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1. (WO2015170855) PROCÉDÉ AMÉLIORÉ DE PRÉPARATION DE FARINE DE SOJA FERMENTÉ
Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1   2  

배경기술

3   4   5   6   7  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

8   9  

과제 해결 수단

10   11  

발명의 효과

12   13  

도면의 간단한 설명

14   15   16   17  

발명의 실시를 위한 최선의 형태

18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51  

발명의 실시를 위한 형태

52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15  

도면

1   2   3  

명세서

발명의 명칭 : 개량된 발효 대두박의 제조방법

기술분야

[1]
본 발명은 개량된 발효 대두박의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 발효 대두박의 제조시에 발효공정과 발효된 대두박의 건조공정을 분리하여 수행하는 개량된 발효 대두박의 제조방법에 관한 것이다.
[2]

배경기술

[3]
인간에게 치명적인 질병을 일으키는 광우병 등의 질병이 사료에 첨가되는 동물성 단백질 성분에 기인한 결과로 판정되면서 전 세계적으로 사료에 첨가되는 동물성 단백질을 식물성 단백질로 대체하려는 움직임이 급속도로 진행되고 있다. 이러한 식물성 단백질의 대표적인 예로서 대두박을 들 수 있다. 상기 대두박은 대두로부터 탈지된 껍질성분을 의미하는데, 대체로, 수분 9.5%, 조단백질 49.4%, 전화당 22.1% 및 수용성 질소 27.2%로 구성된 것으로 알려져 있다. 그러나, 상기 대두박은 대부분의 식물성 단백질이 갖는 단점을 그대로 나타내는데, 구체적으로, 동물성 단백질에 비하여 단백질 함량이 비교적 낮고, 가축에 필요한 필수 아미노산 조성이 동물성 단백질에 비하여 좋지 않으며, 일부 비타민, 광물질 및 UGF(Unknown Growth Factor) 함량이 우수하지 못하고, 여러 가지 항영양인자(anti-nutritional factor, ANF)들이 함유되어 있어 사료로 이용되었을 경우 소화율이 저해되는 문제점이 있다. 특히, 트립신 저해인자(trypsin inhibitor)와 같은 항영양인자들은 어린 가축의 경우 소화율을 저하시켜서 성장을 억제하는 효과를 나타낼 수 있기 때문에, 어린 가축용 사료에 첨가되는 대두박의 사용량을 제한하고 있는 실정이다.
[4]
이러한 대두박의 문제점을 해결하기 위하여 다양한 연구가 수행되어 상기 대두박의 문제점이 해결된 다양한 제품들, 예를 들어, 농축대두 단백질, 정제 대두단백질, 발효 대두박 등이 개발되었으나, 상기 농축대두 단백질 및 정제 대두단백질은 제조원가가 높아서 사료에 사용하기 어렵고, 사료에는 발효 대두박이 사용되고 있는 실정이다. 상기 발효 대두박은 대두박을 발효시켜서 제조되는데, 상기 대두박은 발효과정을 통해 동물성 단백질이 부가되고, 상술한 항영양인자의 함량이 현저하게 감소될 뿐만 아니라, 단백질이나 탄수화물을 효소 분해하여 소화되기 쉬운 형태로 만드는 장점이 있어, 사료원료 또는 사료첨가물로서 매우 광범위하게 사용되고 있다.
[5]
그러나, 상기 발효 대두박을 제조하기 위하여는, 대두박의 발효장치가 구비되어야 하고, 과다한 발효시간과 건조시간이 필요하며, 이는 발효 대두박의 생산비용을 증가시키는 원인이 되고 있다. 특히, 대두박을 건조 및 분쇄하여 사료원료 또는 사료첨가물로서 사용하는 종래의 기술에 비하여, 대두박을 발효시키는 시간이 추가되어야만 할 뿐만 아니라, 발효를 수행하기 위하여 30 내지 80%에 이르는 과다한 수분이 대두박에 부여되기 때문에, 발효된 대두박을 건조시키는데에도 상당한 시간이 소요되고 있다. 이러한 단점을 극복하고자, 다양한 연구가 수행된 결과, 대두박을 발효시키는데 특이적인 효과를 나타내는 발효균주를 개발하여, 대두박의 발효시간을 단축시킬 수 있는 기술이 개발되었다. 예를 들어, 한국특허공개 제2011-0027535호에는 바실러스 서브틸러스 TP6 균주를 이용하여 대두박의 발효시간을 단축시키는 기술이 개시되어 있다.
[6]
이처럼, 발효 대두박의 제조시 발효시간을 단축시키는 기술이 개발되고 있으나, 발효된 대두박을 건조시키는 시간을 단축시키는 기술은 아직까지 개발되지 않고 있다. 지금까지 개발된 발효 대두박 제조공정을 사용하면 발효된 직후에 발효장치내에 외부공기를 유입시켜서 발효된 대두박을 건조시키는데, 발효장치에는 발효된 대두박의 수분 이외에도 발효장치내 수분이 과다하여 이들을 모두 건조시키기 위하여는 장시간이 소요되고 있다. 상기 발효된 대두박을 발효장치로부터 별도의 건조장치로 이송시켜서 건조시킴으로써, 건조에 소요되는 시간을 단축시키는 방안이 연구되었으나, 발효가 종료된 직후의 대두박은 과도한 수분을 포함하기 때문에, 이송용 컨베이어 등에 부착되거나 또는 이송용 관로를 막아서 발효된 대두박이 정상적으로 이송되지 못한다는 문제점이 있었다.
[7]

