KR101879925B1 - 가용성 음료 괴상체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가용성 음료 괴상체의 제조 방법으로서,
분말 형태의 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 제공하는 단계,
주형 공동을 갖는 예열된 주형을 제공하는 단계,
주형 공동에 가용성 음료 성분들 중 하나 이상을 로딩하는 단계, 및
가용성 음료 괴상체를 형성하도록 주형 공동 내의 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 압착하는 단계를 포함하고,
여기서,
(i) 이 방법은 RF 방사선을 인가하여 주형 공동 내의 가용성 음료 성분들을 가열하는 단계를 추가로 포함하고/하거나,
(ii) 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 15초 이상 동안 주형 공동 내에 보유되고/되거나,
(iii) 분말 형태의 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 주형 공동 내로의 로딩 전에 예열되는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법에 관한 것이다.
분말 형태의 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 제공하는 단계,
주형 공동을 갖는 예열된 주형을 제공하는 단계,
주형 공동에 가용성 음료 성분들 중 하나 이상을 로딩하는 단계, 및
가용성 음료 괴상체를 형성하도록 주형 공동 내의 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 압착하는 단계를 포함하고,
여기서,
(i) 이 방법은 RF 방사선을 인가하여 주형 공동 내의 가용성 음료 성분들을 가열하는 단계를 추가로 포함하고/하거나,
(ii) 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 15초 이상 동안 주형 공동 내에 보유되고/되거나,
(iii) 분말 형태의 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 주형 공동 내로의 로딩 전에 예열되는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 가용성 음료 괴상체(soluble beverage mass) 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 인스턴트 커피 또는 핫초코와 같은 음료를 제조하기 위한 가용성 음료 괴상체에 관한 것이다.
카페 및 레스토랑에서 이용가능한 음료를 모사하도록 가정에서 음료를 조제하기 원하는 소비자를 위한 상당한 시장이 발달하였다. 이들 음료를 제공하려는 다수의 접근법들은 카트리지(cartridge)- 또는 패드(pad)-사용 시스템과 같은 음료 조제기의 사용을 요구하지만, 소비자가 동결 건조 커피 과립과 같은 인스턴트 또는 가용성 음료 성분들을 사용하는 것이 더 편리하다.
가용성 커피 과립과 같은 성분들은 음료 강도의 미세 조정과 같은 다수의 이점들을 갖지만, 이는 또한 최종 음료 품질이 상당히 변화될 기회를 제공한다. 이러한 문제를 다루기 위하여, 정제(tablet) 형태의 가용성 음료 성분들을 제공하는 것이 제안되었다. 이는 제조된 각각의 음료가 동일한 것 및 음료 성분 제조자에 의해 의도된 고품질을 갖는 것을 보장한다.
그러나, 정제 형태의 성분들의 제공은 아직 완벽하지 않다. 특히, 흔히 성분들의 용해에 문제가 있었는데, 음료의 저부에서의 점액질의 미용해된 잔류물의 존재는 소비자에게 매력적이지 않다. 정제는 흔히 분말형 성분을 사용하여 형성되는데, 그 이유는 이러한 것이 건조 문제를 피하고 보다 용이한 형상화를 허용하기 때문이다. 예를 들어 커피의 정제를 제조하기 위하여, 가용성 커피 분말을 함께 유지하기 위하여 상당한 압밀(compaction)을 제공하거나 결합제를 사용하는 것이 일반적으로 필요하다. 그러나, 고도의 압밀은 정제가 용해되는 것을 방해할 수 있고, 결합제의 존재는 유사한 문제를 유발하거나 최종 음료의 풍미에 영향을 미칠 수 있다.
낮은 압밀을 이용하고/하거나 적합한 결합제의 사용 없이 조제된 정제의 경우, 정제의 손상 또는 파열이라는 추가의 위험 요소가 있다. 이는 특히 날카로운 에지(edge)를 갖는 펠릿(pellet)의 경우인데, 본래의 형상의 손상으로 이어지는 파열의 가능성이 증가된다. 소비자가 정제들의 튜브를 개방하고 이들이 조각나거나 부서진 것을 본다면, 품질에 대한 인상이 상당히 저하된다.
국제출원 공개 WO2013001052호는 외측 표면을 습윤시켜 두꺼운 보호 스킨(skin)을 형성함으로써 이들 문제를 다루고자 한다.
미국 특허 제3293041호는 고-가용성 자급형(self-supporting) 정제의 제조를 위한 방법을 기술한다. 이들 정제는 가용성 커피 또는 차(tea)의 작은 1 g 펠릿들이고, 펠리타이저(pelletiser)의 열처리 구역에서 압착에 의해 제조된다. 펠릿은 고온(118 내지 150℃) 및 저압(13 ㎪ 내지 28 ㎪)을 사용하여 신속하게(2 내지 3초) 제조되고, 최종 제품은 2 내지 6초 내에 완전히 용해된다. 제조 공정의 결과로서, 펠릿은 보호용 외측 껍질(crust)을 가지고 저 밀도이다. 방법의 일 실시 형태는 회전식 주형에 의존하는데, 회전식 주형은 필연적으로 펠릿의 형성을 위해 열과 압력의 단시간의 강력한 인가를 초래한다. 유사하게, 튜브 공동(tube cavity)을 사용하는 본 문서의 주 실시 형태는 충분히 빠른 제조 속도가 달성될 수 있음을 보장하기 위하여 빠른 처리 시간에 의존한다.
또한, 가용성 커피 제품, 특히 분무 건조 커피가 카페에서 제조되거나 음료 기계에서 제조된 커피보다 질이 낮다고 생각하는 소비자들 사이에 편견이 존재한다. 이들 모든 이유 때문에, 음료 성분들을 위한 분배 형태로서의 정제의 사용이 소비자들 사이에서 대중적이지 않았다.
따라서, 음료 성분들을 위한 새로운 형태 및 이들의 제조 방법을 제공하는 것, 그리고/또는 종래 기술과 연관된 문제들 중 적어도 일부를 따지거나 적어도 상업적으로 유용한 그의 대안을 제공하는 것이 바람직하다.
따라서, 제1 태양에서, 본 발명은 가용성 음료 괴상체의 제조 방법을 제공하는데, 이 방법은,
분말 형태의 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 제공하는 단계,
주형 공동을 갖는 예열된 주형을 제공하는 단계,
주형 공동에 가용성 음료 성분들 중 하나 이상을 로딩(loading)하는 단계, 및
가용성 음료 괴상체를 형성하도록 주형 공동 내의 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 압착하는 단계를 포함하고,
여기서,
(i) 이 방법은 RF 방사선을 인가하여 주형 공동 내의 가용성 음료 성분들을 가열하는 단계를 추가로 포함하고/하거나,
(ii) 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 15초 이상 동안 주형 공동 내에 보유되고/되거나,
(iii) 분말 형태의 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 주형 공동 내로의 로딩 전에 예열된다.
이제, 본 발명이 추가로 기술될 것이다. 하기의 구절들에서, 본 발명의 다양한 태양들이 더 상세히 한정된다. 그렇게 한정된 각각의 태양은 반대로 명확히 지시되지 않는다면 임의의 다른 태양 또는 태양들과 조합될 수 있다. 특히, 바람직하거나 유리한 것으로 지시되는 임의의 특징부는 바람직하거나 유리한 것으로 지시되는 임의의 다른 특징부 또는 특징부들과 조합될 수 있다.
본 발명자들은 가용성 음료 괴상체들, 즉 음료를 형성하기에 적합한 성분들의 개별체(discrete body)들을 제조하기 위한 새로운 접근법을 밝혀냈다. 용어 "가용성 음료 괴상체"는, 음료 매질 내에서 자체가 완전히 가용성이고 상기 매질에 요구되는 음료의 풍미 및 주도(consistency)를 제공하도록 역할하는 성분들로부터 형성된 개별체를 의미한다. 가용성 음료 괴상체가, 예를 들어 구체적으로 결정된 형상 및 크기를 갖는 정제, 로젠지(lozenge) 및 볼(ball)을 포함하도록 의도된다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 동결 건조 커피 또는 분유와 같은, 음료 성분들의 성긴 분말들을 포함하도록 의도되지는 않는다. 명백하게, 가용성 음료 괴상체는 용해에 적합한, 실질적으로 건조하고 아직 용해되지 않은 형태이다. 바람직하게는, 괴상체는 밀봉된 공기- 및 수분-밀폐형 용기 내에 제공된다.
또한, 가용성 음료 괴상체가 소수의 불용성 물질을 함유할 수 있다는 것을 인식하여야 한다. 예를 들어, 최종 음료에서 독특한 입맛(mouthfeel) 및 풍미를 제공하기 위하여, 미세 분쇄되어진 로스팅된 커피가 포함될 수 있다. 바람직하게는, 침전 또는 다른 문제를 피하기 위하여, 괴상체는 30 중량% 미만, 더 바람직하게는 20 중량% 미만, 더 바람직하게는 10 중량% 미만의 불용성 물질을 함유한다. 일부 실시 형태들에서, 핫초코 음료와 같이, 매끄러운 입맛을 제공하도록 불용성 물질이 실질적으로 없는 것이 바람직 할 수 있다.
본 발명은 주로 커피 음료와 관련하여 제공되지만, 이 방법 및 이점들이 본 명세서에서 논의되는 다른 적합한 음료 성분들에 동등하게 적용된다는 것을 인식할 것이다.
본 발명자들은 프리미엄 음료 제품, 특히 커피 제품에, 그러한 제품의 다양한 단점 및 이에 대한 편견을 피하면서 가용성 제품들의 모든 편리성을 제공하고자 하였다. 구체적으로, 본 발명자들은 분배기를 요구함이 없이 일관된 최종 음료를 제공하고 용이하게 보관, 운반 및 사용되는 음료 성분을 제공하고자 하였다.
정제가 이들 문제 중 몇몇을 다룬다는 것이 이미 알려졌지만, 갓 나온 로스팅되고 분쇄된 커피 음료를 전형적으로 더 좋아하는 소비자의 마음을 끌도록 소비자에게 충분히 허용가능한 정제를 제조하는 것이 결코 가능하지 않았다.
