KR101312418B1 - 천연 카제인의 수용화 방법 및 이를 이용한 커피 크리머 제조방법 - Google Patents

천연 카제인의 수용화 방법 및 이를 이용한 커피 크리머 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연 카제인과 커피 크리머 제조에 사용되는 완충염을 1 : 0.002 ~ 0.052의 분자량 비율로 35-100℃의 온도하에 혼합하여 용해하는 단계를 포함하여 구성되는 천연 카제인의 수용화 방법 및 위의 방법에 의해 수용화된 카제인을 다른 원료와 혼합하여 커피크리머를 제조하는 방법을 제공하며, NaOH등 종래에 사용되던 화학적 첨가물을 사용하지 않고 카제인을 수용화할 수 있는 효과가 있다.

Description

천연 카제인의 수용화 방법 및 이를 이용한 커피 크리머 제조방법{Casein solubilization method and coffee creamer manufacturing method using the same}
본 발명은 우유로부터 산 또는 효소처리를 통해 분리한 불용성 천연우유 단백질을 수용화 하는 방법과 이를 이용하여 커피크리머를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 종래의 NaOH, KOH, Ca(OH)2, NH4OH와 같은 화학적 첨가물을 사용하여 처리하지 않고 커피크리머의 완충염 시스템을 이용하여 불용성 카제인 단백질을 수용화하고, 수용화된 단백질인 카제인이 크리머 내에서 적절한 유화기능을 제공하도록 하는 카제인의 수용화 방법 및 이를 이용한 커피크리머 제조방법에 관한 것이다.
커피에 사용되는 크리머, 상세하게는 비낙농 크리머(Non-dairy creamer)의 주요 원료는 식물성 유지, 탄수화물 계열 및 단백질이다. 이중 단백질로서는 일반적으로 유원료인 카제인(casein) 또는 카제인나트륨(Sodium Caseinate)이 널리 사용된다.
원래 우유에는 카제인 및 유청단백질이 80 : 20의 비율로 혼합되어 있으며 카제인은 비교적 열에 강하며 유청단백질은 열에 강하지 아니한 특징이 있다. 카제인은 pH 4.6에서 침전하는 성질이 있으며 이를 등전점(Isoelectric point)이라고 한다. 우유를 산성으로 하면 케이신의 복합물의 칼슘과 일부의 염은 가용성이 되어 유청으로 유리되고 카제인만 순수한 상태로 침전하게 된다. 이러한 침전방법으로 카제인과 유청이 분리되게 된다. 카제인을 분류하는 기준은 단백질을 침전하는 방법에 의해 구분되고 있다. 예를 들어, 강산인 황산 또는 강염기인 염산으로 침전하여 만드는 염산 카제인 또는 황산 카제인이 있고 젖산균에 의해 발생하는 젖산균으로 침전하는 젖산 카제인(Lactic acid casein)이 있으며, 이들 모두는 우리나라의 식품관계법령상에서 천연 첨가물인 “카제인(Casein)"에 속한다.
즉, 카제인은 우유를 만드는 회사에서 제조하는데, 먼저 우유로부터 탈지유를 만들고 카제인 커드(Casein curd)를 형성시켜, 유청을 분리한 후 세척, 압착, 건조시킨다. 즉, 카제인 커드를 응집시켜서 유청을 분리하고 분리된 카제인 커드는 세척과 압착 등 공정을 거쳐 분말형태로 건조시킨다. 이렇게 형성된 카제인 커드는 젖산균 발효에 의해 pH를 등전점 4.6까지 조절하여 불용성 형태로 젖산 카제인(Latic acid casein)을 만들거나 염산 또는 황산을 첨가하여 pH를 낮추어 염산 카제인, 황산 카제인을 만든다.
우유로부터 카제인을 제조하는 공정을 흐름도로 나타내면 도 1과 같다.
이러한 카제인은 식품용으로 커피크리머 및 가공유류 식품, 아이스크림 믹스, 토핑(topping) 등에 사용되고 있으나 침전된 형태의 카제인을 다시 수용화시켜서 식품에 사용하기 위해서는 칼슘 카제이네이트(Calcium caseinate), 소디움 카제이네이트 또는 카제인나트륨(Sodium caseinate)형태의 염으로 전환하여 사용하는 경우가 많다. 이처럼 카제인을 수용성염 형태로 전환하는 "카제인 전환(Casein conversion)"기술은 카제인 커드 또는 건조된 형태의 카제인 분말에 NaOH 또는 Ca(OH)2, KOH와 같은 염기성 염을 첨가하여 초기 pH가 4.6인 카제인을 pH 6.5 - 7.5로 조절하면서 원심펌프로 순환시키면서 용해시킴으로써 수용성염 형태로 전환시키고 분무건조시켜 만들어 식품에 사용하고 있다. 이러한 제조방법으로 인해 카제인나트륨은 국내 식품관계법령상 “화학적 합성품”으로 분류되고 있지만 유럽 등에서는 “Food(식품)”으로그리고 미국에서는 식품의약국 합격품(GRAS : Generally Recognized As Safe ; GRAS)으로 분류되어 사용량이 제한되지 않는 안전한 식품 원료로 널리 사용되고 있다.
