KR100487994B1 - 어류 젤라틴의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건조된 어류 비늘을 pH 12.0∼13.6 범위로 알칼리처리하고 다시 pH 1.3∼2.5 범위로 산처리시키는 전처리 공정 ; 추출조에서 pH 5.5∼6.5 범위의 물로 45∼55℃에서 저온 추출하는 공정 ; 추출된 젤라틴 용액을 여과 농축 건조하는 공정을 포함하는 어류 젤라틴의 제조방법을 제공하는 것이다.

Description

어류 젤라틴의 제조방법{Process for preparing gelatin from fish}

본 발명은 건조된 어류비늘에 알칼리 및 산으로 전처리 후, pH 5.0∼6.5 범위에서 45∼55℃의 온도로 추출 여과시켜 제조된 어류 젤라틴 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 본 발명은 틸라피아(Tilapia) 등의 건조된 어류 비늘을 원료로 사용하여 알칼리 및 산처리의 전처리 공정을 거쳐, pH 5.0∼6.5 범위에서 저온 추출(45℃∼55℃)하여 고강도(강도값: 270Bloom 이상) 및 고점도(점도값: 45mps 이상)의 어류 비늘 젤라틴을 제조하는 방법 및 이 방법에 따라 제조된 어류 젤라틴에 관한 것이다.

젤라틴 공업은 옛날 고대 이집트의 아교제조에서 그 기원이 시작되었다고 전해지고 있다. 그 용도는 인류의 진보와 함께 각 분야에 있어서 주요한 용도로서 공업용으로 사진유제, 사진제판인쇄, 종이그릇, 목공 등에 사용되며, 식용으로는 요구르트, 아이스크림, 젤리, 캐러멜, 소시지, 플로렛 등에 또 의약용으로 하드캅셀, 소프트캅셀, 당의정, 간유 지혈제 등에 사용되고 있고, 의식주 각 분야에 걸쳐 관계가 있다.

젤라틴의 원천은 콜라겐이며, 동물의 결체 조직에 주요한 단백질이다. 젤라틴의 원천 물질로 유용하게 사용되는 것은 소와 돼지의 뼈와 가죽이며 뼈와 가죽으로부터 생성된 콜라겐성 원료 물질은 도살장 및 제혁 공정에서 수거된 부산물이다.

최근 세계적으로 쇠고기 소비가 감소되고 있으며, 특히 소의 해면양 뇌증(Spongiformencephalopathy) 발증으로 이에 따른 규제 등의 악제가 겹쳐 이들로부터 유래하는 뼈와 가죽의 공급이 점진적으로 감고 되고 있다.

또한 젤라틴 원료의 주된 공급원이라 할 수 있는 돼지 껍질은 일부국가에서는 식용으로 사용함으로써 젤라틴 원료로 공급받기가 원활치 못하며 일정 국가에서는 그 사용을 금하는 종교적 이유에 의해 그 발전이 제한되고 있다.

따라서 젤라틴 제조에 사용 될 수 있는 다른 원료를 개발하는 것이 중요하다. 어류의 껍질, 비늘, 뼈에서도 소와 돼지의 뼈와 가죽에서 발견된 것과 유사한 콜라겐을 함유한다는 것이 오래 전부터 알려져 왔다.

영국 특허 제 235,645호는 해양 유래의 부산물로부터 어교(fish gluss) 젤라틴, 식품의 제조에 관한 것이다. 이것은 주로 알칼리로 이들 부산물을 처리하고 그 후 아황산으로 처리하고, 물로 수세하여 생선 냄새의 원인이 되는 휘발성 염기를 제거한다. 그러나 이것은 사용된 부산물, 수득된 젤라틴의 추출 조건 또는 그 특징을 상세히 기재하지 않고 있다.

미국 특허 제 5,484,888호는 어류껍질, 예를 들어 비늘과 지느러미를 가진 어류의 껍질로부터 젤라틴을 제조하는 공정을 기술하였다. 상기 특허에 기술된 공정의 단계는 전체적으로 알칼리 배지에서 수행되고 제 1단계는 3∼60일 동안 알칼리 용액에 어류껍질을 침적시키는 것을 포함한다. 추출은 또한 알칼리 pH 바람직하기로는 pH 10 그리고 45∼55℃의 온도에서 수행되며 마지막으로 상기 특허에서 참치 껍질은 젤라틴의 제조에 적당하지 않은 것으로 고려되어 지는데 이는 이를 끓이는 예비처리를 해야만 하기 때문이다.

