KR100815259B1 - 신선도 지속효과가 있는 마이크로캡슐 유지분말의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유지분말의 신선도를 오랫동안 유지시키기 위한 유지분말 제조방법에 관한 것이다.

유지분말 제조방법은 유지 혼합공정과 유지의 마이크로인캡슐레이션공정으로 이루어진다.

본 발명은 유단백질, 식용유지, 유화제, 정제수의 혼합물에 식물추출물과 유화완충제를 첨가하는 유지 혼합공정;과 식물추출물과 유화완충제가 첨가된 유지 혼합물에 덱스트린을 혼합한 후 살균, 균질, 여과, 건조하는 마이크로인캡슐레이션 공정으로 이루어진다.

유지 혼합공정은 항산화효과가 있는 식물추출물과 유화완충제를 첨가함으로써, 유지분말에 포함되어 있는 유지의 산화를 억제시킨다.

마이크로인캡슐레이션 공정은 식물추출물과 유화완충제가 첨가된 유지 혼합물에 덱스트린을 첨가함에 있어서, 코팅효율(Microencapsulation Efficiency; MEE)이 향상되어 코팅표면에 노출된 유지혼합물의 양을 최소화하여 유지분말의 산화를 억제시킨다.

유지분말, 식물추출물, 마이크로인캡슐레이션, 유화완충제, 분무건조

Description

신선도 지속효과가 있는 마이크로캡슐 유지분말의 제조방법 {Method of microencapsulated oil powder with effective lipid oxidation stability}

도 1은 본 발명의 유지분말의 공정도이다.

도 2는 전자주사현미경으로 촬영한 비교예1의 사진이다.

도 3은 전자주사현미경으로 촬영한 비교예1의 사진이다.

도 4는 전자주사현미경으로 촬영한 비교예1의 사진이다.

도 5는 전자주사현미경으로 촬영한 본발명 실시예의 사진이다.

본 발명은 유지분말의 신선도를 오랫동안 유지시키기 위한 유지분말 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 유지분말 제조방법은 유지 혼합공정과 유지의 마이크로인캡슐레이션공정으로 이루어진다.

본 발명은 유단백질, 식용유지, 유화제, 정제수의 혼합물에 식물추출물과 유화완충제를 첨가하는 유지 혼합공정과 식물추출물과 유화완충제가 첨가된 유지 혼합물에 덱스트린을 혼합한 후 살균, 균질, 여과, 건조하는 마이크로인캡슐레이션 공정으로 이루어진다.

국내 낙농산업은 1960년대 유제품 시장의 소비가 안정적으로 증가했고 연유와 분유의 생산 기반이 이루어져 우유의 생산량을 조절할 수 있게 되었다. 또한 유아 전용분유가 생산되어 유아의 건강에 기여했다. 1970년대와 1980년대에는 국민소득의 향상과 함께 우유의 생산과 소비가 증가함에 따라 유제품의 종류는 더욱 다양화되어 유산균 발효유, 유지방의 농축식품인 버터, 고단백질식품인 치즈, 아이스크림이 개발되었다.

축산물은 그 자체로서도 뛰어난 영양식품이지만, 이들을 가공처리함으로써 식품으로서의 이용 가치를 더욱 높여 준다. 그런데 이들을 가공처리하는 방법 중에는 우유에 함유된 수분에 대한 적절한 조치방안이 강구되지 않아 수송이나 저장하기에 불편하였고, 이러한 문제와 관련하여 수분을 제거하여 분말형태의 유지로 가공하는 방법이 널리 개발되었다. 일반적으로 분말형태의 유지를 유지분말 또는 분유라고 한다.

분무건조로 제조된 제조물의 대표적인 것은 유지분말(분유)인데, 유지분말(분유)에는 크게 조제분유, 전지분유, 탈지분유가 있다.

조제분유의 성분은 일반적으로 유성분 66.5중량% 이상, 지방 16.0중량% 이상, 수분 5.0% 이하여야 한다. 조제분유는 단백질과 무기질 함량을 줄이고 균질화시켜 가열처리를 하여 단백질 소화를 쉽게 한 것이다. 유청 단백질과 카제인의 비율을 모유와 비슷하게 만들고 식물성 기름을 첨가, 모유에서와 같은 열량을 내도록 당질 함량을 높이고 비타민, 무기질을 첨가하였다.

