KR101939426B1 - 압출 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 수중유 유화 액적을 포함하는 압출된 배합물의 제조 방법, 이러한 배합물 뿐만 아니라 용도에 관한 것이다.

Description

압출 방법{EXTRUSION PROCESS}
본 발명은, 유화액 액적을 포함하는 압출된 배합물(압출물)의 제조 방법, 이러한 배합물 뿐만 아니라 식품, 사료, 개인 케어 적용례(personal care application)에서의 용도에 관한 것이다.
지용성 화합물을 배합하기 위한 많은 방법이 있다. 지용성 화합물은 예를 들어 오일 및 비타민이다. 배합물의 유형은, 즉 최종 적용례에서의 이러한 배합물의 용도 뿐만 아니라 사용되는 물질(성분들)의 종류에 좌우된다.
지용성 화합물을 배합하기 위한 한가지 방식은 건조된 유화액이다. 지용성 화합물은, 수성상이 매트릭스 물질 및/또는 적절한 유화제를 함유하는 수중유 유화액에 유화되어 있다. 건조 후, 상기 지용성 화합물은 매트릭스 물질 내에 매립된다.
유화하기 위한 공지된 기법은, 예를 들어 로토-스테이터 시스템(rotor-stator-system), 고압 균질기, 또는 초음파 장치이다. 이러한 기법의 주요 단점은, 비교적 낮은 점도(일반적으로, 1Pas 미만)가 요구되어, 유화액 내에 다량의 물을 유도하며, 상기 물은 최종적으로 제거될 필요가 있다는 점이다.
압출 공정(및 압출물)은 배합 분야에 잘 공지되어 있다. 이들은 많은 상이한 종류의 물질에 사용될 수 있다. 상기 기술은 먼저 생고무(천연 고무) 산업에 사용되었다. 시간이 흐른 후, 식품 및 사료 산업은 이들의 목적을 위해 이 기법을 잘 개조하였다.
압출 기법의 사용의 주요 장점은, 높은 점성의 용액이 배합될 수 있고 분산액을 위해 물이 덜 사용될 수 있으며, 이는 건조를 덜 요구한다는 점이다. 추가로, 압출 공정은 연속 공정으로 수행될 수 있다.
지용성 비타민을 포함하는 유화액이 압출되는 것이, 당분야에서 발견될 수 있다. US 2004/0201116은, 고압 균질기와 같은 장치를 사용하여 유화액을 제조하는 것과, 제 2 공정 단계로서의 후속적인 직접적 펠렛화 또는 압출의 조합에 의해 수득된다.
본 발명의 목적은, 지용성 화합물(들), 예를 들어 오일 또는 비타민을 포함하는, 수중유 유화액 액적을 포함하는 압출물의 제조를 개선시키는(또는 간략화하는) 방법을 발견하는 것이다.
이러한 압출물의 제조를 위한 신규한 방법이 발견되었다. 놀랍게도, 유화가 압출기 내부에서 수행되는 경우, 공정 뿐만 아니라 수득된 압출물이 개선된다는 점이 발견되었다.
유화가 압출기(압출 장치) 내에서 수행되는 경우, 이는,
(i) 매우 작은 평균 분산 액적 크기가 수득될 수 있고,
(ii) 매우 좁고 단정(monomodal)인 분포의 액적 크기가 수득되고,
(iii) 이러한 방법이 연속 공정으로서 용이하게 수행될 수 있고,
(iv) 어떠한 유기 용매도 사용되지 않고,
(v) 보다 소량의 물이 사용될 수 있고 따라서 압출물의 건조를 위해 보다 적은 에너지가 필요한, 압출물을 유발한다.
따라서, 본 발명은, 압출물이 유화액 액적을 포함하고, 이러한 유화액 액적이 하나 이상의 지용성 화합물 및 하나 이상의 유화제 및 물을 포함하는, 압출물의 제조 방법으로서, 상기 유화 방법을 압출기 내에서 수행함을 특징으로 하는 압출 방법에 관한 것이다.
도 1은, 실시예 1 및 실시예 2에 사용된 압출기의 개략도이다.
도 2는, 실시예 3에 사용된 압출기의 개략도이다.
도 3은, 실시예 4에 사용된 압출기의 개략도이다.
도 4는, 실시예 5에 사용된 압출기의 개략도이다.
지용성 화합물로서, 임의의 공지되고 유용한 지용성 화합물이 사용될 수 있다. 지용성 화합물은 비-극성 물질(예를 들어, 에터, 클로로폼 및 오일)에 가용성인 화합물이다. 지용성 화합물의 예는, 즉 오일 및 비타민이다.
오일은 임의의 원료로부터 유래될 수 있다. 이것은 천연인 것, 개질된 것 또는 합성된 것일 수 있다. 오일이 천연 오일이면, 이는 식물성 또는 동물성 오일일 수 있다. 적합한 오일은, 즉 코코넛유, 옥수수유, 면실유, 올리브유, 팜유, 땅콩유, 채종유, 카놀라유, 홍화유, 참기름, 대두유, 해바라기유, 헤이즐넛유, 아몬드유, 캐슈넛 오일, 마카다미아 오일, 몽공고넛 오일, 프라캑시 오일, 피칸 오일, 잣유, 피스타치오 오일, 사카 잉키(플루케네티아 볼루빌리스(Plukenetia volubilis)) 오일, 호두유, 다중 불포화지방산(예를 들어, 트라이글리세라이드 및/또는 에틸 에스터, (예를 들어 아라키돈산, 에이코사펜타엔산, 도코사헥사엔산 및 γ-리놀렌산 및/또는 에틸 에스터) 및 오일성 기능식품(예를 들어, 장미 추출물, 오레가노 추출물, 홉 추출물, 및 기타 친유성 식물 추출물)일 수 있다.
