KR101503087B1

KR101503087B1 - 열 안정성 두유 농축액의 형성 방법

Info

Publication number: KR101503087B1
Application number: KR1020097016625A
Authority: KR
Inventors: 아메드 아카세; 웬-셩 첸; 다니엘 엘리자베스 퍼킨스; 마크 리차드 토마스 노턴
Original assignee: 인터컨티넨탈 그레이트 브랜즈 엘엘씨
Priority date: 2007-01-11
Filing date: 2008-01-08
Publication date: 2015-03-16
Also published as: CA2674096A1; KR20090102846A; EP2124591A2; WO2008088973A3; CN103298351B; JP5232800B2; EP2124591B1; US7989015B2; WO2008088973A2; CN103298351A; BRPI0806339A2; RU2009130604A; CN105918470A; US20080171125A1; BRPI0806339B1; CA2674096C; JP2010515462A

Abstract

5 이상의 F₀ 달성시 열적으로 안정한, 단백질의 농도를 기준으로 3.2×를 초과하는 열 안정성 두유 농축액을 제조하기 위한 방법이 제공된다. 한 방법에서는, 농축 전에 가용성 탄수화물이 제거된다. 또 다른 방법에서는, 농축 전에 가용성 및 불용성 탄수화물 모두가 제거된다. 또 다른 방법에서는, 부분적으로 가수분해된 콩 단백질 단리물을 사용하여 두유 농축액이 제조된다.

두유, 농축액, 열처리, 열 안정성, 탄수화물, 부분적 가수분해

Description

열 안정성 두유 농축액의 형성 방법{METHODS OF FORMING HEAT STABLE SOY MILK CONCENTRATES}

본 출원은 2007년 1월 11일에 출원된 U.S. 특허 출원 제11/622,225호의 계속출원이며, 그에 따라 상기 특허는 본원에 참조로써 개재된다.

본 발명은 열 안정성 두유 농축액의 제조 방법, 특히 단백질 기준 약 3.2× 농도를 초과하는 수준으로 열 안정성 두유 농축액을 제조하는 방법에 관한 것이다.

저장 및 수송되어야 하는 부피의 감소를 가능케 함으로써 저장 및 선적 비용을 감소시키기 때문에, 종종 액체 산물의 농축이 요구된다. 액체 농축액은 또한 액체 산물을 더 효율적인 방식으로 포장 및 사용하는 것을 가능케 한다. 예를 들면, 온 음료 및 냉 음료를 동시에 제공하는 주문형 음료 시스템이 유행하면서, 종종 카트리지 또는 포드(pod) 중에 농축된 형태의 음료가 이용됨으로써, 음료 시스템에 의해 희석될 경우 보통 농도의 음료가 제공된다. 낙농유의 농축액이, 낙농유 농축액의 희석을 통하여 라떼, 카푸치노, 및 기타 온 음료 및 냉 음료를 제공하기 위하여 주문형 음료 시스템에 통상적으로 사용되는, 그와 같은 예이다. 물론, 농축 음료의 다른 용도들도 존재한다.

그러나, 많은 소비자들이 낙농유보다는 두유를 선호한다. 불행하게도, 안정 한 고농축 낙농유를 제조하는 기술은 안정한 고농축 두유를 형성하는 데에 용이하게 이전되지 않는다. 농축시, 콩 단백질의 단백질-단백질 상호작용은 낙농유에서의 카세인 및/또는 유장(whey)의 단백질-단백질 상호작용과 동일하게 반응하지 않는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 낙농유 농축 기술을 두유에 사용하는 것은 안정하거나 감각적으로 유쾌한 고농축 두유로 귀결되지 않는다.

반면, 통상적인 두유 농축 방법은 안정하지 않거나 및/또는 감각적으로 불유쾌한 고농축 두유로 귀결된다. 예를 들어, 두유는 통상적으로 원하는 농축액 농도가 달성될 때까지 진공하에서 증발기를 사용함으로써 농축된다. 그러나, 이와 같은 방법은 일반적으로 단백질의 양 기준 약 3 내지 약 3.2×를 초과하여 열적으로 안정하거나 보관시 안정한 두유 농축액을 제조할 수 없다.

통상적인 증발 방법을 사용하여 단백질 기준 3.2× 초과로 두유를 농축하는 경우, 생성되는 산물은 살균 (즉, 고온 가공 등)시 또는 장기간의 보관시 단백질이 겔화되거나 또는 단백질 침전을 나타내는 경향을 가진다. 예를 들면, 레토르트(retort) 열처리 조건 (즉, 약 121 ℃ 이상)에 적용되는 경우, 표준 증발 기술을 사용하여 단백질 기준 약 3.2× 초과로 농축된 두유는 콩 단백질의 응집을 나타냄으로써 네트워크 겔을 형성하거나, 또는 콩 단백질의 일부가 용액으로부터 침전 분리되는 경향이 있다. 열처리시의 이러한 바람직하지 않은 효과는 농축된 두유를 다시 단일 농도의 음료로 희석하는 것을 어렵게 한다. 또한, 소비자들은 이와 같은 산물을 시각적 및 감각적으로 매력적이지 않은 것으로 느끼게 될 것이다.

단백질을 가용화하고 안정한 농축을 제공하기 위하여, 종종 당과 같은 가공 조제가 낙농 농축액에 사용된다. 그러나, 농축 두유에서의 이와 같은 가공 조제의 사용은 제한된 성공만을 이룩하여 왔다. 예를 들어, 일본 특허 제7-115899호는 당을 이용하여 두유를 안정화함으로써, 1:0.5 내지 1:1.5 범위의 콩 고형물 대 당 비로 약 29.5 ％의 총 고형물을 가지는 콩 농축액의 제조를 가능케 한다. 그러나, 첨가된 당으로 인하여, 농축된 두유 중 콩 고형물 및 단백질의 농도는 약 2.5× 내지 2.9× 농축도 미만으로 제한된다.

열처리를 사용하여 두유를 가공하는 다른 방법들이 알려져 있으나 일반적으로 상기한 안정성 문제에는 직면하지 않게 되는데, 이러한 방법들은 농축하지 않고 분말화된 형태의 콩을 제공하거나, 또는 최종 산물로부터 콩 단백질 부분을 제거하기 때문이다. 예를 들어, 일본 특허 제56051950호 및 61040776호, 그리고 미국 특허 제6,103,282호는 두유를 가공 및 열처리하는 방법에 대해 개시하고 있으나, 열처리 전에 두유를 농축하지는 않는다. 일본 특허 제06153841호, 06153984호, 62166859호 및 06303901호, 그리고 국제 공개 제98/07329호는 농축된 액체 두유가 아닌 분말화 두유를 제공한다. 분말화된 두유로부터 제조되는 콩 음료는 일반적으로 덜 만족스러운 음료로 귀결되게 되며, 재구성시 응집물이 형성되는 경우에는 낟알형 산물로 귀결될 수 있다. 일본 특허 제59166048호 및 62166859호는 농축 두유의 제조 방법에 대해 개시하고 있으나, 단백질 농도가 감소된 두유 산물을 제공하는 것에 의해 그것을 수행하고 있다.

따라서, 열처리 하에서 안정하며 연장된 보관 수명을 가지는 산물을 제공하는, 3.2× 농도 초과의 두유 농축 방법에 대한 필요성이 남아 있다. 본 발명은 그 와 같은 필요성에 임한다.

<발명의 개요>

통상적인 열처리하에서 열적으로 안정한, 단백질의 농도를 기준으로 3.2×를 초과하는 두유 농축액을 제조하기 위한 방법이 제공된다. 본원의 방법은 단백질의 농도를 기준으로 3.2× 초과, 바람직하게는 약 3.5× 초과, 더욱 바람직하게는 약 3.5× 내지 약 5.5×의 열 안정성 두유 농축액을 다양한 형태로 제공한다. 일 방법에서는, 농축 전에 가용성 탄수화물, 바람직하게는 가용성 및 불용성 탄수화물 모두를 두유로부터 제거한다. 다른 방법에서는 부분적으로 가수분해된 콩 단백질 단리물을 사용한다. 본원의 방법은 5 이상의 F₀, 바람직하게는 10 이상의 F₀, 한층 더 바람직하게는 12 이상의 F₀에서 열 안정성인 두유 농축액을 제공한다.

