KR102838803B1 - Method of isolating soybean protein for preparing high-moisture meat analogues - Google Patents
Method of isolating soybean protein for preparing high-moisture meat analoguesInfo
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Abstract
본 발명은 밀 글루텐의 첨가 없이도 조직감이 우수한 고수분 대체육의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 대두를 추출 용액에 침지하여 고형분 함량이 10 내지 30 중량%인 대두 단백질 용액을 제조하는 제1 단계, 대두 단백질 용액을 150 내지 200 ℃의 가스가 공급되는 건조기 내로 분무하여 대두 단백질 분말을 제조하는 제2 단계, 및 대두 단백질 분말을 지방, 탄수화물, 식이섬유 및 첨가제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 성분과 혼합하여 고수분 대체육 원료 분말을 제조하는 제3 단계를 포함하는 고수분 대체육의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a high-moisture meat substitute having excellent texture without adding wheat gluten, and more specifically, to a method for producing a high-moisture meat substitute, comprising: a first step of immersing soybeans in an extraction solution to produce a soybean protein solution having a solid content of 10 to 30 wt%, a second step of spraying the soybean protein solution into a dryer supplied with gas at 150 to 200°C to produce a soybean protein powder, and a third step of mixing the soybean protein powder with at least one component selected from the group consisting of fat, carbohydrate, dietary fiber, and additives to produce a high-moisture meat substitute raw material powder.
Description
본 발명은 대두 단백질만으로 섬유상 조직화가 풍부한 고수분 대체육을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a high-moisture meat substitute rich in fibrous tissue using only soy protein.
본 결과물은 농림축산식품부의 재원으로 농림식품기술기획평가원의 고부가가치식품기술개발사업의 지원을 받아 연구되었다(RS-2024-00509810).This research was conducted with the support of the High Value-Added Food Technology Development Project of the National Institute of Agricultural Sciences and Technology Planning and Evaluation funded by the Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs (RS-2024-00509810).
This work was supported by Korea Institute of Planning and Evaluation for Technology in Food, Agriculture and Forestry(IPET) through High Value-added Food Technology Development Program, funded by Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs(MAFRA)(RS-2024-00509810).This work was supported by Korea Institute of Planning and Evaluation for Technology in Food, Agriculture and Forestry (IPET) through High Value-added Food Technology Development Program, funded by Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs (MAFRA) (RS-2024-00509810).
세계 경제의 발전으로 육류 제품에 대한 소비자 수요가 증가하고 있다. 유엔 식량 농업기구는 2050년에 육류 수요가 현재보다 약 70 % 증가할 것으로 예상하고 있으며, 이러한 육류 생산량 증가에 따라 기후변화, 환경오염 등의 문제가 심각해질 가능성이 높다. 또한, 코로나바이러스, 아프리카돼지열병, 조류인플루엔자 등 동물 관련 질환의 발생은 전 세계 육류 제품의 수급 불균형을 심화시키고 육류 제품 가격 상승을 유발하고 있다. 이러한 상황 속에서 인류의 건강, 환경 오염, 동물복지 등에 대한 중요성이 강조되면서 기존의 육류 제품 대신 식물성 단백질을 이용한 대체육에 대한 관심이 높아지고 있다.As the world economy develops, consumer demand for meat products is increasing. The Food and Agriculture Organization of the United Nations predicts that meat demand will increase by about 70% from the current level by 2050, and as meat production increases, problems such as climate change and environmental pollution are likely to become more serious. In addition, the outbreak of animal-related diseases such as coronavirus, African swine fever, and avian influenza is deepening the supply and demand imbalance of meat products around the world and causing meat product prices to rise. In this situation, as the importance of human health, environmental pollution, and animal welfare is emphasized, interest in alternative meat using plant-based proteins is increasing instead of existing meat products.
고수분 대체육(high moisture meat analog, HMMA)은 식물성 원료를 사용해 고기의 질감과 맛을 재현하는 대체육 제품의 한 유형이다. 고수분 대체육은 일반적으로 수분 함량이 50 % 이상이며 고기와 유사한 질감과 촉감을 제공한다. 고수분 대체육은 텍스처를 개선하기 위해 압출기(Extruder)를 이용하여 생산될 수 있다. 이 과정에서 고온과 고압을 사용해 식물성 단백질을 고기처럼 층층이 쌓인 섬유질 구조로 변형시키고, 이로 인해 실제 고기와 유사한 질감이 만들어질 수 있다. 고수분 대체육은 햄버거 패티, 소시지, 너겟 등 다양한 형태의 대체육 제품으로 개발되고 있다.High moisture meat analog (HMMA) is a type of meat substitute product that uses plant-based ingredients to replicate the texture and taste of meat. High moisture meat analogs generally have a moisture content of 50% or more and provide a texture and feel similar to meat. High moisture meat analogs can be produced using an extruder to improve texture. This process uses high temperature and pressure to transform plant-based proteins into a layered fibrous structure like meat, which can create a texture similar to real meat. High moisture meat analogs are being developed into various forms of meat substitute products, such as hamburger patties, sausages, and nuggets.
대체육 제조 시 분리대두단백만을 단독으로 사용하는 경우 조직감 면에서 안정적인 품질을 유지하기 어려우므로, 밀 글루텐을 혼합함으로써 섬유상 조직화를 강화할 필요가 있다. 밀 글루텐 및 대두 단백질의 혼합물에 전분을 첨가하면 더욱 조직감을 개선할 수 있으므로, 통상적으로 분리대두단백에 밀 글루텐 및 옥수수 전분을 50:40:10의 비율로 하여 원료를 제조하게 된다. 그러나, 밀 글루텐의 경우 대표적인 알러지 유발 물질(allergen) 중 하나로서, 특히 서양에서는 글루텐 섭취 시 소화불량, 구토 및 설사 등을 포함한 알레르기 반응을 나타내는 사람이 많고, 셀리악병(celiac disease) 등을 유발할 수 있다. 이로 인해 글루텐을 포함하지 않는 글루텐 프리 식품에 대한 관심이 높아지고 있다.When using only isolated soybean protein in the production of meat substitutes, it is difficult to maintain stable quality in terms of texture, so it is necessary to strengthen the fibrous organization by mixing wheat gluten. Since adding starch to the mixture of wheat gluten and soy protein can further improve the texture, the raw material is usually manufactured using isolated soy protein, wheat gluten, and corn starch in a ratio of 50:40:10. However, wheat gluten is one of the representative allergens, and especially in the West, many people show allergic reactions including indigestion, vomiting, and diarrhea when consuming gluten, and it can cause celiac disease, etc. As a result, interest in gluten-free foods that do not contain gluten is increasing.
한편, 식물성 단백질은 수용성 albumin, 염 용해성 globulin, 알코올 용해성 gliadin, 산 용해성 glutenin 4종으로 구분된다. 대두는 약 40 %의 단백질을 함유하고 있는데, 대두에 함유되어 있는 단백질은 글로불린(globulin) 약 84 %, 알부민(albumin) 약 4 %, 프로테오스(proteose) 약 4 %, 비단백태 질소화합물 약 6 %로 구성되어 있어, 대두를 이루는 대부분의 단백질이 글로불린임을 알 수 있다.Meanwhile, vegetable proteins are classified into four types: water-soluble albumin, salt-soluble globulin, alcohol-soluble gliadin, and acid-soluble glutenin. Soybeans contain about 40% protein, and the proteins contained in soybeans are composed of about 84% globulin, about 4% albumin, about 4% proteose, and about 6% non-protein nitrogen compounds, which shows that most of the proteins that make up soybeans are globulin.
콩의 주요 단백질로는 2S, 7S, 11S 및 15S 단백질이 있다. 2S 단백질로는 보문 글로불린(Bowman-Birk inhibitor) 및 쿠닌(Kunitz trypsin inhibitor)이 있고, 분자량은 약 15 내지 20 kDa로서 전체 단백질의 8 내지 10 %를 차지한다. 2S 단백질은 크기가 비교적 작으며, 주로 단백질 분해효소 억제제로 작용하는 것이 특징이다. 또한, 사람이나 동물이 콩을 섭취할 때 소화를 방해할 수 있는 단백질이다. 7S 단백질로는 β-콩글리시닌(β-conglycinin)이 있고, 분자량은 약 150 내지 200 kDa로서, 전체 단백질의 30 내지 35%를 차지한다. 7S 단백질은 α', α 및 β 서브유닛의 삼량체 구조를 가지고, 구체적으로 α'-서브유닛 약 76 kDa, α-서브유닛 약 72 kDa, β-서브유닛 약 52 kDa로 이루어져 있다. 이들은 유화성 및 거품 형성 능력이 우수해 대체육 제품에서 많이 활용된다. 열 안정성이 비교적 낮으며 pH 변화에 민감한 것이 특징이다. 11S 단백질로는 글리시닌(glycinin)이 있고, 분자량이 약 300 내지 380 kDa이며, 전체 단백질의 35 내지 40%를 차지한다. 11S 단백질은 산성 α-체인 및 염기성 β-체인으로 이루어진 육량체 구조로서, 산성 α-체인 35 내지 50 kDa, 염기성 β-체인 약 20 kDa을 포함한다. 젤 형성 능력이 뛰어나, 대체육이나 텍스쳐드 식물성 단백질과 같은 제품에서 중요한 역할을 수행한다. 7S 단백질에 비해 열 안정성이 높으며, 열처리 후에도 구조적 강도를 유지한다. 15S 단백질은 주로 응집체 형태의 글로불린으로서, 전체 단백질의 약 1 내지 2 %를 차지한다. 이는 11S 단백질이 높은 pH 환경에서 응집함에 따라 형성되는 것으로서, 11S와 유사한 특성을 가진다.The major proteins in soybeans include 2S, 7S, 11S, and 15S proteins. 2S proteins include Bowman-Birk inhibitor and Kunitz trypsin inhibitor, with a molecular weight of approximately 15 to 20 kDa, accounting for 8 to 10% of the total protein. 2S proteins are relatively small in size and are characterized by acting primarily as protein-decomposing enzyme inhibitors. In addition, they are proteins that can interfere with digestion when humans or animals ingest soybeans. 7S proteins include β-conglycinin, with a molecular weight of approximately 150 to 200 kDa, accounting for 30 to 35% of the total protein. The 7S protein has a trimeric structure of α', α, and β subunits, and specifically consists of an α'-subunit of about 76 kDa, an α-subunit of about 72 kDa, and a β-subunit of about 52 kDa. They have excellent emulsifying properties and foaming abilities, so they are widely used in alternative meat products. They are characterized by relatively low heat stability and sensitivity to pH changes. As for the 11S protein, there is glycinin, and it has a molecular weight of about 300 to 380 kDa, accounting for 35 to 40% of the total protein. The 11S protein has a hexameric structure composed of an acidic α-chain and a basic β-chain, and includes an acidic α-chain of 35 to 50 kDa and a basic β-chain of about 20 kDa. Since it has excellent gel-forming ability, it plays an important role in products such as alternative meat and textured vegetable proteins. It has higher thermal stability than the 7S protein and maintains structural strength even after heat treatment. The 15S protein is mainly a globulin in the form of aggregates, accounting for about 1 to 2% of the total protein. It is formed when the 11S protein aggregates in a high pH environment, and has similar properties to 11S.
이처럼 콩 품종에 따라 함유되어 있는 저장 단백질의 조성은 가공 용도를 결정하는 데 있어서 중요한 요소 중 하나이다. 따라서, 콩 단백질의 subunit의 종류, 함량 및 비율 등을 조절함으로써 원하는 식감의 고수분 대체육을 제조할 수 있다면, 기존 밀 글루텐을 포함하는 대체육이 가지는 문제를 해결하면서, 더욱 경제성 있는 소재를 개발할 수 있을 것이다.In this way, the composition of the storage protein contained in each soybean variety is one of the important factors in determining the processing purpose. Therefore, if a high-moisture meat substitute with a desired texture can be manufactured by controlling the type, content, and ratio of the soybean protein subunit, it will be possible to develop a more economical material while solving the problems of the existing meat substitute containing wheat gluten.