지용성 비타민, 예를 들어 비타민 A 또는 그의 에스터(예를 들어, 비타민 A 아세테이트 및 비타민 A 팔미테이트), 비타민 E 또는 그의 에스터(예를 들어 비타민 E 아세테이트), 비타민 K(파이토메나다이온) 및 비타민 D3(콜레칼시페롤)이 본 발명에 고려된다. 이러한 비타민들은 상업적 공급원들로부터 용이하게 입수가능하다. 또한, 이들은 당업계의 숙련자들에 의해 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다. 비타민은 순수한 형태로 또는 지방 또는 오일과 같은 적합한 희석제 내에 사용될 수 있다.
비타민 A 및/또는 레티닐 에스터, 예를 들어 레티닐 팔미테이트 및/또는 레티닐 아세테이트 및 비타민 E 또는 그의 에스터(예를 들어 비타민 E 아세테이트)가 특히 바람직하다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시양태는, 지용성 화합물이 하나 이상의 오일 및/또는 하나 이상의 지용성 비타민인, 전술한 바와 같은 방법이다.
보다 바람직한 것은, 하나 이상의 지용성 화합물이, 코코넛유, 옥수수유, 면실유, 올리브유, 팜유, 땅콩유, 채종유, 카놀라유, 홍화유, 참기름, 대두유, 해바라기유, 헤이즐넛유, 아몬드유, 캐슈넛 오일, 마카다미아 오일, 몽공고넛 오일, 프라캑시 오일, 피칸 오일, 잣유, 피스타치오 오일, 사카 잉키(플루케네티아 볼루빌리스) 오일, 호두유, 다중 불포화지방산(예를 들어, 트라이글리세라이드 및/또는 에틸 에스터, (예를 들어 아라키돈산, 에이코사펜타엔산, 도코사헥사엔산 및 γ-리놀렌산 및/또는 에틸 에스터), 오일성 기능식품(예를 들어, 장미 추출물, 오레가노 추출물, 홉 추출물, 및 기타 친유성 식물 추출물), 비타민 A 또는 그의 에스터(예를 들어, 비타민 A 아세테이트 및 비타민 A 팔미테이트), 비타민 E 또는 그의 에스터(예를 들어 비타민 E 아세테이트), 비타민 K(파이토메나다이온) 및 비타민 D3(콜레칼시페롤)로 구성된 군 중에서 선택되는 방법이다.
특히 바람직한 방법에서, 하나 이상의 지용성 화합물은 옥수수유, 비타민 A 또는 그의 에스터(예를 들어 비타민 A 아세테이트 및 비타민 A 팔미테이트) 및 비타민 E 또는 그의 에스터(예를 들어 비타민 E 아세테이트)로 구성된 군 중에서 선택된다.
하나 이상의 유화제가 본 발명에 따른 방법에 사용된다. 일반적으로 공지되고 사용되는 임의의 유화제가 사용될 수 있다. 유화제는 이후의 압출물의 최종 용도에 따라 선택될 수 있다. 이것은, 본 발명에 따른 공정에 의해 수득된 압출물이 식품 또는 사료 제품에 사용되는 경우, 유화제가 식품 또는 사료 등급이어야 함을 의미한다.
적합한 유화제는, 즉 변성 (식품) 전분, 펙틴, 알기네이트, 카라기난, 푸르셀라란, 키토산, 말토덱스트린, 덱스트린 유도체, 셀룰로스 및 셀룰로스 유도체(예를 들어, 셀룰로스 아세테이트, 메틸 셀룰로스, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스), 리그노설포네이트, 다당류 고무(예를 들어, 아카시아 고무, 아라비아 고무, 아마인 고무, 가티 고무, 타마린드 고무 및 아라비노갈락탄), 젤라틴(소, 어류, 돼지, 가금류), 식물성 단백질(예를 들어, 완두, 대두, 아주까리, 면화, 감자, 고구마, 매니악, 평지씨, 해바라기, 참깨, 아마인, 홍화, 편두, 견과류, 밀, 쌀, 옥수수, 보리, 호밀, 귀리, 루핀, 및 수수), 우유 또는 유청 단백질을 포함하는 동물성 단백질, 레시틴, 지방산의 폴리글리세롤 에스터, 지방산의 모노글리세라이드, 지방산의 다이글리세라이드, 소르비탄 에스터, PG 에스터 및 당 에스터(뿐만 아니라 그의 유도체)이다.
전분은 물리적 및 화학적으로 변성될 수 있다. 예비젤라틴화된 전분이 물리적으로 변성된 전분의 예이다. 산 개질되거나, 산화되거나, 가교결합된, 전분 에스터, 전분 에터 및 양이온성 전분이 화학적으로 변성된 전분의 예이다.