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[8]
발효 대두박의 제조시에 발효된 대두박의 건조시간을 단축시킬 수 있는 방법을 개발하기 위하여, 예의 연구노력한 결과, 발효된 대두박에 포함된 수분함량을 28% 이하로 유지하면서 와류이송할 경우, 발효된 대두박이 건조장치로 무난하게 이송되고, 상기 건조장치에서 건조됨으로써, 건조시간을 단축시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
[9]

과제 해결 수단

[10]
본 발명의 하나의 목적은 대두박을 발효시키는 공정, 발효된 대두박을 건조장치로 와류이송하는 공정 및 상기 이송된 건조장치에서 발효된 대두박을 건조시키는 공정을 포함하는 발효 대두박의 제조방법을 제공하는 것이다.
[11]

발명의 효과

[12]
본 발명의 발효 대두박의 제조방법을 이용하면, 종래의 방법에 비하여 제조과정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있으면서도, 잡균의 오염을 방지할 수 있으므로, 보다 경제적인 발효 대두박의 제조에 널리 활용될 수 있을 것이다.
[13]

도면의 간단한 설명

[14]
도 1은 본 발명의 와류이송장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
[15]
도 2는 본 발명의 발효 대두박 제조방법을 적용할 수 있는 공정의 구성을 나타내는 개략도이다.
[16]
도 3은 종래의 발효 대두박 제조공정의 구성을 나타내는 개략도이다.
[17]

