KR810001481B1 - 식물성 단백질로부터 치밀하고 꼬이지 않은 규칙적인 층을 가진 육류대용품의 제조장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

식물성 단백질로부터 치밀하고 꼬이지 않은 규칙적인 층을 가진 육류대용품의 제조장치

제1도는 본 발명 이중 압출장치의 입면도.

제2도는 제1도의 상측에서 본 평면도.

제3도는 제1도 및 제2도에 도시된 제2압출 조리기의 확대한 수직 단면도.

제4도는 본 발명의 장치에 의하여 실시된 육류대용 제품의 9.5배 사진.

제5도는 햄과 햄 대용제품의 측면을 비교설명한 5배 사진.

제6-8도는 본 발명에 의하여 실시된 육류대용제품을 19.5, 30 및 139배로 찍은 전자현미경 사진.

제9-11도는 본 발명에 의하여 실시된 식물성 단백질을 기초로 한 육류대용 제품의 단일 조각의 확대(3.35X) 사진으로서, 제9도는 건조한 형태의 대용제품이고, 제10도는 수화된 형태이며, 제11도는 손으로 분리한 것으로 실시 육류와 같은 층이 나타나는 것임.

제12-14도는 각각 건조한 형태, 수화시킨 형태 및 손으로 분리한 후의 층을 나타내는 다른 육류대용제품의 확대(3.35X) 사진.

본 발명은 스프, 카레이, 스튜우, 포트파이, 쏘스, 깡통식품과 같은 식품에 사용하기 적당한 육류 같은 외관 및 관능성을 갖인 식물성 단백질을 기초로 하여 압출처리된 육류대용제품의 제조방법에 이용되는 장치에 관한 것이다. 특히 제품의 압출시 일어나는 팽창의 범위를 최소로 하는 조건하에서 실제 육류와 같은 층으로 된 구조를 가진 육류대용제품을 탈지된 대부분 말과 같은 식물성 단백질과 물로 제조하여 그층이 꼬이지 않은 제품의 제조장치에 관한 것이다.

세계인구의 증가에 따라 식용단백질의 필요량이 급증함과 동시에 영양학적으로도 중요하게 되었다. 결과적으로 육류 단백질의 이용보다는 식물성 단백질원을 식용으로 이용하는 경향이 증가하고 있다. 식물성상태로 된 당량의 단백질은 동물에 급여하는 동물을 사육한 후 그 육류를 이용할 때 보다 인간이 직접 섭취하는 것이 보다 효과적이다. 예를 들면 송아지는 454g(1파운드)의 육류를 비육시키는데 3,175g(7파운드)의 고단백질 사료를 필요로 하므로 전환율이 비효과적이다. 그러므로 현재 대두 같은 식물성 단백질을 사람이 먹을 수 있는 우수한 형태로 처리하는 경제적이고 상업적인 방법 및 장치의 개발이 진행되고 있다.

당해 분야의 많은 연구자들은 식물성 단백질원으로부터 적당한 육류용제품을 제조하기 위한 방법 및 장치의 개발을 시도하였다. 대개의 경우 탈지된 대두분말이나 기타 식물성 단백질을 압출조리시켜 식물성 단백질을 조직화하고 배향(配向)시켜 햄버거나 기타 제품용의 육류첨가물을 제조할 수 있음을 발견하였다. 이러한 방법 및 장치의 예로는 미국특허 제3,047,395, 제3,142,571호, 제3,488,770호 및 제3,870,805호를 들 수 있다. 이러한 압출방법 및 그 장치는 당해 분야에 어느 정도 부합될지라도 이로부터 제조된 육류대용 제품은 육류에 대한 완전한 대요품으로서는 많은 용도상의 제한을 받는 여러 가지 특성을 갖는다. 즉 종래의 제품에 대한 단점 중의 하나는 팽창된 세포형 스폰지 형태의 성질을 갖는 것이다. 특히 대개의 이러한 육류첨가물은 높은 압력 및 온도 조건하에서 압출조리기 내에서 제조되므로 결과적으로 꼬이고 꼬임으로 배향된 육류 첨가물이 제조되며 재수화후 꼬인 층의 씹는 맛이 있는 구조의 특성을 갖이나 외관, 입맛 또는 육류대용품의 용도 범위가 한정된다. 이것은 제품의 용도를 햄버거 등과 같은 육류첨가물의 대용물로 한정된다. 또한 종래의 식물성 단백질 제품을 햄버거 형태의 육류에 너무나 많이 사용한다면 첨가된 육류는 바람직하지 못한 스폰지 형태가 되고 보기 흉한 외관을 나타내고 입맛도 좋지 않았다.