따라서, 바람직한 실시양태는, 하나 이상의 유화제가, 변성 (식품) 전분, 펙틴, 알기네이트, 카라기난, 푸르셀라란, 키토산, 말토덱스트린, 덱스트린 유도체, 셀룰로스 및 셀룰로스 유도체(예를 들어, 셀룰로스 아세테이트, 메틸 셀룰로스, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스), 리그노설포네이트, 다당류 고무(예를 들어, 아카시아 고무, 아라비아 고무, 아마인 고무, 가티 고무, 타마린드 고무 및 아라비노갈락탄), 젤라틴(소, 어류, 돼지, 가금류), 식물성 단백질(예를 들어, 완두, 대두, 아주까리, 면화, 감자, 고구마, 매니악, 평지씨, 해바라기, 참깨, 아마인, 홍화, 편두, 견과류, 밀, 쌀, 옥수수, 보리, 호밀, 귀리, 루핀, 및 수수), 우유 또는 유청 단백질을 포함하는 동물성 단백질, 레시틴, 지방산의 폴리글리세롤 에스터, 지방산의 모노글리세라이드, 지방산의 다이글리세라이드, 소르비탄 에스터, PG 에스터 및 당 에스터(뿐만 아니라 그의 유도체)로 구성된 군 중에서 선택되는, 방법에 관한 것이다.
물도 본 발명에 따른 방법에 사용된다. 그러나, 전술한 바와 같이, 일반적으로 사용되는 방법에 비해, 보다 소량의 물을 사용하여 이 방법을 진행하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 방법에서는 어떠한 유기 용매도 사용되지 않는다.
또한, 배합(압출) 공정 동안 추가로 성분들(보조제)을 첨가하는 것도 가능하다. 이러한 보조제는, 압출 공정을 위해 및/또는 압출물을 위해 및/또는 압출물이 이후에 사용되는 제품(또는 적용례)을 위해 사용될 수 있다.
이러한 보조제는, 예를 들어 산화방지제(예를 들어, 아스코브산 또는 그의 염, 토코페롤(합성 또는 천연)); 부틸화 하이드록시톨루엔(BHT); 부틸화 하이드록시아니솔(BHA); 프로필 갈레이트; 3급-부틸 하이드록시퀴놀린 및/또는 지방산의 아스코브산 에스터); 에톡시퀸; 가소화제; 안정화제; 보습제(예를 들어 글리세린, 소르비톨, 폴리에틸렌 글리콜); 보호용 콜로이드; 염료, 향료; 충전제 및 완충제이다.
이러한 보조제는 선택적으로 첨가된다. 그다음, 첨가할 때, 보조제의 양은 압출물의 총 중량을 기준으로 0.1 내지 50중량%이다.
본 발명에 따른 방법에 의해 수득된 압출물은,
압출물의 총 중량을 기준으로, 1중량% 내지 50중량%의, 하나 이상의 지용성 화합물, 및
압출물의 총 중량을 기준으로, 5중량% 내지 80중량%의, 하나 이상의 유화제, 및
압출물의 총 중량을 기준으로, 1중량% 내지 90중량%의, 물, 및
선택적으로, 압출물의 총 중량을 기준으로, 0.1중량% 내지 50중량%의, 하나 이상의 보조제
를 포함한다.
모든 백분률은 항상 그 합이 100이다.
지용성 화합물, 유화제 및 보조제에 대해 전술한 모든 선호는, 압출물의 조성에도 적용된다.
바람직하게, 압출물의 총 중량을 기준으로, 5중량% 내지 30중량%의 하나 이상의 지용성 화합물이 사용된다.
바람직하게, 압출물의 총 중량을 기준으로, 15중량% 내지 80중량%, 보다 바람직하게 30중량% 내지 80중량%의 하나 이상의 유화제가 사용된다.
바람직하게, 압출물의 총 중량을 기준으로, 1중량% 내지 80중량%, 보다 바람직하게 1중량% 내지 60중량%, 특히 바람직하게 1중량% 내지 40중량%의 물이 사용된다.
특히, 변성 식품 전분의 경우, 물 함량은 바람직하게, 압출물의 총 중량을 기준으로 10중량% 내지 30중량%이다.
본 발명의 장점들 중 하나는, 압출물 내부의 수중유 유화액의 평균 액적 크기의 크기 분포가 좁고 단정이라는 점이다. 이는, 지용성 화합물이 압출물 내부에서 거의 균일하게 분포되어 있고, 이는 이후에 매우 정확한 투여량을 허용한다. 게다가, 본 발명에 따른 방법은 압출물 내부에 수중유 유화액의 매우 작은 크기의 액적의 생성을 허용한다. 평균 액적 크기는 50nm 정도로 작을 수 있다. 일반적으로, 액적은 1㎛보다 작다.
바람직하게, 압출물 내부의 수중유 유화액의 평균 액적 크기(d3 ,2)는 50nm 내지 300nm이다. 액적 크기는, 일반적으로 공지되고 기준되는 방법을 사용하여 측정된다. 적합한 방법은 광 산란 또는 레이저 회절이다.
보다 바람직하게, 압출물 내부의 수중유 유화액의 평균 액적 크기(d3 ,2)는 100nm 내지 200nm이다.
압출 방법은, 유화를 압출기 내에서 수행한다는 점을 특징으로 한다. 일반적으로, 3종의 주요 성분들(지용성 화합물 및 유화액 및 물)이 압출기 공정의 상이한 주입구에서 첨가된다. 이러한 주입구들은 서로 구별되게 배열되어 있다. (선택적으로) 보조제가 첨가되는 경우, 이들은 하나 이상의 주요 성분들과 함께 첨가될 수 있거나, 또한 개별적인 단계에서 첨가될 수 있다.
