KR101483245B1 - 인산염을 첨가하지 않고 원유 또는 탈지유를 함유하면서 우유 풍미가 증진된 커피 크리머의 제조방법 - Google Patents

인산염을 첨가하지 않고 원유 또는 탈지유를 함유하면서 우유 풍미가 증진된 커피 크리머의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원유 또는 탈지유를 살균하는 살균공정(제1공정)과; 상기 제1공정의 살균유를 냉각하는 냉각공정(제2공정)과; 상기 제2공정의 냉각유를 예열하여 진공농축하는 진공농축공정(제3공정)과; 상기 제3공정의 농축유, 완충용액 및 커피 크리머 원료를 상압 또는 진공압력 하에서 혼합 및 균질화하는 혼합 및 균질화공정(제4공정); 및 상기 제4공정의 균질혼합물을 건조시키는 건조공정(제5공정)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인산염 대체 커피 크리머의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 인산염 대체 커피 크리머에 관한 것이다.

Description

인산염을 첨가하지 않고 원유 또는 탈지유를 함유하면서 우유 풍미가 증진된 커피 크리머의 제조방법{Method for producing non-dairy coffee creamer with enhanced milk flavor and taste not adding phosphate and containing milk or skim milk}
본 발명은 원유 또는 탈지유를 살균하는 살균공정(제1공정)과; 상기 제1공정의 살균유를 냉각하는 냉각공정(제2공정)과; 상기 제2공정의 냉각유를 예열하여 진공농축하는 진공농축공정(제3공정)과; 상기 제3공정의 농축유, 완충용액 및 커피 크리머 원료를 상압 또는 진공압력 하에서 혼합 및 균질화하는 혼합 및 균질화공정(제4공정); 및 상기 제4공정의 균질혼합물을 건조시키는 건조공정(제5공정)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인산염 대체 커피 크리머의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 인산염 대체 커피 크리머에 관한 것이다.
커피 크리머는 커피 화이트너(coffee whitener)라고도 하며, 커피의 산도를 중화시켜 풍미를 보다 부드럽게 하고, 백탁도를 부여하여 외관상 보다 먹음직스럽게 하는 목적으로 널리 이용되고 있다. 그러나 식물성 커피 크리머는 식물성 경화유지 30~35 중량%, 카제인나트륨 등의 단백질 2~5 중량%, 탄수화물, 유화제 및 산도 조절제 60 중량% 내외로 조성되어 풍부한 우유 풍미를 부여하지 못하는 단점이 있다.
풍부한 우유 풍미를 구현하기 위해서는 필연적으로 원유 또는 탈지유를 사용하여야 하나 분말화되는 과정에서 가열 처리되어 우유 단백질의 구조가 변화되거나 카제인 미셀(casein micelle)의 구성 단백질의 유리와 해리가 수화성과 미셀(micelle)의 안정성을 저하시켜 카제인(casein)과 열변성 유청단백질의 복합체 형성 등을 일으킴으로써 응고침전하게 된다. 또한, 가열 변성과 응고성은 유리된 칼슘과 단백질의 반응에 의해 촉진되며 원유 또는 탈지유를 사용한 커피 크리머의 훼더링(feathering) 현상을 일으키는 주요 원인이다.
커피 크리머에 있어서 단백질원으로 첨가되는 우유를 포함한 카제인 또는 카제인나트륨 등은 커피 용액의 낮은 pH로 인하여 카제인의 등전점인 pH 4.6 부근에서 단백질의 정전기적 반발력이 약해져 단백질이 비교적 쉽게 응집되어 훼더링 현상이 유발된다. 이 현상은 금속 이온을 포함하는 경수를 사용할 경우 더욱 심하게 나타난다.
완충제 또는 산도 조절제는 커피의 산도를 중화시켜 풍미를 보다 부드럽게 하고 낮은 pH로 인하여 우유를 포함한 카제인 또는 카제인나트륨 등의 단백질 의 응집인 훼더링 현상을 방지하며, 이는 제이인산염, 제삼인산염, 트리폴리 인산염 및 메타인산염 등의 인산염을 기반으로 사용하고 있다.
인산염은 인의 산화물에 알칼리성 이온이 결합한 화합물로, 체내에 들어가면 분해되어 인을 만든다. 인산염은 대표적인 식품 첨가물의 하나로, 국내에서 식품 첨가물로 허가된 인산염은 인산철, 제1인산칼륨, 제2인산칼륨, 제3인산칼륨, 제1인산나트륨, 제2인산나트륨, 제3인산나트륨, 제1인산암모늄, 제2인산암모늄, 제1인산칼슘, 제2인산칼슘, 제3인산칼슘, 제2인산마그네슘, 제3인산마그네슘, 폴리인산나트륨, 폴리인산칼륨, 메타인산나트륨, 메타인산칼륨, 피로인산나트륨, 피로인산칼륨, 산성피로인산나트륨, 글리세로인산칼륨, 글리세로인산칼슘, 피로인산제이철, 피로인산철나트륨, 산성알루미늄인산나트륨, 염기성알루미늄인산나트륨 등 30 여종에 이른다.
이러한 인산염을 커피크림에 첨가하면 커피의 훼더링 현상을 방지하고 풍미를 유지하도록 사용되고 있다. 그러나, 인산염의 과다 섭취는 인체에 유해한 영향을 미칠 수 있다. 인산염의 과다 섭취로 인해 체내에 인이 축적되면 칼슘의 흡수를 방해하고 소변을 통해 칼슘 배출이 촉진된다. 이와 같이 칼슘-인산 불균형으로 인해 체내에 칼슘이 줄어들면, 뼈 성장 장애를 일으켜 골다공증이나 골절 등 골질환이 유발되기 쉽고, 심장, 근육 또는 신경 조직에 문제가 생기거나 동맥경화가 일어날 수 있다.