대개 종래의 제조장치에 의하여 압출된 제품은 꼬이고 세포 형태로 되었기 때문에 완전한 육류대용품으로서 덩어리로 된 제품을 사용할 때에는 부스러지는 경향이 있다. 그러나 바람직한 덩어리 제품은 스튜우, 스키야키 등의 특별한 용도를 갖는 반면 종래의 부스러지는 식물성 단백질 생성물은 이러한 식품의 용도에는 사용할 수 없다. 어떠한 덩어리 크기의 식물성 단백질 육류대용품은 실제 육류와 유사한 조직성을 요구하나 이러한 덩어리가 첨가된 제품의 경우와 같이 실제 육류와 잘 혼합되지 않으므로 어떤 부적당한 성질이 보다 심하게 나타난다.

식물성 단백질을 기초로 한 육류대용품의 제조에 대한 다른 방법에 이용되는 장치들이 제안되었으나 이러한 방법 및 장치들도 상기의 많은 미해결문제에 봉착되고 있다. 예를 들면 소위 ＂스푼 필레멘트(spun filament)＂방법이 사용되고 있는데 이 장치는 분리된 단백질의 대단히 얇은 줄 또는 필레멘트를 실로 뽑아서 얻은 필레멘트를 회수하여 신장시키고 지방, 달걀 단백질, 결합제, 염료, 향료 등과 혼합하여 압력하에 결합시켜 완전한 육류대용제품을 제조한다. 이러한 스푼(spun) 제품은 종래의 제조장치에 의하여 압출처리된 육류첨가 제품보다 우수한다. 그러나 높은 생산원가 및 처리의 복잡성은 식물성 단백질 육류대용품의 사용을 통하여 얻을 수 있는 많은 장점, 예컨데 보다 비싼 육류 대신에 저렴한 식물성 단백질을 이용한다는 장점이 소멸된다.

그러므로 본 발명의 가장 중요한 목적은 치밀하고 비교적 균일한 층으로 되었으며, 꼬이지 않은 구조를 갖이며, 실제 육류와 유사한 입맛과 외관 및 관능성을 나타내며, 소고기나 돼지고기 혹은 생선 등과 같은 광범위한 육류의 대용물로 사용할 수 있는 압출처리된 식물성 단백질을 기초로 한 육류대용품을 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 목적은 필레멘트를 뽑는다든가 다른 복잡한 장치 및 공정을 거치지 않고 비교적 저렴한 원류를 사용하여 식물성 단백질 제품을 상기한 바와 같이 원하는 조직 및 외관을 나타내는 육류대용품을 저렴한 비용으로 압출 처리하는 제조장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 식물성 단백질과 수분의 혼합물을 가열 및 교반하여 뜨겁고 유동성이 있으며 배합되지 않는 혼합물로 만든 다음 이 혼합물을 압출전 제품내에 층을 형성시키기 위하여 긴 처리실로 된 압출단부상에 있는 관형연장부를 갖인 압출조리기를 통과시켜 층으로 되고 꼬이지 않은 육류대용품의 제조를 위한 압출조리장치을 제공한다. 처리중 압출기 바렐(barrel)에 혼합물은 바브에 대하여 축 및 횡방향으로 변위력(變位力)을 받는 한편 관형 연장부내에서 혼합물은 축방향으로 변위력을 받아서 육류대용품의 층으로 된 치밀한 실제 육류와 같은 구조를 만드는데 도움을 준다. 부가적으로 압출기 바렐의 최종 부분과 연장부내의 압력과 온도 같은 처리조건은 제품이 비교적 치밀하고 팽창되지 않은 형태로 그리고 증기의 빙산이 보이지 않게 나오는 수준으로 유지한다.