한편 미국 특허 제 6,386,656호와 유럽 특허 제 1 016 347 B1호는 어류껍질만을 젤라틴 원료로 사용하였으며 어류껍질을 수세하여, 산으로 처리 및 산성 pH(추출 pH 5 이하)에서 고온추출(55℃∼75℃) 단계를 거치며, 원료의 냄새 제거를 위해 산화제를 사용하는 것을 포함한다. 그러나 이러한 원료 처리 및 추출 조건 하에서는 젤라틴의 품질에 한계가 있어 젤라틴의 점도값이 낮거나 강도값이 낮아 (강도값 : 270Bloom이하 / 점도값 : 45mps이하) 하드캅셀 제조용으로 사용시 강도값과 점도값 Balance가 맞지 않아 사용시 캅셀의 품질저하 등의 문제점에 노출 될 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 Tilapia 등 건조된 어류 비늘을 원료로 하여 듀얼소킹(Dual Soaking) 즉 알칼리처리 후 산처리의 전처리 공정을 거쳐 pH 5.0∼6.5 범위에서 저온추출(45∼60℃)을 함으로써 젤라틴 하드 캡슐에 사용될 수 있는 고강도, 고점도의 어류 젤라틴 제품을 제조하는 것이다.

본 발명의 목적은 건조된 어류 비늘을 pH 12.0∼13.6 범위로 알칼리처리하고 다시 pH 1.3∼2.5 범위로 산처리시키는 전처리 공정 ; 추출조에서 pH 5.5∼6.5 범위의 물로 45∼55℃에서 저온 추출하는 공정 ; 추출된 젤라틴 용액을 여과 농축 건조하는 공정을 포함하는 어류 젤라틴의 제조방법을 제공하는 것이다.

이때 상기 전처리 공정 중 알칼리처리 시간은 24∼48 시간이고 산처리 시간은 18∼28 시간이며, 추출조의 물 추출 시간은 6∼10 시간임을 특징으로 하고, 상기 여과공정은 펄프로 1, 2차 여과시키고 카본 필터로 3차 여과시켜 생선의 취미를 제거시킴을 특징으로 한다.

한편, 상기 농축공정은 2단계 멤브레인 시스템을 거쳐 농축시키고, 농축 후 142℃ 이상에서 살균공정을 더욱 포함함을 특징으로 한다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명은 Tilapia 등 건조된 어류 비늘로부터 고강도, 고점도 어류 젤라틴의 제조에 대한 듀얼소킹(Dual Soaking) (알칼리처리 -> 산처리) 공정을 전처리공정으로 도입한 후, 추출조에서 추출하는 것으로 이때 전처리 공정은 건조된 어류비늘을 알칼리(pH 13.0∼13.6)처리시킨 후, 산처리(pH 1.5∼2.0) 후 물로 수세하여 중성 pH에서 저온 추출하는 단계를 포함하는 것이다.

본 발명의 제조 방법은 Tilapia 등 건조된 어류 비늘을 사용 알칼리처리 후 산처리의 전처리 공정을 통해 원료를 처리한 후 추출조에서 45∼55℃로 추출 후 여과 건조 공정을 거쳐 고강도, 고점도의 어류 젤라틴 제품 생산이 가능하다는 것이다.

수분함량 15% 이하의 건조된 어류 비늘을 수산화나트륨 수용액(pH 13.0 ∼ 13.6)에서 교반기(Agitator)로 어류 비늘을 교반시키면서 24∼48시간 알칼리처리를 하여 1차 적으로 지방 및 불순물은 제거하고 교질을 분리하여 추출이 용이하도록 원료를 순화 처리한다.

2단계로 수산화나트륨 수용액을 드레인 시킨 다음 pH 10.0∼11.0이 될 때까지 계속적으로 물을 공급하면서 세척한 다음, 염산 수용액(pH 1.5∼2.0 유지)에서 교반기로 어류 비늘을 교반 시키면서 18∼28시간 산처리를 하여 원료에 잔류해 있는 불순물 및 염 성분을 제거하여 추출에 가장 적합한 원료 조건을 유지시켜 준다.