이에, 본 연구자들은 밀 글루텐을 사용하지 않고 대체육을 제조하는 방법에 대하여 연구하던 중, 특정한 단백질 subunit 구성을 가지도록 대두 단백질을 분리함으로써, 닭가슴살과 유사한 물성을 가지는 고수분 대체육을 제조함에 따라 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the present researchers, while studying a method for manufacturing a meat substitute without using wheat gluten, completed the present invention by manufacturing a high-moisture meat substitute having properties similar to chicken breast by isolating soybean protein to have a specific protein subunit composition.
본 발명은 대두 단백질만을 사용하여 섬유상 조직화가 풍부한 고수분 대체육의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to provide a method for producing a high-moisture meat substitute rich in fibrous tissue using only soybean protein.
1. 대두를 추출 용액에 침지하여 고형분 함량이 10 내지 30 중량%인 대두 단백질 용액을 제조하는 제1 단계, 대두 단백질 용액을 150 내지 200 ℃의 가스가 공급되는 건조기 내로 분무하여 대두 단백질 분말을 제조하는 제2 단계, 및 대두 단백질 분말을 지방, 탄수화물, 식이섬유 및 첨가제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 성분과 혼합하여 고수분 대체육 원료 분말을 제조하는 제3 단계를 포함하는, 고수분 대체육의 제조 방법.1. A method for producing a high-moisture meat substitute, comprising: a first step of immersing soybeans in an extraction solution to produce a soybean protein solution having a solid content of 10 to 30 wt%; a second step of spraying the soybean protein solution into a dryer supplied with gas at 150 to 200°C to produce a soybean protein powder; and a third step of mixing the soybean protein powder with at least one component selected from the group consisting of fat, carbohydrate, dietary fiber, and additives to produce a high-moisture meat substitute raw material powder.
2. 위 1에 있어서, 추출 용액은 산 추출 용액 또는 알칼리 추출 용액인, 고수분 대체육의 제조 방법.2. A method for producing a high-moisture meat substitute, wherein the extraction solution in the above 1 is an acid extraction solution or an alkaline extraction solution.
3. 위 1에 있어서, 고형분은 대두 단백질을 30 내지 50 중량% 포함하는, 고수분 대체육의 제조 방법.3. A method for producing a high-moisture meat substitute, wherein the solid content in 1 above contains 30 to 50 wt% of soy protein.
4. 위 1에 있어서, 대두 단백질 용액을 감압기에 투입하여 탈기 및 농축하는 단계를 더 포함하는, 고수분 대체육의 제조 방법.4. A method for producing a high-moisture meat substitute, further comprising the step of degassing and concentrating the soybean protein solution by introducing it into a decompressor in the above 1.
5. 위 1에 있어서, 건조기에서 배출되는 가스의 온도는 70 내지 100 ℃인, 고수분 대체육의 제조 방법.5. A method for producing high-moisture meat substitute in the above 1, wherein the temperature of the gas discharged from the dryer is 70 to 100 ℃.
6. 위 1에 있어서, 대두 단백질 분말은 단백질을 50 내지 70 중량%로 포함하는 것인, 고수분 대체육의 제조 방법.6. A method for producing a high-moisture meat substitute, wherein the soybean protein powder in the above 1 contains 50 to 70 wt% of protein.
7. 위 1에 있어서, 추출 용액으로 산 추출 용액을 사용하여 제1 단계 및 제2 단계를 수행하여 산 추출 대두 단백질 분말을 제조하고, 추출 용액으로 알칼리 추출 용액을 사용하여 제1 단계 및 제2 단계를 수행하여 알칼리 추출 대두 단백질 분말을 제조하고, 산 추출 대두 단백질 분말과 알칼리 추출 대두 단백질 분말을 1:2 내지 1:6의 중량비로 혼합한 혼합 대두 단백질 분말로 제3 단계를 수행하는, 고수분 대체육의 제조 방법.7. A method for producing a high-moisture meat substitute, wherein the first and second steps are performed using an acid extraction solution as an extraction solution in the above 1 to produce an acid extraction soy protein powder, the first and second steps are performed using an alkali extraction solution as an extraction solution to produce an alkali extraction soy protein powder, and the third step is performed using a mixed soy protein powder in which the acid extraction soy protein powder and the alkali extraction soy protein powder are mixed in a weight ratio of 1:2 to 1:6.
8. 위 1에 있어서, 원료 분말을 압출 성형기의 원료 투입구에 투입하고 물과 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계, 탄산수소나트륨을 포함하는 가스 생성용 분말을 물에 용해시킨 후 제1 혼합물과 라인 믹싱하여 제2 혼합물을 제조하는 단계, 및 제2 혼합물을 스팀이 공급되는 제1 배럴을 따라 이송시키면서 제2 혼합물 내에서 가스를 발생시키는 단계를 더 포함하는 고수분 대체육의 제조 방법.8. A method for producing a high-moisture meat substitute, further comprising the steps of: in the above 1, feeding raw material powder into the raw material inlet of an extruder and mixing it with water to produce a first mixture; dissolving a gas-generating powder containing sodium bicarbonate in water and then line-mixing it with the first mixture to produce a second mixture; and generating gas within the second mixture while transporting the second mixture along a first barrel to which steam is supplied.
9. 위 8에 있어서, 가스 생성용 분말은 탄산수소나트륨 30 내지 40 중량%, 디소듐파이로포스페이트 20 내지 30 중량%, 칼슘 락테이트 10 내지 20 중량% 및 전분 20 내지 30 중량%를 포함하는 것인, 고수분 대체육의 제조 방법.9. A method for producing a high-moisture meat substitute, wherein in the above 8, the powder for gas generation contains 30 to 40 wt% of sodium bicarbonate, 20 to 30 wt% of disodium pyrophosphate, 10 to 20 wt% of calcium lactate, and 20 to 30 wt% of starch.
10. 위 8에 있어서, 제1 배럴 내에서의 제2 혼합물의 온도는 25 내지 100 ℃인, 고수분 대체육의 제조 방법.10. A method for producing a high-moisture meat substitute in the above 8, wherein the temperature of the second mixture in the first barrel is 25 to 100°C.
11. 위 8에 있어서, 제1 배럴을 통과한 제2 혼합물을 제1 배럴보다 고온 및 고압의 제2 배럴에서 압출 성형하여 압출물을 제조하는 단계를 더 포함하는, 고수분 대체육의 제조 방법.11. A method for producing a high-moisture meat substitute, further comprising the step of extruding the second mixture passing through the first barrel in a second barrel at a higher temperature and pressure than the first barrel in the above 8 to produce an extrudate.
12. 위 11에 있어서, 제2 배럴 내에서의 제2 혼합물의 온도는 110 내지 180 ℃인, 고수분 대체육의 제조 방법.12. A method for producing a high-moisture meat substitute in the above 11, wherein the temperature of the second mixture in the second barrel is 110 to 180°C.
13. 위 11에 있어서, 압출물을 냉각 다이에서 100 ℃ 미만의 온도로 감압 냉각시키는 단계를 더 포함하는, 고수분 대체육의 제조 방법.13. A method for producing a high-moisture meat substitute, further comprising the step of cooling the extrudate under reduced pressure to a temperature of less than 100° C. in the above 11.
14. 위 1에 있어서, 고수분 대체육은 50 내지 70 중량%의 수분을 포함하는 것인, 고수분 대체육의 제조 방법.14. A method for producing a high-moisture meat substitute according to the above 1, wherein the high-moisture meat substitute contains 50 to 70 wt% of moisture.
15. 위 8에 있어서, 제1 혼합물의 제조 전에, 원료 분말을 150 내지 180 ℃의 스팀과 접촉시켜 살균하는 단계를 더 포함하는, 고수분 대체육의 제조 방법.15. A method for producing a high-moisture meat substitute, further comprising a step of sterilizing the raw material powder by contacting it with steam at 150 to 180° C. before producing the first mixture in the above 8.
본 발명은 밀 글루텐을 첨가하지 않아도 조직감이 우수한 고수분 대체육의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing a high-moisture meat substitute having excellent texture without adding wheat gluten.
본 발명에 따라 제조된 고수분 대체육은 닭가슴살과 유사한 조직감을 나타낸다.The high-moisture meat substitute manufactured according to the present invention exhibits a texture similar to chicken breast.
본 발명의 고수분 대체육 제조 방법은 단백질의 산 추출 및 알칼리 추출 방법을 모두 사용할 수 있다.The high-moisture meat substitute manufacturing method of the present invention can use both acid extraction and alkaline extraction methods of protein.
도 1은 배럴의 하우징의 길이(L)와 스크류의 직경(D)의 정의이다.
도 2는 스크류의 피치 길이(P)의 정의이다.
도 3은 피치의 길이 및 방향이 서로 다른 스크류의 일례이다.
도 4는 실시예에서 사용된 압출 성형기의 모식도이다.Figure 1 is the definition of the length (L) of the barrel housing and the diameter (D) of the screw.
Figure 2 is the definition of the pitch length (P) of the screw.
Figure 3 is an example of a screw having different pitch lengths and directions.
Figure 4 is a schematic diagram of the extrusion molding machine used in the example.
본 발명은 밀 글루텐의 첨가 없이도 조직감이 우수한 고수분 대체육의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing a high-moisture meat substitute having excellent texture without adding wheat gluten.
본 발명은 대두를 추출 용액에 침지하여 고형분 함량이 10 내지 30 중량%인 대두 단백질 용액을 제조하는 제1 단계, 대두 단백질 용액을 150 내지 200 ℃의 가스가 공급되는 건조기 내로 분무하여 대두 단백질 분말을 제조하는 제2 단계, 및 대두 단백질 분말을 지방, 탄수화물, 식이섬유 및 첨가제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 성분과 혼합하여 고수분 대체육 원료 분말을 제조하는 제3 단계를 포함하는, 고수분 대체육의 제조 방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing a high-moisture meat substitute, comprising: a first step of immersing soybeans in an extraction solution to produce a soybean protein solution having a solid content of 10 to 30 wt%; a second step of spraying the soybean protein solution into a dryer supplied with gas at 150 to 200°C to produce a soybean protein powder; and a third step of mixing the soybean protein powder with at least one component selected from the group consisting of fat, carbohydrate, dietary fiber, and additives to produce a high-moisture meat substitute raw material powder.
본 발명의 제조 방법은 제2 단계 전에 대두 단백질 용액을 중화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method of the present invention may further include a step of neutralizing the soy protein solution before the second step.
본 발명의 제조 방법은 제2 단계 전에 대두 단백질 용액을 감압기에 투입하여 탈기 및 농축하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 단계는 대두 단백질 용액의 농도 및 점도를 조절하기 위해 수행될 수 있다. 본 단계에 따라 대두 단백질 용액은 예컨대 15 내지 25 중량%의 고형분을 포함하게 될 수 있다.The manufacturing method of the present invention may further include a step of degassing and concentrating the soy protein solution by introducing it into a decompressor before the second step. This step may be performed to control the concentration and viscosity of the soy protein solution. According to this step, the soy protein solution may include, for example, a solid content of 15 to 25 wt%.
본 발명의 고수분 대체육의 제조 방법은 추출 용매를 달리하여 제1 단계 및 제2 단계를 반복 수행하고, 그 결과 얻어진 대두 단백질 분말을 혼합하여 얻어진 혼합 대두 단백질 분말로 제3 단계를 수행할 수 있다.The method for producing a high-moisture meat substitute of the present invention can be performed by repeatedly performing the first and second steps using different extraction solvents, and then performing the third step using the mixed soybean protein powder obtained by mixing the resulting soybean protein powders.
본 발명의 제조 방법은 원료 분말을 압출 성형기의 원료 투입구에 투입하고 물과 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 단계, 탄산수소나트륨을 포함하는 가스 생성용 분말을 물에 용해시킨 후 제1 혼합물과 라인 믹싱하여 제2 혼합물을 제조하는 단계, 및 제2 혼합물을 스팀이 공급되는 제1 배럴을 따라 이송시키면서 제2 혼합물 내에서 상기 가스를 발생시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method of the present invention may further include a step of charging raw material powder into a raw material inlet of an extruder and mixing it with water to produce a first mixture, a step of dissolving a gas generating powder including sodium bicarbonate in water and then line-mixing it with the first mixture to produce a second mixture, and a step of generating the gas within the second mixture while transporting the second mixture along a first barrel to which steam is supplied.