본 발명의 다른 목적은 제1압출 조리기가 식물성 단백질과 물의 혼합물에 있는 단백질의 조직화나 배향화가 일어나지 않게 가열, 변성 및 충분한 혼합을 시키기 위하여 장치되었고 분리되어 인접한 제2압출 조리기는 사전처리된 배향되지 않은 단백질 혼합물을 받아서 이것을 본 발명의 기대하는 바와 같이 치밀하고 층으로 되고 꼬이지 않은 실제 육류와 같은 제품으로 만들기 위하여 설치되었으며, 제2압출기는 육류대용품의 층으로 된 실제 육류와 같은 구조를 만들기 위한 긴 처리실을 제공하는 압출단부상에 연장부를 포함한 형태이고 제2압출기 내의 조건은 압출된 제품이 치밀하고 팽창되지 않게 되도록 하는 수준을 유지함을 포함하는 육류대용품의 제조방법에 이용되는 장치를 제공한다.

본 발명을 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 장치에 사용되는 적당한 이중 압출장치는 제1도 및 제2도에 설명되었다. 즉 제1압출기(10), 인접한 제2압출기(12), 회전형 칼날 절단기(14) 및 종래의 식품 건조 냉각기(16)를 포함한다. 제2도에 상세히 도시된 바와 같이 제2압출기(12)는 제1압출기(10)의 전달단부에 인접하여 제1알출기와 수직관계로 위치하며 제2압출기(12)로부터 나와서 건조 냉각기(16)로 들어가는 가공품을 전달하기 위한 콤베이어(18)가 장치되었다.

부언하면, 도면에 설명된 제1압출기(10)는 처리하고자 하는 건조한 성분들을 받기 위하여 압출기의 본체상에 위치한 직립형의 상단이 열린 호퍼(20)가 장설된 웬거 모델 X-25 압출조리기를 이용하였다. 배출 파이프(22)가 호퍼(20)의 저면으로부터 긴 고속혼합 시린더(24)까지 연장되었고 증기 및 물배관(도시되지 않았음)이 시린더(24)에 부착되어 잘 혼합시키기 위 예정된 양의 수분을 선택적으로 운반하고 호퍼(20)로부터 건조한 성분들의 온도를 증가시키는 역할을 한다. 운반구조(26)는 시린더(24)의 저면에 연결되어 시린더의 저면과 긴 다수의 헤드가 있는 압출바렐 사이에 연장되었다. 예를 들면 바렐(28)은 바렐(28)의 각 구간을 통과하는 혼합물의 온도를 조절하는데 필요한 증기나 냉각수 같은 가열 또는 냉각매체의 도입을 위한 주위 자켓을 가진 동일한 직경으로 된 7개의 축으로 정열되어 상호 연결된 관형(管形)헤드(30)로 구성되었다. 각 헤드(30)는 설명된 바와 같이 구성되고 유체 전달 및 배출관(32)이 장치되었고 또한 증기나 물 주입구가 바렐(28)에 장치되어 수분을 필요에 따라 유동혼합물에 직접 첨가할 수 있게 되었다.

바렐(28)의 7번째 및 최종 헤드(30a)는 일련의 다이(die) 구멍을 갖인 다이판(36) 내에서 종단되어(제1도 참조) 바렐(28)의 배면 단부내에 도입되는 제품이 바렐(28)에 대하여 축방향으로 전면단부 밖으로 압출될 수 있게 되었다. 예컨데 4개의 같은 거리로 떨어져서 환상으로 배열된 다이 개구가 장치된 것을 들수 있으나 다른 배열의 압출다이도 사용할 수 있다.

