전분의 제조

전분의 제조

  전분은 (C6H10O5)의 분자식을 가지며, 포도당 분자가 쇠고리를 길게 이어놓은 모양으로 결합된 것인데 이것을 화학구조상의 차이에 따라서 두가지로 나눈 수 있다.  그 하나는 찹쌀전분의 주성분인 아미로펙틴(amylopectin)이며, 다른 하나는 멥쌀에 많이 들어있는 아미로스(amylose)이다.  전분의 이 두가지 비율은 작물에 따라 다르나 일반적으로 아미로스 20 ~ 30%와 아미로펙틴 70 ~ 80%로 구성되어 있다.

  또한 전분은 식물의 저장물질로서 곡물의 종자나 서류(감자, 고구마)에 많이 들어 있는데 세포중에 입자상으로 존재하며, 각입자는 층상구조를 이루고 있다.

  전분의 크기와 모양은 작물의 종류에 따라 각각 다르므로 현미경으로 입자를 조사하면 전분원료로 각 작물을 구분할 수 있다.

<여러가지 전분의 모형>

 고구마 전분제조

  고구마는 그 품종에 따라 화학성분 및 전분함량에 차이가 많다.  일반적으로 고구마전분의 함유량은 17∼24%로서 우리나라에서 재배되고 있는 품종 중 천미, 충증 100호, 수원 147호 등이 전분의 함량이 높다.
  고구마 전분의 일반적 제조 공정은 그림과 같다.

<고구마전분의 제조 공정>

1) 씻기
  고구마에 묻어있는 흙, 모래 등을 씻는다.  이때 완전히 씻지 않으면 마쇄기가 손상될 우려가 있을 뿐아니라 마쇄능률도 낮아져서 전분수율도 떨어지게 된다.  큰통에 넣고 손으로 씻는 방법도 있으나 많은 양을 처리할 때는 세척기를 쓴다.

<고구마 세척기>

2) 부수기
  씻은 고구마는 빠른 속도로 회전하는 마쇄 롤러로 미세하게 부수어 세포막속의 전분입자를 노출시킨다.  마쇄작업은 전분수율에 직접 관계가 있는 중요한 공정인데 마쇄가 불완전하게 되면 전분박 속에 전분이 남게되어 결국 수율이 떨어지게 된다.

  마쇄기는 쇠로 만든 둥근통의 표면주위에 톱니모양의 쇠가 붙어 이쓴 마쇄롤러가 들어있다.  최근에는 원판의 양쪽에 날을 꽂아 부수게 되어있는 원반마쇄기를 사용한다.

<고구마 롤러 마쇄기와 원반 마쇄>

3) 사별
  마쇄롤러에서 나온 전분미는 체를 사용하여 전분박을 분리하게 된다.  체에는 거칠은 전분박을 제거하는 거친 체와 고운 불순물을 제거하는 완성체로 크게 분류된다.  전분제조시 수평사, 회전사, 사면사, 등이 있으나 근래에는 대부분 진동식 평면사를 사용하고 있다.

4) 분리
  체에서 나온 전분유에는 전분질외에 미세섬유, 단백질 및 협잡물이 들어갈 때 여기서 전분만을 얻으려면 비중차를 이용하여 불순물을 분리 제거하는 데 그 방법에는 다음과 같은 것들이 있다.

○ 침전법 : 전분유를 침전조에 넣고 8 ~ 12시간 정지하여 전분을 침전시킨다.  전분이 침전되면 그 밑바닥에는 흙, 모래와 굵은 입자의 조전분 등이 먼저 가라앉고, 그 위에는 질이 좋은 전분이 침전되며, 맨 윗부분에는 황갈색의 삽부가 침전된다.  완전히 침전되면 윗물을 조용히 내보내고 삽부는 삽부탱크에 따로 모아둔다.