전지분유는 전지분유 100g당 열량 495kcal이다. 일반적으로 전비분유의 조성 비는 탄수화물 36중량%, 지방 26중량%, 단백질 24.3중량%, 칼슘 9.5중량%, 나트륨 4.2중량%으로, 단백질, 유지방, 탄수화물 등의 영양분이 풍부하며, 그 제조법은 원유를 전지분유로 표준화시켜 균질화(3000psi)하여 90℃에서 3분간 살균한 뒤 농축, 71℃에서 예열, 고압 펌프(2500psi)를 거쳐 분무 건조시켜 32℃에서 수분을 2~4%로 만들어 냉각하여 입자를 골라 밀봉하는 것이다.

탈지분유는 탈지분유 100g당 열량 355kcal이다. 단백질 92.3중량%, 지방 2.8중량%, 칼슘 3.7중량%, 나트륨 1.2중량%으로 저지방, 고단백, 고칼슘으로서, 그 제조법은 원유에서 크림을 분리시켜 72℃에서 15초간 살균한 뒤 농축하여 63℃에서 예열, 여과, 고압 펌프(3000psi)를 거쳐 분무 건조한 뒤 32℃에서 수분 2~4%로 만들어 냉각하여 입자를 골라 밀봉하는 것이다.

또한, 전지분유와 탈지분유를 이용한 종래기술로는 한국특허 제381590호, 제385803호에 개시되어 있는데 전지유와 탈지유에서 치즈를 제거하여 웨이(whey, 유청)를 추출하고, 상기 웨이에서 락토오스와 미네랄을 추가로 제거한 후 삼투압방식의 멤브레인 여과망을 통해 찌꺼기 등 분순물을 여과하여 제거 농축함으로써 얻어진 웨이 단백질에 전지유를 블렌딩하여 얻은 혼합물을 분무 건조시켜 멸균하고 중금속을 제거함으로써 전지분유와 탈지분유를 제조하는 방법이다.

상기 발명에서의 분무 건조공정은 원유 또는 가공유를 분무 건조장치에 의해서 수분의 함량을 줄이며, 잔존미생물의 살균을 한다.

그러나, 상기 유지분말 제조과정에서 생성되는 1차 산화생성물(primary oxidation)인 과산화물(peroxide)과 2차 산화생성물(secondary oxidation)인 알데하이드류(aldehydes) 및 케톤류(ketones) 등의 산화생성물을 억제하지 못하여 신선도를 오랫동안 유지하지 못하는 문제점을 가지고 있어, 질소충진을 하여 신선도를 오랫동안 유지할 수 있게 되었다.

이러한 문제를 해결하기 위한 본 발명은 질소충진 없이도, 항산화효과가 있는 식물추출물과 유화완충제를 첨가하여 유지분말에 포함되어 있는 유지의 산화를 억제시키고, 덱스트린 같은 부형제를 사용하여 유지분말을 코팅함으로써 분무 건조시 뜨거운 공기에 접촉하는 유지부위를 최소화하여 유지분말의 산화를 억제시켜, 1차 산화생성물(primary oxidation)인 과산화물(peroxide)과 2차 산화생성물(secondary oxidation)인 알데하이드류(aldehydes) 및 케톤류(ketones) 등의 산화생성물을 억제하는 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명자는 유지분말의 제조공정 중 생성되는 산화생성물을 최대한 억제하는 방법을 모색한 결과,

항산화효과를 지닌 식물추출물과 유화완충제를 첨가하는 유지 혼합공정와 덱스트린 같은 부형제를 사용하여 코팅하는 마이크로인캡슐레이션 공정을 이용하여 신선도를 오랫동안 유지시키는 유지분말을 제조하는 방법을 개발하였다.

본 발명은 도 1에서 도시된 바와 같이 유단백질, 식용유지, 유화제, 정제수의 혼합물에 식물추출물과 유화완충제를 첨가하는 유지 혼합공정;과 식물추출물과 유화완충제가 첨가된 유지 혼합물에 덱스트린을 혼합한 후 살균, 균질, 여과와 건조하는 마이크로인캡슐레이션 공정으로 이루어진 유지분말의 제조방법에 있어서,

1. 유지 혼합공정

1)유단백질, 식용유지, 유화제, 정제수의 혼합공정;과 2)유단백질, 식용유지, 유화제, 정제수의 혼합물에 식물추출물과 유화완충제를 첨가공정으로 이루어지는 유지 혼합공정이다.