본 발명의 제조방법은 제1 혼합물의 제조 전에 원료 분말을 150 내지 180℃의 스팀과 접촉시켜 살균하는 단계를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method of the present invention may further include a step of sterilizing the raw material powder by contacting it with steam at 150 to 180°C before manufacturing the first mixture.
본 발명의 제조방법은 제1 배럴을 통과한 제2 혼합물을 제1 배럴보다 고온 및 고압의 제2 배럴에서 압출 성형하여 압출물을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method of the present invention may further include a step of extruding the second mixture passed through the first barrel in a second barrel at a higher temperature and higher pressure than the first barrel to manufacture an extrudate.
본 발명의 제조방법은 압출물을 냉각 다이에서 100℃ 미만의 온도로 감압 냉각시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method of the present invention may further include a step of cooling the extrudate under reduced pressure to a temperature of less than 100°C in a cooling die.
본 발명의 제조방법은 압출물을 냉각 후 냉장 또는 냉동 보관하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이하 각 단계를 상세히 설명한다.The manufacturing method of the present invention may further include a step of cooling the extrudate and then storing it in a refrigerator or freezer. Each step is described in detail below.
대두 단백질 분말의 준비Preparation of soy protein powder
대두를 추출 용액에 침지하여 고형분 함량이 10 내지 30 중량%인 대두 단백질 용액을 제조한다.Soybeans are immersed in an extraction solution to prepare a soybean protein solution having a solid content of 10 to 30 wt%.
본 발명에서 대두 단백질 용액의 고형분 함량은 10 내지 30 중량% 또는 15 내지 25 중량%일 수 있다. 고형분은 대두 단백질 용액에 침지된 대두를 의미하는 것일 수 있다.In the present invention, the solid content of the soy protein solution may be 10 to 30 wt% or 15 to 25 wt%. The solid content may mean soybeans soaked in the soy protein solution.
본 발명에서 대두 단백질 용액의 고형분 함량이 10 중량%보다 낮아지거나 30 중량%보다 높아지는 경우, 제2 단계에서 대두 단백질 용액의 분무가 원활하게 이루어지지 않아, 적절하게 건조되지 않을 수 있다.In the present invention, if the solid content of the soy protein solution is lower than 10 wt% or higher than 30 wt%, the soy protein solution may not be sprayed smoothly in the second step, and thus may not be properly dried.
본 발명에서 고형분은 대두 단백질을 30 내지 50 중량% 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 고형분은 대두 단백질을 약 40 중량% 포함하는 것일 수 있다.In the present invention, the solid content may comprise 30 to 50 wt% of soy protein. For example, the solid content may comprise about 40 wt% of soy protein.
추출 용액은 산 추출 용액 및 알칼리 추출 용액을 모두 사용할 수 있다. 산 추출 용액으로는 단백질 추출에 통상적으로 사용되는 산 용액을 사용할 수 있고, 예컨대 pH 3 내지 5의 산 추출 용액이 바람직하다. 알칼리 추출 용액으로는 단백질 추출에 통상적으로 사용되는 알칼리 용액을 사용할 수 있고, 예컨대 pH 7.5 내지 9의 알칼리 추출 용액이 바람직하다.The extraction solution may be either an acid extraction solution or an alkaline extraction solution. As the acid extraction solution, an acid solution commonly used for protein extraction may be used, and for example, an acid extraction solution having a pH of 3 to 5 is preferred. As the alkaline extraction solution, an alkaline solution commonly used for protein extraction may be used, and for example, an alkaline extraction solution having a pH of 7.5 to 9 is preferred.
일 실시예에서, 산 추출 용액은 HCl 수용액, 알칼리 추출 용액은 NaOH 수용액일 수 있다.In one embodiment, the acid extraction solution may be an aqueous HCl solution, and the alkaline extraction solution may be an aqueous NaOH solution.
본 발명에서 산 추출 용액으로 추출된 대두 단백질 용액을 산 추출 대두 단백질 용액이라고 하고, 알칼리 추출 용액으로 추출된 대두 단백질 용액을 알칼리 추출 대두 단백질 용액이라고 한다.In the present invention, a soybean protein solution extracted with an acid extraction solution is called an acid extraction soybean protein solution, and a soybean protein solution extracted with an alkali extraction solution is called an alkali extraction soybean protein solution.
산 추출 용액을 사용하는 경우, 물에 불린 대두를 갈고, 여과하여 대두 유액을 얻고, 대두 유액을 산 추출 용액에 침지하여 pH를 3 내지 5로 조절하는 것일 수 있다. 대두 유액에 산 용액을 첨가하여 pH를 3 내지 5로 낮춤으로써 대두 단백질을 침전시켜 대두 단백질 용액을 제조할 수 있다.When using an acid extraction solution, the soybeans soaked in water can be ground, filtered to obtain soybean milk, and the soybean milk can be immersed in the acid extraction solution to adjust the pH to 3 to 5. The soybean protein can be precipitated by adding an acid solution to the soybean milk to lower the pH to 3 to 5, thereby preparing a soybean protein solution.
알칼리 추출 용액을 사용하는 경우, 물에 불린 대두를 갈고, 이를 알칼리 추출 용액에 침지하여 pH를 7.5 내지 9로 조절하고, 용액을 여과하여 비단백질 성분을 제거하고, 여과된 용액에 산 용액을 첨가하여 pH를 3 내지 5로 조절하는 것일 수 있다. 여과된 용액에 산 용액을 첨가하여 pH를 3 내지 5로 낮춤으로써 대두 단백질을 침전시켜 대두 단백질 용액을 제조할 수 있다.When using an alkaline extraction solution, the soybeans soaked in water can be ground, immersed in the alkaline extraction solution to adjust the pH to 7.5 to 9, the solution can be filtered to remove non-protein components, and an acid solution can be added to the filtered solution to adjust the pH to 3 to 5. By adding an acid solution to the filtered solution to lower the pH to 3 to 5, soybean proteins can be precipitated, thereby producing a soybean protein solution.
본 발명의 제조 방법은 제2 단계 전에, 대두 단백질 용액을 중화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 추출 용매로 산 추출 용액을 사용한 경우, NaOH 수용액, 추출 용매로 알칼리 추출 용액을 사용한 경우, HCl 수용액을 사용하여 대두 단백질 용액을 중성 pH, 예를 들어, pH 7로 중화할 수 있다.The manufacturing method of the present invention may further include a step of neutralizing the soy protein solution before the second step. When an acid extraction solution is used as the extraction solvent, the soy protein solution may be neutralized to a neutral pH, for example, pH 7, using an aqueous NaOH solution, and when an alkaline extraction solution is used as the extraction solvent, the soy protein solution may be neutralized to a neutral pH, for example, pH 7, using an aqueous HCl solution.
본 발명의 제조 방법은 제2 단계 전에, 대두 단백질 용액을 이중자켓 구조로 형성된 감압기에 투입하여 감압 농축함으로써, 대두 단백질 용액에서 고형분 함량을 15 내지 25 중량%로 조절할 수 있다.In the manufacturing method of the present invention, before the second step, the soybean protein solution is introduced into a depressurizer formed with a double jacket structure and concentrated under reduced pressure, thereby controlling the solid content in the soybean protein solution to 15 to 25 wt%.
고형분 함량을 분무 건조에 적절하게 조절하기 위하여 감압 농축을 반복 수행할 수 있다.Reduced pressure concentration can be performed repeatedly to appropriately adjust the solids content for spray drying.
본 발명에서 건조기에 공급하는 가스의 온도는 150℃ 내지 200℃ 또는 160 내지 200℃일 수 있다.In the present invention, the temperature of the gas supplied to the dryer may be 150°C to 200°C or 160 to 200°C.
본 발명에서 건조기에서 배출되는 가스의 온도는 70 내지 100 ℃, 80 내지 100 ℃ 또는 80 내지 90℃일 수 있다.In the present invention, the temperature of the gas discharged from the dryer may be 70 to 100°C, 80 to 100°C, or 80 to 90°C.
본 발명에서 건조기에 공급하는 가스의 온도를 일정하게 유지하고, 건조기에서 배출되는 가스의 온도를 모니터링 함으로써, 대두 단백질 용액이 적절하게 건조되고 있는지 확인할 수 있다.In the present invention, by maintaining the temperature of the gas supplied to the dryer constant and monitoring the temperature of the gas discharged from the dryer, it is possible to confirm whether the soy protein solution is properly dried.
본 발명에서 건조기의 분무 압력은 100 내지 300 bar, 110 내지 290 bar, 120 내지 280 bar, 130 내지 270 bar, 140 내지 260 bar 또는 150 내지 250 bar일 수 있다.In the present invention, the spray pressure of the dryer may be 100 to 300 bar, 110 to 290 bar, 120 to 280 bar, 130 to 270 bar, 140 to 260 bar or 150 to 250 bar.
본 발명에서 건조기에 의한 건조는 10 내지 30초, 15 내지 25초 또는 20초간 수행하는 것일 수 있다.In the present invention, drying by a dryer may be performed for 10 to 30 seconds, 15 to 25 seconds, or 20 seconds.
본 발명에서 대두 단백질 분말의 최종 수분 함량은 2 내지 10 중량%, 3 내지 9 중량%, 4 내지 8 중량% 또는 5 내지 7 중량%일 수 있다. 예를 들어, 약 5 중량%일 수 있다.The final moisture content of the soy protein powder in the present invention may be 2 to 10 wt%, 3 to 9 wt%, 4 to 8 wt% or 5 to 7 wt%. For example, it may be about 5 wt%.
본 발명에서 대두 단백질 분말은 단백질을 50 내지 70 중량%, 55 내지 70 중량%, 55 내지 65 중량% 또는 60 내지 65 중량%로 포함하는 것일 수 있다. In the present invention, the soy protein powder may contain 50 to 70 wt%, 55 to 70 wt%, 55 to 65 wt%, or 60 to 65 wt% of protein.
본 발명에서 대두 단백질 분말은 지방을 1 내지 7 중량%, 2 내지 6 중량% 또는 3 내지 5 중량%로 포함하는 것일 수 있다.In the present invention, the soy protein powder may contain 1 to 7 wt%, 2 to 6 wt%, or 3 to 5 wt% of fat.
본 발명에서 대두 단백질 분말은 탄수화물을 10 내지 35 중량%, 15 내지 30 중량% 또는 20 내지 25 중량%로 포함하는 것일 수 있다.In the present invention, the soy protein powder may contain 10 to 35 wt%, 15 to 30 wt%, or 20 to 25 wt% of carbohydrates.
본 발명에서 대두 단백질 분말은 섬유질을 1 내지 5 중량%, 1.5 내지 4.5 중량% 또는 2 내지 4 중량%로 포함하는 것일 수 있다.In the present invention, the soy protein powder may contain 1 to 5 wt%, 1.5 to 4.5 wt%, or 2 to 4 wt% of fiber.
본 발명에서 대두 단백질 분말은 단백질을 50 내지 70 중량%, 지방을 1 내지 7 중량%, 탄수화물을 10 내지 35 중량%, 섬유질을 1 내지 5 중량% 및 수분을 2 내지 10 중량%로 포함하는 것일 수 있다.In the present invention, the soy protein powder may contain 50 to 70 wt% of protein, 1 to 7 wt% of fat, 10 to 35 wt% of carbohydrate, 1 to 5 wt% of fiber, and 2 to 10 wt% of moisture.
본 발명의 제1 내지 제3 단계는 필요에 따라 반복 또는 분리되어 수행될 수 있다. 예컨대 산 추출 용매로 제1 및 제2 단계를 수행하고, 이와 별도로 알칼리 추출 용매로 제1 및 제2 단계를 수행하고, 산 추출에 의해 얻어진 산 추출 대두 단백질 분말, 및 알칼리 추출에 의해 얻어진 알칼리 추출 대두 단백질 분말로 제3 단계가 수행될 수 있다.The first to third steps of the present invention may be performed repeatedly or separately as needed. For example, the first and second steps may be performed with an acid extraction solvent, and separately, the first and second steps may be performed with an alkaline extraction solvent, and the third step may be performed with an acid-extracted soybean protein powder obtained by acid extraction and an alkaline-extracted soybean protein powder obtained by alkaline extraction.