기계적 절단, 교반 및 압력의 조건하에 제품을 바렐(28)을 통과시키기 위하여 긴 다수 나선형 아우거스크류(auger screw)(38)가 바렐(28) 내에 위치한다. 이 경우 아우거 스크류(38)은 구분된 바렐(28)의 전체 길이에 연장된 다수의 축으로 상호 연결된 부분으로 만들어졌다. 압출기(10)에 대한 원동력은 원하는 회전속도로 축 회전을 시키기 위하여 종래의 자치를 통하여 바렐(28)내에 있는 아우거 스크류(38)에 결합된 대형 전동기(39)로 사용함에 의하여 제공된다. 이 경우 제어 콘솔(console)(40)을 장치하여 스크류(38)의 회전속도 뿐만 아니라 혼합시린더(24) 및 압출기 바렐(28)에 전달되는 수분과 바렐(28) 내의 각 자켓에 주입되는 열교환 매체의 형태 및 양을 포함하는 압출기(10)의 조작조건을 선택적으로 제어 및 조절한다.

제2압출기(12)는 대개 압출기(10)와 유사하며 증기나 냉각수 같은 열교환매체의 도입을 위하여 개별적으로 자켓된(제3도 참조) 축으로 정열되어 상호 연결된 관형 헤드(44)로 만들어진 긴 다부분(多部分) 바렐(42)을 포함한다. 부가적으로 아우거 스크류(46)가 바렐(42)내에 위치하여 종래의 전동기(48)와 전달구조(50)에 의하여 구동된다. 맨 뒤의 헤드(44b)는 예비 처리된 제품을 압출기(10)로부터 바렐(42)의 내면까지 전달시키는 역할을 하는 직립형 제품호터(54)를 포함한다. 첫 번째 바렐(42)의 9개의 헤드(44)들은 직경이 일정하고 이것의 내면에 따라 축상에 일정한 간격으로 배열된 강선이 달린 리브(rib)가 장치되었다. 그러나 바렐(42)의 단부헤드(44b)의 내면은 제3도에서 56으로 설명된 바와 같이 약간 끝이 가늘게 되었고 이 9개의 헤드(44)는 첫 번째 바렐(42)의 부분내에 소용된 아우거 스크류의 남어지 부분과 결합된 유사한 배열의 원추 스크류(58)를 수용한다. 물론 바렐부분의 특별한 배열은 본 발명을 한정시키는 것이 아니며 예컨데 나선형 리브나 원통형으로 배열된 최종 헤드가 사용될 수도 있다. 압출기(12)의 경우 구분된 바렐(42)의 각 헤드(44)는 물이나 증기같은 열교환 매체를 각 헤드에 전달 및 송환시키기 위한 유체도관(60),(62)을 포함한다.

바렐(42)의 연장단부는 긴 축으로 연결된 관형 연장부(64)를 포함하고 이 연장부는 헤드(44b)의 전면개구를 통하여 남어지 압출기 바렐과 연결되었다. 이 경우 연장부(64)는 길이가 15.24cm(6인치)이고 11.09cm(4.365인치)의 내경을 갖이므로, 그 길이와 직경의 비례는 약 1.37의 비율로 제공된다. 특히 제3도에 의하면 연장부(64)는 각 헤드(44)의 최단부(44b)에 부착되었고 헤드부분(44b)은 바렐(42)로부터 나온 제품이 방해를 받지 않고 관형 연장부(64) 내로 통과하도록 배열되었다. 호퍼(54)로부터 떨어져 있는 바렐(42)의 단부(44b)에 장착된 관형 연장부(64)의 단부는 그 내경에 총 156.74㎠(24, 3/8평방인치)의 외주로 형성된 다이개구(68)를 갖인 성형판(66)에 의하여 덮히어 있다. 판(66)을 연장부(64)의 단부에 압착 가능하게 부착시키기 위하여 유지고리(70)을 사용하였고 부가적으로 단일 블레트(bullet) 구조체(72)형태로 된 것을 성형판(66)의 내면에 부착되어 관형연장부(64) 내에 다이개구로 들어가는 물질의 흐름을 유도하여 주게 하였다. 이 블레트 구조체(72)는 성형판(66)에 부착되어 그 판(66)으로부터 배면쪽으로 연장되어 첨단부(78)를 가진 왼추부(76)의 배면쪽으로 연장된 원통부(74)를 포함한다.