로스팅되고 분쇄된 커피로부터 최종 음료를 조제함에 있어서 수반되는 소정량의 격식 및 관련 준비과정이 있는 것으로 여겨진다. 그러한 음료의 소비자는 조제에서의 이러한 노력을 최종 음료의 유익한 특성과 관련시켜 생각한다. 대조적으로, 가용성 커피 음료는 고온수의 첨가에 의해 즉시 조제된다. 본 발명자들은 이제, 가용성 커피의 즉각적 특성이 그러한 제품에 대한 편견의 원인이 될 수 있음을 알았다. 따라서, 물론 최종 음료 내에서 잔류물 및 침전물을 피하고자 하면서, 본 발명자들은 용해 시간의 어느 정도의 제어가 바람직하다는 것을 깨달았다.
따라서, 성분들에 고온의 수성 매질을 첨가한 후에 조제하는 데 음료가 10초 이상 100초 이하, 바람직하게는 60초 이하 걸릴 수 있다면 이상적이라고 생각된다. 바람직하게는, 조합된 매질과 성분들의 부드러운 교반에 의해 완전한 용해가 일어나는 데 조제는 20 내지 40초 걸린다.
본 발명자들은 종래 기술에서 알려진 정제를 분석하였고, 통상의 가열 기술에 의해 형성된 정제가 본 발명의 괴상체와 비교하여 매우 상이한 내부 구조를 갖는다는 것을 밝혀내었다. 구체적으로, 고도로 압착된 정제들은 균질하지만 취성이고 융합되지 않은 내부 구조를 갖는다. 이들은 전형적으로 매우 느린 용해 시간을 갖는다. 첨가된 결합제에 의존하는 정제는 불필요한 질량부를 가지는 경향이 있으며, 최종 음료의 풍미가 임의의 결합제 잔류물에 의해 영향을 받을 수 있다.
본 발명자들은 본 발명의 방법이 양호한 응집성(cohesiveness)을 갖는 충분히 강건한 괴상체를 제공한다는 것을 밝혀내었다. 이는 괴상체가 양호한 용해 속도를 제공하면서 제조(컨베이어 벨트 상에서의 운반), 운반 및 취급을 위해 충분히 강건함을 보장한다.
본 발명의 방법은 다수의 단계들을 포함한다. 제1 단계에서, 하나 이상의 가용성 음료 성분들이 분말 형태로 제공된다. 분말 형태는 미세하게 분할된 미립자 물질 및 과립, 예를 들어 분무 건조 입자, 동결 건조 입자 및 이들의 뭉침(agglomerate)을 포함하도록 의도된다. 전형적으로, 미립자 물질은 입자 크기가 3 mm 미만, 더 바람직하게는 2.5 mm 내지 10 마이크로미터, 더 바람직하게는 1 mm 내지 300 마이크로미터, 그리고 더 바람직하게는 약 500 내지 약 700 마이크로미터일 것이다. 그러한 입자는 당업계에서 잘 알려져 있다. 적합한 물질의 예가 아래에서 더 상세히 논의된다. 놀랍게도, 본 명세서에 개시된 제조 방법으로 인해, 괴상체의 용해 특성은 출발 물질의 용해 특성을 반영하는데, 그 이유는 출발 분말의 구조가 상당히 변화되지는 않기 때문이다. 성분들의 분말 형태의 사용은 주형 공동의 쉽고 재현가능한 충전을 돕는다.
본 방법을 수행하기 위해 사용되는 장치가 또한 매우 중요하다. 이 장치는 주형 공동을 갖는 주형을 포함한다. 이러한 주형은 예열되어, 사용 시에 가용성 음료 성분들과 접촉하는 주형 공동의 접촉 표면이 상승된 온도에 있게 한다. 주형 공동에는 하나 이상의 가용성 음료 성분들이 로딩되어, 이들이 상승된 온도에 있는 예열된 접촉 표면과 접촉하게 한다. 본 발명자들은 이러한 것이 주형이 예열되지 않은 경우에 달성되는 것보다 더 탄성적인 가용성 음료 괴상체를 제공하도록 역할한다는 것을 밝혀내었다. 즉, 예열된 주형의 사용은 제조 후에 운반 및 취급될 때 괴상체가 파손에 더 잘 견디게 한다.
주형에는 형성 후의 가용성 음료 괴상체의 제거를 돕도록 라이닝(lining)이 제공될 수 있다. 주형, 덮개 및 임의의 주형 라이닝의 다양한 구성요소들은 바람직하게는 유전체 재료로 각각 형성된다. 이는 유전체 재료가 RF 방사선에 의해 쉽게 예열되고/되거나 가열될 수 있기 때문에 유리하다. 이는 주형 공동의 표면이 단일 RF 열원에 의해 가열되어 제조 방법을 단순화할 수 있다는 것을 의미한다. 적합한 유전체 재료는 카본 블랙의 입자들을 함유하는, 실리콘과 같은 중합체 또는 PVDF를 포함한다.
가용성 음료 성분들은 예열된 주형 내로 로딩된다. 덮개 또는 마개가 이어서 전형적으로 적용되고, 이는 성분들에 압착을 가하기 위해 사용될 수 있다. 바람직하게는, 덮개 또는 마개는 주형 공동과 동일한 온도로 예열된다.
압착 단계는 주형 공동 내의 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 압착하여 가용성 음료 괴상체를 형성하도록 역할한다. 압착 단계는 성분들을 함께 융합시키는 것을 돕는다.
본 발명자들은, 용해가 쉬운 강건한 제품을 허용하는 응집성 내부 구조가 괴상체 전체에 걸쳐 있음을 보장함으로써, 위에서 논의된 요구되는 용해 특성을 갖는 개선된 제품을 제공하는 것이 가능함을 밝혀내었다. 본 발명자들은 이러한 것이 괴상체 전체에 걸쳐 연장되는 일관된 가열을 보장함으로써 달성될 수 있다는 것과, 이러한 것이 몇몇 접근법들 중 하나에 의해 달성될 수 있다는 것을 밝혀내었다.
RF 가열
첫째로, 이 방법은 RF 방사선을 인가하여 주형 공동 내의 가용성 음료 성분들을 가열하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. RF 가열의 사용은 가용성 음료 분말의 전체 괴상체에 침투하여 특별히 균질한 내부 구조를 제공한다. 가열 기술은 모든 음료 성분들에 사용하기에 적합하고 빠르며, 이는 전체 음료 괴상체의 온도를 상승시킬 수 있다.
이러한 태양에서, 일단 가용성 음료 성분들이 주형 공동 내로 로딩되면, 무선 주파수(RF)가 인가되어 주형 공동 내의 가용성 음료 성분들을 가열한다. RF 가열의 사용이 성분들 전체에 걸쳐 균일한 가열을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 이는 쉽게 용해되는 약한 균질한 구조를 보장하면서 응집을 유발함이 없이 성분들을 융합시키는 것을 돕는다. 일단 가용성 음료 성분들이 가열되면, 이들은 주형 공동 내에서 압착되어 가용성 음료 괴상체를 형성한다. 압착 단계는 가열된 성분들을 함께 융합시키는 것을 돕는다.
RF 가열 기술은 잘 알려져 있다. 유전체 가열로서 또한 알려진 RF는 고주파 교번 전기장, 또는 전파 또는 마이크로파가 유전체 재료를 가열하는 공정이다. 더 큰 고주파에서, 이러한 가열은 유전체 내에서의 분자 쌍극 회전(molecular dipole rotation)에 의해 유발된다. 본 명세서에서 기술되는 RF 가열은 마이크로파 가열(최대 약 2.5 ㎓)을 포함하고, 전형적으로 10 내지 100 ㎒, 더 바람직하게는 10 내지 45 ㎒, 그리고 가장 바람직하게는 25 내지 30 ㎒ 범위의 주파수에서 수행될 수 있다. 13.56, 27.12 및 40.68 ㎒의 주파수가 가장 바람직하다.
바람직하게는, 이 방법은 RF 방사선을 인가하여 주형 공동 내의 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 가열하는 단계 이전에 주형 공동 내의 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 압착하는 단계를 추가로 포함한다. 즉, 성분들이 주형의 예열된 접촉 표면 상으로 주형 내로 로딩되고, 압착되며, RF 방사선으로 가열되고, 이어서 다시 압착된다. 이러한 초기 압착 단계는 주형 공동 내로 로딩된 물질을 균일하게 분포시키도록 역할한다.
주형, 덮개 및 임의의 주형 라이닝의 다양한 구성요소들은 바람직하게는 유전체 재료로 각각 형성된다. 이는 유전체 재료가 RF 방사선에 의해 쉽게 예열되고/되거나 가열될 수 있기 때문에 유리하다. 이는 주형 공동의 표면이 단일 RF 열원에 의해 가열되어 제조 방법을 단순화할 수 있다는 것을 의미한다. 동시에, 유전체 재료의 사용은 예열의 제공을 허용하고, 주형의 중심에서 달성되는 온도 초과의 온도에서 주형의 벽을 유지한다. 적합한 유전체 재료는 카본 블랙의 입자들을 함유하는, 실리콘과 같은 중합체 또는 PVDF를 포함한다.
바람직하게는, RF 방사선을 인가하여 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 가열하는 단계에서, 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 이들의 유리 전이 온도(Tg)에 가깝게 가열된다. 성분들은 그들의 용융 온도 초과로 가열되지 않아야 하는데, 그 이유는 이는 매우 높은 밀도의 불용성 제품으로 이어질 것이기 때문이다. 바람직하게는, 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 이들의 유리 전이 온도(Tg) 아래로 10℃ 내, 바람직하게는 5℃ 내로 가열된다. 이는, 최종 음료 풍미의 손상 또는 변질을 야기할 수 있는 성분들의 과도한 가열을 하지 않으면서, 입자들을 함께 융합시키기에 충분한 온도를 제공한다.
Tg는 경질이고 비교적 취성인 상태로부터 용융 또는 고무 유사 상태로의 비정질 물질에서의(또는 반결정질 물질 내의 비정질 구역에서의) 가역 전이(reversible transition)이다. 이는 물질의 용융점과 구별되며 물질이 점착성이 되게 하도록 역할한다. Tg는 수분 함량에 크게 의존하며 당업계에서 잘 알려져 있다. 분말들을 Tg에 가깝게 가열함으로써, 이들은 함께 결합하도록 만들어질 수 있다. 결정질인 설탕과 같은 소정 물질은 Tg를 갖지 않음에 주목하여야 한다. 바람직하게는, 본 명세서에 기술되는 가용성 음료 성분들은 혼합물 내의 주 성분의 적어도 Tg에 대한 일정 온도에 도달하도록 가열되거나, 성분들은 괴상체를 제조하기 전에 유사한 Tg 값들을 갖도록 선택될 수 있다. 주 성분은 혼합물 내에서 중량 기준으로 최대량으로 존재하는 성분을 의미한다. 일반적인 경험 규칙으로서, Tg 값들은 물질의 용융점의 대략 2/3인 경향이 있다.