그러나, 최근 식품첨가물에 대한 소비자들의 관심이 점차적으로 증가됨에 따라 가공식품에 대한 화학적 첨가물의 사용 또는 화학적 처리에 대한 부정적인 인식이 커지고 있다. 이는 카제인 자체는 천연우유단백질이라는 소재로 친숙하게 인식되어 있지만, 이를 가공식품에 사용하기 위해서 NaOH 또는 KOH와 같은 강염기성의 화학물질에 의한 처리가 추가적으로 수반되어야 하는 문제점이 있기 때문이다.
본 발명은 위와 같이 우유로부터 분리한 불용성 천연우유 단백질을 커피용 크리머의 제조에 사용하기 위해 수용화 하는 방법에 있어서 종래부터 가장 일반적으로 사용하고 있는 NaOH, KOH, Ca(OH)2 등의 염기성 화학물질을 사용하지 않는 다른 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 위와 같은 목적은, 일반적으로 식물성유지, 물엿, 카제인, 완충염, 유화제를 혼합하는 식물성 크리머의 제조에 있어서, 원료의 하나인 불용성 카제인(casein)을 수용화된 형태의 카제인염(Caseinate)으로 전환한 후 전환에 사용된 완충염을 제외한 나머지 완충염과 기타 다른 원료와 혼합함으로써 달성된다.
본 발명에 사용되는 완충염은 커피크리머 원료로 일반적으로 사용되는 제이인산칼륨(DPP), 폴리인산칼륨(KTPP), 피로인산칼륨 (TKPP) 및 피로인산나트륨(TSPP) 등이 있다. 이러한 완충염은 일반적으로 커피의 신맛을 완화시켜 주며 커피에 탔을 때 발생할 수 있는 훼더링(Feathering)현상을 방지시켜 주는 역할을 한다.
특허출원 제1994-0026388호(발명의 명칭 : 훼더링에 안정한 커피크림 조성물)에 개시되어 있는 바와 같이, 훼더링 현상은 커피의 낮은 pH, 높은 물의 온도, 물속에 잔존되어 있은 칼슘 및 마그네슘 이온 등에 의하여 커피크림의 원료인 단백질이 변성되어 응고됨으로서 나타나는 바람직하지 않은 외관상의 특징이며 훼더링에 의한 단백질 응고는 단백질에 의해 유지되는 유화기능의 파괴로 인해 지방구 응집현상으로 이어져 품질의 열화 등을 초래할 수 있으므로, 커피크리머에 있어서 완충염은 반드시 사용해야만 되는 원료 중의 하나이고 이러한 훼더링 현상을 방지하기 위하여 일반적으로 분말커피크림의 경우, 완충염를 1-3% 사용하는 것이 적합하다고 알려져 있다.
이와 같이 훼더링 현상을 방지하기 위하여 커피크리머에 사용되는 완충염의 일부를 불용성 카제인을 화학적 처리없이 수용화하기 위하여 사용하는 것이 본 발명의 주요 특징이다. 인산염은 NaOH 등이 제공하는 강알칼리성은 아니지만 pH 9.0 - 10.0 의 알카리 특성을 일부 가지면서 우유단백질이 결합할 수 있는 미네랄 등을 가지고 있는 형태이므로 인산염으로도 카제인의 수용화가 가능할 것이라는데 착안하여 연구한 결과 본 발명을 완성하였다.
본 발명에 의하면, 커피크리머에 사용하는 완충염인 제이인산칼륨, 폴리인산칼륨, 피로인산 칼륨 및 피로인산 나트륨으로 구성된 군 중의 하나 또는 그 중 둘 이상의 혼합물을 용해하여 얻은 완충용액에 불용성 카제인을 투입하여 불용성인 카제인의 pH를 4.6에서 6.5 - 8.0, 바람직하게는 6.5 - 7.5 로 전환하여 수용화시켜서 카제인 염을 제조하거나, 불용성의 산카제인을 강제적으로 물과 접촉시켜서 혼합물을 만든 후 완충염을 투입함으로써 투명한 형태의 수용화된 카제인 염을 제조한다. 수용화의 완료는 pH 및 육안 검사 등을 통해 확인한다. 칼슘 및 마그네슘등의 금속이온 및 커피의 산도에 따른 훼더링을 방지하기 위하여 커피 크리머 원료 믹싱 후에 완충염을 추가적으로 투입하거나 또는 컨버전을 진행할 때 커피크리머에 사용되는 완충염의 전량을 앞부분에 투입하여도 무방하다.
본 발명에 의한 불용성 카제인의 수용화 방법은 종래에 사용되던 NaOH, KOH, Ca(OH)2 등의 화학물질을 사용하지 않으면서 커피크리머에 반드시 사용되어야 하는 완충염의 일부를 사용하여 카제인을 수용화 형태로 전환시키는 것을 특징으로 한다. 이를 통하여 화학물질에 의한 처리없이 카제인을 커피 크리머내에서 유화제로서의 기능을 갖는 단백질형태로 전환시키는 효과를 얻을 수 있다. 이렇게 만들어진 수용화 카제인을 사용하여 제조된 커피용 식물성 크리머는 유화 및 기타 품질에 있어서도 종래의 크리머와 동등한 품질 등을 나타내며 수용화 된 카제인이 단백질의 기능을 유지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 천연 카제인의 제조과정을 나타내는 흐름도이고,
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 의한 커피크리머의 제조공정을 나타낸 도면이다.
