증류주 생산 기술과 실무

술은 기호식품으로 1970년대 우리 경제가 압축성장 할 당시 서민들과 산업전사들에게 위로와 격려, 소통의 순기능 역할을 하였다.

술은 소통과 관계 개선을 위해 즐겁게 마시면 약(藥)이 되지만 지나친 과음은 몸에 독(毒)이 된다.

특히, 성장과도기에 회식문화는 사회발전에 기여한 부분도 많았다.

그러나 과음은 직장과 사회생활 뿐 아니라 건강에도 악영향을 미친다.

이를 목격할 때마다 건전한 음주문화가 필요하다고 생각하였다.

야간 대학 캠퍼스를 오가면서 부족한 지식을 배우는 것이 나에게는 가장 큰 즐거움을 느끼던 시절이었다. 이후 대학에서 강의할 때는 피곤함도 잊고 오히려 에너지가 충전되었으며, 음주 문화 개선에 미력이나마 기여하고 있다는데 큰 보람을 느꼈다. 동의대학교에서 현장 경험과 실무를 바탕으로 술과전통식품을 국립창원대학교 대학원에서 진균학특론․진균이용학특론을 12년 동안 강의하였다.

1970년대에 주정산업에 필요한 지식은 “알코올 핸드북(アルコールハンドブック)”, “日本釀造協會紙”와 “日本醱酵協會紙” 등에서 접할 수 있었다. 특히, 알코올발효에 관한 기술서적은 접하기 어려웠고, 효모와 곰팡이 균주까지도 일본에서 수입하여 사용하였다. 1970년대 두 번의 석유위기 이후 바이오에탄올이 자동차 대체연료로서 이슈화되면서 주정공업도 주목받기 시작하였다.

유수 같은 시간이 흘러 2023년 8월 퇴임하였다. 오랜 세월 동안 몸 담아온 주정공업 분야의 지식과 몸소 체험하고 경험한 기억의 편린(片鱗), 내가 수행 또는 참여한 연구결과, 국내외 세미나에서 수집한 추억과 애정이 깃든 소중한 자료들을 중심으로 원고를 정리하였다.

 

내가 꿈을 키워온 일산실업(주) 이영환 회장님께 깊은 감사의 말씀을 드립니다. 홍순곤 사장님께 감사한 마음을 전하며 회사의 무궁한 발전을 기원합니다. 그리고 항상 관심과 격려를 보내주신 (주)진로발효 김종식 부회장님께 감사드립니다. 

 

2005년 산업공단에 입주한 이래 기업하기 좋은 명품공단 조성을 위해 노력하신 관리공단 이사 업체(理事 業體)와 박종희 이사장((주)코바 대표이사, 현 함안상공회희소 회장)님께 감사한 마음을 전합니다. 그리고 이 책에 담을 수 없는 많은 일들을 함께한 직장 선후배님들 덕분에 오늘의 제가 있음에 감사한 마음을 전합니다. 끝으로 학문의 길을 열어주시고 박사학위 논문을 지도해 주셨던 경북대학교 박 완 교수님께 깊이 감사드립니다.

오랜 기간 내 직장생활을 무탈하게 끝낼 수 있도록 묵묵히 내조해 준 아내 성진순 여사에게 감사하고, 보라와 동현이가 지금은 성년이 되었지만 유년시절 아버지로서 함께 많은 시간 갖지 못한 아쉬운 마음도 여기에 담는다.

끝으로 출판에 협조해 주신 이길안 사장님 이하 임직원 여러분께 감사한 마음을 전합니다.

 

2025년 2월

저자 씀

[목 차]

❙머리말 4

 

제1장 술의 역사와 분류 17

1.1 술 문화와 역사 17

1.2 술 어원과 역사 23

1.2.1 술 어원 23

1.2.2 술 용도와 문화 23

1.2.3 소주의 전래 25

1.3 술의 분류 27

1.3.1 양조주 27

1.3.2 증류주 29

1.3.3 혼성주 30

 

제2장 한국의 증류주 31

2.1 소주의 개요 31

2.1.1 소주의 정의 32

2.1.2 증류식소주 32

2.2 증류식소주 제조 35

2.2.1 희석식소주 35

2.2.2 증류식소주 37

2.3 대표적인 증류식 소주 49

2.3.1 문배주 49

2.3.2 안동소주 51

2.3.3 진도홍주 52

 

