KR0168683B1 - 칼로리가 감소된 유동성 쇼트닝, 쿠킹 오일, 샐러드 오일 또는 유사 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명에는 지방 및 칼로리가 감소된 유동성 쇼트닝, 쿠킹 오일, 샐러드 오일 또는 이와 유사한 조성물이 개시되어 있다. 상기 조성물의 비소화성 부분은 낮은 양의 고형물을 함유하지만, 여전히 우수한 수동적 오일 손실 조절을 나타낸다. 상기 조성물은 또한 우수한 온도 순환 안정성을 가지며, 이 조성물로 제조한 식품에 우수한 관능성을 부여한다. 또한 칼로리가 감소된 비교적 투명한 오일이 개시되어 있다. 상기 유동성 조성물은 특정 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르, 액체 비소화성 오일, 및 임의로 비소화성 오일 및/또는 고형물 지방을 포함한다.

Description

[발명의 명칭]
칼로리가 감소된 유동성 쇼트닝, 쿠킹 오일, 샐러드 오일 또는 유사 조성물
[발명의 분야]
본 발명은 개선된 비소화성 또는 저칼로리 유동성 쇼트닝, 쿠킹 오일, 샐러드 오일, 또는 유사 조성물에 관한 것이다. 이들 유동성 조성물은 액체 비소화성 오일과 함께 특정 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르를 함유하고 선택적으로 소화성 오일 및/또는 고형물을 함유한다.
[배경기술]
최근 수년동안에 비만증 및 고콜레스테롤증과 관련한 건강상의 견지에서 음식물중에 함유된 트리글리세라이드 지방의 양에 대해서 관심이 집중되고 있다. 많은 특허들이 트리글리세라이드 지방의 물리적 및 미각적인 특성을 가지거나 인체에 약간만 흡수되거나 전혀 흡수되지 않은 물질을 제공하는 것에 관한 것이었다. 이들 물질은 무칼로리, 가성지방(pseudofat), 비소화성 지방 및 대체 지방으로서 다양하게 지칭된다. 상기 물질에 관한 특허로는 1986년 4월 15일 펄쳐(Fulcher)에게 허여된 미합중국 특허 제4,582,927호(말론산의 지방 에스테르), 1986년 4월 16일 볼펜하인(Volpenhein)에게 허여된 제4,582,715호(알파아세틸화 트리글리세라이드), 및 1981년 5월 18일 화이트(Whyte)에게 허여된 제3,579,548호(알파-분지쇄 카르복실산의 트리글리세라이드)가 포함된다.
비소화성 지방으로서 상당한 관심이 집중되고 있는 화합물의 특별한 한 유형은 슈크로즈 폴리에스테르(즉, 8개의 히드록실기중에 4개가 지방산으로 에스테르화된 슈크로즈)이다. 미합중국 특허 제3,600,186호(Mattson;1971년 8월 17일), 제4,368,213호(Hollenbach et al., 1983년 1월 11일) 및 제4,461,782호(Robbins et al., 1984년 7월 24일) 등의 특허 문헌에서는 다양한 식품 조성물중에 비소화성 지방으로서 이 물질을 이용하는 것에 대해 기술하고 있다.
액체 비소화성 지방, 즉 체온(약 37℃) 이하의 융점을 갖는 지방의 이용과 관련된 문제는 항문 괄약근을 통한 소화되지 않은 액체 지방의 누출로부터 명백한 바람직하지 않은 수동적 오일 손실 효과(이하 오일 손실)이다. 완전한 액체 형태의 이들 폴리올 폴리에스테르를 보통 내지 높은 수준으로 일상적으로 섭취하면 이와 같은 수동적 오일 손실이 발생할 수 있다. 1977년 1월 25일 쟌다섹(Jandacek)에게 허여된 미합중국 특허 제4,005,195호에서는 오일 손실을 조절하기 위해 고체 트리글리세라이드 및 고체 슈크로즈 폴리에스테르와 같은 보다 높은 융점의 지방 물질을 액체 슈크로즈 폴리에스테르와 혼합하는 것에 대해서 개시하고 있다.
1989년 1월 10일 허여된 미합중국 특허 제4,797,300호(쟌다섹 등)는 상기 오일중에 약 10% 내지 25%의 수준으로 사용될 때 액체 슈크로즈 폴리에스테르(SPE) 및 액체 트리글리세라이드에 대해 높은 오일 결합 용량을 갖는 특정 고체 슈크로즈 폴리에스테르의 용도를 개시하고 있다. 이들의 높은 오일 결합 용량으로 인해, 이들 고체 슈크로즈 폴리에스테르는 비소화성 액체 슈크로즈 폴리에스테르의 수동적 오일 손실을 억제하거나 방지하기 위한 물질로서 탁월한 유용성을 가지며, 이들은 쇼트닝 및 마가린과 같은 반-고체 지방제품의 제조에 소화성 또는 비소화성 액체 오일과 함께 사용하기 위한 무-칼로리 고형물로서도 유용함이 개시되어 있다. 쟌다섹 등의 특허 제4,797,300호의 오일 결합제는 에스테르기가 필수적으로, 약 3:5 내지 약 5:3의 단쇄 대 장쇄의 몰비를 갖는, 단쇄 포화 지방산 에스테르 라디칼(C2-C10) 및 장쇄 포화 지방산 라디칼(C20-C24)의 혼합물로 이루어지며 에스테르화도가 약 7 내지 약 8인 고체 슈크로즈 폴리에스테르이다.
쟌다섹의 특허 문헌에서는 10 내지 25%의 고체 SPE를 함유하는 유연성 쇼트닝 및 기타 식품 조성물에 대해서도 개시하고 있다. 미합중국 특허 제4,005,195호(Jandacek, 1977년 1월 25일)에서는, 오일-손실 조절제로서 폴리에스테르를 첨가하여 바람직하지 않은 오일-손실 효과를 방지하는 방법에 대하여 기술하고 있다. 오일-손실 조절제로서는 고체 지방(융점 37℃ 이상) 및 이들의 트리글리세라이드 원, 및 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르 등을 알 수 있다. 특히 C10-C20포화 지방산 에스테르를 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 20% 수준으로 사용하는 것이 유용하다고 한다.
1964년 11월 24일 허여된 미합중국 특허 제3,158,490호(바우어(Baur) 등)는 트리글리세라이드 샐러드 오일중에 0.001% 내지 0.5% 수준으로 사용할 경우 오일을 저온 저장할 때 혼탁해짐을 방지하기 위한 첨가제로서 유용한 슈크로즈( 및 기타 이당류) 폴리에스테르를 개시하고 있다. 에스테르화도는 3 이상이다. 즉, 8개 히드록실기중 5개 이하가 에스테르화 되지 않는다. 에스테르기는 (1) 15 내지 85%의 포화 C14-C22지방산 및 (2) 포화 C2-C12또는 불포화 C14-C22지방산중에서 선택된 나머지 성분의 혼합물이다. 아라키드산(C20) 및 베헨산(C22)을 (1)의 특정 예로 들 수 있으며, (2)의 특정예로는 아세트산(C2), 카프릴산(C8) 및 올레산(C18-1)을 들수 있다. 상기 특허 컬럼 2의 5 내지 10행에는, 2개의 올레산 및 6개의 팔미트산기를 갖는 슈크로즈 에스테르가 개시되어 있으며, 전체 또는 일부의 팔미트산 대신에 미리스트산, 스테아르산, 아라키드산, 베헨산 또는 그의 혼합물과 같은 장쇄 포화산을 사용할 수 있다고 기술되어 있다.
이들 문헌이 오일 손실을 조절하는 쇼트닝과 오일에 대해 개시하고는 있지만 전형적인 저장 상태동안에 온도 순환과 관련된 문제점들에 대해서는 그 어떤 문헌에서도 언급하지 않고 있다. 또한 저칼로리 쇼트닝/오일의 비소화성부가 낮은 고체 수준(즉, 10% 이하)을 가질 때 오일 손실의 우수한 조절 및 우수한 관능성이 달성될 수 있다는 사실에 대해서는 그 어느 문헌에서도 인식한 바가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 우수한 온도 순환 안정성과 수동적 오일 손실 조절력을 가지는 저칼로리 유동성 쇼트닝, 쿠킹 오일, 샐러드 오일 등을 제공하는 것이다. 또한 이들 조성물들은 이들 조성물로 제조된 음식에 우수한 관능성을 부여한다.
본 발명의 또 다른 목적은 저칼로리의 비교적 투명한 오일을 제공하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적들은 이하 본 명세서에서 분명하게 부각될 것이다.
[발명의 요약]
본 발명의 유동 조성물은;
(A)(ⅰ) 폴리올이 적어도 약 4개의 히드록실기를 갖고;
(ⅱ) 에스테르기가
(a) C12이상의 불포화 지방산 라디칼, C2-C12포화 지방산 라디칼 또는 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 지방산 라디칼, 및
(b) C20이상의 포화 지방산 라디칼을 약 1:15 내지 약 2:1의 (a):(b) 몰비로 포함하며; 및
(ⅲ) 상기 폴리올의 히드록실기중 적어도 약 4개가 에스테르화된, 약 37℃ 이상의 완전 융점을 가지는 고체 폴리올 지방산 에스테르;
(B) 약 37℃ 미만의 완전 융점을 가지는 액체 비소화성 오일;
(C) 21℃에서 5% 미만의 고체를 함유하는 약 90중량% 미만의 소화성 오일; 및
(D) 10% 미만의 고형물을 함유하고;
이때, 상기 성분 (A):(B)의 비가 약 1:99 내지 약 9:91이고 유동성 조성물은 약 100dyn/cm2미만의 항복점(yield point)을 갖고, 상기 성분(A)의 지방산 라디칼은 최소한 15중량%의 C20이상의 포화 지방산 라디칼이고, 37℃와 21.1℃ 사이에서 상기 성분 (A)와 (B) 혼합물의 SFC프로필의 기울기가 0과 약 -0.75 사이이고, 상기 조성물중의 (A)와 (B)의 합한 양이 적어도 10중량%이다.
이 조성물은 유동성 쇼트닝, 쿠킹 오일, 샐러드 오일 또는 유사 조성물로서 유용하다.
[정의]
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 비소화성이란 용어는 인체의 소화계를 통하여 인체에 70% 이하(특히 20% 이하) 정도만이 인체에 흡수되는 것을 의미한다.
본 명세서에서 유동성이란 하기 기술되는 방법에 따라 측정하여 100dyn/cm2이하의 항복점을 나타내는 조성물을 의미한다.
소화성 트리글리세라이드 유지란 체내에 실질적으로 완전하게 소화되는 트리글리세라이드 유지를 의미한다.
고형물 및 고형 지방이란 12이하의 요오드가를 가지는 트리글리세라이드 및/또는 폴리올 지방상 폴리에스테르를 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 고형물 또는 고형 지방에는 하기 섹션 A에서 기술되는 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르는 포함되지 않는다.
식품이란 다양한 식용 음식을 의미한다. 식품에는 개개 식품의 성분 또는 이들의 혼합물도 포함한다.
포함하는이란 다양한 성분들이 본 발명의 지방 조성물에 함께 사용될 수 있음을 의미한다. 따라서 포함하는이란 용어는 이루어지는 및 구성되는 등의 좀더 한정적인 용어를 포괄한다.
투명한 또는 비교적 투명한은 이들 조성물들이 시판되고 있는 트리글리세라이드 쿠킹 오일과 비교할 경우 상대적으로 투명한 또는 반투명한 것을 의미한다. 이러한 비교는 기존의 유리 또는 플라스틱 쿠킹 오일-형 용기에서 일반적으로 실시한다. 이 투명도는 Mach 탁도계(하기의 방법론에서)로 측정하여 약 200NTU 이하의 광학적 혼탁도로 나타낸다.