본 발명은 천연 카제인과 커피 크리머 제조에 사용되는 완충염을 1 : 0.002 ~ 0.052의 분자량 비율로 35-100℃의 온도하에 혼합하여 용해하는 단계를 포함하여 구성되는 천연 카제인의 수용화 방법을 제공한다.
본 발명의 하나의 측면에 있어서, 천연 카제인이 커드 상태이거나 분말인 천연 카제인의 수용화 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 있어서, 완충염이 제이인산칼륨, 폴리인산칼륨, 피로인산 칼륨 및 피로인산 나트륨으로 구성된 군 중의 하나 또는 그 중 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 천연 카제인의 수용화 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 측면에 있어서, 완충염을 35-100℃의 온수에 용해하여 완충염 용액을 얻는 단계와, 완충염 용액에 상기 완충염이 0.002내지 0.052의 분자량을 갖게 되는 양의 천연 카제인 분말을 혼합하는 수용화 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 천연 카제인의 수용화 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 바람직한 측면에 있어서, 천연 카제인 분말을 35-100℃의 온수에 넣어 천연 카제인 슬러리를 얻는 단계와, 천연 카제인에 대해 0.002내지 0.052의 분자량을 갖게 되는 양의 완충염을 천연 카제인 슬러리에 혼합하여 천연 카제인을 수용화하는 수용화 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 천연 카제인의 수용화 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 바랍직한 측면에 있어서, 커드 상태의 천연 카제인에 0.002내지 0.052의 분자량을 갖게 되는 양의 완충염을 혼합하여 35-100℃의 온도로 용해하는 수용화 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 천연 카제인의 수용화 방법을 제공한다.
본 발명에 의해 카제인을 수용화함에 있어서, 먼저 분말형태의 카제인을 사용할 경우에 35℃ 이상의 온수에 커피 크리머에 일반적으로 사용하는 완충염인 제이인산칼륨, 폴리인산칼륨, 피로인산 칼륨 및 피로인산나트륨 중 하나 또는 둘이상의 혼합물을 용해하는데 열에 가장 안정적인 제이인산칼륨(DPP)를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 카제인 수용화 방법에서는 먼저, 온수(35-100℃)에 위에 설명한 완충염를 투입하여 용해시키는데 이들은 모두 수용성이므로 쉽게 용해되며 믹싱탱크 등을 사용하여 물리적 힘을 가하는 것이 바람직하다.
완충염의 용해가 완료되면 불용성 카제인을 투입하며 컨버전을 진행할 때 용액의 농도는 커피크리머의 분무건조에 적합한 조건에 맞추어 조정될 뿐 컨버전이 가능한지의 여부나 컨버전 속도 등에 영향을 미치지 않는다. 완충염 용액에 천연 카제인을 가한 후 약 10분 이상의 시간이 지나면 컨버전이 완료되며 정확한 컨버전의 완료여부는 pH 및 육안검사에 의해 판단한다.
일반적으로 1% - 30% 수준의 컨버전 용액의 농도(온수에 대한 카제인의 농도임)로 컨버전을 진행하게 되며 20% 이상의 농도로 투입되는 경우에 카제인이 수용화되기 전에 서로 엉겨붙는 것 등을 방지하기 위하여 투입을 천천히 하거나 별도의 온수-카제인 분말 혼합(블렌딩) 설비를 사용하며 20% 이상의 농도로 투입하게 되는 경우, 카제인의 점도 문제가 발생될 수 있으므로 컨버전 용액의 온도를 상대적으로 높이는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 카제인 대 완충염의 분자량간의 비율이 무엇보다 중요하다. 완충염 용액에 불용성 카제인을 투입한 후 일반적인 교반기, 혼합기(블렌더)를 통해 약 10분 이상 교반을 진행하면서 온수, 완충염, 카제인의 혼합액의 pH 및 육안검사를 통해 컨버전이 종료되는 시점을 확인하는데, 육안으로 관찰시 미용해된 카제인 분말이 없어야 하며 투명한 컨버전액이 생성되는 것을 확인한다. 3가지 재료 혼합액의 pH가 6.0 - 8.0이 될 때 컨버전이 완료된 것으로 판단하며 실험 결과 농도에 관계없이 pH 6.5 - 7.5 수준에서 컨버전 완료를 확인할 수 있었다.
컨버전 시간은 10-60분 이내에 완성되나 커피크리머원료로 사용되기 전에 5시간까지 정치시켜도 무방한 것으로 확인되었다. 컨버전이 이루어지는 시간은 온도에 의해 영향을 받는 외에 수용화를 위해 카제인을 완충염 용액에 투입시 혼합장치나 인력에 의해 가해지는 전단응력 등에 따라 차이가 발생된다. 따라서 pH 및 미용해된 카제인분말이 없음을 육안으로 확인함으로서 컨버전의 완료를 확인하게 되므로 컨버전 소요 시간은 온도가 중요하고 필요에 따라 혼합장치의 회전속도 등 운전조건을 변경시켜서 조절할 수 있다. 컨버전이 완료되면 혼합액 속에 용해되어 있는 카제인의 기능적 안정성에는 문제가 없으나 5시간 이상 섭씨 35도 이상의 온도에서 저장하는 경우에는 커피크리머를 제조에 사용할 경우 카제인이 갖는 기능적 특성, 즉 유화능력이 저하되는 것으로 확인되었다.
