Effect of Moisture Content on Viscosity of Starch Dough

전분반죽의 점도에 미치는 수분함량의 영향

To measure rheological properties of the starch dough, an Extrusion Capillary Viscometer(ECV) cell was self-made and attached to Instron machine(Model 1140). Apparent viscosities of corn and waxy corn starch doughs were measured and their gelatinization degrees were determined by enzymatic analysis. When corn and waxy corn starch doughs with $36{\sim}52%$ moisture content were heated at $60{\sim}100^{\circ}C$, come-up time of the cold point of doughs decreased from 220 sec to 140 sec with increased in the moisture content. In the measurement range of $36{\sim}52%$ moisture content and $60{\sim}100^{\circ}C$ heating temperature, both corn and waxy corn starch doughs showed pseudoplastic flow behaviors. At the same shear rate, both shear stress and viscosity of starch dough decreased as the moisture content increased. At the moisture content above 44%, the shear stress and viscosity of starch dough decreased as the heating temperature increased from $60^{\circ}C\;to\;70^{\circ}C$, but increased as the heating temperature increased from $80^{\circ}C\;to\;100^{\circ}C$. When the moisture content increased and heating temperature, the gelatinization degree of starch dough increased from about 10% to about 62%. The gelatinization degree of waxy corn starch dough was $15{\sim}20%$ higher than that of corn starch dough under the same gelatinization conditions. The effects of moisture content on the viscosity of starch dough were examined by Arrhenius equation. As the moisture content increased, viscosity of starch dough decreased. But the effect of moisture content was greater in the range of $80{\sim}100^{\circ}C$ than in the range of $60{\sim}70^{\circ}C$ heating temperature.

옥수수전분과 찰옥수수전분을 사용하여 중간 수분계의 수분함량으로 반죽을 제조하고 수분함량과 가열온도, 가열시간에 따른 전분 반죽의 물성 변화와 호화양상을 밝혀보고자 하였다. 이를 위하여 먼저 전분반죽과 같은 반고체(semi-solid) 물질의 물성을 측정할 수 있는 Extrusion Capillary Viscometer(ECV)를 자체 제작하였다. ECV를 사용하여 수분함량 $36{\sim}52%$ 범위로 제조된 옥수수전분과 찰옥수수전분 반죽의 물성측정 시 반죽의 열전달 특성은 가열온도 $60{\sim}100^{\circ}C$ 범위에서 수분함량이 36%에서 52%로 증가할수록 반죽의 중심온도가 원하는 가열온도에 도달하는데 걸리는 시간이 220초에서 140초로 크게 단축되었다. 가열 후 ECV로 물성을 측정한 결과, 수분함량과 가열온도의 모든 범위에서 반죽은 의가소성 유체의 흐름 특성을 나타내었다. 동일한 전단속도에서는 반죽 수분함량이 증가할수록 전단응력과 전단점도가 전체적으로 감소하여 수분함량 증가에 따른 반죽의 유동성(flowability) 증가 영향이 매우 큰 것으로 나타났다. 그러나 44% 이상의 동일 수분함량 내에서는 $80^{\circ}C$ 이상의 가열온도부터는 동일한 전단속도에서 $80^{\circ}C$ 이하로 가열한 반죽에 비해 전단응력과 전단점도가 증가하는 경향을 보여 주었다. 반죽의 점도에 미치는 수분함량의 영향은 수분함량이 증가할수록 반죽의 유동성의 크기가 증가하여 전체적으로 전단응력이나 점도가 감소하는 것으로 나타나지만, 가열온도가 호화온도 이상인 $80^{\circ}C$부터는 전분호화에 의한 점도 증가에 의하여 수분함량에 따른 농도 의존성지수(B)값이 크게 감소하고 $60^{\circ}C$나 $70^{\circ}C$ 가열온도보다도 수분함량의 영향이 적게 미치는 것으로 나타났다.