발명의 실시를 위한 최선의 형태

[18]
본 발명자들은 발효 대두박의 제조시에 발효된 대두박의 건조시간을 단축시킬 수 있는 방법을 개발하기 위하여 다양한 연구를 수행하던 중, 발효공정과 건조공정을 분리하는 방법에 착안하게 되었다. 발효공정이 수행되는 발효장치는 내부의 수분함량이 매우 높은 수준으로 유지되므로, 상기 발효장치내에서 발효된 대두박을 건조시킬 경우에는, 필연적으로 장시간이 소요되기 때문에, 발효된 대두박을 별도의 건조장치로 이송시킨 후, 건조시켜서 건조시간을 단축시키고자 하였다. 그러나, 발효가 종료된 직후의 대두박은 과도한 수분을 포함하기 때문에, 이송용 컨베이어, 이송용 관 등의 이송장치의 접촉면에 부착되어, 원활한 이송이 수행되지 못한다는 단점이 있어, 이를 해결하고자 다양한 연구를 수행하였다. 그 결과, 발효된 대두박을 예비건조시켜서, 발효가 추가로 진행되지 않는 조건인 25 내지 30℃의 온도와 32%(w/v) 이하의 수분함량을 유지한 상태로 와류이송하는 방법을 사용하면, 발효된 대두박이 건조장치로 원활하게 이송될 수 있음을 확인하였다.
[19]
[20]
한편, 상기 와류이송방법은 수분을 포함하는 발효된 대두박이 이송장치의 접촉면에 부착되는 것을 방지할 수 있으나, 발효된 대두박이 과다한 수분을 포함할 경우에는 이송장치의 접촉면에 부착되는 것을 방지할 수 없었으므로, 예비건조과정을 통해 와류이송방법이 적용될 수 있는 발효된 대두박의 수분함량의 한계점을 측정한 결과, 발효된 대두박에 포함된 수분함량을 32% 이하로 유지할 경우, 발효된 대두박이 이송장치의 접촉면에 부착되는 것을 방지할 수 있음을 확인하였다.
[21]
따라서, 예비건조 과정을 통해 발효된 대두박에 포함된 수분함량을 32% 이하로 유지하면서 와류이송방법을 사용할 경우, 발효된 대두박을 건조장치로 이송시킬 수 있고, 상기 건조장치에서 발효된 대두박을 건조시킬 수 있으므로, 결과적으로는 발효 대두박의 건조시간을 단축시켜서, 발효 대두박의 생산성을 증대시킬 수 있음을 알 수 있었다.
[22]
[23]
상기 목적을 달성하기 위한 일 실시양태로서, 본 발명은 (a) 대두박을 발효시키는 공정; (b) 발효된 대두박을 건조장치로 와류이송하는 공정; 및 (c) 상기 이송된 건조장치에서 발효된 대두박을 건조시키는 공정을 포함하는 발효 대두박의 제조방법을 제공한다.
[24]
[25]
본 발명의 용어 "대두박을 발효시키는 공정"은, (a1) 대두박에 수분을 가하고 열처리하는 단계; (a2) 상기 열처리된 대두박에 발효균주를 접종하는 단계; 및 (a3) 발효균주가 접종된 대두박을 고체발효하여 발효된 대두박을 수득하는 단계로 구성된 공정을 의미한다.
[26]
[27]
먼저, 상기 공정에 포함된 열처리 단계는 대두박에 포함된 잡균을 제거할 뿐만 아니라 대두박에 포함된 단백질을 변성시켜서, 이후에 접종되는 발효균주의 생육을 촉진시키는 효과를 나타낸다. 만일, 열처리전에 수분을 가하는 단계가 생략되면, 열처리 과정중에 대두박의 수분이 제거되어 발효균주를 접종하더라도 발효가 수행되지 못하고, 대두박의 일부가 탄화되는 문제점이 발생할 수 있다. 상기 수분을 가하는 단계는 상기 효과를 나타낼 수 있게 하는 한, 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 대두박의 수분함량이 30 내지 80%(v/w)가 되도록 수분을 가할 수 있고, 보다 바람직하게는 대두박의 수분함량이 30 내지 70%(v/w)가 되도록 수분을 가할 수 있으며, 가장 바람직하게는 대두박의 수분함량이 40 내지 60%(v/w)가 되도록 수분을 가할 수 있다.
[28]
또한, 상기 열처리 단계는 상기 효과를 나타낼 수 있게 하는 한, 대두박에 포함된 수분이 손실되지 않도록 스팀 또는 과열수증기를 이용하여 수행할 수 있는데, 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 70 내지 130℃의 스팀 또는 200 내지 300℃의 과열수증기로 수초 내지 수시간 동안 처리할 수 있고, 보다 바람직하게는 70 내지 130℃의 스팀으로 10 내지 30분 동안 처리할 수 있으며, 가장 바람직하게는 80 내지 121.1℃의 스팀으로 10 내지 30분 동안 처리할 수 있다.