본 발명에서 추출 용액을 pH 3 내지 5의 산 추출 용액으로 하여 산 추출 대두 단백질 분말을 제조하고, 이와 별도로 추출 용액을 pH 7.5 내지 9의 알칼리 추출 용액으로 하여 알칼리 추출 대두 단백질 분말을 제조하고, 산 추출 대두 단백질 분말과 알칼리 추출 대두 단백질 분말을 1:2 내지 1:6, 1:2.5 내지 1: 5.5, 1:3 내지 1:5 또는 1:3.5 내지 1:4.5의 중량비로 혼합한 혼합 대두 단백질 분말을 제조할 수 있다.In the present invention, an acid-extracted soybean protein powder is prepared by using an acid extraction solution having a pH of 3 to 5 as the extraction solution, and separately, an alkali-extracted soybean protein powder is prepared by using an alkaline extraction solution having a pH of 7.5 to 9 as the extraction solution, and a mixed soybean protein powder can be prepared by mixing the acid-extracted soybean protein powder and the alkali-extracted soybean protein powder in a weight ratio of 1:2 to 1:6, 1:2.5 to 1:5.5, 1:3 to 1:5, or 1:3.5 to 1:4.5.
본 발명의 제조 방법은 추출 용액을 pH 3 내지 5의 산 추출 용액으로 하여 제1 단계를 수행하고, 이와 별도로 추출 용액을 pH 7.5 내지 9의 알칼리 추출 용액으로 하여 제1 단계를 수행하고, 제2 단계를 수행하여 산 추출 대두 단백질 분말 및 알칼리 추출 대두 단백질 분말을 얻고, 산 추출 대두 단백질 분말과 알칼리 추출 대두 단백질 분말을 1:2 내지 1:6, 1:2.5 내지 1: 5.5, 1:3 내지 1:5 또는 1:3.5 내지 1:4.5의 중량비로 혼합한 혼합 대두 단백질 분말로 상기 제3 단계를 수행하는 것일 수 있다.The manufacturing method of the present invention may be a method of performing the first step by using an acid extraction solution having a pH of 3 to 5 as the extraction solution, separately performing the first step by using an alkali extraction solution having a pH of 7.5 to 9 as the extraction solution, performing the second step to obtain an acid extraction soybean protein powder and an alkali extraction soybean protein powder, and performing the third step with a mixed soybean protein powder in which the acid extraction soybean protein powder and the alkali extraction soybean protein powder are mixed in a weight ratio of 1:2 to 1:6, 1:2.5 to 1:5.5, 1:3 to 1:5, or 1:3.5 to 1:4.5.
원료 분말의 준비Preparation of raw material powder
대체육 제조를 위한 원료 분말은 대두 단백질 분말을 포함한다.Raw material powder for manufacturing meat substitutes includes soy protein powder.
대체육 제조를 위한 원료 분말은 산 추출 대두 단백질 분말 또는 알칼리 추출 대두 단백질 분말을 포함한다.The raw material powder for manufacturing alternative meat includes acid-extracted soy protein powder or alkali-extracted soy protein powder.
대두 단백질 분말은 대체육 원료 분말의 주성분이다.Soy protein powder is the main ingredient in alternative meat ingredient powder.
본 발명에서 원료 분말은 산 추출 대두 단백질 분말 및 알칼리 추출 대두 단백질 분말을 1:2 내지 1:6, 1:2.5 내지 1: 5.5, 1:3 내지 1:5 또는 1:3.5 내지 1:4.5의 중량비로 포함하는 것일 수 있다.In the present invention, the raw material powder may include acid-extracted soybean protein powder and alkali-extracted soybean protein powder in a weight ratio of 1:2 to 1:6, 1:2.5 to 1:5.5, 1:3 to 1:5, or 1:3.5 to 1:4.5.
일 실시예에서, 원료 분말은 산 추출 대두 단백질 분말 및 알칼리 추출 대두 단백질 분말을 1:4의 중량비로 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the raw material powder may include acid-extracted soy protein powder and alkali-extracted soy protein powder in a weight ratio of 1:4.
일 실시예에서, 원료 분말에 대두 단백질 분말이 60 내지 80 중량%의 비율로 포함될 수 있다.In one embodiment, the raw material powder may include soy protein powder in a proportion of 60 to 80 weight percent.
원료 분말은 대두 단백질 분말과 지방, 탄수화물, 식이섬유 및 첨가제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 성분을 혼합하여 제조되는 것일 수 있다.The raw material powder may be manufactured by mixing soy protein powder and at least one ingredient selected from the group consisting of fat, carbohydrate, dietary fiber, and additives.
지방은 실제 고기의 지방을 모방하기 위해 포함될 수 있다.Fat may be included to mimic the fat content of real meat.
지방으로 카놀라유, 코코넛 오일, 해바라기씨 오일, 팜유, 카카오 버터, 포도씨유, 아보카도 오일, 올리브유, 대두유 및 아마씨유로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 오일을 사용할 수 있다.As the fat, one or more oils selected from the group consisting of canola oil, coconut oil, sunflower seed oil, palm oil, cocoa butter, grapeseed oil, avocado oil, olive oil, soybean oil, and flaxseed oil can be used.
일 실시예에서, 지방은 카놀라유일 수 있다.In one embodiment, the fat may be canola oil.
지방은 원료 분말의 4 내지 20 중량%로 포함될 수 있다.Fat may be included in an amount of 4 to 20 weight percent of the raw material powder.
탄수화물은 제품에 결합력과 질감을 제공하기 위해 포함될 수 있다.Carbohydrates may be included to provide binding and texture to the product.
탄수화물로 옥수수 전분, 타피오카 전분, 감자 전분, 쌀가루, 밀가루, 알긴산 및 젤란검으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.As the carbohydrate, one or more selected from the group consisting of corn starch, tapioca starch, potato starch, rice flour, wheat flour, alginic acid, and gellan gum can be used.
탄수화물은 원료 분말의 5 내지 15 중량%로 포함될 수 있다.Carbohydrates may be included in an amount of 5 to 15 weight percent of the raw material powder.
식이섬유는 다른 탄수화물과 달리 소화되지 않으며 체내에서 에너지원으로 사용되지 않는다. 식이섬유는 대체육의 질감 개선, 수분 유지 등을 위해 첨가될 수 있다.Unlike other carbohydrates, dietary fiber is not digested and is not used as an energy source in the body. Dietary fiber can be added to meat substitutes to improve texture and maintain moisture.
식이섬유로 이눌린, 난소화성 말토덱스트린, 베타글루칸, 셀룰로스, 구아검 및 차전자피로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.One or more selected from the group consisting of inulin, indigestible maltodextrin, beta-glucan, cellulose, guar gum, and psyllium husk can be used as dietary fiber.
식이섬유는 원료 분말의 5 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.Dietary fiber may be included in an amount of 5 to 10 weight percent of the raw material powder.
첨가제로 결착제 및 유화제, 색소, 향료, 감미료 및 풍미 강화제 등이 포함될 수 있다. 첨가제는 대체육 제품의 맛, 질감 및 보존성을 개선하거나 영양 성분을 모방하기 위해 포함된다.Additives may include binders and emulsifiers, colors, flavors, sweeteners, and flavor enhancers. Additives are included to improve the taste, texture, and shelf life of the meat substitute product, or to mimic its nutritional properties.
결착제 및 유화제로 레시틴(대두 레시틴 등), 메틸셀룰로스, 구아검 및 잔탄검으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.As a binder and emulsifier, one or more selected from the group consisting of lecithin (soybean lecithin, etc.), methylcellulose, guar gum, and xanthan gum can be used.
색소로 비트즙, 당근 추출물, 안나토 및 파프리카 추출물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.One or more selected from the group consisting of beet juice, carrot extract, annatto and paprika extract may be used as a coloring agent.
향료로 천연 향료(효모 추출물 등), 연기 향(스모크 향) 등을 사용할 수 있다.Natural fragrances (yeast extract, etc.) and smoke fragrances (smoke fragrance) can be used as fragrances.
감미료 및 풍미 강화제로 소금, 설탕 및 효모 추출물(MSG 대체물)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.One or more sweeteners and flavor enhancers may be used, selected from the group consisting of salt, sugar and yeast extract (MSG substitute).
첨가제는 원료 분말의 1 내지 10 중량%로 포함될 수 있다.Additives may be included in an amount of 1 to 10 wt% of the raw material powder.
원료의 살균Sterilization of raw materials
원료는 진균, 세균 등의 병원성 미생물을 함유할 수 있다. 후술하는 제1 혼합물의 제조 전에, 원료 분말을 150 내지 180℃의 스팀과 접촉시켜 살균할 수 있다.The raw material may contain pathogenic microorganisms such as fungi and bacteria. Before manufacturing the first mixture described below, the raw material powder may be sterilized by contacting it with steam at 150 to 180°C.
살균은 원료가 압출 성형기의 원료 투입구에 투입되기 전에 기류식 분말 살균 장치에서 수행될 수 있다.Sterilization can be performed in an air-flow powder sterilization device before the raw materials are fed into the raw material inlet of the extruder.
살균은 원료가 압출 성형기의 원료 투입구에 투입되기 전에 스팀과 함께 파이프 라인을 통과하면서 스팀과 접촉함으로써 수행될 수 있다.Sterilization can be accomplished by contacting the raw material with steam as it passes through the pipeline together with the steam before being fed into the raw material inlet of the extruder.
접촉 시간은 가열 파이프 라인을 통과하는 원료의 유속에 의해 조절될 수 있다. 원료의 유속은 증기의 사용량, 증기의 압력 등에 따라 달라질 수 있다. 예컨대 온도가 150 내지 180℃인 스팀을 0.1 내지 0.3 MPa의 압력으로 80 내지 150 kg/h의 양으로 유입시킬 때 원료와 스팀의 접촉 시간(살균 시간)은 0.2 내지 1초이다.The contact time can be controlled by the flow rate of the raw material passing through the heating pipeline. The flow rate of the raw material can vary depending on the amount of steam used, the pressure of the steam, etc. For example, when steam having a temperature of 150 to 180°C is introduced at a pressure of 0.1 to 0.3 MPa in an amount of 80 to 150 kg/h, the contact time (sterilization time) between the raw material and the steam is 0.2 to 1 second.
제1 혼합물의 제조Preparation of the first mixture
준비된 원료 분말을 압출 성형기의 원료 투입구에 투입하고 물과 혼합하여 제1 혼합물을 제조한다.The prepared raw material powder is fed into the raw material inlet of the extruder and mixed with water to produce the first mixture.
원료 분말은 대두 단백질 분말 60 내지 80 중량%, 지방 4 내지 20 중량%, 탄수화물 5 내지 15 중량%, 식이섬유 5 내지 10 중량% 및 첨가제 1 내지 10 중량%를 포함할 수 있다.The raw material powder may contain 60 to 80 wt% of soy protein powder, 4 to 20 wt% of fat, 5 to 15 wt% of carbohydrate, 5 to 10 wt% of dietary fiber, and 1 to 10 wt% of additives.
압출 성형기는 투입된 원료에 물을 공급하기 위한 급수 라인을 구비할 수 있다. 급수 라인은 원료의 적절한 혼합에 적합한 위치에 위치할 수 있다.The extruder may be provided with a water supply line for supplying water to the charged raw materials. The water supply line may be located at a suitable location for proper mixing of the raw materials.
제1 혼합물은 원료 분말에 물을 가하여 각 성분들을 고루 분산시킨 원료 조성물을 의미한다.The first mixture refers to a raw material composition in which water is added to the raw material powder to evenly disperse each component.
물은 최종 제품의 특성 및 공정 조건에 따라 적절한 양으로 사용될 수 있다. 예컨대 물은 원료 분말 100 중량부를 기준으로 200 내지 400 중량부, 또는 250 중량부 내지 350 중량부로 제공될 수 있다.Water may be used in an appropriate amount depending on the characteristics of the final product and process conditions. For example, water may be provided in an amount of 200 to 400 parts by weight, or 250 to 350 parts by weight, based on 100 parts by weight of the raw material powder.