바람직하게는, RF 방사선을 인가하여 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 가열하는 단계에서, RF 가열은 27.12 ㎒의 주파수에서 그리고/또는 10초 내지 1분의 지속시간 동안에, 바람직하게는 20 내지 30초의 지속시간 동안에 인가된다. RF 가열의 사용은 통상의 전기 저항 가열 방법과 비교하여 많이 감소된 가열 시간을 허용한다.
바람직하게는, RF를 인가하여 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 가열하는 단계 이전에 하나 이상의 가용성 성분들을 압착하는 선택적인 단계는 가용성 음료 성분들의 체적을 예열된 체적의 60 내지 90%, 바람직하게는 70 내지 90%까지 감소시킨다. 즉, 최종 음료 괴상체의 체적은 주형 공동 내로 로딩된 가용성 음료 성분들의 압착되지 않은 초기 체적의 60% 이상 최대 90%이어야 한다. 이러한 압착 정도는 더 균일한 최종 제품 형상을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
바람직하게는, RF를 인가하여 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 가열하는 단계 이후에 하나 이상의 가용성 성분들을 압착하는 단계는 가용성 음료 성분들의 체적을 예열된 체적의 20 내지 80%로 감소시킨다. 즉, 최종 음료 괴상체의 체적은 주형 공동 내로 로딩된 가용성 음료 성분들의 압착되지 않은 초기 체적의 20% 이상 최대 80%이어야 한다. 이러한 압착 정도는 적합한 용해 시간을 갖는 일관된 제품을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 바람직하게는, 압착은 35 내지 55%까지이다.
열처리 시간
둘째로, 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 15초 이상 동안 예열된 주형 공동 내에 보유될 수 있다. 음료 성분들의 그러한 대량 생산을 위한 이러한 비교적 느린 처리 시간은 주형의 온기가 괴상체의 구조 내로 침투하여 응집성의 최종 제품을 초래하는 것을 보장한다.
바람직하게는, 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 15초 이상 동안 주형 공동 내에 보유된다. 더 바람직하게는, 가용성 음료 성분들은 15 내지 120초, 더 바람직하게는 30 내지 100초 그리고 더 바람직하게는 40 내지 80초 동안 주형 내에서 유지된다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 이러한 지속시간은 예열된 주형으로부터의 열이 괴상체를 통해 침투하게 하여 더 일관된 내부 구조를 유발하게 하는 것으로 여겨진다. 특히 더 큰 괴상체에 대한 보다 짧은 시간은 본래의 분말의 용해 특성 및 다공성 구조를 실질적으로 보유하면서 적합하게 강건한 최종 제품을 제공하지 못할 것으로 여겨진다. 마찬가지로, 120초 초과와 같이 지속시간이 너무 길다면, 분말은 중실체 또는 유리 유사체(glassy body)로 완전히 뭉칠 수 있다.
성분 예열
셋째로, 분말 형태의 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 주형 공동 내로의 로딩 전에 예열될 수 있다. 이는 생성된 음료 괴상체 전체에 걸쳐 일관된 내부 구조가 달성되는 것을 보장한다. 또한, 압착 하에서, 이는 분말이 강건한 응집성 괴상체로 결합하게 하기에 온도가 충분함을 보장할 수 있다.
바람직하게는, 분말 형태의 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 주형 공동 내로의 로딩 전에 예열된다. 바람직하게는, 예열은 30℃ 이상, 더 바람직하게는 30℃ 내지 80℃, 더 바람직하게는 40℃ 내지 60℃까지이다. 바람직하게는, 분말형의 가용성 음료 성분들은 바람직하게는 하나 이상의 가용성 음료 성분들의 유리 전이 온도(Tg) 아래로 최대 10℃, 바람직하게는 최대 5℃인 온도로 예열된다. 예열은 바람직하게는, 성분들 중 적어도 주 성분의 Tg 아래 그리고 바람직하게는 성분들 전부(명백하게, 설탕과 같은, Tg를 갖지 않는 성분들을 제외함)의 Tg 아래이도록 하는 것이다.
도 5는 압착되는 커피의 상대 밀도와 비교한, 압착 과정 동안에 요구되는 압력(MPa)의 그래프를 도시한다. 이는 25℃ 및 60℃에서 커피 분말에 대해 제공된다. 도면은 주위 온도(25℃)에서의 주어진 분말의 로딩 프로파일이 T = 60℃에서의 로딩 프로파일과 상당히 상이함을 보여준다. 분말이 실온에서 압착될 때와 비교하여 분말이 가열될 때 피크 응력이 거의 80%만큼 감소한다. 커피의 영 탄성 계수(Young's elastic modulus)(표 1)는, 대응하는 온도 증가에 따라, 5212 MPa로부터 2769 MPa로 현저히 감소된다. 유사하게, 크리머(creamer)의 경우에 온도 증가에 따라 3989 MPa로부터 2840 MPa로의 감소가 보여진다. 영 탄성 계수는 물질의 강성의 척도이며, 벌크 구조뿐만 아니라 입자 구조의 함수이다. 따라서, 열에 의한 음료 입자 표면의 점착성의 증가 외에도, 본 발명의 발명자들은 축방향 응력을 감소시키기 위해 열을 사용하였는데, 이는 가용성 음료 입자들을 괴상체로 압밀시키기 위해 낮은 압착 압력을 사용함에 있어서 성공 가능성을 증가시킨다.
[표 1]
따라서, 본 명세서에 기술된 방법은 음료 괴상체를 형성하는 데 낮은 압착 압력이 사용될 수 있도록 피크 응력을 감소시키는 역할을 한다. 본 발명은 또한, 최종 고밀화를 위해 요구되는, 도 6에 도시된 바와 같은, 응력의 급격한 상승을 피하기 위해 분말의 가열이 중요함을 드러낸다. 도 5로부터, 동일한 펀치 변위(punch displacement)에 도달하기 위하여 60℃와 비교하여 25℃에서 더 높은 펀치 압력이 요구됨을 볼 수 있다. 본 발명의 발명자들은 피크 펀치 압력들의 비가 각각의 주위 조건의 커피 분말과 가열된 커피 분말에 대해 최대 5:1일 수 있다고 여긴다.
본 발명자들은, 놀랍게도 예열된 분말의 사용이 성분들을 압착하고 음료 괴상체를 형성하기 위해 요구되는 압력을 상당히 감소시킨다는 것을 밝혀내었다. 또한, 출발 물질의 다공성 또는 분해 속도를 손상시킴이 없이, 보다 균질하고 강건한 구조가 형성될 수 있다.
이들 상기의 세 가지 접근법들 각각은 단독으로 또는 임의의 조합으로 사용되어 최종 제품의 최적 구조를 보장할 수 있다.
작은 체적의 펠릿 제조에 의존하는 미국 특허 제3293041호의 방법과는 대조적으로, 본 방법은 가열 효과가 괴상체 전체에 걸쳐 침투하게 한다. 이들 방법은 여전히 신속하고 쉽게 용해되는 응집성 탄성 제품을 보장한다. 대조적으로, 미국 특허 제3293041호의 방법이 더 큰 펠릿을 취급하도록 규모가 확대된다면, 펠릿이 짧은 처리 시간 내에 충분히 강건하게 되는 것을 보장하기 위해 온도/압력이 상당히 증가될 것을 필요로 할 것인데, 이는 가용성이 나쁜 제품으로 이어진다. 또한, 고온에서의 과도하게 긴 처리 시간은 타버린 외측 표면 또는 이취(off-flavour)를 초래할 수 있다.
바람직하게는, 가용성 음료 괴상체는 2 내지 20 g의 중량을 갖는다. 바람직하게는, 음료 괴상체는 단일 괴상체로부터 음료를 제공하도록 적합하게 크기 설정된다. 즉, 바람직하게는, 괴상체는 커피 음료를 위해 1.7 내지 2.3 g 그리고 초코 음료를 위해 12 내지 17 g이다. 크림 커피 음료 괴상체의 경우, 중량은, 30 대 70의 크리머 대 커피의 비를 가지고, 설탕을 포함하여 12 내지 13 g일 것이다. 핫초코 음료 괴상체는 전형적으로 초콜릿, 설탕 및 크리머 또는 분유를 포함할 것이고, 이의 50 중량% 이상은 설탕일 것이다. 이들은 이러한 유형들의 완전한 풍미의 음료를 제공하는 데 필요한, 요구되는 고형분들에 대한 전형적인 값들이다.
바람직하게는, 주형 및/또는 마개는 하나 이상의 가용성 음료 성분들의 (적어도 주 성분의) Tg보다 큰 표면 온도로 예열된다. 이는 음료 성분들의 연화를 허용하여 응집성 괴상체가 제조될 수 있게 한다. 바람직하게는, 주형 및/또는 마개는 60 내지 120℃, 더 바람직하게는 80 내지 115℃, 더 바람직하게는 100 내지 110℃의 온도로 가열된다. 이러한 온도 범위는 대부분의 음료 성분들, 특히 가용성 커피에 적합한 것으로 밝혀졌는데, 여기서 이는 성분들의 손상 또는 임의의 맛 변질로 이어짐이 없이 응집성 괴상체를 제공하게 한다. 너무 많은 가열의 사용은 일어날 수 있는 메일라드 반응(Maillards reaction)으로 인해 누렇게 마름(scorching) 또는 풍미 변질을 유발할 수 있는 것으로 여겨진다.
바람직하게는, 괴상체는 실온 이하로 냉각되고, 이어서 주형으로부터 제거된다. 이는 제조 공정 이후에 제품의 손상을 방지하는 것을 돕는다. 일반적인 말로, 괴상체가 주형으로부터의 제거 전에 적어도 그의 유리 전이 온도(Tg) 아래로 냉각되어야 한다는 것이 밝혀졌다.
본 발명자들은, 특히 RF 가열에 의존하지 않을 때, 요구되는 압착량이 출발 물질의 밀도에 따라 변한다는 것을 밝혀내었다. 바람직하게는, 하나 이상의 가용성 성분들이 0.3 내지 0.5 g/㎤의 벌크 밀도를 가질 때, 압착하는 단계는 가용성 음료 성분들의 체적을 초기 체적의 30 내지 60%, 바람직하게는 40 내지 50%만큼 감소시킨다. 즉, 10 ml 체적이 7 내지 4 ml로 감소된다. 바람직하게는, 하나 이상의 가용성 성분들이 0.5 g/㎤ 초과 내지 1 g/㎤의 벌크 밀도를 가질 때, 압착하는 단계는 가용성 음료 성분들의 체적을 초기 체적의 10 내지 50%, 바람직하게는 25 내지 35%만큼 감소시킨다.