일 구현예에서는, 관주가능하며(pourable) 유동가능한 점도의 약 9.9 내지 약 10.8 ％ 사이의 단백질 (즉, 약 3.3× 내지 약 3.6×)을 가지는 열 안정성 두유 농축액을 제조하기 위한 방법이 제공된다. 본원의 목적상, 모든 점도 정보는 약 25 ℃의 주변 온도에서 측정 또는 관찰되었다. 생성되는 농축액은 5 이상의 F₀, 바람직하게는 10의 F₀, 가장 바람직하게는 12의 F₀를 달성하기 위하여 겪게 되는 열처리시에 안정하다. 예를 들면, 상기 농축액은 상기 F₀ 값을 달성하기 위하여 겪게 되는 약 8분 동안의 123 ℃ 이하 열처리 (즉, 약 10의 F₀) 및 기타 열처리시에 안정하다. 상기 열 안정성 두유 농축액은 적어도 먼저 한외여과 막을 사용하여 두유로 부터 약 70 내지 약 99 ％의 가용성 탄수화물을 제거함으로써, 약 5 내지 약 15 ％ 사이의 총 고형물을 가지는 중간 두유를 형성시키는 것에 의해 제조된다. 다음에, 상기 중간 두유가 바람직하게는 증발에 의해 원하는 콩 단백질 농도로 농축됨으로써, 열 안정성 두유 농축액이 형성된다. 일 접근법에서는, 안정한 농축액을 형성시키는 데에 추가적인 가공 조제 또는 안정화제는 사용되지 않는다. 결과적으로, 생성되는 농축액 중의 모든 고형물은 바람직하게도 콩 고형물이다. 그러나 필요하다면, 두유 농축액의 용도 또는 적용분야에 따라, 또는 향미, 입맛 또는 기타 감각적 특성을 향상시키기 위하여, 다른 가공 조제, 감미제, 향미제, 첨가제 또는 성분들이 사용될 수도 있다.

바람직하게는, 가용성 및 불용성 탄수화물 모두의 일부가 증발 전에 두유로부터 제거된다. 따라서, 또 다른 방법에서는, 한외여과 막을 사용하여 두유로부터 약 70 내지 약 99 ％의 가용성 탄수화물이 제거되며, 원심분리 기술 및/또는 여과 기술을 사용하여 두유로부터 약 70 내지 약 99 ％의 불용성 탄수화물이 제거된다. 원심분리 또는 여과 기술 중 어느 것을 사용할 지의 여부는 일반적으로 불용성 물질의 입자 크기 및 총량에 따라 달라지게 된다. 예를 들어, 입자 크기는 필터의 메시 크기를 결정하게 된다. 고도로 불용성인 수준에서는, 잠재적인 필터 막힘 및 세척 문제로 인하여, 일반적으로 여과가 원심분리만큼 효율적이지 않게 된다. 농축 전의 이와 같은 추가적인 예비-처리는 약 10 내지 약 10.8 ％ 사이의 단백질 (즉, 약 3.4× 내지 약 3.6×)을 가지는 열 안정성 두유 농축액의 형성을 가능케 한다.

또 다른 구현예에서, 열 안정성 두유 농축액은 부분적으로 가수분해된 콩 단백질 단리물 (일반적으로 4,000 내지 40,000 달톤 사이, 바람직하게는 5,500 내지 30,000 달톤 사이의 분자량 분포를 생성시키는 가수분해도를 가짐)을 사용하는 것에 의해 제조된다. 예를 들면, 5,500 내지 30,000 달톤 사이의 분자량 분포를 가지는 약 6 내지 약 13 ％ 가수분해된 콩 단백질 단리물을 두유에 분산시켜 두유 분산액을 형성시키는 방법이 제공된다. 다음에, 상기 두유 분산액이 균질화됨으로써, 열 안정성 두유 농축액이 형성된다. 이와 같은 방법을 사용하게 되면, 약 16.5 ％ 이하의 단백질 (약 5.5×), 바람직하게는 약 12 내지 약 15 ％ 사이의 단백질 (즉, 약 4× 내지 약 5×)을 가지는 열 안정성 두유 농축액이 형성될 수 있다. 일반적으로, 이와 같은 농축액의 점도는 약 15 내지 약 200 cps이다. 바람직하게는, 상기 방법은 또한 이와 같이 안정한 농축액을 달성하기 위하여 가공 조제 또는 안정화제를 혼입하지 않으며; 그에 따라, 생성되는 열 안정성 두유 농축액 중의 모든 고형물은 바람직하게도 콩 고형물이다. 그러나, 다른 가공 조제, 안정화제, 염, 감미제, 향미제, 또는 기타 성분들이 사용될 수도 있다. 임의로, 이와 같은 방법을 위하여 제공되는 개시 두유는 증발에 의해 예비-농축 (그리고 임의로, 상기한 바와 같은 가용성 및/또는 불용성 탄수화물이 제거)될 수도 있다.

또 다른 구현예에서, 열 안정성 두유 농축액은 부분적으로 가수분해된 콩 단백질 단리물을 식용 오일에 예비-분산시킨 다음, 상기 오일/콩 단리물 혼합물을 물에 분산시킴으로써, 균질화되어 콩 농축액을 형성시킬 수 있는 예비-에멀젼을 형성시키는 것에 의해 제조된다. 예를 들면, 상기 방법은 5,500 내지 30,000 달톤 사 이의 분자량 분포를 가지는 약 15 내지 약 20 ％ 가수분해된 콩 단백질 단리물, 약 65 내지 약 75 ％의 물, 및 약 5 내지 약 15 ％의 식용 오일을 분산시킴으로써, 콩 단백질 에멀젼을 제조한다. 다음에, 상기 콩 단백질 에멀젼이 균질화됨으로써, 열 안정성 두유 농축액이 형성된다. 이와 같은 방법을 사용하게 되면, 열 안정성 두유 농축액은 약 16.5 ％ 이하의 단백질 (즉, 약 5.5×), 바람직하게는 약 12 내지 약 15 ％의 단백질 (즉, 약 4× 내지 약 5×), 그리고 약 50 내지 약 500 cps의 점도를 가지게 된다. 상기 오일은 낙농 오일 또는 식물성 오일 중 어느 것일 수 있다. 바람직하게는, 상기 오일은 무수 유지방(milk fat), 고올레산 카놀라유, 대두유, 코코넛 야자인유, 또는 이들의 혼합물이다. 가장 바람직하게는, 상기 오일은 무수 유지방 또는 고올레산 카놀라유 중 어느 것이다. 필요에 따라 안정성, 크리밍(creaming), 입맛, 및/또는 향미를 원하는 만큼 향상시키기 위하여, 다른 가공 조제, 안정화제, 염, 감미제, 향미제, 에멀젼화제, 또는 기타 성분들이 사용될 수도 있다.

<도면의 간단한 설명>

도 1은 열 안정성 농축 두유를 제공하기 위한 대표적인 방법의 공정도이다.

도 2는 열 안정성 농축 두유를 제공하기 위한 또 다른 대표적인 방법의 공정도이다.

도 3은 열 안정성 농축 두유를 제공하기 위한 또 다른 대표적인 방법의 공정도이다.

도 4는 열 안정성 농축 두유를 제공하기 위한 또 다른 대표적인 방법의 공정 도이다.

도 5는 열 안정성 농축 두유를 제공하기 위한 또 다른 대표적인 방법의 공정도이다.

도 6은 열 안정성 농축 두유를 제공하기 위한 또 다른 대표적인 방법의 공정도이다.

열처리시 안정하고 연장된 보관 수명을 가지는, 단백질 농도 기준 약 3.2× 초과의 두유 농축액을 형성시키는 방법이 제공된다. 본원의 방법은 단백질의 농도를 기준으로 3.2× 초과, 바람직하게는 약 3.5× 초과, 더욱 바람직하게는 약 3.5× 내지 약 5.5×의 열 및 보관 안정성 두유 농축액을 다양한 형태로 제공한다. 상기 농축 두유는 온 또는 냉으로 희석됨으로써 허용가능한 풍미, 입맛을 가지며 이상한 향미 또는 색상은 거의 가지지 않는 두유 음료 또는 다른 산물을 형성시킬 수 있는 농축 두유 생성물을 제공하기 위하여, 임의의 향미제, 감미제 및 기타 성분들과 함께 사용하기에 적합하다. 사용되는 구체적인 방법에 따라, 생성되는 열 안정성 두유 농축액은 약 9.9 ％ 이상 내지 약 15 ％ 이하 또는 그 이상의 단백질을 가지며, 일반적으로 약 10 내지 약 4000 cps 사이의 관주가능한 점도를 가지는 것으로 추정된다. 본원의 방법에 의해 형성되는 두유 농축액은 또한 5 이상의 F₀, 바람직하게는 10 이상의 F₀, 가장 바람직하게는 12 이상의 F₀를 달성하기 위한 열 가공하에서 안정하다.

