Analysis of Physical Properties and Mechanical Energy Input of Cornmeal Extrudates Fortified with Dairy Products by Carbon Dioxide Injection

탄산가스 주입에 의한 유제품 강화 옥수수 압출성형물의 성질과 기계적 에너지 투입량의 분석

Selected physical properties of cornmeal extrudates fortified with dairy products and extrusion process by $CO_2$ gas injection were analysed. Dairy products including whole milk powder, whey protein concentrate non-fat dry milk, and sodium caseinate were tested at the addition of 10% and 20%, based on cornmeal weight. $CO_2$ gas was injected to the barrel at the pressure of 0.7 and 1.4 MPa. Specific mechanical energy (SME) input was decreased by the addition of dairy products. Sodium caseinate had a little effect on decreasing the SME input, however whole milk powder tremendously reduced SME input when the concentration increased. An increase in milk product content resulted in increasing the piece density at the injection pressure of 0.7 MPa. At both 10% and 20% milk product content, the piece density was lowest at the injection pressure of 0.7 MPa. The sectional expansion index was highest at the injection pressure of 0.7 MPa. However, the specific length was constantly increased with the increase in $CO_2$ injection pressure. Water absorption index was decreased and water solubility index was increased by the addition of milk products. The injection pressure of $CO_2$ was optimum at 0.7 MPa. The addition of whole milk powder limited to puff the melt, but the other milk products tested resulted in puffing with $CO_2$ injection to 1.4 MPa.

옥수수가루에 건조유제품을 첨가하여 탄산가스의 주입에 의해 반죽의 온도 $100^{\circ}C$ 이하에서 팽화시킨 몇 가지 제품의 물리적 성질과 기계적 에너지 투입량을 분석하였다. 첨가된 유제품은 전지분유, 유청단백질 농축물, 탈지분유, 카제인 나트륨이며, 첨가량은 옥수수가루의 무게비로 10%와 20%를 각각 첨가시켰다. 압출성형기 바렐로 주입되는 가스압력을 0.7 MPa과 1.4 MPa로 조절하여 옥수수가루를 팽화시켰다. 시스템변수인 비기계적 에너지 투입량은 지방의 함량이 높은 전지분유의 첨가량이 증가할수록 감소하였다. 또한 카제인 나트륨의 첨가에 의한 비기계적 에너지의 투입량의 감소도 적었다. 압출성형물의 밀도는 주입압력 0.7 MPa까지는 점차적으로 감소하다가 그 이상의 압력에서는 증가하였다. 가스주입압력 0.7 MPa에서 유제품의 함량이 0, 10, 20%로 증가할수록 밀도는 증가하는 경향을 보였으며, 카제인 나트륨을 첨가했을 때 밀도가 증가하는 정도가 가장 낮았다. 가스주입압력이 0.7 MPa까지 팽화율은 증가하다가 그 이상의 주입압력에서는 감소했지만, 비길이는 계속 증가하는 경향을 나타내었다. 수분흡착지수는 유제품의 첨가에 의해 감소하는 경향을 나타내었고, 반면에 수분용해지수는 증가하는 경향을 보였다. 본 압출성형시스템을 이용한 유제품을 첨가한 옥수수가루 압출성형물 제조시 최적 가스주입압력은 0.7 MPa이였으며, 전지분유의 첨가는 제한인자가 되었으나, 카제인 나트륨의 첨가에 의하여 유제품의 첨가량을 높일 수 있었다.