본 발명자들은 성긴 분말로부터 음료 괴상체로의 변환 시에 음료 분말 성분들의 거동에 대한 열과 압력의 영향을 면밀하게 조사하였다. 0.2 내지 0.5 g/㎤의 벌크 밀도를 갖는 가용성 음료 분말 성분들의 경우, 최종 제품의 손상 없이 30 내지 60%의 체적 감소가 달성될 수 있다. 이는 요구되는 최종 밀도가 0.3 g/㎤ 이상(30% 체적 감소)이고 최대 밀도가 1.25 g/㎤(60% 체적 감소)인 가용성 음료 괴상체로 이어진다. 그러나, 약 0.5 g/㎤의 밀도를 갖는 성분들에는 60% 체적 감소가 적용가능하지 않다. 바람직하게는, 약 0.5 g/㎤의 밀도를 갖는 성분들에 적용될 수 있는 최대 체적 감소는 50%이어서, 1.0 g/㎤의 밀도를 갖는 가용성 음료 괴상체를 초래한다. 결과적으로, 최종 제품의 밀도 범위는 0.3 내지 1.0 g/㎤일 것이고, 여기서 가용성 음료 분말 성분의 초기 밀도는 0.2 내지 0.5 g/㎤이다.
0.5 내지 1.0 g/㎤의 벌크 밀도를 갖는 가용성 음료 분말 성분들의 경우, 10% 내지 최대 50%의 체적 감소가 적용될 수 있다. 이 경우에서의 최종 가용성 음료 괴상체의 밀도는 최소 0.71 g/㎤이고 최대 2 g/㎤일 것이다. 그러나, 1.0 g/㎤에 가까운 밀도를 갖는 성분들은 이들의 초기 체적의 50%까지 압착될 수 없어, 약 1.0 g/㎤의 밀도를 갖는 성분들에 적용될 수 있는 최대 체적 감소가 40%이다. 그러한 압착은 1.67 g/㎤의 밀도를 갖는 가용성 음료 괴상체로 초래할 것이다. 결과적으로, 최종 제품의 밀도 범위는 0.71 내지 1.7 g/㎤일 것이고, 여기서 가용성 음료 분말 성분의 초기 밀도는 0.5 내지 1.0 g/㎤이다.
바람직하게는, 주형 공동을 하나 이상의 가용성 음료 성분들로 로딩한 후에, 본 방법은 추가의 접촉 표면을 갖는 덮개로 주형 공동을 밀봉하는 단계를 추가로 포함한다. 덮개는 바람직하게는 필요한 주형 내 압착을 제공할 수 있으면서 주형 내용물 둘레에 균일한 가열을 제공하는 이중 목적을 갖는다. 바람직하게는, 덮개의 추가의 접촉 표면은 유전체 재료로 형성되고/되거나 덮개는 유전체 재료를 포함하고 덮개에는 접촉 표면을 형성하도록 라이닝 또는 코팅이 제공된다. 이는 덮개가 RF 가열에 의해 예열되게 하지만, 다른 가열 기술이 또한 적합하다.
바람직하게는, 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 가용성 커피, 크리머, 우유 고형물, 설탕, 향료, 착색제, 발포제, 코코아 또는 초콜릿, 또는 이들 중 2개 이상의 것의 혼합물을 포함한다. 바람직하게는, 괴상체는 단일 음료 성분 또는 성분들의 블렌드로부터 형성된다.
예를 들어, 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 가용성 커피로 이루어질 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 5 g, 더 바람직하게는 1 내지 3 g, 더욱 더 바람직하게는 약 1.8 g의 총 중량을 가질 수 있다. 가용성 커피는 분무 건조 또는 동결 건조 커피일 수 있다. 가용성 커피는 최종 음료 상에 크레마(crema)를 제공하도록 내부에 포획된 가스를 갖는 기공들을 포함할 수 있다.
대안적인 실시 형태에서, 가용성 음료 괴상체는 불용성 음료 성분들 또는 "함유물", 예를 들어 젤리, 마시멜로 등을 포함할 수 있다. 이들은 유리하게 물리적 입맛 및 기분좋은 질감을 최종 음료에 제공할 수 있다.
바람직하게는, 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 바람직하게는 300 마이크로미터 미만의 D90을 갖는 미세 분쇄된 커피 원두의 입자들과 함께 주형 공동 내로 로딩된다. 조합된 가용성 커피 및 미쇄 분쇄되어진 로스팅되고 분쇄된 커피, 예를 들어 밀리카노(Millicano)™가 음료 시장에서 잘 알려져 있다. 대안적으로, 가용성 커피는 미쇄 분쇄되어진 로스팅되고 분쇄된 커피 분말과 단순히 사전 혼합될 수 있다. 이러한 방식으로의 로스팅되고 분쇄된 커피의 첨가는 음료 괴상체의 용해성의 놀라운 증가 및 괴상체의 강성의 증가 둘 모두를 유발하는 것으로 밝혀졌다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 불용성 입자들은 괴상체에 일정 구조를 제공하고 또한 괴상체 내로의 수성 매질의 침입에 대한 취약점을 제공하는 것으로 보인다. 바람직하게는, 가용성 커피는 미세 분쇄된 커피 원두의 입자들을 함유하는데, 분쇄된 원두는 바람직하게는 300 마이크로미터 미만의 D90 및 5 내지 60 마이크로미터의 D50을 갖는다.
바람직하게는, 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 둘 이상의 성분들을 포함하고, 가용성 음료 성분들은 괴상체 내부에서 개별 층들 또는 개별 부분들을 형성한다. 이는 최종 제품에 만족스러운 외양을 제공하고, 또한 상이한 성분들의 시간적 용해 프로파일링(profiling)을 허용할 수 있다(즉, 외측 우유 거품이 먼저 형성되고, 뒤이어 중심 커피 층이 형성되어 음료 상의 거품이 백색인 것을 보장할 수 있음). 바람직하게는, 성분들은 함께 혼합되는 것이 아니라, 대신에 시각적으로 구별가능한 층들을 형성하여 음료 성분들의 일정 느낌을 소비자에게 제공한다.
괴상체가 개별 층들로부터 형성될 때, 주형 내로 각각의 층을 순차적으로 충전 및 압착할 수 있다. 이러한 경우에, 최고 Tg를 갖는 성분이 먼저 충전되고, 앞선 층들이 이들의 Tg에 가까워지는 시간을 최소화하도록 주형의 온도가 하락되게 하는 것이 바람직하다. 이러한 단계적 가열 접근법은 층들이 개별적으로 그리고 상호간에 일관되고 응집성인 것을 보장한다.
다른 실시 형태에서, 가용성 음료 괴상체의 형성 전에 성분들이 먼저 함께 뭉칠 수 있다. 대안적으로, 성분들은 조합되고 나서 분무 또는 동결 건조될 수 있다.
바람직하게는, 가용성 음료 괴상체는 가용성 커피, 크리머, 초콜릿 중 둘 이상을 포함하고, 여기서 각각은 괴상체의 적어도 하나의 개별적인 이산 층 또는 부분에 포함된다.
음료 성분들은 분말 형태로 제공되고, 바람직하게는 800 마이크로미터 이하의 D99 및/또는 300 마이크로미터 이하의 D50을 갖는 입자들을 포함한다. 이들 파라미터를 측정하기 위한 기술은 당업계에서 잘 알려져 있다. 맬번 드라이 레이저 회절(Malvern Dry laser diffraction) 기술을 사용하는 것이 바람직하다.
하나의 실시 형태에서, 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 가용성 커피를 포함하고, 게다가 0.01 내지 0.1 g의 커피 오일이 하나 이상의 가용성 음료 성분들과 함께 주형에 첨가된다. 강한 커피 향을 제공하기 위하여, 콜로마(Coloma) 오일과 같은 커피 오일이 전형적으로 인스턴트 커피에 첨가된다. 성분들과 함께 주형 내에 오일을 포함시킴으로써, 괴상체에 향이 보존되고 음료의 조제 시에 방출될 수 있다.
바람직하게는, 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 포획되어진 가압된 가스를 함유하는 발포성의 가용성 음료 성분을 포함한다. 그러한 성분을 제조하기 위한 적합한 방법이 유럽 특허 제1627568호에 개시되어 있으며, 그 내용이 본 명세서에 참고로 포함된다. 바람직한 실시 형태는 발포성의 가용성 커피와, 발포성의 가용성 크리머 및 발포성의 가용성 분유를 포함한다. 이는 최종 음료의 표면 상에서의 크레마의 형성을 허용한다. 대안적으로, 충분한 가스가 포획될 수 있다면, 음료 자체가 부분적으로 발포될 수 있다.
일 실시 형태에 따르면, 주형 공동 내의 가용성 음료 성분들은 RF 가열을 받지 않는다.
바람직하게는, 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 결합제를 포함하지 않는다. 즉, 가용성 괴상체를 제조하기 위하여, 최종 음료에서 요구되지 않는 접착 물질 또는 다른 성분을 포함할 필요가 없다. 이는 본 발명의 방법이 결합제 없이 괴상체를 형성하는 데 적합하기 때문이다.
바람직하게는, 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 0.1 내지 6 중량%, 바람직하게는 2 내지 5 중량%의 수분 함량을 갖는다. 이러한 수분 함량 수준은 성분들로부터 제조되는 괴상체가 주형 공동 내에서 용이하게 융합되게 하고, 또한 최종 제품의 긴 저장 수명을 허용하기에 충분히 낮다. 제품은 6개월 이상, 바람직하게는 12개월 이상의 기간 동안 20℃에서 저장 안정성이어야 한다.
가용성 음료 괴상체는 바람직하게는 판매를 위해 실질적으로 공기 및 수분 불침투성 패키징으로 제조되고 나서 밀봉된다. 이러한 방식으로, 사용 전의 제품의 어떠한 열화도 방지할 수 있다.