또한, 최근 동물실험에서 무기인산을 과량 섭취한 쥐의 폐암 증식 속도가 적당량을 섭취한 그룹에 비해 더 빠른 것으로 나타나, 인산염 과다 섭취가 폐암을 일으킬 가능성이 보고되기도 하였다.
커피 크리머의 단백질 훼더링 현상을 방지하기 위한 종래의 기술로, 한국등록특허 제0101487호에는 피로인산염 및 알칼리금속의 제2인산염의 혼합물을 완충제로 함유하는 커피크림 조성물이 개시되어 있고, 한국등록특허 제0133586호에는 제2인산염 및 복합인산염의 혼합물을 완충제로 포함하는 커피크림 조성물이 개시되어 있으며, 한국공개특허 제2010-0125489호에는 인산염 완충제 및 밀크미네랄을 포함하는 커피 크리머가 개시되어 있다. 상기와 같은 종래의 기술은 인산염의 산에 대한 완충작용 및 금속이온 봉쇄 작용을 이용하여 커피 크리머의 훼더링 현상을 방지하는 원리를 이용한 것이다.
따라서, 커피 크리머 제조 시 인산염을 제외하고도, 뜨거운 커피와 혼합하여 훼더링 현상이 발생하지 않고 매우 안정하며, 커피 크리머의 관능적인 항목(우유풍미, 달콤한 맛, 부드러움, 고소함, 목 넘김, 끝맛 등)이 이상적으로 조화를 이루는 커피 크리머의 개발이 필요하다.
커피 크리머의 원료인 인산염은 커피를 섭취함에 따라 인산 섭취량이 늘어나 칼슘-인산 불균형 상태가 발생하고 뼈 성장에 문제를 유발하며 건강을 해치는 완충제 또는 산도 조절제로 알려져 있다. 이를 예방하기 위하여 완충용액 전체 중량에 대하여 과실 농축액 0.01 내지 99.90 중량%, 유기산 0.01 내지 99.90 중량%, 및 칼륨염 또는 나트륨염 0.01 내지 99.90 중량%를 포함하는 완충 용액을 커피 크리머 제조 시 첨가하여, 뜨거운 커피와 혼합시 훼더링 현상에 매우 안정한 커피 크리머로서 관능적인 항목(우유풍미, 달콤한 맛, 부드러움, 고소함, 목 넘김, 끝맛 등)이 이상적으로 조화를 이루는 커피 크리머의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 식물성 유지, 탄수화물, 단백질 등을 함유하는 커피 크리머에 있어서, 인산염을 제외하고 완충용액 전체 중량에 대하여 과실 농축액 0.01 내지 99.90 중량%, 유기산 0.01 내지 99.90 중량%, 및 칼륨염 또는 나트륨염 0.01 내지 99.90 중량%를 포함하는 완충 용액을 함유하는 것을 특징으로 하는 훼더링 현상에 매우 안정한 커피 크리머의 제조방법을 제공함으로써 달성된다.
상기와 같이 완충 용액을 커피 크리머 제조 시 첨가함으로써 인산염을 첨가하지 않고도 훼더링에 안전하면서, 기존의 인산염 첨가 크리머로 인한 칼슘-인산 불균형 상태가 발생해 뼈 성장의 문제점을 효과적으로 예방할 수 있다.
본 발명의 커피 크리머의 제조방법에서, 상기 완충용액의 제조방법은 바람직하게는 유기산, 칼륨염 또는 나트륨염 및 정제수를 0.8~1.2:0.8~1.2:0.8~1.2 중량비율로 혼합한 혼합물 중량대비 과실 농축액을 0.01~0.5% 첨가하여 제조할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 유기산, 칼륨염 또는 나트륨염 및 정제수를 1:1:1 중량비율로 혼합한 혼합물 중량대비 과실 농축액을 0.1% 첨가하여 제조할 수 있다. 상기와 같은 제조조건으로 제조된 완충용액을 인산염을 대체하여 커피 크리머에 첨가하여도 커피 크리머에 기호도에는 영향을 주지 않으면서 완충능이 우수하여 훼더링에 안전한 커피 크리머로 제조할 수 있었으나, 상기 제조조건을 벗어나는 경우 커피 크리머에 기호도가 감소하고 완충능이 현저하게 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 인산염 대체 커피 크리머는 구체적으로 (ⅰ) 식물성경화유지 25~35중량%, (ⅱ) 우유를 포함한 카제인 또는 카제인나트륨 등의 단백질 8~15중량%, (ⅲ) 탄수화물 45~65중량% 및 (ⅳ) 유화제 0.5~2.0중량%와 (ⅴ) 완충용액 전체 중량에 대하여 과실 농축액 0.01 내지 99.90 중량%, 유기산 0.01 내지 99.90 중량%, 및 칼륨염 또는 나트륨염 0.01 내지 99.90 중량%를 포함하는 완충용액 2~3 중량% 내외로 조성할 수 있다. 상기 조성물은 pH 6.0 내지 9.0, 바람직하게는 pH 7.0 내지 9.0 범위일 수 있으며, 상기 조성물에 산성을 나타내는 커피 추출물을 배합했을 때 커피 추출물의 pH를 바람직하게는 pH 6.0 내지 7.0 범위로 완충시킬 수 있다. 또한, 기존의 인산염 기반의 완충액 또는 산도 조절제를 사용한 경우와 동등하게 훼더링 방지 효과가 우수함이 확인되었다.