○ 테이블법(Tabling) : 테이블에 전분유를 조용히 흘려넣어 흐르는 사이에 전분의 분별침전이 일어나게 하는 방법인데 가장 윗부분에 모래와 흙이 침전되고, 중간부에는 비교적 순수한 전분이 침전되며, 마지막으로 고운 전분입자와 섬유질이 침전하게 된다.
  이 방법은 전분과 불순한 즙액을 속히 분리할 수 있으므로 전분의 착색이 덜될 뿐아니라 테이블의 부분에 따라 전분의 순도가 다르므로 필요부분의 정제를 분리해서 따로 할 수 있는 장점이 있다.

○ 원심분리법 : 원심분리기를 사용하여 분리하는 방법이며 순간적으로 전분입자와 즙액을 분리할 수 있어 불순물과의 접촉시간이 가장 짧아 이상적인 분리방법이다.

5) 조전분의 용해 및 침전
  침전법의 경우에는 윗물과 삽부를 내보내고 나 조전분에 불순물이 많이 섞여있어 색깔도 좋지 않으므로 용해조에 물과 같이 넣어 뒤섞어서 18 ~ 22˚Be의 전분유를 만들어 또다른 침전조에 내보내 하루 또는 이틀간 방치하면 다시 비중에 따라 층을 이루어 분리 침전하게 된다.

  완전히 침전된 후 윗물을 흘려보내고 토육층을 분리한다.  이것을 1번분이라고 하는데 빛깔이 좋을 때는 그대로 건조하기도 하나 그렇지 않을 때는 다시한번 물을 부어 같은 조작을 되풀이하여 정제분리한 후에 건조한다.

6) 건조
  침전된 후의 생전분에는 수분이 약 45%내외 함유되어 있는데 이것을 습윤전분이라고도 부른다.  생전분은 건조상자에 넣어 햇볕이 닿지 않도록 음지에서 1 ~ 2주동안 자연건조하여 수분이 18%정도가 될 때까지 건조한다.  이때 전분은 부슬부슬한 상태로 작은 덩어리가 되는데 이것을 미분이라하고 덩어리를 잘 게 부순 것을 범전분이라고 한다.

○ 석회처리법 : 고구마를 마쇄할 때 석회수를 첨가하는 방법을 석회처리법이라고 하는데 그 효과는 다음과 같다.

  고구마에서 펙틴(pectin이라고 하는 물질이 들어 있어서 마쇄하였을 때 끈기있는 점성펄프상을 이루게 되어 사별조작을 방해하고 전분립의 침전을 느리게 하는 등의 문제점이 있다.  그런데 석회를 첨가하면 석회와 펙틴질이 결합하여 펙틴산석회가 되므로 전분미의 사별을 쉽게 할 뿐아니라 전분입자의 침전분리가 용이하게 된다.

  또한 고구마는 마쇄후 발효변질되어 pH가 4.0까지 내려가는 수가 있으나 석회를 넣어 용액이 알칼리로 되면 고구마의 착색물질인 폴리페놀이 전분입자에 흡착되는 것을 방지하여 백색도가 높아지게 된다.
  처리하는 방법은 마쇄직 후 전분이 침전되기 전에 용액 총량의 0.5%정도에 해당하는 소석회를 넣은 후 잘 뒤섞어 주면 된다.

감자전분 제조

  감자도 고구마와 같이 원료중의 전분함량은 품종은 물론 산지, 수확시기, 재배조건 등에 따라 다르게 되므로 원료선택에 신중을 기해야 한다.  감자중의 전분함량은 14 ~ 25%로서 차이가 큰데 전분제조용 원료의 구비조건으로는
○ 전분함량이 높은것.
○ 수용성 단백질의 함량이 적어 마쇄할 때 거품이 적게나는 것.
○ 전분입자가 고르고 분리가 쉬운 것.
○ 껍질이 얇고 매끈한 것.
○ 눈이 얇은 것 등을 들 수 있다.
  감자의 전분함량은 중량법에 따라 쉽게 구할 수 있는데 그 방법은 다음과 같다.
  이 방법은 전분함량이 전분의 비중과 거의 정비례하는 원리를 응용한 것으로서 두 개의 용기가 달려있는 저울을 사용하여 윗용기에서 감자 5㎏의 무게를 단 다음 감자를 다시 밑에 달려있는 용기에 옮긴 후 물속에 잠기게 하여 물속에서의 감자무게를 단다.
  이때 감자의 비중은 다음과 같이 계산하면 얻을 수 있다.