[발명의 상세한 설명]
수동적 오일 손실 조절 및 개선된 온도 순환 안정성을 나타내고 제조된 음식물에 우수한 관능성(즉, 우수한 입속의 감촉)을 부여하는, 비소화성 및 저칼로리의 유동성 쇼트닝, 쿠킹 오일, 샐러드 오일 또는 유사 조성물이 제조될 수 있음이 밝혀져 있다. 이들 유동성 조성물은 비소화성 오일 성분(전형적으로 약 1:99 내지 9:91의 비소화성 고체:액체 비)과 낮은 수준의 특정 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르를 함께 함유한다. 또한 이들 조성물들은 우수한 점성 안정도를 가진다. 더욱이, 매우 낮은 수준의 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르(약 1% 내지 약 5%)에서, 비교적 투명한 오일이 생성된다(즉, 광학적 혼탁도 (50NTU), 이들 오일은 매우 넓은 온도 범위(약 50℉(10℃) 내지 약 105℉(41℃))에서 유지된다. 이들 비교적 투명한 오일은 DURITAN OILR및 CRISCO OILR등과 같은 시판되고 있는 트리글리세라이드 쿠킹 샐러드 오일과 매우 유사하기 때문에 이전의 불투명한 유동성 조성물에 비해서 소비자들에게 미감적으로 더욱 호감을 줄 수 있으리라 생각된다.
개선된 유동성 조성물에 대해서는 하기에서 좀더 상세하게 기술하고자 한다.
A. 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르 성분
본 발명의 신규한 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르는, 에스테르가 약 1:15 내지 약 2:1의 (a) 장쇄 불포화 지방산 라디칼, 단쇄 불포화 지방산 라디칼 또는 이들의 혼합물 대 (b) 장쇄 포화 지방산 라디칼 비를 갖는, 상기 (a)와 (b)의 혼합물을 포함하고 고체 폴리올 폴리에스테르중의 총 지방산 라디칼 중량을 기준으로 적어도 약 15%(바람직하게는 적어도 약 30%, 보다 바람직하게는 적어도 약 50%, 가장 바람직하게는 적어도 약 60%)가 C20이상의 포화 지방산 라디칼인 폴리올 폴리에스테르이다. 장쇄 불포화 지방산 라디칼은 전형적으로 직쇄(즉, 노르말 형태)이며 적어도 약 12개(바람직하게는 약 12 내지 약 26개, 보다 바람직하게는 약 18 내지 22개, 가장 바람직하게는 C181- 및/또는 2-불포화물)의 탄소원자를 함유한다. 단쇄 포화 지방산 라디칼은 전형적으로 노르말 형태이며 2 내지 12개(바람직하게는 6 내지 12개, 가장 바람직하게는 8 내지 12개)의 탄소원자를 함유한다. 장쇄 포화 지방산 라디칼은 전형적으로 노르말 형태이며 적어도 20개(바람직하게는 20 내지 26개, 가장 바람직하게는 22개)의 탄소원자를 함유한다. 폴리에스테르 분자중의 그룹(a) 지방산 라디칼 대 그룹(b) 지방산 라디칼의 몰비는 약 1:15 내지 약 2:1(바람직하게는 약 1:7 내지 약 5:3, 보다 바람직하게는 약 1:7 내지 약 3:5)이다. 상기 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르의 평균 에스테르화도는 폴리올의 히드록실기중 4개 이상의 에스테르화되는 정도이다, 슈크로즈 폴리에스테르의 경우에 폴리올의 히드록실기중 약 7 내지 8개가 에스테르화되는 것이 바람직하다. 전형적으로, 폴리올의 히드록실기중 거의 모두(예를 들면, 적어도 85%, 바람직하게는 적어도 95%)가 에스테르화 된다.
본 발명의 고체 폴리올 폴리에스테르 화합물에 사용된 폴리올은 바람직하게는 약 4 내지 약 11개(보다 바람직하게는 4 내지 8개, 가장 바람직하게는 6 내지 8개)의 히드록실기를 함유한다.
바람직한 폴리올의 예로는 4 내지 11개의 히드록실기를 함유하는, 당(일당류 및 이당류 및 삼당류 포함) 및 당 알코올을 들 수 있다. 삼당류 라피노즈 및 말토트리오즈가 11개 히드록실기를 함유하는 당의 예이다. 바람직한 당 및 당 알코올은 4 내지 8개(보다 바람직하게는 6 내지 8개)의 히드록실기를 함유하는 것들이다. 4개의 히드록실기를 함유하는 당 및 당 알코올은, 예를 들면 일당류 크실로즈 및 아라비노즈, 및 당 알코올 에리트리톨이다. 적합한 5개 히드록실기-함유 폴리올은 일당류 갈락토즈, 프럭토즈, 만노즈 및 글루코즈, 및 당 알코올 크실리톨이다.
6개의 히드록실기를 함유하는 폴리올은 솔비톨이다. 사용할 수 있는 이당류 폴리올의 예로는 말토즈, 락토즈 및 슈크로즈가 포함되며, 이들은 모두 8개의 히드록실기를 함유한다.
기타 적합한 폴리올의 예는 펜타에리트리톨, 디글리세롤, 트리글리세롤, 알킬 글리코사이드 및 폴리비닐 알코올이다. 바람직한 폴리올은 슈크로즈이다.
본 발명에서 고체 폴리올 폴리에스테르에 적합한 (a) 장쇄 불포화 지방산 라디칼의 예로는 라우롤리에이트, 미리스톨리에이트, 팔미톨리에이트, 올리에이트, 엘라이데이트, 에루케이트, 리놀리에이트, 리놀리네이트, 아라키도네이트, 에이코사펜타에노에이트 및 디코사헥사에노에이트가 있다. 산화 안정성에 있어서, 모노- 및 디불포화 지방산 라디칼이 바람직하다.
적합한 장쇄 포화 지방산 라디칼의 예는 아라키데이트, 베헤네이트, 리그노세레이트 및 세로테이트이다.
그룹(a) 장쇄 불포화 지방산 라디칼은 단독으로, 또는 임의 비율로, 서로와의 혼합물 형태로 또는 단쇄 포화 지방산 라디칼과 함께 사용할 수 있음은 물론이다. 또한, 장쇄 포화산 라디칼은 임의 비율로 서로 함께 사용할 수 있다. 충분량의 바람직한 불포화 또는 포화 산을 함유하는 원료 오일중의 혼합 지방산 라디칼을 지방산 라디칼로 사용하여 본 발명의 화합물을 제조할 수 있다. 상기 오일중의 혼합 지방산은 적어도 약 30%(바람직하게는 적어도 약 50%, 가장 바람직하게는 적어도 약 80%)의 바람직한 불포화 또는 포화 산을 함유한다. 예를 들면, 평지씨 오일 지방산 또는 대두유 지방산을 순수한 C12-C26불포화 지방산 대신에 사용할 수 있다. 경화된(즉, 수소화된) 고급 에루크산 평지씨 오일 지방산을 순수한 C12-C26포화 지방산 대신에 사용할 수 있다. C20이상의 산(또는 그의 유도체, 예를 들면 메틸 에스테르)은, 예를 들면 증류에 의해 농축되는 것이 바람직하다. 야자핵 오일 또는 코코넛 오일의 지방산을 C8내지 C12산의 원료로 사용할 수 있다. 본 발명의 고체 폴리올 폴리에스테르를 제조하는데 있어 원료 오일의 용도는, 예를 들면 고급 올레산 해바라기 오일 및 거의 완전히 수소화된 고급 에루크산 평지씨유의 지방산을 사용하는 고체 슈크로즈 폴리에스테르의 제조이다. 슈크로즈가 상기 2개 오일의 지방산의 메틸에스테르의 1:3(중량기준) 블렌드로 거의 완전히 에스테르화 되는 경우, 생성된 슈크로즈 폴리에스테르는 약 1:1의 불포화 C18산 라디칼 대 C20이상의 포화 산 라디칼의 몰비를 가질 것이며, 폴리에스테르중의 총 지방산의 28.6중량%는 C20내지 C22지방산일 것이다.
고체 폴리올 폴리에스테르를 제조하는데 사용된 지방산 원료 중의 바람직한 불포화 및 포화 산의 비율이 높을수록, 액체 오일에 결합하는 에스테르의 능력은 보다 효과적일 것이다.
바람직한 불포화 지방산 라디칼은 18개의 탄소원자를 갖는 것이며, 모노-및/또는 디불포화된다. 바람직한 단쇄 지방산 라디칼은 8 내지 12개의 탄소원자를 갖는 것이다. 바람직한 장쇄 포화 지방산 라디칼은 베헤네이트이다. 그룹(a) 지방산 라디칼 대 그룹(b) 지방산 라디칼의 바람직한 비는 약 1:7 내지 약 5:3(가장 바람직하게는 1:7 내지 3:5)이다. 본 발명의 바람직한 고체 폴리올 폴리에스테르는 8개 히드록실기중 적어도 7개가 에스테르화된 슈크로즈의 폴리에스테르이다.
본 발명의 고체 폴리올 폴리에스테르의 예는 산 에스테르 라디칼이 1:2 몰비의 팔미톨리에이트 및 아라키데이트인 솔비톨 헥사에스테르; 산 에스테르 라디칼이 1:3몰비의 리놀리에이트 및 베헤네이트인 라피노즈의 옥타에스테르; 에스테르화 산 라디칼이 3:4 몰비의 해바라기씨 오일 지방산 및 리그노세레이트인 말토즈의 헵타에스테르; 에스테르화 산 라디칼이 2:6 몰비의 올리에이트 및 베헤네이트인 슈크로즈의 옥타에스테르; 및 에스테르화 산 1:3:4 몰비의 라우레이트, 리놀리에이트 및 베헤네이트인 슈크로즈의 옥타에스테르이다. 바람직한 물질은 에스테르화도가 7 내지 8이고, 지방산 라디칼이 2:6의 불포화산:베헨산의 몰비를 갖는 C18모노-및/또는 디불포화 산 및 베헨산이 슈크로즈 폴리에스테르이다.
본 발명의 고체 폴리올 폴리에스테르는 폴리올의 폴리에스테르를 제조하기 위한 공지된 선형 방법에 따라 제조할 수 있다. 슈크로즈 폴리에스테르가 본 발명에 바람직한 고체 폴리올 폴리에스테르이므로, 본 발명은 주로 이 물질에 의해 예시될 것이다. 상기 제조방법중 하나는 지방산의 산 클로라이드를 슈크로즈와 반응시키는 것이다, 이 방법에서는 지방산의 산 무수물 또는 산 클로라이드의 혼합물을 단일 단계로 슈크로즈와 반응시키거나, 또는 산 클로라이드를 차례로 슈크로즈와 반응시킬 수 있다. 산 클로라이드 대신에 산 무수물을 사용할 수 있다. 또 다른 제조 방법은 지방산 비누 및 염기성 촉매(예;탄산 칼륨)의 존재하에서 지방산의 메틸 에스테르를 슈크로즈와 반응시키는 방법이다(모두 본원에 참고로 인용된, 1976년 1월 15일 리찌(Rizzi) 등에게 허여된 제3,963,699호, 1985년 5월 21일 볼펜하인에게 허여된 제4,518,772호, 1985년 5월 14일 볼펜하인에게 허여된 제4,517,360호 및 1989년 10월 6일 출원된 레톤(Letton)의 미합중국 특허 제417,990호를 참조하시오).
고체 폴리올 폴리에스테르를 제조하기 위한 메틸 에스테르 방법을 사용하는 경우, 지방산 메틸 에스테르를 목적하는 비율로 블렌딩하고, 슈크로즈와 에스테르 교환에 의해 반응시켜 혼합 불포화/포화 지방산의 슈크로즈 에스테르를 수득한다. 메틸 에스테르 방법을 수행하는 바람직한 방법으로, 5몰의 블렌딩된 장쇄 포화/장쇄 불포화 메틸 에스테르를 제1단계로 135℃에서 슈크로즈와 반응시켜 슈크로즈의 부분 에스테르를 수득한다. 이어서, 9몰의 블렌딩된 에스테르를 더 가하고, 목적하는 에스테르화도가 달성될 때까지 감압하에 135℃에서 반응을 저속한다
본 발명의 고체 폴리올 폴리에스테르는 약 37℃ 이상, 바람직하게는 약 50℃ 이상, 가장 바람직하게는 약 60℃ 이상의 완전 융점을 갖는다(달리 특정하지 않으면 본 명세서의 모든 융점은 하기의 방법에 따라 측정함). 이들 고체 물질은 그의 결정 구조내에 비교적 다량의 오일을 포획하는 능력을 갖는다.