[29]
상기 열처리를 수행함에 있어서, 열처리 온도가 낮거나 처리시간이 짧은 경우에는 잡균의 살균효과가 작거나 이후의 발효 공정이 원활하게 진행되지 않는 문제점이 있으며, 열처리 온도가 높거나 처리 시간이 길어지는 경우에는 대두박 내 단백질의 변성으로 인한 소화율이 감소되어 최종제품의 품질이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.
[30]
[31]
다음으로, 상기 공정에 포함된 발효균주 접종단계는 적절한 발효균주를 상기 열처리된 대두박에 접종하여 수행되는데, 상기 발효균주는 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 유산균, 바실러스균을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 락토바실러스 사케이( Lactobacillus sakei), 락토바실러스 브레비스( Lactobacillus brevis), 락토바실러스 플란타럼( Lactobacillus plantarum), 바실러스 서브틸리스( Bacillus subtilis), 바실러스 세레우스( Bacillus cereus), 바실러스 메가테리움( Bacillus megaterium) 또는 바실러스 클라우시( Bacillus clausii)를 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
[32]
또한, 상기 발효균주를 접종하기 전에 발효균주가 증식하기에 적합한 온도로 열처리된 대두박을 냉각시키는 단계가 추가로 포함될 수 있는데, 상기 냉각온도는 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 30 내지 50℃로 냉각시킬 수 있고, 보다 바람직하게는 35 내지 45℃로 냉각시킬 수 있으며, 가장 바람직하게는 37℃로 냉각시킬 수 있다. 아울러, 상기 냉각방법은 특별히 이에 제한되지 않으나, 컨베이어(conveyor)식 방냉기 등의 냉각 장비를 이용하여 수행할 수 있다.
[33]
한편, 상기 발효균주의 접종량은 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 접종 직후에 대두박에 포함된 균체의 수가 10 5 내지 10 9CFU/g가 되도록 접종할 수 있다. 상기 범위보다 적은 량으로 접종할 경우에는, 대두박을 발효시키는데 많은 시간이 소요되어 제품생산을 위한 배양시간이 길어지고 잡균이 오염될 가능성이 높은 단점이 있으며, 상기 범위보다 많은 량으로 접종할 경우에는, 발효시간은 상당히 단축할 수 있으나, 접종용 종균의 생산에 부담이 되는 단점이 있다.
[34]
[35]
끝으로, 상기 공정에 포함된 고체발효 단계는 상기 발효균주가 접종된 대두박에 별도의 배지를 가하지 않고, 배양기에서 배양하여 수행될 수 있다. 이때, 사용될 수 있는 배양기는 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 충진층발효기(packed-bed fermentor)를 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 회분식 통기배양장치, 밀폐식 배양장치, 연속식 통기배양장치 등을 사용할 수 있다.
[36]
또한, 발효조건은 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 20 내지 50℃에서 12 내지 72시간 동안 발효시킬 수 있고, 보다 바람직하게는 30 내지 45℃에서 12 내지 48시간 동안 발효시킬 수 있으며, 가장 바람직하게는 37℃에서 24시간 동안 발효시킬 수 있다.
[37]
[38]
본 발명의 용어 "발효된 대두박을 건조장치로 와류이송하는 공정"은, 상기 발효가 종료된 대두박을 와류이송장치를 사용하여 건조장치로 이송시키는 공정을 의미한다.
[39]
본 발명의 용어 "와류이송장치"란, 전기모터와 진공펌프를 이용하여 기압차이를 유발시키고, 이에 의하여 목적하는 물건을 이송시키는 방법인 와류이송을 수행할 수 있는 장치를 의미한다.