바람직하게는, 주형 공동을 위한 마개는 가용성 음료 괴상체에 실질적으로 평평한 표면, 또는 괴상체가 안정하게 놓일 수 있게 하는 주연 부분 및 괴상체 내에 공동을 한정하는 중심 만입 부분을 갖는 표면을 제공한다. 가용성 음료 괴상체는 표면 상에 안정하게 놓일 수 있는 것이 바람직하다. 이는, 예를 들어 가용성 음료 괴상체가 굴러 떨어질 위험성 없이 컨베이어 벨트 상에서의 가용성 음료 괴상체의 운반을 허용한다. 따라서, 바람직하게는, 가용성 음료 괴상체에는 덮개에 의해 형성되는 실질적으로 평평한 표면이 제공된다. 대안적으로, 가용성 음료 괴상체에는 괴상체가 안정하게 놓일 수 있게 하는 주연 부분 및 괴상체 내에 공동을 한정하는 중심 만입 부분을 갖는 덮개에 의해 형성되는 표면이 제공된다. 예를 들어, 덮개에 의해 형성되는 표면은 괴상체에 림(rim) 및 오목 공동을 제공함으로써, 괴상체가 평평한 표면 상에 배치된 때 림에서 놓일 수 있다. 물론, 놓이는 표면이 덮개 자체에 의해서가 아니고 주형 공동에 의해 제공될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 그러나, 주형 공동 내에서의 형상화 특징부의 사용이 주형으로부터 괴상체를 회수할 때 어려움을 야기할 수 있음이 밝혀졌다.
바람직하게는, 가용성 음료 괴상체는 덮개에 의해 형성되는 상기 표면 상에서의 제조 후에 운반된다. 일 실시 형태에서, 덮개는 스탬프 또는 공동을 포함함으로써, 압착 동안에 괴상체에 마킹이 형성될 수 있다. 이는 풍미의 식별 또는 브랜드명 부여를 제공하는 데 유용하다.
제2 태양에 따르면, 본 명세서에 개시된 방법에 의해 획득가능한 가용성 음료 괴상체가 제공된다.
제3 태양에 따르면, 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 포함하고 2 내지 20 g의 중량을 가지며, 0.25 g/㎤ 내지 1.7 g/㎤의 밀도 및 8N 이상의 표면 경도 파단력(surface hardness breaking force)을 갖는 가용성 음료 괴상체가 제공된다. 가용성 음료 질량체는 바람직하게는 0.5 g/㎤ 내지 1.3 g/㎤의 밀도 및 바람직하게는 8N 내지 100N, 바람직하게는 20 내지 100N의 표면 경도 파단력을 갖는다.
바람직하게는, 괴상체는 부드러운 교반에 의해 250 ml의 80 내지 95℃ 물에서의 10 내지 120초, 더 바람직하게는 25 내지 90초 내의 침지에 완전히 용해된다.
바람직하게는, 괴상체는 5 내지 60%, 더 바람직하게는 10 내지 50%의 다공도를 갖는다. 이는 헬륨 비중측정법(pycnometry) 또는 X선 단층촬영법(tomography)과 같은, 당업계에 잘 알려진 기술에 의해 측정될 수 있다. 바람직하게는, 괴상체는 괴상체의 단면을 가로질러 다공도 변동이 +/-20% 초과만큼, 더 바람직하게는 +/-10% 미만만큼 변하지 않도록 균질성을 갖는다. RF 가열 단계를 사용할 때, 제품은 +/-5% 미만의 균질한 다공도를 갖는다. 대조적으로, RF 가열 없이, 다공도는 +/-5% 이상이다. 유사하게, RF 가열에 의해 달성가능한 파단력은 25N 미만일 수 있는 반면, RF 가열 없이는 사용되는 압착에 비추어 전형적으로 25 내지 100N일 것이다.
바람직하게는, 괴상체는 7.5 내지 15 중량%의 미세 분쇄되어진 로스팅된 커피를 추가로 포함한다.
가용성 음료 괴상체에는 임의의 적합한 형상 및 표면 텍스처가 제공될 수 있다. 바람직하게는, 표면은 실질적으로 매끄럽다. 다양한 예에서, 가용성 음료 괴상체는 반구, 기다란 반구 및/또는 장형(prolate) 반구로서 형상화된다. 이들 둥근 형상은 고급 초콜릿의 형상을 연상시키고, 이는 최종 제품에서의 품질의 느낌을 나타낸다. 대안적으로, 초콜릿 바아(bar)와 유사한 괴상체는 다수의 음료들을 형성하기에 적합할 수 있음으로써, 음료를 형성하도록 사용되기 위해 단편(piece)들이 분리될 수 있다.
제4 태양에 따르면, 본 명세서에 기술된 가용성 음료 괴상체를 수성 매질과 접촉시키는 단계를 포함하는 음료 조제 방법이 제공된다. 수성 매질은 일반적으로 물일 것이지만, 수성 매질은 대안적으로 우유를 포함하거나 우유로 이루어질 수 있다. 수성 매질은 임의의 적합한 음료 온도일 수 있지만, 바람직하게는 75 내지 95℃의 온도를 갖는다.
제5 태양에 따르면, 커피 음료를 조제하기 위한 음료 조제 시스템이 제공되는데, 이 시스템은 시스템으로부터 음료를 분배하기 위하여 본 명세서에 개시된 가용성 음료 괴상체에 수성 음료 매질을 제공하는 수단을 포함한다.
본 발명은 이제 하기의 비제한적인 도면과 관련하여 기술될 것이다.
도 1은 본 명세서에 기술된 공정에 사용되는 장비의 개략도이다.
도 2는 본 명세서에 개시된 방법에 따라 제조된 음료 괴상체의 단면도이다.
도 3은 본 명세서에 기술된 음료 괴상체를 대량 생산하기 위한 장치에 적합한 설계의 도면이다.
도 4는 분유 층을 개재하는 2개의 가용성 커피 층들을 갖는 음료 괴상체의 확대 사진이다.
도 5는 25℃ 및 60℃에서의 커피 압착 프로파일의 그래프이다.
도 6은 25℃ 및 60℃에서의 커피 분말을 위한 펀치 압력을 도시하는 도면이다.
도 7은 RF 가열의 적용을 도시하는, 시간 경과에 따른 주형 내의 음료 성분의 체적의 대표적인 플롯(plot)이다.
도 8은 본 명세서에 기술된 방법의 실시 형태의 플로우차트. 이 플로우차트에서, 이 방법의 단계들은 다음과 같다:
단계 A에서, 분무 건조 커피 분말이 제공된다. 단계 B에서, 미세 분쇄되어진 로스팅된 커피 분말이 제공된다. 단계 C에서, 분유가 제공된다.
단계 D에서, 분무 건조 커피 분말 및 미세 분쇄되어진 로스팅된 커피 분말이 고-전단 혼합기 내에서 함께 혼합된다.
단계 E에서, 예열된 주형 공동(예를 들어 90 내지 120℃)이 커피 혼합물 층 및 분유 층으로 순차적으로 충전된다. 이들 분말은 선택적으로 예열된다.
단계 F에서, 성분들은, 예를 들어 주형 공동 내에서 활주하는 압착 공구를 이용하여 분말을 원래 체적의 60%까지 감소시키도록 선택적으로 압착된다.
단계 G에서, 성분들은 성분들의 Tg(대략 60 내지 80℃)에 도달하도록 RF 오븐 내에서 RF 열을 이용하여 선택적으로 가열된다. RF 가열은 10초 내지 1분 동안 27.12 ㎒에서 400 W일 수 있다.
단계 H에서, 성분들은 원래 체적의 60%까지 압착되고, 바람직하게는 1분 동안 주형 내에 남아 있다.
단계 I에서, 형성된 괴상체들은 탈형되고, 단계 J에서 괴상체들은 분배 및 판매를 위해 패키징된다.
도 9a는 가용성 음료 괴상체를 형성하도록 사용하기에 적합한 커피 분말(분무 건조 커피)의 주사 전자 현미경(scanning electron microscope) 이미지이다. 도 9b는 도 9a의 커피 분말로부터 형성된 가용성 음료 괴상체의 주사 전자 현미경 이미지이다. 명확히 도시된 바와 같이, 이 방법은 분말의 구조를 파괴하지 않으며, 이는 괴상체의 용해도 특성이 성분 분말의 용해도 특성과 유사하다는 결과를 지지한다.
도 10은 비-가스 분사식 공급 분말로부터 본 명세서에 개시된 방법에 따라 형성된 가용성 음료 괴상체의 x선 단층촬영 그림이다.
도 2는 본 명세서에 개시된 방법에 따라 제조된 음료 괴상체의 단면도이다.
도 3은 본 명세서에 기술된 음료 괴상체를 대량 생산하기 위한 장치에 적합한 설계의 도면이다.
도 4는 분유 층을 개재하는 2개의 가용성 커피 층들을 갖는 음료 괴상체의 확대 사진이다.
도 5는 25℃ 및 60℃에서의 커피 압착 프로파일의 그래프이다.
도 6은 25℃ 및 60℃에서의 커피 분말을 위한 펀치 압력을 도시하는 도면이다.
도 7은 RF 가열의 적용을 도시하는, 시간 경과에 따른 주형 내의 음료 성분의 체적의 대표적인 플롯(plot)이다.
도 8은 본 명세서에 기술된 방법의 실시 형태의 플로우차트. 이 플로우차트에서, 이 방법의 단계들은 다음과 같다:
단계 A에서, 분무 건조 커피 분말이 제공된다. 단계 B에서, 미세 분쇄되어진 로스팅된 커피 분말이 제공된다. 단계 C에서, 분유가 제공된다.
단계 D에서, 분무 건조 커피 분말 및 미세 분쇄되어진 로스팅된 커피 분말이 고-전단 혼합기 내에서 함께 혼합된다.
단계 E에서, 예열된 주형 공동(예를 들어 90 내지 120℃)이 커피 혼합물 층 및 분유 층으로 순차적으로 충전된다. 이들 분말은 선택적으로 예열된다.
단계 F에서, 성분들은, 예를 들어 주형 공동 내에서 활주하는 압착 공구를 이용하여 분말을 원래 체적의 60%까지 감소시키도록 선택적으로 압착된다.
단계 G에서, 성분들은 성분들의 Tg(대략 60 내지 80℃)에 도달하도록 RF 오븐 내에서 RF 열을 이용하여 선택적으로 가열된다. RF 가열은 10초 내지 1분 동안 27.12 ㎒에서 400 W일 수 있다.
단계 H에서, 성분들은 원래 체적의 60%까지 압착되고, 바람직하게는 1분 동안 주형 내에 남아 있다.