본 발명의 커피 크리머의 제조방법에서, 상기 유기산은 아스코르브산(ascorbic acid), 구연산(citric acid), 사과산(malic acid), 호박산(succinic acid), 옥살호박산(oxalsuccinic acid), 초산(acetic acid), 이타콘산(itaconic acid), 주석산(tartaric acid), 피루브산(pyruvic acid), 푸마르산(fumaric acid), 시스-아코니트산(cis-aconitic acid), 알파－케토글루타르산(alpha-ketoglutaric acid), 카페인산(caffeic acid), 신남산(cinnamic acid), 쿠마린산(coumaric acid), 젖산(lactic acid), 피트산(phytic acid), 프로피온산(propionic acid), 아디프산(adipic acid), 글루콘산(gluconic acid) 및 판토텐산(pantothennic acid)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 유기산을 포함할 수 있고, 바람직하게는 사과산일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 커피 크리머의 제조방법에서, 상기 과실 농축액은 유기산, 바람직하게는 유기산을 함유하는 과실이라면 제한없이 사용할 수 있다. 바람직하게는 매실, 복숭아, 사과, 살구, 수박, 오렌지, 레몬, 감귤, 유자 및 석류로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 과실의 농축액을 포함할 수 있고, 더욱 바람직하게는 오렌지, 레몬 또는 매실의 농축액을 포함할 수 있으며, 가장 바람직하게는 오렌지 농축액일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 과실 농축액은 pH 완충 작용을 통하여 커피 크리머에 우유를 포함한 카제인 또는 카제인나트륨 등의 단백질이 응고하여 분리되는 것을 방지하는 효과가 있다. 또한, 상기 과실 농축액에는 유기산이 다량 함유되어 있으며, 특히 천연 유기산의 작용으로 칼슘의 흡수가 촉진되고 뼈 상태를 개선하고 뼈의 노화를 방지하며, 심장과 자율신경계 기능이 좋아지고 체내의 대사를 원활하게 하는 효과가 있다. 따라서, 종래의 인산염 기반의 완충액이 가지는 뼈 건강상의 문제를 해결하면서 완충능력과 훼더링 방지 효과가 우수한 커피 크리머를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 커피 크리머의 제조방법에서, 상기 칼륨염은 염화칼륨, 수산화칼륨, 탄산칼륨, 젖산칼륨, 질산칼륨, 황산칼륨, 황산알루미늄칼륨, 규산칼륨 및 요오드칼륨으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 바람직하게는 수산화칼륨일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 커피 크리머의 제조방법에서, 상기 나트륨염은 염화나트륨, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 젖산나트륨, 질산나트륨, 아질산나트륨, 황산나트륨, 아황산나트륨, 규산나트륨 및 요오드나트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 식품 첨가용 인산염 대체제조성물은, 관능성을 보다 증진시키기 위하여 식품학적으로 허용되는 식품 보조 첨가제, 예를 들어 식품의 제조에 통상적으로 사용되는 적절한 담체, 부형제, 향미증진제 및 희석제 등을 더욱 포함할 수 있다. 상기 담체, 부형제, 향미증진제 및 희석제 등은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 커피 크리머의 제조방법에서, 상기 커피 크리머에는 통상 사용되는 유지, 단백질, 탄수화물 및 유화제와 함께 배합하여 커피 크리머를 제공할 수 있으며, 상기 커피 크리머는 분말 형태, 액상 형태, 냉동 형태 등 다양한 형태로 제공할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 커피 크리머에 포함되는 유지는 커피 크리머의 고소한 맛을 부여하고 백탁도를 높여주는 기능을 하며, 품질 안정성 및 향미를 고려하여 야자유(coconut oil)나 팜유와 같은 식물성 경화유를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 커피 크리머에 포함되는 탄수화물은 다른 원료의 분산 및 용해를 돕고 제품의 형태가 유지되도록 보조하는 역할을 하며, 물엿, 콘시럽 또는 설탕 등을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 커피 크리머에 포함되는 단백질은 맛에 두터움을 부여하며 유지와 다른 원료간의 유화력을 높이는 역할을 하며, 우유, 탈지유, 카제인나트륨, 농축우유단백분말, 유청단백질 또는 대두단백질을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 발명의 커피 크리머에 포함되는 유화제는 유지가 커피에 잘 분산되도록 하는 역할을 하며, 레시틴, 글리세린 지방산 에스테르, 자당지방산 에스테르 또는 솔비탄 지방산 에스테르를 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 인산염 대체 커피 크리머의 제조방법은 구체적으로는
원유 또는 탈지유를 살균하는 살균공정(제1공정)과;
상기 제1공정의 살균유를 냉각하는 냉각공정(제2공정)과;
상기 제2공정의 냉각유를 예열하여 진공농축하는 진공농축공정(제3공정)과;
상기 제3공정의 농축유, 완충용액 및 커피 크리머 원료를 상압 또는 진공압력 하에서 혼합 및 균질화하는 혼합 및 균질화공정(제4공정); 및
상기 제4공정의 균질혼합물을 건조시키는 건조공정(제5공정)을 포함할 수 있다.