일반적으로, 유화제가 먼저 첨가되고, 그다음 물이, 그다음 지용성 화합물이 첨가된다. 또한, 하나의 성분이 상이한 위치에서 압출기의 하나 초과의 주입구를 통해 첨가되는 것도 가능하다. 따라서, 본 발명의 추가 실시양태는, 유화제(또는 유화제들의 혼합물)이 먼저 첨가되고, 그다음 물이, 그 이후에 지용성 화합물(또는 지용성 화합물의 혼합물)이 첨가되는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시양태는, 지용성 화합물이 비타민 A(또는 유화제)인, 방법에 관한 것이다. 이러한 경우에, 비타민 A는,
(i) 액체(용융물)로서 압출기에 첨가되거나,
(ii) 고체 분말(선택적으로, 하나 이상의 변성 (식품) 전분과 예비혼합된 고체 분말이며, 이 경우 상기 분말은 압출기의 개시에서 또는 임의의 단계에서 상기 공정에 첨가될 수 있다)로서 첨가된다.
압출기의 내부의 온도는 일반적으로 20 내지 220℃이다. 바람직하게, 상기 압출기로부터 배출되는 압출물의 온도는 100℃ 미만이고, 보다 바람직하게 상기 압출물 내부의 온도는 20 내지 100℃이다. 상기 압출기의 성분에 대한 총 체류 시간은 일반적으로 1 내지 400초이다.
본 발명에 따른 압출 방법의 전단량은 일반적으로 200 내지 80000유닛이다. 게다가, 압출기를 통해 불활성 가스를 펌핑하는 것도 가능하다. 불활성 가스는 일반적으로 압출기의 입구에서 펌핑된다. 그러나, (상이한 위치에서 몇몇의 주입구를 통해서도) 압출 공정의 임의의 단계에서 펌핑될 수도 있다. 불활성 가스는, 민감한 성분들을 보호하는데 도움이 될 것이다.
압출기는, 일반적으로 다양한 이동 또는 반죽 유형의 스크류 구성요소가 장착되어 있는 하나 이상의 스트류 샤프트(shaft)를 포함한다.
상기 물질은 (선택적으로 압력 및 승온 상태에서) 압출기를 통해 이들 구성요소에 의해 수송된다. 압출기의 말단부(출구)에, 압출된 물질을 가압하는 주형이 존재할 수 있다. 그 후, 압출된 물질은 건조되고 절단된다(또는 그 반대도 가능하다). 압출기는 물질이 첨가될 수 있는 몇개의 주입구를 가질 수 있다.
본 발명의 경우에, 유화제(들), 지용성 화합물(들), 물 및 선택적으로 보조제를 첨가하기 위해 몇개의 주입구들이 존재한다.
본 발명은, 또한 상기 방법에 의해 수득가능한 압출물로서, 상기 압출물이 유화액 액적을 포함하고, 이러한 유화액 액적이 하나 이상의 지용성 화합물 및 하나 이상의 유화제 및 물을 포함하되, 상기 유화 공정을 압출기 내에서 수행함을 특징으로 하는, 압출물에 관한 것이다.
전술한 바와 같은 모든 선호는, 본 발명의 방법에 의해 수득가능한 이러한 압출물에도 적용된다.
본 발명의 추가의 실시양태는 신규한 압출물에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 압출물은, 매우 작은 평균 액적 크기를 갖되, 상기 액적 크기의 분포가 좁고 단정인 수중유 유화액 액적을 포함한다.
따라서, 본 발명의 추가 실시양태는, 수중유 유화액 액적을 포함하는 압출물로서, 이러한 유화액 액적이,
하나 이상의 지용성 화합물;
하나 이상의 유화액;
물; 및
선택적으로 하나 이상의 보조제
를 포함하고, 압출물 내부의 수중유 유화액 액적의 평균 입자 크기가 300nm 미만임(바람직하게, 수중유 유화액 액적의 평균 입자 크기가 100nm 내지 200nm임)을 특징으로 하는, 압출물에 관한 것이다.
수중유 유화액 액적의 평균 입자 크기는, 말번 마스터사이저(Malvern Mastersizer) 2000 및 하이드로(Hydro) 2000 S 샘플 분산 유닛에 의해 레이저 산란에 의해 측정된다. 수중유 유화액 액적의 평균 입자 크기는 또한, 예를 들어 말번 제타사이저 나노(Malvern Zetasizer Nano)에 의한 동적 광 산란에 의해 측정될 수도 있다.
본 발명에 따른 바람직한 압출물은
압출물의 총 중량을 기준으로, 1중량% 내지 50중량%의 하나 이상의 지용성 화합물;
압출물의 총 중량을 기준으로, 5중량% 내지 90중량%의 하나 이상의 유화제;
압출물의 총 중량을 기준으로, 1중량% 내지 80중량%의 물; 및 선택적으로,
압출물의 총 중량을 기준으로, 0.1중량% 내지 50중량%의 하나 이상의 보조제를 포함하며, 압출물 내부의 수중유 유화액 액적의 평균 입자 크기가 300nm 미만임(바람직하게, 유화액 액적의 평균 입자 크기가 100nm 내지 200nm임)을 특징으로 한다.