상기한 바와 같이, 본 방법은 열처리시 안정하며 연장된 보관 수명을 가지는, 3.2× 초과 (바람직하게는 3.5× 초과, 한층 더 바람직하게는 약 3.5× 내지 5.5×)의 두유 농축액을 제공한다. 본원의 목적상, 상기 농축 계수(concentration factor)는 콩 단백질의 농도를 기준으로 하며, 최종 콩 단백질 양을 1× 샘플 중 콩 단백질의 양으로 나눔으로써 계산된다. 본원의 목적상, 1× 샘플은 약 3 ％ 단백질이다. 예를 들면, 12 ％의 콩 단백질을 가지는 콩 농축액은 4× 농축액이다.

"열처리" 또는 "열적 처리"는 5 이상의 F₀, 바람직하게는 10 이상의 F₀, 가장 바람직하게는 12 이상의 F₀를 달성하기에 충분한 열처리를 포괄하는 것으로 양해되어야 한다. 예를 들면, 열처리에는 약 8분 이하 동안의 약 121-123 ℃ 이하 레토르트 조건 (즉, 약 10의 F₀)은 물론 원하는 F₀ 값을 달성하기 위한 기타 열처리가 포함될 수 있다.

식품 또는 음료의 열처리 또는 열적 처리 정도는 종종 치사율 또는 살균가(sterilization value) (F₀)로 특성화된다. 구체적인 살균 공정 (즉, 저온살균, UHT, 레토르트 등)에 있어서의 F₀는 열적 공정에서 식품 또는 음료의 가장 느린 가열점 속도 곡선 동안의 시간-온도 데이터의 그래프 적분을 사용하여 측정될 수 있다. 이와 같은 그래프 적분에서는 생성물에 제공되는 총 치사율이 수득된다. 그래프 방법을 사용하여 원하는 F₀를 달성하는 데에 필요한 가공 시간을 계산하기 위해서는, 식품의 가장 느린 가열 지점에서의 열 침투(heat penetration) 곡선 (즉, 온도 대 시간의 그래프 도표)이 요구된다. 다음에는, 가열 도표를 시간 소증분으로 분할하고, 각 시간 증분에 있어서의 산술 평균 온도를 계산한 후, 하기의 수학식을 사용하여 각 평균 온도에 대한 치사율 (L)을 측정하는 데에 사용하는데:

L = 10(T-121)/z

여기서:

T = ℃로 나타낸 시간 소증분의 산술 평균 온도;

z = 특정 미생물에 대한 표준가;

L = 온도 T에서의 특정 미생물의 치사율이다.

다음에는, 각 시간 소증분에 대하여 상기에서 계산된 치사율 값에 시간 증분을 곱한 다음, 하기의 수학식을 사용하여 총계함으로써 살균가 (F₀)를 수득하며:

F₀ = (t_T1)(L₁) + (t_T2)(L₂)+ (t_T3)(L₃) + ...

여기서:

t_T1, t_T2, ... = 온도 T1, T2, ...에서의 시간 증분;

L₁, L₂, ... = 시간 증분 1, 시간 증분 2, ...에서의 치사율 값;

F₀ = 미생물의 121 ℃에서의 살균가이다.

따라서, 일단 침투 곡선이 생성되면, 임의 온도에서의 공정 시간의 길이를 기준 온도인 121 ℃ (250 ℉)에서의 등가 공정 시간으로 전환함으로써, 공정에 대한 살균가 F₀가 계산될 수 있다. 예컨대, 문헌 [Jay, "High Temperature Food Preservation and Characteristics of Thermophilic Microorganisms," Modern Food Microbiology (D.R. Heldman, ed.), ch. 16, New York, Aspen Publishers (1998)]를 참조하라.

"보관 수명(shelf life)"은 70 ℉에서 불쾌한 향취, 외관, 풍미, 농밀도 또는 입맛과 같은 불쾌한 감각적 특성을 발현시키지 않고 콩 산물이 저장될 수 있는 시간 기간을 의미한다. 또한, 주어진 보관 수명에서, 감각적으로 허용가능한 콩 산물은 이상-악취, 이상-향미, 또는 이상-색상을 거의 가지지 않게 되고, 응집성, 점착성 또는 미끈거리는 질감을 가지지 않게 되며, 겔화되지 않고 유지될 것이다. "안정한" 또는 "보관-안정성" 역시 주어진 시간에 콩 산물이 상기한 바와 같은 불쾌한 감각적 특성을 가지지 않으며 감각적으로 허용가능하다는 것을 의미한다. "안정한"은 또한 열처리시 또는 장기간의 보관시에 단백질 겔을 형성하지 않거나 단백질 침전을 가지지 않는 농축액을 포괄하는 것으로 양해되어야 한다. "보관 수명" 또는 "연장된 보관 수명"은 두유 농축액이 상기한 바와 같이 안정한 약 12개월 이상의 저장, 바람직하게는 약 9 내지 약 18개월의 저장을 포괄하는 것으로 양해되어야 한다.

본원에서 사용될 때의 비-농축 형태의 "두유"는 물에 침지되고 미세 입자 크기로 마쇄된 후 걸러짐으로써, 약 2.5 내지 약 3.5 ％의 콩 단백질, 약 5.5 내지 약 7.5 ％의 콩 고형물, 및 약 1 내지 약 2.5 ％의 지방을 가지는 유체 음료를 생성시키는 대두로부터 제조되는 콩 음료를 포괄하는 것으로 양해되어야 한다.

일 형태에서는, 원하는 단백질 농도로의 농축 (바람직하게는 증발에 의함) 전에 두유로부터 가용성 탄수화물의 일부 이상을 제거하는 방법이 제공된다. 또 다른 형태에서, 방법은 농축 전에 두유로부터 불용성 탄수화물의 일부 이상 역시 제거한다. 이론에 의해 제한되기를 원하는 것은 아니나, 탄수화물은 두유 농축액 내에서 콩 단백질과 희석되며 생성되는 농축액의 전체 점도에 큰 비중으로 기여하는 것으로 여겨진다. 전체 두유 점도가 증가할수록 콩 농축액은 열처리에 덜 안정하다는 것이 밝혀진 바 있다. 열처리는 단백질의 응집을 초래하는 단백질 분자의 가교-결합을 생성시키는 것으로 여겨진다. 단백질 농도가 너무 높으면, 응집이 겔화를 초래함으로써, 농축 두유가 겔화된다.

역시 이론에 의해 제한되기를 원하는 것은 아니나, 이와 같은 고온 가공시 단백질의 겔화 효과는 또한 더 높은 점도 (예컨대 푸딩-형 또는 커스타드-형 농밀도)를 가지는 농축액에서 물의 가용성 감소로 인하여 가속화되는 것으로 여겨진다. 고점도 농축액에서의 물의 가용성 (즉, 유리수)의 감소는 증점제 및 기타 고체, 예컨대 단백질 및 탄수화물과 같은 물 결합제(binding agent)의 존재에 기인할 가능성이 가장 크다. 유리수의 감소는 임의의 변성 단백질이 더 높은 서로 간의 접촉 가능성을 가지도록 함으로써, 단백질 응집을 초래하는 단백질 네트워크를 형성하게 할 수 있는 것으로도 여겨진다. 반면, 다량의 유리수를 가지는 더 낮은 점도의 농축액 (예컨대 물과 유사하며 관주가능한 샐러드 드레싱-형 농밀도)은 임의의 변성 단백질 사이의 접촉을 최소화하여 단백질 응집을 덜하게 하는 것으로 여겨진다. 따라서, 가용성 탄수화물, 바람직하게는 가용성 및 불용성 탄수화물 모두를 제거하는 것은 더 높은 콩 단백질 농도, 더 낮은 점도를 가지며, 생성물을 열처리에 더 안정하게 하는 물의 가용성이 대체적으로 증가된 농축 콩 생성물을 형성시킨다.