원료 분말을 물과 혼합한 후에는 원료 분말이 충분히 섞이도록 교반하는 공정을 더 포함할 수 있다. 원료 분말의 교반은 압출 성형기의 원료 투입구와 제1 배럴을 연결하는 파이프 내에서 수행될 수 있다.After mixing the raw material powder with water, a process of stirring the raw material powder so that it is sufficiently mixed may be further included. The stirring of the raw material powder may be performed in a pipe connecting the raw material inlet of the extruder and the first barrel.
원료 분말은 본 단계를 통해 후술하는 가스 생성용 분말과 독립적으로 물과 혼합 및 분산된다.Through this step, the raw material powder is mixed and dispersed with water independently of the powder for gas generation described later.
제2 혼합물의 제조Preparation of the second mixture
탄산수소나트륨을 포함하는 가스 생성용 분말을 물에 용해시킨 후 제1 혼합물과 라인 믹싱하여 제2 혼합물을 제조한다.A second mixture is prepared by dissolving a gas generating powder containing sodium bicarbonate in water and then line mixing it with the first mixture.
탄산수소나트륨은 물과 접촉하여 산 염기 반응에 따라 이산화탄소 기체를 생성한다. 생성된 이산화탄소는 제1 혼합물 내에 작은 기포를 만들어 제1 조성물이 부풀어 오르게 한다. 또한 스팀이 공급되는 제1 배럴에서 열 반응에 따라 추가로 이산화탄소를 발생시킨다.Sodium bicarbonate comes into contact with water and produces carbon dioxide gas through an acid-base reaction. The produced carbon dioxide creates small bubbles in the first mixture, causing the first composition to swell. In addition, additional carbon dioxide is produced through a heat reaction in the first barrel to which steam is supplied.
가스 생성용 분말은 탄산수소나트륨과의 반응성을 고려하여 산 성분으로 디소듐파이로포스페이트를 포함할 수 있다. 디소듐파이로포스페이트는 탄산수소나트륨과 중간 속도로 반응하여 가스 생성용 분말이 제1 혼합물과 섞일 때부터 제2 혼합물이 제1 배럴 및 제2 배럴에서 열과 압력을 받을 때까지 지속적으로 이산화탄소를 발생시킬 수 있다. The powder for generating gas may contain disodium pyrophosphate as an acid component considering its reactivity with sodium bicarbonate. Disodium pyrophosphate reacts with sodium bicarbonate at an intermediate rate, so that carbon dioxide can be continuously generated from the time the powder for generating gas is mixed with the first mixture until the second mixture is heated and pressurized in the first barrel and the second barrel.
가스 생성용 분말은 또 다른 산 성분으로 칼슘 락테이트를 포함할 수 있다. 칼슘 락테이트는 디소듐파이로포스페이트보다 탄산수소나트륨과의 반응 속도가 느리다. 칼슘 락테이트는 탄산수소나트륨과 느린 속도로 반응하여 가스 생성용 분말이 제2 혼합물 내에서 제1 배럴 및 제2 배럴에서 열과 압력을 받을 때 주로 이산화탄소를 발생시킨다.The gas generating powder may further comprise calcium lactate as another acid component. Calcium lactate reacts more slowly with sodium bicarbonate than disodium pyrophosphate. Calcium lactate reacts more slowly with sodium bicarbonate, thereby generating primarily carbon dioxide when the gas generating powder is subjected to heat and pressure in the first barrel and the second barrel within the second mixture.
가스 생성용 분말은 또 다른 산 성분으로 모노칼슘포스페이트 및 포타슘바이타르트레이트를 포함할 수 있다. 이들은 탄산수소나트륨과 상대적으로 빠르게 반응하는 산성 성분으로, 반죽을 섞을 때 이산화탄소를 발생시킬 수 있다. 혼합 초기에 가스를 빠르게 방출하여 부피를 형성할 수 있다.The powder for generating gas may also contain other acid components such as monocalcium phosphate and potassium bitartrate. These are acid components that react relatively quickly with sodium bicarbonate, which can generate carbon dioxide when mixing the dough. They can quickly release gas at the beginning of mixing, thereby forming volume.
가스 생성용 분말은 충전제로 전분(예컨대 옥수수 전분 등)을 포함할 수 있다. 전분은 탄산수소나트륨을 안정화시키고 가스 생성용 분말이 제1 혼합물과 고르게 섞이는데 기여한다.The gas generating powder may include starch (e.g., corn starch) as a filler. The starch stabilizes the sodium bicarbonate and helps the gas generating powder to be evenly mixed with the first mixture.
일 실시예에서, 가스 생성용 분말은 베이킹파우더일 수 있다.In one embodiment, the powder for generating gas may be baking powder.
일 실시예에서, 가스 생성용 분말은 탄산수소나트륨 30 내지 40중량%, 디소듐파이로포스페이트 20 내지 30중량%, 칼슘 락테이트 10 내지 20중량% 및 전분 20 내지 30중량%를 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the powder for generating gas may comprise 30 to 40 wt % sodium bicarbonate, 20 to 30 wt % disodium pyrophosphate, 10 to 20 wt % calcium lactate, and 20 to 30 wt % starch.
또 다른 실시예에서 가스 생성용 분말은 탄산수소나트륨 33 내지 37중량%, 디소듐파이로포스페이트 23 내지 27중량%, 칼슘 락테이트 13 내지 17중량% 및 전분 23 내지 27중량%를 포함하는 것일 수 있다.In another embodiment, the powder for generating gas may comprise 33 to 37 wt % sodium bicarbonate, 23 to 27 wt % disodium pyrophosphate, 13 to 17 wt % calcium lactate, and 23 to 27 wt % starch.
가스 생성용 분말은 물에 혼합되어 사전 고르게 분산된 후 제1 혼합물과 라인 믹싱된다. 가스 생성용 분말을 용해시키는 물은 제1 혼합물과의 고른 분산을 고려하여 적절한 양으로 사용될 수 있다. 제1 혼합물에 포함된 물의 양을 고려하여 최종 제품의 특성 및 공정 조건에 부합하는 양으로 사용될 수 있다. 예컨대 물은 가스 생성용 분말의 농도가 1 내지 10%가 되도록 사용될 수 있다.The powder for generating gas is mixed in water and evenly dispersed in advance, and then line-mixed with the first mixture. The water for dissolving the powder for generating gas can be used in an appropriate amount considering even dispersion with the first mixture. Considering the amount of water included in the first mixture, it can be used in an amount that matches the characteristics of the final product and the process conditions. For example, water can be used so that the concentration of the powder for generating gas is 1 to 10%.
가스 생성용 용액은 제1 혼합물(메인 유체)의 흐름을 고려하여 파이프를 통해 제1 혼합물에 유입되도록 한다. 파이프 내부에 고정된 구조물(예: 나선형 또는 격자형)을 배치해 유체가 흐르면서 자연스럽게 혼합되도록 할 수 있다.The solution for generating gas is introduced into the first mixture through the pipe, taking into account the flow of the first mixture (main fluid). A fixed structure (e.g. spiral or lattice shape) may be placed inside the pipe to allow natural mixing as the fluid flows.
본 단계에서 필요에 따라 파이프 내에 공기 또는 수증기를 공급하거나 스크류를 배치하여 가압할 수 있다.At this stage, air or steam can be supplied into the pipe as needed, or a screw can be placed to pressurize it.
제2 혼합물의 가스 발생Gas generation of the second mixture
본 발명의 제조 방법은 제2 혼합물을 스팀이 공급되는 제1 배럴을 따라 이송시키면서 제2 혼합물 내에서 가스를 발생시키는 단계를 포함한다.The manufacturing method of the present invention comprises the step of generating gas within the second mixture while transporting the second mixture along a first barrel through which steam is supplied.
제2 혼합물은 제1 배럴 내의 스크류에 의해 혼합된다. 제2 혼합물이 제1 배럴을 통과하지 않고 바로 제2 배럴로 공급될 경우 가스 생성용 분말이 제1 혼합물과 충분히 섞일 시간 및 공간이 확보되지 않아 가스가 제2 혼합물 내에서 고르게 발생되지 못한다.The second mixture is mixed by a screw within the first barrel. If the second mixture is fed directly into the second barrel without passing through the first barrel, the powder for generating gas is not sufficiently mixed with the first mixture, and thus the gas is not evenly generated within the second mixture.
제2 혼합물은 제1 배럴 내의 스팀(100 ℃ 수증기)에 의해 가열될 수 있다. 제1 배럴 내의 제2 혼합물의 온도는 스팀의 공급 여부 및 공급량에 따라 상온 내지 100 ℃일 수 있다.The second mixture can be heated by steam (100° C. steam) inside the first barrel. The temperature of the second mixture inside the first barrel can be from room temperature to 100° C. depending on whether steam is supplied and the amount supplied.
일 실시예에서, 제1 배럴 내의 제2 혼합물의 온도는 25 내지 50 ℃, 25 내지 80 ℃, 25 내지 100 ℃, 30 내지 50 ℃, 30 내지 80 ℃, 30 내지 100 ℃, 50 내지 80 ℃ 또는 50 내지 100 ℃일 수 있다.In one embodiment, the temperature of the second mixture within the first barrel can be from 25 to 50 °C, from 25 to 80 °C, from 25 to 100 °C, from 30 to 50 °C, from 30 to 80 °C, from 30 to 100 °C, from 50 to 80 °C or from 50 to 100 °C.
일 실시예에서, 제1 배럴을 빠져나갈 때의 제2 혼합물의 온도는 80 내지 100 ℃로 유지되는 것일 수 있다. 제2 혼합물의 온도가 80 ℃ 미만이면 가스 발생에 필요한 열 공급이 부족할 수 있고 100 ℃를 초과하면 공정 후반부까지 지속적으로 가스가 발생되기 어려워서 제품의 조직감 개선 및 콩취 제거 효과가 떨어질 수 있다.In one embodiment, the temperature of the second mixture when exiting the first barrel may be maintained at 80 to 100° C. If the temperature of the second mixture is less than 80° C., the heat supply required for gas generation may be insufficient, and if it exceeds 100° C., it may be difficult to continuously generate gas until the latter part of the process, thereby reducing the effect of improving the texture of the product and removing the soybean odor.
제1 배럴은 스팀의 온도 및 압력이 독립적으로 컨트롤되는 1개 또는 2개 이상의 배럴로 구성될 수 있다. 2개 이상의 배럴은 서로 연결되어 있어 가스 발생에 필요한 환경을 보다 섬세하게 조성할 수 있다. 예컨대 제1 배럴이 3개의 서브 배럴로 구성될 경우 제1-1 배럴은 상온으로, 제1-2 배럴은 80 내지 90 ℃로, 제1-3 배럴은 100 ℃로 온도를 설정하여 제2 혼합물이 서서히 더 많은 열을 받도록 구성할 수 있다.The first barrel may be composed of one or more barrels in which the temperature and pressure of the steam are independently controlled. The two or more barrels are connected to each other so that the environment required for gas generation can be more delicately created. For example, if the first barrel is composed of three sub-barrels, the temperature of the 1-1 barrel may be set to room temperature, the 1-2 barrel to 80 to 90°C, and the 1-3 barrel to 100°C, so that the second mixture gradually receives more heat.
본 공정에서 제1 배럴의 스펙을 조절하여 제2 혼합물의 혼합 및 가열/가압 조건을 변경할 수 있다. 배럴의 하우징 길이, 스크류의 직경 및 스크류의 피치 길이가 제2 혼합물의 혼합 및 가열/가압에 영향을 줄 수 있다.In this process, the mixing and heating/pressurizing conditions of the second mixture can be changed by adjusting the specifications of the first barrel. The housing length of the barrel, the diameter of the screw, and the pitch length of the screw can affect the mixing and heating/pressurizing of the second mixture.