칼날 절단기(14)는 종래의 장치로서 긴 회전축(82)에 결합되고 종래의 지지구조(84)에 의하여 지지된 구동모타(80)를 포함한다. 절단헤드(86)가 모타(80)로부터 연장된 축(82)의 단부상에 부착되었고 성형판(66)에 장치된 다이개구(68)에 인접하여 위치한 칼날장치(88)를 포함한다. 칼날장치(88)는 압출기(12)의 작동 중 회전하므로 육류대용제품이 다이개구(68)로부터 압출될 때 제품은 제1도에서 90으로 도시된 바와 같은 작은 덩어리로 절단된다.

콘베이어(18)는 무단벨트(92)와 덩어리 제품을 벨트(92) 상으로 운반하도록 하기 위하여 콘베이어의 최단부에 있는 스포트(spout) 구조의 배출구(94)를 포함한다. 그 배출구(94)는 건조기(16)의 상단까지 벨트(92)를 연장하여 이곳에서 다량의 수분을 육류대용제품으로부터 제거된 다음 이 제품은 절단 스포트(도시하지 않았음)로 벨트(96)를 통하여 회수 및 포장은 위하여 보내진다.

본 발명의 장치를 이용한 실시는 탈지된 대두분말과 같은 식물성 단백질과 수분의 혼합물을 가열 및 교반시켜(압출 조리기나 고속혼합기내에서) 뜨겁고 유동성이 있으나 조직을 이루지 않고 배향되지 않는 상태로 만든 다음 혼합물을 적당한 압력하에 긴처리 대역을 통하여 가동시키는 동안 높은 수준의 절단, 압축 및 기계적으로 교반시키고 대역에 대하여 축방향으로 그리고 이것의 횡방향의 양 방향으로 배수력을 작용시킨 후 최종 단계에서 혼합물을 긴 처리부위내에 주입하여 여기에서 배수력을 축방향으로 작용시켜 층이 된 실지 육류와 같은 구조의 제품을 제조하는 단계를 구성하고 있다. 이때 처리대역과 부위내의 온도와 압력조건은 혼합물이 처리대역을 통하여 연속적으로 움직일 때 혼합물내에 층을 형성하게 하는 수준으로 유지된다. 혼합물은 제품의 팽창범위를 최소로 하기 위하여 처리대역으로부터 약 5-80p.s.i.g.(특히 5-65p.s.i.g)의 압력하에 압출된다. 적당한 형태에서 제품은 100℉-320℉(특히 150-250℉)에서 15-45p.s.i.g.의 압력하에 압출된다.

본 발명의 장치를 이용한 실시로 좀더 구체적으로 설명하면 대두, 밀, 옥수수, 면화씨, 평지씨, 땅콩, 참깨, 해바라기 및 그 혼합물의 단백질로부터 취한 식물성 단백질과 수분이 중량으로 20-55%(특히 30-45%)를 함량하는 혼합물의 제조를 포함된다. 상기에서 사용한 수분함량은 존재하는 총 수분 즉 식물성 단백질원내의 천연수분과 첨가된 수분을 말한다. 특히 혼합물을 제조하기 위하여서는 수분과 함께 탈지된 대부분말, 글루텐맥분, 옥수수 글루텐, 탈지한 면화씨 분말, 식물성 농축물, 식물성 분리물, 땅콩 분말, 참깨 분말, 해바라기 분말과 그 혼합물로부터 취한 단백질원을 사용하는 것이 바람직하다.