알칼리 및 산처리를 행함으로써 원료에 존재하는 미생물을 산화제 예를 들면 하이포아염소산염 형 산화제, 특히 하이포아염소산 나트륨, 칼륨, 또는 과산화수소를 사용하지 않고 제거함으로써 산화제 투입을 인한 강도 및 점도값 저하 요인을 제거 할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

3단계로 염산 수용액을 드레인 시킨 후 pH가 4.5∼5.5가 될 때까지 계속적으로 물을 공급하면서 세척을 실시한다. 수세 과정에서 원료에 잔류해 있는 불순물을 최종적으로 제거하고 젤라틴 추출에 적합한 원료 상태를 만들어 준다.

알칼리처리는 24∼48시간 범위 내에서 시행되며 가장 적합하기로는 36시간 정도가 좋다. 산처리는 18∼28시간 범위 내에서 시행되면 가장 적합하기로는 24시간 정도가 좋다. 알칼리처리 및 산처리 후 물로 수세하여 과잉의 알칼리 및 산을 제거하는 것이 필요하다.

본 발명에 따르면 저온 추출(45∼55℃)을 행하는 것이 고강도, 고점도 제품 생산에 필수적이라는 것이 밝혀졌다. 따라서 추출 탱크바닥에 스팀코일을 설치 저온에서도 보다 고른 추출이 가능하도록 설비를 구축하였다. 추출에 적합한 시간은 8시간 정도이다.

추출 pH는 5.0∼6.5 범위가 고강도 및 고점도에 가장 적합하며 수율 상승에도 가장 이상적이다. 추출이 완료되어 드레인 된 용액은 농도 6% 정도를 유지하며, 1차 여과과정을 거쳐 이물질을 제거한 후 이온교환 수지를 통과시켜 이온전하를 감소시킨다. 이온교환수지 통과 후 pH가 6.0∼7.0 정도를 유지하므로 pH를 5.5∼6.5로 조절한다.

그러나 본 발명에서는 이온교환수지 통과 후 용액의 pH가 6.0∼7.0 범위를 유지 될 수 있도록 어류 비늘을 원료 처리 단계에서 알칼리 및 산처리로 제어함으로써 정제된 용액에 극소량의 산 또는 알칼리를 투입하여 pH를 제어함으로써 제품의 품질을 한 단계 업그레이드 시킬 수 있다는 것이 새롭게 증명되었다.

2차 여과공정에서는 12% 농축된 농도가 높은 용액을 다시 여과함으로써 젤라틴의 순도를 한층 상승시킨다.

스팀을 이용한 진공 농축 전에 용액을 2단계에 걸쳐 멤브레인을 통과시켜 6%인 용액의 농도를 12%까지 농축시킴으로써 스팀 등 외부의 에너지를 이용하지 않고 자연 농축이 가능하여 1단계 물성 보호가 가능하며, 사전 12%까지 농축시킴으로써 진공 농축 공정에서도 적은 에너지로 물성 변화를 최소화시키면서 농축이 가능하다.

30∼35%로 농축된 용액을 최종 살균공정을 통과하기 전에 카본 필터 시스템을 통과시킴으로써, 어류 젤라틴에서 발생될 수 있는 생선 냄새 즉 비린내 맛을 산화제나, 화학약품 등을 전혀 사용치 않고 완벽한 이취 제거 및 극미세 이물제거가 가능하다는 새로운 사실을 발견하게 되었다.

마지막 살균 공정에서는 142℃의 초고온에서 6∼7초간 순간 살균을 실시함으로써 젤라틴 내의 세균을 사멸시킬 수 있었다.

또한 추출 단계에서 필요시 단백질 분해 효소를 사용 추출된 콜라겐을 저분자화 시킨 수용성 젤라틴을 얻을 수 있었다.

따라서 본 발명은 어류 비늘을 사용하였으며, 원료처리 단계에서부터 듀얼소킹(알칼리처리->산처리)방법을 처음으로 적용하였고 또한 산화제 등 화학약품을 사용까지 않고 냄새 등 이취를 완전히 제거함으로써 하드캅셀 제조 용도에 적합한 고강도, 고점도 젤라틴을 제조 할 수 있었다.