배럴의 하우징의 길이(L)와 스크류의 직경(D)의 정의는 도 1에 도시된 바와 같다. 도 1의 배럴은 하나의 하우징으로 된 L/D=4인 스크류가 구비된 배럴이다.The definitions of the length (L) of the barrel housing and the diameter (D) of the screw are as shown in Fig. 1. The barrel of Fig. 1 is a barrel equipped with a screw with L/D=4 in one housing.
스크류의 피치 길이(P)는 도 2에 도시된 바와 같이 스크류의 한 바퀴 길이를 의미한다. 피치 길이가 짧을수록 원료에 상대적으로 높은 압력이 가해진다.The pitch length (P) of the screw refers to the length of one revolution of the screw, as shown in Fig. 2. The shorter the pitch length, the higher the pressure applied to the raw material.
일 실시예에서 제1 배럴의 스크류 직경(DS1)은 제1 배럴의 하우징 길이(LH1)와 다음 수학식 1의 관계를 만족하는 것일 수 있다:In one embodiment, the screw diameter (D S1 ) of the first barrel may satisfy the relationship between the housing length (L H1 ) of the first barrel and the following mathematical expression 1:
[수학식 1][Mathematical formula 1]
LH1/5 ≤ DS1 ≤ LH1/3.L H1 /5 ≤ D S1 ≤ L H1 /3.
수학식 1에서 제1 배럴의 하우징 길이(LH1)는 제1 배럴을 구성하는 1개의 배럴의 하우징 길이를 의미한다. 즉, 제1 배럴이 복수의 서브 배럴로 구성되어 있는 경우에는 복수 개 중 1개의 서브 배럴의 하우징 길이를 의미한다.In mathematical expression 1, the housing length (L H1 ) of the first barrel means the housing length of one barrel constituting the first barrel. That is, when the first barrel is composed of multiple sub-barrels, it means the housing length of one of the multiple sub-barrels.
일 실시예에서 제1 배럴의 스크류의 피치 길이(PS1)는 다음 수학식 2를 만족하는 것일 수 있다:In one embodiment, the pitch length (P S1 ) of the screw of the first barrel may satisfy the following mathematical expression 2:
[수학식 2][Mathematical formula 2]
60 mm ≤ PS1 ≤ 100 mm.60 mm ≤ P S1 ≤ 100 mm.
제1 배럴의 스크류가 수학식 1 및 2를 만족하는 것이 제품의 결을 살리고 대체육 조직을 균일하게 형성함에 있어 유리하고, 콩취 저감에 효과적이다.The screw of the first barrel satisfying mathematical expressions 1 and 2 is advantageous in maintaining the texture of the product and uniformly forming a substitute meat tissue, and is effective in reducing soybean odor.
제1 배럴이 2개 이상의 배럴로 구성되는 경우 스크류의 직경 및 피치 길이는 위 범위 내에서 서브 배럴마다 상이할 수 있다.If the first barrel consists of two or more barrels, the diameter and pitch length of the screw may be different for each sub-barrel within the above range.
압출 성형Extrusion molding
본 발명의 제조 방법은 제1 배럴을 통과한 제2 혼합물을 제1 배럴보다 고온 및 고압의 제2 배럴에서 압출 성형하여 압출물(습윤 텍스처레이트)을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.The manufacturing method of the present invention may include a step of extruding a second mixture passed through a first barrel in a second barrel at a higher temperature and pressure than the first barrel to manufacture an extrudate (wet texturate).
제2 혼합물은 제2 배럴에서 고온으로 압축되어 단백질 변성이 유도되고 조직화에 필요한 구조 변화를 일으킨다. 제2 혼합물은 본 단계를 거치면서 고압 환경에서 단백질 분자가 정렬되어 고기와 유사한 섬유질 구조가 형성되고, 단백질의 점탄성이 증가하며, 최종적으로 원하는 크기와 모양으로 성형된다.The second mixture is compressed at high temperature in a second barrel to induce protein denaturation and structural changes necessary for organization. As the second mixture goes through this step, the protein molecules are aligned in a high-pressure environment to form a fibrous structure similar to meat, the viscoelasticity of the protein increases, and it is finally formed into the desired size and shape.
제2 배럴은 제2 혼합물에 제1 배럴보다 고온 및 고압 환경을 제공한다. 제2 배럴에는 고압의 스팀(예컨대 100 ℃ 초과 200 ℃ 이하 수증기)이 공급된다. 제2 배럴 내의 제2 혼합물의 온도는 110 내지 180 ℃로 유지되는 것이 좋다.The second barrel provides the second mixture with a higher temperature and higher pressure environment than the first barrel. High pressure steam (e.g., steam having a temperature of more than 100° C. and less than 200° C.) is supplied to the second barrel. It is preferable that the temperature of the second mixture in the second barrel be maintained at 110 to 180° C.
제2 배럴은 스팀의 온도 및 압력이 독립적으로 컨트롤되는 1개 또는 2개 이상의 배럴로 구성될 수 있다. 2개 이상의 배럴은 서로 연결되어 있어 가스 발생에 필요한 환경을 보다 섬세하게 조성할 수 있다. The second barrel may consist of one or more barrels, each of which has independently controlled steam temperature and pressure. Two or more barrels may be connected to each other to create a more delicate environment for gas generation.
예컨대, 제2 배럴이 3개의 서브 배럴로 구성될 경우 제2-1 배럴은 120 ℃로, 제2-2 배럴은 140 ℃로, 제2-3 배럴은 160 ℃로 온도를 설정하여 제2 혼합물이 서서히 더 많은 열을 받도록 구성할 수 있다. For example, if the second barrel is composed of three sub-barrels, the temperature of the 2-1 barrel can be set to 120°C, the 2-2 barrel to 140°C, and the 2-3 barrel to 160°C so that the second mixture gradually receives more heat.
예컨대, 제2 배럴이 7개의 서브 배럴로 구성될 경우 제2-1 배럴 및 제2-2 배럴은 110 내지 130 ℃로, 제2-3 배럴 및 제2-4 배럴은 160 내지 180 ℃로, 제2-3 배럴 내지 제2-5 배럴은 140 내지 150 ℃로 온도를 설정하여 제2 혼합물에 제공되는 에너지의 양을 컨트롤 할 수 있다.For example, when the second barrel is composed of seven sub-barrels, the temperature of the 2-1 barrel and the 2-2 barrel can be set to 110 to 130°C, the temperature of the 2-3 barrel and the 2-4 barrel can be set to 160 to 180°C, and the temperature of the 2-3 to 2-5 barrels can be set to 140 to 150°C, thereby controlling the amount of energy provided to the second mixture.
제2 배럴은 피치의 길이 및 방향이 서로 다른 스크류가 각각 배치된 복수의 배럴을 포함할 수 있다(도 3 참조).The second barrel may include a plurality of barrels, each having screws arranged with different pitch lengths and directions (see FIG. 3).
일 실시예에서 제2 배럴이 3개의 서브 배럴로 구성될 경우 제2-1 배럴은 피치의 길이가 상대적으로 길고, 제2-2 배럴은 피치의 길이가 제2-1 배럴보다 짧고, 제2-3 배럴은 피치의 길이가 제2-2 배럴보다 짧게 설정하여 제2 혼합물이 서서히 더 높은 압력을 받도록 구성할 수 있다.In one embodiment, when the second barrel is composed of three sub-barrels, the pitch length of the 2-1 barrel is set to be relatively long, the pitch length of the 2-2 barrel is set to be shorter than that of the 2-1 barrel, and the pitch length of the 2-3 barrel is set to be shorter than that of the 2-2 barrel, so that the second mixture can be configured to gradually receive a higher pressure.
일 실시예에서, 제2 배럴이 3개의 서브 배럴로 구성될 경우 제2-1 배럴은 피치의 방향을 L(좌) 방향으로 설정하고, 제2-2 배럴에서 피치의 방향을 R(우) 방향으로 틀었다가, 제2-3 배럴에서 피치의 방향을 다시 L(좌)로 설정하여 압력을 받는 방향을 다르게 설정할 수 있다.In one embodiment, when the second barrel is composed of three sub-barrels, the 2-1 barrel sets the pitch direction to the L (left) direction, the 2-2 barrel changes the pitch direction to the R (right) direction, and then the 2-3 barrel sets the pitch direction back to L (left) so that the pressure direction can be set differently.
일 실시예에서, 제2 배럴은 스팀이 독립적으로 공급되는 연속된 5 내지 15개의 배럴로 구성될 수 있다.In one embodiment, the second barrel may consist of a series of 5 to 15 barrels, each supplied with steam independently.
일 실시예에서, 제2 배럴의 스크류 직경(DS2)은 제2 배럴의 하우징 길이(LH2)와 다음 수학식 3의 관계를 만족하는 것일 수 있다:In one embodiment, the screw diameter (D S2 ) of the second barrel may satisfy the relationship between the housing length (L H2 ) of the second barrel and the following mathematical expression 3:
[수학식 3][Mathematical Formula 3]
LH2/5 ≤ DS2 ≤ LH2/3.L H2 /5 ≤ D S2 ≤ L H2 /3.
수학식 3에서 제2 배럴의 하우징 길이(LH2)는 제2 배럴을 구성하는 1개의 배럴의 하우징 길이를 의미한다. 즉, 제2 배럴이 복수의 서브 배럴로 구성되어 있는 경우에는 복수 개 중 1개의 서브 배럴의 하우징 길이를 의미한다.In mathematical expression 3, the housing length (L H2 ) of the second barrel means the housing length of one barrel constituting the second barrel. That is, when the second barrel is composed of multiple sub-barrels, it means the housing length of one of the multiple sub-barrels.
일 실시예에서 제2 배럴의 스크류의 피치 길이(PS2)는 다음 수학식 4를 만족하는 것일 수 있다:In one embodiment, the pitch length (P S2 ) of the screw of the second barrel may satisfy the following mathematical expression 4:
[수학식 4][Mathematical formula 4]
20 mm ≤ PS2 ≤ 65 mm.20 mm ≤ P S2 ≤ 65 mm.
제2 배럴의 스크류가 수학식 3 및 4를 만족하는 것이 제품의 결을 살리고 대체육 조직을 균일하게 형성함에 있어 유리하고 콩취 저감에 효과적이다.The screw of the second barrel satisfying mathematical expressions 3 and 4 is advantageous in maintaining the texture of the product and uniformly forming a substitute meat tissue, and is effective in reducing soybean odor.
제2 배럴이 2개 이상의 배럴로 구성되는 경우 스크류의 직경 및 피치 길이는 위 범위 내에서 서브 배럴마다 상이할 수 있다.If the second barrel consists of two or more barrels, the diameter and pitch length of the screw may be different for each sub-barrel within the above range.
냉각 및 절단Cooling and cutting
본 발명의 제조 방법은 압출물을 냉각 다이에서 100 ℃ 미만의 온도로 감압 냉각시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method of the present invention may further include a step of cooling the extrudate under reduced pressure in a cooling die to a temperature of less than 100° C.
일 실시예에서, 압출 성형 단계 후, 압출물을 100 ℃ 미만의 온도로 냉각하면서 냉각 다이를 통해 압출기 밖으로 내보낸다. 압출물을 물의 끓는점 미만으로, 즉, 정상 조건 하에서 100 ℃ 미만의 온도로 만들기 위해, 압출물은 냉각 다이를 통해 압출기 밖으로 내보내 진다. 압출기를 위한 냉각 다이는 당업계에 알려져 있는 것을 사용할 수 있다.In one embodiment, after the extrusion step, the extrudate is passed out of the extruder through a cooling die while being cooled to a temperature below 100° C. To make the extrudate below the boiling point of water, i.e., below 100° C. under normal conditions, the extrudate is passed out of the extruder through a cooling die. A cooling die known in the art can be used for the extruder.
일 실시예에서 압출물은 50 내지 90 ℃ 범위의 온도로 냉각될 수 있다.In one embodiment, the extrudate can be cooled to a temperature in the range of 50 to 90 °C.
압출물은 냉각 다이를 통과하면서 압출시에 생성된 그의 섬유 구조가 안정화된다.As the extrudate passes through the cooling die, its fiber structure created during extrusion is stabilized.