압출물의 총 중량을 기준으로, 5중량% 내지 30중량%의, 코코넛유, 옥수수유, 면실유, 올리브유, 팜유, 땅콩유, 채종유, 카놀라유, 홍화유, 참기름, 대두유, 해바라기유, 헤이즐넛유, 아몬드유, 캐슈넛 오일, 마카다미아 오일, 몽공고넛 오일, 프라캑시 오일, 피칸 오일, 잣유, 피스타치오 오일, 사카 잉키(플루케네티아 볼루빌리스) 오일, 호두유, 다중 불포화지방산(예를 들어, 트라이글리세라이드 및/또는 에틸 에스터, (예를 들어 아라키돈산, 에이코사펜타엔산, 도코사헥사엔산 및 γ-리놀렌산 및/또는 에틸 에스터), 오일성 기능식품(예를 들어, 장미 추출물, 오레가노 추출물, 홉 추출물, 및 기타 친유성 식물 추출물), 비타민 A 또는 그의 에스터(예를 들어, 비타민 A 아세테이트 및 비타민 A 팔미테이트), 비타민 E 또는 그의 에스터(예를 들어 비타민 E 아세테이트), 비타민 K(파이토메나다이온) 및 비타민 D3(콜레칼시페롤)로 구성된 군 중에서 선택되는, 하나 이상의 지용성 화합물; 및
압출물의 총 중량을 기준으로, 15중량% 내지 80중량%의, 변성 (식품) 전분, 펙틴, 알기네이트, 카라기난, 푸르셀라란, 키토산, 말토덱스트린, 덱스트린 유도체, 셀룰로스 및 셀룰로스 유도체(예를 들어, 셀룰로스 아세테이트, 메틸 셀룰로스, 하이드록시프로필 메틸 셀룰로스), 리그노설포네이트, 다당류 고무(예를 들어, 아카시아 고무, 아라비아 고무, 아마인 고무, 가티 고무, 타마린드 고무 및 아라비노갈락탄), 젤라틴(소, 어류, 돼지, 가금류), 식물성 단백질(예를 들어, 완두, 대두, 아주까리, 면화, 감자, 고구마, 매니악, 평지씨, 해바라기, 참깨, 아마인, 홍화, 편두, 견과류, 밀, 쌀, 옥수수, 보리, 호밀, 귀리, 루핀, 및 수수), 우유 또는 유청 단백질을 포함하는 동물성 단백질, 레시틴, 지방산의 폴리글리세롤 에스터, 지방산의 모노글리세라이드, 지방산의 다이글리세라이드, 소르비탄 에스터, PG 에스터 및 당 에스터(뿐만 아니라 그의 유도체)으로 구성된 군 중에서 선택되는, 하나 이상의 유화제; 및
압출물의 총 중량을 기준으로, 1중량% 내지 60중량%의 물; 및
선택적으로, 압출물의 총 중량을 기준으로, 0.1중량% 내지 50중량%의, 산화방지제(예를 들어, 아스코브산 또는 그의 염, 토코페롤(합성 또는 천연)); 부틸화 하이드록시톨루엔(BHT); 부틸화 하이드록시아니솔(BHA); 프로필 갈레이트; 3급-부틸 하이드록시퀴놀린 및/또는 지방산의 아스코브산 에스터); 에톡시퀸; 가소화제; 안정화제; 보습제(예를 들어 글리세린, 소르비톨, 폴리에틸렌 글리콜); 보호용 콜로이드; 염료; 향료; 충전제 및 완충제로 구성된 군 중에서 선택되는, 하나 이상의 보조제를 포함하되, 압출물 내부의 수중유 유화액 액적의 평균 입자 크기가 300nm 미만임(바람직하게 유화액 액적의 평균 입자 크기가 100nm 내지 200nm임)을 특징으로 하는, 압출물이 보다 바람직하다.
전술한 바와 같은 방법에 의해 수득된 압출물은, 많은 분야의 적용례에 사용될 수 있다. 바람직하게, 개시되어 있고 전술된 압출물은, 식품, 사료 및 개인 케어 제품에 사용된다.
따라서, 본 발명의 추가의 실시양태는, 식품, 사료 및/또는 개인 케어 제품에서의 개시되고 전술된 바와 같은 압출물의 용도에 관한 것이다. 식이보충제는 우리의 식품 제품의 정의 중 일부임을 언급하고자 한다.
본 발명의 추가의 실시양태는, 개시되고 전술된 바와 같은, 하나 이상의 압출물을 포함하는 식품, 사료 또는 개인 케어 제품에 관한 것이다.
하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것이다. 모든 백분률 및 부는 (다르게 언급되지 않는 한) 중량을 기준으로 한다. 온도는 (다르게 언급되지 않는 한) 섭씨 온도로 제공된다.
실시예
실시예 1: 변성 식품 전분 내 옥수수유의 유화
변성 식품 전분 내 옥수수유의 압출 유화는, 도 1에 도시된 개략적 공정 흐름에 따라 수행되었다.
여기서 매트릭스 및 유화제 둘다로서 작용하는 변성 식품 전분(내셔널 스타치(National Starch)로부터의 하이캡(HICAP, 등록상표) 100)은 공회전 트윈 스크류 압출기(써모 피셔 사이언티픽(Thermo Fisher Scientific), PTW16/40 OS 트윈 스크류 압출기와 함께 하케 폴리랩(HAAKE Polylab) OS)의 제 1 배럴에 중량 측정에 의해 공급하였다(브라벤더 테크놀로지(Brabender Technologie)). 상기 압출기는 10개의 (전기로 가열되고 물로 냉각되는) 배럴, 및 스트류 직경이 16mm이고 직경에 대한 길이의 비가 40인 선택적 주형 헤드로 구성되었다. 탈이온수는 제 2 배럴에 주사되었다. 물 내 변성 식품 전분의 용액이 80℃로 설정된 하류 배럴에서 형성되었다(표 1). 옥수수유를 배럴 5에 주사하고 뒤따르는 배럴에서 변성 식품 전분 용액과 혼합하였다. 유화된 옥수수유 액적을 함유하는 압출물 덩어리는 적절한 압출기 주형을 사용하여 개방된 다이 헤드로부터의 페이스트로서 또는 스트랜드로서 수집할 수 있었다. 전형적인 압출물 조성은 표 2에 나타냈다. 압출물 온도는 70℃를 넘지 않았다.