또 다른 형태에서는, 원하는 두유 농축액을 형성시키기 위하여, 부분적으로 가수분해된 콩 단백질 단리물을 두유 또는 식용 오일에 블렌딩하는 방법이 제공된다. 본원의 목적상, 부분적으로 가수분해된다는 것은 약 4,000 내지 약 40,000 달톤 사이의 분자량 분포, 바람직하게는 약 5,500 내지 약 30,000 달톤 사이의 분자량 분포를 의미한다. 본원의 목적상, 분자량 분포의 약 95 ％, 바람직하게는 약 99 ％, 더욱 바람직하게는 약 99.9 ％ 이하가 이러한 범위에 속할 것으로 예상된다. 역시 이론에 의해 제한되기를 원하는 것은 아니나, 콩 단백질의 부분적 가수분해는 단백질의 가용성을 증가시킴으로써, 더 많은 양의 콩 단백질이 더 안정하게 더 낮은 점도의 농축액으로 농축될 수 있게 하는 것으로 여겨진다. 가수분해는 표면적이 증가됨으로써 이후 더 용이하게 수화될 수 있으며 그에 따라 매우 가용성이 되는 더 작은 폴리펩티드로 단백질을 분해시키는 것으로 여겨진다. 콩 단백질의 가수분해 정도는 생성되는 두유 농축액의 안정성 및 감각적 특성 모두에 대하여 효과를 가지는 것으로 관찰되었다. 콩 단백질의 부분적 가수분해 (즉, 약 5,500 내지 약 30,000 달톤 사이의 분자량 분포)가 바람직한데, 그것이 농축 생성물의 전체적 점도가 낮으면서도 생성되는 농축액에 어떠한 원치 않는 감각적 특성도 부여하지 않도록 단백질의 분자량을 낮추기 때문이다. 예를 들면, 비-가수분해 콩 단백질 단리물을 사용한 두유 농축액은 열처리시 빠르게 겔화되거나, 또는 균질화 및 레토르팅하기에 너무 걸쭉한 것으로 관찰되었다. 반면, 심하게 가수분해된 콩 단백질 (즉, 약 5,000 달톤 미만의 분자량)은 또한 열처리에 대하여 우수한 안정성을 나타내나, 쓰고 이상한 풍미와 같이 허용불가능한 특성을 가지는 생성물을 형성시키거나, 또는 라떼 또는 유사 음료에 사용되는 경우 과도하게 큰 공기 셀을 가지는 거품을 제공하는 경향이 있는 것으로 관찰되었다. 예를 들어, 약 5,000 달톤 미만의 분자량 분포를 가지는 버사 휩(Versa Whip)™ (퀘스트 인터내셔날(Quest International) 사)을 사용하여 제조된 비교용 농축 두유는 이상한 향미 및 저질의 거품을 나타내었다.

도 1을 참조하여, 열 안정성 두유 농축액을 형성시키는 대표적인 방법을 설명한다. 본 방법에서는, 두유 중 가용성 탄수화물의 일부 이상이 농축 전에 제거된다. 먼저, 투석여과(diafiltration) 기술에 의해 한외여과 막을 사용하여, 가용성 탄수화물 (예컨대 슈크로스, 스타키오스, 라피노스 등과 같은 가용성 당)의 일부 이상이 두유로부터 제거된다 (투석여과 없이 한외여과가 사용될 수도 있으나, 그것은 일반적으로 바람직하지 않은데, 그것이 탄수화물을 제거하는 데에 그렇게 효율적이지 않을 것이며, 가용성 탄수화물을 삼투액(permeate)으로 세척함에 있어 점도가 제한 요인이 될 것이기 때문임). 바람직하게는, 한외여과 막은 1,000 초과, 바람직하게는 약 1,000 내지 약 50,000의 MWCO (분자량 하한)을 가지는 막을 사용하여 약 10 내지 약 100 ％의 가용성 탄수화물을 제거한다. 투석여과 후에는, 두유가 한외여과됨으로써, 약 5 내지 약 15 ％의 총 고형물을 가지는 가용성-탄수화물-감소 투석잔류물 (중간 두유)이 형성된다. 다음에, 상기 가용성-탄수화물-감소 투석잔류물이 바람직하게는 증발에 의해 원하는 단백질 농도로 농축됨으로써, 열 안정성 두유 농축액이 형성된다. 예를 들면, 두유는 회전 증발기 또는 기타 시중에서 구입가능한 증발기를 사용하여 약 50 ℃ 및 약 30-40 토르 (약 0.6-0.8 psi)의 진공에서 원하는 농축 농도로 증발될 수 있다. 다르게는, 두유는 UF 막의 사용을 통하여 농축될 수 있다. 예를 들면, 튜브-형 UF 막이 사용되어 탄수화물을 제거함으로써 원하는 농도로 농축될 수 있다. UF 막을 사용하여 고형물을 제거하고 농축하는 것이 유리할 수 있는데, 그것이 두유에 대한 열적 노출을 제한하기 때문이다.

일반적으로, 도 1의 방법은 약 3.5× (바람직하게는 약 3.3× 내지 약 3.5×) 이하의 레토르트 조건하에서 안정한 두유 농축액을 형성시키는 데에 적합하다. 이러한 농축액은 바람직하게는 약 18 내지 약 19 ％ 사이의 총 고형물, 약 18 내지 약 19 ％ 사이의 콩 고형물, 및 약 9.9 내지 약 10.5 ％ 사이의 단백질을 가진다. 상기 농축액은 또한 일반적으로 관주가능한 점도를 가진다. 상기 농도의 안정한 농축액을 달성하는 데에는, 두유의 증발 전 또는 후에 가공 조제 및/또는 안정화제가 사용되지 않는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 농축액 중 모든 고형물은 바람직하게는 콩 고형물이다.

그러나 필요에 따라, 가공 조제 또는 기타 첨가제가 사용될 수도 있다. 예를 들면, 당, 염, 나트륨 시트레이트, 기타 공지의 가공 조제, 향미제, 첨가제, 감미제, 또는 기타 성분들이 증발 전 또는 후에 농축액에 첨가될 수도 있다. 예를 들어, 증발 후 농축액에 약 7 내지 약 20 ％의 당이 첨가될 수 있거나, 또는 약 0.1 내지 약 0.6 ％의 염이 첨가될 수 있다. 이와 같은 임의의 성분들은 안정성을 향상시키고 추가적인 감각적 이득 (즉, 입맛)을 제공하기 위하여 첨가될 수 있으며, 점도의 증가를 제공함으로써 불용성 고형물의 침강을 감소시킬 수 있다.

도 2를 참조하여, 열 안정성 두유 농축액을 형성시키는 또 다른 대표적인 방법을 설명한다. 본 방법에서는, 가용성 탄수화물 및 불용성 탄수화물 (예컨대 불용성 섬유, 셀룰로스성 물질 등) 모두의 일부가 증발 전에 두유로부터 제거된다. 이와 같은 구현예에서는, 먼저 원심력을 사용하여 약 70 내지 약 99 ％의 불용성 탄수화물이 두유로부터 제거됨으로써, 불용성 탄수화물이 감소된 상청액 (즉, 원심력에 의해 퇴적된 물질 상층의 액체)이 형성된다. 바람직하게는, 불용성 탄수화물을 분리하기 위하여, 두유는 배치-형 원심분리기 또는 연속-형 원심분리기에서 약 500 내지 약 20,000 G로 약 20분 동안, 또는 다중 경로를 사용하여 (필요에 따라) 연속 공정으로 원심분리된다. 다르게는, 여과 방법이 불용성 탄수화물을 분리하는 데에 사용될 수도 있다. 다음에는, 도 1에서 상기한 투석여과 및 한외여과 기술을 사용하여 상기 상청액으로부터 약 70 내지 약 99 ％의 가용성 탄수화물이 제거된다 (다르게는, 원심분리 전에 두유가 여과될 수 있음). 다음에, 가용성 및 불용성 탄수화물이 감소된 생성물이 회수되고, 바람직하게는 증발에 의해 원하는 단백질 농도로 농축됨으로써, 열 안정성 농축 두유가 형성된다. 역시, 상기 두유는 회전 증발기 또는 기타 시중에서 구입가능한 증발기를 사용하여 약 50 ℃ 및 약 30-40 토르 (약 0.6-0.8 psi)의 진공에서 원하는 농축 농도로 증발될 수 있다. 다르게는, 두유는 UF 막을 사용하여 농축될 수 있다.

