%. However, it of thick 5 mm increased when microparticulated wheat bran contents increased. Spread factor is one of the important factor to evaluate quality characteristics of cookie. Spread factor of thin cookie increased while showed opposite result at 5 mm thick, and hardness of both cookies increased. Based on the results, thicker cookie showed b etter quality than thin one, so sensory of thicker cookie was evaluated. Sensory evaluation revealed when overall acceptability score increased with level of wheat bran, indicating improvement of sensory characteristics. As a results, replacing wheat flour by microparticulated wheat bran effect to enhance quality and sensory characteristics of cookie, so it is possible to use as low calories ingredients in food industry.

목차 Contents

• 표지 ... 3
• 제출문 ... 3
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 17
• CONTENTS ... 27
• 목차 ... 33
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 39
• 1. 연구의 목적 ... 39
• 2. 연구개발의 필요성 ... 39
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 41
• 1. 국내 시장 동향 ... 41
• 2. 국외 시장 동향 ... 41
• 제 3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 43
• 제 1 절 실험재료 및 방법 ... 43
• 1. 재료 ... 43
• 가. 밀기울 ... 43
• 나. 대두피 ... 43
• 다. 식빵의 원료 및 부재료 ... 43
• 라. 도넛의 원료 및 부재료 ... 43
• 마. Bread stick의 원료 및 부재료 ... 43
• 바. 쿠키의 원료 및 부재료 ... 44
• 2. 아임계 유체(액상 이산화탄소)를 이용한 밀기울의 전처리 ... 44
• 3. 밀기울의 미립자화 ... 44
• 4. 대두피의 미립자화 ... 44
• 5. 복합분체 제조공정 ... 44
• 가. Hybridization system을 이용한 복합분체의 제조 ... 44
• 나. 복합분체 시험생산 ... 46
• 6. 식빵 제조 ... 46
• 7. 도넛 제조 ... 48
• 8. Bread stick의 제조 ... 49
• 9. 쿠키 제조 ... 50
• 10. 시료의 분석 ... 51
• 가. 주사전자현미경(SEM)에 의한 표면 분석 ... 51
• 나. 입도 분석 ... 51
• 다. 색도 분석 ... 51
• 라. 용해도(Solubility) 및 팽윤력(Swelling capacity) ... 51
• 마. 보수력(Water holding capacity)과 보유력(Oil holding capacity) ... 52
• 바. 부피 측정 ... 52
• 사. Texture analyser를 이용한 물성 분석 ... 52
• 아. 관능검사 ... 52
• 자. 통계처리 ... 53
• 제 2 절 실험 결과 ... 54
• 1. 소재의 전처리 및 특성 ... 54
• 가. 밀기울 소재의 전처리 공정 ... 54
• (1) 아임계 이산화탄소를 이용한 분쇄의 이론적 설명과 전처리 조건 ... 54
• 나. 밀기울의 미립자화 ... 60
• (1) 볼밀(ball mill)을 이용한 밀기울의 미립자화 ... 60
• (2) 원심형 볼밀(Planetary mill)을 이용한 밀기울의 미립자화 ... 60
• (3) 제트밀(Jet mill)을 이용한 밀기울의 미립자화 ... 61
• (4) 다단계 제트밀(Multi-step Jet mill)을 이용한 밀기울의 미립자화 ... 62
• 다. 대두피의 미립자화 ... 62
• (1) 다단계 제트밀(Multi-step Jet mill)을 이용한 대두피의 미립자화 ... 62
• 라. 밀가루(중력분)의 전처리 ... 63
• (1) Air classifying system(Model 50 ATP, Alpine, Germany)을 이용한 공기분급 ... 63
• 마. 소재의 색도 ... 63
• 바. 식이섬유 함량 ... 64
• 사. 보수력(Water Holding Capacity) 측정 ... 64
• 아. 보유력(Oil Holding Capacity) 측정 ... 65
• 자. 용해도(Solubility) 측정 ... 66
• 차. 팽윤력(Swelling capacity) 측정 ... 67
• 2. 복합분체 제조 원리에 따른 소재의 특성 ... 68
• 가. 파우더 믹서(Powder mixer)를 이용한 복합분체의 제조 ... 68
• (1) 원형칼날을 이용한 복합분체 제조 ... 69
• (2) 십자형 칼날을 이용한 복합분체 제조 ... 70