수백 밀리그램의 압출물을 부드럽게 교반하면서 물에 용해하고, 상기 옥수수유 액적 크기 분포를, 말번 마스터사이저 2000 및 하이드로 2000 S 샘플 분산 유닛을 사용하여 레이저 회절에 의해 측정하였다. 결과물인 면적 가중 평균 오일 액적 직경(d3,2)은 165nm였다. 상기 액적 크기 분포는 하기 특징들과 함께 단정이었고 오히려 좁았다: d10 %　=　82nm, d50 %　= 206nm 및 d90 %　=　719nm.
[표 1]
압출기 배럴의 온도 설정
Figure 112013116281096-pct00001
[표 2]
변성 식품 전분 내 유화된 옥수수유의 전형적인 압출물 조성
Figure 112013116281096-pct00002
실시예 2: 보조제에 의한 변성 식품 전분 내 옥수수유의 유화
첨가제에 의한 변성 식품 전분 내 옥수수유의 압출 유화는, 도 1에서 도시한 개략적 공정 흐름에 따라 실시예 1에서 기술한 바와 같이 수행되었다. 그러나, 배럴 9로, 보조제(미정질 셀룰로스 아비셀(Avicel) PH101, 에프엠씨 바이오폴리머(FMC BioPolymer))를 중량 측정에 의해 공급하고(브라벤더 테크놀로지) 압출기의 마지막 배럴에서 다른 성분들과 혼합하였다. 유화된 옥수수유 액적을 함유하는 압출물 덩어리는 적절한 압출기 주형을 사용하여 개방형 주형 헤드로부터 페이스트로서 또는 스트랜드로서 수집할 수 있었다. 전형적인 압출물 조성은 표 3에 나타냈다.
수백 밀리그램의 압출물을 부드럽게 교반하면서 물에 용해하고, 상기 옥수수유 액적 크기 분포를, 말번 마스터사이저 2000 및 하이드로 2000 S 샘플 분산 유닛을 사용하여 레이저 회절에 의해 측정하였다. 결과물인 면적 가중 평균 오일 액적 직경(d3,2)은 135nm였다. 상기 액적 크기 분포는 하기 특징들과 함께 단정이었고 오히려 좁았다: d10 %　=　74nm, d50 %　=　162nm 및 d90 %　=　398nm.
[표 3]
보조제에 의한 변성 식품 전분 내 유화된 옥수수유의 전형적인 압출물의 조성
Figure 112013116281096-pct00003
실시예 3: 보조제에 의한 변성 식품 전분 내 옥수수유의 유화
보조제에 의한 변성 식품 전분 내 옥수수유의 압출 유화는, 도 2에 도시된 개략적 공정 흐름에 따라 수행하였다. 유화제(변성 식품 전분 하이캡 100, 내셔널 스타치) 뿐만 아니라 보조제(미정질 셀룰로스 아비셀 PH101, 에프엠씨 바이오폴리머)는 둘다 실험실 규모의 공회전 트윈 스크류 압출기(써모 피셔 사이언티픽, PTW16/40 OS 트윈 스크류 압출기와 함께 하케 폴리랩 OS)의 제 1 배럴에 중량 측정에 의해 공급하였다(브라벤더 테크놀로지). 상기 압출기는 10개의 (전기로 가열되고 물로 냉각되는) 배럴 및 스트류 직경이 16mm이고 직경에 대한 길이의 비가 40인 선택적 주형 헤드로 구성되었다. 탈이온수는 제 2 배럴에 주사되었다. 배럴 2 내지 10 뿐만 아니라 주형 헤드의 온도는 50℃로 설정되었다. 옥수수유를 배럴 5에 주사하고 뒤따르는 배럴에서 변성 식품 전분/미정질 셀룰로스와 혼합하였다. 유화된 옥수수유 액적을 함유하는 압출물 덩어리는 적절한 압출기 주형을 사용하여 개방형 주형 헤드로부터 페이스트로서 또는 스트랜드로서 수집할 수 있었다. 전형적인 압출물 조성은 표 4에 나타냈다.
수백 밀리그램의 압출물을 부드럽게 교반하면서 물에 용해하고, 상기 옥수수유 액적 크기 분포를, 말번 마스터사이저 2000 및 하이드로 2000 S 샘플 분산 유닛을 사용하여 레이저 회절에 의해 측정하였다. 결과물인 면적 가중 평균 오일 액적 직경(d3,2)은 158nm였다. 상기 액적 크기 분포는 하기 특징들과 함께 단정이었고 오히려 좁았다: d10 %　=　85nm, d50 %　=　196nm 및 d90 %　=　441nm. 옥수수유 액적 크기는 또한 말번 제타사이저 나노를 사용하여 측정하였다. 단정 액적 크기 분포는 371nm에서 피크 최대치를 갖는 것으로 발견되었다.
[표 4]
보조제에 의한 변성 식품 전분 내 유화된 옥수수유의 전형적인 압출물 조성
Figure 112013116281096-pct00004
실시예 4: 변성 식품 전분 내 비타민 A의 유화
변성 식품 전분(내셔널 스타치로부터의 하이캡(등록상표) 100) 내 비타민 A의 압출 유화는, 도 3에 도시된 개략적 공정 흐름에 따라 수행하였다.
상기 공정은, 직경에 대한 길이의 비가 44이고 14개의 배럴을 갖는 코페리온(Coperion) ZSK30 공회전 트윈-스크류 압출기 위에서 수행되었다. 결정질 비타민 A 아세테이트(디에스엠 뉴트리셔널 프로덕츠(DSM Nutritional Products))는 친유성 화합물로서 사용되었다. 상기 방법은 불활성 가스 분위기하에서 수행되어, 배럴 1에 N2를 투여함으로써 민감성 화합물을 (가수분해 및 산화로부터) 보호하였다.