일반적으로, 도 2의 방법은 약 3.6× 이하의 레토르트 조건하에서 안정하며, 약 10.8 ％ 이하의 단백질을 가지고, 일반적으로 관주가능한 점도를 가지는 두유 농축액을 형성시키는 데에 적합하다. 또한, 상기 농도의 안정한 농축액을 달성하는 데에는, 증발 전 또는 후에 가공 조제 또는 기타 안정화제가 사용되지 않는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 생성되는 농축액 중 모든 고형물은 바람직하게는 콩 고형물이다.

그러나, 필요에 따라 가공 조제 또는 기타 성분들이 이와 같은 방법에 사용될 수도 있다. 도 1의 방법과 유사하게, 당, 염, 나트륨 시트레이트, 기타 공지의 가공 조제, 향미제, 첨가제, 감미제, 또는 기타 성분들이 도 2의 방법에 사용될 수도 있다. 예를 들면, 약 12 내지 약 18 ％의 당, 약 0.1 ％ 내지 약 0.5 ％의 염, 약 0.2 ％ 내지 약 0.6 ％의 나트륨 시트레이트, 및/또는 약 0.01 ％ 내지 약 0.1 ％의 인공 감미제 (예, 스플렌다(Splenda) (슈크랄로스))가 증발 후에 농축액에 첨가될 수 있다.

도 3을 참고하여, 열 안정성 두유 농축액을 형성시키는 또 다른 대표적인 방법을 설명한다. 본 방법에서는, 약 9 내지 약 13 ％의 부분적으로 가수분해된 콩 단백질 단리물이 두유에서 수화됨으로써, 두유 농축액이 형성된다. 바람직하게는, 상기 부분적으로 가수분해된 콩 단백질 단리물은 약 5,500 내지 약 30,000 달톤 사이의 분자량 분포를 가진다. 이와 같은 가수분해 수준 미만 (즉, 약 5,000 달톤 미만)에서는, 생성되는 농축액이 일반적으로 열처리에 대한 안정성을 나타내지 않으며, 이와 같은 가수분해 수준 초과시에는, 생성되는 농축액 및/또는 그의 희석 음료가 쓴 풍미와 같이 원치 않는 감각적 특성을 나타내거나, 및/또는 라떼 또는 카푸치노 제조에 사용될 경우 허용불가능한 거품을 나타낼 수 있다. 다음에는, 형성된 두유 분산액이 지방 (즉, 대두유 및/또는 기타 식용 오일), 에멀젼화제 (즉, 모노디글리세리드, 폴리소르베이트 80/60, 소르비탄 모노스테아레이트, 소르비탄 모노올레에이트 등), 안정화제 (즉, 젤란, 카라기난, 미세결정질 셀룰로스 등), 염 (즉, 염화 나트륨, 트리-나트륨 시트레이트, 모노- 및 디-나트륨 포스페이트 등) 및/또는 당과 같은 임의의 성분들과 함께, 바람직하게는 2-단계 균질화기를 사용하여 약 5000/500 psi에서 균질화됨으로써, 열 안정성 두유 농축액이 형성된다.

일반적으로, 도 3의 방법은 약 5× (바람직하게는 약 4× 내지 약 5×) 이하의 레토르트 조건하에서 안정한 두유 농축액을 형성시키는 데에 적합하다. 이러한 농축액은 바람직하게는 약 20 내지 약 23 ％ 사이의 총 고형물, 약 20 내지 약 23 ％ 사이의 콩 고형물, 및 약 12 내지 약 15 ％ 사이의 단백질을 가진다. 이러한 농축액은 또한 바람직하게는 일반적으로 관주가능한 점도를 가진다. 상기 범위 상위 한계에 있는 농축액은 더 걸쭉하기는 하나, 여전히 유동가능하며 허용가능하다. 다른 구현예들과 유사하게, 상기 농도의 안정한 농축액을 달성하는 데에는, 증발 전 또는 후에 가공 조제 또는 기타 안정화제가 사용되지 않는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 도 3의 방법으로부터 형성된 두유 농축액 중의 전체 고형물은 바람직하게는 콩 고형물이다.

그러나, 필요에 따라 농축액 또는 차후 희석 음료의 안정성, 향미, 입맛, 크리밍(creaminess), 또는 기타 감각적 특성을 향상시키기 위하여, 임의의 성분들이 첨가될 수도 있다. 예를 들면, 지방, 오일, 에멀젼화제, 안정화제, 염, 및/또는 당이 필요에 따라 분산액에 블렌딩될 수 있다.

예를 들어, 하기의 임의 성분들이 콩 농축액에 블렌딩될 수도 있다. 농축액의 향미를 향상시키기 위하여, 약 7 내지 약 20 ％의 당이 첨가될 수 있다. 입맛과 크리밍을 향상시킴은 물론, 라떼 또는 카푸치노를 제조하는 데에 사용되는 경우 농축액의 거품형성능을 향상 (즉, 일반적으로 더 높은 점도에 기인하는 거품 안정성을 증가)시키기 위하여, 약 5 내지 약 9 ％의 식용 오일/지방 (바람직하게는 대두유)이 첨가될 수도 있다. 안정성, 입맛 및 크리밍을 향상시키기 위하여, 약 0.25 내지 약 0.5 ％의 염화 나트륨 및/또는 약 0.3 ％의 트리-나트륨 포스페이트가 농축액에 첨가될 수도 있다. 예를 들면, 약 8-12 ％의 단백질 (콩 단백질 단리물 유래)을 가지는 콩 농축액에 약 0.5 ％의 염화 나트륨이 첨가됨으로써, 약 20주 이상까지 동안 크리밍 및 침강에 대한 향상된 내성을 제공할 수 있다는 것이 관찰되었다. 안정성을 위하여, 약 0.1 내지 약 0.3 ％의 모노- 및/또는 디-나트륨 포스페이트가 첨가될 수도 있다. 예를 들면, 약 8 내지 12 ％ 사이의 단백질 (콩 단백질 단리물 유래)을 가지는 콩 농축액에 대한 약 0.3 ％의 모노-나트륨 포스페이트의 첨가가 콩 농축액의 안정성을 약 20주 이상까지 동안 증가시킨다는 것 역시 관찰되었다.

그러나, 크산탄 고무, 개질 전분, 아라비아 고무 및 카르복시 메틸 셀룰로스와 같은 일부 안정화제 및 증점제의 첨가는 허용불가능한 결과를 제공한다. 부분적으로 가수분해된 콩 단백질을 사용하는 콩 농축액은 이와 같은 안정화제 및 증점제와 블렌딩될 경우 일반적으로 크림 층의 형성, 원치 않는 점도 증가, 및/또는 열처리 후 용액으로부터의 단백질의 침전으로 인하여 허용불가능한 생성물로 귀결된다.

도 4 및 5에 나타낸 바와 같이, 미리 농축된 두유에 부분적으로 가수분해된 콩 단백질 단리물이 분산될 수도 있다. 예를 들면, 먼저 도 1 또는 도 2의 방법 중 어느 것, 또는 다른 적합한 농축 기술을 사용하여 두유가 농축될 수 있다. 다음에, 부분적으로 가수분해된 콩 단백질 단리물이 농축된 두유에 블렌딩되고, 상기한 것과 유사한 방식으로 균질화된다. 미리 농축된 두유를 사용하기 때문에, 본 방법은 바람직하게는 약 17 ％ 이하의 총 고형물, 약 17 ％ 이하의 콩 고형물, 및 약 12 ％ 이하의 단백질을 가지며, 약 1,300 cps의 점도를 가지고, 레토르트 조건에서 안정하며 바람직하게는 가공 조제가 없는, 약 4× 이하의 두유 농축액을 형성시키는 데에 적합하다. 다른 구현예들과 유사하게, 도 4 및 5의 방법에서 상기 농도의 안정한 농축액을 달성하는 데에는, 증발 전 또는 후에 가공 조제 또는 안정화제가 사용되지 않는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 도 4 및 5의 방법으로부터 형성되는 두유 농축액 중의 전체 고형물 역시 바람직하게는 콩 고형물이다. 그러나, 다른 구현예에서와 마찬가지로, 그에 제한되는 것은 아니나 당, 염, 나트륨 시트레이트, 기타 공지의 가공 조제, 향미제, 첨가제, 감미제, 또는 기타 성분들과 같은 임의의 성분들이 필요에 따라 첨가될 수도 있다.