한편, 카제인을 커드상태로(우유상태에서 침전된 단백질 응고물이 떠있는 형태임) 형태로 컨버전을 실시할 경우에는, 우유에서 침전된 수상의 커드상태이므로 별도 온수에 의한 용해작업이 필요없게 된다. 따라서 침전된 카제인 단백질이 커드형태로 존재해하는 용액에 완충염 또는 완충염 용액을 투입하면서 동시에 교반을 진행하여 불용성 카제인을 수용화 시키게 된다. 카제인 컨버전의 종말점 확인(육안 및 pH)은 동일하다. 카제인 커드이나 카제인 분말을 사용한 경우 모두 온도, 시간, 종말점 확인 등의 조건이 동일하다.
제이인산칼륨(DPP)를 완충염으로 사용하여 카제인의 컨버전 가능여부를 실험한 결과는 아래 표 1과 같다.
카제인의 온수 온도조건에 따른 컨버전 실험 결과
분자량 비율 컨버전 여부 컨버전 용액의 pH(종말점) 온수 온도(℃)
카제인 1 기준시, 완충염 0.0023 × ― 30
카제인 1 기준시, 완충염 0.05 × ― 33
카제인 1 기준시, 완충염 0.015 ○ 6.8 50
카제인 1 기준시, 완충염 0.032 ○ 7.2 65
카제인 1 기준시, 완충염 0.049 ○ 7.0 85
카제인 1 기준시, 완충염 0.0094 ○ 7.0 97
위의 표 1에서 확인할 수 있듯이 온수온도가 섭씨 35도 이상이고 100도 이하의 범위내에서는 카제인의 농도에 상관없이 수용화가 이루어짐을 확인하였으며, 이렇게 제조된 카제인 컨버전 용액은 커피크리머 제조 원료로 사용된다. 컨버전이 완료된 카제인의 용액은 커피크리머에 사용되는 공지의 수상(water phase: 물엿 또는 탄수화물계 원료, 수상유화제 및 완충염의 나머지 등) 및 유상(oil phase: 유지 및 유상유화제)의 원료와 함께 원료를 투입하여 혼합(Mixing)을 진행하고 균질 및 살균, 건조과정을 거쳐 커피크리머를 제조하게 된다(도 2 참조).
즉, 카제인은 크리머내에서 유화제로서 그리고 크리머의 향미를 부여하기 위하여 사용하는 것으로서 커피크리머에 사용하는 카제인 컨버전 용액, 즉 카제인의 함량은 커피크리머의 소요 특성에 의한 지방 함량 등에 따라 결정되기 때문에 다양한 양으로 사용가능하다.
제이인산칼륨, 폴리인산칼륨, 피로인산 칼륨 및 피로인산 나트륨 등은 고온에서 시간이 지남에 따라 가수분해가 일어나 인산(Phosphoric acid)의 생성이 높아져서최종 커피 크리머액에서의 pH를 낮출 수 있다. 따라서, 불용성 카제인(Molecular weight: 23,000)의 전체 분자량 대비 제이인산칼륨(DPP, Dipotassium phosphate) (M.W:174.18), 피로인산칼륨(TKPP, Tetra potassium pyrophosphate) (M.W:330.35), 피로인산나트륨(TSPP, Tetra sodium pyrophosphate) (M.W:265.90), 폴리인산칼륨(KTPP, Potassium tripolyphosphate) (M.W:448.41) 를 단일 또는 두가지 이상 혼합하여 사용할 경우 카제인 분자량 대비 사용하는 완충염의 분자량 비가 카제인을 1로 기준하였을 때 0.002 - 0.052로 첨가하는 것이 바람직하다. 완충염의 열안전성이 NaOH 및 Ca(OH)2 대비 상대적으로 낮아 컨버전 동안의 가수분해가 발생되어 pH를 낮추는 경우가 있으므로 컨버전에 사용하는 완충염을 매우 소량 사용하는 것이 바람직한 경우도 있다. 이 때에는 분자량의 기준으로 카제인을 1로 하였을 때 예를 들어 0.0008의 완충염(4가지 인산염중 단일 또는 혼합하더라도 무방)을 컨버전에 사용하고 후단의 커피크리머의 기타 원료를 혼합할 때 분자량 0.0012의 나머지 잔량의 완충염을 첨가하여 크리머를 제조하게 된다. 따라서, 분자량을 기준으로 카제인을 1로 할 때 완충염이 최대 0.052가 되도록 사용하면 된다.
컨버전이 완료된 카제인염 또는 수용성 카제인은 커피 크리머 원료로서 물엿 또는 올리고당 등의 탄수화물 원료를 투입하고 기타 유화제 및 유지를 혼합하며 이 때 컨버전에 사용된 완충염을 제외한 나머지를 투입하게 되는데, 컨버전에 사용한 완충염을 포함한 전체 완충염의 양은 커피크리머 원료 전체량의 2-4%, 바람직하게는 2.5-3.5%가 적합하며 이는 공지되어 있다. 본 발명에서와 같이 종래의 NaOH대신에 완충염을 사용하여 컨버전한 카제인을 원료로 사용한 커피 크리머의 유화안전성 등을 확인한 결과, 후에 설명하는 바와 같이 종래의 종래의 NaOH로 컨버전한 소디움카제이네이트(Sodium caseinate)를 사용한 커피 크리머와 동등 수준의 유화안정성을 나타내 것으로 확인되었다.