단계 I에서, 형성된 괴상체들은 탈형되고, 단계 J에서 괴상체들은 분배 및 판매를 위해 패키징된다.
도 9a는 가용성 음료 괴상체를 형성하도록 사용하기에 적합한 커피 분말(분무 건조 커피)의 주사 전자 현미경(scanning electron microscope) 이미지이다. 도 9b는 도 9a의 커피 분말로부터 형성된 가용성 음료 괴상체의 주사 전자 현미경 이미지이다. 명확히 도시된 바와 같이, 이 방법은 분말의 구조를 파괴하지 않으며, 이는 괴상체의 용해도 특성이 성분 분말의 용해도 특성과 유사하다는 결과를 지지한다.
도 10은 비-가스 분사식 공급 분말로부터 본 명세서에 개시된 방법에 따라 형성된 가용성 음료 괴상체의 x선 단층촬영 그림이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 가용성 음료 괴상체(1)가 다음과 같이 제조될 수 있다. 주형(5)에는 주형 공동(15)의 외부에 덧대어지는 PVDF 라이닝(10)이 제공된다.
라이닝(10)은 약 100℃의 온도까지 RF원(RF source)(도시되지 않음)을 이용하여 예열된다. 대안적으로, 예열은 통상의 열원을 이용하여 달성될 수 있다. 가용성 커피(20)가 주형 공동(15) 내로 충전되고 플런저(25)에 의해 압밀된다. 플런저(25)는 PVDF로부터 형성되고, 예열되며, 봉쇄되는 주형(5)의 덮개를 형성하도록 사용된다.
괴상체(1)는 60초 동안 압밀된 상태로 유지된다. 괴상체(1)는 이어서 가요성 라이닝(10)으로부터 용이하게 꺼내진다.
대안적으로, 가용성 음료 괴상체(1)가 다음과 같이 제조될 수 있다. 주형(5)에는 주형 공동(15)의 외부에 덧대어지는 PVDF 라이닝(10)이 제공된다.
라이닝(10)은 약 100℃의 온도까지 RF원(도시되지 않음)을 이용하여 예열된다. 대안적으로, 예열은 통상의 열원을 이용하여 달성될 수 있다. 가용성 커피(20)가 주형 공동(15) 내로 충전되고 플런저(25)에 의해 압밀된다. 플런저(25)는 PVDF로부터 형성되고, 봉쇄되는 주형(5)의 덮개를 형성하도록 사용된다.
주형(5)의 내용물은 이어서 RF원에 의해 가열된다. 일단 커피(20)가 그의 tg 초과로 균일하게 가열되면, 플런저(25)는 가열된 커피(20)를 추가로 압착하기 위해 사용된다. 커피는 가용성 음료 괴상체(1)를 형성하도록 냉각되게 된다. 괴상체(1)는 가요성 라이닝(10)으로부터 용이하게 꺼내진다.
도 3에 도시된 바와 같이, 괴상체(1)에는 주연 림(35)에 의해 형성되는 안정한 기부를 제공하도록 평평하거나 만입된 기부(30)가 제공될 수 있다.
본 발명은 이제 하기의 비제한적인 실시예와 관련하여 기술될 것이다.
음료 성분들의 RF 가열을 갖는 예
실시예
1(비교)
100 g의 분무 건조된 발포성의 커피 분말을 40 mm의 내경 및 80 mm의 내부 높이를 갖는 원통형 폴리프로필렌 주형 내에 배치하였다. 주형을 이어서 RF 오븐 내부에 배치하였다. 이어서, RF 출력을 225초 동안 200 와트로 인가하였다. 커피의 온도는 20℃의 출발 온도로부터 75℃까지 상승하였다. 온도를 광섬유 온도 프로브(probe)를 사용하여 측정하였다.
후속적으로, RF 오븐으로부터 주형을 제거하였고, 공압 프레스 공구가 위로부터 압착을 가하여 가열된 커피 베드(bed)를 그의 원래 체적의 70%까지 압착하였다. 이어서, 주형이 냉각되게 하였고, 분무 건조 커피 분말의 형성된 슬래브(slab)를 제거하였다.
이 슬래브는 과도하게 또는 부족하게 가열된 점(spot) 없이 슬래브의 깊이를 통해 균일한 뭉침 프로파일의 특성을 가졌다. 슬래브의 표면은 침식성이고 분말투성이였다.
실시예
2(비교)
1.5 Kg의 분무 건조 커피 분말을 300 mm의 내경 및 100 mm의 내부 높이를 갖는 원통형 폴리프로필렌 주형 내에 배치하였다. 주형을 이어서 13.56 ㎒의 주파수로 설정된 RF 시스템 내부에 배치하였다. 이어서, RF 출력을 205초 동안 3 kW로 인가하였다. 205초 기간 후에 커피의 온도는 20℃로부터 최종 80℃까지 상승하였다.
후속적으로, 이어서 RF 오븐으로부터 주형을 제거하였고, 공압 프레스 공구가 위로부터 압착을 가하여 가열된 커피 베드를 그의 원래 체적의 70%까지 압착하였다. 이어서, 주형이 냉각되게 하였고, 분무 건조 커피 분말의 형성된 슬래브(slab)를 제거하였다. 이 슬래브는 과도하게 또는 부족하게 가열된 점(spot) 없이 슬래브의 깊이를 통해 균일한 뭉침 프로파일의 특성을 가졌다. 슬래브의 표면은 침식성이고 분말투성이였다.
실시예 3
40 g/100 ml의 밀도를 포함하는 15%의 로스팅되고 분쇄된 커피(R&G)(D100 < 60μm), 11 La의 색상 및 3.5%의 수분 함량(MC)을 갖는 3.1 g의 가용성 커피 분말을 예열된 PVDF 주형 내로 충전시켰고, 입자들이 서로 접촉하게끔 조장하도록 약간 두드렸다. 주형을 대략 100℃ 내지 115C°로 예열하였다. 주형으로부터 커피 분말로 전도된 열은 형상체의 표면 상에 "셸(shell)"을 생성하였다. 주형과 접촉하여 있는 커피의 온도는 대략 90℃에 도달하였다.
커피를 수용한 주형을 RF 오븐의 2개의 전극들 사이에 배치하였고, 20초 동안 450 W의 출력을 인가하였다. 광섬유 온도 프로브를 주형 내의 커피 미립자 형상체의 중심에 배치하였다. 45℃로부터 65℃까지의 점차적인 온도 상승이 30초 동안에 관찰되었는데, 이는 "셸" 내부의 미립자들의 온도를 그의 Tg 초과까지 상승시켰다. 제품이 여전히 그의 연성 유리 유사 상태인 동안에 약 2 N의 약간의 압착을 제품에 인가하여, 입자들이 함께 융합되는 것을 추가로 돕는다. 2개의 압착 단계들 이후에, 덩어리(nugget) 체적에서 28% 감소가 있었다. 융합된 형상체를 이어서 30 내지 50초 동안 주형 내에 남겨 두고 냉각시켰고, 제거하였다. 융합된 형상체는 30초 내에 85℃ 초과인 고온 물/우유 내에서 용해되었다.
실시예 4
23 g/100 ml의 밀도 및 3%의 MC를 갖는 3.1 g의 가용성 커피 분말을 예열된 PVDF 주형 내로 충전시켰고, 입자들이 서로 접촉하게끔 조장하도록 약간 두드렸다. 주형을 대략 110℃로 예열하였다. 주형으로부터 커피 분말로 전도된 열은 "셸"을 생성하였다. 커피를 수용한 주형을 RF 오븐의 2개의 전극들 사이에 배치하였고, 18초 동안 450 W의 출력을 인가하였다. 45℃로부터 70℃까지의 점차적인 온도 상승이 18 내지 20초 동안에 관찰되었다. 압착이 인가되지 않았다. 융합된 형상체의 중간에서의 온도는 약 70℃였다. 융합된 형상체를 이어서 30초 동안 주형 내에 남겨 두고 냉각시켰고, 제거하였다. 융합된 형상체는 30초 내에 85℃ 초과인 고온 물/우유 내에서 용해되었지만, 운반될 때 일부 다른 실시예에서보다 더 쉽게 손상되었다.
실시예 5
최대 15%의 미세 분쇄되어진 로스팅되고 분쇄된 커피(R&G)가 습식 혼합된 1.9 g의 가용성 커피 분말을 예열된 주형 공동 내로 충전시켰고, 입자들이 서로 접촉하게끔 조장하도록 약간 두드리고 압착하였다. 주형을 대략 90℃ 내지 120℃로 예열하였다. 커피를 수용한 주형을 RF 오븐(27.12 ㎒)의 2개의 전극들 사이에 배치하였고, 20초 동안 400 W의 출력을 인가하였다. 0.1 MPa의 압력을 60초 동안 주형의 평평한 표면 상에 인가하였다. 제품이 여전히 그의 연성 고무 유사 상태에 있는 동안, 이 단계는 입자들을 요구되는 3D 형상으로 성형한다. 압착 단계 이후에, 덩어리 체적에서의 35 내지 55% 감소가 달성될 수 있다. 융합된 형상체는 30초 내에 85℃ 초과인 고온 물/우유 내에서 용해되었다.
실시예 6
1.9 g의 순수한 가용성 커피 분말을 예열된 주형 공동 내로 충전시켰고, 입자들이 서로 접촉하게끔 조장하도록 약간 두드리고 압착하였다. 주형을 대략 90℃ 내지 120℃로 예열하였다. 주형과 커피를 RF 오븐의 2개의 전극들 사이에 배치하였고, 30초 동안 400 W의 출력을 인가하였다. 0.1 MPa의 압력을 60초 동안 주형의 평평한 표면 상에 인가하였다. 제품이 여전히 그의 연성 고무 유사 상태에 있는 동안, 이 단계는 입자들을 요구되는 3D 형상으로 성형한다. 압착 단계 이후에, 덩어리 체적에서의 35 내지 55% 감소가 달성될 수 있다. 융합된 형상체는 30초 내에 85℃ 초과인 고온 물/우유 내에서 용해되었다.
실시예 7
3.1 g의 투인원(2-in-1) 커피 믹스(분무 건조 커피 분말과 유제품이 아닌 크리머)를 80 내지 90℃의 예열된 주형 내로 충전시켰다. 분말을 두드리고 약간 압착하였다. RF 오븐 내에서 15초 동안 제품을 가열하기 위하여 500 W의 RF 출력을 인가하였다. 약간의 압착(0.2 MPa)을 인가하였고, 30초 동안의 냉각 후에 3D 형상체를 탈형시켰다. 상기 덩어리는 90초 내에 85℃ 초과인 고온 물/우유 내에서 용해되었다.