변성 식품 전분은 중량 측정에 의해 배럴 4에 공급되고(칼러트로닉 C-플럭스(Colortronic C-Flex)), 예열된(80℃) 탈이온수를 배럴 5에 주사하였다. 비타민 A 아세테이트를 질소 분위기하에서 70℃에서 용융시키고 압출기의 배럴 8에 변성 식품 전분 용액에 첨가하였다. 화합물은 60℃로 설정된 하류 배럴에서 매트릭스 용액에 혼합하였다(표 5). 유화액 오일 액적을 함유하는 압출물 덩어리는, 적절한 압출기 주형을 사용하여 개방형 주형 헤드로부터 페이스트로서 또는 스트랜드로서 수집할 수 있었다. 전형적인 압출물 조성은 표 6에 나타냈다. 압출물 온도는 70℃를 넘지 않았다.
수백 밀리그램의 압출물을 부드럽게 교반하면서 물에 용해하고, 상기 비타민 A 오일 액적 크기 분포를, 말번 마스터사이저 2000 및 하이드로 2000 S 샘플 분산 유닛을 사용하여 레이저 회절에 의해 측정하였다. 결과물인 면적 가중 평균 오일 액적 직경(d3,2)은 111nm였다. 상기 액적 크기 분포는 하기 특징들과 함께 단정이었고 오히려 좁았다: d10 %　=　65nm, d50 %　=　130nm 및 d90 %　=　264nm. 압출물 내 비타민 A 함량은 HPLC(고-성능 액체 크로마토그래피)에 의해 확인하여, 화합물 오일 성분이 압출 유화 가공 도중에 열화되지 않거나 손실되지 않음을 확인하였다.
[표 5]
압출기 배럴의 온도 설정
Figure 112013116281096-pct00005
[표 6]
변성 식품 전분 내 유화된 비타민 A의 전형적인 압출물 조성
Figure 112013116281096-pct00006
실시예 5: 리그노설포네이트 내 비타민 E의 유화
리그노설포네이트 내 비타민 E의 압출 유화는 도 4에 도시된 개략적 공정 흐름에 따라 수행하였다. 상기 방법은 직경에 대한 길이의 비가 44이고 14개의 배럴을 갖는 코페리온 ZSK30 공회전 트윈-스크류 압출기에서 수행되었다. dl-α-토코페롤(디에스엠 뉴트리셔널 프로덕츠)은 친유성 화합물로서 사용하였다.
리그노설포네이트는, 측면 공급기에 의해 배럴 4에 공급되고 물은 배럴 5에 주사되었다. 부가적인 리그노설포네이트는 배럴 8에 첨가될 수 있다. dl-α-토코페롤은 배럴(11 및 13)에서 압출기 내의 리그노설포네이트 용액에 주사하였다. 모든 배럴 온도는 60℃로 설정되었다. 유화액 오일 액적을 함유하는 압출물 덩어리는 적절한 압출기 주형을 사용하여 개방형 주형 헤드로부터 페이스트로서 또는 스트랜드로서 수집할 수 있었다. 전형적인 압출물 조성은 표 7에 나타냈다.
수백 밀리그램의 압출물을 부드럽게 교반하면서 물에 용해하고, 상기 dl-α-토코페롤 오일 액적 크기 분포를, 말번 마스터사이저 2000 및 하이드로 2000 S 샘플 분산 유닛을 사용하여 레이저 회절에 의해 측정하였다. 결과물인 면적 가중 평균 오일 액적 직경(d3,2)은 156nm였다. 상기 액적 크기 분포는 하기 특징들과 함께 단정이었고 오히려 좁았다: d10 %　=　81nm, d50 %　=　196nm 및 d90 %　=　550nm.