• (3) 파우더 믹서를 이용하여 제조한 복합분체 분말의 색도 ... 71
• 나. 제트밀(Jet mill)을 이용한 복합분체의 제조 ... 71
• 다. Hybridization system을 이용한 복합분체의 제조 ... 73
• 라. 산업 생산설비를 이용한 복합분체화 ... 74
• 마. 안식각 측정 ... 74
• 바. 반응표면분석(RSM)을 이용한 복합분체 제조 공정의 최적화 ... 75
• 3. 복합분체 소재를 이용한 식빵의 제조 ... 76
• 가. 중력분, 밀기울 소재를 이용한 식빵의 제조 ... 76
• (1) 식빵의 제조 ... 76
• (2) 식빵의 색도 ... 78
• (3) 식빵의 물성 ... 79
• (4) 식빵의 관능평가 ... 80
• 나. 밀기울 첨가 함량에 따른 식빵의 제조 ... 82
• (1) 밀기울 첨가 수준에 따른 혼합물 및 복합분체 분말의 특성 ... 83
• (2) 식빵의 제조 ... 85
• (3) 식빵 단면의 형태와 색도 ... 87
• (4) 식빵의 물성 ... 89
• (5) 식빵의 관능평가 ... 90
• (6) 식빵의 저장실험 ... 92
• 다. 중력분, 밀기울, 대두피 소재를 이용한 식빵의 제조 ... 92
• (1) 식빵의 제조 ... 93
• (2) 식빵 단면의 형태와 색도 ... 94
• (3) 식빵의 물성 ... 96
• (4) 식빵의 관능평가 ... 97
• 4. 저칼로리 소재의 개발 ... 101
• 가. 중력분-밀기울 단순혼합물 및 복합분체 제조 ... 101
• (1) 단순혼합물의 제조 ... 101
• (2) Hybridization system을 이용한 복합분체의 제조 ... 101
• 나. 중력분-밀기울 단순혼합물과 복합분체를 이용한 도넛 실험 ... 101
• (1) 중력분-밀기울 혼합물 및 복합분체 분말의 색도 ... 101
• (2) 중력분-밀기울 혼합물 및 복합분체 도넛 sheet의 색도 및 물성 ... 102
• 다. 도넛의 색도 ... 104
• 라. 도넛의 형태와 크기 ... 105
• 마. 도넛의 물성 ... 107
• 바. 도넛의 잔류지방함량 ... 108
• (1) 혼합물 도넛의 잔류지방함량 ... 108
• (2) 복합분체 도넛의 잔류지방함량 ... 109
• 사. 유탕 도넛 내부의 구조 ... 110
• (1) 밀기울 치환 수준에 따른 도넛의 내부 구조 ... 110
• (2) 표면결합부위의 oil 배출증진을 통한 잔류지방 저감화 기구의 해석 ... 111
• 5. 저칼로리 보조소재를 이용한 복합분체 소재의 개발 ... 111
• 가. 저칼로리 보조소재를 첨가한 복합분체 생산 ... 111
• 나. 중력분-밀기울-대두피 복합분체를 이용한 도넛의 제조 ... 111
• (1) 복합분체 분말 소재의 색도 ... 112
• (2) 도넛 sheet의 색도 및 물성 ... 112
• 다. 중력분-밀기울-대두피 복합분체 도넛의 특성 ... 114
• (1) 도넛의 색도 ... 114
• (2) 도넛의 형태 및 크기 ... 115
• (3) 도넛의 물성 ... 116
• (4) 도넛의 잔류지방함량 ... 117
• 6. 고 식이섬유 식품소재화 ... 118
• 가. 중력분-밀기울 복합분체 소재의 식이섬유 함량 ... 118
• 나. 중력분-밀기울 복합분체 소재의 특성 ... 119
• (1) 보수력(WHC, Water Holding Capacity)과 보유력(OHC, Oil Holding Capacity) ... 119
• (2) 용해도(Solubility) 와 팽윤력(SC, Swelling Capacity) ... 120
• 다. 중력분-밀기울-대두피 복합분체 소재의 식이섬유 ... 121
• 라. 중력분-밀기울 복합분체 소재의 특성 ... 122
• (1) 보수력(WHC, Water Holding Capacity)과 보유력(OHC, Oil Holding Capacity) ... 122
• (2) 용해도(Solubility) 와 팽윤력(SC, Swelling Capacity) ... 123
• 7. 식이섬유 강화 밀가루 소재를 이용한 Bread stick ... 124
• 가. Bread stick의 제조 ... 125
• 나. 색도 ... 126
• 다. 물성 ... 127
• 라. 관능평가 ... 128
• 8. 식이섬유 강화 밀가루 소재를 이용한 쿠키의 제조 ... 130
• 가. 쿠키의 제조 ... 130
• 나. 두께 3 mm 쿠키의 특성 ... 131
• (1) 쿠키의 수분함량 및 퍼짐성 ... 131
• (2) 형태 및 색도 ... 132
• (3) 물성 ... 133
• 다. 두께 5 mm 쿠키의 특성 ... 133
• (1) 수분함량 및 퍼짐성 ... 133
• (2) 형태 및 색도 ... 134
• (3) 물성 ... 135
• (4) 관능평가 ... 136
• 9. 소재가공 기업의 설비투자 대비 경제성 확보를 위한 시장분석 ... 138
• 10. 잔류농약 안전기준 확보 ... 138
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 144
• 1. 1차년도 (2009년) ... 144
• 2. 2차년도 (2010년) ... 144
• 3. 3차년도 (2011년) ... 145
• 제 5 장 연구개발 성과 및 성과활용 계획 ... 146
• 1. 연구성과 ... 146
• 2. 성과 활용 계획 ... 146
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 148
• 1. 국내 시장 동향 ... 148
• 2. 국외 시장 동향 ... 148
• 제 7 장 참고문헌 ... 152
• 끝페이지 ... 156