실시예 8
3.1 g의 쓰리인원(3-in-1) 커피 믹스(분무 건조 커피 분말, 설탕 및 유제품이 아닌 크리머)를 60 내지 78℃의 예열된 주형 내로 충전시켰고, 약간의 압착을 인가하였으며, 주형과 믹스를 전극들 사이에 배치하였다. 300 W의 RF 출력을 인가하였고, 주형 및 제품을 56분 동안 가열하였다. 제품을 30초 동안 주형 내에서 냉각시켰고 이어서 제거하였다. 덩어리는 90초 내에 85℃ 초과인 고온 물/우유 내에서 용해되었다.
실시예 9
40 g/100 ml의 밀도를 포함하는 15%의 미세 분쇄된 R&G(D100 < 60μm), 11 La의 색상 및 3.5%의 수분 함량(MC)을 갖는 3.1 g의 가용성 커피 분말을 습식 혼합하고, 예열된 주형 공동 내에 침적시켰다. 주형은 주형 체적의 1/3까지 충전되었다. 커피 분말의 이러한 층 상으로, '레길레(Regilait)'로서 알려진 분무 건조 분유의 층을 주형의 체적의 2/3를 충전하도록 침적시켰다. 이어서, 이러한 분유 층 상으로, 첫번째 커피 분말의 다른 층을 침적시켰고, 입자들이 서로 접촉하게끔 조장하도록 약간 두드렸다. 주형으로부터 커피 분말 및 분유로 전도된 열은 형상체의 표면 상에 "셸"을 생성하였다. 커피 분말 및 분유를 수용한 주형을 RF 오븐의 2개의 전극들 사이에 배치하였고, 20초 동안 450 W의 출력을 인가하였다. 제품이 여전히 그의 연성 고무 유사 상태인 동안에 0.1 MPa의 약간의 압착을 제품에 인가하여, 3D 형상체를 생성하였다. 융합된 형상체는 30초 내에 85℃ 초과인 고온 물/우유 내에서 용해되었다.
실시예 10
실시예 4에서 제조된 커피 괴상체의 구조를 판단하기 위하여 x선 단층촬영법을 사용하여 다공도를 측정하였다. 구체적으로, (단면을 기준으로) 괴상체의 중심에서 그리고 외측 에지의 근처에서 다공도를 측정하였다. 다공도 측정치는 중심에서 58.5%이고 외측 에지의 근처에서 58.1%였다. 이는 내측 및 외측의 다공도가 다소 동일하고 둘 모두 높기 때문에 용이하게 용해되는 약한 균질한 구조를 괴상체가 가짐을 보여준다.
가스 분사식 출발 물질을 이용하여 실험을 반복하였다. 다공도 측정치는 중심에서 74.1%이고 외측 에지의 근처에서 73.4%였다. 이는 내측 및 외측의 다공도가 다소 동일하고 둘 모두 더 높기 때문에 용이하게 용해되는 약한 균질한 구조를 괴상체가 가짐을 보여준다.
실시예 11
본 실시예에서, 포획된 가스 및 미세 분쇄되어진 로스팅된 커피 둘 모두를 함유하는 출발 물질로서 커피를 사용하는 것의 이익을 조사하였다.
가스 분사를 이용하여 제조된 분무 건조 분말(구형 구조를 가짐)을 사용하는 것은 비-가스 분사식 분무 건조 분말을 이용하여 제조된 덩어리와 비교할 때 더 양호한 용해도를 나타내었다. 가스 분사식 분말은, 주로 입자간 공극들에 의해 좌우되는 비-가스 분사식 등가물과 비교할 때, 덩어리 내의 더 많은 공극 체적(내부 및 입자간)에 도움이 된다.
또한, 본 명세서에 기술된 바와 같은 미세 분쇄된 커피의 첨가는, 미쇄 분쇄를 함유하지 않는 입자들과 비교할 때, 구형 분무 건조 입자에서 특별한 구조적 완전성을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
하기의 시제품들을 검토하였다:
분말이 압착되어 덩어리를 형성할 때, P1은 그의 증가된 구조적 완전성으로 인해 그의 구형 구조를 더 많이 유지하고, 따라서 물 침투를 돕는 입자들 사이에 더 많은 입자간 공극 체적을 가질 것이다. P2를 사용하여 제조된 덩어리는 더 많은 붕괴된 구형 구조를 나타내었고, 따라서 감소된 입자간 공극 체적 및 따라서 감소된 물 침투와 증가된 용해 시간을 가졌다. P1 및 P2가 도 3a 및 도 3b에 각각 도시되어 있다.
따라서, 가용성 음료 괴상체 내의 성분들 중 적어도 하나가 그의 기공들 내에 포획되어진 가압된 가스 및 미세 분쇄되어진 로스팅된 커피를 함유하는 가용성 커피인 것이 특히 바람직하다.
실시예들에서 나타난 바와 같이, 본 명세서에 사용된 기술들과 관련된 다수의 이점들이 있다. 특히, 미립자들이 유전체 가열 기술을 사용하여 융합될 때, 이는 분말의 Tg를 달성하기 위해 요구되는 더 낮은 가열 시간을 가능하게 한다. 통상의 가열과 비교하여, 유전체 가열은 입자들을 전도, 대류 및 복사 방법에 의한 것보다 체적 방식으로 가열하는 것이 가능하므로 이점들을 갖는다. 통상의 방법은 열을 주형의 외부로부터, 이어서 커피 분말 형상체의 표면으로, 그리고 형상체의 중심 내로 침투시켜서, 형상체의 중심이 그의 요구되는 유리 전이 상태에 도달할 수 있게 하기 위해 형상체의 표면의 탄화를 유발한다. 대조적으로, 체적 가열은 형상체 내의 물 분자들을 가열하여서, 형상체를 균일하게 가열한다. 따라서, 제품에 대한 열 손상이 최소화될 수 있고, 제품 내의 휘발성 풍미가 보유될 수 있다.
PVDF와 같은, 유전장(dielectric field) 내에서 가열될 수 있는 RF 침투가능한 입체 주형 내로 분말을 충전하는 것은 제품을 내부에 보유하기 위한 블리스터 팩(blister pack)의 요구에 대한 필요성을 피한다. 일단 제품이 성형되면, 제품이 탈형될 수 있고 그의 형상을 독립적으로 유지할 것이다.
가열된 주형 내부에서 유전체 가열을 사용하여 분말을 형상화하는 것은 표면 상에 "셸" 또는 보호 층을 생성하여서, 주형으로부터 제거될 때, 제조된 형상체의 경도 및 파쇄도(friability)를 개선시킨다. 이러한 보호 층은 또한 내부의 흡습성 미립자에 대한 보호를 제공하여서, 보호 층 내부의 미립자들이 "말라 단단해질(cake)" 가능성을 감소시킨다.
보호 층으로 인해, 셸 내부의 미립자들이 여전히 그들의 구형 구조를 보유하여서 물이 이를 통해 침투하게 하므로, 융합된 형상체는 70 내지 100℃의 물 또는 우유와 접촉할 때 양호한 용해도(3.1 g의 형성된 미립자들이 60초 내에 용해됨)를 나타내었다. 셸 내부의 미립자들이 그의 다공도를 보유하기 때문에, 형상체의 습윤성이 개선된다.
특히, 유제품 분말이 사용될 때, 공정 동안에 일어나는 메일라드 반응의 가능성이 낮은 온도 및 시간 노출로 인해 제한될 수 있다.
음료 성분들의 RF 가열이 없는 예
주형 - 주형 재료는 임의의 재료 및 형상으로 설계될 수 있다. 재료는 높은 열용량, 압착력에 노출될 때 그 형상을 유지하는 높은 경도를 특징으로 하고 그 형상을 상당히 팽창 및 변화시킴이 없이 사용되는 온도를 견뎌야 하는 금속 및 중합체를 포함하지만 이로 한정되지 않는다. 주형 공동의 괴상체 용량은 1회 제공을 위한 0.5 내지 20 g의 임의의 인스턴트 음료 분말일 수 있다.
주형의 예열 - 주형 전체 또는 제품과 접촉하는 표면 영역만의 온도를 상승시키는 임의의 가열 방법이 주형의 예열을 위해 사용될 수 있다. 이는 통상의 오븐, 유전체 가열, IR 및 가열된 플러저를 통한 전도 가열을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
공급 물질 - 공급 물질은 가용성뿐만 아니라 불용성 성분들을 포함할 수 있다. 공급 물질은 음료 성분들의 블렌드 또는 하나의 분말로서 분무 건조된 상이한 성분들일 수 있다. 사용되는 양은 0.5 내지 20 g의 단일 또는 다수의 케이스의 괴상체들을 위한 것일 수 있다. 분말은 200 내지 1000 um의 X99의 입자 크기, 200 내지 1000 g/L의 밀도, 최대 7%의 수분 및 10 내지 65%의 GTVV를 특징으로 한다.
분말의 예열 - 분말은 상당한 수분 손실 없이 예열되어야 한다. 이는 폐쇄형 시스템 또는 조절형 유동층 건조기(conditioned fluidized bed dryer) 내에서의 통상의 가열 또는 유전체 가열을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.
용해 시험 - 가용성 음료 괴상체를 컵 내에 배치하였고, 85℃로 가열된 200 mL의 물을 첨가하였다. 완전한 용해가 관찰될 때까지 티스푼으로 괴상체를 연속적으로 교반하였다. 물이 괴상체와 접촉한 순간부터 완전한 용해가 측정될 때까지의 시간을 스톱워치를 사용하여 측정하였다.
경도 시험 - 경도 시험을 위하여, 250 N의 하중 범위를 갖는 하운스필드(Hounsfield) 장비 H25KS-0231을 사용한다. 가용성 음료 괴상체를 플레이트 아래에 배치한다. 플레이트를 2 mm/분의 속도로 하강시킨다.