제3장 외국의 증류주 54

3.1 위스키 개요 54

3.2 위스키 분류 56

3.2.1 아이리시위스키 56

3.2.2 스카치위스키 57

3.2.3 캐나디언위스키 59

3.2.4 버번위스키 60

3.2.5 재패니즈위스키 62

3.3 브랜디 68

3.3.1 브랜디 정의와 개요 68

3.3.2 브랜디의 분류 69

3.4 일반증류주 73

3.4.1 진 73

3.4.2 보드카 73

3.4.3 럼 74

3.4.4 데킬라 75

3.4.5 고량주 76

3.4.6 아라크 77

3.5 리큐르 78

제4장 효모의 생육환경과 균주관리 79

4.1 미생물의 생육 환경 79

4.1.1 물리적 요인 79

4.1.2 화학적 요인 81

4.2 미생물의 살균 방법 83

4.2.1 화염살균법 84

4.2.2 건열살균법 84

4.2.3 증기살균법 84

4.2.4 고압증기 살균법 85

4.2.5 살균제와 여과멸균 85

4.3 효모의 육종과 선발 86

4.3.1 양조와 발효의 발견 86

4.3.2 효모의 육종 87

4.3.3 효모의 선발 90

4.4 효모균주 관리 92

4.4.1 효모의 순수분리와 배양 92

4.4.2 배지의 조제법 97

제5장 효모와 세균의 대사생화학 102

5.1 효모의 대사와 알코올발효 102

5.5.1 효모의 대사 개요 102

5.5.2 발효의 정의 103

5.5.3 당류 흡수 기작 104

5.2 단백질․탄수화물․지질의 분해대사 106

5.3 해당과정 107

5.4 TCA 회로 111

5.5 포도당의 ATP 생산 효율 114

5.6 에탄올발효와 이론적 수율 계산 115

5.7 발효 부산물의 생성 116

5.7.1 메탄올 생성 118

5.7.2 아세트알데히드 및 다이아세틸의 생성 118

5.7.3 고급 알코올류의 생성 기작 119

5.7.4 기타 발효 부산물 121

5.8 알코올발효 세균과 ED 대사 121

 

제6장 효소 126

6.1 효소 개요 126

6.2 효소의 분류 128

6.3 전분 분해효소 130

6.3.1 액화효소 131

6.3.2 당화효소 131

6.3.3 조효소 133

6.3.4 기타 효소 135

 

제7장 전분의 종류와 특성 138

7.1 탄수화물의 개요 138

7.2 전분의 종류 140

7.2.1 아밀로스 140

7.2.2 아밀로펙틴 142

7.3 전분호화와 영향 인자 143

7.3.1 수화현상 143

7.3.2 팽윤현상 144

7.3.3 전분입자의 붕괴와 노화 144

7.3.4 전분호화에 영향 인자 145

제8장 주정원료와 발효공정 146

8.1 주정원료 146

8.1.1 전분질원료 현황 146

8.1.2 당질원료 148

8.1.3 목질계 섬유소 149

8.1.4 전분질원료의 당화방법 154

8.2 주정발효 공정 157

8.2.1 생산설비의 기술발전 157

8.2.2 회분식 알코올발효 공정 162

8.2.3 분쇄 164

8.2.4 증자 165

8.2.5 당화와 발효 168

8.2.6 주모 배양과 술덧관리 170

 

제9장 생산성향상을 위한 연구 사례 180

9.1 쌀보리의 최적 액화효소 및 수율 향상법 180

9.1.1 가수분해법에 따른 전분가 비교 180

9.1.2 쌀보리의 실험실규모 알코올발효 181

9.1.3 쌀보리의 산업규모 알코올발효 183

9.2 주정폐액을 재사용한 알코올발효 185

9.2.1 실험실규모 알코올발효 186

9.2.2 파일럿규모 알코올발효 187

9.2.3 산업규모 알코올발효 188

9.3 고온균주를 이용한 알코올발효 190

9.3.1 고온균주 개발 190

9.3.2 정상과 고온 발효 190

9.4 전분질원료의 연속발효 192

9.4.1 연속발효의 종류 192

9.4.2 다단발효조에 의한 연속발효 193

9.4.3 알코올생산성 검토 195

9.5 Biostil 공정의 연속발효 198

9.6 Delta-T의 연속발효 200

9.6.1 공정 개요 200

9.6.2 공정 설명 203

9.7 Vogelbuch의 연속발효 204

제10장 에탄올의 이화학적 성질 206

10.1 주정과 에탄올 206

10.2 주정의 이화학적 성질 207

10.2.1 주정의 성상 207

10.2.2 주정의 용도 208

10.2.3 주정의 살균 작용 209

10.2.4 약리적 성질과 대사열량 209

10.3 알코올의 종류 210

 