[표 7]
리그노설포네이트 내 유화된 비타민 E 오일의 전형적인 압출물 조성
Figure 112013116281096-pct00007

Claims (24)

  1. (a) 하나 이상의 지용성 화합물, 하나 이상의 유화제 및 물을 포함하는 성분들을 압출기 내에 첨가하는 단계;
    (b) 상기 압출기를 작동시켜 압출기 내에서 상기 성분들을 유화시킴으로써, 상기 하나 이상의 지용성 화합물의 수중유 유화액 액적을 형성하는 단계; 및
    (c) 상기 압출기로부터 상기 유화된 성분들을 압출하여, 상기 하나 이상의 지용성 화합물의 수중유 유화액 액적을 포함하는 압출물을 형성하는 단계;
    를 포함하는 압출물의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지용성 화합물이 오일 또는 비타민인, 압출물의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 지용성 화합물이, 코코넛유, 옥수수유, 면실유, 올리브유, 팜유, 땅콩유, 채종유, 카놀라유, 홍화유, 참기름, 대두유, 해바라기유, 헤이즐넛유, 아몬드유, 캐슈넛 오일, 마카다미아 오일, 몽공고넛 오일, 프라캑시 오일, 피칸 오일, 잣유, 피스타치오 오일, 사카 잉키 오일, 호두유, 다중 불포화지방산, 오일성 기능식품, 비타민 A 또는 그의 에스터, 비타민 E 또는 그의 에스터, 비타민 K 및 비타민 D3로 구성된 군 중에서 선택되는, 압출물의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지용성 화합물이, 옥수수유, 비타민 A 또는 그의 에스터, 및 비타민 E 또는 그의 에스터로 구성된 군 중에서 선택되는, 압출물의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 유화제가, 변성 식품 전분, 펙틴, 알기네이트, 카라기난, 푸르셀라란, 키토산, 말토덱스트린, 덱스트린 유도체, 셀룰로스 및 셀룰로스 유도체, 리그노설포네이트, 다당류 고무, 젤라틴, 식물성 단백질, 우유 또는 유청 단백질을 포함하는 동물성 단백질, 레시틴, 지방산의 폴리글리세롤 에스터, 지방산의 모노글리세라이드, 지방산의 다이글리세라이드, 소르비탄 에스터, PG 에스터 및 당 에스터로 구성된 군 중에서 선택되는, 압출물의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 압출물의 총 중량을 기준으로, 1중량% 내지 50중량%의 하나 이상의 지용성 화합물이 사용되는, 압출물의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 압출물의 총 중량을 기준으로, 5중량% 내지 80중량%의 하나 이상의 유화제가 사용되는, 압출물의 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 압출물의 총 중량을 기준으로, 1중량% 내지 90중량%의 물이 사용되는, 압출물의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 압출물의 총 중량을 기준으로, 1중량% 내지 30중량%의 물이 사용되는, 압출물의 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 압출물의 총 중량을 기준으로, 0.1중량% 내지 50중량%의 하나 이상의 보조제가 사용되는, 압출물의 제조 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 보조제가, 산화방지제; 에톡시퀸; 가소화제; 안정화제; 보습제; 보호용 콜로이드; 염료, 향료; 충전제 및 완충제로 구성된 군 중에서 선택되는, 압출물의 제조 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 유화제 또는 유화제들의 혼합물을 먼저 첨가하고, 그다음 상기 물을 첨가하고, 그다음 이후에 상기 지용성 화합물을 첨가하는, 압출물의 제조 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 지용성 화합물이 비타민 A 또는 그의 유도체이고, 상기 압출물의 제조 방법이 상기 비타민 A 또는 그의 유도체를 액체 형태로 첨가하는 것을 포함하는, 압출물의 제조 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 지용성 화합물이 비타민 A 또는 그의 유도체이고, 상기 압출물의 제조방법이 상기 비타민 A 또는 그의 유도체를 순수한 분말로서 또는 하나 이상의 변성 식품 전분을 포함하는 혼합물로서 상기 방법의 임의의 단계에서 첨가하는 것을 포함하는, 압출물의 제조 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 압출기 내부의 온도가 20℃ 내지 220℃인, 압출물의 제조 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    압출기 내에서 상기 성분들의 총 체류 시간이 1 내지 400초인, 압출물의 제조 방법.
  17. 청구항 1에 기재된 압출물의 제조 방법에 의하여 수득되는, 수중유 유화액 액적을 포함하는 압출물로서,
    이러한 유화액 액적이 하나 이상의 지용성 화합물, 하나 이상의 유화제, 물, 및 선택적으로 하나 이상의 보조제를 포함하되, 상기 수중유 유화액 액적의 평균 입자 크기가 300nm 미만인, 압출물.
  18. 제 17 항에 있어서,
    압출물의 총 중량을 기준으로, 1중량% 내지 50중량%의 하나 이상의 지용성 화합물;
    압출물의 총 중량을 기준으로, 5중량% 내지 80중량%의 하나 이상의 유화제;
    압출물의 총 중량을 기준으로, 1중량% 내지 90중량%의 물; 및
    선택적으로, 압출물의 총 중량을 기준으로, 0.1중량% 내지 50중량%의 하나 이상의 보조제
    를 포함하는, 압출물.
  19. 제 17 항에 있어서,
    압출물의 총 중량을 기준으로, 5중량% 내지 30중량%의, 코코넛유, 옥수수유, 면실유, 올리브유, 팜유, 땅콩유, 채종유, 카놀라유, 홍화유, 참기름, 대두유, 해바라기유, 헤이즐넛유, 아몬드유, 캐슈넛 오일, 마카다미아 오일, 몽공고넛 오일, 프라캑시 오일, 피칸 오일, 잣유, 피스타치오 오일, 사카 잉키 오일, 다중 불포화지방산(PUFA), 기능식품, 비타민 A 또는 그의 에스터, 비타민 E 또는 그의 에스터, 비타민 K 및 비타민 D3로 구성된 군 중에서 선택되는, 하나 이상의 지용성 화합물을 포함하는, 압출물.
  20. 제 17 항에 있어서,
    압출물의 총 중량을 기준으로, 15중량% 내지 80중량%의, 변성 식품 전분, 펙틴, 알기네이트, 카라기난, 푸르셀라란, 키토산, 말토덱스트린, 덱스트린 유도체, 셀룰로스 및 셀룰로스 유도체, 리그노설포네이트, 다당류 고무, 젤라틴, 식물성 단백질, 동물성 단백질 및 레시틴으로 구성된 군 중에서 선택되는, 하나 이상의 유화제를 포함하는, 압출물.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 압출물의 총 중량을 기준으로, 1중량% 내지 80중량%의 물을 포함하는, 압출물.
  22. 제 17 항에 있어서,
    압출물의 총 중량을 기준으로, 0.1중량% 내지 50중량%의, 산화방지제; 가소화제; 안정화제; 보습제; 보호용 콜로이드; 염료; 향료; 및 완충제로 구성된 군 중에서 선택되는, 하나 이상의 보조제를 포함하는, 압출물.
  23. 삭제
  24. 제 17 항에 따른 하나 이상의 압출물을 포함하는, 식품, 사료, 개인 케어 제품.
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