커피크리머를 제조하는 공정을 흐름도로 나타내면 도 2와 같다.
커드(curd) 형태의 카제인의 경우에는 용해된 완충염 용액과 혼합하여 수용화를 시키는 것이며, 일반적으로 제조사에서 커드(curd) 상태에서 분말화한 카제인을 수용화 하는 경우가 대부분이지만, 커드형태의 카제인을 컨버전 하는 경우 온수를 이용하지 않아도 되며, 커드 상태의 카제인에 완충염을 첨가하여 컨버전이 가능한 온도로 가온하여 컨버전을 진행한다. 즉 카제인 분말외에 커드 형태의 카제인도 컨버전에 이용 가능하다.
이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다.
실시예 1
섭씨 40도 온수 1400g, 카제인 50g, 제이인산칼륨(DPP) 13g, 폴리인산칼륨(KTPP) 3g으로 컨버젼 용액을 제조하였다. 먼저 섭씨 40도 온수조에 넣은 용해조에 섭씨 40도 온수 1400g을 부어 넣어 온수가 일정한 온도를 유지하였다. 온수가 들어 있는 용해조에 완충염인 DPP, KTPP를 투입하고 교반날개가 용해조에 잠긴 상태로 교반기를 1200RPM으로 운전하여 완충염을 용해하고 균질화하였다. 이렇게 만들어진 완충염 용액에 카제인 분말을 투입하였다.
완충염 용액에 카제인 분말을 투입한 후 다시 교반기를 1400RPM으로 40분 동안 운전한 후, pH를 측정하여 pH가 6.8에 도달하고 미용해된 카제인 분말 입자가 없음을 육안으로 확인하여 컨버전 종료를 확인하였다. 카제인 컨버전이 완료된 용해조에 수상 및 유상 원료를 투입하여 혼합한 후 균질, 살균 공정을 거쳐 분무 건조를 통해 공지의 성분비와 방법으로 커피크리머를 제조하였다.
즉, 물엿 1900g, 지방 600g, 컨버전된 카제인 50g, 카제인 컨버전에 사용된 완충염 16g을 포함한 완충염 62g, 유화제 22g, 기타 원료는 14g을 사용하여 커피크리머 분말 2kg을 제조하였다.
위에서는 온수조, 용해조, 교반기를 별도로 사용하여 실시한 카제인 컨버전과 커피크리머 제조의 예에 대해 설명하였으나, 온수조, 용해조, 교반기가 일체로 구비된 장치를 사용할 수 있음은 물론이고, 실제로 본 발명에 의해 커피크리머를 제조할 때는 카제인 컨버전과 커피크리머 제조공정이 별도의 장치에 의해 수행될 것이다(이하 같다).
실시예 2
섭씨 85도 온수 900g, 카제인 100g, 제이인산칼륨(DPP) 16g으로써 컨버젼 용액을 제조하였다. 먼저 섭씨 85도 온수조에 넣은 용해조에 섭씨 85도 온수 900g을 부어 넣어 온수가 일정한 온도를 유지하도록 하였다. 온수가 들어 있는 용해조에 완충염인 DPP를 투입하고 교반날개가 용해조에 잠긴 상태로 교반기를 700RPM으로 운전하여 완충염을 용해하고 균질화하였다. 이렇게 만들어진 완충염 용액에 카제인 분말을 투입하였다.
완충염 용액에 카제인 분말을 투입한 후 다시 교반기를 900RPM으로 10분 동안 운전한 후, pH를 측정하여 pH가 6.5에 도달하고 미용해된 카제인 분말 입자가 없음을 육안으로 확인하여 컨버전 종료를 확인하였다. 카제인 컨버전이 완료된 용해조에 수상 및 유상 원료를 투입하여 혼합한 후 균질, 살균 공정을 거쳐 분무 건조를 통해 공지의 성분비와 방법으로 커피크리머를 제조하였다.
즉, 물엿 1000g, 지방 1000g, 컨버전된 카제인 100g, 카제인 컨버전에 사용된 완충염 16g을 포함한 완충염 60g, 유화제 70g, 기타 원료는 14g을 사용하여 커피크리머 분말 2kg을 제조하였다.
실시예 3
섭씨 65도 온수 280g, 카제인 30g, 제이인산칼륨(DPP) 13g, 피로인산나트륨(TSPP) 2g으로써 컨버젼 용액을 제조하였다. 먼저 섭씨 65도 온수조에 넣은 용해조에 섭씨 65도 온수 280g을 부어 넣어 온수가 일정한 온도를 유지하였다. 온수가 들어 있는 용해조에 완충염인 DPP, TSPP를 투입하고 교반날개가 용해조에 잠긴 상태로 교반기를 1000RPM으로 운전하여 완충염을 용해하고 균질화하였다. 이렇게 만들어진 완충염 용액에 카제인 분말을 투입하였다.