B. 액체 비소화성 오일 성분
본 발명의 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르 물질은 그 결정구조에 다량의 오일을 포획하는 능력을 가진다. 그 결과 이 물질은 오일을 포획하기 위해 비교적 소량으로(즉, 약 1%정도 이하) 액체 비소화성 오일(즉, 약 37℃ 이하의 완전 융점을 가지는 오일)과 혼합됨으로써 비소화성 오일을 함유하는 식품 조성물의 소화 흡수시 수동적 오일 손실을 조절하게 된다. 상기 고체 폴리올 지방산은 약 1% 내지 약 9% 수준으로 이들 비소화성 오일 성분과 혼합될 수 있다. 좀더 구체적으로는 이 유동성 조성물 중에 고체 폴리올 지방산과 비소화성 오일과의 비율이 약 1:99 내지 9:91 범위일 수 있다.
또한 본 발명의 고체 폴리올 폴리에스테르와 식용 비소화성 오일의 혼합물은 전형적으로 실온 내지 체온, 즉 약 21.1℃(70℉) 내지 약 37℃(98.6℉)의 온도 범위에 걸쳐서 비교적 균일한 고체 함량 프로필을 가짐을 특징으로 한다. SFC 곡선의 기울기는 온도 단위 변화(℉)당 고체 %의 변화로 나타낸다. 전형적으로, 상기 온도 사이의 고체 지방 함량(SFC)의 기울기는 0 내지 -0.75이다. 일반적으로, 고체 폴리올 폴리에스테르중의 C20이상의 포화 지방산 라디칼의 중량%가 클수록, SFC 기울기는 보다 완만할 것이다. 예를 들면, 30%의 C20이상의 지방산 수준에서 기울기는 전형적으로 0 내지 -0.5이고, 50%에서는 전형적으로 0 내지 -0.3일 것이다.
온도 범위에 걸쳐 SFC 값은 PNMR(펄스 핵자기 공명)을 수반하는 방법으로 측정할 수 있다. 상기 방법은 당해 분야에 숙련된 자에게 공지되어 있다(본원에 참고로 인용한 문헌[J. Amer. Oil Chem. Soc., Vol. 55(1978), pp.328-31, A.O.C.S. Official Method Cd. 16-81, Official Methods and Recommended Practices of The Amercian Oil Chemists Society, 3rd. Ed., 1987]을 참조하시오).
본 발명의 사용할 수 있는 비소화성 식용 오일의 예는 당 및 오일의 예는 당 및 당 알코올의 액체 폴리에스테르(1977년 1월 25일 쟌다섹에게 허여된 미합중극 특허 제4,005,195호); 트리카발릴산의 액체 에스테르(1985년 4월 2일 함(Hamm)에게 허여된 미합중국 특허 제4,508,746호); 말론산 및 숙신산의 유도체와 같은 디카복실산의 액체 디에스테르(1996년 4월 15일 펄쳐에게 허여된 미합중국 특허 제4,582,927호); 알파-분지쇄 카복실산의 액체 트리글리세라이드(1971년 5월 18일 와이트에게 허여된 미합중국 특허 제3,579,548호); 네오펜틸 잔기를 함유하는 액체 에테르 및 에테르 에스테르(1960년 11월 29일 미니크(Minich)에게 허여된 미합중국 특허 제2,962,419호); 폴리글리세롤의 액체 지방 폴리에테르(1976년 1월 13일 헌터(Hunter) 등에게 허여된 미합중국 특허 제3,932,532호); 액체 알킬 글리코사이드 폴리에스테르(1989년 6월 20일 메이어(Meyer) 등에게 허여된 미합중국 특허 제4,840,815호); 2개 에테르가 결합된 하이드록시카복실산(예를 들면, 시트르산 또는 이소시트르산)의 액체 폴리에스테르(1989년 12월 19일 헌(Huhn) 등에게 허여된 미합중국 특허 제4,888,195호); 애폭사이드-연장된 폴리올의 액체 에스테르(1989년 8월 21일 화이트 등에게 허여된 미합중국 특허 제4,861,613호); (이들 문헌은 모두 본원에 참고로 인용된다)이다. 식용 폴리디메틸 실록산(예를 들면, 다우-코닝 코포레이션(Dow-Corning Corporation)에서 시판하는 유동 실리콘(Fluid Silicone))은 본 발명의 조성물에 사용할 수 있는 또 다른 타입의 비소화성 오일을 구성한다.
본 발명의 고체 폴리올 폴리에스테르는 비소화성 액체 폴리올 폴리에스테르 섭취에서 비롯되는 오일 손실을 억제하기 위해 1977년 1월 25일 허여된 미합중국 특허 제4,005,195호(쟌다섹)에 개시된 바와 같은 다른 고체 폴리올 폴리에스테르, 고체 지방산 또는 고체 트리글리세라이드와 함께 사용할 수 있다. 이들은 또한 1989년 11월 14일 허여된 미합중국 특허 제4,880,657호(거피(guffey)등)에 개시된 바와 같은 액체 및 고체 비소화성 폴리올 폴리에스테르의 중간 용융 혼합물과 혼합할 수 있다. 상기 2가지 특허는 모두 본원에 참고로 인용된다.
지방 및 비-지방 성분(예를들면, 전분, 당, 비-지방 분유 등)을 함유하는 식품중의 지방을 비소화성 오일로 대체하는 경우, 고체 폴리올 폴리에스테르가 포함되어 상기 식품 섭취시 수동 오일 손실을 억제한다. 상기 제품에서, 본 발명의 고체 폴리올 폴리에스테르 및 비소화성 오일의 혼합물은 상기 식품에 보편적으로 존재하는 지방의 100%까지 대체된다. 바람직한 비소화성 오일은 폴리올이 적어도 4개의 히드록실기(바람직하게는 4 내지 8개의 히드록실기)를 가지는 당 또는 당 알코올인 폴리올 지방산 폴리에스테르이다. 이들의 예로서는 라피노스 옥타올레에이트, 슈크로즈 옥타올레에이트 및 소르비톨 헥사리놀레에이트 등이다.
C. 액체 소화성 오일 성분
본 발명의 유동성 조성물은, 70℉(21℃)에서 5% 이하의 고체를 함유하고 바람직하게는 50℉(10℃) 이하, 가장 바람직하게는 40℉(4℃) 이하의 완전 융점을 가지는 액체 소화성 오일 약 90% 이하, 바람직하게는 약 65% 이하, 가장 바람직하게는 약 50% 이하, 최고로 바람직하게는 35% 이하를 선택적으로 포함한다. 소화성 오일은 상기의 특정된 고체 함량 또는 완전 융점을 가지는 부분적 수소화 글리세라이드 유지 또는 식용 글리세라이드 오일일 수 있다. 적당한 소화성 오일은 면실유, 콩기름, 땅콩기름, 올리브유, 팜유, 옥수수유, 평지씨유, 카놀라유, 해바라기씨 기름, 참깨기름, 홍화기름, 코코넛 기름, 야자핵 기름, 정어리 기름, 돼지 기름, 쇠기름 등과 같은 천연 트리글리세라이드 오일 등의 동물, 식물 또는 해양 동식물원으로부터 유도될 수 있다. 불포화도가 매우 높은 오일은 산패에 대한 내성을 개선하기 위하여 일부 수소화 공정이 필요하다. 삼불포화 지방산의 수준을 약 4% 이하로 감소시키는 것이 산화안정성을 위해서는 바람직하다. 불포화도가 높은 오일의 요오드가를 약 120 이하로 감소시키는 수소화 공정은 일반적으로 본 발명의 목적에 충분하다. 또한 선별적 브리딩에 의해 삼불포화 지방산의 수준을 감소시키는 것도 가능하다. 불포화 오일의 수소화 방법은 공지되어 있다. 바람직한 기본 물질은 약 70 내지 120, 바람직하게는 약 90 내지 약 110의 요오드가를 가지는 카놀라 오일이다.
본 발명에 이용하기 적합한 70℉(21℃) 이하에서 5% 이하의 고체를 함유하는 기타 적당한 소화성 오일은 라우로일, 라우롤레오일, 미리스토일, 미리스톨레오일, 팔미토일, 팔미톨레오일, 스테아로일, 올레오일, 리놀레오일, 리놀레노일, 엘라이도일, 아라키도일, 가돌레오일, 아라키돈노일, 베헨노일, 에루코일, 브라시도일, 클루파노도노일, 리그노세로일 및/또는 셀라콜레오일 등과 같은 약 12 내지 약 24개의 탄소원자를 갖는 글리세라이드 분자 장쇄 아실 라디칼을 함유하는 천연 또는 합성 유지로부터 유도될 수 있다. 또한, 기본물질 글리세라이드의 일부는 아세틸, 프로파노일, 부타노일, 펜타노일, 헥사노일 등과 같은 2 내지 약 10개의 탄소원자를 갖는 하나 또는 두 개의 단쇄 아실기를 분자내에 가질 수도 있다. 적당한 소화성 오일은 에스테르 교환된 면실유 및 돼지기름 등과 같은 유지를 함유하는 임의의 저온 에스테르 교환 반응된 지방 트리글리세라이드로부터 유도될 수 있다.
본 발명의 유동성 조성물에 유용한 트리글리세라이드 오일은 글리세라이드 분자의 OH기 하나 또는 두 개가 아세틸, 프로피오닐, 부티릴 또는 카포로일 라디칼로 치환되고 글리세롤 분자의 나머지 OH기는 12 내지 22 탄소원자를 가지는 고분자량의 포화 또는 불포화 지방산의 아실 라디칼로 치환된 특정 트리글리세라이드를 포함한다.
본 발명의 목적을 위하여, 저 및 고분자량 산 라디칼을 함유하는 이들 글리세라이드는 저분자량 합성 지방으로 언급된다. 선택된 저분자량 합성 지방은 25℃에서 액상 또는 액체이어야 한다. 산화에 내성을 가지고 산패를 방지하기 위하여 고분자량의 지방산 라디칼에 최소한의 탄소-탄소 이중결합이 있거나 바람직하게는 하나의 산 라디칼에 두 개 이하의 이중결합이 있는 저분자량 합성 지방을 선택하는 것이 바람직하다. 하나의 탄소-탄소 이중 결합을 가지는 올레산 계열의 정상적인 액체 지방산이 본 발명의 목적에 이상적이다.
본 발명의 바람직한 소화성 오일을 형성하기에 적합한 액체 오일의 부분적 수소화 공정은 종래 방법에 따라 실시되며 일반적으로 니켈 촉매하에서 오일을 수소와 접촉시킴으로써 이루어질 수 있다.
D. 고형 지방
본 발명의 유동성 쇼트닝 조성물은 선택적으로 부가적인 고체 성분을 함유한다. 이 성분은 고형 지방으로 언급된다. 유동성 조성물은 0% 내지 약 10% 폴리올 지방산 에스테르 고형물 및/또는 트리글리세라이드 고형물을 포함한다. 고형물은 첨가 물질 염, 감미제, 실리콘 등을 현탁액 형태로 함유하기도 한다.
고형 지방의 트리글리세라이드 성분은 약 12을 초과하지 않는 요오드가를 가지는 실질적으로 완전하게 수소화된 트리글리세라이드 유지이다. 고형 지방은 팜유, 면실유, 콩기름, 해바라기 오일, 옥수수 기름, 땅콩 기름, 카놀라 오일, 평지씨유 또는 이들의 혼합물 등과 같은 천연 오일을 수소화함으로써 얻어질 수 있다. 바람직한 고형 지방은 트리스테아린 또는 트리팔미틴을 함유하는 트리글리세라이드 등이다. 일부 식물성유 또는 이들의 일부는 예컨대 경화된 콩기름 등과 같은 베타 트리글리세라이드를 주로 함유하는 것들이다.