어떤 경우에나 혼합물은 먼저 대기압보다 높은 압력, 압출교반 및 전단(剪斷)의 조건하에 제1압출기(예컨대 제1-2도 내 압출기 10)에 주입 및 통과시킨 다음 제품은 뜨겁고 유동성이 잇으며 배향되어 있지 않고 건조되지 않은 상태로 약 100-250℉의 온도와 9-95p.s.i.g(특히 40-80p.s.i.g.)의 압력에서 압출된다.

웬거 모델 X-25 압출조리기가 제1압출기(10)로서 사용된 제1도와 제2도를 참저하면 식물성 단백질-수분 혼합물의 첫 번째 단계처리는 약 150-400r.p.m(특히 200-300r.p.m)의 아우거(auger) 회전속도를 사용함에 의하여 이룩될 수 있으며 이때 혼합물은 배향되지 않은 상태로 제1압출기로부터 40-80p.s.l.g.의 압력하에 압출된다. 상기 온도 및 압력조건은 배출기 바렐의 각 헤드의 증나 냉각수를 선택적으로 도입시켜 유지한다. 단백질-수분혼합물은 제1도의 100으로 도시된 바와 같이 절단 또는 새분화를 시킴이 없이 뜨겁고 유동성이 있으며 열가소성 ＂로프(rope)＂형태로서 압출시키는 것이 가장 적당한다. 이것은 제품이 완전 혼합되어 근본적으로 변성되었음을 입증하나 이것은 제2압출기 내에서 층으로 된 육류대용육의 형성을 억제하는 정도의 배향화나 직조화가 나타나지 않는다.

본 발명의 장치는 둘째단계에서 뜨겁고 유동성이 있는 혼합물을 도면에 도시된 형태의 제2압출기내에서 처리하는 것이다. 특히 상기 혼합물은 대기압보다 높은 압력과 비교적 높은 수준의 온도로 압축, 교반 및 전단의 조건하에서 압출기의 바렐을 통과시킨다. 도시된 실시예에서 아우거 속도는 약 100-350r.p.m(특히 200-300r.p.m)의 수준이 적당하며 스크류 속도는 상기한 형태의 압출조리기와 함께 변하는데 예를 들면 웬거 모델 X-200과 같은 대형공업용 장치는 보통 작은 용량의 압출기의 경우보다 약간 작은 스크류 속도로 작동시킨다. 중심스크류의 회전은 식물성 단백질을 신장시키는 동시에 혼합물이 바렐의 전달단분상에 부착된 긴 연장부를 통하여 연속적으로 주입되게 한다. 주위에 배열된 구멍을 갖인 다이를 사용할지라도 최종 압출은 압출 바렐의 축에 의하여 이루어진다. 제3도에 설명된 바와 같이 블레트나 기타 적당한 장치의 형태로 된 혼합물의 유도장치가 연장부내에 배치되어 연장부내에서 혼합물의 흐름을 다이개구쪽으로 향하도록 유도한다.

본 발명의 장치를 이용하는 최종단계는 층으로 되고 비틀리지 않은 가공품이 제2압출기로부터 나왔을 때 원하는 크기의 덩어리로 절단한 후 덩어리를 건조시켜 과잉수분을 제개한다.

본 발명의 장치를 이용하여 실시된 제품을 제4-14도에 의하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 제4도는 육류대용제품 덩어리의 확대 사진이다. 이 경우 대용제품은 15p.s.l.g.에서 110분간 처리한 것으로서, 부가적으로 층은 상호 비틀리지 않고 햄이나 비프 스테이크 같은 육류의 덩어리에 따라 절단한 것과 유사하게 분리할 수 있다.

제5도는 조리한 실제 햄과 본 발명의 실시에 의하여 적색으로 만든 햄같은 유사품과를 비교를 설명한 것이다. 두 제품의 층을 구조적으로 비교하기 위하여 포크를 분리시켰을 때 햄과 대용제품이 나타내는 외관은 거의 흡사하여 실제로 자연 햄과 본 발명의 장치에 의하여 실시된 대용제품간의 구별이 거의 불가능하다.