완충염 용액에 카제인 분말을 투입한 후 다시 교반기를 1100RPM으로 30분 동안 운전한 후, pH를 측정하여 pH가 7.1에 도달하고 미용해된 카제인 분말 입자가 없음을 육안으로 확인하여 컨버전 종료를 확인하였다. 카제인 컨버전이 완료된 용해조에 수상 및 유상 원료를 투입하여 혼합한 후 균질, 살균 공정을 거쳐 분무 건조를 통해 공지의 성분비와 방법으로 커피크리머를 제조하였다.
즉, 물엿 2200g, 지방 300g, 컨버전된 카제인 30g, 카제인 컨버전에 사용된 완충염 15g을 포함한 완충염 64g, 유화제 20g, 기타 원료는 14g을 사용하여 커피크리머 분말 2kg을 제조하였다.
실시예 4
섭씨 75도 온수 200g, 카제인 60g, 제이인산칼륨(DPP) 14g, 피로인산칼륨(TKPP) 2g 으로써 컨버젼 용액을 제조하였다. 먼저 섭씨 75도 온수조에 넣은 용해조에 섭씨 75도 온수 210g을 부어 넣어 온수가 일정한 온도를 유지하였다. 온수가 들어 있는 용해조에 완충염인 DPP, TKPP를 투입하고 교반날개가 용해조에 잠긴 상태로 교반기를 800RPM으로 운전하여 완충염을 용해하고 균질화하였다. 이렇게 만들어진 완충염 용액에 카제인 분말을 투입하였다.
완충염 용액에 카제인 분말을 투입한 후 다시 교반기를 900RPM으로 20분 동안 운전한 후, pH가 7.0에 도달하고 미용해된 카제인 분말 입자가 없음을 육안으로 확인하여 컨버전 종료를 확인하였다. 카제인 컨버전이 완료된 용해조에 수상 및 유상 원료를 투입하여 혼합한 후 균질, 살균 공정을 거쳐 분무 건조를 통해 공지의 성분비와 방법으로 커피크리머를 제조하였다.
즉, 물엿 1900g, 지방 500g, 컨버전된 카제인 60g, 카제인 컨버전에 사용된 완충염 16g을 포함한 완충염 60g, 유화제 24g, 기타 원료는 14g을 사용하여 커피크리머 분말 2kg을 제조하였다.
실시예 5
섭씨 75도 온수 430g, 카제인 60g, 제이인산칼륨(DPP) 50g, 폴리인산칼륨(KTPP) 10g으로써 컨버젼 용액을 제조하였다. 먼저 섭씨 40도 온수조에 넣은 용해조에 섭씨 75도 온수 430g을 부어 넣어 온수가 일정한 온도를 유지하였다. 온수가 들어 있는 용해조에 완충염인 DPP, KTPP를 투입하고 교반날개가 용해조에 잠긴 상태로 교반기를 800RPM으로 운전하여 완충염을 용해하고 균질화하였다. 이렇게 만들어진 완충염 용액에 카제인 분말을 투입하였다.
완충염 용액에 카제인 분말을 투입한 후 다시 교반기를 1000RPM으로 20분 동안 운전한 후, pH를 측정하여 pH가 7.1에 도달하고 미용해된 카제인 분말 입자가 없음을 육안으로 확인하여 컨버전 종료를 확인하였다. 카제인 컨버전이 완료된 용해조에 수상 및 유상 원료를 투입하여 혼합한 후 균질, 살균 공정을 거쳐 분무 건조를 통해 공지의 성분비와 방법으로 커피크리머를 제조하였다.
즉, 물엿 1400g, 지방 800g, 컨버전된 카제인 60g, 카제인 컨버전에 사용된 완충염 60g, 유화제 70g, 기타 원료는 14g을 사용하여 커피크리머 분말 2kg을 제조하였다.
실시예 6
섭씨 65도 커드상태의 천연카제인 400g, 제이인산칼륨(DPP) 12g, 피로인산나트륨(TSPP) 4g으로써 컨버젼 용액을 제조하였다. 먼저 섭씨 65도 온수조에 넣은 용해조에 섭씨 65도 커드상태의 천연카제인 400g을 부어 넣어 일정한 온도를 유지하였다. 커드상태의 카제인이 들어 있는 용해조에 완충염인 DPP, TSPP를 투입하고 교반날개가 용해조에 잠긴 상태로 교반기를 1000RPM으로 운전하여 완충염을 용해하고 균질화하였다. 이렇게 만들어진 완충염 용액에 카제인 분말을 투입하였다.
완충염 용액에 카제인 분말을 투입한 후 다시 교반기를 1100RPM으로 30분 동안 운전한 후, pH를 측정하여 pH가 7.0에 도달하고 미용해된 카제인 입자가 없음을 육안으로 확인하여 컨버전 종료를 확인하였다. 카제인 컨버전이 완료된 용해조에 수상 및 유상 원료를 투입하여 혼합한 후 균질, 살균 공정을 거쳐 분무 건조를 통해 공지의 성분비와 방법으로 커피크리머를 제조하였다.
즉, 물엿 1400g, 지방 800g, 컨버전된 커드상태의 천연카제인 400g, 카제인 컨버전에 사용된 완충염 16g을 포함한 완충염 60g, 유화제 70g, 기타 원료는 14g을 사용하여 커피크리머 분말 2kg을 제조하였다.