1)유단백질, 식용유지, 유화제, 정제수의 혼합공정

유단백질, 식용유지, 유화제, 정제수를 55~65RPM의 혼합속도와 50~60℃의 온도로 25~35분간 혼합한다.

이때, 혼합물의 조성비는 유단백질 6.3~7.3중량%, 식용유지 22.6~23.7중량%, 유화제 0.3~0.9중량%, 정제수 68.1~70.8중량%로 이루어지고, 바람직하게는 유단백질 6.8중량%, 식용유지 23.1중량%, 유화제 0.6중량%, 정제수 69.5중량%로 이루어진다.

또한, 식용유지는 옥배유, 해바라기유, 하이올레익 해바라기유를 사용하며,유화제는 레시틴을 사용하는 것을 특징으로 한다.

하기 표1에서는 본 발명에서 사용되는 식용유지인 옥배유, 해바라기유, 하이 올레익 해바라기유의 지방산 조성비를 나타낸 것이다.

표.1 식용유지의 지방산 조성비(%, w/w)

2)식물추출물과 유화완충제 첨가공정

식물추출물과 유화완충제를 혼합한 후 상기 1)의 혼합공정에서 생성된 혼합물에 대한, 식물추출물과 유화완충제 혼합물의 혼합비율은 중량대비 1:0.01~0.05로 첨가한다.

바람직하게 식물추추물은 로즈마리 추출물, 브로커리 추출물, 시트러스(레드오렌지 40중량%, 오렌지 30중량%, 자몽 30중량%로 이루어진 혼합물) 추출물을 사용하고, 유화완충제는 인산이온계(phosphate ion)인 제1인산나트륨, 제2인산나트륨, 제3인산나트륨, 피로인사나트륨, 제1인산칼륨, 제2인산칼륨, 제3인산칼륨을 사용한다.

또한, 식물추출물과 유화완충제의 혼합물은 식물추출물에 대한 유화완충제를 중량대비 1: 0.01~0.1로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용되는 식물추출물은 로즈마리 추출물, 브로커리 추출물, 시트러스 추출물이다.

로즈마리 추출물은 에셋셜오일, 물, 알코올을 1:1.25:1로 혼합한 용매에 로즈마리 잎을 추출한다. 이때, 로즈마리 추출물은 로즈마리 고형분의 함량이 80~87부피%로 농축하는 것을 특징으로 한다.

브로커리 추출물은 브로커리의 발아 부위를 95 내지 98 부피%의 알코올로 추출한 후 건조를 하여 분말의 형태로 이루어진다. 본 발명에서 사용되는 브로커리 추출물은 분말형태의 브로커리 추출물과 덱스트린을 중량대비 1:1로 혼합으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

시트러스 추출물은 60 내지 80 부피%의 알코올로 이루어진 혼합한 용매에 레드오렌지 40중량%, 오렌지 30중량%, 자몽 30중량%로 이루어진 혼합물을 추출한 후 건조를 하여 분말의 형태로 이루어진다. 본 발명에서 사용되는 분말형태의 스트러스 추출물은 수분함량이 5~20부피%인 것을 특징으로 한다.

2. 마이크로인캡슐레이션 공정

1)덱스트린 혼합공정

상기 1의 유지혼합 공정에서 생성된 유지 혼합물에 덱스트린를 중량대비 1:0.3~0.5로 혼합한다.

덱스트린 혼합공정에서 제조된 덱스트린이 혼합된 유지혼합물의 고형분의 함량비가 40~60부피%인 것을 특징으로 한다.

2)살균공정

상기 유지혼합물에 덱스트린이 혼합된 생성물을 75~85℃에서 20~40분간 살균한다.

3)균질공정

상기 살균공정을 거친 덱스트린이 혼합된 유지혼합물은 3,000~3,800RPM의 유화호모믹서에서 20~40분간 균질한다.

또한, 유화호모믹서의 분당 회전수(RPM)은 중요하다. 유화호모믹서의 분단 회전수가 3,000RPM 미만이거나 3,800RPM 초과할 경우에는 혼합성이 나쁘게 되어 균질된 혼합물이 아닌 응집된 혼합물을 얻어지게 된다.

4)여과공정

상기 균질공정을 거친 덱스트린이 혼합된 유지혼합물은 20~60mesh의 여과망과 8,000~12,000Gaus 자석봉을 포함하는 자석함을 이용하여 덱스트린이 혼합된 유지혼합물에 있는 이물질을 제거한다.

5)건조과정

상기 이물질이 제거된 유지혼합물은 분무건조기를 이용하여 건조하고, 유지혼합물에서 잔존하는 미생물을 살균한다.