이하, 도 1에 의거 본 발명의 인산염 대체 커피 크리머 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
1. 농축유 제조공정(제1공정 내지 제3공정)
본 공정은 원유 또는 탈지유를 살균하는 공정으로, 원유 또는 탈지유를 살균법을 이용하여 인체에 유해한 미생물을 사멸시킨다. 상기 사용되는 살균법으로는 통상의 우유 살균법을 제한없이 사용할 수 있으며, 구체적인 예로는 저온 장시간 살균법(63~65℃에서 30분간), 고온단시간 살균법(72~75℃에서 15초 내지 20초간), 및 초고온순간처리법(130~150℃에서 0.5초 내지 5초간)이 있다. 살균공정을 거친 원유 또는 탈지유를 살균유라고 하며 10℃이하로 냉각한다. 살균유를 10℃이하로 냉각하는 것은 미생물의 발육을 억제시키며, 위생적 상태를 유지시키기 위함이다. 냉각공정을 거친 살균유를 냉각유라고 하며, 냉각유를 80~90℃의 온도로 예열하여 진공농축기로 고형분이 30중량% 이상 되도록 진공농축한다. 본 공정에서 냉각유를 진공농축함에 있어서, 80~90℃의 온도로 예열하는 것이 바람직한데, 상기 온도가 80℃ 미만이면 냉각유의 이미, 이취 제거효과가 미흡할 수 있고, 90℃를 초과할 경우에는 우유의 고유한 풍미까지 제거될 수 있어 바람직하지 않다. 그리고 진공압력은 미세기포와 잔존하는 이미, 이취 성분의 제거를 달성하면서, 우유의 후레쉬한 맛과 풍미를 고려하여, -0.7 ~ -0.9 bar인 것이 바람직하다. 본 공정에서, 진공농축공정을 거친 냉각유를 농축유라고 하며, 상기와 같은 공정에 의해 우유에 잔존하는 이미, 이취 성분이 제거되어 우유의 후레쉬한 맛과 풍미가 향상된다.
2. 혼합 및 균질화 공정( 제4공정 )
본 공정은 농축유, 완충용액 및 커피 크리머 원료를 혼합 및 균질화하는 공정으로, 바람직하게는 상기 농축유를 40~70℃로 예열한 후, -0.3 ~ -0.7 bar의 진공압력에서 커피 크리머의 원료와 완충용액을 혼합하여 균질화한다.
상기 완충용액은 완충용액 전체 중량에 대하여 과실 농축액 0.01 내지 99.90 중량%, 유기산 0.01 내지 99.90 중량%, 및 칼륨염 또는 나트륨염 0.01 내지 99.90 중량%를 포함할 수 있는데, 구체적으로는, 유기산 500 g, 칼륨염 또는 나트륨염 500 g 및 40~70℃의 정제수 500 g을 혼합한 혼합물 중량 대비 과실 농축액을 0.1% 첨가한 후 용해하여 제조된 것을 사용하였다. 상기 과실 농축액은 통상적인 농축 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 과실을 분쇄 및 압축하거나 착즙한 후 여과 또는 감압농축하여 제조할 수 있다. 또는 과실을 정제수와 혼합한 후 50~100℃에서 추출한 후 여과 또는 감압 농축하여 제조할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이 공정에서 사용될 수 있는 상기 커피 크리머의 원료로는, 커피 크리머 제조시 통상적으로 사용되는 원료를 제한 없이 사용할 수 있으며, 이러한 커피 크리머 원료의 종류 및 적정량은 당분야에서 공지이다. 커피 크리머 내에 커피 크리머 원료들은 식물성경화유지, 탄수화물, 유화제, 농축우유단백분말, 밀크칼슘 등이 포함될 수 있으며, 바람직하게는 식물성경화유지 25~35중량%, 탄수화물 45~65중량%, 유화제 0.5~2.0중량%를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 혼합 및 균질화공정에서, 상기 농축유를 예열 시 사용되는 온도는 40~70℃의 온도로 예열하는 것이 바람직한데, 상기 온도가 40℃ 미만이면 농축유와 커피 크리머 원료 및 완충용액의 혼합시 미세기포가 다량으로 발생하여 지방의 산화를 촉진하여 풍미를 저하시킬 수 있고, 70℃를 초과할 경우에는 더 이상의 효과 향상이 없으므로 비경제적이다. 그리고, 진공압력은 미세기포와 잔존하는 이미, 이취 성분의 제거를 달성하면서, 지방 특유의 이미, 이취(off-flavor)를 제거시키기 위해 -0.3 ~ -0.7 bar인 것이 바람직하다.
본 공정에 따라, 농축유와 커피 크리머 원료 및 완충용액의 각 성분들을 배합하여 혼합 및 균질화 공정을 거친 액을 균질혼합물이라 한다.
3. 건조공정(제5공정)
본 공정은 균질혼합물을 건조시키는 공정으로, 상기 제4공정의 균질혼합물을 건조기를 사용하여 건조시킨다.
이때, 송풍온도는 130~160℃로 설정하는 것이 바람직하며, 상기 송풍온도가 130℃ 미만이면 건조량 감소에 따른 건조시간이 지연되어 비경제적일 수 있고, 160℃를 초과할 경우에는 건조량 증가에 따른 미립자 발생율이 높아질 수 있으므로 바람직하지 않다.
본 발명은 종래의 커피 크리머에서 사용되고 있는 인산염 기반의 완충제를 제거하여 칼슘-인산 불균형으로 인한 뼈 성장 장애의 문제를 예방할 뿐만 아니라, 칼슘의 흡수 촉진, 뼈의 노화 방지, 무릎 통증 개선 등의 인체에 유익한 효과를 가져올 수 있고, 또한, 과실 농축액, 유기산, 및 칼륨염 또는 나트륨염을 포함하는 완충용액을 사용한 건강한 커피 크리머를 제공할 수 있다.
또한, 인산염을 제거하여도 뜨거운 커피와 혼합시 훼더링 현상이 발생하지 않고 매우 안정하며 커피 크리머의 관능적인 항목(우유풍미, 달콤한 맛, 부드러움, 고소함, 목 넘김, 끝맛 등)을 만족하는 커피 크리머를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 인산염 대체 커피 크리머 제조방법을 개략적으로 도시한 공정흐름도이다.
도 2는 처리군 1, 처리군 2 및 대조군의 커피 크리머의 관능검사 결과를 나타낸 것이다.
이하의 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하는 것이 아님은 당업자에게 있어서 명백할 것이다. 즉, 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 간주된다.