제11장 증류탑 설계와 증류기의 발전 213

11.1 알코올 회수방법 213

11.1.1 단식증류 213

11.1.2 연속식증류와 탑 설계 215

11.2 외국 증류기술의 발전 219

11.2.1 Ilges 증류기와 개량형 221

11.2.2 Barbet 증류기 222

11.2.3 Gillaume 증류기 223

11.2.4 Golzen-Grimma 증류기 224

11.2.5 Allospase 증류기 224

11.2.6 Extra Super 증류기 225

11.2.7 제8형식 증류기 226

 

제12장 우리나라 주정공업의 발전 227

12.1 주정공업의 태동 227

12.1.1 1970년대 변화 228

12.1.2 1980년대 변화 229

12.1.3 1990년대 이후 변화 230

12.2 증류기술의 발전 배경 232

12.2.1 1990년대 이전 233

12.2.2 1990년대 이후 234

12.3 Super Allospase 증류기 237

12.3.1 분리탑 237

12.3.2 요탑․농축탑과 퓨젤유 분리 238

12.3.3 제1추출탑 238

12.3.4 정류탑과 정제탑 239

12.3.5 불순물처리탑 239

12.3.6 제2추출탑 239

12.4 감압증류기의 공정 분석 240

12.4.1 증류기의 구성 240

12.4.2 감압증류기의 특성 240

12.4.3 공정개선 효과 분석 242

12.4.4 요탑의 감압운전 247

12.4.5 개선점 248

12.5. 2세대 감압증류기 250

12.5.1 요탑 기능과 운전 251

12.5.2 제1추출탑 252

12.5.3 정류탑 253

12.5.4 제품탑 255

12.5.5 불순주정탑 255

12.5.6 제2추출탑 256

12.5.7 복합불순주정탑 256

12.6 공장자동화 257

12.6.1 증류기 자동화 257

12.6.2 공장자동화 258

12.7 FAQ 259

12.7.1 알코올의 추출증류 원리는? 259

12.7.2 동재질․감압증류 효과․tray 특성은? 261

12.7.3 단식증류기 용량과 향미․원액 숙성은? 262

12.7.4 기존 증류기로 제품증산 방법은? 264

12.7.5 증류기의 운전기술과 공정관리는? 264

12.7.6 정류탑이 비정상적으로 운전될 때는? 265

12.7.7 제품 관능이 급속히 저하될 때는? 266

12.7.8 현재가치 환산과 예상투자금액 산출법은? 267

제13장 바이오에탄올 생산기술 269

13.1 세계의 바이오에탄올 동향 269

13.1.1 미국 271

13.1.2 브라질 273

13.1.3 유럽과 일본 276

13.1.4 기타 국가 276

13.2 무수에탄올 생산기술 277

13.2.1 개요 277

13.2.2 공비증류에 의한 탈수 278

13.2.3 흡착탈수법에 의한 탈수 280

13.2.4 막분리법에 의한 탈수 283

13.3 미국의 바이오에탄올 생산기술 284

13.3.1 효모의 증식 환경 284

13.3.2 고농도 에탄올발효 285

13.3.3 발효온도와 피트산 286

13.3.4 오염방지 대책 287

13.3.5 미생물의 독성물질 287

13.3.6 분쇄입도와 조효소 사용 288

13.4 wMDF로부터 바이오에탄올 제조기술 289

13.4.1 wMDF의 원료 수급과 화학조성 289

13.4.2 wMDF 에탄올발효 292

13.4.3 wMDF를 이용한 발효기술 종합 296

13.4.4 개발기술의 기대효과 분석 297

13.5 사탕수수로부터 바이오에탄올 생산 298

13.6. FAQ 300

13.6.1 당화공정은 필요한가? 300

13.6.2 증자기 종류와 증자방법은? 300

13.6.3 증자 조건은? 301

13.6.4 연속발효 공정에서 오염 대책은? 301

13.6.5 주정폐액의 재순환 사용비율과 효과는? 302

13.6.6 발효시간 및 수율 관리는? 303

13.6.7 가소홀의 제조와 에탄올농도 측정은? 304

13.6.8 바이오에탄올 생산에 합리적 공정은? 304