실시예 7
섭씨 40도 온수 400g, 카제인 56g, 제이인산칼륨(DPP) 11g, 피로인산칼륨(TKPP) 5g 으로써 컨버젼 용액을 제조하였다. 먼저 섭씨 40도 온수조에 넣은 용해조에 섭씨 40도 온수 400g을 부어 넣어 온수가 일정한 온도를 유지하였다. 온수가 들어 있는 용해조에 천연카제인분말을 투입하고 교반날개가 용해조에 잠긴 상태로 교반기를 1200RPM으로 운전하여 카제인을 슬러리(Slurry)상태로 만든다.
물과 혼합되어 있는 슬러리 상태 카제인액에 DPP, TKPP 투입이 완료된 후 교반기를 1300RPM으로 25분 동안 운전한 후, pH를 측정하여 pH가 7.0에 도달하고 미용해된 카제인 분말 입자가 없음을 육안으로 확인하여 컨버전 종료를 확인하였다. 카제인 컨버전이 완료된 용해조에 수상 및 유상 원료를 투입하여 혼합한 후 균질, 살균 공정을 거쳐 분무 건조를 통해 공지의 성분비와 방법으로 커피크리머를 제조하였다.
즉, 물엿 1400g, 지방 800g, 컨버전된 카제인 56g, 카제인 컨버전에 사용된 완충염 16g을 포함한 완충염 62g, 유화제 72g, 기타 원료는 14g을 사용하여 커피크리머 분말 2kg을 제조하였다.
비교예 1
섭씨 30도 온수 530g, 카제인 40g, 제이인산칼륨(DPP) 60g, 폴리인산칼륨(KTPP) 20g으로써 컨버젼 용액을 제조하였다. 먼저 섭씨 30도 온수조에 넣은 용해조에 섭씨 30도 온수 530g을 부어 넣어 온수가 일정한 온도를 유지하였다. 온수가 들어 있는 용해조에 완충염인 DPP, KTPP를 투입하고 교반날개가 용해조에 잠긴 상태로 교반기를 1400RPM으로 운전하여 완충염을 용해하고 균질화하였다. 이렇게 만들어진 완충염 용액에 카제인 분말을 투입하였다.
완충염 용액에 카제인 분말을 투입한 후 다시 교반기를 1600RPM으로 5시간 동안 운전한 하였지만, 5시간이 지나도록 pH와 상관없이 미용해된 카제인 분말이 잔존하여 컨버전이 진행되지 않았다. 완충염의 첨가량이 많아 pH가 7.6으로 상대적으로 높은 수준이나 수용화는 이루어지지 않았다.
비교예 2
섭씨 65도 온수 620g, 카제인 60g, 제이인산칼륨(DPP) 60g, 피로인산나트륨(TSPP) 40g으로써 컨버젼 용액을 제조하였다. 먼저 섭씨 65도 온수조에 넣은 용해조에 섭씨 65도 온수 620g을 부어 넣어 온수가 일정한 온도를 유지하였다. 온수가 들어 있는 용해조에 완충염인 DPP, TSPP를 투입하고 교반날개가 용해조에 잠긴 상태로 교반기를 1000RPM으로 운전하여 완충염을 용해하고 균질화하였다. 이렇게 만들어진 완충염 용액에 카제인 분말을 투입하였다.
완충염 용액에 카제인 분말을 투입한 후 다시 교반기를 1100RPM으로 35분 동안 운전한 후, pH를 측정하여 pH가 7.7에 도달하고 미용해된 카제인 분말 입자가 없음을 육안으로 확인하여 컨버전 종료를 확인하였다. 카제인 컨버전이 완료된 용해조에 수상 및 유상 원료를 투입하여 혼합한 후 균질, 살균 공정을 거쳐 분무 건조를 통해 공지의 성분비와 방법으로 커피크리머를 제조하였다.
즉, 물엿 1400g, 지방 800g, 컨버전된 카제인 60g, 카제인 컨버전에 사용된 완충염 100g, 유화제 70g, 기타 원료는 14g을 사용하여 커피크리머 분말 2kg을 제조하였다. 제조한 크리머를 음용하였을 때 크피머의 염취와 같은 이미 발현이 매우 심하여 관능적인 수준에서 종래의 크리머 및 본 발명의 실시에 의해 만든 제품과 차이가 큰 것으로 평가되었다. 일반적으로 크리머 제조 시 완충염의 양이 크리머 중량 기준 4.0%를 초과할 경우에 완충염에 기인하는 이취(Off-flavor)가 발현된다.
완충염으로 수용화된 카제인이 크리머에서 유화안정성 및 기타 물성(pH), 관능적 특성에 미치는 효과를 확인하기 위하여 종래의 커피 크리머(NaOH로 컨버전한 카제인을 사용한 크리머)와 비교하여 평가하였다.
* 실시예 및 비교예에 따른 관능시험결과는 아래 표 2와 같다.