[40]
본 발명에 있어서, 상기 와류이송장치는 전기모터, 루츠 브로워(roots blower) 및 이송배관으로 구성되는데, 상기 이송배관의 일측 말단은 상기 배양기에 연결되고, 다른 말단은 건조기에 연결된 중간저장장치인 싸이클론과 연결되도록 구성된다(도 1). 도 1은 본 발명의 와류이송장치의 일례를 나타내는 개략도이다. 상기 루츠 브로워를 가동시키면 상기 싸이클론 내에 음압이 형성되어 배양기에 존재하는 발효된 대두박이 이송배관을 통해 싸이클론으로 유입되며, 유입된 발현된 대두박은 건조기로 전달되어 건조될 수 있다.
[41]
[42]
또한, 보다 원활한 이송을 위하여 예비건조 과정을 통해 상기 발효된 대두박의 수분함량을 조절할 수 있는데, 바람직하게는 25 내지 32%(v/w)가 되도록 수분함량을 조절하고, 보다 바람직하게는 25 내지 28%(v/w)가 되도록 수분함량을 조절할 수 있다. 이때, 상기 수분함량을 조절하기 위한 수단은 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 공조팬(turbo blower)에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 발효설비에 구비된 외기 흡입구 댐퍼(damper)를 개방시키고, 상기 댐퍼에 연결된 공조팬을 가동하여 열교환 장치를 거친 가열공기를 상기 댐퍼를 통해 발효설비 내부로 유입시킴으로써, 발효물 내의 수분을 외부로 배출하여 수분함량을 조절할 수 있다.
[43]
[44]
본 발명의 용어, "건조장치에서 발효된 대두박을 건조시키는 공정"은 건조장치에 발효된 대두박을 가하여, 상기 발효된 대두박을 건조시키는 공정을 의미한다. 이때, 최종 건조된 발효 대두박에 포함된 수분함량은 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 3.9 내지 10%(v/w), 보다 바람직하게는 3.9 내지 9.7%(v/w), 가장 바람직하게는 8.4%(v/w)가 될 수 있다.
[45]
[46]
상기 건조조건은 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 75 내지 90℃에서 10 내지 35분 동안 수행할 수 있다. 또한, 상기 건조는 다중챔버(multi-chamber)형 연속식 건조기를 사용하여 수행될 수 있는데, 바람직하게는 내부가 3개의 구역(#1, #2 및 #3)으로 구획되고, 각 구역에 보조열원인 히터파이프가 구비되며, 상기 각 구역의 온도를 정밀하게 제어할 수 있는 다중챔버형 연속식 건조기에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 다중챔버형 연속식 건조기를 사용할 경우에는 #1 구역의 품온을 68 내지 76℃로 유지하면서 발효 대두박을 건조할 수 있다.
[47]
[48]
상기 본 발명에서 제공하는 발효 대두박의 제조방법은 연속식 장치를 사용하여 발효 대두박을 제조하는 공정에 적용할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 발효 대두박 제조용 공정을 사용할 수 있다. 구체적으로, 사일로(silo)에 대두박을 충전시키면, 상기 대두박이 스팀처리기(steam cooker)에 이송되어 가수 및 열처리되고, 냉각 컨베이어(cooling conveyor)를 사용하여 상기 열처리된 대두박이 발효실(fermentation room)로 이동되며, 상기 발효실에서 상기 대두박에 발효균주가 접종되고 발효공정이 수행된다. 발효공정이 종료되면, 발효된 대두박을 예비건조시키고 와류이송장치에 의하여 건조기(fluidized bed dryer)로 이송되어 건조되며, 건조된 발효 대두박은 저장조(surge tank)로 이송된 후, 분쇄기(super mill)를 거쳐 FSF 사일로로 이동한 다음 포장되어 제품화될 수 있다.
[49]
상기 연속식 장치를 사용하여 발효 대두박을 제조하는 공정을 이용하면, 와류이송장치와 이에 연결된 건조기로 인하여, 도 3에 도시된 종래의 발효 대두박 제조용 공정을 사용할 경우보다, 발효 대두박의 건조시간을 단축시킬 수 있다.
[50]
[51]