도 6을 참조하여, 열 안정성 두유 농축액을 형성시키는 또 다른 대표적인 방법을 설명한다. 본 방법에서는, 약 15 내지 약 20 ％의 부분적으로 가수분해된 콩 단백질 단리물이 식용 오일 및 물에 분산됨으로써, 예비-에멀젼이 형성된다. 이전의 구현예와 유사하게, 부분적으로 가수분해된 콩 단백질 단리물은 바람직하게는 약 5,500 내지 약 30,000 달톤 사이의 분자량 분포를 가진다. 이와 같은 수준 미만의 가수분해는 충분한 안정성을 가지는 농축 두유를 생성시키지 않으며, 이와 같은 수준 초과시에는 이상-향미를 가지는 두유가 생성된다. 다음에는, 2-단계 균질화기를 사용하여 5000/500 psi에서 상기 형성된 예비-에멀젼이 균질화됨으로써, 열 안정성 두유 농축액이 형성된다.

상기 식용 오일은 그에 제한되는 것은 아니나 무수 유지방, 고올레산 카놀라유, 대두유, 코코넛 야자인유 등과 같은 임의의 낙농 오일 또는 식물성 오일일 수 있다. 상기 오일은 무수 유지방인 것이 바람직한데, 그것이 낙농유 풍미에 더 가깝게 해줌으로써 (이는 두유를 마시지 못하는 사람에게 중요할 수 있음), 두유 음료의 풍미를 향상시키기 때문이다. 또한, 고올레산 카놀라 역시 대두유에 비해서는 바람직한데, 카놀라유 중 올레 지방산이 대두유 중 다중불포화 오일에 비해 덜 용이하게 산화되기 때문이다. 코코넛 야자인유는 두유를 약간 쓰게 할 수 있으나, 약 7 내지 약 15 ％의 당과 같은 임의 감미제의 첨가에 의해 더 유쾌한 풍미가 제공될 수 있다.

일반적으로, 도 6의 방법은 약 28.5 ％ 이하의 총 고형물, 약 19.5 ％ 이하의 콩 고형물, 및 약 15 ％ 이하의 단백질을 가지며, 약 450 cps의 점도를 가지고, 레토르트 조건하에서 안정하며 바람직하게는 다른 가공 조제를 사용하지 않는, 약 5× 이하의 두유 농축액을 형성시키는 데에 적합하다. 그러나, 다른 방법들에서와 마찬가지로, 필요에 따라 두유 농축액 및/또는 생성되는 희석 두유의 안정성, 입맛, 향미, 및/또는 기타 감각적 특성에 영향을 주기 위하여, 임의의 가공 조제, 안정화제, 지방, 오일, 에멀젼화제, 염, 당, 향미제, 감미제, 및/또는 기타 성분들이 첨가될 수도 있다.

일 접근법에 의하면, 본원의 방법에 의해 제조되는 열 안정성 두유 농축액은 그 자체로 본원에 그 전체가 참조로써 개재되는 U.S. 특허 출원 제10/763,680호 (2004년 1월 23일 출원)에 기술된 것과 같은 주문형 음료 제조 기계용으로 고안된 카트리지 또는 포드에 사용될 수 있을 정도로 충분히 안정할 것으로 예상된다. 물론, 본원에서 기술되는 열 안정성 두유 농축액은 많은 다른 목적으로 사용되거나, 및/또는 많은 다른 적용분야에 사용될 수도 있다.

하기의 실시예는 설명을 위한 것으로서, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본원에서 사용되는 모든 백분율은 다르게 표시되지 않는 한, 중량 기준이다. 본원에서 인용되는 모든 참고 문헌들은 그 자체가 참조로써 개재된다.

비교 실시예 1. 13 ％ 고형물의 무균 포장으로 제공된 부분 농축 두유 (미네소타 소재 선 리치 컴퍼니(Sun Rich Company))를 사용하여 다양한 두유 농축액을 제조하였다. 회전 증발기를 사용하여 50 ℃ 및 약 30-40 토르 (약 0.6-0.8 psi)의 진공에서 상기 두유를 농축하였다. 농축을 위하여, 약 1500 그램의 두유를 원형 플라스크에 적재한 다음, 증발기를 사용하여 다양한 고형물 농도로 농축하였다. 목표로 하는 고형물은 마이크로파 습기 분석기 (스위스 소재 부에치(Buechi) 사)를 사용하여 확인하였다.

일단 목표로 하는 고형물 농도가 달성되고 나면, 샘플을 금속 스크류 캡이 구비된 유리 병에 부었다. 각 샘플 병에 200 g의 농축된 두유를 적재한 다음, 서드리(Surdry) 레토르트 기계 (APR-95-IF 유형)에서 하기의 조건하에 레토르팅하였다: 작동 모드: 스팀/물 분무; 회전: 5 rpm에서 최대 회전; 주기 시간: 32분; 온도: 123 ℃ (이 온도에서의 총 시간 8분). 레토르팅 후, 각 샘플을 안정성에 대하여 평가하였다. 결과를 하기 표 1에 나타내었다:

상기 결과는 약 3.2× 이하 레토르트 안정성 액체 두유의 제조가 증발만을 사용하여 달성될 수 있다는 것을 나타낸다. 이 수준을 초과하게 되면, 두유 농축액은 레토르팅시 불안정하며, 단백질이 겔화되거나 용액으로부터 침전된다.

실시예 2. 본 실시예에서는, 증발 전에 한외여과 막을 사용하여 두유로부터 가용성 탄수화물의 일부 이상을 제거하기 위한 예비-처리에 의해 농축 두유를 제조하는 것의 효과를 입증하였다. 가용성 탄수화물의 제거는 두유 중 단백질 농도를 고형물 기준으로 45 내지 55 ％ 증가시킨다.

두유를 예비처리하기 위하여, 약 200 파운드의 총 고형물 약 13 ％인 원료 두유 (미네소타 소재 선 리치 컴퍼니)를 자켓이 구비된 혼합 탱크에서 100 파운드의 R.O.수 (R.O. water)와 희석함으로써, 한외여과 처리에 적합한 점도의 두유를 제조하였다. 혼합물의 온도는 한외여과 처리 기간 동안 약 120 ℉로 유지하였다. 두유의 pH는 1 N NaOH를 사용하여 10으로 조정하였다. 먼저, 두유를 5회 세척에 해당하도록 투석여과 (MWCO 10,000 달톤)하여, 90 ％ 초과를 초과하는 가용성 탄수화물을 제거하였다. 각 세척은 개시 배치의 약 절반에 해당하였다 (약 150 파운드의 삼투액). 투석여과가 완료된 후에는, pH를 6.5로 중화한 다음, 총 고형물 약 12 ％의 농축액으로 두유를 한외여과하였다. 다음에, 농축된 두유를 별도의 탱크에 수집하여 185 ℉에서 약 2분 동안 배치 저온살균하였다. 이것을 냉각시킨 다음, 이후의 사용을 위해 냉장하였다.

두유를 더 농축하기 위하여, 회전 증발기를 사용하여 실시예 1에서와 같이 한외여과 및 예비처리된 두유로부터의 샘플을 농축하였다. 농축된 샘플을 유리 병에 충전하고, 실시예 1에서와 동일한 절차를 사용하여 레토르팅하였다. 레토르팅 후, 각 샘플을 안정성에 대하여 평가하였다. 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

실시예 3. 본 실시예에서는, 추가적인 향미제 및 감미제를 사용한 농축 두유의 배합에 대해 확인하였다. 두유를 실시예 2에서와 같이 약 18 ％의 총 고형물 또는 약 3.3×로 농축하였다. 다음에, 표 3에 요약되어 있는 바와 같이 감미제와 향미제를 첨가하였으되; 향미제 (복숭아, 바닐라, 과일 등)의 양은 공급되는 향미제의 농도에 따라 변화될 수 있다.

실시예 1에서와 같이 레토르팅한 후, 냉수를 사용하여 1×로 표 3의 농축액을 희석한 다음, 감각적으로 평가하였다. 표 3의 생성물을 풍미 시험자 심사위원단에 의해 평가하였다. 상기 두유는 뛰어나며, 우수한 입맛을 가지고, 이상한 향미를 나타내지 않으며, 매우 산뜻한 것으로 보고되었다.