실시예 1. 원유 또는 탈지유를 함유하고 완충용액을 첨가하여 우유 풍미가 증진된 커피 크리머 제조조건 결정
원유 또는 탈지유를 함유하고 완충용액을 첨가하여 우유 풍미가 증진된 커피 크리머의 최적화된 제조 조건을 결정하기 위해, 진공농축공정, 혼합 및 균질화공정을 달리하여 제조된 커피 크리머의 실험 내용은 하기와 같다.
처리군 1: 원유와 완충용액을 첨가하여 제조된 커피 크리머
원유를 살균(130~150℃에서 0.5초 내지 5초간)한 후, 10℃이하로 냉각하였다. 그런 다음, 냉각한 원유를 90℃의 온도로 예열하여 -0.9 bar의 진공압력으로 용존산소의 농도가 1.0 ppm이 될 때까지 진공농축하였다. 사과산 500 g, 수산화칼륨 500 g 및 40~70℃의 정제수 500 g을 혼합한 혼합물 중량 대비 오렌지 농축액을 0.1% 첨가한 후 용해하여 완충용액을 제조하였다. 상기 농축한 농축유를 70℃로 예열한 후, -0.5 bar의 진공압력에서 예열한 농축유와 물엿, 식물성 경화유, 유화제 및 상기 제조된 완충용액을 하기 표 5에 기재된 혼합비로 혼합 및 균질화하여 균질혼합물을 제조하였다. 제조된 균질혼합물을 송풍온도가 150℃인 건조기를 사용하여 건조시켜 커피 크리머를 제조하였다.
처리군 2: 탈지유와 완충용액을 첨가하여 제조된 커피 크리머
탈지유를 살균(130~150℃에서 0.5초 내지 5초간)한 후, 10℃이하로 냉각하였다. 그런 다음, 냉각한 원유를 90℃의 온도로 예열하여 -0.9 bar의 진공압력으로 용존산소의 농도가 1.0 ppm이 될 때까지 진공농축하였다. 사과산 500 g, 수산화칼륨 500 g 및 40~70℃의 정제수 500 g을 혼합한 혼합물 중량 대비 오렌지 농축액을 0.1% 첨가한 후 용해하여 완충용액을 제조하였다. 상기 농축한 농축유를 70℃로 예열한 후, -0.5 bar의 진공압력에서 예열한 농축유와 물엿, 식물성 경화유, 유화제 및 상기 제조된 완충용액을 하기 표 5에 기재된 혼합비로 혼합 및 균질화하여 균질혼합물을 제조하였다. 제조된 균질혼합물을 송풍온도가 150℃인 건조기를 사용하여 건조시켜 커피 크리머를 제조하였다.
대조군: 기존의 커피 크리머
물엿, 식물성 경화유지, 카제인나트륨, 유화제 및 인산염 기반의 산도조절제를 하기 표 5에 기재된 혼합비로 65℃에서 혼합 및 균질화한 후, 송풍온도가 150℃인 건조기를 사용하여 건조시켜 커피 크리머를 제조하였다.
실험예 1 : 진공농축공정의 최적조건 및 관능검사
진공 농축 공정 조건의 최적화를 위하여 용존산소 농도를 5 ppm 이하로 낮춘 살균된 원유 또는 탈지유를 각각 90℃의 온도로 예열한 후, 진공압력을 -0.09 ~ -0.9 bar로 조절한 후 진공농축 공정을 실시하였다. 진공압력 조건에 따른 원유 또는 탈지유의 용존산소 농도와 현미경을 통해 미세기포 잔존유무를 확인하고, 이에 따른 관능검사를 50명의 전문 패널을 대상으로 실시하였다. 실시한 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
진공농축공정의 최적조건 및 관능검사
구 분 진공압력(bar) 용존산소농도(ppm) 미세기포1 ) 관능검사2 )


원유		 -0.09 4.8 + ◇
-0.1 4.0 - ◇
-0.3 2.0 - ◇
-0.5 2.0 - ◇
-0.7 1.6 - ◎
-0.9 1.0 - ◎


탈지유		 -0.09 4.6 + ◇
-0.1 4.1 - ◇
-0.3 2.0 - ◇
-0.5 1.9 - ◇
-0.7 1.5 - ◎
-0.9 1.0 - ◎
1) -: 미세기포가 없음, ±: 미세기포가 약간 있음, +: 미세기포가 많음
2) ◎: 후레쉬한 농축유 맛이 그대로 살아있다. ◇: 농축유 풍미가 떨어진다.
상기 표 1를 통해 알 수 있듯이, 원유 또는 탈지유의 진공압력을 높일 경우에 용존산소 함량이 감소하여 -0.9 bar일 때 용존산소량이 최저 1.0 ppm까지 감소하였으며, 현미경 검사결과, 진공압력이 -0.1 bar 이상의 조건에서 미세기포가 완전히 제거됨을 확인하였다. 또한, 관능검사결과 원유 또는 탈지유는 진공압력이 -0.7 bar ~ -0.9 bar일 때 농축유의 후레쉬한 맛과 우유의 풍미를 충분히 느낄 수 있었다. 상기 용존산소 농도, 미세기포 및 관능검사를 실시한 결과, 원유 또는 탈지유의 용존산소량을 최소화하고, 미세기포를 제거함과 동시에 농축유의 풍미를 향상시킬 수 있는 최적의 진공압력은 - 0.7 bar ~ -0.9 bar가 바람직하다는 것을 알 수 있었다.