약 12 이하의 요오드가를 가지는 경화된 폴리올 지방산 폴리에스테르는 고형 지방으로써 유용하다. 고형 폴리에스테르는 불포화 지방산 보다 포화 지방산을 더 함유하며 단쇄 지방산 보다 장쇄 지방산을 더 함유한다. 고형 폴리올 폴리에스테르의 전형적인 예로서는 슈크로즈 옥타스테아레이트, 슈크로즈 옥타팔미테이트, 슈크로즈 헵타 스테아레이트, 크실리톨 펜타스테아레이트, 갈락토스 펜타팔미테이트, 슈크로즈 헵타 및 약 1 내지 12의 요오드가로 수호화된 콩기름 지방산의 옥타에스테르 등을 들 수 있다.
E. 기타 쇼트닝 성분
또한 본 유동성 조성물은 기타 쇼트닝 성분들을 함유한다. 다양한 첨가제로서는 이들이 식용이며 미감적으로 바람직하고 쇼트닝에 나쁜 영향을 미치지 않는다면 사용될 수 있다. 이들 첨가제들은 향미제, 유화제, 튐 방지제(anti-spacttering agent), 끈적임 방지제(anti-sticking agents); 산화 방지제; 기포-방지제(에컨대 튀김용) 등을 들 수 있다.
F. 유동성 조성물
유동성 조성물의 주요 장점은 이들이 넓은 범위의 저장 온도에 걸쳐서 물리적인 안정성을 가진다는 것이다. 특히, 유동성 쇼트닝 및 오일에서, 조성물의 공저처리, 포장, 저장, 운반 및 소비시의 저장상태 동안에 직면하는 온도 범위에 걸쳐서 고체 지방 함량 프로필의 기울기가 비교적 완만해야 한다. 고체 프로필의 기울기가 이 온도 범위(약 50℉(10℃) 내지 약 105℉(41℃))에 걸쳐서 비교적 완만하지 않다면 이 범위에서 이동시에 결정화되고 용융되고 재결정화 되는 최종 생성물은 최상의 품질 및 형상을 위한 조직 구조를 상실하게 된다. 이 유동 조성물은 이와 같은 한계점을 가지지 않는다. 온도 순환 안정도를 알 수 있는 한 표시는 고체 지방 함량(SFC) 프로필이다.
비소화성 성분의 SFC 프로필 기울기는 온도 순환동안에 안정적인 유동성을 나타내는 한 표식이 된다.
유동 조성물은 전형적인 저장 상태의 범위에 걸쳐서 허용되는 유동성을 유지한다. 이 특성은 미합중국 특허 제4,880,657호(Guffey 등, 1989년 11월 14일)에 기술된 바와 같이 수동적 오일 손실 조절성을 가지는 상당 양의 종래 비소화성-함유 조성물로는 달성될 수 없다. 또한 전형적인 트리글리세라이드 유동성 쇼트닝 및 오일에서의 경우와 같이 다른 요소(예컨대 고형물의 유형 및 수준)들도 유동성 및 안정도에 영향을 미칠 수 있다. 일반적으로 유동 조성물은 21℃에서 5gm/30sec 이상의 유동성을 가진다(바람직하게는 쿠킹 오일에 있어서는 15gm/30sec 이상, 샐러드 오일에 있어서는 25gm/30sec 이상).
또한 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르와 비소화성 오일을 약 1:99 내지 약 5:95(바람직하게는 약 1:99 내지 약 3:99)의 비율로 함유하는 유동 조성물은 기존의 유리 또는 플라스틱 쿠킹 오일 용기에 저장될 때 비교적 투명하다는 사실이 밝혀졌다.
이 투명도는 Hach 탁도계(하기 방법론에서 기술)로 측정하여 약 200NTU 이하(바람직하게는 100NTU 이하, 더욱 바람직하게는 약 50NTU 이하, 가장 바람직하게는 약 5NTU 이하)을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 비교적 투명한 오일은 0% 내지 약 90% 소화성 오일(투명도는 첨가된 투명한 소화성 오일의 양에 따라 증가한다)을 선택적으로 함유한다.
유동성 조성물의 처리 공정은 생성물의 투명도에 상당한 영향을 미치는 것으로 관찰되었다. 이론으로 정립되지는 않았지만 (a) 물질의 굴절율, (b) 액체 비소화성 오일에 고체 폴리올 폴리에스테르가 결합하는 효율(즉, 고체 폴리에스테르가 적게 사용될수록 효율은 증가한다) 및 (c) 조성물에 포획된 공기의 수준 모두가 투명도에 영향을 미치는 것으로 생각된다.
굴절율에 대해서, 고체 및 액체 성분의 굴절율이 거의 동일할 경우에 조성물은 더욱 투명하게 된다. 고체의 효율에 관해서, 특정 고체 폴리올 폴리에스테르가 결합 액체(특히 그룹 (a) 대 그룹 (b) 지방산 라디칼의 비가 2:6 및 1:7인 경우)가 더욱 효과적이다는 사실을 알게 되었다. 단쇄 포화 그룹(a) 지방산 라디칼-함유 고체는 장쇄 불포화 그룹(a) 라디칼 보다 더 투명한 오일을 형성한다(장쇄 불포화 지방산 라디칼-함유 고체를 만드는데 이용된 소스 오일과 보통 함께 있는 불용성 장쇄 포화 화합물의 혼입에 기인하는 것으로 보임). 또한 고체 폴리올 폴리에스테르의 순도로 투명도에 영향을 미치는 것으로 지적되고 있다. 높은 수준의 비작용성 지방산(고체 폴리에스테르 제조공정에서 이용된 소스 오일에 의해 일반적으로 도입됨)은 피해야 한다. 또한 고체 폴리에스테르 입자의 기하 구조도 한 요소가 된다. 구면형 고체 입자는 흐림을 증가시키는 경향이 있는 막대, 원뿔 또는 기타 형태 보다 바람직하다.
또한 가시광선의 가장 짧은 파장 이하(즉, 0.3㎛)의 작은 고체 입자를 생산하는 것이 바람직하다. 이 파장 이하 크기의 입자가 더 많을수록 생성 오일은 더욱 투명해진다. 가시광선 파장보다 더 큰 크기의 입자 농도를 증가시키면 흐림은 증가한다. 고체의 농도로 입자크기를 상쇄할 수도 있다. 즉, 입자크기가 가시광의 파장보다 더 크고 높은 농도로 존재한다면 이 물질도 더 큰 입자의 낮은 농도를 가지는 시료보다 더 흐리게 보일 수 있다. 포획된 공기에 대해서는 더 높은 점도의 오일이 흐림을 나타내는 공기방울을 포획하는 경향을 가진다. 따라서 본 발명의 투명한 오일은 투명도를 개선시키기 위해 탈기되어야 한다.
본 발명의 유동 조성물은 지방을 결정화하는데 이용되는 조성물을 스크랩된 표면 열 교환기를 통과시키는 일반적 기술에 의하여 처리될 수도 있다.
결정 억제제(예컨대 레시틴)을 낮은 수준으로 첨가하거나 또는 입자 크기를 줄이기 위해 초음파를 이용하는 것과 같은 특정 기술을 이용하여 비교적 작은 입자크기를 얻을 수 있다. 본 발명의 투명한 오일(예컨대 샐러드 오일)은 작은 입자 크기(3㎛ 이하, 바람직하게는 1㎛ 이하)가 달성될 때 시간이 흘러도 안정하다. 큰 입자는 가라앉아서 투명한 오일에 층을 남기게 된다.
F. 바람직한 유동성 조성물
본 발명에 따른 바람직한 유동성 쇼트닝은
(A)(ⅰ) 폴리올이 슈크로즈이고,
(ⅱ) 에스테르기가
(a) C12-C26일- 및 이불포화 지방산 라디칼, C6-C12, 포화 지방산 라디칼 또는 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 지방산 라디칼 및
(b) C20-C26포화 지방산 라디칼을 약 1:7 내지 약 3:5의 (a):(b) 몰비로 포함하며; 및
(ⅲ) 폴리올의 히드록실기중 적어도 약 6개가 상기 지방산기로 에스테르화된 37℃ 이상의 완전 융점을 가지는 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르;
(B) 37℃ 미만의 완전 융점을 가지는 액체 비소화성 슈크로즈 지방산 폴리에스테르;
(C) 21℃에서 약 5% 미만의 고체를 가지는 약 90중량% 미만의 소화성 오일;
(D) 약 10% 미만의 고형물을 포함하고;
(ⅰ) 이때, 상기 성분 (A) 대 (B)의 비율이 약 1:99 내지 약 9:91이고,
(ⅱ) 유동성 조성물이 약 100dyne/cm2미만의 항복점을 가지고,
(ⅲ) 21℃에서의 유동성이 적어도 5gm/30sec이고,
(ⅳ) 상기 성분(A)에서 지방산 라디칼의 적어도 30%가 C20이상의 고급 포화 지방산 라디칼이고, 및
(ⅴ) 37℃와 21.1℃ 사이에서 상기 성분(A)와 (B)의 혼합물의 SFC 프로필의 기울기가 0과 약 -0.5 사이이다.
본 발명에 따른 바람직한 쿠팅 오일은
(A)(ⅰ) 폴리올이 슈크로즈이고,
(ⅱ) 에스테르기가
(a) C18-C26일- 및 이불포화 지방산 라디칼 C6-C12포화 지방산 라디칼 또는 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 지방산 라디칼 및
(b) C20-C26포화 지방산 라디칼을 약 1:7 내지 약 3:5의 (a):(b) 몰비로 포함하고; 및
(ⅲ) 상기 폴리올의 히드록실기중 적어도 약 6개가 상기 지방산기로 에스테르화된 37℃ 이상의 완전 융점을 가지는 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르;
(B) 21℃ 미만의 완전 융점을 가지는 액체 비소화성 슈크로즈 지방산 폴리에스테르 오일; 및
(C) 10℃ 미만의 완전 융점을 가지는 약 90중량% 미만(바람직하게는 10% 내지 75%, 더욱 바람직하게는 10% 내지 60%, 가장 바람직하게는 10% 내지 40%)의 소화성 오일을 포함하고;
(ⅰ) 이때, 상기 성분(A) 대 (B)의 비율이 약 1:99 내지 약 9:91이고,
(ⅱ) 유동성 조성물이 약 10dyn/cm2미만의 항복점을 가지고,
(ⅲ) 21℃에서의 유동성이 적어도 5gm/30sec이고,
(ⅳ) 상기 성분(A)의 지방산 라디칼의 적어도 30%가 C20이상의 고급 포화 지방산 라디칼이고,
(ⅴ) 광학 혼탁도가 200NTU 이하이고, 및
(ⅵ) 37℃와 21.1℃ 사이에서 (A)와 (B)의 혼합물의 SFC 프로필 기울기가 0과 약 -0.5사이이다.
본 발명에 따른 바람직한 샐러드 오일은
(A)(ⅰ) 폴리올이 슈크로즈이고,
(ⅱ) 에스테르기가
(a) C18일- 및 이불포화 지방산 라디칼, C8-C12포화 지방산 라디칼 또는 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 지방산 라디칼 및
(b) C20-C26포화 지방산 라디칼을 약 1:7 내지 약 3:5의 (a):(b) 몰비로 포함하고; 및
(ⅲ) 폴리올의 히드록실기중 적어도 약 6개가 상기 지방산기로 에스테르화된 37℃ 이상의 완전 융점을 가지는 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르;
(B) 21℃ 미만의 완전 융점을 가지는 액체 비소화성 슈크로즈 지방산 폴리에스테르 오일; 및
(C) 40℃ 미만의 완전 융점을 가지는 약 90중량% 미만(바람직하게는 20% 내지 75%, 더욱 바람직하게는 20% 내지 60%, 가장 바람직하게는 20% 내지 40%)의 소화성 오일을 포함하고;
(ⅰ) 상기 성분 (A) 대 (B)의 비율이 약 1:99 내지 약 3:97이고,
(ⅱ) 유동성 조성물이 약 100dyn/cm2미만의 항복점을 가지고,
(ⅲ) 21℃에서의 유동성이 적어도 약 5gm/3sec이고,
(ⅳ) 상기 성분(A)의 지방산 라디칼의 적어도 30%가 C20이상의 고급 포화 지방산 라디칼이고,
(ⅴ) 광학 혼탁도가 50NTU 이하이고, 및
(ⅵ) 37℃와 21.1℃ 사이에서 (A)와 (B)의 혼합물의 SFC 프로필의 기울기가 0과 약 -0.5 사이이다.