이와 같은 본 발명을 실시예에 의거하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

(실시예1)

정제수 10ℓ에 수산화나트륨용액(순도 33%)을 443㎖을 넣어서 pH 13.4의 알칼리 수용액을 제조한다. 여기에 수분함량 14%인 건조된 어류 비늘을 교반기를 가동시키면서 1.0㎏ 투입한 후 교반기를 계속 가동시키면서 36시간 지속시킨다. 이러한 알칼리처리가 종료된 후 알칼리수는 완전히 드레인 시킨 후 10ℓ씩의 정제수로 약 30분씩 6회 세척을 실시하여 pH 10.0∼11.0 범위로 조정한다.

알칼리처리가 끝난 어류비늘 1㎏이 담긴 pH 10이하로 된 10ℓ물에 염산 용액(순도35%) 530㎖을 넣어서 pH 1.8로 하여 교반기를 계속 가동시키면서 24시간 지속시킨다. 이러한 산처리가 종료된 후 산처리수를 완전히 드레인 시킨 다음 10ℓ 씩의 정제수로 약 30분씩 5회 세척을 실시하여 pH 4.5∼5.5 범위로 조정한다.

원료의 전처리가 완료된 이러한 어류비늘을 50℃ 정제수 3ℓ를 담은 추출용기에 넣는다. 추출용기 내의 용액의 pH는 5.0∼6.5 범위를 유지하고, 추출용기 바닥에 설치된 스팀코일로 스팀을 공급하면서 용액을 펌프를 이용 자체 순환시킴으로써 용액의 온도를 50∼55℃로 유지시킨다. 추출시간을 8시간으로 추출된 용액의 젤라틴 농도는 6%정도이며, 195g 상당의 젤라틴을 함유한다.

추출된 용액을 1차 여과를 실시하여 깨끗한 액을 이온교환수지를 통과시켜 미네랄을 제거하며, 이온교환수지를 통과한 용액의 pH는 5.0∼6.5 범위를 유지한다.

이온교환수지를 통과한 용액을 2단계 멤브레인을 통과시켜 6%용액을 12%까지 자연 농축시킨 다음 2차 여과를 실시한다.

2차 여과까지 완료된 용액을 진공 하에서 농축하여 농도 30∼35%로 유지시킨 다음 최종 3차 카본 필터 여과를 실시함으로써 완전히 정제된 용액 조건을 갖추도록 한다. 그리고 살균 후 통상의 방법으로 냉각시켜 건조를 한다.

이러한 모든 공정을 거쳐 제조된 젤라틴의 강도는 295Bloom, 점도값 48mps의 건조된 젤라틴 190g를 얻었다.

본 발명의 효과는 어류 비늘을 사용하여 원료 전처리 단계에서 알칼리 및 산처리를 동시에 적용시킨 후 추출조에서 추출하고, 여과를 위해 이온교환수지 통과 후에도 pH 제어를 위한 약품 투입이 거의 필요 없으며, 산화제 등 화학 약품을 사용하지 않고, 생선의 냄새 등 이취를 완전히 제거함으로써 하드캅셀 제조 용도에 적합한 고강도, 고점도 젤라틴을 제공하는 것이다.

Claims (4)

1. 건조된 어류 비늘을 pH 12.0∼13.6 범위로 알칼리처리하고 다시 pH 1.3∼2.5 범위로 산처리시키는 전처리 공정 ; 추출조에서 pH 5.5∼6.5 범위의 물로 45∼55℃에서 저온 추출하는 공정 ; 추출된 젤라틴 용액을 여과 농축 건조하는 공정을 포함하는 어류 젤라틴의 제조방법
2. 제 1항에 있어서, 상기 전처리 공정 중 알칼리처리 시간은 24∼48 시간이고 산처리 시간은 18∼28 시간이며, 추출조의 물 추출 시간은 6∼10 시간임을 특징으로 하는 어류 젤라틴의 제조방법
3. 제 1항에 있어서, 상기 여과공정은 펄프로 1, 2차 여과시키고 카본 필터로 3차 여과시켜 생선의 취미를 제거시킴을 특징으로 하는 어류 젤라틴의 제조방법
4. 제 1항에 있어서, 상기 농축공정은 2단계 멤브레인 시스템을 거쳐 농축시키고, 농축 후 142℃ 이상에서 살균공정을 더욱 포함함을 특징으로 하는 어류 젤라틴의 제조방법