실험예 2 : 혼합 및 균질화공정의 최적조건 실험
혼합 및 균질화공정의 예열온도 조건과 진공압력 조건의 최적화를 위하여 저온장시간 살균법(63~65℃에서 30분간)으로 살균된 원유 또는 탈지유를 각각 90℃의 온도로 예열한 후, 진공압력을 -0.9 bar로 조절한 후 진공농축 공정을 실시하였다. 그런 다음, 농축한 농축유를 40~70℃로 예열한 후, -0.1 ~ -0.9 bar의 진공압력에서 예열한 농축유와 커피 크리머의 원료를 혼합 및 균질화하여 균질혼합물을 제조하였다. 상기 농축유의 예열온도 조건과 진공압력 조건에 따른 균질혼합물의 용존산소 농도와 현미경을 통해 미세기포 잔존유무를 확인하는 실험을 실시하였다. 실시한 결과는 하기의 표 2에 나타내었다.
혼합 및 균질화공정의 최적조건 실험
진공압력(bar)/예열온도(℃) 용존산소 농도(ppm)/미세기포1 )
40℃ 50℃ 60℃ 70℃
-0.1 5.1/+ 4.8/+ 4.2/- 4.0/-
-0.3 4.2/- 4.0/- 2.8/- 2.0/-
-0.5 3.8/- 3.6/- 2.5/- 2.0/-
-0.7 3.0/- 3.0/- 2.0/- 1.6/-
-0.9 2.5/± 2.1/± 1.7/± 1.0/±
1) -: 미세기포가 없음, ±: 미세기포가 약간 있음, +: 미세기포가 많음
상기 표 2를 통해 알 수 있듯이, 농축유의 예열온도와 균질혼합물 제조시 진공압력이 높을 경우에 용존산소 함량이 감소하여 진공압력이 -0.9 bar일 때 용존산소량이 최저 1.0 ppm까지 감소하였으며, 현미경 검사 결과, 미세기포는 40℃, 50℃ 가온 후 진공압력 -0.3 ~ -0.7 bar, 60℃, 70℃ 가온 후 진공압력 -0.1 ~ -0.7 bar의 조건에서 미세기포가 완전히 제거됨을 알 수 있었다.
상기 농축유의 예열온도 조건과 진공압력 조건에 따른 균질혼합물의 용존산소 농도와 미세기포 실험을 실시한 결과 용존산소량을 최소화하면서 미세기포를 완전히 제거하기 위한 최적의 농축유 예열온도는 40~70℃, 진공압력은 -0.3 bar ~ -0.7 bar가 바람직하다는 것을 알 수 있었다.
실험예 3 : 커피 크리머의 관능검사 및 디메틸설파이드 ( Dimethyl sulfide ) 함량 분석
상기 방법에 따라 제조된 커피 크리머(처리군 1, 2)와 기존의 커피 크리머 제조 방법에 따라 제조된 커피 크리머(대조군)를 85℃ 온도의 물에 각각 5중량% 용해하여 관능검사와 디메틸설파이드 함량 분석을 실시하였다.
미각이 뛰어난 전문 패널요원 15명을 선발하여 커피 크리머 맛의 묘사항목에 대한 정의를 인식시키고, 묘사항목에 대한 강도별 훈련을 실시하여 최종 10명의 전문 패널리스트를 선발하고, 각 묘사항목에 대한 평가결과는 15 cm 선 위에 그 정도를 표시하도록 하여, 그 길이의 평균으로 정량적 묘사분석을 실시함과 동시에 헤드페이스(head space) 분석법으로 향기성인 디메틸설파이드 함량(ppb)을 분석한 결과는 표 3과 도 2에 나타내었다.
관능검사 및 디메틸설파이드(Dimethyl sulfide) 함량
구 분 우유
풍미		 단맛 진한맛 부드러운
맛		 후레쉬한
맛		 끝맛 목넘김 기호도 디메틸설파이드
함량(ppb)
처리군 1 10.5 8.4 8.7 8.0 9.0 8.8 9.0 10.0 10
처리군 2 9.8 8.6 8.6 7.8 9.2 8.6 9.0 9.6 9
대조군 7.5 8.3 8.6 6.5 7.0 8.4 7.5 7.5 79
상기 표 3과 도 2를 통해 알 수 있듯이, 관능검사의 모든 항목에서 대조군 보다 처리군 1, 2가 높은 점수를 나타내었다. 대조군보다 처리군 1, 2가 모든 항목에서 높은 점수를 나타내고 있는 것은 원유 또는 탈지유를 살균한 후 진공농축하여 이미, 이취 성분이 제거된 농축유를 원료로 사용함으로써, 우유의 풍미 및 후레쉬한 맛이 부각되고, 커피 크리머 제조시 진공 압력 하에서 농축유와 완충용액 및 커피 크리머의 원료를 혼합 및 균질화함으로써, 커피 크리머의 잡미를 없애 목넘김이 좋고, 맛을 부드럽게 만들어 전체적인 맛이 향상되었기 때문이다.
그리고 대조군보다 처리군 1, 2의 디메틸설파이드 함량이 낮은 것은 혼합 및 균질화공정에서 농축유를 최적의 온도에서 예열하고, 예열한 농축유와 커피 크리머의 원료를 최적의 진공압력하에서 혼합 및 균질화하여 균질혼합물의 용존산소량을 최소화하고, 미세기포를 완전히 제거하였기 때문이다.
실시예 2. 원유 또는 탈지유를 함유하고 완충용액을 첨가하여 훼더링에 안정한 커피 크리머 함량조건 결정
원유 또는 탈지유를 함유한 우유 풍미가 증진된 커피 크리머에 인산염을 제거하고 완충용액 첨가 크리머를 제조하여 pH, 완충능 및 훼더링 발생 정도를 실험하였다.