G. 유동성 조성물의 이용
본 발명의 유동성 조성물은 매우 광범위한 식품 및 음료의 제조에 유용하다. 이들 유동성 쇼트닝 및 오일은 감자튀김, 감자칩, 옥수수칩, 토틸라칩, 치킨, 생선 및 부풀린 튀김 음식(즉, 새우 템프라)의 제조 등과 같은 튀김 요리에 사용될 수 있다. 바람직하게는 유동성 조성물은 쇼트닝, 쿠킹 오일, 튀김 오일, 샐러드 오일 및 팝콘 오일 등으로서 사용될 수 있다. 또한 이들 유동성 조성물은 쿠킹 스프레이, 마가린 및 스프리드에 사용될 수도 있다. 각 유동성 조성물 성분은 음식을 제조하기 전에 혼합하거나 또는 음식에 별도로 첨가할 수 있다.
또한 이들 유동성 쇼트닝 및 오일은 믹스(Mixes), 저장-안정성 구운 제품 및 냉동 구운제품의 생산에도 사용될 수 있다. 가능한 사용 분야는 이들에 한정되지 않으나, 케이크, 브로우니, 머핀, 바 쿠키, 와이퍼, 비스켓, 패스트리, 파이, 파이 크러스트, 그라놀라 바 및 쿠키 등이며 샌드위치 쿠키 및 쵸코렛칩 쿠키, 특히 미합중국 특허 제4,455,333호(Hong Brabbs)에 기술된 저장-안정성 쌍 구조 쿠키 등을 들 수 있다.
구운 제품은 과일, 크림 또는 기타 충전물을 함유한다. 기타 구운 제품의 이용으로는 빵 및 롤, 크래커, 프렛첼, 팬 케이크, 와플, 아이스크림 콘 및 컵, 이스트-발효 구운 제품, 피자, 피자 크러스트, 구운 전분질 스넥 음식 및 기타 구운 염 스텍 등을 들 수 있다.
본 유동성 조성물은 또한 아이스크림, 냉동 디저트, 치즈, 고기, 쵸코렛 콘펙션, 샐러드 드레싱, 마요네즈, 마아가린, 스프리드, 소우어 크림, 요구르트, 커피 크림, 압출 스넥, 로스트 넛 및 밀크 쉐이크 등의 음료 등과 같은 다양한 식품의 지방분의 성분으로 사용될 수 있다.
본 발명의 유동성 조성물은 식품에 사용되어 약 10 내지 100%의 지방/오일을 대체할 수 있다. 지방 및 비-지방 성분(예컨대 전분, 당, 비-지방 고형유 등)을 함유하는 식품의 지방을 이 유동성 조성물로 대체할 경우 고체 폴리올 폴리에스테르가 첨가되어 상기 식품이 소화될 때 비소화성 오일의 수동적 오일 손실을 조절하게 된다. 이와 같은 제품에서, 고체 폴리올 폴리에스테르 및 액체 비소화성 오일의 유동성 혼합물은 식품에 정상적으로 존재하는 지방의 100%까지를 대체할 수 있다. 고체 폴리올 폴리에스테르와 액체 비소화성 오일의 중량비는 일반적으로 약 1:99 내지 9:91의 범위일 수 있다. 또한 이 유동성 조성물은 비타민 및 미네랄 특히 지용성 비타민으로 강화될 수 있다. 지용성 비타민으로는 비타민 A, 비타민 D 및 비타민 E 등을 들 수 있다(본 명세서에 포함되는 미합중국 특허 제4,034,083호 참조, Mattson, 1977년 6월 5일).
유동성 조성물은 분지쇄 지방산 트리글리세라이드, 트리글리세롤 에테르, 폴리카복실산 에스테르, 슈크로즈 폴리에테르, 네오펜틸 알코올 에스테르, 실리콘 오일/실옥산 및 디카복실산 에스테르 등과 같은 기타 비소화성 지방산과 결합하여 사용될 수도 있다. 본 물질과 결합하여 유용하게 사용될 수 있는 기타 부분적 지방 치환물은 중간 및 장쇄 지방산의 결합으로 이루어진 트리글리세라이드, 중간쇄 트리글리세라이드(본 명세서에 포함된 EP-A-No. 0322027(Seiden, 1989년 6월 8일 공개)에 기술된 것들), 고급 에스테르화 폴리글리세롤 에스테르, 아세틴 지방, 식물 스테롤 에스테르, 폴리옥시에틸렌 에스테르, 요요바 에스테르, 지방산의 모노/디글리세라이드 및 단쇄 이염기 산의 모노/디글리세라이드 등이다.
유동성 조성물은 식품 및 음료의 성분의 특정 부류와 결합하여 특히 유용하게 사용된다. 예컨대, 초과된 칼로리의 감소 효과는 이 유동성 조성물이 무칼로리 또는 저칼로리 감미제만으로 또는 증량제와 결합하여 사용될 때 초과 칼로리 감소 효과를 달성할 수 있다. 무칼로리 또는 저칼로리 감미제로서는 이들에 한정되지 않으나 아스파탐, 사카린, 알리탐, 타우마틴, 디히드로칼콘, 아세술팜 및 시클라메이트 등을 들 수 있다.
증량제 또는 증점제는 많은 식품 조성물에 유동성 조성물과 결합하여 유용하게 사용될 수 있다. 증량제는 비소화성 탄수화물, 예컨대 폴리덱스트로스 및 셀룰로즈 또는 셀룰로즈 유도체, 예를들면 카복시메틸셀룰로즈, 카복시에틸셀룰로즈, 히드록시프로필 메틸셀룰로즈, 히드록시프로필셀룰로즈, 메틸셀룰로즈 및 마이크로크리스탈린 셀룰로즈 등이다. 기타 적당한 증량제로서는 검(히드로콜로이드), 전분, 덱스트린, 발효밀, 토푸, 말토덱스트린, 당 알코올을 포함한 폴리올 예컨대 소르비톨과 만니톨 및 탄수화물 예컨대 락토스 등이다.
유사하게, 식품 및 음료 조성물은 본 유동성 조성물을 식이섬유와 결합하여 각각의 결합된 장점을 가질 수 있게 제조될 수 있다. 식이섬유는 식물 세포벽 및 해조류에서 발견되는 탄수화물 등과 같은, 포유동물 효소에 의한 분해에 내성을 가지는 복합 탄수화물 및 미생물 발효에 의해 생산되는 복합 탄수화물을 의미한다. 이와 같은 복합 탄수화물의 예로서는 브란, 셀룰로즈, 헤미셀룰로즈, 펙틴, 검 및 점액질, 해초 추출물 및 생합성 검 등이다. 셀룰로즈 섬유원으로서는 야채류, 과일, 곡물류 및 인공 섬유(예컨대, 박테리아 합성에 의한) 등을 들 수 있다.
정제 식물 셀룰로즈 또는 셀룰로즈 분말 등의 시판 셀룰로즈도 사용가능하다. 천연 섬유로는 사일륨 및 감귤껍질, 감귤 알베도, 사탕 무우, 감귤과육 및 과립 고형물, 사과, 살구 및 수박 껍질 등을 들 수 있다.
이와 같은 식이섬유들은 조 또는 정제 형태일 수도 있다. 사용된 식이 섬유는 단일 형태(예컨대 셀룰로즈), 복합 식이섬유(예컨대, 셀룰로즈 및 펙틴을 함유하는 감귤 알베도), 또는 일부 섬유의 조합(예컨대 셀룰로즈와 검)일 수도 있다. 섬유는 공지 방법에 따라 처리된다.
물론, 이 유동성 조성물 또는 다른 식품 성분과 이들의 결합을 이용하기 위해서는 판단이 있어야 한다. 예컨대 감미제와 이 유동성 조성물의 결합은 두 성분의 특정 잇점이 바람직하지 않아야 할 경우에는 사용하지 않아야 한다. 유동성 조성물과 유동성 조성물/성분의 조합은 바람직한 경우 바람직한 양으로 사용된다.
이 유동성 조성물을 식품 및 음료 조성물에 단독으로 또는 상기의 기타 식용 오일 및/또는 기타 성분과 결합하여 사용하면 많은 잇점이 있다. 주요 잇점은 유동성 조성물이 전체 또는 일부 지방 대체물로 사용될 때 칼로리를 감량시킬 수 있다는 점이다. 저칼로리 감미제, 증량제, 또는 기타 비소화성 유지와 본 유동성 조성물을 결합하여 사용함으로써 칼로리 감량을 증가시킬 수 있다. 다른 잇점으로는 식품중의 소화성 지방 총량이 감소된다는 점이다. 더욱이 식품중의 포화 지방을 이 유동성 조성물로 대체함으로써 포화 지방산의 소비를 상당히 감소시킬 수 있다. 동물성 트리글리세라이드 지방 대신에 비소화성 고체 지방 물질로 만들어진 식품 또는 음료는 적은량의 콜레스테롤을 함유하며 이들 식품의 흡수에 의해 혈청 콜레스테롤이 감소됨으로서 따라서 심장질환의 위험도를 줄일 수 있다. 또한, 이들 지방 물질로 만들어진 조성물은 허용가능한 관능성을 가지며 특히 납성이 결여된다.
비만, 당뇨병 또는 고혈증, 콜레스테롤증 환자의 특별한 식이요법의 요구에 따라서 이 유동성 조성물로 식이 음식을 만들 수 있다. 이 유동성은 조성물은 저-지방, 저-칼로리, 저 콜레스테롤 식품의 주요부를 구성하며, 이 조성물은 단독으로 또는 약물요법 또는 기타 치료법과 병행하여 사용될 수 있다.
본 유동성 조성물로 만들어진 식품 또는 음료 생성물의 결합물도 지방 물질 단독 또는 하나 이상의 상기 성분을 함께 함유하는 하나 이상의 이들 생성물을 기초로 하여 전체 식이요법 처리의 일부로써 사용하여 하나 이상의 상기 잇점들을 달성할 수 있다.
본 유동성 조성물의 용도, 조합 및 잇점에 관한 서술은 한정적이거나 포괄적인 것은 아니다. 본 발명의 정신 및 범위내에 포함되는 기타 유사한 용도 및 잇점들도 있을 수 있다.
식품 조성물 이외에, 본 발명 조성물은 윤활제, 피부 크림, 약품, 화장품 등에서도 이용될 수 있다.
분석 방법 및 그 이후의 실시예를 통하여 본 발명을 예시하고자 한다.
[분석법]
A. 고체 지방 함량
고체 지방 함량(SFC 수지)을 측정하기 전에, 유동성 조성물 또는 비소화성 액체/고체의 혼합물 시료를 140℉(60℃) 이상의 온도에서 최소한 30분간 또는 시료가 완전히 녹을때까지 가열한다. 그 다음, 용융된 시료를 디음과 같이 템퍼링한다:80℉(26.7℃)에서 15분; 80℉(26.7℃)에서 15분; 32℉(0℃)에서 15분; 80℉(26.7℃)에서 30분; 및 32℉(0℃)에서 15분, 템퍼링 후, 50℉(10℃), 70℉(21.1℃), 80℉(26.7℃), 92℉(33.3℃) 및 98.6℉(37℃)의 온도에서의 시료의 SFC 수치는 각 온도에서 30분간 평형시킨 후 펄스 핵자기 공명(PNMR)로 측정할 수 있다. PNMR에 의한 SFC 수치의 측정방법은 메디손 앤드 힐(Madison and Hill, J. Amer. Oil Chem. Soc., Vol. 55(1978), pp. 328-31, 본 명세서중에 포함되어 있음)에 기술되어 있다. PNMR에 의한 SFC 측정도 A.O.C.S. 공식 방법(A.O.C.S. Officaial Method Cd. 16-81, Official Methods and Recommended Practices of the American Oil Chemists Socity, 3rd. Ed., 1987, 본 명세서에 포함되어 있음에 기술되어 있다.
SFC 프로필의 기울기는 98.6℉에서의 고체 백분율에서 70℉P서의 고체 백분율을 빼고 이 수치를 28.6으로 나누어 계산한다.