유사한 방식으로, 모든 농축액을 주문형 음료 제조 기계 (다씨모(Tassimo)™, 크래프트 푸즈(Kraft Foods) 사)를 사용하여 온수로 희석하고, 또한 컵에 직접 온수를 첨가함으로써 희석한 후, 스푼으로 혼합하였다. 희석 비율은 약 1:2이었다. 이들 온 두유 음료는 풍미 시험자 심사위원단에 의해 우수한 것으로 인정되었다.

실시예 4. 본 실시예에서는, 증발을 통한 농축 전에 한외여과 막 및 원심분리를 사용하여 두유로부터 가용성 탄수화물 및 불용성 탄수화물 모두의 일부 이상을 제거하기 위한 예비-처리에 의해 농축 두유를 제조하는 것의 효과를 입증하였다.

실시예 2의 방식으로 한외여과된 두유를 농축 전에 원심분리하였다. 배치 유형 원심분리기 (베크만 코울터 (Beckman Coulter) 사)에서, 8,200 G로 20분 동안 샘플을 회전시킴으로써, 불용성 섬유를 제거하였다. 원심분리 후, 상청액을 따른 다음, 농축하고, 실시예 1의 절차에 의해 레토르팅하였다. 레토르팅 후, 각 샘플을 안정성에 대하여 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.

상기 결과는 약 3.6× 이하 농축의 레토르트 열 안정성 두유의 성공적인 제조를 나타낸다.

실시예 5. 콩 단백질 단리물을 두유에 첨가함으로써, 다양한 농축 두유를 제조하였다. 임의로, 대두유 또는 당도 첨가하였다. 농축 두유를 제조하기 위하여, 약 27 그램의 부분적으로 가수분해된 콩 단백질 단리물 분말 (수프로(Supro) XT 40, 미주리 세인트 루이스 소재 솔라에 컴퍼니(Solae Company))을 미리 초고온 조건에 적용해 둔 약 273 그램의 두유 (선 리치; 13 ％의 총 고형물; 7 ％의 단백질)에 분산시켜 약 4.1×의 두유 농축액을 형성시킴으로써, 제1 샘플을 제조하였다. 약 39 g의 부분적으로 가수분해된 콩 단백질 단리물 분말 (XT 40)을 약 261 g의 UHT 두유에 분산시켜 약 5.1×의 두유 농축액을 형성시킴으로써, 제2 샘플을 제조하였다. 약 27 그램의 수프로 XT 40을 균질화 전에 12 ％의 당 또는 12 ％의 대두유 중 어느 것과 함께 약 273 그램의 두유에 분산시킴으로써, 제3 및 제4 샘플을 제조하였다. 모든 샘플을 테크마(Tekmar) 균질화기에서 1500 rpm 및 22 ℃로 2분 동안 별도로 균질화하였다. XT 40은 5,500 내지 30,000 달톤 사이의 분자량 분포를 가지는 가수분해도를 가진다. 상기 샘플들을 실시예 1의 절차를 사용하여 레토르팅하였다. 레토르팅 후, 각 샘플을 안정성에 대하여 평가하였다. 결과를 표 5에 나타내었다.

상기 4.1× 두유 크리머(creamer)는 우수하게 조합되었다. 당은 풍미를 향상시킨 반면, 대두유는 조합시 거품 셀 크기를 감소시킴으로써 거품의 질을 향상시켰다. 상기 5.1× 두유 크리머는 걸쭉하였으나, 허용가능하였다. 5.1× 샘플의 분산성을 향상시킴으로써 두유의 낮은 개시 총 고형물 및 두유 점도로 인한 결과를 향상시키기 위하여, 당 또는 기타 분산제가 두유에 첨가될 수 있을 것으로 여겨진다.

실시예 6. 부분적으로 가수분해된 콩 단백질 단리물 분말 (수프로 XT 40, 미주리 세인트 루이스 소재 솔라에 컴퍼니)을 미리 농축된 두유에 분산시킴으로써, 다양한 두유 농축액을 제조하였다. 실시예 4의 절차에 따라 두유를 농축하였다. 테크마 혼합기를 사용하여 1500 rpm 및 22 ℃에서 2분 동안 당 또는 향미제와 함께, 그리고 그들 없이 두유 농축액에 콩 단백질 단리물 분말 (XT 40)을 분산시켰다. 다음에, APV 균질화기를 사용하여 5000 psi 및 22 ℃에서 상기 분산액을 균질화하였다. 생성되는 생성물을 실시예 1의 절차에 따라 레토르팅하였다. 레토르팅 후, 각 샘플을 안정성에 대하여 평가하였다. 결과를 표 6에 나타내었다.

5,500 내지 30,000 달톤 사이의 분자량 분포를 가지는 상기 부분적 가수분해 콩 단백질 단리물 (즉, XT 40)은 실시예 4의 원심분리된 두유에 용이하게 분산되었다. 이러한 SPI/두유 분산액은 레토르팅 후에도 유체로써 유지되었으며, 당 및 향미제의 존재 또는 부재하에서 겔화되지 않았다. 당은 총 고형물의 증가로 인하여 유체를 어느 정도 걸쭉하게 하였으나, 우수하게 조합되었으며, 우수한 향미를 가졌다. 상기 SPI/두유는 또한 커피와 우수하게 조합되었으며, 매우 안정한 거품을 가지는 우수한 콩 라떼를 생성시켰다.

실시예 7 (비교 실시예 ). 실시예 6에서 사용되었던 부분적 가수분해 콩 단백질 단리물 대신 비-가수분해 콩 단백질 단리물 (프롤리쎄(Prolissee) 500) (미네소타 미네아폴리스 소재 카르길(Cargill) 사)을 사용한 것 이외에는, 실시예 6의 절차를 사용하여 농축 두유를 제조하였다. 레토르팅 후, 상기 두유를 안정성에 대하여 평가하였다. 생성되는 농축 두유는 표 7의 특성을 가졌으며, 레토르팅시 겔화되었다.

실시예 6과 7을 비교해보면, 농축 두유의 안정성에 대한 부분적 가수분해 (즉, 약 5,500 내지 약 30,000 달톤 사이의 분자량 분포를 가지는 가수분해도)의 긍정적인 효과가 설명된다. 실시예 6에서 나타난 바와 같이, 부분적 가수분해는 두유 분산액에서의 콩 단백질의 가용성을 증가시키며; 그에 따라, 우수한 단백질 관능성을 가지는 약 4× 내지 약 5× 농축 두유를 생성시키는 다량의 콩 단백질 첨가가 가능해진다. 반면, 본 실시예의 비-가수분해 콩 단백질 단리물은 열처리에 불안정하고 겔화되는 콩 농축액을 형성시켰다.

실시예 8. 부분적으로 가수분해된 콩 단백질 단리물, 오일 및 물의 균질화를 통하여 수-중-유 에멀젼을 제조함으로써, 다양한 농축 두유를 제조하였다. 콩 단백질, 오일 및 물을 테크마 혼합기에서 1500 rpm 및 22 ℃로 2분 동안 혼합함으로써, 예비-에멀젼을 제조하였다. 각 예비-에멀젼을 가울린(Gaulin) 균질화기에서 5000 psi 및 22 ℃로 균질화한 다음, 실시예 1의 조건에 따라 레토르팅하였다. 프로 팜(PRO FAM) 781 (일리노이 데카투르 소재 ADM 사) (5,500 내지 20,000 달톤 사이의 분자량 분포), 수프로 XT 40 (솔라에 컴퍼니) (5,500 내지 30,000 달톤 사이의 분자량 분포), 또는 프로 팜 930 (ADM 사) (13,000 내지 70,000 달톤 사이의 분자량 분포) 중 어느 것을 사용하여 에멀젼을 제조하였다. 오일은 대두유 (SB), 코코넛 야자인유 (CPKO), 고올레산 카놀라유 (HOCO), 또는 무수 유지방 (AMF) 중 어느 것이었다. 레토르팅 후, 각 샘플을 안정성에 대하여 평가하였다. 결과를 표 8에 나타내었다.

상기 두유들은 모두 유체-형으로서 유동가능하였으며 (프로 팜 930으로부터 제조된 것 제외), 우수한 입맛을 가졌다. 상기 샘플들은 5× 수준에서조차도 레토르팅시 겔화되지 않았다. 이들 샘플 모두는 52 그램의 음료 당 7.9 그램의 콩 단백질을 가졌다.