제6-8도는 본 발명의 실시에 의하여 얻어진 햄같은 대용제품의 단일 조각을 확대한 전자주사(電子走査) 현미경 사진이다. 이 사진은 압출방향에서 수직으로 절단한 전단면에 따라 취한 것이다. 단면 사진의 연구는 이들이 실제 육류와 같은 외관, 조직 및 입맛을 제공하는 층과 치밀성이 그 제품에 나타남을 설명한다.

제9-11도 및 제12-14도는 각각 건조한 상태, 비등수 내에서 재수화후와 그 층을 손으로 분리 후 찍은 사진으로서 본 발명의 장치에 의하여 실시된 제품의 단일조작을 나타낸다. 이 두 종류의 사진은 그 제품의 실제 육류와 같은 구조를 갖고 있음을 설명하여 준다.

본 발명의 장치를 이용하여 실시되는 제품으로 제품내에 실제 육류와 같은 층을 형성하기 위하여 제1-2도에 도시된 제2압출기(12)를 완전부하, 다시 말하면 혼합물이 압출기 바렐의 전체 길이와 연장부내에 채워졌을 때 정지시키면 압출기 바렐로부터 취한 혼합물의 시료와 연장부로부터 취한 다른 시료를 취하여 관찰한 결과 바렐내에서는 층을 이루지 않았고 연장부 입구에 있는 혼합물은 흐르는 방향에 수직인 평면에 따라 약간 긴 쉬트상의 구조층을 나타냈다. 이러한 쉬트는 비교적 두고 ＂짧으나＂ 층으로 된 조직을 확실히 형성되었다. 부가적으로 쉬트 형성효과는 연장부의 원통벽에서 일어나고 있음을 눈으로는 식별할 수 없었다. 그러나 혼합물이 압출기 바렐과 주위에 배열된 다이개구 사이의 유동배관을 따라 움직일 때 연장부의 종축에 평행하게 길고 얇은 층이 형성되는 작용효과가 있다.

상기 작용효과를 기초로 하여 다음의 처리이론을 기대할 수 있다. 먼저 제2압출기 바렐내에서 단백질과 수분혼합물은 대기압보다 높은 압력, 교반 및 나선형 아우거의 회전에 의한 전단작용을 받는다. 이러한 회전장치는 혼합물을 바렐에 대하여 축방향 및 횡방향으로 변위시켜 식물성 단백질이 혼합물 내에 적당히 확산되도록 하는데 이러한 작용은 단백질을 최종 제품에 배향시키는 필수적인 것으로 생각된다.

어떤 경우 혼합물이 연속적으로 압출기 바렐을 떠나서 긴연장부를 통과할 때 압력만이 혼합물에 작용한다.

이러한 압력은 압출기 바렐내에 있는 아우거에 의하여 혼합물에 가해지는 축(아우거 스크류 축) 변위력으로부터 유도된다. 그러므로 연장부 내에서 혼합물상에 작용하는 변위력은 압출기 바렐과 연장부에 대한 상기의 축에 의하여 이루어진다. 물론 연장부 내의 이러한 변위력은 다음 3가지 요인 즉 첫째, 압출기 바렐을 떠나는 혼합물은 탄성을 갖이므로 바렐 내에서 혼합물에 주는 단면-협토력(cross-channelforce)의 일부 둘째, 연장부에 기하학적, 구조적 및 온도 효과 셋째, 스크류의 운동으로 부터 전달된 혼합물내의 어떤 단면-협로 운동량에 의하여서도 이루어지는 것이므로 순수한 축의 영향 뿐만은 아니다.