실험예 1. 완충용액 제조
사과산 500 g, 수산화칼륨 500 g 및 40~70℃의 정제수 500 g을 혼합한 혼합물 중량 대비 오렌지 농축액을 0.1% 첨가한 후 용해하여 완충용액을 제조하였다.
실험예 2. 우유 단백질 및 완충용액의 pH 및 완충능 정도
커피 크리머에 이용 가능한 우유 단백질 및 상기 실험예 1의 완충용액의 pH 및 완충능 정도는 하기 표 4와 같다. 상기 완충능은 5% 수용액을 제조하여 0.1N H2SO4를 가하여 pH가 4.6으로 변하는 시점까지 소요되는 황산의 ml수로 나타내며, 완충능의 수치가 높은 것은 pH의 변화에 덜 민감하여 훼더링의 발생이 적다는 것을 의미한다.
우유 단백질과 완충용액의 pH 및 완충능 정도
우유 단백질 및 유원료의 종류 카제인나트륨 원유
(전지분유)		 탈지유
(분말)		 농축유청단백 농축우유단백분말 제이인산
칼륨		 완충용액
pH 6.7 6.5 6.6 6.4 6.8 8.3 8.5
완충능(ml) 20~25 20~25 25~30 15~20 30~35 100 이상 100 이상
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 분무 건조한 전지분유 또는 탈지분유는 함유된 단백질이 열에 의해 변성되면서 pH가 낮은 커피 용액에 첨가할 경우 훼더링이 심하게 발생하는 단점이 있으며, 완충능이 상대적으로 높은 농축우유단백분말의 경우 함유된 우유 단백질 중 유청단백질은 높은 온도의 물을 첨가할 때 열 안정성이 더욱 낮아져 훼더링 현상이 발생하기 쉬운 단점이 있으며 또한 유리된 칼슘과 단백질의 반응에 의해 촉진된다. 또한, 본 발명의 완충용액은 종래의 커피 크리머 완충제로 사용되었던 인산염과 pH와 완충능이 유사하여 훼더링 발생이 적을 것으로 판단된다.
실험예 3. 우유 단백질 종류와 인산염 첨가 유무를 달리하여 제조된 커피 크리머의 pH , 완충능 및 훼더링 발생 정도
우유 단백질 종류와 인산염 첨가 유무를 달리하여 제조된 커피 크리머의 pH, 완충능 및 훼더링 발생 정도는 하기 표 5와 같다. 훼더링 발생 정도는 85℃ 이상의 온수 100 ml에 커피 크리머 1.5 g을 첨가하여 측정한 것으로서, 상기 훼더링 발생 정도에 있어서 1은 훼더링 없음, 2는 미량의 훼더링, 3은 보통 정도의 훼더링, 4는 심한 훼더링이 발생했음을 나타내며, 본 기술 분야에서는 통상적으로 훼더링 1, 2의 수준을 제품화 가능한 정도로 판단한다.
우유 단백질 종류와 인산염 첨가 유무를 달리하여 제조된 커피 크리머의 pH, 완충능 및 훼더링 발생 정도
대조구 처리군 1 처리군 2
단백질의 종류 카제인나트륨 원유 탈지유
배합비(중량%)
당질
(저당물엿)		 60.5 53.8 54.0
식물성유지 32.0 28.6 32.0
단백질 3.5 13.6 10.0
유화제 1.5 1.5 1.5
인산염 2.5 - -
완충용액 - 2.5 2.5
pH, 완충능 및 훼더링 발생 정도
pH 8.0 7.8 7.8
완충능(mL) 9.2 9.0 9.0
훼더링 발생 정도 1 1 1
그 결과, 단백질원으로 원유 또는 탈지유를 함유하며 인산염을 대체하고 본 발명의 완충용액을 첨가하여 제조된 커피 크리머(처리군 1 및 2)는 인산염을 첨가한 커피 크리머(대조구)의 pH 및 완충능과 유사하게 나타났으며, 또한, 훼더링 발생 정도도 대조구의 커피 크리머와 동일하게 1로 나타나, 인산염 대체한 커피 크리머에 본 발명의 완충용액 첨가가 훼더링에 안정적인 커피 크리머 조성물을 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.
따라서, 상기 처리군 1 및 2와 같이 원유와 탈지유를 함유하고 인산염이 대체된 커피 크리머는 본 발명의 방법으로 제조된 완충용액을 첨가하는 경우 전형적인 통상의 바람직한 커피 크리머의 품질을 나타내었다.
실시예 3: 유기산 및 과실농축액을 달리하여 제조된 커피 크리머의 훼더링 발생 정도
상기 실시예 2에서 실험예 1의 방법으로 완충용액을 제조하되, 유기산 및 과실농축액을 달리하여 제조된 완충용액은 하기 실험예 1과 같다.
실험예 1. 완충용액 제조
구연산 500 g, 염화나트륨 500 g 및 40~70℃의 정제수 500 g을 혼합한 혼합물 중량 대비 레몬 농축액을 0.1% 첨가한 후 용해하여 완충용액을 제조하였다.
실험예 2: 완충용액의 훼더링 발생 정도
기존의 커피 크림은 한국공개특허 제2010-0125489호의 표 2에 개시된 인산염 함유 커피크림(실시예 1)을 사용하였다. 훼더링 발생 정도는 85℃ 이상의 온수 80.0 g에 pH 4.6의 시판 인스턴트 커피 1.5 g과 설탕 5 g를 용해시킨 커피 용액 시료 95 g에 커피 크리머를 1 g~5 g까지 첨가하면서 훼더링 발생 정도를 테스트하였다. 하기 표 6의 처리군 3의 커피 크리머는 상기 실시예 2의 표 5에 기재된 처리군 1의 배합비로 제조하되, 완충용액은 상기 실시예 3에서 실험예 1의 방법으로 제조된 완충용액을 이용하여 제조하였다. (-)는 훼더링 없음, (+)는 미량의 훼더링, (++)는 보통 정도의 훼더링, (+++)는 심한 훼더링이 발생했음을 나타내며, 본 기술 분야에서는 통상적으로 훼더링 (-), (+)의 수준을 제품화 가능한 정도로 판단한다.