본 발명에서 사용되는 분무건조기의 입구온도는 175~185℃이고, 출구온도는 90~100℃이다.

분무건조공정을 통해 건조된 유지분말의 수분함량은 1~5중량%인 것을 특징으로 한다.

다음은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 비교예 및 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공하는 것일 뿐 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

비교예1 : HS

유단백질 6.8㎏, 하이올레익 해바라기유 23.1㎏, 레시틴 0.6㎏, 정제수 69.5㎏를 60RPM의 혼합속도와 55℃의 온도로 30분간 혼합한다. 유단백질, 하이올레익 해바라기유, 레시틴, 정제수의 혼합물에 덱스트린 40㎏을 혼합한 후 80℃에서 30분간 살균하고, 3,400RPM의 유화호모믹서에서 30분간 균질하고, 여과망과 자석함을 이용하여 여과한 후 분무건조기에서 건조를 한다.

비교예2 : HS -R

유단백질 6.8㎏, 하이올레익 해바라기유 23.1㎏, 레시틴 0.6㎏, 정제수 69.5㎏를 60RPM의 혼합속도와 55℃의 온도로 30분간 혼합한다. 유단백질, 하이올레익 해바라기유, 레시틴, 정제수의 혼합물에 로즈마리추출물 0.3㎏(브로커리 0.3㎏, 시 트러스 0.3㎏)을 첨가하고, 덱스트린 40㎏을 혼합한 후 80℃에서 30분간 살균하고, 3,400RPM의 유화호모믹서에서 30분간 균질하고, 여과망과 자석함을 이용하여 여과한 후 분무건조기에서 건조를 한다.

실시예 : HS - RE

유단백질 6.8㎏, 하이올레익 해바라기유 23.1㎏, 레시틴 0.6㎏, 정제수 69.5㎏를 60RPM의 혼합속도와 55℃의 온도로 30분간 혼합한다. 유단백질, 하이올레익 해바라기유, 레시틴, 정제수의 혼합물에 로즈마리추출물 0.28㎏(브로커리 0.28㎏, 시트러스 0.28㎏), 제3인산나트륨 0.2㎏을 첨가하고, 덱스트린 40㎏을 혼합한 후 80℃에서 30분간 살균하고, 3,400RPM의 유화호모믹서에서 30분간 균질하고, 여과망과 자석함을 이용하여 여과한 후 분무건조기에서 건조를 한다.

표2 : 마이크로인 캡슐의 코팅효율 (Microencapsule of Microencapsulation Efficiency, MEE)

	HS	HS-R	HS-RE
MEE	45.08	49.62	89.03

표2의 마이크로인 캡슐의 코팅효율(MEE)는 마이크로캡슐 유지분말이 얼마나 잘 코팅되었는지를 평가하는 방법으로서, pentane과 같은 지용성 용매를 사용하여 유지분말 표면에 존재하는 유지성분을 조심스럽게 녹여내어 추출한 후 용매를 감압농축기에서 날려버리고 잔류하는 유지의 양을 측정하여 그 양을 유지분말 조제액에 사용된 총 유지의 양에서 감한후 총 유지에 대한 비율을 계산한 것이다. 표2에서 보듯이 식물추출물과 인산유화계인 유화완충제를 사용할 경우(HC-RE)의 경우 MEE값이 매우 높아 코팅이 잘 되었음을 알 수 있다.

표3 : 식물추출물과 인산이온 첨가에 의한 마이크로캡슐 유지분말의 과산화물가(peroxide vale) 변화

표3에서 과산화물가(peroxide vale) 변화는 유지의 산화를 측정하는 방법으로써, 표3에서 보듯이 식물추출물과 인산유화계인 유화완충제를 사용할 경우(HS-RE)의 경우 과산화물가가 낮아 유지분말의 산화변화가 최소인 것을 알 수 있다.

표4 : 식물추출물과 인산이온 첨가에 의한 마이크로캡슐 유지분말의 아니시딘가(anisidine value) 변화

표4에서 아니시딘가(anisidine value) 변화는 유지의 산화를 측정하는 방법으로써, 표4에서 보듯이 식물추출물과 인산유화계인 유화완충제를 사용할 경우(HS-RE)의 경우 아니시딘가가 낮아 유지분말의 산화변화가 가 최소인 것을 알 수 있다.