압출물이 냉각 다이를 통과하는 시간은 대체육의 용도 등에 따라 달라질 수 있다. 냉각 다이 통과 시간은 예컨대 30초 내지 5분일 수 있다.The time for the extrudate to pass through the cooling die can vary depending on the intended use of the substitute meat. The cooling die passage time can be, for example, 30 seconds to 5 minutes.
본 발명의 방법에 따라 제조된 대체육은 15 내지 30 중량%의 단백질 함량, 및 45 내지 70 중량%의 수분 함량을 가질 수 있다.The meat substitute manufactured according to the method of the present invention can have a protein content of 15 to 30 wt% and a moisture content of 45 to 70 wt%.
냉각 다이에서 개선된 벽 슬라이딩 및 이에 따라 더 쉬운 공정 제어를 달성하기 위해 오일이 주입될 수 있다.Oil may be injected into the cooling die to achieve improved wall sliding and thus easier process control.
오일은 전술한 압출기 내로 또는 냉각 다이 내로 주입될 수 있다. 오일은 원료의 총 중량을 기준으로, 예컨대 1 내지 10%, 바람직하게는 2 내지 6%, 특히 바람직하게는 3 내지 4%의 비율로 주입될 수 있다. 오일은 추가의 공급 라인을 통해 주입될 수 있다. 예컨대, 해바라기유와 같은 식용유가 사용될 수 있다.The oil can be injected into the extruder mentioned above or into the cooling die. The oil can be injected in a proportion of, for example, 1 to 10%, preferably 2 to 6%, particularly preferably 3 to 4%, based on the total weight of the raw material. The oil can be injected via an additional feed line. For example, an edible oil such as sunflower oil can be used.
칼슘 화합물, 알지네이트, 또는 이의 조합이 추가로 냉각 다이에 주입될 수 있다. 칼슘 화합물, 알지네이트, 또는 이의 조합은 대체육의 조직감에 영향을 미칠 수 있다.Calcium compounds, alginates, or combinations thereof may be additionally injected into the cooling die. The calcium compounds, alginates, or combinations thereof may affect the texture of the meat substitute.
냉각 다이를 통과한 압출물은 원하는 모양 및 크기로 절단된 다음 포장하는 단계를 거칠 수 있다. 포장된 제품은 냉장 보관되거나 냉동 보관될 수 있다.The extrudate that has passed through the cooling die can be cut into desired shapes and sizes and then packaged. The packaged product can be stored refrigerated or frozen.
이하, 실시예로 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically by examples.
실시예Example
1. 가스 생성용 분말의 제조1. Preparation of powder for gas generation
가스 생성용 분말을 다음 표 1의 조성에 따라 제조하였다.Powder for gas generation was manufactured according to the composition shown in Table 1 below.
(중량%)(weight%)
가스 생성용 분말로서 탄산수소나트륨을 포함한 상기 제조예 1 내지 3을 첨가할 수 있으며, 이러한 가스 생성용 분말을 투입하는 경우, 대체육 조직 사이사이에 공기층이 적절히 형성되도록 할 수 있다.The above-described manufacturing examples 1 to 3 including sodium bicarbonate can be added as a powder for generating gas, and when such a powder for generating gas is added, an air layer can be appropriately formed between the substitute meat tissues.
2. 단백질 분말 제조2. Preparation of protein powder
건조된 대두에서 산 추출 용액 또는 알칼리 추출 용액을 사용하여 대두 단백질을 분리하였다.Soy protein was isolated from dried soybeans using an acid extraction solution or an alkaline extraction solution.
산 추출 용액을 사용하는 경우, 건조된 대두를 깨끗이 씻어 물에 8시간 내지 12시간 불렸다. 불린 대두를 그라인더를 사용해 물과 함께 갈아준 후, 천 또는 거름망을 이용해 거름으로써 대두 유액을 얻었다. 대두 유액에 0.1N HCl 수용액을 첨가하여 pH 4.5가 되도록 조절하였다. 등전점(isoelectric point)에 도달한 단백질의 용해도가 낮아짐으로써 침전되면, 침전된 단백질을 걸러내고 증류수로 여러 차례 세척하였다.When using the acid extraction solution, the dried soybeans were washed cleanly and soaked in water for 8 to 12 hours. The soaked soybeans were ground with water using a grinder, and then filtered using a cloth or a strainer to obtain soybean milk. 0.1 N HCl aqueous solution was added to the soybean milk to adjust the pH to 4.5. When the solubility of the protein that reached the isoelectric point decreased and precipitated, the precipitated protein was filtered out and washed several times with distilled water.
알칼리 추출 용액을 사용하는 경우, 건조된 대두를 깨끗이 씻어 물에 8시간 내지 12시간 불린 후, 그라인더를 사용해 물과 함께 갈았다. 이후 0.1N NaOH 수용액을 첨가하여 pH 8이 되도록 조절함으로써 단백질이 잘 용해되도록 하였다. 용해된 단백질을 포함한 용액을 여과하여 대두 찌꺼기(비단백질 성분)을 제거하고, 여과된 용액에 0.1N HCl 수용액을 첨가하여 pH 4.5로 조절하였다. 침전된 단백질을 걸러내고 증류수로 여러 차례 세척하였다.When using an alkaline extraction solution, the dried soybeans were thoroughly washed, soaked in water for 8 to 12 hours, and then ground with water using a grinder. Afterwards, 0.1 N NaOH aqueous solution was added to adjust the pH to 8, thereby dissolving the protein well. The solution containing the dissolved protein was filtered to remove soybean residue (non-protein components), and 0.1 N HCl aqueous solution was added to the filtered solution to adjust the pH to 4.5. The precipitated protein was filtered out and washed several times with distilled water.
위와 같은 방법으로 추출하여 얻은 침전된 단백질을 건조하여 대두 단백질 분말을 제조하였다.The precipitated protein obtained by extraction in the above manner was dried to produce soybean protein powder.
스프레이 건조기의 경우, 스프레이 건조기에 공급하는 가스의 온도인 inlet temperature를 160 ℃ 내지 200 ℃, 건조기에서 배출되는 가스의 온도인 outlet temperature를 80 ℃ 내지 90 ℃로 하였고, 분무 압력은 150 내지 250 bar로 하였으며, 건조 시간은 약 20초로 설정하였다. 건조된 대두 단백질 분말의 최종 수분 함량은 약 5%였다.For the spray dryer, the inlet temperature, which is the temperature of the gas supplied to the spray dryer, was set to 160 to 200 ℃, the outlet temperature, which is the temperature of the gas discharged from the dryer, was set to 80 to 90 ℃, the spray pressure was set to 150 to 250 bar, and the drying time was set to about 20 seconds. The final moisture content of the dried soybean protein powder was about 5%.
드럼 건조기의 경우, 드럼 표면 온도(drum surface temperature)는 150 ℃ 내지 170 ℃로 설정하였으며, 드럼 회전 속도(drum rotation speed) 0.5 rpm 내지 1.0 rpm, 건조하고자 하는 액체층의 두께는 0.5 mm 내지 1.0 mm로 하여, 7초 내지 12초 사이에 건조가 완료되도록 하였다. 건조가 완료된 후, 드럼 표면을 scrapping하여 건조물을 얻고, 이를 분쇄하여 최종 대두 단백질 분말을 얻었다.For the drum dryer, the drum surface temperature was set to 150°C to 170°C, the drum rotation speed was 0.5 rpm to 1.0 rpm, and the thickness of the liquid layer to be dried was 0.5 mm to 1.0 mm, so that drying was completed in 7 to 12 seconds. After drying was completed, the drum surface was scraped to obtain a dried product, which was then pulverized to obtain the final soybean protein powder.
위와 같은 추출 및 건조 방법을 조합하여 하기 표 2에 나타난 4가지의 농축 대두 단백질 분말(concentrated soy protein, CSP)을 제조하였다.By combining the above extraction and drying methods, four types of concentrated soy protein powders (CSP) were prepared as shown in Table 2 below.
이와 같이 얻어진 농축 대두 단백질 분말은 단백질 약 60 g 내지 65 g, 지방 약 20 g 내지 25 g, 섬유질 약 2 g 내지 4 g, 수분 약 5 g 내지 7 g으로 구성된다.The concentrated soy protein powder thus obtained is composed of about 60 g to 65 g of protein, about 20 g to 25 g of fat, about 2 g to 4 g of fiber, and about 5 g to 7 g of moisture.
3. 단백질 분말의 단백질 함량 분석3. Analysis of protein content of protein powder
제조한 농축 대두 단백질 분말의 단백질 구성 및 함량을 확인하였다. 농축 대두 단백질 분말 20 g에 0.2% NaOH 용액 200 mL를 가한 후 2시간 동안 교반하였다. 그 후, 1N HCl 용액을 사용하여 pH 4.5로 조정하고 30분간 교반하였다. 응고된 단백질을 8,000 rpm으로 10분간 원심분리한 후, 침전물을 취하여 증류수로 세척하고 동결건조해 시료로 사용하였다. 동결건조한 시료의 무게를 활용하여 단백질 추출 수율을 환산하였다.The protein composition and content of the manufactured concentrated soy protein powder were confirmed. 20 g of concentrated soy protein powder was added with 200 mL of 0.2% NaOH solution, and stirred for 2 hours. After that, the pH was adjusted to 4.5 using 1N HCl solution, and stirred for 30 minutes. The coagulated protein was centrifuged at 8,000 rpm for 10 minutes, and the precipitate was collected, washed with distilled water, and lyophilized to use as a sample. The protein extraction yield was converted using the weight of the lyophilized sample.
추출한 단백질의 분자량 분포를 알아보기 위해 Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis(SDS-PAGE)를 수행하였다. gel은 Any kD Mini-Protean TGX Precast gel(Bio-Rad, Contra Costa, CA, USA)을 사용하였고, 각 시료는 5배 농도의 sample buffer(62.5 mM Tris-HCl, pH 6.8, 10% glycerol, 1% LDS, 0.005% bromophenol blue)를 사용해 최종 단백질 농도가 3 mg/mL가 되도록 하여 gel에 분주하였다. 전기 영동은 150 mA에서 20분간 시행하였으며, 전기 영동 후 gel은 coomassie blue staining solution(Bio-Rad)으로 염색한 후 샘플 별 단백질 분자량 분포를 비교분석 하였다(Laemmli, 1970). 분자량의 분포 및 염색 후 band의 intensity를 통해 단백질의 분자량, 분류 및 정량 분석 등을 수행하였다.To determine the molecular weight distribution of the extracted proteins, Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE) was performed. Any kD Mini-Protean TGX Precast gel (Bio-Rad, Contra Costa, CA, USA) was used for the gel, and each sample was dispensed onto the gel with a 5-fold concentrated sample buffer (62.5 mM Tris-HCl, pH 6.8, 10% glycerol, 1% LDS, 0.005% bromophenol blue) to a final protein concentration of 3 mg/mL. Electrophoresis was performed at 150 mA for 20 minutes, and after electrophoresis, the gel was stained with Coomassie blue staining solution (Bio-Rad) and then the protein molecular weight distribution of each sample was compared and analyzed (Laemmli, 1970). The molecular weight, classification, and quantitative analysis of the proteins were performed through the molecular weight distribution and the intensity of the band after staining.
분석 결과, 대두의 주요 단백질인 2S, 7S, 11S 및 15S 단백질의 함량은 하기 표 3에 나타난 바와 같았다.As a result of the analysis, the contents of 2S, 7S, 11S and 15S proteins, which are the main proteins of soybeans, were as shown in Table 3 below.
4. 고수분 대체육 제조 4. Manufacturing high-moisture meat substitutes
도 4에 도시된 장치 및 방법에 따라 고수분 대체육을 제조하였다. 원료 투입량은 500 kg/h이었고, 스크류의 직경은 62 mm, 회전 속도는 550 rpm로 설정하였다. 이축 압출기의 스크류의 직경은 62 mm, 스크류 직경과 하우징 길이의 비(L/D ratio)는 40:1이었다. 냉각 다이(cooling die)의 냉각 온도는 70 ℃였다. 각 배럴의 온도는 전열기와 냉각수를 이용하여 조절하였다.High-moisture meat substitute was manufactured according to the device and method shown in Fig. 4. The raw material input amount was 500 kg/h, the screw diameter was 62 mm, and the rotation speed was set to 550 rpm. The screw diameter of the twin-screw extruder was 62 mm, and the ratio of the screw diameter to the housing length (L/D ratio) was 40:1. The cooling temperature of the cooling die was 70℃. The temperature of each barrel was controlled using a heater and cooling water.