감자의 비중 = 5(㎏) / 5(㎏) - 물속에서의 감자무게

  감자전분의 일반적 제조방법은 그림과 같으며, 고구마전분 제조공정과 거의 비슷하다.

<감자전분의 제조 공정>

1) 씻기
  감자도 고구마와 같이 물로 잘 씻은 다음 마쇄해야 한다.  씻는 기계는 반원형의 철제통 내부의 회전자에 솔을 달아 이것이 회전할 때 감자표피에 부착된 흙과 협잡물을 제거할 수 있도록 되어있다.

<표> 감자의 비중에 따른 건물함량과 전분함량
비   중	건 물 함 량(%)	전 분 함 량(%)	비   중	건 물 함 량(%)	전 분 함 량(%)
1.060	17.4	11.41	1.100	24.9	18.51
1.062	17.8	11.78	1.102	25.2	18.89
1.064	18.1	12.07	1.104	25.6	19.18
1.066	18.5	12.45	1.106	26.0	19.55
1.068	18.9	12.83	1.108	26.3	19.84
1.070	19.2	13.11	1.110	26.7	20.20
1.072	19.6	13.49	1.112	27.1	20.60
1.074	20.0	13.87	1.114	27.5	20.98
1.076	20.4	14.25	1.116	27.9	21.35
1.078	20.8	14.63	1.118	28.2	21.64
1.080	21.2	15.00	1.120	28.6	22.01
1.082	21.5	15.29	1.122	28.9	22.30
1.084	21.8	15.57	1.124	29.3	22.68
1.086	22.2	15.95	1.126	29.7	23.06
1.088	22.6	16.33	1.128	30.1	23.43
1.090	23.0	16.71	1.130	30.4	23.72
1.092	23.3	17.00	1.132	30.8	24.10
1.094	23.7	17.30	1.134	31.2	24.48
1.096	24.1	17.75	1.136	13.16	24.86
1.098	24.5	18.13	1.138	32.0	25.24
			1.140	32.2	25.43

2) 마쇄
  고구마의 경우와 원리가 같으나 고구마보다 큰 롤러를 사용한다.  고구마보다 마쇄가 쉬워 마쇄 효과가 좋다.

<감자 세척기>

3) 사별
  감자전분유는 주로 평면사를 이용해 많은 물을 사용하여 사별하나 공장규모에서는 원심력을 이용한 회전사 등을 사용하기도 한다.

4) 분리
  감자는 침전법과 테이블법을 많이 쓰는데 전자를 쓰는 경우에도 감자전분의 입자가 고구마전분보다 커서 장시간 침전시킬 필요없이 4 ~ 5시간 후에 배수한다.  감자전분은 정지중에 단백질 및 기타 물질이 변질하여 전분입자에 흡착되는 등의 불리한 현상이 비교적 적게 일어나므로 질이 좋은 전분을 얻을 수 있다.

5) 정제
  조전분에는 소량의 흙, 모래 및 그 밖의 불순물이 들어 있어서 황갈색 또는 회색을 띠므로 이것을 다시 정제한다.  즉 먼저 용해조에 조전분을 넣고 약 2배의 물을 가하여 1시간 정도 뒤섞은 후 4 ~ 5시간 정지하면 전분은 가라앉고 불순물은 떠오르므로 이 위쪽의 액을 빼내서 버린 다음 착색되어 있는 위쪽의 액을 다시 분리해 낸다.

6) 건조
  정제가 끝난 생전분은 45 ~ 50%의 수분을 함유하고 있으므로 고구마의 경우에 준하여 18%이하의 수분으로 건조한 다음 미분을 부수워 125메쉬 체로 쳐서 제품으로 한다.