B. 혼탁도 측정
[장치]
·Hach Ratio/XR 탁도계, 모델 43900, Hach 및 Loveland 사 제품.
·25mm 시료 셀(Hach 카탈로그 No. 20840-00).
·180 NTU 포마진 스탠다드.
[눈금 보정]
금속 반응 형식의 기구로 다음 단계를 실행한다.
셀 홀더를 비우고 기구를 예비가동하면서 광선 차단기를 셀 홀더 개구에 위치시키고 2수치역을 선택한다. 전면 패널 ZERO 기준점을 조정하여 0.000에 맞춘다. 기구 케이스의 우측 면에 있는 고무 플러그를 제거하여 눈금 조정 제어에 이르게 한다. 20-NTU 수치역을 선택한다. 스필 고리에 솟은 눈금과 정렬되어 있는 시료 셀상의 눈금표가 있는 기구에 18-NTU 포마진 스탠다드를 함유하는 시료 셀을 넣는다. 시료 셀을 광선 차단기로 덮는다. 눈금 조정 기구를 이용하여, 20-200S(스팬)기준을 조정하여 18.00 표시가 나타나게 한다. 200-NTU 수치역을 선택한다.
180-NTU 포마진 스탠다드를 가지는 시료 셀을 기구에 넣어 스필 고리상의 표시 눈금에 시료 셀 눈금표를 정렬시킨다. 시료 셀을 광선 차단기로 덮는다. 눈금 조정 기루를 이용하여 20-200L(선형도) 기준을 조정하여 180.0 표시가 나타나게 한다. 스팬 또는 선형도 기준 어느 하나의 조정은 다른 것을 세팅시키게 된다. 각 수치역 각각에 18.00 및 180.0수치가 이루어질 때까지 단계 d 내지 i를 반복한다. 2000-NTU 수치역을 선택한다. 180-NTU 포마진 스탠다드를 가지는 시료 셀을 기구에 넣어 스필 고리상의 눈금과 시료 셀 눈금표가 정렬되게 한다. 시료 셀을 광선 차단기로 덮는다. 눈금 조정 기구를 이용하여 2K 수치역 S(스팬) 기준을 조정하여 180.0NTU가 나타나게 한다. 1800-NTU 포마진 스탠다드를 가지는 시료 셀을 기구에 위치시켜 스필 고리상의 눈금과 시료 셀 눈금표가 정렬되게 한다. 시료 셀을 광선 차단기로 덮는다. 눈금조정 기구를 이용하여 2K 수치역 L(선형도) 기준을 조정하여 1800 눈금이 나타나게 한다. 다시 180-NTU 포마진 스탠다드를 기구에 넣는다. 선형도 조정의 상호 작용이 180 표시상의 변화를 야기한다면 단계 1 내지 p를 반복한다.
[혼탁도 측정]
시료 혼탁도는 다음과 같이 측정한다:
전원을 넣고 기구를 15분간 확실하게 예비가열한다. 0 내지 200NTU 수치역을 선택한다. 각 수치역에서 적어도 15분간 대기하여 기구를 안정화시킨다. 과수치역 상태가 나타나지 않게 가능한 가장 낮은 수치역을 선택한다. 수치역의 최고점 보다 더 높은 시료 혼탁도 즉 과수치역 상태는 선택수치역에 따라 -1.888, -18.88, -1888.8 또는 -1888 표시의 발광으로 알 수 있다. 탈기된 시험 시료를 깨끗한 시료 셀의 눈금표 까지 채우고 셀 홀더에 넣었다. 시료 셀은 깨끗하게 건조되고 손지문이 묻지 않아야 한다. 시료 셀을 얇은 실리콘 오일 피막으로 코팅하여 유리의 홈결을 메꾼다. 시료를 기구에 삽입하고 셀 홀더 개구 주위의 스필 고리상에 솟은 표시 눈금과 셀 눈금표를 정렬시킨다.
셀이 스프링 클립에 의해 제위치에 놓여지고 완전하게 안착되었는지 확실히 한다. 시료를 광선 차단기로 덮는다. 디지탈 눈금 표시판에서 시료의 혼탁도를 기록한다(단위:NUT).
C. 유동성
[장치]
항온실 기구(70±1℉에 조절)
0.1g 정밀도를 가지는 저울.
4oz 컵 또는 유사 기구.
유동성 측정장치(30초 간격으로 흐름을 조절하기 위한 전기적 시한 장치가 장착된 Furol 오리피스가 있는 세이볼트(Saybolt)컵).
[시료 조제]
시료는 70°+/-1℉의 항온실 기구에서 24시간 평형시킨다.
[작동]
1) 시료를 20회 뒤흔들거나(180도 회전 후 원위치로 역회전시킴) 또는 시료를 10회 진동시켜 철저하게 혼합한다.
2) 토글 스위치를 자동 위치에 놓는다.
3) 저울에 페이어 컵의 무게가 측정한 후 세이볼트 튜브 아래에 놓는다.
4) 내부 튜브의 상부 가장자리를 넘칠 정도로 세이볼트 컵에 시료를 채운다.
5) 작동 버턴을 누른다. 시험이 종료될 때까지 타이머로 제재를 통제한다.
6) 컵에 생성된 생성물의 양을 측정하고 기록한다.
7) 단계 3 내지 단계 6를 2회 이상 반복한다.
8) 토글 스위치를 수동 위치에 놓는다.
9) 작동 버턴을 끄고 플런저를 컵 안으로 밀어넣어 세이볼트 컵에서 초과된 시료를 제거한다.
10) 유동성=단계 6에서 측정된 3회 중량의 평균으로서 g/30sec.
D. 항복점
Contraves Rheomat 115; 콘트라베스사 제품(Contraves AG, Zurich, Switzerland), 코은 및 플레이트가 부착된 조절 속도 레오미터(rheometer).
방법:간격으로 자동적으로 세팅됨. 토크 미터는 0.0에 눈금 보정함.
1) 측정 장치는 70.0℉±0.1℉의 온도로 평형시킨다.
2) 시료는 플레이트에 안착하고 코운은 플레이트상에 조심스레 놓이게 한다.
3) 하기 사항을 조사한다.
4) 시험 종료시, 기구는 Casson-Steiger 모델을 이용하여 항복점 및 요변성 면적(thixotropic area)를 계산한다. 항복점은 흐름을 야기시키는데 필요한 접선 응력으로 정의된다.
E. 폴리올 폴리에스테르의 지방산 조성
폴리올 폴리에스테르의 지방산 조성(FAC)는 Hewlett-Packard 모델 7671A 자동 시료기 및 열 전도율 검출기가 장착된 Hewlett-Packard 모델 S712A 가스 크로마토그래피 장치를 이용한 가스-크로마토그래피로 측정한다. 크로마토그래피 방법은 Official Methods Recommended Parctices of the American Oil Chemists Society, 3d Ed., 1984, Procedure 1-Ce62에 기술되어 있다.
F. 슈크로즈 폴리에스테르의 에스테르 분포
슈크로즈 폴리에스테르의 총체적인 테트라- 내지 모노-에스테르 뿐만 아니라 개개 옥타-, 헵타-, 헥사- 및 펜타-에스테르의 상대적 분포는 표준상 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)을 이용하여 측정할 수 있다. 이 방법에서는 실리카겔-충전 컬럼을 사용하여 폴리에스테르 시료를 상기 각각의 에스테르 군으로 분리한다. 이동상 용매로서 헥산 및 메틸-t-부틸 에테르를 사용한다. 질량 검출기(즉, 증발성 광-분산 검출기)을 이용하여 에스테르 군을 정량한다. 검출 반응을 측정한 다음 100%으로 정규화한다. 개개 에스테르 군은 상대적 백분율로 표시한다.
G. 완전 융점
[장치]
Perkia-Elmer 7 시리즈 Thermal Aualysis System, 모델 DSC7, Perkin-Elmer 사 제품
[공정]
1) 시료를 완전 융점보다 적어도 10℃ 높은 온도까지 가열하고 철저하게 혼합한다.
2) 시료 10±2mg을 시료 팬에 달았다.
3) 완전 융점 보다 적어도 10℃높은 온도 내지 -60℃ 온도 범위에서 분당 5℃로 주사한다.
4) 시료 온도는 -60℃에서 3분간 유지하고 -60℃에서 처음 출발 온도까지 분당 5℃(즉, 완전 융점 보다 약 10℃)로 주사한다.
5) 완전 융점 온도는 흡열 피이크의 꼬리 가장자리에 접하는 선과 기준선(비열 곡선)의 교점에서의 온도이다.
[실시예 1]
테트라베헤닐 테트라카프리릴 슈크로즈의 제조(메틸 에스테르 경로)
C-C슈크로즈 폴리에스테르의 또다른 제조방법은 상기 미합중국 특허 제4,518,772호 및 제4,517,360호에 기술되어 있는 방법을 변형한 방법이다. KCO와 같은 염기성 촉매 및 칼륨 비누(soap)의 존재하에서 슈크로즈를 메틸 카프릴레이트와 반응시켜 슈크로즈 옥타카프릴레이트를 형성하였다. 그 다음 옥타카프릴레이트를 의도한 C-C생성물로 에스테르 교환 반응시키기 위하여 나트륨 메톡시드의 존재하에 메틸 베헤네이트와 반응시켰다.
[화학 약품]
[공정]
단계 A-칼륨 베헤네이트의 제조
동일량의 KOH를 함유하는 메탄올에 환류 교반시켜 메틸 베헤네이트(단계 B에서 사용되어질 슈크로즈 몰당 0.375)을 비누화시켰다. 적외선 분석으로 알 수 있듯이 모든 메틸 에스테르가 비누로 전환될 때까지 반응물을 가열 교반하였다. 다음 반응 단계에서와 마찬가지로 비누 용액을 사용하였다.
단계 B-슈크로즈 옥타카프릴레이트의 제조
상기 단계 A의 칼륨 베헤네이트-메틸 알코올 용액에 메틸 카프릴레이트(12몰/몰 슈크로즈)을 직접 첨가하였다. 혼합물을 진공하에 스트리핑하여 메탄올을 제거하였다. 그 다음 슈크로즈 및 칼륨 카보네이트를 비누-메틸 카프릴레이트 혼합물에 첨가하고 반응 혼합물을 135℃까지 가열하고 부분 진공하에 방치하였다. 슈크로즈가 그것의 옥타카프릴레이트로 전환될 때까지 반응을 진행시켰다. 반응 종결점은 액체 또는 초임계성 액상 크로마토그래피로 측정하였다.
반응 혼합물을 95℃까지 냉각하고 7% HO을 첨가하여 비누 수화물을 형성하였다.
비누를 슬러리로서 분리해내고 원심분리 여과 및/또는 경사분리기를 이용하여 제거하였다. 오일층(슈크로즈 옥타카프릴레이트/메틸 에스테르층)을 따뜻한 물로 수회 세척, 분리하고 잔류된 물을 110℃에서 N스파징으로 제거하였다.
그 다음, 조 옥타카프릴레이트를 필트롤과 셀라이트의 혼합물로 탈색시키고 진공 여과로 이들 표백제를 제거하였다. 여분의 메틸 에스테르는 130℃, 1mmHg에서 증류 제거하였다.
[단계 C-C-C슈크로즈 폴리에스테르의 제조]
슈크로즈 옥타카프릴레이트(상기 단계 B) 및 메틸 베헤네이트 7몰을 반응기에서 나트륨 메톡시드와 혼합하였다. 교반하면서 온도를 120℃까지 올리고 반응기를 진공에 위치시켰다.
에스테르 교환 반응동안에 형성된 메틸 카프릴레이트를 반응 혼합물로부터 증류하여 모았다. 메틸 카프릴레이트 4 내지 5몰이 모일때까지 반응을 계속하였다(슈크로즈의 C-C비는 제거된 메틸 카프릴레이트의 양으로 조절될 수 있다). 그 다음, 반응 혼합물을 9℃까지 냉각하고 빙초산으로 중화하였다.