발명의 실시를 위한 형태

[52]
이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[53]
[54]
실시예 1: 대두박의 고체발효
[55]
[56]
대두박 100g에 수분을 가하여 대두박의 수분함량이 45 내지 46%(w/v)가 되게 하고, 이를 90 내지 95℃로 20 내지 30분 동안 열처리 하였다. 상기 열처리된 대두박을 냉각시키고, 상기 냉각된 대두박에 5 내지 20ml의 바실러스 서브틸리스 TP6(KFCC 11343P) 배양액을 가하여 접종한 다음, 37℃에서 24시간 동안 고체발효시켰다.
[57]
[58]
실시예 2: 발효된 대두박의 와류 이송 조건 확립
[59]
[60]
상기 실시예 1에서 고체발효된 대두박을 이용하여 와류 이송 조건을 확립하고자 하였다.
[61]
구체적으로, 상기 실시예 1에서 고체발효된 대두박에 70 내지 80℃의 열풍을 60 내지 90분간 처리하면서, 강제송풍을 수행하고, 교반을 수행하거나 또는 수행하지 않으면서, 25 내지 30℃의 온도와, 수분함량이 각각 28, 32, 35 및 40%(w/v)로 조정된 각각의 발효 대두박을 수득하였다. 그런 다음, 상기 수분함량이 조정된 각각의 발효 대두박을 이송배관을 통하여 와류이송시키면서, 이송캐파, 이송배관 폐쇄여부 및 와류이송 가능여부를 비교하였다(표 1). 이때, 실질적으로 발효가 수행되는 발효장치인 제국설비 내부의 상대습도는 50 내지 60%로 조정하였다.
[62]
[63]
표 1 [표1] 발효 대두박의 수분함량에 따른 와류이송의 이송캐파 및 가능성
수분함량(%) 교반여부 이송캐파(톤/시간) 이송배관폐쇄여부 와류이송가능여부
28 O 5.0 폐쇄 없음 가능
32 O 4.3 국소 폐쇄 가능
35 X 3.0 곡면부 폐쇄 불가능
40 X 2.0 전면 폐쇄 불가능

[64]
상기 표 1에서 보듯이, 발효 대두박에 포함된 수분함량이 32% 이하이고, 이송캐파가 시간당 4톤 이상인 경우에, 상기 발효 대두박을 와류이송에 적용할 수 있음을 확인하였다.
[65]
[66]
실시예 3: 발효된 대두박의 건조 조건 확립
[67]
[68]
파일럿 연속식 건조기를 사용하여, 살균과 건조를 동시에 수행할 수 있는 발효된 대두박의 건조 조건을 확립하고자 하였다.
[69]
구체적으로, 상기 실시예 1에서 고체발효된 대두박에 1.0 x 10 9 내지 2.0 x 10 9cfu/g의 지표균을 인위적으로 접종하고, 70℃의 열풍을 처리하면서 교반시켜서 발효 대두박에 포함된 수분함량을 32%(w/v)로 조정하였다. 상기 조정된 발효 대두박을 파일럿 연속식 건조기에 2.0kg/h의 투입량을 유지시키고, 이동시키면서, 70 내지 90℃에서 0 내지 60분 동안 건조시킨 후 냉각시켰다. 이어, 건조된 발효 대두박에 포함된 수분함량, 단백질의 변성정도(KOH(%)) 및 지표균의 감균수준(Log)을 측정하고 비교하였다(표 2).
[70]
[71]
표 2 [표2] 발효 대두박의 건조 조건에 따른 건조된 발효 대두박의 품질비교
실험군 온도(℃) 시간(분) 수분함량(%) KOH(%) 지표균 감균(Log)
1 70 0 33.3 66.8 0.0
2 70 30 9.1 71.8 0.0
3 70 40 5.6 73.6 3.3
4 70 50 4.7 69.7 2.5
5 70 60 4.1 68.9 4.9
6 75 25 9.6 69.2 2.2
7 75 35 8.4 70.9 6.9
8 75 55 3.9 69.5 14.7
9 80 10 14.1 75.1 2.8
10 80 20 9.7 76.4 9.0
11 90 10 13.7 75.3 2.6
12 90 15 10.6 76.7 6.8