실시예 9 (비교 실시예 ). 실시예 8에서 사용되었던 부분적 가수분해 콩 단백질 단리물 대신 비-가수분해 콩 단백질 단리물 (프롤리쎄 500, 미네소타 미네아폴리스 소재 카르길 사)을 사용한 것 이외에는, 실시예 8의 절차를 사용하여 농축 두유를 제조하였다. 레토르팅 후, 샘플을 안정성에 대하여 평가하였다. 생성되는 농축 두유는 표 9의 특성을 가졌으며, 균질화 및 레토르팅하기에 너무 걸쭉하였다.

실시예 8과 9를 비교해보면, 농축 두유의 안정성에 대한 콩 단백질의 부분적 가수분해 (즉, 약 5,500 내지 약 30,000 달톤 사이의 분자량 분포를 제공하는 가수분해도)의 긍정적 효과가 설명된다. 실시예 8에서 나타난 바와 같이, 부분적 가수분해는 수-중-유 에멀젼에서의 콩 단백질의 가용성을 증가시키며; 그에 따라, 우수한 단백질 관능성을 가지는 5× 농축 두유를 생성시키는 다량의 콩 단백질 첨가가 가능해진다. 반면, 본 실시예의 비-가수분해 콩 단백질 단리물은 균질화 및 레토르팅하기에 너무 걸쭉한 콩 농축액을 형성시켰다.

첨부된 청구항에서 표현된 바와 같은 구현 방법의 원리 및 영역 내에서 업계 숙련자에 의해, 본 방법의 특성을 설명하기 위하여 본원에서 기술 및 예시한 세부사항, 재료, 및 배합물과 성분들의 배열에 있어서의 다양한 변화가 이루어질 수 있다는 것이 양해될 것이다.

Claims

(i) 두유로부터 가용성 탄수화물의 일부를 제거하여 가용성 탄수화물이 감소된 생성물을 형성하고, 이 생성물을 농축시켜 열 안정성 두유 농축액을 형성하는 방법;

(ii) 두유로부터 가용성 탄수화물 및 불용성 탄수화물의 일부를 제거하여 가용성 및 불용성 탄수화물이 감소된 생성물을 형성하고, 이 생성물을 농축시켜 열 안정성 두유 농축액을 형성하는 방법; 또는

(iii) 5,000 내지 40,000 달톤 사이의 분자량 분포를 가지도록 콩 단백질을 가수분해하여 가수분해된 콩 단백질 단리물을 형성하고, 가수분해된 콩 단백질 단리물을 분산시키고 이후 균질화시켜 열 안정성 두유 농축액을 형성하는 방법

중 어느 하나에 의해 제조되는 열 안정성 두유 농축액의 제조 방법으로서, 여기서 열 안정성 두유 농축액은 0 ％ 초과 내지 15 ％ 이하의 단백질을 가지며 5 이상의 살균가 (F₀)를 달성하기에 충분한 열처리 적용시에 안정한 것인, 열 안정성 두유 농축액의 제조 방법.
제 1항에 있어서,

가용성 탄수화물의 일부가 한외여과 막의 사용에 의해 제거되어, 가용성 탄수화물이 감소된 생성물이 형성되고;

이 생성물이 농축되어 열 안정성 두유 농축액이 형성되며;

여기서, 열 안정성 두유 농축액은 9.5 ％를 초과하는 단백질을 가지는 것인 방법.
제 2항에 있어서, 열처리가 10 이상의 살균가 (F₀)를 달성하기에 충분한 방법.
제 2항에 있어서, 열 안정성 두유가 15 내지 4,000 cps의 점도를 가지는 방법.
제 2항에 있어서, 열 안정성 두유 농축액이 10.5 ％ 이하의 단백질을 가지는 방법.
제 5항에 있어서, 70 ％ 내지 99 ％의 가용성 탄수화물이 두유로부터 제거되는 방법.
제 2항에 있어서, 가용성 탄수화물이 감소된 생성물이 11 내지 15 ％ 사이의 전체 고형물을 가지는 방법.
제 2항에 있어서, 열 안정성 두유 농축액의 전체 고형물이 콩 고형물인 방법.
제 2항에 있어서, 한외여과 막이 1,000을 초과하는 분자량 하한 (MWCO)을 가지는 방법.
제 9항에 있어서, 한외여과 막이 1,000 내지 50,000의 분자량 하한 (MWCO)을 가지는 방법.
제 2항에 있어서, 열 안정성 두유 농축액이 0.1 내지 0.6 ％의 염 및 7 내지 20 ％의 당을 더 포함하는 방법.
제 2항에 있어서, 불용성 탄수화물의 일부가 원심력의 사용에 의해 제거되며, 열 안정성 두유 농축액이 10 ％를 초과하는 단백질을 가지는 방법.
제 12항에 있어서, 열 안정성 두유 농축액이 11 ％ 이하의 단백질을 가지는 방법.
제 13항에 있어서, 70 내지 99 ％의 불용성 탄수화물이 두유로부터 제거되는 방법.
제 14항에 있어서, 열 안정성 두유 농축액의 전체 고형물이 콩 고형물인 방법.
제 12항에 있어서, 열 안정성 두유 농축액이 7 내지 20 ％의 당을 더 포함하는 방법.
제 12항에 있어서, 열 안정성 두유 농축액이 0.4 내지 0.8 ％의 나트륨 시트레이트를 더 포함하는 방법.
제 17항에 있어서, 열 안정성 두유 농축액이 0.1 내지 0.5 ％의 염을 더 포함하는 방법.
제 1항에 있어서,

5,500 내지 30,000 달톤 사이의 분자량 분포를 가지는 가수분해된 콩 단백질 단리물이 두유에 분산되며;

열 안정성 두유 농축액이 12 ％를 초과하는 단백질을 가지는 것인 방법.
제 19항에 있어서, 열처리가 10 이상의 살균가 (F₀)를 달성하기에 충분한 방법.
제 19항에 있어서, 열 안정성 두유가 15 내지 4,000 cps의 점도를 가지는 방법.
제 19항에 있어서, 열 안정성 두유 농축액의 전체 고형물이 콩 고형물인 방법.
제 19항에 있어서, 9 내지 13 ％의 가수분해된 콩 단백질 단리물이 사용되는 방법.
제 19항에 있어서, 7 내지 20 ％의 당을 두유 분산액에 블렌딩하는 것을 더 포함하는 방법.
제 19항에 있어서, 10 내지 15 ％의 식용 오일을 두유 분산액에 블렌딩하는 것을 더 포함하는 방법.
제 25항에 있어서, 식용 오일이 대두유를 포함하는 방법.
제 19항에 있어서, 두유가 먼저 단백질 9.5 내지 11 ％로 농축되는 방법.
제 27항에 있어서, 두유가, 먼저 한외여과 막을 사용하여 70 내지 99 ％의 가용성 탄수화물을 제거하고, 원심력을 사용하여 70 내지 99 ％의 불용성 탄수화물을 제거하고, 9.5 내지 11 ％의 단백질로 증발됨으로써 농축되는 방법.
제 28항에 있어서, 열 안정성 두유 농축액의 전체 고형물이 콩 고형물인 방 법.
제 19항에 있어서, 열 안정성 두유 농축액이 0.1 내지 0.3 ％의 나트륨 포스페이트를 더 포함하는 방법.
제 1항에 있어서,

5,500 내지 30,000 달톤 사이의 분자량 분포를 가지는 가수분해된 콩 단백질 단리물이 물 및 식용 오일에 분산되며;

열 안정성 두유 농축액이 0 ％ 초과 내지 15 ％ 이하의 단백질 및 50 내지 500 cps의 점도를 가지는 방법.
제 31항에 있어서, 열처리가 10 이상의 살균가 (F₀)를 달성하기에 충분한 방법.
제 31항에 있어서, 15 내지 20 ％의 가수분해된 콩 단백질 단리물, 65 내지 75 ％의 물, 및 5 내지 15 ％의 식용 오일이 사용되는 방법.
제 33항에 있어서, 식용 오일이 낙농 오일 및 식물성 오일로 이루어진 군에서 선택되는 방법.
제 34항에 있어서, 식용 오일이 무수 유지방, 고올레산 카놀라유, 대두유, 코코넛 야자인유, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 방법.
제 35항에 있어서, 식용 오일이 무수 유지방인 방법.
제 35항에 있어서, 식용 오일이 고올레산 카놀라유인 방법.
제 31항에 있어서, 열 안정성 두유 농축액이 0 ％ 초과 내지 5 ％ 이하의 당을 더 포함하는 방법.