생성물을 헥산으로 증류하고 헥산 용액은 따뜻한 물로 수회 세척하였다. 물 세척물을 분리하고 잔류된 물과 함께 헥산은 110℃에서 N스파징으로 제거하였다. 그 다음 생성물을 헥산으로 재희석하고 목탄 및 필트롤의 혼합물로 탈색시켰다.
진공여과로 목탄/필트롤을 제거하고 용매는 진공 증류하여 제거하였다. 과량의 메틸 에스테르 및/또는 잔류 메틸 에스테르는 박막 증발 작용으로 제거하고 생성물을 헥산/메탄올 용액으로부터 재결정화하였다(210℃, 1mmHg에서의 증기 스트리핑은 선택적인 최조 단계이다).
[실시예 2]
C불포화물 및 C포화물을 높은 비율로 함유하는 메틸 에스테르로부터 고체 슈크로즈 폴리에스테르의 제조
본 실시예에서는 상기 미합중국 특허 제4,518,772호 및 제4,517,360에 기술된 방법의 변형된 방법에 따른, 본 발명의 고체 슈크로즈 폴리에스테르의 제조에 관하여 기술하고자 한다.
고함량 에루크산 평지씨 오일(HEAR)을 38% 에루크산 조성으로 저함량 에루크산 평지씨 오일(LEAR)와 혼합하였다. 평지씨 오일 혼합물을 3% 내지 6% 표백된 정제 면실유와 혼합하여 대략 35%의 C산(즉, 베헨산+에루크산)을 함유하는 오일 조성물을 얻었다. 그 다음 이 평지씨/목화씨 스톡을 4 이하의 요오드가로 수소화하였다. 수소화 반응은 대략 375℉ 온도, 0 내지 100psig 압력하에서 식물성 기름에 전형적인 니켈 촉매 수준으로 실시하였다.
반응물을 375 내지 495℉ 온도에서 냄새를 제거하였다. 냄새가 제거된 경화 평지씨/목화씨 오일은 다음과 같은 특성을 가진다:지방산 조성:C3 내지 7%, C45 내지 55%, C0 내지 2%, C0 내지 1%, C4 내지 8%, C33 내지 37%, C0 내지 1%, C0 내지 2%, 유리 지방산 함량은 0.01 내지 0.1%이고 로비본드(Lovibond) 적색은 약 1.0이었다.
평지씨/목화씨 기름은 에스테르화 공정을 통하여 메틸 에스테르로 전환되는데 이 공정에서 기름은 메탄올과 혼합되고 나트륨 메톡사이드 촉매가 첨가되고 모든 트리글리세라이드가 메틸 에스테르로 전환될 때까지 반응은 계속된다. 반응이 종결된 후 글리세린은 중력에 의해 가라앉힌다. 그 다음, 에스테르를 따뜻한 물로 세척하여 미량의 글리세린 및 비누를 제거하였다. 각 세척후 수층을 중력으로 가라앉혔다.
에스테르를 배치 방식으로 순간 증류하여, 비누화 되지 않은 물질을 제거하여 더욱 진한 C물질을 얻었다. 증류 공정은 300 내지 410℉의 온도에서 0.5 내지 2mmHg의 진공에서 실시하였다. 증류된 에스테르의 최종 10% 내지 15%을 깨끗한 용기에 모아 소망 슈크로즈 폴리에스테르를 제조하는데 사용하였다. 나머지 85% 내지 90%는 폐기하였다. 모여진 최종 10 내지 15%의 에스테르 조성은 다음과 같다:C4%, C6%, C87%, C3%.
이들 에스테르 A로 명명하였다.
표백한 정제 해바라기 오일을 진공하의 375 내지 495℉의 온도에서 탈취하였다. 탈취한 해바라기 오일은 다음과 같은 특성을 가진다:요오드가:125 내지 140; 지방산 조성:C5 내지 10%, C2 내지 6%, C19 내지 26%, C63 내지 74%, C0 내지 2%, C0 내지 1%, C0 내지 1%. 유리 지방산 함량은 0.01 내지 0.1%이고 로비본드 적색은 약 1.3이었다.
상기한 에스테르화 반응 공정과 같이 해바라기 오일을 메틸 에스테르로 전환하였다. 에스테르를 배치 방식으로 순간 증류하여 1차적으로 비누화되지 않은 물질을 제거하였다. 증류 공정은 300 내지 410℉의 온도, 0.5 내지 2.0mmHg의 진공하에서 실시하였다. 이들은 에스테르 B로 명명하였다.
Ⅳ 약 2로 지방 경화된 정제 콩기름의 메틸 에스테르 약 70.5kg을 메탄올 209kg 및 칼륨 히드록사이드 15.4kg과 함께 스테인레스강 반응기에서 혼합하였다. 혼합물을 대기압에서 1 내지 3시간 교반하면서 약 145℉(63℃)까지 가열하였다.
이 시간 동안에 잔류량의 메틸 에스테르를 제외한 모두를 비누화시켜 비누로 만들었다.
에스테르 A의 1193.6kg을 에스테르 B 241.4kg과 혼합하여 에스테르 혼합물 C를 만들었다. 혼합물 C의 에스테르 조성은 다음과 같았다:C1.2%, C3.8%, C3.8%, C10.7%, C4.7%, C71.9%, C3%.
에스테르 C의 약 545.5kg은 이미 제조된 비누 혼합물에 첨가하였다.
그 다음 약 104.5kg의 슈크로즈 과립을 첨가하여 메틸 에스테르 대 슈크로즈 몰비 5:1을 얻었다. 그 다음 칼륨 카보네이트를 혼합물(반응 혼합물의 약 0.5중량%)에 첨가하여 에스테르 전이반응을 촉매하였다. 이 혼합물을 교반하고 온도가 약 275℉(135℃)에 이를때까지 대기압에서 천천히 가열하였다. 이 과정은 메탄올을 제거하는 과정이다. 그 다음 진공상태를 만들고 혼합물을 8시간까지 교반하여 모노-, 디- 및 트리슈크로즈 에스테르를 형성하였다. 소량의 테트라- 및 펜타에스테르도 이 단계에서 형성되었다. 275℉(135℃)에서 예열된 부가적인 메틸 에스테르 C(890kg)을 첨가하여 에스테르 대 슈크로즈 몰비 14 내지 15:1을 얻었으며 이 비를 유지하였다. 그 다음 부가적인 칼륨 카보네이트를 혼합물에 2회 첨가하였다(각각의 첨가는 초기 반응 혼합물의 약 0.5중량%이었다). 반응 상태가 275℉(135℃)에서 안정화될 때 질소 스퍼지를 이용하여 교반이 잘 되게 하고 메탄올 스트리핑을 촉진하였다. 이 두 번째 반응 단계는 대략 4 내지 13시간 지속되었다.
그 다음 반응 혼합물을 질소하에서 149℉(65℃) 및 185℉(85℃)까지 냉각하였다. 조 반응 혼합물을 약 91kg 물로 교반하였다. 수화된 조 반응 혼합물을 원심분리기에 통과시켜 무거운 층과 가벼운 층을 분리하였다. 비누, 과량의 당 및 칼륨 카보네이트를 함유하는 무거운 층은 폐기하였다. 그 다음 가벼운 층을 부가적인 264kg의 물로 세척하였다.
메틸 에스테르 및 슈크로즈 폴리에스테르를 함유하는 가벼운 층을 170℉ 내지 190℉(76° 내지 88℃), 70mmHg 이하의 진공에서 30 내지 60분간 건조시켜 수분을 제거하였다. 피트롤 105(1.0중량%)을 첨가하고 혼합물을 167℉(75℃) 내지 180℉(88℃)에서 교반하였다.
최종적으로 0.1중량% 이하가 될 때까지 여과 또는 기타 수단에 의해 슬러리를 분리하였다. 그 다음 액체를 1μ㎖ 필터를 통과시켰다.
그 다음 표백한 정제 반응 혼합물을 스테인레스 스틸 세정-필름 증발기 또는 기타 적당한 기구를 통과시켜 다량의 메틸 에스테르를 증류 제거하였다. 증류 공정은 대략 0.5mmHg 진공하의 392℉(200℃) 내지 455℉(235℃)에서 실시하였다.
그 다음 약 25mmHg 이하의 진공, 392℉(200℃) 내지 450℉(232℃)에서 스테인레스 강 충전 컬럼 탈취기 또는 기타 적당한 기구 속으로 슈크로즈 폴리에스테르를 하방 통과시켜 탈취하였다. 컬럼의 바닥에서 증기를 주입하고 슈크로즈 폴리에스테르를 반대방향으로 통과시켰다. 주입 속도 및 온도는 슈크로즈 폴리에스테르의 메틸 에스테르 함량이 1000ppm 이하일 때까지 조정하였다. 그 다음 혼합물을 149℉(65℃) 내지 185℉(85℃) 온도까지 냉각하고 1μ㎖ 필터를 통과시켰다. 슈크로즈 폴리에스테르를 깨끗한 스테인레스 강 드럼에 저장하였다.
본 발명에 따라 제조된 슈크로즈 폴리에스테르는 대략 다음과 같은 조성 및 특성을 가진다:
본 방법은 에스테르 A 및/또는 에스테르 B의 지방산 조성을 변화시키고 및/또는 에스테르 C의 에스테르 A와 에스테르 B의 비율을 변화시킴으로써 본 발명의 다른 고체 슈크로즈 폴리올 폴리에스테르를 제조하는데 이용될 수 있다.
[실시예 3]
상기 성분은 다음과 같은 조성을 가진다(중량%):
상기 성분은 대략 80℃에서 혼합하고 교반한 다음 실온까지 냉각하였다. 최종 생성물은 다음과 같은 물성을 가진다:
유동성 21gms/30sec.
항복점 8dyn/cm .
[실시예 4]
[쿠킹 오일의 제조]
상기 성분은 다음과 같이 조성을 가진다(중량%):
상기 성분은 대략 80℃에서 혼합한 다음 -10℉ 염수용액을 이용하여 스크랩된 벽 열 교환기에서 열 교환기 출구 온도가 약 17℉가 되게 하면서 냉각하였다. 그 다음 시료를 탈기시켜 시료에 전혀 공기 방울이 포함되어 있지 않게 하였다. 최종 생성물은 다음과 같은 물성을 가진다:
[실시예 5]
[샐러드 오일의 제조]
상기 성분은 다음 조성을 가진다(중량%):
상기 성분을 대략 80℃에서 혼합한 다음 실온까지 냉각하였다. 그 다음 시료를 탈기하여 시료내에 공기 방울이 남아 있지 않게 확실히 하였다. 최종 생성물은 다음과 같은 물성을 가진다:
[실시예 6]
[감자 튀김의 제조]
노르칩 감자를 사용하였으며 약 0.052인치 두께로 얇게 썰었다. 365℉ 조절 온도에서 3분 5초동안 5파운드 오일 용량의 배치 튀김 장치에서 상기의 감자 조각을 튀겼다. 실시예 3, 4 및 5의 각 조성물에서 배치당 약 225 감자칩이 튀겨졌다. 튀긴 다음 생성물에서 물기를 빼고 요리하여 시식하였다.
[실시예 7]
[고기 튀김의 제조]
시스코(Sysco) 냉동된 살찐 대구살 1파운드를 15파운드 오일 용량의 튀김 남비에 넣었다(앞의 실시예 3로부터의 지방 조성). 튀김 온도는 350℉에 조절하고 고기를 4분간 튀겼다. 튀긴 후 생성물을 약 15초간 물기를 뺀 후 가볍게 냉각하고 시식하였다.