[72]
상기 표 2에서 보듯이, 70℃의 온도로 건조시킬 경우에도, 적정 수분함량(10% 이하)은 충족시킬수 있으나 건조 소요시간과 지표균의 감균수준이 목표 이하를 나타냄을 확인하였다. 즉, 70℃의 온도로 건조시킬 경우 적어도 40분 이상의 시간동안 건조시켜야만 적절한 지표균의 감균수준을 나타내므로, 과다한 건조시간이 소요됨을 알 수 있었다.
[73]
그러나, 품온이 75℃ 내지 90℃, 더 바람직하게는 75℃ 내지 80℃인 경우에는, 발효 대두박에 포함된 수분함량, 단백질의 변성정도 및 지표균의 감균수준이 적절함을 확인하였다.
[74]
따라서, 발효 대두박의 건조조건은 75℃ 내지 90℃에서 10 내지 35분 동안 수행함이 바람직함을 알 수 있었다.
[75]
[76]
실시예 4: 연속식 건조기를 이용한 건조공정 평가
[77]
[78]
상기 실시예 1에서 고체발효된 대두박에 1.0 x 10 9 내지 2.0 x 10 9cfu/g의 지표균을 인위적으로 접종하고, 70℃의 열풍을 처리하면서 교반시켜서 28.2 내지 35.4%(w/v)의 수분함량을 갖는 각각의 발효 대두박을 수득하였다. 상기 각각의 발효 대두박을 내부가 3개의 구역(zone #1, zone #2 및 zone #3)으로 구성되어 있으며 보조열원으로 각 구역별 히터파이프가 존재하는 다중챔버(multi-chamber)형으로 각 구역별 피건조물의 품온을 정밀하게 제어할 수 있도록 설계된 연속식 건조기를 사용하여 건조시켰다. 이때, 각 구역별 체류시간은 모두 동일하게 10분으로 설정하였다. 상기 건조된 발효 대두박에 포함된 수분함량, 단백질의 변성정도(KOH(%)) 및 지표균의 감균수준(Log)을 측정하고 비교하였다(표 3).
[79]
[80]
표 3 [표3] 연속식 건조기를 이용하여 건조된 발효 대두박의 품질비교
실험군 투입량(톤/시간) 수분함량(%) 구역별 품온(℃) KOH(%) 감균(Log)
유입 유출 #1 #2 #3
21 4.6 30.3 9.4 55 71 75 74 0.2
22 4.6 30.3 9.1 60 72 75 74 0.4
23 5.0 28.2 8.2 68 72 78 72 1.0
24 4.6 30.3 8.0 70 73 79 72 1.2
25 4.3 32.5 7.3 72 76 78 70 1.2
26 3.5 35.4 6.2 76 78 82 69 1.4

[81]
상기 표 3에서 보듯이, 건조된 발효 대두박에 포함된 수분함량, 단백질의 변성정도(KOH(%)) 및 지표균의 감균수준(Log)을 만족시키는 조건으로는 연속식 건조기의 내부 품온중 #1 구역의 품온이 매우 중요함을 알 수 있었다.
[82]
즉, 실험군 21 및 22에서 보듯이, #1 구역의 품온이 55 내지 60℃일 경우, 수분함량과 단백질 변성정도는 만족한 수준을 나타내는 반면, 지표균의 감균수준은 1.0 이하를 나타내므로, 충분하게 살균되지 않음을 확인하였다.
[83]
따라서, 본 발명의 방법으로 제조된 건조된 발효 대두박의 수분함량, 단백질의 변성정도(KOH(%)) 및 지표균의 감균수준(Log)을 만족시키기 위해서는 #1 구역의 품온을 68 내지 76℃로 유지함이 바람직함을 알 수 있었다.
[84]
[85]
실시예 5: 연속식 건조기 도입에 따른 발효 대두박 생산성
[86]
[87]
상기 실시예 4에서 사용된 연속식 건조기의 도입에 따른 고체발효와 건조공정의 분리로 발효 및 건조 공정의 혁신적인 리드타임 단축과 이에 따른 생산성 향상 및 원가절감 효과를 비교하였다.
[88]
[89]
표 4 [표4] 연속식 건조기의 사용에 따른, 발효 대두박 제조시 생산성 향상효과
구분 단위 운전결과 비고
기존 개선
생산성 공정시간 시간 48 36 연간 생산성 32% 증가
유틸리티 스팀 원단위 상대% 100 87 스팀 13% 절감
전기 원단위 100 92 전기 8% 절감
용수 원단위 100 71 용수 29% 절감
품질 KOH % -5 3 KOH 8% 증가

[90]
상기 표 4에서 보듯이, 고체발효 후에 발효물의 와류이송이 가능한 수분함량으로 조절하여 발효와 건조공정을 분리할 경우, 생산성 32% 증가, 유틸리티 절감, 낮은 단백변성율 등의 효과를 얻어 경제적이고 고품질의 발효대두박을 제조할 수 있다. 이는 일반적인 발효대두박 제조방법이 안고 있는 고가의 발효설비 가동율 저하와 제조원가 상승의 원인이 되며 발효설비 특성상 부분적인 공조 불균형에 의한 제품 품질 불균일 등의 문제점을 해결할 수 있다. 또한 발효설비를 이용한 건조 시 과부하로 인한 설비 파손과 노후화를 방지하여 보수비용 절감 및 설비의 사용연수를 증가시킬 수 있는 장점을 가지고 있다.