제14장 바이오에탄올 생산과 주행시험 307

14.1 우리나라 현황 307

14.2 알콜조합 설립 310

14.2.1 설립 배경 310

14.2.2 파일럿플랜트 운전 결과 요약 311

14.3 E10 가소홀 시내주행 시험 312

14.3.1 가소홀 주행시험 목적 312

14.3.2 시내 주행시험 결과 313

14.3.3 가소홀의 특성 314

14.4 가소홀의 실용화사업 추진 316

14.4.1 추진경과 316

14.4.2 워킹그룹 구성 319

14.4.3 도입 필요성과 기대효과 320

14.4.4 선행 과제와 관련법 개선 321

 

제15장 주정폐액 처리기술 개발 사례 323

15.1 주정폐액 처리 개요 323

15.2 호기성 처리법 325

15.2.1 활성오니법 325

15.2.2 활성오니법에 의한 탈질법 327

15.2.3 생물학적 탈인법 329

15.2.4 SBR 처리법 330

15.3 잉여오니의 분리기술 332

15.3.1 개요 332

15.3.2 부상조의 종류 334

15.4 주정폐액의 화학적 처리 335

15.4.1 Fenton법의 개요 335

15.4.2 1st PBF에서 COD와 SS의 제거 336

15.4.3 2nd PBF에서 COD 제거 337

15.4.4 경제적 효과 분석 339

15.5 주정폐액의 혐기성 처리 340

15.5.1 유기물의 분해기작 340

15.5.2 소화조 관리 요인 341

15.5.3 주정폐액의 메탄소화 343

15.5.4 유기산 발효조의 운전 사례 349

15.6 고온메탄소화조 운전 사례 351

15.6.1 설계 개요 351

15.6.2 THAR의 운전 351

15.6.3 SS 제거율․주정박 및 소화조 충전재 353

15.6.4 tCOD․sCOD․insCOD 제거 355

15.6.5 쌀보리 주정폐액의 메탄소화 357

15.6.6 메탄가스 발생량과 SOx 359

15.6.7 미량원소와 소화조 운전실패 방지법 362

15.6.8 주정폐액의 통합처리기술 364

15.7 개량형 소화조의 설계 사례 365

15.7.1 THAR의 평가 365

15.7.2 새로운 THAD의 운전과 특성 367

15.8 FAQ 370

15.8.1 주정박 계산 사례 370

15.8.2 메탄가스를 LNG로 환산하는 법 370

15.8.3 주정박 건조기 응축수의 효율적 처리는? 371

제16장 공장관리 373

16.1 공장관리와 자세 373

16.2 생산과 공정 관리 374

16.3 안전설비 투자 375

16.4 공정안전관리 377

제17장 분석 및 QC 매뉴얼 383

17.1 원료와 술덧의 분석 383

17.1.1 환원당 정량 이론 383

17.1.2 원료 전분가 분석 386

17.1.3 회분과 모래 388

17.1.4 총질소 정량법 389

17.1.5 수분 분석 391

17.2 술덧 분석 392

17.2.1 환원당 분석 392

17.2.2 에탄올농도 분석법 395

17.2.3 pH 397

17.2.4 산도 398

17.2.5 점도 398

17.2.6 요오드 정색 반응 399

17.2.7 에탄올발효 실험 400

17.3 주정의 품질관리 401

17.3.1 관능검사 401

17.3.2 주정의 탁도 404

17.3.3 증발잔류물 405

17.3.4 총산 405

17.3.5 GC 분석 406

17.3.6 유기불순물 406

17.4 당화효소 역가 분석 407

17.4.1 당화력이란? 407

17.4.2 실험기구 및 시약 408

17.5 물 분석 412

17.5.1 연수와 경수 412

17.5.2 총경도 413

17.5.3 염소이온 414

17.6 농도 정의 및 시약 조제 415

17.6.1 농도 정의 415

17.6.2 시약 농도 변경법 416

17.7 에탄올발효에 관련된 일반 계산식 417

Ⅰ. 참고 문헌 (단행본) 418

Ⅱ. 연구과제 수행 및 참여 내역 419

Ⅲ. 저술(著述) 419

Ⅳ. 논문 발표 420

색 인 423