상기 비교예1(HS), 비교예2(HS-R), 실시예(HS-RE)에서 마이크로인캡슐레이션(microencapsulation)에 의해서 제조한 유지분말들의 품질평가를 위하여 상기와 같이 유지표면에 존재하는 유지의 양을 측정하여 얼마나 많은 양의 유지가 코팅되었는지를 평가해보는 방법이외에 유지분말의 형태나 표면의 상태를 알아보기 위하여 유지분말을 전자주사현미경(Scanning Electron Microscope : SEM)으로 촬영하였다. 그 결과 마이크로캡슐의 형태나 표면은 다음과 같이 4가지 형태로 특징을 보여주었다.

비교예1(HS)로 제조한 유지분말은 도2, 도3에서 알 수 있듯이, 코팅형성이 잘 되지 않아 마이크로캡슐이 파열된 것이 많거나 파열되지 않더라도 마이크로캡슐 의 코팅벽이 유지성분을 잘 코팅하지 못하여 표면에 유지가 누출되어 흘러 매끄럽지 못하고, 울퉁불퉁한 모습이다.

비교예2(HS-R)로 제조한 유지분말은 도4에서 알 수 있듯이, 마이크로캡슐의 코팅벽이 형성이 잘되지 않아 유지분말 표면에 구멍이 형성되었다.

실시예(HS-RE)로 제조한 유지분말은 도5에서 알 수 있듯이, 마이크로캡슐의 코팅벽이 형성이 잘되어 유지분말의 표면이 매끄럽고 유지누출이나 구멍이 형성되지 않는다.

본 발명은 항산화효과가 있는 식물추출물과 유화완충제를 첨가하여 유지의 산화를 억제하고, 덱스트린 같은 부형제를 사용하여 유지분말을 코팅함으로써 분무 건조시 뜨거운 공기에 접촉하는 유지부위를 최소화하여 1차 산화생성물(primary oxidation)인 과산화물(peroxide)과 2차 산화생성물(secondary oxidation)인 알데하이드류(aldehydes) 및 케톤류(ketones) 등의 산화생성물을 억제하는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 삭제
2. ⅰ) 유단백질 6.3~7.3중량%, 식용유지 22.6~23.7중량%, 유화제 0.3~0.9중량%정제수 68.1~70.8중량%로 혼합하는 혼합공정;과

   ⅱ) 상기 ⅰ)의 혼합공정에서 생성된 혼합물에 대한 식물추출물과 유화완충제 혼합물의 혼합비를 중량대비 1:0.01~0.05로 첨가하는 첨가공정;과

   ⅲ) 상기 ⅰ)과 ⅱ)의 혼합, 첨가공정에서 생성된 유지혼합물에 대한, 덱스트린의 혼합비를 중량대비 1:0.3~0.5로 혼합하는 덱스트린 혼합공정;과

   ⅳ) 상기 ⅲ)의 덱스트린 혼합공정에서 생성된 혼합물을 75~85℃에서 20~40분간 살균하는 살균공정;과

   ⅴ) 상기 ⅳ)의 살균된 혼합물을 3,000~3,800RPM의 유화호모믹서에서 20~40분간 균질하는 균질공정;과

   ⅵ) 상기 ⅴ)의 균질된 혼합물을 20~60mesh의 여과망과 8,000~12,000Gaus 자석봉을 포함하는 자석함을 이용하여 이물질을 제거하는 여과공정;과

   ⅶ) 상기 ⅵ)의 여과된 혼합물을 분무건조기를 이용하여 건조하는 건조공정으로 이루어진 신선도 지속효과가 있는 마이크로캡슐 유지분말의 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 식물추출은 로즈마리 추출물, 브로커리 추출물, 시트러스 추출물이고, 이 중에서 어느 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 신선도 지속효과가 있는 마이크로캡슐 유지분말의 제조방법.
4. 제2항에 있어서, 인산이온계(phosphate ion)인 제1인산나트륨, 제2인산나트륨, 제3인산나트륨, 피로인사나트륨, 제1인산칼륨, 제2인산칼륨, 제3인산칼륨로 이루어진 유화완충제를 이용하는 신선도 지속효과가 있는 마이크로캡슐 유지분말의 제조방법.
5. 제2항에 있어서, 덱스트린 혼합공정에서 제조된 덱스트린이 혼합된 유지혼합물의 고형분의 함량비가 40~60부피%인 것을 특징으로 하는 신선도 지속효과가 있는 마이크로캡슐 유지분말의 제조방법.

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