훼더링 발생 정도
훼더링 정도 첨가량
1 g 2 g 3 g 4 g 5 g
처리군 3 + + - - -
기존 커피 크림(인산염 함유) + + - - -
그 결과, 상기 표 6에 개시된 바와 같이, 인산염을 함유한 커피 크림과 본 발명의 완충용액을 첨가한 커피 크리머의 훼더링 발생 정도는 유사한 것으로 나타났는데, 훼더링 발생 정도가 전혀 없거나 미미한 정도에 불과하므로, 훼더링에 안정된 커피 크리머를 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.
상기 실시예들의 결과, 우유 또는 탈지유를 함유하고, 인산염을 포함하지 않으면서 본 발명의 완충용액을 포함하는 커피 크리머의 최적화된 제조방법은 하기 제조예와 같다.
제조예 : 원유 또는 탈지유를 함유하고 인산염이 대체된 훼더링에 안정한 커피 크리머 제조
원유 또는 탈지유를 살균(130~150℃에서 0.5초 내지 5초간)한 후, 10℃이하로 냉각하였다. 그런 다음, 냉각한 원유 또는 탈지유를 90℃의 온도로 예열하여 -0.7 ~ -0.9 bar의 진공압력으로 용존산소의 농도가 1.0 ppm이 될 때까지 진공농축하였다. 사과산 500 g, 수산화칼륨 500 g 및 40~70℃의 정제수 500 g을 혼합한 혼합물 중량대비 오렌지 농축액을 0.1% 첨가하여 완충용액(50 brix)을 제조하였다. 상기 진공농축한 농축유를 40~70℃로 예열한 후, -0.3 ~ -0.7 bar의 진공압력에서 예열한 농축유 10~13.6%, 물엿 53.8~54%, 식물성유지 28.6~32%, 유화제 1.5% 및 상기 제조된 완충용액 2.5%를 중량비율로 혼합 및 균질화하여 균질혼합물을 제조하였다. 제조된 균질혼합물을 송풍온도가 150℃인 건조기를 사용하여 건조시켜 커피 크리머를 제조하였다.

Claims (9)

  1. 원유 또는 탈지유를 살균하는 살균공정(제1공정)과;
    상기 제1공정의 살균유를 냉각하는 냉각공정(제2공정)과;
    상기 제2공정의 냉각유를 예열하여 진공농축하는 진공농축공정(제3공정)과;
    상기 제3공정의 농축유, 완충용액 전체 중량에 대하여 과실 농축액 0.01 내지 99.90 중량%, 유기산 0.01 내지 99.90 중량%, 및 칼륨염 또는 나트륨염 0.01 내지 99.90 중량%를 포함하는 pH 8.5~9.0의 완충용액을 커피 크리머 중량 대비 2.5~3% 및 커피 크리머 원료를 상압 또는 진공압력 하에서 혼합 및 균질화하는 혼합 및 균질화공정(제4공정)으로서,
    상기 과실 농축액은 매실, 복숭아, 사과, 살구, 수박, 오렌지, 레몬, 감귤, 유자 및 석류로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이며,
    상기 유기산은 아스코르브산(ascorbic acid), 구연산(citric acid), 사과산(malic acid), 호박산(succinic acid), 옥살호박산(oxalsuccinic acid), 초산(acetic acid), 이타콘산(itaconic acid), 주석산(tartaric acid), 피루브산(pyruvic acid), 푸마르산(fumaric acid), 시스-아코니틴산(cis-aconitic acid), 알파－케토글루타르산(alpha-ketoglutaric acid), 카페인산(caffeic acid), 신남산(cinnamic acid), 쿠마린산(coumaric acid), 젖산(lactic acid), 피트산(phytic acid), 프로피온산(propionic acid), 아디프산(adipic acid), 글루콘산(gluconic acid) 및 판토텐산(Pantothennic acid)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이며,
    상기 칼륨염은 염화칼륨, 수산화칼륨, 탄산칼륨, 젖산칼륨, 질산칼륨, 황산칼륨, 황산알루미늄칼륨, 규산칼륨 및 요오드칼륨으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이며,
    상기 나트륨염은 염화나트륨, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 탄산수소나트륨, 젖산나트륨, 질산나트륨, 아질산나트륨, 황산나트륨, 아황산나트륨, 규산나트륨 및 요오드나트륨으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이며; 및
    상기 제4공정의 균질혼합물을 건조시키는 건조공정(제5공정)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인산염 대체 커피 크리머의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 제3공정의 진공농축공정은 냉각유를 80~90℃의 온도로 예열하여 -0.7 ~ -0.9 bar의 진공압력으로 용존산소의 농도가 1.0~1.6 ppm이 될 때까지 진공농축하는 것을 특징으로 하는 인산염 대체 커피 크리머의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제4공정의 혼합 및 균질화공정은 농축유를 40~70℃로 예열한 후, -0.3 ~ -0.7 bar의 진공압력에서 완충용액 및 커피 크리머 원료를 혼합하여 균질화하는 것을 특징으로 하는 인산염 대체 커피 크리머의 제조방법.
  9. 제1항, 제7항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법으로 제조된 인산염 대체 커피 크리머.
KR1020130111500A 2013-09-17 2013-09-17 인산염을 첨가하지 않고 원유 또는 탈지유를 함유하면서 우유 풍미가 증진된 커피 크리머의 제조방법 KR101483245B1 (ko)

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