구체적으로, 원료 분말을 이축 압출기의 원료 투입구(호퍼)에 투입하고 물과 혼합하여 원료 조성물(제1 혼합물)을 제조하였다.Specifically, raw material powder was fed into the raw material inlet (hopper) of a twin-screw extruder and mixed with water to prepare a raw material composition (first mixture).
또한, 이와 별도로, 가스 생성용 분말(베이킹파우더)을 각각 물에 용해시킨 후(5% 수용액) 원료 조성물(제1 혼합물)이 지나가는 라인에 유입시켰고, 그 라인 내에서 균일하게 혼합한 후 가스 생성용 용액이 제1 혼합물에 고루 분산되어 있는 원료 조성물(제2 혼합물)이 상온으로 설정된 1-1 배럴을 거쳐 온도 80-100 ℃로 설정된 1-2 배럴에서 가열 및 혼합하였다.In addition, separately, the powder for generating gas (baking powder) was each dissolved in water (5% aqueous solution) and introduced into the line through which the raw material composition (first mixture) passed, and after being uniformly mixed within the line, the raw material composition (second mixture) in which the solution for generating gas was evenly dispersed in the first mixture was passed through a 1-1 barrel set to room temperature and then heated and mixed in a 1-2 barrel set to a temperature of 80-100°C.
제1 배럴에 투입된 제2 혼합물 내 각 성분들의 함량은 다음 표 4와 같다.The contents of each component in the second mixture injected into the first barrel are as shown in Table 4 below.
그 후 제2 혼합물을 110 내지 165 ℃의 배럴 2-1 내지 2-7에서 압출성형하여 수분 함량 70 %의 고수분 대체육을 얻었다. 제조한 대체육은 진공 냉각 후 -20 ℃에서 냉동 보관하였다.Thereafter, the second mixture was extruded in barrels 2-1 to 2-7 at 110 to 165°C to obtain a high-moisture meat substitute having a moisture content of 70%. The manufactured meat substitute was vacuum-cooled and then stored frozen at -20°C.
5. 실시예의 물성 분석5. Analysis of physical properties of the examples
(1) Texture Profile Analysis (TPA) 분석(1) Texture Profile Analysis (TPA) analysis
실시예 1 내지 6의 경도(Hardness), 탄력성(springiness), 응집성(cohensiveness), 씹힘성(chewiness) 및 절단강도(Cutting strength)를 측정하였다. 실시예 1 내지 6의 고수분 대체육을 각각 10×20×20 mm의 크기로 절단한 시료를 사용하였다. 고수분 대체육은 측정 24시간 전에 냉장(10 ℃)에서 해동 후, 측정 시 상온에서 2시간 동안 방치한 후 측정하였다.Hardness, springiness, cohensiveness, chewiness, and cutting strength of Examples 1 to 6 were measured. Samples of the high-moisture meat substitutes of Examples 1 to 6, each cut into a size of 10×20×20 mm, were used. The high-moisture meat substitutes were thawed in a refrigerator (10°C) 24 hours before measurement, and then left at room temperature for 2 hours before measurement.
경도는 첫 번째 압축 사이클 중 시료가 저항하는 최대 힘을 의미한다. 탄력성, 응집성, 씹음성 및 절단강도는 Trinh과 Glasgow(2012)가 제시한 바와 같이 다음 수학식 5 내지 8로 정의된다:Hardness is the maximum force resisted by the sample during the first compression cycle. Elasticity, cohesiveness, chewing strength and breaking strength are defined by the following mathematical equations 5 to 8 as suggested by Trinh and Glasgow (2012):
[수학식 5][Mathematical Formula 5]
(D1: 첫 번째 최대 응력 발생 거리, D2: 두 번째 최대 응력 발생 거리),(D1: distance at which the first maximum stress occurs, D2: distance at which the second maximum stress occurs),
[수학식 6][Mathematical Formula 6]
(A1: 첫 번째 최대 응력 면적, A2: 두 번째 최대 응력 면적),(A1: first maximum stress area, A2: second maximum stress area),
[수학식 7][Mathematical formula 7]
, ,
[수학식 8][Mathematical formula 8]
. .
탄력성, 응집성 및 씹힘성은 하기 표 5의 조건에 따라 측정했고, 절단 강도는 cutting probe(knife blade)를 이용하여 측정했다. 총 10회 측정하여 최대값과 최소값을 제외하고 평균값을 산출했다.Elasticity, cohesiveness, and chewiness were measured according to the conditions in Table 5 below, and cutting strength was measured using a cutting probe (knife blade). A total of 10 measurements were made, and the average value was calculated by excluding the maximum and minimum values.
(2) 조직화도 (texturization degree, DT) 측정(2) Measurement of texturization degree (DT)
실시예 1 내지 6의 고수분 대체육의 조직화도는 Fang 등(2014)의 방법을 응용하여 하기 수학식 9와 같이 수직 방향 절단 강도(Cutting strength of transversal direction, FT)와 흐름 방향 절단 강도(Cutting strength of longitudinal direction, FL)의 비로 계산했다:The degree of organization of the high-moisture meat substitutes of Examples 1 to 6 was calculated by applying the method of Fang et al. (2014) as shown in the following mathematical formula 9 as the ratio of the cutting strength of transversal direction (F T ) to the cutting strength of longitudinal direction (F L ):
[수학식 9][Mathematical formula 9]
(FT: 수직 방향 절단 강도, FL: 흐름 방향 절단 강도).(F T : vertical cutting strength, F L : flow direction cutting strength).
조직화도는 하기 표 6의 조건에 따라 측정했고, 총 10회 측정하여 최대값과 최소값을 제외하고 평균값을 산출했다.The degree of organization was measured according to the conditions in Table 6 below, and a total of 10 measurements were taken, excluding the maximum and minimum values, to calculate the average value.
(3) 측정 데이터(3) Measurement data
위 방법에 따라 측정한 실시예 1 내지 6의 물성은 다음의 표 7에 나타냈다.The physical properties of Examples 1 to 6 measured according to the above method are shown in Table 7 below.
(%)(%)
(%)(%)
(N)(N)
비교예 1로는 삶은 닭가슴살을 사용하였다. TPA 및 DT 분석 결과, 실시예 1의 경우, 7S native 형태 단백질의 비중이 가장 높아, 탄력성 및 응집성이 매우 우수하였다. 실시예 2의 경우, 단백질의 구성은 실시예 1과 거의 유사하나, 건조 과정에서의 열변성으로 인하여 탄력성이 약간 낮고, 강도가 조금 더 높았다.For Comparative Example 1, boiled chicken breast was used. As a result of TPA and DT analysis, in the case of Example 1, the proportion of 7S native type protein was the highest, so elasticity and cohesion were very excellent. In the case of Example 2, the protein composition was almost similar to Example 1, but elasticity was slightly lower and strength was slightly higher due to thermal denaturation during the drying process.
실시예 3의 경우, 11S 단백질이 주요 단백질로 포함되는 고수분 대체육으로, 실시예 1 대비 강도가 높고, 탄력성이 낮은 것이 특징이다. 실시예 4의 경우, 단백질의 구성은 실시예 3과 유사하며, 강도가 가장 높았다.In the case of Example 3, it is a high-moisture meat substitute containing 11S protein as the main protein, and is characterized by higher strength and lower elasticity compared to Example 1. In the case of Example 4, the protein composition is similar to Example 3, and the strength was the highest.
실시예 5 및 6의 경우, 탄력성, 응집성, 씹힘성, 절단강도 및 조직화도 모두에서 비교예 1(삶은 닭가슴살)과 매우 유사한 물성을 가지는 것을 확인하였다. 전체적으로 평가하였을 때, 실시예 5 및 6이 가장 우수한 물성을 가졌다.For Examples 5 and 6, it was confirmed that they had very similar properties to Comparative Example 1 (boiled chicken breast) in terms of elasticity, cohesiveness, chewiness, cutting strength, and texturization. When evaluated overall, Examples 5 and 6 had the best properties.
Claims (15)
상기 대두 단백질 용액을 150 내지 200 ℃의 가스가 공급되는 건조기 내로 분무하여 대두 단백질 분말을 제조하는 제2 단계, 및
상기 대두 단백질 분말을 지방, 탄수화물, 식이섬유 및 첨가제로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 성분과 혼합하여 고수분 대체육 원료 분말을 제조하는 제3 단계를 포함하고,
상기 추출 용액으로 산 추출 용액을 사용하여 상기 제1 단계 및 상기 제2 단계를 수행하여 산 추출 대두 단백질 분말을 제조하고,
상기 추출 용액으로 알칼리 추출 용액을 사용하여 상기 제1 단계 및 상기 제2 단계를 수행하여 알칼리 추출 대두 단백질 분말을 제조하고,
상기 산 추출 대두 단백질 분말과 상기 알칼리 추출 대두 단백질 분말을 1:2 내지 1:6의 중량비로 혼합한 혼합 대두 단백질 분말로 상기 제3 단계를 수행하는, 고수분 대체육 원료 분말의 제조 방법.A first step of preparing a soybean protein solution having a solid content of 10 to 30 wt% by immersing soybeans in an extraction solution;
A second step of producing soy protein powder by spraying the soy protein solution into a dryer supplied with gas at 150 to 200°C, and
A third step of producing a high-moisture meat substitute raw material powder by mixing the above soy protein powder with at least one ingredient selected from the group consisting of fat, carbohydrate, dietary fiber and additives,
The acid extraction solution is used to perform the first step and the second step to prepare an acid extraction soy protein powder,
The first step and the second step are performed using an alkaline extraction solution as the above extraction solution to produce an alkaline extraction soybean protein powder,
A method for producing a high-moisture meat substitute raw material powder, wherein the third step is performed using a mixed soy protein powder obtained by mixing the acid-extracted soy protein powder and the alkali-extracted soy protein powder in a weight ratio of 1:2 to 1:6.
탄산수소나트륨을 포함하는 가스 생성용 분말을 물에 용해시킨 후 상기 제1 혼합물과 라인 믹싱하여 제2 혼합물을 제조하는 단계, 및
상기 제2 혼합물을 스팀이 공급되는 제1 배럴을 따라 이송시키면서 상기 제2 혼합물 내에서 상기 가스를 발생시키는 단계를 포함하는 고수분 대체육의 제조 방법.A step of introducing a high-moisture meat substitute raw material powder manufactured according to any one of the methods of claims 1 and 3 to 6 into a raw material inlet of an extruder and mixing it with water to manufacture a first mixture;
A step of preparing a second mixture by dissolving a powder for generating gas containing sodium bicarbonate in water and then mixing it with the first mixture through a line, and
A method for producing a high-moisture meat substitute, comprising the step of generating the gas within the second mixture while transporting the second mixture along a first barrel supplied with steam.
A method for producing a high-moisture meat substitute according to claim 8, wherein the powder for gas generation contains 30 to 40 wt% of sodium bicarbonate, 20 to 30 wt% of disodium pyrophosphate, 10 to 20 wt% of calcium lactate, and 20 to 30 wt% of starch.
A method for producing a high-moisture meat substitute according to claim 8, wherein the temperature of the second mixture in the first barrel is 25 to 100° C.
A method for producing a high-moisture meat substitute according to claim 8, further comprising the step of extruding the second mixture passed through the first barrel in a second barrel at a higher temperature and higher pressure than the first barrel to produce an extrudate.
A method for producing a high-moisture meat substitute according to claim 11, wherein the temperature of the second mixture in the second barrel is 110 to 180° C.
A method for producing a high-moisture meat substitute according to claim 11, further comprising the step of cooling the extrudate under reduced pressure to a temperature of less than 100° C. in a cooling die.
A method for producing a high-moisture meat substitute according to claim 8, further comprising a step of sterilizing the raw material powder by contacting it with steam at 150 to 180° C. prior to producing the first mixture.
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