마이크로 컴퓨터 X선 단층촬영법 및 3D 이미지 분석 - X선 단층촬영 스캔을 50 ㎸ 및 200 ㎂의 X선 빔을 갖는 1172 스카이스캔(Skyscan) MCT(브루커(Bruker))를 이용하여 수행하였다. 커피 덩어리들을 황동 샘플 스테이지(SP-1104, 65 mm 직경을 갖는 기부) 상에 배치하였고, 최적의 시야를 보장하도록 각각의 덩어리에 대해 높이를 조정하였다. 6.5 μm의 이미지 픽셀 크기를 위해, 카메라를 최대 4000×2096 픽셀로 설정하였고 근접 위치에 배치하였다. 사용된 노출 시간은 1767 ms였다. 180°에 걸쳐 스캔을 수행하였고, 회전 스텝(step)은 0.3°였으며, 프레임 평균은 4였고, 랜덤 이동은 5였다.
실시예 12: 커피
PVDF 주형을 그의 기부가 110℃에 도달하고 그의 덮개가 120℃에 도달할 때까지 400W의 RF에 의해 예열시켰다. RF 방사선의 인가를 이 시점에서 중단시켰다. 7.5%의 MG를 갖는 2 g의 SD 커피(100% 로부스타(Robusta))를 6개의 주형 공동들 각각 내로 충전시켰다. 커피를 60초 동안 그의 원래 체적의 67%로 압착하였고, 탈형 단계가 뒤이어졌다. 주형 내의 분말에 대한 총 시간은 대략 70초였다.
85℃의 물에 의한 용해는 약 54초가 걸렸고, 덩어리는 약 50 N의 파괴력(fracture force)(경도)을 특징으로 하였다.
실시예 13: 커피
PVDF 주형을 그의 기부가 100℃에 도달하고 그의 덮개가 120℃에 도달할 때까지 400W의 RF에 의해 예열시켰다. 7.5%의 MG를 갖는 SD 커피(100% 아라비카(Arabica))를 덮인 실리콘 주형 내에서 대략 55℃까지 200초 동안 200 W의 RF에 의해 가열하였다. RF 방사선의 인가를 이 시점에서 중단시켰다. 2 g의 예열된 커피를 6개의 주형 공동들 각각 내로 충전시켰다. 커피를 120초 동안 그의 원래 체적의 50%로 압착하였고, 탈형 단계가 뒤이어졌다. 주형 내의 분말에 대한 총 시간은 대략 130초였다.
85℃의 물에 의한 용해는 약 27초가 걸렸고, 덩어리는 약 81 N의 파괴력(경도)을 특징으로 하였다.
실시예 14: 초콜릿
PVDF 주형을 110℃에 도달할 때까지 400W의 RF에 의해 예열시켰다. RF 방사선의 인가를 이 시점에서 중단시켰다. 15 g의 핫초코 분말을 예열된 단일 공동 주형 내로 충전시켰다. 420 ㎪의 응력을 60초 동안 초콜릿 분말에 인가하였고, 탈형 단계가 뒤이어졌다. 주형 내의 분말에 대한 총 시간은 대략 70초였다.
85℃의 물에 의한 용해는 약 40초가 걸렸고, 덩어리는 약 525 N의 파괴력(경도)을 특징으로 하였다.
실시예 15: 초콜릿
PVDF 주형을 60℃에 도달할 때까지 400W의 RF에 의해 예열시켰다. 핫초코 분말을 덮인 PP 비커(beaker) 내에서 대략 60℃까지 200 W의 RF에 의해 열처리하였다. RF 방사선의 인가를 이 시점에서 중단시켰다. 15 g의 사전 처리된 초콜릿 분말을 예열된 단일 공동 주형 내로 충전시켰다. 420 ㎪의 응력을 60초 동안 초콜릿 분말에 인가하였고, 탈형 단계가 뒤이어졌다. 주형 내의 분말에 대한 총 시간은 대략 70초였다.
85℃의 물에 의한 용해는 약 40초가 걸렸고, 덩어리는 약 290 N의 파괴력(경도)을 특징으로 하였다.
국제출원 공개 WO2013001052호의 정제와 비교한 비교 시험
균질성은 음료 괴상체를 통해 얻어진 단면 측정선을 따른 괴상체의 다공도의 변화의 척도이다. 다공도는 단면을 가로질러 얻어진 현미경 이미지의 평가와 같은 임의의 통상의 방법을 사용하여 결정될 수 있다.
하기의 표에서 요약된 바와 같이 추가 시험을 수행하였다. 샘플 번호는 상기의 앞선 실시예를 지칭하지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시 형태가 본 명세서에서 상세히 기술되었지만, 당업자는 본 발명의 범주 또는 첨부된 청구범위의 범주로부터 벗어남이 없이 바람직한 실시 형태들에 대해 변형이 이루어질 수 있음을 이해할 것이다.
Claims (31)
- 가용성 음료 괴상체(soluble beverage mass)의 제조 방법으로서,
분말 형태의 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 제공하는 단계,
하나 이상의 가용성 음료 성분들의 Tg 보다 큰 표면 온도로 예열되는, 주형 공동을 갖는 예열된 주형을 제공하는 단계,
주형 공동에 가용성 음료 성분들 중 하나 이상을 로딩(loading)하는 단계, 및
가용성 음료 괴상체를 형성하도록 주형 공동 내의 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 압착하는 단계를 포함하고,
여기서,
(i) 상기 방법은 RF 방사선을 인가하여 주형 공동 내의 가용성 음료 성분들을 가열하는 단계를 추가로 포함하고/하거나,
(ii) 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 15초 이상 동안 주형 공동 내에 보유되고/되거나,
(iii) 분말 형태의 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 주형 공동 내로의 로딩 전에 예열되는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법. - 제1항에 있어서, 가용성 음료 괴상체는 2 내지 20 g의 중량을 갖는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 압착은 주형 공동을 위한 예열된 마개에 의해 제공되는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법.
- 제3항에 있어서, 마개는 하나 이상의 가용성 음료 성분들의 Tg보다 큰 표면 온도로 예열되는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법.
- 제3항에 있어서, 주형 및/또는 마개는 60 내지 120℃의 온도로 예열되는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 가용성 성분들은 0.2 내지 0.5g/㎤의 벌크 밀도를 가지고, 압착하는 단계는 가용성 음료 성분들의 체적을 초기 체적의 30 내지 60%만큼 감소시키거나,
하나 이상의 가용성 성분들은 0.5 g/㎤ 초과 내지 1 g/㎤의 벌크 밀도를 가지고, 압착하는 단계는 가용성 음료 성분들의 체적을 초기 체적의 10 내지 50%만큼 감소시키는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법. - 제1항 또는 제2항에 있어서, RF를 인가하여 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 가열하는 단계 이후에 하나 이상의 가용성 성분들을 압착하는 단계는 가용성 음료 성분들의 체적을 예열된 체적의 20 내지 80%로 감소시키는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 15 내지 120초 동안 주형 공동 내에 보유되는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 분말 형태의 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 하나 이상의 가용성 음료 성분들의 유리 전이 온도(Tg) 아래로 최대 10℃인 온도로 예열되는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 가용성 커피, 크리머(creamer), 우유 고형물, 설탕, 향료, 착색제, 발포제, 코코아 또는 초콜릿, 또는 이들 중 2개 이상의 것의 혼합물을 포함하는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 둘 이상의 성분들을 포함하고, 가용성 음료 성분들은 괴상체 내부에서 개별 층들 또는 개별 부분들을 형성하는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 결합제를 포함하지 않는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 주형 공동은 하나 이상의 가용성 음료 성분들과 접촉하는 접촉 표면을 가지고, 주형 공동의 접촉 표면은 유전체 재료로 형성되고/되거나, 주형은 유전체 재료를 포함하고 주형에는 접촉 표면을 형성하는 라이닝 또는 코팅이 제공되는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법.
- 제13항에 있어서, 유전체 재료는 카본 블랙의 입자를 함유하는 중합체 또는 PVDF를 포함하는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 주형 공동 내의 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 압착하는 단계는 RF 방사선을 인가하여 주형 공동 내의 가용성 음료 성분들을 가열하는 것 이후에 또는 이와 함께 수행되는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법.
- 제15항에 있어서, RF 방사선을 인가하여 주형 공동 내의 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 가열하는 단계 이전에 주형 공동 내의 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 압착하는 단계를 추가로 포함하는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, RF 방사선을 인가하여 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 가열하는 단계에서, RF 가열은 27.12 MHz의 주파수에서 그리고/또는 10초 내지 1분의 지속시간 동안에 인가되는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 압착하는 단계 또는 단계들은 가용성 음료 성분들에 대한 0.1 내지 10 MPa의 압력의 인가를 수반하는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 주형 공동 내의 가용성 음료 성분들은 RF 가열을 받지 않는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 가용성 음료 성분들은 0.1 내지 6 중량%의 수분 함량을 갖는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 주형 공동을 위한 마개는 가용성 음료 괴상체에 평평한 표면, 또는 괴상체가 놓일 수 있게 하는 주연 부분 및 괴상체 내에 공동을 한정하는 중심 만입 부분을 갖는 표면을 제공하는, 가용성 음료 괴상체의 제조 방법.
- 제1항의 방법에 의해 획득가능한 가용성 음료 괴상체.
- 하나 이상의 가용성 음료 성분들을 포함하고 2 내지 20 g의 중량을 가지며, 0.25 g/㎤ 내지 1.7 g/㎤의 밀도 및 8N 이상의 표면 경도 파단력(surface hardness breaking force)을 갖는, 제1항의 방법에 의해 제조된 가용성 음료 괴상체.
- 음료 조제 방법으로서,
제1항 또는 제2항의 방법에 따라 제조된 또는 제22항의 가용성 음료 괴상체를 수성 매질과 접촉시키는 단계를 포함하는, 음료 조제 방법. - 삭제
- 제1항 또는 제2항에 따라 제조된 또는 제22항에 따른 가용성 음료 괴상체의 제조를 위한 장치로서,
제거가능하고 가요성인 내측 공동 라이닝 및 제거가능한 덮개를 포함하는 예열가능한 주형, 여기서, 덮개는, 사용 시, 내측 공동 라이닝 내에 유지되는 물질의 압착을 허용하도록 크기 설정 및 배열되며, 주형, 공동 라이닝 또는 주형과 공동 라이닝 둘 다는 유전체 재료를 포함하고, 덮개는 유전체 재료를 포함함; 및
RF 방사선을 인가하기 위한 수단을 포함하며,
상기 RF 방사선을 인가하기 위한 수단은 주형, 공동 라이닝 또는 주형과 공동 라이닝 둘 다를 가열하고, 덮개, 및 사용 시 내측 공동 라이닝 내에 유지되는 물질을 가열하기 위한 것인, 장치. - 삭제
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