유지된 온도 및 압력조건에 따른 연장부내 혼합물의 축방향 변위력은 관형태의 ＂흐름선(stream line)＂을 이루어 주위에 배열된 다이개구를 통과하는 것으로 믿어진다. 이러한 효과는 유체 흐름형태와 유사하게 되고 이러한 흐름은 유체는 전단력을 받는다. 이 경우 다이개구의 벽에 있는 혼합물은 이론적으로 속도를 갖지 않는 한편 다이개구의 중심에 있는 혼합물은 최대 속도를 갖는다. 결과적으로 흐름의 상이한 원통형 ＂흐름튜브＂ 사이에 전단력이 생겨 연장부내에 있는 혼합물의 일부는 상이한 속도로 통과한다.

이러한 상대적 속도 차이는 혼합물이 연장부의 길이에 따라 전진할 때 인접하 관형 ＂흐름 튜브＂ 사이의 단백질과 단백질의 인력을 효과적으로 전단시킨다. 더욱이 연장부 내에는 비교적 낮은 온도 조건이 유지되기 때문에 이러한 인력은 용이하게 다시 이루어질 수 없다. 반대로 주어진 관형 ＂흐름튜브＂내를 통과하는 단백질 분자들은 강한 결합력이 생기므로 층이 이루어짐을 촉진시킨다. 그러므로 흐름의 인접한 층 사이에는 실제적 혼합이 일어나지 않음에도 불구하고 각 층의 구조적 동일성을 증가시킨다. 또한 혼합물의 충등은 비교적 낮은 온도이므로 그내의 단백질을 각 ＂흐름튜브＂에 따라 흐를 때 신장 및 배향될 수 있다.

튜브층 또는 물질이 흐르는 ＂흐름튜브＂상에서는 스페이서(spacer)의 중심선과 일치하는 원통형 축과 상이한 속도로 통과하는 중심 시린더와 같다고 할 수 있다. 층들의 상이한 속도는 스페이서의 벽에서 ＂경제효과(boundary effect)＂로부터 일어난다. 비교적 낮은 속도를 갖인 열 가소성 물의 높은 속도는 스페이서 내에서 그 흐름이 이루어지게 된다.

본 발명의 장치를 이용한 특유한 제품이 실시에 중요하다고 생각되는 다른 요인은 혼합물이 압출기 바렐로부터 긴 연장부 내로 통과할 때 어떤 실제적인 제한이 없는 것이다. 이것은 혼합물이 아우거의 전진단부로부터 다이개구쪽으로 움직일 때 연장부의 입구에서 실제적이 제한, 즉 흐름에 형태는 혼합물에 어떤 단면-햅로 속도(예컨대 다이판에 의한 것)를 저하시켜 상호 상쇄되는 것으로 믿어진다. 이 장치는 층들이 상호 꼬이지 않은 층으로 된 제품을 얻는데 중요하다. 결론적으로 다이판의 외부 주면에 대한 다이개구의 위치가 가장 특징적인 것으로 믿어지며, 또한 제3도에 설명된 블레트의 설치는 제품을 층으로 만들게 한다. 이것은 움직이는 ＂흐름튜브＂가 연장부의 중심쪽으로 움직이는 것을 방지하고 다이 판의 외주개구쪽으로 유도되게 하기 때문이다.

어떤 경우에서나 본 발명의 장치를 이용한 실시에 의하여 얻어진 육류대용품은 첨부된 사진에서와 같은 층으로 되고 꼬이지 않은 육류대용품을 제공할 수 있음이 명백하다.

Claims (1)

1. 최종 헤드 단부(30a)에는 일련의 다이구멍을 가진 다이판(36)에 혼합물을 유동성이 있으며 배향되지 않은 상태로 가열 및 교반하기 위한 제1압출기(10)를 제품호파(54)에 의하여 연결시킨 제2압출기(12)의 최종헤드 단부(44b)에 연결된 관형연장부(64)의 내경에 볼레트 구조체(72)를 장착하되 다이개구(68)를 성형판(66)을 유지고리(70)로 체착하여 구성됨을 특징으로 하는 식물성 단백질로부터 치밀하고 꼬이지 않은 규칙적인 층을 가진 육류대용품의 제조장치.

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