Claims (33)

  1. (A)(ⅰ) 폴리올이 약 4개 이상의 히드록실기를 갖고, (ⅱ) 에스테르기가, (a) C12이상의 불포화 지방산 라디칼, C2-C12의 불포화 지방산 라디칼 또는 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 지방산 라디칼, 및 (b) C20이상의 포화 지방산 라디칼을 약 1:15 내지 약 1:1의 (a):(b) 몰비로 포함하며; (ⅲ) 상기 폴리올의 히드록실기중 4개 이상이 에스테르화된, 37℃를 초과하는 완전 융점의 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르; (B) 약 37℃ 미만의 완전 융점을 가지는 액체 비소화성 오일; (C) 21℃에서 5% 미만의 고체를 함유하는 약 90중량% 미만의 소화성 오일; 및 (D) 10% 미만의 고형물(hardstock)을 포함하고, 상기 성분 (A) 대 (B)의 비율이 약 1:99 내지 약 9:91이고 약 100dyn/cm2이하의 항복점을 갖고, 상기 성분(A)중 지방산 라디칼의 15중량% 이상이 C20이상의 포화 지방산 라디칼이고, 21.2℃ 내지 37℃에서 상기 성분(A)와 (B) 혼합물의 고체 지방 함량(SFC) 프로파일 기울기가 -0.75 내지 0이고, 전체 조성물중 상기 성분(A)와 (B)를 합한 양이 약 10중량% 이상인 유동성 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 성분(A)의 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르가 (ⅰ) 약 4 내지 약 8개의 히드록실기 및 (ⅱ)(a) C12-C26의 불포화 지방산 라디칼, C6-C12의 포화 지방산 라디칼 또는 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 지방산 라디칼 및 (b) C20-C26의 포화 지방산 라디칼을 1:7 내지 4:4의 (a):(b) 몰비로 필수적으로 포함하는 에스테르기를 갖는 유동성 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 (A)의 폴리올이 슈크로즈이고, (a) 지방산 라디칼과 (b) 지방산 라디칼의 비율이 약 1:7 내지 약 3:5인 유동성 조성믈.
  4. 제2항에 있어서, 상기 성분(A)(ⅱ)(a)의 지방산 라디칼이 불포화 라우롤리에이트, 미리스톨리에이트, 팔미톨리에이트, 올리에이트, 엘라이데이트, 에루케이트, 리놀리에이트 및 포화 아세테이트, 카프로에이트, 카프릴레이트, 카프레이트, 라우레이트 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되고; 상기 성분(A)(ⅱ)(b)의 지방산 라디칼이 아라키데이트, 베헤네이트, 리그노세레이트, 세로테이트 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 유동성 조성물.
  5. 제3항에 있어서, 상기 성분(A)의 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르가, (a) C18의 일- 및/또는 이불포화 지방산 라디칼, C8-C12의 포화 지방산 라디칼 또는 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 지방산 라디칼 및 (b) C22포화 지방산 라디칼로 필수적으로 구성되는 상기 성분(A)(ⅱ)의 에스테르기를 갖는 유동성 조성물.
  6. 제3항에 있어서, 상기 성분(A)의 전체 지방산 라디칼중 약 30중량% 이상이 C20이상의 포화 지방산 라디칼인 유동성 조성물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 성분(A)의 전체 지방산 라디칼중 약 50중량% 이상이 C20이상의 지방산 라디칼인 유동성 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 성분(A)의 전체 지방산 라디칼중 약 60중량% 이상이 C20이상의 지방산 라디칼인 유동성 조성물.
  9. 제3항에 있어서, 상기 소화성 오일의 양이 약 65중량% 미만인 유동성 조성물.
  10. 제9항에 있어서, 상기 소화성 오일의 양이 약 50중량% 미만인 유동성 조성물.
  11. 제3항에 있어서, 상기 액체 비소화성 오일 및 상기 소화성 오일이 약 21℃ 미만의 완전 융점을 갖는 유동성 조성물.
  12. 제3항에 있어서, 상기 성분(B)의 상기 액체 비소화성 오일이 폴리올 지방산 폴리에스테르인 유동성 조성물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 성분(B)의 상기 액체 폴리올 폴리에스테르 비소화성 오일이 당 또는 당 알코올 지방산 폴리에스테르인 유동성 조성물.
  14. 제13항에 있어서, 상기 성분(B)의 상기 액체 폴리올 폴리에스테르 비소화성 오일이 슈크로즈 지방산 폴리에스테르인 유동성 조성물.
  15. 제3항에 있어서, 상기 성분(C)의 소화성 오일이 트리글리세라이드인 유동성 조성물.
  16. 제15항에 있어서, 상기 성분(C)의 소화성 오일이 C3-18삼불포화 지방산 라디칼 약 4.0중량% 미만을 함유하는 유동성 조성물..
  17. 제3항에 있어서, 21℃에서 약 5gm/30초 이상의 유동도를 갖는 유동성 조성물.
  18. 제17항에 있어서, 21℃에서 약 15gm/30초 이상의 유동도를 갖는 유동성 조성물..
  19. 제18항에 있어서, 21℃에서 25gm/30초 이상의 유동도를 갖는 유동성 조성물.
  20. 제17항에 있어서, 상기 소화성 오일이 약 10℃ 미만의 완전 융점을 갖는 유동성 조성물.
  21. 제20항에 있어서, 상기 소화성 오일이 약 4℃ 미만의 완전 융점을 갖는 유동성 조성물.
  22. 제20항에 있어서, 약 200NTU 이하의 광학 혼탁도를 갖는 유동성 조성물.
  23. 제22항에 있어서, 약 100NTU 이하의 광학 혼탁도를 갖는 유동성 조성물.
  24. 제23항에 있어서, 약 50NTU 이하의 광학 혼탁도를 갖는 유동성 조성물.
  25. 제24항에 있어서, 약 5NTU 이하의 광학 혼탁도를 갖는 유동성 조성물.
  26. 제3항에 있어서, 상기 폴리올의 상기 히드록실 그룹중 약 85% 이상이 에스테르화되는 유동성 조성물.
  27. (A)(ⅰ) 폴리올이 슈크로즈이고, (ⅱ) 에스테르기가, (a) C12-C26의 일- 및 /또는 이불포화 지방산 라디칼, C6-C12의 포화 지방산 라디칼 또는 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 지방산 라디칼 및 (b) C20-C26의 포화 지방산 라디칼을 약 1:7 내지 3:5의 (a):(b) 몰비로 포함하며; (ⅲ) 상기 폴리올의 히드록실기중 약 6개 이상이 상기 지방산기에 의해 에스테르화된, 37℃를 초과하는 완전 융점의 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르; (B) 37℃ 미만의 완전 융점을 갖는 액체 비소화성 슈크로즈 지방산 폴리에스테르 오일; (C) 21℃에서 약 5% 미만의 고체를 가지는 약 90중량% 미만의 소화성 오일; 및 (D) 약 10% 미만의 고형물을 포함하고, (ⅰ) 상기 성분 (A) 대 (B)의 비율이 약 1:99 내지 약 9:91이고, (ⅱ) 약 100dyne/cm2이하의 항복점을 갖고, (ⅲ) 21℃에서의 유동도가 5gm/30초 이상이고, (ⅳ) 상기 성분(A)중 지방산 라디칼의 30중량% 이상이 C20이상의 포화 지방산 라디칼이고, (ⅴ) 21.1℃ 내지 37℃에서 상기 성분(A)와 (B)의 혼합물의 고체 지방 함량(SFC) 프로파일 기울이각 -0.5 내지 0인 유동성 쇼트닝.
  28. (A)(ⅰ) 폴리올이 슈크로즈이고, (ⅱ) 에스테르기가, (a) C18-C26의 일- 및/또는 이불포화 지방산 라디칼, C6-C12의 포화 지방산 라디칼 또는 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 지방산 라디칼 및 (b) C20-C26의 포화 지방산 라디칼을 1:7 내지 3:5의 (a):(b) 몰비로 포함하며, (ⅲ) 상기 폴리올의 히드록실기중 약 6개 이상이 상기 지방산기에 의해 에스테르화된 37℃를 초과하는 완전 융점의 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르; (B) 21℃ 미만의 완전 융점을 갖는 액체 비소화성 슈크로즈 지방산 폴리에스테르 오일; 및 (C) 10℃ 미만의 완전 융점을 갖는 약 90중량% 미만의 소화성 오일을 포함하고; (ⅰ) 상기 성분(A) 대 (B)의 비율이 약 1:99 내지 약 9:91이고, (ⅱ) 약 100dyn/cm2이하의 항복점을 갖고, (ⅲ) 21℃에서의 유동성이 15gm/30초 이상이고, (ⅳ) 광학 혼탁도가 200NTU 이하이고, (ⅴ) 상기 성분(A)중 지방산 라디칼의 30중량% 이상이 C20이상의 포화지방산 라디칼이고, (ⅵ) 21.1℃ 내지 37℃에서 상기 성분(A)와 (B)의 혼합물의 고체 지바 함량(SFC) 프로파일 기울기가 -0.5 내지 0인 쿠킹 오일.
  29. (A)(ⅰ) 폴리올이 슈크로즈이고, (ⅱ) 에스테르기가, (a) C18의 일- 및/또는 이불포화 지방산 라디칼, C8-C12의 포화 지방산 라디칼 또는 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 지방산 라디칼 및 (b) C20-C26포화 지방산 라디칼을 약 1:7 내지 약 3:5의 (a):(b) 몰비로 포함하며, (ⅲ) 상기 폴리올의 히드록실기중 약 6개 이상이 상기 지방산기에 에스테르화된 37℃를 초과하는 완전 융점의 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르; (B) 21℃ 미만의 완전 융점을 갖는 액체 비소화성 슈크로즈 지방산 폴리에스테르 오일; 및 (C) 4℃ 미만의 완전 융점을 갖는 약 90중량% 미만의 소화성 오일을 포함하고; (ⅰ) 상기 성분 (A) 대 (B)의 비율이 약 1:99 내지 약 3:97이고, (ⅱ) 약 100dyn/cm2이하의 항복점을 갖고, (ⅲ) 21℃에서의 유동도가 약 25gm/30초 이상이고, (ⅳ) 광학 혼탁도가 50NTU 이하고, (ⅴ) 상기 성분(A)중 지방산 라디칼의 30중량% 이상이 C20이상의 포화 지방산 라디칼이고, (ⅵ) 21.1℃ 내지 37℃에서 상기 성분(A)와 (B)의 혼합물의 고체 지방 함량(SFC) 프로파일의 기울기가 -0.5 내지 0인 샐러드 오일.
  30. 제29항에 있어서, 상기 광학 혼탁도가 5NTU 이하인 샐러드 오일.
  31. (A)(ⅰ) 폴리올이 약 4개 이상의 히드록실기를 갖고; (ⅱ) 에스테르기가, (a) C12이상의 불포화 지방산 라디칼, C2-C12포화 지방산 라디칼 또는 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 지방산 라디칼, 및 (b) C20이상의 포화 지방산 라디칼을 1:15 내지 약 1:1의 (a):(b) 몰비로 포함하며; (ⅲ) 상기 폴리올의 히드록실기중 적어도 약 4개 이상이 에스테르화된, 37℃를 초과하는 완전 융점의 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르; (B) 37℃ 미만의 완전 융점을 갖는 액체 비소화성 오일; (C) 21℃에서 5% 미만의 고체를 갖는 약 90중량% 미만의 소화성 오일; 및(D) 10% 미만의 고형물을 포함하고; 상기 성분 (A) 대 (B)의 비율이 약 1:99 내지 약 9:91이고 약100dyn/cm2이하의 항복점을 갖고, 상기 성분(A)의 지방산 라디칼의 15중량%이 C20이상의 포화 지방산 라디칼이고, 21.1℃와 37℃에서 상기 성분 (A)와 (B)의 혼합물의 고체 지방 함량(SFC) 프로파일 기울기가 -0.75 내지 0이고, 전체 조성물증 상기 성분(A)와 (B)를 합한 양이 10중량% 이상인 식품 조성물.
  32. 제31항에 있어서, 상기 성분(A)의 고체 폴리올 지방산 폴리에스테르가 (ⅰ) 약 4 내지 약 8개의 히드록실기 및 (ⅱ)(a) C12-C26의 및- 및/또는 이불포화 지방산 라디칼, C6-C12의 포화 지방산 라디칼 또는 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 지방산 라디칼 및 (b) C20-C26의 포화 지방산 라디칼을 1:7 내지 4:4의 (a):(b) 몰비로 필수적으로 포함하는 에스테르기를 갖는 식품 조성물.
  33. 제32항에 있어서, 상기 성분(A)의 폴리올이 슈크로즈이고, 상기 성분(a) 지방산 라디칼과 (b) 지방산 라디칼의 q가 약 1:7 내지 약 3:5인 식품 조성물.
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