관능시험 결과 비교표
pH 완충능 유화상태 관능
기존 크리머
(NaOH로 수용화한 산카제인 적용)		 8.0 1.6 / 1.5 - 13명/40명
실시예 1 7.8 1.8 양호 9명/40명
실시예 2 7.9 1.7 양호 11명/40명
실시예 3 8.0 1.6 양호 15명/40명
실시예 4 7.75 1.7 양호 9명/40명
실시예 5 7.8 1.8 양호 9명/40명
실시예 6 7.7 1.8 양호 10명/40명
실시예 7 7.9 1.7 양호 11명/40명
비교예 1 - - - -
비교예 2 8.40 2.6 불량 33명/40명
위의 관능시험에서는 pH 및 완충능은 크리머 1% 용액으로 측정하였으며, 유화상태는 커피 1.6g, 크리머 4.8g을 사용할 때 커피믹스 형태로 확인하였으며, 위의 표 2는 차이식별검사를 실시한 결과이다. 차이식별검사에서 통계적으로 유의미한 수준에서 차이를 인지하는 수준은 40명 기준하여 19명으로서 본 발명의 실시예에 의한 새로운 컨버전 시스템을 적용한 결과 커피크리머의 맛 차이가 거의 없는 것으로 확인되었다.
위에서 본 발명을 바람직한 실시예에 의해 설명하였으나 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 변형, 변경 및 수정이 가능할 것임은 물론이다. 예를 들어, 크리머에 단백질로서 유화기능을 갖는 카제인을 사용하기 위하여 카제인을 수용화함에 있어서 완충염을 사용하는 한 공정 순서에 관계없이 모두 본 발명의 범위에 속하며 본 발명의 권리범위는 오직 특허 청구의 범위에 의해서만 제한된다.
이상 설명한 바와 같은 본 발명은, 종래의 NaOH, KOH, Ca(OH)2, NH4OH와 같은 화학적 첨가물을 사용하지 않고 커피크리머의 완충염 시스템을 이용하여 불용성 카제인 단백질을 수용화하고, 수용화된 단백질인 카제인이 크리머 내에서 적절한 유화기능을 제공하도록 하는 카제인의 수용화 방법 및 이를 이용한 커피크리머 제조방법을 제공함으로써, 화학적 첨가물에 의한 카제인의 수용화 과정에 대한 우려를 불식하여 관련 제품의 품질에 대한 오해를 방지하여 그 수요를 증진시킴으로써 산업발전에 기여할 수 있다.

Claims (16)

  1. 천연 카제인과 커피 크리머 제조에 사용되는 제이인산칼륨, 폴리인산칼륨, 피로인산 칼륨 및 피로인산 나트륨으로 구성된 군 중의 하나 또는 그 중 둘 이상의 혼합물인 완충염을 1 : 0.002 ∼ 0.052의 분자량 비율로 35 ∼ 100℃의 온도하에 혼합하여 용해하는 단계를 포함하여 구성되는 천연 카제인 수용화의 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 천연 카제인이 분말인 것을 특징으로 하는, 천연 카제인의 수용화 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 천연 카제인이 커드 상태인 것을 특징으로 하는, 천연 카제인의 수용화 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 완충염을 35-100℃의 온수에 용해하여 완충염 용액을 얻는 단계와, 상기 완충염 용액에 상기 완충염이 0.002내지 0.052의 분자량을 갖게 되는 양의 천연 카제인 분말을 혼합하는 수용화 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 천연 카제인의 수용화 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 천연 카제인 분말을 35-100℃의 온수에 넣어 천연 카제인 슬러리를 얻는 단계와, 상기 천연 카제인에 대해 0.002내지 0.052의 분자량을 갖게 되는 양의 상기 완충염을 상기 천연 카제인 슬러리에 혼합하여 상기 천연 카제인을 수용화하는 수용화 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 천연 카제인의 수용화 방법.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서, 커드 상태의 상기 천연 카제인에 0.002내지 0.052의 분자량을 갖게 되는 양의 상기 완충염을 혼합하여 35-100℃의 온도로 용해하는 수용화 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 천연 카제인의 수용화 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 완충염 용액을 얻는 단계 또는 상기 수용화 단계가 기계적 혼합장치내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 천연 카제인의 수용화 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 수용화 단계가 기계적 혼합장치내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 천연 카제인의 수용화 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 수용화 단계가 기계적 혼합장치내에서 이루어지는 것을 특징으로 하는, 천연 카제인의 수용화 방법.
  11. 제1항 내지 제3항의 어느 하나의 방법에 의하여 얻은 수용화 천연 카제인을 공지의 수성 및 유성 원료와 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는, 커피크리머의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 커피크리머의 제조에 소요되는 천연 카제인의 전부를 완충염으로 수용화하여 공지의 수성 및 유성 원료와 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는, 커피크리머의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서, 커피크리머의 제조에 소요되는 천연 카제인의 일부를 상응하는 양의 완충염으로 수용화하여 잔량의 천연 카제인 및 완충염을 포함한 공지의 수성 및 유성 원료와 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는, 커피크리머의 제조방법.
  14. 제5항의 방법에 의하여 얻은 수용화 천연 카제인을 공지의 수성 및 유성 원료와 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는, 커피크리머의 제조방법.
  15. 제6항의 방법에 의하여 얻은 수용화 천연 카제인을 공지의 수성 및 유성 원료와 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는, 커피크리머의 제조방법.
  16. 제7항의 방법에 의하여 얻은 수용화 천연 카제인을 공지의 수성 및 유성 원료와 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는, 커피크리머의 제조방법.
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