청구범위

[청구항 1]
(a) 대두박을 발효시키는 공정; (b) 발효된 대두박을 건조장치로 와류이송하는 공정; 및, (c) 상기 이송된 건조장치에서 발효된 대두박을 건조시키는 공정을 포함하는 발효 대두박의 제조방법.
[청구항 2]
제1항에 있어서, (a) 공정은 (a1) 대두박에 수분을 가하고 열처리하는 단계; (a2) 상기 열처리된 대두박에 발효균주를 접종하는 단계; 및 (a3) 발효균주가 접종된 대두박을 고체발효하여 발효된 대두박을 수득하는 단계를 포함하는 것인 방법.
[청구항 3]
제2항에 있어서, (a1) 단계는 대두박의 수분함량이 30 내지 80%(v/w)가 되도록 수분을 가하여 수행하는 것인 방법.
[청구항 4]
제2항에 있어서, (a1) 단계는 70 내지 130℃의 스팀 또는 200 내지 300℃의 과열수증기를 처리하여 수행하는 것인 방법.
[청구항 5]
제2항에 있어서, (a1) 단계와 (a2) 단계 사이에 대두박을 30 내지 50℃로 냉각시키는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
[청구항 6]
제2항에 있어서, (a2) 단계는 대두박에 락토바실러스 사케이( Lactobacillus sakei), 락토바실러스 브레비스( Lactobacillus brevis), 락토바실러스 플란타럼( Lactobacillus plantarum), 바실러스 서브틸리스( Bacillus subtilis), 바실러스 세레우스( Bacillus cereus), 바실러스 메가테리움( Bacillus megaterium), 바실러스 클라우시( Bacillus clausii) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 발효균주를 접종하여 수행하는 것인 방법.
[청구항 7]
제2항에 있어서, (a2) 단계는 대두박에 포함된 발효균주의 균체 수가 10 5 내지 10 9CFU/g가 되도록 접종하여 수행하는 것인 방법.
[청구항 8]
제2항에 있어서, (a3) 단계는 20 내지 50℃에서 12 내지 72시간 동안 발효시켜서 수행하는 것인 방법.
[청구항 9]
제1항에 있어서, (b) 공정은 발효된 대두박의 수분함량이 25 내지 32%(v/w)가 되도록 조절하여 수행하는 것인 방법.
[청구항 10]
제9항에 있어서, 상기 발효된 대두박의 수분함량은 상기 대두박에 70 내지 80℃의 열풍을 60 내지 90분간 가하여 조절하는 것인 방법.
[청구항 11]
제1항에 있어서, (c) 공정은 75 내지 90℃에서 10 내지 35분 동안 건조시켜서 수행하는 것인 방법.
[청구항 12]
제1항에 있어서, (c) 공정은 다중챔버(multi-chamber)형 연속식 건조기에 의해 수행되는 것인 방법.
[청구항 13]
제12항에 있어서, 상기 다중챔버형 연속식 건조기는 내부가 3개의 구역(#1, #2 및 #3)으로 구획되고, 각 구역에 보조열원인 히터파이프가 구비되며, 상기 각 구역의 온도를 정밀하게 제어할 수 있는 건조기인 것인 방법.
[청구항 14]
제13항에 있어서, 상기 다중챔버형 연속식 건조기를 사용할 경우, #1 구역의 품온을 68 내지 76℃로 유지하여 수행되는 것인 방법.
[청구항 15]
제1항에 있어서, 최종 수분함량이 3.9 내지 10%(v/w)인 발효 대두박을 수득하는 것인 방법.

도면

[도1]

[도2]

[도3]